JP2016226112A - 電力変換回路およびそれを用いたスイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図4は、この発明の実施の形態1によるスイッチング電源装置10の構成を示す回路ブロック図であって、図1と対比される図である。スイッチング電源装置10は、絶縁型フライバックコンバータ電源にフの字特性を持たせたものである。スイッチング電源装置10がスイッチング電源装置1と異なる点は、電力変換回路4が電力変換回路11で置換されている点である。
絶縁トランス12の1次巻線12aのインピーダンスは、インダクタンス成分と浮遊容量成分を含む。このため、過電流状態になっていない場合でも、NチャネルMOSトランジスタ13をオンさせた瞬間に1次巻線12aの浮遊容量成分を介して大きな電流I1が抵抗素子14に流れ、過電流検出信号OCが「H」レベルにされてスイッチング電源装置の出力電圧VOおよび出力電流IOが低減される恐れがある。この実施の形態2では、このような誤動作が発生することを防止するものである。
図10は、この発明の実施の形態3によるスイッチング電源装置の要部を示す回路ブロック図であって、図5と対比される図である。図10を参照して、このスイッチング電源装置が実施の形態1のスイッチング電源装置10と異なる点は、過電流検出回路17が過電流検出回路40で置換されている点である。
Claims (15)
- 電力変換回路であって、
第1の直流電圧を受ける第1および第2の入力端子と、
1次巻線および2次巻線を含む絶縁トランスと、
PWM信号に応答してオン/オフするスイッチング素子と、
前記2次巻線の端子間電圧を整流および平滑化し、第2の直流電圧を生成して負荷に与える出力電圧生成回路と、
前記第1および第2の入力端子間に前記1次巻線および前記スイッチング素子と直列接続された第1の抵抗素子と、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧が参照電圧よりも低い場合は過電流検出信号を非活性化レベルにし、前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも高い場合は前記過電流検出信号を活性化レベルにする過電流検出回路と、
前記過電流検出信号が活性化レベルである場合は出力制御信号を第1の論理レベルにし、前記過電流検出信号が活性化レベルから非活性化レベルに変化してから第1の時間が経過した後に前記出力制御信号を第2の論理レベルにするタイマー回路と、
前記出力制御信号が第2の論理レベルである場合は前記PWM信号の周波数を第1の値に設定し、前記出力制御信号が第1の論理レベルである場合は前記PWM信号の周波数を前記第1の値よりも低い第2の値に設定する周波数設定回路と、
前記周波数設定回路によって設定された周波数の前記PWM信号を生成し、前記出力制御信号が第2の論理レベルである場合は、前記第2の直流電圧が目標電圧になるように前記PWM信号のパルス幅を制御し、前記出力制御信号が第1の論理レベルにされたことに応じて前記PWM信号のパルス幅を狭める制御回路とを備え、
前記第1の抵抗素子の抵抗値は前記電力変換回路の周囲温度に応じて変化し、
前記過電流検出回路は、前記周囲温度の変化に応じて前記参照電圧を変化させ、前記周囲温度の変化に伴う前記第1の抵抗素子の抵抗値の変化を補償する、電力変換回路。 - 前記第1の時間は前記PWM信号の1周期よりも長い、請求項1に記載の電力変換回路。
- 前記電力変換回路の出力電流が定格電流値以上の上限値に到達すると、前記第1の抵抗素子の端子間電圧は前記参照電圧に到達する、請求項1または請求項2に記載の電力変換回路。
- 前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧を超えた場合は、前記電力変換回路の出力電圧および出力電流がともに低減される、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の電力変換回路。
- 前記過電流検出回路は、
直流電源電圧を分圧して前記参照電圧を生成する分圧回路と、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧と前記参照電圧とを比較し、前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも低い場合は前記過電流検出信号を非活性化レベルにし、前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも高い場合は前記過電流検出信号を活性化レベルにする比較器とを含み、
前記分圧回路は、前記直流電源電圧のラインと基準電圧のラインとの間に直列接続された第2および第3の抵抗素子を含み、
前記第2および第3の抵抗素子のうちの少なくともいずれか一方は、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する第1の温度係数抵抗器を含み、
前記第1の温度係数抵抗器は、前記周囲温度の変化に応じて前記参照電圧を変化させ、前記周囲温度の変化に伴う前記第1の抵抗素子の抵抗値の変化を補償する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換回路。 - 前記分圧回路の分圧比は変更可能になっている、請求項5に記載の電力変換回路。
- 前記過電流検出回路は、第2、第3および第4の抵抗素子と第1および第2のトランジスタとを含み、
前記第2の抵抗素子の一方端子は前記第1の抵抗素子の端子間電圧を受け、
前記第2および第3の抵抗素子の一方端子は直流電源電圧を受け、
前記第1および第2のトランジスタの第1の電極はそれぞれ前記第2および第3の抵抗素子の他方端子に接続され、それらの第2の電極はともに基準電圧を受け、
前記第1のトランジスタの制御電極は前記第2の抵抗素子の他方端子に接続され、
前記第2のトランジスタの制御電極は前記第1のトランジスタの第1の電極に接続され、
前記第1のトランジスタのしきい値電圧は前記周囲温度に応じて変化し、
前記参照電圧は、前記第2の抵抗素子の抵抗値と前記第1のトランジスタのしきい値電圧とによって決まり、
