JP2008172979A - Switching power supply device - Google Patents

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Tomokiyo Suzuki
智清 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply device in which a transformer structure is simplified so as to suppress the increase in the circuit constituent components. <P>SOLUTION: The switching power supply device includes a transformer 10 having three secondary windings 12a, 12b, and 12c. The device also includes an average-voltage calculating part 20, which calculates the average value of output voltages Vo1, Vo2, and Vo3, respectively generated by each of the secondary windings 12a, 12b, and 12c; and a voltage feedback control part 30 that performs PWM-control or PFM-control of conduction of a primary winding 11 in the transformer 10 so as to make the error between a target setting voltage and the average value calculated by the average-voltage calculation part 20 zero. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、トランス構造を有する、スイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device having a transformer structure.

従来、電圧制御回路を有する1次直流電源側の1次巻線と電圧信号発生回路を有する2次直流電源側の2次巻線とをトランス結合し、2次直流電源側からの電圧信号を電圧制御回路にフィードバックして1次直流電源側のスイッチング素子をON−OFF制御して2次直流電源の電圧安定化を図る、スイッチング電源装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このスイッチング電源装置は、1次直流電源側のスイッチング素子に接続される1次巻線とは別にもう一つの1次巻線を有し、その1次巻線によって前記電圧制御回路の制御電源を生成するものである。   Conventionally, the primary winding on the primary DC power source side having the voltage control circuit and the secondary winding on the secondary DC power source side having the voltage signal generating circuit are transformer-coupled to generate a voltage signal from the secondary DC power source side. There is known a switching power supply device that feeds back to a voltage control circuit and controls the switching element on the primary DC power supply side to be turned on and off to stabilize the voltage of the secondary DC power supply (see, for example, Patent Document 1). This switching power supply device has another primary winding separately from the primary winding connected to the switching element on the primary DC power supply side, and the primary winding serves as a control power source for the voltage control circuit. Is to be generated.

また、出力電圧の安定化を図る電圧フィードバックや異常検知などを行うため、電圧制御回路の制御電源の生成用に1次巻線を設ける上述の従来技術と同様に、1次巻線側の入力電圧や2次巻線側の出力電圧の監視用の巻線をトランスに設けた、スイッチング電源装置も知られている。例えば、図2に示されるスイッチング電源装置は、トランスの1次側に電圧監視専用コイルを備え、トランスの出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の精度を確保するため、その電圧監視専用コイルによって検出された電圧に基づいて、電圧フィードバック制御を行うものである。
特開平5−236743号公報
Also, in order to perform voltage feedback and abnormality detection to stabilize the output voltage, a primary winding is provided for generation of a control power source for the voltage control circuit. There is also known a switching power supply device in which a winding for monitoring a voltage or an output voltage on the secondary winding side is provided in a transformer. For example, the switching power supply shown in FIG. 2 has a voltage monitoring dedicated coil on the primary side of the transformer, and is detected by the voltage monitoring dedicated coil in order to ensure the accuracy of the transformer output voltages Vo1, Vo2, and Vo3. The voltage feedback control is performed based on the voltage.
JP-A-5-236743

しかしながら、上述の従来技術では、トランスに設けられた巻線などの電圧検出専用の構成を必要とするので、トランス構造が複雑化し、回路構成部品の点数が増えてしまう。   However, the above-described prior art requires a configuration dedicated to voltage detection such as a winding provided in the transformer, which complicates the transformer structure and increases the number of circuit components.

そこで、本発明は、トランスの構造を単純化し、回路構成部品の増加を抑えることができる、スイッチング電源装置の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can simplify the structure of a transformer and suppress an increase in circuit components.

