JPH10229674A - Dc−dcコンバ−タ - Google Patents

Dc−dcコンバ−タ

Info

Publication number
JPH10229674A
JPH10229674A JP4740497A JP4740497A JPH10229674A JP H10229674 A JPH10229674 A JP H10229674A JP 4740497 A JP4740497 A JP 4740497A JP 4740497 A JP4740497 A JP 4740497A JP H10229674 A JPH10229674 A JP H10229674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
average value
output
overcurrent
reference voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4740497A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Usui
浩 臼井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP4740497A priority Critical patent/JPH10229674A/ja
Publication of JPH10229674A publication Critical patent/JPH10229674A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正常時には一定周波数のPWMパルスでスイ
ッチング素子をオン・オフ制御し、過電流時に電流を制
限するようにパルス幅を制御し、しかる後パルスの平均
値が所定レベルよりも低くなったらスイッチング素子の
オン・オフ周波数を下げるように構成されたDC−DC
コンバータにおいて、過電流におけるパルス幅制御から
周波数制御への切換え時点が電源電圧の変動により変化
し、スイッチング素子が破壊する恐れがあった。 【解決手段】 直流電源1の一端と他端との間にトラン
ス3の1次巻線7とスイッチング素子2の直列回路を接
続する。制御回路17からスイッチング素子2にPWM
パルスを送る。PWMパルスを抵抗18を介してコンデ
ンサ19で平均化する。電源電圧による補正を行うため
に電源1とコンデンサ19との間にツエナーダイオード
60を介して抵抗61を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正常時にはスイッチン
グ素子を一定周波数のPWMパルスでオン・オフ制御
し、過電流時にはオン幅制御した後にオフ幅可変による
可変周波数の制御パルスでスイッチング素子をオン・オ
フ制御する形式のDC−DC(直流−直流)コンバータ
に関する。
【0002】
【従来の技術】DC−DCコンバータとして図1に示す
ものが知られている。このDC−DCコンバータは、整
流平滑回路、電池等から成る非安定の直流電源1の電圧
をオン・オフするためのスイッチング素子2と、スイッ
チング素子2でオン・オフした電圧を出力するためのト
ランス3と、トランス3に接続された整流平滑回路4と
から成る主回路を有し、出力端子5a、5b間に接続さ
れた負荷6に安定化した電力を供給する。
【0003】図1の回路を更に詳細に説明すると、変換
回路を構成するトランス3の1次巻線7とMOSFET
から成るスイッチング素子2との直列回路が電流検出手
段としての抵抗8を介して直流電源1の一端と他端との
間に接続されている。トランス3の2次巻線9と出力端
子5a、5bとの間に接続された整流平滑回路4は、第
1及び第2のダイオード10、11とリアクトル12と
コンデンサ13とから成る。第1のダイオード10は2
次巻線9の一端に接続され、リアクトル12は第1のダ
イオード10と出力端子5aとの間に直列に接続され、
平滑用コンデンサ13はリアクトル12の出力側におい
て出力端子5a、5b間に接続され、第2のダイオード
11はリアクトル12とコンデンサ13とに対して並列
に接続されている。
【0004】スイッチング素子2に並列に周知の部分共
振用コンデンサ14が接続されている。このコンデンサ
14はスイッチング素子2のターンオフ時におけるスイ
ッチング素子2の電圧が急激に立上ることを防止し、電
力損失及びノイズの低減を図るものである。なお、スイ
ッチング素子2はソースがサブストレート(チャネル形
成領域)に接続された絶縁ゲート型(MOS型)電界効
果トランジスタであるので、ソース・ドレイン間にダイ
オード15を内蔵している。
【0005】出力端子5a、5b間の電圧を一定に制御
し、且つ過電流保護を行うために、電圧制御信号形成回
路16、制御回路17、抵抗18、及びコンデンサ19
が設けられている。電圧制御信号形成回路16は、出力
端子5a、5b間に接続された電圧検出抵抗20、21
と、基準電圧源22と、誤差増幅器23と、発光ダイオ
ード24と、フォトトランジスタ25とから成る。誤差
増幅器23の一方の入力端子(正入力端子)は抵抗2
0、21の分圧点に接続され、他方の入力端子(負入力
端子)は基準電圧源22に接続されている。発光ダイオ
ード24は誤差増幅器23の出力端子とコンバータのグ
ランド側出力端子5bとの間に接続されている。従っ
て、発光ダイオード24はコンバータの出力電圧に対応
して発光する。フォトトランジスタ25は発光ダイオー
ド24に光結合されているので、その抵抗値はコンバー
タ出力電圧及び発光ダイオード24の光出力に対して反
比例的に変化する。
【0006】制御回路17は例えば三菱電機株式会社の
集積回路M51995Pを使用して構成することができ
る回路であって、帰還端子FB、電流制御用端子CL
M、グランド端子GND、PWM出力帰還端子VF、P
WMパルス(スイッチ制御パルス)出力端子Vout 等を
有している。制御回路17は実際には更に多くの端子を
有しているが、図1では省略されている。フォトトラン
ジスタ25は帰還端子FBとグランドとの間に接続され
ている。電流制限用端子CLMは電流検出抵抗8の一端
に接続されている。グランド端子GNDは直流電源1の
グランド側端子に接続されている。PWMパルス出力端
