JPH07222442A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 いかなる動作条件においても、誤差増幅器の
オーバーシュートを防止する。 【構成】 ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧Ｖｏｕ
ｔを、出力電圧検出回路８で検出する。補助電源回路23
と電流制限用抵抗24とによりオーバーシュート防止回路
22を構成し、その出力端を出力電圧検出回路８の一端に
接続する。誤差増幅器10は、出力電圧検出回路８の検出
信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。この比較結果に
基づき、制御回路14からのパルス導通幅を制御する。 【効果】 出力電圧Ｖｏｕｔが立ち上がる直前に、演算
増幅器10の非反転入力端子にバイアス電圧Ｖｂが印加さ
れる。これにより、誤差増幅器10のオーバーシュートを
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
からの出力電圧を安定化させる帰還回路を備えたスイッ
チング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＤＣ／ＤＣコンバータと帰還回
路とを備えたスイッチング電源装置は、例えば、特開平
１−３０３０５４号などにおいて公知である。図３はこ
の種のスイッチング電源回路の従来例を示すものであ
り、同図において、１は直流入力電圧Ｖｉｎが印加され
る入力端子、２はこの入力端子１に接続されたＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３を構成するトランスであり、スイッチン
グ素子たるトランジスタ４をスイッチングすることによ
りトランス２の一次巻線に入力電圧Ｖｉｎが断続的に印
加される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、トランス２の二
次巻線に誘起された電圧を整流ダイオード５および平滑
コンデンサ（図示せず）により整流平滑し、所定の直流
出力電圧Ｖｏｕｔを出力端子６に供給する。

【０００３】７は出力電圧Ｖｏｕｔを安定化するための
帰還回路であり、常時出力電圧Ｖｏｕｔを検出する出力
電圧検出回路８と、この出力電圧検出回路８からの検出
信号と基準電源９からの基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する
誤差増幅器10とを備えている。出力電圧検出回路８は出
力電圧Ｖｏｕｔラインと接地ラインとの間に挿入接続さ
れた分圧用抵抗11，12の直列回路からなり、この抵抗1
1，12の接続点の電位が誤差増幅器10の反転入力端子に
検出信号として印加される。これに対して、基準電源９
からの基準電圧Ｖｒｅｆは誤差増幅器10の非反転入力端
子に印加される。誤差増幅器10は、出力電圧検出回路８
からの検出信号と基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差を、発光ダ
イオードとフォトトランジスタとを組み合わせてなるフ
ォトカプラ13を介して制御回路14に出力し、制御回路14
はこの誤差増幅器10からの誤差結果に基づいて、出力電
圧Ｖｏｕｔを一定に保つようにトランジスタ４のパルス
導通幅を制御する。

【０００４】15は、誤差増幅器10の反転入力端子と出力
端子との間に設けられた位相補償回路である。この位相
補償回路15は、コンデンサ17と、抵抗18およびコンデン
サ19の直列回路とを並列接続した構成からなり、ＤＣ／
ＤＣコンバータ３と帰還回路７とにより形成される閉ル
ープ全体の利得−周波数特性を調整して、閉ループ内に
おける発振を防止するようにしている。なお、16は誤差
増幅器10のゲインを定めるための抵抗である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から定格の出力電圧Ｖｏｕ
ｔが出力されている場合には、位相補償回路15を接続す
ることによって、ある程度閉ループ内における位相の回
転が抑制される。しかし、電源を投入したり、あるい
は、外付けのオン，オフ制御端子（図示せず）を切換え
たりして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３を急激に起動させる
と、演算増幅器10の反転入力端子に急な立上がり信号が
印加されるため、演算増幅器10は無限大に増幅された信
号を出力する状態に陥り、閉ループ内の制御系が不安定
になって、異常発振を起こしやすくなる。こうした発振
は、閉ループ内の位相が１８０゜回転したときに、その
利得が１以上になると発生するが、特に誤差増幅器10の
応答速度を上げると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動時
における誤差増幅器10の応答遅れ、すなわちオーバーシ
ュートが顕著となって、異常発振が一層起こりやすくな
り、結果的に装置全体の高速性を実現することができな
かった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、いか
なる動作条件においても、誤差増幅器のオーバーシュー
トを防止して制御系の安定化を図ることの可能なスイッ
チング電源装置を提供することを目的とする。

【０００７】また本発明の他の目的は、簡単な構成によ
り、いかなる動作条件においても、誤差増幅器のオーバ
ーシュートを防止して制御系の安定化を図ることの可能
なスイッチング電源装置を提供することにある。

