JP2010124641A

JP2010124641A - スイッチング電源装置

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Publication number: JP2010124641A
Application number: JP2008297855A
Authority: JP
Inventors: Kimiyoshi Mizoe; 公義三添
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2028-11-21
Also published as: JP5173762B2

Abstract

【課題】多出力型電源システムを構成する際の個々のスイッチング電源装置をマスタ側又はスレーブ側に自由に設定または変更できるようにする。
【解決手段】スイッチング電源回路１０Ａが、パワートランジスタ１１と、スイッチング制御回路１２と、発振器１３と、クロック同期回路１４と、クロック切替器１５と、クロック入出力端子１６と、クロック位相シフト回路１７と、設定端子１８を具備する。複数のスイッチング電源装置のクロック入出力端子を共通接続して、多出力電源システムを構成したとき、１個のスイッチング電源装置の設定端子１８を“Ｌ”にし、他のスイッチング電源装置の設定端子１８を“Ｈ”にすると、前者がマスタ、後者がスレーブとなり、複数のスイッチング電源装置のスイッチング周波数とスイッチングタイミングを同期させることができる。また、設定端子１８の“Ｈ”のレベルの設定により、外部入力クロックに対して、パワートランジスタのスイッチングで用いるクロックの位相をずらすことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多出力型電源システムの構成に好適なスイッチング電源装置に関し、特にスイッチング周波数を外部から同期可能なスイッチング電源装置に関する。

性質の異なる複数の負荷に応じて複数の個々のスイッチング電源装置を組み合わせて構成した多出力型電源システムでは、各々のスイッチング電源装置のスイッチング周波数の違いでスイッチングビートが発生する。例えば、２個のスイッチング電源装置がスイッチング周波数ｆ１とｆ２を動作している場合は、その周波数差「ｆ１−ｆ２」に相当する周波数のスイッチングビートが発生する。これを避けるために、個々のスイッチング電源装置同士のスイッチング周波数およびスイッチングタイミングを同期させる必要がある。

そこで、従来では、特許文献１に記載のように、複数のスイッチング電源回路を駆動制御するためにマスタ・スレーブ機能を有する複数の制御装置を用意して、その１つをマスタ用制御装置として１つのスイッチング電源回路と組み合わせてマスタ側スイッチング電源装置とし、そのマスタ側スイッチング電源装置を独立した動作タイミングによりあらかじめ設定されたクロック周波数で動作させ、その他のスレーブ用制御装置を他のスイッチング電源回路と組み合わせてスレーブ側スイッチング電源装置とし、それらスレーブ側スイッチング電源装置を、マスタ側スイッチング電源装置から同期信号を受信してマスタ側スイッチング電源装置と同期した動作タイミングと同一の発振周波数で動作させるようにしている。
特開平０９−１６３７２８号後方

しかしながら、個々のスイッチング電源装置のクロックを同期させてスイッチング周波数を制御する場合に、マスタ側スイッチング電源装置とスレーブ側スイッチング電源装置を予め分ける必要がある。

ところが、個々のスイッチング電源装置のうちで最初に起動するスイッチング電源装置が入れ替わるような場合や、個々のスイッチング電源装置が起動する順番を設計の途中、あるいは最後に調整する場合には、マスタ側スイッチング電源装置およびスレーブ側スイッチング電源装置を固定することができないという問題点があった。

