JP2003244953A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JP2003244953A
JP2003244953A JP2002042036A JP2002042036A JP2003244953A JP 2003244953 A JP2003244953 A JP 2003244953A JP 2002042036 A JP2002042036 A JP 2002042036A JP 2002042036 A JP2002042036 A JP 2002042036A JP 2003244953 A JP2003244953 A JP 2003244953A
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Atsuhiro Hida
篤博 飛田
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Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォワード型DC−DCコンバータにおい
て、入力電圧補正を行うことなく、出力電圧の負荷電流
補正を行うことができる新規なDC−DCコンバータを
提供する。 【解決手段】 一次−二次間が絶縁されたトランス1を
備え、一次回路3に主スイッチ2を設けたフォワード型
DC−DCコンバータにおいて、前記トランス1に補助
巻線N3を設け、この補助巻線N3に電圧検出回路6を
接続し、この電圧検出回路6に誤差アンプ16を設けて
あり、前記一次回路3のピーク電流を検出してスイッチ
ングのオン期間を決めるピーク電流モード制御を行い、
前記誤差アンプ16の出力を出力電圧に正帰還かけ、出
力電圧の負荷電流補正を行うことを特徴とするDC−D
Cコンバータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一次−二次間が絶
縁されたトランスを備え、一次回路に主スイッチを設
け、スイッチング電源装置等に組み込まれるフォワード
型DC−DCコンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電圧補正を行う一次−二次間が絶
縁されたトランスを備え、一次側に主スイッチを設けた
フォワード型DC−DCコンバータとして、特開200
0−156975に開示してあるDC−DCコンバータ
がある。これを図3に示す。
【0003】図4に示すDC−DCコンバータは、一次
−二次間が絶縁されたトランス1を備え、一次側に主ス
イッチ2を設けてあり、この主スイッチ2のオン・オフ
動作によりトランス1の一次巻線のエネルギーを二次巻
線に出力する一次回路3と、前記トランス1の二次巻線
から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力す
る二次回路4と、トランス1に設けた補助巻線5から出
力される電圧を整流平滑し前記二次回路4から出力され
る電圧の検出電圧として出力する電圧検出回路6と、こ
の電圧検出回路6から出力される電圧に基づいて主スイ
ッチ2のオン・オフ動作を制御するためのパルス制御信
号を主スイッチ2に加える制御回路7とを設けてある。
【0004】このDC−DCコンバータは、二次回路2
を流れる電流に応じた一次回路1の通電電流を電圧に変
換して検出し、この検出電圧を電圧検出回路6から出力
される電圧に二次回路2の通電電流の変動に起因した二
次回路2の出力電圧の変動分を補正する方向に重畳さ
せ、この重畳電圧に基づいた電圧を制御回路7に加える
一次側電流検出回路9を、この主電源11に並列に接続
してあるコンデンサ12との負側の接続部と、主電源1
1との間に設けてある。
【0005】電圧検出回路6は電圧検出部8を設けてあ
り、この電圧検出部8は2つの抵抗を直接に接続し、こ
れら抵抗の接続部を設けて構成し、この接続部に制御回
路7を接続し、抵抗開放端を前記一次回路3に設けた主
電源11の負側に接続してある。
【0006】制御回路7は基準電源部13、誤差アンプ
16、並びに、コンパレータ17を備えてある。前記電
圧検出部8の接続部を誤差アンプ16の負側の入力部に
接続し、この誤差アンプ16の正側の入力部に基準電源
部13が接続してある。この誤差アンプ16の出力はコ
ンパレータ17の正側の入力部に接続し、このコンパレ
ータ17の負側を、前記コンデンサ2の負側の接続部と
主スイッチ2のソースとの接続部に接続し、この接続部
とコンパレータ17との間に三角波発生回路を介してあ
る。このコンパレータ17の出力は主スイッチ2のゲー
トに接続してある。また、基準電源部13と主電源11
の正側との間に入力電圧を補正する電圧補正抵抗15を