子Vout はスイッチング素子2の制御端子(ゲート)に
接続されている。抵抗18とコンデンサ19との直列回
路はPWMパルス出力端子Vout とグランドとの間に接
続され、抵抗18とコンデンサ19との接続点26がP
WM出力帰還端子VFに接続されている。
【0007】図2は図1の制御回路17を模式的又は概
略的に示す。定電圧制御時のPWMパルスの後縁を決定
するための第1の比較器27は、一方(正)の入力端子
と他方(負)の入力端子と出力端子とを有し、出力端子
はPWMパルスを形成するラッチ回路28のリセット端
子Rに接続されている。比較器27の正入力端子とグラ
ンドとの間には三角波発生用コンデンサ29が接続さ
れ、負入力端子は帰還端子FBに接続されている。帰還
端子FBはプルアップ抵抗30を介して電源端子+Vcc
に接続されているので、+Vccの電源電圧を図1のホト
トランジスタ25と抵抗30とで分割した電圧Va が第
1の比較器27の負入力端子の電圧となる。また、比較
器27は図3(A)及び図4(A)に示すように正入力
端子の三角波電圧Vc と負入力端子のホトトランジスタ
25に基づく電圧制御電圧Va とを比較し、図3(B)
及び図4(B)に示すように正入力端子の三角波電圧V
c が負入力端子の電圧Va よりも高い期間に高レベルの
パルスを発生する。これにより、図3(C)に示すPW
Mパルスの後縁が決定され、定電圧制御するようにオン
幅が制御されたPWMパルスを得ることが可能になる。
【0008】図3は正常時の図2の各部の状態を示し、
図4は異常時即ち過電流時の図2の各部の状態を示す。
コンデンサ29の充放電によって三角波電圧Vc を得る
ために、コンデンサ29の一端は充電用スイッチ31と
定電流源回路32を介して電源端子+Vccに接続され、
コンデンサ29の他端はグランドに接続され、またコン
デンサ29に並列に放電用スイッチ33を介して可変抵
抗素子としてのトランジスタ34が接続され、更にスイ
ッチ31、33のオン・オフ制御回路35が設けられて
いる。オン・オフ制御回路35は、三角波下限検出比較
器36と、三角波上限検出比較器37と、下限基準電圧
V1 を発生する下限基準電圧源38と、上限基準電圧源
V2 を発生する上限基準電圧源39と、フリップフロッ
プ40とから成る。下限検出比較器36の負入力端子及
び上限検出比較器37の正入力端子は三角波発生コンデ
ンサ29の一端に接続されている。下限検出比較器36
の正入力端子は下限基準電圧源38に接続され、上限検
出比較器37の負入力端子は上限基準電圧源39に接続
されている。従って、図3(A)及び図4(A)のt0
時点で三角波電圧Vc が下限基準電圧V1 に達すると、
下限検出比較器36の出力は図3(D)及び図4(D)
に示すように高レベルになり、フリップフロップ40が
セットされ、このQ出力が図3(F)及び図4(F)に
示すように高レベルになる。また、図3(A)及び図4
(A)の三角波電圧Vc がt2 時点で上限基準電圧V2
に達すると、上限検出比較器37から図3(E)及び図
4(E)に示すように高レベルのパルスが発生し、フリ
ップフロップ40のリセット端子Rに入力し、フリップ
フロップ40の出力は図3(F)及び図4(F)に示す
ようにt2 時点で低レベルに戻る。フリップフロップ4
0はt4 時点で再びセット状態になる。
【0009】図3(F)及び図4(F)のフリップフロ
ップ40の出力を充放電制御信号として使用するため
に、フリップフロップ40の出力端子は充電用スイッチ
31の制御端子に接続され、またNOT回路41を介し
て放電用スイッチ33の制御端子に接続されている。従
って、図3(F)及び図4(F)のフリップフロップ4
0の出力が高レベルの期間t0 〜t2 に充電用スイッチ
31がオンになり、コンデンサ29が充電され、またフ
リップフロップ40の出力が低レベルの期間(t2 〜t
4 )に放電用スイッチ33がオンになり、コンデンサ2
9の電荷がトランジスタ34を介して放電される。な
お、NOT回路41を省いてフリップフロップの位相反
転出力(負出力)で放電用スイッチ33を制御すること
ができる。
【0010】ラッチ回路28によるPWMパルス(スイ
ッチ制御パルス)の形成は、正常時と異常時で異なる。
正常時には、図3(C)から明らかなようにt0 〜t1
期間でパルスを発生する。このパルスを形成するために
ラッチ回路28のセット端子Sは下限検出比較器35の
出力端子に接続され、リセット端子RはOR回路を形成
するダイオードD1 を介してオン幅制御比較器27の出
力端子に接続されている。この結果、正常時にはラッチ
回路28が図3(D)の比較器36の出力をt0 時点で
保持し、図3(B)に示す比較器27の出力パルスの前
縁t1 でリセットされ、図3(C)に示すPWMパルス
が得られる。ラッチ回路28の出力端子は駆動回路52
を介してPWMパルス出力端子Vout に接続されてい
る。出力端子Vout は図1に示すようにスイッチング素
子2の制御端子(ゲート)に接続されているので、スイ
ッチング素子2の制御端子には図3(C)又は図4
(C)に示すPWMパルスの発生期間に対応して実質的
に一定の電圧が印加される。
【0011】過電流時即ち異常時の制御を行うために、
過電流検出比較器42、過電流検出用基準電圧源43、
PWMパルス平均値検出用比較器44、PWMパルス平
均値検出用基準電圧源45、ANDゲート46、リセッ
ト信号形成回路47、フリップフロップ48、スイッチ
49、及び増幅器50が設けられている。過電流検出比
較器42の正入力端子は電流検出端子CLMに接続さ
れ、その負入力端子は0.2Vの過電流検出用基準電圧
源43に接続されている。図1の電流検出抵抗8からは
スイッチング素子2のオン期間(例えばt0 〜t1 、又
はt0 〜t1 ′)に対応して図3(G)又は図4(G)
に示す電流検出電圧が得られる。即ち、トランス3の1
次巻線7はインダクタンス成分を有するので、スイッチ
ング素子2の電流は時間と共に傾斜を有して増大する。
正常時には、図3(G)に示すように電流検出電圧が基
準電圧源43の電圧値0.2Vに達しないために図3
(H)に示すように過電流検出比較器42の出力は低レ
ベル(0ボルト)に保たれる。一方、異常状態即ち負荷
6の短絡等による過電流状態の時には図4(G)に示す
