JPH09271164A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH09271164A
JPH09271164A JP1561097A JP1561097A JPH09271164A JP H09271164 A JPH09271164 A JP H09271164A JP 1561097 A JP1561097 A JP 1561097A JP 1561097 A JP1561097 A JP 1561097A JP H09271164 A JPH09271164 A JP H09271164A
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JP
Japan
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resistor
amplifier
input terminal
load
voltage
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JP1561097A
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English (en)
Inventor
Hidehiko Sugimoto
英彦 杉本
Yasuyuki Morishima
靖之 森島
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボード線図において周波数が大きくなるにし
たがい、ゲインが大きくなっても位相を進めることがで
きる補償器を備え、安定に動作する電源装置を提供す
る。 【解決手段】 電源装置は、電源3からの電圧を制御し
て負荷5に供給するための電力変換器2と、電力変換器
2と負荷5との間に接続される平滑回路4と、電力変換
器2を制御するための制御器10とを含み、制御器10
は増幅器11と第1の抵抗R1〜第7の抵抗R7と第1
のコンデンサC1、第2のコンデンサC2からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源装置に関し、
特に、指令電圧に応答した電圧を発生するような電源装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な電源装置は指令電圧Vrに対し
て、出力電圧Voが高速かつ安定に追随するように設計
する必要がある。
【0003】図10はそのような電源装置の回路図であ
る。図10に示すように、電源装置は、制御器1、電力
変換器2、電源3、平滑回路4及び負荷5を備えてい
る。
【0004】制御器1は電力変換器2を制御するもので
あり、増幅器11と抵抗R1〜R3とコンデンサC1〜
C3を含む。増幅器11の非反転入力端子(+)には指
令電圧Vrが与えられ、増幅器11の反転入力端子
(−)には出力電圧Voが抵抗R1及びコンデンサC1
からなる並列回路を介して与えられる。増幅器11の反
転入力端子と出力端子との間には抵抗R2及びコンデン
サC2からなる直列回路が接続され、加えて、その直列
回路に並列にコンデンサC3が接続される。そして、増
幅器11の反転入力端子は抵抗R3を介して基準電位、
例えば接地電位に接続される。また、増幅器11の出力
端子は、電力変換器2内の比較器21の比較入力端子2
1aに接続される。そして、制御器1から指令電圧Vr
の関数と出力電圧Voとの差の関数としての制御信号u
が電力変換器2へ出力される。
【0005】電力変換器2は電源3からの電圧を制御し
て平滑回路4に供給するものであり、制御器1から出力
された制御信号uが比較器21の比較入力端子21aに
与えられ、基準入力端子21bには、三角波発生器22
から三角波信号が与えられる。比較器21では制御信号
uと三角波信号とを比較し、制御信号uのレベルに対応
したパルス幅を有するパルス信号がゲート駆動回路23
に与えられる。
【0006】ゲート駆動回路23からは、パワーMOS
電界効果トランジスタ(パワーMOSFET)24のゲ
ートに駆動パルスが与えられる。パワーMOSFET2
4のドレインはチョークコイル25を介して電源3の正
極側に接続される。また、パワーMOSFET24のソ
ースは電源3の負極側と負荷5の負極側に接続され、接
地される。そして、パワーMOSFET24は、そのゲ
ートに与えられた駆動パルスに応じて、オン、オフし、
チョークコイル25により昇圧されたパルス電圧を平滑
回路4に出力させる。
【0007】平滑回路4は電力変換器2から出力された
パルス電圧を平滑させて直流とし、その直流電圧を負荷
5に供給するものであり、整流ダイオード41とコンデ
ンサ42からなる。整流ダイオード41のアノードは、
電力変換器2のパワーMOSFET24のドレインに接
続され、コンデンサ42は負荷5に並列に接続されてい
る。
【0008】いま、回路の状態方程式より制御信号uと
出力電圧Voの間の伝達関数を求めると
【0009】
【数3】
【0010】で表される。
【0011】この第(1)式においてζ<1である場合
には、周波数が大きくなるにつれてゲインが大きくなる
のに位相が遅れるという部分が生ずる。このように、ゲ
