JP2011166987A

JP2011166987A - Power supply apparatus

Info

Publication number: JP2011166987A
Application number: JP2010028740A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mitsui; 崇光井
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-08-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply apparatus that enables multiple voltages to be obtained from one output terminal and is capable of maintaining output capacity even when output voltages are changed. <P>SOLUTION: Switching of a transformer is controlled according to a switching signal for changing the output voltages. A limit current corrector is provided that corrects a limit value of an output current according to the switching of the output voltages. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.

図４は一般的なプログラマブルコントローラに適用される電源給電図である。図４において、システム電源はベースボードを介してプログラマブルコントローラの機能モジュール（例えば入／出力モジュールなど）それぞれに電圧を供給する。この電圧を受けた各機能モジュールは、該モジュール内の回路を駆動させるためのモジュール内電圧を生成すると共に、該モジュールに接続される外部機器向けに外部用電圧を生成し出力する。 FIG. 4 is a power supply diagram applied to a general programmable controller. In FIG. 4, the system power supply supplies a voltage to each functional module (eg, input / output module) of the programmable controller via the base board. Each functional module receiving this voltage generates an in-module voltage for driving a circuit in the module, and also generates and outputs an external voltage for an external device connected to the module.

このような機能モジュールは、多種存在する外部機器の仕様に対応するため、複数種類の電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを実装し、このＤＣ／ＤＣコンバータによって得られた電圧それぞれを出力するように構成されている。外部機器はこの出力された電圧を該外部機器の仕様に合わせて適宜選択して使用する。 Since such a functional module corresponds to the specifications of various external devices, a DC / DC converter that generates a plurality of types of voltages is mounted, and each voltage obtained by the DC / DC converter is output. It is configured. The external device appropriately uses the output voltage according to the specifications of the external device.

例えば、図５（ａ）のＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスの２次側巻線の所定部から２つの出力を得て、この２つの出力それぞれにレギュレータを接続して外部機器向けに２種類の電圧を出力するものである。また、図５（ｂ）のＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスの２次側に２つのレギュレータを接続して外部機器向けに２種類の電圧を出力するものである。 For example, the DC / DC converter shown in FIG. 5 (a) obtains two outputs from a predetermined part of the secondary winding of the transformer and connects a regulator to each of the two outputs to provide two types of external devices. The voltage is output. The DC / DC converter shown in FIG. 5B outputs two types of voltages for external devices by connecting two regulators to the secondary side of the transformer.

このような２種類の電圧を出力する電源は例えば特許文献１に開示されており、この電源は、トランスの巻線に中間タップを設けて２種類の出力を得て、その２種類の出力を切替えて使用するように構成されている。 Such a power source that outputs two types of voltages is disclosed in, for example, Patent Document 1, and this power source provides two types of outputs by providing an intermediate tap on the winding of the transformer, and outputs the two types of outputs. It is configured to be used by switching.

特開平５−２５２４１２号公報JP-A-5-252412

しかしながら、このような従来のプログラマブルコントローラの電源供給方法では、機能モジュールが出力した２つの外部用電圧のうち、いずれかの出力が選択され該外部機器（ユーザ）に供給される。 However, in such a conventional programmable controller power supply method, one of the two external voltages output by the functional module is selected and supplied to the external device (user).

このため、使用されない方のレギュレータが常時起動されているため無駄な消費がある。例えば、外部機器をｎ台接続するとき外部機器用の電源がｎ台必要になる。このような場合、無駄な消費が増大することになりシステム電源がダウンすることがあった。また、外部機器での短絡や過負荷を想定して定常運用の負荷容量に加えてさらに大きな容量を見積もってシステム電源を構築する必要があり、システム電源が必要以上に高価で大きくになるという問題があった。 For this reason, since the regulator which is not used is always started, there is a wasteful consumption. For example, when n external devices are connected, n power sources for external devices are required. In such a case, useless consumption increases and the system power supply may go down. In addition, it is necessary to build a system power supply by estimating a larger capacity in addition to the load capacity for steady operation assuming short-circuits and overloads in external equipment, and the problem is that the system power supply is more expensive and larger than necessary. was there.

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、その課題は、１つの出力端子で複数種類の電圧を効率よく得る電源装置を提供することにある。また、出力する電圧が変更されても電源の出力容量を維持することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a power supply device that efficiently obtains a plurality of types of voltages with one output terminal. Another object is to maintain the output capacity of the power supply even when the output voltage is changed.

上述した課題を達成するため、本発明の請求項１に係る電源装置は、スイッチング手段を用いて第一の直流電圧から第二の直流電圧を生成し、出力部を介して外部に出力電圧を出力する電源装置において、出力電圧を所定の電圧に設定するための切替信号に応じてスイッチング手段を制御する電圧制御部を有し、出力部は、所定の閾値を超えて外部に電流が流れないように、出力電流を制限する電流制限手段と、切替信号に応じて閾値を補正する制限値補正手段を備え、出力電圧が切替えられても出力電力が一定になるように構成されたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described problem, a power supply device according to claim 1 of the present invention generates a second DC voltage from a first DC voltage using switching means, and outputs the output voltage to the outside via an output unit. The output power supply device has a voltage control unit that controls the switching means in accordance with a switching signal for setting the output voltage to a predetermined voltage, and the output unit does not flow a current beyond the predetermined threshold. As described above, the current limiting means for limiting the output current and the limit value correcting means for correcting the threshold according to the switching signal are provided so that the output power is constant even when the output voltage is switched. And

