JP3501147B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に関し、特に、複数のトランスを用いて小型であり
ながら大きな出力容量を供給することができ、かつ、装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device that can supply a large output capacitance while using a plurality of transformers and can protect the device safely. Regarding power supply.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常、スイッチング電源装置に対して、
要望に応じて出力容量を大きくするためには、トランス
の容量を大きくするか、または、複数のトランスを接続
するかして対応していた。ところが、トランスの容量を
大きくする場合、その都度、トランスに用いるボビン、
コア、金型などが新規に必要になり、コストの上昇と調
達のための時間を要するといった問題があった。そこ
で、従来のスイッチング電源装置にあっては、図5に示
すように、既存のトランスを複数個接続して総合容量を
大きくしておき、1つのスイッチング素子Q1を用いて
駆動するようにしていた。2. Description of the Related Art Normally, for a switching power supply,
In order to increase the output capacity in response to a request, the capacity of the transformer has been increased or a plurality of transformers have been connected. However, when increasing the capacity of the transformer, the bobbin used for the transformer is used each time.
There was a problem that new cores and molds were needed, which resulted in higher costs and time required for procurement. Therefore, in the conventional switching power supply device, as shown in FIG. 5, a plurality of existing transformers are connected to increase the total capacitance and one switching element Q1 is used for driving. .
【0003】従来のスイッチング電源装置100では、
トランスT11,T12のそれぞれの1次巻線P11,
P12を並列に共通接続し、この1次巻線P11,P1
2に直列にスイッチング素子Q1のドレインを接続し、
トランスT11,T12のそれぞれの2次巻線S11,
S12の両端を共通接続し、2次巻線S11,S12の
一端をダイオードD1のアノードに接続し、2次巻線S
11,S12の他端をコンデンサC1の負極側に共通接
続し、ダイオードD1のカソードをコンデンサC1の正
極側に接続し、トランスT11の3次巻線B11にダイ
オードD3のアノードを接続するようにして構成されて
いる。In the conventional switching power supply device 100,
Primary winding P11 of each of the transformers T11 and T12,
P12 are commonly connected in parallel, and the primary windings P11, P1
2 connects the drain of the switching element Q1 in series,
Secondary windings S11, T11 of the transformers T11, T12,
Both ends of S12 are commonly connected, and one ends of the secondary windings S11 and S12 are connected to the anode of the diode D1.
The other ends of 11, S12 are commonly connected to the negative side of the capacitor C1, the cathode of the diode D1 is connected to the positive side of the capacitor C1, and the anode of the diode D3 is connected to the tertiary winding B11 of the transformer T11. It is configured.
【0004】従来のスイッチング電源装置に対して、直
流電源1から直流電圧が加えられた場合、まず、直流電
源1から起動抵抗R1を介してコンデンサC3に電流が
流れ始め、コンデンサC3の電圧が上昇して制御部3が
起動し、ハイレベルとローレベルを交互に繰り返すPW
M信号が制御部3からスイッチング素子Q1のゲートに
出力される。When a DC voltage is applied from the DC power supply 1 to the conventional switching power supply, first, a current starts to flow from the DC power supply 1 to the capacitor C3 via the starting resistor R1 and the voltage of the capacitor C3 rises. Then, the control unit 3 is activated, and PW that alternately repeats high level and low level
The M signal is output from the control unit 3 to the gate of the switching element Q1.
【0005】この結果、スイッチング素子Q1がオンオ
フ制御されてトランスT11,T12に設けられた1次
巻線P11,P12から2次巻線S11,S12に順次
にエネルギーが誘起され、2次巻線S11,S12に誘
起されたエネルギーがダイオードD1とコンデンサC1
により整流平滑されて負荷に出力電圧Vout が供給され
る。As a result, the switching element Q1 is on / off controlled and energy is sequentially induced from the primary windings P11, P12 provided in the transformers T11, T12 to the secondary windings S11, S12, and the secondary winding S11. , S12 induced energy is diode D1 and capacitor C1
The output voltage Vout is supplied to the load after being rectified and smoothed by.
【0006】さらに、コンデンサC1の両端に生じる出
力電圧Vout が誤差増幅器5により検出されてその誤差
信号がフォトカプラを構成するフォトダイオードPD1
及びフォトトランジスタPT1から制御部3に帰還する
ことで、制御部3は出力電圧Vout が一定になるように
スイッチング素子Q1のオン期間を制御する。Further, the output voltage Vout generated across the capacitor C1 is detected by the error amplifier 5, and the error signal is used as a photodiode PD1 constituting a photocoupler.
By feeding back from the phototransistor PT1 to the control unit 3, the control unit 3 controls the ON period of the switching element Q1 so that the output voltage Vout becomes constant.
【0007】このような従来のスイッチング電源装置に
よれば、複数のトランスを用いて小型でありながら大き
な出力容量を供給することができるという利点を有して
いる。According to such a conventional switching power supply device, there is an advantage that it is possible to supply a large output capacity while using a plurality of transformers, which is small in size.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スイッチング電源装置にあっては、単に、1次巻線およ
び2次巻線をそれぞれ並列に接続しているので、トラン
スT11,T12のコア特性の差や巻線インダクタンス
及びリーケージインダクタンスの差に起因したバラツキ
により、どちらか一方のトランスに電流が集中するとい
った電流不平衡によるトランスの発熱という問題が考え
られ、例えばトランスを2個用いた場合でも、2個分だ
け出力電流を増大させることが難しいといった問題があ
った。However, in the conventional switching power supply device, since the primary winding and the secondary winding are simply connected in parallel, the core characteristics of the transformers T11 and T12 are There is a problem of heat generation in the transformer due to current imbalance such that the current concentrates in one of the transformers due to the difference or the variation in the winding inductance and the leakage inductance. For example, even when two transformers are used, There is a problem that it is difficult to increase the output current by two.
【0009】また、トランスT11に磁気結合されてい
る3次巻線B11から制御部3の電源を得るような構成
では、制御部3の電源を得ていない方のトランスT12
の1次巻線P12または2次巻線S12が何らかの理由
で開放状態に陥っても、制御部3はそのまま動作を続け
て負荷が必要としている出力電流を供給するので、トラ
ンスT11に余分な発熱を発生させて多大なストレスを
与え、発煙や発火といった危険状態に近づくことが考え
られる。Further, in the configuration in which the power source of the control unit 3 is obtained from the tertiary winding B11 magnetically coupled to the transformer T11, the transformer T12 which does not obtain the power source of the control unit 3 is used.
Even if the primary winding P12 or the secondary winding S12 of FIG. 2 goes into an open state for some reason, the control unit 3 continues to operate and supplies the output current required by the load, so that the transformer T11 generates excessive heat. It is thought that it will generate a great deal of stress and cause a dangerous state such as smoking or ignition.
【0010】 本発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、その目的としては、複数のトランスを用いてスイッ
チング電源装置を構成した場合に、小型でありながら大
きな出力容量を供給することができ、かつ、トランスの
短絡開放アブノーマル試験に対してスイッチング電源装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to switch using a plurality of transformers.
