JP2015095964A - Output current detection method of flyback converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフライバックコンバータの出力電流検出方法に関し、特にフライバックコンバータの効率を低減することなく不連続モードにおいてフライバックコンバータの出力電流検出方法に関する。
The present invention relates to an output current detection method for a flyback converter, and more particularly to an output current detection method for a flyback converter in a discontinuous mode without reducing the efficiency of the flyback converter.
フライバックコンバータは通常、低電力の交流・直流電力コンバータとして使用される。図8を参照して説明すると、フライバックコンバータは、一次回路30と二次回路40とを具備する。一次回路10は、整流器ユニット31と、一次コイル32と、一次スイッチ33と、PWM制御ユニット34と、一次コンデンサ35とを有する。
Flyback converters are typically used as low power AC / DC power converters. Referring to FIG. 8, the flyback converter includes a
整流器ユニット31は、2つの入力端子と2つの出力端子を有するフルブリッジ回路であり、入力端子は交流電力VACに接続可能に構成されており、整流器ユニット31は、交流電力VACを、脈動直流電力に変換して、同直流電力を出力端子に送電する。一次コイル32と一次スイッチ33は、整流器ユニット31の出力端子の間に直列に接続される。PWM制御ユニット34は一次スイッチ33に接続され、一次スイッチ33のオン・オフ切り替えを制御する。一次コンデンサ35は、脈動直流電力によるリプルを低減するために、整流器ユニット31の出力端子の間に直列に接続される。
The
二次回路40は、2つの出力端子と、二次コイル41と、ダイオード42と、二次コンデンサ43とを有する。出力端子は電子装置に接続可能に構成されている。二次コイル41は2つの端を有する。ダイオード42は、陽極と陰極を有し、ダイオード42の陽極は二次コイル41の一端に接続され、ダイオード42の陰極と二次コイル41の他端は、それぞれ、二次回路40の出力端子に接続される。二次コンデンサ43は、二次回路40の出力端子間に直列に接続される。
The
フライバックコンバータを電子装置に接続し、交流電力VACがオンすると、一次コイル32は整流器ユニット31から脈動直流電力を取得し、電圧UPを出力する。二次コイル41が電圧UPによって誘起され、誘起電圧USを出力する。誘起電圧USは、ダイオード42と二次コンデンサによって濾過され、整流されて、出力電圧UOUTを接続された電子装置に供給する。
The flyback converter connected to an electronic device, an AC power V AC is turned on, the
一般に、フライバックコンバータの出力電圧UOUTは所定の出力電圧に制御されるが、フライバックコンバータの出力電流IOUTは、フライバックコンバータに接続される電子装置の状態によっては固定されない。また、電子装置は、通常、内部抵抗を有するケーブルを介してフライバックコンバータに接続される。ケーブルの内部抵抗はケーブルロスの原因となる。ケーブルロスを補償して出力電圧UOUTを調整し、接続された電子装置を保護するためには、出力電流IOUTを監視する必要がある。フライバックコンバータの出力電流IOUTを検出するため、通常、電力検出抵抗器44が使用されている。抵抗器44は、フライバックコンバータに接続された電子装置に直列に接続され、抵抗器44の2つの端間の電圧差を計測することによって、出力電流IOUTを取得できる。しかし、出力電流IOUTが抵抗器44に流れると、抵抗器44が電力ロスを生じ、フライバックコンバータの効率が低減することになる。 In general, the output voltage U OUT of the flyback converter is controlled to a predetermined output voltage, but the output current I OUT of the flyback converter is not fixed depending on the state of the electronic device connected to the flyback converter. The electronic device is usually connected to the flyback converter via a cable having an internal resistance. The internal resistance of the cable causes cable loss. In order to compensate the cable loss and adjust the output voltage U OUT and protect the connected electronic device, it is necessary to monitor the output current I OUT . In order to detect the output current I OUT of the flyback converter, a power detection resistor 44 is usually used. The resistor 44 is connected in series to an electronic device connected to the flyback converter, and the output current I OUT can be obtained by measuring the voltage difference between the two ends of the resistor 44. However, when the output current I OUT flows through the resistor 44, the resistor 44 causes a power loss, and the efficiency of the flyback converter is reduced.
