JP5802549B2 - Power supply device and power supply system using the same - Google Patents
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Description
この発明は、並列又は直列運転が可能なスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムに関する。 The present invention relates to a switching power supply device capable of parallel or series operation and a power supply system using the same.
DC−DCコンバータを含むスイッチング電源装置は、一般に、主スイッチング素子のオンオフにより入力電圧を所定の出力電圧に変換して出力する電力変換回路と、主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、その制御信号に基づいて主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生するパルス発生回路とで構成されている。 A switching power supply apparatus including a DC-DC converter generally includes a power conversion circuit that converts an input voltage into a predetermined output voltage by turning on and off the main switching element, and a control that defines the on time and off time of the main switching element. A control circuit that generates a signal and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
複数台のスイッチング電源装置を並列運転し、共通の負荷に電力供給する電源システムを構築する場合、特定のスイッチング電源装置に負担が集中しないように、各スイッチング電源装置の出力電流を自動的にバランスさせる機能を備えたスイッチング電源装置が選択される。出力電流のバランス制御には様々な方式があるが、数百ワット以上の大電力のスイッチング電源装置の場合、各スイッチング電源装置の制御回路同士が連絡を取り合い、互いの出力電流の差が小さくなるように、各主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を個別調整する方式が用いられることが多い。 When building a power supply system that operates multiple switching power supplies in parallel and supplies power to a common load, the output current of each switching power supply is automatically balanced so that the load is not concentrated on a specific switching power supply. A switching power supply device having a function to be selected is selected. There are various methods for balance control of the output current, but in the case of a switching power supply with a high power of several hundred watts or more, the control circuits of each switching power supply communicate with each other, and the difference between the output currents becomes small. As described above, a method of individually adjusting the on time and the off time of each main switching element is often used.
従来、例えば、特許文献1に開示されているように、複数台のスイッチング電源装置の制御回路同士が連絡を取り合うため、電流バランス端子同士が電流バランス線により連結され、負荷の一端が接続されるマイナス出力端子同士がマイナス出力線により連結された並列運転電源システムがある。各スイッチング電源装置の制御回路は、自己の出力電流をアナログ電圧情報に変換し、そのアナログ電圧情報を電流バランス線及びマイナス出力線を通じて交換し合い、互いの出力電流が等しくなるように主スイッチング素子をオンオフ制御する。さらに、各スイッチング電源装置の基準電圧端子同士が基準電圧バランス線により連結され、特定のスイッチング電源装置の基準電圧(アナログ電圧情報)が基準電圧バランス線及びマイナス出力線を通じて他のスイッチング電源装置に送られ、基準電圧が共通化されることによって出力電流のバランス制御を容易にする構成も開示されている。
Conventionally, as disclosed in, for example,
この並列運転電源システムは、同一仕様のスイッチング電源装置を複数台用意して配線すれば、自動的に出力電流のバランス制御を行うものであり、並列台数の増減も自在に可能なものである。 In this parallel operation power supply system, if a plurality of switching power supply devices having the same specification are prepared and wired, the output current balance control is automatically performed, and the number of parallel power supplies can be increased or decreased freely.
また、特許文献2に開示されているように、並列運転される複数台のスイッチング電源装置(電源ブロック)と専用のホスト制御回路とを組み合わせた多並列電源装置がある。この多並列電源装置では、出力電圧の制御における比較的高い周波数帯域はスイッチング電源装置ごとに設けたローカルフィードバック経路を通じてアナログ制御を行い、比較的低い周波数帯域はホスト制御回路を通過する各電源ブロック共通のグローバルフィードバック経路を通じてデジタル制御を行う。さらに、出力電流のバランス制御は、スイッチング電源装置ごとに設けた電流フィードバック経路と上記のグローバルフィードバック経路による複合的な制御を行い、平均的な出力電流をバランスする。
In addition, as disclosed in
この多並列電源装置は、複数台のスイッチング電源装置を連結するため配線が長くなってしまうグローバルフィードバック経路を通じて、耐ノイズ性の高いデジタル制御(出力電圧制御)と複合制御(出力電流のバランス制御)とを行い、個々のスイッチング電源装置ごとに短く配線できるローカルフィードバック経路を通じて、高速応答性に優れたアナログ制御(出力電圧制御)を行うものである。また、ホスト制御回路をマスタ電源に内蔵し、複数のスレーブ電源と組み合わせて構成した多並列電源装置も開示されている。 This multi-parallel power supply unit connects digital switching (output voltage control) with high noise resistance and composite control (balance control of output current) through a global feedback path that connects multiple switching power supply units, resulting in long wiring. Thus, analog control (output voltage control) excellent in high-speed response is performed through a local feedback path that can be wired short for each switching power supply device. Also disclosed is a multi-parallel power supply device configured by combining a host control circuit in a master power supply and a plurality of slave power supplies.
また、特許文献3に開示されているように、複数台のスイッチング電源装置(POLレギュレータ)と専用のシステムコントローラとを組み合わせた電源システムがある。この電源システムに使用されるスイッチング電源装置は、制御回路等がマイクロコントローラやDSP等のデジタルプロセッサで構成され、I2C(Inter Integrated Circuit)をベースとした通信システムを用いて外部のシステムコントローラとの間で双方向通信を行う。特許文献3の明細書等には記載されていないが、複数台のスイッチング電源装置の並列運転を行なう場合、システムコントローラによって各スイッチング電源装置の出力電圧や出力電流を集中管理し、各スイッチング電源装置の制御回路に対して制御の補正指令を送ることによって、出力電流をバランスさせることができると考えられる。 As disclosed in Patent Document 3, there is a power supply system in which a plurality of switching power supply devices (POL regulators) and a dedicated system controller are combined. In the switching power supply used in this power supply system, a control circuit or the like is configured by a digital processor such as a microcontroller or a DSP, and a communication system based on I2C (Inter Integrated Circuit) is used to communicate with an external system controller. Two-way communication with. Although not described in the specification of Patent Document 3, etc., when performing parallel operation of a plurality of switching power supply devices, the system controller centrally manages the output voltage and output current of each switching power supply device, and each switching power supply device It is considered that the output current can be balanced by sending a control correction command to the control circuit.
特許文献1のスイッチング電源装置及び並列運転電源システムの場合、スイッチング電源装置の出力電流のバランス制御がアナログ制御によって行われるので、バランス制御用の回路の構成が複雑化し、部品点数が多くなる。また、電流バランス線、基準電圧バランス線及びマイナス出力線の配線がある程度長くなってしまうことが避けられないところ、各スイッチング電源装置の間の情報の交換がアナログ電圧信号を用いて行われるので、ノイズ等の影響を受けて誤動作しやすい。また、各信号を絶縁して伝達することも考えられるが、アナログ信号を高精度に伝達することを考えると、絶縁は容易ではない。
In the case of the switching power supply device and the parallel operation power supply system disclosed in
特許文献2の多並列電源装置の場合、複数台のスイッチング電源装置以外に専用のホスト制御回路を用意しなければならず、装置全体が大型化しやすい。また、マスタ電源となるスイッチング電源装置にホスト制御回路を内蔵したとしても、マスタ電源とスレーブ電源の2種類のスイッチング電源装置を用意しなければならず、在庫管理や調達などの生産管理の手間が増える。
In the case of the multi-parallel power supply device of
特許文献3の電源システムの場合、I2C方式をベースとした通信システムが採用されているので、スイッチング電源装置の間を連結する通信用の信号線が少なくとも2本(同期クロック用の信号線、データ用の信号線)必要になる。さらに、信号線同士の容量結合による相互干渉等を回避するため、信号線ごとにグランド線を沿わせるように配線しなければならない。従って、特に多数台のスイッチング電源装置を用いて電源システムを構築する場合、通信用の信号線の配線が非常に煩雑になるという問題がある。I2C方式は、1対多の双方向通信を行うため、データ情報に加えスイッチング電源装置のアドレス情報も持たせなければならない。通常、アドレス情報とデータ情報が分離独立したフレームで送信され、かつフレーム内にパリティ等のエラー検出を持たないため、例えば外来ノイズ等の影響でアドレス情報にビットエラーが発生すると、正規の送信先と異なるスイッチング電源装置にデータ情報が送信されやすく、通信の信頼性が非常に低いものである。さらに、I2Cモジュールは、UARTモジュールに比べて高機能の通信モジュールであるため、比較的高価なデジタルプロセッサにしか搭載されていない。 In the case of the power supply system of Patent Document 3, a communication system based on the I2C method is employed, so that there are at least two communication signal lines (synchronous clock signal lines and data) for connecting the switching power supply devices. Signal line). Furthermore, in order to avoid mutual interference due to capacitive coupling between the signal lines, the signal lines must be routed along the ground line. Therefore, particularly when a power supply system is constructed using a large number of switching power supply devices, there is a problem that wiring of communication signal lines becomes very complicated. Since the I2C system performs one-to-many bidirectional communication, it must have address information of the switching power supply in addition to data information. Normally, address information and data information are transmitted in separate and independent frames, and there is no error detection such as parity in the frame. For example, if a bit error occurs in address information due to the influence of external noise, etc. Data information is likely to be transmitted to a different switching power supply device and communication reliability is very low. Furthermore, since the I2C module is a communication module having a higher function than the UART module, it is mounted only on a relatively expensive digital processor.
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、汎用のUARTモジュールを用いて少ない配線数で通信ができ、並列及び直列運転時のバランス制御が容易なスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and is a switching power supply device that can communicate with a small number of wires using a general-purpose UART module and can easily perform balance control during parallel and series operation. The purpose is to provide a power supply system.
請求項1記載の発明は、入力端に供給される入力電圧を主スイッチング素子のスイッチング動作により直流の電圧に変換し、出力端に接続される負荷に出力電圧及び出力電流を供給する電力変換回路と、前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生させるパルス発生回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部とが設けられ、
前記UARTモジュールは、前記RX端子と前記TX端子とを互いに接続したINFライン、及び前記UARTモジュールのグランド電位であるGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成するスイッチング電源装置である。
The power conversion circuit according to
An output voltage detection circuit for detecting the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputting an output voltage signal; and an output current detection circuit for detecting the output current or a current corresponding thereto and outputting an output current signal;
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. A voltage setting for determining a target value of the output voltage, the module, the output voltage signal, the output current signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal capable of external input A control unit that receives a signal and controls communication by the UART module and generates the control signal;
The UART module can perform external communication through an INF line that connects the RX terminal and the TX terminal to each other and a GND line that is a ground potential of the UART module.
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. A switching power supply that maintains the transmitter of the UART module at high impedance and generates the control signal so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the receiver. is there.
請求項2記載の発明は、入力端に供給される入力電圧を主スイッチング素子のスイッチング動作により直流の電圧に変換し、出力端に接続される負荷に出力電圧及び出力電流を供給する電力変換回路と、前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生させるパルス発生回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成するスイッチング電源装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power conversion circuit for converting an input voltage supplied to an input terminal into a DC voltage by a switching operation of a main switching element and supplying an output voltage and an output current to a load connected to the output terminal. A control circuit that generates a control signal that defines an on time and an off time of the main switching element, and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal. Switching power supply,
An output voltage detection circuit for detecting the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputting an output voltage signal; and an output current detection circuit for detecting the output current or a current corresponding thereto and outputting an output current signal;
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. A voltage setting for determining a target value of the output voltage, the module, the output voltage signal, the output current signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal capable of external input A control unit that receives a signal, controls communication by the UART module and generates the control signal, and a first photocoupler whose input and output are insulated by a first light emitting diode on the input side and a first phototransistor on the output side And a second photodiode whose input and output are insulated by a second light emitting diode on the input side and a second phototransistor on the output side. Coupler and is provided,
One end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal, and the other end of the first phototransistor and the other end of the second light emitting diode are connected to the UART. Connected to the module ground potential,
The UART module has an INF line connecting one end of the first light emitting diode and one end of the second phototransistor, and connects the other end of the first light emitting diode and the other end of the second phototransistor. External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. A switching power supply that maintains the transmitter of the UART module at high impedance and generates the control signal so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the receiver. is there.
