JP2011010491A - Switching power supply by digital control system, and safety interruption method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばデジタル制御により出力を安定化するスイッチング電源装置に係り、特に異常発生時に安全に出力を遮断する方法に関する。 The present invention relates to a switching power supply apparatus that stabilizes output by, for example, digital control, and more particularly, to a method for safely shutting off output when an abnormality occurs.
近年、スイッチング電源装置はデジタル制御方式が採用されつつある(特許文献1参照)が、制御回路部即ち演算処理回路が割込みや温度等の要因によって演算処理が行われなかった場合、本来更新されるはずの演算結果が更新されず、前の制御値のままとなってしまう。このとき、入力変動、負荷変動が発生した場合には、制御されている出力電圧または出力電流が大きく変動してしまい、負荷装置を破壊する虞がある。 In recent years, digital control systems are being adopted for switching power supply devices (see Patent Document 1), but the control circuit unit, that is, the arithmetic processing circuit, is originally updated when arithmetic processing is not performed due to factors such as interruption or temperature. The expected calculation result is not updated, and the previous control value remains unchanged. At this time, when an input fluctuation or a load fluctuation occurs, the controlled output voltage or output current largely fluctuates, which may destroy the load device.
上述の如く、従来のデジタル制御方式によるスイッチング電源装置では、割込みや温度等の要因によって演算処理に異常が生じた場合に、制御値の演算結果が更新されず、前の制御値のままとなってしまい、入力変動、負荷変動が発生した場合に、出力電圧または出力電流が大きく変動して負荷装置を破壊してしまう虞がある。 As described above, in the conventional switching power supply device using the digital control method, when an abnormality occurs in the arithmetic processing due to factors such as interruption or temperature, the calculation result of the control value is not updated and the previous control value remains unchanged. Therefore, when input fluctuation or load fluctuation occurs, the output voltage or output current may fluctuate greatly and the load device may be destroyed.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、演算処理異常時に、安全に電源オフにさせることのできるデジタル制御方式によるスイッチング電源装置とその安全遮断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a switching power supply device using a digital control system that can safely turn off the power supply when a calculation process is abnormal, and a safety shut-off method thereof.
上記目的を達成するために、本発明に係るデジタル制御方式によるスイッチング装置は、入力信号をスイッチング処理によって安定化出力する安定化回路と、前記安定化回路の出力をデジタル化してモニタし、そのモニタ結果に基づいて定期的に安定化出力のための前記スイッチング処理の制御値を演算する演算処理回路と、前記制御値に基づいて前記スイッチング処理のオン・オフ期間を制御する制御回路と、前記演算処理回路にて前記演算が実行される毎にパルスを発生するパルス発生回路と、前記パルス発生回路で発生されるパルスの周期を基準周期と比較し、前記パルス周期が基準周期より下回っているときは正常に演算が行われていると判定して前記安定化回路を稼働状態とし、前記パルス周期が基準周期より上回ったとき演算に異常が生じたと判定して前記安定化回路を停止させる判定回路とを具備することを一態様とする。 In order to achieve the above object, a digital control switching device according to the present invention includes a stabilization circuit that stabilizes and outputs an input signal by switching processing, and digitizes and monitors the output of the stabilization circuit. An arithmetic processing circuit that periodically calculates a control value of the switching process for stabilizing output based on a result, a control circuit that controls an on / off period of the switching process based on the control value, and the arithmetic When a pulse generation circuit that generates a pulse every time the calculation is performed in the processing circuit and the period of the pulse generated by the pulse generation circuit are compared with a reference period, and the pulse period is less than the reference period Determines that the calculation is normally performed, puts the stabilization circuit in an operating state, and calculates when the pulse period exceeds the reference period. And an aspect that it is determined that the normal has occurred; and a decision circuit for stopping the stabilization circuit.
また、本発明に係る安全遮断方法は、入力信号をスイッチング処理によって安定化出力する安定化回路の出力をデジタル化してモニタし、そのモニタ結果に基づいて定期的に安定化出力のための前記スイッチング処理の制御値を演算し、前記制御値に基づいて前記スイッチング処理のオン・オフ期間を制御するデジタル制御方式スイッチング電源装置に用いられ、前記演算が実行される毎にパルスを発生させ、前記パルスの周期を基準周期と比較し、前記パルス周期が基準周期より下回っているときは正常に演算が行われていると判定して前記安定化回路を稼働状態とし、前記パルス周期が基準周期より上回ったとき演算に異常が生じたと判定して前記安定化回路を停止させることを一態様とする。 In addition, the safety shutoff method according to the present invention digitizes and monitors the output of a stabilizing circuit that stabilizes and outputs an input signal by switching processing, and periodically performs the switching for stabilizing output based on the monitoring result. A digital control switching power supply device that calculates a control value of a process and controls an on / off period of the switching process based on the control value, and generates a pulse each time the calculation is performed. The period is compared with a reference period, and when the pulse period is lower than the reference period, it is determined that the calculation is normally performed, and the stabilization circuit is activated, and the pulse period exceeds the reference period. One aspect is to determine that an abnormality has occurred in the operation and stop the stabilization circuit.