請求項２に係る電源装置は、請求項１に記載の電源装置であって、電流制限手段は、第二の直流電圧から第一の電圧降下手段を介して所定の電流を流す定電流源と、出力電流に応じて第二の直流電圧から電圧降下する第二の電圧降下手段と、この第二の電圧降下手段に生じた電圧と第一の電圧降下手段に生じた電圧とを比較し、この２つの電圧の差に応じて出力電流を調整する調整手段を備えることを特徴とする。 The power supply device according to claim 2 is the power supply device according to claim 1, wherein the current limiting means includes a constant current source for supplying a predetermined current from the second DC voltage via the first voltage drop means; The second voltage drop means for dropping the voltage from the second DC voltage according to the output current, the voltage generated in the second voltage drop means and the voltage generated in the first voltage drop means are compared, An adjusting means for adjusting the output current according to the difference between the two voltages is provided.

請求項３に係る電源装置は、請求項２に記載の電源装置であって、制限値補正手段は、定電流源が流す電流の大きさを変えることにより閾値を補正することを特徴とする。
請求項４に係る電源装置は、請求項２に記載の電源装置であって、出力部は第二の電圧降下手段を介して出力電圧を出力し、電源装置は、該出力電圧と第二の直流電圧との電圧差に応じたフィードバック信号をスイッチング手段に与える出力電圧連動部を更に備え、過負荷の時、出力電圧の低下に追従して第二の直流電圧を低下させることを特徴とする。 A power supply apparatus according to a third aspect is the power supply apparatus according to the second aspect, wherein the limit value correcting means corrects the threshold value by changing a magnitude of a current flowing through the constant current source.
A power supply device according to a fourth aspect is the power supply device according to the second aspect, wherein the output unit outputs an output voltage via the second voltage drop means, and the power supply device An output voltage interlocking unit that provides a feedback signal corresponding to a voltage difference from the DC voltage to the switching means is further provided, and the second DC voltage is decreased following the decrease in the output voltage when overloaded. .

請求項５に係る電源装置は、請求項４に記載の電源装置であって、出力電圧連動部は、第二の直流電圧と出力電圧とを分圧する分圧回路と、該分圧回路によって分圧された電圧を入力し所定の電圧を出力する基準電圧源にて構成され、この基準電圧源の出力電圧をフィードバック信号とすることを特徴とする。 A power supply device according to a fifth aspect is the power supply device according to the fourth aspect, wherein the output voltage interlocking unit divides the second DC voltage and the output voltage by the voltage dividing circuit. The reference voltage source is configured to input a pressed voltage and output a predetermined voltage, and the output voltage of the reference voltage source is used as a feedback signal.

請求項６に係る電源装置は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電源装置であって、出力部は第二の直流電圧にて駆動されることを特徴とする。 A power supply device according to a sixth aspect is the power supply device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the output unit is driven by a second DC voltage.

本発明は、出力電圧の設定を目的とする切替信号を受け、トランスのスイッチングを制御するよう構成したので、１つの出力端子にて２種類の電圧を出力することができる。加えて、出力電圧の切替えに伴って出力電流の制限値を調整する構成としたので、本発明の電源装置は出力電圧の変更に影響されず、その出力容量（ワット）が維持される。また、外部負荷のインピーダンスが所定の許容値よりも低下したこと（すなわち、過負荷）による出力電圧の低下に追従して、第二の直流電圧を低下させるよう構成した。このようにすることにより、外部負荷のインピーダンスが所定の許容値よりも低下したときの無駄な消費エネルギーが抑制されるため、発熱を抑えることができ、装置の小型化が可能になる。 According to the present invention, the switching signal for setting the output voltage is received and the switching of the transformer is controlled, so that two kinds of voltages can be output from one output terminal. In addition, since the limit value of the output current is adjusted in accordance with the switching of the output voltage, the power supply device of the present invention is not affected by the change of the output voltage, and the output capacity (watt) is maintained. In addition, the second direct current voltage is decreased following the decrease in the output voltage due to the impedance of the external load being lower than a predetermined allowable value (that is, overload). By doing so, useless energy consumption when the impedance of the external load falls below a predetermined allowable value is suppressed, so that heat generation can be suppressed and the apparatus can be downsized.

本発明の実施例に係る電源装置のブロック図である。It is a block diagram of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る出力部、出力電圧連動部、電圧制御部の回路図である。It is a circuit diagram of an output part, an output voltage interlocking part, and a voltage control part concerning the example of the present invention. 本発明の実施例に従った電源装置の出力電圧に対する出力電流の制限値を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the limiting value of the output current with respect to the output voltage of the power supply device according to the Example of this invention. プログラマブルコントローラに適用される一般的な電源給電図である。It is a general power supply diagram applied to a programmable controller. 図４に示す外部機器に電源を供給する従来の電源装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional power supply device which supplies a power supply to the external apparatus shown in FIG.

以下、本発明の好適な実施形態について図１〜図３の図面を基に説明する。尚、これらの図面は本発明の一実施形態を説明するための図面であって、これらの図面によって本発明が限定されるものではない。また、同構成は同符号を付してある。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings of FIGS. These drawings are for explaining an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited by these drawings. Further, the same components are denoted by the same reference numerals.

