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JP6479607B2 - DC stabilized power supply - Google Patents
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Description

本発明は、一次側入力回路のスイッチングによりトランスに誘起した交流電力を二次側出力回路において一次・二次巻線逆極性のフライバック方式で整流平滑して直流出力を生成し、負荷に供給する電源装置であって、二次側出力回路におけるフィードバック回路で出力電圧に応じたフィードバック信号を生成し、そのフィードバック信号を一次側入力回路における出力電圧制御回路に対して伝達するようにした直流安定化電源装置に関する。   The present invention rectifies and smoothes the AC power induced in the transformer by the switching of the primary side input circuit in the secondary side output circuit by the flyback method of reverse polarity of the primary and secondary windings to generate the DC output and supplies it to the load DC power supply that generates a feedback signal corresponding to an output voltage in a feedback circuit in a secondary side output circuit and transmits the feedback signal to an output voltage control circuit in a primary side input circuit The present invention relates to an integrated power supply device.

図4は特許文献1に記載された従来例の直流安定化電源装置の構成を示す回路図である。トランスT1の二次巻線と負荷10とを結ぶメインの二次側出力回路には、正の半波用のダイオードD1と負の半波用のダイオードD2を備えた整流回路1と、平滑コンデンサC1とチョークコイルL1とを備えた平滑回路2が接続されている。さらに追加で、正の半波用のダイオードD3と負の半波用のダイオードD4を備えた補助整流回路4と、平滑コンデンサC2とチョークコイルL1(兼用)からなる補助平滑回路5が接続されている。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional DC stabilized power supply device described in Patent Document 1. In FIG. The main secondary output circuit connecting the secondary winding of the transformer T1 and the load 10 includes a rectifier circuit 1 including a positive half-wave diode D1 and a negative half-wave diode D2, and a smoothing capacitor. A smoothing circuit 2 including C1 and a choke coil L1 is connected. In addition, an auxiliary rectifier circuit 4 including a positive half-wave diode D3 and a negative half-wave diode D4, and an auxiliary smoothing circuit 5 including a smoothing capacitor C2 and a choke coil L1 (shared) are connected. Yes.

整流回路1および平滑回路2にはケーブル9を介して負荷10が接続されているのに対して、補助整流回路4および補助平滑回路5には負荷10は接続されていない。整流回路1および平滑回路2は負荷10の状態変化に応じた直流電圧を出力するのに対して、補助整流回路4および補助平滑回路5は負荷10の状態変化に無関係に一定の直流電圧を出力する。これら両直流電圧の差分は負荷10の出力電流に比例する。   The load 10 is connected to the rectifying circuit 1 and the smoothing circuit 2 via the cable 9, whereas the load 10 is not connected to the auxiliary rectifying circuit 4 and the auxiliary smoothing circuit 5. The rectifier circuit 1 and the smoothing circuit 2 output a DC voltage corresponding to the state change of the load 10, whereas the auxiliary rectifier circuit 4 and the auxiliary smoothing circuit 5 output a constant DC voltage regardless of the state change of the load 10. To do. The difference between the two DC voltages is proportional to the output current of the load 10.

そこで、増幅回路6は、平滑回路2の出力電圧Vaと補助平滑回路5の直流電圧Vbとの差分をとり、その差分に増幅率A1を乗算した増幅電圧Vxを出力する。出力電圧Vaは出力端子の直前の電圧であって、ケーブル9のインピーダンスによる電圧降下を受けていない。加算回路32は、増幅電圧Vxと基準電圧Vrとの和の加算電圧Vyを演算し、差動アンプ30は出力電圧Vaから加算電圧Vyを差し引く。PWM駆動回路31はその差動電圧Vsに応じたパルス幅の駆動パルスでスイッチング素子Trを駆動する。   Therefore, the amplifier circuit 6 takes the difference between the output voltage Va of the smoothing circuit 2 and the DC voltage Vb of the auxiliary smoothing circuit 5, and outputs an amplified voltage Vx obtained by multiplying the difference by the amplification factor A1. The output voltage Va is a voltage immediately before the output terminal and is not subjected to a voltage drop due to the impedance of the cable 9. The adder circuit 32 calculates an added voltage Vy that is the sum of the amplified voltage Vx and the reference voltage Vr, and the differential amplifier 30 subtracts the added voltage Vy from the output voltage Va. The PWM drive circuit 31 drives the switching element Tr with a drive pulse having a pulse width corresponding to the differential voltage Vs.

以上の結果、出力電流が変化しても出力端子に現れる直流電圧Vaは基準電圧Vrに一定制御される。出力電圧Vaは出力電流に比例して増加することから、増幅回路6の増幅率を出力電流の変化とケーブル9の電圧降下の変化に対応して設定しておくことにより、出力電流の増加に伴うラインドロップを補正している。補助整流回路4および補助平滑回路5には殆ど電流が流れないため、抵抗分による電圧降下がなく、電力損失が少ない。   As a result, the DC voltage Va appearing at the output terminal is controlled to the reference voltage Vr even when the output current changes. Since the output voltage Va increases in proportion to the output current, the amplification factor of the amplifier circuit 6 is set corresponding to the change of the output current and the voltage drop of the cable 9, thereby increasing the output current. The accompanying line drop is corrected. Since almost no current flows through the auxiliary rectifier circuit 4 and the auxiliary smoothing circuit 5, there is no voltage drop due to resistance, and power loss is small.

