JPH0947020A - Dc−dc変換器の突入電流制御回路 - Google Patents

Dc−dc変換器の突入電流制御回路

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JPH0947020A
JPH0947020A JP18901795A JP18901795A JPH0947020A JP H0947020 A JPH0947020 A JP H0947020A JP 18901795 A JP18901795 A JP 18901795A JP 18901795 A JP18901795 A JP 18901795A JP H0947020 A JPH0947020 A JP H0947020A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EMI対策のためにスイッチング周波数を低
く押さえた場合でも突入電流制御が確実に行える回路を
提供すること。 【解決手段】 センタータップが直流電源Vccと接続さ
れた一次巻線を有し、この一次巻線の一方の巻線N11
コモン側に接続された第1のスイッチング素子Q1と、
この一次巻線の他方の巻線N12のコモン側に接続された
第2のスイッチング素子Q2と、これらスイッチング素
子をプッシュプル形式で駆動する制御回路10と、セン
タータップが二次側コモンと接続された二次巻線N21,
22と、この二次巻線の両端とそれぞれアノード端子が
接続されたダイオードD1,D2と、これらダイオード
のカソード端子が突き合わせて接続された出力コンデン
サCを有するDC−DC変換器において、前記制御回路
は、前記第1及び第2のスイッチング素子のスイッチン
グ動作開始時において、デューティー比を逐次増大させ
て前記出力コンデンサに充電してゆくことを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDC−DC変換器の電源
投入時に発生する突入電流を制限する回路に掛り、特に
比較的低いスイッチング周波数に好適な改良に関する。
【0002】
【従来の技術】工業用の制御装置においては、アナログ
信号を絶縁して入力する装置としてDC−DC変換器が
用いられている。このようなDC−DC変換器として、
例えば本出願人の提案にかかる実開平2−118483
号公報に開示されているような回路が知られている。従
来は、電源投入時にトランスの二次側に設けられたコン
デンサを充電するために大電流の流れる現象(突入電
流)を防止するため、スイッチング電源をオンオフする
パルス数制御により、ソフトスタート機能を実現してい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなパ
ルス数制御によるソフトスタート機能を実現するには、
スイッチング周波数が例えば1MHzというように高周
波数が必要である。他方、スイッチング周波数が高くな
るとEMI(電磁ノイズ)対策のためのシールド材等が
必要となるので、トランス単体でもEMI対策に対処で
きるように、スイッチング周波数を低下させる場合があ
る。すると、今度はパルス数制御ではソフトスタート機
能が十分に発揮できなくなるという課題があった。本発
明はこのような課題を解決したもので、EMI対策のた
めにスイッチング周波数を低く押さえた場合でも突入電
流制御が確実に行える回路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】上記の目的を達成する本
発明は、センタータップが直流電源Vccと接続された一
次巻線を有し、この一次巻線の一方の巻線N11のコモン
側に接続された第1のスイッチング素子Q1と、この一
次巻線の他方の巻線N12のコモン側に接続された第2の
スイッチング素子Q2と、これらスイッチング素子をプ
ッシュプル形式で駆動する制御回路10と、センタータ
ップが二次側コモンと接続された二次巻線N21,
22と、この二次巻線の両端とそれぞれアノード端子が接
続されたダイオードD1,D2と、これらダイオードの
カソード端子が突き合わせて接続された出力コンデンサ
Cを有するDC−DC変換器において、前記制御回路
は、前記第1及び第2のスイッチング素子のスイッチン
グ動作開始時において、デューティー比を逐次増大させ
て前記出力コンデンサに充電してゆくことを特徴として
いる。
【0005】
【作用】本発明の構成によれば、起動時には出力コンデ
ンサに充電する必要があるため、第一及び第二のスイッ
チング素子のオンオフ制御をする制御回路に、デューテ
ィー比を逐次増大させる制御を実行させている。これに
より、出力コンデンサへの充電が緩慢に行われ、突入電
流の発生が防止される。従って、スイッチング周波数を
低くしても、突入電流の発生を防止できる。
【0006】
【実施例】以下図面を用いて、本発明を説明する。図1
は本発明の一実施例を示す回路図である。図において、
一次巻線N11,N12は、センタータップが直流電源Vcc
と接続されたもので、一方の巻線N11のコモン側は第1
