JP4229068B2 - 電源装置及び電源装置の制御方法 - Google Patents
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Description
このスイッチング電源装置では、交流電源1に接続された全波整流回路2の出力側に設けられた力率改善回路(Power Factor Improvement Circuit)と、力率改善回路の出力側に設けられたDC/DC変換回路とを有する。スイッチング電源装置が力率改善回路を備えることにより、DC/DC変換回路の入力電解コンデンサの容量を小さくすることができる。
負荷16の消費電力が多く負荷16が重いときには、負荷16に流れる負荷電流I0が増加し、負荷16の消費電力が少なく負荷16が軽いときには、負荷16に流れる負荷電流I0が減少し、コンデンサ11の充電電圧V0が変動しようとする。DC/DC部制御回路12は、出力電圧検出回路13で検出される電圧が一定になるような制御信号を発生し、NMOS9のオン、オフするタイミングを設定する。
起動されて充電素子(24,54)を充電する充電部(20,50)と、
前記充電素子(24,54)に充電された第1の直流電圧に基づいて第2の直流電圧を生成し、生成した第2の直流電圧を負荷(L)に印加する直流電圧生成部(30,60)と、
前記直流電圧生成部(30,60)の生成する前記第2の直流電圧を印加する前記負荷(L)の状態が、軽負荷状態か否かを判別して、該負荷が軽負荷状態か否かを示す判別信号を出力する負荷状態検出部(40,70,80)と、
前記負荷状態検出部(40,70,80)から前記負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す前記判別信号を入力し、該負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す該判別信号を入力してから予め設定された時間が経過したことを示す信号(S41,S71)を出力する期間設定部(41,71)と、
前記期間設定部(41,71)から前記時間が経過したことを示す信号が出力されると、前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,54)への充電を停止させる充電部動作停止部(42,72)と、
を備えることを特徴とする。
起動されて充電素子(24,54)を充電する充電部(20,50)と、
前記充電素子(24,54)に充電された第1の直流電圧に基づいて第2の直流電圧を生成し、生成した第2の直流電圧を負荷(L)に印加する直流電圧生成部(30,60)とを備えた電源装置を制御する制御方法であって、
前記充電部(20,50)を起動するステップと、
前記直流電圧生成部(30,60)の生成する前記第2の直流電圧を印加する前記負荷(L)の状態が軽負荷状態か否かを判別するステップと、
前記判別結果が前記負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す場合に、該負荷(L)の状態が軽負荷状態になったときから予め設定された時間が経過したことを検出するステップと、
前記時間が経過したことが検出されたときに、前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,54)への充電を停止させるステップと、
を備えたことを特徴とする。
本発明の第1の実施形態に係るスイッチング電源装置は、図1に示すように、力率改善回路20と、DC/DC変換回路30と、負荷状態検出回路40と、期間設定回路41と、PFCオンオフ切換回路42とを備え、負荷Lに直流電圧V0を供給する。
全波整流回路2は、交流電源1から交流電圧が供給されると、供給された交流電圧を整流して力率改善回路20に脈流電圧を印加する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係るスイッチング電源装置を示す構成図である。
前述の第1の実施形態では、コイル21を用いた非絶縁形力率改善回路20を搭載したスイッチング電源装置を説明したが、種々の力率改善回路を搭載することが可能である。また、第1の実施形態のスイッチング電源装置のDC/DC変換回路30は、トランス31を使用しているが、トランスを使用しないDC/DC変換回路を搭載してもよい。本実施形態のスイッチング装置は、絶縁形の力率改善回路50と昇圧型のDC/DC変換回路60とを搭載すると共に、負荷状態検出回路70と、期間設定回路71と、PFCオンオフ切換回路72とを備えている。
この場合、コンデンサ41bの一方の電極とNMOS41aのドレインとの接続点を比較器41fの入力端子(−)に接続し、直流電源41eを比較器41fの入力端子(+)に接続すればよい。また、比較器41fの出力に応じて直流電源41eの発生する基準電圧を可変にし、シュミットインバータであるシュミットトリガ回路41dを設けた場合と同様に、ヒステリシスを持たせてもよい。
図8は、負荷状態検出回路40の変形例の負荷状態検出回路80を示す回路図である。
この負荷状態検出回路80は、オン期間比較回路80Aと、基準期間発生回路80Bとを備えている。
第1の基準期間発生回路82は、図示しない発振器が発生する周期波信号に同期して、パルス幅がT1のパルス信号P1を発生する。第2の基準期間発生回路83は、パルス幅がT1よりも短いT2のパルス信号P2をその周期波信号に同期して発生する。
このPFCオンオフ切換回路90は、インバータ91と、3個のNPN型トランジスタ92,93,94と、2個のPNP型トランジスタ95,96と、定電流源97とを備えている。インバータ91の入力端子には、期間設定回路41より、信号S41が入力される。インバータ91の出力端子が、トランジスタ92のベースに接続されている。トランジスタ92のエミッタは接地されている。
