JP4272870B2 - Switching regulator - Google Patents

Switching regulator Download PDF

Info

Publication number
JP4272870B2
JP4272870B2 JP2002312950A JP2002312950A JP4272870B2 JP 4272870 B2 JP4272870 B2 JP 4272870B2 JP 2002312950 A JP2002312950 A JP 2002312950A JP 2002312950 A JP2002312950 A JP 2002312950A JP 4272870 B2 JP4272870 B2 JP 4272870B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
switching
switching element
output
turned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002312950A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004153871A5 (en
JP2004153871A (en
Inventor
康裕 中田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2002312950A priority Critical patent/JP4272870B2/en
Publication of JP2004153871A publication Critical patent/JP2004153871A/en
Publication of JP2004153871A5 publication Critical patent/JP2004153871A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4272870B2 publication Critical patent/JP4272870B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングレギュレータに関し、特にその効率の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
スイッチングレギュレータは装置に求められる最大の負荷の状態において最大の効率を発揮できるよう設計される。これは熱設計から当然のことである。
【0003】
しかしながら、スイッチングレギュレータは負荷が軽くなると効率が低下するものが多い。これは負荷が軽くなればなるほど顕著である。
【0004】
したがって、スイッチングレギュレータが備えられた装置が動作時と休止時の2つの状態をもち、その2つの状態の消費電流に著しい開きがある場合(一般に休止状態のほうが消費電流が低いと考えられる)、休止状態においてスイッチングレギュレータの効率が落ちてしまう。
【0005】
この問題を解決するため、機器休止時にスイッチング電源の誤差検出回路の基準電圧をGNDレベルに断続的に変化させる、あるいは検出電圧に断続的に目標電圧よりも高い電圧を加えてやることにより、自励式スイッチング電源が断続的に動作する状態(以下間欠動作と呼ぶ)にしてやり、機器休止時の効率を上げる手法が提案されている(特許文献1参照)。また、軽負荷時にスイッチング電源の二次側から一次側に発振停止信号を伝達する手段を設ける、あるいは2つの検出電圧を切り替えることによりスイッチング電源を間欠動作させ、効率の上昇を図る提案がなされている(特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特許第3219145号公報
【特許文献2】
特開2000−156977号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような状況のもとでなされたもので、スイッチングレギュレータを前述のように単に間欠動作させた場合よりさらに効率を向上することのできるスイッチングレギュレータを提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、スイッチングレギュレータを次の(1)のとおりに構成する。
(1)互いに絶縁された一次巻線と二次巻線を有するトランスと、前記一次巻線に断続的に電流を流すためにスイッチング動作するスイッチング素子と、前記二次巻線の出力を整流及び平滑して得られる直流電圧と基準電圧の差を検出する誤差検出回路と、前記誤差検出回路の検出結果に応じた出力を絶縁素子を介して前記トランスの一次側に伝達する伝達手段とを備え、前記伝達手段の出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチングレギュレータにおいて、
前記誤差検出回路は、前記直流電圧の目標電圧を切り替えるための2つのスイッチング素子を備え、
前記スイッチングレギュレータの負荷である装置が動作中は、前記2つのスイッチング素子の1つをオン状態にし、もう1つをオフ状態にして、前記目標電圧を第1電圧に切り替えて動作する動作状態と前記スイッチングレギュレータの負荷である前記装置が休止中は、前記2つのスイッチング素子のうち、前記動作状態時にオン状態であったスイッチング素子をオフ状態にし、もう1つのスイッチング素子をオンオフして、前記目標電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とGNDレベル周期的に切り替えて動作する休止状態とを有するスイッチングレギュレータ。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態をスイッチングレギュレータの実施例により詳しく説明する。
