JP2016042765A - Switching power supply apparatus - Google Patents

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伸彦 辻
Nobuhiko Tsuji
伸彦 辻
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PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem: In the flyback type of multi-output switching power supply comprised of one transformer, a reference power supply section with a feedback circuit can output a stable DC voltage, while a power supply section without a feedback circuit varies a voltage with load fluctuations in the reference power supply section.SOLUTION: A reference power supply section includes a current detector for detecting a load current and a current variable dummy resistor circuit (voltage-current converter) for keeping an electric current of a rectifier filter circuit constant, and controls the current variable dummy resistor circuit so that a total of the load current and an electric current of the dummy resistor circuit becomes constant.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一つのトランスを用いて、複数の直流電圧を出力するフライバック型の多出力スイッチング電源装置の出力電圧安定化回路に関する。   The present invention relates to an output voltage stabilization circuit of a flyback type multi-output switching power supply device that outputs a plurality of DC voltages using a single transformer.

通常、一つのトランスで複数の出力電圧を得る構成のスイッチング電源装置において、トランスの1次側にあるスイッチング素子を制御するために2次側にある複数の出力電圧の内、基準となる一つの出力電圧を設定する。この基準の出力電圧を元に他の出力電圧は、基準の出力電圧との巻線数の比で出力電圧値が設定されている。   Usually, in a switching power supply apparatus configured to obtain a plurality of output voltages with one transformer, one of the plurality of output voltages on the secondary side is used as a reference in order to control the switching element on the primary side of the transformer. Set the output voltage. Based on this reference output voltage, the output voltage value of another output voltage is set by the ratio of the number of windings to the reference output voltage.

図4に、特許文献1に記載された一つのトランスで二つの出力電圧を出力するフライバック型スイッチング電源の回路構成を示す。2次側出力回路は共通電位に対して二つの出力電圧を生成する構成である。トランスT1の1次巻線P1とスイッチング素子(ここではMOSFET)Q1との直列回路は直流電源Vと並列接続され、スイッチング素子Q1の制御端子(ゲート)は制御回路21に、制御回路21の制御端子にはフォトカプラーのフォトトランジスタPTが接続される。トランスT1の2次巻線S1には整流ダイオードD1のアノードが、整流ダイオードD1のカソードには平滑用コンデンサC1が接続され、コンデンサC1と並列に負荷RL2が接続される。またコンデンサC1と並列にツェナーダイオードZD1、ZD2、トランジスタQ2、抵抗R1、R2からなるダミー抵抗回路32が接続され、副出力回路11aを構成する。   FIG. 4 shows a circuit configuration of a flyback switching power supply that outputs two output voltages with a single transformer described in Patent Document 1. The secondary output circuit is configured to generate two output voltages with respect to the common potential. The series circuit of the primary winding P1 of the transformer T1 and the switching element (here, MOSFET) Q1 is connected in parallel with the DC power source V. The control terminal (gate) of the switching element Q1 is connected to the control circuit 21 and the control circuit 21 is controlled. A phototransistor PT of a photocoupler is connected to the terminal. The secondary winding S1 of the transformer T1 is connected to the anode of the rectifier diode D1, the cathode of the rectifier diode D1 is connected to the smoothing capacitor C1, and the load RL2 is connected in parallel to the capacitor C1. A dummy resistor circuit 32 including a Zener diodes ZD1 and ZD2, a transistor Q2, and resistors R1 and R2 is connected in parallel with the capacitor C1 to constitute a sub output circuit 11a.

トランスT1の2次巻線S2には整流ダイオードD2のアノードが、整流ダイオードD2のカソードには平滑用コンデンサC2が接続され、コンデンサC2と並列に負荷RL1が接続される。またコンデンサC2と並列に、フォトカプラーのフォトダイオードPDと抵抗R3との並列回路、抵抗R4及びシャントレギュレータIC1の直列回路が、シャントレギュレータIC1の検出端子には出力電圧を抵抗R6、R7、R8で分圧した出力電圧検出電圧が接続される。さらに抵抗R4とシャントレギュレータIC1との接続点と抵抗R7とR8との接続点との間には抵抗R5とコンデンサC3との直列回路が接続される。 上述のようにして、トランスT1の2次巻線S2から主出力回路12が構成される。 The anode of the rectifier diode D2 is connected to the secondary winding S2 of the transformer T1, the smoothing capacitor C2 is connected to the cathode of the rectifier diode D2, and a load RL1 is connected in parallel with the capacitor C2. Further, in parallel with the capacitor C2, a parallel circuit of a photodiode PD of a photocoupler and a resistor R3, a series circuit of a resistor R4 and a shunt regulator IC1, an output voltage is applied to the detection terminal of the shunt regulator IC1 by resistors R6, R7, and R8. The divided output voltage detection voltage is connected. Further, a series circuit of a resistor R5 and a capacitor C3 is connected between a connection point between the resistor R4 and the shunt regulator IC1 and a connection point between the resistors R7 and R8. As described above, the main output circuit 12 is constituted by the secondary winding S2 of the transformer T1.

