JP4854556B2 - Power supply - Google Patents

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Description

本発明は、電流検出部で得られた検出信号を基に、過電流保護や並列運転時におけるカレントシェアリングのような電源部への制御を、制御部が行なう電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus in which a control unit performs control to a power supply unit such as overcurrent protection and current sharing during parallel operation based on a detection signal obtained by a current detection unit.

従来のこの種の電源装置として、例えば特許文献1には、負荷に流れる電流を検出する電流検出部を備え、この電流検出部で検出された信号を入力として、過電流状態であるか否かを判断する過電流保護機能を備えたものが知られている。また、これとは別に、複数の電源装置から共通する負荷に出力電圧を供給する並列運転時に、各電源装置から負荷に供給する出力電流を電流検出部で検出し、電源装置間の出力電流のアンバランスを補償する制御が行なわれている。   As a conventional power supply device of this type, for example, Patent Document 1 includes a current detection unit that detects a current flowing through a load, and whether a signal detected by the current detection unit is used as an input to determine whether or not an overcurrent state exists. A device having an overcurrent protection function for judging the above is known. In addition, during parallel operation in which output voltage is supplied to a common load from a plurality of power supply devices, the output current supplied from each power supply device to the load is detected by the current detection unit, and the output current between the power supply devices is detected. Control to compensate for imbalance is performed.

図3は、こうした電流検出部を備えたスイッチング電源装置の一例を示す回路構成図である。同図において、1は電源装置の入力端子2A,2B間に直流入力電圧Viを供給する直流電源、3はこの入力電圧Viを出力電圧Voに変換して、入力端子4A,4B間から負荷5に供給する電源部である。なお、ここでの負荷5は、一定の出力電流Ioを発生する電流源として等価的に示されている。   FIG. 3 is a circuit configuration diagram illustrating an example of a switching power supply device including such a current detection unit. In the figure, reference numeral 1 denotes a DC power supply for supplying a DC input voltage Vi between input terminals 2A and 2B of the power supply device, and 3 denotes a load 5 between the input terminals 4A and 4B by converting the input voltage Vi into an output voltage Vo. It is a power supply part supplied to. Here, the load 5 is equivalently shown as a current source that generates a constant output current Io.

電源部3は、一次側と二次側とを絶縁するトランス7と、例えばMOSFETからなるスイッチング素子8と、トランス7の二次側の整流回路を構成するダイオード10,11と、トランス7の二次側の平滑回路を構成するチョークコイル12および平滑コンデンサ13とを備えたフォワード型の回路構成を有する。具体的には、トランス7の一次巻線7Aとスイッチング素子8との直列回路が入力端子2A,2B間に接続され、スイッチング素子8をスイッチングさせることにより、前記直流電源1からの入力電圧Viを一次巻線7Aに断続的に印加する。これに伴い、スイッチング素子8のオン期間には、トランス7の二次巻線7Bのドット側端子に正極性の電圧が誘起され、二次巻線7Bのドット側端子にアノードを接続したダイオード10が導通して、二次巻線7Bからのエネルギーがチョークコイル12を通して平滑コンデンサ13および負荷5に送り出される。また、スイッチング素子8のオフ期間には、二次巻線7Bの非ドット側端子にアノードを接続した別なダイオード11が導通し、それまでチョークコイル12に蓄えられていたエネルギーが、平滑コンデンサ13および負荷5に送り出されるようになっている。   The power supply unit 3 includes a transformer 7 that insulates the primary side from the secondary side, a switching element 8 made of, for example, a MOSFET, diodes 10 and 11 that form a rectifier circuit on the secondary side of the transformer 7, and two transformers 7. It has a forward-type circuit configuration including a choke coil 12 and a smoothing capacitor 13 that form a smoothing circuit on the next side. Specifically, a series circuit of the primary winding 7A of the transformer 7 and the switching element 8 is connected between the input terminals 2A and 2B, and by switching the switching element 8, the input voltage Vi from the DC power source 1 is obtained. Applied intermittently to the primary winding 7A. Accordingly, during the ON period of the switching element 8, a positive voltage is induced at the dot side terminal of the secondary winding 7B of the transformer 7 and the anode 10 is connected to the dot side terminal of the secondary winding 7B. Is conducted, and energy from the secondary winding 7B is sent to the smoothing capacitor 13 and the load 5 through the choke coil 12. In addition, during the OFF period of the switching element 8, another diode 11 having an anode connected to the non-dot side terminal of the secondary winding 7B conducts, and the energy stored in the choke coil 12 until then becomes the smoothing capacitor 13 And it is sent to the load 5.

21は、トランス7の二次側を流れる電流から、前記負荷5を流れる出力電流Ioを検出する電流検出部である。この電流検出部21は、トランス7の二次側において、二次巻線7Bの非ドット側端子から出力端子4Bの出力電圧ライン間に挿入接続される電流検出器としての抵抗22と、抵抗22の両端間に発生する出力電流Ioに比例した電圧Visを増幅して、検出信号として出力する増幅器23と、増幅に伴い前記検出信号に含まれるノイズ成分を除去するローパスフィルタ(LFP)24と、を備えて構成される。   Reference numeral 21 denotes a current detector that detects an output current Io flowing through the load 5 from a current flowing through the secondary side of the transformer 7. The current detector 21 includes a resistor 22 as a current detector inserted and connected between the non-dot side terminal of the secondary winding 7B and the output voltage line of the output terminal 4B on the secondary side of the transformer 7, and the resistor 22 An amplifier 23 that amplifies a voltage Vis that is proportional to the output current Io generated between both ends of the signal and outputs it as a detection signal; a low-pass filter (LFP) 24 that removes a noise component included in the detection signal as a result of amplification; It is configured with.

31は、電源部3の動作を制御する制御部としてのディジタルシグナルプロセッサ(DSP)である。このDSP31はトランス7の二次側に設けられており、A/D変換器32と、PWM(パルス幅変調)制御器33と、PWM信号発生器34と、キャリア波生成手段35とを内蔵している。A/D変換器32は、何れもアナログ信号である入力端子2A,2B間に発生する入力電圧Viと、LFP24からの電流検出部21の検出信号と、入力端子4A,4B間に発生する出力電圧Voを、それぞれDSP31の内部で処理可能なディジタル信号に変換するものである。PWM制御器33は、出力電圧Voに応じたA/D変換器32からのディジタル信号と基準電圧Vrefとの偏差に基づき、入力電圧Viや電流検出部21の検出信号の変動を加味しながら、電源部3が所望の出力電圧Voを生成するための操作量uを算出するものである。PWM信号発生器34は、前記PWM制御器33からの操作量uと、キャリア波生成手段35で生成される固定周期の鋸波との比較により、操作量uに応じたパルス導通幅の駆動信号を生成して、これをスイッチング素子8のゲートに供給するものである。   Reference numeral 31 denotes a digital signal processor (DSP) as a control unit that controls the operation of the power supply unit 3. The DSP 31 is provided on the secondary side of the transformer 7, and includes an A / D converter 32, a PWM (pulse width modulation) controller 33, a PWM signal generator 34, and a carrier wave generating means 35. ing. The A / D converter 32 is an input signal Vi generated between the input terminals 2A and 2B, both of which are analog signals, a detection signal of the current detection unit 21 from the LFP 24, and an output generated between the input terminals 4A and 4B. The voltage Vo is converted into a digital signal that can be processed inside the DSP 31. The PWM controller 33 is based on the deviation between the digital signal from the A / D converter 32 corresponding to the output voltage Vo and the reference voltage Vref, while taking into account fluctuations in the input voltage Vi and the detection signal of the current detector 21. The power supply unit 3 calculates an operation amount u for generating a desired output voltage Vo. The PWM signal generator 34 compares a manipulated variable u from the PWM controller 33 with a fixed-period sawtooth wave generated by the carrier wave generating means 35, and a drive signal having a pulse conduction width corresponding to the manipulated variable u. Is generated and supplied to the gate of the switching element 8.

