JP3294211B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流から直流、ま
たは直流から直流に電力変換するスイッチング電源装置
に関し、詳しくは、高効率かつ高力率で電力変換可能な
スイッチング電源装置に関するものである。The present invention relates to a switching power supply for converting power from AC to DC or from DC to DC, and more particularly to a switching power supply capable of converting power with high efficiency and high power factor.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のスイッチング電源装置として、
図4に示す、いわゆる2コンバータ方式で力率改善対応
型のスイッチング電源装置41(以下、「電源装置4
1」という)が従来から知られている。この電源装置4
1は、例えば、フォワード型DC/DCコンバータであ
って、トランス11を備えている。また、電源装置41
は、トランス11の一次巻線11a側の一次回路に、入
力フィルタおよび例えばダイオードブリッジなどの整流
回路を有する入力回路12と、力率改善用のアクティブ
フィルタ回路で構成され出力側に平滑コンデンサを有す
る昇圧コンバータ13と、例えばFETなどのスイッチ
ング素子を用いたDC/DCコンバータで構成された一
次スイッチング回路14aと、スイッチング制御回路1
5,16と、一次回路および二次回路を互いに絶縁する
と共にフィードバック信号を二次回路側から一次回路側
に伝達する絶縁回路17とを備え、トランス11の二次
巻線11b側の二次回路に、二次整流平滑回路21と、
出力電圧検出回路27とを備えている。2. Description of the Related Art As a switching power supply of this kind,
A switching power supply 41 (hereinafter, referred to as “power supply 4
1 ") is conventionally known. This power supply 4
Reference numeral 1 denotes, for example, a forward type DC / DC converter, which includes a transformer 11. The power supply 41
Is composed of an input circuit 12 having an input filter and a rectifier circuit such as a diode bridge in a primary circuit on a primary winding 11a side of a transformer 11, and an active filter circuit for improving a power factor and having a smoothing capacitor on an output side. A boost converter 13, a primary switching circuit 14a including a DC / DC converter using a switching element such as an FET, and a switching control circuit 1
5, 16 and an insulating circuit 17 for insulating the primary circuit and the secondary circuit from each other and transmitting a feedback signal from the secondary circuit side to the primary circuit side. A secondary rectifying / smoothing circuit 21;
An output voltage detection circuit 27 is provided.
【0003】この電源装置41では、図外の電源スイッ
チが投入されると、入力回路12が、交流電源2から入
力した入力交流VINを全波整流することにより生成した
脈流VR を昇圧コンバータ13に出力すると共に、入力
フィルタによって交流電源2側へのスイッチングノイズ
の漏洩を防止する。次いで、昇圧コンバータ13が、脈
流VR を昇圧させて所定電圧に安定化した昇圧直流電圧
VUDC を生成する。この際に、スイッチング制御回路1
5が、昇圧コンバータ13に出力するスイッチング信号
SS1の周波数またはデューティー比を制御することによ
り、昇圧直流電圧VUDC が所定電圧に安定化され、かつ
交流電源2から流れ込む入力電流IINの電流波形が正弦
波に近似するように、昇圧コンバータ13のスイッチン
グを制御する。また、スイッチング制御回路15は、昇
圧直流電圧VUDC の電圧変化に応じて昇圧コンバータ1
3のスイッチングを制御する際の制御応答速度がある程
度遅い速度(例えば数百mS、制御応答周波数としては
例えば数Hz)に規定されている。このため、昇圧コン
バータ13が昇圧直流電圧VUDC に重畳されているリッ
プル電圧に追従することなくスイッチング制御される結
果、十分な力率改善効果を得ることができる。なお、ス
イッチング制御回路15の制御応答速度が数百μSと速
い場合には、リップル電圧の瞬時値に即応してスイッチ
ング制御が行われるため、入力電流IINの電流波形に多
くの高調波成分が含まれることになる結果、十分な力率
改善効果を得ることができなくなる。In the power supply device 41, when a power switch (not shown) is turned on, the input circuit 12 converts the pulsating current VR generated by full-wave rectification of the input AC VIN input from the AC power supply 2 to the boost converter 13 And the input filter prevents leakage of switching noise to the AC power supply 2 side. Next, the boost converter 13 boosts the pulsating flow VR to generate a boosted DC voltage VUDC stabilized at a predetermined voltage. At this time, the switching control circuit 1
5 controls the frequency or duty ratio of the switching signal SS1 output to the boost converter 13 so that the boosted DC voltage VUDC is stabilized at a predetermined voltage, and the current waveform of the input current IIN flowing from the AC power supply 2 is a sine wave. The switching of the boost converter 13 is controlled so as to approximate The switching control circuit 15 also controls the boost converter 1 according to the voltage change of the boost DC voltage VUDC.
The control response speed at the time of controlling the switching of No. 3 is regulated to a somewhat slow speed (for example, several hundred mS, and the control response frequency is, for example, several Hz). As a result, the switching control of the boost converter 13 is performed without following the ripple voltage superimposed on the boost DC voltage VUDC. As a result, a sufficient power factor improving effect can be obtained. When the control response speed of the switching control circuit 15 is as fast as several hundred μS, the switching control is performed in response to the instantaneous value of the ripple voltage, so that the current waveform of the input current IIN contains many harmonic components. As a result, a sufficient power factor improving effect cannot be obtained.
【0004】次いで、一次スイッチング回路14aが、
スイッチング制御回路16から出力されるスイッチング
信号SS2に従い、トランス11の一次巻線11aを介し
て昇圧直流電圧VUDC をスイッチングする。これによ
り、トランス11の二次巻線11bに電圧が誘起する。
この際に、二次整流平滑回路21が、誘起電圧を整流平
滑することにより、出力電圧VO を生成して装置外部の
負荷回路に出力する。[0004] Next, the primary switching circuit 14a
In accordance with the switching signal SS2 output from the switching control circuit 16, the boost DC voltage VUDC is switched via the primary winding 11a of the transformer 11. As a result, a voltage is induced in the secondary winding 11b of the transformer 11.
At this time, the secondary rectifying / smoothing circuit 21 rectifies and smoothes the induced voltage to generate an output voltage VO and output it to a load circuit outside the device.
【0005】また、出力電圧検出回路27が、出力電圧
VO を検出し、その出力電圧VO の電圧値に基づいてフ
ィードバック信号SFSを絶縁回路17に出力する。次い
で、絶縁回路17が、フィードバック信号SFSに基づい
て生成したフィードバック信号SFPをスイッチング制御
回路16に出力する。この際に、スイッチング制御回路
16は、フィードバック信号SFPに基づいてスイッチン
グ信号SS2の周波数またはデューティー比を制御するこ
とにより、出力電圧VO を定格電圧に安定化する。この
場合、スイッチング制御回路16は、電源投入時や負荷
急変時のような過渡的状態であっても出力電圧VO の電
圧変化に追従して定格電圧に安定化できるように、出力
電圧VO の電圧変化に応じて一次スイッチング回路14
aのスイッチングを制御する際の制御応答速度がある程
度速い速度(例えば数百μS、制御応答周波数としては
例えば数KHz)に規定されている。このため、重畳さ
れるリップル成分が圧縮されつつ出力電圧VO が定格電
圧に安定化される。このように、この電源装置41によ
れば、昇圧コンバータ13および一次スイッチング回路
14aの両スイッチング動作を制御することにより、力
率を改善でき、かつ過渡的状態時においても出力電圧V
O の安定化を図ることができる。An output voltage detecting circuit 27 detects the output voltage VO and outputs a feedback signal SFS to the insulating circuit 17 based on the value of the output voltage VO. Next, the insulating circuit 17 outputs the feedback signal SFP generated based on the feedback signal SFS to the switching control circuit 16. At this time, the switching control circuit 16 stabilizes the output voltage VO to the rated voltage by controlling the frequency or the duty ratio of the switching signal SS2 based on the feedback signal SFP. In this case, the switching control circuit 16 controls the voltage of the output voltage VO so that the output voltage VO can be stabilized at the rated voltage by following the voltage change of the output voltage VO even in a transient state such as when the power is turned on or when the load suddenly changes. Primary switching circuit 14 according to the change
The control response speed at the time of controlling the switching of a is specified to be a relatively high speed (for example, several hundred μS, and the control response frequency is, for example, several KHz). Therefore, the output voltage VO is stabilized at the rated voltage while the superimposed ripple component is compressed. As described above, according to this power supply device 41, the power factor can be improved by controlling both the switching operations of boost converter 13 and primary switching circuit 14a, and output voltage V can be maintained even in a transient state.
