[go: up one dir, main page]

JP6092604B2 - Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器 - Google Patents

Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP6092604B2
JP6092604B2 JP2012268925A JP2012268925A JP6092604B2 JP 6092604 B2 JP6092604 B2 JP 6092604B2 JP 2012268925 A JP2012268925 A JP 2012268925A JP 2012268925 A JP2012268925 A JP 2012268925A JP 6092604 B2 JP6092604 B2 JP 6092604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
control circuit
feedback
gain
conversion circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012268925A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014117056A (ja
Inventor
好則 佐藤
好則 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2012268925A priority Critical patent/JP6092604B2/ja
Priority to US14/102,032 priority patent/US9444349B2/en
Publication of JP2014117056A publication Critical patent/JP2014117056A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6092604B2 publication Critical patent/JP6092604B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H02M1/0035Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode using burst mode control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、DC/DCコンバータに関する。
テレビや冷蔵庫をはじめとするさまざまな家電製品は、外部からの商用交流電力を受けて動作する。ラップトップ型コンピュータ、携帯電話端末やPDA(Personal Digital Assistants)をはじめとする電子機器も、商用交流電力によって動作可能であり、あるいは商用交流電力によって、機器に内蔵の電池を充電可能となっている。こうした家電製品や電子機器(以下、電子機器と総称する)には、商用交流電圧をAC/DC(交流/直流)変換する電源装置(インバータ、AC/DCコンバータともいう)が内蔵され、あるいはインバータは、電子機器の外部の電源アダプタ(ACアダプタ)に内蔵される。
図1は、インバータの基本構成を示すブロック図である。インバータ100rは主としてヒューズ102、入力キャパシタCi、フィルタ104、ダイオード整流回路106、平滑キャパシタCsおよびDC/DCコンバータ110rを備える。
商用交流電圧VACは、ヒューズ102および入力キャパシタCiを介してフィルタ104に入力される。フィルタ104は、商用交流電圧VACのノイズを除去する。ダイオード整流回路106は、商用交流電圧VACを全波整流するダイオードブリッジ回路である。ダイオード整流回路106の出力電圧は、平滑キャパシタCsによって平滑化され、直流電圧VINに変換される。
絶縁型のDC/DCコンバータ(フライバックコンバータ)110rは、入力端子P1に直流電圧VINを受け、それを降圧して、目標値に安定化された出力電圧VOUTを出力端子P2に接続される負荷(不図示)に供給する。
DC/DCコンバータ110rは、制御回路2r、スイッチングトランジスタM1、出力回路200、フィードバック回路210を備える。出力回路200は、トランスT1、第1ダイオードD1、第1出力キャパシタCo1、検出抵抗R、第1ダイオードD1、第2出力キャパシタCo2を含む。出力回路200のトポロジーは一般的なものであるため、説明を省略する。
スイッチングトランジスタM1がスイッチングすることにより、入力電圧VINが降圧され、出力電圧VOUTが生成される。そして制御回路2rは、スイッチングトランジスタM1のスイッチングのデューティ比を調節することにより、出力電圧VOUTを目標値に安定化させるとともに、トランスT1の1次巻線W1に流れるコイル電流Ipを制御する。
検出抵抗Rは、トランスT1の1次巻線W1およびスイッチングトランジスタM1と直列に設けられる。検出抵抗Rには、1次巻線W1およびスイッチングトランジスタM1に流れる電流Ipに比例した電圧降下(検出電圧)VCSが発生する。制御回路2rは、検出電圧VCSにもとづいて、1次巻線W1に流れる電流Ipを制御する。
フィードバック回路210は、出力電圧VOUTに応じたフィードバック電圧VFBを生成し、制御回路2rのフィードバック端子(FB端子)に供給する。フィードバック回路210は、シャントレギュレータ212およびフォトカプラ214を含む。シャントレギュレータ212は、出力電圧VOUTと所定の目標値の誤差がゼロとなるようにレベルが調節されるフィードバック信号S11を生成し、フォトカプラ214の発光ダイオードに供給する。フォトカプラ214のフォトトランジスタ(あるいはフォトトランジスタ)は、発光ダイオードからの光信号S12を、フィードバック信号S11に応じたフィードバック電圧VFBに変換する。
トランスT1の1次側には、1次巻線W1に加えて補助巻線W3が設けられる。補助巻線W3、第2ダイオードD2、第2出力キャパシタCo2は、第2のDC/DCコンバータを形成する。スイッチングトランジスタM1のスイッチングに応じて、第2出力キャパシタCo2には、直流電圧VCCが発生する。直流電圧VCCは、制御回路2rの電源端子VCC(VCC端子)に供給される。
制御回路2rは、パルス変調器を含む。制御回路2rは、スイッチングトランジスタM1のオンに対応するオンレベルと、スイッチングトランジスタM1のオフに対応するオフレベルを、繰り返すパルス信号(スイッチング出力)SOUTを生成する。そして制御回路2rは、スイッチング出力SOUTをスイッチングトランジスタM1のゲートに供給する。スイッチング出力SOUTのデューティ比が調節されることにより、出力電圧VOUTが目標値に安定化される。
図1の制御回路2rは、電流モードの変調器(不図示)を含む。図2は、本発明者が検討した制御回路2rの構成を示す回路図である。制御回路2rは、パルス変調器10、ドライバ20、ブランキング回路40、バースト制御回路50、分圧回路80を備える。分圧回路80は、フィードバック電圧VFBを所定の分圧比(たとえば1/4倍)で分圧する。この分圧比は、重負荷状態において、負荷に十分な電力を供給できるように定められる。
ブランキング回路40は、検出電圧VCSのノイズを除去するために設けられる。具体的には、スイッチングトランジスタM1がオンした直後、所定のブランク期間の間、検出信号VCSをマスクする。ブランキング回路40は省略してもよい。
パルス変調器10は、ブランキング回路40を経た検出電圧VCS’と分圧回路80により分圧されたフィードバック電圧VFB’にもとづき、パルス信号SPWMを生成する。パルス変調器10は、オシレータ12、コンパレータ14、SRフリップフロップ16を含む。オシレータ12は所定の周期でアサート(たとえばハイレベル)されるセット信号SSETを生成し、SRフリップフロップ16のセット端子(S)に入力する。コンパレータ14は、スイッチングトランジスタM1のオン期間において、検出電圧VCS’が、フィードバック電圧VFB’と所定の上限電圧VLIM1のうち低い方に達すると、リセット信号SRESETをアサート(ハイレベル)し、フリップフロップ16のリセット端子(R)に出力する。SRフリップフロップ16の出力であるパルス信号SPWMは、セット信号SSETがアサートされるたびに、スイッチングトランジスタM1のオンレベル(ハイレベル)に、リセット信号SRESETがアサートされるたびに、オフレベルに遷移する。
ドライバ20は、パルス信号SPWMにもとづいてスイッチングトランジスタM1をスイッチングする。
軽負荷状態において、DC/DCコンバータ110は、消費電力を低減して効率を高めるために、スイッチングトランジスタM1を間欠動作(バースト動作)させる。具体的には、スイッチングトランジスタM1がスイッチング動作するスイッチング期間と、スイッチングトランジスタM1がオフ状態を維持する停止期間を交互に繰り返す。
