JP2007143260A - Multi-stage power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数ステージの電力変換回路(コンバータ又はインバータ)をシリーズに接続することによって構成されるマルチステージ電源回路に関する。 The present invention relates to a multistage power supply circuit configured by connecting a plurality of stages of power conversion circuits (converters or inverters) in series.
近年においては、電子機器の小型軽量化に伴い、小型軽量で効率良く電力を取り出すことのできる電源回路として、スイッチング動作によって昇圧等を行う電力変換回路が広く使用されている。さらに、高圧電源を発生するために、そのような電力変換回路を複数ステージに亘ってシリーズに接続することにより構成されるマルチステージ電源回路も利用されている。 In recent years, with the reduction in size and weight of electronic devices, power conversion circuits that perform boosting or the like by a switching operation are widely used as power supply circuits that are small and light and can efficiently extract power. Furthermore, in order to generate a high-voltage power supply, a multistage power supply circuit configured by connecting such power conversion circuits in series over a plurality of stages is also used.
ところで、交流電圧が入力されて動作する電源回路においては、入力電圧及び入力電流における波形及び位相を合わせることにより、力率を改善すると共に、高調波ノイズを抑制することが望まれている。また、近年においては、省エネルギー対策のために待機モードを有する機器が増加しており、電源回路に対して、待機モードにおいて消費電力を低減すると共に、待機モードから通常動作モードへの移行時にスピーディに立ち上がることが求められている。 By the way, in a power supply circuit that operates by receiving an AC voltage, it is desired to improve the power factor and suppress harmonic noise by matching the waveforms and phases of the input voltage and input current. In recent years, the number of devices that have a standby mode has been increasing to save energy, reducing power consumption in the standby mode for the power supply circuit and speedily shifting from the standby mode to the normal operation mode. It is required to stand up.
関連する技術として、下記の特許文献1には、電源装置の力率を改善するためのアクティブフィルタ(チョッパ型コンバータ)と主コンバータ部(DC−DCコンバータ)とがシリーズに接続された電源装置において、主コンバータ部が停止してもアクティブフィルタの起動回路が破損しないように保護することが開示されている。このアクティブフィルタは、該アクティブフィルタのスイッチング素子に駆動信号を供給する制御回路と、主コンバータ部に設けられたトランスの巻線と制御回路の電源供給端子との間に設けられ、運転時において制御回路に駆動電力を供給する補助電源回路と、アクティブフィルタの入力側あるいは出力側と制御回路の電源供給端子との間に設けられ、動作開始時において制御回路に駆動電力を供給する起動回路と、主コンバータ部の動作を停止させる制御信号を受信したときに起動回路から制御回路への駆動電力の供給を停止させる保護スイッチ回路とを具備する。 As a related technique, the following Patent Document 1 discloses a power supply apparatus in which an active filter (chopper type converter) and a main converter unit (DC-DC converter) for improving the power factor of the power supply apparatus are connected in series. Further, it is disclosed to protect the start circuit of the active filter from being damaged even when the main converter unit is stopped. This active filter is provided between a control circuit for supplying a drive signal to the switching element of the active filter, a transformer winding provided in the main converter section, and a power supply terminal of the control circuit, and is controlled during operation. An auxiliary power supply circuit that supplies driving power to the circuit, an activation circuit that is provided between the input side or output side of the active filter and the power supply terminal of the control circuit, and supplies driving power to the control circuit at the start of operation; And a protection switch circuit for stopping the supply of drive power from the starter circuit to the control circuit when a control signal for stopping the operation of the main converter unit is received.
