JPH07322612A - スイッチモード電源用電流推定回路 - Google Patents
スイッチモード電源用電流推定回路Info
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- JPH07322612A JPH07322612A JP6178096A JP17809694A JPH07322612A JP H07322612 A JPH07322612 A JP H07322612A JP 6178096 A JP6178096 A JP 6178096A JP 17809694 A JP17809694 A JP 17809694A JP H07322612 A JPH07322612 A JP H07322612A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/40—Testing power supplies
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、電源スイッチ電流信号を用いて電
源のDC出力電流信号を正確に測定する回路を提供す
る。 【構成】 スイッチモード電源において、電流が電源ス
イッチを介して流れている間、電源スイッチのスイッチ
電流がローパスフィルタネットワークに接続されてい
る。フィルタネットワークはスイッチ電流が流れていな
い場合には電源スイッチから切り離される。この技術
は、電源スイッチを介する平均電流がその導通状態にあ
る間は、電源の出力電流に等しいか、あるいは平均スイ
ッチ電流と固定した分離変圧器の巻き数比率である出力
電流との間に比例しているかのいずれかである。
源のDC出力電流信号を正確に測定する回路を提供す
る。 【構成】 スイッチモード電源において、電流が電源ス
イッチを介して流れている間、電源スイッチのスイッチ
電流がローパスフィルタネットワークに接続されてい
る。フィルタネットワークはスイッチ電流が流れていな
い場合には電源スイッチから切り離される。この技術
は、電源スイッチを介する平均電流がその導通状態にあ
る間は、電源の出力電流に等しいか、あるいは平均スイ
ッチ電流と固定した分離変圧器の巻き数比率である出力
電流との間に比例しているかのいずれかである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】発明の利用分野 本発明は電源およびその調整に関し、特に電源スイッチ
電流信号を用いて電源のDC出力電流を正確に測定する
手段に関するものである。
電流信号を用いて電源のDC出力電流を正確に測定する
手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決する課題】背景技術 電源の出力電流に関して信号を発生する旧来の方法は、
多くの場合不正確であるか、高価であるか、あるいは過
電力を浪費するかのいずれかを伴うものである。
多くの場合不正確であるか、高価であるか、あるいは過
電力を浪費するかのいずれかを伴うものである。
【0003】上記方法のうちで、電源出力リード線を直
列に(一般的には、出力フィルタ誘導子を直列に)入れ
た小型抵抗器を使用するものがある。この抵抗器の両端
に現れる電圧はその出力電流に正比例する。しかしなが
ら、本方法には不都合な点がある。高電流出力のためか
なりの電力を浪費するという点である。センス抵抗器の
両端に現れる信号が消費電力の減少を目的として小さく
なるならば、実用的なレベルまでその信号を正確に増幅
するために高価で精密なアンプを用いる必要がある。
列に(一般的には、出力フィルタ誘導子を直列に)入れ
た小型抵抗器を使用するものがある。この抵抗器の両端
に現れる電圧はその出力電流に正比例する。しかしなが
ら、本方法には不都合な点がある。高電流出力のためか
なりの電力を浪費するという点である。センス抵抗器の
両端に現れる信号が消費電力の減少を目的として小さく
なるならば、実用的なレベルまでその信号を正確に増幅
するために高価で精密なアンプを用いる必要がある。
【0004】高価なエレクトロニクス、および電力の浪
費という不都合は、分離式スイッチモード電源の出力電
流を電源スイッチ電流信号から推量することによりある
程度克服されるかもしれない。電源スイッチの保護およ
び電源ユニットのダイナミック制御の目的で今までにも
しばしば使われているため、この電源スイッチ電流信号
の使用は好都合である。
費という不都合は、分離式スイッチモード電源の出力電
流を電源スイッチ電流信号から推量することによりある
程度克服されるかもしれない。電源スイッチの保護およ
び電源ユニットのダイナミック制御の目的で今までにも
しばしば使われているため、この電源スイッチ電流信号
の使用は好都合である。
【0005】感知される電源スイッチ電流が逓降変換器
の一次スイッチの電流であるなら、あるいはそのスイッ
チ電流が電流感知変圧器の技術を用いて検出されるなら
ば、電源スイッチを介する電流の直流抵抗測定がセンス
抵抗要素中の電力浪費を減少させるという利点を有して
いる。しかしながら、スイッチ電流を検出することは信
号を変える時間を生じることになり、その平均はたいて
いの場合電源ユニットの入力電流に等しくなるけれど、
その出力電流には相当しない。従って、出力電流はスイ
ッチ電流信号から推量されなければならず、その一般的
な方法は、検出信号にまたがる標準ピーク検出回路を設
置することを含んでいる。しかしこの方法は二つの重大
な誤差原因を有しており、その一つは検出信号のピーク
を検出する点にあり、AC変圧器の磁気電流と出力誘導
