JP6635513B2 - Switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、PFC回路およびDC/DCコンバータ回路を備えたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply including a PFC circuit and a DC / DC converter circuit.

PFC回路およびDC/DCコンバータ回路を備えたスイッチング電源装置としては、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。図4に示すように、特許文献1に記載のスイッチング電源装置11は、PFC回路12と、DC/DCコンバータ回路13と、補助電源回路14と、過電流ポイントシフト回路15と、第1制御回路16と、第2制御回路17とを備える。   As a switching power supply device provided with a PFC circuit and a DC / DC converter circuit, for example, a switching power supply device described in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 4, the switching power supply device 11 described in Patent Document 1 includes a PFC circuit 12, a DC / DC converter circuit 13, an auxiliary power supply circuit 14, an overcurrent point shift circuit 15, a first control circuit 16 and a second control circuit 17.

第1制御回路16は、軽負荷モード時(PFC信号がローレベルの時)に、PFC回路12のスイッチQ1のスイッチング動作を停止させる一方、重負荷モード時(PFC信号がハイレベルの時)に、PFC回路12のスイッチQ1のスイッチング動作を実行させる。これにより、PFC回路12は、重負荷モード時にのみ力率改善動作を行う。   The first control circuit 16 stops the switching operation of the switch Q1 of the PFC circuit 12 in the light load mode (when the PFC signal is at a low level), and in the heavy load mode (when the PFC signal is at a high level). , The switching operation of the switch Q1 of the PFC circuit 12 is executed. Thus, the PFC circuit 12 performs the power factor improving operation only in the heavy load mode.

また、第1制御回路16は、DC/DCコンバータ回路13のスイッチQ2の電流路に接続された第1端子を有し、当該第1端子に入力される電圧(以下、第1端子電圧)が所定の閾値以下の場合に、スイッチQ2のスイッチング動作を実行させる一方、第1端子電圧が所定の閾値を上回る場合は、過電流保護動作としてスイッチQ2のスイッチング動作を停止させる。   Further, the first control circuit 16 has a first terminal connected to the current path of the switch Q2 of the DC / DC converter circuit 13, and a voltage input to the first terminal (hereinafter, a first terminal voltage) is applied. When the voltage is equal to or less than the predetermined threshold, the switching operation of the switch Q2 is executed. On the other hand, when the first terminal voltage exceeds the predetermined threshold, the switching operation of the switch Q2 is stopped as an overcurrent protection operation.

過電流ポイントシフト回路15は、DC/DCコンバータ回路13の電流検出用の抵抗器R11に対して並列接続された、抵抗器R14およびスイッチQ3からなる直列回路を含む。過電流ポイントシフト回路15は、軽負荷モード時に、スイッチQ3をオフ状態にして抵抗器R14を抵抗器R11から切り離す一方、重負荷モード時に、スイッチQ3をオン状態にして抵抗器R14を抵抗器R11に並列接続する。   The overcurrent point shift circuit 15 includes a series circuit including a resistor R14 and a switch Q3, which is connected in parallel to the current detection resistor R11 of the DC / DC converter circuit 13. The overcurrent point shift circuit 15 turns off the switch Q3 to disconnect the resistor R14 from the resistor R11 in the light load mode, and turns on the switch Q3 to turn on the resistor R11 in the heavy load mode. To be connected in parallel.

抵抗器R14を抵抗器R11に並列接続したときの合成抵抗値は、抵抗器R11単独のときの抵抗値よりも小さくなる。このため、第1端子電圧が所定の閾値を上回るには、軽負荷モード時よりも重負荷モード時の方が多くの電流を必要とする。換言すれば、重負荷モード時における過電流ポイント(第1端子電圧が所定の閾値を上回る時にスイッチQ2に流れる電流の電流値)は、軽負荷モード時における過電流ポイントよりも大きな値になる。したがって、スイッチング電源装置11では、負荷モードに応じて過電流ポイントを適切な値に変更することができる。   The combined resistance value when the resistor R14 is connected in parallel to the resistor R11 is smaller than the resistance value when the resistor R11 is used alone. For this reason, in order for the first terminal voltage to exceed the predetermined threshold, more current is required in the heavy load mode than in the light load mode. In other words, the overcurrent point in the heavy load mode (the current value of the current flowing through the switch Q2 when the first terminal voltage exceeds the predetermined threshold) is larger than the overcurrent point in the light load mode. Therefore, in the switching power supply 11, the overcurrent point can be changed to an appropriate value according to the load mode.

