JP2013013239A - Power supply control method and power supply controller - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、スイッチング電源を用いた電源制御方法および電源制御装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply control method and a power supply control apparatus using a switching power supply.
近年、省エネルギーと環境への配慮を両立する照明機器として発光ダイオード(以下。「LED」という)を用いた照明機器が注目を集めている。LEDは電流を流す事により発光し、その明るさは電流値に比例するため、現在のLED照明機器はLEDの輝度、すなわち電流値を制御するため、LEDを制御する機能部を含め全て直流で制御される。また、LED照明機器以外にも様々な家庭用電化製品が直流により制御される。 In recent years, lighting devices using light-emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) have attracted attention as lighting devices that achieve both energy saving and environmental consideration. The LED emits light when a current is passed through, and its brightness is proportional to the current value. Therefore, the current LED lighting equipment controls the brightness of the LED, that is, the current value. Be controlled. In addition to LED lighting devices, various household appliances are controlled by direct current.
一般的に、商用交流電源から直流電圧を得るための手法の一つとして、パルス変調型のスイッチング電源を用いた電源制御装置を用いることが知られている。パルス変調型のスイッチング電源を用いた電源制御装置の一例を図5に示す。図5の電源制御装置100は商用交流電源に接続されるノイズ防止用のノイズフィルタ101、ノイズフィルタ101の出力を整流する整流回路102、整流回路102で整流された脈流を平滑化する平滑回路105、および平滑回路105の出力電圧を所定電圧に変換するスイッチング電源103(以下、「SW電源103」という)を備えている。
In general, as one method for obtaining a DC voltage from a commercial AC power supply, it is known to use a power supply control device using a pulse modulation type switching power supply. An example of a power supply control apparatus using a pulse modulation type switching power supply is shown in FIG. The power
図6は、SW電源103の概略構成を示す図である。SW電源103は、パワーMOSFETからなるスイッチング素子6(以下、「SW素子6」という)、トランス7、整流ダイオード8、平滑コンデンサ9、およびスイッチング制御部130(以下、「SW制御部130」という)からなる。SW電源103では、平滑回路105にて平滑化された入力電圧を、スイッチング素子6による高速スイッチングで高周波のパルスにしてトランス7に送る。そして、整流ダイオード8で整流を行い、平滑コンデンサ9で平滑化して出力電圧を得る。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the
また、SW制御部130は、出力電圧をフィードバックしてSW素子6のON/OFF制御を行う制御部であり、出力電圧検出回路321、比較器331、異常検出器341、SW素子駆動回路351、発振器360および三角波生成部361からなる。SW制御部130では、発振器360にて生成された方形波が、三角波生成部361によって対称の三角波にされ、比較器331の一端に入力される。また、比較器331のもう一端には、出力電圧検出回路321にて検出された出力電圧が入力される。そして、図6に示すように比較器331にて三角波と出力電圧が比較され、三角波が出力電圧より大きい期間のみSW素子6がONとなる駆動信号が出力される。SW素子駆動回路351は、駆動信号に基づいて、SW素子6の駆動を行う。
The
このような構成により、SW電源103からの出力電圧が上昇すると、三角波が出力電圧より大きい期間が短くなり、SW素子6のON時間が短くなる。このように制御されるSW素子6のON状態およびOFF状態のデューティー比により、出力電圧が調整される。また、異常検出器341によって過電流、過電圧、低電圧、温度異常などの異常が検出された場合は、異常検出器341からSW素子駆動回路351に停止信号が送られ、SW素子6の動作が停止される。
With such a configuration, when the output voltage from the
続いて、図5の電源制御装置100における動作波形図を図7に示す。まず、商用交流電源から出力される交流電圧は、ノイズフィルタ101によってノイズが除去され整流回路102によって全波整流される。図7(a)は整流回路102で整流された後の入力電圧波形を示す。そして、整流回路102で整流された脈流は、平滑回路105にて平滑化され、図7(b)に示される電圧波形となる。また、この場合、平滑回路105の一次側(商用交流電源側)に流れる電流波形は図7(c)に示すように、高いピーク値を有する短いパルス波となる。ここで、図7(c)に示すようなパルス波は、高調波を多量に含んでいるため、電源ラインを通って外部に流れると、ノイズによる障害を引き起こす原因になる。また、平均的には省電力であるにも関わらず、高いピーク電力を保証するための発電・給電・配電設備が必要となるといった問題もある。このような問題を解決するために、電源の力率を改善し、高調波の発生を抑制する力率改善回路(PFC)を採用することが提案されている。