本発明の主たる目的は、フライバックコンバータの効率を低減することなく、フライバックコンバータの出力電流を検出することができるフライバックコンバータの出力電流検出方法を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide an output current detection method for a flyback converter that can detect the output current of the flyback converter without reducing the efficiency of the flyback converter.
本発明に係るフライバックコンバータの出力電流検出方法において、フライバックコンバータは、
1)2つの入力端子と2つの出力端子を有する整流器ユニットであって、入力端子が交流電力に接続可能に構成され、交流電力を脈動直流電力に変換し、同直流電力を出力端子に送電する整流器ユニットと;
2つの端を有する一次コイルであって、一次コイルの一端が整流器ユニットの出力端子の1つに接続される一次コイルと;
一次コイルの他端と整流器ユニットの他の出力端子に接続される一次スイッチと;
フライバックコンバータに、ON段階と、OFF段階と、回路切離段階(dead stage)の三つの段階からなるスイッチングサイクルを与える組み込み動作サイクルを有するPWM制御ユニットであって、スイッチングサイクルの周期をTSW、フライバックコンバータのスイッチングサイクルのOFF段階の周期をTOFFに設定するPWM制御ユニットと;
整流器の2つの出力端子の間に直列に接続される一次コンデンサと、を有する一次回路と;
2)電子装置に接続可能に構成される2つの出力端子と;
2つの端を有する二次コイルであって、二次コイルの一端が、二次回路の出力端子の一方に接続されている、二次コイルと;
陽極と陰極を有するダイオードであって、陽極は二次コイルの他端に接続され、陰極は二次回路の他の出力端子に接続され、ダイオードと二次コイルの間の接続ノードはスイッチングノードである、ダイオードと;二次回路の2つの出力端子の間に直列に接続された二次コンデンサと、を有する二次回路と、を具備し、
本発明にかかるフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法は、次の工程を有することを特徴とする。
In the output current detection method of the flyback converter according to the present invention, the flyback converter is:
1) A rectifier unit having two input terminals and two output terminals, the input terminal being configured to be connectable to AC power, converting AC power into pulsating DC power, and transmitting the DC power to the output terminal A rectifier unit;
A primary coil having two ends, wherein one end of the primary coil is connected to one of the output terminals of the rectifier unit;
A primary switch connected to the other end of the primary coil and the other output terminal of the rectifier unit;
Flyback converter, and ON phase, a PWM control unit having a OFF stage, the built-in operating cycle to provide a switching cycle consists of three stages of circuit disconnection phase (dead Stage), the period of the switching cycle T SW A PWM control unit for setting the OFF stage period of the switching cycle of the flyback converter to T OFF ;
A primary circuit having a primary capacitor connected in series between the two output terminals of the rectifier;
2) two output terminals configured to be connectable to an electronic device;
A secondary coil having two ends, one end of the secondary coil being connected to one of the output terminals of the secondary circuit;
A diode having an anode and a cathode, where the anode is connected to the other end of the secondary coil, the cathode is connected to the other output terminal of the secondary circuit, and the connection node between the diode and the secondary coil is a switching node. A secondary circuit having a diode; and a secondary capacitor connected in series between the two output terminals of the secondary circuit;
The method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention includes the following steps.
フライバックコンバータのスイッチングサイクルの周期TSWと、スイッチングサイクルのOFF段階の周期TOFFを取得するために、スイッチングノードの電圧を検出する工程と;
式 IOUT=k・T2 OFF/TSW (kは定数)によって、周期TSWと周期TOFFから出力電流IOUTを算出する工程、とを具備するフライバックコンバータの出力電流検出方法。
Detecting the voltage at the switching node to obtain the cycle T SW of the switching cycle of the flyback converter and the cycle T OFF of the OFF stage of the switching cycle;
A method of detecting an output current of a flyback converter, comprising: calculating the output current I OUT from the period T SW and the period T OFF by the formula I OUT = k · T 2 OFF / T SW (k is a constant).
