JP2013021785A - Power supply control method and power supply control device - Google Patents

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洋治 椋田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply control method and a power supply control device which are capable of achieving low loss in a switching power supply and are capable of suppressing generation of harmonic noise due to a pulse current and generation of a rush current.SOLUTION: In the power supply control method or the power supply control device which performs switching control of an input voltage to obtain an output voltage, a predetermined time width in the input voltage is divided into two or more sections, and the number of pulses of a switching element is controlled in accordance with the divided sections, thereby performing switching control.

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は電流を流すことにより発光し、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. Since LEDs emit light when current flows and their brightness is proportional to the current value, 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、パルス幅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。パルス幅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9に示す。図9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 width modulation type switching power supply. An example of a power supply control device using a pulse width modulation type switching power supply is shown in FIG. The power supply control device 100 in FIG. 9 includes a noise filter 101 for noise prevention connected to a commercial AC power supply, a rectifier circuit 102 that rectifies the output of the noise filter 101, and a smoothing circuit that smoothes the pulsating current rectified by the rectifier circuit 102. 105 and a switching power supply 103 (hereinafter referred to as “SW power supply 103”) for converting the output voltage of the smoothing circuit 105 into a predetermined voltage.

図10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、SW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. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the SW power supply 103. The SW power supply 103 includes a switching element 6 (hereinafter referred to as “SW element 6”) made of a power MOSFET, a transformer 7, a rectifier diode 8, a smoothing capacitor 9, and a switching control unit 130 (hereinafter referred to as “SW control unit 130”). Consists of. In the SW power source 103, the input voltage smoothed by the smoothing circuit 105 is converted to a high frequency pulse by high-speed switching by the SW element 6 and sent to the transformer 7. Then, rectification is performed by the rectifier diode 8 and smoothed by the smoothing capacitor 9 to obtain an output voltage.

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371、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371の一端に入力される。また、比較器371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10に示すように比較器371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 SW control unit 130 is a control unit that feeds back an output voltage and performs ON / OFF control of the SW element 6, and includes an output voltage detection circuit 321, a comparator 371, an abnormality detector 341, a SW element drive circuit 351, It comprises an oscillator 360 and a triangular wave generator 361. In the SW control unit 130, the square wave generated by the oscillator 360 is converted into a symmetrical triangular wave by the triangular wave generation unit 361 and input to one end of the comparator 371. The output voltage detected by the output voltage detection circuit 321 is input to the other end of the comparator 371. Then, as shown in FIG. 10, the comparator 371 compares the triangular wave with the output voltage, and outputs a drive signal for turning on the SW element 6 only during a period when the triangular wave is larger than the output voltage. The SW element drive circuit 351 drives the SW element 6 based on the drive signal.

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 SW power supply 103 increases, the period during which the triangular wave is larger than the output voltage is shortened, and the ON time of the SW element 6 is shortened. The output voltage is adjusted by the duty ratio of the ON state and the OFF state of the SW element 6 controlled in this way. When an abnormality such as an overcurrent, overvoltage, undervoltage or temperature abnormality is detected by the abnormality detector 341, a stop signal is sent from the abnormality detector 341 to the SW element driving circuit 351, and the operation of the SW element 6 is performed. Stopped.

続いて、図9の電源制御装置100における動作波形図を図11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11(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11(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11(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11(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。   Next, FIG. 11 shows an operation waveform diagram in the power supply control device 100 of FIG. First, the AC voltage output from the commercial AC power supply is subjected to full-wave rectification by the rectifier circuit 102 after the noise is removed by the noise filter 101. FIG. 11A shows an input voltage waveform after rectification by the rectifier circuit 102. Then, the pulsating flow rectified by the rectifying circuit 102 is smoothed by the smoothing circuit 105, resulting in a voltage waveform shown in FIG. In this case, the current waveform flowing on the primary side (commercial AC power supply side) of the smoothing circuit 105 is a short pulse wave having a high peak value as shown in FIG. Here, since the pulse wave as shown in FIG. 11 (c) contains a large amount of harmonics, if it flows to the outside through the power supply line, it causes a failure due to noise. In addition, there is a problem that although power saving is on average, power generation / power supply / distribution equipment is required to guarantee high peak power. In order to solve such problems, it has been proposed to adopt a power factor correction circuit (PFC) that improves the power factor of the power source and suppresses the generation of harmonics.

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11(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ことも可能であるが、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 supply control device 100 is turned on, a large capacity smoothing capacitor of the smoothing circuit 105 in an empty state is charged, so that a large current as shown in FIG. Flowing. When such a rush current is generated, it is conceivable that the fuse is blown, the power supply voltage is unstable, and the equipment is affected accordingly. In order to prevent such an effect, it is possible to use a member that can withstand the magnitude of the rush current. However, by using such a member, wasteful costs are generated, and the fuse is abnormal during normal use. There are drawbacks such as the possibility of not functioning.

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. As an example, Patent Literature 1 includes a smoothing capacitor bank circuit including a smoothing capacitor for a large capacity bank and a charging resistor for charging the capacitor, in addition to the smoothing capacitor. A configuration for preventing the generation of current is disclosed. In addition to the method described in Patent Document 1, it is conceivable to reduce the capacity of the smoothing capacitor in the smoothing circuit 105 or to eliminate the smoothing circuit 105 itself.

特開平9−322539号公報JP-A-9-322539

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11(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11(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 Patent Document 1 in order to suppress rush current, the number of parts increases, leading to an increase in product cost and an increase in size. There's a problem. In addition, when the capacity of the smoothing capacitor is reduced or the smoothing circuit 105 itself is eliminated, when the processing by the SW power source 103 is performed according to the pulsating current rectified by the rectifying circuit 102, the input current waveform is as shown in FIG. ), The waveform has two peaks. Also in this case, there are problems of noise due to harmonics and peak guarantee, as in the case of the current waveform shown in FIG. Even when the smoothing circuit 105 is eliminated, a rush current may be generated to charge the smoothing capacitor 9 in the SW power supply 103.

さらに、SW電源103を用いる場合には、シリーズ電源を用いる場合に比べ一般的に損失が少ないが、SW素子6がONからOFFへまたはその逆へ移行する過渡期には、比較的大きな損失が生じることがある。この損失は、SW素子6がONまたはOFFのときにトランス7を共振させることにより低減することが可能であるが、パルス幅変調方式を用いる場合には、トランス7の共振制御を行う処理が煩雑になるといった問題がある。   Further, when the SW power supply 103 is used, the loss is generally smaller than when the series power supply is used, but a relatively large loss occurs during the transition period when the SW element 6 shifts from ON to OFF or vice versa. May occur. This loss can be reduced by resonating the transformer 7 when the SW element 6 is ON or OFF. However, when the pulse width modulation method is used, the process of performing resonance control of the transformer 7 is complicated. There is a problem of becoming.

本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、スイッチング電源の低損失を容易に実現可能とするとともに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 problems, and power supply control that can easily realize low loss of a switching power supply and can suppress generation of harmonic noise and rush current due to a pulse current. It is an object to provide a method and a power supply control device.

上記の課題を解決するため、本発明により、入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、入力電圧における所定の時間幅を2以上の区画に分割し、分割された区画に応じてスイッチング素子のパルス数を制御することにより、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 problems, according to the present invention, there is provided a power supply control method for obtaining an output voltage by switching control of an input voltage, wherein a predetermined time width in the input voltage is divided into two or more sections. Accordingly, a power supply control method is provided in which switching control is performed by controlling the number of pulses of the switching element according to the above.

また、上記電源制御方法は、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き、スイッチング素子のパルス数を制御するものであってもよい。   Further, the power supply control method generates a control signal having a predetermined waveform for each divided section, and controls the number of pulses of the switching element based on a comparison result between the signal that has detected the output voltage and the control signal. It may be.

