JP2014103781A - Switching power supply device and power system using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching device and a power system therewith which can keep a switching frequency nearer to an optimum value even during a synchronous operation.SOLUTION: A control circuit 50 includes a synchronization pulse input terminal 34 for external connection into which a synchronization pulse Vd is input, a reference frequency setting section 54 and a driving pulse generation section 56. The reference frequency setting section 54 has a time constant circuit 58 including a time constant setting resistor 58b, and specifies a reference frequency Vr depending on a time constant thereof. The driving pulse generation section 56 generates a driving pulse Vg at a frequency fr equal to the reference frequency Vr when no synchronization pulse Vd is detected, and otherwise generates the driving pulse Vg at a frequency equal to the higher of a frequency fd of the synchronization pulse Vd and the reference frequency fr. A variable time constant circuit 52 observes the synchronization pulse input terminal 34, and when detecting the synchronization pulse Vd, changes the time constant of the time constant circuit 58 such that the reference frequency fr becomes lower than the frequency fd.

Description

この発明は、複数台で同期運転を行う機能を備えたスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムに関する。   The present invention relates to a switching power supply device having a function of performing synchronous operation with a plurality of units and a power supply system using the same.

複数台のスイッチング電源装置を用いて電源システムを構成するとき、スイッチング周波数のばらつきによって、各スイッチング電源装置の出力にビートノイズ（スイッチング周波数の差による周波数ノイズ）が発生するという問題がある。例えば、１つの入力電源に２台のスイッチング電源装置を接続して入力電圧を供給する場合、各主スイッチング素子の制御系が入力端を通じて相互に干渉する。２台のスイッチング周波数は、共に中心値が同じ（例えば、４00kHz）に設計されていたとしても、実際は内部部品の特性のばらつきによって多少のずれが生じる（例えば、±10％程度のずれ）が生じ、各スイッチング電源装置の出力端に数十kHz以下のリップルが発生する。このようなリップルは低周波ビートノイズと呼ばれ、低周波ビートノイズを低減するためには、ポール周波数を低めに設定した強固なローパスフィルタを設けなければならず、スイッチング電源装置及び電源システムの大型化やコストアップを招いていた。また、低周波ビートノイズが可聴周波帯（約20Ｈｚ〜200kHz）になると、回路部品等の構造物が振動することによって騒音が発生することもあった。   When a power supply system is configured using a plurality of switching power supply devices, there is a problem that beat noise (frequency noise due to a difference in switching frequency) occurs in the output of each switching power supply device due to variations in switching frequency. For example, when two switching power supply devices are connected to one input power supply to supply an input voltage, the control systems of the main switching elements interfere with each other through the input terminals. Even if the two switching frequencies are designed to have the same center value (for example, 400 kHz), there is actually a slight shift (for example, a shift of about ± 10%) due to variations in the characteristics of internal components. A ripple of several tens of kHz or less occurs at the output end of each switching power supply device. Such ripples are called low-frequency beat noise, and in order to reduce low-frequency beat noise, it is necessary to provide a robust low-pass filter with a low pole frequency, resulting in a large switching power supply and power supply system. Has led to cost and cost increase. Further, when the low frequency beat noise becomes an audible frequency band (about 20 Hz to 200 kHz), noise may be generated due to the vibration of structures such as circuit components.

上記の問題を回避するため、従来から、複数台のスイッチング電源装置の各制御系を所定の方法で同期させ、各装置のスイッチング周波数を適正化することによって、低周波ビートノイズの発生を抑制する技術が複数提案されている。例えば、図８に示すように、１つの入力電源１０から２台のスイッチング電源装置１２に入力電圧Viを供給し、外部機器１４を用いて各スイッチング電源装置１２のスイッチング周波数を集中制御する電源システム１６があった。以下、必要に応じて、各スイッチング電源装置の符号の末尾に、スイッチング電源装置の台数番号を表わす(1)，(2)の符号を付して区別し、その他の関係する各構成についても、符号の末尾に(1)，(2)を付して区別して説明する。   In order to avoid the above problem, conventionally, the control systems of a plurality of switching power supply devices are synchronized by a predetermined method, and the switching frequency of each device is optimized to suppress the occurrence of low frequency beat noise. Several technologies have been proposed. For example, as shown in FIG. 8, a power supply system that supplies an input voltage Vi from one input power supply 10 to two switching power supply devices 12 and centrally controls the switching frequency of each switching power supply device 12 using an external device 14. There were 16. Hereinafter, if necessary, the number of the switching power supply device is numbered at the end of the reference number of the switching power supply device (1), (2) to distinguish, and other related components, A description will be made by adding (1) and (2) to the end of the code.

従来の電源システム１６に使用されているスイッチング電源装置１２は、入力端子１８間に印加された入力電圧Viを主スイッチング素子２０のスイッチング動作により所定の出力電圧Voに変換し、一対の出力端子２２に接続された負荷２４に供給するコンバータ回路２６を備え、さらに、主スイッチング素子２０をオンオフさせるための駆動パルスVg1を出力する制御回路２８を備えている。コンバータ回路２６は、ここでは降圧チョッパであり、MOS型FETである主スイッチング素子２０と整流素子３０、及びＬＣフィルタ３２で構成されている。出力電圧Voは、主スイッチング素子２０がスイッチングするオン時間とオフ時間によって制御される。   The switching power supply device 12 used in the conventional power supply system 16 converts the input voltage Vi applied between the input terminals 18 into a predetermined output voltage Vo by the switching operation of the main switching element 20, and a pair of output terminals 22. And a control circuit 28 that outputs a drive pulse Vg1 for turning on and off the main switching element 20 is provided. Here, the converter circuit 26 is a step-down chopper, and includes a main switching element 20, a rectifying element 30, and an LC filter 32 which are MOS type FETs. The output voltage Vo is controlled by an on time and an off time when the main switching element 20 switches.

制御回路２８には、図９に示すように、後述する外部機器１４から同期パルスVdが入力される外部接続用の同期パルス入力端子３４が設けられ、内部に、基準周波数設定部３６、駆動パルス生成部３８及び反転器４０が設けられている。基準周波数設定部３６は、タイマコンデンサ４２ａ及び時定数設定抵抗４２ｂを有する時定数回路４２と、時定数回路４２の時定数に比例した基準周波数frの基準信号Vrを出力する基準信号生成回路４４とで構成されている。   As shown in FIG. 9, the control circuit 28 is provided with a synchronization pulse input terminal 34 for external connection to which a synchronization pulse Vd is input from an external device 14 to be described later, and internally includes a reference frequency setting unit 36, a drive pulse. A generation unit 38 and an inverter 40 are provided. The reference frequency setting unit 36 includes a time constant circuit 42 having a timer capacitor 42a and a time constant setting resistor 42b, a reference signal generation circuit 44 that outputs a reference signal Vr having a reference frequency fr proportional to the time constant of the time constant circuit 42, and It consists of

駆動パルス生成部３８は、基準信号Vrを取得すると共に、同期パルス入力端子３４を観測し、同期パルスVdが検出されないときは、基準周波数frと等しい周波数の駆動パルスVgを生成し、同期パルスVdが検出されたときは、同期周波数fdと基準周波数frのうちの高い方と等しい周波数の駆動パルスVgを生成する。駆動パルス生成部３８は、出力電圧信号Voaが所定の電圧目標値に近づくように、駆動パルスVgのオン時間及びオフ時間を可変調整する。   The drive pulse generation unit 38 acquires the reference signal Vr and observes the synchronization pulse input terminal 34. When the synchronization pulse Vd is not detected, the drive pulse generation unit 38 generates a drive pulse Vg having a frequency equal to the reference frequency fr. Is detected, a drive pulse Vg having a frequency equal to the higher one of the synchronization frequency fd and the reference frequency fr is generated. The drive pulse generator 38 variably adjusts the on time and off time of the drive pulse Vg so that the output voltage signal Voa approaches a predetermined voltage target value.

反転器４０は、整流素子３０を駆動するために設けられたものであり、駆動パルスVgが入力され、そのロジックを逆転させた反転パルスを生成し、整流素子３０の駆動端子に向けて出力する。   The inverter 40 is provided to drive the rectifying element 30. The inverter 40 receives the driving pulse Vg, generates an inversion pulse obtained by reversing the logic, and outputs the inverted pulse toward the driving terminal of the rectifying element 30. .

外部機器１４は、図８に示すように、２台のスイッチング電源装置１２(1)，１２(2)の同期パルス入力端子３４(1)，３４(2)に向けて、周波数fdの同期パルスVdを出力する働きをする。同期周波数fdは、スイッチング電源装置１２(1)，１２(2)の基準周波数frよりも高い値に設定される。   As shown in FIG. 8, the external device 14 has a synchronization pulse of frequency fd toward the synchronization pulse input terminals 34 (1) and 34 (2) of the two switching power supply devices 12 (1) and 12 (2). It works to output Vd. The synchronization frequency fd is set to a value higher than the reference frequency fr of the switching power supply devices 12 (1) and 12 (2).

図８に示す電源システム１６において、外部機器１４が同期パルスVdを出力していないときは、２台のスイッチング電源装置１２(1)，１２(2)の間で、同期運転は行われない。この場合、スイッチング電源装置１２(1)の駆動パルス生成部３８(1)は、基準信号Vr(1)の基準周波数fr(1)と等しい周波数の駆動パルスVg(1)を生成して出力する。一方、スイッチング電源装置１２(2)の駆動パルス生成部３８(2)は、基準信号Vr(2)の基準周波数fr(2)と等しい周波数の駆動パルスVg(2)を生成して出力する。通常、基準周波数fr(1)と基準周波数fr(2)は、基準周波数設定部３６(1)，３６(2)の内部部品のばらつきによって不一致になるので、主スイッチング素子２０(1)と主スイッチング素子２０(2)が互いに異なるスイッチング周波数でオンオフすることになり、上述した低周波ビートノイズの問題が発生する。   In the power supply system 16 shown in FIG. 8, when the external device 14 does not output the synchronization pulse Vd, the synchronous operation is not performed between the two switching power supply devices 12 (1) and 12 (2). In this case, the drive pulse generator 38 (1) of the switching power supply device 12 (1) generates and outputs a drive pulse Vg (1) having a frequency equal to the reference frequency fr (1) of the reference signal Vr (1). . On the other hand, the drive pulse generator 38 (2) of the switching power supply device 12 (2) generates and outputs a drive pulse Vg (2) having a frequency equal to the reference frequency fr (2) of the reference signal Vr (2). Normally, the reference frequency fr (1) and the reference frequency fr (2) are inconsistent due to variations in the internal parts of the reference frequency setting units 36 (1) and 36 (2), so that the main switching element 20 (1) and the main frequency 20 The switching element 20 (2) is turned on and off at different switching frequencies, and the above-described problem of low frequency beat noise occurs.

外部機器１４が同期パルスVdを出力すると、スイッチング電源装置１２(1)，１２(2)の間で同期運転が行われる。すなわち、外部機器１４が出力した同期パルスVdを受けた駆動パルス生成部３８(1)，３８(2)は、共に同期周波数fd（＞fr(1)，fr(2)）と等しい周波数の駆動パルスVg(1)を生成して出力する。したがって、基準周波数fr(1)，fr(2)の不一致がマスクされ、主スイッチング素子２０(1)と主スイッチング素子２０(2)が互いに等しいスイッチング周波数でオンオフすることになり、低周波ビートノイズの問題が発生しない。   When the external device 14 outputs the synchronization pulse Vd, a synchronous operation is performed between the switching power supply devices 12 (1) and 12 (2). That is, the drive pulse generators 38 (1) and 38 (2) that have received the synchronization pulse Vd output from the external device 14 both drive at a frequency equal to the synchronization frequency fd (> fr (1), fr (2)). Generate and output a pulse Vg (1). Accordingly, the mismatch between the reference frequencies fr (1) and fr (2) is masked, and the main switching element 20 (1) and the main switching element 20 (2) are turned on and off at the same switching frequency, and low frequency beat noise is generated. The problem does not occur.