特開2015−126638号公報JP-A-2015-126638

上記のとおり、従来のスイッチング電源装置11は、負荷モードに応じてスイッチQ3のオン/オフを切り替えることで、過電流ポイントを適切な値に変更することができる。しかしながら、従来のスイッチング電源装置11では、スイッチQ3により部品コストが上昇してしまうという問題があった。   As described above, the conventional switching power supply device 11 can change the overcurrent point to an appropriate value by switching on / off the switch Q3 according to the load mode. However, the conventional switching power supply device 11 has a problem in that the component cost increases due to the switch Q3.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、部品コストを上昇させることなく、負荷モードに応じて過電流ポイントを適切な値に変更することが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a switching device capable of changing an overcurrent point to an appropriate value according to a load mode without increasing a component cost. A power supply device is provided.

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
第1スイッチを含み、前記第1スイッチのスイッチング動作により力率を改善しながら、入力電圧を第1直流電圧に変換するPFC回路と、
第2スイッチを含み、前記第2スイッチのスイッチング動作により前記第1直流電圧を第2直流電圧に変換するDC/DCコンバータ回路と、
を備え、前記第2直流電圧を負荷に供給するスイッチング電源装置であって、
PFC信号および過電流信号が入力され、前記PFC信号の入力/非入力に応じて前記第1スイッチのスイッチング動作を実行/停止させる一方、前記過電流信号の入力/非入力に応じて前記第2スイッチのスイッチング動作を停止/実行させる制御回路と、
前記制御回路に前記過電流信号を出力する過電流信号出力回路と、
を備え、
前記過電流信号出力回路は、
前記第2直流電圧および前記PFC信号の電圧が入力され、前記第2直流電圧に比例した第2電圧または前記PFC信号の電圧に比例した第3電圧のうちの大きい方の電圧を出力する選択回路と、
前記負荷に供給される出力電流に比例した第1電圧を生成する電圧生成回路と、
前記選択回路から入力された前記第2電圧または前記第3電圧と前記第1電圧とを比較し、前記第1電圧が前記第2電圧または前記第3電圧よりも大のときに前記過電流信号を出力する比較回路と、を含む
ことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a switching power supply according to the present invention includes:
A PFC circuit that includes a first switch and converts an input voltage to a first DC voltage while improving a power factor by a switching operation of the first switch;
A DC / DC converter circuit that includes a second switch and converts the first DC voltage into a second DC voltage by a switching operation of the second switch;
A switching power supply for supplying the second DC voltage to a load,
A PFC signal and an overcurrent signal are input, and the switching operation of the first switch is executed / stopped according to the input / non-input of the PFC signal, while the second operation is performed according to the input / non-input of the overcurrent signal. A control circuit for stopping / executing the switching operation of the switch;
An overcurrent signal output circuit that outputs the overcurrent signal to the control circuit;
With
The overcurrent signal output circuit,
A selection circuit to which the second DC voltage and the voltage of the PFC signal are input and that outputs a larger one of a second voltage proportional to the second DC voltage or a third voltage proportional to the voltage of the PFC signal When,
A voltage generation circuit that generates a first voltage proportional to an output current supplied to the load;
Comparing the second voltage or the third voltage input from the selection circuit with the first voltage, and when the first voltage is higher than the second voltage or the third voltage, the overcurrent signal; And a comparison circuit that outputs

この構成によれば、従来のスイッチング電源装置とは異なり、負荷モードすなわちPFC信号の入力/非入力に応じてオン/オフが切り替わるスイッチ(スイッチング電源装置11のスイッチQ3)が不要になるので、部品コストを上昇させることなく、負荷モードに応じて過電流ポイントを適切な値に変更することが可能になる。   According to this configuration, unlike the conventional switching power supply device, a switch (switch Q3 of the switching power supply device 11) that switches on / off according to the load mode, that is, input / non-input of the PFC signal, becomes unnecessary, and thus the components are not required. The overcurrent point can be changed to an appropriate value according to the load mode without increasing the cost.

上記スイッチング電源装置では、例えば、
前記電圧生成回路は、前記出力電流を検出する抵抗器を含み、
前記選択回路は、前記第2電圧または前記第3電圧のうちの大きい方の電圧を出力するための、第1ダイオードおよび第2ダイオードからなるOR回路を含み、
前記比較回路は、前記第2電圧または前記第3電圧が入力される第1入力端子と、前記第1電圧が入力される第2入力端子と、前記過電流信号を出力する出力端子とを有するオペアンプを含む
構成にすることができる。
In the switching power supply device, for example,
The voltage generation circuit includes a resistor that detects the output current,
The selection circuit includes an OR circuit including a first diode and a second diode for outputting a larger one of the second voltage and the third voltage,
The comparison circuit has a first input terminal to which the second voltage or the third voltage is input, a second input terminal to which the first voltage is input, and an output terminal that outputs the overcurrent signal. A configuration including an operational amplifier can be employed.