【０００８】また本発明の他の目的は、オーバーシュー
ト防止回路を接続した場合においても、閉ループ内にお
ける出力安定度が低下しないスイッチング電源装置を提
供することにある。

【０００９】また本発明の他の目的は、オーバーシュー
ト防止回路を接続した場合においても、出力端子側に不
用な電圧が発生しないスイッチング電源装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、直流入力電圧
をスイッチング素子によりスイッチングして所定の直流
出力電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバータと、前記出力電圧
を安定化するための帰還回路とからなり、前記帰還回路
は前記出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、この出
力電圧検出回路からの検出信号と基準電圧とを比較する
誤差増幅器とを備えたスイッチング電源装置において、
前記出力電圧検出回路からの検出信号が印加される前記
誤差増幅器の入力端子にバイアス電圧を付加するオーバ
ーシュート防止回路を設けたものである。

【００１１】前記オーバーシュート防止回路は、所定の
出力電圧を出力する電力供給源の出力側に電流制限用抵
抗を接続したものであることが好ましい。また、前記電
力供給源は、前記帰還回路の各部に所定の動作電圧を供
給する補助電源回路からなることが好ましい。

【００１２】本発明は、直流入力電圧をスイッチング素
子によりスイッチングして所定の直流出力電圧を得るＤ
Ｃ／ＤＣコンバータと、前記出力電圧を安定化するため
の帰還回路とからなり、前記帰還回路は前記出力電圧ラ
インと接地ライン間に挿入接続された前記出力電圧を検
出する出力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路から
の検出信号と基準電圧とを比較する誤差増幅器とを備え
たスイッチング電源装置において、前記出力電圧検出回
路と前記出力電圧ライン間に抵抗を挿入接続するととも
に、前記帰還回路の各部に所定の動作電圧を供給する補
助電源回路の出力側に電流制限用抵抗を接続し、この電
流制限用抵抗と前記補助電源回路とからなるオーバーシ
ュート防止回路の出力端を前記出力電圧検出回路と前記
抵抗との接続点に接続したものである。

【００１３】また本発明は、直流入力電圧をスイッチン
グ素子によりスイッチングして所定の直流出力電圧を得
るＤＣ／ＤＣコンバータと、前記出力電圧を安定化する
ための帰還回路とからなり、前記帰還回路は前記出力電
圧ラインと接地ライン間に挿入接続された前記出力電圧
を検出する出力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路
からの検出信号と基準電圧とを比較する誤差増幅器とを
備えたスイッチング電源装置において、前記出力電圧検
出回路と前記出力電圧ライン間にダイオードを挿入接続
するとともに、前記帰還回路の各部に所定の動作電圧を
供給する補助電源回路の出力側に電流制限用抵抗を接続
し、この電流制限用抵抗と前記補助電源回路とからなる
オーバーシュート防止回路の出力端を前記出力電圧検出
回路と前記ダイオードとの接続点に接続したものであ
る。

【００１４】

【作用】上記構成により、出力電圧が立ち上がる直前
に、直流出力検出回路の検出信号が印加される演算増幅
器の入力端子にバイアス電圧が付加される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の各実施例を添付図面に基づい
て説明する。なお、前記従来例における図３の説明と同
一部分には同一符号を付し、その共通する部分の詳細な
説明は省略する。図１は、本発明の第１実施例を示すも
のである。同図において、トランス２，トランジスタ
４，整流ダイオード５などからなるＤＣ／ＤＣコンバー
タ３の構成は、前記図３と全く同一であるが、トランジ
スタ４に代わりスイッチング素子としてＭＯＳ型ＦＥＴ
を用いてもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３はフォ
ワード型やフライバック型など、各種タイプのものを適
用することができる。一方、帰還回路７も、出力電圧検
出回路８の抵抗11と出力電圧Ｖｏｕｔライン間に抵抗21
が挿入接続される点以外は、従来例の図３と全く同一構
成である。位相補償回路15は、演算増幅器10の利得−周
波数特性と位相角に応じて、定常時に異常発振を起こさ
ないように、各素子の定数が設定されている。

