JP2013055810A - Switching power supply apparatus and control method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply apparatus having a bridgeless power factor improvement circuit, which does not need a double system control circuit for normal switching operation in order to execute protection operation, and also provide control method therefor.SOLUTION: A switching power supply apparatus 1 comprises a power factor improvement circuit 2 having: a first reactor (L1) connected between a connection point of a first rectifier element (D1) and a first switching element (Q1) and an end of an AC power supply (Vac); and a second reactor (L2) connected between a connection point of a second rectifier element (D2) and a second switching element (Q2) and the other end of the AC power supply (Vac). A switching control section 5 determines aberration occurrence out of the switching power supply apparatus 1 on the basis of either of/both of an output signal from L1 and L2 current detection circuits 6, 7 or/and an output signal from an AC voltage detection circuit 8, so as to stop the first and the second switching elements (Q1, Q2) from switching operation.

Description

本発明は、スイッチング電源装置及びその制御方法に関し、詳しくは、装置に異常が発生したことを検出して保護動作を実行する機能を備えたスイッチング電源装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a switching power supply device and a control method thereof, and more particularly to a switching power supply device having a function of detecting that an abnormality has occurred in the device and executing a protection operation and a control method thereof.

従来、入力交流電源の交流電圧を整流後、所望の交流または直流電圧に変換して負荷に供給するスイッチング電源装置が広く用いられている。このようなスイッチング電源装置には、その力率を改善し、また、装置から発生するEMIノイズを低減するために、力率改善回路を設けることが要求される。そのため、スイッチング電源装置の一般的な構成では、その入力段に、ダイオードブリッジからなる整流回路と、昇圧コンバータ回路からなる力率改善回路が実装される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a switching power supply device that rectifies an AC voltage of an input AC power supply, converts the AC voltage to a desired AC or DC voltage, and supplies it to a load is widely used. Such a switching power supply device is required to be provided with a power factor correction circuit in order to improve its power factor and reduce EMI noise generated from the device. Therefore, in a general configuration of a switching power supply device, a rectifier circuit composed of a diode bridge and a power factor correction circuit composed of a boost converter circuit are mounted at the input stage.

一方、スイッチング電源装置において、昇圧動作による力率改善機能と整流機能を兼備することにより前段のダイオードブリッジを不要とした力率改善回路(以下、ブリッジレス力率改善回路ともいう)も提案されている(例えば、特許文献1参照)。このブリッジレス力率改善回路は、スイッチング電源装置の入力段を簡易な回路により構成し、かつ、ダイオードの導通損失を低減することが可能な点で、整流回路と力率改善回路とを個別に設けた構成よりも有利なものである。   On the other hand, in switching power supply devices, a power factor improvement circuit (hereinafter also referred to as a bridgeless power factor improvement circuit) that eliminates the need for a diode bridge in the previous stage by combining a power factor improvement function by a boost operation and a rectification function has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). This bridgeless power factor correction circuit consists of a rectifier circuit and a power factor correction circuit separately because the input stage of the switching power supply device is configured by a simple circuit and the conduction loss of the diode can be reduced. This is more advantageous than the provided configuration.

また、このようなスイッチング電源装置を安全に使用するためには、通常のスイッチング動作制御に加えて、装置に何らかの異常が発生した時に、例えばスイッチング動作の停止等の保護動作を実行することが望ましい。一般に、従来のスイッチング電源装置では、この保護動作を実行するために、通常のスイッチング動作制御用の回路系とは別に、装置中の電圧または電流等を検出する検出回路及び/またはその検出値に応じて動作する保護回路が設けられている。   In order to use such a switching power supply device safely, in addition to normal switching operation control, it is desirable to perform a protective operation such as stopping the switching operation when an abnormality occurs in the device. . In general, in a conventional switching power supply device, in order to perform this protection operation, a detection circuit that detects a voltage or current in the device and / or a detection value thereof is provided separately from a normal switching operation control circuit system. A protection circuit that operates accordingly is provided.

例えば、特許文献1に記載された力率改善回路の制御ICは、通常のスイッチング動作制御用の出力電圧フィードバック端子(VFB)とは別に、過電圧保護用の入力端子(OVP)と、この入力端子に接続される過電圧保護比較器とを備えており、特許文献1には、この入力端子から入力される出力電圧が所定の閾値を上回った場合には、スイッチ素子のゲート駆動を停止することが記載されている。   For example, a control IC for a power factor correction circuit described in Patent Document 1 includes an input terminal (OVP) for overvoltage protection and an input terminal for overvoltage protection separately from an output voltage feedback terminal (VFB) for normal switching operation control. An overvoltage protection comparator connected to the switching element is disclosed. Patent Document 1 discloses that when the output voltage input from the input terminal exceeds a predetermined threshold, the gate drive of the switch element is stopped. Have been described.

特表2007―527687号公報Special table 2007-527687

しかしながら、一般に、保護動作を実行するための検出回路及び/または保護回路を、通常のスイッチング動作用の制御回路とは別に設けた構成(以下、二重系ともいう)では、スイッチング電源装置の制御回路が複雑化し、装置のコストが増大するという問題がある。   However, in general, in a configuration in which a detection circuit and / or protection circuit for performing a protection operation is provided separately from a control circuit for normal switching operation (hereinafter also referred to as a dual system), the control of the switching power supply device is performed. There is a problem that the circuit becomes complicated and the cost of the apparatus increases.

さらに、ブリッジレス力率改善回路では、装置に入力される交流電圧の極性の異なる半周期毎に、異なるスイッチ素子によってスイッチング動作を分担するという特有の構成上、次のように、制御を二重系とした構成が保護手段として十分に機能しない場合があるという問題も存在する。   Furthermore, in the bridgeless power factor correction circuit, the switching operation is shared by different switch elements for each half cycle with different polarities of the AC voltage input to the device. There is also a problem that the system configuration may not function sufficiently as a protection means.

すなわち、ブリッジレス力率改善回路では、過電圧(あるいは、電圧低下、過電流等のその他の検出対象)を検出することにより装置の異常を判別する保護手段を備えていても、例えば、何らかの要因によりいずれか一方のスイッチ素子のスイッチング動作が停止し、対応する半周期における出力制御が実行されない状況が生じた場合に、他方のスイッチ素子のスイッチング動作による対応する半周期の出力制御だけが実行されている状態で、異常と判定されるレベルの過電圧等が出力に生じないまま、装置の動作が継続してしまう可能性がある。 That is, even if the bridgeless power factor correction circuit has a protection means for determining an abnormality of the device by detecting an overvoltage (or other detection target such as a voltage drop or an overcurrent), for example, for some reason When the switching operation of one of the switch elements stops and the output control in the corresponding half cycle is not performed, only the corresponding half cycle output control by the switching operation of the other switch element is performed. In such a state, there is a possibility that the operation of the apparatus may continue without causing an overvoltage or the like at a level determined to be abnormal in the output.

そして、このように片方のスイッチ素子のみにより出力制御されている状態が長期間継続すると、そのスイッチ素子及び対応する制御系に動作が集中することにより、装置が過熱状態となり、ひいては、回路素子の焼損等の重大な損傷が発生するおそれがある。したがって、ブリッジレス力率改善回路において、その保護手段は、片方のスイッチ素子のみにより出力制御されている状態を異常として検出して保護動作を実行し、上述したような重大な損傷の発生を未然に防止できることが望ましい。   When the state in which the output is controlled by only one of the switch elements continues for a long time in this way, the operation is concentrated on the switch element and the corresponding control system, and the apparatus is overheated. Serious damage such as burnout may occur. Therefore, in the bridgeless power factor correction circuit, the protection means detects a state in which the output is controlled by only one of the switch elements as an abnormality and executes a protection operation to prevent the occurrence of serious damage as described above. It is desirable that it can be prevented.

また、これを実行するための一つの方法として、装置の過熱状態を検出する方法も考えられるが、この方法では、通常のスイッチング動作用の制御回路とは別に、温度センサやその検出信号に基づいて過熱状態を判別するための手段等を要するものとなり、上述したように二重系となることによって、制御回路が複雑化するという欠点を有している。   In addition, as a method for executing this, a method of detecting an overheating state of the apparatus is conceivable. In this method, a temperature sensor and its detection signal are used separately from a control circuit for normal switching operation. Thus, a means for discriminating the overheated state is required, and there is a disadvantage that the control circuit becomes complicated due to the dual system as described above.

さらに、片方のスイッチ素子及びその制御系のみに動作が集中する現象は、実際に一方のスイッチ素子の動作が停止した場合の他にも、交流電圧の極性を判別する手段の異常または装置に入力される交流電圧波形自体の異常等の要因により、それぞれのスイッチ素子のスイッチング動作によって出力制御される期間の長さにアンバランスが生じた場合にも発生する可能性があり、ブリッジレス力率改善回路の保護手段は、このような現象も異常として検出し、適切な保護動作を実行可能であることが望ましい。   Furthermore, the phenomenon that the operation concentrates only on one switch element and its control system is not only when the operation of one switch element actually stops, but also on the abnormality of the means for determining the polarity of the AC voltage or the input to the device This may occur even when an imbalance occurs in the length of the period during which output control is performed by the switching operation of each switch element due to an abnormality in the AC voltage waveform itself, etc., and bridgeless power factor improvement It is desirable that the circuit protection means can detect such a phenomenon as an abnormality and perform an appropriate protection operation.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブリッジレス力率改善回路を備えたスイッチング電源装置において、通常のスイッチング動作用の制御回路を二重系にすることなく、保護動作を実行可能なスイッチング電源装置及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a switching power supply device having a bridgeless power factor correction circuit without making the control circuit for normal switching operation a dual system. It is an object of the present invention to provide a switching power supply apparatus capable of performing a protection operation and a control method thereof.

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。   The following aspects of the present invention exemplify the configuration of the present invention, and will be described separately for easy understanding of various configurations of the present invention. Each section does not limit the technical scope of the present invention, and some of the components of each section are replaced, deleted, or further, while referring to the best mode for carrying out the invention. Those to which the above components are added can also be included in the technical scope of the present invention.

(1)第1のスイッチ素子(Q1)及び第2のスイッチ素子(Q2)を備える力率改善回路(2)と、交流電源(Vac)の両端からの入力電流をそれぞれ検出する第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)と、前記交流電源(Vac)の両端の入力電圧をそれぞれ検出する入力電圧検出回路(8)と、前記力率改善回路(2)の出力電圧が所定の電圧となるように前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)を制御するスイッチング制御部(5)とを備え、前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号に基づいて、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のそれぞれの駆動期間を決定するとともに、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号に基づいて、それぞれ前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作の周期を決定するように構成されたスイッチング電源装置であって、前記スイッチング制御部(5)は、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号及び前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号のいずれか一方または両方に基づいて、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定し、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置(請求項1)。 (1) A power factor correction circuit (2) having a first switch element (Q1) and a second switch element (Q2), and a first and a first detecting an input current from both ends of an AC power supply (Vac), respectively. 2 input current detection circuits (6, 7), an input voltage detection circuit (8) for detecting input voltages at both ends of the AC power supply (Vac), and an output voltage of the power factor correction circuit (2) are predetermined. And a switching control unit (5) for controlling the first and second switch elements (Q1, Q2) so that the voltage is equal to the voltage of the input voltage detection circuit (8). The first and second switch elements (Q1, Q2) are determined based on the input voltage detection signal output from the first and second input current detection circuits (6, 6). 7) Input current output from A switching power supply device configured to determine the period of the switching operation of each of the first and second switch elements (Q1, Q2) based on an output signal, wherein the switching control unit (5) includes: Based on one or both of the input current detection signal output from the first and second input current detection circuits (6, 7) and the input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). The switching power supply is characterized by determining occurrence of an abnormality in the switching power supply device and stopping the switching operation of the first and second switch elements (Q1, Q2) when it is determined that the abnormality has occurred. Apparatus (claim 1).

