JP2012235561A - Dc power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源装置に関し、特に電圧変換用トランスを備えた直流電源装置における過電流保護回路の動作点補正に利用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a DC power supply device, and more particularly to a technique effective for use in correcting an operating point of an overcurrent protection circuit in a DC power supply device including a voltage conversion transformer.
直流電源装置には、交流電源を整流するダイオード・ブリッジ回路と、該回路で整流された直流電圧を降圧して所望の電位の直流電圧に変換するDC−DCコンバータなどで構成された絶縁型AC−DCコンバータがある。絶縁型のAC−DCコンバータとしては、例えば電圧変換用トランスの一次側巻線と直列に接続されたスイッチング素子をPWM(パルス幅変調)制御方式やPFM(パルス周波数変調)制御方式等でオン、オフ駆動して一次側巻線に流れる電流を制御し、二次側巻線に誘起される電圧を制御するようにしたスイッチング電源装置が知られている。 The DC power supply device includes an insulated AC circuit composed of a diode bridge circuit that rectifies an AC power supply, and a DC-DC converter that steps down the DC voltage rectified by the circuit and converts it into a DC voltage having a desired potential. -There is a DC converter. As an insulation type AC-DC converter, for example, a switching element connected in series with a primary winding of a voltage conversion transformer is turned on by a PWM (pulse width modulation) control method, a PFM (pulse frequency modulation) control method, 2. Description of the Related Art A switching power supply device is known that is driven off to control a current flowing in a primary winding and control a voltage induced in a secondary winding.
ところで、絶縁型直流電源装置においては、定格負荷電流(或いは最大負荷電流)が規定されており、二次側に流れる電流が定格負荷電流以上に増加する過電流状態が発生すると電源装置がダメージを受けることがあるので、一次側の制御回路に過電流検出機能および過電流を検出した場合に制御動作を停止させる過電流保護機能を設けることが多い。
スイッチング制御方式の絶縁型直流電源装置における二次側の出力の過電流を検出する方法としては、一次側のスイッチング素子と直列に電流検出用の抵抗を設け、該抵抗により電流−電圧変換した電圧(三角波形の電圧のピーク値)を監視する方式がある(例えば特許文献1参照)。
By the way, in an insulated DC power supply device, a rated load current (or maximum load current) is defined, and if an overcurrent state occurs in which the current flowing on the secondary side exceeds the rated load current, the power supply device is damaged. In many cases, the primary side control circuit is provided with an overcurrent detection function and an overcurrent protection function for stopping the control operation when an overcurrent is detected.
As a method of detecting an overcurrent of the secondary side output in the switching control type isolated DC power supply, a current detection resistor is provided in series with the primary side switching element, and a voltage obtained by current-voltage conversion using the resistor is provided. There is a method of monitoring (a peak value of a triangular waveform voltage) (see, for example, Patent Document 1).
ワールドワイド入力仕様のAC−DCコンバータは、入力交流電圧が例えば85V〜276Vのような比較的広い範囲の電圧に対して動作可能であるように構成する必要がある。しかしながら、特許文献1に開示されている電源装置のように、電流−電圧変換した電圧を監視する方式にあっては、AC入力電圧VACの大きさによって一次側のピーク電流Ipが図6のように変化してしまう。
The AC-DC converter of the world wide input specification needs to be configured so that the input AC voltage can operate with respect to a relatively wide range of voltage such as 85V to 276V. However, in the method of monitoring the voltage obtained by current-voltage conversion as in the power supply device disclosed in
そのため、何ら対策をしないと、例えばAC入力電圧100Vのときに図7に破線で示すような動作点で過電流保護機能が働いて出力電圧Voutを下げるように設計されていたとすると、85Vや276Vのときには実線や一点鎖線で示すように過電流保護機能が働く動作点(電流値Idet)がずれてしまう。 Therefore, if no measures are taken, for example, when the AC input voltage is 100 V, the overcurrent protection function works at the operating point shown by the broken line in FIG. 7 and the output voltage Vout is designed to be lowered. In this case, the operating point (current value Idet) at which the overcurrent protection function operates is shifted as shown by the solid line or the alternate long and short dash line.
