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JP3153199B2 - 電源制御回路 - Google Patents

電源制御回路

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JP3153199B2
JP3153199B2 JP04143299A JP4143299A JP3153199B2 JP 3153199 B2 JP3153199 B2 JP 3153199B2 JP 04143299 A JP04143299 A JP 04143299A JP 4143299 A JP4143299 A JP 4143299A JP 3153199 B2 JP3153199 B2 JP 3153199B2
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Japan
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Inventor
聡 千葉
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甲府日本電気株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、定電圧制御を行う
電源制御回路に関し、特に負荷回路電流の急激な変動に
対する出力電圧の定電圧制御を高速化した、高速応答電
源制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は定電圧制御を行っている電源制御
回路の従来例を示す回路図である。電源として一石フォ
ワード型電源が用いられ、その制御回路は一般的に図7
に示すように、出力電圧Voと基準電圧3との比較を行
う誤差増幅回路4と、誤差増幅回路4の周波数特性を調
整する位相補償回路2と、パルス幅制御回路6の基準三
角波を発生する三角波発振回路5と、誤差増幅回路4の
出力値Vad1と三角波発振回路5で作られる基準三角波
とで電圧−パルス幅変換を行いメインスイッチングパル
スのパルス幅変調を行うパルス幅制御回路6とより構成
される。この制御回路において、負荷回路1での電流が
増加することで出力電流Ioが増加し出力電圧Voが低下
した場合、誤差増幅回路4では基準電圧3との比較によ
りその出力Vad1は上昇し、パルス幅制御回路6へと入
力する。パルス幅制御回路6では、誤差増幅回路4の出
力値Vad1の上昇により、出力するメインスイッチング
パルスのパルス幅を広げる。パルス幅が広がることによ
り1次電流I1が増加し、メイントランスTを介して2
次電流I2が増加する。これにより、出力電流Ioは増加
し出力電圧Voは一定に保たれる。逆に、出力電圧Vo
増加した場合には、誤差増幅回路4の出力Vad1は下が
り、パルス幅制御回路6へと入力する。パルス幅制御回
路6により、メインスイッチングパルスのパルス幅は狭
められ、出力電圧Ioが減少することから出力電圧Vo
一定に保たれる。また、制御回路は、出力電圧Voに対
するフィードバック制御系の安定のため、誤差増幅回路
4に位相補償回路2が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この種の従来の電源制
御回路は、負荷回路1で急激な電流変動が発生した場
合、出力コンデンサC1の充放電のため内部インピーダ
ンスにより出力電圧Voが急激に変動するため、誤差増
幅回路4に接続された位相補償回路2により、電源の出
力電圧Voの変動に対して誤差増幅回路4の出力Vad1
変動に時間的な遅れが発生する。このように従来の電源
制御回路では、急激な電流変動に対し電圧制御の応答の
遅れが発生するので、出力電圧が設定電圧まで回復する
のに時間がかかるという問題があった。
【0004】本発明の主な目的は、電源回路における急
激な負荷電流変動に対しても、出力電圧の定電圧制御応
答を高速化できる電源制御回路を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電源制御回路
は、出力電流経路の一方と出力電圧を保持するための出
力コンデンサとの接続点、または出力コンデンサへの電
流経路上に電流検出回路を設け、電流検出回路の接地電
位を基準とする検出結果と、出力電圧の基準電圧に対す
る誤差を検出し増幅する誤差増幅回路の出力とを加算す
る加算回路を有し、この加算結果から定電圧制御を行う
ことを特徴としている。この、電流検出回路では、出力
コンデンサの充放電電流を検出することにより、負荷回
路の電流変動に応じた値が検出される。この電流検出回
路の検出結果は、応答の遅れの要因となる誤差増幅回路
を介さずに、誤差増幅回路の出力と加算されるため、電
圧制御手段へ入力される値は、出力電圧の変動に対して
時間の遅れがなくなる。したがって、負荷回路の急激な
電流増加により出力電圧が急激に変動した場合でも誤差
増幅回路による遅れの影響をうけることなく定電圧制御
の高速化を可能とする。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら本
発明の電源制御回路の実施の形態につき詳細に説明す
る。
【0007】図1を参照すると、本発明の一実施の形態
として、一石フォワード型の電源における制御回路が示
されている。本電源制御回路は、図7の従来の構成例に