バースト制御回路50は、DC/DCコンバータ110の軽負荷状態を検出し、バースト動作を制御するために設けられる。出力端子P2に接続される負荷が軽い、つまり出力電流が小さい軽負荷状態では、出力電圧VOUTが上昇し、フィードバック電圧VFBが低下する。バースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBを所定の第1バーストしきい値VBURST1と比較し、フィードバック電圧VFBが第1バーストしきい値VBURST1まで低下すると、軽負荷検出信号S_BURSTをアサート(たとえばハイレベル)する。またバースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBが軽負荷検出信号S_BURSTがアサートされた状態で、フィードバック電圧VFBが第2バーストしきい値VBURST2に達すると、軽負荷検出信号S_BURSTをネゲート(たとえばローレベル)する。軽負荷検出信号S_BURSTがアサートされる間、パルス変調器10は、パルス信号SPWMをオフレベルに固定し、スイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止する。
図3は、制御回路2rにおける、フィードバック電圧VFBと検出電圧VCSのピーク値VCS_PEAKの関係を示す図である。図2の制御回路2rでは分圧回路80によって1/4倍に分圧されたフィードバック電圧VFB’と検出電圧VCSが比較される。したがって検出電圧VCSのピーク値は、フィードバック電圧VFBの1/4倍となる。検出電圧VCSのピーク値VCS_PEAKは、フィードバック電圧VFBのレベルにかかわらず、上限電圧VLIM1にてクランプされ、したがってコイル電流Ipも上限電流VLIM1に応じた上限電流ILIM1に制限される。
図7(a)は、DC/DCコンバータ110rの軽負荷状態の動作を示す波形図である。時刻A〜Bは、スイッチングトランジスタM1のスイッチング期間であり、スイッチング出力SOUTがハイレベルのとき、スイッチングトランジスタM1がオンする。スイッチングトランジスタM1がオンすると、スイッチングトランジスタM1および1次巻線W1に電流Ipが流れ始める。この電流Ipは、時間とともに一定の傾きで増大し、それにともない検出電圧VCSも増大する。この期間、トランスT1にエネルギーが蓄えられる。そして、コイル電流Ipが、フィードバック電圧VFBに応じたピーク値に達すると、スイッチングトランジスタM1がオフする。
スイッチングトランジスタM1がオフすると、トランスT1の2次巻線W2およびダイオードD1を介して充電電流が流れ、出力キャパシタCo1が充電され、出力電圧VOUTが増大する。この充電電流によってトランスT1に蓄えられたエネルギーが放出される。スイッチング期間A−Bにおいてはこの動作が繰り返される。
スイッチング期間A−Bにおいて、出力電圧VOUTが増大すると、フィードバック電圧VFBが低下する。そしてフィードバック電圧VFBが第1バーストしきい値VBURST1に低下すると、停止期間B−Cとなる。時刻Cにフィードバック電圧VFBが第2バーストしきい値VBURST2に達すると、スイッチング期間となり、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが再開する。図7(a)には、VBURST1=VBURST2の場合が示される。
以上がDC/DCコンバータ110rの動作である。
本発明者は、DC/DCコンバータ110rについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。軽負荷モードでは、フィードバック電圧VFBおよび検出電圧VCSは、図3に矢印を付した範囲を往復する。上述のように、分圧回路80の分圧比は、重負荷状態を想定して定められる。その結果、軽負荷状態における検出電圧VCSのピーク値、つまり、スイッチングトランジスタM1に流れる電流Ipのピーク値が過大となる。バースト動作中に停止期間からスイッチング期間に遷移した直後の電流Ipが大きくなると、トランスの磁束密度の変動が大きくなり、トランスの音鳴りが発生する。
加えて、スイッチングトランジスタM1に流れる電流Ipのピーク値が大きいと、スイッチング動作の1サイクル当りにトランスT1に蓄えられるエネルギーが大きくなり、バースト動作時の出力電圧VOUTのリップル幅が大きくなるという問題もある。
なお、これら問題および問題が発生するメカニズムを当業者の一般的な認識としてとらえてはならず、本発明者が独自に認識したものである。
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、トランスの音鳴りを抑制し、および/または、出力電圧のリップルを抑制可能なDC/DCコンバータの提供にある。
本発明のある態様は、DC/DCコンバータの制御回路に関する。DC/DCコンバータは、1次巻線および2次巻線を有するトランスと、トランスの1次巻線の電流経路上に設けられたスイッチングトランジスタと、スイッチングトランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、を有する。制御回路は、DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック電圧を受けるフィードバック端子と、検出抵抗に生ずる検出電圧を受ける電流検出端子と、フィードバック電圧および検出電圧の少なくとも一方を増幅、減衰させ、および/またはレベルシフトさせ、かつその利得および/またはシフト量が可変に構成された変換回路と、変換回路を経たフィードバック電圧と検出電圧にもとづいて、DC/DCコンバータの出力電圧が目標値に近づくようにパルス変調されるパルス信号を生成するパルス変調器と、パルス信号にもとづいてスイッチングトランジスタを駆動するドライバと、スイッチングトランジスタがスイッチングするスイッチング期間と、スイッチングトランジスタがオフに固定される停止期間を制御するバースト制御回路と、変換回路の利得および/またはシフト量を変化させるゲインコントローラと、を備える。
この態様によると、変換回路の利得および/またはシフト量を変化させることにより、軽負荷状態における、検出電圧のピーク値、すなわりスイッチングトランジスタに流れる電流のピーク値を、中、重負荷状態に比べて小さくすることができる。これにより、トランスの音鳴りを抑制し、および/または、出力電圧のリップルを小さくできる。
なお、本明細書において、「利得」とは、1より大きい場合(増幅)のみならず、1より小さい場合(減衰)も含む。
ゲインコントローラは、フィードバック電圧にもとづいて、変換回路を制御してもよい。
フィードバック電圧を参照することにより、軽負荷状態を検出することができる。
ゲインコントローラは、通常状態において変換回路を第1状態とし、フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、変換回路を第2状態とし、フィードバック電圧が第1しきい値より大きい第2しきい値まで増大すると、変換回路を第1状態に戻してもよい。
この場合、負荷がある程度軽くなると、第2状態に遷移させることにより、トランスの音鳴りを抑制し、および/または、出力電圧のリップルを小さくできる。そして、その後、フィードバック電圧がある程度大きくなると、すなわち負荷がある程度重くなると、第1状態に戻すことにより、トランスに十分なエネルギーを供給することができる。
バースト制御回路は、少なくともフィードバック電圧にもとづいて、スイッチング期間と停止期間を制御してもよい。
バースト制御回路は、フィードバック電圧が所定の第3しきい値より低くなると、スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させ、スイッチングトランジスタが停止した状態で、フィードバック電圧が所定の第4しきい値より高くなると、スイッチングトランジスタのスイッチングを再開させてもよい。
ゲインコントローラは、通常状態において変換回路を第1状態とし、フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、変換回路を第2状態としてもよい。バースト制御回路は、フィードバック電圧が所定の第3しきい値より低くなると、スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させてもよい。第1しきい値と第3しきい値は等しくてもよい。
この場合、軽負荷状態が検出され、バースト動作に移行すると、変換回路を第2状態に遷移させることができる。
ゲインコントローラは、フィードバック電圧が第2しきい値まで増大すると、ある期間、変換回路を第3状態とし、その後、変換回路を第1状態としてもよい。
変換回路は、検出電圧を可変の利得で増幅するアンプを含んでもよい。ゲインコントローラは、アンプの利得を制御してもよい。
変換回路は、検出電圧を可変の利得で減衰する減衰回路を含んでもよい。ゲインコントローラは、減衰回路の利得を制御してもよい。