(2)(1)項に記載のスイッチング電源装置において、前記力率改善回路(2)は、負荷回路(3)に並列に接続される平滑コンデンサ(C1)と、第1の整流素子(D1)と第1のスイッチ素子(Q1)からなる第1の直列回路と、第2の整流素子(D2)と第2のスイッチ素子(Q2)からなる第2の直列回路とを有し、前記第1の直列回路と前記第2の直列回路は、前記第1の整流素子(D1)側の一端と前記第2の整流素子(D2)側の一端、及び、前記第1のスイッチ素子(Q1)側の一端と前記第2のスイッチ素子(Q2)側の一端をそれぞれ接続して互いに並列に接続されるとともに、前記第1及び第2の整流素子(D1,D2)が前記平滑コンデンサ(C1)を充電する方向となるように、前記平滑コンデンサ(C1)と並列に接続されており、かつ、前記第1の整流素子(D1)と前記第1のスイッチ素子(Q1)の接続部と交流電源(Vac)の一端との間に接続された第1のリアクトル(L1)と、前記第2の整流素子(D2)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の他端との間に接続された第2のリアクトル(L2)と、前記第1のスイッチ素子(Q1)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の前記第1のリアクトル(L1)側の一端との間に接続された第3の整流素子(D3)と、前記第1スイッチ素子(Q1)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の前記第2のリアクトル(L2)側の一端との間に接続された第4の整流素子(D4)と、を有することを特徴とするスイッチング電源装置(請求項2)。 (2) In the switching power supply device according to item (1), the power factor correction circuit (2) includes a smoothing capacitor (C1) connected in parallel to the load circuit (3), and a first rectifier element (D1). ) And a first switch element (Q1), and a second series circuit composed of a second rectifier element (D2) and a second switch element (Q2), One series circuit and the second series circuit include one end on the first rectifier element (D1) side, one end on the second rectifier element (D2) side, and the first switch element (Q1). And one end on the second switch element (Q2) side are connected in parallel with each other, and the first and second rectifier elements (D1, D2) are connected to the smoothing capacitor (C1). The smoothing capacitor (C1) so as to be charged A first reactor connected to the column and connected between a connection portion of the first rectifier element (D1) and the first switch element (Q1) and one end of an AC power supply (Vac); (L1), a second reactor (L2) connected between the second rectifier element (D2), the connection portion of the second switch element (Q2), and the other end of the AC power supply (Vac). ), And the first switch element (Q1) and the connection part of the second switch element (Q2) and one end of the AC power supply (Vac) on the first reactor (L1) side. The third rectifier element (D3), the connection portion of the first switch element (Q1) and the second switch element (Q2), and the second reactor (L2) side of the AC power supply (Vac) A fourth rectifying element (D4) connected between the first end and the fourth rectifying element (D4). Switching power supply device according to claim bets (claim 2).

(3)(1)または(2)項に記載のスイッチング電源装置において、前記スイッチング制御部(5)は、前記第1の入力電流検出回路(6)から出力される入力電流検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)のスイッチング動作の周期を決定する第1タイミング情報が検出されない状態、及び、前記第2の入力電流検出回路(6)から出力される入力電流検出信号から、前記第2のスイッチ素子(Q2)のスイッチング動作の周期を決定する第1タイミング情報が検出されない状態の少なくともいずれか一方が、所定の第1の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定することを特徴とするスイッチング電源装置(請求項3)。 (3) In the switching power supply device according to (1) or (2), the switching control unit (5) is configured so that the input current detection signal output from the first input current detection circuit (6) From the state in which the first timing information that determines the cycle of the switching operation of the first switch element (Q1) is not detected and the input current detection signal output from the second input current detection circuit (6), the first If at least one of the states in which the first timing information that determines the cycle of the switching operation of the two switching elements (Q2) is not detected exceeds the predetermined first period, the switching power supply device is abnormal. It is determined that the occurrence of the switching power supply device (claim 3).

(4)(3)項に記載のスイッチング電源装置において、前記第1の期間は、前記交流電源(Vac)の1周期よりも長い期間であることを特徴とするスイッチング電源装置(請求項4)。 (4) In the switching power supply according to (3), the first period is a period longer than one cycle of the AC power supply (Vac) (Claim 4). .

(5)(1)から(4)のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置において、前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)の駆動期間と前記第2のスイッチ素子(Q1)の駆動期間との切替え時点に対応する第2タイミング情報が検出されない状態が、所定の第2の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定することを特徴とするスイッチング電源装置(請求項5)。 (5) In the switching power supply device according to any one of (1) to (4), the switching control unit (5) receives an input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8), The state in which the second timing information corresponding to the switching time point between the driving period of the first switch element (Q1) and the driving period of the second switch element (Q1) is not detected exceeds the predetermined second period. When the switching power supply device continues, it is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device (claim 5).

(6)(5)項に記載のスイッチング電源装置において、前記第2の期間は、前記交流電源(Vac)の半周期よりも長い期間であることを特徴とするスイッチング電源装置(請求項6)。 (6) In the switching power supply device described in (5), the second period is a period longer than a half cycle of the AC power supply (Vac) (Claim 6). .

(7)第1のスイッチ素子(Q1)及び第2のスイッチ素子(Q2)を備える力率改善回路(2)と、交流電源(Vac)の両端からの入力電流をそれぞれ検出する第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)と、前記交流電源(Vac)の両端の入力電圧をそれぞれ検出する入力電圧検出回路(8)と、前記力率改善回路(2)の出力電圧が所定の電圧となるように前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)を制御するスイッチング制御部(5)とを備え、前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号に基づいて、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のそれぞれの駆動期間を決定するとともに、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号に基づいて、それぞれ前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作の周期を決定するように構成されたスイッチング電源装置の制御方法であって、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号及び前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号のいずれか一方または両方に基づいて、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップと、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作を停止させるステップとを含む、ことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法(請求項7)。 (7) A power factor correction circuit (2) having a first switch element (Q1) and a second switch element (Q2), and a first and a second detecting an input current from both ends of the AC power supply (Vac), respectively. 2 input current detection circuits (6, 7), an input voltage detection circuit (8) for detecting input voltages at both ends of the AC power supply (Vac), and an output voltage of the power factor correction circuit (2) are predetermined. And a switching control unit (5) for controlling the first and second switch elements (Q1, Q2) so that the voltage is equal to the voltage of the input voltage detection circuit (8). The first and second switch elements (Q1, Q2) are determined based on the input voltage detection signal output from the first and second input current detection circuits (6, 6). 7) Input current output from A switching power supply control method configured to determine a period of a switching operation of each of the first and second switch elements (Q1, Q2) based on an output signal, wherein the first and second switching power supply devices are controlled. Based on either or both of the input current detection signal output from the input current detection circuit (6, 7) and the input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). Switching including: a step of determining occurrence of an abnormality, and a step of stopping the switching operation of the first and second switch elements (Q1, Q2) when it is determined that the abnormality has occurred. A method for controlling a power supply device (claim 7).

(8)(7)項に記載のスイッチング電源装置の制御方法であって、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップは、前記第1の入力電流検出回路(6)から出力される入力電流検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報が検出されない状態、及び、前記第2の入力電流検出回路(7)から出力される入力電流検出信号から、前記第2のスイッチ素子(Q2)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報が検出されない状態の少なくともいずれか一方が、所定の第1の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置の異常が発生したと判定するステップを含むことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法(請求項8)。 (8) In the method for controlling a switching power supply according to (7), the step of determining the occurrence of an abnormality in the switching power supply includes an input output from the first input current detection circuit (6). A state in which the first timing information for determining the cycle of the switching operation of the first switch element (Q1) is not detected from the current detection signal, and is output from the second input current detection circuit (7). At least one of the states in which the first timing information for determining the cycle of the switching operation of the second switch element (Q2) is not detected from the input current detection signal continues beyond the predetermined first period. And a method for controlling the switching power supply device, comprising the step of determining that an abnormality has occurred in the switching power supply device.

(9)(7)または(8)項に記載のスイッチング電源装置の制御方法であって、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップは、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)の駆動期間と前記第2のスイッチ素子(Q2)の駆動期間との切替え時点に対応する第2タイミング情報が検出されない状態が、所定の第2の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定するステップを含むことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法(請求項9)。 (9) In the method for controlling a switching power supply according to (7) or (8), the step of determining the occurrence of an abnormality in the switching power supply is output from the input voltage detection circuit (8). A state in which the second timing information corresponding to the switching time point between the driving period of the first switch element (Q1) and the driving period of the second switch element (Q2) is not detected from the input voltage detection signal is a predetermined state. A control method for a switching power supply apparatus, comprising: a step of determining that an abnormality has occurred in the switching power supply apparatus when continuing beyond a second period (claim 9).

本発明に係るスイッチング電源装置及びその制御方法によれば、ブリッジレス力率改善回路を備えたスイッチング電源装置において、通常のスイッチング動作用の制御回路を二重系にすることなく、簡素な回路構成により異常発生時の保護動作を実行することが可能となる。
特に、本発明に係るスイッチング電源装置及びその制御方法では、ブリッジレス力率改善回路において、2つのスイッチ素子のうちの一方のスイッチ素子のスイッチング動作に出力制御が集中する状態を、異常として確実に検出して保護動作を実行することにより、そのような状態が継続することにより発生するおそれのある、回路要素の焼損等の重大な損傷を防止することが可能となる。
According to the switching power supply device and the control method thereof according to the present invention, in the switching power supply device provided with the bridgeless power factor correction circuit, a simple circuit configuration without making the control circuit for normal switching operation a dual system This makes it possible to execute a protection operation when an abnormality occurs.
In particular, in the switching power supply device and the control method thereof according to the present invention, in the bridgeless power factor correction circuit, the state where the output control concentrates on the switching operation of one of the two switch elements is reliably determined as an abnormality. By detecting and executing the protection operation, it is possible to prevent serious damage such as burning of the circuit element, which may occur when such a state continues.

本発明の一実施形態におけるスイッチング電源装置の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows an example of the switching power supply device in one Embodiment of this invention. 図1に示すスイッチング電源装置において、スイッチング制御部の構成例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration example of a switching control unit in the switching power supply device illustrated in FIG. 1. 図1に示すスイッチング電源装置の正常動作時において、第1のスイッチ素子の駆動期間と第2のスイッチ素子の駆動期間を、交流電源波形とともに示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing a driving period of a first switch element and a driving period of a second switch element together with an AC power supply waveform during normal operation of the switching power supply device shown in FIG. 1. 図1に示すスイッチング電源装置の正常動作時において、スイッチング制御部による第1及び第2のスイッチ素子のスイッチング周期の制御を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing control of switching periods of the first and second switch elements by a switching control unit during normal operation of the switching power supply device shown in FIG. 1. 図1に示すスイッチング電源装置の制御方法において、異常判定手順の一例を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an example of an abnormality determination procedure in the control method for the switching power supply device illustrated in FIG. 1. 図1に示すスイッチング電源装置の制御方法において、異常判定手順の別の例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing another example of an abnormality determination procedure in the switching power supply device control method shown in FIG. 1.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態におけるスイッチング電源装置1を示す回路構成図である。スイッチング電源装置1は、力率改善回路2を備えており、力率改善回路2には負荷回路3が接続されている。力率改善回路2は、第1の整流素子D1と第1のスイッチ素子Q1からなる第1の直列回路と、第2の整流素子D2と第2のスイッチ素子Q2からなる第2の直列回路とを有している。力率改善回路2では、第1、第2の整流素子D1、D2としてダイオードが用いられ、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2としてMOS−FETが用いられており、第1の直列回路は、第1の整流素子D1のアノード端子と第1のスイッチ素子Q1のドレイン端子とを接続してなり、第2の直列回路は、第2の整流素子D2のアノード端子と第2のスイッチ素子Q2のドレイン端子とを接続してなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a switching power supply device 1 according to an embodiment of the present invention. The switching power supply device 1 includes a power factor correction circuit 2, and a load circuit 3 is connected to the power factor correction circuit 2. The power factor correction circuit 2 includes a first series circuit composed of a first rectifier element D1 and a first switch element Q1, and a second series circuit composed of a second rectifier element D2 and a second switch element Q2. have. In the power factor correction circuit 2, diodes are used as the first and second rectifier elements D1 and D2, and MOS-FETs are used as the first and second switch elements Q1 and Q2. Is formed by connecting the anode terminal of the first rectifier element D1 and the drain terminal of the first switch element Q1, and the second series circuit includes the anode terminal of the second rectifier element D2 and the second switch element. Connected to the drain terminal of Q2.

第1の直列回路と第2の直列回路は、第1、第2の整流素子D1、D2のカソード端子を接続し、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のソース端子を接続して、互いに並列に接続されており、この第1の直列回路(及び第2の直列回路)と並列に平滑コンデンサC1が接続されている。
また、力率改善回路2は、第1のリアクトルL1と第2のリアクトルL2とを備えており、第1のリアクトルL1の一端は、第1の整流素子D1と第1のスイッチ素子Q1の接続部に接続され、他端は、交流電源Vacの一端に接続される。第2のリアクトルL2の一端は、第2の整流素子D2と第2のスイッチ素子Q2の接続部に接続され、他端は、交流電源Vacの他端に接続される。
The first series circuit and the second series circuit connect the cathode terminals of the first and second rectifier elements D1 and D2, and connect the source terminals of the first and second switch elements Q1 and Q2, They are connected in parallel to each other, and a smoothing capacitor C1 is connected in parallel with the first series circuit (and the second series circuit).
The power factor correction circuit 2 includes a first reactor L1 and a second reactor L2, and one end of the first reactor L1 is a connection between the first rectifier element D1 and the first switch element Q1. The other end is connected to one end of the AC power supply Vac. One end of the second reactor L2 is connected to a connection portion between the second rectifying element D2 and the second switch element Q2, and the other end is connected to the other end of the AC power supply Vac.

すなわち、第1の直列回路と第2直列回路との並列回路において、第1の整流素子D1は、交流電源Vacから第1のリアクトルL1を介して平滑コンデンサC1を充電する方向、第2の整流素子D2は、交流電源Vacから第2のリアクトルL2を介して平滑コンデンサC1を充電する方向に、それぞれ接続されている。 That is, in the parallel circuit of the first series circuit and the second series circuit, the first rectifier element D1 charges the smoothing capacitor C1 from the AC power supply Vac via the first reactor L1, the second rectification. The element D2 is connected in the direction in which the smoothing capacitor C1 is charged from the AC power source Vac via the second reactor L2.