図１は本発明の電源装置の１例を示すブロック図である。図１を参照しながら本発明に係る電源装置の概略機能を説明する。
電源装置１は、入力された所定の直流電圧をＭＯＳ−ＦＥＴ（不図示）などのスイッチング手段５により制御しトランス６の２次側に発生した電圧を整流回路によって整流して直流電圧（Ｖ１）を生成する。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power supply device of the present invention. The general function of the power supply apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The power supply device 1 controls the input predetermined DC voltage by a switching means 5 such as a MOS-FET (not shown), and rectifies the voltage generated on the secondary side of the transformer 6 by a rectifier circuit to generate a DC voltage (V1). Is generated.

９は後述の出力電圧連動部３が出力するフィードバック信号（ＦＢ２）をスイッチング手段５に伝達するフォトカプラである。また、５はフォトカプラ８もしくはフォトカプラ９によって出力されたコントロール信号ＦＢを受けて、トランス６へのスイッチング周波数やパルス幅を制御するスイッチング手段である。 A photocoupler 9 transmits a feedback signal (FB2) output from an output voltage interlocking unit 3 described later to the switching means 5. A switching means 5 receives the control signal FB output from the photocoupler 8 or the photocoupler 9 and controls the switching frequency and pulse width to the transformer 6.

電圧制御部４は、フォトカプラ７を介して電源装置１の出力電圧（Ｖ２）の設定を目的とするＭＯＤＥ信号を受け、この信号に応じスイッチング手段５にフォトカプラ８を介してコントロール信号ＦＢを与える。この電圧制御部４は、ＭＯＤＥ信号がオン（Ｈ）されると、トランス６へのスイッチングパルス幅が拡大されるようフィードバック信号ＦＢ１を出力する。従って、電源装置１は電圧制御部４の作用により、ＭＯＤＥ信号のオン／オフに応じてその直流電圧Ｖ１を変更することができる。このＭＯＤＥ信号のオン／オフは、スイッチやこの電源装置１を制御するＣＰＵなどによって行われる。このように電圧制御部４は、ＭＯＤＥ信号に連動して直流電圧Ｖ１の電圧を切替える役割を果たす。 The voltage control unit 4 receives a MODE signal for setting the output voltage (V2) of the power supply device 1 via the photocoupler 7, and sends the control signal FB to the switching means 5 via the photocoupler 8 in response to this signal. give. When the MODE signal is turned on (H), the voltage controller 4 outputs the feedback signal FB1 so that the switching pulse width to the transformer 6 is expanded. Therefore, the power supply device 1 can change the DC voltage V1 according to the on / off of the MODE signal by the action of the voltage control unit 4. The MODE signal is turned on / off by a switch or a CPU that controls the power supply device 1. Thus, the voltage control unit 4 plays a role of switching the voltage of the DC voltage V1 in conjunction with the MODE signal.

続いて、２は外部負荷に負荷電流ＩＬ（以下、電流ＩＬ）を流すと共に、所定の閾値を超えた電流の出力を制限する出力部である。すなわち、出力部２は電源装置１の外部に接続される外部負荷のインピーダンスが所定の許容値から低下したとき、所定以上の電流ＩＬを流さないように作用する電流制限機能（電流制限手段）を有している。また、出力部２は、ＭＯＤＥ信号によりその出力電圧が変更されると、この変更に応じて出力電流の制限値を補正する機能（制限値補正手段）を備えている。なお、出力部２は直流電圧Ｖ１にて駆動されている。 Subsequently, reference numeral 2 denotes an output unit that allows a load current IL (hereinafter referred to as current IL) to flow through an external load and limits output of a current that exceeds a predetermined threshold. That is, the output unit 2 has a current limiting function (current limiting means) that acts so as not to flow a current IL exceeding a predetermined level when the impedance of an external load connected to the outside of the power supply device 1 drops from a predetermined allowable value. Have. Further, when the output voltage is changed by the MODE signal, the output unit 2 has a function (limit value correcting means) for correcting the limit value of the output current in accordance with the change. The output unit 2 is driven by a DC voltage V1.

続いて、３は出力部２が出力した出力電圧Ｖ２を入力し、フォトカプラ９を介してスイッチング手段５にコントロール信号ＦＢを与える出力電圧連動部である。この出力電圧連動部３は、出力電圧Ｖ２の変動に追従してトランス６へのスイッチング電圧のパルス幅を制御するようフィードバック信号ＦＢ２を出力する。出力電圧連動部３の作用により、直流電圧Ｖ１は出力電圧Ｖ２の変動に追従して電圧が調整される。 Subsequently, 3 is an output voltage interlocking unit that inputs the output voltage V2 output from the output unit 2 and applies the control signal FB to the switching means 5 through the photocoupler 9. The output voltage interlocking unit 3 outputs a feedback signal FB2 so as to control the pulse width of the switching voltage to the transformer 6 following the fluctuation of the output voltage V2. Due to the action of the output voltage interlocking unit 3, the DC voltage V1 is adjusted to follow the fluctuation of the output voltage V2.

図２は本発明の実施例に係る出力部２、出力電圧連動部３、そして電圧制御部４の回路例である。
図２において、電圧制御部４は、抵抗４１，４２，４３，４４、基準電圧源４５、そしてトランジスタＴｒ３によって構成される。電圧制御部４は、抵抗４２，４３，４４にて直流電圧Ｖ１を分圧し、抵抗４４に発生した電圧によってＦＢ１信号を制御する。 FIG. 2 is a circuit example of the output unit 2, the output voltage interlocking unit 3, and the voltage control unit 4 according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the voltage control unit 4 includes resistors 41, 42, 43, and 44, a reference voltage source 45, and a transistor Tr3. The voltage control unit 4 divides the DC voltage V1 by the resistors 42, 43, and 44, and controls the FB1 signal by the voltage generated in the resistor 44.