なお、前記DSP31がトランス7の二次側に設けられている関係で、トランス7の一次側にある入力電圧ラインおよびスイッチング素子8のゲートと、DSP31との間を繋ぐ各線路には、信号を電気的に絶縁するアイソレータ41,42がそれぞれ挿入接続される。   Since the DSP 31 is provided on the secondary side of the transformer 7, a signal is transmitted to each line connecting the input voltage line on the primary side of the transformer 7 and the gate of the switching element 8 and the DSP 31. Electrically insulated isolators 41 and 42 are inserted and connected, respectively.

そして、上記構成のDSP31では、電源部3に与えられる入力電圧Viと、負荷5を流れる出力電流Ioに応じた検出信号と、電源部3からの出力電圧Voとを、それぞれA/D変換器32に取り込んでディジタル信号に変換し、これをDSP31の信号処理部であるPWM制御器33に出力する。PWM制御器33は、入力電圧Viや出力電流Ioがさほど変化しない定常時には、出力電圧Voに応じたディジタル信号の検出レベルと、基準電圧Vrefとの偏差に見合う操作量uを算出し、これをPWM信号発生器34に出力する。一方、電源部3の起動または停止時などにおいて、入力電圧Viが急変したり、負荷5の変動などに伴い、電流検出部21で検出される出力電流Ioが急変したりすると、前記出力電圧Voの検出レベルに優先して、これらの急変を考慮した操作量uを決定する。こうして決定された操作量uに基づき、PWM信号発生器34が所望のパルス導通幅の駆動信号を、アイソレータ42を介してスイッチング素子8に供給することで、定常時には安定した出力電圧Voを負荷5に供給しつつ、入力電圧Viや出力電流Ioの急変時には、電源部3を安全に制御することが可能になる。
特開2006−129566号公報
In the DSP 31 having the above configuration, the input voltage Vi given to the power supply unit 3, the detection signal corresponding to the output current Io flowing through the load 5, and the output voltage Vo from the power supply unit 3 are respectively converted into A / D converters. 32 is converted into a digital signal, which is output to a PWM controller 33 which is a signal processing unit of the DSP 31. The PWM controller 33 calculates an operation amount u corresponding to the deviation between the detection level of the digital signal corresponding to the output voltage Vo and the reference voltage Vref at the steady time when the input voltage Vi and the output current Io do not change so much. Output to the PWM signal generator 34. On the other hand, when the input voltage Vi changes suddenly when the power supply unit 3 is started or stopped, or when the output current Io detected by the current detection unit 21 changes suddenly due to fluctuations in the load 5 or the like, the output voltage Vo The operation amount u is determined in consideration of these sudden changes in preference to the detection level. Based on the operation amount u thus determined, the PWM signal generator 34 supplies a drive signal having a desired pulse conduction width to the switching element 8 via the isolator 42, so that a stable output voltage Vo can be obtained in the load 5 at the steady state. When the input voltage Vi or the output current Io changes suddenly, the power supply unit 3 can be safely controlled.
JP 2006-129566 A

図3に示す従来の電源装置は、次のような問題点がある。   The conventional power supply device shown in FIG. 3 has the following problems.

入力電圧Viよりも低い出力電圧Voに変換する電源部3では、トランス7の二次側に接続した抵抗22に比較的大きな電流値が流れるので、電源部3としての損失を極力小さくするために、小さな抵抗値の抵抗22が電流検出器として用いられる。そのため、抵抗22の両端間に発生する電圧Visが小さく、大きな増幅度の増幅器23を用いざるを得なくなり、LPF24によるノイズ成分の除去が必須のものとなる。しかし、このLPF24自体は検出信号の遅れをもたらし、DSP31による制御の高速化を妨げる要因となっていた。   In the power supply unit 3 that converts to the output voltage Vo lower than the input voltage Vi, a relatively large current value flows through the resistor 22 connected to the secondary side of the transformer 7, so that the loss as the power supply unit 3 is minimized. A resistor 22 having a small resistance value is used as a current detector. For this reason, the voltage Vis generated between both ends of the resistor 22 is small, and the amplifier 23 having a large amplification degree must be used, and the removal of noise components by the LPF 24 is essential. However, the LPF 24 itself causes a delay in the detection signal, which is a factor that hinders the speeding up of the control by the DSP 31.

本発明は上記の各問題点に着目してなされたもので、電源部としての損失の増加を防止しつつ、制御部による制御の高速化を実現できる電源装置を提供することを、その目的とする。   The present invention has been made paying attention to each of the above-mentioned problems, and its object is to provide a power supply device capable of realizing high-speed control by the control unit while preventing an increase in loss as a power supply unit. To do.

本発明は、上記目的を達成するために、スイッチング素子のスイッチングにより、トランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前記トランスの二次巻線に誘起した電圧を整流してチョークコイルを含む平滑回路で平滑することで、負荷に出力電圧を供給する電源部と、前記電源部を流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部からの検出信号と前記出力電圧とを監視して、前記スイッチング素子に供給する駆動信号のパルス導通幅を決定し、前記電源部を制御する制御部と、を備えた電源装置において、前記電流検出部は、前記トランスの一次巻線を流れる一次電流を検出する電流検出器と、この電流検出器で得られた信号ピーク値を保持し、これを前記検出信号として出力するサンプルホールド部とを備え、前記制御部は、前記出力電圧と前記スイッチング素子への駆動信号に基づき、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定する平均電流推定器を備え、この平均電流推定器で得られた平均値から、前記負荷を流れる出力電流を推定する構成としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a choke coil that rectifies a voltage induced in a secondary winding of the transformer by intermittently applying an input voltage to the primary winding of the transformer by switching of a switching element. by smoothed by the smoothing circuit containing a power supply unit for supplying an output voltage to a load, a current detection unit for detecting a current flowing through the power supply unit, a detection signal and the output voltage from the current detector monitors And a control unit that determines a pulse conduction width of a drive signal supplied to the switching element and controls the power supply unit, wherein the current detection unit flows through a primary winding of the transformer A current detector that detects a primary current; and a sample hold unit that holds a signal peak value obtained by the current detector and outputs the signal peak value as the detection signal. Based on the serial output voltage and the drive signal to the switching element, comprising an average current estimator that estimates the average value of the ripple component of the current flowing through the choke coil, the average value obtained in this average current estimator, the The output current flowing through the load is estimated.

