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JP3759296B2 - Switching power supply - Google Patents
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JP3759296B2 - Switching power supply - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング電源に関し、更に詳しくは、バッテリー等の蓄電素子によってバックアップする機能を有するスイッチング電源に係る。
【0002】
【従来の技術】
この種のスイッチング電源としては、従来より種々のタイプのものが知られている。例えば、特開平9ー56085号公報は、電力変換回路に備えられた変換トランスの二次側にバッテリーでなるバックアップ素子を有する充放電回路を接続しておき、変換トランスの二次巻線に生じる誘起電圧を利用してバックアップ素子を充電し、交流電源電圧の供給が停止したときは、バックアップ素子に蓄積されたエネルギを、変換トランスを介することなく、充電回路に備えられた第1のコンバータ回路によって変換し、変換された電力を負荷に供給する電源装置を開示している。
【0003】
特開平8ー275521号公報は、電力変換回路を構成する変換トランスの二次巻線に定電流回路を接続し、定電流回路によりバッテリを充電し、停電時にはバッテリの充電電圧を、インバータに供給し、インバータから負荷に電力を供給する電源装置を開示している。
【0004】
特開昭64ー8836号公報は、交流電源を整流する整流回路の出力側に、蓄電池を接続し、停電時に蓄電池を電力供給源として用いる無停電電源装置を開示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術文献に見られるように、従来のこの種のスイッチング電源は、交流電源電圧を入力として動作するメインのコンバータとは別に、バックアップバッテリの電力を変換するコンバータを備え、両コンバータの切替により、交流電源の停電に対応する構成である。切替に当たっては、メインのコンバータの動作を停止させ、それに代わって、それまで停止状態にあったバックアップ用コンバータの動作を開始させる。
【0006】
ところが、それまで停止状態にあったバックアップ用コンバータが、負荷に対して、それまで供給されていた電圧を供給できる動作状態まで立ち上がるには、ある立ち上がり時間が必要である。このバックアップ用コンバータの立ち上がり特性のために、切替時に、負荷に供給される直流電圧が低下してしまう。
【0007】
本発明の課題は、メインのコンバータと、コンバータとの間の切替時に負荷に供給される直流出力電圧が低下しないスイッチング電源を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述した課題解決のため、本発明に係るスイッチング電源は、第1のコンバータと、第2のコンバータと、制御回路とを含む。
【0009】
前記第1のコンバータは、交流電圧から変換された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷に直流出力電圧を供給する。
【0010】
前記第2のコンバータは、蓄電素子から供給された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷に直流出力電圧を供給する。
【0011】
前記制御回路は、前記交流電圧の停電または復電に応じて、前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータの間の切替を行ない、切替時に前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータが同時に動作する期間を設定する。
【0012】
第1のコンバータは、交流電圧から変換された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷のための直流出力電圧を供給するから、交流電圧が正常に供給されている間は、第1のコンバータから負荷に対して、直流出力電圧を供給することができる。
【0013】
交流電源が停電したときは、第1のコンバータから第2のコンバータへの切替を行なう。これにより、第1のコンバータに代わって、第2のコンバータが動作を開始する。第2のコンバータは、蓄電素子から供給された直流をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷に直流出力電圧を供給する。これにより、第1のコンバータに代わって、負荷に直流出力電圧を供給することができる。
【0014】
第1のコンバータから第2のコンバータへの切替に当たって、制御回路は、第1のコンバータ及び第2のコンバータが同時に動作する期間を設定する。従って、第1のコンバータが動作している間に第2のコンバータが動作を開始する。第1のコンバータが動作を停止した時点では、第2のコンバータを、負荷に所定の直流電圧が供給できる状態まで、立ち上がらせることができる。このため、第2のコンバータの立ち上がり特性に起因する直流出力電圧の低下を回避することができる。
【0015】
交流電源が復電したときは、第2のコンバータから、第1のコンバータへの切替が行なわれる。この場合も、制御回路は、第1のコンバータ及び第2のコンバータが同時に動作する期間を設定する。従って、第2のコンバータが動作している間に第1のコンバータが動作を開始し、第2のコンバータが動作を停止した時点では、第1のコンバータを、負荷に所定の直流電圧が供給できる状態まで、立ち上がらせることができる。このため、第1のコンバータの立ち上がり特性に起因する直流出力電圧の低下を回避することができる。
【0016】
第2のコンバータから出力される直流電圧は、第1のコンバータから出力される直流電圧よりも低く設定されていることが望ましい。この構成は、交流電源の停電または復電に伴う切替時に、直流出力電圧に過渡的な落ち込みが発生するのを阻止する手段として、きわめて有効である。
【0017】
第1のコンバータと、第2のコンバータとを同時に動作させる期間を設定する手段として、制御回路はそのような期間を設定するタイマを有することができる。
【0018】
別の同時動作期間設定手段として、前記制御回路は、前記交流電圧の停電時には前記第1のコンバータをそのスイッチングパルス幅が最大デューティに達するまで動作させ、復電時には前記第1のコンバータのスイッチングパルス幅が前記最大デューティよりも小さくなってから、前記第2のコンバータを停止させる機能を有することもできる。
【0019】
この場合、最大デューティを判定する手段として、前記制御回路は、基準値に対する前記直流出力電圧の誤差を増幅して得られた電圧信号と、最大デューティを設定する電圧信号とを比較して、最大デューテイを判定する機能を有することができる。
【0020】
本発明は、更に、この種のスイッチング電源の小型化、特に、複数出力を有する場合に、その小型化にきわめて有効な具体的手段を開示する。
【0021】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。図面は単に実施例を示すものに過ぎない。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るスイッチング電源の電気回路図である。図示するように、本発明に係るスイッチング電源は、第1のコンバータ1と、第2のコンバータ2と、制御回路31、32とを含む。
【0023】
第1のコンバータ1は、交流電圧から変換された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧V21に変換して、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。第1のコンバータ1の出力は出力端子71、72に接続されている。第1のコンバータ1の入力側には、入力回路4が備えられている。入力回路4は、交流電源eから供給される交流電圧Einを整流平滑して、第1のコンバータ1に対して、直流電圧V11を供給する。
【0024】
第2のコンバータ2は、蓄電素子20から供給された直流電圧V12をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧V22に変換して、負荷Lのための直流出力電圧Voを供給する。そして、第1のコンバータ1に対する交流電圧Einの供給が停止したとき、第1のコンバータ1に代わって、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。蓄電素子20はバッテリまたは電気二重層コンデンサ等でなる。第2のコンバータ2の出力は出力端子71、72に接続されている。
【0025】