また、下記の特許文献2には、アクティブフィルタとDC−DCコンバータとがシリーズに接続された電源装置において、単一の起動回路でアクティブフィルタとDC−DCコンバータとの順次起動を可能にし、入力電圧が徐々に低下した場合のハンチング動作を確実に防止することが開示されている。この電源装置は、昇圧チョークコイル、インバータ素子、アクティブフィルタ制御回路を備えた力率改善用のアクティブフィルタと、絶縁トランス、インバータ素子、コンバータ制御回路を備えたDC−DCコンバータと、アクティブフィルタ制御回路とコンバータ制御回路とに動作電力を供給する電力供給ラインに接続され、アクティブフィルタ制御回路接続点側からコンバータ制御回路接続点側への電力供給を遮断するダイオードと、電源投入時にアクティブフィルタ制御回路に起動電圧を供給して起動させる起動回路と、アクティブフィルタの起動後に昇圧チョークコイルの補助巻線の出力を整流した電力をコンバータ制御回路に供給して起動させると共に前記ダイオードを介してアクティブフィルタ制御回路に供給して継続動作させる第1整流回路と、DC−DCコンバータの起動後に絶縁トランスの補助巻線の出力を整流した電力をコンバータ制御回路に供給して継続動作させる第2整流回路とを備え、電源投入時にアクティブフィルタとDC−DCコンバータとを順次起動させるように構成されている。 Further, in Patent Document 2 below, in a power supply device in which an active filter and a DC-DC converter are connected in series, the active filter and the DC-DC converter can be sequentially activated with a single activation circuit. It is disclosed to reliably prevent a hunting operation when the voltage gradually decreases. This power supply apparatus includes a boost choke coil, an inverter element, an active filter for power factor improvement provided with an active filter control circuit, a DC-DC converter provided with an insulation transformer, an inverter element, and a converter control circuit, and an active filter control circuit. Are connected to a power supply line that supplies operating power to the converter control circuit, and a diode that cuts off the power supply from the active filter control circuit connection point side to the converter control circuit connection point side. A startup circuit that starts by supplying a startup voltage, and an active filter control circuit that starts by supplying the converter control circuit with power rectified from the output of the auxiliary winding of the boost choke coil after the active filter is started, and through the diode To continue operation A first rectifier circuit, and a second rectifier circuit that continuously supplies the converter control circuit with the electric power obtained by rectifying the output of the auxiliary winding of the insulation transformer after the DC-DC converter is activated, The DC-DC converter is sequentially activated.
しかしながら、特許文献1及び特許文献2には、電源装置を待機状態に保つことや、DC−DCコンバータの動作が停止した状態から通常動作状態への移行を高速化することに関しては、特に記載されていない。
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、複数ステージの電力変換回路をシリーズに接続することによって構成されるマルチステージ電源回路において、待機モードにおいて消費電力を低減すると共に、待機モードから通常動作モードへの移行を高速化することを目的とする。 Accordingly, in view of the above points, the present invention reduces power consumption in the standby mode and changes from the standby mode to the normal operation mode in a multi-stage power supply circuit configured by connecting a plurality of stages of power conversion circuits in series. The purpose is to speed up the transition to.
上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係るマルチステージ電源回路は、複数ステージの電力変換回路をシリーズに接続することによって構成されるマルチステージ電源回路であって、入力される交流電圧を整流する整流回路と、整流回路から出力される電圧をインダクタンス素子を介してスイッチングすることにより矩形波電圧に変換し、得られた矩形波電圧を再び直流電圧に変換する第1の電力変換回路と、第1の電力変換回路のスイッチング動作を制御する第1の制御回路と、第1の電力変換回路から出力される直流電圧をスイッチング動作によって昇圧若しくは降圧し、又は、交流電圧に変換する第2の電力変換回路と、第2の電力変換回路のスイッチング動作を制御する第2の制御回路と、整流回路から出力される電圧を用いて、制御信号が活性化されているときに、第1の制御回路を動作させるための電源電圧を生成する起動回路とを具備し、第1の電力変換回路が、スイッチング動作に伴って、少なくとも第2の制御回路を動作させるための電源電圧を生成する。 In order to solve the above problems, a multistage power supply circuit according to one aspect of the present invention is a multistage power supply circuit configured by connecting a plurality of stages of power conversion circuits in series, and an input AC voltage A first rectifying circuit that converts a voltage output from the rectifying circuit into a rectangular wave voltage by switching through an inductance element, and converts the obtained rectangular wave voltage into a DC voltage again A first control circuit that controls the switching operation of the first power conversion circuit, and a DC voltage output from the first power conversion circuit that is boosted or lowered by the switching operation, or converted into an AC voltage. 2, the second control circuit that controls the switching operation of the second power conversion circuit, and the voltage output from the rectifier circuit And an activation circuit for generating a power supply voltage for operating the first control circuit when the control signal is activated, and the first power conversion circuit is at least associated with the switching operation. A power supply voltage for operating the second control circuit is generated.
