JP6553578B2 - Switching power supply device and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、降圧チョッパ方式の安定型コンバータの後段に、ダブルエンド絶縁方式(ハーフブリッジ、フルブリッジ、又はプッシュプル方式)の非安定型コンバータが接続されたスイッチング電源装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a switching power supply device in which a double-ended isolated (half bridge, full bridge, or push-pull) non-stable converter is connected downstream of a step-down chopper stable converter and a control method thereof.

従来、特許文献1に開示されているように、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の変圧回路と、中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式のハーフブリッジ回路とを備えたスイッチング電源装置があった。前段の変圧回路は、スイッチング素子のオンオフの時比率が可変制御される安定型コンバータであり、後段のハーフブリッジ回路は、2つのスイッチング素子のオンオフの時比率が約50%に設定された非安定型のコンバータである。このスイッチング電源装置は、ハーフブリッジ回路のトランスが偏励磁しないように、2つのスイッチング素子のオンオフの時比率の差を制御する駆動回路が設けられているという特徴がある。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, switching provided with a step-down chopper type transformer circuit that converts an input voltage into an intermediate voltage and a double-end insulation type half-bridge circuit that converts an intermediate voltage into an output voltage There was a power supply. The transformer circuit in the front stage is a stable converter in which the on / off ratio of the switching element is variably controlled, and the half bridge circuit in the rear stage is an unstable that the on / off ratio of the two switching elements is set to about 50%. Type converter. This switching power supply device is characterized in that a drive circuit is provided for controlling the difference in on / off time ratio between the two switching elements so that the transformer of the half-bridge circuit is not biased.

また、特許文献2の図2(B)に開示されているように、入力電圧を中間電圧に変換する非絶縁型DC−DCコンバータと、中間電圧を出力電圧に変換する非安定絶縁型DC−DCコンバータ(ハーフブリッジ方式)とを備えた電源装置があった。前段の非安定絶縁型DC−DCコンバータは、スイッチング素子のオンオフの時比率が可変制御され、後段の非安定型DC−DCコンバータは、2つのスイッチのオンの時比率が約50%に設定されている。この電源装置は、非安定絶縁型DC−DCコンバータに異常が発生したとき、2つのスイッチング素子のオンオフの時比率を低下させて過電流を抑制する保護回路が設けられているという特徴がある。   Further, as disclosed in FIG. 2B of Patent Document 2, a non-insulated DC-DC converter that converts an input voltage into an intermediate voltage, and an unstable stable DC-DC that converts an intermediate voltage into an output voltage. There has been a power supply device provided with a DC converter (half bridge method). The front-stage non-stable insulated DC-DC converter is variably controlled with the switching element ON / OFF time ratio, and the rear-stage non-stable DC-DC converter has the ON time ratio of two switches set to about 50%. ing. This power supply apparatus is characterized in that a protective circuit is provided to reduce the on / off ratio of the two switching elements when an abnormality occurs in the non-stable insulation type DC-DC converter, thereby suppressing an overcurrent.

特開2003−88113号公報JP 2003-88113 A 特開2008−54475号公報JP 2008-54475 A

特許文献1のスイッチング電源装置は、後段のハーフブリッジ回路に流れる電流を制限する手段を備えていないので、例えば、瞬時停電などが起きた時、ハーフブリッジ回路に過電流が流れるおそれがある。つまり、入力電源を遮断されてから(停電が発生してから)間もなく、中間電圧が高くて出力電圧が低い状態で入力電源が再投入されると(停電が復旧すると)、ハーフブリッジ回路に過電流が流れ、内部の回路素子が破損してしまう可能性がある。   The switching power supply device of Patent Document 1 does not include means for limiting the current flowing to the half bridge circuit in the subsequent stage, so, for example, when an instantaneous power failure or the like occurs, an overcurrent may flow in the half bridge circuit. In other words, if the input power is turned on again (when the power failure recovers) with the intermediate voltage high and the output voltage low shortly after the input power is shut off (after a power failure occurs), the half bridge circuit There is a possibility that current flows and internal circuit elements are damaged.

特許文献2の電源装置の場合、保護回路が設けられているので、上記のような過電流は流れない。しかし、2つのスイッチング素子のオンオフの時比率を変化させる必要があるので、駆動パルスを生成する回路の構成が非常に複雑になってしまう。また、ハーフブリッジ等のダブルエンド絶縁方式は、スイッチング素子のオンオフの時比率を約50%に固定することによって、出力平滑インダクタを小型化できる(又は省略できる)というメリットが得られる。しかし、保護回路が動作するとオンオフの時比率が低下するので、非安定絶縁型DC−DCコンバータが正常に動作するためには、大型の出力平滑インダクタが必須となり、装置が大型化したりコストアップしたりするという問題がある。   In the case of the power supply device of Patent Document 2, since the protection circuit is provided, the above overcurrent does not flow. However, since it is necessary to change the ON / OFF time ratio of the two switching elements, the configuration of the circuit for generating the drive pulse becomes very complicated. In addition, the double-ended isolation method such as a half bridge has a merit that the output smoothing inductor can be miniaturized (or omitted) by fixing the on / off ratio of the switching element to about 50%. However, when the protection circuit operates, the on / off ratio decreases, so that a large-scaled output smoothing inductor is essential for the astable-insulated DC-DC converter to operate properly, resulting in an increase in size or cost of the device. There is a problem that.

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、瞬時停電などが起きたとき、後段の非安定型コンバータに過電流が流れるのを容易に防止できるスイッチング電源装置及びその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above background art, and provides a switching power supply device capable of easily preventing an overcurrent from flowing to a non-stable converter at a later stage when an instantaneous power failure or the like occurs, and a control method thereof. The purpose is to provide.

本発明は、オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ50%に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータと、前記第一及び第二スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路には、前記第一及び第二スイッチング素子がスイッチング動作を行うための駆動パルスを出力するスイッチング制御部と、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一及び第二スイッチング素子のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するシーケンス制御部とが設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるスイッチング電源装置である。
The present invention provides a first converter which is a step-down chopper type stable converter that converts an input voltage into an intermediate voltage by a switching operation of a first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and an ON / OFF time ratio is A second converter which is a non-stable converter of double-end isolation system that converts the intermediate voltage to an output voltage by switching operation of a second switching element set to approximately 50%; and the first and second switching elements Control circuit to control the on / off operation of the
The control circuit issues a command to the switching control unit that outputs a driving pulse for the first and second switching elements to perform a switching operation, and when the input power is turned on and off, and A sequence control unit for controlling the sequence of start and stop of the switching operation of the first and second switching elements;
The sequence control unit stops the switching operation of the first switching element when the input power is shut off, and then the switching operation of the second switching element when the intermediate voltage falls below a predetermined reference value. The switching power supply apparatus starts the switching operation of the second switching element when the input power is turned on and the input voltage is established, and then starts the switching operation of the first switching element.

前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧検出部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。 The control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit for detecting the intermediate voltage, and the sequence control unit turns on the input power to establish an input voltage, and further, based on the detection result of the intermediate voltage detection unit, the intermediate voltage May be configured to start the switching operation of the second switching element and then start the switching operation of the first switching element.

前記第二のコンバータの出力整流素子が同期整流FETの場合、前記スイッチング制御部は、前記第一及び第二スイッチング素子をオンオフさせる駆動パルスとともに、前記同期整流FETをオンオフさせる駆動パルスを出力し、前記シーケンス制御部は、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一スイッチング素子、前記第二スイッチング素子及び前記同期整流FETのスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するものであり、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させるよう構成する。
When the output rectification element of the second converter is a synchronous rectification FET, the switching control unit outputs a drive pulse for turning on and off the synchronous rectification FET together with a drive pulse for turning on and off the first and second switching elements. The sequence control unit issues a command to the switching control unit when the input power is turned on and off, and controls a start and stop sequence of the switching operation of the first switching element, the second switching element, and the synchronous rectification FET. Is what
When the input power is cut off, the sequence control unit stops the switching operation of the first switching element, and then stops the switching operation of the synchronous rectification FET, and then the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value. When the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. The switching operation is started, and thereafter, the switching operation of the synchronous rectification FET is started.

