JP6151956B2 - 絶縁型スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
図1は、絶縁型スイッチング電源装置の全体構成を示すブロック図である。本構成例の絶縁型スイッチング電源装置1は、一次回路系1p(GND1系)と二次回路系1s(GND2系)との間を電気的に絶縁しつつ、入力電圧Viから出力電圧Voを生成して負荷Zに供給するフライバック方式のDC/DCコンバータであり、トランス10と、Nチャネル型MOS[metal oxide semiconductor]電界効果トランジスタ20と、整流平滑部30と、帰還電圧生成部40と、基準電圧生成部50と、メインコンパレータ60と、スイッチング制御部70と、を有する。
図2は、帰還電圧生成部40の一構成例を示す図である。本構成例の帰還電圧生成部40は、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ41及び42と、定電流源43と、抵抗44及び45(抵抗値R44及びR45)と、を含む。トランジスタ41のソースとバックゲートは、いずれも入力電圧Viの印加端に接続されている。トランジスタ41及び42のゲートは、いずれもトランジスタ41のドレインに接続されている。トランジスタ41のドレインは、定電流源43を介して接地端GND1に接続されている。トランジスタ42のソースとバックゲートは、いずれも抵抗44の第1端に接続されている。抵抗44の第2端は、スイッチ電圧Vswの印加端に接続されている。トランジスタ42のドレインは、帰還電圧Vfbの印加端と抵抗45の第1端に接続されている。抵抗45の第2端は、接地端GND1に接続されている。なお、トランジスタ41及び42は、各々をpnp型バイポーラトランジスタに置き換えても構わない。
図3は、基準電圧生成部50の一構成例を示す図である。本構成例の基準電圧生成部50は、オペアンプ51と、抵抗52及び53と、キャパシタ54と、を含む。オペアンプ51の非反転入力端(+)は、定電圧Vref0(入力電圧Viや周囲温度の変動に依存しない一定のバンドギャップ電圧など)の印加端に接続されている。オペアンプ51の出力端、抵抗52の第1端、及び、キャパシタ54の第1端は、いずれも基準電圧Vrefの印加端に接続されている。抵抗52の第2端、キャパシタ54の第2端、及び、抵抗53の第1端は、いずれもオペアンプ51の反転入力端(−)に接続されている。抵抗53の第2端は、ゲート信号S2の印加端に接続されている。
図4は、スイッチング制御部70の一構成例を示す図である。本構成例のスイッチング制御部70は、オン時間設定部71と、RSラッチ回路72と、ドライバ73と、マスク信号生成部74と、ANDゲート75と、を含む。
図6は、オン時間設定部71の一構成例を示す図である。本構成例のオン時間設定部71は、定電流源711と、キャパシタ712と、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ713と、インバータ714と、コンパレータ715と、フィルタ716と、を含む。
図8は、絶縁型スイッチング電源装置を搭載した車両の一構成例を示す外観図である。本構成例の車両Xは、バッテリX10と、バッテリX10から入力電圧Viの供給を受けて動作する種々の電子機器X11〜X18と、を搭載している。なお、図8におけるバッテリX10及び電子機器X11〜X18の搭載位置については、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
1p 一次回路系(GND1系)
1s 二次回路系(GND2系)
10 トランス
11 一次巻線
12 二次巻線
20 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ(出力スイッチ)
30 整流平滑部
31 ダイオード
32 キャパシタ
40 帰還電圧生成部
41、42 Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ
43 定電流源
44、45 抵抗
50 基準電圧生成部
51 オペアンプ
52、53 抵抗
54 キャパシタ
60 メインコンパレータ
70 スイッチング制御部
71 オン時間設定部
711 定電流源
712 キャパシタ
713 Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ
714 インバータ
715 コンパレータ
716 フィルタ(CRフィルタ)
72 RSラッチ回路
73 ドライバ
74 マスク信号生成部
75 ANDゲート
Z 負荷
X 車両
X10 バッテリ
X11〜X18 電子機器
Claims (9)
- 互いに逆極性で電磁結合された一次巻線及び二次巻線を含むトランスと、
入力電圧の印加端から前記一次巻線を介して接地端に至る電流経路を導通/遮断する出力スイッチと、
前記二次巻線に生じる誘起電圧を整流及び平滑して出力電圧を生成する整流平滑部と、
前記出力スイッチのオフ時に前記一次巻線と前記出力スイッチとの接続ノードに現れるスイッチ電圧と前記入力電圧との差に応じた帰還電圧を生成する帰還電圧生成部と、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記帰還電圧と前記基準電圧とを比較して比較信号を生成するメインコンパレータと、
前記比較信号に応じてオン時間制御方式により出力スイッチ制御信号を生成するスイッチング制御部と、
を有することを特徴とする絶縁型スイッチング電源装置。 - 前記基準電圧生成部は、定電圧にリップル成分を注入することで前記基準電圧を生成することを特徴とする請求項1に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
- 前記スイッチング制御部は、
前記比較信号の入力を受けてオン時間設定信号を生成するオン時間設定部と、
前記比較信号及び前記オン時間設定信号に応じてドライバ制御信号を生成するラッチ回路と、
前記ドライバ制御信号に応じて前記出力スイッチ制御信号を生成するドライバと、
を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の絶縁型スイッチング電源装置。 - 前記スイッチング制御部は、前記出力スイッチがオフされてから所定のマスク期間に亘って前記比較信号をボトム未検出時の論理レベルに固定するマスク処理部をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
- 前記オン時間設定部は、前記出力スイッチのデューティに応じて前記出力スイッチのオン時間を変化させるように前記オン時間設定信号を生成することを特徴とする請求項4または請求項4に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
- 前記オン時間設定部は、
キャパシタの充放電動作に応じた第1電圧を生成する第1電圧生成回路と、
前記出力スイッチのデューティに応じた第2電圧を生成する第2電圧生成回路と、
前記第1電圧と前記第2電圧とを比較して前記オン時間設定信号を生成するコンパレータと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の絶縁型スイッチング電源装置。 - 前記第2電圧生成回路は、前記ドライバ制御信号または前記出力スイッチ制御信号を平滑化するCRフィルタを含むことを特徴とする請求項6に記載の絶縁型スイッチング電源装置。
- 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の絶縁型スイッチング電源装置と、
前記絶縁型スイッチング電源装置から出力電圧の供給を受けて動作する負荷と、
を有することを特徴とする電子機器。 - 請求項8に記載の電子機器と、
前記電子機器に電力を供給するバッテリと、
を有することを特徴とする車両。
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