JPH0121700B2 - - Google Patents

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JPH0121700B2
JPH0121700B2 JP17478182A JP17478182A JPH0121700B2 JP H0121700 B2 JPH0121700 B2 JP H0121700B2 JP 17478182 A JP17478182 A JP 17478182A JP 17478182 A JP17478182 A JP 17478182A JP H0121700 B2 JPH0121700 B2 JP H0121700B2
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JP
Japan
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pulse
pulse width
control circuit
output
output voltage
Prior art date
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JP17478182A
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Japanese (ja)
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JPS5963978A (en
Inventor
Hideo Yokoyama
Fumiaki Ihara
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
Original Assignee
Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、出力電圧を広範囲にわたつて可変で
きる出力電圧可変型スイツチング電源に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a variable output voltage switching power supply that can vary the output voltage over a wide range.

〔従来技術及び問題点〕[Prior art and problems]

直流安定化電源装置としてのスイツチング電源
は、一般に出力電圧と基準電圧とを比較し、この
誤差電圧に応じた幅のパルスをパルス幅制御回路
により生成し、このパルスによりスイツチング・
トランジスタをオン、オフ制御することにより、
出力電圧を安定化するものである。
A switching power supply as a DC stabilized power supply generally compares the output voltage with a reference voltage, uses a pulse width control circuit to generate a pulse with a width corresponding to this error voltage, and uses this pulse to perform switching.
By controlling the transistor on and off,
This stabilizes the output voltage.

このようなスイツチング電源において、出力電
圧を広範囲に可変制御しようとすると、低い出力
電圧に設定した場合には、パルス幅制御回路は極
めてオン幅の狭いパルスを生成してスイツチン
グ・トランジスタをオン、オフ制御することにな
り、逆に出力電圧を高く設定した場合には、その
スイツチング回路方式等により定まる最大許容オ
ン幅付近の広いオン幅のパルスによりスイツチン
グ・トランジスタを制御しなければならない。
In such a switching power supply, when trying to vary the output voltage over a wide range, if the output voltage is set to a low value, the pulse width control circuit generates a pulse with an extremely narrow ON width to turn the switching transistor on and off. Conversely, when the output voltage is set high, the switching transistor must be controlled by a pulse with a wide on-width near the maximum allowable on-width determined by the switching circuit system.

低い出力電圧設定の場合、制御パルスのオン幅
をスイツチング・トランジスタの蓄積時間よりも
狭くすると、トランジスタには蓄積時間のみに電
流が流れ制御が非常に困難となるため、出力電圧
の下限値は、トランジスタの蓄積時間によつて規
定されることになる。
When setting a low output voltage, if the on-width of the control pulse is narrower than the storage time of the switching transistor, current flows through the transistor only during the storage time, making control extremely difficult. Therefore, the lower limit of the output voltage is It is determined by the storage time of the transistor.

また、制御パルスのオン幅の最小値と最大値は
限定されるために、出力電圧の可変幅が広範囲に
なるに従つて出力の負荷変動、入力変動に対する
出力電圧の安定精度は粗雑になり、低い出力電圧
に設定するに従つて出力精度(変動率)は悪いも
のとなる。
In addition, since the minimum and maximum values of the on-width of the control pulse are limited, as the variable range of the output voltage becomes wider, the stability accuracy of the output voltage against load fluctuations and input fluctuations becomes rougher. The lower the output voltage is set, the worse the output accuracy (rate of fluctuation) becomes.

〔発明の目的と構成〕[Purpose and structure of the invention]

本発明は上記の欠点に鑑みてなされたものであ
り、出力電圧の広範囲の可変に対応でき、しかも
出力電圧の安定精度の良い出力電圧可変型スイツ
チング電源の提供を目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and it is an object of the present invention to provide a variable output voltage switching power supply that is capable of varying the output voltage over a wide range and has a stable output voltage with high precision.