この場合、前記電源部がフォワード型コンバータ,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータで構成されれば、前記平均電流推定器は、前記出力電圧と、前記スイッチング素子への駆動信号により決定される当該スイッチング素子のオフ時間とにより、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定するものであることが好ましい。 In this case, if the power supply unit is composed of a forward type converter, a half bridge type or a full bridge type converter, the average current estimator determines the switching determined by the output voltage and a drive signal to the switching element. It is preferable that the average value of the ripple of the current flowing through the choke coil is estimated based on the off time of the element.

代わりに、前記電源部がフォワード型,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータコンバータで構成される場合、前記平均電流推定器は、前記出力電圧と、前記スイッチング素子への駆動信号により決定される当該スイッチング素子のオン時間と、さらに前記入力電圧とにより、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定するものであってもよい。 Instead, when the power supply unit is composed of a forward type, half bridge type or full bridge type converter converter, the average current estimator is the switching determined by the output voltage and a driving signal to the switching element. The average value of the ripple of the current flowing through the choke coil may be estimated based on the ON time of the element and the input voltage.

前記サンプルホールド部は、前記駆動信号によりオン,オフするスイッチ素子と、このスイッチ素子のオン期間中に前記一次電流に比例した電圧に充電され、スイッチ素子のオフ期間中に、その充電電圧のピーク値が前記信号ピーク値として保持される容量性素子と、を備えている。   The sample hold unit is charged with a switching element that is turned on / off by the drive signal, and a voltage proportional to the primary current during an on period of the switching element, and a peak of the charging voltage during the off period of the switching element. And a capacitive element whose value is held as the signal peak value.

また、前記電流検出器がカレントトランスであることが好ましい。   The current detector is preferably a current transformer.

請求項1の発明によれば、トランスの一次巻線を流れる一次電流を電流検出器で検出し、この電流検出器で得られた信号ピーク値をサンプルホールド部で保持する一方で、平均電流推定器が、電源部からの出力電圧とスイッチング素子への駆動信号に基づいて、チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定することで、既存の増幅器やフィルタなどを一切用いることなく、負荷を流れる出力電流を推定することができる。したがって、この負荷の出力電流の変動を監視することで、過電流保護やカレントシェアリングなどの電源部に対する制御を、遅れなく高速に行なうことが可能になる。また、入力電圧よりも出力電圧が低ければ、トランスの一次側を流れる電流は二次側を流れる電流よりも小さく、電流検出器としての損失を低減できる。 According to the first aspect of the present invention, the primary current flowing through the primary winding of the transformer is detected by the current detector, and the signal peak value obtained by the current detector is held by the sample and hold unit, while the average current is estimated. The device estimates the average value of the ripple of the current flowing through the choke coil based on the output voltage from the power supply unit and the drive signal to the switching element, and without using any existing amplifier or filter. Can be estimated. Therefore, by monitoring the fluctuations in the output current of the load, it becomes possible to control the power supply unit such as overcurrent protection and current sharing at high speed without delay. Further, if the output voltage is lower than the input voltage, the current flowing through the primary side of the transformer is smaller than the current flowing through the secondary side, and the loss as a current detector can be reduced.

請求項2の発明によれば、フォワード型コンバータ,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータを有する電源部の場合、出力電圧とスイッチング素子のオフ時間が判れば、入力電圧などを監視しなくても、平均電流推定器がチョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定できる。したがって、制御部の構成を簡単にできる。 According to the invention of claim 2, in the case of a power supply unit having a forward type converter, a half bridge type or a full bridge type converter, if the output voltage and the off time of the switching element are known, the input voltage or the like can be monitored, The average current estimator can estimate the average value of the ripple of the current flowing through the choke coil . Therefore, the configuration of the control unit can be simplified.

請求項3の発明によれば、フォワード型コンバータ,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータを有する電源部の場合、スイッチング素子への駆動信号によりスイッチング素子のオン時間が判れば、入力電圧と出力電圧の各情報を取り込んで、平均電流推定器がチョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定できる。 According to the invention of claim 3, in the case of a power supply unit having a forward converter, a half-bridge type or a full-bridge type converter, if the on-time of the switching element is known from the drive signal to the switching element, the input voltage and the output voltage Taking each information, the average current estimator can estimate the average value of the ripple of the current flowing through the choke coil .

請求項4の発明によれば、電流検出器で得られた信号のピーク値を保持するために、スイッチング素子への駆動信号を利用してオン,オフ動作するスイッチ素子と、このスイッチ素子のオン,オフ動作に伴い、一次電流に比例した電圧を充電し保持するコンデンサがあれば、電流検出器で得られた信号のピーク値を簡単に保持できる。したがって、この場合は電流検出部としての構成を簡単にできる。   According to the fourth aspect of the present invention, in order to hold the peak value of the signal obtained by the current detector, the switch element that is turned on / off using the drive signal to the switching element, and the switching element is turned on , If there is a capacitor that charges and holds a voltage proportional to the primary current with the off operation, the peak value of the signal obtained by the current detector can be easily held. Therefore, in this case, the configuration as the current detection unit can be simplified.

請求項5の発明によれば、抵抗などの他の電流検出器に比べて、損失を少なくできる。また、制御部がトランスの二次側に設けられている構成では、トランスの一次側に配置されたカレントトランス自体がアイソレータとしても機能し、電流検出部としての構成を簡単にできる。   According to the invention of claim 5, the loss can be reduced as compared with other current detectors such as resistors. Further, in the configuration in which the control unit is provided on the secondary side of the transformer, the current transformer itself arranged on the primary side of the transformer also functions as an isolator, and the configuration as the current detection unit can be simplified.

以下、本発明における電源装置の好ましい一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、従来例で示した図3と共通する部分には共通する符号を付し、その共通する箇所の説明は重複を避けるため極力省略する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in FIG. 3 shown in the prior art example, and the description of the common part is abbreviate | omitted as much as possible to avoid duplication.

