JP3139243B2 - Signal transmission circuit and power supply circuit - Google Patents

Signal transmission circuit and power supply circuit

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JP3139243B2 JP05265282A JP26528293A JP3139243B2 JP 3139243 B2 JP3139243 B2 JP 3139243B2 JP 05265282 A JP05265282 A JP 05265282A JP 26528293 A JP26528293 A JP 26528293A JP 3139243 B2 JP3139243 B2 JP 3139243B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ホトカップラを用いた
信号伝達回路とそれを利用した電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal transmission circuit using a photocoupler and a power supply circuit using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホトカップラは、入力する電気信号を光
信号に変換する発光素子と、該光信号を受光して電気信
号に変換して出力する受光素子とが一体となった信号伝
達デバイスであり、入力側と出力側とを電気的に絶縁し
て信号のみを伝達することができるので、一次側と二次
側との電気的絶縁がが要求される電源回路のフィードバ
ック経路等の信号伝達回路して多用されている。
2. Description of the Related Art A photocoupler is a signal transmitting device in which a light emitting element for converting an input electric signal into an optical signal and a light receiving element for receiving the optical signal, converting the signal into an electric signal, and outputting the same are integrated. A signal transmission circuit such as a feedback path of a power supply circuit in which electrical isolation between the primary side and the secondary side is required because only the signal can be transmitted by electrically insulating the input side and the output side. It has been heavily used.

【0003】ところが、ホトカップラの入力信号に対す
る出力信号の比率である信号伝達率は、発光/受光素子
の変換効率のバラツキや温度特性、経時変化で影響され
一定値ではない。即ち、伝達すべき信号に対する伝達さ
れた信号の大きさは、デバイス毎にまた時間とともに変
化して、信号の値が真の値から変化するという問題があ
る。
However, the signal transmission ratio, which is the ratio of the output signal to the input signal of the photocoupler, is not constant because it is affected by variations in the conversion efficiency of the light emitting / receiving elements, temperature characteristics, and aging. In other words, there is a problem that the magnitude of the transmitted signal with respect to the signal to be transmitted changes from device to device and with time, and the value of the signal changes from the true value.

【0004】例えば、図3に示す如く、フィードバック
制御系の信号伝達回路として、ホトカップラを用いた従
来の電源回路においては、入力する直流入力電圧Vi
は、DC/DCコンバータ1により出力直流電圧Voに
変換され負荷に供給される。誤差検出回路2は、出力直
流電圧Voを設定電圧Vsと比較しその差の電圧を増幅
して誤差電圧ΔVoとして出力する。誤差電圧ΔVo は
ホトカップラ4の一次側に入力する。ホトカップラ4
は、この信号を伝達する。パルス幅制御回路8は伝達さ
れた誤差電圧ΔVo ' に基づいて、デューテイが変化す
る制御パルスを生成して、DC/DCコンバータ1に印
加する。DC/DCコンバータ1はこの制御信号に基づ
いて、出力直流電圧Vo が設定電圧Vs に等しくなるよ
うに制御される。
For example, as shown in FIG. 3, in a conventional power supply circuit using a photocoupler as a signal transmission circuit of a feedback control system, an input DC input voltage Vi is input.
Is converted into an output DC voltage Vo by the DC / DC converter 1 and supplied to the load. The error detection circuit 2 compares the output DC voltage Vo with the set voltage Vs, amplifies the difference, and outputs the amplified voltage as an error voltage ΔVo. The error voltage ΔVo is input to the primary side of the photocoupler 4. Photo coupler 4
Transmits this signal. The pulse width control circuit 8 generates a control pulse whose duty changes based on the transmitted error voltage ΔVo ′, and applies the control pulse to the DC / DC converter 1. The DC / DC converter 1 is controlled based on the control signal so that the output DC voltage Vo becomes equal to the set voltage Vs.

【0005】このように、誤差電圧のフィードバック経
路にホトカップラを用いているので、前述の如くその信
号伝達率が変化すると誤差電圧が正しく伝達されず、出
力直流電圧Voが変化してしまうという問題があった。
As described above, since the photocoupler is used in the feedback path of the error voltage, if the signal transmission rate changes as described above, the error voltage is not correctly transmitted, and the output DC voltage Vo changes. there were.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上の如く、フォトカ
ップラの伝達率が変化すると伝達される信号の大きさが
変化して、伝達が正しく行われなくなり、またそれを用
いた電源回路では出力電圧が変化してしまうという問題
があった。
As described above, when the transmission rate of the photocoupler changes, the magnitude of the transmitted signal changes, and the transmission is not performed correctly. In a power supply circuit using the same, the output voltage is reduced. Was changed.

