JP6136064B2 - オーバーシュート低減回路 - Google Patents
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Description
特許文献1においては、フィードバック制御における位相補償定数であるコンデンサ26,抵抗24と位相進み要素となる微分回路(22、20)のほかにトランジスタ50とコンデンサ56を用いた電源起動時のソフトスタートが開示されている。これは、電源起動時にトランジスタ50のベース電流をコンデンサ56の充電電流とすることで得て、コレクタ電流を抵抗52を介して誤差増幅器であるシャントレギュレータ14のリファレンス端子に入力し、出力電圧の立ち上がりが緩やかになるようにフォトカプラ18を介して1次側にあるPWM制御回路へフィードバックさせるものである。
また、負荷急変などのダイナミック負荷変動による出力電圧変動を低減するために、2次側の誤差増幅器であるシャントレギュレータ14のリファレンス端子Rにコンデンサ26と抵抗24の直列回路からなる微分回路が接続されている。いわゆる出力電圧の変動分を微分回路で抽出して、抽出した信号を誤差増幅器に入力することで出力電圧変動を積極的に補正するものである。
しかしながら、従来技術においては、誤差増幅器の位相補償定数と前述の微分回路定数との競合が生じやすく、図4に示すように、ダイナミック負荷変動のオンオフ周期により誤差増幅器の位相補償定数の安定性が崩れて出力電圧にリンギングを生じるなどの問題が内在していた。また、ダイナミック負荷変動のオンオフ周期が短くなり、リンギング中に負荷急変が繰り返し起こるとディップ電圧が助長される可能性もあった。
を使用して出力電圧と基準電圧との誤差信号を制御回路へフィードバックする誤差増幅回
路に備えられるオーバーシュート低減回路であって、出力電圧の上昇変化のみ検出して増
幅する増幅器を有し、前記増幅器は、前記出力電圧の上昇変化に応じて前記フォトカプラ
のフォトダイオードに前記誤差増幅器の電流とは異なる電流を流す機能を備え、前記増幅
器は、抵抗とコンデンサからなる微分回路とトランジスタとダイオードから構成され、前
記微分回路は、出力電圧の正極と前記トランジスタのベース間に接続され、前記ダイオー
ドは前記トランジスタのベース・エミッタ間に接続され、前記出力電圧のディップ時に前
記ダイオードを介して放電経路となることを特徴とする。
また、出力電圧のオーバーシュートが発生しないので、ダイナミック負荷時の出力電圧ディップの1/2相当の電圧を出力電圧設定値に嵩上げすることで、電圧精度の向上を図ることができる。
スイッチング電源装置の全体構成図を図示しないが、図1は、フライバック方式等の絶縁型スイッチング電源装置の出力電圧Voutを検出し、所定の出力電圧に制御するための2次側の誤差増幅回路を示す。誤差増幅回路は出力電圧を検出する抵抗R1,R2の直列回路と、シャントレギュレータIC及びオーバーシュート低減回路1から構成されている。シャントレギュレータICは、所定の基準電圧を内蔵し、抵抗R1,R2の分圧電圧とを比較し、その誤差信号分を増幅してフォトカプラPCのフォトダイオードに電流を流す。
図示しないフォトカプラの受光側のフォトトランジスタは、1次側にある制御回路のフィードバック端子に接続され、前述の誤差信号を制御回路に伝達して、出力電圧Voutが予め設定された出力電圧になるように、スイッチング素子をオンオフ制御する。
ここで、オーバーシュート低減回路1は、コンデンサC2、抵抗R4からなる微分回路とNPN型トランジスタQ、抵抗R5,R6、ダイオードDからなり、出力電圧Voutの電圧変動△Voutを微分回路で検出し、検出した電圧変動△Voutのうち出力電圧上昇信号のみNPN型トランジスタQにより増幅して、フォトカプラPCのフォトダイオードに電流を流すことで出力電圧Voutの電圧上昇を緩やかにさせる機能を備える。
次に、オーバーシュート低減回路1の動作の詳細について、図1及び図2を参照しながら説明する。
オーバーシュート低減回路1は、コンデンサC2、抵抗R4からなる微分回路はNPN型トランジスタQのベース端子に接続され、エミッタ端子はGNDに接続されている。NPN型トランジスタQのベース・エミッタ端子には抵抗R5とダイオードDが並列接続され、ダイオードDのアノードがGNDに接続されている。NPN型トランジスタQのコレクタ端子は、抵抗R6を介してフォトカプラPCのフォトダイオードのカソードに接続され、フォトダイオードのアノードは出力電圧Voutのラインに接続されている。
従って、オーバーシュート低減回路1の出力電流IQは、シャントレギュレータICからの誤差信号電流とは別の経路でフォトカプラPCのフォトダイオードに流れる構成になっている。
なお、図4に示した従来技術に係る誤差増幅器の構成と異なり、図3で示されている出力電圧Voutライン〜シャントレギュレータICのリファレンス端子R間に接続された位相進み要素の微分回路は、後述するように回路そのものの効果が半減するため、図1の実施例では削除している。
また、動的負荷変動の場合に出力電圧Voutの電圧ディップは、前述のコンデンサC1の位相補償定数で決定され、また、スイッチング電源装置の過電流制限値により左右されるので、オーバーシュート低減回路1は関与しない。
オーバーシュート低減回路1が関与するのは、出力電圧Voutの上昇変化のみであり、出力電圧Voutを所定の設定された電圧より超えさせないことで、出力電圧変動の精度を向上できるという利点がある。
これにより、負荷装置で要求される下限値よりマージンを持たせたい場合には、動的負荷変動における出力電圧Voutの電圧ディップのピーク値の約1/2の電圧分を出力電圧の設定時に重畳させて、高く設定することで可能になる。
なお、オーバーシュート低減回路1は、図2から明らかなようにソフトスタート機能の効果も兼ね備えている。
例えば、スイッチング電源装置はフライバック方式を用いて説明したが、フォワード方式等でも、共振型方式でも変更が可能である。
また、オーバーシュート低減回路1のNPN型トランジスタQは、NMOSトランジスタに置き換えてもよい。
C1、C2 コンデンサ
D ダイオード
IC シャントレギュレータ
Q NPN型トランジスタ
PC フォトカプラ
R1〜R6 抵抗
Claims (1)
- フォトカプラを使用して出力電圧と基準電圧との誤差信号を制御回路へフィードバック
する誤差増幅回路に備えられるオーバーシュート低減回路であって、
出力電圧の上昇変化のみ検出して増幅する増幅器を有し、
前記増幅器は、前記出力電圧の上昇変化に応じて前記フォトカプラのフォトダイオード
に前記誤差増幅器の電流とは異なる電流を流す機能を備え、
前記増幅器は、抵抗とコンデンサからなる微分回路とトランジスタとダイオードから構
成され、
前記微分回路は、出力電圧の正極と前記トランジスタのベース間に接続され、
前記ダイオードは前記トランジスタのベース・エミッタ間に接続され、前記出力電圧の
ディップ時に前記ダイオードを介して放電経路となることを特徴とするオーバーシュート
低減回路。
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