請求項3記載の発明は、入力端に供給される入力電圧を主スイッチング素子のスイッチング動作により直流の電圧に変換し、出力端に接続される負荷に出力電圧及び出力電流を供給する電力変換回路と、前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生させるパルス発生回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部と、ローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部とで構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部とが設けられ、
前記UARTモジュールは、前記RX端子と前記TX端子とを互いに接続したINFライン、及び前記UARTモジュールのグランド電位であるGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号により定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成するスイッチング電源装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power conversion circuit for converting an input voltage supplied to an input terminal into a DC voltage by a switching operation of a main switching element and supplying an output voltage and an output current to a load connected to the output terminal. A control circuit that generates a control signal that defines an on time and an off time of the main switching element, and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal. Switching power supply,
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage and outputs an output voltage signal, and a temperature detection circuit that detects the temperature of a specific component and outputs a temperature signal are provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal that is a high impedance input and a transmitting unit having a TX terminal that is an output that can be changed to a low level, a high level, or a high impedance. UART module, the output voltage signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal that can be externally input, and a voltage setting that determines the target value of the output voltage A control unit that receives a signal and controls communication by the UART module and generates the control signal;
The UART module can perform external communication through an INF line that connects the RX terminal and the TX terminal to each other and a GND line that is a ground potential of the UART module.
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. A switching power supply that maintains the transmitter of the UART module at high impedance and generates the control signal so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the receiver. is there.
請求項4記載の発明は、入力端に供給される入力電圧を主スイッチング素子のスイッチング動作により直流の電圧に変換し、出力端に接続される負荷に出力電圧及び出力電流を供給する電力変換回路と、前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生させるパルス発生回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部と、ローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部とで構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号により定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成するスイッチング電源装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power conversion circuit for converting an input voltage supplied to an input terminal into a DC voltage by a switching operation of a main switching element and supplying an output voltage and an output current to a load connected to the output terminal. A control circuit that generates a control signal that defines an on time and an off time of the main switching element, and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal. Switching power supply,
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage and outputs an output voltage signal, and a temperature detection circuit that detects the temperature of a specific component and outputs a temperature signal are provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal that is a high impedance input and a transmitting unit having a TX terminal that is an output that can be changed to a low level, a high level, or a high impedance. UART module, the output voltage signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal that can be externally input, and a voltage setting that determines the target value of the output voltage A control unit that receives a signal, controls communication by the UART module and generates the control signal, and a first photocoupler whose input and output are insulated by a first light emitting diode on the input side and a first phototransistor on the output side And a second photocathode whose input and output are insulated by a second light emitting diode on the input side and a second phototransistor on the output side. La and is provided,
The one end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, the one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal and the other end the UART of the other end and the second light emitting diode of the first phototransistor Connected to the module ground potential,
The UART module, the first light emitting diode end and said second phototransistor one end and an INF line connected to each other, and connecting the other ends of said second phototransistor of the first light emitting diode with each other External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. A switching power supply that maintains the transmitter of the UART module at high impedance and generates the control signal so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the receiver. is there.
請求項5記載の発明は、請求項1記載の構成に加え、特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、さらに、前記制御回路に、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、前記温度信号、前記モード設定信号、及び前記電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部が設けられているスイッチング電源装置である。 According to a fifth aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect, a temperature detection circuit that detects a temperature of a specific component and outputs a temperature signal is provided, and the control circuit further includes the output voltage signal, The switching power supply apparatus is provided with a control unit that receives an output current signal, the temperature signal, the mode setting signal, and the voltage setting signal, and controls communication by the UART module and generates the control signal.
請求項6記載の発明は、入力端に供給される入力電圧を主スイッチング素子のスイッチング動作により直流の電圧に変換し、出力端に接続される負荷に出力電圧及び出力電流を供給する電力変換回路と、前記主スイッチング素子のオン時間及びオフ時間を規定する制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記主スイッチング素子を駆動するためのパルス電圧を発生させるパルス発生回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成するスイッチング電源装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power conversion circuit for converting an input voltage supplied to an input terminal into a DC voltage by a switching operation of a main switching element and supplying an output voltage and an output current to a load connected to the output terminal. A control circuit that generates a control signal that defines an on time and an off time of the main switching element, and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal. Switching power supply,
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputs an output voltage signal, an output current detection circuit that detects the output current or a current corresponding thereto and outputs an output current signal, and a specific component A temperature detection circuit that detects the temperature and outputs a temperature signal is provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. A module, the output voltage signal, the output current signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal that can be externally input, and the target value of the output voltage The input / output is insulated by the control unit for controlling communication by the UART module and generating the control signal, and the first light emitting diode on the input side and the first phototransistor on the output side. Input / output is isolated by the first photocoupler, the second light emitting diode on the input side, and the second phototransistor on the output side A second photocoupler is provided which,
The one end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, the one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal and the other end the UART of the other end and the second light emitting diode of the first phototransistor Connected to the module ground potential,
The UART module, the first light emitting diode end and said second phototransistor one end and an INF line connected to each other, and connecting the other ends of said second phototransistor of the first light emitting diode with each other External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. A switching power supply that maintains the transmitter of the UART module at high impedance and generates the control signal so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the receiver. is there.
請求項7記載の発明は、請求項1記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記出力電流信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
The invention according to claim 7 is a power supply system that uses a plurality of the switching power supply devices according to
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line. However, the mode setting signal designating the master mode is externally input to the control unit to become a master power source, and the switching power supply device other than the master power source is configured to send the mode setting signal designating the slave mode to the control unit. Is externally input to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the output current signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit,
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the two signals transmits its output current signal. Is a power supply system that determines the adjustment target value so as to approach the output current signal of the master power supply, and further generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value.
請求項8記載の発明は、請求項2記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記出力電流信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
The invention according to claim 8 is a power supply system that uses a plurality of the switching power supply devices according to
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF line and the GND line, and communication is possible through the INF line and the GND line. Externally input to the control unit to become a master power supply, the switching power supply device other than the master power supply is externally input to the control unit the mode setting signal designating the slave mode to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the output current signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit,
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the two signals transmits its output current signal. Is a power supply system that determines the adjustment target value so as to approach the output current signal of the master power supply, and further generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value.
請求項9記載の発明は、請求項3記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記温度信号が前記マスタ電源の前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
The invention according to claim 9 is a power supply system that uses a plurality of the switching power supply devices according to claim 3, the output terminals are connected in parallel or in series, and supplies power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line. However, the mode setting signal designating the master mode is externally input to the control unit to become a master power source, and the switching power supply device other than the master power source is configured to send the mode setting signal designating the slave mode to the control unit. Is externally input to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the temperature signal of the UART module from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted from the master power supply through the RX terminal according to a command from the control unit, and the control unit that recognizes the two signals transmits the temperature signal of itself. In the power supply system, the adjustment target value is determined so as to approach the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value.
請求項10記載の発明は、請求項4記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記温度信号が前記マスタ電源の前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
A tenth aspect of the present invention is a power supply system that uses a plurality of the switching power supply units according to the fourth aspect, the output terminals are connected in parallel or in series, and supplies power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF line and the GND line, and communication is possible through the INF line and the GND line. Externally input to the control unit to become a master power supply, the switching power supply device other than the master power supply is externally input to the control unit the mode setting signal designating the slave mode to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the temperature signal of the UART module from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted from the master power supply through the RX terminal according to a command from the control unit, and the control unit that recognizes the two signals transmits the temperature signal of itself. In the power supply system, the adjustment target value is determined so as to approach the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value.
請求項11記載の発明は、請求項5記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号、前記出力電流信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記三つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号及び前記温度信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号及び前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
The invention according to
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line. However, the mode setting signal designating the master mode is externally input to the control unit to become a master power source, and the switching power supply device other than the master power source is configured to send the mode setting signal designating the slave mode to the control unit. Is externally input to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal, the output current signal, and the temperature signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the three signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the three signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so that the temperature signal approaches the output current signal and the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value. It is a power system.
請求項12記載の発明は、請求項6記載のスイッチング電源装置を複数台使用し、前記出力端が互いに並列又は直列に接続され、共通の前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号、前記出力電流信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記三つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号及び前記温度信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号及び前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成する電源システムである。
The invention according to
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF line and the GND line, and communication is possible through the INF line and the GND line. Externally input to the control unit to become a master power supply, the switching power supply device other than the master power supply is externally input to the control unit the mode setting signal designating the slave mode to become a slave power supply,
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal, the output current signal, and the temperature signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the three signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the three signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so that the temperature signal approaches the output current signal and the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value. It is a power system.
請求項7又は8記載の電源システムの場合、前記マスタ電源が送信する通信フレームは、少なくとも1フレーム中に所定ビット数の通信情報が含まれるように構成され、前記通信情報は、前記電圧設定信号又は前記出力電流信号であるデータ情報と、当該データ情報が何れの信号であるかを識別するための1ビット分の識別情報とで構成され、前記データ情報が前記出力電流信号である頻度が、前記電圧設定信号である頻度よりも高くするのが好ましい(請求項13記載の発明)。 The power supply system according to claim 7 or 8, wherein the communication frame transmitted by the master power supply is configured such that at least one frame includes communication information of a predetermined number of bits, and the communication information includes the voltage setting signal. Or, it is composed of data information that is the output current signal and identification information for 1 bit for identifying which signal the data information is, and the frequency that the data information is the output current signal is: It is preferable that the frequency is higher than the frequency of the voltage setting signal.
請求項11又は12記載の電源システムの場合、前記マスタ電源が送信する通信フレームは、少なくとも1フレーム中に所定ビット数の通信情報が含まれるように構成され、前記通信情報は、前記電圧設定信号、前記出力電流信号又は前記温度信号であるデータ情報と、当該データ情報が何れの信号であるかを識別するための2ビット分の識別情報とで構成され、前記データ情報が前記出力電流信号である頻度は、前記電圧設定信号及び前記温度信号である頻度よりも高く、
前記スレーブ電源の前記制御部は、前記識別情報の第1ビットにより、前記データ情報が前記出力電流信号であるか否かの判断を行い、出力電流信号でないと判断した場合、さらに前記識別情報の第2ビットにより、前記データ情報が前記電圧設定信号か前記温度信号かを識別し、出力電流信号であると判断した場合、前記識別情報の第2ビットも前記データ情報を構成するビットの一部であるとみなして前記出力電流信号を認識するようにするのが好ましい(請求項14記載の発明)。
The power supply system according to claim 11 or 12, wherein the communication frame transmitted by the master power supply is configured such that at least one frame includes communication information of a predetermined number of bits, and the communication information includes the voltage setting signal. The output current signal or the temperature signal, and 2-bit identification information for identifying which signal the data information is, and the data information is the output current signal. The frequency is higher than the frequency of the voltage setting signal and the temperature signal,
The control unit of the slave power supply determines whether the data information is the output current signal based on the first bit of the identification information, and when determining that the data information is not the output current signal, When the second bit identifies whether the data information is the voltage setting signal or the temperature signal and determines that the data information is an output current signal, the second bit of the identification information is also a part of the bits constituting the data information It is preferable that the output current signal is recognized by assuming that the output current signal is recognized.
