JP5647812B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁型のDC/DCコンバータとしてのスイッチング電源装置に関するものである。 The present invention relates to a switching power supply device as an insulation type DC / DC converter.
従来から、UVLO(Under Voltage Lock Out:低電圧誤動作防止装置)を有していないスイッチング電源用ICを搭載したスイッチング電源装置が知られている。このようなスイッチング電源装置においては、入力された直流電圧を、他励式のオン・オフ方式を用いて断続し交流電圧を生成する一方、スイッチング電源用ICの電源電圧を確立するための補助巻線を備えたトランスが使用されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a switching power supply device equipped with a switching power supply IC that does not have UVLO (Under Voltage Lock Out) is known. In such a switching power supply device, an input DC voltage is intermittently generated using a separately excited on / off method to generate an AC voltage, while an auxiliary winding for establishing a power supply voltage for a switching power supply IC. Is used (see, for example, Patent Document 1).
また、上記スイッチング電源装置では、過電流保護回路が設けられており、電源再起動時に過電流保護回路のラッチアップ動作に起因した起動不良にならないように、部品乗数が細かく調整されている。 Further, the switching power supply device is provided with an overcurrent protection circuit, and the component multiplier is finely adjusted so as not to cause a start-up failure due to the latch-up operation of the overcurrent protection circuit when the power supply is restarted.
図2は、従来のスイッチング電源装置の回路構成を示している。このスイッチング電源装置10’においては、トランスTの一次側巻線11に接続された入力ライン12,13間にコンデンサCinが設けられている。このコンデンサCinには外部より入力電圧Vinが供給され、そのとき、コンデンサCinには入力電圧Vinに応じた電気が充電される。
FIG. 2 shows a circuit configuration of a conventional switching power supply device. In the switching
また、入力ライン12,13間にはスイッチング電源用IC14が設けられている。このスイッチング電源用IC14はピン1〜8を有し、このうち、ピン8がコンデンサCinより一次側巻線11に近い側で入力ライン12に、ピン4がコンデンサCinより一次側巻線11に近い側で入力ライン13にそれぞれ接続されている。
A switching
入力ライン13の途中には、NMOSからなるスイッチング素子Q1が設けられている。スイッチング素子Q1は、そのゲートがスイッチング電源用IC14のピン5に接続されており、スイッチング電源用IC14によりオン・オフが制御される。また、入力ライン13には、スイッチング素子Q1よりも下流側に且つスイッチング素子Q1に直列に過電流検出用抵抗R1が設けられている。
In the middle of the
また、トランスTには補助巻線15が設けられ、この補助巻線15の一側はダイオードD1を介してライン16によりスイッチング電源用IC14のピン6に接続され、また補助巻線15の他側は入力ライン13に接続されている。そして、ライン16と入力ライン13との間にはコンデンサC1が設けられている。
The transformer T is provided with an
一方、トランスTには二次側巻線17が設けられ、この二次側巻線17の両端には出力ライン18,19がそれぞれ接続されている。出力ライン18の途中には整流素子D2が設けられている。そして、整流素子D2の下流側において、出力ライン18,19間に平滑コンデンサC2が設けられている。
On the other hand, the transformer T is provided with a
上記構成のスイッチング電源装置10’において、補助巻線15は、平滑コンデンサC2における電圧VC2に比例した電圧(つまり電圧VC1)が、コンデンサC1に発生するように機能する。
In the switching
ところで、上記従来の技術では、外部からコンデンサCin(これを第一のコンデンサとする)への入力電圧Vinの供給が終了した際には、コンデンサCinの容量によって、コンデンサCin内ではその電圧Vinが徐々に低下する。平滑コンデンサC2の電圧VC2は、コンデンサCinの電圧Vinの低下に関わらず、電圧を一定に保つ働きがあるため、過電流検出用抵抗R1に流れる電流I1は増加する。 By the way, in the above conventional technique, when the supply of the input voltage Vin to the capacitor Cin (this is the first capacitor) from the outside is finished, the voltage Vin in the capacitor Cin depends on the capacity of the capacitor Cin. Decrease gradually. Since the voltage VC2 of the smoothing capacitor C2 has a function of keeping the voltage constant regardless of the decrease in the voltage Vin of the capacitor Cin, the current I1 flowing through the overcurrent detection resistor R1 increases.