If the power supply is configured as a
Can supply a large output capacity, and
Switching power supply for short circuit open abnormal test
An object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of safely protecting a device.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、直流電源から入力された直流
電圧を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電
源装置において、直流電源に直列に接続される複数のト
ランスの1次巻線と、前記複数のトランスの1次巻線に
直列に接続されるスイッチング素子と、それぞれにダイ
オードを介して並列に共通接続される前記複数のトラン
スの2次巻線と、前記複数のトランスの2次巻線に誘起
される電圧を整流平滑する第1の整流平滑回路と、該第
1の整流平滑回路からの電圧と第1の基準電圧との誤差
電圧を帰還信号として出力する誤差増幅器と、直列に接
続される前記複数のトランスの3次巻線と、前記複数の
トランスの3次巻線に誘起される電圧を整流平滑する第
2の整流平滑回路と、前記第2の整流平滑回路からの電
圧が下限基準電圧よりも低電圧になったときに第1停止
信号を出力する低電圧検出回路と、前記第2の整流平滑
回路からの電圧が上限基準電圧よりも過電圧になったと
きに第2停止信号を出力する過電圧検出回路と、前記第
2の整流平滑回路からの電圧を動作電源とし前記誤差増
幅器からの帰還信号に応じて前記スイッチング素子のオ
ン期間を制御するとともに、前記低電圧検出回路から出
力される第1停止信号または前記過電圧検出回路から出
力される第2停止信号に応じて前記スイッチング素子の
動作を停止する制御部と、を備えたことを要旨とする。 The invention according to claim 1 is
In order to solve the above problems, the DC input from the DC power supply
Switching power that converts voltage to another DC voltage and outputs
In the power supply unit, multiple sources connected in series with the DC power supply
For the primary winding of the lance and the primary winding of the transformers
Switching elements connected in series and a die for each
A plurality of transistors that are commonly connected in parallel via an ode.
Induced in the secondary winding of the transformer and the secondary windings of the transformers
A first rectifying / smoothing circuit for rectifying and smoothing the generated voltage;
Error between the voltage from the rectifying and smoothing circuit of No. 1 and the first reference voltage
Connect in series with the error amplifier that outputs the voltage as a feedback signal.
The tertiary windings of the plurality of transformers connected to each other,
Rectifying and smoothing the voltage induced in the tertiary winding of the transformer
The rectifying and smoothing circuit of No. 2 and the power from the second rectifying and smoothing circuit.
First stop when pressure becomes lower than lower limit reference voltage
A low voltage detection circuit for outputting a signal, and the second rectifying and smoothing circuit
If the voltage from the circuit exceeds the upper reference voltage
An overvoltage detection circuit that outputs a second stop signal when
Using the voltage from the rectifying and smoothing circuit of No. 2 as the operating power supply
The switching element is turned on according to the feedback signal from the amplifier.
Output voltage from the low voltage detection circuit
Output from the first stop signal or the overvoltage detection circuit
Of the switching element in response to the applied second stop signal.
The gist of the present invention is to include a control unit that stops the operation.
【0012】 請求項2記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの1次巻線又は
2次巻線又は3次巻線に対して短絡試験を行った場合に
は、前記低電圧検出回路から出力される第1停止信号に
応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを要
旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the control unit includes a primary winding of the transformer or
When a short circuit test is performed on the secondary winding or the tertiary winding
Is the first stop signal output from the low voltage detection circuit.
It is necessary to stop the operation of the switching element accordingly.
To the effect.
【0013】 請求項3記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの1次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第1停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the control unit is connected to a primary winding of the transformer.
If the open test is performed by
The switching element according to the first stop signal output from
The main point is to stop the child's motion.
【0014】 請求項4記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの2次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記過電圧検出回路か
ら出力される第2停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the control unit couples to a secondary winding of the transformer.
If the open test is performed by
The switching element according to the second stop signal output from
The main point is to stop the child's motion.
【0015】 請求項5記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの3次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第1停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the control unit is connected to a tertiary winding of the transformer.
If the open test is performed by
The switching element according to the first stop signal output from
The main point is to stop the child's motion.
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態に
係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
なお、図1に示すスイッチング電源装置は、図5に示す
従来のスイッチング電源装置の構成と同一または相当部
分には同じ符号を付している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.
The switching power supply device shown in FIG. 1 has the same or corresponding parts as those of the conventional switching power supply device shown in FIG.
【0019】直流電源1には、トランスT1の1次巻線
P1が接続され、さらに、トランスT2の1次巻線P2
が直列にスイッチング素子Q1のドレインに接続され、
このスイッチング素子Q1のソースが直流電源1に接続
されている。トランスT1,T2の2次巻線S1,S2
の一方の端子には、それぞれダイオードD1,D2のア
ノードが接続されており、ダイオードD1,D2のカソ
ードが共通接続されコンデンサC1の正極側に接続され
ている。トランスT1,T2の2次巻線S1,S2の他
方の端子がコンデンサC1の負極側に共通接続されてい
る。そして、ダイオードD1,D2およびコンデンサC
1により、2次巻線S1,S2に誘起される電圧が整流
平滑されて出力電圧Vout として負荷に出力される。な
お、ダイオードD1,D2およびコンデンサC1は、ト
ランスT1,T2の2次巻線S1,S2に誘起される電
圧をそれぞれ整流平滑する第1整流平滑回路7を構成し
ている。The primary winding P1 of the transformer T1 is connected to the DC power source 1, and the primary winding P2 of the transformer T2 is further connected.
Is connected in series to the drain of the switching element Q1,
The source of the switching element Q1 is connected to the DC power supply 1. Secondary windings S1, S2 of transformers T1, T2
The anodes of the diodes D1 and D2 are connected to one of the terminals, and the cathodes of the diodes D1 and D2 are commonly connected to the positive electrode side of the capacitor C1. The other terminals of the secondary windings S1 and S2 of the transformers T1 and T2 are commonly connected to the negative side of the capacitor C1. Then, the diodes D1 and D2 and the capacitor C
By 1, the voltage induced in the secondary windings S1 and S2 is rectified and smoothed and output to the load as the output voltage Vout. The diodes D1 and D2 and the capacitor C1 form a first rectifying and smoothing circuit 7 that rectifies and smoothes the voltages induced in the secondary windings S1 and S2 of the transformers T1 and T2.
【0020】コンデンサC1の両端子には、その電圧と
基準電圧Vref との誤差電圧を検出して帰還信号をフォ
トカプラを構成するフォトダイオードPD1及びフォト
ランジスタPT1から制御部3に出力する誤差増幅器5
が設けられている。上述したトランスT1,T2には、
図1に示すように、それぞれ1次巻線P1,P2と磁気
結合された3次巻線B1,B2が直列接続されてダイオ
ードD3のアノードに接続されている。ダイオードD3
のカソードには、起動抵抗R1とコンデンサC3および
制御部3が接続されており、トランスT1,T2の3次
巻線B1,B2に誘起される電圧をダイオードD3およ
びコンデンサC3により整流平滑して制御部3に設けら
れたOVP(過電圧検出回路)3aとUVLO(低電圧
検出回路)3bに出力する。なお、ダイオードD3およ
びコンデンサC3は、トランスT1,T2の3次巻線B
1,B2に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑する第2
整流平滑回路9を構成している。An error amplifier 5 which detects an error voltage between the voltage of the capacitor C1 and the reference voltage Vref and outputs a feedback signal from a photodiode PD1 and a phototransistor PT1 forming a photocoupler to the control section 3 is detected.
Is provided. In the above-mentioned transformers T1 and T2,
As shown in FIG. 1, the primary windings P1 and P2 and the tertiary windings B1 and B2 magnetically coupled to each other are connected in series and connected to the anode of the diode D3. Diode D3
A startup resistor R1, a capacitor C3, and a control unit 3 are connected to the cathode of, and the voltage induced in the tertiary windings B1 and B2 of the transformers T1 and T2 is rectified and smoothed by the diode D3 and the capacitor C3 to control the voltage. It outputs to the OVP (overvoltage detection circuit) 3a and UVLO (low voltage detection circuit) 3b provided in the section 3. The diode D3 and the capacitor C3 are connected to the tertiary winding B of the transformers T1 and T2.