子のリプル電流によってエラーが持ち込まれる。もう一
つの誤差原因はピーク検出ダイオードの順方向降下にあ
り、たいていの場合は検出された信号の振幅がほんのわ
ずかなものとなる。電源スイッチ電流信号から出力電流
を推定する、その正確さを向上するために用いられる技
術は、タイミング回路を入れることである。このタイミ
ング回路は、電流が電源スイッチを介して流れている間
隔の中間点を定め、その段階での検出信号をサンプリン
グする。しかしながら、この方法は複雑であり、スイッ
チ伝導の仕事比を本質的に変えて動作する、高周波数で
短周期の電源変換器と連結して使用される場合にタイミ
ング誤差を生じる傾向にある。
の一次スイッチの電流であるなら、あるいはそのスイッ
チ電流が電流感知変圧器の技術を用いて検出されるなら
ば、電源スイッチを介する電流の直流抵抗測定がセンス
抵抗要素中の電力浪費を減少させるという利点を有して
いる。しかしながら、スイッチ電流を検出することは信
号を変える時間を生じることになり、その平均はたいて
いの場合電源ユニットの入力電流に等しくなるけれど、
その出力電流には相当しない。従って、出力電流はスイ
ッチ電流信号から推量されなければならず、その一般的
な方法は、検出信号にまたがる標準ピーク検出回路を設
置することを含んでいる。しかしこの方法は二つの重大
な誤差原因を有しており、その一つは検出信号のピーク
を検出する点にあり、AC変圧器の磁気電流と出力誘導
子のリプル電流によってエラーが持ち込まれる。もう一
つの誤差原因はピーク検出ダイオードの順方向降下にあ
り、たいていの場合は検出された信号の振幅がほんのわ
ずかなものとなる。電源スイッチ電流信号から出力電流
を推定する、その正確さを向上するために用いられる技
術は、タイミング回路を入れることである。このタイミ
ング回路は、電流が電源スイッチを介して流れている間
隔の中間点を定め、その段階での検出信号をサンプリン
グする。しかしながら、この方法は複雑であり、スイッ
チ伝導の仕事比を本質的に変えて動作する、高周波数で
短周期の電源変換器と連結して使用される場合にタイミ
ング誤差を生じる傾向にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明の概要 ここで説明されるスイッチモード電源においては、電流
が電源スイッチを介して流れている間、電源スイッチか
らの電流に比例した電圧信号がローパスフィルタネット
ワークに接続される。このフィルタネットワークは、ス
イッチ電流が流れていない場合に電源スイッチから切り
離される。本技術は、電源スイッチを介して流れる平均
電流がその導通している間は、正確に識別されかつ不変
である比率要因のために電源の出力電流とほぼ比例する
という利点を有している。ここで説明される独特な手段
は、スイッチモード電源変換器の位相のなかの電源スイ
ッチ電流において存在し、重大なエラーを生じる電流が
フィルタリングネットワークにより逆に作用し妨害され
るという特性を有するという利点がある。
が電源スイッチを介して流れている間、電源スイッチか
らの電流に比例した電圧信号がローパスフィルタネット
ワークに接続される。このフィルタネットワークは、ス
イッチ電流が流れていない場合に電源スイッチから切り
離される。本技術は、電源スイッチを介して流れる平均
電流がその導通している間は、正確に識別されかつ不変
である比率要因のために電源の出力電流とほぼ比例する
という利点を有している。ここで説明される独特な手段
は、スイッチモード電源変換器の位相のなかの電源スイ
ッチ電流において存在し、重大なエラーを生じる電流が
フィルタリングネットワークにより逆に作用し妨害され
るという特性を有するという利点がある。
【0007】装置を横断する制御式接続スイッチによ
り、あるいは、電源スイッチを介する電流に相当する電
圧信号を生成するその他の装置により、このフィルタ回
路は断続的に接続される。この接続スイッチは電源スイ
ッチを駆動する電圧信号によりその能力が与えられる。
接続スイッチに印加されるこのゲート電圧信号は、タイ
ミング同期およびその大小の幅において、電源スイッチ
の導通時以前にすでに存在している。
り、あるいは、電源スイッチを介する電流に相当する電
圧信号を生成するその他の装置により、このフィルタ回
路は断続的に接続される。この接続スイッチは電源スイ
ッチを駆動する電圧信号によりその能力が与えられる。
接続スイッチに印加されるこのゲート電圧信号は、タイ
ミング同期およびその大小の幅において、電源スイッチ
の導通時以前にすでに存在している。
【0008】
【実施例】実施例の詳細な説明 図1は分離式バック型変換器の概要を示し、DC電圧源
Vinが入力リード線100および101にまたがって印
加されている。分離変圧器105の一次巻き線104に
おける一方の終端は入力リード線100に接続し、他端
はリセットスイッチ122および電源スイッチ111の
両端に接続している。スイッチとしてFET(電界効果
トランジスタ)半導体装置などが考えられる電源スイッ
チ111は、変圧器105の一次巻き線104を電流セ
ンス抵抗器107に接続する。電源スイッチが導通/非
導通となるようバイアスをかける駆動信号の印加は点線
103により略図で示す。そしてリセットスイッチ12
2は、変圧器105の一次巻き線104をリセットコン
デンサー123に接続している。
Vinが入力リード線100および101にまたがって印
加されている。分離変圧器105の一次巻き線104に
おける一方の終端は入力リード線100に接続し、他端
はリセットスイッチ122および電源スイッチ111の