出力部２は、オペアンプ２２、ＦＥＴ２４、抵抗２３、抵抗２５、抵抗２５１によって構成される定電流回路を備える。この定電流回路は基準電圧ＩＣ２０が出力する基準電圧を電流に変換するものである。この定電流回路が流す電流は抵抗２３を介して直流電圧Ｖ１から流れており、抵抗２３にはこの電流に応じた電圧が発生している。２７は、電流ＩＬに応じて電圧を発生する抵抗である。 The output unit 2 includes a constant current circuit including an operational amplifier 22, an FET 24, a resistor 23, a resistor 25, and a resistor 251. This constant current circuit converts the reference voltage output from the reference voltage IC 20 into a current. The current flowing through the constant current circuit flows from the DC voltage V1 through the resistor 23, and a voltage corresponding to the current is generated in the resistor 23. A resistor 27 generates a voltage according to the current IL.

２６はオペアンプであり、このオペアンプ２６の一方の入力端子には抵抗２３が接続され、抵抗２３の電圧が印加されている。また、オペアンプ２６のもう一方の入力端子には抵抗２７が接続され、抵抗２７の電圧が印加されている。オペアンプ２６の出力端子にはＦＥＴ２８のゲートが接続されている。 Reference numeral 26 denotes an operational amplifier. A resistor 23 is connected to one input terminal of the operational amplifier 26, and the voltage of the resistor 23 is applied. A resistor 27 is connected to the other input terminal of the operational amplifier 26, and the voltage of the resistor 27 is applied. The gate of the FET 28 is connected to the output terminal of the operational amplifier 26.

トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、抵抗２９によって構成される回路は、ＭＯＤＥ信号を受信しフォトカプラ７によって駆動される切り替え信号Ｓ１に応じて、抵抗２５１の両端を短絡するスイッチ回路である。 The circuit constituted by the transistors Tr1 and Tr2 and the resistor 29 is a switch circuit that receives the MODE signal and short-circuits both ends of the resistor 251 in response to the switching signal S1 driven by the photocoupler 7.

以降図１、図２を参照しながらＭＯＤＥ信号がオフ（Ｌ）のときと、オン（Ｈ）のときに分けて本発明に係る電源装置の動きを説明する。
Hereinafter, the operation of the power supply apparatus according to the present invention will be described separately with reference to FIGS. 1 and 2 when the MODE signal is off (L) and on (H).

（ＭＯＤＥ信号がオフのときの動き）
ＭＯＤＥ信号がオフ、すなわち切り替え信号Ｓ１がオフ（Ｈ）のとき、電圧制御部４はトランジスタＴｒ３がオフするので直流電圧Ｖ１は抵抗４２，４３，４４にて分圧される。基準電圧源４５は抵抗４４に発生した電圧を基に信号ＦＢ１を出力する。フォトカプラ８は信号ＦＢ１を受信して信号ＦＢをスイッチング手段５に与え、スイッチング手段５は信号ＦＢを基にトランスへのスイッチング幅を制御する。トランス６の２次側出力ラインにはスイッチング手段５によるスイッチングに応じた直流電圧Ｖ１が生成される。出力部２は直流電圧Ｖ１をもとに、出力電圧Ｖ２を出力する。
(Operation when MODE signal is off)
When the MODE signal is off, that is, when the switching signal S1 is off (H), the voltage control unit 4 turns off the transistor Tr3, so that the DC voltage V1 is divided by the resistors 42, 43, and 44. The reference voltage source 45 outputs a signal FB1 based on the voltage generated in the resistor 44. The photocoupler 8 receives the signal FB1 and applies the signal FB to the switching means 5, and the switching means 5 controls the switching width to the transformer based on the signal FB. A DC voltage V1 corresponding to switching by the switching means 5 is generated on the secondary output line of the transformer 6. The output unit 2 outputs an output voltage V2 based on the DC voltage V1.

すなわち、ＭＯＤＥ信号がオフのときは抵抗４２がトランジスタＴｒ３によってバイパスされず直流電源Ｖ１と抵抗４３の間に抵抗４２が挿入された状態になる。このとき信号ＦＢ１は、抵抗４４に発生する電圧に従って例えば１５Ｖの直流電圧Ｖ１を得るようにスイッチング手段５に作用する。このようにして、電源装置１はデフォルトの直流電圧Ｖ１（１５Ｖ）を生成すると共に、出力部２を介して出力電圧Ｖ２（１５Ｖ）を出力する（出力部２の動きは後述）。 That is, when the MODE signal is off, the resistor 42 is not bypassed by the transistor Tr3 and the resistor 42 is inserted between the DC power supply V1 and the resistor 43. At this time, the signal FB1 acts on the switching means 5 so as to obtain a DC voltage V1 of, for example, 15V according to the voltage generated in the resistor 44. In this way, the power supply device 1 generates the default DC voltage V1 (15V) and outputs the output voltage V2 (15V) via the output unit 2 (the operation of the output unit 2 will be described later).

