JP2017060329A - スイッチング電源装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3は、本発明の一実施形態にかかるスイッチング電源装置10の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置10は、電流共振型のDC−DCコンバータであり、電源1次側と電源2次側とから構成される。スイッチング電源装置10は、1次巻線P1と、補助巻線P2と、2次巻線S1〜S4とから構成されるトランスT1を備える。1次巻線P1と、補助巻線P2とはスイッチング電源装置10の電源1次側を構成し、補助巻線P2の一端は接地されている。2次巻線S1及びS2はスイッチング電源装置10の第1の電源2次側を構成し、2次巻線S1と2次巻線S2とは一端が接続されている。第1の電源2次側は、16Vの電圧を出力する。また、第2の2次巻線S3及びS4はスイッチング電源装置10の第2の電源2次側を構成し、2次巻線S3と2次巻線S4とは一端が接続されている。第2の電源2次側は、5Vの電圧を出力する。
次に、スイッチング電源装置の動作について説明する。スイッチング電源装置10は、電源端子Vinから入力された直流電圧からスイッチングにより高周波電流を生成して、トランスT1に供給する。トランスT1により電源2次側に伝達された高周波電流は、電源2次側のダイオードD3及びD4と、コンデンサC8により整流・平滑され、電源2次側の出力端子Vout1から出力される。
図4は、スイッチング電源装置10のスタートアップモードにおける出力電圧及び制御IC20の各端子における電圧の波形を示す図である。スイッチング電源装置10の起動時は、電源としての入力のDC入力電圧が投入されると、制御IC20の内部の起動回路に接続されたCC端子を介してコンデンサC3に充電電流が蓄積され、制御IC20の電源電圧でもあるCC端子の電圧VCCが上昇する。この電圧VCCが制御IC20の基準電圧VCCONに達すると、スイッチング素子Q1及びQ2によるスイッチング動作が開始される。
通常動作モードでは、スイッチング電源装置10の出力電圧に応じてスイッチング素子Q1及びQ2をスイッチング制御する。この場合、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2は交互にON状態になる。具体的には、制御IC20が、スイッチング素子Q1をON状態にすると同時にスイッチング素子Q2をOFF状態にしたり、スイッチング素子Q1をOFF状態にすると同時にスイッチング素子Q2をON状態にしたりするように制御すると、1次巻線P1に高周波電流が供給され、磁束が発生する。1次巻線P1に発生した磁束は、補助巻線P2及び第1の2次巻線S1、S2、及び第2の2次巻線S3及びS4を貫く。従って、補助巻線P2、第1の2次巻線S1、S2、及び第2の2次巻線S3、S4には起電力が発生する。第1の2次巻線S1、S2に発生した起電力は、ダイオードD3、D4により整流されて、コンデンサC8により平滑化されて、出力端子Vout1、Vout2から出力される。また、第2の2次巻線S3、S4に発生した起電力は、ダイオードD5、D6により整流されて、コンデンサC9により平滑化されて、出力端子Vout3、Vout4から出力される。補助巻線P2に発生した起電力は、ダイオードD1により整流される。
次に、スイッチング電源装置10のスタンバイモードの動作について説明する。スタンバイモードにおいて、スイッチング電源装置10はバースト動作を行うように制御する。スタンバイモードにおけるバースト動作により、スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2とが交互にON状態となるスイッチング期間と、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2双方がOFFになり、スイッチングが一時停止するスイッチング休止期間とが交互に繰り返される。ここで、図5は、スイッチング電源装置10のスタンバイモードにおける制御IC20の出力電圧及び各端子における電圧の波形を示す図である。
抵抗R21〜R23の抵抗値>>抵抗R2の抵抗値
として、後述のスイッチ素子Q21の動作による分圧比の変更にかかわらず、STB端子の電圧VSTBがほぼ一定となるようにしている。
20、200 制御IC
21、22、23、24、222〜224 コンパレータ
25、225 OR回路
26、226 出力制御回路
27、227 発振器周波数コントローラ
30、300 出力電圧検出部
400 DC−DCコンバータ
Q1、Q2、Q111、Q112 スイッチング素子