制御回路31、32は、切換回路5から制御信号S3、S4に供給を受ける。切換回路5は停電検出機能を有しており、交流電圧Einに応じて、制御回路31、32に制御信号S3、S4を供給して、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の動作の切替を行ない、切替時に第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。図示では、制御回路31、32は独立したブロックとして表現されているが、1ブロックとして統合されていてもよい。制御信号S1、S2は、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2のパルス幅変調(以下PWMと称する)制御信号である。切換回路5は、制御回路31、32と一体化されていてもよい。
【0026】
次に、図2のタイムチャートを参照して、図1に示されたスイッチング電源の動作を説明する。
【0027】
交流電源eから、交流電圧Einが正常に供給されている間(図2(a)参照)は、第1のコンバータ1は、交流電圧Einから変換された直流電圧V11(図2(b)参照)をスイッチング(図2(c)参照)し、スイッチング出力を直流電圧V21に変換して、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。図2(c)において、論理値1は第1のコンバータ1が動作している状態に対応し、論理値0は第1のコンバータ1が動作を停止している状態に対応する。
【0028】
次に、t0時に交流電源eが停電したときは、切換回路5は、直流電圧V11に応じて、制御回路31、32に制御信号S3、S4を供給する。そして、制御回路31、32から第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2に供給される制御信号S1、S2によって、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の切替を行なう。これにより、第1のコンバータ1に代わって、第2のコンバータ2が動作を開始する。第2のコンバータ2は、蓄電素子20から供給された直流電圧V12をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧V22に変換して、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。
【0029】
第1のコンバータ1から第2のコンバータ2への切替に当たって、制御回路31、32は、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。図2において、t0時からt1時までの期間△T1が、この同時に動作する期間である。従って、第1のコンバータ1が動作している間に第2のコンバータ2が動作を開始(図2(c)及び(e)参照)する。これにより、第1のコンバータ1が動作を停止するt1時までに、第2のコンバータ2を、負荷Lに所定の直流電圧が供給できる状態まで、立ち上がらせることができる(図2(e)参照)。このため、第2のコンバータ2の立ち上がり特性に起因する直流出力電圧V21の低下を回避することができる。これを仮に、第1のコンバータ1と第2のコンバータ2とを、t1時に同時に切り替えた(図2(e)の点線表示参照)とすれば、直流出力電圧V21に過渡的な落ち込みVd1が生じる(図2(g)参照)。
【0030】
次に、交流電源eがt2時に復電したときは、第2のコンバータ2から、第1のコンバータ1への切替が行なわれる。この場合も、制御回路31、32は、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。図2において、t3時からt4時までの期間△T2が、この同時動作期間に相当する。従って、第2のコンバータ2が動作している間に第1のコンバータ1が動作を開始し、第2のコンバータ2が動作を停止するt4時では、第1のコンバータ1を、負荷Lに所定の直流出力電圧V21が供給できる状態まで、立ち上がらせることができる。
【0031】
図3は本発明に係るスイッチング電源の更に具体的な実施例を示す図である。図において、図1に図示された構成部分と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してある。
【0032】
入力回路4は、交流入力端子61、62に供給される交流電圧Einを直流電圧V11に変換して出力する。図示された入力回路4はダイオードブリッジ等でなる整流回路41と平滑コンデンサ42とを備えている。
【0033】
第1のコンバータ1は、電力変換回路11と、出力回路12とを含む。電力変換回路11は、変換トランス13と、スイッチ素子14と含んでいる。変換トランス13は、第1の巻線131及び第2の巻線132を含み、第1の巻線131は入力回路4から直流電圧V11の供給を受ける。
【0034】
スイッチ素子14は、第1の巻線131を通して供給される直流電圧V11をスイッチングする。スイッチ素子14は代表的には電界効果トランジスタ(FET)で構成されるが、バイポーラトランジスタ等、他の三端子スイッチ素子であってもよい。スイッチ素子14の主電極回路は、変換トランス13の第1の巻線131に直列に接続されている。
【0035】
出力回路12は、第2の巻線132に接続され、第2の巻線132に現れるスイッチ出力を直流電圧V21に変換して、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。図示された出力回路12は、いわゆるフォワード第1のコンバータ回路を構成しており、スイッチ素子14がオンしているときに導通するダイオード121と、スイッチ素子14がオフしている期間に、チョークコイル123に蓄積されたエネルギを放出するダイオード122とでなる整流回路と、出力平滑用コンデンサ124とを備える。但し、このような回路構成に限定するものではないことはいうまでもない。
【0036】
第2のコンバータ2は、電力変換回路21と、出力回路22とを含む。電力変換回路21は、変換トランス23と、スイッチ素子24と含んでいる。変換トランス23は、第1の巻線231及び第2の巻線232を含み、第1の巻線231は蓄電素子20から直流電圧V12の供給を受ける。
【0037】
スイッチ素子24は、第1の巻線231を通して供給される直流電圧V12をスイッチングする。スイッチ素子24は代表的には電界効果トランジスタ(FET)で構成されるが、バイポーラトランジスタ等、他の三端子スイッチ素子であってもよい。スイッチ素子24の主電極回路は、変換トランス23の第1の巻線231に直列に接続されている。
【0038】
出力回路22は、第2の巻線232に接続され、第2の巻線232に現れるスイッチ出力を直流電圧V21に変換して、負荷Lに直流出力電圧Voを供給する。図示された出力回路22は、フォワード第1のコンバータ回路を構成しており、スイッチ素子24がオンしているときに導通するダイオード221と、スイッチ素子24がオフしている期間に、チョークコイル223に蓄積されたエネルギを放出するダイオード222とでなる整流回路とを備える。但し、このような回路構成に限定するものではないことはいうまでもない。
【0039】
次に、再び図2のタイムチャートを参照して、図3に示されたスイッチング電源の動作を説明する。
【0040】
交流電源eから、交流電圧Einが正常に供給されている間(図2(a)参照)は、入力回路4により、交流電圧Einを直流電圧V11に変換する(図2(b)参照)。入力回路4から変換トランス13の第1の巻線131を通して供給される直流電圧V11は、スイッチ素子14でスイッチングされる(図2(c)参照)。変換トランス13の第2の巻線132には出力回路12が接続されているので、第2の巻線132に現れたスイッチ出力は、出力回路12によって、直流電圧V21に変換される。この直流電圧V21が、直流出力電圧Voとして、負荷Lに供給され(図2(g)参照)、負荷電流Io1が流れる(図2(d)参照)。
【0041】
次に、t0時に交流電源eが停電したときは、制御回路31、32は、直流電圧V11に応じて、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の切替を行なう。これにより、第1のコンバータ1に代わって、第2のコンバータ2が動作を開始する。第2のコンバータ2において、蓄電素子20から変換トランス23の第1の巻線231を通して供給される直流電圧V12は、スイッチ素子24でスイッチングされる。変換トランス23の第2の巻線232には出力回路22が接続されているので、第2の巻線232に現れたスイッチ出力は、出力回路22によって、直流電圧V22に変換される。この直流電圧V22が、直流出力電圧Voとして、負荷Lに供給され(図2(g)参照)、負荷電流Io2が流れる(図2(f)参照)。
【0042】
第1のコンバータ1から第2のコンバータ2への切替に当たって、制御回路31、32は、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。この点については、図1及び図2を参照して既に説明した通りである。
【0043】
即ち、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2は、t0時からt1時までの期間△T1に同時に動作する。このため、第2のコンバータ2の立ち上がり特性に起因する直流出力電圧V0の低下を回避することができる。
【0044】
