JPH05344715A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
- Publication number
- JPH05344715A JPH05344715A JP14911592A JP14911592A JPH05344715A JP H05344715 A JPH05344715 A JP H05344715A JP 14911592 A JP14911592 A JP 14911592A JP 14911592 A JP14911592 A JP 14911592A JP H05344715 A JPH05344715 A JP H05344715A
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- JP
- Japan
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- switching
- power supply
- signal
- voltage
- transformer
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は、２次側巻線の誘起電圧より、１次
側のスイッチング回路が、トランスに対して、エネルギ
ーを充電している状態とトランスが２次側にエネルギー
を放電している状態とトランスにエネルギーがない状態
の３つの状態を判別する判別手段と、この判別手段の出
力により、スイッチング回路の少なくともスイッチング
周波数またはデューティーサイクルを制御するスイッチ
ング制御手段とを有する。 【効果】 本発明によれば、間欠発振や高周波トランス
の飽和を起こさず、負荷変動に対する応答が高く、低騒
音で、変換効率が良く、非常に負荷が軽いときにでも安
定に動作するスイッチング電源を提供できる。
側のスイッチング回路が、トランスに対して、エネルギ
ーを充電している状態とトランスが２次側にエネルギー
を放電している状態とトランスにエネルギーがない状態
の３つの状態を判別する判別手段と、この判別手段の出
力により、スイッチング回路の少なくともスイッチング
周波数またはデューティーサイクルを制御するスイッチ
ング制御手段とを有する。 【効果】 本発明によれば、間欠発振や高周波トランス
の飽和を起こさず、負荷変動に対する応答が高く、低騒
音で、変換効率が良く、非常に負荷が軽いときにでも安
定に動作するスイッチング電源を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子から
成るスイッチング回路及びトランスを有するスイッチン
グ電源装置に関する。
成るスイッチング回路及びトランスを有するスイッチン
グ電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の他励式のフライバック方式
スイッチング電源装置の一例を示す（本例は出力の数が
４つの例）。
スイッチング電源装置の一例を示す（本例は出力の数が
４つの例）。
【０００３】図５において、１は直流電源、２はパワー
ＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子、３は他励式のフ
ライバック方式スイッチング電源のスイッチング制御用
集積回路（以下ＩＣと記す）である。ＩＣ３により作成
されるスイッチング素子２へ供給されるスイッチングＰ
ＷＭ信号は、ゲート抵抗４を介してスイッチング素子２
のゲートに伝えられる。これにより、スイッチング素子
２は、高周波トランス５の１次巻線を負荷としてスイッ
チングを行う。
ＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子、３は他励式のフ
ライバック方式スイッチング電源のスイッチング制御用
集積回路（以下ＩＣと記す）である。ＩＣ３により作成
されるスイッチング素子２へ供給されるスイッチングＰ
ＷＭ信号は、ゲート抵抗４を介してスイッチング素子２
のゲートに伝えられる。これにより、スイッチング素子
２は、高周波トランス５の１次巻線を負荷としてスイッ
チングを行う。
【０００４】ここで、ダイオード６、コンデンサ７、抵
抗８にて構成され、高周波トランスの１次巻線に並列に
入っている回路は、サージ吸収回路である。高周波トラ
ンス５とダイオード９、コンデンサ１０からなる回路
は、ＩＣ３の電源回路であり、自ら出力する電源をＩＣ
電源として使用しているものである。ここで、抵抗１１
は、起動時の電源供給用で、最初の電源投入時には、ト
ランス５の２次出力には電圧は当然発生しないため（ス
イッチング素子が動作していないため）、投入された直