のスイッチング素子Q1と接続され、他方の巻線N12
コモン側は第2のスイッチング素子Q2接続されてい
る。これらスイッチング素子Q1,Q2としてはFET
やトランジスタが用いられ、制御回路10によりプッシ
ュプル形式で駆動される。二次巻線N21,22は、セン
タータップが二次側コモンと接続されたもので、この二
次巻線の両端はそれぞれダイオードD1,D2のアノー
ド端子と接続されている。これらダイオードD1,D2
のカソード端子は突き合わせて出力コンデンサCと接続
され、負荷に出力電圧Voを出力している。
【0007】制御回路10は、第1及び第2のスイッチ
ング素子Q1,Q2のスイッチング動作開始時におい
て、デューティー比を逐次増大させて出力コンデンサC
に充電してゆくものである。詳細な回路構成は次の通り
である。カウンタCNTは、クロック信号CLKを入力
して2の巾条(2n)を計数するもので、ここでは0〜1
5の16個をカウントする。第一のコンパレータCMP
1は、カウンタCNTの計数信号の最上位ビットがリセ
ットされているか比較するもので、ここでは”0”を用
いてFETのオン設定をしている。第二のコンパレータ
CMP2は、カウンタCLKの計数信号の最上位ビット
がセットされているか比較するもので、ここでは”8”
を用いてFETのオン設定をしている。第三のコンパレ
ータCMP3は、カウンタCLKの総計数値の半数未満
の信号値(0,1,・・・,2n-1−1)を逐次増大して発生する
もので、ここでは0〜7を逐次発生する。
【0008】第一のフリップフロップFF1は、第一及
び第三のコンパレータCMP1,3の出力信号を入力し
て第1のスイッチング素子Q1を駆動する回路である。
第2のフリップフロップFF2は、第二及び第三のコン
パレータCMP2,3の出力信号を入力して第2のスイ
ッチング素子Q2を駆動する回路である。第一のフリッ
プフロップFF1の動作について説明すると、第一のコ
ンパレータCMP1のL出力でフリップフロップFF1
の出力信号がLからHに切り替わり、第三のコンパレー
タCMP3のL出力でHからLに切り替わる論理構造に
なっている。第二のフリップフロップFF2の動作も同
様であって、第二のコンパレータCMP2のL出力でフ
リップフロップFF2の出力信号がLからHに切り替わ
り、第三のコンパレータCMP3のL出力でHからLに
切り替わる。
【0009】図2は第三のコンパレータCMP3に送ら
れるドライブパターン設定の説明図で、(A)〜(H)
はそれぞれW7〜W0に対応している。ここでは、クロ
ック信号CLKの周波数として250kHzを採用して
いるので、基本周期T1は4μSとなっている。第1の
スイッチング素子Q1は基本周期T1前半の2μSの間
にオンするものであり、第2のスイッチング素子Q2は
基本周期T1後半の2μSの間にオンするものである。
ドライブパターン設定Wi(0≦i≦7)は、オン時間
をT2xi/8とするもので、W7の場合でも休止時間
T2/8(スキュー)を確保して、第1及び第2のスイ
ッチング素子Q1,Q2が同時にオンするのを防止して
いる。W0は第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q
2を同時にオフ状態に維持するもので、W1に以降する
ことでスタート時刻を定めることができる。
【0010】図3はドライブパターン設定の移行状態を
説明する図である。ステップ時間τは、単一のドライブ
パターン設定Wi(0≦i≦7)の継続時間であり、こ
のτは例えば1mSに選定する。ここでは、W0→W1
→・・・→W7と順次スイッチング素子のオン時間を長く
することで、デューティ比を高めている。
【0011】図4は図1の装置の動作を説明する波形図
である。(A)はカウンタCNTの出力信号で、BIT
0は20の桁に相当する最下位ビット、BIT1は21
桁、BIT2は22の桁、BIT3は23の桁で、ここで
の最上位ビットとなっている。クロック信号CLKを計
数して0〜15までを循環的に出力している。(B)は
コンパレータCMP1の出力信号で、カウンタCNTの
出力信号がFETのオン設定値信号”0”と一致したと
き、Lを出力する。(C)はコンパレータCMP2の出
力信号で、カウンタCNTの出力信号がFETのオン設
定値信号”8”と一致したとき、Lを出力する。(D)
はコンパレータCMP3の出力信号で、カウンタCNT
の出力信号の下3桁がドライブパターン設定Wi(0≦
i≦7)の”i“と一致したとき、Lを出力する。
(E)はスイッチング素子Q1の駆動信号で、BIT3
がLの区間であって、ドライブパターン設定Wi(0≦
i≦7)に対応する期間オン(H)となる。(F)はス
イッチング素子Q2の駆動信号で、BIT3がHの区間
であって、ドライブパターン設定Wi(0≦i≦7)に
対応する期間オン(H)となる。
【0012】図5は本発明の他の実施例を示す構成ブロ
ック図である。ここでは、ドライブパルス幅を変えて出
力電圧を変化させる用途に適合させている。ドライブパ
ターン設定部20は、ドライブパターン設定器22と従
