JP2014054038A - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチング電源に関する。 The present invention relates to a switching power supply.
従来、共振回路を有するスイッチング電源が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, a switching power supply having a resonant circuit has been proposed (see, for example,
[スイッチング電源100の構成]
図7は、従来例に係るスイッチング電源100の回路図である。スイッチング電源100は、トランスTと、トランスTの1次巻線W1に接続された1次側回路と、トランスTの2次巻線W2、W3に接続された2次側回路と、を備える。
[Configuration of Switching Power Supply 100]
FIG. 7 is a circuit diagram of a switching
まず、1次側回路について説明する。1次側回路は、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1、Q2と、制御回路110と、キャパシタC1と、インダクタLと、フォトトランジスタPC2と、を備える。
First, the primary side circuit will be described. The primary side circuit includes switch elements Q1 and Q2 configured by N-channel MOSFETs, a
スイッチ素子Q1、Q2はハーフブリッジ回路を形成しており、スイッチ素子Q1のドレインには、入力端子INが接続される。スイッチ素子Q2のソースには、基準電位源に接続された入力端子GNDが接続される。スイッチ素子Q1のソースと、スイッチ素子Q2のドレインとには、キャパシタC1およびインダクタLを介して、1次巻線W1の一端が接続される。キャパシタC1とインダクタLと1次巻線W1とは、LLC共振回路を形成する。1次巻線W1の他端には、入力端子GNDが接続される。 The switch elements Q1 and Q2 form a half bridge circuit, and the input terminal IN is connected to the drain of the switch element Q1. An input terminal GND connected to a reference potential source is connected to the source of the switch element Q2. One end of the primary winding W1 is connected to the source of the switch element Q1 and the drain of the switch element Q2 via the capacitor C1 and the inductor L. Capacitor C1, inductor L, and primary winding W1 form an LLC resonant circuit. An input terminal GND is connected to the other end of the primary winding W1.
スイッチ素子Q1のゲートには、制御回路110の端子P2が接続され、スイッチ素子Q2のゲートには、制御回路110の端子P3が接続される。この制御回路110には、入力端子GNDが接続されるとともに、端子P1においてフォトトランジスタPC2のコレクタが接続される。フォトトランジスタPC2のエミッタには、入力端子GNDが接続される。
The terminal P2 of the
次に、2次側回路について説明する。2次側回路は、ダイオードD1、D2と、キャパシタC2、C3と、抵抗R1〜R4と、基準電圧源Vrefと、誤差増幅器AMPと、フォトダイオードPC1と、を備える。 Next, the secondary circuit will be described. The secondary circuit includes diodes D1 and D2, capacitors C2 and C3, resistors R1 to R4, a reference voltage source Vref, an error amplifier AMP, and a photodiode PC1.
ダイオードD1のアノードには、2次巻線W2の一端が接続され、ダイオードD2のアノードには、2次巻線W3の他端が接続される。ダイオードD1のカソードと、ダイオードD2のカソードとには、出力端子OUT1が接続される。2次巻線W2の他端と、2次巻線W3の一端とには、出力端子OUT2が接続される。出力端子OUT1と出力端子OUT2とは、キャパシタC2を介して接続されるとともに、抵抗R3、R4を介して接続される。 One end of the secondary winding W2 is connected to the anode of the diode D1, and the other end of the secondary winding W3 is connected to the anode of the diode D2. The output terminal OUT1 is connected to the cathode of the diode D1 and the cathode of the diode D2. The output terminal OUT2 is connected to the other end of the secondary winding W2 and one end of the secondary winding W3. The output terminal OUT1 and the output terminal OUT2 are connected through a capacitor C2 and are connected through resistors R3 and R4.