このAC入力電圧VACの大きさに対する過電流保護回路の動作点の変化を図示したものが図8であり、何ら対策をしない場合には、図8に実線Aで示すように過電流保護回路の動作点Idetが変化してしまい、適切な過電流保護を行うことができない。なお、理想的な特性は、VAC−Idet特性が平坦になることである。 FIG. 8 shows the change of the operating point of the overcurrent protection circuit with respect to the magnitude of the AC input voltage VAC. FIG. 8 shows the change of the overcurrent protection circuit as shown by the solid line A in FIG. The operating point Idet changes, and appropriate overcurrent protection cannot be performed. The ideal characteristic is that the VAC-Idet characteristic becomes flat.
そこで、図1のようなAC−DCコンバータにおいて、ダイオード・ブリッジ12により整流された脈流電圧が印加されるノードN1と、電流検出用抵抗Rsと制御用ICの電流検出端子CSとの間のノードN2との間に、破線で示すように、補正用の抵抗Rbを接続した回路について検討した。
Therefore, in the AC-DC converter as shown in FIG. 1, the node N1 to which the pulsating voltage rectified by the
しかしながら、上記のような補正用の抵抗Rbを接続した場合には、図8に破線Bで示すように、抵抗を設けないものよりは動作点Idetの変化は少なくなるものの、VAC−Idet特性の平坦性が悪く、特に100〜200Vの範囲での動作点の変化が充分に低減されないという課題があることが分かった。 However, when the correction resistor Rb as described above is connected, as shown by a broken line B in FIG. 8, the change in the operating point Idet is smaller than that without the resistor, but the VAC-Idet characteristic is improved. It has been found that there is a problem that the flatness is poor and the change of the operating point is not sufficiently reduced particularly in the range of 100 to 200V.
本発明は上記のような背景の下になされたもので、その目的とするところは、電圧変換用のトランスを備え一次側巻線に流れる電流をオン、オフして出力を制御する直流電源装置において、過電流保護回路の動作点を補正して広い範囲の入力電圧に対して適切な過電流保護を行うことができる技術を提供することにある。 The present invention has been made under the background as described above, and an object of the present invention is to provide a DC power supply device that includes a voltage conversion transformer and controls the output by turning on and off the current flowing through the primary winding. The present invention provides a technique capable of correcting an operating point of an overcurrent protection circuit and performing appropriate overcurrent protection for a wide range of input voltages.
上記目的を達成するため本発明は、
電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路とを有する直流電源装置であって、
前記電源制御回路は、
前記一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と比較基準電圧とを比較して前記トランスの二次側の過電流状態を検出するための過電流検出回路と、
前記過電流検出回路が過電流状態を検出したことに応じて前記スイッチング素子をオフ状態にさせる過電流保護回路と、
を備え、前記スイッチング素子の駆動パルスのオンデューティに応じて前記比較基準電圧を補正して、比較基準電圧が交流入力電圧−オンデューティ特性カーブに従って変化するように構成した。
In order to achieve the above object, the present invention
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit having a power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by receiving an output voltage detection signal,
The power supply control circuit
An overcurrent detection circuit for comparing the voltage proportional to the current flowing through the primary side winding and a comparison reference voltage to detect an overcurrent state on the secondary side of the transformer;
An overcurrent protection circuit that turns off the switching element in response to the overcurrent detection circuit detecting an overcurrent state;
The comparison reference voltage is corrected according to the on-duty of the drive pulse of the switching element, and the comparison reference voltage changes according to the AC input voltage-on-duty characteristic curve.
