JPH11122919A - Switching power unit - Google Patents
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- JPH11122919A JPH11122919A JP27854897A JP27854897A JPH11122919A JP H11122919 A JPH11122919 A JP H11122919A JP 27854897 A JP27854897 A JP 27854897A JP 27854897 A JP27854897 A JP 27854897A JP H11122919 A JPH11122919 A JP H11122919A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、入力電力をスイッチン
グして出力回路に送り、該出力回路においてスイッチン
グ出力を平滑化して出力するようになった形式のスイッ
チング電源装置に関する。特に本発明は、出力回路の出
力電圧又は出力電流に応じてスイッチング動作を制御す
るためにディジタル制御回路を使用するようになったス
イッチング電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply of a type in which input power is switched and sent to an output circuit, and the switching output is smoothed and output in the output circuit. In particular, the present invention relates to a switching power supply device that uses a digital control circuit to control a switching operation according to an output voltage or an output current of an output circuit.
【０００２】[0002]
【従来技術】この種のスイッチング電源装置の動作の制
御のためにディジタル制御回路を使用することが特開平
2-74152 号により提案されている。この公開特許公報に
開示された装置では、アナログ値として検出される出力
電圧又は出力電流の検出信号をディジタル値に変換する
ためにＡ／Ｄ変換器を使用する。この場合、出力電流を
検出して制御を行う方式では、スイッチ電源装置の出力
電流を対応する電圧信号の形態で検出し、Ａ／Ｄ変換器
に入力する。ここで、Ａ／Ｄ変換器のアナログ入力電圧
範囲を検出部における検出電圧範囲に整合させるため
に、検出電圧値を適当な倍率に変換してＡ／Ｄ変換器に
入力することがある。出力電圧又は出力電流の検出可能
範囲である検出電圧範囲は、ゼロから定格電圧又は定格
電流までの範囲に加えて、過電圧又は過電流保護のた
め、上は、起こり得る異常電圧値又は異常電流値までを
含む広い範囲に及ぶことが必要である。2. Description of the Related Art The use of a digital control circuit for controlling the operation of a switching power supply of this kind is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. HEI 9 (1994) -209.
Proposed by 2-74152. The device disclosed in this publication uses an A / D converter to convert a detection signal of an output voltage or an output current detected as an analog value into a digital value. In this case, in the method of controlling by detecting the output current, the output current of the switch power supply device is detected in the form of a corresponding voltage signal and input to the A / D converter. Here, in order to match the analog input voltage range of the A / D converter with the detection voltage range of the detection unit, the detected voltage value may be converted into an appropriate magnification and input to the A / D converter. The detection voltage range, which is the detectable range of the output voltage or output current, is in the range from zero to the rated voltage or rated current. It is necessary to cover a wide range including up to.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】スイッチング電源装置
は、起動後に定常作動状態になると、定格電圧値が維持
されるようにスイッチング制御される。したがって、こ
の定常作動状態では、出力電圧又は出力電流の検出は定
格電圧近傍の比較的狭い範囲で行えば足りる。また、ス
イッチング電源装置の出力電流に応じてスイッチング動
作を制御する方式にあっては、スイッチング電源装置が
フォワードコンバーターのようなチョークインプット型
の出力整流回路を備える形式であれば、軽負荷時に出力
電流が小さくなると、出力チョークに流れる電流に不連
続期間を生じることから、電流連続状態での制御アルゴ
リズムでは軽負荷時に出力電圧の変動が大きくなり、満
足な特性が得られなくなる。そこで、軽負荷時のために
別の制御アルゴリズムを用いることがあり、その際に
は、電流検出における分解能を高めることが必要にな
る。When the switching power supply enters a steady operation state after startup, switching control is performed so that the rated voltage value is maintained. Therefore, in this steady operation state, the detection of the output voltage or the output current only needs to be performed in a relatively narrow range near the rated voltage. Also, in the method of controlling the switching operation according to the output current of the switching power supply, if the switching power supply has a choke input type output rectifier circuit such as a forward converter, the output current at a light load is provided. Becomes smaller, a discontinuous period occurs in the current flowing through the output choke. Therefore, in the control algorithm in a continuous current state, the output voltage fluctuates greatly at a light load, and satisfactory characteristics cannot be obtained. Therefore, another control algorithm may be used for light load, and in that case, it is necessary to increase the resolution in current detection.
