JPH062473Y2 - 安定化スイッチング電源装置 - Google Patents
安定化スイッチング電源装置Info
- Publication number
- JPH062473Y2 JPH062473Y2 JP16117187U JP16117187U JPH062473Y2 JP H062473 Y2 JPH062473 Y2 JP H062473Y2 JP 16117187 U JP16117187 U JP 16117187U JP 16117187 U JP16117187 U JP 16117187U JP H062473 Y2 JPH062473 Y2 JP H062473Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- voltage
- input
- circuit
- power supply
- Prior art date
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Description
本考案は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどに用いられるスイ
ッチング電源装置に係り、特に出力リップル電圧の温度
依存性を改良した出力平滑化回路に関する。
ッチング電源装置に係り、特に出力リップル電圧の温度
依存性を改良した出力平滑化回路に関する。
第４図は従来公知の安定化スイッチング電源装置の回路
図である。一次側に直流電源Ｖ1が接続されており、ト
ランスＴを介して二次側と結合している。二次側には出
力平滑化回路としてインダクタＬとキャパシタＣのＬＣ
回路が用いられて、所定の出力電圧Ｖ0で電力を負荷に
供給する。 出力電圧Ｖ0の安定化は、電圧Ｖ0を抵抗Ｒ1，Ｒ3で分圧
して基準電圧Ｖrefと比較して、誤差を求める誤差増幅
回路を備え、この誤差信号をＰＷＭ(pulse width modul
ation)制御部に帰還してスイッチング素子に入力する制
御信号を調節し、出力電圧Ｖ0が基準電圧Ｖrefに対応す
るように行っている。誤差を求める信号の時間範囲は、
キャパシタＣ2と抵抗Ｒ2で定まる時間になっている。
図である。一次側に直流電源Ｖ1が接続されており、ト
ランスＴを介して二次側と結合している。二次側には出
力平滑化回路としてインダクタＬとキャパシタＣのＬＣ
回路が用いられて、所定の出力電圧Ｖ0で電力を負荷に
供給する。 出力電圧Ｖ0の安定化は、電圧Ｖ0を抵抗Ｒ1，Ｒ3で分圧
して基準電圧Ｖrefと比較して、誤差を求める誤差増幅
回路を備え、この誤差信号をＰＷＭ(pulse width modul
ation)制御部に帰還してスイッチング素子に入力する制
御信号を調節し、出力電圧Ｖ0が基準電圧Ｖrefに対応す
るように行っている。誤差を求める信号の時間範囲は、
キャパシタＣ2と抵抗Ｒ2で定まる時間になっている。
通常、インダクタのインダクタンスＬを設計するために
は、出力リップル電圧（一般に小さいほどよい）が設計
上重要になる。 ところで、第５図はキャバシタＣの直流等価抵抗ＥＳＲ
(equivalent series resistance)の温度依存性を示した
ものである。周波数10〜100kＨｚを底とする凹状になっ
ていると共に、温度が低ければ高い値を持ち、温度が高
いと低いＥＳＲ値を持っており、温度係数は、例えば−
３％／deg程度になっている。この結果、高温度になる
と出力リップル電圧は増大する。 また、出力フィルタの伝達ゲインＧ(s)は次式で与えら
れる。 そこで、ＥＳＲが低下するとゲインが下がり、スイッチ
ング電源の制御系の応答は影響を受け、最悪の場合には
安定性を失う問題点があった。 本考案はこのような問題点を解決したもので、キャパシ
タＣのＥＳＲの温度依存性によって生じる出力リップル
電圧の温度依存性を改善したスイッチング電源装置の出
力平滑化回路を提供することを目的とする。
は、出力リップル電圧（一般に小さいほどよい）が設計
上重要になる。 ところで、第５図はキャバシタＣの直流等価抵抗ＥＳＲ
(equivalent series resistance)の温度依存性を示した
ものである。周波数10〜100kＨｚを底とする凹状になっ