本発明によれば、制御信号が活性化されているときに第1の制御回路を動作させるための電源電圧を生成する起動回路を設け、さらに、第1の電力変換回路がスイッチング動作に伴って少なくとも第2の制御回路を動作させるための電源電圧を生成することにより、待機モードにおいて消費電力を低減すると共に、待機モードから通常動作モードへの移行を高速化することを目的とすることができる。 According to the present invention, a start-up circuit for generating a power supply voltage for operating the first control circuit when the control signal is activated is provided, and the first power conversion circuit is associated with the switching operation. By generating a power supply voltage for operating at least the second control circuit, it is possible to reduce power consumption in the standby mode and speed up the transition from the standby mode to the normal operation mode. .
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマルチステージ電源回路の構成を示すブロック図である。このマルチステージ電源回路は、スイッチング素子としてトランジスタを用いてスイッチング動作を行う複数ステージの電力変換回路(コンバータ又はインバータ)を有している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a multistage power supply circuit according to the first embodiment of the present invention. This multi-stage power supply circuit has a multi-stage power conversion circuit (converter or inverter) that performs a switching operation using a transistor as a switching element.
前段の電力変換回路10は、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路であり、例えば、入力される交流電圧を整流する整流回路11と、整流回路11から出力される電圧をインダクタンス素子を介してスイッチングすることにより矩形波電圧に変換し、得られた矩形波電圧を再び直流電圧に変換する際に、電圧及び電流における波形及び位相を合わせて力率を改善するPFC(power factor controller:力率改善コントロール)回路12と、補助出力電圧を生成する補助出力電圧生成回路13とを含んでいる。入力電圧としては、一般的に、国内においては100V又は200Vが用いられ、海外においては115V又は230Vが用いられる。
The
また、後段の電力変換回路20は、前段の電力変換回路10から出力される直流電圧をスイッチング動作によって昇圧若しくは降圧し、又は、交流電圧に変換する電力変換回路であって、DC/DCコンバータでも良いし、DC/ACインバータでも良い。DC/ACインバータとしては、モータ(コンプレッサ)用のインバータや、蛍光灯用の高周波点灯用インバータが該当する。後段の電力変換回路20は、補助出力電圧を生成する補助出力電圧生成回路21を含んでいる。
The
さらに、マルチステージ電源回路は、整流回路11から出力される電圧に基づいてローカル電源電圧VLCを生成するローカル電源生成回路(起動回路)30と、前段の電力変換回路10におけるスイッチング動作を制御する前段制御回路40と、後段の電力変換回路20におけるスイッチング動作を制御する後段制御回路50と、抵抗R1と、ダイオードD1〜D5とを有している。
Further, the multistage power supply circuit controls the switching operation in the local power supply generation circuit (starting circuit) 30 that generates the local power supply voltage VLC based on the voltage output from the
ローカル電源生成回路30は、待機モードと通常動作モードとの内の一方を指示するために外部から供給される制御信号(外部オン信号)が活性化されているか否かに従って、ローカル電源電圧VLCの電圧値を切り換える。即ち、ローカル電源生成回路30は、制御信号が活性化されているときには、第1の電圧値を有するローカル電源電圧VLCを出力し、制御信号が活性化されていないときには、第1の電圧値よりも絶対値が小さい第2の電圧値を有するローカル電源電圧VLCを出力する。なお、以下においては、第1及び第2の電圧値が正の値である場合について説明する。
The local power
ローカル電源生成回路30から出力されるローカル電源電圧VLCは、抵抗R1を介して前段制御回路40に供給される。前段制御回路40は、第2の電圧値を有するローカル電源電圧VLCが供給されても始動しないが、第1の電圧値を有するローカル電源電圧VLCが供給されると始動して、前段の電力変換回路10におけるスイッチング動作の制御を開始する。
The local power supply voltage VLC output from the local power
さらに、前段の電力変換回路10がスイッチング動作を開始すると、このスイッチング動作に伴って、補助出力電圧生成回路13が交流電圧を出力する。補助出力電圧生成回路13から出力される交流電圧はダイオードD1によって整流され、得られた整流電圧は、ダイオードD5を介して後段制御回路50に供給される。後段制御回路50は、整流電圧が供給されると始動して、後段の電力変換回路20におけるスイッチング動作の制御を開始する。なお、ダイオードD1による整流電圧を、ダイオードD3を介して前段制御回路40に供給するようにすれば、前段制御回路40の起動を安定化させることができる。