【０００４】しかし、一般にＡ／Ｄ変換器においては、
電圧又は電流検出範囲について分解能を均等にしか割り
付けることができないので、検出範囲をゼロから過電圧
又は過電流範囲までカバーするように構成する場合に
は、定格電圧近傍又は軽負荷電流範囲での分解能だけを
部分的に変更することはできない。定格電圧近傍での分
解能を高めるために分解能の大きなＡ／Ｄ変換器を使用
することも考えられるが、変換器の寸法が大きくなり、
価格も増大するので、限界がある。さらに、定格電圧近
傍から離れた範囲では必要以上の分解能を持つことにな
り、不経済である。したがって、本発明は、Ａ／Ｄ変換
器の寸法をさほど大きくせず、電圧又は電流の検出範囲
に適応した分解能でＡ／Ｄ変換を行うことができるよう
にしたスイッチング電源装置を提供することを解決すべ
き課題とする。However, in general, in an A / D converter,
Since the resolution can only be assigned equally to the voltage or current detection range, if the detection range is configured to cover from zero to the overvoltage or overcurrent range, only the resolution near the rated voltage or the light load current range Cannot be partially changed. Although it is conceivable to use an A / D converter with a large resolution to increase the resolution near the rated voltage, the size of the converter becomes large,
There are limits as prices also increase. Further, in a range away from the vicinity of the rated voltage, the resolution becomes more than necessary, which is uneconomical. Accordingly, the present invention provides a switching power supply device capable of performing A / D conversion with a resolution adapted to a voltage or current detection range without increasing the size of the A / D converter. Issues to be solved.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明の第一の態様においては、入力された電力を
スイッチングするスイッチ回路と、該スイッチ回路の出
力を直流に変換して出力する出力回路と、スイッチ回路
のスイッチング動作を制御するためのディジタル制御回
路とを含むスイッチング電源装置において、ディジタル
制御部を、出力回路の出力電圧をアナログ信号として検
出して該アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換部からのディジタル信号を受
けて該ディジタル信号を処理し、スイッチ回路の動作を
出力回路の出力電圧に応じて制御するための制御パルス
を生成するディジタル信号処理部とを備える構成とす
る。そして、Ａ／Ｄ変換部は、入力される基準電圧範囲
が異なる複数のＡ／Ｄ変換器を備える構成とし、検出に
使用するＡ／Ｄ変換器を選択できるようにする。In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a switch circuit for switching an input electric power, and an output of the switch circuit which is converted to a direct current and outputted. And a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit, the digital control unit detects the output voltage of the output circuit as an analog signal and converts the analog signal into a digital signal. A / to convert
A digital conversion unit for receiving the digital signal from the A / D conversion unit, processing the digital signal, and generating a control pulse for controlling the operation of the switch circuit in accordance with the output voltage of the output circuit; Unit. The A / D converter has a configuration including a plurality of A / D converters having different input reference voltage ranges, so that an A / D converter used for detection can be selected.
【０００６】本発明の他の態様においては、スイッチン
グ電源装置のＡ／Ｄ変換部は、少なくとも１つのＡ／Ｄ
変換器からなり、該Ａ／Ｄ変換器は、基準入力電圧範囲
を変更可能に構成される。また、この場合において、Ａ
／Ｄ変換器は、アナログ信号の電圧範囲を選択して入力
できるように構成することができる。さらに本発明の他
の態様においては、スイッチング電源装置のスイッチン
グ動作が出力回路の出力電流に応じて制御される。この
場合、出力回路の出力電流は対応する電圧信号として検
出される。その後の処理は、電圧制御の場合と同様であ
る。In another embodiment of the present invention, the A / D converter of the switching power supply includes at least one A / D converter.
The A / D converter is configured to be able to change a reference input voltage range. In this case, A
The / D converter can be configured to select and input the voltage range of the analog signal. In still another aspect of the present invention, the switching operation of the switching power supply is controlled according to the output current of the output circuit. In this case, the output current of the output circuit is detected as a corresponding voltage signal. Subsequent processing is the same as in the case of voltage control.
【０００７】[0007]
【作用】Ａ／Ｄ変換器が所定のビット数を有するものと
すると、その分解能は電圧又は電流の検出範囲により異
なるものとなる。すなわち、電圧又は電流の検出範囲が
狭いほど分解能は高まる。本発明の第一の態様において
は、入力される基準電圧範囲が異なる複数のＡ／Ｄ変換
器を設けて、検出に使用するＡ／Ｄ変換器を選択可能と
するので、検出範囲の狭いＡ／Ｄ変換器を定格電圧近傍
において使用することにより、定格電圧近傍又は軽負荷
電流範囲における分解能を高めることができる。本発明
の第二の態様においては、Ａ／Ｄ変換器への入力基準電
圧範囲を変更できるので、第一の態様におけると同様
に、定格電圧近傍における分解能を高めることができ
る。また、本発明の他の態様においては、Ａ／Ｄ変換器
に入力されるアナログ信号の電圧範囲を選択できるよう
にしたので、同様に分解能を高めることが可能になる。When the A / D converter has a predetermined number of bits, the resolution of the A / D converter differs depending on the voltage or current detection range. That is, the smaller the voltage or current detection range, the higher the resolution. In the first aspect of the present invention, a plurality of A / D converters having different input reference voltage ranges are provided, and A / D converters used for detection can be selected. By using the / D converter near the rated voltage, the resolution in the vicinity of the rated voltage or in the light load current range can be increased. In the second aspect of the present invention, since the input reference voltage range to the A / D converter can be changed, the resolution near the rated voltage can be increased as in the first aspect. In another aspect of the present invention, the voltage range of the analog signal input to the A / D converter can be selected, so that the resolution can be similarly increased.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１は、出力電圧に応じて制御が行われる本発明の
第一の実施例を示すもので、スイッチング電源装置１
は、電源部２を備え、この電源部２は交流電源３とダイ
オードブリッジから構成される全波整流回路４とから構
成される。電源部２には入力された電力をスイッチング
するスイッチ回路５が接続される。スイッチ回路５は、
フォワードコンバータの一部を構成するもので、電源部
２の両出力端に両端が接続された入力平滑用コンデンサ
６を備える。コンデンサ６の両極には主トランス８の一
次側巻線８ａがスイッチ素子７を介して接続されてい
る。主トランス８の二次側巻線８ｂは、フォワードコン
バータの一部を構成する出力回路１４に接続される。出
力回路１４は、巻線８ｂに接続される出力整流ダイオー
ド９ａ、９ｂに接続されている。出力整流ダイオード９
ａ、９ｂは、出力チョーク１０及び出力平滑コンデンサ
１１に接続されて出力回路１４を構成する。出力回路１
４の出力は負荷１５に接続される。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which control is performed according to an output voltage.