加え、電流検出回路7を負荷回路1への正側出力電流経
路と出力コンデンサC1の正極側との接続個所に有して
いる。この電流検出回路7では、出力コンデンサC1
充放電電流を検出することで出力電流変動の変化分を検
出している。その出力は、誤差増幅回路4を介さずに誤
差検出回路4の出力に加算され、この合計出力がパルス
幅制御回路6へと入力される。これにより、出力電流I
oの急激な変動に対しても、誤差増幅回路4による応答
の遅れを解消して出力電圧Voを制御することが可能と
なり、出力電圧制御が高速化される。
【0008】図1中の電流検出回路7は、図3に示すよ
うに電流変成器(以下カレントトランスと称する)9と
1端が接地された電流検出抵抗10とで構成することが
できる。カレントトランス9は、出力電流Ioの正側経
路上の出力コンデンサC1の正極側への分岐点におい
て、電源側と負荷側とに同じ巻数で互いに逆極性になる
ように1次巻線n11と1次巻線n12とがそれぞれ直列に
挿入されている。1次巻線n11と1次巻線n12との間で
流れる電流値に差異がある場合、その差分(In11−I
n12)にカレントトランス9の巻数比Nを乗じた2次電
流In2が2次巻線に流れる。ここで、In2=(In11
n12)×N。カレントトランス9の2次側に2次電流
n2が流れることで、電流検出抵抗10の両端に、その
抵抗値Zと2次電流In2を乗じた電圧Vct2が発生す
る。ここで、Vct2=In2×Z=(In11−In12)×N
×Z。このようにして、出力コンデンサC1の入出力の
差分に比例した電圧Vct2が検出される。
【0009】加算回路8は、図5に示すように電流検出
回路7の出力端子と誤差増幅回路4および位相補償回路
2の出力側接続点との間に抵抗R1と抵抗R2とを直列接
続し、両出力点間の電位差を抵抗R1および抵抗R2で抵
抗分圧して、両抵抗の接続点より分圧値Vad2を取り出
すように構成し、その抵抗分圧値をパルス幅制御回路6
に入力する。この場合、両抵抗R1およびR2の抵抗値が
等しければ、分圧値V ad2は両出力値Vad1およびVct2
の加算値に比例する。図1中で、図7の従来技術での構
成例と同じ記号のものは、当業者にとってよく知られて
いるので、その詳細な説明は省略する。
【0010】以下、図1の本実施の形態の動作につき説
明する。まず、負荷回路1で急激な電流変動が発生した
場合の動作について図2を参照し説明する。
【0011】時刻t1で負荷の急激な電流増加が発生し
た瞬間、2次電流I2の、出力電流I oの急激な増加に対
する不足分を補うため、出力コンデンサC1から放電電
流I3が流れる。このとき出力電圧Voは、出力コンデン
サC1の内部インピーダンスにより低下する。また、こ
のとき、電流検出回路7では出力コンデンサC1からの
放電電流I3に比例した値Vct2が検出される。一方、誤
差増幅回路4では、出力電圧Voが低下するので、基準
電圧3の基準電圧値Vrefとの比較により出力値V ad1
上昇する。しかし、誤差増幅回路4には位相補償回路2
が接続されているため、出力値Vad1の立上がりには遅
れtdが存在する。これらの出力値(Vct2とVad1)を
加算回路8により演算し、加算値に比例する出力値V
ad2をパルス幅制御回路6へと入力する。ここで、Vad2
∝A×(Vct2+Vad1)、(A:比例常数)。パルス幅
制御回路6では加算出力値Vad2に上昇に伴いメインス
イッチングパルスのパルス幅を広げ、出力電圧Voが上
昇して定電圧に回復する。この、加算出力値Vad2
は、出力電流変動値に比例した電圧を直接に加えている
ためパルス幅制御回路6が高速に反応するので、電源回
路の応答が改善される。また、電流検出回路7では放電
電流I3が流れたあと、充電電流が流れるため検出値V
ct2は低下するが、誤差増幅回路4の出力Vad1も増加す
るので加算出力値V ad2は図に見るように大きく低下す
ることはない。次に、負荷回路1での電流変動がない定
常状態における動作について説明する。この場合、電流
検出回路7では出力コンデンサC1へのリップル電流分
しか検出されない。この、リップル電流分の検出値は急
激な負荷変動による電流検出値に比べ充分小さいため、
ゼロとみなせるので、動作は従来回路での制御と同じと
なる。次に、負荷回路1で従来回路にて充分に応答可能
な緩やかな電流変動が発生した場合の動作について説明
する。この場合、電流検出回路7による検出値V
ct2は、振幅の小さい波形となるため、パルス幅制御回
路6への入力電圧Vad2は、ほぼ誤差増幅回路4の出力
電圧値Vad1と等しい値となる。このため、従来回路と
同様な制御となる。
【0012】本発明における電流検出回路の第2の実施
の形態として、カレントトランス9を出力コンデンサC
1と直列に接続する構成を図4に示す。図4において
も、検出方法は前述した第1の実施の形態での構成の場
合と同様である。ただし、検出値Vct2は次式で表され
る。Vct2=In1×N×Z 本発明における加算回路の第2の実施形態として、オペ
アンプを用いても構成することができる。図6に示す加
算回路8′はオペアンプ11を使用した差動増幅回路に
よる構成例を示す。図6において、電流検出回路7に使
用するカレントトランス9の2次巻線の極性は図5の場
合と逆極性となるように接続されている。そのため、検
出結果は第1の実施形態で示した構成とは正負が逆の値
として検出されて−Vct2となる。この構成において、