上記目的を達成するため、第1の発明は、
複数の二次巻線を有するトランスを備えるスイッチング電源装置であって、
前記複数の二次巻線のそれぞれによって生成された出力電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段によって算出された平均値と所定の設定値との差が零となるように前記トランスの一次巻線の通電周波数のデューティ比を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the first invention provides:
A switching power supply device comprising a transformer having a plurality of secondary windings,
Average value calculating means for calculating an average value of output voltages generated by each of the plurality of secondary windings;
Control means for controlling the duty ratio of the energization frequency of the primary winding of the transformer so that the difference between the average value calculated by the average value calculation means and a predetermined set value becomes zero. Yes.

また、上記目的を達成するため、第2の発明は、
複数の二次巻線を有するトランスを備えるスイッチング電源装置であって、
前記複数の二次巻線のそれぞれによって生成された出力電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段によって算出された平均値と所定の設定値との差が零となるように前記トランスの一次巻線の通電周波数を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the second invention provides:
A switching power supply device comprising a transformer having a plurality of secondary windings,
Average value calculating means for calculating an average value of output voltages generated by each of the plurality of secondary windings;
Control means for controlling the energization frequency of the primary winding of the transformer so that the difference between the average value calculated by the average value calculation means and a predetermined set value becomes zero.

ここで、前記制御手段は、前記一次巻線に接続されるスイッチング素子を駆動させる制御信号を出力するとよい。   Here, the control means may output a control signal for driving a switching element connected to the primary winding.

本発明によれば、トランスの構造を単純化し、回路構成部品の増加を抑えることができる。   According to the present invention, the structure of a transformer can be simplified and an increase in circuit components can be suppressed.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明に係るスイッチング電源装置の一実施形態を示した図である。本実施形態のスイッチング電源装置は、入力電圧Viの電力をトランス10の変圧比に応じて電圧変換し、独立した3系統の電源電圧(出力電圧)Vo1,Vo2,Vo3を生成する電源装置である。各電源電圧Vo1,Vo2,Vo3の電力のそれぞれは、図示しない電気負荷に供給される。本実施形態のスイッチング電源装置は、入力電圧Viの電圧変動や電気負荷の消費電流(負荷電流)の変動が生じても、後述の電圧フィードバックを行うことによって、一定の電源電圧Vo1,Vo2,Vo3を各電気負荷に出力する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention. The switching power supply device of this embodiment is a power supply device that converts the power of the input voltage Vi according to the transformation ratio of the transformer 10 and generates three independent power supply voltages (output voltages) Vo1, Vo2, and Vo3. . Each power of the power supply voltages Vo1, Vo2, and Vo3 is supplied to an electric load (not shown). The switching power supply according to the present embodiment performs constant power supply voltages Vo1, Vo2, and Vo3 by performing voltage feedback to be described later even when the voltage fluctuation of the input voltage Vi and the fluctuation of the consumption current (load current) of the electric load occur. Is output to each electric load.

本実施形態のスイッチング電源装置は、入力電圧(一次電圧)Viをトランス10で電圧変換(昇圧又は降圧)し、3系統の出力電圧(二次電圧)Vo1,Vo2,Vo3を生成する。入力電圧Viと出力電圧Vo1の変圧比は、トランス10の一次巻線11と二次巻線12aの巻線比に等しく、入力電圧Viと出力電圧Vo2の変圧比は、トランス10の一次巻線11と二次巻線12bの巻線比に等しく、入力電圧Viと出力電圧Vo3の変圧比は、トランス10の一次巻線11と二次巻線12cの巻線比に等しい。すなわち、各出力電圧Vo1,Vo2,Vo3は、それぞれの巻線比に応じて定まる。したがって、各巻線比を同じに設定すれば、各出力電圧Vo1,Vo2,Vo3は同じ電圧値になるようにすることができ、各巻線比を互いに異なるように設定すれば、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3が互いに異なる電圧値になるようにすることができる。出力電圧Vo1,Vo2,Vo3をそれぞれどのような電圧値にするのかは、電源電圧に要求される仕様に応じて決めればよい。   The switching power supply according to the present embodiment converts an input voltage (primary voltage) Vi by a transformer 10 (steps up or down) and generates three systems of output voltages (secondary voltages) Vo1, Vo2, and Vo3. The transformation ratio between the input voltage Vi and the output voltage Vo1 is equal to the winding ratio between the primary winding 11 and the secondary winding 12a of the transformer 10, and the transformation ratio between the input voltage Vi and the output voltage Vo2 is the primary winding of the transformer 10. 11 and the secondary winding 12b, and the transformation ratio between the input voltage Vi and the output voltage Vo3 is equal to the winding ratio between the primary winding 11 and the secondary winding 12c of the transformer 10. That is, the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are determined according to the respective winding ratios. Therefore, if each winding ratio is set to be the same, each output voltage Vo1, Vo2, Vo3 can be set to the same voltage value, and if each winding ratio is set to be different from each other, the output voltages Vo1, Vo2 are set. , Vo3 can have different voltage values. The voltage values of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 may be determined according to specifications required for the power supply voltage.

