JPH0373234B2 - - Google Patents

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JPH0373234B2
JPH0373234B2 JP18518582A JP18518582A JPH0373234B2 JP H0373234 B2 JPH0373234 B2 JP H0373234B2 JP 18518582 A JP18518582 A JP 18518582A JP 18518582 A JP18518582 A JP 18518582A JP H0373234 B2 JPH0373234 B2 JP H0373234B2
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voltage
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pulse
comparator
output voltage
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JP18518582A
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JPS5976171A (ja
Inventor
Seiichi Ikegami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5976171A publication Critical patent/JPS5976171A/ja
Publication of JPH0373234B2 publication Critical patent/JPH0373234B2/ja
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Classifications

    • 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
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイツチング電源、特にパルス幅変調
された出力を用いるスイツチング電源に関する。
〔従来の技術〕
従来のスイツチング電源は、第7図aおよびb
に示すように、入力電圧Vioをトランジスタ1に
よりオン、オフし、トランジスタ1の出力チヨー
クおよびコンデンサで平滑する。出力電圧Vput
一定に保つために従来、アナログの鋸歯状波発振
器17の出力17′と誤差増幅器18の出力1
8′とをコンパレータ19に入力してパルス幅変
調されたパルス19′を発生し、このパルス1
9′をトランジスタ1のベースに入力してトラン
ジスタ1をオン、オフさせていた。
すなわち、出力電圧Vputが誤差増幅器18の設
定電圧Vrefに比べて高ければ、誤差増幅器18の
出力18′は大きくなり、鋸歯状波出力17′が誤
差増幅器18の出力18′より大きくなる期間は
短かくなる。従つてパルス19′によりトランジ
スタ1がオンする期間が短かくなり、出力電圧
Vputは下がる。また、第7図bに示すように出力
電圧Vputが設定電圧Vrefより低ければ誤差増幅器
18の出力18′は小さくなり、鋸歯状波出力1
7′が誤差増幅器18の出力18′より大きくなる
期間は長くなる。従つてパルス19′によりトラ
ンジスタ1がオンする期間が長かくなり出力電圧
Vputは上がる。以上のような動作で出力電圧を設
定電圧に保つようにしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のスイツチング電源において、パルス幅変
調されたパルスを発生する回路は、出力電圧Vput
が一定となるようにパルス幅変調されたパルス1
9′を発生する機能しか有しない。このため電源
にとつて必要な機能であるPOR信号(電源投入
時0であつて、電源電圧が予め決められた電圧以
上になつたとき1になる信号)の発生、不足電圧
の検出、過電圧の検出およびそれらの保護を実現
する場合、各々の機能を実現するために予め設定
された電圧値以上であるか否かを検出するコンパ
レータ及び論理回路が必要となる。さらにパルス
幅変調されたパルスを発生する回路17,18は
アナログで構成されているため、この回路を時分
割で使用するということができない。すなわち1
つの出力電圧Vputに対して必ず1つのパルス幅変
調パルス発生回路が必要であつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上述したアナログ回路によるパルス
幅変調回路を、電圧−周波数変換器、マイクロプ
ロセツサー(ROM、RAMは外付けまたはマイ
クロプロセツサー内にもつ)、クロツクパルスを
計数するカウンタ、およびデイジタルの比較器を
用いて構成することにより、POR信号の発生、
不足電圧検出、過電圧検出および保護(すなわち
電源断)を、パルス幅変調パルス発生回路のほか
に、コンパレータ及び論理回路を追加することな
しに実現できるようにするものである。
すなわち、電圧−周波数変換器の出力のパルス
間隔を計数することにより、出力電圧がわかるの
で電圧値に応じてPOR信号の発生、不足電圧検
出または過電圧検出による電源の出力断をマイク
ロプロセツサーを行なう。また電圧−周波数変換
器、マイクロプロセツサーからのデータのラツチ
回路、デイジタルの比較器を複数個もち、これら
の一つをマルチプレクサ、デコーダで選択し、マ
イクロプロセツサーを時分割で使用することによ
り、複数の出力電圧を一つのマイクロプロセツサ
ーで制御できる。
スイツチング方式による定電圧電源は、パルス
幅変調されたパルスを発生するために、電圧−周
波数変換器と、クロツクパルスを計数し順次カウ
ントアツプするカウンタと、マイクロプロセツサ
ー(外付けまたはマイクロプロセツサー内にある
ROM、RAMを含む)と、デイジタルの比較器