さらに、力率改善回路2は、それぞれダイオードからなる第3〜第6の整流素子D3、D4、D5、D6を備えている。ここで、力率改善回路2における第3〜第6の整流素子D3、D4、D5、D6の接続態様を詳述すれば、次の通りである。 Furthermore, the power factor correction circuit 2 includes third to sixth rectifying elements D3, D4, D5, and D6 each formed of a diode. Here, the connection mode of the third to sixth rectifying elements D3, D4, D5, and D6 in the power factor correction circuit 2 will be described in detail.

第3の整流素子D3のカソード端子は、交流電源Vacの第1のリアクトルL1側の一端に接続され、第4の整流素子D4のカソード端子は、交流電源Vacの第2のリアクトルL2側の一端に接続されており、第3及び第4の整流素子D3、D4のアノード端子は、第1のスイッチ素子Q1と第2のスイッチ素子Q2の接続部(すなわち、平滑コンデンサC1の一端)に接続される。 The cathode terminal of the third rectifying element D3 is connected to one end of the AC power supply Vac on the first reactor L1 side, and the cathode terminal of the fourth rectifying element D4 is one end of the AC power supply Vac on the second reactor L2 side. And the anode terminals of the third and fourth rectifying elements D3 and D4 are connected to the connecting portion of the first switch element Q1 and the second switch element Q2 (that is, one end of the smoothing capacitor C1). The

また、第5の整流素子D5のアノード端子は、交流電源Vacの第1のリアクトルL1側の一端に接続され、第6の整流素子D6のアノード端子は、交流電源Vacの第2のリアクトルL2側の一端に接続されており、第5及び第6の整流素子D5、D6のカソード端子は、第1の整流素子D1と第2の整流素子D2との接続部(すなわち、平滑コンデンサC1の他端)に接続される。 The anode terminal of the fifth rectifying element D5 is connected to one end of the AC power supply Vac on the first reactor L1 side, and the anode terminal of the sixth rectifying element D6 is connected to the second reactor L2 side of the AC power supply Vac. The cathode terminals of the fifth and sixth rectifying elements D5 and D6 are connected to the connecting portion between the first rectifying element D1 and the second rectifying element D2 (that is, the other end of the smoothing capacitor C1). ).

スイッチング電源装置1は、さらに、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を制御するスイッチング制御部5を備えており、スイッチング制御部5から出力される駆動パルス(ゲート駆動信号)に従って、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2をスイッチング動作させるものである。これによって、力率改善回路2は、ダイオードブリッジを設けることなく、交流電源Vacからの入力交流電圧を力率改善しつつ整流及び昇圧し、平滑コンデンサC1に並列に接続された負荷回路3に対して、平滑コンデンサC1の両端間の直流電圧(以下、PFC電圧)を出力する。 The switching power supply device 1 further includes a switching control unit 5 that controls the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2, and according to a drive pulse (gate drive signal) output from the switching control unit 5. The first and second switch elements Q1 and Q2 are switched. As a result, the power factor correction circuit 2 rectifies and boosts the input AC voltage from the AC power supply Vac while improving the power factor without providing a diode bridge, and with respect to the load circuit 3 connected in parallel to the smoothing capacitor C1. The DC voltage across the smoothing capacitor C1 (hereinafter referred to as PFC voltage) is output.

そして、スイッチング電源装置1は、検出部4を備えており、この検出部4には、PFC電圧を検出し、その検出値に応じた出力信号をスイッチング制御部5に出力するPFC電圧検出回路9と、交流電源Vacの一端から第1のリアクトルL1を通じて流れる入力電流を検出し、その検出値に応じた出力信号(入力電流検出信号)をスイッチング制御部5に出力するL1電流検出回路(第1の入力電流検出回路)6と、交流電源Vacの他端から第2のリアクトルL2を通じて流れる入力電流を検出し、その検出値に応じた出力信号(入力電流検出信号)をスイッチング制御部5に出力するL2電流検出回路(第2の入力電流検出回路)7と、交流電源Vacの両端の入力電圧を検出し、その検出値に応じた出力信号(入力電圧検出信号)をスイッチング制御部5に出力するAC電圧検出回路(入力電圧検出回路)8とが含まれる。   The switching power supply device 1 includes a detection unit 4. The detection unit 4 detects a PFC voltage and outputs an output signal corresponding to the detected value to the switching control unit 5. And an L1 current detection circuit (a first current detection circuit) that detects an input current flowing from one end of the AC power supply Vac through the first reactor L1 and outputs an output signal (input current detection signal) corresponding to the detected value to the switching control unit 5. The input current flowing through the second reactor L2 from the other end of the AC power supply Vac and the output signal (input current detection signal) corresponding to the detected value is output to the switching controller 5. The L2 current detection circuit (second input current detection circuit) 7 and the input voltage across the AC power supply Vac are detected, and an output signal (input voltage detection signal) corresponding to the detected value And AC voltage detection circuit (input voltage detection circuit) 8 to be output to the switching control unit 5 are included.

スイッチング制御部5は、後述するように、検出部4から出力されるこれらの出力信号に基づいて、PFC電圧が所定の電圧となるように、各スイッチ素子Q1、Q2に対する駆動パルスの周期(周波数)及びオンデューティを設定し、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を制御するものである。 The switching control unit 5, as will be described later, on the basis of these output signals output from the detection unit 4, the period (frequency) of drive pulses for the switch elements Q 1 and Q 2 so that the PFC voltage becomes a predetermined voltage. ) And on-duty, and the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 is controlled.

尚、スイッチングング電源装置1において、負荷回路3は、典型的には、入力されたPFC電圧を変換して、所定の直流または交流電圧を出力するDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータ(インバータ)からなり、例えば、電流共振(LLC)コンバータ回路を含むものである。但し、本発明に係るスイッチング電源装置1は、負荷回路3の構成によって限定されるものではなく、PFC電圧を入力電圧として用いる任意の適切な負荷回路を適用することができる。   In the switching power supply device 1, the load circuit 3 typically converts the input PFC voltage and outputs a predetermined DC or AC voltage, or a DC-DC converter or a DC-AC converter (inverter). For example, a current resonance (LLC) converter circuit is included. However, the switching power supply device 1 according to the present invention is not limited by the configuration of the load circuit 3, and any appropriate load circuit using a PFC voltage as an input voltage can be applied.

スイッチング制御部5は、図2に示すように、第1のスイッチ素子Q1に対する駆動パルスを出力するドライブ回路1(29)と、第2のスイッチ素子Q2に対する駆動パルスを出力するドライブ回路2(30)と、ドライブ回路1及び2(29、30)に対して所定の駆動パルスを出力させるための指令信号を出力するスイッチ素子制御回路10とを備えている。 As shown in FIG. 2, the switching control unit 5 includes a drive circuit 1 (29) that outputs a drive pulse for the first switch element Q1, and a drive circuit 2 (30 that outputs a drive pulse for the second switch element Q2. ) And a switch element control circuit 10 for outputting a command signal for outputting a predetermined drive pulse to the drive circuits 1 and 2 (29, 30).

スイッチ素子制御回路10は、その機能ブロックとして、AC電圧AD変換部24、AC極性判定部25、PFC電圧AD変換部21、デューティ演算部22、デューティリミッタ部23、比較器1(26)、比較器2(27)、及び、PFC用PWM出力制御部28を備えている。また、図示は省略するが、スイッチ素子制御回路10は、さらに、後述するPWMタイマ及び異常判定タイマ1〜3として機能する計時手段を備えている。   The switch element control circuit 10 includes, as functional blocks, an AC voltage AD conversion unit 24, an AC polarity determination unit 25, a PFC voltage AD conversion unit 21, a duty calculation unit 22, a duty limiter unit 23, a comparator 1 (26), a comparison 2 (27) and a PWM output control unit 28 for PFC. Although not shown, the switch element control circuit 10 further includes a time measuring unit that functions as a PWM timer and abnormality determination timers 1 to 3 described later.

ここで、スイッチ素子制御回路10は、好ましくは、マイクロコンピュータ、DSP、FPGA等のプログラマブルデバイスを用いてデジタル制御装置として構成される。但し、このようなスイッチ素子制御回路10を構成する各機能ブロックは、以下に説明する制御手順を実行する限り、任意の適切なハードウェアまたはソフトウェア、あるいはそれらの組合せにより実装することができ、そのハードウェアには、アナログ回路が含まれるものであってもよい。   Here, the switch element control circuit 10 is preferably configured as a digital control device using a programmable device such as a microcomputer, DSP, or FPGA. However, each functional block constituting such a switch element control circuit 10 can be implemented by any appropriate hardware or software, or a combination thereof, as long as the control procedure described below is executed. The hardware may include an analog circuit.

ここで、以下の説明では、交流電源Vacの極性について、第1のリアクトルL1側の一端が第2のリアクトルL2側の一端よりも高電圧となる極性を「正」、第2のリアクトルL2側の一端が第1のリアクトルL1側の一端よりも高電圧となる極性を「負」と定義し、交流電源Vacの電圧変動の1サイクルのうち、極性が正の期間を正の半サイクル期間、負の期間を負の半サイクル期間という。 Here, in the following explanation, regarding the polarity of the AC power supply Vac, the polarity at which one end on the first reactor L1 side is higher than the one end on the second reactor L2 side is “positive”, and the second reactor L2 side The polarity at which one end of the AC power supply Vac is higher than that at one end on the first reactor L1 side is defined as “negative”, and in one cycle of voltage fluctuation of the AC power supply Vac, the positive polarity period is the positive half cycle period, The negative period is called the negative half cycle period.

但し、本発明に係るスイッチング電源装置1の制御方法には、後述するように、何らかの要因により交流電源Vacの波形に異常が生じた場合に、その異常を検出して適切な保護動作を実行することが含まれるため、本明細書において、「半周期」という用語は、交流電源Vacの正常な波形における1周期の1/2の期間をいうものとする。
したがって、スイッチング電源装置1において、交流電源Vacの波形に異常が生じた場合には、正の半サイクル期間と負の半サイクル期間の期間長は、必ずしも互いに同一ではなく、また、上記正及び負の半サイクル期間のいずれか一方または両方の期間長は、必ずしも交流電源Vacの半周期と同一ではない。
However, in the method for controlling the switching power supply device 1 according to the present invention, as described later, when an abnormality occurs in the waveform of the AC power supply Vac due to some factor, the abnormality is detected and an appropriate protection operation is executed. Therefore, in this specification, the term “half cycle” refers to a half of one cycle in a normal waveform of the AC power supply Vac.
Therefore, in the switching power supply device 1, when an abnormality occurs in the waveform of the AC power supply Vac, the lengths of the positive half cycle period and the negative half cycle period are not necessarily the same as each other. The length of either or both of the half cycle periods is not necessarily the same as the half period of the AC power supply Vac.

次に、図2とともに図3及び図4を参照して、力率改善回路2の通常動作について説明する。
スイッチ素子制御回路10において、AC電圧検出回路8からの出力信号は、AC電圧AD変換部24に入力されてA/D変換され、それによって得られた交流電源Vacの入力電圧に相当するデジタルデータがAC極性判定部25に出力される。AC極性判定部25では、AC電圧AD変換部24から入力されたデータに基づいて、現在の交流電源Vacの極性が判別され、その結果、正または負のいずれかの極性を指定する信号がPFC用PWM出力制御部28に出力される。
Next, the normal operation of the power factor correction circuit 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 together with FIG.
In the switch element control circuit 10, the output signal from the AC voltage detection circuit 8 is input to the AC voltage AD conversion unit 24 and A / D converted, and the digital data corresponding to the input voltage of the AC power supply Vac obtained thereby. Is output to the AC polarity determination unit 25. The AC polarity determination unit 25 determines the current polarity of the AC power supply Vac based on the data input from the AC voltage AD conversion unit 24, and as a result, a signal designating either positive or negative polarity is displayed as PFC. Is output to the PWM output control unit 28.

PFC用PWM出力制御部28は、AC極性判定部25から入力される信号に基づいて、第1のスイッチ素子Q1のスイッチング動作により昇圧動作を実行する期間(第1のスイッチ素子Q1の駆動期間)と、第2のスイッチ素子Q2のスイッチング動作により昇圧動作を実行する期間(第2のスイッチ素子Q2の駆動期間)とを決定し、対応する駆動パルスを出力させるための指令信号を、ドライブ回路1及び2(29、30)に対して出力する。   The PFC PWM output control unit 28 performs a boost operation by the switching operation of the first switch element Q1 based on the signal input from the AC polarity determination unit 25 (drive period of the first switch element Q1). And a period for executing the step-up operation by the switching operation of the second switch element Q2 (drive period of the second switch element Q2), and a command signal for outputting the corresponding drive pulse is sent to the drive circuit 1 And 2 (29, 30).

