JP4100940B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次−二次間が絶縁されたトランスを備え、一次回路に主スイッチを設け、スイッチング電源装置等に組み込まれるフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の逆電流を抑制させる回路を備えたフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータとして、特開２０００−１５９５４５公報に開示してあるＤＣ−ＤＣコンバータがある。これを図３に示す。
【０００３】
図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２と、トランス３に設けた補助巻線Ｎ３から出力される電圧を整流平滑し、二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６とを設けてある。
【０００４】
このＤＣ−ＤＣコンバータは誤差アンプ７を設けてあり、この誤差アンプ７の負の入力に検出電圧を入力し、正の入力に基準電圧検出電圧を入力するようにしてある。また、このＤＣ−ＤＣコンバータはコンパレータ１３を設けてあり、このコンパレータ１３の負の入力に三角波を入力し、正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてある。また、コンパレータ１３の出力は主スイッチ４のゲートに接続し、主スイッチ４にパルスを発生するようにしてある。
【０００５】
このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力側から入力側へ向かい逆電流を検知する逆電流検知手段と、逆電流が検知されたときに主スイッチ４のスイッチング動作を入出力変換比の増加方向に制御して逆電流の通電量を抑制する逆電流抑制手段９とを設けてある。
【０００６】
この逆電流抑制手段９はダイオードで構成してあり、アノードを電圧検出部６に接続し、カソードを逆電流検知手段に接続してある。逆電流検知手段は一次側の電流を検知する電流検知部１０と逆電流検知用比較器８を備えてある。電流検知部１０は主電源と主スイッチ４との間に電流検出抵抗を設け、この抵抗と並列に、コンデンサと抵抗との直列回路を接続して構成してある。また、逆電流検知用比較器８はコンパレータと基準電圧源を備え、コンパレータの正の入力に電流検知部１０を接続し、同じく負の入力に基準電圧源を接続し、同じく出力に逆電流抑制手段９であるダイオードのカソードを接続してある。
【０００７】
逆電流通電時における逆電流検知用比較器８の非反転入力端子への入力電圧の低下を利用し、逆電流通電時には逆電流検知用比較器８の出力側の電圧を低下させて、逆電流抑制手段９がオンするように設定されており、逆電流通電時には、逆電流検知用比較器８の動作によって逆電流抑制手段９がオン状態となって、電圧検出部６の接続部から誤差アンプ７に向かう電流の一部が接続部から逆電流抑制手段９側に分留し、出力電圧が増加する。
【０００８】
逆電流が生じているときには、入出力変換比を増加させる構成であるため、逆電流の通電量を抑制することができ、大きな逆電流通電に起因した様々な問題を防止することができる。しかし、このＤＣ−ＤＣコンバータは逆電流を検知するために、一次側の電流を検知する電流検知部１０を必要とするため、回路構成が複雑になるという課題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、より容易な構成で、逆電流を抑制して出力電圧を上昇させる制御を行うことができる新規なＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するためになされた発明は、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで、定電圧制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータでは、電圧誤差アンプの出力レベルが一次側電流のピーク値にするため、通常の制御回路に新たに電流検知手段を設けることなく、制御回路内の誤差アンプレベルを監視することで逆電流を検知することを可能にした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの実施例を説明する。図１は本発明の実施例の回路図であって、１は一次回路、２は二次回路、３はトランス、４は主スイッチ、５は補助回路、６は電圧検出部、７は誤差アンプ、８は逆電流検知用比較器、９は逆電流抑制手段、１１は主電源、１２はコンデンサ、１３はコンパレータ、１４は出力ライン、１５は発振器である。
【００１２】
図１に示す実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、一次側に主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、前記トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２と、トランス３に設けた補助巻線Ｎ３から出力される電圧を整流平滑する補助回路５を介して、前記二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６とを設けてある
【００１３】
このＤＣ−ＤＣコンバータは誤差アンプ７を設けてあり、この誤差アンプ７の負の入力に検出電圧を入力し、同じく正の入力に基準電圧を入力するようにしてある。また、このＤＣ−ＤＣコンバータはコンパレータ１３を設けてあり、このコンパレータ１３の負の入力を主スイッチ４のソースに接続し、同じく正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてある。また、コンパレータ１３の出力は出力ライン１４のリセット入力に接続し、この出力ライン１４のセット入力に発振器１５を接続してある。この出力ライン１４の出力を主スイッチ４のゲートに接続してある。
【００１４】
このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力側から入力側へ向かい逆電流を検知する逆電流検知手段と、逆電流が検知されたときに主スイッチ４のスイッチング動作を入出力変換比の増加方向に制御して逆電流の通電量を抑制する逆電流抑制手段９とを設けてある。
【００１５】
この逆電流抑制手段９はダイオードで構成してあり、アノードを電圧検出部６に接続し、カソードを逆電流検知手段に接続してある。逆電流検知手段はコンパレータと基準電圧源とからなる逆電流検知用比較器８で構成してあり、逆電流検知用比較器８のコンパレータの正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてあり、同じく負の入力に基準電圧源を接続し、同じく出力に逆電流抑制手段９であるダイオードのカソードを接続してある。
【００１６】
以上のように構成してあるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、以下のように作用する。先ず、発振器１５がオンすると、出力ライン１４のセット入力に信号が出力され、これと同時に主スイッチ４がオンする。主スイッチ４がオンすることにより、トランス３を介して二次回路２に電流が流れる。
【００１７】
主スイッチ４がオンし続けると、一次回路１に流れる電流はある一定の傾きで増加する。誤差アンプ７は、負荷電流が増加すると出力電圧を一定に保つ為に誤差アンプ出力レベルも増加する方向に制御される。従って負荷電流が大きいほど誤差アンプ出力レベルは上昇する。
【００１８】
このように、本実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで定電圧の制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータであり、このピーク電流モード制御により、誤差アンプ７の出力レベルは一次側の電流のピークレベルに制御されており、電流レベルに比例する。従って、この誤差アンプ７の出力がある一定値以下になったときに、逆電流が流れ始めたと認識し、電圧検出部６のレベルを制御して出力電圧を上昇させる動作を行う。
【００１９】
出力電圧が上昇すると、二次側からの流入電流が抑制されるため、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる。
【００２０】
図２に示す実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、一次側に主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、前記トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２を設けてあり、二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６を二次回路２の出力側に設けてある。即ち、図１のＤＣ−ＤＣコンバータは間接制御方式であるが、こちらは直接制御方式である。
【００２１】
なお、この実施例のその他の構成は図１図示実施例とほぼ同様であり、作用もほぼ同様である。本発明は制御方式が間接か直接かにより左右されず、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで、定電圧制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータでは、電圧誤差アンプの出力レベルが一次側電流のピーク値にするため、通常の制御回路に新たに電流検知手段を設けることなく、制御回路内の誤差アンプレベルを監視することで逆電流を検知することができる効果がある。
【００２３】
また、本発明は、誤差アンプの出力を逆電流検知用比較器の入力に接続し、この逆電流検知用比較器の出力を逆電流抑制手段の出力に接続し、この逆電流抑制手段の入力を前記誤差アンプの入力に接続した構成により、補助回路を用いない直接制御方式のＤＣ−ＤＣコンバータであっても、補助回路を用いる間接制御方式のＤＣ−ＤＣコンバータと同様に前記効果を得ることができ、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施例を示すブロック図である。
【図２】 図１とは別の実施例を示すブロック図である。
【図３】 従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 一次回路
２ 二次回路
３ トランス
４ 主スイッチ
５ 補助回路
６ 電圧検出部
７ 誤差アンプ
８ 逆電流検知用比較器
９ 逆電流抑制手段
１１ 主電源
１２ コンデンサ
１３ コンパレータ
１４ 出力ライン
１５ 発振器
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次−二次間が絶縁されたトランスを備え、一次回路に主スイッチを設け、スイッチング電源装置等に組み込まれるフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の逆電流を抑制させる回路を備えたフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータとして、特開２０００−１５９５４５公報に開示してあるＤＣ−ＤＣコンバータがある。これを図３に示す。
【０００３】
図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータは、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２と、トランス３に設けた補助巻線Ｎ３から出力される電圧を整流平滑し、二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６とを設けてある。
【０００４】