このように過電流検出用抵抗R1に流れる電流I1が増加すると、過電流保護動作が働く。コンデンサC1(これを第二のコンデンサとする)の容量が小さければ、過電流保護動作が働く前に、スイッチング電源用IC14のピン6の電圧(つまり、コンデンサC1における電圧VC1)が低下し、過電流保護動作によるラッチ動作は発生しないが、コンデンサC1の容量が大きい場合、スイッチング電源用IC14のピン6の電圧(つまり、コンデンサC1における電圧VC1)が低下しないため、保護動作が働き続け、ラッチ動作が発生して、その状態での電源再起動ができない。
When the current I1 flowing through the overcurrent detection resistor R1 increases in this way, an overcurrent protection operation is activated. If the capacitance of the capacitor C1 (this is the second capacitor) is small, the voltage at the
そのため、コンデンサC1の容量を大きくすることが、事実上不可能となり、コンデンサC1における電圧VC1のリプルの増大及び容量過小等によって、コンデンサC1の短寿命化などの弊害が発生する。 For this reason, it is practically impossible to increase the capacity of the capacitor C1, and adverse effects such as shortening the life of the capacitor C1 occur due to an increase in the ripple of the voltage VC1 in the capacitor C1 and an insufficient capacity.
本発明の課題は、第二のコンデンサの容量に関係なく、電源再起動によるラッチ動作を容易に回避可能なスイッチング電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching power supply device that can easily avoid a latch operation due to power supply restart regardless of the capacitance of a second capacitor.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、トランスの一次側に接続され直流電流が流れる入力ラインと、前記入力ラインの両極間に設けられた第一のコンデンサと、前記入力ラインを流れる直流電流を断続させて、当該直流電流を交流に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、前記制御部に接続され該制御部を動作させるための第二のコンデンサと、前記トランスに設けられ前記第二のコンデンサを充電するための補助巻線と、前記スイッチング素子に直列に接続され当該スイッチング素子を流れる過電流を検出する過電流検出用抵抗と、前記トランスの二次側に接続された出力ラインと、前記出力ラインに設けられ、前記トランスの二次側から出力される交流を整流し直流に変換する整流素子と、前記整流素子で変換された直流が流れる前記出力ラインの両極間に設けられた第三のコンデンサとを備えたスイッチング電源装置であって、アノード側が前記第二のコンデンサに、カソード側が前記第一のコンデンサにそれぞれ接続されたダイオードを設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to
上記構成によれば、第一のコンデンサの電圧が減少した状態で、制御部が有するピンのうち、第二のコンデンサが接続されたピンの電圧が低下していなくても、第一のコンデンサと第二のコンデンサとの間にダイオードが設けられているので、当該ダイオードを介して第一のコンデンサ側へ電流が流れ、第二のコンデンサが接続された制御部の前記ピンの電圧を強制的に低下させることができ、これにより、当該ピンの電圧をリセット電圧以下に低下させることが可能となる。その結果、制御部はラッチ状態を解除し、電源再投入しても、ラッチ状態が続かず、スイッチング電源装置を容易に再起動することができる。 According to the above configuration, even when the voltage of the first capacitor is reduced and the voltage of the pin to which the second capacitor is connected is not reduced among the pins of the control unit, Since a diode is provided between the capacitor and the second capacitor, a current flows to the first capacitor side via the diode, and the voltage of the pin of the control unit to which the second capacitor is connected is forced. The voltage of the pin can be lowered below the reset voltage. As a result, even if the control unit releases the latch state and the power is turned on again, the latch state does not continue and the switching power supply device can be easily restarted.
請求項2に記載の発明は、前記補助巻線は、前記第三のコンデンサにおける電圧に比例した電圧が、前記第二のコンデンサに発生するように機能することを特徴としている。
The invention according to
本発明によれば、第二のコンデンサの容量に関係なく、電源再起動によるラッチ動作を容易に回避可能なスイッチング電源装置を提供することができる。しかも、ダイオードを追加するだけであるから、スイッチング電源装置を安価に実現することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a switching power supply device that can easily avoid a latch operation due to power supply restart regardless of the capacitance of the second capacitor. In addition, since only a diode is added, the switching power supply device can be realized at low cost.
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。なお、従来技術と同じ箇所には同一符号を記すこととする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be described in the same location as a prior art.
