JP2014230291A - Power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングレギュレータとして好適な電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device suitable as a switching regulator.
スイッチングレギュレータは、チョッパ回路、帰還制御部および電圧検出部を備える。 The switching regulator includes a chopper circuit, a feedback control unit, and a voltage detection unit.
チョッパ回路はスイッチング素子、チョークコイル、平滑コンデンサ、フライホイールダイオードなどを備え、直流の入力電圧を降圧して出力電圧として出力する。 The chopper circuit includes a switching element, a choke coil, a smoothing capacitor, a flywheel diode, and the like, and steps down a DC input voltage and outputs it as an output voltage.
前記の電圧検出部で検出した検出電圧により帰還制御部をフィードバック動作させて、チョッパ回路におけるスイッチング素子を高周波でオン／オフ制御する。これにより、スイッチングレギュレータの出力電圧を一定レベルに安定化させて、負荷に供給する。 The feedback control unit is caused to perform a feedback operation with the detection voltage detected by the voltage detection unit, so that the switching element in the chopper circuit is turned on / off at a high frequency. As a result, the output voltage of the switching regulator is stabilized at a certain level and supplied to the load.
チョッパ回路において、そのチョークコイルのインダクタンス値を大きくできない場合に、負荷が低負荷または無負荷となると、スイッチングモードが連続モードから不連続モードに切り替わり、帰還制御部におけるフィードバックループの利得が増加する。 In the chopper circuit, when the inductance value of the choke coil cannot be increased, when the load becomes low load or no load, the switching mode is switched from the continuous mode to the discontinuous mode, and the gain of the feedback loop in the feedback control unit increases.
連続モードとは、チョークコイルを流れる電流につき、その電流値が実質的にゼロとなる有限の期間が皆無であるスイッチングモードのことである。 The continuous mode is a switching mode in which there is no finite period in which the current value of the current flowing through the choke coil is substantially zero.
不連続モードとは、チョークコイルの電流値が実質的にゼロとなる有限の期間が存在するスイッチングモードのことである。 The discontinuous mode is a switching mode in which a finite period in which the current value of the choke coil is substantially zero exists.
上記の場合、低負荷時から無負荷時にかけて、すなわち、出力電流の低レベル領域において、帰還制御部におけるフィードバックの利得が増加するため、出力電圧が不用意に上昇してしまう。 In the above case, since the gain of feedback in the feedback control unit increases from low load to no load, that is, in a low level region of the output current, the output voltage rises carelessly.
図７は、理想的な出力電流・出力電圧特性Ｙに対して、低負荷領域だけ右下がりとなり、低負荷領域とそれ以上の負荷領域とで出力電流・出力電圧特性の傾きが切り替わってしまった出力電流・出力電圧特性Ｘを示す。スイッチングモードが不連続モードに切り替わると、無負荷状態から低負荷状態までの領域、すなわち、出力電流の低レベル領域で出力電圧の下降割合が大きくなる。ある大きさ以上の負荷領域では出力電流が増大しても出力電圧は一定となる。 In FIG. 7, the ideal output current / output voltage characteristic Y is lowered to the right only in the low load region, and the slope of the output current / output voltage characteristic is switched between the low load region and the load region higher than that. The output current / output voltage characteristic X is shown. When the switching mode is switched to the discontinuous mode, the rate of decrease in the output voltage increases in the region from the no-load state to the low-load state, that is, the low level region of the output current. In a load region of a certain magnitude or more, the output voltage becomes constant even if the output current increases.
低負荷領域での出力電流・出力電圧特性の傾きを抑制するための従来の対策としては、出力端側の電圧検出抵抗と並列にダミー抵抗を挿入するものがある。無負荷時であってもこのダミー抵抗に電流を流れさせ続けることにより、出力電圧を一定化する。しかし、ダミー抵抗に電流を流し続けることは電力損失につながり、出力電圧の高い回路においては損失がますます大きくなってしまう。 As a conventional measure for suppressing the slope of the output current / output voltage characteristics in the low load region, there is a method in which a dummy resistor is inserted in parallel with the voltage detection resistor on the output end side. Even when there is no load, the output voltage is made constant by continuing the flow of current through the dummy resistor. However, continuing to pass a current through the dummy resistor leads to power loss, and the loss becomes larger in a circuit with a high output voltage.
出力電流・出力電圧特性の傾きを補正する対策として、特許文献１に記載の技術がある。これを図８を参照して説明する。
As a countermeasure for correcting the slope of the output current / output voltage characteristic, there is a technique described in
図８において、２０は帰還制御部、２５は電圧検出部、３０は出力電圧補正部、４０はチョッパ回路である。チョッパ回路４０は、スイッチング素子Ｑ１、チョークコイルＬ１、平滑コンデンサＣ１、フライホイールダイオードＤ１およびＰＷＭ制御回路１５を備える。帰還制御部２０は、コンパレータＣｍおよび基準電圧用電源としてＤＣ電源Ｖref を備える。
In FIG. 8, 20 is a feedback control unit, 25 is a voltage detection unit, 30 is an output voltage correction unit, and 40 is a chopper circuit. The
チョッパ回路４０は、直流電圧Ｖｉｎを降圧し、その降圧した直流電圧Ｖｉｎを平滑コンデンサＣ１から出力電圧Ｖout として出力する。電圧検出部２５は、分割抵抗Ｒ１，Ｒ２からなり、一方の分割抵抗Ｒ２の両端電圧で前記出力電圧Ｖout の変動を監視し、帰還制御部２０のコンパレータＣｍに出力電圧Ｖout の変動を伝え、コンパレータＣｍからＰＷＭ制御回路１５を介してスイッチング素子Ｑ１をオン／オフ制御する（ＰＷＭ制御）。このフィードバック制御により出力電圧Ｖout を一定に保つ。
The
特許文献１にあっては、上記のような電源装置において、電源供給ライン１のアースライン１ｂに出力電圧補正部３０の特性補正用のシャント抵抗Ｒ３を挿入し、接続点Ｐ１をコンパレータＣｍの反転入力端子（−）に接続されているＤＣ電源Ｖref のマイナス（−）側に接続している。Ｐ２はシャント抵抗Ｒ３と電圧検出部２５の分割抵抗Ｒ２との接続点である。
In
出力電流をＩ、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２に流れる電流をｉ1 とする。シャント抵抗Ｒ３の両端電圧Ｖ３がＤＣ電源Ｖref の（−）側に印加されると、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点すなわち接続点Ｐ２との間での電位差が出力電流Ｉによってシャント抵抗Ｒ３の両端にＩ×Ｒ３の電位差を生じる。オペアンプの特性として非反転入力端子（＋）の電圧と反転入力端子（−）の電圧は必ず等しくなる。反転入力端子（−）の電圧は、出力電流にかかわらず常にＶref（Ｖ）になる。 The output current I, the resistor R1, the current flowing through the resistor R2 and i 1. When the voltage V3 across the shunt resistor R3 is applied to the (−) side of the DC power source Vref, the potential difference between the connection point of the resistor R2 and the resistor R3, that is, the connection point P2, is caused by the output current I of the shunt resistor R3. A potential difference of I × R3 is generated at both ends. As a characteristic of the operational amplifier, the voltage at the non-inverting input terminal (+) is always equal to the voltage at the inverting input terminal (−). The voltage of the inverting input terminal (−) is always Vref (V) regardless of the output current.
