JP7102265B2 - Switching power supply and switching power supply control circuit - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング電源およびスイッチング電源制御回路に関する。 The present invention relates to a switching power supply and a switching power supply control circuit.

従来から、直流電源の正極端子と負極端子との間において直列接続された２つのスイッチング素子と、ローサイド側のスイッチング素子の両端間において直列接続された共振コンデンサ、リーケージインダクタンスおよび１次巻線と、１次巻線とともにトランスを構成する２次巻線とを備えるスイッチング電源が採用されていた。この種のスイッチング電源においては、２つのスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて各スイッチング素子を交互にオンすることで、電源からトランスの出力側に供給されるエネルギを調整していた。 Conventionally, two switching elements connected in series between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of a DC power supply, and a resonance capacitor, leakage inductance and a primary winding connected in series between both ends of the switching element on the low side side have been used. A switching power supply having a primary winding and a secondary winding constituting a transformer was adopted. In this type of switching power supply, the energy supplied from the power supply to the output side of the transformer is adjusted by setting a dead time so that the two switching elements do not turn on at the same time and turning on each switching element alternately. ..

特許第３４５９１４２号公報Japanese Patent No. 3459142

しかしながら、従来は、スイッチング素子のオンオフの周波数が高い（すなわち、単位時間当たりのオンオフの切替回数が多い）高周波のスイッチング動作に対応したデッドタイムを設けることについて何ら有効な提案がなされていないのが実情であった。このため、従来は、高周波のスイッチング動作に対応したＺＶＳ(Zero Voltage Switching)ができず、スイッチング効率を向上させることが困難であるといった問題があった。 However, conventionally, no effective proposal has been made for providing a dead time corresponding to a high frequency switching operation in which the on / off frequency of the switching element is high (that is, the number of on / off switchings per unit time is large). It was the actual situation. For this reason, conventionally, there has been a problem that ZVS (Zero Voltage Switching) corresponding to a high frequency switching operation cannot be performed, and it is difficult to improve the switching efficiency.

そこで、本発明は、高周波のスイッチング動作におけるスイッチング効率を向上させることができるスイッチング電源およびスイッチング電源制御回路を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply and a switching power supply control circuit capable of improving switching efficiency in high-frequency switching operation.

本発明の一態様に係るスイッチング電源は、
一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを放電させる放電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正する。 The switching power supply according to one aspect of the present invention is
The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A transformer having a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
A control circuit for controlling the first switching element and the second switching element is provided.
The control circuit
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the discharge period for discharging the capacitor by the switching control unit, the discharge amount of the capacitor per unit time is increased. The dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage.

本発明の他の一態様に係るスイッチング電源は、
一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを充電させる充電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの充電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正する。 The switching power supply according to another aspect of the present invention is
The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A transformer having a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
A control circuit for controlling the first switching element and the second switching element is provided.
The control circuit
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the charging period for charging the capacitor by the switching control unit, the charge amount of the capacitor per unit time is increased. The dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the upper limit set voltage.

前記スイッチング電源において、
前記制御回路は、
前記接続点の電圧を分圧する分圧回路を更に有し、
前記デッドタイム補正部は、
前記分圧された電圧を検出することで前記接続点の電圧を検出してもよい。 In the switching power supply
The control circuit
It also has a voltage divider circuit that divides the voltage at the connection point.
The dead time correction unit
The voltage at the connection point may be detected by detecting the divided voltage.

前記スイッチング電源において、
前記デッドタイム補正部は、
前記電源の電圧を検出し、前記電源の検出電圧に応じた値を有するように前記基準電圧を生成する基準電圧生成器を有し、
前記接続点の検出電圧が前記基準電圧生成器で生成された基準電圧に達したときに、前記キャパシタの放電量を増加させてもよい。 In the switching power supply
The dead time correction unit
It has a reference voltage generator that detects the voltage of the power supply and generates the reference voltage so as to have a value corresponding to the detected voltage of the power supply.
When the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage generated by the reference voltage generator, the discharge amount of the capacitor may be increased.

前記スイッチング電源において、
前記基準電圧生成器は、
前記電源の略１／２の値で前記キャパシタの放電電流を増加させるように前記基準電圧を生成してもよい。 In the switching power supply
The reference voltage generator
The reference voltage may be generated so as to increase the discharge current of the capacitor at a value of about 1/2 of the power supply.

前記スイッチング電源において、
前記基準電圧生成器は、
前記電源の検出電圧が入力される非反転入力端子と、前記基準電圧が出力される出力端子と、前記出力端子から出力された前記基準電圧が入力される反転入力端子と、を有するバッファ・アンプを備えてもよい。 In the switching power supply
The reference voltage generator
A buffer amplifier having a non-inverting input terminal to which the detection voltage of the power supply is input, an output terminal to which the reference voltage is output, and an inverting input terminal to which the reference voltage output from the output terminal is input. May be provided.

前記スイッチング電源において、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の検出電圧と前記基準電圧とを比較して、前記接続点の検出電圧の前記基準電圧への立上りまたは立下りを検出するための第２のコンパレータを更に有し、
前記第２のコンパレータによって前記接続点の検出電圧の前記立上りまたは立下りが検出されたときに、前記キャパシタの放電量を増加させてもよい。 In the switching power supply
The dead time correction unit
Further having a second comparator for comparing the detection voltage of the connection point with the reference voltage and detecting the rise or fall of the detection voltage of the connection point to the reference voltage.
When the rise or fall of the detection voltage of the connection point is detected by the second comparator, the discharge amount of the capacitor may be increased.

前記スイッチング電源において、
前記第２のコンパレータは、
反転入力端子に前記コンパレータの出力端子から出力された前記基準電圧が入力され、非反転入力端子に前記接続点の検出電圧が入力され、出力端子から前記接続点の検出電圧の前記立上りまたは立下りを検出するための検出信号が出力されてもよい。 In the switching power supply
The second comparator is
The reference voltage output from the output terminal of the comparator is input to the inverting input terminal, the detection voltage of the connection point is input to the non-inverting input terminal, and the rise or fall of the detection voltage of the connection point is input from the output terminal. A detection signal for detecting the above may be output.

前記スイッチング電源において、
前記デッドタイム補正部は、
前記検出信号に基づいて前記接続点の検出電圧の立上りまたは立下りを検出し、前記立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号を出力するパルス発生器を更に有し、
前記パルス発生器から出力された前記パルス信号に応じて、前記キャパシタの放電量を増加させてもよい。 In the switching power supply
The dead time correction unit
Further having a pulse generator that detects the rise or fall of the detection voltage at the connection point based on the detection signal and outputs a pulse signal when the rise or fall is detected.
The discharge amount of the capacitor may be increased according to the pulse signal output from the pulse generator.

前記スイッチング電源において、
前記デッドタイム補正部は、前記パルス信号に応じて前記キャパシタを放電する放電回路を更に有してもよい。 In the switching power supply
The dead time correction unit may further include a discharge circuit that discharges the capacitor in response to the pulse signal.

前記スイッチング電源において、
前記キャパシタは、一端が前記放電回路に接続され、他端が固定電位に接続され、
前記スイッチング制御部は、前記キャパシタの一端と前記放電回路との間の検出ノードの電圧を検出することで前記キャパシタ電圧を検出してもよい。 In the switching power supply
One end of the capacitor is connected to the discharge circuit, and the other end is connected to a fixed potential.
The switching control unit may detect the capacitor voltage by detecting the voltage of the detection node between one end of the capacitor and the discharge circuit.

前記スイッチング電源において、
前記放電回路は、
一端が前記キャパシタの一端に接続された抵抗と、
一端が前記抵抗の他端に接続され、他端が固定電位に接続され、制御端子が前記パルス発生器の出力端に接続されたトランジスタと、を有してもよい。 In the switching power supply
The discharge circuit
A resistor with one end connected to one end of the capacitor,
It may have a transistor in which one end is connected to the other end of the resistor, the other end is connected to a fixed potential, and the control terminal is connected to the output end of the pulse generator.

前記スイッチング電源において、
前記スイッチング制御部は、
前記接続点の検出電圧の立上りが検出されたときの前記パルス信号の出力期間が終了したときに、前記第１スイッチング素子をオンし、前記接続点の検出電圧の立下りが検出されたときの前記パルス信号の出力期間が終了したときに、前記第２スイッチング素子をオンしてもよい。 In the switching power supply
The switching control unit
When the output period of the pulse signal when the rise of the detection voltage at the connection point is detected ends, the first switching element is turned on, and the fall of the detection voltage at the connection point is detected. The second switching element may be turned on when the output period of the pulse signal ends.