パルス変調器は、変換回路を経た検出電圧が、変換回路を経たフィードバック電圧に達するとアサートされるリセット信号を生成するリセット信号生成部と、セット信号を生成するセット信号生成部と、セット信号がアサートされると、スイッチングトランジスタのオンに対応するオンレベルに遷移し、リセット信号がアサートされるとスイッチングトランジスタのオフに対応するオフレベルに遷移するパルス信号を生成するフリップフロップと、を含んでもよい。
セット信号生成部は、所定の周期でセット信号をアサートしてもよい。
セット信号生成部は、リセット信号がアサートされてから所定のオフ時間経過後にセット信号をアサートしてもよい。
セット信号生成部は、トランスに蓄えられたエネルギーが実質的にゼロになると、セット信号をアサートしてもよい。
トランスは、1次側に設けられた補助巻線をさらに有してもよい。制御回路は、補助巻線の一端の電圧が入力される補助端子をさらに備えてもよい。セット信号生成部は、(i)補助端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、補助端子の電圧がしきい値電圧とクロスするたびにアサートされるボトム検出信号を生成し、(ii)ボトム検出信号のアサートされる回数が、ある設定値に達するたびにセット信号をアサートしてもよい。
トランスは、1次側に設けられた補助巻線をさらに有してもよい。制御回路は、補助巻線の一端の電圧が入力される補助端子をさらに備えてもよい。セット信号生成部は、(i)補助端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、補助端子の電圧がしきい値電圧とクロスするたびにアサートされるボトム検出信号を生成し、(ii)ボトム検出信号がアサートされてから、所定時間経過後にセット信号をアサートしてもよい。
制御回路は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
制御回路を1つのIC(Integrated Circuit)として集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
本発明の別の態様は、DC/DCコンバータに関する。DC/DCコンバータは、1次巻線、2次巻線および補助巻線を有するトランスと、トランスの1次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、アノードが2次巻線と接続される第1ダイオードと、一端が接地され、他端が第1ダイオードのカソードと接続された第1出力キャパシタと、アノードが補助巻線と接続される第2ダイオードと、一端が接地され、他端が第2ダイオードのカソードと接続された第2出力キャパシタと、第1出力キャパシタに生ずる出力電圧に応じたフィードバック電圧を生成するフィードバック回路と、フィードバック電圧を受け、スイッチングトランジスタをスイッチングする上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。
フィードバック回路は、出力電圧を分圧した電圧と所定の目標値の誤差がゼロとなるようにレベルが調節されるフィードバック信号を生成するシャントレギュレータと、その1次側の発光素子がフィードバック信号によって制御されるフォトカプラと、を含み、フォトカプラの2次側の受光素子に生ずる信号が、フィードバック電圧として制御回路に供給されてもよい。
本発明の別の態様は電源装置に関する。電源装置は、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する上述のDC/DCコンバータと、を備えてもよい。
本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、負荷と、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する上述のDC/DCコンバータと、を備えてもよい。
本発明の別の態様は電源アダプタに関する。電源アダプタは、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、直流出力電圧を生成する上述のDC/DCコンバータと、を備えてもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、さまざまな環境において使用できる。
インバータの基本構成を示すブロック図である。 本発明者が検討した制御回路の構成を示す回路図である。 制御回路における、フィードバック電圧VFBと検出電圧VCSのピーク値VCS_PEAKの関係を示す図である。 実施の形態に係る制御回路の構成を示す回路図である。 図4の制御回路における、フィードバック電圧VFBと検出電圧VCSのピーク値VCS_PEAKの関係を示す図である。 図4の制御回路を備えるDC/DCコンバータの動作を示す波形図である。 図7(a)は、DC/DCコンバータの軽負荷状態の動作を示す波形図であり、図7(b)は、図4の制御回路を備えるDC/DCコンバータの軽負荷状態の動作を示す波形図である。 インバータを備えるACアダプタを示す図である。 図9(a)、(b)は、インバータを備える電子機器を示す図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図4は、実施の形態に係る制御回路2の構成を示す回路図である。制御回路2は図1に示すDC/DCコンバータ110に利用される。
図1に示すように、DC/DCコンバータ110は、制御回路2、スイッチングトランジスタM1、検出抵抗R、出力回路200、フィードバック回路210を備える。制御回路2の構成を除いて、図1と同様であるため、説明は省略する。
以下、制御回路2の構成を説明する。
制御回路2は、ひとつの半導体基板上に一体集積化された機能ICであり、図1に示すように、補助端子(ZT端子)、FB端子、CS端子、GND端子、OUT端子、VCC端子、VH端子を有する。図4には、FB端子、OUT端子、CS端子のみが示され、残りの端子は省略される。
制御回路2は、CS端子の検出電圧VCSおよびFB端子のフィードバック電圧VFBにもとづいて、DC/DCコンバータ110のスイッチングトランジスタM1のスイッチングのデューティ比を調節することにより、直流出力電圧VOUTを目標レベルに安定化する。なお、スイッチングトランジスタM1は制御回路2に集積化されてもよい。
制御回路2は、パルス変調器10、ドライバ20、ブランキング回路40、バースト制御回路50、ゲインコントローラ60、を備える。
ブランキング回路40は、検出電圧VCSのノイズを除去するために設けられる。具体的には、スイッチングトランジスタM1がオンした直後、所定のブランク期間の間、検出信号VCSをマスクする。ブランキング回路40は省略してもよい。
変換回路30は、フィードバック電圧VFBおよび検出電圧VCSの少なくとも一方を増幅、減衰させ、および/またはレベルシフトさせる。変換回路30は、複数の状態が切りかえ可能に構成され、状態ごとに、その利得および/またはシフト量が個別に設定となっている。つまり変換回路30の利得および/またはシフト量は可変である。本実施の形態では、フィードバック電圧VFBおよび検出電圧VCSの少なくとも一方を増幅/減衰させる場合を説明する。フィードバック電圧VFBおよび検出電圧VCSの少なくとも一方をシフトさせる場合については、後述の変形例で説明する。
たとえば変換回路30は、分圧回路32およびアンプ34を含む。分圧回路32は、フィードバック電圧VFBを所定の分圧比R12/(R11+R12)で分圧する。つまりフィードバック電圧VFBに対する利得αFBは、R12/(R11+R12)である。本実施の形態では、αFB=1/4とする。
アンプ34は、検出電圧VCSを可変の利得αCSで増幅する。アンプ34の利得αCSは、少なくとも2値で切りかえ可能に構成される。本実施の形態では、利得αCSは第1の値αCS1(=1)、第2の値αCS2(=4)、第3の値αCS3(=2)の3値で切りかえ可能となっている。
以下、アンプ34の利得αCSが第1の値αCS1のときを第1状態φ1、第2の値αCS2のときを第2状態φ2、第3の値αCS3のときを第3状態φ3とする。また、フィードバック電圧VFBに対する利得αFBと、検出電圧VCSに対する利得αCSの比を、変換比αFB/αCSと称する。
この場合、変換回路30は、変換比αFB/αCSが、複数の値で切りかえ可能であると把握できる。具体的には第1状態φ1においてαFB/αCS1=1/4、第2状態φ2においてαFB/αCS2=1/16、第3状態φ3においてαFB/αCS3=1/8である。
第1状態φ1の変換比αFB/αCS1は、重負荷状態において、負荷に十分な電力を供給できるように定められる。一方、第2状態φ2の変換比αFB/αCS2は、軽負荷状態において、トランスT1の音鳴りが抑制され、および/または、出力電圧VOUTのリップルが小さくように定められる。
パルス変調器10は、変換回路30を経たフィードバック電圧VFB’と検出電圧VCS’にもとづいて、DC/DCコンバータ110の出力電圧VOUTが目標値に近づくようにパルス変調されるパルス信号SPWMを生成する。パルス変調器10は、いわゆるピーク電流モードの変調器である。