また、交流電源eがt2時に復電したときは、t3時からt4時までの期間△T2において、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する。
【0045】
第2のコンバータ2から出力される直流電圧V22は、第1のコンバータ1から出力される直流電圧V21よりも低く設定されていることが望ましい。この構成によれば、交流電圧Einの停電時に、平滑コンデンサ42の蓄積電荷を利用して、第1のコンバータ1により、負荷Lへ電流Io1を供給し続けることができる。そして、平滑コンデンサ42の端子電圧で与えられる直流電圧V11が低下する(図2(b)参照)に従い、第1のコンバータ1から負荷Lへの電流Io1の供給が次第に低下して行く(図2(d)参照)。
【0046】
一方、これとは逆に、第2のコンバータ2から負荷Lへ供給される電流Io2が次第に増加(図2(f)参照)して行き、最終的には第2のコンバータ2が負荷Lへの電力供給の全てを負担することになる。この時点t1で第1のコンバータ1を停止させる。従って、切替時に、直流出力電圧Voに過渡的な落ち込みVd1(図2(g)参照)を、平滑コンデンサ42の蓄積電荷を利用して確実に阻止することができる。
【0047】
復電時には、上述した動作と逆の動作により、第2の第2のコンバータ2から第1の第1のコンバータ1への切替が行なわれる。
【0048】
第1のコンバータ1と、第2のコンバータ2とを同時に動作させる期間を設定する手段として、制御回路31、32または切替回路5はそのような期間を設定するタイマを有することができる。
【0049】
別の同時動作期間設定手段として、制御回路31、32は、交流電圧Einの停電時には、第1のコンバータ1をそのスイッチングパルス幅が最大デューティに達するまで動作させ、復電時には第1のコンバータ1のスイッチングパルス幅が最大デューティよりも小さくなってから、第2のコンバータ2を停止させる機能を有することもできる。
【0050】
スイッチング電源の分野では、直流出力電圧Voの安定化のために、制御回路31、32により、スイッチ素子14、24にPWM制御を加えるのが普通である。スイッチング電源におけるPWM制御は、直流出力電圧Voが低下した場合に、スイッチ素子14、24のオン期間(以下デューティと称する)を広げ、直流出力電圧Voが上昇した場合はデューティが小さくなるような制御方式である。この場合、スイッチング電源の適正動作及び保護のために、最大デューティが設定され、スイッチ素子14、24は最大デューティの範囲内で動作する。最大デューティは第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の出力安定化のための極限動作状態に対応する。
【0051】
本発明の好ましい態様においては、交流電圧Einの停電時には、制御回路31は、第1のコンバータ1をそのスイッチングパルス幅が最大デューティに達するまで動作させる。このことは、停電時には、第1のコンバータ1を、その出力安定化能力を極限まで発揮させた後に、第2のコンバータ2に切り替えることを意味する。
【0052】
復電時には、第1のコンバータ1のスイッチングパルス幅が最大デューティよりも小さくなってから、第2のコンバータ2を停止させる機能を有することもできる。このことは、第1のコンバータ1が出力安定化動作可能領域に入った後に、第2のコンバータ2から第1のコンバータ1への切替を行なうことを意味する。これを仮に、第2のコンバータ2から出力される直流電圧V22が第1のコンバータ1から出力される直流電圧V21よりも高い値に設定された場合は、交流電源eが復電したにもかかわらず、第2のコンバータ2が依然として動作を継続する結果を招く。
【0053】
この場合、最大デューティを判定する手段として、制御回路31、32は、基準値に対する直流出力電圧Voの誤差を増幅して得られた電圧信号と、最大デューティを設定する電圧信号とを比較して、最大デューテイを判定する機能を有することができる。
【0054】
図4はその具体的な実施例を示している。図4に図示された制御回路31は、誤差増幅器301と、基準電圧源302と、比較器303と、最大デューティ設定電圧源304と、三角波発振器305と、比較器306を含んでいる。
【0055】
誤差増幅器301は、基準電圧源302から供給される基準電圧源Vr1に対する直流出力電圧Voの誤差を増幅し、その誤差増幅信号S5を比較器303に供給する。
【0056】
比較器303は、誤差増幅器301から供給される誤差増幅信号S5と、三角波発振器305から供給される三角波とを比較し、直流出力電圧Voを安定化するようなPWM信号を、スイッチ素子14に供給する。比較器303には最大デューティ設定電圧源304から基準電圧Vr2が供給されている。この基準電圧Vr2と三角波発振器305から供給される三角波とを比較して得られたパルス幅が最大デューティを定める。
【0057】
比較器306は、誤差増幅器301から供給される誤差増幅信号S5と、最大デューティ設定電圧源304から供給される基準電圧Vr2とを比較し、誤差増幅信号S5が最大デューティに到達したか、または、最大デューティより小さいかを判定する。
【0058】
交流電圧Einの停電時には、制御回路31は、第1のコンバータ1をそのスイッチングパルス幅が最大デューティに達するまで動作させるから、誤差増幅信号S5が最大デューティに到達したかどうかを検出する。そして最大デューティに到達したと判定されたときに、制御回路31により第1のコンバータ1の動作を停止させる。
【0059】
図5は本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を示す電気回路図である。図において、図1及び図3と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してある。この実施例では、第1のコンバータ1を構成する変換トランス13及び出力回路12が、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2によって共用されている。変換トランス13は第3の巻線133を有する。
【0060】
第2のコンバータ2は、切替回路25と、第3の巻線133と、蓄電素子20とを含んでいる。切替回路25は、第2のコンバータ2が充電回路CHとなり、または放電回路DHとなるような切替を行なう。第2のコンバータ2は、充電回路CHに切り替えられたときは、第3の巻線133から供給される電力によって蓄電素子20を充電する。放電回路DHに切り替えられたときは、蓄電素子20から供給されるエネルギをスイッチングして第3の巻線133に供給する。
【0061】
図示された切替回路25は、ダイオード26と三端子素子でなるスイッチ素子24との並列回路で構成されており、ダイオード26は、充電回路CHを構成し、スイッチ素子24が放電回路DHを構成する。より具体的には、ダイオード26は、メインのスイッチ素子14がオンになったときに、図示極性(図中黒丸表示)の第3の巻線133に現れる誘起電圧に対して、順方向となるように方向付けられている。
【0062】
また、スイッチ素子24は、三端子素子で構成され、主電極回路が第3の巻線133及び蓄電素子20を含む放電回路DHに対して直列に入るように接続されている。スイッチ素子24に適した三端子素子はFETである。スイッチ素子24がFETでなる場合、FETのソース.ドレイン間ダイオードをダイオード26として利用できるので、切替回路25の回路構成を、より簡素化できる。蓄電素子20は、代表的には、二次電池であるバッテリで構成される。または、コンデンサで構成してもよい。
【0063】
第1のコンバータ1が動作しているときは、第2のコンバータ2は、切替回路25により、充電回路CHとなるように切り替えられる。充電回路CHに切り替えられたときは、変換トランス13の第3の巻線133から供給される電力によって蓄電素子20が充電される。従って、電力変換回路11のスイッチング動作によって、変換トランス13の第3の巻線133に誘起する電圧により、蓄電素子20が充電される。実施例に示す回路構成においては、ダイオード26は、メインのスイッチ素子14がオンになったときに、図示極性(図中黒丸表示)の第3の巻線133に現れる誘起電圧に対して、順方向となるように方向付けられているから、ダイオード26を通した蓄電素子20に対する充電は、メインのスイッチ素子14のオン期間に行なわれる。
【0064】
次に、交流電源eの停電時には、第2のコンバータ2が放電回路DHに切り替えられる。放電モードに切り替えられると、蓄電素子20が電力供給源となる。第2のコンバータ2は、蓄電素子20から供給されるエネルギをスイッチングして第3の巻線133に供給する。第3の巻線133は、変換トランス13の巻線であり、変換トランス13の第2の巻線132と誘導結合されているから、蓄電素子20から供給されるエネルギをスイッチングして得られた電流によって、第3の巻線133の巻線が励磁された場合、そのエネルギは第3の巻線133から第2の巻線132に伝送される。変換トランス13の第2の巻線132には出力回路12が接続されているから、第2の巻線132に現れる第2のコンバータ2のスイッチング出力が出力回路12によって直流電圧V21に変換され、負荷Lに直流出力電圧Voが供給される。
【0065】