O can be stabilized.
【0006】ところが、この電源装置41では、昇圧コ
ンバータ13および一次スイッチング回路14aをスイ
ッチング制御回路15およびスイッチング制御回路16
がそれぞれ制御しているため、複雑な回路構成となるば
かりでなく、部品点数の増加に起因して、製造コストの
上昇や装置の大型化を招いているという問題点がある。
また、昇圧コンバータ13および一次スイッチング回路
14aが独立してスイッチングを行っているため、その
スイッチング周波数によって相互干渉を引き起こすおそ
れがあるという問題点もある。さらに、昇圧コンバータ
13および一次スイッチング回路14aの両者を例えば
90%という高変換効率で作動させることができたとし
ても、両者全体としての変換効率が81%に低下してし
まうため、装置の変換効率の低下を招いているという問
題点もある。このため、図5,6にそれぞれ示す電源装
置51,61が従来から採用されている。なお、本明細
書では、同一の構成要素については同一の符号を付して
重複した説明を省略するものとする。However, in this power supply device 41, boost converter 13 and primary switching circuit 14a are connected to switching control circuit 15 and switching control circuit 16
However, since each of them is controlled, not only the circuit configuration becomes complicated, but also the increase in the number of components causes an increase in manufacturing cost and an increase in the size of the apparatus.
In addition, since the boost converter 13 and the primary switching circuit 14a perform switching independently, there is a problem that mutual interference may be caused by the switching frequency. Furthermore, even if both the boost converter 13 and the primary switching circuit 14a can be operated with a high conversion efficiency of, for example, 90%, the conversion efficiency of both as a whole is reduced to 81%. There is also a problem that it causes a decrease in For this reason, power supply devices 51 and 61 shown in FIGS. 5 and 6, respectively, have been conventionally used. In this specification, the same components will be denoted by the same reference numerals, without redundant description.
【0007】電源装置51は、図5に示すように、電源
装置41における一次スイッチング回路14aに代え
て、例えば電流共振回路方式によってスイッチングを行
う降圧コンバータである一次スイッチング回路14bが
配設されている。この電源装置51では、一次スイッチ
ング回路14bが、昇圧コンバータ13によって生成さ
れた昇圧直流電圧VUDC をFETなどでスイッチングす
ることにより、昇圧直流電圧VUDC に対して所定の比率
で比例する出力電圧VO を生成する。この場合、電流共
振回路方式は、デューティ比を変化させるPWMコント
ロールが原理上困難であるため、スイッチング制御回路
15が、出力電圧検出回路27および絶縁回路17を介
して入力したフィードバック信号SFPに基づいてスイッ
チング信号SS1の周波数またはデューティー比を制御す
ることにより、昇圧コンバータ13によって生成される
昇圧直流電圧VUDC の電圧値を制御し、これにより、出
力電圧VO の安定化が図られている。As shown in FIG. 5, the power supply device 51 is provided with a primary switching circuit 14b which is a step-down converter for performing switching by a current resonance circuit method, for example, instead of the primary switching circuit 14a in the power supply device 41. . In the power supply device 51, the primary switching circuit 14b switches the boosted DC voltage VUDC generated by the boost converter 13 with an FET or the like, thereby generating an output voltage VO proportional to the boosted DC voltage VUDC at a predetermined ratio. I do. In this case, in the current resonance circuit method, it is difficult in principle to perform PWM control for changing the duty ratio. Therefore, the switching control circuit 15 uses the feedback signal SFP input through the output voltage detection circuit 27 and the insulation circuit 17 to control the duty ratio. By controlling the frequency or the duty ratio of the switching signal SS1, the voltage value of the boost DC voltage VUDC generated by the boost converter 13 is controlled, thereby stabilizing the output voltage VO.
【0008】このように、この電源装置51によれば、
一次スイッチング回路14bが電流共振回路方式でスイ
ッチングを行うことにより、スイッチングノイズが小さ
くなるため、入力回路12における内蔵の入力フィルタ
を簡易に構成できるという利点がある。また、スイッチ
ング制御回路15が昇圧コンバータ13に対してスイッ
チング制御するだけでよいため、簡易に構成することが
できる結果、装置の製造コストを低減できると共に装置
の小形化を図ることができる。加えて、電流共振回路方
式は一般的に高効率のため、装置全体としての変換効率
を電源装置41と比較して向上することもできる。As described above, according to the power supply device 51,
Since the primary switching circuit 14b performs switching by the current resonance circuit method, the switching noise is reduced. Therefore, there is an advantage that a built-in input filter in the input circuit 12 can be easily configured. In addition, since the switching control circuit 15 only needs to perform switching control on the boost converter 13, the configuration can be simplified, so that the manufacturing cost of the device can be reduced and the device can be downsized. In addition, since the current resonance circuit method generally has high efficiency, the conversion efficiency of the entire device can be improved as compared with the power supply device 41.
【0009】一方、図6に示す電源装置61は、1コン
バータ方式で構成されており、電源装置41における昇
圧コンバータ13およびスイッチング制御回路15を採
用することなく構成されている。また、電源装置61で
は、力率改善を図るために、入力回路12が、その出力
側に平滑用コンデンサが配設されたコンデンサインプッ
ト方式とは異なり、平滑用コンデンサを用いないで構成
されている。したがって、一次スイッチング回路14b
は、脈流VR を直接スイッチングすることにより、トラ
ンス11の二次巻線11bに電圧を誘起させる。On the other hand, the power supply device 61 shown in FIG. 6 is configured in a one-converter system, and is configured without employing the boost converter 13 and the switching control circuit 15 in the power supply device 41. Further, in the power supply device 61, in order to improve the power factor, the input circuit 12 is configured without using a smoothing capacitor, unlike a capacitor input system in which a smoothing capacitor is provided on the output side. . Therefore, the primary switching circuit 14b
Causes a voltage to be induced in the secondary winding 11b of the transformer 11 by directly switching the pulsating flow VR.
