JPWO2016114379A1 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
基本的には直流入力電圧が印加されるトランスの一次巻線に流れる電流を制御する主スイッチング素子、並びに前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流して所定の直流出力電圧を生成する電圧出力回路を備えたスイッチング電源本体と、
前記直流出力電圧に応じたフィードバック信号を入力して前記主スイッチング素子をオン・オフするスイッチング周波数を制御して前記直流出力電圧を一定化するスイッチング制御回路とを備えて構成される。
前記直流入力電圧と該直流入力電圧の印加に伴って前記スイッチング電源本体に供給される直流入力電流とをそれぞれ検出して前記スイッチング電源本体に対する入力電力を求める入力電力検出部と、
この入力電力検出部が求めた入力電力に応じて前記主スイッチング素子を前記スイッチング周波数の下でスイッチング動作させるスイッチング動作期間Tactと該スイッチング動作を停止させるスイッチング停止期間Tstopとの比を変更する動作モード設定部と
を設けたことを特徴としている。
基本的には直流入力電圧が印加されるトランスの一次巻線に流れる電流を制御する主スイッチング素子、並びに前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流して所定の直流出力電圧を生成する電圧出力回路を備えたスイッチング電源本体と、
前記直流出力電圧に応じたフィードバック信号を入力して前記主スイッチング素子をオン・オフするデューティ比を制御して前記直流出力電圧を一定化するスイッチング制御回路とを備えて構成される。
前記直流入力電圧と該直流入力電圧の印加に伴って前記スイッチング電源本体に供給される直流入力電流とをそれぞれ検出して該スイッチング電源本体に対する入力電力を求める入力電力検出部と、
この入力電力検出部が求めた入力電力に応じて前記主スイッチング素子を前記デューティ比の下でスイッチング動作させるスイッチング動作期間Tactと該スイッチング動作を停止させるスイッチング停止期間Tstopとの比を変更する動作モード設定部と
を前記スイッチング制御回路に設けたことを特徴としている。
にオン・オフする間欠動作モードとに切換えている。この結果、従来のように外部から動作モード切換信号を与える必要がなくなるので、大幅なコストの増大を招来することなしに前記主スイッチング素子のオン・オフを間欠的に行うことが可能となる。しかも前記直流出力電圧Voutの出力端に負荷検出抵抗(シャント抵抗)を介装して負荷電流を検出する必要がないので、軽負荷時における前記負荷検出抵抗での大きな損失が問題となることもない。従って簡易にして効果的に軽負荷時での効率低下を解消することが可能となる。
T トランス
Cr 共振用コンデンサ
D,D1,D2 ダイオード
Cout 出力コンデンサ
SW スイッチング電源本体
OUT 電圧出力回路
CONT スイッチング制御回路
SR シャントレギュレータ
PC フォトカプラ
Ra,Rb 抵抗(入力電圧検出手段)
Rc シャント抵抗(入力電流検出手段)
10,20 スイッチング電源装置
11 電圧・周波数変換回路
12 ゲート信号生成回路
13 入力電力検出部(乗算器)
14 負荷状態判定部
14a,14b,14c 比較器
14d デコーダ
15 動作モード設定部
16 電圧・デューティ変換回路
Claims (18)
- 直流入力電圧が印加されるトランスの一次巻線に流れる電流を制御する主スイッチング素子、並びに前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流して所定の直流出力電圧を生成する電圧出力回路を備えたスイッチング電源本体と、
前記直流出力電圧に応じたフィードバック信号を入力して前記主スイッチング素子をオン・オフするスイッチング周波数を制御して前記直流出力電圧を一定化するスイッチング制御回路とを具備し、
前記スイッチング制御回路は、
前記直流入力電圧と該直流入力電圧の印加に伴って前記スイッチング電源本体に供給される直流入力電流とをそれぞれ検出して前記スイッチング電源本体に対する入力電力を求める入力電力検出部と、
この入力電力検出部が求めた入力電力に応じて前記主スイッチング素子を前記スイッチング周波数の下でスイッチング動作させるスイッチング動作期間Tactと該スイッチング動作を停止させるスイッチング停止期間Tstopとの比を変更する動作モード設定部と
を具備したことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記動作モード設定部は、前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとの比を、前記主スイッチング素子のオン・オフを制御する制御単位期間Tsw(=Tact+Tstop)の全てを前記スイッチング動作期間Tactだけにする値として設定し、または前記制御単位期間Tswを前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとに分ける値として設定するものである請求項1に記載のスイッチング電源装置。