Subsequently, an operation waveform diagram in the power
また、電源制御装置100に電源を投入した際には、空の状態である平滑回路105の大容量の平滑コンデンサを充電するため、図7(d)に示すような大きな電流、いわゆるラッシュ電流が流れる。このようなラッシュ電流が発生することにより、ヒューズの溶断や、電源電圧の不安定化およびそれに伴う機器への影響が考えられる。このような影響を防ぐために、ラッシュ電流の大きさに耐える部材を用いる事も可能であるが、このような部材を採用することで、無駄なコストが発生し、ヒューズに関しては定常使用時の異常に対して機能しなくなる可能性があるなどの欠点がある。
Further, when the power
そこで、ラッシュ電流の発生を防ぐために、様々な方法が考えられている。特許文献1には、その一例として、平滑用コンデンサとは別に、容量の大きいバンク用の平滑コンデンサと、当該コンデンサを充電するための充電用抵抗などを備えた平滑コンデンサバンク回路を備えることで、ラッシュ電流の発生を防ぐ構成が開示されている。また、特許文献1に記載される手法以外に、平滑回路105における平滑コンデンサの容量を小さくすることや、平滑回路105自体をなくすことも考えられる。
Therefore, various methods have been considered to prevent the generation of rush current.
ここで、力率改善回路は昇圧型の定電圧電源であるため、高調波を含むパルス波の問題を解決するために力率改善回路を採用するということは、すなわちもう一つ余計な電源の設置が必要ということになり、電源制御装置のコストの増加と効率の低下ならびに大型化を招くことになってしまう。 Here, since the power factor correction circuit is a step-up type constant voltage power supply, adopting a power factor correction circuit to solve the problem of pulse waves including harmonics means that an extra power supply. This means that installation is necessary, leading to an increase in cost, a reduction in efficiency, and an increase in size of the power supply control device.
また、ラッシュ電流を抑止するために、特許文献1に記載されるように平滑コンデンサバンク回路を別途備えた場合も、部品点数が増加することにより、製品コストの増加および大型化を招いてしまうといった問題がある。また、平滑コンデンサの容量を小さくしたり、平滑回路105自体をなくす場合、整流回路102で整流された脈流に応じてSW電源103での処理を行うと、入力電流波形は、図7(e)に示されるように二つのピークを備えた波形となる。この場合も、図7(c)に示される電流波形の場合と同様に、高調波によるノイズや、ピーク保証の問題がある。また、平滑回路105をなくした場合にも、SW電源103における平滑コンデンサ9を充電するために、ラッシュ電流が発生する可能性がある。
Further, when a smoothing capacitor bank circuit is separately provided as described in
さらに、従来のSW電源103においては、対称な三角波を生成し、これと出力電圧とを比較してSW素子6のON/OFF制御を行っているが、この場合は、SW素子6を制御する開始点が不確定となるため、内部を予め定められた手順に従って時系列順に処理する制御法とする場合には不具合が生じる。例えば、内部をデジタル処理する場合には、開始位置が変動することにより処理がとても煩雑となるといった問題がある。
Further, in the conventional
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、パルス電流による高調波ノイズの発生およびラッシュ電流の発生を抑止することが可能な電源制御方法および電源制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply control method and a power supply control apparatus capable of suppressing the generation of harmonic noise and rush current due to a pulse current. .
上記の課題を解決するため、本発明により、交流を整流した脈流をスイッング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶し、記憶したパルス幅を2以上の区画に分割し、分割された区画ごとに所定の波形を有する制御信号を生成し、出力電圧を検出した信号と制御信号との比較結果に基づいてスイッチング制御を行うこと、を特徴とする電源制御方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the present invention, a power supply control method for obtaining an output voltage by performing switching control on a pulsating flow obtained by rectifying alternating current, measuring and storing a pulse width for each wave of the pulsating flow, The stored pulse width is divided into two or more sections, a control signal having a predetermined waveform is generated for each of the divided sections, and switching control is performed based on the comparison result between the signal having detected the output voltage and the control signal. A power supply control method is provided.