Q21 スイッチ素子
C1〜C10、C111〜C118 コンデンサ
R1〜R6、R21〜R23、R111〜R116 抵抗
D1〜D6、D111〜D114 ダイオード
P1、P2、P111、P112、S1〜S4、S111、S112 巻線
PC、PC111 フォトカプラ
SR1、SR111 シャントレギュレータ
SW1、SW2 スイッチ
N1、N2 NPNトランジスタ
Vin、VB、HO、VS、CC、GND、FB、CS、STB、VB1、HO1、VS1、CC1、FB1、CS1、STB1 端子
VCC、VFB、VCS、VSTB、VCC1、VFB1、VCS1 電圧
VFBON、VCSON、VSTBON、VCCON 基準電圧
Claims (8)
- 電源1次側と第1及び第2の電源2次側とを有するトランス(T1)と、スイッチング素子(Q1、Q2)とを備え、前記スイッチング素子のON−OFFを切り替えることにより、直流入力電圧から高周波電流を生成して前記トランス(T1)の前記電源1次側に供給し、前記トランスの前記電源2次側に発生する高周波電流を整流して直流出力を得るスイッチング電源装置(10)であって、
前記第1の電源2次側に接続された出力電圧検出部(30)と、
前記電源1次側に接続され、スタンバイモードにおいて前記出力電圧検出部からのフィードバック信号により前記スイッチング素子のスイッチング周波数を決定する発振回路(27)と、前記スタンバイモードにおいて、前記フィードバック信号が所望の電圧値を超えたときに、前記スイッチング素子によるスイッチング動作を開始させるように制御するスタンバイスイッチング機構とを備えた制御IC(20)と、
を備えること特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記スタンバイモードにおいて、前記フィードバック信号が入力される端子に接続される大容量のコンデンサ(C6)と、
前記スタンバイモードにおいて、前記フィードバック信号が入力される端子に接続される大電流を流す電流源(I2)と
を備え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。 - グラウンドとの間に抵抗が接続されるスタンバイ信号入力端子(STB)を備え、
前記スタンバイスイッチング機構の所望の電圧値は、前記スタンバイ信号入力端子に接続された抵抗の分圧比で決まる電圧値である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。 - 前記分圧比は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源装置。
- 電源1次側と第1及び第2の電源2次側とを有するトランス(T1)と、スイッチング素子(Q1、Q2)とを備え、前記スイッチング素子のON−OFFを切り替えることにより、直流入力電圧から高周波電流を生成して前記トランス(T1)の前記電源1次側に供給し、前記トランスの前記電源2次側に発生する高周波電流を整流して直流出力を得るスイッチング電源装置(10)の制御方法であって、
スタンバイモードに移行したときに、
出力電圧検出部(30)からのフィードバック信号(VFB)が上昇し、所望の電圧値を超えたときに、前記フィードバック信号の大きさに応じた周波数で前記スイッチング素子によるスイッチング動作を開始させるステップと、
前記出力電圧検出部(30)からの前記フィードバック信号(VFB)が下降し、所望の電圧値を下回ったときに、前記スイッチング素子によるスイッチング動作を停止させるステップと、
を含むこと特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。 - 前記スタンバイモードに移行したとき、
前記フィードバック信号が入力される端子に大容量のコンデンサ(C6)と、大電流を流す電流源(I2)とが接続されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源装置の制御方法。 - グラウンドとの間に抵抗が接続されるスタンバイ信号入力端子(STB)を備え、
前記スイッチング素子によるスイッチング動作を停止させるステップの所望の電圧値は、前記スタンバイ信号入力端子に接続された抵抗の分圧比で決まる電圧値である
ことを特徴とする請求項5または6に記載のスイッチング電源装置の制御方法。 - 前記分圧比は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置の制御方法。
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