主出力回路12の負極点(S2巻線のダイオードD2に接続されない側の端子)と副出力回路11aとの負極点(S1巻線のダイオードD1に接続されない側の端子)とは、接続され、共通電位点となる。また、副出力回路11aのツェナーダイオードZD2と抵抗R2との接続点と、主出力回路12の抵抗R7とR8との接続点との間にはツェナーダイオードZD3とダイオードD3の直列回路が接続される。 The negative point of the main output circuit 12 (terminal on the side not connected to the diode D2 of the S2 winding) and the negative point of the sub output circuit 11a (terminal on the side not connected to the diode D1 of the S1 winding) are connected, It becomes a common potential point. A series circuit of a Zener diode ZD3 and a diode D3 is connected between a connection point between the Zener diode ZD2 and the resistor R2 of the sub output circuit 11a and a connection point between the resistors R7 and R8 of the main output circuit 12. .

このような構成において、主出力回路の電圧はフォトカプラー(フォトダイオードPDとフォトトランジスタPT)で一次側制御回路21にフィードバックされ、定電圧制御されているため、負荷RL1の変動に対して安定である。一方副出力回路11aにおいては、負荷変動等により出力電圧がツェナーダイオードZD1、ZD2で決まる電圧を超えないようにダミー抵抗回路32で抑制するようにしている。また副出力回路11aのダミー抵抗回路32が動作するとツェナーダイオードZD3とダイオードD3の直列回路で、主出力回路の検出電圧を増加させ、電圧上昇を抑制するようにしている。本実施例は、共通電位点のある回路構成で、フィードバックを備えていない側の電圧上昇を抑制するためにダミー抵抗回路を用いる構成例である。 In such a configuration, the voltage of the main output circuit is fed back to the primary side control circuit 21 by the photocoupler (photodiode PD and phototransistor PT) and is controlled at a constant voltage, so that it is stable against fluctuations in the load RL1. is there. On the other hand, in the sub output circuit 11a, the dummy resistor circuit 32 suppresses the output voltage so as not to exceed the voltage determined by the Zener diodes ZD1 and ZD2 due to load fluctuation or the like. Further, when the dummy resistor circuit 32 of the sub output circuit 11a operates, the detection voltage of the main output circuit is increased by a series circuit of the Zener diode ZD3 and the diode D3 so as to suppress the voltage rise. The present embodiment is a configuration example in which a dummy resistor circuit is used in order to suppress a voltage increase on the side not provided with feedback in a circuit configuration having a common potential point.

図5に、複数の出力回路間が共通の電位に接続されていない場合の従来のスイッチング電源装置の回路構成を示す。特許文献2、3に記載されたダミー抵抗を用いた例を各出力回路に拡張して接続した構成例である。DM1〜DM3がダミー抵抗である。
トランスTは、1次巻線W1と複数の2次巻線W2〜W5を備えている。1次巻線W1とスイッチング素子Q11と電流検出抵抗R14の直列回路が直流電源DPに並列接続され、発振器Osc、フリップフロップFF、コンパレータ(比較器)CPなどで構成されたPWM(パルス幅変調)制御回路11によって、このスイッチング素子Q11のオン時間幅を制御する。巻線W5、ダイオード15及びコンデンサC15はPWM制御回路の制御電源生成用の回路である。一方、2次巻線W2〜W4の出力は、各整流ダイオードD12〜D14によって整流され、かつ各電解コンデンサC12〜C14によって平滑され電圧V2〜V4を出力する直流電源となっている。これらの各電源は、それぞれ負荷LD1〜LD3に供給される。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a conventional switching power supply apparatus when a plurality of output circuits are not connected to a common potential. It is the structural example which extended and connected the example using the dummy resistance described in patent document 2, 3 to each output circuit. DM1 to DM3 are dummy resistors.
The transformer T includes a primary winding W1 and a plurality of secondary windings W2 to W5. A PWM (pulse width modulation) comprising a series circuit of a primary winding W1, a switching element Q11, and a current detection resistor R14 connected in parallel to a DC power source DP and configured by an oscillator Osc, a flip-flop FF, a comparator (comparator) CP, and the like. The control circuit 11 controls the ON time width of the switching element Q11. The winding W5, the diode 15 and the capacitor C15 are circuits for generating a control power source of the PWM control circuit. On the other hand, the outputs of the secondary windings W2 to W4 are rectified by the rectifier diodes D12 to D14, and are smoothed by the electrolytic capacitors C12 to C14 to be a DC power supply that outputs voltages V2 to V4. Each of these power supplies is supplied to loads LD1 to LD3, respectively.