また、上記電源制御方法において、スイッチング制御を行うことは、出力電圧を検出した信号と制御信号との比較結果に基づいて、スイッチング素子のパルス幅を変更することを含んでも良く、制御信号を生成することは、区画ごとにD/Aコンバータのクロック周波数を制御することを含んでも良い。 Further, in the power supply control method, performing the switching control may include changing a pulse width of the switching element based on a comparison result between the signal having detected the output voltage and the control signal, and generating the control signal. Doing may include controlling the clock frequency of the D / A converter for each partition.
また、上記電源制御方法において、制御信号は、前半の区画で電流値が急増しないように電流値を漸増させ、後半の区画で電流値を漸減させ、この制御を一波ごとに繰り返して正弦波に近い入力電流を得るように生成されても良い。さらに、制御信号は、区画ごとに所定の傾斜を有する三角波形を有するものであっても良い。 In the power supply control method, the control signal is a sine wave by gradually increasing the current value so that the current value does not increase rapidly in the first half section, gradually decreasing the current value in the second half section, and repeating this control for each wave. May be generated so as to obtain an input current close to. Furthermore, the control signal may have a triangular waveform having a predetermined slope for each section.
また、上記電源制御方法において、脈流の一波ごとのパルス幅は、脈流の電圧がスイッチング素子の動作下限値を超えて動作可能となってから、動作下限以下となって不動作になるまでの時間幅であっても良い。 In the power supply control method described above, the pulse width of each wave of the pulsating current becomes operable after the voltage of the pulsating current exceeds the operation lower limit value of the switching element, and becomes inoperable after being less than the operation lower limit value. It may be a time width up to.
さらに、本発明により、交流電源を整流する整流回路と、整流回路にて整流された脈流に基づいて出力電圧を得るスイッチング電源と、を備える電源制御装置が提供される。また、本発明のスイッチング電源は、脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶し、記憶したパルス幅を2以上の区画に分割し、分割された区画ごとに所定の波形を有する制御信号を生成し、出力電圧を検出した信号と制御信号との比較結果に基づいてスイッチング制御を行う、スイッチング制御部を備えることを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a power supply control device including a rectifier circuit that rectifies an AC power supply and a switching power supply that obtains an output voltage based on a pulsating flow rectified by the rectifier circuit. The switching power supply of the present invention measures and stores the pulse width of each wave of the pulsating current, divides the stored pulse width into two or more sections, and has a predetermined waveform for each of the divided sections. A switching control unit that generates a signal and performs switching control based on a comparison result between the signal that has detected the output voltage and the control signal is provided.
本発明の電源制御方法および電源制御装置には、次のような効果がある。
1.パルス状の電流の発生を防ぎ、ピーク電流値を少なくすることにより、発電・給電・配電設備に必要な電流容量が少なくてすむ。また、発電所の発電容量や送電設備などは、ピーク電流値に合わせて設備を用意する必要があるため、ピーク電流値が少なければ少ないほど実際に必要とする電流容量などが少なくてすみ、結果としてこれら社会インフラに要する費用が少なくてすむ。
2.電流波形を正弦波に近くすることができるため、不要輻射の少ない低放射雑音動作が可能となる。
3.力率改善回路を使用しなくとも高調波の発生を低減できるため、小型化と低コスト化が同時に可能となる。
4.電源投入時のSW素子のON時間を制御することにより、ラッシュ電流の発生を防ぐことができる。
5.SW素子のON時間を計測し、この情報を元に、整流回路から出力される脈流を複数の区画に分割し、区画ごとにON時間制御を行う場合に比べ、論理規模を小規模に抑えることができる。
The power control method and power control device of the present invention have the following effects.
1. By preventing the generation of pulsed current and reducing the peak current value, the current capacity required for power generation, power supply, and distribution facilities can be reduced. In addition, because the power generation capacity and power transmission facilities of the power plant need to be prepared according to the peak current value, the smaller the peak current value, the less current capacity is actually required. As a result, the cost required for these social infrastructures can be reduced.
2. Since the current waveform can be made close to a sine wave, a low radiation noise operation with less unnecessary radiation is possible.
3. Since the generation of harmonics can be reduced without using a power factor correction circuit, miniaturization and cost reduction are possible at the same time.
4). By controlling the ON time of the SW element when the power is turned on, generation of rush current can be prevented.