また、特許文献１に開示されているように、コンバータ回路と所定の制御回路とを備え、制御回路に外部接続用の同期信号入力端子を設けた外部信号同期型のスイッチング電源装置があった。このスイッチング電源装置は、主スイッチング素子の駆動パルスの周波数を決定する基準三角波を生成する三角波生成回路を備え、三角波生成回路は、タイマコンデンサを第一の定電流源で充電し、第二の定電流源で放電することによって、タイマコンデンサの両端に基準三角波を発生させる。タイマコンデンサには、タイマコンデンサの電圧を監視して充電と放電とを切り替えるフリップフロップ回路が設けられ、タイマコンデンサの電圧が規定の上限値に達すると放電を開始し、規定の下限値に達すると充電を開始する。したがって、通常、基準三角波の周波数は、このフリップフロップ回路によって決定される基準周波数となる。   Further, as disclosed in Patent Document 1, there is an external signal synchronization type switching power supply device that includes a converter circuit and a predetermined control circuit, and the control circuit is provided with a synchronization signal input terminal for external connection. The switching power supply device includes a triangular wave generation circuit that generates a reference triangular wave that determines the frequency of the drive pulse of the main switching element, and the triangular wave generation circuit charges the timer capacitor with a first constant current source and supplies a second constant current. By discharging with a current source, a reference triangular wave is generated at both ends of the timer capacitor. The timer capacitor is provided with a flip-flop circuit that switches between charging and discharging by monitoring the voltage of the timer capacitor, and starts discharging when the voltage of the timer capacitor reaches the specified upper limit value, and when the voltage reaches the specified lower limit value Start charging. Therefore, normally, the frequency of the reference triangular wave is a reference frequency determined by this flip-flop circuit.

同期運転を行うための同期回路部は、同期信号入力端子とタイマコンデンサとの間に設けられている。同期信号は、基準周波数よりも高い周波数のタイミングパルスであり、同期回路部は、同期信号が入力されると、同期信号がローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングを検出で、タイマコンデンサの充電を強制的にリセットする。したがって、基準三角波の周波数が同期信号の周波数と等しくなる。主スイッチング素子のスイッチング周波数は、同期信号が入力されないときは、フリップフロップ回路の動作により定められる基本周波数と等しくなり、同期信号が入力された時は、同期信号の周波数と等しくなる。このスイッチング電源装置を使用して電源システム１６のようなシステムを構成すれば、同様に同期運転を行うことができる。すなわち、２台の基準周波数の不一致がマスクされ、スイッチング周波数が共に同期信号の周波数と等しくなるので、低周波ビートノイズの問題が発生しない。   A synchronous circuit unit for performing synchronous operation is provided between the synchronous signal input terminal and the timer capacitor. The synchronization signal is a timing pulse with a frequency higher than the reference frequency, and when the synchronization signal is input, the synchronization circuit detects the timing when the synchronization signal switches from low level to high level and forcibly charges the timer capacitor. Reset automatically. Therefore, the frequency of the reference triangular wave becomes equal to the frequency of the synchronization signal. The switching frequency of the main switching element is equal to the basic frequency determined by the operation of the flip-flop circuit when no synchronization signal is input, and is equal to the frequency of the synchronization signal when the synchronization signal is input. If a system such as the power supply system 16 is configured using this switching power supply device, the synchronous operation can be similarly performed. That is, the mismatch of the two reference frequencies is masked, and the switching frequency becomes equal to the frequency of the synchronization signal, so that the problem of low frequency beat noise does not occur.

特開２００８−１１８７３７号公報JP 2008-118737 A

図８、図９のスイッチング電源装置１２及び電源システム１６の場合、同期運転を行うときのスイッチング周波数が、同期運転を行わないとき（例えば、単体で使用するとき）に比べて大きく変化してしまうという問題がある。   In the case of the switching power supply device 12 and the power supply system 16 of FIGS. 8 and 9, the switching frequency when performing the synchronous operation changes greatly compared to when the synchronous operation is not performed (for example, when used alone). There is a problem.

一般に、スイッチング周波数は、スイッチング電源装置の性能に大きく影響するパラメータであり、例えば、スイッチング周波を高くしすぎると、主スイッチング素子２０等のスイッチング損失や駆動損失などが相対的に増加して発熱が大きくなり、効率も低下する。反対に、スイッチング周波数を低くしすぎると、磁性部品の磁気飽和を防止する等の目的で、ＬＣフィルタ３２を相対的に大型にしなければならない。したがって、通常、スイッチング周波数（基本周波数frの設計上の中心値）は、スイッチング電源装置１２の性能を最大限に引き出すことができる最適な値に設定される。したがって、同期運転する場合でも、スイッチング周波数は、基本周波数frの中心値に近い値に保持されることが好ましい。   Generally, the switching frequency is a parameter that greatly affects the performance of the switching power supply device. For example, if the switching frequency is increased too much, the switching loss and drive loss of the main switching element 20 and the like increase relatively and heat is generated. It becomes larger and the efficiency decreases. On the other hand, if the switching frequency is too low, the LC filter 32 must be relatively large for the purpose of preventing magnetic saturation of the magnetic components. Therefore, normally, the switching frequency (the design center value of the fundamental frequency fr) is set to an optimal value that can maximize the performance of the switching power supply device 12. Therefore, even in the case of synchronous operation, the switching frequency is preferably maintained at a value close to the center value of the fundamental frequency fr.

スイッチング電源装置１２は、同期運転を行わないとき、スイッチング周波数が、基準周波数設定部３６が規定する基準周波数frと等しくなる。スイッチング電源装置１２を量産すると、基準周波数設定部３６ごとの部品のばらつきにより、基準周波数frが中心値から±約10％の範囲でずれてしまうが、この程度であれば性能の変化は小さく、許容することができる。   When the switching power supply device 12 does not perform the synchronous operation, the switching frequency becomes equal to the reference frequency fr defined by the reference frequency setting unit 36. When the switching power supply device 12 is mass-produced, the reference frequency fr shifts in a range of ± about 10% from the center value due to variations in parts for each reference frequency setting unit 36. Can be tolerated.

しかし、電源システム１６のように、複数台のスイッチング電源装置１２を用いて同期運転を行う場合、全てのスッチング電源装置１２のスイッチング周波数が同期周波数fdと等しくなるようにするためには、図１０に示すように、同期周波数fdを、全てのスイッチング電源装置１２の基本周波数frより確実に高い値（例えば、基本周波数frの中心値に対して+20％以上の周波数）に設定しなければならない。したがって、同期運転中のスイッチング周波数が、最適値から大きくずれてしまうことになり、スイッチング電源装置１２の性能を十分に発揮させることができない。   However, when performing synchronous operation using a plurality of switching power supply devices 12 as in the power supply system 16, in order to make the switching frequencies of all the switching power supply devices 12 equal to the synchronous frequency fd, FIG. As shown in FIG. 4, the synchronization frequency fd must be set to a value that is reliably higher than the fundamental frequency fr of all the switching power supply devices 12 (for example, a frequency of + 20% or more with respect to the center value of the fundamental frequency fr). . Therefore, the switching frequency during the synchronous operation is greatly deviated from the optimum value, and the performance of the switching power supply device 12 cannot be exhibited sufficiently.

また、特許文献１のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムの場合も、上記のスイッチング電源装置１２及び電源システム１６と同様に、同期運転するとき、スイッチング周波数が、同期運転を行わないとき比べて大きくずれてしまうという問題がある。   Moreover, also in the case of the switching power supply of Patent Document 1 and the power supply system using the same, when the synchronous operation is performed as in the case of the switching power supply 12 and the power supply system 16, the switching frequency is compared with the case where the synchronous operation is not performed. There is a problem that it is greatly shifted.

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、同期運転の機能を備え、同期運転中も、スイッチング周波数を最適値に近い値に保持することができるスイッチン装置及びそれを用いた電源システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described background art, has a function of synchronous operation, and can use a switching device that can maintain a switching frequency at a value close to an optimum value even during synchronous operation. The purpose is to provide a power supply system.

請求項１記載の発明は、主スイッチング素子のスイッチング動作により入力電圧を所定の電圧に変換して出力するコンバータ回路と、前記主スイッチング素子をオンオフさせるための駆動パルスを出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、同期パルスが入力される外部接続用の同期パルス入力端子と、タイマコンデンサと時定数設定抵抗とを含む時定数回路を有し、前記時定数回路の時定数に応じて基準周波数を規定する基準周波数設定部と、前記同期パルスが検出されないときは、前記基準周波数と等しい周波数の前記駆動パルスを生成し、前記同期パルスが検出されたときは、前記同期パルスの周波数と前記基準周波数のうちの高い方と等しい周波数の前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部とを備え、
さらに、前記同期パルス入力端子を観測し、前記同期パルスが検出されると、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも相対的に低くなるように、前記時定数回路の時定数を変化させる時定数可変回路を設けたスイッチング電源装置である。 The invention according to claim 1 includes a converter circuit that converts an input voltage into a predetermined voltage by a switching operation of the main switching element and outputs the voltage, and a control circuit that outputs a drive pulse for turning on and off the main switching element. ,
The control circuit has a time constant circuit including a synchronization pulse input terminal for external connection to which a synchronization pulse is input, a timer capacitor and a time constant setting resistor, and a reference frequency according to the time constant of the time constant circuit When the synchronization pulse is not detected, the reference frequency setting unit that defines the drive pulse having the same frequency as the reference frequency is generated, and when the synchronization pulse is detected, the frequency of the synchronization pulse and the reference A drive pulse generator that generates the drive pulse having a frequency equal to the higher one of the frequencies,
Further, when the synchronization pulse input terminal is observed, and when the synchronization pulse is detected, the time constant of the time constant circuit is changed so that the reference frequency is relatively lower than the frequency of the synchronization pulse. This is a switching power supply device provided with a constant variable circuit.

前記時定数可変回路は、前記同期パルス入力端子が設けられた配線にアノードが接続された整流ダイオードと、前記整流ダイオードのカソードとグランドとの間に接続された平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧が所定値を超えたときに、前記時定数回路の時定数を変化させる（請求項２記載の発明）。   The variable time constant circuit includes a rectifier diode having an anode connected to a wiring provided with the synchronous pulse input terminal, and a smoothing capacitor connected between a cathode of the rectifier diode and a ground, When the voltage exceeds a predetermined value, the time constant of the time constant circuit is changed (the invention according to claim 2).

さらに、前記時定数回路は、一端がグランドに接続された前記時定数設定抵抗と、前記タイミングコンデンサと、前記時定数設定抵抗の他端に一定の基準電圧を印加する電源回路とを備え、前記基準周波数設定部は、前記電源回路が前記時定数設定抵抗に向けて出力する第一の電流に対応した前記基準周波数を規定し、前記時定数可変回路には、前記時定数設定抵抗のプラス側の一端と前記平滑コンデンサのプラス側の一端との間に接続されたバイアス抵抗が設けられ、同期パルス入力端子に前記同期パルスが入力されたとき、前記平滑コンデンサの電圧が前記時定数回路の前記基準電圧よりも高くなり、前記バイアス抵抗を通じて前記時定数設定抵抗にバイアス電流が流れ込むことによって前記第一の電流が減少し、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも低くなるように構成してもよい。（請求項３記載の発明）。   Further, the time constant circuit includes the time constant setting resistor having one end connected to the ground, the timing capacitor, and a power supply circuit that applies a constant reference voltage to the other end of the time constant setting resistor, The reference frequency setting unit defines the reference frequency corresponding to the first current output from the power supply circuit toward the time constant setting resistor, and the time constant variable circuit includes a positive side of the time constant setting resistor. A bias resistor connected between one end of the smoothing capacitor and one end on the plus side of the smoothing capacitor, and when the synchronization pulse is input to the synchronization pulse input terminal, the voltage of the smoothing capacitor is When the bias current flows into the time constant setting resistor through the bias resistor, the first current decreases, and the reference frequency becomes the reference voltage becomes higher than a reference voltage. It may be configured so as to be lower than the frequency of the sync pulse. (Invention of Claim 3).

