JP2003174773A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2003174773A
JP2003174773A JP2001370624A JP2001370624A JP2003174773A JP 2003174773 A JP2003174773 A JP 2003174773A JP 2001370624 A JP2001370624 A JP 2001370624A JP 2001370624 A JP2001370624 A JP 2001370624A JP 2003174773 A JP2003174773 A JP 2003174773A
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power supply
pfm
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pwm controller
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Yoshihiro Shibuya
由広 渋谷
Kiyotsugu Yamaya
清嗣 山屋
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Matsuda Micronics Corp
Original Assignee
Matsuda Micronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】入力電圧範囲と負荷条件に応じた最適なオフタ
イムにおけるデッドタイムを実現させることにより電源
装置の変換効率を改善できる。さらに、ダミー抵抗を使
用することなしにレギュレーションの改善を得ることが
できる電源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】入力電源範囲と出力負荷の状態に応じて、
対のトランジスタのON信号間のデッドタイムを最適に
制御して通常周波数変調方式で動作しているものを特定
負荷領域でパルス幅変調方式により動作させるPFM/
PWMコントローラを備えることを特徴とする電源装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置、特にD
C/DCコンバータ等に用いられるハーフ・ブリッジ・
コンバータ方式の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のハーフ・ブリッジ・コンバータ方
式の電源装置としては、例えば実用電源回路設計ハンド
ブック(戸川始朗著;CQ出版株式会社、1999年1
2月15日 第18版発行)の第179頁から第183
頁の「ハーフ・ブリッジ・コンバータのしくみ」に回路
が記載されている。その回路の基本構成は図1に示され
る。該図において、aはハーフ・ブリッジ・コンバータ
方式の電源装置、bはコンデンサ、cは主スイッチ作用
のFETトランジスタ、dは主トランス、eはチョーク
コイル、fはダイオード、gは電流検出トランス、hは
起動装置、iは補助電源、jはFETトランジスタ駆動
装置、kは制御装置、mは電源装置の過熱保護装置、n
は出力ON/OFF制御装置、oはフィードバック制御
装置、pは出力電圧の過電圧検出装置を示す。前記フィ
ードバック制御装置oは出力電圧検出装置と、フィード
バック装置とを備える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電源装置における周波
数変調方式において、オフタイムが固定された状態でF
ETトランジスタはスイッチング作用を行う。従って、
電源装置への入力電圧範囲が広い場合、オフタイムは一
定値に制御されるために入力電圧に応じた最適なデッド
タイムを得ることが出来ない。このために電源の変換効
率が悪化する問題があった。さらに、無負荷時に出力電
圧が制御出来ないために、出力側にダミー抵抗qを配設
してレギュレーションを得るようにしていた。しかし、
ダミー抵抗は電源装置の効率にとって不利である。
【0004】本発明は、従来の上記の欠点を鑑みてなさ
れたもので、本発明の目的は、入力電圧範囲と負荷条件
に応じた最適なオフタイムにおけるデッドタイムを実現
させることにより電源装置の変換効率を改善できる。さ
らに、ダミー抵抗を使用することなしにレギュレーショ
ンの改善を得ることができる電源装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る電源装置
は、入力電源範囲と出力負荷の状態に応じて、対のトラ
ンジスタのON信号間のデッドタイムを最適に制御して
通常周波数変調方式で動作しているものを特定負荷領域
でパルス幅変調方式により動作させるPFM/PWMコ
ントローラを備えることを特徴とする。請求項2に係る
電源装置は、前記PFM/PWMコントローラが、フィ
ードバック装置、出力電圧検出回路、PFM/PWM判
別装置、オフタイム可変装置、入力電圧検出回路、入力
電圧を検出してオフタイム初期設定を行うためのオフタ
イム初期設定装置を備えることを特徴とする。請求項3
に係る電源装置は、前記PFM/PWMコントローラに
並列に出力電圧の過電圧検出装置をさらに備えることを
特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電源装置の実
施の形態として、好適な実施例を示し、図面を参照して
詳述する。図2は、ハーフ・ブリッジ・コンバータ方式
の電源装置の回路ブロック図である。該図において、符
号1はハーフ・ブリッジ・コンバータ方式の電源装置、
2はコンデンサ、3はスイッチ作用を行うFETトラン
ジスタ、4、5はトランス、6はダイオード、7はチョ
ークコイル、8は電流検出トランス、9は制御回路の起
動装置、10は補助電源、11はトランジスタ3の駆動
回路、12は制御装置、13は電源装置の過熱保護装
置、14は出力電圧のオン/オフ制御装置、15はPF