とを有する。電源の出力電圧または抵抗で分圧し
た電圧を電圧−周波数変換器に入力し、この出力
パルスのパルス間隔の間にマイクロプロセツサー
の内部クロツクが何個数えられるかにより電圧値
を計数する。第7図bに示す出力電圧と誤差増幅
器の出力との関係と同様な関係を得るために、す
なわち出力電圧が高くなると誤差増幅器の出力が
大きくなるという関係をデジタル値で得るため
に、この計数値あるいは計数値に演算をほどこし
たものを、マイクロプロセツサ内のROMに対す
るアドレスとして使用し、ROMから出力電圧に
対応する数値を読み出す。
マイクロプロセツサからのデータは、クロツク
パルスを計数するカウンタの出力と比較され、比
較器の出力から周波数一定で、パルス幅変調され
たパルスを得、このパルスでスイツチングトラン
ジスタの制御を行なう。
このような構成をとることによりPOR信号の
発生、不足電圧の検出、過電圧の検出および保護
をコンパレータ及び論理回路等の新たな回路をつ
け加えることなしに行うことができる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。
第1図aにおいて、1はトランジスタ、2はフ
ライホイールダイオード、3はチヨーク、4はコ
ンデンサである。パルス幅変調されたパルスを発
生する回路は、電圧−周波数変換器5、ワンチツ
プCPU6、8ビツトカウンタ7、デイジタルコ
ンパレータ8とで構成される。パルス幅変調パル
スを発生する動作としては、出力電圧Vputまたは
出力電圧Vputを抵抗で分圧したものを、電圧−周
波数変換器5に入力する。
電圧−周波数変換器のブロツク図は第2図に示
すようなものであり、入力電圧V1を抵抗R1を介
して入力し、オフセツト電圧と比較するコンパレ
ータ51、コンパレータ51の出力に直列に接続
されたバツフア52、遅延回路53、出力バツフ
ア54を有する。コンパレータ51の出力と入力
電圧V1の入力端子との間には容量C1のコンデン
サが、遅延回路53の出力と入力電圧V1の入力
端子との間には電子スイツチ55を介して容量
C2のコンデンサが接続される。出力パルスの繰
返し周波数fは、f=1/R1C2・V1/Vsである。ここ でVsは基準電圧であり、V1は入力電圧である。
この変換器5は通常、1つの集積回路にまとめら
れている。入力電圧V1が変動すれば、それにつ
れて、直線的に繰返し周波数が変化する。
電圧−周波数変換器5の出力をワンチツプ
CPU6で割込み端子に入力する。マイクロプロ
セツサ6の命令により割込イネーブルにした後、
割込信号によりタイマをスタートさせ、次の割込
信号によりタイマをストツプさせることにより、
割込端子INTに入力されるパルス間隔をワンチ
ツプCPU6内蔵のタイマにより計数する。ワン
チツプCPU6内蔵のROMに電圧−周波数変換器
5の出力パルスのパルス間隔の計数値に対応する
数を書込んでおき、この計数値あるいは計数値に
演算をほどこしたものをアドレスとして、内蔵
ROMから計数値に対応する数値をとりだしI/
OポートP1〜P8にセツトする。
第1図bを参照すると、CPU6のIOポートP1
〜P8にセツトされた数値F(F1〜F4)はクロツク
パルスCLを計数し順次カウントアツプ
(11111111の次は最び00000000に戻る)する8ビ
ツトカウンタ7の出力値7′と比較され、数値F
が8ビツトカウンタ7の値より大きい期間は、比
較器8の出力が1、小さい期間は比較器8の出力
が0となる。比較器8の出力は論理1のときオー
プンとなるバツフア9を介してパルス信号Pとし
てトランジスタ1とベースに与えられる。パルス
信号が1の時は、トランジスタ1はオフし、比較
器8の出力が0の時は、トランジスタ1はオンす
る。P1〜P8の設定がおわれば、また電圧−周波
数変換器5の出力パルス間隔を計数し、計数値に
対応する数値FをIOポートP1〜P8にセツトする。
ROMのなかのテーブルは次のようにする。定
常時の入力電圧をVio1、出力電圧の設定値をVput1
とすれば出力電圧が設定値Vput1になつている時
は、対応するROMのデータは(1−Vput1/Vio1)× 256を整数としたものになる。すなわち、出力電
圧Vputに対しては第3図となるようにROMのな
かのデータを設定する。第1図bにおいて、定常
状態では、トランジスタ1が一周期においてオン
している期間をTpo、オフしている時間をTpff
すれば、VioとVputには次の関係が成りたつ。
VioTpo/Tpo+Tpff=Vput そこで、定常状態で入力電圧がVio1、出力電圧
がVput1となつている時は、Vio、Tpffは次の関係
が成り立つ。
Vput1/Vio=Vpo/Tpo+Tpff すなわち出力電圧Vput1に対するROMデータを
(1−Vput1/Vio1)×256を整数としたものに設定すれ ば、入力電圧Vio1、出力電圧がVput1で安定状態に
なる。そこで、ROMのデータとして、第3図に
示すように出力電圧Vput1の時、(1−Vput1/Vio1)× 256を整数としたものとし、この点を通る右上り
の直線で、かつ0から256までの範囲にあるとす
れば、出力電圧が設定値のVput1よりずれた場合、
Vput1に戻すような制御がかかる。実際のROMデ
ータYを計算するには、以下の方法で行なう。
出力電圧と電圧−周波数変換器の出力パルスの
周波数の関係は、f=1/R1C2・α・Vput/Vsとなる。
R1、C2、Vsは第2図に示したものであり、Vput
は出力電圧であり、αは出力電圧を抵抗分圧し
て、電圧−周波数変換器に入力する時の計数であ
る。パルス間隔Tは、 T=1/f=R1・C2Vs/αVput パルス間隔TをΔTの周期で計数すると、パルス
間隔Tを計数した数nは n=T/ΔT、T=n.ΔT nΔT=R1C2Vs/αVputより Vput=R1C2Vs/αΔT・n Vputに対するROMデータYは Y=aVput+b(a>0) 但し、0≦Y≦256 Y=aR1・C2Vs/α・ΔT・vn+b これよりnに対応するYの値を計算し、ROMに