請求項４記載の発明は、主スイッチング素子のスイッチング動作により入力電圧を所定の電圧に変換して出力するコンバータ回路と、前記主スイッチング素子をオンオフさせるための駆動パルスを出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、同期パルスが入力される外部接続用の同期パルス入力端子と、タイマコンデンサと時定数設定抵抗とで時定数回路が構成され、前記時定数回路の時定数に応じて基準周波数を規定する基準周波数設定部と、前記同期パルスが検出されないときは、前記基準周波数と等しい周波数の前記駆動パルスを生成し、前記同期パルスが検出されたときは、前記同期パルスの周波数と前記基準周波数のうちの低い方と等しい周波数の前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部とを備え、
さらに、前記同期パルス入力端子を観測し、前記同期パルスが検出されると、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも相対的に高くなるように、前記時定数回路の時定数を変化させる時定数可変回路を設けたスイッチング電源装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a converter circuit that converts an input voltage into a predetermined voltage by the switching operation of the main switching element and outputs it, and a control circuit that outputs a drive pulse for turning on and off the main switching element. ,
The control circuit includes a synchronization pulse input terminal for external connection to which a synchronization pulse is input, a timer capacitor and a time constant setting resistor, and a time constant circuit is configured, and a reference frequency is set according to the time constant of the time constant circuit. A reference frequency setting unit to be defined; when the synchronization pulse is not detected, the drive pulse having a frequency equal to the reference frequency is generated, and when the synchronization pulse is detected, the frequency of the synchronization pulse and the reference frequency A drive pulse generator that generates the drive pulse having the same frequency as the lower one of
Further, when the synchronization pulse input terminal is observed, and when the synchronization pulse is detected, the time constant of the time constant circuit is changed so that the reference frequency is relatively higher than the frequency of the synchronization pulse. This is a switching power supply device provided with a constant variable circuit.

また、上記請求項１乃至４のいずれか記載のスイッチング電源装置に、前記コンバータ回路内の特定部分に発生するパルス電圧であって、前記駆動パルスの周波数と等しい周波数のスイッチングパルスを、前記同期パルスとして外部に出力可能にする同期パルス出力端子を設けてもよい（請求項５記載の発明）。   The switching power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein a pulse voltage generated at a specific portion in the converter circuit, the switching pulse having a frequency equal to the frequency of the driving pulse is changed to the synchronization pulse. A synchronization pulse output terminal that enables output to the outside may be provided (the invention according to claim 5).

請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至４のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台と、前記複数台のスイッチング電源の前記同期信号入力端子に向けて、共通の前記同期パルスを送信する外部機器とを備え、前記複数台のスイッチング電源装置は、前記外部機器から送信された前記同期パルスと等しい周波数でスイッチング動作するスイッチング電源システムである。   A sixth aspect of the present invention transmits a plurality of the switching power supply devices according to any one of the first to fourth aspects and the common synchronization pulse toward the synchronization signal input terminals of the plurality of switching power supplies. And the plurality of switching power supply devices are switching power supply systems that perform a switching operation at a frequency equal to the synchronization pulse transmitted from the external device.

請求項７記載の発明は、前記請求項５記載のスイッチング電源装置を複数台備え、１台のマスタ電源とその他のスレーブ電源とに区分して電源システムを構成し、前記マスタ電源の前記同期パルス出力端子が前記スレーブ電源の各同期パルス入力端子に連結され、前記マスタ電源は、前記スレーブ電源の前記同期信号入力ラインに向けて共通の前記スイッチングパルスを前記同期パルスとして送信し、前記スレーブ電源は、前記マスタ電源から送信された前記スイッチングパルスと等しい周波数でスイッチング動作するスイッチング電源システムである。   A seventh aspect of the present invention comprises a plurality of the switching power supply units according to the fifth aspect, wherein a power supply system is configured by dividing into one master power supply and another slave power supply, and the synchronization pulse of the master power supply An output terminal is connected to each synchronization pulse input terminal of the slave power supply, the master power supply transmits the common switching pulse as the synchronization pulse toward the synchronization signal input line of the slave power supply, and the slave power supply A switching power supply system that performs a switching operation at a frequency equal to the switching pulse transmitted from the master power supply.

この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムは、同期運転中のスイッチング周波数を、同期運転しないときの周波数とほぼ同じ周波数に保持することができるので、同期運転中でもスイッチング電源装置の性能が低下しない。また、同期運転機能を実現するための回路（又は回路ブロック）の構成が非常にシンプルあり、汎用性も高い。特に、一般に市販されている同期運転機能付きの制御用ICは、時定数設定抵抗を外付けするタイプが多いので、本発明の制御回路及び周波数可変回路の構成は、市販の制御ICに少数の外付け部品を付加することによって容易に実現することができる。   Since the switching power supply of the present invention and the power supply system using the same can maintain the switching frequency during the synchronous operation at substantially the same frequency as the frequency when the synchronous operation is not performed, the performance of the switching power supply is improved even during the synchronous operation. It will not decline. Further, the configuration of a circuit (or circuit block) for realizing the synchronous operation function is very simple and versatility is high. In particular, there are many types of control ICs with a synchronous operation function that are generally commercially available with externally attached time constant setting resistors. Therefore, the configuration of the control circuit and the frequency variable circuit of the present invention is less than that of commercially available control ICs. This can be easily realized by adding external parts.

さらに、同期パルス出力端子を備えたスイッチング電源装置を使用すれば、同一のスイッチング電源装置の間でマスタ・スレーブ運転を行うことができ、専用の外部機器を設けることなく、理想的な同期運転を行うことができる。   Furthermore, if a switching power supply device with a synchronous pulse output terminal is used, master / slave operation can be performed between the same switching power supply devices, and ideal synchronous operation can be performed without providing a dedicated external device. It can be carried out.

この発明の第一実施形態のスイッチング電源装置を２台使用した電源システムを示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a power supply system using two switching power supply devices of a first embodiment of the present invention. 第一実施形態のスイッチング電源装置の制御回路及び時定数可変回路の構成を示す回路部である。It is a circuit part which shows the structure of the control circuit and time constant variable circuit of the switching power supply device of 1st embodiment. 第一実施形態の電源システムにおける同期周波数、初期基準周波数及び補正基準周波数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the synchronous frequency in the power supply system of 1st embodiment, an initial stage reference frequency, and a correction | amendment reference frequency. この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置を２台使用した電源システムを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power supply system which uses two switching power supply devices of 2nd embodiment of this invention. 第二実施形態のスイッチング電源装置の制御回路及び時定数可変回路の構成を示す回路部である。It is a circuit part which shows the structure of the control circuit and time constant variable circuit of the switching power supply device of 2nd embodiment. 第二実施形態の電源システムにおける同期周波数、初期基準周波数及び補正基準周波数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the synchronous frequency in the power supply system of 2nd embodiment, an initial stage reference frequency, and a correction | amendment reference frequency. 時定数可変回路の変形例を示す回路図（ａ），（ｂ）である。It is circuit diagram (a), (b) which shows the modification of a time constant variable circuit. 従来のスイッチング電源装置を２台使用した電源システムを示す回路図である。It is a circuit diagram showing a power supply system using two conventional switching power supply devices. 従来のスイッチング電源装置の制御回路の構成を示す回路部である。It is a circuit part which shows the structure of the control circuit of the conventional switching power supply device. 従来の電源システムにおける同期周波数と基準周波数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the synchronous frequency and the reference frequency in the conventional power supply system.

以下、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いたスイッチング電源システムの第一実施形態について、図１、図２に基づいて説明する。ここで、従来のスイッチング電源装置１２及び電源システム１６と同様の構成は、同一の符号を付して説明する。第一実施形態の電源システム４６は、図１に示すように、１つの入力電源１０に２台のスイッチング電源装置４８を接続して入力電圧Viを供給し、外部機器１４を用いて各スイッチング電源装置４８のスイッチング周波数を集中制御するシステムである。   Hereinafter, a first embodiment of a switching power supply device and a switching power supply system using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same components as those of the conventional switching power supply device 12 and the power supply system 16 will be described with the same reference numerals. As shown in FIG. 1, the power supply system 46 according to the first embodiment connects two switching power supply devices 48 to one input power supply 10 to supply an input voltage Vi, and uses each external power supply 14 to switch each switching power supply. This is a system for centrally controlling the switching frequency of the device 48.

第一実施形態のスイッチング電源装置４８は、入力端子１８間に印加された入力電圧Viを主スイッチング素子２０のスイッチング動作により所定の出力電圧Voに変換し、一対の出力端子２２に接続された負荷２４に供給するコンバータ回路２６と、主スイッチング素子２０をオンオフさせるための駆動パルスVgを出力する制御回路５０と、時定数可変回路５２とを備えている。   The switching power supply 48 of the first embodiment converts the input voltage Vi applied between the input terminals 18 into a predetermined output voltage Vo by the switching operation of the main switching element 20, and loads connected to the pair of output terminals 22. 24 is provided with a converter circuit 26 supplied to 24, a control circuit 50 that outputs a drive pulse Vg for turning on and off the main switching element 20, and a time constant variable circuit 52.

コンバータ回路２６は、上記と同様に降圧チョッパであり、MOS型FETである主スイッチング素子２０と、主スイッチング素子２０が出力する断続電圧を整流する整流素子３０と、整流素子３０が出力する整流電圧を平滑するＬＣフィルタ３２とで構成されている。出力電圧Voは、主スイッチング素子２０がスイッチングするオン時間とオフ時間によって制御される。コンパータ回路２６は降圧チョッパ以外の方式でもよく、例えば、昇圧チョッパ、昇降圧チョッパ、シングルエンディッドフォワードコンバータ、フライバックコンバータ、プッシュプルコンバータ、ブリッジコンバータ等でも構わない。   Similarly to the above, the converter circuit 26 is a step-down chopper, which is a main switching element 20 that is a MOS type FET, a rectifying element 30 that rectifies an intermittent voltage output from the main switching element 20, and a rectified voltage output from the rectifying element 30. And an LC filter 32 for smoothing. The output voltage Vo is controlled by an on time and an off time when the main switching element 20 switches. The comparator circuit 26 may be a system other than the step-down chopper, and may be a step-up chopper, a step-up / step-down chopper, a single-ended forward converter, a flyback converter, a push-pull converter, a bridge converter, or the like.

制御回路５０には、図２に示すように、所定の周波数（同期周波数fd）の同期パルスVdが入力される外部接続用の同期パルス入力端子３４が設けられ、内部には、基準周波数設定部５４、駆動パルス生成部５６、反転器４０が設けられている。   As shown in FIG. 2, the control circuit 50 is provided with a synchronization pulse input terminal 34 for external connection to which a synchronization pulse Vd having a predetermined frequency (synchronization frequency fd) is input. 54, a drive pulse generator 56, and an inverter 40 are provided.

基準周波数設定部５４は、タイマコンデンサ５８ａ及び時定数設定抵抗５８ｂを有する時定数回路５８、カレントミラー型の電源回路６０、タイマコンデンサ５８ａの電圧を監視する充放電切替回路６２、及び波形変換回路６４とで構成されている。時定数回路５８のタイマコンデンサ５８ａは、一端がグランドに接続され他端が電源回路６０に接続されている。時定数設定抵抗５８ｂも同様に、一端がグランドに接続され他端が電源回路６０に接続されている。   The reference frequency setting unit 54 includes a time constant circuit 58 having a timer capacitor 58a and a time constant setting resistor 58b, a current mirror type power supply circuit 60, a charge / discharge switching circuit 62 for monitoring the voltage of the timer capacitor 58a, and a waveform conversion circuit 64. It consists of and. The timer capacitor 58 a of the time constant circuit 58 has one end connected to the ground and the other end connected to the power supply circuit 60. Similarly, the time constant setting resistor 58 b has one end connected to the ground and the other end connected to the power supply circuit 60.