二次巻線12aにはダイオード13aと平滑コンデンサ14aを構成する整流平滑回路が接続され、二次巻線12bにはダイオード13bと平滑コンデンサ14bを構成する整流平滑回路が接続され、二次巻線12cにはダイオード13cと平滑コンデンサ14cを構成する整流平滑回路が接続される。それらの整流平滑回路によって整流平滑された各電圧が、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3として、各電気負荷に印加される。   The secondary winding 12a is connected to a rectifying / smoothing circuit constituting a diode 13a and a smoothing capacitor 14a, and the secondary winding 12b is connected to a rectifying / smoothing circuit constituting a diode 13b and a smoothing capacitor 14b. A rectifying / smoothing circuit constituting a diode 13c and a smoothing capacitor 14c is connected to 12c. The voltages rectified and smoothed by these rectifying and smoothing circuits are applied to the electric loads as output voltages Vo1, Vo2, and Vo3.

本実施形態のスイッチング電源装置が車両に搭載された場合には、例えば、入力電圧Viは車載バッテリ又は車載バッテリに接続される電源回路によって供給され、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3は、車載の各電気負荷に印加される。また、本実施形態のスイッチング電源装置がいわゆるハイブリッド車両に搭載された場合、例えば、出力電圧Vo1は低圧系電圧から高圧系電圧に昇圧する昇圧回路の電源電圧として供給され、出力電圧Vo2は走行用モータの駆動回路の電源電圧として供給され、出力電圧Vo3は回生用ジェネレータの電子回路の電源電圧として供給される。二次巻線を分割することにより独立した3系統の出力電圧Vo1,Vo2,Vo3が生成されているので、各出力電圧のいずれかに接続される電気負荷に故障等の異常が発生したとしても、その異常が他系統の電気負荷に影響を与えないようにすることができる(例えば、出力電圧Vo1の系統の昇圧回路に異常が発生しても、車両の走行に与える影響を最小限に抑えることができる)。また、本実施形態のスイッチング電源装置がいわゆるハイブリッド車両に搭載された場合、例えば、出力電圧Vo1は走行用モータのU相駆動回路の電源電圧として供給され、出力電圧Vo2は走行用モータのV相駆動回路の電源電圧として供給され、出力電圧Vo3は走行用モータのW相駆動回路の電源電圧として供給される。二次巻線を分割することにより独立した3系統の出力電圧Vo1,Vo2,Vo3が生成されているので、各系統が互いに影響を及ぼさないようにすることができる(例えば、出力電圧Vo1がインダクタンス負荷の電圧サージにより変動しても、出力電圧Vo2,Vo3に与える影響を抑えることができる)。   When the switching power supply device according to the present embodiment is mounted on a vehicle, for example, the input voltage Vi is supplied by an in-vehicle battery or a power circuit connected to the in-vehicle battery, and the output voltages Vo1, Vo2, Vo3 are Applied to electrical load. Further, when the switching power supply device of the present embodiment is mounted on a so-called hybrid vehicle, for example, the output voltage Vo1 is supplied as the power supply voltage of the booster circuit that boosts the low voltage system voltage to the high voltage system voltage, and the output voltage Vo2 is used for running The output voltage Vo3 is supplied as the power supply voltage of the electronic circuit of the regeneration generator. Since three independent output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are generated by dividing the secondary winding, even if an abnormality such as a failure occurs in the electrical load connected to one of the output voltages. Therefore, it is possible to prevent the abnormality from affecting the electric load of the other system (for example, even if an abnormality occurs in the booster circuit of the system of the output voltage Vo1, the influence on the running of the vehicle is minimized. be able to). Further, when the switching power supply device of this embodiment is mounted on a so-called hybrid vehicle, for example, the output voltage Vo1 is supplied as the power supply voltage of the U-phase drive circuit of the traveling motor, and the output voltage Vo2 is the V-phase of the traveling motor. The output voltage Vo3 is supplied as a power supply voltage for the W-phase drive circuit of the traveling motor. Since the three independent output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are generated by dividing the secondary winding, each system can be prevented from affecting each other (for example, the output voltage Vo1 is an inductance). Even if it fluctuates due to the voltage surge of the load, the influence on the output voltages Vo2 and Vo3 can be suppressed).

