JPH0779563A - スイッチング電源装置の出力電圧検出回路 - Google Patents

スイッチング電源装置の出力電圧検出回路

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JPH0779563A
JPH0779563A JP5222698A JP22269893A JPH0779563A JP H0779563 A JPH0779563 A JP H0779563A JP 5222698 A JP5222698 A JP 5222698A JP 22269893 A JP22269893 A JP 22269893A JP H0779563 A JPH0779563 A JP H0779563A
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JP
Japan
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voltage
output voltage
resistor
output
photocoupler
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JP5222698A
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English (en)
Inventor
Kosei Noguchi
孝正 野口
Kinya Tanabe
欣也 田辺
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】出力電圧VoをフォトカプラPC1により電位
絶縁して検出し、検出電圧V1を設定電圧Vs2に一致
させるよう増幅器A1,PWM制御部4を介しトランジ
スタTr1の断続比を制御し、出力電圧検出部2Bは、
出力Vo間に抵抗R4,PC1のフォトダイオード,シ
ャントレギュレータIC1の直列回路を設け、フォトダ
イオードとIC1の直列回路に並列に抵抗R5,R6の
直列回路を設けてその分圧点をIC1のリファレンス端
子に与え、R5,R6の直列回路の両端を定電圧Vo1
とし、Vo1と出力Voとの差電圧に比例する電流IK
をフォトダイオードに流し、VoとV1間に直線性を与
える様に構成されたスイッチング電源装置で、PC1の
電流伝達比CTRのバラツキによる誤差調整時の制御系
のゲイン変化を無くす。 【構成】R4を可変し誤差調整することでR4はCTR
に比例し、検出回路のゲインは一定化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源装置の
出力電圧を定電圧制御するために、この出力電圧をフォ
トカプラにより電位絶縁して検出し出力電圧調節部に与
える回路、特に出力電圧と検出電圧との間の直線性を良
好にすると共に、この出力電圧検出回路のゲインをフォ
トカプラの電流伝達比(CTR)のバラツキ(個体差)
があっても一定にできるようにしたスイッチング電源装
置の出力電圧検出回路に関する。
【0002】なお、以下各図において同一の符号は同一
もしくは相当部分を示す。
【0003】
【従来の技術】図2は、絶縁型の出力電圧検出回路によ
り、出力電圧検出値と設定値との誤差を検出しフィード
バック制御する本出願人の先願(特願平4−22185
2号)になるスイッチング電源装置(単にスイッチング
電源とも呼ぶ)の回路構成を示す。同図は電源部1,出
力電圧検出部2A,および出力電圧調節部3からなる。
前記の電源部1はスイッチングトランジスタTr1,チ
ョークコイルL1,平滑コンデンサC1からなる。ここ
でスイッチングトランジスタTr1は、一定の出力電圧
Voを得るために入力電圧Vinを繰返しオン,オフ
し、チョークコイルL1と平滑コンデンサC1はスイッ
チングトランジスタTr1の断続電圧を平滑化する。
【0004】また前記の出力電圧検出部2Aは抵抗R4
〜R6,フォトカプラPC1,シャントレギュレータI
C1からなる。ここでシャントレギュレータIC1はそ
のリファレンス端子5への入力電圧(リファレンス電圧
といい、この例では2.5Vである)Vrを内蔵基準電
圧Vsに等しく保つようにその流入電流IKを可変する