特開平4−261358号公報JP-A-4-261358

上記で説明した従来例の直流安定化電源装置にあっては、補助平滑回路5を平滑コンデンサC2とチョークコイルL1とで構成している。このチョークコイルL1は平滑回路2のものを兼用する。   In the conventional DC stabilized power supply device described above, the auxiliary smoothing circuit 5 is constituted by the smoothing capacitor C2 and the choke coil L1. The choke coil L1 is also used as that of the smoothing circuit 2.

しかし、このチョークコイルL1を要素とするゆえに、補助平滑回路5の直流電圧Vbのレベルが低いものに抑えられ、結果として、制御に用いることができる信号のレベルに限界が生じ、制御系がノイズの影響を受けやすいものとなってしまう。   However, since the choke coil L1 is used as an element, the level of the DC voltage Vb of the auxiliary smoothing circuit 5 is suppressed to a low level. As a result, the level of a signal that can be used for control is limited, and the control system is noisy. It will be easily affected by.

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、電力損失を低減しつつ、制御用の信号レベルを大きくすることを通じて、制御系がノイズの影響を受けにくくすることを目的としている。   The present invention was created in view of such circumstances, and an object thereof is to make the control system less susceptible to noise by increasing the signal level for control while reducing power loss.

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。   The present invention solves the above problems by taking the following measures.

本発明による直流安定化電源装置は、
出力電圧制御回路で制御されるスイッチングにより交流電力をトランスに誘起する一次側入力回路と、
前記トランスに誘起された交流電力を一次・二次巻線逆極性のフライバック方式で整流平滑し負荷に直流出力を行う二次側出力回路と、
前記トランスの二次巻線に現れる二次側電圧を前記負荷に出力する出力電圧とは別に整流平滑して出力電流に応じた検出信号を生成出力する出力電流検出用の整流平滑回路と、
前記出力電流の増加に応じて前記出力電圧制御回路が前記出力電圧を上昇させるように前記検出信号に基づいて前記出力電圧を補正する出力電圧補正回路とを備え
前記二次側出力回路のホットラインとグランドラインとの間に接続された電圧分割回路を有し、その電圧分割点に現れる電圧に応じたフィードバック信号を生成し、そのフィードバック信号を前記出力電圧制御回路に対して伝達するフィードバック回路をさらに備え、
前記出力電圧補正回路は、前記出力電流の増加に応じて前記電圧分割点に現れる電圧を低下させることを特徴としている。
The stabilized DC power supply device according to the present invention is:
A primary side input circuit that induces AC power in the transformer by switching controlled by the output voltage control circuit;
A secondary-side output circuit that rectifies and smoothes the AC power induced in the transformer by a flyback method of reverse polarity of the primary and secondary windings and outputs DC to the load;
A rectifying / smoothing circuit for output current detection for generating and outputting a detection signal corresponding to an output current by rectifying and smoothing a secondary side voltage appearing in the secondary winding of the transformer separately from an output voltage output to the load;
An output voltage correction circuit that corrects the output voltage based on the detection signal so that the output voltage control circuit increases the output voltage in response to an increase in the output current ;
A voltage dividing circuit connected between a hot line and a ground line of the secondary output circuit, generating a feedback signal corresponding to a voltage appearing at the voltage dividing point, and controlling the feedback signal to the output voltage control A feedback circuit for transmitting to the circuit;
The output voltage correction circuit is characterized in that the voltage appearing at the voltage dividing point is lowered in accordance with the increase in the output current .

上記構成の本発明の直流安定化電源装置においては、出力電流検出用の整流平滑回路は二次側出力回路の整流平滑回路とは別に設けてあって、負荷と直接には繋がっておらず、負荷電流が流れない回路となっている。そのため、負荷電流に起因する電力損失を削減することができる。   In the DC stabilized power supply device of the present invention configured as described above, the rectifying and smoothing circuit for detecting the output current is provided separately from the rectifying and smoothing circuit of the secondary output circuit, and is not directly connected to the load. The circuit does not flow load current. Therefore, power loss due to the load current can be reduced.

加えて、二次側出力回路が接続されているのと同じトランスの二次巻線に出力電流検出用の整流平滑回路を接続しているので、二次側出力回路において負荷電流が増加するにつれてスイッチング制御用の信号のオンデューティが増加していく。   In addition, since the rectifying and smoothing circuit for detecting the output current is connected to the secondary winding of the same transformer to which the secondary side output circuit is connected, the load current increases in the secondary side output circuit. The on-duty of the switching control signal increases.

