JP4753381B2 - Switching power supply - Google Patents

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本発明は、直流電圧を所望の電圧に変換し電子機器に供給するためのスイッチング電源装置に関するもので、特に、フィードバック制御回路を備えたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device for converting a DC voltage into a desired voltage and supplying it to an electronic device, and more particularly to a switching power supply device including a feedback control circuit.

従来、特許文献1〜3に開示されているように、フォワード型コンバータの出力チョークコイルにメイン巻線と結合するようにサブ巻線を設け、出力チョークコイルに発生する誘起電圧を、サブ巻線からダイオードを介して電圧信号として取り出し、この電圧信号をフィードバック制御回路に入力して出力電圧制御を行なうスイッチング電源装置が提案されていた。各特許文献に開示された電源回路は、出力チョークコイルを含む整流平滑回路の整流素子としてダイオードを用いた例が開示されている。   Conventionally, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, a sub-winding is provided on the output choke coil of the forward converter so as to be coupled to the main winding, and the induced voltage generated in the output choke coil is supplied to the sub-winding. A switching power supply apparatus has been proposed in which a voltage signal is taken out from a diode as a voltage signal, and this voltage signal is input to a feedback control circuit to perform output voltage control. The power supply circuit disclosed in each patent document discloses an example in which a diode is used as a rectifying element of a rectifying / smoothing circuit including an output choke coil.

一方、低電圧出力のスイッチング電源を高効率化するために、近年、整流回路として同期整流回路が一般的に用いられるようになっている。従って、各特許文献に開示された従来例の電源回路において、スイッチング電源の高効率化のために、整流回路に同期整流回路を適用することは容易に推測できる。   On the other hand, in order to increase the efficiency of a switching power supply with a low voltage output, a synchronous rectifier circuit is generally used as a rectifier circuit in recent years. Therefore, in the power supply circuit of the conventional example disclosed in each patent document, it can be easily estimated that the synchronous rectifier circuit is applied to the rectifier circuit in order to increase the efficiency of the switching power supply.

そこで、同期整流回路を備えたスイッチング電源回路に、上記従来の出力チョークコイルに発生する誘起電圧を検知することでフィードバック制御を行なう電源装置の回路について、図7を基にして説明する。図7に示すスイッチング電源装置は、直流入力電源10の出力端子間にトランスT1の1次巻線N1と、メインスイッチング素子TR1が直列に接続され、メインスイッチング素子TR1の制御端子には、フィードバック制御回路12の出力により出力パルス幅を制御するメインスイッチング素子駆動回路14の出力が接続されている。   Therefore, a circuit of a power supply apparatus that performs feedback control by detecting an induced voltage generated in the conventional output choke coil in a switching power supply circuit having a synchronous rectifier circuit will be described with reference to FIG. In the switching power supply device shown in FIG. 7, the primary winding N1 of the transformer T1 and the main switching element TR1 are connected in series between the output terminals of the DC input power supply 10, and feedback control is performed on the control terminal of the main switching element TR1. The output of the main switching element driving circuit 14 that controls the output pulse width by the output of the circuit 12 is connected.

トランスT1の2次巻線N2には、直列に接続されたMOS−FET等の同期整流素子TR2、TR3を備え、同期整流素子TR2、TR3のゲートには同期整流素子駆動回路16の出力が接続されている。同期整流素子TR2、TR3と同期整流素子駆動回路16により同期整流回路18を構成している。同期整流素子TR3のドレイン−ソース間には、出力コンデンサCoと出力チョークコイルLoから構成される平滑回路20が接続され、出力コンデンサCoの両端に負荷22が接続されている。   The secondary winding N2 of the transformer T1 includes synchronous rectifying elements TR2 and TR3 such as MOS-FETs connected in series. The output of the synchronous rectifying element driving circuit 16 is connected to the gates of the synchronous rectifying elements TR2 and TR3. Has been. A synchronous rectifier circuit 18 is configured by the synchronous rectifier elements TR2 and TR3 and the synchronous rectifier element drive circuit 16. A smoothing circuit 20 including an output capacitor Co and an output choke coil Lo is connected between the drain and source of the synchronous rectifier element TR3, and a load 22 is connected to both ends of the output capacitor Co.

出力チョークコイルLoには、メイン巻線Nmainとサブ巻線Nsubが設けられ、ここに、ダイオードD1とコンデンサC1から構成される出力チョークコイル誘起電圧検出回路15が接続されている。コンデンサC1は、メインスイッチング素子TR1がオフの期間に出力チョークコイルLoに発生する誘起電圧を取り出して蓄えるもので、コンデンサC1の電圧は、フィードバック制御回路12の誤差アンプ13の反転入力端子に接続されている。誤差アンプ13の非反転入力端子には、基準電圧Vrefが入力している。   The output choke coil Lo is provided with a main winding Nmain and a sub-winding Nsub, and an output choke coil induced voltage detection circuit 15 including a diode D1 and a capacitor C1 is connected to the output choke coil Lo. The capacitor C1 extracts and stores an induced voltage generated in the output choke coil Lo while the main switching element TR1 is off, and the voltage of the capacitor C1 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 13 of the feedback control circuit 12. ing. The reference voltage Vref is input to the non-inverting input terminal of the error amplifier 13.

このスイッチング電源装置は、メインスイッチング素子駆動回路14が、メインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を制御することにより、スイッチング電源装置の出力電圧Voの制御を行なう。メインスイッチング素子駆動回路14は、フィードバック制御回路12がコンデンサC1の電圧VC1と基準電圧Vrefが等しくなるように、メインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を決定する。
特開平6−284714号公報 特開2003−33024号公報 特開2003−33025号公報
In this switching power supply device, the main switching element drive circuit 14 controls the output pulse Vo of the switching power supply device by controlling the drive pulse width of the main switching element TR1. The main switching element drive circuit 14 determines the drive pulse width of the main switching element TR1 so that the feedback control circuit 12 makes the voltage VC1 of the capacitor C1 equal to the reference voltage Vref.
JP-A-6-284714 JP 2003-33024 A JP 2003-33025 A

しかし、上記従来例に同期整流回路を組み合わせると、出力電圧制御に問題が生じ、スイッチング電源としての特性が悪化する。即ち、図7のスイッチング電源装置は、ダイオードD1の順方向電圧VFの温度特性の影響がスイッチング電源装置の出力電圧に現れるため、周囲温度の影響を受けて、出力電圧Voが変化する特性のスイッチング電源装置になってしまうと言った問題がある。図7のスイッチング電源装置が周囲温度の影響を受けて、出力電圧Voが変化する特性について、以下で説明する。   However, when a synchronous rectifier circuit is combined with the above conventional example, a problem occurs in output voltage control, and the characteristics as a switching power supply deteriorate. That is, in the switching power supply device of FIG. 7, since the influence of the temperature characteristic of the forward voltage VF of the diode D1 appears in the output voltage of the switching power supply apparatus, the switching of the characteristic in which the output voltage Vo changes due to the influence of the ambient temperature. There is a problem of becoming a power supply. The characteristic that the output voltage Vo changes due to the influence of the ambient temperature in the switching power supply device of FIG. 7 will be described below.

