JP2013229951A - 電源回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力電流を入力される入力端子に接続される入力コンデンサと,入力端子に接続される過電圧保護回路と,入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1及び第2のスイッチと,第1と第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間のインダクタと,出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,インダクタと出力端子との間のメイン出力スイッチと,インダクタとメイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介し接続されるサブ出力コンデンサと,入力端子に接続され第1のスイッチ,第2のスイッチ,メイン出力スイッチ及びサブ出力スイッチを制御する制御回路とを有し,制御回路は入力電圧に応じてメイン出力コンデンサに充電後充電先をサブ出力コンデンサに切り替え充電する電源回路。
【選択図】 図3
Description
入力電流を入力される入力端子と,
前記入力端子に接続され,前記入力電流により電荷が蓄積される入力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記入力端子の電圧をクランプ電圧にクランプするクランプ動作を行う過電圧保護回路と,
前記入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1のスイッチと第2のスイッチと,
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間に設けられるインダクタと,
前記出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,
前記インダクタと前記出力端子との間に設けられるメイン出力スイッチと,
前記インダクタと前記メイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介して接続されるサブ出力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記第1のスイッチ,前記第2のスイッチ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチの制御をする制御回路とを有し,
前記制御回路は,
前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧より低い第1の電圧に達したときに行う前記第1及び第2のスイッチのオンオフ及びオフオン制御を,第2の接続ノードの電圧が第2の電圧になるまで繰り返し行うスイッチング動作と,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後前記第1及び第2のスイッチを共にオフに維持する休止動作とを行い,
前記メイン出力スイッチをオンにして,前記メイン出力コンデンサに対する前記スイッチング動作と前記休止動作とを行い,
前記メイン出力コンデンサに対する前記休止動作の期間中に,前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧に達すると,前記メイン出力スイッチをオフ,前記サブ出力スイッチをオンにして,前記サブ出力コンデンサに対する前記スイッチング動作を行い,
前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作により前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチをオンにし,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかを行う。
図3は,第1の実施の形態における電源回路を示す図である。図3の電源回路20は,図1の電源回路11に対してさらに,インダクタLと出力端子N2との間にあるPチャネル型MOSFETのメイン出力スイッチSW3と,メイン出力スイッチSW3とインダクタLとの間のノードN4にPチャネル型MOSFETのサブ出力スイッチSW4を介して接続するサブ出力コンデンサC2と,メイン出力スイッチSW3及びサブ出力スイッチSW4を制御する出力先切替回路23とを設けている。また,電源回路20は,図1と同様,ブリッジ整流回路10により整流された直流電流I0を入力端子N1に入力する。そして,後述するように,電源回路20は,スイッチSW1〜SW4の制御により,メイン出力コンデンサC1及びサブ出力コンデンサC2を充電し,出力端子N2に出力電圧VOUTを生成して,出力電圧VOUTを負荷回路14に供給する。
図8は,第2の実施の形態における電源回路を示す図である。図8の電源回路30は,図3の電源回路20に対してさらに,ノードN4にPチャネル型MOSFETのサブ出力スイッチSW5を介して接続するサブ出力コンデンサC3を,サブ出力コンデンサC2に並列して外付けで設けている。又は,サブ出力スイッチSW5は外付けにせずに,電源回路30の他の素子と共に1個のチップ内に形成されるサブ出力スイッチSW5は,出力先切替回路33から出力される駆動信号G3により制御される。
入力電流を入力される入力端子と,
前記入力端子に接続され,前記入力電流により電荷が蓄積される入力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記入力端子の電圧をクランプ電圧にクランプするクランプ動作を行う過電圧保護回路と,
前記入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1のスイッチと第2のスイッチと,
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間に設けられるインダクタと,
前記出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,
前記インダクタと前記出力端子との間に設けられるメイン出力スイッチと,
前記インダクタと前記メイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介して接続されるサブ出力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記第1のスイッチ,前記第2のスイッチ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチの制御をする制御回路とを有し,
前記制御回路は,