本発明によれば、部品コストを上昇させることなく、負荷モードに応じて過電流ポイントを適切な値に変更することが可能なスイッチング電源装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a switching power supply device capable of changing an overcurrent point to an appropriate value according to a load mode without increasing component costs.

本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply according to the present invention. 本発明における過電流保護動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an overcurrent protection operation in the present invention. (A)軽負荷モード時(PFC信号非入力時)における過電流ポイントP1について説明するための図である。(B)重負荷モード時(PFC信号入力時)における過電流ポイントP2について説明するための図である。(A) is a diagram for explaining an overcurrent point P1 in a light load mode (when a PFC signal is not input). (B) is a diagram for explaining an overcurrent point P2 in a heavy load mode (when a PFC signal is input). 従来のスイッチング電源装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional switching power supply device.

以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a switching power supply according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置1を示す。スイッチング電源装置1は、高電位側の入力端T1と、低電位側の入力端T1’と、高電位側の出力端T2と、低電位側の出力端T2’と、PFC信号用入力端T3とを備える。入力端T1、T1’には、交流電源が接続され、出力端T2、T2’には、負荷(図示略)が接続される。   FIG. 1 shows a switching power supply device 1 according to an embodiment of the present invention. The switching power supply 1 includes a high-potential-side input terminal T1, a low-potential-side input terminal T1 ', a high-potential-side output terminal T2, a low-potential-side output terminal T2', and a PFC signal input terminal T3. And An AC power supply is connected to the input terminals T1 and T1 ', and a load (not shown) is connected to the output terminals T2 and T2'.

PFC信号用入力端T3には、所定のPFC信号が入力される。スイッチング電源装置1では、PFC信号の入力時(例えば、PFC信号がハイレベルの時)が重負荷モード時であり、PFC信号の非入力時(例えば、PFC信号がローレベルの時)が軽負荷モード時である。   A predetermined PFC signal is input to the PFC signal input terminal T3. In the switching power supply device 1, when the PFC signal is input (for example, when the PFC signal is at a high level), the switching power supply device 1 is in the heavy load mode. Mode.

スイッチング電源装置1は、全波整流回路D1と、PFC回路2と、DC/DCコンバータ回路3と、補助電源回路4と、過電流信号出力回路5と、第1制御回路6と、第2制御回路7と、第1〜第3信号伝達手段PC1〜PC3とを備える。   The switching power supply device 1 includes a full-wave rectifier circuit D1, a PFC circuit 2, a DC / DC converter circuit 3, an auxiliary power supply circuit 4, an overcurrent signal output circuit 5, a first control circuit 6, and a second control circuit. A circuit 7 and first to third signal transmission means PC1 to PC3 are provided.

PFC回路2は、ダイオードブリッジからなる全波整流回路D1を介して、入力端T1、T1’に接続されている。PFC回路2は、チョークコイルL1と、本発明の「第1スイッチ」に相当するスイッチ(例えば、トランジスタ)Q1と、ダイオードD2と、コンデンサC1とを含む昇圧チョッパ回路で構成される。PFC回路2は、スイッチQ1がスイッチング動作を実行している場合(力率改善動作を実行している場合)は、入力電圧の波高値にほぼ等しい第1直流電圧を出力し、スイッチQ1がスイッチング動作を停止している場合(力率改善動作を実行していない場合)は、入力電圧の波高値よりも高い第1直流電圧を出力する。   The PFC circuit 2 is connected to input terminals T1 and T1 'via a full-wave rectifier circuit D1 composed of a diode bridge. The PFC circuit 2 includes a boost chopper circuit including a choke coil L1, a switch (for example, a transistor) Q1 corresponding to the “first switch” of the present invention, a diode D2, and a capacitor C1. When the switch Q1 is performing a switching operation (when performing a power factor improvement operation), the PFC circuit 2 outputs a first DC voltage substantially equal to the peak value of the input voltage, and the switch Q1 performs the switching operation. When the operation is stopped (when the power factor improvement operation is not performed), the first DC voltage higher than the peak value of the input voltage is output.

