JP3000798B2 - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JP3000798B2
JP3000798B2 JP4258544A JP25854492A JP3000798B2 JP 3000798 B2 JP3000798 B2 JP 3000798B2 JP 4258544 A JP4258544 A JP 4258544A JP 25854492 A JP25854492 A JP 25854492A JP 3000798 B2 JP3000798 B2 JP 3000798B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源回路
に係わり、特にコンバータに入力する入力電圧の変動に
対して応答速度を早くしたスイッチング電源回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のスイッチング電源回路
は、フォトカプラを用いてPWM(Pulse Width Modula
tion)制御により、直流電圧出力を一定電圧に維持して
いる。
【0003】図4は、従来のスイッチング電源回路を示
す回路図である。この図に示すスイッチング電源回路
は、コンバータ110と、制御回路120とからなる。
コンバータ110は、入力電圧Ei を制御回路120か
らのスイッチング制御信号Ssによりスイッチングして
一定の直流電圧VO を出力するようになっている。制御
回路120は、の直流電圧VO を取り込み、基準電圧1
21と比較し、その比較結果に応じてスイッチング制御
信号Ss を生成するようになっている。
【0004】また、制御回路120は、抵抗121〜1
24、シャントレギュレータ125、コンデンサ12
6、フォトカプラ127、PWMコンパレータ128、
駆動回路129を備え、次のように構成されている。抵
抗121,122の直列体はコンバータ110の出力端
子間に接続されており、その接続点がシャントレギュレ
ータ125の入力端子に接続されている。シャントレギ
ュレータ125は、フォトカプラ127の発光ダイオー
ドLEDとカソード同士を接続していおり、そのカソー
ドをコンデンサ126を介してシャントレギュレータ1
25の入力端子に接続している。シャントレギュレータ
125のアノードは接地されている。また、フォトカプ
ラ127の発光ダイオードLEDのアノードは、抵抗1
23を介してコンバータ110の非接地側出力端子に接
続されている。シャントレギュレータ125は、直流出
力VO と基準電圧との誤差増幅をし、フォトカプラ12
7の発光ダイオードLEDに流す電流を制御する。フォ
トカプラ127の受光トランジスタPTr は、そのコレ
クタを電源Vccに接続し、そのエミッタを抵抗124を
介して接地している。この受光トランジスタPTr のエ
ミッタは、PWMコンパレータ128の反転入力端子に
接続されている。また、PWMコンパレータ128の非
反転入力端子には三角波VT が入力されている。PWM
コンパレータ128の出力端子は、駆動回路129に接
続されている。駆動回路129は、PWMコンパレータ
128からの出力信号を増幅してスイッチング制御信号
s として出力する。
【0005】このようなスイッチング電源回路によれ
ば、コンバータ110からの直流出力VOは、シャント
レギュレータ125において誤差増幅され、その誤差に
応じた電流をフォトカプラ127の発光ダイオードLE
Dに流して発光量を変化させる。フォトカプラ127の
受光トランジスタPTrは、発光ダイオードLEDから
の発光を受け、インピーダンスを変化させて抵抗124
に誤差に応じた電圧を発生させる。抵抗124の誤差
応じた電圧は、PWMコンパレータ128の反転入力端
子に印加され、非反転入力端子に印加されている三角波
Tと比較されることにより、スイッチング制御信号SS
となる。スイッチング制御信号SSは、駆動回路126
で増幅されてコンバータ110をスイッチング制御す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スイッチング電源回路にあっては、コンバータ110か
らの出力直流電圧VO を制御回路120に取り込み、こ
れを基にコンバータ110をスイッチング制御するもの
であるため、コンバータ110の入力電圧Ei の急激な
変化に対して応答が遅く、瞬時の入力電圧Ei の変動に
伴う出力電圧VOの瞬時変動量が大きくなってしまうと
いう問題点があった。
【0007】本発明は、上述した問題点を解消し、コン
バータの入力電圧の変動があっても、これに応答できる
スイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、入力電圧をスイッチング制御信号によってスイッチ
ングして直流電圧を得るコンバータと、コンバータの出
力直流電圧を取り込み、直流電圧から得た誤差信号をP
WMコンパレータに与えてスイッチング制御信号を生成
する制御回路とを備えたスイッチング電源回路におい
て、制御回路は、(イ)出力直流電圧を分圧する抵抗体