【００１６】22は、出力電圧検出回路８からの検出電圧
が印加される誤差増幅器10の反転入力端子にバイアス電
圧Ｖｂを印加するオーバーシュート防止回路である。こ
のオーバーシュート防止回路22は、所定の直流電圧を出
力する電力供給源たる補助電源回路23と、補助電源回路
23の出力側に接続されるインピーダンスの高い電流制限
用抵抗24とにより構成されるが、補助電源回路23は入力
電圧Ｖｉｎを所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコン
バータ３とは別個の電力変換回路25を有することが好ま
しく、この場合には、端子電圧１からの入力電圧Ｖｉｎ
を利用することができ、独自の電力供給源を備える必要
がない。また、図示しないが、補助電源回路23は帰還回
路７を構成する誤差増幅器10や制御回路14などに所定の
動作電圧を供給している。電力変換回路25は、入力端子
１に接続されるトランス26と、スイッチング素子たるト
ランジスタ27と、整流ダイオード28などを具備し、トラ
ンジスタ26をスイッチングしてトランス26の一次巻線に
入力電圧Ｖｉｎを断続的に印加させることにより、所定
の直流電圧を出力側の抵抗24に供給する。また、電力変
換回路25は各種タイプの電源回路あるいはコンバータな
どを適用することができるが、特に部品点数の少ない自
励式のリンギングチョークコンバータが好ましい。この
場合には、オーバーシュート防止回路22を最も簡単な回
路構成で実現することができる。オーバーシュート防止
回路22の出力端は、出力電圧検出回路８の一端に接続さ
れるが、好ましくは図１に示すように、抵抗21と出力電
圧検出回路８の抵抗11間に接続される。

【００１７】次に上記構成に付き、その作用を説明す
る。定常時においては、トランジスタ４をスイッチング
することにより、トランス２の一次巻線に入力電圧Ｖｉ
ｎが断続的に印加され、このトランス２の二次巻線に誘
起された電圧が整流ダイオード５などにより整流平滑さ
れた後、出力電圧Ｖｏｕｔとして出力端子６に供給され
る。また、入力端子Ｖｉｎからの入力電圧Ｖｉｎは電力
変換回路25を構成するトランス26に断続的に印加され、
ダイオード28を介して所定の直流電圧が抵抗24に出力さ
れる。帰還回路７は出力電圧Ｖｏｕｔを安定化させるた
めに、誤差増幅器10にて出力電圧検出回路８からの検出
信号と基準電源９からの基準電圧とを比較して、この比
較結果に応じたパルス幅の駆動信号を制御回路14からト
ランジスタ４に供給する。この際、補助電源回路23から
出力される直流電圧は、抵抗24を介してバイアス電圧と
して抵抗11，21の接続点に印加されるが、抵抗24により
この抵抗11，21の接続点に流れ込む電流は制限されるた
め、出力電圧検出回路８はバイアス電圧Ｖｂの影響を殆
ど受けずに、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して得られる検出
信号を誤差増幅器10の反転入力端子に出力することにな
る。誤差増幅器10には位相補償回路15が接続されてお
り、この位相補償回路15によって定常時の異常発振が防
止される。

【００１８】一方、電源投入時などにおいて、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３を急激に起動させる場合、このＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ３から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは零か
ら急に立ち上がる。一方、補助電源回路23は入力電圧Ｖ
ｉｎが所定の電圧レベルに達すると抵抗24に直流電圧を
供給するとともに、帰還回路７を構成する誤差増幅器10
や制御回路14などに所定の動作電圧を供給する。補助電
源回路23からの直流電圧は、抵抗24を介して直ちにバイ
アス電圧Ｖｂとして抵抗11，21の接続点に印加される
が、この時点では、まだ出力電圧Ｖｏｕｔが零の状態の
ため、出力電圧検出回路８によりバイアス電圧Ｖｂを抵
抗11，12ｄで分圧した検出信号が、演算増幅器10の非反
転入力端子に印加される。したがって、出力電圧Ｖｏｕ
ｔが零から急に立ち上がる直前に、演算増幅器10の非反
転入力端子にはバイアス電圧Ｖｂが付加されるため、そ
の後ＤＣ／ＤＣコンバータ３から出力電圧Ｖｏｕｔが急
に出力されても、演算増幅器10は無限大に増幅された信
号を出力する状態に陥いらなくなり、閉ループ内におけ
る制御系の安定化が図られる。

【００１９】以上のように上記実施例によれば、出力電
圧検出回路８からの検出信号が印加される誤差増幅器10
の非反転入力端子に、バイアス電圧Ｖｂを付加するオー
バーシュート防止回路22を設けたことによって、出力電
圧Ｖｏｕｔが零から急に立ち上がる直前に、演算増幅器
10の非反転入力端子にバイアス電圧Ｖｂが印加されるた
め、誤差増幅器10の応答速度を上げた場合においても、
誤差増幅器10のオーバーシュートは起こらなくなり、制
御系の安定化を図ることが可能となる。特に、制御回路
14を構成する制御用ＩＣに起動を遅らせるためのスロー
スタート機能が備えられていない場合、従来は出力電圧
Ｖｏｕｔの立上がり時に異常発振を起こし易かったが、
本実施例におけるオーバーシュート防止回路22を付加す
るだけで、こうした異常発振による不具合を一掃するこ
とができる。