パルス変調器10の構成は特に限定されず、公知の技術を利用すればよい。たとえばパルス変調器10は、セット信号生成部12、リセット信号生成部14、SRフリップフロップ16を含む。
リセット信号生成部14は、変換回路30を経た検出電圧VCS’が、変換回路30を経たフィードバック電圧VFBに達するとアサートされるリセット信号SRESETを生成する。たとえばリセット信号生成部14は、検出電圧VCS’を、フィードバック電圧VFB’と上限電圧VLIM1のうち低い方と比較し、検出電圧VCS’の方が高くなると、リセット信号SRESETをアサート(ハイレベル)する。
セット信号生成部12は、セット信号SSETを生成する。たとえばセット信号生成部12は、所定の周期ごとにセット信号SSETをアサート(ハイレベル)するオシレータを含んでもよい。
あるいは、セット信号生成部12は、リセット信号SRESETがアサートされてから所定のオフ時間TOFF経過後にセット信号SSETをアサートしてもよい。
あるいはセット信号生成部12は、トランスT1に蓄えられたエネルギーが実質的にゼロになると、セット信号SSETをアサートしてもよい(疑似共振制御という)。
疑似共振制御において、ある実施例では、セット信号生成部12は、コンパレータとカウンタで構成してもよい。ZT端子には、補助巻線W3の一端の電圧が分圧して入力される。コンパレータは、ZT端子に入力される補助巻線W3の一端の電圧を、所定のしきい値電圧と比較し、補助端子の電圧がしきい値電圧とクロスするたびにコンパレータによってボトム検出信号をアサートする。カウンタは、ボトム検出信号がアサートされた回数がある設定値に達すると、セット信号SSETをアサートしてもよい。
疑似共振制御において、別の実施例では、セット信号生成部12は、コンパレータとタイマー回路で構成してもよい。コンパレータは、(i)補助端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、補助端子の電圧がしきい値電圧とクロスするたびにアサートされるボトム検出信号を生成する。タイマー回路は、(ii)ボトム検出信号がアサートされてから、所定時間経過後にセット信号SSETをアサートする。
セット信号生成部12により生成されたセット信号SSETは、SRフリップフロップ16のセット端子(S)に入力される。SRフリップフロップ16の出力であるパルス信号SPWMは、セット信号SSETがアサートされると、スイッチングトランジスタのオンに対応するオンレベル(ハイレベル)に遷移し、リセット信号SRESETがアサートされるとスイッチングトランジスタのオフに対応するオフレベル(ローレベル)に遷移する。
ドライバ20は、パルス信号SPWMにもとづいて、OUT端子に接続されるスイッチングトランジスタM1を駆動する。
バースト制御回路50は、軽負荷状態を検出する。たとえばバースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBを所定の第1バーストしきい値(第3しきい値ともいう)VBURST1と比較するコンパレータを含む。バースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBが第3しきい値VBURST1より低くなると、軽負荷検出信号S_BURSTをアサート(たとえばハイレベル)する。パルス変調器10は、軽負荷検出信号S_BURSTがアサートされると、パルス信号SPWMをオフレベル(ローレベル)に固定し、スイッチングトランジスタM1のスイッチングを停止する。
またバースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBを所定の第2バーストしきい値(第4しきい値ともいう)VBURST2と比較する。バースト制御回路50は、フィードバック電圧VFBが第4しきい値VBURST2より高くなると、軽負荷検出信号S_BURSTをネゲート(たとえばローレベル)する。本実施の形態において、第4しきい値VBURST2は、第3しきい値VBURST1より高く設定される。この場合、バースト制御回路50は、ヒステリシスコンパレータを用いて構成してもよい。
ゲインコントローラ60は、上述した変換回路30の利得および/またはシフト量を変化させる。すなわち、ゲインコントローラ60は、変換回路30の状態を制御する。
より具体的には、ゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBにもとづいて、変換回路30を制御する。たとえばゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBを少なくともひとつの所定のしきい値と比較するコンパレータを含む。ゲインコントローラ60は、負荷電流がある程度流れる通常状態(中負荷〜重負荷)において、変換回路30を第1状態φ1に設定する。ゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBが所定の第1しきい値VTH1まで低下すると、変換回路30を第2状態φ2とする。その後、ゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBが第1しきい値VTH1より大きい第2しきい値VTH2まで増大すると、変換回路30を第1状態φ1に戻す。
本実施の形態において、第1しきい値VTH1と第3しきい値VBURST1は等しい。すなわち、軽負荷状態が検出され、バースト動作に移行すると同時に、ゲインコントローラ60は、変換回路30を第2状態φ2とする。
ゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBとしきい値VTH1、VTH2の比較結果に応じた制御信号S_GAINを生成する。変換回路30の状態は、制御信号S_GAINに応じて切りかえられる。ゲインコントローラ60は、2つのしきい値VTH1、VTH2を有するヒステリシスコンパレータで構成してもよい。
より好ましくは、ゲインコントローラ60は、フィードバック電圧VFBが第2しきい値VTH2まで増大すると、ある期間、具体的には数百μ〜数msの間(たとえば500μs)、変換回路30を第3状態φ3とし、その後、変換回路30を第2状態φ2とする。
以上が制御回路2の構成である。続いてその動作を説明する。図5は、図4の制御回路2における、フィードバック電圧VFBと検出電圧VCSのピーク値VCS_PEAKの関係を示す図である。
第1状態φ1では、VCS_PEAK=VFB×αFB/αCS1=VFB×1/4が成り立つ。
フィードバック電圧VFBが第3しきい値VBURST1まで低下すると、軽負荷状態が検出され、バースト動作に移行する。それと同時に、変換回路30は第2状態φ2に切りかえられる。第2状態φ2では、VCS_PEAK=VFB×αFB/αCS2=VFB×1/16が成り立つ。第2状態φ2において、フィードバック電圧VFBが第2しきい値VTH2まで増大すると、第1状態φ1に戻る。
図6は、図4の制御回路2を備えるDC/DCコンバータ110の動作を示す波形図である。時刻A以前に、DC/DCコンバータ110は通常状態で動作しており、変換回路30は第1状態φ1であり、変換比αFB/αCSは1/4である。
時刻Aに負荷が軽くなり、フィードバック電圧VFBが低下し始める。時刻Bにフィードバック電圧VFBが第3しきい値VBURST1まで低下すると、スイッチングが停止する。それと同時に、変換回路30が第2状態φ2となり、変換比αFB/αCSが1/16となる。
期間A〜BのスイッチングトランジスタM1のスイッチングによって、出力電圧VOUT(不図示)が上昇し、これによりフィードバック電圧VFBは低下する。時刻B以降、スイッチングトランジスタM1のスイッチングが停止すると、出力電圧VOUTが低下し、フィードバック電圧VFBが上昇する。時刻Dにフィードバック電圧VFBが第4しきい値VBURST2まで上昇すると、スイッチング期間となる。その後、時刻Lまでの間、バースト動作が持続する。この間、変換回路30も第2状態φ2に保たれる。
時刻Mに、負荷が重くなる。負荷が重くなると、出力電圧VOUTが低下し、フィードバック電圧VFBが増大し始める。時刻Nにフィードバック電圧VFBが第4しきい値VBURST2を超える。続く時刻tOに、フィードバック電圧VFBが第2しきい値VTH2に達すると、所定時間O〜P(500μs)、変換回路30が第3状態φ3となり、変換比αFB/αCSが1/8となり、時刻Pに変換回路30が第1状態φ1となり、変換比αFB/αCSが1/4となる。
図7(b)は、図4の制御回路2を備えるDC/DCコンバータ110の軽負荷状態の動作を示す波形図である。図4の制御回路2では、軽負荷状態において変換比αFB/αCSの値が小さくなるため、その値が固定される図7(a)に比べて、検出電圧VCSのピーク値、すなわち電流Ipのピーク値を低減することができる。
その結果、トランスT1の磁束密度の変動を抑制でき、ひいては音鳴りを抑制することができる。また、図7(b)に示すように、検出電圧VCS(コイル電流Ip)の振幅が小さくなるため、バースト動作中の1回のスイッチング期間で出力キャパシタCo1に供給される電流が小さくなる。その結果、出力電圧VOUTのリップルを小さくできる。