ていると共に、温度が低ければ高い値を持ち、温度が高
いと低いＥＳＲ値を持っており、温度係数は、例えば−
３％／deg程度になっている。この結果、高温度になる
と出力リップル電圧は増大する。 また、出力フィルタの伝達ゲインＧ(s)は次式で与えら
れる。 そこで、ＥＳＲが低下するとゲインが下がり、スイッチ
ング電源の制御系の応答は影響を受け、最悪の場合には
安定性を失う問題点があった。 本考案はこのような問題点を解決したもので、キャパシ
タＣのＥＳＲの温度依存性によって生じる出力リップル
電圧の温度依存性を改善したスイッチング電源装置の出
力平滑化回路を提供することを目的とする。
このような目的を達成する本考案は、一次巻線と二次巻
線を有するトランスと、入力一次電圧を当該一次巻線に
オンオフして与えるスイッチング素子と、当該二次巻線
に得られた交流電流を整流する整流部と、この整流部で
整流された電流を平滑化する出力用キャパシタ（Ｃ）を
有する平滑回路と、この平滑化された出力電圧を基準電
圧と比較して誤差信号を求める誤差増幅回路と、この誤
差信号が小さくなるようにスイッチング素子に帰還を施
すＰＷＭ制御回路を有するスイッチング電源装置におい
て、次の構成としたものである。 即ち、前記誤差増幅回路として、入力プラス端子には前
記出力電圧が印加され、入力マイナス端子には前記基準
電圧（Ｖref)が印加すると共に、この入力マイナス端子
とＰＷＭ制御回路と接続される出力端子にはゲイン補償
用のキャパシタ（Ｃ2)と抵抗手段（Ｒ2)が直列に挿入さ
れたＯＰアンプを用いると共に、この抵抗手段は、前記
出力用キャパシタの直流等価抵抗の温度係数と反対の符
号であって、絶対値のほぼ等しい正特性サーミスタを有
することを特徴としている。
線を有するトランスと、入力一次電圧を当該一次巻線に
オンオフして与えるスイッチング素子と、当該二次巻線
に得られた交流電流を整流する整流部と、この整流部で
整流された電流を平滑化する出力用キャパシタ（Ｃ）を
有する平滑回路と、この平滑化された出力電圧を基準電
圧と比較して誤差信号を求める誤差増幅回路と、この誤
差信号が小さくなるようにスイッチング素子に帰還を施
すＰＷＭ制御回路を有するスイッチング電源装置におい
て、次の構成としたものである。 即ち、前記誤差増幅回路として、入力プラス端子には前
記出力電圧が印加され、入力マイナス端子には前記基準
電圧（Ｖref)が印加すると共に、この入力マイナス端子
とＰＷＭ制御回路と接続される出力端子にはゲイン補償
用のキャパシタ（Ｃ2)と抵抗手段（Ｒ2)が直列に挿入さ
れたＯＰアンプを用いると共に、この抵抗手段は、前記
出力用キャパシタの直流等価抵抗の温度係数と反対の符
号であって、絶対値のほぼ等しい正特性サーミスタを有
することを特徴としている。
本考案の各構成要素はつぎの作用をする。平滑回路に用
いられる出力用キャパシタの直流等価抵抗の温度係数は
大きいので、高温度になると低下量が無視できなくな
り、出力電圧のリップルが増大する。そこで、このリッ
プルの増大を避けるために、正特性サーミスタによって
誤差信号を求める回路のゲインを高温時に高くして制御
の安定性を増加させている。
いられる出力用キャパシタの直流等価抵抗の温度係数は
大きいので、高温度になると低下量が無視できなくな
り、出力電圧のリップルが増大する。そこで、このリッ
プルの増大を避けるために、正特性サーミスタによって
誤差信号を求める回路のゲインを高温時に高くして制御
の安定性を増加させている。
以下図面を用いて、本考案を説明する。 第１図は、本考案の一実施例を示す構成ブロツク図であ
る。ＤＣ−ＤＣコンバータは入力電圧を昇圧などの処理
をして出力電圧Ｖ0として負荷に供給しているが、その
際電圧のリップル電圧を高減させるためにフィルタを挿
入している。出力電圧を安定化させるために、基準電圧
との差を誤差増幅器で求めてＰＷＭ制御部を介してＤＣ
−ＤＣコンバータにフィードバックする。出力フィルタ
に用いられているコンデンサは高温になると直流等価抵
抗が低下してリップル電圧が増大するので、これを補償
するため誤差増幅器のゲインを高温時には増大させるゲ
イン補償部を設けている。 第２図はゲイン補償部の温度特性を示したもので、実線
は出力フィルタによる(1)式のゲインの変化、破線はゲ