この場合、前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧検出部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。 In this case, the control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit for detecting the intermediate voltage, and the sequence control unit turns on the input power to establish an input voltage, and further, based on the detection result of the intermediate voltage detection unit. When the intermediate voltage is detected to be equal to or lower than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started, and then the switching of the synchronous rectification FET is performed. It may be configured to start the operation.

また、前記制御回路は、前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作を検出する回生動作検出部が設けられ、前記回生動作検出部は、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていること又は前記回生動作を行う可能性があることを検出すると、前記シーケンス制御部に指令を出し、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止状態にさせるよう構成してもよい。前記回生動作検出部は、例えば、前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下のとき及び前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流しているとき、前記第二のコンバータが前記回生動作行っている又は前記回生動作を行う可能性があると判断するよう構成することができる。 Further, the control circuit is provided with a regenerative operation detection unit that detects a regenerative operation in which the second converter regenerates output-side power to the input side, and the regenerative operation detection unit is configured so that the second converter Upon detecting that there is a possibility to do the or the regenerative operation is performed regenerative operation, issues a command to the sequence controller, the switching operation of the synchronous rectification FET may be configured so as to stop. The regenerative operation detection unit, for example, observes the output current of the first converter, and when the output current is below a predetermined value and when the back flow from the second converter to the first converter, it can be the second converter is configured to determine that there is a possibility to perform in that or the regeneration operation carried out the regenerative operation.

また、本発明は、オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ50%に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータとを備えたスイッチング電源装置の制御方法であって、
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるスイッチング電源装置の制御方法である。
The present invention also provides a first converter that is a step-down chopper-type stable converter that converts an input voltage into an intermediate voltage by a switching operation of a first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled. A switching power supply device comprising: a second converter which is a non-stabilizing converter of a double end isolation system which converts the intermediate voltage to an output voltage by switching operation of a second switching element whose ratio is set to approximately 50%. Control method, and
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the second switching element is stopped when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. It is a control method of a switching power supply device which starts switching operation of the second switching element when power is turned on and input voltage is established, and then starts switching operation of the first switching element.

入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。   When the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is less than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching of the first switching element is performed. It may be configured to start the operation.

前記第二のコンバータの出力整流素子が同期整流FETで構成されている場合、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させる。   When the output rectification element of the second converter is configured by a synchronous rectification FET, when the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is performed. When the intermediate voltage drops below a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is stopped, and when the input power is turned on and the input voltage is established, the second switching element A switching operation is started, and then the switching operation of the first switching element is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started.

この場合、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させるよう構成することができる。   In this case, when the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is less than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the first switching is performed. The switching operation of the element may be started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET may be started.

また、前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作行っている、又は前記回生動作を行う可能性があると判断したとき、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止状態にさせるよう構成してもよい。例えば、前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下であること又は前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流していることを検出すると、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていると判断するよう構成することができる。 Further, when it is determined that the second converter is performing a regenerative operation for regenerating output power to the input side or that there is a possibility of performing the regenerative operation, the switching operation of the synchronous rectification FET is stopped. It may be configured to For example, when the output current of the first converter is observed and it is detected that the output current is less than a predetermined value or is flowing back from the second converter to the first converter, the second converter The converter can be configured to determine that the regeneration operation is being performed.

本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法によれば、入力電源の投入時及び遮断時、前段の第一のコンバータ(安定型コンバータ)と後段の第二のコンバータ(非安定型コンバータ)の各スイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを適切に制御することによって、瞬時停電などが発生したときでも、第二のコンバータに過電流が発生するのを確実に防止することができる。しかも、第二のコンバータは、スイッチング素子のオンオフの時比率が約50%から変化しないので、小型の出力平滑インダクタを使用しても(又は、出力平滑インダクタを省略しても)、第二のコンバータが正常に動作することができる。   According to the switching power supply device and the control method thereof of the present invention, when the input power is turned on and off, each switching of the first converter (stable converter) in the front stage and the second converter (unstable converter) in the rear stage By appropriately controlling the operation start and stop sequences, it is possible to reliably prevent an overcurrent from occurring in the second converter even when an instantaneous power failure or the like occurs. Moreover, since the second converter does not change the on / off ratio of the switching element from about 50%, the second converter can be used even if a small output smoothing inductor is used (or even if the output smoothing inductor is omitted). The converter can operate normally.

また、この制御方法は、例えば、制御回路の機能をデジタルプロセッサによって構成することによって容易に実現することができ、インテリジェンス性が高く、シンプルな構造のスイッチング電源装置を容易に得ることができる。   Further, this control method can be easily realized, for example, by configuring the function of the control circuit by a digital processor, and a switching power supply device with high intelligence and a simple structure can be easily obtained.

本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply device of the present invention. 第一の実施形態のスイッチング電源装置の、入力電源の遮断時の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method at the time of interruption | blocking of the input power supply of the switching power supply device of 1st embodiment. 第一の実施形態のスイッチング電源装置の、入力電源の投入時の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method at the time of input of an input power supply of the switching power supply device of 1st embodiment. 第一の実施形態のスイッチング電源装置の、瞬時停電が起きてから復旧するまでの動作を示すタイムチャートである(有負荷時)。It is a time chart which shows operation | movement until it recovers from the momentary power failure of the switching power supply device of 1st embodiment (at the time of load). 第一の実施形態のスイッチング電源装置の、瞬時停電が起きてから復旧するまでの動作を示すタイムチャートである(無負荷時)。It is a time chart which shows the operation | movement until it recovers from the momentary power failure of the switching power supply device of 1st embodiment (at the time of no load). 本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing a second embodiment of a switching power supply device of the present invention. 第二の実施形態のスイッチング電源装置の、入力電源の遮断時の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method at the time of interruption | blocking of the input power supply of the switching power supply device of 2nd embodiment. 第二の実施形態のスイッチング電源装置の、入力電源の投入時の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method at the time of supply of input power of the switching power supply device of 2nd embodiment. 第二の実施形態のスイッチング電源装置の、瞬時停電が起きてから復旧するまでの動作を示すタイムチャートである(有負荷時)。It is a time chart which shows the operation | movement until it recovers from the momentary power failure of the switching power supply device of 2nd embodiment (at the time of load). 第二の実施形態のスイッチング電源装置の、瞬時停電が起きてから復旧するまでの動作を示すタイムチャートである(無負荷時)。It is a time chart which shows the operation | movement until it recovers from the momentary power failure of the switching power supply device of 2nd embodiment (at the time of no load).

以下、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法の第一の実施形態について、図1〜図5に基づいて説明する。この実施形態のスイッチング電源装置10は、図1に示すように、第一及び第二のコンバータ12,14と制御回路16とで構成されている。   Hereinafter, a first embodiment of a switching power supply device and a control method thereof according to the present invention will be described based on FIGS. 1 to 5. As shown in FIG. 1, the switching power supply device 10 of this embodiment includes first and second converters 12 and 14 and a control circuit 16.

第一のコンバータ12は降圧チョッパ方式の安定型コンバータであり、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を行って、入力電源Eiから供給された入力電圧Viを中間電圧Vo1に変換する。第一スイッチング素子18は、制御回路16が出力する駆動パルスVg18によって駆動され、オンオフの時比率が可変制御される。出力平滑コンデンサ20は両端に中間電圧Vo1を生成し、第二のコンバータ14に向けて出力する。   The first converter 12 is a step-down chopper type stable converter, and the first switching element 18 performs switching operation to convert the input voltage Vi supplied from the input power source Ei into the intermediate voltage Vo1. The first switching element 18 is driven by the drive pulse Vg18 output from the control circuit 16, and the ON / OFF time ratio is variably controlled. The output smoothing capacitor 20 generates an intermediate voltage Vo1 at its both ends, and outputs it to the second converter 14.