上記した構成によれば、交流入力電圧が異なっても過電流保護の動作点がほとんど変化しないため、交流入力電圧−過電流保護動作点特性が平坦になり、広い範囲の交流入力電圧に対して適切なポイントで過電流保護を行うことができる。 According to the above configuration, since the operating point of overcurrent protection hardly changes even if the AC input voltage is different, the AC input voltage-overcurrent protection operating point characteristics are flattened, and a wide range of AC input voltages can be obtained. Overcurrent protection can be performed at an appropriate point.
ここで、望ましくは、前記過電流保護回路は、前記比較基準電圧を生成する可変電圧源と、前記スイッチング素子の駆動パルスのオンデューティを検出するデューティ検出回路と、前記デューティ検出回路により検出されたオンデューティに基づいて、前記比較基準電圧が入力電圧−オンデューティ特性カーブに従って変化するように、前記可変電圧源を制御する補正回路と、を備えるように構成する。
これにより、広い範囲の交流入力電圧に対して適切なポイントで過電流保護を行うことができ、過電流保護回路を容易に設計することができる。
Preferably, the overcurrent protection circuit is detected by a variable voltage source that generates the comparison reference voltage, a duty detection circuit that detects an on-duty of a driving pulse of the switching element, and the duty detection circuit. And a correction circuit that controls the variable voltage source so that the comparison reference voltage changes according to the input voltage-on-duty characteristic curve based on the on-duty.
Thereby, overcurrent protection can be performed at an appropriate point with respect to a wide range of AC input voltages, and an overcurrent protection circuit can be easily designed.
また、望ましくは、前記一次側巻線に流れる電流に比例した電圧は、前記スイッチング素子と直列に接続された電流検出用の抵抗により電流−電圧変換された電圧であるようにする。
これにより、過電流保護のために監視する電圧を容易に得ることができる。
Preferably, the voltage proportional to the current flowing through the primary side winding is a voltage that is current-voltage converted by a current detection resistor connected in series with the switching element.
Thereby, the voltage monitored for overcurrent protection can be obtained easily.
さらに、望ましくは、前記電源制御回路は、1個の半導体チップ上に半導体集積回路として形成され、前記電流検出用の抵抗により電流−電圧変換された電圧が入力されたる第1端子と、前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力される第2端子とを備えるようにする。
これにより、絶縁型直流電源装置を構成する部品点数を減らすとともに、電源装置の小型化を図ることができる。
Preferably, the power supply control circuit is formed as a semiconductor integrated circuit on one semiconductor chip, and has a first terminal to which a voltage converted from current to voltage by the resistance for current detection is input, and the transformer And a second terminal to which an output voltage detection signal from the secondary side is input.
Thereby, while reducing the number of parts which comprise an insulation type DC power supply device, size reduction of a power supply device can be achieved.
本発明によれば、電圧変換用のトランスを備え一次側巻線に流れる電流をオン、オフして出力電圧を制御する直流電源装置において、過電流保護回路の動作点の補正特性を平坦にして広い範囲の入力電圧に対して適切な過電流保護を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, in a DC power supply device that includes a voltage conversion transformer and controls the output voltage by turning on and off the current flowing in the primary winding, the correction characteristic of the operating point of the overcurrent protection circuit is flattened. There is an effect that appropriate overcurrent protection can be performed for a wide range of input voltages.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を適用した直流電源装置としての絶縁型AC−DCコンバータの一実施形態を示す回路構成図である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of an insulated AC-DC converter as a DC power supply device to which the present invention is applied.
