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JP2004229437A - Constant voltage output control method and constant voltage output control device for switching power supply circuit - Google Patents

Constant voltage output control method and constant voltage output control device for switching power supply circuit Download PDF

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JP2004229437A
JP2004229437A JP2003015743A JP2003015743A JP2004229437A JP 2004229437 A JP2004229437 A JP 2004229437A JP 2003015743 A JP2003015743 A JP 2003015743A JP 2003015743 A JP2003015743 A JP 2003015743A JP 2004229437 A JP2004229437 A JP 2004229437A
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output
voltage
current
winding
primary winding
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JP2003015743A
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Inventor
Toshihiro Amei
俊裕 飴井
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SMK Corp
Original Assignee
SMK Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】使用する回路素子や集積回路にばらつきがあっても、高精度に出力電圧を定電圧制御可能なスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法とその装置を提供する。
【解決手段】定電圧制御しようとする二次出力巻線(2b)の出力電圧をV2bset、一次巻線(2a)の巻数をNp、二次出力巻線(2b)の巻数をNs、二次出力巻線(2b)のインダクタンスをLs、発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間をT2としたときに、
【数1】

Figure 2004229437

から求めた設定電流Ipsetに、一次巻線(2a)に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子(3)のオン制御を停止する。その周期での出力電圧は、設定したV2bsetとなり、これを繰り返すことにより定電圧出力制御ができる。
【選択図】 図1Provided is a constant voltage output control method and apparatus for a switching power supply circuit capable of controlling an output voltage with a constant voltage with high accuracy even if there are variations in circuit elements and integrated circuits to be used.
The output voltage of a secondary output winding (2b) to be controlled at a constant voltage is V 2bset , the number of turns of a primary winding (2a) is Np, the number of turns of a secondary output winding (2b) is Ns, and When the inductance of the next output winding (2b) is Ls and the output time during which the output appears in the rectifying and smoothing circuits (4, 13) within the oscillation period (T) is T2,
(Equation 1)
Figure 2004229437

When the current Ip flowing through the primary winding (2a) reaches the set current Ip set determined from the above, the ON control of the oscillation switch element (3) is stopped. The output voltage in that cycle becomes the set V2bset , and by repeating this, the constant voltage output control can be performed.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源回路のトランスの二次側から出力される出力電圧を定電圧制御する定電圧出力制御方法と出力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スイッチング電源回路は、トランスの一次巻線に励磁電流を流し、トランスに蓄積されるエネルギーを二次出力巻線の出力として放出するもので、安定化電源として小型、軽量、高効率であることから、バッテリーチャージャーやACアダプタなどの電源回路に用いられている。
【0003】
従来この種のスイッチング電源回路は、二次側の整流平滑化回路の出力に、過大な出力電力が生じないように、整流平滑化回路の出力電圧や電流を監視し、その監視結果をフォトカプラー等の絶縁された信号伝達素子を用いて一次側へ伝達している。一次側では、その伝達信号から発振用スイッチ素子をオン、オフ制御し、一次巻線に流れる励磁電流のオン時間(励磁時間)とオフ時間を制御することで出力電圧を定電圧制御している(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−136116号公報
【0005】
以下、この従来のスイッチング電源回路100による定電圧制御を、図6の回路図で説明する。
【0006】
1は、高圧側端子1aと、低圧側端子1bからなる不安定な直流電源で、2は、一次巻線2aと、二次出力巻線2bとからなるトランス、3は、電界効果トランジスタで構成された発振用スイッチ素子、22は、一次巻線2aに流れる電流Ipを検出するためのIp検出抵抗である。発振用スイッチ素子3は、一次巻線2aの一端と、Ip検出抵抗22を介した低圧側端子1bとの間に接続され、ゲートに接続されたスイッチ制御回路101により所定の周期でオンオフ制御され、回路100全体が発振する。
【0007】
トランス2の二次側出力に示される4と13は、それぞれ、整流平滑化回路を構成する整流用ダイオードと平滑コンデンサであり、二次出力巻線2bの出力を整流平滑化して、高圧側出力線20aと低圧側出力線20b間に出力する。
【0008】
出力線20a、20b間には、その出力電圧と出力電流を監視し、いずれかが所定の基準電圧若しくは基準電流を越えた際に、図中のフォトカプラ発光素子35aを発光させる電圧監視回路と電流監視回路からなる出力監視回路が設けられている。
【0009】
電圧監視回路は、高圧側出力線20aと低圧側出力線20bとの間に、分圧抵抗30、31が直列に接続され、その中間タップ32から出力電圧の分圧を得て、誤差増幅器33aの反転入力端子に入力している。また、誤差増幅器33aの非反転入力端子と低圧側出力線20bの間には、電圧監視用基準電源34aが接続され、非反転入力端子に、出力電圧の分圧と比較するための第1比較電圧を入力している。基準電圧は、分圧抵抗30、31の抵抗値、若しくは電圧監視用基準電源34aの第1比較電圧を変更することによって、任意の値に設定する。
【0010】
誤差増幅器33aの出力側には、フォトカプラ発光素子35が接続され、フォトカプラ発光素子35aは、電気抵抗36を介して高圧側出力線20aに接続すし、駆動電源の供給を受けている。
【0011】
また、電流監視回路は、低圧側出力線20bに電流検出用抵抗43を介在させ、電流検出用抵抗43の一端を誤差増幅器33bの反転入力端子に、他端を電流監視用基準電源34bを介して非反転入力端子に入力している。
【0012】
これによって、低圧側出力線20bに流れる出力電流は、電流検出用抵抗43の両端の電位差で表され、誤差増幅器33bで電流監視用基準電源34bの第2比較電圧と比較して、所定の基準電流を越えたかどうかを判定できる。基準電流は、電流検出用抵抗43の抵抗値、若しくは電流監視用基準電源34bの第2比較電圧を変更することによって、任意の値に設定する。
【0013】
誤差増幅器33bの出力側は、出力電圧を監視する誤差増幅器33aの出力側とフォトカプラ発光素子35aとの接続点に接続されている。
【0014】
尚、直列に接続された抵抗37aとコンデンサ38a、及び、抵抗37bとコンデンサ38bは、それぞれ誤差増幅器33a及び誤差増幅器33bを安定動作させるための交流負帰還素子である。
【0015】
トランス2の一次側には、フォトカプラ発光素子35aとフォトカップルするフォトカプラ受光素子35bが、スイッチ制御素子101と直流電源1の低圧端子1b間に接続されている。
【0016】
スイッチ制御回路101は、フォトトランジスタで構成されたフォトカプラ受光素子35bのコレクタ電流に応じて可変電圧を出力する可変型基準電源101aと、コンパレータ101bと、発振器101cと、ANDゲート101dを内蔵している。
【0017】
コンパレータ101bの反転入力は、発振用スイッチ素子3とIp検出抵抗22との接続点に接続し、非反転入力は、可変型基準電源101aに接続し、これによって、Ip検出抵抗22で電圧換算された一次巻線2aに流れる電流Ipと可変基準電源101aを介してフォトカプラ受光素子35bがフォトカプラ発光素子35aから受けるリミット信号の受光量とを比較している。
【0018】
コンパレータ101bの出力は、発振器101cの出力とともにANDゲート101dに入力され、ANDゲート101dの出力は、発振用スイッチ素子3のゲートに接続している。
【0019】
このように構成されたスイッチング電源回路100の動作は、可変型基準電源101aがフォトカプラ発光素子35からコレクタ電流を受けない状態、つまり出力が安定している通常の動作状態では、可変型基準電源101aから所定値に設定された基準電圧Vsetをコンパレータ101bの非反転入力へ出力する。
【0020】
一方、コンパレータ101bの反転入力には、一次巻線2aに流れる電流Ipを表すIp検出抵抗22の電圧が入力され、発振用スイッチ素子3がターンオンした後、時間とともに上昇する一次巻線電流Ipと比較される。従って、コンパレータ101bは、一次巻線電流Ipを表す電圧が基準電圧Vsetに達するまで「H」を出力し、基準電圧Vsetを越えると「L」を出力する。
【0021】
発振器101cは、スイッチング電源回路100の発振周期Tに一致するクロックパルスをANDゲート101dへ出力し、その結果、ANDゲート101dは、クロックパルスが「H」であり、コンパレータ101bの出力が「H」、つまり一次巻線電流Ipを表す電圧が基準電圧Vsetに達するまでの間、「H」を出力し、発振用スイッチ素子3をオン制御する。
【0022】
これに対し、高圧側出力線20aと低圧側出力線20b間に接続された負荷によって、出力電圧が基準電圧を越えて上昇すると、誤差増幅器33aの反転入力端子に入力される分圧も上昇し、第1比較電圧との電位差が反転増幅され、フォトカプラ発光素子35の発光しきい値を越える電位となる。
【0023】
また、高圧側出力線20aと低圧側出力線20b間に接続された負荷によって、出力電流が基準電流を越えて上昇した場合も、誤差増幅器33bの反転入力端子に入力される電圧が上昇し、第2比較電圧との電位差が反転増幅され、フォトカプラ発光素子35の発光しきい値を越える電位となる。
【0024】
その結果、出力電圧若しくは出力電流のいずれかが基準電圧若しくは基準電流を越えると、その超えた量に応じてフォトカプラ発光素子35aが発光量のリミット信号をフォトカプラ受光素子35bへ発光する。
【0025】
フォトカプラ受光素子35bが、フォトカプラ発光素子35aからのリミット信号を受光すると、その受光量の増加に応じて、可変型基準電源101aの出力電圧が基準電圧Vsetから低下し、コンパレータ101bの出力は、基準電圧Vsetを出力していた通常動作に比べて、早く「L」に転じる。
【0026】
これにより、発振用スイッチ素子3をオン制御し、一次巻線2aを励磁する時間T1が短縮され、一周期内でトランス2に蓄積されるエネルギーが低下するので、基準電圧若しくは基準電流を越えていた出力電圧若しくは出力電流は、自然に減少し、基準電圧若しくは基準電流以下となる。
【0027】
その結果、フォトカプラ発光素子35aは発光を停止し、フォトカプラ受光素子35bがリミット信号を受光しなくなるので、発振用スイッチング素子3は、再び基準電圧Vsetで制御される発振を繰り返し、負荷の電力に応じた安定した出力が得られる。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のスイッチング電源回路100の定電圧出力制御方法は、定電圧に制御するために、電圧監視回路に、分圧抵抗30、31、電圧監視用基準電源34aを、スイッチ制御回路101に、基準電圧Vsetを出力する可変型基準電源101aを、一次巻線2aと直列にIp検出抵抗22をそれぞれ設けているが、これらの回路素子の回路定数のばらつきや、スイッチ制御回路101を集積回路としたときの集積回路自体のばらつきにより、高精度な定電圧出力特性を有する製品を安定かつ容易に量産できないという問題があった。
【0029】
また、スイッチング電源回路に要求される出力電圧特性が異なると、上記各回路定数などをその都度設定したり、回路部品を交換する必要があり、余分な設計時間と回路部品調整時間が増加し、コスト上昇の原因となっていた。
【0030】
更に、トランス2の二次側に、出力電圧検出回路を設けるために、回路部品数が増加し、回路全体が大型化する原因ともなっていた。
【0031】
更に、トランス2の二次側の出力電圧検出回路で検出した出力電圧の増加を、一次側の制御で修正するために、フォトカプラ発光素子35a、フォトカプラ受光素子35b等の光結合素子を設ける必要があり、コスト上昇とともに回路構成が複雑となっていた。
【0032】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、使用する回路素子や集積回路にばらつきがあっても、高精度に出力電圧を定電圧制御可能なスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法とその装置を提供することを目的とする。
【0033】
また、同一の回路部品で出力電圧の仕様が異なるスイッチング電源回路を量産できるスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法とその装置を提供することを目的とする。
【0034】
また、トランスの二次側の出力電圧検出回路や光結合素子を設けない一次側の回路のみで、出力電圧を定電圧制御するスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法とその装置を提供することを目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法は、一次巻線と二次出力巻線を有するトランスと、一次巻線を励磁する直流電源に、一次巻線と直列に接続された発振用スイッチ素子と、発振用スイッチ素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路と、二次出力巻線の出力を整流平滑化する整流平滑化回路とを備えたスイッチング電源回路の発振用スイッチ素子のオン時間を変化させ、二次出力巻線に表れる出力電圧V2bを定電圧制御する定電圧出力制御方法であって、
定電圧制御しようとする二次出力巻線の出力電圧をV2bset、一次巻線の巻数をNp、二次出力巻線の巻数をNs、二次出力巻線のインダクタンスをLs、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間をT2としたときに、
【数6】

Figure 2004229437
から求めた設定電流Ipsetに、一次巻線に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止し、オン時間を調整することを特徴とする。
【0036】
請求項2のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法は、一次巻線と二次出力巻線を有するトランスと、一次巻線を励磁する直流電源に、一次巻線と直列に接続された発振用スイッチ素子と、発振用スイッチ素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路と、二次出力巻線の出力を整流平滑化する整流平滑化回路とを備えたスイッチング電源回路の発振用スイッチ素子のオン時間を変化させ、整流平滑化回路の出力電圧V2oを定電圧制御する定電圧出力制御方法であって、