上記説明から明らかなように、図5に示した実施例では、第2のコンバータ2は、その大部分を、本来、スイッチング電源に備えられるべき各構成部分、すなわち、変換トランス13及び出力回路12を、第1のコンバータ1との間で共用して、蓄電素子20のエネルギを負荷Lに供給するようになっているから、部品点数を減少させ、小型化を達成することができる。
【0066】
しかも、第2のコンバータ2によるバックアップ動作は、切替回路25を構成するスイッチ素子24及びメインのスイッチ素子14の選択によって、容易に実現することができる。
【0067】
図5に示した実施例の場合も、切換回路5は、交流電圧Einに応じて、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の動作の切替を行ない、切替時に第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。
【0068】
図6は本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を示す電気回路図である。この実施例は、図5に示されたスイッチング電源を、多出力タイプのスイッチング電源に本発明を適用した例を示している。第2の巻線132は複数n個備えられ、第2の巻線132のそれぞれに、出力回路91〜9nが個別的に備えられている。図示された多出力タイプスイッチング電源において、蓄電素子20に対する充電は、図5の実施例の場合と全く同様に行なわれる。
【0069】
次に、切替回路25により、第2のコンバータ2が放電回路DHに切り替えられたときは、第2のコンバータ2は、蓄電素子20から供給されるエネルギをスイッチングして第3の巻線133に供給する。第3の巻線133は、変換トランス13の第2の巻線132と誘導結合されているから、蓄電素子20から供給されるエネルギをスイッチングして得られた電流によって、第3の巻線133の巻線が励磁された場合、そのエネルギは第3の巻線133から、n個備えられた第2の巻線132のそれぞれに伝送される。n個の第2の巻線132のそれぞれには、それと同数nの出力回路91〜9nが接続されているから、n個の第2の巻線132のそれぞれに現れる第2のコンバータ2のスイッチング出力が、出力回路91〜9nによって、それぞれ直流出力電圧Vo1〜Vonに変換され、負荷Lに供給される。
【0070】
上記説明から明らかであるように、多出力タイプのスイッチング電源においても、一個の第2のコンバータ2を備えるだけでよい。このため、多出力とした場合にも、部品点数を増大させる必要のない小型のバックアップ型スイッチング電源が得られる。図6に示した実施例の場合も、切換回路5は、交流電圧Einに応じて、第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2の動作の切替を行ない、切替時に第1のコンバータ1及び第2のコンバータ2が同時に動作する期間を設定する。
【0071】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、メインの第1のコンバータと、第2のコンバータとの間の切替時に負荷に供給される直流出力電圧が低下しないスイッチング電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスイッチング電源の実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明に係るスイッチング電源の動作を説明するタイムチャートである。
【図3】本発明に係るスイッチング電源の実施例を示す電気回路図である。
【図4】本発明に係るスイッチング電源に用いられる制御回路の電気回路図である。
【図5】本発明に係るスイッチング電源の別の実施例を示す電気回路図である。
【図6】本発明に係るスイッチング電源の更に別の実施例を示す電気回路図である。
【符号の説明】
1 第1のコンバータ
2 第1のコンバータ
20 蓄電素子
31、32 制御回路
4 入力回路
5 切換回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply having a function of backing up by a storage element such as a battery.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of switching power supplies are known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-56085 discloses that a charge / discharge circuit having a backup element made of a battery is connected to the secondary side of the conversion transformer provided in the power conversion circuit, and is generated in the secondary winding of the conversion transformer. When the backup element is charged using the induced voltage and the supply of the AC power supply voltage is stopped, the energy stored in the backup element is not passed through the conversion transformer, and the first converter circuit provided in the charging circuit And a power supply apparatus that supplies the converted electric power to a load.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-275521 discloses that a constant current circuit is connected to the secondary winding of a conversion transformer that constitutes a power conversion circuit, the battery is charged by the constant current circuit, and the charging voltage of the battery is supplied to the inverter during a power failure. And the power supply device which supplies electric power to a load from an inverter is disclosed.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-8836 discloses an uninterruptible power supply apparatus in which a storage battery is connected to the output side of a rectifier circuit that rectifies an AC power supply, and the storage battery is used as a power supply source in the event of a power failure.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As can be seen from the above-mentioned prior art documents, this type of conventional switching power supply is provided with a converter that converts the power of the backup battery separately from the main converter that operates with the AC power supply voltage as an input, and switching between the two converters is possible. Thus, the configuration corresponds to a power failure of the AC power supply. In switching, the operation of the main converter is stopped, and instead, the operation of the backup converter that has been in a stopped state is started.