電源回路６０は、３つのPNP型のトランジスタ６０ａ，６０ｂ，６０ｃと、直流電源６０ｄを備えている。第一トランジスタ６０ａは、エミッタが直流電源６０ｄに接続され、コレクタが時定数設定抵抗５８ｂの他端に接続されている。第二トランジスタ６０ｂは、エミッタが直流電源６０ｄに接続され、コレクタが自己のベースに接続され、ベースが第一トランジスタ６０ａのベースに接続されている。第三トランジスタ６０ｃは、エミッタが第二トランジスタ６０ｂのコレクタに接続され、ベースが第一トランジスタ６０ａのコレクタに接続され、コレクタがタイマコンデンサ５８ａの他端に接続されている。電源回路６０は、時定数設定抵抗５８ａに他端（図２の点RT）に一定の基準電圧Vrefを印加する働きをする。ここで、基準電圧Vrefは、直流電源５８ｄの電源電圧から第一トランジスタ５８ａと第三トランジスタ５８ｃのベースエミッタ間飽和電圧を差し引いた電圧である。電源回路６０は、いわゆるカレントミラー回路であり、第一トランジスタ６０ａのコレクタ電流（以下、第一の電流I1）に対応した電流を第二及び第三トランジスタ６０ｂ，６０ｃのコレクタ電流（第二の電流I2）として出力する機能も備えている。例えば、第一トランジスタ６０ａのコレクタに時定数設定抵抗５８ｂだけが接続されている場合、第一の電流I1は、基準電圧Vrefを時定数設定抵抗５８ｂの抵抗値で除算して求まる値（定電流I58b）となり、第二の電流I2も、第一の電流I1である定電流I58bとほぼ等しい。すなわち、時定数設定抵抗５８ｂの抵抗値を大きな値に設定すると、第一の電流I1が小さくなり、それに対応してタイマコンデンサ５８ａを充電する第二の電流I2が小さくなり、タイマコンデンサ５８ａの電圧が上昇する傾きが緩やかになる。したがって、タイマコンデンサ５８ａの電圧が上昇する傾きは、タイマコンデンサ５８ａと時定数設定抵抗５８ｂの間の時定数はとほぼ正比例の関係となる。なお、時定数設定抵抗５８ａの基準電圧Vrefは、厳密に一定である必要はなく、第一の電流I1と電源回路６０の出力インピーダンスとの関係で多少の変動があっても構わない。   The power supply circuit 60 includes three PNP transistors 60a, 60b, and 60c and a DC power supply 60d. The first transistor 60a has an emitter connected to the DC power supply 60d and a collector connected to the other end of the time constant setting resistor 58b. The second transistor 60b has an emitter connected to the DC power supply 60d, a collector connected to its own base, and a base connected to the base of the first transistor 60a. The third transistor 60c has an emitter connected to the collector of the second transistor 60b, a base connected to the collector of the first transistor 60a, and a collector connected to the other end of the timer capacitor 58a. The power supply circuit 60 functions to apply a constant reference voltage Vref to the time constant setting resistor 58a at the other end (point RT in FIG. 2). Here, the reference voltage Vref is a voltage obtained by subtracting the base-emitter saturation voltage of the first transistor 58a and the third transistor 58c from the power supply voltage of the DC power supply 58d. The power supply circuit 60 is a so-called current mirror circuit, and the current corresponding to the collector current of the first transistor 60a (hereinafter referred to as the first current I1) is the collector current (second current) of the second and third transistors 60b and 60c. It also has a function to output as I2). For example, when only the time constant setting resistor 58b is connected to the collector of the first transistor 60a, the first current I1 is a value obtained by dividing the reference voltage Vref by the resistance value of the time constant setting resistor 58b (constant current). I58b), and the second current I2 is also substantially equal to the constant current I58b that is the first current I1. That is, when the resistance value of the time constant setting resistor 58b is set to a large value, the first current I1 is reduced, and the second current I2 for charging the timer capacitor 58a is correspondingly reduced, and the voltage of the timer capacitor 58a is reduced. The slope of the rise is moderate. Therefore, the slope of the increase in the voltage of the timer capacitor 58a is almost in direct proportion to the time constant between the timer capacitor 58a and the time constant setting resistor 58b. Note that the reference voltage Vref of the time constant setting resistor 58a does not have to be strictly constant, and may slightly vary depending on the relationship between the first current I1 and the output impedance of the power supply circuit 60.

充放電切替回路６２は、タイマコンデンサ５８ａの電圧を観測し、充電されて所定の上限値に達した時にタイマコンデンサ５８ａを放電し、その放電によって所定の下限値まで低下した時に放電を停止する回路である。この充放電切替回路６２の動作により、タイマコンデンサ５８ａの両端に三角波電圧V58が発生する。三角波電圧V58の周波数f58は、時定数回路５８の時定数に対応して変化し、例えば時定数設定抵抗５８ｂの抵抗値を大きくすると、周波数f58が低くなる。   The charge / discharge switching circuit 62 observes the voltage of the timer capacitor 58a, discharges the timer capacitor 58a when charged and reaches a predetermined upper limit value, and stops discharging when the timer capacitor 58a is lowered to a predetermined lower limit value due to the discharge. It is. By the operation of the charge / discharge switching circuit 62, a triangular wave voltage V58 is generated across the timer capacitor 58a. The frequency f58 of the triangular wave voltage V58 changes corresponding to the time constant of the time constant circuit 58. For example, when the resistance value of the time constant setting resistor 58b is increased, the frequency f58 is decreased.

波形変換回路６４は、三角波電圧V58を受け、周波数f58と同じ周波数frのタイミングパルスである基準信号Vrに変換して出力する回路である。基準信号Vrは、例えば、三角波電圧V58が上昇し始めるタイミング（電圧値が最小になるタイミング）毎にハイレベルとなるインパルス状のパルス電圧である。   The waveform conversion circuit 64 is a circuit that receives the triangular wave voltage V58, converts it into a reference signal Vr that is a timing pulse having the same frequency fr as the frequency f58, and outputs the reference signal Vr. The reference signal Vr is, for example, an impulse-like pulse voltage that becomes a high level every time the triangular wave voltage V58 starts to rise (timing at which the voltage value becomes minimum).

このように、基準周波数設定部５４が出力する基準信号Vrの周波数fr（基準周波数fr）は、時定数回路５８の時定数に対応した値であって、電源回路６０が時定数設定抵抗５８ｂに向けて出力する第一の電流I1に対応した値となる。ここで、第一の電流I1が定電流I58bと等しいときの基準周波数frを、初期基準周波数fr0と称する。   Thus, the frequency fr (reference frequency fr) of the reference signal Vr output from the reference frequency setting unit 54 is a value corresponding to the time constant of the time constant circuit 58, and the power supply circuit 60 supplies the time constant setting resistor 58b. It becomes a value corresponding to the first current I1 to be output. Here, the reference frequency fr when the first current I1 is equal to the constant current I58b is referred to as an initial reference frequency fr0.

駆動パルス生成部５６は、周波数選択部６６、パルス幅変調回路６８で構成されている。周波数選択部６６は、基準信号Vrを取得すると共に同期パルス入力端子３４を観測し、同期パルスVdが検出されないときは、基準周波数frと等しい周波数のパルス電圧を生成し、同期パルスVdが検出されたときは、同期周波数fdと基準周波数frのうちの高い方と等しい周波数のパルス電圧を生成し、スイッチング周波数設定用パルスVsとして出力する。周波数選択部６６は、例えば、公知のPLL（Phase Locked Loop）等を使用して構成することができる。   The drive pulse generation unit 56 includes a frequency selection unit 66 and a pulse width modulation circuit 68. The frequency selection unit 66 acquires the reference signal Vr and observes the synchronization pulse input terminal 34. When the synchronization pulse Vd is not detected, the frequency selection unit 66 generates a pulse voltage having a frequency equal to the reference frequency fr, and the synchronization pulse Vd is detected. In this case, a pulse voltage having a frequency equal to the higher one of the synchronization frequency fd and the reference frequency fr is generated and output as a switching frequency setting pulse Vs. The frequency selection unit 66 can be configured using, for example, a known PLL (Phase Locked Loop).

パルス幅変調回路６８は、三角波発生回路６８ａ、誤差増幅器６８ｂ、比較器６８ｃで構成されている。三角波発生回路６８ａは、スイッチング周波数設定用パルスVsを受け、その周波数と等しい周波数の変調用三角波Voscを生成して出力する。誤差増幅器６８ｂは、図示しない出力電圧検出回路が出力した出力電圧信号Voaと電圧目標値Vorとの誤差を増幅して出力する反転増幅回路である。比較器６８ｃは、誤差増幅回路６８ｂの出力と変調用三角波Voscとを比較することによってパルス幅変調を行い、駆動パルスVgを生成し、主スイッチング素子２０の駆動端子に向けて出力する。パルス幅変調回路６８は、出力電圧信号Voaと電圧標値Vorとの差が小さくなるように駆動パルスVgのオン時間及びオフ時間を可変調整する働きをする。駆動パルスVgの周波数は、変調用三角波Voscの周波数と等しくなる。   The pulse width modulation circuit 68 includes a triangular wave generation circuit 68a, an error amplifier 68b, and a comparator 68c. The triangular wave generation circuit 68a receives the switching frequency setting pulse Vs, generates a modulation triangular wave Vosc having a frequency equal to that frequency, and outputs it. The error amplifier 68b is an inverting amplifier circuit that amplifies and outputs an error between the output voltage signal Voa output from an output voltage detection circuit (not shown) and the voltage target value Vor. The comparator 68c performs pulse width modulation by comparing the output of the error amplifying circuit 68b and the modulation triangular wave Vosc, generates a drive pulse Vg, and outputs the drive pulse Vg toward the drive terminal of the main switching element 20. The pulse width modulation circuit 68 functions to variably adjust the ON time and OFF time of the drive pulse Vg so that the difference between the output voltage signal Voa and the voltage standard value Vor becomes small. The frequency of the drive pulse Vg is equal to the frequency of the modulation triangular wave Vosc.

反転器４０は、上記と同様に、整流素子３０を駆動するために設けられたものであり、駆動パルスVgが入力され、そのロジックを逆転させた反転パルスを生成し、整流素子３０の駆動端子に向けて出力する。整流素子３０がダイオードの場合、整流素子３０を駆動する必要がないので、反転器４０は不要である。   Similarly to the above, the inverter 40 is provided to drive the rectifier element 30. The inverter 40 receives the drive pulse Vg, generates an inverted pulse obtained by reversing the logic, and drives the rectifier element 30. Output to. When the rectifying element 30 is a diode, it is not necessary to drive the rectifying element 30, so that the inverter 40 is unnecessary.

時定数可変回路５２は、同期パルス入力端子３４が設けられた配線にアノードが接続された整流ダイオード７０と、整流ダイオード７０のカソードとグランドとの間に接続された平滑コンデンサ７２と、平滑コンデンサ７２のプラス側の一端と時定数設定抵抗５８ｂのプラス側の一端との間に接続されたバイアス抵抗７４とで構成されている。   The time constant variable circuit 52 includes a rectifier diode 70 having an anode connected to the wiring provided with the synchronous pulse input terminal 34, a smoothing capacitor 72 connected between the cathode of the rectifier diode 70 and the ground, and a smoothing capacitor 72. And a bias resistor 74 connected between one end on the plus side and one end on the plus side of the time constant setting resistor 58b.