また、第2状態φ2から第1状態φ1に戻すときに、変換比αFB/αCSの変動が大きすぎると、第1状態φ1と第2状態φ2の間を往復して系が不安定になるの恐れがある。この場合には、第3状態φ3を挿入することにより、系を安定化することができる。
続いて、DC/DCコンバータ110の用途を説明する。
DC/DCコンバータ110は、図1に示すインバータ(電源装置)100に好適に利用できる。そして、インバータ100は、ACアダプタや電子機器の電源ブロックに好適に利用される。
図8は、インバータ100を備えるACアダプタ800を示す図である。ACアダプタ800は、プラグ802、筐体804、コネクタ806を備える。プラグ802は、図示しないコンセントから商用交流電圧VACを受ける。インバータ100は、筐体804内に実装される。インバータ100により生成された直流出力電圧VOUTは、コネクタ806から電子機器810に供給される。電子機器810は、ノートPC、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、携帯オーディオプレイヤなどが例示される。
図9(a)、(b)は、インバータ100を備える電子機器900を示す図である。図9(a)、(b)の電子機器900はディスプレイ装置であるが、電子機器900の種類は特に限定されず、オーディオ機器、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など、電源装置を内蔵する機器であればよい。
プラグ902、図示しないコンセントから商用交流電圧VACを受ける。インバータ100は、筐体804内に実装される。インバータ100により生成された直流出力電圧VOUTは、同じ筐体904内に搭載される、マイコン、DSP(Digital Signal Processor)、電源回路、照明機器、アナログ回路、デジタル回路などの負荷に供給される。
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
(第1の変形例)
実施の形態では、アンプ34の利得を変化させる場合を説明したが本発明はそれに限定されない。たとえば、アンプ34の利得に代えて、またはそれに加えて、分圧回路32の分圧比を可変とし、分圧回路32の分圧比(つまり利得αFB)を変化させることにより、変換比αFB/αCSを制御してもよい。たとえば、アンプ34の利得を1倍に固定しておき(アンプは省略できる)、第1状態φ1において分圧比αFBを第1の値(1/4倍)とし、第2状態φ2において分圧比αFBを第2の値(1/16倍)としてもよい。
(第2の変形例)
また変換回路30は、フィードバック電圧VFBおよび検出電圧VCSの少なくとも一方をシフトさせるレベルシフト回路を含んでもよい。たとえば検出電圧VCSの経路上にレベルシフト回路を設け、第2状態φ2において、第1状態φ1よりも検出電圧VCSを高電位側にシフトさせてもよい。これによっても、バースト動作中に、コイル電流Ipのピーク電流を低減できる。この場合、アンプ34は省略してもよい。
あるいは、フィードバック電圧VFBの経路上にレベルシフト回路を設け、第2状態φ2において、第1状態φ1よりもフィードバック電圧VFBを低電位側にシフトさせてもよい。これによっても、バースト動作中に、コイル電流Ipのピーク電流を低減できる。
あるいは、リセット信号生成部14であるコンパレータの入力オフセット電圧を意図的に変化させることにより、フィードバック電圧VFBと検出電圧VCSを相対的にシフトさせてもよい。
シフトと、利得の制御は併用してもよい。
(第3の変形例)
実施の形態では、シャントレギュレータ(誤差増幅器)212がトランスT1の2次側に設けられる場合を説明したが、この誤差増幅器は、1次側に設けてもよく、さらには制御回路2に内蔵してもよい。
(第4の変形例)
バースト制御回路50の構成は、上述のそれには限定されず、バースト動作を制御可能な公知の他の技術を用いてもよい。
(第5の変形例)
実施の形態では、第1状態φ1と第2状態φ2を切りかえる場合を説明したが本発明はそれに限定されず、より多くの状態を切りかえ可能としてもよい。この場合、負荷電流の大きさに応じて、電流のピーク値を段階的に変化させることができる。
(第6の変形例)
実施の形態で説明した回路は、各信号のアサートをハイレベル、ネゲートをローレベルに割り当てた正論理(ハイアクティブ)系で構成されるが、それらを負論理系で構成してもよいし、正論理系と負論理系を組み合わせて構成してもよい。
実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
P1…入力端子、P2…出力端子、Co1…第1出力キャパシタ、Co2…第2出力キャパシタ、D1…第1ダイオード、D2…第2ダイオード、T1…トランス、W1…1次巻線、W2…2次巻線、W3…補助巻線、M1…スイッチングトランジスタ、RS…検出抵抗、100…インバータ、102…ヒューズ、Ci…入力キャパシタ、104…フィルタ、106…ダイオード整流回路、Cs…平滑キャパシタ、110…DC/DCコンバータ、2…制御回路、200…出力回路、210…フィードバック回路、212…シャントレギュレータ、214…フォトカプラ、10…パルス変調器、12…セット信号生成部、14…リセット信号生成部、16…SRフリップフロップ、20…ドライバ、30…変換回路、32…分圧回路、34…アンプ、40…ブランキング回路、50…バースト制御回路、60…ゲインコントローラ、70…アンプ、80…分圧回路、800…ACアダプタ、802…プラグ、804…筐体、806…コネクタ、810,900…電子機器、902…プラグ、904…筐体。

Claims (23)

  1. DC/DCコンバータの制御回路であって、
    前記DC/DCコンバータは、
    1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
    トランスの1次巻線の電流経路上に設けられたスイッチングトランジスタと、
    前記スイッチングトランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
    を有しており、
    前記制御回路は、
    前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック電圧を受けるフィードバック端子と、
    前記検出抵抗に生ずる検出電圧を受ける電流検出端子と、
    前記フィードバック電圧および前記検出電圧の少なくとも一方を増幅、減衰させ、および/またはレベルシフトさせ、かつその利得および/またはシフト量が可変に構成された変換回路と、
    前記変換回路を経た前記フィードバック電圧と前記検出電圧にもとづいて、前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標値に近づくようにパルス変調されるパルス信号を生成するパルス変調器と、
    前記パルス信号にもとづいて前記スイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
    前記スイッチングトランジスタがスイッチングするスイッチング期間と、前記スイッチングトランジスタがオフに固定される停止期間を制御するバースト制御回路と、
    前記変換回路の利得および/またはシフト量を変化させるゲインコントローラと、
    を備え、
    前記ゲインコントローラは、前記フィードバック電圧にもとづいて、前記変換回路を制御することを特徴とする制御回路。
  2. 前記ゲインコントローラは、通常状態において前記変換回路を第1状態とし、前記フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、前記変換回路を第2状態とし、前記フィードバック電圧が前記第1しきい値より大きい第2しきい値まで増大すると、前記変換回路を前記第1状態に戻すことを特徴とする請求項に記載の制御回路。
  3. 前記ゲインコントローラは、前記フィードバック電圧が前記第2しきい値まで増大すると、ある期間、前記変換回路を第3状態とし、その後、前記変換回路を前記第1状態に戻すことを特徴とする請求項に記載の制御回路。
  4. 前記バースト制御回路は、少なくとも前記フィードバック電圧にもとづいて、前記スイッチング期間と前記停止期間を制御することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の制御回路。
  5. 前記バースト制御回路は、前記フィードバック電圧が所定の第3しきい値より低くなると、前記スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させ、前記スイッチングトランジスタが停止した状態で、前記フィードバック電圧が所定の第4しきい値より高くなると、前記スイッチングトランジスタのスイッチングを再開させることを特徴とする請求項に記載の制御回路。
