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JP5157574B2 - Switching power supply - Google Patents

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JP5157574B2 JP2008079789A JP2008079789A JP5157574B2 JP 5157574 B2 JP5157574 B2 JP 5157574B2 JP 2008079789 A JP2008079789 A JP 2008079789A JP 2008079789 A JP2008079789 A JP 2008079789A JP 5157574 B2 JP5157574 B2 JP 5157574B2
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Description

この発明は、交流電源から安定な直流電源をつくり、チョッパ回路の入力電圧と入力電流とがほぼ同位相で相似形となるように動作させることにより、力率改善を図るスイッチング電源に関する。   The present invention relates to a switching power supply that improves a power factor by creating a stable DC power supply from an AC power supply and operating the input voltage and input current of a chopper circuit so as to be similar in phase and in phase.

この種のスイッチング電源の制御方式として、コイル(インダクタ)電流が0になったときにスイッチ素子をオンさせるように制御する臨界モード制御方式と、コイル(インダクタ)電流が0にならないように制御する電流連続モード制御方式とがある。
一般に、前者の臨界モード制御方式は、コイル(インダクタ)電流が0のときにスイッチングするため、スイッチングノイズが低く、低ノイズ化には有利であるが、電流リップルが大きくなるため、コイル(インダクタ)やダイオードに掛かるストレスが大きく、負荷が大きい用途には適用が困難である。
As a control method of such a switching power supply, and the critical mode control method for controlling to turn on the switching element, a coil (inductor) current is controlled so as not to become zero when the coil (inductor) current becomes 0 There is a continuous current mode control system.
In general, the former critical mode control method performs switching when the coil ( inductor) current is 0. Therefore , the switching noise is low, which is advantageous for low noise. However, since the current ripple becomes large, the coil ( inductor) is effective. In addition, it is difficult to apply to applications where the stress on the diode and the diode is large and the load is large.

一方、後者の電流連続モード制御方式は、臨界モード制御方式に比べてスイッチングノイズが大きいが、電流リプルが小さく、コイル(インダクタ)やダイオードに掛かるストレスが小さいため、負荷が大きい用途でも使用可能である。
一般的な制御用ICは、臨界モードまたは電流連続モードのいずれかのみで動作するため、負荷に応じて制御用ICを使い分ける必要があり、電源システムの設計変更が必要となるなどの開発コストが増加する。
On the other hand, the latter continuous current mode control method has larger switching noise than the critical mode control method, but the current ripple is small and the stress applied to the coil (inductor) and diode is small. is there.
Since general control ICs operate only in either the critical mode or the continuous current mode, it is necessary to properly use the control ICs according to the load, and development costs such as requiring a power supply system design change are required. To increase.

図11に、例えば特許文献1に開示された、電流連続モード制御方式のスイッチング電源の一例を示す。同図において、1は交流電源、2は整流回路、3,6はコンデンサ、4はインダクタ、5はダイオード、7はMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)などのスイッチング素子、8は電圧誤差増幅器、9は乗算器、10は比較器、11は単安定マルチバイブレータ、12は電流検出用抵抗、13は駆動回路をそれぞれ示す。   FIG. 11 shows an example of a continuous current mode control switching power supply disclosed in Patent Document 1, for example. In the figure, 1 is an AC power source, 2 is a rectifier circuit, 3 and 6 are capacitors, 4 is an inductor, 5 is a diode, 7 is a switching element such as a MOSFET (metal oxide field effect transistor), 8 is a voltage error amplifier, 9 is a multiplier, 10 is a comparator, 11 is a monostable multivibrator, 12 is a current detection resistor, and 13 is a drive circuit.

交流電源1はダイオードブリッジからなる整流回路2で全波整流され、コンデンサ3により高周波ノイズを除去された後、インダクタ4とダイオード5を介してコンデンサ6に電流が供給されることにより、平滑された直流電圧Voutが出力される。スイッチング素子7はインダクタ4とダイオード5の間に接続され、インダクタ4からダイオード5に流れる電流をオン・オフする。   The AC power supply 1 is full-wave rectified by a rectifier circuit 2 composed of a diode bridge, and after high frequency noise is removed by a capacitor 3, current is supplied to the capacitor 6 through the inductor 4 and the diode 5, thereby being smoothed. A DC voltage Vout is output. The switching element 7 is connected between the inductor 4 and the diode 5, and turns on / off the current flowing from the inductor 4 to the diode 5.

電圧誤差増幅器8は出力電圧Voutと基準電圧Vrefとの誤差を増幅して乗算器9に与えるので、乗算器9は増幅された誤差電圧Verrと入力電圧Vinとを乗算して、入力電圧Vinと同位相かつ相似形で、誤差電圧Verrに比例する振幅を持つ閾値(しきい値)信号Vthを生成する。
一方、インダクタ4を流れる電流は電流検出用抵抗12で電流検出信号Viに変換され、比較器10でしきい値信号Vthと比較される。比較器10の出力は単安定マルチバイブレータ11のトリガ入力に入力されるので、単安定マルチバイブレータ11はトリガ信号を入力されてから一定期間だけ出力をローレベルに保ち、その後出力をハイレベルに変化させる。単安定マルチバイブレータ11の出力は駆動回路13に入力され、駆動回路13は入力がハイレベルのときにスイッチング素子7をオンさせ、ローレベルのときにオフさせる。
Since the voltage error amplifier 8 amplifies the error between the output voltage Vout and the reference voltage Vref and supplies the amplified error voltage to the multiplier 9, the multiplier 9 multiplies the amplified error voltage Verr and the input voltage Vin to obtain the input voltage Vin. A threshold (threshold) signal Vth having the same phase and similar shape and having an amplitude proportional to the error voltage Verr is generated.
On the other hand, the current flowing through the inductor 4 is converted into the current detection signal Vi by the current detection resistor 12 and compared with the threshold signal Vth by the comparator 10. Since the output of the comparator 10 is input to the trigger input of the monostable multivibrator 11, the monostable multivibrator 11 keeps the output at a low level for a certain period after the trigger signal is input, and then changes the output to a high level. Let The output of the monostable multivibrator 11 is input to the drive circuit 13, and the drive circuit 13 turns on the switching element 7 when the input is at a high level and turns it off when the input is at a low level.

このような構成でスイッチング素子7がオンすると、インダクタ4からの電流が増加し電流検出信号Viが上昇する。電流検出信号Viがしきい値信号Vthを超えると、比較器10の出力がハイレベルとなり、単安定マルチバイブレータ11にトリガ信号が入力され、単安定マルチバイブレータ11がローレベルとなり、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオフされる。これにより、インダクタ4からの電流が徐々に減少するが、電流が0にならないように、単安定マルチバイブレータ11のローレベル期間は設定されているため、電流が或る程度減少した時点で単安定マルチバイブレータ11の出力はハイレベルに変化し、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオンされる。   When the switching element 7 is turned on with such a configuration, the current from the inductor 4 increases and the current detection signal Vi rises. When the current detection signal Vi exceeds the threshold signal Vth, the output of the comparator 10 becomes high level, a trigger signal is input to the monostable multivibrator 11, the monostable multivibrator 11 becomes low level, and the drive circuit 13 is turned on. Accordingly, the switching element 7 is turned off. As a result, the current from the inductor 4 gradually decreases, but since the low level period of the monostable multivibrator 11 is set so that the current does not become zero, it is monostable when the current decreases to some extent. The output of the multivibrator 11 changes to a high level, and the switching element 7 is turned on via the drive circuit 13.