図1は、本発明に係るスイッチング電源装置の構成図である。図1において、本スイッチング電源装置10は、スイッチング素子Q1を有し、このスイッチング素子Q1はトランスTの一次側巻線11に印加される直流電圧を断続して交流電圧に変換する。また、スイッチング電源装置10は、スイッチング素子Q1のオン・オフを制御するスイッチング電源用IC14と、このスイッチング電源用IC14を動作させるためのコンデンサC1と、このコンデンサC1を充電するための補助巻線15と、スイッチング素子Q1に直列に接続されスイッチング素子Q1を流れる過電流を検出する過電流検出用抵抗R1とを有している。ここで、この過電流検出用抵抗R1に生じる電圧がスイッチング電源用IC14のピン3に入力されるようになっている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a switching power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the switching
補助巻線15の一側はダイオードD1を介してライン16によりスイッチング電源用IC14のピン6に接続され、また補助巻線15の他側は入力ライン13に接続されている。そして、ライン16と入力ライン13との間にコンデンサC1が設けられている。そして、補助巻線15は、平滑コンデンサC2における電圧VC2に比例した電圧(つまり電圧VC1)が、コンデンサC1に発生するように機能する。
One side of the
また、スイッチング電源用IC14のピン1と入力ライン13との間にはコンデンサC3が、スイッチング電源用IC14のピン2と入力ライン13との間にはフォトトランジスタQ2がそれぞれ設けられている。
A capacitor C3 is provided between the
D2はトランスTの二次側巻線(制御巻線)17に誘起される交流電圧を整流する整流素子(ダイオード)であり、C2は整流素子D2が出力する整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。平滑コンデンサC2は、出力ライン18,19間に接続されている。そして、この整流素子D2と平滑コンデンサC2によって、直流電圧を出力する出力回路が構成されている。
D2 is a rectifying element (diode) that rectifies the AC voltage induced in the secondary side winding (control winding) 17 of the transformer T, and C2 is a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage output from the rectifying element D2. . The smoothing capacitor C2 is connected between the
20は抵抗R2,R3を含む電圧検出回路であり、出力ライン18,19間に設けられている。この電圧検出回路20は、出力ライン18,19からの出力電圧を検出する。
A
出力ライン18,19間には、発光ダイオードD3、抵抗R4、定電圧IC21が各々直列に接続されて設けられている。また、発光ダイオードD3に並列に抵抗R5が設けられ、さらに、抵抗R4と抵抗R2,R3の接続点との間に、コンデンサC4及び抵抗R6が直列に接続されて設けられている。なお、発光ダイオードD3及びフォトトランジスタQ2はフォトカプラ22を構成している。
Between the
定電圧IC21は、電圧検出回路20の検出電圧に応じて、フォトカプラ22の発光ダイオードD3及びフォトトランジスタQ2を介して、スイッチング電源用IC14のピン2の電圧を変化させる。
The
スイッチング電源用IC14は、ピン2の電圧に基づいたパルス幅のパルスをピン5から出力し、スイッチング素子Q1のオン・オフを制御して出力ライン18,19からの出力電圧を一定にする。また、スイッチング電源用IC14は、ピン3に入力される入力電圧に基づいて、出力ライン18,19から過電流が流れたか否かを判断する。そして、過電流が流れたと判断した時には、スイッチング素子Q1のオン・オフ制御を停止して出力ライン18,19からの出力電圧を停止する。
The switching
本実施例では、コンデンサCinとコンデンサC1との間にダイオードD4が設けられている。このダイオードD4は、アノード側がコンデンサC1側に、カソード側がコンデンサCin側にそれぞれ接続されている。 In this embodiment, a diode D4 is provided between the capacitor Cin and the capacitor C1. The diode D4 has an anode side connected to the capacitor C1 side and a cathode side connected to the capacitor Cin side.