この発明のスイッチング電源装置は、インテリジェント性の高いデジタル演算処理によってバランス制御を行うので、アナログ制御に比べて少ない部品点数でコンパクトに制御回路を構成することができる。しかも、制御回路は、通常のデジタル演算処理とUART方式の通信が可能なものであればよく、安価な汎用マイクロコントローラを用いて実現することができる。また、並列又は直列運転用の外部接続端子が少なくて済むので、端子ピン又は端子台を設けるスペースを最小限に抑えることができる。 Since the switching power supply apparatus according to the present invention performs balance control by highly intelligent digital arithmetic processing, the control circuit can be configured compactly with a smaller number of parts than analog control. In addition, the control circuit only needs to be capable of normal digital arithmetic processing and UART communication, and can be realized using an inexpensive general-purpose microcontroller. In addition, since there are fewer external connection terminals for parallel or series operation, the space for providing terminal pins or terminal blocks can be minimized.
この発明の電源システムは、スイッチング電源装置を並列及び直列運転するに際し、システムコントローラ等の制御機器を別個に設けなくても、各スイッチング電源装置の出力電流や温度のバランス制御を精度よく行うことができる。しかも、スイッチング電源装置としてマスタ用とスレーブ用の2種類を用意する必要がなく、同一仕様のスイッチング電源を複数台用意し、配線するだけでよい。 The power supply system of the present invention can accurately control the balance of the output current and temperature of each switching power supply device without separately providing a control device such as a system controller when the switching power supply devices are operated in parallel and in series. it can. In addition, it is not necessary to prepare two types of switching power supply devices for the master and the slave, and it is only necessary to prepare and wire a plurality of switching power supplies having the same specification.
また、各スイッチング電源装置の間の配線数が少なく、通信線間の容量結合による相互干渉等の問題も回避しやすい。また、通信フレームは、1フレーム中に含まれる所定ビット数の通信情報のうち、識別情報のビット数を最小限に抑えてデータ情報のビット数を増やし、特にデータ情報が出力電流信号である場合の分解能を高くすることができる。 In addition, the number of wires between the switching power supply devices is small, and problems such as mutual interference due to capacitive coupling between communication lines can be easily avoided. In addition, the communication frame includes a predetermined number of bits of communication information included in one frame to increase the number of bits of data information by minimizing the number of bits of identification information, especially when the data information is an output current signal. Resolution can be increased.
以下、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムの第一実施形態について、図1〜図4に基づいて説明する。この実施形態の電源システム10は、図1に示すように、1つの入力電源12から電力の供給を受け、1つの負荷14に所定の電圧及び電流を出力するシステムであり、第一実施形態のスイッチング電源装置16が任意の数n台が使用されている。以下、説明の便宜のため、n台の電源装置を16(1),・・,16(k),・・,16(n)の符号を付して表わし、その他の関係する各構成についても符号の末尾にスイッチング電源装置の台数番号である(1),・・,(k),・・,(n)を付して表わす。
Hereinafter, a first embodiment of a switching power supply device and a power supply system using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
スイッチング電源装置16は、図2に示すように、電力変換回路18、パルス発生回路20、出力電圧検出回路22、出力電流検出回路24及び制御回路26を備えている。
As shown in FIG. 2, the switching
電力変換回路18は、入力端子+IN(k),−IN(k)の間に供給された入力電圧Viを断続する主スイッチング素子28と、その断続電圧が一次巻線に印加され二次巻線から出力するトランス30と、トランス30の二次巻線の交流電圧を出力電圧Voに変換する整流平滑回路32とで構成され、出力端子+OUT(k),−OUT(k)に接続される負荷14に出力電圧Vo(k)、出力電流Io(k)する。出力電圧Vo(k)は、スイッチング素子28がスイッチングするオン時間及びオフ時間によって決まる。電力変換回路18として、ここではシングルエンディッドフォワード方式のコンバータを例示しているが、フライバック方式、ブリッジ方式、チョッパ方式等の異なるコンバータでもよい。
The
パルス発生回路20は、三角波発生回路34と比較器36とで構成され、主スイッチング素子28を駆動するためのパルス電圧V36を発生させる。三角波発生回路34は、ノコギリ状の電圧変化を一定の周波数で繰り返す三角波電圧V34を発生させ、比較器36の反転入力端子に入力する。比較器36の非反転入力端子には、後述する制御回路26が出力するアナログ電圧である制御信号Vd(k)が入力される。比較器36は、三角波電圧V34の方が制御信号Vd(k)よりも高い期間はパルス電圧V36をローレベルにし、三角波電圧V34の方が低い期間はパルス電圧V36をハイレベルにする。従って、制御信号Vd(k)が高くなると、パルス電圧V36のハイレベルの時間が長くなって、主スイッチング素子のオン時間が長くなる。その結果、オンの時比率が高くなり、それに比例するように出力電圧Vo(k)が高くなる。反対に、制御信号Vd(k)が低くなると、出力電圧Vo(k)が低くなる。三角波電圧V34の周波数は、主スイッチング素子28のスイッチング周波数となる。
The
出力電圧検出回路22は、出力電圧Vo又はそれに相当する電圧を検出し、アナログ電圧である出力電圧信号Vo1を制御回路26に向けて出力する。出力電圧信号Vo1が入力される制御回路26は、トランス30の一次側にグランド電位GND(k)があるので、出力電圧検出回路22のグランド電位も、制御回路26のグランド電位GND(k)と共通にすると都合がよい。従って、出力電圧検出回路22の構成として、例えば、トランス30に図示しない三次巻線を設け、三次巻線に発生する電圧を整流平滑することによって出力電圧Voに略比例した出力電圧信号Vo1を得る、という構成が好適である。他の方法として、整流平滑回路32の平滑インダクタに絶縁された補助巻線を設け、補助巻線に発生する電圧を利用して出力電圧信号Vo1を得る方法も考えられる。
The output
出力電流検出回路24は、出力電流Io又はそれに相当する電流を検出し、アナログ電圧に変換して制御回路26に向けて出力する。出力電流検出回路24のグランド電位も、出力電圧検出回路22の場合と同様に、制御回路26のグランド電位GND(k)と共通にすると都合がよい。従って、出力電流検出回路24は、主スイッチング素子28とグランド電位GND(k)との接続点に挿入した抵抗でスイッチング電流を電圧に変換し、そのピーク値を観測することによって出力電流Ioに略比例した信号を取得する構成になっている。なお、図2では省略してあるが、スイッチング電源装置16には、図3に示すように、比較回路38a及びラッチ回路38bを備えたパルス・バイ・パルス方式の過電流保護回路38が設けられている。過電流保護回路38は、スイッチング電流が一定値を超えた瞬間に主スイッチング素子28を強制的にオフさせ、出力電流Ioが過大になるのを制限する公知の回路である。この種の保護回路は、出力電流検出回路24とセットにして多くのスイッチング電源装置に設けられている。従って、過電流保護用の出力電流検出回路24があれば、新たに出力電流検出回路を設ける必要はない。
The output
制御回路26は、通信用のUARTモジュール40と、UARTモジュール40を制御すると共にパルス発生回路20に向けて制御信号Vd(k)を出力する制御部42とで構成されている。制御回路26のグランド電位GND(k)はマイナス入力端子−IN(k)と共通電位になっており、制御部42の多くの部分とUARTモジュール40が、一つのマイクロコントローラ内に設けられている。
The
UARTモジュール40は、UART方式の通信を行うためのモジュールであり、ハイ・インピーダンスの入力であるRX(k)端子を有する受信部40aと、ローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX(k)端子を有する送信部40bとで構成されている。RX(k)端子とTX(k)端子は、互いに接続されて他のスイッチング電源装置16(k)と通信を行うINFライン44となり、外部接続端子であるINF(k)端子に引き出されている。
The
送信部40bがTX(k)端子から出力する通信フレームは、図4(b)のようにフォーマットされ、1フレームが、Startビット(1bit)、通信情報(8bit)、Parityビット(1bit)、Stopビット(1bit)の合計11ビットで構成されている。この中の通信情報(8bit)は、検出信号等のデータ情報(7bit)と、データ情報の種類を識別する識別情報(1bit)で構成されている。Parityビットは、エラーチェック用のビットである。 制御部42は、誤差アンプ46、基準電源48、及び処理部50で構成されている。誤差アンプ46は、オペアンプの反転入力端子に出力電圧信号Vo1が入力され、非反転入力端子に基準電源48の電圧Vr(k)が入力され、その差分(誤差分)を反転増幅してアナログの電圧信号である制御信号Vd(k)を発生させ、パルス発生回路20に向けて出力する。この誤差分の反転増幅動作により、出力電圧Voについての負帰還ループが形成され、出力電圧信号Vo1(k)が電圧Vr(k)に一致するようにフィードバック制御が行われる。電圧Vr(k)は、後述する自己目標値又は調整目標値の何れかの値である。
The communication frame output from the TX (k) terminal by the
処理部50は、複数のデジタル信号(モード設定信号Vmo、電圧設定信号Vtrm、出力電流信号Io1、及び、受信部40aで受信した信号)を受け、メモリに記録されたプログラムを実行し、所定のデジタル演算処置を行うブロックである。
The
モード設定信号Vmoは、外部入力端子であるMO(k)端子から処理部50に入力される信号であり、処理部50の動作モードをマスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかに指定する信号である。ここでは、モード設定信号Vmoがハイレベルのときがマスタ・モードで、ローレベルのときがスレーブ・モードである。電圧設定信号Vtrmは、外部入力端子であるTRM(k)端子から処理部50に入力される信号であり、負荷14の種類に合わせて出力電圧Voの目標値を設定する信号である。出力電圧Voを切り替えるとき(例えば、3.3V設定を2.0V設定に変更するとき)は、例えば、TRM(k)端子に印加する電圧を変更し、A/D変換器52aを介して電圧設定信号Vtrmを変更する。出力電流信号Io1は、出力電流検出回路24から出力されたパルス状電圧のピーク値が、A/D変換器52bによってデジタル変換された信号である。ここで、電圧設定信号Vtrm及び出力電流信号Io1は、検出の分解能を高くするため、十分大きなビット数(例えば10bit)で構成されている。受信部40aで受信した信号については後述する。
The mode setting signal Vmo is a signal that is input from the MO (k) terminal, which is an external input terminal, to the
処理部50の動作は、マスタ・モードの場合とスレーブ・モードの場合とで異なる。マスタ・モードに指定された処理部50は、UARTモジュール40の送信部40bに対し、自己の電圧設定信号Vtrm(k)1及び出力電流信号Io1(k)1をTX(k)端子からINFライン44を通じて送信するよう命令する。ここで、電圧設定信号Vtrm(k)1及び出力電流信号Io1(k)1は、10bitの電圧設定信号Vtrm(k)及び出力電流信号Io1(k)を7bitに丸めた信号である。さらに、処理部50は、電圧設定信号Vtrm(k)より定まる自己目標値Vr(k)を算出し、基準電源48の電圧を自己目標値Vr(k)に設定する。例えば、電圧設定信号Vtrm(k)と自己目標値Vr(k)との関係を一次関数で定義すれば、電圧設定信号Vtrm(k)を1/2の電圧にすれば、自己目標値Vr(k)が1/2の電圧となり、その結果、出力電圧Vo(又は出力電圧信号Vo1)を1/2の電圧にすることができる。このように、マスタ・モードに指定されると、自己目標値Vr(k)を算出する際、自己の出力電流信号Io1(k)については考慮しない。