本発明に係るフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法を用いることによって、ユーザは、スイッチングノード24の電圧を検出するだけで、フライバックコンバータのスイッチングサイクルの周期TSWとスイッチングサイクルのOFF段階の周期TOFFを取得することができ、その後、フライバックコンバータの出力電流IOUTを、検出抵抗器によってフライバックコンバータの電力も検出することなく、式を用いて取得できる。
By using the method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention, the user only detects the voltage of the
図1を参照して、本発明にかかる第一実施例のフライバックコンバータは、一次回路10と二次回路20を具備する。一次回路10は整流器ユニット11と、一次コイル12と、一次スイッチ13と、PWM制御ユニット14と、一次コンデンサ15とを具備する。
Referring to FIG. 1, the flyback converter according to the first embodiment of the present invention includes a
整流器ユニット11は、2つの入力端子と2つの出力端子を有するフルブリッジ整流回路であり、入力端子は交流電力VACに接続可能に構成され、整流器ユニット11は、交流電力VACを、脈動直流電力に変換して、同直流電力を出力端子に送電する。一次コイル12と一次スイッチ13は、整流器ユニット11の出力端子の間に直列に接続される。PWM制御ユニット14は、一次スイッチ13に電気的に接続され、一次スイッチ13の切り替えを制御する。即ち、PWM制御ユニット14は、フライバックコンバータにON段階と、OFF段階と、回路切離段階の三つの段階の与えるスイッチングサイクルである組み込み操作サイクルを有する。一次コンデンサ15が、脈動直流電力によるリプルを低減するために、整流器ユニット11の出力端子の間に直列に接続されている。
二次回路20は、2つの出力端子と、二次コイル21と、ダイオード22と、二次コンデンサ23とを具備する。出力端子が電子装置に接続可能に構成されている。二次コイル21は2つの端を有し、二次コイル21のインダクタンスをLSで表す。ダイオード22は、陽極と陰極を有し、ダイオード22の陽極は二次コイル21の一端に接続され、ダイオード22の陰極と二次コイル21の他端は、それぞれ二次回路20の出力端子に接続される。ダイオード22の順電圧をUDで表す。二次コンデンサ23は、二次回路20の出力端子の間に直列に接続される。二次コイル21とダイオード22の間のノードは、フライバックコンバータのスイッチングノード24となる。
The
スイッチングサイクルの異なる段階におけるフライバックコンバータの作業状態を、以下に説明する。 The working state of the flyback converter at different stages of the switching cycle is described below.
図2A〜図2Dを参照して説明すると、図2Aの縦軸は一次コイル12の電流を表す。図2Bの縦軸は、一次コイル12の電圧UPを示す。図2Cの縦軸は、スイッチングノード24の電圧USを表し、出力電圧UOUTは、フライバックコンバータの二次回路の所定の出力電圧である。図2Dの縦軸は、二次コイル21の出力電流ISを示す。横軸はすべて、時間を示す。スイッチングサイクルの周期はTSWである。ON段階の周期はTONである。OFF段階の周期はTOFFである。回路切離段階の周期はTdeadである。
Referring to FIGS. 2A to 2D, the vertical axis of FIG. 2A represents the current of the
さらに、図2A〜2Dから、周期TSW、TON、TOFF、Tdeadはスイッチングノード24の電圧USに基づいて決定される、即ち、周期TSW、TON、TOFF、Tdeadはスイッチングノード24の電圧USを検出することで取得できることが理解できるであろう。
Further, from FIG. 2A-2D, the period T SW, T ON, T OFF , T dead is determined based on the voltage U S of the switching
第1周期TOFF、定電圧US1、第2周期TSWを取得するために次の工程を行うことができる。
(a)電圧USを検出することによって、電圧USが出力電圧UOUTより大きい第1周期を取得する工程であって、第1周期をTOFFとし、第1周期TOFF中の電圧USを定電圧US1である工程; 及び
(b)第1周期TOFFの始めから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの始めまでの第2周期を取得する工程であって、第2周期をTSWとする工程。
In order to obtain the first period T OFF, the constant voltage U S1 , and the second period T SW , the following steps can be performed.
(A) by detecting the voltage U S, comprising the steps of: voltage U S acquires the output voltage U OUT is greater than the first period, the first period and T OFF, the voltage U during the first period T OFF there in the step of acquiring the second period until the beginning of and (b) following the first period T OFF following the same first period T OFF from the beginning of the first period T OFF; the S step a constant voltage U S1 The step of setting the second cycle to TSW .
さらに、第1周期TOFFの終わりから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの終わりまでの周期はTSWとする。 Furthermore, the period from the end of the first period T OFF until the end of the next first period T OFF following the same first period T OFF is set to T SW.
