JP4315208B2 - スイッチング電源装置の制御回路及び制御方法 - Google Patents
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Description
図6〜図13に示すDC−DCコンバータ92では、各図に示すスイッチS1,S2が、制御ブロック91の時比率制御回路911から出力される時比率制御パルス(VCONT)により、それぞれオン/オフ制御される。
図8,図9に示す昇圧型コンバータを用いた回路では、VOUT=VIN*(Dl+D2)/D2により計算される。
制御ブロック91の時比率制御回路911が出力する時比率制御パルス(VCONT)の時比率(デューティ比)を調整することにより、VOUTの電力属性値(ここでは電圧値)が制御される。
ている。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、スイッチング素子のオン/オフの時比率により出力を制御するスイッチング電源において、保護回路により異常を監視できる状態を維持したまま、軽負荷時や無負荷時の消費電流を低減し、出力変換効率を改善することができるスイッチング電源装置の制御回路及び該スイッチング電源装置の制御方法を提供することを目的とする。
図1は、本発明の実施形態に係る制御回路(同図において制御ブロック1として示す。)を用いたスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。同図に示す本実施形態に係るスイッチング電源装置は、入力電源の電源電力に何らかの変換を行って出力する本体部であるDC−DCコンバータ2と、前記本体部を制御する制御部である制御ブロック1(制御回路に対応する。)と、を備えて構成される。制御ブロック1は、時比率制御回路11(制御パルス供給手段に対応する。)と、論理回路12と、保護回路13と、遅延回路14と、を備える。制御ブロック1を構成する構成要素としては、上記の他に、基準電圧回路やバイアス回路等のアナログ回路、その他の論理回路等が含まれているが、ここでは、本発明に直接関係していないため省略している。
DC−DCコンバータ2の出力電圧VOUTは、制御ブロック1の時比率制御回路11にフィードバックされる。時比率制御回路11はフィードバックされた出力電圧VOUTと目標出力との誤差に応じて時比率が制御されたパルス(VCONT)を出力する。さらに時比率が制御されたパルス(VCONT)は、DC−DCコンバータ2が備えるMOSFETやパイポーラトランジスタで代表される半導体スイッチ素子またはリレー回路で代表される機械スイッチ素子をオン/オフ制御することにより、前記の出力電圧VOUTを制御する。
図2は、本発明の実施形態に係る制御ブロック1の動作を示すタイミングチャートである。これより、図1,図2を参照して、遅延回路14を備えた制御ブロック1の動作について説明する。この動作は、本発明の制御方法を含むものである。
かを判断してその結果を出力するまでの必要時間を、VCONTがLOWに切り替わった後にも確保するためである。よって、延長時間tdは、VCONTがLOWに切り替わった後でも必要時間が確保されるように調節されるものとする。
また、VCONTがHIGHの期間内に、保護回路13が待機状態から稼働状態への切り替えと、異常が有るか否かの判断およびその結果の出力とを実行できる場合には、遅延回路14を削除し、VCONTを信号Vaとして使用してもよい。この、信号Vaを何にするかの切り替えは、保護回路13の待機状態から稼 働状態への切り替え並びに異常が有るか否かの判断およびその結果の出力に必要な時間と、VCONTがHIGHの期間(すなわちスイッチング素子がオンしている期間)とを比較して、後者の方が長い場合にVCONTを信号Vaとして使用するようにすればよい。また、前者の方が長い場合は、図2に関して説明し、 上記で遅延信号とした信号Vaをそのまま使用すればよい。
となり、保護回路13の平均消費電流が低減する。この期間は軽負荷になるに従って長くなり、無負荷時が最長となり、保護回路13の消費電流の低減効果は高くなる。
図4(a)に示す重負荷時では、VCONTによるスイッチング周期が短いため、遅延回路14の出力信号Vaが常にHIGHとなり、保護回路13は常時稼働状態となっている。
2 DC−DCコンバータ
11 時比率制御回路(制御パルス供給手段)
12 論理回路
13 保護回路
14 遅延回路
Claims (6)
- スイッチング素子のオン/オフによって出力電圧を制御するスイッチング電源装置の制御回路において、
前記スイッチング素子をオン/オフするためのパルス信号を供給する制御パルス供給手段と
異常発生時に前記スイッチング電源装置を停止させるための信号を発生する保護回路と、
前記パルス信号の前記スイッチング素子をオンさせる状態の終了を所定時間遅延させた遅延信号を生成する遅延回路と、
を備え、
前記パルス信号の前記スイッチング素子をオンさせる状態の継続時間が前記保護回路の稼動に必要な時間より長い場合は前記パルス信号に応じて前記保護回路の稼働/待機状態を切り替え、前記継続時間が前記保護回路の稼動に必要な時間より短い場合は前記遅延信号に応じて前記保護回路の稼働/待機状態を切り替えることを特徴とするスイッチング電源装置の制御回路。 - 前記制御パルス供給手段は、パルス周波数変調により前記パルス信号を出力するものであり、前記スイッチング電源の負荷の状態または出力電圧の状態に応じて前記パルス信号のスイッチング周期を制御することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置の制御回路。
- 前記制御パルス供給手段は、前記スイッチング電源の負荷が無負荷や軽負荷状態では前記パルス信号を間欠的に出力することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置の制御回路。
- 前記制御パルス供給手段は、前記スイッチング電源の負荷が無負荷や軽負荷状態ではパルス周波数変調により前記パルス信号を出力すると共に重負荷状態ではパルス幅変調により前記パルス信号を出力することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置の制御回路。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御回路を備えたスイッチング電源装置。
- スイッチング素子のオン/オフによって出力電圧を制御するスイッチング電源装置であって、異常発生時に前記スイッチング電源装置を停止させるための信号を発生する保護回路を有するスイッチング電源装置の制御方法において、
前記スイッチング素子をオン/オフするためのパルス信号を供給する制御パルス供給ステップと、
前記パルス信号の前記スイッチング素子をオンさせる状態の終了を所定時間遅延させた遅延信号を生成する遅延信号生成ステップと、
前記パルス信号の前記スイッチング素子をオンさせる状態の継続時間と前記保護回路の稼動に必要な時間とを比較するステップと、
前記継続時間が前記保護回路の稼動に必要な時間より長いと判断された場合は前記パルス信号に応じて前記保護回路の稼働/待機状態を切り替えるステップと、
前記継続時間が前記保護回路の稼動に必要な時間より短いと判断された場合は前記遅延信号に応じて前記保護回路の稼働/待機状態を切り替えるステップ、
を含むことを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。
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