M/PWMコントローラをそれぞれ示す。直流電圧源に
電源分割用コンデンサ2(C1、C2)が並列に接続さ
れている。入力電圧Vinは2個のコンデンサ2(C
1、C2)によって分圧され、それぞれVin/2ずつ
が出力トランジスタ3(Tr1、Tr2)に印加され
る。2個のトランジスタ3(Tr1、Tr2)は交互に
ON/OFFを繰り返す。2個のトランジスタ3(Tr
1、Tr2)は駆動回路11により駆動される。2個の
トランジスタ3(Tr1、Tr2)の出力はトランス4
に、そして2個のコンデンサ2(C1、C2)の中点の
出力はトランス5にそれぞれ接続される。そして、該ト
ランスから負荷に直流電流が供給される。
【0007】図3は、PFM/PWMコントローラ15
の回路ブロック図を示す。該図において、符号20はフ
ィードバック装置、21は出力電圧検出回路、22はP
FM/PWM判別装置、23はオフタイム可変装置、2
4は入力電圧検出回路、25は入力電圧を検出してオフ
タイム初期設定を行うためのオフタイム初期設定装置で
ある。オフタイム初期設定装置25により入力電圧に応
じてオフタイムの最大(A)、あるいは最小(B)が設
定される。オフタイムが最大(A)から開始すると、出
力負荷条件に応じて変化するフィードバック装置20の
出力により、PFM/PWM判別装置22によりPFM
/PWMの判別が行われて電源装置の発振周波数は固定
される。PFM又はPWM出力はオフタイム可変装置2
3によりそのオフタイムが上限(A)から下限(B)に
可変される。PWM動作は、オフタイムの上限(A)と
下限(B)との間で行なわれる(図4参照)。制御装置
12によりアウトA及びアウトBで周波数変調又はパル
ス幅変調として出力される。
【0008】図5に示すように、制御装置12によりア
ウトA及びアウトBにおいて、オフタイムは動作状況に
より可変することができる。その結果、任意に設定した
オフタイムの上限(A)と下限(B)を可変領域とする
ことができ、オフタイムCをオフタイムDのように可変
制御することができる。かくして、パルスのデューテイ
サイクルの制御がなされ、2個のトランジスタ3(Tr
1、Tr2)のON信号間の最適なデッドタイムの制御
が可能となる。入力電源範囲と出力負荷の状態に応じ
て、デッドタイムを直線的に可変することで、通常周波
数変調方式で動作しているものを特定負荷領域でパルス
幅変調方式により動作させることができる。
【0009】図6は、本発明に係る電源装置の、他の実
施の形態を示すハーフ・ブリッジ・コンバータ方式によ
る電源装置の回路ブロック図の要部を示す。該図におい
て、図2との相違は、PFM/PWMコントローラ15
に並列に出力電圧の過電圧検出装置16が配設されてい
る点である。出力電圧の過電圧検出装置16は出力電圧
の過電圧を検出する。出力電圧過電圧検出装置16は共
振制御装置12に接続される。従来の電源装置におい
て、軽負荷時の制御は、ダミー抵抗qで行なっていた
が、該出力電圧の過電圧検出装置16を設けることによ
りダミー抵抗qは不要になり、電源装置の効率を改善す
ることができる。
【0010】
【発明の効果】本発明の電源装置によれば、入力電圧範
囲と負荷条件に応じた最適なオフタイムにおけるデッド
タイムを実現させることにより電源装置の変換効率を改
善できる。さらに、ダミー抵抗を使用することなしにレ
ギュレーションの改善を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のハーフ・ブリッジ・コンバータ方式の
電源装置を示す回路ブロック図
【図2】 本発明のハーフ・ブリッジ・コンバータ方式
の電源装置を示す回路ブロック図
【図3】 図2のPFM/PWMコントローラを示すブ
ロック図
【図4】 PWM動作を示す説明図
【図5】 オフタイムの動作状況を示す説明図
【図6】 本発明のハーフ・ブリッジ・コンバータ方式
の他の電源装置を示す要部回路ブロック図
【符号の説明】
1 電源装置 2 コンデンサ 3 主スイッチ作用のFETトランジスタ 4、5 主トランス 7 チョークコイル 6 ダイオード 8 電流検出トランス 9 起動装置 10 補助電源 11 FETトランジスタ駆動装置 12 制御装置 13 電源装置の過熱保護装置 14 出力電圧のON/OFF制御装置 16 出力電圧過電圧検出装置 15 PFM/PWMコントローラ 20 フィードバック装置 21 出力電圧検出回路 22 PFM/PWM判別装置 23 オフタイム可変装置 24 入力電圧検出回路 25 オフタイム初期設定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H730 AA04 AA14 AS01 BB26 DD04 DD16 EE02 EE03 EE08 EE59 FD01 FD11 FD41 FG04 FG05 FG07 FG22 FG26 XX03 XX05 XX12 XX23 XX32

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電源範囲と出力負荷の状態に応じ
    て、対のトランジスタのON信号間のデッドタイムを最
    適に制御して通常周波数変調方式で動作しているものを
    特定負荷領域でパルス幅変調方式により動作させるPF
    M/PWMコントローラを備えることを特徴とする電源
    装置。
  2. 【請求項2】 前記PFM/PWMコントローラは、フ
    ィードバック装置、出力電圧検出回路、PFM/PWM
    判別装置、オフタイム可変装置、入力電圧検出回路、入
    力電圧を検出してオフタイム初期設定を行うためのオフ
    タイム初期設定装置を備えることを特徴とする請求項1
    記載の電源装置。
  3. 【請求項3】 前記PFM/PWMコントローラに並列
    に出力電圧の過電圧検出装置をさらに備えることを特徴
    とする請求項1記載の電源装置。
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