[0006]
However, a certain rise time is required for the backup converter that has been in a stopped state until it rises to an operating state in which the voltage that has been supplied can be supplied to the load. Due to the rising characteristics of the backup converter, the DC voltage supplied to the load is reduced during switching.
[0007]
An object of the present invention is to provide a switching power supply in which a DC output voltage supplied to a load at the time of switching between a main converter and a converter does not decrease.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a switching power supply according to the present invention includes a first converter, a second converter, and a control circuit.
[0009]
The first converter switches a DC voltage converted from an AC voltage, converts a switching output into a DC voltage, and supplies the DC output voltage to a load.
[0010]
The second converter switches the DC voltage supplied from the storage element, converts the switching output to a DC voltage, and supplies the DC output voltage to the load.
[0011]
The control circuit performs switching between the first converter and the second converter in response to a power failure or power recovery of the AC voltage, and the first converter and the second converter are simultaneously switched at the time of switching. Set the operating period.
[0012]
Since the first converter switches the DC voltage converted from the AC voltage, converts the switching output to the DC voltage, and supplies the DC output voltage for the load, the AC voltage is normally supplied. Can supply a DC output voltage to the load from the first converter.
[0013]
When the AC power supply fails, switching from the first converter to the second converter is performed. Thereby, instead of the first converter, the second converter starts operation. The second converter switches the direct current supplied from the storage element, converts the switching output into a direct current voltage, and supplies the direct current output voltage to the load. Thereby, a DC output voltage can be supplied to the load instead of the first converter.
[0014]
In switching from the first converter to the second converter, the control circuit sets a period in which the first converter and the second converter operate simultaneously. Therefore, the second converter starts operating while the first converter is operating. When the first converter stops operating, the second converter can be raised to a state where a predetermined DC voltage can be supplied to the load. For this reason, it is possible to avoid a decrease in the DC output voltage due to the rising characteristics of the second converter.
[0015]
When the AC power supply recovers, switching from the second converter to the first converter is performed. Also in this case, the control circuit sets a period in which the first converter and the second converter operate simultaneously. Therefore, when the first converter starts operating and the second converter stops operating while the second converter is operating, the first converter can supply a predetermined DC voltage to the load. You can stand up to the state. For this reason, it is possible to avoid a decrease in the DC output voltage due to the rising characteristics of the first converter.
[0016]
The DC voltage output from the second converter is desirably set lower than the DC voltage output from the first converter. This configuration is extremely effective as a means for preventing a transient drop in the DC output voltage when the AC power supply is switched due to a power failure or power recovery.
[0017]
As a means for setting a period for operating the first converter and the second converter at the same time, the control circuit can have a timer for setting such a period.
[0018]
As another simultaneous operation period setting means, the control circuit operates the first converter until the switching pulse width reaches a maximum duty at the time of the AC voltage interruption, and at the time of power recovery, the control circuit switches the switching pulse of the first converter. It can also have a function of stopping the second converter after the width becomes smaller than the maximum duty.
[0019]
In this case, as a means for determining the maximum duty, the control circuit compares the voltage signal obtained by amplifying the error of the DC output voltage with respect to a reference value with a voltage signal for setting the maximum duty, It can have a function of determining the duty.
[0020]
The present invention further discloses specific means that is extremely effective for downsizing this type of switching power supply, particularly when it has a plurality of outputs.
[0021]
Other objects, configurations and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The drawings are merely illustrative.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a switching power supply according to the present invention. As shown, the switching power supply according to the present invention includes a first converter 1, a second converter 2, and control circuits 31 and 32.
[0023]
The first converter 1 switches the DC voltage converted from the AC voltage, converts the switching output to the DC voltage V21, and supplies the DC output voltage Vo to the load L. The output of the first converter 1 is connected to output terminals 71 and 72. An input circuit 4 is provided on the input side of the first converter 1. The input circuit 4 rectifies and smoothes the AC voltage Ein supplied from the AC power source e and supplies the DC voltage V11 to the first converter 1.
[0024]
Second converter 2 switches DC voltage V12 supplied from power storage element 20, converts the switching output to DC voltage V22, and supplies DC output voltage Vo for load L. When the supply of the AC voltage Ein to the first converter 1 is stopped, the DC output voltage Vo is supplied to the load L instead of the first converter 1. The power storage element 20 is formed of a battery or an electric double layer capacitor. The output of the second converter 2 is connected to output terminals 71 and 72.
[0025]
The control circuits 31 and 32 are supplied from the switching circuit 5 to the control signals S3 and S4. The switching circuit 5 has a power failure detection function, and supplies control signals S3 and S4 to the control circuits 31 and 32 in accordance with the AC voltage Ein so that the operations of the first converter 1 and the second converter 2 are performed. Switching is performed, and a period in which the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously at the time of switching is set. In the drawing, the control circuits 31 and 32 are expressed as independent blocks, but may be integrated as one block. The control signals S1 and S2 are pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) control signals for the first converter 1 and the second converter 2. The switching circuit 5 may be integrated with the control circuits 31 and 32.
[0026]
Next, the operation of the switching power supply shown in FIG. 1 will be described with reference to the time chart of FIG.
[0027]
While the AC voltage Ein is normally supplied from the AC power source e (see FIG. 2A), the first converter 1 is connected to the DC voltage V11 converted from the AC voltage Ein (see FIG. 2B). ) Is switched (see FIG. 2C), the switching output is converted to the DC voltage V21, and the DC output voltage Vo is supplied to the load L. In FIG. 2C, a logical value 1 corresponds to a state in which the first converter 1 is operating, and a logical value 0 corresponds to a state in which the first converter 1 has stopped operating.
[0028]
Next, when the AC power source e fails at t0, the switching circuit 5 supplies the control signals S3 and S4 to the control circuits 31 and 32 according to the DC voltage V11. Then, the first converter 1 and the second converter 2 are switched by the control signals S1 and S2 supplied from the control circuits 31 and 32 to the first converter 1 and the second converter 2. Thereby, instead of the first converter 1, the second converter 2 starts operation. Second converter 2 switches DC voltage V12 supplied from power storage element 20, converts the switching output to DC voltage V22, and supplies DC output voltage Vo to load L.