力率改善回路2では、図3に示すように、正の半サイクル期間が第1のスイッチ素子Q1の駆動期間、負の半サイクル期間が第2のスイッチ素子Q2の駆動期間である。すなわち、正の半サイクル期間では、ドライブ回路1(29)から第1のスイッチ素子Q1に対して、後述する所定のオン時間と周期に対応する駆動パルスが出力され、力率改善回路2は、第1のリアクトルL1、第1のスイッチ素子Q1、及び第1の整流素子D1を動作ユニットとする昇圧回路として機能する。この間、ドライブ回路2(30)からの駆動パルスの出力は停止され(Highレベルに固定され)、第2のスイッチ素子Q2はオン状態に固定される。これによって、第2のスイッチ素子Q2のソース−ドレイン間を介した電流のリターンパスが形成される。   In the power factor correction circuit 2, as shown in FIG. 3, the positive half cycle period is the driving period of the first switch element Q1, and the negative half cycle period is the driving period of the second switch element Q2. That is, in the positive half cycle period, a drive pulse corresponding to a predetermined on-time and cycle described later is output from the drive circuit 1 (29) to the first switch element Q1, and the power factor improvement circuit 2 It functions as a booster circuit having the first reactor L1, the first switch element Q1, and the first rectifier element D1 as operation units. During this time, the output of the drive pulse from the drive circuit 2 (30) is stopped (fixed to High level), and the second switch element Q2 is fixed to the ON state. As a result, a current return path is formed between the source and drain of the second switch element Q2.

また、負の半サイクル期間では、ドライブ回路2(30)から第2のスイッチ素子Q2に対して、後述する所定のオン時間と周期に対応する駆動パルスが出力され、力率改善回路2は、第2のリアクトルL2、第2のスイッチ素子Q2、及び第2の整流素子D2を動作ユニット(以下、第2の動作ユニットという)とする昇圧回路として機能する。この間、ドライブ回路1(29)からの駆動パルスの出力は停止され(Highレベルに固定され)、第1のスイッチ素子Q1はオン状態に固定される。これによって、第1のスイッチ素子Q1のソース−ドレイン間を介した電流のリターンパスが形成される。 In the negative half cycle period, a drive pulse corresponding to a predetermined on-time and cycle described later is output from the drive circuit 2 (30) to the second switch element Q2, and the power factor improvement circuit 2 The second reactor L2, the second switching element Q2, and the second rectifying element D2 function as a booster circuit having an operation unit (hereinafter referred to as a second operation unit). During this time, the output of the drive pulse from the drive circuit 1 (29) is stopped (fixed to the High level), and the first switch element Q1 is fixed to the ON state. As a result, a current return path is formed between the source and drain of the first switch element Q1.

ここで、スイッチ素子制御回路10は、ドライブ回路1、2(29、30)から第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2に対して出力される駆動パルスに対応するスイッチング動作のオン時間及び周期(オン時間+オフ時間)を、次のようにして制御するものである。   Here, the switch element control circuit 10 has an ON time and a period of the switching operation corresponding to the drive pulses output from the drive circuits 1 and 2 (29, 30) to the first and second switch elements Q1 and Q2. (ON time + OFF time) is controlled as follows.

スイッチ素子制御回路10において、PFC電圧検出回路9からの出力信号は、PFC電圧AD変換部21に入力されてA/D変換され、それによって得られたPFC電圧に相当するデジタルデータがデューティ演算部22に出力される。デューティ演算部22では、PFC電圧AD変換部21から入力されたデータと予め設定された目標電圧に相当するデータとの誤差から、PID演算を用いることにより、1回のスイッチング動作におけるオン時間が導出され、導出されたオン時間を指定するデータがデューティリミッタ部23に出力される。 In the switch element control circuit 10, the output signal from the PFC voltage detection circuit 9 is input to the PFC voltage AD conversion unit 21 and A / D converted, and the digital data corresponding to the PFC voltage obtained thereby is the duty calculation unit. 22 is output. The duty calculator 22 derives the on-time in one switching operation from the error between the data input from the PFC voltage AD converter 21 and the data corresponding to the preset target voltage by using the PID calculation. Then, the data specifying the derived on-time is output to the duty limiter unit 23.

デューティリミッタ部23では、デューティ演算部22で導出されたオン時間が、予め定められた範囲内にあるかどうかが判別され、範囲内にある場合には、デューティ演算部22から入力されたオン時間を指定するデータが、そのままPFC用PWM出力制御部28に出力される。また、デューティ演算部22で導出されたオン時間が上記範囲の上限値よりも大きい場合、及び、オン時間が上記範囲の下限値よりも小さい場合には、オン時間を指定するデータが、それぞれ上記上限値及び下限値に置き換えられ、置き換えられたデータが、PFC用PWM出力制御部28に出力される。 The duty limiter 23 determines whether or not the on-time derived by the duty calculator 22 is within a predetermined range. If the on-time is within the range, the on-time input from the duty calculator 22 is determined. Is directly output to the PFC PWM output control unit 28. Further, when the on time derived by the duty calculator 22 is larger than the upper limit value of the above range and when the on time is smaller than the lower limit value of the above range, the data specifying the on time are respectively The replaced data is replaced with the upper limit value and the lower limit value, and the replaced data is output to the PFC PWM output control unit 28.

さらに、スイッチ素子制御回路10において、L1電流検出回路6からの出力信号は、比較器1(26)に入力され、比較器1(26)において、その値がゼロ電流に相当するものであるか否かが判別される。比較器1(26)は、L1電流検出回路6からの出力信号が、ゼロ電流に相当するものであった場合、ゼロ電流を検出したことを示す信号(以下、ON信号ともいう)をPFC用PWM出力制御部28に出力する。すなわち、比較器1(26)は、L1電流検出回路6の出力信号から、その値がゼロ電流に相当するという情報(第1タイミング情報)を検出するものであり、この情報は、後述するように、第1のスイッチ素子Q1の周期を決定するために用いられる。   Further, in the switching element control circuit 10, the output signal from the L1 current detection circuit 6 is input to the comparator 1 (26), and in the comparator 1 (26), the value corresponds to zero current. It is determined whether or not. When the output signal from the L1 current detection circuit 6 corresponds to zero current, the comparator 1 (26) uses a signal indicating that zero current has been detected (hereinafter also referred to as an ON signal) for PFC. Output to the PWM output control unit 28. That is, the comparator 1 (26) detects information (first timing information) that the value corresponds to zero current from the output signal of the L1 current detection circuit 6, and this information will be described later. And used to determine the period of the first switch element Q1.

同様に、L2電流検出回路7からの出力信号は、比較器2(27)に入力され、比較器2(27)において、その値がゼロ電流に相当するものであるか否かが判別される。比較器2(27)は、L2電流検出回路7からの出力信号が、ゼロ電流に相当するものであった場合、そのON信号をPFC用PWM出力制御部28に出力する。すなわち、比較器2(27)は、L2電流検出回路7からの出力信号から、その値がゼロ電流に相当するという第1タイミング情報を検出するものである。 Similarly, the output signal from the L2 current detection circuit 7 is input to the comparator 2 (27), and the comparator 2 (27) determines whether or not the value corresponds to zero current. . When the output signal from the L2 current detection circuit 7 corresponds to zero current, the comparator 2 (27) outputs the ON signal to the PFC PWM output control unit 28. That is, the comparator 2 (27) detects the first timing information that the value corresponds to zero current from the output signal from the L2 current detection circuit 7.

そして、PFC用PWM出力制御部28による、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間におけるスイッチング動作の制御は、次の通りである。
PFC用PWM出力制御部28は、デューティリミッタ部23から入力されたオン時間を用いて、そのオン時間に対応する駆動パルスを指定する指令信号を生成し、ドライブ回路1(29)に出力する。ドライブ回路1(29)から対応する駆動パルスが出力され、第1のスイッチ素子Q1がターンオンすると、交流電源Vacから第1のリアクトルL1を介して第1のスイッチ素子Q1に電流が流れ初め、図4に示すように、L1電流検出回路6によって検出される電流値が増大する。
The control of the switching operation during the drive period of the first switch element Q1 by the PFC PWM output control unit 28 is as follows.
The PFC PWM output control unit 28 uses the on-time input from the duty limiter unit 23 to generate a command signal designating a drive pulse corresponding to the on-time, and outputs the command signal to the drive circuit 1 (29). When a corresponding drive pulse is output from the drive circuit 1 (29) and the first switch element Q1 is turned on, a current starts to flow from the AC power supply Vac to the first switch element Q1 via the first reactor L1. As shown in FIG. 4, the current value detected by the L1 current detection circuit 6 increases.

その後、上述したように決定されたオン時間Rdonの経過後、ドライブ回路1(29)から出力される駆動パルスに従って第1のスイッチ素子Q1がターンオフすると、交流電源Vacから第1のリアクトルL1及び第1の整流素子D1を経て平滑コンデンサC1を充電するように電流が流れ、第1のスイッチ素子Q1のターンオン時に第1のリアクトルL1に蓄積されたエネルギ−が放電されるにつれて、L1電流検出回路6によって検出される電流値は減少し、放電の完了とともにゼロになる。 Thereafter, after the on-time Rdon determined as described above has elapsed, when the first switch element Q1 is turned off according to the drive pulse output from the drive circuit 1 (29), the first reactor L1 and the first reactor L1 and the second As the current flows so as to charge the smoothing capacitor C1 through one rectifying element D1, and the energy stored in the first reactor L1 is discharged when the first switch element Q1 is turned on, the L1 current detection circuit 6 The current value detected by the value decreases and becomes zero when the discharge is completed.

そして、PFC用PWM出力制御部28は、比較器1(26)からこのゼロ電流に対応するON信号が入力されると、その時点でデューティリミッタ部23から入力されている最新のオン時間を使用して、次の駆動パルスに対応する指令信号をドライブ回路1(29)に出力し、第1のスイッチ素子Q1は、ドライブ回路1(29)から出力される駆動パルスに従ってターンオンする。これによって、第1のスイッチ素子Q1の直前のスイッチング動作におけるオフ時間(ひいては、そのスイッチング動作の周期t)が決定され、以後、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間において、この制御が繰り返される。 When the ON signal corresponding to the zero current is input from the comparator 1 (26), the PFC PWM output control unit 28 uses the latest on-time input from the duty limiter unit 23 at that time. Then, a command signal corresponding to the next drive pulse is output to the drive circuit 1 (29), and the first switch element Q1 is turned on according to the drive pulse output from the drive circuit 1 (29). As a result, the off time (and hence the period t of the switching operation) in the switching operation immediately before the first switch element Q1 is determined, and thereafter this control is repeated in the drive period of the first switch element Q1.

尚、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間を通じて、ドライブ回路2(30)に対しては、PFC用PWM出力制御部28から、駆動パルスの出力を停止して第2のスイッチ素子Q2をオン状態に固定するための指令信号が出力されている。   Note that, during the drive period of the first switch element Q1, for the drive circuit 2 (30), the output of the drive pulse is stopped from the PFC PWM output control unit 28 and the second switch element Q2 is turned on. The command signal for fixing to is output.

ここで、PFC用PWM出力制御部28の、第2のスイッチ素子Q2の駆動期間におけるスイッチング動作の制御については、上述した第1のスイッチ素子Q1の駆動期間におけるスイッチング動作の制御と同様のものであり、上述の説明において、第1のスイッチ素子Q1、第1のリアクトルL1、第1の整流素子D1、L1電流検出回路6、比較器1(26)、ドライブ回路1(29)、ドライブ回路2(30)を、それぞれ第2のスイッチ素子Q2、第2のリアクトルL2、第2の整流素子D2、L2電流検出回路7、比較器2(27)、ドライブ回路2(30)、及びドライブ回路1(29)に読み替えることにより、その説明を省略する。 Here, the control of the switching operation in the drive period of the second switch element Q2 of the PFC PWM output control unit 28 is the same as the control of the switching operation in the drive period of the first switch element Q1 described above. In the above description, the first switch element Q1, the first reactor L1, the first rectifier element D1, the L1 current detection circuit 6, the comparator 1 (26), the drive circuit 1 (29), and the drive circuit 2 are provided. (30), the second switch element Q2, the second reactor L2, the second rectifier element D2, the L2 current detection circuit 7, the comparator 2 (27), the drive circuit 2 (30), and the drive circuit 1 respectively. By replacing with (29), the description is omitted.

また、スイッチング電源装置1には、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作において許容される最大周期が予め設定されており、スイッチ素子制御回路10は、その最大周期を計時するためのPWM用タイマを備えるものである。そして、PFC用PWM出力制御部28は、1個の駆動パルスの出力時点から最大周期が経過するまでに、比較器1(26)からゼロ電流に対応するON信号が入力されなかった場合には、最大周期に到達した時点で、デューティリミッタ部23から入力されている最新のオン時間を使用して、次の駆動パルスに対応する指令信号をドライブ回路1(29)に出力するものである。 Further, the switching power supply device 1 is preset with a maximum cycle allowed in the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2, and the switch element control circuit 10 measures the maximum cycle. The PWM timer is provided. Then, the PFC PWM output control unit 28, when an ON signal corresponding to zero current is not input from the comparator 1 (26) until the maximum period elapses from the time point when one drive pulse is output. When the maximum period is reached, the command signal corresponding to the next drive pulse is output to the drive circuit 1 (29) using the latest on-time input from the duty limiter unit 23.

