JPH1014217A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH1014217A
JPH1014217A JP8155676A JP15567696A JPH1014217A JP H1014217 A JPH1014217 A JP H1014217A JP 8155676 A JP8155676 A JP 8155676A JP 15567696 A JP15567696 A JP 15567696A JP H1014217 A JPH1014217 A JP H1014217A
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JP
Japan
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circuit
switching
power supply
load
voltage
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JP8155676A
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English (en)
Inventor
Akio Nishida
映雄 西田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽負荷時の効率を改善したスイッチング電源
回路を提供する。 【解決手段】 負荷の大きさに連動するフィードバック
電圧Vfbを、PWM制御用の単安定マルチバイブレー
タ140と、PFM制御用のVCO130に選択的に供
給し、重負荷時にはPWM制御を、軽負荷時にはPFM
制御を行う。 【効果】 軽負荷時にPFM制御を行うことにより、ス
イッチング周波数を低下させて、スイッチング損失を低
減させ、スイッチング電源回路の効率を改善することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源回路では、直流電圧を
スイッチング素子を使って一定の周波数でスイッチング
した後、そのまま平滑化したり、変圧器で電圧変換した
後で整流・平滑化したりして負荷に供給する。この時、
入力電圧や負荷の変動によって出力電圧が変化するのを
補正するために、スイッチングのON時間とOFF時間
の比率(以下、デューティー比と記す)を変えるPWM
(Pulse Width Modulation:パ
ルス幅変調)制御が一般的である。
【0003】理想的なスイッチング電源回路では、スイ
ッチングが切り換え時間ゼロで行われているため、スイ
ッチング素子での損失はゼロである。しかし、実際には
スイッチング時間はゼロではないため、スイッチング素
子のONとOFFが互いに切り換わる時に、スイッチン
グ素子に電圧が加わり、かつ電流も流れるという過渡的
な状態が存在する。この時スイッチング素子内で消費さ
れる電力をスイッチング損失といい、これはスイッチン
グの回数、つまりスイッチング周波数にほぼ比例する。
【0004】スイッチング電源回路では、用途によって
は軽負荷で長時間使用される場合が多い。スイッチング
周波数が一定の場合、軽負荷ではスイッチング損失は少
なくなるが、大幅な低減は望めない。そのため、軽負荷
においてはスイッチング電源回路全体の損失に対するス
イッチング損失の割合が大きく、改善が望まれる。
【0005】軽負荷での効率を向上させるために、軽負
荷時にスイッチング周波数を低くする方法が提案されて
いる。例えば、特開平7−59346号公報では、一定
以下の負荷のときに、スイッチング周波数決定用発振回
路の共振容量を2段階に切り換えることにより、軽負荷
時でのスイッチング周波数を下げている。また、特開平
7−170729号公報でも、一定以下の負荷のとき
に、周波数切り換え回路により発振回路を制御し、スイ
ッチング周波数を少なくとも2段階に切り換えている。
【0006】これらの構成において、負荷電流Iout
とスイッチング周波数fswの関係を図6に示す。図6
で分かるように、軽負荷でスイッチング周波数を段階的
に切り換えることにより、軽負荷時のスイッチング損失
を小さくしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のスイッチング電
源回路では、軽負荷時のスイッチング周波数の切り換え
を、通常のスイッチング周波数から、ある決まった別の
周波数へ段階的に行っている。この場合、スイッチング
損失の改善は固定的で、更なる軽負荷時には効率の低下
が見られる。
【0008】本発明の目的は、軽負荷時の効率をさらに
改善するスイッチング電源回路を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のスイッチング電源回路は、スイッチング信
号のパルス幅を制御するPWM制御回路によって、出力
電圧を一定の値に保つように制御を行うスイッチング電
源回路において、負荷の大きさを検知する回路と、発振
周波数を連続的に変えることのできる発振回路を有し、
前記発振回路は前記PWM制御回路に接続され、軽負荷
時に、負荷の大きさに応じてスイッチング周波数を連続
的に変化させるPFM制御機能を有することを特徴とす
る。
【0010】また、負荷の大きさに連動するフィードバ
ック電圧を発生するフィードバック回路と、スイッチン
グ周波数設定用VCOと、PWM制御用の単安定マルチ
バイブレータと、前記フィードバック電圧を前記VCO
と前記単安定マルチバイブレータとに選択的に供給する
電圧セレクタを有し、前記フィードバック電圧の値に応
じてPWM制御をPFM制御に切り換えることを特徴と
する。
【0011】また、負荷の大きさに連動するフィードバ
