JP6723085B2 - 絶縁型のdc/dcコンバータ、それを用いた電源アダプタおよび電子機器 - Google Patents
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Description
なお「電気的に作用」とは、電圧のシフト、電圧の重畳、電流のソースやシンク、インピーダンスを変化させること、などを含む。
この態様によれば、オフ時間を第1時間より長くすることができ、2次側整流回路に生ずるサージノイズを抑制できる。
補助巻線に生ずる電圧の高周波成分、言い換えれば微分波形がゼロ電流検出端子に重畳され、ゼロ電流検出端子の電圧が第1しきい値電圧を超えるようになる。
第1抵抗によって、ゼロ電流検出端子に重畳される電圧の振幅レベルを調節できる。また一次側コントローラがブランキング回路を含む場合には、第1抵抗と第1キャパシタによって、補助信号の立ち上がり速度を、ブランキング回路のマスク時間に対して最適化できる。
この第2抵抗によって、ZT端子の電圧のベースラインを高電位側にシフトさせることができる。これにより、スパイク波形が消えた後のZT端子を、第2しきい値より高い状態に維持することができ、スイッチングトランジスタのオフ時間をさらに引き延ばすことができる。
これにより、電源電圧を利用して、ZT端子の電圧のベースラインを高電位側にシフトさせることができる。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図5は、実施例に係る一次側コントローラ300の回路ブロック図である。なお図5には、本発明と関連のあるブロックのみが示されており、その他のブロックは適宜省略している。
図5に関連して、タイマー回路322の15μsのタイムアウト機能を備えない場合、図9の起動調節回路240bの抵抗R21およびキャパシタC21を省略し、抵抗R22のみで構成してもよい。
起動調節回路240の具体的な構成は特に限定されない。たとえば図6の起動調節回路240aを、スイッチングトランジスタM1のターンオフに応答して、ZT端子に電流パルスを注入(ソース)する電流源で構成してもよい。
繰り返しになるが、一次側コントローラ300の内部構成は特に限定されない。一次側コントローラ300は、さまざまなベンダーから多くの回路が提供されおり、ZT端子のボトム検出の方式は様々である。起動調節回路240は、一次側コントローラ300の内部構成や制御方式を考慮して、起動時のスイッチングトランジスタM1のオフ次間が長くなるように、設計すればよい。
実施の形態では、同期整流型のDC/DCコンバータを説明したが、本発明はダイオード整流型のDC/DCコンバータにも適用可能である。
最後にDC/DCコンバータ200の用途を説明する。DC/DCコンバータ200は、ACアダプタや電子機器の電源ブロックに好適に利用されるAC/DCコンバータ100に利用できる。
Claims (19)
- 絶縁型のDC/DCコンバータであって、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接地ラインの間に設けられるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される整流回路と、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記整流回路から出力される前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記フォトカプラからのフィードバック信号を受けるフィードバック端子と、前記補助巻線の一端に生ずる電圧に応じたゼロ電流検出信号を受けるゼロ電流検出端子と、前記フィードバック信号および前記ゼロ電流検出信号に応じて前記スイッチングトランジスタのスイッチングに使用されるパルス信号を生成する疑似共振方式のパルス変調器と、を有する一次側コントローラと、
前記DC/DCコンバータの起動時において、前記スイッチングトランジスタのオフ時間が長くなるように、前記ゼロ電流検出端子に電気的に作用する起動調節回路と、
を備え、
前記起動調節回路は、前記補助巻線の一端に生ずる電圧の高周波成分を、前記ゼロ電流検出端子に重畳することを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記起動調節回路は、前記補助巻線の一端と前記ゼロ電流検出端子の間に設けられる第1キャパシタを含むことを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
- 絶縁型のDC/DCコンバータであって、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接地ラインの間に設けられるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される整流回路と、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記整流回路から出力される前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記フォトカプラからのフィードバック信号を受けるフィードバック端子と、前記補助巻線の一端に生ずる電圧に応じたゼロ電流検出信号を受けるゼロ電流検出端子と、前記フィードバック信号および前記ゼロ電流検出信号に応じて前記スイッチングトランジスタのスイッチングに使用されるパルス信号を生成する疑似共振方式のパルス変調器と、を有する一次側コントローラと、
前記DC/DCコンバータの起動時において、前記スイッチングトランジスタのオフ時間が長くなるように、前記ゼロ電流検出端子に電気的に作用する起動調節回路と、
を備え、
前記起動調節回路は、前記補助巻線の一端と前記ゼロ電流検出端子の間に設けられる第1キャパシタを含むことを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記起動調節回路は、前記補助巻線の一端と前記ゼロ電流検出端子の間に、前記第1キャパシタと直列に設けられる第1抵抗を含むことを特徴とする請求項2または3に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記起動調節回路は、ハイパスフィルタを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。
- 絶縁型のDC/DCコンバータであって、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接地ラインの間に設けられるスイッチングトランジスタと、
前記トランスの二次巻線と接続される整流回路と、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記整流回路から出力される前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記フォトカプラからのフィードバック信号を受けるフィードバック端子と、前記補助巻線の一端に生ずる電圧に応じたゼロ電流検出信号を受けるゼロ電流検出端子と、前記フィードバック信号および前記ゼロ電流検出信号に応じて前記スイッチングトランジスタのスイッチングに使用されるパルス信号を生成する疑似共振方式のパルス変調器と、を有する一次側コントローラと、