出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubに発生する誘起電圧Vflsubは、出力チョークコイルLoのメイン巻線Nmainとサブ巻線Nsubの巻数比とスイッチング電源装置の出力電圧Voから、式(1)のように表される。

Figure 0004753381
The induced voltage Vflsub generated in the sub winding Nsub of the output choke coil Lo is expressed by the following equation (1) from the turn ratio of the main winding Nmain and the sub winding Nsub of the output choke coil Lo and the output voltage Vo of the switching power supply. It is expressed in
Figure 0004753381

出力チョークコイル誘起電圧検出回路15のコンデンサC1は、出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubに発生する誘起電圧Vflsubを、ダイオードD1を介して蓄える。ダイオードD1は順方向電圧VFの電圧降下を発生させるため、コンデンサC1の電圧VC1は、式(2)で表される。

Figure 0004753381
The capacitor C1 of the output choke coil induced voltage detection circuit 15 stores the induced voltage Vflsub generated in the sub winding Nsub of the output choke coil Lo via the diode D1. Since the diode D1 generates a voltage drop of the forward voltage VF, the voltage VC1 of the capacitor C1 is expressed by Expression (2).
Figure 0004753381

このスイッチング電源装置は、出力チョークコイル誘起電圧検出回路15のコンデンサC1の電圧VC1の電圧を基準電圧Vrefと同じになるように制御を行なっているため、式(3)が成り立つ。

Figure 0004753381
Since this switching power supply device performs control so that the voltage VC1 of the capacitor C1 of the output choke coil induced voltage detection circuit 15 is the same as the reference voltage Vref, Expression (3) is established.
Figure 0004753381

式(3)を変形すると式(4)が得られる。

Figure 0004753381
By transforming equation (3), equation (4) is obtained.
Figure 0004753381

基準電圧Vrefは、通常、一定値であることから、式(5)が得られる。

Figure 0004753381
Since the reference voltage Vref is normally a constant value, Equation (5) is obtained.
Figure 0004753381

式(5)から、出力電圧Voは、ダイオードD1の順方向電圧VFの影響を受けて変化することがわかる。   From Expression (5), it can be seen that the output voltage Vo changes under the influence of the forward voltage VF of the diode D1.

ここで、出力チョークコイル誘起電圧検出回路15のダイオードD1は、PN接合のダイオードやショットキーバリアダイオードが用いられるが、これらのダイオードは、周囲温度が高いと順方向電圧VFが低くなり、周囲温度が低いと順方向電圧VFが高くなるように変化する。従って、図7のような構成のスイッチング電源装置は、周囲温度で出力電圧Voが変動する特性を持つことになる。一般に、スイッチング電源装置は、周囲温度が変化しても出力電圧Voが一定であることが求められることから、周囲温度の変化で、出力電圧Voが変化してしまうことは好ましくないものである。   Here, the diode D1 of the output choke coil induced voltage detection circuit 15 is a PN junction diode or a Schottky barrier diode. These diodes have a low forward voltage VF when the ambient temperature is high. Is low, the forward voltage VF changes so as to increase. Therefore, the switching power supply having the configuration as shown in FIG. 7 has a characteristic that the output voltage Vo varies with the ambient temperature. In general, since the switching power supply device is required to have a constant output voltage Vo even when the ambient temperature changes, it is not preferable that the output voltage Vo change due to a change in the ambient temperature.

特に、この問題は、低電圧・大電流出力のスイッチング電源で顕著になる。例えば、出力電圧が1Vで大電流出力のスイッチング電源では、出力チョークコイルLoのメイン巻線Nmainは1ターンで設計されることが多い。これは、低電圧出力であるため、インダクタンスが小さくても良いから巻数を減らせることと、巻数を減らすことで、電流が流れる経路を短くすることができるため抵抗成分を減少させることが可能となり、損失を低減することができるためである。   This problem is particularly noticeable in a switching power supply with a low voltage and a large current output. For example, in a switching power supply with an output voltage of 1 V and a large current output, the main winding Nmain of the output choke coil Lo is often designed with one turn. This is a low-voltage output, so the inductance may be small, so the number of turns can be reduced and the number of turns can be reduced, so that the current flow path can be shortened and the resistance component can be reduced. This is because loss can be reduced.

仮に、このスイッチング電源の出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubを1ターンとすると、ダイオードD1の順方向電圧VFが変化した分だけ、出力電圧Voが変化するスイッチング電源となってしまう。もし、ダイオードD1にPN接合のダイオードを用いたとすると、ダイオードD1の順方向電圧VFは、周囲温度が−40℃では約0.8V、20℃では約0.6V、80℃では約0.4Vとなると予測され、高温から低温で約0.4Vの温度変動を持つ。従って、−40℃から80℃では1V出力のうち、0.4Vも出力電圧が変動するスイッチング電源となってしまう。   If the sub-winding Nsub of the output choke coil Lo of this switching power supply is one turn, a switching power supply in which the output voltage Vo changes by an amount corresponding to the change in the forward voltage VF of the diode D1. If a diode having a PN junction is used as the diode D1, the forward voltage VF of the diode D1 is about 0.8V at an ambient temperature of -40 ° C, about 0.6V at 20 ° C, and about 0.4V at 80 ° C. It has a temperature fluctuation of about 0.4 V from high temperature to low temperature. Therefore, at -40 ° C. to 80 ° C., 0.4V out of 1V output becomes a switching power supply whose output voltage varies.