この実施形態のAC−DCコンバータは、コモンモードコイルなどからなるノイズ遮断用のフィルタ11と、交流電圧(AC)を整流し直流電圧に変換するダイオード・ブリッジ回路12と、整流後の電圧を平滑する平滑用コンデンサC1と、一次側巻線Npと二次側巻線Nsおよび補助巻線Nbとを有する電圧変換用のトランスT1と、このトランスT1の一次側巻線Npと直列に接続されたNチャネルMOSFETからなるスイッチングトランジスタSWと、該スイッチングトランジスタSWを駆動する電源制御回路13を有する。この実施形態では、電源制御回路13は、単結晶シリコンのような1個の半導体チップ上に半導体集積回路(電源制御用IC)として形成されている。
The AC-DC converter according to this embodiment includes a
上記トランスT1の二次側には、二次側巻線Nsと直列に接続された整流用ダイオードD2と、このダイオードD2のカソード端子と二次側巻線Nsの他方の端子との間に接続された平滑用コンデンサC2とが設けられ、一次側巻線Npに間歇的に電流を流すことで二次側巻線Nsに誘起される交流電圧を整流し平滑することによって、一次側巻線Npと二次側巻線Nsとの巻線比に応じた直流電圧Voutを出力する。 The secondary side of the transformer T1 is connected between the rectifying diode D2 connected in series with the secondary side winding Ns and between the cathode terminal of the diode D2 and the other terminal of the secondary side winding Ns. Smoothing capacitor C2 is provided, and the primary side winding Np is rectified and smoothed by rectifying and smoothing the AC voltage induced in the secondary side winding Ns by passing a current intermittently through the primary side winding Np. And a DC voltage Vout corresponding to the winding ratio of the secondary winding Ns.
さらに、トランスT1の二次側には、一次側のスイッチング動作で生じたスイッチングリップル・ノイズ等を遮断するためのフィルタを構成するコイルL3およびコンデンサC3が設けられているとともに、出力電圧Voutを検出するための検出回路14と、該検出回路14に接続され検出電圧に応じた信号を一次側の電源制御回路13へ伝達するフォトカプラの発光側素子としてのフォトダイオード15aが設けられている。そして、一次側には、上記電源制御用IC13のフィードバック端子FBと接地点との間に接続され検出回路14からの信号を受信する受光側素子としてのフォトトランジスタ15bが設けられている。
Further, the secondary side of the transformer T1 is provided with a coil L3 and a capacitor C3 constituting a filter for cutting off switching ripple, noise, etc. generated by the switching operation on the primary side, and detects the output voltage Vout. And a
また、この実施形態の直流電源装置の一次側には、上記補助巻線Nbと直列に接続された整流用ダイオードD0と、このダイオードD0のカソード端子と接地点GNDとの間に接続された抵抗R0および平滑用コンデンサC0とからなる整流平滑回路が設けられ、該整流平滑回路で整流、平滑された電圧が上記電源制御用IC13の電源電圧端子VDDに印加されている。これとともに、ダイオード・ブリッジ回路12で整流される前の電圧または整流された後の直流電圧が、ダイオードD1および抵抗R1を介して電源制御用IC13の高圧起動端子HVに印加され、電源起動時の補助巻線Nbに電圧が誘起される前に電源制御用IC13を動作させることができるように構成されている。
Further, on the primary side of the DC power supply device of this embodiment, a rectifying diode D0 connected in series with the auxiliary winding Nb, and a resistor connected between the cathode terminal of the diode D0 and the ground point GND. A rectifying / smoothing circuit including R0 and a smoothing capacitor C0 is provided, and a voltage rectified and smoothed by the rectifying / smoothing circuit is applied to the power supply voltage terminal VDD of the power
さらに、本実施形態においては、スイッチングトランジスタSWのソース端子と接地点GNDとの間に電流検出用の抵抗Rsが接続されているとともに、スイッチングトランジスタSWと電流検出用抵抗RsとのノードN3と電源制御用IC13の電流検出端子CSとの間に抵抗Rcが接続されている。さらに、電源制御用IC13の電流検出端子CSと接地点との間にはコンデンサC4が接続され、抵抗R2とコンデンサC4によりローパスフィルタが構成されるようになっている。なお、ノードN1とN2との間の抵抗Rbは、本実施形態においては接続されない素子である。