本発明の目的は、多出力型電源システムを構成する際の個々のスイッチング電源装置をマスタ側又はスレーブ側に自由に設定または変更できるようにして、上記した問題を解決したスイッチング電源装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、設定端子の設定信号が第１の論理値のときクロック入出力端子から外部入力クロックを入力し、第２の論理値のとき前記発振器で発振したクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力するクロック切替器と、前記設定端子の設定信号が前記第１の論理値でかつ基準電圧を超えるとき前記外部入力クロックの位相シフト量を第１のシフト量又は第２のシフト量の一方として前記クロック同期回路に入力させ、前記設定端子の設定信号が前記第１の論理値でかつ前記基準電圧未満のとき前記外部入力クロックの位相を前記第１のシフト量又は第２のシフト量の他方として前記クロック同期回路に入力させるクロック位相シフト回路とを具備することを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のスイッチング電源装置において、前記クロック切替器は、前記発振回路から出力するクロックを前記クロック入出力端子の方向に伝送／遮断させる第１のバッファと、前記クロック入出力端子に入力する外部入力クロックを前記クロック位相シフト回路のクロック入力側に伝送／遮断させる第２のバッファと、前記設定端子が前記第１の論理値のとき前記第２のバッファを伝送に制御するとともに前記第１のバッファを遮断に制御し、前記設定端子が前記第２の論理値のとき前記第２のバッファを遮断に制御するとともに前記第１のバッファを伝送に制御する制御回路とを具備し、前記クロック位相シフト回路は、前記クロック切替器から入力する外部入力クロックの位相を前記第１のシフト量だけシフトさせる第１の位相シフト回路と、前記第２のシフト量だけシフトさせる第２の位相シフト回路と、前記設定端子が前記第１の論理値で且つ前記基準電圧を超えるとき前記第１の位相シフト回路又は前記第２の位相シフト回路の一方を動作させるとともに他方を非動作にさせ、前記設定端子が前記第１の論理値で且つ前記基準電圧未満のとき前記一方を非動作にさせるとともに他方を動作させる比較器とを具備する、ことを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、前記発振器で発振するクロックをクロック入出力端子に出力し又は該クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に入力させるクロック切替器と、制御端子から起動信号が入力することにより前記クロック入出力端子に入力する前記外部入力クロックを検出するために一定時間だけ待機するクロック入力判定回路とを備え、該クロック入力判定回路は、前記一定時間内に前記外部入力クロックを検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に切り替えて、前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に外部入力クロックを検出しないときは、前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、ことを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、制御端子から起動信号が入力することによりクロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを入力するクロック入力用に一時的に切り替えられるクロック切替器と、前記制御端子から起動信号が入力することにより、クロック入力用に一次的に切り替えられた前記クロック切替器から出力する前記外部入力クロックを検出するために一定時間だけ待機するクロック入力検出回路とを備え、該クロック入力検出回路は、前記一定時間内に外部入力クロックを検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に固定するとともに前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に外部入力クロックを検出しないときは、前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、ことを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、前記発振器で発振するクロックをクロック入出力端子に出力し又は該クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に入力させるクロック切替器と、制御端子から起動信号が入力することにより前記クロック入出力端子に入力する外部入力電流を検出するために一定時間だけ待機する電流検出／ＣＫ切替制御回路と、定電流源とを備え、該電流検出／ＣＫ切替制御回路は、前記一定時間内に前記外部入力電流を検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に切り替えて、前記クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に前記外部入力電流を検出しないときは、前記定電流源からの電流を前記クロック入出力端子から所定時間だけ出力させた後に前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、ことを特徴とする。

請求項１〜５にかかる発明のスイッチング電源装置によれば、当該スイッチング電源装置のパワートランジスタのオン／オフのタイミングを外部入力クロックと同期させること、および他のスイッチング電源装置のパワートランジスタのオン／オフのタイミングを当該スイッチング電源装置から出力するクロックにより同期させることが可能である。このため、複数のスイッチング電源装置のクロック入出力端子を共通接続して多出力型電源システムを構成した場合に、任意の１つのスイッチング電源装置からクロックを出力し、他のスイッチング電源装置にそのクロック入力にすることで、すべてのスイッチング電源装置のスイッチング周波数とスイッチングタイミングを同期させることができる。よって、構成された多出力型電源システムは、システム外部からクロックを受けることなく、当該多出力型電源システムの内部のみで、スイッチング周波数とスイッチングタイミングとを合わせ、ビートノイズの発生を抑制することができる。また、個々のスイッチング電源装置は１箇所に集積する必要がなく、負荷の近傍にそれらのスイッチング電源装置を配置することが可能となる。