Comprises a power supply section 2, which is composed of an AC power supply 3 and a full-wave rectifier circuit 4 composed of a diode bridge. A switch circuit 5 for switching input power is connected to the power supply unit 2. The switch circuit 5
It constitutes a part of the forward converter and includes an input smoothing capacitor 6 having both ends connected to both output terminals of the power supply unit 2. The primary winding 8a of the main transformer 8 is connected to both poles of the capacitor 6 via the switch element 7. The secondary winding 8b of the main transformer 8 is connected to an output circuit 14 forming a part of a forward converter. The output circuit 14 is connected to output rectifier diodes 9a and 9b connected to the winding 8b. Output rectifier diode 9
a and 9b are connected to the output choke 10 and the output smoothing capacitor 11 to form an output circuit 14. Output circuit 1
The output of 4 is connected to a load 15.
【０００９】スイッチ回路５のスイッチ素子７の動作を
制御するために、ディジタル制御部２０が設けられる。
本実施例においては、ディジタル制御部２０は２つのＡ
／Ｄ変換器２１ａ、２１ｂからなるＡ／Ｄ変換部２１を
有する。各々のＡ／Ｄ変換器２１ａ、２１ｂの正負の基
準電圧入力端子のうちの負側端子は接地され、正側端子
に基準電圧が入力される。このために、抵抗Ｒ１、Ｒ２
を有する基準電圧回路２２が設けられる。本実施例で
は、Ａ／Ｄ変換器２１ａの正側基準電圧入力端子には高
い基準電圧、例えば１０ボルトの基準電圧が入力され、
Ａ／Ｄ変換器２１ｂの正側基準電圧入力端子には低い基
準電圧、例えば１ボルトの基準電圧が入力される。した
がって、Ａ／Ｄ変換器２１ａは広い電圧検出範囲を持
ち、Ａ／Ｄ変換器２１ｂは狭い電圧検出範囲を持つこと
となる。A digital controller 20 is provided for controlling the operation of the switch element 7 of the switch circuit 5.
In the present embodiment, the digital control unit 20 has two A
It has an A / D converter 21 composed of / D converters 21a and 21b. The negative terminal of the positive and negative reference voltage input terminals of each of the A / D converters 21a and 21b is grounded, and the reference voltage is input to the positive terminal. For this purpose, the resistors R1, R2
Is provided. In the present embodiment, a high reference voltage, for example, a reference voltage of 10 volts is input to the positive-side reference voltage input terminal of the A / D converter 21a.
A low reference voltage, for example, a reference voltage of 1 volt, is input to the positive reference voltage input terminal of the A / D converter 21b. Therefore, the A / D converter 21a has a wide voltage detection range, and the A / D converter 21b has a narrow voltage detection range.
【００１０】スイッチング電源装置１の出力整流回路１
４の出力部における出力電圧を検出するために、サンプ
ル・ホールド機能を持つ２つの電圧検出器２３ａ、２３
ｂが該出力整流回路１４の出力部に接続される。電圧検
出器２３ａ、２３ｂの電圧検出範囲は０ボルトから１０
ボルトまでであり、一方の電圧検出器２３ａの出力端子
はＡ／Ｄ変換器２１ａの信号入力端子に接続され、他方
の電圧検出器２３ｂの出力端子はＡ／Ｄ変換器２１ｂの
信号入力端子に接続される。電圧検出器２３ａの接地端
子は直接接地されているが、電圧検出器２３ｂの接地端
子は4.5 ボルトの電源に接続されている。したがって、
電圧検出器２３ｂの出力電圧は入力電圧から4.5 ボルト
を差し引いた値となる。本実施例では、スイッチング電
源装置１は定格電圧が５ボルトであり、電圧検出器２３
ｂに定格電圧が入力したとき、該電圧検出器２３ｂの出
力電圧は0.5 ボルトとなる。Output rectifier circuit 1 of switching power supply 1
In order to detect the output voltage at the output section of the fourth section, two voltage detectors 23a and 23 having a sample and hold function are provided.
b is connected to the output of the output rectifier circuit 14. The voltage detection range of the voltage detectors 23a and 23b is 0 to 10 volts.