流電源１を抵抗１１を介してコンデンサ１０に供給す
る。ＩＣ３は供給された電源にて動作し、スイッチング
素子２を動作させる。これにより、高周波トランス５の
２次回路側に高周波電源が供給され、ＩＣ３の電源に
も、ダイオード９を介して供給される。
抗８にて構成され、高周波トランスの１次巻線に並列に
入っている回路は、サージ吸収回路である。高周波トラ
ンス５とダイオード９、コンデンサ１０からなる回路
は、ＩＣ３の電源回路であり、自ら出力する電源をＩＣ
電源として使用しているものである。ここで、抵抗１１
は、起動時の電源供給用で、最初の電源投入時には、ト
ランス５の２次出力には電圧は当然発生しないため（ス
イッチング素子が動作していないため）、投入された直
流電源１を抵抗１１を介してコンデンサ１０に供給す
る。ＩＣ３は供給された電源にて動作し、スイッチング
素子２を動作させる。これにより、高周波トランス５の
２次回路側に高周波電源が供給され、ＩＣ３の電源に
も、ダイオード９を介して供給される。
【０００５】すなわち、ＩＣ３電源の抵抗１１、コンデ
ンサ１０からなる電源回路は、ＩＣ３からスイッチング
ＰＷＭ信号が出力されて、ダイオード９から電源が供給
されるまでの時間もてば良いこととなる。各々の２次出
力はダイオード９ａ−９ｄとコンデンサ１０ａ−１０ｄ
とからなる整流平滑回路にて直流電源の変換されてい
る。
ンサ１０からなる電源回路は、ＩＣ３からスイッチング
ＰＷＭ信号が出力されて、ダイオード９から電源が供給
されるまでの時間もてば良いこととなる。各々の２次出
力はダイオード９ａ−９ｄとコンデンサ１０ａ−１０ｄ
とからなる整流平滑回路にて直流電源の変換されてい
る。
【０００６】ＩＣ３の電圧制御方法は、２次回路の出力
直流電源の１つにホトカプラ１２、抵抗１３、ツェナー
ダイオード１４からなる出力電圧検出回路を設け、その
ホトカプラ１２の出力を取り込み、ＰＷＭ方式にて、ス
イッチング周波数一定でそのオン／オフのデューティー
を変えることで電圧を制御している。
直流電源の１つにホトカプラ１２、抵抗１３、ツェナー
ダイオード１４からなる出力電圧検出回路を設け、その
ホトカプラ１２の出力を取り込み、ＰＷＭ方式にて、ス
イッチング周波数一定でそのオン／オフのデューティー
を変えることで電圧を制御している。
【０００７】ＰＷＭの方式は三角波比較方式であり、Ｉ
Ｃ３内部で作成される三角波発振器信号出力とホトカプ
ラ１２からフィードバック出力によって決まる直流レベ
ルとを比較してオン／オフ周期とそのデューティーが決
まる。この様子を図６に示す。上記スイッチング電源装
置の動作の一例を図７に示す。
Ｃ３内部で作成される三角波発振器信号出力とホトカプ
ラ１２からフィードバック出力によって決まる直流レベ
ルとを比較してオン／オフ周期とそのデューティーが決
まる。この様子を図６に示す。上記スイッチング電源装
置の動作の一例を図７に示す。
【０００８】図７は通常状態のものであり、（ａ）に１
次巻線電圧波形、（ｂ）に１次巻線電流波形、（ｃ）に
２次巻線電圧波形、（ｄ）に２次巻線電流波形、（ｅ）
に高周波トランス５のコアに蓄えられる磁気エネルギー
を示す。
次巻線電圧波形、（ｂ）に１次巻線電流波形、（ｃ）に
２次巻線電圧波形、（ｄ）に２次巻線電流波形、（ｅ）
に高周波トランス５のコアに蓄えられる磁気エネルギー
を示す。
【０００９】図７より明らかなように、スイッチング素
子２がオンの間にはトランス５の１次巻線には電圧が印
加される。それにより１次電流が直線的の増加してい
く。このとき２次巻線には巻数比にて電圧が印加される
が、ダイオードが逆方向なので２次電流は流れない。ト
ランスの磁気エネルギーは１次電流と同様に直線的の増
えていく。ここで、スイッチング素子２がオフすると、
１次、２次巻線には逆起電力が発生する。今度は２次側
のダイオードが順方向なので２次側回路に電流が流れ、
コアのエネルギー量と同様に減衰していき、前エネルギ
ーが放出されると、１次、２次巻線とも、電圧電流はゼ
ロとなる。そして再びオンモードにはいる。前述のよう
に、オンオフのタイミングは、一定周期の三角波キャリ
ア周波数により決まる。
子２がオンの間にはトランス５の１次巻線には電圧が印
加される。それにより１次電流が直線的の増加してい
く。このとき２次巻線には巻数比にて電圧が印加される
が、ダイオードが逆方向なので２次電流は流れない。ト
ランスの磁気エネルギーは１次電流と同様に直線的の増
えていく。ここで、スイッチング素子２がオフすると、
１次、２次巻線には逆起電力が発生する。今度は２次側
のダイオードが順方向なので２次側回路に電流が流れ、
コアのエネルギー量と同様に減衰していき、前エネルギ
ーが放出されると、１次、２次巻線とも、電圧電流はゼ