この目的は、パルス幅制御によりスイツチング
素子をオン、オフ制御して直流安定化出力電圧を
得るスイツチング電源において、出力電圧と可変
基準電圧の設定電圧値との誤差電圧に応じてパル
ス幅を制御する第1のパルス幅制御回路と、該第
1のパルス幅制御回路の周波数よりも低い一定周
波数で前記可変基準電圧の可変電圧値に比例した
パルス幅に制御する第2のパルス幅制御回路と、
該第2のパルス幅制御回路の出力パルスと前記第
1のパルス幅制御回路の出力パルスとを論理演算
する論理回路とを具備し、該論理回路の出力パル
スによりスイツチング素子をオン、オフ制御する
ことを特徴とする出力電圧可変型スイツチング電
源によつて達成される。
The purpose of this is to control the pulse width according to the error voltage between the output voltage and the set voltage value of the variable reference voltage in a switching power supply that uses pulse width control to control switching elements on and off to obtain a DC stabilized output voltage. a first pulse width control circuit; a second pulse width control circuit that controls the pulse width to be proportional to the variable voltage value of the variable reference voltage at a constant frequency lower than the frequency of the first pulse width control circuit;
A logic circuit that performs a logical operation on the output pulse of the second pulse width control circuit and the output pulse of the first pulse width control circuit, and controls the switching element to be turned on or off by the output pulse of the logic circuit. This is achieved by a variable output voltage switching power supply characterized by the following characteristics.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図は本発明の実施例の回路図であり、図中
Vinは交流入力電源、REC1,REC2は整流回
路、Tは主トランス、Trはスイツチング・トラ
ンジスタ、Lはインダクタンス、Cはコンデン
サ、Voutは直流出力電圧、OP1,OP2は演算
増幅器、Eは可変基準電圧、R1,R2は抵抗、
PWM1は第1パルス幅制御回路、PWM2は第
2のパルス幅制御回路、ANDは論理回路をそれ
ぞれ示す。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
Vin is AC input power supply, REC1 and REC2 are rectifier circuits, T is main transformer, Tr is switching transistor, L is inductance, C is capacitor, Vout is DC output voltage, OP1 and OP2 are operational amplifiers, E is variable reference voltage , R1 and R2 are resistances,
PWM1 indicates a first pulse width control circuit, PWM2 indicates a second pulse width control circuit, and AND indicates a logic circuit.

第2図は実施例の動作説明図としての制御パル
スの波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram of control pulses as an explanatory diagram of the operation of the embodiment.

第1図において、第1のパルス幅制御回路
PWM1は、従来のものと同様に、出力の負荷変
動および入力電圧の変動に対して出力電圧の安定
化を計るための制御パルスを発生するものであ
る。
In FIG. 1, the first pulse width control circuit
PWM1, like the conventional one, generates control pulses for stabilizing the output voltage in response to output load fluctuations and input voltage fluctuations.

すなわち交流入力電源Vinを直流変換する整流
回路REC1と、スイツチング・トランジスタTr
と、主トランスTとから構成されたスイツチング
回路のスイツチング動作により主トランスTの2
次側捲線に誘起された矩形波交流電圧は、整流回
路REC2により整流され、インダクタンスLと
コンデンサCにより平滑されて直流出力電圧
Voutとして出力される。
In other words, a rectifier circuit REC1 converts AC input power supply Vin to DC, and a switching transistor Tr.
2 of the main transformer T by the switching operation of the switching circuit composed of the main transformer T and the main transformer T.
The rectangular wave AC voltage induced in the next winding is rectified by the rectifier circuit REC2, smoothed by the inductance L and the capacitor C, and the DC output voltage is
Output as Vout.

この直流出力電圧Voutは抵抗R1,R2によ
り分圧検出され、演算増幅器OP1において可変
基準電圧Eと比較され、誤差増幅されて第1のパ
ルス幅制御回路PWM1へ入力される。
This DC output voltage Vout is divided and detected by resistors R1 and R2, compared with a variable reference voltage E in an operational amplifier OP1, error amplified, and input to the first pulse width control circuit PWM1.

第1のパルス幅制御回路PWM1は、この誤差
増幅信号に応じたオン幅に制御した一定周波数の
パルスを生成し、スイツチング・トランジスタ
Trをオン、オフ制御する駆動パルスとして、第
2図Aのような矩形波パルスを送出する。
The first pulse width control circuit PWM1 generates a constant frequency pulse whose on width is controlled according to this error amplified signal, and controls the switching transistor.
A rectangular wave pulse as shown in FIG. 2A is sent out as a drive pulse for controlling the Tr on and off.