両端に接続している。スイッチとしてFET(電界効果
トランジスタ)半導体装置などが考えられる電源スイッ
チ111は、変圧器105の一次巻き線104を電流セ
ンス抵抗器107に接続する。電源スイッチが導通/非
導通となるようバイアスをかける駆動信号の印加は点線
103により略図で示す。そしてリセットスイッチ12
2は、変圧器105の一次巻き線104をリセットコン
デンサー123に接続している。
【0009】電源変圧器105の二次巻き線106は、
整流ダイオード131と132を介して出力フィルタ回
路に接続されている。このフィルタは、出力端子117
に直列に入れた誘導子133、および出力端子117と
118との間に分路を置くコンデンサー134から構成
されている。
整流ダイオード131と132を介して出力フィルタ回
路に接続されている。このフィルタは、出力端子117
に直列に入れた誘導子133、および出力端子117と
118との間に分路を置くコンデンサー134から構成
されている。
【0010】図3は図1の変換器の動作波形を示す。i
l で示された波形301は出力フィルタ誘導子133を
介して流れる電流をグラフで表している。電源の平均出
力電流は点線302で示される。電流検出回路はリード
線108および109に接続され、電源スイッチ111
が導通する間に抵抗器107の両端の電圧を検出し、点
線302で示される平均電流レベル<iL >を推量す
る。また、ip で示された波形305は電源変圧器10
5の一次巻き線104を介して流れる電流を示してい
る。
l で示された波形301は出力フィルタ誘導子133を
介して流れる電流をグラフで表している。電源の平均出
力電流は点線302で示される。電流検出回路はリード
線108および109に接続され、電源スイッチ111
が導通する間に抵抗器107の両端の電圧を検出し、点
線302で示される平均電流レベル<iL >を推量す
る。また、ip で示された波形305は電源変圧器10
5の一次巻き線104を介して流れる電流を示してい
る。
【0011】電源変圧器の一次電流は二つの成分を有し
ていると考えられる。図2は図1の電源変圧器105の
等価回路を示しており、この等価回路はLm で示され、
Np回の一次巻き数とNs 回の二次巻き数を用いた理想
の変圧器210の一次巻き線とその分路において接続さ
れた磁気インダクタンス205を有している。この磁気
インダクタンスLm は図3において波形310として示
される電流ilmを有していると考えられる。理想の変圧
器210の一次巻き線は波形307のix で示される電
流を有している。図3において、波形305で示される
電流ip は、理想の変圧器の一次巻き線を介して電流i
x を加算し、Lm を通じて流れる磁気電流ilmの合計に
等しい。そして、変圧器コアリセット回路の特質によ
り、磁気電流ilmはスイッチ111が導通している間に
は平均値を保有していない。また、ix の波形の説明は
以下に示すようになる。電源スイッチ111が導通して
いる間は、出力フィルタ誘導子133からの電流が整流
ダイオード131を介し、理想の変圧器210の二次巻
き線を通して流れを生じるように、理想の変圧器210
の一次巻き線の両端に電圧がかけられる。電源スイッチ
111が導通する間は出力誘導子133を介し、一次変
圧器の巻き数に対する二次変圧器の巻き数の割り当て量
に相当する比率Ns /Np が積算され、理想の変圧器2
10の一次巻き線からの電流が波形301に示す電流i
l と等しくなる。
ていると考えられる。図2は図1の電源変圧器105の
等価回路を示しており、この等価回路はLm で示され、
Np回の一次巻き数とNs 回の二次巻き数を用いた理想
の変圧器210の一次巻き線とその分路において接続さ
れた磁気インダクタンス205を有している。この磁気
インダクタンスLm は図3において波形310として示
される電流ilmを有していると考えられる。理想の変圧
器210の一次巻き線は波形307のix で示される電
流を有している。図3において、波形305で示される
電流ip は、理想の変圧器の一次巻き線を介して電流i
x を加算し、Lm を通じて流れる磁気電流ilmの合計に
等しい。そして、変圧器コアリセット回路の特質によ
り、磁気電流ilmはスイッチ111が導通している間に
は平均値を保有していない。また、ix の波形の説明は
以下に示すようになる。電源スイッチ111が導通して
いる間は、出力フィルタ誘導子133からの電流が整流
ダイオード131を介し、理想の変圧器210の二次巻
き線を通して流れを生じるように、理想の変圧器210
の一次巻き線の両端に電圧がかけられる。電源スイッチ
111が導通する間は出力誘導子133を介し、一次変
圧器の巻き数に対する二次変圧器の巻き数の割り当て量
に相当する比率Ns /Np が積算され、理想の変圧器2
10の一次巻き線からの電流が波形301に示す電流i
l と等しくなる。
【0012】図3において、iqlで示す波形311は電
源スイッチ111からの電流を示し、スイッチ111が
オフの状態(すなわち、非導通状態)にある時にはゼロ
であり、スイッチ111がオンの状態(すなわち、導通
状態)にある時には変圧器の一次電流ip に等しくな
る。また、図2における波形311の形は電流検出抵抗
器107の両端に現れる電圧波形Vrlの形を表してい
る。一定の比率が抵抗器107の値であるため、この電
圧は電源スイッチ111を介して流れる電流に比例す
る。そしてVg で示される波形317は、電源スイッチ
111の導通時間に対応する波形Vg の正の値でもって