また、上記電源制御方法は、分割された区画ごとに所定の周波数を設定し、所定の周波数のクロック信号を生成して、パルス数をカウントし、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を比較し、比較した結果およびカウントした値に基づいて、スイッチング素子のパルス数を制御するものであってもよい。   Further, the power supply control method sets a predetermined frequency for each divided section, generates a clock signal of a predetermined frequency, counts the number of pulses, generates a control signal having a predetermined waveform, and outputs it. A signal in which the voltage is detected may be compared with a control signal, and the number of pulses of the switching element may be controlled based on the comparison result and the counted value.

また、スイッチング素子のパルス数を制御することは、スイッチング素子のパルス周波数を可変とすることであってもよく、所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、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基準値を設定し、基準値とカウント値とを比較して、パルス周波数を求めてもよい。   Further, controlling the number of pulses of the switching element may be making the pulse frequency of the switching element variable, generating a clock signal of a predetermined frequency, counting the number of pulses, and detecting the output voltage. A reference value may be set based on the comparison result between the signal and the control signal, and the pulse frequency may be obtained by comparing the reference value with the count value.

また、スイッチング素子のパルス数を制御することは、所定の時間あたりのスイッチング素子のパルス回数を可変とすることであってもよく、所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、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、所定の初期値に対してアップカウントまたはダウンカウント指示を行い、クロック信号のカウント値と、アップカウントまたはダウンカウントされたカウント値とを比較して、所定時間あたりのパルス回数を求めてもよい。   Further, controlling the number of pulses of the switching element may be to change the number of pulses of the switching element per predetermined time, generating a clock signal of a predetermined frequency and counting the number of pulses, Based on the comparison result between the signal that detected the output voltage and the control signal, an up-count or down-count instruction is issued for a predetermined initial value, and the count value of the clock signal, the count value that is up-counted or down-counted, And the number of pulses per predetermined time may be obtained.

また、入力電圧は交流電圧であり、所定の時間幅は、交流電圧を整流した脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶することによって求められてもよい。   The input voltage is an AC voltage, and the predetermined time width may be obtained by measuring and storing the pulse width of each wave of the pulsating current obtained by rectifying the AC voltage.

さらに、上記電源制御方法におけるスイッチング制御は、前半の区画で電流値が急増しないようにパルス数を漸増させ、後半の区画でパルス数を漸減させ、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行われてもよい。   Furthermore, the switching control in the power control method described above gradually increases the number of pulses so that the current value does not rapidly increase in the first half section, gradually decreases the number of pulses in the second half section, and repeats this control for each wave to make a sine wave. It may be performed so as to obtain a close input current.

また、本発明により、入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得るスイッチング電源を備える電源制御装置であって、スイッチング電源は、入力電圧における所定の時間幅を2以上の区画に分割し、分割された区画に応じてスイッチング素子のパルス数を制御することにより、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、電源制御装置が提供される。   Further, according to the present invention, there is provided a power supply control apparatus including a switching power supply that obtains an output voltage by switching an input voltage, and the switching power supply is divided by dividing a predetermined time width in the input voltage into two or more sections. There is provided a power supply control device comprising a switching control unit that performs switching control by controlling the number of pulses of the switching element according to the section.

また、本発明により、入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、所定の波形を有する制御信号を生成し、所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、出力電圧を検出した信号と制御信号とを比較し、比較した結果およびカウントした値に基づき、スイッチング素子のパルス周波数を可変とすること、を特徴とする電源制御方法が提供される。   According to the present invention, there is also provided a power supply control method for obtaining an output voltage by switching an input voltage, generating a control signal having a predetermined waveform, generating a clock signal having a predetermined frequency, and counting the number of pulses. There is provided a power supply control method characterized in that a signal having an output voltage detected is compared with a control signal, and the pulse frequency of the switching element is made variable based on the comparison result and the counted value.

さらに、本発明により、入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、所定の波形を有する制御信号を生成し、所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、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、所定の初期値に対してアップカウントまたはダウンカウント指示を行い、クロック信号のカウント値と、アップカウントまたはダウンカウントされたカウント値とを比較して、所定の時間あたりのスイッチング素子のパルス回数を可変とすること、を特徴とする電源制御方法が提供される。   Further, according to the present invention, there is provided a power supply control method for obtaining an output voltage by switching an input voltage, generating a control signal having a predetermined waveform, generating a clock signal having a predetermined frequency, and counting the number of pulses. Based on the comparison result between the signal that detected the output voltage and the control signal, the count value of the clock signal and the count value that is up-counted or down-counted are given to the predetermined initial value. And a power supply control method characterized in that the number of pulses of the switching element per predetermined time is made variable.

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。
6.パルス数変調方式を採用することにより、トランスの共振を制御しやすくなり、結果としてSW素子による損失の低減を容易に実現可能とする。
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.
6). By adopting the pulse number modulation method, the resonance of the transformer can be easily controlled, and as a result, the loss reduction by the SW element can be easily realized.

本発明の第一実施形態における電源制御装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the power supply control apparatus in 1st embodiment of this invention. 図1のスイッチング電源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply of FIG. 制御信号生成部における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in a control signal production | generation part. 図1の電源制御装置における動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform in the power supply control apparatus of FIG. 基準値設定部における処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in a reference value setting part. 基準値設定部の処理を説明するための動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating the process of a reference value setting part. 本発明の第二実施形態におけるスイッチング電源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply in 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態におけるスイッチング電源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply in 3rd embodiment of this invention. 従来技術における電源制御装置の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the power supply control apparatus in a prior art. 従来技術におけるスイッチング電源の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the switching power supply in a prior art. 従来技術の電源制御装置における動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform in the power supply control apparatus of a prior art.

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、本発明の第一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、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 supply control device 10 according to the first embodiment of the present invention. The power supply control device 10 includes a noise filter 1, a rectifier circuit 2, and a switching power supply 3 (hereinafter referred to as “SW power supply 3”). The SW power supply 3 of the present embodiment obtains an output voltage based on the pulsating voltage directly input from the rectifier circuit 2 without passing through the power factor correction circuit or the smoothing circuit. Moreover, although the power supply control apparatus 10 is connected to the commercial AC power supply, the power supply control apparatus 10 of the present invention can be used in addition to the commercial AC power supply.

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 noise filter 1 is for preventing noise generated from the SW power source 3 from radiating or propagating to the outside and not being affected by noise from the outside. The rectifier circuit 2 includes a rectifier diode and performs full-wave rectification on the output from the noise filter 1.

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。本実施形態のSW電源3は、パルス数変調方式(以下、「PNM(Pulse Number Modulation)方式」という)を用いたスイッチング電源である。PNM方式では、パルス幅変調方式と異なり、スイッチング素子を駆動する駆動信号のパルス幅を一定とし、所定の時間あたりのパルス数を可変とすることによって、スイッチング素子の出力電流を制御する。   Next, the configuration of the SW power supply 3 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The SW power supply 3 of the present embodiment is a switching power supply using a pulse number modulation method (hereinafter referred to as “PNM (Pulse Number Modulation) method”). In the PNM method, unlike the pulse width modulation method, the output current of the switching element is controlled by making the pulse width of the drive signal for driving the switching element constant and making the number of pulses per predetermined time variable.

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回数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、パルス数制御部33、異常検出器34およびSW素子駆動部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。   The SW power source 3 includes a switching element 6 such as a power MOFET (hereinafter referred to as “SW element 6”), a transformer 7, a rectifier diode 8, a smoothing capacitor 9, and a switching control unit 30 (hereinafter referred to as “SW control unit 30”). Consists of. In the SW power source 3, the pulsating voltage rectified by the rectifier circuit 2 is sent to the transformer 7 as a high-frequency pulse by high-speed switching by the switching element 6. Then, rectification is performed by the rectifier diode 8 and smoothed by the smoothing capacitor 9 to obtain a DC output voltage. The SW control unit 30 is a control unit that controls the number of ON / OFF times of the SW element 6 by feeding back the output voltage. The control signal generation unit 31, the output voltage detection circuit 32, the pulse number control unit 33, and the abnormality detector 34 And an SW element driving unit 35. In addition, the process of each part of SW control part 30 in this embodiment can be easily implement | achieved using FPGA (Field-Programmable Gate Array) and a gate array with a small logic scale.

