JPH11146642A - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JPH11146642A
JPH11146642A JP9303116A JP30311697A JPH11146642A JP H11146642 A JPH11146642 A JP H11146642A JP 9303116 A JP9303116 A JP 9303116A JP 30311697 A JP30311697 A JP 30311697A JP H11146642 A JPH11146642 A JP H11146642A
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converter
power supply
power
voltage
circuit
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JP9303116A
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Inventor
Katsuhiko Shimizu
克彦 清水
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TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backup switching power supply capable of definitely identifying power failure and recovery. SOLUTION: An input circuit 1 converts an alternating current supply voltage Ein into a direct current voltage Vin, and outputs it. A first converter 3 switches a direct current voltage Vin supplied from the input circuit 1, and converts a switch output into a direct current voltage. A second converter 5 makes good use of energy supplied from an storage element 52 to supply a loud L with power during power failure, and makes good use of power supplied from an alternating current power supply e to charge the storage element 52 when power supply is restored. A control circuit 6 detects any failure of the alternating/current power supply e through the terminal voltage Vin of a smoothing capacitor 12, and recovery of power supply through the alternating current supply voltage Ein. The first converter 3 and the second converter 5 are controlled according to the detection signals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
に関し、更に詳しくは、バッテリー等の蓄電素子によっ
てバックアップする機能を有するスイッチング電源に係
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a switching power supply, and more particularly, to a switching power supply having a function of backing up by a storage element such as a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のスイッチング電源としては、従
来より種々のタイプのものが知られている。例えば、特
開平9ー56085号公報は、第1のコンバータに備え
られた変換トランスの二次側にバッテリーでなるバック
アップ素子を有する充放電回路を接続しておき、変換ト
ランスの二次巻線に生じる誘起電圧を利用してバックア
ップ素子を充電し、交流電源電圧の供給が停止したとき
は、バックアップ素子に蓄積されたエネルギを、変換ト
ランスを介することなく、充電回路に備えられたコンバ
ータ回路によって変換し、変換された電力を負荷に供給
する電源装置を開示している。
2. Description of the Related Art Various types of switching power supplies have been conventionally known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-56085 discloses that a charging / discharging circuit having a backup element composed of a battery is connected to a secondary side of a conversion transformer provided in a first converter, and a secondary winding of the conversion transformer is connected to the secondary winding. When the backup element is charged using the induced voltage generated and the supply of the AC power supply is stopped, the energy stored in the backup element is converted by the converter circuit provided in the charging circuit without passing through the conversion transformer. A power supply device that supplies converted power to a load is disclosed.

【0003】特開平8ー275521号公報は、第1の
コンバータを構成する変換トランスの二次巻線に定電流
回路を接続し、定電流回路によりバッテリを充電し、停
電時にはバッテリの充電電圧を、インバータに供給し、
インバータから負荷に電力を供給する電源装置を開示し
ている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-275521 discloses a method in which a constant current circuit is connected to a secondary winding of a conversion transformer constituting a first converter, a battery is charged by the constant current circuit, and the charging voltage of the battery is reduced during a power failure. , Supply to the inverter,
A power supply device for supplying power from an inverter to a load is disclosed.

【0004】特開昭64ー8836号公報は、交流電源
を整流する整流回路の出力側に、蓄電池を接続し、停電
時に蓄電池を電力供給源として用いる無停電電源装置を
開示している。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 64-8836 discloses an uninterruptible power supply device in which a storage battery is connected to the output side of a rectifier circuit for rectifying an AC power supply, and the storage battery is used as a power supply source during a power failure.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のス
イッチング電源では、バックアップ動作に当たり、交流
電源の停電と、復電とを検知しなければならない。従
来、交流電源の停電及び復電検知方法としては、交流電
源電圧から検知する方法と、入力平滑コンデンサの端子
電圧の昇降から検知する方法の2つが知られている。前
者は、負荷の状態に関わらず、一定条件で停電及び復電
が検知できるので、一つの入力系統で、複数の機器を動
作させる場合の停電及び復電の検知に適している。後者
は、停電が発生していても、機器が正常に動作できる範
囲では停電とせずに、機器の動作を継続させる場合に適
している。バッテリによるバックアップを行なうタイプ
のスイッチング電源では、後者の停電及び復電検知方式
が適している。
By the way, in this type of switching power supply, in the backup operation, a power failure of the AC power supply and a power recovery must be detected. 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of detecting a power failure and a restoration of an AC power supply, two methods are known: a method of detecting from a power supply voltage of an AC power supply and a method of detecting from a rise and fall of a terminal voltage of an input smoothing capacitor. The former is suitable for detecting a power failure and a power recovery when a plurality of devices are operated by one input system, because the power failure and the power recovery can be detected under a certain condition regardless of the load state. The latter is suitable for a case where, even if a power failure occurs, the operation of the device is continued without causing a power failure within a range in which the device can operate normally. For a switching power supply of a type that performs backup using a battery, the latter power failure and power recovery detection method is suitable.

【0006】しかし、バッテリバックアップ式スイッチ
ング電源では、回路方式によっては、バックアップ動作
時に負荷に電力を供給すると同時に、入力平滑コンデン
サを充電してしまうことがある。このような場合、停電
であるにもかかわらず、入力平滑コンデンサの端子電圧
が上昇してしまう。このため、入力平滑コンデンサの端
子電圧から停電及び復電を検知する構成では、停電にも
かかわらず、復電と誤認してしまう危険性がある。
However, in a battery backup type switching power supply, depending on the circuit system, power may be supplied to a load at the time of backup operation, and at the same time, an input smoothing capacitor may be charged. In such a case, the terminal voltage of the input smoothing capacitor rises despite the power failure. For this reason, in a configuration in which the power failure and the power recovery are detected from the terminal voltage of the input smoothing capacitor, there is a risk that the power failure may be erroneously recognized despite the power failure.

