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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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