そして、二次側出力回路が、トランスに誘起された交流電力を一次・二次巻線逆極性のフライバック方式で整流平滑し直流出力を行うものとなっているので、一次側入力回路において出力電圧制御回路でスイッチングしたときに発生するサージ電圧(瞬間的に定常状態を超えて発生する大波電圧)が二次巻線に誘起する現象を利用して、出力電流検出用の整流平滑回路における平滑コンデンサに対してピーク充電が可能となり、出力電流検出信号の電圧レベルを大きなものとすることが可能である。その結果として、制御系はノイズに対する大きな耐性を確保し、直流安定化電源の制御動作を高精度に行わせることが可能となる。
この場合に、二次側出力回路において出力電流が増加(減少)すると、それに伴って出力電圧補正回路は出力電流検出信号の電圧レベルを上昇(降下)させ、連動して電圧分割回路の電圧分割点に現れる電圧を低下させる。フィードバック回路は電圧分割点の電圧に応じたフィードバック信号を出力電圧制御回路に与え、スイッチング制御用の信号のオンデューティが増加(減少)していく。その結果、出力電圧を安定化させること(ラインドロップの抑制)ができる。
And the secondary side output circuit rectifies and smoothes the AC power induced in the transformer by the flyback method with the reverse polarity of the primary and secondary windings, and outputs the direct current. Smoothing in a rectifying / smoothing circuit for output current detection using the phenomenon that a surge voltage (a large wave voltage generated momentarily exceeding the steady state) induced in the secondary winding is generated in the voltage control circuit. The capacitor can be peak charged, and the voltage level of the output current detection signal can be increased. As a result, it is possible for the control system to ensure a great resistance to noise and to control the DC stabilized power supply with high accuracy.
In this case, when the output current increases (decreases) in the secondary output circuit, the output voltage correction circuit increases (decreases) the voltage level of the output current detection signal, and the voltage dividing circuit of the voltage dividing circuit works in conjunction therewith. Reduce the voltage appearing at the point. The feedback circuit gives a feedback signal corresponding to the voltage at the voltage dividing point to the output voltage control circuit, and the on-duty of the switching control signal increases (decreases). As a result, the output voltage can be stabilized (suppression of line drop).

上記の構成本発明の直流安定化電源装置において、前記出力電圧補正回路は、基準レベルに対する前記検出信号のレベルの反転増幅信号を生成する反転増幅器を有し、前記反転増幅器から前記反転増幅信号が前記電圧分割点に出力されるという好ましい態様がある。 In the DC stabilized power supply device of the present invention described above, the output voltage correction circuit includes an inverting amplifier that generates an inverted amplified signal of the level of the detection signal with respect to a reference level, and the inverted amplified signal is output from the inverting amplifier. There is a preferred mode in which the voltage is output to the voltage dividing point.

本発明によれば、一次側入力回路のスイッチングで発生するサージ電圧を利用して、出力電流検出用の整流平滑回路における平滑コンデンサへのピーク充電を行って出力電流検出信号の電圧レベルを大きくしているので、制御系の耐ノイズ性能を向上させることができるとともに、制御系の回路に用いる部品を簡易なものにすることができる。本発明の直流安定化電源装置は特に高い電圧安定精度が要求される電源に有効である。   According to the present invention, the voltage level of the output current detection signal is increased by performing peak charging to the smoothing capacitor in the rectifying and smoothing circuit for detecting the output current by using the surge voltage generated by switching of the primary side input circuit. Therefore, the noise resistance performance of the control system can be improved, and the components used in the control system circuit can be simplified. The DC stabilized power supply apparatus of the present invention is particularly effective for a power supply that requires high voltage stability accuracy.

本発明の実施例における直流安定化電源装置の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the direct current | flow stabilized power supply device in the Example of this invention. 本発明の実施例における直流安定化電源装置において得られた出力電流‐検出電圧の特性図Characteristic diagram of output current-detection voltage obtained in a DC stabilized power supply device in an embodiment of the present invention 本発明の実施例における直流安定化電源装置による補正の前後の出力電流‐出力電圧の特性図Characteristic diagram of output current-output voltage before and after correction by a DC stabilized power supply device in an embodiment of the present invention 従来例の直流安定化電源装置の構成を示す回路図Circuit diagram showing the configuration of a conventional stabilized DC power supply

以下、本発明にかかわる直流安定化電源装置の実施例を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施例における直流安定化電源装置の構成を示す回路図である。図1において、100は一次側入力回路、200は二次側出力回路、300は一次側入力回路100と二次側出力回路200とを電気絶縁的に接続するトランス(パルス変成器)である。   Hereinafter, embodiments of a stabilized DC power supply apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a stabilized DC power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a primary side input circuit, 200 denotes a secondary side output circuit, and 300 denotes a transformer (pulse transformer) that electrically connects the primary side input circuit 100 and the secondary side output circuit 200.

30は一次側入力回路100における出力電圧制御回路である。二次側出力回路200の構成要素として、60はメインの整流平滑回路、70はフィードバック回路、75はフィードバック回路70における電分割回路、80は出力電流検出用の整流平滑回路、90は出力電圧補正回路である。 Reference numeral 30 denotes an output voltage control circuit in the primary side input circuit 100. As a component of the secondary side output circuit 200, 60 main rectifying and smoothing circuit, 70 is a feedback circuit 75 is voltage division circuit in the feedback circuit 70, 80 is rectifying and smoothing circuit for detecting the output current, 90 is the output voltage It is a correction circuit.