5. The SW element ON time is measured, and based on this information, the pulsating current output from the rectifier circuit is divided into a plurality of sections, and the logical scale is kept small compared to the case where the ON time control is performed for each section. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る電源制御装置について説明する。 Hereinafter, a power supply control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る電源制御装置10の概略構成を示すブロック図である。電源制御装置10は、ノイズフィルタ1、整流回路2、およびスイッチング電源3(以下「SW電源3」という)を備える。本実施形態のSW電源3は、パルス変調型のスイッチング電源であり、力率改善回路も平滑回路も通さずに、整流回路2から直に入力される脈流電圧に基づいて出力電圧を得るものである。また、電源制御装置10は、商用交流電源に接続してあるが、本発明の電源制御装置10は、商用交流電源以外にも使用することができる。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power
ノイズフィルタ1は、SW電源3から発生するノイズが外部に放射或いは伝搬しないようにするとともに、外部からのノイズの影響を受けないようにするためのものである。整流回路2は、整流ダイオードを備え、ノイズフィルタ1からの出力に対し、全波整流を行うものである。
The
続いて、図2を参照して、本実施形態のSW電源3の構成について説明する。SW電源3は、パワーMOFETなどのスイッチング素子6(以下、「SW素子6」という)、トランス7、整流ダイオード8、平滑コンデンサ9、およびスイッチング制御部30(以下、「SW制御部30」という)からなる。SW電源3では、整流回路2にて整流された脈流電圧が、スイッチング素子6による高速スイッチングで高周波のパルスにしてトランス7に送られる。そして、整流ダイオード8にて整流が行われ、平滑コンデンサ9で平滑化されて直流の出力電圧が得られる。SW制御部30は、出力電圧をフィードバックしてSW素子6のON/OFF制御を行う制御部であり、制御信号生成部31、出力電圧検出回路32、比較器33、異常検出器34およびSW素子駆動回路35からなる。尚、本実施形態におけるSW制御部30の各部の処理は、論理規模の小さなFPGA(Field-Programmable Gate Array)やゲートアレイを用いて容易に実現することができる。
Next, the configuration of the
また、制御信号生成部31は、出力電圧検出回路32にて検出される出力電圧と比較される制御信号を生成するものであり、時間計測部311、クロック制御部312、およびD/Aコンバータ313からなる。時間計測部311は、タイマーおよび記憶部(図示せず)を有し、整流回路2によって整流された脈流一波ごとに、所定の検出レベルを超える時間幅をパルス幅WLとして計測し、記憶/更新する。また、時間計測部311では、記憶されたパルス幅WLをn分割し、分割された時間Tnごとに、ステージカウンタCNT(0〜n−1)を設定する。
The control
クロック制御部312は、D/Aコンバータ313におけるクロック周波数を制御する制御部である。クロック制御部312では、一波の脈流に対して、時間計測部311において設定されるステージカウンタCNTごとに異なる周波数fを設定する。これにより、ステージカウンタCNTごとにSW素子6が動作する時間値を制御することができる。D/Aコンバータ313は、例えば4ビットの抵抗ラダーを備えるデジタル−アナログコンバータであり、クロック制御部312により設定されるクロック周波数に応じて制御信号を出力する。具体的には、D/Aコンバータ313は、カウンタと抵抗ラダーとによって構成することができる。この場合、カウンタをクロック制御部312からのクロック周波数fでカウントアップ/ダウンさせ、抵抗ラダーによってカウンタ出力値に対応する電圧レベルを生成する。この構成によれば、クロック制御部312のクロック周波数fを調整することによって、所望の立ち下り(または立ち上がり)波形を有する制御信号を生成し、比較器33に入力することができる。
The
本実施形態におけるSW電源3は、SW制御部30により、整流回路2によって整流された脈流の一波ごとに所定の電圧レベルを超えたパルス幅WLを測定し、夫々の一波を幅方向にn個に分割して、夫々の区画の電圧の立ち上がり部分で急峻な電流増加が発生しないように電流値を次第に立ち上げ(漸増させ)、その区画の電圧の立ち下り部分で電圧の低下に伴い電流が急激に増加しないように電流値を次第に落とし(漸減させ)、この漸増と漸減の制御を一波ごとに繰り返して、急峻な電流増加を抑止し、高調波の少ない電流波形を得るようにするものである。特に、本実施形態では、制御信号生成部31において、比較器33にて出力電圧と比較される制御信号を区画ごとに生成することにより、上記のような電流波形を得る構成となっている。
The
制御信号生成部31における具体的な処理について、図3のフローチャートおよび図4の動作波形を参照して説明する。尚、図3および図4では、一波の脈流を幅方向に4分割した場合を例にとって説明する。本処理では、まず、整流回路2にて整流された脈流の電圧レベルが検出され、所定の検出レベルとの比較が行われる(S1)。ここで、所定の検出レベルとは、SW電源3の動作下限電圧値である。そして、図4(a)に示すように、時間計測部311において、脈流電圧が検出レベルより大きくなった時(S1:YES)から小さくなった時(S8、S9:NO)まで(すなわち脈流電圧が、SW電源3の動作下限値を超えて動作可能となってから、動作下限値以下となって不動作になるまで)の時間幅をパルス幅WLとして測定し(図4(b))、記憶する(S10)。また、記憶されたパルス幅WLを4分割し、各区画のTnを求める(S11)。また、電源投入時は、波形が安定していない場合があるので、2以上の脈流の経過後にパルス幅を測定してWLとする。