【0007】本発明の課題は、停電及び復電を明確に識
別できるバックアップ型スイッチング電源を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a backup type switching power supply that can clearly identify a power failure and a power recovery.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係るスイッチング電源は、入力回路と、第
1のコンバータと、第2のコンバータと、制御回路とを
含む。前記入力回路は、整流回路と、平滑用コンデンサ
とを含み、交流入力端子に供給される交流電源電圧を整
流平滑し、直流電圧に変換して出力する。
To solve the above-mentioned problems, a switching power supply according to the present invention includes an input circuit, a first converter, a second converter, and a control circuit. The input circuit includes a rectifier circuit and a smoothing capacitor, rectifies and smoothes an AC power supply voltage supplied to an AC input terminal, converts the AC power supply voltage into a DC voltage, and outputs the DC voltage.

【0009】前記第1のコンバータは、前記入力回路か
ら供給される直流電圧をスイッチングし、スイッチング
出力を、直流電圧に変換して出力する。
The first converter switches a DC voltage supplied from the input circuit, converts a switching output into a DC voltage, and outputs the DC voltage.

【0010】前記第2のコンバータは、前記交流電源が
停電したときは蓄電素子から供給されるエネルギを利用
して、前記第1のコンバータに代わって前記負荷に電力
を供給し、前記交流電源が復電した時は前記交流電源の
エネルギを利用して前記蓄電素子が充電される。
[0010] The second converter supplies power to the load in place of the first converter by using energy supplied from a power storage element when the AC power supply fails, and the AC power supply When power is restored, the storage element is charged using the energy of the AC power supply.

【0011】前記制御回路は、前記交流電源の停電を前
記平滑コンデンサの端子電圧から検知し、復電を前記交
流電源電圧から検知し、その検知信号に基づいて前記第
1のコンバータ及び前記第2のコンバータを制御する交
流電源が供給されている定常動作において、制御回路は
交流電源電圧を検知し、その検知信号に基づく制御信号
を第1のコンバータ及び第2のコンバータに供給して制
御する。このとき、制御回路から第1のコンバータ及び
第2のコンバータに対しては、第1のコンバータが負荷
に電力を供給し、第2のコンバータが充電モードとなる
ような制御動作が加わる。
The control circuit detects a power failure of the AC power supply from a terminal voltage of the smoothing capacitor, detects a power recovery from the AC power supply voltage, and detects the first converter and the second converter based on the detection signal. The control circuit detects the AC power supply voltage and supplies a control signal based on the detection signal to the first converter and the second converter in the steady operation in which the AC power for controlling the converter is supplied. At this time, a control operation is applied from the control circuit to the first converter and the second converter such that the first converter supplies power to the load and the second converter enters the charging mode.

【0012】上記制御動作に基づき、第1のコンバータ
では、入力回路から供給される直流電圧をスイッチング
し、スイッチング出力を、直流電圧に変換して出力す
る。この直流出力電圧が負荷に供給される。第2のコン
バータでは、交流電源のエネルギを利用して前記蓄電素
子が充電される。
Based on the control operation, the first converter switches the DC voltage supplied from the input circuit, converts the switching output into a DC voltage, and outputs the DC voltage. This DC output voltage is supplied to the load. In the second converter, the energy storage element is charged using the energy of the AC power supply.

【0013】次に、交流電源が停電した場合、入力回路
に含まれる平滑コンデンサの端子電圧が低下する。制御
回路は、交流電源の停電を平滑コンデンサの端子電圧か
ら検知し、その検知信号に基づいて第1のコンバータ及
び前記第2のコンバータを制御する。このとき、制御回
路から第2のコンバータに対しては、第2のコンバータ
が、第1のコンバータに代わって、負荷に電力を供給す
るような制御動作が加わる。第2のコンバータでは、交
流電源が停電したときは蓄電素子から供給されるエネル
ギを利用して、第1のコンバータに代わって負荷に電力
が供給される。
Next, when the AC power supply fails, the terminal voltage of the smoothing capacitor included in the input circuit decreases. The control circuit detects a power failure of the AC power supply from the terminal voltage of the smoothing capacitor, and controls the first converter and the second converter based on the detection signal. At this time, a control operation is performed on the second converter from the control circuit such that the second converter supplies power to the load instead of the first converter. In the second converter, power is supplied to the load in place of the first converter using the energy supplied from the power storage element when the AC power supply is interrupted.

【0014】次に、交流電源が復電した場合、制御回路
は、その復電を交流電源電圧から検知し、その検知信号
に基づく制御信号を第1のコンバータ及び第2のコンバ
ータに供給して制御する。このとき、制御回路から第1
のコンバータ及び第2のコンバータに対しては、第1の
コンバータが負荷に電力を供給し、第2のコンバータが
充電モードとなるような制御動作が加わる。
Next, when the AC power supply is restored, the control circuit detects the restoration from the AC power supply voltage, and supplies a control signal based on the detection signal to the first converter and the second converter. Control. At this time, the first
A control operation is performed so that the first converter supplies power to the load and the second converter enters the charging mode.

