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JP7734643B2 - Switching Power Supply - Google Patents
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JP7734643B2 - Switching Power Supply - Google Patents

Switching Power Supply

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JP7734643B2 JP2022172254A JP2022172254A JP7734643B2 JP 7734643 B2 JP7734643 B2 JP 7734643B2 JP 2022172254 A JP2022172254 A JP 2022172254A JP 2022172254 A JP2022172254 A JP 2022172254A JP 7734643 B2 JP7734643 B2 JP 7734643B2
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Description

本発明は、出力電圧が発生する出力端に、ダミー電力を消費するダミー回路を備えたスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device equipped with a dummy circuit that consumes dummy power at the output terminal where the output voltage is generated.

スイッチング方式の電力変換回路は、出力する電流が一定以下に小さくなると適切に動作することが難しくなる。例えば、電力変換回路が出力する電流がゼロアンペアに近くなると、スイッチング素子がオンオフした時に両端電圧が高速に変化することができず、狙いのゼロボルトスイッチング動作ができなくなったり、スイッチング周期の数倍の周期でパルス抜けが発生して出力リップルが大きくなったりする[軽負荷時の不安定動作の問題]。 Switching-type power conversion circuits find it difficult to operate properly when the output current drops below a certain level. For example, when the current output by a power conversion circuit approaches zero amperes, the voltage across the switching element cannot change quickly when it is turned on and off, preventing the desired zero-volt switching operation. Pulses may also be missing at intervals several times the switching period, resulting in large output ripples (a problem of unstable operation under light loads).

また、外部接続された負荷の状態が変化して、電力変換回路が出力する電流が急激にゼロアンペア近くまで小さくなった時、電力変換回路の出力電圧Voが大きく上昇し、且つ出力端に接続されている出力コンデンサが放電されないので、出力電圧Voが高い値に保持され、元の設定値Vorに戻るのに長い時間が掛かってしまう[動的負荷変動の問題]。 Furthermore, when the state of the externally connected load changes and the current output by the power conversion circuit suddenly drops to near zero amperes, the output voltage Vo of the power conversion circuit rises significantly, and because the output capacitor connected to the output terminal does not discharge, the output voltage Vo is maintained at a high value and it takes a long time to return to the original set value Vor [dynamic load fluctuation problem].

これらの問題を回避するため、従来から、出力電圧Voが発生する出力端にダミー抵抗(固定抵抗)を接続することが行われている。ここで、負荷に流れる電流を出力電流Io、ダミー抵抗に流れる電流をダミー電流Idとすると、ダミー抵抗を接続することによって、電力変換回路が出力する電流がIo+Idとなり、出力電流Ioがゼロになった時でもダミー電流Idが流れるので、上記の2つの問題を発生しにくくすることができる。 To avoid these problems, it has been customary to connect a dummy resistor (fixed resistor) to the output terminal where the output voltage Vo is generated. Here, if the current flowing through the load is the output current Io and the current flowing through the dummy resistor is the dummy current Id, then by connecting the dummy resistor, the current output by the power conversion circuit becomes Io + Id, and the dummy current Id continues to flow even when the output current Io becomes zero, making it less likely that the two problems mentioned above will occur.

その他、特許文献1には、基準となる1つの出力電圧を安定化制御する多出力スイッチング電源であって、基準の出力の出力電流Io(負荷電流)とダミー電流Id(電流可変型ダミー抵抗回路の電流)との和が一定の値になるように制御する多出力スイッチング電源が開示されている。このようにダミー電流Idを制御するのは、基準となる出力以外の出力の出力電圧の変動を低減し安定化することを目的としている。 In addition, Patent Document 1 discloses a multi-output switching power supply that stabilizes and controls a single reference output voltage, and controls the sum of the output current Io (load current) of the reference output and the dummy current Id (current of a current-variable dummy resistor circuit) to a constant value. The purpose of controlling the dummy current Id in this way is to reduce and stabilize fluctuations in the output voltages of outputs other than the reference output.

特開2016-42765号公報JP 2016-42765 A

出力電圧Voを広範囲に外部可変できるスイッチング電源装置があるが、出力端にダミー抵抗(固定抵抗)を接続した場合、出力電圧Voが低電圧に設定された時に適量のダミー電流Idが流れる設計にすると、出力電圧Voが高電圧に設定された時のダミー電流Idが必要以上に大きくなり、ダミー抵抗に無駄に大きな損失が発生してしまう。反対に、出力電圧Voが高電圧に設定された時に適量のダミー電流Idが流れる設計にすると、出力電圧Voが低電圧に設定された時のダミー電流Idが不足し、軽負荷時の不安定動作の問題や動的負荷変動の問題を回避できなくなる。これは、特許文献1の多出力スイッチング電源においても同様である。 There are switching power supplies that can externally adjust the output voltage Vo over a wide range, but if a dummy resistor (fixed resistor) is connected to the output terminal and the design is such that an appropriate amount of dummy current Id flows when the output voltage Vo is set to a low voltage, the dummy current Id will be larger than necessary when the output voltage Vo is set to a high voltage, resulting in large, unnecessary losses in the dummy resistor. Conversely, if the design is such that an appropriate amount of dummy current Id flows when the output voltage Vo is set to a high voltage, the dummy current Id will be insufficient when the output voltage Vo is set to a low voltage, making it impossible to avoid problems such as unstable operation under light loads and dynamic load fluctuations. This is also true for the multi-output switching power supply described in Patent Document 1.

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、出力電圧を広範囲に外部可変することができ、出力電圧の設定が変更された時でも常に適切な大きさのダミー電流が流れるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned background art, and aims to provide a switching power supply device that can externally adjust the output voltage over a wide range and that always flows an appropriate amount of dummy current even when the output voltage setting is changed.

