JP2023044599A - Integrated circuit and power supply circuit - Google Patents
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Abstract
【課題】電源回路における力率を改善可能な集積回路及び電源回路を提供する。
【解決手段】交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタとインダクタ電流を制御するトランジスタとを備えたAC-DCコンバータにおいて、トランジスタのスイッチングを制御する力率改善ICであって、出力電圧に応じた第1電圧と基準電圧との差に基づいてトランジスタを第1期間オンするための第1指令値出力回路と、トランジスタがオフしてからインダクタ電流が所定値以下となるとトランジスタをオンするためのオン信号出力回路と、オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、第1指令値Vc1を補正して、トランジスタを第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値Vc2として出力する補正回路と、遅延されたオン信号Son2に基づいて、トランジスタをオンし、第2指令値に基づいて、トランジスタをオフする駆動回路とを備える。
【選択図】図8
An integrated circuit and a power supply circuit capable of improving the power factor in the power supply circuit are provided.
In an AC-DC converter comprising an inductor to which a rectified voltage corresponding to an AC voltage is applied and a transistor for controlling the inductor current, a power factor correction IC for controlling switching of the transistor is provided, a first command value output circuit for turning on the transistor for a first period based on the difference between the corresponding first voltage and the reference voltage; an on-signal output circuit, a delay circuit that delays the on-signal for a predetermined period, and a second command value Vc2 for correcting the first command value Vc1 and turning on the transistor for a second period longer than the first period. A correction circuit and a drive circuit for turning on the transistor based on the delayed on-signal Son2 and turning off the transistor based on the second command value are provided.
[Selection drawing] Fig. 8
Description
本発明は、集積回路および電源回路に関する。 The present invention relates to integrated circuits and power supply circuits.
電源回路として、インダクタ電流がゼロになった後、所定期間後にトランジスタをオンする力率改善回路(以下、PFC(Power Factor Correction)回路と称する。)が知られている(例えば、特許文献1~3参照)。
As a power supply circuit, a power factor correction circuit (hereinafter referred to as a PFC (Power Factor Correction) circuit) that turns on a transistor after a predetermined period of time after an inductor current becomes zero is known (for example,
一般に、力率改善回路のトランジスタのスイッチングを制御する集積回路は、スイッチング損失を低減すべく、インダクタ電流がゼロになった後トランジスタに印可される電圧が低減するタイミングで、トランジスタをオンする。 In general, an integrated circuit that controls switching of transistors in a power factor correction circuit turns on the transistors at a timing when the voltage applied to the transistors is reduced after the inductor current becomes zero in order to reduce switching loss.
ところで、集積回路が、インダクタ電流がゼロになった後の所定期間後にトランジスタがオンすると、スイッチング損失は低減されるが、インダクタ電流が負となるため、電源回路における力率が悪化してしまうことがある。 By the way, when the integrated circuit turns on the transistor after a predetermined period of time after the inductor current becomes zero, the switching loss is reduced, but the inductor current becomes negative, which deteriorates the power factor in the power supply circuit. There is
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、電源回路における力率を改善可能な集積回路および電源回路を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and provides an integrated circuit and a power supply circuit capable of improving the power factor of the power supply circuit.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、を備え、前記交流電圧から目的レベルの出力電圧を生成する電源回路の前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路であって、前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、を備える、集積回路を提供する。前記補正回路は、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間、および前記第2期間に基づいた比と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する。 In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention includes an inductor to which a rectified voltage corresponding to an alternating voltage is applied; and a transistor that controls an inductor current flowing through the inductor. an integrated circuit for controlling switching of the transistor of a power supply circuit for generating an output voltage of a target level from a first command value output circuit for outputting a first command value for turning on a period of time; and an on signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off. an on-signal output circuit, a delay circuit for delaying the on-signal for a predetermined period, and a second command value for correcting the first command value and outputting it as a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period. and a driving circuit for turning on the transistor based on the delayed on signal and turning off the transistor based on the second command value. The correction circuit adjusts the first inductor current based on the ratio based on the third period and the second period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value, and on the predetermined period. Correct the command value.
本発明の第2の態様においては、交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、を備え、前記交流電圧から目的レベルの出力電圧を生成する電源回路の前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路であって、前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、前記第1電圧と、前記第2期間と、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間と、に基づいて、前記整流電圧を推定する第2推定回路と、を備える、集積回路を提供する。前記補正回路は、前記第1電圧と、推定された前記整流電圧と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する。 A second aspect of the present invention includes an inductor to which a rectified voltage corresponding to an AC voltage is applied, and a transistor that controls an inductor current flowing through the inductor, and generates an output voltage of a target level from the AC voltage. a first command for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage; an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off; a delay circuit for delaying a signal for a predetermined period; a correction circuit for correcting the first command value and outputting it as a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period; a drive circuit for turning on the transistor based on the on signal and turning off the transistor based on the second command value; the first voltage; the second period; and a period after the transistor is turned off. and a second estimation circuit for estimating the rectified voltage based on a third period until the inductor current reaches the predetermined value. The correction circuit corrects the first command value based on the first voltage, the estimated rectified voltage, and the predetermined period.
本発明の第3の態様においては、交流電圧から目的レベルの出力電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路と、を備える電源回路を提供する。前記集積回路は、前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、を含む。前記補正回路は、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間、および前記第2期間に基づいた比と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する。 In a third aspect of the present invention, there is provided a power supply circuit for generating an output voltage of a target level from an AC voltage, wherein an inductor to which a rectified voltage corresponding to the AC voltage is applied and an inductor current flowing through the inductor are controlled. and an integrated circuit for controlling switching of the transistor. The integrated circuit includes a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage; an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off; a delay circuit for delaying the on-signal for a predetermined period; a correction circuit for correcting the 1 command value and outputting it as a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period; and turning on the transistor based on the delayed ON signal. and a driving circuit for turning off the transistor based on the second command value. The correction circuit adjusts the first inductor current based on the ratio based on the third period and the second period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value, and on the predetermined period. Correct the command value.
本発明の第4の態様においては、交流電圧から目的レベルの出力電圧を生成する電源回路であって、前記交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路と、を備える、電源回路を提供する。前記集積回路は、前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、前記第1電圧と、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間と、前記第2期間と、に基づいて、前記整流電圧を推定する第2推定回路と、を含む。前記補正回路は、前記第1電圧と、推定された前記整流電圧と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する。 In a fourth aspect of the present invention, there is provided a power supply circuit for generating an output voltage of a target level from an AC voltage, wherein an inductor to which a rectified voltage corresponding to the AC voltage is applied and an inductor current flowing through the inductor are controlled. and an integrated circuit for controlling switching of the transistor. The integrated circuit includes a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage; an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off; a delay circuit for delaying the on-signal for a predetermined period; a correction circuit for correcting the 1 command value and outputting it as a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period; and turning on the transistor based on the delayed ON signal. a drive circuit for turning off the transistor based on the second command value; the first voltage; a third period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value; and a second estimation circuit for estimating the rectified voltage based on two periods. The correction circuit corrects the first command value based on the first voltage, the estimated rectified voltage, and the predetermined period.
電源回路における力率を改善可能な集積回路および電源回路を提供できる。 It is possible to provide an integrated circuit and power supply circuit capable of improving the power factor of the power supply circuit.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not list all the necessary features of the invention. Subcombinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.
本明細書においては、「接続」の語を用いるが、特に断りのない場合には「接続」とは「電気的に接続」することを意味するものとする。本明細書においては、電圧または信号について、論理レベルがロー(Low)レベルである場合をLレベルと称し、論理レベルがハイ(High)レベルである場合はHレベルと称する。 In this specification, the term "connection" is used, and "connection" means "electrically connecting" unless otherwise specified. In this specification, with respect to voltages or signals, when the logic level is low, it is referred to as L level, and when the logic level is high, it is referred to as H level.
図1は、一般的なAC-DCコンバータ10aの回路図の一例を示す。AC-DCコンバータ10aは、商用電源の交流電圧Vacから、目的レベルの出力電圧Voutを生成する昇圧型のPFC回路である。AC-DCコンバータ10aの生成する出力電圧Voutは、負荷11を駆動するために用いられる
FIG. 1 shows an example of a circuit diagram of a typical AC-
負荷11は、例えば、DC-DCコンバータや直流電圧で動作する電子機器である。
The
<<AC-DCコンバータ10aの構成>>
AC-DCコンバータ10aは、全波整流回路30、キャパシタ31,32、インダクタ33、ダイオード34、力率改善IC35a、NMOSトランジスタ36、ボディダイオード37、寄生キャパシタ38、および抵抗40~42を備える。
<<Configuration of AC-
AC-
==全波整流回路30への入力==
交流電源20は、全波整流回路30に交流電圧Vacを供給するための商用交流電源である。交流電圧Vacは、例えば100~277V、周波数が50~60Hzの電圧である。
== Input to full-
インダクタ21は、交流電源20から全波整流回路30へ供給される電流Iinにおいて交流電源20の有する、所謂電源インダクタンスである。図中、交流電源20と全波整流回路30とを繋ぐ経路のうち、一方にのみインダクタ21が示されるが、他方での電源インダクタンスは省略されている。
The
キャパシタ22は、交流電源20から全波整流回路30へと供給される電流Iinに対して、インダクタ21とともにノイズを除去する。インダクタ21およびキャパシタ22により、全波整流回路30へ供給される電流Iinからノイズが除去される。
==全波整流回路30から負荷11までの構成==
全波整流回路30は、入力される所定の交流電圧Vacを全波整流し、整流電圧Vrとしてキャパシタ31およびインダクタ33に出力する。インダクタ33には、交流電圧Vacに応じた整流電圧Vrが印可される。
== Configuration from full-
Full-
キャパシタ31は、全波整流回路30から供給される整流電圧Vrを平滑化する。
キャパシタ32は、インダクタ33、ダイオード34、およびNMOSトランジスタ36とともに昇圧チョッパー回路を構成する。これによって、キャパシタ32の充電電圧は、直流の出力電圧Voutに昇圧されて、負荷11に供給される。
力率改善IC(Integrated Circuit; IC)35aは、AC-DCコンバータ10aの力率を改善しつつ、出力電圧Voutのレベルが目的レベル(例えば、400V)となるよう、NMOSトランジスタ36のスイッチングを制御する集積回路である。
A power factor improvement IC (Integrated Circuit; IC) 35a improves the power factor of the AC-
力率改善IC35aは、端子CS,FB,OUTを含む。なお、力率改善IC35aは、端子CS,FB,OUT以外の端子(例えば、電源端子、GND端子等)を有しているが、図中他の端子は省略されている。
The power
NMOSトランジスタ36は、AC-DCコンバータ10aの負荷11への電力を制御するためのパワートランジスタである。NMOSトランジスタ36は、インダクタ33に流れるインダクタ電流IL1を制御する。
The
なお、NMOSトランジスタ36は、N型の(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタであることとしたが、P型のトランジスタであってもよい。また、NMOSトランジスタ36は、バイポーラトランジスタ等の他のトランジスタであってもよい。
Although the
NMOSトランジスタ36のゲート電極は、端子OUTに接続され、力率改善IC35aからの電圧Vo1により制御される。また、NMOSトランジスタ36は、ボディダイオード37、および寄生キャパシタ38を有する。
A gate electrode of the
ボディダイオード37は、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース間のpn接合により形成されるダイオードであり、寄生ダイオードである。ボディダイオード37は、逆回復特性に寄与する。ボディダイオード37は、NMOSトランジスタ36をオフした場合に、寄生キャパシタ38とともに寄生素子として影響する。