図12は上記の動作を説明するもので、インダクタ4に流れる電流のピークが、入力電圧Vinと同位相かつ相似形のしきい値信号Vthと一致するように制御される様子を示している。このとき、オン時間が変化しオフ時間が固定であることから、スイッチング周波数が変化し発生するノイズの周波数も変化する。その結果、ノイズのスペクトルは分散するため、低ノイズ化が可能となる。なお、図12(a)はしきい値信号Vthと電流検出信号Viとの関係説明図、図12(b)はスイッチング素子のオン,オフ波形を示す。   FIG. 12 illustrates the above operation, and shows a state in which the peak of the current flowing through the inductor 4 is controlled so as to coincide with the threshold signal Vth having the same phase as that of the input voltage Vin. At this time, since the on-time is changed and the off-time is fixed, the switching frequency changes and the frequency of the generated noise also changes. As a result, since the noise spectrum is dispersed, the noise can be reduced. FIG. 12A is a diagram for explaining the relationship between the threshold signal Vth and the current detection signal Vi, and FIG. 12B shows an ON / OFF waveform of the switching element.

力率を改善するためには、入力電流を入力電圧と同位相かつ相似形とする必要があり、そのためにはオン・オフのデューティ比を0%から100%近くまで幅広く変化させる必要がある。インダクタの両端電圧は、入力電圧が100V系の場合と200V系の場合とでは異なり、しかも交流入力電圧の1サイクル中でも常に変化するため、インダクタに流れる電流の時定数(di/dt)は大きく変化している。その結果、一定時間での電流変化は入力電圧の値、位相および負荷の状態によって大きく変化する。したがって、従来例のようにオフ時間が固定されていると、必要な電流変化に過不足が生じ、力率改善には限界があるという難点がある。
また、臨界モード制御方式の場合は、電流が0となるタイミングでオンさせる必要があり、従来例のようにオフ時間が固定されている場合は、臨界モード制御が困難である。
In order to improve the power factor, the input current needs to have the same phase and similar shape as the input voltage, and for that purpose, the on / off duty ratio needs to be varied widely from 0% to nearly 100%. The voltage across the inductor differs depending on whether the input voltage is 100V or 200V, and also constantly changes during one cycle of the AC input voltage, so the time constant (di / dt) of the current flowing through the inductor varies greatly. doing. As a result, the current change in a certain time greatly changes depending on the value of the input voltage, the phase and the state of the load. Therefore, when the off-time is fixed as in the conventional example, the necessary current change becomes excessive and insufficient, and there is a problem that there is a limit to the power factor improvement.
In the case of the critical mode control method, it is necessary to turn on the current when the current becomes 0. When the off time is fixed as in the conventional example, the critical mode control is difficult.

これに対し、特許文献2のような方法がある。これは、しきい値信号Vth1に比例する第2のしきい値信号Vth2を設け、インダクタを流れる電流がしきい値信号Vth1に達したときスイッチング素子をオフにし、インダクタを流れる電流が第2のしきい値信号Vth2より低下したとき、スイッチング素子をオンにする力率改善方法が提案されている。これによれば、オン時間,オフ時間は固定されず、入力電圧の状態、負荷の状態によって自動的に最適な時間でオン・オフを行なうことができ、力率の向上が可能となる。   On the other hand, there is a method as in Patent Document 2. This is because a second threshold signal Vth2 proportional to the threshold signal Vth1 is provided, the switching element is turned off when the current flowing through the inductor reaches the threshold signal Vth1, and the current flowing through the inductor is There has been proposed a power factor improving method for turning on the switching element when it falls below the threshold signal Vth2. According to this, the on time and the off time are not fixed, and the on / off can be automatically performed in an optimum time depending on the state of the input voltage and the state of the load, and the power factor can be improved.

特開平04−168975号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-168975 特開2006−067761号公報JP 2006-067671 A

図13に、特許文献2の制御方法例を示す。図13のように、第2のしきい値信号Vth2が、第1のしきい値信号Vth1に比例して変化する場合は、入力電圧Vinは交流電源の全波整流波形であるため時々刻々変化し、それに伴い第1のしきい値Vth1も変化し、基準電位からピーク電位まで変化する。基準電位付近では第2のしきい値信号Vth2も小さくなり、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との差は小さくなり、コイル(インダクタ)電流の振幅が小さくなるため、スイッチング周波数は非常に高くなり、ノイズおよびスイッチング損失が増加するという問題がある。なお、図13(a)は第1,第2しきい値信号Vth1,2と電流検出信号Viとの関係説明図、図13(b)はスイッチング素子のオン,オフ波形を示す。 FIG. 13 shows an example of the control method of Patent Document 2. As shown in FIG. 13, when the second threshold signal Vth2 changes in proportion to the first threshold signal Vth1, the input voltage Vin is a full-wave rectified waveform of the AC power supply and changes every moment. As a result, the first threshold value Vth1 also changes and changes from the reference potential to the peak potential. In the vicinity of the reference potential, the second threshold signal Vth2 also decreases, the difference between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 decreases, and the amplitude of the coil (inductor) current decreases. Therefore, there is a problem that the switching frequency becomes very high, and noise and switching loss increase. FIG. 13A is a diagram for explaining the relationship between the first and second threshold signals Vth1 and Vth2 and the current detection signal Vi, and FIG. 13B shows the ON / OFF waveforms of the switching elements.

また、第2のしきい値信号Vth2を第1のしきい値信号Vt1に対して一定の比率とした場合、入力電圧や負荷条件により、インダクタを流れる平均電流が小さいときは、第1のしきい値信号Vt1と第2のしきい値信号Vth2との幅が図14(b)に示すように小さくなるため、スイッチング周波数が高くなり、ノイズおよびスイッチング損失が増加するという問題もある。なお、図14(a)は、第1のしきい値信号Vt1と第2のしきい値信号Vth2との幅が比較的広い場合を示す。   In addition, when the second threshold signal Vth2 is set to a constant ratio with respect to the first threshold signal Vt1, the first current is reduced when the average current flowing through the inductor is small due to the input voltage and load conditions. Since the width between the threshold signal Vt1 and the second threshold signal Vth2 becomes small as shown in FIG. 14B, there is a problem that the switching frequency becomes high, and noise and switching loss increase. FIG. 14A shows a case where the first threshold signal Vt1 and the second threshold signal Vth2 are relatively wide.

したがって、この発明の課題は、ノイズおよび損失を低減して力率向上を図ること、特にスイッチング周波数の上昇を抑えてノイズおよび損失を低減し力率向上させること、さらには、臨界モード制御方式と電流連続モード制御方式を簡単に切替え可能として電源システムを簡略化し、開発コストを低減させることにある。   Therefore, an object of the present invention is to reduce noise and loss to improve power factor, in particular to suppress increase in switching frequency to reduce noise and loss and improve power factor, and further to a critical mode control system. The current continuous mode control system can be easily switched to simplify the power supply system and reduce development costs.