1st and 2nd rectifying and smoothing the voltage induced in B2
A rectifying / smoothing circuit 9 is configured.
【0021】OVP3aは、制御部3が動作可能な上限
基準電圧Vorefを発生するツェナーダイオード(図示し
ない)を有し、トランスT1,T2の3次巻線B1,B
2に誘起される電圧がツェナーダイオードの上限基準電
圧Vorefよりも大きくなると、過電圧が入力されている
ので第2停止信号を制御部3内部に出力する。UVLO
3bは、制御部3が動作可能な下限基準電圧Vurefを発
生するツェナーダイオード(図示しない)を有し、トラ
ンスT1,T2の3次巻線B1,B2に誘起される電圧
がツェナーダイオードの下限基準電圧Vurefよりも小さ
くなると、低電圧が入力されているので第1停止信号を
制御部3内部に出力する。The OVP 3a has a Zener diode (not shown) that generates an upper limit reference voltage Voref that allows the control unit 3 to operate, and includes the tertiary windings B1 and B of the transformers T1 and T2.
When the voltage induced in 2 becomes larger than the upper limit reference voltage Voref of the Zener diode, the second stop signal is output to the inside of the control unit 3 because the overvoltage is input. UVLO
3b has a Zener diode (not shown) that generates a lower limit reference voltage Vuref with which the control unit 3 can operate, and the voltage induced in the tertiary windings B1 and B2 of the transformers T1 and T2 is the lower limit reference of the Zener diode. When the voltage becomes lower than the voltage Vuref, the low voltage is input, so that the first stop signal is output to the inside of the control unit 3.
【0022】制御部3は、フォトカプラを構成するフォ
トダイオードPD1及びフォトランジスタPT1からの
帰還信号に応じてスイッチング素子Q1のオン期間を制
御する。また制御部3は、OVP3aからの第2停止信
号、又は、UVLO3bからの第1停止信号に応じてP
WM信号の発振動作を停止してローレベルの信号をスイ
ッチング素子Q1のゲートに出力してスイッチング動作
を停止する。なお、本実施の形態においては、説明を簡
略化するため、トランスT1,T2を用いて構成してい
るが、3つ以上のトランスを用いて構成してもよい。The control section 3 controls the ON period of the switching element Q1 in accordance with the feedback signals from the photodiode PD1 and the phototransistor PT1 which constitute the photocoupler. In addition, the control unit 3 sets P in response to the second stop signal from the OVP 3a or the first stop signal from the UVLO 3b.
The oscillation operation of the WM signal is stopped and a low level signal is output to the gate of the switching element Q1 to stop the switching operation. In the present embodiment, the transformers T1 and T2 are used for simplification of the description, but three or more transformers may be used.
【0023】次に、図2を参照して、本発明の一実施の
形態に係るスイッチング電源装置の通常時の動作につい
て説明する。まず、図2に示すt0 〜t1 のように、直
流電源1から直流電圧が加えられた場合、直流電源1か
ら起動抵抗R1を介してコンデンサC3に電流が流れ始
め、コンデンサC3の電圧Vcが徐々に上昇する。Next, the normal operation of the switching power supply according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, when a DC voltage is applied from the DC power supply 1 as t0 to t1 shown in FIG. 2, a current starts to flow from the DC power supply 1 to the capacitor C3 through the starting resistor R1 and the voltage Vc of the capacitor C3 gradually increases. Rise to.
【0024】次いで、図2に示すt1 〜t2 のように、
コンデンサC3の電圧Vcが下限基準電圧Vurefよりも
低く、制御部3を構成する半導体素子が動作可能な電圧
に達し、Then, as t1 to t2 shown in FIG.
The voltage Vc of the capacitor C3 is lower than the lower limit reference voltage Vuref, and the semiconductor element forming the control unit 3 reaches a operable voltage,
【数1】Vuref > Vc (1)
になると、UVLO3bからハイレベル(電圧Vcと略
同電圧)の第1停止信号が制御部3内部に出力される。
この結果、制御部3は第1停止信号に応じてPWM信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Q1のゲートに出力するので継続してスイッチング
動作が停止されている。## EQU1 ## When Vuref> Vc (1), the UVLO 3b outputs the first stop signal at a high level (a voltage substantially equal to the voltage Vc) to the inside of the control unit 3.
As a result, the control unit 3 stops the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal and outputs a low level signal to the gate of the switching element Q1, so that the switching operation is continuously stopped.
【0025】次いで、図2に示すt2 〜t3 のように、
コンデンサC3の電圧Vcが下限基準電圧Vurefよりも
高く上限基準電圧Vorefよりも低い範囲に達し、Next, as t2 to t3 shown in FIG.
The voltage Vc of the capacitor C3 reaches a range higher than the lower limit reference voltage Vuref and lower than the upper limit reference voltage Voref,
【数2】Voref > Vc > Vuref (2)
になると、UVLO3bから出力されていたハイレベル
の第1停止信号がローレベルになり、制御部3が正常に
起動され、制御部3からPWM信号がスイッチング素子
Q1のゲートに周期的に出力される。この結果、スイッ
チング素子Q1がオンオフ制御されてトランスT1,T
2に設けられた1次巻線P1,P2から2次巻線S1,
S2にエネルギーが誘起され、2次巻線S1,S2に誘
起されたエネルギーがそれぞれダイオードD1,D2と
コンデンサC1により整流平滑されて負荷に出力電圧V
outが供給される。## EQU00002 ## When Voref>Vc> Vuref (2), the high level first stop signal output from the UVLO 3b becomes low level, the control unit 3 is normally started, and the PWM signal is output from the control unit 3. It is periodically output to the gate of the switching element Q1. As a result, the switching element Q1 is on / off controlled and the transformers T1, T
2 from the primary windings P1 and P2 to the secondary windings S1
Energy is induced in S2, and the energy induced in the secondary windings S1 and S2 is rectified and smoothed by the diodes D1 and D2 and the capacitor C1, respectively, and the output voltage V
out is supplied.
【0026】なお、上述した下限基準電圧Vurefは、上
限基準電圧Vorefに対して、The above lower limit reference voltage Vuref is higher than the upper limit reference voltage Voref.
【数3】Vuref > Voref/2 (3)
となり、上限基準電圧Vorefの1/2よりも高く設定す
ることで、トランスT1,T2の何れか一方が使用不可
能になった状態かどうかをUVLO3bにより判断する
ことができる。[Formula 3] Vuref> Voref / 2 (3), and by setting the voltage higher than 1/2 of the upper limit reference voltage Voref, it is determined whether or not one of the transformers T1 and T2 cannot be used in the UVLO3b. Can be determined by.
【0027】この結果、スイッチング素子Q1がオンオ
フ制御されてトランスT1,T2に設けられた1次巻線
P1,P2から2次巻線S1,S2にエネルギーが誘起
され、2次巻線S1,S2に誘起されたエネルギーがそ
れぞれダイオードD1,D2とコンデンサC1により整
流平滑されて負荷に出力電圧Vout が供給される。As a result, the switching element Q1 is on / off controlled and energy is induced from the primary windings P1 and P2 provided in the transformers T1 and T2 to the secondary windings S1 and S2, and the secondary windings S1 and S2. The energy induced in the rectifier is rectified and smoothed by the diodes D1 and D2 and the capacitor C1, respectively, and the output voltage Vout is supplied to the load.
【0028】さらに、コンデンサC1の両端に生じる出
力電圧Vout を誤差増幅器5により検出してその誤差電
圧を帰還信号として制御部3に帰還することで、制御部
3は出力電圧が一定になるようにスイッチング素子Q1
のオン期間を制御する。Further, the output voltage Vout generated across the capacitor C1 is detected by the error amplifier 5, and the error voltage is fed back to the control unit 3 as a feedback signal, so that the control unit 3 keeps the output voltage constant. Switching element Q1
Control the on period of.