The
寄生キャパシタ38は、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース間の寄生容量である。AC-DCコンバータ10aにおいては、NMOSトランジスタ36をオフした場合に、インダクタ33のインダクタンスとともに共振を起こす寄生容量が回路中に存する。寄生キャパシタ38は、インダクタ33のインダクタンスとともに共振を起こす寄生容量の一例である。
A
抵抗40,41は、出力電圧Voutを分圧して電圧Vfbを生成する分圧回路を構成する。抵抗40,41により構成される分圧回路は、分圧した電圧Vfbを帰還電圧として、力率改善IC35aの端子FBに印可する。
抵抗42には、インダクタ電流IL1を検出するための抵抗である。抵抗42には、インダクタ電流IL1に応じた電圧Vcsが生じる。抵抗42の一端には、力率改善IC35aの端子CSが接続される。
A
なお、AC-DCコンバータ10aは、「電源回路」に相当する。力率改善IC35aは、「集積回路」に相当する。電圧Vfbは「第1電圧」に相当する。
Note that the AC-
<<力率改善IC35a>>
図2は、一般的な力率改善IC35aの構成の一例を示す。力率改善IC35aは、ADC50,53(Analog-to-Digital Converter)、オン信号出力回路51、遅延回路52、誤差増幅回路54、第1指令値出力回路55、駆動回路56、および端子CS,FB,OUTを含む。
<<Power factor improvement IC35a>>
FIG. 2 shows an example of the configuration of a general power
ADC50は、端子CSに印可されるインダクタ電流IL1に応じた電圧Vcsをデジタル値に変換する。なお、以下、ADC50から出力されるデジタル値を、便宜上、電圧Vcsとして説明する。
オン信号出力回路51は、電圧Vcsに基づいて、インダクタ電流IL1がゼロよりやや大きい所定の電流値I0(例えば、数mA)以下となると、インダクタ電流IL1がほぼゼロであることを検出する。そして、オン信号出力回路51は、インダクタ電流IL1がほぼゼロ(以下、適宜「ほぼゼロ」を単に“0”(ゼロ)と称する。)となると、NMOSトランジスタ36をオンするためのオン信号Son1を出力する。一例として、オン信号Son1はHレベルのパルス状の信号である。
Based on the voltage Vcs, the on-
遅延回路52は、オン信号Son1を予め定められた所定の期間Tzcd遅延させ、遅延されたオン信号Son2を出力する。なお、期間Tzcdについては後述する。
The
ADC53は、端子FBに印可される電圧Vfbをデジタル値に変換し、誤差増幅回路54へとデジタル値を出力する。なお、以下では、ADC53から出力するデジタル値を、便宜上、電圧Vfbとして説明する。
The
誤差増幅回路54は、電圧Vfbおよび基準電圧Vrefを比較して、それらの誤差を増幅する。誤差増幅回路54は、増幅した誤差を第1指令値出力回路55へと出力する。
第1指令値出力回路55は、増幅された誤差(つまり、電圧Vfbおよび基準電圧Vrefの差)に基づいて、第1指令値Vc1を駆動回路56へと出力する。なお、第1指令値Vc1のレベル(つまり、NMOSトランジスタ36がオンする期間Ton1の長さ)は、AC-DCコンバータ10aから目的レベルの出力電圧Voutが出力されるよう、設定される。
First command
駆動回路56は、オン信号Son2と、第1指令値Vc1と、に基づいて、NMOSトランジスタ36を駆動する回路である。具体的には、駆動回路56は、オン信号Son2が入力されると、第1指令値Vc1に応じた期間Ton1、Hレベルの電圧Vo1を出力する。この結果、NMOSトランジスタ36はオンとなる。
The
一方、駆動回路56は、NMOSトランジスタ36がオンしてから、第1指令値Vc1に応じた期間Ton1が経過すると、Lレベルの電圧Vo1を出力する。この結果、NMOSトランジスタ36はオフとなる。
On the other hand, the driving
便宜上詳細は省略するが、一例として、駆動回路56は、NMOSトランジスタ36をオンするための駆動信号を出力する回路と、バッファ回路とを含む。
Although the details are omitted for convenience, as an example, the
==AC-DCコンバータ10aにおける主要な波形==
ここで、一般的なAC-DCコンバータ10aの動作の概要を説明するために、AC-DCコンバータ10aにおける主要な波形を説明する。図3は、インダクタ電流IL1、NMOSトランジスタ36のドレインソース電圧Vds、および電圧Vo1の関係の概念図を示す。なお、ここでは、NMOSトランジスタ36がオフとなった後に、時刻t0において、インダクタ電流IL1が減少して0(所定値)となったこととして説明する。
==Main Waveforms in AC-
Here, main waveforms in the AC-
時刻t0において、インダクタ電流IL1が減少して0となると、図2のオン信号出力回路51は、Hレベルのオン信号Son1を出力する。なお、時刻t0以降、インダクタ電流IL1は、更に減少し、負の値となる。
At time t0, when inductor current IL1 decreases to 0, ON
ここで、「正の方向のインダクタ電流IL1」とは、全波整流回路30およびインダクタ33が接続されたインダクタ33の一端側から、インダクタ33およびNMOSトランジスタ36が接続されたインダクタ33の他端側へ流れる方向の電流をいう。また、「負の方向のインダクタ電流IL1」とは、インダクタ33の他端側から、インダクタ33の一端側へ流れる方向の電流をいう。
Here, the “positive inductor current IL1” is a current flowing from one end of the
ところで、時刻t0において、NMOSトランジスタ36がオフとなり、正の方向のインダクタ電流IL1が減少し、0となると、インダクタ33および寄生キャパシタ38にて共振が発生する。この結果、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース電圧Vdsは減少するとともに、負の方向のインダクタ電流IL1(つまり、負の値のインダクタ電流IL1)が流れることになる。図中、負のインダクタ電流IL1の極小値がILnpで示される。
By the way, at time t0, the
そして、時刻t0から、遅延期間Tzcdだけ経過した時刻t1となると、遅延されたオン信号Son2に基づいて、駆動回路56は、Hレベルの電圧Vo1を出力する。従って、NMOSトランジスタ36がオンする。
Then, at time t1 after the delay period Tzcd has elapsed from time t0, the driving
なお、遅延期間Tzcdは、ドレイン-ソース電圧Vdsが低下し始めてから、最も低くなるまでの期間、つまり、共振周期の半周期の期間に設定されている。この結果、NMOSトランジスタ36がオンする際の消費電力を削減することができる。
The delay period Tzcd is set to a period from when the drain-source voltage Vds begins to drop until it reaches its lowest level, that is, a half period of the resonance period. As a result, power consumption when the
時刻t1において、遅延回路52により遅延されたオン信号Son2がHレベルとなる。Hレベルのオン信号Son2に応じて、NMOSトランジスタ36がオンすると、インダクタ33に流れるインダクタ電流IL1が増大する。
At time t1, the ON signal Son2 delayed by the
そして、駆動回路56は、第1指令値Vc1に基づいて、時刻t1から期間Ton1だけ経過する時刻t2までの間、NMOSトランジスタ36をオンし続ける。時刻t2に、インダクタ電流IL2は極大値ILp1に達する。
Based on the first command value Vc1, the
その後、駆動回路56は、時刻t2となると、Lレベルの電圧Vo1を出力する。従って、NMOSトランジスタ36がオフする。
After that, at time t2, drive
また、時刻t3となると、再びインダクタ電流IL1が減少して0となる。ここで、時刻t2から時刻t3のNMOSトランジスタ36をオフしてから0を示すまでに経過する期間を期間Toff1と称する。
At time t3, the inductor current IL1 again decreases to zero. Here, the period from the time t2 to the time t3 when the
また、期間Ton1は「第1期間」に相当する。 Also, the period Ton1 corresponds to the "first period".
==力率改善とデッドアングルについて==
上述したAC-DCコンバータ10aでは、NMOSトランジスタ36がオンする際の消費電力を低減できる。
== About power factor improvement and dead angle ==
In the AC-
駆動回路56によりオン信号Son1が所定の期間Tzcd遅延されると、インダクタ33には、遅延期間Tzcdの間、負のインダクタ電流IL1が流れる。この間に、駆動回路56により遅延した信号So2に基づいて、NMOSトランジスタ36をスイッチングすると、負のインダクタ電流IL1が流れ始める前よりドレイン-ソース電圧Vdsが低くなるので、NMOSトランジスタ36のスイッチング損失が低減し、消費電力を低くできる。
When the
また、この場合、インダクタ電流IL1の平均値は、期間Tzcdにインダクタ電流IL1が負側に振動する量だけ、減少する。インダクタ電流IL1が低位相である場合、インダクタ電流IL1全体の振幅が小さくなるので、インダクタ電流IL1の負側の振動は、インダクタ電流IL1の平均値に大きく寄与し、インダクタ電流IL1の正側の寄与と打ち消し合う。これは、力率の悪化につながる。 Also, in this case, the average value of the inductor current IL1 decreases by the amount by which the inductor current IL1 oscillates to the negative side during the period Tzcd. When the inductor current IL1 is low phase, the amplitude of the overall inductor current IL1 is small, so the negative oscillation of the inductor current IL1 contributes significantly to the average value of the inductor current IL1, and the positive contribution of the inductor current IL1 cancel out. This leads to deterioration of the power factor.
以下、具体的に、遅延期間がない場合と、ある場合とのそれぞれにおいて、AC-DCコンバータにおける入力電流Iinがどのように変化するかについて説明する。図4は、オン信号Son1に対して、遅延期間がない場合のインダクタ電流IL1と、入力電流Iinとを制御した場合の関係を示す。図中、破線により、インダクタ電流IL1の平均値が示される。 Hereinafter, it will be specifically described how the input current Iin in the AC-DC converter changes when there is no delay period and when there is a delay period. FIG. 4 shows the relationship between the inductor current IL1 and the input current Iin when there is no delay period with respect to the ON signal Son1. In the figure, the dashed line indicates the average value of the inductor current IL1.
===遅延期間がない場合===
遅延期間がない場合、インダクタ電流IL1が0となると、NMOSトランジスタ26はオンされるため、交流電源20は、いわゆる臨界モードで動作する。そして、NMOSトランジスタ26がオンする期間は、目的レベルに応じた一定の期間となる。
===If there is no delay period===
Without the delay period, the
この場合、インダクタ電流IL1のピーク値は、整流電圧に応じて変化することになる。この結果、インダクタ電流IL1の平均値(インダクタ電流IL1の図に示される破線)をとると正弦波が正に整流された形状となる。なお、インダクタ電流IL1の低位相においても、平均値は正弦波状となるが、駆動回路56は、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース電圧が高い値にある場合にスイッチングをすることとなるので、スイッチング損失が大きくなる。
In this case, the peak value of inductor current IL1 changes according to the rectified voltage. As a result, when the average value of the inductor current IL1 (broken line shown in the drawing of the inductor current IL1) is taken, the sinusoidal wave has a positively rectified shape. Note that even in the low phase of the inductor current IL1, the average value is sinusoidal, but the
===遅延期間がある場合===
図5は、オン信号Son1に対して、遅延したオン信号Son2に基づいて、インダクタ電流IL1と、入力電流Iinとを制御した場合の関係を示す。図5において示されるものは、AC-DCコンバータ10aにおけるインダクタ電流IL1および入力電流Iinの一例となる。
===If there is a delay period===
FIG. 5 shows the relationship when the inductor current IL1 and the input current Iin are controlled based on the delayed ON signal Son2 with respect to the ON signal Son1. What is shown in FIG. 5 is an example of inductor current IL1 and input current Iin in AC-
図3で説明したように、オン信号Son1が所定の期間Tzcd遅延されると、インダクタ33には、遅延期間Tzcdの間、負のインダクタ電流IL1が流れる。
As described with reference to FIG. 3, when the ON signal Son1 is delayed by a predetermined period Tzcd, a negative inductor current IL1 flows through the
一方で、特に、低位相(例えば、0°付近)において、インダクタ電流IL1の正の寄与が小さくなる。この結果、遅延期間における負のインダクタ電流IL1の寄与は、期間Ton1におけるインダクタ電流IL1の正の寄与と相殺し、インダクタ33に流れるインダクタ電流IL1の平均値が0に近い値となる。
On the other hand, the positive contribution of the inductor current IL1 becomes smaller, especially at low phases (for example, near 0°). As a result, the negative contribution of the inductor current IL1 during the delay period cancels out the positive contribution of the inductor current IL1 during the period Ton1, and the average value of the inductor current IL1 flowing through the
図1の全波整流回路30に入力される入力電流Iinは、インダクタ電流IL1に引かれる形で入力される。従って、インダクタ電流IL1の平均値が0付近を示す領域では、入力電流Iinも0付近の値となる。これにより、入力電流Iinが低位相の領域において、電流値が0付近となる領域を生じる。
An input current Iin input to the full-
このように、力率改善ICにおいて、低位相で入力電流Iinの電流値が0付近となる領域をデッドアングルと称する。デッドアングルの幅が広くなればなるほど、電流波形は正弦波から歪み、力率も悪化する。 Thus, in the power factor correction IC, the region where the current value of the input current Iin is close to 0 in the low phase is called a dead angle. The wider the dead angle, the more the current waveform is distorted from a sine wave and the power factor is worse.
図6は、実施形態に係る力率改善ICにより、インダクタ電流IL1が修正される原理を示した概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing the principle of correcting the inductor current IL1 by the power factor correction IC according to the embodiment.
図中、IL1はAC-DCコンバータ10aに係るインダクタ電流、IL2は図7および図12で後述する実施形態のAC-DCコンバータ10b,10cにより補正後のインダクタ電流を示す。Vo1はAC-DCコンバータ10aに係る補正前の端子OUTおよびNMOSトランジスタ36のゲート電極に印加される電圧、Vo2は後述の実施形態のAC-DCコンバータ10b,10cにより補正後の端子OUTおよびNMOSトランジスタ36に印加される電圧を示す。
In the figure, IL1 indicates the inductor current related to the AC-
図3において既に説明したように、遅延回路52は、オン信号Son1を期間Tzcd遅延させ、オン信号Son2を出力する。これにより、駆動回路56は、期間Toff1に加え、期間Tzcdの期間、Lレベルの電圧Vo1を供給し、NMOSトランジスタ36をオフする。
As already described with reference to FIG. 3, the
これにより、インダクタ電流IL1は、極小値ILnpだけ低くなり、入力電流Iinにはデッドアングルが生じる。 As a result, the inductor current IL1 becomes lower by the minimum value ILnp, and a dead angle occurs in the input current Iin.
==遅延期間を設けつつ力率を改善する原理==
上述のように、遅延期間を設定すると、インダクタ電流IL1が負になる。そこで、スイッチング周期において、負となるインダクタ電流IL1を打ち消すだけNMOSトランジスタ36をオンする期間Ton2を長くすれば、結果的にインダクタ電流IL1の減少を抑制できる。
== Principle of improving the power factor while providing a delay period ==
As noted above, setting the delay period causes the inductor current IL1 to go negative. Therefore, if the period Ton2 during which the
後述する本実施形態のAC-DCコンバータでは、駆動回路56がNMOSトランジスタ36をオンする期間Tonを期間ΔTonだけ長くした期間Ton2とし、期間Tzcdにインダクタ電流IL1が負に振れる電流を打ち消す電流を供給する。
In the AC-DC converter of the present embodiment, which will be described later, the period Ton during which the
これにより、本実施形態のAC-DCコンバータは、負側に触れた電流を相殺するよう正側に補正したインダクタ電流IL2を供給する。 As a result, the AC-DC converter of this embodiment supplies the inductor current IL2 corrected to the positive side so as to cancel out the current applied to the negative side.
図6のインダクタ電流IL2においては、期間Ton1が期間Ton2に補正されることにより、駆動回路56は、NMOSトランジスタ36をより長い期間オンする。これにより、インダクタ電流IL2は、時刻t4において、補正前の極大値ILp1より高い極大値ILp2に達する。
In the inductor current IL2 of FIG. 6, the
ここで、期間Ton1が期間Ton2に補正された場合に、NMOSトランジスタ36をオフしてからインダクタ電流IL2が0を示すまでに経過する期間を期間Toffとする。
Here, when the period Ton1 is corrected to the period Ton2, the period Toff is the period from when the
時刻t4において、駆動回路56がNMOSトランジスタ36をオフすると、期間Toff1より長い期間Toffの期間経過後の時刻t5に、インダクタ電流IL2が0に達する。
At time t4, the
この結果、インダクタ電流IL2として、期間Tzcdの間にインダクタ電流IL2が負の値を示した積分値と、次にインダクタ電流IL2が正の値を示す期間において、ΔTonの期間およびToff-Toff1の期間のインダクタ電流IL2の増分の積分値とが打ち消す電流が供給される。 As a result, as the inductor current IL2, the integrated value in which the inductor current IL2 exhibits a negative value during the period Tzcd, the period ΔTon and the period Toff−Toff1 in the period in which the inductor current IL2 exhibits a positive value A current is provided which is canceled by the integral of the incremental inductor current IL2 of .
[原理1-1]
期間Tzcdが設定値である場合、本実施形態のAC-DCコンバータは、以下のように期間Ton2を導出する。まず、オン信号Son1に対し期間Tzcdだけオン信号Son2が遅延する場合、電流の減少値は、
ILnp×(2/π)=(Tzcd/L)×(Vout-Vr)×(2/π2)
で表される。
[Principle 1-1]
When the period Tzcd is the set value, the AC-DC converter of this embodiment derives the period Ton2 as follows. First, when the ON signal Son2 is delayed by a period Tzcd with respect to the ON signal Son1, the decrease value of the current is
ILnp×(2/π)=(Tzcd/L)×(Vout−Vr)×(2/π 2 )
is represented by
これに対して期間Ton1に対する補正値ΔTonは、
ΔTon=(2/π)×(L×ILnp)/Vr
∴ΔTon=(2/π2)×Tzcd×[(Vout-Vr)/Vr]
で表される。
On the other hand, the correction value ΔTon for the period Ton1 is
ΔTon=(2/π)×(L×ILnp)/Vr
∴ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×[(Vout−Vr)/Vr]
is represented by
また、電圧比(Vout-Vr)/Vrは、期間Ton2およびToffから
(Vout-Vr)/Vr=Ton2/Toff
で推定される。よって、期間Ton2を以下のように算出できる。
Also, the voltage ratio (Vout-Vr)/Vr is obtained from the periods Ton2 and Toff by (Vout-Vr)/Vr=Ton2/Toff
is estimated by Therefore, the period Ton2 can be calculated as follows.