このような課題を解決するため、請求項1の発明では、 交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と、
この整流回路に接続されインダクタに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、前記インダクタから供給される電流を平滑して直流出力を得るコンデンサとからなるチョッパ回路と、
このチョッパ回路の入力電圧と同位相で波形が相似形でかつ前記チョッパ回路の出力電圧の誤差分と比例する振幅をもつ第1のしきい値信号を生成する第1の信号生成手段と、
この第1のしきい値信号と基準電位との間に、第1の抵抗と、少なくとも1組の第2の抵抗にトランジスタを直列または並列接続してなる可変抵抗との直列回路を接続し、前記トランジスタを入力電圧、前記インダクタを流れる電流または出力電圧の誤差のうちの少なくとも1つの信号により駆動し、前記第1の抵抗と可変抵抗との接続点から、前記第1のしきい値信号との差がほぼ一定となる第2のしきい値信号を生成する第2の信号生成手段と
前記インダクタを流れる電流を検出する電流検出手段と、その検出電流値が前記第1のしきい値信号のレベルに達したときに前記スイッチング素子をオフにし前記インダクタを流れる電流が前記第2のしきい値信号のレベルより低下したときに前記スイッチング素子をオンにするスイッチング制御手段と
を設けたことを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, a rectifier circuit that obtains a pulsating current output by full-wave rectifying an AC power source;
A chopper circuit comprising a switching element connected to the rectifier circuit for turning on and off the current flowing through the inductor, and a capacitor for smoothing the current supplied from the inductor to obtain a DC output;
First signal generating means for generating a first threshold signal having the same phase as the input voltage of the chopper circuit and having a waveform similar in shape and having an amplitude proportional to the error of the output voltage of the chopper circuit;
A series circuit of a first resistor and a variable resistor formed by connecting a transistor in series or in parallel to at least one set of second resistors is connected between the first threshold signal and the reference potential, The transistor is driven by at least one signal of an error of an input voltage, a current flowing through the inductor, or an output voltage, and the first threshold signal is output from a connection point between the first resistor and a variable resistor. Second signal generating means for generating a second threshold signal in which the difference between them is substantially constant ;
Current detecting means for detecting a current flowing through the inductor; and when the detected current value reaches a level of the first threshold signal, the switching element is turned off and the current flowing through the inductor is the second current. And switching control means for turning on the switching element when the threshold signal level is lowered.

上記請求項1の発明においては、前記第2の信号生成手段の前記可変抵抗を、少なくとも1組の抵抗とスイッチとを直列接続した回路、または、抵抗とスイッチとの直列回路を複数組並列接続した回路で構成し、前記スイッチを、入力電圧、前記インダクタを流れる電流または出力電圧の誤差のうちの少なくとも1つの信号によりオン・オフすることができる請求項2の発明)。 In the first aspect of the invention, the variable resistor of the second signal generating means is a circuit in which at least one set of resistors and switches are connected in series, or a plurality of series circuits of resistors and switches are connected in parallel. 3. The circuit according to claim 2, wherein the switch can be turned on / off by at least one signal of an error of an input voltage, a current flowing through the inductor, or an output voltage .

請求項3の発明では、交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と、
この整流回路に接続されインダクタに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、
前記インダクタから供給される電流を平滑して直流出力を得るコンデンサとからなるチョッパ回路と、
このチョッパ回路の入力電圧と同位相で波形が相似形でかつ前記チョッパ回路の出力電圧の誤差分と比例する振幅をもつ第1のしきい値信号を生成する第1の信号生成手段と、
この第1のしきい値信号に比例する第2のしきい値信号を生成する第2の信号生成手段と、
前記第2のしきい値信号を変調する変調手段と、
前記インダクタを流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出電流値が前記第1のしきい値信号のレベルに達したときに前記スイッチング素子をオフにし、前記インダクタを流れる電流が前記第2のしきい値信号のレベルより低下したときに前記スイッチング素子をオンにするスイッチング制御手段と
を設けたことを特徴とする。
In the invention of claim 3, a rectifier circuit that obtains a pulsating flow output by full-wave rectifying an AC power source;
A switching element connected to the rectifier circuit for turning on and off the current flowing through the inductor;
A chopper circuit comprising a capacitor that obtains a DC output by smoothing the current supplied from the inductor;
First signal generating means for generating a first threshold signal having the same phase as the input voltage of the chopper circuit and having a waveform similar in shape and having an amplitude proportional to the error of the output voltage of the chopper circuit;
Second signal generating means for generating a second threshold signal proportional to the first threshold signal;
Modulating means for modulating said second threshold signal,
Current detecting means for detecting a current flowing through the inductor;
When the detection current value of the current detection means reaches the level of the first threshold signal, the switching element is turned off, and the current flowing through the inductor is lower than the level of the second threshold signal. And switching control means for turning on the switching element.

上記請求項3の発明においては、前記第2の信号生成手段を、前記第1のしきい値信号と基準電位との間に接続された第1および第2抵抗の直列回路から形成し、第1および第2抵抗の接続点の出力を前記第2のしきい値信号とすることができる(請求項4の発明)。
これら請求項3または4の発明においては、前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることができ(請求項5の発明)、または、前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号と第2のしきい値信号との差に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることができ(請求項6の発明)、もしくは、前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号と制御信号との差に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることができる(請求項7の発明)。
In the third aspect of the invention, the second signal generating means is formed of a series circuit of first and second resistors connected between the first threshold signal and a reference potential, The output of the connection point of the first and second resistors can be the second threshold signal (invention of claim 4 ).
In the invention of claim 3 or 4, the modulating means includes a transistor connected between the second threshold signal and a reference potential, and the transistor based on the first threshold signal. (The invention according to claim 5 ), or the modulation means includes a transistor connected between the second threshold signal and a reference potential, and the first the threshold signal and the transistor can be composed of a drive circuit for driving the on the basis of the difference between the second threshold signal (the invention of claim 6), or the modulation means, the second And a drive circuit that drives the transistor based on a difference between the first threshold signal and the control signal. Item 7).

この発明によれば、インダクタに流れる電流が、入力電圧と同位相かつ相似形で電圧誤差信号と比例する振幅の2つのしきい値の間になるように、スイッチング素子をオン・オフ制御することで、オン・オフ時間は固定されず、入力電圧の状態、負荷の状態によって自動的に最適な時間でオン・オフを行なうことができ、力率の向上が可能となる。
また、オン時間、オフ時間の変化によりスイッチング周波数が変化し、発生するノイズスペクトルが分散されるため、ノイズ低減が可能である。さらに、しきい値信号が基準電位付近となった場合には、一方のしきい値を基準電位とするようにすることでコイル(インダクタ)電流の振幅が小さくならないため、スイッチング周波数の上昇が抑制され、高周波ノイズの低減が可能となる。
また、制御信号入力を基準電位以下とすることで、容易に臨界モード制御方式に変更できるため、設計変更が容易となり、開発コストの低減が可能となる。
According to the present invention, the switching element is controlled to be turned on / off so that the current flowing through the inductor is between two threshold values having the same phase as the input voltage, a similar shape, and an amplitude proportional to the voltage error signal. The on / off time is not fixed and can be automatically turned on / off in an optimum time depending on the state of the input voltage and the state of the load, and the power factor can be improved.
In addition, since the switching frequency changes due to changes in the on-time and off-time and the generated noise spectrum is dispersed, noise can be reduced. Furthermore, when the threshold signal is close to the reference potential, the amplitude of the coil (inductor) current is not reduced by setting one threshold value as the reference potential, thereby suppressing an increase in switching frequency. Thus, high frequency noise can be reduced.
In addition, by making the control signal input below the reference potential, it can be easily changed to the critical mode control method, so that the design change becomes easy and the development cost can be reduced.

図1はこの発明の実施の形態を示す回路図である。これは、図11に示す従来例を改変したもので、図11と同じものには同じ符号を付して説明は省略する。
図1からも明らかなように、図11に示すものに対し、第1のしきい値信号Vth1と基準電位14Cとの間にダイオード14Gと抵抗14Bとの直列回路と、比較器10に代わる2つの比較器10A,10Bと、単安定マルチバイブレータ11に代わるフリップフロップ15とを付加した点などが特徴である。以下、主として相違点について説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. This is a modification of the conventional example shown in FIG. 11, and the same components as those in FIG.
As can be seen from FIG. 1, a series circuit of a diode 14G and a resistor 14B between the first threshold signal Vth1 and the reference potential 14C, and 2 instead of the comparator 10 is different from that shown in FIG. A feature is that two comparators 10A and 10B and a flip-flop 15 in place of the monostable multivibrator 11 are added. Hereinafter, differences will be mainly described.

