JP2008054475A - Astable-insulating dc-dc converter and power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、非安定絶縁型DC−DCコンバータに関し、特に過電流やサージ電圧に対する保護動作での機能を改善した非安定絶縁型DC−DCコンバータおよびそれを備えた電源装置に関するものである。 The present invention relates to a non-stable insulated DC-DC converter, and more particularly to a non-stable insulated DC-DC converter with improved functions in protection operation against overcurrent and surge voltage, and a power supply device including the same.
従来、DC(直流)電源の電圧を変換するDC−DCコンバータにおいては、例えば特許文献1に示されているように、過電流に対する保護動作や入力サージ電圧に対する保護動作を行う保護回路が備えられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a DC-DC converter that converts a voltage of a DC (direct current) power supply is provided with a protection circuit that performs a protection operation against an overcurrent or a protection operation against an input surge voltage as disclosed in Patent Document 1, for example. ing.
ここで、特許文献1に示されているDC−DCコンバータの回路を図1に示す。このDC−DCコンバータは、トランス52、ラッチ停止部100、PWM変調部90、電源選択部91、第1の整流部93、第1の平滑部94、第2の整流部95、および第2の平滑部96から構成されている。ラッチ停止部100は、トランジスタ75、FET76、抵抗77,78,79、およびコンデンサ80から構成されている。
Here, the circuit of the DC-DC converter shown in Patent Document 1 is shown in FIG. The DC-DC converter includes a
また、電源選択部91はFET55、ツェナーダイオード58、および抵抗56,57で構成されている。
The power
図1に示したDC−DCコンバータの動作は次のとおりである。
まず起動時は、第2の平滑部96から副電源電圧が供給されず、またFET55のゲート電位はツェナーダイオード58により所定のツェナー電圧に固定されているので、FET55がオンして、抵抗56を介してDC電源51の電源電圧がPWM制御IC54の電源端子VCCに供給される。PWM制御IC54は信号出力端子(OUT)からPWM制御された信号を出力し、この信号によって、トランス52の1次巻線52aに流れる電流を断続する主スイッチ53が断続される。
The operation of the DC-DC converter shown in FIG. 1 is as follows.
First, at the time of start-up, the sub power supply voltage is not supplied from the
この時、抵抗79を介してトランジスタ75がオン状態となり、コレクタ電流が流れるが、抵抗77とコンデンサ80とで決定される時定数によりFET76のゲート電位が、FET76がオンするまでには上昇しないので、FET80はオフ状態を維持する。
At this time, the
一方、1次巻線52aを流れる電流によって2次巻線52bに生じる起電圧が第1整流部93で整流され、第1平滑部94で平滑化され、負荷63に供給される。
On the other hand, the electromotive voltage generated in the
さらに、3次巻線52cに誘起される電圧が第2整流部95で整流され、第2平滑部96で平滑化され、端子Qを介してFET55のソースに供給されるとともにPWM制御IC54の電源電圧として供給される。
Further, the voltage induced in the
これにより、FET55のソースに対するゲート電位が低くなってFET55がオフ状態となり、PWM制御IC54は第2平滑部96の出力電圧により動作することになる。
As a result, the gate potential with respect to the source of the
このようにして起動が完了し、定常状態になると、抵抗56,79を介して流れる電流がなくなり、トランジスタ75がオフ状態となる。そのためFET76も遮断状態を保つ。
When the start-up is completed in this way and a steady state is reached, no current flows through the
このような定常時に負荷63の短絡など、2次側回路の出力電圧が所定電圧より低下した場合、それに比例して第2平滑部96の出力電圧が低下する。これによりFET55のソース−ゲート間電位差が大きくなるとFET55がオン状態となり、抵抗56,79を介して電流が流れることになる。その結果、トランジスタ75がオン状態となり、抵抗77とコンデンサ80とで決定される時定数を超えて上記出力電圧の低下状態が持続すると、FET76がオンして、PWM制御IC54の動作制御入力端子(OFF)がほぼ接地電位となって、PWM制御IC54が動作を停止し、主スイッチ53をオフ状態に保つ。これにより、負荷63への電源供給も絶たれ、第2平滑部96の出力電圧も低下したままになるので、トランジスタ75のオン状態が維持され、回路がラッチ停止する。
ところで、非安定絶縁型DC−DCコンバータにおいて、トランスのコイルに生じる電圧で同期整流素子を駆動する場合、1次側の電力スイッチがそれぞれ略50%のオンデューティ比で相補的にオン・オフする定常動作では、同期整流素子が整流期間のほぼ全域でオンする。しかし、過電流保護、入力サージ電圧保護、もしくは過熱保護の作動によるオンデューティ比低減状態では整流期間の1部でしかオンせず、その他の部分では同期整流素子の寄生ダイオードに通電する。このような動作モードでは同期整流素子の導通損失が大きいので、連続して通電すると、同期整流素子が過熱して破壊するおそれがある。過電流によるオンデューティ比低減の場合、過電流状態の継続は、他のコンバータの部品や負荷にとっても負担が大きいので、過電流保護によるオンデューティ比低減状態が一定期間以上継続する場合は、スイッチング動作をラッチ停止するか、ヒカップモード(一旦停止し、一定時間後に再起動する動作モード)保護動作に移行して、同期整流素子等のコンバータ部品と負荷を保護する必要が生じる。 