【0015】上述したように、制御回路は交流電源の停
電を平滑コンデンサの端子電圧から検知し、復電を交流
電源電圧から検知するから、バックアップ動作時に入力
回路を構成する平滑コンデンサを充電するような回路が
構成され、平滑コンデンサの端子電圧が上昇した場合で
あっても、バックアップ動作に伴う平滑コンデンサの端
子電圧上昇を、復電であると誤ることはない。復電と判
断するのは、交流電源電圧が正常になった場合である。
As described above, since the control circuit detects a power failure of the AC power supply from the terminal voltage of the smoothing capacitor and detects a power recovery from the AC power supply voltage, the smoothing capacitor constituting the input circuit is charged during the backup operation. Thus, even if the terminal voltage of the smoothing capacitor rises, a rise in the terminal voltage of the smoothing capacitor caused by the backup operation is not mistaken for power recovery. It is determined that the power is restored when the AC power supply voltage becomes normal.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係るスイッチング
電源の電気回路図である。図示するように、本発明に係
るスイッチング電源は、入力回路1と、第1のコンバー
タ3と、第2のコンバータ5と、制御回路6とを含む。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a switching power supply according to the present invention. As shown, the switching power supply according to the present invention includes an input circuit 1, a first converter 3, a second converter 5, and a control circuit 6.

【0017】入力回路1は、交流入力端子71、72に
供給される交流電源電圧Einを直流電圧Vinに変換
して出力する。図示された入力回路1はダイオードブリ
ッジ等でなる整流回路11と平滑コンデンサ12とを備
えている。
The input circuit 1 converts an AC power supply voltage Ein supplied to the AC input terminals 71 and 72 into a DC voltage Vin and outputs it. The illustrated input circuit 1 includes a rectifier circuit 11 composed of a diode bridge or the like and a smoothing capacitor 12.

【0018】第1のコンバータ3は、変換トランス32
と、スイッチ素子33と、出力回路4とを含んでいる。
変換トランス32は、第1の巻線321及び第2の巻線
322を含む。第1の巻線321は一次巻線を構成し、
入力回路1から直流電圧Vinの供給を受ける。
The first converter 3 includes a conversion transformer 32
, A switch element 33, and an output circuit 4.
The conversion transformer 32 includes a first winding 321 and a second winding 322. The first winding 321 constitutes a primary winding,
A DC voltage Vin is supplied from the input circuit 1.

【0019】スイッチ素子33は、第1の巻線321を
通して供給される直流電圧Vinをスイッチングする。
スイッチ素子33は代表的には電界効果トランジスタ
(FET)で構成されるが、バイポーラトランジスタ
等、他の三端子スイッチ素子であってもよい。スイッチ
素子33の主電極回路は、変換トランス32の第1の巻
線321に直列に接続されている。
The switching element 33 switches the DC voltage Vin supplied through the first winding 321.
The switch element 33 is typically constituted by a field effect transistor (FET), but may be another three-terminal switch element such as a bipolar transistor. The main electrode circuit of the switch element 33 is connected in series to the first winding 321 of the conversion transformer 32.

【0020】出力回路4は、第2の巻線322に接続さ
れ、第2の巻線322に現れるスイッチ出力を直流電圧
に変換する。図示された出力回路4は、いわゆるフォワ
ードコンバータ回路を構成しており、スイッチ素子33
がオンしているときに導通するダイオード41と、スイ
ッチ素子33がオフしている期間に、チョークコイル4
3に蓄積されたエネルギを放出するダイオード42とで
なる整流回路と、出力平滑用コンデンサ44とを備え
る。但し、このような回路構成に限定するものではない
ことはいうまでもない。
The output circuit 4 is connected to the second winding 322 and converts a switch output appearing on the second winding 322 into a DC voltage. The illustrated output circuit 4 constitutes a so-called forward converter circuit, and includes a switch element 33.
And the choke coil 4 is turned on when the switch element 33 is off.
3 includes a rectifier circuit composed of a diode 42 that emits the energy stored in 3, and an output smoothing capacitor 44. However, it is needless to say that the present invention is not limited to such a circuit configuration.

【0021】第2のコンバータ5は、切替回路51と、
蓄電素子52とを含んでいる。切替回路51は、第2の
コンバータ5が充電回路CHとなり、または放電回路D
Hとなるような切替を行なう。充電回路CHに切り替え
られたときは、交流電源eから供給される電力を利用し
て、蓄電素子52を充電する。放電回路DHに切り替え
られたときは、蓄電素子52から供給されるエネルギを
利用して、負荷Lに電力を供給する。蓄電素子52は、
代表的には、二次電池で構成される。または、コンデン
サで構成してもよい。
The second converter 5 includes a switching circuit 51,
And a storage element 52. The switching circuit 51 is configured such that the second converter 5 becomes the charging circuit CH or the discharging circuit D
H is switched. When switching to the charging circuit CH is performed, the power storage element 52 is charged using the electric power supplied from the AC power supply e. When switching to the discharge circuit DH is performed, power is supplied to the load L using the energy supplied from the storage element 52. The storage element 52 is
Typically, it is composed of a secondary battery. Or you may comprise with a capacitor.

【0022】実施例において、切替回路51はスイッチ
素子によって構成されている。このスイッチ素子の一端
は蓄電素子52の一端に接続され、スイッチ素子の他端
は第1の巻線231の一端に接続されている。交流電源
eが正常である場合または復電した場合は、切替回路5
1を構成するスイッチ素子をオンにする。これにより、
充電回路CHが形成される。交流電源eの停電時には、
切替回路51を構成するスイッチ素子にオン、オフのス
イッチング動作をさせる。このとき、メインのスイッチ
素子33は導通させておく。切替回路51を構成するス
イッチ素子のスイッチング動作により、変換トランス3
2の第1の巻線321が励磁され、変換トランス32の
第1の巻線321から第2の巻線322にスイッチング
出力が伝送され、出力回路4によって直流電圧に変換さ
れる。この直流電圧が、直流出力電圧Voとして、出力
端子81、82から負荷Lに供給される。
In the embodiment, the switching circuit 51 is constituted by a switching element. One end of this switch element is connected to one end of power storage element 52, and the other end of the switch element is connected to one end of first winding 231. If the AC power supply e is normal or the power is restored, the switching circuit 5
1 is turned on. This allows
A charging circuit CH is formed. When the AC power supply e fails,
The switching elements of the switching circuit 51 are turned on and off. At this time, the main switch element 33 is kept conductive. The switching operation of the switch elements constituting the switching circuit 51 causes the conversion transformer 3
The second first winding 321 is excited, a switching output is transmitted from the first winding 321 of the conversion transformer 32 to the second winding 322, and converted into a DC voltage by the output circuit 4. This DC voltage is supplied from the output terminals 81 and 82 to the load L as the DC output voltage Vo.