上記構成によるスイッチング電源装置とその安全遮断方法の一態様によれば、演算の実行毎にパルスを発生させ、判定回路でその周期を基準周期と比較するようにし、演算処理が行われなくなった場合に、パルスの発生停止によりパルス周期が基準周期を上回ったことを判別し、安定化回路へオフ信号を出力して、その稼働を緊急停止する。 According to one aspect of the switching power supply device having the above-described configuration and its safety shutoff method, a pulse is generated each time an operation is performed, and the cycle is compared with a reference cycle by a determination circuit, so that the calculation process is not performed. In addition, it is determined that the pulse period has exceeded the reference period due to the generation stop of the pulse, an off signal is output to the stabilization circuit, and the operation is urgently stopped.
このような手段を講じることにより、演算処理に異常が生じた場合でも、安全に電源オフさせることが可能となる。 By taking such means, it is possible to safely turn off the power even if an abnormality occurs in the arithmetic processing.
本発明によれば、演算処理異常時に、安全に電源オフさせることのできるデジタル制御方式によるスイッチング電源装置とその安全遮断方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the switching power supply by the digital control system which can be turned off safely at the time of arithmetic processing abnormality, and its safe interruption | blocking method can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係るデジタル制御方式スイッチング電源装置の一実施形態を示すブロック図である。図1に示すスイッチング電源装置100は、入力源より電圧Vinが供給され、スイッチングレギュレータによる定電圧回路11により、安定化された電圧に変換して出力電圧Voutを得る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital control switching power supply device according to the present invention. The switching
尚、定電圧回路11を定電流回路とし、出力電圧Voutを出力電流としてもかまわない。以降は定電圧回路11として説明する。
The
電圧を安定化させるために、定電圧回路11の出力電圧VoutはA/D(アナログ/デジタル)コンバータ12のアナログ/デジタル変換によりデータ化されて演算処理回路13に入力される。演算処理回路13では、入力データから出力電圧Voutのレベル変化をモニタし、定期的に電圧を安定化するための制御値(データ)を演算して記憶回路16に保持させる。記憶回路16に保持された制御値のデータはPWM(Pulse Width Modulation)回路17に送られる。このPWM回路17は、制御値に応じてパルス幅変調されたスイッチング制御信号を定電圧回路11に供給するもので、定電圧回路11のスイッチングのオン期間を制御値に応じて増減することで、出力電圧Voutを安定化する。
In order to stabilize the voltage, the output voltage Vout of the
上記演算処理回路13は制御値の演算を実行する毎にパルスを発生するパルス発生回路14を備えており、このパルス発生回路14で発生されたパルスはパルス周期判定回路15に送られる。このパルス周期判定回路15は、パルス発生回路14から送られてくるパルスの周期を基準周期と比較し、入力パルスの周期が基準周期より短い間はオン信号、基準周期より長くなるとオフ信号を発生し、定電圧回路11に出力する。定電圧回路11は、パルス周期判定回路15からのオン・オフ信号に従ってその稼働状態をオン・オフする。
The
上記構成によるデジタル制御方式スイッチング電源装置100において、図2に示す判定回路15の処理手順を参照してその動作を説明する。
The operation of the digital control switching
まず、演算処理回路13に異常がなく、定期的に演算処理が行われている場合には、その演算が実行させる毎にパルスが発生されて判定回路15に送られる。判定回路15では、図2に示すように演算処理回路13に設けられたパルス発生回路14からのパルスを入力し、そのパルス周期を基準周期と比較する(ステップS1)。正常状態では、入力パルスの周期が基準周期より下回っていると判定されるため、オン信号を発生して定電圧回路11に出し続ける(ステップS2)。このとき、記憶回路16に記憶された制御値が演算処理回路13で演算された制御値のデータに順次更新され、PWM回路17にて出力電圧Voutの変動に伴う制御信号のパルス幅変調が施され、これによって定電圧回路11の出力電圧Voutが安定化される。
First, when there is no abnormality in the
一方、演算処理回路13において、割込み、温度上昇等の要因によって演算処理が行われなかった場合には、記憶回路16の定期的更新が行われず、出力電圧Voutの変化に追従しなくなり、PWM回路17のパルス幅制御が実行されなくなる。このままにしておけば、入力変動、負荷変動が発生した場合に、出力電圧Voutが大きく変化して負荷装置を破壊してしまう虞がある。
On the other hand, in the
そこで、本実施形態では、演算処理回路13のパルス発生回路14において、演算の実行毎にパルスを発生させ、判定回路15でその周期を基準周期と比較する。すなわち、演算処理が行われなくなると、パルスが発生しなくなるため、判定回路15ではパルス周期が基準周期を上回ったことを判別し、オフ信号を発生して定電圧回路11へ出力するようになる(ステップS3)。これにより、定電圧回路11の稼働が緊急停止される。
Therefore, in the present embodiment, the
したがって、上記構成によるデジタル制御方式のスイッチング電源装置によれば、演算の異常が即座に判定されて出力を停止させるため、極めて安全な仕様とすることができる。 Therefore, according to the digital control type switching power supply device having the above-described configuration, an abnormality in calculation is immediately determined and the output is stopped, so that an extremely safe specification can be achieved.