そこで、このスイッチング電源の出力電圧変動を小さくするためには、式(5)から、出力チョークコイルLoのメイン巻線Nmainに対してサブ巻線Nsubの巻数を大きくすることで改善できる。もし、スイッチング電源装置の出力電圧変動を0.1%以下にしたいとすると、式(6)のようになる。

Figure 0004753381
Therefore, in order to reduce the output voltage fluctuation of the switching power supply, it can be improved by increasing the number of turns of the sub winding Nsub with respect to the main winding Nmain of the output choke coil Lo from the equation (5). If it is desired to make the fluctuation of the output voltage of the switching power supply device 0.1% or less, Equation (6) is obtained.
Figure 0004753381

出力電圧変動を0.1%以下にしたいとすると、出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubは400ターンも必要となり、出力チョークコイルの巻線スペースを多く占拠し、その分だけ、メイン巻線Nmainのスペースが削られ、メイン巻線Nmainの抵抗成分の増加につながる。抵抗成分の増加は、スイッチング電源の損失の増加につながり、スイッチング電源の効率を低下させることになる。   If the output voltage fluctuation is to be reduced to 0.1% or less, the sub choke Nsub of the output choke coil Lo needs 400 turns, occupying a large winding space of the output choke coil, and the main winding Nmain by that much. This leads to an increase in the resistance component of the main winding Nmain. An increase in the resistance component leads to an increase in the loss of the switching power supply, and reduces the efficiency of the switching power supply.

また、近年のスイッチング電源では、プリント基板上にトランスや出力チョークコイルのコイルパターンを形成して、制御回路と一体化することで小型化・高性能化を実現する構造が用いられることがあるが、プリント基板上のコイルパターンでサブ巻線Nsubを400ターンも設けることは不可能であり、従来例の回路では、このスイッチング電源は現実的には作れないことになる。   In addition, in recent switching power supplies, a structure that realizes miniaturization and high performance by forming a coil pattern of a transformer or an output choke coil on a printed circuit board and integrating it with a control circuit may be used. It is impossible to provide 400 turns of the sub-winding Nsub with the coil pattern on the printed circuit board. In the conventional circuit, this switching power supply cannot be made practically.

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で小型化が容易であり、高効率で高精度の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 in view of the background art described above, and an object of the present invention is to provide a highly efficient and high-accuracy switching power supply device that is easy to downsize with a simple configuration.

この発明は、1次巻線と2次巻線を有したトランスと、前記トランスの1次巻線に接続された入力電源と、前記1次巻線に印加される前記入力電源電圧をオン/オフするメインスイッチング素子と、前記トランスの2次巻線に接続され、前記2次巻線の出力電力の同期整流を行う整流回路と、この整流回路の出力を平滑するチョークコイルとコンデンサから成る平滑回路と、前記平滑回路の出力電圧がフィードバックされ前記出力電圧を所定の電圧に制御するためのフィードバック制御回路と、前記フィードバック制御回路の出力により前記メインスイッチング素子をオン/オフするメインスイッチング素子駆動回路と、前記メインスイッチング素子駆動回路の出力信号に同期して動作する同期整流素子駆動回路と、この同期整流素子駆動回路によりオン/オフする同期整流素子を備え、前記メインスイッチング素子駆動回路の出力により前記メインスイッチング素子の駆動パルス幅を制御することによって、前記平滑回路の出力電圧が所定の電圧になるように制御するスイッチング電源装置であって、前記平滑回路のチョークコイルには、メイン巻線とサブ巻線が設けられ、前記サブ巻線にサブスイッチング素子とコンデンサを接続し、前記メインスイッチング素子のオフ期間に、前記サブ巻線に接続された前記サブスイッチング素子をオンさせて、前記サブ巻線に発生する前記チョークコイルの誘起電圧を電圧信号として取り出し、前記電圧信号を前記フィードバック制御回路に入力することにより、前記出力電圧を所定の電圧に制御するスイッチング電源装置である。   The present invention turns on / off a transformer having a primary winding and a secondary winding, an input power source connected to the primary winding of the transformer, and the input power source voltage applied to the primary winding. A main switching element to be turned off, a rectifier circuit connected to the secondary winding of the transformer and performing synchronous rectification of output power of the secondary winding, and a smoothing circuit comprising a choke coil and a capacitor for smoothing the output of the rectifier circuit A feedback control circuit for controlling the output voltage to a predetermined voltage by feedback of the output voltage of the smoothing circuit, and a main switching element driving circuit for turning on / off the main switching element by an output of the feedback control circuit A synchronous rectifying element driving circuit that operates in synchronization with an output signal of the main switching element driving circuit, and a synchronous rectifying element driving circuit. And a control pulse width of the main switching element is controlled by an output of the main switching element driving circuit to control the output voltage of the smoothing circuit to be a predetermined voltage. In the switching power supply device, the choke coil of the smoothing circuit is provided with a main winding and a sub winding, and a sub switching element and a capacitor are connected to the sub winding, and during the off period of the main switching element, By turning on the sub-switching element connected to the sub-winding, taking out the induced voltage of the choke coil generated in the sub-winding as a voltage signal, and inputting the voltage signal to the feedback control circuit, The switching power supply device controls the output voltage to a predetermined voltage.

前記サブスイッチング素子は、前記メインスイッチング素子がオフしてから所定の第1のデットタイムの後オンし、前記サブスイッチング素子がオフした後、所定の第2のデットタイムを経て前記メインスイッチング素子がオンするように制御されるものである。   The sub switching element is turned on after a predetermined first dead time after the main switching element is turned off, and the main switching element is turned on after a predetermined second dead time after the sub switching element is turned off. It is controlled to turn on.

前記メインスイッチング素子がオフしてから前記サブスイッチング素子がオンするまでの前記第1のデットタイムは、前記メインスイッチング素子がオフしてから前記同期整流素子がオンし、その後、前記サブスイッチング素子がオンするまでの期間に設定されており、前記サブスイッチング素子がオフしてから前記メインスイッチング素子がオンするまでの前記第2のデットタイムは、前記サブスイッチング素子がオフしてから前期同期整流素子がオフし、その後、メインスイッチング素子がオンするまでの期間に設定されている。   The first dead time from when the main switching element is turned off to when the sub switching element is turned on is that the synchronous rectifying element is turned on after the main switching element is turned off. The second dead time from the time when the sub-switching element is turned off to the time when the main switching element is turned on is the period until the sub-switching element is turned off. Is set to a period until the main switching element is turned on.

また、前記同期整流素子及び前記サブスイッチング素子は、MOS−FETであり、前記同期整流素子の寄生ダイオードの順方向に発生し得る電圧に、前記チョークコイルのメイン巻線とサブ巻線の巻数比を掛けた値が、前記サブスイッチング素子の寄生ダイオードの順方向電圧以下となるように、前記巻数比を選定したものである。   The synchronous rectifying element and the sub-switching element are MOS-FETs, and a voltage ratio that can be generated in the forward direction of the parasitic diode of the synchronous rectifying element is set to a turn ratio of the main winding and the sub-winding of the choke coil. The turn ratio is selected so that the value multiplied by is equal to or less than the forward voltage of the parasitic diode of the sub-switching element.