By the way, in a non-stable insulated DC-DC converter, when driving a synchronous rectifier element with a voltage generated in a coil of a transformer, primary power switches are complementarily turned on and off at an on-duty ratio of approximately 50%. In steady operation, the synchronous rectification element is turned on almost throughout the rectification period. However, when the on-duty ratio is reduced due to overcurrent protection, input surge voltage protection, or overheat protection, it is turned on only in one part of the rectification period, and in other parts, the parasitic diode of the synchronous rectifier element is energized. In such an operation mode, since the conduction loss of the synchronous rectifier element is large, there is a possibility that the synchronous rectifier element will be overheated and destroyed when energized continuously. In the case of on-duty ratio reduction due to overcurrent, continuation of the overcurrent state is a heavy burden on other converter components and loads, so if the on-duty ratio reduction state by overcurrent protection continues for a certain period or longer, switching There is a need to protect the converter components such as the synchronous rectifier element and the load by latching the operation or shifting to a hiccup mode (operation mode in which the operation is temporarily stopped and restarted after a predetermined time).
ところが、非安定絶縁型DC−DCコンバータでは、特許文献1に示されているような過電流保護動作時の出力電圧の低下を検出してラッチ停止する、といった動作は不可能である。すなわち非安定絶縁型DC−DCコンバータでは、入力電圧の変化に応じて出力電圧が変化するため、トランスコイルの整流平滑電圧も入力電圧の変化に応じて変化する。従って、トランスコイルの整流平滑電圧を基準電圧と比較してもオンデューティ比の低減状態を検知することはできない。 However, in the non-stable insulated DC-DC converter, the operation of detecting a drop in the output voltage during the overcurrent protection operation and stopping the latch as disclosed in Patent Document 1 is impossible. That is, in the non-stable insulation type DC-DC converter, the output voltage changes according to the change of the input voltage, so the rectified smoothing voltage of the transformer coil also changes according to the change of the input voltage. Therefore, even if the rectified and smoothed voltage of the transformer coil is compared with the reference voltage, the reduced state of the on-duty ratio cannot be detected.
そこで本発明の目的は、非安定絶縁型DC−DCコンバータでありながら、過電流等に対する保護動作状態を検出して、同期整流素子等のコンバータ部品と負荷を確実に保護するようにした非安定絶縁型DC−DCコンバータおよびそれを備えた電源装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a stable operation that detects a protective operation state against an overcurrent or the like and reliably protects a converter component such as a synchronous rectifier and a load while being an unstable stable DC-DC converter. An object of the present invention is to provide an insulated DC-DC converter and a power supply device including the same.
この発明の非安定絶縁型DC−DCコンバータは、トランスの1次側に第1・第2の少なくとも2つの電力スイッチを備え、入力電圧および出力電流が定常範囲のもとで第1・第2の電力スイッチのオンデューティ比がそれぞれほぼ50%で相補的にオン・オフされて、入力電圧にほぼ比例した電圧を出力するように構成し、
変換電力の異常上昇または回路の異常動作を検出して前記第1・第2の電力スイッチのオンデューティ比を低下させる保護回路と、
第1または第2の電力スイッチの駆動信号を積分する積分回路と、
この積分回路の出力電圧が所定のしきい値を下回ったとき、第1・第2の電力スイッチのスイッチング動作を継続的に停止(ラッチ停止)させる継続停止回路と、
を備えたことを特徴としている。
The non-stable insulated DC-DC converter of the present invention comprises at least two first and second power switches on the primary side of the transformer, and the first and second input voltages and output currents are within a steady range. The on-duty ratio of each of the power switches is complementarily turned on and off at approximately 50%, and a voltage substantially proportional to the input voltage is output.
