JP2007306769A - Switching power supply unit of digital control type - Google Patents

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Yasuo Mizogami
恭生 溝上
Masao Mabuchi
雅夫 馬渕
Tsunetoshi Oba
恒俊 大場
Katsuya Marumo
克也 丸茂
Taisuke Saito
泰輔 斎藤
Hiroshi Oya
寛 大矢
Yoichi Ito
洋一 伊東
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital control type of switching power supply unit digital-controlling a converter circuit, capable of attaining cost reduction by highly accurately fetching an output voltage signal into a digital control circuit with a simple circuit. <P>SOLUTION: This switching power supply unit includes: a converter circuit 12 for insulatively transforming an input voltage on primary side to an output voltage on secondary side; an output voltage detection circuit 13 for detecting an output voltage; and the digital control circuit 14 for controlling the converter circuit 12, based on an output voltage detected by an output voltage detection circuit 13. The output voltage detection circuit 13 transmits information about whether an output voltage is higher or lower than a rated output voltage, to the digital control circuit 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンバータ回路をデジタル制御するデジタル制御方式のスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a digital control type switching power supply device that digitally controls a converter circuit.

スイッチング電源装置は、小型軽量かつ高効率等の特長を有しており、各種機器に組み込まれているＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の負荷の電源として幅広く利用されている。これら負荷では、低電圧化及び高速処理化が進み、消費電流が増加する一方である。そのため、スイッチング電源装置では、負荷における処理負荷に応じて、負荷電流が急減に増大したりあるいは減少したりする。また、スイッチング電源装置は、広い入力電圧範囲に対応が容易という特長を有している。スイッチング電源装置では、このような負荷電流や入力電圧の変化に対して安定した出力電圧を保障する必要がある。さらに、負荷電流や入力電圧の急激な変化に対して出力電圧が過渡応答となった場合でも、スイッチング電源装置では、安定した状態に迅速に回復することが求められている。   The switching power supply device has features such as small size, light weight and high efficiency, and is widely used as a power source for loads such as CPU (Central Processing Unit) and DSP (Digital Signal Processor) incorporated in various devices. . With these loads, lower voltage and higher speed processing are progressing, and current consumption is increasing. Therefore, in the switching power supply device, the load current suddenly increases or decreases depending on the processing load in the load. Further, the switching power supply device has a feature that it can easily cope with a wide input voltage range. In a switching power supply device, it is necessary to ensure a stable output voltage against such changes in load current and input voltage. Furthermore, even when the output voltage has a transient response to a sudden change in load current or input voltage, the switching power supply is required to quickly recover to a stable state.

そのために、例えば、特許文献１に記載のように、デジタル制御方式のコントローラＩＣ（Integrated Circuit）等の制御装置を備え、この制御装置によりＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子を高速にオン／オフするスイッチング電源装置が提案されている。
特許第３７３９３７４号公報 For this purpose, for example, as disclosed in Patent Document 1, a control device such as a digital control type controller IC (Integrated Circuit) is provided, and a switching device such as an FET (Field Effect Transistor) is turned on / off at high speed by this control device. Switching power supply devices that turn off have been proposed.
Japanese Patent No. 3739374

交流電圧を直流電圧に変換するデジタル制御方式のスイッチング電源装置において、出力電圧信号を制御装置に取り込み、制御装置にてコンバータ回路をデジタル制御されている。しかし、出力電圧信号を制御装置に取り込む回路が複雑となり、精度よく出力電圧信号を取り込むにはコスト高になるという問題があった。   In a digital control switching power supply device that converts an AC voltage into a DC voltage, an output voltage signal is taken into the control device, and the converter circuit is digitally controlled by the control device. However, a circuit for fetching the output voltage signal into the control device is complicated, and there is a problem that it is expensive to fetch the output voltage signal with high accuracy.

本発明のスイッチング電源装置は、交流電圧を直流電圧に変換するデジタル制御方式のスイッチング電源装置であって、一次側の入力電圧を二次側の出力電圧に絶縁して変圧するコンバータ回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路にて検出した出力電圧に基づき前記コンバータ回路の制御を行うデジタル制御回路とを備え、前記出力電圧検出回路は、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報を前記デジタル制御回路に伝達することを特徴とするものである。   The switching power supply device of the present invention is a digital control type switching power supply device that converts an alternating voltage into a direct voltage, a converter circuit that insulates and transforms a primary side input voltage to a secondary side output voltage, and an output An output voltage detection circuit for detecting a voltage; and a digital control circuit for controlling the converter circuit based on the output voltage detected by the output voltage detection circuit, wherein the output voltage is a rated output voltage. The higher or lower information is transmitted to the digital control circuit.