Ｖref ＝Ｒ２×ｉ1 −Ｒ３×Ｉ
となり、電流ｉ1 は
ｉ1 ＝（Ｖref ＋Ｒ３×Ｉ）／Ｒ２
として求められ、
Ｖout ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×ｉ1 −Ｒ３×Ｉ
＝（Ｒ１×Ｒ３／Ｒ２）×Ｉ＋（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖref／Ｒ２
と求められるので、出力電流Ｉが大きいほど、（Ｒ１×Ｒ３／Ｒ２）×Ｉが大きくなり、図９の出力電流・出力電圧特性Ａ１のようになる。出力電流・出力電圧特性Ａ１は、出力電流Ｉの増加に伴い出力電圧Ｖout がリニア（一次関数的）に単調増加する。
Vref = R2 × i 1 −R3 × I
And the current i 1 is i 1 = (Vref + R3 × I) / R2
Sought as
Vout = (R1 + R2) × i 1 −R3 × I
= (R1 * R3 / R2) * I + (R1 + R2) * Vref / R2
Therefore, as the output current I increases, (R1 × R3 / R2) × I increases, and the output current / output voltage characteristic A1 in FIG. 9 is obtained. In the output current / output voltage characteristic A1, as the output current I increases, the output voltage Vout monotonously increases linearly (linear function).
この出力電流・出力電圧特性Ａ１は、図７で破線で示す出力電流・出力電圧特性Ｂの電源装置には効果がある。すなわち、右下がりの出力電流・出力電圧特性Ｂを右上がりの出力電流・出力電圧特性Ａ１で打ち消すため、出力電圧Ｖout を一定に保つことができる。無負荷時には電流を流さなくてもよく、旧来のダミー抵抗を用いる場合の電力損失の問題はない。 This output current / output voltage characteristic A1 is effective for the power supply device having the output current / output voltage characteristic B indicated by a broken line in FIG. That is, the output voltage Vout can be kept constant because the output current / output voltage characteristic B that descends to the right is canceled by the output current / output voltage characteristic A1 that rises to the right. When no load is applied, current does not have to flow, and there is no problem of power loss when using a conventional dummy resistor.
しかし、ここで問題としているのは、図７で実線で示す出力電流・出力電圧特性Ｘのように、スイッチングモードが不連続モードに切り替わって低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性をもつ場合の対策である。そもそも、特許文献１には低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性Ｘのことについては何ら言及がなされてない。特許文献２，３も同様である。
However, the problem here is that the output current / output voltage characteristic X decreases to the right in the low load region by switching the switching mode to the discontinuous mode as shown by the solid line in FIG. It is a measure when there is. In the first place,
出力電流・出力電圧特性の変化割合（出力電流・出力電圧特性の傾きの一次導関数）が、一定でなくて低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性Ｘの場合に特許文献１の対策を適用すれば、図１０のＺに示すように、出力電流の高レベル領域で出力電圧Ｖout が大きく増大してしまう。
In the case of the output current / output voltage characteristic X in which the change rate of the output current / output voltage characteristic (the first derivative of the slope of the output current / output voltage characteristic) is not constant and falls to the right only in the low load region,
つまり、出力電流の全領域にわたって一律に補正する結果、無負荷から低負荷の領域で出力電圧Ｖout の変動は解消できるとしても、高負荷領域では出力電圧Ｖout が大きく増大してしまう。 That is, as a result of the uniform correction over the entire region of the output current, even if the fluctuation of the output voltage Vout can be eliminated in the no-load to low-load region, the output voltage Vout greatly increases in the high-load region.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性をもつ場合において、出力電流・出力電圧特性の補正を適正に行うことにより出力電流の全領域にわたって出力電圧を一定に保つことができる電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and in the case of having an output current / output voltage characteristic that lowers to the right only in a low load region, the output current / output voltage characteristic is corrected appropriately to correct the output current. An object of the present invention is to provide a power supply device capable of keeping the output voltage constant over the entire region.
本発明に係る電源装置は、電源供給ラインに介装されて出力電圧を調整するチョッパ回路と、前記電源供給ラインの出力端側の検出電圧によって前記チョッパ回路を帰還制御する帰還制御部と、出力電流・出力電圧特性を補正するための出力電圧補正部とを備えている。 A power supply apparatus according to the present invention includes a chopper circuit that is interposed in a power supply line and adjusts an output voltage, a feedback control unit that feedback-controls the chopper circuit with a detection voltage on the output end side of the power supply line, and an output And an output voltage correction unit for correcting current / output voltage characteristics.
前記出力電流・出力電圧特性は、出力電流に対する出力電圧の関係を表すものである。 The output current / output voltage characteristics represent the relationship of output voltage to output current.
前記出力電圧補正部は、次の第１の特性補正と、第２の特性補正とを行う。 The output voltage correction unit performs the following first characteristic correction and second characteristic correction.
前記第１の特性補正では、出力電流の増加に伴って出力電圧が単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性を付与する。 In the first characteristic correction, a first output current / output voltage characteristic is provided in which the output voltage monotonously increases as the output current increases.
前記第２の特性補正では、前記第１の特性補正部による第１の出力電流・出力電圧特性に対して、出力電流の基準値以上の領域で出力電流の増減にかかわらず出力電圧を一定値に抑えた第２の出力電流・出力電圧特性を付与する。 In the second characteristic correction, with respect to the first output current / output voltage characteristic by the first characteristic correction unit, the output voltage is set to a constant value regardless of the increase / decrease in the output current in a region equal to or higher than the reference value of the output current. The second output current / output voltage characteristic is suppressed.