A protection circuit for detecting an abnormal increase in conversion power or an abnormal operation of the circuit to reduce the on-duty ratio of the first and second power switches;
An integrating circuit for integrating the drive signal of the first or second power switch;
A continuous stop circuit that continuously stops (latches stop) the switching operation of the first and second power switches when the output voltage of the integrating circuit falls below a predetermined threshold;
It is characterized by having.
また、前記継続的停止回路に代えて前記第1・第2の電力スイッチのスイッチング動作を一時停止させるモード(ヒカップモード)へ以降させる一時停止回路を設ける。 Moreover, it replaces with the said continuous stop circuit, and the temporary stop circuit which makes the mode (hiccup mode) after which switching operation | movement of the said 1st, 2nd power switch stops temporarily is provided.
また、この発明の非安定絶縁型DC−DCコンバータは、前記トランスの2次側に、前記トランスのコイルに生じる電圧で駆動される同期整流素子を含む同期整流回路を備える。 In addition, the non-stable insulated DC-DC converter of the present invention includes a synchronous rectifier circuit including a synchronous rectifier element driven by a voltage generated in the coil of the transformer on the secondary side of the transformer.
この発明の電源装置は、上記非安定絶縁型DC−DCコンバータと、その非安定絶縁型DC−DCコンバータの出力電圧である中間バス電圧を入力し、出力電圧を検出する帰還制御によって出力電圧を安定化する安定非絶縁型DC−DCコンバータと、を備えたことを特徴としている。 The power supply apparatus according to the present invention receives the output voltage by feedback control for detecting the output voltage by inputting the non-stable isolated DC-DC converter and an intermediate bus voltage that is an output voltage of the non-stable isolated DC-DC converter. And a stable non-insulated DC-DC converter that is stabilized.
また、この発明の電源装置は、出力電圧を検出する帰還制御によって出力電圧を安定化する安定非絶縁型DC−DCコンバータと、この安定非絶縁型DC−DCコンバータの出力電圧である中間バス電圧を入力電源とする上記非安定絶縁型DC−DCコンバータと、を備えたことを特徴としている。 The power supply device of the present invention includes a stable non-insulated DC-DC converter that stabilizes an output voltage by feedback control that detects the output voltage, and an intermediate bus voltage that is an output voltage of the stable non-insulated DC-DC converter. And the above-described unstable insulation type DC-DC converter.
この発明によれば、非安定絶縁型DC−DCコンバータでありながら、過電流等に対する保護動作状態が検出でき、その保護動作時に所謂ラッチ停止モードまたはヒカップモードに移行することにより、同期整流素子等のコンバータ部品と負荷を確実に保護することができる。 According to the present invention, although it is a non-stable insulated DC-DC converter, a protection operation state against an overcurrent or the like can be detected, and at the time of the protection operation, a so-called latch stop mode or a hiccup mode is entered. Thus, it is possible to reliably protect the converter parts and the load.
また、この発明に係る非安定絶縁型DC−DCコンバータと安定非絶縁型DC−DCコンバータとをカスケード接続して電源装置を構成することによって、非安定絶縁型DC−DCコンバータと安定非絶縁型DC−DCコンバータのそれぞれの特長を活かし、且つ全体に高効率化が図れる。例えば、1段目のDC−DCコンバータで中間バス電圧を出力し、複数の2段目のDC−DCコンバータが中間バス電圧をそれぞれ入力して動作することにより、複数の負荷を駆動する電源装置の信頼性を高めることができる。 Further, by forming a power supply device by cascading the unstable stable DC-DC converter and the stable unstable DC-DC converter according to the present invention, the unstable stable DC-DC converter and the stable unstable insulation type are configured. Utilizing the features of each DC-DC converter, the overall efficiency can be improved. For example, a power supply device that drives a plurality of loads by outputting an intermediate bus voltage from a first-stage DC-DC converter and operating a plurality of second-stage DC-DC converters by inputting the intermediate bus voltage. Can improve the reliability.