The output terminal of one voltage detector 23a is connected to the signal input terminal of the A / D converter 21a, and the output terminal of the other voltage detector 23b is connected to the signal input terminal of the A / D converter 21b. Connected. The ground terminal of voltage detector 23a is directly grounded, while the ground terminal of voltage detector 23b is connected to a 4.5 volt power supply. Therefore,
The output voltage of the voltage detector 23b is a value obtained by subtracting 4.5 volts from the input voltage. In the present embodiment, the switching power supply 1 has a rated voltage of 5 volts and a voltage detector 23.
When the rated voltage is input to b, the output voltage of the voltage detector 23b becomes 0.5 volt.
【００１１】２つのＡ／Ｄ変換器２１ａ、２１ｂの出力
端子は、ディジタルコントローラー２４に接続される。
ディジタルコントローラー２４は、Ａ／Ｄ変換器２１
ａ、２１ｂの出力を受けて検出電圧が定格電圧に達した
かどうかを判別し、例えば起動後の初期状態のようにス
イッチング電源装置１の出力電圧が定格電圧より低く、
電圧検出器２３ａ、２３ｂの検出電圧が4.5 ボルトより
低いときには、電圧検出器２３ａの出力がＡ／Ｄ変換器
２１ａに入力され、電圧検出器２３ａ、２３ｂの検出電
圧が4.5 ボルトから5.5 ボルトの範囲にあるときは、電
圧検出器２３ｂの出力がＡ／Ｄ変換器２１ｂに入力さ
れ、電圧検出器２３ａ、２３ｂの検出電圧が5.5 ボルト
を越えるときは、電圧検出器２３ａの出力がＡ／Ｄ変換
器２１ａに入力されるように、電圧検出器２３ａ、２３
ｂを制御する。The output terminals of the two A / D converters 21a and 21b are connected to a digital controller 24.
The digital controller 24 includes the A / D converter 21
a, the output voltage of the switching power supply 1 is lower than the rated voltage, for example, as in the initial state after startup, and determines whether the detected voltage has reached the rated voltage.
When the detected voltage of the voltage detectors 23a and 23b is lower than 4.5 volts, the output of the voltage detector 23a is input to the A / D converter 21a, and the detected voltage of the voltage detectors 23a and 23b is in the range of 4.5 volts to 5.5 volts. , The output of the voltage detector 23b is input to the A / D converter 21b, and when the detected voltage of the voltage detectors 23a and 23b exceeds 5.5 volts, the output of the voltage detector 23a is Voltage detectors 23a and 23
control b.
【００１２】したがって、本実施例の場合、ディジタル
コントローラー２４には、スイッチング電源装置１の出
力電圧が4.5 ボルトから5.5 ボルトの範囲においてＡ／
Ｄ変換器２１ｂの出力が入力され、その範囲外ではＡ／
Ｄ変換器２１ａの出力が入力される。その結果、定格電
圧の近傍では、電圧検出範囲が比較的狭くなり、Ａ／Ｄ
変換器の分解能が高められる。ディジタルコントローラ
ー２４は、入力されるディジタル信号を処理して、スイ
ッチ素子７の開閉動作の制御に必要なパルスを生成す
る。スイッチング電源装置１のスイッチ素子７の動作を
出力回路１４の出力電流に応じて制御を行う場合にも、
図１に示すのと同様な回路を用いることができる。この
場合には、出力回路１４の出力電流は電圧信号の形態で
検出され、図１に示すのと同様な電圧信号が検出器２３
ａ、２３ｂに入力される。Therefore, in the case of the present embodiment, the digital controller 24 supplies A / A when the output voltage of the switching power supply 1 is in the range of 4.5 volts to 5.5 volts.
The output of the D converter 21b is input.
The output of the D converter 21a is input. As a result, in the vicinity of the rated voltage, the voltage detection range becomes relatively narrow, and A / D
The resolution of the converter is increased. The digital controller 24 processes the input digital signal and generates a pulse necessary for controlling the opening / closing operation of the switch element 7. Even when the operation of the switch element 7 of the switching power supply device 1 is controlled according to the output current of the output circuit 14,
A circuit similar to that shown in FIG. 1 can be used. In this case, the output current of the output circuit 14 is detected in the form of a voltage signal, and a voltage signal similar to that shown in FIG.
a and 23b.
【００１３】図２は本発明の第二の実施例を示すもの
で、先に述べた実施例における各部分と対応する部分に
は同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。本実施
例においては、基準電圧回路２２は３つの抵抗Ｒ３、Ｒ
４、Ｒ５を有し、抵抗Ｒ３、Ｒ４間で5.5 ボルトの基準
電圧が設定され、抵抗Ｒ４、Ｒ５間で4.5 ボルトの基準
電圧が設定される。そして、第２のＡ／Ｄ変換器２１ｂ
の正負の基準電圧入力端子にそれぞれ5.5 ボルト及び4.