請求項１〜２にかかる発明のスイッチング電源装置によれば、設定端子でクロックの入力／出力の設定が可能であるので、第１から第ｎまでのスイッチング電源装置で多出力電源システムが構成されている場合、第１番目の起動タイミングでは第１のスイッチング電源装置はクロック出力（マスタ側）、それ以外のスイッチング電源装置はクロック入力（スレーブ側）にし、第２番目の起動タイミングでは第２のスイッチング電源装置がクロック出力（マスタ側）、それ以外のスイッチング電源装置はクロック入力（スレーブ側）にするというように、起動タイミングによって設定端子を制御して任意にクロックの入力／出力を設定することができ、マスタ側、スレーブ側のスイッチング電源装置を任意に設定変更できる。また、スレーブ側では、設定端子の設定により、外部入力クロックに対して、パワートランジスタのスイッチングで用いるクロックの位相をずらすことが可能となるので、複数のスイッチング電源装置のパワートランジスタが同時にオンして入力電源が低下するという現象を回避できる。さらに、設定端子でクロックのクロック入出力設定と外部入力クロックの位相シフト量の設定が同時にできるので、スイッチング電源回路の制御ＩＣのピン数を増やさなくてすむという利点もある。

請求項３〜５にかかる発明のスイッチング電源装置によれば、制御端子を利用して、各々のスイッチング電源装置の起動タイミングを独立して設定できるので、複数のスイッチング電源装置のクロック入出力端子を共通接続して多出力電源システムを構成したとき、起動タイミングが１番早いスイッチング電源装置がクロック入出力端子からクロックを出力（マスタ側）し、２番目以降に起動したスイッチング電源装置はそのクロックをクロック入出力端子から入力する（スレーブ側）ことになり、２番目以降に起動したスイッチング電源装置は１番早く起動したスイッチング電源装置のスイッチング周波数とスイッチングタイミングに同期するようになる。つまり、複数のスイッチング電源装置のうち、最初に起動したスイッチング電源装置がマスタ側、その後に起動したスイッチング電源装置がスレーブ側となり、いずれのスイッチング電源装置を最初に起動させるかで、マスタ側、スレーブ側のスイッチング電源装置を任意に設定変更できる。

＜第１の実施例＞
図１は本発明の第１の実施例のスイッチング電源装置１００の構成を示す図である。このスイッチング電源装置１００は、ＩＣからなるスイッチング電源回路１０Ａと、その出力側に接続されるダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１からなる整流平滑回路と、出力電圧ＶＯＵＴを検出して帰還信号とする分圧用の抵抗Ｒ１，Ｒ２とからなる。

スイッチング電源回路１０Ａは、入力電圧ＶＩＮをスイッチングするパワートランジスタ１１、そのパワートランジスタ１１をドライブするスイッチング制御回路１２、そのスイッチング制御回路１２に発振信号（三角波等）Ｐ１を供給したり外部出力用のクロックＣＫ１を出力する発振器１３、その発振器１３に外部入力クロックに同期した同期信号Ｐ２を供給してその発振信号Ｐ１を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路１４、クロックの入出力を切り替えるクロック切替器１５、そのクロック切替器１５に接続されたクロック入出力端子１６、クロック切替器１５から出力する外部入力クロックの位相を反転するかまたはそのまま伝送させてクロック同期回路１４に送るクロック位相シフト回路１７、およびクロック切替器１５とクロック位相シフト回路１７を制御する設定端子１８を備える。

クロック切替器１５は、図２に示すように、発振器１３から出力するクロックＣＫ１をクロック入出力端子１６に対して伝送／遮断するバッファ１５１、クロック入出力端子１６から入力する外部入力クロックをクロック位相シフト回路１７に対して伝送／遮断するバッファ１５２、設定端子１８に印加された信号の論理値に応じてバッファ１５１と１５２の一方を伝送に制御し、他方を遮断に制御する制御回路としてのインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２からなる。

このクロック切替器１５は、設定端子１８を“Ｌ”に設定するとバッファ１５１が伝送、バッファ１５２が遮断となってクロック出力用に切り替えられ、発振器１３で発生したクロックＣＫ１がクロック入出力端子１６に出力する。また、設定端子１８を“Ｈ”に設定するとバッファ１５１が遮断、バッファ１５２が伝送となってクロック入力用に切り替えられ、クロック入出力端子１６に入力する外部入力クロックがクロック位相シフト回路１７に出力する。

クロック位相シフト回路１７は、図３に示すように、ノア回路ＮＯＲ１，ＮＯＲ２と、アンド回路ＡＮＤ１と、基準電圧Ｖ１が設定された比較器１７１と、電流源Ｉ１と抵抗Ｒ３によるバイアス回路１７２とを備える。ノア回路ＮＯＲ１とＮＯＲ２は第１の位相シフト回路を、アンド回路ＡＮＤ１とノア回路ＮＯＲ２は第２の位相シフト回路を構成する。