定電圧制御しようとする整流平滑化回路の出力電圧をV2oset、一次巻線の巻数をNp、二次出力巻線の巻数をNs、二次出力巻線のインダクタンスをLs、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間をT2、整流平滑化回路のダイオードの順方向電圧降下分の出力電流に対する比例定数をkとしたときに、
【数7】
Figure 2004229437
から求めた設定電流Ipset´に、一次巻線に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止し、オン時間を調整することを特徴とする。
【0037】
請求項3のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法は、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を、一次巻線にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間から検出することを特徴とする。
【0038】
請求項4のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法は、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を、トランスの副巻き線にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間から検出する特徴とする。
【0039】
請求項5のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、一次巻線と二次出力巻線を有するトランスと、一次巻線を励磁する直流電源に、一次巻線と直列に接続された発振用スイッチ素子と、発振用スイッチ素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路と、二次出力巻線の出力を整流平滑化する整流平滑化回路とを備え、発振用スイッチ素子のオン時間を変化させ、二次出力巻線に表れる出力電圧(V2b)を定電圧制御するスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置であって、
一次巻線に流れる電流Ipを検出する一次側電流検出部と、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を検出する出力時間検出部と、
定電圧制御しようとする二次出力巻線の出力電圧をV2bset、一次巻線の巻数をNp、二次出力巻線の巻数をNs、二次出力巻線のインダクタンスをLsとし、
出力時間検出部で検出した出力時間T2と、
【数8】
Figure 2004229437
とから設定電流Ipsetを求める設定値算出回路と、
一次巻線に流れる電流Ipと設定電流Ipsetを比較する比較回路とを備え、
スイッチ制御回路は、電流Ipが設定電流Ipsetに達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止し、オン時間を調整することを特徴とする。
【0040】
請求項6のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、一次巻線と二次出力巻線を有するトランスと、一次巻線を励磁する直流電源に、一次巻線と直列に接続された発振用スイッチ素子と、発振用スイッチ素子をオンオフ制御するスイッチ制御回路と、二次出力巻線の出力を整流平滑化する整流平滑化回路とを備え、発振用スイッチ素子のオン時間を変化させ、整流平滑化回路の出力電圧(V2o)を定電圧制御するスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置であって、
一次巻線に流れる電流Ipを検出する一次側電流検出部と、発振周期内で整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を検出する出力時間検出部と、
定電圧制御しようとする整流平滑化回路の出力電圧をV2oset、一次巻線の巻数をNp、二次出力巻線の巻数をNs、二次出力巻線のインダクタンスをLs、整流平滑化回路のダイオードの順方向電圧降下分の出力電流に対する比例定数をkとし、
出力時間検出部で検出した出力時間T2と、
【数9】
Figure 2004229437
とから設定電流Ipset´を求める設定値算出回路と、
一次巻線に流れる電流Ipと設定電流Ipset´を比較する比較回路とを備え、
スイッチ制御回路は、電流Ipが設定電流Ipset´に達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止し、オン時間を調整することを特徴とする。
【0041】
請求項7のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、一次巻線の電圧V2aを監視し、フライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を検出する一次巻線電圧監視回路を備え、一次巻線にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を、出力時間T2とすることを特徴とする。
【0042】
請求項8のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、トランスの一次側に更に設けられた副巻き線と、副巻き線の電圧V2cを監視し、フライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を検出する副巻き線電圧監視回路を備え、副巻き線にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を、出力時間T2とすることを特徴とする。
【0043】
請求項9のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、一次側電流検出部が設定電流Ipset若しくはIpset´に達する一次巻線電流Ipを検出した後、発振用スイッチ素子がオン制御を停止するまでの時間差をδt、直流電源の電源電圧をVcc、一次巻線のインダクタンスをLpとし、
【数10】
Figure 2004229437
から求めたIp´を、設定電流Ipset若しくはIpset´と比較する電流Ipとすることを特徴とする、
請求項10のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置は、一次側電流検出部は、一次巻線と直列に抵抗値ripのIp検出抵抗を接続し、Ip検出抵抗による電圧降下Vipから電流Ipを検出し、比較回路は、電圧降下Vipと、設定電流Ipset若しくはIpset´に抵抗値ripを乗じて、設定電流Ipset若しくはIpset´を表す設定電位Visetを比較し、電流Ipと設定電流Ipset若しくはIpset´を比較することを特徴とする。
【0044】
請求項1と請求項5の発明では、発振周期T内での整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を検出し、(1)式に代入すれば、(1)式から二次出力巻線の出力電圧V2bsetを定電圧とする設定電流Ipsetが得られる。
【0045】
設定電流Ipsetに一次巻線に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止しオン時間T1を調整すると、その周期での電流Ipは設定電流Ipsetに等しく、二次出力巻線の出力電圧はV2bsetとなり、設定した出力電圧とすることができる。
【0046】
各回路素子の回路定数にばらつきがあっても、出力時間T2が変化するだけであり、変化する出力時間T2を求めてから定電圧制御する為の設定電流Ipsetを得る定電圧制御には影響しない。
【0047】
また、(1)式の各回路定数を求めておけば、出力電圧V2bsetを数値変更するだけで、同一構成のスイッチング電源回路で異なる出力電圧の定電圧制御ができる。
【0048】
請求項2と請求項6の発明では、発振周期T内の整流平滑化回路に出力が表れる出力時間T2を検出し、(2)式に代入すれば、(2)式から整流平滑化回路の出力電圧V2osetを定電圧とする設定電流Ipset´が得られる。
【0049】
設定電流Ipset´に一次巻線に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子のオン制御を停止しオン時間T1を調整すると、その周期での電流Ipは設定電流Ipset´に等しく、ダイオード降下分を考慮した整流平滑化回路の出力電圧はV2osetとなり、精度よく設定した出力電圧とすることができる。
【0050】
各回路素子の回路定数にばらつきがあっても、出力時間T2が変化するだけで、変化する出力時間T2を求めてから定電圧制御する為の設定電流Ipset´を得る定電圧制御には影響しない。
【0051】
また、(2)式の各回路定数を求めておけば、出力電圧V2osetを数値変更するだけで、同一構成のスイッチング電源回路で異なる出力電圧の定電圧制御ができる。
【0052】
請求項3と請求項7の発明では、整流平滑化回路に出力が表れる時間T2は、トランスに蓄積されるエネルギーの放出期間であり、発振用スイッチ素子がターンオフしてから一次巻線に発生するフライバック電圧が減少し固有振動を開始する為にその極性が逆転するまでの時間に等しいので、整流平滑化回路の出力を監視することなく、一次巻線の電位を監視することにより、トランスの一次側から出力時間T2を検出できる。
【0053】
従って、二次側の検出結果を一次側へ伝達するための伝達素子を設ける必要がなく、一次側の回路のみで定電圧制御が可能となる。
【0054】
請求項4と請求項8の発明では、整流平滑化回路に出力が表れる時間T2は、副巻き線にフライバック電圧が発生してからその極性が逆転するまでの時間に等しく、整流平滑化回路の出力を監視することなく、トランスの一次側の副巻き線の電位を監視することにより、トランスの一次側から出力時間T2を検出できる。
【0055】
従って、二次側の検出結果を一次側へ伝達するための伝達素子を設ける必要がなく、一次側の回路のみで定電圧制御が可能となる。
【0056】
請求項9の発明では、ターンオンした後一次巻線電流Ipは、近似する電源電圧Vcc÷Lpに比例して上昇するので、(3)式のδt×Vcc÷Lpは、一次側電流検出部と発振用スイッチ素子の動作間に遅れδtによる電流Ipの増加分を表す。
【0057】
従って、発振用スイッチ素子(3)をターンオフした際の一次巻線電流Ipは、設定電流Ipset若しくはIpset´に略等しく、回路素子の遅れがあっても、精度よく定電圧制御ができる。
【0058】
請求項10の発明では、一次巻線電流Ipと設定電流Ipset若しくはIpset´を、電圧である電圧降下Vipと設定電位Visetで表すので、演算処理することなく、コンパレータを用いた比較回路で容易に比較することができる。
【0059】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。これらの図において、図6で示す従来のスイッチング電源回路100と同一の構成には同一の番号を付している。
【0060】
図1は、本発明の第1実施の形態に係るスイッチング電源回路50を示す回路図である。図6の従来のスイッチング電源回路100と比較して明らかなように、このスイッチング電源回路50には、出力側の電圧監視回路や光結合素子を用いない簡単な構成となっている。
【0061】
1は、電圧が変動する可能性のある不安定な直流電源であり、1aは、その高圧側端子、1bは、低圧側端子である。また、2aは、トランス2の一次巻線、2bは、トランス2の二次出力巻線であり、3は、発振用スイッチ素子となる電界効果トランジスタ(以下、スイッチ素子と記す)である。スイッチ素子3は、ここではMOS形(絶縁ゲート形)FETであり、ドレインが一次巻線2aの一端に、ソースがIp検出抵抗22を介して低圧側端子1bにそれぞれ接続し、ゲートがスイッチ素子3をオンオフ制御するスイッチ制御回路5に接続している。
【0062】
スイッチ制御回路5は、演算回路5aとD/Aコンバータ5bとA/Dコンバータ5cとが1チップの回路部品に集積化されたもので、A/Dコンバータ5cのアナログ入力端子Vcc、Vd、Idは、それぞれ抵抗21を介して高圧側端子1a、抵抗23を介して一次巻線2aの低圧側端部、Ip検出抵抗22とスイッチ素子3の接続点に接続している。
【0063】
また、D/Aコンバータ5bのアナログ出力端子Vgは、スイッチ素子3のゲートに接続し、ゲートに順方向バイアス電圧を所定のタイミングで加えてスイッチ素子3をオンオフ制御し、スイッチング電源回路50全体を発振制御している。
【0064】
このスイッチング電源回路50の基本動作を図2で簡単に説明すると、スイッチ素子3をオン制御し、直列に接続された一次巻線2aに励磁電流Ipが流れ始めると、トランス2の各巻線に誘導起電力が生じる。
【0065】
その後所定のオン時間T1後に、スイッチ制御回路5でスイッチ素子3をオフ制御し、スイッチ素子3がターンオフすると、一次巻線2aに流れる電流が実質的に遮断され、トランス2の各巻線に、いわゆるフライバック電圧が生じる。このとき、二次出力巻線2bに発生するフライバック電圧は、整流用ダイオード4と平滑コンデンサ13とにより形成される平滑整流回路4、13により整流平滑化され、出力線20a、20b間に接続される負荷に供給される電力として出力される。
【0066】
誘導逆起電力によって二次出力巻線2bに蓄積されていた電気的エネルギの放出が終わると、同図(c)の一次巻線2aの電圧(V2a)波形に示すように、一次巻線2aやスイッチ素子3の浮遊容量と一次巻線2aとの直列共振により、振動を開始しその振幅は次第に減少する。
【0067】
各巻線に発生していた電圧が降下し、再び周期T後にスイッチ制御回路5でスイッチ素子3をオン制御し、スイッチ素子3をターンオンさせ、このようにして一連の発振動作が繰り返される。
【0068】
この発振動作において、二次出力巻線2bに発生するピーク電流Isは、二次出力巻線2bの出力電圧をV2b、二次出力巻線2bのインダクタンスをLs、発振周期T内で整流平滑化回路4、13に出力が表れる出力時間、すなわち二次出力巻線2bに電流が流れる時間をT2(図2(b)参照)とすれば、
【数11】
Figure 2004229437
で表すことができる。
【0069】
また、一次巻線2aのピーク電流をIp、一次巻線2aの巻数をNp、二次出力巻線2bの巻数をNsとすれば、
【数12】
Figure 2004229437
の関係があり、(4)式と(5)式から
【数13】
Figure 2004229437
の関係が得られる。
【0070】
ここで、Ns、Np、Lsは、回路素子により定まる定数であるので、T2を検出して、その値を(6)式へ代入すれば、一次巻線電流Ipを調整することにより任意の二次出力巻線2bの出力電圧V2bが得られる。
【0071】
そこで、本実施の形態では、(6)式における出力電圧V2bを、定電圧制御しようとする二次出力巻線の出力電圧V2bsetに設定し、
【数14】
Figure 2004229437
から得られる設定電流Ipsetに、一次巻線2aのピーク電流Ipが一致するようにオン時間T1を制御するものである。
【0072】
一次巻線2aの電流Ipは、ターンオン後に増加するので、増加する一次巻線電流Ipが設定電流Ipsetに達したときにスイッチ素子3をターンオフ制御することで、一次巻線電流Ipを設定電流Ipsetに一致させる。
【0073】
図2に示すように、(n−1)の発振周期T内での、二次出力巻線2bに電流が流れる出力時間T2(n−1)を検出し、後の発振周期、好ましくはその次の発振周期(n)までに(1)式から設定電流Ipsetを得て、ターンオン後一次巻線電流Ipが設定電流Ipsetに達するT1(n)で、スイッチ素子3をターンオフ制御する。
【0074】
以下、この方法を繰り返すことにより、二次出力巻線2bの出力電圧V2bは、常に設定値V2bsetで出力され、定電圧制御を行うことができる。
【0075】
出力時間T2の検出は、トランス2の二次側のダイオード4に電流が流れる時間を測定することにより容易に得られるが、ここではトランス2の一次側回路のみで定電圧制御を行うために、A/Dコンバータ5cのアナログ入力端子Vdを、抵抗23を介して一次巻線2aの低圧側端部に接続し、一次巻線2aの電圧(V2a)を監視し出力時間T2を検出している。
【0076】
図2に示すように、二次出力巻線2bに出力電流が表れる出力時間T2は、トランス2に蓄積されるエネルギーの放出期間であり、この時間は、発振用スイッチ素子3がターンオフしてから一次巻線2aに発生するフライバック電圧が減少し固有振動を開始することにより、一次巻線2aの両端の極性が逆転し、トランス2への印加電圧を中心に電位が変動するまでの時間に等しい。
【0077】
従って、スイッチ制御回路5の演算回路5aが、ターンオフするオフ制御信号をD/Aコンバータ5bより出力した後、一次巻線2aの極性が逆転し、一次巻線電圧V2a波形の一次巻線2aの印加電圧に対する電位が最初に逆転するまでの時間から出力時間T2を検出する。固有振動の際に、一次巻線電圧V2a波形が最初の極小値に達するまでの時間は、一次巻線2aの印加電圧に対する電位が最初に逆転するまでの時間に近似するので、オフ制御信号を出力してから、最初の極小値に達するまでの時間を計測し、その時間から出力時間T2を検出してもよい。
【0078】
また、スイッチング電源回路50において、一次巻線電流Ipは、A/Dコンバータ5cのアナログ入力端子Idから、一次巻線電流Ipが流れることによるIp検出抵抗22の電圧降下Vipを入力し、検出している。このように電圧換算するのは、電圧降下Vipが、Ip検出抵抗22の抵抗値をripとしてrip×Ipで表され、一次巻線電流Ipの換算値として演算回路5aでの演算処理が可能であり、また、電流Ipの検出に比べて電圧降下Vipの検出がより容易なためである。