【0007】本発明は上記問題点に鑑み創出されたもの
で、ホトカップラの信号伝達率の変動を補償して常に正
しい信号伝達を行うことが可能な信号伝達回路を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a signal transmission circuit capable of always performing correct signal transmission while compensating for fluctuations in the signal transmission rate of a photocoupler.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明のホトカ
ップラを用いた信号伝達回路の構成図、図2は本発明の
電源回路の実施例構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a signal transmission circuit using a photocoupler of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a power supply circuit of the present invention.

【0009】上記問題点を解決するため、本発明の信号
伝達回路は、図1に示す如く、伝達すべき直流信号ΔV
oに振幅が一定の交流信号voを加算する加算回路手段
3と、該加算回路手段の出力が入力し、入力に対応する
出力信号を出力するホトカップラ4と、該ホトカップラ
4の出力信号を直流成分と交流成分とに分離する信号分
離手段5と、該分離された交流成分の振幅を求める振幅
検出手段6と、該交流成分の振幅で直流成分の大きさを
割ったものを伝達された直流信号として出力する割算回
路手段7とを有して構成され、また本発明の電源回路
は、図2に示す如く、入力直流電圧を出力直流電圧に変
換して負荷に供給するDC/DCコンバータ手段1と、
前記出力直流電圧と基準電圧とを比較して、両者の差の
電圧に対応する誤差電圧を生成する誤差電圧検出手段2
と、前記誤差電圧が入力し、該誤差電圧が小さくなる方
向に前記DC/DCコンバータ手段の出力直流電圧が変
化するように該DC/DCコンバータ手段を制御する制
御信号を生成するパルス幅制御回路手段8とを有する電
源回路において、前記誤差電圧検出手段2から前記パル
ス幅制御回路手段8へ誤差電圧を伝達する信号伝達回路
として、上記のホトカップラを用いた信号伝達回路を用
いて構成する。
In order to solve the above problem, a signal transmission circuit according to the present invention, as shown in FIG.
o, an adder circuit means 3 for adding an AC signal vo having a constant amplitude to o, a photocoupler 4 to which an output of the adder circuit means is input, and which outputs an output signal corresponding to the input; and an output signal of the photocoupler 4 Signal separating means 5 for separating the AC component into an AC component, amplitude detecting means 6 for determining the amplitude of the separated AC component, and a DC signal transmitted by dividing the magnitude of the DC component by the amplitude of the AC component. The power supply circuit according to the present invention, as shown in FIG. 2, comprises a DC / DC converter for converting an input DC voltage into an output DC voltage and supplying the output DC voltage to a load. 1 and
An error voltage detecting means for comparing the output DC voltage with a reference voltage and generating an error voltage corresponding to the difference voltage between the two.
And a pulse width control circuit for generating a control signal for controlling the DC / DC converter so that the error voltage is input and the output DC voltage of the DC / DC converter changes in a direction in which the error voltage decreases. In the power supply circuit having the means 8, the signal transmission circuit for transmitting the error voltage from the error voltage detection means 2 to the pulse width control circuit means 8 is configured using the signal transmission circuit using the above-described photocoupler.

【0010】[0010]

【作用】ホトカップラの信号伝達率が変化すると、伝達
されるべき直流信号と重畳された一定振幅の交流信号と
も同じ影響を受ける。
When the signal transmission rate of the photocoupler changes, the DC signal to be transmitted and the AC signal having a constant amplitude superimposed thereon have the same effect.

【0011】今、伝達すべき直流電圧をΔVo とし、ホ
トカップラの当初の伝達率αが、経時変化等によりα'
に変化したとする。伝達回路の出力の正しい値(当初の
値)は、K・αΔVo /αvo =K・ΔVo /vo (こ
こでKは出力直流電圧を伝達すべき直流電圧と同じレベ
ルにするための一定の係数であり、重畳される交流電圧
の振幅に関係する係数)であり、変化後の値はK・α'
ΔVo /α' vo =K・ΔVo /vo となり、ホトカッ
プラの伝達係数が変化しても伝達されて出力される直流
電圧の値は当初の値と同じであることがわかる。
Now, the DC voltage to be transmitted is ΔV o, and the initial transmissivity α of the photocoupler is α ′
Is changed to Correct value of the output of the transmission circuit (initial value) is, K · αΔV o / αv o = K · ΔV o / v o ( where K is to the same level as the DC voltage to be transmitted to the output DC voltage This coefficient is a constant coefficient and is a coefficient relating to the amplitude of the superimposed AC voltage), and the value after the change is K · α ′.
ΔV o / α ′ v o = K · ΔV o / v o , indicating that the value of the DC voltage transmitted and output is the same as the initial value even if the transfer coefficient of the photocoupler changes.