このような構成にして、スイッチング素子Q11がオンの時に直流電源DPの電圧Vinを1次巻線W1に印加して電流Idを流し、トランスTにエネルギーを蓄え、スイッチング素子Q11がオフの時にトランスTに蓄えられたエネルギーを出力電流として2次巻線のW2〜W5から放出する。
トランスTの1次側と2次側とをつなぐフィードバック回路として、2次側の出力電圧V2生成部に検出回路を備える。この回路には、シャントレギュレータIC11を用い、その出力電圧Vrを基準電圧Vrefと出力電圧V2の分圧値とから設定するための抵抗R11とR12があり、シャントレギュレータIC11の基準電圧Vrefと直流出力電圧V2との大小比較結果をフォトダイオードPD11からフォトトランジスタPT11に信号Vmとして伝える。1次側のPWM制御回路11内のコンパレータCPで、上述のフォトトランジスタPT11の信号Vmと、電流検出抵抗R14と1次電流Idで生成される電流検出電圧Vsとが比較される。この比較結果は、PWM制御回路11内のフリップフロップFFを介してスイッチング素子Q11のオンオフ制御端子に伝わる。
With such a configuration, when the switching element Q11 is on, the voltage Vin of the DC power source DP is applied to the primary winding W1 to pass a current Id, energy is stored in the transformer T, and when the switching element Q11 is off, the transformer The energy stored in T is discharged from W2 to W5 of the secondary winding as an output current.
As a feedback circuit that connects the primary side and the secondary side of the transformer T, a detection circuit is provided in the output voltage V2 generation unit on the secondary side. This circuit uses a shunt regulator IC11, and has resistors R11 and R12 for setting the output voltage Vr from a reference voltage Vref and a divided value of the output voltage V2. The reference voltage Vref and the DC output of the shunt regulator IC11 are provided. The result of comparison with the voltage V2 is transmitted as a signal Vm from the photodiode PD11 to the phototransistor PT11. The comparator CP in the primary PWM control circuit 11 compares the signal Vm of the phototransistor PT11 with the current detection voltage Vs generated by the current detection resistor R14 and the primary current Id. The comparison result is transmitted to the on / off control terminal of the switching element Q11 via the flip-flop FF in the PWM control circuit 11.

動作としては、上述した2次側の直流出力電圧V2の値が基準電圧Vrefを超えると、上記したフォトトランジスタPT11の信号Vmが低下し、電流検出電圧Vsより低くなった時点で、フリップフロップFFの出力が反転し、スイッチング素子Q11をオンからオフに切替える。従って、出力電圧V2を生成する電源の電流が小さい場合(軽負荷時)は、出力電圧V2の電圧値が早くVrefに到達するため、スイッチング素子Q11のオン時間は短くなる。逆に電流が大きい場合(重負荷時)は、出力電圧V2の電圧値がVrefに到達するまでの時間が長くなるため、スイッチング素子Q11のオン時間は長くなる。 As an operation, when the value of the above-described secondary side DC output voltage V2 exceeds the reference voltage Vref, the signal Vm of the phototransistor PT11 is lowered, and when the value becomes lower than the current detection voltage Vs, the flip-flop FF Is inverted, and the switching element Q11 is switched from on to off. Therefore, when the current of the power source that generates the output voltage V2 is small (at the time of light load), the voltage value of the output voltage V2 reaches Vref quickly, so the on-time of the switching element Q11 is shortened. On the other hand, when the current is large (at the time of heavy load), the time until the voltage value of the output voltage V2 reaches Vref becomes longer, so the on-time of the switching element Q11 becomes longer.

このような動作で、PWM(パスル幅変調)動作となり、2次側の出力電圧V2は負荷の状態(出力電流の多少)にかかわらず、抵抗R11とR12で分圧された検出電圧が基準電圧Vrefと同じ電圧値となり安定化される。
また、スイッチング動作において、スイッチング素子Q11をオンからオフにする際に、トランスTの1次漏れインダクタンス(図示せず)によって誘起されるスパイク電圧は、スナバ回路であるダイオードD11とツェナーダイオードZD11により電流Izを流して電圧クランプされる。また、このツェナーダイオードZD11の電圧値を小さくすると、このスパイク電圧のピーク値を下げることができる。
With such an operation, a PWM (pulse width modulation) operation is performed, and the detection voltage divided by the resistors R11 and R12 is used as the reference voltage regardless of the state of the load (the amount of output current). It becomes the same voltage value as Vref and is stabilized.
In the switching operation, when the switching element Q11 is turned from on to off, the spike voltage induced by the primary leakage inductance (not shown) of the transformer T is generated by the diode D11 and the zener diode ZD11 which are snubber circuits. The voltage is clamped by flowing Iz. Further, if the voltage value of the Zener diode ZD11 is reduced, the peak value of the spike voltage can be lowered.

以上の動作での、2次側の出力電圧の内、V2とV3の例で式に表すと以下のようになる。
V2 = (n2/n1)*Vin*D - Vf12 ・・・式1
V3 = (n3/n1)*Vin*D - Vf13 ・・・式2
上記式1と式2において、Vf12およびVf13は整流ダイオードD12およびD13の順方向降下電圧である。Dはスイッチング素子Q11のオン時間とオフ時間の比で、V2が規定の電圧になるように変化する。n1は1次巻線W1の巻数、n2及びn3はそれぞれ2次巻線W2及びW3の巻数である。
この従来方式では、フィードバック回路を備えた出力電圧V2は上述のように安定である。ところが、他の出力電圧V3からV5は、出力電圧V2に接続される負荷LD1の状態(電流の変動)で電圧が変動する。その理由は式1で示す通りDとVf12にある。つまり、オンオフ時間比Dと整流ダイオードの順方向降下電圧Vf12は、電流Iの大きさに応じて変化するためである。
Of the output voltages on the secondary side in the above operation, it is expressed as follows using the examples of V2 and V3.
V2 = (n2 / n1) * Vin * D-Vf12 Formula 1
V3 = (n3 / n1) * Vin * D−Vf13 Expression 2
In the above formulas 1 and 2, Vf12 and Vf13 are forward drop voltages of the rectifier diodes D12 and D13. D is a ratio of the on time to the off time of the switching element Q11 and changes so that V2 becomes a specified voltage. n1 is the number of turns of the primary winding W1, and n2 and n3 are the numbers of turns of the secondary windings W2 and W3, respectively.
In this conventional system, the output voltage V2 including the feedback circuit is stable as described above. However, the voltages of the other output voltages V3 to V5 vary depending on the state of the load LD1 connected to the output voltage V2 (current variation). The reason is in D and Vf12 as shown in Equation 1. That is, the on / off time ratio D and the forward drop voltage Vf12 of the rectifier diode change according to the magnitude of the current I.

