JP3198215B2 - スイッチング電源装置およびその電力供給方法 - Google Patents
スイッチング電源装置およびその電力供給方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源装置お
よびその電力供給方法に関する。
よびその電力供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種のスイッチング電源装
置として昇降圧型チョッパ回路を用いたスイッチング電
源装置が知られている。図７は従来のスイッチング電源
装置の昇降圧型チョッパ回路の構成を示す回路図であ
る。この昇降圧型チョッパ回路はパワーＭＯＳＦＥＴＱ
１ａ、ダイオードＤ１ａおよびチョークコイルＬ１ａか
ら降圧回路を構成し、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２ａ、ダイ
オードＤ２ａおよびチョークコイルＬ１ａから昇圧回路
を構成する。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａのゲー
トには制御回路（図示せず）が接続されており、制御回
路（図示せず）からチョッパ信号を入力することにより
パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａは同時にスイッチン
グ動作を行なう。
置として昇降圧型チョッパ回路を用いたスイッチング電
源装置が知られている。図７は従来のスイッチング電源
装置の昇降圧型チョッパ回路の構成を示す回路図であ
る。この昇降圧型チョッパ回路はパワーＭＯＳＦＥＴＱ
１ａ、ダイオードＤ１ａおよびチョークコイルＬ１ａか
ら降圧回路を構成し、パワーＭＯＳＦＥＴＱ２ａ、ダイ
オードＤ２ａおよびチョークコイルＬ１ａから昇圧回路
を構成する。パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａのゲー
トには制御回路（図示せず）が接続されており、制御回
路（図示せず）からチョッパ信号を入力することにより
パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａは同時にスイッチン
グ動作を行なう。
【０００３】チョッパ信号によってパワーＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１ａ、Ｑ２ａがオンしている期間は経路ｉ1ａにした
がって電流が流れることによりチョークコイルＬ１ａに
エネルギーが蓄積される。つづいて、チョッパ信号によ
ってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａがオフしている
期間はチョークコイルＬ２に蓄積されたエネルギーが経
路ｉ2ａにしたがって電解コンデンサＣ２ａに充電され
つつ出力側に供給される。これにより、設定された出力
電圧ＶOUTを得ることができる。
Ｑ１ａ、Ｑ２ａがオンしている期間は経路ｉ1ａにした
がって電流が流れることによりチョークコイルＬ１ａに
エネルギーが蓄積される。つづいて、チョッパ信号によ
ってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａがオフしている
期間はチョークコイルＬ２に蓄積されたエネルギーが経
路ｉ2ａにしたがって電解コンデンサＣ２ａに充電され
つつ出力側に供給される。これにより、設定された出力
電圧ＶOUTを得ることができる。
【０００４】また、制御回路（図示せず）は出力電圧Ｖ
OUTをモニタしており、出力端子に接続された負荷によ
って出力電流が大きく出力電圧ＶOUTが低下するとき
は、チョッパ信号のデューティー比を大きく設定してチ
ョークに蓄積されるエネルギーを増やすことにより電流
供給を賄う。
OUTをモニタしており、出力端子に接続された負荷によ
って出力電流が大きく出力電圧ＶOUTが低下するとき
は、チョッパ信号のデューティー比を大きく設定してチ
ョークに蓄積されるエネルギーを増やすことにより電流
供給を賄う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スイッチング電源装置は以下に掲げる問題により、尚一
層の改善が要望されていた。すなわち、昇降圧型チョッ
パ回路は入力する電源電圧が設定電圧より大きいときは
パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、ダイオードＤ１ａおよびチ
ョークコイルＬ１ａからなる降圧回路によって電源電圧
を降圧し、入力する電源電圧が設定電圧より小さいとき
はパワーＭＯＳＦＥＴＱ２ａ、ダイオードＤ２ａおよび
チョークコイルＬ１ａからなる昇圧回路によって電源電
圧を昇圧するが、いずれのときにおいてもチョッパ信号
によってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａの双方が常
にスイッチング動作を行っていた。
スイッチング電源装置は以下に掲げる問題により、尚一
層の改善が要望されていた。すなわち、昇降圧型チョッ
パ回路は入力する電源電圧が設定電圧より大きいときは
パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、ダイオードＤ１ａおよびチ
ョークコイルＬ１ａからなる降圧回路によって電源電圧
を降圧し、入力する電源電圧が設定電圧より小さいとき
はパワーＭＯＳＦＥＴＱ２ａ、ダイオードＤ２ａおよび