イン補償部による(1)式のゲインの変化である。温度係
数を絶対値では等しく符号は反対にして、全体とし温度
依存性を無くしている。 第３図は第１図の装置の具体的な回路図である。尚、第
３図において、前記第４図と同一作用をするものには同
一符号をつけ説明を省略する。ここで、誤差増幅器はＯ
Ｐアンプで、入力＋端子に出力電圧Ｖ0を接続し、入力
−端子に基準電圧Ｖrefを接続している。ゲイン補償部
はＯＰアンプの位相補償をする線路を用いており、出力
端子から入力＋端子に帰還する線路に積分用のキャパシ
タＣ2と積分の時定数を定める抵抗素子Ｒ2を接続してい
る。この抵抗素子Ｒ2は、前記平滑回路に用いられるキ
ャパシタＣの直流等価抵抗の温度係数と反対の符号であ
って絶対値のほぼ等しい正特性サーミスタ（ポジスタと
もいう）を挿入したことを特徴とするものである。正特
性サーミスタには、例えば『電子通信ハンドブック』
（昭和43年）第503頁に掲載されているように、例えば
Ｓｉ単結晶に不純物をドープしてなるもので、温度係数
は数％／degになっている。この抵抗は、通常の抵抗素
子にサーミスタを組合せたものであってもよい。 このように構成された装置の動作を次に説明する。高温
時、(1)式の制動係数ξは温度の上昇と共に低下するの
で、制御系の応答が悪くなる。ここで、制動係数ξは次
式で与えられる。 また、誤差増幅回路の伝達関数は次式で与えられる。 今、キャパシタＣの直流等価抵抗ＥＳＲの温度変化分を
αで表わすと、高温時の制動係数ξは次式で与えられ
る。 そこで正特性サーミスタの抵抗Ｒ2の増分をβで表わす
と、高温時の誤差増幅回路の伝達関数は次式で与えられ
る。 このようにして、温度変化を吸収することができ、リッ
プルは温度によらず一定となる。
る。ＤＣ−ＤＣコンバータは入力電圧を昇圧などの処理
をして出力電圧Ｖ0として負荷に供給しているが、その
際電圧のリップル電圧を高減させるためにフィルタを挿
入している。出力電圧を安定化させるために、基準電圧
との差を誤差増幅器で求めてＰＷＭ制御部を介してＤＣ
−ＤＣコンバータにフィードバックする。出力フィルタ
に用いられているコンデンサは高温になると直流等価抵
抗が低下してリップル電圧が増大するので、これを補償
するため誤差増幅器のゲインを高温時には増大させるゲ
イン補償部を設けている。 第２図はゲイン補償部の温度特性を示したもので、実線
は出力フィルタによる(1)式のゲインの変化、破線はゲ
イン補償部による(1)式のゲインの変化である。温度係
数を絶対値では等しく符号は反対にして、全体とし温度
依存性を無くしている。 第３図は第１図の装置の具体的な回路図である。尚、第
３図において、前記第４図と同一作用をするものには同
一符号をつけ説明を省略する。ここで、誤差増幅器はＯ
Ｐアンプで、入力＋端子に出力電圧Ｖ0を接続し、入力
−端子に基準電圧Ｖrefを接続している。ゲイン補償部
はＯＰアンプの位相補償をする線路を用いており、出力
端子から入力＋端子に帰還する線路に積分用のキャパシ
タＣ2と積分の時定数を定める抵抗素子Ｒ2を接続してい
る。この抵抗素子Ｒ2は、前記平滑回路に用いられるキ
ャパシタＣの直流等価抵抗の温度係数と反対の符号であ
って絶対値のほぼ等しい正特性サーミスタ（ポジスタと
もいう）を挿入したことを特徴とするものである。正特
性サーミスタには、例えば『電子通信ハンドブック』
（昭和43年）第503頁に掲載されているように、例えば
Ｓｉ単結晶に不純物をドープしてなるもので、温度係数
は数％／degになっている。この抵抗は、通常の抵抗素
子にサーミスタを組合せたものであってもよい。 このように構成された装置の動作を次に説明する。高温
時、(1)式の制動係数ξは温度の上昇と共に低下するの
で、制御系の応答が悪くなる。ここで、制動係数ξは次
式で与えられる。 また、誤差増幅回路の伝達関数は次式で与えられる。 今、キャパシタＣの直流等価抵抗ＥＳＲの温度変化分を
αで表わすと、高温時の制動係数ξは次式で与えられ
る。 そこで正特性サーミスタの抵抗Ｒ2の増分をβで表わす
と、高温時の誤差増幅回路の伝達関数は次式で与えられ
る。 このようにして、温度変化を吸収することができ、リッ
プルは温度によらず一定となる。
以上説明したように本考案によれば、出力用キャパシタ