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 signal generation unit 31 generates a control signal to be compared with the output voltage detected by the output voltage detection circuit 32 and includes a time measurement unit 311, a clock control unit 312, and a D / A converter 313. . The time measuring unit 311 has a timer and a storage unit (not shown), and measures and stores a time width exceeding a predetermined detection level as a pulse width WL for each pulsating wave rectified by the rectifying circuit 2. /Update. Further, the time measuring unit 311 divides the stored pulse width WL into n, and sets the stage counter CNT (0 to n−1) for each divided time Tn.

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ごとに異なるクロック周波数fを設定する。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することができる。   The clock control unit 312 is a control unit that controls the clock frequency in the D / A converter 313. The clock control unit 312 sets a different clock frequency f for each stage counter CNT set in the time measurement unit 311 with respect to one wave of pulsating flow. The D / A converter 313 is a digital-analog converter including, for example, a 4-bit resistor ladder, and outputs a control signal according to the clock frequency set by the clock control unit 312. Specifically, the D / A converter 313 can be configured by a counter and a resistance ladder. In this case, the counter is counted up / down at the clock frequency f from the clock control unit 312 and a voltage level corresponding to the counter output value is generated by the resistor ladder. According to this configuration, it is possible to generate a control signal having a desired falling (or rising) waveform by adjusting the clock frequency f of the clock control unit 312.

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にて出力電圧と比較される制御信号を区画ごとに生成し、パルス数制御部33において区画ごとにパルス数の制御を行うことにより、上記のような電流波形を得る構成となっている。   The SW power supply 3 in the present embodiment measures the pulse width WL exceeding a predetermined voltage level for each wave of the pulsating current rectified by the rectifier circuit 2 by the SW control unit 30, and measures each wave in the width direction. The current value is gradually increased (gradually increased) so that a sharp current increase does not occur at the rising edge of the voltage of each section, and the voltage decreases at the falling edge of the voltage of each section. In order to prevent a sudden increase in current, the current value is gradually decreased (gradually decreased), and this gradual increase and decrease control is repeated for each wave to suppress a steep increase in current and obtain a current waveform with less harmonics. It is to make. In particular, in the present embodiment, the control signal generation unit 31 generates a control signal to be compared with the output voltage for each section, and the pulse number control unit 33 controls the number of pulses for each section as described above. It is the structure which acquires a simple current waveform.

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 signal generation unit 31 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the operation waveform of FIG. 3 and 4, an example in which one wave pulsating flow is divided into four in the width direction will be described. In this process, first, the voltage level of the pulsating current rectified by the rectifying circuit 2 is detected and compared with a predetermined detection level (S1). Here, the predetermined detection level is an operation lower limit voltage value of the SW power supply 3. Then, as shown in FIG. 4A, in the time measuring unit 311, from the time when the pulsating current voltage becomes larger than the detection level (S1: YES) to the time when it becomes smaller (S8, S9: NO) (that is, the pulse). The time width from the time when the current voltage exceeds the operation lower limit value of the SW power supply 3 until it can operate until it becomes less than the operation lower limit value and becomes inoperative is measured as the pulse width WL (FIG. 4B). ) And store (S10). Further, the stored pulse width WL is divided into four, and Tn of each section is obtained (S11). In addition, since the waveform may not be stable when the power is turned on, the pulse width is measured as WL after the lapse of two or more pulsating flows.

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、パルス数制御部33に出力される。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 is output to the pulse number control unit 33. Specifically, when the voltage value of the rectified pulsating voltage is larger than the detection level (S1: YES), the timer of the time measuring unit 311 is started (S2). Then, in the clock control unit 312, the value of the stage counter CNT is set to 0, and the variable T is set to Tn (S3). Here, the time Tn is obtained by dividing the pulse width WL measured in the previous process by the time measuring unit 311 (that is, the pulse width of the previous pulsating flow) into four.

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を駆動するパルスの数は、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、パルス数制御部33では、三角波の傾斜が急になるほどSW素子6を駆動するパルスの数が減るように、また、傾斜が緩やかになるほどパルスの数が増えるように、駆動信号の周波数が設定される。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を駆動するパルスの数を減らすことができ、電流値を抑えることが可能となる。尚、パルス数制御部33の具体的な処理については、後ほど詳述する。   Subsequently, the clock frequency f of the D / A converter 313 is set to a value (f0) corresponding to the stage counter CNT (in this case, 0) (S4). Here, in the present embodiment, the frequency (f0) corresponding to the stage counter CNT (0) is set so as not to cause a steep current increase at the rising portion. Specifically, the number of pulses for driving the SW element 6 is controlled by the width of the triangular wave output from the D / A converter 313, that is, the inclination (FIGS. 4E to 4H). More specifically, the pulse number control unit 33 reduces the number of pulses that drive the SW element 6 as the slope of the triangular wave becomes steeper, and increases the number of pulses as the slope becomes gentler. The frequency is set. Further, the slope of the triangular wave output from the D / A converter 313 becomes steep as the clock frequency f is increased. Therefore, by setting the frequency (f0) corresponding to the stage counter CNT (0) at the time of rising high, the number of pulses for driving the SW element 6 can be reduced, and the current value can be suppressed. The specific processing of the pulse number control unit 33 will be described in detail later.

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 / A converter 313 is operated at the clock frequency f0. On the other hand, when the time T has elapsed (S5: YES), 1 is added to the stage counter CNT, and Tn is added to the time T (S6). Then, it is determined whether or not the stage counter CNT is smaller than 4 (S7). If the stage counter CNT is smaller than 4 (S7: YES), it is determined in S9 whether or not the pulsating voltage is larger than the detection level. If the pulsating voltage is greater than the detection level (S9: YES), the process returns to S4. In S4, the clock frequency of the D / A converter 313 is set to a value (f1) corresponding to the stage counter CNT (1 in this case). In this way, the processes from S4 to S6 are repeated until the stage counter CNT is equal to or greater than the number of divisions (4) (S7: NO) or the pulsating voltage is below the detection level (S9: NO). The frequency at is set.

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る。また、各区画における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。図4に示されるように、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、クロック制御部312にて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、クロック制御部312にて比較的低いクロック周波数を設定することで、傾斜のゆるやかな三角波形が出力される。   4C and 4E to 4H show output waveforms of the D / A converter 313 in the stage counters CNT (0 to 3) when the pulsating flow is divided into four. Here, FIGS. 4E to 4H are enlarged views of the waveforms shown in FIG. As shown in FIG. 4C, the D / A converter 313 outputs triangular waves having different slopes for each section. The repetition frequency of the triangular wave in each section is set to, for example, about 100 kHz when it is low and about 1 MHz when it is high. As shown in FIG. 4, when the stage counter CNT = 0 (FIG. 4E) and the stage counter CNT = 3 (FIG. 4H), the clock control unit 312 uses a relatively high clock. By setting the frequency, a triangular waveform with a steep slope is output. On the other hand, when the intermediate stage counter CNT = 1 (FIG. 4F) and the stage counter CNT = 2 (FIG. 4G), the clock controller 312 sets a relatively low clock frequency. A triangular waveform with a gentle slope is output.