前記スイッチング電源において、
前記接続点と前記１次巻線との間に接続されたリーケージインダクタを更に備え、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点と前記リーケージインダクタとの間の電圧を検出することで前記接続点の電圧を検出してもよい。 In the switching power supply
A leakage inductor connected between the connection point and the primary winding is further provided.
The dead time correction unit
The voltage at the connection point may be detected by detecting the voltage between the connection point and the leakage inductor.

前記スイッチング電源において、
前記パルス発生器は、前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達した時点で前記パルス信号の出力を終了してもよい。 In the switching power supply
The pulse generator may end the output of the pulse signal when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage.

本発明の一態様に係るスイッチング電源制御回路は、
一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、を備えるスイッチング電源に備えられ、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを放電させる放電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正する。 The switching power supply control circuit according to one aspect of the present invention is
The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A switching power supply comprising a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a transformer having a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the discharge period for discharging the capacitor by the switching control unit, the discharge amount of the capacitor per unit time is increased. The dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage.

本発明の一態様に係るスイッチング電源は、一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、一端が第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、接続点と第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、制御回路は、充放電可能なキャパシタと、電源から供給される電力によるキャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、キャパシタ電圧に応じて第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、スイッチング制御部は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子がオフした状態でキャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、第２スイッチング素子をオフしたまま第１スイッチング素子をオンし、第１スイッチング素子をオンした後にキャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、第１スイッチング素子をオフし、第１スイッチング素子をオフした後にキャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、第１スイッチング素子をオフしたまま第２スイッチング素子をオンし、第２スイッチング素子をオンした後にキャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、第２スイッチング素子をオフし、デッドタイム補正部は、接続点の電圧を検出し、接続点の検出電圧が、スイッチング制御部によってキャパシタを放電させる放電期間において基準電圧に達したときに、キャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させてキャパシタ電圧が下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることでデッドタイムを補正する。
これにより、本発明によれば、接続点の検出電圧が基準電圧に達したときにキャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させてキャパシタ電圧が下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで、デッドタイムを短縮することができる。
これにより、本発明によれば、高周波のスイッチング動作におけるスイッチング効率を向上させることができる。 In the switching power supply according to one aspect of the present invention, one end is connected to a connection point between a first switching element connected to a positive terminal of a power supply and one end is connected to a connection point between the other end of the first switching element, and the other end is the negative side of the power supply. A transformer having a second switching element connected to a terminal, a primary winding connected between a connection point and the other end of the second switching element, and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding. A control circuit for controlling a first switching element and a second switching element is provided, and the control circuit controls charge / discharge of a charge / dischargeable capacitor and a capacitor by power supplied from a power supply, and detects a capacitor voltage. , The switching control unit that controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage, and the dead time, which is the period from the off of one of the first switching element and the second switching element to the on of the other. It has a dead time correction unit for correction, and the switching control unit turns off the second switching element when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage while the first switching element and the second switching element are off. When the first switching element is turned on and the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the first switching element is turned on, the first switching element is turned off, the first switching element is turned off, and then the lower limit is set. When the voltage is reached, the second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. The dead time correction unit detects the voltage at the connection point, and when the detected voltage at the connection point reaches the reference voltage during the discharge period in which the switching control unit discharges the capacitor, the discharge amount per unit time of the capacitor is calculated. The dead time is corrected by increasing the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage and shortening the time required.
Thereby, according to the present invention, when the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage, the discharge amount per unit time of the capacitor is increased and the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage is shortened. Therefore, the dead time can be shortened.
Thereby, according to the present invention, the switching efficiency in the high frequency switching operation can be improved.

第１の実施形態に係るスイッチング電源の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the switching power supply which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るスイッチング電源におけるデッドタイム補正部の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the dead time correction part in the switching power supply which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るスイッチング電源の動作例を示す波形図である。It is a waveform figure which shows the operation example of the switching power supply which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係るスイッチング電源におけるデッドタイム補正部の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the dead time correction part in the switching power supply which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係るスイッチング電源の動作例を示す波形図である。It is a waveform figure which shows the operation example of the switching power supply which concerns on 2nd Embodiment. 分圧回路の第１の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st modification of a voltage divider circuit. 分圧回路の第２の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd modification of a voltage divider circuit.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is not limited to the present invention.

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態に係るスイッチング電源およびスイッチング電源制御回路について説明する。図１は、第１の実施形態に係るスイッチング電源１の一例を示す回路図である。図２は、第１の実施形態に係るスイッチング電源１におけるデッドタイム補正部５の一例を示す回路図である。図３は、第１の実施形態に係るスイッチング電源１の動作例を示す波形図である。なお、図１に示されるスイッチング電源１は、ハーフブリッジ型ＤＣ／ＤＣコンバータの態様であるが、本発明のスイッチング電源は、図１の態様に限定されるものではない。 (First Embodiment)
First, the switching power supply and the switching power supply control circuit according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a dead time correction unit 5 in the switching power supply 1 according to the first embodiment. FIG. 3 is a waveform diagram showing an operation example of the switching power supply 1 according to the first embodiment. The switching power supply 1 shown in FIG. 1 is an embodiment of a half-bridge type DC / DC converter, but the switching power supply of the present invention is not limited to the embodiment of FIG.

第１の実施形態に係るスイッチング電源１は、第１スイッチング素子Ｑ１と、第２スイッチング素子Ｑ２と、トランスＴと、制御回路の一例であるスイッチング電源制御回路３とを備える。また、スイッチング電源１は、第１抵抗ｒ１と、第２抵抗ｒ２と、リーケージインダクタＬｒと、共振コンデンサＣｒと、第１ダイオードＤ１と、第２ダイオードＤ２と、整流コンデンサＣａと、フィードバック制御部７とを備える。以下、これらのスイッチング電源１の構成部について順に説明する。 The switching power supply 1 according to the first embodiment includes a first switching element Q1, a second switching element Q2, a transformer T, and a switching power supply control circuit 3 which is an example of a control circuit. Further, the switching power supply 1 includes a first resistor r1, a second resistor r2, a leakage inductor Lr, a resonance capacitor Cr, a first diode D1, a second diode D2, a rectifier capacitor Ca, and a feedback control unit 7. And. Hereinafter, the components of these switching power supplies 1 will be described in order.

（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２）
第１スイッチング素子Ｑ１は、一端が電源２の正極端子に接続されている。第１スイッチング素子Ｑ１は、図１に示すように、ドレインが電源２の正極端子に接続されたｎＭＯＳＦＥＴであってもよい。 (Switching elements Q1, Q2)
One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode terminal of the power supply 2. As shown in FIG. 1, the first switching element Q1 may be an nMOSFET whose drain is connected to the positive electrode terminal of the power supply 2.

第２スイッチング素子Ｑ２は、一端が第１スイッチング素子Ｑ１の他端との接続点ｐに接続され、他端が電源２の負極端子に接続されている。第２スイッチング素子Ｑ２は、図１に示すように、ドレインが第１スイッチング素子Ｑ１のソースとの接続点ｐに接続され、ソースが電源２の負極端子に接続されたｎＭＯＳＦＥＴであってもよい。 One end of the second switching element Q2 is connected to the connection point p with the other end of the first switching element Q1, and the other end is connected to the negative electrode terminal of the power supply 2. As shown in FIG. 1, the second switching element Q2 may be an nMOSFET in which the drain is connected to the connection point p of the first switching element Q1 with the source and the source is connected to the negative electrode terminal of the power supply 2.

（トランスＴ）
トランスＴは、１次巻線Ｗ１と、２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２とを有する。 (Trans T)
The transformer T has a primary winding W1 and secondary windings W21 and W22.

１次巻線Ｗ１は、接続点ｐと第２スイッチング素子Ｑ２の他端との間に接続されている。より具体的には、１次巻線Ｗ１は、接続点ｐと第２スイッチング素子Ｑ２の他端との間において第２スイッチング素子Ｑ２に並列に接続されている。２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２は、１次巻線Ｗ１に磁気結合する。 The primary winding W1 is connected between the connection point p and the other end of the second switching element Q2. More specifically, the primary winding W1 is connected in parallel to the second switching element Q2 between the connection point p and the other end of the second switching element Q2. The secondary windings W21 and W22 are magnetically coupled to the primary winding W1.

（スイッチング電源制御回路３）
スイッチング電源制御回路３は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を制御する回路である。 (Switching power supply control circuit 3)
The switching power supply control circuit 3 is a circuit that controls the first switching element Q1 and the second switching element Q2.

スイッチング電源制御回路３は、図１に示すように、充放電可能なキャパシタＣと、スイッチング制御部４と、デッドタイム補正部（図１におけるＤＴ補正部）５と、分圧回路６とを有する。 As shown in FIG. 1, the switching power supply control circuit 3 includes a charge / dischargeable capacitor C, a switching control unit 4, a dead time correction unit (DT correction unit in FIG. 1) 5, and a voltage dividing circuit 6. ..