【0079】
スイッチ制御回路5の演算回路5aは、上述した方法で検出した出力時間T2を、(1)式に代入して、設定電流Ipsetを算出し、設定電流IpsetにIp検出抵抗22の抵抗値をripを乗じた設定電位Visetを、アナログ入力端子Idから入力される電圧降下Vipと比較し、一致する電圧降下Vipが入力されたときに、D/Aコンバータ5bからスイッチ素子3へターンオフするオフ制御信号を出力する。
【0080】
以上の第1の実施の形態では、二次出力巻線2bの出力電圧を設定電圧V2bsetに定電圧制御するものであるが、整流平滑化回路4、13の出力電圧V2Oは、必ずしも精度よく定電圧とならない。
【0081】
すなわち、整流平滑化回路4、13の出力電圧V2oは、整流平滑化回路のダイオード4の順方向電圧降下分をVfとすれば、
【数15】
Figure 2004229437
で表され、順方向電圧降下分Vfは、通過する電流値、すなわち二次出力巻線2bの電流Isに比例するので、出力電圧V2bを定電圧制御しても定電圧とはならないからである。
【0082】
ダイオード4の順方向電圧降下分の出力電流Isに対する比例定数をkとすれば、(7)式は、V2bについて展開した(6)式と、出力電流Isについて展開した(5)式とから、
【数16】
Figure 2004229437
となる。ここで、Np÷Ns×LsをK1、k÷LsをK2とおけば、(8)式は、
【数17】
Figure 2004229437
となる。
【0083】
(9)式をIpについて展開し、置き換えたK1をNp÷Ns×Ls、K2をk÷Lsと戻せば、
【数18】
Figure 2004229437
が得られる。
【0084】
ここで、Ns、Np、Ls、kは、回路素子により定まる定数であるので、T2を検出して、その値を(10)式へ代入すれば、一次巻線電流Ipを調整することにより任意の整流平滑化回路の出力電圧V2oが得られる。
【0085】
そこで、この第2実施の形態では、(10)式における出力電圧V2oを、定電圧制御しようとする整流平滑化回路4、13の出力電圧V2osetに設定し、
【数19】
Figure 2004229437
から得られる設定電流Ipset´に、一次巻線電流Ipが一致するようにオン時間T1を制御するものである。
【0086】
一次巻線2aの電流Ipを、設定電流Ipset´に一致させる方法と、一次巻線電流Ip及び出力時間T2の検出方法は、第1実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。
【0087】
特定の発振周期T内での二次出力巻線2bに電流が流れる出力時間T2を検出し、後の発振周期までに(2)式から設定電流Ipset´を算出し、ターンオン後に一次巻線電流Ipが設定電流Ipset´に達するT1時に、スイッチ素子3をターンオフ制御し、以下、この方法を繰り返すことにより、整流平滑化回路4、13の出力電圧V2oは、ダイオード4の電圧降下分Vfを考慮して常に設定値V2osetで出力され、定電圧制御を行うことができる。
【0088】
以上の第1、第2の実施の形態において、A/Dコンバータ5cのアナログ入力端子Idより設定電流Ipset若しくはIpset´に達する一次巻線電流Ipを表す電圧降下Vipを入力してから、設定電位Visetに一致若しくは越えたことを判定し、現実にスイッチ素子3がターンオフするまでには、A/Dコンバータ5c、演算回路5a、D/Aコンバータ5b、スイッチ素子3等の回路素子に固有の遅延が生じている。
【0089】
一方、一次巻線電流Ipは、一次巻線2aの電圧をV2a、一次巻線2aのインダクタンスをLpとすると、
【数20】
Figure 2004229437
で表され、ターンオン後に一次巻線2aに加わえられる電圧に比例して上昇する

【0090】
その結果、図3に示すように、ターンオフの際に一次巻線2aに流れる電流Ip´は、設定電位Visetと比較した電圧降下Vipの一次巻線電流Ipより増加し、上記回路素子による遅延時間の総和をδtとすると、その増加分δIpは、(11)式より
【数21】
Figure 2004229437
となる。
【0091】
ここで、スイッチ素子3のオン期間に一次巻線2aに印加される電圧V2aに比べて、回路上の励磁電流による他の電圧降下分を無視すれば、電圧V2aは、直流電源1の電源電圧Vccと置き換えることができ、(12)式の増加分を考慮し、
【数22】
Figure 2004229437
から求めたIp´を、設定電流Ipset若しくはIpset´と比較すれば、設定電流Ipset若しくはIpset´に略一致する一次巻線電流Ipが流れているタイミングでターンオフすることができる。
【0092】
上記実施の形態では、電圧換算した電流Ipを、電圧換算した設定電流Ipset若しくはIpset´と比較しているので、アナログ入力端子Idから入力される電圧降下をVipとして、(3)式の両辺にripを乗じた
【数23】
Figure 2004229437
の電圧降下Vip´を設定電位Visetと比較する。
【0093】
図4は、トランス2の一次側に副巻き線2cが設けられている場合に、この副巻き線2cの電圧V2cを監視して、出力時間T2を検出する本発明の第4実施の形態に係るスイッチング電源回路60を示す回路図である。
【0094】
スイッチング電源回路60は、図1に示すスイッチング電源回路50と比較し、副巻き線2cがトランス2に更に設けられ、スイッチ制御回路6のA/Dコンバータのアナログ入力端子Vdを、抵抗24を介して副巻き線2cの低圧側端部に接続している構成が異なるだけである。
【0095】
トランス2の副巻き線2cには、一次巻線2aの電圧V2aに対してその巻線比に比例する電圧V2cが発生するので、ターンオフ後、その極性が反転するまでの時間T2は副巻き線2cにおいても等しく、A/Dコンバータのアナログ入力端子Vdから、この副巻き線2cの電圧V2cを継続して入力し、スイッチ制御回路6内の演算回路でT2を検出する。他の構成については、上記実施の形態と同一であるので、その説明を省略する。
【0096】
図5は、本発明の第5実施の形態に係るスイッチング電源回路70の定電圧出力制御装置7を示す回路図である。
【0097】
本実施の形態では、スイッチ制御回路5の演算回路5aで実行していたデジタル演算処理を、定電圧出力制御装置として作用するスイッチ制御回路7において比較回路や論理回路を用いたアナログ処理で実行するものである。従って、上述各実施の形態と異なるスイッチ制御回路7の構成を詳述し、共通する構成については同一の番号を付しその説明を省略する。
【0098】
図において、71は、(13)式のδt×Vcc÷Lp×ripに相当する補正電圧を出力する遅延補正回路、72は、スイッチング電源回路70の発振周期Tに等しい周期でクロックを出力する発振器、73は、一次巻線2aの電圧V2aの極性を判定するコンパレータ、74は、出力時間T2から設定電位Visetに変換する時間−電圧変換回路、75は、サンプルホールド回路、76は、設定電位Visetを表す電圧波形を出力するクランプ回路、77は、一次巻線電流Ipを電圧換算した電圧降下Vipに遅延補正回路71から出力される補正電圧を加える加算器、78は、補正した電圧降下Vipを、設定電位Visetと比較するコンパレータ、79は、アンドゲートである。
【0099】
このスイッチ制御回路7の定電圧制御動作を説明すると、始めに発振動作しているスイッチング電源回路70の出力時間T2をコンパレータ73で検出する。コンパレータ73は、非反転入力を、入力端子Vdから抵抗23を介して一次巻線2aの低圧側端部に接続し、一次巻線電圧V2aに比例する分圧された電圧を入力する一方、反転入力には、一次巻線2aの極性反転の検出が可能となる、直流電源1に比例する分圧された電圧を入力し、一次巻線電圧V2aの極性に応じた波形を出力している。従ってこのコンパレータ73は、スイッチ素子3がターンオフしたフライバック電圧により「H」の出力波形を出力し、トランス2のエネルギー放出が完了し極性が反転すると「L」に転じる。
【0100】
時間−電圧変換回路74は、コンパレータ73から「H」が出力されている期間を出力時間T2として、(1)式若しくは(2)式から、Ipset若しくはIpset´を求め、これらの設定電流値にripを乗じた設定電位Visetを出力する。設定電流値にIp検出抵抗22の抵抗値ripを乗じるのは、コンパレータ78において、一次巻線電流Ipに抵抗値ripを乗じた電圧降下Vipと比較する為である。
【0101】
サンプルホールド回路75は、少なくとも後に定電圧制御しようとする発振周期まで設定電位Visetを保持し、クランプ回路76へ出力する。
【0102】
クランプ回路76は、サンプルホールド回路75から出力される設定電位Visetをクランピングし、振幅が設定電位Visetとなるパルス波形を、コンパレータ78の非反転入力へ出力する。
【0103】
発振動作している間に一次巻線2aに流れる電流Ipは、Ip検出抵抗22による電圧降下Vip、すなわちIp×ripで表される電圧降下Vipとして入力端子Idから加算器77の一方に入力される。
【0104】
遅延補正回路71は、図示しない測定値回路などで計測したスイッチ制御回路7及びスイツチ素子3による固有遅延時間の総和δtと、抵抗21を介して入力される直流電源1の電源電圧Vccとから、(13)式のδt×Vcc÷Lp×ripに相当する補正電圧を算出し、加算器77の他方へ入力する。
【0105】
加算器77は、この補正電圧を電圧降下Vipへ加える(13)式の演算処理を行い、コンパレータ78の反転入力へ出力する。
【0106】
従って、コンパレータ78へは、回路素子の遅延時間を考慮した電圧降下Vipが入力され、設定電位Visetと比較され、加算器77から出力される電圧降下Vipが設定電位Viset以下である場合には「H」を、設定電位Visetを越えると「L」をアンドゲート79へ出力する。
【0107】
アンドゲート79は、発振器72とコンパレータ78からの出力を入力し、出力をスイッチ素子3のゲートに接続するもので、論理積が「H」の期間のみ、スイッチ素子3をON制御するように動作する。
【0108】
発振器72から出力されるクロックが「L」の期間は、スイッチ素子3がOFF制御され、トランス2の一次巻線2aに励磁電流が流れない。
【0109】
発振器72から出力されるクロックが「H」に転じ、コンパレータ78からの出力も「H」、すなわち電圧降下Vipが設定電位Visetに達しない間は、アンドゲート79の出力も「H」となるので、スイッチ素子3がターンオンする。
【0110】
その後、オン時間に比例して一次巻線電流Ipを表す電圧降下Vipも増加し、電圧降下Vipが設定電位Visetを越えると、コンパレータ78の出力が「L」となるので、アンドゲート79の出力も「L」となり、スイッチ素子3がターンオフする。このターンオフした際の電圧降下Vipは、設定電位Visetに等しく、そのときに一次巻線2aに流れる電流Ipは、(1)式若しくは(2)式のIpset若しくはIpset´となり、設定した出力電圧V2b若しくは出力電圧V2oに略等しい出力が得られる。この制御を、少なくとも発振動作中に繰り返えすことにより、トランス2の二次側で、設定した出力電圧V2b若しくは出力電圧V2oの定電圧出力制御を行うことができる。
【0111】
以上の各実施の形態において、スイッチング電源回路全体の発振動作が安定するまでの出力期間T2は不安定であり、設定電流Ipset若しくはIpset´が設定できないので、安定動作するまでは、設定電流Ipset若しくはIpset´を初期電流値Ipdef(若しくは初期電位Videf)とし、オン時間T1を一定にしておくことが望ましい。
【0112】
また、出力時間T2は、必ずしも各周期T毎に検出する必要はなく、例えば、発振周期Tとは異なるより長い周期毎に検出して定電圧制御を行ってもよい。
【0113】
更に、本発明によれば、単に設定した基準電圧値に対してこれを越える出力電圧が発生した場合にのみその電圧を低下させるだけでなく、二次出力巻線2b若しくは整流平滑化回路の出力電圧をV2b若しくはV2oに設定して、その設定した出力電圧が得られるので、従来例で説明したようなトランス2の二次側に出力検出回路を有し、フォトカプラなどの絶縁された信号伝達素子を介してその検出信号を一次側へ伝送する帰還回路を備えたスイッチング電源回路に対しても適用して、利用することができる。
【0114】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各回路素子の回路定数にばらつきがあっても、出力時間T2が変化するだけで、変化する出力時間T2を求めてから定電圧制御する為の設定電流Ipsetを得る(1)式には影響しないので、量産しても高精度に定電圧制御を行うことができる。
【0115】
また、出力電圧の仕様が異なるスイッチング電源回路であっても、同一の回路部品で定電圧出力制御を行うことができる。
【0116】
また、トランスの二次側の出力電圧検出回路や光結合素子を設けない一次側の回路のみで、定電圧出力制御できる。
【0117】
また、請求項2と請求項6の発明によれば、更に、整流平滑化回路の出力を高精度に定電圧出力制御することかできる。
【0118】
更に、請求項3と請求項7の発明によれば、トランスの二次側の検出結果を一次側へ伝達するための信号伝達素子を設ける必要がなく、一次側の回路のみで定電圧制御が可能となる。
【0119】
請求項4と請求項8の発明によれば、トランスに副巻き線が設けられている場合には、そのその副巻き線の電位を監視することにより、二次側の定電圧出力制御を行うことができる。
【0120】
更に、請求項9の発明によれば、トランスの一次側電流検出部と発振用スイッチ素子の動作間に遅れδtがあっても、精度よく出力電圧制御を行うことができる。
【0121】
更に、請求項10の発明によれば、電圧である電圧降下Vipと設定電位Visetを比較して、ターンオフする際の一次巻線電流Ipを設定電流Ipset若しくはIpset´とするので、電流値に換算処理することなく、コンパレータを用いた比較回路で簡単に比較できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係るスイッチング電源回路50の回路図である。
【図2】スイッチング電源回路50の各部の電圧若しくは電流波形を拡大して示し、
(a)は、トランス2の一次巻線2aに流れる電流(Ip)を、
(b)は、トランス2の二次出力巻線2bに流れる電流(Is)を、
(c)は、トランス2の一次巻線2aの電圧(V2a)を、
それぞれ示す波形図である。
【図3】ターンオン後にトランス2の一次巻線2aに流れる電流(Ip)と、ターンオン後の時間tとの関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第4実施の形態に係るスイッチング電源回路60の回路図である。
【図5】本発明の第5実施の形態に係るスイッチング電源回路70の定電圧出力制御装置7を示す回路図である。
【図6】従来のスイッチング電源回路100の回路図である。
【符号の説明】
1 直流電源
2 トランス
2a 一次巻線
2b 二次出力巻線
2c 副巻き線
3 発振用スイッチ素子
4 整流用ダイオード(整流平滑化回路)
5、6、7 スイッチ制御回路
13 平滑コンデンサ(整流平滑化回路)
22 Ip検出抵抗
73 コンパレータ(出力時間検出部)
74 時間−電圧変換回路(設定値算出回路)
T1 オン時間
T2 整流平滑化回路に出力が表れる出力時間
Vcc 直流電源の電源電圧
2b 二次出力巻線に表れる出力電圧
2bset 定電圧制御しようとする二次出力巻線出力電圧
2o 整流平滑化回路の出力電圧
2oset 定電圧制御しようとする整流平滑化回路の出力電圧
iset 設定電位
Ip 一次巻線電流
Ipset 設定電流
Ipset´ 設定電流
Np 一次巻線の巻数
Ns 二次出力巻線の巻数
Lp 一次巻線のインダクタンス
Ls 二次出力巻線のインダクタンス
k 整流用ダイオードの順方向電圧降下分の出力電流に対する比例定数
δ 一次巻線電流Ipを検出した後、発振用スイッチ素子がオン制 御を停止するまでの時間差
ip Ip検出抵抗の抵抗値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a constant-voltage output control method and a constant-voltage output control method for performing constant-voltage control on an output voltage output from a secondary side of a transformer of a switching power supply circuit.
[0002]
[Prior art]
The switching power supply circuit supplies an exciting current to the primary winding of the transformer and discharges the energy stored in the transformer as the output of the secondary output winding.It is small, lightweight, and highly efficient as a stabilized power supply. Used in power supply circuits such as battery chargers and AC adapters.
[0003]