【0014】
【実施例】
(実施例1)
図1は実施例1である“スイッチングレギュレータ”の回路図である。
【0015】
図1において、D11,D12,D13,D14は整流素子であり、商用電源から供給されるAC電源を全波整流する。
【0016】
C11は平滑コンデンサであり、前記整流素子で整流された全波整流波形を平滑し直流電圧とする。
【0017】
T21は絶縁トランスであり、一次巻線,二次巻線,帰還巻線を備える。
【0018】
Q21は主スイッチング素子であるMOSFETであり、オン/オフ発振させることにより断続的に一次巻線に電流を流す。
【0019】
101は整流素子D21とコンデンサC23により構成された整流平滑回路であり、主スイッチング素子Q21がオフの期間に発生する二次巻線電圧を平滑整流し、直流電圧を出力する。
【0020】
102は誤差検出回路であり、ツェナダイオードZD21のツェナ電圧を基準電圧とし、オペアンプIC22のプラス入力端子に入力する。二次側出力電圧の情報はオペアンプIC22のマイナス端子に入力される。この2つの電位差に応じた電圧がオペアンプの出力電圧として現れる。コンデンサC24,抵抗R26は位相補償用の回路である。
【0021】
オプトカプラPC21はオペアンプIC22の出力電圧に応じた電流が発光ダイオードに流れ、その情報を一次側に配置されたフォトトランジスタの電流として伝える。
【0022】
主スイッチング素子Q21は電源投入時は起動抵抗R21からの電流がコンデンサC21に充電されることにより制御端子の電圧が上昇しオンする。また、連続発振時にはトランスT21の帰還巻線に発生するリンギングによりオンする。このリンギングはトランスT21に蓄えられたエネルギーが二次巻線を通じて二次側に全て放出されたときに発生する。オフはスイッチング素子Q22がオンすることにより主スイッチング素子Q21の制御端子の電圧が下がることにより行われる。スイッチング素子Q22の制御端子にはコンデンサC22が取り付けられており、主スイッチング素子Q21がオンすると、トランスT21の帰還巻線の電圧が上昇することにより抵抗R24を介して充電される。また、オプトカプラPC21のフォトトランジスタに流れる電流も主スイッチング素子Q21の制御端から充電される。
【0023】
主スイッチング素子Q21のオン時間はコンデンサC22への充電スピードにより決定される。コンデンサC22の電圧がスイッチング素子Q22の制御端の閾値電圧を超えるとスイッチング素子Q22がオンし、主スイッチング素子Q21がオフするからである。このコンデンサ22への充電電流は抵抗R24とオプトカプラPC21のフォトトランジスタの電流の和である。オプトカプラPC21のフォトトランジスタの電流は二次側の誤差検出回路102の出力電圧に依存する。誤差検出回路102の出力はオペアンプIC22のマイナス入力端子の電圧が高ければ低く、低ければ高くなるため、オプトカプラPC21のフォトトランジスタの電流はマイナス入力端子の電圧が高ければ大きく、低ければ小さくなる。したがって、主スイッチング素子Q21のオン時間はマイナス入力端子の電圧が高ければ短く、低ければ長くなる。
【0024】
ここで、本スイッチングレギュレータを備えた装置が動作中、すなわち負荷が大きいときと、休止中、すなわち負荷が小さいときの動作を説明する。
【0025】
装置が動作中はスイッチング素子Q24の制御端子はHI、スイッチング素子Q23の制御端子はLOWであり、Q24はオン、Q23はオフ状態となる。したがって、オペアンプIC22のマイナス端子には二次側出力電圧をR31とR32で分圧した電圧が入力される。したがって、ツェナダイオードZD21のツェナ電圧をVzdとすると二次側出力電圧V1はV1=Vzd/R32*(R31+R32)になるよう制御される。
【0026】
一方、装置が休止中はスイッチング素子Q24の制御端子はLOW、スイッチング素子Q23の制御端子はHI/LOWを繰り返すパルス波形となる。このパルスは通常数百Hz〜数kHzに設定される。
【0027】
スイッチング素子Q24の端子がLOWになるためQ24はオフとなり、スイッチング素子Q23がオフのときの目標電圧V2はV2=Vzd/(R32+R33)*(R31+R32+R33)となる。また、スイッチング素子Q23がオンのときはGNDが目標電圧となる。
【0028】
したがって、装置が動作状態から休止状態に移行すると、目標電圧はV1からV2あるいはGNDとなり、本スイッチングレギュレータの発振は停止する。その後、装置の負荷により二次側出力電圧は徐々に低下していく。二次側出力電圧がV2に達すると、本スイッチングレギュレータはV2を中心として間欠発振動作となる。
【0029】
また、休止状態から動作状態に移行するときは、スイッチング素子Q24の制御端子はHI、スイッチング素子Q23の制御端子はLOWとなり、Q24はオン、Q23はオフ状態となる。したがって、本スイッチングレギュレータは急速に出力電圧をあげ、V1に達したところで安定電圧を得る。
【0030】
この動作は図2のように移行する。休止状態におけるスイッチング素子Q23の制御端子をスイッチングさせる動作は下記のようになる。
【0031】