第二のコンバータ14はフルブリッジ方式の非安定型コンバータであり、4つの第二スイッチング素子22がスイッチング動作を行って、中間電圧Vo1を出力電圧Vo2に変換する。第二スイッチング素子22は、それぞれ制御回路16が出力する駆動パルスVg22によって駆動され、オンオフの時比率はほぼ50%に固定されている。トランス24の出力巻線の電圧を整流する出力整流素子は、2つのダイオード26である。ダイオード26が整流した電圧を平滑する平滑回路は出力平滑コンデンサ28であり、出力平滑インダクタは省略されている。出力平滑コンデンサ28は両端に出力電圧Vo2を生成し、負荷Loに向けて出力する。   The second converter 14 is a full-bridge non-stable converter, and the four second switching elements 22 perform a switching operation to convert the intermediate voltage Vo1 into the output voltage Vo2. Each of the second switching elements 22 is driven by a drive pulse Vg22 output from the control circuit 16, and the on / off time ratio is fixed to approximately 50%. The output rectifying element that rectifies the voltage of the output winding of the transformer 24 is two diodes 26. The smoothing circuit that smoothes the voltage rectified by the diode 26 is the output smoothing capacitor 28, and the output smoothing inductor is omitted. The output smoothing capacitor 28 generates an output voltage Vo2 at both ends, and outputs it toward the load Lo.

制御回路16は、第一及び第二スイッチング素子18,22のスイッチング動作を制御する回路で、スイッチング制御部30、入力電圧検出部32、中間電圧検出部34、及びシーケンス制御部36を備えている。   The control circuit 16 is a circuit that controls the switching operation of the first and second switching elements 18 and 22, and includes a switching control unit 30, an input voltage detection unit 32, an intermediate voltage detection unit 34, and a sequence control unit 36. .

スイッチング制御部30は、第一及び第二スイッチング素子18,22がスイッチング動作を行うための駆動パルスVg18,Vg22を生成する。スイッチング制御部30は、駆動パルスVg18のハイレベル/ローレベルの時比率を変化させることによって、中間電圧Vo1又は出力電圧Vo2を目標値に近づけるように、第一スイッチング素子18のオンオフの時比率を可変制御する。駆動パルスVg22のハイレベル/ローレベルの時比率は、第二スイッチング素子22のオンオフの時比率が約50%になるように固定される。   The switching control unit 30 generates drive pulses Vg18 and Vg22 for the first and second switching elements 18 and 22 to perform a switching operation. The switching control unit 30 changes the on / off ratio of the first switching element 18 so that the intermediate voltage Vo1 or the output voltage Vo2 approaches the target value by changing the high level / low level time ratio of the drive pulse Vg18. Variable control. The high / low time ratio of the drive pulse Vg22 is fixed so that the on / off time ratio of the second switching element 22 is about 50%.

入力電圧検出部32は、入力電圧Viを検出し、検出結果をシーケンス制御部36に向けて出力する。中間電圧検出部34は、中間電圧Vo1を検出し、検出結果をシーケンス制御部36に向けて出力する。   The input voltage detection unit 32 detects the input voltage Vi, and outputs the detection result to the sequence control unit 36. The intermediate voltage detection unit 34 detects the intermediate voltage Vo1 and outputs the detection result to the sequence control unit 36.

シーケンス制御部36は、例えばデジタルプロセッサにより構成され、入力電源Eiの投入時及び遮断時に、入力電圧検出部32及び出力電圧検出部34の検出結果に基づいてスイッチング制御部30に指令を出し、第一及び第二スイッチング素子18,22のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御する処理を行う。具体的な処理内容については、後の動作説明の中で詳しく説明する。   The sequence control unit 36 is composed of, for example, a digital processor, and issues a command to the switching control unit 30 based on the detection results of the input voltage detection unit 32 and the output voltage detection unit 34 when turning on and off the input power supply Ei. A process of controlling the sequence of start and stop of the switching operation of the first and second switching elements 18 and 22 is performed. Specific processing contents will be described in detail later in the operation description.

また、図1では省略してあるが、入力電圧Viを降圧して直流電圧を生成する電源回路が設けられている。電源回路は、制御回路16に動作用の電源電圧を供給する働きをする。   Although not shown in FIG. 1, a power supply circuit is provided that generates a DC voltage by stepping down the input voltage Vi. The power supply circuit serves to supply a power supply voltage for operation to the control circuit 16.

次に、スイッチング電源装置10の動作を説明する。ここでは、通電中に入力電源Eiが遮断され、ごく短時間のうちに再投入されたという状況(すなわち、瞬時停電が起きたような状況)を想定するが、有負荷時と無負荷時で中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2の挙動が少し異なるので、以下、有負荷時と無負荷時に分けて動作を説明する。なお、制御回路16が実行する制御方法は、図2、図3のフローチャートに示した内容であり、有負荷時も無負荷時も同じである。   Next, the operation of the switching power supply device 10 will be described. Here, it is assumed that the input power source Ei is shut off while the power is on and is turned on again in a very short time (that is, a situation where an instantaneous power failure has occurred). Since the behaviors of the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 are slightly different, the operation will be described separately when there is a load and when there is no load. The control method executed by the control circuit 16 has the contents shown in the flowcharts of FIGS. 2 and 3, and is the same when there is a load and when there is no load.

まず、有負荷時の動作を、図2、図3、図4に基づいて説明する。通電中に入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部36は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し(ステップS11)、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS12)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給しなくなる。   First, the operation under load will be described based on FIG. 2, FIG. 3, and FIG. When the input power source Ei is shut off during energization, the input voltage Vi gradually decreases. The sequence control unit 36 detects that the input power source Ei is cut off from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S11), and stops the on / off of the first switching element 18 toward the switching control unit 30. A command is issued (step S12). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg18, the first switching element 18 stops the switching operation, and the first converter 12 does not supply power to the second converter 14.

ステップS12が実施されると、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ20のエネルギーが負荷Loに向けて送り出され、中間電圧Vo1が速やかに低下する。また、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ28のエネルギーが負荷Loにより消費され、出力電圧Vo2も速やかに低下する。   When step S12 is performed, since the second switching element 22 continues the switching operation, the energy of the smoothing capacitor 20 in which the intermediate voltage Vo1 is generated at both ends is sent out toward the load Lo, and the intermediate voltage Vo1 Decreases rapidly. Further, the energy of the output smoothing capacitor 28 in which the output voltage Vo2 is generated at both ends is consumed by the load Lo, and the output voltage Vo2 also decreases rapidly.

そして、シーケンス制御部36は、中間電圧検出部34の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1(非常に低い電圧)以下に低下したことを検出すると(ステップS13)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS14)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子22もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路16に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路16がダウンする(ステップS15)。   When the sequence control unit 36 detects from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 that the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr1 (very low voltage) (step S13), the sequence control unit 36 is directed to the switching control unit 30. Command to stop the on / off of the second switching element 22 (step S14). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 also stops the switching operation. Thereafter, the input voltage Vi further decreases, the power supply circuit cannot supply a sufficient power supply voltage to the control circuit 16, and the control circuit 16 goes down (step S15).

ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路16の電源電圧が上昇して制御回路16がスタンバイする(ステップS21)。そして、シーケンス制御部36は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し(ステップS22)、さらに、中間電圧検出部34の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると(ステップS23)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS24)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始する。   Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the control circuit 16 increases and the control circuit 16 stands by (step S21). Then, the sequence control unit 36 detects that the input voltage Vi has been established from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S22), and further determines that the intermediate voltage Vo1 is the reference value Vr from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34. When the following is detected (step S23), a command is issued to the switching control unit 30 to start on / off of the second switching element 22 (step S24). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 starts the switching operation.

ここで、ステップS24を実施した時、第二のコンバータ14に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、ともに、ステップS12が実施された後ステップS13が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。したがって、この状態で第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始しても、第二のコンバータ14には、入力側から出力側に流れる過電流も、出力側から入力側に流れる過電流も発生しない。   Here, when step S24 is carried out, it becomes a problem whether the overcurrent occurs in the second converter 14. Both the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 have dropped to almost zero volts after step S12 is performed and before step S13 is performed. Therefore, even if the second switching element 22 starts the switching operation in this state, neither the overcurrent flowing from the input side to the output side nor the overcurrent flowing from the output side to the input side is generated in the second converter 14. .