負荷LD1が軽い場合、電流Iが小さいのでDとVf12も小さくなりフィードバックのない各電源の出力電圧は低くなる。一方、負荷LD1が重い場合は、逆に電流Iが大きくなりDもVf12も大きくなるので、フィードバックのない各電源の出力電圧は高くなる。この様子を図6で説明する。この例では電流Iに比例して出力電圧V3の電圧値が増加する。出力電圧V2は、上述のようにフィードバック回路を備えているので、変動なく一定である。尚、出力電圧V4、V5もV3と同様に増えるので、ここではV3を例にとって説明する。 When the load LD1 is light, since the current I is small, D and Vf12 are also small, and the output voltage of each power source without feedback is low. On the other hand, when the load LD1 is heavy, the current I increases and both D and Vf12 increase, so the output voltage of each power supply without feedback increases. This will be described with reference to FIG. In this example, the voltage value of the output voltage V3 increases in proportion to the current I. Since the output voltage V2 includes the feedback circuit as described above, it is constant without fluctuation. Since the output voltages V4 and V5 increase in the same manner as V3, V3 will be described as an example here.

この例の場合、出力電圧V2は、装置の制御に使われる電源電圧のために、電圧変動が最も少なく要求されるのでフィードバック回路を備えている。この電源電圧は、適用装置の状態、機能の動作有無および機能の追加(一般にオプション機能の追加)によって負荷状態が変わり、電流Iが一時的又は長い時間で大きく変動する。この変動は最小時Iminから最大時Imaxで、通常変化範囲は大きい。出力電圧V3は、適用装置内の負荷にアナログ回路、又はデバイス駆動回路などを駆動するため、その動作性能、寿命などを守るために変動許容範囲のVminからVmaxがある。このような中で、電流IがIminからImaxまで変動すると、出力電圧V3には大きな電圧変動ΔV1が発生し、更に、電流Iが小さいIminでは、許容の変動範囲のVminを下回る場合もある。尚、Vmaxを上回るケースは、電流Iが大きく、電源の負荷が少ない場合に発生の可能性があるので、通常は大きな消費電力を伴わないダミー抵抗又は電圧抑制器(ツェナーダイオード)を使用している。電圧V3を出力する回路のダミー抵抗DM2と、電圧V4を出力する回路のダミー抵抗DM3はこの役割を担っている。 In this example, the output voltage V2 is provided with a feedback circuit because it is required to have the least voltage fluctuation because of the power supply voltage used for controlling the apparatus. The power supply voltage varies depending on the state of the applied device, the presence / absence of a function, and the addition of a function (generally adding an optional function), and the current I varies greatly over a long time. This variation is from the minimum time Imin to the maximum time Imax, and the normal change range is large. Since the output voltage V3 drives an analog circuit or a device drive circuit to a load in the application apparatus, there is a variation allowable range from Vmin to Vmax in order to protect its operation performance, life, and the like. Under such circumstances, when the current I fluctuates from Imin to Imax, a large voltage fluctuation ΔV1 occurs in the output voltage V3. Furthermore, when the current I is small, the current Imin may fall below the allowable fluctuation range Vmin. Note that the case where the voltage exceeds Vmax is likely to occur when the current I is large and the load on the power supply is low. Usually, a dummy resistor or voltage suppressor (zener diode) that does not involve large power consumption is used. Yes. The dummy resistor DM2 of the circuit that outputs the voltage V3 and the dummy resistor DM3 of the circuit that outputs the voltage V4 play this role.

上記問題の対応としては、ダミー抵抗DM1を用いて電流Iをかさ上げすることにより、負荷LD1の変動による他の出力回路への影響を小さく抑制する方法がある。この役割を果たすのが、ダミー抵抗DM1である。図7にその様子を示す。ダミー抵抗DM1に電流I2を流すと、電流Iの最大と最小の変動比が低減するので出力電圧V3の電圧変動も低減されたΔV2になる。また、電圧変動範囲も電流I1minに電流I2が加算されるため、許容変動範囲のVmin以上を確保できるようになる。 As a countermeasure for the above problem, there is a method of suppressing the influence on the other output circuits due to the fluctuation of the load LD1 by raising the current I using the dummy resistor DM1. The dummy resistor DM1 plays this role. This is shown in FIG. When the current I2 is passed through the dummy resistor DM1, the maximum and minimum fluctuation ratio of the current I is reduced, so that the voltage fluctuation of the output voltage V3 is also reduced to ΔV2. In addition, since the current I2 is added to the current I1min in the voltage fluctuation range, it is possible to ensure Vmin of the allowable fluctuation range or more.