前記出力電圧検出回路における出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報は、例えば"Ｈ"，"Ｌ"の２値信号である。   Information about whether the output voltage in the output voltage detection circuit is higher or lower than the rated output voltage is, for example, a binary signal of “H” and “L”.

前記デジタル制御回路は、例えばワンチップマイコンからなる。なお、ワンチップでないマイコンや、マイコン以外のデジタル回路にて構成してもよい。   The digital control circuit is composed of, for example, a one-chip microcomputer. Note that a microcomputer that is not a one-chip or a digital circuit other than the microcomputer may be used.

本発明のスイッチング電源装置によると、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報だけでコンバータ回路の制御を行う構成にしたので、簡単な回路で精度よく出力電圧信号をデジタル制御回路に伝達することができ、コストの低減を図ることができる。   According to the switching power supply device of the present invention, since the converter circuit is controlled only by information on whether the output voltage is higher or lower than the rated output voltage, the output voltage signal is accurately transmitted to the digital control circuit with a simple circuit. The cost can be reduced.

本発明の他のスイッチング電源装置は、交流電圧を直流電圧に変換するデジタル制御方式のスイッチング電源装置であって、一次側の入力電圧を二次側の出力電圧に絶縁して変圧するコンバータ回路と、一次側に設けられた被制御回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記被制御回路の制御ならびに前記出力電圧検出回路にて検出した出力電圧に基づき前記コンバータ回路の制御を行うデジタル制御回路とを備え、前記デジタル制御回路のグランドを一次側のグランドに接続し、前記出力電圧検出回路は、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報を前記デジタル制御回路に伝達することを特徴とするものである。   Another switching power supply device of the present invention is a digital control type switching power supply device that converts an AC voltage into a DC voltage, a converter circuit that insulates and transforms a primary side input voltage to a secondary side output voltage; , A controlled circuit provided on the primary side, an output voltage detection circuit for detecting an output voltage, control of the controlled circuit and control of the converter circuit based on the output voltage detected by the output voltage detection circuit A digital control circuit, wherein the ground of the digital control circuit is connected to a primary side ground, and the output voltage detection circuit transmits information about whether the output voltage is higher or lower than a rated output voltage to the digital control circuit It is characterized by this.

本発明の他のスイッチング電源装置によると、上記の効果に加え、デジタル制御回路のグランドを、被制御回路が設けられた一次側のグランドに接続することで、被制御回路の制御等のための信号を絶縁することなくデジタル制御回路に取り込むことができ、絶縁してデジタル制御回路に取り込む信号の数が少なくてすみ、構造が簡単となりより一層コストの低減を図ることができる。   According to another switching power supply device of the present invention, in addition to the above effects, the ground of the digital control circuit is connected to the primary side ground provided with the controlled circuit, thereby controlling the controlled circuit and the like. The signals can be taken into the digital control circuit without being insulated, and the number of signals to be insulated and taken into the digital control circuit can be reduced, the structure is simplified, and the cost can be further reduced.

本発明によれば、簡単な回路で精度よく出力電圧信号をデジタル制御回路に取り込むことができ、低コストなデジタル制御方式のスイッチング電源装置を提供できる。   According to the present invention, an output voltage signal can be taken into a digital control circuit with high accuracy with a simple circuit, and a low-cost digital control switching power supply device can be provided.

本発明の実施の形態について、図1ないし図５を用いて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１はスイッチング電源装置のブロック図、図２はスイッチング電源装置の回路図、図３はスイッチング電源装置の出力電圧検出回路図、図４は出力電圧信号のタイミングチャート、図５は制御信号を示す図である。   1 is a block diagram of a switching power supply device, FIG. 2 is a circuit diagram of the switching power supply device, FIG. 3 is an output voltage detection circuit diagram of the switching power supply device, FIG. 4 is a timing chart of an output voltage signal, and FIG. FIG.