トランス300の二次巻線N2の一端はメインの整流平滑回路60が介装されたホットラインHLを通じてハイサイド側の直流出力端子T2pに接続され、二次巻線N2の他端はローサイド側の直流出力端子T2nに接続されてグランドラインGLを形成している。一次側入力回路100は、出力電圧制御回路30で制御されるスイッチング素子Q21のスイッチングにより交流電力をトランス300に誘起する機能を有している。   One end of the secondary winding N2 of the transformer 300 is connected to the DC output terminal T2p on the high side through a hot line HL in which the main rectifying and smoothing circuit 60 is interposed, and the other end of the secondary winding N2 is connected to the low side. A ground line GL is formed by being connected to the DC output terminal T2n. The primary side input circuit 100 has a function of inducing AC power to the transformer 300 by switching of the switching element Q21 controlled by the output voltage control circuit 30.

二次側出力回路200は、トランス300に誘起された交流電力を一次・二次巻線逆極性のフライバック方式で整流平滑し、ハイサイド側の直流出力端子T2pとローサイドの直流出力端子T2nとの間に接続される負荷(図示せず)に対して直流出力を行う機能を有している。   The secondary output circuit 200 rectifies and smoothes the AC power induced in the transformer 300 by a flyback method with reverse polarity of the primary and secondary windings. The high-side DC output terminal T2p and the low-side DC output terminal T2n It has a function of performing DC output to a load (not shown) connected between the two.

トランス300は、その一次巻線N1に誘起された交流電力を電気絶縁的に二次巻線N2に伝搬する機能を有する。出力電圧制御回路30は、MOSFET(金属酸化物半導体による電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子Q21の高周波スイッチング動作を制御する機能を有している。   The transformer 300 has a function of propagating the AC power induced in the primary winding N1 to the secondary winding N2 in an electrically insulating manner. The output voltage control circuit 30 has a function of controlling a high-frequency switching operation of a switching element Q21 such as a MOSFET (a field effect transistor made of a metal oxide semiconductor).

メインの整流平滑回路60は、整流用のダイオードD21,D22と平滑コンデンサC21を有し、トランス300の二次巻線N2に現れる二次側電圧を整流平滑して、ホットラインHLとグランドラインGLとの間で負荷に対する出力電圧を生成する機能を有している。   The main rectifying / smoothing circuit 60 includes rectifying diodes D21 and D22 and a smoothing capacitor C21. The main rectifying / smoothing circuit 60 rectifies and smoothes the secondary side voltage appearing in the secondary winding N2 of the transformer 300, and the hot line HL and the ground line GL. And an output voltage with respect to the load.

整流用のダイオードD21,D22は互いに並列接続され、そのアノード共通接続点が二次巻線N2の一端に接続され、カソード共通接続点が直流出力端子T2pに接続されている。平滑コンデンサC21はホットラインHLとグランドラインGLの間に接続されている。   The rectifying diodes D21 and D22 are connected in parallel with each other, the anode common connection point is connected to one end of the secondary winding N2, and the cathode common connection point is connected to the DC output terminal T2p. The smoothing capacitor C21 is connected between the hot line HL and the ground line GL.

フィードバック回路70における電分割回路75は、一対の抵抗分割用の抵抗素子R21,R22をホットラインHLとグランドラインGLとの間で直列に接続することにより構成されている。フィードバック回路70は、前記電分割回路75と抵抗素子R23,R24とシャントレギュレータSR21とフォトカプラPCにおけるLED(発光ダイオード)などの発光素子LEを有している。 Voltage dividing circuit 75 in the feedback circuit 70 is constituted by connecting the resistor elements R21, R22 of a pair of resistors divided in series between the hot line HL and a ground line GL. Feedback circuit 70 includes a light emitting element LE such as an LED (light emitting diode) in the voltage dividing circuit 75 and the resistor element R23, R24 and shunt regulator SR21 photocoupler PC.

抵抗素子R23、抵抗素子R24、シャントレギュレータSR21の直列回路がホットラインHLとグランドラインGLとの間に接続され、抵抗素子R24の両端間に発光素子LEが接続されている。また、シャントレギュレータSR21のリファレンス端子が電分割回路75における電分割点(抵抗素子R21と抵抗素子R22の接続ノード)に接続されている。 A series circuit of the resistor element R23, the resistor element R24, and the shunt regulator SR21 is connected between the hot line HL and the ground line GL, and the light emitting element LE is connected between both ends of the resistor element R24. Also connected to the voltage dividing point in the reference terminal voltage dividing circuit 75 of the shunt regulator SR21 (connection node between the resistor R21 the resistance element R22).