一方、第2のパルス幅制御回路PWM2は、出
力電圧の可変設定値に応じた制御パルスを送出す
るものであり、可変基準電圧Eの設定値は、制御
回路系の安定化のために必要最小限の利得とした
演算増幅器OP2を介して第2のパルス幅制御回
路PWM2へ入力される。
On the other hand, the second pulse width control circuit PWM2 sends out control pulses according to the variable setting value of the output voltage, and the setting value of the variable reference voltage E is the minimum value necessary for stabilizing the control circuit system. It is input to the second pulse width control circuit PWM2 via the operational amplifier OP2 with a limited gain.

第2のパルス幅制御回路PWM2においては、
第1のパルス幅制御回路PWM1の周波数よりも
低い周波数であり、出力電圧の可変幅に応じた任
意の一定周波数(可変幅が広くなるに従つて周波
数を低く設定すると制御精度が向上する)であつ
て、可変基準電圧Eの設定値に比例したオン幅に
制御したパルスを生成し、出力する。
In the second pulse width control circuit PWM2,
This is a frequency lower than the frequency of the first pulse width control circuit PWM1, and can be any constant frequency depending on the variable width of the output voltage (setting the frequency lower as the variable width becomes wider improves control accuracy). Then, a pulse whose on width is controlled to be proportional to the set value of the variable reference voltage E is generated and output.

第2図のBの波形は、可変基準電圧Eを低く設
定した場合の第2のパルス幅制御回路PWM2の
出力パルスであり、第2図のCは可変基準電圧E
を高く設定した場合の出力パルス波形をそれぞれ
示すものであつて、図の如く、可変基準電圧E
(出力電圧)の設定が高くなるに従つてデユーテ
イ比が大きくなる。
The waveform B in Figure 2 is the output pulse of the second pulse width control circuit PWM2 when the variable reference voltage E is set low, and the waveform C in Figure 2 is the output pulse of the variable reference voltage E.
The output pulse waveforms are shown when the variable reference voltage E is set high.
As the setting of (output voltage) becomes higher, the duty ratio becomes larger.

次に第1のパルス幅制御回路PWM1および第
2のパルス幅制御回路PWM2の出力パルスは、
論理回路ANDにおいて論理積演算され、この出
力パルスによりスイツチング・トランジスタTr
が駆動制御される。
Next, the output pulses of the first pulse width control circuit PWM1 and the second pulse width control circuit PWM2 are as follows.
A logical AND operation is performed in the logic circuit AND, and this output pulse causes the switching transistor Tr to
is driven and controlled.

可変基準電圧Eを低く設定した場合は、第2図
Bと第2図Aの矩形波パルスの論理積として、第
2図Dのパルスが論理回路ANDの出力として得
られる。
When the variable reference voltage E is set low, the pulse of FIG. 2D is obtained as the AND of the rectangular wave pulses of FIG. 2B and FIG. 2A as the output of the logic circuit AND.

この制御パルスは、第2のパルス幅制御回路
PWM2によつて決定される周波数の周期中にお
いて、オン・パルスの数が少なく、オフ期間の長
いパルスであり、これによりスイツチング・トラ
ンジスタTrが駆動されるので、トランスTの2
次側捲線には従来よりも少ない電力エネルギーが
供給されることにより、従来より低い出力電圧を
得ることができる。
This control pulse is passed through the second pulse width control circuit.
During the period of the frequency determined by PWM2, the number of on-pulses is small and the off-period is long, and this drives the switching transistor Tr.
By supplying less electrical energy to the next winding than conventionally, a lower output voltage than conventionally can be obtained.

またこの時のパルスのオン幅は、低く設定され
た可変基準電圧Eに対し、十分低い出力電圧を検
出しているので、従来のように極めて細い幅とは
ならず、出力の負荷変動、入力変動に対しても十
分にオン幅制御することができるものである。
In addition, the on-width of the pulse at this time detects a sufficiently low output voltage with respect to the variable reference voltage E that is set low, so it does not have an extremely narrow width as in the past, but due to output load fluctuations and input It is possible to sufficiently control the on-width even against fluctuations.