本発明は、入力電圧を所定の出力電圧Voに変換し、一対の出力端子から前記出力電圧Vo及び出力電流Ioを出力し、負荷に出力電力Po(=Vo・Io)を供給するスイッチング方式の電力変換回路と、前記一対の出力端子の間に接続されてダミー電流Idが流れ込む回路であって、前記ダミー電流Idが流れ込むことによってダミー電力Pd(=Vo・Id)を発生させるダミー回路とを備え、
前記電力変換回路は、前記出力電圧Voの設定値Vorを外部可変する機能を有しており、
前記ダミー回路は、直流の制御電圧Vsが入力され、前記制御電圧Vsに対応した前記ダミー電流Idを発生させる電圧制御電流源部と、デジタル演算処理を行って前記制御電圧Vsの値を決定する演算部と、前記演算部が決定した値の前記制御電圧Vsを生成し、前記電圧制御電流源部に向けて出力する制御電圧生成部とで構成され、
前記演算部には、所定の定数である電力閾値Pth(>0)が設定されており、前記演算部は、前記設定値Vor及び前記出力電流Ioの情報を取得し、Vor・(Id+Io)≧Pthの条件を満たすように前記制御電圧Vsの値を決定するスイッチング電源装置である。
例えば、前記電力変換回路は、前記出力電圧Voが設定値Vorに近づくように自己のスイッチング動作を制御するものであり、且つ、前記設定値Vorを外部可変する機能を有している。
The present invention is provided with a switching-type power conversion circuit that converts an input voltage into a predetermined output voltage Vo, outputs the output voltage Vo and an output current Io from a pair of output terminals, and supplies output power Po (=Vo·Io) to a load, and a dummy circuit that is connected between the pair of output terminals and into which a dummy current Id flows, and generates dummy power Pd (=Vo·Id) by the flow of the dummy current Id,
The power conversion circuit has a function of externally varying a set value Vor of the output voltage Vo,
the dummy circuit comprises a voltage-controlled current source unit that receives a DC control voltage Vs and generates the dummy current Id corresponding to the control voltage Vs, a calculation unit that performs digital calculation processing to determine the value of the control voltage Vs, and a control voltage generation unit that generates the control voltage Vs of the value determined by the calculation unit and outputs it to the voltage-controlled current source unit;
The calculation unit is a switching power supply device that is set with a predetermined constant, a power threshold Pth (>0), acquires information on the set value Vor and the output current Io, and determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy the condition Vor·(Id+Io)≧Pth.
For example, the power conversion circuit controls its own switching operation so that the output voltage Vo approaches a set value Vor, and has a function of externally varying the set value Vor.

前記演算部には、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)が設定されており、前記演算部は、前記設定値Vor及び前記出力電流Ioの情報を取得し、Vor・(Id+Io)≧Pth及びVor・Id≧Pdminの条件を満たすように前記制御電圧Vsの値を決定する。この場合、ダミー電力下限値Pdminは、前記出力電流Ioを変数に含む数式によって、前記出力電流Ioが大きい時ほど小さくなるように規定されている構成にすることができる。あるいは、ダミー電力下限値Pdminは、前記出力電流Ioを変数に含まない数式によって規定されている構成にすることができる。 A dummy power lower limit value Pdmin (Pth > Pdmin > 0) is set in the calculation unit, and the calculation unit acquires information on the set value Vor and the output current Io and determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy the conditions Vor·(Id + Io) ≧ Pth and Vor·Id ≧ Pdmin. In this case, the dummy power lower limit value Pdmin can be configured to be defined by a formula that includes the output current Io as a variable, so that it becomes smaller as the output current Io increases. Alternatively, the dummy power lower limit value Pdmin can be configured to be defined by a formula that does not include the output current Io as a variable.

さらに、前記電力変換回路は、前記出力電圧Voが過電圧閾値Vovpを超えると電力変換動作を停止する過電圧保護機能を有し、前記演算部には、所定の定数である電圧閾値Vth(>0)が設定されており、前記ダミー電力下限値Pdminを規定する前記数式は、前記設定値VorがVovp-Vth<Vor<Vovpの条件を満たす範囲では、前記設定値Vorを変数に含み、Pdmin<Pthの条件が撤廃されて、前記設定値Vorが高い時ほど前記ダミー電力下限値Pdminが大きくなるように規定されている構成にすることができる。 Furthermore, the power conversion circuit has an overvoltage protection function that stops power conversion operation when the output voltage Vo exceeds an overvoltage threshold Vovp, and the calculation unit is set to a predetermined constant voltage threshold Vth (> 0), and the formula defining the dummy power lower limit Pdmin includes the set value Vor as a variable within the range where the set value Vor satisfies the condition Vovp - Vth < Vor < Vovp, the condition Pdmin < Pth is abolished, and the dummy power lower limit Pdmin increases as the set value Vor increases.

また、前記制御電圧生成部は、前記演算部が決定した前記制御電圧Vsの値の情報に基づいてデューティが設定される矩形波電圧を出力するパルス幅変調部と、前記矩形波電圧を平滑して前記制御電圧Vsを発生させるローパスフィルタとで構成されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the control voltage generation unit is composed of a pulse width modulation unit that outputs a square wave voltage whose duty is set based on information about the value of the control voltage Vs determined by the calculation unit, and a low-pass filter that smooths the square wave voltage to generate the control voltage Vs.

本発明のスイッチング電源装置は、出力電圧Voを広範囲に外部可変することができ、出力電圧Voの設定が変更された時でも、ダミー電流Idが常に適切な大きさに設定される。さらに、負荷に流れる出力電流Ioが変化した時も、ダミー電流Idが常に適切な値に変化する。したがって、電力変換回路における軽負荷時の不安定動作の問題や動的負荷変動の問題が発生するのを回避しつつ、ダミー電流Idを小さくして無駄な損失が発生するのを効果的に抑えることができる。 The switching power supply of the present invention can externally adjust the output voltage Vo over a wide range, and the dummy current Id is always set to an appropriate magnitude even when the output voltage Vo setting is changed. Furthermore, the dummy current Id always changes to an appropriate value even when the output current Io flowing to the load changes. Therefore, it is possible to avoid problems such as unstable operation under light loads and dynamic load fluctuations in the power conversion circuit, while effectively suppressing unnecessary losses by reducing the dummy current Id.

本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply device according to the present invention; 図1の演算部のインプット及びアウトプットを示すブロック図(a)、この演算部の動作の概要を示すグラフ(b)である。2A is a block diagram showing the input and output of the calculation unit of FIG. 1, and FIG. 2B is a graph showing an outline of the operation of this calculation unit. 図1の制御電圧生成部の具体的な構成の一例を示すブロック図(a)、他の例を示すブロック図(b)である。2A is a block diagram showing an example of a specific configuration of the control voltage generating unit of FIG. 1 , and FIG. 2B is a block diagram showing another example. 図1の電圧制御電流源の具体的な構成の一例を示す回路図(a)、入力と出力との関係を示すグラフ(b)である。2A is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the voltage-controlled current source of FIG. 1, and FIG. 2B is a graph showing the relationship between input and output. 第一の実施形態のスイッチング電源装置の、出力電流に対するダミー電流及び総電流の変化の具体的な数値例を示すグラフであって、出力電圧が5Vに設定された時のグラフ(a)、出力電圧が10Vに設定された時のグラフ(b)である。10A is a graph showing specific numerical examples of the change in dummy current and total current relative to the output current of the switching power supply device of the first embodiment, where FIG. 10B is a graph showing the change in output voltage set to 10V. 図1の演算部の一変形例のインプット及びアウトプットを示すブロック図(a)、この演算部の動作の概要を示すグラフ(b)である。2A is a block diagram showing the input and output of a modified example of the calculation unit of FIG. 1 , and FIG. 2B is a graph showing an outline of the operation of this calculation unit. 本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of a switching power supply device according to the present invention. 図7の演算部のインプット及びアウトプットを示すブロック図(a)、この演算部の動作の概要を示すグラフ(b)である。8A is a block diagram showing the input and output of the calculation unit of FIG. 7, and FIG. 8B is a graph showing an outline of the operation of this calculation unit. 第二の実施形態のスイッチング電源装置の、出力電流に対するダミー電流及び総電流の変化の具体的な数値例を示すグラフであって、出力電圧が10Vに設定された時のグラフ(a)、出力電圧が12Vに設定された時のグラフ(b)である。10A is a graph showing specific numerical examples of the change in dummy current and total current relative to the output current of the switching power supply device of the second embodiment, where FIG. 10A is a graph when the output voltage is set to 10 V, and FIG. 10B is a graph when the output voltage is set to 12 V.