スイッチング素子Q23の制御端子がHIの期間、誤差検出回路102の出力は瞬時にLOWとなる。したがって、オプトカプラPC21の発光ダイオードには抵抗R27で制限される電流が流れる。この電流は通常制御時に比べて充分大きく、一次側のオプトカプラPC21のフォトトランジスタに伝えられると瞬時にコンデンサC22の電圧を上昇させスイッチング素子Q22をオンさせ、主スイッチング素子Q21をオフする。この状態を自励式スイッチング電源の発振周波数の2〜20倍位継続するとトランスT21のエネルギーが完全に放出され本自励式スイッチング電源の一次側は起動前の状態と同じになる。
【0032】
一方、二次側出力は負荷が小さく時間が短いため出力電圧はほぼそのままの状態で維持できる。スイッチング素子Q23の制御端子がHIからLOWに戻ると、誤差検出回路102の出力は元の状態に戻り、オプトカプラPC21の発光ダイオード電流も元の状態に戻る。そのため、オプトカプラPC21の一次側のフォトトランジスタの電流もほぼ以前の状態に回復する。抵抗R24によるこの電流の電圧降下をスイッチング素子Q22の閾値電圧よりも大きく設定した場合、スイッチング素子Q22はON状態を継続し、起動抵抗R21の電流はスイッチング素子Q22に全て流れ込む。したがって、主スイッチング素子Q21はONすることができず、本スイッチングレギュレータ(自励式スイッチング電源)は停止状態を継続する。
【0033】
その後、時間の経過に従い、負荷はコンデンサC23に貯まった電荷を消費し、徐々に二次側出力の電圧は下がる。それに伴い誤差検出回路102の出力電圧も上昇し、一次側のオプトカプラPC21のフォトトランジスタの電流も減少し、この電流による抵抗R24の電圧降下がスイッチング素子Q22の閾値よりも低くなると、起動抵抗R21よりコンデンサC21に充電が行われ主スイッチング素子Q21がONし、その後本スイッチングレギュレータは発振を始める。
【0034】
なお、図1に示した本実施例における誤差検出回路102の回路構成もさまざまな変形が考えられる。その代表的なものを図3〜5に示す。
【0035】
以上説明したように、本実施例によれば、スイッチングレギュレータに2個の目標出力電圧を設け、装置動作時にはそのうち高い電圧の目標出力電圧を継続的に使用し、装置休止時には低い電圧の目標出力電圧とGNDとを周期的に切り替えることにより、スイッチングレギュレータを間欠動作にして装置休止時の消費電力を削減し、効率をより高くすることができる。
【0036】
また、スイッチング素子Q23に与えるパルスは、発振器を用いてもよいが、装置を制御しているマイクロコンピュータがある場合は、このマイクロコンピュータで直接与えるほうが、簡単である。またあわせてスイッチング素子Q24に与える信号もこのマイクロコンピュータで出力したほうがよい。なお、この場合は本スイッチングレギュレータの出力にステップダウンコンバータもしくはリニアレギュレータ等が備えられていることが望ましい。ステップダウンコンバータもしくはリニアレギュレータの出力電圧は電圧V2よりも低い電圧に設定される。マイクロコンピュータはこのステップダウンコンバータもしくはリニアレギュレータの出力により駆動される。
【0037】
(実施例2)
前記実施例1においては休止時の目標電圧の一つとしてGNDレベルを設けていたが、実施例2である“スイッチングレギュレータ”においては、GNDレベルの代わりとして休止時の動作を維持できるもう一つの目標電圧を設定する。
【0038】
回路において実施例1から変更されるのは誤差検出回路102の部分である。
【0039】
そのいくつかの例を図6(a)〜(i)に示す。
【0040】
休止時に負荷変動がある場合、前記実施例1では、負荷が急激に増大した場合出力電圧の異常な低下が発生する場合がある。
【0041】
本実施例のように、休止時の動作を維持できるもう一つの目標電圧を設定すれば、設定された最低電圧以下に出力電圧が下がる心配がない。
【0042】
たとえば、本スイッチングレギュレータの出力24VからDC−DCコンバータにより3.3Vを作成している装置においては、24V出力が4V以下に下がると前記DC−DCコンバータの出力が維持できず、3.3V以下になる可能性がある。したがって、休止時に目標とする電圧をたとえば7Vと5Vに設定することにより、DC−DCコンバータの入力電圧が4V以下になることはなくなる。休止時の負荷変動が予想される場合はこちらの手法を用いたほうが安全である。
【0043】
たとえば、図6(a)の誤差検出回路を使用し、負荷である装置が動作中は、スイッチング素子Q24をオンして出力検出用の抵抗分圧器の分圧比をR32/(R31+R32)として24V出力を供給し、負荷である装置が休止中は、スイッチング素子Q24をオフし、スイッチング素子Q23をオン,オフして抵抗分圧器の分圧比を、(R32+R33)/(R31+R32+R33),(R32+R33+R34)/(R31+R32+R33+R34)として、7Vないし5Vの出力を供給することができる。
【0044】
以上説明したように、本実施例によれば、装置休止時に負荷変動が予想される場合に、スイッチングレギュレータに3個の目標出力電圧を設け、装置動作時にはそのうち高い電圧の目標出力電圧を継続的に使用し、装置休止時には他の2個の低い電圧の目標出力電圧を周期的に切り替えることにより、出力電圧の不所望な低下を招くことなくスイッチングレギュレータを間欠動作にして装置休止時の消費電力を削減し効率をより高くすることができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スイッチングレギュレータを単に間欠動作させた場合より、さらに負荷である装置の休止時の消費電力を削減し効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の回路図