図1は、本実施例で提案する電源装置の回路構成を示したものである。先ず、電源部3について、従来例との違いを説明すると、ここでは前記電流検出部22に代わって、電流検出器としてのカレントトランス52と、逆流防止用のダイオード53と、抵抗54,コンデンサ55およびMOSFETからなるスイッチ素子56と、により構成される新たな電流検出部51が設けられる。カレントトランス52の一次巻線52Aは、従来のようにトランス7の二次側ではなく、トランス7の一次側において、トランス7の一次巻線7Aと直列に接続される。なお、電流検出器としては例えば抵抗などを用いてもよいが、損失が小さく、またDSP31への信号供給に際しアイソレータを必要としないという点で、カレントトランス52が最も好ましい。また、入力電圧Viよりも出力電圧Voが低い場合には、トランス7の一次側を流れる電流が二次側よりも小さく、電流検出器としての損失を小さくできる。   FIG. 1 shows a circuit configuration of a power supply apparatus proposed in this embodiment. First, the difference between the power supply unit 3 and the conventional example will be described. Here, instead of the current detection unit 22, a current transformer 52 as a current detector, a backflow prevention diode 53, a resistor 54, and a capacitor 55 are used. And a switch element 56 made of a MOSFET, and a new current detector 51 is provided. The primary winding 52A of the current transformer 52 is connected in series with the primary winding 7A of the transformer 7 on the primary side of the transformer 7 instead of the secondary side of the transformer 7 as in the prior art. For example, a resistor or the like may be used as the current detector, but the current transformer 52 is most preferable in that the loss is small and an isolator is not required when supplying a signal to the DSP 31. Further, when the output voltage Vo is lower than the input voltage Vi, the current flowing on the primary side of the transformer 7 is smaller than that on the secondary side, and the loss as a current detector can be reduced.

電流検出部51は、カレントトランス52の二次巻線52Bの両端間に、ダイオード53と抵抗54との直列回路を接続し、抵抗54の両端間に、サンプルホールド回路をなすコンデンサ55とスイッチ素子56との直列回路を接続し、コンデンサ55の両端間に発生する電圧Vesが、電流検出部51の検出信号としてA/D変換器32に出力されるようになっている。また、スイッチ素子56のゲートには、PWM発生器34からのパルス駆動信号が与えられ、スイッチング素子8と同じタイミングでオン,オフ動作するようになっている。これにより、コンデンサ55の両端間には、チョークコイル12を流れる電流iLfのピーク値に比例した電圧Vesが、スイッチング素子8のオフ期間中に保持されることとなる。   The current detection unit 51 connects a series circuit of a diode 53 and a resistor 54 between both ends of the secondary winding 52 </ b> B of the current transformer 52, and a capacitor 55 and a switch element forming a sample hold circuit between both ends of the resistor 54. The voltage Ves generated across the capacitor 55 is output to the A / D converter 32 as a detection signal of the current detection unit 51. Further, the pulse drive signal from the PWM generator 34 is given to the gate of the switch element 56, and the switch element 56 is turned on and off at the same timing as the switching element 8. As a result, the voltage Ves proportional to the peak value of the current iLf flowing through the choke coil 12 is held between both ends of the capacitor 55 during the OFF period of the switching element 8.

なお、電源部3の変形例として、ここではフォワード型の回路構成を示しているが、例えばフライバック型,プッシュ・プル型,ハーフブリッジ型,フルブリッジ型など、別な回路構成の電源部3を採用してもよい。その場合、カレントトランス52の一次巻線52Aは、トランス7の一次側において、チョークコイル12を流れる電流iLfひいてはトランス7の一次巻線7Aを流れる電流を、電流検出部51が間接的にでも検出できるように接続されていればよい。また、バックアップ電源(図示せず)を含めた無停電電源装置の電源部3をも、含めることができる。その他の電源部3の構成は、図3で示したものと共通している。   As a modification of the power supply unit 3, a forward type circuit configuration is shown here, but the power supply unit 3 having a different circuit configuration such as a flyback type, push-pull type, half bridge type, full bridge type, etc. May be adopted. In this case, the primary winding 52A of the current transformer 52 detects, on the primary side of the transformer 7, the current iLf flowing through the choke coil 12 and thus the current flowing through the primary winding 7A of the transformer 7 even indirectly by the current detection unit 51. It is only necessary to be connected so that it can. Moreover, the power supply part 3 of an uninterruptible power supply including a backup power supply (not shown) can also be included. Other configurations of the power supply unit 3 are the same as those shown in FIG.

次に、DSP31に関し、従来例に対する変更点を説明する。本実施例におけるDSP31は、従来例でも示したA/D変換器32、PWM制御器33と、PWM信号発生器34と、キャリア波生成手段35の他に、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル成分をキャンセルした平均電流値iLaveを推定する平均電流推定器61を備えている。   Next, with respect to the DSP 31, changes to the conventional example will be described. The DSP 31 in this embodiment includes a ripple of the current iLf flowing through the choke coil 12 in addition to the A / D converter 32, the PWM controller 33, the PWM signal generator 34, and the carrier wave generating means 35 shown in the conventional example. An average current estimator 61 that estimates an average current value iLave with canceled components is provided.

A/D変換器32は、電源部3に与えられる入力電圧Viと、電流検出部51からの出力電流Ioに応じた検出信号と、電源部3からの出力電圧Voとを、それぞれディジタル信号に変換するが、これらの各ディジタル信号はPWM制御器33に出力されると共に、特に出力電圧Voに応じたディジタル信号と、場合によっては入力電圧Viに応じたディジタル信号が、後述する平均電流推定器61にも出力される。また、平均電流推定器61は、スイッチング素子8のオン時間またはオフ時間を内部の時間算出部62で算出するために、PWM制御器33で算出された操作量uと、キャリア波生成手段35から発生する鋸波の振幅の各情報が入力される。なお、この時間算出部62は、平均電流推定器61に内蔵させず、平均電流推定器61の外部に独立した機能として設けてもよい。   The A / D converter 32 converts the input voltage Vi applied to the power supply unit 3, the detection signal corresponding to the output current Io from the current detection unit 51, and the output voltage Vo from the power supply unit 3 into digital signals, respectively. These digital signals are output to the PWM controller 33. In particular, a digital signal corresponding to the output voltage Vo and, in some cases, a digital signal corresponding to the input voltage Vi are converted into an average current estimator described later. 61 is also output. Further, the average current estimator 61 uses the operation amount u calculated by the PWM controller 33 and the carrier wave generation means 35 in order to calculate the ON time or OFF time of the switching element 8 by the internal time calculation unit 62. Each information of the amplitude of the generated sawtooth wave is input. The time calculation unit 62 may be provided as an independent function outside the average current estimator 61 without being incorporated in the average current estimator 61.