Conventionally, this type of switching power supply circuit monitors the output voltage and current of the rectifying / smoothing circuit so as not to generate excessive output power at the output of the secondary-side rectifying / smoothing circuit, and compares the monitoring result with a photocoupler. The signal is transmitted to the primary side using an insulated signal transmission element such as. On the primary side, the oscillation switch element is turned on and off from the transmission signal, and the output voltage is controlled at a constant voltage by controlling the on time (excitation time) and the off time of the excitation current flowing through the primary winding. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-136116 A
[0005]
Hereinafter, the constant voltage control by the conventional switching power supply circuit 100 will be described with reference to the circuit diagram of FIG.
[0006]
Reference numeral 1 denotes an unstable DC power supply including a high-voltage terminal 1a and a low-voltage terminal 1b. Reference numeral 2 denotes a transformer including a primary winding 2a and a secondary output winding 2b. Reference numeral 3 denotes a field-effect transistor. The oscillating switch element 22 is an Ip detection resistor for detecting the current Ip flowing through the primary winding 2a. The oscillation switch element 3 is connected between one end of the primary winding 2a and the low voltage side terminal 1b via the Ip detection resistor 22, and is turned on / off at a predetermined cycle by a switch control circuit 101 connected to the gate. , The entire circuit 100 oscillates.
[0007]
Reference numerals 4 and 13 shown in the secondary output of the transformer 2 are a rectifying diode and a smoothing capacitor constituting a rectifying / smoothing circuit, respectively. The output of the secondary output winding 2b is rectified and smoothed, and the high voltage output is obtained. The signal is output between the line 20a and the low-voltage output line 20b.
[0008]
Between the output lines 20a and 20b, a voltage monitoring circuit that monitors the output voltage and output current and, when any one of them exceeds a predetermined reference voltage or reference current, causes the photocoupler light emitting element 35a in the figure to emit light. An output monitoring circuit including a current monitoring circuit is provided.
[0009]
In the voltage monitoring circuit, voltage dividing resistors 30 and 31 are connected in series between the high voltage side output line 20a and the low voltage side output line 20b, and a voltage division of the output voltage is obtained from an intermediate tap 32 to obtain an error amplifier 33a. Is input to the inverting input terminal. A voltage monitoring reference power supply 34a is connected between the non-inverting input terminal of the error amplifier 33a and the low-voltage side output line 20b, and a first comparator for comparing the output voltage with the divided voltage is connected to the non-inverting input terminal. Voltage is being input. The reference voltage is set to an arbitrary value by changing the resistance values of the voltage dividing resistors 30 and 31 or the first comparison voltage of the voltage monitoring reference power supply 34a.
[0010]
A photocoupler light-emitting element 35 is connected to the output side of the error amplifier 33a. The photocoupler light-emitting element 35a is connected to the high-voltage output line 20a via an electric resistor 36, and is supplied with drive power.
[0011]
Further, the current monitoring circuit has the current detection resistor 43 interposed in the low voltage side output line 20b, one end of the current detection resistor 43 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 33b, and the other end is connected to the current monitoring reference power supply 34b. Input to the non-inverting input terminal.
[0012]
As a result, the output current flowing through the low-voltage side output line 20b is represented by a potential difference between both ends of the current detection resistor 43, and is compared with the second comparison voltage of the current monitoring reference power supply 34b by the error amplifier 33b. It can be determined whether the current has been exceeded. The reference current is set to an arbitrary value by changing the resistance value of the current detection resistor 43 or the second comparison voltage of the current monitoring reference power supply 34b.
[0013]
The output side of the error amplifier 33b is connected to a connection point between the output side of the error amplifier 33a for monitoring the output voltage and the photocoupler light emitting element 35a.
[0014]
The resistor 37a and the capacitor 38a and the resistor 37b and the capacitor 38b connected in series are AC negative feedback elements for stably operating the error amplifier 33a and the error amplifier 33b, respectively.
[0015]
On the primary side of the transformer 2, a photocoupler light receiving element 35 b photocoupled to the photocoupler light emitting element 35 a is connected between the switch control element 101 and the low voltage terminal 1 b of the DC power supply 1.
[0016]
The switch control circuit 101 incorporates a variable reference power supply 101a that outputs a variable voltage according to the collector current of a photocoupler light receiving element 35b composed of a phototransistor, a comparator 101b, an oscillator 101c, and an AND gate 101d. I have.
[0017]
The inverting input of the comparator 101b is connected to the connection point between the oscillating switch element 3 and the Ip detecting resistor 22, and the non-inverting input is connected to the variable reference power source 101a. The current Ip flowing through the primary winding 2a is compared with the amount of received limit signal received by the photocoupler light-receiving element 35b from the photocoupler light-emitting element 35a via the variable reference power supply 101a.
[0018]
The output of the comparator 101b is input to the AND gate 101d together with the output of the oscillator 101c, and the output of the AND gate 101d is connected to the gate of the oscillation switch element 3.
[0019]
The operation of the switching power supply circuit 100 thus configured is performed in a state where the variable reference power supply 101a does not receive the collector current from the photocoupler light-emitting element 35, that is, in a normal operation state where the output is stable. Reference voltage V set to a predetermined value from 101a set To the non-inverting input of the comparator 101b.
[0020]
On the other hand, the voltage of the Ip detection resistor 22 representing the current Ip flowing through the primary winding 2a is input to the inverting input of the comparator 101b, and after the oscillation switch element 3 is turned on, the primary winding current Ip which rises with time and Be compared. Therefore, the comparator 101b determines that the voltage representing the primary winding current Ip is equal to the reference voltage V set "H" is output until the reference voltage V set Is exceeded, "L" is output.
[0021]
The oscillator 101c outputs a clock pulse corresponding to the oscillation cycle T of the switching power supply circuit 100 to the AND gate 101d. As a result, the AND gate 101d outputs the clock pulse of “H” and the output of the comparator 101b becomes “H”. That is, the voltage representing the primary winding current Ip is equal to the reference voltage V set Until the value reaches “H”, “H” is output, and the oscillation switch element 3 is turned on.
[0022]
On the other hand, when the output voltage exceeds the reference voltage due to the load connected between the high-voltage output line 20a and the low-voltage output line 20b, the partial voltage input to the inverting input terminal of the error amplifier 33a also increases. , The potential difference from the first comparison voltage is inverted and amplified to a potential exceeding the light emission threshold of the photocoupler light emitting element 35.