半導体装置で、リファレンス電圧Vrが基準電圧Vsに
対して増減しようとすると、これに応じて流入電流IK
が夫々急激に増減する。
【0005】抵抗R4はフォトカプラPC1のフォトダ
イオードの電流を制限し、抵抗R5,R6は抵抗R4の
下端とグランド間の電圧(出力電圧検出用基準電圧とい
う)Vo1を分圧し、前記リファレンス電圧Vrを作
る。この回路では分圧抵抗R5,R6の値は、フォトカ
プラPC1およびシャントレギュレータIC1の内部イ
ンピーダンスに比べて充分大きく、電流制限抵抗R4を
流れる電流IK1はフォトカプラPC1のフォトダイオ
ード電流IKに等しいと考えてよい。
【0006】シャントレギュレータIC1は前述のよう
にそのリファレンス端子5の電圧(リファレンス電圧)
Vrを内蔵基準電圧Vsに等しく保つように電流IKを
可変するので、分圧抵抗R5,R6の両端電圧としての
出力電圧検出用基準電圧Vo1は一定に保たれる。他
方、この電流IKは次式で与えられる。
【0007】
【数1】IK=(Vo−Vo1)/R4 これにより出力電圧Voの変化に比例したフォトダイオ
ード電流IKが得られる。フォトカプラPC1は出力電
圧検出部2Aと出力電圧調節部3を絶縁しながら、フォ
トダイオード電流IKに応動した出力電圧検出値V1を
出力する。
【0008】次に出力電圧調節部3は抵抗R1〜R3,
誤差増幅器A1,PWM制御回路4からなる。ここで抵
抗R1とR2は、誤差増幅器A1の正入力端子に基準電
圧Vs1を分圧してなる設定電圧Vs2を与え、抵抗R
3は基準電圧Vs1間にフォトカプラPC1のフォトト
ランジスタと直列に設けられて、誤差増幅器A1の負入
力端子にフォトトランジスタの両端電圧としての出力電
圧検出値V1を与える。
【0009】誤差増幅器A1はこの設定電圧Vs2と出
力電圧検出値V1とを比較し、両者の誤差電圧を出力す
る。またPWM制御回路4は増幅器A1の誤差出力をP
WM制御して、前記誤差電圧を0とするようにスイッチ
ングトランジスタTr1のオンデューティDonを定め
る。この回路においては出力電圧Voは、Vo=Don
×Vinで制御される。
【0010】図3は図2における抵抗R4をパラメータ
としたときの出力電圧Voと、その検出電圧V1との関
係を示す特性図である。図2の回路では、この図3に示
すように、出力電圧Voの変化ΔVoに対して出力電圧
検出値V1を比例関係とすることができ、かつゲイン
(ΔV1/ΔVo)を抵抗R4によって調整することが
可能となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したスイッチング
電源装置の定電圧制御回路において、制御ループのゲイ
ンを一定に保つことは、出力電圧の発振に対する安定性
や出力電圧精度を良くする上で有利である。出力電圧検
出回路のゲインは、出力電圧変動をΔVo,出力電圧検
出値をΔV1とすると(1)式で示される。
【0012】
【数2】 (ΔV1/ΔVo)=−(R3×CTR)/R4・・・・・・・・(1) 但し、CTRはフォトカプラPC1の電流伝達比で、フ
ォトカプラPC1のフォトトランジスタのコレクタ電流
ICとフォトダイオード電流IKとの比(IC/IK)
として定義され、この比はフォトカプラの素子間で、例
えば50〜600%の範囲にバラツキ得る。
【0013】ところで図2の回路構成によると、フォト
カプラのCTRのバラツキによる出力電圧の誤差の調整
は、抵抗R6を可変することにより出力電圧検出用基準
電圧Vo1を変化させてIK1を調整していた。そのた
め、(1)式においてCTRのみ変わるために、検出ゲ
インはフォトカプラのCTRによって変化し、このゲイ
ンを一定に保てないという問題があった。
【0014】そこで本発明は、この問題を解消し得るス
イッチング電源装置の出力電圧検出回路を提供すること
を課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の出力電圧検出回路は、入力直流電源(V
inなど)をスイッチング手段(トランジスタTr1な
ど)を介し繰返し断続して所定レベルの出力直流電圧
(Voなど)を得るスイッチング電源装置であって、前
記出力直流電圧に依存する電流(IKなど)を自身のフ
ォトダイオードに流すフォトカプラ(PC1など)と、