DC/DCコンバータ回路3は、本発明の「第2スイッチ」に相当するスイッチ(例えば、トランジスタ)Q2と、トランスTR1の一次巻線N1および二次巻線N2と、ダイオードD3と、コンデンサC2とで構成される。一次巻線N1は、一端がPFC回路2のコンデンサC1の一端に接続され、他端がスイッチQ2を介してGNDに接続されている。二次巻線N2は、一次巻線N1と逆極性の関係を有し、一端がダイオードD3および過電流信号出力回路5を介して出力端T2に接続され、他端がGNDに接続されている。コンデンサC2は、一端がダイオードD3のカソードに接続され、他端がGNDに接続されている。DC/DCコンバータ回路3は、スイッチQ2のスイッチング動作により第1直流電圧を第2直流電圧に変換して出力する。   The DC / DC converter circuit 3 includes a switch (for example, a transistor) Q2 corresponding to the “second switch” of the present invention, a primary winding N1 and a secondary winding N2 of the transformer TR1, a diode D3, and a capacitor C2. It consists of. One end of the primary winding N1 is connected to one end of the capacitor C1 of the PFC circuit 2, and the other end is connected to GND via the switch Q2. The secondary winding N2 has a reverse polarity relationship with the primary winding N1, one end is connected to the output end T2 via the diode D3 and the overcurrent signal output circuit 5, and the other end is connected to GND. . The capacitor C2 has one end connected to the cathode of the diode D3 and the other end connected to GND. The DC / DC converter circuit 3 converts the first DC voltage into a second DC voltage by the switching operation of the switch Q2 and outputs the second DC voltage.

補助電源回路4は、トランスTR1の三次巻線N3と、ダイオードD4と、コンデンサC3とで構成される。補助電源回路4は、三次巻線N3で発生した交流電圧をダイオードD4およびコンデンサC3で直流電圧に変換し、当該直流電圧を第1制御回路6の電源電圧として出力する。   The auxiliary power supply circuit 4 includes a tertiary winding N3 of the transformer TR1, a diode D4, and a capacitor C3. The auxiliary power supply circuit 4 converts the AC voltage generated in the tertiary winding N3 into a DC voltage by the diode D4 and the capacitor C3, and outputs the DC voltage as a power supply voltage of the first control circuit 6.

過電流信号出力回路5は、抵抗器R1および抵抗器R2からなる第1分圧回路と、本発明の「第1ダイオード」に相当するダイオードD5および本発明の「第2ダイオード」に相当するダイオードD6からなるOR回路と、抵抗器R3および抵抗器R4からなる第2分圧回路と、抵抗器R5と、オペアンプOP1とで構成される。抵抗器R1〜R4およびダイオードD5、D6は、本発明の「選択回路」に相当する。抵抗器R5は、本発明の「電圧生成回路」に相当する。オペアンプOP1は、本発明の「比較回路」に相当する。   The overcurrent signal output circuit 5 includes a first voltage dividing circuit including a resistor R1 and a resistor R2, a diode D5 corresponding to a “first diode” of the present invention, and a diode corresponding to a “second diode” of the present invention. An OR circuit including D6, a second voltage dividing circuit including resistors R3 and R4, a resistor R5, and an operational amplifier OP1. The resistors R1 to R4 and the diodes D5 and D6 correspond to a “selection circuit” of the present invention. The resistor R5 corresponds to the “voltage generating circuit” of the present invention. The operational amplifier OP1 corresponds to the “comparing circuit” of the present invention.

第1分圧回路は、一端(抵抗器R1の一端)が出力端T2に接続され、他端(抵抗器R2の他端)がGNDに接続されている。OR回路は、ダイオードD5のアノードが第1分圧回路の分圧点に接続され、ダイオードD5のカソードがダイオードD6のカソードに接続され、ダイオードD6のアノードがPFC信号用入力端T3に接続されている。第2分圧回路は、一端(抵抗器R3の一端)がダイオードD5およびダイオードD6のカソードに接続され、他端(抵抗器R4の他端)がGNDに接続されている。   In the first voltage dividing circuit, one end (one end of the resistor R1) is connected to the output end T2, and the other end (the other end of the resistor R2) is connected to GND. In the OR circuit, the anode of the diode D5 is connected to the voltage dividing point of the first voltage dividing circuit, the cathode of the diode D5 is connected to the cathode of the diode D6, and the anode of the diode D6 is connected to the PFC signal input terminal T3. I have. In the second voltage dividing circuit, one end (one end of the resistor R3) is connected to the cathodes of the diodes D5 and D6, and the other end (the other end of the resistor R4) is connected to GND.

抵抗器R5は、一端が第2分圧回路の他端(抵抗器R4の他端)およびGNDに接続され、他端が出力端T2’に接続されている。抵抗器R5には、負荷に供給される出力電流が流れる。このため、抵抗器R5は、出力電流に比例した電圧(本発明の「第1電圧」)を生成することができる。   The resistor R5 has one end connected to the other end of the second voltage dividing circuit (the other end of the resistor R4) and GND, and the other end connected to the output end T2 '. The output current supplied to the load flows through the resistor R5. Therefore, the resistor R5 can generate a voltage proportional to the output current (the “first voltage” of the present invention).