The operation of the
一方、スレーブ・モードに指定された処理部50は、UARTモジュール40の送信部40bに対し、TX(k)端子をハイ・インピーダンスに保持した状態で動作を停止するよう命令する。さらに、受信部40aで受信した信号により定まる調整目標値Vr(k)を算出し、基準電源48の電圧を調整目標値Vr(k)に設定する。このように、スレーブ・モードに指定されると、自己の電圧設定信号Vtrm(k)は無視されることになる。調整目標値Vr(k)については、電源システム10の動作説明の中で詳しく述べる。
On the other hand, the
電源システム10は、上述したn台のスイッチング電源装置16(1)〜16(n)で構成され、図1に示すように、±IN(1)〜±IN(n)端子が個々に入力電源12の両端に接続され、一対の±OUT(1)〜±OUT(n)端子が共通の負荷14に対して互いに並列に接続され、n台で並列運転を行う構成になっている。
The
さらに、スイッチング電源装置16(1)〜16(n)のINF(1)〜INF(n)端子同士が1本のINFライン44で連結されている。各スイッチング電源装置16のTX,RX端子が外部接続端子として直接引き出されている場合は、各スイッチング電源装置16の外でTX端子とRX端子を短く接続し、その接続点同士を1本のINFライン44で連結すればよい。また、各制御回路26(1)〜26(n)のグランド電位GND(1)〜GND(n)も、−IN(1)〜−IN(n)端子が連結されることによってGNDライン53が連結されている。
Furthermore, the INF (1) to INF (n) terminals of the switching power supply devices 16 (1) to 16 (n) are connected to each other by a
スイッチング電源装置16(1)のMO(1)端子は、入力電源12と並列に設けた入力抵抗54とツェナーダイオード56との直列回路の中点に接続され、入力電圧Vinが投入されるとMO(1)端子がハイレベル(ツェナーダイオード56のツェナ電圧)に保持されるようになっており、制御回路26の処理部50の指定がマスタ・モードになる。一方、スイッチング電源装置16(2)〜16(k)のMO(2)〜MO(n)端子は、プルダウン抵抗58を介して、グランド電位である−IN(2)〜−IN(n)端子に接続され、常にローレベルに保持され、各制御回路26の処理部50の指定が全てスレーブ・モードになる。これにより、スイッチング電源装置16(1)がマスタ電源16(1)となり、他の全てのスイッチング電源装置16(2)〜16(n)がスレーブ電源16(2)〜16(n)となる。
The MO (1) terminal of the switching power supply 16 (1) is connected to the midpoint of a series circuit of an
マスタ電源16(1)のTRM(1)端子は、ツェナーダイオード56のツェナ電圧を抵抗60と可変抵抗62とで分圧する分圧回路の中点に接続され、所定の直流電圧が入力されている。従って、可変抵抗62の抵抗値を可変することによって、上記の電圧設定信号Vtrmを所定の値に設定することができる。一方、スレーブ電源16(2)〜16(n)のTRM(2)〜TRM(n)端子は開放されている。スレーブ電源16の場合、処理部50が自己の電圧設定信号Vtrmを無視するので、特に信号入力する必要はない。
The TRM (1) terminal of the master power supply 16 (1) is connected to the midpoint of the voltage dividing circuit that divides the Zener voltage of the
次に、電源システム10の動作を図4に基づいて説明する。ここで、図4(a)のタイムチャートは、INFライン44の電圧ロジックを「1」と「0」で表わしている。この図の「1」「0」は、各UARTモジュール40の設定により逆になる場合もある。
Next, the operation of the
マスタ電源16(1)は、処理部50(1)が自己の電圧設定信号Vtrm(1)より定まる自己目標値Vr(1)を算出し、基準電源48の電圧が自己目標値Vr(1)に設定される。そして、出力電圧信号Vo1(1)が自己目標値Vr(1)に近づくように、主スイッチング素子28のオン時間及びオフ時間が設定される。さらに、マスタ電源16(1)は、データ情報が電圧設定信号Vtrm(1)1又は出力電流信号Io1(1)1である通信フレームをTX(1)端子からINFライン44を通じて逐次送信し、スレーブ電源16(2)〜16(n)がRX(2)〜RX(n)端子を通じて受信する。スレーブ電源16(2)〜16(n)の各処理部50は、図4(b)に示すように、識別情報のb0ビットが「1」か「0」かにより、データ情報が何れの信号であるかを識別する。
In the master power supply 16 (1), the processing unit 50 (1) calculates a self target value Vr (1) determined from its own voltage setting signal Vtrm (1), and the voltage of the
スレーブ電源16(2)の動作を説明すると、まず、処理部50(2)で、受信した電圧設定信号Vtrm(1)1を自己の電圧設定信号Vtrm(2)とみなし、大まかな調整目標値Vr(2)を算出する。次に、受信した出力電流信号Io1(1)1と自己の出力電流信号Io1(2)とを比較考量し、出力電流信号Io1(2)が出力電流信号Io1(1)1に近づくように、調整目標値Vr(2)を補正する演算を行う。例えば、Io1(2)<Io1(1)1であれば、調整目標値Vr(2)を高くする方向に補正する。そして、その補正量が規定範囲内であれば、基準電源48の電圧が補正後の調整目標値Vr(2)に設定され、出力電圧信号Vo1(2)が調整目標値Vr(2)に近づくように主スイッチング素子28のオン時間及びオフ時間が設定される。
The operation of the slave power supply 16 (2) will be described. First, the processing unit 50 (2) regards the received voltage setting signal Vtrm (1) 1 as its own voltage setting signal Vtrm (2), and roughly adjusts the target value for adjustment. Vr (2) is calculated. Next, the received output current signal Io1 (1) 1 and its own output current signal Io1 (2) are weighed so that the output current signal Io1 (2) approaches the output current signal Io1 (1) 1 . Calculation for correcting the adjustment target value Vr (2) is performed. For example, if Io1 (2) <Io1 (1) 1 , the correction target value Vr (2) is corrected to increase. If the correction amount is within the specified range, the voltage of the
調整目標値Vr(2)を算出する処理は、上記のように2つのステップにより行っている。出力電流信号Io1(1)1とIo1(2)をバランスさせることを考えると、先のステップを省略して後のステップだけで調整目標値Vr(2)を算出することも可能であるが、先のステップを設けることによって、電源システム10の安全性をさらに向上させることができる。例えば、スレーブ電源16(2)の出力電流検出回路24に故障が発生し出力電流信号Io1(2)を検出できなくなると、補正量が異常に大きくなって、主スイッチング素子28のオン時間が急激に長くなり、スレーブ電源16(2)の出力電圧Voの制御が不能となって危険である。しかし、スレーブ電源16(2)は、先のステップで算出した調整目標値Vr(2)と後のステップで補正した調整目標値Vr(2)との差(すなわち補正量)が規定範囲を超えると、何らかの異常が発生したと判断し、調整目標値Vr(2)が上昇するのを制限したり、スイッチング動作を停止させたりして、保護が働くようになっている。
The process for calculating the adjustment target value Vr (2) is performed in two steps as described above. Considering balancing the output current signals Io1 (1) 1 and Io1 (2), it is possible to omit the previous step and calculate the adjustment target value Vr (2) only by the subsequent step. By providing the previous step, the safety of the
他のスレーブ電源16(3)〜16(n)の動作も、スレーブ電源16(2)と同様である。このようにして、マスタ電源16(1)及びスレーブ電源16(2)〜16(n)の出力電流信号Io1(1)〜Io1(n)が互いに歩み寄るようにバランスされる。 The operations of the other slave power supplies 16 (3) to 16 (n) are the same as those of the slave power supply 16 (2). In this way, the output current signals Io1 (1) to Io1 (n) of the master power supply 16 (1) and the slave power supplies 16 (2) to 16 (n) are balanced so as to approach each other.
図4(a)に示すように、マスタ電源16(1)が逐次送信するデータ情報は、出力電流信号Io1(1)1である頻度が電圧設定信号Vtrm(1)1である頻度よりも高く、ここでは4対1に設定されている。電圧設定信号Vtrm(1)1は、TRM(1)端子の外部の可変抵抗62によって一旦設定された後は変更されることが少ない信号であるのに対し、出力電流信号Io1(1)1は、上記のバランス制御により頻繁に変化する信号である。従って、出力電流信号Io1(1)1の頻度を高くすることによって、出力電流のバランス制御の応答性を高くすることができる。
As shown in FIG. 4 (a), data information master power source 16 (1) transmits sequentially, the output current signal Io1 (1) 1 in a frequency voltage setting signal VTRM (1) higher than the frequency 1 Here, it is set to 4 to 1. The voltage setting signal Vtrm (1) 1 is a signal that is rarely changed after being set once by the
また、図4(b)に示すように、出力電流信号Io1(1)1は7bitで構成されており、出力電流Ioの範囲が0〜100Aとすれば、100A÷27=0.78Aの分解能をもち、出力電流のバランス制御にとって十分である。一方、出力設定信号Vo1(1)1は、同じく7bitで構成され、出力電圧Voの設定範囲が0〜5Vに設定されているとすれば、5V÷27=39mVの分解能となり、出力電圧の制御にとって十分とは言えない。しかし、各スレーブ電源16(2)〜16(n)は、上記の2つのステップにより調整目標値Vr(2)〜Vr(n)を定めているので、先のステップで多少の誤差分が発生したとしても、後のステップによる補正(出力電流信号Io1(1)1に基づく補正)によって当該誤差分がマスクされるので、問題にはならない。 Further, as shown in FIG. 4B, the output current signal Io1 (1) 1 is composed of 7 bits. If the range of the output current Io is 0 to 100A, 100A ÷ 2 7 = 0.78A. It has resolution and is sufficient for balance control of output current. On the other hand, if the output setting signal Vo1 (1) 1 is also composed of 7 bits and the setting range of the output voltage Vo is set to 0 to 5V, the resolution becomes 5V ÷ 2 7 = 39 mV, and the output voltage Not enough for control. However, each of the slave power supplies 16 (2) to 16 (n) determines the adjustment target values Vr (2) to Vr (n) by the above two steps, so that some error is generated in the previous step. Even if it does, since the said error part is masked by the correction | amendment (correction based on output current signal Io1 (1) 1 ) by a subsequent step, it does not become a problem.