このフォトカプラのフォトトランジスタの出力電圧(V
1など)を設定電圧(Vs2など)と比較し、この両電
圧を一致させるように前記スイッチング手段の断続比を
可変制御する手段(誤差増幅器A1,PWM制御回路4
など)とを備えたスイッチング電源装置において、前記
フォトダイオードに流す電流を前記出力直流電圧と所定
の基準電圧(Vo1など)との差電圧に比例させる出力
電圧検出手段を備え、この出力電圧検出手段は、第1の
抵抗(R4など),前記フォトダイオード,シャントレ
ギュレータ(IC1など)を順次作動可能な極性に直列
に接続したうえ、この直列回路の両端に前記出力直流電
圧を印加し、前記フォトダイオードおよびシャントレギ
ュレータの直列回路に並列に第2および第3の抵抗(R
5,R6など)の直列回路を接続し、この第2の抵抗と
第3の抵抗との接続点を前記シャントレギュレータのリ
ファレンス端子に接続して、この第2および第3の抵抗
の両端に前記基準電圧を発生させるように構成され、前
記第1の抵抗は、前記フォトカプラの電流伝達比(CT
R)に応じて可変し得るように構成されたものとする。
【0016】
【作用】フォトカプラPC1のCTRのバラツキによる
出力電圧Voの誤差調整を抵抗R4を可変することによ
り、IK1を変化させて行うようにした。従って、CT
Rが2倍になったとするとR4を2倍にしてIK1を1
/2倍に調整する。この時、(1)式より出力電圧検出
回路のゲインΔV1/ΔVoは、フォトカプラのCTR
のバラツキに対し一定にすることができ、その結果、出
力電圧の発振に対する安定性や出力電圧精度を良くする
ことができる。
【0017】
【実施例】図1は、本発明の実施例としてスイッチング
電源装置の回路構成を示す。同図においては、図2に対
し、R4が固定抵抗から可変抵抗に、R6が可変抵抗か
ら固定抵抗に置き換わり、これに伴い出力電圧検出部2
Aが2Bに置き換わっている。
【0018】この出力電圧検出部2Bは、以下の3回路
により構成される。 シャントレギュレータIC1,抵抗R5及びR6によ
り構成され、出力電圧検出用基準電圧Vo1を設定する
基準電圧回路。 出力電圧VoとVo1との誤差を検出し、抵抗R4に
より電流IK1に変換する誤差検出回路。なお、R4は
フォトカプラPC1のCTRのバラツキを吸収するため
に可変抵抗にしてある。
【0019】IK1を出力電圧検出部2Bからフォト
カプラPC1により絶縁して出力電圧調節部3に伝達
し、出力電圧検出値V1として誤差増幅器A1に与える
出力電圧伝達回路。この回路は、フォトカプラPC1及
び抵抗R3により構成される。この図1の回路の設定方
法としては、図3に示すように 〈1〉出力電圧がVoの時、出力電圧検出値V1と設定
電圧Vs2を等しくする。そして 〈2〉出力電圧変動幅Vo−ΔVo〜Vo+ΔVoに対
し、出力電圧検出値V1が0〜Vs1の間で比例変化す
るように各回路定数を設定する。
【0020】ところでフォトカプラPC1の電流伝達比
CTRのバラツキに対する調整方法としては、この回路
ではシャントレギュレータIC1の働きによってリファ
レンス電圧Vr、従って出力電圧検出用基準電圧Vo1
は一定に保たれるので、出力電圧Vo(中心値)を一定
とするためには、R4×IK1の値を一定としなければ
ならない。一方、この値には下記(2)式の関係があ
る。
【0021】
【数3】 R4×IK1≒R4×IK =R4×IC/CTR・・・・・・・・・・・・・・(2) この(2)式において、フォトカプラPC1のフォトト
ランジスタのコレクタ電流IC(中心値)は、出力電圧
検出値V1(中心値)を一定に保つために一定としなけ
ればならないので、(R4/CTR)を一定とするよう
に、つまりバラツくCTRとR4とが比例するように可
変抵抗R4を調整する必要がある。このことは前記の
(1)式から明らかなように、出力電圧検出回路のゲイ
ンΔV1/ΔVoを一定に保つことになる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、入力直流電源Vinを
スイッチング手段としてのトランジスタTr1を介し繰
返し断続して所定レベルの出力直流電圧Voを得るスイ
ッチング電源装置であって、前記出力直流電圧Voに依
存する電流IKを自身のフォトダイオードに流すフォト