まず、期間Ton2,Toffから、電圧比(Vout-Vr)/Vrを推定する。
Ton2/Toff・・・(1)
次に式(1)の比と、設定値Tzcdとに基づいて補正値ΔTonを算出する。
First, the voltage ratio (Vout-Vr)/Vr is estimated from the periods Ton2 and Toff.
Ton2/Toff (1)
Next, the correction value ΔTon is calculated based on the ratio of equation (1) and the set value Tzcd.
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Ton2/Toff)・・・(2)
式(2)の補正値ΔTonを用いて、補正後の期間Ton2を算出する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Ton2/Toff) (2)
A corrected period Ton2 is calculated using the correction value ΔTon in equation (2).
Ton2=Ton1+ΔTon・・・(3)
これにより、期間Ton2として適切な期間を算出できる。
Ton2=Ton1+ΔTon (3)
Accordingly, an appropriate period can be calculated as the period Ton2.
[原理1-2]
原理1-1の場合と比較して、電圧Voutが入力値である場合、整流電圧Vrとして期間Ton2,Toffから推定した以下の推定値Vres1を用いることが出来る。
[Principle 1-2]
Compared to principle 1-1, when the voltage Vout is the input value, the following estimated value Vres1 estimated from the periods Ton2 and Toff can be used as the rectified voltage Vr.
Vres1=Vout×[Toff/(Ton2+Toff)]・・・(4)
式(4)の推定値Vres1を用いた電圧VoutおよびVresに基づく電圧比を算出する。
Vres1=Vout×[Toff/(Ton2+Toff)] (4)
A voltage ratio based on the voltage Vout and Vres is calculated using the estimated value Vres1 of Equation (4).
(Vout-Vres1)/Vres1・・・(5)
式(5)の比と、設定値Tzcdとに基づいて補正値ΔTonを算出する。
(Vout−Vres1)/Vres1 (5)
A correction value ΔTon is calculated based on the ratio of Equation (5) and the set value Tzcd.
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Vout-Vres1)/Vres1・・・(6)
式(6)の補正値ΔTonを用いて、補正後の期間Ton2を算出する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Vout−Vres1)/Vres1 (6)
A corrected period Ton2 is calculated using the correction value ΔTon in equation (6).
Ton2=Ton1+ΔTon・・・(7)
これにより、期間Ton2として適切な期間を算出できる。
Ton2=Ton1+ΔTon (7)
Accordingly, an appropriate period can be calculated as the period Ton2.
[原理1-3]
原理1-2の場合と比較して、電圧Vout,Vrが入力値である場合、以下のように期間Ton2を算出する。まず、電圧比を算出する。
[Principle 1-3]
Compared with the case of principle 1-2, when the voltages Vout and Vr are input values, the period Ton2 is calculated as follows. First, the voltage ratio is calculated.
(Vout-Vr)/Vr・・・(8)
式(8)の比と、設定値Tzcdとに基づいて補正値ΔTonを算出する。
(Vout−Vr)/Vr (8)
A correction value ΔTon is calculated based on the ratio of equation (8) and the set value Tzcd.
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Vout-Vr)/Vr・・・(9)
式(9)の補正値ΔTonを用いて、補正後の期間Ton2を算出する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Vout−Vr)/Vr (9)
A corrected period Ton2 is calculated using the correction value ΔTon in equation (9).
Ton2=Ton1+ΔTon・・・(10)
これにより、期間Ton2として適切な期間を算出できる。
Ton2=Ton1+ΔTon (10)
Accordingly, an appropriate period can be calculated as the period Ton2.
[原理2]
AC-DCコンバータが記憶回路にインダクタ33のインダクタンスLと、インダクタ33のインダクタンスLとともにインダクタ電流IL1,IL2を共振させるキャパシタのキャパシタンスC(例えば、寄生キャパシタ38のキャパシタンス)とを既知の値として記録している場合には、期間Tzcdとして以下の値を用いることができる。
[Principle 2]
The AC-DC converter records in the storage circuit the inductance L of the
Tzcd=π×√(L・C)・・・(11)
式(11)の期間Tzcdを用いて、入力される電圧等に応じて、原理1-1~1-3と同様の計算を行うことにより、期間Ton2を算出することができる。
Tzcd=π×√(L·C) (11)
The period Ton2 can be calculated by using the period Tzcd in Equation (11) and performing calculations similar to Principles 1-1 to 1-3 in accordance with the input voltage and the like.
原理1-1~1-3によれば、インダクタ33のインダクタンスLとキャパシタのキャパシタンスCとを既知の値として記録することなく、期間Tzcdの値に応じた適切な期間Ton2を算出できる。これにより、インダクタ電流IL1の減少値に応じた適切な期間Ton2の設定ができる。
According to Principles 1-1 to 1-3, an appropriate period Ton2 corresponding to the value of period Tzcd can be calculated without recording the inductance L of the
原理2によれば、インダクタ33のインダクタンスLと、インダクタンスLとともにインダクタ電流IL1を共振させるキャパシタのキャパシタンスCとによるインダクタ電流IL1の共振の共振周期に応じた期間Ton2の設定ができる。これにより、インダクタ電流IL1の減少値に応じた適切な期間Ton2の設定ができる。
According to
従って、原理1-1~2によれば、オン信号Son1の遅延に伴う、インダクタ電流IL2の減少量に対し、NMOSトランジスタ36のオン期間Ton2を、過不足なく補正することが出来、力率を改善できる。なお、本実施形態に係るオン期間Ton2の補正は、NMOSトランジスタ36のあるオン期間から次のオン期間に至るまでの周期ごとに実行できる。
Therefore, according to Principles 1-1 and 1-2, the ON period Ton2 of the
<<実施例1に係るAC-DCコンバータ10b>>
図7は、本実施形態のAC-DCコンバータ10bの構成の一例を示す。なお、図1におけるAC-DCコンバータ10aの構成と同様の符号が付された構成は、同様の構成に対応する。以下では主に、AC-DCコンバータ10bが、AC-DCコンバータ10aと異なる点について説明する。
<<AC-
FIG. 7 shows an example of the configuration of the AC-
AC-DCコンバータ10bは、全波整流回路30、キャパシタ31,32、インダクタ33、ダイオード34、力率改善IC35b、NMOSトランジスタ36、ボディダイオード37、寄生キャパシタ38、および抵抗40~43を備える。即ち、AC-DCコンバータ10bは、力率改善IC35bおよび抵抗43を有する点で、AC-DCコンバータ10aの有する構成と相違する。
AC-
また、力率改善IC35bは、端子CS,FB,OUTに加えて、端子RTを含む。
Also, the power
端子RTには、抵抗43の一端が接続されている。抵抗43の他端は、接地される。端子RTには、抵抗43に生じる電圧Vrtが印可される。
One end of the
力率改善IC35bは、図8~図9において後述するように、端子RTの電圧Vrtに基づいて、遅延期間Tzcdを設定する。さらに、力率改善IC35bは、遅延期間Tzcdに基づいて、NMOSトランジスタ36のオン期間を適切に設定する。
The power
即ち、力率改善IC35bでは、OUT端子を介して、NMOSトランジスタ36に印可される電圧Vo2がHレベルの論理レベルを示す期間が、力率改善IC35aと異なる。これにより、力率改善IC35bは、遅延期間Tzcdを設定してインダクタ電流IL2が負の値を示す期間が生じても、NMOSトランジスタ36のオン期間を補正して正の値のインダクタ電流IL2が生じる期間を補償できる。この結果、力率を改善できる。
That is, in the power
端子RTは、「第1端子」に相当する。電圧Vrtは、「第2電圧」に相当する。 The terminal RT corresponds to the "first terminal". The voltage Vrt corresponds to the "second voltage".
<<実施例1に係る力率改善IC35b>>
図8は、力率改善IC35bの構成の一例を示す。なお、図2における力率改善IC35aの構成と同様の符号が付された構成は、同様の構成に対応する。以下では、主に力率改善IC35bの構成において、力率改善IC35aと異なる点について説明する。
<<Power
FIG. 8 shows an example of the configuration of the power
力率改善IC35bは、ADC50,53、オン信号出力回路51、遅延回路52、誤差増幅回路54、第1指令値出力回路55、駆動回路56、電流源61、遅延期間設定回路62、検出回路63、補正回路64a、および端子CS,FB,OUT,RTを含む。即ち、力率改善IC35bは、力率改善IC35aが有していた構成に加え、端子RT、電流源61、遅延期間設定回路62、検出回路63、および補正回路64aを含む。
The power
本実施形態においては、オン信号出力回路51は、遅延回路52にオン信号Son1を出力するとともに、検出回路63にもオン信号Son1を出力する。
In this embodiment, the on-
また、遅延回路52は、駆動回路56に遅延されたオン信号Son2を出力するとともに、補正回路64aに期間TzcdのデータD(Tzcd)を出力する。
Further, the
また、駆動回路56は、遅延されたオン信号Son2に基づいてNMOSトランジスタ36をオンし、後述する第2指令値Vc2に基づいた期間Ton2、NMOSトランジスタ36をオンし続ける。その後、駆動回路56は、NMOSトランジスタ36をオフする。
Further, the
本実施形態の駆動回路56は、電圧Vo2をNMOSトランジスタ36のゲート電極に供給するとともに、検出回路63にも供給する。後述するように、検出回路63が、電圧Vo2に基づいて、NMOSトランジスタ36をオフしてから、インダクタ電流IL2が0を示すまでに経過する期間Toffを検出するために用いられる。
The
==電流源61および遅延期間設定回路62(遅延期間の設定)==
電流源61は、端子RTに所定の電流を供給するバイアス電流源である。電流源61により供給される電流により、抵抗43に電流に比例する電圧Vrtが生じる。従って、端子RTに電流に比例する電圧Vrtが印可される。
==
遅延期間設定回路62は、遅延回路52に端子RTに印可される電圧Vrtに基づいて、所定期間Tzcdを遅延回路52に設定する。即ち、本実施形態において、期間Tzcdは、抵抗43の抵抗値に比例して、端子RTに印可される電圧Vrtに基づいて定まる期間となる。
The delay
翻って、端子RTには、所定の期間Tzcdに応じた電圧Vrtが印可される。 On the other hand, a voltage Vrt corresponding to the predetermined period Tzcd is applied to the terminal RT.
==検出回路63および補正回路64a(第2指令値Vc2の出力)==
検出回路63は、駆動回路56から供給される電圧Vo2に基づいて、NMOSトランジスタ36がオフとなるタイミングを検出する。また、検出回路63は、オン信号Son1に基づいて、NMOSトランジスタ36がオフとなってからインダクタ電流IL2が0となるタイミングを検出する。
==
The
検出回路63は、NMOSトランジスタ36がオフとなるタイミングと、インダクタ電流IL2が0となるタイミングとに基づいて、NMOSトランジスタ36をオフしてから0を示すまでに経過する期間Toffを検出する。さらに、検出回路63は、期間Toffに応じたデータD(Toff)を補正回路64aへと出力する。
The
補正回路64aは、原理1-1に基づく補正を行う回路である。即ち補正回路64aは、第1指令値Vc1を補正し、第1指令値に対応する期間Ton1より長い期間Ton2オンするための第2指令値Vc2として出力する。
The
具体的には、補正回路64aは、期間Tzcdに関するデータD(Tzcd)、第1指令値Vc1、およびオフ期間のデータD(Toff)に基づいて、第1指令値Vc1を補正して、第2指令値Vc2として出力する。
Specifically, the
また、本実施形態の補正回路64aは、NMOSトランジスタ36がオフしてからインダクタ電流が0となるまでの期間Toff、および第2指令値Vc2に基づく期間Ton2との比と、期間Tzcdと、に基づいて、第1指令値Vc1を補正する。
Further, the
期間Ton2は、「第2期間」に相当する。また、期間Toffは、「第3期間」に相当する。 The period Ton2 corresponds to the "second period". Also, the period Toff corresponds to the "third period".