平均電流推定器61は、A/D変換器32から与えられるディジタル信号と、時間算出部62で算出されるスイッチング素子8のオン時間Tonまたはオフ時間Toffによって、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル成分の平均値iLaveを推定する。PWM制御器33は、A/D変換器31によりディジタル信号に変換された電流検出部51の検出信号が、一定の電圧レベル値に保持されたと判断すると、このときの値と平均電流推定値61から取り込んだ推定平均値iLaveとにより、負荷5の出力電流Ioを推定する。PWM制御器33は、出力電圧Voに応じたA/D変換器32からのディジタル信号と基準電圧Vrefとの偏差に基づき、入力電圧Viや推定した負荷5の出力電流Io’の変動を加味しながら、電源部3が所望の出力電圧Voを生成するための操作量uを算出するようになっている。 The average current estimator 61 uses the digital signal supplied from the A / D converter 32 and the ripple of the current iLf flowing through the choke coil 12 based on the on time Ton or the off time Toff of the switching element 8 calculated by the time calculation unit 62. The average value iLave of the components is estimated. When the PWM controller 33 determines that the detection signal of the current detector 51 converted into a digital signal by the A / D converter 31 is held at a constant voltage level value, the value at this time and the average current estimated value 61 The output current Io of the load 5 is estimated based on the estimated average value iLave taken in from. The PWM controller 33 takes into account variations in the input voltage Vi and the estimated output current Io ′ of the load 5 based on the deviation between the digital signal from the A / D converter 32 and the reference voltage Vref according to the output voltage Vo. However, the operation amount u for the power supply unit 3 to generate the desired output voltage Vo is calculated.

次に、上記構成における各部の動作を、図2の波形図を参照して説明する。同図において、最上段の波形はPWM信号発生器34から出力される駆動信号の電圧波形であり、以下、トランス7の一次巻線7Aを流れる電流波形と、コンデンサ55の両端間電圧Vesの波形とを、それぞれ示している。   Next, the operation of each part in the above configuration will be described with reference to the waveform diagram of FIG. In the figure, the uppermost waveform is the voltage waveform of the drive signal output from the PWM signal generator 34. Hereinafter, the waveform of the current flowing through the primary winding 7A of the transformer 7 and the waveform of the voltage Ves across the capacitor 55 are shown. Respectively.

PWM信号発生器34からの駆動信号がH(高)レベルの時には、スイッチング素子8およびスイッチ素子56が何れもオンする。このとき電源部3は、トランス7の一次巻線7Aに直流電源1からの入力電圧Viが印加され、トランス7の二次巻線7Bのドット側端子に正極性の電圧が誘起される。これによりダイオード10が導通する一方で、別なダイオード11は非導通となり、二次巻線7Bからのエネルギーがチョークコイル12を通して平滑コンデンサ13および負荷5に送り出される。また、このときにはカレントトランス52の一次巻線52Aに、チョークコイル12のインダクタンスLに依存して増加する一次巻線7Aからの電流が流れ、この一次巻線7Aを流れる電流が、カレントトランス52の二次巻線52Bで検出される。これにより、ダイオード53が導通して、スイッチ素子56がオンしている関係で、二次巻線52Bを流れる電流によってコンデンサ55が充電され、当該コンデンサ55の両端間電圧Vesが、チョークコイル12を流れる電流iLfひいては一次巻線7Aを流れる電流と同様に上昇する。   When the drive signal from the PWM signal generator 34 is at the H (high) level, both the switching element 8 and the switching element 56 are turned on. At this time, in the power supply unit 3, the input voltage Vi from the DC power supply 1 is applied to the primary winding 7A of the transformer 7, and a positive voltage is induced at the dot side terminal of the secondary winding 7B of the transformer 7. As a result, the diode 10 becomes conductive, while the other diode 11 becomes non-conductive, and energy from the secondary winding 7B is sent to the smoothing capacitor 13 and the load 5 through the choke coil 12. At this time, a current from the primary winding 7A, which increases depending on the inductance L of the choke coil 12, flows through the primary winding 52A of the current transformer 52, and the current flowing through the primary winding 7A flows into the primary winding 52A of the current transformer 52. It is detected by the secondary winding 52B. As a result, the diode 53 becomes conductive and the switch element 56 is turned on, so that the capacitor 55 is charged by the current flowing through the secondary winding 52B, and the voltage Ves across the capacitor 55 causes the choke coil 12 to The current iLf that flows and thus rises similarly to the current that flows through the primary winding 7A.

ここで、電源部3が図1に示すようなフォワード型コンバータの構成を有する場合、スイッチング素子8のオン期間Tonにおいて、チョークコイル12を流れる電流iLfに含まれるリップル電流ΔiLの値は、次の数1で表わされる。   Here, when the power supply unit 3 has a forward converter configuration as shown in FIG. 1, the value of the ripple current ΔiL included in the current iLf flowing through the choke coil 12 during the ON period Ton of the switching element 8 is It is expressed by Equation 1.

Figure 0004854556
Figure 0004854556

但し、Npはトランス7の一次巻線7Aの巻数であり、Nsはトランス7の二次巻線7Bの巻数である。   However, Np is the number of turns of the primary winding 7A of the transformer 7, and Ns is the number of turns of the secondary winding 7B of the transformer 7.

やがて、PWM信号発生器34からの駆動信号がL(低)レベルに転じると、スイッチング素子8およびスイッチ素子56は何れもオフ状態になる。そのため、トランス7の一次巻線7Aへの入力電圧Viの印加は遮断され、トランス7の二次側におけるダイオード10は非導通となる一方、ダイオード11は導通する。そのため、電源部3はトランス7の一次側と二次側がいわば切り離された状態となり、それまでチョークコイル12に蓄えられていたエネルギーが、平滑コンデンサ13および負荷5に送り出される。   Eventually, when the drive signal from the PWM signal generator 34 changes to the L (low) level, both the switching element 8 and the switch element 56 are turned off. Therefore, the application of the input voltage Vi to the primary winding 7A of the transformer 7 is interrupted, and the diode 10 on the secondary side of the transformer 7 becomes non-conductive while the diode 11 becomes conductive. Therefore, the power supply unit 3 is in a state where the primary side and the secondary side of the transformer 7 are separated, and the energy stored in the choke coil 12 until then is sent to the smoothing capacitor 13 and the load 5.

また、このときにスイッチ素子56がオフしている関係で、コンデンサ55の両端間電圧Vesが、チョークコイル12を流れる電流iLfのピーク値に対応した値でそのまま保持され、これが電流検出器51の検出信号として、A/D変換器32に出力される。A/D変換器32は、電流検出部51の検出信号の他に、電源部3への入力電圧Viと、電源部3からの出力電圧Voを取り込んで、これらのディジタル信号をPWM制御器33に出力する。   At this time, because the switch element 56 is turned off, the voltage Ves between both ends of the capacitor 55 is held as it is at a value corresponding to the peak value of the current iLf flowing through the choke coil 12. The detection signal is output to the A / D converter 32. The A / D converter 32 takes in the input voltage Vi to the power supply unit 3 and the output voltage Vo from the power supply unit 3 in addition to the detection signal of the current detection unit 51, and outputs these digital signals to the PWM controller 33. Output to.