出力電流検出用の整流平滑回路80は、整流用のダイオードD23と平滑コンデンサC22を有し、トランス300の二次巻線N2に現れる二次側電圧を整流平滑して、出力電流に応じた検出信号S80を生成出力するように構成されている。整流用のダイオードD23は、そのアノードが二次巻線N2の一端に接続され、カソードとグランドラインGLの間に平滑コンデンサC22が接続されている。この出力電流検出用の整流平滑回路80は負荷とは直接には接続されていない。   The output current detection rectifying / smoothing circuit 80 includes a rectifying diode D23 and a smoothing capacitor C22, and rectifies and smoothes the secondary side voltage appearing in the secondary winding N2 of the transformer 300 to detect the output current according to the output current. The signal S80 is generated and output. The anode of the rectifying diode D23 is connected to one end of the secondary winding N2, and a smoothing capacitor C22 is connected between the cathode and the ground line GL. The rectifying / smoothing circuit 80 for detecting the output current is not directly connected to the load.

出力電圧補正回路90は、抵抗素子R25,R26,R27,R28,R29,R30とシャントレギュレータSR22とオペアンプからなる反転増幅器OP21を有している。抵抗素子R25と抵抗素子R26の直列回路が出力電流検出用の整流平滑回路80における整流用のダイオードD23と平滑コンデンサC22の接続点とグランドラインGLとの間に接続されている。   The output voltage correction circuit 90 includes resistance elements R25, R26, R27, R28, R29, R30, a shunt regulator SR22, and an inverting amplifier OP21 including an operational amplifier. A series circuit of the resistor element R25 and the resistor element R26 is connected between the connection point of the rectifying diode D23 and the smoothing capacitor C22 in the rectifying and smoothing circuit 80 for detecting the output current, and the ground line GL.

シャントレギュレータSR22は、そのアノードがグランドラインGLに接続され、そのカソードとリファレンス端子とが共通接続された上で、抵抗素子R27を介してホットラインHLおよび反転増幅器OP21の非反転入力端子(+)に接続されている。反転増幅器OP21の反転入力端子(−)は抵抗素子R28を介して抵抗素子R25と抵抗素子R26の接続点に接続されている。この反転増幅器OP21の出力端子は帰還用の抵抗素子R29を介して反転入力端子(−)に接続されているとともに、抵抗素子R30を介して電分割回路75における電分割点に接続されている。 The shunt regulator SR22 has an anode connected to the ground line GL, a cathode and a reference terminal connected in common, and the hot line HL and the non-inverting input terminal (+) of the inverting amplifier OP21 via the resistance element R27. It is connected to the. An inverting input terminal (−) of the inverting amplifier OP21 is connected to a connection point between the resistance element R25 and the resistance element R26 via the resistance element R28. The inverting amplifier OP21 of the output terminal is an inverting input via a resistor element R29 for feedback terminal (-) with is connected to, and is connected to the voltage dividing point of the by voltage divider circuit 75 via the resistance element R30 Yes.

出力電圧補正回路90において、出力電流検出用の整流平滑回路80が生成する出力電流検出信号S80の電流が抵抗素子R25と抵抗素子R26の直列回路に流れ、検出電圧V26として抵抗素子R26の両端間に発現する。   In the output voltage correction circuit 90, the current of the output current detection signal S80 generated by the rectifying / smoothing circuit 80 for detecting the output current flows through the series circuit of the resistor element R25 and the resistor element R26, and is detected between the both ends of the resistor element R26 as the detection voltage V26. Expressed in

反転増幅器OP21は、シャントレギュレータSR22が出力する基準レベルVrefに
対する検出電圧V26の差分を反転増幅した上でフィードバック回路70における電分割回路75の電分割点に与える。
Inverting amplifier OP21 is applied to the voltage dividing point of the voltage dividing circuit 75 in the feedback circuit 70 on which inverts and amplifies the difference between the detection voltage V26 with respect to the reference level Vref to output shunt regulator SR22.

フィードバック回路70は、電分割回路75の電分割点に現れる電圧に応じたフィードバック信号(光信号)S70を生成し、そのフィードバック信号S70を出力電圧制御回路30に対して非接触式に伝達する。PTはフォトカプラPCにおけるフォトトランジスタなどの受光素子である。 Feedback circuit 70, voltage to generate a feedback signal (optical signal) S70 corresponding to the voltage appearing at the voltage dividing point of the divider circuit 75, transmitted to the non-contact the feedback signal S70 to the output voltage control circuit 30 To do. PT is a light receiving element such as a phototransistor in the photocoupler PC.

次に、上記のように構成された直流安定化電源装置の動作を説明する。   Next, the operation of the stabilized DC power supply configured as described above will be described.

一次側入力回路100において、出力電圧制御回路30によるスイッチング素子Q21のスイッチング動作によってトランス300の二次巻線N2に誘起された交流電圧はメインの整流平滑回路60の整流平滑によって直流電圧に変換され、ホットラインHLを介してハイサイドの出力端子T2pより負荷に供給される。   In the primary side input circuit 100, the AC voltage induced in the secondary winding N2 of the transformer 300 by the switching operation of the switching element Q21 by the output voltage control circuit 30 is converted into a DC voltage by the rectifying and smoothing of the main rectifying and smoothing circuit 60. The load is supplied from the high-side output terminal T2p to the load via the hot line HL.