電圧誤差増幅器8は、出力電圧Voutと基準電圧Vrefとの誤差を増幅して乗算器9に与えるので、乗算器9は増幅された誤差電圧Verrと入力電圧Vinとを乗算して、入力電圧Vinと同位相かつ相似形で、誤差電圧Verrに比例する振幅を持つ第1のしきい値信号Vth1を生成するところまでは、図11と同様である。
この第1のしきい値信号Vth1は、第1のしきい値信号Vth1にアノードが接続されたダイオード14Gのカソードと、基準電位14Cとの間に接続された抵抗14Bにより、第2のしきい値信号Vth2が生成される。第2のしきい値信号Vth2を、ダイオードと抵抗との並列回路に、抵抗を直列接続した回路を用いて得るようにしても良い。
Since the voltage error amplifier 8 amplifies an error between the output voltage Vout and the reference voltage Vref and supplies the amplified error voltage to the multiplier 9, the multiplier 9 multiplies the amplified error voltage Verr and the input voltage Vin to obtain the input voltage Vin. The process is the same as that of FIG. 11 until the first threshold value signal Vth1 having the same phase and similar shape as the above and having an amplitude proportional to the error voltage Verr.
The first threshold signal Vth1 is supplied with a second threshold voltage by a resistor 14B connected between the cathode of the diode 14G whose anode is connected to the first threshold signal Vth1 and the reference potential 14C. A value signal Vth2 is generated. The second threshold signal Vth2 may be obtained by using a circuit in which a resistor is connected in series to a parallel circuit of a diode and a resistor.

インダクタ4を流れる電流は抵抗を含む電流検出回路12で電流検出信号Viに変換され、比較器10Aでしきい値信号Vth1と比較され、比較器10Bでしきい値信号Vth2と比較される。比較器10Aの出力はフリップフロップ15のリセット端子に、比較器10Bの出力はフリップフロップ15のセット端子に、それぞれ入力される。フリップフロップ15の出力は駆動回路13に入力され、駆動回路13は入力がハイレベルのときにスイッチング素子7をオンさせ、ローレベルのときにオフさせる。電流検出回路12には図示されないローパスフィルタが設けられ、これにより電流検出信号Viの高調波成分は除去され、低周波成分のみが比較器10A,10Bに与えられる。   The current flowing through the inductor 4 is converted into a current detection signal Vi by a current detection circuit 12 including a resistor, compared with a threshold signal Vth1 by a comparator 10A, and compared with a threshold signal Vth2 by a comparator 10B. The output of the comparator 10A is input to the reset terminal of the flip-flop 15, and the output of the comparator 10B is input to the set terminal of the flip-flop 15. The output of the flip-flop 15 is input to the drive circuit 13, and the drive circuit 13 turns on the switching element 7 when the input is at a high level and turns it off when the input is at a low level. The current detection circuit 12 is provided with a low-pass filter (not shown), whereby the harmonic component of the current detection signal Vi is removed, and only the low frequency component is supplied to the comparators 10A and 10B.

このような構成でスイッチング素子7がオンすると、インダクタ4からの電流が増加し電流検出信号Viが上昇する。電流検出信号Viが第1のしきい値信号Vth1を超えると、比較器10Aの出力がハイレベルとなってフリップフロップ15がリセットされ、フリップフロップ15の出力がローレベルとなり、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオフされる。これにより、インダクタ4からの電流が徐々に減少し、電流検出信号が第2のしきい値信号Vth2を下回ると、比較器10Bの出力がハイレベルとなってフリップフロップ15がセットされ、フリップフロップ15の出力がハイレベルとなり、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオンされる。   When the switching element 7 is turned on with such a configuration, the current from the inductor 4 increases and the current detection signal Vi rises. When the current detection signal Vi exceeds the first threshold signal Vth1, the output of the comparator 10A becomes high level, the flip-flop 15 is reset, and the output of the flip-flop 15 becomes low level, via the drive circuit 13 Thus, the switching element 7 is turned off. As a result, when the current from the inductor 4 gradually decreases and the current detection signal falls below the second threshold signal Vth2, the output of the comparator 10B becomes high level, and the flip-flop 15 is set. The output of 15 becomes high level, and the switching element 7 is turned on via the drive circuit 13.

図2は図1の動作を説明するもので、インダクタ4に流れる電流(電流検出信号Vi)のピークが、入力電圧Vinと同位相かつ相似形の第1のしきい値信号Vth1と一致し、電流のボトムが入力電圧Vinと同位相かつ相似形の第2のしきい値信号Vth2と一致するように制御される様子を示している。このため、ノイズのスペクトルは分散し、低ノイズ化が可能となる。なお、図2(a)は第1,第2しきい値信号Vth1,2と電流検出信号Viとの関係説明図、図2(b)はスイッチング素子のオン,オフ波形を示す。   FIG. 2 illustrates the operation of FIG. 1, and the peak of the current (current detection signal Vi) flowing through the inductor 4 coincides with the first threshold signal Vth1 having the same phase and similar shape as the input voltage Vin. It shows a state in which the bottom of the current is controlled so as to coincide with the second threshold signal Vth2 having the same phase and similar shape as the input voltage Vin. For this reason, the spectrum of noise is dispersed, and the noise can be reduced. 2A is a diagram for explaining the relationship between the first and second threshold signals Vth1 and Vth2 and the current detection signal Vi, and FIG. 2B shows an ON / OFF waveform of the switching element.

すなわち、図13のように、第2のしきい値信号Vth2が第1のしきい値信号Vth1に対し比例的に変化する場合は、入力電圧Vinは交流電源の全波整流波形であるため時々刻々変化し、それに伴い第1のしきい値信号Vth1も変化し、基準電位からピーク電位まで変化する。基準電位付近では第2のしきい値信号Vth2も小さくなり、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との差は小さくなり、コイル(インダクタ)電流の振幅が小さくなるため、スイッチング周波数は非常に高くなり、ノイズおよびスイッチング損失が増加する。 That is, as shown in FIG. 13, when the second threshold signal Vth2 changes in proportion to the first threshold signal Vth1, the input voltage Vin is sometimes a full-wave rectified waveform of the AC power supply. Along with this change, the first threshold signal Vth1 changes accordingly, and changes from the reference potential to the peak potential. In the vicinity of the reference potential, the second threshold signal Vth2 also decreases, the difference between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 decreases, and the amplitude of the coil (inductor) current decreases. Therefore, the switching frequency becomes very high, and noise and switching loss increase.

これに対し、図1では第2のしきい値信号Vth2は、第1のしきい値信号Vth1と基準電位14Cとの間に接続されたダイオード14Gと抵抗14Bとの接続点出力としたことにより、第1のしきい値信号Vth1に対してダイオード14Gの順方向電圧分低い値となる。つまり、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との差をほぼ一定に保つことができ(図2(a)参照)、基準電位付近でもコイル(インダクタ)電流の振幅が小さくならず、スイッチング周波数は増加しない。これにより、ノイズ,スイッチング損失の増加を防止することができる。 On the other hand, in FIG. 1, the second threshold signal Vth2 is output as a connection point between the diode 14G and the resistor 14B connected between the first threshold signal Vth1 and the reference potential 14C. Thus, the value is lower than the first threshold signal Vth1 by the forward voltage of the diode 14G. That is, the difference between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 can be kept substantially constant (see FIG. 2A), and the amplitude of the coil (inductor) current even near the reference potential. Does not decrease and the switching frequency does not increase. Thereby, increase of noise and switching loss can be prevented.