ここで、電源部3が図1に示すようなフォワード型コンバータの構成を有する場合、スイッチング素子8のオン期間Toffにおいて、チョークコイル12を流れる電流iLfに含まれるリップル電流ΔiLの値は、次の数2で表わされる。   Here, when the power supply unit 3 has the configuration of the forward converter as shown in FIG. 1, the value of the ripple current ΔiL included in the current iLf flowing through the choke coil 12 during the ON period Toff of the switching element 8 is It is expressed by Equation 2.

Figure 0004854556
Figure 0004854556

平均電流推定器61に内蔵する時間算出部62は、PWM制御器33で算出された操作量uと、キャリア波生成手段35から発生する鋸波の振幅の各情報を入力として、前記スイッチング素子8のオン時間Tonまたはオフ時間Toffの何れも算出することができる。時間算出部62がスイッチング素子8のオン時間Tonを算出する場合、平均電流推定器61は、入力電圧Viのディジタル信号と、出力電圧Voのディジタル信号とをA/D変換器32からそれぞれ取り込み、上記数1に基づいてリップル電流ΔiLの値を算出する。なお、チョークコイル12のインダクタンスLや、各巻数Np,Nsは、予め判っている値なので、平均電流推定器61に記憶させることができる。また、時間算出部62がスイッチング素子8のオン時間Toffを算出する場合、平均電流推定器61は、出力電圧Voのディジタル信号をA/D変換器32から取り込めば、上記数2に基づいてリップル電流ΔiLの値を算出できる。そして、このリップル電流ΔiLの値を半分にすれば、平均電流推定器61によって、リップル電流ΔiLの平均電流値iLaveを算出することができる(iLave=ΔiL/2)。   The time calculation unit 62 built in the average current estimator 61 receives as input the operation amount u calculated by the PWM controller 33 and the amplitude of the sawtooth wave generated from the carrier wave generation means 35, and the switching element 8. Either the on-time Ton or the off-time Toff can be calculated. When the time calculation unit 62 calculates the ON time Ton of the switching element 8, the average current estimator 61 takes in the digital signal of the input voltage Vi and the digital signal of the output voltage Vo from the A / D converter 32, respectively. Based on the above equation 1, the value of the ripple current ΔiL is calculated. Note that the inductance L of the choke coil 12 and the number of turns Np and Ns are values that are known in advance, and therefore can be stored in the average current estimator 61. Further, when the time calculation unit 62 calculates the on-time Toff of the switching element 8, the average current estimator 61 can ripple based on the above equation 2 if the digital signal of the output voltage Vo is taken from the A / D converter 32. The value of the current ΔiL can be calculated. If the value of the ripple current ΔiL is halved, the average current estimator 61 can calculate the average current value iLave of the ripple current ΔiL (iLave = ΔiL / 2).

一方、PWM制御器33は、A/D変換器31によりディジタル信号に変換された電流検出部51の検出信号が、一定の電圧レベル値に保持されたと判断すると、このときの値と平均電流推定値61から取り込んだ推定平均値iLaveとにより、前記チョークコイル12を流れる電流iLfを出力フィルタ回路(チョークコイル12および平滑コンデンサ13)で平均化した負荷5の出力電流Ioを推定する。推定する負荷5の出力電流Io’は、コンデンサ55の両端間電圧Vesのピーク値に見合う電流ピーク値ipから、推定平均値iLaveを減算することで簡単に算出できる(Io’=ip−iLave)。   On the other hand, when the PWM controller 33 determines that the detection signal of the current detection unit 51 converted into a digital signal by the A / D converter 31 is held at a constant voltage level value, the value at this time and the average current estimation Based on the estimated average value iLave taken from the value 61, the output current Io of the load 5 is estimated by averaging the current iLf flowing through the choke coil 12 by the output filter circuit (choke coil 12 and smoothing capacitor 13). The estimated output current Io ′ of the load 5 can be easily calculated by subtracting the estimated average value iLave from the current peak value ip corresponding to the peak value of the voltage Ves across the capacitor 55 (Io ′ = ip−iLave). .

PWM制御器33は、従来例でも説明したように、入力電圧Viや出力電流Ioがさほど変化しない定常時には、出力電圧Voに応じたディジタル信号の検出レベルと、基準電圧Vrefとの偏差に見合う操作量uを算出し、これをPWM信号発生器34に出力する。一方、電源部3の起動または停止時などにおいて、入力電圧Viが急変したり、負荷5の変動などに伴い、電流検出部21で検出される出力電流Ioが急変したりすると、前記出力電圧Voの検出レベルに優先して、入力電圧Viに応じたディジタル信号の検出レベルや、推定した負荷5の出力電流Io’を考慮し、操作量uを決定する。こうして決定された操作量uに基づき、PWM信号発生器34が所望のパルス導通幅の駆動信号を、アイソレータ42を介してスイッチング素子8に供給することで、定常時には安定した出力電圧Voを負荷5に供給しつつ、入力電圧Viや出力電流Ioの急変時には、電源部3を安全に制御することが可能になる。   As described in the conventional example, the PWM controller 33 operates in accordance with the deviation between the detection level of the digital signal corresponding to the output voltage Vo and the reference voltage Vref at the steady time when the input voltage Vi and the output current Io do not change so much. The quantity u is calculated and output to the PWM signal generator 34. On the other hand, when the input voltage Vi changes suddenly when the power supply unit 3 is started or stopped, or when the output current Io detected by the current detection unit 21 changes suddenly due to fluctuations in the load 5 or the like, the output voltage Vo The operation amount u is determined in consideration of the detection level of the digital signal in accordance with the input voltage Vi and the estimated output current Io ′ of the load 5 in preference to the detection level of. Based on the operation amount u thus determined, the PWM signal generator 34 supplies a drive signal having a desired pulse conduction width to the switching element 8 via the isolator 42, so that a stable output voltage Vo can be obtained in the load 5 at the steady state. When the input voltage Vi or the output current Io changes suddenly, the power supply unit 3 can be safely controlled.