ように電流検出電圧は0.2Vの基準電圧に達するの
で、過電流検出比較器42から図4(H)に示すように
t1 ′、t5 等で高レベル出力が得られる。なお、負荷
6に流れる電流はリアクトル12の働きによって連続し
た波形を有するものとなるが、この負荷電流は電流検出
抵抗8に流れる電流に対応して変化するので、電流検出
抵抗は等価的に負荷電流を検出していることになる。過
電流検出比較器42の出力端子はOR回路を構成するダ
イオードD2 を介してラッチ回路28のリセット端子R
に接続されている。この結果、図4(H)に示すように
t1 ′で過電流検出パルスが発生すると、これによって
ラッチ回路28がリセットされ、図4(C)のラッチ回
路28の出力即ちPWMパルスは低レベルになる。負荷
7が短絡状態になると、出力電圧が低下するために定電
圧制御系はPWMパルスの幅を広げるような動作にな
り、図4(A)の電圧制御信号Va のレベルが高くな
り、オン幅制御用比較器27の立上り時点t1 は図3
(A)のt1 時点よりも遅れるが、ラッチ回路28は図
4(B)の比較器27の出力に実質的に無関係になり、
図4(H)の過電流検出パルスに応答してt1 ′時点で
リセットされ、t0 〜t1 ′において幅の狭いパルスを
発生する。従って、過電流時には、出力電圧が低いにも
拘らず、PWMパルスの幅が狭められ、過電流からスイ
ッチング素子2及び負荷6等が保護される。
【0012】図2の制御回路17は、過電流状態が発生
したら、まずPWMパルスの幅を狭め、しかる後PWM
パルスの幅が所定値以下になったらPWMパルス(スイ
ッチ制御パルス)の繰返し周波数を下げるように構成さ
れている。PWMパルスの周波数を下げる制御を実行す
るために設けられたPWMパルス平均値検出比較器44
の一方(負)の入力端子はPWMパルス平均値帰還端子
VFに接続され、他方(正)の入力端子は3Vの基準電
圧源45に接続されている。正常時にはPWMパルスの
幅がさほど狭くならないので、この平均値が基準電圧源
45の電圧(3V)よりも高い値に保たれ、比較器44
の出力は図3(I)に示すように低レベル(0V)であ
る。他方、過電流時にはPWMパルスの幅が図4(C)
に示すように制限されるので、PWMパルスの平均値が
低下し、基準電圧源45の電圧(3V)以下になること
がある。もし、PWMパルスの平均値が3V以下になる
と、比較器44の出力は図4(I)に示すように高レベ
ルとなり、これがANDゲート46に入力する。この結
果、図4(H)に示す過電流検出比較器42の出力パル
スがANDゲート46を通過してフリップフロップ48
のセット端子Sに入力する。これにより、フリップフロ
ップ48は、過電流が検出されていると同時にPWMパ
ルスの平均値が所定値以下の時にのみセット状態(第1
の状態)となり、この出力端子Qから図4(J)に示す
高レベル出力が得られる。なお、過電流が検出されてい
ない時及び過電流が検出されてもPWMパルスの平均値
が所定値よりも高い時には、図3(J)に示すようにフ
リップフロップ48の出力は低レベル(0V)である。
フリップフロップ48のリセット端子Rにはリセット回
路47が接続されている。このリセット回路47は例え
ばNOT回路を用いて構成することができ、PWMパル
ス平均値検出比較器44の出力が高レベルから低レベル
に転換した時又は正常動作開始時に同期してリセット信
号を発生する。フリップフロップ48の出力端子はスイ
ッチ49の制御端子に接続されている。スイッチ49は
接点a、bを有し、接点aはフリップフロップ48の出
力が低レベルの時即ち正常時にオンに保持され、接点b
はフリップフロップ48の出力が高レベルの時即ち異常
時にオンになる。接点aには固定の基準電圧源51が接
続されているので、接点aがオンしている正常時にはト
ランジスタ34のベースに固定の基準電圧が抵抗53を
介して印加される。従って、正常時のコンデンサ29の
放電時定数は一定である。正常時には充電時定数(充電
速度)と放電時定数(放電速度)とが一定であるので、
図3(A)に示すように一定の周期で三角波電圧Vc が
発生する。スイッチ49の接点bは増幅器50を介して
PWMパルス平均値帰還端子VFに接続されている。従
って、異常時には、PWMパルス平均値に対して反比例
的関係を有するベース電流がトランジスタ34に流れ、
PWMパルスの平均値が低くなると、トランジスタ34
のベース電流も低下し、トランジスタ34の抵抗値が高
くなり、コンデンサ29の放電時定数が大きくなり、図
4(A)に示すコンデンサ29の電圧Vc の放電区間t
2 〜t4 の傾きが緩くなり、PWMパルス即ちスイッチ
制御パルスの周波数が低下する。異常時におけるコンデ
ンサ29の放電電流はPWMパルス(スイッチ制御パル
ス)の平均値の変化に応じて変化する。過電流時にスイ
ッチ制御パルスの周波数を低下させると、PWMパルス
の幅を極端に狭くすることが不要になり、過電流保護を
確実に達成することができる。即ち、PWMパルスの周
波数が高い状態ではPWMパルスの幅を極端に狭くする
ことに限界があり、過電流保護を確実に達成することが
不可能になることがあるが、周波数を低下させるとPW
Mパルスの幅の制限が緩和され、過電流保護が容易にな
る。なお、本願ではオフ幅を制御したパルス列(スイッ
チ制御パルス)もPWMパルスと呼ぶことにする。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図1及び図
2に示すDC−DCコンバータにおいて、電源1の電圧
Vinが変化すると、PWMパルスの平均値が同じでも負
荷電流が相違し、過電流時にパルス幅制御から周波数制
御に移行するポイントが変化し、過電流保護を十分に達
成することが不可能又は困難になる。以下、これを詳し
く説明する。直流電源1の電圧即ち入力電圧Vinが変化
すると、周波数制御に移行する時点の負荷電流Io が変
化することがある。図5はこれを説明するためのもので
あり、横軸に負荷電流Io 、縦軸に出力電圧Vo が示さ
れている。負荷電流Io1までは図3に示す正常時のPW
M制御が行われ、一定の出力電圧が得られる。しかし、
負荷電流がIo1になると、過電流検出比較器42から過
電流検出出力が得られるためにPWMパルスの幅が狭め
