JP4436353B2 - スイッチング電源において電流および電圧を制御する制御回路 - Google Patents
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Description
Claims (32)
- 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する制御回路であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定する一次電流比較器(102)を備えており、
前記一次側スイッチの前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように前記制御変数に依存して追加的に影響され得るように、前記制御変数が前記一次電流比較器にフィードバックされ、
前記一次側スイッチのスイッチオン時点を前記制御変数に依存して決定し、これにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間を決定するように、設計されている、制御回路。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する制御回路であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定する一次電流比較器(102)を備えており、
前記一次側スイッチの前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように前記制御変数に依存して追加的に影響され得るように、前記制御変数が前記一次電流比較器にフィードバックされ、
前記制御変数が分圧器によって前記一次電流比較器にフィードバックされる、制御回路。 - 前記制御変数が分圧器によって前記一次電流比較器にフィードバックされる、請求項1に記載の制御回路。
- 前記制御変数が前記フィードバックの前に増幅されるように、前記サンプリング・保持デバイスが増幅器(OP1)に接続されている、請求項1から請求項3のいずれかに記載の制御回路。
- 前記増幅器が演算増幅器であり、前記サンプリング・保持デバイスの出力が前記演算増幅器の非反転入力に接続されており、前記演算増幅器の出力が前記分圧器の端子に接続されており、前記演算増幅器の反転入力がネットワークに接続されている、請求項4に記載の制御回路。
- 前記分圧器が第1および第2の抵抗器(R3,R4)から成り、前記第1の抵抗器(R3)の第1の端子が前記増幅器の出力に接続されており、前記第1の抵抗器(R3)の第2の端子が前記一次電流比較器の入力と、前記第2の抵抗器(R4)の第1の端子とに接続されており、
前記第2の抵抗器の第2の端子が、前記一次側スイッチの一次電流伝導端子に接続されている、
請求項4または請求項5に記載の制御回路。 - 増幅器(OP1)を備えており、
前記増幅器の非反転入力が前記サンプリング・保持デバイス(S&H)の出力に接続されており、前記増幅器の出力がフィードバックネットワークを介して前記増幅器の反転入力に接続されており、前記フィードバックネットワークが、第1の抵抗器(R1)と、前記第1の抵抗器に直列に接続されているキャパシタ(C1)と、前記第1の抵抗器(R1)および前記キャパシタ(C1)に並列に接続されている第2の抵抗器(R6)と、前記第1および第2の抵抗器ならびに前記キャパシタの並列接続に直列に接続されておりかつ接地されている第3の抵抗器(R7)と、を備えている、
請求項1に記載の制御回路。 - 前記一次側補助巻線における前記電圧パルスから生成される電圧が、前記二次側にかかっている負荷に依存して上昇するように、前記一次側補助巻線と前記サンプリング・保持デバイス(S&H)との間に補正ネットワークが接続されている、
請求項1から請求項7のいずれかに記載の制御回路。 - 前記制御変数を比較器電圧と比較することによって、前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオン時点を決定するように構成されており、
前記比較器電圧が前記制御変数に依存して決定されるように、さらに構成されている、
請求項1、請求項7または請求項8に記載の制御回路。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する方法であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有しする変圧器であって、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、前記方法が、
前記一次電流を基準と比較して、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定するステップと、
前記比較するステップにおける前記一次側スイッチの前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように影響されるように、前記制御変数を前記一次電流比較器にフィードバックするステップと、
前記一次側スイッチのスイッチオン時点、およびこれにより、前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間が、前記制御変数に依存して決定されるステップと、
を含んでいる、方法。 - 前記制御変数が、フィードバックされる前に増幅されるステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する制御回路であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定する一次電流比較器(102)を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオン時点を前記制御変数に依存して決定し、これにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間を規定するように、設計されており、