【0010】この電源装置61によれば、1コンバータ
方式のため、スイッチング周波数による相互干渉を防止
することができ、また、簡易に構成できるため、装置の
製造コストの低減、装置の小形化、および装置全体とし
ての変換効率を向上させることができる。According to the power supply device 61, since it is a one-converter system, mutual interference due to the switching frequency can be prevented, and since it can be simply configured, the manufacturing cost of the device can be reduced, and the device can be downsized. The conversion efficiency of the whole device can be improved.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電源装置51,61には、以下の問題点がある。すなわ
ち、電源装置51では、スイッチング制御回路15によ
って昇圧コンバータ13が制御されることによって、出
力電圧VO の安定化が図られている。このため、図7
(a)に示すように、入力交流VINの電圧が急上昇した
ときには、同図(b)に示すように、入力交流VINの実
効電圧VINrms も急上昇する。また、同図(c)に示す
ように、負荷に接続不良などが発生したときには、負荷
電流IO が急激に低下する。これらの場合、この電源装
置51では、出力電圧VO の電圧変化に対するスイッチ
ング制御回路15のスイッチング制御が、力率改善効果
を得るために数百mSの制御応答速度に規定されてい
る。したがって、電源装置51では、出力電圧VO の電
圧変化に瞬時に追従して安定化することができないた
め、同図(d)に示すように、装置の定格電圧Vaに対
して許容範囲の上限値である上限電圧VU を大幅に超え
るオーバーシュート波形や、定格電圧Vaに対して許容
範囲の下限値である下限電圧VL を大幅に低下するアン
ダーシュート波形が出力電圧VO に出現する。この結
果、負荷回路に損害を与えることがあるという問題点が
ある。However, the conventional power supply units 51 and 61 have the following problems. That is, in the power supply device 51, the boosting converter 13 is controlled by the switching control circuit 15, thereby stabilizing the output voltage VO. Therefore, FIG.
As shown in (a), when the voltage of the input AC VIN rises sharply, the effective voltage VINrms of the input AC VIN also rises sharply, as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 3C, when a connection failure or the like occurs in the load, the load current IO sharply decreases. In these cases, in the power supply device 51, the switching control of the switching control circuit 15 with respect to the voltage change of the output voltage VO is regulated to a control response speed of several hundred milliseconds in order to obtain a power factor improving effect. Therefore, the power supply device 51 cannot instantaneously follow the voltage change of the output voltage VO and stabilize. Therefore, as shown in FIG. An overshoot waveform that greatly exceeds the upper limit voltage VU or an undershoot waveform that greatly lowers the lower limit voltage VL that is the lower limit of the allowable range with respect to the rated voltage Va appears in the output voltage VO. As a result, there is a problem that the load circuit may be damaged.
【0012】一方、従来の電源装置61では、脈流VR
のピーク電圧近傍など、瞬時値が大きい電圧範囲のとき
には、出力電圧VO を十分に安定化することができるも
のの、入力回路12に平滑用コンデンサが配設されてい
ないため、入力交流VINの電圧低下時(つまり、脈流V
R の谷間付近の時)には、エネルギーが不十分となる。
この結果、電源装置61には、出力電圧VO を十分に安
定化するのが困難であるという問題点がある。この場
合、入力交流VINの瞬時値が大きいときにコンデンサな
どにエネルギーを蓄積させ、脈流VR の谷間付近のとき
に、そのコンデンサからエネルギーを放出させるという
エネルギー回生方式を採用することは可能ではある。し
かし、かかる場合には、装置の構成が複雑になるという
問題が生じる。On the other hand, in the conventional power supply device 61, the pulsating flow VR
In the voltage range where the instantaneous value is large, for example, near the peak voltage, the output voltage VO can be sufficiently stabilized. However, since the input circuit 12 has no smoothing capacitor, the voltage of the input AC VIN decreases. Time (that is, pulsating flow V
In the vicinity of the valley of R), there is insufficient energy.
As a result, the power supply device 61 has a problem that it is difficult to sufficiently stabilize the output voltage VO. In this case, it is possible to employ an energy regeneration system in which energy is stored in a capacitor or the like when the instantaneous value of the input AC VIN is large, and energy is released from the capacitor near the valley of the pulsating flow VR. . However, in such a case, there is a problem that the configuration of the device becomes complicated.
【0013】また、仮に、エネルギー回生方式によって
出力電圧VO を安定化できた場合であっても、下記の問
題点が生じる。すなわち、一次スイッチング回路14a
の制御応答速度が数百μSと速いため、図7(e)に示
すように、出力電圧VO にリップル電圧が重畳されてい
るときには、そのリップル電圧に素速く追従する。この
ため、入力電流IINの電流波形が、同図(f)に示すよ
うに大きく歪んでしまう結果、力率が0.85程度に悪
化する。この場合、一次スイッチング回路14aのスイ
ッチング制御の制御応答速度を数十mSとやや速い速度
に規定することも考えられる。しかし、かかる場合であ
っても、同図(g)に示すように歪んでしまう結果、力
率が0.9程度に悪化する。このため、従来の電源装置
61には、十分な力率改善効果を期待することができな
いという問題点がある。Further, even if the output voltage VO can be stabilized by the energy regeneration method, the following problems occur. That is, the primary switching circuit 14a
Since the control response speed is as fast as several hundred μS, as shown in FIG. 7 (e), when the ripple voltage is superimposed on the output voltage VO, it follows the ripple voltage quickly. As a result, the current waveform of the input current IIN is greatly distorted as shown in FIG. 3F, and as a result, the power factor deteriorates to about 0.85. In this case, it is conceivable to regulate the control response speed of the switching control of the primary switching circuit 14a to a speed as high as tens of milliseconds. However, even in such a case, the power factor is deteriorated to about 0.9 as a result of distortion as shown in FIG. Therefore, the conventional power supply device 61 has a problem that a sufficient power factor improvement effect cannot be expected.
【0014】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、小形低価格化および高効率化を図り、
しかも、確実な安定化動作および十分な力率改善効果を
保証し得るスイッチング電源装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made to solve such a problem, and has been made to reduce the size and cost and increase the efficiency.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can guarantee a reliable stabilizing operation and a sufficient power factor improving effect.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のスイッチング電源装置は、入力電圧をスイ
ッチングすることにより出力電圧を生成するためのスイ
ッチング部と、出力電圧の電圧を検出すると共にその検
出電圧に基づいてスイッチング部のスイッチングを制御
するフィードバック制御部とを備えているスイッチング
電源装置において、スイッチング部は、力率改善用昇圧
コンバータと、力率改善用昇圧コンバータの出力電圧を
所定電圧に降圧する降圧コンバータとを備えた2コンバ
ータ回路方式で構成され、フィードバック制御部は、出
力電圧を定格電圧に安定化するために出力電圧の電圧を
遅い検出応答速度で検出する出力電圧検出回路、定格電
圧よりも高く装置の上限電圧よりも低い電圧の上限制御
電圧に出力電圧が達したときに出力電圧検出回路よりも
速い検出応答速度で出力電圧の電圧を検出する上限電圧
検出回路、および定格電圧よりも低く装置の下限電圧よ
りも高い電圧の下限制御電圧に出力電圧が達したときに
出力電圧検出回路よりも速い検出応答速度で出力電圧の
電圧を検出する下限電圧検出回路を少なくとも備えた検
出部と、検出部によって検出された検出電圧に基づいて
力率改善用昇圧コンバータのスイッチングを制御するこ
とにより、出力電圧を定格電圧に安定化すると共に上限
制御電圧から下限制御電圧までの電圧範囲内に制限する
スイッチング制御回路とを備えていることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply unit for generating an output voltage by switching an input voltage, and detecting a voltage of the output voltage. in the switching power supply and a feedback control unit for controlling the switching of the switching unit on the basis of the detected voltage with the switching unit, boosting power factor correction
The output voltage of the converter and the boost converter for power factor improvement
2 converter including a step-down converter for stepping down to a predetermined voltage
It consists of over capacitor circuit scheme, the feedback control unit, out
Output voltage to stabilize the output voltage to the rated voltage.