図１に示すように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、力率改善回路からなる被制御回路１１と、被制御回路１１で平滑した安定な直流電圧を変圧するＤＣ／ＤＣコンバータ回路１２と、コンバータ回路１２で変圧され負荷１５に出力される直流の出力電圧を検出する出力電圧検出回路１３と、被制御回路１１の制御および出力電圧検出回路１３で検出した出力電圧に基づきコンバータ回路１２を制御するデジタル制御回路１４とから構成されている。   As shown in FIG. 1, the switching power supply according to the present embodiment includes a controlled circuit 11 including a power factor correction circuit, a DC / DC converter circuit 12 that transforms a stable DC voltage smoothed by the controlled circuit 11, and An output voltage detection circuit 13 for detecting a DC output voltage transformed by the converter circuit 12 and output to the load 15; and a converter circuit 12 based on the control of the controlled circuit 11 and the output voltage detected by the output voltage detection circuit 13. And a digital control circuit 14 to be controlled.

図２を用いて、図１の各ブロックについて詳細に説明する。   Each block in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG.

２１は、４個のダイオードをブリッジに接続してなる全波整流回路であり、交流電源１０の交流電圧を整流する。   Reference numeral 21 denotes a full-wave rectifier circuit formed by connecting four diodes to a bridge, and rectifies the AC voltage of the AC power supply 10.

被制御回路である力率改善回路１１は、昇圧型のチョッパ回路を用い、全波整流回路２１の正端子と負端子に接続される。全波整流回路２１の正端子は、インダクタ２２を経由して、半導体スイッチ２３のドレイン端子とダイオード２４のアノード端子に接続する。ダイオード２４のカソード端子はコンデンサ２５の正端子に接続するとともに、トランス２６の一次巻線を経由して半導体スイッチ２７のドレイン端子に接続する。全波整流回路２１の負端子は、抵抗器５２を経由して、半導体スイッチ２３のソース端子とコンデンサ２５の負端子と半導体スイッチ２７のソース端子に接続する。   The power factor correction circuit 11, which is a controlled circuit, uses a step-up chopper circuit and is connected to the positive terminal and the negative terminal of the full-wave rectifier circuit 21. The positive terminal of the full-wave rectifier circuit 21 is connected to the drain terminal of the semiconductor switch 23 and the anode terminal of the diode 24 via the inductor 22. The cathode terminal of the diode 24 is connected to the positive terminal of the capacitor 25 and is connected to the drain terminal of the semiconductor switch 27 via the primary winding of the transformer 26. The negative terminal of the full-wave rectifier circuit 21 is connected to the source terminal of the semiconductor switch 23, the negative terminal of the capacitor 25, and the source terminal of the semiconductor switch 27 via the resistor 52.

コンバータ回路１２は、フライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータであり、トランス２６と半導体スイッチ２７と整流回路２８にて構成されている。半導体スイッチ２７は、力率改善回路１１からの直流電圧を高周波数の交流電圧に変換する。トランス２６は、半導体スイッチ２７にて変換された交流電圧を絶縁して変圧する。整流回路２８は、トランス２６の二次巻線に接続され、トランス２６にて変圧された交流電圧をダイオード２９とコンデンサ３０にて整流平滑する。得られた直流電圧は、出力電圧検出回路１３を経由して負荷１５に供給される。   The converter circuit 12 is a flyback DC / DC converter, and includes a transformer 26, a semiconductor switch 27, and a rectifier circuit 28. The semiconductor switch 27 converts the DC voltage from the power factor correction circuit 11 into a high-frequency AC voltage. The transformer 26 insulates and transforms the AC voltage converted by the semiconductor switch 27. The rectifier circuit 28 is connected to the secondary winding of the transformer 26, and rectifies and smoothes the AC voltage transformed by the transformer 26 using a diode 29 and a capacitor 30. The obtained DC voltage is supplied to the load 15 via the output voltage detection circuit 13.

