JP2012147626A - Power supply unit - Google Patents

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Mitsuhide Murofushi
光英 室伏
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress power consumption of an AC input by lowering a voltage after AC input voltage smoothing to be supplied to a converter in a low power consumption state, thereby lowering the voltage supplied to the converter for suppressing switching loss.SOLUTION: When ON time of a switching element by switching means is shortened while an output current load from a converter by a switching system is lowering in a low power consumption state, charging selection means selects no charging into a smoothing means. When ON time of the switching element by switching control means is lengthened with the voltage of the smoothing means lowered, the charging selection means selects charging into the smoothing means.

Description

本発明は、トランスによって1次側と2次側に絶縁し、1次側でのスイッチング動作で2次側に電力を伝達する電源装置に関するものである。例えば、商用電源から交流のAC100Vを入力し、整流と平滑化を行って直流のDC電圧化し、1次側のスイッチング動作によってスイッチングトランスを介して2次側へ電力を伝達する電源装置を挙げることができる。   The present invention relates to a power supply device that is insulated from a primary side and a secondary side by a transformer and transmits electric power to a secondary side by a switching operation on the primary side. For example, a power supply device that receives AC 100 V AC from a commercial power source, converts it to DC voltage by rectification and smoothing, and transmits power to the secondary side via the switching transformer by the switching operation on the primary side. Can do.

電源装置は、AC−DCコンバータとして、ACラインからの交流電圧を変換してDC電圧を生成し、その他の装置や接続されているユニットに供給するものがある。AC入力電圧をDC化して出力するAC−DC変換部には、スイッチング方式が広く使用されている。これらの装置では、入力と出力を1次側巻線と2次側巻線で磁気結合するようにコア材と組み合わせて構成したスイッチングトランスを使用している場合がある。スイッチングトランスには前述のように巻線が使用されており、銅線等の導電性材料に絶縁皮膜を付加して使用している。1次側と2次側の巻線は絶縁されている。また、電源装置は、DC出力電流が小さい軽負荷時に低消費電力状態としてコンバータを動作させるものがある。また、DC出力電流が大きい重負荷時には、重負荷に対応したコンバータの動作を行うものがある。軽負荷時は電源装置が接続されているユニットの制御によって待機状態であるスタンバイモードや低消費電力状態であるスリープモードとなり、コンバータが複数接続されている場合、停止できるコンバータの動作を停止する構成もある。   A power supply device is an AC-DC converter that converts an alternating voltage from an AC line to generate a DC voltage, and supplies it to other devices or connected units. A switching method is widely used for an AC-DC converter that converts an AC input voltage into a DC and outputs it. These devices may use a switching transformer configured in combination with a core material so that an input and an output are magnetically coupled by a primary side winding and a secondary side winding. The winding is used for the switching transformer as described above, and an insulating film is added to a conductive material such as a copper wire. The primary and secondary windings are insulated. Some power supply apparatuses operate the converter in a low power consumption state at a light load with a small DC output current. In addition, there is a type that operates a converter corresponding to a heavy load at a heavy load with a large DC output current. When the load is light, the unit that is connected to the power supply unit is put into standby mode that is in standby state or sleep mode that is in low power consumption state, and when multiple converters are connected, the operation of the converter that can be stopped is stopped There is also.

コンバータを低消費電力状態とする方法として、特許文献1のように、AC電圧を整流して平滑化せずに全波整流後の電圧をスイッチングすることで、コンバータに印加する電圧を部分的に低下させ、電力損失を低減する方法が開示されている。また、特許文献2のように、低消費電力状態となる省エネモードを検出する回路構成と平滑コンデンサへの電圧印加タイミングを設定する間欠パルス発生回路を有し、また平滑コンデンサへの供給の必要性を検知する回路構成と合わせて平滑コンデンサでの平滑電圧を設定し、電源のオン/オフを切り換えて、低消費電力状態の電源を構成するものもある。また、特許文献3のように、低消費電力状態で動作するユニットのみに電力供給し、コンバータの2次側に充電可能な手段を設け、充電電圧状態を検知してAC入力である交流電源からコンバータへの電力供給をオン/オフする構成も開示されている。   As a method of putting the converter into a low power consumption state, as in Patent Document 1, the voltage applied to the converter is partially changed by switching the voltage after full-wave rectification without rectifying and smoothing the AC voltage. A method for reducing and reducing power loss is disclosed. Further, as disclosed in Patent Document 2, it has a circuit configuration for detecting an energy saving mode in a low power consumption state and an intermittent pulse generation circuit for setting a voltage application timing to the smoothing capacitor, and the necessity for supply to the smoothing capacitor In some cases, a smoothing voltage in a smoothing capacitor is set in combination with a circuit configuration for detecting the power supply, and the power supply is switched on / off to configure a power supply in a low power consumption state. Further, as disclosed in Patent Document 3, only a unit that operates in a low power consumption state is supplied with power, and a means that can be charged is provided on the secondary side of the converter. A configuration for turning on / off power supply to the converter is also disclosed.

特開平7-284269号公報JP-A-7-284269 特開2001-224132号公報JP 2001-224132 A 特開2001-251853号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-251853

しかしながら、上記従来例のうち特許文献1では、低消費電力状態においてAC入力からの全波整流後の電圧を1次平滑コンデンサで平滑化しない場合、スイッチングタイミングによっては、ピーク電圧付近でスイッチングを行うことがある。その時は、スイッチ素子に通電する電流と電圧の積である電力損失が大きくなり、電力消費が増大する期間があるという問題があった。また、特許文献2では、AC入力から電力を供給されて動作する間欠パルス発生回路や省エネモード検出回路や平滑コンデンサへの供給モード検出回路を有し、回路構成が複雑化するという問題があった。また、特許文献3では、低消費電力モードでの制御を行う際に2次側のユニットに構成した充電手段の電圧を監視して、1次側にフィードバックする構成のため、コスト高となる構成である。   However, in the above-mentioned conventional example, in Patent Document 1, when the voltage after full-wave rectification from the AC input is not smoothed by the primary smoothing capacitor in the low power consumption state, switching is performed near the peak voltage depending on the switching timing. Sometimes. At that time, there is a problem in that there is a period in which the power loss, which is the product of the current and voltage supplied to the switch element, increases and the power consumption increases. In addition, Patent Document 2 has an intermittent pulse generation circuit that operates with power supplied from an AC input, an energy saving mode detection circuit, and a supply mode detection circuit for a smoothing capacitor, which has a problem in that the circuit configuration is complicated. . Moreover, in patent document 3, when performing the control in the low power consumption mode, the voltage of the charging unit configured in the secondary unit is monitored and fed back to the primary unit, which increases the cost. It is.

また、ACラインの交流電圧が0V付近となるゼロクロスタイミングを基準としてACラインに接続されているAC負荷への通電を制御する場合がある。例えば負荷としては、1次平滑コンデンサへの充電のための電力供給等が挙げられる。   In some cases, energization to an AC load connected to the AC line may be controlled with reference to a zero cross timing at which the AC voltage of the AC line is around 0V. For example, the load may include power supply for charging the primary smoothing capacitor.