【0029】次いで、図2に示すt3 〜のように、後述
する理由により、コンデンサC3の電圧Vcが上限基準
電圧Vorefよりも高い範囲に達し、Next, as indicated by t3 to t3 in FIG. 2, the voltage Vc of the capacitor C3 reaches a range higher than the upper limit reference voltage Voref for the reason described later,
【数4】Vc > Voref (4)
になると、OVP3aからハイレベル(電圧Vcと略同
電圧)の第2停止信号が制御部3内部に出力される。こ
の結果、制御部3は動作を停止し、図2に示すように、
制御部3から発振されていたPWM信号が停止するの
で、スイッチング素子Q1のゲートに出力されていた駆
動信号が停止されてローレベルになり、スイッチング素
子Q1がオフされる。## EQU00004 ## When Vc> Voref (4), the OVP 3a outputs a second stop signal at a high level (a voltage substantially equal to the voltage Vc) to the inside of the control unit 3. As a result, the control unit 3 stops its operation, and as shown in FIG.
Since the PWM signal oscillated from the control unit 3 is stopped, the drive signal output to the gate of the switching element Q1 is stopped and becomes low level, and the switching element Q1 is turned off.
【0030】このように、直流電源から入力される直流
電圧をスイッチング素子のオン期間を制御することによ
り所定の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源
装置において、複数のトランスの1次巻線を直列接続
し、複数のトランスの2次巻線をそれぞれダイオードを
介して並列接続し、複数のトランスの3次巻線を直列接
続してなるように構成することで、トランスのコア特性
の差や巻線インダクタンス及びリーケージインダクタン
スの差に起因したバラツキにより、どちらか一方のトラ
ンスに電流が集中するといった電流不平衡の発生要因を
解消することができ、例えば本実施の形態のように2個
のトランスの1次巻線を直列に接続することで、2個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、2次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、2個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。As described above, in the switching power supply device which converts the DC voltage input from the DC power supply into a predetermined DC voltage by controlling the ON period of the switching element and outputs the DC voltage, the primary windings of a plurality of transformers are connected. By connecting in series, the secondary windings of a plurality of transformers are connected in parallel via diodes, and the tertiary windings of a plurality of transformers are connected in series. Due to the variation caused by the difference between the winding inductance and the leakage inductance, it is possible to eliminate the cause of current imbalance, such as current concentration in one of the transformers. For example, as in this embodiment, two transformers are used. By connecting the primary windings in series with each other, the energy stored in the two transformers is distributed in half and the secondary windings are By being connected in series, the energy emission periods of the transformers can be made almost the same, and the two transformers can share the energy almost the same, so that a power source with a larger output than a single transformer can be configured. it can.
【0031】また、スイッチング素子のオン期間を制御
する制御部を備え、複数のトランスの3次巻線を直列接
続して誘起される電圧を整流平滑し、制御部の動作電源
とすることで、どちらか一方の3次巻線に誘起された電
圧だけでは制御部が正常に動作しないように構成するこ
とができる。In addition, a control unit for controlling the ON period of the switching element is provided, and the induced voltage is rectified and smoothed by connecting the tertiary windings of a plurality of transformers in series and used as the operating power supply of the control unit. The control unit can be configured not to operate normally only with the voltage induced in either one of the tertiary windings.
【0032】さらに、直流電源から入力された直流電圧
を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源装
置において、直流電源に複数のトランスの1次巻線を順
に直列に接続させ、トランスの1次巻線に直列にスイッ
チング素子を接続させておき、さらに、複数のトランス
の2次巻線をそれぞれにダイオードを介して並列に共通
接続させ、複数のトランスの2次巻線に誘起される電圧
を第1の整流平滑回路により整流平滑し、第1の整流平
滑回路からの電圧と第1の基準電圧との誤差電圧を誤差
増幅器から帰還信号として出力し、複数のトランスの3
次巻線を直列に接続してこの3次巻線に誘起される電圧
を第2の整流平滑回路により整流平滑して制御部の電源
として用い、誤差増幅器からの帰還信号に応じてスイッ
チング素子のオン期間を制御部により制御することで、
トランスのコア特性の差や巻線インダクタンスの差に起
因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電流
が集中するといった電流不平衡による発熱という問題を
解消することができ、例えば本実施の形態のように2個
のトランスの1次巻線を直列に接続することで、2個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、2次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、2個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。Further, in a switching power supply device which converts a DC voltage input from a DC power supply into another DC voltage and outputs the converted DC voltage, primary windings of a plurality of transformers are sequentially connected in series to the DC power supply, and A voltage is induced in the secondary windings of a plurality of transformers by connecting a switching element in series to the secondary winding and connecting the secondary windings of a plurality of transformers in parallel via diodes. Is rectified and smoothed by the first rectifying and smoothing circuit, and the error voltage between the voltage from the first rectifying and smoothing circuit and the first reference voltage is output as a feedback signal from the error amplifier, and the three
The secondary winding is connected in series, the voltage induced in this tertiary winding is rectified and smoothed by the second rectifying and smoothing circuit, and is used as the power supply of the control unit. By controlling the ON period by the control unit,
It is possible to solve the problem of heat generation due to current imbalance, such as current concentration in one of the transformers due to variations caused by the difference in transformer core characteristics and the difference in winding inductance. By connecting the primary windings of two transformers in series with each other, the energy accumulated in each of the two transformers is distributed by half, and the secondary windings are connected in parallel. The energy discharge period can be made substantially the same, and the two transformers can share the energy almost the same, so that a power source having a larger output than a single transformer can be configured.
【0033】この結果、複数のトランスを用いてスイッ
チング電源装置を構成することができ、小型でありなが
ら大きな出力容量を供給することができ、かつ、従来の
スイッチング電源装置のようにトランスに余分な発熱を
発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火とい
った危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電
源装置を安全に保護することができる。As a result, the switching power supply device can be constructed by using a plurality of transformers, and it is possible to supply a large output capacity in spite of its small size. Moreover, as in the conventional switching power supply device, the transformer has an extra capacity. It is possible to prevent the generation of heat and give a great deal of stress, or to approach a dangerous state such as smoke or fire, and it is possible to safely protect the switching power supply device.
【0034】次に、図3に示す6種類の試験項目からな
るトランスの短絡開放アブノーマル試験を行なった場合
の本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の
動作について説明する。Next, the operation of the switching power supply device according to the embodiment of the present invention when the short circuit open abnormal test of the transformer consisting of the six types of test items shown in FIG. 3 is performed will be described.
【0035】(1)1次巻線の短絡
図3(1)に示すように、スイッチSWp1s を一時的に
開放状態で1次巻線P1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の1次巻線P1に並
列接続されているスイッチSWp1s を短絡した場合、ト
ランスT1の2次巻線S1が有するインダクタンス成分
Lが最小になる。同時に、トランスT1の3次巻線B1
が有するインダクタンス成分Lが最小になる。このた
め、スイッチング素子Q1がオン期間では、直流電源1
からスイッチSWp1s 、トランスT2の1次巻線P2を
介してスイッチング素子Q1のドレイン−ソース間に電
流が流れる。(1) Short circuit of the primary winding As shown in FIG. 3 (1), the switch SWp1s is temporarily connected to the primary winding P1 in an open state, and the switching power supply device is in operation. When the switch SWp1s connected in parallel to the primary winding P1 of the transformer T1 is short-circuited, the inductance component L of the secondary winding S1 of the transformer T1 is minimized. At the same time, the third winding B1 of the transformer T1
Inductance component L has a minimum value. Therefore, when the switching element Q1 is on, the DC power supply 1
A current flows from the drain to the source of the switching element Q1 through the switch SWp1s and the primary winding P2 of the transformer T2.