オペアンプOP1は、第2分圧回路の分圧点に接続された本発明の「第1入力端子」に相当する反転入力端子と、抵抗器R5の他端に接続された本発明の「第2入力端子」に相当する非反転入力端子と、抵抗器R7を介して第3信号伝達手段(本実施形態では、フォトカプラ)PC3の発光素子に接続された出力端子とを有する。   The operational amplifier OP1 has an inverting input terminal corresponding to the “first input terminal” of the present invention connected to the voltage dividing point of the second voltage dividing circuit, and the “second input terminal” of the present invention connected to the other end of the resistor R5. It has a non-inverting input terminal corresponding to the “input terminal”, and an output terminal connected to the light emitting element of the third signal transmission means (photocoupler in this embodiment) PC3 via the resistor R7.

過電流信号出力回路5では、ダイオードD5のアノードに、第2直流電圧を第1分圧回路で分圧した分圧電圧が入力される一方、ダイオードD6のアノードに、PFC信号の電圧が入力される。分圧電圧がPFC信号の電圧よりも大きい場合、OR回路(ダイオードD5のカソード)から分圧電圧が出力され、分圧電圧がPFC信号の電圧よりも小さい場合、OR回路(ダイオードD6のカソード)からPFC信号の電圧が出力される。OR回路から出力された分圧電圧またはPFC信号の電圧は、第2分圧回路で分圧され、オペアンプOP1の反転入力端子に入力される。分圧電圧を第2分圧回路で分圧した電圧が本発明の「第2電圧」に相当し、PFC信号の電圧を第2分圧回路で分圧した電圧が本発明の「第3電圧」に相当する。   In the overcurrent signal output circuit 5, while the divided voltage obtained by dividing the second DC voltage by the first voltage dividing circuit is inputted to the anode of the diode D5, the voltage of the PFC signal is inputted to the anode of the diode D6. You. When the divided voltage is larger than the voltage of the PFC signal, the divided voltage is output from the OR circuit (cathode of the diode D5). When the divided voltage is smaller than the voltage of the PFC signal, the OR circuit (cathode of the diode D6) Outputs the voltage of the PFC signal. The divided voltage or the voltage of the PFC signal output from the OR circuit is divided by the second voltage dividing circuit and input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The voltage obtained by dividing the divided voltage by the second voltage dividing circuit corresponds to the “second voltage” of the present invention, and the voltage obtained by dividing the voltage of the PFC signal by the second voltage dividing circuit is the “third voltage” of the present invention. ".

オペアンプOP1の非反転入力端子には、抵抗器R5で生成された第1電圧が入力される。オペアンプOP1は、反転入力端子に入力された第2または第3電圧と非反転入力端子に入力された第1電圧とを比較し、第1電圧が第2または第3電圧よりも大のときにハイレベルの信号(本発明の「過電流信号」)を出力し、第1電圧が第2または第3電圧よりも小のときにローレベルの信号を出力する。オペアンプOP1の出力端子から出力されたハイレベルの信号すなわち過電流信号は、フォトカプラPC3を介して第1制御回路6に入力される。   The first voltage generated by the resistor R5 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1. The operational amplifier OP1 compares the second or third voltage input to the inverting input terminal with the first voltage input to the non-inverting input terminal, and when the first voltage is higher than the second or third voltage. A high-level signal (the “overcurrent signal” of the present invention) is output, and a low-level signal is output when the first voltage is lower than the second or third voltage. The high-level signal, that is, the overcurrent signal, output from the output terminal of the operational amplifier OP1 is input to the first control circuit 6 via the photocoupler PC3.

第1制御回路6は、スイッチQ1のPWM制御信号を出力する第1端子と、スイッチQ2のPWM制御信号を出力する第2端子と、補助電源回路4から電源電圧が入力される第3端子と、第2信号伝達手段(本実施形態では、フォトカプラ)PC2を介してPFC信号が入力される第4端子と、GNDに接続された第5および第6端子と、過電流信号が入力される第7端子と、第1信号伝達手段(本実施形態では、フォトカプラ)PC1を介してフィードバック信号が入力される第8端子とを有する。   The first control circuit 6 includes a first terminal that outputs a PWM control signal of the switch Q1, a second terminal that outputs a PWM control signal of the switch Q2, and a third terminal to which a power supply voltage is input from the auxiliary power supply circuit 4. , A fourth terminal to which a PFC signal is input via a second signal transmission means (a photocoupler in the present embodiment) PC2, fifth and sixth terminals connected to GND, and an overcurrent signal. It has a seventh terminal and an eighth terminal to which a feedback signal is input via a first signal transmission means (photocoupler in the present embodiment) PC1.