なお、ステップS23は、何らかの原因で中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下しなかった場合、ステップS24が実施されないようにするためのステップである。ステップS23は省略してもよいが、ステップS23を設けることによって、より確実に、第二のコンバータ14に過電流が発生するのを防止することができるので、安全性がさらに向上する。   Note that step S23 is a step for preventing step S24 from being performed when the intermediate voltage Vo1 does not drop below the reference value Vr for some reason. Although step S23 may be omitted, by providing step S23, it is possible to prevent the occurrence of overcurrent in the second converter 14 with more certainty, thereby further improving safety.

その後、シーケンス制御部36が、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS25)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を開始し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給し始める。そして、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇し、もとの状態に復帰する。ここで、Npはトランス24の入力巻線の巻数、Nsはトランス24の出力巻線の巻数である。   Thereafter, the sequence control unit 36 issues a command to the switching control unit 30 to start on / off of the first switching element 18 (step S25). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg18, the first switching element 18 starts the switching operation, and the first converter 12 starts to supply power to the second converter 14. Then, the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 rise while maintaining the relationship Vo1≈ (Np / Ns) · Vo2, respectively, and return to the original state. Here, Np is the number of turns of the input winding of the transformer 24, and Ns is the number of turns of the output winding of the transformer 24.

次に、無負荷時の動作を、図2、図3、図5に基づいて説明する。停電によって入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部36は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し(ステップS11)、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS12)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給しなくなる。   Next, the operation at no load will be described with reference to FIGS. When the input power source Ei is shut off due to the power failure, the input voltage Vi gradually decreases. The sequence control unit 36 detects from the detection result of the input voltage detection unit 32 that the input power source Ei is cut off (step S11), and stops turning on and off the first switching element 18 toward the switching control unit 30. A command is issued (step S12). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg18, the first switching element 18 stops the switching operation, and the first converter 12 does not supply power to the second converter 14.

ステップS12が実施されると、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ20のエネルギーがトランス24の鉄損として消費され、中間電圧Vo1が低下する。一方、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ28のエネルギーは、負荷Loでは消費されず(無負荷状態)、図示しない付属的な回路で僅かに消費されるだけなので、出力電圧Vo2は非常に緩やかに低下する。   When step S12 is performed, since the second switching element 22 continues the switching operation, the energy of the smoothing capacitor 20 in which the intermediate voltage Vo1 is generated at both ends is consumed as the iron loss of the transformer 24, and the intermediate voltage Vo1 decreases. On the other hand, the energy of the output smoothing capacitor 28 in which the output voltage Vo2 is generated at both ends is not consumed by the load Lo (no load condition) and is only slightly consumed by an additional circuit (not shown). Drops very slowly.

そして、シーケンス制御部36は、中間電圧検出部34の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1(非常に低い電圧)以下に低下したことを検出すると(ステップS13)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS14)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子22もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路16に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路16がダウンする(ステップS15)。   When the sequence control unit 36 detects that the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr1 (very low voltage) from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 (step S13), the sequence control unit 36 directs the switching control unit 30. Command to stop the on / off of the second switching element 22 (step S14). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 also stops switching operation. Thereafter, the input voltage Vi further decreases, the power supply circuit cannot supply a sufficient power supply voltage to the control circuit 16, and the control circuit 16 goes down (step S15).

ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路16の電源電圧が上昇して制御回路16がスタンバイする(ステップS21)。そして、シーケンス制御部36は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し(ステップS22)、さらに、中間電圧検出部34の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると(ステップS23)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS24)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始する。   Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the control circuit 16 increases and the control circuit 16 stands by (step S21). Then, the sequence control unit 36 detects that the input voltage Vi has been established from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S22), and further determines that the intermediate voltage Vo1 is the reference value Vr from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34. When the following is detected (step S23), a command is issued to the switching control unit 30 to start on / off of the second switching element 22 (step S24). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 starts the switching operation.

ここで、ステップS24を実施した時、第二のコンバータ14に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1は、ステップS12が実施された後ステップS13が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。一方、出力電圧Vo2は、所定の高い電圧に保持されている。したがって、Vo1<(Np/Ns)・Vo2という状態で第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始するので、第二のコンバータ14には、入力側から出力側に流れる過電流は発生しない。また、出力側から入力側の向きについても、出力整流素子であるダイオード26によって阻止されるので、過電流は発生しない。   Here, when step S24 is carried out, it becomes a problem whether the overcurrent occurs in the second converter 14. The intermediate voltage Vo1 drops to approximately zero volts after step S12 is performed and before step S13 is performed. On the other hand, the output voltage Vo2 is held at a predetermined high voltage. Therefore, since the second switching element 22 starts the switching operation in the state of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2, the overcurrent flowing from the input side to the output side does not occur in the second converter 14. Further, the direction from the output side to the input side is also blocked by the diode 26 which is an output rectifying element, so that no overcurrent is generated.

その後、シーケンス制御部36が、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS25)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を開始し、中間電圧Vo1が上昇する。そして、中間電圧Vo1が(Np/Ns)・Vo2に達した後、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇し、もとの状態に復帰する。   Thereafter, the sequence control unit 36 issues a command to the switching control unit 30 to start on / off of the first switching element 18 (step S25). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg18, the first switching element 18 starts the switching operation, and the intermediate voltage Vo1 increases. Then, after the intermediate voltage Vo1 reaches (Np / Ns) · Vo2, the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 rise while maintaining the relationship of Vo1 ((Np / Ns) · Vo2, and the original state Return to.

以上説明したように、スイッチング電源装置10及びその制御方法によれば、入力電源Eiの投入時及び遮断時、第一のコンバータ12と第二のコンバータ14の各スイッチング動作の開始及び停止のシーケンスが適切に制御され、入力電源Eiの投入時、常にVo1≦(Np/Ns)・Vo2という状態で第二のコンバータ14がスイッチング動作を開始するので、瞬時停電が発生したときでも、第二のコンバータ14に過電流が発生するのを確実に防止することができる。しかも、第二スイッチング素子22のオンオフの時比率が約50%から変化しないので、出力平滑インダクタを省略しても、第二のコンバータ14が正常に動作することができる。   As described above, according to the switching power supply device 10 and its control method, when the input power supply Ei is turned on and off, the switching operation start and stop sequences of the first converter 12 and the second converter 14 are performed. Since the second converter 14 starts switching operation in a state of Vo1 ≦ (Np / Ns) · Vo2 at all times when the input power source Ei is turned on, even when an instantaneous power failure occurs, the second converter is properly controlled. It is possible to reliably prevent the occurrence of an overcurrent in the circuit 14. In addition, since the on / off time ratio of the second switching element 22 does not change from about 50%, the second converter 14 can operate normally even if the output smoothing inductor is omitted.

また、この制御方法は、シーケンス制御部36をデジタルプロセッサにより構成することによって容易に実現することができ、インテリジェンス性が高く、シンプルな構造のスイッチング電源装置10を容易に得ることができる。   Further, this control method can be easily realized by configuring the sequence control unit 36 with a digital processor, and the switching power supply device 10 having high intelligence and a simple structure can be easily obtained.

次に、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法の第二の実施形態について、図6〜図10に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のスイッチング電源装置38は、図6に示すように、第一及び第二のコンバータ12,14と制御回路16とで構成されている。   Next, a second embodiment of the switching power supply device and the control method thereof according to the present invention will be described based on FIGS. Here, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the switching power supply device 38 of this embodiment includes first and second converters 12 and 14 and a control circuit 16.

第一のコンバータ12の構成は、上記スイッチング電源装置10と同様である。第二のコンバータ14は、出力整流素子としてNチャネルのMOS型FETである同期整流FET40が使用されているという相違点があり、これ以外の構成は、上記スイッチング電源装置10と同様である。   The configuration of the first converter 12 is the same as that of the switching power supply device 10 described above. The second converter 14 is different in that a synchronous rectification FET 40 which is an N-channel MOS type FET is used as an output rectification element, and the other configuration is the same as that of the switching power supply device 10.