Output voltage detection circuit that detects at a slow detection response speed,
Control of a voltage higher than the pressure and lower than the upper limit voltage of the device
When the output voltage reaches the voltage,
Upper limit voltage for detecting output voltage with fast detection response speed
The detection circuit and the lower limit voltage of the equipment lower than the rated voltage
The output voltage reaches the lower limit control voltage
The output voltage is detected at a faster detection response speed than the output voltage detection circuit.
A detection device having at least a lower limit voltage detection circuit for detecting voltage
Output section and the detection voltage detected by the detection section.
Control the switching of the boost converter for power factor improvement.
Stabilizes the output voltage to the rated voltage and
Limit within the voltage range from the control voltage to the lower limit control voltage
And a switching control circuit .
【0016】請求項2記載のスイッチング電源装置は、
請求項1記載のスイッチング電源装置において、上限制
御電圧および下限制御電圧は、定格電圧に対して相対的
に可変可能に規定されていることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a switching power supply.
2. The switching power supply according to claim 1, wherein an upper limit system is set.
Your voltage and a lower limit control voltage is characterized by being relatively variably defined with respect to the rated voltage.
【0017】請求項3記載のスイッチング電源装置は、
請求項1または2記載のスイッチング電源装置におい
て、各電圧検出回路は、その検出応答速度が可変可能に
構成されていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a switching power supply.
3. The switching power supply according to claim 1, wherein each voltage detection circuit has a variable detection response speed.
Characterized in that it is configured.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るスイッチング電源装置(以下、「電源装置」と
いう)の好適な実施の形態について説明する。なお、従
来の電源装置41,51,61と同一の構成について
は、同一の符号を付して重複した説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a switching power supply (hereinafter referred to as "power supply") according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same components as those of the conventional power supply devices 41, 51, 61 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0019】図1に示すように、電源装置1は、例え
ば、フォワード型DC/DCコンバータで構成されてお
り、トランス11の一次巻線11a側の一次回路に、入
力回路12、一次スイッチング回路14a、スイッチン
グ制御回路16および絶縁回路17を備え、トランス1
1の二次巻線11b側の二次回路に、二次整流平滑回路
21、電圧検出用の抵抗22〜25、上限電圧検出回路
26、出力電圧検出回路27および下限電圧検出回路2
8を備えている。なお、各電圧検出回路26〜28によ
って本発明における検出部が構成され、スイッチング制
御回路16、絶縁回路17、抵抗22〜25および各電
圧検出回路26〜28によってフィードバック制御部2
9aが形成される。As shown in FIG. 1, the power supply device 1 is composed of, for example, a forward type DC / DC converter, and a primary circuit 11a side of a transformer 11 has an input circuit 12, a primary switching circuit 14a , A switching control circuit 16 and an insulating circuit 17,
1, a secondary rectifying / smoothing circuit 21, resistors 22 to 25 for voltage detection, an upper limit voltage detection circuit 26, an output voltage detection circuit 27, and a lower limit voltage detection circuit 2
8 is provided. The voltage detection circuits 26 to 28 constitute a detection unit according to the present invention, and the switching control circuit 16, the insulation circuit 17, the resistors 22 to 25, and the voltage detection circuits 26 to 28 constitute the feedback control unit 2.
9a is formed.
【0020】上記の構成において、抵抗22〜25は、
出力電圧VO を分圧するためのものであって、各抵抗値
は、抵抗23,24の接続点における分圧電圧V1 に対
する抵抗22,23の接続点における分圧電圧V2 が所
定の比率(例えば1.1倍)で、かつ分圧電圧V1 に対
する抵抗24,25の接続点における分圧電圧V3 が所
定の比率(例えば0.9倍)となるように予め規定され
ている。In the above configuration, the resistors 22 to 25 are
This is for dividing the output voltage VO. Each of the resistance values is a predetermined ratio (for example, 1) of the divided voltage V2 at the connection point of the resistors 22 and 23 to the divided voltage V1 at the connection point of the resistors 23 and 24. .1), and the divided voltage V3 at the connection point between the resistors 24 and 25 with respect to the divided voltage V1 is predetermined so as to have a predetermined ratio (for example, 0.9 times).
【0021】一方、各電圧検出回路26〜28は、例え
ば、演算増幅回路でそれぞれ構成されており、各演算増
幅回路は、演算増幅器の一方の入力部に分圧電圧が入力
されると共に、所定の時定数回路で形成される帰還系が
出力部と他方の入力部との間に接続されて構成されてい
る。この場合、各電圧検出回路の帰還系における時定数
は、コンデンサなどの容量性素子、および抵抗を用いる
ことにより固定時間に規定することができる。また、帰
還系としての容量素子に例えばバリキャップダイオード
などを用いることによって、その時定数を外部から容易
に可変することもできる。以下、時定数を固定にした例
について説明する。On the other hand, each of the voltage detection circuits 26 to 28 is constituted by, for example, an operational amplifier circuit. Each operational amplifier circuit receives a divided voltage at one input portion of the operational amplifier and a predetermined voltage. The feedback system formed by the time constant circuit is connected between the output section and the other input section. In this case, the time constant in the feedback system of each voltage detection circuit can be defined to a fixed time by using a capacitive element such as a capacitor and a resistor. In addition, by using a varicap diode, for example, as a capacitive element as a feedback system, the time constant can be easily varied from the outside. Hereinafter, an example in which the time constant is fixed will be described.
【0022】出力電圧検出回路27の帰還系における時
定数、つまり出力電圧検出回路27の検出応答速度は、
例えば200mS(検出応答周波数としては5Hz)に
規定されている。したがって、出力電圧検出回路27
は、商用交流を全波整流した脈流VR に重畳されるリッ
プル電圧に対しては応答せず、出力電圧VO の緩やかな
変動に対してのみ応答し、その際には、分圧電圧V1 を
増幅することによって生成したフィードバック信号SFS
1 を出力する。また、上限電圧検出回路26の帰還系に
おける時定数、つまり上限電圧検出回路26の検出応答
速度は、例えば1mS(検出応答周波数としては1KH
z)に規定されている。したがって、上限電圧検出回路
26は、出力電圧VO に重畳されるリップル電圧や、急
激な出力電圧VO の変動に対して即応し、その際には、
分圧電圧V2 を増幅することによって生成したフィード
バック信号SFS2 を出力する。さらに、下限電圧検出回
路28の帰還系における時定数、つまり下限電圧検出回
路28の検出応答速度は、例えば1mS(検出応答周波
数としては1KHz)に規定されている。したがって、
この下限電圧検出回路28でも、リップル電圧や、急激
な出力電圧VO の変動に対して即応し、その際には、分
圧電圧V3 を増幅することによって生成したフィードバ
ック信号SFS3 を出力する。なお、上限電圧検出回路2
6および下限電圧検出回路28の検出応答速度を互いに
異なる速度に規定してもよい。The time constant in the feedback system of the output voltage detection circuit 27, that is, the detection response speed of the output voltage detection circuit 27 is
For example, it is defined as 200 mS (5 Hz as a detection response frequency). Therefore, the output voltage detection circuit 27
Does not respond to the ripple voltage superimposed on the pulsating current VR obtained by full-wave rectification of the commercial alternating current, but only responds to the gradual fluctuation of the output voltage VO. Feedback signal SFS generated by amplification
Outputs 1. The time constant in the feedback system of the upper limit voltage detection circuit 26, that is, the detection response speed of the upper limit voltage detection circuit 26 is, for example, 1 mS (the detection response frequency is 1 KH
z). Therefore, the upper limit voltage detection circuit 26 immediately responds to a ripple voltage superimposed on the output voltage VO or a sudden change in the output voltage VO.