一方、出力部２は、ＭＯＤＥ信号がオフのとき、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２がオフするので抵抗２５１の両端は短絡されない。従って、定電流回路が流す電流はオペアンプ２２が出力する電圧を抵抗２５と抵抗２５１との合成抵抗値で割った値で決定される。この定電流回路に流れる電流は常に抵抗２３に流れ、抵抗２３にはこの電流に応じた電圧が発生し、この電圧はオペアンプ２６の片端に印加されている。 On the other hand, in the output unit 2, when the MODE signal is off, the transistors Tr1 and Tr2 are turned off, so that both ends of the resistor 251 are not short-circuited. Therefore, the current flowing through the constant current circuit is determined by a value obtained by dividing the voltage output from the operational amplifier 22 by the combined resistance value of the resistor 25 and the resistor 251. The current flowing through the constant current circuit always flows through the resistor 23, and a voltage corresponding to the current is generated in the resistor 23, and this voltage is applied to one end of the operational amplifier 26.

電流ＩＬが外部負荷に流れると、抵抗２７は電流ＩＬに応じて電圧を発生する。外部負荷のインピーダンスが小さくなって電流ＩＬが増え、抵抗２７の電圧が抵抗２３の電圧よりも低くなると、オペアンプ２６はその出力電圧を上昇させ、電流ＩＬを抑制するようにＦＥＴ２８を制御する。この結果、抵抗２７の電圧は上昇へと転じ、オペアンプ２６の２つの入力端子はその電圧が等しくなるように電流ＩＬが調整されることになる。すなわち、オペアンプ２６は抵抗２７の電圧が抵抗２３の電圧より低くならないようにＦＥＴ２８を制御し、電流ＩＬを調整する。 When the current IL flows to the external load, the resistor 27 generates a voltage according to the current IL. When the impedance of the external load decreases and the current IL increases and the voltage of the resistor 27 becomes lower than the voltage of the resistor 23, the operational amplifier 26 controls the FET 28 to increase its output voltage and suppress the current IL. As a result, the voltage of the resistor 27 starts to rise, and the current IL is adjusted so that the two input terminals of the operational amplifier 26 have the same voltage. That is, the operational amplifier 26 controls the FET 28 so that the voltage of the resistor 27 does not become lower than the voltage of the resistor 23 and adjusts the current IL.

すなわち、過負荷のとき抵抗２７の電圧は抵抗２３の電圧とほぼ等しい電圧が維持される。抵抗２７の電圧が抵抗２３の電圧で維持されるということは、抵抗２７に流れる電流ＩＬは所定の電流を超えて流れないよう制限されることになる。 That is, the voltage of the resistor 27 is maintained substantially equal to the voltage of the resistor 23 when overloaded. The fact that the voltage of the resistor 27 is maintained at the voltage of the resistor 23 restricts the current IL flowing through the resistor 27 from flowing beyond a predetermined current.

言い換えれば、外部負荷のインピーダンスが所定の許容値よりも低下したことを検知するために、オペアンプ２６は抵抗２３の電圧を基準として抵抗２７の電圧を比較している。オペアンプ２６は抵抗２７に発生した電圧が抵抗２３の電圧よりも低下しないようにＦＥＴ２８を介して電流ＩＬを調整する。 In other words, the operational amplifier 26 compares the voltage of the resistor 27 with the voltage of the resistor 23 as a reference in order to detect that the impedance of the external load has dropped below a predetermined allowable value. The operational amplifier 26 adjusts the current IL through the FET 28 so that the voltage generated in the resistor 27 does not drop below the voltage of the resistor 23.

例えば、外部負荷の許容値を２０Ωとするところ、１５Ωまで外部負荷が低下したとき、外部負荷（１５Ω）とＦＥＴ２８によって補足されたインピーダンスの合計値が２０ΩになるようＦＥＴ２８のソース−ドレイン間のインピーダンスはオペアンプ２６によって制御される。このように制御されたＦＥＴ２８のソース−ドレイン間には、５Ωが補われるため、ＦＥＴ２８のソース−ドレイン間には電流ＩＬの出力に伴った電圧が発生し出力電圧Ｖ２は低下する。 For example, when the allowable value of the external load is 20Ω, when the external load is reduced to 15Ω, the impedance between the source and drain of the FET 28 is 20Ω so that the total value of the impedance captured by the external load (15Ω) and the FET 28 becomes 20Ω. Is controlled by the operational amplifier 26. Since 5 Ω is supplemented between the source and drain of the FET 28 controlled in this way, a voltage is generated between the source and drain of the FET 28 in accordance with the output of the current IL, and the output voltage V2 decreases.

また、オペアンプ３０、抵抗３１、抵抗３２、基準電圧ＩＣ３３によって構成される回路は出力電圧連動部３である。オペアンプ３０はボルテージフォロアなので、その出力電圧は出力電圧Ｖ２と同じ電圧である。抵抗３１と抵抗３２は直流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２を分圧する分圧回路である。基準電圧ＩＣ３３は、抵抗３１と抵抗３２によって分圧された電圧を入力し所定の電圧を出力（ＦＢ２）する制御ＩＣである。尚、抵抗３１と抵抗３２によって分圧された電圧は、直流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差が大きくなると、微小に下降するようにそれぞれ乗数が決定されている。 The circuit constituted by the operational amplifier 30, the resistor 31, the resistor 32, and the reference voltage IC 33 is the output voltage interlocking unit 3. Since the operational amplifier 30 is a voltage follower, its output voltage is the same voltage as the output voltage V2. The resistors 31 and 32 are voltage dividing circuits that divide the DC voltage V1 and the output voltage V2. The reference voltage IC 33 is a control IC that inputs a voltage divided by the resistors 31 and 32 and outputs a predetermined voltage (FB2). Note that the multipliers are determined so that the voltages divided by the resistors 31 and 32 fall slightly when the difference between the DC voltage V1 and the output voltage V2 increases.