図3にこの発明の別の実施の形態を示す。第1のしきい値信号と基準電位との間に第1抵抗14Aと第2抵抗14Bとの直列回路を接続するとともに、抵抗14Bの両端にトランジスタ14Dを接続し、トランジスタ14Dを駆動する駆動回路14Eを設けた点が特徴で、その他は図1と同様である。
すなわち、電圧誤差増幅器8は、出力電圧Voutと基準電圧Vrefとの誤差を増幅して乗算器9に与えるので、乗算器9は増幅された誤差電圧Verrと入力電圧Vinとを乗算して、入力電圧Vinと同位相かつ相似形で、誤差電圧Verrに比例する振幅を持つ第1のしきい値信号Vth1を生成するところまでは、図1と同じである。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. A driving circuit for driving the transistor 14D by connecting a series circuit of the first resistor 14A and the second resistor 14B between the first threshold signal and the reference potential, and connecting the transistor 14D to both ends of the resistor 14B. A feature is that 14E is provided, and the others are the same as in FIG.
That is, the voltage error amplifier 8 amplifies the error between the output voltage Vout and the reference voltage Vref and gives it to the multiplier 9, so that the multiplier 9 multiplies the amplified error voltage Verr and the input voltage Vin to obtain an input. The process is the same as in FIG. 1 until the first threshold signal Vth1 having the same phase as the voltage Vin and a similar shape and having an amplitude proportional to the error voltage Verr.

上記第1のしきい値信号Vth1は、これと基準電位14Cとの間に接続された抵抗14A,14Bにより分圧され、第1のしきい値信号Vth1に比例する第2のしきい値信号Vth2が生成される。
また、抵抗14Bの両端には、例えばPチャンネル電界効果トランジスタ(FET)のようなトランジスタ14Dが接続され、トランジスタ14Dのゲートはトランジスタ駆動回路14Eに接続され、トランジスタ駆動回路14Eはしきい値信号Vth1を増幅した信号をトランジスタ14Dに出力する。
The first threshold signal Vth1 is divided by resistors 14A and 14B connected between the first threshold signal Vth1 and the reference potential 14C, and is proportional to the first threshold signal Vth1. Vth2 is generated.
Further, a transistor 14D such as a P-channel field effect transistor (FET) is connected to both ends of the resistor 14B, the gate of the transistor 14D is connected to the transistor drive circuit 14E, and the transistor drive circuit 14E receives the threshold signal Vth1. Is output to the transistor 14D.

インダクタ4を流れる電流は抵抗を含む電流検出回路12で電流検出信号Viに変換され、比較器10Aでしきい値信号Vth1と比較され、比較器10Bでしきい値信号Vth2と比較される。比較器10Aの出力はフリップフロップ15のリセット端子(R)に、比較器10Bの出力はフリップフロップ15のセット端子(S)に、それぞれ入力される。フリップフロップ15の出力は駆動回路13に入力され、駆動回路13は入力がハイレベルのときにスイッチング素子7をオンさせ、ローレベルのときにオフさせる。   The current flowing through the inductor 4 is converted into a current detection signal Vi by a current detection circuit 12 including a resistor, compared with a threshold signal Vth1 by a comparator 10A, and compared with a threshold signal Vth2 by a comparator 10B. The output of the comparator 10A is input to the reset terminal (R) of the flip-flop 15, and the output of the comparator 10B is input to the set terminal (S) of the flip-flop 15. The output of the flip-flop 15 is input to the drive circuit 13, and the drive circuit 13 turns on the switching element 7 when the input is at a high level and turns it off when the input is at a low level.

このような構成でスイッチング素子7がオンすると、インダクタ4からの電流が増加し電流検出信号Viが上昇する。電流検出信号Viが第1のしきい値信号Vth1を超えると、比較器10Aの出力がハイレベルとなってフリップフロップ15がリセットされ、フリップフロップ15の出力がローレベルとなり、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオフされる。これにより、インダクタ4からの電流が徐々に減少し、電流検出信号が第2のしきい値信号Vth2を下回ると、比較器10Bの出力がハイレベルとなってフリップフロップ15がセットされ、フリップフロップ15の出力がハイレベルとなり、駆動回路13を介してスイッチング素子7がオンされる。   When the switching element 7 is turned on with such a configuration, the current from the inductor 4 increases and the current detection signal Vi rises. When the current detection signal Vi exceeds the first threshold signal Vth1, the output of the comparator 10A becomes high level, the flip-flop 15 is reset, and the output of the flip-flop 15 becomes low level, via the drive circuit 13 Thus, the switching element 7 is turned off. As a result, when the current from the inductor 4 gradually decreases and the current detection signal falls below the second threshold signal Vth2, the output of the comparator 10B becomes high level, and the flip-flop 15 is set. The output of 15 becomes high level, and the switching element 7 is turned on via the drive circuit 13.

第1のしきい値信号Vth1が大きいときは、トランジスタ駆動回路14Eからの出力が大きく、トランジスタ14Dは絶縁状態となり、第2のしきい値信号Vth2は抵抗14Aと14Bの分圧比で決まる値となる。第1のしきい値信号Vth1が低下すると、それに伴いトランジスタ14Dは絶縁状態から導通状態に移行し、第2のしきい値信号Vth2は低下する。さらに、第1のしきい値信号Vth1が低下すると、トランジスタ14Dは導通状態となり、第2のしきい値信号Vth2はほぼ基準電位14Cとなる。   When the first threshold signal Vth1 is large, the output from the transistor drive circuit 14E is large, the transistor 14D is in an insulated state, and the second threshold signal Vth2 has a value determined by the voltage dividing ratio of the resistors 14A and 14B. Become. When the first threshold signal Vth1 decreases, the transistor 14D shifts from the insulated state to the conductive state, and the second threshold signal Vth2 decreases accordingly. Further, when the first threshold signal Vth1 decreases, the transistor 14D becomes conductive, and the second threshold signal Vth2 becomes approximately the reference potential 14C.

図4は図3の動作を説明するもので、インダクタ4に流れる電流(電流検出信号Vi)のピークが、入力電圧Vinと同位相かつ相似形の第1のしきい値信号Vth1と一致し、電流のボトムが入力電圧Vinと同位相かつ相似形の第2のしきい値信号Vth2と一致するように制御される様子を示している。第1のしきい値信号Vth1がA点より小さい場合でも、第1のしきい値Vth1と第2のしきい値信号Vth2の差は小さくならないため、コイル(インダクタ)電流の振幅が小さくならず、スイッチング周波数の上限は制限されるため、ノイズおよびスイッチング損失の増加を抑制することが可能となる。なお、図4(a)は第1,第2しきい値信号Vth1,2と電流検出信号Viとの関係説明図、図4(b)はスイッチング素子のオン,オフ波形を示す。 FIG. 4 explains the operation of FIG. 3, and the peak of the current (current detection signal Vi) flowing through the inductor 4 coincides with the first threshold signal Vth1 having the same phase and similar shape as the input voltage Vin. It shows a state in which the bottom of the current is controlled so as to coincide with the second threshold signal Vth2 having the same phase and similar shape as the input voltage Vin. Even when the first threshold signal Vth1 is smaller than the point A, the difference between the first threshold value Vth1 and the second threshold signal Vth2 does not become small, so the amplitude of the coil (inductor) current does not become small. Since the upper limit of the switching frequency is limited, it is possible to suppress an increase in noise and switching loss. 4A is a diagram for explaining the relationship between the first and second threshold signals Vth1 and Vth2 and the current detection signal Vi, and FIG. 4B shows an ON / OFF waveform of the switching element.

図5に図3の第1の変形例を示す。図3との相違はトランジスタ駆動回路14Eが、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値Vth2との差を増幅して、トランジスタ14Dを駆動する点である。
これにより、コイル(インダクタ)電流の振幅が小さくなる場合には、トランジスタ14Dを導通状態にして、コイル(インダクタ)電流の振幅が小さくならないようにして、周波数の上限を制限することにより、ノイズおよびスイッチング損失の増加を抑制することが可能となる。
FIG. 5 shows a first modification of FIG. The difference from FIG. 3 is that the transistor drive circuit 14E amplifies the difference between the first threshold value signal Vth1 and the second threshold value Vth2, and drives the transistor 14D.
As a result, when the amplitude of the coil (inductor) current is reduced, the transistor 14D is turned on so that the amplitude of the coil (inductor) current is not reduced and the upper limit of the frequency is limited. An increase in switching loss can be suppressed.