NMOSトランジスタ36がオフとなるタイミングは、「第1タイミング」に相当する。また、NMOSトランジスタ36がオフとなってから、インダクタ電流IL2が0となるタイミングは、「第2タイミング」に相当する。
The timing at which the
===補正回路64aの詳細===
以下では、補正回路64aの構成および動作についてより詳細に説明する。補正回路64aは、原理1-1による期間Ton2の補正を具現化した回路である。
===Details of
The configuration and operation of the
図9は、補正回路64aの構成の一例を示す。補正回路64aは、演算回路71、補正値出力回路72、および第2指令値出力回路73を含む。
FIG. 9 shows an example of the configuration of the
演算回路71は、検出回路63から入力される期間Toffに応じたデータD(Toff)と、第2指令値出力回路73から入力される第2指令値Vc2とに基づいて、期間Ton2を期間Toffで除算した比を算出する。即ち、演算回路71は、式(1)で表される比を算出する。
The
Ton2/Toff・・・(1)
また、演算回路71は、式(1)で表される比に基づくデータD(Ton2/Toff)を補正値出力回路72へと出力する。
Ton2/Toff (1)
Further, the
補正値出力回路72は、期間Tzcdに応じたデータD(Tzcd)と、データD(Ton2/Toff)と、補正値出力回路72内に記憶された定数(2/π2)と、に基づいて、式(2)で表される補正値ΔTonを算出する。具体的には、補正値出力回路72は、定数(2/π2)と、期間Tzcdと、比Ton2/Toffとを乗算した、期間Ton1への補正値ΔTonを算出する。
The correction
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Ton2/Toff)・・・(2)
また、補正値出力回路72は、補正値ΔTonに応じたデータD(ΔTon)を第2指令値出力回路73へと出力する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Ton2/Toff) (2)
Further, the correction
第2指令値出力回路73は、式(3)で表される期間Ton2を算出する。具体的には、第2指令値出力回路73は、期間Ton1に応じた第1指令値Vc1と、補正値ΔTonとに基づいて、期間Ton1を補正値ΔTonで補正した期間Ton2を算出する。
The second command
Ton2=Ton1+ΔTon・・・(3)
さらに、第2指令値出力回路73は、期間Ton2に応じた第2指令値Vc2を駆動回路56に出力する。また、第2指令値出力回路73は、第2指令値Vc2を演算回路71にも出力する。これにより、第2指令値出力回路73は、駆動回路56に適切な期間Ton2を設定出来る。
Ton2=Ton1+ΔTon (3)
Furthermore, the second command
なお、演算回路71は、「第1演算回路」に相当する。
Note that the
<<実施例に係るAC-DCコンバータにおける主要波形>>
ここで、実施例に係るAC-DCコンバータ10bの動作の概要を説明するために、AC-DCコンバータ10aにおける主要な波形を説明する。図10は、インダクタ電流IL2、NMOSトランジスタ36のドレインソース電圧Vds、および電圧Vo2の関係の概念図である。
<<Main waveforms in the AC-DC converter according to the embodiment>>
Here, main waveforms in the AC-
図3に対応して、NMOSトランジスタ36がオフとなった後に、時刻t10において、インダクタ電流IL2が減少して0となったこととして説明する。
Corresponding to FIG. 3, it is assumed that the inductor current IL2 decreases to 0 at time t10 after the
時刻t10において、インダクタ電流IL2が減少して0となると、図8のオン信号出力回路51は、Hレベルのオン信号Son1を出力する。時刻t10以降、インダクタ電流IL2は、更に減少し、負の値となる。
At time t10, when the inductor current IL2 decreases to 0, the on-
時刻t10において、NMOSトランジスタ36がオフとなり、正の方向のインダクタ電流IL2が減少し、0となると、インダクタ33および寄生キャパシタ38にて共振が発生する。この結果、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース電圧Vdsは減少し、負の値のインダクタ電流IL2が流れることになる。
At time t10, the
時刻t10から、遅延期間Tzcdだけ経過した時刻t11となると、遅延されたオン信号Son2に基づいて、駆動回路56は、Hレベルの電圧Vo2を出力する。従って、NMOSトランジスタ36がオンする。
At time t11 after the delay period Tzcd has elapsed from time t10, the driving
Hレベルのオン信号Son2に応じて、NMOSトランジスタ36がオンすると、インダクタ33に流れるインダクタ電流IL2が増大する。
When the
そして、駆動回路56は、補正回路64cにより第1指令値Vc1を補正した第2指令値Vc2に基づいて、時刻t11から期間Ton2=Ton1+ΔTonだけ経過する時刻t13までの間、NMOSトランジスタ36をオンし続ける。
Then, the driving
なお、図10においては、期間ΔTonの明示のために、時刻t11から期間Ton1経過した時刻t12も示されている。時刻t13に、インダクタ電流IL2は極大値ILp2に達する。 Note that FIG. 10 also shows a time t12 after the period Ton1 has elapsed from the time t11 in order to clarify the period ΔTon. At time t13, inductor current IL2 reaches a maximum value ILp2.
時刻t13となった後、駆動回路56は、Lレベルの電圧Vo2を出力する。従って、NMOSトランジスタ36がオフする。
After time t13, the
さらに、時刻t14となると、再びインダクタ電流IL2が減少して0となる。ここで、時刻t13から時刻t14のNMOSトランジスタ36をオフしてからインダクタ電流IL2が0を示すまでに期間Toffが経過する。時刻t14に、オン信号出力回路51は、再びHレベルの信号Son1を出力する。
Furthermore, at time t14, the inductor current IL2 again decreases to zero. Here, a period Toff elapses from the time t13 to the time t14 when the
以上の通り、実施形態のAC-DCコンバータ10bにおいては、時刻t11から時刻t13までの期間、NMOSトランジスタ36がオンする。これは、図3のAC-DCコンバータ10aのNMOSトランジスタ36のオンする期間より、ΔTonの期間だけ長い期間となる。
As described above, in the AC-
このように、実施形態のAC-DCコンバータ10bでは、ΔTonの期間だけ長くNMOSトランジスタ36がオンすることにより、インダクタ電流IL2における負の電流値の寄与を相殺する正の電流がΔTon+(Toff-Toff1)の期間、長く流れる。これにより、電流Iinが0を示す期間が減少し、デッドアングルが解消する。
As described above, in the AC-
結果として、電流Iinの波形の正弦波からの歪みが解消し、力率が改善する。 As a result, the distortion from the sine wave of the waveform of the current Iin is eliminated and the power factor is improved.
<<実施例2に係る力率改善IC35c>>
図11は、力率改善IC35cを示す。以下では、主に力率改善IC35bの構成において、力率改善IC35aと異なる点について説明する。力率改善IC35cは、補正回路64bを備える。
<<Power
FIG. 11 shows a power
力率改善IC35cのAC-DCコンバータの構成においては、図7に係るAC-DCコンバータ10bの構成において、力率改善IC35bを力率改善IC35cに代えたものとなり、他の構成においては同様となる。従って、AC-DCコンバータの図は省略する。
In the configuration of the AC-DC converter of the power
本実施形態のADC53は、電圧Vfbのデジタル値への変換値を補正回路64bに入力する。
The
本実施形態の補正回路64bは、電圧Vfbを入力値として使用して、第2指令値Vc2を導出する。
The
===補正回路64bの詳細===
以下で、補正回路64bが行う計算の詳細について説明する。補正回路64bは、原理1-2による期間Ton2の補正を具現化した回路である。
===Details of
Details of the calculation performed by the
図12は、補正回路64bの構成の一例を示す。補正回路64bは、推定回路81、演算回路82、補正値出力回路83、および第2指令値出力回路84を含む。
FIG. 12 shows an example of the configuration of the
推定回路81は、式(4)で表される整流電圧Vrの推定値Vres1を算出する。具体的には、推定回路81は、期間Toffに応じたデータD(Toff)と、第2指令値Vc2と、電圧Voutに応じた電圧Vfbと、に基づいて、整流電圧Vrの推定値Vres1を算出する。
The
Vres1=Vout×[Toff/(Ton2+Toff)]・・・(4)
また、推定回路81は、式(4)で表される比に基づく推定値Vres1を演算回路82へと出力する。
Vres1=Vout×[Toff/(Ton2+Toff)] (4)
Also, the
演算回路82は、式(5)で表される電圧比を算出する。具体的には、演算回路82は、電圧Voutに応じた電圧Vfbと、推定値Vres1とに基づいて、電圧Voutおよび推定値Vres1に基づく電圧比を算出する。
(Vout-Vres1)/Vres1・・・(5)
また、演算回路82は、電圧比に応じたデータD[(Vout-Vres1)/Vres1]を補正値出力回路83へと出力する。
(Vout−Vres1)/Vres1 (5)
The
補正値出力回路83は、期間Tzcdに応じたデータD(Tzcd)と、データD[(Vout-Vres1)/Vres1]と、補正値出力回路83内に記憶された定数(2/π2)と、に基づいて、式(6)で表される補正値ΔTonを算出する。具体的には、補正値出力回路83は、定数(2/π2)と、期間Tzcdと、比(Vout-Vres1)/Vres1と、を乗算し、期間Ton1への補正値ΔTonを算出する。
The correction
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Vout-Vres1)/Vres1・・・(6)
また、補正値出力回路83は、補正値ΔTonに応じたデータD(ΔTon)を第2指令値出力回路84へと出力する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Vout−Vres1)/Vres1 (6)
Further, the correction
第2指令値出力回路84は、式(7)で表される期間Ton2を算出する。具体的には、第2指令値出力回路84は、期間Ton1に応じた第1指令値Vc1と、補正値ΔTonとに基づいて、期間Ton1を補正値ΔTonで補正した期間Ton2を算出する。
The second command
Ton2=Ton1+ΔTon…(7)
さらに、第2指令値出力回路84は、期間Ton2に応じた第2指令値Vc2を駆動回路56に出力する。
Ton2=Ton1+ΔTon (7)
Further, the second command
以上の通り、補正回路64bによっても期間Ton1を補正した第2指令値Vc2を出力できる。これにより、力率改善IC35cによっても図10と同様のインダクタ電流IL2の波形を得ることができる。
As described above, the
なお、演算回路82は、「第2演算回路」に相当する。
Note that the
<<実施例3に係るAC-DCコンバータ10c>>
図13は、実施形態に係るAC-DCコンバータ10cの回路図の一例を示す。なお、図7におけるAC-DCコンバータ10bの構成と同様の符号が付された構成は、同様の構成に対応する。以下では主に、AC-DCコンバータ10cが、AC-DCコンバータ10bと異なる点について説明する。
<<AC-
FIG. 13 shows an example of a circuit diagram of an AC-
AC-DCコンバータ10cは、AC-DCコンバータ10bの有する構成に加え、力率改善IC35d、抵抗44,45を備える。また、力率改善IC35dは、力率改善IC35b,35cの有する端子CS,FB,OUT,RTに加えて、端子RDIVを含む。
The AC-
抵抗44の一端は、キャパシタ31と、インダクタ33との間のノードに接続され、他端は抵抗45に接続される。抵抗44,45は、整流電圧Vrを分圧する分圧回路を構成する。
One end of
抵抗44,45の間のノードは、端子RDIVに接続される。端子RDIVには、整流電圧Vrを分圧した電圧Vrdivが印加される。
A node between
ここで、端子RDIVは「第2端子」に相当し、電圧Vrdivは「第3電圧」に相当する。 Here, the terminal RDIV corresponds to the "second terminal" and the voltage Vrdiv corresponds to the "third voltage".
<<実施例3に係る力率改善IC35d>>
図14は、力率改善IC35dの構成の一例を示す。力率改善IC35dは、補正回路64cおよびADC65を含む。
<<Power
FIG. 14 shows an example of the configuration of the power factor improvement IC 35d. Power
ADC65は、端子RDIVに印可される整流電圧Vrに応じた電圧Vrdivをデジタル値に変換する。以下では、ADC65から出力されるデジタル値を、便宜上、電圧Vrdivとして説明する。ADC65は、補正回路64cにデジタル値Vrdivを入力する。
===補正回路64cの詳細===
以下では、補正回路64cの構成を詳細に説明する。補正回路64cは、原理1-3による期間Ton2の補正を具現化した回路である。
===Details of
The configuration of the
図15は、補正回路64cの構成の一例を示す。補正回路64cは、演算回路91、補正値出力回路92、および第2指令値出力回路93を含む。
FIG. 15 shows an example of the configuration of the
演算回路91は、式(8)で表される比を算出する。具体的には、演算回路91は、電圧Voutに応じた電圧Vfbと、電圧Vrに応じた電圧Vrdivとに基づいて、電圧比を算出する。
(Vout-Vr)/Vr・・・(8)
また、演算回路91は、電圧比に応じたデータD[(Vout-Vr)/Vr]を補正値出力回路92へと出力する。
(Vout−Vr)/Vr (8)
The
補正値出力回路92は、期間Tzcdに応じたデータD(Tzcd)と、データD[(Vout-Vr)/Vr]と、補正値出力回路72内に記憶された定数(2/π2)と、に基づいて、式(9)で表される補正値ΔTonを算出する。具体的には、補正値出力回路92は、定数(2/π2)と、期間Tzcdと、比(Vout-Vr)/Vrと、を乗算し、期間Ton1への補正値ΔTonを算出する。
The correction
ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Vout-Vr)/Vr・・・(9)
また、補正値出力回路92は、補正値ΔTonに応じたデータD(ΔTon)を第2指令値出力回路93へと出力する。
ΔTon=(2/π 2 )×Tzcd×(Vout−Vr)/Vr (9)
Further, the correction
第2指令値出力回路93は、式(10)で表される期間Ton2を算出する。具体的には、第1指令値出力回路55から入力される期間Ton1に応じた第1指令値Vc1と、補正値出力回路92から入力される補正値ΔTonとに基づいて、期間Ton1を補正値ΔTonで補正した期間Ton2を算出する。
The second command
Ton2=Ton1+ΔTon…(10)
さらに、第2指令値出力回路93は、期間Ton2に応じた第2指令値Vc2を駆動回路56に出力する。
Ton2=Ton1+ΔTon (10)
Further, the second command
以上の通り、補正回路64cによっても期間Ton1を補正した第2指令値Vc2を出力できる。これにより、力率改善IC35dによっても図10と同様のインダクタ電流IL2の波形を得ることができる。
As described above, the
なお、演算回路91は、「第3演算回路」に相当する。
Note that the
<<実施例4に係る力率改善IC35e>>
図16は、力率改善IC35eの構成の一例を示す。力率改善IC35eは、記憶回路95を含む。
<<Power
FIG. 16 shows an example of the configuration of the power