[0029]
In switching from the first converter 1 to the second converter 2, the control circuits 31 and 32 set a period during which the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously. In FIG. 2, a period ΔT1 from time t0 to time t1 is a period during which these operations are performed simultaneously. Accordingly, the second converter 2 starts operating while the first converter 1 is operating (see FIGS. 2C and 2E). As a result, the second converter 2 can be raised to a state where a predetermined DC voltage can be supplied to the load L by time t1 when the operation of the first converter 1 stops (see FIG. 2E). ). For this reason, it is possible to avoid a drop in the DC output voltage V21 due to the rising characteristics of the second converter 2. Assuming that the first converter 1 and the second converter 2 are simultaneously switched at t1 (see the dotted line display in FIG. 2 (e)), a transient drop Vd1 occurs in the DC output voltage V21. (See FIG. 2 (g)).
[0030]
Next, when the AC power source e recovers at t2, the switching from the second converter 2 to the first converter 1 is performed. Also in this case, the control circuits 31 and 32 set a period during which the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously. In FIG. 2, a period ΔT2 from t3 to t4 corresponds to this simultaneous operation period. Accordingly, at time t4 when the first converter 1 starts operating and the second converter 2 stops operating while the second converter 2 is operating, the first converter 1 is set to the load L at a predetermined time. The DC output voltage V21 can be supplied until it can be supplied.
[0031]
FIG. 3 is a diagram showing a more specific embodiment of the switching power supply according to the present invention. In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0032]
The input circuit 4 converts the AC voltage Ein supplied to the AC input terminals 61 and 62 into a DC voltage V11 and outputs it. The illustrated input circuit 4 includes a rectifier circuit 41 formed of a diode bridge or the like and a smoothing capacitor 42.
[0033]
First converter 1 includes a power conversion circuit 11 and an output circuit 12. The power conversion circuit 11 includes a conversion transformer 13 and a switch element 14. The conversion transformer 13 includes a first winding 131 and a second winding 132, and the first winding 131 is supplied with the DC voltage V <b> 11 from the input circuit 4.
[0034]
The switch element 14 switches the DC voltage V11 supplied through the first winding 131. The switch element 14 is typically composed of a field effect transistor (FET), but may be another three-terminal switch element such as a bipolar transistor. The main electrode circuit of the switch element 14 is connected in series to the first winding 131 of the conversion transformer 13.
[0035]
The output circuit 12 is connected to the second winding 132, converts the switch output appearing in the second winding 132 to the DC voltage V <b> 21, and supplies the DC output voltage Vo to the load L. The illustrated output circuit 12 constitutes a so-called forward first converter circuit, and a diode 121 that conducts when the switch element 14 is on, and a choke coil during the period when the switch element 14 is off. A rectifier circuit including a diode 122 that releases energy stored in 123 and an output smoothing capacitor 124 are provided. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such a circuit configuration.
[0036]
Second converter 2 includes a power conversion circuit 21 and an output circuit 22. The power conversion circuit 21 includes a conversion transformer 23 and a switch element 24. Conversion transformer 23 includes a first winding 231 and a second winding 232, and first winding 231 receives supply of DC voltage V <b> 12 from power storage element 20.
[0037]
The switch element 24 switches the DC voltage V12 supplied through the first winding 231. The switch element 24 is typically composed of a field effect transistor (FET), but may be another three-terminal switch element such as a bipolar transistor. The main electrode circuit of the switch element 24 is connected in series to the first winding 231 of the conversion transformer 23.
[0038]
The output circuit 22 is connected to the second winding 232, converts the switch output appearing in the second winding 232 into the DC voltage V 21, and supplies the DC output voltage Vo to the load L. The illustrated output circuit 22 forms a forward first converter circuit, and a diode 221 that conducts when the switch element 24 is on, and a choke coil 223 during a period when the switch element 24 is off. And a rectifier circuit composed of a diode 222 that discharges the energy stored therein. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such a circuit configuration.
[0039]
Next, the operation of the switching power supply shown in FIG. 3 will be described with reference to the time chart of FIG. 2 again.
[0040]
While the AC voltage Ein is normally supplied from the AC power source e (see FIG. 2A), the AC voltage Ein is converted into the DC voltage V11 by the input circuit 4 (see FIG. 2B). The DC voltage V11 supplied from the input circuit 4 through the first winding 131 of the conversion transformer 13 is switched by the switch element 14 (see FIG. 2C). Since the output circuit 12 is connected to the second winding 132 of the conversion transformer 13, the switch output appearing in the second winding 132 is converted into a DC voltage V 21 by the output circuit 12. The DC voltage V21 is supplied to the load L as the DC output voltage Vo (see FIG. 2G), and the load current Io1 flows (see FIG. 2D).
[0041]
Next, when the AC power source e fails at t0, the control circuits 31 and 32 switch between the first converter 1 and the second converter 2 according to the DC voltage V11. Thereby, instead of the first converter 1, the second converter 2 starts operation. In the second converter 2, the DC voltage V <b> 12 supplied from the power storage element 20 through the first winding 231 of the conversion transformer 23 is switched by the switch element 24. Since the output circuit 22 is connected to the second winding 232 of the conversion transformer 23, the switch output appearing in the second winding 232 is converted into the DC voltage V 22 by the output circuit 22. The DC voltage V22 is supplied to the load L as the DC output voltage Vo (see FIG. 2G), and the load current Io2 flows (see FIG. 2F).
[0042]
In switching from the first converter 1 to the second converter 2, the control circuits 31 and 32 set a period during which the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously. This point has already been described with reference to FIGS.
[0043]
That is, the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously during a period ΔT1 from t0 to t1. For this reason, it is possible to avoid a decrease in the DC output voltage V0 due to the rising characteristics of the second converter 2.
[0044]
Further, when the AC power source e is restored at time t2, the first converter 1 and the second converter 2 operate simultaneously in a period ΔT2 from time t3 to time t4.
[0045]
The DC voltage V22 output from the second converter 2 is desirably set lower than the DC voltage V21 output from the first converter 1. According to this configuration, it is possible to continue supplying the current Io1 to the load L by the first converter 1 using the accumulated charge of the smoothing capacitor 42 at the time of a power failure of the AC voltage Ein. Then, as the DC voltage V11 given by the terminal voltage of the smoothing capacitor 42 decreases (see FIG. 2B), the supply of the current Io1 from the first converter 1 to the load L gradually decreases (FIG. 2). (See (d)).
