JPH1169789A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH1169789A
JPH1169789A JP21643497A JP21643497A JPH1169789A JP H1169789 A JPH1169789 A JP H1169789A JP 21643497 A JP21643497 A JP 21643497A JP 21643497 A JP21643497 A JP 21643497A JP H1169789 A JPH1169789 A JP H1169789A
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JP
Japan
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voltage
current
output
power supply
resistor
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JP21643497A
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English (en)
Inventor
Takeshi Kanegae
毅 鐘ヶ江
Koichi Koizumi
浩一 小泉
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Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷電圧を検出するためのリモートセンス用配
線を不要とする。 【解決手段】出力端子と並列に接続する、直列接続した
抵抗R1と抵抗R2と、抵抗R1、R2の間に一端を接続し他方
の一端を、前記電流/電圧変換器10の出力に接続した抵
抗R3を設け、出力電流をIo、負荷20への配線の抵抗値
を2rとして、電流/電圧変換器が、- 2r・R3・Io / R1
の電圧を生成するように構成し、3つの抵抗R1、R2、R3
の接続点の電圧Vaを電圧比較器4に与える。制御部15
は、電圧Vaと基準電圧Vrefが一致するようにスイッチン
グ部11のオン/オフの時間比を制御する。ここで、電
圧Vaは、出力電圧Voに配線の抵抗2rの出力電流Ioによる
電圧降下2rIoを加算した電圧に比例する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、定電圧電力を供給
するスイッチング電源装置に関し、特に、スイッチング
電源装置の定電圧制御の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】定電圧制御を行う、従来のスイッチング
電源装置としては、たとえば、図3に示す構成のスイッ
チング電源装置が知られている。
【0003】図中において、スイッチング部101は、
制御部105から供給されるパルス信号aに従って、入
力電源Vi106からの電流をon/offする。整流・平滑部
102は、スイッチング部101を介して、入力電源Vi
106から流れ込む電流を整流、平滑化し、直流電圧電
源を1-1’端子に供給する。今、1-1’端子間の電圧
をVoとし、負荷110をRL、1-1’端子からの出力電
流をIo、1-1’端子と負荷110の間の各電線の抵抗
をrとすると、 V L = Vo - 2rIo となる。
【0004】負荷110と並列にリモートセンス端子2
-2’が設けられており、このリモートセンス端子2-
2’間の電圧を、抵抗R1(107)、R2(108)で分
圧した電圧Vaは、 Va = R2・VL / (R1 + R 2) となる。ただし、リモートセンス端子2-2’に流れる
電流は VL / (R1 + R2) ≪ Io であり、リモートセンス端子2-2’に接続した電線に
よる電圧降下は無視できる値となるよう設計する。
【0005】電圧比較器104は、電圧Vaと基準電圧V
refを比較し、結果bを制御部105に出力する。制御
部105は、電圧比較器104の比較結果が、Va < Vre
f の場合には、スイッチング部101に供給するパルス
信号aのデューティ比をパルス幅を広げる方向に変化さ
せ、電圧Vo、VLを高くし、Va > Vref の場合には、スイ
ッチング部101に供給するパルス信号aのデューティ
比をパルス幅を狭くする方向に変化させ、電圧Vo、VL
低くする。
【0006】この結果、負荷110のRLが変動しIoが変
動しても、スイッチング電源装置は、Va = Vrefとなる
状態で安定し、その状態における負荷RLに供給される電
圧VLは、 VL = (1+R1 / R2)・Vref で安定する。
【0007】したがって、スイッチング電源装置は、負
荷110に定電圧電源を供給することができる。
