JPH02280668A - Power source - Google Patents

Power source

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JPH02280668A
JPH02280668A JP10027989A JP10027989A JPH02280668A JP H02280668 A JPH02280668 A JP H02280668A JP 10027989 A JP10027989 A JP 10027989A JP 10027989 A JP10027989 A JP 10027989A JP H02280668 A JPH02280668 A JP H02280668A
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JP
Japan
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switching element
circuit
inductor
voltage
output
Prior art date
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Application number
JP10027989A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Watanabe
勝彦 渡辺
Masaji Yamashita
山下 正司
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Publication date
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  • Dc-Dc Converters (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To improve fail-safe performance by additionally providing means for detecting stoppage of operation of a switching element, CONSTITUTION:An AC/DC converter performs full-wave rectification of AC input through a rectifying circuit 10 and provides the full-wave rectified output to a booster type chopper circuit 20. The chopper circuit 20 comprises a switching element Q1 to be turned ON/OFF through a PWH circuit 31, an inductor L1, a diode D1, and the like, and further provided with a control circuit comprising a VCA 32, a differential amplifier 33 and an error amplifier 35. A circuit 50 for detecting stoppage of operation of the switching element Q1 comprises a filter circuit 51 and a binary coding circuit 52. By such arrangement, improper operating condition is alarmed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、交流電源から安定な直流電源をつくるスイ
ッチング方式の電源装置(AC/DCコンバータ)に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a switching power supply device (AC/DC converter) that generates stable DC power from AC power.

(従来の技術) 最近、第2図に示すような力率改善方式のAC/DCコ
ンバータが開発された。第2図において、正弦波の交流
入力はダイオードブリッジからなる整流回路10で全波
整流され、以下に詳述する昇圧型のチョッパ回路20に
入力される。チョッパ回路20は、PWM (パルス幅
制御)回路31によって交流電源より充分に高い周波数
でオン/オフ駆動されるスイッチング素子Q1と、スイ
ッチング素子Q1とともに整流回路10の出力間に直列
接続されたインダクタL1と、スイッチング素子Q1の
オフ時にインダクタL1を通して電流が流れるようにス
イッチング素子Q1の両端に直列接続されたダイオード
D1とコンデンサC1とを有する。コンデンサC1は相
当大きな容量があり、これの両端から平滑化され電圧安
定化(後述)された直流出力が取り出される。なお、コ
ンデンサC2は高周波リップルを吸収するための小容量
のコンデンサで、本装置に必須のものではない。
(Prior Art) Recently, a power factor correction type AC/DC converter as shown in FIG. 2 has been developed. In FIG. 2, a sine wave AC input is full-wave rectified by a rectifier circuit 10 consisting of a diode bridge, and is input to a step-up chopper circuit 20, which will be described in detail below. The chopper circuit 20 includes a switching element Q1 that is turned on and off by a PWM (pulse width control) circuit 31 at a frequency sufficiently higher than that of the AC power supply, and an inductor L1 that is connected in series with the switching element Q1 between the output of the rectifier circuit 10. and a diode D1 and a capacitor C1 connected in series across the switching element Q1 so that current flows through the inductor L1 when the switching element Q1 is off. The capacitor C1 has a considerably large capacity, and a DC output that has been smoothed and voltage stabilized (described later) is taken out from both ends of the capacitor C1. Note that the capacitor C2 is a small capacitor for absorbing high frequency ripples, and is not essential to this device.

整流回路10の全波整流の出力電圧v1の信号はVCA
 C電圧制御型可変利得増幅器)32を経て差動増幅器
33に入力される。チョッパ回路20のインダクタL1
を流れる電流11が変流器34で検出され、その低周波
成分の信号が差動増幅器33に入力される。PWM回路
31は、この差動増幅器33の差動出力に従って動作し
、差動出力が最小になるようにスイッチング素子Q1の
駆動パルス幅(オン時間)を変化させる。また、チョッ
パ回路20の出力電圧V2の基準電圧VSに対する誤差
が誤差増幅器35で検出され、この出力がVCA32の
制御電圧となる。
The signal of the output voltage v1 of the full-wave rectification of the rectifier circuit 10 is VCA
The signal is input to a differential amplifier 33 via a voltage controlled variable gain amplifier (C voltage controlled variable gain amplifier) 32. Inductor L1 of chopper circuit 20
Current 11 flowing through is detected by current transformer 34, and its low frequency component signal is input to differential amplifier 33. The PWM circuit 31 operates according to the differential output of the differential amplifier 33, and changes the drive pulse width (on time) of the switching element Q1 so that the differential output is minimized. Further, an error between the output voltage V2 of the chopper circuit 20 and the reference voltage VS is detected by the error amplifier 35, and this output becomes the control voltage of the VCA 32.