Specific processing in the control
また、パルス幅WLの計測と平行して、分割された区画ごとに制御信号が生成され、SW素子6のON時間が制御される。詳しくは、整流された脈流電圧の電圧値が検出レベルよりも大きい場合(S1:YES)、時間計測部311のタイマーがスタートされる(S2)。そして、クロック制御部312において、ステージカウンタCNTの値が0に設定され、変数TがTnに設定される(S3)。ここで、時間Tnは、時間計測部311で、前の処理において測定されたパルス幅WL(すなわちひとつ前の脈流のパルス幅)を4分割して求められたものである。
In parallel with the measurement of the pulse width WL, a control signal is generated for each divided section, and the ON time of the
続いて、D/Aコンバータ313のクロック周波数fがステージカウンタCNT(この場合は0)に対応する値(f0)に設定される(S4)。ここで、本実施形態では、立ち上がり部分での急峻な電流増加が発生しないよう、ステージカウンタCNT(0)に対応する周波数(f0)が設定される。具体的には、SW素子6のON時間は、D/Aコンバータ313から出力される三角波の幅、すなわち傾斜によって制御される(図4(e)〜(h))。より詳しくは、三角波の傾斜が急になるほど、SW素子6のON時間は短くなり、傾斜が緩やかになるほど、ON時間は長くなる。また、D/Aコンバータ313から出力される三角波の傾斜は、クロック周波数fを高くすることに伴い急になる。そのため、立ち上がり時のステージカウンタCNT(0)に対応する周波数(f0)を高く設定することにより、SW素子6のON時間を短くすることができ、電流値を抑えることが可能となる。
Subsequently, the clock frequency f of the D /
続いて、時間Tが経過したか否かが判断される(S5)。時間Tが経過していない場合は(S5:NO)、経過するまで待機する。この間、D/Aコンバータ313はクロック周波数f0にて動作される。一方、時間Tが経過した場合は(S5:YES)、ステージカウンタCNTに1が加算され、時間TにTnが加算される(S6)。そして、ステージカウンタCNTが4より小さいか否かが判断される(S7)。ここで、ステージカウンタCNTが4より小さい場合(S7:YES)、S9にて、脈流電圧が検出レベルより大きいか否かが判断される。そして、脈流電圧が検出レベルより大きい場合(S9:YES)、S4の処理へ戻る。そして、S4では、D/Aコンバータ313のクロック周波数が、ステージカウンタCNT(この場合1)に対応する値(f1)に設定される。このように、ステージカウンタCNTが分割数(4)以上となるか(S7:NO)、脈流電圧が検出レベル以下になる(S9:NO)まで、S4からS6の処理が繰り返され、各区画における周波数が設定される。
Subsequently, it is determined whether or not the time T has elapsed (S5). If the time T has not elapsed (S5: NO), the process waits until it elapses. During this time, the D /
また、ステージカウンタCNTが4以上となった場合(S7:NO)、S8にて、S9と同様に脈流電圧が検出レベルより大きいか否かが判断される。そして、脈流電圧が検出レベルより大きい場合(S8:YES)は、検出レベル以下になるまで待機する。そして、S8にて脈流電圧が検出レベル以下であると判断された場合(S8:NO)、およびS9にて同様の判断がされた場合(S9:NO)は、その時のタイマーの値を脈流のパルス幅WLとして記憶する(S10)。その後、新たに記憶したパルス幅WLを4分割して、時間Tnを更新する(S11)。そして、タイマーをリセットし(S12)、S1の処理に戻り、次の脈流に対して同様の処理を行う。 If the stage counter CNT is 4 or more (S7: NO), it is determined in S8 whether or not the pulsating voltage is larger than the detection level as in S9. Then, when the pulsating voltage is larger than the detection level (S8: YES), it waits until it becomes equal to or lower than the detection level. If it is determined in S8 that the pulsating voltage is below the detection level (S8: NO), and if a similar determination is made in S9 (S9: NO), the value of the timer at that time is changed to the pulse. Stored as the pulse width WL of the flow (S10). Thereafter, the newly stored pulse width WL is divided into four and the time Tn is updated (S11). Then, the timer is reset (S12), the process returns to S1, and the same process is performed for the next pulsating flow.