このようにして生成されたD/Aコンバータ313の出力波形(図4(c))は、制御信号としてパルス数制御部33に入力される。パルス数制御部33では、この制御信号および出力電圧検出回路32で検出された出力電圧に基づいて、SW素子6を駆動する所定の時間あたりのパルス数を制御する。図2に示すように、パルス数制御部33は、基準値設定部331、基準発振器332、カウンタ333および比較器334からなる。尚、PNM方式には、駆動信号におけるパルス間の時間幅(すなわち繰り返し周波数)を可変とする「周波数可変方式」と、パルス間の時間幅は固定とし、所定の時間あたりの繰り返し回数を可変とする「回数可変方式」とがあるが、本実施形態では、「周波数可変方式」を用いた場合について説明する。   The output waveform (FIG. 4C) of the D / A converter 313 generated in this way is input to the pulse number control unit 33 as a control signal. The pulse number control unit 33 controls the number of pulses per predetermined time for driving the SW element 6 based on the control signal and the output voltage detected by the output voltage detection circuit 32. As shown in FIG. 2, the pulse number control unit 33 includes a reference value setting unit 331, a reference oscillator 332, a counter 333, and a comparator 334. In the PNM method, the “frequency variable method” in which the time width between pulses (that is, the repetition frequency) in the drive signal is variable, and the time width between pulses is fixed, and the number of repetitions per predetermined time is variable. In this embodiment, a case where the “frequency variable method” is used will be described.

基準値設定部331は、駆動信号のパルス数を得る際の基準となる基準値を設定し、比較器334の一端に入力する。また、基準発振器332は、所定の周波数のクロック信号を発振し、カウンタ333は基準発振器332から出力されるクロック信号のパルス数をカウントする。カウンタ333によるカウント値は、比較器334の一端に入力される。そして、比較器334では、入力される基準値とカウント値とを比較して、両者が同じ値となった時点で、SW素子駆動部35に対して目的の周波数となったことを通知し、カウント値をリセットする。SW素子駆動部35では、比較器334からの通知があった時点でONとなるような周波数の駆動信号を生成し、SW素子6を駆動する。また、異常検出器34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34からSW素子駆動部35に停止信号が送られ、SW素子6の動作が停止される。   The reference value setting unit 331 sets a reference value serving as a reference when obtaining the number of pulses of the drive signal, and inputs the reference value to one end of the comparator 334. The reference oscillator 332 oscillates a clock signal having a predetermined frequency, and the counter 333 counts the number of pulses of the clock signal output from the reference oscillator 332. The count value by the counter 333 is input to one end of the comparator 334. Then, the comparator 334 compares the input reference value with the count value, and notifies the SW element driving unit 35 that the target frequency has been reached when both become the same value. Reset the count value. The SW element drive unit 35 generates a drive signal having a frequency that is turned on when the notification from the comparator 334 is received, and drives the SW element 6. Further, when an abnormality such as an overcurrent, overvoltage, undervoltage, or temperature abnormality is detected by the abnormality detector 34, a stop signal is sent from the abnormality detector 34 to the SW element driving unit 35, and the operation of the SW element 6 is performed. Stopped.

このように、基準値を任意に設定することで、駆動信号の周波数を所望の周波数に設定することができ、結果としてSW素子6の出力電流を目的の値となるよう制御することができる。例として、基準発振器332より25MHzのクロック信号が発振される場合、基準値を25に設定すると、駆動信号の周波数は1MHzとなる。また、基準値を250に設定すると、駆動信号の周波数は100kHzとなる。このように、基準値を高く設定するほど駆動信号の周波数は低くなり、SW素子6を駆動するパルス数の数が少なくなる。   Thus, by arbitrarily setting the reference value, the frequency of the drive signal can be set to a desired frequency, and as a result, the output current of the SW element 6 can be controlled to a target value. As an example, when a clock signal of 25 MHz is oscillated from the reference oscillator 332 and the reference value is set to 25, the frequency of the drive signal is 1 MHz. If the reference value is set to 250, the frequency of the drive signal is 100 kHz. Thus, the higher the reference value is set, the lower the frequency of the drive signal, and the fewer the number of pulses for driving the SW element 6.

続いて、基準値設定部331における基準値の設定処理の流れについて、図5のフローチャートおよび図6の動作波形に基づいて説明する。本処理ではまず、D/Aコンバータ313から出力される制御信号の開始点SPであるか否かが判断される(S101)。本実施形態では、SW素子6の制御の起点となる開始点SPの位置は、変動することなく一義的に定められる。詳しくは、図4(e)〜(h)および図6(a)に示されるように、D/Aコンバータ313から出力される三角波の立ち下がり位置が開始点SPとされる。このように開始点SPを一義的に定めることで、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。また、駆動信号を生成するために必要なのは、開始点SPから三角波の降りきった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よい。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ができる。   Next, the flow of the reference value setting process in the reference value setting unit 331 will be described based on the flowchart of FIG. 5 and the operation waveform of FIG. In this process, first, it is determined whether or not it is the start point SP of the control signal output from the D / A converter 313 (S101). In the present embodiment, the position of the start point SP that is the starting point for the control of the SW element 6 is uniquely determined without fluctuation. Specifically, as shown in FIGS. 4E to 4H and FIG. 6A, the falling position of the triangular wave output from the D / A converter 313 is set as the start point SP. By uniquely determining the start point SP in this way, it is possible to easily specify the start position even when performing digital processing, and to prevent complication of processing. Further, what is necessary to generate the drive signal is a waveform from the start point SP to the end point where the triangular wave has descended, so any waveform from the end point to the next start point may be used. . By setting it as such a structure, the OFF period between pulsating flows can be set easily.

そして、開始点SPでない場合は(S101:NO)、開始点SPとなるまで待機する。一方、開始点SPとなった場合は(S101:YES)、クロック信号のパルス数のカウントをスタートする(S102)。ここで、基準値設定部331は、図6(b)に示される所定の周波数のクロック信号を発振する発振器を備えており(図示せず)、S102では、この発振器から出力されるクロック信号のパルス数のカウントをスタートする。尚、基準値設定部331にて発振器を備えずに、基準発振器332のクロック信号をカウンタ333共用してカウントする構成としてもよい。   And when it is not start point SP (S101: NO), it waits until it becomes start point SP. On the other hand, when the start point SP is reached (S101: YES), counting of the number of pulses of the clock signal is started (S102). Here, the reference value setting unit 331 includes an oscillator (not shown) that oscillates a clock signal having a predetermined frequency shown in FIG. 6B. In S102, the reference value setting unit 331 generates a clock signal output from the oscillator. Start counting pulses. The reference value setting unit 331 may be configured to count the clock signal of the reference oscillator 332 in common with the counter 333 without providing an oscillator.

続いて、S103にて、出力電圧と制御信号とが比較される(図6(a))。そして、出力電圧が制御信号以下の場合は(S103:NO)、パルス数のカウントを継続する。一方、出力電圧が制御信号よりも高くなった場合は(S103:YES)、パルス数のカウントをストップし、カウントしたパルス数を記憶する(S104)。ここでは、制御信号が出力電圧より高い間、すなわち図6(c)に示されるカウント信号がONの間(T)、クロック信号のパルス数がカウントされる。尚、本実施形態においては、SW素子6の1回のON/OFF動作に対して出力電圧と制御信号とを比較する必要はなく、複数回のON/OFF動作が行われる所定の区間における出力電圧と制御信号との比較を行えばよい。 Subsequently, in S103, the output voltage is compared with the control signal (FIG. 6A). If the output voltage is equal to or lower than the control signal (S103: NO), the pulse count is continued. On the other hand, when the output voltage becomes higher than the control signal (S103: YES), the counting of the number of pulses is stopped and the counted number of pulses is stored (S104). Here, while the control signal is higher than the output voltage, that is, while the count signal shown in FIG. 6C is ON (T 0 ), the number of pulses of the clock signal is counted. In the present embodiment, it is not necessary to compare the output voltage with the control signal for one ON / OFF operation of the SW element 6, and the output in a predetermined section in which a plurality of ON / OFF operations are performed. What is necessary is just to compare a voltage and a control signal.