特開2013−255362号公報JP 2013-255362 A 特開2005−341695号公報JP 2005-341695 A 特開昭63−133867号公報JP-A-63-133867

上述のように、フィードバック回路のない回路にダミー抵抗とスイッチ回路を設けて、出力電圧が上昇したらスイッチ回路をオンしてこのダミー抵抗を接続する構成では、最大電圧を抑制することはできるが、フィードバック回路を備えた回路の負荷変動に伴う電圧変動範囲を小さく抑制する効果は達成できない。また、フィードバック回路を備えた回路にダミー抵抗を接続する構成では、フィードバック回路を備えた回路の負荷変動に伴う電圧変動範囲を小さく抑制する効果はあるが、その効果は小さい。効果を大きくするためには、接続するダミー抵抗を大型化する必要があり、この結果、消費電力と損失が大きく、装置が大型となる。更に各電源の出力電圧を高めに設定するために各電源の消費電力が増大する欠点がある。従って、本発明の課題は、基準となる電源以外の複数の電源の出力電圧変動を低減し安定化することができるスイッチング電源装置を提供することである。 As described above, in a configuration in which a dummy resistor and a switch circuit are provided in a circuit without a feedback circuit and the switch circuit is turned on when the output voltage rises and this dummy resistor is connected, the maximum voltage can be suppressed. The effect of suppressing the voltage fluctuation range due to the load fluctuation of the circuit including the feedback circuit cannot be achieved. Further, in the configuration in which the dummy resistor is connected to the circuit including the feedback circuit, there is an effect of suppressing the voltage variation range accompanying the load variation of the circuit including the feedback circuit, but the effect is small. In order to increase the effect, it is necessary to increase the size of the dummy resistor to be connected. As a result, power consumption and loss are large, and the device is large. Furthermore, since the output voltage of each power supply is set to be high, there is a drawback that the power consumption of each power supply increases. Accordingly, an object of the present invention is to provide a switching power supply apparatus that can reduce and stabilize output voltage fluctuations of a plurality of power supplies other than a reference power supply.

上述の課題を解決するために、第1の発明においては、1次巻線及び複数の2次巻線を有するトランスと、前記1次巻線に直列に接続されるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン時間幅を制御して出力電圧を制御する制御回路と、前記2次巻線のそれぞれの出力を整流し平滑する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の内、基準電圧となる一つの出力の電圧を検出して前記オン時間幅を制御する制御信号として前記制御回路に帰還信号を送出する出力電圧検出回路とを備えたフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、
前記基準となる出力に接続される負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出器と、前記整流平滑回路の出力に接続され前記負荷電流との和が一定の電流値となるように制御する電流可変型ダミー抵抗回路と、を備える。
In order to solve the above-described problem, in the first invention, a transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings, a switching element connected in series to the primary winding, and the switching element A control circuit for controlling the on-time width of the output voltage to control the output voltage, a rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing each output of the secondary winding, and one output serving as a reference voltage among the rectifying / smoothing circuits In a flyback type multi-output switching power supply device comprising: an output voltage detection circuit that sends a feedback signal to the control circuit as a control signal for detecting the voltage of and controlling the on-time width;
A variable current that controls the sum of the load current detector that detects the current flowing in the load connected to the reference output and the load current that is connected to the output of the rectifying and smoothing circuit to a constant current value. A mold dummy resistor circuit.

第2の発明においては、第1の発明におけるフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記基準となる出力の整流平滑回路に流れる電流値が負荷の変化に関係なく一定の電流値となるように、前記電流可変型ダミー抵抗回路を制御する。
第3の発明においては、第1又は第2の発明におけるフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記基準となる出力の整流平滑回路に流れる一定の電流値は、負荷の最大電流値である。
In a second aspect of the invention, in the flyback multi-output switching power supply apparatus according to the first aspect of the invention, the value of the current flowing through the rectifying / smoothing circuit of the reference output becomes a constant current value regardless of a change in load. In addition, the current variable dummy resistor circuit is controlled.
According to a third aspect of the invention, in the flyback multi-output switching power supply device according to the first or second aspect of the invention, the constant current value flowing through the reference output rectifying and smoothing circuit is the maximum current value of the load. .

第4の発明においては、第1〜第3の発明におけるフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記電流可変型ダミー抵抗回路は制御回路内に設けられた基準値と前記負荷電流検出器の出力との偏差に基づいて生成された制御量により制御される電圧−電流変換器である。   According to a fourth aspect of the invention, in the flyback multi-output switching power supply device according to the first to third aspects of the invention, the variable current dummy resistor circuit includes a reference value provided in a control circuit and a load current detector. The voltage-current converter is controlled by a control amount generated based on a deviation from the output.

本発明では、フライバック型の多出力スイッチング電源装置において、電圧フィードバック回路を備えた基準となる出力に接続される負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出器と、整流平滑回路の出力に接続された電流可変型ダミー抵抗回路とを備え、前記負荷電流との和が一定の電流値となるように電流可変型ダミー抵抗回路を制御するようにしているため、基準出力回路の負荷電流が変動しても整流回路出力の電流は一定となる。この結果、基準出力回路の負荷が変動しても、制御量は変動しないため、電圧フィードバックを備えていない出力も変動しなくなる効果が得られる。また、ダミー抵抗を最大負荷容量以下に低減できるので、電源容量の低減と、装置の小型化が可能となる。   In the present invention, in a flyback type multi-output switching power supply device, a load current detector for detecting a current flowing in a load connected to a reference output having a voltage feedback circuit and an output of a rectifying and smoothing circuit are connected. Current variable type dummy resistance circuit, and the current variable type dummy resistance circuit is controlled so that the sum of the load current and the load current becomes a constant current value, the load current of the reference output circuit varies. Even so, the output current of the rectifier circuit is constant. As a result, even if the load of the reference output circuit fluctuates, the control amount does not fluctuate, so that an output that does not include voltage feedback does not fluctuate. In addition, since the dummy resistance can be reduced below the maximum load capacity, the power supply capacity can be reduced and the apparatus can be downsized.