られ、出力電圧Vo は図5のa点からb点に低下する。
今、PWMパルスの平均値がb点で3V以下になると、
比較器44の出力が高レベルになり、周波数制御が開始
され、過電流保護がより確実に達成され、電圧及び電流
はc点に移行し、電流がIo2に抑制される。しかし、部
品等のバラツキにより垂下特性がa点からd点に至るよ
うな特性に変化することがあり、この時にはPWMパル
スの平均値が3Vになる点が低くなり、例えばd点とな
る。このため周波数制御がd点から開始され、垂下特性
線は、a点、d点、e点を結ぶものとなる。この場合、
a点からd点までは周波数一定のパルス幅制御による過
電流抑制であり、d点からe点までは周波数可変の過電
流抑制である。これから明らかなように負荷電流はI03
まで流れ、特に入力電圧Vinが低い時にはd点が更に下
り、大きな負荷電流が流れ、スイッチング素子2の破壊
等が生じる可能性がある。
【0014】そこで、本発明の目的は、過電流時にまず
制御パルスの幅を狭め、その後に制御パルスの周波数を
制御する方式のDC−DCコンバータにおいて、入力電
圧の変動に基づく周波数制御への移行時点の変化を少な
くすることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、直流電源と、制御パル
スに応答して前記直流電源の直流電圧を断続するための
スイッチング素子を含む変換回路と、前記スイッチング
素子の断続に基づいて得られた電圧を整流平滑するため
の出力整流平滑回路と、前記出力整流平滑回路の出力電
圧又はこの出力電圧に対応している電圧を検出して出力
電圧制御信号を形成する出力電圧制御信号形成回路と、
前記スイッチング素子の電流又は前記出力整流平滑回路
に接続された負荷の電流を検出する電流検出手段と、過
電流レベルを示す過電流検出用基準電圧を発生する過電
流検出用基準電圧源と、前記過電流検出用基準電圧と前
記電流検出手段から得られた電流検出電圧とを比較し、
前記電流検出電圧が前記過電流検出用基準電圧以上にな
ったか否かを示す出力を発生する過電流検出比較器と、
前記スイッチング素子をオン・オフするために前記スイ
ッチング素子の制御端子に供給する制御パルスの平均値
を求めるために前記制御パルスの伝送ラインとグランド
との間に抵抗を介して接続された平均値用コンデンサ
と、前記制御パルスの平均値の所定レベルを示す平均値
レベル検出用基準電圧を発生する平均値レベル検出用基
準電圧源と、前記平均値用コンデンサから得られた平均
値と前記平均値レベル検出用基準電圧とを比較し、前記
平均値が前記平均値レベル検出用基準電圧以下になった
か否かを示す出力を発生する平均値検出比較器と、前記
過電流検出比較器から過電流を示す出力が発生していな
い時には、前記出力電圧制御信号形成回路から得られた
前記出力電圧制御信号に応答して前記出力電圧を一定に
制御するための実質的に一定周波数のPWMパルスから
成る制御パルスを形成して前記スイッチング素子をオン
・オフ制御し、前記過電流検出器から過電流を示す出力
が発生した時には、前記電流検出電圧が前記過電流検出
用基準電圧よりも高くなることを制限するように前記制
御パルスの幅を制御し、前記過電流検出器から過電流を
示す出力が得られ且つ前記平均値検出比較器から前記平
均値が前記平均値レベル検出用基準電圧以下であること
を示す出力が得られた時には、前記平均値に基づいて前
記制御パルスの相互間隔を制御するように構成された制
御パルス発生手段とを備えたDC−DCコンバータにお
いて、前記直流電源の一端と前記平均値用コンデンサと
の間に平均値補正用抵抗が接続されていることを特徴と
するDC−DCコンバータに係わるものである。なお、
請求項2に示すように、平均値補正用抵抗にツエナーダ
イオードを直列に接続することが望ましい。また、請求
項3に示すように、スイッチング素子をトランスの1次
巻線に直列に接続し、2次巻線に出力整流平滑回路を接
続したDC−DCコンバータにおいて、3次巻線を設
け、3次巻線の電圧を整流平滑し、これを抵抗を介して
平均値用コンデンサに加えることができる。また、請求
項4に示すように請求項3の抵抗に直列にツエナーダイ
オードを接続することが望ましい。また、請求項5及び
6に示す平均値用コンデンサに可変抵抗回路を接続し、
出力電圧に基づいて抵抗値を制御することができる。
【0016】
【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、直流
電源の電圧の変化に応じて平均値用コンデンサの電圧即
ち制御パルスの平均値が補正される。即ち、電源電圧
(入力電圧)が高くなるに従って制御パルスの幅が狭く
なり、制御パルスの平均値が低下するが、本発明に従っ
て電源電圧又はこれに対応して変化する電圧によって平
均値用コンデンサの電圧を補正すると、電源電圧の変化
に基づく平均値の変化幅が狭くなり、制御パルスの周波
数制御への切換点を安定化させることができ、スイッチ
ング素子等を破壊させるレベルまで電流が増大すること
を防ぐことができる。また、請求項2又は4のようにツ
エナーダイオードを設けると電源電圧の所定値以上の範
囲においてのみ補正を行うことができる。
【0017】
【第1の実施例】次に、図6及び図7を参照して第1の
実施例のDC−DCコンバータを説明する。但し、図6
及び後述する第2及び第3の実施例を示す図8及び図9
において図1と実質的に同一の部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。図6のDC−DCコンバータ
は、図1のDC−DCコンバータにツエナーダイオード
60と抵抗61とを付加した他は図1と同一に構成した
ものである。ツエナーダイオード60と抵抗61との直
列回路は、直流電源1と平均値用コンデンサ19との間
に接続されている。ツエナーダイオード60は電源電圧
1が所定値Vz 以上になった時に導通する。図6の制御
回路17は図2と同様に構成されている。
【0018】図6のDC−DCコンバータの正常時にお
ける制御動作は図1のDC−DCコンバータと同一であ
る。また、過電流時におけるPWMパルスのオン幅の制
限動作及びその後の制御パルス(PWMパルス)の可変
周波数動作も図1のDC−DCコンバータと同一であ
る。図6のDC−DCコンバータにおいて図1のDC−