同期パルス入力端子３４に同期パルスVdが入力されると、平滑コンデンサ７２のプラス側の一端に同期パルスVdを平滑した直流電圧Vhが発生する。後述するように直流電圧Vhは、電源回路６０の基準電圧Vrefよりも高くなるように設定されているので、バイアス抵抗７４を通じてバイアス電流Ihが時定数抵抗５８ｂに流れ込む。ここで、時定数設定抵抗５８ｂの両端電圧が、電源回路６０によって基準電圧Vrefに保持されているので、時定数設定抵抗５８ｂの電流は、基準電圧Vrefを時定数抵抗５８ｂの抵抗値で除算して求まる定電流I58bに保持されている。したがって、バイアス電流Ihが時定数抵抗５８ｂに流れ込むことによって、第一の電流I1が減少し、それに対応してタイマコンデンサ５８ａを充電する第二の電流I2が減少し、タイマコンデンサ５８ａの電圧の傾きが緩やかになり、時定数回路５８の時定数を相対的に大きくしたのと等価になる。   When the synchronization pulse Vd is input to the synchronization pulse input terminal 34, a DC voltage Vh obtained by smoothing the synchronization pulse Vd is generated at one end on the plus side of the smoothing capacitor 72. As will be described later, since the DC voltage Vh is set to be higher than the reference voltage Vref of the power supply circuit 60, the bias current Ih flows into the time constant resistor 58b through the bias resistor 74. Here, since the voltage across the time constant setting resistor 58b is held at the reference voltage Vref by the power supply circuit 60, the current of the time constant setting resistor 58b divides the reference voltage Vref by the resistance value of the time constant resistor 58b. Is held at a constant current I58b. Therefore, when the bias current Ih flows into the time constant resistor 58b, the first current I1 decreases, and the second current I2 that charges the timer capacitor 58a decreases correspondingly, and the slope of the voltage of the timer capacitor 58a decreases. This is equivalent to increasing the time constant of the time constant circuit 58 relatively.

一方、同期パルス入力端子３４に同期パルスVdが入力されていないときは、整流ダイオード７０がオフし、平滑コンデンサ７２の電圧が電源回路６０の基準電圧Vrefとなり、バイアス電流Ihが流れず、時定数回路５８の時定数は変化しない。   On the other hand, when the synchronization pulse Vd is not input to the synchronization pulse input terminal 34, the rectifier diode 70 is turned off, the voltage of the smoothing capacitor 72 becomes the reference voltage Vref of the power supply circuit 60, the bias current Ih does not flow, and the time constant. The time constant of the circuit 58 does not change.

このように、時定数可変回路５２は、同期パルスVdが入力されたことを検出すると、時定数回路５８の時定数を可変して大きくする。その結果、基準周波数設定部５４が出力する基準信号Vrの周波数frが、初期基準周波数fr0から補正基準周波数fr1に補正される（fr0＞fr1）。補正基準周波数fr1は、バイアス抵抗７４の抵抗値を変更することによって調整可能であり、補正基準周波数fr1の方が同期周波数fdよりも確実に低くなるように設定されている。   As described above, when the time constant variable circuit 52 detects that the synchronization pulse Vd has been input, the time constant variable circuit 52 variably increases the time constant of the time constant circuit 58. As a result, the frequency fr of the reference signal Vr output from the reference frequency setting unit 54 is corrected from the initial reference frequency fr0 to the corrected reference frequency fr1 (fr0> fr1). The correction reference frequency fr1 can be adjusted by changing the resistance value of the bias resistor 74, and the correction reference frequency fr1 is set to be surely lower than the synchronization frequency fd.

外部機器１４は、図１に示すように、２台のスイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の同期パルス入力端子３４(1)，３４(2)に向けて、周波数fdの同期パルスVdを出力する働きをする。同期パルスVdの波高値Vhは、時定数可変回路５２の平滑コンデンサ７２の電圧が基準電圧Vrefよりも高くなるように設定されている。同期周波数fdは、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の基準周波数frの中心値（すなわち設計上の最適値）に設定するとよい。また、上記のように、同期周波数fdは、補正基準周波数fr1(1)，fr(2)よりも確実に高くなるように設定されている。   As shown in FIG. 1, the external device 14 has a synchronization pulse of frequency fd toward the synchronization pulse input terminals 34 (1) and 34 (2) of the two switching power supply devices 48 (1) and 48 (2). It works to output Vd. The peak value Vh of the synchronization pulse Vd is set so that the voltage of the smoothing capacitor 72 of the time constant variable circuit 52 is higher than the reference voltage Vref. The synchronization frequency fd may be set to the center value (that is, the optimum value in design) of the reference frequency fr of the switching power supply devices 48 (1) and 48 (2). Further, as described above, the synchronization frequency fd is set to be surely higher than the correction reference frequencies fr1 (1) and fr (2).

上述した基準周波数fr（初期基準周波数fr0、補正基準周波数fr1）、及び同期周波数fdの関係を整理すると、図３のように表わすことができる。通常、初期基準周波数fr0(1)と基準周波数fr0(2)は、各基準周波数設定部５４の内部部品のばらつきによって不一致となるので、以下の動作説明を容易にするため、図３では、スイッチング電源装置４８(1)の初期基準周波数fr0(1)が同期周波数fdより低く、スイッチング電源装置４８(1)の初期基準周波数fr0(2)が同期周波数fdより高いと仮定している。   If the relationship between the reference frequency fr (initial reference frequency fr0, correction reference frequency fr1) and the synchronization frequency fd is arranged, it can be expressed as shown in FIG. Normally, the initial reference frequency fr0 (1) and the reference frequency fr0 (2) are inconsistent due to variations in internal parts of each reference frequency setting unit 54. Therefore, in order to facilitate the following operation description, in FIG. It is assumed that the initial reference frequency fr0 (1) of the power supply 48 (1) is lower than the synchronization frequency fd and the initial reference frequency fr0 (2) of the switching power supply 48 (1) is higher than the synchronization frequency fd.

次に、スイッチング電源装置４８及び電源システム４６の動作について説明する。図１に示す電源システム４６において、外部機器１４が同期パルスVdを出力していないときは、２台のスイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の間で同期運転が行われず、周波数可変回路５２(1)，５２(2)も動作しない。この場合、スイッチング電源装置４８(1)の駆動パルス生成部５６(1)は、同期パルスVdの同期周波数fd（＞fr0(1)）と等しい周波数の駆動パルスVg(1)を生成して出力する。一方、スイッチング電源装置４８(2)の駆動パルス生成部５６(2)は、基準信号Vr(2)の初期基準周波数fr0(2)（＞fd）と等しい周波数の駆動パルスVg(2)を生成して出力する。その結果、主スイッチング素子２０(1)と主スイッチング素子２０(2)が互いに異なるスイッチング周波数でオンオフすることになり、低周波ビートノイズの問題が発生する。ただし、１台のスイッチング電源４８で電源システムを構成する場合は、低周波ビートノイズが発生しないので、なんら問題なく使用することができる。   Next, operations of the switching power supply device 48 and the power supply system 46 will be described. In the power supply system 46 shown in FIG. 1, when the external device 14 does not output the synchronization pulse Vd, the synchronous operation is not performed between the two switching power supply devices 48 (1) and 48 (2), and the frequency is variable. The circuits 52 (1) and 52 (2) also do not operate. In this case, the drive pulse generator 56 (1) of the switching power supply 48 (1) generates and outputs a drive pulse Vg (1) having a frequency equal to the synchronization frequency fd (> fr0 (1)) of the synchronization pulse Vd. To do. On the other hand, the drive pulse generator 56 (2) of the switching power supply 48 (2) generates a drive pulse Vg (2) having a frequency equal to the initial reference frequency fr0 (2) (> fd) of the reference signal Vr (2). And output. As a result, the main switching element 20 (1) and the main switching element 20 (2) are turned on and off at different switching frequencies, which causes a problem of low frequency beat noise. However, when a power supply system is constituted by one switching power supply 48, low frequency beat noise does not occur, and therefore it can be used without any problem.

外部機器１４が同期パルスVdを出力すると、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)の間で同期運転が行われる。スイッチング電源装置４８(1)は、同期パルス入力端子３４(1)に同期パルスVdが入力されると、時定数可変回路５２(1)が動作し、基準信号Vr(1)の周波数fr(1)が初期基準周波数fr0(1)から補正基準周波数fr1(1)まで低下する。したがって、駆動パルス生成部５６(1)は、同期周波数fd（＞fr1(1)）と等しい周波数の駆動パルスVg(1)を生成して出力する。スイッチング電源装置４８(2)も同様に、同期パルス入力端子３４(2)に同期パルスVdが入力されると、時定数可変回路５２(2)が動作し、基準信号Vr(2)の周波数fr(2)が初期基準周波数fr0(2)から補正基準周波数fr1(2)まで低下する。したがって、駆動パルス生成部５６(2)も、同期周波数fd（＞fr1(2)）と等しい周波数の駆動パルスVg(2)を生成して出力する。その結果、主スイッチング素子２０(1)と主スイッチング素子２０(2)が互いに等しいスイッチング周波数でオンオフすることになり、低周波ビートノイズの問題が発生しない。しかも、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)は、スイッチング周波数が設計上の最適値であるfdに設定されるので、自己の性能を最大限に発揮することができる。   When the external device 14 outputs the synchronization pulse Vd, a synchronous operation is performed between the switching power supply devices 48 (1) and 48 (2). In the switching power supply 48 (1), when the synchronization pulse Vd is input to the synchronization pulse input terminal 34 (1), the time constant variable circuit 52 (1) operates and the frequency fr (1) of the reference signal Vr (1) is operated. ) Decreases from the initial reference frequency fr0 (1) to the corrected reference frequency fr1 (1). Therefore, the drive pulse generator 56 (1) generates and outputs a drive pulse Vg (1) having a frequency equal to the synchronization frequency fd (> fr1 (1)). Similarly, in the switching power supply 48 (2), when the synchronization pulse Vd is input to the synchronization pulse input terminal 34 (2), the time constant variable circuit 52 (2) operates, and the frequency fr of the reference signal Vr (2). (2) decreases from the initial reference frequency fr0 (2) to the corrected reference frequency fr1 (2). Therefore, the drive pulse generator 56 (2) also generates and outputs a drive pulse Vg (2) having a frequency equal to the synchronization frequency fd (> fr1 (2)). As a result, the main switching element 20 (1) and the main switching element 20 (2) are turned on and off at the same switching frequency, and the problem of low frequency beat noise does not occur. In addition, since the switching power supply devices 48 (1) and 48 (2) have the switching frequency set to fd, which is the optimum design value, they can maximize their performance.

以上説明したように、第一実施形態のスイッチング電源装置４８及び電源システム４６は、同期運転中のスイッチング周波数（同期周波数fd）を、同期運転しないときの周波数（初期基準周波数fr0）とほぼ同じ周波数に保持することができるので、同期運転中でもスイッチング電源装置４８の性能を最大限に発揮させることができる。これは、電源システム４６に使用するスイッチング電源装置４８の台数を３台以上にしても、同様である。また、同期運転機能を実現するための回路（又は回路ブロック）の構成が非常にシンプルであり、汎用性も高い。   As described above, the switching power supply device 48 and the power supply system 46 according to the first embodiment have substantially the same switching frequency (synchronous frequency fd) during synchronous operation as the frequency when the synchronous operation is not performed (initial reference frequency fr0). Therefore, the performance of the switching power supply 48 can be maximized even during synchronous operation. This is the same even if the number of switching power supply devices 48 used in the power supply system 46 is three or more. Further, the configuration of the circuit (or circuit block) for realizing the synchronous operation function is very simple, and the versatility is high.