出力電圧検出回路１３は、負荷１５に供給される直流の出力電圧を検出する検出回路４１と、検出回路４１にて検出した出力電圧信号を絶縁してデジタル制御回路１４に出力する出力回路４２とから構成されている。出力電圧信号を絶縁してデジタル制御回路１４に出力するのは、デジタル制御回路１４のグランドが一次側のグランドに接続してあるからである。図３に示すように、検出回路４１は、スイッチング電源装置の出力端の正端子と負端子の間に接続した抵抗器４３，４４と、負端子にアノード端子を接続したシャントレギュレータ４５とから構成されている。定格出力電圧が、シャントレギュレータ４５の基準電圧に等しくなるように抵抗器４３，４４にて抵抗分割されてシャントレギュレータ４５に入力される。また、出力回路４２は、正端子に接続した抵抗器４６とフォトカプラ４９にて構成されており、フォトカプラ４９は、アノード端子を抵抗器４６に接続しカソード端子をシャントレギュレータ４５のカソード端子に接続した発光素子としてのＬＥＤ４７と、受光素子としてのフォトトランジスタ４８とからなる。シャントレギュレータ４５のゲインは非常に高いため、定格出力電圧より高いか低いかで、シャントレギュレータ４５のカソード端子に接続されているフォトカプラ４９に電流が流れるか流れないかの状態に分かれる。このことにより、定格出力電圧より出力電圧が高いか低いかの情報を絶縁してデジタル制御回路１４に伝達する。   The output voltage detection circuit 13 includes a detection circuit 41 that detects a DC output voltage supplied to the load 15, and an output circuit 42 that insulates the output voltage signal detected by the detection circuit 41 and outputs the signal to the digital control circuit 14. It is composed of The output voltage signal is isolated and output to the digital control circuit 14 because the ground of the digital control circuit 14 is connected to the primary side ground. As shown in FIG. 3, the detection circuit 41 includes resistors 43 and 44 connected between the positive terminal and the negative terminal of the output terminal of the switching power supply device, and a shunt regulator 45 having an anode terminal connected to the negative terminal. Has been. The rated output voltage is divided by resistors 43 and 44 so as to be equal to the reference voltage of the shunt regulator 45 and is input to the shunt regulator 45. The output circuit 42 includes a resistor 46 and a photocoupler 49 connected to the positive terminal. The photocoupler 49 has an anode terminal connected to the resistor 46 and a cathode terminal connected to the cathode terminal of the shunt regulator 45. It comprises an LED 47 as a connected light emitting element and a phototransistor 48 as a light receiving element. Since the gain of the shunt regulator 45 is very high, it is divided into a state in which current flows or does not flow in the photocoupler 49 connected to the cathode terminal of the shunt regulator 45 depending on whether the gain is higher or lower than the rated output voltage. As a result, information on whether the output voltage is higher or lower than the rated output voltage is insulated and transmitted to the digital control circuit 14.

デジタル制御回路１４は、ワンチップマイコン（例えば、ルネサステクノロジー社製。以下、マイコンと称する）３１とL.P.F.（ローパスフィルタ）３２にて構成されており、ＡＣ／ＤＣ３７にてマイコン３１に５ｖの直流電圧が供給され、マイコン３１にて半導体スイッチ２３，２７を制御する。マイコン３１のグランド３９は一次側のグランド３８に接続してある。   The digital control circuit 14 is composed of a one-chip microcomputer (for example, manufactured by Renesas Technology Corp .; hereinafter referred to as a microcomputer) 31 and an LPF (low-pass filter) 32, and a DC voltage of 5v is supplied to the microcomputer 31 by an AC / DC 37. Is supplied, and the microcomputer 31 controls the semiconductor switches 23 and 27. The ground 39 of the microcomputer 31 is connected to the ground 38 on the primary side.

半導体スイッチ２３の制御においては、マイコン３１の制御信号端子を半導体スイッチ２３のゲート端子に接続する。また、マイコン３１は、力率改善回路１１の入力側の電圧波形を検知するために、全波整流回路２１の正端子と負端子間に接続した抵抗器３３，３４の間に接続し、入力側の電流を検知するために、全波整流回路２１の負端子と抵抗器５２の間に接続する。コンデンサ２５の電圧を安定化するために、力率改善回路１１の出力側に接続した抵抗器３５，３６の間に接続してコンデンサ２５の電圧を検知して、マイコン３１にフィードバックする。   In controlling the semiconductor switch 23, the control signal terminal of the microcomputer 31 is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 23. The microcomputer 31 is connected between resistors 33 and 34 connected between the positive terminal and the negative terminal of the full-wave rectifier circuit 21 in order to detect the voltage waveform on the input side of the power factor correction circuit 11. Is connected between the negative terminal of the full-wave rectifier circuit 21 and the resistor 52. In order to stabilize the voltage of the capacitor 25, the voltage of the capacitor 25 is detected by connecting between the resistors 35 and 36 connected to the output side of the power factor correction circuit 11 and fed back to the microcomputer 31.