デッドタイム補正部５は、図２に示すように、基準電圧生成器５１と、コンパレータ５２と、パルス発生器５３と、放電回路５４とを有する。 As shown in FIG. 2, the dead time correction unit 5 includes a reference voltage generator 51, a comparator 52, a pulse generator 53, and a discharge circuit 54.

［キャパシタＣ］
キャパシタＣは、一端がデッドタイム補正部５の放電回路５４に接続され、他端が固定電位の一例である接地電位に接続されている。 [Capacitor C]
One end of the capacitor C is connected to the discharge circuit 54 of the dead time correction unit 5, and the other end is connected to the ground potential which is an example of a fixed potential.

［スイッチング制御部４］
スイッチング制御部４は、電源２から供給される電力によるキャパシタＣの充放電を制御するとともにキャパシタＣのキャパシタ電圧Ｃｔを検出し、キャパシタ電圧Ｃｔに応じて第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のオンオフを制御する。 [Switching control unit 4]
The switching control unit 4 controls charging / discharging of the capacitor C by the electric power supplied from the power supply 2, detects the capacitor voltage Ct of the capacitor C, and determines the first switching element Q1 and the second switching element Q2 according to the capacitor voltage Ct. Controls the on / off of.

スイッチング制御部４は、キャパシタＣの一端と放電回路５４との間の検出ノードＮｄの電圧を検出することでキャパシタ電圧Ｃｔを検出する。 The switching control unit 4 detects the capacitor voltage Ct by detecting the voltage of the detection node Nd between one end of the capacitor C and the discharge circuit 54.

スイッチング制御部４は、図３に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２がオフした状態（すなわち、Ｑ１のゲート電圧ＶＧＨおよびＱ２のゲート電圧ＶＧＬがローレベルＬの状態）でキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値（下限設定電圧）に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフしたまま第１スイッチング素子Ｑ１をオンする。具体的には、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＧＨをハイレベルＨに制御することで、第１スイッチング素子Ｑ１をオンする。 As shown in FIG. 3, the switching control unit 4 has the first switching element Q1 and the second switching element Q2 turned off (that is, the gate voltage VGH of Q1 and the gate voltage VGL of Q2 are at low level L). When the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold (lower limit set voltage), the first switching element Q1 is turned on while the second switching element Q2 is turned off. Specifically, the switching control unit 4 turns on the first switching element Q1 by controlling the gate voltage VGH of the first switching element Q1 to a high level H.

第１スイッチング素子Ｑ１がオンすることで、トランスＴの一次側では、電源２、第１スイッチング素子Ｑ１、リーケージインダクタＬｒ、１次巻線Ｗ１、共振コンデンサＣｒの順に電流が流れる。また、トランスＴの二次側では、２次巻線Ｗ２１、第１ダイオードＤ１、整流コンデンサＣａの順に電流が流れる。なお、図３において、第１スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は符号ＩＤ＿Ｑ１で表されている。 When the first switching element Q1 is turned on, current flows in the order of the power supply 2, the first switching element Q1, the leakage inductor Lr, the primary winding W1, and the resonance capacitor Cr on the primary side of the transformer T. Further, on the secondary side of the transformer T, current flows in the order of the secondary winding W21, the first diode D1, and the rectifying capacitor Ca. In FIG. 3, the current flowing through the first switching element Q1 is represented by the reference numeral ID_Q1.

また、トランスＴの二次側の出力電圧Ｖｏは、フィードバック制御部７によってスイッチング制御部４に入力される。スイッチング制御部４は、フィードバック制御部７からの入力電圧ＦＢに基づいて第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のオンオフの周波数を制御する。例えば、スイッチング制御部４は、負荷が軽くなったと判断される場合は、周波数を高く制御し、負荷が重くなったと判断される場合は、周波数を低く制御してもよい。 Further, the output voltage Vo on the secondary side of the transformer T is input to the switching control unit 4 by the feedback control unit 7. The switching control unit 4 controls the on / off frequencies of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 based on the input voltage FB from the feedback control unit 7. For example, the switching control unit 4 may control the frequency higher when it is determined that the load has become lighter, and may control the frequency lower when it is determined that the load has become heavier.

第１スイッチング素子Ｑ１をオンした後に、スイッチング制御部４は、キャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値（上限設定電圧））に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフする。具体的には、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１のゲート電圧ＶＧＨをローレベルＬに制御することで、第１スイッチング素子Ｑ１をオフする。 After turning on the first switching element Q1, the switching control unit 4 turns off the first switching element Q1 when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold value (upper limit set voltage). Specifically, the switching control unit 4 turns off the first switching element Q1 by controlling the gate voltage VGH of the first switching element Q1 to a low level L.

第１スイッチング素子Ｑ１をオフした後に、スイッチング制御部４は、キャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフしたまま第２スイッチング素子Ｑ２をオンする。具体的には、スイッチング制御部４は、第２スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＧＬをハイレベルＨに制御することで、第２スイッチング素子Ｑ２をオンする。 After turning off the first switching element Q1, when the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold value, the switching control unit 4 turns on the second switching element Q2 with the first switching element Q1 turned off. Specifically, the switching control unit 4 turns on the second switching element Q2 by controlling the gate voltage VGL of the second switching element Q2 to a high level H.

第２スイッチング素子Ｑ２がオンすることで、トランスＴの一次側では、共振コンデンサＣｒ、１次巻線Ｗ１、リーケージインダクタＬｒ、第２スイッチング素子Ｑ２の順で電流が流れる。また、トランスＴの二次側では、２次巻線Ｗ２２、第２ダイオードＤ２、整流コンデンサＣａの順に電流が流れる。なお、図３において、第２スイッチング素子Ｑ２に流れる電流は符号ＩＤ＿Ｑ２で表されている。 When the second switching element Q2 is turned on, a current flows in the order of the resonance capacitor Cr, the primary winding W1, the leakage inductor Lr, and the second switching element Q2 on the primary side of the transformer T. Further, on the secondary side of the transformer T, current flows in the order of the secondary winding W22, the second diode D2, and the rectifying capacitor Ca. In FIG. 3, the current flowing through the second switching element Q2 is represented by the reference numeral ID_Q2.

第２スイッチング素子Ｑ２をオンした後に、スイッチング制御部４は、キャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフする。具体的には、スイッチング制御部４は、第２スイッチング素子Ｑ２のゲート電圧ＶＧＬをローレベルＬに制御することで、第２スイッチング素子Ｑ２をオフする。 After turning on the second switching element Q2, the switching control unit 4 turns off the second switching element Q2 when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold value. Specifically, the switching control unit 4 turns off the second switching element Q2 by controlling the gate voltage VGL of the second switching element Q2 to a low level L.

スイッチング制御部４は、後述する接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りが検出されたときのパルス信号Ｐの出力期間が終了したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオンする。また、スイッチング制御部４は、後述する接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立下りが検出されたときのパルス信号Ｐの出力期間が終了したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオンする。 The switching control unit 4 turns on the first switching element Q1 when the output period of the pulse signal P when the rise of the detection voltage DTS at the connection point p, which will be described later, is detected ends. Further, the switching control unit 4 turns on the second switching element Q2 when the output period of the pulse signal P when the falling edge of the detection voltage DTS at the connection point p, which will be described later, is detected ends.

［分圧回路６］
分圧回路６は、一端が接続点ｐとリーケージインダクタＬｒとの間のノードＮに接続され、他端がデッドタイム補正部５に接続された第１分圧抵抗ｒ６１と、一端が第１分圧抵抗ｒ６１の他端に接続され、他端が接地電位に接続された第２分圧抵抗ｒ６２とを有する。 [Voltage division circuit 6]
The voltage divider circuit 6 has a first voltage divider r61 whose one end is connected to the node N between the connection point p and the leakage inductor Lr and the other end is connected to the dead time correction unit 5, and one end is the first voltage divider. It has a second voltage dividing resistor r62 connected to the other end of the pressure resistor r61 and the other end connected to the ground potential.

より具体的には、第１分圧抵抗ｒ６１の他端は、デッドタイム補正部５のコンパレータ５２の非反転入力端子に接続されている。 More specifically, the other end of the first voltage dividing resistor r61 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 52 of the dead time correction unit 5.

分圧回路６は、接続点ｐの電圧Ｖｓ（すなわち、中点電圧）を分圧する。 The voltage dividing circuit 6 divides the voltage Vs (that is, the midpoint voltage) at the connection point p.

［デッドタイム補正部５］
デッドタイム補正部５は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正する。 [Dead time correction unit 5]
The dead time correction unit 5 corrects the dead time, which is the period from when one of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 is turned off to when the other is turned on.