第1制御回路6は、第4端子にPFC信号が入力されている時はスイッチQ1のスイッチング動作を実行させる一方、第4端子にPFC信号が入力されていない時はスイッチQ1のスイッチング動作を停止させる。第1制御回路6は、第7端子に過電流信号が入力されている時はスイッチQ2のスイッチング動作を停止させる一方、第7端子に過電流信号が入力されていない時はスイッチQ2のスイッチング動作を実行させる。また、第1制御回路6は、第8端子に入力されたフィードバック信号に応じてスイッチQ2のPWMデューティを制御することで、負荷に供給される出力電圧(第2直流電圧)を一定の値に保持する。   The first control circuit 6 executes the switching operation of the switch Q1 when the PFC signal is input to the fourth terminal, and stops the switching operation of the switch Q1 when the PFC signal is not input to the fourth terminal. Let it. The first control circuit 6 stops the switching operation of the switch Q2 when the overcurrent signal is input to the seventh terminal, and stops the switching operation of the switch Q2 when the overcurrent signal is not input to the seventh terminal. Is executed. Further, the first control circuit 6 controls the PWM duty of the switch Q2 according to the feedback signal input to the eighth terminal, so that the output voltage (second DC voltage) supplied to the load becomes a constant value. Hold.

第2制御回路7は、第2直流電圧を検出するための出力電圧検出回路であり、上記のとおり出力電圧(第2直流電圧)を一定の値に保持するため、検出した第2直流電圧の多寡に関する信号(フィードバック信号)を、フォトカプラPC1を介して第1制御回路6の第8端子に入力する。   The second control circuit 7 is an output voltage detection circuit for detecting the second DC voltage, and as described above, maintains the output voltage (second DC voltage) at a constant value. A signal (feedback signal) relating to the number is input to the eighth terminal of the first control circuit 6 via the photocoupler PC1.

次いで、図2を参照して、スイッチング電源装置1の過電流保護動作について説明する。過電流保護動作とは、第1制御回路6の第7端子に過電流信号が入力されたことをきっかけとして、第1制御回路6がスイッチQ2のスイッチング動作を停止させ、出力電流を絞る動作をいう。   Next, an overcurrent protection operation of the switching power supply device 1 will be described with reference to FIG. The overcurrent protection operation refers to an operation in which, when an overcurrent signal is input to the seventh terminal of the first control circuit 6, the first control circuit 6 stops the switching operation of the switch Q2 and reduces the output current. Say.

スイッチング電源装置1において過電流保護動作が実行される過電流ポイントは、軽負荷モード時(PFC信号の非入力時)と重負荷モード時(PFC信号の入力時)とで異なる。図2に示すように、軽負荷モード時においては、負荷に供給される(抵抗器R5に流れる)出力電流が過電流ポイントP1に達すると過電流保護動作が実行されるのに対して、重負荷モード時においては、出力電流が過電流ポイントP1を超えて過電流ポイントP2に達するまで過電流保護動作が実行されない。   The overcurrent point at which the overcurrent protection operation is performed in the switching power supply device 1 is different between the light load mode (when the PFC signal is not input) and the heavy load mode (when the PFC signal is input). As shown in FIG. 2, in the light load mode, the overcurrent protection operation is performed when the output current supplied to the load (flowing through the resistor R5) reaches the overcurrent point P1, whereas the heavy current protection operation is performed. In the load mode, the overcurrent protection operation is not performed until the output current exceeds the overcurrent point P1 and reaches the overcurrent point P2.

図3(A)に示すように、軽負荷モード時は、オペアンプOP1の非反転入力端子には抵抗器R5で生成された第1電圧(OP1+電圧)が入力され、オペアンプOP1の反転入力端子には出力電圧(第2直流電圧)に比例した第2電圧(OP1−電圧)が入力される。出力電圧は第1制御回路6の制御下で一定に保持されているため、第2電圧も一定に保持される。これに対して、第1電圧は、出力電流に比例して増加する。オペアンプOP1は、第2電圧と第1電圧とを比較し、第1電圧が第2電圧よりも大きくなると過電流信号を出力する。すなわち、第1電圧と第2電圧とが一致する点が過電流ポイントP1となる。なお、図3(A)および図3(B)では、オペアンプOP1の電圧と出力電流との関係のみを示し、過電流保護動作については考慮していない。   As shown in FIG. 3A, in the light load mode, the first voltage (OP1 + voltage) generated by the resistor R5 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. Is supplied with a second voltage (OP1-voltage) proportional to the output voltage (second DC voltage). Since the output voltage is kept constant under the control of the first control circuit 6, the second voltage is also kept constant. On the other hand, the first voltage increases in proportion to the output current. The operational amplifier OP1 compares the second voltage with the first voltage, and outputs an overcurrent signal when the first voltage becomes larger than the second voltage. That is, the point where the first voltage and the second voltage match is the overcurrent point P1. FIGS. 3A and 3B show only the relationship between the voltage of the operational amplifier OP1 and the output current, and do not consider the overcurrent protection operation.