《第1の実施形態》
この発明の第1の実施形態に係る非安定絶縁型DC−DCコンバータおよびそれを備えた電源装置について図2〜図4を参照して説明する。
<< First Embodiment >>
A non-stable insulated DC-DC converter and a power supply device including the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図2はこの発明に係る2つのタイプの電源装置の構成を示す図である。図2(A)の例では、1段目の非安定絶縁型DC−DCコンバータ202が直流入力電源201を入力し、所定の変圧比で変圧した電圧を中間バス205の電圧として出力する。2段目の安定非絶縁型DC−DCコンバータ203は、中間バスの電圧を入力し、負荷装置204に対して安定した直流電源電圧を供給する。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of two types of power supply devices according to the present invention. In the example of FIG. 2A, the first-stage non-stable insulated DC-
図2(B)の例では、1段目の安定非絶縁型DC−DCコンバータ203が直流入力電源201を入力して所定の安定化した直流電圧を中間バス205へ出力する。2段目の非安定絶縁型DC−DCコンバータ202は、この中間バスの電圧を所定の変圧比で変圧して負荷装置204へ供給する。
In the example of FIG. 2B, the first-stage stable non-insulated DC-
特に図2(A)に示したタイプでは、1段目の非安定絶縁型DC−DCコンバータ202は例えば電柱などに装架される通信機器用の電源回路であり、この非安定絶縁型DC−DCコンバータ202と2段目の安定非絶縁型DC−DCコンバータ203との間の中間バスは比較的距離が長く、線路での電圧降下があるので、非安定絶縁型DC−DCコンバータ202は単に電圧変換(電圧降下)用のコンバータとして用いられる。そして、安定非絶縁型DC−DCコンバータ203は負荷装置204内または負荷装置に近い側に設けられて、負荷装置に対して安定した電源電圧を供給する。
In particular, in the type shown in FIG. 2A, the first-stage non-stable insulation type DC-
図3は、図2に示した非安定絶縁型DC−DCコンバータ202の具体的な構成を示す回路図である。この非安定絶縁型DC−DCコンバータ202は、トランス6、第1・第2の電力スイッチ3,4、制御ICと、積分回路37、ラッチ停止回路38、補助整流平滑回路39、同期整流回路40、および出力フィルタ41を含んでいる。図2(A)に示した構成では、図3における負荷13は、安定非絶縁型DC−DCコンバータ203および負荷装置204に相当する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of the non-stable insulated DC-
直流入力電源1の両端(+端子と−端子との間)には、第1・第2の電力スイッチ3,4(以下電力スイッチ3を「ハイサイドスイッチ」、電力スイッチ4を「ローサイドスイッチ」という。)および電流検出用の抵抗35の直列回路を接続している。また同じく直流入力電源1の両端にコンデンサ7,8を接続している。そして、トランス6の1次コイル6−1の一端をハイサイドスインチ3とローサイドスイッチ4の接続点に接続し、他方をコンデンサ7,8の接続点に接続している。これによりハーフブリッジ回路を構成している。制御IC5はハイサイドスイッチ駆動端子5−4およびローサイドスイッチ駆動端子5−5からの出力信号によってハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4をほぼ50%デュテイで相補的にオン・オフする。
At both ends of the DC input power supply 1 (between the + terminal and the − terminal), first and
補助整流平滑回路39はトランス6の4次コイル6−4に接続されたダイオード16およびコンデンサ15で構成していて、シリーズレギュレータ14は補助整流平滑回路39の出力電圧を安定化して制御IC5の電源端子5−1に制御電圧を供給する。
The auxiliary rectifying / smoothing
上記ハーフブリッジ回路および同期整流回路40の動作は次のとおりである。
ハイサイドスイッチ3がオンすると、直流入力電源1の+端子→ハイサイドスイッチ3→トランス1次コイル6−1→コンデンサ8→直流入力電源1の−端子の経路で電流が流れる。これによりトランス3次コイル6−3に誘起電圧が生じ、コンバータの−出力→同期整流素子9→トランス3次コイル6−3→チョークコイル11→コンバータの+出力の経路で電流が流れる。
The operation of the half bridge circuit and the
When the
ローサイドスイッチ4がオンすると、直流入力電源1の+端子→コンデンサ7→トランス1次コイル6−1→ローサイドスイッチ4→直流入力電源の−端子の経路で電流が流れる。これによりトランス2次コイル6−2に誘起電圧が生じ、コンバータの−出力→同期整流素子(転流素子)10→トランス2次コイル6−2→チョークコイル11→コンバータの+出力端子の経路で電流が流れる。
When the low-
上記同期整流素子9,10はトランス5次コイル6−5の誘起電圧で駆動される。抵抗33,34はその直流電圧の調整、ダイオード29,30,31,32はトランス5次コイル6−5の誘起電圧をAC0Vを境にして各同期整流素子9,10のゲートに分配するように作用する。チョークコイル11およびコンデンサ12で構成する出力フィルタ41は、ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4がともにオフする期間における出力電圧の落ち込みを抑制するように作用する。なお、ハイサイドスイッチ3とローサイドスイッチ4のオンデューティ比の合計は100%に近いため、チョークコイル11のインダクタンスは小さく設定できる。
The
次に積分回路37とラッチ停止回路38の動作について説明する。
例えば負荷13の短絡などの原因によりコンバータに過電流が流れると、電流検出用の抵抗35の降下電圧が高くなり、その電圧が所定のしきい値を超えると制御IC5はハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4のオンデューティ比を低下させる。すなわち過電流保護状態となる。