前記DC/DCコンバータの起動時において、前記スイッチングトランジスタのオフ時間が長くなるように、前記ゼロ電流検出端子に電気的に作用する起動調節回路と、
を備え、
前記起動調節回路は、ハイパスフィルタを含むことを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記パルス変調器は、(i)前記フィードバック信号に応じて前記パルス信号をオフレベルに遷移させ、(ii)前記ゼロ電流検出信号が所定の第1しきい値電圧に達しない状態が所定の第1時間持続すると、強制的に前記パルス信号をオンレベルに遷移させるものであり、
前記起動調節回路は、前記DC/DCコンバータの起動時において、前記スイッチングトランジスタがターンオフするごとに、前記ゼロ電流検出端子の電圧が前記第1しきい値電圧を超えるように、前記ゼロ電流検出端子に補助信号を重畳することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 - 前記一次側コントローラは、
前記ゼロ電流検出信号が前記第1しきい値電圧を超えた後、前記第1しきい値電圧より低い第2しきい値電圧より低くなるとボトム検出信号をアサートするコンパレータと、
前記スイッチングトランジスタがターンオフしてから所定のマスク時間の間、前記ボトム検出信号をマスクするブランキング回路をさらに含み、
前記起動調節回路は、前記スイッチングトランジスタのターンオフから前記マスク時間の経過後において、前記ゼロ電流検出端子の電圧が前記第1しきい値電圧より高い状態となるように、前記ゼロ電流検出端子に前記補助信号を重畳することを特徴とする請求項7に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記起動調節回路は、前記補助巻線の一端に生ずる電圧を利用して、前記補助信号を生成することを特徴とする請求項7または8に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記パルス変調器は、(ii)前記ゼロ電流検出信号が所定の第1しきい値電圧に達し、続いて所定の第2しきい値電圧より低くなる状態が所定回数発生すると、前記パルス信号をオンレベルに遷移させるものであり、
前記起動調節回路は、前記DC/DCコンバータの起動時において、前記ゼロ電流検出端子の電圧のベースラインが、前記第2しきい値電圧を超えるように、前記ゼロ電流検出端子の電気的状態を調節することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 - 前記起動調節回路は、前記DC/DCコンバータの起動時において、前記ゼロ電流検出端子の電圧を、高電位側にシフトさせることを特徴とする請求項10に記載のDC/DCコンバータ。
- アノードが前記補助巻線の前記一端と接続されるダイオードと、前記ダイオードのカソードと接続される第2キャパシタと、を含み、前記一次側コントローラの電源電圧を生成する電源回路をさらに備え、
前記起動調節回路は、前記電源電圧を利用して、前記ゼロ電流検出端子の電圧のベースラインを調節することを特徴とする請求項10または11に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記起動調節回路は、前記第2キャパシタの一端と前記ゼロ電流検出端子の間に設けられた第2抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記スイッチングトランジスタと直列に設けられるセンス抵抗をさらに備え、
前記一次側コントローラは、前記センス抵抗の電圧降下に応じた電流検出信号を受ける電流検出端子をさらに有し、
前記パルス変調器は、(i)前記電流検出信号が前記フィードバック信号に達すると、前記パルス信号をオフレベルに遷移させるピーク電流モードの変調器であることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 - 前記整流回路は、
同期整流トランジスタと、
前記同期整流トランジスタを駆動する同期整流コントローラと、
を含むことを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載のDC/DCコンバータ。 - 絶縁型のDC/DCコンバータであって、
一次巻線、二次巻線および補助巻線を有するトランスと、
前記トランスの一次巻線と接地ラインの間に設けられるスイッチングトランジスタと、
前記スイッチングトランジスタと直列に設けられるセンス抵抗と、
前記トランスの二次巻線と接続される整流回路と、
発光素子および受光素子を含むフォトカプラと、
前記整流回路から出力される前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧に近づくように、前記フォトカプラの前記発光素子を駆動するフィードバック回路と、
前記フォトカプラの前記受光素子と接続され、前記フォトカプラからのフィードバック信号を受けるフィードバック端子と、前記センス抵抗の電圧降下に応じた電流検出信号を受ける電流検出端子と、前記補助巻線の一端に生ずる電圧に応じたゼロ電流検出信号を受けるゼロ電流検出端子と、前記フィードバック信号、前記電流検出信号および前記ゼロ電流検出信号に応じて前記スイッチングトランジスタのスイッチングに使用されるパルス信号を生成する疑似共振方式のピーク電流モードのパルス変調器と、を有する一次側コントローラと、
前記補助巻線の一端と前記電流検出端子の間に設けられた第1分圧抵抗と、
前記電流検出端子と接地ラインの間に設けられた第2分圧抵抗と、
前記補助巻線の一端と前記電流検出端子の間であって前記第1分圧抵抗と並列な経路に、直列に設けられた第1抵抗および第1キャパシタと、
を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。 - アノードが前記補助巻線の前記一端と接続されるダイオードと、前記ダイオードのカソードと接続される第2キャパシタと、を含み、前記一次側コントローラの電源電圧を生成する電源回路と、
前記第2キャパシタの一端と前記ゼロ電流検出端子の間に設けられた第2抵抗と、
をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載のDC/DCコンバータ。 - 負荷と、
商用交流電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項1から17のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電子機器。 - 商用交流電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項1から17のいずれかに記載のDC/DCコンバータと、
を備えることを特徴とする電源アダプタ。
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