このクロック位相シフト回路１７は、設定端子１８が“Ｈ”であって、且つバイアス回路１７２によって比較器１７１の反転入力端子の電圧が基準電圧Ｖ１よりも低くなっているとき、つまり設定端子１８がオープンのときは、その比較器１７１の出力が“Ｈ”となって、ノア回路ＮＯＲ１がゲートを閉じ、アンド回路ＡＮＤ１がゲートを開く。このため、クロック切替器１５から入力する外部入力クロックＣＫ２が、アンド回路ＡＮＤ１とノア回路ＮＯＲ２を経由することで、位相シフト量＝１８０度となり、クロック同期回路１４にクロックＣＫ３として出力する。

一方、設定端子１８が“Ｈ”であって、且つバイアス回路１７２によって比較器１７１の反転端子の電圧が基準電圧Ｖ１よりも高くなっているとき、つまり設定端子１８が高電位の電源端子に接続されているときは、その比較器１７１の出力が“Ｌ”となって、ノア回路ＮＯＲ１がゲートを開き、アンド回路ＡＮＤ１がゲートを閉じる。このため、クロック切替器１５から入力する外部入力クロックＣＫ２が、ノア回路ＮＯＲ１、ＮＯＲ２を経由することで、位相シフト量＝０度となり、クロックＣＫ３としてクロック同期回路１４に出力する。

以上から、本実施例のスイッチング電源装置１００は、設定端子１８を“Ｌ”にセットすると、発振器１３で発振しているクロックＣＫ１をクロック切替器１５から外部に出力する。このとき、スイッチング制御回路１２は発振器１３で発振した発振信号Ｐ１（クロックＣＫ１と同期）によって制御され、パワートランジスタ１１がスイッチングされて、入力電圧ＶＩＮがオン／オフされ、所定周波数の交流成分が生成される。そして、この交流成分がダイオードＤ１で整流され、コイルＬ１とコンデンサＣ１で平滑され出力する。このときの出力電圧ＶＯＵＴが抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧されてスイッチング制御回路１２に帰還され、設定電圧（図示せず）と比較され、その誤差成分に応じてパワートランジスタ１１が制御されることで、出力電圧ＶＯＵＴが設定電圧に応じた一定電圧に制御される。

一方、設定端子１８を“Ｈ”にセットすると、クロック入出力端子１６に入力する外部入力クロックが、クロック切替器１５を経由してクロックＣＫ２としてクロック位相シフト回路１７に入力する。そして、このとき設定端子１８の電圧が基準電圧Ｖ１よりも高いときは、クロック位相シフト回路１７が位相シフト量＝０度に設定されるので、そのクロックＣＫ２がそのままクロック同期回路１４にクロックＣＫ３として取り込まれ、発振器１３で発振する発振信号Ｐ１がそのクロック同期回路１４からの同期信号Ｐ２に同期するようになる。この結果、パワートランジスタ１１が外部入力クロックに同期してスイッチングを行う。設定端子１８の電圧が基準電圧Ｖ１よりも低いときは、クロック位相シフト回路１７が位相シフト量＝１８０度に設定されるので、そのクロックＣＫ２が１８０度反転されてクロック同期回路１４にクロックＣＫ３として取り込まれ、発振器１３で発振する発振信号Ｐ１がそのクロック同期回路１４からの同期信号Ｐ２に同期するようになる。この結果、パワートランジスタ１１が外部入力クロックに対し１８０度の位相差に同期してスイッチングを行う。