主電源スイッチ111の導通間隔を示している。
源スイッチ111からの電流を示し、スイッチ111が
オフの状態(すなわち、非導通状態)にある時にはゼロ
であり、スイッチ111がオンの状態(すなわち、導通
状態)にある時には変圧器の一次電流ip に等しくな
る。また、図2における波形311の形は電流検出抵抗
器107の両端に現れる電圧波形Vrlの形を表してい
る。一定の比率が抵抗器107の値であるため、この電
圧は電源スイッチ111を介して流れる電流に比例す
る。そしてVg で示される波形317は、電源スイッチ
111の導通時間に対応する波形Vg の正の値でもって
主電源スイッチ111の導通間隔を示している。
【0013】図4に示すように、理想の平均出力電流検
出回路は理想のスイッチ411、抵抗器403およびコ
ンデンサー404からなるローパスフィルタ二ポートネ
ットワーク402から構成されている。図3において波
形Vrlで示されるような断続的なパルス電圧波形は、平
均出力電流検出回路の端子108および109の両端に
割り当てられる。そのパルス電圧波形は電源のスイッチ
装置を介して流れる電流の大きさに比例している。電圧
信号の傾斜部312は、電源において構成された誘導子
や変圧器などの磁気部品の作用に起因する入れ換え電流
に帰す。パルス電流はスイッチ111がオン(すなわ
ち、導通している)である場合のみ電源スイッチ111
を介して流れる。図3において波形317のVg で示さ
れるように、電源スイッチ111を通って電流が流れる
度にパルス電圧は測定可能な量を有し、それゆえ、スイ
ッチ411の導通を制御するのに使用することができ
る。出力端子406および407での電圧は、図1にお
ける回路の出力電流ilfの平均値にほぼ比例するDC電
圧である。その比率定数は固定したものであり、知られ
ている。
出回路は理想のスイッチ411、抵抗器403およびコ
ンデンサー404からなるローパスフィルタ二ポートネ
ットワーク402から構成されている。図3において波
形Vrlで示されるような断続的なパルス電圧波形は、平
均出力電流検出回路の端子108および109の両端に
割り当てられる。そのパルス電圧波形は電源のスイッチ
装置を介して流れる電流の大きさに比例している。電圧
信号の傾斜部312は、電源において構成された誘導子
や変圧器などの磁気部品の作用に起因する入れ換え電流
に帰す。パルス電流はスイッチ111がオン(すなわ
ち、導通している)である場合のみ電源スイッチ111
を介して流れる。図3において波形317のVg で示さ
れるように、電源スイッチ111を通って電流が流れる
度にパルス電圧は測定可能な量を有し、それゆえ、スイ
ッチ411の導通を制御するのに使用することができ
る。出力端子406および407での電圧は、図1にお
ける回路の出力電流ilfの平均値にほぼ比例するDC電
圧である。その比率定数は固定したものであり、知られ
ている。
【0014】あるタイプのスイッチモード電源変換器の
位相として、平均電流検出回路の出力端子両端に現れる
電圧値が、出力フィルタ誘導子を介する平均電流にほぼ
比例することが示される。スイッチ411が開いている
場合、コンデンサー404に流れ込む、あるいはコンデ
ンサー404から流れ出す電流はなく、平均電流検出ネ
ットワークの出力における電圧がこの間中固定された状
態にある。コンデンサー411両端に現れる電圧、平均
電流検出ネットワークにおいて成分を蓄えるエネルギー
のみの状態が、スイッチ411の開いている間は不変の
ままである。それゆえ、スイッチ411が開閉どちらの
状態にある場合にも備えて、スイッチ411が開いてい
る間は端子108および109両端の入力波形を無視す
ることにより、平均電流検出ネットワークの出力端子4
06および407における電圧値が見出される。図5に
おいてVa で示される波形501は、タイムスイッチ4
11が取り外されて開いている間に存在する信号部分と
共に、平均電流検出ネットワークに対する出力信号を示
す。この信号は、図5に示された波形502のVbと波
形503のVc の二つの波形を合わせたものとして考え
られる。波形502のVb はDC信号であり、図1にお
けるセンス抵抗器107の値にタイミングを合わせ、変
圧器の一次巻き数に対する二次巻き数の割合Ns /Np
から導き出される値を比率要因として取るため、その値
は電源の平均出力電流に比例する。波形503のVc は
電源変圧器のAC磁気電流と出力フィルタ誘導子のAC
リプル電流とを合わせたものであり、図1に示されたス
イッチモード電源用のDC成分を含んでいない。
位相として、平均電流検出回路の出力端子両端に現れる
電圧値が、出力フィルタ誘導子を介する平均電流にほぼ
比例することが示される。スイッチ411が開いている
場合、コンデンサー404に流れ込む、あるいはコンデ
ンサー404から流れ出す電流はなく、平均電流検出ネ
ットワークの出力における電圧がこの間中固定された状
態にある。コンデンサー411両端に現れる電圧、平均
電流検出ネットワークにおいて成分を蓄えるエネルギー
のみの状態が、スイッチ411の開いている間は不変の
ままである。それゆえ、スイッチ411が開閉どちらの
状態にある場合にも備えて、スイッチ411が開いてい
る間は端子108および109両端の入力波形を無視す
ることにより、平均電流検出ネットワークの出力端子4
06および407における電圧値が見出される。図5に
おいてVa で示される波形501は、タイムスイッチ4
11が取り外されて開いている間に存在する信号部分と
共に、平均電流検出ネットワークに対する出力信号を示