しかし、特許文献2、3では、低消費電力モードで1次平滑コンデンサへの充電を開始するタイミングでゼロクロスタイミングを考慮しておらず、急激な電流変化によってAC電力の供給源であるコンセント周辺のACラインの電圧降下が発生し、同一のACラインに接続されている他の装置に影響を与える恐れがある。   However, in Patent Documents 2 and 3, the zero-crossing timing is not considered at the timing of starting charging of the primary smoothing capacitor in the low power consumption mode, and there is a sudden change in current around the outlet that is the AC power supply source. A voltage drop in the AC line may occur, affecting other devices connected to the same AC line.

そこで本出願に係る第1の発明の目的は、低消費電力状態でコンバータに供給するAC入力電圧の平滑化後の電圧を低下させてコンバータに供給する電圧を低下させることでスイッチング損失を低減し、AC入力の電力消費を低減した電源装置を提供することである。   Accordingly, an object of the first invention according to the present application is to reduce the switching loss by reducing the voltage supplied to the converter by reducing the voltage after smoothing the AC input voltage supplied to the converter in a low power consumption state. An object of the present invention is to provide a power supply device with reduced power consumption of AC input.

また、第2の発明の目的は、AC入力電圧のゼロクロスタイミングに同期してACラインからの電力供給をオンもしくはオフし、ACラインの急激な電流変動による電圧変動を防止するとともに平滑電圧を低下させてコンバータに供給する電圧を低下させることでスイッチング損失を低減し、AC入力の電力消費を低減した電源装置を提供することである。   Also, the object of the second invention is to turn on / off the power supply from the AC line in synchronization with the zero cross timing of the AC input voltage, to prevent voltage fluctuation due to sudden current fluctuation of the AC line and to reduce the smoothing voltage. It is another object of the present invention to provide a power supply apparatus that reduces switching loss by reducing the voltage supplied to the converter and reduces the power consumption of the AC input.

また、第3の発明の目的は、DC出力電流が大きくなる重負荷時には、対応するコンバータからの電力供給を行うために、ACラインから平滑手段へ連続して電力を供給し、AC入力のゼロクロスタイミングに同期してACラインから電力供給し、ACラインの急激な電流変動による電圧変動を防止することができる電源装置を提供することである。   The third invention is also directed to supply power continuously from the AC line to the smoothing means in order to supply power from the corresponding converter at heavy load when the DC output current becomes large, and zero crossing of the AC input. It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus that can supply power from an AC line in synchronization with timing and prevent voltage fluctuation due to sudden current fluctuation of the AC line.

上記目的を達成するため、本出願にかかる第1の発明は、スイッチング方式によるコンバータのスイッチ素子を制御するスイッチング制御手段と、交流商用電源からの入力を整流し容量に充電して平滑化する平滑手段と、前記平滑手段への充電を切り換える充電切り換え手段と、スイッチング周期におけるオン時間に応じて前記平滑手段へ前記充電切り換え手段にて充電するか充電しないかを切り換える充電選択手段とを有し、出力電流負荷が低下した際に前記スイッチング手段によるスイッチ素子のオン時間が短くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電しないことを選択し、前記平滑手段の電圧が低下して前記スイッチング制御手段によるスイッチ素子のオン時間が長くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電することを選択することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first invention according to the present application includes a switching control unit that controls a switching element of a converter by a switching method, and a smoothing that rectifies an input from an AC commercial power source, charges the capacitor, and smoothes it. Charging means for switching charging to the smoothing means, and charging selection means for switching whether or not to charge the smoothing means with the charge switching means according to an ON time in a switching cycle, When the ON time of the switching element by the switching means is shortened when the output current load is reduced, the charging selection means selects that the smoothing means is not charged, and the voltage of the smoothing means decreases to reduce the switching control means. When the ON time of the switch element due to is increased, the charging selection means charges the smoothing means. It is characterized by selecting.

また、本出願にかかる第2の発明は、第1の発明の電源装置において、出力電流負荷が低下した際に前記スイッチング手段によるスイッチ素子のオン時間が短くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電しないことを選択し、前記平滑手段の電圧が低下して前記スイッチング制御手段によるスイッチ素子のオン時間が長くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電することを選択し、交流電圧のゼロクロスタイミングに同期して前記平滑手段に充電することを特徴とする。   Further, according to a second aspect of the present invention, in the power supply device of the first aspect, when the output current load is reduced, when the on-time of the switching element by the switching unit is shortened, the charge selection unit performs the smoothing unit. If the voltage of the smoothing means decreases and the ON time of the switch element by the switching control means becomes long, the charging selection means selects to charge the smoothing means, and the AC voltage The smoothing means is charged in synchronism with zero-cross timing.

また、本出願にかかる第3の発明は、前記第1の発明および第2の発明記載の電源装置において、コンバータからの出力電流負荷が増加した際には、前記平滑手段に充電することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the power supply device according to the first and second aspects of the present invention, when the output current load from the converter increases, the smoothing means is charged. And

以上説明したように、第1の発明によれば、低消費電力状態でコンバータに供給するAC入力電圧の平滑化後の電圧を低下させてスイッチング損失を低減し、AC入力の電力消費を低減することが可能となる。   As described above, according to the first invention, the smoothed voltage of the AC input voltage supplied to the converter in the low power consumption state is lowered to reduce the switching loss, thereby reducing the power consumption of the AC input. It becomes possible.

また、第2の発明によれば、AC入力電圧のゼロクロスタイミングに同期してACラインからの電力供給をオンもしくはオフし、ACラインの急激な電流変動による電圧変動を防止でき、低消費電力状態でコンバータに供給するAC入力電圧の平滑化後の電圧を低下させてスイッチング損失を低減し、AC入力の電力消費を低減することが可能となる。   Further, according to the second invention, the power supply from the AC line is turned on or off in synchronization with the zero cross timing of the AC input voltage, voltage fluctuation due to sudden current fluctuation of the AC line can be prevented, and the low power consumption state Thus, it is possible to reduce the switching loss by reducing the smoothed voltage of the AC input voltage supplied to the converter, and to reduce the power consumption of the AC input.

また、第3の発明によれば、出力電流負荷が増加するコンバータの動作に対応して平滑手段に充電することで、出力電流負荷の増加に対応することが可能となり、また、AC入力電圧のゼロクロスタイミングに同期してACラインから電力供給し、ACラインの急激な電流変動による電圧変動を防止することが可能となる。   Further, according to the third aspect of the invention, it is possible to cope with an increase in the output current load by charging the smoothing means in response to the operation of the converter in which the output current load increases. Power can be supplied from the AC line in synchronization with the zero cross timing, and voltage fluctuations due to sudden current fluctuations in the AC line can be prevented.

本発明の実施例に係る電源装置の回路ブロックを表す図。The figure showing the circuit block of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成を表す図。The figure showing the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成における信号を表す図。The figure showing the signal in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成における信号を表す図。The figure showing the signal in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成における信号を表す図。The figure showing the signal in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成における信号を表す図。The figure showing the signal in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成におけるスイッチ素子の損失を表す図。The figure showing the loss of the switch element in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の回路構成における信号を表す図。The figure showing the signal in the circuit structure of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る電源装置の動作を表すフローチャート。The flowchart showing operation | movement of the power supply device which concerns on the Example of this invention.