半導体スイッチ２７の制御においては、マイコン３１の制御信号端子を半導体スイッチ２７のゲート端子に接続する。また、出力電圧検出回路１３にて検出した出力電圧信号の情報であるフォトカプラ４９からの電流の有無を、L.P.F.３２を通すことでアナログの出力電圧信号に変換してマイコン３１にフィードバックする。なお、L.P.F.３２に代えて、マイコン３１内にてデジタルフィルタを形成してもよい。   In controlling the semiconductor switch 27, the control signal terminal of the microcomputer 31 is connected to the gate terminal of the semiconductor switch 27. Further, the presence or absence of current from the photocoupler 49, which is information of the output voltage signal detected by the output voltage detection circuit 13, is converted to an analog output voltage signal by passing through L.P.F.32 and fed back to the microcomputer 31. A digital filter may be formed in the microcomputer 31 instead of L.P.F.32.

次に、スイッチング電源装置の動作について説明する。   Next, the operation of the switching power supply device will be described.

交流電源１０の交流電圧を全波整流回路２１で全波整流する。整流された直流電圧を力率改善回路１１にて安定した直流電圧に変換する。このとき、マイコン３１に内蔵している基準電圧と、コンデンサ２５に比例検知して抵抗器３５，３６による抵抗分割で得られた電圧とを比較し、それにより得られた誤差信号電圧と、抵抗器３３，３４による抵抗分割で得られた電圧とに基づき、マイコン３１にて高力率になる電流波形の基準信号を得る。この高力率になる電流波形の基準信号と、抵抗器５２の電流信号が同じ波形になるように、半導体スイッチ２３の開閉をマイコン３１にて制御する。これにより、交流電源の電流は、交流電源の電圧波形に比例した電流波形になり、高力率となる。   The AC voltage of the AC power supply 10 is full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 21. The rectified DC voltage is converted into a stable DC voltage by the power factor correction circuit 11. At this time, the reference voltage built in the microcomputer 31 is compared with the voltage obtained by the resistance division by the resistors 35 and 36 by detecting in proportion to the capacitor 25, and the error signal voltage obtained thereby and the resistance The microcomputer 31 obtains a reference signal having a current waveform having a high power factor based on the voltage obtained by the resistance division by the units 33 and 34. The microcomputer 31 controls the opening and closing of the semiconductor switch 23 so that the reference signal of the current waveform having the high power factor and the current signal of the resistor 52 have the same waveform. Thereby, the current of the AC power source becomes a current waveform proportional to the voltage waveform of the AC power source, and has a high power factor.

コンバータ回路１２で、半導体スイッチ２７が閉すると、コンデンサ２５の電圧がトランス２６の一次巻線に印加する。黒点印に負の電圧が印加されるため、トランス２６の二次巻線の電圧はダイオード２９により阻止されて電流は流れない。半導体スイッチ２７が閉している時間は、トランス２６に励起電流が流れる。この励起電流は、時間に比例して値が上昇する。ある時間後に半導体スイッチ２７を開すると、トランス２６の励起電流は流れ続けようと逆起電力が発生する。この逆起電力は黒点印が正電圧であるため、トランス２６の二次巻線よりダイオード２９を経由してコンデンサ３０と負荷１６に電流が流れる。   When the semiconductor switch 27 is closed in the converter circuit 12, the voltage of the capacitor 25 is applied to the primary winding of the transformer 26. Since a negative voltage is applied to the black dot, the voltage of the secondary winding of the transformer 26 is blocked by the diode 29 and no current flows. During the time when the semiconductor switch 27 is closed, an excitation current flows through the transformer 26. The value of this excitation current increases in proportion to time. When the semiconductor switch 27 is opened after a certain time, a back electromotive force is generated so that the excitation current of the transformer 26 continues to flow. Since this back electromotive force is a positive voltage with black dots, a current flows from the secondary winding of the transformer 26 to the capacitor 30 and the load 16 via the diode 29.