図４は本実施例のスイッチング電源装置１００を３台使用して、３出力型電源システムを構成した図である。スイッチング電源装置１００Ａ〜１００Ｃは、クロック入出力端子１６が共通接続され、外部電源Ｖｓが電源電圧ＶＤＤ，ＶＩＮとして共通に入力している。ここでは、スイッチング電源装置１００Ａは設定端子１８を接地して“Ｌ”に設定し、クロック入出力端子１６からクロックを外部に出力するようにしている。また、スイッチ電源装置１００Ｂは設定端子１８を電源Ｖｓに接続して“Ｈ”レベルに設定し、クロック入出力端子１６にスイッチング電源装置１００Ａのクロック入出力端子１６から出力する外部入力クロックを入力している。このとき、スイッチ電源装置１００Ｂのクロック位相シフト回路１７は位相シフト量＝０度となる。さらに、スイッチ電源装置１００Ｃは設定端子１８をオープンにして“Ｈ”レベルに設定し、クロック入出力端子１６にスイッチング電源装置１００Ａのクロック入出力端子１６から出力する外部入力クロックを入力している。このとき、スイッチ電源装置１００Ｃのクロック位相シフト回路１７は位相シフト量＝１８０度となる。

この結果、スイッチング電源装置１００Ａがマスタ側となり、スイッチング電源装置１００Ｂ，１００Ｃがスレーブ側となる。そして、スイッチング電源装置１００Ａと１００Ｂはパワートランジスタ１１が同じ周波数（スイッチング電源装置１００ＡのクロックＣＫ１）で同期してスイッチングを行う。スイッチング電源装置１００Ｃのパワートランジスタ１１も同じ周波数であるが１８０度の位相差をもってスイッチングを行う。このようにすると、全部のスイッチング電源装置１００Ａ〜１００Ｃのスイッチング周波数が同期するため、ビートノイズの発生を抑制することができる。また、全部のスイッチング電源装置１００Ａ〜１００Ｃをすべて同じ位相（スイッチング電源装置１００ＡのクロックＣＫ１）でスイッチングさせる場合に比較して、同時にオンするパワートランジスタ１１の数が３個から２個に減るので、同時に流れる入力電圧ＶＩＮによる合計の電源電流が低減され、入力電圧ＶＩＮ（ここでは電源Ｖｓ）の電源容量を小さくできる。

＜第２の実施例＞
図５は本発明の第２の実施例のスイッチング電源装置２００の構成を示す図である。このスイッチング電源装置２００は、ＩＣからなるスイッチング電源回路１０Ｂと、その出力側に接続されるダイオードＤ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ２からなる整流平滑回路と、出力電圧ＶＯＵＴを検出して帰還信号とする分圧用の抵抗Ｒ４，Ｒ５とからなる。

スイッチング電源回路１０Ｂにおいて、図１のスイッチング電源装置１０Ａで示したものと同じものは同じ符号を付けた。１９はクロック入力判定回路、２０は起動信号が入力する制御端子である。スイッチング制御回路１２Ａは、制御端子２０からの起動信号Ｐ３が入力することによりソフトスタートし、その後の一定時間、待機信号Ｐ４を出力する。クロック入力判定回路１９は、スイッチング制御回路１２Ａから待機信号Ｐ４を入力している期間に、クロック入出力端子１６からクロックが入力しているか否かを判定し、クロック入力のときはクロック切替器１５をクロック入力用に切り替え、外部入力クロックをクロック同期回路１４に入力させる。待機信号Ｐ４を入力している一定時間内にクロック入力が判定できないときは、クロック切替器１５をクロック出力用に切り替え、発振器１３からのクロックＣＫ１をクロック入出力端子１６に出力させる。待機信号Ｐ４は、クロック切替器１５が最終的にクロック入力用又はクロック出力用に切り替わると、解除される。

図６は図４のスイッチング電源装置２００の動作のフローチャートである。制御端子２０に起動信号Ｐ３が入力すると、スイッチング制御回路１２Ａが起動され（Ｓ２１）、クロック入力判定回路１９に待機信号Ｐ４が出力し、クロック入力判定回路１９がクロック入力待機状態になる（Ｓ２２）。

待機信号Ｐ４が入力している期間内にクロック入出力端子１６からクロックが入力されたことが判定される（Ｓ２３−ＹＥＳ）と、クロック切替器１５がクロック入力用に切り替えられ（Ｓ２４）、クロック同期回路１４に外部入力クロックＣＫ２が入力され（Ｓ２５）、発振器１３はその外部入力クロックＣＫ２に同期して発振信号Ｐ１を出力し、スイッチング制御回路１２Ａがパワートランジスタ１１をその外部入力クロックＣＫ２に同期してスイッチングされる。