Further, in the present embodiment, a current detection resistor Rs is connected between the source terminal of the switching transistor SW and the ground point GND, and the node N3 between the switching transistor SW and the current detection resistor Rs and the power source A resistor Rc is connected between the current detection terminal CS of the
次に、上記電源制御用IC13の具体的な構成例について説明する。
本実施例の電源制御用IC13は、電流検出用抵抗Rsにより電流−電圧変換された監視対象の電圧が印加される端子CSに入力端子が接続され、該端子CSに入力電圧と所定の比較基準電圧とを比較して過電流状態を検出する監視回路(コンパレータ)に供給する比較基準電圧を補正するようにしたものである。
Next, a specific configuration example of the
In the power
従来の過電流保護のための監視回路は、AC入力電圧の大きさにかかわらず一定の比較基準電圧と抵抗Rsにより電流−電圧変換された電圧とを比較して判定することが、過電流保護回路の動作点のVAC−Idet特性が平坦にならない原因であった。本発明者は、AC入力電圧VACの大きさに応じて比較基準電圧の方を変化させることで、過電流保護回路の動作点を補正できると考え、AC入力電圧VACに対する過電流保護回路の動作点Idetとの関係を示すVAC−Idet特性を平坦化させるのに必要な監視回路(コンパレータ)の比較基準電圧(スレッシホールド電圧)を計算によって求めた。 A conventional monitoring circuit for overcurrent protection is capable of determining by comparing a constant comparison reference voltage and a voltage converted from current to voltage by the resistor Rs regardless of the magnitude of the AC input voltage. This is the reason why the VAC-Idet characteristic at the operating point of the circuit does not become flat. The present inventor considers that the operating point of the overcurrent protection circuit can be corrected by changing the comparison reference voltage according to the magnitude of the AC input voltage VAC, and the operation of the overcurrent protection circuit with respect to the AC input voltage VAC. The comparison reference voltage (threshold voltage) of the monitoring circuit (comparator) necessary for flattening the VAC-Idet characteristic indicating the relationship with the point Idet was obtained by calculation.
その結果、図3(A)に実線Aで示すような特性カーブを持たせることでVAC−Idet特性を平坦化させることができることが分かった。さらに、図3(A)に示す特性カーブに近い特性が電源装置内にないか調べた結果、スイッチングトランジスタSWの駆動パルスON/OFFのオンデューティ(Ton/T0)が、図3(B)に示すように、AC入力電圧に対して類似のカーブとなることを見出した。なお、T0は駆動パルスの周期、TonはスイッチングトランジスタSWのオン時間である。 As a result, it was found that the VAC-Idet characteristic can be flattened by providing a characteristic curve as shown by a solid line A in FIG. Furthermore, as a result of examining whether or not the power supply device has a characteristic close to the characteristic curve shown in FIG. 3A, the on-duty (Ton / T0) of the driving pulse ON / OFF of the switching transistor SW is shown in FIG. As shown, it has been found that the curve is similar to the AC input voltage. Note that T0 is the period of the drive pulse, and Ton is the ON time of the switching transistor SW.