出力整流素子が同期整流FET40の場合、Vo1<(Np/Ns)・Vo2の状態で同期整流FET40がスイッチング動作すると、出力側の電力を入力側に回生する回生動作が行われるという点が問題になる。したがって、上記スイッチング電源装置38の場合、第二のコンバータ14に過電流が発生しないようにするため、回生動作が行われないようにすることが必要となる。   When the output rectification element is the synchronous rectification FET 40, when the synchronous rectification FET 40 performs switching operation in the state of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2, the regenerative operation is performed to regenerate the power on the output side to the input side. Become. Therefore, in the case of the switching power supply 38, it is necessary to prevent the regenerative operation from being performed in order to prevent an overcurrent from occurring in the second converter 14.

制御回路16は、第一及び第二スイッチング素子18,22と同期整流FET40のオンオフ動作を制御する回路で、スイッチング制御部30、入力電圧検出部32、中間電圧検出部34、回生動作検出部42及びシーケンス制御部44を備えている。   The control circuit 16 is a circuit that controls the on / off operation of the first and second switching elements 18 and 22 and the synchronous rectification FET 40, and includes a switching control unit 30, an input voltage detection unit 32, an intermediate voltage detection unit 34, and a regenerative operation detection unit 42. And a sequence control unit 44.

スイッチング制御部30は、上記のように、第一及び第二スイッチング素子18,22がスイッチング動作を行うための駆動パルスVg18,Vg22を生成し、さらに、同期整流FET40が第二スイッチング素子22と同期してスイッチング動作を行うための駆動パルスVg40を生成する。   As described above, the switching control unit 30 generates the drive pulses Vg18 and Vg22 for the first and second switching elements 18 and 22 to perform the switching operation, and the synchronous rectification FET 40 is synchronized with the second switching element 22. Then, the drive pulse Vg 40 for performing the switching operation is generated.

入力電圧検出部32は、入力電圧Viを検出し、検出結果をシーケンス制御部44に向けて出力する。中間電圧検出部34は、中間電圧Vo1を検出し、検出結果をシーケンス制御部44に向けて出力する。   The input voltage detection unit 32 detects the input voltage Vi, and outputs the detection result to the sequence control unit 44. The intermediate voltage detection unit 34 detects the intermediate voltage Vo1 and outputs the detection result to the sequence control unit 44.

回生動作検出部42は、第二のコンバータ14が回生動作行っていること又は回生動作を行う可能性があることを検出すると、シーケンス制御部44に指令を出し、同期整流FET40のスイッチング動作を停止状態にさせる制御を行うブロックである。ここでは、第一のコンバータ12の出力電流Io1を観測し、出力電流Io1が所定の値以下のとき、及び第二のコンバータ14から第一のコンバータ12に逆流しているとき(出力電流Io1が図6に示す矢印と反対方向に流れているとき)、第二のコンバータ14が回生動作を行っている又は回生動作を行う可能性があると判断するよう構成されている。
Regenerative operation detecting unit 42 detects that the second converter 14 is likely to do the or regenerative operation is performed regenerative operation, issues a command to the sequence controller 44, the switching operation of the synchronous rectification FET40 It is a block that performs control to make it stop. Here, the output current Io1 of the first converter 12 is observed, and when the output current Io1 is not more than a predetermined value and when the second converter 14 is flowing backward to the first converter 12 (the output current Io1 is When it is flowing in the opposite direction to the arrow shown in FIG. 6), it is configured to determine that the second converter 14 is performing the regeneration operation or may perform the regeneration operation.

シーケンス制御部44は、例えばデジタルプロセッサにより構成され、入力電源Viの投入時及び遮断時に、入力電圧検出部32、出力電圧検出部34及び回生動作検出部42の検出結果に基づいてスイッチング制御部30に指令を出し、第一及び第二スイッチング素子18,22と同期整流FET40のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御する処理を行う。具体的な処理内容については、後の動作説明の中で詳しく説明する。   The sequence control unit 44 is formed of, for example, a digital processor, and the switching control unit 30 is based on the detection results of the input voltage detection unit 32, the output voltage detection unit 34 and the regeneration operation detection unit 42 when turning on and off the input power source Vi. The first and second switching elements 18 and 22 and the synchronous rectification FET 40 are controlled to start and stop the switching operation. Specific processing contents will be described in detail later in the operation description.

次に、スイッチング電源装置38の動作を説明する。ここでも、通電中に入力電源Eiが遮断され、ごく短時間のうちに再投入されたという状況(すなわち、瞬時停電が起きたような状況)を想定し、有負荷時と無負荷時に分けて動作を説明する。なお、制御回路16が実行する制御方法は、図7、図8のフローチャートに示した内容であり、有負荷時も無負荷時も同じである。   Next, the operation of the switching power supply device 38 will be described. Again, assuming the situation where the input power source Ei was shut off during energization and turned on again in a very short time (that is, a situation where an instantaneous power failure occurred), it was divided into a load time and a no load time. The operation will be described. The control method executed by the control circuit 16 has the contents shown in the flowcharts of FIGS. 7 and 8, and is the same when there is a load and when there is no load.

まず、有負荷時の動作を、図7、図8、図9に基づいて説明する。通電中に入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部44は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し(ステップS31)、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS32)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給しなくなる。   First, the operation under load will be described based on FIG. 7, FIG. 8, and FIG. When the input power source Ei is shut off during energization, the input voltage Vi gradually decreases. The sequence control unit 44 detects that the input power source Ei is cut off from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S31), and stops the on / off of the first switching element 18 toward the switching control unit 30. A command is issued (step S32). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg18, the first switching element 18 stops the switching operation, and the first converter 12 does not supply power to the second converter 14.

ステップS32が実施されると、第二スイッチング素子22及び同期整流FET40がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ20のエネルギーが負荷Loに向けて送り出され、中間電圧Vo1が速やかに低下する。また、出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ28のエネルギーが負荷Loにより消費され、出力電圧Vo2も速やかに低下する。   When step S32 is performed, since the second switching element 22 and the synchronous rectification FET 40 continue the switching operation, the energy of the smoothing capacitor 20 in which the intermediate voltage Vo1 is generated at both ends is sent out toward the load Lo. , And the intermediate voltage Vo1 drops quickly. Further, the energy of the output smoothing capacitor 28 in which the output voltage Vo2 is generated is consumed by the load Lo, and the output voltage Vo2 also decreases rapidly.

中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2が低下している途中、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、同期整流FET40のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS33)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg40を出力するのを停止し、同期整流FET40がスイッチング動作を停止するが、同期整流FET40の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをするので、ステップS33を実施しても、中間電圧Vo1が低下する動きに大きな変化は現れない。   While the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 are decreasing, the sequence control unit 44 instructs the switching control unit 30 to stop on / off of the synchronous rectification FET 40 (step S33). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the driving pulse Vg40, and the synchronous rectification FET 40 stops the switching operation. However, since the parasitic diode of the synchronous rectification FET 40 acts as an output rectifying element, step S33 is performed. Even so, no significant change appears in the movement of the intermediate voltage Vo1.

そして、シーケンス制御部44は、中間電圧検出部34の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1(非常に低い電圧)以下に低下したことを検出すると(ステップS34)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS35)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子22もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路16に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路16がダウンする(ステップS36)。   Then, when the sequence controller 44 detects from the detection result of the intermediate voltage detector 34 that the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr1 (very low voltage) (step S34), the sequence controller 44 goes to the switching controller 30. Command to stop the on / off of the second switching element 22 (step S35). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 also stops the switching operation. Thereafter, the input voltage Vi further decreases, the power supply circuit cannot supply a sufficient power supply voltage to the control circuit 16, and the control circuit 16 goes down (step S36).

ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路16の電源電圧が上昇して制御回路16がスタンバイする(ステップS41)。そして、シーケンス制御部44は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し(ステップS42)、さらに、中間電圧検出部34の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると(ステップS43)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS44)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始する。   Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the control circuit 16 increases and the control circuit 16 stands by (step S41). Then, the sequence control unit 44 detects that the input voltage Vi is established from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S42), and further, the intermediate voltage Vo1 is detected from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 as the reference value Vr. When the following is detected (step S43), a command is issued to the switching control unit 30 to start on / off of the second switching element 22 (step S44). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 starts the switching operation.