以上説明したように、スイッチング電源装置16は、インテリジェント性の高いデジタル演算処理によってバランス制御を行うので、アナログ制御に比べて少ない部品点数でコンパクトに制御回路26を構成することができる。しかも、制御回路26は、通常のデジタル演算処理とUART方式の通信が可能なものであればよく、汎用のマイクロコントローラを用いて安価に構成することができる。また、並列運転用の外部接続端子の数が少ないので、端子ピン又は端子台を設けるスペースを最小限に抑えることができる。
As described above, since the switching
また、電源システム10は、スイッチング電源装置16以外の制御機器(システムコントローラ等)を別個に設けなくても、各スイッチング電源装置16の出力電流のバランス制御を精度よく行うことができる。しかも、スイッチング電源装置としてマスタ用とスレーブ用の2種類を用意する必要がなく、同一仕様のスイッチング電源16を複数台用意し、配線するだけでよい。また、各スイッチング電源装置16の間の配線数が少なく、通信線間の容量結合による相互干渉等の問題も回避しやすい。
さらに、スイッチング電源システム10は、通信フレームが、図4(b)のようにフォーマットされているので、信頼性の高い通信が可能である。背景技術で説明したI2C方式の場合、1つのデータの転送が、アドレス情報のフレーム及びデータ情報のフレームに分割して行われ、且つ、各フレーム内にParity等のエラー検出を持っていないので、外来ノイズ等の影響でアドレス情報にビットエラーが発生すると、正規の送信先と異なるスイッチング電源装置にデータが送信される可能性があり、通信の信頼性が非常に低いという問題があった。これに対して、スイッチング電源システム10の場合、マスタ電源からスレーブ電源への電圧設定信号等の送信が、それぞれ1フレームの単位で行われ、且つ、各フレーム内に設けたParityビットにより、フレームごとにビットエラーを検出する構成になっている。従って、ビットエラーが検出された場合、そのフレームのデータ情報を破棄して次回の送信を待つという制御を行うことによって、スレーブ電源が誤動作するのを確実かつ容易に防止することができる。
Further, the
Furthermore, since the communication frame is formatted as shown in FIG. 4B, the switching
次に、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムの第二実施形態について、図5〜図8に基づいて説明する。ここで、第一実施形態の電源システム10及びスイッチング電源装置16と同一の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。第二実施形態の電源システム64は、図5に示すように、1つの入力電源12から電力の供給を受け、1つの負荷14に所定の電圧と電流を出力するシステムであり、第二実施形態のスイッチング電源装置66がn台使用されている。
Next, a second embodiment of the switching power supply device and the power supply system using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same configurations as those of the
スイッチング電源装置66は、図6に示すように、電力変換回路18、パルス発生回路20、出力電圧検出回路22、出力電流検出回路24、温度検出回路68及び制御回路70を備えている。図2のスイッチング電源装置16との違いは、温度検出回路68が新設され、さらに制御回路26に代えて制御回路70が設けられている点である。以下、これらの部分を中心に、スイッチング電源装置66の構成を説明する。
As shown in FIG. 6, the switching
温度検出回路68は、装置内部の特定部品の温度を検出し、制御回路26に向けて信号を出力する。特定部品は、温度ストレスに弱い回路素子や部材が選択され、例えば、高温時に故障率が著しく高くなるパワー半導体、IC、タンタルコンデンサなどが考えられ、それらの素子が実装されているプリント基板や放熱板の温度でもよい。温度検出回路68のグランド電位も、出力電圧検出回路22や出力電流検出回路24の場合と同様の理由で、制御回路70のグランド電位GND(k)と共通になっている。温度検出回路68は、ここでは、一端がグランド電位GND(k)に接続された直流電源68aの電圧を、温度によって抵抗値が変化する温度検知用のサーミスタ68bと抵抗68cとで分圧して出力する構成になっている。図6では省略してあるが、スイッチング電源装置66には、図7に示すように、比較回路72a及びラッチ回路72bを備えた過熱保護回路72が設けられている。過熱保護回路72は、主スイッチング素子28の温度が一定値を超えると主スイッチング素子28をオフに固定し、電力変換動作を停止させる公知の回路であり、この種の回路は温度検出68とセットにして多くのスイッチング電源装置に設けられている。従って、過熱保護用の温度検出回路68があれば、新たに温度検出回路を設ける必要はない。
The
制御回路70は、通信用のUARTモジュール40と、UARTモジュール40を制御すると共にパルス発生回路20に向けて制御信号Vd(k)を出力する新たな制御部74とを備えている。制御部74は、誤差アンプ46、基準電源48、及び新たな処理部76とで構成され、誤差アンプ46と基準電圧48は、図2の制御回路26のものと同じである。
The
処理部76は、複数のデジタル信号(モード設定信号Vmo、電圧設定信号Vtrm、出力電流信号Io1、温度信号Vtmp及び、受信部40aで受信した信号)を受け、メモリに記録された所定のプログラムを実行し、各種の処理や演算を行うブロックである。すなわち、図2の処理部50では取り扱っていなかった温度信号Vtmpについても処理を行う。
The
モード設定信号Vmo、電圧設定信号Vtrm、出力電流信号Io1、及び受信部40aで受信した信号については、上記と同様である。温度信号Vtmpは、温度検出回路68から出力されたアナログの電圧がA/D変換器78によってデジタル変換された信号である。温度信号Vtmpも、電圧設定信号Vtrmや出力電流信号Io1と同様に、十分大きなビット数(例えば10bit)で構成されている。
The mode setting signal Vmo, the voltage setting signal Vtrm, the output current signal Io1, and the signal received by the receiving
処理部76の動作は、マスタ・モードの場合とスレーブ・モードの場合とで異なり、マスタ・モードに指定された処理部76は、UARTモジュール40の送信部40bに対し、自己の電圧設定信号Vtrm(k)1、出力電流信号Io1(k)1及び温度信号Vtmp(k)1をTX(k)端子からINFライン44を通じて送信するよう命令する。ここで、電圧設定信号Vtrm(k)1、出力電流信号Io1(k)1、及び温度信号Vtmp(k)1は、10bitの電圧設定信号Vtrm(k)及び出力電流信号Io1(k)を6bit又は7bitに丸めた信号である。さらに、処理部76は、電圧設定信号Vtrm(k)より定まる自己目標値Vr(k)を算出し、基準電源48の電圧を自己目標値Vr(k)に設定する。
The operation of the
一方、スレーブ・モードに指定された処理部76は、UARTモジュール40の送信部40bに対し、TX(k)端子をハイ・インピーダンスに保持した状態で動作を停止するよう命令する。さらに、受信部40aで受信した信号により定まる調整目標値Vr(k)を算出し、基準電源48の電圧を調整目標値Vr(k)に設定する。このように、スレーブ・モードに指定されると、自己の電圧設定信号Vtrm(k)は無視されることになる。調整目標値Vr(k)については、電源システム64の動作説明の中で詳しく述べる。
On the other hand, the
UARTモジュール40の構成は上記と同様であるが、送信部40bがTX(k)端子から出力する通信フレームのフォーマットは、図4(b)から変更されている。すなわち、図8(b)に示すように、1フレームが、Startビット(1bit)、通信情報(8bit)、Parityビット(1bit)、Stopビット(1bit)の合計11ビットで構成され、この中の通信情報(8bit)は、検出データ等のデータ情報(6bit)と、データ情報の種類を識別する識別情報(2bit)で構成されている。Parityビットは、エラーチェック用のビットである。
Although the configuration of the
電源システム64は、n台のスイッチング電源装置66(1)〜66(n)で構成され、図5に示すように、±IN(1)〜±IN(n)端子が個々に入力電源12の両端に接続され、一対の±OUT(1)〜±OUT(n)端子が共通の負荷14に対して互いに直列に接続され、n台で直列運転を行う構成になっている。その他のINF(1)〜INF(n)端子、MO(1)〜MO(n)端子及びTRM(1)〜TRM(n)端子の接続は、図1の電源システム10と同様である。従って、電源システム64では、スイッチング電源装置66(1)がマスタ電源66(1)となり、他の全てのスイッチング電源装置66(2)〜66(n)がスレーブ電源66(2)〜66(n)となる。
The
次に、電源システム10の動作を図8に基づいて説明する。マスタ電源66(1)は、処置部76(1)が自己の電圧設定信号Vtrm(1)より定まる自己目標値Vr(1)を算出し、基準電源48の電圧が自己目標値Vr(1)に設定される。そして、出力電圧信号Vo1(1)が自己目標値Vr(1)に近づくように主スイッチング素子28のオン時間及びオフ時間が設定される。さらに、マスタ電源66(1)は、データ情報が電圧設定信号Vtrm(1)1、温度信号Vtmp(1)1又は出力電流信号Io1(1)1である通信フレームをTX(1)端子からINFライン44を通じて逐次送信し、スレーブ電源66(2)〜66(n)がRX(2)〜RX(n)端子を通じて受信する。スレーブ電源66(2)〜66(n)の各処理部76は、図8(b)に示すように、識別情報の第1ビットであるb0ビットが「1」か「0」かにより、データ情報が出力電流信号Io1(1)1か否かを識別する。ここでは、識別情報のb0ビットが「1」のときは、データ情報が出力電流信号Io1(1)ではないと判断し、さらに識別情報のb2ビットにより、データ情報が電圧設定信号Vtrm(1)1か温度信号Vtmp(1)1かを識別する。一方、b0ビットが「0」のときは、データ情報が出力電流信号Io1(1)1である判断し、b1ビットもデータ情報を構成するビットの一部であるとみなして出力電流情報Io1(1)1を認識する。
Next, the operation of the
スレーブ電源66(2)の動作を説明すると、まず、処理部76(2)が、受信したマスタ電源66(1)の電圧設定信号Vtrm(1)1を自己の電圧設定信号Vtrm(2)とみなし、大まかな調整目標値Vr(2)を算出する。次に、受信した出力電流信号Io1(1)1と自己の出力電流信号Io1(2)とを比較考量し、出力電流信号Io1(2)が出力電流信号Io1(1)1に近づくように、調整目標値Vr(2)を補正する演算を行い、その補正量が規定範囲内であれば、その補正を有効にする。ここでは、直列運転のシステムなので、出力電流信号Io1(1)と出力電流信号Io1(2)との間に差が生じることがなく、補正量が実質ゼロになる。次に、受信したマスタ電源66(1)の温度信号Vtrm(1)1と自己の温度信号Vtrm(2)とを比較考量し、温度信号Vtmp(2)が温度信号Vtmp(1)1に近づくように、さらに調整目標値Vr(2)を補正する演算を行う。例えば、自己の主スイッチング素子28の温度の方が高ければ、調整目標値Vr(2)を低くする方向に補正する。そして、その補正量が規定範囲内であれば、基準電源48の電圧が補正後の調整目標値Vr(2)に設定され、出力電圧信号Vo1(2)が調整目標値Vr(2)に近づくように主スイッチング素子28のオン時間及びオフ時間が設定される。
The operation of the slave power supply 66 (2) will be described. First, the processing unit 76 (2) uses the received voltage setting signal Vtrm (1) 1 of the master power supply 66 (1) as its own voltage setting signal Vtrm (2). A rough adjustment target value Vr (2) is calculated. Next, the received output current signal Io1 (1) 1 and its own output current signal Io1 (2) are weighed so that the output current signal Io1 (2) approaches the output current signal Io1 (1) 1 . A calculation for correcting the adjustment target value Vr (2) is performed, and if the correction amount is within the specified range, the correction is validated. Here, since the system is a series operation system, there is no difference between the output current signal Io1 (1) and the output current signal Io1 (2), and the correction amount becomes substantially zero. Next, the received temperature signal Vtrm (1) 1 of the master power supply 66 (1) and its own temperature signal Vtrm (2) are weighed and the temperature signal Vtmp (2) approaches the temperature signal Vtmp (1) 1 . In this way, the calculation for correcting the adjustment target value Vr (2) is further performed. For example, if the temperature of its own
調整目標値Vr(2)を算出する処理は、上記のように3つのステップにより行っている。これにより、例えば、出力電流検出回路24や温度検出回路68に故障が発生した場合でも、調整目標値Vr(2)が上昇するのを制限したり、スイッチング動作を停止させたりして、電源システム64の安全性を向上させている。
The process for calculating the adjustment target value Vr (2) is performed in three steps as described above. Thus, for example, even when a failure occurs in the output
他のスレーブ電源66(3)〜66(n)の動作も、スレーブ電源66(2)と同様である。このようにして、マスタ電源66(1)及びスレーブ電源16(2)〜16(n)の出力電圧Vo(2)〜Vo(n)が増減し、温度信号Vtmp(2)〜Vtmp(n)がマスタ電源に歩み寄るようにバランスされる。 The operation of the other slave power supplies 66 (3) to 66 (n) is the same as that of the slave power supply 66 (2). In this way, the output voltages Vo (2) to Vo (n) of the master power supply 66 (1) and the slave power supplies 16 (2) to 16 (n) increase or decrease, and the temperature signals Vtmp (2) to Vtmp (n) Is balanced to walk up to the master power supply.