【0023】制御回路6は、交流電源eの停電を平滑コ
ンデンサ12の端子電圧Vinから検知し、復電を交流
電源電圧Einから検知する。そして、その検知信号に
基づく制御信号S1、S2を、第1のコンバータ3及び
第2のコンバータ5に供給して制御する。図示された制
御回路6は、整流回路61、比較器62、63、基準電
圧源Vr1、Vr2、フリップフロップ64及び制御部
65を含んでいる。整流回路61、比較器62及び基準
電圧源Vr1は、交流電源eから供給される交流電圧E
inを監視し、停電を検出する。整流回路61はダイオ
ード整流ブリッジ回路で構成されている。比較器62は
整流回路61から供給される整流電圧を、基準電圧源V
r1の基準電圧とを比較して、交流電源eの停電を検出
する。
The control circuit 6 detects a power failure of the AC power supply e from the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12, and detects a power recovery from the AC power supply voltage Ein. Then, control signals S1 and S2 based on the detection signal are supplied to the first converter 3 and the second converter 5 for control. The illustrated control circuit 6 includes a rectifier circuit 61, comparators 62 and 63, reference voltage sources Vr1 and Vr2, a flip-flop 64, and a control unit 65. The rectifier circuit 61, the comparator 62 and the reference voltage source Vr1 are connected to an AC voltage E supplied from an AC power source e.
Monitor in and detect power outage. The rectifier circuit 61 is configured by a diode rectifier bridge circuit. The comparator 62 converts the rectified voltage supplied from the rectifier circuit 61 into a reference voltage source V
The power failure of the AC power supply e is detected by comparing the reference voltage with the reference voltage of r1.

【0024】比較器63及び基準電圧源Vr2は交流電
源eの復電を検知する。比較器63は、平滑コンデンサ
12の端子電圧Vinを、基準電圧源Vr2から供給さ
れる基準値と比較し、端子電圧Vinがあるレベルに到
達したことから、交流電源eの復電を検知する。
The comparator 63 and the reference voltage source Vr2 detect the restoration of the AC power supply e. The comparator 63 compares the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12 with a reference value supplied from the reference voltage source Vr2, and detects the restoration of the AC power supply e when the terminal voltage Vin reaches a certain level.

【0025】フリップフロップ64は、比較器62から
リセット端子Rに停電検出信号が供給された時は、それ
に対応する信号S5を、出力端子Qから制御部65に供
給する。比較器63からセット端子Sに交流電源eの復
電検知信号が供給された時は、停電検出の場合とは反転
した信号を、出力端子Qから制御部65に供給する。制
御部65は、フリップフロップ64から供給される停電
検出及び復電検出の信号S5に基づき、第1のコンバー
タ3のスイッチ素子33及び第2のコンバータ5を制御
する。
When a power failure detection signal is supplied from the comparator 62 to the reset terminal R, the flip-flop 64 supplies a signal S5 corresponding to the signal to the control unit 65 from the output terminal Q. When the power recovery detection signal of the AC power supply e is supplied from the comparator 63 to the set terminal S, a signal inverted from that in the case of the power failure detection is supplied to the control unit 65 from the output terminal Q. The control unit 65 controls the switch element 33 and the second converter 5 of the first converter 3 based on the power failure detection and power recovery detection signals S5 supplied from the flip-flop 64.

【0026】制御回路6には、更に、直流出力電圧Vo
または出力電流I0の検出信号S3、S4が入力され、
この種のスイッチング電源において一般的な出力安定化
制御及び過電流保護等が行なわれる。
The control circuit 6 further includes a DC output voltage Vo
Alternatively, detection signals S3 and S4 of the output current I0 are input,
In this type of switching power supply, general output stabilization control and overcurrent protection are performed.

【0027】更に、実施例においては、平滑コンデンサ
1212と変換トランス32の第1の巻線321を含む
回路ループ内に、ダイオード34が設けられている。ま
た、ダイオード34と並列に抵抗35が接続されてい
る。
Further, in the embodiment, the diode 34 is provided in a circuit loop including the smoothing capacitor 1212 and the first winding 321 of the conversion transformer 32. Further, a resistor 35 is connected in parallel with the diode 34.

【0028】次に動作について説明する。交流電源eが
供給されている定常動作において、制御回路6は交流電
源電圧Einを検知し、その検知信号に基づく制御信号
S1、S2を、第1のコンバータ3及び第2のコンバー
タ5に供給して制御する。このとき、制御回路6から第
1のコンバータ3に対しては、第1のコンバータ3が負
荷Lに、電流Io及び直流出力電圧Voで定まる電力を
供給するための制御が加わる。第2のコンバータ5に対
しては、充電モードとなるような制御動作が加わる。
Next, the operation will be described. In the normal operation in which the AC power supply e is supplied, the control circuit 6 detects the AC power supply voltage Ein, and supplies control signals S1 and S2 based on the detection signal to the first converter 3 and the second converter 5. Control. At this time, control is applied from the control circuit 6 to the first converter 3 so that the first converter 3 supplies the load L with power determined by the current Io and the DC output voltage Vo. A control operation is performed on the second converter 5 so as to be in the charging mode.