5 ボルトの基準電圧が入力される。さらに、本実施例に
おいては、電圧検出器２３ｂは、接地用端子が直接接地
されており、したがって、２つの電圧検出器２３ａ、２
３ｂはいずれも同じ出力を生成する。その他の点につい
ての構成及び動作は、先の実施例におけると同様であ
る。図３は、単一のＡ／Ｄ変換器２１を備える本発明の
さらに他の実施例を示すものである。Ａ／Ｄ変換器２１
にアナログ電圧信号を供給するために、電圧検出器２３
が設けられる。電圧検出器２３は、スイッチング電源装
置１の出力電圧をゼロボルトから１０ボルトの範囲にわ
たって検出する。基準電圧回路２２は、図２の実施例に
おけると同様に、基準電圧5.5 ボルトと4.5 ボルトを設
定するための３つの抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を備える。そ
して、本実施例においては、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ５に並列
に、それぞれスイッチ２５ａ、２５ｂが接続される。抵
抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続部、及び抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の
接続部がそれぞれＡ／Ｄ変換器２１の正負の基準電圧入
力端子に接続される。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. Parts corresponding to the respective parts in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the reference voltage circuit 22 includes three resistors R3 and R3.
A reference voltage of 5.5 volts is set between the resistors R3 and R4, and a reference voltage of 4.5 volts is set between the resistors R4 and R5. Then, the second A / D converter 21b
5.5 volts and 4.
A 5 volt reference voltage is input. Further, in the present embodiment, the voltage detector 23b has the ground terminal directly grounded, and therefore, the two voltage detectors 23a,
3b produce the same output. The configuration and operation in other respects are the same as in the previous embodiment. FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention including a single A / D converter 21. A / D converter 21
To provide an analog voltage signal to the
Is provided. The voltage detector 23 detects the output voltage of the switching power supply 1 over a range from zero volts to 10 volts. The reference voltage circuit 22 comprises three resistors R3, R4, R5 for setting the reference voltages 5.5 volts and 4.5 volts, as in the embodiment of FIG. In this embodiment, switches 25a and 25b are connected in parallel with the resistors R3 and R5, respectively. The connection between the resistors R3 and R4 and the connection between the resistors R4 and R5 are connected to the positive and negative reference voltage input terminals of the A / D converter 21, respectively.
【００１４】この実施例では、スイッチ２５ａ、２５ｂ
が閉じた状態で、Ａ／Ｄ変換器２１の正及び負の基準電
圧入力端子にそれぞれ１０ボルト及び接地電圧が印加さ
れ、スイッチ２５ａ、２５ｂが開いた状態で、Ａ／Ｄ変
換器２１の正及び負の基準電圧入力端子にそれぞれ5.5
ボルト及び4.5 ボルトの電圧が印加される。図４は、本
発明のさらに他の実施例を示すもので、Ａ／Ｄ変換器２
１の正側基準電圧入力端子に１０ボルトの電圧が印加さ
れ、負側基準電圧入力端子が接地される。Ａ／Ｄ変換器
２１の信号入力端子には、電圧検出器２３の出力が接続
される。本実施例においては、スイッチング電源装置１
の出力電圧は、マルチプレクサー２６を介して電圧検出
器２３の入力に導かれる。スイッチング電源装置１の出
力電圧は、一方ではマルチプレクサー２６のＡチャンネ
ルの入力端子に直接導かれ、他方では、該出力電圧から
4.5 ボルトを引いて１０倍する機能を持つ差動増幅器２
７を介して、マルチプレクサー２６のＢチャンネルの入
力端子に導かれる。In this embodiment, the switches 25a, 25b
Is closed, 10 volts and a ground voltage are applied to the positive and negative reference voltage input terminals of the A / D converter 21, respectively. With the switches 25a and 25b open, the positive 5.5 and negative reference voltage input terminals respectively.
Volts and 4.5 volts are applied. FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, in which the A / D converter 2
A voltage of 10 volts is applied to one positive reference voltage input terminal, and the negative reference voltage input terminal is grounded. The output of the voltage detector 23 is connected to the signal input terminal of the A / D converter 21. In this embodiment, the switching power supply 1
Is output to the input of the voltage detector 23 via the multiplexer 26. The output voltage of the switching power supply 1 is, on the one hand, guided directly to the input terminal of the A-channel of the multiplexer 26, on the other hand, from the output voltage
4.5 Differential amplifier 2 with 10 volt function
7, the signal is guided to the input terminal of the B channel of the multiplexer 26.