このPFCオンオフ切換回路100は、抵抗101と、NPN型トランジスタ102と、抵抗103と、PNP型トランジスタ104とで構成されている。抵抗101の一端には、期間設定回路41から信号S41が入力される。抵抗101の他端がトランジスタ102のベースに接続されている。トランジスタ102のエミッタが接地され、トランジスタ102のコレクタが抵抗103の一端に接続されている。抵抗103の他端がトランジスタ104のベースに接続されている。
Claims (7)
- 起動されて充電素子(24,54)を充電する充電部(20,50)と、
前記充電素子(24,54)に充電された第1の直流電圧に基づいて第2の直流電圧を生成し、生成した第2の直流電圧を負荷(L)に印加する直流電圧生成部(30,60)と、
前記直流電圧生成部(30,60)の生成する前記第2の直流電圧を印加する前記負荷(L)の状態が、軽負荷状態か否かを判別して、該負荷が軽負荷状態か否かを示す判別信号を出力する負荷状態検出部(40,70,80)と、
前記負荷状態検出部(40,70,80)から前記負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す前記判別信号を入力し、該負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す該判別信号を入力してから予め設定された時間が経過したことを示す信号(S41,S71)を出力する期間設定部(41,71)と、
前記期間設定部(41,71)から前記時間が経過したことを示す信号が出力されると、前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,54)への充電を停止させる充電部動作停止部(42,72)と、
を備えることを特徴とする電源装置。 - 前記負荷(L)が軽負荷状態になってから、前記充電部動作停止部(42,72)が前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,25)への充電を停止させるまでの時間は、前記充電部(20,50)が起動されてから、前記第1の直流電圧が前記充電部(20,50)の非軽負荷状態で動作しているときの電圧になるまでの起動時間に基づいて予め設定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記直流電圧生成部(30,60)は、スイッチング素子(32)を備えたスイッチング電源回路によって構成され、
前記負荷状態検出部(40,70,80)は、前記スイッチング素子(32)をオン、オフする制御信号を取得し、取得した制御信号のデューティ比に基づいて、前記負荷(L)が軽負荷状態になったか否かを判別する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記期間設定部(41,71)は、前記負荷状態検出部(40,70,80)から出力された判別信号のレベルと比較する2つの閾値を有し、前記負荷(L)が軽負荷状態になったことを検出するために前記判別信号のレベルと比較する第1の閾値が、前記負荷(L)が非軽負荷状態になったことを検出するために前記判別信号のレベルと比較する第2の閾値よりも高く設定されることにより、ヒステリシスを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記充電部(20,50)は、
前記充電素子(24,54)と、
コイル(21,51)と、
オン・オフするスイッチング動作を繰り返し、前記コイル(21,51)に該コイル(21,51)の入力電圧に対応するスイッチング電流を繰り返して流すスイッチング素子(22,52)と、
前記コイル(21,51)に蓄えられたエネルギーに従って流れるスイッチング電流を整流して、前記充電素子(24,54)に供給するダイオード(23,53)と、
を備える力率改善回路である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記負荷(L)が軽負荷状態になってから、前記充電部動作停止部(42,72)が前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,25)への充電を停止させるまでの時間は、100μsecから10secの範囲で設定される、
ことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 - 起動されて充電素子(24,54)を充電する充電部(20,50)と、
前記充電素子(24,54)に充電された第1の直流電圧に基づいて第2の直流電圧を生成し、生成した第2の直流電圧を負荷(L)に印加する直流電圧生成部(30,60)とを備えた電源装置を制御する制御方法であって、
前記充電部(20,50)を起動するステップと、
前記直流電圧生成部(30,60)の生成する前記第2の直流電圧を印加する前記負荷(L)の状態が軽負荷状態か否かを判別するステップと、
前記判別結果が前記負荷(L)の状態が軽負荷状態であることを示す場合に、該負荷(L)の状態が軽負荷状態になったときから予め設定された時間が経過したことを検出するステップと、
前記時間が経過したことが検出されたときに、前記充電部(20,50)の前記充電素子(24,54)への充電を停止させるステップと、
を備えたことを特徴とする電源装置の制御方法。
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