- 前記動作モード設定部は、前記入力電力が最大定格のときには前記スイッチング停止期間Tstopを[0]として前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとし、前記入力電力の減少に伴って前記制御単位期間Tswにおける前記スイッチング動作期間Tactが占める割合を少なくなるように前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとの比を設定するものである請求項2に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswにおける前記スイッチング動作期間Tactが占める割合は、前記入力電力の減少に伴って段階的に減少するように設定される請求項3に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswを前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとに分けたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値は、前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとしたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値と略等しくなるように設定されるものである請求項1に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとしたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値は、前記直流入力電圧から前記直流出力電圧を生成して出力する前記スイッチング電源本体での効率を最大とする電流値である請求項5に記載のスイッチング電源装置。
- 前記スイッチング電源本体および前記スイッチング制御回路は、電流共振型のスイッチング電源回路部または電圧共振型のスイッチング電源回路部を構築したものである請求項1に記載のスイッチング電源装置。
- 前記主スイッチング素子、または前記二次巻線の誘起電圧を整流する素子の一部、若しくはその全て部をワイドバンドギャップ半導体で構成した素子とす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装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、ダイヤモンドであ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装置。
- 直流入力電圧が印加されるトランスの一次巻線に流れる電流を制御する主スイッチング素子、並びに前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流して所定の直流出力電圧を生成する電圧出力回路を備えたスイッチング電源本体と、
前記直流出力電圧に応じたフィードバック信号を入力して前記主スイッチング素子をオン・オフするデューティ比を制御して前記直流出力電圧を一定化するスイッチング制御回路とを具備し、
前記スイッチング制御回路は、
前記直流入力電圧と該直流入力電圧の印加に伴って前記スイッチング電源本体に供給される直流入力電流とをそれぞれ検出して前記スイッチング電源本体に対する入力電力を求める入力電力検出部と、
この入力電力検出部が求めた入力電力に応じて前記主スイッチング素子を前記デューティ比の下でスイッチング動作させるスイッチング動作期間Tactと該スイッチング動作を停止させるスイッチング停止期間Tstopとの比を変更する動作モード設定部と
を具備したことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記動作モード設定部は、前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとの比を、前記主スイッチング素子のオン・オフを制御する制御単位期間Tsw(=Tact+Tstop)の全てを前記スイッチング動作期間Tactだけにする値として設定し、または前記制御単位期間Tswを前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとに分ける値として設定するものである請求項10に記載のスイッチング電源装置。
- 前記動作モード設定部は、前記入力電力が最大定格のときには前記スイッチング停止期間Tstopを[0]として前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとし、前記入力電力の減少に伴って前記制御単位期間Tswにおける前記スイッチング動作期間Tactが占める割合を少なくなるように前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとの比を設定するものである請求項10に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswにおける前記スイッチング動作期間Tactが占める割合は、前記入力電力の減少に伴って段階的に減少するように設定される請求項12に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswを前記スイッチング動作期間Tactと前記スイッチング停止期間Tstopとに分けたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値は、前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとしたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値と略等しくなるように設定されるものである請求項10に記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御単位期間Tswの全てを前記スイッチング動作期間Tactとしたときに前記トランスの一次巻線に流れる電流のピーク値は、前記直流入力電圧から前記直流出力電圧を生成して出力する前記スイッチング電源本体での効率を最大とする電流値である請求項14に記載のスイッチング電源装置。
- 前記スイッチング電源本体および前記スイッチング制御回路は、フォワード型のスイッチング電源回路部またはフライバック型のスイッチング電源回路部を構築したものである請求項10に記載のスイッチング電源装置。
- 前記主スイッチング素子、または前記二次巻線の誘起電圧を整流する素子の一部、若しくはその全てをワイドバンドギャップ半導体で構成した素子とすることを特徴とする請求項10に記載のスイッチング電源装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項10に記載のスイッチング電源装置。
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