デッドタイム補正部５は、接続点ｐの電圧Ｖｓを検出する。具体的には、デッドタイム補正部５は、分圧回路６で分圧された電圧ＤＴＳを検出することで接続点ｐの電圧Ｖｓを検出する。また、デッドタイム補正部５は、接続点ｐとリーケージインダクタＬｒとの間のノードＮの電圧を検出することで、接続点ｐの電圧Ｖｓを検出する。 The dead time correction unit 5 detects the voltage Vs at the connection point p. Specifically, the dead time correction unit 5 detects the voltage Vs at the connection point p by detecting the voltage DTS divided by the voltage dividing circuit 6. Further, the dead time correction unit 5 detects the voltage Vs of the connection point p by detecting the voltage of the node N between the connection point p and the leakage inductor Lr.

そして、デッドタイム補正部５は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが、スイッチング制御部４によってキャパシタＣを放電させる放電期間において基準電圧Ｖｒｅｆに達したときに、キャパシタＣの単位時間当たりの放電量を増加させてキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達するまでの所要時間を短縮させることでデッドタイムを補正する。 Then, the dead time correction unit 5 determines the discharge amount per unit time of the capacitor C when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref during the discharge period in which the capacitor C is discharged by the switching control unit 4. The dead time is corrected by increasing the time required for the capacitor voltage Ct to reach the lower limit threshold.

基準電圧生成器５１は、デッドタイムの補正のタイミングを判断するための基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。基準電圧Ｖｒｅｆの生成にあたり、基準電圧生成器５１は、電源２の電圧を検出し、電源２の検出電圧Ｖｓｅｎに応じた値を有するように基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。 The reference voltage generator 51 generates a reference voltage Vref for determining the timing of dead time correction. In generating the reference voltage Vref, the reference voltage generator 51 detects the voltage of the power supply 2 and generates the reference voltage Vref so as to have a value corresponding to the detected voltage Vsen of the power supply 2.

基準電圧Ｖｒｅｆを生成するための具体的な構成として、基準電圧生成器５１は、バッファ・アンプ５１１を備える。バッファ・アンプ５１１は、電源２の検出電圧Ｖｓｅｎが入力される非反転入力端子と、基準電圧Ｖｒｅｆが出力される出力端子と、出力端子から出力された基準電圧Ｖｒｅｆが入力される反転入力端子とを有する。電源２の検出電圧Ｖｓｅｎは、電源２の電圧Ｖｉｎを第１抵抗ｒ１および第２抵抗ｒ２で分圧した電圧である。 As a specific configuration for generating the reference voltage Vref, the reference voltage generator 51 includes a buffer amplifier 511. The buffer amplifier 511 has a non-inverting input terminal to which the detection voltage Vsen of the power supply 2 is input, an output terminal to which the reference voltage Vref is output, and an inverting input terminal to which the reference voltage Vref output from the output terminal is input. Has. The detection voltage Vsen of the power supply 2 is a voltage obtained by dividing the voltage Vin of the power supply 2 by the first resistance r1 and the second resistance r2.

このように構成されたバッファ・アンプ５１１は、電源２の略１／２の値でキャパシタＣの放電電流を増加させるように基準電圧Ｖｒｅｆを生成することができる。 The buffer amplifier 511 configured in this way can generate a reference voltage Vref so as to increase the discharge current of the capacitor C at a value of about 1/2 of the power supply 2.

そして、デッドタイム補正部５は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが基準電圧生成器５１で生成された基準電圧Ｖｒｅｆに達したときに、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Then, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref generated by the reference voltage generator 51.

接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが基準電圧Ｖｒｅｆに達したことを判断するため、コンパレータ５２は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。接続点ｐの検出電圧ＤＴＳと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較することで、コンパレータ５２は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りまたは立下りを検出する。 In order to determine that the detection voltage DTS at the connection point p has reached the reference voltage Vref, the comparator 52 compares the detection voltage DTS at the connection point p with the reference voltage Vref. By comparing the detection voltage DTS of the connection point p with the reference voltage Vref, the comparator 52 detects the rise or fall of the detection voltage DTS of the connection point p to the reference voltage Vref.

そして、デッドタイム補正部５は、コンパレータ５２によって接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りまたは立下りが検出されたときに、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Then, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C when the comparator 52 detects the rise or fall of the detection voltage DTS of the connection point p to the reference voltage Vref.

より具体的には、コンパレータ５２は、反転入力端子にバッファ・アンプ５１１の出力端子から出力された基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、非反転入力端子に接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが入力され、出力端子から接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りを検出するための検出信号Ａが出力される。検出信号Ａは、パルス発生器５３の入力端に出力される。 More specifically, in the comparator 52, the reference voltage Vref output from the output terminal of the buffer amplifier 511 is input to the inverting input terminal, the detection voltage DTS of the connection point p is input to the non-inverting input terminal, and the output terminal. A detection signal A for detecting the rising edge or falling edge of the detection voltage DTS at the connection point p is output from. The detection signal A is output to the input terminal of the pulse generator 53.

パルス発生器５３は、コンパレータ５２から出力された検出信号Ａに基づいて、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りを検出する。そして、パルス発生器５３は、検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号Ｐを出力する。パルス発生器５３は、図３に示すように、キャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達した時点でパルス信号Ｐの出力を終了する。これにより、キャパシタＣの過放電を抑制することができる。 The pulse generator 53 detects the rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p based on the detection signal A output from the comparator 52. Then, the pulse generator 53 outputs the pulse signal P when the rising edge or the falling edge of the detection voltage DTS is detected. As shown in FIG. 3, the pulse generator 53 ends the output of the pulse signal P when the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold value. As a result, over-discharging of the capacitor C can be suppressed.

そして、デッドタイム補正部５は、パルス発生器５３から出力されたパルス信号Ｐに応じて、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Then, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C according to the pulse signal P output from the pulse generator 53.

より具体的には、デッドタイム補正部５は、放電回路５４によってキャパシタＣを放電することで、キャパシタＣの放電量を増加させる。 More specifically, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C by discharging the capacitor C by the discharge circuit 54.

キャパシタＣを放電するための具体的な構成として、放電回路５４は、放電抵抗ｒｄと、トランジスタＴｒとを有する。 As a specific configuration for discharging the capacitor C, the discharge circuit 54 has a discharge resistance rd and a transistor Tr.

放電抵抗ｒｄは、一端がキャパシタＣの一端に接続されている。 One end of the discharge resistor rd is connected to one end of the capacitor C.

トランジスタＴｒは、一端が放電抵抗ｒｄの他端に接続され、他端が固定電位の一例である接地電位に接続され、制御端子がパルス発生器５３の出力端に接続されている。トランジスタＴｒは、図２に示すように、ｎｐｎバイポーラトランジスタであってもよい。 One end of the transistor Tr is connected to the other end of the discharge resistance rd, the other end is connected to the ground potential which is an example of a fixed potential, and the control terminal is connected to the output end of the pulse generator 53. As shown in FIG. 2, the transistor Tr may be an npn bipolar transistor.

このように構成された放電回路５４は、パルス信号ＰによってトランジスタＴｒがオンすることで、キャパシタＣから放電抵抗ｒｄおよびトランジスタＴｒを経て接地電位に電流を流すことで、キャパシタＣを放電することができる。 The discharge circuit 54 configured in this way can discharge the capacitor C by turning on the transistor Tr by the pulse signal P and passing a current from the capacitor C to the ground potential via the discharge resistor rd and the transistor Tr. can.

ここで、もし、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２との間のデッドタイムを補正できない場合には、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を高周波動作させる場合に、デッドタイムが長いことでＺＶＳを実行することが困難となる。 Here, if the dead time between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 cannot be corrected, the dead time increases when the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are operated at high frequencies. It becomes difficult to execute ZVS for a long time.

これに対して、デッドタイム補正部５によれば、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りまたは立下りが検出されたときに、キャパシタＣの放電量を増加させることで、デッドタイムを補正することができる。 On the other hand, according to the dead time correction unit 5, when the rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p to the reference voltage Vref is detected, the discharge amount of the capacitor C is increased to cause dead. The time can be corrected.

デッドタイムを補正することで、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を高周波動作させる場合においても、ＺＶＳを実行するために好適なデッドタイムを確保することができる。 By correcting the dead time, it is possible to secure a suitable dead time for executing ZVS even when the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are operated at high frequencies.

次に、以上のように構成された第１の実施形態に係るスイッチング電源１によってもたらされる作用について説明する。 Next, the operation brought about by the switching power supply 1 according to the first embodiment configured as described above will be described.