待機信号Ｐ４がクロック入力判定回路１９に入力している期間内にクロック入出力端子１６からクロックが入力されたことが判定されない（Ｓ２３−ＮＯ）ときは、クロック切替器１５をクロック出力用に切り替え（Ｓ２６）、発振器１３で発振しているクロックＣＫ１をクロック入出力端子１６から外部に出力する（Ｓ２７）。

本実施例のスイッチング電源装置２００は、これを複数使用して図４に示したのと同様に多出力型電源システムを構成するときは、制御端子２０に入力した起動信号Ｐ３により最初にクロック入出力端子１６からクロックを出力したスイッチング電源装置、つまり最初に起動したスイッチング電源装置がマスタ側となり、その後に起動したスイッチング電源装置はスレーブ側となり、スレーブ側はマスタ側と同期して動作する。なお、起動信号Ｐ３が入力しないスイッチング電源装置２００は動作しない。

＜第３の実施例＞
図７は本発明の第３の実施例のスイッチング電源装置３００の構成を示す図である。このスイッチング電源装置３００は、ＩＣからなるスイッチング電源回路１０Ｃと、その出力側に接続されるダイオードＤ３、インダクタＬ３、コンデンサＣ３からなる整流平滑回路と、出力電圧ＶＯＵＴを検出して帰還信号とする分圧用の抵抗Ｒ６，Ｒ７とからなる。

スイッチング電源回路１０Ｃにおいて、図１のスイッチング電源装置１０Ａおよび図４のスイッチング電源装置１０Ｂで示したものと同じものは同じ符号を付けた。１５Ａは起動信号Ｐ３が入力すると一定時間だけクロック入力用に切り替えられるクロック切替器、２１は外部入力クロックを検出するクロック検出回路である。このクロック検出回路２１は、スイッチング制御回路１２Ａから待機信号Ｐ４が入力すると、一定時間だけクロック入力待機状態となり、その間に外部入力クロックを検出するとクロック切替器１５Ａをクロック入力用に固定し、検出されない場合はクロック出力用に切り替える。クロック切替器１５Ａは、図２に示したクロック切替器１５と同じであるが、インバータＩＮＶ１の入力側に、設定端子２０とクロック検出回路２１の検出出力側が接続される。待機信号Ｐ４は、クロック切替器１５Ａが最終的にクロック入力用又はクロック出力用に切り替わると、解除される。

図８は図７のスイッチング電源装置３００の動作のフローチャートである。制御端子２０に起動信号Ｐ３が入力すると、スイッチング制御回路１２Ａが起動され（Ｓ３１）、クロック切替器１５Ａがクロック入力側に切り替えられる（Ｓ３２）。また、スイッチング制御回路１２Ａがクロック検出回路２１に待機信号Ｐ４が出力し、クロック検出回路２１が一定時間だけクロック入力待機状態になる（Ｓ３３）。

待機信号Ｐ４が入力してから一定時間の内にクロック入出力端子１６からクロックが入力されたことがクロック検出回路２１で検出される（Ｓ３４−ＹＥＳ）と、クロック同期回路１４にその外部入力クロックがクロックＣＫ２として入力され（Ｓ３５）、発振器１３はその外部入力クロックＣＫ２に同期して発振信号Ｐ１を出力し、スイッチング制御回路１２Ａがパワートランジスタ１１をそのクロックＣＫ２に同期してスイッチングさせる。

前記一定時間の内にクロック入出力端子１６からクロックが入力されたことがクロック入力検出回路２１で検出されない（Ｓ３４−ＮＯ）ときは、クロック切替器１５をクロック出力用に切り替え（Ｓ３６）、発振器１３で発振しているクロックＣＫ１をクロック入出力端子１６から外部に出力する（Ｓ３７）。

本実施例のスイッチング電源装置３００も、これを複数使用して図４に示したのと同様に多出力型電源システムを構成するときは、制御端子２０に入力した起動信号Ｐ３により最初にクロック入出力端子１６からクロックを出力したスイッチング電源装置、つまり最初に起動したスイッチング電源装置がマスタ側となり、その後に起動したスイッチング電源装置はスレーブ側となり、スレーブ側はマスタ側と同期して動作する。なお、起動信号Ｐ３が入力しないスイッチング電源装置３００は動作しない。