[0046]
On the other hand, the current Io2 supplied from the second converter 2 to the load L gradually increases (see FIG. 2 (f)), and finally, the second converter 2 goes to the load L. It will bear all of the power supply. At this time t1, the first converter 1 is stopped. Therefore, at the time of switching, the transient drop Vd1 (see FIG. 2G) in the DC output voltage Vo can be reliably prevented by using the charge accumulated in the smoothing capacitor 42.
[0047]
When power is restored, switching from the second second converter 2 to the first first converter 1 is performed by an operation opposite to the above-described operation.
[0048]
As means for setting a period during which the first converter 1 and the second converter 2 are operated simultaneously, the control circuits 31, 32 or the switching circuit 5 can have a timer for setting such a period.
[0049]
As another simultaneous operation period setting means, the control circuits 31 and 32 operate the first converter 1 until the switching pulse width reaches the maximum duty at the time of a power failure of the AC voltage Ein, and the first converter 1 at the time of power recovery. It is also possible to have a function of stopping the second converter 2 after the switching pulse width becomes smaller than the maximum duty.
[0050]
In the field of switching power supplies, it is common to apply PWM control to the switch elements 14 and 24 by the control circuits 31 and 32 in order to stabilize the DC output voltage Vo. The PWM control in the switching power supply is such that when the DC output voltage Vo decreases, the ON period (hereinafter referred to as duty) of the switch elements 14 and 24 is extended, and when the DC output voltage Vo increases, the duty decreases. It is a method. In this case, the maximum duty is set for proper operation and protection of the switching power supply, and the switch elements 14 and 24 operate within the range of the maximum duty. The maximum duty corresponds to an extreme operation state for stabilizing the outputs of the first converter 1 and the second converter 2.
[0051]
In a preferred aspect of the present invention, at the time of a power failure of the AC voltage Ein, the control circuit 31 operates the first converter 1 until the switching pulse width reaches the maximum duty. This means that at the time of a power failure, the first converter 1 is switched to the second converter 2 after the output stabilizing ability is fully exhibited.
[0052]
When power is restored, the second converter 2 can be stopped after the switching pulse width of the first converter 1 becomes smaller than the maximum duty. This means that the switching from the second converter 2 to the first converter 1 is performed after the first converter 1 enters the output stabilization operable region. If the DC voltage V22 output from the second converter 2 is set to a value higher than the DC voltage V21 output from the first converter 1, it is assumed that the AC power source e is restored. As a result, the second converter 2 still continues to operate.
[0053]
In this case, as means for determining the maximum duty, the control circuits 31 and 32 compare the voltage signal obtained by amplifying the error of the DC output voltage Vo with respect to the reference value and the voltage signal for setting the maximum duty. , The maximum duty can be determined.
[0054]
FIG. 4 shows a specific example thereof. The control circuit 31 illustrated in FIG. 4 includes an error amplifier 301, a reference voltage source 302, a comparator 303, a maximum duty setting voltage source 304, a triangular wave oscillator 305, and a comparator 306.
[0055]
The error amplifier 301 amplifies the error of the DC output voltage Vo with respect to the reference voltage source Vr1 supplied from the reference voltage source 302, and supplies the error amplification signal S5 to the comparator 303.
[0056]
The comparator 303 compares the error amplification signal S5 supplied from the error amplifier 301 with the triangular wave supplied from the triangular wave oscillator 305, and supplies a PWM signal that stabilizes the DC output voltage Vo to the switch element 14. To do. The reference voltage Vr2 is supplied from the maximum duty setting voltage source 304 to the comparator 303. The pulse width obtained by comparing the reference voltage Vr2 with the triangular wave supplied from the triangular wave oscillator 305 determines the maximum duty.
[0057]
The comparator 306 compares the error amplification signal S5 supplied from the error amplifier 301 with the reference voltage Vr2 supplied from the maximum duty setting voltage source 304, and the error amplification signal S5 has reached the maximum duty, or Determine if it is less than the maximum duty.
[0058]
At the time of a power failure of the AC voltage Ein, the control circuit 31 operates the first converter 1 until the switching pulse width reaches the maximum duty, and therefore detects whether the error amplification signal S5 has reached the maximum duty. When it is determined that the maximum duty has been reached, the control circuit 31 stops the operation of the first converter 1.
[0059]
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the conversion transformer 13 and the output circuit 12 constituting the first converter 1 are shared by the first converter 1 and the second converter 2. The conversion transformer 13 has a third winding 133.
[0060]
Second converter 2 includes a switching circuit 25, a third winding 133, and a storage element 20. The switching circuit 25 performs switching so that the second converter 2 becomes the charging circuit CH or the discharging circuit DH. When switched to charging circuit CH, second converter 2 charges power storage element 20 with electric power supplied from third winding 133. When switched to the discharge circuit DH, the energy supplied from the storage element 20 is switched and supplied to the third winding 133.
[0061]
The illustrated switching circuit 25 is configured by a parallel circuit of a diode 26 and a switch element 24 formed of a three-terminal element. The diode 26 configures a charging circuit CH, and the switch element 24 configures a discharge circuit DH. . More specifically, when the main switch element 14 is turned on, the diode 26 is in a forward direction with respect to the induced voltage appearing in the third winding 133 having the indicated polarity (shown by a black circle in the figure). Oriented to be
[0062]
The switch element 24 is configured by a three-terminal element, and the main electrode circuit is connected to the discharge circuit DH including the third winding 133 and the storage element 20 so as to enter in series. A three-terminal element suitable for the switch element 24 is an FET. When the switch element 24 is an FET, the source of the FET. Since the drain-to-drain diode can be used as the diode 26, the circuit configuration of the switching circuit 25 can be further simplified. The power storage element 20 is typically composed of a battery that is a secondary battery. Or you may comprise with a capacitor | condenser.
[0063]
When the first converter 1 is operating, the second converter 2 is switched by the switching circuit 25 to become the charging circuit CH. When switched to the charging circuit CH, the storage element 20 is charged by the electric power supplied from the third winding 133 of the conversion transformer 13. Therefore, the storage element 20 is charged by the voltage induced in the third winding 133 of the conversion transformer 13 by the switching operation of the power conversion circuit 11. In the circuit configuration shown in the embodiment, the diode 26 is in order with respect to the induced voltage appearing in the third winding 133 having the indicated polarity (shown by a black circle in the figure) when the main switch element 14 is turned on. Therefore, charging of the storage element 20 through the diode 26 is performed during the ON period of the main switch element 14.
