JP6402610B2 - スイッチング電源装置、スイッチング電源装置の制御方法およびスイッチング電源装置の制御回路 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の1実施形態に係るスイッチング電源装置10の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置10は、電流共振型のDC−DCコンバータであり、電源1次側と電源2次側とから構成される。スイッチング電源装置10においては、電源端子Vi1から入力された直流電流をスイッチングにより高周波電流に変換してトランスT1に供給する。トランスT1より電源2次側に伝達された高周波電流は、電源2次側のダイオードD3、D4とコンデンサC6により整流・平滑され、電源2次側の出力端子Vo1から直流電流として出力される。ここで、スイッチング電源装置10は、1次巻線P1と、補助巻線P2と、第1の2次巻線S1と、第2の2次巻線S2とから構成されるトランスT1を備える。1次巻線P1と補助巻き線P2はスイッチング電源装置10の電源1次側を構成し、第1の2次巻線S1と第2の2次巻線S2はスイッチング電源装置10の電源2次側を構成している。
次に、スイッチング電源装置10の動作について説明する。まず、スイッチング電源装置10が通常動作モードである場合について説明する。通常動作モードでは、スイッチング電源装置10の出力電圧に応じてスイッチング素子Q1及びQ2をスイッチング制御する。この場合、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2は交互にON状態になる。具体的には、制御IC20が、スイッチング素子Q1をON状態にすると共にスイッチング素子Q2をOFF状態にしたり、スイッチング素子Q1をOFF状態にすると共にスイッチング素子Q2をON状態にしたりするように制御すると、1次巻線P1に高周波電流が供給され、1次巻線P1に磁束が発生する。1次巻線P1に発生した磁束は、補助巻線P2、第1の2次巻線S1及び第2の2次巻線S2を貫く。したがって、補助巻線P2、第1の2次巻線S1及び第2の2次巻線S2には起電力が発生する。第1の2次巻線S1及び第2の2次巻線S2に発生した起電力は、ダイオードD3及びダイオードD4により整流されて、コンデンサC6により平滑化されて、出力端子Vo1から出力される。補助巻線P2に発生した起電力は、ダイオードD1により整流され、端子VCCを介して制御IC20に供給される。
次に、スイッチング電源装置10のスタンバイモードの動作について説明する。スタンバイモードでは、スイッチング素子Q1及びQ2に対してバースト動作を行うように制御する。スタンバイモードにおけるバースト動作により、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とが交互にON状態になるスイッチング期間と、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2双方が、OFFになり、スイッチングが一時停止するスイッチング休止期間とが交互に繰り返される。
20 制御IC
21 起動回路
22 発振回路
23 制御回路
24 ハイサイドドライブ回路
25 ローサイドドライブ回路
26 バースト制御回路
30 出力電圧検出部
Vi1、Vi2 電源端子
Vo1、Vo2 出力端子
C1〜C10 コンデンサ
R1〜R10 抵抗
D1〜D4 ダイオード
Q1、Q2 スイッチング素子
PC1 フォトカプラ
SR1 シャントレギュレータ
T1 トランス
P1〜P4、S1、S2 巻線
VH、CS、STB、FB、VB、VS、HO、LO、VCC、GND 端子
CMP1 比較器
AND1 論理回路
SW1、SW2 スイッチ
VDD 電源
VA1、VA2 電流源
Claims (13)
- 電源1次側及び電源2次側を有するトランス(T1)と、スイッチング素子(Q1、Q2)とを備え、前記スイッチング素子のON−OFFを切り替えることにより、入力した直流電流を高周波電流に変換して前記トランス(T1)の前記電源1次側に供給し、前記トランスの前記電源2次側に発生する高周波電流を整流して直流出力を得るスイッチング電源装置(10)であって、
前記電源1次側に接続され、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定する発振回路(22)と、スタンバイモードにおけるバースト動作の制御を行うバースト制御回路(26)とを備えた制御IC(20)と、
前記電源2次側に接続された出力電圧検出部(30)と、
を備え、
前記バースト制御回路(26)は、前記トランスの前記電源1次側に配置された補助巻線の電圧(VCC)を受信し、前記スタンバイモードにおいて、前記補助巻線の電圧(VCC)と、第1のしきい値(VBL)とを比較して、前記補助巻線の電圧(VCC)が前記第1のしきい値(VBL)よりも下回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を、充放電手段により徐々に上昇するように生成し、前記補助巻線の電圧(VCC)と、前記第1のしきい値より大きい第2のしきい値(VBH)とを比較して、前記補助巻線の電圧(VCC)が前記第2のしきい値(VBH)よりも上回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を、前記充放電手段により徐々に下降するように生成し、
前記発振回路(22)は、前記バースト制御回路(26)から前記第1の周波数制御電圧(VCS)を受信するとともに、出力電圧検出部(30)から前記電源2次側の出力電圧に対応する第2の周波数制御電圧(VFB)を受信し、前記第1の周波数制御電圧(VCS)及び前記第2の周波数制御電圧(VFB)のいずれか小さい方の周波数制御電圧により前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定する
こと特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記スイッチング電源装置は前記トランス(T1)の前記電源1次側に接続された共振コンデンサを有する電流共振型のスイッチング電源装置であ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。
- 前記第1の周波数制御電圧(VCS)は前記充放電手段により充放電されるコンデンサの充電電圧であることを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。