図4(c)および(e)〜(h)に、脈流を4分割したときの各ステージカウンタCNT(0〜3)におけるD/Aコンバータ313の出力波形を示す。ここで、図4(e)〜(h)は、図4(c)に示される波形の拡大図である。図4(c)に示されるように、D/Aコンバータ313からは、区画ごとに傾斜の異なる三角波が出力され、各区画の三角波の繰り返し周波数は、例えば、低い場合には100kHz程度、高い場合には1MHz程度に設定される。そして、ステージカウンタCNT=0の場合(図4(e))とステージカウンタCNT=3(図4(h))の場合には、比較的高いクロック周波数を設定することで、傾斜の急な三角波形が出力される。一方、中間のステージカウンタCNT=1の場合(図4(f))とステージカウンタCNT=2(図4(g)の場合には、比較的低いクロック周波数を設定することで、傾斜の緩い三角波形が出力される。
4C and 4E to 4H show output waveforms of the D /
D/Aコンバータ313の出力波形(図4(c))は、制御信号として比較器33に入力される。そして、比較器33にて、出力電圧検出回路32で検出された出力電圧と比較され、図4(d)に示される駆動信号が生成される。図4(i)は、図4(d)に示される波形の拡大図である。図4(i)に示されるように、ステージカウンタCNT=0の場合とステージカウンタCNT=3の場合は、各周期におけるSW素子6のON時間が短くなり、中間のステージカウンタCNT=1の場合とステージカウンタCNT=2の場合には、ON時間が長くなる。このようにSW素子6を制御することにより、出力電流波形を図4(j)に示すように正弦波に近い波形とすることができる。
The output waveform of the D / A converter 313 (FIG. 4C) is input to the
また、本実施形態では、比較器33における比較の際に図4(e)〜(h)における各波形の「SP」で示される点を開始点として、制御信号が生成される。すなわち、SW素子6の制御を開始する各開始点SPの位置は、変動することなく一義的に定められる。また、図4(e)〜(h)において三角波が降りきった点がSW素子6の動作の終了点となる。ここで、駆動波形を生成するために必要なのは、開始点SPから終了点までの波形であるため、終了点から次の開始点までの波形はどのようなものであっても良い。このような構成とすることで、脈流間のOFF期間を容易に設定することも可能となる。
In the present embodiment, the control signal is generated with the point indicated by “SP” of each waveform in FIGS. 4E to 4H at the time of comparison in the
このように、上記実施形態では、区画ごとに所定の波形を有する制御信号を生成して、出力電圧との比較を行うことにより、パルス状の電流の発生を防ぎ、ピーク電流値を少なくすることが可能となる。また、電流波形を正弦波に近くすることができるため、不要輻射の少ない低放射雑音動作が可能となる。さらに、力率改善回路を使用しなくとも高調波の発生を低減できるため、小型化と低コスト化が同時に可能となる。 As described above, in the above embodiment, by generating a control signal having a predetermined waveform for each section and comparing it with the output voltage, generation of a pulsed current is prevented and the peak current value is reduced. Is possible. In addition, since the current waveform can be made close to a sine wave, a low radiation noise operation with less unnecessary radiation is possible. Furthermore, since the generation of harmonics can be reduced without using a power factor correction circuit, miniaturization and cost reduction can be achieved at the same time.