設けてある。
【0007】しかし、このDC−DCコンバータは出力
電圧を直接検出できないため、負荷電流のレベルに合わ
せて出力電圧を補正する回路が必要となる。現行の負荷
補正方法としては一次側のパルス電流若しくは平均電流
を一次側電流検出回路9に設けた検出抵抗にて電圧変換
し、検出の負側に帰還する方法、若しくは出力電圧の基
準電圧に帰還する方法があるが、電圧変換された一次側
の電流は入力電圧によって変化するため、さらに入力電
圧からの補正を行う必要がある。また、入力電圧が高い
と補正量が少なくなり負荷電流の増減に対し比例した補
正を行う事ができない為、入力電圧により電圧精度が異
なってくる課題がある。
【0008】また、一次側の電流Iinで補正する場
合、下記数1に示すとおり出力電流が一定の場合入力電
圧に反比例して補正量が変化する。
【0009】
【数1】
【0010】従って、この補正量の変化を補う為に、制
御回路9に設けた誤差アンプ7の基準電圧等に入力電圧
から補正をかける必要がある。即ち、主電源11の正側
と基準電源部13との間に入力電圧補正抵抗15を設け
る必要がある。しかし、この方法では負荷電流によらず
入力電圧から一定の補正がかかってしまうため無負荷時
と全負荷時の負荷補正量に対する入力電圧補正が異なっ
てしまう課題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたものであり、入力電圧補正を行うことな
く、出力電圧の負荷電流補正を行うことができる新規な
DC−DCコンバータを提供する。
【0012】
【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
めになされた発明は、ピーク電流を検出することでスイ
ッチングのオン幅を制御するPCC制御(Peak Current
Control)を使用したコンバータであって、誤差アンプレ
ベルは電流波形のピークレベルに比例して動作するた
め、このレベルを利用し出力電圧の基準電圧に正帰還す
る事で出力電圧の負荷電流補正を行うことができる効果
がある。また、一次側のピーク電流レベルの入力電圧依
存度は、従来の補正方法よりも依存度が少なく、入力電
圧補正を行う必要性がないことを可能にした。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明に
係るDC−DCコンバータの実施例を説明する。図1は
本発明の実施例の回路図であって、1はトランス、N
1,N2,N3はトランス1の巻線、2は主スイッチ、
3は一次回路、4は二次回路、5は補助回路、6は電圧
検出回路、7は制御回路、8は電圧検出部、9は一次側
電流検出回路、11は主電源、12はコンデンサであ
る。
【0014】図1に示す実施例に係るスイッチング電源
は、一次−二次間が絶縁されたトランス1を備え、一次
側に主スイッチ2を設けてあり、この主スイッチ2のオ
ン・オフ動作によりトランス1の一次巻線N1のエネル
ギーを二次巻線N2に出力する一次回路3と、前記トラ
ンス1の二次巻線N2から出力される電圧を整流平滑し
て直流の電圧を出力する二次回路4と、トランス1に設
けた補助巻線N3から出力される電圧を整流平滑し前記
二次回路4から出力される電圧の検出電圧として出力す
る電圧検出回路6と、この電圧検出回路6から出力され
る電圧に基づいて主スイッチ2のオン・オフ動作を制御
する制御回路7とを設けてある。
【0015】このDC−DCコンバータは、二次回路2
を流れる電流に応じた一次回路1の通電電流を電圧に変
換して検出する一次側電流検出回路9を、主電源11に
並列に接続してあるコンデンサ12の負側の接続部と主
スイッチ2のソース側と接続してある。
【0016】電圧検出回路6は電圧検出部8を設けてあ
り、この電圧検出部8は抵抗を直列に接続し、これら抵
抗の接続部を設けて構成し、この接続部に制御回路7を
接続し、抵抗開放端はコンデンサ12の負側接続部に接
続されている。
【0017】制御回路7は基準電源部13、誤差アンプ
16、コンパレータ17、発振器18、並びに、出力ラ
イン19を備えてある。前記電圧検出部8の接続部を誤
差アンプ16の負側の入力部に接続し、この誤差アンプ
16の正側の入力部に基準電源部13が接続してある。
この誤差アンプ16の出力はコンパレータ17の正側の
入力部に接続し、このコンパレータ17の負側を、一次
側電流検出回路9と主スイッチ2のソースとの接続部に
接続してある。また、このコンパレータ17の出力は出
力ライン19のリセット入力に接続し、この出力ライン
19のセット入力に発振器18を接続してある。この出
力ラインの出力を主スイッチ2のゲートに接続してあ
る。
【0018】以上のように構成してあるDC−DCコン
バータにおいて、以下のように作用する。なお、図2は