上述の如く外部負荷の過負荷によって出力電圧Ｖ２が低下すると、直流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差が大きくなる。このように直流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の電圧差が大きくなると、抵抗３１と抵抗３２との連結点の電圧は微小に低下する。こうなると、基準電圧ＩＣ３３は出力電圧を下げてフォトカプラ５から電流ＩＢを引き込むように作用する。基準電圧ＩＣ３３がフォトカプラ９から電流ＩＢを引き込むと、フォトカプラ９はスイッチング手段５に制御信号（ＦＢ）を与えて、スイッチング手段５は直流電圧Ｖ１を低下させるようにスイッチングパルス幅を制御する。 As described above, when the output voltage V2 decreases due to overload of the external load, the difference between the DC voltage V1 and the output voltage V2 increases. As described above, when the voltage difference between the DC voltage V1 and the output voltage V2 increases, the voltage at the connection point between the resistor 31 and the resistor 32 slightly decreases. In this case, the reference voltage IC33 acts to lower the output voltage and draw the current IB from the photocoupler 5. When the reference voltage IC33 draws the current IB from the photocoupler 9, the photocoupler 9 gives a control signal (FB) to the switching means 5, and the switching means 5 controls the switching pulse width so as to decrease the DC voltage V1.

すなわち、外部負荷の過負荷により出力電圧Ｖ２が低下すると、出力電圧連動部３は、直流電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の電圧差に応じた信号ＦＢ２を出力する。信号ＦＢ２を受信したスイッチング手段５は、トランス６へのスイッチングパルス幅を制御し、この結果、直流電圧Ｖ１は出力電圧Ｖ２の低下に追従して低下されていく。 That is, when the output voltage V2 decreases due to overload of the external load, the output voltage interlocking unit 3 outputs a signal FB2 corresponding to the voltage difference between the DC voltage V1 and the output voltage V2. The switching means 5 that has received the signal FB2 controls the switching pulse width to the transformer 6, and as a result, the DC voltage V1 is decreased following the decrease in the output voltage V2.

このように、外部負荷の過負荷に伴う出力電圧Ｖ２の低下に追従して直流電圧Ｖ１が低下するので、ＦＥＴ２８のソース−ドレイン間の電圧は維持される。従って、外部負荷が過負荷時になってもＦＥＴ２８の発熱が抑制され、無駄なエネルギーの消費がなくなる。 Thus, since the DC voltage V1 decreases following the decrease in the output voltage V2 due to the overload of the external load, the voltage between the source and drain of the FET 28 is maintained. Therefore, even when the external load is overloaded, heat generation of the FET 28 is suppressed, and useless energy consumption is eliminated.

（ＭＯＤＥ信号がオンのときの動き）
続いて、図１と図２を参照しながらＭＯＤＥ信号がオン（Ｈ）のときの電源装置１の動きを説明する。以降の説明は、ＭＯＤＥ信号がオフの状態で電源装置１が１５Ｖを出力中にＭＯＤＥ信号がオンされ出力電圧が１２Ｖに変更されるときを例にしている。
(Operation when MODE signal is on)
Next, the operation of the power supply device 1 when the MODE signal is on (H) will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The following description exemplifies a case where the MODE signal is turned on and the output voltage is changed to 12 V while the power supply device 1 is outputting 15 V while the MODE signal is off.

尚、ＭＯＤＥ信号のオン／オフに関わらず同じ動きをする部分（出力電圧連動部３など）の説明を省略する。
ＭＯＤＥ信号がオフからオン、すなわち切り替え信号Ｓ１がオフ（Ｈ）からオン（Ｌ）になると、トランジスタＴｒ３がオンするので、抵抗４２を介さず直流電圧Ｖ１は抵抗４３と抵抗４４にて分圧される。このとき、抵抗４２がトランジスタＴｒ３にてバイパスされるので、抵抗４３と抵抗４４の合成抵抗値は抵抗４２が挿入された値に比べて小さくなる。 Note that the description of the part (such as the output voltage interlocking unit 3) that performs the same movement regardless of whether the MODE signal is on or off is omitted.
When the MODE signal is turned on from off, that is, when the switching signal S1 is turned off (H) to on (L), the transistor Tr3 is turned on, so that the DC voltage V1 is divided by the resistor 43 and the resistor 44 without passing through the resistor 42. The At this time, since the resistor 42 is bypassed by the transistor Tr3, the combined resistance value of the resistor 43 and the resistor 44 is smaller than the value in which the resistor 42 is inserted.

従って、この時点（ＭＯＤＥ信号のオフからオンになった瞬時点）において、直流電圧Ｖ１は１５Ｖであるため、抵抗４３と抵抗４４を流れる電流は、抵抗４２がバイパスされる前に比べて多くなる。よって、抵抗４４に発生する電圧は抵抗４２がバイパスされる前に比べて上昇する。抵抗４４の電圧が上昇すると、信号ＦＢ１はフォトカプラ８を介して直流電圧Ｖ１の電圧を下降するようスイッチング手段５に作用し、スイッチング手段５はトランスのスイッチング幅を制御することで直流電圧Ｖ１の電圧を下げる。 Accordingly, since the DC voltage V1 is 15 V at this time (the instantaneous point when the MODE signal is turned on), the current flowing through the resistors 43 and 44 is larger than that before the resistor 42 is bypassed. . Therefore, the voltage generated in the resistor 44 rises compared to before the resistor 42 is bypassed. When the voltage of the resistor 44 rises, the signal FB1 acts on the switching means 5 so as to lower the voltage of the DC voltage V1 via the photocoupler 8, and the switching means 5 controls the switching width of the transformer to control the DC voltage V1. Reduce the voltage.