前のコンパレータCMP3を有している。ドライブパタ
ーン設定器22には、クロック信号CLKと、ドライブ
パターン設定値X(=Wi;0≦i≦7)が入力され、
ドライブパターン設定値Y(=Wi;0≦i≦7)を出
力している。ドライブパターン設定器22は、現在の出
力値Yと入力値Xとを比較し、出力値Yを逐次増減し
て、徐々に入力値Xに一致するように出力値Yを変更し
ている。
【0013】このように構成された装置の動作を次に説
明する。図6は図5の装置の動作説明図である。当初、
時刻T1でドライブパターン設定値XとしてW4を入力
する。すると、ドライブパターン設定器22では、クロ
ック信号CLKを用いてステップ時間τが経過する毎
に、W1→W2→W3→W4と逐次デューティー比を上
昇させる。そして、出力コンデンサCが充電された時刻
T2でドライブパターン設定値XとしてW2を再度設定
する。今度は、ドライブパターン設定器22では、クロ
ック信号CLKを用いてステップ時間τが経過する毎
に、W4→W3→W2と逐次デューティー比を下降させ
て、所望の出力電圧を得ている。
【0014】なお上記実施例においては、制御回路11
0としてコンパレータCMPをフリップフロップFFと
を組み合わせたものを示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、要するに第1及び第2のスイッチン
グ素子を相補的にオンオフ駆動できると共に、そのデュ
ーティ比を可変に制御できるものであればよい。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば制
御回路により第1及び第2のスイッチング素子のスイッ
チング動作開始時において、デューティー比を逐次増大
させて出力コンデンサに充電してゆくので、スイッチン
グ周波数が低くても突入電流の発生を防止できるという
効果がある。また図5の実施例によれば、当初デューテ
ィ比を高くして出力コンデンサを急速に充電し、その後
デューティ比を下げて出力電圧を所望の値にすることも
でき、多様な出力電圧に対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】コンパレータCMP3に送られるドライブパタ
ーン設定の説明図である。
【図3】ドライブパターン設定の移行状態を説明する図
である。
【図4】図1の装置の動作を説明する波形図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す構成ブロック図であ
る。
【図6】図5の装置の動作説明図である。
【符号の説明】
10 制御回路 20 ドライブパターン設定部 C 出力コンデンサ N11,12 一次巻線 N21,22 二次巻線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センタータップが直流電源(Vcc)と接続
    された一次巻線を有し、この一次巻線の一方の巻線(N
    11)のコモン側に接続された第1のスイッチング素子
    (Q1)と、この一次巻線の他方の巻線(N12)のコモ
    ン側に接続された第2のスイッチング素子(Q2)と、
    これらスイッチング素子をプッシュプル形式で駆動する
    制御回路と、 センタータップが二次側コモンと接続された二次巻線
    (N21,22)と、この二次巻線の両端とそれぞれアノ
    ード端子が接続されたダイオード(D1,D2)と、こ
    れらダイオードのカソード端子が突き合わせて接続され
    た出力コンデンサ(C)を有するDC−DC変換器にお
    いて、 前記制御回路は、前記第1及び第2のスイッチング素子
    のスイッチング動作開始時において、デューティー比を
    逐次増大させて前記出力コンデンサに充電してゆくこと
    を特徴とするDC−DC変換器の突入電流制御回路。
  2. 【請求項2】前記制御回路は、クロック信号を入力して
    2の巾条(2n)を計数するカウンタ(CNT)と、この
    カウンタの計数信号の最上位ビットがリセットされてい
    るか比較する第一のコンパレータ(CMP1)と、この
    カウンタの計数信号の最上位ビットがセットされている
    か比較する第二のコンパレータ(CMP2)と、このカ
    ウンタの総計数値の半数未満の信号値(0,1,・・・,2n-1
    −1)を逐次増大して発生する第三のコンパレータ(C
    MP3)と、この第一及び第三のコンパレータの出力信
    号を入力して前記第1のスイッチング素子を駆動する第
    一のフリップフロップ(FF1)と、この第二及び第三
    のコンパレータの出力信号を入力して前記第2のスイッ
    チング素子を駆動する第2のフリップフロップ(FF
    2)を有することを特徴とする請求項1記載のDC−D
    C変換器の突入電流制御回路。
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