JP2018074876A - Switching power supply device and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、降圧チョッパ方式の安定型コンバータの後段に、ダブルエンド絶縁方式（ハーフブリッジ、フルブリッジ、又はプッシュプル方式）の非安定型コンバータが接続されたスイッチング電源装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a switching power supply apparatus in which a double-end insulation type (half-bridge, full-bridge, or push-pull type) unstable converter is connected to a subsequent stage of a step-down chopper-type stable converter and a control method thereof.
従来、特許文献１に開示されているように、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の変圧回路と、中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式のハーフブリッジ回路とを備えたスイッチング電源装置があった。前段の変圧回路は、スイッチング素子のオンオフの時比率が可変制御される安定型コンバータであり、後段のハーフブリッジ回路は、２つのスイッチング素子のオンオフの時比率が約５０％に設定された非安定型のコンバータである。このスイッチング電源装置は、ハーフブリッジ回路のトランスが偏励磁しないように、２つのスイッチング素子のオンオフの時比率の差を制御する駆動回路が設けられているという特徴がある。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, switching provided with a step-down chopper type transformer circuit that converts an input voltage into an intermediate voltage and a double-end insulation type half-bridge circuit that converts an intermediate voltage into an output voltage There was a power supply. The former stage transformer circuit is a stable converter in which the ON / OFF time ratio of switching elements is variably controlled, and the latter half bridge circuit is unstable with the ON / OFF time ratio of two switching elements set to about 50%. Type converter. This switching power supply device is characterized in that a drive circuit is provided for controlling the difference in on / off time ratio between the two switching elements so that the transformer of the half-bridge circuit is not biased.
また、特許文献２の図２（Ｂ）に開示されているように、入力電圧を中間電圧に変換する非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータと、中間電圧を出力電圧に変換する非安定絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（ハーフブリッジ方式）とを備えた電源装置があった。前段の非安定絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング素子のオンオフの時比率が可変制御され、後段の非安定型ＤＣ−ＤＣコンバータは、２つのスイッチのオンの時比率が約５０％に設定されている。この電源装置は、非安定絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータに異常が発生したとき、２つのスイッチング素子のオンオフの時比率を低下させて過電流を抑制する保護回路が設けられているという特徴がある。 Further, as disclosed in FIG. 2B of Patent Document 2, a non-insulated DC-DC converter that converts an input voltage into an intermediate voltage, and an unstable stable DC-DC that converts an intermediate voltage into an output voltage. There was a power supply device provided with a DC converter (half-bridge method). The front-stage non-stable insulated DC-DC converter is variably controlled with the switching element ON / OFF time ratio, and the rear-stage non-stable DC-DC converter has the ON time ratio of two switches set to about 50%. ing. This power supply device is characterized in that a protection circuit is provided that suppresses overcurrent by reducing the on / off time ratio of the two switching elements when an abnormality occurs in the non-stable insulated DC-DC converter.
特許文献１のスイッチング電源装置は、後段のハーフブリッジ回路に流れる電流を制限する手段を備えていないので、例えば、瞬時停電などが起きた時、ハーフブリッジ回路に過電流が流れるおそれがある。つまり、入力電源を遮断されてから（停電が発生してから）間もなく、中間電圧が高くて出力電圧が低い状態で入力電源が再投入されると（停電が復旧すると）、ハーフブリッジ回路に過電流が流れ、内部の回路素子が破損してしまう可能性がある。 Since the switching power supply device of Patent Document 1 does not include means for limiting the current flowing through the subsequent half-bridge circuit, for example, when an instantaneous power failure occurs, an overcurrent may flow through the half-bridge circuit. In other words, shortly after the input power is shut off (after a power failure occurs), if the input power is turned on again (when the power failure is restored) with the intermediate voltage high and the output voltage low, the half-bridge circuit There is a possibility that current flows and internal circuit elements are damaged.
特許文献２の電源装置の場合、保護回路が設けられているので、上記のような過電流は流れない。しかし、２つのスイッチング素子のオンオフの時比率を変化させる必要があるので、駆動パルスを生成する回路の構成が非常に複雑になってしまう。また、ハーフブリッジ等のダブルエンド絶縁方式は、スイッチング素子のオンオフの時比率を約５０％に固定することによって、出力平滑インダクタを小型化できる（又は省略できる）というメリットが得られる。しかし、保護回路が動作するとオンオフの時比率が低下するので、非安定絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータが正常に動作するためには、大型の出力平滑インダクタが必須となり、装置が大型化したりコストアップしたりするという問題がある。 In the case of the power supply device of Patent Document 2, since the protection circuit is provided, the overcurrent as described above does not flow. However, since it is necessary to change the ON / OFF time ratio of the two switching elements, the configuration of the circuit for generating the drive pulse becomes very complicated. In addition, a double-end insulation method such as a half bridge has an advantage that the output smoothing inductor can be reduced in size (or can be omitted) by fixing the ON / OFF time ratio of the switching element to about 50%. However, when the protection circuit operates, the on / off time ratio decreases, so a large output smoothing inductor is indispensable in order for the unstable stable DC-DC converter to operate normally, which increases the size and cost of the device. There is a problem that.
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、瞬時停電などが起きたとき、後段の非安定型コンバータに過電流が流れるのを容易に防止できるスイッチング電源装置及びその制御方法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 provides a switching power supply device and a control method thereof that can easily prevent an overcurrent from flowing to an unstable converter at a subsequent stage when an instantaneous power failure or the like occurs. The purpose is to provide.