力率改善IC35eは、記憶回路95を含み、端子RT、電流源61、および遅延期間設定回路62を含まない点を除き、力率改善IC35bと同様の構成を有する。なお、力率改善IC35bの端子RTには、抵抗43が接続されていたが、力率改善IC35eには、端子RTが含まれないので、力率改善IC35eを含むAC-DCコンバータには、抵抗43も含まれない。
The power
記憶回路95は、インダクタ33のインダクタンスLおよびインダクタンスLとともにインダクタ電流IL2を共振させるキャパシタのキャパシタンスC(例えば、寄生キャパシタ38のキャパシタンス)に基づく期間Tzcdを記録する。記憶回路95には、インダクタンスLおよびキャパシタンスCに基づいて、以下の式(11)を満たす期間Tzcdが記録される。
The
Tzcd=π×√(L・C)・・・(11)
式(11)の期間Tzcdに基づいて、遅延回路52は、オン信号Son1を遅延させ、オン信号Son2を出力する。本実施形態では、補正回路64aによる補正も、この期間Tzcdに応じたデータD(Tzcd)に基づいて、図9において既に説明した過程と同様の過程により実行される。また、これにより、力率改善IC35eでは、図6の原理2で述べた期間Ton2の補正を実行できる。
Tzcd=π×√(L·C) (11)
Based on the period Tzcd of equation (11), the
本実施形態では記憶回路95は、力率改善IC35eの内部に設けられる。遅延回路52は、記憶回路95に接続される。
In this embodiment, the
ただし、記憶回路95は、力率改善IC35eの外部に設けられる記憶装置であってもよい。この場合、遅延回路52は、力率改善IC35eの外部接続端子(不図示)に接続される。外部接続端子(不図示)は、力率改善IC35eの外部の記憶装置に接続される。
However, the
なお、記憶回路95は、「第1記憶回路」に相当する。
Note that the
<<実施例5に係る力率改善IC35f>>
図17は、力率改善IC35fの構成の一例を示す。力率改善IC35fは、記憶回路95を含む。
<<Power
FIG. 17 shows an example of the configuration of the power factor improvement IC 35f. Power
力率改善IC35fは、記憶回路95を含み、端子RT、電流源61、および遅延期間設定回路62を含まない点を除き、力率改善IC35cと同様の構成を有する。また、力率改善IC35fを含むAC-DCコンバータには、抵抗43も含まれない。
Power
記憶回路95は、遅延回路52に、式(11)を満たす期間Tzcdを設定する。
Tzcd=π×√(L・C)・・・(11)
遅延回路52は、式(11)の期間Tzcdを用いて、オン信号Son2を出力し、補正回路64bにデータD(Tzcd)を出力する。補正回路64bは、このD(Tzcd)に基づいて、図11と同様の過程により、第2指令値Vc2を出力する。また、これにより、力率改善IC35fでは、図6の原理2で述べた期間Ton2の補正を実行できる。
The
Tzcd=π×√(L·C) (11)
The
本実施形態の記憶回路95は、力率改善IC35fの内部に設けられるが、力率改善IC35fの外部に設けられる記憶装置であってもよい。
The
<<実施例6に係る力率改善IC35g>>
図18は、力率改善IC35gの構成の一例を示す。力率改善IC35gは、記憶回路95を含む。
<<Power
FIG. 18 shows an example of the configuration of the power factor correction IC 35g. Power
力率改善IC35gは、記憶回路95を含み、端子RT、電流源61、および遅延期間設定回路62を含まない点を除き、力率改善IC35dと同様の構成を有する。また、力率改善IC35gを含むAC-DCコンバータには、抵抗43も含まれない。
The power
記憶回路95は、遅延回路52に、式(11)を満たす期間Tzcdを設定する。
Tzcd=π×√(L・C)・・・(11)
遅延回路52は、式(11)の期間Tzcdを用いて、オン信号Son2を出力し、補正回路64cにデータD(Tzcd)を出力する。補正回路64cは、このD(Tzcd)に基づいて、図11と同様の過程により、第2指令値Vc2を出力する。また、これにより、力率改善IC35gでは、図6の原理2で述べた期間Ton2の補正を実行できる。
The
Tzcd=π×√(L·C) (11)
The
本実施形態の記憶回路95は、力率改善IC35gの内部に設けられるが、力率改善IC35gの外部に設けられる記憶装置であってもよい。
The
実施形態に係る力率改善IC35b~35gのそれぞれにおいて、電圧Vcs,Vfb,VrdivがADC50,53,65によりAD変換された後、電圧Vo2を出力するまでの処理が行われる。ここで、力率改善IC35b~35gにおいて、ADC35,53,65によりAD変換された後に行われる処理のうち、一部または全ての処理がソフトウェアにより実行されてよい。具体的には、力率改善IC35aの代わりに、マイコン、または、コアおよびメモリを有するDSP等により実行されてもよい。
In each of the power
<<実施例7に係る力率改善IC35h>>
図19は、力率改善IC35hの構成の一例を示す。力率改善IC35hは、力率改善IC35bおよび力率改善IC35cと同様、図7のAC-DCコンバータ10bにおいて使用されるICである。
<<Power
FIG. 19 shows an example of the configuration of the power
力率改善IC35hは、ADC50,53、オン信号出力回路51、遅延回路52、誤差増幅回路54、第1指令値出力回路55、駆動回路56、電流源61、遅延期間設定回路62、検出回路63、補正回路64d、および整流電圧推定回路66を含む。さらに、力率改善IC35hは、端子RT,CS,FB,OUTを含む。
The power
即ち、力率改善IC35hは、図11の力率改善IC35bに対し、補正回路64bに代えて補正回路64dを備え、さらに整流電圧推定回路66を備えている。
That is, the power
力率改善IC35hの整流電圧推定回路66は、図12の補正回路64bの推定回路81とは異なる手法により整流電圧Vrを推定し、推定値Vres2を出力する。整流電圧推定回路66は、電圧Vfbと、期間Ton2と、NMOSトランジスタ36がオフしてからインダクタ電流ILが0となるまでの期間Toffと、に基づいて、整流電圧Vrを推定する。
A rectified
また、補正回路64dは、整流電圧推定回路66により推定された推定値Vres2に基づいて、NMOSトランジスタ36のオンするための期間Ton1の補正値ΔTonを計算し、NMOSトランジスタ36をオンするための期間Ton2に対応する指令値Vc2を出力する。
Further, the
ここで、整流電圧推定回路66は、「第2推定回路」に相当する。
Here, the rectified
図20は、整流電圧推定回路66aの構成の一例を示す。整流電圧推定回路66aは、図19の整流電圧推定回路66の実施形態のうちの一つである。
FIG. 20 shows an example of the configuration of the rectified
===整流電圧推定回路66aの概要===
ここで、整流電圧Vrは、図7のAC-DCコンバータ10bにおけるインダクタ21およびキャパシタ22により、ノイズ除去した交流電圧Vacを全波整流した電圧である。整流電圧Vrは、振幅Vrpと、周波数ω、および位相θに基づく波形sin(ω×t+θ)とによって、Vr=|Vrp×sin(ω×t+θ)|で表される。
===Overview of rectified
Here, the rectified voltage Vr is a voltage obtained by full-wave rectifying the AC voltage Vac from which noise has been removed by the
ところで、ω×t+θが180m度(mは整数)に近い位相角となる場合、波形sin(ω×t+θ)が小さくなる。例えば、±10+180m度となる場合、整流電圧Vrおよび入力電流Iinは「低位相」となる。 By the way, when ω×t+θ is a phase angle close to 180 m degrees (m is an integer), the waveform sin(ω×t+θ) becomes small. For example, when ±10+180 m degrees, the rectified voltage Vr and the input current Iin are "low phase".
その場合、インダクタ33のLの出力電圧Voutおよび整流電圧Vrと、期間Ton2および期間Toff1との間に成立していた比例関係にズレが生じることがある。例えば、インダクタ33のインダクタンスLと、NMOSトランジスタ36等の寄生容量との共振が、期間Toffを長くすることがあり、低位相では共振の影響が大きくなるからである。この結果、(Vout-Vr)/Vr=Ton2/Toff、または、Vres1=Vout×[Toff/(Ton2+Toff)]などの関係式にズレが生じることがある。
In this case, the proportional relationship established between the L output voltage Vout and the rectified voltage Vr of the
一方、ω×t+θが90+180mに近い位相角となる場合、出力電圧Voutおよび整流電圧Vrと、期間Ton2および期間Toff1との間に成立する関係式のズレは小さくなる。例えば、80~110+180m度となる場合、整流電圧Vrおよび入力電流Iinは「高位相」となる。 On the other hand, when ω×t+θ is a phase angle close to 90+180 m, the difference between the relational expressions established between the output voltage Vout and the rectified voltage Vr and the periods Ton2 and Toff1 is small. For example, when 80 to 110+180 m degrees, the rectified voltage Vr and the input current Iin are "high phase".
従って、整流電圧推定回路66aは、ω×t+θが90+180m度に近い位相角となる場合に、整流電圧Vrの振幅Vrpを推定する。特に、整流電圧推定回路66aは、整流電圧Vrの半周期において、期間Toffがピーク値Toffpを示す場合にVrの振幅Vrpを推定する。
Therefore, the rectified
整流電圧推定回路66aは、期間Toffのピーク値Toffpにおいて、式(15)により推定した振幅Vrpと、別個に推定した波形sin(ω×t+θ)と、を乗算する。これにより、整流電圧推定回路66aは、整流電圧Vrが低位相となる場合でも正確な整流電圧Vrを推定できる。
The rectified
===整流電圧推定回路66aの構成===
整流電圧推定回路66aは、ピーク判定回路111a、振幅推定回路112、周波数推定回路113a、位相出力回路114、および出力回路115を含む。
===Configuration of rectified
Rectified
ピーク判定回路111aは、指令値Vc2に対応する期間Toffのピーク値を、図18の検出回路63が出力する期間ToffのデータD(Toff)に基づいて、期間Toffがピークとなる毎に検出する。また、ピーク判定回路111aは、判定結果として、期間Toffがピークとなる毎にパルス状にHレベルとなる信号θinpも出力する。
The
なお、ピーク判定回路111aは、例えば、期間Toffの時間変化が+からーになる変曲点をピークとして判定する。
Note that the
振幅推定回路112は、電圧Vfbと、ピーク値Toffpと、期間Ton2に応じた指令値Vc2と、に基づいて、整流電圧Vrの振幅Vrpを推定する。
ここで、NMOSトランジスタ36を期間Ton2オンした場合、インダクタンスLのインダクタ33に流れるインダクタ電流IL2の極大値ILp2(図10参照)と、整流電圧Vrの極大値である、振幅Vrpとの間には、式(12)の関係が成立する。
ILp2=(Vrp×Ton2)/L・・・(12)
Here, when the
ILp2=(Vrp×Ton2)/L (12)
さらに、NMOSトランジスタ36を期間Toffのピーク値Toffpの間オフし、インダクタ電流IL2が0となる。
Furthermore, the
ここで、整流電圧Vrおよびインダクタ電流IL2の位相角が高位相になるほど、NMOSトランジスタ36をオフしてから、インダクタ電流IL2が0となるまでの期間Toffは長くなる。例えば、位相角が90度(または、270度、450度等)となる際に、整流電圧Vrは極大値である振幅Vrpを示す。この際には、インダクタ電流IL2も大きくなるので、NMOSトランジスタ36をオフしてから0となるまでの期間Toffもピーク値Toffpを示す。従って、整流電圧Vrが振幅Vrpを示す位相角において、期間Toffもピーク値Toffpを示す。
Here, the higher the phase angle of the rectified voltage Vr and the inductor current IL2, the longer the period Toff from when the
この場合、ピーク値Toffpと、インダクタ33のインダクタンスLと、インダクタ電流IL2の極大値ILp2と、出力電圧Voutと、整流電圧Vrの振幅Vrpと、の間には式(13)が成立する。
Toffp=(L×ILp2)/(Vout-Vrp)・・・(13)
In this case, equation (13) holds between the peak value Toffp, the inductance L of the
Toffp=(L×ILp2)/(Vout−Vrp) (13)
式(12),(13)に基づいて、振幅推定回路112は、振幅Vrpが式(14)を満たすものとして、振幅Vrpを推定する。
Vrp=Vout/(1+(Ton2/Toffp))・・・(14)
Based on equations (12) and (13),
Vrp=Vout/(1+(Ton2/Toffp)) (14)
周波数推定回路113aは、Hレベルの信号θinpに基づいて、複数のピーク値Toffpの間の期間を計時することにより、整流電圧Vrの周波数ωを推定する。ここで、ピーク値Toffp同士の間の期間は、整流電圧Vrの180度の位相角に相当する、半周期Tinとなる。詳細は後述するが、周波数推定回路113aは、半周期Tinを計時して、周波数ω=2π/2Tinの関係式により周波数ωを推定できる。
The
位相出力回路114は、Hレベルの信号θinpと、推定された周波数ωとに基づいて、整流電圧Vrの位相θを出力する。
The
具体的には、位相出力回路114は、Hレベルの信号θinpに応じて、期間Toffがピーク値Toffpを示してからの経過時間を計時する。位相出力回路114は、期間Toffのピーク値Toffpを示したタイミングを、整流電圧Vrの位相角が90±180m度となるタイミングとして、整流電圧Vrの位相角を計算する。特に、位相出力回路114は、整流電圧Vrの位相角が90±180m度となるタイミングからの経過時間に基づいて、整流電圧Vrが(経過時間/半周期Tin)×180度の位相角であると計算する。これにより、位相出力回路114は、整流電圧Vrの位相θの情報を出力する。
Specifically, the
出力回路115は、推定された振幅Vrpと、推定された周波数ωおよび位相情報と、に基づいて、整流電圧Vrの推定値Vres2を出力する。さらに、出力回路115は、波形出力回路121および乗算回路122を含む。
ここで、波形出力回路121は、推定された周波数ωおよび位相情報に基づいて、整流電圧Vrの波形|sin(ω×t+θ)|を出力する。さらに、乗算回路122は、推定された振幅Vrpと、波形|sin(ω×t+θ)|とを乗じて算出される、整流電圧Vr=|Vrp×sin(ω×t+θ)|を出力する。
Here, the
===整流電圧推定回路66aの動作===
図21および図22に基づいて、整流電圧推定回路66aの動作を説明する。図21は、整流電圧推定回路66aの動作を説明するフローチャートであり、図22は、整流電圧推定回路66aの動作における主要な波形を説明する。なお、図示の都合上、図22において、期間Toffのピーク値Toffpは同じ値で示されている。
===Operation of rectified
The operation of the rectified
以下では、図22における時刻t22を経過した後の時刻t23であるとして説明する。 In the following description, it is assumed that time t23 is after time t22 in FIG.
なお、以下、時刻t21,t22におけるToffのピーク値Toffpをピーク値Toffpk-1,Toffkとする。ここで、Toffpk-1はk-1番目のピーク値であり、Toffkはk番目(kは2以上の自然数)のピーク値である。 The peak values Toffp of Toff at times t21 and t22 are hereinafter referred to as peak values Toffpk-1 and Toffk. Here, Toffpk−1 is the k−1th peak value, and Toffk is the kth (k is a natural number equal to or greater than 2) peak value.