なお、上記構成において、コンデンサCinは第一のコンデンサを、コンデンサC1は第二のコンデンサを、平滑コンデンサC2は第三のコンデンサを各々構成している。また、スイッチング電源用IC14は制御部を構成している。
In the above configuration, the capacitor Cin constitutes a first capacitor, the capacitor C1 constitutes a second capacitor, and the smoothing capacitor C2 constitutes a third capacitor. The switching
次に、本実施例によるスイッチング電源装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the switching
トランスTの一次側巻線11に直流電圧が印加され、スイッチング電源用IC14が動作すると、スイッチング素子Q1によりこの直流電圧のオン・オフを繰り返す。そして、このオン・オフの繰り返しによってトランスTの二次側巻線17に交流電圧が誘起される。そして、整流素子D2によって、この交流電圧が整流されて整流電圧が出力され、この整流電圧が平滑コンデンサC2により平滑されて、出力ライン18,19から所定電圧の直流電圧として出力される。
When a DC voltage is applied to the primary winding 11 of the transformer T and the switching
このとき、二次側巻線17に誘起される交流電圧を電圧検出回路20で検出し、フォトカプラ22の発光ダイオードD3及びフォトトランジスタQ2を介して、スイッチング電源用IC14に電圧情報をフィードバックする。これにより、スイッチング電源用IC14はスイッチング素子Q1をオン・オフ制御し、トランスTにおいて適切に変圧された制御電圧を二次側巻線17に誘起することができる。
At this time, the AC voltage induced in the secondary winding 17 is detected by the
また、本実施例では、コンデンサCinとコンデンサC1との間にダイオードD4が設けられているので、コンデンサCinの電圧が減少した状態で、スイッチング電源用IC14のピン6の電圧が低下していなくても、ダイオードD4を介してコンデンサCin側へ電流が流れ、ピン6の電圧を強制的に低下させることができ、これにより、ピン6の電圧をリセット電圧以下に低下させることが可能となる。その結果、スイッチング電源用IC14はラッチ状態を解除し、電源再投入しても、ラッチ状態が続かず、スイッチング電源装置10を容易に再起動することができる。
In the present embodiment, since the diode D4 is provided between the capacitor Cin and the capacitor C1, the voltage at the
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。 As mentioned above, although the Example of this invention has been explained in full detail with drawing, the said Example is only the illustration of this invention, and this invention is not limited only to the structure of the said Example. Needless to say, changes in design and the like within the scope of the present invention are included in the present invention.
10 スイッチング電源装置
11 一次側巻線
12 入力ライン
13 入力ライン
14 スイッチング電源用IC(制御部)
15 補助巻線
16 ライン
17 二次側巻線
18 出力ライン
19 出力ライン
20 電圧検出回路
21 定電圧IC
22 フォトカプラ
Cin コンデンサ(第一のコンデンサ)
C1 コンデンサ(第二のコンデンサ)
C2 平滑コンデンサ(第三のコンデンサ)
D1 ダイオード
D2 整流素子
D3 発光ダイオード
D4 ダイオード
Q1 スイッチング素子
Q2 フォトトランジスタ
R1 過電流検出用抵抗
T トランス
DESCRIPTION OF
15 Auxiliary winding 16
22 Photocoupler Cin capacitor (first capacitor)
C1 capacitor (second capacitor)
C2 smoothing capacitor (third capacitor)
D1 Diode D2 Rectifier D3 Light emitting diode D4 Diode Q1 Switching element Q2 Phototransistor R1 Overcurrent detection resistor T Transformer
Claims (2)
前記入力ラインの両極間に設けられた第一のコンデンサと、
前記入力ラインを流れる直流電流を断続させて、当該直流電流を交流に変換するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオン・オフを制御する制御部と、
前記制御部に接続され該制御部を動作させるための第二のコンデンサと、
前記トランスに設けられ前記第二のコンデンサを充電するための補助巻線と、
前記スイッチング素子に直列に接続され当該スイッチング素子を流れる過電流を検出する過電流検出用抵抗と、
前記トランスの二次側に接続された出力ラインと、
前記出力ラインに設けられ、前記トランスの二次側から出力される交流を整流し直流に変換する整流素子と、
前記整流素子で変換された直流が流れる前記出力ラインの両極間に設けられた第三のコンデンサとを備えたスイッチング電源装置であって、
アノード側が前記第二のコンデンサに、カソード側が前記第一のコンデンサにそれぞれ接続されたダイオードを設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。 An input line connected to the primary side of the transformer and through which a direct current flows;
A first capacitor provided between both electrodes of the input line;
A switching element for intermittently converting a direct current flowing through the input line and converting the direct current into an alternating current;
A control unit for controlling on / off of the switching element;
A second capacitor connected to the control unit for operating the control unit;
An auxiliary winding provided in the transformer for charging the second capacitor;
An overcurrent detection resistor connected in series to the switching element to detect an overcurrent flowing through the switching element;
An output line connected to the secondary side of the transformer;
A rectifying element that is provided in the output line and rectifies alternating current output from the secondary side of the transformer and converts it into direct current;
A switching power supply device comprising a third capacitor provided between both electrodes of the output line through which direct current converted by the rectifying element flows;
The anode side the second capacitor, the cathode-side switching power supply apparatus characterized in that a respective diode connected to said first capacitor.
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