す。この信号は、図5に示された波形502のVbと波
形503のVc の二つの波形を合わせたものとして考え
られる。波形502のVb はDC信号であり、図1にお
けるセンス抵抗器107の値にタイミングを合わせ、変
圧器の一次巻き数に対する二次巻き数の割合Ns /Np
から導き出される値を比率要因として取るため、その値
は電源の平均出力電流に比例する。波形503のVc は
電源変圧器のAC磁気電流と出力フィルタ誘導子のAC
リプル電流とを合わせたものであり、図1に示されたス
イッチモード電源用のDC成分を含んでいない。
【0015】フィルタ402のローパスネットワークは
線型であるから、平均電流検出ネットワークの出力であ
るコンデンサー両端の電圧のタイムレスポンスが、波形
Vbと波形Vc に対するフィルタネットワークのレスポ
ンスの重なりを考慮することにより見出される。ローパ
スネットワークは、電源の出力電流に比例する電圧であ
る波形Vb のDC値を無視する。特に言及する点は、図
4の平均電流検出ネットワークがコンデンサー404の
インピーダンスと同等のDCインピーダンスを有し、そ
れゆえ平均電流推定にいかなる挿入エラーをも生じない
ということである。フィルター成分抵抗器403とコン
デンサー404が選ばれ、そのためフィルタロールオフ
周波数がAC波形Vc の基礎周波数を十分に下回るなら
ば、平均電流検出ネットワークの出力の電圧に対するこ
の波形の大小付与量は任意に小さくさせられる。それゆ
え、平均電流検出ネットワークの出力における電圧は、
それ自身が電源の平均出力電流に比例する波形Vb の値
にほぼ相当する。
線型であるから、平均電流検出ネットワークの出力であ
るコンデンサー両端の電圧のタイムレスポンスが、波形
Vbと波形Vc に対するフィルタネットワークのレスポ
ンスの重なりを考慮することにより見出される。ローパ
スネットワークは、電源の出力電流に比例する電圧であ
る波形Vb のDC値を無視する。特に言及する点は、図
4の平均電流検出ネットワークがコンデンサー404の
インピーダンスと同等のDCインピーダンスを有し、そ
れゆえ平均電流推定にいかなる挿入エラーをも生じない
ということである。フィルター成分抵抗器403とコン
デンサー404が選ばれ、そのためフィルタロールオフ
周波数がAC波形Vc の基礎周波数を十分に下回るなら
ば、平均電流検出ネットワークの出力の電圧に対するこ
の波形の大小付与量は任意に小さくさせられる。それゆ
え、平均電流検出ネットワークの出力における電圧は、
それ自身が電源の平均出力電流に比例する波形Vb の値
にほぼ相当する。
【0016】図6はFETスイッチ611を用いて平均
電流検出回路の実際的な実行手段を示す。FET装置6
11を用いて図4のスイッチ411に実行手段を提供す
ることは、半導体電圧降下の結果として平均スイッチ電
流検出回路の出力電圧にほぼ誤差のない電圧を加えるス
イッチング構成要素をもたらす。これはピーク検出回路
のダイオードの両端に差し込まれる電位降下とは著しく
違っており、たいていの場合にはスイッチ電流を表す電
圧信号と同等であるとみなされる。図7は平均電流検出
回路の他の実行手段を示し、その回路は抵抗器703、
スイッチ711およびコンデンサー704からなり、ス
イッチ711が抵抗器703をコンデンサー704に接
続している。このように平均電流検出回路を配列するこ
とは、FETスイッチがオンしている際、ゲートを介し
てソースキャパシタンスに流れる電流パルスにより、端
子108および109の間に接続された電流検出手段の
インピーダンスを横切る電圧スパイク(急上昇)の出現
を阻止することになる。図8は平均電流検出回路のさら
に別の実際的な実行手段を示し、そこでスイッチ811
は出力端子808および809をコンデンサー804に
接続している。この実行手段においては、FETスイッ
チ811のオン状態にある抵抗が、コンデンサー804
のキャパシタンスと連結するローパスフィルタネットワ
ークを形成すべく用いられる。
電流検出回路の実際的な実行手段を示す。FET装置6
11を用いて図4のスイッチ411に実行手段を提供す
ることは、半導体電圧降下の結果として平均スイッチ電
流検出回路の出力電圧にほぼ誤差のない電圧を加えるス
イッチング構成要素をもたらす。これはピーク検出回路
のダイオードの両端に差し込まれる電位降下とは著しく
違っており、たいていの場合にはスイッチ電流を表す電
圧信号と同等であるとみなされる。図7は平均電流検出
回路の他の実行手段を示し、その回路は抵抗器703、
スイッチ711およびコンデンサー704からなり、ス
イッチ711が抵抗器703をコンデンサー704に接
続している。このように平均電流検出回路を配列するこ
とは、FETスイッチがオンしている際、ゲートを介し
てソースキャパシタンスに流れる電流パルスにより、端
子108および109の間に接続された電流検出手段の
インピーダンスを横切る電圧スパイク(急上昇)の出現
を阻止することになる。図8は平均電流検出回路のさら
に別の実際的な実行手段を示し、そこでスイッチ811
は出力端子808および809をコンデンサー804に
接続している。この実行手段においては、FETスイッ
チ811のオン状態にある抵抗が、コンデンサー804
のキャパシタンスと連結するローパスフィルタネットワ
ークを形成すべく用いられる。
【0017】図9の概要は平均電流検出回路のさらに他
の実行手段を示し、その回路はNPNトランジスタ91
0およびローパスフィルタ931からなり、抵抗器91
2およびコンデンサー913を有している。この実行手