前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧より低い第1の電圧に達したときに行う前記第1及び第2のスイッチのオンオフ及びオフオン制御を,第2の接続ノードの電圧が第2の電圧になるまで繰り返し行うスイッチング動作と,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後前記第1及び第2のスイッチを共にオフに維持する休止動作とを行い,
前記メイン出力スイッチをオンにして,前記メイン出力コンデンサに対する前記スイッチング動作と前記休止動作とを行い,
前記メイン出力コンデンサに対する前記休止動作の期間中に,前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧に達すると,前記メイン出力スイッチをオフ,前記サブ出力スイッチをオンにして,前記サブ出力コンデンサに対する前記スイッチング動作を行い,
前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作により前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチをオンにし,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかを行う電源回路。
付記1において,
前記入力端子は,交流電源回路から出力される交流電流を整流した直流電流を入力される電源回路。
付記1又は2において,
前記制御回路は,前記スイッチング動作では,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達するまでの間,前記入力端子の電圧が前記第1の電圧に達したときに前記第1のスイッチをオン,前記第2のスイッチをオフして所定の時間経過後前記第1のスイッチをオフ,前記第2のスイッチをオンする第1スイッチ動作と,前記インダクタの電流が順方向から逆方向に切り替わるとき前記第1及び第2のスイッチをオフする第2スイッチ動作とを行う電源回路。
付記1又は2において,
前記制御回路は,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達したとき前記第1のスイッチをオフ,前記第2のスイッチをオンし,前記インダクタの電流が順方向から逆方向に切り替わるとき前記第2のスイッチをオフして,前記休止動作を行う電源回路。
付記1又は2において,
前記入力端子の電圧がゼロ電圧から所定電圧に最初に達したとき,前記第1及び第2のスイッチがオフ,前記メイン出力スイッチがオン,前記サブ出力スイッチがオフされる電源供給回路。
付記1又は2において,
さらに,前記サブ出力スイッチと前記サブ出力コンデンサとを複数組有し,
前記サブ出力コンデンサごとに,前記メイン出力スイッチがオフ,前記サブ出力コンデンサに対応するサブ出力スイッチがオン,それ以外のサブ出力スイッチがオフされて前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作が行われ,
それぞれの前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作の期間は,前記休止動作の期間を挟み,
すべての前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作が終わると,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチがオンされ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかが行われ,前記出力端子から前記第2の電圧の出力電圧が出力される電源供給回路。
入力電流を入力される入力端子と,前記入力端子に接続され前記入力電流により電荷が蓄積される入力コンデンサと,前記入力端子に接続し前記入力端子の電圧をクランプ電圧にクランプするクランプ動作を行う過電圧保護回路と,前記入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1のスイッチと第2のスイッチと,前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間に設けられるインダクタと,前記出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,前記インダクタと前記出力端子との間に設けられるメイン出力スイッチと,前記インダクタと前記メイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介して接続されるサブ出力コンデンサとを有する電源回路において,
前記入力端子に接続され,前記第1のスイッチ,前記第2のスイッチ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチの制御をする制御回路であって,
前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧より低い第1の電圧に達したときに前記第1及び第2のスイッチのオンオフ及びオフオン制御を第2の接続ノードの電圧が第2の電圧になるまで行うスイッチング動作と,前記第1及び第2のスイッチをオフに維持する休止動作とを行い,
前記メイン出力スイッチをオンにして,前記メイン出力コンデンサに対する前記スイッチング動作と前記休止動作とを行い,
前記メイン出力コンデンサに対する前記休止動作の期間中に,前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧に達すると,前記メイン出力スイッチをオフ,前記サブ出力スイッチをオンにして,前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作を行い,
前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作により前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達すると,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチをオンにし,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかを行う制御回路。
I0:入力電流
ISH:クランプ電流
IL:インダクタ電流
VIN:入力電圧
VOUT:出力電圧
VS:ノードN4の電圧
Vth:クランプ電圧
C0:入力コンデンサ
C1:メイン出力コンデンサ
C2,C3:サブ出力コンデンサ
L:インダクタ
OVP:過電圧検出信号
LDO:電源電圧
PFM:休止信号
SS:出力電圧検出信号
SW1,SW2,SW3,SW4,SW5:スイッチ
QH,QL,G1,G2,G3:駆動信号
Claims (5)
- 入力電流を入力される入力端子と,