【0036】また、トランスT1の3次巻線B1が有す
るインダクタンスL成分が最小になるので、ダイオード
D3のアノードにはトランスT2の3次巻線B2に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードD
3のカソード電圧Vcは正常時の略1/2になる。すな
わち、コンデンサC3に生じる電圧Vcが下限基準電圧
Vurefよりも低く、上述した(1)式のようになるた
め、UVLO3bからハイレベル(電圧Vcと略同電
圧)の第1停止信号が制御部3内部に出力される。この
結果、制御部3は第1停止信号に応じてPWM信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Q1のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。Further, since the inductance L component of the tertiary winding B1 of the transformer T1 is minimized, only the energy induced in the tertiary winding B2 of the transformer T2 is supplied to the anode of the diode D3. Diode D
The cathode voltage Vc of No. 3 is about 1/2 of the normal value. That is, since the voltage Vc generated in the capacitor C3 is lower than the lower limit reference voltage Vuref and is expressed by the above-described formula (1), the first stop signal of high level (approximately the same voltage as the voltage Vc) is output from the UVLO 3b. It is output inside. As a result, the control unit 3 stops the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal and outputs a low level signal to the gate of the switching element Q1, so that the switching operation is stopped.
【0037】このように、第2の整流平滑回路9からの
電圧Vcが下限基準電圧Vurefよりも低くなったときに
第1停止信号を出力するUVLO3b(低電圧検出回
路)を設けておき、制御部3は、トランスT1,T2の
1次巻線に対して短絡試験を行った場合には、UVLO
3bから出力される第1停止信号に応じてスイッチング
素子Q1の動作を停止することで、一方のトランスの1
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。As described above, the UVLO 3b (low voltage detection circuit) which outputs the first stop signal when the voltage Vc from the second rectifying / smoothing circuit 9 becomes lower than the lower limit reference voltage Vuref is provided and controlled. When the short circuit test is performed on the primary windings of the transformers T1 and T2, the part 3 is UVLO.
By stopping the operation of the switching element Q1 in response to the first stop signal output from 3b,
Even if the secondary winding is short-circuited, it is possible to prevent excessive heat generation in the transformer, apply a great deal of stress, and prevent dangerous situations such as smoke and ignition, and to safely protect the switching power supply device.
【0038】(2)2次巻線の短絡
図3(2)に示すように、スイッチSWs1s を一時的に
開放状態で2次巻線S1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の2次巻線S1に並
列接続されているスイッチSWs1s を短絡した場合、ト
ランスT1の1次巻線P1が有するインダクタンス成分
Lが最小になる。同時に、トランスT1の3次巻線B1
が有するインダクタンス成分Lが最小になる。このた
め、スイッチング素子Q1がオン期間では、直流電源1
からトランスT1の1次巻線P1(インダクタンス成分
Lが最小)、トランスT2の1次巻線P2を介してスイ
ッチング素子Q1のドレイン−ソース間に電流が流れ
る。(2) Short-circuit of secondary winding As shown in FIG. 3 (2), the switch SWs1s is temporarily connected to the secondary winding S1 in an open state, and when the switching power supply device is in operation, When the switch SWs1s connected in parallel to the secondary winding S1 of the transformer T1 is short-circuited, the inductance component L of the primary winding P1 of the transformer T1 is minimized. At the same time, the third winding B1 of the transformer T1
Inductance component L has a minimum value. Therefore, when the switching element Q1 is on, the DC power supply 1
A current flows from the drain to the source of the switching element Q1 through the primary winding P1 of the transformer T1 (the inductance component L is minimum) and the primary winding P2 of the transformer T2.
【0039】また、トランスT1の3次巻線B1が有す
るインダクタンスL成分が最小になるので、ダイオード
D3のアノードにはトランスT2の3次巻線B2に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードD
3のカソード電圧Vcは正常時の略1/2になる。すな
わち、コンデンサC3に生じる電圧Vcが下限基準電圧
Vurefよりも低く、上述した(1)式のようになるた
め、UVLO3bからハイレベル(電圧Vcと略同電
圧)の第1停止信号が制御部3内部に出力される。この
結果、制御部3は第1停止信号に応じてPWM信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Q1のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。Further, since the inductance L component of the tertiary winding B1 of the transformer T1 is minimized, only the energy induced in the tertiary winding B2 of the transformer T2 is supplied to the anode of the diode D3. Diode D
The cathode voltage Vc of No. 3 is about 1/2 of the normal value. That is, since the voltage Vc generated in the capacitor C3 is lower than the lower limit reference voltage Vuref and is expressed by the above-described formula (1), the first stop signal of high level (approximately the same voltage as the voltage Vc) is output from the UVLO 3b. It is output inside. As a result, the control unit 3 stops the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal and outputs a low level signal to the gate of the switching element Q1, so that the switching operation is stopped.
【0040】このように、第2の整流平滑回路9からの
電圧Vcが下限基準電圧Vurefよりも低くなったときに
第1停止信号を出力するうUVLO3b(低電圧検出回
路)を設けておき、制御部3は、トランスT1,T2の
2次巻線に対して短絡試験を行った場合には、UVLO
3bから出力される第1停止信号に応じてスイッチング
素子Q1の動作を停止することで、一方のトランスの2
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。As described above, the UVLO 3b (low voltage detection circuit) for outputting the first stop signal when the voltage Vc from the second rectifying / smoothing circuit 9 becomes lower than the lower limit reference voltage Vuref is provided. When the short-circuit test is performed on the secondary windings of the transformers T1 and T2, the control unit 3 causes the UVLO
By stopping the operation of the switching element Q1 in response to the first stop signal output from 3b
Even if the secondary winding is short-circuited, it is possible to prevent excessive heat generation in the transformer, apply a great deal of stress, and prevent dangerous situations such as smoke and ignition, and to safely protect the switching power supply device.
【0041】(3)3次巻線の短絡
図3(3)に示すように、スイッチSWb1s を一時的に
開放状態で3次巻線B1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の3次巻線B1に並
列接続されているスイッチSWb1s を短絡した場合、ト
ランスT1の1次巻線P1が有するインダクタンス成分
Lが最小になる。同時に、トランスT1の2次巻線S1
が有するインダクタンス成分Lが最小になる。(3) Short circuit of the tertiary winding As shown in FIG. 3 (3), the switch SWb1s is temporarily connected to the tertiary winding B1 in an open state, and when the switching power supply device is in operation, When the switch SWb1s connected in parallel to the tertiary winding B1 of the transformer T1 is short-circuited, the inductance component L of the primary winding P1 of the transformer T1 is minimized. At the same time, the secondary winding S1 of the transformer T1
Inductance component L has a minimum value.
【0042】このため、スイッチング素子Q1がオン期
間では、直流電源1からトランスT1の1次巻線P1
(インダクタンス成分Lが最小)、トランスT2の1次
巻線P2を介してスイッチング素子Q1のドレイン−ソ
ース間に電流が流れる。また、トランスT1の3次巻線
B1がスイッチSWb1s により短絡されているので、ダ
イオードD3のアノードにはトランスT2の3次巻線B
2に誘起されたエネルギーのみが供給されるため、ダイ
オードD3のカソード電圧Vcは正常時の略1/2にな
る。すなわち、コンデンサC3に生じる電圧Vcが下限
基準電圧Vurefよりも低く、上述した(1)式のように
なるため、UVLO3bからハイレベル(電圧Vcと略
同電圧)の第1停止信号が制御部3内部に出力される。
この結果、制御部3は第1停止信号に応じてPWM信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Q1のゲートに出力するので、スイッチング動作が
停止される。Therefore, while the switching element Q1 is on, the primary winding P1 of the transformer T1 is switched from the DC power supply 1 to the primary winding P1.