出力電圧としての可変基準電圧Eを高く設定し
た場合は、第2図Cと第2図Aの矩形波パルスの
論理積として、第2図Eのパルスが論理回路
ANDの出力として得られ、この制御パルスは第
2のパルス幅制御回路PWM2による1周期中の
オン幅のパルス数が多いので、高い出力電圧を得
ることができ、低い設定の場合と同様に変動に対
するオン幅制御も十分行なえ、精度の高い安定化
制御が可能である。
When the variable reference voltage E as the output voltage is set high, the pulse in Figure 2 E is the logical product of the rectangular wave pulses in Figure 2 C and Figure 2 A, and
This control pulse is obtained as the output of AND, and this control pulse has a large number of on-width pulses in one cycle by the second pulse width control circuit PWM2, so a high output voltage can be obtained, and it fluctuates in the same way as in the case of a low setting. It is possible to sufficiently control the on-width of the current, and to perform highly accurate stabilization control.

このように本発明回路は、出力電圧の設定が高
くなるに従つて第2のパルス幅制御回路PWM2
による1周期中のパルス数を増加するように制御
し、また、第1のパルス幅制御回路PWM1は、
出力の負荷変動および入力変動に対応してパルス
のオン幅を制御するものである。
In this way, in the circuit of the present invention, as the output voltage setting becomes higher, the second pulse width control circuit PWM2
The first pulse width control circuit PWM1 controls to increase the number of pulses in one cycle by
The on-width of the pulse is controlled in response to output load fluctuations and input fluctuations.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の如く本発明によれば、従来のようにパル
スのオン幅を極めて狭くしなくても容易に低い出
力電圧の設定および制御ができ、また、出力電圧
の広範囲の可変に対応でき、しかも各設定電圧に
おける出力精度も十分に高い出力電圧可変型スイ
ツチング電源が実現でき、実用的に極めて有用な
ものである。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily set and control a low output voltage without making the on-width of the pulse extremely narrow as in the past, and it is also possible to vary the output voltage over a wide range. A variable output voltage switching power supply with sufficiently high output accuracy at a set voltage can be realized, and is extremely useful in practice.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例の回路図、第2図は本
発明の実施例の動作説明図としての制御パルスの
波形図である。 図中、REC1,REC2は整流回路、Tは主ト
ランス、Trはスイツチング・トランジスタ、OP
1,OP2は演算増幅器、Eは可変基準電圧、
PWM1は第1のパルス幅制御回路、PWM2は
第2のパルス幅制御回路、ANDは論理回路であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram of control pulses as an explanatory diagram of the operation of the embodiment of the present invention. In the figure, REC1 and REC2 are rectifier circuits, T is the main transformer, Tr is the switching transistor, and OP
1, OP2 is an operational amplifier, E is a variable reference voltage,
PWM1 is a first pulse width control circuit, PWM2 is a second pulse width control circuit, and AND is a logic circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 パルス幅制御によりスイツチング素子をオ
ン、オフ制御して直流安定化出力電圧を得るスイ
ツチング電源において、出力電圧と可変基準電圧
の設定電圧値との誤差電圧に応じてパルス幅を制
御する第1のパルス幅制御回路と、該第1のパル
ス幅制御回路の周波数よりも低い一定周波数で前
記可変基準電圧の可変電圧値に比例したパルス幅
に制御する第2のパルス幅制御回路と、該第2の
パルス幅制御回路の出力パルスと前記第1のパル
ス幅制御回路の出力パルスとを論理演算する論理
回路とを具備し、該論理回路の出力パルスにより
スイツチング素子をオン、オフ制御することを特
徴とする出力電圧可変型スイツチング電源。
1. In a switching power supply that obtains a DC stabilized output voltage by controlling switching elements on and off using pulse width control, a first switch that controls the pulse width according to the error voltage between the output voltage and the set voltage value of the variable reference voltage is used. a pulse width control circuit; a second pulse width control circuit that controls the pulse width to be proportional to the variable voltage value of the variable reference voltage at a constant frequency lower than the frequency of the first pulse width control circuit; and a logic circuit that performs a logical operation on the output pulse of the pulse width control circuit and the output pulse of the first pulse width control circuit, and the switching element is controlled to be turned on or off by the output pulse of the logic circuit. A variable output voltage switching power supply.
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