その他、前記サブ巻線に発生する前記チョークコイルの誘起電圧を電圧信号として取り出し、前記電圧信号をスイッチング電源保護回路に入力することで、スイッチング電源の異常動作の検出に用いるようにしても良い。また、前記チョークコイルは、プリント基板上にコイルパターンが形成されて成るものである。   In addition, the induced voltage of the choke coil generated in the sub-winding may be extracted as a voltage signal, and the voltage signal may be input to the switching power supply protection circuit to be used for detecting an abnormal operation of the switching power supply. The choke coil is formed by forming a coil pattern on a printed board.

この発明は、出力チョークコイルのサブ巻線を利用して、出力電圧のフィードバック制御を行い、出力チョークコイル誘起電圧検出回路に、従来例のダイオードに代えてMOS−FET等のスイッチング素子を用いて、本願発明の制御を行うことにより、容易に電源装置を小型化高性能化することができ、高効率で高精度のスイッチング電源装置を提供することができる。さらに、スイッチング電源装置の負荷電流急変時の出力電圧低下に対するスイッチング電源装置のフィードバック回路の応答性を向上させることができる。   The present invention performs output voltage feedback control using the sub-windings of the output choke coil, and uses a switching element such as a MOS-FET instead of the conventional diode in the output choke coil induced voltage detection circuit. By performing the control of the present invention, it is possible to easily reduce the size and increase the performance of the power supply device, and to provide a highly efficient and highly accurate switching power supply device. Furthermore, it is possible to improve the response of the feedback circuit of the switching power supply device to the output voltage drop when the load current of the switching power supply device changes suddenly.

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図1は、この発明の第一実施形態のスイッチング電源装置を示すもので、図7に示す回路と同様の部材は同一符号を付して説明する。このスイッチング電源装置は、直流入力電源10の出力端子間にトランスT1の1次巻線N1と、MOS−FET等のメインスイッチング素子TR1が直列に接続され、メインスイッチング素子TR1の制御端子には、フィードバック制御回路12の出力により出力パルス幅を制御するメインスイッチング素子駆動回路24の出力が接続されている。メインスイッチング素子駆動回路24には、後述するサブスイッチング素子駆動回路26も設けられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a switching power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention. The same members as those in the circuit shown in FIG. In this switching power supply device, a primary winding N1 of a transformer T1 and a main switching element TR1 such as a MOS-FET are connected in series between output terminals of a DC input power supply 10, and a control terminal of the main switching element TR1 includes The output of the main switching element drive circuit 24 that controls the output pulse width by the output of the feedback control circuit 12 is connected. The main switching element drive circuit 24 is also provided with a sub-switching element drive circuit 26 described later.

トランスT1の2次巻線N2には、直列に接続されたMOS−FET等の同期整流素子TR2、TR3を備え、同期整流素子TR2、TR3のゲートには、同期整流素子TR2、TR3を相補的にオン/オフする同期整流素子駆動回路16の出力が接続されている。同期整流素子TR2、TR3と同期整流素子駆動回路16により、トランスT1の2次巻線N2による出力を同期整流する同期整流回路18を構成している。同期整流素子TR3のドレイン−ソース間には、出力コンデンサCoと出力チョークコイルLoから構成される平滑回路20が接続され、出力コンデンサCoの両端に負荷22が接続されている。   The secondary winding N2 of the transformer T1 includes synchronous rectification elements TR2 and TR3 such as MOS-FETs connected in series. The synchronous rectification elements TR2 and TR3 are complementary to the gates of the synchronous rectification elements TR2 and TR3. The output of the synchronous rectifier driving circuit 16 that is turned on / off is connected to the output. The synchronous rectifier elements TR2 and TR3 and the synchronous rectifier element driving circuit 16 constitute a synchronous rectifier circuit 18 that synchronously rectifies the output from the secondary winding N2 of the transformer T1. A smoothing circuit 20 including an output capacitor Co and an output choke coil Lo is connected between the drain and source of the synchronous rectifier element TR3, and a load 22 is connected to both ends of the output capacitor Co.

出力チョークコイルLoには、メイン巻線Nmainとサブ巻線Nsubが設けられ、メイン巻線Nmainのドットのある側が同期整流素子TR2を介して2次巻線N2のドットのない側の端子に接続され、メイン巻線Nmainのドットのない側は負荷22に接続されている。また、サブ巻線Nsubは、サブスイッチング素子Q1に接続されている。サブスイッチング素子Q1は、図7に示す従来例のダイオードD1の代わりに設置されたもので、コンデンサC1とともに出力チョークコイル誘起電圧検出回路25を形成している。コンデンサC1は、サブスイッチング素子Q1を介してサブ巻線Nsubの両端間に接続され、コンデンサC1の一端がフィードバック制御回路12内の誤差アンプ13の反転入力端子に接続され、他端が接地している。   The output choke coil Lo is provided with a main winding Nmain and a sub winding Nsub, and the dot-side of the main winding Nmain is connected to the non-dot terminal of the secondary winding N2 via the synchronous rectifier element TR2. The side of the main winding Nmain without a dot is connected to the load 22. The sub winding Nsub is connected to the sub switching element Q1. The sub-switching element Q1 is installed in place of the conventional diode D1 shown in FIG. 7, and forms an output choke coil induced voltage detection circuit 25 together with the capacitor C1. The capacitor C1 is connected across the sub-winding Nsub via the sub-switching element Q1, one end of the capacitor C1 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 13 in the feedback control circuit 12, and the other end is grounded. Yes.

サブスイッチング素子Q1には、メインスイッチング素子駆動回路24内に設けられたサブスイッチング素子駆動回路26の出力が接続されている。出力チョークコイル誘起電圧検出回路25は、メインスイッチング素子TR1がオフの期間に、サブスイッチング素子Q1がオンして、出力チョークコイルLoに発生する誘起電圧をコンデンサC1に蓄えるものである。コンデンサC1の電圧は、フィードバック制御回路12内の誤差アンプ13の反転入力端子に接続され、誤差アンプ13の非反転入力端子には、基準電圧Vrefが接続されている。   The sub-switching element Q1 is connected to the output of the sub-switching element drive circuit 26 provided in the main switching element drive circuit 24. The output choke coil induced voltage detection circuit 25 stores the induced voltage generated in the output choke coil Lo in the capacitor C1 when the sub switching element Q1 is turned on while the main switching element TR1 is turned off. The voltage of the capacitor C1 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 13 in the feedback control circuit 12, and the reference voltage Vref is connected to the non-inverting input terminal of the error amplifier 13.