[0023]
Further, even when the output current exceeds the reference current due to the load connected between the high-voltage output line 20a and the low-voltage output line 20b, the voltage input to the inverting input terminal of the error amplifier 33b increases. The potential difference from the second comparison voltage is inverted and amplified, and becomes a potential exceeding the light emission threshold of the photocoupler light emitting element 35.
[0024]
As a result, when either the output voltage or the output current exceeds the reference voltage or the reference current, the photocoupler light emitting element 35a emits a light emission amount limit signal to the photocoupler light receiving element 35b according to the amount of the excess.
[0025]
When the photocoupler light-receiving element 35b receives the limit signal from the photocoupler light-emitting element 35a, the output voltage of the variable reference power supply 101a is changed to the reference voltage V in accordance with the increase in the amount of received light. set And the output of the comparator 101b becomes the reference voltage V set Is turned to "L" earlier than the normal operation in which "."
[0026]
As a result, the oscillation switch element 3 is turned on and the time T1 for exciting the primary winding 2a is shortened, and the energy stored in the transformer 2 in one cycle is reduced. The output voltage or output current naturally decreases and becomes lower than the reference voltage or reference current.
[0027]
As a result, the photocoupler light emitting element 35a stops emitting light, and the photocoupler light receiving element 35b stops receiving the limit signal. set Is repeated, and a stable output according to the power of the load is obtained.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional constant voltage output control method of the switching power supply circuit 100, the voltage monitoring circuit includes the voltage dividing resistors 30, 31, the voltage monitoring reference power supply 34a and the switch control circuit 101 , Reference voltage V set Is provided in series with the primary winding 2a, and the Ip detection resistor 22 is provided in series. However, when the switch control circuit 101 is an integrated circuit, the variation of the circuit constants of these circuit elements and Due to variations in the integrated circuit itself, there is a problem that products having high-precision constant-voltage output characteristics cannot be stably and easily mass-produced.
[0029]
Further, if the output voltage characteristics required for the switching power supply circuit are different, it is necessary to set the above circuit constants and the like each time or replace circuit components, which increases extra design time and circuit component adjustment time, This was causing the cost to rise.
[0030]
Further, the provision of the output voltage detection circuit on the secondary side of the transformer 2 increases the number of circuit components, causing an increase in the size of the entire circuit.
[0031]
Further, in order to correct an increase in the output voltage detected by the output voltage detection circuit on the secondary side of the transformer 2 by controlling the primary side, optical coupling elements such as a photocoupler light emitting element 35a and a photocoupler light receiving element 35b are provided. This necessitates a cost increase and the circuit configuration becomes complicated.
[0032]
The present invention has been made in view of such a problem, and a constant voltage output control method for a switching power supply circuit capable of accurately controlling an output voltage with high accuracy even when circuit elements and integrated circuits used vary. And an apparatus therefor.
[0033]
It is another object of the present invention to provide a constant-voltage output control method and apparatus for a switching power supply circuit capable of mass-producing switching power supply circuits having different output voltage specifications with the same circuit components.
[0034]
Further, it is an object of the present invention to provide a constant voltage output control method for a switching power supply circuit for controlling the output voltage with a constant voltage only by a primary side circuit without a transformer secondary side output voltage detection circuit or an optical coupling element, and a device therefor. Aim.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a method for controlling a constant voltage output of a switching power supply circuit according to claim 1 includes a transformer having a primary winding and a secondary output winding, a DC power supply for exciting the primary winding, and a primary winding. For oscillating a switching power supply circuit comprising an oscillation switch element connected in series, a switch control circuit for controlling the oscillation switch element to be turned on and off, and a rectification smoothing circuit for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding. The output voltage V appearing on the secondary output winding is changed by changing the ON time of the switch element. 2b Constant voltage output control method for controlling the constant voltage
The output voltage of the secondary output winding to be controlled at a constant voltage is V 2bset Where Np is the number of turns of the primary winding, Ns is the number of turns of the secondary output winding, Ls is the inductance of the secondary output winding, and T2 is the output time during which the output appears in the rectification smoothing circuit within the oscillation cycle.
(Equation 6)
Figure 2004229437
Current Ip calculated from set Furthermore, when the current Ip flowing through the primary winding reaches, the on-control of the oscillation switch element is stopped, and the on-time is adjusted.
[0036]
A constant voltage output control method for a switching power supply circuit according to claim 2, wherein the transformer having a primary winding and a secondary output winding, and a DC power supply for exciting the primary winding are connected to an oscillation connected in series with the primary winding. The on-time of an oscillation switch element of a switching power supply circuit including a switch element, a switch control circuit for controlling on / off of the oscillation switch element, and a rectification smoothing circuit for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding is changed. Output voltage V of the rectifying and smoothing circuit. 2o Constant voltage output control method for controlling the constant voltage
The output voltage of the rectifying / smoothing circuit to be controlled at a constant voltage is V 2oset The number of turns of the primary winding is Np, the number of turns of the secondary output winding is Ns, the inductance of the secondary output winding is Ls, the output time during which the output appears in the rectification smoothing circuit within the oscillation period is T2, and the rectification smoothing circuit is used. Where k is the proportional constant to the output current of the forward voltage drop of the diode
(Equation 7)
Figure 2004229437
Current Ip calculated from set , When the current Ip flowing through the primary winding reaches, the ON control of the oscillation switch element is stopped, and the ON time is adjusted.
[0037]
A constant voltage output control method for a switching power supply circuit according to claim 3, wherein the output time T2 during which the output appears on the rectifying / smoothing circuit within the oscillation cycle is changed from the time when the flyback voltage is generated in the primary winding until the first polarity reversal. Is detected from the time.
[0038]
According to the constant voltage output control method of the switching power supply circuit, the output time T2 during which the output appears on the rectifying / smoothing circuit within the oscillation period is set to the first polarity inversion after the flyback voltage is generated in the sub winding of the transformer. The feature is to detect from the time until the hour.
[0039]
A constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 5, further comprising: a transformer having a primary winding and a secondary output winding; and a DC power supply for exciting the primary winding, the oscillation being connected in series with the primary winding. A switching element, a switch control circuit for controlling on / off of the oscillation switch element, and a rectifying / smoothing circuit for rectifying / smoothing the output of the secondary output winding. The output voltage (V 2b A) constant voltage output control device for a switching power supply circuit for constant voltage control,
A primary-side current detection unit that detects a current Ip flowing through the primary winding, an output time detection unit that detects an output time T2 during which an output appears in a rectifying and smoothing circuit within an oscillation cycle,
The output voltage of the secondary output winding to be controlled at a constant voltage is V 2bset , The number of turns of the primary winding is Np, the number of turns of the secondary output winding is Ns, and the inductance of the secondary output winding is Ls,
An output time T2 detected by the output time detector,
(Equation 8)
Figure 2004229437
And the set current Ip set A set value calculation circuit for determining
Current Ip flowing through primary winding and set current Ip set And a comparison circuit for comparing
The switch control circuit determines that the current Ip is equal to the set current Ip. set When the threshold value is reached, the on control of the oscillation switch element is stopped, and the on time is adjusted.
[0040]
A constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 6, further comprising: a transformer having a primary winding and a secondary output winding; and a DC power supply for exciting the primary winding. A switch element, a switch control circuit for controlling ON / OFF of the oscillation switch element, and a rectifying / smoothing circuit for rectifying / smoothing the output of the secondary output winding. Output voltage (V 2o A) constant voltage output control device for a switching power supply circuit for constant voltage control,
A primary-side current detection unit that detects a current Ip flowing through the primary winding, an output time detection unit that detects an output time T2 during which an output appears in a rectifying and smoothing circuit within an oscillation cycle,
The output voltage of the rectifying / smoothing circuit to be controlled at a constant voltage is V 2oset Where Np is the number of turns of the primary winding, Ns is the number of turns of the secondary output winding, Ls is the inductance of the secondary output winding, and k is a proportional constant to the output current corresponding to the forward voltage drop of the diode of the rectifying and smoothing circuit. ,
An output time T2 detected by the output time detector,
(Equation 9)
Figure 2004229437
And the set current Ip set A set value calculation circuit for obtaining the
Current Ip flowing through primary winding and set current Ip set And a comparison circuit for comparing ′
The switch control circuit determines that the current Ip is equal to the set current Ip. set When に is reached, the on-control of the oscillation switch element is stopped, and the on-time is adjusted.
[0041]
A constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 7, 2a And a primary winding voltage monitoring circuit that detects the time from the occurrence of the flyback voltage to the first polarity reversal, from the occurrence of the flyback voltage on the primary winding to the first polarity reversal Is set as the output time T2.
[0042]
The constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 8, further comprising: a sub-winding further provided on the primary side of the transformer; 2c A sub-winding voltage monitoring circuit that monitors the time from when the flyback voltage is generated until the first polarity reversal is provided, and from when the flyback voltage is generated on the sub-winding until the first polarity reversal Is set as the output time T2.
[0043]
In the constant-voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 9, the primary-side current detector detects the set current Ip. set Or Ip set After detecting the primary winding current Ip reaching ', the time difference until the oscillation switch element stops the ON control is δt, the power supply voltage of the DC power supply is Vcc, the inductance of the primary winding is Lp,
(Equation 10)
Figure 2004229437
From the set current Ips et Or Ip set ′ To be compared with the current Ip,
The constant-voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 10, wherein the primary-side current detection unit has a resistance value r in series with the primary winding. ip And the voltage drop V due to the Ip detection resistor. ip From the current Ip, and the comparison circuit detects the voltage drop V ip And the set current Ip set Or Ip set ´ to the resistance value r ip And the set current Ip set Or Ip set Set potential V representing ' iset Is compared with the current Ip and the set current Ip. set Or Ip set ′ Are compared.
[0044]
According to the first and fifth aspects of the present invention, if the output time T2 during which the output appears in the rectifying / smoothing circuit within the oscillation period T is detected and substituted into the equation (1), the secondary output winding is calculated from the equation (1). Line output voltage V 2bset Set current Ip with constant voltage set Is obtained.
[0045]
Set current Ip set When the current Ip flowing through the primary winding reaches the threshold value, the ON control of the oscillation switch element is stopped and the ON time T1 is adjusted. set And the output voltage of the secondary output winding is V 2bset And the output voltage can be set.
[0046]
Even if there is a variation in the circuit constant of each circuit element, only the output time T2 changes, and the set current Ip for controlling the constant voltage after obtaining the changing output time T2. set Does not affect constant voltage control.
[0047]
If the circuit constants of the equation (1) are determined, the output voltage V 2bset By simply changing the numerical value of, constant voltage control of different output voltages can be performed with the switching power supply circuit having the same configuration.
[0048]
According to the second and sixth aspects of the present invention, if the output time T2 during which the output appears in the rectifying / smoothing circuit within the oscillation period T is detected and substituted into the equation (2), the equation (2) is used to calculate the output time. Output voltage V 2oset Set current Ip with constant voltage set 'Is obtained.
[0049]
Set current Ip set When the current Ip flowing through the primary winding reaches the value ', the ON control of the oscillation switch element is stopped and the ON time T1 is adjusted. set And the output voltage of the rectifying / smoothing circuit in consideration of the diode drop is V 2oset Thus, the output voltage can be accurately set.
[0050]
Even if the circuit constants of the circuit elements vary, the set current Ip for controlling the constant voltage after obtaining the changed output time T2 only by changing the output time T2. set 'Does not affect the constant voltage control to obtain'.
[0051]
Also, if each circuit constant of the equation (2) is obtained, the output voltage V 2oset By simply changing the numerical value of, constant voltage control of different output voltages can be performed with the switching power supply circuit having the same configuration.
[0052]
According to the third and seventh aspects of the present invention, the time T2 during which the output appears in the rectifying / smoothing circuit is a period during which the energy stored in the transformer is released, and is generated in the primary winding after the oscillation switch element is turned off. By monitoring the potential of the primary winding without monitoring the output of the rectifying / smoothing circuit, it is equal to the time required for the polarity to reverse to reduce the flyback voltage and start natural oscillation. The output time T2 can be detected from the primary side.
[0053]
Therefore, there is no need to provide a transmission element for transmitting the detection result on the secondary side to the primary side, and constant voltage control can be performed only by the circuit on the primary side.
[0054]
According to the fourth and eighth aspects of the present invention, the time T2 during which the output appears in the rectifying / smoothing circuit is equal to the time from when the flyback voltage is generated in the sub winding until the polarity is reversed, and the rectifying / smoothing circuit is used. By monitoring the potential of the secondary winding on the primary side of the transformer without monitoring the output of the transformer, the output time T2 can be detected from the primary side of the transformer.