  6. 前記ゲインコントローラは、通常状態において前記変換回路を第1状態とし、前記フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、前記変換回路を第2状態とし、
    前記バースト制御回路は、前記フィードバック電圧が所定の第3しきい値より低くなると、前記スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させ、
    前記第1しきい値と前記第3しきい値は等しいことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の制御回路。
  7. DC/DCコンバータの制御回路であって、
    前記DC/DCコンバータは、
    1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
    トランスの1次巻線の電流経路上に設けられたスイッチングトランジスタと、
    前記スイッチングトランジスタの経路上に設けられた検出抵抗と、
    を有しており、
    前記制御回路は、
    前記DC/DCコンバータの出力電圧に応じたフィードバック電圧を受けるフィードバック端子と、
    前記検出抵抗に生ずる検出電圧を受ける電流検出端子と、
    前記フィードバック電圧および前記検出電圧の少なくとも一方を増幅、減衰させ、および/またはレベルシフトさせ、かつその利得および/またはシフト量が可変に構成された変換回路と、
    前記変換回路を経た前記フィードバック電圧と前記検出電圧にもとづいて、前記DC/DCコンバータの出力電圧が目標値に近づくようにパルス変調されるパルス信号を生成するパルス変調器と、
    前記パルス信号にもとづいて前記スイッチングトランジスタを駆動するドライバと、
    前記スイッチングトランジスタがスイッチングするスイッチング期間と、前記スイッチングトランジスタがオフに固定される停止期間を制御するバースト制御回路と、
    前記変換回路の利得および/またはシフト量を変化させるゲインコントローラと、
    を備え、
    前記ゲインコントローラは、通常状態において前記変換回路を第1状態とし、前記フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、前記変換回路を第2状態とし、
    前記バースト制御回路は、前記フィードバック電圧が所定の第3しきい値より低くなると、前記スイッチングトランジスタのスイッチングを停止させ、
    前記第1しきい値と前記第3しきい値は等しいことを特徴とする制御回路。
  8. 前記変換回路は、前記検出電圧を可変の利得で増幅するアンプを含み、
    前記ゲインコントローラは、前記アンプの利得を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の制御回路。
  9. 前記変換回路は、前記検出電圧を可変の利得で減衰する減衰回路を含み、
    前記ゲインコントローラは、前記減衰回路の利得を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の制御回路。
  10. 前記パルス変調器は、
    前記変換回路を経た前記検出電圧が、前記変換回路を経た前記フィードバック電圧に達するとアサートされるリセット信号を生成するリセット信号生成部と、
    セット信号を生成するセット信号生成部と、
    前記セット信号がアサートされると、前記スイッチングトランジスタのオンに対応するオンレベルに遷移し、前記リセット信号がアサートされると前記スイッチングトランジスタのオフに対応するオフレベルに遷移する前記パルス信号を生成するフリップフロップと、
    を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の制御回路。
  11. 前記セット信号生成部は、所定の周期で前記セット信号をアサートすることを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
  12. 前記セット信号生成部は、前記リセット信号がアサートされてから所定のオフ時間経過後に前記セット信号をアサートすることを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
  13. 前記セット信号生成部は、前記トランスに蓄えられたエネルギーが実質的にゼロになると、前記セット信号をアサートすることを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
  14. 前記トランスは、1次側に設けられた補助巻線をさらに有し、
    前記制御回路は、前記補助巻線の一端の電圧が入力される補助端子をさらに備え、
    前記セット信号生成部は、(i)前記補助端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、前記補助端子の電圧が前記しきい値電圧とクロスするたびにアサートされるボトム検出信号を生成し、(ii)前記ボトム検出信号のアサートされる回数が、カウント設定値に達するたびに前記セット信号をアサートすることを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
  15. 前記トランスは、1次側に設けられた補助巻線をさらに有し、
    前記制御回路は、前記補助巻線の一端の電圧が入力される補助端子をさらに備え、
    前記セット信号生成部は、(i)前記補助端子の電圧を所定のしきい値電圧と比較し、前記補助端子の電圧が前記しきい値電圧とクロスするたびにアサートされるボトム検出信号を生成し、(ii)前記ボトム検出信号がアサートされてから、所定時間経過後に前記セット信号をアサートすることを特徴とする請求項10に記載の制御回路。
  16. 前記ゲインコントローラは、通常状態において前記変換回路の利得が第1利得である第1状態とし、前記フィードバック電圧が所定の第1しきい値まで低下すると、前記変換回路の利得が前記第1利得よりも大きい第2利得である第2状態とし、前記フィードバック電圧が前記第1しきい値より大きい第2しきい値まで増大すると、ある期間、前記変換回路の利得が前記第1利得より大きく前記第2利得より小さい第3利得である第3状態とし、その後、前記変換回路を前記第1状態に戻すことを特徴とする請求項1または7に記載の制御回路。
  17. 前記ゲインコントローラは、前記フィードバック端子に入力される前記フィードバック電圧を前記第1しきい値および前記第2しきい値と比較するヒステリシスコンパレータを含み、
    前記ヒステリシスコンパレータの出力に応じて、前記変換回路の利得および/またはシフト量が変化することを特徴とする請求項2または3に記載の制御回路。
  18. ひとつの半導体基板上に一体集積化されることを特徴とする請求項1から17のいずれかに記載の制御回路。
  19. 1次巻線、2次巻線および補助巻線を有するトランスと、
    前記トランスの1次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、
    アノードが前記2次巻線と接続される第1ダイオードと、
    一端が接地され、他端が前記第1ダイオードのカソードと接続された第1出力キャパシタと、
    アノードが前記補助巻線と接続される第2ダイオードと、
    一端が接地され、他端が前記第2ダイオードのカソードと接続された第2出力キャパシタと、
    前記第1出力キャパシタに生ずる出力電圧に応じたフィードバック電圧を生成するフィードバック回路と、
    前記フィードバック電圧を受け、前記スイッチングトランジスタをスイッチングする請求項1から18のいずれかに記載の制御回路と、
    を備えることを特徴とするDC/DCコンバータ。
  20. 前記フィードバック回路は、
    前記出力電圧を分圧した電圧と所定の目標値の誤差がゼロとなるようにレベルが調節されるフィードバック信号を生成するシャントレギュレータと、
    その1次側の発光素子が前記フィードバック信号によって制御されるフォトカプラと、
    を含み、前記フォトカプラの2次側の受光素子に生ずる信号が、前記フィードバック電圧として前記制御回路に供給されることを特徴とする請求項19に記載のDC/DCコンバータ。
  21. 商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
    前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
    前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
    前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項19または20に記載のDC/DCコンバータと、
    を備えることを特徴とする電源装置。
  22. 負荷と、
    商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