インが大きくなるのに位相が遅れることによる不安定に
なりやすい部分を打ち消すために、位相補償要素を設け
てゲインが小さくなるのに位相が進むという部分を持た
せる必要がある。図10において、この位相補償要素は
抵抗R1、R2、コンデンサC1〜C3によって構成さ
れている。
【0012】ここで、図10に示した従来の電源装置の
入力電圧Voと制御信号uの関係を求めると
【0013】
【数4】
【0014】で表され、ブロック線図は、図11に示す
ようになる。また、出力電圧Voから比較器21に入る
制御信号uを見た制御器1の伝達関数は、
【0015】
【数5】
【0016】で表され、そのボード線図は図12で表さ
れる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の電源装置の制御器では、図12からわかるように、位
相を進めようとするとゲインも大きくなってしまい、前
述のζ<1の条件下では安定な動作が望めないという問
題点が生じる場合がある。
【0018】本発明の目的は、このような問題点を解消
するためになされたものであり、ボード線図において周
波数が大きくなるにしたがい、ゲインが大きくなっても
安定に動作する電源装置を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、電源からの電圧を制御して負荷に供給する
ための電力変換器と、該電力変換器と前記負荷との間に
接続される平滑回路と、前記電力変換器を制御するため
の制御器とを備え、前記制御器は、指令電圧と出力電圧
を入力とし、前記指令電圧の関数から前記出力電圧を減
算した差に対して、
【0020】
【数6】
【0021】を演算要素として、その出力を前記電力変
換器に与える電源装置において、前記制御器が1つの増
幅器を含み、該増幅器の一方入力端子には、前記負荷の
正極側と基準電位の間に直列に接続された第1の抵抗と
第2の抵抗との接続点が接続され、前記増幅器の一方入
力端子と前記増幅器の出力端子の間には、第1のコンデ
ンサ及び第3の抵抗からなる直列回路が接続され、前記
増幅器の他方入力端子には、前記負荷の正極側と基準電
位との間に直列に接続された第4の抵抗と、第5の抵抗
及び第2のコンデンサからなる並列回路との接続点が第
6の抵抗を介して接続されるとともに、前記指令電圧が
第7の抵抗を介して接続されることを特徴とする。
【0022】また、電源からの電圧を制御して負荷に供
給するための電力変換器と、該電力変換器と前記負荷と
の間に接続される平滑回路と、前記電力変換器を制御す
るための制御器とを備え、前記制御器は、指令電圧と出
力電圧を入力とし、前記指令電圧の関数から前記出力電
圧を減算した差に対して、
【0023】
【数7】
【0024】を演算要素として、その出力を前記電力変
換器に与える電源装置において、前記制御器が1つの増
幅器を含み、該増幅器の一方入力端子には、前記負荷の
正極側と基準電位の間に直列に接続された第1の抵抗と
第2の抵抗との接続点が接続され、前記増幅器の一方入
力端子と前記増幅器の出力端子の間には、第1のコンデ
ンサ及び第3の抵抗からなる直列回路と、該直列回路に
並列に接続された第4の抵抗が接続され、前記増幅器の
他方入力端子には、前記負荷の正極側と基準電位との間
に直列に接続された第5の抵抗と、第6の抵抗及び第2
のコンデンサからなる並列回路との接続点が第7の抵抗
を介して接続されるとともに、前記指令電圧が第8の抵
抗を介して接続されることを特徴とする。
【0025】本発明の電源装置によれば、出力電圧Vo
から比較器に入る制御信号uを見た制御器の伝達関数を
【0026】
【数8】
【0027】または、
【0028】
【数9】
【0029】の形にし、その分子の根を複素数とするこ
とにより、ある周波数領域で位相を進めつつゲインを下
げるという機能を実現し、より安定で応答性の良好な制
御器を実現することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1は、本発明に係る電源装置の第1
の実施例の回路図である。図1において、制御器10以
外の構成は従来例の図7と同じであり、その部分につい
ての説明は省略する。
【0031】図1において、制御器10は増幅器11と
第1の抵抗R1〜第7の抵抗R7と第1のコンデンサC
1、第2のコンデンサC2を含む。増幅器11の一方入
力端子、すなわち反転入力端子には、負荷5の正極側と
基準電位、例えば接地電位の間に直列に接続された第1
の抵抗R1と第2の抵抗R2の接続点Aが接続される。
そして、出力電圧Voが第1の抵抗R1を介して与えら
れる。また、増幅器11の反転入力端子と出力端子との
間には第1のコンデンサC1と第3の抵抗R3とからな
る直列回路が接続される。
【0032】一方、増幅器11の他方入力端子、すなわ
ち非反転入力端子には、負荷5の正極側と接地電位との
間に直列に接続された第4の抵抗R4と第5の抵抗R5
及び第2のコンデンサC2からなる並列回路の接続点B
が第6の抵抗R6を介して接続され、指令電圧Vrが第
7の抵抗R7を介して接続される。そして、出力電圧V
oが第4の抵抗R4及び第6の抵抗R6を介して与えら
れ、指令電圧Vrが第7の抵抗R7を介して与えられ