<第一の実施形態のスイッチング電源装置10>
以下、本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態について、図1~図5に基づいて説明する。この実施形態のスイッチング電源装置10は、図1に示すように、入力電圧Viを所定の出力電圧Voに変換するスイッチング方式の電力変換回路12を備えている。電力変換回路12は、一対の入力端子14に入力電源16が接続され、一対の出力端子18に負荷20が接続され、出力端子18を通じて出力電圧Vo及び出力電流Ioを出力し、負荷20に出力電力Po(=Vo・Io)を供給する。
<Switching power supply device 10 of the first embodiment>
A first embodiment of a switching power supply of the present invention will now be described with reference to Figures 1 to 5. As shown in Figure 1, a switching power supply 10 of this embodiment includes a switching-type power conversion circuit 12 that converts an input voltage Vi into a predetermined output voltage Vo. The power conversion circuit 12 has an input power supply 16 connected to a pair of input terminals 14 and a load 20 connected to a pair of output terminals 18, and outputs an output voltage Vo and an output current Io via the output terminals 18, supplying output power Po (=Vo·Io) to the load 20.

また、電力変換回路12は、出力電圧Voを外部可変する機能を備えている。具体的には、外部から出力電圧Voの設定値Vorを規定する設定値指令S(Vor)が入力され、設定値指令S(Vor)から認識される設定値Vorに出力電圧Voが近づくように、スイッチング動作が制御される。なお、設定値指令S(Vor)の入力方法は特に限定されず、例えば、外部機器からデジタル信号として入力される構成でもよいし、電力変換回路12に設けた専用の可変端子にボリューム等を接続し、設定値Vorを手動で可変調節する構成でもよい。 The power conversion circuit 12 also has the ability to externally vary the output voltage Vo. Specifically, a set value command S(Vor) that defines the set value Vor of the output voltage Vo is input from the outside, and switching operation is controlled so that the output voltage Vo approaches the set value Vor recognized from the set value command S(Vor). The method for inputting the set value command S(Vor) is not particularly limited; for example, it may be input as a digital signal from an external device, or a volume or the like may be connected to a dedicated variable terminal provided on the power conversion circuit 12, and the set value Vor may be manually adjusted.

一対の出力端子18の間には、ダミー電流Idが流れ込むことによってダミー電力Pd(=Vo・Id)を発生させるダミー回路22が接続されている。ダミー回路22は、直流の制御電圧Vsが入力され、制御電圧Vsに対応したダミー電流Idを発生させる電圧制御電流源部24と、デジタル演算処理を行って制御電圧Vsの値を決定する演算部26と、演算部26が決定した値の制御電圧Vsを生成し、電圧制御電流源部24に向けて出力する制御電圧生成部28とで構成される。 A dummy circuit 22 is connected between the pair of output terminals 18, generating dummy power Pd (= Vo·Id) by the flow of a dummy current Id. The dummy circuit 22 is composed of a voltage-controlled current source unit 24 that receives a DC control voltage Vs and generates a dummy current Id corresponding to the control voltage Vs, a calculation unit 26 that performs digital calculation processing to determine the value of the control voltage Vs, and a control voltage generation unit 28 that generates the control voltage Vs of the value determined by the calculation unit 26 and outputs it to the voltage-controlled current source unit 24.

演算部26には、所定の定数である電力閾値Pth(>0)と、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)とが設定されている。この演算部26の場合、ダミー電力下限値Pdminは、出力電流Ioを変数に含む数式によって、出力電流Ioが大きい時ほどPdminが小さくなるように設定されている。 The calculation unit 26 is set with a predetermined constant power threshold Pth (>0) and a dummy power lower limit Pdmin (Pth > Pdmin > 0). In the case of this calculation unit 26, the dummy power lower limit Pdmin is set using a formula that includes the output current Io as a variable, so that the larger the output current Io, the smaller Pdmin becomes.

そして、演算部26は、図2(a)に示すように、設定値情報J(Vor)と出力電流情報J(Io)とを取得し、次の式[1]、[2]の両方の条件を満たすように制御電圧Vsの値を決定し、デジタル信号である制御電圧指令S(Vs)を出力する。
Vor・(Id+Io)≧Pth [1]
Vor・Id≧Pdmin [2]
Then, as shown in FIG. 2(a), the calculation unit 26 acquires the set value information J(Vor) and the output current information J(Io), determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy both conditions of the following equations [1] and [2], and outputs the control voltage command S(Vs), which is a digital signal.
Vor・(Id+Io)≧Pth [1]
Vor·Id≧Pdmin [2]

なお、設定値情報J(Vor)は、設定値指令S(Vor)から認識される設定値Vorの情報であり、出力電流情報J(Io)は、出力電流Ioの検出値の情報である。ただし、設定値情報J(Vor)は、その他の情報、すなわち、設定値指令S(Vor)から認識される設定値Vorの情報以外の情報を使用してもよい。その他の情報については、後述する<その他の実施形態、変形例等>の項で説明する。 Note that the set value information J(Vor) is information about the set value Vor recognized from the set value command S(Vor), and the output current information J(Io) is information about the detected value of the output current Io. However, the set value information J(Vor) may use other information, i.e., information other than the set value Vor recognized from the set value command S(Vor). This other information will be explained in the <Other embodiments, variations, etc.> section below.