【0008】なお、電流検知103は、出力電流Ioを検
知し、その値cを、制御部105に送る。制御部10
は、出力電流Ioが、所定値より大きくなった場合には、
スイッチング部101に供給するパルス信号aのデュー
ティ比をパルス幅を狭くする方向に変化させることによ
り、出力電流Ioの最大値を制限する。そして、これによ
り、負荷110のショートなどによる過電流を防ぐ、過
電流保護機能を達成している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図3に示した、従来の
スイッチング電源装置には、以下の問題がある。
【0010】すなわち、リモートセンス端子を設け、こ
のリモートセンス端子と負荷110の間を配線によって
結線する必要があった。
【0011】また、前述したVL / (R1 + R2) ≪ Ioの条
件を満たすために、リモートセンス端子からみたスイッ
チング電源側のインピーダンスを高くする必要がある。
そして、このために、リモートセンス端子の入力は、外
乱ノイズの影響を受けやすい。そこで、リモートセンス
端子からの、配線には、ノイズ混入を防止するために、
シールド線やツイストペア線などの比較的高価なものを
使用する必要があった。また、同様に、外乱ノイズの混
入を防ぐために、リモートセンス端子側に、ノイズフィ
ルタとして機能するコンデンサなどを設ける必要があっ
た。
【0012】また、さらには、リモートセンス端子と負
荷110の配線を忘れた場合や、配線に断線が生じた場
合や、配線を間違って逆に結線してしまったように場合
には、前述したスイッチング電源装置の動作により、過
大な出力電圧が負荷110に印加され、半導体装置など
である負荷110を破壊してしまうことも考えられる。
【0013】そこで、本発明は、リモートセンス用の配
線の必要のないスイッチング電源装置を提供することを
課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記課題達成のために、
本発明は、目的とする負荷に定電圧電力を供給するスイ
ッチング電源装置であって、入力電源からの入力電流の
スイッチングを行うスイッチング素子と、スイッチング
された電流を平滑化する平滑化回路と、平滑化された電
流を出力する出力端子と、出力端子からの出力電流を当
該電流値に比例する値の電圧に変換する電流/電圧変換
回路と、前記出力端子の出力電圧と前記電流/電圧変換
回路が変換した電圧とから、前記出力電圧に前記目的と
する負荷以外の負荷の前記出力電流による電圧降下に相
当する電圧を加算した電圧に比例する電圧を生成する演
算回路と、前記演算回路の生成した電圧と、所定の基準
電圧を比較する電圧比較器と、電圧比較器の出力に応じ
て、前記基準電圧と前記演算回路の生成した電圧とが一
致するように、前記スイッチング素子のオン/オフの時
間比を制御する制御部とを有することを特徴とするスイ
ッチング電源装置を提供する。
【0015】このようなスイッチング電源装置によれ
ば、リモートセンス用の配線を設けずとも、出力端子の
スイッチング電源装置側で、目的とする負荷の負荷値の
変動による出力電流に関わらずに、目的とする負荷に印
加される電圧に比例する電圧を生成することができ、こ
れに基づき、出力電圧を制御することにより、安定した
定電圧を目的とする負荷に供給することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスイッチング
電源装置の一実施形態について説明する。
【0017】まず、本実施形態に係るスイッチング電源
装置の基本構成と基本動作について説明する。
【0018】図1に、本実施形態に係るスイッチング電
源装置の構成を示す。
【0019】図中において、スイッチング部11は、制
御部15から供給されるパルス信号aに従って、入力電
源Vi16からの電流をon/offする。整流・平滑部12
は、スイッチング部11を介して、入力電源Vi16から
流れ込む電流を整流、平滑化し、直流電圧電源を1-
1’端子に供給する。今、1-1’端子間の電圧をVoと
し、負荷20をRL、1-1’端子からの出力電流をIo、
1-1’端子と負荷20の間の各電線の抵抗をrとする
と、 VL = Vo - 2rIo となる。
【0020】電圧比較器14は、電圧Vaと基準電圧Vre
fを比較し、結果bを制御部15に出力する。制御部1
5は、電圧比較器14の比較結果が、Va < Vref の場合
には、スイッチング部11に供給するパルス信号aのデ
ューティ比をパルス幅を広げる方向に変化させ、電圧V
o、VLを高くし、Va > Vref の場合には、スイッチング
部11に供給するパルス信号aのデューティ比をパルス
幅を狭くする方向に変化させ、電圧Vo、VLを低くする。
この結果、負荷20のRLが変動しIoが変動しても、スイ
ッチング電源装置は、Va = Vrefとなる状態で安定す
る。
【0021】一方、電流検知13は、1-1’を通る電
流Ioを検知し、検知した値を、電流/電圧変換器10
は、検知された電流Ioを、電圧 Vs = - 2r ・R3・Io/R1 に変換する。
【0022】ここで、図中、R1(17)、R2(18)、
R3(30)は抵抗であり、この場合。オームの法則よ
り、 Vo = [1 + R1 {(1/R2) + (1/R3))}]Va + 2rIo となる。これを、さきほどのVL = Vo - 2rIoに代入する
と、VL =[1 + R1 {(1/R2) + (1/R3))}]Vaとなる。
【0023】一方、前述した制御部15の動作により、
Va = Vrefに制御されるので、VL =[1 + R1 {(1/R2) +
(1/R3))}]Vrefとなる。
【0024】したがって、負荷20のRLが変動しIoが
変動しても、スイッチング電源装置は、負荷20に定電
圧電源を供給することができる。
【0025】なお、電流検知13は、出力電流Ioを検知
し、その値cを、制御部5に送る。制御部15は、出力
電流Ioが、所定値より大きくなった場合には、スイッチ
ング部11に供給するパルス信号aのデューティ比をパ
ルス幅を狭くする方向に変化させることにより、出力電
流Ioの最大値を制限する。そして、これにより、負荷2
0のショートなどによる過電流を防ぐ、過電流保護機能
を達成している。
【0026】以下、図1に示した基本構成に従って構成
したスイッチング電源装置の具体例について説明する。
【0027】図2に、このスイッチング電源装置の構成
を示す。
【0028】図中、35は制御部であり、36は電圧比
較器(コンパレータ)、40は負荷である。また、Q1
スイッチング素子として用いるFET、Tはドライブトラ
ンス、Dはダイオード、C1、C2はコンデンサ、R1〜R4
は抵抗素子、Vzはツェナーダイオード、Q2はトランジス
タ、Lはインダクタ、R0は電流検知、電流/電圧変換用
の抵抗素子、rは出力端子1-1’と負荷40間の各配
線の抵抗を表している。
【0029】また、Vrefは電圧比較器36の基準電圧を
表し、ここでは、本スイッチング電源への入力電圧Viは
28Vとしている。
【0030】以下、その動作について説明する。
【0031】制御部35から供給される出力パルスがド
ライブトランスTによって、スイッチング素子Q1のゲー
トとソース間に印加され、これによってスイッチング素
子Q1がon/offする。そうすると、on/offに従って、ダイ
オードDの両端に、28V/0Vの電圧が生じる。この電圧
は、ダイオードD、インダクタL、コンデンサC1で整流さ
れ、直流電圧Vo = duty・Viが発生する。ただし、ここ
で、 duty = on時間/(on時間+off時間) である。
【0032】今、出力電流をIoとすると、負荷40に供
給される電圧VLは、 VL = Vo - 2rIo である。
【0033】ここで、電圧比較器36は、電圧Vaと基準
電圧Vrefを比較し、結果bを制御部35に出力する。
制御部15は、電圧比較器14の比較結果が、Va < Vre
f の場合には、出力パルス信号aのデューティ比をパル
ス幅を広げる方向に変化させ、電圧Vo、VLを高くし、Va
> Vref の場合には、スイッチング部11に供給するパ
ルス信号aのデューティ比をパルス幅を狭くする方向に
変化させ、電圧Vo、VLを低くする。この結果、負荷20
のRLが変動しIoが変動しても、スイッチング電源装置
は、Va = Vrefとなる状態で安定する。
【0034】この状態では、抵抗素子R0の両端の電圧を
Vsとして、 Vo = [1 + R1 {(1/R2)+(1/R3)}] Vref - R1・Vs/R3 であり、また、Vs = -R0Ioであり、VL = Vo - 2rIoで
あるから、 VL = [1 + R1 {(1/R2)+(1/R3)}] Vref - (R1・R0/R3 -
2r)Io となる。
【0035】ここで、抵抗R3を、 R3 = R1・R0/2r の値にしておけば、VL = [1 + R1 {(1/R2)+(1/R3)}]Vre
fとなる。
【0036】したがって、負荷20のRLが変動しIoが
変動しても、スイッチング電源装置は、負荷20に定電
圧電源を供給することができる。
【0037】なお、図2中における抵抗素子R4、ツェナ
ーダイオードVz、コンデンサC2制御部35に、安定な電
圧VYを供給するための一般的な安定化回路を構成してい
る。
【0038】以上、本発明の実施形態について説明し
た。
【0039】なお、以上の説明では、スイッチング電源
の出力端子1-1'と負荷RLとの間の配線の抵抗rのみを
考慮したが、他の抵抗が存在する場合、たとえば、スイ
ッチング電源装置内の出力端子1-1'の前段に抵抗が存
在するような場合にも本実施形態は適用することができ
る。
【0040】以上、本実施形態によればリモートセンス
端子や負荷との間のリモートセンス配線を必要とせず
に、定電圧電源を負荷に供給するスイッチング電源装置
を実現することができる。したがって、本実施形態に係
るスイッチング電源装置によれば、コスト高を招く配線
やコンデンサを省くことができ、また、外乱ノイズの影
響を軽減することができ、また、断線や配線間違いなど
による負荷の破壊などの可能性を排除することができ
る。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、リモー
トセンス用の配線の必要のないスイッチング電源装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装
置の基本構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装
置の具体的構成例を示す回路図である。
【図3】従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
10 電流/電圧変換器 11 スイッチング部 12 整流・平滑部 13 電流検知 14 電圧比較器 15 制御部 16 入力電源 20 負荷

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】目的とする負荷に定電圧電力を供給するス
    イッチング電源装置であって、 入力電源からの入力電流のスイッチングを行うスイッチ
    ング素子と、 スイッチングされた電流を平滑化する平滑化回路と、 平滑化された電流を出力する出力端子と、 出力端子からの出力電流を当該電流値に比例する値の電
    圧に変換する電流/電圧変換回路と、 前記出力端子の出力電圧と前記電流/電圧変換回路が変
    換した電圧とから、前記出力電圧に前記目的とする負荷
    以外の負荷の前記出力電流による出力電圧の電圧降下に
    相当する電圧を加算した電圧に比例する電圧を生成する
    演算回路と、 前記演算回路の生成した電圧と、所定の基準電圧を比較
    する電圧比較器と、 電圧比較器の出力に応じて、前記基準電圧と前記演算回
    路の生成した電圧とが一致するように、前記スイッチン
    グ素子のオン/オフの時間比を制御する制御部とを有す
    ることを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のスイッチング電源装置であ
    って、 前記演算回路は、 出力端子と並列に接続する、直列接続した第1の抵抗と
    第2の抵抗とによって形成される回路部分と、 当該第1の抵抗と第2の抵抗の間に一端を接続し他方の
    一端を、前記電流/電圧変換器の出力に接続した第3の
    抵抗とより形成され、 前記演算回路の生成する電圧は、前記第1の抵抗と第2
    の抵抗と第3の抵抗の接続点の電圧であり、 第1の抵抗の抵抗値をR1、第3の抵抗をR3、出力電流を
    Io、前記目的とする負荷以外の、前記出力電流による出
    力電圧の電圧降下を引き起こす負荷の抵抗値を2rとし
    て、 前記電流/電圧変換器が生成する電圧は、 - 2r・R3・Io / R1 の電圧を生成することを特徴とするスイッチング電源装
    置。
  3. 【請求項3】請求項2記載のスイッチング電源装置であ
    って、 前記電流/電圧変換器は、前記目的とする負荷と直列に
    接続された第4の抵抗によって形成され、 当該第4の抵抗の抵抗値R0は、 R3 = R1・R0/2r の関係を満たすよう選択されていることを特徴とするス
    イッチング電源装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007159227A (ja) * 2005-12-02 2007-06-21 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源回路
JP2008061447A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Canon Inc 電源装置
US7400126B2 (en) 2003-07-22 2008-07-15 Sharp Kabushiki Kaisha DC regulated power supply having voltage correction
JP2014072934A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Kyocera Document Solutions Inc 画像形成装置
JP2015165771A (ja) * 2010-10-04 2015-09-17 ローム株式会社 電源装置

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