フライバックコンバータがON段階における動作を、図3も参照して説明すると、一次スイッチ13がPWM制御ユニット14によりONにされ、整流器ユニット11は一次コイル12と一次スイッチ13と共に一次ループを形成する。整流器ユニット11は、一次ループを通して流れる電流IPを出力する。電流IPは、ON段階で0Aから徐々に増大し、一次コイル12が電流IPによってチャージされる。二次コンデンサ23は、接続された電子装置と共に二次ループを形成し、蓄積されたエネルギーを放出する。二次コンデンサ23は、二次ループを通して流れる電流IOUTを出力する。二次コンデンサ23は、フライバックコンバータに接続されている電子装置に出力電圧UOUTを出力する。
The operation when the flyback converter is in the ON stage will be described with reference to FIG. 3. The
フライバックコンバータがOFF段階における動作を、図4も参照して説明すると、一次スイッチ13は、PWM制御ユニット14によりOFFとなり、一次ループは解放になる。一次コイル12は、ON段階で蓄積されたエネルギーの放出を始め、電圧UPを出力する。二次回路20の二次コイル21は、電圧UPによって誘起され、スイッチングノード24に誘起電圧US1を出力する。ダイオード22は、電圧US1によって導通し、二次コイル21は、誘起電流ISを出力し、電圧US1から順電圧UDを引いた電圧が出力電圧UOUTとなる(US1−UD=UOUT)。誘起電流ISはOFF段階で高電流IS1から0Aに低下し、誘起電流ISの波形は三角波である。誘起電流ISは、出力電流IOUTとコンデンサ電流IC1に分流され、出力電流IOUTとコンデンサ電流IC1は、それぞれ、フライバックコンバータに接続される電子装置と、二次コンデンサ23に流れる。二次コンデンサ23は電流IC1によってチャージされる。
The operation when the flyback converter is in the OFF stage will be described with reference to FIG. 4 as well. The
フライバックコンバータが回路切離段階のときの動作を、図5も参照して説明すると、一次スイッチ13は、まだOFFであるため、一次ループはまだ解放されている。一次コイル12は、残りのエネルギーを放出し、電圧UPがリンギング(ring)する。スイッチングノード24の電圧USもリンギングし、ダイオード22は導通を停止するので、二次コイル21は誘起電流ISを出力しない。二次コンデンサ23は、フライバックコンバータに接続される電子装置と共に再び二次ループを形成し、蓄積されたエネルギーを放出する。二次コンデンサ23は、二次ループを通して流れる出力電流IOUTを出力する。二次コンデンサ23は、フライバックコンバータに接続される電子装置に出力電圧UOUTも出力する。
The operation when the flyback converter is in the circuit disconnection stage will be described with reference to FIG. 5 as well. Since the
回路切離段階の終了後、一次スイッチ13はPWM制御ユニット14によってONされ、再びON段階が始まり、フライバックコンバータのスイッチングサイクルが継続される。
After completion of the circuit disconnection phase, the
本発明に係るにフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法を、以下の数学的展開を用いて説明する。 A method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention will be described using the following mathematical development.
出力電圧UOUTは所定の出力電圧に制御され、フライバックコンバータの単一のスイッチングサイクルの総出力エネルギーEOUTは、UOUT´IOUT´TSWである。図2C及び図2Dから、二次コイル21はOFF段階では電流ISを出力するだけ、すなわち、二次コイル21は、フライバックコンバータのスイッチングサイクルのOFF段階においてはエネルギーを放出するだけであることが理解できるであろう。スイッチングサイクルのOFF段階において二次コイル21によって放出されるエネルギーESは、US1´ISave´TOFFであり、ISaveは、OFF段階における二次コイル21の平均誘起電流ISである。さらに、ダイオード22は、また、順電圧UDのため、スイッチングサイクルのOFF段階において、ダイオードエネルギーEDを消費し、消費されたダイオードエネルギーEDはUD´ISave´TOFFである(ED=UD´ISave´TOFF)。コイル21によって放出されるエネルギーESは、デューティサイクルにおける出力エネルギーEOUTとダイオードエネルギーEDの和に等しい:
ES=EOUT+ED=US1´ISave´TOFF=UOUT´IOUT´TSW+UD´ISave´TOFF
(US1−UD)ISave´TOFF=UOUT´IOUT´TSW
The output voltage U OUT is controlled to a predetermined output voltage, and the total output energy E OUT of a single switching cycle of the flyback converter is U OUT 'I OUT' T SW . Figures 2C and 2D, only outputs a current I S is the
E S = E OUT + E D = U S1 'I Save' T OFF = U OUT 'I OUT' T SW + U D 'I Save' T OFF
(U S1 -U D ) I Save ' T OFF = U OUT' I OUT ' T SW
図2Dから、OFF段階では、誘起電流ISは、高電流IS1からゼロに低下することが理解できるであろう。
dIS1/dt=US1/Ls
dIS1=US1/Ls´dt
IS1=US1/Ls´TOFF
From FIG. 2D, it can be seen that in the OFF phase, the induced current I S drops from the high current I S1 to zero.