[実施例1]
以下に本発明の第1の実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施例に係る電源装置の構成と、電源装置に接続する負荷の構成を表すブロック図である。
[Example 1]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention and a configuration of a load connected to the power supply device.

1は商用電源等のAC(交流)電源であり、2はAC入力を整流するかどうかを制御する整流制御部である。3および4はAC入力をブリッジダイオード等のブリッジ整流回路5に通電し、1次平滑コンデンサ6にDC電圧として充電するかどうかを切り換えるACコントローラ1(AC CTRL1)およびACコントローラ2(AC CTRL2)である。11はコンバータ(CNV1)であり、DC化された電圧をスイッチング方式にて降圧してVcc1を生成する。12はコンバータ(CNV2)であり、前述のDC電圧を降圧してVcc2を生成する。ACコントローラ1−3はコンバータ11からの出力によって動作し、ACコントローラ2−4はコンバータ12からの出力によって動作する。   Reference numeral 1 denotes an AC (alternating current) power source such as a commercial power source, and reference numeral 2 denotes a rectification control unit that controls whether or not the AC input is rectified. Reference numerals 3 and 4 denote an AC controller 1 (AC CTRL1) and an AC controller 2 (AC CTRL2) for switching whether or not the AC input is supplied to a bridge rectifier circuit 5 such as a bridge diode and the primary smoothing capacitor 6 is charged as a DC voltage. is there. Reference numeral 11 denotes a converter (CNV1) that generates a voltage Vcc1 by stepping down a DC voltage using a switching method. A converter (CNV2) 12 steps down the above-described DC voltage to generate Vcc2. The AC controller 1-3 is operated by the output from the converter 11, and the AC controller 2-4 is operated by the output from the converter 12.

13は、AC電源1からの電圧のゼロクロスタイミングを検知してZRX信号を出力するゼロクロス信号出力部である。14はCPU(中央演算処理ユニット)であり、前述のゼロクロス信号出力部13からのZRX信号を入力して、制御対象であるAC負荷15の動作タイミング設定や制御を行う。また、CPU14は、16および17のDC負荷やDC回路の動作制御も行うものである。14aはCPU14内に設置されているROM(Read Only Memory)であり、CPU14による制御の内容が記録されており、その内容をもとにCPU14内で処理を実行する。14bはRAM(Random Access Memory)であり、CPU14の処理におけるデータの一時的な保持や、演算で使用するメモリ領域を有するものである。   A zero cross signal output unit 13 detects the zero cross timing of the voltage from the AC power source 1 and outputs a ZRX signal. Reference numeral 14 denotes a CPU (Central Processing Unit) which inputs the ZRX signal from the zero cross signal output unit 13 and sets the operation timing and controls the AC load 15 to be controlled. The CPU 14 also controls the operation of the DC loads 16 and 17 and the DC circuit. Reference numeral 14a denotes a ROM (Read Only Memory) installed in the CPU 14, in which the content of control by the CPU 14 is recorded, and processing is executed in the CPU 14 based on the content. Reference numeral 14b denotes a RAM (Random Access Memory), which has a memory area used for temporary storage of data and processing in the processing of the CPU 14.

AC負荷15には交流供給源からの電力ラインAC_HとAC_Lが接続されており、CPU14によって制御される。AC負荷15への通電は、AC電圧がほぼゼロボルトの時点に通電することで突入電流を低減し、ゼロクロス信号出力部13からのZRX信号を基に通電タイミングを制御する。   Power lines AC_H and AC_L from an AC supply source are connected to the AC load 15 and are controlled by the CPU 14. The energization of the AC load 15 reduces the inrush current by energizing when the AC voltage is approximately zero volts, and controls the energization timing based on the ZRX signal from the zero cross signal output unit 13.

16,17はVcc2を電力源とするDC負荷およびDC回路であり、CPU14によって制御される。例えば、DCモータ等の駆動ユニットや、DC電源で動作するセンサユニットである。   Reference numerals 16 and 17 denote DC loads and DC circuits using Vcc2 as a power source, and are controlled by the CPU 14. For example, a drive unit such as a DC motor or a sensor unit that operates with a DC power source.

18はSW(スイッチ)であり、ユーザの操作によってVcc1電圧をコンバータ11から出力するかどうかを選択可能とするものである。   Reference numeral 18 denotes a SW (switch) that can select whether or not to output the Vcc1 voltage from the converter 11 by a user operation.

コンバータ11からは、IC Vccとしてコンバータ12へ電力が供給され、コンバータ12からはゼロクロス信号出力部13にゼロクロス信号生成電力ZRX_PSが供給されている。   Power is supplied from the converter 11 to the converter 12 as IC Vcc, and zero-cross signal generation power ZRX_PS is supplied from the converter 12 to the zero-cross signal output unit 13.

図2は、本発明の実施例に係る電源装置の回路構成を表す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the power supply device according to the embodiment of the present invention.

7はチョークコイルであり、ACラインの急激な電流変動を低減するためにAC_Nライン上に設置されている。   Reference numeral 7 denotes a choke coil, which is installed on the AC_N line in order to reduce a rapid current fluctuation of the AC line.

102は電源ICであり、コンバータ11のスイッチング動作を制御する。本実施例では電源ICを例とするが、個別に部品を組み合わせて構成する方法もある。電源IC102は、スイッチ素子103のオンおよびオフ制御を行う。また、電源IC102は、ST端子に接続されたAC_Hラインからの電力供給によって起動する。スイッチング動作のスイッチ素子として、本実施例ではMOSFETを例にするが、特に限定するものではない。104はスイッチ素子103であるMOSFETのドレインとソース端子間に接続されているコンデンサである。105はスイッチ素子103に接続されている電流検知抵抗である。スイッチ素子103のオン時の電流を検知し、電源IC102にてオンおよびオフのスイッチングタイミングを制御するために用いる。   Reference numeral 102 denotes a power supply IC that controls the switching operation of the converter 11. In the present embodiment, the power supply IC is taken as an example, but there is a method in which components are combined individually. The power supply IC 102 performs on / off control of the switch element 103. The power supply IC 102 is activated by supplying power from the AC_H line connected to the ST terminal. In this embodiment, a MOSFET is taken as an example of a switching element for switching operation, but is not particularly limited. A capacitor 104 is connected between the drain and source terminals of the MOSFET which is the switch element 103. Reference numeral 105 denotes a current detection resistor connected to the switch element 103. It is used to detect the current when the switch element 103 is on and to control the on / off switching timing in the power supply IC 102.

106(106a、106b、106c)はスイッチングトランスである。106aは1次側のメイン巻線である。整流後のDC_HとDC_N間の電圧が、電源IC102で制御されるスイッチ素子103によって印加される。106bは2次側出力のVcc1出力巻線である。106cは電源IC102に動作電力を供給する補助巻線である。102電源ICは、前述のST端子からの起動後にスイッチングを行い、106cからの出力によって動作を継続するものとする。また、106cは電源IC102に接続されており、電源IC102がスイッチ素子103をオンするタイミングを検知するために用いられている。   106 (106a, 106b, 106c) is a switching transformer. Reference numeral 106a denotes a primary main winding. The voltage between DC_H and DC_N after rectification is applied by the switch element 103 controlled by the power supply IC 102. Reference numeral 106b denotes a secondary output Vcc1 output winding. An auxiliary winding 106 c supplies operating power to the power supply IC 102. It is assumed that the 102 power supply IC performs switching after activation from the ST terminal described above and continues the operation by the output from 106c. Reference numeral 106 c is connected to the power supply IC 102, and is used to detect the timing when the power supply IC 102 turns on the switch element 103.