制御電圧生成部28は、デジタル信号である制御電圧指令S(Vs)に対応したアナログの制御電圧Vsを生成するブロックで、図3(a)に示すように、演算部26が出力した制御電圧指令S(Vs)に基づいてデューティDが設定される矩形波電圧Vp(波高値V1)を出力するパルス幅変調部28aと、矩形波電圧Vpを平滑して制御電圧Vs≒V1・Dを発生させるローパスフィルタ28bとで構成される。 The control voltage generation unit 28 is a block that generates an analog control voltage Vs corresponding to the control voltage command S(Vs), which is a digital signal. As shown in Figure 3(a), it is composed of a pulse width modulation unit 28a that outputs a square wave voltage Vp (peak value V1) whose duty D is set based on the control voltage command S(Vs) output by the calculation unit 26, and a low-pass filter 28b that smooths the square wave voltage Vp to generate a control voltage Vs ≈ V1 · D.

電圧制御電流源部24は、例えば図4(a)に示すように、トランジスタ、オペアンプ及び抵抗を組み合わせた定電流回路を使用することができる。この回路の場合、図4(b)に示すように、制御電圧Vsが高くなるほどダミー電流Idが大きくなる。 The voltage-controlled current source unit 24 can use a constant current circuit that combines a transistor, an operational amplifier, and a resistor, as shown in Figure 4(a), for example. In this circuit, the dummy current Id increases as the control voltage Vs increases, as shown in Figure 4(b).

次に、上記の式[1]及び[2]の意味と、スイッチング電源装置10の動作(ダミー回路22の動作)を詳しく説明する。ここで、電力変換回路12が出力する電流(出力電流Ioとダミー電流Idの和)を総電流Iallと称し、電力変換回路12が出力する電力(出力電力Poとダミー電力Pdの和)を総電力Pallと称する。 Next, we will explain in detail the meaning of the above equations [1] and [2] and the operation of the switching power supply 10 (the operation of the dummy circuit 22). Here, the current output by the power conversion circuit 12 (the sum of the output current Io and the dummy current Id) is referred to as the total current Iall, and the power output by the power conversion circuit 12 (the sum of the output power Po and the dummy power Pd) is referred to as the total power Pall.

発明者は、スイッチング方式の電力変換回路において、軽負荷時の不安定動作の問題を回避できる総電力Pallの下限値を電力閾値Pthとした時、電力閾値Pthは出力電圧Voが変更されてもほぼ一定であることに着目し、次の式[3]を満たすようにダミー電力Pdを調節するこことを考えた。 The inventors noticed that when the power threshold Pth is set to the lower limit of the total power Pall that can avoid the problem of unstable operation under light loads in a switching-type power conversion circuit, the power threshold Pth remains almost constant even when the output voltage Vo is changed, and came up with the idea of adjusting the dummy power Pd so that the following equation [3] is satisfied.

Pall=Pd+Po=Vo・(Id+Io)≧Pth [3]
式(3)を満たすようにダミー電力Pdを設定すれば、出力電力Poがゼロになったとしても、総電力Pallを電力閾値Pth以上の値にすることができる。また、出力電力Poがゼロから増加すると、その分だけダミー電力Pdを減少させて無駄な損失を低減することができる。また、多くの場合、式[3]を満たせば、動的負荷変動の問題も回避できるので、PoがPthを超える値まで増加すると、ダミー電力Pdはゼロにすることができる。
Pall=Pd+Po=Vo・(Id+Io)≧Pth [3]
If the dummy power Pd is set to satisfy equation (3), the total power Pall can be maintained at a value equal to or greater than the power threshold Pth even if the output power Po becomes zero. Furthermore, if the output power Po increases from zero, the dummy power Pd can be reduced accordingly, reducing unnecessary losses. Furthermore, in many cases, satisfying equation (3) can avoid the problem of dynamic load fluctuations, so if Po increases to a value exceeding Pth, the dummy power Pd can be set to zero.

ただし、ダミー電力Pdをゼロにすると、上記の2つの問題とは別の問題が発生する可能性があるので、式[4]に示すように、ダミー電力下限値Pdmin(<Pth)を設定し、ある程度のダミー電力Pdを発生させておくことが好ましい。
Pd=Vo・Id≧Pdmin [4]
However, if the dummy power Pd is set to zero, problems other than the two problems mentioned above may occur, so it is preferable to set a dummy power lower limit value Pdmin (<Pth) as shown in equation [4] and generate a certain amount of dummy power Pd.
Pd=Vo・Id≧Pdmin [4]

電力変換回路12は、出力電圧Voと設定値Vorとが等しくなるように動作するので、実質的にはVo=Vorとなる。したがって、式[3]及び[4]の中のVoをVorに置き換えることによって、上記の式[1]及び[2]を得ることができる。 The power conversion circuit 12 operates so that the output voltage Vo is equal to the set value Vor, so Vo = Vor in effect. Therefore, by replacing Vo with Vor in equations [3] and [4], the above equations [1] and [2] can be obtained.

ダミー回路22は、式[1]、式[2]、設定値情報J(Vor)及び出力電流情報J(Io)を基に、ダミー電流Idの値を自動的に調節する。図5(a)、(b)は、ダミー回路22の動作を分かりやすく示すための数値例である。図5(a)は、電力閾値Pth=1Wで、設定値Vor=5V(出力電圧Vo=5V)とした時のグラフで、横軸が出力電流Ioで、縦軸が各部の電流である。出力電流Io=ゼロの時、ダミー電流Idは、電力閾値Pthに相当する0.2A(=1W/5V)となり、出力電流Ioが増加すると、ダミー電流Idが徐々に低下してゼロに近づき、ダミー電力下限値Pdminに相当するライン(Pdmin/5Vのライン)に沿って緩やかに小さくなる。 The dummy circuit 22 automatically adjusts the value of the dummy current Id based on equations [1] and [2], the set value information J(Vor), and the output current information J(Io). Figures 5(a) and (b) provide numerical examples to clearly illustrate the operation of the dummy circuit 22. Figure 5(a) is a graph showing the results when the power threshold Pth is 1W and the set value Vor is 5V (output voltage Vo = 5V). The horizontal axis represents the output current Io, and the vertical axis represents the current at each component. When the output current Io is zero, the dummy current Id is 0.2A (=1W/5V), which corresponds to the power threshold Pth. As the output current Io increases, the dummy current Id gradually decreases toward zero, gradually decreasing along the line corresponding to the dummy power lower limit Pdmin (the Pdmin/5V line).

図5(b)は、電力閾値Pth=1Wで、設定値Vor=10V(出力電圧Vo=10V)とした時のグラフであり、出力電流Io=ゼロの時、ダミー電流Idは、電力閾値Pthに相当する0.1A(=1W/10V)となり、出力電流Ioが増加すると、ダミー電流Idが徐々に低下してゼロに近づき、ダミー電力下限値Pdminのライン(Pdmin/10V)のラインに沿って緩やかに小さくなる。 Figure 5(b) is a graph showing the results when the power threshold Pth is 1W and the set value Vor is 10V (output voltage Vo = 10V). When the output current Io is zero, the dummy current Id is 0.1A (=1W/10V), which corresponds to the power threshold Pth. As the output current Io increases, the dummy current Id gradually decreases, approaching zero and gradually decreasing along the dummy power lower limit Pdmin line (Pdmin/10V).