本発明は上記のような知見に基づいてなされたもので、電源制御用IC13内にオンデューティ検出回路と該検出回路により検出したオンデューティに応じて比較基準電圧(スレッシホールド電圧)を補正する補正回路を設けることとした。
具体的には、図2に示すように、本実施例の電源制御用IC13は、フィードバック端子FBの入力電位に応じた周波数で発振する発振器31と、該発振器31で生成された発振信号に基づいて一次側スイッチングトランジスタSWをオンさせるタイミングを与えるクロック信号CKを生成するクロック生成回路32と、クロック信号CKによってセットされるRS・フリップフロップ33と、該フリップフロップ33の出力に応じてスイッチングトランジスタSWの駆動パルスON/OFFを生成するドライバ(駆動回路)34を備える。
The present invention has been made based on the above knowledge, and corrects the on-duty detection circuit in the power
Specifically, as shown in FIG. 2, the power
また、電源制御用IC13は、電流検出端子CSに入力されている電圧およびフィードバック端子FBの入力されている電圧をそれぞれ内部回路に適した電位にシフトするレベルシフト回路35a,35bと、レベルシフト回路35aによりシフトされた電位Vcsと過電流状態の監視のための比較基準電圧(スレッシホールド電圧)Vthとを比較する電圧比較回路としてのコンパレータ36aと、レベルシフト回路35aによりシフトされた電位Vcsとレベルシフト回路35bによりシフトされた電位Vfbとを比較するコンパレータ36bと、コンパレータ36aと36bの出力の論理和をとるORゲート37を備え、ORゲート37の出力が上記フリップフロップ33のリセット端子に入力されることで、スイッチングトランジスタSWをオフさせるタイミングを与えるように構成されている。
The power
さらに、本実施例の電源制御用IC13は、上記フリップフロップ33の出力を監視することで駆動パルスON/OFFのオンデューティ(Ton/T0)を検出するデューティ検出回路38と、該デューティ検出回路38により検出されたデューティに基づいて比較基準電圧(スレッシホールド電圧)Vthが図2(A)に破線Bで示すような特性カーブを持つように補正を行う補正回路39が設けられている。
Further, the power
デューティ検出回路38は、例えばフリップフロップ33に供給されるクロックCKよりも充分に高い周波数のクロックで駆動パルスON/OFFの周期T0とオン時間Tonを計時するカウンタと、計時された周期T0とオン時間Tonとからオンデューティ(Ton/T0)に相当する電圧もしくは情報を出力する回路とによって実現することができる。
また、補正回路39は、デューティ検出回路38からの電圧もしくは情報に応じて比較基準電圧Vthを発生する可変電圧源40を制御して、図3(A)に破線Bで示すような特性カーブに沿って比較基準電圧Vthを変化させる制御電圧を出力するように構成する。このような回路は、演算増幅回路などで実現することができる。この実施例においては、デューティ検出回路38と補正回路39と可変電圧源40とによって過電流保護回路が構成される。
The
Further, the
本実施例の電源制御用IC13は、二次側の電流が定格負荷電流または最大負荷電流以下である通常状態においては、フィードバック端子FBの入力電圧をレベルシフトした電位Vfbは比較基準電圧Vthよりも低く、コンパレータ36aの出力はロウレベルである。そして、Vfbが電流検出端子CSの電圧をレベルシフトした電位Vcsよりも低くなると、コンパレータ36bの出力がハイレベルに変化してORゲート37を介してフリップフロップ33をリセットさせることで、スイッチングトランジスタSWをオフさせる。
In the power
また、出力電圧Voutが低いほど図1のフォトカプラの発光側素子としてのフォトダイオード15aの順方向電流が減少し、その為に受光側素子としてのフォトトランジスタ15bのコレクタ電流も減少する。その結果フィードバック端子FBの電圧が上昇し、フィードバック端子FBの入力電圧をレベルシフトした電位Vfbも上昇する。そのため、コンパレータ36bの出力がロウレベルとなるような、電流検出端子CSの電圧のレベルシフト電圧VCS、及びCS端子の電圧も上昇する。この結果一次側ピーク電流及び平均電流が増大して、出力電圧Voutが高くなる方向に作用する。この様にしてVoutが一定にされるフィードバック制御が行われる。
Further, as the output voltage Vout is lower, the forward current of the
一方、二次側の電流が定格負荷電流を超えた過電流状態になると、電流検出端子CSの電圧をレベルシフトした電位Vcsが比較基準電圧(スレッシホールド電圧)Vthよりも高くなり、コンパレータ36aの出力がハイレベルに変化してORゲート37を介してフリップフロップ33をリセットさせることで、スイッチングトランジスタSWをオフさせる。その結果、一次側の電流が制限され、出力電圧Voutが低下することとなる。
On the other hand, when the secondary side current exceeds the rated load current, the potential Vcs obtained by level shifting the voltage of the current detection terminal CS becomes higher than the comparison reference voltage (threshold voltage) Vth, and the
なお、上記実施例の電源制御用IC13では、コンパレータ36aの出力を、ORゲート37を介してフリップフロップ33のリセット端子に供給しているが、コンパレータ36aの出力を直接ドライバ(駆動回路)34へ供給して、過電流状態を検出した場合にスイッチングトランジスタSWをオフさせるように構成してもよい。
In the power
図4には、補正回路39により比較基準電圧(スレッシホールド電圧)Vthに、図3(A)に実線Aで示すような特性カーブを持たせるようにした電源制御用IC13における、入力電圧VACに対する過電流保護動作点Idetの特性を示す。
図4において破線は、比較基準電圧Vthの補正回路39を備えた上記実施例の電源制御用IC13における過電流保護動作点のVAC−Idet特性を、また実線は比較基準電圧Vthの補正回路39を設けていない電源制御用ICにおけるVAC−Idet特性を示す。