次に、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムの第二実施形態について、図４、図５に基づいて説明する。ここで、第一実施形態のスイッチング電源装置４８及び電源システム４６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。第二実施形態の電源システム７６は、図４に示すように、１つの入力電源１０に２台のスイッチング電源装置７８を接続して入力電圧Viを供給し、スイッチング電源装置７８(1)をマスタ電源として、スイッチング電源装置７８(2)として使用するシステムであり、外部機器を使用せずに同期運転を行うことができるシステムである。   Next, a second embodiment of the switching power supply device and the power supply system using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same configurations as those of the switching power supply device 48 and the power supply system 46 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, the power supply system 76 of the second embodiment connects two switching power supply devices 78 to one input power supply 10 to supply an input voltage Vi, and controls the switching power supply device 78 (1) as a master. As a power supply, the system is used as a switching power supply 78 (2), and is a system that can perform a synchronous operation without using an external device.

第二実施形態のスイッチング電源装置７８は、スイッチング電源装置４８と同様のコンバータ回路２６、時定数可変回路５２を備え、制御回路５０に代えて制御回路８０が設けられ、さらに、コンバータ回路２６の特定部分を引き出して外部に接続可能にする同期信号出力端子８２が設けられている。以下、構成の異なる部分について説明する。   The switching power supply device 78 of the second embodiment includes the converter circuit 26 and the time constant variable circuit 52 similar to those of the switching power supply device 48, a control circuit 80 is provided in place of the control circuit 50, and the converter circuit 26 is specified. A synchronization signal output terminal 82 is provided that allows the portion to be pulled out and connected to the outside. Hereafter, the part from which a structure differs is demonstrated.

制御回路８０には、図５に示すように、所定の周波数（同期周波数fd）の同期パルスVdが入力される外部接続用の同期パルス入力端子３４が設けられ、内部に基準周波数設定部８４、駆動パルス生成部８６、反転器４０が設けられている。   As shown in FIG. 5, the control circuit 80 is provided with a synchronization pulse input terminal 34 for external connection to which a synchronization pulse Vd having a predetermined frequency (synchronization frequency fd) is input, and a reference frequency setting unit 84, A drive pulse generator 86 and an inverter 40 are provided.

基準周波数設定部８４は、上記の基準周波数設定部５４と比べると、波形変換回路６４が省略されている点で異なり、その他の構成は同様である。すなわち、基準周波数設定部８４は、タイマコンデンサ５８ａの両端に発生する三角波電圧V58を基準信号Vrとして出力する。したがって、基準信号Vrの基準周波数frは、上記の基準周波数設定部５４の場合と同様に、時定数回路５８の時定数に対応した値であって、電源回路６０が時定数設定抵抗５８ｂに向けて出力する第一の電流I1に対応した値となる。以下、第一の電流I1が定電流I58bと等しいときの基準周波数frを、上記と同様に、初期基準周波数fr0と称する。   The reference frequency setting unit 84 is different from the reference frequency setting unit 54 described above in that the waveform conversion circuit 64 is omitted, and the other configurations are the same. That is, the reference frequency setting unit 84 outputs the triangular wave voltage V58 generated at both ends of the timer capacitor 58a as the reference signal Vr. Accordingly, the reference frequency fr of the reference signal Vr is a value corresponding to the time constant of the time constant circuit 58 as in the case of the reference frequency setting unit 54 described above, and the power supply circuit 60 is directed to the time constant setting resistor 58b. And a value corresponding to the first current I1 output. Hereinafter, the reference frequency fr when the first current I1 is equal to the constant current I58b is referred to as an initial reference frequency fr0, as described above.

駆動パルス生成部８６は、新たに波形変換回路８８が設けられ、上記の周波数選択部６６に代えて周波数選択部９０が設けられ、パルス幅変調回路６８に代えてパルス幅変調回路９２が設けられている。波形変換回路８８は、後述する同期パルスVdを受け、同期周波数fdと等しい周波数の三角波電圧V88に変換して出力する回路である。ここでは、三角波電圧V88の振幅が基準信号Vrの振幅と同じで、電圧が上昇する時間と低下する時間の比もほぼ同じある。   The drive pulse generation unit 86 is newly provided with a waveform conversion circuit 88, a frequency selection unit 90 is provided instead of the frequency selection unit 66, and a pulse width modulation circuit 92 is provided instead of the pulse width modulation circuit 68. ing. The waveform conversion circuit 88 is a circuit that receives a synchronization pulse Vd described later, converts it into a triangular wave voltage V88 having a frequency equal to the synchronization frequency fd, and outputs it. Here, the amplitude of the triangular wave voltage V88 is the same as the amplitude of the reference signal Vr, and the ratio of the time during which the voltage rises and the time during which the voltage falls is substantially the same.

周波数選択部９０は、上記の制御回路５０と同様に、基準信号Vrを取得すると共に同波形変換回路８８の出力を観測し、三角波電圧V88が検出されないときは、基準信号Vrをそのまま変調用三角波Voscとして出力し、三角波電圧V88が検出されたときは、三角波電圧V88の周波数fd（同期周波数fd）と基準周波数frのうちの高い方を選択し、選択した方の電圧（三角波電圧V88又は基準信号Vr）をそのまま変調用三角波Voscとして出力する。   Similarly to the control circuit 50, the frequency selection unit 90 acquires the reference signal Vr and observes the output of the waveform conversion circuit 88. When the triangular wave voltage V88 is not detected, the frequency selection unit 90 uses the reference signal Vr as it is as a modulation triangular wave. When it is output as Vosc and the triangular wave voltage V88 is detected, the higher one of the frequency fd (synchronization frequency fd) of the triangular wave voltage V88 and the reference frequency fr is selected, and the selected voltage (triangular wave voltage V88 or reference) The signal Vr) is output as it is as a modulating triangular wave Vosc.

パルス幅変調回路９２は、上記の基準周波数設定部６８と比べると、三角波発生回路６８ａが省略されている点で異なり、その他の構成は同様である。したがって、比較器６８ｃは、周波数選択部９０が出力する変調用三角波Voscと誤差増幅回路６８ｂの出力とを比較することによってパルス幅変調を行い、駆動パルスVgを生成し、主スイッチング素子２０の駆動端子に向けて出力する。パルス幅変調回路９２は、上記のパルス幅変調回路６８と同様に、出力電圧信号Voaと電圧標値Vorとの差が小さくなるように駆動パルスVgのオン時間及びオフ時間を可変調整する働きをする。駆動パルスVgの周波数が変調用三角波Voscの周波数と等しくなる点は同様である。   The pulse width modulation circuit 92 is different from the reference frequency setting unit 68 in that the triangular wave generation circuit 68a is omitted, and the other configurations are the same. Therefore, the comparator 68c performs pulse width modulation by comparing the modulation triangular wave Vosc output from the frequency selector 90 and the output of the error amplifier circuit 68b, generates a drive pulse Vg, and drives the main switching element 20. Output to the terminal. Similar to the pulse width modulation circuit 68 described above, the pulse width modulation circuit 92 functions to variably adjust the ON time and OFF time of the drive pulse Vg so that the difference between the output voltage signal Voa and the voltage standard value Vor becomes small. To do. The same is true in that the frequency of the drive pulse Vg becomes equal to the frequency of the modulating triangular wave Vosc.

同期パルス出力端子８２は、コンバータ回路２６の特定部分であって、主スイッチング素子２０と整流素子３０との中点の配線バターン９４を引き出して外部に接続可能にする端子である。この配線パターン９４には、主スイッチング素子２０のスイッチング周波数と等しい周波数のスイッチングパルスが発生する。すなわち、同期パルス出力端子８２は、配線パターン９４のスイッチングパルスを同期パルスVdとして外部に出力可能にする。この実施形態の場合、入力電圧Viや出力電圧Voの関係で、配線パターン９４に発生するスイッチングパルスがそのまま同期パルスVdとして使用可能なので、同期パルス出力端子８２から直接出力する構成になっているが、上述した時定数可変回路５２の適正な動作を実現するため、例えば、スイッチングパルスの振幅Vhを調整する変圧回路を挿入したり、スイッチングノイズを除去するためのフィルタ回路を挿入したりしてもよい。   The synchronization pulse output terminal 82 is a specific part of the converter circuit 26 and is a terminal that allows the wiring pattern 94 at the midpoint between the main switching element 20 and the rectifying element 30 to be drawn out and connected to the outside. In the wiring pattern 94, a switching pulse having a frequency equal to the switching frequency of the main switching element 20 is generated. That is, the synchronization pulse output terminal 82 can output the switching pulse of the wiring pattern 94 to the outside as the synchronization pulse Vd. In this embodiment, because the switching pulse generated in the wiring pattern 94 can be used as it is as the synchronization pulse Vd because of the relationship between the input voltage Vi and the output voltage Vo, it is configured to output directly from the synchronization pulse output terminal 82. In order to realize the proper operation of the time constant variable circuit 52 described above, for example, a transformer circuit for adjusting the amplitude Vh of the switching pulse or a filter circuit for removing switching noise may be inserted. Good.

電源システム７６では、スイッチング電源装置７８(1)をマスタ電源、スイッチング電源装置７８(2)をスレーブ電源として使用する。そのため、図４に示すように、マスタ電源７８(1)の同期パルス出力端子８２(1)がスレーブ電源７８(2)の同期パルス入力端子８２(2)に連結され、マスタ電源７８(1)の同期パルス入力端子３４(1)が開放され、スレーブ電源７８(2)の同期パルス出力端子８２(2)も開放されている。   In the power supply system 76, the switching power supply 78 (1) is used as a master power supply, and the switching power supply 78 (2) is used as a slave power supply. Therefore, as shown in FIG. 4, the synchronization pulse output terminal 82 (1) of the master power supply 78 (1) is connected to the synchronization pulse input terminal 82 (2) of the slave power supply 78 (2), and the master power supply 78 (1). The sync pulse input terminal 34 (1) is opened, and the sync pulse output terminal 82 (2) of the slave power supply 78 (2) is also opened.

マスタ電源７８(1)，７８(2)の基準周波数fr（初期基準周波数fr0、補正基準周波数fr1）、及び同期周波数fdの関係は、図６のように表わすことができる。同期運転中、マスタ電源７８(1)の基準周波数fr(1)は、初期基本周波数fr0(1)で一定となり、スレーブ電源７８(2)の基準周波数fr(2)は、初期基本周波数fr0(2)から補正基準周波数fr1(2)まで低下し、同期周波数fdは、マスタ電源７８(1)の初期周波数fr0(1)と等しい値で一定となる。詳しくは後で説明する。   The relationship between the reference frequencies fr (initial reference frequency fr0, correction reference frequency fr1) and the synchronization frequency fd of the master power supplies 78 (1) and 78 (2) can be expressed as shown in FIG. During the synchronous operation, the reference frequency fr (1) of the master power supply 78 (1) is constant at the initial basic frequency fr0 (1), and the reference frequency fr (2) of the slave power supply 78 (2) is the initial basic frequency fr0 ( 2) to the corrected reference frequency fr1 (2), and the synchronization frequency fd becomes constant at a value equal to the initial frequency fr0 (1) of the master power supply 78 (1). Details will be described later.

