JPH04118786U - 安定化スイツチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング周波数が変動することにより生
ずる出力リップル電圧の増大、ＥＭＩ特性の変化、出力
電圧制御の安定度が有する周波数依存性を防止して、動
作が安定で信頼性の高い安定化スイッチング電源装置を
提供すること。 【構成】 スイッチング周波数可変型の電源装置におい
て、このスイッチング電源のスイッチング周波数を検出
する回路、この周波数検出回路で検出したスイッチング
周波数と基準スイッチング周波数とを比較し、誤差周波
数信号を発生する周波数比較回路、当該整流平滑化回路
に接続された、この周波数比較回路の出力する誤差周波
数信号を小さくする方向にダミ―電流を消費するアクテ
ィブダミ―回路を具備することを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスイッチング周波数を可変に制御して出力電圧を安定化する安定化ス イッチング電源装置に係り、特にスイッチング周波数の安定化に関する。

【０００２】

【従来の技術】

安定化スイッチング電源装置は、出力電圧を一定電圧に安定化するものである が、この場合共振型コンバ―タや自励式コンバ―タのようにスイッチング周波数 を可変に調整して出力電圧を安定化するものがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、スイッチング周波数可変型スイッチング電源装置ではスイッチ ング周波数を負荷に応じて調整している関係で以下の課題がある。 スイッチング周波数が低下すると、出力リップル電圧が大きくなり、負荷側 に好ましくない影響を与えること。 スイッチング周波数が変わることにより、ＥＭＩ（electromagnetic interf erence；電波雑音干渉）特性が変わり、ノイズ対策が難しくなること。 スイッチング周波数が変化することにより出力電圧制御の安定度が変わり、 電源設計において非線形性を考慮せねばならず繁雑になること。 本考案はこのような課題を解決したもので、スイッチング周波数が変動するこ とにより生ずる各種の不都合を防止して、動作が安定で信頼性の高い安定化スイ ッチング電源装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成する本考案は、スイッチング電源として、直流電流が印 加される一次巻線と、この一次巻線に流れる電流をオンオフするスイッチング素 子と、このオンオフされた信号が誘起される二次巻線と、この二次巻線に流れる スイッチング信号を整流平滑化する回路と、この整流平滑化回路の出力する電圧 と所定の基準電圧とを比較して誤差信号を求める誤差検出回路と、この誤差信号 が小さくなる方向に当該スイッチング素子に制御信号を送るスイッチング制御回 路とを有し、負荷電流に応じてスイッチング周波数を調整している。

【０００５】 そして、このスイッチング電源のスイッチング周波数を検出する回路、この周 波数検出回路で検出したスイッチング周波数と基準スイッチング周波数とを比較 し、誤差周波数信号を発生する周波数比較回路、当該整流平滑化回路に接続され た、この周波数比較回路の出力する誤差周波数信号を小さくする方向にダミ―電 流を消費するアクティブダミ―回路を具備することを特徴としている。

【０００６】

【作用】

本考案の各構成要素はつぎの作用をする。スイッチング電源は一般的なスイッ チング周波数可変型の出力電圧安定化電源である。周波数検出回路はスイッチン グ周波数を求め、周波数比較回路で基準スイッチング周波数との乖離を求めてい る。アクティブダミ―回路はスイッチング周波数が基準周波数と一致するように スイッチング電源のダミ―電流消費を実行している。

【０００７】

【実施例】

以下図面を用いて、本考案を説明する。 図１は本考案の一実施例を示す構成ブロック図である。図において、直流電源 Ｖinは、商用の交流電源から整流平滑化して直流電圧を発生したり、バッテリを 用いるものである。スイッチング電源１０は共振型コンバ―タであり、直流電圧 Ｖinを入力して安定化された出力電圧Ｖout を負荷側に供給している。一次巻線 ｎ１は、コンデンサＣ１と並列に接続されており、インダクタンスＬ１を介して スイッチング素子Ｑ１と接続されている。インダクタンスＬ１は独立単巻線で、 コンデンサＣ１との間で共振回路を構成している。二次巻線ｎ２は整流平滑化回 路１２と接続されており、一次巻線ｎ１に流れるオンオフ電流により誘起される スイッチング電流が直流電圧化され出力電圧Ｖout となる。整流平滑化回路１２ は、整流を担当するダイオ―ドＤ１，Ｄ２と、高周波数成分を除去するチョ―ク コイルＬ２と、平滑化を担当するコンデンサＣ２を有している。誤差検出回路１ ４は、整流平滑化回路１２の出力電圧Ｖout を所定の基準電圧Ｖref と比較して 誤差信号を求めるもので、ここでは出力電圧Ｖout を分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧 し、可変シャントレギュレ―タＲＧに印加して誤差信号を得ている。絶縁部１６ はフォトカプラで、トランス一次側と二次側を絶縁するもので、誤差検出回路１ ８の出力する誤差信号を一次側にあるスイッチング制御回路１８に送っている。 スイッチング制御回路１８はこの誤差信号が小さくなる方向にオンオフ制御信号 をスイッチング素子Ｑ１に対して供給している。