ック電圧を発生するフィードバック回路と、スイッチン
グ周波数設定用発振回路と、定電流回路と、PWM制御
用のコントロール回路を有し、前記定電流回路は、前記
発振回路の時定数決定用抵抗接続端子に接続され、前記
フィードバック電圧で、スイッチング周波数を連続的に
変化させるPFM制御を行うことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のスイッチング電源回路の
実施例を図1に示す。図1において、スイッチング電源
回路100は、負荷の大きさを検知するフィードバック
回路110、電圧セレクタ120、スイッチング周波数
を提供し、またPFM(PulseFrequency
Modulation:パルス周波数変調)制御を行
うための発振回路としてのVCO130、PWM制御を
行う単安定マルチバイブレータ140で構成される。こ
のうち電圧セレクタ120は、基準電圧設定用のツェナ
ーダイオード121と直流電源122、及び3個のダイ
オードで構成される。
【0013】フィードバック回路110はスイッチング
電源回路100の出力側に接続され、その出力は電圧セ
レクタ120に接続されている。電圧セレクタ120は
2つの出力を備え、第1の出力はVCO130に、第2
の出力は単安定マルチバイブレータ140に接続されて
いる。VCO130の出力は、単安定マルチバイブレー
タ140に接続されている。単安定マルチバイブレータ
140の出力はスイッチング信号としてスイッチング素
子に接続されている。
【0014】次に回路の動作を説明する。フィードバッ
ク回路110は、負荷電流を監視し、負荷電流の大きさ
に対応するフィードバック電圧Vfbを電圧セレクタ1
20に入力する。
【0015】電圧セレクタ120において、まず、フィ
ードバック電圧Vfbがツェナーダイオード121の降
伏電圧Vo以上の場合、第1の出力の電圧V1は、ツェ
ナーダイオード121の働きによって固定の電圧Voと
なり、第2の出力の電圧V2は、フィードバック電圧V
fbと同じになる。逆に、フィードバック電圧Vfbが
ツェナーダイオード121の降伏電圧Vo以下の場合、
第1の出力の電圧V1はフィードバック電圧Vfbがそ
のまま出力され、第2の出力の電圧V2はツェナーダイ
オード121の降伏電圧Voと同じ値に設定した、固定
の直流電源122の電圧Voとなる。フィードバック電
圧Vfbと、電圧セレクタ120の2つの出力電圧V1
およびV2との関係を図2(a)、(b)に示す。
【0016】VCO130は、電圧セレクタ120から
の出力の電圧V1の変化によって発振周波数を変化させ
る。電圧V1が上がると発振周波数も高くなるように設
定されている。電圧V1は、図2(a)のようになるの
で、フィードバック電圧VfbがVo以上のときは固定
発振を行い、Vo以下のときはフィードバック電圧Vf
bに従って発振周波数が変化する。
【0017】単安定マルチバイブレータ140は、VC
O130の発振周波数に従ってスイッチング信号を出力
する。また、電圧セレクタ120からの第2の出力の電
圧V2に従って、スイッチング信号のデューティー比を
変えるPWM制御を行う。電圧V2は図2(b)のよう
になるので、フィードバック電圧VfbがVo以上のと
きはPWM制御が行われ、Vo以下のときはスイッチン
グ信号のパルスのデューティー比は固定になる。そし
て、この時VCO120の方はフィードバック電圧Vf
bに従って発振周波数が変化するので、スイッチング信
号はPFM制御される。
【0018】以上の構成において、負荷電流Ioutと
スイッチング周波数fswの関係を図3に示す。図3で
分かるように、軽負荷でスイッチング周波数が連続的に
低下し、軽負荷時のスイッチング損失を最小限にしてい
る。
【0019】次に別の実施例を図4に示す。図4におい
て、スイッチング電源回路200は、フィードバック回
路としての負荷電流検知回路210、定電流回路22
0、スイッチング周波数設定用発振回路230、コント
ロール回路240、及び時定数設定用コンデンサ20
1、時定数設定用抵抗202で構成されている。
【0020】負荷電流検知回路210はスイッチング電
源回路の1次側あるいは2次側に接続され、その出力は
定電流回路220に接続される。定電流回路220は、
オペアンプ221、トランジスタ222、ダイオード2
23、抵抗224で構成されている。発振回路230に
は、2つの端子があり、第1の端子はコンデンサ201
を介してグランドに、第2の端子は抵抗202を介して
定電流回路220に接続されている。発振回路230の
出力はコントロール回路240に入力される。コントロ
ール回路240からはスイッチング信号が出力される。
【0021】次に回路の動作を説明する。負荷電流検知
回路210は、スイッチング電源回路の1次側あるいは
2次側に接続され、負荷電流の大きさを検知し、これを
電圧に変換して定電流回路220に入力する。
【0022】定電流回路220は、負荷電流検知回路2
10から入力された電圧に応じた電流を、内部のトラン
ジスタ222に流す。この際、トランジスタ222のコ
レクタ−エミッタ間の抵抗は流れる電流に応じて決ま
る。負荷電流が増加し、負荷電流検知回路からの電圧が
ある程度以上になると、トランジスタ222に流れる電
流は飽和し、一定になる。この結果、トランジスタ22
2のコレクタ−エミッタ間抵抗も一定になる。
【0023】発振回路230は、第1の端子に接続され
たコンデンサ201と、第2の端子に接続された抵抗の
時定数によって、発振周波数が決まる。そして第2の端
子に接続される抵抗は、抵抗202と、定電流回路22
0内のトランジスタ222のコレクタ−エミッタ間抵抗
と、同じく定電流回路220内の抵抗224が、直列に
合成されたものになる。発振回路230の発振信号はコ
