JP7031760B2 - 集積回路、電源回路 - Google Patents
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Description
また、本発明の第2の態様は、所定の交流電圧から出力電圧を生成する電源回路であって、前記所定の交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路からの電圧が印加されるインダクタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流と、前記出力電圧と、に基づいて前記インダクタ電流を制御するトランジスタを駆動する集積回路と、を含み、前記集積回路は、前記インダクタ電流の電流値と、第1電流値とを比較する比較回路と、前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より大きいことを示す第1比較結果に基づいて、前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さい状態が所定の時間継続すると、前記交流電圧が遮断されたことを示す第1信号を出力するタイマ回路と、を備えることを特徴とする電源回路である。
この出願は、2018年12月18日に出願された日本特許出願、特願2018-236164に基づく優先権を主張し、その内容を援用する。
図1は、本発明の一実施形態であるAC-DCコンバータ10の構成を示す図である。AC-DCコンバータ10は、商用電源の交流電圧Vacから目的レベルの出力電圧Voutを生成する昇圧チョッパー型の電源回路である。
AC-DCコンバータ10は、全波整流回路20、コンデンサ21,22,34、インダクタ23、ダイオード24、力率改善IC25、NMOSトランジスタ26、及び抵抗30~33を含んで構成される。
図2は、力率改善IC25の構成の一例を示す図である。力率改善IC25は、駆動信号生成回路50、駆動回路51、コンパレータ52、及び検出回路53を含んで構成される。なお、図2において、例えば、端子CONTを、端子OUTと同じ側に設ける等、便宜上、図1と異なる位置に端子を描いているが、夫々の端子に接続される配線、素子等は、図1及び図2で同じである。
駆動信号生成回路50は、インダクタ電流ILを示す電圧Vcsと、帰還電圧Vfbとに基づいて、NMOSトランジスタ26をオンオフする駆動信号Vq1を生成する回路である。駆動信号生成回路50は、コンパレータ70,77、遅延回路71、パルス回路72、ターンオンタイマ回路73、OR回路74,78、誤差増幅回路75、発振回路76、及びSRフリップフロップ79を含んで構成される。
駆動回路51は、駆動信号Vq1に基づいてNMOSトランジスタ26を駆動するバッファ回路である。具体的には、駆動回路51は、入力される信号と同じ論理レベルの信号Vdrで、ゲート容量等の大きいNMOSトランジスタ26を駆動する。また、駆動回路51は、Hレベルの駆動信号Vq1に基づいて、NMOSトランジスタ26をオンし、Lレベルの駆動信号Vq1に基づいて、NMOSトランジスタ26をオフする。
コンパレータ52は、電圧Vcsと、基準電圧Vref2とを比較することにより、インダクタ電流ILが過電流の状態にあるかを検出するための回路である。なお「過電流」とは、インダクタ電流ILが、電流値Ib(例えば、インダクタ23やNMOSトランジスタ26に許容される電流値の90%の電流値)となる状態をいう。このため、本実施形態では、インダクタ電流ILが電流値Ibを超えると、電圧Vcsが基準電圧Vref2より大きくなるよう、電圧Vref2のレベルが定められている。なお、コンパレータ52は、過電流状態となり、電圧Vcsが基準電圧Vref2より大きくなると、電圧VocをHレベルに変化させる。この結果、駆動信号Vq1はLレベルになるため、結果的に、NMOSトランジスタ26はオフされる。
検出回路53は、交流電圧Vacが遮断された状態であるか否かを検出するための回路である。なお、ここで「交流電圧Vacが遮断された状態」とは、例えば、交流電圧VacがAC-DCコンバータ10に供給されず、全波整流回路20に印加されていない状態をいう。検出回路53は、コンパレータ100、及びタイマ回路101を含んで構成される。
<<<交流電圧Vacが入力されている場合>>>
図3を参照しつつ、AC-DCコンバータ10が所定の交流電圧Vacから目的レベルの出力電圧Voutを生成し、一定の負荷に電力を供給している際の力率改善IC25の動作を説明する。なお、ここでは、力率改善IC25のうち、駆動信号生成回路50及び駆動回路51の動作を中心に説明する。
図5及び図6を参照しつつ、交流電圧Vacが遮断された際の力率改善IC25の動作について説明する。なお、図6は、交流電圧Vacが遮断から復帰するまでの力率改善IC25の主要な信号の変化の詳細を示す図である。本実施形態では、時刻t100において、交流電圧Vacが遮断され、時刻t101に、交流電圧Vacが復帰したこととする。また、ここでは、交流電圧Vacが入力されている際には、力率改善IC25は、図3及び図4で示した動作をしている。