この実施形態のスイッチング電源装置の動作は、メインスイッチング素子駆動回路24がメインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を制御することにより、スイッチング電源装置の出力電圧Voの制御を行なう。メインスイッチング素子駆動回路24は、フィードバック制御回路12が、出力チョークコイル誘起電圧検出回路25のコンデンサC1の電圧VC1と基準電圧Vrefが等しくなるように、メインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を決定する。   In the operation of the switching power supply of this embodiment, the main switching element drive circuit 24 controls the drive pulse width of the main switching element TR1, thereby controlling the output voltage Vo of the switching power supply. The main switching element drive circuit 24 determines the drive pulse width of the main switching element TR1 so that the feedback control circuit 12 makes the voltage VC1 of the capacitor C1 of the output choke coil induced voltage detection circuit 25 equal to the reference voltage Vref.

この実施形態のスイッチング電源装置は、同期整流素子TR2、TR3が理想的に動作し、サブスイッチング素子Q1も理想的な動作をしたとすると、図2に示すタイミングチャートのように動作する。メインスイッチング素子TR1がオンのときに、同期整流素子TR2がオンし、同期整流素子TR3はオフしている。そして、メインスイッチング素子TR1がオフすると同時に、同期整流素子TR2、TR3はオン/オフが反転する。   The switching power supply device of this embodiment operates as shown in the timing chart of FIG. 2 when the synchronous rectifying elements TR2 and TR3 operate ideally and the sub-switching element Q1 also operates ideally. When the main switching element TR1 is on, the synchronous rectification element TR2 is on and the synchronous rectification element TR3 is off. At the same time as the main switching element TR1 is turned off, the synchronous rectifying elements TR2 and TR3 are turned on / off.

また、サブスイッチング素子駆動回路26は、メインスイッチング素子TR1がオフの時にサブスイッチング素子Q1をオンする制御を行い、メインスイッチング素子TR1がオンのときにサブスイッチング素子Q1がオフするように制御する。   Further, the sub switching element drive circuit 26 performs control to turn on the sub switching element Q1 when the main switching element TR1 is off, and controls so that the sub switching element Q1 is turned off when the main switching element TR1 is on.

この実施形態のスイッチング電源装置によれば、出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubを利用して、出力電圧のフィードバック制御を正確に行うことができ、従来のダイオードによる電圧低下がなく、温度による変動も生じないものである。さらに、低電圧で大電流のスイッチング電源装置においても、高効率の電源装置を提供することができる。   According to the switching power supply device of this embodiment, the feedback control of the output voltage can be accurately performed using the sub winding Nsub of the output choke coil Lo, there is no voltage drop due to the conventional diode, and the fluctuation due to temperature. It does not occur. Furthermore, a high-efficiency power supply device can be provided even in a low-voltage and large-current switching power supply device.

次に、この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置について図3〜図5を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態では、実際の同期整流回路18内の同期整流素子駆動回路16が、同期整流素子TR3をオンさせるのに時間遅れを持つことを考慮した構成及び動作としたものである。この実施形態の出力チョークコイル誘起電圧検出回路25は、NチャンネルMOS−FETのサブスイッチング素子Q1のドレインをサブ巻線Nsubのドットのない側の端子に接続し、ソースをコンデンサC1の接地端子に接続している。   Next, a switching power supply device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In this embodiment, the configuration and operation are performed in consideration of the fact that the synchronous rectifier driving circuit 16 in the actual synchronous rectifier circuit 18 has a time delay to turn on the synchronous rectifier TR3. In the output choke coil induced voltage detection circuit 25 of this embodiment, the drain of the sub-switching element Q1 of the N-channel MOS-FET is connected to the terminal on the non-dot side of the sub-winding Nsub, and the source is connected to the ground terminal of the capacitor C1. Connected.

この実施形態のスイッチング電源素子の動作は、図4に示すように、同期整流素子TR3の駆動がメインスイッチング素子TR1の動作に対して、デッドタイムを持って動作する。この動作により、スイッチング電源装置の出力電圧精度に影響を及ぼすので、これを避けた動作としている。このスイッチング電源の出力電圧精度に影響を及ぼすのは同期整流素子TR3の動作であり、同期整流素子TR3は、メインスイッチング素子TR1がオフしてから、同期整流素子TR3がオンするまでに若干の時間遅れ(期間A)を持つ。これは、実際の同期整流素子駆動回路16は、同期整流素子TR3をオンさせるのに時間遅れを持つためである。   In the operation of the switching power supply element of this embodiment, as shown in FIG. 4, the driving of the synchronous rectifier element TR3 operates with a dead time relative to the operation of the main switching element TR1. Since this operation affects the output voltage accuracy of the switching power supply device, the operation is avoided. It is the operation of the synchronous rectifier element TR3 that affects the output voltage accuracy of the switching power supply. The synchronous rectifier element TR3 takes some time from when the main switching element TR1 is turned off to when the synchronous rectifier element TR3 is turned on. Has a delay (period A). This is because the actual synchronous rectifier driving circuit 16 has a time delay in turning on the synchronous rectifier TR3.

また、実際の同期整流回路18は、同期整流素子TR3がオフしてから、メインスイッチング素子TR1がオンするまでに若干の時間遅れ(期間C)を持つように制御が行なわれる。これは、メインスイッチング素子TR1がオンしたときに、同期整流素子TR3がオンしている状態にあると、入力電源10の両端がメインスイッチング素子TR1、トランスT1、同期整流素子TR3を介して短絡された状態となるため、大きな損失を発生する。そこで、メインスイッチング素子TR1と同期整流素子TR3が確実に同時オンしないようにするために、若干の時間遅れを持つように制御が行なわれるものである。   The actual synchronous rectifier circuit 18 is controlled so as to have a slight time delay (period C) from when the synchronous rectifier element TR3 is turned off to when the main switching element TR1 is turned on. This is because both ends of the input power supply 10 are short-circuited via the main switching element TR1, the transformer T1, and the synchronous rectifying element TR3 when the synchronous rectifying element TR3 is in an on state when the main switching element TR1 is turned on. As a result, a large loss occurs. Therefore, in order to ensure that the main switching element TR1 and the synchronous rectification element TR3 are not simultaneously turned on, control is performed with a slight time delay.