このとき、ハイサイドの出力端子T2pから負荷に流れ込む出力電流の変化を監視しながら、一次側入力回路100の出力電圧制御回路30にフィードバック制御をかけるに当たり、二次側出力回路200におけるホットラインHLやグランドラインGLには出力電流検出用の抵抗素子は介挿されていない点が特徴となっている。すなわち、出力電流の検出は出力電流検出用の整流平滑回路80および出力電圧補正回路90によってなされる。   At this time, in applying feedback control to the output voltage control circuit 30 of the primary side input circuit 100 while monitoring the change in the output current flowing from the high side output terminal T2p to the load, the hot line HL in the secondary side output circuit 200 is applied. The ground line GL is characterized in that no resistance element for detecting the output current is inserted. That is, the output current is detected by the output current detection rectifying and smoothing circuit 80 and the output voltage correction circuit 90.

出力電圧補正回路90において、シャントレギュレータSR22のリファレンス端子に対してホットラインHLの電圧が抵抗素子R27を介して印加される。この印加電圧がシャントレギュレータSR22の内部で生成される基準レベルVrefを超えるときはカソードからアノードに流れる電流が増加し、逆に、印加電圧が基準レベルVrefを下回るときは電流が減少することから、シャントレギュレータSR22が反転増幅器OP21の非反転入力端子(+)に出力する基準レベルVrefは一定に保持される。すなわち、ここではシャントレギュレータSR22は安定した基準レベルVrefを生成するために設けられている。   In the output voltage correction circuit 90, the voltage of the hot line HL is applied to the reference terminal of the shunt regulator SR22 via the resistance element R27. When the applied voltage exceeds the reference level Vref generated inside the shunt regulator SR22, the current flowing from the cathode to the anode increases. Conversely, when the applied voltage falls below the reference level Vref, the current decreases. The reference level Vref output from the shunt regulator SR22 to the non-inverting input terminal (+) of the inverting amplifier OP21 is kept constant. That is, here, the shunt regulator SR22 is provided to generate a stable reference level Vref.

出力電流検出用の整流平滑回路80が負荷への出力電流に対応した出力電流検出信号S80を出力電圧補正回路90に出力すると、出力電圧補正回路90における抵抗素子R26の両端に現れる検出電圧V26は出力電流に対応したものとなる。つまり、ホットラインHLに出力電流検出用の抵抗素子(シャント抵抗)を介挿することなく、出力電流の検出を行っている。   When the output current detection rectifying / smoothing circuit 80 outputs the output current detection signal S80 corresponding to the output current to the load to the output voltage correction circuit 90, the detection voltage V26 appearing at both ends of the resistance element R26 in the output voltage correction circuit 90 is It corresponds to the output current. That is, the output current is detected without inserting an output current detection resistance element (shunt resistor) in the hot line HL.

二次側出力回路200において出力電流が増加すると、それに伴って検出電圧V26が上昇し、連動して反転増幅信号S90(基準レベルVrefに対する検出電圧V26の差分信号)の電圧レベルが低下し、電分割回路75の抵抗素子R21から流れ出す電流の一部を抵抗素子R30へ引き抜く電流量が増加する。 When the output current increases in the secondary output circuit 200, the detection voltage V26 increases accordingly, and the voltage level of the inverted amplification signal S90 (the difference signal of the detection voltage V26 with respect to the reference level Vref) decreases accordingly. The amount of current that draws a part of the current flowing out from the resistance element R21 of the voltage dividing circuit 75 to the resistance element R30 increases.

その結果、抵抗素子R22の電圧降下が減少し、フィードバック回路70におけるシャントレギュレータSR21のリファレンス端子電圧が低下するため、シャントレギュレータSR21に流れる電流が減少する。すると、抵抗素子R24の両端電圧が低下してフォトカプラPCにおける発光素子LEの発光量によるフィードバック信号S70のレベルが低下する。   As a result, the voltage drop of the resistance element R22 is reduced and the reference terminal voltage of the shunt regulator SR21 in the feedback circuit 70 is reduced, so that the current flowing through the shunt regulator SR21 is reduced. Then, the voltage across the resistance element R24 decreases, and the level of the feedback signal S70 due to the light emission amount of the light emitting element LE in the photocoupler PC decreases.

その結果として、一次側入力回路100における出力電圧制御回路30はスイッチング素子Q21に対するPWM制御のオンデューティを増加させる。すると、二次側出力回路200の出力電圧が上昇することになる。すなわち、二次側出力回路200の出力電流が増加したときには、出力電流検出用の整流平滑回路80、出力電圧補正回路90、フィードバック回路70および出力電圧制御回路30の動作により、出力電圧を上昇させるフィードバック制御が行われる。   As a result, the output voltage control circuit 30 in the primary side input circuit 100 increases the on-duty of the PWM control for the switching element Q21. As a result, the output voltage of the secondary output circuit 200 increases. That is, when the output current of the secondary output circuit 200 increases, the output voltage is increased by the operations of the output current detection rectifying and smoothing circuit 80, the output voltage correction circuit 90, the feedback circuit 70, and the output voltage control circuit 30. Feedback control is performed.