本発明の第1の実施例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. 電圧−電流変換器の具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific example of a voltage-current converter. 図1の実施例の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the Example of FIG. 従来のスイッチング電源装置の回路図例Aである。6 is a circuit diagram example A of a conventional switching power supply device. 従来のスイッチング電源装置の回路図例BであるFIG. 4B is a circuit diagram example B of a conventional switching power supply device. 図5に示すスイッチング電源装置の動作説明図Aである。FIG. 6 is an operation explanatory diagram A of the switching power supply device shown in FIG. 5. 図5に示すスイッチング電源装置の動作説明図Bである。FIG. 6 is an operation explanatory diagram B of the switching power supply device shown in FIG. 5.

本発明の要点は、フライバック型の多出力スイッチング電源装置において、電圧フィードバック回路を備えた基準となる出力に接続される負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出器と、整流平滑回路の出力に接続された電流可変型ダミー抵抗回路とを備え、前記負荷電流との和が一定の電流値となるように電流可変型ダミー抵抗回路(電圧−電流変換器)を制御するようにしている点である。   The gist of the present invention is that in a flyback multi-output switching power supply device, a load current detector for detecting a current flowing in a load connected to a reference output having a voltage feedback circuit, and an output of a rectifying and smoothing circuit And a variable current dummy resistor circuit (voltage-current converter) is controlled so that the sum of the load current and the load current becomes a constant current value. is there.

図1に、本発明の第1の実施例を示す。本スイッチング電源回路は、2次側に電圧V2〜V5を出力する電源である。従来と同じ部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。出力電圧V2は、2次巻線W2の出力を整流ダイオードD12と平滑コンデンサC12により整流平滑して生成される。この出力電圧V2のラインには、従来と異なり、負荷LD1に流れる電流I1を検出する電流検出器Csと、電流可変型ダミー抵抗回路としての電圧−電流変換器VICとが接続される。この電流検出器Csの検出電圧は差動増幅器AM1で増幅され、制御電圧Vaとなる。演算器AM2は電流Iの最大値に相当する電圧を発生する基準電源RPの出力Vbと、前記差動増幅器AM1の出力Vaとの電圧差を演算する。   FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This switching power supply circuit is a power supply that outputs voltages V2 to V5 to the secondary side. The description of the same part as before is omitted, and the different part will be described. The output voltage V2 is generated by rectifying and smoothing the output of the secondary winding W2 by the rectifier diode D12 and the smoothing capacitor C12. Unlike the prior art, this output voltage V2 line is connected to a current detector Cs for detecting a current I1 flowing through the load LD1 and a voltage-current converter VIC as a current variable dummy resistor circuit. The detection voltage of the current detector Cs is amplified by the differential amplifier AM1 and becomes the control voltage Va. The arithmetic unit AM2 calculates a voltage difference between the output Vb of the reference power source RP that generates a voltage corresponding to the maximum value of the current I and the output Va of the differential amplifier AM1.

この演算器AM2の出力信号Vcは、電圧−電流変換器VICの入力に接続される。整流平滑回路のコンデンサC12と並列に接続された電圧−電流変換器VICは、入力された電圧Vcに比例した電流I2を出力電圧V2のラインに新たに発生させる。この結果、整流平滑回路の電流Iは負荷電流I1と電圧−電流変換器VICの電流I2との和となる。 The output signal Vc of the arithmetic unit AM2 is connected to the input of the voltage-current converter VIC. The voltage-current converter VIC connected in parallel with the capacitor C12 of the rectifying / smoothing circuit newly generates a current I2 proportional to the input voltage Vc in the line of the output voltage V2. As a result, the current I of the rectifying / smoothing circuit is the sum of the load current I1 and the current I2 of the voltage-current converter VIC.

図2に、電圧−電流変換器VICの回路例を示す。入力信号Vcを増幅器AM3で増幅しスイッチング素子Q12の制御端子に、スイッチング素子Q12のソース端子を電流設定用抵抗R15に、それぞれ接続する構成である。この構成により、スイッチング素子Q12を流れる電流I2は、I2=Vc/R5となる。 FIG. 2 shows a circuit example of the voltage-current converter VIC. The input signal Vc is amplified by the amplifier AM3 and connected to the control terminal of the switching element Q12 and the source terminal of the switching element Q12 is connected to the current setting resistor R15. With this configuration, the current I2 flowing through the switching element Q12 is I2 = Vc / R5.