第１および第２の特性補正がないとした場合の出力電流・出力電圧特性を基準の出力電流・出力電圧特性とする。その基準の出力電流・出力電圧特性として、出力電流の変化に対して出力電圧がフラットとなるものを想定する。 The output current / output voltage characteristic when there is no first and second characteristic correction is set as a reference output current / output voltage characteristic. As the reference output current / output voltage characteristics, it is assumed that the output voltage becomes flat with respect to the change of the output current.
第１の特性補正では、そのフラット特性線をもつ基準の出力電流・出力電圧特性に対して、出力電流の増加に伴い出力電圧がリニアに単調増加する形態の第１の出力電流・出力電圧特性を付与する。 In the first characteristic correction, with respect to the reference output current / output voltage characteristic having the flat characteristic line, the first output current / output voltage characteristic in which the output voltage increases linearly and monotonously as the output current increases. Is granted.
従来技術で説明したように、図７のＢのように出力電流の増加に伴って出力電圧がリニアに単調減少するのであれば、課題解決上、上記の第１の特性補正のみの対応すなわち出力電圧が単調増加する形態の第１の出力電流・出力電圧特性を付与するだけでよい。理由は、出力電流の増加に伴い出力電圧がリニアに単調減少することになる出力電流・出力電圧特性を単純に打ち消すだけでよいからである。 As described in the prior art, if the output voltage linearly monotonously decreases as the output current increases as shown in FIG. 7B, only the first characteristic correction described above, that is, the output, is used for solving the problem. It is only necessary to provide the first output current / output voltage characteristic in which the voltage monotonously increases. The reason is that it is only necessary to simply cancel the output current / output voltage characteristic in which the output voltage linearly monotonously decreases as the output current increases.
しかし、ここでは、出力電流の低負荷領域だけ右下がりの出力電流・出力電圧特性となっていて、出力電流のゼロレベル付近では出力電流の増加に伴って出力電圧が減少し、出力電流がある一定以上増加すると出力電圧は一定となる（出力電流・出力電圧特性の傾きがフラットになる）特性線となっている。これは、負荷が小さくなってスイッチングモードが連続モードから不連続モードに切り替わる結果、フィードバックの利得が増大するためである。 However, here, the output current / output voltage characteristics are lowered to the right only in the low load region of the output current, and the output voltage decreases as the output current increases near the zero level of the output current, and there is an output current. When the voltage increases more than a certain value, the output voltage becomes constant (the slope of the output current / output voltage characteristic becomes flat). This is because the gain of feedback increases as a result of the load being reduced and the switching mode being switched from the continuous mode to the discontinuous mode.
この低負荷領域だけ右下がりになる特性線に対してリニアな単調増加の特性線の付与をもって補正して、出力電流の低レベル領域で出力電圧の特性線がフラットになったとしても、出力電流の高レベル領域では出力電圧の特性線は増加してしまうことになる（図１０のＺ参照）。つまり、出力電圧の特性線は出力電流が増加するのに伴って過剰な上昇を引き起こすことになってしまう。この最終結果の出力電流・出力電圧特性をＺで表す。 Even if the output voltage characteristic line becomes flat in the low level region of the output current, correction is made by adding a linear monotonically increasing characteristic line to the characteristic line that falls to the right in this low load region. In the high level region, the output voltage characteristic line increases (see Z in FIG. 10). That is, the characteristic line of the output voltage causes an excessive increase as the output current increases. The final output current / output voltage characteristic is represented by Z.
ここで有効となるのが第２の特性補正による第２の出力電流・出力電圧特性の付与である。第１の特性補正による第１の出力電流・出力電圧特性に対して第２の特性補正が第２の出力電流・出力電圧特性を付与することにより、出力電流の基準値以上の領域で出力電流の増減にかかわらず出力電圧を一定値に抑える。 What is effective here is the provision of the second output current / output voltage characteristic by the second characteristic correction. When the second characteristic correction gives the second output current / output voltage characteristic to the first output current / output voltage characteristic by the first characteristic correction, the output current in a region equal to or higher than the reference value of the output current. Regardless of the increase or decrease, the output voltage is kept constant.
以上の結果、得られる出力電流・出力電圧特性は、出力電流の低レベル領域から高レベル領域の広い範囲にわたって出力電圧がほぼフラットとなる特性線のものとなる（図５、図６参照）。したがって、特性補正をしないままであれば低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性をもつ電源装置に対して、本発明を適用することにより、出力電流の低レベル領域から高レベル領域までの広い範囲にわたって出力電圧をほぼ一定に保つことが可能となる。旧来のダミー抵抗を用いることに起因した無負荷時の電力損失の問題も生じない。 As a result, the output current / output voltage characteristics obtained are those of a characteristic line in which the output voltage is almost flat over a wide range from the low level region to the high level region of the output current (see FIGS. 5 and 6). Therefore, if the present invention is applied to a power supply device having an output current / output voltage characteristic that is lowered to the right by the low load region if the characteristic correction is not performed, the output current from a low level region to a high level region can be obtained. It is possible to keep the output voltage substantially constant over a wide range. There is no problem of power loss at no load caused by using the conventional dummy resistor.
本発明によれば、出力電流・出力電圧特性の変化割合（出力電流・出力電圧特性の傾きの一次導関数）が一定でなくて低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性をもつ電源装置において、出力電流の低レベル領域から高レベル領域までの広い範囲にわたって出力電圧をほぼ一定に保つことができる。すなわち、本発明による電源装置によれば、全負荷範囲にわたって安定性の高い出力電圧を得ることができる。 According to the present invention, the change rate of the output current / output voltage characteristic (the first derivative of the slope of the output current / output voltage characteristic) is not constant, and the output current / output voltage characteristic has a lower right side in the low load region. In the power supply device, the output voltage can be kept substantially constant over a wide range from a low level region to a high level region of the output current. That is, according to the power supply device according to the present invention, a highly stable output voltage can be obtained over the entire load range.
以下、本発明の実施形態に係る電源装置（スイッチングレギュレータ）を、図面を参照して説明する。図１は電源装置の構成を示す概略図で、図１（ａ）は概略構成図、図１（ｂ）は出力電圧補正部の構成図である。図１（ａ）において、１は電源供給ライン、１ａはホットライン、１ｂはアースライン、４０はチョッパ回路、２０は帰還制御部、２５は電圧検出部、３０は出力電圧補正部を示す。図１（ｂ）において、３０は前記出力電圧補正部、３１は第１の特性補正部、３２は第２の特性補正部を示す。 Hereinafter, a power supply device (switching regulator) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a power supply device, FIG. 1A is a schematic configuration diagram, and FIG. 1B is a configuration diagram of an output voltage correction unit. In FIG. 1A, 1 is a power supply line, 1a is a hot line, 1b is a ground line, 40 is a chopper circuit, 20 is a feedback control unit, 25 is a voltage detection unit, and 30 is an output voltage correction unit. In FIG. 1B, 30 is the output voltage correction unit, 31 is a first characteristic correction unit, and 32 is a second characteristic correction unit.