本発明は、オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ５０％に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータと、前記第一及び第二スイッチング素子のオンオフ動作を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路には、前記第一及び第二スイッチング素子がスイッチング動作を行うための駆動パルスを出力するスイッチング制御部と、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一及び第二スイッチング素子のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するシーケンス制御部とが設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるスイッチング電源装置である。
The present invention provides a first converter which is a step-down chopper type stable converter that converts an input voltage into an intermediate voltage by a switching operation of a first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and an ON / OFF time ratio is A second converter which is a non-stable converter of a double-end insulation type that converts the intermediate voltage into an output voltage by switching operation of the second switching element set to approximately 50%; and the first and second switching elements And a control circuit for controlling the on / off operation of the
The control circuit issues a command to the switching control unit that outputs a driving pulse for the first and second switching elements to perform a switching operation, and when the input power is turned on and off, and A sequence control unit for controlling a start and stop sequence of the switching operation of the first and second switching elements,
The sequence control unit stops the switching operation of the first switching element when the input power is cut off, and then the switching operation of the second switching element when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. The switching power supply apparatus starts the switching operation of the second switching element when the input power is turned on and the input voltage is established, and then starts the switching operation of the first switching element.
前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。 The control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit for detecting the intermediate voltage, and the sequence control unit establishes the input voltage by turning on the input power, and further determines the intermediate voltage from the detection result of the intermediate voltage unit. It may be configured to start the switching operation of the second switching element when detecting that the value is equal to or less than a predetermined reference value, and then start the switching operation of the first switching element.
前記第二のコンバータの出力整流素子が同期整流ＦＥＴの場合、前記スイッチング制御部は、前記第一及び第二スイッチング素子をオンオフさせる駆動パルスとともに、前記同期整流ＦＥＴをオンオフさせる駆動パルスを出力し、前記シーケンス制御部は、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一スイッチング素子、前記第二スイッチング素子及び前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するものであり、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させるよう構成する。
When the output rectification element of the second converter is a synchronous rectification FET, the switching control unit outputs a drive pulse for turning on and off the synchronous rectification FET together with a drive pulse for turning on and off the first and second switching elements. The sequence control unit issues a command to the switching control unit when the input power is turned on and off, and controls a start and stop sequence of the switching operation of the first switching element, the second switching element, and the synchronous rectification FET. Is what
When the input power is cut off, the sequence control unit stops the switching operation of the first switching element, and then stops the switching operation of the synchronous rectification FET, and then the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value. When the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. The switching operation is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started.
この場合、前記制御回路に、前記中間電圧を検出する中間電圧検出部が設けられ、前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。 In this case, the control circuit is provided with an intermediate voltage detection unit that detects the intermediate voltage, and the sequence control unit establishes the input voltage by turning on the input power, and further, based on the detection result of the intermediate voltage unit, When detecting that the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET May be configured to start.
また、前記制御回路は、前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作を検出する回生動作検出部が設けられ、前記回生動作検出部は、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていること又は前記回生動作を行う可能性があることを検出すると、前記シーケンス制御部に指令を出し、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止状態にさせるよう構成してもよい。前記回生検出部は、例えば、前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下のとき及び前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流しているとき、前記第二のコンバータが前記回生動作行っている又は前記回生動作を行う可能性があると判断するよう構成することができる。 Further, the control circuit is provided with a regenerative operation detection unit that detects a regenerative operation in which the second converter regenerates output-side power to the input side, and the regenerative operation detection unit is configured so that the second converter When it is detected that the regenerative operation is being performed or that the regenerative operation is likely to be performed, a command may be issued to the sequence control unit to stop the switching operation of the synchronous rectification FET. The regeneration detection unit, for example, observes the output current of the first converter, and when the output current is equal to or less than a predetermined value and when flowing back from the second converter to the first converter, It can be configured to determine that the second converter is performing the regenerative operation or that there is a possibility of performing the regenerative operation.
また、本発明は、オンオフの時比率が可変制御される第一スイッチング素子のスイッチング動作により、入力電圧を中間電圧に変換する降圧チョッパ方式の安定型コンバータである第一のコンバータと、オンオフの時比率がほぼ５０％に設定された第二スイッチング素子のスイッチング動作により、前記中間電圧を出力電圧に変換するダブルエンド絶縁方式の非安定型コンバータである第二のコンバータとを備えたスイッチング電源装置の制御方法であって、
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるスイッチング電源装置の制御方法である。
The present invention also provides a first converter that is a step-down chopper-type stable converter that converts an input voltage into an intermediate voltage by a switching operation of a first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled. A switching power supply comprising: a second converter that is a double-end insulation type unstable converter that converts the intermediate voltage into an output voltage by switching operation of the second switching element set to a ratio of approximately 50%. A control method,
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the second switching element is stopped when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. When the power is turned on and the input voltage is established, the switching power supply control method starts the switching operation of the second switching element and then starts the switching operation of the first switching element.
入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させるよう構成してもよい。 When the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching of the first switching element is performed. You may comprise so that operation | movement may be started.
前記第二のコンバータの出力整流素子が同期整流ＦＥＴで構成されている場合、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させる。 When the output rectification element of the second converter is configured by a synchronous rectification FET, when the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is performed. When the intermediate voltage drops below a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is stopped, and when the input power is turned on and the input voltage is established, the second switching element A switching operation is started, and then the switching operation of the first switching element is started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is started.