抵抗R3の一端には、出力端子OUT1が接続され、抵抗R3の他端には、抵抗R4の一端が接続され、抵抗R4の他端には、出力端子OUT2が接続される。抵抗R3の他端と、抵抗R4の一端とには、誤差増幅器AMPの反転入力端子が接続されるとともに、キャパシタC3および抵抗R2を介して誤差増幅器AMPの出力端子が接続される。誤差増幅器AMPの非反転入力端子には、基準電圧源Vrefの正極が接続され、基準電圧源Vrefの負極には、出力端子OUT2が接続される。 The output terminal OUT1 is connected to one end of the resistor R3, one end of the resistor R4 is connected to the other end of the resistor R3, and the output terminal OUT2 is connected to the other end of the resistor R4. An inverting input terminal of the error amplifier AMP is connected to the other end of the resistor R3 and one end of the resistor R4, and an output terminal of the error amplifier AMP is connected via the capacitor C3 and the resistor R2. The positive terminal of the reference voltage source Vref is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier AMP, and the output terminal OUT2 is connected to the negative electrode of the reference voltage source Vref.
誤差増幅器AMPの出力端子には、フォトダイオードPC1のカソードが接続され、フォトダイオードPC1のアノードには、抵抗R1を介して出力端子OUT1が接続される。このフォトダイオードPC1は、フォトトランジスタPC2と対に設けられており、フォトダイオードPC1およびフォトトランジスタPC2は、フォトカプラを構成する。 The output terminal of the error amplifier AMP is connected to the cathode of the photodiode PC1, and the anode of the photodiode PC1 is connected to the output terminal OUT1 via the resistor R1. The photodiode PC1 is provided in a pair with the phototransistor PC2, and the photodiode PC1 and the phototransistor PC2 constitute a photocoupler.
[スイッチング電源100の動作]
以上の構成を備えるスイッチング電源100は、端子P1の電圧に応じて制御回路110によりスイッチ素子Q1、Q2のオン・オフの周波数を制御して、入力端子IN、GNDから入力された入力電圧を所定の電圧に変換して、出力電圧として出力端子OUT1、OUT2から出力する。
[Operation of Switching Power Supply 100]
In the
端子P1の電圧は、出力電圧に応じて変化する。具体的には、出力電圧の電圧値と、基準電圧源Vrefの電源電圧により定まる出力電圧の目標値と、の誤差である誤差電圧を誤差増幅器AMPにより検出し、検出結果に応じた光量の光をフォトダイオードPC1からフォトトランジスタPC2に出射する。フォトトランジスタPC2は、フォトダイオードPC1から受光した光量に応じた電流を、制御回路110から入力端子GNDに向かって流す。これによれば、誤差電圧に応じて、端子P1の電圧が変化することになる。
The voltage at the terminal P1 changes according to the output voltage. Specifically, the error amplifier AMP detects an error voltage that is an error between the voltage value of the output voltage and the target value of the output voltage determined by the power supply voltage of the reference voltage source Vref, and the amount of light corresponding to the detection result is detected. From the photodiode PC1 to the phototransistor PC2. The phototransistor PC2 allows a current corresponding to the amount of light received from the photodiode PC1 to flow from the
図8は、スイッチング電源100のゲイン位相特性を示す図である。図8において、縦軸は、ゲインまたは位相を示し、横軸は、スイッチング電源100の応答周波数を示す。
FIG. 8 is a diagram illustrating gain phase characteristics of the
スイッチング電源100のように共振回路を有するスイッチング電源では、比例ゲインは、図8に示すように入力電圧の下限で最大になる。このため、出力電圧を安定させるために、入力電圧の下限で負帰還制御定数が設定される。しかしながら、入力電圧範囲が広いと、通常動作時や入力電圧の上限時に、図8に示すように比例ゲインが低下してしまうため、電源特性が劣化してしまう場合があった。
In a switching power supply having a resonance circuit such as the
そこで、上述の電源特性の劣化を抑制するために、力率改善回路(昇圧コンバータ)を設け、入力電圧範囲を狭くするといった対策を施すことが考えられる。しかしながら、この対策を施した場合でも、停電時には、昇圧コンバータの効果がなくなるため、上述の電源特性の劣化を抑制できない。 Therefore, in order to suppress the above-described deterioration of the power supply characteristics, it is conceivable to take measures such as providing a power factor correction circuit (boost converter) to narrow the input voltage range. However, even when this measure is taken, the above-described deterioration of the power supply characteristics cannot be suppressed because the effect of the boost converter is lost during a power failure.
