JP5974549B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
直流出力電圧は抵抗Ro1とRo2で分圧された電圧値をシャントレギュレータD2の制御端子に入力して偏差に応じた電流でフォトカプラPC1のダイオードを駆動して、1次側制御回路に接続されたフォトトランジスタの電流をプルアップ抵抗を介して電圧に変換し、これをフィードバック(帰還)電圧とする。
電圧モード制御形はフィードバック電圧値(FB端子の電圧)とランプ電圧発振器Oscの出力電圧値をコンパレータCP4で比較して得られる。発振器としては三角波発振器なども用いられる。詳細は特許文献3に説明されているので省略する。
図9に、発振周波数低下回路OFLと発振回路OSC2の具体的な回路構成を示す。
コンパレータCP6でフィードバック電圧を基準値Vref2と比較し、軽負荷であるか定常負荷であるかを判定する。定常時はトランジスタQ10とQ11をオンさせ、軽負荷になるとトランジスタQ10とQ11をオフさせる動作である。定常時はコンデンサC4の充電は電流源IhとIiとの並列回路の電流で、同様に放電は電流源IjとIkとの並列回路の電流で行われる。トランジスタQ12とQ13はカレントミラー回路でトランジスタQ12の電流は電流源IjとIkとの並列回路の電流となる。一方、軽負荷時はトランジスタQ10とQ11をオフさせるため、コンデンサC4の充電は電流源Iiの電流で、放電は電流源Ikの電流で行われる。従って、図10に示すように、軽負荷時にはスイッチング周波数を低下させることになり、損失が低減され、装置の変換効率が向上する。詳細は特許文献2に記載されているので、省略する。
また、従来例2では、軽負荷時の損失を低減させることはできるが、重負荷時のスイッチング素子のピーク電流抑制ができない。
従って、本発明の課題は、定常状態では安定な周波数でのスイッチングが可能で、軽負荷時は低損失化を図り、重負荷時はスイッチング素子のピーク電流を抑制することのできるスイッチング電源装置を提供することである。
前記スイッチング信号の周波数制御回路は、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて軽負荷であることを判定する第1の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて重負荷であることを判定する第2の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧を前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する電圧−電流変換回路と、を備え、
前記負荷が軽負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも低下させ、前記負荷が重負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも高くし、
前記出力電圧検出回路の出力電圧と前記第1の設定回路からの電圧とを入力とし、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第1の設定回路からの電圧より小さい時は前記出力電圧検出回路の出力電圧を、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第1の設定回路からの電圧より大きい時は前記第1の設定回路からの出力電圧を、各々前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する。
前記スイッチング信号の周波数制御回路は、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて軽負荷であることを判定する第1の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて重負荷であることを判定する第2の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧を前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する電圧−電流変換回路と、を備え、
前記負荷が軽負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも低下させ、前記負荷が重負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも高くし、
前記出力電圧検出回路の出力電圧と前記第2の設定回路からの電圧とを入力とし、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より小さい時は前記出力電圧検出回路の出力電圧を、前記増幅回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より大きい時は前記第2の設定回路からの出力電圧を、各々前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する
この結果、軽負荷時は損失を低減させ、定常時は変動の少ない安定なスイッチング動作ができ、重負荷時はスイッチング素子のピーク電流を十分に抑制することが可能となり、高効率で、小型の部品を使用可能なスイッチング電源装置を提供することが可能となる。
即ち、軽負荷ではスイッチング周波数は低下し、重負荷ではスイッチング周波数は上昇する。
Q1、M0、M1・・・MOSFET GA1、GA2・・・増幅器
Q2、Q5、Q6、Qx、Qd2・・・NPNトランジスタ
Q7、Q8、Q10〜Q15、Qa、Qb、Qc、Qd1・・・PNPトランジスタ
PC1・・・フォトカプラ LS1,LS2・・・レベルシフタ
CP1〜CP8・・・コンパレータ D1、D3〜D5・・・ダイオード
FF・・・フリップフロップ DRV・・・ドライブ回路
NOR・・・ノアゲート SC・・・セレクト回路
R1〜R9、R12〜R14、R11〜R14、Ro1〜Ro5、Rosc・・・抵抗
Rb1〜Rb3、Rd1、Rd2、Rs・・・抵抗
D2・・・シャントレギュレータ T、T1・・・トランス
Ref1、Ref2・・・基準電圧 OFL・・・発振周波数低下回路
LD・・・負荷状態検出回路 Osc1、Osc2・・・発振器
Ia〜Ik・・・電流源 CM1、CM2・・・カレントミラー回路
Claims (3)
- 直流電源に並列接続されるトランス1次巻線と半導体スイッチとの直列回路と、前記トランスの2次巻線に接続される整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧との誤差を増幅して前記トランスの1次側に帰還する出力電圧検出回路と、コンデンサの充放電動作を用いた発振回路と、前記発振回路の出力と前記出力電圧検出回路の出力とに基づいて、前記半導体スイッチを駆動するスイッチング信号を生成する制御回路と、を備え、前記整流平滑回路の出力に負荷を接続するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング信号の周波数制御回路は、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて軽負荷であることを判定する第1の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて重負荷であることを判定する第2の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧を前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する電圧−電流変換回路と、を備え、
前記負荷が軽負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも低下させ、前記負荷が重負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも高くし、
前記出力電圧検出回路の出力電圧と前記第1の設定回路からの電圧とを入力とし、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第1の設定回路からの電圧より小さい時は前記出力電圧検出回路の出力電圧を、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第1の設定回路からの電圧より大きい時は前記第1の設定回路からの出力電圧を、各々前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 直流電源に並列接続されるトランス1次巻線と半導体スイッチとの直列回路と、前記トランスの2次巻線に接続される整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力電圧と基準電圧との誤差を増幅して前記トランスの1次側に帰還する出力電圧検出回路と、コンデンサの充放電動作を用いた発振回路と、前記発振回路の出力と前記出力電圧検出回路の出力とに基づいて、前記半導体スイッチを駆動するスイッチング信号を生成する制御回路と、を備え、前記整流平滑回路の出力に負荷を接続するスイッチング電源装置において、
前記スイッチング信号の周波数制御回路は、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて軽負荷であることを判定する第1の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧から前記負荷が定常負荷に比べて重負荷であることを判定する第2の設定回路と、前記出力電圧検出回路の出力電圧を前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する電圧−電流変換回路と、を備え、
前記負荷が軽負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも低下させ、前記負荷が重負荷であると判定された場合には前記スイッチング信号の周波数を定常負荷時のスイッチング信号の周波数よりも高くし、
前記出力電圧検出回路の出力電圧と前記第2の設定回路からの電圧とを入力とし、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より小さい時は前記出力電圧検出回路の出力電圧を、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より大きい時は前記第2の設定回路からの出力電圧を、各々前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換する
ことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記周波数制御回路は、前記出力電圧検出回路の出力電圧と前記第2の設定回路からの電圧とを入力とし、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より小さい時は前記出力電圧検出回路の出力電圧を、前記出力電圧検出回路の出力電圧が第2の設定回路からの電圧より大きい時は前記第2の設定回路からの出力電圧を、各々前記コンデンサの充電又は放電の電流に変換することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。
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