チョークコイルＬ１ａからなる昇圧回路によって電源電
圧を昇圧するが、いずれのときにおいてもチョッパ信号
によってパワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ２ａの双方が常
にスイッチング動作を行っていた。
【０００６】このため、パワーＭＯＳＦＥＴＱ１ａ、Ｑ
２ａ双方のスイッチング損失およびダイオードＤ１ａ、
Ｄ２ａの順方向降下電圧による損失が発生し、その分だ
けエネルギーの変換効率が悪くなってしまうばかりか、
素子の発熱も問題となっていた。
２ａ双方のスイッチング損失およびダイオードＤ１ａ、
Ｄ２ａの順方向降下電圧による損失が発生し、その分だ
けエネルギーの変換効率が悪くなってしまうばかりか、
素子の発熱も問題となっていた。
【０００７】そこで、本発明は、昇圧回路、降圧回路で
発生するスイッチング損失を低減でき、しかも、電源電
圧が変動しても出力電圧の低下を防ぎ、出力を安定にで
きるスイッチング電源装置およびその電力供給方法を提
供することを目的とする。
発生するスイッチング損失を低減でき、しかも、電源電
圧が変動しても出力電圧の低下を防ぎ、出力を安定にで
きるスイッチング電源装置およびその電力供給方法を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るスイッチング電源装置は、
チョッパ信号によりオンオフする第１のスイッチング素
子を備え、該第１のスイッチング素子の作動により電源
電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、前記チョッパ信
号によりオンオフする第２のスイッチング素子を備え、
該第２のスイッチング素子の作動により前記電源電圧を
前記設定電圧に降圧する降圧回路と、前記電源電圧を検
出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧検出手段で検
出した電圧が第１の電圧より高い場合は、前記降圧回路
に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電圧検出手段で
検出した電圧が第２の電圧より低い場合は、前記昇圧回
路に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電圧検出手段
で検出した電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧の間
である場合は、前記昇圧回路と前記降圧回路とに前記チ
ョッパ信号を出力するチョッパ信号出力選択手段とを備
えたことを特徴とする。
に、本発明の請求項１に係るスイッチング電源装置は、
チョッパ信号によりオンオフする第１のスイッチング素
子を備え、該第１のスイッチング素子の作動により電源
電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、前記チョッパ信
号によりオンオフする第２のスイッチング素子を備え、
該第２のスイッチング素子の作動により前記電源電圧を
前記設定電圧に降圧する降圧回路と、前記電源電圧を検
出する電源電圧検出手段と、前記電源電圧検出手段で検
出した電圧が第１の電圧より高い場合は、前記降圧回路
に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電圧検出手段で
検出した電圧が第２の電圧より低い場合は、前記昇圧回
路に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電圧検出手段
で検出した電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧の間
である場合は、前記昇圧回路と前記降圧回路とに前記チ
ョッパ信号を出力するチョッパ信号出力選択手段とを備
えたことを特徴とする。
【０００９】
【００１０】請求項２に係るスイッチング電源装置の電
力供給方法は、チョッパ信号によりオンオフする第１の
スイッチング素子を備え、該第１のスイッチング素子の
作動により電源電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、
前記チョッパ信号によりオンオフする第２のスイッチン
グ素子を備え、該第２のスイッチング素子の作動により
前記電源電圧を前記設定電圧に降圧する降圧回路とを有
するスイッチング電源装置の電力供給方法であって、前
記電源電圧を検出し、前記検出した電源電圧が第１の電
圧より高い場合は、前記降圧回路に前記チョッパ信号を
出力し、前記検出した電圧が第２の電圧より低い場合
は、前記昇圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記検
出した電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧の間であ
る場合は、前記昇圧回路と前記降圧回路とに前記チョッ
パ信号を出力することを特徴とする。
力供給方法は、チョッパ信号によりオンオフする第１の
スイッチング素子を備え、該第１のスイッチング素子の
作動により電源電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、
前記チョッパ信号によりオンオフする第２のスイッチン
グ素子を備え、該第２のスイッチング素子の作動により
前記電源電圧を前記設定電圧に降圧する降圧回路とを有
するスイッチング電源装置の電力供給方法であって、前
記電源電圧を検出し、前記検出した電源電圧が第１の電