と、(ロ)抵抗体からの直流電圧の分圧から誤差増幅す
るシャントレギュレータと、(ハ)このシャントレギュ
レータで発光ダイオードが駆動され、発光ダイオードの
発光量に応じて動作する受光トランジスタからなるフォ
トカプラと、(ニ)受光トランジスタのインピーダンス
の変化を誤差信号に応じた信号にする負荷抵抗と、
(ホ)コンバータの入力端子間に接続した直列抵抗体
と、(へ)この直列抵抗体の分圧電圧を負荷抵抗に導く
コンデンサとを備え入力電圧の変動を負荷抵抗に発生す
る信号に反映する補正手段と、(ト)負荷抵抗の信号と
三角波とを比較してスイッチング制御信号を形成するP
WMコンパレータとを具備することを特徴としている。
【0009】
【0010】
【0011】本発明のスイッチング電源回路では、コン
バータの出力直流電圧から得た誤差信号をPWMコンパ
レータの入力端子に供給されている部分に、コンバータ
に入力される入力電圧の変動を検出する補正手段からの
検出信号を与えて、誤差信号を補正し、これにより、入
力電圧の変動がコンバータの出力直流電圧に現れないよ
うにしている。
【0012】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0013】図1は、本発明のスイッチング電源回路の
実施例を示すブロック図である。この図に示すスイッチ
ング電源回路は、コンバータ10と、制御回路20とか
らなる。
【0014】ここで、コンバータ10は、入力電圧Ei
を制御回路20からのスイッチング制御信号Ss によ
り、入力電圧Ei をスイッチングして一定の直流電圧V
O を出力できるようになっている。制御回路20は、入
力電圧Ei と直流電圧VO とを取り込み、直流電圧VO
を誤差増幅して誤差信号を得るとともに、入力電圧Ei
の変動を誤差信号に反映させた結果に応じてスイッチン
グ制御信号Ss を生成している。また、制御回路20
は、生成したスイッチング制御信号Ss でコンバータ1
0を制御している。
【0015】また、制御回路20は、抵抗21〜24、
シャントレギュレータ25、コンデンサ26、フォトカ
プラ27、PWMコンパレータ28、駆動回路29を備
え、次のように構成されている。抵抗21,22の直列
体はコンバータ10の出力端子間に接続されており、そ
の接続点がシャントレギュレータ25の入力端子に接続
されている。シャントレギュレータ25は、フォトカプ
ラ27の発光ダイオードLEDとカソード同士を接続し
おり、そのカソードをコンデンサ26を介してシャン
トレギュレータ25の入力端子に接続している。シャン
トレギュレータ25のアノードは接地されている。ま
た、フォトカプラ27の発光ダイオードLEDのアノー
ドは、抵抗23を介してコンバータ10の非接地側出力
端子に接続されている。シャントレギュレータ25は、
上記の直流電圧Oと基準電圧との誤差増幅をし、フォ
トカプラ27の発光ダイオードLEDに流す電流を制御
する。
【0016】フォトカプラ27の受光トランジスタPT
r は、そのコレクタを電源Vccに接続し、そのエミッタ
を負荷抵抗24を介して接地している。また、受光トラ
ンジスタPTr のエミッタは、PWMコンパレータ28
の反転入力端子に接続されている。また、PWMコンパ
レータ28の非反転入力端子には三角波VT が入力され
ている。PWMコンパレータ28の出力端子は、駆動回
路29に接続されている。駆動回路29は、PWMコン
パレータ128からの出力信号を増幅してスイッチング
制御信号Ss として出力する。
【0017】さらに、コンバータ10の入力端子間に
は、抵抗31,32の直列体が接続されている。また、
コンバータ10の入力端子の一方は接地されている。抵
抗31,32の接続点は、コンデンサ33を介して、フ
ォトカプラ127の発光ダイオードLEDのエミッタと
負荷抵抗24の接続点に接続されている。
【0018】なお、コンデンサ26は位相補正用に使用
され、抵抗23はフォトカプラ27の発光ダイオードL
EDの電流制限用として使用され、かつ負荷抵抗24は
フォトカプラ27の受光トランジスタPTr の電流制限
用に使用される。
【0019】このような構成の実施例の動作について図
1を基に、図2および図3を参照して説明する。
【0020】図2は、同スイッチング電源回路の実施例
の通常の電圧調整動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。図3は、同スイッチング電源回路の実施例
における入力電圧Ei の変動があったときの動作を説明
するためのタイミングチャートである。
【0021】まず、入力電圧Ei は、コンバータ10に
おいてスイッチングされて整流、平滑されて電圧変換が
行なわれ、出力直流電圧VO が出力される。この直流電
圧V O は、抵抗21,22で分割されて、シャントレギ
ュレータ25に入力されて誤差増幅され、フォトカプラ
27の発光ダイオードLEDの電流を変化させ、フォト
カプラ27の受光トランジスタPTr のコレクタ・エミ
ッタ間のインピーダンスを変化させる。このフォトカプ