dI S1 / dt = U S1 / Ls
dI S1 = U S1 / Ls′dt
I S1 = U S1 / Ls′T OFF
そして、誘起電流ISの波形は三角波である。すなわち、平均電流ISaveは以下の式で表される。
ISave=1/2´IS1=1/2´US1/Ls´TOFF。
(US1−UD)´1/2´IS1´TOFF=1/2´US1/Ls´TOFF=UOUT´IOUT´TSW
(US1−UD)´US1T2 OFF/2LS=UOUT´IOUT´TSW
IOUT=(US1−UD)´US1T2 OFF/2LSUOUTTSW
Then, the waveform of the induced current I S is triangular. That is, the average current I Save is expressed by the following formula.
I Save = 1 / 2′I S1 = 1 / 2′U S1 / Ls′T OFF .
(U S1 -U D ) '1 / 2'I S1' T OFF = 1 / 2'U S1 / Ls'T OFF = U OUT 'I OUT' T SW
(U S1 -U D ) 'U S1 T 2 OFF / 2L S = U OUT' I OUT ' T SW
I OUT = (U S1 −U D ) ′ U S1 T 2 OFF / 2L S U OUT T SW
ここで、(US1−UD)はUOUTと等しい。従って、
IOUT=(US1−UD)´US1T2 OFF/2LSUOUTTSW=US1T2 OFF/2LSTSWとなる。
Here, (U S1 -U D ) is equal to U OUT . Therefore,
The I OUT = (U S1 -U D )'U S1 T 2 OFF / 2L S U OUT T SW = U S1 T 2 OFF / 2L S T SW.
ここで、US1とLsはすべて既知の定数である。
上記式は、以下の式でも表される。
IOUT=US1T2 OFF/2LSTSW=k´T2 OFF/TSW
ここで、kは定数であり、US1/2Lsに等しい。
Here, U S1 and Ls are all known constants.
The above formula is also expressed by the following formula.
I OUT = U S1 T 2 OFF / 2L S T SW = k′T 2 OFF / T SW
Here, k is a constant and is equal to U S1 / 2Ls.
図1を参照して説明した、本発明に係るフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法は、以下の工程を具備する。
(a) フライバックコンバータのスイッチングサイクルの周期TSWと、スイッチングサイクルのOFF段階の周期TOFFを取得するために、スイッチングノード24の電圧USを検出する工程;及び
(b)以下の式に基づいて出力電流IOUTを算出する工程。
IOUT=k・T2 OFF/TSW
The method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention described with reference to FIG. 1 includes the following steps.
And the period T SW of (a) a flyback converter of a switching cycle, in order to obtain the period T OFF of the OFF phase of the switching cycle, step detects the voltage U S of the switching
I OUT = k · T 2 OFF / T SW
さらに図6を参照して、第2実施例に係るフライバックコンバータを説明する。このフライバックコンバータと第1実施例との相違点は、ダイオード22の陰極が二次コイルの一端に接続され、ダイオード22の陽極と二次コイル21の他端がそれぞれ、二次回路20の出力端子に接続されることにある。二次コイル21とダイオード22の間のノードは、フライバックコンバータのスイッチングノード24となる。
Furthermore, with reference to FIG. 6, the flyback converter which concerns on 2nd Example is demonstrated. The difference between this flyback converter and the first embodiment is that the cathode of the
図7A〜7Dから、周期TSW、TON、TOFF、Tdeadはスイッチングノード24の電圧USによって決定されるので、スイッチングノード24の電圧USを検出することで、周期TSW、TON、TOFF、Tdeadが取得できることが理解できるであろう。
Figures 7A-7D, the period T SW, T ON, T OFF , since T dead is determined by the voltage U S of the switching
第1周期TOFF、定電圧US1、第2周期TSWは次の工程を行うことによって取得することができる。
(a)電圧USを検出することによって、電圧USがゼロ電圧(接地電圧)以下の第1周期を取得する工程であって、第1周期はTOFFとし、第1周期TOFF中の電圧USが定電圧US1である工程;及び
(b) 第1周期TOFFの始めから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの始めまでの第2周期を取得する工程であって、第2周期はTSWとする工程。
The first cycle T OFF, the constant voltage U S1 , and the second cycle T SW can be acquired by performing the following steps.