期間Aおよび期間Cでは、メインスイッチング素子TR1と同期整流素子TR3が同時にオフしている期間である。このとき、出力チョークコイルLoには、誘起電圧が発生し、図5(a)に示すように、同期整流素子TR3の寄生ダイオードDb3が導通している状態となる。この期間では、出力チョークコイルLoの誘起電圧は、スイッチング電源の出力電圧Voに同期整流素子TR3の寄生ダイオードDb3の順方向電圧VF3を足した電圧となる。   Period A and period C are periods in which the main switching element TR1 and the synchronous rectifying element TR3 are simultaneously turned off. At this time, an induced voltage is generated in the output choke coil Lo, and the parasitic diode Db3 of the synchronous rectifier element TR3 becomes conductive as shown in FIG. During this period, the induced voltage of the output choke coil Lo is a voltage obtained by adding the forward voltage VF3 of the parasitic diode Db3 of the synchronous rectifier element TR3 to the output voltage Vo of the switching power supply.

同期整流素子TR3がオンしている期間Bでは、図5(b)に示すように、同期整流素子TR3の寄生ダイオードDb3に電流が流れないため、順方向電圧VF3は発生しない。従って、出力チョークコイルLoの誘起電圧は、スイッチング電源の出力電圧Voとなる。   In the period B in which the synchronous rectifying element TR3 is on, as shown in FIG. 5B, no current flows through the parasitic diode Db3 of the synchronous rectifying element TR3, so the forward voltage VF3 is not generated. Therefore, the induced voltage of the output choke coil Lo becomes the output voltage Vo of the switching power supply.

従って、図3に示す電源回路において、サブスイッチング素子Q1を、メインスイッチング素子TR1がオフすると同時にオンし、メインスイッチング素子TR1がオンすると同時にサブスイッチング素子Q1をオフする制御を行なうと、期間Aおよび期間Cの出力チョークコイルLoの誘起電圧の変動がそのままコンデンサC1に現れる。一方、スイッチング素子駆動回路24は、コンデンサC1の電圧が基準電圧Vrefと同じになるように、メインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を制御する。コンデンサC1に、期間Aおよび期間Cの出力チョークコイルLoの誘起電圧の変動がそのまま現れたとすると、期間Aおよび期間Cの影響を受けない場合に比べて、コンデンサC1の平均電圧が上昇することになる。従って、スイッチング素子駆動回路24は、期間Aおよび期間Cの影響分だけ、スイッチング電源の出力電圧Voが低くなるように、メインスイッチング素子TR1の駆動パルス幅を制御する。期間Aおよび期間Cは、短い時間であるため、スイッチング電源の出力電圧Voが極端に低くなるような制御が行なわれることはないが、スイッチング電源の出力電圧Voの精度が悪化する原因となる。   Therefore, in the power supply circuit shown in FIG. 3, when the sub-switching element Q1 is controlled to be turned on at the same time as the main switching element TR1 is turned off and the sub-switching element Q1 is turned off at the same time as the main switching element TR1 is turned on, The fluctuation of the induced voltage of the output choke coil Lo in the period C appears as it is in the capacitor C1. On the other hand, the switching element drive circuit 24 controls the drive pulse width of the main switching element TR1 so that the voltage of the capacitor C1 becomes the same as the reference voltage Vref. If fluctuations in the induced voltage of the output choke coil Lo in the period A and the period C appear as they are in the capacitor C1, the average voltage of the capacitor C1 is increased as compared with the case where the influence of the period A and the period C is not affected. Become. Therefore, the switching element drive circuit 24 controls the drive pulse width of the main switching element TR1 so that the output voltage Vo of the switching power supply is lowered by the influence of the period A and the period C. Since the period A and the period C are short, control is not performed such that the output voltage Vo of the switching power supply becomes extremely low. However, the accuracy of the output voltage Vo of the switching power supply deteriorates.

そこで、この実施形態の電源装置では、図4のように、出力チョークコイルLoのサブ巻線Nsubに接続されたサブスイッチング素子Q1は、メインスイッチング素子TR1がオフしてから、期間Aより僅かに長いデットタイムT1を持ってオンし、メインスイッチング素子TR1がオンする前であって期間Cより僅かに早いタイミングでサブスイッチング素子Q1がオフするように制御されたデットタイムT2を持ってメインスイッチング素子TR1がオンする。   Therefore, in the power supply device of this embodiment, as shown in FIG. 4, the sub-switching element Q1 connected to the sub-winding Nsub of the output choke coil Lo is slightly shorter than the period A after the main switching element TR1 is turned off. Main switching element having a dead time T2 which is turned on with a long dead time T1 and controlled so that the sub switching element Q1 is turned off at a timing slightly earlier than the period C before the main switching element TR1 is turned on. TR1 turns on.

この制御を行なうことにより、期間Aおよび期間Cの影響をなくし、出力電圧Voの制御精度を高いものにすることができる。なお、サブスイッチング素子Q1は、オフ状態のときは、その寄生ダイオードDbq1のみが導通できる状態となっているため、期間Aおよび期間Cの出力チョークコイルLoの誘起電圧の変動は、サブスイッチング素子Q1の寄生ダイオードDbq1の順方向電圧を超えた場合のみ、コンデンサC1に影響を与える。これについては、出力チョークコイルLoの誘起電圧の変動は、同期整流素子TR3の寄生ダイオードDb3の順方向電圧VF3に出力チョークコイルLoのメイン巻線Nmainとサブ巻線Nsubの巻数比を掛けた値となるため、同期整流素子TR3の寄生ダイオードDb3の順方向に発生し得る電圧に、チョークコイルLoのメイン巻線Nmainとサブ巻線Nsubの巻数比を掛けた値が、サブスイッチング素子Q1の寄生ダイオードDbq1の順方向電圧以下となるように巻数比を選定すれば、期間Aおよび期間Cの出力チョークコイルLoの誘起電圧の変動は、コンデンサC1に全く影響を及ぼさない。   By performing this control, the influence of the period A and the period C can be eliminated, and the control accuracy of the output voltage Vo can be increased. Note that, when the sub-switching element Q1 is in the off state, only the parasitic diode Dbq1 is in a conductive state, and therefore, the fluctuation in the induced voltage of the output choke coil Lo in the period A and the period C is the sub-switching element Q1. The capacitor C1 is affected only when the forward voltage of the parasitic diode Dbq1 is exceeded. Regarding this, the fluctuation of the induced voltage of the output choke coil Lo is a value obtained by multiplying the forward voltage VF3 of the parasitic diode Db3 of the synchronous rectifier element TR3 by the turn ratio of the main winding Nmain and the sub winding Nsub of the output choke coil Lo. Therefore, a value obtained by multiplying the voltage that can be generated in the forward direction of the parasitic diode Db3 of the synchronous rectifier element TR3 by the turn ratio of the main winding Nmain and the sub-winding Nsub of the choke coil Lo is a parasitic value of the sub-switching element Q1. If the turn ratio is selected so as to be equal to or lower than the forward voltage of the diode Dbq1, fluctuations in the induced voltage of the output choke coil Lo during the period A and the period C do not affect the capacitor C1 at all.