- 前記第2の周波数制御電圧(VFB)は、前記電源2次側の出力電圧が上昇すると下降することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記スイッチング素子のスイッチング周波数は、前記いずれか小さい方の周波数制御電圧が下降すると大きくなり、前記いずれか小さい方の周波数制御電圧が一定の値を下回ると0になることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記第1の周波数制御電圧(VCS)の下降の時間的変化は、前記第1の周波数制御電圧(VCS)の上昇の時間的変化より急であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。
- 電源1次側及び電源2次側を有するトランス(T1)と、スイッチング素子(Q1、Q2)とを備え、前記スイッチング素子のON−OFFを切り替えることにより、入力した直流電流を高周波電流に変換して前記トランス(T1)の前記電源1次側に供給し、前記トランス(T1)の前記電源2次側に発生する高周波電流を整流して直流出力を得るスイッチング電源装置(10)において、
前記電源1次側に接続された、スタンバイモードにおけるバースト動作の制御を行うバースト制御回路(26)が前記トランスの前記電源1次側に配置された補助巻線の電圧(VCC)を受信するステップと、
前記バースト制御回路(26)が前記補助巻線の電圧(VCC)から、第1の周波数制御電圧(VCS)を生成するステップであって、前記補助巻線の電圧(VCC)と、第1のしきい値(VBL)とを比較して、前記補助巻線の電圧が前記第1のしきい値(VBL)よりも下回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を、充放電手段により徐々に上昇するように生成し、前記補助巻線の電圧(VCC)と、前記第1のしきい値よりも大きい第2のしきい値(VBH)とを比較して、前記補助巻線の電圧(VCC)が前記第12のしきい値(VBL)よりも上回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を前記充放電手段により徐々に下降するように生成する、ステップと、
前記電源1次側に接続された発振回路(22)が前記バースト制御回路(26)から前記第1の周波数制御電圧(VCS)を受信するとともに、前記電源2次側に接続された出力電圧検出部から出力電圧に対応する第2の周波数制御電圧(VFB)を受信するステップと、
前記発振回路(22)において、前記第1の周波数制御電圧(VCS)及び前記周波数制御電圧(VFB)のいずれか小さい方の周波数制御電圧により前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定するステップと
を含むこと特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。 - 前記スイッチング電源は、前記トランス(T1)の前記電源1次側に接続された共振コンデンサを有する電流共振型のスイッチング電源装置であることを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
- 前記第1の周波数制御電圧(VCS)は、前記充放電手段により充放電されるコンデンサの充電電圧であることを特徴とする請求項7または8に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
- 前記第2の周波数制御電圧(VFB)は、前記電源2次側の出力電圧が上昇すると下降することを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
- 前記スイッチング素子のスイッチング周波数は、前記いずれか小さい方の周波数制御電圧が下降すると大きくなり、前記いずれか小さい方の周波数制御電圧が一定の値を下回ると0になることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
- 前記第1の周波数制御電圧(VCS)の下降の時間的変化は、前記第1の周波数制御電圧(VCS)の上昇の時間的変化より急であることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
- 電源1次側及び電源2次側を有するトランス(T1)と、スイッチング素子(Q1、Q2)と、前記電源1次側に接続された共振コンデンサと、前記電源2次側に接続された出力電圧検出部(30)と、を備え、前記スイッチング素子のON−OFFを切り替えることにより、入力した直流電流を高周波電流に変換して前記トランス(T1)の前記電源1次側に供給し、前記トランスの前記電源2次側に発生する高周波電流を整流して直流出力を得る電流共振型のスイッチング電源装置(10)の制御回路であって、
該制御回路は前記電源1次側に接続され、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定する発振回路(22)と、スタンバイモードにおけるバースト動作の制御を行うバースト制御回路(26)と、
を備え、
前記バースト制御回路(26)は、前記トランスの前記電源1次側に配置された補助巻線の電圧(VCC)を受信し、前記スタンバイモードにおいて、前記補助巻線の電圧(VCC)と、第1のしきい値(VBL)とを比較して、前記補助巻線の電圧(VCC)が前記第1のしきい値(VBL)よりも下回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を、充放電手段により徐々に上昇するように生成し、前記補助巻線の電圧(VCC)と、前記第1のしきい値より大きい第2のしきい値(VBH)とを比較して、前記補助巻線の電圧(VCC)が前記第2のしきい値(VBH)よりも上回った場合、前記第1の周波数制御電圧(VCS)を、前記充放電手段により徐々に下降するように生成し、
前記発振回路(22)は、前記バースト制御回路(26)から前記第1の周波数制御電圧(VCS)を受信するとともに、出力電圧検出部(30)から前記電源2次側の出力電圧に対応する第2の周波数制御電圧(VFB)を受信し、前記第1の周波数制御電圧(VCS)及び前記第2の周波数制御電圧(VFB)のいずれか小さい方の周波数制御電圧により前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定する
こと特徴とするスイッチング電源装置の制御回路。
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