このように、出力電圧Voが高い時はダミー電流Idが相対的に小さくなり、出力電圧Voが低い時はダミー電流Idが相対的に大きくなり、出力電圧Voの設定が変更されても、ダミー電力Pdはほぼ一定に保持されることになる。 In this way, when the output voltage Vo is high, the dummy current Id becomes relatively small, and when the output voltage Vo is low, the dummy current Id becomes relatively large, so that even if the output voltage Vo setting is changed, the dummy power Pd is kept almost constant.

以上説明したように、スイッチング電源装置10は、出力電圧Voを広範囲に外部可変することができ、出力電圧Voの設定が変更された時でも、ダミー電流Idが常に適切な大きさに設定される。さらに、出力電流Ioが変化した時も、ダミー電流Idが常に適切な値に変化する。したがって、電力変換回路12における軽負荷時の不安定動作の問題や動的負荷変動の問題が発生するのを回避しつつ、ダミー電流Idを小さくして過剰なダミー損失Pdが発生するのを効果的に抑えることができる。 As described above, the switching power supply 10 can externally vary the output voltage Vo over a wide range, and the dummy current Id is always set to an appropriate magnitude even when the output voltage Vo setting is changed. Furthermore, the dummy current Id always changes to an appropriate value even when the output current Io changes. Therefore, it is possible to avoid problems such as unstable operation under light loads and dynamic load fluctuations in the power conversion circuit 12, while effectively suppressing the occurrence of excessive dummy loss Pd by reducing the dummy current Id.

また、ダミー回路22の演算部26の動作はプログラムを書き換えることによって自由に設定することができるので、例えば、通常時は「ダミー電流を調節する」という動作モードに設定しておき、特定の状況になった時に別の動作モードに切り替えるという使い方ができる。したがって、このダミー回路22を設けることによって、特定の状況になった時に別目的のダミー電流制御を行うことができ、インテリジェンス性の高い高度な制御を行うことが可能になる。 Furthermore, the operation of the calculation unit 26 of the dummy circuit 22 can be freely set by rewriting the program. For example, it can be set to an operating mode that "adjusts the dummy current" under normal circumstances, and then switched to a different operating mode when a specific situation arises. Therefore, by providing this dummy circuit 22, it is possible to perform dummy current control for a different purpose when a specific situation arises, enabling highly intelligent and advanced control.

<第一のスイッチング電源装置10の変形例>
第一のスイッチング電源装置10の制御電圧生成部28及び演算部26の変形例について、図3(b)及び図6に基づいて説明する。
<Modification of the first switching power supply device 10>
Modifications of the control voltage generating unit 28 and the calculating unit 26 of the first switching power supply device 10 will be described with reference to FIG. 3B and FIG.

上記の制御電圧生成部28(図3(a))は、デジタルプロセッサ内に独特なパルス幅変調部28aを設け、これにローパスフィルタ28bを組み合わせた構成なので、安価な汎用デジタルプロセッサを使用しても高い分解能で制御電圧Vsを生成できるという利点がある。しかし、図3(b)に示すように、1つのD/Aコンバータで成る制御電圧生成部28xに置き換えてもよく、これによって部品点数を削減することができる。ただし、制御電圧生成部28xを使用する場合、制御電圧Vsの分解能を高くするためには、比較的高価な高速デジタルプロセッサが必要になる点に留意する。 The control voltage generator 28 (Figure 3(a)) described above has a unique pulse width modulation section 28a within a digital processor, combined with a low-pass filter 28b, which has the advantage of being able to generate the control voltage Vs with high resolution even when using an inexpensive, general-purpose digital processor. However, as shown in Figure 3(b), it may be replaced with a control voltage generator 28x consisting of a single D/A converter, thereby reducing the number of parts. However, when using the control voltage generator 28x, it should be noted that a relatively expensive, high-speed digital processor is required to increase the resolution of the control voltage Vs.

また、上記の演算部26(図2(a)、(b))には、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)が設定され、ダミー電力Pdminは、出力電流Ioを変数に含む数式によって、出力電流Ioが大きい時ほど小さくなるように規定されている。しかし、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)は、出力電流Ioを変数に含まない数式によって規定してもよい。例えば、図6(a)、(b)に示す変形例の演算部26xでは、ダミー電力下限値Pdminが所定の定数として規定されている。この場合、出力電流Ioが大きい時に無駄なダミー電力Pdが少し増加することになるが、演算部26xの処理負担を軽減することができるという利点がある。その他、条件が合えば、出力電流Ioの大きさに関係なく、ダミー電力下限値Pdmin=ゼロにしてもよい。 The calculation unit 26 (Figures 2(a) and 2(b)) is also configured with a dummy power lower limit Pdmin (Pth > Pdmin > 0), which is defined by a formula that includes the output current Io as a variable, so that the dummy power Pdmin decreases as the output current Io increases. However, the dummy power lower limit Pdmin (Pth > Pdmin > 0) may also be defined by a formula that does not include the output current Io as a variable. For example, in the calculation unit 26x of the modified example shown in Figures 6(a) and 6(b), the dummy power lower limit Pdmin is defined as a predetermined constant. In this case, although the amount of wasted dummy power Pd increases slightly when the output current Io is large, this has the advantage of reducing the processing load on the calculation unit 26x. Alternatively, if certain conditions are met, the dummy power lower limit Pdmin may be set to zero regardless of the magnitude of the output current Io.

<第二の実施形態のスイッチング電源装置30>
次に、本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態について、図7~図9に基づいて説明する。ここで、上記実施形態を同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
<Switching power supply device 30 of second embodiment>
Next, a second embodiment of the switching power supply of the present invention will be described with reference to Figures 7 to 9. Here, the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

この実施形態のスイッチング電源装置30は、図7に示すようにスイッチング電源装置10と異なるのは、電力変換回路12が電力変換回路32に置き換えられ、ダミー回路22の演算部26(演算部26x)が演算部34に置き換えられている点である。 As shown in FIG. 7, the switching power supply 30 of this embodiment differs from the switching power supply 10 in that the power conversion circuit 12 is replaced with a power conversion circuit 32, and the calculation unit 26 (calculation unit 26x) of the dummy circuit 22 is replaced with a calculation unit 34.