直流電圧Ｖ１の電圧が下がってくると抵抗４３，４４に流れる電流は序々に低下し、この電流の低下に伴い抵抗４４に発生する電圧も低下する。以降、抵抗４４に発生する電圧が所定の電圧になるまで、信号ＦＢ１は直流電圧Ｖ１を下降させるように作用する。抵抗４４の電圧が所定の電圧になると、信号ＦＢ１は直流電圧Ｖ１を維持させるように作用し、以降、直流電圧Ｖ１は所定の電圧（１２Ｖ）に維持される。 When the voltage of the DC voltage V1 decreases, the current flowing through the resistors 43 and 44 gradually decreases, and the voltage generated at the resistor 44 also decreases as the current decreases. Thereafter, the signal FB1 acts to lower the DC voltage V1 until the voltage generated in the resistor 44 becomes a predetermined voltage. When the voltage of the resistor 44 becomes a predetermined voltage, the signal FB1 acts to maintain the DC voltage V1, and thereafter, the DC voltage V1 is maintained at the predetermined voltage (12V).

一方、出力部２は直流電圧Ｖ１（１２Ｖ）にて駆動されるので、該出力部の出力電圧Ｖ２は１２Ｖになる。
また、ＭＯＤＥ信号がオンに伴いトランジスタＴｒ２がオンするので、抵抗２５１がバイパスされる。定電流回路に流れる電流は抵抗２５とオペアンプ２２の出力電圧で決定される。従って、Ｔｒ２がオンして抵抗２５１がバイパスされると、定電流回路の電流はＭＯＤＥ信号がオフのときに比べて増加する。この電流の増加に伴い抵抗２３の電圧降下が増えるため、オペアンプ２６に印加される抵抗２３の電圧はＭＯＤＥ信号がオフのときに比べて下がる。このように、抵抗２３の電圧が下がると、抵抗２７を経由して出力される電流ＩＬの制限値（閾値）は、ＭＯＤＥ信号がオフのときに比べて大きくなる。 On the other hand, since the output unit 2 is driven by the DC voltage V1 (12V), the output voltage V2 of the output unit becomes 12V.
Since the transistor Tr2 is turned on when the MODE signal is turned on, the resistor 251 is bypassed. The current flowing through the constant current circuit is determined by the output voltage of the resistor 25 and the operational amplifier 22. Therefore, when Tr2 is turned on and the resistor 251 is bypassed, the current of the constant current circuit increases compared to when the MODE signal is off. As the current increases, the voltage drop of the resistor 23 increases, so that the voltage of the resistor 23 applied to the operational amplifier 26 is lower than when the MODE signal is off. As described above, when the voltage of the resistor 23 decreases, the limit value (threshold value) of the current IL output via the resistor 27 becomes larger than when the MODE signal is OFF.

例えば、ＭＯＤＥ信号がオフのときの出力電圧を１５Ｖ、電流ＩＬの制限値を１Ａとした場合、その出力容量は１５Ｗである。これに対し、ＭＯＤＥ信号がオンされて出力電圧が１２Ｖに変更されたとき、出力容量１５Ｗを維持するための電流ＩＬの制限値は１．２５Ａである。このように、ＭＯＤＥ信号がオフのときの電流ＩＬの制限値を１Ａとし、ＭＯＤＥ信号がオンのときの電流ＩＬの制限値を１．２５Ａとするように抵抗２３と抵抗２７の乗数を決定すれば、電源装置の出力容量は出力電圧の変更に関わらず維持されることになる。 For example, when the output voltage when the MODE signal is OFF is 15 V and the limit value of the current IL is 1 A, the output capacity is 15 W. On the other hand, when the MODE signal is turned on and the output voltage is changed to 12 V, the limit value of the current IL for maintaining the output capacity 15 W is 1.25 A. As described above, the multipliers of the resistors 23 and 27 are determined so that the limit value of the current IL when the MODE signal is OFF is 1A, and the limit value of the current IL when the MODE signal is ON is 1.25A. In this case, the output capacity of the power supply device is maintained regardless of the change of the output voltage.

図３は、本発明に係る電源装置１の特性図である。図３において、ＭＯＤＥ信号がオフのとき出力電圧は１５Ｖであり、その出力電流の制限値は１Ａである。ＭＯＤＥ信号がオンになると出力電圧は１２Ｖになり、その出力電流の制限値は１．２５Ａになっている。また、電源装置の１次側に流れる電流は出力電圧に関わらず一定である。この理由は前述の如く、電源装置１の出力容量は出力電圧に関わらず維持されるためである。 FIG. 3 is a characteristic diagram of the power supply device 1 according to the present invention. In FIG. 3, when the MODE signal is OFF, the output voltage is 15V, and the limit value of the output current is 1A. When the MODE signal is turned on, the output voltage is 12V, and the limit value of the output current is 1.25A. The current flowing through the primary side of the power supply device is constant regardless of the output voltage. This is because, as described above, the output capacity of the power supply device 1 is maintained regardless of the output voltage.