出力電圧Vo1,Vo2,Vo3は、平均電圧算出部20に入力される。平均電圧算出部20は、A/Dコンバータ等を備える電圧検出回路と、平均値の算出を行う算出回路を備える。平均電圧算出部20は、電圧検出回路によって検出された出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値である平均電圧を演算する。   The output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are input to the average voltage calculation unit 20. The average voltage calculation unit 20 includes a voltage detection circuit including an A / D converter and a calculation circuit that calculates an average value. The average voltage calculation unit 20 calculates an average voltage that is an average value of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 detected by the voltage detection circuit.

電圧フィードバック部30は、平均電圧算出部20によってフィードバックされた平均電圧と所定の目標設定電圧とを比較し、その差が零になるようにスイッチング素子40のスイッチング周波数(すなわち、トランス10の一次巻線11の通電周波数)を一定のままそのスイッチング周波数のデューティ比を可変させる。電圧フィードバック部30は、スイッチング素子40をそのスイッチング周波数とデューティ比で駆動させる制御信号を出力する。すなわち、この場合の電圧フィードバック部30は、スイッチング素子40を駆動するスイッチングパルスの周波数を一定のままそのスイッチングパルスのパルス幅を可変するパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御を実行する。   The voltage feedback unit 30 compares the average voltage fed back by the average voltage calculation unit 20 with a predetermined target setting voltage, and the switching frequency of the switching element 40 (that is, the primary winding of the transformer 10 so that the difference becomes zero). The duty ratio of the switching frequency is varied while keeping the energization frequency of the line 11 constant. The voltage feedback unit 30 outputs a control signal that drives the switching element 40 at the switching frequency and the duty ratio. In other words, the voltage feedback unit 30 in this case executes pulse width modulation (PWM) control for changing the pulse width of the switching pulse while keeping the frequency of the switching pulse for driving the switching element 40 constant.

また、電圧フィードバック部30は、平均電圧算出部20によってフィードバックされた平均電圧と所定の目標設定電圧とを比較し、その差が零になるようにスイッチング素子40のスイッチングのオン時間を一定のままスイッチング素子40のスイッチング周波数(すなわち、トランス10の一次巻線11の通電周波数)を可変させるようにしてもよい。電圧フィードバック部30は、スイッチング素子40をそのスイッチング周波数とオン時間で駆動させる制御信号を出力する。すなわち、この場合の電圧フィードバック部30は、スイッチング素子40を駆動するスイッチングパルスのパルス幅を一定のままそのスイッチングパルスの周波数を可変するパルス周波数変調(PFM:Pulse Frequency Modulation)制御を実行する。   Further, the voltage feedback unit 30 compares the average voltage fed back by the average voltage calculation unit 20 with a predetermined target set voltage, and the switching on time of the switching element 40 is kept constant so that the difference becomes zero. The switching frequency of the switching element 40 (that is, the energization frequency of the primary winding 11 of the transformer 10) may be varied. The voltage feedback unit 30 outputs a control signal that drives the switching element 40 at its switching frequency and on-time. In other words, the voltage feedback unit 30 in this case performs pulse frequency modulation (PFM) control that varies the frequency of the switching pulse while keeping the pulse width of the switching pulse that drives the switching element 40 constant.