圧より高い場合は、前記降圧回路に前記チョッパ信号を
出力し、前記検出した電圧が第２の電圧より低い場合
は、前記昇圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記検
出した電圧が前記第１の電圧と前記第２の電圧の間であ
る場合は、前記昇圧回路と前記降圧回路とに前記チョッ
パ信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【作用】本願発明の請求項１に係るスイッチング電源装
置は、チョッパ信号出力選択手段により、前記電源電圧
検出手段で検出した電圧が第１の電圧より高い場合は、
前記降圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電
圧検出手段で検出した電圧が第２の電圧より低い場合
は、前記昇圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記電
源電圧検出手段で検出した電圧が前記第１の電圧と前記
第２の電圧の間である場合は、前記昇圧回路と前記降圧
回路とに前記チョッパ信号を出力する。
置は、チョッパ信号出力選択手段により、前記電源電圧
検出手段で検出した電圧が第１の電圧より高い場合は、
前記降圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記電源電
圧検出手段で検出した電圧が第２の電圧より低い場合
は、前記昇圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記電
源電圧検出手段で検出した電圧が前記第１の電圧と前記
第２の電圧の間である場合は、前記昇圧回路と前記降圧
回路とに前記チョッパ信号を出力する。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【実施例】つぎに、本発明のスイッチング電源装置およ
びその電力供給方法の実施例について説明する。
びその電力供給方法の実施例について説明する。
【００１６】［第１実施例］図１はプリンタのモータ駆
動用スイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
スイッチング電源装置は昇降圧型チョッパ回路５から構
成されている。図において、Ｑ１は降圧用のＰチャンネ
ルパワーＭＯＳＦＥＴ、Ｑ２は昇圧用のＮチャンネルパ
ワーＭＯＳＦＥＴ、Ｄ１およびＤ２はショットキダイオ
ード、Ｌ１は昇降圧チョッパ用チョークコイル、ＩＣ１
はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２を直接にドライブでき
るトーテンポール出力段を有したＰＷＭチョッパ用コン
トローラである。
動用スイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
スイッチング電源装置は昇降圧型チョッパ回路５から構
成されている。図において、Ｑ１は降圧用のＰチャンネ
ルパワーＭＯＳＦＥＴ、Ｑ２は昇圧用のＮチャンネルパ
ワーＭＯＳＦＥＴ、Ｄ１およびＤ２はショットキダイオ
ード、Ｌ１は昇降圧チョッパ用チョークコイル、ＩＣ１
はパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２を直接にドライブでき
るトーテンポール出力段を有したＰＷＭチョッパ用コン
トローラである。
【００１７】また、Ｃ１は出力段に設けられた平滑用コ
ンデンサ、Ｌ２、Ｃ２はリップル除去用フィルタ、Ｄ
３、Ｄ４はＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１の電圧
調整用ダイオード、Ｑ５〜Ｑ７はＰチャンネルパワーＭ
ＯＳＦＥＴＱ１のゲート電圧調整用トランジスタであ
る。さらに、ＩＣ２は抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧
を入力し電源電圧ＶBLを検出する電圧検出回路であり、
抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧された入力電圧が設定電圧
より高いときに５Ｖ、低いときに０Ｖを出力する。
ンデンサ、Ｌ２、Ｃ２はリップル除去用フィルタ、Ｄ
３、Ｄ４はＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１の電圧
調整用ダイオード、Ｑ５〜Ｑ７はＰチャンネルパワーＭ
ＯＳＦＥＴＱ１のゲート電圧調整用トランジスタであ
る。さらに、ＩＣ２は抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧
を入力し電源電圧ＶBLを検出する電圧検出回路であり、
抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧された入力電圧が設定電圧
より高いときに５Ｖ、低いときに０Ｖを出力する。
【００１８】抵抗Ｒ５、Ｒ６とトランジスタＱ５は降圧
用ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１の出力調整用で
ある。抵抗Ｒ３、Ｒ４とトランジスタＱ４は昇圧用のＮ
チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の出力調整用であ
る。
用ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１の出力調整用で