図8(b)に示すように、マスタ電源66(1)が逐次送信するデータ情報は、温度信号Vtmp(1)1が6bitで構成されており、温度の変化幅が100℃とすれば、100℃÷26=0.78℃の分解能をもち、温度のバランス制御にとって十分である。一方、出力設定信号Vo1(1)1は、同じく6bitで構成され、出力電圧Voの設定範囲が0〜5Vに設定されているとすれば、5V÷26=78mVの分解能となり、出力電圧の制御にとって十分とは言えない。しかし、各スレーブ電源66(2)〜66(n)は、上記の3つのステップにより調整目標値Vr(2)〜Vr(n)を定めているので、先のステップで多少の誤差分が発生しても、後のステップによる補正(温度信号Vtmp(1)1に基づく補正)によって当該誤差分がマスクされるので、問題にはならない。 As shown in FIG. 8B, the data information sequentially transmitted by the master power supply 66 (1) is configured such that the temperature signal Vtmp (1) 1 is 6 bits and the temperature change width is 100 ° C. It has a resolution of 100 ° C. ÷ 2 6 = 0.78 ° C., which is sufficient for temperature balance control. On the other hand, if the output setting signal Vo1 (1) 1 is similarly composed of 6 bits and the setting range of the output voltage Vo is set to 0 to 5V, the resolution becomes 5V ÷ 2 6 = 78 mV, and the output voltage Not enough for control. However, since each of the slave power supplies 66 (2) to 66 (n) determines the adjustment target values Vr (2) to Vr (n) by the above three steps, some error occurs in the previous step. However, the error is masked by the correction in the subsequent step (correction based on the temperature signal Vtmp (1) 1 ).
以上説明したように、電源システム64は、上記電源システムス10の作用効果に加え、スイッチング電源装置66(1)〜66(n)内部部品の温度のバランス制御を精度よく行うことができる。例えば、狭い筺体内にn台のスイッチング電源装置66が実装された場合、出力電流のバランスがとれていたとしても、他のスイッチング電源装置66に周囲を囲まれるように実装されたスイッチング電源装置66は、内部の特定部品の温度が高くなる。そこで、上記の温度のバランス制御を行うことによって、特定のスイッチング電源装置66に温度ストレスが集中するのを防止し、電源システム64全体の信頼性を向上させることができる。
As described above, the
また、図7の過熱保護回路72に相当する機能ブロックを制御回路70(マイクロコントローラ)の内部に設け、上記の温度検出信号Vtrmを用いて過熱保護動作を行なう構成とし、過熱保護回路72を省略することも可能である。
Also, a functional block corresponding to the
なお、電源システム64は、n台のスイッチング電源装置66を直列運転のシステムなので、各出力電流Io(1)〜Io(n)が常に一致し、出力電流のバランス制御を行う必要がない。従って、スイッチング電源装置66の構成から電流検出回路24、A/D変換器52bを省略し、さらに処理部76において出力電流信号Io1(k),Io1(k)1に関連した処理を行なわないスイッチング電源装置を使用してシステムを構成した場合でも、実質的に同様の作用効果を得ることができる。
Since the
また、スイッチング電源装置66を使用して並列運転の電源システムを構成することも可能であり、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができ、出力電流バランス制御と温度バランス制御を容易に実現することができる。並列運転の電源システムの場合、マスタ電源66(1)が逐次送信するデータ情報は、出力電流信号Io1(1)1である頻度が電圧設定信号Vtrm(1)1’又は温度信号Vtmp(1)1である頻度よりも高くなるようにすることが好ましい。例えば、マスタ電源66(1)は、図8(a)に示すように、出力電流信号Io1(1)1、電圧設定信号Vtrm(1)1、温度信号Vtmp(1)1の頻度が、4対1対1に設定するとよい。電圧設定信号Vtrm(1)は、TRM(1)端子の外部の可変抵抗62によって一旦設定された後は変更されることが少ない信号であり、温度信号Vtmp(1)も比較的緩やかに変化する信号であるが、出力電圧信号Io1(1)は頻繁に変化し得る信号である。従って、出力電流信号Io1(1)1の頻度を高くすることによって、出力電流のバランス制御の応答性を高めることができる。
In addition, it is possible to configure a power supply system for parallel operation using the switching
次に、この発明のスイッチング電源装置及びそれを用いた電源システムの第三実施形態について、図9〜図11に基づいて説明する。ここで、第一実施形態の電源システム10及びスイッチング電源装置16と同一の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。第三実施形態の電源システム80は、図9に示すように、1つの入力電源12から電力の供給を受け、1つの負荷14に所定の電圧及び電流を出力するシステムであり、第三実施形態のスイッチング電源装置82がn台使用されている。
Next, a switching power supply device according to a third embodiment of the present invention and a power supply system using the same will be described with reference to FIGS. Here, the same configurations as those of the
スイッチング電源装置82は、図10に示すように、電力変換回路18、パルス発生回路20、出力電圧検出回路22、出力電流検出回路24、制御回路26、第一及び第二のフォトカプラ84,86を備えている。図2のスイッチング電源装置16との違いは、第一及び第二フォトカプラ84,86が設けられている点である。以下、2つのフォトカプラ84,86の部分を中心に、スイッチング電源装置82の構成を説明する。
As shown in FIG. 10, the switching
第一フォトカプラ84は、入力側の第一発光ダイオード84aと出力側の第一フォトトランジスタ84bとで入出力が絶縁されている。第二フォトカプラ86も同様に、入力側の第二発光ダイオード86aと出力側の第二フォトトランジスタ86bとで入出力が絶縁されている。
The input and output of the
第一フォトトランジスタ84bは、RX(k)端子と制御回路26のグランド電位GND(k)との間に接続され、第二発光ダイオード86aは、TX(k)端子とグランド電位GND(k)との間に接続されている。また、第一発光ダイオード84aのアノードと第二フォトトランジスタ86bのコレクタとが互いに接続されて新たなINFライン44となり、外部接続用のINF(k)端子に引き出されている。また、第一発光ダイオード84aのカソードと第二フォトトランジスタ86bのエミッタとが互いに接続されて新たなGNDライン53となり、新設された外部接続用のSG(k)端子に引き出されている。従って、スイッチング電源装置82(k)は、通信用のINFライン44とTX(k),RX(k)端子の間が絶縁され、かつ、通信用のGNDライン53とグランド電位GND(k)が接続された−IN(k)端子との間が絶縁されているという点に大きな特徴がある。
The
電源システム80は、n台のスイッチング電源装置82(1)〜82(n)を備え、図9に示すように、±IN(1)〜±IN(n)端子が個々に入力電源12の両端に接続され、一対の±OUT(1)〜±OUT(n)端子が共通の負荷14に対して互いに並列に接続され、n台で並列運転を行う構成になっている。さらに、入力電源12とスイッチング電源装置82(1)〜82(n)の±IN(1)〜±IN(n)端子との間に、ラインノイズ低減用のノイズフィルタ88(1)〜88(n)が挿入されている。ノイズフィルタ88は、例えば、巻線が往路及び復路に配置されたコモンモードインダクタと複数のコンデンサとで構成された一般的なフィルタ回路である。
The
INF(1)〜INF(n)端子は互いに1本のINFライン44で連結され、SG(1)〜SG(n)端子も1本のGNDライン53で連結されている。そして、INFライン44とGNDライン53との間にプルアップ用電源90が設けられ、INFライン44がプルアップ抵抗92を介してプルアップされている。MO(1)〜MO(n)端子及びTRM(1)〜TRM(n)端子の接続は、図1の電源システム10と同様である。従って、電源システム80では、スイッチング電源装置82(1)がマスタ電源82(1)となり、他の全てのスイッチング電源装置82(2)〜82(n)がスレーブ電源82(2)〜82(n)となる。
The INF (1) to INF (n) terminals are connected to each other by a
次に、電源システム80の動作について説明する。電源システム80は、図1の電源システム10と基本的に同様に動作し、良好な出力電流のバランス制御が行われる。異なる点は、マスタ電源82(1)から送信された通信フレームのロジックが、INFライン44及びGNDライン53を通過する際に、一時的に反転するという点である。
Next, the operation of the
マスタ電源82(1)の送信部40bの出力であるTX(1)端子の電圧ロジックは、図11に示すように、図4に示す変化と同じである。このTX(1)端子の電圧ロジックは、第一及び第二フォトカプラ84(1),86(1)を通過することによって反転し、INFライン44の電圧ロジックがTX(1)端子と逆になる。そして、INFライン44の電圧ロジックは、第一フォトカプラ84(2)〜84(n)及び第二フォトカプラ86(2)〜86(n)を通過することによって反転し、RX(2)〜RX(n)端子の電圧ロジックがTX(1)端子の電圧ロジックに同じになる。
As shown in FIG. 11, the voltage logic of the TX (1) terminal, which is the output of the
スイッチング電源装置82を使用した電源システム80は、システムINFライン44及びGNDライン53が他の回路から絶縁され、マスタ電源82(1)とスレーブ電源82(2)〜82(n)との間の通信経路にノイズフィルタ88(1)〜88(n)が介在しなくなる。従って、インピーダンスの高いノイズフィルタ88(1)〜88(n)を使用した場合でも、それが原因で通信障害が発生することはない。
In the
なお、電源システム80を構成する際、プルアップ用電源90及びプルアップ抵抗92をスイッチング電源装置82と別個に設けるのが困難であれば、各スイッチング電源装置82の内部(INF(k)端子とSG(k)端子との間)に、プルアップ用電源90及びプルアップ抵抗92を設けておいても構わない。
When it is difficult to provide the pull-up
次に、この発明のスイッチング電源装置の第四実施形態について、図12に基づいて説明する。ここで、第一実施形態のスイッチング電源装置16と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。第四実施形態のスイッチング電源装置94は、図12に示すように、電力変換回路18、パルス発生回路96、出力電圧検出回路22、出力電流検出回路24及び制御回路98を備えている。図2のスイッチング電源装置16との違いは、パルス発生回路20に代えてパルス発生回路96が設けられ、制御回路26に代えて制御回路98が設けられている点である。以下、これらの部分を中心に、スイッチング電源装置94の構成を説明する。
Next, a fourth embodiment of the switching power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same components as those of the switching
パルス発生回路96は、デジタル信号である制御信号D1(k)に基づいて、主スイッチング素子28を駆動するためのパルス電圧V96を発生させる回路であり、例えば、クロック、カウンタ、パルス出力回路等で構成されたデジタルPWMが好適である。
The
パルス発生回路96は、以下の動作を行なって、周期とデューティが制御されたパルス電圧V96を発生させる。デジタルPWMのカウンタにはクロックが供給され、カウンタがクロック数をカウントする。カウンタのカウント値がゼロにリセットされると、パルス出力回路が出力するパルス電圧V96がハイレベルになる。その後、パルス電圧V96がハイレベルの状態でカウントが継続され、カウント値がセット値D1に達するとパルス電圧V96がローレベルに転じ、さらにカウント値がセット値D2に達するとカウンタがリセットされ、パルス電圧V96がハイレベルに転じる。パルス発生回路96は、上記の動作を繰り返すことによって、ハイレベルとローレベルを繰り返すパルス電圧V96を発生させる。従って、パルス電圧V96の周期とデューティは、セット値D1,D2によって定めることができる。
The
パルス発生回路96では、主スイッチング素子28のスイッチング周期を一定するため、セット値D2はデフォルト設定された所定の値に固定されている。そして、後述する制御回路98から出力された制御信号D1(k)がセット値D1として入力され、その制御信号D1(k)よって、パルス電圧V96のハイレベルの時間、すなわち主スイッチング素子28のオン時間が設定される。
In the
制御回路98は、通信用のUARTモジュール40と、UARTモジュール40を制御すると共にパルス発生回路96に向けて制御信号D1(k)を出力する制御部100を備えている。制御部100は、図2の制御部50、基準電源48及び誤差アンプ46が行うのと同様の動作を、全てデジタル演算処理で行い、デジタル信号である制御信号D1(k)を出力する。この場合、出力電圧検出回路22の出力はアナログの電圧信号なので、A/D変換器102によってデジタル信号に変換された出力電圧信号Vo1(k)を制御部100に入力する必要がある。
The
以上の構成を備えたスイッチング電源装置94は、図2のスイッチング電源装置16と同様の機能を備え、同様の作用効果を得ることができる。また、パルス発生回路96及び制御回路98のほとんどの動作がデジタル演算処理で行われるので、マイクロコントローラと僅かの電子部品で構成することができる。ただし、デジタル演算処理による制御の遅れが問題になる場合は、図2のスイッチング電源装置16のように、高速のアナログ信号処理とデジタル演算処置とを複合させたパルス発生回路20及び制御部42の方を選択するとよい。
The switching
なお、この発明のスイッチング電源装置及び電源システムは、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、このスイッチング電源装置は、単体でも使用することができ、TRM端子又はINF端子を通じて外部制御を行うことも可能である。また、電力変換回路は、DC−DCコンバータとAC−DCコンバータのどちらでもよく、入出力絶縁型か非絶縁型かも問わない。また、ブリッジ方式のように複数個の主スイッチング素子を備えている場合は、パルス発生回路に複数の出力を設け、各主スイッチング素子ごとに、対応するパルス電圧を出力する構成にすればよい。また、スイッチング周波数が固定式でも変動式でもよく、パルス幅制御、周波数制御、フェーズシフト制御などの制御の種類も問わない。 The switching power supply device and the power supply system of the present invention are not limited to the above embodiment. For example, this switching power supply device can be used alone, and can be externally controlled through a TRM terminal or an INF terminal. The power conversion circuit may be either a DC-DC converter or an AC-DC converter, and may be an input / output insulation type or a non-insulation type. When a plurality of main switching elements are provided as in the bridge system, a plurality of outputs may be provided in the pulse generation circuit, and a corresponding pulse voltage may be output for each main switching element. Further, the switching frequency may be fixed or variable, and the type of control such as pulse width control, frequency control, phase shift control, etc. is not limited.
また、図10に示すスイッチング電源装置82において、第一フォトトランジスタ84b及び第二発光ダイオード86aの接続は、UARTモジュール40の内部の構成に合わせて変更され得るものである。例えば、第一フォトトランジスタは、受信部40aの内部構成に合わせ、コレクタが図示しない直流電源(制御回路26の駆動用の電源など)のプラス端子に接続され、エミッタがRX(k)端子に接続される場合がある。また、第二発光ダイオードは、送信部40bの内部構成に合わせ、アノードが図示しない直流電源のプラス端子に接続され、カソードがTX(k)端子に接続される場合もある。このように、使用するUARTモジュールの内部構成に合わせ、適切な接続方法を適宜選択し、複数のUARTモジュールの間で上記と同様の通信ができるように構成する。
Further, in the switching