図3(B)に示すように、重負荷モード時は、オペアンプOP1の非反転入力端子には抵抗器R5で生成された第1電圧(OP1+電圧)が入力され、オペアンプOP1の反転入力端子には第2電圧またはPFC信号の電圧に比例した第3電圧のうちの大きい方の電圧(OP1−電圧)が入力される。オペアンプOP1のGNDの電位を基準にすると、PFC信号のGNDの電位は抵抗器R5で生じた電圧分だけ小さくなるため、第3電圧は、出力電流に比例して減少する。スイッチング電源装置1では、通常、第2電圧よりも第3電圧の方が大きくなるように、PFC信号の電圧が設定されている。このため、オペアンプOP1は、第3電圧と第1電圧とを比較し、第1電圧が第3電圧よりも大きくなると過電流信号を出力する。すなわち、第1電圧と第3電圧とが一致する点が過電流ポイントP2となり、過電流ポイントP2は、過電流ポイントP1よりも大きな値となる。   As shown in FIG. 3B, in the heavy load mode, the first voltage (OP1 + voltage) generated by the resistor R5 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. Is larger than the second voltage or the third voltage proportional to the voltage of the PFC signal (OP1-voltage). With reference to the potential of GND of the operational amplifier OP1, the potential of GND of the PFC signal is reduced by the voltage generated by the resistor R5, so that the third voltage decreases in proportion to the output current. In the switching power supply device 1, usually, the voltage of the PFC signal is set so that the third voltage is higher than the second voltage. Therefore, the operational amplifier OP1 compares the third voltage with the first voltage, and outputs an overcurrent signal when the first voltage becomes larger than the third voltage. That is, the point where the first voltage matches the third voltage is the overcurrent point P2, and the overcurrent point P2 has a value larger than the overcurrent point P1.

結局、スイッチング電源装置1では、図4に示す従来のスイッチング電源装置11とは異なり、負荷モードすなわちPFC信号の入力/非入力に応じてオン/オフが切り替わるスイッチ(スイッチング電源装置11のスイッチQ3)が不要になるので、部品コストを上昇させることなく、負荷モードに応じて過電流ポイントを適切な値に変更することが可能になる。   After all, in the switching power supply 1, unlike the conventional switching power supply 11 shown in FIG. 4, a switch that switches on / off in accordance with the load mode, that is, input / non-input of the PFC signal (the switch Q3 of the switching power supply 11) Is unnecessary, so that the overcurrent point can be changed to an appropriate value according to the load mode without increasing the component cost.

以上、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The embodiments of the switching power supply device according to the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、本発明の過電流信号出力回路は、(1)第2直流電圧およびPFC信号の電圧が入力され、第2直流電圧に比例した第2電圧またはPFC信号の電圧に比例した第3電圧のうちの大きい方の電圧を出力する選択回路と、(2)負荷に供給される出力電流に比例した第1電圧を生成する電圧生成回路と、(3)選択回路から入力された第2電圧または第3電圧と第1電圧とを比較し、第1電圧が第2電圧または第3電圧よりも大のときに過電流信号を出力する比較回路と、を含むのであれば、適宜構成を変更することができる。   For example, the overcurrent signal output circuit of the present invention is configured such that (1) a second DC voltage and a voltage of a PFC signal are input, and a second voltage proportional to the second DC voltage or a third voltage proportional to the voltage of the PFC signal. A selection circuit that outputs the larger one of them, (2) a voltage generation circuit that generates a first voltage proportional to the output current supplied to the load, and (3) a second voltage or a second voltage that is input from the selection circuit. If the third voltage is compared with the first voltage and a comparison circuit that outputs an overcurrent signal when the first voltage is higher than the second voltage or the third voltage is included, the configuration is appropriately changed. be able to.

本発明のPFC回路は、第1スイッチを含み、第1スイッチのスイッチング動作により力率を改善しながら、入力電圧を第1直流電圧に変換するのであれば、適宜構成を変更することができる。   The configuration of the PFC circuit of the present invention can be appropriately changed as long as the PFC circuit includes the first switch and converts the input voltage to the first DC voltage while improving the power factor by the switching operation of the first switch.

本発明のDC/DCコンバータ回路は、第2スイッチを含み、第2スイッチのスイッチング動作により第1直流電圧を第2直流電圧に変換するのであれば、適宜構成を変更することができる。   The DC / DC converter circuit of the present invention includes a second switch, and the configuration can be appropriately changed as long as the first DC voltage is converted to the second DC voltage by the switching operation of the second switch.