以上の構成において、差動増幅器33では、チョッパ回
路20の人力V1の波形と、インダクタL1を流れる電
流■1の波形とが比較され、電流波形が電圧波形に追従
して変化するように、PWM回路31によってスイッチ
ング素子Q1のオン時間が変えられる。
In the above configuration, the differential amplifier 33 compares the waveform of the human power V1 of the chopper circuit 20 and the waveform of the current 1 flowing through the inductor L1, and uses PWM so that the current waveform changes to follow the voltage waveform. The circuit 31 changes the on-time of the switching element Q1.

スイッチング素子Q1がオンのとき、整流回路10から
スイッチング素子Q1を通してインダクタL1に電流が
流れ、インダクタL1にエネルギーが蓄積される。この
オン期間の電流増加値は、入力電圧v1に比例するとと
もにオン時間に比例する。スイッチング素子Q1がオフ
すると、これに蓄積されたエネルギーの放出による電流
が整流回路10の出力に重畳されてコンデンサC1側に
供給される。
When the switching element Q1 is on, current flows from the rectifier circuit 10 to the inductor L1 through the switching element Q1, and energy is stored in the inductor L1. The current increase value during this on-period is proportional to the input voltage v1 and proportional to the on-time. When the switching element Q1 is turned off, a current due to the release of the energy stored therein is superimposed on the output of the rectifier circuit 10 and is supplied to the capacitor C1 side.

入力電圧波形とインダクタL1の電流波形との比較によ
るパルス幅制御は、結果として、入力電圧V1が大きい
ほどスイッチング素子Q1のオン時間を短くするように
作用する。この制御によって電流波形の変化が、入力電
圧の全波整流波形にほぼ等しくなる。つまり、交流入力
側から見ると、入力電圧と入力電流とがほぼ同じ波形で
位相差もなくなり、あたかも負尚が抵抗である場合とほ
ぼ同じ状態になる。以上が第1の制御手段の作用である
The pulse width control based on the comparison between the input voltage waveform and the current waveform of the inductor L1 works to shorten the on-time of the switching element Q1 as the input voltage V1 increases. Through this control, the change in the current waveform becomes approximately equal to the full-wave rectified waveform of the input voltage. In other words, when viewed from the AC input side, the input voltage and input current have almost the same waveform and there is no phase difference, resulting in almost the same state as if the negative current were a resistor. The above is the operation of the first control means.

また、第2の$制御手段は次のように作用する。Further, the second $ control means operates as follows.

出力電圧v2が基準電圧Vsより大きいほどvcA32
のゲインが小さくなり、v2がVsより小さいほどVC
A32のゲインが大きくなる。このVCA32は第1の
制御手段における入力電圧の波形信号が通る回路であり
、これのゲインは第1の制御手段の基底的なパラメータ
となる。つまり、出力電圧■2が高すぎるとスイッチン
グ素子Q1のオン時間が短縮され、反対に低すぎるとオ
ン時間が伸長され、出力電圧v2を基準電圧Vsに近ず
けるように作用する。
The larger the output voltage v2 is than the reference voltage Vs, the more vcA32
The smaller the gain is, and the smaller v2 is than Vs, the more VC
The gain of A32 increases. This VCA 32 is a circuit through which the waveform signal of the input voltage in the first control means passes, and its gain becomes a basic parameter of the first control means. That is, if the output voltage (2) is too high, the on-time of the switching element Q1 is shortened, and on the other hand, when it is too low, the on-time is extended, which acts to bring the output voltage v2 closer to the reference voltage Vs.

以上詳細に説明したように、この方式の電源装置では、
入力電流が交流入力電圧にほぼ追従して変化し、位相差
のないほぼ正弦波状になり、交流ts源側から見た電圧
と電流の関係が抵抗負荷の場合とほぼ同様になる(力率
が改善される)。従って、従来のコンデンサ・インプッ
ト型整流回路のように短時間に集中的に大きなパルス電
流が流れることがなく、回路素子の耐電流特性の面の制
約が緩和されるとともに、交流電源ラインに様々な悪影
響を及ぼすノイズを低減することができる。
As explained in detail above, in this type of power supply,
The input current changes almost following the AC input voltage, becoming almost a sine wave with no phase difference, and the relationship between voltage and current seen from the AC TS source side is almost the same as in the case of a resistive load (the power factor is improved). Therefore, unlike conventional capacitor input type rectifier circuits, large pulse currents do not flow intensively in a short period of time, and restrictions on the current withstand characteristics of circuit elements are relaxed, and various It is possible to reduce harmful noise.