【0012】[0012]

【実施例】以下添付図面により本発明の実施例を説明す
る。図2は本発明の電源回路の実施例構成図であり、フ
ィードバック制御系に本発明の信号伝達回路を用いたも
のが示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a block diagram of a power supply circuit according to an embodiment of the present invention, in which a signal transmission circuit according to the present invention is used in a feedback control system.

【0013】図2において、1はDC/DCコンバータ
で、入力直流電圧Viを出力直流電圧Vo に変換して図
示せぬ負荷に供給する。2は誤差電圧検出部で、出力直
流電圧Vo が入力し、予め設定されている設定電圧Vs
との差の電圧を求めて増幅し、直流の誤差電圧ΔVoとし
て出力する。3は加算回路であり、直流誤差電圧ΔVo
に、一定振幅の交流電圧voが加算されて重畳される。こ
の加算回路3の出力ΔVo +vo はホトカップラ4によ
り伝達される。5は信号分離部で、ローパスフィルタ51
と、ハイパスフィルタ52とからなり、ホトカップラによ
り伝達された信号を、直流成分Vo ' と交流成分vo' と
に分離する。ピーク整流回路よりなる振幅検出部6は交
流成分vo' の振幅を検出する。割り算回路7は、伝達さ
れた直流成分ΔVo' を交流成分vo' で割る。そして
結果として誤差電圧K・ΔVo' /vo' =K・ΔVo
/vo を出力する。
In FIG. 2, a DC / DC converter 1 converts an input DC voltage Vi into an output DC voltage Vo and supplies it to a load (not shown). Reference numeral 2 denotes an error voltage detection unit to which an output DC voltage Vo is input and a preset set voltage Vs is set.
Is obtained and amplified, and output as a DC error voltage ΔVo. Reference numeral 3 denotes an adder circuit, which has a DC error voltage ΔVo
And an AC voltage vo having a constant amplitude is added and superimposed. The output ΔVo + vo of the adding circuit 3 is transmitted by the photocoupler 4. 5 is a signal separation unit, which is a low-pass filter 51.
And a high-pass filter 52, and separates the signal transmitted by the photocoupler into a DC component Vo ′ and an AC component vo ′. An amplitude detector 6 composed of a peak rectifier circuit detects the amplitude of the AC component vo '. The dividing circuit 7 divides the transmitted DC component ΔVo ′ by the AC component vo ′. And as a result the error voltage K · ΔVo '/ vo' = K · ΔV o
/ V o is output.

【0014】この回路は、ゲートが交流成分の振幅v
o' で制御され線形領域で動作するMOSFET 71 を
帰還抵抗として、また抵抗R1を接地抵抗として用いたオ
ペアンプ72により、等化的に実現される。即ち、MOSFET
のドレイン・ゲート間抵抗をRfとすると、直流成分Vo
' に対する可変増幅手段の増幅度は (1+Rf/R1)に比
例し、かつRfは交流成分の振幅vo' に逆比例するの
で、Rf/R1 を1より十分大きく設定すれば、小信号動作
としてみれば、交流成分の振幅で直流成分を割ったもの
に比例する出力が得られる。
In this circuit, the gate has an amplitude v of an AC component.
This is realized in an equalized manner by an operational amplifier 72 using a MOSFET 71 controlled in o 'and operating in a linear region as a feedback resistor and a resistor R1 as a ground resistor. That is, MOSFET
If the resistance between the drain and the gate of R is Rf, the DC component Vo
The amplification degree of the variable amplifying means for 'is proportional to (1 + Rf / R1), and Rf is inversely proportional to the amplitude vo of the AC component. For example, an output proportional to the DC component divided by the AC component amplitude is obtained.