図6に図3の第2の変形例を示す。同図から明らかなように、図3との相違点は、トランジスタ駆動回路14Eに制御信号(選択信号)14Fを導入した点である。
この回路では、制御信号14Fとして基準電位14C以下の電位が入力されると、トランジスタ14Dが導通状態となり、第2のしきい値信号Vth2が常に基準電位14Cに固定され、コイル(インダクタ)電流が0でスイッチング素子7がオンする臨界モード制御となり、低ノイズ化が図られる。
FIG. 6 shows a second modification of FIG. As is apparent from FIG. 3, the difference from FIG. 3 is that a control signal (selection signal) 14F is introduced into the transistor drive circuit 14E.
In this circuit, when a potential equal to or lower than the reference potential 14C is input as the control signal 14F, the transistor 14D is turned on, the second threshold signal Vth2 is always fixed to the reference potential 14C, and the coil (inductor) current is The critical mode control in which the switching element 7 is turned on at 0 is achieved, and the noise is reduced.

図7にこの発明のさらに別の実施の形態を示す。なお、これまでの例と同一の部分については、同一の符号を付けて説明を省略する。
交流電源1は、ダイオードブリッジからなる整流回路2で全波整流され、コンデンサ3により高周波ノイズを除去され、インダクタ4とダイオード5を介して、コンデンサ6に電流が供給されて、平滑化された直流電圧Voutが出力される。MOSFETなどのスイッチング素子7はインダクタ4とダイオード5の間に接続され、インダクタ4からダイオード5に流れる電流をオンオフする。
FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. In addition, about the part same as the example so far, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
The AC power source 1 is full-wave rectified by a rectifier circuit 2 composed of a diode bridge, high-frequency noise is removed by a capacitor 3, current is supplied to the capacitor 6 via an inductor 4 and a diode 5, and smoothed DC The voltage Vout is output. A switching element 7 such as a MOSFET is connected between the inductor 4 and the diode 5 and turns on and off the current flowing from the inductor 4 to the diode 5.

電圧誤差増幅器8は出力電圧Voutと出力基準電圧Vrefとの誤差を増幅し、乗算器9に出力し、乗算器9は増幅された誤差電圧Verrと入力電圧Vinを乗算して、入力電圧Vinと同位相で相似形であり、誤差電圧Verrに比例した振幅を持つ第1のしきい値信号Vth1を生成する。また第1のしきい値信号Vth1は第1の閾値信号Vth1と基準電位14C間に直列に接続された抵抗14Aおよび可変抵抗14Hにより分圧され、第1のしきい値信号Vth1に基づいた第2の閾値信号Vth2が生成される。
ここで、可変抵抗14Hは、入力電圧Vinの大きさに応じて、その抵抗値を変化させるものである。詳しくは後述する。
The voltage error amplifier 8 amplifies the error between the output voltage Vout and the output reference voltage Vref, and outputs the amplified error voltage to the multiplier 9. The multiplier 9 multiplies the amplified error voltage Verr and the input voltage Vin to obtain the input voltage Vin. A first threshold signal Vth1 that is similar in phase and has an amplitude proportional to the error voltage Verr is generated. The first threshold signal Vth1 is divided by a resistor 14A and a variable resistor 14H connected in series between the first threshold signal Vth1 and the reference potential 14C, and the first threshold signal Vth1 is based on the first threshold signal Vth1. 2 threshold signal Vth2 is generated.
Here, the variable resistor 14H changes the resistance value according to the magnitude of the input voltage Vin. Details will be described later.

インダクタ4を流れる電流は電流検出用抵抗12Aを含む電流検出回路12で電流検出信号Viに変換され、比較器10Aでしきい値信号Vth1と比較され、比較器10Bでしきい値信号Vth2と比較される。比較器10Aの出力はフリップフロップ15のリセット端子に接続され、比較器10Bの出力はフリップフロップ15のセット端子に接続される。フリップフロップ15の出力は駆動回路13に入力され、駆動回路13は入力がハイレベルの時にスイッチング素子7をオンさせ、ローレベルの時にオフさせる。   The current flowing through the inductor 4 is converted into the current detection signal Vi by the current detection circuit 12 including the current detection resistor 12A, compared with the threshold signal Vth1 by the comparator 10A, and compared with the threshold signal Vth2 by the comparator 10B. Is done. The output of the comparator 10A is connected to the reset terminal of the flip-flop 15, and the output of the comparator 10B is connected to the set terminal of the flip-flop 15. The output of the flip-flop 15 is input to the drive circuit 13, and the drive circuit 13 turns on the switching element 7 when the input is at a high level and turns it off when the input is at a low level.

このような構成でスイッチング素子7がオンすると、インダクタ3からの電流が増加し、電流検出信号Viが上昇する。電流検出信号Viが第1の閾値信号Vth1を超えると、比較器10Aの出力がハイレベルとなりフリップフロップ15がリセットされ、フリップフロップ15の出力Qがローレベルとなり、駆動回路13を介して、スイッチング素子7がオフされる。これによりインダクタ4からの電流は徐々に減少し、電流検出信号Viが第2のしきい値信号Vth2を下回ると比較器10Bの出力がハイレベルとなりフリップフロップ15がセットされ、フリップフロップ15の出力Qがハイレベルとなり、駆動回路13を介して、スイッチング素子7がオンされる。   When the switching element 7 is turned on with such a configuration, the current from the inductor 3 increases and the current detection signal Vi increases. When the current detection signal Vi exceeds the first threshold signal Vth1, the output of the comparator 10A becomes high level, the flip-flop 15 is reset, the output Q of the flip-flop 15 becomes low level, and switching is performed via the drive circuit 13. Element 7 is turned off. As a result, the current from the inductor 4 gradually decreases, and when the current detection signal Vi falls below the second threshold signal Vth2, the output of the comparator 10B becomes high level, the flip-flop 15 is set, and the output of the flip-flop 15 Q becomes a high level, and the switching element 7 is turned on via the drive circuit 13.

図9は可変抵抗14Hの詳細図である。抵抗14Aと接続される抵抗14Jと、トランジスタ14Dのドレイン端子が直列に接続され、トランジスタ14Dのソース端子は基準電位14Cに接続される。トランジスタ14Dのゲート端子はトランジスタ駆動回路14Eに接続され、トランジスタ駆動回路14Eは入力電圧Vinのピーク電圧検出回路14Kの出力と、バイアス電圧Vbiasからトランジスタの駆動信号を生成し、トランジスタ14Dに出力する。トランジスタ14Dには、例えばNチャネル電界効果トランジスタのような線形性を有する素子を用いるのが好適であり、Nチャネル電界効果トランジスタを線形領域で使用することにより、そのオン抵抗を可変抵抗として用いることができる。   FIG. 9 is a detailed view of the variable resistor 14H. The resistor 14J connected to the resistor 14A and the drain terminal of the transistor 14D are connected in series, and the source terminal of the transistor 14D is connected to the reference potential 14C. The gate terminal of the transistor 14D is connected to the transistor drive circuit 14E. The transistor drive circuit 14E generates a transistor drive signal from the output of the peak voltage detection circuit 14K of the input voltage Vin and the bias voltage Vbias, and outputs the transistor drive signal to the transistor 14D. For the transistor 14D, it is preferable to use an element having linearity such as an N-channel field effect transistor, and by using the N-channel field effect transistor in the linear region, its on-resistance is used as a variable resistance. Can do.