チョッパ回路４０は、ホットライン１ａとアースライン１ｂとに介装されて出力電圧を調整する。電圧検出部２５はホットライン１ａとアースライン１ｂとの間に介装されて出力電圧を検出し、その検出した検出電圧を帰還制御部２０に与える。帰還制御部２０は受け取った検出電圧に基づいてチョッパ回路４０のデューティ比を制御する。
The
出力電圧補正部３０は、出力電流・出力電圧特性を補正するものであり、この出力電圧補正部３０は、図１（ｂ）に示すように、第１の特性補正部３１と第２の特性補正部３２とで構成される。
The output
第１の特性補正部３１は、電源供給ライン１（ホットライン１ａとアースライン１ｂとを含む）における出力電流の増加に伴って出力電圧がリニアに単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１を付与するものである。
The first
第２の特性補正部３２は、第１の特性補正部３１による第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１に対して、出力電流の基準値以上の領域で出力電流の増減にかかわらず出力電圧を一定値に抑えた第２の出力電流・出力電圧特性Ａ２を付与するものである。
The second
第１および第２の特性補正部３１，３２については、出力電流を電圧に変換して検出し、その検出した電圧を帰還制御部２０に送出するように構成する。
About the 1st and 2nd characteristic correction |
帰還制御部２０は、電圧検出部２５による検出電圧と出力電圧補正部３０において出力電流Ｉによって生じる検出電圧とに基づいてチョッパ回路４０を制御するように構成する。
The
この態様による作用は、次のとおりである。 The effect | action by this aspect is as follows.
すなわち、帰還制御部２０がチョッパ回路４０を制御する際の基準は電圧検出部２５による検出電圧と出力電流Ｉによって生じる出力電圧補正部３０による検出電圧の２つの検出した電圧であるが、そのうち出力電圧補正部３０からの検出電圧は出力電流を電圧に変換したもので、これは単調増加用のシャント抵抗を電源供給ライン１（アースラインまたはホットライン）に直列に挿入することによって取得可能である。
That is, the reference when the
換言すれば、出力端子間にダミー抵抗を挿入しないでもよい。出力端子間にダミー抵抗を挿入する場合は、無負荷時にもそのダミー抵抗に電流が流れ続けることとなって、無負荷時の電力損失が増加する。これに対して、単調増加用のシャント抵抗を電源供給ライン１に挿入する方式では、無負荷時には電源供給ライン１に電流が流れないため、無負荷時の電力損失は生じさせないですむ。
In other words, a dummy resistor may not be inserted between the output terminals. When a dummy resistor is inserted between the output terminals, current continues to flow through the dummy resistor even when there is no load, and power loss during no load increases. On the other hand, in the method of inserting a monotonically increasing shunt resistor into the
また、上記の構成において次のように構成することが好ましい。図１（ｂ）はその好ましい態様を表す出力電圧補正部３０の構成図である。
In the above configuration, the following configuration is preferable. FIG. 1B is a configuration diagram of the output
第２の特性補正部３２については、次のような構成のフラット化補正部３３として構成する。そのフラット化補正部３３は、単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１に対して、出力電流の基準値以上の領域で、出力電流の増減にかかわらず出力電圧を一定にフラット化（クリップ）して、傾斜特性線から水平特性線に連続する屈折特性を有する第２の出力電流・出力電圧特性Ａ２に補正するものである。
The second
このフラット化補正部３３は、図２（ａ）に示すように、例えば単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とそれに順方向で並列接続したクリップダイオードＤ２で構成することが可能である。
As shown in FIG. 2A, the flattening
こうすれば、図２（ｂ）に示すように、出力電流を増加させていったときの出力電圧の上限を、出力電流が０のときの出力電圧Ｖａに対して、クリップダイオードＤ２の順方向電圧Ｖｆに電圧検出部２５の分圧比を乗算した電圧だけ高位の電圧（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）に抑え込むことが可能となる。
In this way, as shown in FIG. 2B, the upper limit of the output voltage when the output current is increased is set to the forward direction of the clip diode D2 with respect to the output voltage Va when the output current is zero. It is possible to suppress the voltage Vf to a higher voltage (Va + (R1 / R2) × Vf) by a voltage obtained by multiplying the voltage dividing ratio of the
すなわち、傾斜特性線の下限がＶａ、上限が（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）であり、水平特性線のレベルも（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）となる。水平特性線のレベルはクリップダイオードＤ２の順方向電圧Ｖｆに依存する。 That is, the lower limit of the slope characteristic line is Va, the upper limit is (Va + (R1 / R2) × Vf), and the level of the horizontal characteristic line is also (Va + (R1 / R2) × Vf). The level of the horizontal characteristic line depends on the forward voltage Vf of the clip diode D2.
ところが、水平特性線のレベル（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）は、傾斜特性線の下限Ｖａから高位方向に（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆだけ離れたレベルになっており、それより低いレベルまで抑え込むことができない。 However, the level of the horizontal characteristic line (Va + (R1 / R2) × Vf) is a level separated by (R1 / R2) × Vf in the higher direction from the lower limit Va of the gradient characteristic line, and the level is lower than that. It cannot be suppressed.
仕様によっては水平特性線のレベルをさらに低くしたい場合があり、そのためには次のように構成することが好ましい。すなわち、上記の構成において、さらに次のような別の好ましい態様がある。 Depending on the specifications, it may be desired to further reduce the level of the horizontal characteristic line. To that end, the following configuration is preferable. That is, in the above configuration, there is another preferable aspect as follows.
図３（ａ）はその好ましい態様の出力電圧補正部３０の構成を示す。図３（ｂ）、図３（ｃ）は出力電流・出力電圧特性の拡大図である。
FIG. 3A shows the configuration of the output
第２の特性補正部３２を次のような構成のフラット化補正部３３とシフト量補正部３４との組み合わせをもって構成する。そのフラット化補正部３３は、単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１に対して、出力電流の基準値以上の領域で、出力電圧を一定にフラット化して、傾斜特性線から水平特性線に連続する屈折特性の第２の出力電流・出力電圧特性Ａ２に補正する。
The second
シフト量補正部３４は、前記の水平特性線の出力電圧負方向のシフト量を補正し、第２の出力電流・出力電圧特性Ａ２をよりフラット化された出力電流・出力電圧特性Ａ３に補正する。
The shift
例えば、シフト量を（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆの２分の１とすれば、水平特性線のレベルを、傾斜特性線の下限Ｖａから高位方向に[（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ]×１／２だけ離れたレベル（Ｖａ＋[（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ]×１／２）まで抑え込むことが可能となる。 For example, if the shift amount is half of (R1 / R2) × Vf, the level of the horizontal characteristic line is increased from the lower limit Va of the gradient characteristic line to the higher direction [(R1 / R2) × Vf] × 1 / It is possible to suppress the level to 2 (Va + [(R1 / R2) × Vf] × 1/2) separated by 2.