この場合、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記中間電圧が所定の基準値以下であることを確認した後、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させるよう構成することができる。 In this case, when the input power is turned on and the input voltage is established, after confirming that the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value, the switching operation of the second switching element is started, and then the first switching The switching operation of the element can be started, and then the switching operation of the synchronous rectification FET can be started.
また、前記第二のコンバータが出力側の電力を入力側に回生する回生動作行っている、又は前記回生動作を行う可能性があると判断したとき、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止状態にさせるよう構成してもよい。例えば、前記第一のコンバータの出力電流を観測し、この出力電流が所定の値以下であること又は前記第二のコンバータから前記第一のコンバータに逆流していることを検出すると、前記第二のコンバータが前記回生動作行っていると判断するよう構成することができる。 Further, when it is determined that the second converter is performing a regenerative operation for regenerating output power to the input side or the regenerative operation may be performed, the switching operation of the synchronous rectification FET is stopped. You may comprise. For example, when the output current of the first converter is observed and it is detected that the output current is less than a predetermined value or is flowing back from the second converter to the first converter, the second converter The converter can be configured to determine that the regenerative operation is being performed.
本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法によれば、入力電源の投入時及び遮断時、前段の第一のコンバータ（安定型コンバータ）と後段の第二のコンバータ（非安定型コンバータ）の各スイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを適切に制御することによって、瞬時停電などが発生したときでも、第二のコンバータに過電流が発生するのを確実に防止することができる。しかも、第二のコンバータは、スイッチング素子のオンオフの時比率が約５０％から変化しないので、小型の出力平滑インダクタを使用しても（又は、出力平滑インダクタを省略しても）、第二のコンバータが正常に動作することができる。 According to the switching power supply device and the control method thereof of the present invention, when the input power is turned on and off, each switching of the first converter (stable converter) in the front stage and the second converter (unstable converter) in the rear stage By appropriately controlling the operation start and stop sequences, it is possible to reliably prevent an overcurrent from occurring in the second converter even when an instantaneous power failure or the like occurs. In addition, since the second converter does not change the ON / OFF time ratio of the switching element from about 50%, even if a small output smoothing inductor is used (or the output smoothing inductor is omitted), The converter can operate normally.
また、この制御方法は、例えば、制御回路の機能をデジタルプロセッサによって構成することによって容易に実現することができ、インテリジェンス性が高く、シンプルな構造のスイッチング電源装置を容易に得ることができる。 In addition, this control method can be easily realized, for example, by configuring the function of the control circuit with a digital processor, and a switching power supply device having high intelligence and a simple structure can be easily obtained.
以下、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法の第一の実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。この実施形態のスイッチング電源装置１０は、図１に示すように、第一及び第二のコンバータ１２，１４と制御回路１６とで構成されている。
Hereinafter, a first embodiment of a switching power supply device and a control method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the switching
第一のコンバータ１２は降圧チョッパ方式の安定型コンバータであり、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を行って、入力電源Eiから供給された入力電圧Viを中間電圧Vo1に変換する。第一スイッチング素子１８は、制御回路１６が出力する駆動パルスVg18によって駆動され、オンオフの時比率が可変制御される。出力平滑コンデンサ２０は両端に中間電圧Vo1を生成し、第二のコンバータ１４に向けて出力する。
The
第二のコンバータ１４はフルブリッジ方式の非安定型コンバータであり、４つの第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を行って、中間電圧Vo1を出力電圧Vo2に変換する。第二スイッチング素子２２は、それぞれ制御回路１６が出力する駆動パルスVg22によって駆動され、オンオフの時比率はほぼ５０％に固定されている。トランス２４の出力巻線の電圧を整流する出力整流素子は、２つのダイオード２６である。ダイオード２６が整流した電圧を平滑する平滑回路は出力平滑コンデンサ２８であり、出力平滑インダクタは省略されている。出力平滑コンデンサ２８は両端に出力電圧Vo2を生成し、負荷Loに向けて出力する。
The
制御回路１６は、第一及び第二スイッチング素子１８，２２のスイッチング動作を制御する回路で、スイッチング制御部３０、入力電圧検出部３２、中間電圧検出部３４、及びシーケンス制御部３６を備えている。
The
スイッチング制御部３０は、第一及び第二スイッチング素子１８，２２がスイッチング動作を行うための駆動パルスVg18，Vg22を生成する。スイッチング制御部３０は、駆動パルスVg18のハイレベル／ローレベルの時比率を変化させることによって、中間電圧Vo1又は出力電圧Vo2を目標値に近づけるように、第一スイッチング素子１８のオンオフの時比率を可変制御する。駆動パルスVg22のハイレベル／ローレベルの時比率は、第二スイッチング素子２２のオンオフの時比率が約５０％になるように固定される。
The switching
入力電圧検出部３２は、入力電圧Viを検出し、検出結果をシーケンス制御部３６に向けて出力する。中間電圧検出部３４は、中間電圧Vo1を検出し、検出結果をシーケンス制御部３６に向けて出力する。
The input
シーケンス制御部３６は、例えばデジタルプロセッサにより構成され、入力電源Eiの投入時及び遮断時に、入力電圧検出部３２及び出力電圧検出部３４の検出結果に基づいてスイッチング制御部３０に指令を出し、第一及び第二スイッチング素子１８，２２のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御する処理を行う。具体的な処理内容については、後の動作説明の中で詳しく説明する。
The
また、図１では省略してあるが、入力電圧Viを降圧して直流電圧を生成する電源回路が設けられている。電源回路は、制御回路１６に動作用の電源電圧を供給する働きをする。
Although not shown in FIG. 1, a power supply circuit is provided that generates a DC voltage by stepping down the input voltage Vi. The power supply circuit serves to supply a power supply voltage for operation to the
次に、スイッチング電源装置１０の動作を説明する。ここでは、通電中に入力電源Eiが遮断され、ごく短時間のうちに再投入されたという状況（すなわち、瞬時停電が起きたような状況）を想定するが、有負荷時と無負荷時で中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2の挙動が少し異なるので、以下、有負荷時と無負荷時に分けて動作を説明する。なお、制御回路１６が実行する制御方法は、図２、図３のフローチャートに示した内容であり、有負荷時も無負荷時も同じである。