Further, when the
後段の電力変換回路20がスイッチング動作を開始すると、このスイッチング動作に伴って、補助出力電圧生成回路21が交流電圧を出力する。補助出力電圧生成回路21から出力される交流電圧はダイオードD2によって整流され、得られた整流電圧は、ダイオードD3及びD5を介して前段制御回路40及び後段制御回路50にそれぞれ供給される。これにより、前段制御回路40及び後段制御回路50の起動をさらに安定化させることができる。
When the subsequent
従って、前段の電力変換回路10にAC入力が投入されても、待機モードにおいて電源制御信号が活性化されていないときには、第2の電圧値を有するローカル電源電圧VLCが前段制御回路40に供給され、前段制御回路40は始動に至らない。これにより、待機モードにおいて消費電流を低減することができる。ただし、前段の電力変換回路10にAC入力が投入されているので、PFC回路12の出力には直流電圧が発生し、この直流電圧は、後段の電力変換回路20に印加される。
Therefore, even when an AC input is input to the
その後、通常動作モードにおいて制御信号が活性化されると、第1の電圧値を有するローカル電源電圧VLCが前段制御回路40に供給され、前段制御回路40が始動して、前段の電力変換回路10がスイッチング動作を開始する。ここで、PFC回路12の出力には既に直流電圧が発生しているので、前段の電力変換回路10は、迅速に電力変換動作を開始できる。また、後段の電力変換回路20には既に直流電圧が印加されているので、後段の電力変換回路20は、迅速に電力変換動作を開始できる。
Thereafter, when the control signal is activated in the normal operation mode, the local power supply voltage V LC having the first voltage value is supplied to the front-
図2は、図1に示す前段の電力変換回路及びローカル電源生成回路の構成を示す図である。図2に示すように、前段の電力変換回路10において、整流回路11は、ダイオードブリッジによって構成される。また、PFC回路12は、巻線に流れる電流によって発生する磁気エネルギーを蓄えるインダクタンス素子14と、整流回路11から供給される電圧をインダクタンス素子14を介してスイッチングするスイッチング素子Q10と、前段制御回路40(図1)から供給される駆動信号VC1に基づいてスイッチング素子Q10を駆動するドライバ15と、スイッチング動作によって発生する矩形波電圧を整流するダイオードD10と、ダイオードD10によって整流された電圧を平滑して直流電圧を生成するコンデンサC10とを含んでいる。ここで、インダクタンス素子14としてトランスの1次側巻線を用いることにより、トランスの2次側巻線を図1に示す補助出力電圧生成回路13として利用することができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the power conversion circuit and local power generation circuit in the previous stage shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the
ローカル電源生成回路30において、整流回路11から出力される電圧が、抵抗R30及びダイオードD30を介して、NPNトランジスタQ30のコレクタに供給される。また、ダイオードD30のカソード電圧は、抵抗R31を介して、直列に接続されたツェナーダイオードZ30及びZ31の一端、及び、トランジスタQ30のベースに印加される。ツェナーダイオードZ30及びZ31の他端は接地されているので、トランジスタQ30のベース電圧は、ツェナーダイオードZ30及びZ31の両端電圧に等しくなる。このベース電圧に基づいて、トランジスタQ30のエミッタからローカル電源電圧VLCが出力される。なお、PFC回路12がスイッチング動作を開始すると、補助出力電圧生成回路13から出力される交流電圧をダイオードD1が整流することにより、ダイオードD1の整流電圧が、ダイオードD4を介して、ローカル電源電圧VLCの出力端子に印加される。
In the local power
一方、PNPトランジスタQ32のベースには、抵抗R33を介して、外部から供給される制御信号が印加される。トランジスタQ32のエミッタには、抵抗R32を介してローカル電源電圧VLCが供給されており、トランジスタQ32は、エミッタフォロワとして動作する。トランジスタQ32のエミッタ電圧は、NPNトランジスタQ31のベースに印加される。トランジスタQ31のコレクタは、ツェナーダイオードZ30とツェナーダイオードZ31との接続点に接続されており、トランジスタQ31のエミッタは、ツェナーダイオードZ32の一端に接続されている。ツェナーダイオードZ32の他端は接地されている。 On the other hand, a control signal supplied from the outside is applied to the base of the PNP transistor Q32 via a resistor R33. The local power supply voltage VLC is supplied to the emitter of the transistor Q32 via the resistor R32, and the transistor Q32 operates as an emitter follower. The emitter voltage of transistor Q32 is applied to the base of NPN transistor Q31. The collector of the transistor Q31 is connected to a connection point between the Zener diode Z30 and the Zener diode Z31, and the emitter of the transistor Q31 is connected to one end of the Zener diode Z32. The other end of the Zener diode Z32 is grounded.