また、この電源システムは、並列運転、直列運転又は直並列運転のいずれも実現可能である。また、出力電流のバランス制御と温度のバランス制御の何れを行うかは、システムの形態に応じて適宜選択することができる。また、マスタ電源のMO端子及びTRM端子の外部接続回路は、上記実施例の構成以外の構成に変更してもよい。例えば、MO端子を用いて制御回路のモード指定を行う構成は、図1に示す抵抗54及びツェナーダイオード56の構成に代えて、MO端子の接続をオープン又はショートとし、その状態を制御回路が判別することによって、マスタ又はスレーブの指定を行う構成にしてもよい。また、MO端子に印加したアナログ電圧をA/D変換器を介して制御回路に入力する構成とし、制御回路がその電圧値に基づいて判定を行い、マスタ又はスレーブの指定を行うようにすることも可能である。また、TRM端子の外部接続回路は、TRM端子に安定なアナログ電圧を印加することが可能な回路であればよく、図1に示すツェナーダイオード56、抵抗54,60及び可変抵抗62の構成に限定されるものではない。
Moreover, this power supply system can realize any of parallel operation, series operation, and series-parallel operation. Further, whether to perform output current balance control or temperature balance control can be appropriately selected according to the system configuration. Further, the external connection circuit of the MO terminal and the TRM terminal of the master power supply may be changed to a configuration other than the configuration of the above embodiment. For example, in the configuration for specifying the mode of the control circuit using the MO terminal, the connection of the MO terminal is opened or shorted instead of the configuration of the
また、図4、図8で説明した通信フレームのビットの構成は、特定のUARTモジュールが備える総ビット数に対する割り当て方の一例であり、データ情報に求められる分解能、やUARTモジュールの性能などに応じて変更することができる。上記の例では、通信フレームのフォーマットが、Startビットとして1bit、通信情報として8bit、Parityビットとして1bit、Stopビットとして1bitのように構成されているが、使用するUARTモジュールの種類によっては、通信情報として7bitもしくは9bitを選択しても良いし、Stopビットとして、1.5bit、もしくは、2bitを選択することもできる。例えば、通信情報として7bitを選択すると、識別情報が1bitもしくは2bitなので、データ情報が6bitもしくは5bitとなる。一方、通信情報として9bitを選択すると、識別情報が1bitもしくは2bitなので、データ情報が8bitもしくは7bitとなる。 The configuration of the bits of the communication frame described with reference to FIGS. 4 and 8 is an example of how to allocate the total number of bits included in a specific UART module, and depends on the resolution required for data information, the performance of the UART module, and the like. Can be changed. In the above example, the format of the communication frame is configured such that the start bit is 1 bit, the communication information is 8 bits, the parity bit is 1 bit, and the stop bit is 1 bit. However, depending on the type of UART module used, the communication information 7 bits or 9 bits may be selected, and 1.5 bits or 2 bits may be selected as the Stop bit. For example, if 7 bits are selected as communication information, the identification information is 1 bit or 2 bits, so the data information is 6 bits or 5 bits. On the other hand, if 9 bits are selected as the communication information, the identification information is 1 bit or 2 bits, so the data information is 8 bits or 7 bits.
10,64,80 電源システム
16,66,82,94 スイッチング電源装置
18 電力変換回路
20,96 パルス発生回路
22 出力電圧検出回路
24 出力電流検出回路
26,70,98 制御回路
28 主スイッチング素子
32 整流平滑回路
40 UARTモジュール
40a 受信部
40b 送信部
42,74,100 制御部
44 INFライン
53 GNDライン
68 温度検出回路
84 第一フォトカプラ
84a 第一発光ダイオード
84b 第一フォトトランジスタ
86 第二フォトカプラ
86a 第二発光ダイオード
86b 第二フォトトランジスタ
88 ノイズフィルタ
90 プルアップ用電源
92 プルアップ用抵抗
10, 64, 80
Claims (14)
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、
前記出力電圧信号、前記出力電流信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部とが設けられ、
前記UARTモジュールは、前記RX端子と前記TX端子とを互いに接続したINFライン、及び前記UARTモジュールのグランド電位であるGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。 An input voltage supplied to the input terminal is converted into a DC voltage by a switching operation of the main switching element, and an output voltage and an output current are supplied to a load connected to the output terminal, and the main switching element is turned on. In a switching power supply comprising: a control circuit that generates a control signal that defines a time and an off time; and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
An output voltage detection circuit for detecting the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputting an output voltage signal; and an output current detection circuit for detecting the output current or a current corresponding thereto and outputting an output current signal;
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. Module,
The output voltage signal, the output current signal, a mode setting signal for designating one of the master mode and the slave mode, and a voltage setting signal for determining a target value of the output voltage that can be externally input. And a control unit for controlling communication by the UART module and generating the control signal,
The UART module can perform external communication through an INF line that connects the RX terminal and the TX terminal to each other and a GND line that is a ground potential of the UART module.
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. In this case, the transmission unit of the UART module is held at a high impedance, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the reception unit. Switching power supply.
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。 An input voltage supplied to the input terminal is converted into a DC voltage by a switching operation of the main switching element, and an output voltage and an output current are supplied to a load connected to the output terminal, and the main switching element is turned on. In a switching power supply comprising: a control circuit that generates a control signal that defines a time and an off time; and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
An output voltage detection circuit for detecting the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputting an output voltage signal; and an output current detection circuit for detecting the output current or a current corresponding thereto and outputting an output current signal;
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. A voltage setting for determining a target value of the output voltage, the module, the output voltage signal, the output current signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal capable of external input A control unit that receives a signal, controls communication by the UART module and generates the control signal, and a first photocoupler whose input and output are insulated by a first light emitting diode on the input side and a first phototransistor on the output side And a second photodiode whose input and output are insulated by a second light emitting diode on the input side and a second phototransistor on the output side. Coupler and is provided,
One end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal, and the other end of the first phototransistor and the other end of the second light emitting diode are connected to the UART. Connected to the module ground potential,
The UART module has an INF line connecting one end of the first light emitting diode and one end of the second phototransistor, and connects the other end of the first light emitting diode and the other end of the second phototransistor. External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. In this case, the transmission unit of the UART module is held at a high impedance, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the reception unit. Switching power supply.
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部と、ローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部とで構成された通信用のUARTモジュールと、
前記出力電圧信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部とが設けられ、
前記UARTモジュールは、前記RX端子と前記TX端子とを互いに接続したINFライン、及び前記UARTモジュールのグランド電位であるGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号により定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。 An input voltage supplied to the input terminal is converted into a DC voltage by a switching operation of the main switching element, and an output voltage and an output current are supplied to a load connected to the output terminal, and the main switching element is turned on. In a switching power supply comprising: a control circuit that generates a control signal that defines a time and an off time; and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage and outputs an output voltage signal, and a temperature detection circuit that detects the temperature of a specific component and outputs a temperature signal are provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal that is a high impedance input and a transmitting unit having a TX terminal that is an output that can be changed to a low level, a high level, or a high impedance. A UART module;
Upon receiving the output voltage signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a voltage setting signal that can be externally input and determines a target value of the output voltage A control unit for controlling communication by the UART module and generating the control signal,
The UART module can perform external communication through an INF line that connects the RX terminal and the TX terminal to each other and a GND line that is a ground potential of the UART module.