[0064]
Next, at the time of a power failure of the AC power source e, the second converter 2 is switched to the discharge circuit DH. When switched to the discharge mode, the storage element 20 becomes a power supply source. Second converter 2 switches the energy supplied from power storage element 20 and supplies it to third winding 133. The third winding 133 is a winding of the conversion transformer 13 and is inductively coupled to the second winding 132 of the conversion transformer 13, and is obtained by switching energy supplied from the power storage element 20. When the winding of the third winding 133 is excited by the current, the energy is transmitted from the third winding 133 to the second winding 132. Since the output circuit 12 is connected to the second winding 132 of the conversion transformer 13, the switching output of the second converter 2 appearing in the second winding 132 is converted into the DC voltage V 21 by the output circuit 12, A DC output voltage Vo is supplied to the load L.
[0065]
As is apparent from the above description, in the embodiment shown in FIG. 5, the second converter 2 is mainly composed of the components that should be originally provided in the switching power supply, that is, the conversion transformer 13 and the output circuit 12. Is shared with the first converter 1 and the energy of the electric storage element 20 is supplied to the load L. Therefore, the number of parts can be reduced and the miniaturization can be achieved.
[0066]
In addition, the backup operation by the second converter 2 can be easily realized by selecting the switch element 24 and the main switch element 14 constituting the switching circuit 25.
[0067]
Also in the embodiment shown in FIG. 5, the switching circuit 5 switches the operation of the first converter 1 and the second converter 2 in accordance with the AC voltage Ein, and the first converter 1 and the second converter 2 are switched at the time of switching. The period during which the two converters 2 operate simultaneously is set.
[0068]
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply according to the present invention. In this embodiment, the switching power supply shown in FIG. 5 is applied to a multi-output type switching power supply. A plurality of n second windings 132 are provided, and output circuits 91 to 9n are individually provided in each of the second windings 132. In the illustrated multi-output type switching power supply, the storage element 20 is charged in the same manner as in the embodiment of FIG.
[0069]
Next, when the second converter 2 is switched to the discharge circuit DH by the switching circuit 25, the second converter 2 switches the energy supplied from the power storage element 20 to the third winding 133. Supply. Since the third winding 133 is inductively coupled to the second winding 132 of the conversion transformer 13, the third winding 133 is generated by the current obtained by switching the energy supplied from the power storage element 20. Energy is transmitted from the third winding 133 to each of the n second windings 132 provided. Since each of the n second windings 132 is connected to the same number n of output circuits 91 to 9n, switching of the second converter 2 appearing in each of the n second windings 132 is performed. Outputs are converted into DC output voltages Vo1 to Von by output circuits 91 to 9n, respectively, and supplied to a load L.
[0070]
As is apparent from the above description, even in a multi-output type switching power supply, only one second converter 2 needs to be provided. For this reason, a small backup type switching power supply that does not require an increase in the number of components even when multiple outputs are used can be obtained. Also in the embodiment shown in FIG. 6, the switching circuit 5 switches the operation of the first converter 1 and the second converter 2 in accordance with the AC voltage Ein, and the first converter 1 and the second converter 2 are switched at the time of switching. The period during which the two converters 2 operate simultaneously is set.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a switching power supply in which the DC output voltage supplied to the load does not decrease when switching between the main first converter and the second converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a switching power supply according to the present invention.
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the switching power supply according to the present invention.
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply according to the present invention.
FIG. 4 is an electric circuit diagram of a control circuit used in the switching power supply according to the present invention.
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply according to the present invention.
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the switching power supply according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First converter
2 First converter
20 Power storage element
31, 32 Control circuit
4 Input circuit
5 Switching circuit

Claims (5)

第1のコンバータと、第2のコンバータと、制御回路とを含むスイッチング電源であって、
前記第1のコンバータは、交流電圧から変換された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、負荷に直流出力電圧を供給し、
前記第2のコンバータは、蓄電素子から供給された直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を直流電圧に変換して、前記負荷に直流出力電圧を供給し、
前記制御回路は、前記交流電圧の停電または復電に応じて、前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータの間の切替を行ない、切替時に前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータが同時に動作する期間を設定するものであって、前記交流電圧の停電時には前記第1のコンバータを、そのスイッチングパルス幅が最大デューティに達するまで動作させ、前記交流電圧の復電時には前記第1のコンバータのスイッチングパルス幅が前記最大デューティよりも小さくなってから、前記第2のコンバータを停止させる、
スイッチング電源。
A switching power supply including a first converter, a second converter, and a control circuit,
The first converter switches a DC voltage converted from an AC voltage, converts a switching output to a DC voltage, and supplies a DC output voltage to a load.
The second converter switches the DC voltage supplied from the storage element, converts the switching output to a DC voltage, and supplies the DC output voltage to the load.
The control circuit performs switching between the first converter and the second converter in response to a power failure or power recovery of the AC voltage, and the first converter and the second converter are simultaneously performed at the time of switching. An operation period is set, and the first converter is operated until the switching pulse width reaches a maximum duty when the AC voltage is interrupted, and when the AC voltage is restored, the first converter is operated. Stopping the second converter after a switching pulse width becomes smaller than the maximum duty;
Switching power supply.
請求項1に記載されたスイッチング電源であって、
前記第2のコンバータから出力される前記直流電圧は、第1のコンバータから出力される前記直流電圧よりも低く設定されている、スイッチング電源。
A switching power supply according to claim 1,
The switching power supply, wherein the DC voltage output from the second converter is set lower than the DC voltage output from the first converter.
請求項1または2の何れかに記載されたスイッチング電源であって、
前記制御は、タイマを有し、前記タイマが前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータを同時に動作させる期間を設定する、スイッチング電源。
A switching power supply according to claim 1 or 2,
The control includes a timer, and the switching power supply sets a period during which the timer operates the first converter and the second converter simultaneously.
請求項1に記載されたスイッチング電源であって、
前記制御回路は、基準値に対する前記直流出力電圧の誤差を増幅して得られた電圧信号と、最大デューティを設定する電圧信号とを比較して、前記最大デューテイを判定する、スイッチング電源。
A switching power supply according to claim 1,
The switching power supply, wherein the control circuit determines a maximum duty by comparing a voltage signal obtained by amplifying an error of the DC output voltage with respect to a reference value and a voltage signal for setting a maximum duty.
請求項1、2、3又は4の何れかに記載されたスイッチング電源であって、
前記スイッチング出力を前記負荷側に伝送する変換トランスを含み、
前記変換トランスは、前記第1のコンバータ及び前記第2のコンバータにおいて共用されている、スイッチング電源。
A switching power supply according to any one of claims 1, 2, 3 or 4,
Including a conversion transformer for transmitting the switching output to the load side,
The conversion transformer is a switching power supply shared by the first converter and the second converter.
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