振幅推定回路112は、電圧Voutに応じた電圧Vfbと、期間Ton2に応じた第2指令値Vc2と、例えば時刻t22のピーク値Toffkと、に基づいて、整流電圧Vrの振幅Vrpkを推定する(S1)。ここで、振幅Vrpは、式(14)を満たすので、時刻t22の振幅Vrpkは、Vrpk=Vout/(1+(Ton2/Toffpk))で推定される。
周波数推定回路113aは、例えばk-1番目のピーク値Toffpkが判定された時刻t21と、k番目のピーク値Toffpkが判定された時刻t22との間の期間に基づいて、整流電圧Vrの周波数ωkを推定する(S2)。
The
具体的には、周波数推定回路113aは、Hレベルの信号θinpに応じて計時を開始し、次にHレベルの信号θinpが入力されるまでの期間Tinを計時する。
Specifically, the
そして、周波数推定回路113aは、この期間をk番目の整流電圧Vrの半周期Tinkとして、k番目の周波数ωkをωk=2π/(2×Tink)により算出し、周波数ωkのデータを出力する。
Then, the
なお、ここでは、周波数推定回路113aは、ピーク値が判定される毎に、k-1番目のピーク値Toffpk-1の時刻と、k番目のピーク値Toffpkの時刻と、に基づいて、周波数ωkを推定することとしたが、これに限られない。例えば、周波数推定回路113aは、過去に推定した複数の周波数の平均値を、推定結果としても良い。
Here, each time the peak value is determined, the
また、一般に、交流電圧Vacの周波数は、予め定められた規定の周波数(例えば、50Hzまたは60Hz)である。したがって、周波数推定回路113aは、推定した周波数に最も近い規定の周波数を選択し、選択結果を周波数ωkとして波形出力回路121に出力しても良い。
Also, generally, the frequency of the AC voltage Vac is a predetermined specified frequency (eg, 50 Hz or 60 Hz). Therefore, the
位相出力回路114は、時刻t23における整流電圧Vrの位相θkの情報を出力する(S3)。
具体的には、位相出力回路114は、Hレベルの信号θinpに応じて、時刻t22に整流電圧Vrの位相角が90+180k度となったものとして計時を開始する。
Specifically, the
ここで、位相出力回路114は、周波数推定回路113aが出力する周波数ωkから半周期Tinkを読み取ることができる。従って、位相出力回路114は、時刻t22以降の整流電圧Vrの位相角を、(経過時間t/Tink)×180度の位相角であると計算できる。
Here, the
これにより、位相出力回路114は、例えば、時刻t23の整流電圧Vrの位相θkの情報を出力する。
Thereby, the
次に、波形出力回路121は、波数ωkおよび位相θkの情報に基づいて、整流電圧Vrの波形|sin(ωk×t+θk)|を出力する(S4)。さらに、乗算回路122は、振幅Vrpkと、波形|sin(ωk×t+θk)|と、を乗じて算出される、推定値Vres2=|Vrpk×sin(ωk×t+θk)|を出力する。以上により、整流電圧推定回路66aは、推定値Vres2を出力する(S5)。
Next, the
===補正回路64dの構成===
図23は、補正回路64dの構成の一例を示す。補正回路64dは、演算回路131、補正値出力回路132、および第2指令値出力回路133を含む。
===Configuration of
FIG. 23 shows an example of the configuration of the
演算回路131は、整流電圧Vrの推定値Vres2と、電圧Voutに応じた電圧Vfbとに基づいて、比(Vout-Vres2)/Vres2を算出し、比に関するデータD[(Vout-Vres2)/Vres2]を出力する。
補正値出力回路132は、データD(Tzcd)と、データD[(Vout-Vres2)/Vres2]と、補正値出力回路132内に記憶された定数(2/π2)と、に基づいて、補正値ΔTonを算出する。補正値出力回路132は、ΔTon=(2/π2)×Tzcd×(Vout-Vres2)/Vres2に基づく補正値ΔTonを出力する。
The correction
第2指令値出力回路133は、期間Ton1に応じた指令値Vc1と、補正値ΔTonとに基づいて、Ton2=Ton1+ΔTonに基づく期間Ton2を出力する。
The second command
ここで、演算回路131は、「第3演算回路」に相当する。
Here, the
以上の通り、補正回路64dにおいては、期間Toffがピークを示し、位相角が90±180m度に近い値である場合の電圧Vrの推定値Vres2に基づいて、期間Ton2が計算される。従って、位相角が低位相となった場合でも、図6におけるインダクタ電流Il2の負値を相殺するために適切な期間Ton2が設定される。
As described above, in the
図19の力率改善IC35hの駆動回路56は、期間Ton2に基づいて、NMOSトランジスタ36をオンするための信号Vo2を出力できる。これにより、力率改善IC35hを含むAC-DCコンバータは、インダクタ電流IL2のデッドアングルを解消し、力率を改善できる。
The
===整流電圧推定回路66bの構成===
図24は、整流電圧推定回路66bの構成の一例を示す。整流電圧推定回路66bは、図19の整流電圧推定回路66の実施形態のうちの一つである。
===Configuration of rectified
FIG. 24 shows an example of the configuration of the rectified
整流電圧推定回路66bは、ピーク判定回路111b、振幅推定回路112、周波数推定回路113b、位相出力回路114、出力回路115、および記憶回路116を含む。即ち、整流電圧推定回路66bは、ピーク判定回路111aに代えてピーク判定回路111bを含み、周波数推定回路113aに代えて周波数推定回路113bを含み、さらに記憶回路116を含む点で、整流電圧推定回路66aと相違する。
Rectified
ピーク判定回路111bは、記録された半周期Tinに基づいて、新たなピーク値(例えばk番目のピーク値Toffpk)を判定した場合に、新たなピーク値Toffkを以降の推定に使用するか否かの選別処理をする。
When the
ここで、ピーク値Toffpkに対応するタイミングをT2とし、1つ前(即ちk番目)のピーク値Toffpk-1に対応するタイミングをT1とする。 Here, let T2 be the timing corresponding to the peak value Toffpk, and let T1 be the timing corresponding to the previous (that is, k-th) peak value Toffpk−1.
ピーク判定回路111bは、後述する記憶回路116に格納された複数の半周期Tinのうち、例えば、複数の半周期Tinの平均値Taveと、T2-T1とを比較し、
ピークを判定する。
The
Determine the peak.
ピーク判定回路111bは、T2-T1が平均値Taveに対して一定の割合(例えば20%)の範囲内にある場合に、ピーク値Toffpkを後の推定に用いるよう判定する。一方、ピーク判定回路111bは、範囲外の場合には、Toffpkの代わりに、T1から半周期Tin後の期間Toffの値をピーク値として後の推定に用いる。
The
なお、ピーク判定回路111bは、平均値Taveを用いることとしたが、平均値Taveに基づいて選択された規定周波数(50Hzまたは60Hz)に対応する半周期の値を用いても良い。
Although the
周波数推定回路113bは、周波数を推定する毎に、推定した周波数に対応する周期の半分の期間を半周期Tinとして記憶回路116に格納する。
Every time the
記憶回路116は、整流電圧Vrの半周期Tinを記録する。以下では、整流電圧推定回路66bに含まれるこれらの回路の動作について、図25~図27を参照して詳述する。
The storage circuit 116 records the half cycle Tin of the rectified voltage Vr. The operation of these circuits included in the rectified
===整流電圧推定回路66bの動作===
図25は、整流電圧推定回路66bの動作を説明する。図25のフローチャートには、S10と、S11と、が含まれる点で、図21と相違している。
===Operation of rectified
FIG. 25 explains the operation of the rectified
====ステップS10の詳細====
図26および図27に基づいて、整流電圧推定回路66aの動作を説明する。図26は、ステップS10における整流電圧推定回路66aの動作を説明するフローチャートであり、図27は、整流電圧推定回路66aの動作を説明するための波形を示す。
====Details of Step S10====
The operation of the rectified
なお、図示の都合上、図27において、期間Toffのピーク値Toffpは、t33におけるもの以外が同じ値で示されている。また、時刻t31におけるピーク値は、k-2番目のピーク値Toffpk-2であり、時刻t32,t33におけるピーク値は、それぞれk-1番目のピーク値Toffpk-1、およびk番目のピーク値Toffpkである(この場合、kは3以上の自然数である)。 For convenience of illustration, in FIG. 27, the peak value Toffp of the period Toff is shown as the same value except at t33. The peak value at time t31 is the k-2th peak value Toffpk-2, and the peak values at times t32 and t33 are the k-1th peak value Toffpk-1 and the k-th peak value Toffpk, respectively. (where k is a natural number of 3 or greater).
ピーク判定回路111bは、k番目のピーク値Toffpkを判定すると、ピーク値ToffpkのタイミングT2(時刻t33)と、1つ前(即ちk-1番目)のピーク値Toffpk-1が判定されたタイミングT1(時刻t32)との間の期間T2-T1を計算する(S21)。
After determining the k-th peak value Toffpk, the
ここで、k番目のピーク値Toffkは、「第1ピーク値」に相当し、k-1番目のピーク値Toffpk-1は「第2ピーク値」に相当する。 Here, the k-th peak value Toffk corresponds to the "first peak value", and the k-1-th peak value Toffpk-1 corresponds to the "second peak value".
ピーク判定回路111bは、記憶回路116bから記録された過去のピークに対する半周期Tinの値を読み出し、平均値Taveを計算する。さらに、期間T2-T1が、期間Taveの20%の範囲内であるか否かを判定する(S22)。即ち、ピーク判定回路111bは、0.8Tave≦T2-T1≦1.2Taveを満たす否かを判定する。20%の範囲内にある場合にはS24へと進み、20%の範囲内にない場合にはS23へと進む。
The
なお、図27においては、k番目のピーク値Toffpkはt33で判定されるピークToffpkである。なお、このピークは、例えば、交流電圧Vac、またはAC-DCコンバータに接続された負荷11の状態が急変した際に生じるピークである。
Note that in FIG. 27, the k-th peak value Toffpk is the peak Toffpk determined at t33. This peak is, for example, a peak that occurs when the AC voltage Vac or the state of the
ここで、時刻t33をT2として、時刻T32をT1とした場合、T2-T1は、0.8Tin≦T2-T1≦1.2Tinを満たさない。従って、図27の例においては、処理はステップS23へと進む。 Here, when time t33 is T2 and time T32 is T1, T2-T1 does not satisfy 0.8Tin≤T2-T1≤1.2Tin. Therefore, in the example of FIG. 27, the process proceeds to step S23.
ここで、20%の割合は例示であって、この割合は、20%に限定されず、30%に設定されてもよいし、10%に設定されてもよい。これらのそれぞれの場合には、ピーク判定回路111bは、期間T2-T1が0.7Tave≦T2-T1≦1.3Taveの範囲内にあるか否か、または0.9Tave≦T2-T1≦1.1Taveの範囲内にあるか否かをそれぞれ判定する。なお、20%は、「半周期」からの「所定割合」に相当する。
Here, the ratio of 20% is an example, and this ratio is not limited to 20%, and may be set to 30% or 10%. In each of these cases, the
図27の例においては、0.8Tin≦T2-T1≦1.2Tinを満たさないので、ピーク判定回路111bは、時刻t33のピーク値Toffpkを出力しない。その代わりに、ピーク判定回路111bは、時刻t33(タイミングT1)から半周期Tinが経過した時刻t34におけるToffをピーク値として出力する(S23)。
In the example of FIG. 27, 0.8Tin≦T2−T1≦1.2Tin is not satisfied, so
これにより、ピーク判定回路111bは、図27のt33のピークがノイズ等による外れ値のピークであることを判定する。このように、ピーク判定回路111bは、外れ値のピーク値を出力しないというピーク値の選別処理を実行できる。S23の後、処理S10が終了する。
As a result, the
一方、0.8Tin≦T2-T1≦1.2Tinを満たす場合(図27の例で非該当)において、ピーク判定回路111bは、ピーク値Toffpkを出力する(S24)。S24の後、処理S10が終了する。
On the other hand, when 0.8Tin≦T2−T1≦1.2Tin is satisfied (not applicable in the example of FIG. 27), the
処理S10が終了すると、図25のS1,S2の処理が行われる。これらの処理は、図21で同じ符号で参照されるステップの処理と同様である。ただし、図27の例においては、S23でピーク値として時刻t34におけるToffが出力されるので、この値がS1においてもToffpkとして使用される。 When the process S10 ends, the processes S1 and S2 in FIG. 25 are performed. These processes are the same as those of the steps referred to by the same reference numerals in FIG. However, in the example of FIG. 27, since Toff at time t34 is output as the peak value in S23, this value is also used as Toffpk in S1.
S2の後、周波数推定回路113bは、推定した周波数ωkに対応する周期の半分の期間を半周期Tinkとして記憶回路116に格納する(S11)。この後に行われるS3~S5については、図21で同じ符号で参照されるステップの処理と同様である。
After S2, the
以上の通り、整流電圧推定回路66bは、例えば、交流電圧Vacや負荷の急変によって生じたピーク値Toffpkを外れ値として除外できる。よって、整流電圧推定回路66bでは、ピーク判定回路111bによる期間Toffのピーク値Toffpの判定がより正確となり、期間Toffpに基づく整流電圧Vrの推定もより正確となる。
As described above, the rectified
これにより、補正回路64dがNMOSトランジスタ36をオンする期間Ton2を適切に設定できるので、力率改善IC35hを含むAC-DCコンバータは、力率を改善できる。
As a result, the period Ton2 in which the
===整流電圧推定回路66cの構成===
図28は、整流電圧推定回路66cの構成の一例を示す。整流電圧推定回路66cは、図19の整流電圧推定回路66の実施形態のうちの一つである。
===Configuration of rectified
FIG. 28 shows an example of the configuration of the rectified
整流電圧推定回路66cは、ピーク判定回路111a、振幅推定回路112、周波数推定回路113a、位相出力回路114、出力回路115、および記憶回路117を含む。即ち、整流電圧推定回路66cは、波形出力回路121に接続された記憶回路117を含む点で、整流電圧推定回路66aと相違する。
Rectified
整流電圧推定回路66cにおいては、周波数推定回路113aが周波数ωを出力し、位相出力回路114が位相情報を出力した後の波形出力回路121の動作が、整流電圧推定回路66aと相違する。
In the rectified
記憶回路117は、振幅Vrpが規格化された整流電圧Vrの波形データ|sin(ω×t+θ)|のテーブルTB|sin(ω×t+θ)|を記録する。
従って、波形出力回路121は、整流電圧Vrの周波数(例えば50Hzまたは60Hz)と、期間Toffがピーク値Toffpを示したタイミングから検出される入力位相の情報とに基づいて、記憶回路117から波形データのテーブルTB|sin(ω×t+θ)|を読み出すことが出来る。これにより、波形出力回路121は、整流電圧Vrの波形データ|sin(ω×t+θ)|を出力できる。このように、出力回路115は、波形データ|sin(ω×t+θ)|を用いて、整流電圧Vrの推定値Vres2を出力する。
Therefore, the
整流電圧推定回路66cのその他の回路の動作については、整流電圧推定回路66aと同様である。
Other circuits of the rectified
整流電圧推定回路66cでは、波形出力回路121が波形データを記憶回路117から取得できるので、力率改善IC35hにおける計算量を減少できる。
In the rectified
整流電圧推定回路66cによっても、整流電圧Vrは適切に推定され、補正回路64dは、推定値Vres2に基づいて、期間Ton2を設定できる。従って、整流電圧推定回路66cを用いても力率改善IC35hを含むAC-DCコンバータは、力率を改善できる。
The rectified
ここで、記憶回路117は、「第2記憶回路」に相当する。
Here, the
<<実施例8に係る力率改善IC35i>>
図29は、力率改善IC35iの構成の一例を示す。力率改善IC35iは、ADC50,53、オン信号出力回路51、遅延回路52、誤差増幅回路54、第1指令値出力回路55、駆動回路56、検出回路63、補正回路64d、記憶回路95、および整流電圧推定回路66を含む。また、力率改善IC35iは、端子CS,FB,OUTを含む。
<<Power
FIG. 29 shows an example of the configuration of the power
力率改善IC35iでは、図17の力率改善IC35fと同様のAC-DCコンバータで使用できる。力率改善IC35iでは、力率改善IC35fと同様に、記憶回路95が、式(11)を満たす期間Tzcdを設定する。
The power
力率改善IC35iは、力率改善IC35fに対し、補正回路64bに代えて補正回路64dを備え、さらに整流電圧推定回路66を備えている。即ち、力率改善IC35iでは、図19の力率改善IC35hと同様、整流電圧推定回路66が整流電圧Vrの推定をし、推定値Vres2を出力する。
The power
さらに、補正回路64dが、推定値Vres2に基づいて、NMOSトランジスタ36のオンするための期間Ton1の補正値ΔTonを計算し、NMOSトランジスタ36をオンするための期間Ton2に対応する指令値Vc2を出力する。
Furthermore, the
力率改善IC35iでは、図17の力率改善IC35fと同様、記憶回路95が、遅延回路52に、式(11)を満たす期間Tzcdを設定する。
Tzcd=π×√(L・C)・・・(11)
In the power
Tzcd=π×√(L·C) (11)
力率改善IC35iでは、記憶回路95が遅延期間Tzcdを設定する場合でも、力率改善IC35hと同様に、補正回路64が、推定値Vres2に基づいて、適切に期間Ton2を設定できる。従って、力率改善IC35iを含むAC-DCコンバータも、インダクタ電流IL2のデットアングルを解消して、力率を改善できる。
In the power
なお、力率改善IC35h,35iのそれぞれにおいても、電圧Vcs,VfbがADC50,53によりAD変換された後、電圧Vo2を出力するまでの処理が行われる。ここで、力率改善IC35h,35iにおいて、ADC35,53によりAD変換された後に行われる処理のうち、一部または全ての処理がソフトウェアにより実行されてよい。
In each of the power
===まとめ===
以上、本実施形態の、AC-DCコンバータ10b,10c、力率改善IC35b~35gについて説明した。
===Summary===
The AC-
力率改善IC35b~35gでは、NMOSトランジスタ36におけるスイッチング損失を減少させるべく、NMOSトランジスタ36のオン信号Son1を遅延させている。上記構成によれば、オン信号Son1の遅延に伴う、インダクタ電流IL2の減少量に対し、NMOSトランジスタ36のオン期間Ton2を、過不足なく補正することが出来、力率を改善できる。
In the power
また、力率改善IC35b~35dは、所定期間Tzcdに応じた電圧Vrtが印加される端子RTと、電圧Vrtに基づいて、所定期間Tzcdを遅延回路52に設定する、遅延期間設定回路62と、を備える。
Further, the power
これにより、端子RTに生じる電圧Vrtに応じて設定された遅延期間に対して、適切に遅延期間として期間Tzcdを設定できる。 Thereby, the period Tzcd can be appropriately set as a delay period for the delay period set according to the voltage Vrt generated at the terminal RT.
