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公開番号2024047998
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2022153812
出願日2022-09-27
発明の名称スイッチング制御回路、電源回路
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20240401BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷の状態が変化した場合に電源回路を安定に動作させるスイッチング制御回路を提供する。
【解決手段】1次コイルL1及び2次コイルL2を含むトランス33と、1次コイルの電流を制御するトランジスタ31、32と、を備えるDC-DCコンバータ10を制御する制御IC50であって、出力電圧が第1レベルより低い場合通常モードに、高くなると第1バーストモードに夫々対応する駆動信号出力回路と、トランジスタ31、32をスイッチングする駆動回路と、を備える。通常モードは、出力電圧に応じた帰還電圧に基づく第1周期で各トランジスタが連続的にスイッチングし、第1バーストモードは、第1周期で各トランジスタが連続的にスイッチングされる第1期間と、各トランジスタのスイッチングが停止される第2期間とが、所定周期で繰り返される。駆動信号出力回路は、出力電圧が第1レベルより高くなるにつれて、所定周期のうち第1期間を短くする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
1次コイル及び2次コイルを含むトランスと、前記1次コイルの電流を制御する第1及び第2トランジスタと、を備え目的レベルの出力電圧を2次側に生成する電源回路の前記第1及び第2トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路であって、
前記出力電圧が第1レベルより低い場合、通常モードに対応する駆動信号を出力し、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなると、第1バーストモードに対応する前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記駆動信号に基づいて、前記1及び第2トランジスタをスイッチングする駆動回路と、
を備え、
前記通常モードは、
前記出力電圧に応じた帰還電圧に基づく第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされるモードであり、
前記第1バーストモードは、
前記第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされる第1期間と、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングが停止される第2期間とが、所定周期で繰り返されるモードであり、
前記駆動信号出力回路は、
前記出力電圧が前記第1レベルより高くなるにつれて、前記所定周期のうち前記第1期間を短くする、
スイッチング制御回路。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
請求項1に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記出力電圧が前記第1レベルより高い第2レベルとなると、前記出力電圧の上昇に関わらず、前記第1期間を所定期間とする、
スイッチング制御回路。
【請求項3】
請求項2に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記出力電圧が前記第2レベルより高い第3レベルとなると、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングを停止させるための前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項4】
請求項1~3の何れか一項に記載のスイッチング制御回路であって、
前記電源回路は、前記1次コイルに直列接続された第1コンデンサを含み、
前記スイッチング制御回路は、
前記1次コイル及び前記第1コンデンサを含む共振回路の共振電流に基づいて、前記電源回路の負荷の状態を検出する負荷検出回路を備え、
前記駆動信号出力回路は、
前記負荷で消費される電力が第1の値より小さくなると、前記第1バーストモードとは異なる第2バーストモードに対応した前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項5】
請求項4に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記負荷で消費される電力が前記第1の値より小さくなり、かつ前記出力電圧が前記第1レベルより低い第4レベルより高くなると、前記第2バーストモードに対応した前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項6】
請求項4に記載のスイッチング制御回路であって、
前記第1の値は、前記負荷の定格電力の5%以下の値である、
スイッチング制御回路。
【請求項7】
請求項4に記載のスイッチング制御回路であって、
前記トランスは、補助コイルを含み、
前記スイッチング制御回路は、前記補助コイルの電圧に応じた電圧が印加される第1端子を備える集積回路であり、
前記駆動信号出力回路は、
前記第2バーストモードに対応するとともに、前記第1端子の電圧に基づく第2周期を有する前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項8】
請求項7に記載のスイッチング制御回路であって、
前記電源回路の入力電圧が印加される第2端子を備え、
前記駆動信号出力回路は、
前記第2バーストモードに対応するとともに、前記第1端子の電圧と、前記第2端子の電圧とに基づく前記第2周期を有する前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項9】
1次コイル及び2次コイルを含むトランスと、
前記1次コイルの電流を制御する第1及び第2トランジスタと、
前記第1及び第2トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路と、
を備え目的レベルの出力電圧を2次側に生成する電源回路であって、
前記スイッチング制御回路は、
前記出力電圧が第1レベルより低い場合、通常モードに対応する駆動信号を出力し、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなると、第1バーストモードに対応する前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記駆動信号に基づいて、前記1及び第2トランジスタをスイッチングする駆動回路と、
を含み、