また、別の課題として、入力電圧変動と同様に出力電圧を可変させた場合にも、比例ゲインの変動が発生する。この場合、比例ゲインは、出力電圧の上限で最大になる。しかしながら、この場合にも、出力電圧の可変範囲が広いと、入力電圧の上限で負帰還制御定数が設定されると同様に、通常動作時や出力電圧の下限時に比例ゲインが低下してしまうため、電源特性が劣化してしまう場合があった。 Further, as another problem, even when the output voltage is varied similarly to the input voltage fluctuation, the proportional gain fluctuation occurs. In this case, the proportional gain becomes maximum at the upper limit of the output voltage. However, even in this case, if the variable range of the output voltage is wide, the proportional gain decreases at the time of normal operation or at the lower limit of the output voltage, similarly to the case where the negative feedback control constant is set at the upper limit of the input voltage. In some cases, power supply characteristics deteriorate.
上述の課題を鑑み、本発明は、入力電圧範囲または出力電圧可変範囲によらずスイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to suppress deterioration of power supply characteristics of a switching power supply regardless of an input voltage range or an output voltage variable range.
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1) 本発明は、共振回路(例えば、図1のキャパシタC1とインダクタLと1次巻線W1とで形成されるLLC共振回路に相当)およびスイッチ素子(例えば、図1のスイッチ素子Q1、Q2に相当)を有するスイッチング電源(例えば、図1のスイッチング電源1に相当)であって、前記スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御する制御手段(例えば、図1の制御回路10に相当)を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。
The present invention proposes the following items in order to solve the above-described problems.
(1) The present invention relates to a resonance circuit (e.g., equivalent to an LLC resonance circuit formed by the capacitor C1, the inductor L, and the primary winding W1 in FIG. 1) and a switch element (for example, the switch element Q1, FIG. Q2) is a switching power supply (e.g., equivalent to the
この発明によれば、共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源に、スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御する制御手段を設けた。このため、スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御することで、入力電圧または出力電圧に応じて比例ゲインを制御することができる。したがって、入力電圧または出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、入力電圧範囲または出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することができる。 According to this invention, the control means for controlling the proportional gain according to the oscillation frequency of the switching power supply is provided in the switching power supply having the resonance circuit and the switch element. For this reason, by controlling the proportional gain according to the oscillation frequency of the switching power supply, the proportional gain can be controlled according to the input voltage or the output voltage. Therefore, it is possible to suppress the proportional gain from fluctuating according to the fluctuation of the input voltage or the output voltage, and it is possible to suppress the deterioration of the power supply characteristics of the switching power supply regardless of the input voltage range or the output voltage variable range.
(2) 本発明は、(1)のスイッチング電源について、前記制御手段は、出力電圧または出力電圧に応じた電圧(例えば、図1の端子P1の電圧に相当)に基づいて、前記スイッチング電源の発振周波数を求める発振周波数算出手段(例えば、図2の発振周波数算出部11に相当)と、前記発振周波数算出手段により求められた発振周波数に応じて比例ゲインを制御する補正手段(例えば、図2の補正部12に相当)と、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、前記補正手段により制御された比例ゲインと、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御するスイッチ素子制御手段(例えば、図2のスイッチ素子制御部13に相当)と、を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。
(2) The present invention relates to the switching power supply of (1), wherein the control means is configured to output the switching power supply based on an output voltage or a voltage corresponding to the output voltage (for example, corresponding to the voltage at the terminal P1 in FIG. 1). Oscillation frequency calculation means for obtaining the oscillation frequency (for example, equivalent to the oscillation
この発明によれば、(1)のスイッチング電源において、制御手段に、発振周波数算出手段、補正手段、およびスイッチ素子制御手段を設けた。そして、発振周波数算出手段により、出力電圧または出力電圧に応じた電圧に基づいて、スイッチング電源の発振周波数を求め、補正手段により、発振周波数算出手段により求められた発振周波数に応じて比例ゲインを制御することとした。また、スイッチ素子制御手段により、出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、補正手段により制御された比例ゲインと、に基づいてスイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することとした。このため、スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, in the switching power supply of (1), the control means is provided with the oscillation frequency calculation means, the correction means, and the switch element control means. Then, the oscillation frequency calculation means obtains the oscillation frequency of the switching power supply based on the output voltage or the voltage corresponding to the output voltage, and the correction means controls the proportional gain according to the oscillation frequency obtained by the oscillation frequency calculation means. It was decided to. Further, the switch element control means controls the on / off frequency of the switch element based on the output voltage or the voltage corresponding to the output voltage and the proportional gain controlled by the correction means. For this reason, the proportional gain can be controlled according to the oscillation frequency of the switching power supply, and the same effects as described above can be obtained.