Next, operations of the
For example, when an overcurrent flows through the converter due to a short circuit of the
図4の(A)はハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4がほぼ50%のオンデューティ比で動作する定常状態での回路各部の波形図、(b)は上記過電流保護状態での波形図である。定常状態では(a)に示すように、ローサイドスイッチ4およびハイサイドスイッチ3のゲート電圧は所定のデットタイム(ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4の同時オン期間を防止するための期間)を挟んでほぼ50%のオンデューティ比でハイレベルとなって、ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4はほぼ50%のオンデューティ比で相補的にオン・オフする。上述したとおり、同期整流素子9,10はトランス5次コイル6−5の誘起電圧によって駆動されるので、上記ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4のオン・オフに同期してオン・オフする。
4A is a waveform diagram of each part of the circuit in a steady state where the high-
上記過電流保護が働くと、ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4のオンデューティ比が共に低下するので、同期整流素子9にはハイサイドスイッチ3のオン期間、同期整流素子10にはローサイドスイッチ4のオン期間しか、それぞれゲート駆動信号が与えられない。そのため、その他の期間はオフ状態となって、チョークコイル11の電流が同期整流素子9,10の寄生ダイオードを経由して流れる。この寄生ダイオードの順方向電圧降下によって大きな導通損失が発生する。
When the overcurrent protection is activated, both the on-duty ratios of the high-
図3に示した積分回路37は抵抗17とコンデンサ18とで構成していて、ローサイドスイッチ4のゲート電圧(駆動信号)を積分する。このローサイドスイッチ駆動信号の波高値は、制御IC5の動作電圧VCCにほぼ等しく、積分電圧VintはVCCとローサイドスイッチ駆動信号のオンデューティ比Dに比例する。すなわち次の式が成り立つ。
The integrating
Vint=D・VCC
上記VCCはシリーズレギュレータ14によって安定化されているので、結局Vintから上記オンデューティ比Dが検出できる。
Vint = D · VCC
Since the VCC is stabilized by the
トランジスタ22のベースにはVCCを抵抗19,20で分圧した基準電圧が印加され、そのエミッタにはVintが入力される。トランジスタ22のエミッタ電位Vintがベース電位に比べてベース−エミッタ間飽和電圧分より低くなると、トランジスタ22はオンする。すなわち、このトランジスタ22と、抵抗19,20とで比較回路を構成している。
A reference voltage obtained by dividing VCC by
過電流保護の動作などにより、上記オンデューティ比Dが低下してVintが低下してトランジスタ22のベース−エミッタ間電圧がオン電圧に達すると、トランジスタ22がオンして、抵抗21に電流が流れる。これにともないトランジスタ23もオンする。トランジスタ23がオンすると、抵抗24およびコンデンサ26の時定数に従ってコンデンサ26が充電される。このコンデンサ26の充電電圧(FET28のゲート電圧)がしきい値電圧に達すると、FET28がオンする。FET28がオンすると、制御IC5のオン・オフ制御端子5−2の電圧が低下し、制御IC5はスイッチング動作を停止させる。
When the on-duty ratio D decreases and Vint decreases due to an overcurrent protection operation or the like, and the base-emitter voltage of the
上記Nチャンネル型のMOSFET28とPNP型トランジスタ23とはサイリスタを構成しているので、上記停止状態がラッチされることになる。このラッチ停止状態を解除するにはコンデンサ26の両端を短絡して蓄積電荷を放電すればよい。
Since the N-
なお、コンバータの起動時において、制御ICの制御によるソフトスタート動作のために、ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4のオンデューティ比を徐々に増大させて、オンデューティ比をほぼ50%にまで高める動作を行うが、抵抗24およびコンデンサ26の時定数をソフトスタート期間より十分長く設定しておけば、ソフトスタート時にFET28がオンしてラッチ停止状態に至るといった問題は生じない。
At the time of starting the converter, for the soft start operation by the control IC, the on-duty ratio of the high-
以上のようにして、非安定型でありながらトランス1次側の電力スイッチのオンデューティ比が低減される保護動作状態を検出して、オンデューティ比の低減状態が一定時間以上継続されないようにできる。これによってコンバータの部品や負荷の過熱・破壊を確実に防止することができる。 As described above, it is possible to detect a protection operation state in which the on-duty ratio of the power switch on the primary side of the transformer is reduced in spite of being unstable and prevent the reduced state of the on-duty ratio from continuing for a certain period of time. . This reliably prevents overheating and destruction of the converter components and load.