続いて、今回カウントしたパルス数と前回カウントしたパルス数との比較を行う(S105)。そして、今回カウントしたパルス数が前回カウントしたパルス数より多い場合は(S105:YES)、出力電圧が低下したと判断し、パルス数を増やすよう基準値が設定される。具体的には、駆動信号の周波数を高くするために、基準値が低減される(S106)。一方、今回カウントしたパルス数が前回カウントしたパルス数より少ない場合は(S105:NO)、出力電圧が上がったと判断し、パルス数を減らすよう基準値が設定される。具体的には、駆動信号の周波数を低くするために、基準値が増加される(S107)。また、このときカウントしたパルス数の増減が大きい場合には、基準値の増減も大きくなるよう制御することも可能である。   Subsequently, the number of pulses counted this time is compared with the number of pulses counted last time (S105). If the number of pulses counted this time is larger than the number of pulses counted last time (S105: YES), it is determined that the output voltage has decreased, and a reference value is set to increase the number of pulses. Specifically, the reference value is reduced to increase the frequency of the drive signal (S106). On the other hand, when the number of pulses counted this time is smaller than the number of pulses counted last time (S105: NO), it is determined that the output voltage has increased, and the reference value is set to reduce the number of pulses. Specifically, the reference value is increased in order to lower the frequency of the drive signal (S107). In addition, when the increase / decrease in the number of pulses counted at this time is large, it is possible to perform control so that the increase / decrease in the reference value is also large.

図4に戻って、本実施形態におけるSW素子6の駆動信号について説明する。図4(d)は、SW素子6を駆動するための信号波形であり、図4(i)は、図4(d)の波形の拡大図である。上述したように、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、D/Aコンバータ313から出力される三角波(制御信号)の傾斜が急であるため、基準値設定部331にて基準値が高く設定される。これにより、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、低い周波数でSW素子6が駆動され、出力電流値も低くなる。   Returning to FIG. 4, the drive signal of the SW element 6 in the present embodiment will be described. FIG. 4D is a signal waveform for driving the SW element 6, and FIG. 4I is an enlarged view of the waveform of FIG. As described above, when the stage counter CNT = 0 and when the stage counter CNT = 3, the slope of the triangular wave (control signal) output from the D / A converter 313 is steep, so the reference value setting unit 331 The reference value is set high. As a result, as shown in FIG. 4I, when the stage counter CNT = 0 and when the stage counter CNT = 3, the SW element 6 is driven at a low frequency, and the output current value also decreases.

一方、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、D/Aコンバータ313から出力される三角波(制御信号)の傾斜が緩やかであるため、基準値設定部331にて基準値が低く設定される。これにより、図4(i)に示されるようにステージカウンタCNT=1の場合とステージカウンタCNT=2の場合には、高い周波数でSW素子6が駆動され、出力電流値も高くなる。このようにSW素子6を駆動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。   On the other hand, when the intermediate stage counter CNT = 1 and the stage counter CNT = 2, the inclination of the triangular wave (control signal) output from the D / A converter 313 is gentle, so the reference value setting unit 331 The reference value is set low. As a result, as shown in FIG. 4I, when the stage counter CNT = 1 and when the stage counter CNT = 2, the SW element 6 is driven at a high frequency, and the output current value also increases. By controlling the drive of the SW element 6 in this way, the output current waveform can be made a waveform close to a sine wave as shown in FIG.

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ってパルス数の制御を行うことにより、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。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。   As described above, in the above embodiment, by generating a control signal having a predetermined waveform for each section and performing comparison with the output voltage to control the number of pulses, generation of a pulsed current is prevented, It becomes possible to reduce the peak current value. 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. Further, by controlling the ON time of the SW element 6 to be short at first and gradually increase when the power is turned on, generation of rush current can be prevented.

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パルス数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 SW element 6 for each section, the ON time of the SW element when there is no restriction on the operation of the SW power source 103 is measured, and the stage is based on this information. It is also possible to control the number of pulses for each counter value. However, in this case, a high-speed clock is required to measure the ON time. Further, when the measured number of clocks is divided, the logical scale is greatly increased. On the other hand, by configuring the SW power supply 3 as in the above-described embodiment, the logic scale can be kept small without requiring a high-speed clock number.

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 SW power supply 3 of the present embodiment can be used as a substitute for the power factor correction circuit. Here, while the power factor correction circuit can generally only boost the voltage, the SW power supply 3 of the present embodiment is more useful in that it can also step down. Furthermore, when the SW power supply 3 of the present embodiment is used in a power control device for an LED lighting apparatus, the luminance of the LED lighting device can be reduced by connecting to a phase control type dimming device compatible with an incandescent bulb. It is also possible to control (dimming).

さらに、パルス幅変調方式を用いる場合に比べ、トランスの共振を制御しやすくなり、結果としてSW素子の過渡期における損失の低減が容易に実現可能となる。また、上記のようにカウンタを用いてパルス数を制御することで、内部のデジタル処理を容易に行うことが可能となる。   Furthermore, it becomes easier to control the resonance of the transformer than in the case of using the pulse width modulation method, and as a result, the loss of the SW element in the transition period can be easily reduced. Further, by controlling the number of pulses using a counter as described above, internal digital processing can be easily performed.

続いて、本発明の第二実施形態における電源制御装置について説明する。本実施形態における電源制御装置は、第一実施形態における電源制御装置10と略同じ構成を有しており、パルス数制御部33Aにおいて、パルス間の時間幅は固定とし、所定の時間あたりの繰り返し回数を可変とする「回数可変方式」を用いる点においてのみ、第一実施形態と異なる。そのため、第一実施形態と同様の構成についての説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。   Next, the power supply control device in the second embodiment of the present invention will be described. The power supply control device in the present embodiment has substantially the same configuration as that of the power supply control device 10 in the first embodiment. In the pulse number control unit 33A, the time width between pulses is fixed and repeated per predetermined time. It differs from the first embodiment only in that the “number of times variable method” in which the number of times is variable is used. Therefore, the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted, and only different points will be described.

図7は、本実施形態の電源制御装置におけるSW電源3Aを示す図である。図7に示されるように、SW電源3Aは、パルス数制御部33Aにおいて、基準値設定部331に替えてアップダウンカウンタ335を備える以外は、第一実施形態におけるSW電源3と同じ構成を有している。アップダウンカウンタ335は、駆動信号におけるパルスの繰り返し回数を設定するものであり、予め初期値が設定されている。そして、SW電源3Aの動作が開始されると、初期値に対してアップカウントまたはダウンカウントを行い、得られたカウント値(以下、「UDカウント値」という)を比較器334の一端に入力する。また、第一実施形態と同様に、基準発振器332は、所定の周波数のクロック信号を発振し、カウンタ333は、基準発振器332から出力されるクロック信号のパルス数をカウントして、比較器334の一端にカウント値(以下、「Pカウント値」という)を入力する。   FIG. 7 is a diagram showing the SW power supply 3A in the power supply control device of the present embodiment. As shown in FIG. 7, the SW power source 3A has the same configuration as the SW power source 3 in the first embodiment except that the pulse number control unit 33A includes an up / down counter 335 instead of the reference value setting unit 331. doing. The up / down counter 335 sets the number of repetitions of pulses in the drive signal, and an initial value is set in advance. When the operation of the SW power supply 3A is started, the initial value is counted up or down, and the obtained count value (hereinafter referred to as “UD count value”) is input to one end of the comparator 334. . As in the first embodiment, the reference oscillator 332 oscillates a clock signal having a predetermined frequency, and the counter 333 counts the number of pulses of the clock signal output from the reference oscillator 332, and the comparator 334 A count value (hereinafter referred to as “P count value”) is input to one end.