電力変換回路32は、上記のスイッチング電源装置12と同様の動作を行うものであり、さらに、出力電圧Voが過電圧閾値Vovpを超えると電力変換動作を停止する過電圧保護機能を備えているという特徴がある。また、演算部34は、基本的には上記の演算部26xと同様の動作を行うものであり、さらに、所定の定数である電圧閾値Vth(>0)が設定され、ダミー電力下限値Pdminを規定する数式が、設定値Vorを変数に含んでいるという特徴がある。 The power conversion circuit 32 operates in the same manner as the switching power supply 12 described above, and is further characterized by having an overvoltage protection function that stops power conversion operation when the output voltage Vo exceeds the overvoltage threshold Vovp. The calculation unit 34 basically operates in the same manner as the calculation unit 26x described above, and is further characterized by having a predetermined constant voltage threshold Vth (>0) set, and the formula defining the dummy power lower limit Pdmin including the set value Vor as a variable.

ここで、過電圧保護機能を備えたスイッチング電源装置で発生しやすい「過電圧保護機能の誤作動」について説明する。 Here, we will explain the "malfunction of the overvoltage protection function" that is likely to occur in switching power supplies equipped with overvoltage protection functions.

設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時は、背景技術の項で説明した動的負荷変動の問題が顕著になる。設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近いと、出力電圧Voが少し上昇しただけで過電圧閾値Vovpを超えてしまうので、正常な電力変換動作であるにもかかわらず過電圧保護機能が作動し、電力変換回路12が停止してしまう可能性があるからである。したがって、設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時は、動的負荷変動による過電圧保護機能の誤差動を防止することが大きな課題となる。 When the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, the problem of dynamic load fluctuations described in the Background Art section becomes more pronounced. When the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, even a small increase in the output voltage Vo can cause the overvoltage threshold Vovp to be exceeded, which could activate the overvoltage protection function and shut down the power conversion circuit 12 despite normal power conversion operation. Therefore, when the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, preventing erroneous operation of the overvoltage protection function due to dynamic load fluctuations becomes a major issue.

そこで、スイッチング電源装置30では、独特な演算部34を設け、設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時にダミー電力Pdを特別に大きくすることによって、過電圧保護機能が誤差動する不具合を回避している。 The switching power supply unit 30 therefore has a unique calculation unit 34 that increases the dummy power Pd especially when the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, thereby avoiding the problem of the overvoltage protection function operating erroneously.

演算部34について詳しく説明すると、演算部34の数式は、設定値VorがVor≦Vovp-Vthの条件を満たす範囲では(設定値Vorが過電圧閾値Vovpよりも十分低い時は)、ダミー電力下限値Pdminは、図8(b)に示すように、所定の定数(Pth>Pdmin>0)に規定されている。これは、上記の演算部26xと同様で、図8(b)のグラフは、上記の演算部26xのグラフ(図6(b))と同様のものである。 Explaining the calculation unit 34 in more detail, the formula of the calculation unit 34 defines the dummy power lower limit Pdmin as a predetermined constant (Pth > Pdmin > 0) as shown in Figure 8(b) when the set value Vor is in the range where the condition Vor <= Vovp - Vth is satisfied (when the set value Vor is sufficiently lower than the overvoltage threshold Vovp). This is similar to the calculation unit 26x described above, and the graph in Figure 8(b) is similar to the graph of the calculation unit 26x described above (Figure 6(b)).

また、演算部34の数式は、設定値VorがVovp-Vth<Vor<Vocpの条件を満たす範囲では(設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時は)、ダミー電力下限値Pdminに係るPdmin<Pthの条件が撤廃され、図8(c)に示すように、設定値Vorが高い時ほどダミー電力下限値Pdminが大きくなるように規定されている。これは、上記の演算部26xに追加された独特な内容であり、設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時、ダミー電力Pdを特別に大きくすることを意味している。 Furthermore, the formula of the calculation unit 34 specifies that when the set value Vor is in the range where the condition Vovp - Vth < Vor < Vocp is satisfied (when the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp), the condition Pdmin < Pth related to the dummy power lower limit Pdmin is abolished, and as shown in Figure 8 (c), the higher the set value Vor, the larger the dummy power lower limit Pdmin becomes. This is a unique feature added to the above-mentioned calculation unit 26x, and means that when the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, the dummy power Pd is made especially large.

図9(a)、(b)は、ダミー回路34の動作を分かりやすく示すための数値例である。図9(a)は、電力閾値Pth=1W、過電圧閾値Vovp=13V、電圧閾値Vth=2Vで、設定値Vor=10V(出力電圧Vo=10V)とした時のグラフである。ここでは、設定値Vor=10Vが過電圧閾値Vovp=13Vよりも十分低いと判断され、上記のダミー回路26xと同様の動作を行う。つまり、出力電流Io=ゼロの時、ダミー電流Idは、電力閾値Pthに相当する0.1A(=1W/10V)となり、出力電流Ioが増加すると、ダミー電流Idが徐々に低下し、ダミー電力下限値Pdminに相当するライン(Pdmin/10Vのライン)に沿って一定の値に保持される。 Figures 9(a) and (b) are numerical examples to clearly illustrate the operation of the dummy circuit 34. Figure 9(a) is a graph showing the results when the power threshold Pth = 1W, the overvoltage threshold Vovp = 13V, the voltage threshold Vth = 2V, and the set value Vor = 10V (output voltage Vo = 10V). Here, the set value Vor = 10V is determined to be sufficiently lower than the overvoltage threshold Vovp = 13V, and the dummy circuit 26x operates in the same manner as described above. In other words, when the output current Io = zero, the dummy current Id is 0.1A (= 1W/10V), which corresponds to the power threshold Pth. As the output current Io increases, the dummy current Id gradually decreases and is maintained at a constant value along the line corresponding to the dummy power lower limit Pdmin (the Pdmin/10V line).

図9(b)は、電力閾値Pth=1W、過電圧閾値Vovp=13V、電圧閾値Vth=2Vで、設定値Vor=12V(出力電圧Vo=12V)とした時のグラフである。ここでは、設定値Vor=12Vが過電圧閾値Vovp=13Vに近いと判断され、ダミー電力下限値Pdminが電力閾値Pthを超えて大きくなり、ダミー電流Idは、ダミー電力下限値Pdminに相当するライン(Pdmin/12Vのライン)に沿って一定の値に保持される。 Figure 9 (b) is a graph showing the case where the power threshold Pth = 1W, the overvoltage threshold Vovp = 13V, the voltage threshold Vth = 2V, and the set value Vor = 12V (output voltage Vo = 12V). Here, the set value Vor = 12V is determined to be close to the overvoltage threshold Vovp = 13V, the dummy power lower limit Pdmin increases beyond the power threshold Pth, and the dummy current Id is maintained at a constant value along the line corresponding to the dummy power lower limit Pdmin (the Pdmin/12V line).