【図2】 実施例1における出力電圧の変化を示す図
【図3】 誤差検出回路の変形を示す図
【図4】 誤差検出回路の変形を示す図
【図5】 誤差検出回路の変形を示す図
【図6】 実施例2で用いる誤差検出回路の例を示す図
【符号の説明】
Q21 制御端子つきスイッチング素子
T21 トランス
IC22 オペアンプ
ZD21 ツェナダイオード
PC21 オプトカプラ
101 整流平滑回路
102 誤差検出回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching regulator, and more particularly to improving its efficiency.
[0002]
[Prior art]
The switching regulator is designed so that the maximum efficiency can be exhibited in the maximum load condition required for the apparatus. This is natural from the thermal design.
[0003]
However, many switching regulators have lower efficiency as the load becomes lighter. This is more noticeable as the load becomes lighter.
[0004]
Therefore, when a device equipped with a switching regulator has two states of operation and rest and there is a significant difference in current consumption between the two states (generally, it is considered that the current consumption is lower in the rest state). The efficiency of the switching regulator is reduced in the rest state.
[0005]
In order to solve this problem, the reference voltage of the error detection circuit of the switching power supply is intermittently changed to the GND level when the device is inactive, or the detection voltage is intermittently applied with a voltage higher than the target voltage. A method has been proposed in which the excitation-type switching power supply is operated intermittently (hereinafter referred to as intermittent operation) to increase the efficiency when the apparatus is stopped (see Patent Document 1). In addition, proposals have been made to increase the efficiency by providing means for transmitting an oscillation stop signal from the secondary side to the primary side of the switching power source at light loads, or by intermittently operating the switching power source by switching two detection voltages. (See Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3219145 [Patent Document 2]
JP 2000-156977 A [0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a switching regulator capable of further improving the efficiency as compared with the case where the switching regulator is simply intermittently operated as described above. Is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, the switching regulator is configured as follows (1 ) .