(Inductance component L is minimum), and current flows between the drain and source of the switching element Q1 via the primary winding P2 of the transformer T2. Since the tertiary winding B1 of the transformer T1 is short-circuited by the switch SWb1s, the tertiary winding B of the transformer T2 is connected to the anode of the diode D3.
Since only the energy induced in 2 is supplied, the cathode voltage Vc of the diode D3 is about half that in the normal state. That is, since the voltage Vc generated in the capacitor C3 is lower than the lower limit reference voltage Vuref and is expressed by the above-described formula (1), the first stop signal of high level (approximately the same voltage as the voltage Vc) is output from the UVLO 3b. It is output inside.
As a result, the control unit 3 stops the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal and outputs a low level signal to the gate of the switching element Q1, so that the switching operation is stopped.
【0043】このように、第2の整流平滑回路9からの
電圧Vcが下限基準電圧Vurefよりも低くなったときに
第1停止信号を出力するうUVLO3b(低電圧検出回
路)を設けておき、制御部3は、トランスT1,T2の
3次巻線に対して短絡試験を行った場合には、UVLO
3bから出力される第1停止信号に応じてスイッチング
素子Q1の動作を停止することで、一方のトランスの3
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。As described above, the UVLO 3b (low voltage detection circuit) for outputting the first stop signal when the voltage Vc from the second rectifying / smoothing circuit 9 becomes lower than the lower limit reference voltage Vuref is provided, When the short-circuit test is performed on the tertiary windings of the transformers T1 and T2, the control unit 3 causes the UVLO
By stopping the operation of the switching element Q1 in response to the first stop signal output from 3b,
Even if the secondary winding is short-circuited, it is possible to prevent excessive heat generation in the transformer, apply a great deal of stress, and prevent dangerous situations such as smoke and ignition, and to safely protect the switching power supply device.
【0044】 (4)1次巻線の開放
図3(4)に示すように、スイッチSWp1o を一時的に
短絡状態で1次巻線P1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の1次巻線P1に直
列接続されているスイッチSWp1oを開放した場合、直
流電源1、トランスT1の1次巻線P1、トランスT2
の1次巻線P2、スイッチング素子Q1のドレイン、ス
イッチング素子Q1のソースの順に流れていたオン時の
電流ループが切断されるため、スイッチング動作が停止
される。同時に、直流電源1から起動抵抗R1を介して
コンデンサC3に電流が流れ、コンデンサC3に生じる
電圧Vcが、図2に示すt 1 〜t 2 のように、コンデン
サC3の電圧Vcが下限基準電圧V uref よりも低く、制
御部3を構成する半導体素子が動作可能な電圧に達した
ときに、上述した(1)式のようになると、UVLO3
bからハイレベル(電圧Vcと略同電圧)の第1停止信
号が制御部3内部に出力される。この結果、制御部3は
第1停止信号に応じてPWM信号の発振動作を停止して
ローレベルの信号をスイッチング素子Q1のゲートに出
力するので、スイッチング動作が停止される。 (4) Opening of Primary Winding As shown in FIG. 3 (4), the switch SWp1o is temporarily connected to the primary winding P1 in a short-circuited state, and the switching power supply device is in operation. When the switch SWp1o connected in series to the primary winding P1 of the transformer T1 is opened, the DC power source 1, the primary winding P1 of the transformer T1, the transformer T2
The primary current winding P2, the drain of the switching element Q1, and the source of the switching element Q1 are disconnected from the current loop at the time of turning on, so that the switching operation is stopped. At the same time, from the DC power source 1 through the starting resistor R1
A current flows through the capacitor C3 and is generated in the capacitor C3
Voltage Vc, as t 1 ~t 2 shown in FIG. 2, capacitor
Since the voltage Vc of the capacitor C3 is lower than the lower limit reference voltage Vuref ,
The semiconductor element that composes the control unit 3 has reached an operable voltage.
Sometimes, when the above equation (1) is reached, UVLO3
The first stop signal from b to a high level (voltage almost equal to the voltage Vc)
No. is output to the inside of the control unit 3. As a result, the control unit 3
Stop the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal
Output a low level signal to the gate of switching element Q1.
As a result, the switching operation is stopped.
【0045】従って、トランスの1次巻線に対して、開
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。Therefore, the operation of the switching element can be stopped when an open test is performed on the primary winding of the transformer, and extra heat is generated in the transformer as in the conventional switching power supply device. It is possible to prevent a large amount of stress from being applied and to approach a dangerous state such as smoking or ignition, and it is possible to safely protect the switching power supply device.
【0046】(5)2次巻線の開放
図3(5)に示すように、スイッチSWs1o を一時的に
短絡状態で2次巻線S1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の2次巻線S1に直
列接続されているスイッチSWs1o を開放した場合、開
放した側の1次巻線P1に過大なサージ電圧が発生す
る。このサージ電圧は1次巻線P1と磁気結合している
3次巻線B1にも同時に発生する。(5) Opening of secondary winding As shown in FIG. 3 (5), the switch SWs1o is temporarily connected to the secondary winding S1 in a short-circuited state, and the switching power supply device is in operation. When the switch SWs1o connected in series to the secondary winding S1 of the transformer T1 is opened, an excessive surge voltage is generated in the opened primary winding P1. This surge voltage is simultaneously generated in the tertiary winding B1 which is magnetically coupled to the primary winding P1.
【0047】そして、3次巻線B1にサージ電圧が誘起
して過電圧が発生し、ダイオードD3を介してコンデン
サC3を充電してOVP3aの上限基準電圧Vorefより
も高い過電圧に到達すると、OVP3aは第2停止信号
を制御部3内部に出力する。この結果、制御部3はOV
P3aからの第2停止信号に応じてPWM信号の発振動
作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子Q1
に出力するので、スイッチング素子Q1の動作が停止さ
れる。When a surge voltage is induced in the tertiary winding B1 to generate an overvoltage, and the capacitor C3 is charged through the diode D3 to reach an overvoltage higher than the upper limit reference voltage Voref of the OVP 3a, the OVP 3a changes to the first voltage. 2 The stop signal is output to the inside of the control unit 3. As a result, the control unit 3 receives the OV
In response to the second stop signal from P3a, the oscillation operation of the PWM signal is stopped and the low-level signal is sent to the switching element Q1.
, The operation of the switching element Q1 is stopped.
【0048】このように、第2の整流平滑回路9からの
電圧Vcが上限基準電圧Vorefよりも過電圧になったと
きに第2停止信号を出力するOVP3a(過電圧検出回
路)を設けておき、制御部3は、トランスの2次巻線に
対して開放試験を行った場合には、OVP3aから出力
される第2停止信号に応じてスイッチング素子Q1の動
作を停止することで、トランスの2次巻線に対して、開
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。As described above, the OVP 3a (overvoltage detection circuit) for outputting the second stop signal when the voltage Vc from the second rectifying / smoothing circuit 9 becomes overvoltage than the upper limit reference voltage Voref is provided and controlled. When the open test is performed on the secondary winding of the transformer, the unit 3 stops the operation of the switching element Q1 in response to the second stop signal output from the OVP 3a, and thereby the secondary winding of the transformer is stopped. It is possible to stop the operation of the switching element when an open test is performed on the wire, which causes excessive heat generation in the transformer like the conventional switching power supply device and gives great stress, smoke or ignition. It is possible to prevent such a dangerous situation from being approached and to safely protect the switching power supply device.