(3) 本発明は、(2)のスイッチング電源について、前記発振周波数算出手段は、前記発振周波数と、比例ゲインと、の関係を示す情報を予め保持しており、前記情報を用いて、前記発振周波数に応じた比例ゲインの値を求めることを特徴とするスイッチング電源を提案している。 (3) In the switching power supply according to (2), the oscillation frequency calculation unit holds in advance information indicating a relationship between the oscillation frequency and a proportional gain. A switching power supply has been proposed in which a proportional gain value corresponding to an oscillation frequency is obtained.
この発明によれば、(2)のスイッチング電源において、発振周波数算出手段に、スイッチング電源の発振周波数と、比例ゲインと、の関係を示す情報を予め保持させておき、この情報を用いて、スイッチング電源の発振周波数に応じた比例ゲインの値を求めることとした。このため、スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御することができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, in the switching power source of (2), the oscillation frequency calculation means holds in advance information indicating the relationship between the oscillation frequency of the switching power source and the proportional gain, and this information is used for switching. The value of the proportional gain corresponding to the oscillation frequency of the power supply was determined. Therefore, the proportional gain can be controlled according to the oscillation frequency of the switching power supply. Therefore, the same effects as those described above can be achieved.
(4) 本発明は、(3)のスイッチング電源について、前記発振周波数算出手段が予め情報を保持する前記発振周波数と、比例ゲインと、の関係は、線形または非線形であることを特徴とするスイッチング電源を提案している。 (4) In the switching power supply according to (3), the relationship between the oscillation frequency for which the oscillation frequency calculation means holds information in advance and the proportional gain is linear or nonlinear. Proposed power supply.
この発明によれば、(3)のスイッチング電源において、発振周波数算出手段が予め情報を保持するスイッチング電源の発振周波数と、比例ゲインと、の関係は、線形または非線形であることとした。このため、スイッチング電源の発振周波数に対して、線形または非線形に比例ゲインを変化させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, in the switching power source of (3), the relationship between the oscillation frequency of the switching power source in which the oscillation frequency calculating means holds information in advance and the proportional gain is linear or nonlinear. For this reason, the proportional gain can be changed linearly or nonlinearly with respect to the oscillation frequency of the switching power supply, and the same effect as described above can be obtained.
(5) 本発明は、(2)〜(4)のいずれかのスイッチング電源について、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧は、出力電圧の電圧値と、当該出力電圧の目標値と、の誤差電圧であることを特徴とするスイッチング電源を提案している。 (5) In the switching power supply according to any one of (2) to (4), the present invention relates to the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage: a voltage value of the output voltage and a target value of the output voltage. A switching power supply characterized by an error voltage has been proposed.
この発明によれば、(2)〜(4)のいずれかのスイッチング電源に、出力電圧または出力電圧に応じた電圧は、出力電圧の電圧値と、出力電圧の目標値と、の誤差電圧であるものとした。このため、出力電圧の電圧値と目標値との誤差に基づいて、スイッチング電源の発振周波数を求めることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, any one of the switching power supplies of (2) to (4) has an output voltage or a voltage corresponding to the output voltage, which is an error voltage between the voltage value of the output voltage and the target value of the output voltage. It was supposed to be. For this reason, the oscillation frequency of the switching power supply can be obtained based on the error between the voltage value of the output voltage and the target value, and the same effect as described above can be obtained.