ラ27の受光トランジスタPTr のエミッタ電圧によっ
て、PWMコンパレータ28は、三角波VT と比較され
る。これによって、駆動回路29のオン時間を変化させ
て出力直流電圧VO の制御を行う。
【0022】すなわち、制御回路20では、コンバータ
10の出力直流電圧VO がシャントレギュレータ25で
誤差増幅されて、その誤差信号に応じてフォトカプラ2
7の発光ダイオードLEDに流す電流を変化させて発光
量を変化させると、フォトカプラ27の受光トランジス
タPTr のインピーダンスが変化する。これにより、P
WMコンパレータ28の反転入力端子に入力される電圧
sが誤差信号に応じて変動し、図2の実線や破線のよ
うに変動することになる。この電圧Vsの変動でPWM
コンパレータ28の出力信号は、オン時間TONが実線や
破線のように変化することになる。
【0023】次に、入力電圧Ei が、例えば図3(a)
に示すように、時刻t11において瞬時に上昇したとす
る。この場合、抵抗31、32およびコンデンサ33の
微分作用により、PWMコンパレータ28の反転入力端
子に印加されている電圧Vsは瞬時に上昇し、この時刻
11以降緩やかに低下してゆくことになる。すると、入
力端子電圧Vsは、PWMコンパレータ28の非反転入
力端子に入力されている三角波VT と、PWMコンパレ
ータ28において比較されて、PWMコンパレータ28
の出力が、時刻t12〜t13でオン幅が一番狭くなり、時
刻t14〜t15で次にオン幅が狭くなり、時刻t14〜t15
以降は入力電圧Ei の影響がなくなることが分かる。こ
のようなスイッチング制御信号Ss がコンバータ10に
入力されるため、コンバータ10からの出力直流電圧V
O の瞬時上昇を抑えることができることになる。
【0024】なお、図示しないが、瞬時に入力電圧Ei
が低下するような場合には、上述とは逆にPWMコンパ
レータ28のオン幅が広くなり、コンバータ10の出力
直流電圧VO の瞬時低下を抑えることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンバータへの入力電圧をPWMコンパレータに入力する
誤差信号に応じた信号に反映させることにより、入力電
圧の瞬時変動を直接検出することができるため、コンバ
ータへの入力電圧の瞬時変動に伴うコンバータからの出
力電圧の瞬時変動量を低減することができる。しかも本
発明では、コンバータの入力端子間に直列抵抗体を配置
し、この直列抵抗体の分圧電圧をコンデンサを介して負
荷抵抗に導くようにして、入力電圧の変動を負荷抵抗に
発生する信号に反映するようにした補正手段を設けてい
る。このため、コンバータに入力する電圧が瞬時に上昇
したり下降したような場合に、コンバータからの出力電
圧がこれに伴って瞬時に上昇したり下降することがない
という効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチング電源回路の一実施例を示
す回路図である。
【図2】同実施例の出力直流電圧の変動に対する動作を
説明するために示したタイミングチャートである。
【図3】同実施例の入力電圧の変動に対する動作を説明
するために示したタイミングチャートである。
【図4】従来のスイッチング電源回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
10 コンバータ 20 制御回路 21、22、23、31、32 抵抗 24 負荷抵抗 25 シャントレギュレータ 26 コンデンサ 27 フォトカプラ 28 PWMコンパレータ 29 駆動回路 33 コンデンサ LED 発光ダイオード PTr 受光トランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧をスイッチング制御信号によっ
    てスイッチングして直流電圧を得るコンバータと、コン
    バータの出力直流電圧を取り込み、前記直流電圧から得
    た誤差信号をPWMコンパレータに与えてスイッチング
    制御信号を生成する制御回路とを備えたスイッチング電
    源回路において、 前記制御回路は、出力直流電圧を分圧する抵抗体と、抵
    抗体からの直流電圧の分圧から誤差増幅するシャントレ
    ギュレータと、このシャントレギュレータで発光ダイオ
    ードが駆動され、発光ダイオードの発光量に応じて動作
    する受光トランジスタからなるフォトカプラと、受光ト
    ランジスタのインピーダンスの変化を誤差信号に応じた
    信号にする負荷抵抗と、前記コンバータの入力端子間に
    接続した直列抵抗体と、この直列抵抗体の分圧電圧を前
    記負荷抵抗に導くコンデンサとを備え前記入力電圧の変
    動を負荷抵抗に発生する信号に反映する補正手段と、前
    記負荷抵抗の信号と三角波とを比較してスイッチング制
    御信号を形成するPWMコンパレータとを具備すること
    を特徴とするスイッチング電源回路。
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