ある。抵抗Ｒ３、Ｒ４とトランジスタＱ４は昇圧用のＮ
チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の出力調整用であ
る。
【００１９】Ｑ３は電源電圧ＶBLの入力をスイッチング
するＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴである。
するＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴである。
【００２０】図２は電源電圧ＶBLを発生する電源回路の
構成を示す回路図である。電源回路１００は前述の昇降
圧型チョッパ回路５などに電力を供給するものである。
図において、１はＡＣアダプタ、２はニッケルカドミウ
ム電池パック（ＮｉＣｄ電池パック）である。３はヒュ
ーズ３ａとダイオード３ｂからなる過電流防止回路であ
る。４はヒューズ４ａとＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４ｂからなる逆充電防止回路である。
構成を示す回路図である。電源回路１００は前述の昇降
圧型チョッパ回路５などに電力を供給するものである。
図において、１はＡＣアダプタ、２はニッケルカドミウ
ム電池パック（ＮｉＣｄ電池パック）である。３はヒュ
ーズ３ａとダイオード３ｂからなる過電流防止回路であ
る。４はヒューズ４ａとＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４ｂからなる逆充電防止回路である。
【００２１】電源回路１００の出力である電源電圧ＶBL
を昇降圧型チョッパ回路５に供給する場合において、Ａ
Ｃアダプタ１を商用電源に接続するとＡＣアダプタ１の
出力電圧が２０Ｖ±１Ｖとなるので、電源電圧ＶBLは約
２０Ｖである。また、ＡＣアダプタ１を商用電源に接続
せず、ＮｉＣｄ電池パック２だけが接続されている場合
には、ＮｉＣｄ電池パック２の出力電圧１０［Ｖ］〜１
４［Ｖ］がほぼ電源電圧ＶBLとなる。一方、昇降圧型チ
ョッパ回路５に接続されるプリンタ６のモータ駆動用電
源の設定電圧は１５Ｖである。
を昇降圧型チョッパ回路５に供給する場合において、Ａ
Ｃアダプタ１を商用電源に接続するとＡＣアダプタ１の
出力電圧が２０Ｖ±１Ｖとなるので、電源電圧ＶBLは約
２０Ｖである。また、ＡＣアダプタ１を商用電源に接続
せず、ＮｉＣｄ電池パック２だけが接続されている場合
には、ＮｉＣｄ電池パック２の出力電圧１０［Ｖ］〜１
４［Ｖ］がほぼ電源電圧ＶBLとなる。一方、昇降圧型チ
ョッパ回路５に接続されるプリンタ６のモータ駆動用電
源の設定電圧は１５Ｖである。
【００２２】ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ３のゲ
ートにＬレベル信号を加えると、ＰチャンネルパワーＭ
ＯＳＦＥＴＱ３は導通する。ＰＷＭチョッパ用コントロ
ーラＩＣ１の１７番ピン（ＯＮ／ＯＦＦ）はコントロー
ラとしての動作を決定するもので、１７番ピンの電圧が
Ｌレベルのときには動作を停止し、Ｈレベルのときに動
作を行なう。１７番ピンの電圧を制御するＶＰＯＦＦ信
号をＨレベルにすると、ＰＷＭチョッパ用コントローラ
ＩＣ１は動作を開始する。
ートにＬレベル信号を加えると、ＰチャンネルパワーＭ
ＯＳＦＥＴＱ３は導通する。ＰＷＭチョッパ用コントロ
ーラＩＣ１の１７番ピン（ＯＮ／ＯＦＦ）はコントロー
ラとしての動作を決定するもので、１７番ピンの電圧が
Ｌレベルのときには動作を停止し、Ｈレベルのときに動
作を行なう。１７番ピンの電圧を制御するＶＰＯＦＦ信
号をＨレベルにすると、ＰＷＭチョッパ用コントローラ
ＩＣ１は動作を開始する。
【００２３】電圧検出回路ＩＣ２はＰチャンネルパワー
ＭＯＳＦＥＴＱ３のドレイン電圧を検出し、該検出され
たドレイン電圧が１６．０Ｖより高いか低いかを判別す
る。ＡＣアダプタ１が商用電源に接続されているときに
は電源電圧ＶBLは約２０Ｖでドレイン電圧１６．０Ｖよ
り高いので、電圧検出回路ＩＣ２はＨレベル（５Ｖ）の
信号を出力する。
ＭＯＳＦＥＴＱ３のドレイン電圧を検出し、該検出され
たドレイン電圧が１６．０Ｖより高いか低いかを判別す
る。ＡＣアダプタ１が商用電源に接続されているときに
は電源電圧ＶBLは約２０Ｖでドレイン電圧１６．０Ｖよ
り高いので、電圧検出回路ＩＣ２はＨレベル（５Ｖ）の
信号を出力する。
【００２４】電圧検出回路ＩＣ２の出力がＨレベル（５
Ｖ）となると、ＮＰＮトランジスタＱ４は導通し、ＰＷ
Ｍチョッパ用コントローラＩＣ１の休止期間調整入力端
子ＤＢ２をＬレベル（０Ｖ）にする。
Ｖ）となると、ＮＰＮトランジスタＱ４は導通し、ＰＷ
Ｍチョッパ用コントローラＩＣ１の休止期間調整入力端
子ＤＢ２をＬレベル（０Ｖ）にする。
【００２５】休止期間調整入力端子ＤＢ２は休止期間調
整入力端子ＤＢ１と共に出力端子ＯＵＴ１からのＰＷＭ
信号のデューティ比の限界を電圧レベルで決定するもの
であり、この休止期間調整入力端子ＤＢ２がＬレベル
（０Ｖ）になると、ＰＷＭチョッパ用コントローラＩＣ
１は出力端子ＯＵＴ２からのＰＷＭ信号のデューティ比
を０％に設定し、出力端子ＯＵＴ２をＬレベルのままに
する。
整入力端子ＤＢ１と共に出力端子ＯＵＴ１からのＰＷＭ
信号のデューティ比の限界を電圧レベルで決定するもの
であり、この休止期間調整入力端子ＤＢ２がＬレベル
（０Ｖ）になると、ＰＷＭチョッパ用コントローラＩＣ
１は出力端子ＯＵＴ２からのＰＷＭ信号のデューティ比
を０％に設定し、出力端子ＯＵＴ２をＬレベルのままに