図3は、一次巻線11の通電電流IOUTとPWM制御又はPFM制御との関係を示した図である。スイッチングパルスの周波数(周期T)を一定のままそのスイッチングパルスのパルス幅TONを可変するPWM制御の場合、図示されるように、パルス幅TONが長くなるにつれて一次巻線11の通電電流IOUTは増加する。また、スイッチングパルスのパルス幅TONを一定のままそのスイッチングパルスの周波数(周期T)を可変するPFM制御の場合、図示されるように、周期Tが短くなるにつれて一次巻線11の通電電流IOUTは増加する。一次巻線11の通電電流IOUTの増加に伴い、一次巻線11のエネルギーは増加する。その結果、トランス10の変圧比に従って出力電圧Vo1,Vo2,Vo3が調整され得る。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energization current I OUT of the primary winding 11 and PWM control or PFM control. In the case of PWM control that varies the pulse width T ON of the switching pulse while keeping the frequency (period T) of the switching pulse constant, as shown in the figure, the energization current I of the primary winding 11 increases as the pulse width T ON increases. OUT increases. In the case of PFM control in which the frequency (period T) of the switching pulse is varied while keeping the pulse width T ON of the switching pulse constant, as shown in the figure, the energization current I of the primary winding 11 decreases as the period T decreases. OUT increases. As the energization current I OUT of the primary winding 11 increases, the energy of the primary winding 11 increases. As a result, the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 can be adjusted according to the transformation ratio of the transformer 10.

図4は、PWM制御とPFM制御の性能の相違点を示した表である。PWM制御は、PFM制御に比べ、回路構成が複雑で、消費電流が多く、リップル電流が小さく、負荷の電圧や電流の変動に対する追従性が良い。   FIG. 4 is a table showing differences in performance between PWM control and PFM control. Compared with PFM control, PWM control has a more complicated circuit configuration, consumes a large amount of current, has a small ripple current, and has good follow-up to variations in load voltage and current.

電圧フィードバック部30から出力された制御信号は、図示しないゲート駆動部に入力される。ゲート駆動部は、電圧フィードバック部30から出力された制御信号に係るスイッチング周波数及びデューティ比又はスイッチング周波数及びオン時間でスイッチング素子40を駆動させる駆動電圧を生成するドライブ回路である。ゲート駆動部によってスイッチング素子40はスイッチング動作を行うことによって、トランス10の一次巻線11の通電が制御され、入力電圧Viの変圧がなされる。   The control signal output from the voltage feedback unit 30 is input to a gate driving unit (not shown). The gate driving unit is a drive circuit that generates a driving voltage for driving the switching element 40 at a switching frequency and a duty ratio or a switching frequency and an on time related to the control signal output from the voltage feedback unit 30. When the switching element 40 performs a switching operation by the gate drive unit, the energization of the primary winding 11 of the transformer 10 is controlled, and the input voltage Vi is transformed.

スイッチング素子40は、IGBT,MOSFET,バイポーラトランジスタ等の半導体から構成されるスイッチング素子である。スイッチング素子40は、一端が1次巻線11の下流側の端子に接続されかつ他端が接地されたものとなっている。   The switching element 40 is a switching element composed of a semiconductor such as an IGBT, MOSFET, or bipolar transistor. The switching element 40 has one end connected to a terminal on the downstream side of the primary winding 11 and the other end grounded.