段は、NPNトランジスタのコレクタ−エミッタ端子に
またがる飽和電圧降下により、誤差条件を有している。
の実行手段を示し、その回路はNPNトランジスタ91
0およびローパスフィルタ931からなり、抵抗器91
2およびコンデンサー913を有している。この実行手
段は、NPNトランジスタのコレクタ−エミッタ端子に
またがる飽和電圧降下により、誤差条件を有している。
【0018】図10は平均電流検出器を含んだ分離式バ
ック型変換器からなる電源回路を示している。FET電
源スイッチを介して流れる電流は、電流感知変圧器90
7、ダイオード915および抵抗器906(電流感知リ
セットネットワークは図示せず)からなる回路によって
検出される。そして抵抗器906両端の電圧は電源スイ
ッチ901を介して流れる電流に比例する。端子916
および917にまたがる電源FETスイッチ901のゲ
ート電圧は、ダイオード914をその分路に入れた抵抗
器943からなるネットワーク922を介してFETス
イッチ911の入力端子923に接続される。このネッ
トワークは、電源FETスイッチ901を介するスイッ
チ電流の出現とまったく同時に、FETスイッチ911
のゲート制御が起こるように調節するが、この電源FE
Tスイッチ911のゲート電圧は装置を介する電流の流
れに正確には一致しない。
ック型変換器からなる電源回路を示している。FET電
源スイッチを介して流れる電流は、電流感知変圧器90
7、ダイオード915および抵抗器906(電流感知リ
セットネットワークは図示せず)からなる回路によって
検出される。そして抵抗器906両端の電圧は電源スイ
ッチ901を介して流れる電流に比例する。端子916
および917にまたがる電源FETスイッチ901のゲ
ート電圧は、ダイオード914をその分路に入れた抵抗
器943からなるネットワーク922を介してFETス
イッチ911の入力端子923に接続される。このネッ
トワークは、電源FETスイッチ901を介するスイッ
チ電流の出現とまったく同時に、FETスイッチ911
のゲート制御が起こるように調節するが、この電源FE
Tスイッチ911のゲート電圧は装置を介する電流の流
れに正確には一致しない。
【0019】電源変圧器の磁気電流(図3におけるilm
)の平均、あるいはそれと等価なものがほぼゼロか、
あるいは平均出力電流にほぼ比例しているかのいずれか
であるような、分離式スイッチモード電源変換器の位相
のために、平均電流検出回路の出力はスイッチモード電
源の平均出力電流を正確に推量するように用いられる。
継続的な導通モードにおいて動作する非分離式バック、
ブースト、およびバック−ブースト誘導位相のために、
平均電流検出回路の出力がスイッチモード電源の平均出
力電流を正確に推量するように用いられる。その他の分
離式スイッチモード電源変換器のためには、半導体残留
偏差電圧の欠如を加算してスイッチ電流信号の作用を均
分する組み合わせが、従来の方法を用いて得られるより
もスイッチモード電源変換器の平均出力電流とより密接
に関係する出力を、平均電流検出回路で容易に生成する
ことを可能にする。
)の平均、あるいはそれと等価なものがほぼゼロか、
あるいは平均出力電流にほぼ比例しているかのいずれか
であるような、分離式スイッチモード電源変換器の位相
のために、平均電流検出回路の出力はスイッチモード電
源の平均出力電流を正確に推量するように用いられる。
継続的な導通モードにおいて動作する非分離式バック、
ブースト、およびバック−ブースト誘導位相のために、
平均電流検出回路の出力がスイッチモード電源の平均出
力電流を正確に推量するように用いられる。その他の分
離式スイッチモード電源変換器のためには、半導体残留
偏差電圧の欠如を加算してスイッチ電流信号の作用を均
分する組み合わせが、従来の方法を用いて得られるより
もスイッチモード電源変換器の平均出力電流とより密接
に関係する出力を、平均電流検出回路で容易に生成する
ことを可能にする。
【0020】図11に示されるように、調整制御は集中
調整制御回路によって達成することができる。調整制御
回路1001は上述した回路により決定される平均電流
を表し、入力1002と1003に供給される入力と、
入力1004と1005での出力電圧に応答する入力と
を受けるべく接続されている。基準電圧は入力リード線
1006に加えられる。電源バイアス、あるいは駆動信
号はリード線1007に供給されると共に、電源スイッ
チの制御入力に、あるいはゲートに供給される。
調整制御回路によって達成することができる。調整制御
回路1001は上述した回路により決定される平均電流
を表し、入力1002と1003に供給される入力と、
入力1004と1005での出力電圧に応答する入力と
を受けるべく接続されている。基準電圧は入力リード線
1006に加えられる。電源バイアス、あるいは駆動信
号はリード線1007に供給されると共に、電源スイッ
チの制御入力に、あるいはゲートに供給される。
【0021】また、調整制御は図12に示されるような
回路によっても達成することができる。平均電流検出回
路の出力にかかる電圧は、端子1010と1011間
で、抵抗器1013を介して増幅器1016の反転入力
に供給される。基準電圧1012は増幅器1016の非
反転入力に加えられる。増幅器1016の出力から反転
入力側にかけて置かれたコンデンサー1014は、増幅
器1016の出力にかかる電圧が下がるような反転積分
器の機能をつくり出し、増幅器1016の反転入力にか
かる電圧が基準電圧1012の値を超えるたび、端子1
017と1011間にかかる電圧を降下させる。この回