また、従来例のように、ダイオードD1を用いて出力チョークコイルLoの誘起電圧を検出すると、スイッチング電源装置の負荷電流急変時にスイッチング電源装置の出力電圧Voが低下しても、コンデンサC1の電圧が即座には低下しない。これは、ダイオードD1は、カソードからアノードに電流を流すことができないためである。従って、従来の回路では、スイッチング電源装置の出力電圧Voが低下すると、出力チョークコイルLoの誘起電圧が低下するが、スイッチング電源装置の出力電圧Voが低下する前の出力チョークコイルLoの誘起電圧がコンデンサC1に蓄えられているため、出力チョークコイルLoの誘起電圧の低下を瞬時に反映できない。つまり、従来例の回路では、スイッチング素子駆動回路内のフィードバック制御回路が、スイッチング電源装置の出力電圧Voの低下を瞬時に検出することができないものであった。   Further, as in the conventional example, when the induced voltage of the output choke coil Lo is detected using the diode D1, even if the output voltage Vo of the switching power supply device decreases when the load current of the switching power supply device suddenly changes, the voltage of the capacitor C1 is reduced. It does not drop immediately. This is because the diode D1 cannot flow current from the cathode to the anode. Therefore, in the conventional circuit, when the output voltage Vo of the switching power supply device decreases, the induced voltage of the output choke coil Lo decreases. However, the induced voltage of the output choke coil Lo before the output voltage Vo of the switching power supply device decreases decreases. Since it is stored in the capacitor C1, the reduction in the induced voltage of the output choke coil Lo cannot be reflected instantaneously. That is, in the conventional circuit, the feedback control circuit in the switching element driving circuit cannot instantaneously detect the decrease in the output voltage Vo of the switching power supply device.

これに対して、この実施形態の電源装置では、負荷電流の急変にも瞬時に追従可能な電源装置を形成することができる。即ち、この実施形態の電源装置では、ダイオードD1をサブスイッチング素子Q1に換えてMOS−FETとすることにより、MOS−FETがオン期間中は、ドレインからソース、ソースからドレインへと双方向に電流を流すことができる。このため、出力チョークコイルLoの誘起電圧が低下すると、コンデンサC1の電圧が瞬時に低下し、スイッチング素子駆動回路内のフィードバック制御回路が、スイッチング電源装置の出力電圧Voの低下を瞬時に検出することが可能となり、負荷電流急変時の出力電圧低下に対するフィードバック制御回路の応答性を向上させることができる。   On the other hand, in the power supply device of this embodiment, a power supply device that can instantaneously follow a sudden change in load current can be formed. That is, in the power supply device of this embodiment, the diode D1 is replaced with the sub-switching element Q1 to be a MOS-FET, so that the current is bidirectional from the drain to the source and from the source to the drain while the MOS-FET is on. Can flow. For this reason, when the induced voltage of the output choke coil Lo decreases, the voltage of the capacitor C1 decreases instantaneously, and the feedback control circuit in the switching element drive circuit instantly detects the decrease in the output voltage Vo of the switching power supply device. It is possible to improve the response of the feedback control circuit to the output voltage drop at the time of sudden change in load current.

また、この発明の電源装置の回路は、プリント基板上にトランスや出力チョークコイルのコイルパターンを形成して、制御回路と一体化することで小型化・高性能化を実現した構成のスイッチング電源について特に有効であり、少ない出力チョークコイルのサブ巻線の巻数で、スイッチング電源の出力電圧を高精度に制御することが可能となる。   In addition, the circuit of the power supply device of the present invention is a switching power supply having a configuration that realizes miniaturization and high performance by forming a coil pattern of a transformer and an output choke coil on a printed circuit board and integrating it with a control circuit. This is particularly effective, and the output voltage of the switching power supply can be controlled with high accuracy with a small number of sub-windings of the output choke coil.

なお、この実施形態のサブスイッチング素子Q1は、図6のようにPチャンネルMOS−FETを用いた回路で構成しても良い。この実施形態でも上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   Note that the sub-switching element Q1 of this embodiment may be configured by a circuit using a P-channel MOS-FET as shown in FIG. In this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

上記の実施例では、出力チョークコイルに発生する誘起電圧をサブスイッチング素子Q1およびコンデンサC1を介して、フィードバック制御回路に入力し、スイッチング電源装置の出力電圧の安定化制御に用いた例のみを示したが、コンデンサC1の電圧をスイッチング電源保護回路に入力してスイッチング電源装置の異常動作を検出し、過電圧保護回路や不足電圧保護回路等のスイッチング電源装置の保護回路の制御に用いることも可能である。   In the above embodiment, only an example in which the induced voltage generated in the output choke coil is input to the feedback control circuit via the sub-switching element Q1 and the capacitor C1 and used for stabilization control of the output voltage of the switching power supply device is shown. However, it is also possible to detect the abnormal operation of the switching power supply device by inputting the voltage of the capacitor C1 to the switching power supply protection circuit and use it to control the protection circuit of the switching power supply device such as an overvoltage protection circuit or an undervoltage protection circuit. is there.

また、上記の実施形態での回路は、シングルフォワードコンバータによるものであるが、プッシュプルコンバータ、フルブリッジコンバータ、ハーフブリッジコンバータ等の出力チョークコイルと同期整流回路を備える何れのコンバータ回路においても同様の効果が得られる。また、同期整流回路は、カレントダブラー同期整流回路を用いた場合でも同様の効果が得られる。   The circuit in the above embodiment is based on a single forward converter, but the same applies to any converter circuit including an output choke coil and a synchronous rectifier circuit such as a push-pull converter, a full bridge converter, and a half bridge converter. An effect is obtained. The synchronous rectifier circuit can achieve the same effect even when a current doubler synchronous rectifier circuit is used.

この発明の第一実施形態のスイッチング電源装置の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention. この発明の第一実施形態のスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the switching power supply device of 1st embodiment of this invention. この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置の概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the switching power supply device of 2nd embodiment of this invention. この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the switching power supply device of 2nd embodiment of this invention. この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置の出力チョークコイルの発生電圧を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the generated voltage of the output choke coil of the switching power supply device of 2nd embodiment of this invention. この発明の第二実施形態のスイッチング電源装置の変形例の概略回路図である。It is a schematic circuit diagram of the modification of the switching power supply device of 2nd embodiment of this invention. 従来のスイッチング電源装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the conventional switching power supply device.