A feedback signal SFS2 generated by amplifying the divided voltage V2 is output. Further, the time constant in the feedback system of the lower-limit voltage detection circuit 28, that is, the detection response speed of the lower-limit voltage detection circuit 28 is specified to, for example, 1 mS (the detection response frequency is 1 KHz). Therefore,
The lower limit voltage detection circuit 28 also responds immediately to the ripple voltage and the rapid fluctuation of the output voltage VO, and in that case, outputs a feedback signal SFS3 generated by amplifying the divided voltage V3. Note that the upper limit voltage detection circuit 2
6 and the lower limit voltage detection circuit 28 may have different detection response speeds.
【0023】絶縁回路17は、例えば、フォトカップラ
や信号伝達用のトランスで構成されており、二次回路と
一次回路とを互いに絶縁状態に維持しつつ、フィードバ
ック信号SFS1 〜SFS3 を新たなフィードバック信号S
FPに変換してスイッチング制御回路16に出力する。The insulating circuit 17 is composed of, for example, a photocoupler or a signal transmitting transformer. The insulating circuit 17 converts the feedback signals SFS1 to SFS3 into new feedback signals while maintaining the secondary circuit and the primary circuit insulated from each other. S
The signal is converted to FP and output to the switching control circuit 16.
【0024】この電源装置1では、図外の電源スイッチ
が投入されると、入力回路12が、交流電源2から出力
された図3(a)に示す入力交流VINを全波整流するこ
とにより、同図(b)に示す脈流VR を生成し、その脈
流VR を一次スイッチング回路14aに出力する。同時
に、入力回路12は、入力フィルタによって交流電源2
側へのスイッチングノイズの漏洩を防止する。次いで、
一次スイッチング回路14aが、スイッチング制御回路
16から出力されるスイッチング信号SS2に従い、トラ
ンス11の一次巻線11aを介して脈流VR をスイッチ
ングする。これにより、トランス11の二次巻線11b
に電圧が誘起する。この際に、二次整流平滑回路21
が、誘起電圧を整流平滑することにより、出力電圧VO
を生成して装置外部の負荷回路に出力する。In this power supply device 1, when a power switch (not shown) is turned on, the input circuit 12 performs full-wave rectification on the input AC VIN output from the AC power supply 2 shown in FIG. The pulsating flow VR shown in FIG. 3B is generated, and the pulsating flow VR is output to the primary switching circuit 14a. At the same time, the input circuit 12
Prevent leakage of switching noise to the side. Then
The primary switching circuit 14a switches the pulsating flow VR via the primary winding 11a of the transformer 11 according to the switching signal SS2 output from the switching control circuit 16. Thereby, the secondary winding 11b of the transformer 11
Voltage is induced at At this time, the secondary rectification smoothing circuit 21
Rectifies and smoothes the induced voltage to produce an output voltage VO
Is generated and output to a load circuit outside the device.
【0025】一方、出力電圧検出回路27は、入力した
分圧電圧V1 に基づいて生成したフィードバック信号S
FS1 を絶縁回路17に出力する。次いで、絶縁回路17
が、フィードバック信号SFS1 に基づいて生成したフィ
ードバック信号SFPをスイッチング制御回路16に出力
する。この際に、スイッチング制御回路16は、フィー
ドバック信号SFPに基づいてスイッチング信号SS2の周
波数またはデューティー比をリアルタイムで即応制御す
ることにより、出力電圧VO を定格電圧に安定化する。
この場合、出力電圧VO が定格電圧に対して例えば±1
0%程度の範囲内のときには、出力電圧検出回路27の
検出応答速度が遅い速度に規定されているため、出力電
圧VO に重畳しているリップル電圧に即応しない結果、
図3(c)に示すように、入力回路12に入力される入
力電流IINの電流波形はほぼ正弦波に保たれる。したが
って、力率もほぼ値1に維持されるため、非常に良好な
力率改善効果を得ることができる。On the other hand, the output voltage detecting circuit 27 generates a feedback signal S generated based on the input divided voltage V1.
FS1 is output to the insulation circuit 17. Next, the insulating circuit 17
Outputs the feedback signal SFP generated based on the feedback signal SFS1 to the switching control circuit 16. At this time, the switching control circuit 16 controls the frequency or duty ratio of the switching signal SS2 in real time based on the feedback signal SFP, thereby stabilizing the output voltage VO to the rated voltage.
In this case, the output voltage VO is, for example, ± 1 with respect to the rated voltage.
When the output voltage is within the range of about 0%, the detection response speed of the output voltage detection circuit 27 is set to a low speed, and as a result, it does not immediately respond to the ripple voltage superimposed on the output voltage VO.
As shown in FIG. 3C, the current waveform of the input current IIN input to the input circuit 12 is kept substantially sinusoidal. Therefore, since the power factor is also maintained at approximately the value 1, a very good power factor improving effect can be obtained.
【0026】一方、図3(d)に示すように、入力交流
VINの実効電圧VINrms が急上昇したときや、同図
(e)に示すように、負荷急変によって負荷電流IO が
急激に低下したときには、出力電圧VO の電圧も急上昇
しようとする。この際に、同図(f)に示すように、出
力電圧VO が上限制御電圧VUCに達したときには、上限
電圧検出回路26が、入力した分圧電圧V2 に基づいて
生成したフィードバック信号SFS2 を絶縁回路17に瞬
時に出力する。次いで、絶縁回路17が、フィードバッ
ク信号SFS2 に基づいて生成したフィードバック信号S
FPをスイッチング制御回路16に出力する。この際に、
スイッチング制御回路16は、フィードバック信号SFP
に基づいてスイッチング信号SS2の周波数またはデュー
ティー比をリアルタイムで即応制御して一次スイッチン
グ回路14aのスイッチング動作を制御する。この場
合、上限電圧検出回路26の検出応答速度が速い速度に
規定されているため、出力電圧VO は、同図(f)に示
すように、装置の上限電圧VU を大幅に超えるオーバー
シュートを生じさせることなく、上限制御電圧VUCに制
限される。On the other hand, when the effective voltage VINrms of the input AC VIN sharply rises as shown in FIG. 3D, or when the load current IO suddenly decreases due to a sudden load change as shown in FIG. And the voltage of the output voltage VO also tends to rise sharply. At this time, when the output voltage VO reaches the upper limit control voltage VUC, the upper limit voltage detection circuit 26 insulates the feedback signal SFS2 generated based on the input divided voltage V2 as shown in FIG. Output to the circuit 17 instantaneously. Next, the insulating circuit 17 outputs the feedback signal S generated based on the feedback signal SFS2.