前記通常モードは、
前記出力電圧に応じた帰還電圧に基づく第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされるモードであり、
前記第1バーストモードは、
前記第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされる第1期間と、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングが停止される第2期間とが、所定周期で繰り返されるモードであり
前記駆動信号出力回路は、
前記出力電圧が前記第1レベルより高くなるにつれて、前記所定周期のうち前記第1期間を短くする、
電源回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチング制御回路、及び電源回路に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
入力電圧から、目的レベルの出力電圧を生成する電源回路が開示されている(例えば、特許文献1~8)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許第6787505号公報
国際公開2019/155733号
特開2013-26079号公報
特開2014-108004号公報
特開2017-112798号公報
特開2021-93813号公報
特開2021-93814号公報
米国特許第10069403号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、電源回路の負荷の状態が軽負荷の状態となると、電源回路の制御回路は、トランジスタを通常モードから、バーストモードでスイッチングすることがある。この際、通常モードでトランジスタをスイッチングする方式と、バーストモードでトランジスタをスイッチングする方式とが異なると、電源回路の動作が不安定になることがある。
【0005】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、負荷の状態が変化した場合に電源回路を安定に動作させることができるスイッチング制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前述した課題を解決する主たる本発明の第1の態様は、1次コイル及び2次コイルを含むトランスと、前記1次コイルの電流を制御する第1及び第2トランジスタと、を備え目的レベルの出力電圧を2次側に生成する電源回路の前記第1及び第2トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路であって、前記出力電圧が第1レベルより低い場合、通常モードに対応する駆動信号を出力し、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなると、第1バーストモードに対応する前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記駆動信号に基づいて、前記1及び第2トランジスタをスイッチングする駆動回路と、を備え、前記通常モードは、前記出力電圧に応じた帰還電圧に基づく第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされるモードであり、前記第1バーストモードは、前記第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされる第1期間と、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングが停止される第2期間とが、所定周期で繰り返されるモードであり、前記駆動信号出力回路は、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなるにつれて、前記所定周期のうち前記第1期間を短くする。
【0007】
前述した課題を解決する主たる本発明の第2の態様は、1次コイル及び2次コイルを含むトランスと、前記1次コイルの電流を制御する第1及び第2トランジスタと、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路と、を備え目的レベルの出力電圧を2次側に生成する電源回路であって、前記スイッチング制御回路は、前記出力電圧が第1レベルより低い場合、通常モードに対応する駆動信号を出力し、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなると、第1バーストモードに対応する前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記駆動信号に基づいて、前記1及び第2トランジスタをスイッチングする駆動回路と、を含み、前記通常モードは、前記出力電圧に応じた帰還電圧に基づく第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされるモードであり、前記第1バーストモードは、前記第1周期で前記第1及び第2トランジスタが連続的にスイッチングされる第1期間と、前記第1及び第2トランジスタのスイッチングが停止される第2期間とが、所定周期で繰り返されるモードであり、前記駆動信号出力回路は、前記出力電圧が前記第1レベルより高くなるにつれて、前記所定周期のうち前記第1期間を短くする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、負荷の状態が変化した場合に電源回路を安定に動作させることができるスイッチング制御回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
DC-DCコンバータ10の一例を示す図である。
制御IC50の一例を示す図である。
検出回路140の一例を示す図である。
電圧Vwd,Vc1,Vc2の一例を示す図である。
デジタル制御回路150の複数の動作モードと各種電圧との関係を説明するための図である。
デジタル制御回路150の動作モードを説明するための図である。
通常モードM1における駆動信号Vdr1,Vdr2の一例を示す図である。
駆動信号Vdr1,Vdr2のスイッチング周期Tswを説明するための図である。
DC-DCコンバータ10のゲインとスイッチング周波数との関係を説明するための図である。
バーストモードM2におけるスイッチング期間T1と、停止期間T2とを説明するための図である。
バーストモードM2におけるスイッチング期間T1の変化を説明するための図である。
バーストモードM3におけるスイッチング期間T1と、停止期間T2とを説明するための図である。
DC-DCコンバータ10の動作モードの変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
(【0011】以降は省略されています)

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