(6) 本発明は、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の1次側に設けられ、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段(例えば、図1のフォトダイオードPC1およびフォトトランジスタPC2に相当)を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。 (6) The present invention provides the switching power supply according to any one of (2) to (5), wherein the control means is provided on a primary side of the switching power supply, and outputs the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage. There is proposed a switching power supply comprising transmission means (for example, equivalent to the photodiode PC1 and the phototransistor PC2 in FIG. 1) for transmitting a signal from the secondary side to the primary side of the switching power supply.
この発明によれば、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の1次側に設け、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段を設けた。このため、制御手段がスイッチング電源の1次側にある場合であっても、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を制御手段に伝達することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to this invention, in the switching power supply of any one of (2) to (5), the control means is provided on the primary side of the switching power supply, and the output voltage or the voltage corresponding to the output voltage is supplied to the secondary side of the switching power supply. A transmission means for transmitting a signal from the primary side to the primary side is provided. For this reason, even when the control means is on the primary side of the switching power supply, the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage can be transmitted to the control means, and the same effects as described above can be obtained. it can.
(7) 本発明は、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の2次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段(例えば、図6の絶縁回路31に相当)を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とするスイッチング電源を提案している。
(7) In the switching power supply according to any one of (2) to (5), the control unit is provided on the secondary side of the switching power supply, and controls the on / off frequency of the switch element. A switching power supply, wherein a control signal is transmitted to the switch element via a transmission means (for example, equivalent to the insulating
この発明によれば、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の2次側に設け、この制御手段により、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段を介して、スイッチ素子に伝達することとした。このため、制御手段がスイッチング電源の2次側にある場合であっても、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御手段により制御することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to this invention, in the switching power supply of any one of (2) to (5), the control means is provided on the secondary side of the switching power supply, and the control means controls the on / off frequency of the switch element by this control means. The signal is transmitted to the switch element via a transmission means for transmitting a signal from the secondary side to the primary side of the switching power supply. For this reason, even when the control means is on the secondary side of the switching power supply, the on / off frequency of the switch element can be controlled by the control means, and the same effects as described above can be obtained. .
(8) 本発明は、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、前記比例ゲインを制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。 (8) In the switching power supply according to any one of (2) to (5), the control unit controls the proportional gain when the input voltage is equal to or lower than a predetermined threshold value. A switching power supply is proposed.
この発明によれば、(2)〜(5)のいずれかのスイッチング電源において、制御手段により、入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、比例ゲインを制御することとした。このため、入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、上述した効果と同様の効果を奏することができる。 According to the present invention, in any of the switching power supplies of (2) to (5), the proportional gain is controlled by the control means when the input voltage is equal to or lower than a predetermined threshold value. For this reason, when the input voltage is equal to or lower than a predetermined threshold, the same effect as described above can be obtained.
(9) 本発明は、(1)〜(8)のいずれかのスイッチング電源について、前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路(例えば、図5の力率改善回路20に相当)を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。
(9) In the switching power supply according to any one of (1) to (8), the present invention includes a power factor correction circuit (e.g., equivalent to the power
この発明によれば、(1)〜(8)のいずれかのスイッチング電源において、スイッチング電源の入力部に力率改善回路を設けた。このため、力率改善回路に電力が供給されている期間では、力率改善回路により、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。 According to the present invention, in any one of the switching power supplies of (1) to (8), the power factor correction circuit is provided at the input portion of the switching power supply. For this reason, during the period when electric power is supplied to the power factor correction circuit, the power factor correction circuit can suppress the deterioration of the power supply characteristics of the switching power supply.
本発明によれば、入力電圧範囲または出力電圧可変範囲によらずスイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the power supply characteristics of the switching power supply regardless of the input voltage range or the output voltage variable range.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the constituent elements in the following embodiments can be appropriately replaced with existing constituent elements, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Accordingly, the description of the following embodiments does not limit the contents of the invention described in the claims.