(1) A transformer having a primary winding and a secondary winding that are insulated from each other, a switching element that performs a switching operation in order to cause a current to flow intermittently through the primary winding, and rectifying and outputting an output of the secondary winding An error detection circuit for detecting a difference between a DC voltage obtained by smoothing and a reference voltage, and a transmission means for transmitting an output corresponding to the detection result of the error detection circuit to the primary side of the transformer via an insulating element. A switching regulator for controlling the switching operation of the switching element based on the output of the transmission means,
It said error detection circuit includes two switching elements for switching a target voltage of the DC voltage,
When the device that is the load of the switching regulator is operating, one of the two switching elements is turned on, the other is turned off, and the target voltage is switched to the first voltage. When the device that is the load of the switching regulator is idle, the switching element that was in the on state during the operation state is turned off and the other switching element is turned on and off. switching regulator the second voltage and the GND level lower than the first voltage target voltage to chromatic and hibernation which operates periodically switched.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to examples of switching regulators.
[0014]
【Example】
(Example 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a “switching regulator” according to the first embodiment.
[0015]
In FIG. 1, D11, D12, D13, and D14 are rectifying elements, and full-wave rectifies AC power supplied from a commercial power source.
[0016]
C11 is a smoothing capacitor, which smoothes the full-wave rectified waveform rectified by the rectifying element to obtain a DC voltage.
[0017]
T21 is an insulating transformer, and includes a primary winding, a secondary winding, and a feedback winding.
[0018]
Q21 is a MOSFET which is a main switching element, and causes current to flow intermittently through the primary winding by oscillating on / off.
[0019]
Reference numeral 101 denotes a rectifying / smoothing circuit including a rectifying element D21 and a capacitor C23. The rectifying / smoothing circuit smoothes and rectifies the secondary winding voltage generated while the main switching element Q21 is off, and outputs a DC voltage.
[0020]
An error detection circuit 102 uses the Zener voltage of the Zener diode ZD21 as a reference voltage and inputs it to the plus input terminal of the operational amplifier IC22. Information on the secondary output voltage is input to the negative terminal of the operational amplifier IC22. A voltage corresponding to the difference between the two potentials appears as an output voltage of the operational amplifier. The capacitor C24 and the resistor R26 are phase compensation circuits.
[0021]
In the optocoupler PC21, a current corresponding to the output voltage of the operational amplifier IC22 flows through the light emitting diode, and the information is transmitted as a current of a phototransistor arranged on the primary side.
[0022]
When the power is turned on, the main switching element Q21 is turned on because the current from the starting resistor R21 is charged in the capacitor C21 and the voltage at the control terminal rises. Further, during continuous oscillation, it is turned on by ringing generated in the feedback winding of the transformer T21. This ringing occurs when the energy stored in the transformer T21 is completely discharged to the secondary side through the secondary winding. The turning-off is performed when the voltage of the control terminal of the main switching element Q21 is lowered by turning on the switching element Q22. A capacitor C22 is attached to the control terminal of the switching element Q22, and when the main switching element Q21 is turned on, the voltage of the feedback winding of the transformer T21 rises to charge through the resistor R24. The current flowing through the phototransistor of the optocoupler PC21 is also charged from the control terminal of the main switching element Q21.
[0023]
The on-time of the main switching element Q21 is determined by the charging speed of the capacitor C22. This is because when the voltage of the capacitor C22 exceeds the threshold voltage at the control end of the switching element Q22, the switching element Q22 is turned on and the main switching element Q21 is turned off. The charging current to the capacitor 22 is the sum of the current of the resistor R24 and the phototransistor of the optocoupler PC21. The current of the phototransistor of the optocoupler PC21 depends on the output voltage of the error detection circuit 102 on the secondary side. Since the output of the error detection circuit 102 is low when the voltage at the negative input terminal of the operational amplifier IC22 is high and high when it is low, the current of the phototransistor of the optocoupler PC21 is large when the voltage at the negative input terminal is high and small when the voltage is low. Therefore, the on-time of the main switching element Q21 is short when the voltage at the negative input terminal is high, and is long when the voltage is low.