DCコンバータと異なる点は平均値用コンデンサ19の
電圧Vf と電源電圧Vinとの関係が補正されることであ
る。即ち、図6においては平均値用コンデンサ19が制
御回路17のPWMパルス出力端子Vout の電圧で充電
されるのみでなく、ツエナーダイオード60が導通した
時には電源電圧Vinからツエナーダイオード60の電圧
Vz を差し引いた電圧によっても充電される。図7はこ
れを説明するためのものであって、横軸に電源電圧Vi
n、縦軸にコンデンサ19の電圧Vfが示されている。こ
の図7の特性線Aは図6からツエナーダイオード60及
び抵抗61から成る充電回路を省いた場合のコンデンサ
19の電圧Vf の変化を示し、特性線Bは図6から抵抗
18による充電回路を省いた場合のコンデンサ19の電
圧Vf の変化を示し、破線で示す特性線Cは図6の抵抗
18の充電回路とツエナーダイオード60及び抵抗61
の充電回路との両方を有する場合のコンデンサ19の電
圧Vf の変化を示す。これから明らかなように特性線A
においては、電源電圧Vinが高くなるに従ってPWMパ
ルスの幅が狭くなり、PWMパルスの平均値即ちコンデ
ンサ19の電圧Vf も低下する。一方、特性線Bにおい
ては、電源電圧Vinが高くなるに従ってコンデンサ19
に対する印加電圧が高くなる。特性線Cにおいては、2
つの充電回路でコンデンサ19が充電されるためコンデ
ンサ19の電圧は特性線Aの電圧と特性線Bの電圧との
和になる。従って、制御回路17の平均値帰還端子VF
には特性線Bに従う電圧でバイアスされたPWMパルス
の平均値が入力する。特性線Cは電源電圧Vinの変化に
拘らずほぼ一定である。従って、電源電圧Vinの変動に
よるPWMパルス平均値の変動を補償してPWMパルス
の平均値が図2の基準電圧源45の所定基準電圧(3
V)に達したか否かを比較器44で判定することが可能
になる。本実施例は、特に循環電流を有する共振回路に
おいて、1次側のスイッチング比率が変化しにくい場合
に有効である。
【0019】
【第2の実施例】図8に示す第2の実施例のDC−DC
コンバータは、トランス3に1次及び2次巻線7、9に
電磁結合された3次巻線62と、この3次巻線62の電
圧を整流するダイオード63と、平滑用コンデンサ64
とを設け、第1の実施例と同様な働きを有するツエナー
ダイオード60及び抵抗61の直列回路を平滑用コンデ
ンサ64と平均値用コンデンサ19との間に接続し、こ
の他は図1と同様に構成したものである。3次巻線62
には直流電源1の電圧Vinに比例した電圧が得られるの
で、平均値用コンデンサ19の電圧Vf が第1の実施例
と同様に補正される。従って、第2の実施例は第1の実
施例と同一の作用効果を有する。
【0020】
【第3の実施例】図9に示す第3の実施例のDC−DC
コンバータは、図1の回路に抵抗70、ホトトランジス
タ71、電圧検出用抵抗72、73、基準電圧源74、
誤差増幅器75及び発光ダイオード76を付加した他は
図1と同一に構成したものである。図9において抵抗7
0とホトトランジスタ71の直列回路は平均値用コンデ
ンサ19に並列に接続されている。電圧検出用抵抗7
2、73は出力端子5a、5b間に接続されている。誤
差増幅器75の一方の入力端子は抵抗72、73の分圧
点に接続され、他方の入力端子は基準電圧源74に接続
されている。発光ダイオード76は誤差増幅器75の出
力端子と一方の出力端子5bとの間に接続され且つホト
トランジスタ71に光結合されている。
【0021】図9のDC−DCコンバータにおいては、
誤差増幅器75から出力端子5a、5b、間の電圧に対
して反比例的に変化する誤差信号が得られ、発光ダイオ
ード76は誤差信号に対応した光出力を送出する。ホト
トランジスタ71の抵抗値は発光ダイオード76の光出
力に反比例的に変化する。従って、例えば、出力端子5
a、5bの電圧が直流電源1の電圧Vinが高くなり、こ
れに応じて出力端子5a、5bの電圧も高くなると、ホ
トトランジスタ71の抵抗も高くなり、平均値用コンデ
ンサ19の電圧Vf も高くなる。従って、図9のDC−
DCコンバータにおいても、第1及び第2の実施例と同
様に電源電圧Vinの変化に対応するようにコンデンサ1
9の電圧Vf を補正し、第1及び第2の実施例と同一の
作用効果を得ることができる。
【0022】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 図6、図8及び図9の制御回路17は、図2に
概略的又は模式的に示すように構成されているが、図2
の回路以外の回路に変形することができる。例えば、ス
イッチ31、33、49を半導体スイッチにすること、
放電用トランジスタ34の代りに複数のトランジスタと
抵抗との組み合せによる放電電流制御回路とすること、
ANDゲート46をスイッチに置き換えること、フリッ
プフロップ40、48及びラッチ回路28の代りに、D
タイプのフリップフロップ等を使用した回路を設けるこ
と、比較器27とラッチ回路28の組み合せによってP
WMパルスを形成しないで、比較器27で三角波と誤差
信号(帰還信号)とを比較してPWMパルスを形成する
こと等が可能である。比較器27でPWMパルスを形成
する時には、図3(B)の比較器27の出力の位相反転
信号を電圧制御用PWMパルスとし、過電流保護のため
の制御パルス形成回路は別に設け、電圧制御のためのP
WMパルスと過電流保護のためのパルスとを切換えてス
イッチング素子2に送る。 (2) 出力整流平滑回路4のダイオード11とリアク
トル12とを省き、且つ2次巻線9の極性を図6、図
8、図9と逆にしてリバースタイプ即ちフライバックタ
イプのDC−DCコンバータとすることができる。 (3) 出力電圧を出力端子5a、5bで直接に検出し
ないで、出力端子5a、5bの電圧に対応して電圧が得
られる箇所で検出することができる。例えば、フライバ
ックタイプのDC−DCコンバ−タの場合には図8の3
次巻線62又はこれと同様なもので出力電圧を検出する
ことができる。 (4) 図1において電流検出抵抗8は負荷6の電流に
対応した電流を検出することができるが、この代わりに
負荷6の電流を直接に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のDC−DCコンバータを示す回路図であ