By detecting (a) a voltage U S, comprising the steps of: voltage U S obtain the following first period zero voltage (ground voltage), the first period is set to T OFF, during the first period T OFF step voltage U S is constant voltage U S1; and (b) obtaining a second period until the beginning of the first period T OFF, which from the beginning of the next subsequent to the first period T OFF of the first period T OFF And the second period is TSW .
さらに、第1周期TOFFの終わりから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの終わりまでの周期はTSWとする。 Furthermore, the period from the end of the first period T OFF until the end of the next first period T OFF following the same first period T OFF is set to T SW.
図6に示す本発明に係るフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法を、以下の数学的展開を用いて説明する。
出力電圧UOUTは所定の出力電圧に制御され、フライバックコンバータの単一のスイッチングサイクルの総出力エネルギーEOUTは、UOUT´IOUT´TSWである。図7Cと図7Dから、二次コイル21はOFF段階で電流ISを出力するだけである、すなわち、二次コイル21は、フライバックコンバータのスイッチングサイクルのOFF段階においてエネルギーを放出するだけであることが理解できるであろう。スイッチングサイクルのOFF段階において二次コイル21によって放出されるエネルギーESは、−US1´ISave´TOFFであり、ISaveは、OFF段階における二次コイル21の平均誘起電流ISである。さらに、ダイオード22は、また、順電圧UDのため、スイッチングサイクルのOFF段階において、ダイオードエネルギーEDを消費し、消費されたダイオードエネルギーED=UD´ISave´TOFFである。コイル21によって放出されたエネルギーESは、デューティサイクルにおける出力エネルギーEOUTとダイオードエネルギーEDの和に等しい:
ES=EOUT+ED=−US1´ISave´TOFF=UOUT´IOUT´TSW+UD´ISave´TOFF
(−US1−UD)ISave´TOFF=UOUT´IOUT´TSW
A method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention shown in FIG. 6 will be described using the following mathematical development.
The output voltage U OUT is controlled to a predetermined output voltage, and the total output energy E OUT of a single switching cycle of the flyback converter is U OUT 'I OUT' T SW . Figures 7C and FIG. 7D, the
E S = E OUT + E D = -U S1'I Save'T OFF = U OUT'I OUT'T SW + U D'I Save'T OFF
(-U S1 -U D ) I Save ' T OFF = U OUT' I OUT ' T SW
図7Dから、OFF段階では、誘起電流ISは、高電流IS1から0Aに低下ことが理解できるであろう。
dIS1/dt=−US1/Ls
dIS1=−US1/Ls´dt
IS1=−US1/Ls´TOFF
そして、誘起電流ISの波形は、三角形である。すなわち、平均電流ISaveは以下の式で表される。
ISave=1/2´IS1=1/2´−US1/Ls´TOFF。
(−US1−UD)´1/2´IS1´TOFF=1/2´−US1/Ls´TOFF´TOFF=UOUT´IOUT´TSW
(−US1−UD)´−US1T2 OFF/2LS=UOUT´IOUT´TSW
IOUT=(US1−UD)´US1T2 OFF/2LSUOUTTSW
From FIG. 7D, it can be seen that in the OFF stage, the induced current I S decreases from the high current I S1 to 0A.
dI S1 / dt = −U S1 / Ls
dI S1 = −U S1 / Ls′dt
I S1 = −U S1 / Ls′T OFF
Then, the waveform of the induced current I S is a triangle. That is, the average current I Save is expressed by the following formula.
I Save = 1 / 2′I S1 = 1 / 2′−U S1 / Ls′T OFF .