[0024]
Here, the operation when the apparatus provided with the present switching regulator is operating, that is, when the load is large, and when it is idle, that is, when the load is small, will be described.
[0025]
While the device is operating, the control terminal of the switching element Q24 is HI, the control terminal of the switching element Q23 is LOW, Q24 is on, and Q23 is off. Therefore, a voltage obtained by dividing the secondary output voltage by R31 and R32 is input to the negative terminal of the operational amplifier IC22. Accordingly, when the Zener voltage of the Zener diode ZD21 is Vzd, the secondary output voltage V1 is controlled to be V1 = Vzd / R32 * (R31 + R32).
[0026]
On the other hand, the control terminal of the switching element Q24 has a pulse waveform in which the control terminal of the switching element Q24 is LOW and the control terminal of the switching element Q23 repeats HI / LOW while the apparatus is at rest. This pulse is usually set to several hundred Hz to several kHz.
[0027]
Since the terminal of the switching element Q24 becomes LOW, Q24 is turned off, and the target voltage V2 when the switching element Q23 is off is V2 = Vzd / (R32 + R33) * (R31 + R32 + R33). Further, when the switching element Q23 is on, GND is the target voltage.
[0028]
Therefore, when the device shifts from the operating state to the resting state, the target voltage is changed from V1 to V2 or GND, and the oscillation of the switching regulator is stopped. Thereafter, the secondary output voltage gradually decreases due to the load of the device. When the secondary output voltage reaches V2, the switching regulator operates intermittently around V2.
[0029]
Further, when shifting from the sleep state to the operation state, the control terminal of the switching element Q24 is HI, the control terminal of the switching element Q23 is LOW, Q24 is on, and Q23 is off. Therefore, the present switching regulator rapidly increases the output voltage, and obtains a stable voltage when V1 is reached.
[0030]
This operation shifts as shown in FIG. The operation of switching the control terminal of the switching element Q23 in the resting state is as follows.
[0031]
While the control terminal of the switching element Q23 is HI, the output of the error detection circuit 102 is instantaneously LOW. Therefore, a current limited by the resistor R27 flows through the light emitting diode of the optocoupler PC21. This current is sufficiently larger than that during normal control. When the current is transmitted to the phototransistor of the optocoupler PC21 on the primary side, the voltage of the capacitor C22 is instantaneously increased to turn on the switching element Q22 and turn off the main switching element Q21. If this state continues for about 2 to 20 times the oscillation frequency of the self-excited switching power supply, the energy of the transformer T21 is completely discharged, and the primary side of the self-excited switching power supply becomes the same as before the start-up.
[0032]
On the other hand, since the secondary output has a small load and a short time, the output voltage can be maintained almost as it is. When the control terminal of the switching element Q23 returns from HI to LOW, the output of the error detection circuit 102 returns to the original state, and the light-emitting diode current of the optocoupler PC21 also returns to the original state. For this reason, the current of the phototransistor on the primary side of the optocoupler PC21 is also almost restored to the previous state. When the voltage drop of this current due to the resistor R24 is set larger than the threshold voltage of the switching element Q22, the switching element Q22 continues to be in the ON state, and all the current of the starting resistor R21 flows into the switching element Q22. Therefore, the main switching element Q21 cannot be turned on, and the present switching regulator (self-excited switching power supply) continues to be stopped.
[0033]
Thereafter, as time elapses, the load consumes the electric charge stored in the capacitor C23, and the voltage of the secondary output gradually decreases. Along with this, the output voltage of the error detection circuit 102 also rises, the current of the phototransistor of the primary optocoupler PC21 also decreases, and when the voltage drop of the resistor R24 due to this current becomes lower than the threshold value of the switching element Q22, the starting resistor R21 The capacitor C21 is charged to turn on the main switching element Q21, and then the switching regulator starts to oscillate.