する。
【００２６】出力端子ＯＵＴ２をＬレベルのままである
と、ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２はスイッチン
グ動作を行わず閉じたままで、ＰチャンネルパワーＭＯ
ＳＦＥＴＱ１、チョークコイルＬ１、ショットキダイオ
ードＤ１からなる降圧回路が作動する。
と、ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２はスイッチン
グ動作を行わず閉じたままで、ＰチャンネルパワーＭＯ
ＳＦＥＴＱ１、チョークコイルＬ１、ショットキダイオ
ードＤ１からなる降圧回路が作動する。
【００２７】図３はＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ
１、チョークコイルＬ１、ショットキダイオードＤ１か
らなる降圧回路のスイッチング動作を示す説明図であ
る。出力端子ＯＵＴ１からのチョッパ信号により、Ｐチ
ャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＮ状態になると電
源電圧ＶBLからＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、
チョークコイルＬ１を経由して電流ｉ1が流れ、チョー
クコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。つづいて、Ｐ
チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＦＦ状態になる
とチョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーはショッ
トキダイオードＤ１を含むループにより電流ｉ2として
出力側に流れる。
１、チョークコイルＬ１、ショットキダイオードＤ１か
らなる降圧回路のスイッチング動作を示す説明図であ
る。出力端子ＯＵＴ１からのチョッパ信号により、Ｐチ
ャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＮ状態になると電
源電圧ＶBLからＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、
チョークコイルＬ１を経由して電流ｉ1が流れ、チョー
クコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。つづいて、Ｐ
チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１がＯＦＦ状態になる
とチョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーはショッ
トキダイオードＤ１を含むループにより電流ｉ2として
出力側に流れる。
【００２８】一方、電圧検出回路ＩＣ２の出力がＬレベ
ルである場合（ＮｉＣｄ電池パック）には電圧検出回路
ＩＣ２の出力が０Ｖとなり、ＮＰＮトランジスタＱ５が
導通して休止期間調整入力端子ＤＢ１を０Ｖにする。Ｐ
ＷＭチョッパ用コントローラＩＣ１は出力端子ＯＵＴ１
のデューティ比を０％に設定し、出力端子ＯＵＴ１にＨ
レベル信号を出力する。
ルである場合（ＮｉＣｄ電池パック）には電圧検出回路
ＩＣ２の出力が０Ｖとなり、ＮＰＮトランジスタＱ５が
導通して休止期間調整入力端子ＤＢ１を０Ｖにする。Ｐ
ＷＭチョッパ用コントローラＩＣ１は出力端子ＯＵＴ１
のデューティ比を０％に設定し、出力端子ＯＵＴ１にＨ
レベル信号を出力する。
【００２９】また、電圧検出回路ＩＣ２の出力はインバ
ータを介してトランジスタＱ７、Ｑ８のベースに出力さ
れる。このとき、トランジスタＱ７、Ｑ６がＯＦＦにな
るので、出力端子ＯＵＴ１のＨレベルの出力はカットオ
フされる。また、トランジスタＱ８はこのとき導通する
ので、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１は導通状態
となり、チョークコイルＬ１、ＮチャンネルパワーＭＯ
ＳＦＥＴＱ２、ショットダイオードＤ２からなる昇圧回
路が作動する。
ータを介してトランジスタＱ７、Ｑ８のベースに出力さ
れる。このとき、トランジスタＱ７、Ｑ６がＯＦＦにな
るので、出力端子ＯＵＴ１のＨレベルの出力はカットオ
フされる。また、トランジスタＱ８はこのとき導通する
ので、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１は導通状態
となり、チョークコイルＬ１、ＮチャンネルパワーＭＯ
ＳＦＥＴＱ２、ショットダイオードＤ２からなる昇圧回
路が作動する。
【００３０】図４はチョークコイルＬ１、Ｎチャンネル
パワーＭＯＳＦＥＴＱ２、ショットキダイオードＤ２か
らなる昇圧回路のスイッチング動作を示す説明図であ
る。ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＮ状態の
ときには電源電圧ＶBLからチョークコイルＬ１、Ｎチャ
ンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の経路で電流ｉが流れて
チョークコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。Ｎチャ
ンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＦＦ状態のときには
チョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーがショット
キダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ１あるいは
コイルＬ２、コンデンサＣ２からなるフィルタを介して
出力側に流れ、出力電圧ＶＰＰが発生する。
パワーＭＯＳＦＥＴＱ２、ショットキダイオードＤ２か
らなる昇圧回路のスイッチング動作を示す説明図であ
る。ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＮ状態の
ときには電源電圧ＶBLからチョークコイルＬ１、Ｎチャ
ンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２の経路で電流ｉが流れて
チョークコイルＬ１にエネルギーが蓄積される。Ｎチャ
ンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２がＯＦＦ状態のときには
チョークコイルＬ１に蓄積されたエネルギーがショット
キダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ１あるいは
コイルＬ２、コンデンサＣ２からなるフィルタを介して
出力側に流れ、出力電圧ＶＰＰが発生する。
【００３１】このように、昇降圧型チョッパ回路５に入
力される電源電圧ＶBLに応じて昇圧回路、降圧回路を選
択することで、選択されなかった回路のパワーＭＯＳＦ
ＥＴのスイッチング損失やショットキダイオードの順方
向電圧降下による損失を低減でき、エネルギー変換効率
の高い昇降圧型チョッパ回路を構成することができる。
また、パワーＭＯＳＦＥＴやショットキダイオードの発
熱量を下げることができる。
力される電源電圧ＶBLに応じて昇圧回路、降圧回路を選
択することで、選択されなかった回路のパワーＭＯＳＦ
ＥＴのスイッチング損失やショットキダイオードの順方
向電圧降下による損失を低減でき、エネルギー変換効率
の高い昇降圧型チョッパ回路を構成することができる。
また、パワーＭＯＳＦＥＴやショットキダイオードの発
熱量を下げることができる。
【００３２】尚、本実施例では入力された電源電圧ＶBL
の設定電圧との比較は電圧検出回路ＩＣ２を使用して判
定することとしたが、これに限らず例えばＡ／Ｃアダプ
タ１を商用電源に接続したことを示す信号を用いて昇圧
回路と降圧回路の切替を行なうようにしてもよい。
の設定電圧との比較は電圧検出回路ＩＣ２を使用して判
定することとしたが、これに限らず例えばＡ／Ｃアダプ
タ１を商用電源に接続したことを示す信号を用いて昇圧
回路と降圧回路の切替を行なうようにしてもよい。
【００３３】［第２実施例］図５は第２実施例の昇降圧
型チョッパ回路の構成を示す回路図である。図には、前
記第１実施例の昇降圧型チョッパ回路５０と異なる構成
の要部が示されている。
型チョッパ回路の構成を示す回路図である。図には、前
記第１実施例の昇降圧型チョッパ回路５０と異なる構成
の要部が示されている。
【００３４】第２実施例の昇降圧型チョッパ回路では、
動作開始時の突入電流を下げるために、抵抗Ｒ３、Ｒ４
の間および抵抗Ｒ５、Ｒ６の間にはそれぞれスロースタ
ート用のコンデンサＣ１１、Ｃ１２が設けられている。
電源電圧ＶBLが１６Ｖを横切って変動するときに昇圧回
路、降圧回路が切り替わって新たな動作を開始する際、
コンデンサＣ１１、Ｃ１２によってソフトスタートとな
り、動作開始時の突入電流を下げることができるが、出
力に例えばプリンタの印字動作時のように大きな負荷が
加わると出力電圧ＶPPを維持できずに短い期間に落ちて
しまうことがある。そこで、第２実施例の昇降圧型チョ
ッパ回路は、出力電圧ＶPPの安定化を図ることとした。
動作開始時の突入電流を下げるために、抵抗Ｒ３、Ｒ４
の間および抵抗Ｒ５、Ｒ６の間にはそれぞれスロースタ
ート用のコンデンサＣ１１、Ｃ１２が設けられている。
電源電圧ＶBLが１６Ｖを横切って変動するときに昇圧回
路、降圧回路が切り替わって新たな動作を開始する際、
コンデンサＣ１１、Ｃ１２によってソフトスタートとな
り、動作開始時の突入電流を下げることができるが、出
力に例えばプリンタの印字動作時のように大きな負荷が
加わると出力電圧ＶPPを維持できずに短い期間に落ちて
しまうことがある。そこで、第２実施例の昇降圧型チョ
ッパ回路は、出力電圧ＶPPの安定化を図ることとした。
【００３５】すなわち、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥ
ＴＱ３が導通したときに、電源電圧ＶBLが１６Ｖ以上で
あれば電圧検出回路ＩＣ３は５Ｖを出力するように抵抗
Ｒ９、Ｒ１０の分割比を設定している。また、電源電圧
ＶBLが１４Ｖ以上のときに電圧検出回路ＩＣ４は５Ｖを
出力するように抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分割比を設定して
いる。
ＴＱ３が導通したときに、電源電圧ＶBLが１６Ｖ以上で
あれば電圧検出回路ＩＣ３は５Ｖを出力するように抵抗
Ｒ９、Ｒ１０の分割比を設定している。また、電源電圧
ＶBLが１４Ｖ以上のときに電圧検出回路ＩＣ４は５Ｖを
出力するように抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の分割比を設定して
いる。
【００３６】したがって、入力電圧ＶBLが１５Ｖの±１
Ｖの範囲内の入力電圧幅では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ
１、Ｑ２が同時に動作する昇降圧動作を行なうことで出
力の安定化を図る。電源電圧ＶBLが１６Ｖ以上では降圧
回路のみが動作し、１４Ｖ以下では昇圧回路のみが動作
する。
Ｖの範囲内の入力電圧幅では、パワーＭＯＳＦＥＴＱ
１、Ｑ２が同時に動作する昇降圧動作を行なうことで出
力の安定化を図る。電源電圧ＶBLが１６Ｖ以上では降圧
回路のみが動作し、１４Ｖ以下では昇圧回路のみが動作
する。
【００３７】このように、電源電圧ＶBLが１５Ｖ±１Ｖ
の範囲内で昇圧回路および降圧回路の双方を作動させる
ことで、突入電流を低減するためのコンデンサＣ１１、
Ｃ１２を付加した状態で電源電圧ＶBLが変動しても短期
間の出力電圧の低下を防ぎ、出力を安定にできる。
の範囲内で昇圧回路および降圧回路の双方を作動させる
ことで、突入電流を低減するためのコンデンサＣ１１、
Ｃ１２を付加した状態で電源電圧ＶBLが変動しても短期
間の出力電圧の低下を防ぎ、出力を安定にできる。
【００３８】［第３実施例］つぎに、第３実施例の昇降
圧型チョッパ回路について説明する。
圧型チョッパ回路について説明する。
【００３９】図６は第３実施例の昇降圧型チョッパ回路
の構成を示す回路図である。図には前記第１実施例の昇
降圧型チョッパ回路１５０と異なる要部の構成が示され
ている。電圧検出回路ＩＣ５、ＩＣ６は電源電圧ＶBLが
９Ｖ〜２１Ｖの許容電圧範囲内であれば正常に動作を行
うが、電源電圧ＶBLが許容電圧範囲から大きく外れたと
きは発振不良を起こして素子破壊などが発生する可能性
がある。そこで、第３実施例の昇降圧型チョッパ回路で
はこれを保護する機能を付加する。
の構成を示す回路図である。図には前記第１実施例の昇
降圧型チョッパ回路１５０と異なる要部の構成が示され
ている。電圧検出回路ＩＣ５、ＩＣ６は電源電圧ＶBLが
９Ｖ〜２１Ｖの許容電圧範囲内であれば正常に動作を行
うが、電源電圧ＶBLが許容電圧範囲から大きく外れたと
きは発振不良を起こして素子破壊などが発生する可能性
がある。そこで、第３実施例の昇降圧型チョッパ回路で
はこれを保護する機能を付加する。
【００４０】すなわち、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥ
ＴＱ３が導通したときに電源電圧ＶBLが２２Ｖ以上のと
きに電圧検出回路ＩＣ５は５Ｖを出力するよう抵抗Ｒ１
３、抵抗Ｒ１４の分割比を設定している。また、電源電
圧ＶBLが８Ｖ以下のときに電圧検出回路ＩＣ６は５Ｖを
出力するよう抵抗Ｒ１５、Ｒ１６の分割比を設定する。
ＴＱ３が導通したときに電源電圧ＶBLが２２Ｖ以上のと
きに電圧検出回路ＩＣ５は５Ｖを出力するよう抵抗Ｒ１
３、抵抗Ｒ１４の分割比を設定している。また、電源電
圧ＶBLが８Ｖ以下のときに電圧検出回路ＩＣ６は５Ｖを
出力するよう抵抗Ｒ１５、Ｒ１６の分割比を設定する。
【００４１】したがって、電源電圧ＶBLが２２Ｖ以上の
ときに電圧検出回路ＩＣ５は５Ｖを出力してトランジス
タＱ９を導通させ、ＰＷＭチョッパ用コントローラＩＣ
１の１７番ピン（ＯＮ／ＯＦＦ端子）をＬレベルに設定
してチョッパ回路の動作を停止する。また、電源電圧Ｖ
BLが８Ｖ以下のときに電圧検出回路ＩＣ６は０Ｖを出力
し、インバータを介してトランジスタＱ１０を導通さ
せ、同じくチョッパ回路の動作を停止する。
ときに電圧検出回路ＩＣ５は５Ｖを出力してトランジス
タＱ９を導通させ、ＰＷＭチョッパ用コントローラＩＣ
１の１７番ピン（ＯＮ／ＯＦＦ端子）をＬレベルに設定
してチョッパ回路の動作を停止する。また、電源電圧Ｖ
BLが８Ｖ以下のときに電圧検出回路ＩＣ６は０Ｖを出力
し、インバータを介してトランジスタＱ１０を導通さ
せ、同じくチョッパ回路の動作を停止する。
【００４２】電源電圧ＶBLが許容電圧範囲内ついては、
前記第１実施例と同様の動作を行なう。
前記第１実施例と同様の動作を行なう。
【００４３】
【発明の効果】本願の請求項１、２に係る発明によれ
ば、昇圧回路、降圧回路で発生するスイッチング損失を
低減でき、しかも、電源電圧が変動しても出力電圧の低
下を防ぎ、出力を安定にできる。
ば、昇圧回路、降圧回路で発生するスイッチング損失を
低減でき、しかも、電源電圧が変動しても出力電圧の低
下を防ぎ、出力を安定にできる。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【図１】プリンタのモータ駆動用スイッチング電源装置
の構成を示す回路図である。
の構成を示す回路図である。
【図２】電源電圧ＶBLを発生する電源回路の構成を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ１、チョー
クコイルＬ１、ショットキダイオードＤ１からなる降圧
回路のスイッチング動作を示す説明図である。
クコイルＬ１、ショットキダイオードＤ１からなる降圧
回路のスイッチング動作を示す説明図である。
【図４】チョークコイルＬ１、ＮチャンネルパワーＭＯ
ＳＦＥＴＱ２、ショットキダイオードＤ２からなる昇圧
回路のスイッチング動作を示す説明図である。
ＳＦＥＴＱ２、ショットキダイオードＤ２からなる昇圧
回路のスイッチング動作を示す説明図である。
【図５】第２実施例の昇降圧型チョッパ回路の構成を示
す回路図である。
す回路図である。
【図６】第３実施例の昇降圧型チョッパ回路の構成を示
す回路図である。
す回路図である。
【図７】従来のスイッチング電源装置の昇降圧型チョッ
パ回路の構成を示す回路図である。
パ回路の構成を示す回路図である。