ここで、ステップS44を実施した時、第二のコンバータ14に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、ともに、ステップS32が実施された後ステップS34が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。したがって、この状態で第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始しても、第二のコンバータ14には、入力側から出力側に流れる過電流も、出力側から入力側に流れる過電流も発生しない。   Here, when step S44 is performed, it becomes a problem whether the overcurrent occurs in the second converter 14. Both the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 have dropped to almost zero volts after step S32 and before step S34. Therefore, even if the second switching element 22 starts the switching operation in this state, neither the overcurrent flowing from the input side to the output side nor the overcurrent flowing from the output side to the input side is generated in the second converter 14. .

なお、ステップS43は、何らかの原因で中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下しなかった場合、ステップS44が実施されないようにするためのステップである。ステップS43は省略してもよいが、ステップS43を設けることによって、より確実に、第二のコンバータ14に過電流が発生するのを防止することができるので、安全性がさらに向上する。   Note that step S43 is a step for preventing step S44 from being performed when the intermediate voltage Vo1 does not drop below the reference value Vr for some reason. Although step S43 may be omitted, by providing step S43, it is possible to prevent overcurrent from occurring in the second converter 14 with more certainty, thereby further improving safety.

その後、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS45)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を開始し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給し始める。そして、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇する。出力電圧Vo2が上昇するのは、出力電流Io1が図6の矢印の方向に流れ始めるからであるが、出力電流Io1が所定の値に達するまでの間、回生動作検出部42の指令により、同期整流FET40はスイッチング動作を停止した状態となる。したがって、出力電圧Vo2が上昇し始めてからしばらくの間、同期整流FET40の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをする。   Thereafter, the sequence control unit 44 issues a command to the switching control unit 30 to start on / off of the first switching element 18 (step S45). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg18, the first switching element 18 starts the switching operation, and the first converter 12 starts to supply power to the second converter 14. The intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 rise while maintaining the relationship of Vo1≈ (Np / Ns) · Vo2. The reason that the output voltage Vo2 rises is because the output current Io1 starts to flow in the direction of the arrow in FIG. 6, but synchronization is made by the command of the regenerative operation detection unit 42 until the output current Io1 reaches a predetermined value. The rectification FET 40 is in a state in which the switching operation is stopped. Therefore, for a while after the output voltage Vo2 starts to rise, the parasitic diode of the synchronous rectification FET 40 functions as an output rectification element.

その後、出力電流Io1が所定の値を超えると、回生動作検出部42がシーケンス制御部44に向けて、同期整流FET40の停止を解除する指令を出し、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、同期整流FET40のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS46)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg40を出力し始め、同期整流FET40がスイッチング動作を開始する。そして、中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2がさらに上昇し、もとの状態に復帰する。   After that, when the output current Io1 exceeds a predetermined value, the regenerative operation detection unit 42 issues a command to release the stop of the synchronous rectification FET 40 to the sequence control unit 44, and the sequence control unit 44 sends to the switching control unit 30. Then, a command is issued to start on / off of the synchronous rectification FET 40 (step S46). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg40, and the synchronous rectification FET 40 starts the switching operation. Then, the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 further increase and return to the original state.

図9の動作波形から分かるように、有負荷時はVo1<(Np/Ns)・Vo2となる期間がないので、回生動作が行われる心配はない。したがって、第二のコンバータ14に回生動作による過電流(出力側から入力側に流れる過電流)が流れることはない。   As can be seen from the operation waveform of FIG. 9, there is no period of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 when there is a load, so there is no concern about the regenerative operation being performed. Therefore, the overcurrent due to the regenerative operation (the overcurrent flowing from the output side to the input side) does not flow to the second converter 14.

次に、無負荷時の動作を、図7、図8、図10に基づいて説明する。停電によって入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部44は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し(ステップS31)、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS32)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ12が第二のコンバータ14に電力を供給しなくなる。   Next, the operation at the time of no load will be described based on FIG. 7, FIG. 8, and FIG. When the input power source Ei is shut off due to the power failure, the input voltage Vi gradually decreases. The sequence control unit 44 detects that the input power source Ei is cut off from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S31), and stops the on / off of the first switching element 18 toward the switching control unit 30. A command is issued (step S32). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg18, the first switching element 18 stops the switching operation, and the first converter 12 does not supply power to the second converter 14.

ステップS32が実施されると、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ20のエネルギーがトランス24の鉄損として消費され、中間電圧Vo1が低下する。一方、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ28のエネルギーは、負荷Loでは消費されず(無負荷状態)、図示しない付属的な回路で僅かに消費されるだけなので、出力電圧Vo2は非常に緩やかに低下する。   When step S32 is performed, since the second switching element 22 continues the switching operation, the energy of the smoothing capacitor 20 in which the intermediate voltage Vo1 is generated at both ends is consumed as the iron loss of the transformer 24, and the intermediate voltage Vo1 decreases. On the other hand, the energy of the output smoothing capacitor 28 in which the output voltage Vo2 is generated at both ends is not consumed by the load Lo (no load condition) and is only slightly consumed by an additional circuit (not shown). Drops very slowly.

中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2が低下している途中、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、同期整流FET40のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS33)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg40を出力するのを停止し、同期整流FET40がスイッチング動作を停止するが、無負荷状態で同期整流FET40にほとんど電流が流れていないので、ステップS33を実施しても、中間電圧Vo1が低下する動きに大きな変化は現れない。   While the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 are decreasing, the sequence control unit 44 instructs the switching control unit 30 to stop on / off of the synchronous rectification FET 40 (step S33). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg40, and the synchronous rectification FET 40 stops the switching operation. However, almost no current flows in the synchronous rectification FET 40 in no load state, so step S33 is performed. Even so, no significant change appears in the movement of the intermediate voltage Vo1.

そして、シーケンス制御部44は、中間電圧検出部34の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1(非常に低い電圧)以下に低下したことを検出すると(ステップS34)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを停止するよう指令を出す(ステップS35)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子22もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路16に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路16がダウンする(ステップS36)。   When the sequence control unit 44 detects that the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr1 (very low voltage) from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 (step S34), the sequence control unit 44 proceeds to the switching control unit 30. Command to stop the on / off of the second switching element 22 (step S35). As a result, the switching control unit 30 stops outputting the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 also stops switching operation. Thereafter, the input voltage Vi further decreases, the power supply circuit cannot supply a sufficient power supply voltage to the control circuit 16, and the control circuit 16 goes down (step S36).

ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路16の電源電圧が上昇して制御回路16がスタンバイする(ステップS41)。そして、シーケンス制御部44は、入力電圧検出部32の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し(ステップS42)、さらに、中間電圧検出部34の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると(ステップS43)、スイッチング制御部30に向けて、第二スイッチング素子22のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS44)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始する。   Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the control circuit 16 increases and the control circuit 16 stands by (step S41). Then, the sequence control unit 44 detects that the input voltage Vi is established from the detection result of the input voltage detection unit 32 (step S42), and further, the intermediate voltage Vo1 is detected from the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 as the reference value Vr. When the following is detected (step S43), a command is issued to the switching control unit 30 to start on / off of the second switching element 22 (step S44). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg22, and the second switching element 22 starts the switching operation.

ここで、ステップS44を実施した時、第二のコンバータ14に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1は、ステップS32が実施された後ステップS34が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。一方、出力電圧Vo2は、所定の高い電圧に保持されている。したがって、Vo1<(Np/Ns)・Vo2という状態で第二スイッチング素子22がスイッチング動作を開始するので、第二のコンバータ14には、入力側から出力側に流れる過電流は発生しない。また、出力側から入力側の向きについては、同期整流FET40がスイッチング動作を停止しており、ドレインソース間の寄生ダイオードによっても阻止されるので、過電流は発生しない。   Here, when step S44 is performed, it becomes a problem whether the overcurrent occurs in the second converter 14. The intermediate voltage Vo1 is reduced to approximately zero volts after step S32 is performed and before step S34 is performed. On the other hand, the output voltage Vo2 is held at a predetermined high voltage. Therefore, since the second switching element 22 starts the switching operation in the state of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2, the overcurrent flowing from the input side to the output side does not occur in the second converter 14. Further, with respect to the direction from the output side to the input side, the synchronous rectification FET 40 stops the switching operation and is blocked by the parasitic diode between the drain and source, so that no overcurrent is generated.