また、前記チョッパ回路の昇圧作用と、第2の制御手段
による出力電圧のフィードバック制御作用とによって、
交流入力の電圧が変動したり、あるいは電圧ランクを変
更した場合でも、出力電圧を一定に保つことができる。
Further, due to the boosting action of the chopper circuit and the feedback control action of the output voltage by the second control means,
Even if the AC input voltage fluctuates or the voltage rank changes, the output voltage can be kept constant.

その結果、まった(切り換えを必要とせず、例えば交流
100V電源から交流200v電源まで適合する電源装
置が容易に構成できるようになる。
As a result, it becomes possible to easily construct a power supply device that does not require switching and is compatible with, for example, a 100 V AC power source to a 200 V AC power source.

(発明が解決しようとする課題) 前記の構成の電源装置によれば、交流入力電源の広い電
圧範囲にわたって無調整で対応することができる。しか
しチョッパ回路20は昇圧型なので、交流電源の電圧ピ
ーク値が規定の出力電圧V2以上になると、スイッチン
グ素子Q1のオン/オフ駆動は停止し、スイッチング索
子Q1はオフのままになり、整流回路10からインダク
タL1、ダイオードD1を通して出力コンデンサC1に
間欠的に電流が流れる状態となる。これは従来のコンデ
ンサ争インプット型整流回路と同じ動作であり、出力電
圧V2がほぼ目標電圧に等しくても、本装置による力率
改善効果はなく、入力電流は交流電源に同期したパルス
電流となる。このような状態は本装置の正しい使用状態
ではない。
(Problems to be Solved by the Invention) According to the power supply device having the above configuration, it is possible to handle a wide voltage range of the AC input power source without any adjustment. However, since the chopper circuit 20 is a step-up type, when the voltage peak value of the AC power source exceeds the specified output voltage V2, the on/off drive of the switching element Q1 stops, the switching element Q1 remains off, and the rectifier circuit 10, current flows intermittently to the output capacitor C1 through the inductor L1 and diode D1. This is the same operation as a conventional capacitor input type rectifier circuit, and even if the output voltage V2 is almost equal to the target voltage, this device has no power factor improvement effect, and the input current becomes a pulse current synchronized with the AC power supply. . Such a state is not a correct usage state of this device.

この発明は前記の問題点に鑑みなされたもので、その目
的は、前記チョッパ回路におけるスイッチング素子のス
イッチング動作が停止するような異常状態を検出して報
知できるようにした電源装置を提供することにある。
The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a power supply device that can detect and notify an abnormal state in which the switching operation of the switching element in the chopper circuit stops. be.

(課題を解決するための手段) そこでこの発明では、前述した構成の電源装置において
、前記スイッチング素子がオン/オフ駆動されなくなっ
たことを検出して報知信号を発するスイッチング停止検
出手段を付加した。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, in the power supply device having the above-described configuration, a switching stop detection means is added that detects that the switching element is no longer driven on/off and generates a notification signal.

(作 用) 交流電源の電圧が出力電圧目標値より大きくなると、前
述の第2の制御手段の作用によって前記スイッチング素
子はオフに固定される。すると前記スイッチング停止手
段がこれを検出して報知信号を発する。
(Function) When the voltage of the AC power supply becomes larger than the output voltage target value, the switching element is fixed off by the action of the second control means described above. Then, the switching stop means detects this and issues a notification signal.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すもので、第2図と全く
同じ電源装置にスイッチング停止検出回路50を付加し
たものである。電源装置それ自体の構成と動作について
は既に詳しく説明したので、以下ではスイッチング停止
検出回路50の構成と動作を説明する。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a switching stop detection circuit 50 is added to the same power supply device as in FIG. 2. Since the configuration and operation of the power supply device itself have already been described in detail, the configuration and operation of the switching stop detection circuit 50 will be explained below.

第1図の実施例におけるスイッチング停止検出回路50
は、チョッパ回路20におけるインダクタL1に付設さ
れた補助二次巻線L2と、この二次巻線L2に誘起され
た高周波信号をろ波するろ波回路51と、ろ波回路51
の出力レベルが所定の閾値を越えた時に報知信号を発生
する二値化回路52とからなる。二値化回路52の出力
側には、前記報知信号を受けて点灯する発光ダイオード
ランプや他の外部回路に対して異常を通知する回路など
が接続される。
Switching stop detection circuit 50 in the embodiment of FIG.
are an auxiliary secondary winding L2 attached to an inductor L1 in the chopper circuit 20, a filter circuit 51 that filters a high frequency signal induced in this secondary winding L2, and a filter circuit 51.
A binarization circuit 52 generates a notification signal when the output level of the output signal exceeds a predetermined threshold. Connected to the output side of the binarization circuit 52 are a light emitting diode lamp that lights up in response to the notification signal, a circuit that notifies other external circuits of an abnormality, and the like.