出力値Vad2は下式となり、第1の実施形態で示した加
算回路8での結果と同じとなる。Vad2=A′×(Vad1
−(−Vct2))=A′×(Vad1+Vct2)、(A′:
比例常数)。また、オペアンプを使用した構成では、第
1の実施形態で示した電流検出回路の検出結果を用い
た、加算増幅回路としてもよい。
【0013】本実施例では、一石フォワード型の電源回
路を用いて動作説明を行っているが、定電圧制御を行っ
ている電源であれば、その電源の型式によらず本発明に
おける効果が得られる。
【0014】なお、本発明が上記各実施例に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適
宜変更され得ることは明らかである。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源の出力電流の変動分を検出する電流検出回路を有
し、その検出結果を誤差増幅回路の検出結果と加算し、
この加算結果を用いて出力電圧を制御することにより、
応答速度が改善された高速応答の電源制御回路を提供す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源制御回路の構成例を示す回路図で
ある。
【図2】図1の実施形態での回路動作波形である。
【図3】電流検出回路の1実施形態の構成を示す回路図
である。
【図4】電流検出回路のその他の実施形態を示す回路図
である。
【図5】加算回路の1実施形態の適用を示す回路図であ
る。
【図6】加算回路のその他の実施形態の適用を示す回路
図である。
【図7】電源制御回路の従来技術での構成例を示す回路
図である。
【符号の説明】
1 負荷回路 2 位相補償回路 3 基準電圧 4 誤差増幅回路 5 三角波発振回路 6 パルス幅制御回路 7 電流検出回路 8,8′ 加算回路 9 カレントトランス 10 電流検出抵抗 11 オペアンプ C1 出力コンデンサ Z 電流検出抵抗値 Vo 出力電圧 Io 出力電流値 I1 1次電流 I2 2次電流 I3 放電電流 Vref 基準電圧値 Vad1 誤差増幅回路出力値 Vct2 電流検出回路の電圧検出値

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷に対する出力電圧と基準電圧との誤
    差を誤差増幅回路で検出し、検出結果を用いて定電圧制
    御を行う電源制御回路において、 負荷への出力電流の変動分を、接地電位を基準とし電流
    の変動値に比例する電圧値として検出する電流検出回路
    と、 前記電流検出回路の検出結果と、負荷に対する出力電圧
    と基準電圧との誤差検出結果とを加算する加算回路と、 前記加算回路による加算値に比例する加算結果を用いて
    出力電圧の定電圧制御を行う電圧制御手段とを有し、 前記電流検出回路は、出力電流経路の一方に一次巻線が
    直列挿入され、二次巻線に電流検出抵抗が接続された電
    流変成器であり、該電流変成器の一次巻線は同じ巻数で
    互いに逆極性である電源側および負荷側の2個の巻線よ
    りなり、かつ、これら2個の一次巻線の接続点が前記出
    力電圧を保持するための出力コンデンサの一方の電極と
    接続されており、二次巻線は負荷側の一次巻線と同じ極
    性を有していることを特徴とする電流制御回路。
  2. 【請求項2】 負荷に対する出力電圧と基準電圧との誤
    差を誤差増幅回路で検出し、検出結果を用いて定電圧制
    御を行う電源制御回路において、 負荷への出力電流の変動分を、接地電位を基準とし電流
    の変動値に比例する電圧値として検出する電流検出回路
    と、 前記電流検出回路の検出結果と、負荷に対する出力電圧
    と基準電圧との誤差検出結果とを加算する加算回路と、 前記加算回路による加算値に比例する加算結果を用いて
    出力電圧の定電圧制御を行う電圧制御手段とを有し、 前記電流検出回路は、出力電流経路の一方に一次巻線が
    直列挿入され、二次巻線に電流検出抵抗が接続された電
    流変成器であり、該電流変成器の一次巻線は同じ巻数で
    互いに逆極性である電源側および負荷側の2個の巻線よ
    りなり、かつ、これら2個の一次巻線の接続点が前記出
    力電圧を保持するための出力コンデンサの一方の電極と
    接続されており、二次巻線は負荷側の一次巻線と逆の極
    性を有していることを特徴とする電流制御回路。
  3. 【請求項3】 前記加算回路は、前記電流変成器の検出
    結果の出力端子と、前記誤差増幅回路の検出結果の出力
    端子との間に接続された等しい抵抗値を有する2個の抵
    抗よりなり、これら2個の抵抗の接続点よりこれら2つ
    の検出結果の加算値に比例する加算結果を出力する請求
    項1または2記載の電源制御回路。
  4. 【請求項4】 前記加算回路は、前記電流変成器の検出
    結果を抵抗を介して一方の入力端子に入力し、他方の入
    力端子に前記誤差増幅回路の検出結果を入力して、出力
    端子よりこれら2つの検出結果の加算値に比例する加算
    結果を出力する、オペアンプを使用した差動増幅回路で
    ある請求項1または2記載の電源制御回路。
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