たくわえる。以上により線型のフイードバツクル
ープが形成され、従来のスイツチング電源と同一
な動作を行う。
ワンチツプCPUで制御しているため、色々な
機能をハードウエアの追加なしにつけ加えること
ができる。たとえば、POR信号の発生である。
すなわち、電源投入時、最初は0、あらかじめ決
められた電圧以上になつた時、1にする。また不
足電圧、過電圧を検出した時に0とする。不足電
圧・過電圧の検出は電圧・周波数変換器のパルス
間隔を常に計数しているため、あらかじめ決めら
れた数以下あるいは数以上の時、不足電圧、過電
圧になつたとわかる。不足電圧、過電圧を検出し
た時は、P1〜P8にオール1をセツトすることに
よりトランジスタを常にオフとして出力電圧を零
とする。このようにPOR信号の制御、不足電圧、
過電圧の検出及び電源断をハードウエアの追加な
しに行うことができる。
第4図は電圧−周波数変換器5の出力パルスの
パルス間隔を計数するのに、トグル・フリツプフ
ロツプ10および外付けのタイマ11を使用した
場合である。この場合は、ワンチツプCPUはパ
ルス間隔を計数する必要がないため、電圧−周波
数変換器の出力パルスがくる毎に、パルス間隔に
対応した数をP1〜P8にセツトすることができる。
第5図は第1図においてトランジスタをプツシ
ユプルタイプにした場合である。
第7図はワンチツプCPUで2つの電源を制御
する例である。すなわち、2本のアドレス線で2
つの電圧−周波数変換器のうちの1つ、2つのラ
ツチ回路のうちの1つを選択する。交互に2つの
うちの1つを選択し、今まで述べたのと同じ動作
を行うことにより2つの電源を制御する。
本発明は以上説明したような構成とすることに
より、POR信号の発生、不足電圧、過電圧の検
出および保護を、アナログコンパレータ、論理回
路の追加なしに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図aおよびbは本発明の第一の実施例を示
すブロツク図およびそのタイミングチヤート、第
2図は電圧−周波数変換器のブロツク図、第3図
は出力電圧とROMのデータの関係を示す図、第
4図は本発明の第2の実施例を示すブロツク図、
第5図は本発明の第一の実施例においてプツシユ
プル方式にした場合を示すブロツク図、第6図は
本発明の第3の実施例を示すブロツク図、第7図
aおよびbは従来のスイツチング電源を示すブロ
ツク図およびタイミングチヤートである。 1……トランジスタ、2……フライホイールダ
イオード、3……チヨーク、4……容量、5……
電圧−周波数変換器、6……ワンチツプCPU、
7……8ビツトカウンタ、8……デイジタルコン
パレータ、9……バツフア(論理1の時オープン
となる)、10……トグル・フリツプフロツプ、
11……タイマ、12……トグル・フリツプフロ
ツプ、13……インバータ、14……マルチプレ
クサ、15……アンドゲート、16……ラツチ回
路、51……コンパレータ、52……バツフア、
53……遅延回路、54……バツフア、55……
電子スイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スイツチング方式による定電圧電源におい
    て、出力電圧に比例した周波数の第一の出力パル
    スを発生する電圧−周波数変換器と、クロツクパ
    ルスを計数し順次カウントアツプを行なうカウン
    タと、前記第一の出力パルスのパルス間隔に応じ
    た数値を発生するマイクロプロセツサと、前記数
    値と前記カウンタの出力とを比較し比較器の出力
    から周波数一定で、出力電圧に応じたパルス幅の
    パルス信号を出力するデイジタル比較器とを有
    し、前記パルス信号をスイツチング電源への入力
    電圧をスイツチしているトランジスタに入力する
    ことを特徴とするスイツチング電源。
JP18518582A 1982-10-21 1982-10-21 スイツチング電源 Granted JPS5976171A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18518582A JPS5976171A (ja) 1982-10-21 1982-10-21 スイツチング電源

Applications Claiming Priority (1)

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JP18518582A JPS5976171A (ja) 1982-10-21 1982-10-21 スイツチング電源

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Publication Number Publication Date
JPS5976171A JPS5976171A (ja) 1984-05-01
JPH0373234B2 true JPH0373234B2 (ja) 1991-11-21

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ID=16166331

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JP18518582A Granted JPS5976171A (ja) 1982-10-21 1982-10-21 スイツチング電源

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Families Citing this family (6)

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JPS5976171A (ja) 1984-05-01

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