<第1実施形態>
[スイッチング電源1の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1の回路図である。スイッチング電源1は、図7に示した従来例に係るスイッチング電源100とは、制御回路110の代わりに制御回路10を備える点が異なる。なお、スイッチング電源1において、スイッチング電源100と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<First Embodiment>
[Configuration of Switching Power Supply 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching
図2は、制御回路10のブロック図である。制御回路10は、発振周波数算出部11、補正部12、およびスイッチ素子制御部13を備える。
FIG. 2 is a block diagram of the
[スイッチング電源1の動作]
スイッチング電源1において、制御回路10は、スイッチング電源1の発振周波数に応じて比例ゲインを制御し、制御した比例ゲインと、端子P1の電圧と、に基づいてスイッチ素子Q1、Q2のオン・オフの周波数を制御する。
[Operation of switching power supply 1]
In the switching
具体的には、制御回路10は、まず、発振周波数算出部11により、端子P1の電圧に基づいて、すなわち出力電圧の電圧値と、基準電圧源Vrefの電源電圧により定まる出力電圧の目標値と、の誤差である誤差電圧に基づいて、スイッチング電源1の発振周波数を求める。
Specifically, the
制御回路10は、次に、補正部12により、発振周波数算出部11により求めたスイッチング電源1の発振周波数に応じて比例ゲインを制御する。具体的には、補正部12は、スイッチング電源1の発振周波数と、比例ゲインと、の関係を示す計算式を予め記憶している。そして、この計算式に、スイッチング電源1の発振周波数を代入して、スイッチング電源1の発振周波数に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御する。
Next, the
制御回路10は、次に、スイッチ素子制御部13により、補正部12により制御した比例ゲインと、端子P1の電圧と、に基づいてスイッチ素子Q1、Q2のオン・オフの周波数を制御する。
Next, the
なお、上述の計算式とは、スイッチング電源1の発振周波数と、比例ゲインと、の関係が線形または非線形となる数式のことであり、例えば、P制御や、PI制御や、PID制御に用いられる数式のことである。
The above calculation formula is a mathematical formula in which the relationship between the oscillation frequency of the switching
スイッチング電源1の発振周波数と、比例ゲインと、の関係が線形である場合には、例えば、スイッチング電源1の発振周波数が高くなるに従ってリニアに、比例ゲインを低下させる。
When the relationship between the oscillation frequency of the switching
また、スイッチング電源1の発振周波数と、比例ゲインと、の関係が非線形である場合には、例えば、スイッチング電源1の発振周波数が予め定められた閾値未満であれば、比例ゲインを第1の値にする。一方、スイッチング電源1の発振周波数が予め定められた閾値以上であれば、比例ゲインを、第1の値より小さい第2の値にする。これによれば、スイッチング電源1の発振周波数が、上述の閾値以上である場合に、上述の閾値未満である場合と比べて、比例ゲインが低下することになる。すなわち、スイッチング電源1の発振周波数が上述の閾値以上であるか否かを境にして、比例ゲインが非線形に変化することになる。
Further, when the relationship between the oscillation frequency of the switching
ここで、スイッチング電源1の発振周波数と入力電圧との間には、相関関係がある。このため、スイッチング電源1の発振周波数に応じて比例ゲインを制御することで、入力電圧に応じて比例ゲインを制御することができる。
Here, there is a correlation between the oscillation frequency of the switching
図3は、スイッチング電源1のゲイン位相特性を示す図である。図3において、縦軸は、ゲインまたは位相を示し、横軸は、スイッチング電源1の応答周波数を示す。
FIG. 3 is a diagram illustrating gain phase characteristics of the switching
上述のようにスイッチング電源1の発振周波数に応じて比例ゲインを制御すると、入力電圧に応じて比例ゲインを制御することができ、その結果、図3に示すように、入力電圧の下限時に対する入力電圧の上限時における比例ゲインの低下が、図8に示した場合と比べて抑制される。
When the proportional gain is controlled according to the oscillation frequency of the switching
以上のスイッチング電源1によれば、以下の効果を奏することができる。
According to the above
スイッチング電源1は、スイッチング電源1の発振周波数に応じて比例ゲインを制御する。このため、入力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、負荷急変特性やレギュレーション特性などのスイッチング電源1の電源特性について、入力電圧範囲による劣化を抑制することができる。これによれば、キャパシタC2の容量を低減することもできる。
The switching