以上のように本実施例では、スイッチング素子8のスイッチングにより、トランス7の一次巻線7Aに入力電圧Viを断続的に印加し、トランス7の二次巻線7Bに誘起した電圧を整流してチョークコイル12を含む平滑回路で平滑することで、負荷5に出力電圧Voを供給する電源部3と、この電源部3を流れる電流を検出する電流検出部51と、電流検出部51からの検出信号と出力電圧Voとを監視して、スイッチング素子8に供給する駆動信号のパルス導通幅を決定し、前記電源部3を制御する制御部としてのDSP31とを備えた電源装置において、電流検出部51が、トランス7の一次巻線7Aを流れる一次電流を検出する電流検出器(カレントトランス52)と、この電流検出器で得られた信号のピーク値を保持し、これを電流検出部51の検出信号として出力するサンプルホールド部としてのコンデンサ55とスイッチ素子56を備えており、またDSP31が、出力電圧Voとスイッチング素子8への駆動信号に基づき、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを推定する平均電流推定器61を備え、この平均電流推定器61で得られた平均値iLaveから、負荷5を流れる推定の出力電流Io’の値を算出する推定する構成としている。 As described above, in the present embodiment as described above, by the switching of the switching elements 8, and intermittently applying an input voltage Vi to the primary winding 7A of a transformer 7 rectifies the voltage induced in the secondary winding 7B of transformer 7 By smoothing with the smoothing circuit including the choke coil 12, the power supply unit 3 that supplies the output voltage Vo to the load 5, the current detection unit 51 that detects the current flowing through the power supply unit 3, and the detection from the current detection unit 51 In the power supply apparatus including the DSP 31 as a control unit that monitors the signal and the output voltage Vo, determines the pulse conduction width of the drive signal supplied to the switching element 8, and controls the power supply unit 3. 51 holds a current detector (current transformer 52) for detecting a primary current flowing through the primary winding 7A of the transformer 7 and a peak value of a signal obtained by the current detector. Comprises a capacitor 55 and a switching element 56 as the sample-and-hold unit for outputting a detection signal of the detection unit 51, also DSP31 is, based on the drive signal to the output voltage Vo and the switching element 8, the current flowing through the choke coil 12 ILF The average current estimator 61 for estimating the average value iLave for the ripples of the current is estimated, and the estimated output current Io ′ flowing through the load 5 is estimated from the average value iLave obtained by the average current estimator 61. It is configured.

このような構成を採用すると、トランス7の一次巻線7Aを流れる一次電流を電流検出器で検出し、この電流検出器で得られた信号のピーク値をコンデンサ55とスイッチ素子56で構成されるサンプルホールド部で保持する一方で、平均電流推定器61が、電源部3からの出力電圧Voとスイッチング素子8への駆動信号に基づいて、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを算出し推定することで、既存の増幅器23やフィルタ(LFP24)などを一切用いることなく、負荷5を流れる出力電流Io’を推定することができる。したがって、この推定した負荷5の出力電流Io’の変動を監視することで、例えば過電流保護やカレントシェアリングなどの電源部3に対する制御を、遅れなく高速に行なうことが可能になる。また、電源部3が入力電圧Viよりも出力電圧Voが低い降圧型のコンバータであれば、トランス7の一次側を流れる電流は二次側を流れる電流よりも小さく、電流検出器としての損失を低減できる。 When such a configuration is adopted, the primary current flowing through the primary winding 7A of the transformer 7 is detected by the current detector, and the peak value of the signal obtained by this current detector is constituted by the capacitor 55 and the switch element 56. While being held by the sample hold unit, the average current estimator 61 is based on the output voltage Vo from the power supply unit 3 and the drive signal to the switching element 8, and the average value iLave for the ripple of the current iLf flowing through the choke coil 12. Is calculated and estimated, the output current Io ′ flowing through the load 5 can be estimated without using any existing amplifier 23 or filter (LFP 24). Therefore, by monitoring the estimated fluctuation of the output current Io ′ of the load 5, for example, control over the power supply unit 3 such as overcurrent protection and current sharing can be performed at high speed without delay. Further, if the power supply unit 3 is a step-down converter whose output voltage Vo is lower than the input voltage Vi, the current flowing through the primary side of the transformer 7 is smaller than the current flowing through the secondary side, resulting in a loss as a current detector. Can be reduced.

また、スイッチング素子8のオン時に、トランス7を介して負荷5に電力を供給し、スイッチング素子8のオフ時に、トランス7の二次側で負荷5に電力を供給するフォワード型コンバータで電源部3が構成される場合、平均電流推定器61は、出力電圧Voと、スイッチング素子8への駆動信号により決定されるスイッチング素子8のオフ時間Toffとにより、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを推定する構成とするのが好ましい。 The power supply unit 3 is a forward converter that supplies power to the load 5 via the transformer 7 when the switching element 8 is on and supplies power to the load 5 on the secondary side of the transformer 7 when the switching element 8 is off. Is configured, the average current estimator 61 uses the output voltage Vo and the off time Toff of the switching element 8 determined by the drive signal to the switching element 8 as a ripple component of the current iLf flowing through the choke coil 12 . It is preferable that the average value iLave is estimated.

こうすると、フォワード型コンバータを有する電源部3の場合、出力電圧Voとスイッチング素子8のオフ時間が判れば、数1の式からも明らかなように、入力電圧Viなどを監視しなくても、平均電流推定器61がチョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを自ずと推定できる。したがって、制御部であるDSP31の制御構成を簡単にできる。 In this way, in the case of the power supply unit 3 having a forward type converter, if the output voltage Vo and the OFF time of the switching element 8 are known, the input voltage Vi or the like can be monitored as is apparent from the equation (1). The average current estimator 61 can naturally estimate the average value iLave for the ripple of the current iLf flowing through the choke coil 12 . Therefore, the control configuration of the DSP 31 as the control unit can be simplified.

これとは別に、電源部3が同じくフォワード型コンバータで構成される場合、平均電流推定器61は、出力電圧Voと、スイッチング素子8への駆動信号により決定される当該スイッチング素子8のオン時間Tonと、さらに入力電圧Voとにより、チョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを推定してもよい。つまり、スイッチング素子8への駆動信号によりスイッチング素子8のオン時間Tonが判れば、入力電圧Viと出力電圧Voの各情報を取り込んで、平均電流推定器61がチョークコイル12を流れる電流iLfのリップル分の平均値iLaveを推定できる。なお、こうした平均値iLaveの推定は、他のハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータにも、同様に適用できる。 Separately from this, when the power supply unit 3 is also composed of a forward type converter, the average current estimator 61 determines that the on-time Ton of the switching element 8 determined by the output voltage Vo and the drive signal to the switching element 8. Further, the average value iLave for the ripple of the current iLf flowing through the choke coil 12 may be estimated from the input voltage Vo. That is, if the on-time Ton of the switching element 8 is known from the drive signal to the switching element 8, each information of the input voltage Vi and the output voltage Vo is taken in, and the average current estimator 61 ripples the current iLf flowing through the choke coil 12. The average value iLave of minutes can be estimated. Such estimation of the average value iLave can be similarly applied to other half-bridge type or full-bridge type converters.

ここで、前記サンプルホールド部は、スイッチング素子8への駆動信号によりオン,オフするスイッチ素子56と、このスイッチ素子56のオン期間中にトランス7の一次電流に比例した電圧Vesに充電され、スイッチ素子56のオフ期間中に、その充電電圧Vesのピーク値が前記電流検出部51からの信号のピーク値として保持される容量性素子としてのコンデンサ55と、を備えている。   Here, the sample hold unit is charged to a switch element 56 that is turned on / off by a drive signal to the switching element 8 and a voltage Ves proportional to the primary current of the transformer 7 during the ON period of the switch element 56. The capacitor 55 is provided as a capacitive element in which the peak value of the charging voltage Ves is held as the peak value of the signal from the current detection unit 51 during the off period of the element 56.