図4より、補正回路39を設けることにより、補正回路39を設けない場合に比べてVAC−Idet特性の平坦性を大幅に改善できることが分かる。また、図1に破線で示すような補正用の抵抗Rbを接続した場合におけるVAC−Idet特性を示す図8の破線Bに比較しても、平坦性がよくなることが分かる。
FIG. 4 shows the input voltage VAC in the power
In FIG. 4, the broken line indicates the VAC-Idet characteristic of the overcurrent protection operating point in the power
4 that the flatness of the VAC-Idet characteristic can be greatly improved by providing the
また、図5には、負荷電流−出力電圧特性を示す。図において、実線Aは上記実施例の電源制御用IC13を使用したAC−DCコンバータにおいて、AC100Vで過電流状態を起こした場合の特性、破線BはAC230Vで過電流状態を起こした場合の特性である。また、図5において、一点鎖線Cは補正回路を設けていない電源制御用ICを使用したAC−DCコンバータにおいて、AC100Vで過電流状態を起こした場合の特性、点線DはAC230Vで過電流状態を起こした場合の特性である。
FIG. 5 shows the load current-output voltage characteristics. In the figure, a solid line A is a characteristic when an overcurrent state is caused at 100 VAC in the AC-DC converter using the power
図5より、補正回路を設けていない場合には、C,Dのように過電流保護動作点Idetすなわち負荷電流が減少し始める電流値がAC入力電圧によってずれてしまうのに対し、補正回路39を備えた上記実施例の電源制御用IC13を使用したAC−DCコンバータにおいては、A,BのようにAC入力電圧が変化しても同一の過電流保護動作点Idetから負荷電流が減少し始めることが分かる。
As shown in FIG. 5, when the correction circuit is not provided, the overcurrent protection operating point Idet, that is, the current value at which the load current starts to decrease as shown by C and D is shifted by the AC input voltage. In the AC-DC converter using the power
また、実施例の電源制御用IC13を使用したAC−DCコンバータにおいては、過電流保護機能が働いた場合の出力電圧の低下の仕方が、Vthを補正しない場合に比べて急峻になることが分かる。これは、同じ入力電圧で出力電圧が下がると駆動パルスのデューティが小さくなり、ICにとっては入力電圧が高くなったのと等価であるので、比較基準電圧Vthが下がって正帰還がかかるためである。そして、このように出力電圧の低下の仕方が急峻である方が、電源装置にとっての過剰な負荷を軽減することができるので、過電流時の安全性を高めることができるという利点もある。
In addition, in the AC-DC converter using the power
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、トランスの一次側巻線に間歇的に電流を流すスイッチングトランジスタSWを、電源制御用IC13とは別個の素子としているが、このスイッチングトランジスタSWを電源制御用IC13に取り込んで、1つの半導体集積回路として構成してもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment. For example, in the above-described embodiment, the switching transistor SW that allows current to flow intermittently through the primary winding of the transformer is a separate element from the power
また、前記実施形態の電源制御用IC13では、コンパレータ36bが、フィードバック端子FBの入力電圧をレベルシフトした電位Vfbと電流検出端子CSに印加されている電圧をレベルシフトした電圧Vcsとを比較するように構成しているが、Vfbと所定の参照電圧とを比較するように構成してもよい。
また、システムの立ち上がりの際に過電流保護回路が誤って働かないようにするため、例えば駆動パルスのデューティが所定の範囲にある場合もしくは電源立ち上がり後所定時間経過してから、比較基準電圧Vthの補正回路39が動作するように構成してもよい。
In the power
In order to prevent the overcurrent protection circuit from erroneously operating at the time of system startup, for example, when the duty of the drive pulse is within a predetermined range or after a predetermined time has elapsed after the power supply startup, the comparison reference voltage Vth The