以上の構成において、PWM回路31によってスイッチ
ング素子Q1がオン/オフ駆動されていると、インダク
タL1およびスイッチング素子Q1にスイッチングによ
る高周波成分を伴った電流が流れ、補助二次巻線L2に
高周波信号が誘起される。この高周波信号がろ波回路5
1を経て二値化回路52に入力され、スイッチング素子
Q1がスイッチング動作しているときには二値化回路5
2に入力は閾値を越え、報知信号は出力されない。
In the above configuration, when the switching element Q1 is turned on/off by the PWM circuit 31, a current with a high frequency component due to switching flows through the inductor L1 and the switching element Q1, and a high frequency signal is transmitted to the auxiliary secondary winding L2. induced. This high frequency signal is transmitted to the filter circuit 5.
1 to the binarization circuit 52, and when the switching element Q1 is in the switching operation, the signal is input to the binarization circuit 52.
2, the input exceeds the threshold and no notification signal is output.

スイッチング素子Q1のスイッチングが停止してオフに
固定されると、補助二次巻線L2に高周波信号が誘起さ
れなくなり、二値化回路52の入力が閾値を下回り、こ
のとき報知信号が出力される。
When the switching of the switching element Q1 stops and is fixed off, no high frequency signal is induced in the auxiliary secondary winding L2, and the input of the binarization circuit 52 falls below the threshold, at which time a notification signal is output. .

なお、スイッチング素子Q1のスイッチング動作が停止
したのを検出する手段としては前述の実施例に限定され
ず、さまざまな構成が考えられ、いずれの構成によって
も本発明を実施することができる。
Note that the means for detecting that the switching operation of the switching element Q1 has stopped is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be considered, and the present invention can be implemented with any configuration.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明に係る電源装置で
は、力率改善方式の構成において、チョッパ回路のスイ
ッチング素子の動作停止を検出する手段を付加したので
、交流電源の電圧が高すぎて装置本来の力率改善効果を
奏し得ない不適切な使用状態になるとそのことが報知さ
れるので、入力電圧範囲の広いこの種の電源装置を使用
する上でのフェイルセーフ性がさらに向上する。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, in the power supply device according to the present invention, in the configuration of the power factor correction method, a means for detecting the stoppage of operation of the switching element of the chopper circuit is added, so that the voltage of the AC power supply is If the power factor is too high and the power factor improvement effect of the device cannot be achieved in an inappropriate operating condition, this will be notified. Further improvement.

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

第1図は本発明の一実施例による電源装置の構成図、第
2図は従来の電源装置の構成図である。 10・・・整流回路 20・・・チョッパ回路 31・・・PWM回路 50・・・スイッチング停止検出回路 第 直 図 へ○ 第2 図
FIG. 1 is a block diagram of a power supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a conventional power supply device. 10... Rectifier circuit 20... Chopper circuit 31... PWM circuit 50... Switching stop detection circuit Direct diagram ○ Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と; 前記交流電源より充分に高い周波数でオン/オフ駆動さ
れるスイッチング素子と、このスイッチング素子ととも
に上記整流回路の出力間に直列接続されたインダクタと
、前記スイッチング素子のオフ時に前記インダクタを通
して電流が流れるように前記スイッチング素子の両端に
直列接続されたダイオードとコンデンサを含み、このコ
ンデンサの両端から平滑された直流出力を得るチョッパ
回路と; 前記インダクタまたは前記スイッチング素子を流れる電
流の低周波成分の波形が上記整流回路の出力電圧の波形
に追従して変化するように前記スイッチング素子の駆動
パルス幅を制御する第1の制御手段と; 前記チョッパ回路の出力電圧と基準電圧との誤差を小さ
くするように前記スイッチング素子の駆動パルス幅を制
御する第2の制御手段と; 前記スイッチング素子がオン/オフ駆動されなくなった
ことを検出して報知信号を発するスイッチング停止検出
手段と; を備えたことを特徴とする電源装置。
[Claims] A rectifier circuit that full-wave rectifies an AC power source to obtain a pulsating output; A switching element that is driven on/off at a sufficiently higher frequency than the AC power source; an inductor connected in series between the outputs, and a diode and a capacitor connected in series across the switching element such that current flows through the inductor when the switching element is off, and smoothed DC output from both ends of the capacitor. a chopper circuit for controlling the drive pulse width of the switching element so that the waveform of the low frequency component of the current flowing through the inductor or the switching element changes to follow the waveform of the output voltage of the rectifier circuit; a second control means for controlling the drive pulse width of the switching element so as to reduce an error between the output voltage of the chopper circuit and a reference voltage; and a second control means for controlling the driving pulse width of the switching element such that the switching element is no longer driven on/off. A power supply device comprising: a switching stop detection means that detects this and issues a notification signal;
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