符号の説明Explanation of symbols

10 直流入力電源
12 フィードバック制御回路
16 同期整流素子駆動回路
18 同期整流回路
20 平滑回路
22 負荷
24 フィードバック制御回路
25 出力チョークコイル誘起電圧検出回路
26 サブスイッチング素子駆動回路
TR1 メインスイッチング素子
TR2,TR3 同期整流素子
Q1 サブスイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 DC input power supply 12 Feedback control circuit 16 Synchronous rectification element drive circuit 18 Synchronous rectification circuit 20 Smoothing circuit 22 Load 24 Feedback control circuit 25 Output choke coil induced voltage detection circuit 26 Sub switching element drive circuit TR1 Main switching element TR2, TR3 Synchronous rectification Element Q1 Sub-switching element

Claims (6)

1次巻線と2次巻線を有したトランスと、前記トランスの1次巻線に接続された入力電源と、前記1次巻線に印加される前記入力電源電圧をオン/オフするメインスイッチング素子と、前記トランスの2次巻線に接続され、前記2次巻線の出力電力の同期整流を行う整流回路と、この整流回路の出力を平滑するチョークコイルとコンデンサから成る平滑回路と、前記平滑回路の出力電圧がフィードバックされ前記出力電圧を所定の電圧に制御するためのフィードバック制御回路と、前記フィードバック制御回路の出力により前記メインスイッチング素子をオン/オフするメインスイッチング素子駆動回路と、前記メインスイッチング素子駆動回路の出力信号に同期して動作する同期整流素子駆動回路と、この同期整流素子駆動回路によりオン/オフする同期整流素子を備え、前記メインスイッチング素子駆動回路の出力により前記メインスイッチング素子の駆動パルス幅を制御することによって、前記平滑回路の出力電圧が所定の電圧になるように制御するスイッチング電源装置において、
前記平滑回路のチョークコイルには、メイン巻線とサブ巻線が設けられ、前記サブ巻線にサブスイッチング素子とコンデンサを接続し、前記メインスイッチング素子のオフ期間に、前記サブ巻線に接続された前記サブスイッチング素子をオンさせて、前記サブ巻線に発生する前記チョークコイルの誘起電圧を電圧信号として取り出し、前記電圧信号を前記フィードバック制御回路に入力することにより、前記出力電圧を所定の電圧に制御することを特徴とするスイッチング電源装置。
A transformer having a primary winding and a secondary winding, an input power supply connected to the primary winding of the transformer, and main switching for turning on / off the input power supply voltage applied to the primary winding A rectifier circuit connected to the secondary winding of the transformer and performing synchronous rectification of output power of the secondary winding; a smoothing circuit including a choke coil and a capacitor for smoothing the output of the rectifier circuit; A feedback control circuit for controlling the output voltage to a predetermined voltage by feedback of an output voltage of the smoothing circuit, a main switching element driving circuit for turning on / off the main switching element by an output of the feedback control circuit, and the main The synchronous rectifier driving circuit that operates in synchronization with the output signal of the switching element driving circuit, and the synchronous rectifier driving circuit. A switching power supply device comprising a synchronous rectifying element that is turned off, and controlling the drive pulse width of the main switching element according to the output of the main switching element drive circuit so that the output voltage of the smoothing circuit becomes a predetermined voltage In
The choke coil of the smoothing circuit is provided with a main winding and a sub winding, a sub switching element and a capacitor are connected to the sub winding, and connected to the sub winding during an off period of the main switching element. The sub-switching element is turned on, the induced voltage of the choke coil generated in the sub-winding is taken out as a voltage signal, and the output voltage is set to a predetermined voltage by inputting the voltage signal to the feedback control circuit. The switching power supply device characterized by controlling to.
前記サブスイッチング素子は、前記メインスイッチング素子がオフしてから所定の第1のデットタイムの後オンし、前記サブスイッチング素子がオフした後、所定の第2のデットタイムを経て前記メインスイッチング素子がオンするように制御され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。   The sub switching element is turned on after a predetermined first dead time after the main switching element is turned off, and the main switching element is turned on after a predetermined second dead time after the sub switching element is turned off. The switching power supply according to claim 1, wherein the switching power supply is controlled to turn on. 前記メインスイッチング素子がオフしてから前記サブスイッチング素子がオンするまでの前記第1のデットタイムは、前記メインスイッチング素子がオフしてから前記同期整流素子がオンし、その後、前記サブスイッチング素子がオンするまでの期間に設定され、前記サブスイッチング素子がオフしてから前記メインスイッチング素子がオンするまでの前記第2のデットタイムは、前記サブスイッチング素子がオフしてから前期同期整流素子がオフし、その後、メインスイッチング素子がオンするまでの期間に設定されていることを特徴とする請求項2記載のスイッチング電源装置。   The first dead time from when the main switching element is turned off to when the sub switching element is turned on is that the synchronous rectifying element is turned on after the main switching element is turned off. The second dead time from the time when the sub-switching element is turned off to the time when the main switching element is turned on is set to a period until the sub-switching element is turned off. The switching power supply device according to claim 2, wherein the switching power supply device is set to a period until the main switching element is turned on thereafter. 前記同期整流素子及び前記サブスイッチング素子は、MOS−FETであり、前記同期整流素子の寄生ダイオードの順方向に発生し得る電圧に、前記チョークコイルのメイン巻線とサブ巻線の巻数比を掛けた値が、前記サブスイッチング素子の寄生ダイオードの順方向電圧以下となるように、前記巻数比を選定したことを特徴とする請求項1、2または3記載のスイッチング電源装置。   The synchronous rectifier element and the sub-switching element are MOS-FETs, and a voltage that can be generated in the forward direction of the parasitic diode of the synchronous rectifier element is multiplied by the turn ratio of the main winding and the sub-winding of the choke coil. 4. The switching power supply device according to claim 1, wherein the turn ratio is selected so that the value is equal to or less than a forward voltage of a parasitic diode of the sub-switching element. 前記サブ巻線に発生する前記チョークコイルの誘起電圧を電圧信号として取り出し、前記電圧信号をスイッチング電源保護回路に入力することで、スイッチング電源の異常動作の検出に用いることを特徴とする請求項1、2、3または4記載のスイッチング電源装置。   The induced voltage of the choke coil generated in the sub-winding is taken out as a voltage signal, and the voltage signal is input to a switching power supply protection circuit to be used for detecting an abnormal operation of the switching power supply. The switching power supply device according to 2, 3, or 4. 前記チョークコイルは、プリント基板上にコイルパターンが形成されて成ることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載のスイッチング電源装置。

6. The switching power supply device according to claim 1, wherein the choke coil has a coil pattern formed on a printed circuit board.

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