【００１５】図５は、差動増幅器２７の一例を示す回路
図である。入力電圧は、抵抗Ｒ１０を介して増幅器２８
の非反転入力端子に入力される。抵抗Ｒ１０と増幅器２
８の非反転入力端子の間の接続部は、抵抗Ｒ１１を介し
て接地される。また、増幅器２８の出力は、抵抗Ｒ９を
介して該増幅器２８の反転入力端子にフィードバックさ
れ、該反転入力端子は4.5 ボルトの電圧源２９に接続さ
れている。この構成において、抵抗Ｒ９及び抵抗Ｒ１１
の抵抗値を共に１００ｋΩとし、抵抗Ｒ１０及び抵抗Ｒ
１２の抵抗値を共に１０ｋΩとすると、差動増幅器２７
の出力は、入力電圧から4.5 ボルトを引き、その値を１
０倍したものとなる。この実施例の構成においては、マ
ルチプレクサー２６のＢチャンネルを通して電圧信号が
Ａ／Ｄ変換器２１に入力される場合には、Ａチャンネル
を通して電圧信号が入力される場合に比べて、該Ａ／Ｄ
変換器２１は１０倍の分解能を備えるものとなる。した
がって、起動後にスイッチング電源装置１の信号電圧が
定格電圧に達したとき、マルチプレクサー２６のＢチャ
ンネルを通して検出電圧信号をＡ／Ｄ変換器２１に送る
ように、電圧検出器２３を制御する。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the differential amplifier 27. The input voltage is applied to the amplifier 28 via a resistor R10.
Is input to the non-inverting input terminal. Resistor R10 and amplifier 2
The connection between the eight non-inverting input terminals is grounded via a resistor R11. The output of the amplifier 28 is fed back to an inverting input terminal of the amplifier 28 via a resistor R9, and the inverting input terminal is connected to a voltage source 29 of 4.5 volts. In this configuration, the resistors R9 and R11
Are 100 kΩ, the resistance R10 and the resistance R
12 is 10 kΩ, the differential amplifier 27
Output subtracts 4.5 volts from the input voltage and subtracts 1
It will be multiplied by 0. In the configuration of this embodiment, when a voltage signal is input to the A / D converter 21 through the B channel of the multiplexer 26, the voltage signal is input to the A / D converter 21 as compared to when the voltage signal is input through the A channel.
The converter 21 has 10 times resolution. Therefore, when the signal voltage of the switching power supply 1 reaches the rated voltage after startup, the voltage detector 23 is controlled so that the detection voltage signal is sent to the A / D converter 21 through the B channel of the multiplexer 26.
【００１６】図１の実施例の場合と同様に、図２から図
４までに示す実施例の構成も、出力回路の出力電流を検
出して制御を行う方式に適用できる。図６は本発明のさ
らに別の実施例を示すものである。この実施例は、図３
に示す実施例において、基準電圧回路２２の構成を変更
し、かつ、出力回路１４の出力電流を検出して制御を行
うようにしたものである。この実施例では、スイッチン
グ電源装置１の出力回路の出力電流が０アンペアから１
０アンペアの範囲にわたり、対応する０ボルトから１０
ボルトの範囲の電圧信号の形態で検出され、検出器２３
に入力される。また、基準電圧回路２２は直列に接続さ
れた抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４を備え、抵抗Ｒ３が１０ボルト
電源に接続され、抵抗Ｒ４がスイッチ３０を介して接地
されている。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続部がＡ／Ｄ変換
器２１の正側基準電圧入力端子に接続され、Ａ／Ｄ変換
器２１の負側基準電圧入力端子は接地されている。As in the case of the embodiment of FIG. 1, the configurations of the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 can be applied to a system in which the output current of the output circuit is detected and controlled. FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is shown in FIG.
In the embodiment shown in (1), the configuration of the reference voltage circuit 22 is changed, and the control is performed by detecting the output current of the output circuit 14. In this embodiment, the output current of the output circuit of the switching power supply 1 is changed from 0 ampere to 1 ampere.
The corresponding 0 volts to 10 over the range of 0 amps
Detected in the form of a voltage signal in the range of volts,
Is input to The reference voltage circuit 22 includes a resistor R3 and a resistor R4 connected in series. The resistor R3 is connected to a 10 volt power supply, and the resistor R4 is grounded via the switch 30. The connection between the resistors R3 and R4 is connected to the positive reference voltage input terminal of the A / D converter 21, and the negative reference voltage input terminal of the A / D converter 21 is grounded.
【００１７】この実施例では、スイッチ３０が開いた状
態では、Ａ／Ｄ変換器２１の正側基準電圧入力端子に１
０ボルトの基準電圧が入力され、スイッチ３０が閉じた
状態で、Ａ／Ｄ変換器２１の正側基準電圧入力端子に１
ボルトの基準電圧が入力される。起動時にはスイッチ３
０が開かれ、Ａ／Ｄ変換器２１は、０ボルトから１０ボ
ルトの電圧検出範囲で作動する。出力回路の出力電流が
定格電流値の１０％以下の軽負荷電流範囲にあるとき、
スイッチ３０が閉じられ、Ａ／Ｄ変換器２１は０ボルト
から１ボルトの電圧検出範囲で作動する。出力回路の出
力電流が軽負荷電流範囲から外れたとき、スイッチ３０
が開かれる。In this embodiment, when the switch 30 is open, the A / D converter 21 is connected to the positive-side reference voltage input terminal by one.
When the reference voltage of 0 volt is input and the switch 30 is closed, 1 is input to the positive side reference voltage input terminal of the A / D converter 21.