前記制御回路が増幅器(OP1)を備えており、前記増幅器の非反転入力が前記サンプリング・保持デバイスの出力に接続されており、前記増幅器の出力がフィードバックネットワークを介して前記増幅器の反転入力に接続されており、
前記フィードバックネットワークが、第1の抵抗器(R1)と、前記第1の抵抗器に直列に接続されているキャパシタ(C1)と、前記第1の抵抗器(R1)および前記キャパシタ(C1)に並列に接続されている第2の抵抗器(R6)と、前記第1および第2の抵抗器ならびに前記キャパシタの並列接続に直列に接続されておりかつ接地されている第3の抵抗器(R7)と、を備えている、
制御回路。 - 前記増幅器が演算増幅器である、請求項12に記載の制御回路。
- 前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように前記制御変数に依存して追加的に影響され得るように、前記制御変数が前記一次電流比較器(102)にフィードバックされる、
請求項12または請求項13に記載の制御回路。 - 前記一次側補助巻線における前記電圧パルスから生成される電圧が、前記二次側にかかっている負荷に依存して上昇するように、前記一次側補助巻線(HW)と前記サンプリング・保持デバイス(S&H)との間に補正ネットワークが接続されている、
請求項12から請求項14のいずれかに記載の制御回路。 - 前記制御変数を比較器電圧と比較することによって、前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオン時点を決定し、
前記比較器電圧が前記制御変数に依存して決定されるように、さらに構成されている、
請求項12から請求項15のいずれかに記載の制御回路。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する制御回路であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定する一次電流比較器(102)を備えており、
前記制御回路が、前記一次側スイッチのスイッチオン時点を前記制御変数に依存して決定し、これにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間を規定するように構成されており、
前記一次側補助巻線における前記電圧パルスから生成される電圧が、前記二次側にかかっている負荷に依存して上昇するように、前記一次側補助巻線と前記サンプリング・保持デバイス(S&H)との間に補正ネットワークが接続されている、
制御回路。 - 前記補正ネットワークがキャパシタ(C2)と抵抗器(R8)とを少なくとも備えており、
前記キャパシタにおける電圧が前記二次側にかかっている負荷に依存し、前記キャパシタ電圧によって、一次側測定入力における電圧が前記抵抗器を通じて下がる、
請求項17に記載の制御回路。 - 前記補正ネットワークが、第1の抵抗器と、第2の抵抗器と、第3の抵抗器と、ダイオードと、キャパシタとを少なくとも備えており、
前記第1の抵抗器(R8)の第1の端子が前記制御回路に接続されており、前記第1の抵抗器の第2の端子が前記補助巻線に接続されており、前記第2の抵抗器(R9)の第1の端子が前記第1の抵抗器(R8)の第1の端子に接続されており、前記第2の抵抗器(R9)の第2の端子が前記キャパシタ(C2)の第1の端子に接続されており、
前記第3の抵抗器(R10)の第1の端子が前記キャパシタ(C2)の第1の端子に接続されており、前記第3の抵抗器(R10)の第2の端子が前記ダイオード(D1)のアノード端子に接続されており、前記ダイオード(D1)のカソード端子が前記補助巻線に接続されており、前記キャパシタ(C2)の第2の端子が接地されている、
請求項17に記載の制御回路。 - 前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように前記制御変数に依存して追加的に影響され得るように、前記制御変数が前記一次電流比較器(102)にフィードバックされる、
請求項17に記載の制御回路。 - 増幅器(OP1)を備えており、
前記増幅器の非反転入力が前記サンプリング・保持デバイス(S&H)の出力に接続されており、前記増幅器の出力がフィードバックネットワークを介して前記増幅器の反転入力に接続されており、
前記フィードバックネットワークが、第1の抵抗器(R1)と、前記第1の抵抗器に直列に接続されているキャパシタ(C1)と、前記第1の抵抗器(R1)および前記キャパシタ(C1)に並列に接続されている第2の抵抗器(R6)と、前記第1および第2の抵抗器ならびに前記キャパシタの並列接続に直列に接続されておりかつ接地されている第3の抵抗器(R7)と、を備えている、
請求項17または請求項20に記載の制御回路。 - 前記制御変数を比較器電圧と比較することによって、前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオン時点を決定し、
前記比較器電圧が前記制御変数に依存して決定されるように、さらに設計されている、
請求項17、請求項20または請求項21に記載の制御回路。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する方法であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイス(S&H)と、
を備えており、前記方法が、
前記一次電流を基準と比較して、前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定するステップと、