ロとなる。そして再びオンモードにはいる。前述のよう
に、オンオフのタイミングは、一定周期の三角波キャリ
ア周波数により決まる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の他励式のフライバック方式スイッチング電源装置にお
いては、フライバック方式の磁気エネルギーの放出時間
は２次回路の負荷によって決まる。しかし、他励式の場
合、スイッチング周期が一定のため、２次側の負荷が軽
いときには、図８に示すように、放電が終わらないうち
に、充電が始まり、コアが飽和し、過電流が流れ、オフ
時のサージ発生の大きくなり、電圧制御不可となる。
の他励式のフライバック方式スイッチング電源装置にお
いては、フライバック方式の磁気エネルギーの放出時間
は２次回路の負荷によって決まる。しかし、他励式の場
合、スイッチング周期が一定のため、２次側の負荷が軽
いときには、図８に示すように、放電が終わらないうち
に、充電が始まり、コアが飽和し、過電流が流れ、オフ
時のサージ発生の大きくなり、電圧制御不可となる。
【００１１】その対策としては、負荷が軽くならないよ
うに、つまり制御範囲以上の負荷となるようにダミーロ
ードを設けること、最小パルス幅（三角波比較回路のフ
ィードバック信号の最低レベル、オフセット値）を最低
にしておくこと、スイッチング周波数を低くしておくこ
とが考えられるが、ダミーロード（疑似負荷）を設ける
ことはその分だけ無駄な電力を消費することになり、変
換効率が悪化し、その分出力可能電流が減り、またダミ
ーロードからの発熱も多くなるので採用できない。次
に、最小パルス幅を細くしておくことは、回路がばらつ
いてパルスが抜けることがあってはならないので、この
方法も限界があるし、最小パルス幅の値（＝初期のオフ
セット値）を低くしておくと、電源投入時に負荷が重い
とそのレベルにパルス幅が到達するのに時間がかかるこ
ととなり、応答性が悪化する。さらに、スイッチング周
波数を予め低く設定しておく方法は、騒音の問題で、人
間の聴感が低くなる。１０ｋＨｚのスイッチング周波数
が要求されるのでこれも限界がある。
うに、つまり制御範囲以上の負荷となるようにダミーロ
ードを設けること、最小パルス幅（三角波比較回路のフ
ィードバック信号の最低レベル、オフセット値）を最低
にしておくこと、スイッチング周波数を低くしておくこ
とが考えられるが、ダミーロード（疑似負荷）を設ける
ことはその分だけ無駄な電力を消費することになり、変
換効率が悪化し、その分出力可能電流が減り、またダミ
ーロードからの発熱も多くなるので採用できない。次
に、最小パルス幅を細くしておくことは、回路がばらつ
いてパルスが抜けることがあってはならないので、この
方法も限界があるし、最小パルス幅の値（＝初期のオフ
セット値）を低くしておくと、電源投入時に負荷が重い
とそのレベルにパルス幅が到達するのに時間がかかるこ
ととなり、応答性が悪化する。さらに、スイッチング周
波数を予め低く設定しておく方法は、騒音の問題で、人
間の聴感が低くなる。１０ｋＨｚのスイッチング周波数
が要求されるのでこれも限界がある。
【００１２】そこで、本発明は、上記問題点を解決する
ためのものであり、負荷変動に対する応答が高く、低騒
音で、変換効率が良く、非常に負荷が軽いときにでも安
定に動作するスイッチング電源装置を提供する事を目的
とする。
ためのものであり、負荷変動に対する応答が高く、低騒
音で、変換効率が良く、非常に負荷が軽いときにでも安
定に動作するスイッチング電源装置を提供する事を目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスイッチング電源装置においては、２次側
巻線の誘起電圧より、１次側のスイッチング回路が、ト
ランスに対して、エネルギーを充電している状態とトラ
ンスが２次側にエネルギーを放電している状態とトラン
スにエネルギーがない状態の３つの状態を判別する判別
手段と、この判別手段の出力により、スイッチング回路
の少なくともスイッチング周波数またはデューティーサ
イクルを制御するスイッチング制御手段とを備えたこと
に特徴を有する。
に、本発明のスイッチング電源装置においては、２次側
巻線の誘起電圧より、１次側のスイッチング回路が、ト
ランスに対して、エネルギーを充電している状態とトラ
ンスが２次側にエネルギーを放電している状態とトラン
スにエネルギーがない状態の３つの状態を判別する判別
手段と、この判別手段の出力により、スイッチング回路
の少なくともスイッチング周波数またはデューティーサ
イクルを制御するスイッチング制御手段とを備えたこと
に特徴を有する。
【００１４】
【作用】このように構成された本発明においては、２次
側巻線の誘起電圧を基とした判別手段より、トランスの