    前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
    前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
    前記直流入力電圧を降圧し、前記負荷に供給する請求項19または20に記載のDC/DCコンバータと、
    を備えることを特徴とする電子機器。
  23. 商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
    前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
    前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
    前記直流入力電圧を降圧し、直流出力電圧を生成する請求項19または20に記載のDC/DCコンバータと、
    を備えることを特徴とする電源アダプタ。
JP2012268925A 2012-12-10 2012-12-10 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器 Active JP6092604B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012268925A JP6092604B2 (ja) 2012-12-10 2012-12-10 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
US14/102,032 US9444349B2 (en) 2012-12-10 2013-12-10 DC/DC converter, control circuit thereof, power supply, power adapter and electronic apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012268925A JP6092604B2 (ja) 2012-12-10 2012-12-10 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014117056A JP2014117056A (ja) 2014-06-26
JP6092604B2 true JP6092604B2 (ja) 2017-03-08

Family

ID=50880804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012268925A Active JP6092604B2 (ja) 2012-12-10 2012-12-10 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9444349B2 (ja)
JP (1) JP6092604B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI740754B (zh) * 2020-12-23 2021-09-21 大陸商艾科微電子(深圳)有限公司 供電電路及電源供應器

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012105200A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 新電元工業株式会社 力率改善回路
JP5986839B2 (ja) * 2012-07-27 2016-09-06 ローム株式会社 Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP6168746B2 (ja) * 2012-10-10 2017-07-26 キヤノン株式会社 スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた画像形成装置
CN103745701B (zh) * 2013-12-30 2016-05-04 深圳市华星光电技术有限公司 反激式升压电路、led背光驱动电路及液晶显示器
JP6097237B2 (ja) * 2014-03-10 2017-03-15 株式会社東芝 Dc−dcコンバータおよび半導体集積回路
JP6374261B2 (ja) * 2014-08-01 2018-08-15 ローム株式会社 絶縁同期整流型dc/dcコンバータおよびその同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP6356545B2 (ja) * 2014-09-04 2018-07-11 ローム株式会社 スイッチング電源装置
JP6196954B2 (ja) * 2014-09-22 2017-09-13 コーセル株式会社 スイッチング電源装置
EP3285360B1 (en) * 2016-02-05 2020-02-26 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Adapter and charging control method
CN111211609B (zh) * 2016-02-05 2021-06-25 Oppo广东移动通信有限公司 充电方法、适配器和移动终端
US10418913B2 (en) 2016-02-12 2019-09-17 Signify Holding B.V. DC/DC resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
DE102016103474B4 (de) * 2016-02-26 2021-07-22 Fujitsu Client Computing Limited Schaltnetzteil und elektronisches Gerät mit einem Schaltnetzteil
JP6707390B2 (ja) * 2016-04-13 2020-06-10 ローム株式会社 絶縁型のdc/dcコンバータ、それを用いた電源アダプタおよび電子機器、その制御方法
US10277131B2 (en) * 2016-08-19 2019-04-30 Semiconductor Components Industries, Llc Control circuits and control methods for power converters
CN106413204B (zh) * 2016-11-29 2018-12-28 东莞市达恩照明有限公司 一种纹波吸收电路
JP6751679B2 (ja) * 2017-02-01 2020-09-09 Fdk株式会社 充電装置
US10784784B2 (en) * 2017-05-23 2020-09-22 Semiconductor Components Industries, Llc DC-DC converter with dynamic feedback loop
US10326371B2 (en) 2017-08-23 2019-06-18 Semiconductor Components Industries, Llc Providing adaptive output power
US10320301B2 (en) 2017-09-15 2019-06-11 Semiconductor Components Industries, Llc Power converter responsive to device connection status
US10141830B1 (en) 2017-10-31 2018-11-27 Semiconductor Components Industries, Llc Burst operation of a switching controller having a plurality of foldback curves
CN109951928A (zh) * 2018-04-26 2019-06-28 青岛亿联客信息技术有限公司 一种闪断检测控制装置、包括其的电子设备及系统
WO2021084964A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 ローム株式会社 スイッチング制御回路及びスイッチング電源装置
US11588408B2 (en) * 2020-05-06 2023-02-21 Stmicroelectronics S.R.L. Power supply circuit, corresponding device and method
IT202200018672A1 (it) * 2022-09-13 2024-03-13 St Microelectronics Srl Dispositivo di controllo per un regolatore di tensione a commutazione avente un ridotto rumore audio e metodo di controllo