その後、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、第一スイッチング素子18のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS45)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子18がスイッチング動作を開始するので、中間電圧Vo1が上昇する。そして、中間電圧Vo1が(Np/Ns)・Vo2に達した後、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2が、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇する。出力電圧Vo2が上昇するのは、出力電流Io1が図6の矢印の方向に流れ始めるからであるが、出力電流Io1が所定の値に達するまでの間、回生動作検出部42の指令により、同期整流FET40はスイッチング動作を停止した状態となる。したがって、出力電圧Vo2が上昇し始めてからしばらくの間、同期整流FET40の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをする。   Thereafter, the sequence control unit 44 issues a command to the switching control unit 30 to start on / off of the first switching element 18 (step S45). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg18, and the first switching element 18 starts the switching operation, so that the intermediate voltage Vo1 increases. Then, after the intermediate voltage Vo1 reaches (Np / Ns) · Vo2, the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 rise while maintaining the relationship of Vo1 ≒ (Np / Ns) · Vo2. The reason that the output voltage Vo2 rises is because the output current Io1 starts to flow in the direction of the arrow in FIG. 6, but synchronization is made by the command of the regenerative operation detection unit 42 until the output current Io1 reaches a predetermined value. The rectification FET 40 is in a state in which the switching operation is stopped. Therefore, for a while after the output voltage Vo2 starts to rise, the parasitic diode of the synchronous rectification FET 40 functions as an output rectification element.

その後、出力電流Io1が所定の値を超えると、回生動作検出部42がシーケンス制御部44に向けて、同期整流FET40の停止を解除する指令を出し、シーケンス制御部44が、スイッチング制御部30に向けて、同期整流FET40のオンオフを開始するよう指令を出す(ステップS46)。その結果、スイッチング制御部30が駆動パルスVg40を出力し始め、同期整流FET40がスイッチング動作を開始する。そして、中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2がさらに上昇し、もとの状態に復帰する。   After that, when the output current Io1 exceeds a predetermined value, the regenerative operation detection unit 42 issues a command to release the stop of the synchronous rectification FET 40 to the sequence control unit 44, and the sequence control unit 44 sends to the switching control unit 30. Then, a command is issued to start on / off of the synchronous rectification FET 40 (step S46). As a result, the switching control unit 30 starts to output the drive pulse Vg40, and the synchronous rectification FET 40 starts the switching operation. Then, the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 further increase and return to the original state.

図10の動作波形から分かるように、無負荷時はVo1<(Np/Ns)・Vo2となる期間があるので、回生動作が行われる可能性がある。しかし、回生動作検出部42が動作することによって、少なくともVo1<(Np/Ns)・Vo2の期間は、同期整流FET40が確実に停止状態になるので、第二のコンバータ14に回生動作による過電流(出力側から入力側に流れる過電流)が流れることはない。   As can be seen from the operation waveform in FIG. 10, since there is a period of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 when there is no load, the regenerative operation may be performed. However, as the regenerative operation detection unit 42 operates, the synchronous rectification FET 40 reliably stops in the period Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 at least, so the second converter 14 causes the overcurrent due to the regenerative operation. (Overcurrent flowing from the output side to the input side) never flows.

以上説明したように、スイッチング電源装置38及びその制御方法によれば、上記スイッチング電源装置10と同様の効果を得ることができる。また、第二のコンバータ14の出力整流素子は、回生動作が発生するおそれがある同期整流FET40であるが、独特の構成及び制御方法により、第二のコンバータ14の回生動作による過電流についても、容易に防止することができる。   As described above, according to the switching power supply device 38 and its control method, the same effect as the switching power supply device 10 can be obtained. Moreover, although the output rectification element of the second converter 14 is the synchronous rectification FET 40 in which the regenerative operation may occur, the overcurrent due to the regenerative operation of the second converter 14 is also obtained by the unique configuration and control method, It can be easily prevented.

なお、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法は、上記実施形態に限定されるものではない。スイッチング電源装置10は、図2に示すように、ステップS12を実施した後、中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下したかどうかを、中間電圧検出部34の検出結果と基準値Vrとを比較することによって判定し(ステップS13)、ステップS14を実施するタイミングを決定しているが、ステップS14を実施するタイミングは他の方法で決定してもよい。例えば、中間電圧Vo1が確実に基準値Vr以下に低下するまでの所要時間をあらかじめ調査しておき、ステップS12を実施した後、その所要時間が経過したタイミングでステップS14を実施するようにしてもよい。これによって、中間電圧検出部34を省略することが可能になる。同様に、スイッチング電源装置38は、図7に示すように、ステップS32,S33を実施した後、中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下したかどうかを、中間電圧検出部34の検出結果と基準値Vrとを比較することによって判定し(ステップS34)、ステップS35を実施するタイミングを決定しているが、例えば、中間電圧Vo1が確実に基準値Vr以下に低下するまでの所要時間をあらかじめ調査しておき、ステップS32を実施した後、その所要時間が経過したタイミングでステップS35を実施するようにしてもよい。これによって、中間電圧検出部34を省略することが可能になる。   The switching power supply device and the control method thereof according to the present invention are not limited to the above embodiment. As shown in FIG. 2, after step S12 is performed, the switching power supply 10 compares the detection result of the intermediate voltage detection unit 34 with the reference value Vr as to whether the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr. This is determined (step S13), and the timing for executing step S14 is determined, but the timing for executing step S14 may be determined by other methods. For example, the time required for the intermediate voltage Vo1 to reliably fall below the reference value Vr is checked in advance, and after step S12 is performed, step S14 may be performed at the timing when the required time has elapsed. Good. This makes it possible to omit the intermediate voltage detection unit 34. Similarly, as shown in FIG. 7, the switching power supply 38 performs steps S32 and S33 and then determines whether the intermediate voltage Vo1 has dropped below the reference value Vr, based on the detection result of the intermediate voltage detector 34 and the reference. Although the determination is made by comparing with the value Vr (step S34) and the timing for performing step S35 is determined, for example, the time required for the intermediate voltage Vo1 to reliably fall below the reference value Vr is checked in advance In addition, after step S32 is performed, step S35 may be performed when the required time has elapsed. This makes it possible to omit the intermediate voltage detection unit 34.

回生動作検出部及び回生動作検出部が行う制御方法は、上記スイッチング電源装置38の構成に限定されない。回生動作はVo1<(Np/Ns)・Vo2のときしか行われないことから、例えば、「回生動作を行っている又は回生動作を行う可能性がある」か否かを、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2を観測し、Vo1<(Np/Ns)・Vo2の関係を満たすかどうかによって判定する、という形態に変更してもよい。   The control method performed by the regenerative operation detection unit and the regenerative operation detection unit is not limited to the configuration of the switching power supply device 38. Since the regenerative operation is performed only when Vo1 <(Np / Ns) · Vo2, for example, whether or not “the regenerative operation is performed or there is a possibility of performing the regenerative operation” is output as the intermediate voltage Vo1. The voltage Vo2 may be observed and the determination may be made according to whether the relationship Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 is satisfied.