なお、平均電圧算出部20と電圧フィードバック部30は、平均電圧算出プログラムや電圧フィードバック制御プログラムを記憶するROMと、それらのプログラムを処理するCPUと、プログラムの処理結果等を一時的に保持するRAMとを有していてもよい。また、平均電圧算出部20と電圧フィードバック部30は、一体でも別体でもよい。   The average voltage calculation unit 20 and the voltage feedback unit 30 include a ROM that stores an average voltage calculation program and a voltage feedback control program, a CPU that processes these programs, and a RAM that temporarily stores processing results of the programs. You may have. The average voltage calculation unit 20 and the voltage feedback unit 30 may be integrated or separated.

続いて、本実施形態のスイッチング電源装置の変圧動作について説明する。スイッチング電源装置の出力側に接続される電気負荷の作動が要求されると、トランス10等を介して、各電気負荷に対して電力供給が行われる。これにより、出力側の電気負荷の作動が可能になる。   Next, the transformation operation of the switching power supply device of this embodiment will be described. When an operation of an electric load connected to the output side of the switching power supply device is required, power is supplied to each electric load via the transformer 10 or the like. Thereby, the operation of the electric load on the output side becomes possible.

電気負荷の作動要求を受けた電圧フィードバック制御部30は、トランス10によって出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の生成に必要な初期設定のスイッチング周波数及びデューティ比又はスイッチング周波数及びオン時間でスイッチング素子40を駆動させる制御信号の出力を開始する。出力電圧Vo1,Vo2,Vo3のそれぞれは、トランス10の変圧比に応じて、生成される。そして、電圧フィードバック制御部30は、平均電圧算出部20によって算出された出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均電圧をフィードバックし、その平均電圧と所定の目標設定電圧を比較し、その差が零になるように、PWM制御又はPFM制御を実行する。   The voltage feedback control unit 30 receiving the operation request for the electric load drives the switching element 40 with the initial setting switching frequency and duty ratio or switching frequency and on-time required for generating the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 by the transformer 10. The output of the control signal to start is started. Each of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 is generated according to the transformation ratio of the transformer 10. The voltage feedback control unit 30 feeds back the average voltage of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 calculated by the average voltage calculation unit 20, compares the average voltage with a predetermined target set voltage, and the difference becomes zero. Thus, PWM control or PFM control is executed.

所定の目標設定電圧は、一次巻線11の通電周波数と入力電圧Viとトランス10の変圧比とから算出され得る出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の設計値を平均した値に相当する。すなわち、トランス10によって実際に生成された出力電圧Vo1,Vo2,Vo3について平均電圧算出部20によって算出された平均電圧とその目標設定電圧に差がある場合には、各出力電圧Vo1,Vo2,Vo3のいずれかに誤差が生じているとみなすことができる。したがって、その平均電圧と目標設定電圧との差が零になるようにPWM制御又はPFM制御をすることによって、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値(設計値)に近づけることができるとともに、各出力電圧を安定させることができる。   The predetermined target set voltage corresponds to a value obtained by averaging design values of output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 that can be calculated from the energization frequency of the primary winding 11, the input voltage Vi, and the transformation ratio of the transformer 10. That is, when there is a difference between the average voltage calculated by the average voltage calculation unit 20 and the target set voltage for the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 actually generated by the transformer 10, each output voltage Vo1, Vo2, and Vo3. It can be considered that an error has occurred in any of the above. Therefore, by performing PWM control or PFM control so that the difference between the average voltage and the target set voltage becomes zero, the average values (design values) of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 can be brought close to each other. The output voltage can be stabilized.

