JP5972127B2 - スイッチング電源 - Google Patents
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Description
図9は、従来例に係るスイッチング電源100の回路図である。スイッチング電源100は、トランスTと、トランスTの1次巻線W1に接続された1次側回路と、トランスTの2次巻線W2、W3に接続された2次側回路と、を備える。
以上の構成を備えるスイッチング電源100は、第1の端子P1の電圧に応じて制御回路110によりスイッチ素子Q1、Q2のオン・オフの周波数を制御して、入力端子IN、GNDから入力された入力電圧を所定の電圧に変換して、出力電圧として出力端子OUT1、OUT2から出力する。
(1) 本発明は、共振回路(例えば、図1のキャパシタC1とインダクタLと1次巻線W1とで形成されるLLC共振回路に相当)およびスイッチ素子(例えば、図1のスイッチ素子Q1、Q2に相当)を有するスイッチング電源(例えば、図1のスイッチング電源1に相当)であって、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段(例えば、図1の入力電圧検出部20に相当)と、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段(例えば、図1の制御回路10に相当)と、を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段により間欠発振制御を開始する時点の電圧を検出し、この電圧に応じて、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定する補正手段(例えば、図1の補正部11に相当)と、第1の端子(例えば、図1の第1の端子P1に相当)と、を有し、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、前記第1の端子の電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。
[スイッチング電源1の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1の回路図である。スイッチング電源1は、図9に示した従来例に係るスイッチング電源100とは、入力電圧検出部20を備える点と、制御回路110の代わりに制御回路10を備える点と、が異なる。なお、スイッチング電源1において、スイッチング電源100と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
スイッチング電源1において、入力電圧検出部20は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を可変抵抗R0に送る。
[スイッチング電源1Aの構成]
図3は、本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源1Aの回路図である。スイッチング電源1Aは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1とは、制御回路10の代わりに制御回路10Aを備える点と、入力電圧検出部20が可変抵抗R0の代わりに制御回路10Aに接続される点と、が異なる。なお、スイッチング電源1Aにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
スイッチング電源1において、入力電圧検出部20は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を制御回路10に送る。
[スイッチング電源1Bの構成]
図4は、本発明の第3実施形態に係るスイッチング電源1Bの回路図である。スイッチング電源1Bは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源1とは、フォトトランジスタPC2の接続が異なる。そのため、負荷が軽くなり、発振周波数fswが上昇できなくなると、図14に示すように誤差電圧に応じて第1の端子P1の電圧VP1は下降して制御回路内に予め設定した閾値電圧Vbst以下になる。第1の端子P1の電圧VP1が閾値電圧Vbst以下になると、制御回路110は、間欠発振制御を開始して、スイッチ素子Q1、Q2の発振を一時的に休止させる。なお、スイッチング電源1Bにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
[スイッチング電源1Cの構成]
図5は、本発明の第4実施形態に係るスイッチング電源1Cの回路図である。スイッチング電源1Cは、図3に示した本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源1Aとは、フォトトランジスタPC2の接続が異なる。なお、スイッチング電源1Cにおいて、スイッチング電源1Aと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
[スイッチング電源1Dの構成]
図6は、本発明の第5実施形態に係るスイッチング電源1Dの回路図である。スイッチング電源1Dは、図3に示した本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源1Aとは、入力部に力率改善回路30を設けられている点が異なる。なお、スイッチング電源1Dにおいて、スイッチング電源1Aと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
力率改善回路30は、昇圧コンバータを構成し、スイッチング電源1Dの入力電圧が予め定められた閾値より高い場合に動作する。このため、入力電圧が閾値より高い場合には、力率改善回路30が入力電圧を昇圧して、入力電圧範囲を狭くする。一方、入力電圧が閾値以下である場合(例えば、停電時など)には、力率改善回路30は動作しない。
[スイッチング電源1Eの構成]
図7は、本発明の第6実施形態に係るスイッチング電源1Eの回路図である。スイッチング電源1Eは、図3に示した本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源1Aとは、制御回路10A、フォトトランジスタPC2、フォトダイオードPC1、および抵抗R1の代わりに、制御回路10Bおよび絶縁回路41、42を備える点が異なる。なお、スイッチング電源1Eにおいて、スイッチング電源1と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
制御回路10Bは、補正部11Bにより、入力電圧検出部20により検出された電圧を絶縁回路42を介して受信し、制御回路10Aと同様に、この電圧に応じて最大発振周波数を設定する。
[スイッチング電源1Fの構成]
図8は、本発明の第7実施形態に係るスイッチング電源1Fの回路図である。スイッチング電源1Fは、図7に示した本発明の第6実施形態に係るスイッチング電源1Eとは、制御回路10B、入力電圧検出部20、および絶縁回路42の代わりに、制御回路10Cを備える点が異なる。なお、スイッチング電源1Fにおいて、スイッチング電源1Eと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
制御回路10Cは、補正部11Cにより、検出された出力電圧を受信し、この出力電圧に応じて最大発振周波数を設定する。
10、10A、10B、10C、110、110A;制御回路
11、11A、11B、11C;補正部
20;入力電圧検出部
30;力率改善回路
41、42、130;絶縁回路
AMP;誤差増幅器
PC1;フォトダイオード
PC2;フォトトランジスタ
P1;第1の端子
P2;第2の端子
Q1、Q2;スイッチ素子
R0;可変抵抗
T;トランス
Claims (7)
- 共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源であって、
入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記電圧検出手段により間欠発振制御を開始する時点の電圧を検出し、この電圧に応じて、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定する補正手段と、
前記出力電圧に応じて電圧が変化する第1の端子と、を有し、
前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、前記第1の端子の電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することを特徴とするスイッチング電源。 - 前記スイッチング電源の発振周波数の上限である最大発振周波数を、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数とす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。
- 前記制御手段は、第2の端子を備え、
前記補正手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて、前記第2の端子に接続された抵抗の抵抗値または当該抵抗に流れる電流値を制御し、当該抵抗値または当該電流値に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定す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。 - 前記補正手段は、
前記電圧検出手段により検出される電圧と、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、の関係を示す情報を予め保持しており、
前記情報を用いて、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定す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。 - 前記制御手段は、前記スイッチング電源の1次側に設けられ、
前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング電源。 - 前記制御手段は、前記スイッチング電源の2次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の2次側から1次側に信号伝達する伝達手段を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング電源。
- 請求項1から6のいずれかに記載のスイッチング電源において、
前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。
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