前記一次側スイッチのスイッチオン時点、およびこれにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間を前記制御変数に依存して決定するステップと、
前記一次補助巻線における前記電圧パルスから生成される電圧を、前記二次側にかかっている負荷に依存して高めるステップと、
を含んでいる、方法。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する制御回路であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチ(T1)と、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線(HW)と、
を備えており、
前記制御回路が、制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納するサンプリング・保持デバイス(S&H)を備えており、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成され、
前記制御回路が、前記制御変数を比較器電圧と比較することによって前記一次側スイッチの前記スイッチオン時点を規定し、これにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間を規定するように、設計されており、
前記制御回路が、前記比較器電圧が前記制御変数に依存して決定されるように、さらに設計されている、
制御回路。 - 前記一次側スイッチのスイッチオフ時点を前記一次電流に依存して決定する一次電流比較器(102)をさらに備えている、請求項24に記載の制御回路。
- キャパシタの蓄電によって前記比較器電圧が決定されるように、キャパシタ(C3)が接続されており、前記キャパシタの蓄電度が制御変数に依存する、
請求項24または請求項25に記載の制御回路。 - 前記キャパシタ(C3)の前記蓄電が、前記制御変数に依存してトランジスタ(T2)によって制御される、請求項26に記載の制御回路。
- 前記制御変数が増幅されるように、前記制御回路の中に第1の増幅器(OP2)が形成されており、
前記第1の増幅器の非反転入力が前記第1のトランジスタ(T2)のコレクタ入力に接続されており、前記第1の増幅器の反転入力が前記サンプリング・保持デバイスの出力と前記第2の増幅器(OP3)の非反転入力とに接続されており、前記第1の増幅器の出力が前記第1のトランジスタ(T2)のベース入力に接続されており、前記第1のトランジスタ(T2)のエミッタ出力が前記キャパシタ(C3)の第1の端子に接続されており、前記第1のトランジスタ(T2)の前記コレクタ入力が抵抗器を介して定電圧源に接続されており、前記キャパシタ(C3)の前記第1の端子が、前記第2の増幅器の反転入力と第2のトランジスタ(T3)のコレクタ入力とに接続されており、前記第2の増幅器(OP3)の出力が制御信号(G)に影響を与え、前記キャパシタ(C3)の第2の端子が接地されており、前記第2のトランジスタ(T3)のエミッタ出力が接地されており、前記第2のトランジスタ(T3)のベース入力が内部の放電信号に接続されている、
請求項25に記載の制御回路。 - 前記一次側スイッチ(T1)の前記スイッチオフ時点が、前記一次側主巻線を前記一次電流が流れている持続時間の短縮が異なるように前記制御変数に依存して追加的に影響され得るように、前記制御変数が前記一次電流比較器(102)にフィードバックされる、
請求項25に記載の制御回路。 - 増幅器(OP1)を備えており、
前記増幅器の非反転入力が前記サンプリング・保持デバイス(S&H)の出力に接続されており、前記増幅器の出力がフィードバックネットワークを介して前記増幅器の反転入力に接続されており、
前記フィードバックネットワークが、第1の抵抗器(R1)と、前記第1の抵抗器に直列に接続されているキャパシタ(C1)と、前記第1の抵抗器(R1)および前記キャパシタ(C1)に並列に接続されている第2の抵抗器(R6)と、前記第1および第2の抵抗器ならびに前記キャパシタの並列接続に直列に接続されておりかつ接地されている第3の抵抗器(R7)と、を備えている、
請求項24に記載の制御回路。 - 前記一次側補助巻線における前記電圧パルスから生成される電圧が、前記二次側にかかっている負荷に依存して上昇するように、前記一次側補助巻線(HW)と前記サンプリング・保持デバイス(S&H)との間に補正ネットワークが接続されている、
請求項24に記載の制御回路。 - 一次側によって制御されるスイッチング電源において出力電圧もしくは出力電流、またはその両方を制御する方法であって、前記スイッチング電源が、
一次側(PW)主巻線および二次側(VS)主巻線を有し、電気エネルギのパルスが前記一次側主巻線から前記二次側主巻線に伝達される変圧器と、
前記一次側主巻線を流れる一次電流のオン・オフを前記制御回路の制御信号(G)に応答して切り替える一次側スイッチと、
前記一次側スイッチがオフに切り替えられた後に電圧パルスが誘起され、前記電圧パルスのレベルが二次側における負荷に依存する一次側補助巻線と、
制御変数を生成するために前記電圧パルスのレベルをサンプリングおよび格納し、前記制御信号が前記制御変数に基づいて生成されるサンプリング・保持デバイスと、
を備えており、前記方法が、
前記制御変数を、前記制御変数によって影響される比較器電圧と比較するステップと、
前のステップの結果に依存して前記一次側スイッチのスイッチオン時点を決定し、これにより前記一次側主巻線を一次電流が流れない持続時間が決定されるステップと、
を含んでいる、方法。
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