【0029】まず、第1のコンバータ3では、入力回路
1から供給される直流電圧Vinをスイッチングし、ス
イッチング出力を、直流電圧に変換して出力する。この
直流出力電圧Voが、出力端子81、82から負荷Lに
供給される。第2のコンバータ5では、交流電源eのエ
ネルギを利用して蓄電素子52が充電される。
First, the first converter 3 switches the DC voltage Vin supplied from the input circuit 1, converts a switching output into a DC voltage, and outputs the DC voltage. This DC output voltage Vo is supplied to the load L from the output terminals 81 and 82. In second converter 5, power storage element 52 is charged using the energy of AC power supply e.

【0030】次に、交流電源eが停電した場合、入力回
路1に含まれる平滑コンデンサ12の端子電圧Vinが
低下する。制御回路6は、交流電源eの停電を平滑コン
デンサ12の端子電圧Vinから検知し、その検知信号
に基づく制御信号を第1のコンバータ3及び第2のコン
バータ5に供給して制御する。
Next, when the AC power supply e fails, the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12 included in the input circuit 1 decreases. The control circuit 6 detects a power outage of the AC power supply e from the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12, and supplies a control signal based on the detection signal to the first converter 3 and the second converter 5 to control.

【0031】このとき、制御回路6から第2のコンバー
タ5に対しては、第2のコンバータ5が、第1のコンバ
ータ3に代わって、負荷Lに電力を供給するような制御
動作が加わる。第2のコンバータ5では、交流電源eが
停電したときは蓄電素子52から供給されるエネルギを
利用して、第1のコンバータ3に代わって負荷Lに電力
が供給される。
At this time, a control operation is performed from the control circuit 6 to the second converter 5 such that the second converter 5 supplies electric power to the load L instead of the first converter 3. In the second converter 5, power is supplied to the load L in place of the first converter 3 by using the energy supplied from the power storage element 52 when the AC power supply e fails.

【0032】次に、交流電源eが停電から復電した場
合、制御回路6は、その復電を交流電源電圧Einから
検知し、その検知信号に基づく制御信号を第1のコンバ
ータ3及び第2のコンバータ5に供給して制御する。こ
のとき、制御回路6から第1のコンバータ3及び第2の
コンバータ5に対しては、第1のコンバータ3が負荷L
に電力を供給し、第2のコンバータ5が充電モードとな
るような制御動作が加わる。
Next, when the AC power supply e is restored from the power failure, the control circuit 6 detects the restoration from the AC power supply voltage Ein, and outputs a control signal based on the detection signal to the first converter 3 and the second converter 3. Is supplied to the converter 5 for control. At this time, the first converter 3 applies a load L to the first converter 3 and the second converter 5 from the control circuit 6.
, And a control operation is performed so that the second converter 5 enters the charging mode.

【0033】ここで、実施例の場合、抵抗35を有する
ので、バックアップ動作時に、抵抗35を通して、入力
回路1を構成する平滑コンデンサ12を充電するような
回路が構成され、平滑コンデンサ12の端子電圧Vin
が上昇する。上述したように、制御回路6は交流電源e
の停電を平滑コンデンサ12の端子電圧Vinから検知
し、復電を交流電源電圧Einから検知するから、バッ
クアップ動作時に、平滑コンデンサ12の端子電圧Vi
nが上昇した場合であっても、バックアップ動作に伴う
平滑コンデンサ12の端子電圧Vinの上昇を、復電で
あると誤ることはない。復電と判断するのは、交流電源
電圧Einが正常になった場合である。
Here, in the case of the embodiment, since the resistor 35 is provided, a circuit is configured to charge the smoothing capacitor 12 constituting the input circuit 1 through the resistor 35 during the backup operation. Vin
Rises. As described above, the control circuit 6 controls the AC power supply e.
Is detected from the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12 and the power recovery is detected from the AC power supply voltage Ein.
Even if n rises, the rise of the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12 due to the backup operation is not mistaken for power restoration. The power restoration is determined when the AC power supply voltage Ein becomes normal.

【0034】実施例において、本発明に係るスイッチン
グ電源は、平滑コンデンサ12と変換トランス32の第
1の巻線321を含む回路ループ内に、ダイオード34
が設けられている。
In the embodiment, the switching power supply according to the present invention includes a diode 34 in a circuit loop including the smoothing capacitor 12 and the first winding 321 of the conversion transformer 32.
Is provided.

【0035】次に、ダイオード34の作用について説明
する。このダイオード34がない場合を想定すると、バ
ックアップ動作において、蓄電素子52から供給される
エネルギをスイッチングして、変換トランス32に供給
した場合、第1のコンバータ3の前段の交流電源入力側
が第2のコンバータ5に対する負荷になり、本来の負荷
Lに供給されるべきエネルギーが、交流電源入力側で消
費されてしまうロスを生じる。
Next, the operation of the diode 34 will be described. Assuming that the diode 34 is not provided, in the backup operation, when the energy supplied from the power storage element 52 is switched and supplied to the conversion transformer 32, the AC power input side at the preceding stage of the first converter 3 This causes a loss in that energy that becomes a load on the converter 5 and should be supplied to the original load L is consumed on the AC power supply input side.