107aおよび107bダイオードは補助巻線106cからの出力を半波整流するダイオードであり、108aおよび108bは平滑コンデンサである。平滑化された電圧はIC Vcc1およびIC Vcc2となる。   107a and 107b diodes are diodes for half-wave rectification of the output from the auxiliary winding 106c, and 108a and 108b are smoothing capacitors. The smoothed voltages are IC Vcc1 and IC Vcc2.

ダイオード109は106b巻線からの出力を整流するダイオードであり、110aおよび110bは平滑コンデンサである。平滑化された電圧は、2次側に設置されたSW(スイッチ)18のオン状態でFET19がオンすることによって、Vcc1として出力される。SW18のオフ状態では、FET19がオフすることによって、Vcc1の出力が停止する。111はチョークコイルであり、平滑コンデンサ110bへの急激な電流変動を低減する。   The diode 109 is a diode that rectifies the output from the winding 106b, and 110a and 110b are smoothing capacitors. The smoothed voltage is output as Vcc1 when the FET 19 is turned on while the SW (switch) 18 installed on the secondary side is turned on. In the OFF state of SW18, the output of Vcc1 is stopped by turning off FET19. Reference numeral 111 denotes a choke coil that reduces sudden current fluctuations in the smoothing capacitor 110b.

本実施例では、フォトカプラ112、シャントレギュレータ113、抵抗114および115はVcc1の電位を安定させるための電圧フィードバック(帰還)回路の構成を示している。また、フォトカプラ112は1次側と2次側を絶縁して分離し、発光部の発光状態によって2次側からVcc1の電圧出力状態を1次側の電源IC102にFB信号線を経由して電源IC102に伝達する。Vcc1の電圧フィードバック回路に関しては、特に方法や構成を限定するものではない。   In this embodiment, the photocoupler 112, the shunt regulator 113, and the resistors 114 and 115 show the configuration of a voltage feedback (feedback) circuit for stabilizing the potential of Vcc1. In addition, the photocoupler 112 insulates and separates the primary side and the secondary side, and the voltage output state of Vcc1 from the secondary side to the power supply IC 102 on the primary side via the FB signal line depending on the light emitting state of the light emitting unit. This is transmitted to the power supply IC 102. With respect to the voltage feedback circuit of Vcc1, the method and configuration are not particularly limited.

119は電源ICでありコンバータ12のスイッチング動作を制御する。119電源ICは、120スイッチ素子のオンおよびオフ制御を行う。本実施例では、スイッチ素子としてMOSFETを例とするが、特に限定するものではない。121はスイッチ素子120のMOSFETのドレインとソース端子間に接続されているコンデンサである。122はスイッチ素子120に接続されている電流検知抵抗である。スイッチ素子のスイッチング時の電流を検知し、電源IC119にてスイッチングのタイミングを制御するために用いる。   A power supply IC 119 controls the switching operation of the converter 12. The 119 power supply IC performs on / off control of the 120 switch elements. In this embodiment, a MOSFET is taken as an example of the switch element, but is not particularly limited. Reference numeral 121 denotes a capacitor connected between the drain and source terminals of the MOSFET of the switch element 120. Reference numeral 122 denotes a current detection resistor connected to the switch element 120. A current at the time of switching of the switch element is detected, and the power supply IC 119 is used to control the switching timing.

123(123a、123b、123c)はスイッチングトランスである。123aは1次側のメイン巻線である。整流後のDC_HとDC_N間の電圧が、電源IC119で制御されるスイッチ素子120によって印加される。123bは2次側出力のVcc2出力巻線である。123cは補助巻き線であり、電源IC119に接続されている。電源IC119がスイッチ素子120をオンするタイミングを検知するために接続されている。   123 (123a, 123b, 123c) is a switching transformer. Reference numeral 123a denotes a primary main winding. The voltage between DC_H and DC_N after rectification is applied by the switch element 120 controlled by the power supply IC 119. Reference numeral 123b denotes a secondary output Vcc2 output winding. An auxiliary winding 123c is connected to the power supply IC 119. The power supply IC 119 is connected to detect the timing when the switch element 120 is turned on.

ダイオード124は巻線123bからの出力を整流するダイオードであり、125aおよび125bは平滑コンデンサである。平滑化された電圧はVcc2となる。   The diode 124 is a diode that rectifies the output from the winding 123b, and 125a and 125b are smoothing capacitors. The smoothed voltage becomes Vcc2.

126はチョークコイルであり、平滑コンデンサ125bへの急激な電流変動を低減する。   Reference numeral 126 denotes a choke coil that reduces a rapid current fluctuation to the smoothing capacitor 125b.

127はスイッチ素子であり、IC Vcc2を電源IC119に動作電力として供給するか停止するかを切り換える。また、同時にゼロクロス信号出力部13にゼロクロス信号生成電力をZRX_PSとして供給するか停止するかを切り換える。本実施例では、127はMOSFETを用いているが、特に限定するものではない。   Reference numeral 127 denotes a switch element that switches whether the IC Vcc2 is supplied to the power supply IC 119 as operating power or stopped. At the same time, the zero-cross signal output unit 13 is switched to supply or stop the zero-cross signal generation power as ZRX_PS. In this embodiment, 127 uses a MOSFET, but is not particularly limited.

128はフォトカプラであり、コンバータ12の1次側と2次側を絶縁して分離し、スイッチ素子127を制御する。   A photocoupler 128 insulates and separates the primary side and the secondary side of the converter 12 and controls the switch element 127.

フォトカプラ129、シャントレギュレータ130、抵抗131および132は、Vcc2の電位を安定させるための電圧フィードバック回路である。また、フォトカプラ129は1次側と2次側を絶縁して分離し、発光部の発光状態によって2次側から、Vcc2の電圧出力状態を1次側の電源IC120のFB信号線を経由して電源IC119に伝達する。Vcc2の電圧フィードバック回路に関しては、特に方法や構成を限定するものではない。   The photocoupler 129, the shunt regulator 130, and the resistors 131 and 132 are voltage feedback circuits for stabilizing the potential of Vcc2. In addition, the photocoupler 129 insulates and separates the primary side and the secondary side, and the voltage output state of Vcc2 from the secondary side via the FB signal line of the power supply IC 120 on the primary side depending on the light emission state of the light emitting unit. To the power supply IC 119. With respect to the voltage feedback circuit of Vcc2, the method and configuration are not particularly limited.