【００２０】また、本実施例では請求項２に対応して、
オーバーシュート防止回路22が所定の出力電圧を出力す
る電力供給源たる補助電源回路23と、この補助電源回路
23の出力側に接続された電流制限用抵抗24とからなるも
のであるため、補助電源回路23と抵抗との直列接続によ
り簡単にオーバーシュート防止回路22を構成できるとい
う利点がある。さらに、本実施例では請求項３に対応し
て、帰還回路７を構成する誤差増幅器10や制御回路14な
どに所定の動作電圧を供給する既存の補助電源回路23に
着目し、この補助電源回路23をオーバーシュート防止回
路22の電力供給源として用いているため、従来の一般的
なスイッチング電源装置に抵抗24を接続するだけの簡単
な構成で、起動時における誤差増幅器10のオーバーシュ
ートを防止できる。

【００２１】また、本実施例は請求項４に対応して、出
力電圧検出回路８と出力電圧Ｖｏｕｔライン間に抵抗21
を挿入接続するとともに、帰還回路７の各部に所定の動
作電圧を供給する補助電源回路23の出力側に電流制限用
抵抗24を接続し、この電流制限用抵抗24と前記補助電源
回路23とからなるオーバーシュート防止回路22の出力端
を出力電圧検出回路８と抵抗21との接続点に接続してい
る。つまり、帰還ループに抵抗21が挿入接続された構成
を有するため、オーバーシュート防止回路22を接続して
も、閉ループ内における出力安定度が低下しないという
利点がある。

【００２２】次に、本発明の第２実施例を図２に基づき
説明する。図１に示す第１実施例と異なる点は、抵抗21
に代わりダイオード31がカソードを出力電圧Ｖｏｕｔラ
インに接続して設けられていることにあり、他の構成は
図１と全く同一である。すなわち、本実施例では、請求
項５に対応して、出力電圧検出回路８と出力電圧Ｖｏｕ
ｔライン間にダイオード31を挿入接続するとともに、帰
還回路７の各部に所定の動作電圧を供給する補助電源回
路23の出力側に電流制限用抵抗24を接続し、この電流制
限用抵抗24と前記補助電源回路23とからなるオーバーシ
ュート防止回路22の出力端を出力電圧検出回路８とダイ
オード31との接続点に接続している。したがって、この
場合には、電源を遮断するなどして出力電圧Ｖｏｕｔが
オフ状態になった時に、バイアス電圧Ｖｂがダイオード
31により遮断されるため、出力端子６側に不用な電圧が
発生しないという利点がある。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実
施が可能である。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に記載のスイッチング電源装置
は、直流入力電圧をスイッチング素子によりスイッチン
グして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバータ
と、前記出力電圧を安定化するための帰還回路とからな
り、前記帰還回路は前記出力電圧を検出する出力電圧検
出回路と、この出力電圧検出回路からの検出信号と基準
電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイッチング電
源装置において、前記出力電圧検出回路からの検出信号
が印加される前記誤差増幅器の入力端子にバイアス電圧
を付加するオーバーシュート防止回路を設けたものであ
り、いかなる動作条件においても、誤差増幅器のオーバ
ーシュートを防止して制御系の安定化を図ることができ
る。

【００２５】また、請求項２に記載のスイッチング電源
装置は、前記オーバーシュート防止回路が所定の出力電
圧を出力する電力供給源の出力側に電流制限用抵抗を接
続してなるものであり、簡単な構成により、いかなる動
作条件においても、誤差増幅器のオーバーシュートを防
止して制御系の安定化を図ることができる。

【００２６】また、請求項３に記載のスイッチング電源
装置は、前記電力供給源が前記帰還回路の各部に所定の
動作電圧を供給する補助電源回路からなるものであり、
簡単な構成により、いかなる動作条件においても、誤差
増幅器のオーバーシュートを防止して制御系の安定化を
図ることができる。