本実施例の要部の電流波形を示す図であり、図3は入力
電圧と検出電流の関係を示す図である。
【0019】先ず、発振器18がオンすると、出力ライ
ン19のセット入力に信号が出力され、これと同時に主
スイッチ2がオンする。主スイッチ2がオンすることに
より、トランス1を介して二次回路4に電流が流れる。
【0020】主スイッチ2がオンし続けると、図2に示
すように、電流検出回路9に流れる電流はある一定の傾
きで増加する。この誤差アンプ16は、負荷電流が増加
すると出力電圧を一定に保つ為に誤差アンプ出力レベル
も増加する方向に制御される。従って負荷電流が大きい
ほど誤差アンプ出力レベルは上昇する。また同じ負荷電
流に対して入力電圧が変化するとき、図3に示すように
電流の傾きが変化するため誤差アンプの出力レベルは入
力電圧に対して依存度が存在するが、数1で表される補
正量の入力電圧による変化と比較すると少ない。
【0021】このようにピーク電流モード制御にしたこ
とにより、誤差アンプ出力レベルは電流波形のピーク検
出レベルに比例して動作し、誤差アンプ出力がピーク電
流レベルで維持されるため、入力電圧に対してレベル変
化が少なく、安定した補正量が得られる。なお、電流の
ピーク検出レベル、即ち、誤差アンプ出力レベルは下記
の式となる。
【0022】
【数2】
【0023】検出電流が誤差アンプ16の出力レベルま
で上昇すると、コンパレータ17がオンする。これによ
り、出力ライン19のリセット入力に信号が出力され、
これと同時に主スイッチ2がオフする。以上より、検出
電流は誤差アンプ出力レベルまでしか上昇せず、誤差ア
ンプ出力レベルは電流波形のピークレベルに比例して動
作するため、このレベルを利用し出力電圧の基準電圧に
正帰還する事で出力電圧の負荷電流補正を行うことがで
きる。また、一次側のピーク電流レベルの入力電圧依存
度は、従来の補正方法よりも依存度が少なく、入力電圧
補正を行う必要性がない。
【0024】
【発明の効果】本発明は、ピーク電流を検出することで
スイッチングのオン幅を制御するPCC制御(Peak Curr
ent Control)を使用したコンバータであって、誤差アン
プ出力レベルは電流波形のピーク検出レベルに比例して
動作するため、このレベルを利用し出力電圧の基準電圧
に正帰還する事で出力電圧の負荷電流補正を行うことが
できる効果がある。また、一次側のピーク電流レベルの
入力電圧依存度は、従来の補正方法よりも依存度が少な
く、入力電圧補正を行う必要性がない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る一実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】 図1図示実施例の要部の電流レベルを示す動
作波形図である。
【図3】 図1図示実施例の入力電圧と検出電流との関
係を示す動作波形図である。
【図4】 従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 トランス N1 一次巻線 N2 二次巻線 N3 補助巻線 2 主スイッチ 3 一次回路 4 二次回路 5 補助回路 6 電圧検出回路 7 制御回路 8 電圧検出部 9 一次側電流検出回路 11 主電源 12 コンデンサ 13 基準電源部 14 基準電源 15 電圧補正抵抗 16 誤差アンプ 17 コンパレータ 18 発振器 19 出力ライン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次−二次間が絶縁されたトランスを備
    え、一次回路に主スイッチを設けたフォワード型DC−
    DCコンバータにおいて、前記トランスに補助巻線を設
    け、この補助巻線に電圧検出回路を接続し、この電圧検
    出回路に誤差アンプを設けてあり、前記一次回路のピー
    ク電流を検出してスイッチングのオン期間を決めるピー
    ク電流モード制御を行い、前記誤差アンプの出力を出力
    電圧に正帰還かける構成を具備することを特徴とするD
    C−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のDC−DCコンバータに
    おいて、前記一次回路の入出力間に一次側電流検出回路
    を設けるとともに、前記誤差アンプの出力にコンパレー
    タの一方の入力を接続し、このコンパレータの他方の入
    力に前記主スイッチの入力を接続し、このコンパレータ
    の出力に前記主スイッチの出力を接続してあることを特
    徴とするDC−DCコンバータ。
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