【0049】 (6)3次巻線の開放
図3(6)に示すように、スイッチSWb1o を一時的に
短絡状態で3次巻線B1に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスT1の3次巻線B1に直
列接続されているスイッチSWb1o を開放した場合、3
次巻線B1に接続されているダイオードD3のアノード
からカソードに流れる順方向電流が0になる。同時に、
直流電源1から起動抵抗R1を介してコンデンサC3に
電流が流れ、コンデンサC3に生じる電圧Vcが、図2
に示すt1 〜t2 のように、コンデンサC3の電圧Vc
が下限基準電圧Vurefよりも低く、制御部3を構成する
半導体素子が動作可能な電圧に達したときに、上述した
(1)式のようになると、UVLO3bからハイレベル
(電圧Vcと略同電圧)の第1停止信号が制御部3内部
に出力される。 この結果、制御部3は第1停止信号に
応じてPWM信号の発振動作を停止してローレベルの信
号をスイッチング素子Q1のゲートに出力するので、ス
イッチング動作が停止される。 (6) Opening of the tertiary winding As shown in FIG. 3 (6), the switch SWb1o is temporarily connected to the tertiary winding B1 in a short-circuited state, and while the switching power supply device is operating, When the switch SWb1o connected in series to the tertiary winding B1 of the transformer T1 is opened, 3
The forward current flowing from the anode to the cathode of the diode D3 connected to the next winding B1 becomes zero. at the same time,
A voltage Vc generated in the capacitor C3 when a current flows from the DC power source 1 to the capacitor C3 via the starting resistor R1 is shown in FIG.
As shown by t1 to t2, the voltage Vc of the capacitor C3 is
Is lower than the lower limit reference voltage Vuref, and when the semiconductor element forming the control unit 3 reaches a voltage at which the semiconductor element can operate, if the above equation (1) is satisfied, the UVLO 3b outputs a high level (a voltage substantially equal to the voltage Vc). ), The first stop signal is output to the inside of the control unit 3. As a result, the control unit 3 stops the oscillation operation of the PWM signal according to the first stop signal and outputs a low level signal to the gate of the switching element Q1, so that the switching operation is stopped .
【0050】このように、第2の整流平滑回路9からの
電圧が下限基準電圧Vurefよりも低くなったときに第1
停止信号を出力するUVLO3b(低電圧検出回路)を
設けておき、トランスの3次巻線に対して開放試験を行
った場合には、UVLO3bから出力される第1停止信
号に応じてスイッチング素子Q1の動作を停止すること
で、一方のトランスの3次巻線が開放された場合でも、
従来のスイッチング電源装置のようにトランスに余分な
発熱を発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発
火といった危険状態に近づくことを防止でき、スイッチ
ング電源装置を安全に保護することができる。なお、上
述したトランスの短絡開放アブノーマル試験の(1)〜
(6)はトランスT1に対して行ったが、同様の試験を
トランスT2に対して行っても同様の結果が得られるこ
とは言うまでもない。As described above, when the voltage from the second rectifying / smoothing circuit 9 becomes lower than the lower limit reference voltage Vuref, the first
When the UVLO 3b (low voltage detection circuit) that outputs a stop signal is provided and an open test is performed on the tertiary winding of the transformer, the switching element Q1 is output according to the first stop signal output from the UVLO 3b. By stopping the operation of, even if the third winding of one transformer is opened,
As in the conventional switching power supply device, it is possible to prevent excessive heat generation in the transformer to give a great deal of stress, and to prevent a dangerous state such as smoking or ignition from being approached, so that the switching power supply device can be protected safely. In addition, the above-mentioned transformer short circuit open abnormal test (1)-
Although (6) was performed on the transformer T1, it goes without saying that similar results can be obtained by performing the same test on the transformer T2.
【0051】(変形例)図4は、本発明の一実施の形態
に係るスイッチング電源装置の変形例の構成を示す回路
図である。本変形例の特徴は、図4に示すように、トラ
ンスT1の2次巻線S1に接続されているダイオードD
1に対して、ダイオードD1のカソードの直近位置にコ
ンデンサC1を接続しておき、トランスT2の2次巻線
S2に接続されているダイオードD2に対して、ダイオ
ードD2のカソードの直近位置にコンデンサC2を接続
しておくことにある。なお、ダイオードD1,D2およ
びコンデンサC1,C2は、トランスT1,T2の2次
巻線S1,S2に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑す
る第3整流平滑回路23を構成している。(Modification) FIG. 4 is a circuit diagram showing a structure of a modification of the switching power supply device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the feature of this modification is that the diode D connected to the secondary winding S1 of the transformer T1.
1, the capacitor C1 is connected in the immediate vicinity of the cathode of the diode D1, and the capacitor C2 is installed in the immediate vicinity of the cathode of the diode D2 with respect to the diode D2 connected to the secondary winding S2 of the transformer T2. Is to be connected. The diodes D1 and D2 and the capacitors C1 and C2 form a third rectifying and smoothing circuit 23 that rectifies and smoothes the voltages induced in the secondary windings S1 and S2 of the transformers T1 and T2, respectively.
【0052】このような第3整流平滑回路23を用いる
ことで、トランスT1の2次巻線S1に誘起されるエネ
ルギーがダイオードD1、コンデンサC1を介して整流
平滑された場合に出力電圧Vout に生じていた高周波リ
ップル電圧を、従来のスイッチング電源装置よりも低減
することができる。同様に、トランスT2の2次巻線S
2に誘起されるエネルギーがダイオードD2、コンデン
サC2を介して整流平滑された場合に出力電圧Vout に
生じていた高周波リップル電圧を、従来のスイッチング
電源装置よりも低減することができる。By using such a third rectifying / smoothing circuit 23, the energy induced in the secondary winding S1 of the transformer T1 is generated in the output voltage Vout when rectified and smoothed via the diode D1 and the capacitor C1. The high frequency ripple voltage that has been generated can be reduced as compared with the conventional switching power supply device. Similarly, the secondary winding S of the transformer T2
The high frequency ripple voltage generated in the output voltage Vout when the energy induced in 2 is rectified and smoothed via the diode D2 and the capacitor C2 can be reduced as compared with the conventional switching power supply device.
【0053】[0053]
【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、直流電
源から入力された直流電圧を別の直流電圧に変換して出
力するスイッチング電源装置において、直流電源に複数
のトランスの1次巻線を順に直列に接続させ、トランス
の1次巻線に直列にスイッチング素子を接続させてお
き、さらに、複数のトランスの2次巻線をそれぞれにダ
イオードを介して並列に共通接続させ、複数のトランス
の2次巻線に誘起される電圧を第1の整流平滑回路によ
り整流平滑し、第1の整流平滑回路からの電圧と第1の
基準電圧との誤差電圧を誤差増幅器から帰還信号として
出力し、複数のトランスの3次巻線を直列に接続してこ
の3次巻線に誘起される電圧を第2の整流平滑回路によ
り整流平滑して制御部の電源として用い、誤差増幅器か
らの帰還信号に応じてスイッチング素子のオン期間を制
御部により制御するとともに、制御部により低電圧検出
回路から出力される第1停止信号または過電圧検出回路
から出力される第2停止信号に応じてスイッチング素子
の動作を停止することで、トランスのコア特性の差や巻
線インダクタンス及びリーケージインダクタンスの差に
起因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電
流が集中するといった電流不平衡による発熱という問題
を解消することができ、例えば本実施の形態のように2
個のトランスの1次巻線を直列に接続することで、2個
のトランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ
分配され、2次巻線が並列に接続されていることで、ト
ランスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、2個の
トランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単
一のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。また、低電圧検出回路から出力される第1停止信号
または過電圧検出回路から出力される第2停止信号に応
じてスイッチング素子の動作を停止することで、スイッ
チング電源装置を安全に保護することができる。この結
果、複数のトランスを用いてスイッチング電源装置を構
成した場合に、小型でありながら大きな出力容量を供給
することができ、かつ、トランスの短絡開放アブノーマ
ル試験に対してスイッチング電源装置を安全に保護する
ことができる。 According to the present invention as set forth in claim 1, a DC power source is provided.