本発明の制御回路(第1制御回路)は、PFC信号および過電流信号が入力され、PFC信号の入力/非入力に応じて第1スイッチのスイッチング動作を実行/停止させる一方、過電流信号の入力/非入力に応じて第2スイッチのスイッチング動作を停止/実行させるのであれば、適宜構成を変更することができる。   The control circuit (first control circuit) of the present invention receives the PFC signal and the overcurrent signal, and executes / stops the switching operation of the first switch according to the input / non-input of the PFC signal. If the switching operation of the second switch is stopped / executed in response to input / non-input, the configuration can be appropriately changed.

上記実施形態における補助電源回路4または第2制御回路7の少なくとも一方は、本発明の構成から外すことができる。   At least one of the auxiliary power supply circuit 4 and the second control circuit 7 in the above embodiment can be excluded from the configuration of the present invention.

また、本発明は、軽負荷モードおよび重負荷モード以外の負荷モードをさらに備えたスイッチング電源装置も含む。   The present invention also includes a switching power supply device further provided with a load mode other than the light load mode and the heavy load mode.

1 スイッチング電源装置
2 PFC回路
3 DC/DCコンバータ回路
4 補助電源回路
5 過電流信号出力回路
6 第1制御回路
7 第2制御回路
Reference Signs List 1 switching power supply device 2 PFC circuit 3 DC / DC converter circuit 4 auxiliary power supply circuit 5 overcurrent signal output circuit 6 first control circuit 7 second control circuit

Claims (2)

第1スイッチを含み、前記第1スイッチのスイッチング動作により力率を改善しながら、入力電圧を第1直流電圧に変換するPFC回路と、
第2スイッチを含み、前記第2スイッチのスイッチング動作により前記第1直流電圧を第2直流電圧に変換するDC/DCコンバータ回路と、
を備え、前記第2直流電圧を負荷に供給するスイッチング電源装置であって、
PFC信号および過電流信号が入力され、前記PFC信号の入力/非入力に応じて前記第1スイッチのスイッチング動作を実行/停止させる一方、前記過電流信号の入力/非入力に応じて前記第2スイッチのスイッチング動作を停止/実行させる制御回路と、
前記制御回路に前記過電流信号を出力する過電流信号出力回路と、
を備え、
前記過電流信号出力回路は、
前記第2直流電圧および前記PFC信号の電圧が入力され、前記第2直流電圧に比例した第2電圧または前記PFC信号の電圧に比例した第3電圧のうちの大きい方の電圧を出力する選択回路と、
前記負荷に供給される出力電流に比例した第1電圧を生成する電圧生成回路と、
前記選択回路から入力された前記第2電圧または前記第3電圧と前記第1電圧とを比較し、前記第1電圧が前記第2電圧または前記第3電圧よりも大のときに前記過電流信号を出力する比較回路と、を含む
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
A PFC circuit that includes a first switch and converts an input voltage to a first DC voltage while improving a power factor by a switching operation of the first switch;
A DC / DC converter circuit that includes a second switch and converts the first DC voltage into a second DC voltage by a switching operation of the second switch;
A switching power supply for supplying the second DC voltage to a load,
A PFC signal and an overcurrent signal are input, and the switching operation of the first switch is executed / stopped according to the input / non-input of the PFC signal, while the second operation is performed according to the input / non-input of the overcurrent signal. A control circuit for stopping / executing the switching operation of the switch;
An overcurrent signal output circuit that outputs the overcurrent signal to the control circuit;
With
The overcurrent signal output circuit,
A selection circuit to which the second DC voltage and the voltage of the PFC signal are input and that outputs a larger one of a second voltage proportional to the second DC voltage or a third voltage proportional to the voltage of the PFC signal When,
A voltage generation circuit that generates a first voltage proportional to an output current supplied to the load;
Comparing the second voltage or the third voltage input from the selection circuit with the first voltage, and when the first voltage is higher than the second voltage or the third voltage, the overcurrent signal; And a comparison circuit that outputs a signal.
前記電圧生成回路は、前記出力電流を検出する抵抗器を含み、
前記選択回路は、前記第2電圧または前記第3電圧のうちの大きい方の電圧を出力するための、第1ダイオードおよび第2ダイオードからなるOR回路を含み、
前記比較回路は、前記第2電圧または前記第3電圧が入力される第1入力端子と、前記第1電圧が入力される第2入力端子と、前記過電流信号を出力する出力端子とを有するオペアンプを含む
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。
The voltage generation circuit includes a resistor that detects the output current,
The selection circuit includes an OR circuit including a first diode and a second diode for outputting a larger one of the second voltage and the third voltage,
The comparison circuit has a first input terminal to which the second voltage or the third voltage is input, a second input terminal to which the first voltage is input, and an output terminal that outputs the overcurrent signal. The switching power supply according to claim 1, further comprising an operational amplifier.
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