ここで、バイアス電圧Vbiasは、入力電圧Vinのピーク電圧が小さい場合であっても、トランジスタ駆動回路14Eが、トランジスタ14Dがオフとならない程度の電圧を出力できる電圧に設定される。また、トランジスタ駆動回路14Eは、入力電圧Vinのピーク電圧が大きい場合は、トランジスタ14Dが低抵抗状態となるような十分大きい電圧を出力する。トランジスタ駆動回路14Eはオペアンプなどで構成される。第2のしきい値信号Vth2は抵抗14Aおよび可変抵抗14Hの分圧比で決まる値となるが、入力電圧Vinが高く、ピーク電圧が大きい時は、トランジスタ駆動回路14Eからの出力が高く、トランジスタ14Dは低抵抗状態となり、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との分圧比は大きくなる。   Here, even when the peak voltage of the input voltage Vin is small, the bias voltage Vbias is set to a voltage that allows the transistor drive circuit 14E to output a voltage that does not turn off the transistor 14D. Further, when the peak voltage of the input voltage Vin is large, the transistor drive circuit 14E outputs a sufficiently large voltage that causes the transistor 14D to be in a low resistance state. The transistor drive circuit 14E is composed of an operational amplifier or the like. The second threshold signal Vth2 has a value determined by the voltage dividing ratio of the resistor 14A and the variable resistor 14H. When the input voltage Vin is high and the peak voltage is large, the output from the transistor drive circuit 14E is high, and the transistor 14D Enters a low resistance state, and the voltage division ratio between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 increases.

ここで、図9の例では、可変抵抗14Hを抵抗14Jとトランジスタ14Dの直列回路で構成したが、トランジスタ14Dの線形領域が広く、第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との所望の分圧比が得られる場合は、抵抗14Jを省略することもできる。第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との分圧比の最小限必要な分圧比を抵抗14Aと抵抗14Jとで決定しておき、可変分をトランジスタ14Dが担うようにすることで、トランジスタ14Dに小型のトランジスタを選定することができ、コスト面で有利となる。   Here, in the example of FIG. 9, the variable resistor 14H is configured by a series circuit of the resistor 14J and the transistor 14D, but the linear region of the transistor 14D is wide, and the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal When a desired voltage division ratio with Vth2 is obtained, the resistor 14J can be omitted. The minimum required voltage dividing ratio between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 is determined by the resistor 14A and the resistor 14J, and the transistor 14D takes charge of the variable component. Thus, a small transistor can be selected as the transistor 14D, which is advantageous in terms of cost.

図8は図7の動作を示すもので、インダクタ4に流れる電流のピークが入力電圧Vinと同位相で相似形の第1のしきい値信号Vth1と一致し、電流のボトムが第2のしきい値信号Vth2と一致するように制御される。第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との分圧比は比率一定の場合よりも大きくなり、インダクタ4の電流振幅が大きくなり、スイッチング周波数は抑制されるため、ノイズおよびスイッチング損失を低減することが可能となる。   FIG. 8 shows the operation of FIG. 7. The peak of the current flowing through the inductor 4 coincides with the first threshold signal Vth1 having the same phase as the input voltage Vin, and the bottom of the current is the second peak. Control is made to coincide with the threshold signal Vth2. Since the voltage division ratio between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 is larger than that when the ratio is constant, the current amplitude of the inductor 4 is increased, and the switching frequency is suppressed. Switching loss can be reduced.

図10は図7の可変抵抗の別の具体例を示す構成図である。同図において、図9と同一の部分については同一の符号を付す。図9とは、可変抵抗14Hは抵抗14Aと接続される抵抗14Mとスイッチ14Nが直列に接続され、スイッチ14Nの他端は基準電位14Cに接続されている点で異なっている。また、抵抗14Lは抵抗14Aと基準電位14C間に接続される。スイッチ14Nは、判定回路14Pに接続され、判定回路14Pでは、入力電圧Vinのピーク電圧検出回路14Kの出力と所定の電圧V1とを比較して、スイッチ14Nにオンオフ信号を出力するように構成されている。 FIG. 10 is a block diagram showing another specific example of the variable resistor of FIG. In the figure, the same parts as those in FIG. 9 differs from FIG. 9 in that a resistor 14M connected to a resistor 14A and a switch 14N are connected in series, and the other end of the switch 14N is connected to a reference potential 14C. The resistor 14L is connected between the resistor 14A and the reference potential 14C. The switch 14N is connected to the determination circuit 14P. The determination circuit 14P compares the output of the peak voltage detection circuit 14K of the input voltage Vin with a predetermined voltage V1, and outputs an on / off signal to the switch 14N. It is configured.

このような構成により、入力電圧Vinのピーク電圧が大きい場合には、スイッチ14Nをオンさせることにより第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との分圧比を大きくし、入力電圧Vinのピーク電圧が小さい場合には、スイッチ14Nをオフさせることにより第1のしきい値信号Vth1と第2のしきい値信号Vth2との分圧比を小さくし、入力電圧に応じて分圧比を変化させて、コイル(インダクタ)電流の振幅が概ね一定となるようにして、周波数を抑制することにより、ノイズおよびスイッチング損失を低減することが可能となる。 With such a configuration, when the peak voltage of the input voltage Vin is large, the voltage dividing ratio between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 is increased by turning on the switch 14N. When the peak voltage of the input voltage Vin is small, the voltage dividing ratio between the first threshold signal Vth1 and the second threshold signal Vth2 is reduced by turning off the switch 14N, and the voltage is divided according to the input voltage. By changing the pressure ratio so that the amplitude of the coil (inductor) current becomes substantially constant and suppressing the frequency, noise and switching loss can be reduced.

以上では、入力電圧Vinに基づいて、トランジスタまたはスイッチの制御を行なうことにより、可変抵抗14Hの値を変化させる例についての説明を行なったが、インダクタに流れる電流のピーク値、またはその指令値である第1のしきい値信号Vth1のピーク値、または出力電圧誤差により、トランジスタまたはスイッチの制御を行い、可変抵抗14Hの値を変化させることも可能である。
また、可変抵抗14H内の抵抗およびトランジスタ、または抵抗およびスイッチを複数並列に接続して、多数の入力電圧条件、負荷条件に対応するように構成することも可能である。
In the above, the example of changing the value of the variable resistor 14H by controlling the transistor or the switch based on the input voltage Vin has been described. However, the peak value of the current flowing through the inductor or the command value thereof is described. It is also possible to change the value of the variable resistor 14H by controlling the transistor or the switch based on the peak value of the certain first threshold signal Vth1 or the output voltage error.
In addition, it is possible to connect a plurality of resistors and transistors in the variable resistor 14H or a plurality of resistors and switches in parallel so as to cope with a large number of input voltage conditions and load conditions.

この発明の実施の形態を示す構成図Configuration diagram showing an embodiment of the present invention 図1の動作説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of the operation. この発明の別の実施の形態を示す構成図The block diagram which shows another embodiment of this invention 図3の動作説明図Operational explanatory diagram of FIG. 図3の第1変形例を示す構成図The block diagram which shows the 1st modification of FIG. 図3の第2変形例を示す構成図The block diagram which shows the 2nd modification of FIG. この発明のさらに別の実施の形態を示す構成図The block diagram which shows another embodiment of this invention 図7の動作説明図Operation explanatory diagram of FIG. 図7の可変抵抗の具体例を示す構成図Configuration diagram showing a specific example of the variable resistor of FIG. 図7の可変抵抗の別の具体例を示す構成図The block diagram which shows another specific example of the variable resistance of FIG. 従来例を示す構成図Configuration diagram showing a conventional example 図11の第1の動作説明図First operation explanatory diagram of FIG. 図11の第2の動作説明図Second operation explanatory diagram of FIG. 図11の第3の動作説明図Third operation explanatory diagram of FIG.