比較器334では、UDカウント値とPカウント値を比較し、両者が同じ値となった時点で、SW素子駆動部35に対して目的の繰り返し回数となったことを通知して、カウント値をリセットする。SW素子駆動部35は、通知に基づいて目的の回数だけON/OFFを繰り返すSW素子6の駆動信号を生成し、SW素子6を駆動する。これにより、アップダウンカウンタ335に対してアップカウントまたはダウンカウントを指示することで、駆動信号におけるパルスの回数を所望の値に設定することができ、結果としてSW素子6の出力電流を制御できる。   The comparator 334 compares the UD count value and the P count value, and when the two values become the same value, notifies the SW element drive unit 35 that the target number of repetitions has been reached, and calculates the count value. Reset. The SW element driving unit 35 generates a drive signal for the SW element 6 that repeats ON / OFF for a desired number of times based on the notification, and drives the SW element 6. Thus, by instructing the up / down counter 335 to count up or down, the number of pulses in the drive signal can be set to a desired value, and as a result, the output current of the SW element 6 can be controlled.

また、アップダウンカウンタ335に対するアップカウントまたはダウンカウント指示は、第一実施形態における基準値の設定と同様に、D/Aコンバータ313からの制御信号および出力電圧検出回路32にて検出された出力電圧に基づいて行われる。具体的には、まず、制御信号と出力電圧とを比較し、カウント信号がONの間(図6(c))クロック信号のパルス数をカウントする。そして、カウントしたパルス数が前回カウントしたパルス数より多い場合は、出力電圧が低下したと判断し、パルス数を増やすようアップダウンカウンタ335に対してアップカウントが指示される。一方、パルス数が前回カウントしたパルス数より少ない場合は、出力電圧が上がったと判断し、パルス数を減らすようアップダウンカウンタ335に対してダウンカウントが指示される。また、このときカウントしたパルス数の増減が大きい場合には、複数回アップカウント/ダウンカウントするように制御することも可能である。   Further, the up count or down count instruction to the up / down counter 335 is the same as the setting of the reference value in the first embodiment, the control signal from the D / A converter 313 and the output voltage detected by the output voltage detection circuit 32. Based on. Specifically, first, the control signal is compared with the output voltage, and the number of pulses of the clock signal is counted while the count signal is ON (FIG. 6C). If the counted number of pulses is larger than the previously counted number of pulses, it is determined that the output voltage has decreased, and the up / down counter 335 is instructed to increase the number of pulses. On the other hand, if the number of pulses is smaller than the number of pulses counted last time, it is determined that the output voltage has increased, and the up / down counter 335 is instructed to count down to reduce the number of pulses. Further, when the increase / decrease in the number of pulses counted at this time is large, it is also possible to control to count up / down a plurality of times.

この場合も、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、D/Aコンバータ313から出力される三角波の傾斜が急であるため、UDカウント値が低くなるようダウンカウントが指示される。これにより、SW素子6を駆動する駆動信号のパルス数が少なくなり、出力電流の値も低くなる。一方、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、D/Aコンバータ313から出力される三角波の傾斜が緩やかであるため、UDカウント値が高くなるようアップカウントが指示される。これにより、SW素子6を駆動する駆動信号のパルス数が多くなり、出力電流の値が高くなる。このように、回数可変方式によってSW素子6を駆動するパルス数を制御した場合も、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、第一実施形態と同様の効果と得ることができる。   Also in this case, when the stage counter CNT = 0 and when the stage counter CNT = 3, the triangular wave output from the D / A converter 313 is steeply inclined, so the down-count is instructed so that the UD count value becomes low. Is done. Thereby, the number of pulses of the drive signal for driving the SW element 6 is reduced, and the value of the output current is also reduced. On the other hand, when the intermediate stage counter CNT = 1 and the stage counter CNT = 2, the triangular wave output from the D / A converter 313 has a gentle slope, so the up-count is increased so that the UD count value increases. Instructed. As a result, the number of pulses of the drive signal that drives the SW element 6 increases, and the value of the output current increases. As described above, even when the number of pulses for driving the SW element 6 is controlled by the variable number of times method, the output current waveform can be a waveform close to a sine wave as shown in FIG. The same effect can be obtained.

続いて、本発明の第三実施形態における電源制御装置について説明する。本実施形態の電源制御装置は、第一および第二実施形態における電源制御装置に対し、SW電源3BにおけるSW制御部30Bの構成が異なる。具体的には、第一および第二実施形態においては、制御信号生成部31において、脈流を複数に分割した区画ごとに傾斜の異なる三角波からなる制御信号を生成する構成となっていたが、本実施形態では、制御信号生成部を備えず、パルス数制御部33Bにおける基準発振器332の周波数を区画ごとに制御する構成となっている。尚、その他の構成については、第一実施形態と同様であるため、異なる構成についてのみ説明する。   Next, the power supply control device according to the third embodiment of the present invention will be described. The power supply control device of the present embodiment is different from the power supply control devices in the first and second embodiments in the configuration of the SW control unit 30B in the SW power supply 3B. Specifically, in the first and second embodiments, the control signal generation unit 31 is configured to generate a control signal composed of triangular waves having different slopes for each section obtained by dividing the pulsating flow into a plurality of sections. In this embodiment, the control signal generation unit is not provided, and the frequency of the reference oscillator 332 in the pulse number control unit 33B is controlled for each section. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, only different configurations will be described.

以下、図8を参照して、本実施形態のSW制御部30Bについて説明する。図8は、本実施形態の電源制御装置におけるSW電源3Bを示す図である。図8に示されるように、SW電源3BのSW制御部30Bは、発振器360、三角波生成部361、出力電圧検出回路32、時間計測部311B、クロック制御部312B、パルス数制御部33B、SW素子駆動部35、および異常検出器34からなる。   Hereinafter, the SW control unit 30B of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing the SW power supply 3B in the power supply control device of the present embodiment. As shown in FIG. 8, the SW control unit 30B of the SW power supply 3B includes an oscillator 360, a triangular wave generation unit 361, an output voltage detection circuit 32, a time measurement unit 311B, a clock control unit 312B, a pulse number control unit 33B, and an SW element. The drive unit 35 and the abnormality detector 34 are included.

発振器360は、所定の周波数の方形波を発振し、三角波生成部361は発振器360から出力される方形波を同じ傾斜を有する対称の三角波にしてパルス数制御部33Bの基準値設定部331に入力する。また、出力電圧検出回路321は、出力電圧を検出して基準値設定部331に入力する。そして、基準値設定部331では、第一実施形態と同様に、図5のフローチャートで示される処理が行われ、出力電圧に応じた基準値が設定され、比較器334に入力される。この場合の基準値は、出力電圧にのみ対応するものであり、第一実施形態のように、区画ごとに制御されるものではない。   The oscillator 360 oscillates a square wave having a predetermined frequency, and the triangular wave generation unit 361 converts the square wave output from the oscillator 360 into a symmetrical triangular wave having the same slope and inputs it to the reference value setting unit 331 of the pulse number control unit 33B. To do. The output voltage detection circuit 321 detects the output voltage and inputs it to the reference value setting unit 331. Then, the reference value setting unit 331 performs the processing shown in the flowchart of FIG. 5 as in the first embodiment, sets a reference value according to the output voltage, and inputs the reference value to the comparator 334. The reference value in this case corresponds only to the output voltage, and is not controlled for each section as in the first embodiment.