出力電圧検出回路１３で、シャントレギュレータ４５にて出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかを検出し、高いときにはフォトカプラ４９のＬＥＤ４７に電流が流れて発光し、低いとき（出力電圧が定格出力電圧以下）には流れず発光しない。ＬＥＤ４７が発光するとフォトトランジスタ４８が受光し、デジタル制御回路１４に対して電流が流れる。具体的には、定格出力電圧を例えば２４ｖとすると、出力電圧が２４ｖより高くなるとフォトカプラ４９に電流が流れ、２４ｖより低くなると流れない。このことにより、定格出力電圧２４ｖより出力電圧が高いときにはデジタル制御回路１４に対して"Ｈ"の出力電圧信号が送信され、定格出力電圧２４ｖより出力電圧が低いときにはデジタル制御回路１４に対して"Ｌ"の出力電圧信号が送信されることになる。   The output voltage detection circuit 13 detects whether the output voltage is higher or lower than the rated output voltage by the shunt regulator 45. When the output voltage is higher, the current flows through the LED 47 of the photocoupler 49 and emits light. When the output voltage is lower, the output voltage is lower than the rated output voltage. Does not flow below the voltage and does not emit light. When the LED 47 emits light, the phototransistor 48 receives light, and a current flows to the digital control circuit 14. Specifically, if the rated output voltage is 24 v, for example, current flows through the photocoupler 49 when the output voltage is higher than 24 v, and does not flow when the output voltage is lower than 24 v. Thus, when the output voltage is higher than the rated output voltage 24v, an "H" output voltage signal is transmitted to the digital control circuit 14, and when the output voltage is lower than the rated output voltage 24v, the digital control circuit 14 is " An L "output voltage signal is transmitted.

デジタル制御回路１４で、力率改善回路１１の入力電圧、入力電流、出力電圧に基づき半導体スイッチ２３のＯＮ時間をマイコン３１で計算し、その結果に基づき半導体スイッチ２３を制御して力率改善回路１１を制御する。   The digital control circuit 14 calculates the ON time of the semiconductor switch 23 based on the input voltage, input current, and output voltage of the power factor correction circuit 11 by the microcomputer 31, and controls the semiconductor switch 23 based on the result to control the power factor improvement circuit. 11 is controlled.

また、出力電圧検出回路１３からの"Ｈ"，"Ｌ"の２値のデジタル信号である出力電圧信号を、L.P.F.３２にて０ｖ〜５ｖのアナログの出力電圧信号に変換してマイコン３１に入力する。具体的には、図４（ａ）に示すように、出力電圧が時刻ｔ1を境に定格出力電圧２４ｖ以上に上昇すると、出力電圧信号は"Ｌ"から"Ｈ"に変わり、L.P.F.３２にて変換されたアナログの出力電圧信号は時刻ｔ1を境に０ｖ〜５ｖの間で上昇する。逆に図４（ｂ）に示すように、出力電圧が時刻ｔ2を境に定格出力電圧２４ｖ以下に下降すると、出力電圧信号は"Ｈ"から"Ｌ"に変わり、L.P.F.３２にて変換されたアナログの出力電圧信号は時刻ｔ2を境に５ｖ〜０ｖの間で下降する。 Further, the output voltage signal which is a binary digital signal of “H” and “L” from the output voltage detection circuit 13 is converted into an analog output voltage signal of 0 to 5 v by the LPF 32 and input to the microcomputer 31. . Specifically, as shown in FIG. 4 (a), when the output voltage rises time t 1 than the rated output voltage 24v bordering, the output voltage signal changes to "L" to "H", at LPF32 the output voltage signal of the converted analog rises between 0v~5v time t 1 as a boundary. As shown in FIG. 4 (b) On the contrary, when the output voltage drops the time t 2 to the rated output voltage 24v bordering, the output voltage signal is changed from "H""L", converted by LPF32 the output voltage signal of the analog descends between 5v~0v time t 2 as a boundary.

マイコン３１は、このアナログの出力電圧信号をＡ／Ｄにてデジタル信号に変換し、それに基づき半導体スイッチ２７の開閉を制御する。すなわち、出力電圧検出回路１３からの出力電圧信号が"Ｈ"のときは、図５（ａ）に示すようにマイコン３１から半導体スイッチ２７に送信される制御信号のオフのパルス幅を長くすることで、半導体スイッチ２７のＯＮ時間を短くして出力電圧を下げ、逆に"Ｌ" のときは図５（ｂ）に示すように制御信号のオンのパルス幅を長くすることで、半導体スイッチ２７のＯＮ時間を長くして出力電圧を上げる。一例として、半導体スイッチ２７は１０〜１００ｋＨｚの間にて制御可能であるのに対し、マイコン３１は２０ｋＨｚ毎に制御信号のパルス幅を制御する。   The microcomputer 31 converts this analog output voltage signal into a digital signal by A / D, and controls the opening and closing of the semiconductor switch 27 based on it. That is, when the output voltage signal from the output voltage detection circuit 13 is “H”, the OFF pulse width of the control signal transmitted from the microcomputer 31 to the semiconductor switch 27 is increased as shown in FIG. Thus, the ON time of the semiconductor switch 27 is shortened to lower the output voltage. Conversely, when it is "L", the control signal ON pulse width is increased as shown in FIG. Increase the output voltage by extending the ON time. As an example, the semiconductor switch 27 can be controlled between 10 and 100 kHz, while the microcomputer 31 controls the pulse width of the control signal every 20 kHz.