負論理の制御信号がローレベルに活性化されているときには、トランジスタQ32のエミッタ電圧が低下するので、トランジスタQ31はオフ状態となる。従って、トランジスタQ30のベース電圧は、ツェナーダイオードZ30のツェナー電圧とツェナーダイオードZ31のツェナー電圧との和によって定まる値となり、トランジスタQ30のエミッタから出力されるローカル電源電圧VLCは、第1の電圧V1(例えば、15V)となる。 When the negative logic control signal is activated to the low level, the emitter voltage of the transistor Q32 decreases, so that the transistor Q31 is turned off. Accordingly, the base voltage of the transistor Q30 becomes a value determined by the sum of the Zener voltage of the Zener diode Z30 and the Zener voltage of the Zener diode Z31, and the local power supply voltage V LC output from the emitter of the transistor Q30 is the first voltage VLC. 1 (for example, 15V).
一方、制御信号がハイレベル又はオープンに非活性化されているときには、トランジスタQ32のエミッタ電圧が上昇するので、トランジスタQ31がオン状態となる。ここで、ツェナーダイオードZ32のツェナー電圧が、ツェナーダイオードZ31のツェナー電圧よりも小さいとすると、トランジスタQ30のベース電圧は、ツェナーダイオードZ30のツェナー電圧とツェナーダイオードZ32のツェナー電圧との和によって定まる値となり、トランジスタQ30のエミッタから出力されるローカル電源電圧VLCは、第1の電圧V1よりも低い第2の電圧V2(例えば、7V)となる。 On the other hand, when the control signal is inactivated to high level or open, the emitter voltage of the transistor Q32 rises, so that the transistor Q31 is turned on. Here, assuming that the Zener voltage of the Zener diode Z32 is smaller than the Zener voltage of the Zener diode Z31, the base voltage of the transistor Q30 is a value determined by the sum of the Zener voltage of the Zener diode Z30 and the Zener voltage of the Zener diode Z32. The local power supply voltage V LC output from the emitter of the transistor Q30 is a second voltage V 2 (for example, 7 V) lower than the first voltage V 1 .
ここで、図3を参照しながら、図1に示す前段制御回路40の動作について説明する。図3は、ローカル電源電圧VLCと前段制御回路から出力される駆動信号VC1のハイレベル値との関係を示す図である。
Here, the operation of the
図1に示す前段制御回路40に供給されるローカル電源電圧VLCが、0Vから上昇して、ある電圧値VAよりも大きくなると、前段制御回路40が正常動作を開始して、駆動信号VC1のハイレベル値が上昇する。そこで、本実施形態においては、通常動作モードにおけるローカル電源電圧VLCとしての第1の電圧V1が、少なくとも上記の電圧値VAよりも大きく設定される。さらに、前段制御回路40が正常に動作するためのローカル電源電圧VLCについてメーカによる補償範囲が存在する場合には、第1の電圧V1を、この補償範囲内にすることが望ましい。
When the local power supply voltage V LC supplied to the
一方、ローカル電源電圧VLCが高い電圧値から下降して、ある電圧値VBよりも小さくなると、図1に示す前段制御回路40が正常動作をしなくなる。一般に、ローカル電源電圧VLCと駆動信号VC1のハイレベル値との関係はヒステリシス特性を有しているので、VB<VAの関係が存在する。そこで、本実施形態においては、待機モードにおけるローカル電源電圧VLCとしての第2の電圧V2が、電圧値VAよりも小さく設定され、好ましくは、起動を高速化及び安定化するために、電圧値VBよりも大きく、かつ、電圧値VAよりも小さく設定される。
On the other hand, is lowered from the local power supply voltage V LC is high voltage, it becomes less than a certain voltage value V B,
図4は、図1に示す後段の電力変換回路の構成を示す図である。ここでは、後段の電力変換回路としてDC/DCコンバータを用いる場合について説明する。図4に示すように、後段の電力変換回路20は、スイッチングによって発生する1次側の矩形波電圧を昇圧又は降圧して2次側に出力するトランス22と、トランスの1次側巻線に直列に接続され、スイッチング動作を行うことによってトランスの1次側巻線に電流を流すスイッチング素子Q20と、後段制御回路50(図1)から供給される駆動信号VC2に基づいてスイッチング素子Q20を駆動するドライバ23と、トランス22の2次側巻線に発生する交流電圧を半波整流するダイオードD20と、ダイオードD20によって整流された電圧を平滑して直流電圧を生成するコンデンサC20とを含んでいる。ここで、トランス22に補助巻線を設けておくことにより、トランス22の補助巻線を図1に示す補助出力電圧生成回路21として利用することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the power conversion circuit at the subsequent stage shown in FIG. Here, a case where a DC / DC converter is used as the power conversion circuit in the subsequent stage will be described. As shown in FIG. 4, the
次に、本実施形態に係るマルチステージ電源回路の動作について、図1及び図5を参照しながら説明する。図5は、図1に示すマルチステージ電源回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 Next, the operation of the multistage power supply circuit according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the multistage power supply circuit shown in FIG.
