JP5751483B2 - スイッチング電源用装置、スイッチング電源回路および電気機器 - Google Patents
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Description
(1)高周波に対応する発振器を得るのが困難なため、他励制御には不向きである。
(2)高周波での制御が困難である。
(3)高周波化に伴い配線や構造インピーダンスの影響が大きくなり、動作に影響を与える。
1.スイッチング素子に流れる電流が所定値に達したときの定電流素子の電圧変化を利用してスイッチング素子をオフさせるので、従来のような電流検出用の抵抗素子およびその電圧降下が予め設定された閾値に達したときにスイッチング素子をオフさせる制御回路で構成される電流帰還形の帰還回路を配設する必要がなくなり、回路構成が簡単になるから、小形化が容易になる。
2.共通回路部品として降圧形、昇圧形および昇降圧形などの多様な回路形態に対応させることが可能である。
3.MHz以上の高周波化によりスイッチング電源の著しい小形化が可能である。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の形状と幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態に係るスイッチング電源用装置を含むスイッチング電源回路及び電気機器を例示する回路図である。
図2(a)、(b)は、スイッチング電源用装置の形態を例示し、(a)は模式的上面図、(b)は(a)のA−A´線断面図である。
また、ダイオードD1は、第1のインダクタL1から減少する電流を順方向として流せればよく、整流素子を用いることができる。
このように、直列接続体SCBは、MHz以上の周波数領域で動作し得るものであり、好ましくは、10MHz以上の周波数領域であっても良好な動作を行い得るものである。直列接続体SCBの各素子は、ヒ化ガリウム(GaAs)よりもバンドギャップの広いワイドバンドギャップ半導体で構成される。
また、第1のインダクタL1と第2のインダクタDWとを含むインダクタLと、スイッチング電源用装置ICと、をスイッチング電源用モジュールSMJとしてモジュール化してもよい。
図3は、第2の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図4は、第3の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
また、回路動作については、図3と同様である。
図5は、第4の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図6は、第5の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図7は、第6の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図8は、第7の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図9は、第8の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図10は、第9の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図11は、第10の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図11に表したように、スイッチング電源回路SRは、同期整流方式の降圧形のスイッチング電源回路である。
なお、貫通電流を防止するために設けられるデッドタイムについては、省略している。
また、図11においては、第2のスイッチング素子Q2が、第1のスイッチング素子Q1と同様の構成でスイッチング電源用装置ICに内蔵された構成を例示している。しかし、第2のスイッチング素子Q2は、スイッチング電源用装置ICの第3の外部端子P3と第2の外部端子P2との間に外付けしてもよい。
図12は、第11の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図12に表したように、スイッチング電源回路SRは、他励方式のスイッチング電源回路である。図4に表したスイッチング電源回路SRに、第1のスイッチング素子Q1を他励制御する制御回路CTRが追加されている。スイッチング電源用装置ICおよび第1のインダクタL1、第2のインダクタDW、電位差の調整可能な電位源E1については、図4に表したスイッチング電源回路SRにおけるものと同様である。
図13は、第12の実施形態に係るスイッチング電源回路を例示する回路図である。
図13に表したように、スイッチング電源回路SRにおいては、定電流素子CCMとして、定電流ダイオードを用いている。そのため、電位差の調整可能な電位源E1を用いない構成となっている。第1のインダクタL1、第2のインダクタDWについては、図4に表したスイッチング電源回路SRにおけるものと同様である。
なお、図3、図5〜図12に表した各スイッチング電源回路においても、定電流素子CCMとして、定電流ダイオードを用いることができる。
第1の実施形態に係るスイッチング電源用装置によれば、MHz領域で作動し得る電子回路素子のスイッチング素子、定電流素子およびダイオードの直列接続体を集積化して複数の外部端子を導出したことにより、以下の(a)〜(c)の効果を奏することができる。
(a)スイッチング電源用装置においては、第1のスイッチング素子に流れる電流が所定値に達したときの定電流素子の電圧変化を利用して第1のスイッチング素子をオフさせる。したがって、電流検出用の抵抗素子およびその電圧降下が予め設定された閾値に達したときにスイッチング素子をオフさせる電流帰還形の帰還回路を設ける必要がなく、回路構成が簡単になり、小形化が容易になる。
(c)MHz以上の高周波化によりスイッチング電源の著しい小形化が可能である。
ところで、高周波動作により実装デバイスから放射されるノイズ成分が増大して回路素子間で電磁干渉が生じる可能性がある。したがって、小形化を維持しつつこの電磁干渉を低減して、さらに小型化を進めることも課題の一つである。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
Claims (10)
- 第1のスイッチング素子と、定電流素子と、ダイオードと、が直列に接続され集積化された直列接続体と、
前記直列接続体の一端側に位置する素子の主端子から導出された第1の外部端子と、前記直列接続体の他端側に位置する素子の主端子から導出された第2の外部端子と、を含む複数の外部端子と、
を備え、
前記複数の外部端子は、
前記第1のスイッチング素子および前記定電流素子のいずれかの主端子と前記ダイオードの主端子との接続点から導出された第3の外部端子と、
前記第1のスイッチング素子の制御端子から導出された第4の外部端子と、
前記定電流素子の制御端子から導出された第5の外部端子と、
をさらに含むことを特徴とするスイッチング電源用装置。 - 第1のスイッチング素子と、定電流素子と、ダイオードと、が直列に接続され集積化された直列接続体と、
前記直列接続体の一端側に位置する素子の主端子から導出された第1の外部端子と、前記直列接続体の他端側に位置する素子の主端子から導出された第2の外部端子と、を含む複数の外部端子と、
を備え、
前記定電流素子は、定電流ダイオードであり、
前記複数の外部端子は、
前記第1のスイッチング素子および前記定電流素子のいずれかの主端子と前記ダイオードの主端子との接続点から導出された第3の外部端子と、
前記第1のスイッチング素子の制御端子から導出された第4の外部端子と、
をさらに含むことを特徴とするスイッチング電源用装置。 - 前記直列接続体は、MHz以上の領域で作動し得ることを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチング電源用装置。
- 前記直列接続体の各素子は、ヒ化ガリウム(GaAs)よりもバンドギャップの広い半導体により形成されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のスイッチング電源用装置。
- 第1のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子に直列に接続され、前記第1のスイッチング素子の電流が所定の電流値を超えたとき前記第1のスイッチング素子をオフさせる定電流素子と、
前記第1のスイッチング素子および前記定電流素子のいずれかに直列に接続され、前記第1のスイッチング素子がオフのとき電流が流れるダイオードと、
を備えたことを特徴とするスイッチング電源回路。 - 一定周期のパルス信号を生成して、前記スイッチング素子をオンさせるタイマ回路と、
前記定電流素子により前記第1のスイッチング素子がオフしたとき、前記第1のスイッチング素子のオフを維持させる信号を生成するリセット回路と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項5記載のスイッチング電源回路。 - 前記定電流素子は、定電流ダイオード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回路。
- 前記定電流素子の制御端子には、前記第1のスイッチング素子をオフさせる電流値を設定する可変の電位が供給されることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載のスイッチング電源回路。
- 前記スイッチング素子は、ノーマリオンスイッチであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載のスイッチング電源用装置またはスイッチング電源回路。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載のスイッチング電源用装置またはスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の負荷回路として接続された照明負荷と、
を備えたことを特徴とする電気機器。
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