ントロール回路240に加えられ、スイッチング信号の
周波数決定に使用される。
【0024】この結果、負荷電流がある程度以上の場合
は、発振回路230の時定数は一定になり、一定の周波
数で発振し、通常のPWM制御が行われる。また、負荷
電流がある程度以下になると、発振回路230の第2端
子に接続される抵抗の値が連続的に変化し、抵抗値の変
化に応じて発振周波数が連続的に変化するようになる。
このため、スイッチングの制御にはPFM制御が行われ
るようになる。
【0025】以上の構成において、負荷電流Ioutと
スイッチング周波数fswの関係を図5に示す。図5で
分かるように、軽負荷でスイッチング周波数が連続的に
低下し、軽負荷時のスイッチング損失を最小限にしてい
る。
【0026】
【発明の効果】本発明のスイッチング電源回路では、軽
負荷時におけるスイッチングの制御方法を、PWM制御
からPFM制御に切り換える。これにより、軽負荷時の
スイッチング損失を低減させ、スイッチング電源回路の
効率を改善する事ができる。
【0027】また、請求項2に示した回路構成では、フ
ィードバック電圧の値に応じてPWM制御、PFM制御
を行うもので、そのための特別な検出装置は必要無く、
最小限のコストで軽負荷時の定損失が実現できる。そし
て、請求項3に示した回路構成では、負荷電流検出装置
を別途必要とするものであるが、この場合、発振回路の
時定数設定部分を変更しただけであるため、従来のPW
M制御ICをそのまま使うことにより簡単に作る事がで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のスイッチング電源回路の回
路図である。
【図2】図1のスイッチング電源回路で、セレクタ回路
の入力と出力の関係を示す特性図である。
【図3】図1のスイッチング電源回路で、負荷電流とス
イッチング周波数との関係を示す特性図である。
【図4】本発明の別の実施例のスイッチング電源回路の
回路図である。
【図5】図4のスイッチング電源回路で、負荷電流とス
イッチング周波数との関係を示す特性図である。
【図6】従来のスイッチング電源回路で、負荷電流と回
路全体の損失、及びスイッチング損失との関係を示す特
性図である。
【符号の説明】
100…スイッチング電源回路 110…フィードバック回路 120…電圧セレクタ 121…ツェナーダイオード 122…直流電源 130…VCO 140…単安定マルチバイブレータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング信号のパルス幅を変えるP
    WM制御回路によって、出力電圧を一定の値に保つよう
    に制御を行うスイッチング電源回路において、 負荷の大きさを検知する回路と、発振周波数を連続的に
    変えることのできる発振回路を有し、前記発振回路は前
    記PWM制御回路に接続され、軽負荷時に負荷の大きさ
    に応じて発振周波数を連続的に変化させるPFM制御機
    能を有することを特徴とする、スイッチング電源回路。
  2. 【請求項2】 負荷の大きさに連動するフィードバック
    電圧を発生するフィードバック回路と、スイッチング周
    波数設定用VCOと、PWM制御用の単安定マルチバイ
    ブレータと、前記フィードバック電圧を前記VCOと前
    記単安定マルチバイブレータとに選択的に供給する電圧
    セレクタを有し、 前記フィードバック電圧の値に応じてPWM制御とPF
    M制御を切り換え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回路。
  3. 【請求項3】 負荷の大きさに連動するフィードバック
    電圧を発生するフィードバック回路と、スイッチング周
    波数設定用発振回路と、定電流回路と、PWM制御用の
    コントロール回路を有し、 前記定電流回路は、前記発振回路の時定数決定用抵抗接
    続端子に接続され、前記フィードバック電圧で、スイッ
    チング周波数を連続的に変化させるPFM制御を行うこ
    とを特徴とする、請求項1に記載のスイッチング電源回
    路。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6394578B1 (en) 1998-09-02 2002-05-28 Canon Kabushiki Kaisha Production process of color filter, liquid crystal display device using the color filter produced by the production process, and ink-jet head
EP1239574A2 (en) * 2001-03-07 2002-09-11 Fujitsu Limited DC-DC converter, power supply circuit, and method for controlling the same
JP2003334168A (ja) * 2003-03-24 2003-11-25 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡装置
JP2004503198A (ja) * 2000-06-30 2004-01-29 パワー・インテグレーションズ・インコーポレーテッド スイッチング・レギュレータの軽負荷時の効率を改善するための方法および装置
JP2004304885A (ja) * 2003-03-28 2004-10-28 Sony Corp スイッチング電源装置
WO2007037033A1 (ja) * 2005-09-27 2007-04-05 Mitsumi Electric Co., Ltd. 電源装置
