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公開番号2021141808
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210916
出願番号2021064408
出願日20210405
発明の名称スイッチング電源装置
出願人新日本無線株式会社
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20210820BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチングトランジスタのONタイミング生成用の補助巻線やホトカプラ電流を得るための補助巻線を不要にし、しかもスイッチングトランジスタのON/OFFにそのスイッチングトランジスタの閾値のバラツキの影響を受けないようにする。
【解決手段】OFFタイミング電圧Voffをホトカプラ電流Ipcが大きいほど且つセンス電圧Vs1が大きいほど早いタイミングで生成するON期間制御回路21と、ONタイミング信号をホトカプラ電流が小さいほど且つ負荷電力信号が大きいほど早いタイミングで生成するOFF期間制御回路22と、OFFタイミング電圧VoffによってスイッチングトランジスタMN1をOFFさせ、ONタイミング信号VonによってスイッチングトランジスタMN1をONさせるSRFF回路23とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
スイッチングトランジスタと、該スイッチングトランジスタに直列接続され前記スイッチングトランジスタがONしたときにセンス電圧を生成するセンス抵抗と、前記スイッチングトランジスタがONすることで入力電圧が印加する1次巻線及び負荷が接続される2次巻線を有するトランスと、前記2次巻線側の出力電圧に応じたホトカプラ電流を生成するホトカプラと、前記センス抵抗で前記センス電圧が発生している時間に基づいて前記スイッチングトランジスタのON期間が長いほど大きい負荷電力信号を生成する負荷電力検出回路とを備え、前記センス電圧と前記ホトカプラ電流と前記負荷電力信号とによって前記スイッチングトランジスタのON/OFFのタイミングが制御されるスイッチング電源装置であって、
前記スイッチングトランジスタがONしているときにONするスイッチと、
前記スイッチングトランジスタがONした後に前記スイッチングトランジスタをOFFさせるOFFタイミング信号を、前記ホトカプラ電流が大きいほど且つ前記センス電圧が大きいほど早いタイミングで生成するON期間制御回路と、
前記スイッチングトランジスタがOFFした後に前記スイッチングトランジスタをONさせるONタイミング信号を、前記ホトカプラ電流が小さいほど且つ前記負荷電力信号が大きいほど早いタイミングで生成するOFF期間制御回路と、
前記ON期間制御回路から出力する前記OFFタイミング信号によって前記スイッチングトランジスタをOFFさせ、前記OFF期間制御回路から出力する前記ONタイミング信号によって前記スイッチングトランジスタをONさせるSRFF回路と、
を有し、
前記ON期間制御回路は、前記スイッチングトランジスタがONしているときに前記スイッチを介して流れる前記ホトカプラ電流に応じた電圧を生成する第6抵抗と、該第6抵抗に生成する電圧が前記センス電圧を超えるとき前記OFFタイミング信号を生成する第1コンパレータとを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
続きを表示(約 280 文字)【請求項2】
請求項1に記載のスイッチング電源装置において、
前記ON期間制御回路で前記OFFタイミング信号が生成されてから第1所定時間が経過した後に前記OFF期間制御回路で前記ONタイミング信号が生成されるときモード切替信号を生成するタイムアウト回路を備え、
前記ON期間制御回路は、前記タイムアウト回路で前記モード切替信号が生成されたとき、前記スイッチングトランジスタがONしてから、前記ホトカプラ電流及び前記センス電圧に無関係に、第2所定時間の経過後に前記OFFタイミング信号を生成することを特徴とするスイッチング電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、トランスとホトカプラを使用したDC/DCコンバータとしてのスイッチング電源装置に関する。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
図13にこの種の従来のスイッチング電源装置の回路を示す(例えば特許文献1)。50はトランスであり、1次巻線L11と第1補助巻線L12と2次巻線L13と第2補助巻線L14とを備える。MN2はNMOSのスイッチングトランジスタ、60はホトダイオードPD2とホトトランジスタPT2を備えるホトカプラである。R11〜R19は抵抗、Rs2はスイッチングトランジスタMN2のドレイン電流を検出するセンス抵抗、C11〜C14はキャパシタである。
【0003】
このスイッチング電源装置では、出力電圧Voutを抵抗R18,R19で分圧した電圧が電圧源VB11の基準電圧Vref11より高いときに、その差分電圧に応じてオペアンプOP11の出力電圧が低下する。そして、オペアンプOP11の出力電圧が所定値以下のとき、その出力電圧の値に応じてホトカプラ60のホトダイオードPD2に電流が流れ、そこで発光された発光量に応じてホトトランジスタPT2の内部抵抗が決まる。
【0004】
電源電圧Vinが投入されると、抵抗R11,R13を介して第1補助巻線L12に流れる励磁電流によって、キャパシタC13が抵抗R13側が正極となるよう充電される。そして、そのキャパシタC13の抵抗R13側の電圧がスイッチングトランジスタMN2の閾値電圧に達すると、そのスイッチングトランジスタMN2がONする。
【0005】
これによって、スイッチングトランジスタMN2が接続された1次巻線L11に直流電圧Vinから電流が流れ始めると、トランス50の各巻線L12,L13,L14に誘導起電力が生じ、トランス50にエネルギーが蓄積される。第1補助巻線L12に発生する誘起電圧(●側が正極)は、キャパシタC13の電圧と重畳されるので、スイッチングトランジスタMN2はゲート電圧がその閾値電圧以上に維持されて、ON状態を継続する。
【0006】
このとき、スイッチングトランジスタMN2のドレイン電流がセンス抵抗Rs2に流れ、そこに発生するセンス電圧が抵抗R15を介してキャパシタC12を充電する。1次巻線L11に流れる励磁電流は、スイッチングトランジスタMN2がONしてから時間と共にほぼ直線的に増大し、キャパシタC12の電圧もそれに応じて上昇する。
【0007】
この後、キャパシタC12の電圧がトランジスタQ11の閾値電圧に達すると、そのトランジスタQ11がON状態となって、スイッチングトランジスタMN2はそのゲート電圧が閾値電圧以下に低下してOFFする。
【0008】
スイッチングトランジスタMN2がOFFすることで、1次巻線L11に流れる電流が遮断されると、各巻線L11〜L14にフライバック電圧が生じる。このとき、2次巻線L13に発生するフライバック電圧は、ダイオードD11とキャパシタC14とにより整流平滑され、出力電圧Voutとして出力される。
【0009】
一方、第1補助巻線L12に発生するフライバック電圧は、2次巻線L13に発生するフライバック電圧と比例関係にあり、この第1補助巻線L12に発生するフライバック電圧(●側が負極)によってキャパシタC13が抵抗R13側が正極となるように抵抗R12,R13を経由して充電され、スイッチングトランジスタMN2をONにするための助走が進む。
【0010】
なお、スイッチングトランジスタMN2がOFFした後は、1次巻線L11の電流が遮断されるので、センス抵抗Rs2に発生する電圧は零であり、また、出力電圧Voutが低くホトトランジスタPT2が動作していないので、キャパシタC12の電圧は、抵抗R15,Rs2を介して放電され低下する。これによって、キャパシタC12の電圧がトランジスタQ11の閾値電圧以下となると、そのトランジスタQ11がOFFする。
(【0011】以降は省略されています)

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