以上、本実施形態のAC-DCコンバータ10について説明した。力率改善IC25は、交流電圧Vacが遮断されたことを検出する検出回路53を含んでいる。このため、AC-DCコンバータ10を実現する際には、交流電圧Vacを検出する回路をディスクリート部品等で構成する必要がない。したがって、力率改善IC25を用いることにより、AC-DCコンバータ10は、低コストで交流電圧Vacが遮断されたことを検出することが可能である。
11 負荷
12 マイコン
20 全波整流回路
21,22,34 コンデンサ
23 インダクタ
24,37 ダイオード
25 力率改善IC
26 NMOSトランジスタ
30~33,35,36 抵抗
50 駆動信号生成回路
51 駆動回路
52,70,77,100 コンパレータ
53 検出回路
71 遅延回路
72 パルス回路
73 ターンオンタイマ回路
74,78 OR回路
79 SRフリップフロップ
101 タイマ回路
110 Dフリップフロップ
111 カウンタ
112 信号出力回路
Claims (8)
- 交流電圧を整流する整流回路からの電圧が印加されるインダクタに流れるインダクタ電流と、前記交流電圧から生成される出力電圧と、に基づいて、前記インダクタ電流を制御するトランジスタをスイッチングする集積回路であって、
前記インダクタ電流の電流値と、第1電流値とを比較する比較回路と、
前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さいことを示す第1比較結果に基づいて、前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さい状態が所定の時間継続したことを検出すると、前記交流電圧が遮断されたことを示す第1信号を出力するタイマ回路と、
を備えることを特徴とする集積回路。 - 請求項1に記載の集積回路であって、
前記タイマ回路は、
前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より大きいことを示す第2比較結果に基づいて、前記交流電圧が前記整流回路に印加されたことを示す第2信号を出力すること、
を特徴とする集積回路。 - 請求項2に記載の集積回路であって、
前記インダクタ電流は、前記交流電圧が前記整流回路に印加されている際に前記トランジスタがオンとなると大きくなる電流であり、
前記タイマ回路は、
前記トランジスタがオンされる毎に、前記比較回路の比較結果を保持する保持回路と、
前記保持回路が、前記第2比較結果を保持している場合にカウント値をリセットし、前記保持回路が、前記第1比較結果を保持している場合に前記カウント値を変化させるカウンタと、
前記カウント値が前記所定の時間に対応する所定のカウント値になるまで前記第2信号を出力し、前記カウント値が前記所定のカウント値になると前記第1信号を出力する信号出力回路と、
を含むことを特徴とする集積回路。 - 請求項3に記載の集積回路であって、
前記保持回路は、
前記トランジスタをスイッチングさせるための駆動信号の論理レベルが、前記トランジスタをオフさせる論理レベルとなるタイミングに基づいて、前記比較回路の比較結果を保持すること、
を特徴とする集積回路。 - 請求項4に記載の集積回路であって、
前記インダクタ電流が減少して第2電流値となる毎に第1パルス信号を出力する第1パルス回路と、
前記第1パルス信号の出力が停止されると、所定周期の第2パルス信号を出力する第2パルス回路と、
前記第1パルス信号及び前記第2パルス信号に基づいて、前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
を備えること、
を特徴とする集積回路。 - 請求項1~5の何れか一項に記載の集積回路であって、
前記所定の時間は、
前記交流電圧の半周期の期間のうち、前記交流電圧が前記整流回路に印加され、かつ前記トランジスタがオンされた際に前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さくなる期間より長く、前記半周期の期間より短い時間であること、
を特徴とする集積回路。 - 請求項1~6の何れか一項に記載の集積回路であって、
前記第1信号が出力される端子を含み、
前記端子には、前記第1信号に基づいて、前記出力電圧が印加される負荷の消費電力を低下させる制御回路が接続されること、
を特徴とする集積回路。 - 所定の交流電圧から出力電圧を生成する電源回路であって、
前記所定の交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路からの電圧が印加されるインダクタと、
前記インダクタに流れるインダクタ電流と、前記出力電圧と、に基づいて前記インダクタ電流を制御するトランジスタを駆動する集積回路と、
を含み、
前記集積回路は、
前記インダクタ電流の電流値と、第1電流値とを比較する比較回路と、
前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さいことを示す第1比較結果に基づいて、前記インダクタ電流の電流値が前記第1電流値より小さい状態が所定の時間継続すると、前記交流電圧が遮断されたことを示す第1信号を出力するタイマ回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
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