[0055]
Therefore, there is no need to provide a transmission element for transmitting the detection result on the secondary side to the primary side, and constant voltage control can be performed only by the circuit on the primary side.
[0056]
According to the ninth aspect of the present invention, after the turn-on, the primary winding current Ip increases in proportion to the approximate power supply voltage Vcc ÷ Lp. The increase in the current Ip due to the delay δt during the operation of the oscillation switch element is shown.
[0057]
Therefore, the primary winding current Ip when the oscillation switch element (3) is turned off is equal to the set current Ip. set Or Ip set And constant voltage control can be performed with high accuracy even if there is a delay in circuit elements.
[0058]
According to the tenth aspect, the primary winding current Ip and the set current Ip set Or Ip set ′ Is the voltage drop V ip And set potential V iset Thus, comparison can be easily performed by a comparison circuit using a comparator without performing arithmetic processing.
[0059]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In these figures, the same components as those of the conventional switching power supply circuit 100 shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
[0060]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit 50 according to the first embodiment of the present invention. As is apparent from comparison with the conventional switching power supply circuit 100 of FIG. 6, the switching power supply circuit 50 has a simple configuration that does not use a voltage monitoring circuit or an optical coupling element on the output side.
[0061]
Reference numeral 1 denotes an unstable DC power supply whose voltage may fluctuate. Reference numeral 1a denotes a high voltage side terminal, and 1b denotes a low voltage side terminal. Reference numeral 2a denotes a primary winding of the transformer 2, 2b denotes a secondary output winding of the transformer 2, and 3 denotes a field-effect transistor (hereinafter, referred to as a switch element) serving as an oscillation switch element. Here, the switch element 3 is a MOS type (insulated gate type) FET. The drain is connected to one end of the primary winding 2a, the source is connected to the low voltage side terminal 1b via the Ip detection resistor 22, and the gate is the switch element. 3 is connected to a switch control circuit 5 for controlling on / off of the switch 3.
[0062]
The switch control circuit 5 includes an arithmetic circuit 5a, a D / A converter 5b, and an A / D converter 5c integrated on a single-chip circuit component. The analog input terminals Vcc, Vd, and Id of the A / D converter 5c are provided. Are connected to the high-voltage side terminal 1a via the resistor 21, the low-voltage side end of the primary winding 2a via the resistor 21, and the connection point between the Ip detection resistor 22 and the switch element 3, respectively.
[0063]
The analog output terminal Vg of the D / A converter 5b is connected to the gate of the switch element 3, and the switch element 3 is turned on and off by applying a forward bias voltage to the gate at a predetermined timing. The oscillation is controlled.
[0064]
The basic operation of the switching power supply circuit 50 will be briefly described with reference to FIG. 2. When the switching element 3 is turned on and the exciting current Ip starts flowing through the primary winding 2a connected in series, induction is applied to each winding of the transformer 2. An electromotive force is generated.
[0065]
Thereafter, after a predetermined ON time T1, the switch element 3 is turned off by the switch control circuit 5, and when the switch element 3 is turned off, the current flowing through the primary winding 2a is substantially cut off. A flyback voltage occurs. At this time, the flyback voltage generated in the secondary output winding 2b is rectified and smoothed by the smoothing rectifier circuits 4, 13 formed by the rectifying diode 4 and the smoothing capacitor 13, and is connected between the output lines 20a, 20b. Is output as electric power supplied to the load.
[0066]
When the release of the electric energy stored in the secondary output winding 2b by the induced back electromotive force is completed, the voltage (V) of the primary winding 2a in FIG. 2a As shown in the waveforms, oscillation starts due to series resonance between the stray capacitance of the primary winding 2a and the switching element 3 and the primary winding 2a, and the amplitude gradually decreases.
[0067]
The voltage generated in each winding drops, and the switch element 3 is turned on again by the switch control circuit 5 after the cycle T, and the switch element 3 is turned on. Thus, a series of oscillation operations is repeated.
[0068]
In this oscillation operation, the peak current Is generated in the secondary output winding 2b changes the output voltage of the secondary output winding 2b to V 2b The inductance of the secondary output winding 2b is represented by Ls, and the output time during which the output appears in the rectifying and smoothing circuits 4 and 13 within the oscillation period T, that is, the time during which the current flows through the secondary output winding 2b is represented by T2 (FIG. )))
[Equation 11]
Figure 2004229437
Can be represented by
[0069]
If the peak current of the primary winding 2a is Ip, the number of turns of the primary winding 2a is Np, and the number of turns of the secondary output winding 2b is Ns,
(Equation 12)
Figure 2004229437
From the equations (4) and (5).
(Equation 13)
Figure 2004229437
Is obtained.
[0070]
Here, Ns, Np, and Ls are constants determined by circuit elements. Therefore, if T2 is detected and its value is substituted into the expression (6), the primary winding current Ip can be adjusted to an arbitrary value. Output voltage V of next output winding 2b 2b Is obtained.
[0071]
Therefore, in the present embodiment, the output voltage V 2b Is the output voltage V of the secondary output winding to be controlled at a constant voltage. 2bset Set to
[Equation 14]
Figure 2004229437
Current Ip obtained from set In addition, the on-time T1 is controlled so that the peak current Ip of the primary winding 2a matches.
[0072]
Since the current Ip of the primary winding 2a increases after the turn-on, the increasing primary winding current Ip becomes equal to the set current Ip. set The primary winding current Ip is controlled by turning off the switch element 3 when the set To match.
[0073]
As shown in FIG. 2, the output time T2 (n-1) in which the current flows through the secondary output winding 2b within the oscillation cycle T of (n-1) is detected, and the subsequent oscillation cycle, preferably, By the next oscillation cycle (n), the set current Ip set And after the turn-on, the primary winding current Ip becomes equal to the set current Ip set At T1 (n), the switch element 3 is turned off.
[0074]
Hereinafter, by repeating this method, the output voltage V of the secondary output winding 2b is obtained. 2b Is always the set value V 2bset And constant voltage control can be performed.
[0075]
The detection of the output time T2 can be easily obtained by measuring the time during which the current flows through the diode 4 on the secondary side of the transformer 2. Here, in order to perform the constant voltage control only by the primary side circuit of the transformer 2, The analog input terminal Vd of the A / D converter 5c is connected to the low voltage side end of the primary winding 2a via the resistor 23, and the voltage (V 2a ) Is monitored to detect the output time T2.
[0076]
As shown in FIG. 2, an output time T2 during which the output current appears in the secondary output winding 2b is a period during which the energy stored in the transformer 2 is released. This time is a period after the oscillation switch element 3 is turned off. When the flyback voltage generated in the primary winding 2a decreases and the natural oscillation starts, the polarity at both ends of the primary winding 2a is reversed, and the time until the potential fluctuates around the voltage applied to the transformer 2 is reduced. equal.
[0077]
Therefore, after the arithmetic circuit 5a of the switch control circuit 5 outputs an off control signal for turning off from the D / A converter 5b, the polarity of the primary winding 2a is reversed and the primary winding voltage V 2a The output time T2 is detected from the time until the potential with respect to the voltage applied to the primary winding 2a of the waveform is first reversed. In the case of natural vibration, the primary winding voltage V 2a The time required for the waveform to reach the first minimum value is similar to the time required for the potential of the applied voltage of the primary winding 2a to first reverse, so that the output control signal is output and then the first minimum value is reached. The output time T2 may be detected from the measured time.
[0078]
In the switching power supply circuit 50, the primary winding current Ip is equal to the voltage drop V of the Ip detection resistor 22 due to the primary winding current Ip flowing from the analog input terminal Id of the A / D converter 5c. ip Enter and detect. The voltage conversion in this manner is based on the voltage drop V ip Gives the resistance value of the Ip detection resistor 22 as r ip As r ip × Ip, which can be calculated by the arithmetic circuit 5a as a converted value of the primary winding current Ip, and the voltage drop V is lower than the detection of the current Ip. ip Is easier to detect.
[0079]
The arithmetic circuit 5a of the switch control circuit 5 substitutes the output time T2 detected by the above-described method into the equation (1), and sets the set current Ip set Is calculated and the set current Ip set The resistance value of the Ip detection resistor 22 to r ip Potential V multiplied by iset Is the voltage drop V input from the analog input terminal Id. ip And the corresponding voltage drop V ip Is input, the D / A converter 5b outputs an off control signal to turn off the switch element 3.
[0080]
In the first embodiment described above, the output voltage of the secondary output winding 2b is set to the set voltage V 2bset , The output voltage V of the rectifying and smoothing circuits 4 and 13 2O Does not always have a constant voltage with high accuracy.
[0081]
That is, the output voltage V of the rectifying / smoothing circuits 4 and 13 2o If Vf is a forward voltage drop of the diode 4 of the rectifying / smoothing circuit,
(Equation 15)
Figure 2004229437
The forward voltage drop Vf is proportional to the passing current value, that is, the current Is of the secondary output winding 2b. 2b Is not a constant voltage even if the constant voltage is controlled.
[0082]
Assuming that a proportional constant to the output current Is corresponding to the forward voltage drop of the diode 4 is k, the equation (7) is 2b From the expression (6) developed for and the expression (5) developed for the output current Is,
(Equation 16)
Figure 2004229437
It becomes. Here, if Np ÷ Ns × Ls is K1 and k ÷ Ls is K2, equation (8) becomes
[Equation 17]
Figure 2004229437
It becomes.
[0083]
If the expression (9) is expanded for Ip and the replaced K1 is returned as Np ÷ Ns × Ls and K2 is returned as k ÷ Ls,
(Equation 18)
Figure 2004229437
Is obtained.
[0084]
Here, Ns, Np, Ls, and k are constants determined by circuit elements. Therefore, if T2 is detected and its value is substituted into equation (10), the primary winding current Ip can be adjusted and adjusted. Output voltage V of the rectifying / smoothing circuit of 2o Is obtained.
[0085]
Therefore, in the second embodiment, the output voltage V 2o To the output voltage V of the rectifying / smoothing circuits 4 and 13 to be controlled at a constant voltage. 2oset Set to
[Equation 19]
Figure 2004229437
Current Ip obtained from set ', The on-time T1 is controlled so that the primary winding current Ip matches.
[0086]
The current Ip of the primary winding 2a is changed to the set current Ip set Since the method of matching with 'and the method of detecting the primary winding current Ip and the output time T2 are the same as in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
[0087]
An output time T2 during which a current flows through the secondary output winding 2b within a specific oscillation cycle T is detected, and the set current Ip is calculated by the following equation (2) by a later oscillation cycle. set ′, And after the turn-on, the primary winding current Ip becomes the set current Ip set 'At T1 when the switch element 3 is turned off, and thereafter, by repeating this method, the output voltage V of the rectifying / smoothing circuits 4 and 13 is reduced. 2o Is always equal to the set value V in consideration of the voltage drop Vf of the diode 4. 2oset And constant voltage control can be performed.
[0088]
In the first and second embodiments, the set current Ip is supplied from the analog input terminal Id of the A / D converter 5c. set Or Ip set ', A voltage drop V representing the primary winding current Ip reaching ip , The set potential V iset Is determined or exceeded, and a delay inherent to circuit elements such as the A / D converter 5c, the arithmetic circuit 5a, the D / A converter 5b, and the switch element 3 occurs until the switch element 3 is actually turned off. Has occurred.
[0089]
On the other hand, the primary winding current Ip is obtained by changing the voltage of the primary winding 2a to V 2a When the inductance of the primary winding 2a is Lp,
(Equation 20)
Figure 2004229437
And increases in proportion to the voltage applied to the primary winding 2a after the turn-on
.
[0090]
As a result, as shown in FIG. 3, the current Ip ′ flowing through the primary winding 2a at the time of turn-off is changed to the set potential V iset Voltage drop V compared to ip Assuming that the total of the delay times due to the above circuit elements is δt, the increase δIp is given by the following equation (11).
(Equation 21)
Figure 2004229437
It becomes.
[0091]
Here, the voltage V applied to the primary winding 2a during the ON period of the switch element 3 2a By ignoring other voltage drops due to the exciting current on the circuit, the voltage V 2a Can be replaced with the power supply voltage Vcc of the DC power supply 1, and taking into account the increase in equation (12),
(Equation 22)
Figure 2004229437
From the set current Ip set Or Ip set ′, The set current Ip set Or Ip set ′ Can be turned off at the timing when the primary winding current Ip substantially coincides with ′.