133はスイッチ素子である。SW18のオン状態でVcc1が出力されると、スイッチ素子133は、CPU14からの/CNV2_ON信号によってコンバータ12の動作とゼロクロス信号出力部13への電力供給を切り換える。/CNV2_ON信号がLow状態の場合、スイッチ素子133がオン状態となり、フォトカプラ128の発光素子が通電され、スイッチ素子127がオン状態となる。かつ、ゼロクロス信号出力部13にゼロクロス信号生成電力ZRX_PSが供給される。また、IC Vcc2が電源IC119に動作電力として供給され、電源IC119が動作しVcc2が出力される。   Reference numeral 133 denotes a switch element. When Vcc1 is output while the SW 18 is on, the switch element 133 switches between the operation of the converter 12 and the power supply to the zero-cross signal output unit 13 by the / CNV2_ON signal from the CPU 14. When the / CNV2_ON signal is in the Low state, the switch element 133 is turned on, the light emitting element of the photocoupler 128 is energized, and the switch element 127 is turned on. In addition, zero-cross signal generation power ZRX_PS is supplied to the zero-cross signal output unit 13. Further, the IC Vcc2 is supplied as operating power to the power supply IC 119, and the power supply IC 119 operates to output Vcc2.

SW18のオフ状態では、Vcc1出力が停止し、フォトカプラ128の発光素子の通電が停止して、スイッチ素子127がオフ状態となり、電源IC119へのIC Vcc2供給が停止し、電源IC119が停止して、Vcc2の出力が停止する。また同時に、ゼロクロス信号出力部13へのゼロクロス信号生成電力ZRX_PSが停止する。   In the off state of SW18, the Vcc1 output is stopped, the energization of the light emitting element of the photocoupler 128 is stopped, the switch element 127 is turned off, the supply of IC Vcc2 to the power supply IC119 is stopped, and the power supply IC119 is stopped. , The output of Vcc2 is stopped. At the same time, the zero cross signal generation power ZRX_PS to the zero cross signal output unit 13 is stopped.

139はダイオードであり、AC電源のAC_Nライン電圧の半波を生成し、抵抗140を介してスイッチ素子141に電圧を供給しオンもしくはオフ状態を生成する。スイッチ素子141がオン状態の場合、フォトカプラ142の発光素子がオフ状態となり、ZRX信号がHigh状態となってCPU14に出力される。スイッチ素子141がオフ状態の場合、フォトカプラ142の発光素子がオン状態となり、ZRX信号がLow状態となってCPU14に出力される。ZRX信号のHighおよびLowの切り替わりのタイミングが、AC電圧の0Vをクロスするタイミングであり、ゼロクロス信号ZRXとしてCPU14が入力する。CPU14はこの切り替わりポイントを検知してゼロクロスタイミングとして、前述の図1で示したAC負荷15のAC電力の通電タイミングを制御する。   Reference numeral 139 denotes a diode, which generates a half wave of the AC_N line voltage of the AC power supply, supplies a voltage to the switch element 141 via the resistor 140, and generates an on or off state. When the switch element 141 is in the on state, the light emitting element of the photocoupler 142 is in the off state, and the ZRX signal is in the high state and is output to the CPU 14. When the switch element 141 is in the off state, the light emitting element of the photocoupler 142 is in the on state, and the ZRX signal is in the low state and is output to the CPU 14. The switching timing of the High and Low of the ZRX signal is a timing of crossing 0V of the AC voltage, and the CPU 14 inputs the zero cross signal ZRX. The CPU 14 detects this switching point and controls the energization timing of the AC power of the AC load 15 shown in FIG. 1 as zero cross timing.

整流制御部2内の150はトライアックであり、AC電源のAC_Hライン上に設置されている。AC_Hライン上の交流電圧の接続と切断を切り換え、ブリッジ整流回路5に通電し平滑コンデンサ6にDC電圧として充電するかどうかを切り換える素子である。また、トライアック150の通電時の平均損失は、スイッチ素子103および120のオンおよびオフ時に発生する平均損失より小さい。   150 in the rectification control unit 2 is a triac, and is installed on the AC_H line of the AC power source. This is an element that switches between connection and disconnection of the AC voltage on the AC_H line, and whether or not the bridge rectifier circuit 5 is energized to charge the smoothing capacitor 6 as a DC voltage. The average loss when the triac 150 is energized is smaller than the average loss that occurs when the switch elements 103 and 120 are turned on and off.

151はノイズ吸収素子であり、トライアック150のオンおよびオフの状態変化時における電圧変動を吸収する。152はフォトトライアックカプラであり、発光側の制御に対応してトライアック150をオンもしくはオフ状態とする切り換え制御を行う素子である。
ACコントローラ1(AC CTRL1)3は、コンバータ11(CNV1)の電源IC103のOUTからの出力電圧を変換するように動作し、ダイオード153、158、コンデンサ155および抵抗154、156および定電圧ダイオード157で構成されている。コンバータ11の出力負荷が増大すると電源IC103のOUTからのオン出力の時間が図3の上図のように長くなる。そのためAC CTRL1の出力電圧は、ダイオード153を経由し抵抗154とコンデンサ155でフィルタリングされ、定電圧ダイオード157のツェナー電圧Vz1以上で、かつダイオード158の順方向の電圧分降下して出力される。そして、AC CTRL1出力電圧波形は図3の下図で示した電圧出力波形のようになり、フォトトライアックカプラ152の発光素子が発光する。ただし、AC CTRL1出力電圧波形は、フォトトライアックカプラ152の発光素子の電圧降下によって波形形状が変化するが、本実施例の図3では変化後の波形は不図示である。また、出力負荷に対して、1次平滑コンデンサ6の電圧が低下すると、1次側からの電力供給と2次側の出力負荷の電力が釣り合うように、スイッチングのオン時間が長くなり、同じく電源IC103のOUTからのオン出力時間が長くなる。
Reference numeral 151 denotes a noise absorbing element that absorbs voltage fluctuations when the triac 150 is turned on and off. Reference numeral 152 denotes a phototriac coupler, which is an element that performs switching control to turn on or off the triac 150 in accordance with the light emission side control.
The AC controller 1 (AC CTRL1) 3 operates to convert an output voltage from the OUT of the power supply IC 103 of the converter 11 (CNV1), and includes diodes 153 and 158, a capacitor 155, resistors 154 and 156, and a constant voltage diode 157. It is configured. When the output load of the converter 11 increases, the ON output time from OUT of the power supply IC 103 becomes longer as shown in the upper diagram of FIG. Therefore, the output voltage of AC CTRL1 is filtered by the resistor 154 and the capacitor 155 via the diode 153, and is output with a voltage equal to or higher than the Zener voltage Vz1 of the constant voltage diode 157 and by the forward voltage of the diode 158. The AC CTRL1 output voltage waveform becomes the voltage output waveform shown in the lower diagram of FIG. 3, and the light emitting element of the phototriac coupler 152 emits light. However, the waveform of the AC CTRL1 output voltage waveform changes due to the voltage drop of the light emitting element of the phototriac coupler 152, but the waveform after the change is not shown in FIG. 3 of the present embodiment. Further, when the voltage of the primary smoothing capacitor 6 decreases with respect to the output load, the switching on time becomes long so that the power supply from the primary side and the power of the output load on the secondary side are balanced. The on output time from OUT of the IC 103 becomes longer.