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11252908A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Hitachi Ltd 電圧安定化装置
JP2002247847A (ja) * 2001-02-20 2002-08-30 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Acアダプタ、電源供給装置、電気機器、および電源供給装置の制御方法
JP4545011B2 (ja) * 2004-03-08 2010-09-15 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置
JP4210850B2 (ja) * 2004-03-12 2009-01-21 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
US7511929B2 (en) * 2005-11-28 2009-03-31 Panasonic Corporation Switching power supply and semiconductor device used therefor
US7518885B2 (en) * 2006-10-04 2009-04-14 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for a control circuit with multiple operation modes
JP5182503B2 (ja) * 2008-08-18 2013-04-17 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
US8767419B2 (en) * 2009-12-04 2014-07-01 System General Corp. Feedback circuit with feedback impedance modulation for improving power saving
KR101677729B1 (ko) * 2010-02-19 2016-11-18 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 제어 장치, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 스위치 제어방법
JP5526857B2 (ja) * 2010-02-24 2014-06-18 ミツミ電機株式会社 電源制御用半導体集積回路および絶縁型直流電源装置
JP5587051B2 (ja) * 2010-06-22 2014-09-10 キヤノン株式会社 スイッチング電源
JP5601158B2 (ja) * 2010-11-02 2014-10-08 富士電機株式会社 スイッチング電源装置用半導体制御装置及びこれを使用したスイッチング電源装置
JP5733605B2 (ja) * 2010-11-09 2015-06-10 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
TWI430545B (zh) * 2011-02-01 2014-03-11 Richpower Microelectronics 用於降低抖頻切換式電源供應器之輸出漣波的脈寬調變控制器及方法
JP5842366B2 (ja) * 2011-04-04 2016-01-13 富士電機株式会社 スイッチング電源制御回路
JP5828273B2 (ja) * 2011-12-01 2015-12-02 富士電機株式会社 スイッチング電源装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI740754B (zh) * 2020-12-23 2021-09-21 大陸商艾科微電子(深圳)有限公司 供電電路及電源供應器
US11646673B2 (en) 2020-12-23 2023-05-09 Ark Semiconductor Corp. Ltd. Voltage supply circuit and power supply unit delivering constant power

Also Published As

Publication number Publication date
US9444349B2 (en) 2016-09-13
JP2014117056A (ja) 2014-06-26
US20140160808A1 (en) 2014-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6092604B2 (ja) Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP5986839B2 (ja) Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP6804955B2 (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータ、一次側コントローラ、電源アダプタおよび電子機器
JP6469481B2 (ja) 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ、2次側コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP5785710B2 (ja) Dc/dcコンバータならびにそれを用いた電源装置および電子機器
JP6374261B2 (ja) 絶縁同期整流型dc/dcコンバータおよびその同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP6410554B2 (ja) スイッチングコンバータおよびその制御回路、ac/dcコンバータ、電源アダプタおよび電子機器
JP6272691B2 (ja) 振幅正規化回路、電源装置および電子機器
JP6563729B2 (ja) 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP6039274B2 (ja) Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP2017038450A (ja) 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ、同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器、同期整流コントローラの制御方法
US9318961B2 (en) Switching power-supply device
JP6498432B2 (ja) 絶縁同期整流型dc/dcコンバータ、同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器、同期整流トランジスタの制御方法
JP2016116415A (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器、1次側コントローラ
JP6356545B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2017192210A (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータ、それを用いた電源アダプタおよび電子機器、その制御方法
JP6113527B2 (ja) Dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP2018007515A (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータならびにその一次側コントローラ、制御方法、それを用いた電源アダプタおよび電子機器
JP2016116414A (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器、フィードバックアンプ集積回路
JP2019068684A (ja) 絶縁型のdc/dcコンバータ、その一次側コントローラ、電源アダプタおよび電子機器
JP2011223840A (ja) 電解コンデンサレス・スイッチング電源回路及び電源装置
US10630186B2 (en) Switching power supply device and semiconductor device
JP2023091598A (ja) 集積回路及び電源回路
JP2019058070A (ja) 半導体装置
JP2001275353A (ja) 電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6092604

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250