る。
【0033】加えて、増幅器11の出力端子は、電力変
換器2内の比較器21の比較入力端子21aに接続され
る。
【0034】ここで、図1に示した実施例の電源装置の
入力電圧Voと制御信号uの関係を求めると
【0035】
【数10】
【0036】で表される。
【0037】図2は図1に示した実施例の電源装置のブ
ロック線図である。図2において、制御器10は指令電
圧Vrの関数から出力電圧Voを減算した差に対して、
【0038】
【数11】
【0039】を演算要素とし、その出力を電力変換器2
に与える。図3は図1に示した制御器10のボード線図
である。
【0040】以上のように、上述の第1の実施例では、
制御器10を図1に示すように構成し、その伝達関数を
第(5)式で表される形にすることによって、図3に示
すように、ある周波数f1において位相を進めつつゲイ
ンを下げるという機能を実現できる。その結果、より安
定で応答性の良好な制御系の設計が可能になる。
【0041】図4は、本発明に係る電源装置の第2の実
施例の回路図である。図4において、制御器100以外
の構成は従来例の図10と同じであり、その部分につい
ての説明は省略する。
【0042】図4において、制御器100は増幅器11
と第1の抵抗R1〜第8の抵抗R8と第1のコンデンサ
C1、第2のコンデンサC2を含む。増幅器11の一方
入力端子、すなわち反転入力端子には、負荷5の正極側
と基準電位、例えば接地電位の間に直列に接続された第
1の抵抗R1と第2の抵抗R2の接続点Aが接続され
る。そして、出力電圧Voが第1の抵抗R1を介して与
えられる。また、増幅器11の反転入力端子と出力端子
との間には第1のコンデンサC1と第3の抵抗R3とか
らなる直列回路が接続され、さらにその直列回路と並列
に第4の抵抗R4が接続される。
【0043】一方、増幅器11の他方入力端子、すなわ
ち非反転入力端子には、負荷5の正極側と接地電位との
間に直列に接続された第5の抵抗R5と第6の抵抗R6
及び第2のコンデンサC2からなる並列回路の接続点B
が第7の抵抗R7を介して接続され、指令電圧Vrが第
8の抵抗R8を介して接続される。そして、出力電圧V
oが第5の抵抗R5及び第7の抵抗R7を介して与えら
れ、指令電圧Vrが第8の抵抗R8を介して与えられ
る。
【0044】加えて、増幅器11の出力端子は、電力変
換器2内の比較器21の比較入力端子21aに接続され
る。
【0045】ここで、図4に示した実施例の電源装置の
入力電圧Voと制御信号uの関係を求めると
【0046】
【数12】
【0047】で表される。
【0048】図5は図4に示した実施例の電源装置のブ
ロック線図である。図5において、制御器100は指令
電圧Vrの関数から出力電圧Voを減算した差に対し
て、
【0049】
【数13】
【0050】を演算要素とし、その出力を電力変換器2
に与える。図6は図4に示した制御器100のボード線
図である。
【0051】以上のように、上述の第2の実施例では、
第1の実施例の効果に加えて、制御器100を図4に示
すように構成し、その伝達関数を第(7)式で表される
形にすることによって、図6に示すように、ある周波数
f1において位相を進めつつゲインを下げるという機能
を実現できるとともに、第4の抵抗R4の働きにより低
周波数領域でゲインの傾きを抑えることができる。その
結果、より安定で応答性の良好な制御系の設計が可能に
なるとともに、負荷が急に軽くなった場合には、第4の
抵抗R4により第1のコンデンサC1の電荷を速く放電
することが可能になる。
【0052】なお、上述の実施例では、パワーMOSF
ET24と平滑回路4からなるエネルギー変換回路部分
において昇圧型を示したが、他の方式に置き換えても、
上述した実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0053】例えば、図7に示すように、パワーMOS
FET24のドレイン及び整流ダイオード41のカソー
ドがチョークコイル25を介して負荷5の正極側に、パ
ワーMOSFET24のソースが電源3の正極側に、整
流ダイオード41のアノードが電源3の負極側及び負荷
5の負極側に接続される降圧型の場合、また図8に示す
ように、パワーMOSFET24のドレイン及びチョー
クコイル25の一端が整流ダイオード41のカソード
に、整流ダイオード41のアノードが負荷5の負極側
に、パワーMOSFET24のソースが電源3の正極側
に、チョークコイル25の他端が電源3の負極側に接続
される反転型の場合、また図9に示すように、パワーM
OSMOS24のドレインがトランス26の1次コイル
を介して電源3の正極側に、パワーMOSFET24の
ソースが電源3の負極側に、トランス26の2次コイル
の一端が整流ダイオード41のアノードに、整流ダイオ
ード41のカソードが負荷5の正極側に、トランス26
の2次コイルの他端が負荷5の負極側に接続される昇降
圧型の場合等があげられる。
【0054】
【発明の効果】請求項1の電源装置によれば、ある周波
数領域で位相を進めつつ、ゲインを下げるという機能を
持った制御器を実現できるため、内部パラメータの変動
や入出力変動に対して安定になり、入出力のダイナミッ
クな変動に対しても応答性を良好にでき、出力電圧を指