FP is output to the switching control circuit 16. At this time,
The switching control circuit 16 receives the feedback signal SFP.
To control the switching operation of the primary switching circuit 14a by immediately controlling the frequency or duty ratio of the switching signal SS2 in real time. In this case, since the detection response speed of the upper limit voltage detection circuit 26 is set at a high speed, the output voltage VO overshoots greatly exceeding the upper limit voltage VU of the device as shown in FIG. Without being limited to the upper limit control voltage VUC.
【0027】逆に、入力交流VINの電圧が急激に低下し
たときや、負荷急変によって負荷電流IO が急増したと
きには、出力電圧VO の電圧も急激に低下しようとす
る。この際に、図3(f)に示すように、出力電圧VO
が下限制御電圧VLCに達したときには、下限電圧検出回
路28が、入力した分圧電圧V3 に基づいて生成したフ
ィードバック信号SFS3 を絶縁回路17に瞬時に出力す
る。次いで、絶縁回路17が、フィードバック信号SFS
3 に基づいて生成したフィードバック信号SFPをスイッ
チング制御回路16に出力する。この際にも、スイッチ
ング制御回路16は、フィードバック信号SFPに基づい
てスイッチング信号SS2の周波数またはデューティー比
をリアルタイムで即応制御する。この場合にも、下限電
圧検出回路28の検出応答速度が速い速度に規定されて
いるため、出力電圧VO は、同図(f)に示すように、
装置の下限電圧VL よりも大幅に低下するアンダーシュ
ートを生じさせることなく、下限制御電圧VLCに制限さ
れる。Conversely, when the voltage of the input AC VIN drops sharply, or when the load current IO suddenly increases due to a sudden change in load, the voltage of the output voltage VO also tends to drop sharply. At this time, as shown in FIG.
Reaches the lower limit control voltage VLC, the lower limit voltage detection circuit 28 instantaneously outputs the feedback signal SFS3 generated based on the input divided voltage V3 to the insulating circuit 17. Next, the insulating circuit 17 outputs the feedback signal SFS.
3 is output to the switching control circuit 16. Also at this time, the switching control circuit 16 immediately controls the frequency or duty ratio of the switching signal SS2 in real time based on the feedback signal SFP. Also in this case, since the detection response speed of the lower limit voltage detection circuit 28 is set to a high speed, the output voltage VO becomes as shown in FIG.
It is limited to the lower control voltage VLC without causing an undershoot that drops significantly below the lower voltage limit VL of the device.
【0028】このように、この電源装置1によれば、1
コンバータ回路方式で構成したことにより、装置の小形
化、低価格化および高効率化を図ることができ、しか
も、通常時における出力電圧VO に対する制御応答速度
を遅い速度に規定したことにより、入力電流IINの電流
波形を正弦波に保つことができる結果、十分な力率改善
効果を得ることができる。また、この電源装置1によれ
ば、出力電圧VO が下限制御電圧VLCから上限制御電圧
VUCまでの電圧範囲を外れようとする際には、上限電圧
検出回路26または下限電圧検出回路28が、フィード
バック信号SFS2またはフィードバック信号SFS3 を瞬
時に出力することにより、出力電圧VO を上限制御電圧
VUCから下限制御電圧VLCまでの電圧範囲内に安定化す
ることができる。As described above, according to the power supply device 1, 1
By using the converter circuit method, the size, price and efficiency of the device can be reduced, and the control response speed for the output voltage VO in normal conditions is set to a low speed, so that the input current can be reduced. As a result of maintaining the current waveform of IIN as a sine wave, a sufficient power factor improving effect can be obtained. Further, according to the power supply device 1, when the output voltage VO is going to be out of the voltage range from the lower limit control voltage VLC to the upper limit control voltage VUC, the upper limit voltage detection circuit 26 or the lower limit voltage detection circuit 28 By instantaneously outputting the signal SFS2 or the feedback signal SFS3, the output voltage VO can be stabilized within the voltage range from the upper limit control voltage VUC to the lower limit control voltage VLC.
【0029】次に、図2を参照して、他の実施の形態に
係る電源装置31について説明する。なお、基本的な動
作は電源装置1とほぼ同一のため、主として、相違する
構成および動作について説明する。Next, a power supply device 31 according to another embodiment will be described with reference to FIG. Since the basic operation is almost the same as that of the power supply device 1, different configurations and operations will be mainly described.
【0030】同図に示すように、電源装置31は、電源
装置1とは異なり、一次スイッチング回路14aに代え
て降圧コンバータである一次スイッチング回路14bを
備えると共に、入力回路12および一次スイッチング回
路14b間に昇圧コンバータ13を接続し、かつスイッ
チング制御回路15がフィードバック信号SFPを入力し
て昇圧コンバータ13のスイッチング動作を制御するよ
うに構成されている。なお、スイッチング制御回路1
5、絶縁回路17、抵抗22〜25および各電圧検出回
路26〜28によってフィードバック制御部29bが形
成される。As shown in the figure, the power supply device 31 is different from the power supply device 1 in that a primary switching circuit 14b, which is a step-down converter, is provided in place of the primary switching circuit 14a. The switching control circuit 15 is configured to control the switching operation of the boost converter 13 by inputting the feedback signal SFP. The switching control circuit 1
5, the insulating circuit 17, the resistors 22 to 25, and the voltage detecting circuits 26 to 28 form a feedback control unit 29b.
【0031】この電源装置31では、入力交流VINの電
圧が急上昇または急激に低下しようとするときには、上
限電圧検出回路26(または下限電圧検出回路28)
が、分圧電圧V2 (またはV3 )に基づいて生成したフ
ィードバック信号SFS2 (またはSFS3 )を絶縁回路1
7に瞬時に出力する。次いで、絶縁回路17が、フィー
ドバック信号SFPをスイッチング制御回路15に出力す
る。この際に、スイッチング制御回路15は、フィード
バック信号SFPに基づいてスイッチング信号SS1の周波
数またはデューティー比をリアルタイムで即応制御す
る。これにより、昇圧コンバータ13のスイッチング動
作が制御される結果、出力電圧VO が上限制御電圧VUC
(または下限制御電圧VLC)に制限される。この場合に
も、上限電圧検出回路26(または下限電圧検出回路2
8)の検出応答速度が速い速度に規定されているため、
出力電圧VO は、装置の上限電圧VU を大幅に超えての
オーバーシュートや、装置の下限電圧VL を大幅に低下
してのアンダーシュートを生じることなく、上限制御電
圧VUCから下限制御電圧VLCまでの電圧範囲内に安定化
される。In this power supply device 31, when the voltage of the input AC VIN is going to rise or fall suddenly, the upper limit voltage detecting circuit 26 (or the lower limit voltage detecting circuit 28)
Converts the feedback signal SFS2 (or SFS3) generated based on the divided voltage V2 (or V3) into an isolated circuit 1.
7 instantaneously. Next, the insulating circuit 17 outputs the feedback signal SFP to the switching control circuit 15. At this time, the switching control circuit 15 immediately controls the frequency or the duty ratio of the switching signal SS1 in real time based on the feedback signal SFP. As a result, the switching operation of boost converter 13 is controlled, and as a result, output voltage VO rises to upper limit control voltage VUC.