既述したように、第１の実施形態に係るスイッチング電源１は、一端が電源２の正極端子に接続された第１スイッチング素子Ｑ１と、一端が第１スイッチング素子Ｑ１の他端との接続点ｐに接続され、他端が電源２の負極端子に接続された第２スイッチング素子Ｑ２と、接続点ｐと第２スイッチング素子Ｑ２の他端との間に接続された１次巻線Ｗ１および１次巻線Ｗ１に磁気結合する２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２を有するトランスＴと、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を制御するスイッチング電源制御回路３と、を備える。 As described above, in the switching power supply 1 according to the first embodiment, the connection point between the first switching element Q1 whose one end is connected to the positive terminal of the power supply 2 and the other end of the first switching element Q1. The second switching element Q2 connected to p and the other end connected to the negative terminal of the power supply 2, and the primary windings W1 and 1 connected between the connection point p and the other end of the second switching element Q2. A transformer T having secondary windings W21 and W22 magnetically coupled to the next winding W1 and a switching power supply control circuit 3 for controlling the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are provided.

スイッチング電源制御回路３は、充放電可能なキャパシタＣと、電源２から供給される電力によるキャパシタＣの充放電を制御するとともにキャパシタＣのキャパシタ電圧Ｃｔを検出し、キャパシタ電圧Ｃｔに応じて第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のオンオフを制御するスイッチング制御部４と、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部５と、を有する。 The switching power supply control circuit 3 controls the charging / discharging of the rechargeable capacitor C and the capacitor C by the power supplied from the power supply 2, detects the capacitor voltage Ct of the capacitor C, and first, according to the capacitor voltage Ct. The switching control unit 4 that controls the on / off of the switching element Q1 and the second switching element Q2, and the dead that corrects the dead time that is the period from the off of one of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 to the on of the other. It has a time correction unit 5.

スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２がオフした状態でキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフしたまま第１スイッチング素子Ｑ１をオンする（すなわち、図３におけるハイサイドのゲート電圧ＶＧＨをローレベルＬからハイレベルＨに切り替える）。 When the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold with the first switching element Q1 and the second switching element Q2 turned off, the switching control unit 4 turns on the first switching element Q1 with the second switching element Q2 turned off. (That is, the high-side gate voltage VGH in FIG. 3 is switched from low level L to high level H).

また、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１をオンした後にキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフする（すなわち、図３におけるハイサイドのゲート電圧ＶＧＨをハイレベルＨからローレベルＬに切り替える）。 Further, the switching control unit 4 turns off the first switching element Q1 when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold value after turning on the first switching element Q1 (that is, the high-side gate voltage VGH in FIG. 3 is set. Switch from high level H to low level L).

また、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１をオフした後にキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフしたまま第２スイッチング素子Ｑ２をオンする（すなわち、図３におけるローサイドのゲート電圧ＶＧＬをローレベルＬからハイレベルＨに切り替える）。 Further, when the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold value after the first switching element Q1 is turned off, the switching control unit 4 turns on the second switching element Q2 with the first switching element Q1 turned off (that is, FIG. The low-side gate voltage VGL in 3 is switched from low level L to high level H).

このとき、図３に示すように、接続点ｐの電圧ＶｓがＧＮＤ（０Ｖ）まで下がったときにローサイドのゲート電圧ＶＧＬがハイレベルＨに切り替えられることで、ＺＶＳが成立する。ＺＶＳが成立することで、サージ電圧の発生を抑制できる。 At this time, as shown in FIG. 3, when the voltage Vs at the connection point p drops to GND (0V), the low-side gate voltage VGL is switched to the high level H, so that ZVS is established. When ZVS is established, the generation of surge voltage can be suppressed.

また、スイッチング制御部４は、第２スイッチング素子Ｑ２をオンした後にキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフする（すなわち、図３におけるローサイドのゲート電圧ＶＧＬをハイレベルＨからローレベルＬに切り替える）。 Further, the switching control unit 4 turns off the second switching element Q2 when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold value after turning on the second switching element Q2 (that is, sets the low-side gate voltage VGL in FIG. 3 to high). Switch from level H to low level L).

このようなスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフ動作の過程において、デッドタイム補正部５は、接続点ｐの電圧Ｖｓを検出し、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが、スイッチング制御部４によってキャパシタＣを放電させる放電期間において基準電圧Ｖｒｅｆに達したとき（図３の時刻ｔ１、ｔ２）に、キャパシタＣの単位時間当たりの放電量を増加させる。すなわち、図３のキャパシタ電圧Ｃｔの減少の傾きを急峻にする。キャパシタＣの単位時間当たりの放電量を増加させることで、デッドタイム補正部５は、キャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達するまでの所要時間を短縮させる。キャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達するまでの所要時間を短縮させることで、デッドタイム補正部５は、デッドタイムを補正する。 In the process of on / off operation of the switching elements Q1 and Q2, the dead time correction unit 5 detects the voltage Vs at the connection point p, and the detection voltage DTS at the connection point p discharges the capacitor C by the switching control unit 4. When the reference voltage Vref is reached during the discharge period (time t1 and t2 in FIG. 3), the discharge amount of the capacitor C per unit time is increased. That is, the slope of the decrease in the capacitor voltage Ct in FIG. 3 is made steep. By increasing the amount of discharge of the capacitor C per unit time, the dead time correction unit 5 shortens the time required for the capacitor voltage Ct to reach the lower limit threshold value. By shortening the time required for the capacitor voltage Ct to reach the lower limit threshold value, the dead time correction unit 5 corrects the dead time.

このような構成によれば、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが基準電圧Ｖｒｅｆに達したときにキャパシタＣの単位時間当たりの放電量を増加させてキャパシタＣのキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達するまでの所要時間を短縮させることで、デッドタイムを補正することができる。これにより、高周波のスイッチング動作におけるスイッチング効率を向上させることができる。 According to such a configuration, when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref, the discharge amount per unit time of the capacitor C is increased until the capacitor voltage Ct of the capacitor C reaches the lower limit threshold value. By shortening the required time, the dead time can be corrected. Thereby, the switching efficiency in the high frequency switching operation can be improved.

また、既述したように、スイッチング電源制御回路３は、接続点ｐの電圧Ｖｓを分圧する分圧回路６を更に有し、デッドタイム補正部５は、分圧された電圧ＤＴＳを検出することで接続点ｐの電圧Ｖｓを検出する。 Further, as described above, the switching power supply control circuit 3 further includes a voltage dividing circuit 6 for dividing the voltage Vs at the connection point p, and the dead time correction unit 5 detects the divided voltage DTS. Detects the voltage Vs at the connection point p.

このような構成によれば、デッドタイム補正部５の検出電圧が過大となることによるデッドタイム補正部５の故障を防止することができる。 According to such a configuration, it is possible to prevent a failure of the dead time correction unit 5 due to an excessive detection voltage of the dead time correction unit 5.

また、既述したように、デッドタイム補正部５は、電源２の電圧Ｖｉｎを検出し、電源２の検出電圧Ｖｓｅｎに応じた値を有するように基準電圧Ｖｒｅｆを生成する基準電圧生成器５１を有する。そして、デッドタイム補正部５は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが基準電圧生成器５１で生成された基準電圧Ｖｒｅｆに達したときに、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Further, as described above, the dead time correction unit 5 detects the voltage Vin of the power supply 2 and generates the reference voltage Vref so as to have a value corresponding to the detected voltage Vsen of the power supply 2 with the reference voltage generator 51. Have. Then, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref generated by the reference voltage generator 51.

このような構成によれば、電源２の検出電圧Ｖｓｅｎに基づいて生成された基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて、ＺＶＳを成立させるのに好適なデッドタイムの補正のタイミングを判断することができるので、デッドタイムを適切に補正することができる。 According to such a configuration, it is possible to determine the timing of dead time correction suitable for establishing ZVS based on the reference voltage Vref generated based on the detection voltage Vsen of the power supply 2, and thus the dead. The time can be corrected appropriately.

また、既述したように、基準電圧生成器５１は、電源２の略１／２の値でキャパシタＣの放電電流を増加させるように基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。 Further, as described above, the reference voltage generator 51 generates the reference voltage Vref so as to increase the discharge current of the capacitor C at a value of about 1/2 of the power supply 2.

このような構成によれば、電源２の電圧の入力変動にかかわらずＺＶＳを成立させるのに最適なデッドタイムの補正のタイミングを判断することができるので、デッドタイムをより適切に補正することができる。 According to such a configuration, it is possible to determine the optimum dead time correction timing for establishing ZVS regardless of the input fluctuation of the voltage of the power supply 2, so that the dead time can be corrected more appropriately. can.