る。
【図2】図1、図6、図8及び図9の制御回路を概略的
に示す回路図である。
【図3】図1、図6、図8及び図9のDC−DCコンバ
ータが正常に動作している時の図2の各部の状態を示す
波形図である。
【図4】図1、図6、図8及び図9のDC−DCコンバ
ータが過電流状態になった時の図2の各部の状態を示す
波形図である。
【図5】図1のDC−DCコンバータの出力電流と出力
電圧の関係を示す図である。
【図6】第1の実施例のDC−DCコンバータを示す回
路図である。
【図7】図6のDC−DCコンバータにおける電源電圧
と平均値用コンデンサの電圧との関係を示す図である。
【図8】第2の実施例のDC−DCコンバータを示す回
路図である。
【図9】第3の実施例のDC−DCコンバータを示す回
路図である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 スイッチング素子 17 制御回路 19 平均値用コンデンサ 60 ツエナーダイオード 61 補正用抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、 制御パルスに応答して前記直流電源の直流電圧を断続す
    るためのスイッチング素子を含む変換回路と、 前記スイッチング素子の断続に基づいて得られた電圧を
    整流平滑するための出力整流平滑回路と、 前記出力整流平滑回路の出力電圧又はこの出力電圧に対
    応している電圧を検出して出力電圧制御信号を形成する
    出力電圧制御信号形成回路と、 前記スイッチング素子の電流又は前記出力整流平滑回路
    に接続された負荷の電流を検出する電流検出手段と、 過電流レベルを示す過電流検出用基準電圧を発生する過
    電流検出用基準電圧源と、 前記過電流検出用基準電圧と前記電流検出手段から得ら
    れた電流検出電圧とを比較し、前記電流検出電圧が前記
    過電流検出用基準電圧以上になったか否かを示す出力を
    発生する過電流検出比較器と、 前記スイッチング素子をオン・オフするために前記スイ
    ッチング素子の制御端子に供給する制御パルスの平均値
    を求めるために前記制御パルスの伝送ラインとグランド
    との間に抵抗を介して接続された平均値用コンデンサ
    と、 前記制御パルスの平均値の所定レベルを示す平均値レベ
    ル検出用基準電圧を発生する平均値レベル検出用基準電
    圧源と、 前記平均値用コンデンサから得られた平均値と前記平均
    値レベル検出用基準電圧とを比較し、前記平均値が前記
    平均値レベル検出用基準電圧以下になったか否かを示す
    出力を発生する平均値検出比較器と、 前記過電流検出比較器から過電流を示す出力が発生して
    いない時には、前記出力電圧制御信号形成回路から得ら
    れた前記出力電圧制御信号に応答して前記出力電圧を一
    定に制御するための実質的に一定周波数のPWMパルス
    から成る制御パルスを形成して前記スイッチング素子を
    オン・オフ制御し、前記過電流検出器から過電流を示す
    出力が発生した時には、前記電流検出電圧が前記過電流
    検出用基準電圧よりも高くなることを制限するように前
    記制御パルスの幅を制御し、前記過電流検出器から過電
    流を示す出力が得られ且つ前記平均値検出比較器から前
    記平均値が前記平均値レベル検出用基準電圧以下である
    ことを示す出力が得られた時には、前記平均値に基づい
    て前記制御パルスの相互間隔を制御するように構成され
    た制御パルス発生手段とを備えたDC−DCコンバータ
    において、 前記直流電源の一端と前記平均値用コンデンサとの間に
    平均値補正用抵抗が接続されていることを特徴とするD
    C−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記直流電源の電圧が所定値以上になっ
    た時に導通するツエナーダイオードが前記平均値補正用
    抵抗に直列に接続されていることを特徴とする請求項1
    記載のDC−DCコンバータ。
  3. 【請求項3】 直流電源と、 前記直流電源の一端と他端との間に接続されたトランス
    の1次巻線とスイッチング素子との直列回路と、 前記トランスの2次巻線に接続された出力整流平滑回路
    と、 前記出力整流平滑回路の出力電圧又はこの出力電圧に対
    応している電圧を検出して出力電圧制御信号を形成する
    出力電圧制御信号形成回路と、 前記スイッチング素子の電流又は前記出力整流平滑回路
    に接続された負荷の電流を検出する電流検出手段と、 過電流レベルを示す過電流検出用基準電圧を発生する過
    電流検出用基準電圧源と、 前記過電流検出用基準電圧と前記電流検出手段から得ら
    れた電流検出電圧とを比較し、前記電流検出電圧が前記
    過電流検出用基準電圧以上になったか否かを示す出力を
    発生する過電流検出比較器と、 前記スイッチング素子をオン・オフするために前記スイ
    ッチング素子の制御端子に供給する制御パルスの平均値
    を求めるために前記制御パルスの伝送ラインとグランド
    との間に抵抗を介して接続された平均値用コンデンサ
    と、 前記制御パルスの平均値の所定レベルを示す平均値レベ
    ル検出用基準電圧を発生する平均値レベル検出用基準電
    圧源と、 前記平均値用コンデンサから得られた平均値と前記平均
    値レベル検出用基準電圧とを比較し、前記平均値が前記
    平均値レベル検出用基準電圧以下になったか否かを示す
    出力を発生する平均値検出比較器と、 前記過電流検出比較器から過電流を示す出力が発生して
    いない時には、前記出力電圧制御信号形成回路から得ら
    れた前記出力電圧制御信号に応答して前記出力電圧を一
    定に制御するための実質的に一定周波数のPWMパルス
    から成る制御パルスを形成して前記スイッチング素子を
    オン・オフ制御し、前記過電流検出器から過電流を示す
    出力が発生した時には、前記電流検出電圧が前記過電流
    検出用基準電圧よりも高くなることを制御するように前
    記制御パルスの幅を制御し、前記過電流検出器から過電