(Or lower limit control voltage VLC). Also in this case, the upper limit voltage detection circuit 26 (or the lower limit voltage detection circuit 2)
Since the detection response speed of 8) is specified to be fast,
The output voltage VO can be adjusted from the upper limit control voltage VUC to the lower limit control voltage VLC without causing an overshoot that greatly exceeds the upper limit voltage VU of the device or an undershoot that significantly lowers the lower limit voltage VL of the device. It is stabilized within the voltage range.
【0032】なお、本発明は、上記した実施の形態に示
した構成に限定されることなく、適宜変更が可能であ
る。例えば、本発明の実施の形態では、出力電圧VO が
装置の定格電圧に対して所定電圧幅に予め固定されてい
る電源装置1,31を例に挙げて説明したが、出力電圧
VO に対するリモートコントロールや出力定電流動作な
どを実行可能にすべく出力電圧可変型の電源装置にも適
用が可能である。この場合、定格電圧に対する上限制御
電圧VUCおよび下限制御電圧VLCの比率を電源装置1と
同一に維持するときには、抵抗22〜25の抵抗値を変
更することなく、同一抵抗値で構成することができる。
逆に、定格電圧に対する上限制御電圧VUCおよび下限制
御電圧VLCの比率を変更するときには、抵抗22〜25
の抵抗値を適宜変更すればよい。さらに、本発明の実施
の形態では、上限制御電圧VUCおよび下限制御電圧VLC
が定格電圧に対して所定の比率の電圧値となるように構
成したが、定格電圧に対して所定の電圧値を加減算し
て、上限制御電圧VUCおよび下限制御電圧VLCをそれぞ
れ規定することもできる。また、電圧検出回路を4つ以
上配設し、各電圧検出回路毎に検出応答速度を規定する
こともできる。It should be noted that the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment, but can be appropriately changed. For example, in the embodiment of the present invention, the power supply devices 1 and 31 in which the output voltage VO is fixed in advance to a predetermined voltage width with respect to the rated voltage of the device have been described as an example. The present invention can also be applied to a power supply device of a variable output voltage type so as to be able to execute a constant current operation and an output constant current operation. In this case, when the ratio of the upper limit control voltage VUC and the lower limit control voltage VLC to the rated voltage is maintained the same as that of the power supply device 1, the resistors 22 to 25 can be configured with the same resistance value without changing the resistance value. .
Conversely, when changing the ratio of the upper limit control voltage VUC and the lower limit control voltage VLC to the rated voltage, the resistances 22 to 25
May be appropriately changed. Further, in the embodiment of the present invention, the upper limit control voltage VUC and the lower limit control voltage VLC
Is configured to have a voltage value of a predetermined ratio with respect to the rated voltage. However, it is also possible to add and subtract a predetermined voltage value to and from the rated voltage to define the upper limit control voltage VUC and the lower limit control voltage VLC, respectively. . Also, four or more voltage detection circuits can be provided, and the detection response speed can be specified for each voltage detection circuit.
【0033】また、本発明における制御応答速度は、本
発明の実施の形態に示した速度に限定されず、適宜変更
が可能である。さらに、制御応答速度は、電源装置1,
31において2段階で制御する例を説明したが、これに
限らず、多段階、または出力電圧VO の電圧値に応じて
線形的かつ無段階で可変させることもできる。この場
合、装置の定格電圧に対する出力電圧VO の電圧差が大
きいときほど速い制御応答速度で一次スイッチング回路
14a(または昇圧コンバータ13)のスイッチングを
制御することが好ましい。かかる構成の場合、電圧差が
最大のときの最速の制御応答速度として、出力電圧VO
の急峻な変化やリップル電圧の周波数に十分に追従し得
る速度に規定し、ほぼ定格電圧に安定化されているとき
の最も遅い制御応答速度として、リップル電圧の周波数
に追従しない速度に規定すればよい。Further, the control response speed in the present invention is not limited to the speed shown in the embodiment of the present invention, and can be appropriately changed. Furthermore, the control response speed depends on the power supply device 1,
The example in which the control is performed in two steps at 31 has been described. However, the present invention is not limited to this. The control may be performed in multiple steps or in a linear and stepless manner in accordance with the voltage value of the output voltage VO. In this case, it is preferable to control the switching of the primary switching circuit 14a (or the boost converter 13) at a higher control response speed as the voltage difference between the output voltage VO and the rated voltage of the device is larger. In the case of such a configuration, the output voltage VO is set as the fastest control response speed when the voltage difference is maximum.
If the speed is specified to be able to sufficiently follow the steep change of the ripple voltage and the frequency of the ripple voltage, and the slowest control response speed when it is almost stabilized at the rated voltage, the speed that does not follow the frequency of the ripple voltage is specified. Good.
【0034】また、本発明の実施の形態では、各回路内
の具体的な構成については詳細説明を省略したが、当業
者が通常設計し得る各種の回路構成を採用することがで
きるのは勿論である。さらに、上記実施例ではフォワー
ド型のスイッチング電源装置の構成を説明したが、これ
に限らず、フライバック形スイッチング電源装置にも適
用可能であり、昇圧コンバータ13や一次スイッチング
回路14a,14b内のスイッチング素子としてFET
やトランジスタなどの各種スイッチング素子を採用する
こともできる。Further, in the embodiment of the present invention, the detailed description of the specific configuration in each circuit is omitted, but it is needless to say that various circuit configurations that can be normally designed by those skilled in the art can be adopted. It is. Further, in the above-described embodiment, the configuration of the forward type switching power supply has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a flyback type switching power supply, and the switching in the boost converter 13 and the primary switching circuits 14a and 14b. FET as element
Various switching elements such as transistors and transistors can also be employed.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のように、請求項1記載のスイッチ
ング電源装置によれば、出力電圧が上限制御電圧から下
限制御電圧までの電圧範囲を外れようとする際に、検出
部が出力電圧の電圧を速い検出速度で検出し、フィード
バック制御部がその検出電圧に基づいて力率改善用昇圧
コンバータのスイッチングを制御することにより、出力
電圧の急峻な変化やリップル電圧の周波数に十分に追従
して、その出力電圧を確実に上限制御電圧から下限制御
電圧までの電圧範囲内に制限することができる。また、
出力電圧が定格電圧に対して所定電圧範囲内のときに
は、フィードバック制御部が検出部によって遅い速度で
検出された検出電圧に基づいて力率改善用昇圧コンバー
タのスイッチングを制御することにより、通常時におい
て十分な力率改善効果を得ることができる。したがっ
て、一般的には相反する力率改善効果および確実な安定
化動作の双方の利点を有するスイッチング電源装置を提
供することができる。さらに、スイッチング部を力率改
善用昇圧コンバータと降圧コンバータの2コンバータ回
路方式で構成したことにより、入力電圧の低下時であっ
ても出力電圧を確実に定格電圧に安定化することができ
る。 As described above, according to the switching power supply device of the first aspect, the output voltage falls below the upper limit control voltage.
When trying to deviate from the voltage range up to the
Unit detects the output voltage at a high detection speed and feeds it.
The back control unit boosts the power factor based on the detected voltage.
By controlling the switching of the converter, the output
Sufficiently follows sharp voltage changes and ripple voltage frequencies
Control the output voltage from the upper control voltage to the lower control voltage.
It can be limited to a voltage range up to the voltage. Also,
When the output voltage is within the specified voltage range with respect to the rated voltage
Means that the feedback control unit
Boost converter for power factor improvement based on detected voltage
By controlling the switching of the
Thus, a sufficient power factor improving effect can be obtained. Accordingly
In general, conflicting power factor improvement effects and reliable stability
Switching power supply that has the advantages of both
Can be offered. In addition, the switching unit
Two converter times, a boost converter and a buck converter
With the circuit configuration, when the input voltage drops,
Output voltage can be reliably stabilized at the rated voltage.