また、既述したように、基準電圧生成器５１は、電源２の検出電圧Ｖｓｅｎが入力される非反転入力端子と、基準電圧Ｖｒｅｆが出力される出力端子と、出力端子から出力された基準電圧Ｖｒｅｆが入力される反転入力端子と、を有するバッファ・アンプ５１１を備える。 Further, as described above, the reference voltage generator 51 has a non-inverting input terminal to which the detection voltage Vsen of the power supply 2 is input, an output terminal to which the reference voltage Vref is output, and a reference voltage output from the output terminal. It includes a buffer amplifier 511 having an inverting input terminal to which a Vref is input.

このような構成によれば、簡易な構成により、電源２の略１／２の値でキャパシタＣの放電電流を増加させるように基準電圧Ｖｒｅｆを生成することができる。 According to such a configuration, the reference voltage Vref can be generated so as to increase the discharge current of the capacitor C at a value of about 1/2 of the power supply 2 by a simple configuration.

また、既述したように、デッドタイム補正部５は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りまたは立下りを検出するためのコンパレータ５２を有する。そして、デッドタイム補正部５は、コンパレータ５２によって接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りが検出されたときに、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Further, as described above, the dead time correction unit 5 compares the detection voltage DTS at the connection point p with the reference voltage Vref, and makes a rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p to the reference voltage Vref. It has a comparator 52 for detection. Then, the dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C when the comparator 52 detects the rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p.

このような構成によれば、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立下りの検出をトリガーとして、第１スイッチング素子Ｑ１をオンする直前のデッドタイムの補正を行うことができ、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りの検出をトリガーとして、第２スイッチング素子Ｑ２をオンする直前のデッドタイムの補正を行うことができる。 According to such a configuration, the dead time immediately before the first switching element Q1 is turned on can be corrected by using the detection of the fall of the detection voltage DTS of the connection point p to the reference voltage Vref as a trigger, and the connection can be made. The dead time immediately before the second switching element Q2 is turned on can be corrected by using the detection of the rise of the detection voltage DTS at the point p to the reference voltage Vref as a trigger.

また、既述したように、コンパレータ５２は、反転入力端子にバッファ・アンプ５１１の出力端子から出力された基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、非反転入力端子に接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが入力され、出力端子から接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りを検出するための検出信号Ａが出力される。 Further, as described above, in the comparator 52, the reference voltage Vref output from the output terminal of the buffer amplifier 511 is input to the inverting input terminal, and the detection voltage DTS of the connection point p is input to the non-inverting input terminal. A detection signal A for detecting the rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p is output from the output terminal.

このような構成によれば、簡易な構成により、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの基準電圧Ｖｒｅｆへの立上りまたは立下りを検出することができる。 According to such a configuration, it is possible to detect the rise or fall of the detection voltage DTS of the connection point p to the reference voltage Vref with a simple configuration.

また、既述したように、デッドタイム補正部５は、コンパレータ５２から出力された検出信号Ａに基づいて接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りを検出し、立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号Ｐを出力するパルス発生器５３を有する。デッドタイム補正部５は、パルス発生器５３から出力されたパルス信号Ｐに応じて、キャパシタＣの放電量を増加させる。 Further, as described above, the dead time correction unit 5 detects the rise or fall of the detection voltage DTS at the connection point p based on the detection signal A output from the comparator 52, and the rise or fall is detected. It has a pulse generator 53 that outputs a pulse signal P when the pulse signal P is output. The dead time correction unit 5 increases the discharge amount of the capacitor C according to the pulse signal P output from the pulse generator 53.

このような構成によれば、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りの検出をトリガーとしたデッドタイムの補正をパルス信号Ｐに基づいて簡便に行うことができる。 According to such a configuration, the dead time correction triggered by the detection of the rising edge or the falling edge of the detection voltage DTS at the connection point p can be easily performed based on the pulse signal P.

また、既述したように、デッドタイム補正部５は、パルス信号Ｐに応じてキャパシタＣを放電する放電回路５４を更に有する。 Further, as described above, the dead time correction unit 5 further includes a discharge circuit 54 that discharges the capacitor C in response to the pulse signal P.

このような構成によれば、パルス信号Ｐに応じたデッドタイムの補正を確実に行うことができる。 According to such a configuration, the dead time can be reliably corrected according to the pulse signal P.

また、既述したように、キャパシタＣは、一端が放電回路５４に接続され、他端が接地電位に接続され、スイッチング制御部４は、キャパシタＣの一端と放電回路５４との間の検出ノードＮｄの電圧を検出することでキャパシタ電圧Ｃｔを検出する。 Further, as described above, one end of the capacitor C is connected to the discharge circuit 54 and the other end is connected to the ground potential, and the switching control unit 4 is a detection node between one end of the capacitor C and the discharge circuit 54. The capacitor voltage Ct is detected by detecting the voltage of Nd.

このような構成によれば、キャパシタＣの電圧を正確に検出することができるので、デッドタイムを正確に補正することができる。 According to such a configuration, the voltage of the capacitor C can be detected accurately, so that the dead time can be corrected accurately.

また、既述したように、放電回路５４は、一端がキャパシタＣの一端に接続された放電抵抗ｒｄと、一端が放電抵抗ｒｄの他端に接続され、他端が接地電位に接続され、制御端子がパルス発生器５３の出力端に接続されたトランジスタＴｒとを有する。 Further, as described above, in the discharge circuit 54, one end is connected to the discharge resistance rd connected to one end of the capacitor C, one end is connected to the other end of the discharge resistance rd, and the other end is connected to the ground potential for control. The terminal has a transistor Tr connected to the output end of the pulse generator 53.

このような構成によれば、簡易な構成によって放電回路５４を構成することができる。 According to such a configuration, the discharge circuit 54 can be configured by a simple configuration.

また、既述したように、スイッチング制御部４は、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立上りが検出されたときのパルス信号Ｐの出力期間が終了したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオンし、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳの立下りが検出されたときのパルス信号Ｐの出力期間が終了したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオンする。 Further, as described above, the switching control unit 4 turns on the first switching element Q1 when the output period of the pulse signal P when the rise of the detection voltage DTS at the connection point p is detected ends. The second switching element Q2 is turned on when the output period of the pulse signal P when the fall of the detection voltage DTS at the connection point p is detected ends.

このような構成によれば、ＺＶＳを成立させるためのパルス信号に基づいた第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の制御を適切に行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to appropriately control the first switching element Q1 and the second switching element Q2 based on the pulse signal for establishing ZVS.

また、既述したように、スイッチング電源１は、接続点ｐと１次巻線Ｗ１との間に接続されたリーケージインダクタＬｒを更に備え、デッドタイム補正部５は、接続点ｐとリーケージインダクタＬｒとの間の電圧を検出することで接続点ｐの電圧Ｖｓを検出する。 Further, as described above, the switching power supply 1 further includes a leakage inductor Lr connected between the connection point p and the primary winding W1, and the dead time correction unit 5 further includes the connection point p and the leakage inductor Lr. The voltage Vs at the connection point p is detected by detecting the voltage between and.

このような構成によれば、接続点ｐの電圧Ｖｓを高精度に検出することができるので、デッドタイムを高精度に補正することができる。 According to such a configuration, the voltage Vs at the connection point p can be detected with high accuracy, so that the dead time can be corrected with high accuracy.

（第２の実施形態）
次に、図４および図５を参照して、第１の実施形態に対して反転した信号に基づいてデッドタイムを補正する第２の実施形態に係るスイッチング電源について説明する。図４は、第２の実施形態に係るスイッチング電源１におけるデッドタイム補正部５の一例を示す回路図である。図５は、第２の実施形態に係るスイッチング電源の動作例を示す波形図である。 (Second Embodiment)
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a switching power supply according to a second embodiment that corrects a dead time based on a signal inverted with respect to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a dead time correction unit 5 in the switching power supply 1 according to the second embodiment. FIG. 5 is a waveform diagram showing an operation example of the switching power supply according to the second embodiment.

第２の実施形態に係るスイッチング電源１は、第１の実施形態と同様に、一端が電源２の正極端子に接続された第１スイッチング素子Ｑ１と、一端が第１スイッチング素子Ｑ１の他端との接続点ｐに接続され、他端が電源２の負極端子に接続された第２スイッチング素子Ｑ２と、を備える。また、第２の実施形態に係るスイッチング電源１は、接続点ｐと第２スイッチング素子Ｑ２の他端との間に接続された１次巻線Ｗ１および１次巻線Ｗ１に磁気結合する２次巻線Ｗ２１、Ｗ２２を有するトランスＴと、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２を制御するスイッチング電源制御回路３と、を備える。 Similar to the first embodiment, the switching power supply 1 according to the second embodiment has a first switching element Q1 having one end connected to the positive electrode terminal of the power supply 2 and one end having the other end of the first switching element Q1. The second switching element Q2 is connected to the connection point p of the power supply 2 and the other end is connected to the negative electrode terminal of the power supply 2. Further, the switching power supply 1 according to the second embodiment magnetically couples to the primary winding W1 and the primary winding W1 connected between the connection point p and the other end of the second switching element Q2. A transformer T having windings W21 and W22, and a switching power supply control circuit 3 for controlling the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are provided.