さらに、本発明は、前述したようなスイッチング素子をPFMパルスで駆動する方式の電源制御用ICに限定されず、PWMパルスで駆動する方式の電源制御用ICにも適用することができる。また、前記実施形態では、本発明をフライバック方式のAC−DCコンバータを構成する一次側の電源制御用ICに適用した場合について説明したが、本発明はフォワード型や疑似共振型のAC−DCコンバータを構成する電源制御用IC、更には非絶縁型の電源制御用ICにも適用することができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the power supply control IC that drives the switching element with the PFM pulse as described above, but can also be applied to a power supply control IC that drives with the PWM pulse. In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the primary side power supply control IC constituting the flyback type AC-DC converter has been described. However, the present invention is not limited to the forward type or pseudo-resonant type AC-DC. The present invention can also be applied to a power supply control IC constituting a converter, and further to a non-insulated power supply control IC.
12 ダイオード・ブリッジ回路(整流回路)
13 電源制御回路(電源制御用IC)
14 二次側検出回路(検出用IC)
15a フォトカプラの発光側ダイオード
15b フォトカプラの受光側トランジスタ
31 発振回路
32 クロック発生回路
34 ドライバ(駆動回路)
36a コンパレータ(過電流検出回路)
38 デューティ検出回路
39 補正回路
12 Diode bridge circuit (rectifier circuit)
13 Power control circuit (Power control IC)
14 Secondary side detection circuit (IC for detection)
15a Photocoupler
36a Comparator (overcurrent detection circuit)
38
Claims (4)
前記電源制御回路は、
前記一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と比較基準電圧とを比較して前記トランスの二次側の過電流状態を検出するための過電流検出回路と、
前記過電流検出回路が過電流状態を検出したことに応じて前記スイッチング素子をオフ状態にさせる過電流保護回路と、
を備え、前記スイッチング素子の駆動パルスのオンデューティに応じて前記比較基準電圧を補正して、比較基準電圧が交流入力電圧−オンデューティ特性カーブに従って変化するようにしたことを特徴とする直流電源装置。 A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit having a power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by receiving an output voltage detection signal,
The power supply control circuit
An overcurrent detection circuit for comparing the voltage proportional to the current flowing through the primary side winding and a comparison reference voltage to detect an overcurrent state on the secondary side of the transformer;
An overcurrent protection circuit that turns off the switching element in response to the overcurrent detection circuit detecting an overcurrent state;
A DC power supply apparatus comprising: a correction reference voltage that is corrected according to an on-duty of a drive pulse of the switching element so that the comparison reference voltage changes according to an AC input voltage-on-duty characteristic curve. .
前記比較基準電圧を生成する可変電圧源と、
前記スイッチング素子の駆動パルスのオンデューティを検出するデューティ検出回路と、
前記デューティ検出回路により検出されたオンデューティに基づいて、前記比較基準電圧が入力電圧−オンデューティ特性カーブに従って変化するように、前記可変電圧源を制御する補正回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。 The overcurrent protection circuit is
A variable voltage source for generating the comparison reference voltage;
A duty detection circuit for detecting an on-duty of a driving pulse of the switching element;
A correction circuit that controls the variable voltage source so that the comparison reference voltage changes according to an input voltage-on-duty characteristic curve based on the on-duty detected by the duty detection circuit;
The DC power supply device according to claim 1, further comprising:
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