【0015】8はパルス幅制御回路で、一定周波数の制
御パルスを発生してDC/DCコンバータ1を制御する
ものであり、入力する誤差電圧に対応して制御パルスの
デューティ比を変化させることにより、DC/DCコン
バータ1の出力電圧Vo が、設定電圧Vsになるように
制御する。
Reference numeral 8 denotes a pulse width control circuit which generates a control pulse having a constant frequency to control the DC / DC converter 1, and changes the duty ratio of the control pulse in accordance with the input error voltage. , The output voltage Vo of the DC / DC converter 1 is controlled to the set voltage Vs.

【0016】このように構成することにより、ホトカッ
プラの伝達率が減少しても、同一誤差電圧に対しては常
に同じ値が伝達されるので、DC/DCコンバータ1の
出力直流電圧Voは変化せず安定となる。またホトカッ
プラ個々のバラツキや温度変動により、伝達率が変化し
ても同様に、直流出力電圧Vo は一定となる。
With this configuration, even if the transmission rate of the photocoupler decreases, the same value is always transmitted for the same error voltage, so that the output DC voltage Vo of the DC / DC converter 1 varies. Be stable. Similarly, the DC output voltage Vo is constant even if the transmissivity changes due to variations in the photocouplers and temperature fluctuations.

【0017】なお伝達すべき信号が周波数foの交流信号
の場合の伝達回路を場合には、伝達すべき交流信号と周
波数帯域が異なる周波数fsを有する一定振幅の交流信号
vo(リファレンス成分) を、加算回路で重畳するととも
に、信号分離部では、周波数fo のバンドエリミネーシ
ョンフィルタで伝達すべき信号成分を、また周波数fsの
バンドパスフィルタでリファレンス成分をそれぞれ取出
す。そして、振幅検出部でリファレンス成分の振幅を検
出して、割り算回路で、リファレンス成分の振幅でバン
ドエリミネーションフィルタが出力する周波数fo の交
流成分を割ることにより、ホトカップラの伝達効率の変
化を補償することができる。
In the case of a transmission circuit in which the signal to be transmitted is an AC signal having a frequency fo, a constant amplitude AC signal having a frequency fs having a frequency band different from that of the AC signal to be transmitted is provided.
vo (reference component) is superimposed by an adder circuit, and a signal separation unit extracts a signal component to be transmitted by a band elimination filter of frequency fo and a reference component by a band pass filter of frequency fs. The amplitude detector detects the amplitude of the reference component, and the divider divides the AC component of the frequency fo output by the band elimination filter by the amplitude of the reference component to compensate for the change in the transmission efficiency of the photocoupler. be able to.

【0018】この伝達回路を電源回路のフィードバック
経路に用いることができることは勿論である。
Of course, this transmission circuit can be used for the feedback path of the power supply circuit.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、ホト
カップラが劣化し、ホトカップラの出力が劣化前の真の
値より小さくなっても、正確な信号伝達が可能となり、
また、部品個々のバラツキ・温度変動による伝達率に差
が生じてもその影響を小さくすることが可能となる。
As described above, according to the present invention, even if the photocoupler deteriorates and the output of the photocoupler becomes smaller than the true value before the deterioration, accurate signal transmission becomes possible.
Further, even if there is a difference in the transmission rate due to the variation and the temperature variation of each part, the influence can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のホトカップラを用いた信号伝達回路
の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a signal transmission circuit using a photocoupler of the present invention.

【図2】 本発明の電源回路の実施例構成図FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of a power supply circuit according to the present invention.

【図3】 従来の電源回路の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional power supply circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…DC/DCコンバータ、2…誤差電圧検出部、3…
加算回路、4…ホトカップラ、5…信号分離部、6…振
幅検出回路、7…割り算回路、8…パルス幅制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC / DC converter, 2 ... Error voltage detection part, 3 ...
Addition circuit, 4 photocoupler, 5 signal separation unit, 6 amplitude detection circuit, 7 division circuit, 8 pulse width control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 幸路 福岡県福岡市博多区博多駅前3丁目22番 8号 富士通九州ディジタル・テクノロ ジ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−42213(JP,A) 特開 平5−219734(JP,A) 特開 昭61−287319(JP,A) 特開 平1−114761(JP,A) 特開 昭63−198581(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/10 H02M 3/00 H03K 17/78 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Sachiji Yamaguchi 3-22-8 Hakata Ekimae, Hakata-ku, Fukuoka, Fukuoka Prefecture Inside Fujitsu Kyushu Digital Technology Co., Ltd. (56) References JP-A-63-42213 (JP) JP-A-5-219734 (JP, A) JP-A-61-287319 (JP, A) JP-A-1-147661 (JP, A) JP-A-63-198581 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G05F 1/10 H02M 3/00 H03K 17/78