図4は、OUTからのオン出力時間が長く、スイッチ素子103のオン時間が長い状態でのスイッチ素子103の状態を示している。上図はMOSFETであるスイッチ素子103のドレイン-ソース間電圧Vdsであり、ドレイン電流Idは下図のようになる。また、オン時間が長くなる条件として1次平滑コンデンサ6の充電電圧が低い場合も相当し、スイッチ素子103のVds電圧が低い状態でオンすることが可能となる。そのため、コンデンサ104からの放電電圧を低減し、スイッチ素子103のオン時の損失であるVdsとIdの積を低減することができる。スイッチ素子103の損失が小さいほどAC電源からの入力電力である消費電力は小さくなり、効率が良い状態となる。   FIG. 4 shows the state of the switch element 103 in a state where the ON output time from OUT is long and the ON time of the switch element 103 is long. The upper diagram shows the drain-source voltage Vds of the switch element 103 that is a MOSFET, and the drain current Id is as shown in the following diagram. Further, as a condition for increasing the ON time, it corresponds to a case where the charging voltage of the primary smoothing capacitor 6 is low, and it becomes possible to turn on the switch element 103 with a low Vds voltage. Therefore, the discharge voltage from the capacitor 104 can be reduced, and the product of Vds and Id, which is a loss when the switch element 103 is turned on, can be reduced. As the loss of the switch element 103 is smaller, the power consumption, which is the input power from the AC power supply, is smaller and the efficiency is improved.

コンバータ11の出力負荷が低下すると電源IC103のOUTからのオン出力の時間が図5の上図のように短くなる。そのためAC CTRL1の出力電圧は、ダイオード153を経由し抵抗154とコンデンサ155でフィルタリングされ、定電圧ダイオード157の電圧以上でかつダイオード158の順方向電圧分降下して出力される。そして、図5の下図で示した電圧出力波形のようになり、フォトトライアックカプラ152の発光素子の発光時間が短くなる。   When the output load of the converter 11 is reduced, the ON output time from the OUT of the power supply IC 103 is shortened as shown in the upper diagram of FIG. Therefore, the output voltage of AC CTRL1 is filtered by the resistor 154 and the capacitor 155 via the diode 153, and is output by dropping the voltage equal to or higher than the voltage of the constant voltage diode 157 and by the forward voltage of the diode 158. Then, the voltage output waveform shown in the lower diagram of FIG. 5 is obtained, and the light emission time of the light emitting element of the phototriac coupler 152 is shortened.

図6は、OUTからのオン出力時間が短く、スイッチ素子103のオン時間が短い状態でのスイッチ素子103の状態を示している。上図はMOSFETであるスイッチ素子103のドレイン-ソース間電圧Vdsであり、ドレイン電流Idは下図のようになる。また、オン時間が短くなる条件として1次平滑コンデンサ6の充電電圧が高い場合も相当し、スイッチ素子103のVds電圧が高い状態でオンすることとなる。そのため、コンデンサ104からの放電電圧が高くなり、スイッチ素子103のオン時の損失であるVdsとIdの積が大きくなる。   FIG. 6 shows the state of the switch element 103 when the ON output time from OUT is short and the switch element 103 has a short on time. The upper diagram shows the drain-source voltage Vds of the switch element 103 that is a MOSFET, and the drain current Id is as shown in the following diagram. Further, as a condition for shortening the ON time, it corresponds to a case where the charging voltage of the primary smoothing capacitor 6 is high, and the switch is turned on when the Vds voltage of the switch element 103 is high. For this reason, the discharge voltage from the capacitor 104 increases, and the product of Vds and Id, which is a loss when the switch element 103 is on, increases.

スイッチ素子103の損失が大きいほどAC電源からの入力電力である消費電力は大きくなり、効率が低下する状態となる。   As the loss of the switch element 103 increases, the power consumption, which is the input power from the AC power supply, increases and the efficiency is lowered.

フォトトライアックカプラ152の発光素子によって受光側の導通状態が変化する電圧をVthとすると、図3および図5で示したAC CTRL1の電圧出力によってフォトトライアックカプラ152の発光時間が異なる。図3のようにスイッチングのオン時間が長くなるようにOUTからのオン出力時間が長くなる場合、フォトトライアックカプラ152の導通時間は長くなる。図5のようにスイッチングのオン時間が短い場合、導通時間は短くなる。   If the voltage at which the light-receiving side conduction state changes by the light emitting element of the phototriac coupler 152 is Vth, the light emission time of the phototriac coupler 152 varies depending on the voltage output of AC CTRL1 shown in FIGS. When the ON output time from OUT is increased so as to increase the switching ON time as shown in FIG. 3, the conduction time of the phototriac coupler 152 is increased. When the switching on time is short as shown in FIG. 5, the conduction time is shortened.

ACコントローラ2(AC CTRL2)4についても、ACコントローラ1−3と同様に動作し、コンバータ12(CNV2)の電源IC120のOUT出力を変換するように動作し、ダイオード160、165、コンデンサ162および抵抗161、163および定電圧ダイオード164で構成されている。   The AC controller 2 (AC CTRL2) 4 also operates in the same manner as the AC controller 1-3, operates to convert the OUT output of the power supply IC 120 of the converter 12 (CNV2), diodes 160 and 165, a capacitor 162, and a resistor 161 and 163 and a constant voltage diode 164.

ACコントローラ1−3とACコントローラ2−4はダイオード158と165でOR接続されており、コンバータ11もしくはコンバータ12のいずれかのスイッチング状態に応じて、フォトトライアックカプラ152の発光素子に通電し、トライアック150をオンもしくはオフ制御することで、1次平滑コンデンサ6の充電もしくは放電状態を設定する。
コンバータ11もしくはコンバータ12のいずれかの出力負荷が増大するとトライアック150のオン時間が長くなり、1次平滑コンデンサ6の電圧が上昇する。例えば、前述の図1のDC負荷16もしくは17の電流負荷が増大すると、負荷状態の変化に追従してトライアック150のオン時間が長くなり、1次平滑コンデンサ6の電圧が上昇して、1次側から2次側への電力の変換に対応するように動作する。
The AC controller 1-3 and the AC controller 2-4 are OR-connected by diodes 158 and 165, and according to the switching state of either the converter 11 or the converter 12, the light emitting element of the phototriac coupler 152 is energized, By turning on or off 150, the charging or discharging state of the primary smoothing capacitor 6 is set.
When the output load of either the converter 11 or the converter 12 increases, the on-time of the triac 150 becomes longer and the voltage of the primary smoothing capacitor 6 increases. For example, when the current load of the DC load 16 or 17 in FIG. 1 increases, the on-time of the triac 150 is increased following the change in the load state, and the voltage of the primary smoothing capacitor 6 is increased. It operates to correspond to the conversion of power from the side to the secondary side.

出力負荷が軽負荷となると、電源IC103のOUT出力もしくは電源IC120のOUT出力の時間が短くなり、フォトトライアックカプラ152の発光素子の通電時間が短くなる。そしてフォトトライアックカプラ152の発光素子が消灯すると、トライアック150はオフ状態となり、1次平滑コンデンサ6が充電されないため電圧が低下する。   When the output load is light, the time for the OUT output of the power supply IC 103 or the OUT output of the power supply IC 120 is shortened, and the energization time of the light emitting element of the phototriac coupler 152 is shortened. When the light emitting element of the phototriac coupler 152 is turned off, the triac 150 is turned off, and the voltage is lowered because the primary smoothing capacitor 6 is not charged.

