JP5104041B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
これは、分圧抵抗10および11によって出力電圧VOUTを検出し、誤差増幅器13で分圧された電圧と基準電圧VREFとを比較する。制御器15は、誤差増幅器13の出力誤差分に対応する信号をスイッチング素子16に出力し、指令値に従った出力電圧となるように制御を行なうものである。
誤差増幅器13の反転入力端子の電圧は非反転入力端子の電圧と同じで、一定電圧VREFとなっている。このため、抵抗11に流れる電流IR11は、(1)式のように一定になる。
IR11=VREF/R11…(1)
一方、抵抗12に流れる電流IR12は、(2)式のように誤差増幅器13の出力VAOUTに依存して変動する。
IR12=(VREF−VAOUT)/R12…(2)
ΔIR12=ΔVAOUT/R12…(3)
ΔVOUT=R10・ΔIR10=R10・ΔIR12=ΔVAOUT・R10/R12…(4)
前記第2抵抗の抵抗値を前記出力電圧に応じて変更可能にしたことを特徴とする。
主回路はFET(電界効果トランジスタ)に代表されるスイッチング素子16、電解コンデンサ17、インダクタ18およびダイオード19等から構成され、電解コンデンサ17およびインダクタ18は平滑回路として機能し、ダイオード19は電解コンデンサ17がスイッチング素子16を介して放電するのを防止する。
いま、出力電圧VOUTがしきい値Vsよりも小さい場合は、スイッチ22はON(オン)の状態であり、そのときの出力電圧の偏差ΔVOUTは、(4)式から次の(5)式のように表わされる。なお、ΔVAOUTは誤差増幅器の出力の変動量を示す。
ΔVOUT=ΔVAOUT・R10/R12=ΔVAOUT・R10/R40…(5)
ΔVOUT=ΔVAOUT・R10/R12=ΔVAOUT・R10/(R40+R41)…(6)
図3において、出力電圧VOUTがしきい値Vsよりも小さい場合は、スイッチ26はOFF(オフ)の状態(図示の状態)であり、そのときの出力電圧の偏差ΔVOUTは、(4)式から次の(7)式のように表わされる。
ΔVOUT=ΔVAOUT・R10/R12=ΔVAOUT・(R37+R38)/R12…(7)
ΔVOUT=ΔVAOUT・R10/R12=ΔVAOUT・R38/R12…(8)
(R37+R38)/R12>R38/R12であるので、図1の場合と同じく、出力電圧VOUTがしきい値電圧Vs以上の領域においては、出力電圧の大きさを小さく抑えることができ、ヒステリシスを持つコンパレータ20を使用することで、図2に示すような出力電力−出力電圧特性を得ることができる。
いま、出力電圧VOUTがしきい値電圧Vsよりも小さい場合は、スイッチ22はON(オン)の状態で、抵抗35は短絡状態にある。このとき、抵抗11を流れる電流IR11は、次の(9)式のようになる。
IR11=VREF/R11=VREF/R36…(9)
IR11=VREF/R11=VREF/(R35+R36)…(10)
以上より、出力電圧VOUTがしきい値電圧Vs以上の領域においては、出力電圧の大きさを小さく抑えることができる。図1,3と同様に、ヒステリシスをもつコンパレータ20を使用することで、図5に示すような出力電力−出力電圧特性が得られる。
図6では、出力電圧VOUTがしきい値電圧Vsよりも小さい場合は、図1と同様スイッチ22はONの状態にある。その後、出力電圧VOUTがしきい値電圧Vsよりも大きくなると、スイッチ22はOFFの状態になる。抵抗12に流れる電流はスイッチ22の切り替え前後で変化するため、スイッチ22を切り替えた瞬間に出力電圧が大きく変動する。
そこで、スイッチ22と同時にスイッチ24も切り替え、スイッチの切り替え前後で抵抗12に流れる電流を一定に保つことで、出力電圧の急激な変動を防ぎ、出力電圧を連続的に変化させられるようにする。
図4の場合と同様に、出力電圧VOUTがしきい値Vsよりも小さい場合は、スイッチ26はOFFの状態である。負荷が軽くなり出力電圧VOUTがしきい値Vsよりも大きくなると、スイッチ24はONの状態になる。スイッチ26を切り替える前後で抵抗10を流れる電流量は一定であるが、分圧抵抗10の抵抗値が小さくなるため、スイッチ24を切り替えた瞬間に出力電圧が大きく変動する。
なお、以上では抵抗を直列に接続し、出力電圧に応じてスイッチを切り替えることで抵抗値を変化させているが、抵抗は直列ではなく並列に接続し出力電圧に応じてスイッチを切り替えることで抵抗値を変化させることも可能である。
ここでは、差動増幅器30と抵抗42,43,44および45で減算回路を形成し、図3と同様の手段で出力電圧を検出し、この出力電圧に応じてFETのゲート電圧を変化させ、誤差増幅器13の利得を連続的に変化させるようにする。例えば、出力電圧が上昇した場合は、ゲート電圧を下げることでFETのオン抵抗を大きくし、誤差増幅器13の利得を上げる。これにより、出力電圧の偏差を小さく抑えることができる。
また、FETを抵抗12で使用したが、抵抗10または11で使用できるのは言うまでもない。
Claims (6)
- 出力電圧を出力電圧の正側に接続された第1抵抗と出力電圧の負側に接続された第2抵抗の中間点によって分圧した電圧値と指令値との差分に対応する信号を出力する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力信号をスイッチング素子に与え指令値に従う出力電圧となるように制御する制御器とを備えた電源装置において、
前記第2抵抗の抵抗値を前記出力電圧に応じて変更可能にしたことを特徴とする電源装置。 - 前記第1抵抗の抵抗値を、前記出力電圧に応じて変更可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記誤差増幅器の負帰還回路に接続された第3抵抗の抵抗値を、前記出力電圧に応じて変更可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記第1抵抗または第2抵抗もしくは第3抵抗の少なくとも1つに、直列または並列にFETを接続することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電源装置。
- 前記第1抵抗または第2抵抗もしくは第3抵抗の少なくとも1つの代えてFETを用いることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電源装置。
- 前記FETのゲート電圧を、前記出力電圧に応じて変化させることを特徴とする請求項4または5に記載の電源装置。
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