【0036】また、バックアップ動作開始時に、入力回
路1を構成する平滑コンデンサ12に充電電流が流れ
る。バックアップ動作開始時(停電時)は、平滑コンデ
ンサ12の端子電圧は低下しており、充電電流は無視で
きない大きさになる。
At the start of the backup operation, a charging current flows through the smoothing capacitor 12 constituting the input circuit 1. At the start of the backup operation (at the time of a power failure), the terminal voltage of the smoothing capacitor 12 is low, and the charging current has a magnitude that cannot be ignored.

【0037】平滑コンデンサ12と変換トランス32の
第1の巻線321を含む回路ループ内に、ダイオード3
4が設けられていると、交流電源側が第2のコンバータ
5の負荷になることがないし、過電流制限動作が加わる
こともない。
In a circuit loop including the smoothing capacitor 12 and the first winding 321 of the conversion transformer 32, a diode 3
When the power supply 4 is provided, the AC power supply does not become a load of the second converter 5 and the overcurrent limiting operation is not added.

【0038】次に、ダイオード34と並列に接続された
抵抗35の作用について説明する。まず、抵抗35を持
たない場合について説明する。この種のスイッチング電
源では、スイッチ素子33の出力容量や変換トランス3
2の線間容量等に起因する寄生容量Csが発生する。こ
のため、スイッチ素子33がオフになった場合のフライ
バック電圧により、寄生容量Csと変換トランス32の
第1の巻線321のインダクタンスとによる共振回路の
共振特性に従って、寄生容量Csが充電され、その端子
電圧が、フライバック電圧のピーク値まで上昇する。説
明の簡単化のため、寄生容量Csをスイッチ素子33の
出力容量によって代表させると、寄生容量Csの端子間
電圧の上昇により、スイッチ素子33の主電極間電圧V
dsが、フライバック電圧のピーク値まで上昇する。
Next, the operation of the resistor 35 connected in parallel with the diode 34 will be described. First, a case without the resistor 35 will be described. In this type of switching power supply, the output capacitance of the switch element 33 and the conversion transformer 3
Parasitic capacitance Cs due to the line capacitance 2 and the like occurs. Therefore, the parasitic capacitance Cs is charged by the flyback voltage when the switch element 33 is turned off, according to the resonance characteristics of the resonance circuit formed by the parasitic capacitance Cs and the inductance of the first winding 321 of the conversion transformer 32, The terminal voltage rises to the peak value of the flyback voltage. If the parasitic capacitance Cs is represented by the output capacitance of the switch element 33 for simplicity of description, the rise in the voltage between the terminals of the parasitic capacitance Cs causes the voltage V between the main electrodes of the switch element 33 to increase.
ds rises to the peak value of the flyback voltage.

【0039】この場合、バックアップ動作の開始時に不
安定動作を生じさせないための手段として、ダイオード
34を挿入してあり、寄生容量Csの端子に現れる充電
電圧がダイオード34に対して逆極性になるので、寄生
容量Csに蓄積された電荷を放電するための経路がな
い。このため寄生容量Csの両端電圧は、スイッチ素子
33がオフしている間、ほぼフライバック電圧のピーク
値を維持する。従って、スイッチ素子33がこの高いフ
ライバック電圧のピーク値の印加された状態でオン動作
をすることになるから、スイッチング損失が増える。ま
た、スイッチングノイズも発生する。
In this case, a diode 34 is inserted as a means for preventing the unstable operation from occurring at the start of the backup operation, and the charging voltage appearing at the terminal of the parasitic capacitance Cs has the opposite polarity to the diode 34. In addition, there is no path for discharging the charge accumulated in the parasitic capacitance Cs. Therefore, the voltage across the parasitic capacitance Cs substantially maintains the peak value of the flyback voltage while the switch element 33 is off. Therefore, the switching element 33 is turned on in a state where the peak value of the high flyback voltage is applied, so that the switching loss increases. Further, switching noise also occurs.

【0040】これに対して、上述のような抵抗35があ
ると、スイッチ素子33のオフ期間に、寄生容量Csに
蓄積された電荷を、抵抗35を通して放電できるので、
スイッチ素子33がオンする時の主電極間電圧を低下さ
せ、スイッチング損失を低減すると共に、ノイズの発生
を抑制することができる。
On the other hand, if the resistor 35 as described above is provided, the electric charge accumulated in the parasitic capacitance Cs can be discharged through the resistor 35 during the OFF period of the switch element 33.
It is possible to reduce the voltage between the main electrodes when the switch element 33 is turned on, reduce the switching loss, and suppress the generation of noise.

【0041】図2は本発明に係るスイッチング電源の他
の実施例を示す電気回路図である。図において、図1に
図示された構成部分と同一の構成部分については、同一
の参照符号を付してある。実施例に示された第2のコン
バータ5は、切替回路51と、変換トランス32に備え
られた第3の巻線323と、蓄電素子52とを含んでい
る。切替回路51は、第2のコンバータ5が充電回路C
Hとなり、または放電回路DHとなるような切替を行な
う。充電回路CHに切り替えられたときは、第3の巻線
323から供給される電力によって蓄電素子52を充電
する。放電回路DHに切り替えられたときは、蓄電素子
52から供給されるエネルギをスイッチングして第3の
巻線323に供給する。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply according to the present invention. In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The second converter 5 shown in the embodiment includes a switching circuit 51, a third winding 323 provided in the conversion transformer 32, and a power storage element 52. The switching circuit 51 is configured such that the second converter 5
The switching is performed so as to be H or the discharge circuit DH. When switching to the charging circuit CH is performed, the electric storage element 52 is charged by the electric power supplied from the third winding 323. When switched to the discharge circuit DH, the energy supplied from the storage element 52 is switched and supplied to the third winding 323.