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. In this case, the transmission unit of the UART module is held at a high impedance, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the reception unit. Switching power supply.
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部と、ローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部とで構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号により定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。 An input voltage supplied to the input terminal is converted into a DC voltage by a switching operation of the main switching element, and an output voltage and an output current are supplied to a load connected to the output terminal, and the main switching element is turned on. In a switching power supply comprising: a control circuit that generates a control signal that defines a time and an off time; and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding to the output voltage and outputs an output voltage signal, and a temperature detection circuit that detects the temperature of a specific component and outputs a temperature signal are provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal that is a high impedance input and a transmitting unit having a TX terminal that is an output that can be changed to a low level, a high level, or a high impedance. UART module, the output voltage signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal that can be externally input, and a voltage setting that determines the target value of the output voltage A control unit that receives a signal, controls communication by the UART module and generates the control signal, and a first photocoupler whose input and output are insulated by a first light emitting diode on the input side and a first phototransistor on the output side And a second photocathode whose input and output are insulated by a second light emitting diode on the input side and a second phototransistor on the output side. La and is provided,
The one end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, the one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal and the other end the UART of the other end and the second light emitting diode of the first phototransistor Connected to the module ground potential,
The UART module, the first light emitting diode end and said second phototransistor one end and an INF line connected to each other, and connecting the other ends of said second phototransistor of the first light emitting diode with each other External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. In this case, the transmission unit of the UART module is held at a high impedance, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the reception unit. switching power supply that.
前記出力電圧又はそれに相当する電圧を検出して出力電圧信号を出力する出力電圧検出回路、前記出力電流又はそれに相当する電流を検出して出力電流信号を出力する出力電流検出回路、及び特定部品の温度を検出して温度信号を出力する温度検出回路が設けられ、
前記制御回路には、ハイ・インピーダンス入力であるRX端子を有する受信部、及びローレベル、ハイレベル又はハイ・インピーダンスに変化可能な出力であるTX端子を有する送信部で構成された通信用のUARTモジュールと、前記出力電圧信号、前記出力電流信号、前記温度信号、マスタ・モード又はスレーブ・モードの何れかを指定するモード設定信号、及び外部入力が可能な信号であって前記出力電圧の目標値を定める電圧設定信号を受けて、前記UARTモジュールによる通信の制御及び前記制御信号の生成を行う制御部と、入力側の第一発光ダイオード及び出力側の第一フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第一フォトカプラと、入力側の第二発光ダイオード及び出力側の第二フォトトランジスタにより入出力が絶縁された第二フォトカプラとが設けられ、
前記RX端子に前記第一フォトトランジスタの一端が接続され、前記TX端子に前記第二発光ダイオードの一端が接続され、前記第一フォトトランジスタの他端及び前記第二発光ダイオードの他端が前記UARTモジュールのグランド電位に接続され、
前記UARTモジュールは、前記第一発光ダイオードの一端と前記第二フォトトランジスタの一端とを互いに接続したINFライン、及び前記第一発光ダイオードの他端と前記第二フォトトランジスタの他端とを互いに接続したGNDラインを通じて外部通信が可能であり、
前記制御部は、マスタ・モードが指定された場合、自己の前記出力電圧信号が自己の前記電圧設定信号より定まる自己目標値に近づくように前記制御信号を生成し、スレーブ・モードが指定された場合、前記UARTモジュールの前記送信部をハイ・インピーダンスに保持し、自己の前記出力電圧信号が前記受信部で受信した信号により定まる調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。 An input voltage supplied to the input terminal is converted into a DC voltage by a switching operation of the main switching element, and an output voltage and an output current are supplied to a load connected to the output terminal, and the main switching element is turned on. In a switching power supply comprising: a control circuit that generates a control signal that defines a time and an off time; and a pulse generation circuit that generates a pulse voltage for driving the main switching element based on the control signal.
An output voltage detection circuit that detects the output voltage or a voltage corresponding thereto and outputs an output voltage signal, an output current detection circuit that detects the output current or a current corresponding thereto and outputs an output current signal, and a specific component A temperature detection circuit that detects the temperature and outputs a temperature signal is provided,
The control circuit includes a receiving unit having an RX terminal which is a high impedance input, and a communication UART composed of a transmitting unit having a TX terminal which is an output capable of changing to a low level, a high level or a high impedance. A module, the output voltage signal, the output current signal, the temperature signal, a mode setting signal for designating either the master mode or the slave mode, and a signal that can be externally input, and the target value of the output voltage The input / output is insulated by the control unit for controlling communication by the UART module and generating the control signal, and the first light emitting diode on the input side and the first phototransistor on the output side. Input / output is isolated by the first photocoupler, the second light emitting diode on the input side, and the second phototransistor on the output side A second photocoupler is provided which,
The one end of the first phototransistor is connected to the RX terminal, the one end of the second light emitting diode is connected to the TX terminal and the other end the UART of the other end and the second light emitting diode of the first phototransistor Connected to the module ground potential,
The UART module, the first light emitting diode end and said second phototransistor one end and an INF line connected to each other, and connecting the other ends of said second phototransistor of the first light emitting diode with each other External communication is possible through the GND line
When the master mode is designated, the control unit generates the control signal so that the output voltage signal of the self approaches a self target value determined by the voltage setting signal of the self, and the slave mode is designated. In this case, the transmission unit of the UART module is held at a high impedance, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the UART module approaches an adjustment target value determined by a signal received by the reception unit. switching power supply that.
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記出力電流信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A power supply system using a plurality of the switching power supply devices according to claim 1, wherein the output terminals are connected in parallel or in series with each other, and supply power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line.
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the output current signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit,
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the two signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so as to approach the output current signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value. .
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記出力電流信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A plurality of the switching power supply devices according to claim 2, wherein the output terminals are connected in parallel or in series with each other, and supply power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF, and can communicate through the INF line and the GND line,
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the output current signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit,
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the two signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so as to approach the output current signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value. .
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記温度信号が前記マスタ電源の前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A plurality of the switching power supply devices according to claim 3, wherein the output terminals are connected to each other in parallel or in series, and supply power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line.
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the temperature signal of the UART module from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted from the master power supply through the RX terminal according to a command from the control unit, and the control unit that recognizes the two signals transmits the temperature signal of itself. The power supply system is characterized in that the adjustment target value is determined so as to approach the temperature signal of the master power supply, and further, the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value.
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記二つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記温度信号が前記マスタ電源の前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A plurality of the switching power supply devices according to claim 4, wherein the output terminals are connected in parallel or in series with each other, and supply power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF, and can communicate through the INF line and the GND line,
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal and the temperature signal of the UART module from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the two signals transmitted from the master power supply through the RX terminal according to a command from the control unit, and the control unit that recognizes the two signals transmits the temperature signal of itself. The power supply system is characterized in that the adjustment target value is determined so as to approach the temperature signal of the master power supply, and further, the control signal is generated so that the output voltage signal of the master power supply approaches the adjustment target value.
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号、前記出力電流信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記三つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号及び前記温度信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号及び前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A power supply system using a plurality of the switching power supply devices according to claim 5, wherein the output terminals are connected in parallel or in series with each other, and supply power to the common load,
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and communication is possible through the INF line and the GND line.
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal, the output current signal, and the temperature signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the three signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the three signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so that the temperature signal approaches the output current signal and the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value. A power supply system characterized by
前記複数台のスイッチング電源装置は、前記INFライン同士が互いに連結され、前記GNDライン同士が互いに連結され、前記GNDラインをグランド側とするプルアップ用電源が設けられ、当該INFラインがプルアップ抵抗を介して前記プルアップ用電源にプルアップされ、前記INFライン及び前記GNDラインを通じて通信が可能であり、
いずれか1台の前記スイッチング電源装置が、マスタ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてマスタ電源となり、前記マスタ電源以外の前記スイッチング電源装置が、スレーブ・モードを指定した前記モード設定信号が前記制御部に外部入力されてスレーブ電源となり、
前記マスタ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、自己の前記電圧設定信号、前記出力電流信号及び前記温度信号を前記TX端子から前記INFラインを通じて前記スレーブ電源に送信し、
前記スレーブ電源は、前記UARTモジュールが、前記制御部の指令により、前記マスタ電源が送信した前記三つの信号を前記RX端子を通じて受信し、それを認識した前記制御部が、自己の前記出力電流信号及び前記温度信号が前記マスタ電源の前記出力電流信号及び前記温度信号に近づくように前記調整目標値を定め、さらに、自己の前記出力電圧信号が当該調整目標値に近づくように前記制御信号を生成することを特徴とする電源システム。 A power supply system using a plurality of the switching power supply devices according to claim 6, wherein the output ends are connected in parallel or in series with each other, and supply power to the common load.
In the plurality of switching power supply devices, the INF lines are connected to each other, the GND lines are connected to each other, and a pull-up power supply having the GND line as a ground side is provided. Is pulled up to the power supply for pullup via the INF, and can communicate through the INF line and the GND line,
Any one of the switching power supply units inputs the mode setting signal designating the master mode to the control unit as a master power supply, and the switching power supply apparatus other than the master power supply designates the slave mode. The mode setting signal is externally input to the control unit and becomes a slave power supply.
In the master power supply, the UART module transmits the voltage setting signal, the output current signal, and the temperature signal from the TX terminal to the slave power supply through the INF line according to a command from the control unit.
In the slave power supply, the UART module receives the three signals transmitted by the master power supply in response to a command from the control unit through the RX terminal, and the control unit that recognizes the three signals transmits its output current signal. The adjustment target value is determined so that the temperature signal approaches the output current signal and the temperature signal of the master power supply, and the control signal is generated so that the output voltage signal of the self approaches the adjustment target value. A power supply system characterized by
前記スレーブ電源の前記制御部は、前記識別情報の第1ビットにより、前記データ情報が前記出力電流信号であるか否かの判断を行い、出力電流信号でないと判断した場合、さらに前記識別情報の第2ビットにより、前記データ情報が前記電圧設定信号か前記温度信号かを識別し、出力電流信号であると判断した場合、前記識別情報の第2ビットも前記データ情報を構成するビットの一部であるとみなして前記出力電流信号を認識する請求項11又は12記載の電源システム。 The communication frame transmitted by the master power supply is configured such that at least one frame includes communication information of a predetermined number of bits, and the communication information is data that is the voltage setting signal, the output current signal, or the temperature signal. Information and 2-bit identification information for identifying which signal the data information is, and the frequency at which the data information is the output current signal depends on the voltage setting signal and the temperature signal. Higher than the frequency of
The control unit of the slave power supply determines whether the data information is the output current signal based on the first bit of the identification information, and when determining that the data information is not the output current signal, When the second bit identifies whether the data information is the voltage setting signal or the temperature signal and determines that the data information is an output current signal, the second bit of the identification information is also a part of the bits constituting the data information The power supply system according to claim 11 or 12, wherein the output current signal is recognized as being
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