《第2の実施形態》
図5は第2の実施形態に係る非安定絶縁型DC−DCコンバータの構成を示す回路図である。第1の実施形態ではトランスの1次側の電力スイッチのオンデューティ比の一定時間継続する低下を検出した時、制御IC5をラッチ停止するように構成したが、第2の実施形態では、これを一時的に停止してその後再び起動するいわゆるヒカップモードで動作させるように構成する。図5において図3に示した回路と異なるのは、ラッチ停止回路38に代えて一時停止回路43を設けている点である。一時停止回路43は抵抗19,20,21、トランジスタ22、および単安定マルチバイブレータ42で構成している。この一時停止回路43の動作の次のとおりである。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an unstable stable DC-DC converter according to the second embodiment. In the first embodiment, the
ハイサイドスイッチ3およびローサイドスイッチ4のオンデューティ比が制御IC5の保護動作により低下すると、積分回路37のコンデンサ18の充電電圧が低下しトランジスタ22がオンする。トランジスタ22がオンすると、単安定マルチバイブレータ42の制御端子電圧がローレベルになって、その出力電圧を一定時間ローレベルにする。制御IC5は、そのオン・オフ制御端子5−2の電圧がローレベルである間、スイッチング動作を停止する。このスイッチング動作は単安定マルチバイブレータ42が作動する期間だけ休止してその後復帰するので、結果的にヒカップモード保護動作が実現できる。
When the on-duty ratio of the high-
なお、第1・第2の実施形態ではいずれも電力変換回路としてハーフブリッジ回路を構成したが、本発明はこれに限らずプッシュプル、フルブリッジ、2石フォワード回路などの他のトポロジーにも適用可能である。 In both the first and second embodiments, the half-bridge circuit is configured as the power conversion circuit. However, the present invention is not limited to this and is applicable to other topologies such as push-pull, full-bridge, and two-stone forward circuits. Is possible.
また、保護動作としてオンデューティ比を低減するのは過電流保護時だけでなく、例えば非安定絶縁型DC−DCコンバータの入力に過渡的にサージ電圧が加わった場合や、非安定絶縁型DC−DCコンバータの特定部位の温度が基準値を超過した際にオンデューティ比を低減する回路構成にしてもよい。そのためには、サージ電圧の印加を検出する回路または非安定絶縁型DC−DCコンバータの特定部位の温度の過熱状態を検出する回路を設けるとともに、これらの回路からの検出信号を受けて電圧スイッチのオンデューティ比を低下させる機能を制御ICに設ければよい。 In addition, the on-duty ratio is reduced not only during overcurrent protection as a protective operation, but also when, for example, a transient surge voltage is applied to the input of the unstable stable DC-DC converter, or when the unstable stable DC-DC A circuit configuration that reduces the on-duty ratio when the temperature of a specific part of the DC converter exceeds a reference value may be employed. For this purpose, a circuit for detecting the application of a surge voltage or a circuit for detecting an overheated state of a specific part of the unstable-stable DC-DC converter is provided, and the voltage switch of the voltage switch is received in response to a detection signal from these circuits. A function for reducing the on-duty ratio may be provided in the control IC.