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本発明によれば、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, according to the present invention, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
100…スイッチング電源装置、11…定電圧回路、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧、12…A/D(アナログ/デジタル)コンバータ、13…演算処理回路、14…パルス発生回路、15…パルス周期判定回路、16…記憶回路、17…PWM(Pulse Width Modulation)回路。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記安定化回路の出力をデジタル化してモニタし、そのモニタ結果に基づいて定期的に安定化出力のための前記スイッチング処理の制御値を演算する演算処理回路と、
前記制御値に基づいて前記スイッチング処理のオン・オフ期間を制御する制御回路と、
前記演算処理回路にて前記演算が実行される毎にパルスを発生するパルス発生回路と、
前記パルス発生回路で発生されるパルスの周期を基準周期と比較し、前記パルス周期が基準周期より下回っているときは正常に演算が行われていると判定して前記安定化回路を稼働状態とし、前記パルス周期が基準周期より上回ったとき演算に異常が生じたと判定して前記安定化回路を停止させる判定回路と
を具備することを特徴とするデジタル制御方式スイッチング電源装置。 A stabilization circuit that stabilizes and outputs an input signal by switching processing;
An arithmetic processing circuit that digitizes and monitors the output of the stabilization circuit and periodically calculates a control value of the switching process for the stabilization output based on the monitoring result;
A control circuit for controlling an on / off period of the switching process based on the control value;
A pulse generation circuit that generates a pulse each time the calculation is performed in the calculation processing circuit;
The period of the pulse generated by the pulse generation circuit is compared with a reference period, and when the pulse period is lower than the reference period, it is determined that the calculation is normally performed, and the stabilization circuit is set in an operating state. And a determination circuit for determining that an abnormality has occurred in the operation when the pulse period exceeds a reference period and stopping the stabilization circuit.
前記演算が実行される毎にパルスを発生させ、
前記パルスの周期を基準周期と比較し、前記パルス周期が基準周期より下回っているときは正常に演算が行われていると判定して前記安定化回路を稼働状態とし、前記パルス周期が基準周期より上回ったとき演算に異常が生じたと判定して前記安定化回路を停止させることを特徴とするデジタル制御方式スイッチング電源装置の安全遮断方法。 The output of the stabilization circuit that stabilizes and outputs the input signal by the switching process is digitized and monitored, and the control value of the switching process for the stabilized output is periodically calculated based on the monitoring result, and the control value Is used in a digital control switching power supply device that controls the on / off period of the switching processing based on
A pulse is generated each time the calculation is performed,
The period of the pulse is compared with a reference period, and when the pulse period is lower than the reference period, it is determined that the calculation is normally performed and the stabilization circuit is activated, and the pulse period is the reference period. A safety shut-off method for a digitally controlled switching power supply, characterized in that, when the value is further exceeded, it is determined that an abnormality has occurred in the operation and the stabilization circuit is stopped.
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JP2009152644A JP2011010491A (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Switching power supply by digital control system, and safety interruption method thereof |
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DE102013015447A1 (en) | 2012-09-20 | 2014-03-27 | Fanuc Corporation | Digitally controlled power supply with fault detection function |
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