前記入力端子に接続され,前記入力電流により電荷が蓄積される入力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記入力端子の電圧をクランプ電圧にクランプするクランプ動作を行う過電圧保護回路と,
前記入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1のスイッチと第2のスイッチと,
前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間に設けられるインダクタと,
前記出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,
前記インダクタと前記出力端子との間に設けられるメイン出力スイッチと,
前記インダクタと前記メイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介して接続されるサブ出力コンデンサと,
前記入力端子に接続され,前記第1のスイッチ,前記第2のスイッチ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチの制御をする制御回路とを有し,
前記制御回路は,
前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧より低い第1の電圧に達したときに行う前記第1及び第2のスイッチのオンオフ及びオフオン制御を,第2の接続ノードの電圧が第2の電圧になるまで繰り返し行うスイッチング動作と,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後前記第1及び第2のスイッチを共にオフに維持する休止動作とを行い,
前記メイン出力スイッチをオンにして,前記メイン出力コンデンサに対する前記スイッチング動作と前記休止動作とを行い,
前記メイン出力コンデンサに対する前記休止動作の期間中に,前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧に達すると,前記メイン出力スイッチをオフ,前記サブ出力スイッチをオンにして,前記サブ出力コンデンサに対する前記スイッチング動作を行い,
前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作により前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達した後,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチをオンにし,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかを行う電源回路。 - 請求項1において,
前記入力端子は,交流電源回路から出力される交流電流を整流した直流電流を入力される電源回路。 - 請求項1又は2において,
前記制御回路は,前記スイッチング動作では,前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達するまでの間,前記入力端子の電圧が前記第1の電圧に達したときに前記第1のスイッチをオン,前記第2のスイッチをオフして所定の時間経過後前記第1のスイッチをオフ,前記第2のスイッチをオンする第1スイッチ動作と,前記インダクタの電流が順方向から逆方向に切り替わるとき前記第1及び第2のスイッチをオフする第2スイッチ動作とを行う電源回路。 - 請求項1又は2において,
さらに,前記サブ出力スイッチと前記サブ出力コンデンサとを複数組有し,
前記サブ出力コンデンサごとに,前記メイン出力スイッチがオフ,前記サブ出力コンデンサに対応するサブ出力スイッチがオン,それ以外のサブ出力スイッチがオフされて前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作が行われ,
それぞれの前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作の期間は,前記休止動作の期間を挟み,
すべての前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作が終わると,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチがオンされ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかが行われ,前記出力端子から前記第2の電圧の出力電圧が出力される電源供給回路。 - 入力電流を入力される入力端子と,前記入力端子に接続され前記入力電流により電荷が蓄積される入力コンデンサと,前記入力端子に接続し前記入力端子の電圧をクランプ電圧にクランプするクランプ動作を行う過電圧保護回路と,前記入力端子と基準電源との間に直列に接続される第1のスイッチと第2のスイッチと,前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの間の第1の接続ノードと出力端子との間に設けられるインダクタと,前記出力端子に接続されるメイン出力コンデンサと,前記インダクタと前記出力端子との間に設けられるメイン出力スイッチと,前記インダクタと前記メイン出力スイッチとの間の第2の接続ノードにサブ出力スイッチを介して接続されるサブ出力コンデンサとを有する電源回路において,
前記入力端子に接続され,前記第1のスイッチ,前記第2のスイッチ,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチの制御をする制御回路であって,
前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧より低い第1の電圧に達したときに前記第1及び第2のスイッチのオンオフ及びオフオン制御を第2の接続ノードの電圧が第2の電圧になるまで行うスイッチング動作と,前記第1及び第2のスイッチをオフに維持する休止動作とを行い,
前記メイン出力スイッチをオンにして,前記メイン出力コンデンサに対する前記スイッチング動作と前記休止動作とを行い,
前記メイン出力コンデンサに対する前記休止動作の期間中に,前記入力端子の電圧が前記クランプ電圧に達すると,前記メイン出力スイッチをオフ,前記サブ出力スイッチをオンにして,前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作を行い,
前記サブ出力コンデンサに対するスイッチング動作により前記第2の接続ノードの電圧が前記第2の電圧に達すると,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチをオンにし,前記メイン出力スイッチ及び前記サブ出力スイッチに対して前記スイッチング動作又は前記休止動作のいずれかを行う制御回路。
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