シフト量は（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆの２分の１に限らない。フラット化補正部３３の構成要素である単調増加用のシャント抵抗を２分割して分圧抵抗とする。帰還制御部２０における電源供給ライン１の出力端側の電圧検出部は分圧抵抗の抵抗分割点に接続するものとする。
The shift amount is not limited to half of (R1 / R2) × Vf. The monotonically increasing shunt resistor, which is a component of the flattening
２つの分圧抵抗の抵抗値を互いに等しく設定した場合には、前記のシフト量は[（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ]×１／２となる。しかし、２つの分圧抵抗の抵抗値を例えば比率ｍ：ｎで設定すれば、シフト量は（ｍ／（ｍ＋ｎ））×（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆとなる。（ｍ／（ｍ＋ｎ））＜１であるから、この場合のシフト量は（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆより小さいものとなる。 When the resistance values of the two voltage dividing resistors are set to be equal to each other, the shift amount is [(R1 / R2) × Vf] × 1/2. However, if the resistance values of the two voltage dividing resistors are set at a ratio m: n, for example, the shift amount is (m / (m + n)) × (R1 / R2) × Vf. Since (m / (m + n)) <1, the shift amount in this case is smaller than (R1 / R2) × Vf.
２つの分圧抵抗の抵抗値を例えば比率３：１で設定すれば、３／（３＋１）＝３／４より、シフト量は（３／４）×（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆとなる。また、２つの分圧抵抗の抵抗値を例えば比率２：１で設定すれば、２／（２＋１）＝２／３より、シフト量は（２／３）×（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆとなる。 If the resistance values of the two voltage dividing resistors are set at a ratio of 3: 1, for example, since 3 / (3 + 1) = 3/4, the shift amount is (3/4) × (R1 / R2) × Vf. Further, if the resistance values of the two voltage dividing resistors are set at a ratio of 2: 1, for example, since 2 / (2 + 1) = 2/3, the shift amount is (2/3) × (R1 / R2) × Vf. .
さらに、２つの分圧抵抗の抵抗値を例えば比率１：２で設定すれば、１／（２＋１）＝１／３より、シフト量は（１／３）×（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆとなる。また、２つの分圧抵抗の抵抗値を例えば比率１：３で設定すれば、１／（３＋１）＝１／４より、シフト量は（１／４）×（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆとなる。 Further, if the resistance values of the two voltage dividing resistors are set at a ratio of 1: 2, for example, 1 / (2 + 1) = 1/3, so that the shift amount is (1/3) × (R1 / R2) × Vf. . If the resistance values of the two voltage dividing resistors are set at a ratio of 1: 3, for example, the shift amount is (1/4) × (R1 / R2) × Vf from 1 / (3 + 1) = 1/4. .
いずれにしても、フラット化補正部３３とシフト量補正部３４との組み合わせで第２の特性補正部３２を構成する場合には、単にフラット化補正部３３のみで構成する場合に比べて、屈折特性線における水平特性線のレベル抑え込みにおいてより柔軟に対応することが可能となる。
In any case, when the second
以下、本発明にかかわる電源装置の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of a power supply apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図４は本発明の実施例に係る電源装置（降圧チョッパ方式のスイッチングレギュレータ）の構成を示す回路図である。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device (step-down chopper type switching regulator) according to an embodiment of the present invention.
まず、構成要素を列挙する。図４において、Ａは電源装置、１０はスイッチング部、１５はＰＷＭ制御回路、２０は帰還制御部、２５は帰還制御部２０における電圧検出部、３０は出力電圧補正部を示す。
First, the components are listed. 4, A is a power supply device, 10 is a switching unit, 15 is a PWM control circuit, 20 is a feedback control unit, 25 is a voltage detection unit in the
Ｑ１はＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体による電界効果トランジスタ）からなるスイッチング素子、Ｄ１はフライホイールダイオード、Ｌ１はチョークコイル（リアクトル）、Ｃ１は平滑コンデンサ、Ｃｍはオペアンプで構成されたコンパレータ、Ｒ１，Ｒ２は出力端側の電圧検出部２５を構成する分割抵抗、Ｒ３は単調増加用のシャント抵抗、Ｒ４はシフト量補正用抵抗、Ｄ２はクリップダイオードである。
Q1 is a switching element composed of a MOSFET (a field effect transistor made of a metal oxide semiconductor), D1 is a flywheel diode, L1 is a choke coil (reactor), C1 is a smoothing capacitor, Cm is a comparator composed of an operational amplifier, and R1 and R2 are A dividing resistor constituting the output
スイッチング素子（スイッチング部）Ｑ１は電源供給ライン１のホットライン１ａに挿入されている。スイッチング素子Ｑ１はＮチャンネル型のＭＯＳトランジスタであり、そのドレインは図外の直流電源（整流回路）に接続されている。
The switching element (switching unit) Q1 is inserted into the
チョークコイルＬ１はホットライン１ａに挿入されており、その一端はスイッチング素子Ｑ１のソースに接続されている。チョークコイルＬ１の他端は平滑コンデンサＣ１の正極に接続されている。
The choke coil L1 is inserted into the
スイッチング素子Ｑ１とチョークコイルＬ１との接続点にフライホイールダイオードＤ１のカソードが接続され、そのアノードは電源供給ライン１のアースライン１ｂに接続されている。
A cathode of a flywheel diode D1 is connected to a connection point between the switching element Q1 and the choke coil L1, and an anode thereof is connected to the
ＰＷＭ制御回路１５とスイッチング素子Ｑ１とフライホイールダイオードＤ１とチョークコイルＬ１と平滑コンデンサＣ１とで降圧型のチョッパ回路４０が構成される。
The
互いに直列に接続された分割抵抗Ｒ１，Ｒ２はホットライン１ａとアースライン１ｂとの間に接続され、帰還制御部２０における電圧検出部２５を構成している。帰還制御部２０にはコンパレータＣｍとＤＣ電源Ｖref も含まれている。
The division resistors R1 and R2 connected in series with each other are connected between the
コンパレータＣｍの非反転入力端子（＋）は分割抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗分割点に接続され、その反転入力端子（−）はＤＣ電源Ｖref の（＋)端子に接続されている。 The non-inverting input terminal (+) of the comparator Cm is connected to the resistance dividing point of the dividing resistors R1 and R2, and its inverting input terminal (−) is connected to the (+) terminal of the DC power source Vref.