[0092]
In the above embodiment, the voltage-converted current Ip is converted to the voltage-converted set current Ip. set Or Ip set ′, The voltage drop input from the analog input terminal Id is V ip And r on both sides of equation (3) ip Multiplied by
[Equation 23]
Figure 2004229437
Voltage drop V ip Is the set potential V iset Compare with
[0093]
FIG. 4 shows a case where the sub winding 2c is provided on the primary side of the transformer 2 and the voltage V 2c FIG. 10 is a circuit diagram showing a switching power supply circuit 60 according to a fourth embodiment of the present invention, which monitors the output time T2 by monitoring the output power T2.
[0094]
The switching power supply circuit 60 is different from the switching power supply circuit 50 shown in FIG. 1 in that a sub winding 2 c is further provided in the transformer 2, and the analog input terminal Vd of the A / D converter of the switch control circuit 6 is connected via the resistor 24. The only difference is the configuration connected to the low-pressure side end of the sub winding 2c.
[0095]
A voltage V of the primary winding 2a is applied to the sub winding 2c of the transformer 2. 2a Voltage V proportional to the turns ratio 2c Occurs, the time T2 until the polarity is inverted after the turn-off is equal in the sub winding 2c, and the voltage V of the sub winding 2c is supplied from the analog input terminal Vd of the A / D converter. 2c And T2 is detected by the arithmetic circuit in the switch control circuit 6. The other configuration is the same as that of the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.
[0096]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a constant voltage output control device 7 of a switching power supply circuit 70 according to a fifth embodiment of the present invention.
[0097]
In the present embodiment, the digital operation processing executed by the operation circuit 5a of the switch control circuit 5 is executed by analog processing using a comparison circuit and a logic circuit in the switch control circuit 7 acting as a constant voltage output control device. Things. Therefore, the configuration of the switch control circuit 7 which is different from each of the above-described embodiments will be described in detail.
[0098]
In the figure, reference numeral 71 denotes δt × VccpLp × r in equation (13). ip Is a delay correction circuit that outputs a correction voltage corresponding to the following. 72 is an oscillator that outputs a clock with a cycle equal to the oscillation cycle T of the switching power supply circuit 70, and 73 is a voltage V of the primary winding 2a. 2a The comparator 74 determines the polarity of the set potential V from the output time T2. iset Is a time-voltage conversion circuit, 75 is a sample and hold circuit, and 76 is a set potential V iset And a clamp circuit 77 for outputting a voltage waveform representing the following equation: ip The adder 78 adds the correction voltage output from the delay correction circuit 71 to the correction voltage drop V. ip Is the set potential V iset The comparator 79 for comparing with is an AND gate.
[0099]
The constant voltage control operation of the switch control circuit 7 will be described. First, the output time T2 of the oscillating switching power supply circuit 70 is detected by the comparator 73. The comparator 73 connects the non-inverting input from the input terminal Vd to the low-voltage side end of the primary winding 2a via the resistor 23, 2a A voltage divided in proportion to the DC power supply 1 that enables detection of polarity inversion of the primary winding 2a is input to the inverting input, and a voltage divided in proportion to the DC power supply 1 is input to the inverting input. Voltage V 2a Output a waveform corresponding to the polarity of. Accordingly, the comparator 73 outputs an output waveform of “H” by the flyback voltage when the switch element 3 is turned off, and changes to “L” when the energy release of the transformer 2 is completed and the polarity is inverted.
[0100]
The time-voltage conversion circuit 74 sets the period during which “H” is output from the comparator 73 as the output time T2 and calculates Ip from the expression (1) or (2). set Or Ip set ′, And set these current values to r ip Potential V multiplied by iset Is output. The resistance value r of the Ip detection resistor 22 is added to the set current value. ip Is multiplied by the resistance value r of the primary winding current Ip in the comparator 78. ip Drop V multiplied by ip This is to compare with
[0101]
The sample and hold circuit 75 sets the set potential V iset And outputs the result to the clamp circuit 76.
[0102]
The clamp circuit 76 has a setting potential V output from the sample and hold circuit 75. iset And the amplitude becomes the set potential V iset Is output to the non-inverting input of the comparator 78.
[0103]
The current Ip flowing through the primary winding 2a during the oscillating operation is equal to the voltage drop V ip That is, Ip × r ip Voltage drop V ip From the input terminal Id to one of the adders 77.
[0104]
The delay correction circuit 71 calculates the sum δt of the inherent delay times of the switch control circuit 7 and the switch element 3 measured by a measurement circuit (not shown) or the like and the power supply voltage Vcc of the DC power supply 1 input via the resistor 21. Δt × Vcc ÷ Lp × r in equation (13) ip Is calculated and input to the other end of the adder 77.
[0105]
The adder 77 converts this correction voltage into a voltage drop V ip (13), and outputs the result to the inverting input of the comparator 78.
[0106]
Therefore, the voltage drop V considering the delay time of the circuit element is supplied to the comparator 78. ip Is input and the set potential V iset And the voltage drop V output from the adder 77. ip Is the set potential V iset If it is less than or equal to “H”, the set potential V iset Is exceeded, "L" is output to the AND gate 79.
[0107]
The AND gate 79 receives the output from the oscillator 72 and the comparator 78, and connects the output to the gate of the switch element 3. The AND gate 79 operates so as to control the switch element 3 to be ON only during the period when the logical product is “H”. I do.
[0108]
During a period in which the clock output from the oscillator 72 is “L”, the switch element 3 is turned off, and no exciting current flows through the primary winding 2 a of the transformer 2.
[0109]
The clock output from the oscillator 72 changes to “H”, and the output from the comparator 78 also changes to “H”, that is, the voltage drop V ip Is the set potential V iset , The output of the AND gate 79 is also at "H", so that the switch element 3 is turned on.
[0110]
Thereafter, a voltage drop V representing the primary winding current Ip in proportion to the ON time. ip Also increases, the voltage drop V ip Is the set potential V iset Is exceeded, the output of the comparator 78 becomes "L", the output of the AND gate 79 also becomes "L", and the switch element 3 is turned off. Voltage drop V when this turn off ip Is the set potential V iset And the current Ip flowing through the primary winding 2a at that time is represented by Ip in the expression (1) or (2). set Or Ip set 'And the set output voltage V 2b Or output voltage V 2o Is obtained. By repeating this control at least during the oscillating operation, the set output voltage V 2b Or output voltage V 2o Constant voltage output control can be performed.
[0111]
In each of the above embodiments, the output period T2 until the oscillation operation of the entire switching power supply circuit is stabilized is unstable, and the set current Ip set Or Ip set ′ Cannot be set, so that the set current Ip set Or Ip set ′ Is the initial current value Ip def (Or the initial potential V idef ), And it is desirable to keep the ON time T1 constant.
[0112]
Further, the output time T2 does not necessarily need to be detected for each cycle T. For example, the output time T2 may be detected for each longer cycle different from the oscillation cycle T to perform the constant voltage control.
[0113]
Further, according to the present invention, not only is the voltage reduced only when an output voltage exceeding the set reference voltage value is generated, but also the output voltage of the secondary output winding 2b or the rectifying / smoothing circuit is reduced. Voltage to V 2b Or V 2o And the set output voltage is obtained, so that an output detection circuit is provided on the secondary side of the transformer 2 as described in the conventional example, and the output detection circuit is provided via an insulated signal transmission element such as a photocoupler. The present invention can be applied to a switching power supply circuit having a feedback circuit for transmitting a detection signal to the primary side, and can be used.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if there is variation in the circuit constants of the circuit elements, only the output time T2 changes, and the setting for performing the constant voltage control after obtaining the changing output time T2. Current Ip set Since this does not affect the equation (1), the constant voltage control can be performed with high accuracy even in mass production.
[0115]
Further, even in the case of switching power supply circuits having different output voltage specifications, constant voltage output control can be performed with the same circuit components.
[0116]
Further, the constant voltage output can be controlled only by the output voltage detection circuit on the secondary side of the transformer or the primary side circuit without the optical coupling element.
[0117]
Further, according to the second and sixth aspects of the present invention, the output of the rectifying / smoothing circuit can be controlled at a constant voltage with high accuracy.
[0118]
Further, according to the third and seventh aspects of the present invention, it is not necessary to provide a signal transmission element for transmitting the detection result of the secondary side of the transformer to the primary side, and the constant voltage control can be performed only by the primary side circuit. It becomes possible.
[0119]
According to the fourth and eighth aspects of the invention, when the transformer is provided with a sub winding, the secondary side constant voltage output control is performed by monitoring the potential of the sub winding. be able to.
[0120]
Furthermore, according to the ninth aspect of the invention, even if there is a delay δt between the operation of the primary current detector of the transformer and the operation of the oscillating switch element, it is possible to accurately control the output voltage.
[0121]
Further, according to the tenth aspect of the present invention, the voltage drop V ip And set potential V iset And the primary winding current Ip at the time of turning off is set to the set current Ip set Or Ip set ', The comparison can be easily performed by a comparison circuit using a comparator without converting the current value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply circuit 50 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a voltage or current waveform of each part of the switching power supply circuit 50;
(A) shows the current (Ip) flowing through the primary winding 2a of the transformer 2;
(B) shows the current (Is) flowing through the secondary output winding 2b of the transformer 2,
(C) shows the voltage (V) of the primary winding 2a of the transformer 2; 2a ),
It is a waveform diagram shown respectively.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a current (Ip) flowing through a primary winding 2a of a transformer 2 after turning on and a time t after turning on.
FIG. 4 is a circuit diagram of a switching power supply circuit 60 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a constant voltage output control device 7 of a switching power supply circuit 70 according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional switching power supply circuit 100.
[Explanation of symbols]
1 DC power supply
2 transformer
2a Primary winding
2b Secondary output winding
2c Secondary winding
3 Oscillation switch element
4 Rectifier diode (rectifier smoothing circuit)
5, 6, 7 switch control circuit
13. Smoothing capacitor (rectifying and smoothing circuit)
22 Ip detection resistor
73 Comparator (output time detector)
74 time-voltage conversion circuit (set value calculation circuit)
T1 ON time
T2 Output time during which the output appears on the rectification smoothing circuit
Vcc DC power supply voltage
V 2b Output voltage appearing on the secondary output winding
V 2bset Secondary output winding output voltage to be controlled by constant voltage
V 2o Output voltage of rectification smoothing circuit
V 2oset Output voltage of rectifying and smoothing circuit to be controlled by constant voltage
V iset Set potential
Ip Primary winding current
Ip set Set current
Ip set ´ Set current
Np Number of turns of primary winding
Ns Number of turns of secondary output winding
Lp Inductance of primary winding
Ls Inductance of secondary output winding
k Constant of proportionality to output current of forward voltage drop of rectifier diode
δ Time difference from when the primary winding current Ip is detected to when the oscillation switch element stops ON control
r ip Resistance value of Ip detection resistor

Claims (10)

一次巻線(2a)と二次出力巻線(2b)を有するトランス(2)と、
一次巻線(2a)を励磁する直流電源(1)に、一次巻線(2a)と直列に接続された発振用スイッチ素子(3)と、
発振用スイッチ素子(3)をオンオフ制御するスイッチ制御回路(5)と、
二次出力巻線(2b)の出力を整流平滑化する整流平滑化回路(4、13)とを備えたスイッチング電源回路の発振用スイッチ素子(3)のオン時間(T1)を変化させ、二次出力巻線(2b)に表れる出力電圧V2bを定電圧制御する定電圧出力制御方法であって、
定電圧制御しようとする二次出力巻線(2b)の出力電圧をV2bset、一次巻線(2a)の巻数をNp、二次出力巻線(2b)の巻数をNs、二次出力巻線(2b)のインダクタンスをLs、発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間をT2としたときに、
Figure 2004229437
から求めた設定電流Ipsetに、一次巻線(2a)に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子(3)のオン制御を停止し、オン時間(T1)を調整することを特徴とするスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法。
A transformer (2) having a primary winding (2a) and a secondary output winding (2b);
An oscillation switch element (3) connected in series with the primary winding (2a) to a DC power supply (1) for exciting the primary winding (2a);
A switch control circuit (5) for controlling ON / OFF of the oscillation switch element (3);
The on-time (T1) of the oscillation switch element (3) of the switching power supply circuit including the rectifying and smoothing circuits (4, 13) for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding (2b) is changed. A constant voltage output control method for constant voltage control of an output voltage V 2b appearing in a next output winding (2b),
The output voltage of the secondary output winding (2b) to be controlled at a constant voltage is V 2bset , the number of turns of the primary winding (2a) is Np, the number of turns of the secondary output winding (2b) is Ns, the secondary output winding When the inductance of (2b) is Ls, and the output time during which the output appears in the rectifying / smoothing circuits (4, 13) within the oscillation period (T) is T2,
Figure 2004229437
When the current Ip flowing through the primary winding (2a) reaches the set current Ip set determined from the above, the on-control of the oscillation switch element (3) is stopped and the on-time (T1) is adjusted. A constant voltage output control method for a switching power supply circuit.