このように構成されたデジタル制御方式のスイッチング電源装置によると、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報だけでコンバータ回路１２の制御を行う構成にしたので、簡単な回路で精度よく出力電圧信号をデジタル制御回路１４に伝達することができ、コストの低減を図ることができる。   According to the switching power supply device of the digital control system configured as described above, the converter circuit 12 is controlled only by information on whether the output voltage is higher or lower than the rated output voltage. The voltage signal can be transmitted to the digital control circuit 14 and the cost can be reduced.

また、定格出力電圧より高いか低いかの基準は、温度特性、ばらつきを高精度に抑えられたシャントレギュレータ４５の基準電圧を用いているため、低コストで高精度なスイッチング電源装置を実現できる。   In addition, since the reference whether the voltage is higher or lower than the rated output voltage uses the reference voltage of the shunt regulator 45 in which the temperature characteristics and variations are suppressed with high accuracy, a highly accurate switching power supply device can be realized at low cost.

さらに、マイコン３１のグランドを、力率改善回路１１が設けられた一次側のグランドに接続することで、力率改善回路１１の制御等のための入力電圧、入力電流、出力電圧等の信号を絶縁せずに、抵抗分割でマイコン３１のＡ／Ｄ入力電圧範囲を満たす電圧にして取り込むことができ、その結果、絶縁してマイコン３１に取り込む信号の数が少なくてすみ、スイッチング電源装置の構造が簡単となり、より一層コストの低減を図ることができる。   Further, by connecting the ground of the microcomputer 31 to the primary side ground provided with the power factor correction circuit 11, signals such as an input voltage, an input current, and an output voltage for controlling the power factor improvement circuit 11 can be obtained. Without being insulated, it is possible to capture the voltage satisfying the A / D input voltage range of the microcomputer 31 by resistance division. As a result, the number of signals to be insulated and captured into the microcomputer 31 can be reduced, and the structure of the switching power supply device Can be simplified, and the cost can be further reduced.

図６に出力電圧検出回路の変形例を示す。なお、図３の例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。   FIG. 6 shows a modification of the output voltage detection circuit. The same parts as those in the example of FIG.

図６の出力電圧検出回路は、図３のシャントレギュレータの代わりに、コンパレータ５０と直流電圧源５１を用いたものである。すなわち、コンパレータ５０の非反転入力端子に直流電圧源５１で発生された基準電圧が入力され、反転入力端子に定格出力電圧が基準電圧に等しくなるように抵抗器４３，４４にて抵抗分割されて入力される。コンパレータ５０では、抵抗分割された出力電圧と基準電圧を比較し、抵抗分割された出力電圧が基準電圧より大きくなると、っすなわち出力電圧が定格出力電圧より大きくなると"Ｌ"とし、フォトカプラ４９に電流が流れ、逆に出力電圧が定格出力電圧以下になると"Ｈ"とし、フォトカプラ４９に電流が流れない。このことにより、定格出力電圧より出力電圧が高いか低いかの情報を絶縁してデジタル制御回路１４に伝達する。   The output voltage detection circuit of FIG. 6 uses a comparator 50 and a DC voltage source 51 instead of the shunt regulator of FIG. That is, the reference voltage generated by the DC voltage source 51 is input to the non-inverting input terminal of the comparator 50, and the resistors 43 and 44 perform resistance division so that the rated output voltage becomes equal to the reference voltage at the inverting input terminal. Entered. The comparator 50 compares the resistance-divided output voltage with the reference voltage. When the resistance-divided output voltage becomes larger than the reference voltage, that is, when the output voltage becomes larger than the rated output voltage, the comparator 50 sets the output voltage to “L”. When a current flows and, conversely, the output voltage falls below the rated output voltage, it is set to “H” and no current flows through the photocoupler 49. As a result, information on whether the output voltage is higher or lower than the rated output voltage is insulated and transmitted to the digital control circuit 14.