1…交流電源、2…整流回路、3,6…コンデンサ、4…インダクタ、5,14G…ダイオード、7…スイッチング素子、8…電圧誤差増幅器、9…乗算器、10,10A,10B…比較器、11…単安定マルチバイブレータ、12…電流検出用抵抗(電流検出回路)、13…駆動回路、14A,14B,14J,14L,14M…抵抗、14C…基準電位、14D…トランジスタ(FET)、14E…トランジスタ駆動回路、14F…制御信号(選択信号)、14H…可変抵抗、14K…ピーク電圧検出回路、14N…スイッチ、14P…判定回路、15…フリップフロップ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power source, 2 ... Rectifier circuit, 3, 6 ... Capacitor, 4 ... Inductor, 5, 14G ... Diode, 7 ... Switching element, 8 ... Voltage error amplifier, 9 ... Multiplier 10, 10A, 10B ... Comparator , 11 ... Monostable multivibrator, 12 ... Current detection resistor (current detection circuit), 13 ... Drive circuit, 14A, 14B, 14J, 14L, 14M ... Resistance, 14C ... Reference potential, 14D ... Transistor (FET), 14E ... Transistor drive circuit, 14F ... Control signal (selection signal), 14H ... Variable resistor, 14K ... Peak voltage detection circuit, 14N ... Switch, 14P ... Determination circuit, 15 ... Flip-flop.

Claims (7)

交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と、
この整流回路に接続されインダクタに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、前記インダクタから供給される電流を平滑して直流出力を得るコンデンサとからなるチョッパ回路と、
このチョッパ回路の入力電圧と同位相で波形が相似形でかつ前記チョッパ回路の出力電圧の誤差分と比例する振幅をもつ第1のしきい値信号を生成する第1の信号生成手段と、
この第1のしきい値信号と基準電位との間に、第1の抵抗と、少なくとも1組の第2の抵抗にトランジスタを直列または並列接続してなる可変抵抗との直列回路を接続し、前記トランジスタを入力電圧、前記インダクタを流れる電流または出力電圧の誤差のうちの少なくとも1つの信号により駆動し、前記第1の抵抗と可変抵抗との接続点から、前記第1のしきい値信号との差がほぼ一定となる第2のしきい値信号を生成する第2の信号生成手段と
前記インダクタを流れる電流を検出する電流検出手段と、その検出電流値が前記第1のしきい値信号のレベルに達したときに前記スイッチング素子をオフにし前記インダクタを流れる電流が前記第2のしきい値信号のレベルより低下したときに前記スイッチング素子をオンにするスイッチング制御手段と
を設けたことを特徴とするスイッチング電源。
A rectifier circuit that obtains pulsating output by full-wave rectification of the AC power supply
A chopper circuit comprising a switching element connected to the rectifier circuit for turning on and off the current flowing through the inductor, and a capacitor for smoothing the current supplied from the inductor to obtain a DC output;
First signal generating means for generating a first threshold signal having the same phase as the input voltage of the chopper circuit and having a waveform similar in shape and having an amplitude proportional to the error of the output voltage of the chopper circuit;
A series circuit of a first resistor and a variable resistor formed by connecting a transistor in series or in parallel to at least one set of second resistors is connected between the first threshold signal and the reference potential, The transistor is driven by at least one signal of an error of an input voltage, a current flowing through the inductor, or an output voltage, and the first threshold signal is output from a connection point between the first resistor and a variable resistor. Second signal generating means for generating a second threshold signal in which the difference between them is substantially constant ;
Current detecting means for detecting a current flowing through the inductor; and when the detected current value reaches a level of the first threshold signal, the switching element is turned off and the current flowing through the inductor is the second current. And a switching control means for turning on the switching element when the level drops below a threshold signal level.
前記第2の信号生成手段の前記可変抵抗を、少なくとも1組の抵抗とスイッチとを直列接続した回路、または、抵抗とスイッチとの直列回路を複数組並列接続した回路で構成し、前記スイッチを、入力電圧、前記インダクタを流れる電流または出力電圧の誤差のうちの少なくとも1つの信号によりオン・オフすることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。 The variable resistor of the second signal generating means is configured by a circuit in which at least one pair of resistors and switches are connected in series, or a circuit in which a plurality of series circuits of resistors and switches are connected in parallel, and the switches 2. The switching power supply according to claim 1 , wherein the switching power supply is turned on / off by at least one of an input voltage, a current flowing through the inductor, or an error of an output voltage . 交流電源を全波整流して脈流出力を得る整流回路と、
この整流回路に接続されインダクタに流れる電流をオン・オフするスイッチング素子と、
前記インダクタから供給される電流を平滑して直流出力を得るコンデンサとからなるチョッパ回路と、
このチョッパ回路の入力電圧と同位相で波形が相似形でかつ前記チョッパ回路の出力電圧の誤差分と比例する振幅をもつ第1のしきい値信号を生成する第1の信号生成手段と、
この第1のしきい値信号に比例する第2のしきい値信号を生成する第2の信号生成手段と、
前記第2のしきい値信号を変調する変調手段と、
前記インダクタを流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出電流値が前記第1のしきい値信号のレベルに達したときに前記スイッチング素子をオフにし、前記インダクタを流れる電流が前記第2のしきい値信号のレベルより低下したときに前記スイッチング素子をオンにするスイッチング制御手段と
を設けたことを特徴とするスイッチング電源。
A rectifier circuit that obtains pulsating output by full-wave rectification of the AC power supply
A switching element connected to the rectifier circuit for turning on and off the current flowing through the inductor;
A chopper circuit comprising a capacitor that obtains a DC output by smoothing the current supplied from the inductor;
First signal generating means for generating a first threshold signal having the same phase as the input voltage of the chopper circuit and having a waveform similar in shape and having an amplitude proportional to the error of the output voltage of the chopper circuit;
Second signal generating means for generating a second threshold signal proportional to the first threshold signal;
Modulating means for modulating said second threshold signal,
Current detecting means for detecting a current flowing through the inductor;
When the detection current value of the current detection means reaches the level of the first threshold signal, the switching element is turned off, and the current flowing through the inductor is lower than the level of the second threshold signal. And a switching control means for turning on the switching element.
前記第2の信号生成手段を、前記第1のしきい値信号と基準電位との間に接続された第1および第3の抵抗の直列回路から形成し、第1および第3の抵抗の接続点の出力を前記第2のしきい値信号とすることを特徴とする請求項3に記載のスイッチング電源。 The second signal generating means is formed of a series circuit of first and third resistors connected between the first threshold signal and a reference potential, and the first and third resistors are connected. The switching power supply according to claim 3 , wherein an output of a point is used as the second threshold signal. 前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることを特徴とする請求項3または4に記載のスイッチング電源。 The modulation means includes a transistor connected between the second threshold signal and a reference potential, and a drive circuit that drives the transistor based on the first threshold signal. The switching power supply according to claim 3 or 4 . 前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号と第2のしきい値信号との差に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることを特徴とする請求項3または4に記載のスイッチング電源。 The modulating means includes a transistor connected between the second threshold signal and a reference potential, and the transistor based on a difference between the first threshold signal and the second threshold signal. 5. The switching power supply according to claim 3 , wherein the switching power supply comprises: 前記変調手段は、前記第2のしきい値信号と基準電位との間に接続されたトランジスタと、前記第1のしきい値信号と制御信号との差に基いて前記トランジスタを駆動する駆動回路とからなることを特徴とする請求項3または4に記載のスイッチング電源。 The modulation means includes a transistor connected between the second threshold signal and a reference potential, and a drive circuit for driving the transistor based on a difference between the first threshold signal and a control signal. The switching power supply according to claim 3 or 4 , characterized by comprising :
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