1…直流入力電源
3…1次側回路の電力スイッチ(ハイサイドスイッチ)
4…1次側回路の電力スイッチ(ローサイドスイッチ)
5…制御IC
5−1…電源端子
5−2…オン・オフ制御端子
5−3…グランド端子
5−4…ハイサイドスイッチ駆動端子
5−5…ローサイドスイッチ駆動端子
5−6…過電流保護端子
6…トランス
6−1…1次コイル
6−2…2次コイル
6−3…3次コイル
6−4…4次コイル
6−5…5次コイル
9、10…同期整流素子
11…チョークコイル
13…負荷
14…シリーズレギュレータ
37…積分回路
38…ラッチ停止回路
39…補助整流平滑回路
40…同期整流回路
41…出力フィルタ
42…単安定マルチバイブレータ
43…一時停止回路
201…直流入力電源
202,212…非安定絶縁型DC−DCコンバータ
203…安定非絶縁型DC−DCコンバータ
204…負荷装置
205…中間バス
1 ... DC
4 ... Primary side power switch (low side switch)
5 ... Control IC
5-1 ... Power supply terminal 5-2 ... On / off control terminal 5-3 ... Ground terminal 5-4 ... High side switch drive terminal 5-5 ... Low side switch drive terminal 5-6 ...
Claims (5)
変換電力の異常上昇または回路の異常動作を検出して前記第1・第2の電力スイッチのオンデューティ比を低下させる保護回路と、
前記第1または第2の電力スイッチの駆動信号を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧が所定のしきい値を下回る状態が一定時間継続したとき、前記第1・第2の電力スイッチのスイッチング動作を継続的に停止させる継続停止回路と、
を備えた非安定絶縁型DC−DCコンバータ。 At least two first and second power switches are provided on the primary side of the transformer, and the on-duty ratio of the first and second power switches is approximately 50% under a steady range of input voltage and output current. In a non-stable isolated DC-DC converter that is complementarily turned on / off and outputs a voltage approximately proportional to the input voltage,
A protection circuit for detecting an abnormal increase in conversion power or an abnormal operation of the circuit to reduce the on-duty ratio of the first and second power switches;
An integrating circuit for integrating the drive signal of the first or second power switch;
A continuous stop circuit for continuously stopping the switching operation of the first and second power switches when the output voltage of the integrating circuit is below a predetermined threshold for a certain period of time;
A non-stable insulated DC-DC converter.
変換電力の異常上昇または回路の異常動作を検出して前記第1・第2の電力スイッチのオンデューティ比を低下させる保護回路と、
前記第1または第2の電力スイッチの駆動信号を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧が所定のしきい値を下回る状態が一定時間継続したとき、前記第1・第2の電力スイッチのスイッチング動作を一時停止させる一時停止回路と、
を備えた非安定絶縁型DC−DCコンバータ。 At least two first and second power switches are provided on the primary side of the transformer, and the on-duty ratio of the first and second power switches is approximately 50% under a steady range of input voltage and output current. In a non-stable isolated DC-DC converter that is complementarily turned on / off and outputs a voltage approximately proportional to the input voltage,
A protection circuit for detecting an abnormal increase in conversion power or an abnormal operation of the circuit to reduce the on-duty ratio of the first and second power switches;
An integrating circuit for integrating the drive signal of the first or second power switch;
A temporary stop circuit for temporarily stopping the switching operation of the first and second power switches when the state in which the output voltage of the integrating circuit is below a predetermined threshold value continues for a certain period of time;
A non-stable insulated DC-DC converter.
該非安定絶縁型DC−DCコンバータの出力電圧である中間バス電圧を入力し、出力電圧を検出する帰還制御によって出力電圧を安定化する安定非絶縁型DC−DCコンバータと、
を備えてなる電源装置。 The non-stable insulated DC-DC converter according to claim 1, 2, or 3,
A stable non-insulated DC-DC converter that receives an intermediate bus voltage that is an output voltage of the non-stable insulated DC-DC converter and stabilizes the output voltage by feedback control that detects the output voltage;
A power supply device comprising:
該非絶縁型DC−DCコンバータの出力電圧である中間バス電圧を入力電源とする請求項1、2または3に記載の非安定絶縁型DC−DCコンバータと、
を備えてなる電源装置。 A stable non-insulated DC-DC converter that stabilizes the output voltage by feedback control that detects the output voltage;
The non-stable insulated DC-DC converter according to claim 1, 2 or 3, wherein an intermediate bus voltage that is an output voltage of the non-insulated DC-DC converter is used as an input power source.
A power supply device comprising:
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