DC voltage input from the power source is converted to another DC voltage and output.
In a switching power supply device that supports
Connect the primary windings of the
The switching element is connected in series to the primary winding of
In addition, the secondary windings of multiple transformers are
Multiple transformers connected in parallel via an ion
The voltage induced in the secondary winding of the
Rectifying and smoothing the voltage from the first rectifying and smoothing circuit
The error voltage from the reference voltage is used as the feedback signal from the error amplifier.
Output and connect the tertiary windings of multiple transformers in series.
The voltage induced in the third winding of the
Rectified and smoothed, and used as the power supply for the control unit.
The ON period of the switching element is controlled according to the feedback signal from
Controlled by the control unit and low voltage detection by the control unit
First stop signal or overvoltage detection circuit output from the circuit
Switching element according to the second stop signal output from the switching element
By stopping the operation of the
For the difference between line inductance and leakage inductance
Due to the resulting variation, either one of the transformers will be energized.
The problem of heat generation due to current imbalance, such as concentrated current
Can be eliminated, for example, as in this embodiment, 2
2 by connecting the primary winding of each transformer in series
Half the energy stored in each transformer
It is distributed and the secondary windings are connected in parallel,
The energy release period of the lance can be made almost the same,
Since the transformers share the energy almost equally,
Can configure a power supply with a larger output than one transformer
It Also, the first stop signal output from the low voltage detection circuit
Alternatively, in response to the second stop signal output from the overvoltage detection circuit,
The switching element to stop the operation,
It is possible to safely protect the power supply unit. This conclusion
As a result, a switching power supply device is constructed using multiple transformers.
When supplied, it provides a large output capacity despite its small size.
Can and short-circuit open abnorm of transformer
Protect switching power supplies safely against
be able to.
【0054】[0054]
【図1】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the switching power supply device according to the embodiment of the present invention.
【図3】スイッチング電源装置に対して、行われるトラ
ンスの短絡開放アブノーマル試験の試験項目と試験内容
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing test items and test contents of a transformer short circuit open abnormal test performed on the switching power supply device.
【図4】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の変形例の構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of the switching power supply device according to the embodiment of the present invention.
【図5】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路
図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional switching power supply device.
1 直流電源 3 制御部 3a OVP 3b UVLO 5 誤差増幅器 7 第1整流平滑回路 9 第2整流平滑回路 C1,C2,C3 コンデンサ D1,D2,D3 ダイオード P1,P2 1次巻線 PD1 フォトダイオード PT1 フォトトランジスタ Q1 スイッチング素子 R1 起動抵抗 S1,S2 2次巻線 T1,T2 トランス 1 DC power supply 3 control unit 3a OVP 3b UVLO 5 Error amplifier 7 First rectifying and smoothing circuit 9 Second rectifying and smoothing circuit C1, C2, C3 capacitors D1, D2, D3 diode P1, P2 primary winding PD1 photodiode PT1 phototransistor Q1 switching element R1 starting resistance S1, S2 secondary winding T1, T2 transformer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−60370(JP,A) 特開 平6−339270(JP,A) 特開 平7−274498(JP,A) 特開2001−157450(JP,A) 特開2001−161066(JP,A) 特開2001−119949(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-60370 (JP, A) JP-A-6-339270 (JP, A) JP-A-7-274498 (JP, A) JP-A-2001-157450 (JP, A) JP 2001-161066 (JP, A) JP 2001-119949 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 3/28
Claims (5)
直流電圧に変換して出力するスイッチング電源装置におFor switching power supplies that convert to DC voltage and output
いて、And 直流電源に直列に接続される複数のトランスの1次巻線Primary winding of multiple transformers connected in series to DC power supply
と、When, 前記複数のトランスの1次巻線に直列に接続されるスイThe switches connected in series to the primary windings of the plurality of transformers.
ッチング素子と、A switching element, それぞれにダイオードを介して並列に共通接続される前Before being commonly connected in parallel via diodes to each
記複数のトランスの2次巻線と、Secondary windings of multiple transformers, 前記複数のトランスの2次巻線に誘起される電圧を整流Rectify the voltage induced in the secondary windings of the plurality of transformers
平滑する第1の整流平滑回路と、A first rectifying and smoothing circuit for smoothing, 該第1の整流平滑回路からの電圧と第1の基準電圧とのBetween the voltage from the first rectifying and smoothing circuit and the first reference voltage
誤差電圧を帰還信号として出力する誤差増幅器と、An error amplifier that outputs the error voltage as a feedback signal, 直列に接続される前記複数のトランスの3次巻線と、A tertiary winding of the plurality of transformers connected in series, 前記複数のトランスの3次巻線に誘起される電圧を整流Rectify the voltage induced in the tertiary windings of the plurality of transformers
平滑する第2の整流平滑回路と、A second rectifying and smoothing circuit for smoothing, 前記第2の整流平滑回路からの電圧が下限基準電圧よりThe voltage from the second rectifying / smoothing circuit is lower than the lower limit reference voltage.
も低電圧になったときに第1停止信号を出力する低電圧Low voltage that outputs the first stop signal when the voltage also becomes low
検出回路と、A detection circuit, 前記第2の整流平滑回路からの電圧が上限基準電圧よりThe voltage from the second rectifying / smoothing circuit is higher than the upper reference voltage.
も過電圧になったときに第2停止信号を出力する過電圧Overvoltage that outputs the second stop signal when the overvoltage also occurs
検出回路と、A detection circuit, 前記第2の整流平滑回路からの電圧を動作電源とし前記The voltage from the second rectifying / smoothing circuit is used as an operating power source, and
誤差増幅器からの帰還信号に応じて前記スイッチング素The switching element is responsive to the feedback signal from the error amplifier.
子のオン期間を制御するとともに、前記低電圧検出回路Controlling the ON period of the child, and the low voltage detection circuit
から出力される第1停止信号または前記過電圧検出回路First stop signal output from the overvoltage detection circuit
から出力される第2停止信号に応じて前記スイッチングSwitching according to a second stop signal output from the
素子の動作を停止する制御部と、を備えたことを特徴とAnd a control unit for stopping the operation of the element,
するスイッチング電源装置。Switching power supply.
して短絡試験を行った場合には、前記低電圧検出回路かIf a short circuit test is performed by
ら出力される第1停止信号に応じて前記スイッチング素The switching element according to the first stop signal output from
子の動作を停止することを特徴とする請求項1記載のスThe suspension of claim 1, wherein the operation of the child is stopped.
イッチング電源装置。Itching power supply.
には、前記低電圧検出回路から出力される第1停止信号Is a first stop signal output from the low voltage detection circuit.
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することをIt is possible to stop the operation of the switching element according to
特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。The switching power supply device according to claim 1, which is characterized in that.
には、前記過電圧検出回路から出力される第2停止信号Is a second stop signal output from the overvoltage detection circuit.
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することをIt is possible to stop the operation of the switching element according to
特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。The switching power supply device according to claim 1, which is characterized in that.
には、前記低電圧検出回路から出力される第1停止信号Is a first stop signal output from the low voltage detection circuit.
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することをIt is possible to stop the operation of the switching element according to
特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。The switching power supply device according to claim 1, which is characterized in that.
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