A volt reference voltage is input. Switch 3 at startup
When 0 is opened, the A / D converter 21 operates in a voltage detection range of 0 to 10 volts. When the output current of the output circuit is within the light load current range of 10% or less of the rated current value,
The switch 30 is closed, and the A / D converter 21 operates in a voltage detection range of 0 to 1 volt. When the output current of the output circuit is out of the light load current range, the switch 30
Is opened.
【００１８】[0018]
【効果】以上述べた通り、本発明においては、スイッチ
ング電源装置の出力電圧が定格値の近傍又は出力電流が
軽負荷範囲にあるときは、Ａ／Ｄ変換器の分解能を高め
て精度の高い出力電圧又は出力電流の検出を行うことが
でき、しかもそのためにＡ／Ｄ変換器のビット数を増加
させる必要がない。その結果、検出回路を大型にするこ
となく、廉価に精度の高い出力制御を行うことができ
る。As described above, according to the present invention, when the output voltage of the switching power supply is near the rated value or the output current is in the light load range, the resolution of the A / D converter is increased to provide a highly accurate output. Voltage or output current can be detected, and there is no need to increase the number of bits of the A / D converter. As a result, highly accurate output control can be performed at low cost without increasing the size of the detection circuit.
【図１】 本発明の第一の実施例を示すスイッチング電
源装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第二の実施例を示す同様な回路図で
ある。FIG. 2 is a similar circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第三の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第四の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図５】 図４の実施例の回路に使用される差動増幅器
の一例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a differential amplifier used in the circuit of the embodiment in FIG.
【図６】 本発明のさらに他の実施例を示すスイッチ電
源装置の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a switch power supply device showing still another embodiment of the present invention.
１・・・スイッチング電源装置、２・・・電源部、５・
・・スイッチ回路、１４・・・出力部、２０・・・ディ
ジタル制御部、２１・・・Ａ／Ｄ変換部、２１ａ、２１
ｂ・・・Ａ／Ｄ変換器、２３ａ、２３ｂ・・・電圧検出
器、２４・・・ディジタルコントローラー、1 switching power supply device 2 power supply unit 5
..Switch circuits, 14 output units, 20 digital control units, 21 A / D conversion units, 21a, 21
b: A / D converter, 23a, 23b: Voltage detector, 24: Digital controller,
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成９年１１月２０日[Submission date] November 20, 1997
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項１[Correction target item name] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項３[Correction target item name] Claim 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項４[Correction target item name] Claim 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項５[Correction target item name] Claim 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【手続補正５】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Correction target item name] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】スイッチング電源装置
は、起動後に定常作動状態になると、定格電圧値が維持
されるようにスイッチング制御される。したがって、こ
の定常作動状態では、出力電圧の検出は定格電圧近傍の
比較的狭い範囲で行えば足りる。また、スイッチング電
源装置の出力電流に応じてスイッチング動作を制御する
方式にあっては、スイッチング電源装置がフォワードコ
ンバーターのようなチョークインプット型の出力整流回
路を備える形式であれば、軽負荷時に出力電流が小さく
なると、出力チョークに流れる電流に不連続期間を生じ
ることから、電流連続状態での制御アルゴリズムでは軽
負荷時に出力電圧の変動が大きくなり、満足な特性が得
られなくなる。そこで、軽負荷時のために別の制御アル
ゴリズムを用いることがあり、その際には、電流検出に
おける分解能を高めることが必要になる。When the switching power supply enters a steady operation state after startup, switching control is performed so that the rated voltage value is maintained. Therefore, in this steady operation state, it is sufficient to detect the output voltage in a relatively narrow range near the rated voltage. Also, in the method of controlling the switching operation according to the output current of the switching power supply, if the switching power supply has a choke input type output rectifier circuit such as a forward converter, the output current at a light load is provided. Becomes smaller, a discontinuous period occurs in the current flowing through the output choke. Therefore, in the control algorithm in a continuous current state, the output voltage fluctuates greatly at a light load, and satisfactory characteristics cannot be obtained. Therefore, another control algorithm may be used for light load, and in that case, it is necessary to increase the resolution in current detection.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長 寿典 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page (72) Inventor Toshinori Cho 1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation
Claims (6)
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電圧をア
ナログ信号として検出して該アナログ信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から
のディジタル信号を受けて該ディジタル信号を処理し前
記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電圧に応じ
て制御するための制御パルスを生成するするディジタル
信号処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部は、入力される基準電圧の範囲が異な
る複数のＡ／Ｄ変換器を備え、検出に使用するＡ／Ｄ変
換器を選択できるようになったことを特徴とするスイッ
チング電源装置。1. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into a direct current and outputting the direct current, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output voltage of the output circuit as an analog signal and converts the analog signal into a digital signal; A digital signal processing unit that receives the digital signal, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit according to the output voltage of the output circuit; Is provided with a plurality of A / D converters having different ranges of input reference voltages so that an A / D converter used for detection can be selected. Switching power supply apparatus characterized by became.