状態を判別し、充電した磁気エネルギーを放出する時間
が十分あるか否か、またはその余裕度はどれくらいかを
判別する。この判別結果を基に、スイッチング制御手段
を制御し、スイッチング回路の少なくともスイッチング
周波数またはデューティーサイクルを制御して、間欠発
振やトランスの飽和を起こさないようにする。
側巻線の誘起電圧を基とした判別手段より、トランスの
状態を判別し、充電した磁気エネルギーを放出する時間
が十分あるか否か、またはその余裕度はどれくらいかを
判別する。この判別結果を基に、スイッチング制御手段
を制御し、スイッチング回路の少なくともスイッチング
周波数またはデューティーサイクルを制御して、間欠発
振やトランスの飽和を起こさないようにする。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を基に説明す
る。尚、ここで図５と同じ記号は同じものを示すので、
その説明を簡略化する。
る。尚、ここで図５と同じ記号は同じものを示すので、
その説明を簡略化する。
【００１６】図１においては、従来の構成例の図５にく
らべて、２次巻線（図１ではＩＣ３の電源巻線と同一巻
線としている他の２次側巻線でも同一）の誘起電圧を信
号として取り込み、ＰＷＭ制御ＩＣ３に制御信号を供給
しているＰＷＭ制御補正器１５を有している。また、Ｐ
ＷＭ制御補正器１５は、図２に示すように、全波整流回
路１６と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称す）１
７から構成されている。このＰＷＭ制御補正器１５の動
作を図３及び図４を基に説明する。
らべて、２次巻線（図１ではＩＣ３の電源巻線と同一巻
線としている他の２次側巻線でも同一）の誘起電圧を信
号として取り込み、ＰＷＭ制御ＩＣ３に制御信号を供給
しているＰＷＭ制御補正器１５を有している。また、Ｐ
ＷＭ制御補正器１５は、図２に示すように、全波整流回
路１６と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと称す）１
７から構成されている。このＰＷＭ制御補正器１５の動
作を図３及び図４を基に説明する。
【００１７】図３に示すように、２次側巻線の誘起電圧
が、全波整流器１６に入力される。全波整流回路１６の
出力は、２次側巻線の誘起電圧が正負に拘らずあれば電
圧が発生し、無ければゼロとなる。つまり、全波整流器
１６の出力のゼロ電圧の区間の割合は、２次電流の重な
りに対する余裕度を示している。この信号がＬＰＦ１７
に入力され、その信号の平均電圧を示す直流信号に変換
する。この直流信号は電圧が高いほど余裕が少ないこと
を示している。この直流信号はＩＣ３に入力されスイッ
チング周波数が制御され、余裕が少ないとき、スイッチ
ング周波数を下げる。この様子を図４に示す。
が、全波整流器１６に入力される。全波整流回路１６の
出力は、２次側巻線の誘起電圧が正負に拘らずあれば電
圧が発生し、無ければゼロとなる。つまり、全波整流器
１６の出力のゼロ電圧の区間の割合は、２次電流の重な
りに対する余裕度を示している。この信号がＬＰＦ１７
に入力され、その信号の平均電圧を示す直流信号に変換
する。この直流信号は電圧が高いほど余裕が少ないこと
を示している。この直流信号はＩＣ３に入力されスイッ
チング周波数が制御され、余裕が少ないとき、スイッチ
ング周波数を下げる。この様子を図４に示す。
【００１８】本発明の他の実施例としては、上記実施例
のように全波整流回路１６及びＬＰＦ１７でＰＷＭ制御
補正器を構成する以外に、ウインドコンパレータなどで
接点出力により切り換える構成としても良い。
のように全波整流回路１６及びＬＰＦ１７でＰＷＭ制御
補正器を構成する以外に、ウインドコンパレータなどで
接点出力により切り換える構成としても良い。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、２次側
巻線の誘起電圧を基とした判別手段より、トランスの状
態を判別し、充電した磁気エネルギーを放出する時間が
十分あるか否か、またはその余裕度はどれくらいかを判
別し、この判別結果を基に、スイッチング制御手段を制
御し、スイッチング回路の少なくともスイッチング周波
数またはデューティーサイクルを制御するので、間欠発
振や高周波トランスの飽和を起こさず、負荷変動に対す
る応答が高く、低騒音で、変換効率が良く、非常に負荷
が軽いときにでも安定に動作するスイッチング電源を提
供できる。
巻線の誘起電圧を基とした判別手段より、トランスの状
態を判別し、充電した磁気エネルギーを放出する時間が
十分あるか否か、またはその余裕度はどれくらいかを判
別し、この判別結果を基に、スイッチング制御手段を制
