JP6680059B2 - スイッチング電源装置およびスイッチング制御回路 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置(スイッチング電源装置1)の一構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係るスイッチング制御回路は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。
Vin = Vout / N / DR …(EQ1)
ここで、“N”はトランス20の巻線比(Ns/Np)である。そして、次の式(EQ2)に示すように、入力電圧Vin、平均入力電流Iindc、および出力電圧Voutを用いて、負荷電流Iloadを求めることができる。
Iload = Vin × Iindc × n / Vout …(EQ2)
ここで、“n”は、スイッチング電源装置1における変換効率である。
次に、本実施の形態のスイッチング電源装置1の動作および作用について説明する。
まず最初に、図1を参照して、スイッチング電源装置1の動作を説明する。スイッチング回路10は、SW制御信号S11〜S14に基づいてスイッチング素子SW11〜SW14をスイッチングすることにより、電源PSから供給された直流の入力電圧Vinを交流電圧に変換し、トランス20の1次側巻線21の両端間に供給する。そしてトランス20は、この交流電圧をNs/Np倍に変圧(降圧)し、2次側巻線22A,22Bから、変圧された交流電圧を出力する。整流回路30は、この交流電圧を整流する。平滑回路40は、この整流された信号を平滑化して直流の出力電圧Voutを生成し、その出力電圧Voutを、出力端子T3,T4に接続された負荷Lに供給する。
図3は、スイッチング電源装置1の動作を表すものであり、(A)〜(D)はSW制御信号S11〜S14の波形をそれぞれ示す。この例では、スイッチング素子SW11〜SW14は、そのゲートに印加されたSW制御信号S11〜S14が高レベルの時にオン状態となり、低レベルの時にオフ状態になるものである。
制御部50の制御回路58は、スイッチング電源装置1が動作している間、出力電圧Vout、デューティ比DR、および平均入力電流Iindcを、例えば所定の時間間隔で継続してモニタする。そして、制御回路58は、出力電圧Vout、デューティ比DR、および平均入力電流Iindcに基づいて、負荷電流Iloadを継続して求めるとともに、出力電圧Voutおよびデューティ比DRに基づいて、ルックアップテーブル59を用いて、最大負荷電流Ilimitを継続して求める。そして、制御回路58は、負荷電流Iloadが最大負荷電流Ilimit以上である場合に、ルックアップテーブル59を用いて出力電圧Voutを垂下させる。以下に、この動作について詳細に説明する。
以上のように本実施の形態では、出力電圧Voutおよびデューティ比DRに基づいて垂下動作を制御するようにしたので、シンプルな構成を実現することができる。
上記実施の形態では、出力電力(=Vout×Iload)を一定に維持しつつ出力電圧Voutが垂下するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、ルックアップテーブル19を変更することにより、様々な垂下特性を実現することができる。具体的には、例えば、負荷電流Iloadを一定に維持しつつ出力電圧Voutが垂下するような特性を実現することができる。
上記実施の形態では、最大負荷電流Ilimitを用いてルックアップテーブル59を構成し、負荷電流Iloadと、このルックアップテーブル59により得られた値(最大負荷電流Ilimit)に基づいてスイッチング回路10の動作を制御したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、最大負荷電流Ilimitを、入力電流に換算した値を用いてルックアップテーブル59を構成し、平均入力電流Iindcと、このルックアップテーブル59により得られた値に基づいてスイッチング回路10の動作を制御してもよい。
上記実施の形態では、デューティ比検出回路51を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図7に示すスイッチング電源装置1Cのように、デューティ比検出回路51を設けなくてもよい。このスイッチング電源装置1Cは、制御部50Cを有している。制御部50Cは、SW制御部61Cを有している。SW制御部61Cは、上記実施の形態に係るSW制御部61と同様に、制御回路58から供給された制御信号に基づいてSW駆動部63を制御するものである。また、SW制御部61Cは、制御回路58から供給された制御信号に基づいて、デューティ比DRを求める機能をも有している。すなわち、SW制御部61Cは、SW制御信号S11〜S14の基となる制御信号を生成し、SW駆動部63は、この制御信号に基づいてSW制御信号S11〜S14(図3)を生成するので、SW制御部61Cは、デューティ比DRを求めることができる。
上記実施の形態では、整流回路30はダイオードにより整流を行うものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、いわゆる同期整流を行うものであってもよい。以下にその詳細を説明する。
Claims (7)
- 1次側巻線および2次側巻線を有するトランスと、前記1次側巻線に接続されたスイッチング回路と、前記2次側巻線に接続され、前記2次側巻線から出力された交流電圧を直流電圧に変換する変換回路とを含むスイッチング電源回路と、
前記直流電圧、および前記変換回路におけるデューティ比に基づいて、前記変換回路が所定の電圧を出力可能な負荷電流の最大値を示す最大負荷電流値を求め、その最大負荷電流値に基づいて、前記スイッチング電源回路が所定の垂下動作を行うように、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、前記負荷電流の電流値が前記最大負荷電流値以上である場合に、前記直流電圧および前記デューティ比に基づいて、前記スイッチング電源回路が前記垂下動作を行うように前記最大負荷電流値を変化させる
スイッチング電源装置。 - 前記交流電圧に基づいて前記デューティ比を検出する検出回路をさらに備えた
請求項1に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御回路は、前記直流電圧および前記デューティ比と、前記最大負荷電流値との対応関係を示すテーブルを有し、そのテーブルを用いて前記最大負荷電流値を求める
請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装置。 - 前記所定の垂下動作は、前記負荷電流と前記直流電圧との積が一定になるような動作である
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御回路は、前記スイッチング回路の入力電流に基づいて前記負荷電流を求め、前記負荷電流の電流値が前記最大負荷電流値以上である場合に、前記スイッチング電源回路が前記所定の垂下動作を行うように、前記スイッチング回路の動作を制御する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - 前記制御回路は、前記スイッチング回路の入力電流の電流値が、前記最大負荷電流値に対応する最大入力電流値以上である場合に、前記スイッチング電源回路が前記所定の垂下動作を行うように、前記スイッチング回路の動作を制御する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。 - スイッチング電源回路における変換回路により交流電圧から変換された直流電圧、および、前記変換回路におけるデューティ比に基づいて、前記変換回路が所定の電圧を出力可能な負荷電流の最大値を示す最大負荷電流値を求め、その最大負荷電流値に基づいて、前記スイッチング電源回路が所定の垂下動作を行うように、前記スイッチング電源回路の動作を制御し、
前記負荷電流の電流値が前記最大負荷電流値以上である場合に、前記直流電圧および前記デューティ比に基づいて、前記スイッチング電源回路が前記垂下動作を行うように前記最大負荷電流値を変化させる
スイッチング制御回路。
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