Next, the operation of the switching
まず、有負荷時の動作を、図２、図３、図４に基づいて説明する。通電中に入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部３６は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し（ステップS11）、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS12）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給しなくなる。
First, the operation under load will be described based on FIG. 2, FIG. 3, and FIG. When the input power source Ei is cut off during energization, the input voltage Vi gradually decreases. The
ステップS12が実施されると、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ２０のエネルギーが負荷Loに向けて送り出され、中間電圧Vo1が速やかに低下する。また、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ２８のエネルギーが負荷Loにより消費され、出力電圧Vo2も速やかに低下する。
When step S12 is performed, since the
そして、シーケンス制御部３６は、中間電圧検出部３４の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1（非常に低い電圧）以下に低下したことを検出すると（ステップS13）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS14）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子２２もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路１６に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路１６がダウンする（ステップS15）。
When the
ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路１６の電源電圧が上昇して制御回路１６がスタンバイする（ステップS21）。そして、シーケンス制御部３６は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し（ステップS22）、さらに、中間電圧検出部３４の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると（ステップS23）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS24）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始する。
Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the
ここで、ステップS24を実施した時、第二のコンバータ１４に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、ともに、ステップS12が実施された後ステップS13が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。したがって、この状態で第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始しても、第二のコンバータ１４には、入力側から出力側に流れる過電流も、出力側から入力側に流れる過電流も発生しない。
Here, when step S24 is performed, whether or not an overcurrent occurs in the
なお、ステップS23は、何らかの原因で中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下しなかった場合、ステップS24が実施されないようにするためのステップである。ステップS23は省略してもよいが、ステップS23を設けることによって、より確実に、第二のコンバータ１４に過電流が発生するのを防止することができるので、安全性がさらに向上する。
Note that step S23 is a step for preventing step S24 from being performed when the intermediate voltage Vo1 does not drop below the reference value Vr for some reason. Although step S23 may be omitted, by providing step S23, it is possible to prevent the occurrence of overcurrent in the
その後、シーケンス制御部３６が、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS25）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を開始し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給し始める。そして、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇し、もとの状態に復帰する。ここで、Npはトランス２４の入力巻線の巻数、Nsはトランス２４の出力巻線の巻数である。
Thereafter, the
次に、無負荷時の動作を、図２、図３、図５に基づいて説明する。停電によって入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部３６は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し（ステップS11）、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS12）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給しなくなる。
Next, the operation at no load will be described with reference to FIGS. When the input power source Ei is cut off due to a power failure, the input voltage Vi gradually decreases. The
ステップS12が実施されると、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ２０のエネルギーがトランス２４の鉄損として消費され、中間電圧Vo1が低下する。一方、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ２８のエネルギーは、負荷Loでは消費されず（無負荷状態）、図示しない付属的な回路で僅かに消費されるだけなので、出力電圧Vo2は非常に緩やかに低下する。
When step S12 is performed, since the
そして、シーケンス制御部３６は、中間電圧検出部３４の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1（非常に低い電圧）以下に低下したことを検出すると（ステップS13）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS14）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子２２もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路１６に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路１６がダウンする（ステップS15）。
When the
ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路１６の電源電圧が上昇して制御回路１６がスタンバイする（ステップS21）。そして、シーケンス制御部３６は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し（ステップS22）、さらに、中間電圧検出部３４の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると（ステップS23）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS24）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始する。
Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the
ここで、ステップS24を実施した時、第二のコンバータ１４に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1は、ステップS12が実施された後ステップS13が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。一方、出力電圧Vo2は、所定の高い電圧に保持されている。したがって、Vo1＜(Np/Ns)・Vo2という状態で第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始するので、第二のコンバータ１４には、入力側から出力側に流れる過電流は発生しない。また、出力側から入力側の向きについても、出力整流素子であるダイオード２６によって阻止されるので、過電流は発生しない。
Here, when step S24 is performed, whether or not an overcurrent occurs in the
その後、シーケンス制御部３６が、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS25）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を開始し、中間電圧Vo1が上昇する。そして、中間電圧Vo1が(Np/Ns)・Vo2に達した後、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇し、もとの状態に復帰する。