このＤＣ−ＤＣコンバータは誤差アンプ７を設けてあり、この誤差アンプ７の負の入力に検出電圧を入力し、正の入力に基準電圧検出電圧を入力するようにしてある。また、このＤＣ−ＤＣコンバータはコンパレータ１３を設けてあり、このコンパレータ１３の負の入力に三角波を入力し、正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてある。また、コンパレータ１３の出力は主スイッチ４のゲートに接続し、主スイッチ４にパルスを発生するようにしてある。
【０００５】
このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力側から入力側へ向かい逆電流を検知する逆電流検知手段と、逆電流が検知されたときに主スイッチ４のスイッチング動作を入出力変換比の増加方向に制御して逆電流の通電量を抑制する逆電流抑制手段９とを設けてある。
【０００６】
この逆電流抑制手段９はダイオードで構成してあり、アノードを電圧検出部６に接続し、カソードを逆電流検知手段に接続してある。逆電流検知手段は一次側の電流を検知する電流検知部１０と逆電流検知用比較器８を備えてある。電流検知部１０は主電源と主スイッチ４との間に電流検出抵抗を設け、この抵抗と並列に、コンデンサと抵抗との直列回路を接続して構成してある。また、逆電流検知用比較器８はコンパレータと基準電圧源を備え、コンパレータの正の入力に電流検知部１０を接続し、同じく負の入力に基準電圧源を接続し、同じく出力に逆電流抑制手段９であるダイオードのカソードを接続してある。
【０００７】
逆電流通電時における逆電流検知用比較器８の非反転入力端子への入力電圧の低下を利用し、逆電流通電時には逆電流検知用比較器８の出力側の電圧を低下させて、逆電流抑制手段９がオンするように設定されており、逆電流通電時には、逆電流検知用比較器８の動作によって逆電流抑制手段９がオン状態となって、電圧検出部６の接続部から誤差アンプ７に向かう電流の一部が接続部から逆電流抑制手段９側に分留し、出力電圧が増加する。
【０００８】
逆電流が生じているときには、入出力変換比を増加させる構成であるため、逆電流の通電量を抑制することができ、大きな逆電流通電に起因した様々な問題を防止することができる。しかし、このＤＣ−ＤＣコンバータは逆電流を検知するために、一次側の電流を検知する電流検知部１０を必要とするため、回路構成が複雑になるという課題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、より容易な構成で、逆電流を抑制して出力電圧を上昇させる制御を行うことができる新規なＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するためになされた発明は、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで、定電圧制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータでは、電圧誤差アンプの出力レベルが一次側電流のピーク値にするため、通常の制御回路に新たに電流検知手段を設けることなく、制御回路内の誤差アンプレベルを監視することで逆電流を検知することを可能にした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの実施例を説明する。図１は本発明の実施例の回路図であって、１は一次回路、２は二次回路、３はトランス、４は主スイッチ、５は補助回路、６は電圧検出部、７は誤差アンプ、８は逆電流検知用比較器、９は逆電流抑制手段、１１は主電源、１２はコンデンサ、１３はコンパレータ、１４は出力ライン、１５は発振器である。
【００１２】
図１に示す実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、一次側に主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、前記トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２と、トランス３に設けた補助巻線Ｎ３から出力される電圧を整流平滑する補助回路５を介して、前記二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６とを設けてある
【００１３】
このＤＣ−ＤＣコンバータは誤差アンプ７を設けてあり、この誤差アンプ７の負の入力に検出電圧を入力し、同じく正の入力に基準電圧を入力するようにしてある。また、このＤＣ−ＤＣコンバータはコンパレータ１３を設けてあり、このコンパレータ１３の負の入力を主スイッチ４のソースに接続し、同じく正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてある。また、コンパレータ１３の出力は出力ライン１４のリセット入力に接続し、この出力ライン１４のセット入力に発振器１５を接続してある。この出力ライン１４の出力を主スイッチ４のゲートに接続してある。
【００１４】
このＤＣ−ＤＣコンバータは、出力側から入力側へ向かい逆電流を検知する逆電流検知手段と、逆電流が検知されたときに主スイッチ４のスイッチング動作を入出力変換比の増加方向に制御して逆電流の通電量を抑制する逆電流抑制手段９とを設けてある。
【００１５】
この逆電流抑制手段９はダイオードで構成してあり、アノードを電圧検出部６に接続し、カソードを逆電流検知手段に接続してある。逆電流検知手段はコンパレータと基準電圧源とからなる逆電流検知用比較器８で構成してあり、逆電流検知用比較器８のコンパレータの正の入力に誤差アンプ７の出力を入力するようにしてあり、同じく負の入力に基準電圧源を接続し、同じく出力に逆電流抑制手段９であるダイオードのカソードを接続してある。
【００１６】
以上のように構成してあるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、以下のように作用する。先ず、発振器１５がオンすると、出力ライン１４のセット入力に信号が出力され、これと同時に主スイッチ４がオンする。主スイッチ４がオンすることにより、トランス３を介して二次回路２に電流が流れる。
【００１７】