御し、スイッチング回路の少なくともスイッチング周波
数またはデューティーサイクルを制御するので、間欠発
振や高周波トランスの飽和を起こさず、負荷変動に対す
る応答が高く、低騒音で、変換効率が良く、非常に負荷
が軽いときにでも安定に動作するスイッチング電源を提
供できる。
【図１】本発明の一実施例を示す概要構成図。
【図２】図１に示したＰＷＭ制御補正器を示す詳細構成
図。
図。
【図３】図１に示した一実施例の動作を示す波形図。
【図４】図２に示したＰＷＭ制御補正器のＰＷＭ波形及
びコア磁気エネルギーを示す波形図。
びコア磁気エネルギーを示す波形図。
【図５】従来のスイッチング電源装置を示す概要構成
図。
図。
【図６】従来のスイッチング電源装置のＰＷＭ方式を示
す図。
す図。
【図７】従来のスイッチング電源装置の動作を示す図。
【図８】従来のスイッチング電源装置の高周波トランス
の一次巻線、二次巻線の電圧・電流及びコアの磁気エネ
ルギーを示す図。
の一次巻線、二次巻線の電圧・電流及びコアの磁気エネ
ルギーを示す図。
１…直流電源 ２…スイッチング素子 ３…ＩＣ ５…高周波トランス １５…ＰＷＭ制御補正器 １６…全波整流回路 １７…ローパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源をスイッチング素子から成るス
イッチング回路により交流電源に変換し、トランスを用
いて絶縁して、さらに直流に再変換するスイッチング電
源装置において、前記トランスの２次側巻線の誘起電圧
より、前記トランスの１次側に接続されたスイッチング
回路が、前記トランスに対して、エネルギーを充電して
いる状態と前記トランスが２次側にエネルギーを放電し
ている状態と前記トランスにエネルギーがない状態とを
判別する判別手段と、この判別手段の出力により、前記
スイッチング回路の少なくともスイッチング周波数また
はデューティーサイクルを制御するスイッチング制御手
段とを具備したことを特徴とするスイッチング電源装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14911592A JPH05344715A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14911592A JPH05344715A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05344715A true JPH05344715A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15468045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14911592A Pending JPH05344715A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05344715A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182311A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-07-12 | Siliconix Inc | 電圧変換器及び電圧変換器に於ける電流制御方法 |
| US8077488B2 (en) | 2007-10-17 | 2011-12-13 | Kawasaki Microelectronics, Inc. | Switching-type power-supply unit and a method of switching in power-supply unit |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP14911592A patent/JPH05344715A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182311A (ja) * | 1994-08-23 | 1996-07-12 | Siliconix Inc | 電圧変換器及び電圧変換器に於ける電流制御方法 |
| US8077488B2 (en) | 2007-10-17 | 2011-12-13 | Kawasaki Microelectronics, Inc. | Switching-type power-supply unit and a method of switching in power-supply unit |
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