[0034]
The circuit configuration of the error detection circuit 102 in this embodiment shown in FIG. 1 can be variously modified. A representative one is shown in FIGS.
[0035]
As described above, according to this embodiment, two target output voltages are provided in the switching regulator, and the higher target output voltage is continuously used during the operation of the apparatus, and the lower target output is provided during the apparatus suspension. By periodically switching between the voltage and GND, the switching regulator can be operated intermittently to reduce power consumption when the apparatus is inactive and to increase efficiency.
[0036]
The pulse applied to the switching element Q23 may use an oscillator. However, when there is a microcomputer controlling the apparatus, it is easier to directly apply the pulse to the microcomputer. In addition, it is better to output a signal to be supplied to the switching element Q24 by this microcomputer. In this case, it is desirable that a step-down converter or a linear regulator is provided at the output of the switching regulator. The output voltage of the step-down converter or the linear regulator is set to a voltage lower than the voltage V2. The microcomputer is driven by the output of this step-down converter or linear regulator.
[0037]
(Example 2)
In the first embodiment, the GND level is provided as one of the target voltages at the time of rest. However, in the “switching regulator” according to the second embodiment, another operation that can maintain the operation at the rest is performed instead of the GND level. Set the target voltage.
[0038]
In the circuit, only the error detection circuit 102 is changed from the first embodiment.
[0039]
Some examples are shown in FIGS. 6 (a) to (i).
[0040]
In the case where there is a load fluctuation at the time of rest, in the first embodiment, an abnormal decrease in the output voltage may occur when the load increases rapidly.
[0041]
If another target voltage capable of maintaining the operation at the time of rest is set as in the present embodiment, there is no fear that the output voltage will drop below the set minimum voltage.
[0042]
For example, in a device in which 3.3V is generated from the output 24V of this switching regulator by a DC-DC converter, the output of the DC-DC converter cannot be maintained when the 24V output drops below 4V. There is a possibility. Therefore, by setting the target voltages at rest, for example, to 7V and 5V, the input voltage of the DC-DC converter does not become 4V or less. It is safer to use this method when load fluctuations at rest are expected.
[0043]
For example, when the error detection circuit of FIG. 6A is used and the device as a load is operating, the switching element Q24 is turned on and the voltage dividing ratio of the resistance voltage divider for output detection is set to R32 / (R31 + R32). When the device as a load is inactive, the switching element Q24 is turned off, the switching element Q23 is turned on and off, and the voltage dividing ratio of the resistance voltage divider is set to (R32 + R33) / (R31 + R32 + R33), (R32 + R33 + R34) / ( R31 + R32 + R33 + R34) can provide an output of 7V to 5V.
[0044]
As described above, according to the present embodiment, when a load change is expected at the time of the apparatus stop, three target output voltages are provided in the switching regulator, and the target output voltage of a higher voltage is continuously applied during the operation of the apparatus. The power consumption when the device is inactive is made by intermittently switching the switching regulator without undesirably reducing the output voltage by periodically switching the other two low target output voltages when the device is inactive. Can be reduced and efficiency can be further increased.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to further reduce the power consumption when the apparatus as a load is stopped and to improve the efficiency, compared with the case where the switching regulator is simply operated intermittently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a change in output voltage in the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a modification of an error detection circuit. FIG. 5 is a diagram showing a modification of the error detection circuit. FIG. 6 is a diagram showing an example of the error detection circuit used in the second embodiment.