図7は、AC電源からの入力電圧とスイッチ素子103の平均損失Pdを表した図である。AC入力電圧が高い場合、整流後のDC_HとDC_N間の電圧が高く、スイッチ素子103のVds電圧が高い状態でオンすることとなる。そのため、コンデンサ104からの放電電圧が高くなり、スイッチ素子103の損失Pdが大きくなる。   FIG. 7 is a diagram showing the input voltage from the AC power source and the average loss Pd of the switch element 103. When the AC input voltage is high, the voltage between DC_H and DC_N after rectification is high, and the switch element 103 is turned on with a high Vds voltage. Therefore, the discharge voltage from the capacitor 104 increases, and the loss Pd of the switch element 103 increases.

逆に、整流後のDC_HとDC_N間の電圧が低い場合、コンデンサ104からの放電電圧が低くなり、スイッチ素子103の損失Pdが小さくなる。   Conversely, when the voltage between DC_H and DC_N after rectification is low, the discharge voltage from the capacitor 104 is low, and the loss Pd of the switch element 103 is small.

スイッチ素子103の損失が小さくなることで、AC電源からの入力電力を低減し、数%の電力消費を低減できることとなる。   By reducing the loss of the switch element 103, the input power from the AC power source can be reduced, and the power consumption of several percent can be reduced.

図8は、出力負荷が軽負荷時の1次平滑コンデンサ6の電圧とAC CTRL1の電圧出力波形を示したものである。1次平滑コンデンサ6が充電された状態でOUT出力の出力時間が短くなり、トライアック150がオフ状態となる。1次平滑コンデンサ6の放電によって、電源IC103のOUT出力の出力時間が短い状態から長い状態に時間経過にともなって変化する。そのため、AC CTRL1の出力電圧が上昇し、フォトトライアックカプラ152の発光素子によって受光側の導通状態が変化する電圧Vth以上になると、トライアック150がオン状態となる。その後、1次平滑コンデンサ6が充電され電源IC103のOUT出力のHigh出力時間が短い状態となれは、フォトトライアックカプラ152がオン状態からオフ状態となり、トライアック150がオフ状態となる。その後は、トライアック150のオン状態とオフ状態が繰り返され、1次平滑コンデンサ6の充電状態と放電状態が繰り返される。   FIG. 8 shows the voltage of the primary smoothing capacitor 6 and the voltage output waveform of AC CTRL1 when the output load is light. When the primary smoothing capacitor 6 is charged, the output time of OUT output is shortened, and the triac 150 is turned off. Due to the discharge of the primary smoothing capacitor 6, the output time of the OUT output of the power supply IC 103 changes from a short state to a long state over time. Therefore, when the output voltage of AC CTRL1 rises and becomes equal to or higher than the voltage Vth at which the light-receiving side conduction state is changed by the light emitting element of the phototriac coupler 152, the triac 150 is turned on. After that, when the primary smoothing capacitor 6 is charged and the high output time of the OUT output of the power supply IC 103 becomes short, the phototriac coupler 152 is changed from the on state to the off state, and the triac 150 is turned off. Thereafter, the ON state and the OFF state of the triac 150 are repeated, and the charging state and the discharging state of the primary smoothing capacitor 6 are repeated.

図9は本発明の実施例1に係る電源装置の動作を表すフローチャートを示したものである。図2の回路も参照して動作を述べる。   FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the power supply device according to the first embodiment of the present invention. The operation will be described with reference to the circuit of FIG.

S100で商用電源等の交流(AC)電源1から電力を入力し、S101でコンバータ11の102電源ICが起動してスイッチング動作を開始する。   In S100, electric power is input from an alternating current (AC) power supply 1 such as a commercial power supply, and in S101, the 102 power supply IC of the converter 11 is activated to start a switching operation.

S102で102電源ICのOUT出力によってACコントローラ1(AC CTRL1)3もしくはACコントローラ2(AC CTRL2)4の出力がありフォトトライアックカプラ152が導通状態となれば、S103に進む。S103では、トライアック150が導通することで1次平滑コンデンサ6に5整流回路を経由してDC電圧が充電される。S102でACコントローラ1−3およびACコントローラ2−4からの出力がなければ、トライアック150が導通されず、1次平滑コンデンサ6は放電される。S105にてスイッチ(SW)18がオン状態であればS106に進み、オフ状態であれは、S119に進む。   If the output of the AC controller 1 (AC CTRL1) 3 or the AC controller 2 (AC CTRL2) 4 is output by the OUT output of the 102 power supply IC in S102 and the phototriac coupler 152 becomes conductive, the process proceeds to S103. In S103, when the triac 150 is turned on, the primary smoothing capacitor 6 is charged with the DC voltage via the five rectifier circuit. If there is no output from the AC controller 1-3 and AC controller 2-4 in S102, the triac 150 is not conducted and the primary smoothing capacitor 6 is discharged. If the switch (SW) 18 is on in S105, the process proceeds to S106, and if it is off, the process proceeds to S119.

18スイッチがオン状態であれば、S106ではスイッチ素子のFET19がオン状態となり、S107にてVcc1電圧が出力される。Vcc1電圧は、CPU14や電源回路内に供給される。CPU14はVcc1が供給されることで動作可能となり、図1で示した14aのROM内の制御プログラムによって14bのRAMの初期化を行った後、AC負荷15やDC負荷16、17の制御を行う。また、電源装置に接続されているAC負荷15やDC負荷16、17の制御状態によって、通常の動作状態や低消費電力モードへの状態遷移を判断する。また、/CNV2_ON信号の出力制御も行う。   If the 18 switch is turned on, the FET 19 of the switch element is turned on in S106, and the Vcc1 voltage is output in S107. The Vcc1 voltage is supplied to the CPU 14 and the power supply circuit. The CPU 14 can operate by being supplied with Vcc1, and after the RAM 14b is initialized by the control program in the ROM 14a shown in FIG. 1, the AC load 15 and the DC loads 16, 17 are controlled. . Further, the state transition to the normal operation state or the low power consumption mode is determined according to the control state of the AC load 15 or the DC loads 16 and 17 connected to the power supply apparatus. Also, output control of the / CNV2_ON signal is performed.

S108では、CPU14によって低消費電力モードに設定されていた場合/CNV2_ON信号をHigh状態としてコンバータ12(CNV2)の動作を停止させるため、S110でスイッチ素子FET133をオフする。S111では、フォトカプラ128がオフとなり、S112で119電源ICが停止する。S113でVcc2の出力が停止していることを示している。   In S108, when the CPU 14 is set to the low power consumption mode, the switch element FET 133 is turned off in S110 in order to stop the operation of the converter 12 (CNV2) by setting the / CNV2_ON signal to the High state. In S111, the photocoupler 128 is turned off, and in S112, the 119 power IC is stopped. In S113, the output of Vcc2 is stopped.

S108で低消費電力ではない場合、S114で/CNV2_ON信号をLow状態としてコンバータ12(CNV2)の動作を行うため、S115でFET133をオンとなる。次にS116で128フォトカプラがオンとなり、S117で電源IC119が動作し、S118でVcc2が出力されることを示している。   If the power consumption is not low in S108, the converter 133 (CNV2) is operated in S114 by setting the / CNV2_ON signal to the low state, and the FET 133 is turned on in S115. Next, it is shown that the 128 photocoupler is turned on in S116, the power supply IC 119 operates in S117, and Vcc2 is output in S118.