また、力率改善IC35b~35dは、端子RTに所定電流Tzcdを供給するバイアス電流源である電流源61を含み、端子RTには、抵抗43が接続される。
The power
これにより、力率改善IC35b~35dの外部に設けられた抵抗43の抵抗値に応じた遅延期間として期間Tzcdを設定できる。
Thereby, the period Tzcd can be set as a delay period according to the resistance value of the
また、力率改善IC35e~35gにおいて、遅延回路52は、インダクタ33のインダクタンスLと、インダクタ33とともにインダクタ電流IL2を共振させる寄生キャパシタ38のキャパシタンスCと、に基づいて定まる所定期間Tzcd、オン信号Son1を遅延させる。
In the power
これにより、力率改善IC35e~35gでは、インダクタンスLおよびキャパシタンスCに基づく共振により、NMOSトランジスタ36のドレイン-ソース間電圧Vdsが極小値を示す期間Tzcdに対して、適切にNMOSトランジスタ36のオン期間Ton2を設定できる。従って、NMOSトランジスタ36のスイッチング損失の低減と、AC-DCコンバータの力率の改善とを共に実現できる。
As a result, in the power
また、力率改善IC35e~35gは、インダクタンスLおよびキャパシタンスCに対応する期間Tzcdを記録する、記憶回路95を備える。
Power
これにより、記憶回路95に記録されたインダクタンスLおよびキャパシタンスCに基づく期間Tzcdに対して、適切にNMOSトランジスタ36のオン期間Ton2を設定できる。
Thereby, the ON period Ton2 of the
また、力率改善IC35b,35c,35e,35fは、NMOSトランジスタ36がオフとなるタイミングと、インダクタ電流IL2が0となるタイミングとに基づいて、期間Toffを検出する検出回路63を備える。
The power
これにより、力率改善IC35b,35c,35e,35fは、期間Toffを検出できる。従って、補正回路64a,64bの入力として、整流電圧Vrに基づく電圧Vrdivを用いることなく、力率の改善を実現できる。
This allows the power
従って、AC-DCコンバータ10bから力率改善IC35b,35c,35e,35fに対して電圧Vrdivを入力するための抵抗43,44による分圧回路等の構成を設けずともよく、回路全体の負荷も低減できる。また、力率改善IC35b,35c,35e,35fからも端子RDIVを省略できる。
Therefore, it is not necessary to provide a voltage dividing circuit or the like composed of the
また、補正回路64aは、期間Ton2を期間Toffで除算して、比を算出する演算回路71と、所定期間Tzcdと、比とを乗算して、補正値ΔTonを出力する補正値出力回路72と、第1指令値Vc1と補正値ΔTonとに基づいて、第2指令値Vc2を出力する第2指令値出力回路73と、を含む。
The
これにより、補正回路64aの入力として電圧Vfb,Vrを用いることなく、補正回路64aは、駆動回路56に期間Ton2を設定するための第2指令値Vc2を算出できる。
Accordingly, the
また、補正回路64bは、期間Ton2および期間Toffと、電圧Vfbとに基づいて、整流電圧Vrの推定値Vres1を算出する推定回路81と、推定値Vres1と、電圧Vfbとに基づいて、比を演算する演算回路82と、所定期間Tzcdと、比とを乗算して、補正値ΔVonを出力する補正値出力回路83と、第1指令値Vc1と補正値とに基づいて、前記第2指令値を出力する第2指令値出力回路84と、を含む。
Further, the
これにより、補正回路64bの入力として電圧Vrを用いることなく、補正回路64bは、駆動回路56に期間Ton2を設定するための第2指令値Vc2を算出できる。
Accordingly, the
また、力率改善IC35c,35gにおいては、整流電圧Vrに応じた電圧Vrdivが印可される端子RDIVを備え、比は、電圧Vfbおよび電圧Vrdivに基づいて算出される。
Further, the power
これにより、電圧Vfb,電圧Vrdivに基づいて、整流電圧Vr,出力電圧Voutに基づく比が直接的に計算できる。 Thereby, the ratio based on the rectified voltage Vr and the output voltage Vout can be directly calculated based on the voltage Vfb and the voltage Vrdiv.
また、補正回路64cは、端子RDIVに印加される電圧Vrdivと、電圧Vfbとに基づいて、比を算出する演算回路91と、所定期間Tzcdと、比とを乗算して、補正値ΔTonを出力する補正値出力回路92と、第1指令値Vc1と補正値ΔTonとに基づいて、第2指令値Vc2を出力する第2指令値出力回路93と、を含む。
Further, the
このように、電圧Vfb、および電圧Vrdivに基づいて、整流電圧Vr、および出力電圧Voutに基づく比を直接的に計算する演算回路91と、演算回路91の演算結果に基づいて具体的に第2指令値Vc2を出力するための構成が示される。
In this manner, the
また、本発明の別の態様において、力率改善IC35b,35f,35h,35iでは、NMOSトランジスタ36のオフ期間Toffと、AC-DCコンバータにおける整流電圧Vrの推定値と、電圧Vfbと、に基づいて、NMOSトランジスタ36のオン信号Son1を遅延させている。
In another aspect of the present invention, the power
これにより、期間Toffと、整流電圧Vrの推定値と、電圧Vfbとに基づいて、駆動回路56にNMOSトランジスタ36を適切なタイミングでオンオフさせ、力率を改善できる。
As a result, based on the period Toff, the estimated value of the rectified voltage Vr, and the voltage Vfb, the driving
また、整流電圧推定回路66a,66b,66cは、期間Toffに基づいて、期間Toffのピーク値Toffpを判定するピーク判定回路111aまたは111bと、電圧Vfbと、期間Toffのピーク値Toffpと、期間Ton2と、に基づいて、整流電圧Vrの振幅Vrpを推定する振幅推定回路112と、推定された振幅Vrpに基づいて、整流電圧Vrの推定値Vres2を出力する出力回路115と、を含む。
In addition, the rectified
これにより、整流電圧推定回路66a,66b,66cは、整流電圧Vrが低位相となる場合の期間Toffの値を使わずに整流電圧Vrの推定値を与えることができる。従って、整流電圧推定回路66a,66b,66cは、より正確に整流電圧Vrを推定できる。
As a result, the rectified
また、整流電圧推定回路66a,66b,66cは、整流電圧Vrの周波数ωを推定する周波数推定回路113a,113bを含み、ピーク判定回路111a,111bは、期間Toffがピークとなる毎に、期間Toffのピーク値Toffpを判定し、周波数推定回路113a,113bは、ピーク判定回路111a,111bの判定結果に基づいて、整流電圧Vrの周波数ωを推定し、出力回路115は、推定された周波数ωに基づいて、整流電圧Vrを出力する。
The rectified
これにより、周波数推定回路113a,113bは、ピーク値Toffpを示すタイミングの間の期間を計時し、整流電圧Vrの半周期Tinを推定できる。出力回路115は、周波数推定回路113a,113bが推定した周期ωに基づいて、整流電圧Vrの波形|sin(ω×t+θ)|を出力できる。
Thereby, the
また、整流電圧推定回路66a,66b,66cは、ピーク判定回路111a,111bの判定結果と、推定された周波数ωと、に基づいて整流電圧Vrの位相を推定する位相出力回路114を含み、出力回路115は、推定された位相に基づいて、推定された整流電圧Vrを出力する。
Further, the rectified
これにより、位相出力回路114は、ピーク値Toffpにおける整流電圧Vrの位相角を90+180m度として、ピーク値Toffpになった後の経過時間と、半周期Tinに基づいて、整流電圧Vrの位相角を推定できる。従って、波形出力回路121では、位相出力回路114が出力する位相情報に基づいて、整流電圧Vrの波形|sin(ω×t+θ)|を出力できる。
As a result, the
ピーク判定回路111bは、ピーク値Toffpkと、ピーク値Toffpkの1つ前のピーク値Toffpk-1との間の期間T2-T1が、整流電圧Vrの半周期Tinから20%の範囲内である場合、ピーク値Toffpkを出力し、期間T2-T1が半周期Tinの20%の範囲内でない場合、ピーク値Toffpk-1から半周期Tin後の第3期間Toffを新たなピーク値として出力する。
If the period T2-T1 between the peak value Toffpk and the peak value Toffpk-1 immediately preceding the peak value Toffpk is within a range of 20% from the half cycle Tin of the rectified voltage Vr, the
これにより、整流電圧推定回路66bでは、ピーク間の期間T2-T1が整流電圧Vrの半周期Tinから大きく外れる場合に、ピーク値Toffpkがノイズ等による誤検出による外れ値であると判定される。従って、整流電圧推定回路66bは、外れ値を出力しないピーク値の選別処理を実行できる。
As a result, the rectified
また、整流電圧推定回路66cは、振幅Vrpが規格化された整流電圧Vrの波形データを記録する記憶回路117を含み、出力回路115は、波形データを用いて、推定された整流電圧Vrを出力する。
Further, the rectified
これにより、整流電圧推定回路66cは、整流電圧Vrの波形、および波形を決めるための周波数または位相について詳細な推定を行わなくても、整流電圧Vrを推定できる。
Thus, the rectified
また、補正回路64dは、推定された整流電圧Vrと、電圧Vfbとに基づいて、比を算出する演算回路131と、期間Tzcdと、比とを乗算して、補正値ΔTonを出力する補正値出力回路132と、第1指令値Vc1と補正値ΔTonとに基づいて、第2指令値Vc2を出力する第2指令値出力回路133と、を含む。
Further, the
これにより、補正回路64dは、整流電圧Vrが低位相となる場合の期間Toffの値を使わずに、補正値ΔTonを算出できる。従って、整流電圧Vrが低位相となる場合にも、NMOSトランジスタ36をオンする期間Ton2を適切に設定できる。
Thereby, the
また、本発明の別の態様において、交流電圧Vacから目的レベルの出力電圧Voutを生成するAC-DCコンバータ10b,10cであって、交流電圧Vacに応じた整流電圧Vrが印可されるインダクタ33と、インダクタ33に流れるインダクタ電流IL2を制御するNMOSトランジスタ36と、NMOSトランジスタ36のスイッチングを制御する力率改善IC35b~35gと、を備えるAC-DCコンバータ10b,10cを提供する。
In another aspect of the present invention, the AC-
このように、オン信号Son1の遅延に伴う、インダクタ電流IL2の減少量に対し、NMOSトランジスタ36のオン期間Ton2を、過不足なく補正することができ、力率を改善できるICを有するAC-DCコンバータの構成が示される。
Thus, the AC-DC having an IC capable of correcting the ON period Ton2 of the
また、本発明の別の態様では、交流電圧Vacから目的レベルの出力電圧Voutを生成するAC-DCコンバータ10b,10cであって、力率改善IC35b,35f,35h,35iと、を備えるAC-DCコンバータ10b,10cを提供する。力率改善IC35b,35f,35h,35iでは、NMOSトランジスタ36のオフ期間Toffと、AC-DCコンバータにおける整流電圧Vrの推定値と、電圧Vfbと、に基づいて、NMOSトランジスタ36のオン信号Son1を遅延させている。
In another aspect of the present invention, the AC-
これにより、期間Toffと、整流電圧Vrの推定値と、電圧Vfbとに基づいて、駆動回路56にNMOSトランジスタ36を適切なタイミングでオンオフさせ、力率を改善可能な力率改善ICを備えるAC-DCコンバータを提供できる。
As a result, based on the period Toff, the estimated value of the rectified voltage Vr, and the voltage Vfb, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱することなく、その様な変更または改良を加えた形態およびその均等物も含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that the technical scope of the present invention can include such modifications or improvements and their equivalents without departing from the spirit of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as actions, procedures, steps, and stages in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is particularly "before", "before etc., and it should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the specification, and the drawings, even if the description is made using "first," "next," etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. not a thing
10a,10b,10c AC-DCコンバータ
11 負荷
20 交流電源
21 インダクタ
22 キャパシタ
30 全波整流回路
31,32 キャパシタ
33 インダクタ
34 ダイオード
35a,35b,35c,35d,35e,35f,35g,35h,35i 力率改善IC
36 NMOSトランジスタ
37 ボディダイオード
38 寄生キャパシタ
40~45 抵抗
50,53 ADC
51 オン信号出力回路
52 遅延回路
54 誤差増幅回路
55 第1指令値出力回路
56 駆動回路
61 電流源
62 遅延期間設定回路
63 検出回路
64a,64b,64c,64d 補正回路
65 ADC
66,66a,66b,66c 整流電圧推定回路
71 演算回路
72,83,92 補正値出力回路
73,84,93 第2指令値出力回路
81 推定回路
82 演算回路
91 演算回路
95 記憶回路
111a,111b ピーク判定回路
112 振幅推定回路
113a,113b 周波数推定回路
114 位相出力回路
115 出力回路
116 記憶回路
117 記憶回路
121 波形出力回路
122 乗算回路
131 演算回路
132 補正値出力回路
133 第2指令値出力回路
10a, 10b, 10c AC-
36
51 ON
66, 66a, 66b, 66c Rectified
Claims (19)
前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、
前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、
前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、
前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、
遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、
を備え、
前記補正回路は、
前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間、および前記第2期間に基づいた比と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する、
集積回路。 A power supply circuit comprising an inductor to which a rectified voltage corresponding to an AC voltage is applied, and a transistor for controlling an inductor current flowing through the inductor, and controlling switching of the transistor of a power supply circuit that generates an output voltage of a target level from the AC voltage. An integrated circuit that
a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage;
an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off;
a delay circuit that delays the ON signal for a predetermined period;
a correction circuit that corrects the first command value and outputs a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period;
a drive circuit that turns on the transistor based on the delayed on signal and turns off the transistor based on the second command value;
with
The correction circuit is
correcting the first command value based on a ratio based on a third period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value and the second period, and on the predetermined period; ,
integrated circuit.