主スイッチ４がオンし続けると、一次回路１に流れる電流はある一定の傾きで増加する。誤差アンプ７は、負荷電流が増加すると出力電圧を一定に保つ為に誤差アンプ出力レベルも増加する方向に制御される。従って負荷電流が大きいほど誤差アンプ出力レベルは上昇する。
【００１８】
このように、本実施例に係るＤＣ−ＤＣコンバータは、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで定電圧の制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータであり、このピーク電流モード制御により、誤差アンプ７の出力レベルは一次側の電流のピークレベルに制御されており、電流レベルに比例する。従って、この誤差アンプ７の出力がある一定値以下になったときに、逆電流が流れ始めたと認識し、電圧検出部６のレベルを制御して出力電圧を上昇させる動作を行う。
【００１９】
出力電圧が上昇すると、二次側からの流入電流が抑制されるため、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる。
【００２０】
図２に示す実施例に係るスイッチング電源は、一次−二次間が絶縁されたトランス３を備え、一次側に主スイッチ４を設けてあり、この主スイッチ４のオン・オフ動作によりトランス３の一次巻線Ｎ１のエネルギーを二次巻線Ｎ２に出力する一次回路１と、前記トランス３の二次巻線Ｎ２から出力される電圧を整流平滑して直流の電圧を出力する二次回路２を設けてあり、二次回路２から出力される電圧の検出電圧として出力する電圧検出部６を二次回路２の出力側に設けてある。即ち、図１のＤＣ−ＤＣコンバータは間接制御方式であるが、こちらは直接制御方式である。
【００２１】
なお、この実施例のその他の構成は図１図示実施例とほぼ同様であり、作用もほぼ同様である。本発明は制御方式が間接か直接かにより左右されず、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を制御することで、定電圧制御を行うピーク電流モード制御を使用しているコンバータでは、電圧誤差アンプの出力レベルが一次側電流のピーク値にするため、通常の制御回路に新たに電流検知手段を設けることなく、制御回路内の誤差アンプレベルを監視することで逆電流を検知することができる効果がある。
【００２３】
また、本発明は、誤差アンプの出力を逆電流検知用比較器の入力に接続し、この逆電流検知用比較器の出力を逆電流抑制手段の出力に接続し、この逆電流抑制手段の入力を前記誤差アンプの入力に接続した構成により、補助回路を用いない直接制御方式のＤＣ−ＤＣコンバータであっても、補助回路を用いる間接制御方式のＤＣ−ＤＣコンバータと同様に前記効果を得ることができ、逆電流はある一定以上は流れなくなり、逆電流が原因による素子の破壊を防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施例を示すブロック図である。
【図２】 図１とは別の実施例を示すブロック図である。
【図３】 従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 一次回路
２ 二次回路
３ トランス
４ 主スイッチ
５ 補助回路
６ 電圧検出部
７ 誤差アンプ
８ 逆電流検知用比較器
９ 逆電流抑制手段
１１ 主電源
１２ コンデンサ
１３ コンパレータ
１４ 出力ライン
１５ 発振器
Claims (4)
- 一次−二次間が絶縁されたトランスを備え、一次回路に主スイッチを設けたフォワード型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記一次回路のピーク電流を検出してスイッチングのオン期間を決めるピーク電流モード制御を行い、出力電圧レベルを検出する電圧検出部を有し、この電圧検出部に誤差アンプを設け、この誤差アンプの出力を逆電流検知用比較器の入力に接続し、この逆電流検知用比較器の出力を逆電流抑制手段の出力に接続し、この逆電流抑制手段の入力を前記誤差アンプの入力に接続してあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
- 請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記トランスに補助巻線を設け、この補助巻線に検出回路を接続してあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
- 請求項１又は２記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記逆電流検知用比較器はコンパレータと基準電圧源とを備え、このコンパレータの一方の入力を前記誤差アンプの出力に接続し、同じく他方の入力を前記基準電圧源に接続し、同じく出力を前記電圧抑制手段に接続してあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、前記逆電流抑制手段をダイオードで構成し、このダイオードのアノードを前記電圧検出部に接続し、同じくカソードを前記逆電流検知用比較器に接続してあることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータ。
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|---|---|---|---|
| JP2002074526A JP4100940B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003274658A JP2003274658A (ja) | 2003-09-26 |
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2002
- 2002-03-18 JP JP2002074526A patent/JP4100940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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