S105にて18スイッチがオフの場合、S119にてFET19がオフ状態となり、S120でVcc1出力が停止する。次にS121でスイッチ素子133のFETがオフとなり、S122でフォトカプラ128がオフとなってS123で電源IC119が停止してS124でVcc2の出力が停止する。   If the 18 switch is off in S105, the FET 19 is turned off in S119, and the Vcc1 output is stopped in S120. Next, the FET of the switch element 133 is turned off in S121, the photocoupler 128 is turned off in S122, the power supply IC 119 is stopped in S123, and the output of Vcc2 is stopped in S124.

これらS102からS124のステップは繰り返し実行されているものとする。   These steps from S102 to S124 are repeatedly executed.

以上述べたように、図1から図9で示した本発明では、DC出力の負荷状態と1次平滑コンデンサに充電されている電圧に応じて、コンバータのスイッチングにおけるスイッチ素子のオン時間が変化する。特に低消費電力状態でコンバータに供給するAC入力の平滑化後の電圧を低下させることで、スイッチング損失が低減し、AC電源入力の電力消費を低減することが可能となる。   As described above, in the present invention shown in FIGS. 1 to 9, the on-time of the switching element in switching of the converter varies depending on the load state of the DC output and the voltage charged in the primary smoothing capacitor. . In particular, by reducing the smoothed voltage of the AC input supplied to the converter in a low power consumption state, the switching loss is reduced, and the power consumption of the AC power input can be reduced.

[実施例2]
以下に本発明の第2の実施形態について図を参照して説明する。前述の図2は、本発明の実施例に係る電源装置の回路構成を表す図である。図2において、フォトトライアックカプラ152はトライアック150をオン状態とする時に受光側の素子が通電状態となる。この通電状態となるタイミングを、AC電源のAC_Hライン電圧のゼロクロスタイミングとする。このことでトライアック150のオン時に、AC電圧の0V付近でオン状態とするように、フォトトライアックカプラ152はゼロクロス検出型とする。ゼロクロスタイミングにて1次平滑コンデンサ6に充電することで、突入電流を低減することができ、急激な電流変動が無い状態でトライアック150や整流回路5の電力損失やAC電源ラインの急激な電圧変動を防止することができる。
[Example 2]
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 described above is a diagram illustrating a circuit configuration of the power supply device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, in the phototriac coupler 152, when the triac 150 is turned on, the light receiving side element is energized. The timing at which this energization state is set is the zero cross timing of the AC_H line voltage of the AC power supply. Thus, when the triac 150 is turned on, the phototriac coupler 152 is of a zero cross detection type so that the triac 150 is turned on in the vicinity of 0 V of the AC voltage. By charging the primary smoothing capacitor 6 at the zero-cross timing, the inrush current can be reduced, the power loss of the triac 150 and the rectifier circuit 5 and the rapid voltage fluctuation of the AC power supply line without any sudden current fluctuation Can be prevented.

以上述べたように、AC電源ラインの急激な電流変動による電圧変動を防止でき、低消費電力状態でコンバータに供給するAC入力の平滑化後の電圧を低下させてスイッチング損失を低減し、AC入力の電力消費を低減することが可能となる   As described above, voltage fluctuation due to abrupt current fluctuations in the AC power supply line can be prevented, the voltage after smoothing of the AC input supplied to the converter in the low power consumption state is reduced, switching loss is reduced, and AC input is reduced. Power consumption can be reduced

1‥‥商用交流(AC)電源
2‥‥整流制御部
3,4‥‥ACコントローラ1および2(AC CTRL1、AC CTRL2)
5‥‥整流部回路(ブリッジダイオード)
6‥‥1次平滑コンデンサ
11‥‥コンバータ(CNV1)
12‥‥コンバータ(CNV2)
13‥‥ゼロクロス信号出力部
14‥‥中央演算処理ユニット(CPU)
15‥‥AC負荷
16、17‥‥DC負荷
18‥‥スイッチ(SW)
103、120‥‥電源IC
104、121‥‥スイッチ素子(MOSFET)
106、123‥‥スイッチングトランス
112、129、128、142‥‥フォトカプラ
141‥‥スイッチ素子(トランジスタ)
150‥‥トライアック
152‥‥フォトトライアックカプラ(ゼロクロス検出型)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial alternating current (AC) power supply 2 ... Rectification control part 3, 4 ... AC controllers 1 and 2 (AC CTRL1, AC CTRL2)
5. Rectifier circuit (bridge diode)
6. Primary smoothing capacitor 11. Converter (CNV1)
12 ... Converter (CNV2)
13 ... Zero-cross signal output unit 14 ... Central processing unit (CPU)
15 ... AC load 16, 17 ... DC load 18 ... Switch (SW)
103, 120 ... Power supply IC
104, 121 ... Switch element (MOSFET)
106, 123 ... Switching transformer 112, 129, 128, 142 ... Photocoupler 141 ... Switching element (transistor)
150 ... Triac 152 ... Photo triac coupler (zero cross detection type)

Claims (3)

スイッチング方式によるコンバータのスイッチ素子を制御するスイッチング制御手段と、
交流商用電源からの入力を整流し容量に充電して平滑化する平滑手段と、
前記平滑手段への充電を切り換える充電切り換え手段と、
スイッチング周期におけるオン時間に応じて前記平滑手段へ前記充電切り換え手段にて充電するか充電しないかを切り換える充電選択手段とを有し、
出力電流負荷が低下した際に前記スイッチング手段によるスイッチ素子のオン時間が短くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電しないことを選択し、
前記平滑手段の電圧が低下して前記スイッチング制御手段によるスイッチ素子のオン時間が長くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電することを選択することを特徴とする電源装置。
Switching control means for controlling a switching element of the converter by a switching method;
Smoothing means for rectifying the input from the AC commercial power supply, charging the capacity and smoothing,
Charge switching means for switching charging to the smoothing means;
Charging selection means for switching whether to charge or not to charge to the smoothing means according to the ON time in the switching cycle,
When the on-time of the switching element by the switching means is shortened when the output current load is reduced, the charging selection means selects not to charge the smoothing means,
When the voltage of the smoothing means decreases and the ON time of the switching element by the switching control means becomes long, the power selection device selects that the smoothing means is charged by the charge selection means.
出力電流負荷が低下した際に前記スイッチング手段によるスイッチ素子のオン時間が短くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電しないことを選択し、
前記平滑手段の電圧が低下して前記スイッチング制御手段によるスイッチ素子のオン時間が長くなると前記充電選択手段にて前記平滑手段に充電することを選択し、
交流電圧のゼロクロスタイミングに同期して前記平滑手段に充電することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
When the on-time of the switching element by the switching means is shortened when the output current load is reduced, the charging selection means selects not to charge the smoothing means,
When the voltage of the smoothing means decreases and the on time of the switch element by the switching control means becomes long, the charging selection means selects to charge the smoothing means,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the smoothing unit is charged in synchronization with a zero-cross timing of an AC voltage.
コンバータからの出力電流負荷が増加した際には、前記平滑手段に充電することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電源装置。
3. The power supply device according to claim 1, wherein when the output current load from the converter increases, the smoothing unit is charged.
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