You.
【0036】また、請求項2記載のスイッチング電源装
置によれば、上限制御電圧および下 限制御電圧を装置の
定格電圧に対して相対的に可変可能に規定することによ
り、定格電圧を任意に変更することができると共に、そ
の際にも確実な安定化動作を保証することができる。Further, the switching power supply apparatus according to claim 2, by defining relatively variably with respect to the rated voltage of the device the upper control voltage and a lower limit control voltage, optionally a rated voltage changes In this case, a reliable stabilizing operation can be ensured.
【0037】また、請求項3記載のスイッチング電源装
置によれば、各電圧検出回路の検出応答速度を可変可能
に構成したことにより、スイッチング電源装置における
力率改善や確実な安定化動作などの目的に合致するよう
に構成することができる。According to the switching power supply device of the third aspect , the detection response speed of each voltage detection circuit can be varied.
With this configuration , the switching power supply device can be configured to meet the purpose of improving the power factor and ensuring stable operation.
【図1】本発明の実施の形態に係る電源装置1のブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態に係る電源装置31の
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a power supply device 31 according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態に係る電源装置1の動作を
説明するための信号波形図であって、(a)は入力交流
VINの電圧波形図、(b)は脈流VR の電圧波形図、
(c)は入力電流IINの電流波形図、(d)は入力交流
VINの実効電圧VINrms の電圧波形図、(e)は負荷電
流IO の電流波形図、(f)は出力電圧VO の電圧波形
図である。3A and 3B are signal waveform diagrams for explaining the operation of the power supply device 1 according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a voltage waveform diagram of an input AC VIN, and FIG. 3B is a voltage waveform of a pulsating current VR. Waveform diagram,
(C) is a current waveform diagram of the input current IIN, (d) is a voltage waveform diagram of the effective voltage VINrms of the input AC VIN, (e) is a current waveform diagram of the load current IO, and (f) is a voltage waveform of the output voltage VO. FIG.
【図4】従来の電源装置41のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional power supply device 41.
【図5】従来の電源装置51のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional power supply device 51.
【図6】従来の電源装置61のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a conventional power supply device 61.
【図7】従来の電源装置51,61の動作を説明するた
めの信号波形図であって、(a)は入力交流VINの電圧
波形図、(b)は入力交流VINの実効電圧VINrms の電
圧波形図、(c)は負荷電流IO の電流波形図、(d)
は出力電圧VO の電圧波形図、(e)は出力電圧VO の
電圧波形図、(f)は入力電流IINの電流波形図、
(g)は入力電流IINの他の電流波形図である。7A and 7B are signal waveform diagrams for explaining the operation of the conventional power supply devices 51 and 61, wherein FIG. 7A is a voltage waveform diagram of an input AC VIN, and FIG. 7B is a voltage waveform of an effective voltage VINrms of the input AC VIN. Waveform diagram, (c) is a current waveform diagram of the load current IO, (d)
Is a voltage waveform diagram of the output voltage VO, (e) is a voltage waveform diagram of the output voltage VO, (f) is a current waveform diagram of the input current IIN,
(G) is another current waveform diagram of the input current IIN.
1 電源装置 13 昇圧コンバータ 14a 一次スイッチング回路 14b 一次スイッチング回路 15 スイッチング制御回路 16 スイッチング制御回路 17 絶縁回路 22〜25 抵抗 26 上限電圧検出回路 27 出力電圧検出回路 28 下限電圧検出回路 29a フィードバック制御部 29b フィードバック制御部 31 電源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 13 Boost converter 14a Primary switching circuit 14b Primary switching circuit 15 Switching control circuit 16 Switching control circuit 17 Insulation circuit 22-25 Resistance 26 Upper limit voltage detection circuit 27 Output voltage detection circuit 28 Lower limit voltage detection circuit 29a Feedback control unit 29b Feedback Control unit 31 Power supply unit
Claims (3)
出力電圧を生成するためのスイッチング部と、前記出力
電圧の電圧を検出すると共にその検出電圧に基づいて前
記スイッチング部のスイッチングを制御するフィードバ
ック制御部とを備えているスイッチング電源装置におい
て、前記スイッチング部は、力率改善用昇圧コンバータと、
前記力率改善用昇圧コンバータの出力電圧を所定電圧に
降圧する降圧コンバータとを備えた2コンバータ回路方
式で構成され、 前記フィードバック制御部は、前記出力電圧を定格電圧
に安定化するために当該出力電圧の電圧を遅い検出応答
速度で検出する出力電圧検出回路、前記定格電圧よりも
高く当該装置の上限電圧よりも低い電圧の上限制御電圧
に前記出力電圧が達したときに前記出力電圧検出回路よ
りも速い検出応答速度で当該出力電圧の電圧を検出する
上限電圧検出回路、および当該定格電圧よりも低く当該
装置の下限電圧よりも高い電圧の下限制御電圧に前記出
力電圧が達したときに前記出力電圧検出回路よりも速い
検出応答速度で当該出力電圧の電圧を検出する下限電圧
検出回路を少なくとも備えた検出部と、前記検出部によ
って検出された検出電圧に基づいて前記力率改善用昇圧
コンバータのスイッチングを制御することにより、前記
出力電圧を前記定格電圧に安定化すると共に前記上限制
御電圧から前記下限制御電圧までの電圧範囲内に制限す
るスイッチング制御回路とを備えていることを特徴とす
るスイッチング電源装置。A switching unit for generating an output voltage by switching an input voltage; detecting a voltage of the output voltage ; and controlling switching of the switching unit based on the detected voltage. In a switching power supply device comprising a feedback control unit, the switching unit includes a power factor improving boost converter,
Set the output voltage of the power factor improving boost converter to a predetermined voltage.
Two-converter circuit including a step-down converter for stepping down
It consists of an expression, the feedback control unit, rated voltage the output voltage
Slow detection response of the output voltage to stabilize
Output voltage detection circuit that detects by speed, more than the rated voltage
Upper limit control voltage that is higher than the upper limit voltage of the device
When the output voltage reaches the output voltage detection circuit.
Detects the output voltage with a faster detection response speed
The upper limit voltage detection circuit and the lower limit
Output to a lower control voltage higher than the lower limit voltage of the device.
Faster than the output voltage detection circuit when the output voltage reaches
Lower limit voltage for detecting the output voltage at the detection response speed
A detection unit including at least a detection circuit;
The power factor improving boost based on the detected voltage
By controlling the switching of the converter,
The output voltage is stabilized at the rated voltage and the upper limit
Within the voltage range from the control voltage to the lower limit control voltage.
And a switching control circuit .
圧は、前記定格電圧に対して相対的に可変可能に規定さ
れていることを特徴とする請求項1記載のスイッチング
電源装置。Wherein said upper control voltage and the lower limit control electrostatic <br/> pressure, switching power supply of claim 1 wherein said is relatively variably defined with respect to the rated voltage apparatus.
答速度が可変可能に構成されていることを特徴とする請
求項1または2記載のスイッチング電源装置。3. The voltage detection circuit according to claim 2, wherein
3. The switching power supply according to claim 1, wherein the response speed is variable .
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