カプラPC1と、このフォトカプラPC1のフォトトラ
ンジスタの出力電圧V1を設定電圧Vs2と比較し、こ
の両電圧を一致させるように前記スイッチング手段の断
続比を可変制御する手段としての誤差増幅器A1,PW
M制御回路4などとを備えたスイッチング電源装置にお
いて、前記フォトダイオードに流す電流IKを前記出力
直流電圧Voと、所定の基準電圧Vo1との差電圧に比
例させる出力電圧検出手段としての抵抗R4〜R6,シ
ャントレギュレータIC1などを備えるようにし、かつ
フォトカプラPC1の電流伝達比CTRのバラツキによ
る出力直流電圧Voの誤差を前記電流IKによって差電
圧を作り出す抵抗R4を可変して調整するようにしたの
で、出力電圧検出回路のゲインを一定に保ちながらスイ
ッチング電源装置の精度の良い、かつ安定な定電圧制御
回路を効率よく設計,調整することができ、スイッチン
グ電源の信頼性,経済性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としての構成を示す回路図
【図2】図1に対応する従来の回路図
【図3】図1,図2の回路の出力電圧対出力電圧検出電
圧の関係を示す特性図
【符号の説明】
1 電源部 2B 出力電圧検出部 3 出力電圧調節部 4 PWM制御部 5 リファレンス端子 11 出力電圧強制バイアス回路 Tr1 スイッチングトランジスタ L1 チョークコイル C1 平滑コンデンサ A1 誤差増幅器 PC1 フォトカプラ IC1 シャントレギュレータ R1 抵抗 R2 抵抗 R3 抵抗 R4 可変抵抗 R5 抵抗 R6 抵抗 Vin 入力電圧 Vo 出力電圧 Vo1 出力電圧検出用基準電圧 Vr リファレンス電圧 V1 出力電圧検出値 Vs1 基準電圧 Vs2 設定電圧 IK フォトカプラ発光ダイオード電流 IC フォトカプラフォトトランジスタ電流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力直流電源をスイッチング手段を介し繰
    返し断続して所定レベルの出力直流電圧を得るスイッチ
    ング電源装置であって、 前記出力直流電圧に依存する電流を自身のフォトダイオ
    ードに流すフォトカプラと、 このフォトカプラのフォトトランジスタの出力電圧を設
    定電圧と比較し、この両電圧を一致させるように前記ス
    イッチング手段の断続比を可変制御する手段とを備えた
    スイッチング電源装置において、 前記フォトダイオードに流す電流を前記出力直流電圧と
    所定の基準電圧との差電圧に比例させる出力電圧検出手
    段を備え、 この出力電圧検出手段は、 第1の抵抗,前記フォトダイオード,シャントレギュレ
    ータを順次作動可能な極性に直列に接続したうえ、この
    直列回路の両端に前記出力直流電圧を印加し、 前記フォトダイオードおよびシャントレギュレータの直
    列回路に並列に第2および第3の抵抗の直列回路を接続
    し、 この第2の抵抗と第3の抵抗との接続点を前記シャント
    レギュレータのリファレンス端子に接続して、この第2
    および第3の抵抗の両端に前記基準電圧を発生させるよ
    うに構成され、 前記第1の抵抗は前記フォトカプラの電流伝達比に応じ
    て可変し得るように構成されたことを特徴とするスイッ
    チング電源装置の出力電圧検出回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013011446A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Nec Corp 電子機器の消費電力検出回路、消費電力検出方法
CN107689670A (zh) * 2017-11-01 2018-02-13 浙江现代电气有限公司 一种主备电源切换开关的控制电路
JP2018110495A (ja) * 2017-01-05 2018-07-12 オンキヨー株式会社 スイッチング電源
JP2023172609A (ja) * 2022-05-24 2023-12-06 Tdk株式会社 電力変換装置および電力変換システム

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