前記所定期間に応じた第2電圧が印加される第1端子と、
前記第2電圧に基づいて、前記所定期間を前記遅延回路に設定する、遅延期間設定回路と、
を備える、
集積回路。 The integrated circuit of claim 1, comprising:
a first terminal to which a second voltage corresponding to the predetermined period is applied;
a delay period setting circuit that sets the predetermined period in the delay circuit based on the second voltage;
comprising
integrated circuit.
前記第1端子に所定電流を供給するバイアス電流源を含み、
前記第1端子には、抵抗が接続される、
集積回路。 3. The integrated circuit of claim 2, wherein
including a bias current source that supplies a predetermined current to the first terminal;
A resistor is connected to the first terminal,
integrated circuit.
前記遅延回路は、前記インダクタのインダクタンスと、前記インダクタとともに前記インダクタ電流を共振させるキャパシタのキャパシタンスと、に基づいて定まる前記所定期間、前記オン信号を遅延させる、
集積回路。 The integrated circuit of claim 1, comprising:
The delay circuit delays the ON signal for the predetermined period determined based on the inductance of the inductor and the capacitance of the capacitor that resonates the inductor current together with the inductor.
integrated circuit.
前記インダクタンスおよび前記キャパシタンスに対応する前記所定期間を記録する、第1記憶回路を備える、
集積回路。 5. The integrated circuit of claim 4, wherein
a first storage circuit that records the predetermined time period corresponding to the inductance and the capacitance;
integrated circuit.
前記トランジスタがオフとなる第1タイミングと、前記インダクタ電流が前記所定値となる第2タイミングとに基づいて、前記第3期間を検出する検出回路を備える、
集積回路。 An integrated circuit according to any one of claims 1 to 5,
a detection circuit that detects the third period based on a first timing at which the transistor is turned off and a second timing at which the inductor current is at the predetermined value;
integrated circuit.
前記補正回路は、
前記第2期間を前記第3期間で除算して、前記比を算出する第1演算回路と、
前記所定期間と、前記比とを乗算して、補正値を出力する補正値出力回路と、
前記第1指令値と前記補正値とに基づいて、前記第2指令値を出力する第2指令値出力回路と、
を含む、
集積回路。 The integrated circuit of claim 6, comprising:
The correction circuit is
a first arithmetic circuit that divides the second period by the third period to calculate the ratio;
a correction value output circuit that multiplies the predetermined period and the ratio and outputs a correction value;
a second command value output circuit that outputs the second command value based on the first command value and the correction value;
including,
integrated circuit.
前記補正回路は、
前記第2期間および前記第3期間と、前記第1電圧とに基づいて、前記整流電圧の推定値を算出する推定回路と、
前記推定値と、前記第1電圧とに基づいて、前記比を算出する第2演算回路と、
前記所定期間と、前記比とを乗算して、補正値を出力する補正値出力回路と、
前記第1指令値と前記補正値とに基づいて、前記第2指令値を出力する第2指令値出力回路と、
を含む、
集積回路。 The integrated circuit of claim 6, comprising:
The correction circuit is
an estimation circuit that calculates an estimated value of the rectified voltage based on the second period, the third period, and the first voltage;
a second arithmetic circuit that calculates the ratio based on the estimated value and the first voltage;
a correction value output circuit that multiplies the predetermined period and the ratio and outputs a correction value;
a second command value output circuit that outputs the second command value based on the first command value and the correction value;
including,
integrated circuit.
前記整流電圧に応じた第3電圧が印可される第2端子を備え、
前記比は、前記第1電圧および前記第3電圧に基づいて算出される、
集積回路。 An integrated circuit according to any one of claims 1 to 5,
A second terminal to which a third voltage corresponding to the rectified voltage is applied,
the ratio is calculated based on the first voltage and the third voltage;
integrated circuit.
前記補正回路は、
前記第2端子に印加される前記第3電圧と、前記第1電圧とに基づいて、前記比を算出する第3演算回路と、
前記所定期間と、前記比とを乗算して、補正値を出力する補正値出力回路と、
前記第1指令値と前記補正値とに基づいて、前記第2指令値を出力する第2指令値出力回路と、
を含む、
集積回路。 10. The integrated circuit of claim 9, comprising:
The correction circuit is
a third arithmetic circuit that calculates the ratio based on the third voltage applied to the second terminal and the first voltage;
a correction value output circuit that multiplies the predetermined period and the ratio and outputs a correction value;
a second command value output circuit that outputs the second command value based on the first command value and the correction value;
including,
integrated circuit.
前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、
前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、
前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、
前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、
遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、
前記第1電圧と、前記第2期間と、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間と、に基づいて、前記整流電圧を推定する第2推定回路と、
を備え、
前記補正回路は、
前記第1電圧と、推定された前記整流電圧と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する、
集積回路。 A power supply circuit comprising an inductor to which a rectified voltage corresponding to an AC voltage is applied, and a transistor for controlling an inductor current flowing through the inductor, and controlling switching of the transistor of a power supply circuit that generates an output voltage of a target level from the AC voltage. An integrated circuit that
a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage;
an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off;
a delay circuit that delays the ON signal for a predetermined period;
a correction circuit that corrects the first command value and outputs a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period;
a drive circuit that turns on the transistor based on the delayed on signal and turns off the transistor based on the second command value;
a second estimation circuit for estimating the rectified voltage based on the first voltage, the second period, and a third period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value; ,
with
The correction circuit is
correcting the first command value based on the first voltage, the estimated rectified voltage, and the predetermined period;
integrated circuit.
前記第2推定回路は、
前記第3期間に基づいて、前記整流電圧の半周期における前記第3期間のピーク値を判定するピーク判定回路と、
前記第1電圧と、前記第3期間のピーク値と、前記第2期間と、に基づいて、前記整流電圧の振幅を推定する振幅推定回路と、
推定された前記振幅に基づいて、推定された前記整流電圧を出力する出力回路と、
を含む、
集積回路。 12. The integrated circuit of claim 11, comprising:
The second estimation circuit is
a peak determination circuit that determines a peak value of the third period in a half cycle of the rectified voltage based on the third period;
an amplitude estimation circuit that estimates the amplitude of the rectified voltage based on the first voltage, the peak value of the third period, and the second period;
an output circuit that outputs the estimated rectified voltage based on the estimated amplitude;
including,
integrated circuit.
前記第2推定回路は、
前記整流電圧の周波数を推定する周波数推定回路を含み、
前記ピーク判定回路は、前記第3期間がピークとなる毎に前記第3期間のピーク値を判定し、
前記周波数推定回路は、前記ピーク判定回路の判定結果に基づいて、前記整流電圧の周波数を推定し、
前記出力回路は、推定された前記周波数に基づいて、推定された前記整流電圧を出力する、
集積回路。 13. The integrated circuit of claim 12, comprising:
The second estimation circuit is
including a frequency estimation circuit that estimates the frequency of the rectified voltage;
The peak determination circuit determines the peak value of the third period each time the third period reaches a peak,
The frequency estimation circuit estimates the frequency of the rectified voltage based on the determination result of the peak determination circuit,
The output circuit outputs the estimated rectified voltage based on the estimated frequency.
integrated circuit.
前記第2推定回路は、
前記ピーク判定回路の判定結果と、推定された前記周波数と、に基づいて前記整流電圧の位相を推定する位相出力回路を含み、
前記出力回路は、推定された前記位相に基づいて、推定された前記整流電圧を出力する、
集積回路。 14. The integrated circuit of claim 13, comprising:
The second estimation circuit is
a phase output circuit for estimating the phase of the rectified voltage based on the determination result of the peak determination circuit and the estimated frequency;
The output circuit outputs the estimated rectified voltage based on the estimated phase.
integrated circuit.
前記ピーク判定回路は、
第1ピーク値と、前記第1ピーク値の1つ前の第2ピーク値との間の期間が、前記整流電圧の半周期から所定割合の範囲内である場合、前記第1ピーク値を出力し、前記期間が前記範囲内でない場合、前記第2ピーク値から前記半周期後の前記第3期間を新たなピーク値として出力する、
集積回路。 15. An integrated circuit according to claim 13 or 14,
The peak determination circuit is
Output the first peak value when the period between the first peak value and the second peak value immediately before the first peak value is within a range of a predetermined ratio from the half cycle of the rectified voltage. and if the period is not within the range, outputting the third period after the half cycle from the second peak value as a new peak value;
integrated circuit.
前記第2推定回路は、
振幅が規格化された前記整流電圧の波形データを記録する第2記憶回路を含み、
前記出力回路は、
前記波形データを用いて、推定された前記整流電圧を出力する、
集積回路。 An integrated circuit according to any one of claims 12 to 15,
The second estimation circuit is
A second storage circuit for recording waveform data of the rectified voltage whose amplitude is normalized,
The output circuit is
Outputting the estimated rectified voltage using the waveform data;
integrated circuit.
前記補正回路は、
推定された前記整流電圧と、前記第1電圧と、に基づく比を算出する第3演算回路と、
前記所定期間と、前記比とを乗算して、補正値を出力する補正値出力回路と、
前記第1指令値と前記補正値とに基づいて、前記第2指令値を出力する第2指令値出力回路と、
を含む、
集積回路。 An integrated circuit according to any one of claims 11 to 16,
The correction circuit is
a third arithmetic circuit that calculates a ratio based on the estimated rectified voltage and the first voltage;
a correction value output circuit that multiplies the predetermined period and the ratio and outputs a correction value;
a second command value output circuit that outputs the second command value based on the first command value and the correction value;
including,
integrated circuit.
前記交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、
前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、
前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路と、
を備え、
前記集積回路は、
前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、
前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、
前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、
前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、
遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、
を含み、
前記補正回路は、
前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間、および前記第2期間に基づいた比と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する、
電源回路。 A power supply circuit that generates an output voltage of a target level from an AC voltage,
an inductor to which a rectified voltage corresponding to the AC voltage is applied;
a transistor that controls an inductor current flowing through the inductor;
an integrated circuit that controls switching of the transistor;
with
The integrated circuit comprises:
a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage;
an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off;
a delay circuit that delays the ON signal for a predetermined period;
a correction circuit that corrects the first command value and outputs a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period;
a drive circuit that turns on the transistor based on the delayed on signal and turns off the transistor based on the second command value;
including
The correction circuit is
correcting the first command value based on a ratio based on a third period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value and the second period, and on the predetermined period; ,
power circuit.
前記交流電圧に応じた整流電圧が印可されるインダクタと、
前記インダクタに流れるインダクタ電流を制御するトランジスタと、
前記トランジスタのスイッチングを制御する集積回路と、
を備え、
前記集積回路は、
前記出力電圧に応じた第1電圧と、基準電圧との差に基づいて、前記トランジスタを第1期間オンするための第1指令値を出力する第1指令値出力回路と、
前記トランジスタがオフしてから、前記インダクタ電流が所定値以下となると、前記トランジスタをオンするためのオン信号を出力するオン信号出力回路と、
前記オン信号を所定期間遅延させる遅延回路と、
前記第1指令値を補正して、前記トランジスタを前記第1期間より長い第2期間オンするための第2指令値として出力する補正回路と、
遅延された前記オン信号に基づいて、前記トランジスタをオンし、前記第2指令値に基づいて、前記トランジスタをオフする駆動回路と、
前記第1電圧と、前記トランジスタがオフしてから前記インダクタ電流が前記所定値となるまでの第3期間と、前記第2期間と、に基づいて、前記整流電圧を推定する第2推定回路と、
を含み、
前記補正回路は、
前記第1電圧と、推定された前記整流電圧と、前記所定期間と、に基づいて、前記第1指令値を補正する、
電源回路。
A power supply circuit that generates an output voltage of a target level from an AC voltage,
an inductor to which a rectified voltage corresponding to the AC voltage is applied;
a transistor that controls an inductor current flowing through the inductor;
an integrated circuit that controls switching of the transistor;
with
The integrated circuit comprises:
a first command value output circuit that outputs a first command value for turning on the transistor for a first period based on a difference between a first voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage;
an on-signal output circuit for outputting an on-signal for turning on the transistor when the inductor current becomes equal to or less than a predetermined value after the transistor is turned off;
a delay circuit that delays the ON signal for a predetermined period;
a correction circuit that corrects the first command value and outputs a second command value for turning on the transistor for a second period longer than the first period;
a drive circuit that turns on the transistor based on the delayed on signal and turns off the transistor based on the second command value;
a second estimation circuit for estimating the rectified voltage based on the first voltage, a third period from when the transistor is turned off until the inductor current reaches the predetermined value, and the second period; ,
including
The correction circuit is
correcting the first command value based on the first voltage, the estimated rectified voltage, and the predetermined period;
power circuit.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/876,337 US12166413B2 (en) | 2021-09-17 | 2022-07-28 | Integrated circuit and power supply circuit |
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