Thereafter, the
以上説明したように、スイッチング電源装置１０及びその制御方法によれば、入力電源Eiの投入時及び遮断時、第一のコンバータ１２と第二のコンバータ１４の各スイッチング動作の開始及び停止のシーケンスが適切に制御され、入力電源Eiの投入時、常にVo1≦(Np/Ns)・Vo2という状態で第二のコンバータ１４がスイッチング動作を開始するので、瞬時停電が発生したときでも、第二のコンバータ１４に過電流が発生するのを確実に防止することができる。しかも、第二スイッチング素子２２のオンオフの時比率が約５０％から変化しないので、出力平滑インダクタを省略しても、第二のコンバータ１４が正常に動作することができる。
As described above, according to the switching
また、この制御方法は、シーケンス制御部３６をデジタルプロセッサにより構成することによって容易に実現することができ、インテリジェンス性が高く、シンプルな構造のスイッチング電源装置１０を容易に得ることができる。
Further, this control method can be easily realized by configuring the
次に、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法の第二の実施形態について、図６〜図１０に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態のスイッチング電源装置３８は、図６に示すように、第一及び第二のコンバータ１２，１４と制御回路１６とで構成されている。
Next, a second embodiment of the switching power supply device and the control method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the switching
第一のコンバータ１２の構成は、上記スイッチング電源装置１０と同様である。第二のコンバータ１４は、出力整流素子としてＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴである同期整流ＦＥＴ４０が使用されているという相違点があり、これ以外の構成は、上記スイッチング電源装置１０と同様である。
The configuration of the
出力整流素子が同期整流ＦＥＴ４０の場合、Vo1＜(Np/Ns)・Vo2の状態で同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作すると、出力側の電力を入力側に回生する回生動作が行われるという点が問題になる。したがって、上記スイッチング電源装置３８の場合、第二のコンバータ１４に過電流が発生しないようにするため、回生動作が行われないようにすることが必要となる。
When the output rectifying element is a
制御回路１６は、第一及び第二スイッチング素子１８，２２と同期整流ＦＥＴ４０のオンオフ動作を制御する回路で、スイッチング制御部３０、入力電圧検出部３２、中間電圧検出部３４、回生動作検出部４２及びシーケンス制御部４４を備えている。
The
スイッチング制御部３０は、上記のように、第一及び第二スイッチング素子１８，２２がスイッチング動作を行うための駆動パルスVg18，Vg22を生成し、さらに、同期整流ＦＥＴ４０が第二スイッチング素子２２と同期してスイッチング動作を行うための駆動パルスVg40を生成する。
As described above, the switching
入力電圧検出部３２は、入力電圧Viを検出し、検出結果をシーケンス制御部４４に向けて出力する。中間電圧検出部３４は、中間電圧Vo1を検出し、検出結果をシーケンス制御部４４に向けて出力する。
The input
回生動作検出部４２は、第二のコンバータ１４が回生動作行っていること又は回生動作を行う可能性があることを検出すると、シーケンス制御部４４に指令を出し、同期整流ＦＥＴ４０のスイッチング動作を停止状態にさせる制御を行うブロックである。ここでは、第一のコンバータ１２の出力電流Io1を観測し、出力電流Io1が所定の値以下のとき、及び第二のコンバータ１４から第一のコンバータ１２に逆流しているとき（出力電流Io1が図６に示す矢印と反対方向に流れているとき）、第二のコンバータ１４が回生動作を行っている又は回生動作を行う可能性があると判断するよう構成されている。
When the
シーケンス制御部４４は、例えばデジタルプロセッサにより構成され、入力電源Viの投入時及び遮断時に、入力電圧検出部３２、出力電圧検出部３４及び回生動作検出部４２の検出結果に基づいてスイッチング制御部３０に指令を出し、第一及び第二スイッチング素子１８，２２と同期整流ＦＥＴ４０のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御する処理を行う。具体的な処理内容については、後の動作説明の中で詳しく説明する。
The
次に、スイッチング電源装置３８の動作を説明する。ここでも、通電中に入力電源Eiが遮断され、ごく短時間のうちに再投入されたという状況（すなわち、瞬時停電が起きたような状況）を想定し、有負荷時と無負荷時に分けて動作を説明する。なお、制御回路１６が実行する制御方法は、図７、図８のフローチャートに示した内容であり、有負荷時も無負荷時も同じである。
Next, the operation of the switching
まず、有負荷時の動作を、図７、図８、図９に基づいて説明する。通電中に入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部４４は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し（ステップS31）、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS32）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給しなくなる。
First, the operation under load will be described based on FIG. 7, FIG. 8, and FIG. When the input power source Ei is cut off during energization, the input voltage Vi gradually decreases. The
ステップS32が実施されると、第二スイッチング素子２２及び同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ２０のエネルギーが負荷Loに向けて送り出され、中間電圧Vo1が速やかに低下する。また、出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ２８のエネルギーが負荷Loにより消費され、出力電圧Vo2も速やかに低下する。
When step S32 is performed, since the
中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2が低下している途中、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、同期整流ＦＥＴ４０のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS33）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg40を出力するのを停止し、同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を停止するが、同期整流ＦＥＴ４０の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをするので、ステップS33を実施しても、中間電圧Vo1が低下する動きに大きな変化は現れない。
While the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 are decreasing, the
そして、シーケンス制御部４４は、中間電圧検出部３４の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1（非常に低い電圧）以下に低下したことを検出すると（ステップS34）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS35）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子２２もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路１６に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路１６がダウンする（ステップS36）。
Then, when the
ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路１６の電源電圧が上昇して制御回路１６がスタンバイする（ステップS41）。そして、シーケンス制御部４４は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し（ステップS42）、さらに、中間電圧検出部３４の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると（ステップS43）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS44）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始する。
Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the
ここで、ステップS44を実施した時、第二のコンバータ１４に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、ともに、ステップS32が実施された後ステップS34が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。したがって、この状態で第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始しても、第二のコンバータ１４には、入力側から出力側に流れる過電流も、出力側から入力側に流れる過電流も発生しない。
Here, when step S44 is performed, whether or not an overcurrent occurs in the