スイッチング電源制御回路３は、充放電可能なキャパシタＣを有する。また、スイッチング電源制御回路３は、電源２から供給される電力によるキャパシタＣの充放電を制御するとともにキャパシタＣのキャパシタ電圧Ｃｔを検出し、キャパシタ電圧Ｃｔに応じて第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２のオンオフを制御するスイッチング制御部４を有する。また、スイッチング電源制御回路３は、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部５を有する。 The switching power supply control circuit 3 has a capacitor C that can be charged and discharged. Further, the switching power supply control circuit 3 controls charging / discharging of the capacitor C by the power supplied from the power supply 2, detects the capacitor voltage Ct of the capacitor C, and determines the first switching element Q1 and the second switching element Q1 and the second according to the capacitor voltage Ct. It has a switching control unit 4 that controls on / off of the switching element Q2. Further, the switching power supply control circuit 3 includes a dead time correction unit 5 that corrects a dead time, which is a period from when one of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 is turned off to when the other is turned on.

一方、第１の実施形態と異なり、第２の実施形態におけるデッドタイム補正部５は、第１の実施形態における放電回路５４の代わりに充電回路５５を備える。充電回路５５は、抵抗ｒｃとトランジスタＴｒとを有する。 On the other hand, unlike the first embodiment, the dead time correction unit 5 in the second embodiment includes a charging circuit 55 instead of the discharging circuit 54 in the first embodiment. The charging circuit 55 has a resistor rc and a transistor Tr.

放電抵抗ｒｃは、一端がキャパシタＣの一端に接続されている。 One end of the discharge resistor rc is connected to one end of the capacitor C.

トランジスタＴｒは、一端が電源ＶＤＤに接続され、他端が抵抗ｒｃの他端に接続され、制御端子がパルス発生器５３の出力端に接続されている。パルス発生器５３は、第１の実施形態とは異なり、検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号Ｐの出力を停止する。言い換えれば、パルス発生器５３は、検出電圧ＤＴＳの立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号Ｐをハイレベルからローレベルに切り替える。トランジスタＴｒは、ｐｎｐバイポーラトランジスタであってもよい。 One end of the transistor Tr is connected to the power supply VDD, the other end is connected to the other end of the resistor rc, and the control terminal is connected to the output end of the pulse generator 53. Unlike the first embodiment, the pulse generator 53 stops the output of the pulse signal P when the rise or fall of the detection voltage DTS is detected. In other words, the pulse generator 53 switches the pulse signal P from high level to low level when the rising edge or falling edge of the detection voltage DTS is detected. The transistor Tr may be a pnp bipolar transistor.

このようなデッドタイム補正部５の構成により、第１の実施形態に対して極性反転したキャパシタ電圧Ｃｔに基づいてスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のオンオフが制御される。 With such a configuration of the dead time correction unit 5, the on / off of the switching elements Q1 and Q2 is controlled based on the capacitor voltage Ct whose polarity is reversed with respect to the first embodiment.

具体的には、スイッチング制御部４は、図５に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２がオフした状態でキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値（上限設定電圧）に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフしたまま第１スイッチング素子Ｑ１をオンする（すなわち、ＶＧＨをハイレベルＨにする）。 Specifically, as shown in FIG. 5, when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold (upper limit set voltage) in a state where the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are off, the switching control unit 4 has a switching control unit 4. , The first switching element Q1 is turned on (that is, the VGH is set to the high level H) while the second switching element Q2 is turned off.

また、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１をオンした後にキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値（下限設定電圧）に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフする（すなわち、ＶＧＨをローレベルＬにする）。 Further, the switching control unit 4 turns off the first switching element Q1 (that is, lowers the VGH to a low level L) when the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold value (lower limit set voltage) after turning on the first switching element Q1. To).

また、スイッチング制御部４は、第１スイッチング素子Ｑ１をオフした後にキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達したときに、第１スイッチング素子Ｑ１をオフしたまま第２スイッチング素子Ｑ２をオンする（すなわち、ＶＧＬをハイレベルＨにする）。 Further, when the capacitor voltage Ct reaches the upper limit threshold value after the first switching element Q1 is turned off, the switching control unit 4 turns on the second switching element Q2 with the first switching element Q1 turned off (that is, VGL). To high level H).

また、スイッチング制御部４は、第２スイッチング素子Ｑ２をオンした後にキャパシタ電圧Ｃｔが下限閾値に達したときに、第２スイッチング素子Ｑ２をオフする（すなわち、ＶＧＬをローレベルＬにする）。 Further, the switching control unit 4 turns off the second switching element Q2 (that is, sets the VGL to the low level L) when the capacitor voltage Ct reaches the lower limit threshold value after turning on the second switching element Q2.

デッドタイム補正部５は、接続点ｐの電圧Ｖｓを検出し、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが、スイッチング制御部４によってキャパシタＣを充電させる充電期間において基準電圧Ｖｒｅｆに達したときに、キャパシタＣの単位時間当たりの充電量を増加させてキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達するまでの所要時間を短縮させることでデッドタイムを補正する。 The dead time correction unit 5 detects the voltage Vs at the connection point p, and when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref during the charging period in which the switching control unit 4 charges the capacitor C, the capacitor C The dead time is corrected by increasing the charge amount per unit time and shortening the time required for the capacitor voltage Ct to reach the upper limit threshold value.

第２の実施形態によれば、接続点ｐの検出電圧ＤＴＳが基準電圧Ｖｒｅｆに達したときにキャパシタＣの単位時間当たりの充電量を増加させてキャパシタＣのキャパシタ電圧Ｃｔが上限閾値に達するまでの所要時間を短縮させることで、デッドタイムを補正することができる。これにより、高周波のスイッチング動作におけるスイッチング効率を向上させることができる。 According to the second embodiment, when the detection voltage DTS at the connection point p reaches the reference voltage Vref, the charge amount per unit time of the capacitor C is increased until the capacitor voltage Ct of the capacitor C reaches the upper limit threshold. The dead time can be corrected by shortening the required time of. Thereby, the switching efficiency in the high frequency switching operation can be improved.

なお、上記した構成以外にも、スイッチング電源１には、種々の変形例を適用することができる。例えば、図６に示すように、直列接続された２つのキャパシタＣ６１、Ｃ６２によって分圧回路６を構成してもよい。また、図７に示すように、直列接続された２つのキャパシタＣ６１、Ｃ６２と、直列接続された２つの抵抗ｒ６１、ｒ６２とを並列接続することで分圧回路６を構成してもよい。 In addition to the above configuration, various modifications can be applied to the switching power supply 1. For example, as shown in FIG. 6, the voltage dividing circuit 6 may be configured by two capacitors C61 and C62 connected in series. Further, as shown in FIG. 7, the voltage dividing circuit 6 may be configured by connecting two capacitors C61 and C62 connected in series and two resistors r61 and r62 connected in series in parallel.

上述した実施形態は、あくまで一例であって、発明の範囲を限定するものではない。発明の要旨を逸脱しない限度において、上述した実施形態に対して種々の変更を行うことができる。変更された実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The above-described embodiment is merely an example and does not limit the scope of the invention. Various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the gist of the invention. The modified embodiment is included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

１ スイッチング電源
２ 電源
３ スイッチング電源制御回路
４ スイッチング制御部
５ デッドタイム補正部
Ｑ１ 第１スイッチング素子
Ｑ２ 第２スイッチング素子
ｐ 接続点
Ｔ トランス
Ｗ１ １次巻線
Ｗ２１、Ｗ２２ ２次巻線
Ｃ キャパシタ 1 Switching power supply 2 Power supply 3 Switching power supply control circuit 4 Switching control unit 5 Dead time correction unit Q1 1st switching element Q2 2nd switching element p Connection point T Transformer W1 Primary winding W21, W22 Secondary winding C Capacitor

Claims (15)