次に、スイッチング電源装置７８及び電源システム７６の動作について説明する。図４の電源システム７６では、マスタ電源７８(1)が出力する同期パルスVd（スイッチングパルス）がスレーブ電源７８(2)に入力されることによって、２台の間で同期運転が行われる。マスタ電源装置７８(1)は、同期パルス入力端子３４(1)に同期パルスが入力されないので、時定数可変回路５２(1)が動作せず、基準信号Vr(1)の周波数fr(1)が初期基準周波数fr0(1)で一定となる。したがって、駆動パルス生成部８６(1)は、初期基準周波数fr0(1)と等しい周波数の駆動パルスVg(1)を生成して出力し、同期周波数fdも初期基準周波数fr0(1)と等しくなる。スレーブ電源７８(2)は、同期パルス入力端子３４(2)に同期パルスVdが入力され、時定数可変回路５２(2)が動作し、基準信号Vr(2)の周波数fr(2)が初期基準周波数fr0(2)から補正基準周波数fr1(2)まで低下する。したがって、駆動パルス生成部８６(2)は、同期周波数fd＝fr0(1)（＞fr1(2)）と等しい周波数の駆動パルスVg(2)を生成して出力する。その結果、主スイッチング素子２０(1)と主スイッチング素子２０(2)が互いに等しいスイッチング周波数でオンオフすることになり、低周波ビートノイズの問題が発生しない。しかも、スイッチング電源装置４８(1)，４８(2)は、スイッチング周波数が設計上の好適値であるfr0(1)に設定されるので、自己の性能を十分に発揮することができる。   Next, operations of the switching power supply device 78 and the power supply system 76 will be described. In the power supply system 76 of FIG. 4, the synchronous pulse Vd (switching pulse) output from the master power supply 78 (1) is input to the slave power supply 78 (2), whereby synchronous operation is performed between the two units. In the master power supply device 78 (1), since no synchronization pulse is input to the synchronization pulse input terminal 34 (1), the time constant variable circuit 52 (1) does not operate, and the frequency fr (1) of the reference signal Vr (1). Becomes constant at the initial reference frequency fr0 (1). Therefore, the drive pulse generator 86 (1) generates and outputs a drive pulse Vg (1) having a frequency equal to the initial reference frequency fr0 (1), and the synchronization frequency fd is also equal to the initial reference frequency fr0 (1). . In the slave power supply 78 (2), the synchronization pulse Vd is input to the synchronization pulse input terminal 34 (2), the time constant variable circuit 52 (2) operates, and the frequency fr (2) of the reference signal Vr (2) is initial. The frequency decreases from the reference frequency fr0 (2) to the corrected reference frequency fr1 (2). Therefore, the drive pulse generator 86 (2) generates and outputs a drive pulse Vg (2) having a frequency equal to the synchronization frequency fd = fr0 (1) (> fr1 (2)). As a result, the main switching element 20 (1) and the main switching element 20 (2) are turned on and off at the same switching frequency, and the problem of low frequency beat noise does not occur. In addition, since the switching power supply devices 48 (1) and 48 (2) are set to fr0 (1), which is a preferred design value, the switching power supply devices 48 (1) and 48 (2) can sufficiently exhibit their own performance.

以上説明したように、第二実施形態のスイッチング電源装置７８及び電源システム７６は、第一実施形態のスイッチング電源装置４８及び電源システム４６と同様の効果を得ることができる。さらに、同一のスイッチング電源７８の間でマスタ・スレーブ運転を行うことができ、専用の外部機器を設けることなく、理想的な同期運転を行うことができる。スイッチング電源装置４８が３台以上の場合は、１台をマスタ電源、残りをスレーブ電源に区分けし、マスタ電源の同期パルス出力端子８２と各スレーブ電源の同期パルス入力端子３４を連結することによって、同様の作用効果を得ることができる。   As described above, the switching power supply device 78 and the power supply system 76 of the second embodiment can obtain the same effects as the switching power supply device 48 and the power supply system 46 of the first embodiment. Furthermore, master / slave operation can be performed between the same switching power supplies 78, and ideal synchronous operation can be performed without providing a dedicated external device. When there are three or more switching power supply devices 48, one is divided into a master power supply and the remaining is a slave power supply. By connecting the synchronization pulse output terminal 82 of the master power supply and the synchronization pulse input terminal 34 of each slave power supply, Similar effects can be obtained.

なお、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムは、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、第一実施形態のスイッチング電源装置４８及び電源システム４６の場合に、制御回路５０に代えて図５の制御回路８０を使用してもよいし、第二実施形態のスイッチング電源装置７８及び電源システム７６の場合に、制御回路８０に代えて図２の制御回路５０を使用してもよい。いずれも、上記の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   The switching power supply device and the power supply system using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiment. For example, in the case of the switching power supply 48 and the power supply system 46 of the first embodiment, the control circuit 80 of FIG. 5 may be used instead of the control circuit 50, or the switching power supply 78 and the power supply of the second embodiment. In the case of the system 76, the control circuit 50 of FIG. In either case, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

また、第二実施形態のスイッチング電源装置７８及び電源システム７６の場合、同期パルスVdとして、配線パターン９４に発生するスイッチングパルス（降圧チョッパの整流素子３０の両端電圧）を利用しているが、スイッチング周波数と等しい周波数のスイッチングパルスであれば、主スイッチング素子２０の駆動端子のパルス電圧（駆動パルスVg）、整流素子３０の駆動端子のパルス電圧等を利用してもよい。コンバータ回路が降圧チョッパ以外の方式の場合も、同様の考え方で適当なスイッチングパルスを適宜選定し、同期パルス出力端子８２から同期パルスVdとして出力するように構成にすればよい。   In the case of the switching power supply device 78 and the power supply system 76 of the second embodiment, a switching pulse (a voltage across the rectifier 30 of the step-down chopper) generated in the wiring pattern 94 is used as the synchronization pulse Vd. As long as the switching pulse has a frequency equal to the frequency, a pulse voltage (drive pulse Vg) of the drive terminal of the main switching element 20, a pulse voltage of the drive terminal of the rectifying element 30, or the like may be used. In the case where the converter circuit is a system other than the step-down chopper, an appropriate switching pulse may be appropriately selected based on the same concept and output from the synchronization pulse output terminal 82 as the synchronization pulse Vd.

また、上記の時定数可変回路５２は、同期パルス入力端子３４を観測し、同期パルスVdが検出されると、基準周波数frが同期周波数fdよりも相対的に低くなるように、時定数回路５８の時定数を変化させる働きをするものであればよく、例えば、図７（ａ）に示すような時定数可変回路９４に変更しても、同様の作用効果を得ることができる。時定数可変回路９４は、上記と同様の整流ダイオード７０及び平滑コンデンサ７２を備え、さらにバイアス抵抗７４に代えて、平滑コンデンサ７２の電圧を分圧する分圧抵抗９６ａ，９６ｂと、分圧抵抗の９６ａ，９６ｂの中点にベースが接続されたNPN型のトランジスタ９８と、NチャネルMOS型FETであって、抵抗１００でプルアップされたゲートがトランジスタ９８のコレクタに接続されたトランジスタ１０２とで構成されている。また、制御回路５０の時定数設定抵抗５８ｂは、２つの抵抗５８ｂ-1，５８ｂ-2を直列接続した構成になっており、一方の抵抗５８ｂ-2と並列にトランジスタ１０２が接続されている。同期パルスVdが入力されないときは、トランジスタ１０２がオンし、時定数設定抵抗５８ｂが実質的に抵抗５８ｂ-1だけとなり、抵抗５８ｂ-1の抵抗値によって基準周波数fr（初期基準周波数fr0）が定まる。同期パルスVdが入力されると、トランジスタ１０２がオフして抵抗５８ｂ-2も有効になるので、時定数設定抵抗５８ｂ全体の抵抗値が大きくなり、基準周波数fr（補正基準周波数fr1）が低くなる。この時定数可変回路９４は、時定数設定抵抗５８ｂの抵抗値自体を変化させる動作を行うので、基準周波数設定部が電源回路６０（時定数設定抵抗５８ｂの両端に基準電圧Vrefを印加する回路）を備えていない場合でも使用できる、という利点がある。   The time constant variable circuit 52 observes the synchronization pulse input terminal 34, and when the synchronization pulse Vd is detected, the time constant circuit 58 is set so that the reference frequency fr is relatively lower than the synchronization frequency fd. Any function can be used as long as it functions to change the time constant. For example, even when the time constant is changed to the time constant variable circuit 94 as shown in FIG. The time constant variable circuit 94 includes a rectifier diode 70 and a smoothing capacitor 72 similar to those described above. Further, instead of the bias resistor 74, voltage dividing resistors 96a and 96b for dividing the voltage of the smoothing capacitor 72, and a voltage dividing resistor 96a. , 96b, an NPN transistor 98 having a base connected to the middle point, and an N-channel MOS FET, and a transistor 102 whose gate pulled up by a resistor 100 is connected to the collector of the transistor 98. ing. The time constant setting resistor 58b of the control circuit 50 has a configuration in which two resistors 58b-1 and 58b-2 are connected in series, and the transistor 102 is connected in parallel with one resistor 58b-2. When the synchronization pulse Vd is not input, the transistor 102 is turned on, the time constant setting resistor 58b is substantially only the resistor 58b-1, and the reference frequency fr (initial reference frequency fr0) is determined by the resistance value of the resistor 58b-1. . When the synchronization pulse Vd is input, the transistor 102 is turned off and the resistor 58b-2 is also enabled, so that the resistance value of the entire time constant setting resistor 58b increases and the reference frequency fr (corrected reference frequency fr1) decreases. . Since the time constant variable circuit 94 performs an operation of changing the resistance value itself of the time constant setting resistor 58b, the reference frequency setting unit has the power supply circuit 60 (a circuit that applies the reference voltage Vref to both ends of the time constant setting resistor 58b). There is an advantage that it can be used even if it is not equipped.

また、第一及び第二実施形態の場合、駆動パルス生成部５６，８６は、同期パルスVdが検出されたときに、同期パルスVdの周波数fdと基準周波数frのうちの高い方と等しい周波数の駆動パルスVgを生成する働きをし、周波数可変回路５２は、同期パルスVdが検出されると、基準周波数frが同期パルスVdの周波数fdよりも相対的に低くなるように、時定数回路５８の時定数を変化させる働きをする、という構成であった。これを変更して、駆動パルス生成部は、同期パルスVdが検出されたときに、同期パルスVdの周波数fdと基準周波数frのうちの低い方と等しい周波数の駆動パルスVgを生成する働きをし、周波数可変回路は、同期パルスVdが検出されると、基準周波数frが同期パルスVdの周波数fdよりも相対的に高くなるように、時定数回路５８の時定数を変化させる働きをする、という構成にしてもよい。このように変更した場合も、同期運転中の各スイッチング電源装置のスイッチング周波数が共に同期周波数fdと等しくなり、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。変更する場合の周波数可変回路としては、例えば、図７（ｂ）に示す時定数可変回路１０４が考えられる。   In the case of the first and second embodiments, when the synchronization pulse Vd is detected, the drive pulse generators 56 and 86 have a frequency equal to the higher one of the frequency fd of the synchronization pulse Vd and the reference frequency fr. The frequency variable circuit 52 serves to generate the drive pulse Vg, and when the synchronization pulse Vd is detected, the frequency variable circuit 52 is configured so that the reference frequency fr is relatively lower than the frequency fd of the synchronization pulse Vd. It was a configuration that worked to change the time constant. By changing this, the drive pulse generator functions to generate a drive pulse Vg having a frequency equal to the lower one of the frequency fd of the synchronization pulse Vd and the reference frequency fr when the synchronization pulse Vd is detected. The frequency variable circuit functions to change the time constant of the time constant circuit 58 so that the reference frequency fr becomes relatively higher than the frequency fd of the synchronization pulse Vd when the synchronization pulse Vd is detected. It may be configured. Even in such a change, the switching frequency of each switching power supply device during synchronous operation becomes equal to the synchronous frequency fd, and the same effect as in the above embodiment can be obtained. As a frequency variable circuit in the case of changing, for example, a time constant variable circuit 104 shown in FIG.