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 伝達すべき直流信号に振幅が一定の交流
信号を重畳する加算回路手段と、 該加算回路手段の出力を入力とするホトカップラと、 該ホトカップラの出力を直流成分と交流成分とに分離す
る信号分離手段と、 該分離された交流成分の振幅を求める振幅検出手段と、 該交流成分の振幅で該直流成分の大きさを割ったもの
を、伝達された直流信号として出力する割算回路手段と
を有することを特徴とする信号伝達回路。
And 1. A summing circuit hand stage amplitude into a DC signal to be transmitted is superimposed a constant alternating current signal, and Hotokappu La which receives the output of the adder circuit hand stage, a direct current component output of the Hotokappu La a signal separation means to separate the AC component, the amplitude detection hand stage for determining the amplitude of said separated AC component, those obtained by dividing the magnitude of the DC component with an amplitude of the AC component, which is transmitted DC signal transmission circuit you characterized by having a <br/> a division circuit means to output a signal.
【請求項2】伝達すべき交流信号に振幅が一定で該交流
信号とは周波数が異なる第二の交流信号を重畳する信号
重畳手段と、 該信号重畳手段の出力を入力とするホトカップラと、 該ホトカップラの出力信号を伝達すべき交流信号成分と
第二の交流成分とに分離する信号分離手段と、 該分離された第二の交流成分の振幅で伝達すべき交流成
分を割ったものを、伝達された交流信号として出力する
割算回路手段とを有することを特徴とする信号伝達回
路。
2. An AC signal to be transmitted having a constant amplitude and
A signal on which a second AC signal with a different frequency from the signal is superimposed
Superimposing means, a photocoupler having an output of the signal superimposing means as an input, and an AC signal component to which an output signal of the photocoupler is to be transmitted.
Signal separating means for separating the signal into a second AC component, and an AC component to be transmitted at an amplitude of the separated second AC component.
Output the divided value as a transmitted AC signal
Signal transmission circuit having division circuit means.
Road.
【請求項3】入力直流電圧を出力直流電圧に変換して負
荷に供給するDC/DCコンバータ手段と、 前記出力直流電圧と基準電圧とを比較して、両者の差の
電圧に対応する誤差電圧を生成する誤差電圧検出手段
前記誤差電圧が入力し、該誤差電圧が小さくなる方向に
前記DC/DCコンバータ手段の出力直流電圧が変化す
るように該DC/DCコンバータ手段を制御する制御信
号を生成するパルス幅制御回路手段と前記誤差電圧に振幅が一定の交流信号を重畳する加算回
路手段と、該加算回路手段の出力を入力とするするホト
カップラと、該ホトカップラの出力を誤差電圧成分と交
流成分とに分離する信号分離手段と、該分離された交流
成分の振幅を求める振幅検出手段と、該交流成分の振幅
で該誤差電圧成分の大きさを割ったもの を、伝達された
誤差電圧として出力する割算回路手段とを有し、前記誤
差電圧検出手段から前記パルス幅制御回路手段への誤差
電圧を伝達する信号伝達回路と、を有することを特徴と
する電源回路。
3. An input DC voltage is converted into an output DC voltage and
DC / DC converter means for supplying the load, the output DC voltage and a reference voltage are compared, and the difference between the two is compared.
Error voltage detecting means for generating an error voltage corresponding to the voltage
In the direction in which the error voltage is input and the error voltage decreases.
The output DC voltage of the DC / DC converter changes.
Control signal for controlling the DC / DC converter
Pulse width control circuit means for generating an AC signal having a constant amplitude on the error voltage.
Path means and a photo to which the output of the addition circuit means is input.
The output of the coupler and the photocoupler is exchanged with the error voltage component.
Signal separating means for separating the signal into a stream component and the separated AC
Amplitude detection means for determining the amplitude of the component, and the amplitude of the AC component
The value obtained by dividing the magnitude of the error voltage component by
Dividing circuit means for outputting the error voltage.
Error from difference voltage detection means to the pulse width control circuit means
And a signal transmission circuit for transmitting a voltage.
Power supply circuit.
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JP6111091B2 (en) * 2013-02-25 2017-04-05 ローム株式会社 Power supply device, AC adapter, electronic device, and power supply system
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