コンパレータＣｍの出力端子はＰＷＭ制御回路１５の入力端子に接続され、ＰＷＭ制御回路１５の出力端子はスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続されている。
The output terminal of the comparator Cm is connected to the input terminal of the
単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とシフト量補正用抵抗Ｒ４とクリップダイオードＤ２とで出力電圧補正部３０が構成されている。単調増加用のシャント抵抗Ｒ３はアースライン１ｂに対して接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間に挿入されている。
A monotonically increasing shunt resistor R3, a shift amount correcting resistor R4, and a clip diode D2 constitute an output
接続点Ｐ１は帰還制御部２０におけるＤＣ電源Ｖref の（−)端子とアースライン１ｂとの接続点である。
The connection point P1 is a connection point between the (−) terminal of the DC power source Vref and the
接続点Ｐ２は電圧検出部２５における分割抵抗Ｒ２とアースライン１ｂとの接続点である。
The connection point P2 is a connection point between the dividing resistor R2 and the
この単調増加用のシャント抵抗Ｒ３は図８に示す従来技術の場合にも採用されている。 This monotonically increasing shunt resistor R3 is also employed in the prior art shown in FIG.
単調増加用のシャント抵抗Ｒ３は、分割抵抗Ｒ２とアースライン１ｂとの接続点Ｐ２に対して電流方向上流側でアースライン１ｂに挿入されている。シフト量補正用抵抗Ｒ４は接続点Ｐ２と接続点Ｐ３との間でアースライン１ｂに挿入されている。接続点Ｐ３は接続点Ｐ２に対して電流方向下流側に位置している。
The monotonically increasing shunt resistor R3 is inserted into the
単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とシフト量補正用抵抗Ｒ４とは直列回路を形成するが、この直列回路に対してクリップダイオードＤ２が並列に接続されている。クリップダイオードＤ２のアノードは接続点Ｐ１に接続され、そのカソードは接続点Ｐ３に接続されている。 The monotonically increasing shunt resistor R3 and the shift amount correcting resistor R4 form a series circuit, and a clip diode D2 is connected in parallel to the series circuit. The anode of the clip diode D2 is connected to the connection point P1, and the cathode thereof is connected to the connection point P3.
次に、電源装置Ａの基本的な動作の概要を説明する。 Next, an outline of the basic operation of the power supply device A will be described.
チョッパ回路４０の動作によって図外の直流電源（整流回路）から入力されてくる直流電圧が降圧される。スイッチング部１０におけるスイッチング素子Ｑ１はＰＷＭ制御回路１５からのＰＷＭ制御信号により高周波でスイッチング制御される。
The operation of the
コンパレータＣｍの非反転入力端子（＋）とＧＮＤに印加される電圧を考える。 Consider the voltage applied to the non-inverting input terminal (+) of the comparator Cm and GND.
オペアンプの性質として非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）の電圧は必ず等しくなる。反転入力端子（−）の電圧は、出力電流にかかわらず常にＶref（Ｖ）になる。 As a property of the operational amplifier, the voltages of the non-inverting input terminal (+) and the inverting input terminal (−) are always equal. The voltage of the inverting input terminal (−) is always Vref (V) regardless of the output current.
このことより、出力電圧Ｖout は以下のように求められる。 From this, the output voltage Vout is obtained as follows.
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流をｉ1 とする。出力電流はIとする。 The current flowing through the voltage dividing resistors R1 and R2 is i 1 . The output current is I.
Ｖref ＝Ｒ２×ｉ1 −Ｒ３×Ｉ
より
ｉ1 ＝（Ｖref ＋Ｒ３×Ｉ）／Ｒ２
Ｖout ＝（Ｒ１＋Ｒ２）×ｉ1 −Ｒ３×Ｉ
＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖref／Ｒ２＋（Ｒ１×Ｒ３／Ｒ２）×Ｉ
と求められる。
Vref = R2 × i 1 −R3 × I
From i 1 = (Vref + R3 × I) / R2
Vout = (R1 + R2) × i 1 −R3 × I
= (R1 + R2) × Vref / R2 + (R1 × R3 / R2) × I
Is required.
すなわち、出力電流Ｉが増加すると、（Ｒ１×Ｒ３／Ｒ２）×Ｉだけ高い電圧が生じるような、出力電流・出力電圧特性がリニアな単調増加となる。 That is, when the output current I increases, the output current / output voltage characteristics increase linearly and monotonically such that a voltage higher by (R1 × R3 / R2) × I is generated.
単調増加用のシャント抵抗Ｒ３は図３の第１の特性補正部３１に相当し、フラットな基準の出力電流・出力電圧特性Ａ０を単調増加するプラス傾斜の第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１へと補正する。
The monotonically increasing shunt resistor R3 corresponds to the first characteristic correcting
したがって、出力電流Ｉの高域側ほど電位が低くなるマイナス傾斜の出力電流・出力電圧特性を補正対象とするなら、これを打ち消すことができる。 Therefore, if a negative slope output current / output voltage characteristic in which the potential decreases as the output current I becomes higher is corrected, it can be canceled out.
しかしながら、チョッパ回路のように、負荷が小さくなって出力電流・出力電圧特性はリニアではなくなり、低負荷領域だけ右下がりになるようなとき、この低負荷領域だけ右下がりになる出力電流・出力電圧特性を補正対象とする場合には、前記の単調増加用のシャント抵抗Ｒ３による第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１を用いるだけでは、打ち消すことができない。 However, when the load becomes smaller and the output current / output voltage characteristics are not linear, as in the chopper circuit, the output current / output voltage drops to the right only in this low load region when it falls to the right only in the low load region. When the characteristic is to be corrected, it cannot be canceled by only using the first output current / output voltage characteristic A1 by the monotonically increasing shunt resistor R3.