例えば、平均電圧検出部30によって算出された平均電圧より目標設定電圧が大きい場合には、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3が全体として大きい側にずれているとして、PWM制御の場合には一次巻線11の通電周波数のオンデューティ比を小さくするように調整され(すなわち、一次巻線11の通電時間(図3のパルス幅TONに相当)が短くなるように調整され)、PFM制御の場合には一次巻線11の通電周波数を低くするように調整される(すなわち、一次巻線11のスイッチング周期(図3の周期Tに相当)が長くなうように調整される)。 For example, when the target set voltage is larger than the average voltage calculated by the average voltage detector 30, it is assumed that the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are shifted to the larger side as a whole. In the case of PWM control, the primary winding 11 is adjusted so as to reduce the on-duty ratio of the current frequency (i.e., primary winding 11 energized time (corresponding to the pulse width T oN of FIG. 3) is adjusted so that shorter), in the case of PFM control Is adjusted to lower the energization frequency of the primary winding 11 (that is, adjusted so that the switching cycle of the primary winding 11 (corresponding to the cycle T in FIG. 3) becomes longer).

平均電圧算出部20によって算出された平均電圧と目標設定電圧との差とその差を零にする一次巻線11の通電周波数のオンデューティ比との対応関係(PWM制御の場合)や、平均電圧算出部20によって算出された平均電圧と目標設定電圧との差とその差を零にする一次巻線11の通電周波数との対応関係(PFM制御の場合)は、予めシミュレーション等によって、電圧フィードバック部30内のメモリに記憶されている。したがって、電圧フィードバック制御部30は、そのメモリ内の対応関係に従って、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均電圧の誤差を補正可能なオンデューティ比や通電周波数を求めることができる。   Correspondence relationship (in the case of PWM control) between the difference between the average voltage calculated by the average voltage calculation unit 20 and the target set voltage and the on-duty ratio of the energization frequency of the primary winding 11 that makes the difference zero, the average voltage The correspondence between the difference between the average voltage calculated by the calculation unit 20 and the target set voltage and the energization frequency of the primary winding 11 that makes the difference zero (in the case of PFM control) is determined by a voltage feedback unit in advance by simulation or the like. 30 is stored in the memory. Therefore, the voltage feedback control unit 30 can obtain the on-duty ratio and the energization frequency that can correct the error in the average voltage of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 according to the correspondence relationship in the memory.

したがって、本実施形態のスイッチング電源装置は、トランス10の3つの二次巻線12a,12b,12cを有し、二次巻線12a,12b,12cのそれぞれによって生成された出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値を算出する平均電圧算出部20と、平均電圧算出部20によって算出された平均値と目標設定電圧との誤差を零にするようにトランス10の一次巻線11の通電をPWM制御又はPFM制御する電圧フィードバック制御部30とを備えているので、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値に基づいて電圧フィードバック制御をすることにより、トランス10に電圧検出専用の巻線等の電圧取り出し構成を設ける必要がなくなる。その結果、トランス10の構造を単純化し、電圧検出専用巻線等の回路構成部品の増加を抑制することができる。   Therefore, the switching power supply device according to the present embodiment includes three secondary windings 12a, 12b, and 12c of the transformer 10, and the output voltages Vo1, Vo2, and 2 generated by the secondary windings 12a, 12b, and 12c, respectively. An average voltage calculation unit 20 that calculates an average value of Vo3, and PWM control of energization of the primary winding 11 of the transformer 10 so that an error between the average value calculated by the average voltage calculation unit 20 and the target set voltage is zero. Alternatively, the voltage feedback control unit 30 that performs PFM control is provided, so that voltage feedback control is performed based on the average value of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3, so that a voltage such as a coil dedicated to voltage detection is taken out of the transformer 10 There is no need to provide a configuration. As a result, the structure of the transformer 10 can be simplified and an increase in circuit components such as a voltage detection dedicated winding can be suppressed.