一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを放電させる放電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正することを特徴とするスイッチング電源。 The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A transformer having a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
A control circuit for controlling the first switching element and the second switching element is provided.
The control circuit
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the discharge period for discharging the capacitor by the switching control unit, the discharge amount of the capacitor per unit time is increased. A switching power supply characterized in that the dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage. 一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを充電させる充電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの充電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正することを特徴とするスイッチング電源。 The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A transformer having a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
A control circuit for controlling the first switching element and the second switching element is provided.
The control circuit
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the charging period for charging the capacitor by the switching control unit, the charge amount of the capacitor per unit time is increased. A switching power supply characterized in that the dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the upper limit set voltage. 前記制御回路は、
前記接続点の電圧を分圧する分圧回路を更に有し、
前記デッドタイム補正部は、
前記分圧された電圧を検出することで前記接続点の電圧を検出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。 The control circuit
It also has a voltage divider circuit that divides the voltage at the connection point.
The dead time correction unit
The switching power supply according to claim 1, wherein the voltage at the connection point is detected by detecting the divided voltage. 前記デッドタイム補正部は、
前記電源の電圧を検出し、前記電源の検出電圧に応じた値を有するように前記基準電圧を生成する基準電圧生成器を有し、
前記接続点の検出電圧が前記基準電圧生成器で生成された基準電圧に達したときに、前記キャパシタの放電量を増加させ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。 The dead time correction unit
It has a reference voltage generator that detects the voltage of the power supply and generates the reference voltage so as to have a value corresponding to the detected voltage of the power supply.
The switching power supply according to claim 1, wherein when the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage generated by the reference voltage generator, the discharge amount of the capacitor is increased. 前記基準電圧生成器は、
前記電源の略１／２の値で前記キャパシタの放電電流を増加させるように前記基準電圧を生成することを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源。 The reference voltage generator
The switching power supply according to claim 4, wherein the reference voltage is generated so as to increase the discharge current of the capacitor at a value of about ½ of the power supply. 前記基準電圧生成器は、
前記電源の検出電圧が入力される非反転入力端子と、前記基準電圧が出力される出力端子と、前記出力端子から出力された前記基準電圧が入力される反転入力端子と、を有するバッファ・アンプを備えることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源。 The reference voltage generator
A buffer amplifier having a non-inverting input terminal to which the detection voltage of the power supply is input, an output terminal to which the reference voltage is output, and an inverting input terminal to which the reference voltage output from the output terminal is input. The switching power supply according to claim 4, wherein the switching power supply is provided. 前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の検出電圧と前記基準電圧とを比較して、前記接続点の検出電圧の前記基準電圧への立上りまたは立下りを検出するための第２のコンパレータを更に有し、
前記第２のコンパレータによって前記接続点の検出電圧の前記立上りまたは立下りが検出されたときに、前記キャパシタの放電量を増加させることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源。 The dead time correction unit
Further having a second comparator for comparing the detection voltage of the connection point with the reference voltage and detecting the rise or fall of the detection voltage of the connection point to the reference voltage.
The switching power supply according to claim 6, wherein when the rise or fall of the detection voltage of the connection point is detected by the second comparator, the discharge amount of the capacitor is increased. 前記第２のコンパレータは、
反転入力端子に前記バッファ・アンプの出力端子から出力された前記基準電圧が入力され、非反転入力端子に前記接続点の検出電圧が入力され、出力端子から前記接続点の検出電圧の前記立上りまたは立下りを検出するための検出信号が出力されることを特徴とする請求項７に記載のスイッチング電源。 The second comparator is
The reference voltage output from the output terminal of the buffer amplifier is input to the inverting input terminal, the detection voltage of the connection point is input to the non-inverting input terminal, and the rising voltage of the detection voltage of the connection point is input from the output terminal. The switching power supply according to claim 7, wherein a detection signal for detecting a falling edge is output. 前記デッドタイム補正部は、
前記検出信号に基づいて前記接続点の検出電圧の立上りまたは立下りを検出し、前記立上りまたは立下りが検出されたときにパルス信号を出力するパルス発生器を更に有し、
前記パルス発生器から出力された前記パルス信号に応じて、前記キャパシタの放電量を増加させることを特徴とする請求項８に記載のスイッチング電源。 The dead time correction unit
Further having a pulse generator that detects the rise or fall of the detection voltage at the connection point based on the detection signal and outputs a pulse signal when the rise or fall is detected.
The switching power supply according to claim 8, wherein the discharge amount of the capacitor is increased in response to the pulse signal output from the pulse generator. 前記デッドタイム補正部は、前記パルス信号に応じて前記キャパシタを放電する放電回路を更に有することを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 9, wherein the dead time correction unit further includes a discharge circuit that discharges the capacitor in response to the pulse signal. 前記キャパシタは、一端が前記放電回路に接続され、他端が固定電位に接続され、
前記スイッチング制御部は、前記キャパシタの一端と前記放電回路との間の検出ノードの電圧を検出することで前記キャパシタ電圧を検出することを特徴とする請求項１０に記載のスイッチング電源。 One end of the capacitor is connected to the discharge circuit, and the other end is connected to a fixed potential.
The switching power supply according to claim 10, wherein the switching control unit detects the capacitor voltage by detecting the voltage of the detection node between one end of the capacitor and the discharge circuit. 前記放電回路は、
一端が前記キャパシタの一端に接続された抵抗と、
一端が前記抵抗の他端に接続され、他端が固定電位に接続され、制御端子が前記パルス発生器の出力端に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする請求項１１に記載のスイッチング電源。 The discharge circuit
A resistor with one end connected to one end of the capacitor,
11. The eleventh aspect of claim 11, wherein one end is connected to the other end of the resistor, the other end is connected to a fixed potential, and the control terminal is connected to the output end of the pulse generator. Switching power supply. 前記スイッチング制御部は、
前記接続点の検出電圧の立上りが検出されたときの前記パルス信号の出力期間が終了したときに、前記第１スイッチング素子をオンし、前記接続点の検出電圧の立下りが検出されたときの前記パルス信号の出力期間が終了したときに、前記第２スイッチング素子をオンすることを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源。 The switching control unit
When the output period of the pulse signal when the rise of the detection voltage at the connection point is detected ends, the first switching element is turned on, and the fall of the detection voltage at the connection point is detected. The switching power supply according to claim 9, wherein the second switching element is turned on when the output period of the pulse signal ends. 前記パルス発生器は、前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達した時点で前記パルス信号の出力を終了することを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 9, wherein the pulse generator ends the output of the pulse signal when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage. 一端が電源の正極端子に接続された第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端との接続点に接続され、他端が前記電源の負極端子に接続された第２スイッチング素子と、
前記接続点と前記第２スイッチング素子の他端との間に接続された１次巻線および前記１次巻線に磁気結合する２次巻線を有するトランスと、を備えるスイッチング電源に備えられ、
充放電可能なキャパシタと、
前記電源から供給される電力による前記キャパシタの充放電を制御するとともにキャパシタ電圧を検出し、前記キャパシタ電圧に応じて前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の一方のオフから他方のオンまでの期間であるデッドタイムを補正するデッドタイム補正部と、を有し、
前記スイッチング制御部は、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子がオフした状態で前記キャパシタ電圧が下限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフしたまま前記第１スイッチング素子をオンし、前記第１スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が上限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフし、前記第１スイッチング素子をオフした後に前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達したときに、前記第１スイッチング素子をオフしたまま前記第２スイッチング素子をオンし、前記第２スイッチング素子をオンした後に前記キャパシタ電圧が前記上限設定電圧に達したときに、前記第２スイッチング素子をオフし、
前記デッドタイム補正部は、
前記接続点の電圧を検出し、前記接続点の検出電圧が、前記スイッチング制御部によって前記キャパシタを放電させる放電期間において基準電圧に達したときに、前記キャパシタの単位時間当たりの放電量を増加させて前記キャパシタ電圧が前記下限設定電圧に達するまでの所要時間を短縮させることで前記デッドタイムを補正することを特徴とするスイッチング電源制御回路。 The first switching element, one end of which is connected to the positive electrode terminal of the power supply,
A second switching element having one end connected to a connection point with the other end of the first switching element and the other end connected to the negative electrode terminal of the power supply.
A switching power supply comprising a primary winding connected between the connection point and the other end of the second switching element and a transformer having a secondary winding magnetically coupled to the primary winding.
Capacitors that can be charged and discharged and
A switching control unit that controls the charging / discharging of the capacitor by the electric power supplied from the power supply, detects the capacitor voltage, and controls the on / off of the first switching element and the second switching element according to the capacitor voltage.
It has a dead time correction unit that corrects a dead time, which is a period from one off of one of the first switching element and the second switching element to on of the other.
The switching control unit
When the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage with the first switching element and the second switching element turned off, the first switching element is turned on with the second switching element turned off, and the first switching element is turned on. When the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the switching element is turned on, the first switching element is turned off, and when the capacitor voltage reaches the lower limit set voltage after the first switching element is turned off. The second switching element is turned on with the first switching element turned off, and when the capacitor voltage reaches the upper limit set voltage after the second switching element is turned on, the second switching element is turned off. ,
The dead time correction unit
When the voltage at the connection point is detected and the detection voltage at the connection point reaches the reference voltage during the discharge period for discharging the capacitor by the switching control unit, the discharge amount of the capacitor per unit time is increased. The switching power supply control circuit is characterized in that the dead time is corrected by shortening the time required for the capacitor voltage to reach the lower limit set voltage.
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