つまり、出力電流Ｉが増加するにつれて出力電圧Ｖout が上昇し、出力電流Ｉの高域では出力電圧Ｖout が過剰に上昇してしまう。ここまでが単調増加用のシャント抵抗Ｒ３つまり第１の特性補正部３１による補正の限界である。
That is, as the output current I increases, the output voltage Vout increases, and the output voltage Vout increases excessively in the high range of the output current I. This is the limit of the correction by the monotonically increasing shunt resistor R3, that is, the first
次に、クリップダイオードＤ２の役割について説明する。ここでは、取り敢えずシフト量補正用抵抗Ｒ４はないものとしておく。出力電流Ｉの増加に伴って単調増加用のシャント抵抗Ｒ３の両端電圧Ｖ３（＝Ｒ３・Ｉ）が上昇し、クリップダイオードＤ２の順方向電圧Ｖｆを上回ると、クリップダイオードＤ２が導通する。これ以降、出力電流Ｉがさらに増加しても単調増加用のシャント抵抗Ｒ３の両端電圧Ｖ３は増加せず、順方向電圧Ｖｆのレベルでクリップされる（切り取りによる頭打ち）。 Next, the role of the clip diode D2 will be described. Here, it is assumed that there is no shift amount correction resistor R4 for the time being. As the output current I increases, the voltage V3 (= R3 · I) across the monotonically increasing shunt resistor R3 increases, and when the voltage Vf exceeds the forward voltage Vf of the clip diode D2, the clip diode D2 becomes conductive. Thereafter, even if the output current I further increases, the voltage V3 across the monotonically increasing shunt resistor R3 does not increase, but is clipped at the level of the forward voltage Vf (topped by cutting).
クリップダイオードＤ２は図３の第２の特性補正部３２のうちのフラット化補正部３３に相当し、単調増加するプラス傾斜の第１の出力電流・出力電圧特性Ａ１を屈折特性線の第２の出力電流・出力電圧特性Ａ２へと補正する。
The clip diode D2 corresponds to the flattening
しかし、クリップダイオードＤ２による補正には次のような限界がある。これを図３（ｂ）を用いて説明する。基準の出力電流・出力電圧特性Ａ０の起点は出力電圧Ｖout がＶａのときに対応する。出力電流が０のときの出力電圧Ｖａに対して（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆだけ高位の電圧（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）に抑え込んでいる。水平特性線のレベル（Ｖａ＋（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆ）は、傾斜特性線の下限Ｖａから高位方向に（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｆだけ離れたレベルまでが限界であり、それより低いレベルまで抑え込むことができないでいる。 However, the correction by the clip diode D2 has the following limitations. This will be described with reference to FIG. The starting point of the reference output current / output voltage characteristic A0 corresponds to when the output voltage Vout is Va. The output voltage Va when the output current is 0 is suppressed to a higher voltage (Va + (R1 / R2) × Vf) by (R1 / R2) × Vf. The level of the horizontal characteristic line (Va + (R1 / R2) × Vf) is limited to a level separated by (R1 / R2) × Vf in the higher direction from the lower limit Va of the inclined characteristic line, and is suppressed to a lower level. I can't.
次に、シフト量補正用抵抗Ｒ４の役割について説明する。単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とシフト量補正用抵抗Ｒ４とが直列回路をなしており、この直列回路に対してクリップダイオードＤ２が並列に接続されている。したがって、クリップダイオードＤ２に対しては単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とシフト量補正用抵抗Ｒ４とは分割抵抗を形成していることになる。クリップダイオードＤ２が導通しているときの接続点Ｐ３−Ｐ１間の電圧はクリップダイオードＤ２の順方向電圧Ｖｆである。この順方向電圧Ｖｆを単調増加用のシャント抵抗Ｒ３とシフト量補正用抵抗Ｒ４とで抵抗分割することになる。単調増加用のシャント抵抗Ｒ３の両端電圧Ｖ３は、
Ｖ３＝Ｒ３・Ｖｆ／（Ｒ３＋Ｒ４）
シフト量補正用抵抗Ｒ４の両端電圧Ｖ４は、
Ｖ４＝Ｒ４・Ｖｆ／（Ｒ３＋Ｒ４）
これら２つの電圧Ｖ３，Ｖ４を足し合わせると順方向電圧Ｖｆになる。
Next, the role of the shift amount correcting resistor R4 will be described. A monotonically increasing shunt resistor R3 and a shift amount correcting resistor R4 form a series circuit, and a clip diode D2 is connected in parallel to the series circuit. Therefore, for the clip diode D2, the monotonically increasing shunt resistor R3 and the shift amount correcting resistor R4 form a dividing resistor. The voltage between the connection points P3 and P1 when the clip diode D2 is conductive is the forward voltage Vf of the clip diode D2. This forward voltage Vf is resistance-divided by a monotonically increasing shunt resistor R3 and a shift amount correcting resistor R4. The voltage V3 across the shunt resistor R3 for monotonically increasing is
V3 = R3 · Vf / (R3 + R4)
The voltage V4 across the shift amount correction resistor R4 is
V4 = R4 · Vf / (R3 + R4)
When these two voltages V3 and V4 are added, a forward voltage Vf is obtained.
２つの電圧Ｖ３，Ｖ４のうち、出力電圧の補正に影響を与えるのは、単調増加用のシャント抵抗Ｒ３による電圧Ｖ３（＝Ｒ３・Ｖｆ／（Ｒ３＋Ｒ４））である。これが図５に示されている。 Of the two voltages V3 and V4, the voltage V3 (= R3 · Vf / (R3 + R4)) due to the monotonically increasing shunt resistor R3 affects the correction of the output voltage. This is illustrated in FIG.
単調増加用抵抗Ｒ３とクリップダイオードＤ２とシフト量補正用抵抗Ｒ４との３要素による差分電圧ΔＶ＝Ｒ３・Ｖｆ／（Ｒ３＋Ｒ４）と、単調増加用のシャント抵抗Ｒ３およびクリップダイオードＤ２の２要素による差分電圧ΔＶ＝Ｖｆとを比較する。Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）＜１ゆえに、３要素による差分電圧ΔＶ（Ｒ３、Ｄ２、Ｒ４）は２要素による差分電圧ΔＶ（Ｒ３、Ｄ２）よりも小さくなる。 Difference voltage ΔV = R3 · Vf / (R3 + R4) due to three elements of monotonically increasing resistor R3, clip diode D2 and shift amount correcting resistor R4, and difference due to two elements of monotonically increasing shunt resistor R3 and clip diode D2 The voltage ΔV = Vf is compared. Since R3 / (R3 + R4) <1, the differential voltage ΔV (R3, D2, R4) due to the three elements is smaller than the differential voltage ΔV (R3, D2) due to the two elements.