このように、設定値Vorが過電圧閾値Vovpに近い時にダミー電力Pdが特別に大きくなるので、動的負荷変動が発生した時の出力電圧Voの上昇幅を非常に小さくすることができ、過電圧閾値Vovpを少し超えたとしても、元の設定値Vorに戻るまでの時間が短縮されるので、過電圧保護の応答性を調節することにより、過電圧保護機能が誤差動するのを回避することができる。 In this way, the dummy power Pd becomes particularly large when the set value Vor is close to the overvoltage threshold Vovp, so the increase in the output voltage Vo when a dynamic load fluctuation occurs can be made very small.Even if the overvoltage threshold Vovp is slightly exceeded, the time it takes to return to the original set value Vor is shortened.Therefore, by adjusting the responsiveness of the overvoltage protection, it is possible to avoid erroneous operation of the overvoltage protection function.

以上のように、スイッチング電源装置30によれば、上記のスイッチング電源装置10と同様の効果を得ることができ、さらに、過電圧保護機能の誤作動を容易且つ効果的に防止することができる。 As described above, the switching power supply unit 30 can achieve the same effects as the switching power supply unit 10 described above, and can also easily and effectively prevent malfunction of the overvoltage protection function.

<その他の実施形態、変形例等>
なお、本発明のスイッチング電源装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の演算部26,26x,34の場合、取得する設定値情報J(Vor)を、設定値指令S(Vor)から認識される設定値Vorの情報としている。これにより、出力電圧Voの変更する旨の指令が出されてから実際に出力電圧Voが変化するまでに時間遅れが発生したとしても、ダミー電力Pdを素早く変化させることができるという利点がある。しかし、設定値情報J(Vor)は、設定値指令S(Vor)から認識される設定値Vorの情報以外の情報を使用してもよい。例えば、電力変換回路12,32が、出力電圧Voの目標値となる基準電圧と出力電圧Voとの差分を増幅する誤差増幅回路を有している場合、その基準電圧の値から認識される設定値Vorの情報を設定値情報J(Vor)とすることができる。
<Other embodiments, modifications, etc.>
The switching power supply of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the case of the above-described calculation units 26, 26x, and 34, the set value information J(Vor) acquired is information on the set value Vor recognized from the set value command S(Vor). This has the advantage of enabling the dummy power Pd to be changed quickly even if there is a time delay between the issuance of a command to change the output voltage Vo and the actual change in the output voltage Vo. However, the set value information J(Vor) may be information other than information on the set value Vor recognized from the set value command S(Vor). For example, if the power conversion circuit 12 or 32 has an error amplifier circuit that amplifies the difference between the output voltage Vo and a reference voltage that is the target value of the output voltage Vo, information on the set value Vor recognized from the value of the reference voltage may be used as the set value information J(Vor).

電圧制御電流源部は、制御電圧生成部が生成した制御電圧Vsに対応したダミー電流Idを流すことができるものであればよく、図4(a)に示す電圧制御電流源部24の構成に限定されない。また、電力変換回路は、スイッチングコンバータであればよく、インバータ回路の方式は特に限定されず、上述した作用効果を得ることができる。また、交流入力か直流入力か、入出力絶縁型か非絶縁型かも問わない。 The voltage-controlled current source unit is not limited to the configuration of the voltage-controlled current source unit 24 shown in Figure 4(a), as long as it can pass a dummy current Id corresponding to the control voltage Vs generated by the control voltage generation unit. The power conversion circuit may be a switching converter, and the inverter circuit type is not particularly limited, as long as the above-mentioned effects can be obtained. It also does not matter whether the input is AC or DC, or whether the input/output is isolated or non-isolated.

その他、図5,図9に示した具体的な数値例は、あくまでも動作説明を分かりやすくするために示したものであり、本発明がこれらの数値に限定されないことは言うまでもない。 In addition, the specific numerical examples shown in Figures 5 and 9 are presented solely to make the operation easier to understand, and it goes without saying that the present invention is not limited to these numerical values.

10,30 スイッチング電源装置
12,32 電力変換回路
18 出力端子
20 負荷
22 ダミー回路
24 電圧制御電流源部
26,26x,34 演算部
28,28x 制御電圧生成部
28a パルス幅変調部
28b ローパスフィルタ
D デューティ
Iall 総電流
Id ダミー電流
Io 出力電流
J(Io) 出力電流情報
J(Vor) 設定値情報
Pd ダミー電力
Pdmin ダミー電力下限値
Po 出力電力
Pth 電力閾値
S(Vor) 設定値指令
S(Vs) 制御電圧指令
Vo 出力電圧
Vor 出力電圧の設定値
Vovp 過電圧閾値
Vp 矩形波電圧
Vs 制御電圧
Vth 電圧閾値
10, 30 Switching power supply device 12, 32 Power conversion circuit 18 Output terminal 20 Load 22 Dummy circuit 24 Voltage controlled current source section 26, 26x, 34 Calculation section 28, 28x Control voltage generation section 28a Pulse width modulation section 28b Low pass filter
D Duty
Iall total current
Id dummy current
Io output current
J(Io) Output current information
J(Vor) setting value information
Pd Dummy power
Pdmin Dummy power lower limit
Po Output Power
Pth Power Threshold
S(Vor) Set point command
S(Vs) Control voltage command
Vo output voltage
Vor Output voltage setting
Vovp Overvoltage threshold
Vp Square wave voltage
Vs control voltage
Vth voltage threshold

Claims (6)