以上のように構成したスイッチング電源装置において、各電源の出力電圧変動が低減する動作を図3で説明する。従来方法で説明したように負荷LD1の電流I1がI1minからI1maxまで変化してもI1min+I2=I1max+I2=一定値となるように電圧−電流変換器VICは制御される。ここで、一次側スイッチング素子Q11の制御量として影響を及ぼすのは電流検出器Csの電圧降下分である。整流ダイオードD12を流れる電流は一定であるので、順方向降下電圧は一定である。出力電圧V3において、変動分ΔV3が発生するのは、電流検出器の降下電圧がI1min時とI1max時で異なるためである。各出力電圧の変動分を小さくするためには、一次側スイッチング素子Q11の制御量の変動分が十分小さくなるように電流検出器のインピーダンスは十分小さくする必要がある。尚、この負荷電流I1の検出は抵抗以外に磁気抵抗素子を利用した電流センサなどでも可能である。 In the switching power supply configured as described above, an operation for reducing fluctuations in the output voltage of each power supply will be described with reference to FIG. As described in the conventional method, the voltage-current converter VIC is controlled so that I1min + I2 = I1max + I2 = a constant value even if the current I1 of the load LD1 changes from I1min to I1max. Here, it is the voltage drop of the current detector Cs that affects the control amount of the primary side switching element Q11. Since the current flowing through the rectifier diode D12 is constant, the forward voltage drop is constant. The reason why the variation ΔV3 occurs in the output voltage V3 is that the voltage drop of the current detector is different between I1min and I1max. In order to reduce the fluctuation amount of each output voltage, it is necessary to make the impedance of the current detector sufficiently small so that the fluctuation amount of the control amount of the primary side switching element Q11 becomes sufficiently small. The load current I1 can be detected by a current sensor using a magnetoresistive element in addition to the resistor.

以上の処理過程を下式で表す。
Vc=Vb−Va ・・・式3
Va=αI1*r
ここで、αは増幅器AM1の増幅度、rは電流検出器のインピーダンスである。
式3が全て電流に比例ならば、式4で表すことができる。
I2=Imax−I1 ・・・式4
従って、出力電圧V2ラインに流れる電流Iは、負荷LD1に流れる電流I1が一時的(瞬間的または過渡的)、或いは長期的に変動しても最大値Imaxを常に流すことになる。
The above process is expressed by the following equation.
Vc = Vb−Va Formula 3
Va = αI1 * r
Here, α is the amplification degree of the amplifier AM1, and r is the impedance of the current detector.
If Equation 3 is all proportional to current, it can be expressed by Equation 4.
I2 = Imax−I1 Formula 4
Therefore, the current I flowing through the output voltage V2 line always flows the maximum value Imax even if the current I1 flowing through the load LD1 fluctuates temporarily (instantaneously or transiently) or in the long term.

図3はこの様子を示している。負荷LD1に流れる電流I1が最小I1min時と最大I1max時、式4の電流I2を電圧−電流変換器VICで流し、電流Iを一定にすることで、出力電圧変動の要因であった整流ダイオードの順方向降下電圧の変動を無くし、更にスイッチング素子Q11のオンオフ時間比の変化を減らしことにより、出力電圧V3は電圧変動がΔV3になり、ほぼなくなる。同様に他の出力電圧V4、V5も変動がなくなる。
以上の説明のように、出力電圧V3〜V5は変動の少ない電圧を出力することが可能となる。従って、従来用いていた電圧変動を低減するためのダミー抵抗は不要となり、消費電力の低減と装置の小型化が可能となる。
尚、上記実施例では多出力間に共通の電位がない場合の構成を説明したが、共通の電位を備えた場合の回路構成でも同様に実現可能である。
FIG. 3 shows this state. When the current I1 flowing through the load LD1 is the minimum I1min and the maximum I1max, the current I2 of Formula 4 is passed by the voltage-current converter VIC, and the current I is made constant so that the rectifier diode that has caused the output voltage fluctuation By eliminating the fluctuation of the forward voltage drop and further reducing the change in the on / off time ratio of the switching element Q11, the output voltage V3 becomes almost equal to ΔV3 and almost disappears. Similarly, the other output voltages V4 and V5 are not changed.
As described above, the output voltages V3 to V5 can output a voltage with little fluctuation. Accordingly, a dummy resistor for reducing voltage fluctuation that has been conventionally used is not required, and power consumption can be reduced and the apparatus can be downsized.
In the above embodiment, the configuration in the case where there is no common potential among the multiple outputs has been described. However, the circuit configuration in the case where a common potential is provided can be similarly realized.

本発明は、フライバック型の多出力スイッチング電源に関するものであり、各種電源装置、電力変換装置、電子制御機器などに使用する制御電源への適用が可能である。   The present invention relates to a flyback type multi-output switching power supply, and can be applied to a control power supply used in various power supply devices, power conversion devices, electronic control devices, and the like.

V、DP・・・直流電源 T、T1・・・トランス
Q1、Q2、Q11・・・スイッチング素子 21・・・制御回路
LD1〜LD3、RL1、RL2・・・負荷 11・・・PWM制御回路
PD、PD11・・・フォトダイオード Cs・・・電流検出器
PT、PT11・・・フォトトランジスタ 32・・・ダミー抵抗回路
DM1〜DM3・・・ダミー抵抗 IC1・・・シャントレギュレータ
ZD1、ZD2、ZD3、ZD11・・・ツェナーダイオード
D1〜D3、D11〜D15・・・ダイオード RP・・・基準電源
VIC・・・電圧−電流変換器 AM1、AM2・・・増幅器
R1〜R8、R11〜R14・・・抵抗 11a・・・副出力回路
C1〜C3、C12〜C15・・・コンデンサ 12・・・主出力回路
V, DP: DC power supply T, T1: Transformers Q1, Q2, Q11: Switching element 21: Control circuits LD1-LD3, RL1, RL2: Load 11: PWM control circuit PD , PD11, photodiode Cs, current detector PT, PT11, phototransistor 32, dummy resistor circuits DM1-DM3, dummy resistor IC1, shunt regulators ZD1, ZD2, ZD3, ZD11 ... Zener diodes D1 to D3, D11 to D15 ... Diode RP ... Reference power supply VIC ... Voltage-current converter AM1, AM2 ... Amplifiers R1 to R8, R11 to R14 ... Resistor 11a ... Sub output circuits C1-C3, C12-C15 ... Capacitors 12 ... Main output circuit