例えば、PWM用タイマは、スイッチ素子制御回路10に入力されるクロック信号(図示は省略する)に従って、そのカウント値がカウントアップされる所謂フリーランカウンタによって構成されており、予め設定されたカウント値の最小値Cminから最大値Cmaxまでカウントアップするために必要な時間により、上記最大周期が設定されるものであってもよい。 For example, the PWM timer is configured by a so-called free-run counter whose count value is counted up in accordance with a clock signal (not shown) input to the switch element control circuit 10, and a preset count value The maximum period may be set according to the time required to count up from the minimum value Cmin to the maximum value Cmax.

この場合、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間では、PFC用PWM出力制御部28は、図4に示すように、比較器1(26)からゼロ電流に対応するON信号が入力される度に、PWM用タイマのカウント値を最小値Cminにリセットし(タイマクリア)、その時点からカウントアップを開始する(タイマセット)という動作を実行する。そして、第1のスイッチ素子Q1のいずれかのスイッチング動作において、比較器1(26)からのON信号が入力されないまま、PWM用タイマのカウント値が最大値Cmaxに到達した場合には、PFC用PWM出力制御部28は、PWM用タイマのクリア及びセットを実行するとともに、その時点で、次の駆動パルスに対応する指令信号をドライブ回路1(29)に出力する。これによって、直前のスイッチング動作の周期は、強制的に最大周期tmaxに設定される。PWM用タイマは、第2のスイッチ素子Q2の駆動期間においても、同様に動作するものである。 In this case, during the drive period of the first switch element Q1, the PFC PWM output controller 28 receives an ON signal corresponding to zero current from the comparator 1 (26) as shown in FIG. Then, the count value of the PWM timer is reset to the minimum value Cmin (timer clear), and the count-up is started from that point (timer set). In the switching operation of any of the first switch elements Q1, when the count value of the PWM timer reaches the maximum value Cmax without receiving the ON signal from the comparator 1 (26), the PFC The PWM output control unit 28 clears and sets the PWM timer, and at that time, outputs a command signal corresponding to the next drive pulse to the drive circuit 1 (29). Thereby, the cycle of the immediately preceding switching operation is forcibly set to the maximum cycle tmax. The PWM timer operates in the same manner even during the drive period of the second switch element Q2.

尚、スイッチ素子制御回路10は、比較器1(26)におけるON信号の発生、及び、比較器2(27)におけるON信号の発生により、PFC用PWM出力制御部28で実行される制御手順に割り込みがかかるように構成されており、PWM用タイマのクリア及びセット及び(必要な場合には)次の駆動パルス出力に移行するための手順は、それぞれの割り込みハンドラで処理されるものであってもよい。   The switch element control circuit 10 performs a control procedure executed by the PFC PWM output control unit 28 by generating an ON signal in the comparator 1 (26) and generating an ON signal in the comparator 2 (27). It is configured to interrupt, and the procedures for clearing and setting the PWM timer and shifting to the next drive pulse output (if necessary) are handled by the respective interrupt handlers. Also good.

このように、スイッチング制御部5は、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作におけるオン時間を、PFC電圧の目標電圧と検出電圧との誤差に応じて決定することによって、PFC電圧を所定の目標電圧とするように、力率改善回路2をPWM制御するものである。また、スイッチング制御部5は、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を、そのターンオフ後、第1及び第2のリアクトルL1、L2に流れる入力電流がゼロになった後にターンオンするという、所謂臨界モードで制御するものであるため、個々のスイッチング動作のオフ時間は、PFC電圧の目標電圧、入力される交流電源Vac電圧の瞬時値、第1及び第2のリアクトルL1、L2のインダクタンス、負荷回路3に供給される電力等に応じて定まることとなり、スイッチング動作の周期(スイッチング周波数)についても、これらの条件に応じて変化するものである。   As described above, the switching control unit 5 determines the ON time in the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 according to the error between the target voltage of the PFC voltage and the detection voltage. The power factor correction circuit 2 is subjected to PWM control so that is a predetermined target voltage. Further, the switching control unit 5 turns on the switching operation of the first and second switching elements Q1 and Q2 after the input current flowing through the first and second reactors L1 and L2 becomes zero after the turn-off. Since the control is performed in a so-called critical mode, the off time of each switching operation is the target voltage of the PFC voltage, the instantaneous value of the input AC power supply Vac voltage, and the first and second reactors L1 and L2. It is determined according to the inductance, power supplied to the load circuit 3, and the like, and the cycle of the switching operation (switching frequency) also changes according to these conditions.

ここで、力率改善回路2において、第3〜第6の整流素子D3、D4、D5、D6の機能について説明すれば、次の通りである。力率改善回路2では、第3及び第4の整流素子D3、D4によって、力率改善回路の出力グランド(平滑コンデンサC1の第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2と接続される側の一端)と交流電源Vacの両端が接続されており、交流電源Vacの両端が出力グランドからフローティングとならないため、絶縁手段等を要しない簡易な回路によりAC電圧検出回路8を構成することができる。また、第5及び第6の整流素子D5、D6は、力率改善回路2の起動直後(第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作が開始する前)に、交流電源Vacから平滑コンデンサC1が充電される経路を形成するものである。加えて、力率改善回路2が、第3〜第6の整流素子D3、D4、D5、D6を備えることによって、第1及び第2のリアクトルL1、L2に発生するリンギングを抑制し、それによって、EMIノイズを低減することが可能となる。   Here, functions of the third to sixth rectifying elements D3, D4, D5, and D6 in the power factor correction circuit 2 will be described as follows. In the power factor correction circuit 2, the third and fourth rectifier elements D3 and D4 are connected to the output ground of the power factor correction circuit (one end of the smoothing capacitor C1 on the side connected to the first and second switch elements Q1 and Q2). ) And the both ends of the AC power supply Vac are connected, and both ends of the AC power supply Vac are not floated from the output ground. Therefore, the AC voltage detection circuit 8 can be configured by a simple circuit that does not require an insulating means or the like. The fifth and sixth rectifying elements D5 and D6 are smoothed from the AC power supply Vac immediately after the power factor correction circuit 2 is started (before the switching operations of the first and second switch elements Q1 and Q2 are started). A path for charging the capacitor C1 is formed. In addition, the power factor correction circuit 2 includes the third to sixth rectifying elements D3, D4, D5, and D6, thereby suppressing ringing generated in the first and second reactors L1 and L2, thereby EMI noise can be reduced.

また、スイッチング電源装置1において、スイッチング制御部5のPFC用PWM出力制御部28は、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作の臨界モード制御において、オフ状態の第1のスイッチ素子Q1(または、第2のスイッチ素子Q2)を、比較器1(26)(または、比較器2(27))からゼロ電流に対応するON信号が入力された直後にターンオンさせるものであってもよく、あるいは、比較器1(26)(または、比較器2(27))からゼロ電流に対応ON信号が入力された後、第1のリアクトルL1と第1のスイッチ素子Q1の寄生容量(または、第2のリアクトルL2と第2のスイッチ素子Q2の寄生容量)との電圧共振によって、第1のスイッチ素子Q1(または、第2のスイッチ素子Q2)のドレイン−ソース間電圧が極小値まで低下するのを待ち、その時点で第1のスイッチ素子Q1(第2のスイッチ素子Q2)をターンオンさせる、所謂擬似共振制御を実行するものであってもよい。   In the switching power supply 1, the PFC PWM output control unit 28 of the switching control unit 5 is the first switch element in the off state in the critical mode control of the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2. Q1 (or second switch element Q2) may be turned on immediately after an ON signal corresponding to zero current is input from comparator 1 (26) (or comparator 2 (27)). Alternatively, after the ON signal corresponding to zero current is input from the comparator 1 (26) (or the comparator 2 (27)), the parasitic capacitance (or the first capacitor L1 and the first switching element Q1) (or , By the voltage resonance between the second reactor L2 and the parasitic capacitance of the second switch element Q2, the first switch element Q1 (or the second switch element Q2) Rain - Wait for the source voltage drops to a minimum value, thereby turning on the first switching element Q1 at the time (the second switch element Q2), it may be configured to perform so-called quasi-resonant control.

さらに、スイッチング電源装置1は、L1電流検出回路6及びL2電流検出回路7の構成によって限定されるものではなく、交流電源Vacから第1のリアクトルL1及び第2リアクトルL2を通じて流れる入力電流がゼロ電流となった場合に、それに相当する信号を出力可能である限り、任意の適切な回路により構成することができる。例えば、L1電流検出回路6及びL2電流検出回路7は、カレントトランスを用いて構成するものであってもよく、または、第1のリアクトルL1及び第2のリアクトルL2のそれぞれと磁心を共有する二次巻線を用いて構成するものであってもよい。   Furthermore, the switching power supply device 1 is not limited by the configurations of the L1 current detection circuit 6 and the L2 current detection circuit 7, and the input current flowing from the AC power supply Vac through the first reactor L1 and the second reactor L2 is zero current. In such a case, any appropriate circuit can be used as long as the corresponding signal can be output. For example, the L1 current detection circuit 6 and the L2 current detection circuit 7 may be configured using a current transformer, or may share two magnetic cores with each of the first reactor L1 and the second reactor L2. You may comprise using a next winding.

次に、図5を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置及びその制御方法の特徴である、スイッチング電源装置1における異常判定手順の一例について説明する。
この例の場合、スイッチ素子制御回路10は、上述したPWM用タイマに加えて、異常判定タイマ1と異常判定タイマ2を備えており、これらの異常判定タイマ1及び異常判定タイマ2により、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作の周期に関連する異常判定のための第1の期間を計時することによって、スイッチング電源装置1に異常が発生したことを判定するものである。
Next, an example of an abnormality determination procedure in the switching power supply device 1 that is a feature of the switching power supply device and the control method thereof according to the present invention will be described with reference to FIG.
In this example, the switch element control circuit 10 includes an abnormality determination timer 1 and an abnormality determination timer 2 in addition to the PWM timer described above. In addition, it is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device 1 by measuring a first period for determining an abnormality related to the cycle of the switching operation of the second switch elements Q1 and Q2.

ここで、異常判定タイマ1及び異常判定タイマ2は、PWM用タイマと同様に、スイッチ素子制御回路10に入力されるクロック信号(図示は省略する)に従って、そのカウント値がカウントアップされる所謂フリーランカウンタによって構成されており、予め設定されたカウント値の最小値から最大値までカウントアップするために必要な時間により、上記第1の期間が設定されるものであってもよい。   Here, the abnormality determination timer 1 and the abnormality determination timer 2 are so-called free registers whose count values are counted up in accordance with a clock signal (not shown) input to the switch element control circuit 10 as in the PWM timer. It may be constituted by a run counter, and the first period may be set according to a time required for counting up from a preset minimum value to a maximum value.

図5に示す異常判定手順では、まず、比較器1(26)にON信号が発生したか否か(すなわち、L1電流検出回路6の出力信号から、ゼロ電流に相当する値が検出されたか否か)が判別される(ステップS1)。そして、発生したと判別された場合(Yes)には、PFC用PWM出力制御部28は、異常判定タイマ1のカウント値を最小値にリセットし(タイマクリア)、その時点からカウントアップを開始し(タイマセット)、次いで、異常判定タイマ1が満了したか否か(カウント値が最大値に到達したか否か)を判別する(ステップS4)。一方、ステップS1において、比較器1(26)にON信号が発生していないと判別された場合(No)には、制御は、直接ステップS4に移行する。   In the abnormality determination procedure shown in FIG. 5, first, whether or not an ON signal is generated in the comparator 1 (26) (that is, whether or not a value corresponding to zero current is detected from the output signal of the L1 current detection circuit 6). Is determined (step S1). If it is determined that the error has occurred (Yes), the PFC PWM output control unit 28 resets the count value of the abnormality determination timer 1 to the minimum value (timer clear), and starts counting up from that point. Next, it is determined whether or not the abnormality determination timer 1 has expired (whether or not the count value has reached the maximum value) (step S4). On the other hand, when it is determined in step S1 that no ON signal is generated in the comparator 1 (26) (No), the control directly proceeds to step S4.