路の出力、端子1017と1011間にかかる電圧は、
スイッチモード変換器のデューティサイクルを制御する
のに用いることができ、それゆえ限定的な制御が変換器
の平均出力電流の量を容易に超えることができる。ユニ
ットがある程度の電流レベルで動作している場合に、ダ
イオード1015が増幅器1016の出力を端子101
7から遮断するのに用いられる。
回路によっても達成することができる。平均電流検出回
路の出力にかかる電圧は、端子1010と1011間
で、抵抗器1013を介して増幅器1016の反転入力
に供給される。基準電圧1012は増幅器1016の非
反転入力に加えられる。増幅器1016の出力から反転
入力側にかけて置かれたコンデンサー1014は、増幅
器1016の出力にかかる電圧が下がるような反転積分
器の機能をつくり出し、増幅器1016の反転入力にか
かる電圧が基準電圧1012の値を超えるたび、端子1
017と1011間にかかる電圧を降下させる。この回
路の出力、端子1017と1011間にかかる電圧は、
スイッチモード変換器のデューティサイクルを制御する
のに用いることができ、それゆえ限定的な制御が変換器
の平均出力電流の量を容易に超えることができる。ユニ
ットがある程度の電流レベルで動作している場合に、ダ
イオード1015が増幅器1016の出力を端子101
7から遮断するのに用いられる。
【0022】図13は電源スイッチ119を介して流れ
る電流を検出する代替の手段を示す。端子138および
139は図4の平均電流検出回路の端子108および1
09に接続されている。その接続は、それら端子を電源
スイッチ119の主電流流路の両端に直接据える。図1
に示されるように、この電源スイッチは電源におけるス
イッチ111として接続されていてもよい。この構成に
おいては、FETスイッチ119のオン状態にある抵抗
がFETスイッチを介して電流を電圧信号に変えるのに
用いられる。
る電流を検出する代替の手段を示す。端子138および
139は図4の平均電流検出回路の端子108および1
09に接続されている。その接続は、それら端子を電源
スイッチ119の主電流流路の両端に直接据える。図1
に示されるように、この電源スイッチは電源におけるス
イッチ111として接続されていてもよい。この構成に
おいては、FETスイッチ119のオン状態にある抵抗
がFETスイッチを介して電流を電圧信号に変えるのに
用いられる。
【0023】図14の装置は、オン状態にあると識別さ
れたFETの抵抗を用いることにより、電源スイッチ1
29の電流を検出する。FETスイッチ129の導通端
子はスイッチ121を介して抵抗器128に接続されて
いる。第二のスイッチ121にバイアスを与えることに
より生じる起動は、スイッチ129用のバイアス起動と
同時発生すると共にそのバイアス起動に同調する。そし
て抵抗器128の両端にかかる電圧は電流検出信号とし
て用いられる。
れたFETの抵抗を用いることにより、電源スイッチ1
29の電流を検出する。FETスイッチ129の導通端
子はスイッチ121を介して抵抗器128に接続されて
いる。第二のスイッチ121にバイアスを与えることに
より生じる起動は、スイッチ129用のバイアス起動と
同時発生すると共にそのバイアス起動に同調する。そし
て抵抗器128の両端にかかる電圧は電流検出信号とし
て用いられる。
【図1】分離式バック型スイッチモード電源を示す回路
図である。
図である。
【図2】図1の回路の分離電源変圧器と同等の回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図3】図1の回路の動作波形を示す波形図である。
【図4】本発明の様態を説明する回路図である。
【図5】本発明の動作と関連する波形を示す波形図であ
る。
る。
【図6】本発明の電流検出回路の一実施例を示す回路図
である。
である。
【図7】本発明の電流検出回路の他の一実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図8】本発明の電流検出回路の他の一実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図9】本発明の電流検出回路の他の一実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図10】平均電流検出回路に組み入れられたスイッチ
モード電源の回路図である。
モード電源の回路図である。
【図11】ここで回路用のフィードバック装置を示す説
明図である。
明図である。
【図12】ここで電源回路に印加するのに適した他のフ
ィードバック回路を示す回路図である。
ィードバック回路を示す回路図である。
【図13】電源スイッチにおける検出電流に対して付加
された装置を示す回路図である。
された装置を示す回路図である。
【図14】電源スイッチにおける検出電流に対して付加
された装置を示す回路図である。
された装置を示す回路図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 入力(106,101)および出力(1
17,118)と、入力から出力へのエネルギーの結合
を可能にする電源スイッチ(111)とからなるスイッ
チモード電源用電流推定回路において、 電源スイッチにおいて電流を検出するよう接続された電
流検出手段(107)と、 時間の隔たりに備えて変化を生じることもなくフィルタ
の状態が保持されるローパスフィルタを提供する手段
と、 該ローパスフィルタを前記電流検出手段に接続する第二
のスイッチ(411)と、 電源スイッチの導電力に同調して導電する前記第二のス