令電圧に対して高速に追随させることができる。
【0055】請求項2の電源装置によれば、負荷が急に
軽くなった場合には、制御信号を小さくすることがで
き、出力電圧が高くなることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の第1の実施例の回路図
である。
【図2】図1の電源装置のブロック線図である。
【図3】図1の電源装置のボード線図である。
【図4】本発明に係る電源装置の第2の実施例の回路図
である。
【図5】図4の電源装置のブロック線図である。
【図6】図4の電源装置のボード線図である。
【図7】本発明に係る電源装置の変形例の回路図であ
る。
【図8】本発明に係る電源装置の別の変形例の回路図で
ある。
【図9】本発明に係る電源装置のさらに別の変形例の回
路図である。
【図10】従来の電源装置の回路図である。
【図11】図10の電源装置のブロック線図である。
【図12】図10の電源装置のボード線図である。
【符号の説明】
1、10、100 制御器 2 電力変換器 3 電源 5 負荷 4 平滑回路 11 増幅器 C1、C2 コンデンサ R1〜R8 抵抗 Vo 出力電圧 Vr 指令電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源からの電圧を制御して負荷に供給す
    るための電力変換器と、該電力変換器と前記負荷との間
    に接続される平滑回路と、前記電力変換器を制御するた
    めの制御器とを備え、 前記制御器は、指令電圧と出力電圧を入力とし、前記指
    令電圧の関数から前記出力電圧を減算した差に対して、 【数1】 を演算要素として、その出力を前記電力変換器に与える
    電源装置において、 前記制御器が1つの増幅器を含み、該増幅器の一方入力
    端子には、前記負荷の正極側と基準電位の間に直列に接
    続された第1の抵抗と第2の抵抗との接続点が接続さ
    れ、 前記増幅器の一方入力端子と前記増幅器の出力端子の間
    には、第1のコンデンサ及び第3の抵抗からなる直列回
    路が接続され、 前記増幅器の他方入力端子には、前記負荷の正極側と基
    準電位との間に直列に接続された第4の抵抗と、第5の
    抵抗及び第2のコンデンサからなる並列回路との接続点
    が第6の抵抗を介して接続されるとともに、前記指令電
    圧が第7の抵抗を介して接続されることを特徴とする電
    源装置。
  2. 【請求項2】 電源からの電圧を制御して負荷に供給す
    るための電力変換器と、該電力変換器と前記負荷との間
    に接続される平滑回路と、前記電力変換器を制御するた
    めの制御器とを備え、 前記制御器は、指令電圧と出力電圧を入力とし、前記指
    令電圧の関数から前記出力電圧を減算した差に対して、 【数2】 を演算要素として、その出力を前記電力変換器に与える
    電源装置において、 前記制御器が1つの増幅器を含み、該増幅器の一方入力
    端子には、前記負荷の正極側と基準電位の間に直列に接
    続された第1の抵抗と第2の抵抗との接続点が接続さ
    れ、 前記増幅器の一方入力端子と前記増幅器の出力端子の間
    には、第1のコンデンサ及び第3の抵抗からなる直列回
    路と、該直列回路に並列に接続された第4の抵抗が接続
    され、 前記増幅器の他方入力端子には、前記負荷の正極側と基
    準電位との間に直列に接続された第5の抵抗と、第6の
    抵抗及び第2のコンデンサからなる並列回路との接続点
    が第7の抵抗を介して接続されるとともに、前記指令電
    圧が第8の抵抗を介して接続されることを特徴とする電
    源装置。
JP1561097A 1996-01-30 1997-01-29 電源装置 Pending JPH09271164A (ja)

Priority Applications (1)

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JP1561097A JPH09271164A (ja) 1996-01-30 1997-01-29 電源装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8-13857 1996-01-30
JP1385796 1996-01-30
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006238640A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Seiko Instruments Inc スイッチングレギュレータ制御回路およびスイッチングレギュレータ
JP2007228649A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Dc−dcコンバータ
KR20150046495A (ko) * 2013-10-22 2015-04-30 엘지이노텍 주식회사 Dc/dc 컨버터

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