なお、ステップS43は、何らかの原因で中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下しなかった場合、ステップS44が実施されないようにするためのステップである。ステップS43は省略してもよいが、ステップS43を設けることによって、より確実に、第二のコンバータ１４に過電流が発生するのを防止することができるので、安全性がさらに向上する。
Note that step S43 is a step for preventing step S44 from being performed when the intermediate voltage Vo1 does not drop below the reference value Vr for some reason. Although step S43 may be omitted, by providing step S43, it is possible to prevent overcurrent from occurring in the
その後、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS45）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を開始し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給し始める。そして、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2は、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇する。出力電圧Vo2が上昇するのは、出力電流Io1が図６の矢印の方向に流れ始めるからであるが、出力電流Io1が所定の値に達するまでの間、回生動作検出部４２の指令により、同期整流ＦＥＴ４０はスイッチング動作を停止した状態となる。したがって、出力電圧Vo2が上昇し始めてからしばらくの間、同期整流ＦＥＴ４０の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをする。
Thereafter, the
その後、出力電流Io1が所定の値を超えると、回生動作検出部４２がシーケンス制御部４４に向けて、同期整流ＦＥＴ４０の停止を解除する指令を出し、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、同期整流ＦＥＴ４０のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS46）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg40を出力し始め、同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を開始する。そして、中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2がさらに上昇し、もとの状態に復帰する。
After that, when the output current Io1 exceeds a predetermined value, the regenerative
図９の動作波形から分かるように、有負荷時はVo1＜(Np/Ns)・Vo2となる期間がないので、回生動作が行われる心配はない。したがって、第二のコンバータ１４に回生動作による過電流（出力側から入力側に流れる過電流）が流れることはない。
As can be seen from the operation waveform of FIG. 9, there is no period of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 when there is a load, so there is no concern that the regenerative operation will be performed. Therefore, an overcurrent (overcurrent flowing from the output side to the input side) due to the regenerative operation does not flow through the
次に、無負荷時の動作を、図７、図８、図１０に基づいて説明する。停電によって入力電源Eiが遮断されると、入力電圧Viが徐々に低下する。シーケンス制御部４４は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電源Eiが遮断されたことを検出し（ステップS31）、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS32）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力するのを停止し、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を停止し、第一のコンバータ１２が第二のコンバータ１４に電力を供給しなくなる。
Next, the operation at the time of no load will be described based on FIG. 7, FIG. 8, and FIG. When the input power source Ei is cut off due to a power failure, the input voltage Vi gradually decreases. The
ステップS32が実施されると、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を継続しているので、両端に中間電圧Vo1が発生している平滑コンデンサ２０のエネルギーがトランス２４の鉄損として消費され、中間電圧Vo1が低下する。一方、両端に出力電圧Vo2が発生している出力平滑コンデンサ２８のエネルギーは、負荷Loでは消費されず（無負荷状態）、図示しない付属的な回路で僅かに消費されるだけなので、出力電圧Vo2は非常に緩やかに低下する。
When step S32 is performed, since the
中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2が低下している途中、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、同期整流ＦＥＴ４０のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS33）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg40を出力するのを停止し、同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を停止するが、無負荷状態で同期整流ＦＥＴ４０にほとんど電流が流れていないので、ステップS33を実施しても、中間電圧Vo1が低下する動きに大きな変化は現れない。
While the intermediate voltage Vo1 and the output voltage Vo2 are decreasing, the
そして、シーケンス制御部４４は、中間電圧検出部３４の検出結果から、中間電圧Vo1が基準値Vr1（非常に低い電圧）以下に低下したことを検出すると（ステップS34）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを停止するよう指令を出す（ステップS35）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力するのを停止し、第二スイッチング素子２２もスイッチング動作を停止する。その後、さらに入力電圧Viが低下し、電源回路が制御回路１６に十分な電源電圧を供給できなくなり、制御回路１６がダウンする（ステップS36）。
Then, when the
ほどなく、入力電源Eiが投入されて入力電圧Viが上昇すると、制御回路１６の電源電圧が上昇して制御回路１６がスタンバイする（ステップS41）。そして、シーケンス制御部４４は、入力電圧検出部３２の検出結果から入力電圧Viが確立したことを検出し（ステップS42）、さらに、中間電圧検出部３４の検出結果から中間電圧Vo1が基準値Vr以下であることを検出すると（ステップS43）、スイッチング制御部３０に向けて、第二スイッチング素子２２のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS44）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg22を出力し始め、第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始する。
Soon, when the input power supply Ei is turned on and the input voltage Vi increases, the power supply voltage of the
ここで、ステップS44を実施した時、第二のコンバータ１４に過電流が発生するかどうかが問題になる。中間電圧Vo1は、ステップS32が実施された後ステップS34が実施される前まで間に、ほぼゼロボルトまで低下している。一方、出力電圧Vo2は、所定の高い電圧に保持されている。したがって、Vo1＜(Np/Ns)・Vo2という状態で第二スイッチング素子２２がスイッチング動作を開始するので、第二のコンバータ１４には、入力側から出力側に流れる過電流は発生しない。また、出力側から入力側の向きについては、同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を停止しており、ドレインソース間の寄生ダイオードによっても阻止されるので、過電流は発生しない。
Here, when step S44 is performed, whether or not an overcurrent occurs in the
その後、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、第一スイッチング素子１８のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS45）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg18を出力し始め、第一スイッチング素子１８がスイッチング動作を開始するので、中間電圧Vo1が上昇する。そして、中間電圧Vo1が(Np/Ns)・Vo2に達した後、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2が、Vo1≒(Np/Ns)・Vo2という関係を維持しながらそれぞれ上昇する。出力電圧Vo2が上昇するのは、出力電流Io1が図６の矢印の方向に流れ始めるからであるが、出力電流Io1が所定の値に達するまでの間、回生動作検出部４２の指令により、同期整流ＦＥＴ４０はスイッチング動作を停止した状態となる。したがって、出力電圧Vo2が上昇し始めてからしばらくの間、同期整流ＦＥＴ４０の寄生ダイオードが出力整流素子の働きをする。