Q21 Switching element T21 with control terminal Transformer IC22 Operational amplifier ZD21 Zener diode PC21 Optocoupler 101 Rectifier smoothing circuit 102 Error detection circuit

Claims (1)

互いに絶縁された一次巻線と二次巻線を有するトランスと、前記一次巻線に断続的に電流を流すためにスイッチング動作するスイッチング素子と、前記二次巻線の出力を整流及び平滑して得られる直流電圧と基準電圧の差を検出する誤差検出回路と、前記誤差検出回路の検出結果に応じた出力を絶縁素子を介して前記トランスの一次側に伝達する伝達手段とを備え、前記伝達手段の出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチングレギュレータにおいて、
前記誤差検出回路は、前記直流電圧の目標電圧を切り替えるための2つのスイッチング素子を備え、
前記スイッチングレギュレータの負荷である装置が動作中は、前記2つのスイッチング素子の1つをオン状態にし、もう1つをオフ状態にして、前記目標電圧を第1電圧に切り替えて動作する動作状態と前記スイッチングレギュレータの負荷である前記装置が休止中は、前記2つのスイッチング素子のうち、前記動作状態時にオン状態であったスイッチング素子をオフ状態にし、もう1つのスイッチング素子をオンオフして、前記目標電圧を前記第1電圧より低い第2電圧とGNDレベル周期的に切り替えて動作する休止状態とを有することを特徴とするスイッチングレギュレータ。
A transformer having a primary winding and a secondary winding that are insulated from each other; a switching element that performs a switching operation in order to cause current to flow intermittently through the primary winding; and rectifying and smoothing the output of the secondary winding. An error detection circuit for detecting a difference between the obtained DC voltage and a reference voltage, and a transmission means for transmitting an output corresponding to the detection result of the error detection circuit to the primary side of the transformer via an insulating element, In a switching regulator for controlling the switching operation of the switching element based on the output of the transmission means,
It said error detection circuit includes two switching elements for switching a target voltage of the DC voltage,
When the device that is the load of the switching regulator is operating, one of the two switching elements is turned on, the other is turned off, and the target voltage is switched to the first voltage. When the device that is the load of the switching regulator is idle, the switching element that was in the on state during the operation state is turned off and the other switching element is turned on and off. switching regulator, characterized in that the second voltage and the GND level lower than the first voltage target voltage to chromatic and hibernation which operates periodically switched.
JP2002312950A 2002-10-28 2002-10-28 Switching regulator Expired - Fee Related JP4272870B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002312950A JP4272870B2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Switching regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002312950A JP4272870B2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Switching regulator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004153871A JP2004153871A (en) 2004-05-27
JP2004153871A5 JP2004153871A5 (en) 2005-12-08
JP4272870B2 true JP4272870B2 (en) 2009-06-03

Family

ID=32457702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002312950A Expired - Fee Related JP4272870B2 (en) 2002-10-28 2002-10-28 Switching regulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4272870B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5020479B2 (en) * 2005-05-31 2012-09-05 キヤノン株式会社 Power supply
JP2017099066A (en) * 2015-11-19 2017-06-01 富士電機株式会社 Switching power supply device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004153871A (en) 2004-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101176179B1 (en) Apparatus and method for controlling a voltage converting mode
KR101030920B1 (en) Switching power supply
US7433208B2 (en) Switching power supply device and electronic apparatus
JP6421047B2 (en) Switching power supply
JP5168010B2 (en) Switching power supply
US20060092671A1 (en) Semiconductor device for controlling switching power supply and switching power supply unit using the same
US7259973B2 (en) Semiconductor apparatus for controlling a switching power supply
KR19990035769U (en) Power supply with power factor correction circuit
JP2006280138A (en) Dc-dc converter
JP3697218B2 (en) Power supply
EP1479156B1 (en) Noise reduction in a power converter
JP4862362B2 (en) Switching power supply
KR100426696B1 (en) display device
JP3425403B2 (en) Semiconductor device and switching power supply device using this semiconductor device
JP3568870B2 (en) converter
JP4400426B2 (en) Switching power supply
US6111763A (en) Switching power supply
JP2015008599A (en) Switching power supply device
JP4272870B2 (en) Switching regulator
JP2001045749A (en) Switching power supply and method for operating the same
JP2007195276A (en) Power unit
JP2004274885A (en) Switching power unit
JP4114047B2 (en) Switching power supply circuit
JP2002315342A (en) Switching power supply
JP2004328948A (en) Switching power circuit and switching regulator equipped with the switching power circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051025

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081007

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090217

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090302

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120306

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130306

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140306

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees