JP2009153364A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源制御用の集積回路ICは、フィードバック回路25からのフィードバック信号と電流検出用の入力端子ISからの電圧信号を基にスイッチング信号を生成して、出力端子OUTからスイッチング素子Q1に出力する。また、フィードバック信号の大きさによって負荷が軽負荷であると判断したとき、スイッチング周波数を低減する電圧制御発振器を有している。補正回路1は、集積回路ICの出力端子OUTと電流検出用の信号入力端子ISとの間に接続されて、スイッチング素子Q1がオンするときのみ作用し、集積回路ICに設定されているスイッチング周波数をより低下させる機能を有している。
【選択図】図1
Description
図10のスイッチング電源装置は、設定電圧に応じてトランスT1の一次側の直流の入力電源VINから二次側の負荷(図示せず)に電力供給するものである。トランスT1は、その一次巻線Lpのインダクタンス(Lp)とパワーMOSFETなどのスイッチング素子Q1に並列接続された共振用のコンデンサCrのキャパシタンス(これは、スイッチング素子Q1の寄生容量だけで構成することもできる。)からなるLC共振回路を備えている。入力電圧VINは平滑コンデンサC1の一端とトランスT1の一次巻線Lpの一端に供給され、一次巻線Lpの他端がスイッチング素子Q1のドレインと接続されている。スイッチング素子Q1のソースはセンス抵抗Rsを介して平滑コンデンサC1の他端に接続され、ゲートは抵抗R1を介して集積回路ICの出力端子OUTに接続されている。
マイナス検出方式のスイッチング電源装置は、例えば特許文献2に記載されたスイッチング電源装置のように、電流検出手段がトランスの一次巻線、またはスイッチング素子に流れる電流をセンス抵抗Rsにより負電圧として検出するように構成される。そのため、図13に示すスイッチング電源装置では、電流検出用の信号入力端子ISとセンス抵抗Rsとが抵抗Raを介して接続されている。また、信号入力端子ISは補助巻線Lbと整流用ダイオードD2の接続点および集積回路ICに電源を供給する電源端子VCCに、それぞれ抵抗Rbおよび補正抵抗Rcを介して接続されている。
最初に、同図(A)に示すように、補正抵抗Rcによる補正が行われないときについて考える。このとき、負荷への出力電圧Voutが設定電圧となるように、スイッチング素子Q1のオン時比率とフィードバック信号VFBの値がバランスされた状態となっている。そして、スイッチング周波数はフィードバック信号VFBの大きさで決定されている。
(実施の形態1)
図1は本発明に係るスイッチング電源装置の一例を示すブロック図、図2は補正回路を抵抗によって構成した実施の形態1のスイッチング電源装置を示すブロック図である。
同図(A)には、重負荷時における電流検出信号(電圧信号)を示している。この電流検出信号は、スイッチング素子Q1に流れる電流値が大きくなるほどスイッチング電源装置の基準電位(この場合は接地電位)に対して低下する極性の電圧信号であって、これが電流コンパレータ17の判定基準電圧VFB3(図16で説明した仮想信号VFB3と同じもの)に達すると、スイッチング素子Q1をオフさせる。スイッチング素子Q1をオンさせるスイッチング信号が出力されたもののスイッチング素子Q1がまだオンしていない瞬間は、電流検出信号に抵抗R0による補正がかかって電流検出信号が正の値となるが、スイッチング素子がオンして重負荷に対応する絶対値が大きい電流検出信号が発生すると、補正された電流検出信号VISは初期の段階で負の信号となる。
また、スイッチング素子Q1がオフしている期間は抵抗R0による補正がないため、電流検出信号VISは接地電位(0V)となっている。なお、抵抗Rbの抵抗値が他の抵抗R0,Ra,Rsより高く、電流値や消費電力に与える影響が他の抵抗より小さいこともあり、説明の簡単化のために、抵抗Rbの効果は無視している(以下の図4、図6においても同様)。また、補正回路1は外付け回路としてではなく、集積回路ICに内蔵されていてもよい。
図4は、補正回路を抵抗およびキャパシタによって構成した実施の形態2のスイッチング電源装置を示すブロック図、図5は、図4のスイッチング電源装置の電流コンパレータ17の入力信号の動作波形を示す図である。
図6は、図1における補正回路をキャパシタによって構成した実施の形態3のスイッチング電源装置を示すブロック図である。
図7は、補正回路を抵抗、キャパシタおよびツェナーダイオードによって構成した実施の形態4のスイッチング電源装置を示すブロック図である。
同図(A)に示すように、スイッチング素子Q1がオンする際、電源制御回路10の出力端子OUTからのスイッチング信号の電圧はロウからハイへと変化する(時刻t1)。すると、前述した補正回路3(図4参照)の場合と同様に、補正回路5のコンデンサC0には抵抗R0を通して電流IC0が流れ、この電流IC0が抵抗Rs,Ra,Rbからなる直列回路の途中から注入されることにより、電流検出信号VISにオフセットが発生する。その後、コンデンサC0は充電されて、図7のA点の電圧が上昇していく(図8(B)参照)。
10 電源制御回路
14 電圧制御発振器
17 電流コンパレータ
19 フリップフロップ回路
25 フィードバック回路
C0 コンデンサ
Q1 スイッチング素子
R0,Ra,Rb 抵抗
Rc 補正抵抗
Rs センス抵抗
T1 トランス
VIN 入力電源
ZD0 ツェナーダイオード
Claims (7)
- 直流電源と、
設定電圧に応じて二次側の負荷に電力供給するトランスと、
前記トランスの一次巻線に対して直列に接続されたスイッチング素子と、
前記設定電圧と前記負荷への出力電圧との差を増幅したフィードバック信号を前記トランスの一次側に出力するフィードバック回路と、
前記フィードバック信号に基づいて前記スイッチング素子をオン・オフ制御するスイッチング電源制御手段と、
前記スイッチング素子に流れる電流値を、該電流値が大きくなるほど前記スイッチング電源制御手段の基準電位に対して低下する極性の電圧信号として検出する電流検出手段と、
を備え、前記直流電源が前記トランスの前記一次巻線に接続され、前記直流電源から入力された直流電圧を前記スイッチング素子によってオン・オフして脈流電流を発生させ、前記設定電圧に応じて前記負荷に所望の出力電力を供給するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング電源制御手段は、
前記電圧信号が入力される電流検出用の信号入力端子と、
前記フィードバック回路からのフィードバック信号と前記電圧信号を比較する電流コンパレータと、
前記フィードバック信号の大きさによって前記負荷が軽負荷であると判断したとき前記スイッチング素子のスイッチング周期を長くするように動作周波数が低減される発振回路と、
前記発振回路の動作周波数および前記電流コンパレータでの比較結果に応じた周波数とパルス幅を有する制御信号を生成して前記スイッチング素子を駆動する制御回路と、
前記制御信号を出力する出力端子と、
を有し、さらに前記スイッチング素子のオン期間のみで作用し、前記電流検出手段から出力される電圧信号に対してプラスのオフセット電圧を加える補正回路を有することを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記補正回路は、前記出力端子と前記電流検出用の信号入力端子との間に接続された抵抗であることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正回路は、前記出力端子と前記電流検出用の信号入力端子との間に接続されたキャパシタであることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正回路は、前記出力端子と前記電流検出用の信号入力端子との間に接続された抵抗およびキャパシタの直列回路であることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正回路は、前記スイッチング電源制御手段を構成する集積回路に対して外付けされていることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正回路は、前記スイッチング電源制御手段を構成する集積回路に内蔵されていることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
- 前記補正回路は、抵抗とキャパシタとの直列回路、および前記抵抗の一端と前記キャパシタの一端との接続点にカソードを接続したツェナーダイオードによって構成され、
前記抵抗の他端を前記出力端子に接続し、前記キャパシタの他端を前記電流検出用の信号入力端子に接続し、かつ前記ツェナーダイオードのアノードを前記スイッチング電源制御手段の基準電位に接続したことを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
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