ステップS4において、異常判定タイマ1が満了してない(No)と判別された場合には、異常判定タイマ1のカウント値を保持して(すなわち、直前のタイマセットからの計時を持続した状態で)(ステップS5)、制御は、ステップS6に移行する。
ステップS6では、比較器2(27)にON信号が発生したか否か(すなわち、L2電流検出回路7からの出力信号から、ゼロ電流に相当する値が検出されたか否か)が判別される。そして、発生した場合(Yes)には、PFC用PWM出力制御部28は、異常判定タイマ2のカウント値を最小値にリセットし(タイマクリア)、その時点からカウントアップを開始して(タイマセット)、次いで、異常判定タイマ2が満了したか否か(カウント値が最大値に到達したか否か)が判別される(ステップS9)。一方、ステップS6において、比較器2(27)にON信号が発生していないと判別された場合(No)には、制御は、直接ステップS9に移行する。
If it is determined in step S4 that the abnormality determination timer 1 has not expired (No), the count value of the abnormality determination timer 1 is held (that is, in a state in which the time measurement from the immediately preceding timer set is continued). (Step S5), the control proceeds to Step S6.
In step S6, it is determined whether or not an ON signal is generated in the comparator 2 (27) (that is, whether or not a value corresponding to zero current is detected from the output signal from the L2 current detection circuit 7). . If it occurs (Yes), the PFC PWM output control unit 28 resets the count value of the abnormality determination timer 2 to the minimum value (timer clear), and starts counting up from that point (timer set) Then, it is determined whether or not the abnormality determination timer 2 has expired (whether or not the count value has reached the maximum value) (step S9). On the other hand, if it is determined in step S6 that no ON signal is generated in the comparator 2 (27) (No), the control directly proceeds to step S9.

ステップS9において、異常判定タイマ2が満了してない(No)と判別された場合には、異常判定タイマ2のカウント値を保持して(すなわち、直前のタイマセットからの計時を持続した状態で)(ステップS10)、制御は、ステップS1に復帰する。   If it is determined in step S9 that the abnormality determination timer 2 has not expired (No), the count value of the abnormality determination timer 2 is held (that is, in a state in which the time measurement from the immediately preceding timer set is continued). (Step S10), the control returns to Step S1.

また、ステップS4において、異常判定タイマ1が満了したと判別された場合(Yes)、及び、ステップS10において、異常判定タイマ2が満了したと判別された場合(Yes)には、異常が発生したと判定され、PFC用PWM出力制御部28は、ドライブ回路1(29)及びドライブ回路2(30)に対して第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を(好ましくはオフ状態)で停止させるための指令信号を出力し、ドライブ回路1(29)及びドライブ回路2(30)は、この指令信号に従って駆動パルスの出力を停止する(言い換えれば、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を、好ましくはオフ状態で、停止させる)(ステップS11)。   Further, when it is determined in step S4 that the abnormality determination timer 1 has expired (Yes) and in step S10, it is determined that the abnormality determination timer 2 has expired (Yes), an abnormality has occurred. The PFC PWM output control unit 28 performs the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 on the drive circuit 1 (29) and the drive circuit 2 (30) (preferably in an off state). In response to the command signal, the drive circuit 1 (29) and the drive circuit 2 (30) stop outputting the drive pulse (in other words, the first and second switch elements Q1). , Q2 is preferably stopped in the off state) (step S11).

図5に示す異常判定手順によれば、ステップS1〜S10の手順の繰り返しの間に、最後に異常判定タイマ1がセットされた後、比較器1(26)のオン信号が発生しないまま異常判定タイマ1が満了する事象、または、最後に異常判定タイマ2がセットされた後、比較器2(27)のオン信号が発生しないまま異常判定タイマ2が満了する事象のいずれか一方が発生した場合、異常が発生したと判定されて、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を停止するという保護動作が実行されることになる。   According to the abnormality determination procedure shown in FIG. 5, during the repetition of steps S1 to S10, the abnormality determination timer 1 is set last, and then the abnormality determination is performed without generating the ON signal of the comparator 1 (26). When either the event that the timer 1 expires or the event that the abnormality determination timer 2 expires without the ON signal of the comparator 2 (27) occurring after the abnormality determination timer 2 is set last Therefore, it is determined that an abnormality has occurred, and the protection operation of stopping the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 is executed.

図5に示す異常判定手順は、このように異常判定タイマ1及び異常判定タイマ2を使用して、L1電流検出回路6の出力信号から、その値がゼロ電流に相当するものであるという情報が検出されない状態、及び、L2電流検出回路7の出力信号から、その値がゼロ電流に相当するものであるという情報が検出されない状態のいずれか一方が、第1の期間を超えて継続したことを検出するものである。 The abnormality determination procedure shown in FIG. 5 uses the abnormality determination timer 1 and the abnormality determination timer 2 as described above, and information indicating that the value corresponds to zero current from the output signal of the L1 current detection circuit 6. That either one of the undetected state and the state in which the information that the value corresponds to zero current is not detected from the output signal of the L2 current detection circuit 7 has continued beyond the first period. It is to detect.

そして、L1電流検出回路6の出力信号から、その値がゼロ電流に相当するものであるという情報が検出されない状態が長期間継続することは、第1のリアクトルL1、第1のスイッチ素子Q1、及び第1の整流素子D1からなる動作ユニット(並びにこの動作ユニットを動作させるための他の回路系)に何らかの異常(例えば、第1のスイッチ素子Q1の動作停止)が発生した可能性が高いこと、及び、L2電流検出回路7の出力信号から、その値がゼロ電流に相当するものであるという情報が検出されない状態が長期間継続することは、第2のリアクトルL1、第2のスイッチ素子Q2、及び第2の整流素子D2からなる動作ユニット(並びにこの動作ユニットを動作させるための他の回路系)に何らかの異常(例えば、第2のスイッチ素子Q2の動作停止)が発生した可能性が高いことを意味する。 The state in which the information that the value corresponds to zero current is not detected from the output signal of the L1 current detection circuit 6 continues for a long period of time indicates that the first reactor L1, the first switch element Q1, And there is a high possibility that some abnormality (for example, operation stop of the first switch element Q1) has occurred in the operation unit (and other circuit system for operating this operation unit) composed of the first rectifier element D1. In addition, the fact that the information that the value corresponds to zero current is not detected from the output signal of the L2 current detection circuit 7 continues for a long period of time indicates that the second reactor L1 and the second switch element Q2 , And the second rectifying element D2 (and other circuit system for operating the operation unit), there is some abnormality (for example, the second switch element). This means that there is a high possibility that the operation of the child Q2 has stopped.

したがって、スイッチング電源装置1において、異常判定のための第1の期間は、このような異常の発生を通常動作と識別するために必要であって、かつ、装置の異常を可能な限り迅速に検出できる期間長とすることが好ましい。但し、力率改善回路2では、両方の動作ユニットが正常に動作している場合でも、通常、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間(正の半サイクル期間)中、L2電流検出回路7でゼロ電流は検出されず、また、第2のスイッチ素子Q2の駆動期間(負の半サイクル期間)中、L1電流検出回路6でゼロ電流は検出されないため、異常判定のための第1の期間は、少なくとも交流電源Vacの正常動作の半周期よりも長い期間長を有するように設定する必要がある。
例えば、第1の期間を、「交流電源Vacの正常動作の半周期」+「実質的な異常判定期間」と見なした場合、「実質的な異常判定期間」を、交流電源Vacの半周期よりも長い期間とし、第1の期間を、交流電源Vacの1周期よりも長い期間とするものであってもよい。
Therefore, in the switching power supply device 1, the first period for determining the abnormality is necessary to distinguish the occurrence of such an abnormality from the normal operation, and the abnormality of the device is detected as quickly as possible. It is preferable that the period length is as long as possible. However, in the power factor correction circuit 2, even when both operation units are operating normally, the L2 current detection circuit 7 normally performs zero during the drive period (positive half cycle period) of the first switch element Q1. No current is detected, and since the zero current is not detected by the L1 current detection circuit 6 during the driving period (negative half cycle period) of the second switch element Q2, the first period for abnormality determination is It is necessary to set the length to be longer than at least a half cycle of normal operation of the AC power supply Vac.
For example, when the first period is regarded as “half cycle of normal operation of AC power supply Vac” + “substantial abnormality determination period”, “substantial abnormality determination period” is defined as half cycle of AC power supply Vac. The first period may be longer than one cycle of the AC power supply Vac.

図5に示す異常判定手順が実装されたスイッチング電源装置1及びその制御方法によれば、上述した2つの動作ユニット(並びに動作ユニットを動作させるための他の回路系)のうちのいずれか一方のみに異常が発生してその動作が停止し、一方、他方の動作は継続されている状態を検出し、この段階で保護動作を実行することが可能となる。これによって、力率改善回路2の一方の動作ユニットのみに出力制御が集中する状態が長期間継続することによる装置の過熱、ひいては回路素子の焼損等の重大な損傷を装置が被ることを未然に防止して、装置を安全に停止させることが可能となる。 According to the switching power supply device 1 in which the abnormality determination procedure shown in FIG. 5 is implemented and its control method, only one of the two operation units (and other circuit systems for operating the operation unit) described above is used. When an abnormality occurs, the operation is stopped, while the other operation is detected, and the protection operation can be executed at this stage. As a result, the state where the output control is concentrated only on one of the operation units of the power factor correction circuit 2 continues for a long period of time, so that the apparatus suffers serious damage such as overheating of the apparatus, and consequently burning of the circuit elements. And the device can be safely stopped.

そして、上述した異常判定手順は、検出部4及びスイッチ素子制御回路10を含むスイッチング制御部5のような、力率改善回路2を臨界モードPWM制御するための通常の回路系に対して、保護動作のための検出回路及び/または保護回路を別に設けることなく、スイッチ素子制御回路10で実行される通常動作の制御手順を拡張することによって実行可能なものであるため、装置の複雑化やコストの増大をまねくことなく、スイッチング電源装置1の異常発生を検出するとともに適切な保護動作を実行し、装置の安全を確保することが可能となる。   The abnormality determination procedure described above protects a normal circuit system for critical mode PWM control of the power factor correction circuit 2 such as the switching control unit 5 including the detection unit 4 and the switch element control circuit 10. Since it can be executed by extending the control procedure of the normal operation executed by the switch element control circuit 10 without separately providing a detection circuit and / or a protection circuit for operation, the complexity and cost of the device are increased. It is possible to detect the occurrence of an abnormality in the switching power supply device 1 and execute an appropriate protection operation to ensure the safety of the device.

また、図5に示す異常判定手順では、最後に異常判定タイマ1がセットされた後、比較器1(26)のオン信号が発生しないまま異常判定タイマ1が満了する事象、及び、最後に異常判定タイマ2がセットされた後、比較器2(27)のオン信号が発生しないまま異常判定タイマ2が満了する事象のいずれか一方が発生した場合に、異常が発生したと判定するものとしたが、図5に示す異常判定手順を、これらの事象の両方が発生した場合に異常が発生したと判定するように(例えば、ステップS4におけるYesの判別とステップS9におけるYesの判別のAND条件でステップS11を実行するように)変更することは容易である。   Further, in the abnormality determination procedure shown in FIG. 5, after the abnormality determination timer 1 is finally set, the abnormality determination timer 1 expires without the ON signal of the comparator 1 (26) being generated, and finally the abnormality is detected. After the determination timer 2 is set, it is determined that an abnormality has occurred when any one of the events that cause the abnormality determination timer 2 to expire without generating the ON signal of the comparator 2 (27) occurs. However, the abnormality determination procedure shown in FIG. 5 is determined so as to determine that an abnormality has occurred when both of these events occur (for example, in the AND condition of the determination of Yes in step S4 and the determination of Yes in step S9). It is easy to change (to perform step S11).

この場合でも、スイッチング電源装置1及びその制御方法は、少なくとも、力率改善回路2を臨界モードPWM制御するための通常の回路系を二重系にすることなく、スイッチング電源装置1の異常発生を検出するとともに適切な保護動作を実行し、装置の安全を確保することが可能である点で、有利なものである。 Even in this case, the switching power supply device 1 and its control method can at least generate an abnormality in the switching power supply device 1 without making the normal circuit system for performing the critical mode PWM control of the power factor correction circuit 2 double. This is advantageous in that it can detect and execute an appropriate protective action to ensure the safety of the device.

尚、図5に示す異常判定手順は、スイッチ素子制御回路10で実行される制御手順の全体から、異常判定に関わる部分のみを抽出して記載したものであり、その異常判定手順は、制御手順の全体の中の任意の適切な時点で実行されるものである。また、その際、連続する手順として記載された任意の2つのステップの間(ステップS10からS1への復帰の間を含む)に、通常動作のために必要な任意のステップが実行されるものであってもよい。 The abnormality determination procedure shown in FIG. 5 is described by extracting only the part related to abnormality determination from the entire control procedure executed by the switch element control circuit 10, and the abnormality determination procedure is the control procedure. It is executed at any appropriate point in time. Further, at this time, any two steps necessary for normal operation are executed between any two steps described as a continuous procedure (including the return from step S10 to S1). There may be.

さらに、図5に示すフローチャートでは、異常判定手順を、ステップS1から順に実行される一連のステップとして示したが、スイッチ素子制御回路10で実行される異常判定手順において、比較器1(26)のON信号の発生、及び、比較器2(27)のON信号の発生は、割り込みによってPFC用PWM出力制御部28に検出され、その後異常判定タイマ1のクリア並びにセット、及び、異常判定タイマ2のクリア並びにセットの手順は、PWM用タイマのクリア並びにセット等と同様に、それぞれの割り込みハンドラで処理されるものであってもよい。   Furthermore, in the flowchart shown in FIG. 5, the abnormality determination procedure is shown as a series of steps executed in order from step S <b> 1. However, in the abnormality determination procedure executed by the switch element control circuit 10, the comparator 1 (26) The generation of the ON signal and the generation of the ON signal of the comparator 2 (27) are detected by the PFC PWM output control unit 28 by interruption, and then the abnormality determination timer 1 is cleared and set, and the abnormality determination timer 2 The procedure for clearing and setting may be processed by each interrupt handler in the same manner as for clearing and setting the PWM timer.