【0042】切替回路51は、一個の電界効果トランジ
スタ(FET)で構成されている。切替回路51を構成
するFETは、ドレイン及びソースによって構成される
主電極回路が第3の巻線323及び蓄電素子52を含む
回路に対して直列に入るように接続されている。FET
を駆動した場合に、その主電極回路が放電回路DHを構
成し、FETが駆動されていない場合に、FETのソー
ス.ドレイン間ダイオード53が充電回路CHを構成す
る。ダイオード53は、メインのスイッチ素子33がオ
ンになったときに、図示極性(図中黒丸表示)の第3の
巻線323に現れる誘起電圧VFに対して、順方向とな
る方向性を有している。切替回路51としては、FET
以外のスイッチ素子を用いることもできる。この場合、
スイッチ素子と並列にダイオード53を接続すればよ
い。但し、切替回路51をFETで構成した場合は、上
述したように、FETのソース.ドレイン間ダイオード
53を利用して充電回路CHを構成できるので、回路構
成を簡素化できる。
The switching circuit 51 is composed of one field effect transistor (FET). The FET constituting the switching circuit 51 is connected such that the main electrode circuit constituted by the drain and the source is in series with the circuit including the third winding 323 and the electric storage element 52. FET
Is driven, its main electrode circuit constitutes the discharge circuit DH, and when the FET is not driven, the source. The drain-to-drain diode 53 forms a charging circuit CH. When the main switch element 33 is turned on, the diode 53 has a directionality that is forward with respect to the induced voltage VF appearing in the third winding 323 of the illustrated polarity (shown by a black circle in the figure). ing. As the switching circuit 51, an FET
Other switch elements can be used. in this case,
What is necessary is just to connect the diode 53 in parallel with the switch element. However, when the switching circuit 51 is configured by an FET, as described above, the source of the FET. Since the charging circuit CH can be configured using the inter-drain diode 53, the circuit configuration can be simplified.

【0043】図2に示したスイッチング電源において、
交流電源eによる電力供給が行なわれているときの第1
のコンバータ3の動作は、図1に示した実施例と同様で
あるが、第2のコンバータ5の動作は若干異なる。
In the switching power supply shown in FIG.
First when power is supplied from AC power supply e
The operation of converter 3 is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, but the operation of second converter 5 is slightly different.

【0044】定常動作時は、第2のコンバータ5は、切
替回路51により、充電回路CHとなるように切り替え
られる。充電回路CHに切り替えられたときは、変換ト
ランス32の第3の巻線323から供給される電力によ
って蓄電素子52が充電される。従って、定常動作時
は、第1のコンバータ3のスイッチング動作によって、
変換トランス32の第3の巻線323に誘起する電圧に
より、蓄電素子52が充電される。実施例に示す回路構
成においては、ダイオード53は、メインのスイッチ素
子33がオンになったときに、図示極性(図中黒丸表
示)の第3の巻線323に現れる誘起電圧に対して、順
方向となるように方向付けられているから、ダイオード
53を通した蓄電素子52に対する充電は、メインのス
イッチ素子33のオン期間に行なわれる。
During a normal operation, the second converter 5 is switched by the switching circuit 51 so as to be the charging circuit CH. When switching to charging circuit CH is performed, power storage element 52 is charged by electric power supplied from third winding 323 of conversion transformer 32. Therefore, during the normal operation, the switching operation of the first converter 3
The storage element 52 is charged by the voltage induced in the third winding 323 of the conversion transformer 32. In the circuit configuration shown in the embodiment, when the main switch element 33 is turned on, the diode 53 is configured to have a forward polarity with respect to an induced voltage appearing in the third winding 323 having the illustrated polarity (shown by a black circle in the figure). Since the power storage device 52 is oriented so as to be in the same direction, charging of the power storage device 52 through the diode 53 is performed during the ON period of the main switch device 33.

【0045】次に、交流電源eの停電が整流回路61、
比較器62及び基準電圧源Vr1によって検出された場
合、制御回路6から第2のコンバータ5に対して、停電
検出信号に基づく制御信号S2が供給され、第2のコン
バータ5が放電回路DHに切り替えられる。放電モード
に切り替えられると、蓄電素子52が電力供給源とな
る。第2のコンバータ5は、蓄電素子52から供給され
るエネルギをスイッチングして第3の巻線323に供給
する。第3の巻線323は、変換トランス32の巻線で
あり、変換トランス32の第2の巻線322と誘導結合
されているから、蓄電素子52から供給されるエネルギ
をスイッチングして得られた電流によって、第3の巻線
323の巻線が励磁された場合、そのエネルギは第3の
巻線323から第2の巻線322に伝送される。変換ト
ランス32の第2の巻線322には出力回路4が接続さ
れているから、第2の巻線322に現れる第2のコンバ
ータ5のスイッチング出力が出力回路4によって直流出
力電圧Voに変換され、負荷Lに供給される。
Next, the rectifier circuit 61
When the voltage is detected by the comparator 62 and the reference voltage source Vr1, a control signal S2 based on the power failure detection signal is supplied from the control circuit 6 to the second converter 5, and the second converter 5 switches to the discharge circuit DH. Can be When the mode is switched to the discharge mode, power storage element 52 becomes a power supply source. Second converter 5 switches the energy supplied from power storage element 52 and supplies the switching energy to third winding 323. The third winding 323 is a winding of the conversion transformer 32 and is inductively coupled to the second winding 322 of the conversion transformer 32, and thus is obtained by switching the energy supplied from the power storage element 52. When the current excites the winding of the third winding 323, the energy is transmitted from the third winding 323 to the second winding 322. Since the output circuit 4 is connected to the second winding 322 of the conversion transformer 32, the switching output of the second converter 5 appearing in the second winding 322 is converted by the output circuit 4 into a DC output voltage Vo. , Load L.

【0046】上記説明から明らかなように、図2に示さ
れた実施例の場合、第2のコンバータ5は、その大部分
を、本来、スイッチング電源に備えられるべき各構成部
分、すなわち、変換トランス32及び出力回路4を共用
して、蓄電素子52のエネルギを負荷Lに供給するよう
になっているから、部品点数を減少させ、小型化を達成
することができる。
As is clear from the above description, in the case of the embodiment shown in FIG. 2, most of the second converter 5 is a component that should be provided in the switching power supply, that is, the conversion transformer. Since the energy of the storage element 52 is supplied to the load L by sharing the output circuit 32 and the output circuit 4, the number of components can be reduced and the size can be reduced.

【0047】しかも、第2のコンバータ5によるバック
アップ動作は、切替回路51を構成するスイッチ素子及
びメインのスイッチ素子33の選択によって、容易に実
現することができる。
Further, the backup operation by the second converter 5 can be easily realized by selecting the switch element constituting the switching circuit 51 and the main switch element 33.

【0048】図3は本発明に係るスイッチング電源の更
に別の実施例を示す電気回路図で有る。図において、図
1、図2に示された構成部分と同一の構成部分には同一
の参照符号を付してある。この実施例では、制御回路6
は、交流電源電圧Einの復電を検知した時点から、一
定の時間が経過した後、第1のコンバータを動作させる
機能を有する。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply according to the present invention. In the figure, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the control circuit 6
Has a function of operating the first converter after a certain period of time has elapsed from the time when the restoration of the AC power supply voltage Ein is detected.

【0049】入力回路1に含まれる平滑コンデンサ12
の端子電圧Vinは、復電したからといって、直ちに定
常値まで戻ることはできない。そこで、この実施例で
は、復電を検知した後、ある時間をおき、平滑コンデン
サ12の端子電圧Vinが定常値またはそれに近いレベ
ルまで復帰したときに、第1のコンバータ3を動作させ
るようにしてある。具体的には、比較器62とフリップ
フロップ64との間に遅延回路66を設けてある。
The smoothing capacitor 12 included in the input circuit 1
The terminal voltage Vin cannot immediately return to a steady value just after the power is restored. Therefore, in this embodiment, the first converter 3 is operated when a certain period of time elapses after the power recovery is detected and the terminal voltage Vin of the smoothing capacitor 12 returns to a steady value or a level close to the steady value. is there. Specifically, a delay circuit 66 is provided between the comparator 62 and the flip-flop 64.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、停
電及び復電を明確に識別できるバックアップ型スイッチ
ング電源を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a backup switching power supply that can clearly identify a power failure and a power recovery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスイッチング電源の実施例を示す
電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply according to the present invention.

【図2】本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を
示す電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply according to the present invention.

【図3】本発明に係るスイッチング電源の更に別の実施
例を示す電気回路図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

71、72 交流入力端子 3 第1のコンバータ 31 入力回路 32 変換トランス 321 第1の巻線 322 第2の巻線 323 第3の巻線 4 出力回路 5 第2のコンバータ 51 切替回路 52 蓄電素子 6 制御回路 71, 72 AC input terminal 3 First converter 31 Input circuit 32 Conversion transformer 321 First winding 322 Second winding 323 Third winding 4 Output circuit 5 Second converter 51 Switching circuit 52 Energy storage element 6 Control circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力回路と、第1のコンバータと、第2
のコンバータと、制御回路とを含むスイッチング電源で
あって、 前記入力回路は、整流回路と、平滑用コンデンサとを含
み、交流入力端子に供給される交流電源電圧を整流平滑
し、直流電圧に変換して出力し、 前記第1のコンバータは、前記入力回路から供給される
直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を、直流
電圧に変換して出力し、 前記第2のコンバータは、前記交流電源が停電したとき
は蓄電素子から供給されるエネルギを利用して、前記第
1のコンバータに代わって前記負荷に電力を供給し、前
記交流電源が復電した時は前記交流電源のエネルギを利
用して前記蓄電素子を充電し、 前記制御回路は、前記交流電源の停電を前記平滑コンデ
ンサの端子電圧から検知し、復電を前記交流電源電圧か
ら検知し、その検知信号に基づいて前記第1のコンバー
タ及び前記第2のコンバータを制御するスイッチング電
源。
An input circuit, a first converter, and a second converter.
A switching power supply including a converter and a control circuit, wherein the input circuit includes a rectifier circuit and a smoothing capacitor, rectifies and smoothes an AC power supply voltage supplied to an AC input terminal, and converts the AC power supply voltage into a DC voltage. The first converter switches a DC voltage supplied from the input circuit, converts a switching output into a DC voltage and outputs the DC voltage, and the second converter outputs a power failure In this case, the energy supplied from the storage element is used to supply power to the load in place of the first converter, and when the AC power is restored, the energy is supplied using the energy of the AC power. The control circuit detects a power failure of the AC power supply from a terminal voltage of the smoothing capacitor, and detects a power recovery from the AC power supply voltage, based on the detection signal. A switching power supply for controlling the first converter and the second converter.
【請求項2】 請求項1に記載されたスイッチング電源
であって、 前記制御回路は、前記交流電源電圧の復電を検知した
後、一定の時間が経過した後、前記第1のコンバータを
動作させるスイッチング電源。
2. The switching power supply according to claim 1, wherein the control circuit operates the first converter after a lapse of a predetermined time after detecting the restoration of the AC power supply voltage. Switching power supply.
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