Claims (4)

1次巻線及び複数の2次巻線を有するトランスと、前記1次巻線に直列に接続されるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン時間幅を制御して出力電圧を制御する制御回路と、前記2次巻線のそれぞれの出力を整流し平滑する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の内、基準電圧となる一つの出力の電圧を検出して前記オン時間幅を制御する制御信号として前記制御回路に帰還信号を送出する出力電圧検出回路とを備えたフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、
前記基準となる出力に接続される負荷に流れる電流を検出する負荷電流検出器と、前記整流平滑回路の出力に接続され前記負荷電流との和が一定の電流値となるように制御する電流可変型ダミー抵抗回路と、を備えることを特徴とするフライバック型の多出力スイッチング電源装置。
A transformer having a primary winding and a plurality of secondary windings; a switching element connected in series to the primary winding; and a control circuit for controlling an on-time width of the switching element to control an output voltage; A rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing each output of the secondary winding, and a control signal for controlling the on-time width by detecting a voltage of one output as a reference voltage in the rectifying / smoothing circuit In a flyback type multi-output switching power supply device comprising an output voltage detection circuit for sending a feedback signal to the control circuit,
A variable current that controls the sum of the load current detector that detects the current flowing in the load connected to the reference output and the load current that is connected to the output of the rectifying and smoothing circuit to a constant current value. A flyback type multi-output switching power supply device comprising: a type dummy resistance circuit.
請求項1に記載のフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記基準となる出力の整流平滑回路に流れる電流値が負荷の変化に関係なく一定の電流値となるように、前記電流可変型ダミー抵抗回路を制御することを特徴とするフライバック型の多出力スイッチング電源装置。   2. The flyback type multi-output switching power supply device according to claim 1, wherein the current variable type is configured so that a current value flowing through the rectifying / smoothing circuit of the reference output becomes a constant current value regardless of a change in load. A flyback type multi-output switching power supply device characterized by controlling a dummy resistor circuit. 請求項1又は2に記載のフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記基準となる出力の整流平滑回路に流れる一定の電流値は、負荷の最大電流値であることを特徴とするフライバック型の多出力スイッチング電源装置。   3. The flyback type multi-output switching power supply device according to claim 1, wherein the constant current value flowing through the reference output rectifying and smoothing circuit is a maximum current value of a load. Type multi-output switching power supply. 請求項1〜3の何れか1項に記載のフライバック型の多出力スイッチング電源装置において、前記電流可変型ダミー抵抗回路は制御回路内に設けられた基準値と前記負荷電流検出器の出力との偏差に基づいて生成された制御量により制御される電圧−電流変換器であることを特徴とするフライバック型の多出力スイッチング電源装置。 4. The flyback type multi-output switching power supply device according to claim 1, wherein the current variable dummy resistance circuit includes a reference value provided in a control circuit, an output of the load current detector, and the like. A flyback type multi-output switching power supply device, characterized in that the flyback type multi-output switching power supply is a voltage-current converter controlled by a control amount generated on the basis of the deviation.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106329953A (en) * 2016-10-17 2017-01-11 成都前锋电子仪器有限责任公司 Power conversion circuit for power-supply module of power analyzer
WO2018134977A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 三菱電機株式会社 Switching power supply circuit and air-conditioning machine
JP2020022325A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 オムロン株式会社 Switching power supply device
TWI696336B (en) * 2019-04-12 2020-06-11 周重甫 Flyback power switch architecture without bridge rectifier
CN117175926A (en) * 2023-11-03 2023-12-05 瑞森半导体科技(广东)有限公司 Power modulation detection circuit, power topology structure and power modulation method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106329953A (en) * 2016-10-17 2017-01-11 成都前锋电子仪器有限责任公司 Power conversion circuit for power-supply module of power analyzer
CN106329953B (en) * 2016-10-17 2018-09-11 成都前锋电子仪器有限责任公司 A kind of circuit for power conversion for power analysis instrument power module
WO2018134977A1 (en) * 2017-01-20 2018-07-26 三菱電機株式会社 Switching power supply circuit and air-conditioning machine
JP2020022325A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 オムロン株式会社 Switching power supply device
JP7078897B2 (en) 2018-08-03 2022-06-01 オムロン株式会社 Switching power supply
TWI696336B (en) * 2019-04-12 2020-06-11 周重甫 Flyback power switch architecture without bridge rectifier
CN117175926A (en) * 2023-11-03 2023-12-05 瑞森半导体科技(广东)有限公司 Power modulation detection circuit, power topology structure and power modulation method
CN117175926B (en) * 2023-11-03 2024-01-16 瑞森半导体科技(广东)有限公司 Power modulation detection circuit, power topology structure and power modulation method

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