また、脈流を分割して区画ごとにSW素子6を制御する方法としては、SW電源103の動作に制限を設けない状態の時のSW素子のON時間を計測し、この情報を元にステージカウンタ値ごとにON時間制御を行うことも可能である。しかしながら、この場合、ON時間を計測するために、高速なクロックが必要となる。また、計測したクロック数を割り算する際には論理規模が大幅に増加してしまう。これに対し、上記実施形態のようにSW電源3を構成することで、高速なクロック数を必要とせず、論理規模を小さく抑えることができる。
As a method of dividing the pulsating flow and controlling the
さらに、電源の投入時にはSW素子6のON時間が最初は短く徐々に長くなるよう制御することにより、ラッシュ電流の発生も防ぐことができる。また、制御信号においてSW素子6の制御を開始する開始点を一義的に定め、この点を起点として三角波を生成することにより、デジタル処理を行う場合にも、容易に開始位置を特定することが可能となり、処理の煩雑化を防ぐことができる。
Further, by controlling the ON time of the
また、本実施形態のSW電源3は、力率改善回路の代わりとして用いることも可能である。ここで、力率改善回路は一般に昇圧しかできないのに対し、本実施形態のSW電源3は、降圧も可能である点においてより有用である。さらに、本実施形態のSW電源3をLED照明器具の電源制御装置に用いた場合には、位相制御方式の既存の白熱電球対応の調光装置に接続することで、LED照明具の発光輝度を制御(調光)することも可能となる。
Further, the
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態の具体的態様は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。例えば、上記実施形態においては、脈流を4分割した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、任意の数に分割することが可能である。ただし、デジタル処理を行う場合には2nに分割することが実用的である。また、各区画における周波数の設定は、上記実施形態に限定されるものでもなく、任意の値に設定することで、種々の電流波形を得ることが可能となる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Specific aspects of the embodiments of the present invention are not limited to those described above, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea expressed by the description of the scope of claims. For example, in the above-described embodiment, the case where the pulsating flow is divided into four parts has been described. However, the present invention is not limited to this and can be divided into an arbitrary number. However, when performing digital processing, it is practical to divide into 2n . Moreover, the setting of the frequency in each section is not limited to the above embodiment, and various current waveforms can be obtained by setting the frequency to an arbitrary value.
1 ノイズフィルタ
2 整流回路
3 スイッチング電源
6 スイッチング素子
7 トランス
8 整流ダイオード
9 平滑コンデンサ
10 電源制御装置
30 スイッチング制御部
31 制御信号生成部
32 出力電圧検出回路
33 比較器
34 異常検出器
35 スイッチング素子駆動回路
311 時間計測部
312 クロック制御部
313 D/Aコンバータ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶し、
前記記憶したパルス幅を2以上の区画に分割し、
前記分割された区画ごとに所定の波形を有する制御信号を生成し、
前記出力電圧を検出した信号と前記制御信号との比較結果に基づいて前記スイッチング制御を行うこと、を特徴とする電源制御方法。 A power supply control method for obtaining an output voltage by performing switching control on a pulsating flow obtained by rectifying alternating current,
Measure and store the pulse width for each wave of the pulsating flow,
Dividing the stored pulse width into two or more sections;
Generating a control signal having a predetermined waveform for each of the divided sections;
A power supply control method, wherein the switching control is performed based on a comparison result between a signal in which the output voltage is detected and the control signal.
前記整流回路にて整流された脈流に基づいて出力電圧を得るスイッチング電源と、を備える電源制御装置であって、
前記スイッチング電源は、
前記脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶し、
前記記憶したパルス幅を2以上の区画に分割し、
前記分割された区画ごとに所定の波形を有する制御信号を生成し、
前記出力電圧を検出した信号と前記制御信号との比較結果に基づいてスイッチング制御を行う、スイッチング制御部を備えることを特徴とする、電源制御装置。 A rectifier circuit for rectifying an AC power supply;
A switching power supply that obtains an output voltage based on the pulsating current rectified by the rectifier circuit, and a power supply control device comprising:
The switching power supply is
Measure and store the pulse width for each wave of the pulsating flow,
Dividing the stored pulse width into two or more sections;
Generating a control signal having a predetermined waveform for each of the divided sections;
A power supply control device comprising a switching control unit that performs switching control based on a comparison result between a signal that detects the output voltage and the control signal.
The pulse width for each wave of the pulsating current is a time width from the time when the voltage of the pulsating current exceeds the operation lower limit value of the switching element to the time when the operation becomes less than the operation lower limit value and the time when the operation becomes inoperative. The power supply control device according to any one of claims 7 to 11, wherein
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