出力電圧補正部３０において、構成要素の単調増加用のシャント抵抗Ｒ３は図３の第１の特性補正部３１に対応し、クリップダイオードＤ２は第２の特性補正部３２におけるフラット化補正部３３に対応し、シフト量補正用抵抗Ｒ４は第２の特性補正部３２におけるシフト量補正部３４に対応している。
In the output
以上の相乗により、３要素（Ｒ３，Ｄ２，Ｒ４）を用いる場合の出力電流・出力電圧特性Ａ３は、その屈折特性線における水平特性線のレベル抑え込みが、２要素（Ｒ３，Ｄ２）だけを用いる場合の出力電流・出力電圧特性Ａ２に比べて優れたものになる。 As a result of the above synergy, the output current / output voltage characteristic A3 when using three elements (R3, D2, R4) uses only two elements (R3, D2) to suppress the level of the horizontal characteristic line in the refractive characteristic line. This is superior to the output current / output voltage characteristics A2.
図６は出力電流の広い範囲にわたって出力電流・出力電圧特性を描いたものである。図６のＸが補正前の状況であり、これに対し図６（ａ）のＡ３の補正を施し、その結果として図６（ｂ）のＹのような補正後の状況となっている。従来技術の場合は図１０に示すような最終結果の出力電流・出力電圧特性Ｚとなる。 FIG. 6 shows the output current / output voltage characteristics over a wide range of output current. X in FIG. 6 is a situation before correction. A3 in FIG. 6A is corrected for this, and as a result, a situation after correction such as Y in FIG. 6B is obtained. In the case of the prior art, the final output current / output voltage characteristic Z is as shown in FIG.
図６の補正前の出力電流・出力電圧特性Ｘを出力電流・出力電圧特性Ａ３によって補正すると、本実施例での最終結果の出力電流・出力電圧特性Ｙは出力電流の広範囲にわたってフラットな特性になっている。 When the output current / output voltage characteristic X before correction in FIG. 6 is corrected by the output current / output voltage characteristic A3, the final output current / output voltage characteristic Y in this embodiment is flat over a wide range of output current. It has become.
本発明は、チョッパ回路に代表されるように出力電流・出力電圧特性がリニアな単調変化ではなく、無負荷から低負荷の領域とそれ以上の領域で出力電流・出力電圧特性の傾きが２段階で変わるような状況下において、出力電流の広範囲の領域にわたって出力電圧を安定化させる技術として有用である。 In the present invention, the output current / output voltage characteristic is not a linear monotonous change as typified by a chopper circuit, and the slope of the output current / output voltage characteristic is two steps in a region from no load to a low load and beyond. This is useful as a technique for stabilizing the output voltage over a wide range of output current under such circumstances.
１ 電源供給ライン
２０ 帰還制御部
３０ 出力電圧補正部
３１ 第１の特性補正部
３２ 第２の特性補正部
３３ フラット化補正部
３４ シフト量補正部
４０ チョッパ回路
Ａ１ 第１の出力電流・出力電圧特性
Ａ２ 第２の出力電流・出力電圧特性
Ｒ３ 単調増加用のシャント抵抗
Ｒ４ シフト量補正用抵抗
Ｄ２ クリップダイオード
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電源供給ラインの出力端側の検出電圧によって前記チョッパ回路を帰還制御する帰還制御部と、
前記帰還制御において出力電流に対する出力電圧の関係を表す出力電流・出力電圧特性を補正するための出力電圧補正部とを備え、
前記出力電圧補正部は、
前記出力電流の増加に伴って出力電圧が単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性を付与する第１の特性補正と、
前記第１の特性補正による前記第１の出力電流・出力電圧特性に対して、出力電流の基準値以上の領域で出力電圧を一定値に抑えた第２の出力電流・出力電圧特性を付与する第２の特性補正とを行う、
ことを特徴とする電源装置。 A chopper circuit interposed in the power supply line to adjust the output voltage;
A feedback control unit that feedback-controls the chopper circuit by a detection voltage on the output end side of the power supply line;
An output voltage correction unit for correcting an output current / output voltage characteristic representing a relationship of an output voltage to an output current in the feedback control;
The output voltage correction unit is
A first characteristic correction that provides a first output current / output voltage characteristic in which the output voltage monotonously increases as the output current increases;
To the first output current / output voltage characteristic by the first characteristic correction, a second output current / output voltage characteristic in which the output voltage is suppressed to a constant value in a region equal to or higher than a reference value of the output current is given. Performing the second characteristic correction,
A power supply device characterized by that.
前記帰還制御部は、前記電源供給ラインの出力端側の検出電圧と、前記補正により前記変換した電圧との差分に基づいて前記チョッパ回路を制御する、請求項１に記載の電源装置。 The first and second characteristic corrections are corrections for converting an output current into a voltage and sending the converted voltage to the feedback control unit,
The power supply apparatus according to claim 1, wherein the feedback control unit controls the chopper circuit based on a difference between a detected voltage on an output end side of the power supply line and the voltage converted by the correction.
単調増加する第１の出力電流・出力電圧特性に対して、出力電流の基準値以上の領域で出力電圧を一定にフラット化して、傾斜特性線から水平特性線に連続する屈折特性に補正するフラット化補正と、
前記水平特性線の出力電圧負方向のシフト量を補正するシフト量補正との組み合わせである、請求項１または請求項２に記載の電源装置。 The second characteristic correction is:
Flattening the output voltage to a constant value in a region that exceeds the reference value of the output current for the first monotonically increasing output current / output voltage characteristic, and correcting it to a refractive characteristic that continues from the inclined characteristic line to the horizontal characteristic line Correction,
The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is a combination with a shift amount correction that corrects a shift amount of the horizontal characteristic line in the negative direction of the output voltage.
前記フラット化補正のための手段は、前記単調増加用のシャント抵抗と前記シフト量補正用抵抗との直列回路に並列接続されたクリップダイオードをもって構成され、
前記帰還制御部における電源供給ラインの出力端側の電圧検出部が前記単調増加用のシャント抵抗と前記シフト量補正用抵抗との接続点に接続されている請求項４に記載の電源装置。 The means for correcting the shift amount is for monotonically increasing that is inserted upstream in the current direction at a connection point where the voltage detection unit on the output end side of the power supply line in the feedback control unit is connected to the power supply line. The shunt resistor is configured with a shift amount correcting resistor inserted downstream in the current direction at the connection point so as to form a series circuit,
The means for flattening correction includes a clip diode connected in parallel to a series circuit of the monotonically increasing shunt resistor and the shift amount correcting resistor,
5. The power supply device according to claim 4, wherein a voltage detection unit on the output end side of the power supply line in the feedback control unit is connected to a connection point between the monotonically increasing shunt resistor and the shift amount correcting resistor.
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