また、回生動作検出部及び回生動作検出部が行う制御は、省略することができる。この場合、シーケンス制御部44を、「入力電源の投入時、第一スイッチング素子18のオンオフを開始させる指令を出した後、所定の時間が経過した時に、同期整流FET40のオンオフを開始させる指令を出す」という構成にすることにより、回生動作が行われる可能性を低くすることができる。ただし、回生動作検出によって回生動作を防止する制御を行うことによって、第二のコンバータ14に過電流が発生するのを確実に防止することができ、電源装置の安全性がさらに向上する。   Further, the control performed by the regenerative operation detection unit and the regenerative operation detection unit can be omitted. In this case, after the sequence control unit 44 issues a command to start on / off of the first switching element 18 at the time of turning on the input power, a command to start on / off of the synchronous rectification FET 40 is issued when a predetermined time elapses. By setting it as "to put out", possibility that regeneration operation is performed can be made low. However, by performing the control to prevent the regenerative operation by detecting the regenerative operation, it is possible to reliably prevent the overcurrent from occurring in the second converter 14 and further improve the safety of the power supply device.

第二のコンバータ14はフルブリッジ方式であるが、他のダブルエンド絶縁方式であるハーフブリッジ方式やプッシュプル方式に変更してもよく、同様の作用効果を得ることができる。   The second converter 14 is a full-bridge type, but may be changed to a half-bridge type or a push-pull type, which is another double-end insulation type, and the same effect can be obtained.

10,38 スイッチング電源装置
12 第一のコンバータ
14 第二のコンバータ
16 制御回路
18 第一スイッチング素子
22 第二スイッチング素子
30 スイッチング制御部
34 中間電圧検出部
36,44 シーケンス制御部
40 同期整流FET(出力整流素子)
42 回生動作検出部
Ei 入力電源
Io1 第一のコンバータの出力電流
Vi 入力電圧
Vo1 中間電圧
Vo2 出力電圧
Vr 基準値
Vg18,Vg22,Vg40 駆動パルス
10, 38 Switching power supply 12 First converter 14 Second converter 16 Control circuit 18 First switching element 22 Second switching element 30 Switching control section 34 Intermediate voltage detection section 36, 44 Sequence control section 40 Synchronous rectification FET (output Rectifier element)
42 Regenerative operation detector
Ei input power
Io1 First converter output current
Vi input voltage
Vo1 intermediate voltage
Vo2 output voltage
Vr reference value
Vg18, Vg22, Vg40 drive pulse

Claims (12)

オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ50%に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータと、前記第一及び第二スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路には、前記第一及び第二スイッチング素子がスイッチング動作を行うための駆動パルスを出力するスイッチング制御部と、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一及び第二スイッチング素子のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するシーケンス制御部とが設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。
The first converter, which is a step-down chopper type stable converter that converts the input voltage to an intermediate voltage by the switching operation of the first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and the ON / OFF time ratio is almost 50%. A second converter, which is a double-end insulation type unstable converter that converts the intermediate voltage into an output voltage by a switching operation of the set second switching element, and an on / off operation of the first and second switching elements. And a control circuit to control
The control circuit issues a command to the switching control unit that outputs a driving pulse for the first and second switching elements to perform a switching operation, and when the input power is turned on and off, and A sequence control unit for controlling the sequence of start and stop of the switching operation of the first and second switching elements;
The sequence control unit stops the switching operation of the first switching element when the input power is shut off, and then the switching operation of the second switching element when the intermediate voltage falls below a predetermined reference value. And switching operation of the second switching element is started when the input power is turned on and the input voltage is established, and then the switching operation of the first switching element is started. .
前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧検出部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる請求項1記載のスイッチング電源装置。
The control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit that detects the intermediate voltage;
The sequence control unit establishes an input voltage when an input power is turned on, and further detects that the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value from a detection result of the intermediate voltage detection unit. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching operation is started and then the switching operation of the first switching element is started.
前記第二のコンバータは、出力整流素子が同期整流FETであり、
前記スイッチング制御部は、前記第一及び第二スイッチング素子をオンオフさせる駆動パルスとともに、前記同期整流FETをオンオフさせる駆動パルスを出力し、
前記シーケンス制御部は、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一スイッチング素子、前記第二スイッチング素子及び前記同期整流FETのスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するものであり、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させる請求項1記載のスイッチング電源装置。
In the second converter, the output rectification element is a synchronous rectification FET,
The switching control unit outputs a driving pulse for turning on and off the synchronous rectification FET together with a driving pulse for turning on and off the first and second switching elements,
The sequence control unit issues a command to the switching control unit when the input power is turned on and off, and controls a start and stop sequence of the switching operation of the first switching element, the second switching element, and the synchronous rectification FET. Is what
When the input power is cut off, the sequence control unit stops the switching operation of the first switching element, and then stops the switching operation of the synchronous rectification FET, and then the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value. When the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching operation is started and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started.
前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧検出部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させる請求項3記載のスイッチング電源装置。
The control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit that detects the intermediate voltage;
The sequence control unit establishes an input voltage when an input power is turned on, and further detects that the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value from a detection result of the intermediate voltage detection unit. The switching power supply device according to claim 3, wherein the switching operation is started, then the switching operation of the first switching element is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started.
前記制御回路は、前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作を検出する回生動作検出部が設けられ、前記回生動作検出部は、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていること又は前記回生動作を行う可能性があることを検出すると、前記シーケンス制御部に指令を出し、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止状態にさせる請求項3又は4記載のスイッチング電源装置。 The control circuit is provided with a regenerative operation detection unit that detects a regenerative operation in which the second converter regenerates output-side power to the input side, and the regenerative operation detection unit includes the regenerative operation of the second converter. Upon detecting that there is a possibility of performing are possible or the regenerative operation performed, the issues a command to the sequence controller, the switching power supply of the switching operation according to claim 3 or 4, wherein is in the stopped state of the synchronous rectification FET apparatus. 前記回生動作検出部は、前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下のとき及び前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流しているとき、前記第二のコンバータが前記回生動作行っている又は前記回生動作を行う可能性があると判断するよう構成されている請求項5記載のスイッチング電源装置。 The regenerative operation detection unit observes an output current of the first converter, and when the output current is equal to or less than a predetermined value and when the second converter is flowing backward from the second converter to the first converter, second converter switching power supply device according to claim 5, wherein being configured to determine that there is a possibility to perform in that or the regeneration operation carried out the regenerative operation. オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ50%に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータとを備えたスイッチング電源装置の制御方法であって、
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。
The first converter, which is a step-down chopper type stable converter that converts the input voltage to an intermediate voltage by the switching operation of the first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and the ON / OFF time ratio is almost 50%. A control method of a switching power supply device comprising: a second converter which is a non-stable converter of a double end isolation system for converting the intermediate voltage to an output voltage by switching operation of a set second switching element,
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the second switching element is stopped when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. A control method of a switching power supply characterized in that when power is turned on and an input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started and then the switching operation of the first switching element is started.
入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる請求項7記載のスイッチング電源装置の制御方法。   When the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is less than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching of the first switching element is performed. The control method of the switching power supply device according to claim 7, wherein the operation is started. 前記第二のコンバータは、出力整流素子が同期整流FETで構成され、
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させる請求項7記載のスイッチング電源装置の制御方法。
In the second converter, the output rectification element is configured by a synchronous rectification FET,
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is stopped.Then, when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value, The switching operation of the second switching element is stopped, and when the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. The control method of the switching power supply device according to claim 7, wherein the switching operation of the synchronous rectification FET is then started.
入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流FETのスイッチング動作を開始させる請求項9記載のスイッチング電源装置の制御方法。   When the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is less than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching of the first switching element is performed. The control method of the switching power supply device according to claim 9, wherein the operation is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started. 前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作行っている、又は前記回生動作を行う可能性があると判断したとき、前記同期整流FETのスイッチング動作を停止状態にさせる請求項9又は10記載のスイッチング電源装置の制御方法。 When it is determined that the second converter is performing a regenerative operation for regenerating output power to the input side or that there is a possibility of performing the regenerative operation, the switching operation of the synchronous rectification FET is stopped. The control method of the switching power supply device according to claim 9 or 10. 前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下であること又は前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流していることを検出すると、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていると判断する請求項11記載のスイッチング電源装置の制御方法。 When the output current of the first converter is observed, and it is detected that the output current is equal to or less than a predetermined value or is flowing back from the second converter to the first converter, the second converter The control method of the switching power supply device according to claim 11, wherein it is determined that the regeneration operation is performed.
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