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電圧をア
ナログ信号として検出して該アナログ信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から
のディジタル信号を受けて該ディジタル信号を処理し前
記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電圧に応じ
て制御するための制御パルスを生成するディジタル信号
処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部は少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器から
なり、前記Ａ／Ｄ変換器は、入力される基準電圧範囲を
変更可能に構成されたことを特徴とするスイッチング電
源装置。2. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into DC and outputting the direct current, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output voltage of the output circuit as an analog signal and converts the analog signal into a digital signal; A digital signal processing unit that receives the digital signal, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit in accordance with the output voltage of the output circuit; At least one A / D converter, wherein the A / D converter is configured to change an input reference voltage range. Switching power supply device according to claim.
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電圧をア
ナログ信号として検出して該アナログ信号をディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から
のディジタル信号を受けて該ディジタル信号を処理し前
記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電圧に応じ
て制御するための制御パルスを生成するするディジタル
信号処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部の前記Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号
の電圧範囲を選択して入力できるように構成されたこと
を特徴とするスイッチング電源装置。3. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into DC and outputting the direct current, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output voltage of the output circuit as an analog signal and converts the analog signal into a digital signal; A digital signal processing unit that receives the digital signal, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit according to the output voltage of the output circuit; Wherein the A / D converter is configured to select and input a voltage range of an analog signal. Grayed power supply.
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電流をア
ナログ電圧信号として検出して該アナログ電圧信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変
換部からのディジタル信号を受けて該ディジタル信号を
処理し前記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電
流に応じて制御するための制御パルスを生成するするデ
ィジタル信号処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部は、入力される基準電圧範囲が異なる
複数のＡ／Ｄ変換器を備え、検出に使用するＡ／Ｄ変換
器を選択できるようになったことを特徴とするスイッチ
ング電源装置。4. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into a direct current and outputting the direct current, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output current of the output circuit as an analog voltage signal and converts the analog voltage signal into a digital signal; and the A / D conversion unit A digital signal processing unit that receives the digital signal from the digital signal processor, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit in accordance with the output current of the output circuit. The conversion unit includes a plurality of A / D converters having different input reference voltage ranges, and can select an A / D converter used for detection. Switching power supply apparatus characterized by now.
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電流をア
ナログ電圧信号として検出して該アナログ電圧信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変
換部からのディジタル信号を受けて該ディジタル信号を
処理し前記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電
流に応じて制御するための制御パルスを生成するするデ
ィジタル信号処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部は少なくとも１つのＡ／Ｄ変換器から
なり、前記Ａ／Ｄ変換器は、入力される基準電圧範囲を
変更可能に構成されたことを特徴とするスイッチング電
源装置。5. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into DC and outputting the direct current, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output current of the output circuit as an analog voltage signal and converts the analog voltage signal into a digital signal; and the A / D conversion unit A digital signal processing unit that receives the digital signal from the digital signal processor, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit in accordance with the output current of the output circuit. The conversion unit includes at least one A / D converter, and the A / D converter is configured to be capable of changing an input reference voltage range. Switching power supply device is characterized in that the.
ッチ回路と、前記スイッチ回路の出力を直流に変換して
出力する出力回路と、前記スイッチ回路のスイッチング
動作を制御するためのディジタル制御回路とを含むスイ
ッチング電源装置であって、 前記ディジタル制御部は、前記出力回路の出力電流をア
ナログ電圧信号として検出して該アナログ電圧信号をデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変
換部からのディジタル信号を受けて該ディジタル信号を
処理し前記スイッチ回路の動作を前記出力回路の出力電
流に応じて制御するための制御パルスを生成するするデ
ィジタル信号処理部とを備え、 前記Ａ／Ｄ変換部の前記Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号
の電圧範囲を選択して入力できるように構成されたこと
を特徴とするスイッチング電源装置。6. A switch circuit for switching input power, an output circuit for converting an output of the switch circuit into DC and outputting the DC, and a digital control circuit for controlling a switching operation of the switch circuit. A switching power supply device, wherein the digital control unit detects an output current of the output circuit as an analog voltage signal and converts the analog voltage signal into a digital signal; and the A / D conversion unit A digital signal processing unit that receives the digital signal from the digital signal processor, processes the digital signal, and generates a control pulse for controlling the operation of the switch circuit in accordance with the output current of the output circuit. The A / D converter of the conversion unit is configured to select and input a voltage range of an analog signal. Switching power supply.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27854897A JPH11122919A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Switching power unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27854897A JPH11122919A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Switching power unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122919A true JPH11122919A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17598801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27854897A Withdrawn JPH11122919A (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Switching power unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11122919A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006074857A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Fuji Xerox Co Ltd | Switching power unit, image forming apparatus, and power supply control method |
| JP2008187879A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Brother Ind Ltd | Power supply system and image forming apparatus |
| JP2009291047A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Brother Ind Ltd | Power supply, and image forming apparatus with the same |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP27854897A patent/JPH11122919A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006074857A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Fuji Xerox Co Ltd | Switching power unit, image forming apparatus, and power supply control method |
| JP2008187879A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Brother Ind Ltd | Power supply system and image forming apparatus |
| JP2009291047A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Brother Ind Ltd | Power supply, and image forming apparatus with the same |
| US8004261B2 (en) | 2008-05-30 | 2011-08-23 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Power supply unit and image forming apparatus including the same |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |