JPWO2006101135A1 - スイッチング電源回路 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係るスイッチング電源回路の構成を示す図である。このスイッチング電源回路は、交流電源電圧の入力端子1及び2に接続された整流平滑回路10と、1次側の交流電圧を昇圧又は降圧して2次側に出力するトランス20と、トランスの1次側巻線21に直列に接続され、パルス状の駆動信号に従ってトランスの1次側巻線21に電流を流すスイッチング素子30と、トランスの1次側巻線21に流れる電流を検出する1次側電流検出回路40とを有している。
本実施形態においては、図1に示すスイッチング素子30として、NチャネルMOSFET31が用いられる。MOSFET31は、トランスの1次側巻線21に接続されたドレインと、整流平滑回路10に接続されたソースと、ゲートドライバ79から駆動信号が印加されるゲートとを有している。
図4の(a)は、クロック信号生成回路73によって生成されるクロック信号VCKを示している。クロック信号に含まれているパルスの周期はTであり、パルス幅(ハイレベルの期間)はTHである。ここでは、クロック信号のデューティ(TH/T)が50%となっている。
図8は、本発明の第3の実施形態に係るスイッチング電源回路の構成を示す図である。このスイッチング電源回路は、交流電圧の入力端子1及び2に接続された整流平滑回路10と、1次側の交流電圧を昇圧又は降圧して2次側に出力するトランス20と、トランスの1次側巻線21に直列に接続され、パルス状の駆動信号に従ってトランスの1次側巻線に電流を流すスイッチング素子30と、トランス20の1次側巻線に流れる電流を検出する1次側電流検出回路100とを有している。
図13は、本発明の第4の実施形態に係るスイッチング電源回路の構成を示す図である。このスイッチング電源回路は、図8に示す第3の実施形態に係るスイッチング電源回路に対し、2次側電流を検出する2次側電流検出回路130をコンデンサ52と出力端子4との間に挿入し、制御回路110を制御回路140に変更したものである。
クロック信号生成回路183によって生成されるクロック信号VCKの立ち上がりエッジに同期してパルス幅設定回路188の出力信号がセットされ、ゲート電圧VG(図4の(e))がハイレベルとなる。
図19は、本発明の第6の実施形態に係るスイッチング電源回路の構成を示す図である。第6の実施形態においては、スイッチング電源回路として、PFC(power factor controller:力率改善コントロール)回路を例にとって説明する。PFC回路とは、交流電圧を整流して得られた電圧をスイッチングすることにより交流電圧に変換し、得られた交流電圧を再び直流電圧に変換する際に、電圧及び電流における波形及び位相を合わせて力率を改善する回路である。
Claims (18)
- アモルファス金属の磁性体を含むコア及び該コアに回巻された1次側巻線及び2次側巻線を有するトランスと、
前記トランスの1次側巻線に直列に接続され、パルス状の駆動信号に従って前記トランスの1次側巻線に電流を流すスイッチング素子と、
前記トランスの1次側巻線に流れる電流を検出する1次側電流検出回路と、
前記トランスの2次側巻線に発生する電圧を整流及び平滑して出力電圧を生成する複数の回路素子と、
少なくとも前記1次側電流検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号を生成すると共に、前記トランスの1次側巻線に電流を流す期間に制限を設ける制御回路と、
を具備するスイッチング電源回路。 - 前記複数の回路素子によって生成された出力電圧を検出する2次側電圧検出回路をさらに具備し、
前記制御回路が、前記1次側電流検出回路の検出結果及び前記2次側電圧検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号を生成すると共に、前記2次側電圧検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号におけるパルス幅の上限を設定する、請求項1記載のスイッチング電源回路。 - 前記制御回路が、
前記2次側電圧検出回路の検出結果に基づいて、上限が設定された検出電圧を生成する検出電圧生成回路と、
前記1次側電流検出回路によって生成される検出電圧と前記検出電圧生成回路によって生成される検出電圧とを比較して比較結果を表す信号を生成する比較器と、
クロック信号を生成するクロック信号生成回路と、
前記クロック信号生成回路によって生成されるクロック信号に同期して出力信号をセットし、前記比較器によって生成される信号に同期して出力信号をリセットすることにより、前記駆動信号におけるパルス幅を設定するパルス幅設定回路と、
を含む、請求項2記載のスイッチング電源回路。 - 前記制御回路が、前記2次側電圧検出回路の検出結果に基づいて前記トランスの2次側が軽負荷状態であると判定したときに、前記駆動信号におけるパルスの数を低減させて、前記スイッチング素子を間欠動作させる、請求項1記載のスイッチング電源回路。
- 前記スイッチング素子が、前記トランスの1次側巻線に接続されたドレインと、前記駆動信号が印加されるゲートとを有するNチャネルMOSFETを含み、
前記1次側電流検出回路が、前記MOSFETのドレインから電位が印加されるベースを有してエミッタフォロワ動作を行うバイポーラトランジスタを含み、前記MOSFETのドレイン・ソース間電圧を測定することにより前記トランスの1次側巻線に流れる電流を検出する、
請求項1記載のスイッチング電源回路。 - 前記制御回路が、前記1次側電流検出回路によって検出された電流の大きさが定格電流を超えた場合に、前記駆動信号においてクロック信号に同期して複数のパルスが連続する期間の上限を設定する、請求項1又は2記載のスイッチング電源回路。
- アモルファス金属の磁性体を含むコア及び該コアに回巻された1次側巻線及び2次側巻線を有するトランスと、
前記トランスの1次側巻線に直列に接続され、パルス状の駆動信号に従って前記トランスの1次側巻線に電流を流すスイッチング素子と、
前記トランスの1次側巻線に流れる電流を検出する1次側電流検出回路と、
前記トランスの2次側巻線に発生する電圧を整流及び平滑して出力電圧を生成する複数の回路素子と、
前記複数の回路素子によって生成された出力電圧を検出する2次側電圧検出回路と、
少なくとも1次側電流及び2次側電圧のしきい値に関する設定情報を含むデータテーブルが格納された格納部と、
前記格納部に格納されている設定情報を参照することにより、1次側電流がしきい値よりも小さいときに2次側電圧が一定となるように駆動信号のパルス幅を制御し、1次側電流がしきい値を超えたときに駆動信号のパルス幅を一定に維持し、2次側電圧がしきい値よりも低下したときに前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるディジタル信号プロセッサと、
を具備するスイッチング電源回路。 - 前記格納部が、1次側電流がしきい値を超えた場合の許容範囲に関する設定情報をさらに格納しており、
所定期間内に1次側電流がしきい値を超えた回数が許容範囲を超える場合に、前記ディジタル信号プロセッサが、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる、
請求項7記載のスイッチング電源回路。 - 前記トランスの2次側巻線に流れる電流を検出する2次側電流検出回路をさらに具備し、
前記格納部が、2次側電流のしきい値と、2次側電流がしきい値を超えた場合の許容範囲とに関する設定情報をさらに格納しており、
2次側電流がしきい値を超えて経過した時間が許容範囲を超える場合に、前記ディジタル信号プロセッサが、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる、
請求項7記載のスイッチング電源回路。 - 温度を検出する温度センサをさらに具備し、
前記格納部が、複数種類の温度範囲に対応して複数種類の設定情報を格納しており、
前記ディジタル信号プロセッサが、前記温度センサによって検出された温度範囲に対応する設定情報に従って前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項7記載のスイッチング電源回路。 - 前記格納部が、通常動作モード及び待機モードに対応して複数種類の設定情報を格納しており、
前記ディジタル信号プロセッサが、負荷装置が通常動作モードと待機モードとの内のいずれにあるかを表すモード信号に対応する設定情報に従って前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項7記載のスイッチング電源回路。 - アモルファス金属の磁性体を含むコア及び該コアに回巻された巻線を有するチョークコイルと、
前記チョークコイルの一端に接続され、パルス状の駆動信号に従って前記チョークコイルに電流を流すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の電流を検出するスイッチング電流検出回路と、
前記チョークコイルと前記スイッチング素子との接続点に発生する電圧を整流及び平滑して出力電圧を生成する複数の回路素子と、
少なくとも前記スイッチング電流検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号を生成すると共に、前記チョークコイルの巻線に電流を流す期間に制限を設ける制御回路と、
を具備するスイッチング電源回路。 - 前記複数の回路素子によって生成された出力電圧を検出する出力電圧検出回路をさらに具備し、
前記制御回路が、前記スイッチング電流検出回路の検出結果及び前記出力電圧検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号を生成すると共に、前記出力電圧検出回路の検出結果に基づいて前記駆動信号におけるパルス幅の上限を設定する、請求項12記載のスイッチング電源回路。 - 前記制御回路が、前記スイッチング電流検出回路によって検出された電流の大きさが定格電流を超えた場合に、前記駆動信号においてクロック信号に同期して複数のパルスが連続する期間の上限を設定する、請求項12記載のスイッチング電源回路。
- アモルファス金属の磁性体を含むコア及び該コアに回巻された巻線を有するチョークコイルと、
前記チョークコイルの一端に接続され、パルス状の駆動信号に従って前記チョークコイルに電流を流すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の電流を検出するスイッチング電流検出回路と、
前記チョークコイルと前記スイッチング素子との接続点に発生する電圧を整流及び平滑して出力電圧を生成する複数の回路素子と、
前記複数の回路素子によって生成された出力電圧を検出する電圧検出回路と、
少なくとも前記スイッチング素子の電流及び出力電圧のしきい値に関する設定情報を含むデータテーブルが格納された格納部と、
前記格納部に格納されている設定情報を参照することにより、前記スイッチング素子の電流がしきい値よりも小さいときに出力電圧が一定となるように駆動信号のパルス幅を制御し、前記スイッチング素子の電流がしきい値を超えたときに駆動信号のパルス幅を一定に維持し、出力電圧がしきい値よりも低下したときに前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるディジタル信号プロセッサと、
を具備するスイッチング電源回路。 - 前記格納部が、前記スイッチング素子の電流がしきい値を超えた場合の許容範囲に関する設定情報をさらに格納しており、
所定期間内に前記スイッチング素子の電流がしきい値を超えた回数が許容範囲を超える場合に、前記ディジタル信号プロセッサが、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる、
請求項15記載のスイッチング電源回路。 - 前記スイッチング電源回路の出力電流を検出する出力電流検出回路をさらに具備し、
前記格納部が、出力電流のしきい値と、出力電流がしきい値を超えた場合の許容範囲に関する設定情報とをさらに格納しており、
出力電流がしきい値を超えて経過した時間が許容範囲を超える場合に、前記ディジタル信号プロセッサが、前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる、
請求項15記載のスイッチング電源回路。 - 前記チョークコイルの入力電圧を検出する入力電圧検出回路をさらに具備し、
前記格納部が、複数種類の入力電圧に対応して複数種類の設定情報を格納しており、
前記ディジタル信号プロセッサが、前記入力電圧検出回路によって検出された入力電圧に対応する設定情報に従って前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項15記載のスイッチング電源回路。
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