(-U S1 -U D) '1 / 2'I S1'T OFF = 1 / 2'-U S1 / Ls'T OFF'T OFF = U OUT'I OUT'T SW
(-U S1 -U D) '- U S1 T 2 OFF / 2L S = U OUT'I OUT'T SW
I OUT = (U S1 −U D ) ′ U S1 T 2 OFF / 2L S U OUT T SW
ここで、(US1+UD)は−UOUTと等しい。従って、
IOUT=(US1+UD)´US1T2 OFF/2LSUOUTTSW=−US1T2 OFF/2LSTSWとなる。
Here, (U S1 + U D ) is equal to −U OUT . Therefore,
I OUT = (U S1 + U D ) ′ U S1 T 2 OFF / 2L S U OUT T SW = −U S1 T 2 OFF / 2L S T SW
ここで、−1/2と、US1と、Lsはすべて既知の定数である。
上記式は、以下の式でも表される。
式IOUT=−US1T2 OFF/2LSTSW=k´T2 OFF/TSW
ここ、kは定数で、−US1/2Lsに等しい。
図6に参照して説明した、本発明に係るフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法は、以下の工程を具備する。
(a) フライバックコンバータのスイッチングサイクルの周期TSWと、スイッチングサイクルのOFF段階の周期TOFFを取得するために、スイッチングノード24の電圧USを検出する工程;及び
(b)以下の式に基づいて出力電流IOUTを算出する工程。
IOUT=k・T2 OFF/TSW
Here, -1 / 2, and U S1, Ls are all known constants.
The above formula is also expressed by the following formula.
Formula I OUT = −U S1 T 2 OFF / 2L S T SW = k′T 2 OFF / T SW
Here, k is a constant and is equal to -U S1 / 2Ls.
The method for detecting the output current I OUT of the flyback converter according to the present invention described with reference to FIG. 6 includes the following steps.
And the period T SW of (a) a flyback converter of a switching cycle, in order to obtain the period T OFF of the OFF phase of the switching cycle, step detects the voltage U S of the switching
I OUT = k · T 2 OFF / T SW
以上説明してきたように、本発明に係るフライバックコンバータの出力電流IOUTを検出する方法では、ユーザは、スイッチングノード24の電圧USを検出し、その後、上記した式に用いてフライバックコンバータの出力電流IOUTを取得することができる。即ち、フライバックコンバータの出力電流IOUTを、検出抵抗器によって検出することなく、取得することができる。
As described above, in the method for detecting an output current I OUT of the flyback converter according to the present invention, the user detects the voltage U S of the switching
Claims (9)
前記フライバックコンバータのスイッチングサイクルの周期TSWと、前記スイッチングサイクルのOFF段階の周期TOFFを取得するために、前記フライバックコンバータの前記スイッチングノードの電圧を検出する工程と;
以下の式に基づいて前記フライバックコンバータの出力電流IOUTを算出する工程と、を具備するフライバックコンバータの出力電流検出方法。
IOUT=k・T2 OFF/TSW
式中、
k:定数
TOFF:前記フライバックコンバータの前記スイッチングサイクルの前記OFF段階の周期
LS:前記フライバックコンバータの二次コイルのインダクタンス
TSW:前記フライバックコンバータの前記スイッチングサイクルの周期
An output current detection method for a flyback converter,
And the period T SW of the flyback converter of a switching cycle, in order to obtain the period T OFF of the OFF phase of the switching cycle, and detecting a voltage of said switching nodes of the flyback converter;
A step of calculating an output current I OUT of the flyback converter based on the following equation:
I OUT = k · T 2 OFF / T SW
Where
k: constant T OFF : cycle of the OFF stage of the switching cycle of the flyback converter L S : inductance of a secondary coil of the flyback converter T SW : cycle of the switching cycle of the flyback converter
前記スイッチングノードの電圧を検出することによって、前記スイッチングノードの電圧がUOUTより大きい第1周期TOFFを取得する工程であって、前記第1周期TOFF中のスイッチングノードの電圧は定電圧US1である工程と、
前記第1周期TOFFの始めから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの始めまでの第2周期TSWを取得する工程と、を具備することを特徴とする請求項1記載のフライバックコンバータの出力電流検出方法。
The step of detecting the voltage at the switching node of the flyback converter includes:
By detecting the voltage of the switching node, obtaining a first period T OFF where the voltage of the switching node is greater than U OUT , the voltage of the switching node during the first period T OFF is a constant voltage U A step of S1 ,
Claim 1, characterized by comprising, a step of acquiring the second period T SW until the beginning of the next first period T OFF following the same first period T OFF from the beginning of the first period T OFF The output current detection method of the described flyback converter.