＜第４の実施例＞
図９は本発明の第４の実施例のスイッチング電源装置４００の構成を示す図である。このスイッチング電源装置４００は、ＩＣからなるスイッチング電源回路１０Ｄと、その出力側に接続されるダイオードＤ４、インダクタＬ４、コンデンサＣ４からなる整流平滑回路と、出力電圧ＶＯＵＴを検出して帰還信号とする分圧用の抵抗Ｒ８，Ｒ９とからなる。

スイッチング電源回路１０Ｄにおいて、図１のスイッチング電源装置１０Ａおよび図４のスイッチング電源装置１０Ｂで示したものと同じものは同じ符号を付けた。２２は電流検出／ＣＫ切替制御回路、Ｉ２は定電流源である。この電流検出／ＣＫ切替制御回路２２は、スイッチング制御回路１２Ａから待機信号Ｐ４が入力すると、クロック入出力端子１６から流入する電流について、一定時間だけ入力電流検出の待機状態となり、入力電流が検出されるとクロック入力検出と判断し、クロック切替器１５をクロック入力用に切り替える。入力電流検出の待機時間内に電流検出ができないときは、定電流源Ｉ２を所定時間だけ駆動してその定電流源Ｉ２からの電流をクロック入出力端子１６から外部に出力する。待機信号Ｐ４は、クロック切替器１５がクロック入力用又はクロック出力用に切り替われると、解除される。

図１０は図９のスイッチング電源装置４００の動作のフローチャートである。制御端子２０に起動信号Ｐ３が入力すると、スイッチング制御回路１２Ａが起動され（Ｓ４１）、電流検出／ＣＫ切替制御回路２２に待機信号Ｐ４が出力し、電流検出／ＣＫ切替制御回路２２が一定時間だけクロック入出力端子１６への入力電流検出の待機状態となる（Ｓ４２）。

この入力電流検出の待機中に、クロック入出力端子１６に入力する電流が検出される（Ｓ４４−ＹＥＳ）と、これを外部入力クロックと判定して、クロック切替器１５がクロック入力用に切り替えられ（Ｓ４３）、クロック同期回路１４にその外部入力クロックがクロックＣＫ２として入力され（Ｓ４５）、発振器１３はその外部入力クロックＣＫ２に同期して発振信号Ｐ１を出力し、スイッチング制御回路１２Ａがパワートランジスタ１１をその外部入力クロックＣＫ２に同期してスイッチングさせる。

入力電流検出の待機中に入力電流が検出されないとき（Ｓ４４−ＮＯ）は、定電流源Ｉ２が駆動され、その定電流源Ｉ２からの電流が所定時間だけクロック入出力端子１６から出力する（Ｓ４６）。そして、その後、クロック切替器１５をクロック出力用に切り替え（Ｓ４７）、発振器１３で発振しているクロックＣＫ１をクロック入出力端子１６から外部に出力する（Ｓ４８）。

本実施例のスイッチング電源装置４００は、その複数を使用して図４に示したのと同様に多出力型電源システムを構成するときは、制御端子２０に入力した起動信号Ｐ３により最初にクロック入出力端子１６から電流を出力したスイッチング電源装置、つまり最初に起動したスイッチング電源装置がマスタ側となり、その後に起動したスイッチング電源装置はスレーブ側となり、、スレーブ側はマスタ側と同期して動作する。なお、起動信号Ｐ３が入力しないスイッチング電源装置４００は動作しない。

本発明の第１の実施例のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。図１のスイッチング電源装置のクロック切替器の内部構成を示すブロック図である。図１のスイッチング電源装置のクロック位相シフト回路の内部構成を示すブロック図である。図１のスイッチング電源装置で構成した３出力型電源システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施例のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。図５のスイッチング電源装置の動作のフローチャートである。本発明の第３の実施例のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。図７のスイッチング電源装置の動作のフローチャートである。本発明の第４の実施例のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。図９のスイッチング電源装置の動作のフローチャートである。

符号の説明

１００〜４００：スイッチング電源装置
１０Ａ〜１０Ｄ：スイッチング電源回路
１１：パワートランジスタ、１２：スイッチング制御回路、１３：発振器、１４：クロック同期回路、１５，１５Ａ：クロック切替器、１６：クロック入出力端子、１７：クロック位相シフト回路、１８：設定端子、１９：クロック入力判定回路、２０：制御端子、２１：クロック検出回路、２２：電流検出／ＣＫ切替制御回路