上記とは逆に、二次側出力回路200において出力電流が減少すると、それに伴って検出電圧V26が低下し、連動して反転増幅信号S90の電圧レベルが上昇し、電分割回路75の抵抗素子R21から流れ出す電流の一部を抵抗素子R30へ引き抜く電流量が減少する。その結果、抵抗素子R22の電圧降下が増加し、フィードバック回路70におけるシャントレギュレータSR21のリファレンス端子電圧が上昇するため、シャントレギュレータSR21に流れる電流が増加する。すると、抵抗素子R24の両端電圧が上昇してフォトカプラPCにおける発光素子LEによるフィードバック信号S70のレベルが上昇する。 Contrary to the above, when reducing the output current in the secondary side output circuit 200, the detection voltage V26 drops along with it, in conjunction with the voltage level of the inverted amplified signal S90 rises, the the voltage dividing circuit 75 resistance The amount of current that draws a part of the current flowing out from the element R21 to the resistance element R30 decreases. As a result, the voltage drop of the resistance element R22 increases and the reference terminal voltage of the shunt regulator SR21 in the feedback circuit 70 increases, so that the current flowing through the shunt regulator SR21 increases. Then, the voltage between both ends of the resistance element R24 increases, and the level of the feedback signal S70 by the light emitting element LE in the photocoupler PC increases.

その結果として、出力電圧制御回路30はスイッチング素子Q21に対するPWM制御のオンデューティを減少させる。すると、二次側出力回路200の出力電圧が低下することになる。すなわち、二次側出力回路200の出力電流が減少したときには、出力電流検出用の整流平滑回路80、出力電圧補正回路90、フィードバック回路70および出力電圧制御回路30の動作により、出力電圧を低下させるフィードバック制御が行われる。   As a result, the output voltage control circuit 30 decreases the on-duty of the PWM control for the switching element Q21. As a result, the output voltage of the secondary output circuit 200 decreases. That is, when the output current of the secondary output circuit 200 decreases, the output voltage is lowered by the operations of the rectifying and smoothing circuit 80 for detecting the output current, the output voltage correction circuit 90, the feedback circuit 70, and the output voltage control circuit 30. Feedback control is performed.

以上の制御動作により出力電圧を規定レベルに正確に保って安定化させることができる。そしてこの場合に、ホットラインHLやグランドラインGLに出力電流検出用の抵抗素子を介挿していないので、電力損失は小さいものとなっている。   With the above control operation, the output voltage can be accurately kept at a specified level and stabilized. In this case, the power loss is small because no resistor for detecting the output current is inserted in the hot line HL or the ground line GL.

図2に本発明実施例の直流安定化電源装置において得られた出力電流‐検出電圧特性を示す。出力電流が増加するにつれて検出電圧も増加している。出力電流が一定値以上の範囲では、検出電圧は出力電流にほぼ比例している。   FIG. 2 shows the output current-detected voltage characteristics obtained in the DC stabilized power supply device of the embodiment of the present invention. As the output current increases, the detection voltage also increases. In the range where the output current is equal to or greater than a certain value, the detection voltage is substantially proportional to the output current.

検出電圧の上昇は、出力電圧制御回路30による一次側入力回路100のスイッチング時に発生するサージ電圧がトランス300の二次巻線N2に誘起され、出力電流検出用の整流平滑回路80における平滑コンデンサC22に対してピーク充電が可能となっていることと、フィードバック回路70による出力電圧安定化のためにオンデューティが広がることとによる。その出力電流による検出電圧の上昇を出力電圧の補正に利用している。   The increase in the detection voltage is caused by a surge voltage generated at the time of switching of the primary side input circuit 100 by the output voltage control circuit 30 being induced in the secondary winding N2 of the transformer 300, and the smoothing capacitor C22 in the rectification smoothing circuit 80 for detecting the output current. In contrast, the peak charge is possible, and the on-duty is widened to stabilize the output voltage by the feedback circuit 70. The increase in the detection voltage due to the output current is used to correct the output voltage.

図3は補正の前後の出力電流‐出力電圧特性を示す。破線は補正前のラインドロップが生じているときの特性曲線を示し、実線は補正によってラインドロップを抑制したときの特性曲線を示す。   FIG. 3 shows the output current-output voltage characteristics before and after correction. A broken line indicates a characteristic curve when a line drop before correction occurs, and a solid line indicates a characteristic curve when line drop is suppressed by correction.

補正前において、出力電圧の最大値は24.74[V]、最小値は24.56[V]で、ラインドロップである差分が0.18[V]である。補正後では、出力電圧の最大値は24.80[V]、最小値は24.73[V]で、ラインドロップである差分が0.07[V]である。本発明実施例での補正により、ラインドロップが0.18[V]から0.07[V]へと約40パーセントに抑制されている。   Before the correction, the maximum value of the output voltage is 24.74 [V], the minimum value is 24.56 [V], and the difference that is a line drop is 0.18 [V]. After correction, the maximum value of the output voltage is 24.80 [V], the minimum value is 24.73 [V], and the difference that is a line drop is 0.07 [V]. By the correction in the embodiment of the present invention, the line drop is suppressed to about 40% from 0.18 [V] to 0.07 [V].