前記スイッチングノードの電圧を検出することによって、スイッチングノードの電圧がゼロ電圧以下の第1周期TOFFを取得する工程であって、前記第1周期TOFF中の前記スイッチングノードの電圧が定電圧US1である工程と、
前記第1周期TOFFの始めから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの始めまでの第2周期TSWを取得する工程と、を具備することを特徴とする請求項1記載のフライバックコンバータの出力電流検出方法。
The step of detecting the voltage at the switching node of the flyback converter includes:
By detecting the voltage of said switching nodes, comprising the steps of voltage of the switching node to obtain a first period T OFF of less than or equal to zero voltage, the first period T voltage constant voltage of said switching nodes in OFF U A step of S1 ,
Claim 1, characterized by comprising, a step of acquiring the second period T SW until the beginning of the next first period T OFF following the same first period T OFF from the beginning of the first period T OFF The output current detection method of the described flyback converter.
前記スイッチングノードの電圧を検出することによって、前記スイッチングノードの電圧がUOUTより大きい第1周期TOFFを取得する工程であって、前記第1周期TOFF中の前記スイッチングノードの電圧が定電圧US1である工程と、
前記第1周期TOFFの終わりから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの終わりまでの第2周期TSWを取得する工程と、を具備することを特徴とする請求項1記載のフライバックコンバータの出力電流検出方法。
The step of detecting the voltage at the switching node of the flyback converter includes:
Detecting a voltage of the switching node to obtain a first period T OFF in which the voltage of the switching node is greater than U OUT , wherein the voltage of the switching node in the first period T OFF is a constant voltage a step which is U S1,
Claim 1, characterized by comprising, a step of acquiring the second period T SW from the end of the first period T OFF until the end of the next first period T OFF following the same first period T OFF The output current detection method of the described flyback converter.
前記スイッチングノードの電圧を検出することによって、前記スイッチングノードの電圧がゼロ電圧未満の第1周期TOFFを取得する工程であって、前記第1周期TOFF中のスイッチングノードの電圧が定電圧US1である工程と、
前記第1周期TOFFの終わりから同第1周期TOFFに続く次の第1周期TOFFの終わりまでの第2周期TSWを取得する工程と、を具備することを特徴とする請求項1記載のフライバックコンバータの出力電流検出方法。
The step of detecting the voltage at the switching node of the flyback converter includes:
Detecting a voltage of the switching node to obtain a first period T OFF in which the voltage of the switching node is less than zero voltage, and the voltage of the switching node in the first period T OFF is a constant voltage U A step of S1 ,
Claim 1, characterized by comprising, a step of acquiring the second period T SW from the end of the first period T OFF until the end of the next first period T OFF following the same first period T OFF The output current detection method of the described flyback converter.
The constant k is equal to U S1 / 2Ls, the constant voltage U S1 is the voltage of the switching node of the flyback converter in the OFF stage of the switching cycle of the flyback converter, and the inductance L S is 3. The flyback converter output current detection method according to claim 2, wherein the output current is an inductance of the secondary coil of the flyback converter.
The constant k is equal to U S1 / 2Ls, the constant voltage U S1 is the voltage of the switching node of the flyback converter in the OFF stage of the switching cycle of the flyback converter, and the inductance L S is 5. The flyback converter output current detection method according to claim 4, wherein the output current is an inductance of the secondary coil of the flyback converter.
The constant k is equal to −U S1 / 2Ls, the constant voltage U S1 is a voltage of the switching node of the flyback converter in the OFF stage of the switching cycle of the flyback converter, and the inductance L S is 4. The flyback converter output current detection method according to claim 3, wherein the flyback converter has an inductance of the secondary coil.
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JPS62285663A (en) * | 1986-06-02 | 1987-12-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | Voltage stablizing circuit for dc-dc converter |
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JP2010124572A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | Switching power supply |
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- 2013-11-12 JP JP2013234302A patent/JP2015095964A/en active Pending
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