一次巻線(2a)と二次出力巻線(2b)を有するトランス(2)と、
一次巻線(2a)を励磁する直流電源(1)に、一次巻線(2a)と直列に接続された発振用スイッチ素子(3)と、
発振用スイッチ素子(3)をオンオフ制御するスイッチ制御回路(5)と、
二次出力巻線(2b)の出力を整流平滑化する整流平滑化回路(4、13)とを備えたスイッチング電源回路の発振用スイッチ素子(3)のオン時間(T1)を変化させ、整流平滑化回路の出力電圧V2oを定電圧制御する定電圧出力制御方法であって、
定電圧制御しようとする整流平滑化回路(4、13)の出力電圧をV2oset、一次巻線(2a)の巻数をNp、二次出力巻線(2b)の巻数をNs、二次出力巻線(2b)のインダクタンスをLs、発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間をT2、整流平滑化回路のダイオード(4)の順方向電圧降下分の出力電流に対する比例定数をkとしたときに、
Figure 2004229437
から求めた設定電流Ipset´に、一次巻線(2a)に流れる電流Ipが達した際に、発振用スイッチ素子(3)のオン制御を停止し、オン時間(T1)を調整することを特徴とするスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法。
A transformer (2) having a primary winding (2a) and a secondary output winding (2b);
An oscillation switch element (3) connected in series with the primary winding (2a) to a DC power supply (1) for exciting the primary winding (2a);
A switch control circuit (5) for controlling ON / OFF of the oscillation switch element (3);
Rectification by changing the on-time (T1) of the oscillation switch element (3) of the switching power supply circuit including the rectification smoothing circuits (4, 13) for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding (2b). A constant voltage output control method for constant voltage control of an output voltage V2o of a smoothing circuit,
The output voltage of the rectifying / smoothing circuits (4, 13) to be controlled at a constant voltage is V 2oset , the number of turns of the primary winding (2a) is Np, the number of turns of the secondary output winding (2b) is Ns, and the secondary output winding is The inductance of the line (2b) is Ls, the output time during which the output appears in the rectifying / smoothing circuit (4, 13) within the oscillation period (T) is T2, and the forward voltage drop of the diode (4) in the rectifying / smoothing circuit is T2. When the proportional constant to the output current is k,
Figure 2004229437
When the current Ip flowing through the primary winding (2a) reaches the set current Ip set ′ obtained from the above, the ON control of the oscillation switch element (3) is stopped and the ON time (T1) is adjusted. A constant voltage output control method for a switching power supply circuit.
発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間(T2)を、一次巻線(2a)にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間から検出することを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法。The output time (T2) during which the output appears in the rectifying / smoothing circuits (4, 13) within the oscillation cycle (T) is the time from when the flyback voltage is generated in the primary winding (2a) until the first polarity inversion. The constant voltage output control method for a switching power supply circuit according to claim 1, wherein the constant voltage output is detected from the control signal. 発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間(T2)を、トランス(2)の副巻き線(2c)にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間から検出することを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御方法。The output time (T2) during which the output appears in the rectifying / smoothing circuits (4, 13) within the oscillation period (T) is determined by the first polarity after the flyback voltage is generated in the sub winding (2c) of the transformer (2). 3. The constant voltage output control method for a switching power supply circuit according to claim 1, wherein the detection is performed from a time until the inversion. 一次巻線(2a)と二次出力巻線(2b)を有するトランス(2)と、
一次巻線(2a)を励磁する直流電源(1)に、一次巻線(2a)と直列に接続された発振用スイッチ素子(3)と、
発振用スイッチ素子(3)をオンオフ制御するスイッチ制御回路(7)と、
二次出力巻線(2b)の出力を整流平滑化する整流平滑化回路(4、13)とを備え、
発振用スイッチ素子(3)のオン時間(T1)を変化させ、二次出力巻線(2b)に表れる出力電圧(V2b)を定電圧制御するスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置であって、
一次巻線(2a)に流れる電流Ipを検出する一次側電流検出部(Id)と、発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間(T2)を検出する出力時間検出部(73)と、
定電圧制御しようとする二次出力巻線(2b)の出力電圧をV2bset、一次巻線(2a)の巻数をNp、二次出力巻線(2b)の巻数をNs、二次出力巻線(2b)のインダクタンスをLsとし、
出力時間検出部で検出した出力時間T2と、
Figure 2004229437
とから設定電流Ipsetを求める設定値算出回路(74)と、
一次巻線(2a)に流れる電流Ipと設定電流Ipsetを比較する比較回路(78)とを備え、
スイッチ制御回路(7)は、電流Ipが設定電流Ipsetに達した際に、発振用スイッチ素子(3)のオン制御を停止し、オン時間(T1)を調整することを特徴とするスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
A transformer (2) having a primary winding (2a) and a secondary output winding (2b);
An oscillation switch element (3) connected in series with the primary winding (2a) to a DC power supply (1) for exciting the primary winding (2a);
A switch control circuit (7) for controlling ON / OFF of the oscillation switch element (3);
Rectifying and smoothing circuits (4, 13) for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding (2b);
A constant-voltage output control device for a switching power supply circuit, wherein the on-time (T1) of the oscillation switch element (3) is changed to control the output voltage (V 2b ) appearing in the secondary output winding (2b) at a constant voltage. ,
A primary side current detector (Id) for detecting a current Ip flowing through the primary winding (2a) and an output time (T2) during which an output appears in the rectifying and smoothing circuits (4, 13) within the oscillation period (T). An output time detecting unit (73) for performing
The output voltage of the secondary output winding (2b) to be controlled at a constant voltage is V 2bset , the number of turns of the primary winding (2a) is Np, the number of turns of the secondary output winding (2b) is Ns, the secondary output winding Let Ls be the inductance of (2b),
An output time T2 detected by the output time detector,
Figure 2004229437
A set value calculation circuit (74) for obtaining a set current Ip set from
A comparison circuit (78) for comparing the current Ip flowing through the primary winding (2a) with the set current Ip set ;
When the current Ip reaches the set current Ip set , the switch control circuit (7) stops the ON control of the oscillation switch element (3) and adjusts the ON time (T1). Circuit constant voltage output control device.
一次巻線(2a)と二次出力巻線(2b)を有するトランス(2)と、
一次巻線(2a)を励磁する直流電源(1)に、一次巻線(2a)と直列に接続された発振用スイッチ素子(3)と、
発振用スイッチ素子(3)をオンオフ制御するスイッチ制御回路(7)と、
二次出力巻線(2b)の出力を整流平滑化する整流平滑化回路(4、13)とを備え、
発振用スイッチ素子(3)のオン時間(T1)を変化させ、整流平滑化回路(4、13)の出力電圧(V2o)を定電圧制御するスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置であって、
一次巻線(2a)に流れる電流Ipを検出する一次側電流検出部(Id)と、
発振周期(T)内で整流平滑化回路(4、13)に出力が表れる出力時間(T2)を検出する出力時間検出部(73)と、
定電圧制御しようとする整流平滑化回路(4、13)の出力電圧をV2oset、一次巻線(2a)の巻数をNp、二次出力巻線(2b)の巻数をNs、二次出力巻線(2b)のインダクタンスをLs、整流平滑化回路のダイオード(4)の順方向電圧降下分の出力電流に対する比例定数をkとし、
出力時間検出部(73)で検出した出力時間T2と、
Figure 2004229437
とから設定電流Ipset´を求める設定値算出回路(74)と、
一次巻線(2a)に流れる電流Ipと設定電流Ipset´を比較する比較回路(78)とを備え、
スイッチ制御回路(7)は、電流Ipが設定電流Ipset´に達した際に、発振用スイッチ素子(3)のオン制御を停止し、オン時間(T1)を調整することを特徴とするスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
A transformer (2) having a primary winding (2a) and a secondary output winding (2b);
An oscillation switch element (3) connected in series with the primary winding (2a) to a DC power supply (1) for exciting the primary winding (2a);
A switch control circuit (7) for controlling ON / OFF of the oscillation switch element (3);
Rectifying and smoothing circuits (4, 13) for rectifying and smoothing the output of the secondary output winding (2b);
A constant-voltage output control device for a switching power supply circuit for changing an on-time (T1) of an oscillation switch element (3) and controlling an output voltage (V 2o ) of a rectifying / smoothing circuit (4, 13) at a constant voltage. ,
A primary current detector (Id) for detecting a current Ip flowing through the primary winding (2a);
An output time detector (73) for detecting an output time (T2) during which an output appears in the rectifying / smoothing circuits (4, 13) within the oscillation cycle (T);
The output voltage of the rectifying / smoothing circuits (4, 13) to be controlled at a constant voltage is V 2oset , the number of turns of the primary winding (2a) is Np, the number of turns of the secondary output winding (2b) is Ns, and the secondary output winding is Let Ls be the inductance of the line (2b) and k be a proportional constant to the output current of the forward voltage drop of the diode (4) of the rectifying / smoothing circuit.
An output time T2 detected by the output time detection unit (73);
Figure 2004229437
A set value calculation circuit (74) for obtaining a set current Ip set ′ from
A comparison circuit (78) for comparing the current Ip flowing through the primary winding (2a) with the set current Ip set ′;
When the current Ip reaches the set current Ip set ′, the switch control circuit (7) stops the ON control of the oscillation switch element (3) and adjusts the ON time (T1). Constant voltage output control device for power supply circuit.
一次巻線(2a)の電圧V2aを監視し、フライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を検出する一次巻線電圧監視回路(73)を備え、
一次巻線(2a)にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を、出力時間(T2)とすることを特徴とする請求項5又は6に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
Monitors the voltage V 2a of the primary winding (2a), comprising a primary winding voltage monitoring circuit that detects (73) the time from the flyback voltage is generated until the first polarity reversal,
7. The switching power supply circuit according to claim 5, wherein a time from when a flyback voltage is generated in the primary winding to when the first polarity inversion occurs is defined as an output time (T2). Voltage output control device.
トランス(2)の一次側に更に設けられた副巻き線(2c)と、
副巻き線(2c)の電圧V2cを監視し、フライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を検出する副巻き線電圧監視回路を備え、
副巻き線(2c)にフライバック電圧が発生してから最初の極性反転時までの時間を、出力時間(T2)とすることを特徴とする請求項5又は6に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
A secondary winding (2c) further provided on the primary side of the transformer (2);
A sub-winding voltage monitoring circuit that monitors the voltage V 2c of the sub-winding (2c) and detects the time from when the flyback voltage is generated until the first polarity inversion,
7. The switching power supply circuit according to claim 5, wherein the time from when the flyback voltage is generated in the sub winding (2c) until the first polarity inversion is set as the output time (T2). Voltage output control device.
一次側電流検出部が設定電流Ipset若しくはIpset´に達する一次巻線電流Ipを検出した後、発振用スイッチ素子(3)がオン制御を停止するまでの時間差をδt、直流電源(1)の電源電圧をVcc、一次巻線(2a)のインダクタンスをLpとし、
Figure 2004229437
から求めたIp´を、設定電流Ipset若しくはIpset´と比較する電流Ipとすることを特徴とする請求項5又は6に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
After the primary current detector detects the primary winding current Ip reaching the set current Ip set or Ip set ′, the time difference until the oscillation switch element (3) stops ON control is δt, and the DC power supply (1) Vcc, the inductance of the primary winding (2a) is Lp,
Figure 2004229437
7. The constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 5, wherein Ip ′ obtained from the above is set as a set current Ip set or a current Ip to be compared with Ip set ′.
一次側電流検出部は、一次巻線(2a)と直列に抵抗値ripのIp検出抵抗(22)を接続し、Ip検出抵抗(22)による電圧降下Vipから電流Ipを検出し、
比較回路は、電圧降下Vipと、設定電流Ipset若しくはIpset´に抵抗値ripを乗じて、設定電流Ipset若しくはIpset´を表す設定電位Visetを比較し、電流Ipと設定電流Ipset若しくはIpset´を比較することを特徴とする請求項5又は6に記載のスイッチング電源回路の定電圧出力制御装置。
The primary-side current detection unit connects an Ip detection resistor (22) having a resistance value r ip in series with the primary winding (2a), detects a current Ip from a voltage drop V ip caused by the Ip detection resistor (22),
Comparison circuit, 'multiplied by the resistance value r ip, the set current Ip The set or Ip The set' and the voltage drop V ip, set current Ip The set or Ip The set compares the set potential V iset that represents the current Ip and the set current The constant voltage output control device for a switching power supply circuit according to claim 5, wherein Ip set or Ip set ′ is compared.
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