図5に示すように、時刻t0において、マルチステージ電源回路にAC入力が投入されると、前段の電力変換回路10のPFC回路12から出力される直流電圧VPFCが上昇する。また、ローカル電源生成回路30から出力されるローカル電源電圧VLCも立ち上がるが、まだ待機モードであり、制御信号がハイレベルに非活性化されているので、ローカル電源電圧VLCは、第1の電圧V1よりも低い第2の電圧V2に押さえられる。従って、前段制御回路40が動作しないので、PFC回路12は昇圧動作を行わず、PFC回路12の出力電圧VPFCは、整流回路11の出力電圧にほぼ等しい値となる。また、後段の電力変換回路(DC/DCコンバータ)20も動作せず、後段の電力変換回路20のDC出力電圧は0Vのままである。
As shown in FIG. 5, at time t 0, when the AC input to the multi-stage power source circuit is turned on, the DC voltage V PFC output from the
時刻t1において、システムが待機モードから通常動作モードに移行したことにより制御信号がローレベルに活性化されると、ローカル電源生成回路30から出力されるローカル電源電圧VLCは、第2の電圧V2から第1の電圧V1に変化する。これにより、前段制御回路40が動作を開始して、駆動信号VC1のハイレベル値が立ち上がる。その結果、PFC回路12が昇圧動作を開始するので、PFC回路12の出力電圧VPFCがさらに上昇すると共に、補助出力電圧生成回路13が動作を開始して補助出力電圧が生成される。補助出力電圧は、ダイオードD1によって整流されて、ダイオードD3及びD5を介して前段制御回路40及び後段制御回路50にそれぞれ供給される。
At time t 1 , when the control signal is activated to a low level due to the system shifting from the standby mode to the normal operation mode, the local power supply voltage V LC output from the local
補助出力電圧が立ち上がったことにより、後段制御回路50が動作を開始して、駆動信号VC2のハイレベル値が立ち上がる。その結果、後段の電力変換回路20が動作を開始して、DC出力電圧が立ち上がる。このように、本実施形態によれば、システムが待機モードから通常動作モードに移行して制御信号がローレベルに活性化されると、マルチステージ電源回路の出力電圧をスピーディに立ち上げることができる。
As the auxiliary output voltage rises, the
次に、本発明の第2の実施形態に係るマルチステージ電源回路について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るマルチステージ電源回路の構成を示すブロック図である。第2の実施形態に係るマルチステージ電源回路は、待機モードと通常動作モードとの内の一方を指示する制御信号を外部から供給される替わりに、マルチステージ電源回路内において制御信号を生成している。その他の点に関しては、図1に示す第1の実施形態と同様である。 Next, a multistage power supply circuit according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a multistage power supply circuit according to the second embodiment of the present invention. The multi-stage power supply circuit according to the second embodiment generates a control signal in the multi-stage power supply circuit instead of supplying a control signal indicating one of the standby mode and the normal operation mode from the outside. Yes. Other points are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
図6に示すように、このマルチステージ電源回路は、制御信号生成回路60をさらに有している。制御信号生成回路60は、整流回路11から出力される電圧を遅延させる遅延回路61と、遅延回路61から出力される遅延信号を反転することにより制御信号を生成する反転回路62とを含んでいる。遅延回路61は、例えば、抵抗とコンデンサとによって構成され、反転回路62は、例えば、NPNトランジスタ又はインバータによって構成される。
As shown in FIG. 6, the multistage power supply circuit further includes a control
図2に示す前段の電力変換回路10において、マルチステージ電源回路にAC入力が投入されると、整流回路11からインダクタンス素子14及びダイオードD10を介してコンデンサC10に突入電流が流れ、コンデンサC10がプリチャージされる。このとき、スイッチング素子Q10がオン状態になると、コンデンサC10の他にスイッチング素子Q10にも突入電流が流れるので、全体として非常に大きな突入電流が流れることになってしまう。
2, when AC input is input to the multistage power supply circuit, an inrush current flows from the
そこで、本実施形態においては、コンデンサC10に突入電流が流れた後に、間隔をおいて、スイッチング素子Q10に突入電流が流れるように、前段制御回路40の動作を遅延させるための遅延信号を遅延回路61によって生成する。本実施形態においては、この遅延信号が正論理であり、制御信号が負論理であることから、反転回路62を設けて遅延信号を反転することにより制御信号を生成している。従って、遅延信号と制御信号とが同一論理である場合には、反転回路62を設ける必要はない。
なお、制御信号生成回路60によって、前段制御回路40の動作に対し、後段制御回路50の動作を時間的にずらすこともできる。
Therefore, in the present embodiment, a delay signal for delaying the operation of the
Note that the operation of the