時定数可変回路１０４は、上記と同様の整流ダイオード７０及び平滑コンデンサ７２を備え、平滑コンデンサ７２の電圧を分圧する分圧抵抗９６ａ，９６ｂと、NチャネルMOS型FETであって分圧抵抗の９６ａ，９６ｂの中点にゲートが接続されたトランジスタ１０６とで構成されている。また、制御回路５０の時定数設定抵抗５８ｂは、２つの抵抗５８ｂ-3，５８ｂ-4を並列接続した構成になっており、一方の抵抗５８ｂ-4と直列の位置にトランジスタ１０６が挿入されている。同期パルスVdが入力されないときは、トランジスタ１０２がオフし、時定数設定抵抗５８ｂが実質的に抵抗５８ｂ-3だけとなり、抵抗５８ｂ-3の抵抗値によって基準周波数fr（初期基準周波数fr0）が定まる。同期パルスVdが入力されると、トランジスタ１０６がオンして抵抗５８ｂ-4も有効になるので、時定数設定抵抗５８ｂ全体の抵抗値が小さくなり、基準周波数fr（補正基準周波数fr1）が高くなる。この時定数可変回路１０４は、時定数設定抵抗５８ｂの抵抗値自体を変化させる動作を行うので、基準周波数設定部が電源回路６０（時定数設定抵抗５８ｂの両端に基準電圧Vrefを印加する回路）を備えていない場合でも使用できる。   The time constant variable circuit 104 includes a rectifier diode 70 and a smoothing capacitor 72 similar to those described above, voltage dividing resistors 96a and 96b for dividing the voltage of the smoothing capacitor 72, and an N-channel MOS type FET that is a voltage dividing resistor 96a. , 96b and a transistor 106 having a gate connected to the middle point. The time constant setting resistor 58b of the control circuit 50 has a configuration in which two resistors 58b-3 and 58b-4 are connected in parallel, and the transistor 106 is inserted in a position in series with one resistor 58b-4. Yes. When the synchronization pulse Vd is not input, the transistor 102 is turned off, the time constant setting resistor 58b is substantially only the resistor 58b-3, and the reference frequency fr (initial reference frequency fr0) is determined by the resistance value of the resistor 58b-3. . When the synchronization pulse Vd is input, the transistor 106 is turned on and the resistor 58b-4 is also enabled, so that the resistance value of the entire time constant setting resistor 58b is decreased and the reference frequency fr (corrected reference frequency fr1) is increased. . Since the time constant variable circuit 104 performs an operation of changing the resistance value itself of the time constant setting resistor 58b, the reference frequency setting unit has the power supply circuit 60 (a circuit that applies the reference voltage Vref to both ends of the time constant setting resistor 58b). It can be used even if it is not equipped.

１２，４８，７８ スイッチング電源装置
１４ 外部機器
１６，４６，７６ 電源システム
２０ 主スイッチング素子
２６ コンバータ回路
２８，５０，８０ 制御回路
３４ 同期パルス入力端子
３６，５４，８４ 基準周波数設定部
３８，５６，８６ 駆動パルス生成部
４２，５８ 時定数回路
４２ａ，５８ａ タイマコンデンサ
４２ｂ，５８ｂ，５８ｂ-1，５８ｂ-2，５８ｂ-3，５８ｂ-4 時定数設定抵抗
５２，９４，１０４ 時定数可変回路
６０ 電源回路
７０ 整流ダイオード
７２ 平滑コンデンサ
７４ バイアス抵抗
８２ 同期パルス出力端子
fd 同期周波数
fr 基準周波数
fr0 初期基準周波数
fr1 補正基準周波数
Vd 同期パルス
Vg 駆動パルス
Vr 基準信号
Vfef 基準電圧
12, 48, 78 Switching power supply 14 External equipment 16, 46, 76 Power supply system 20 Main switching element 26 Converter circuit 28, 50, 80 Control circuit 34 Synchronization pulse input terminals 36, 54, 84 Reference frequency setting units 38, 56, 86 Drive pulse generator 42, 58 Time constant circuit 42a, 58a Timer capacitor 42b, 58b, 58b-1, 58b-2, 58b-3, 58b-4 Time constant setting resistor 52, 94, 104 Time constant variable circuit 60 Power supply Circuit 70 Rectifier diode 72 Smoothing capacitor 74 Bias resistor 82 Synchronization pulse output terminal
fd sync frequency
fr Reference frequency
fr0 Initial reference frequency
fr1 Correction reference frequency
Vd sync pulse
Vg drive pulse
Vr reference signal
Vfef reference voltage

Claims (7)

主スイッチング素子のスイッチング動作により入力電圧を所定の電圧に変換して出力するコンバータ回路と、前記主スイッチング素子をオンオフさせるための駆動パルスを出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、同期パルスが入力される外部接続用の同期パルス入力端子と、タイマコンデンサと時定数設定抵抗とを含む時定数回路を有し、前記時定数回路の時定数に応じて基準周波数を規定する基準周波数設定部と、前記同期パルスが検出されないときは、前記基準周波数と等しい周波数の前記駆動パルスを生成し、前記同期パルスが検出されたときは、前記同期パルスの周波数と前記基準周波数のうちの高い方と等しい周波数の前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部とを備え、
前記同期パルス入力端子を観測し、前記同期パルスが検出されると、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも相対的に低くなるように、前記時定数回路の時定数を変化させる時定数可変回路を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。 A converter circuit that converts an input voltage into a predetermined voltage and outputs it by a switching operation of the main switching element, and a control circuit that outputs a drive pulse for turning on and off the main switching element,
The control circuit has a time constant circuit including a synchronization pulse input terminal for external connection to which a synchronization pulse is input, a timer capacitor and a time constant setting resistor, and a reference frequency according to the time constant of the time constant circuit When the synchronization pulse is not detected, the reference frequency setting unit that defines the drive pulse having the same frequency as the reference frequency is generated, and when the synchronization pulse is detected, the frequency of the synchronization pulse and the reference A drive pulse generator that generates the drive pulse having a frequency equal to the higher one of the frequencies,
A time constant variable that changes the time constant of the time constant circuit so that the reference frequency becomes relatively lower than the frequency of the synchronization pulse when the synchronization pulse is detected by observing the synchronization pulse input terminal. A switching power supply device comprising a circuit. 前記時定数可変回路は、前記同期パルス入力端子が設けられた配線にアノードが接続された整流ダイオードと、前記整流ダイオードのカソードとグランドとの間に接続された平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧が所定値を超えたときに、前記時定数回路の時定数を変化させる請求項１記載のスイッチング電源装置。   The variable time constant circuit includes a rectifier diode having an anode connected to a wiring provided with the synchronous pulse input terminal, and a smoothing capacitor connected between a cathode of the rectifier diode and a ground, The switching power supply device according to claim 1, wherein the time constant of the time constant circuit is changed when the voltage exceeds a predetermined value. 前記時定数回路は、一端がグランドに接続された前記時定数設定抵抗と、前記タイミングコンデンサと、前記時定数設定抵抗の他端に一定の基準電圧を印加する電源回路とを備え、
前記基準周波数設定部は、前記電源回路が前記時定数設定抵抗に向けて出力する第一の電流に対応した前記基準周波数を規定し、
前記時定数可変回路には、前記時定数設定抵抗のプラス側の一端と前記平滑コンデンサのプラス側の一端との間に接続されたバイアス抵抗が設けられ、
同期パルス入力端子に前記同期パルスが入力されたとき、前記平滑コンデンサの電圧が前記時定数回路の前記基準電圧よりも高くなり、前記バイアス抵抗を通じて前記時定数設定抵抗にバイアス電流が流れ込むことによって前記第一の電流が減少し、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも低くなる請求項２記載のスイッチング電源装置。 The time constant circuit includes the time constant setting resistor having one end connected to the ground, the timing capacitor, and a power supply circuit that applies a constant reference voltage to the other end of the time constant setting resistor.
The reference frequency setting unit defines the reference frequency corresponding to a first current output from the power supply circuit toward the time constant setting resistor,
The time constant variable circuit is provided with a bias resistor connected between one end on the plus side of the time constant setting resistor and one end on the plus side of the smoothing capacitor,
When the synchronization pulse is input to the synchronization pulse input terminal, the voltage of the smoothing capacitor becomes higher than the reference voltage of the time constant circuit, and the bias current flows into the time constant setting resistor through the bias resistor. The switching power supply device according to claim 2, wherein the first current decreases and the reference frequency becomes lower than the frequency of the synchronization pulse. 主スイッチング素子のスイッチング動作により入力電圧を所定の電圧に変換して出力するコンバータ回路と、前記主スイッチング素子をオンオフさせるための駆動パルスを出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、同期パルスが入力される外部接続用の同期パルス入力端子と、タイマコンデンサと時定数設定抵抗とで時定数回路が構成され、前記時定数回路の時定数に応じて基準周波数を規定する基準周波数設定部と、前記同期パルスが検出されないときは、前記基準周波数と等しい周波数の前記駆動パルスを生成し、前記同期パルスが検出されたときは、前記同期パルスの周波数と前記基準周波数のうちの低い方と等しい周波数の前記駆動パルスを生成する駆動パルス生成部とを備え、
前記同期パルス入力端子を観測し、前記同期パルスが検出されると、前記基準周波数が前記同期パルスの周波数よりも相対的に高くなるように、前記時定数回路の時定数を変化させる時定数可変回路を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。 A converter circuit that converts an input voltage into a predetermined voltage and outputs it by a switching operation of the main switching element, and a control circuit that outputs a drive pulse for turning on and off the main switching element,
The control circuit includes a synchronization pulse input terminal for external connection to which a synchronization pulse is input, a timer capacitor and a time constant setting resistor, and a time constant circuit is configured, and a reference frequency is set according to the time constant of the time constant circuit. A reference frequency setting unit to be defined; when the synchronization pulse is not detected, the drive pulse having a frequency equal to the reference frequency is generated, and when the synchronization pulse is detected, the frequency of the synchronization pulse and the reference frequency A drive pulse generator that generates the drive pulse having the same frequency as the lower one of
A time constant variable that changes the time constant of the time constant circuit so that the reference frequency becomes relatively higher than the frequency of the synchronization pulse when the synchronization pulse is detected by observing the synchronization pulse input terminal. A switching power supply device comprising a circuit. 前記コンバータ回路内の特定部分に発生するパルス電圧であって、前記駆動パルスの周波数と等しい周波数のスイッチングパルスを、前記同期パルスとして外部に出力可能にする同期パルス出力端子を設けた請求項１乃至４のいずれか記載のスイッチング電源装置。   2. A synchronization pulse output terminal for enabling a switching pulse having a frequency equal to the frequency of the drive pulse, which is generated at a specific portion in the converter circuit, to be output to the outside as the synchronization pulse. 5. The switching power supply device according to any one of 4. 前記請求項１乃至４のいずれか記載のスイッチング電源装置を複数台と、前記複数台のスイッチング電源の前記同期信号入力端子に向けて、共通の前記同期パルスを送信する外部機器とを備え、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記外部機器から送信された前記同期パルスと等しい周波数でスイッチング動作することを特徴とするスイッチング電源システム。 A plurality of the switching power supply devices according to any one of claims 1 to 4, and an external device that transmits the common synchronization pulse toward the synchronization signal input terminals of the plurality of switching power supplies,
The plurality of switching power supply devices perform a switching operation at a frequency equal to the synchronization pulse transmitted from the external device. 前記請求項５記載のスイッチング電源装置を複数台備え、１台のマスタ電源とその他のスレーブ電源とに区分して電源システムを構成し、前記マスタ電源の前記同期パルス出力端子が前記スレーブ電源の各同期パルス入力端子に連結され、
前記マスタ電源は、前記スレーブ電源の前記同期信号入力ラインに向けて共通の前記スイッチングパルスを前記同期パルスとして送信し、
前記スレーブ電源は、前記マスタ電源から送信された前記スイッチングパルスと等しい周波数でスイッチング動作することを特徴とするスイッチング電源システム。

A plurality of the switching power supply devices according to claim 5 are provided, and a power supply system is configured by dividing into one master power supply and another slave power supply, and the synchronization pulse output terminal of the master power supply has each of the slave power supplies. Connected to the sync pulse input terminal,
The master power supply transmits the common switching pulse as the synchronization pulse toward the synchronization signal input line of the slave power supply,
The switching power supply system, wherein the slave power supply performs a switching operation at a frequency equal to the switching pulse transmitted from the master power supply.

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