また、時間計測部311Bは、第一実施形態における時間計測部311と同様に、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、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。クロック制御部312Bは、基準発振器332におけるクロック信号の周波数を制御する制御部であり、一波の脈流に対して、時間計測部311B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。詳しくは、まず、立ち上がり部分での急峻な電流増加が発生しないよう、最初のステージカウンタCNTに対応する周波数を低く設定する。そして、中間のステージカウンタCNTに対応する周波数は高く設定して、最後のステージカウンタCNTに対応する周波数は低く設定する。   In addition, the time measuring unit 311B has a timer and a storage unit (not shown) similarly to the time measuring unit 311 in the first embodiment, and for each pulsating current wave rectified by the rectifying circuit 2, a predetermined time is measured. The time width exceeding the detection level is measured as the pulse width WL, and stored / updated. Further, the stored pulse width WL is divided into n, and the stage counter CNT (0 to n−1) is set for each divided time Tn. The clock control unit 312B is a control unit that controls the frequency of the clock signal in the reference oscillator 332, and sets a different frequency f for each stage counter CNT set in the time measurement unit 311B with respect to a pulsating current of one wave. . Specifically, first, the frequency corresponding to the first stage counter CNT is set low so that a steep current increase at the rising portion does not occur. The frequency corresponding to the intermediate stage counter CNT is set high, and the frequency corresponding to the last stage counter CNT is set low.

基準発振器332は、クロック制御部312Bにより設定される周波数でクロック信号を発振する。そして、カウンタ333は、基準発振器332から出力されるクロック信号のパルス数をカウントし、比較器334の一端にカウント値を入力する。比較器334では、基準値とカウント値を比較して、カウント値が基準値と同じになった時点を検知して、SW素子駆動部35に対して目的の周波数となったことを通知し、カウント値をリセットする。SW素子駆動部35では、比較器334からの通知があった時にSW素子6がONとなるような駆動信号を生成し、SW素子6を駆動する。   The reference oscillator 332 oscillates a clock signal at a frequency set by the clock control unit 312B. The counter 333 counts the number of pulses of the clock signal output from the reference oscillator 332, and inputs the count value to one end of the comparator 334. The comparator 334 compares the reference value with the count value, detects when the count value becomes the same as the reference value, and notifies the SW element drive unit 35 that the target frequency has been reached, Reset the count value. The SW element drive unit 35 generates a drive signal that turns on the SW element 6 when notified from the comparator 334, and drives the SW element 6.

この場合も、最初と最後のステージカウンタCNTでは、基準発振器332から出力されるクロック信号の周波数は低く設定されるため、基準値との比較により、図4(i)に示されるように周波数の低い駆動信号となる。一方、中間のステージカウンタCNTの場合は、基準発振器332から出力されるクロック信号の周波数が高く設定されるため、基準値との比較により、図4(i)に示されるように周波数の高い駆動信号となる。この場合も、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。   Also in this case, since the frequency of the clock signal output from the reference oscillator 332 is set low in the first and last stage counters CNT, the frequency is compared with the reference value as shown in FIG. The drive signal is low. On the other hand, in the case of the intermediate stage counter CNT, since the frequency of the clock signal output from the reference oscillator 332 is set high, the high frequency drive as shown in FIG. Signal. Also in this case, the output current waveform can be a waveform close to a sine wave as shown in FIG.

このように、基準値と比較されるクロック信号の周波数を区画ごとに可変とすることでも、第一実施形態のように制御信号における三角波の傾斜を区画ごとに可変とする場合と同様に、出力電流波形を制御することが可能となり、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、上記は「周波数可変方式」を用いた場合について説明したが、第三実施形態において「回数可変方式」を用いる構成とすることも可能である。   As described above, even when the frequency of the clock signal compared with the reference value is variable for each section, the output is the same as when the slope of the triangular wave in the control signal is variable for each section as in the first embodiment. The current waveform can be controlled, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the above description, the case where the “frequency variable method” is used has been described. However, the “variable number of times method” may be used in the third embodiment.

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2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.

また、上記実施形態では、脈流を複数に分割して区画分けを行った場合におけるパルス数制御について説明したが、本発明のパルス数の制御方法は、区画分けを行わない場合においても適用可能である。   In the above embodiment, the pulse number control in the case where the pulsating flow is divided into a plurality of sections is described. However, the pulse number control method of the present invention can be applied even when the sectioning is not performed. It is.

さらに、上記実施形態は、電源制御装置に商用交流電源が接続された場合について説明されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、直流電源が接続された場合でも同様の処理を行うことが可能である。この場合、予め所定の時間幅WL’を定め、このWL’を複数に分割して区画分けを行う。そして、第一、第二実施形態のように区画ごとに傾斜の異なる三角波を有する制御信号を生成する、または第三実施形態のように区画ごとに基準発振器332の周波数の設定を行うことで、SW素子6を駆動するパルス数を制御することができる。この場合は、立ち上がり部分での急峻な電流増加が発生しないよう、最初の動作開始区画に対してのみパルス数を減らし、それ以降については、通常の処理を行えばよい。このようにSW素子6を制御することにより、直流動作の場合においてもラッシュ電流の発生を抑止することが可能となる。尚、直流動作の場合には、ステージカウンタCNTを用いた手法以外の処理を行う構成とすることも可能である。   Furthermore, although the said embodiment demonstrated the case where a commercial AC power supply was connected to the power supply control apparatus, this invention is not limited to this, The same process is performed even when a DC power supply is connected. Is possible. In this case, a predetermined time width WL 'is determined in advance, and this WL' is divided into a plurality of sections. Then, by generating a control signal having triangular waves with different slopes for each section as in the first and second embodiments, or by setting the frequency of the reference oscillator 332 for each section as in the third embodiment, The number of pulses for driving the SW element 6 can be controlled. In this case, the number of pulses is reduced only for the first operation start section so that a sharp current increase at the rising portion does not occur, and normal processing is performed thereafter. By controlling the SW element 6 in this way, it is possible to suppress the generation of a rush current even in the case of DC operation. In the case of direct current operation, it is possible to adopt a configuration in which processing other than the method using the stage counter CNT is performed.

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 パルス数制御部
34 異常検出器
35 スイッチング素子駆動部
311 時間計測部
312 クロック制御部
313 D/Aコンバータ
331 基準値設定部
332 基準発振器
333 カウンタ
334 比較器
335 アップダウンカウンタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Noise filter 2 Rectifier circuit 3 Switching power supply 6 Switching element 7 Transformer 8 Rectifier diode 9 Smoothing capacitor 10 Power supply control apparatus 30 Switching control part 31 Control signal generation part 32 Output voltage detection circuit 33 Pulse number control part 34 Abnormality detector 35 Switching element Drive unit 311 Time measurement unit 312 Clock control unit 313 D / A converter 331 Reference value setting unit 332 Reference oscillator 333 Counter 334 Comparator 335 Up / down counter

Claims (20)