ここで、図5に示す異常判定手順は、力率改善回路2を構成する2つの動作ユニットのうちの片方が停止することによって、もう片方の動作ユニットに出力制御が集中した状態を効果的に検出するものであった。しかし、力率改善回路2において、片方の動作ユニットのみに出力制御が集中する状態は、入力される交流電源Vacの波形自体、及び、スイッチング電源装置1において交流電源Vacを検出し、その極性を判別し、第1の駆動期間と第2の駆動期間を設定するための制御系(例えば、AC電圧検出回路8、AC電圧変換部24、AC極性判定部25、PFC用PWM出力制御部28)のいずれか一方または両方に異常が生じ、第1の駆動期間(実際の正の半サイクル期間または制御系によって正の半サイクル期間と設定された期間)と第2の駆動期間(実際の負の半サイクル期間または制御系によって負の半サイクル期間と設定された期間)の期間長の比が、50%から著しくずれた場合にも生じ得る。   Here, the abnormality determination procedure shown in FIG. 5 effectively prevents the output control from being concentrated on the other operation unit by stopping one of the two operation units constituting the power factor correction circuit 2. It was something to detect. However, in the power factor correction circuit 2, when the output control is concentrated only on one of the operation units, the waveform of the input AC power supply Vac itself and the AC power supply Vac are detected in the switching power supply device 1, and the polarity is determined. A control system for determining and setting the first drive period and the second drive period (for example, AC voltage detection circuit 8, AC voltage conversion unit 24, AC polarity determination unit 25, PFC PWM output control unit 28) One or both of the first drive period (actual positive half-cycle period or a period set as a positive half-cycle period by the control system) and the second drive period (actual negative half-cycle period). This can also occur if the ratio of the lengths of the half-cycle period or the period set as the negative half-cycle period by the control system) deviates significantly from 50%.

次に、図6を参照して、スイッチング電源装置1において、このような異常に対処するための異常判定手順の例について説明する。この場合、スイッチ素子制御回路10は、異常判定タイマ3を備えており、この異常判定タイマ3により、交流電源Vacの極性反転に関連する異常判定のための第2の期間を計時することによって、スイッチング電源装置1に異常が発生したことを判定するものである。   Next, with reference to FIG. 6, an example of an abnormality determination procedure for dealing with such an abnormality in the switching power supply device 1 will be described. In this case, the switch element control circuit 10 includes an abnormality determination timer 3, and by measuring the second period for abnormality determination related to polarity reversal of the AC power supply Vac by the abnormality determination timer 3, It is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device 1.

異常判定タイマ3は、PWM用タイマ、異常判定タイマ1、及び異常判定タイマ2と同様に、スイッチ素子制御回路10に入力されるクロック信号(図示は省略する)に従って、そのカウント値がカウントアップされる所謂フリーランカウンタによって構成されており、予め設定されたカウント値の最小値から最大値までカウントアップするために必要な時間により、上記第2の期間が設定されるものであってもよい。 As with the PWM timer, the abnormality determination timer 1 and the abnormality determination timer 2, the abnormality determination timer 3 counts up its count value according to a clock signal (not shown) input to the switch element control circuit 10. The so-called free-run counter may be used, and the second period may be set according to the time required to count up from a preset minimum value to a maximum value.

図6に示す異常判定手順において、PFC用PWM出力制御部28は、まず、交流電源Vacの極性反転が発生したか否かを判別する(ステップS101)。この判別は、例えば、AC極性判定部25から入力される信号に基づいて、交流電源Vacのその時点の極性と直前の極性とを比較して、正から負、または、負から正への変化があったか否かを判別することにより実行される。この場合、スイッチ素子制御回路10は、AC電圧変換部24及びAC極性判定部25を経て、PFC用PWM出力制御部28によるこの判別によって、AC電圧検出回路8の出力信号から、交流電源Vacの極性が反転したという、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間と第2のスイッチ素子Q2の駆動期間との切替え時点に対応する情報(第2タイミング情報)を検出するものである。   In the abnormality determination procedure shown in FIG. 6, the PFC PWM output control unit 28 first determines whether or not the polarity inversion of the AC power supply Vac has occurred (step S101). This determination is made, for example, by comparing the current polarity of the AC power supply Vac with the previous polarity based on a signal input from the AC polarity determination unit 25 and changing from positive to negative or from negative to positive. It is executed by determining whether or not there has been. In this case, the switching element control circuit 10 passes through the AC voltage conversion unit 24 and the AC polarity determination unit 25, and by this determination by the PFC PWM output control unit 28, from the output signal of the AC voltage detection circuit 8, the AC power supply Vac Information (second timing information) corresponding to the switching time between the drive period of the first switch element Q1 and the drive period of the second switch element Q2 that the polarity is inverted is detected.

ステップS101において、極性反転が発生したと判別された場合(Yes)には、PFC用PWM出力制御部28は、異常判定タイマ3のカウント値を最小値にリセットし(タイマクリア)、その時点からカウントアップを開始し(タイマセット)、次いで、異常判定タイマ3が満了したか否か(カウント値が最大値に到達したか否か)を判別する(ステップS104)。一方、ステップS101において、極性反転が発生していないと判別された場合(No)には、制御は、直接ステップS104に移行する。   If it is determined in step S101 that polarity reversal has occurred (Yes), the PFC PWM output control unit 28 resets the count value of the abnormality determination timer 3 to the minimum value (timer clear), and from that time point Counting up is started (timer set), and then it is determined whether or not the abnormality determination timer 3 has expired (whether or not the count value has reached the maximum value) (step S104). On the other hand, if it is determined in step S101 that polarity reversal has not occurred (No), the control directly proceeds to step S104.

ステップS104において、異常判定タイマ3が満了してない(No)と判別された場合には、異常判定タイマ3のカウント値を保持して(すなわち、直前のタイマセットからの計時を持続した状態で)(ステップS105)、制御は、ステップS101に復帰する。   If it is determined in step S104 that the abnormality determination timer 3 has not expired (No), the count value of the abnormality determination timer 3 is held (that is, in a state in which the time measurement from the immediately preceding timer set is continued). (Step S105), the control returns to Step S101.

そして、ステップS104において、異常判定タイマ3が満了したと判別された場合(Yes)には、異常が発生したと判定され、PFC用PWM出力制御部28は、ドライブ回路1(29)及びドライブ回路2(30)に対して第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を(好ましくはオフ状態)で停止させるための指令信号を出力し、ドライブ回路1(29)及びドライブ回路2(30)は、この指令信号に従って駆動パルスの出力を停止する(言い換えれば、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を、好ましくはオフ状態で、停止させる)(ステップS106)。   If it is determined in step S104 that the abnormality determination timer 3 has expired (Yes), it is determined that an abnormality has occurred, and the PFC PWM output control unit 28 determines that the drive circuit 1 (29) and the drive circuit 2 (30), a command signal for stopping the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 (preferably in an off state) is output, and the drive circuit 1 (29) and the drive circuit 2 ( 30) stops the output of the drive pulse according to this command signal (in other words, the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 is preferably stopped in the off state) (step S106).

図6に示す異常判定手順によれば、ステップS101〜S105の手順の繰り返しの間に、最後に異常判定タイマ3がセットされた後、交流電源Vacの極性判定が発生しないまま異常判定タイマ3が満了する事象が発生した場合に、異常が発生したと判定されて、第1、第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作を停止するという保護動作が実行されることになる。   According to the abnormality determination procedure shown in FIG. 6, during the repetition of the steps S101 to S105, after the abnormality determination timer 3 is set lastly, the abnormality determination timer 3 does not generate the polarity determination of the AC power supply Vac. When an event that expires occurs, it is determined that an abnormality has occurred, and a protection operation is performed in which the switching operation of the first and second switch elements Q1 and Q2 is stopped.

図6に示す異常判定手順は、このように異常判定タイマ3を使用して、AC電圧検出回路8の出力信号から、交流電源Vacの極性反転が発生したという情報が検出されない状態が、第2の期間を超えて継続したことを検出するものである。   In the abnormality determination procedure shown in FIG. 6, the abnormality determination timer 3 is used in the second state in which information indicating that the polarity inversion of the AC power supply Vac has occurred is not detected from the output signal of the AC voltage detection circuit 8. It detects that it continued beyond this period.

そして、この異常判定手順では、異常判定のための第2の期間を、交流電源Vacの正常動作の半周期(すなわち、交流電源Vac及びスイッチング電源装置1の正常動作において、交流電源Vacの極性反転が発生し、かつ、その発生が検出される時間間隔)よりも長い期間に設定することによって、上述したような、入力される交流電源Vacの波形自体、及び、スイッチング電源装置1において交流電源Vacを検出し、その極性を判別し、第1の駆動期間と第2の駆動期間を設定するための制御系(例えば、AC電圧検出回路8、AC電圧変換部24、AC極性判定部25、PFC用PWM出力制御部28)のいずれか一方または両方に異常が発生した場合に、その異常を検出することが可能となる。   In this abnormality determination procedure, the second period for abnormality determination is the half cycle of normal operation of the AC power supply Vac (that is, the polarity inversion of the AC power supply Vac in the normal operation of the AC power supply Vac and the switching power supply device 1). And a period longer than the time interval at which the occurrence is detected), the waveform of the input AC power supply Vac itself as described above and the AC power supply Vac in the switching power supply 1 Control system (for example, AC voltage detection circuit 8, AC voltage conversion unit 24, AC polarity determination unit 25, PFC) for determining the polarity and setting the first drive period and the second drive period When an abnormality occurs in one or both of the PWM output control unit 28), the abnormality can be detected.

したがって、図6に示す異常判定手順が実装されたスイッチング電源装置1及びその制御方法によれば、第1のスイッチ素子Q1の駆動期間と第2のスイッチ素子Q2の駆動期間のうちのいずれか一方の駆動期間が、他方の駆動期間よりも長い期間長を有するように設定されることにより、長い方の駆動期間を有するスイッチ素子(第1のスイッチ素子Q1または第2のスイッチ素子Q2)を含む動作ユニットに出力制御が集中する状態が長期間継続し、その結果、装置の過熱、ひいては回路素子の焼損等の重大な損傷を装置が被ることを、力率改善回路2を臨界モードPWM制御するための通常の回路系を二重系にすることなく未然に防止して、装置を安全に停止させることが可能となる。 Therefore, according to the switching power supply 1 in which the abnormality determination procedure shown in FIG. 6 is implemented and the control method thereof, one of the drive period of the first switch element Q1 and the drive period of the second switch element Q2 Is set to have a longer period than the other drive period, thereby including a switch element (first switch element Q1 or second switch element Q2) having a longer drive period. The state where the output control is concentrated on the operation unit continues for a long period of time, and as a result, the device is subject to serious damage such as overheating of the device and consequently burnout of the circuit element, and the power factor correction circuit 2 is subjected to critical mode PWM control. Therefore, it is possible to prevent the normal circuit system from being doubled and to stop the apparatus safely.

尚、図6に示す異常判定手順も、図5に示す異常判定手順と同様に、スイッチ素子制御回路10で実行される制御手順の全体から、異常判定に関わる部分のみを抽出して記載したものであり、その異常判定手順は、制御手順の全体の中の任意の適切な時点で実行されるものである。また、その際、連続する手順として記載された任意の2つのステップの間(ステップS105からS101への復帰の間を含む)に、通常動作のために必要な任意のステップが実行されるものであってもよい。 Note that the abnormality determination procedure shown in FIG. 6 is also described by extracting only the part related to abnormality determination from the entire control procedure executed by the switch element control circuit 10, similarly to the abnormality determination procedure shown in FIG. 5. The abnormality determination procedure is executed at any appropriate time in the entire control procedure. Further, at this time, any two steps necessary for normal operation are executed between any two steps described as a continuous procedure (including the return from step S105 to S101). There may be.

ここで、スイッチング電源装置1及びその制御方法には、図5に示す異常判定手順のみが実装されるものであってもよく、または、図6に示す異常判定手順のみが実装されるものであってもよく、あるいは、図5に示す異常判定手順と図6に示す異常判定手順の両方が実装されるものであってもよい。   Here, only the abnormality determination procedure shown in FIG. 5 may be implemented in the switching power supply device 1 and its control method, or only the abnormality determination procedure shown in FIG. 6 is implemented. Alternatively, both the abnormality determination procedure shown in FIG. 5 and the abnormality determination procedure shown in FIG. 6 may be implemented.