<第2実施形態>
[スイッチング電源1Aの構成]
図4は、本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源1Aの回路図である。スイッチング電源1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1とは、フォトトランジスタPC2の接続が異なる。なお、スイッチング電源1Aにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
[Configuration of
FIG. 4 is a circuit diagram of a switching
フォトトランジスタPC2のコレクタには、電圧源V1が接続され、フォトトランジスタPC2のエミッタには、制御回路10の端子P1が接続される。
A voltage source V1 is connected to the collector of the phototransistor PC2, and a terminal P1 of the
以上のスイッチング電源1Aによれば、スイッチング電源1が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。
According to the above
<第3実施形態>
[スイッチング電源1Bの構成]
図5は、本発明の第3実施形態に係るスイッチング電源1Bの回路図である。スイッチング電源1Bは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1とは、入力部に力率改善回路20を設けられている点が異なる。なお、スイッチング電源1Bにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
[Configuration of
FIG. 5 is a circuit diagram of a switching
力率改善回路20は、昇圧コンバータを構成し、スイッチング電源1Bの入力電圧が予め定められた閾値より高い場合に動作する。一方、制御回路10は、スイッチング電源1Bの入力電圧が閾値以下である場合には、上述のようにスイッチング電源1Bの発振周波数に応じて比例ゲインを制御し、スイッチング電源1Bの入力電圧が閾値より高い場合には、上述のスイッチング電源1Bの発振周波数に応じた比例ゲインの制御を停止する。
The power
このため、入力電圧が閾値より高い場合には、力率改善回路20が入力電圧を昇圧して、入力電圧範囲を狭くする。一方、入力電圧が閾値以下である場合(例えば、停電時など)には、力率改善回路20は動作しないが、制御回路10が、スイッチング電源1Bの発振周波数に応じて比例ゲインを制御する。
For this reason, when the input voltage is higher than the threshold, the power
以上のスイッチング電源1Bによれば、スイッチング電源1が奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
According to the above
スイッチング電源1Bは、入力電圧が閾値より高い場合に、力率改善回路20により入力電圧範囲を狭くして、スイッチング電源1Bの電源特性の劣化を抑制できる。
When the input voltage is higher than the threshold, the switching
<第4実施形態>
[スイッチング電源1Cの構成]
図6は、本発明の第4実施形態に係るスイッチング電源1Cの回路図である。スイッチング電源1Cは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1とは、制御回路10、フォトトランジスタPC2、フォトダイオードPC1、および抵抗R1の代わりに、制御回路10Aおよび絶縁回路31を備える点が異なる。なお、スイッチング電源1Cにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
[Configuration of
FIG. 6 is a circuit diagram of a switching
制御回路10Aは、スイッチング電源1Cの2次側に設けられている。具体的には、制御回路10Aは、誤差増幅器AMPの出力端子に直接接続されている。また、制御回路10Aは、絶縁回路31を介して、スイッチ素子Q1のゲートと、スイッチ素子Q2のゲートと、に接続される。
The
[スイッチング電源1Cの動作]
スイッチング電源1Cにおいて、制御回路10Aは、制御回路10と同様に、スイッチング電源1Cの発振周波数に応じて比例ゲインを制御する。そして、制御した比例ゲインと、端子P1の電圧と、に応じた制御信号を、絶縁回路31を介してスイッチ素子Q1、Q2に送信して、スイッチ素子Q1、Q2のオン・オフの周波数を制御する。
[Operation of switching
In the switching
以上のスイッチング電源1Cによれば、スイッチング電源1が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。
According to the above
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述の各実施形態では、1次側回路にはハーフブリッジ回路が設けられるものとしたが、これに限らず、例えばフルブリッジ回路が設けられるものであってもよい。 For example, in each of the above-described embodiments, the half-bridge circuit is provided in the primary circuit, but the present invention is not limited thereto, and for example, a full-bridge circuit may be provided.