入力電圧を所定の出力電圧Voに変換し、一対の出力端子から前記出力電圧Vo及び出力電流Ioを出力し、負荷に出力電力Po(=Vo・Io)を供給するスイッチング方式の電力変換回路と、前記一対の出力端子の間に接続されてダミー電流Idが流れ込む回路であって、前記ダミー電流Idが流れ込むことによってダミー電力Pd(=Vo・Id)を発生させるダミー回路とを備え、
前記電力変換回路は、前記出力電圧Voが設定値Vorに近づくように自己のスイッチング動作を制御するものであり、且つ、前記設定値Vorを外部可変する機能を有しており、
前記ダミー回路は、直流の制御電圧Vsが入力され、前記制御電圧Vsに対応した前記ダミー電流Idを発生させる電圧制御電流源部と、デジタル演算処理を行って前記制御電圧Vsの値を決定する演算部と、前記演算部が決定した値の前記制御電圧Vsを生成し、前記電圧制御電流源部に向けて出力する制御電圧生成部とで構成され、
前記演算部には、所定の定数である電力閾値Pth(>0)が設定されており、前記演算部は、前記設定値Vor及び前記出力電流Ioの情報を取得し、Vor・(Id+Io)≧Pthの条件を満たすように前記制御電圧Vsの値を決定することを特徴とするスイッチング電源装置。
a switching-type power conversion circuit that converts an input voltage into a predetermined output voltage Vo, outputs the output voltage Vo and an output current Io from a pair of output terminals, and supplies output power Po (= Vo·Io) to a load; and a dummy circuit that is connected between the pair of output terminals and into which a dummy current Id flows, and generates dummy power Pd (= Vo·Id) when the dummy current Id flows,
the power conversion circuit controls its own switching operation so that the output voltage Vo approaches a set value Vor, and has a function of externally varying the set value Vor;
the dummy circuit comprises a voltage-controlled current source unit that receives a DC control voltage Vs and generates the dummy current Id corresponding to the control voltage Vs, a calculation unit that performs digital calculation processing to determine the value of the control voltage Vs, and a control voltage generation unit that generates the control voltage Vs of the value determined by the calculation unit and outputs it to the voltage-controlled current source unit;
a predetermined constant, a power threshold value Pth (>0), is set in the calculation unit; the calculation unit acquires information on the set value Vor and the output current Io, and determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy the condition Vor·(Id+Io)≧Pth.
前記演算部には、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)が設定されており、前記演算部は、前記設定値Vor及び前記出力電流Ioの情報を取得し、Vor・(Id+Io)≧Pth及びVor・Id≧Pdminの条件を満たすように前記制御電圧Vsの値を決定する請求項1記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device of claim 1, wherein a dummy power lower limit value Pdmin (Pth > Pdmin > 0) is set in the calculation unit, and the calculation unit acquires information on the set value Vor and the output current Io and determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy the conditions Vor·(Id + Io) ≧ Pth and Vor·Id ≧ Pdmin. 入力電圧を所定の出力電圧Voに変換し、一対の出力端子から前記出力電圧Vo及び出力電流Ioを出力し、負荷に出力電力Po(=Vo・Io)を供給するスイッチング方式の電力変換回路と、前記一対の出力端子の間に接続されてダミー電流Idが流れ込む回路であって、前記ダミー電流Idが流れ込むことによってダミー電力Pd(=Vo・Id)を発生させるダミー回路とを備え、
前記電力変換回路は、前記出力電圧Voの設定値Vorを外部可変する機能を有しており、
前記ダミー回路は、直流の制御電圧Vsが入力され、前記制御電圧Vsに対応した前記ダミー電流Idを発生させる電圧制御電流源部と、デジタル演算処理を行って前記制御電圧Vsの値を決定する演算部と、前記演算部が決定した値の前記制御電圧Vsを生成し、前記電圧制御電流源部に向けて出力する制御電圧生成部とで構成され、
前記演算部には、所定の定数である電力閾値Pth(>0)と、ダミー電力下限値Pdmin(Pth>Pdmin>0)とが設定され、ダミー電力下限値Pdminは、前記出力電流Ioを変数に含む数式によって、前記出力電流Ioが大きい時ほど小さくなるように規定されており、前記演算部は、前記設定値Vor及び前記出力電流Ioの情報を取得し、Vor・(Id+Io)≧Pth及びVor・Id≧Pdminの条件を満たすように前記制御電圧Vsの値を決定することを特徴とするスイッチング電源装置。
a switching-type power conversion circuit that converts an input voltage into a predetermined output voltage Vo, outputs the output voltage Vo and an output current Io from a pair of output terminals, and supplies output power Po (= Vo·Io) to a load; and a dummy circuit that is connected between the pair of output terminals and into which a dummy current Id flows, and generates dummy power Pd (= Vo·Id) when the dummy current Id flows,
The power conversion circuit has a function of externally varying a set value Vor of the output voltage Vo,
the dummy circuit comprises a voltage-controlled current source unit that receives a DC control voltage Vs and generates the dummy current Id corresponding to the control voltage Vs, a calculation unit that performs digital calculation processing to determine the value of the control voltage Vs, and a control voltage generation unit that generates the control voltage Vs of the value determined by the calculation unit and outputs it to the voltage-controlled current source unit;
a predetermined constant power threshold value Pth (>0) and a dummy power lower limit value Pdmin (Pth>Pdmin>0) are set in the calculation unit, and the dummy power lower limit value Pdmin is defined by a mathematical formula including the output current Io as a variable so that it becomes smaller as the output current Io is larger; and the calculation unit obtains information on the set value Vor and the output current Io, and determines the value of the control voltage Vs so as to satisfy the conditions Vor·(Id+Io)≧Pth and Vor·Id≧Pdmin .
ダミー電力下限値Pdminは、前記出力電流Ioを変数に含まない数式によって規定されている請求項2記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device of claim 2, wherein the dummy power lower limit value Pdmin is defined by a mathematical formula that does not include the output current Io as a variable. 前記電力変換回路は、前記出力電圧Voが過電圧閾値Vovpを超えると電力変換動作を停止する過電圧保護機能を有し、
前記演算部には、所定の定数である電圧閾値Vth(>0)が設定されており、前記ダミー電力下限値Pdminを規定する前記数式は、前記設定値VorがVovp-Vth<Vor<Vovpの条件を満たす範囲では、前記設定値Vorを変数に含み、Pdmin<Pthの条件が撤廃されて、前記設定値Vorが高い時ほど前記ダミー電力下限値Pdminが大きくなるように規定されている請求項3又は4記載のスイッチング電源装置。
the power conversion circuit has an overvoltage protection function that stops a power conversion operation when the output voltage Vo exceeds an overvoltage threshold Vovp;
5. The switching power supply device according to claim 3, wherein a voltage threshold value Vth (>0) that is a predetermined constant is set in the calculation unit, and the formula that defines the dummy power lower limit value Pdmin includes the set value Vor as a variable within a range in which the set value Vor satisfies the condition Vovp-Vth<Vor<Vovp, the condition Pdmin<Pth is abolished, and the dummy power lower limit value Pdmin becomes larger as the set value Vor becomes higher.
前記制御電圧生成部は、前記演算部が決定した前記制御電圧Vsの値の情報に基づいてデューティが設定される矩形波電圧を出力するパルス幅変調部と、前記矩形波電圧を平滑して前記制御電圧Vsを発生させるローパスフィルタとで構成されている請求項1乃至4のいずれか記載のスイッチング電源装置。 5. The switching power supply device according to claim 1, wherein the control voltage generation unit comprises: a pulse width modulation unit that outputs a rectangular wave voltage whose duty is set based on information about the value of the control voltage Vs determined by the calculation unit; and a low -pass filter that smooths the rectangular wave voltage to generate the control voltage Vs.
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