の直流等価抵抗の温度依存性に起因する高温時での出力
電流に含まれるリップル電流の増大を、誤差増幅回路に
正特性サーミスタを用いてゲイン補償回路のゲインを増
大させて補償しているので、制御系の温度依存性が低下
して電源装置として好ましい特性となる効果がある。
の直流等価抵抗の温度依存性に起因する高温時での出力
電流に含まれるリップル電流の増大を、誤差増幅回路に
正特性サーミスタを用いてゲイン補償回路のゲインを増
大させて補償しているので、制御系の温度依存性が低下
して電源装置として好ましい特性となる効果がある。
第１図は本考案の一実施例を示す構成ブロツク図、第２
図はゲイン補償部の温度特性図、第３図は第１図の装置
の具体的な回路図である。 第４図は従来装置の回路、第５図はキャパシタの直流等
価抵抗の温度特性図である。 Ｃ…キャパシタ、Ｒ2…正特性サーミスタ。
図はゲイン補償部の温度特性図、第３図は第１図の装置
の具体的な回路図である。 第４図は従来装置の回路、第５図はキャパシタの直流等
価抵抗の温度特性図である。 Ｃ…キャパシタ、Ｒ2…正特性サーミスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】一次巻線と二次巻線を有するトランスと、
入力一次電圧を当該一次巻線にオンオフして与えるスイ
ッチング素子と、当該二次巻線に得られた交流電流を整
流する整流部と、この整流部で整流された電流を平滑化
する出力用キャパシタ（Ｃ）を有する平滑回路と、この
平滑化された出力電圧を基準電圧と比較して誤差信号を
求める誤差増幅回路と、この誤差信号が小さくなるよう
に当該スイッチング素子に帰還を施すＰＷＭ制御回路を
有するスイッチング電源装置において、 前記誤差増幅回路として、入力プラス端子には前記出力
電圧が印加され、入力マイナス端子には前記基準電圧
（Ｖref)が印加されると共に、この入力マイナス端子と
ＰＷＭ制御回路と接続される出力端子にはゲイン補償用
のキャパシタ（Ｃ2)と抵抗手段（Ｒ2)が直列に挿入され
たＯＰアンプを用いると共に、 この抵抗手段は、前記出力用キャパシタの直流等価抵抗
の温度係数と反対の符号であって、絶対値のほぼ等しい
正特性サーミスタを有することを特徴とする安定化スイ
ッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16117187U JPH062473Y2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 安定化スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16117187U JPH062473Y2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 安定化スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0169388U JPH0169388U (ja) | 1989-05-09 |
| JPH062473Y2 true JPH062473Y2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=31443888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16117187U Expired - Lifetime JPH062473Y2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 安定化スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062473Y2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP16117187U patent/JPH062473Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0169388U (ja) | 1989-05-09 |
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