イッチにバイアスを断続的に与える手段と、 前記ローパスフィルタの出力から信号にその個々の出力
電流を供給するための手段(406,407)とを有
し、出力における電流を推定することを特徴とするスイ
ッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記電流検出手段が電源スイッ
チと直列接続する抵抗器(107)からなることを特徴
とするスイッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項3】 請求項1に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記ローパスフィルタを提供す
る手段が、前記第二のスイッチとローパスフィルタ機能
の出力を分流する充電蓄積コンデンサー(404)とに
直列接続する抵抗性インピーダンス(403)を有する
ことを特徴とするスイッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項4】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記抵抗性インピーダンスが前
記電流検出手段と前記第二のスイッチ間に接続されるこ
とを特徴とするスイッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項5】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記抵抗性インピーダンスが前
記第二のスイッチと前記充電蓄積コンデンサーとの間に
接続されることを特徴とするスイッチモード電源用電流
推定回路。 - 【請求項6】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記第二のスイッチがFET装
置(611)であることを特徴とするスイッチモード電
源用電流推定回路。 - 【請求項7】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、FET(811)装置がローパ
スフィルタ用前記抵抗性インピーダンスを提供すること
を特徴とするスイッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項8】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記バイアスを断続的に与える
前記手段が並列接続された抵抗器(943)と、前記電
源スイッチの制御電極を前記第二のスイッチの制御電極
に結合するダイオード(904)とを有することを特徴
とするスイッチモード電源用電流推定回路。 - 【請求項9】 請求項3に記載のスイッチモード電源用
電流推定回路において、前記電源スイッチがFET装置
であることを特徴とするスイッチモード電源用電流推定
回路。 - 【請求項10】 請求項3に記載のスイッチモード電源
用電流推定回路において、スイッチモード電源が入力お
よび出力間の電源変圧器(105)と、入力を前記電源
変圧器に定期的に結合するようにバイアスがかけられる
前記電源スイッチとを有することを特徴とするスイッチ
モード電源用電流推定回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/099,781 US5457620A (en) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | Current estimating circuit for switch mode power supply |
US099781 | 1993-07-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07322612A true JPH07322612A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=22276588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6178096A Withdrawn JPH07322612A (ja) | 1993-07-30 | 1994-07-29 | スイッチモード電源用電流推定回路 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5457620A (ja) |
EP (1) | EP0636889B1 (ja) |
JP (1) | JPH07322612A (ja) |
DE (1) | DE69434735T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2013021572A1 (ja) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | パナソニック株式会社 | スイッチング電源装置 |
KR20150073561A (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-01 | 엘지이노텍 주식회사 | 출력 전류 추정 장치 |
Families Citing this family (81)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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