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の回路構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態において、PWM用タイマ及び異常判定タイマ1〜3は、スイッチ素子制御回路10が備えるものとしたが、これらのタイマ類は、スイッチ素子制御回路10の外部に備えられるものであってもよく、あるいは、スイッチ素子制御回路10が備えるタイマと、スイッチ素子制御回路10の外部に備えられたタイマとが混在するものであってもよい。   The representative embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the circuit configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . For example, in the embodiment described above, the PWM timer and the abnormality determination timers 1 to 3 are provided in the switch element control circuit 10, but these timers are provided outside the switch element control circuit 10. Alternatively, a timer provided in the switch element control circuit 10 and a timer provided outside the switch element control circuit 10 may be mixed.

また、スイッチング電源装置1において、力率改善回路2は図1に示したものに限定されず、第1のスイッチ素子Q1及び第2のスイッチ素子Q2の2つのスイッチ素子を備え、入力電圧検出回路8から出力される入力電圧検出信号に基づいて、第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のそれぞれの駆動期間が決定され、また、第1及び第2の入力電流検出回路6、7から出力される入力電流検出信号に基づいて、それぞれ第1及び第2のスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング動作の周期が決定されることにより、出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング制御がされる力率改善回路であれば、本発明技術は適用できる。   In the switching power supply device 1, the power factor correction circuit 2 is not limited to that shown in FIG. 1, and includes two switch elements, a first switch element Q1 and a second switch element Q2, and an input voltage detection circuit. The drive periods of the first and second switch elements Q1 and Q2 are determined based on the input voltage detection signal output from 8, and output from the first and second input current detection circuits 6 and 7, respectively. Based on the input current detection signal, the switching operation cycles of the first and second switch elements Q1 and Q2 are determined, respectively, so that the switching control is performed so that the output voltage becomes a predetermined voltage. The present invention can be applied to a rate improvement circuit.

さらに、スイッチング電源装置1において、負荷回路3にスイッチング方式のDC−DCコンバータまたはDC−ACコンバータが含まれる場合には、スイッチング制御部5は、これらのコンバータに含まれるスイッチ素子のスイッチング動作の制御機能を有するものであってもよい。 Further, in the switching power supply device 1, when the load circuit 3 includes a switching type DC-DC converter or DC-AC converter, the switching control unit 5 controls the switching operation of the switch elements included in these converters. It may have a function.

1:スイッチング電源装置、2:力率改善回路、3:負荷回路、4:検出部、5:スイッチング制御部、6:L1電流検出回路(第1の入力電流検出回路)、7:L2電流検出回路(第2の入力電流検出回路)、8:AC電圧検出回路(入力電圧検出回路)、9:PFC電圧検出回路、C1:平滑コンデンサ、D1〜D6:第1〜第6の整流素子、L1:第1のリアクトル、L2:第2のリアクトル、Q1:第1のスイッチ素子、Q2:第2のスイッチ素子、Vac:交流電源 1: switching power supply device, 2: power factor correction circuit, 3: load circuit, 4: detection unit, 5: switching control unit, 6: L1 current detection circuit (first input current detection circuit), 7: L2 current detection Circuit (second input current detection circuit), 8: AC voltage detection circuit (input voltage detection circuit), 9: PFC voltage detection circuit, C1: smoothing capacitor, D1 to D6: first to sixth rectifier elements, L1 : First reactor, L2: second reactor, Q1: first switch element, Q2: second switch element, Vac: AC power supply

Claims (9)

第1のスイッチ素子(Q1)及び第2のスイッチ素子(Q2)を備える力率改善回路(2)と、交流電源(Vac)の両端からの入力電流をそれぞれ検出する第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)と、前記交流電源(Vac)の両端の入力電圧をそれぞれ検出する入力電圧検出回路(8)と、前記力率改善回路(2)の出力電圧が所定の電圧となるように前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)を制御するスイッチング制御部(5)とを備え、前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号に基づいて、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のそれぞれの駆動期間を決定するとともに、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号に基づいて、それぞれ前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作の周期を決定するように構成されたスイッチング電源装置であって、
前記スイッチング制御部(5)は、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号及び前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号のいずれか一方または両方に基づいて、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定し、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
A power factor correction circuit (2) having a first switch element (Q1) and a second switch element (Q2), and first and second inputs for detecting input currents from both ends of an AC power supply (Vac), respectively. The output voltage of the current detection circuit (6, 7), the input voltage detection circuit (8) for detecting the input voltage across the AC power supply (Vac), and the power factor correction circuit (2) is a predetermined voltage. And a switching control unit (5) for controlling the first and second switch elements (Q1, Q2). The switching control unit (5) is output from the input voltage detection circuit (8). The drive periods of the first and second switch elements (Q1, Q2) are determined based on the input voltage detection signal, and from the first and second input current detection circuits (6, 7). Output input current detection signal Based on, a switching power supply configured so as to determine the period of the switching operation of each of the first and second switching elements (Q1, Q2),
The switching control unit (5) includes an input current detection signal output from the first and second input current detection circuits (6, 7) and an input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). Based on one or both of the above, the occurrence of an abnormality in the switching power supply device is determined, and when it is determined that the abnormality has occurred, the switching operation of the first and second switch elements (Q1, Q2) is performed. A switching power supply device that is stopped.
前記力率改善回路(2)は、負荷回路(3)に並列に接続される平滑コンデンサ(C1)と、第1の整流素子(D1)と第1のスイッチ素子(Q1)からなる第1の直列回路と、第2の整流素子(D2)と第2のスイッチ素子(Q2)からなる第2の直列回路とを有し、前記第1の直列回路と前記第2の直列回路は、前記第1の整流素子(D1)側の一端と前記第2の整流素子(D2)側の一端、及び、前記第1のスイッチ素子(Q1)側の一端と前記第2のスイッチ素子(Q2)側の一端をそれぞれ接続して互いに並列に接続されるとともに、前記第1及び第2の整流素子(D1,D2)が前記平滑コンデンサ(C1)を充電する方向となるように、前記平滑コンデンサ(C1)と並列に接続されており、かつ、前記第1の整流素子(D1)と前記第1のスイッチ素子(Q1)の接続部と交流電源(Vac)の一端との間に接続された第1のリアクトル(L1)と、前記第2の整流素子(D2)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の他端との間に接続された第2のリアクトル(L2)と、前記第1のスイッチ素子(Q1)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の前記第1のリアクトル(L1)側の一端との間に接続された第3の整流素子(D3)と、前記第1スイッチ素子(Q1)と前記第2のスイッチ素子(Q2)の接続部と前記交流電源(Vac)の前記第2のリアクトル(L2)側の一端との間に接続された第4の整流素子(D4)と、を有することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。 The power factor correction circuit (2) includes a smoothing capacitor (C1) connected in parallel to the load circuit (3), a first rectifier element (D1), and a first switch element (Q1). A second series circuit comprising a series circuit and a second rectifying element (D2) and a second switch element (Q2), wherein the first series circuit and the second series circuit are One end of the first rectifier element (D1) and one end of the second rectifier element (D2) side, and one end of the first switch element (Q1) side and the second switch element (Q2) side The smoothing capacitor (C1) is connected in parallel with each other at one end, and the first and second rectifying elements (D1, D2) are in a direction to charge the smoothing capacitor (C1). And the first rectifier element (D1). , The first reactor (L1) connected between the connection portion of the first switch element (Q1) and one end of the AC power source (Vac), the second rectifier element (D2), and the second A second reactor (L2) connected between the connecting portion of the switching element (Q2) and the other end of the AC power supply (Vac), the first switching element (Q1), and the second switch A third rectifier element (D3) connected between a connection portion of the element (Q2) and one end of the AC power supply (Vac) on the first reactor (L1) side; and the first switch element (Q1) ) And a second rectifying element (D4) connected between the connection part of the second switching element (Q2) and one end of the AC power supply (Vac) on the second reactor (L2) side, The switching power supply device according to claim 1, comprising: 前記スイッチング制御部(5)は、前記第1の入力電流検出回路(6)のから出力される入力電流検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報が検出されない状態、及び、前記第2の入力電流検出回路(7)から出力される入力電流検出信号から、前記第2のスイッチ素子(Q2)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報検出されない状態の少なくともいずれか一方が、所定の第1の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定することを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。 The switching control unit (5) determines a cycle of the switching operation of the first switch element (Q1) from an input current detection signal output from the first input current detection circuit (6). In order to determine the period of the switching operation of the second switch element (Q2) from the state where the first timing information is not detected and the input current detection signal output from the second input current detection circuit (7) The at least one of the states in which the first timing information is not detected continues to exceed a predetermined first period, and it is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device. 3. The switching power supply device according to 2. 前記第1の期間は、前記交流電源(Vac)の1周期よりも長い期間であることを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply according to claim 3, wherein the first period is a period longer than one cycle of the AC power supply (Vac). 前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)の駆動期間と前記第2のスイッチ素子(Q1)の駆動期間との切替え時点に対応する第2タイミング情報が検出されない状態が、所定の第2の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。 The switching control unit (5) determines the driving period of the first switch element (Q1) and the second switch element (Q1) from the input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). It is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device when the state in which the second timing information corresponding to the switching point with the driving period is not detected continues beyond a predetermined second period. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4. 前記第2の期間は、前記交流電源(Vac)の半周期よりも長い期間であることを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源装置。 6. The switching power supply device according to claim 5, wherein the second period is a period longer than a half cycle of the AC power supply (Vac). 第1のスイッチ素子(Q1)及び第2のスイッチ素子(Q2)を備える力率改善回路(2)と、交流電源(Vac)の両端からの入力電流をそれぞれ検出する第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)と、前記交流電源(Vac)の両端の入力電圧をそれぞれ検出する入力電圧検出回路(8)と、前記力率改善回路(2)の出力電圧が所定の電圧となるように前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)を制御するスイッチング制御部(5)とを備え、前記スイッチング制御部(5)は、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号に基づいて、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のそれぞれの駆動期間を決定するとともに、前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号に基づいて、それぞれ前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作の周期を決定するように構成されたスイッチング電源装置の制御方法であって、
前記第1及び第2の入力電流検出回路(6,7)から出力される入力電流検出信号及び前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号のいずれか一方または両方に基づいて、前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップと、前記異常が発生したと判定した場合、前記第1及び第2のスイッチ素子(Q1,Q2)のスイッチング動作を停止させるステップとを含む、ことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。
A power factor correction circuit (2) having a first switch element (Q1) and a second switch element (Q2), and first and second inputs for detecting input currents from both ends of an AC power supply (Vac), respectively. The output voltage of the current detection circuit (6, 7), the input voltage detection circuit (8) for detecting the input voltage across the AC power supply (Vac), and the power factor correction circuit (2) is a predetermined voltage. And a switching control unit (5) for controlling the first and second switch elements (Q1, Q2). The switching control unit (5) is output from the input voltage detection circuit (8). The drive periods of the first and second switch elements (Q1, Q2) are determined based on the input voltage detection signal, and from the first and second input current detection circuits (6, 7). Output input current detection signal Based on, a respective control method for the switching power supply configured so as to determine the period of the switching operation of the first and second switching elements (Q1, Q2),
Based on one or both of the input current detection signal output from the first and second input current detection circuits (6, 7) and the input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). The step of determining the occurrence of an abnormality of the switching power supply device and the step of stopping the switching operation of the first and second switch elements (Q1, Q2) when it is determined that the abnormality has occurred. A control method for a switching power supply device.
前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップは、前記第1の入力電流検出回路(6)から出力される入力電流検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報が検出されない状態、及び、前記第2の入力電流検出回路(7)から出力される入力電流検出信号から、前記第2のスイッチ素子(Q2)のスイッチング動作の周期を決定するための第1タイミング情報が検出されない状態の少なくともいずれか一方が、所定の第1の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置の異常が発生したと判定するステップを含むことを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置の制御方法。 The step of determining the occurrence of an abnormality in the switching power supply device includes a period of a switching operation of the first switch element (Q1) from an input current detection signal output from the first input current detection circuit (6). The period of the switching operation of the second switch element (Q2) from the state where the first timing information for determination is not detected and the input current detection signal output from the second input current detection circuit (7) Determining that an abnormality of the switching power supply device has occurred when at least one of the states in which the first timing information for determining the first timing information is not detected is continued beyond a predetermined first period. The method of controlling a switching power supply device according to claim 7. 前記スイッチング電源装置の異常の発生を判定するステップは、前記入力電圧検出回路(8)から出力される入力電圧検出信号から、前記第1のスイッチ素子(Q1)の駆動期間と前記第2のスイッチ素子(Q2)の駆動期間との切替え時点に対応する第2タイミング情報が検出されない状態が、所定の第2の期間を超えて継続した場合に、前記スイッチング電源装置に異常が発生したと判定するステップを含むことを特徴とする請求項7または8に記載のスイッチング電源装置の制御方法。 The step of determining the occurrence of an abnormality in the switching power supply device includes the driving period of the first switch element (Q1) and the second switch from the input voltage detection signal output from the input voltage detection circuit (8). When the state in which the second timing information corresponding to the switching time with the driving period of the element (Q2) is not detected continues beyond the predetermined second period, it is determined that an abnormality has occurred in the switching power supply device. The method according to claim 7 or 8, further comprising a step.
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