また、本実施形態のスイッチング電源装置は、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値を算出することに基づく簡易的な電圧フィードバックを行っているので、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の許容電圧範囲が広い場合や、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の精度要求より構造の単純化やコスト削減などの要求が強い場合に、特に効果的である。   In addition, since the switching power supply device of the present embodiment performs simple voltage feedback based on calculating the average value of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3, the allowable voltage range of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 is This is particularly effective when it is wide or when demands such as simplification of structure and cost reduction are stronger than demands for accuracy of output voltages Vo1, Vo2, and Vo3.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述の実施例では二次巻線が3個の場合を例に挙げたが、2個又は4個以上の個数でも同様の構成によって同様の効果を得ることができる。   For example, in the above-described embodiment, the case where the number of secondary windings is three has been described as an example, but the same effect can be obtained with the same configuration even when the number is two or four or more.

また、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の平均値を電圧フィードバックしていたが、出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の設計値がそれぞれ異なる場合、実際に検出された出力電圧Vo1,Vo2,Vo3のうち中間の電圧値と出力電圧Vo1,Vo2,Vo3の設計値の中間の電圧値との差が零になるようにトランス10の一次巻線11の通電周波数及びデューティ比又は通電周波数及びオン時間を制御してもよい。   Further, although the average value of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 is voltage-feedback, when the design values of the output voltages Vo1, Vo2, and Vo3 are different from each other, the output voltage Vo1, Vo2, and Vo3 that are actually detected are intermediate. The energization frequency and duty ratio or energization frequency and on-time of the primary winding 11 of the transformer 10 are controlled so that the difference between the voltage value of the output voltage Vo1 and the voltage value in the middle of the design values of the output voltages Vo1, Vo2 and Vo3 becomes zero. May be.

本発明に係るスイッチング電源装置の一実施形態を示した図である。It is the figure which showed one Embodiment of the switching power supply device which concerns on this invention. 従来のスイッチング電源装置の一実施形態を示した図である。It is the figure which showed one Embodiment of the conventional switching power supply device. 一次巻線11の通電電流IoutとPWM制御又はPFM制御との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the energization current Iout of the primary winding 11, and PWM control or PFM control. PWM制御とPFM制御の性能の相違点を示した表である。It is the table | surface which showed the difference of the performance of PWM control and PFM control.

符号の説明Explanation of symbols

10 トランス
11 一次巻線
12 二次巻線
13 ダイオード
14 平滑コンデンサ
20 平均電圧算出部
30 電圧フィードバック制御部
40 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transformer 11 Primary winding 12 Secondary winding 13 Diode 14 Smoothing capacitor 20 Average voltage calculation part 30 Voltage feedback control part 40 Switching element

Claims (3)

複数の二次巻線を有するトランスを備えるスイッチング電源装置であって、
前記複数の二次巻線のそれぞれによって生成された出力電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段によって算出された平均値と所定の設定値との差が零となるように前記トランスの一次巻線の通電周波数のデューティ比を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply device comprising a transformer having a plurality of secondary windings,
Average value calculating means for calculating an average value of output voltages generated by each of the plurality of secondary windings;
Control means for controlling the duty ratio of the energization frequency of the primary winding of the transformer so that the difference between the average value calculated by the average value calculation means and a predetermined set value becomes zero. Switching power supply.
複数の二次巻線を有するトランスを備えるスイッチング電源装置であって、
前記複数の二次巻線のそれぞれによって生成された出力電圧の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記平均値算出手段によって算出された平均値と所定の設定値との差が零となるように前記トランスの一次巻線の通電周波数を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply device comprising a transformer having a plurality of secondary windings,
Average value calculating means for calculating an average value of output voltages generated by each of the plurality of secondary windings;
And a control means for controlling the energization frequency of the primary winding of the transformer so that the difference between the average value calculated by the average value calculation means and a predetermined set value becomes zero. apparatus.
前記制御手段は、前記一次巻線に接続されるスイッチング素子を駆動させる制御信号を出力する、請求項1又は2に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 1, wherein the control unit outputs a control signal for driving a switching element connected to the primary winding.
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