従来例でメイン回路に挿入しているチョークコイルが本発明実施例では存在しないことから高周波成分の発生が心配される。しかし、この高周波成分については、反転増幅器OP21の反転入力端子(−)とグランドラインGLとの間にセラミックコンデンサCC等を挿入することにより、高周波成分を効果的に除去することができる。   Since the choke coil inserted in the main circuit in the conventional example does not exist in the embodiment of the present invention, the generation of high frequency components is a concern. However, this high frequency component can be effectively removed by inserting a ceramic capacitor CC or the like between the inverting input terminal (−) of the inverting amplifier OP21 and the ground line GL.

従来例では整流回路1、補助整流回路4のそれぞれに正の半波用のダイオードと負の半波用のダイオードとの2つの整流用のダイオードが必要であったのに対して、本発明の実施例では整流用のダイオードは1つですむという利点もある。   In the conventional example, each of the rectifier circuit 1 and the auxiliary rectifier circuit 4 requires two diodes for rectification, that is, a positive half-wave diode and a negative half-wave diode. In the embodiment, there is an advantage that only one rectifying diode is required.

本発明は、特に高い電圧安定精度が要求される直流安定化電源装置に関して、制御系の耐ノイズ性能を向上させるとともに、制御系の回路に用いる部品を簡易化する技術として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly useful as a technique for improving noise resistance performance of a control system and simplifying parts used in a control system circuit with respect to a direct current stabilized power supply apparatus that requires high voltage stability accuracy.

30 出力電圧制御回路
70 フィードバック回路
75 電分割回路
80 出力電流検出用の整流平滑回路
90 出力電圧補正回路
100 一次側入力回路
200 二次側出力回路
300 トランス
N2 二次巻線
HL ホットライン
GL グランドライン
OP21 反転増幅器
S70 フィードバック信号
S80 出力電流検出信号
S90 反転増幅信号
30 the output voltage control circuit 70 feedback circuit 75 voltage dividing circuit 80 rectifying and smoothing circuit 90 output voltage correcting circuit 100 primary side input circuit 200 secondary output circuit 300 transformer N2 secondary winding HL hotline GL ground for output current detection Line OP21 Inverting amplifier S70 Feedback signal S80 Output current detection signal S90 Inverted amplification signal

Claims (2)

出力電圧制御回路で制御されるスイッチングにより交流電力をトランスに誘起する一次側入力回路と、
前記トランスに誘起された交流電力を一次・二次巻線逆極性のフライバック方式で整流平滑し負荷に直流出力を行う二次側出力回路と、
前記トランスの二次巻線に現れる二次側電圧を前記負荷に出力する出力電圧とは別に整流平滑して出力電流に応じた検出信号を生成出力する出力電流検出用の整流平滑回路と、
前記出力電流の増加に応じて前記出力電圧制御回路が前記出力電圧を上昇させるように前記検出信号に基づいて前記出力電圧を補正する出力電圧補正回路とを備え
前記二次側出力回路のホットラインとグランドラインとの間に接続された電圧分割回路を有し、その電圧分割点に現れる電圧に応じたフィードバック信号を生成し、そのフィードバック信号を前記出力電圧制御回路に対して伝達するフィードバック回路をさらに備え、
前記出力電圧補正回路は、前記出力電流の増加に応じて前記電圧分割点に現れる電圧を低下させることを特徴とする直流安定化電源装置。
A primary side input circuit that induces AC power in the transformer by switching controlled by the output voltage control circuit;
A secondary-side output circuit that rectifies and smoothes the AC power induced in the transformer by a flyback method of reverse polarity of the primary and secondary windings and outputs DC to the load;
A rectifying / smoothing circuit for output current detection for generating and outputting a detection signal corresponding to an output current by rectifying and smoothing a secondary side voltage appearing in the secondary winding of the transformer separately from an output voltage output to the load;
An output voltage correction circuit that corrects the output voltage based on the detection signal so that the output voltage control circuit increases the output voltage in response to an increase in the output current ;
A voltage dividing circuit connected between a hot line and a ground line of the secondary output circuit, generating a feedback signal corresponding to a voltage appearing at the voltage dividing point, and controlling the feedback signal to the output voltage control A feedback circuit for transmitting to the circuit;
The stabilized direct-current power supply apparatus according to claim 1, wherein the output voltage correction circuit reduces a voltage appearing at the voltage dividing point according to an increase in the output current .
前記出力電圧補正回路は、基準レベルに対する前記検出信号のレベルの反転増幅信号を生成する反転増幅器を有し、前記反転増幅器から前記反転増幅信号が前記電圧分割点に出力されることを特徴とする請求項1に記載の直流安定化電源装置。 The output voltage correction circuit includes an inverting amplifier that generates an inverted amplified signal level of the detection signal relative to a reference level, said inverted amplified signal from said inverting amplifier and said Rukoto is output to the voltage dividing point The direct-current stabilized power supply device according to claim 1.
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