なお、フォトカプラ４９についても上記構成に限るものではなく、発光素子としてのＬＥＤと、受光素子としてのフォトダイオード等の組み合わせや、さらにフォトカプラに代えてアイソレーションアンプ等の絶縁素子を用いてもよい。   The photocoupler 49 is not limited to the above configuration, and a combination of an LED as a light emitting element and a photodiode as a light receiving element, or an insulating element such as an isolation amplifier may be used instead of the photocoupler. Good.

本発明は、マイコンにてデジタル制御した絶縁型ＡＣ／ＤＣスイッチングコンバータとして有用である。   The present invention is useful as an isolated AC / DC switching converter digitally controlled by a microcomputer.

本発明の実施の形態におけるスイッチング電源装置のブロック図Block diagram of a switching power supply device in an embodiment of the present invention 本発明の実施の形態におけるスイッチング電源装置の回路図1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるスイッチング電源装置の出力電圧検出回路図The output voltage detection circuit diagram of the switching power supply device in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における出力電圧信号のタイミングチャートTiming chart of output voltage signal in the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態における制御信号を示す図The figure which shows the control signal in embodiment of this invention 本発明の変形例における出力電圧検出回路図Output voltage detection circuit diagram in a modification of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１０ 電源
１１ 力率改善回路（被制御回路）
１２ コンバータ回路
１３ 出力電圧検出回路
１４ 制御回路
１５ 負荷 10 Power supply 11 Power factor improvement circuit (controlled circuit)
12 Converter circuit 13 Output voltage detection circuit 14 Control circuit 15 Load

Claims (4)

交流電圧を直流電圧に変換するデジタル制御方式のスイッチング電源装置であって、
一次側の入力電圧を二次側の出力電圧に絶縁して変圧するコンバータ回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路にて検出した出力電圧に基づき前記コンバータ回路の制御を行うデジタル制御回路とを備え、
前記出力電圧検出回路は、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報を前記デジタル制御回路に伝達することを特徴とするデジタル制御方式のスイッチング電源装置。 A digitally controlled switching power supply device that converts AC voltage to DC voltage,
A converter circuit that insulates and transforms an input voltage on the primary side from an output voltage on the secondary side; an output voltage detection circuit that detects an output voltage; and an output voltage detected by the output voltage detection circuit. A digital control circuit for performing control,
The output voltage detection circuit transmits information about whether an output voltage is higher or lower than a rated output voltage to the digital control circuit. 交流電圧を直流電圧に変換するデジタル制御方式のスイッチング電源装置であって、
一次側の入力電圧を二次側の出力電圧に絶縁して変圧するコンバータ回路と、一次側に設けられた被制御回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記被制御回路の制御ならびに前記出力電圧検出回路にて検出した出力電圧に基づき前記コンバータ回路の制御を行うデジタル制御回路とを備え、
前記デジタル制御回路のグランドを一次側のグランドに接続し、
前記出力電圧検出回路は、出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報を前記デジタル制御回路に伝達することを特徴とするデジタル制御方式のスイッチング電源装置。 A digitally controlled switching power supply device that converts AC voltage to DC voltage,
Converter circuit that insulates and transforms input voltage on primary side from output voltage on secondary side, controlled circuit provided on primary side, output voltage detection circuit that detects output voltage, and control of said controlled circuit And a digital control circuit for controlling the converter circuit based on the output voltage detected by the output voltage detection circuit,
Connect the ground of the digital control circuit to the ground on the primary side,
The output voltage detection circuit transmits information about whether an output voltage is higher or lower than a rated output voltage to the digital control circuit. 前記出力電圧検出回路における出力電圧が定格出力電圧より高いか低いかの情報は、"Ｈ"，"Ｌ"の２値信号であることを特徴とする請求項１または２記載のデジタル制御方式のスイッチング電源装置。   3. The digital control system according to claim 1, wherein the information on whether the output voltage in the output voltage detection circuit is higher or lower than the rated output voltage is a binary signal of “H” and “L”. Switching power supply. 前記デジタル制御回路がワンチップマイコンからなることを特徴とする請求項１ないし３記載のデジタル制御方式のスイッチング電源装置。   4. The digital control type switching power supply device according to claim 1, wherein the digital control circuit is a one-chip microcomputer.
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