入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、
前記入力電圧における所定の時間幅を2以上の区画に分割し、
前記分割された区画に応じてスイッチング素子のパルス数を制御することにより、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 switching control of an input voltage,
Dividing a predetermined time width in the input voltage into two or more sections;
A power supply control method, wherein the switching control is performed by controlling the number of pulses of a switching element according to the divided section.
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き、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項1に記載の電源制御方法。
Generating a control signal having a predetermined waveform for each of the divided sections;
2. The power supply control method according to claim 1, wherein the number of pulses of the switching element is controlled based on a comparison result between the signal that has detected the output voltage and the control signal.
前記分割された区画ごとに所定の周波数を設定し、
前記所定の周波数のクロック信号を生成して、パルス数をカウントし、
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を比較し、
前記比較した結果および前記カウントした値に基づいて、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項1に記載の電源制御方法。
Set a predetermined frequency for each of the divided sections,
Generate a clock signal of the predetermined frequency, count the number of pulses,
Generating a control signal having a predetermined waveform;
Comparing the control signal with the signal that detected the output voltage,
The power supply control method according to claim 1, wherein the number of pulses of the switching element is controlled based on the comparison result and the counted value.
前記スイッチング素子のパルス数を制御することは、前記スイッチング素子のパルス周波数を可変とすることを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の電源制御方法。   4. The power supply control method according to claim 1, wherein controlling the number of pulses of the switching element includes changing a pulse frequency of the switching element. 5. 所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
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基準値を設定し、
前記基準値と前記カウント値とを比較して、前記パルス周波数を求めることを特徴とする、請求項4に記載の電源制御方法。
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
A reference value is set based on a comparison result between the signal that has detected the output voltage and the control signal,
The power supply control method according to claim 4, wherein the pulse frequency is obtained by comparing the reference value with the count value.
前記スイッチング素子のパルス数を制御することは、所定の時間あたりの前記スイッチング素子のパルス回数を可変とすることを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の電源制御方法。   4. The power supply control method according to claim 1, wherein controlling the number of pulses of the switching element includes changing a number of pulses of the switching element per predetermined time. 5. 所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
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、所定の初期値に対してアップカウントまたはダウンカウント指示を行い、
前記クロック信号のカウント値と、前記アップカウントまたはダウンカウントされたカウント値とを比較して、前記所定時間あたりのパルス回数を求めることを特徴とする、請求項6に記載の電源制御方法。
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
Based on the comparison result between the signal that detected the output voltage and the control signal, an up-count or down-count instruction is given for a predetermined initial value,
The power supply control method according to claim 6, wherein the number of pulses per predetermined time is obtained by comparing the count value of the clock signal with the count value counted up or down.
前記入力電圧は交流電圧であり、
前記所定の時間幅は、前記交流電圧を整流した脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶することによって求められることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の電源制御方法。
The input voltage is an alternating voltage;
The said predetermined time width is calculated | required by measuring and memorize | storing the pulse width for every wave of the pulsating flow which rectified | cured the said alternating voltage, It is characterized by the above-mentioned. Power control method.
前記スイッチング制御は、前半の区画で電流値が急増しないようにパルス数を漸増させ、後半の区画でパルス数を漸減させ、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行われることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の電源制御方法。   The switching control gradually increases the number of pulses so that the current value does not rapidly increase in the first half section, gradually decreases the number of pulses in the second half section, and repeats this control for each wave so as to obtain an input current close to a sine wave. The power supply control method according to any one of claims 1 to 8, wherein the power supply control method is performed as follows. 入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得るスイッチング電源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、
前記入力電圧における所定の時間幅を2以上の区画に分割し、
前記分割された区画に応じてスイッチング素子のパルス数を制御することにより、前記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 power supply control device including a switching power supply that obtains an output voltage by switching an input voltage,
The switching power supply is
Dividing a predetermined time width in the input voltage into two or more sections;
A power supply control device comprising: a switching control unit that performs the switching control by controlling the number of pulses of the switching element according to the divided section.
前記スイッチング制御部は、さらに、
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き、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項10に記載の電源制御装置。
The switching control unit further includes:
Generating a control signal having a predetermined waveform for each of the divided sections;
The power supply control device according to claim 10, wherein the number of pulses of the switching element is controlled based on a comparison result between a signal in which the output voltage is detected and the control signal.
前記スイッチング制御部は、さらに、
所定の波形を有する制御信号を生成し、
前記分割された区画ごとに所定の周波数を設定し、
前記所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
前記出力電圧を検出した信号と前記制御信号とを比較し、
前記比較した結果および前記カウントした値に基づき、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項10に記載の電源制御装置。
The switching control unit further includes:
Generating a control signal having a predetermined waveform;
Set a predetermined frequency for each of the divided sections,
Generate a clock signal of the predetermined frequency and count the number of pulses,
Comparing the control signal with the signal that detected the output voltage,
The power supply control device according to claim 10, wherein the number of pulses of the switching element is controlled based on the comparison result and the counted value.
前記スイッチング制御部は、前記スイッチング素子のパルス周波数を可変とすることにより、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項10から12のいずれか一項に記載の電源制御装置。   The power supply control device according to any one of claims 10 to 12, wherein the switching control unit controls the number of pulses of the switching element by making a pulse frequency of the switching element variable. . 前記スイッチング制御部は、さらに、
所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
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基準値を設定し、
前記基準値と前記カウント値とを比較して、前記パルス周波数を求めることを特徴とする、請求項13に記載の電源制御装置。
The switching control unit further includes:
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
A reference value is set based on a comparison result between the signal that has detected the output voltage and the control signal,
The power supply control device according to claim 13, wherein the pulse frequency is obtained by comparing the reference value with the count value.
前記スイッチング制御部は、所定の時間あたりの前記スイッチング素子のパルス回数を可変とすることにより、前記スイッチング素子のパルス数を制御することを特徴とする、請求項10から12のいずれか一項に記載の電源制御装置。   The switching control unit according to any one of claims 10 to 12, wherein the switching control unit controls the number of pulses of the switching element by making the number of pulses of the switching element per predetermined time variable. The power supply control device described. 前記スイッチング制御部は、さらに、
所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
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、所定の初期値に対してアップカウントまたはダウンカウント指示を行い、
前記クロック信号のカウント値と、前記アップカウントまたはダウンカウントされたカウント値とを比較して、前記所定時間あたりのパルス回数を求めることを特徴とする、請求項15に記載の電源制御装置。
The switching control unit further includes:
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
Based on the comparison result between the signal that detected the output voltage and the control signal, an up-count or down-count instruction is given for a predetermined initial value,
16. The power supply control device according to claim 15, wherein the number of pulses per predetermined time is obtained by comparing the count value of the clock signal with the count value counted up or down.
前記入力電圧は交流電圧であり、
前記所定の時間幅は、前記交流電圧を整流した脈流の一波ごとのパルス幅を計測し、記憶することによって求められることを特徴とする、請求項10から16のいずれか一項に記載の電源制御装置。
The input voltage is an alternating voltage;
The said predetermined time width is calculated | required by measuring and memorize | storing the pulse width for every wave of the pulsating flow which rectified | straightened the said alternating voltage, It is characterized by the above-mentioned. Power supply control device.
前記スイッチング制御装置は、前半の区画で電流値が急増しないようにパルス数を漸増させ、後半の区画でパルス数を漸減させ、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ことを特徴とする、請求項10から17のいずれか一項に記載の電源制御装置。   The switching control device gradually increases the number of pulses so that the current value does not rapidly increase in the first half section, gradually decreases the number of pulses in the second half section, and repeats this control for each wave to obtain an input current close to a sine wave. The power supply control device according to any one of claims 10 to 17, wherein 入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、
所定の波形を有する制御信号を生成し、
所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
前記出力電圧を検出した信号と前記制御信号とを比較し、
前記比較した結果および前記カウントした値に基づき、スイッチング素子のパルス周波数を可変とすること、を特徴とする電源制御方法。
A power supply control method for obtaining an output voltage by switching control of an input voltage,
Generating a control signal having a predetermined waveform;
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
Comparing the control signal with the signal that detected the output voltage,
A power supply control method, wherein the pulse frequency of the switching element is made variable based on the comparison result and the counted value.
入力電圧をスイッチング制御して出力電圧を得る電源制御方法であって、
所定の波形を有する制御信号を生成し、
所定の周波数のクロック信号を生成してパルス数をカウントし、
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、所定の初期値に対してアップカウントまたはダウンカウント指示を行い、
前記クロック信号のカウント値と、前記アップカウントまたはダウンカウントされたカウント値とを比較して、所定の時間あたりのスイッチング素子のパルス回数を可変とすること、を特徴とする電源制御方法。
A power supply control method for obtaining an output voltage by switching control of an input voltage,
Generating a control signal having a predetermined waveform;
Generate a clock signal of a predetermined frequency and count the number of pulses,
Based on the comparison result between the signal that detected the output voltage and the control signal, an up-count or down-count instruction is given for a predetermined initial value,
A power supply control method comprising: comparing the count value of the clock signal with the count value counted up or down, and changing the number of pulses of the switching element per predetermined time.
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