【０００８】 周波数検出回路２０はスイッチング電源１０のスイッチング周波数を検出する 回路で、例えばカウンタが使用され、一次側と二次側の絶縁を確保する場合には 二次巻線ｎ２に誘起されるスイッチング信号を入力するとよい。周波数比較回路 ３０は周波数検出回路２０で検出したスイッチング周波数と基準周波数との間の 乖離を求め、この乖離が小さくなる方向の制御信号を送るもので、周波数／電圧 変換回路３２と誤差検出回路３４を有している。周波数／電圧変換回路３２は、 周波数検出回路２０で検出したスイッチング周波数に対応する直流電圧を発生す るもので、例えばディジタル／アナログ変換器が使用される。誤差検出回路３４ は、周波数／電圧変換回路３２で求めた直流電圧と基準周波数に相当する基準電 圧Ｖref とを比較するもので、例えばＯＰアンプＵ１が使用される。アクティブ ダミ―回路４０は整流平滑化回路１２に接続されたもので、ここでは可変抵抗素 子として動作するトランジスタＱ２と抵抗Ｒ３よりなる。トランジスタＱ２は誤 差検出回路３４の出力する誤差周波数信号をベ―ス端子に入力し、この誤差信号 を小さくする方向に抵抗値を変化させて、ダミ―電流Ｉ１の値を定める。

【０００９】 このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は負荷電流Ｉout とス イッチング周波数ｆosc の関係を説明する図である。図中、実線はアクティブダ ミ―回路４０を動作させる場合、破線はアクティブダミ―回路４０を装着しなか ったり動作させていない場合を表わしている。

【００１０】 図３は周波数／電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ32とスイッチング周波数ｆosc の間系図である。周波数検出回路２０により検出したスイッチング周波数ｆosc に応じて、周波数／電圧変換回路３２は電圧値Ｖ32を生成している。誤差検出回 路３４は電圧値Ｖ32が基準電圧Ｖref と等しくなるようにアクティブダミ―回路 ４０を制御する。このことは、スイッチング電源１０にとって負荷電流Ｉout と ダミ―電流Ｉ１が等しくなることを意味している。 Ｉout ＋Ｉ１＝ｃｏｎｓｔ． （１） これによりスイッチング電源１０のスイッチング周波数ｆosc は負荷電流Ｉout に依存せず一定となる。

【００１１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によればスイッチング周波数ｆosc が負荷電流Ｉ out に依存しないため、以下の実用上の効果がある。 出力リップル電圧の負荷電流依存性がなくなり、システム側の誤動作を生じ させる虞がなくなると共に、整流平滑化回路１２でもちいる整流素子の選定が容 易になる。 発生するノイズ周波数成分が一定であるので、フィルタ等によるノイズの低 減が容易になる。 一般的に、出力電圧の安定化制御は周波数が高いと制御応答は早く、低いと 遅くなり全周波数領域に対して安定制御を難しい。しかしスイッチング周波数が 一定であれば安定化制御は容易であり、動作が安定して信頼性の高い電源装置を 容易に設計できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】負荷電流Ｉout とスイッチング周波数ｆosc の
関係を説明する図である。

【図３】周波数／電圧変換回路３２の出力電圧Ｖ32とス
イッチング周波数ｆosc の間系図である。

【符号の説明】

１０…スイッチング電源 ２０…周波数検出回路 ３０…周波数比較回路 ４０…アクティブダミ―回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電流が印加される一次巻線と、この一
   次巻線に流れる電流をオンオフするスイッチング素子
   と、このオンオフされた信号が誘起される二次巻線と、
   この二次巻線に流れるスイッチング信号を整流平滑化す
   る回路と、この整流平滑化回路の出力する電圧と所定の
   基準電圧とを比較して誤差信号を求める誤差検出回路
   と、この誤差信号が小さくなる方向に当該スイッチング
   素子に制御信号を送るスイッチング制御回路とを有し、
   負荷電流に応じてスイッチング周波数を調整するスイッ
   チング電源、このスイッチング電源のスイッチング周波
   数を検出する回路、この周波数検出回路で検出したスイ
   ッチング周波数と基準スイッチング周波数とを比較し、
   誤差周波数信号を発生する周波数比較回路、当該整流平
   滑化回路に接続された、この周波数比較回路の出力する
   誤差周波数信号を小さくする方向にダミ―電流を消費す
   るアクティブダミ―回路、を具備することを特徴とする
   安定化スイッチング電源装置。