５、５０、１５０ … 昇降圧型チョッパ回路 ＩＣ２… 電圧検出回路 ＩＣ１… ＰＷＭチョッパ用コントローラ Ｌ１ … チョークコイル Ｑ１ … ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴ Ｑ２ … ＮチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴＱ２ Ｄ１、Ｄ２ … ショットキダイオード
Claims (2)
- 【請求項１】 チョッパ信号によりオンオフする第１の
スイッチング素子を備え、該第１のスイッチング素子の
作動により電源電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、 前記チョッパ信号によりオンオフする第２のスイッチン
グ素子を備え、該第２のスイッチング素子の作動により
前記電源電圧を前記設定電圧に降圧する降圧回路と、 前記電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、 前記電源電圧検出手段で検出した電圧が第１の電圧より
高い場合は、前記降圧回路に前記チョッパ信号を出力
し、前記電源電圧検出手段で検出した電圧が第２の電圧
より低い場合は、前記昇圧回路に前記チョッパ信号を出
力し、前記電源電圧検出手段で検出した電圧が前記第１
の電圧と前記第２の電圧の間である場合は、前記昇圧回
路と前記降圧回路とに前記チョッパ信号を出力するチョ
ッパ信号出力選択手段とを備えたことを特徴とするスイ
ッチング電源装置。 - 【請求項２】 チョッパ信号によりオンオフする第１の
スイッチング素子を備え、該第１のスイッチング素子の
作動により電源電圧を設定電圧に昇圧する昇圧回路と、
前記チョッパ信号によりオンオフする第２のスイッチン
グ素子を備え、該第２のスイッチング素子の作動により
前記電源電圧を前記設定電圧に降圧する降圧回路とを有
するスイッチング電源装置の電力供給方法であって、 前記電源電圧を検出し、 前記検出した電源電圧が第１の電圧より高い場合は、前
記降圧回路に前記チョッパ信号を出力し、前記検出した
電圧が第２の電圧より低い場合は、前記昇圧回路に前記
チョッパ信号を出力し、前記検出した電圧が前記第１の
電圧と前記第２の電圧の間である場合は、前記昇圧回路
と前記降圧回路とに前記チョッパ信号を出力することを
特徴とするスイッチング電源装置の電力供給方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15939094A JP3198215B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | スイッチング電源装置およびその電力供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15939094A JP3198215B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | スイッチング電源装置およびその電力供給方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089630A JPH089630A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3198215B2 true JP3198215B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=15692744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15939094A Expired - Fee Related JP3198215B2 (ja) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | スイッチング電源装置およびその電力供給方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198215B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4498037B2 (ja) * | 2003-07-11 | 2010-07-07 | セイコーインスツル株式会社 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ制御回路を備えた半導体装置 |
| JP4530709B2 (ja) * | 2004-04-21 | 2010-08-25 | Ｈｏｙａ株式会社 | 一定電圧を供給可能な電源回路 |
| JP5979124B2 (ja) | 2013-12-06 | 2016-08-24 | 株式会社デンソー | スイッチング電源装置、電子装置及び車載装置 |
| US9419551B2 (en) * | 2014-09-17 | 2016-08-16 | Arm Limited | Motor driver and a method of operating thereof |
-
1994
- 1994-06-17 JP JP15939094A patent/JP3198215B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH089630A (ja) | 1996-01-12 |
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