Claims

交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、設定端子の設定信号が第１の論理値のときクロック入出力端子から外部入力クロックを入力し、第２の論理値のとき前記発振器で発振したクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力するクロック切替器と、前記設定端子の設定信号が前記第１の論理値でかつ基準電圧を超えるとき前記外部入力クロックの位相シフト量を第１のシフト量又は第２のシフト量の一方として前記クロック同期回路に入力させ、前記設定端子の設定信号が前記第１の論理値でかつ前記基準電圧未満のとき前記外部入力クロックの位相を前記第１のシフト量又は第２のシフト量の他方として前記クロック同期回路に入力させるクロック位相シフト回路とを具備することを特徴とするスイッチング電源装置。
請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記クロック切替器は、前記発振回路から出力するクロックを前記クロック入出力端子の方向に伝送／遮断させる第１のバッファと、前記クロック入出力端子に入力する外部入力クロックを前記クロック位相シフト回路のクロック入力側に伝送／遮断させる第２のバッファと、前記設定端子が前記第１の論理値のとき前記第２のバッファを伝送に制御するとともに前記第１のバッファを遮断に制御し、前記設定端子が前記第２の論理値のとき前記第２のバッファを遮断に制御するとともに前記第１のバッファを伝送に制御する制御回路とを具備し、
前記クロック位相シフト回路は、前記クロック切替器から入力する外部入力クロックの位相を前記第１のシフト量だけシフトさせる第１の位相シフト回路と、前記第２のシフト量だけシフトさせる第２の位相シフト回路と、前記設定端子が前記第１の論理値で且つ前記基準電圧を超えるとき前記第１の位相シフト回路又は前記第２の位相シフト回路の一方を動作させるとともに他方を非動作にさせ、前記設定端子が前記第１の論理値で且つ前記基準電圧未満のとき前記一方を非動作にさせるとともに他方を動作させる比較器とを具備する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、前記発振器で発振するクロックをクロック入出力端子に出力し又は該クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に入力させるクロック切替器と、制御端子から起動信号が入力することにより前記クロック入出力端子に入力する前記外部入力クロックを検出するために一定時間だけ待機するクロック入力判定回路とを備え、
該クロック入力判定回路は、前記一定時間内に前記外部入力クロックを検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に切り替えて、前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に外部入力クロックを検出しないときは、前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、制御端子から起動信号が入力することによりクロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを入力するクロック入力用に一時的に切り替えられるクロック切替器と、前記制御端子から起動信号が入力することにより、クロック入力用に一次的に切り替えられた前記クロック切替器から出力する前記外部入力クロックを検出するために一定時間だけ待機するクロック入力検出回路とを備え、
該クロック入力検出回路は、前記一定時間内に外部入力クロックを検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に固定するとともに前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に外部入力クロックを検出しないときは、前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、該スイッチング電源回路の出力電圧を整流平滑する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記スイッチング電源回路が、前記交流電圧生成用のパワートランジスタをスイッチングするスイッチング制御回路と、該スイッチング制御回路に供給する発振信号およびクロックを生成する発振器と、該発振器が発振する発振信号を外部入力クロックに同期させるクロック同期回路と、前記発振器で発振するクロックをクロック入出力端子に出力し又は該クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に入力させるクロック切替器と、制御端子から起動信号が入力することにより前記クロック入出力端子に入力する外部入力電流を検出するために一定時間だけ待機する電流検出／ＣＫ切替制御回路と、定電流源とを備え、
該電流検出／ＣＫ切替制御回路は、前記一定時間内に前記外部入力電流を検出したときは、前記クロック切替器をクロック入力用に切り替えて、前記クロック入出力端子から入力する前記外部入力クロックを前記クロック同期回路に供給し、前記一定時間内に前記外部入力電流を検出しないときは、前記定電流源からの電流を前記クロック入出力端子から所定時間だけ出力させた後に前記クロック切替器をクロック出力用に切り替えて、前記発振器から出力するクロックを前記クロック入出力端子から外部に出力する、
ことを特徴とするスイッチング電源装置。