Thereafter, the
その後、出力電流Io1が所定の値を超えると、回生動作検出部４２がシーケンス制御部４４に向けて、同期整流ＦＥＴ４０の停止を解除する指令を出し、シーケンス制御部４４が、スイッチング制御部３０に向けて、同期整流ＦＥＴ４０のオンオフを開始するよう指令を出す（ステップS46）。その結果、スイッチング制御部３０が駆動パルスVg40を出力し始め、同期整流ＦＥＴ４０がスイッチング動作を開始する。そして、中間電圧Vo1及び出力電圧Vo2がさらに上昇し、もとの状態に復帰する。
After that, when the output current Io1 exceeds a predetermined value, the regenerative
図１０の動作波形から分かるように、無負荷時はVo1＜(Np/Ns)・Vo2となる期間があるので、回生動作が行われる可能性がある。しかし、回生動作検出部４２が動作することによって、少なくともVo1＜(Np/Ns)・Vo2の期間は、同期整流ＦＥＴ４０が確実に停止状態になるので、第二のコンバータ１４に回生動作による過電流（出力側から入力側に流れる過電流）が流れることはない。
As can be seen from the operation waveform in FIG. 10, since there is a period of Vo1 <(Np / Ns) · Vo2 when there is no load, the regenerative operation may be performed. However, since the regenerative
以上説明したように、スイッチング電源装置３８及びその制御方法によれば、上記スイッチング電源装置１０と同様の効果を得ることができる。また、第二のコンバータ１４の出力整流素子は、回生動作が発生するおそれがある同期整流ＦＥＴ４０であるが、独特の構成及び制御方法により、第二のコンバータ１４の回生動作による過電流についても、容易に防止することができる。
As described above, according to the switching
なお、本発明のスイッチング電源装置及びその制御方法は、上記実施形態に限定されるものではない。スイッチング電源装置１０は、図２に示すように、ステップS12を実施した後、中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下したかどうかを、中間電圧検出部３４の検出結果と基準値Vrとを比較することによって判定し（ステップS13）、ステップS14を実施するタイミングを決定しているが、ステップS14を実施するタイミングは他の方法で決定してもよい。例えば、中間電圧Vo1が確実に基準値Vr以下に低下するまでの所要時間をあらかじめ調査しておき、ステップS12を実施した後、その所要時間が経過したタイミングでステップS14を実施するようにしてもよい。これによって、中間電圧検出部３４を省略することが可能になる。同様に、スイッチング電源装置３８は、図７に示すように、ステップS32，S33を実施した後、中間電圧Vo1が基準値Vr以下に低下したかどうかを、中間電圧検出部３４の検出結果と基準値Vrとを比較することによって判定し（ステップS34）、ステップS35を実施するタイミングを決定しているが、例えば、中間電圧Vo1が確実に基準値Vr以下に低下するまでの所要時間をあらかじめ調査しておき、ステップS32を実施した後、その所要時間が経過したタイミングでステップS35を実施するようにしてもよい。これによって、中間電圧検出部３４を省略することが可能になる。
The switching power supply device and the control method thereof according to the present invention are not limited to the above embodiment. As shown in FIG. 2, the switching
回生動作検出部及び回生動作検出部が行う制御方法は、上記スイッチング電源装置３８の構成に限定されない。回生動作はVo1＜(Np/Ns)・Vo2のときしか行われないことから、例えば、「回生動作を行っている又は回生動作を行う可能性がある」か否かを、中間電圧Vo1と出力電圧Vo2を観測し、Vo1＜(Np/Ns)・Vo2の関係を満たすかどうかによって判定する、という形態に変更してもよい。
The control method performed by the regenerative operation detection unit and the regenerative operation detection unit is not limited to the configuration of the switching
また、回生動作検出部及び回生動作検出部が行う制御は、省略することができる。この場合、シーケンス制御部４４を、「入力電源の投入時、第一スイッチング素子１８のオンオフを開始させる指令を出した後、所定の時間が経過した時に、同期整流ＦＥＴ４０のオンオフを開始させる指令を出す」という構成にすることにより、回生動作が行われる可能性を低くすることができる。ただし、回生動作検出によって回生動作を防止する制御を行うことによって、第二のコンバータ１４に過電流が発生するのを確実に防止することができ、電源装置の安全性がさらに向上する。
Further, the control performed by the regenerative operation detection unit and the regenerative operation detection unit can be omitted. In this case, the
第二のコンバータ１４はフルブリッジ方式であるが、他のダブルエンド絶縁方式であるハーフブリッジ方式やプッシュプル方式に変更してもよく、同様の作用効果を得ることができる。
The
１０，３８ スイッチング電源装置
１２ 第一のコンバータ
１４ 第二のコンバータ
１６ 制御回路
１８ 第一スイッチング素子
２２ 第二スイッチング素子
３０ スイッチング制御部
３４ 中間電圧検出部
３６，４４ シーケンス制御部
４０ 同期整流ＦＥＴ（出力整流素子）
４２ 回生動作検出部
Ei 入力電源
Io1 第一のコンバータの出力電流
Vi 入力電圧
Vo1 中間電圧
Vo2 出力電圧
Vr 基準値
Vg18，Vg22，Vg40 駆動パルス
DESCRIPTION OF
42 Regenerative operation detector
Ei input power
Io1 Output current of the first converter
Vi input voltage
Vo1 intermediate voltage
Vo2 output voltage
Vr reference value
Vg18, Vg22, Vg40 drive pulse
Claims (12)
前記制御回路には、前記第一及び第二スイッチング素子がスイッチング動作を行うための駆動パルスを出力するスイッチング制御部と、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一及び第二スイッチング素子のスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するシーケンス制御部とが設けられ、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。 The first converter, which is a step-down chopper type stable converter that converts the input voltage to an intermediate voltage by the switching operation of the first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and the ON / OFF time ratio is almost 50%. A second converter, which is a double-end insulation type unstable converter that converts the intermediate voltage into an output voltage by a switching operation of the set second switching element, and an on / off operation of the first and second switching elements. A control circuit for controlling,
The control circuit issues a command to the switching control unit that outputs a driving pulse for the first and second switching elements to perform a switching operation, and when the input power is turned on and off, and A sequence control unit for controlling a start and stop sequence of the switching operation of the first and second switching elements,
The sequence control unit stops the switching operation of the first switching element when the input power is cut off, and then the switching operation of the second switching element when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. And switching operation of the second switching element is started when the input power is turned on and the input voltage is established, and then the switching operation of the first switching element is started. .