【００２７】また、請求項４に記載のスイッチング電源
装置は、直流入力電圧をスイッチング素子によりスイッ
チングして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバ
ータと、前記出力電圧を安定化するための帰還回路とか
らなり、前記帰還回路は前記出力電圧ラインと接地ライ
ン間に挿入接続された前記出力電圧を検出する出力電圧
検出回路と、この出力電圧検出回路からの検出信号と基
準電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイッチング
電源装置において、前記出力電圧検出回路と前記出力電
圧ライン間に抵抗を挿入接続するとともに、前記帰還回
路の各部に所定の動作電圧を供給する補助電源回路の出
力側に電流制限用抵抗を接続し、この電流制限用抵抗と
前記補助電源回路とからなるオーバーシュート防止回路
の出力端を前記出力電圧検出回路と前記抵抗との接続点
に接続したものであり、オーバーシュート防止回路を接
続した場合においても、閉ループ内における出力安定度
が低下しない。

【００２８】また、請求項５に記載のスイッチング電源
装置は、直流入力電圧をスイッチング素子によりスイッ
チングして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバ
ータと、前記出力電圧を安定化するための帰還回路とか
らなり、前記帰還回路は前記出力電圧ラインと接地ライ
ン間に挿入接続された前記出力電圧を検出する出力電圧
検出回路と、この出力電圧検出回路からの検出信号と基
準電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイッチング
電源装置において、前記出力電圧検出回路と前記出力電
圧ライン間にダイオードを挿入接続するとともに、前記
帰還回路の各部に所定の動作電圧を供給する補助電源回
路の出力側に電流制限用抵抗を接続し、この電流制限用
抵抗と前記補助電源回路とからなるオーバーシュート防
止回路の出力端を前記出力電圧検出回路と前記ダイオー
ドとの接続点に接続したものであり、オーバーシュート
防止回路を接続した場合においても、出力端子側に不用
な電圧が発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路構成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す回路構成図である。

【図３】従来例を示す回路構成図である。

【符号の説明】

３ ＤＣ／ＤＣコンバータ ４ トランジスタ（スイッチング素子） ７ 帰還回路 ８ 出力電圧検出回路 10 誤差増幅器 21 抵抗 22 オーバーシュート防止回路 23 補助電源 24 電流制限用抵抗 25 電力変換回路 31 ダイオード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流入力電圧をスイッチング素子により
   スイッチングして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣ
   コンバータと、前記出力電圧を安定化するための帰還回
   路とからなり、前記帰還回路は前記出力電圧を検出する
   出力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路からの検出
   信号と基準電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイ
   ッチング電源装置において、前記出力電圧検出回路から
   の検出信号が印加される前記誤差増幅器の入力端子にバ
   イアス電圧を付加するオーバーシュート防止回路を設け
   たことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 前記オーバーシュート防止回路は所定の
   出力電圧を出力する電力供給源の出力側に電流制限用抵
   抗を接続してなるものであることを特徴とする請求項１
   に記載のスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 前記電力供給源は前記帰還回路の各部に
   所定の動作電圧を供給する補助電源回路からなることを
   特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 直流入力電圧をスイッチング素子により
   スイッチングして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣ
   コンバータと、前記出力電圧を安定化するための帰還回
   路とからなり、前記帰還回路は前記出力電圧ラインと接
   地ライン間に挿入接続された前記出力電圧を検出する出
   力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路からの検出信
   号と基準電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイッ
   チング電源装置において、前記出力電圧検出回路と前記
   出力電圧ライン間に抵抗を挿入接続するとともに、前記
   帰還回路の各部に所定の動作電圧を供給する補助電源回
   路の出力側に電流制限用抵抗を接続し、この電流制限用
   抵抗と前記補助電源回路とからなるオーバーシュート防
   止回路の出力端を前記出力電圧検出回路と前記抵抗との
   接続点に接続したことを特徴とするスイッチング電源装
   置。
5. 【請求項５】 直流入力電圧をスイッチング素子により
   スイッチングして所定の直流出力電圧を得るＤＣ／ＤＣ
   コンバータと、前記出力電圧を安定化するための帰還回
   路とからなり、前記帰還回路は前記出力電圧ラインと接
   地ライン間に挿入接続された前記出力電圧を検出する出
   力電圧検出回路と、この出力電圧検出回路からの検出信
   号と基準電圧とを比較する誤差増幅器とを備えたスイッ
   チング電源装置において、前記出力電圧検出回路と前記
   出力電圧ライン間にダイオードを挿入接続するととも
   に、前記帰還回路の各部に所定の動作電圧を供給する補
   助電源回路の出力側に電流制限用抵抗を接続し、この電
   流制限用抵抗と前記補助電源回路とからなるオーバーシ
   ュート防止回路の出力端を前記出力電圧検出回路と前記
   ダイオードとの接続点に接続したことを特徴とするスイ
   ッチング電源装置。