前記第2の抵抗素子は、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する第1の温度係数抵抗器を含み、
前記第1の温度係数抵抗器は、前記周囲温度の変化に応じて前記参照電圧を変化させ、前記周囲温度の変化に伴う前記第1の抵抗素子の抵抗値の変化を補償し、
前記第2のトランジスタの第1の電極に現れる信号が前記過電流検出信号であり、
前記直流電源電圧が前記過電流検出信号の活性化レベルであり、前記基準電圧が前記過電流検出信号の非活性化レベルであり、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも低い場合は、前記第1のトランジスタがオフするとともに前記第2のトランジスタがオンして前記過電流検出信号が非活性化レベルとなり、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも高い場合は、前記第1のトランジスタがオンするとともに前記第2のトランジスタがオフして前記過電流検出信号が活性化レベルとなる、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換回路。 - 前記過電流検出回路は、第2および第3の抵抗素子と第1のトランジスタとを含み、
前記第2の抵抗素子の一方端子は前記第1の抵抗素子の端子間電圧を受け、
前記第3の抵抗素子の一方端子は直流電源電圧を受け、
前記第1のトランジスタの第1の電極は前記第2の抵抗素子の他方端子に接続され、その第2の電極は基準電圧を受け、その制御電極は前記第2の抵抗素子の他方端子に接続され、
前記第1のトランジスタのしきい値電圧は前記周囲温度に応じて変化し、
前記参照電圧は、前記第2の抵抗素子の抵抗値と前記第1のトランジスタのしきい値電圧とによって決まり、
前記第2の抵抗素子は、前記周囲温度に応じて抵抗値が変化する第1の温度係数抵抗器を含み、
前記第1の温度係数抵抗器は、前記周囲温度の変化に応じて前記参照電圧を変化させ、前記周囲温度の変化に伴う前記第1の抵抗素子の抵抗値の変化を補償し、
前記第1のトランジスタの第1の電極に現れる信号が前記過電流検出信号であり、
前記直流電源電圧が前記過電流検出信号の非活性化レベルであり、前記基準電圧が前記過電流検出信号の活性化レベルであり、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも低い場合は、前記第1のトランジスタがオフして前記過電流検出信号が非活性化レベルとなり、
前記第1の抵抗素子の端子間電圧が前記参照電圧よりも高い場合は、前記第1のトランジスタがオンして前記過電流検出信号が活性化レベルとなる、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換回路。 - 前記過電流検出信号の活性化レベルは直流電源電圧であり、前記過電流検出信号の非活性化レベルは基準電圧であり、
前記タイマー回路は、
アノードが前記過電流検出信号を受けるダイオードと、
一方端子が前記ダイオードのカソードに接続され、他方端子が前記基準電圧を受ける第1のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの一方端子と前記基準電圧のラインとの間に接続された第2の抵抗素子とを含み、
前記第1のコンデンサの一方電極に現れる信号が前記出力制御信号である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換回路。 - さらに、前記スイッチング素子がオンしたことに応じて、前記PWM信号の1周期よりも短い第2の時間だけ前記過電流検出信号を非活性化レベルに固定するブランキング回路を備える、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の電力変換回路。
- 前記PWM信号が基準電圧である場合は前記スイッチング素子がオフし、前記PWM信号が直流電源電圧である場合は前記スイッチング素子がオンし、
前記過電流検出信号の活性化レベルは前記直流電源電圧であり、前記過電流検出信号の非活性化レベルは前記基準電圧であり、
前記過電流検出回路は、前記過電流検出信号を出力するための出力端子を含み、
前記ブランキング回路は、
前記出力端子と前記基準電圧のラインとの間に接続された第3のトランジスタと、
前記PWM信号が前記基準電圧から前記直流電源電圧に変化したことに応じて前記第2の時間だけ前記第3のトランジスタをオンさせる駆動回路とを含む、請求項10に記載の電力変換回路。 - 前記駆動回路は、
一方端子が前記PWM信号を受ける第3の抵抗素子と、
一方端子が前記第3の抵抗素子の他方端子に接続され、他方端子が前記第3のトランジスタの制御電極に接続される第2のコンデンサとを含み、
前記第3の抵抗素子は、前記周囲温度の変化に伴う前記第3のトランジスタのしきい値電圧の変化を補償するための第2の温度係数抵抗器を含む、請求項11に記載の電力変換回路。 - 前記周波数設定回路は、
前記出力制御信号が第2の論理レベルである場合は第1の容量値を有し、前記出力制御信号が第1の論理レベルである場合は前記第1の容量値よりも大きな第2の容量値を有する可変容量コンデンサと、
前記可変容量コンデンサを充電する電流源とを含み、
前記電流源は、前記周囲温度に応じた値の電流を前記可変容量コンデンサに流し、前記周囲温度の変化に伴う前記可変容量コンデンサの容量値の変化を補償するための第3の温度係数抵抗器を含み、
前記可変容量コンデンサの端子間電圧が予め定められた電圧値に到達すると前記可変容量コンデンサは放電され、
前記可変容量コンデンサが充放電される周波数が前記PWM信号の周波数となる、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の電力変換回路。 - 前記第1および第2の容量値の各々は変更可能になっている、請求項13に記載の電力変換回路。
- 請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載の電力変換回路と、
交流電源から供給される交流電圧を整流および平滑化して前記第1の直流電圧を生成する直流電圧生成回路とを備える、スイッチング電源装置。
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