    流を示す出力が得られ且つ前記平均値検出比較器から前
    記平均値が前記平均値レベル検出用基準電圧以下である
    ことを示す出力が得られた時には、前記平均値に基づい
    て前記制御パルスの相互間隔を制御するように構成され
    た制御パルス発生手段とを備えたDC−DCコンバータ
    において、 前記トランスの3次巻線と、 前記3次巻線の電圧を整流平滑するための補正用整流平
    滑回路と、 前記補正用整流平滑回路と前記平均値用コンデンサとの
    間に接続された補正充電用抵抗とを備えていることを特
    徴とするDC−DCコンバータ。
  4. 【請求項4】 前記補正用整流平滑回路の出力電圧が所
    定値以上の時に導通するツエナーダイオードが前記補正
    充電用抵抗に直列に接続されていることを特徴とする請
    求項3記載のDC−DCコンバータ。
  5. 【請求項5】 直流電源と、制御パルスに応答して前記
    直流電源の直流電圧を断続するためのスイッチング素子
    を含む変換回路と、 前記スイッチング素子の断続に基づいて得られた電圧を
    整流平滑するための出力整流平滑回路と、 前記出力整流平滑回路の出力電圧又はこの出力電圧に対
    応している電圧を検出して出力電圧制御信号を形成する
    出力電圧制御信号形成回路と、 前記スイッチング素子の電流又は前記出力整流平滑回路
    に接続された負荷の電流を検出する電流検出手段と、 過電流レベルを示す過電流検出用基準電圧を発生する過
    電流検出用基準電圧源と、 前記過電流検出用基準電圧と前記電流検出手段から得ら
    れた電流検出電圧とを比較し、前記電流検出電圧が前記
    過電流検出用基準電圧以上になったか否かを示す出力を
    発生する過電流検出比較器と、 前記スイッチング素子をオン・オフするために前記スイ
    ッチング素子の制御端子に供給する制御パルスの平均値
    を求めるために前記制御パルスの伝送ラインとグランド
    との間に抵抗を介して接続された平均値用コンデンサ
    と、 前記制御パルスの平均値の所定レベルを示す平均値レベ
    ル検出用基準電圧を発生する平均値レベル検出用基準電
    圧源と、 前記平均値用コンデンサから得られた平均値と前記平均
    値レベル検出用基準電圧とを比較し、前記平均値が前記
    平均値レベル検出用基準電圧以下になったか否かを示す
    出力を発生する平均値検出比較器と、 前記過電流検出比較器から過電流を示す出力が発生して
    いない時には、前記出力電圧制御信号形成回路から得ら
    れた前記出力電圧制御信号に応答して前記出力電圧を一
    定に制御するための実質的に一定周波数のPWMパルス
    から成る制御パルスを形成して前記スイッチング素子を
    オン・オフ制御し、前記過電流検出器から過電流を示す
    出力が発生した時には、前記電流検出電圧が前記過電流
    検出用基準電圧よりも高くなることを制限するように前
    記制御パルスの幅を制御し、前記過電流検出器から過電
    流を示す出力が得られ且つ前記平均値検出比較器から前
    記平均値が前記平均値レベル検出用基準電圧以下である
    ことを示す出力が得られた時には、前記平均値に基づい
    て前記制御パルスの相互間隔を制御するように構成され
    た制御パルス発生手段とを備えたDC−DCコンバータ
    において、 前記平均値用コンデンサに並列に接続された可変抵抗回
    路と、 前記可変抵抗回路の抵抗値を前記出力整流平滑回路の出
    力電圧に比例的に制御する手段とを備えたDC−DCコ
    ンバータ。
  6. 【請求項6】 前記可変抵抗回路は、抵抗とホトトラン
    ジスタの直列回路であり、 前記比例的に制御する手段は、 前記出力整流平滑回路の出力電圧を検出する電圧検出手
    段と、 基準電圧源と、 前記電圧検出手段で検出された検出電圧と前記基準電圧
    源の電圧との差に対応する信号を形成する誤差信号形成
    手段と、 前記出力整流平滑回路の出力電圧に対して反比例的に変
    化する光出力が得られるように前記誤差信号形成手段に
    接続され且つ前記ホトトランジスタに光結合された発光
    ダイオードとから成ることを特徴とする請求項5記載の
    DC−DCコンバータ。
JP4740497A 1997-02-14 1997-02-14 Dc−dcコンバ−タ Pending JPH10229674A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4740497A JPH10229674A (ja) 1997-02-14 1997-02-14 Dc−dcコンバ−タ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4740497A JPH10229674A (ja) 1997-02-14 1997-02-14 Dc−dcコンバ−タ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10229674A true JPH10229674A (ja) 1998-08-25

Family

ID=12774190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4740497A Pending JPH10229674A (ja) 1997-02-14 1997-02-14 Dc−dcコンバ−タ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10229674A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038415B2 (en) 2003-03-10 2006-05-02 Denso Corporation Motor driving device
JP2008206271A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Fuji Electric Device Technology Co Ltd スイッチング電源制御用集積回路およびスイッチング電源装置