前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させる請求項１記載のスイッチング電源装置。 The control circuit is provided with an intermediate voltage detector for detecting the intermediate voltage,
When the sequence control unit detects that the input voltage is established when the input power is turned on and the intermediate voltage is lower than a predetermined reference value from the detection result of the intermediate voltage unit, the switching of the second switching element is performed. The switching power supply device according to claim 1, wherein an operation is started, and thereafter a switching operation of the first switching element is started.
前記スイッチング制御部は、前記第一及び第二スイッチング素子をオンオフさせる駆動パルスとともに、前記同期整流ＦＥＴをオンオフさせる駆動パルスを出力し、
前記シーケンス制御部は、入力電源の投入時及び遮断時に前記スイッチング制御部に指令を出し、前記第一スイッチング素子、前記第二スイッチング素子及び前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作の開始及び停止のシーケンスを制御するものであり、
前記シーケンス制御部は、入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させる請求項１記載のスイッチング電源装置。 In the second converter, the output rectifying element is a synchronous rectifying FET,
The switching control unit outputs a driving pulse for turning on and off the synchronous rectification FET together with a driving pulse for turning on and off the first and second switching elements,
The sequence control unit issues a command to the switching control unit when the input power is turned on and off, and controls a start and stop sequence of the switching operation of the first switching element, the second switching element, and the synchronous rectification FET. Is what
When the input power is cut off, the sequence control unit stops the switching operation of the first switching element, and then stops the switching operation of the synchronous rectification FET, and then the intermediate voltage is equal to or lower than a predetermined reference value. When the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. The switching power supply device according to claim 1, wherein a switching operation is started, and thereafter a switching operation of the synchronous rectification FET is started.
前記シーケンス制御部は、入力電源が投入されて入力電圧が確立し、さらに前記中間電圧部の検出結果から前記中間電圧が所定の基準値以下であることを検出すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させる請求項３記載のスイッチング電源装置。 The control circuit is provided with an intermediate voltage detector for detecting the intermediate voltage,
When the sequence control unit detects that the input voltage is established when the input power is turned on and the intermediate voltage is lower than a predetermined reference value from the detection result of the intermediate voltage unit, the switching of the second switching element is performed. 4. The switching power supply device according to claim 3, wherein an operation is started, and thereafter a switching operation of the first switching element is started, and then a switching operation of the synchronous rectification FET is started.
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置の制御方法。 The first converter, which is a step-down chopper type stable converter that converts the input voltage to an intermediate voltage by the switching operation of the first switching element whose ON / OFF time ratio is variably controlled, and the ON / OFF time ratio is almost 50%. A switching power supply control method comprising: a second converter that is a double-end insulation type unstable converter that converts the intermediate voltage into an output voltage by a switching operation of the set second switching element,
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the second switching element is stopped when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value. A control method for a switching power supply comprising: starting a switching operation of the second switching element when a power supply is turned on and establishing an input voltage, and thereafter starting a switching operation of the first switching element.
入力電源が遮断されると、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、その後、前記中間電圧が所定の基準値以下に低下したとき、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるとともに、入力電源が投入されて入力電圧が確立すると、前記第二スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記第一スイッチング素子のスイッチング動作を開始させ、その後、前記同期整流ＦＥＴのスイッチング動作を開始させる請求項７記載のスイッチング電源装置の制御方法。 In the second converter, the output rectifying element is constituted by a synchronous rectifying FET,
When the input power is cut off, the switching operation of the first switching element is stopped, and then the switching operation of the synchronous rectification FET is stopped.Then, when the intermediate voltage drops below a predetermined reference value, The switching operation of the second switching element is stopped, and when the input power is turned on and the input voltage is established, the switching operation of the second switching element is started, and then the switching operation of the first switching element is started. 8. The method of controlling a switching power supply device according to claim 7, wherein the switching operation of the synchronous rectification FET is started thereafter.
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