本発明は、複数ステージの電力変換回路をシリーズに接続することによって構成されるマルチステージ電源回路において利用することが可能である。 The present invention can be used in a multi-stage power supply circuit configured by connecting a plurality of stages of power conversion circuits in series.
10 前段の電力変換回路
11 整流回路
12 PFC回路
13、21 補助出力電圧生成回路
14 インダクタンス素子
15 、23ドライバ
22 トランス
30 ローカル電源生成回路
40 前段制御回路
50 後段制御回路
60 制御信号生成回路
61 遅延回路
62 反転回路
R1、R30〜R33 抵抗
D1〜D5、D10、D20 ダイオード
Z30〜Z32 ツェナーダイオード
C10、C20 コンデンサ
Q10、Q20 スイッチング素子
Q30〜Q32 トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
入力される交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される電圧をインダクタンス素子を介してスイッチングすることにより矩形波電圧に変換し、得られた矩形波電圧を再び直流電圧に変換する第1の電力変換回路と、
前記第1の電力変換回路のスイッチング動作を制御する第1の制御回路と、
前記第1の電力変換回路から出力される直流電圧をスイッチング動作によって昇圧若しくは降圧し、又は、交流電圧に変換する第2の電力変換回路と、
前記第2の電力変換回路のスイッチング動作を制御する第2の制御回路と、
前記整流回路から出力される電圧を用いて、制御信号が活性化されているときに、前記第1の制御回路を動作させるための電源電圧を生成する起動回路と、
を具備し、前記第1の電力変換回路が、スイッチング動作に伴って、少なくとも前記第2の制御回路を動作させるための電源電圧を生成する、マルチステージ電源回路。 A multi-stage power supply circuit configured by connecting a power conversion circuit of a plurality of stages to a series,
A rectifier circuit for rectifying the input AC voltage;
A first power conversion circuit that converts the voltage output from the rectifier circuit into a rectangular wave voltage by switching through an inductance element, and converts the obtained rectangular wave voltage into a DC voltage again;
A first control circuit for controlling a switching operation of the first power conversion circuit;
A second power conversion circuit that boosts or lowers a DC voltage output from the first power conversion circuit by a switching operation, or converts the DC voltage into an AC voltage;
A second control circuit for controlling a switching operation of the second power conversion circuit;
A startup circuit that generates a power supply voltage for operating the first control circuit when a control signal is activated using a voltage output from the rectifier circuit;
A multi-stage power supply circuit, wherein the first power conversion circuit generates a power supply voltage for operating at least the second control circuit in accordance with a switching operation.
The starter circuit uses the voltage output from the rectifier circuit to generate a first power supply voltage when the control signal is activated, and the first power supply when the control signal is not activated. The multistage power supply circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein a second power supply voltage having an absolute value smaller than the voltage is generated.
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---|---|---|---|---|
JP2010273431A (en) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Cosel Co Ltd | Power factor improved type switching power supply unit |
JP2020184823A (en) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | 東芝テック株式会社 | Power converter and image forming device |
-
2005
- 2005-11-16 JP JP2005332174A patent/JP2007143260A/en not_active Withdrawn
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