そのため、カレントトランス52で得られた信号のピーク値を保持するために、スイッチング素子8への駆動信号を利用してオン,オフ動作するスイッチ素子56と、このスイッチ素子56のオン,オフ動作に伴い、トランス7の一次電流に比例した電圧Vesを充電し保持するコンデンサ55があれば、カレントトランス52で得られた信号のピーク値を簡単に保持できる。したがって、この場合は電流検出部51としての構成を簡単にできる。   Therefore, in order to hold the peak value of the signal obtained by the current transformer 52, the switch element 56 that is turned on / off using the drive signal to the switching element 8 and the on / off operation of the switch element 56 are used. Accordingly, if there is a capacitor 55 that charges and holds the voltage Ves proportional to the primary current of the transformer 7, the peak value of the signal obtained by the current transformer 52 can be easily held. Therefore, in this case, the configuration as the current detection unit 51 can be simplified.

また、電流検出部51を構成する電流検出器をカレントトランス52とすることが好ましいことは、前述した通りであり、抵抗などの他の電流検出器に比べて、損失を少なくできる。また、DSP31がトランス7の二次側に設けられている構成では、トランスの一次側に配置されたカレントトランス52自体がアイソレータとしても機能し、電流検出部51としての構成を簡単にできる。   Further, as described above, it is preferable that the current detector constituting the current detection unit 51 be the current transformer 52, and loss can be reduced as compared with other current detectors such as resistors. In the configuration in which the DSP 31 is provided on the secondary side of the transformer 7, the current transformer 52 itself arranged on the primary side of the transformer also functions as an isolator, and the configuration as the current detection unit 51 can be simplified.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。図1に示す電源装置の回路構成はあくまでも一例に過ぎず、同等の機能を実現する別な回路構成を採用してもよいことは勿論である。例えば、DSP31に代わって、アナログ信号をそのまま演算処理する制御部を用いてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible in the range of the summary of this invention. The circuit configuration of the power supply device shown in FIG. 1 is merely an example, and it is needless to say that another circuit configuration that realizes an equivalent function may be adopted. For example, instead of the DSP 31, a control unit that performs arithmetic processing on analog signals as they are may be used.

本発明の一実施形態における電源装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power supply device in one Embodiment of this invention. 図1の回路構成における各部の動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of each part in the circuit configuration of FIG. 1. 従来例における電源装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power supply device in a prior art example.

3 電源部
7 トランス
7A 一次巻線
7B 二次巻線
8 スイッチング素子
12 チョークコイル(平滑回路)
31 DSP(制御部)
51 電流検出部
52 カレントトランス(電流検出器)
55 コンデンサ(サンプルホールド部,容量性素子)
56 スイッチ素子(サンプルホールド部)
61 平均電流推定器
3 Power supply unit 7 Transformer 7A Primary winding 7B Secondary winding 8 Switching element
12 Choke coil (smoothing circuit)
31 DSP (control unit)
51 Current detector 52 Current transformer (current detector)
55 Capacitor (sample hold unit, capacitive element)
56 Switch element (sample hold)
61 Average current estimator

Claims (5)

スイッチング素子のスイッチングにより、トランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前記トランスの二次巻線に誘起した電圧を整流してチョークコイルを含む平滑回路で平滑することで、負荷に出力電圧を供給する電源部と、
前記電源部を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部からの検出信号と前記出力電圧とを監視して、前記スイッチング素子に供給する駆動信号のパルス導通幅を決定し、前記電源部を制御する制御部を備えた電源装置において、
前記電流検出部は、前記トランスの一次巻線を流れる一次電流を検出する電流検出器と、この電流検出器で得られた信号ピーク値を保持し、これを前記検出信号として出力するサンプルホールド部とを備え、
前記制御部は、前記出力電圧と前記スイッチング素子への駆動信号に基づき、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定する平均電流推定器を備え、この平均電流推定器で得られた平均値から、前記負荷を流れる出力電流を推定する構成としたことを特徴とする電源装置。
The switching of the switching element, by intermittently applying the input voltage to the primary winding of the transformer, is smoothed by the smoothing circuit including a choke coil to rectify the voltage induced in the secondary winding of the transformer, the load A power supply for supplying output voltage;
A current detection unit for detecting a current flowing through the power supply unit;
In the power supply device including a control unit that monitors the detection signal from the current detection unit and the output voltage, determines the pulse conduction width of the drive signal supplied to the switching element, and controls the power supply unit.
The current detection unit includes a current detector that detects a primary current flowing through the primary winding of the transformer, and a sample hold unit that holds a signal peak value obtained by the current detector and outputs the signal peak value as the detection signal. And
The control unit includes an average current estimator that estimates an average value of a ripple of a current flowing through the choke coil based on the output voltage and a drive signal to the switching element, and obtained by the average current estimator. A power supply apparatus characterized in that an output current flowing through the load is estimated from an average value.
前記電源部はフォワード型,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータで構成され、
前記平均電流推定器は、前記出力電圧と、前記スイッチング素子への駆動信号により決定される当該スイッチング素子のオフ時間とにより、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定するものであることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
The power supply is composed of a forward type, half bridge type or full bridge type converter,
The average current estimator estimates an average value of a ripple of current flowing through the choke coil based on the output voltage and an off time of the switching element determined by a driving signal to the switching element. The power supply device according to claim 1.
前記電源部はフォワード型,ハーフブリッジ型またはフルブリッジ型コンバータで構成され、
前記平均電流推定器は、前記出力電圧と、前記スイッチング素子への駆動信号により決定される当該スイッチング素子のオン時間と、さらに前記入力電圧とにより、前記チョークコイルを流れる電流のリップル分の平均値を推定するものであることを特徴とする請求項1記載の電源装置。
The power supply is composed of a forward type, half bridge type or full bridge type converter,
The average current estimator is an average value of a ripple of current flowing through the choke coil based on the output voltage, an ON time of the switching element determined by a driving signal to the switching element, and the input voltage. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is estimated.
前記サンプルホールド部は、前記駆動信号によりオン,オフするスイッチ素子と、このスイッチ素子のオン期間中に前記一次電流に比例した電圧に充電され、スイッチ素子のオフ期間中に、その充電電圧のピーク値が前記信号ピーク値として保持される容量性素子と、を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電源装置。   The sample hold unit is charged with a switching element that is turned on / off by the drive signal, and a voltage proportional to the primary current during an on period of the switching element, and a peak of the charging voltage during the off period of the switching element. The power supply device according to claim 1, further comprising: a capacitive element whose value is held as the signal peak value. 前記電流検出器がカレントトランスであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the current detector is a current transformer.
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