従って、図４に示すような機能モジュールの外部機器用電源に本発明の電源装置を適用すれば、外部機器用電源の出力電圧の変更に伴ってシステム電源を再構築する必要がないなど、システム電源の選定やその設計が容易になる。また、無駄にスイッチングレギュレータを起動しないので、省エネルギー化が成される。 Therefore, if the power supply device of the present invention is applied to the external device power supply of the functional module as shown in FIG. 4, there is no need to reconstruct the system power supply in accordance with the change of the output voltage of the external device power supply. Easy selection and design of power supply. Further, since the switching regulator is not activated unnecessarily, energy saving is achieved.

以上に説明したように、ＭＯＤＥ信号がオンされると、電圧制御部４の作用により直流電圧Ｖ１が変更（１５Ｖ→１２Ｖ）されるため、外部への出力電圧Ｖ２は直流電圧Ｖ１の変更と共に変更（１５Ｖ→１２Ｖ）される。また、出力部２の作用により電流ＩＬの制限値が拡大される。よって、本発明の電源装置は出力電圧の変更に影響されずその出力容量（ワット）が維持される。 As described above, when the MODE signal is turned on, the DC voltage V1 is changed (15V → 12V) by the action of the voltage control unit 4, so that the output voltage V2 to the outside is changed together with the change of the DC voltage V1. (15V → 12V). Further, the limit value of the current IL is expanded by the action of the output unit 2. Therefore, the output capacity (watt) of the power supply device of the present invention is maintained without being affected by the change of the output voltage.

よって、本発明の電源装置は、ＭＯＤＥ信号が設定されることによりトランスのスイッチング幅を制御するよう構成したので、１出力端子にて２種類の電圧を出力することができる。加えて、出力電圧の切替えに伴って出力電流の制限値を調整する構成としたので、本発明の電源装置は出力電圧に影響されずその出力容量（ワット）が維持される。また、外部負荷のインピーダンスが所定の許容値よりも低下したことよる出力電圧Ｖ２の低下に追従して直流電圧Ｖ１の電圧を低下させるよう構成した。このようにすることにより、外部負荷のインピーダンスが所定の許容値よりも低下したときのＦＥＴ２８の無駄な消費エネルギーが抑制されるため発熱を抑えることができ、装置の小型化が可能になる。 Therefore, since the power supply device of the present invention is configured to control the switching width of the transformer by setting the MODE signal, it is possible to output two types of voltages at one output terminal. In addition, since the limit value of the output current is adjusted in accordance with the switching of the output voltage, the power capacity of the power supply device of the present invention is maintained without being affected by the output voltage. In addition, the DC voltage V1 is decreased in accordance with the decrease in the output voltage V2 due to the impedance of the external load decreasing below a predetermined allowable value. By doing so, wasteful energy consumption of the FET 28 when the impedance of the external load falls below a predetermined allowable value is suppressed, so that heat generation can be suppressed and the device can be downsized.

１電源装置
２出力部
３出力電圧連動部
４電圧制御部
５スイッチング手段
６トランス
７，８，９フォトカプラ
２０，３３，４５基準電圧ＩＣ
２１，２３，２５，２５１，２７，２９，３１，３２，４１，４２，４３，４４抵抗
２２，２６，３０オペアンプ
２４，２８ＦＥＴ
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Output part 3 Output voltage interlocking part 4 Voltage control part 5 Switching means 6 Transformer 7, 8, 9 Photocoupler 20, 33, 45 Reference voltage IC
21, 23, 25, 251, 27, 29, 31, 32, 41, 42, 43, 44 Resistors 22, 26, 30 Operational amplifier 24, 28 FET
Tr1, Tr2, Tr3 transistors

Claims

In the power supply device that generates the second DC voltage from the first DC voltage using the switching means and outputs the output voltage to the outside via the output unit,
A voltage control unit that controls the switching unit according to a switching signal for setting the output voltage to a predetermined voltage;
The output unit is
Current limiting means for limiting the output current so that current does not flow outside beyond a predetermined threshold;
Limit value correcting means for correcting the threshold according to the switching signal,
A power supply apparatus configured to maintain a constant output power even when the output voltage is switched.

The power supply device according to claim 1,
The current limiting means includes
A constant current source for flowing a predetermined current from the second DC voltage via the first voltage drop means;
A second voltage drop means for dropping a voltage from a second DC voltage according to the output current;
It comprises an adjusting means for comparing the voltage generated in the second voltage drop means with the voltage generated in the first voltage drop means and adjusting the output current in accordance with the difference between the two voltages. Power supply.

The power supply device according to claim 2,
The limit value correcting unit corrects the threshold value by changing a magnitude of a current flowing through the constant current source.

The power supply device according to claim 2,
The output unit outputs the output voltage via the second voltage drop means,
The power supply device further includes an output voltage interlocking unit that provides the switching means with a feedback signal corresponding to a voltage difference between the output voltage and the second DC voltage,
A power supply apparatus that reduces the second DC voltage following the decrease in the output voltage when overloaded.

The power supply device according to claim 4,
The output voltage interlocking unit includes a voltage dividing circuit that divides the second DC voltage and the output voltage, and a reference voltage source that inputs a voltage divided by the voltage dividing circuit and outputs a predetermined voltage. A power supply apparatus comprising: the output voltage of the reference voltage source as the feedback signal.

It is a power supply device as described in any one of Claims 1-5, Comprising:
The output unit is driven by the second DC voltage.