JP2007135277A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置
WO2012144249A1 (ja) * 2011-04-18 2012-10-26 三菱電機株式会社 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
US8582259B2 (en) 2009-12-09 2013-11-12 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and switching regulator using the device
DE102013109100B4 (de) * 2012-08-31 2021-02-25 Maxim Integrated Products, Inc. Mehrphasige schaltumrichter für den betrieb über weite lastbereiche

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6394578B1 (en) 1998-09-02 2002-05-28 Canon Kabushiki Kaisha Production process of color filter, liquid crystal display device using the color filter produced by the production process, and ink-jet head
JP2010158167A (ja) * 2000-06-30 2010-07-15 Power Integrations Inc スイッチング・レギュレータの軽負荷時の効率を改善するための方法および装置
JP2004503198A (ja) * 2000-06-30 2004-01-29 パワー・インテグレーションズ・インコーポレーテッド スイッチング・レギュレータの軽負荷時の効率を改善するための方法および装置
JP2012217336A (ja) * 2000-06-30 2012-11-08 Power Integrations Inc スイッチング・レギュレータの軽負荷時の効率を改善するための方法および装置
EP1239574A2 (en) * 2001-03-07 2002-09-11 Fujitsu Limited DC-DC converter, power supply circuit, and method for controlling the same
EP1239574A3 (en) * 2001-03-07 2005-06-22 Fujitsu Limited DC-DC converter, power supply circuit, and method for controlling the same
JP2003334168A (ja) * 2003-03-24 2003-11-25 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡装置
JP2004304885A (ja) * 2003-03-28 2004-10-28 Sony Corp スイッチング電源装置
WO2007037033A1 (ja) * 2005-09-27 2007-04-05 Mitsumi Electric Co., Ltd. 電源装置
JP2007135277A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置
US8582259B2 (en) 2009-12-09 2013-11-12 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and switching regulator using the device
US8964343B2 (en) 2009-12-09 2015-02-24 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and switching regulator using the device
WO2012144249A1 (ja) * 2011-04-18 2012-10-26 三菱電機株式会社 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
JP5558631B2 (ja) * 2011-04-18 2014-07-23 三菱電機株式会社 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
JPWO2012144249A1 (ja) * 2011-04-18 2014-07-28 三菱電機株式会社 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
US9787190B2 (en) 2011-04-18 2017-10-10 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device and in-vehicle power supply device equipped with same
DE102013109100B4 (de) * 2012-08-31 2021-02-25 Maxim Integrated Products, Inc. Mehrphasige schaltumrichter für den betrieb über weite lastbereiche

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