JP2010017054A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Nissan Motor Co Ltd フライバック型スイッチング電源
US8040120B2 (en) 2007-10-23 2011-10-18 Sanken Electric Co., Ltd Switching DC-DC converter and oscillator
US8634210B2 (en) 2010-09-03 2014-01-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter including switching frequency control circuit
JP2014220862A (ja) * 2013-05-01 2014-11-20 コーセル株式会社 スイッチング電源装置及びその制御方法
JP2016103879A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 ニチコン株式会社 スイッチング電源装置
CN112684359A (zh) * 2020-12-03 2021-04-20 上汽通用汽车有限公司 电压脉冲隔离保护装置及包括其的电池试验台架

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038415B2 (en) 2003-03-10 2006-05-02 Denso Corporation Motor driving device
JP2008206271A (ja) * 2007-02-19 2008-09-04 Fuji Electric Device Technology Co Ltd スイッチング電源制御用集積回路およびスイッチング電源装置
US8040120B2 (en) 2007-10-23 2011-10-18 Sanken Electric Co., Ltd Switching DC-DC converter and oscillator
JP2010017054A (ja) * 2008-07-07 2010-01-21 Nissan Motor Co Ltd フライバック型スイッチング電源
US8634210B2 (en) 2010-09-03 2014-01-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter including switching frequency control circuit
JP2014220862A (ja) * 2013-05-01 2014-11-20 コーセル株式会社 スイッチング電源装置及びその制御方法
JP2016103879A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 ニチコン株式会社 スイッチング電源装置
CN112684359A (zh) * 2020-12-03 2021-04-20 上汽通用汽车有限公司 电压脉冲隔离保护装置及包括其的电池试验台架
CN112684359B (zh) * 2020-12-03 2024-04-02 上汽通用汽车有限公司 电压脉冲隔离保护装置及包括其的电池试验台架

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7965070B2 (en) Switching power supply with slope compensation circuit and added slope circuit
US7558037B1 (en) Over current protection circuit and method
US20090201705A1 (en) Energy converting apparatus, and semiconductor device and switching control method used therein
JP5641140B2 (ja) スイッチング電源装置の制御回路およびスイッチング電源
US7714556B2 (en) Quick response switching regulator and control method thereof
JP5424442B2 (ja) ダイオード導通デューティ・サイクルを調節する装置
US7787269B2 (en) Switching power supply device
US8427850B2 (en) Switching power supply device with a switching control circuit
WO2004030194A1 (en) Switching mode power supplies
US10630187B2 (en) Switching power supply device and semiconductor device
KR20170105479A (ko) 전원 제어용 반도체 장치
US7612545B2 (en) DC/DC converter
US20100124081A1 (en) Switching power supply
JP2004040856A (ja) スイッチング電源装置
JP5293016B2 (ja) Dc−dcコンバータ
US11703550B2 (en) Resonance voltage attenuation detection circuit, semiconductor device for switching power, and switching power supply
JPH10229674A (ja) Dc−dcコンバ−タ
JP2002051540A (ja) 非絶縁型降圧dc−dcコンバータ
JP2018113811A (ja) スイッチング電源装置
JP6455180B2 (ja) 電源制御用半導体装置
JP7400188B2 (ja) 制御装置
JP2013110943A (ja) Dc/dcコンバータ
JP6810150B2 (ja) スイッチング電源装置および半導体装置
JP4387244B2 (ja) スイッチング電源装置
JP3789362B2 (ja) スイッチング電源装置