また、上述の各実施形態では、トランスTはいわゆるセンタタップを有するものとしたが、これに限らない。 In each of the above-described embodiments, the transformer T has a so-called center tap. However, the present invention is not limited to this.
また、上述の各実施形態では、1次側回路には共振回路としてLLC共振回路が設けられるものとしたが、これに限らない。 Further, in each of the above-described embodiments, the primary side circuit is provided with the LLC resonant circuit as the resonant circuit. However, the present invention is not limited to this.
また、上述の全ての実施形態では、入力電圧が変動するのに伴い発振周波数に応じて、比例ゲインを制御するものとした。しかしながら、これに限らず、例えば、出力電圧を可変させた場合も、発振周波数に応じて比例ゲインを制御することができる。この場合、出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。 In all the embodiments described above, the proportional gain is controlled in accordance with the oscillation frequency as the input voltage varies. However, the present invention is not limited to this. For example, even when the output voltage is varied, the proportional gain can be controlled in accordance with the oscillation frequency. In this case, it is possible to suppress the proportional gain from fluctuating according to the fluctuation of the output voltage, and it is possible to suppress the deterioration of the power supply characteristics of the switching power supply regardless of the output voltage variable range.
また、上述の第3実施形態において、力率改善回路20を設けた例を説明したが、他の実施形態においても、力率改善回路20を設けることができる。
Moreover, although the example which provided the power
1、1A、1B、1C、100;スイッチング電源
10、10A、110;制御回路
11;発振周波数算出部
12;補正部
13;スイッチ素子制御部
20;力率改善回路
31;絶縁回路
AMP;誤差増幅器
PC1;フォトダイオード
PC2;フォトトランジスタ
Q1、Q2;スイッチ素子
T;トランス
1, 1A, 1B, 1C, 100; switching
Claims (9)
前記スイッチング電源の発振周波数に応じて比例ゲインを制御する制御手段を備えることを特徴とするスイッチング電源。 A switching power supply having a resonant circuit and a switch element,
A switching power supply comprising control means for controlling a proportional gain according to an oscillation frequency of the switching power supply.
出力電圧または出力電圧に応じた電圧に基づいて、前記スイッチング電源の発振周波数を求める発振周波数算出手段と、
前記発振周波数算出手段により求められた発振周波数に応じて比例ゲインを制御する補正手段と、
前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、前記補正手段により制御された比例ゲインと、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御するスイッチ素子制御手段と、を備え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。 The control means includes
Based on an output voltage or a voltage corresponding to the output voltage, an oscillation frequency calculation means for obtaining an oscillation frequency of the switching power supply
Correction means for controlling the proportional gain according to the oscillation frequency obtained by the oscillation frequency calculation means;
Switch element control means for controlling the on / off frequency of the switch element based on the output voltage or a voltage according to the output voltage and a proportional gain controlled by the correction means, The switching power supply according to claim 1.
前記発振周波数と、比例ゲインと、の関係を示す情報を予め保持しており、
前記情報を用いて、前記発振周波数に応じた比例ゲインの値を求めることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源。 The oscillation frequency calculating means includes
Information indicating the relationship between the oscillation frequency and the proportional gain is held in advance,
3. The switching power supply according to claim 2, wherein a value of a proportional gain corresponding to the oscillation frequency is obtained using the information.
前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段を備えることを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載のスイッチング電源。 The control means is provided on the primary side of the switching power supply,
The switching power supply according to any one of claims 2 to 5, further comprising a transmission means for transmitting the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage from a secondary side to a primary side of the switching power supply.
前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to any one of claims 1 to 8,
A switching power supply comprising a power factor correction circuit at an input section of the switching power supply.
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