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公開番号2024052021
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158453
出願日2022-09-30
発明の名称集積回路、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 20060101AFI20240404BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力電圧が低下する期間を短縮するようスイッチング素子の駆動モードを速やかに変更する集積回路を提供する。
【解決手段】1次コイルL1と2次コイルL2を含むトランス26及び1次コイルと第1コンデンサ21を含む共振回路を備え、出力電圧を2次側に生成するスイッチング電源回路において、1次コイルの電流を制御するトランジスタ24、25のスイッチングを制御する制御ICは、第2コンデンサ54が接続される端子CA、共振電流Icrに応じた第1電流Icaを第2コンデンサに供給し、負荷電流Ioutに応じた第1電圧Vcaを生成する電圧生成回路、出力電圧に応じた帰還電圧Vfbと第1電圧とに基づいて、トランジスタの駆動信号を出力する駆動信号出力回路及び出力電圧Voutが低下し、帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、第1電流が大きくなった後に小さくなるよう電圧生成回路を制御する制御回路を備える。
【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、前記１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、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集積回路であって、
第２コンデンサが接続される端子と、
前記共振回路の共振電流に応じた第１電流を前記第２コンデンサに供給し、前記電源回路の負荷に流れる負荷電流に応じた第１電圧を前記第２コンデンサに生成する電圧生成回路と、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と、前記第１電圧とに基づいて、前記第１及び第２トランジスタを駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電流が大きくなった後に小さくなるよう前記電圧生成回路を制御する制御回路と、
を備える集積回路。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記制御回路は、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電流が所定期間大きくなるよう前記電圧生成回路を制御する、
集積回路。
【請求項３】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記制御回路は、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電圧が所定レベルとなるまで前記第１電流が大きくなるよう前記電圧生成回路を制御する、
集積回路。
【請求項４】
請求項１～３の何れか一項に記載の集積回路であって、
前記電圧生成回路は、
論理レベルが変化する制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記制御信号の論理レベルが第１レベルの際に、前記共振電流に応じた電圧を出力し、前記制御信号の論理レベルが第２レベルの際に、所定電圧を出力する電圧出力回路と、
前記電圧出力回路と、前記端子との間に設けられる可変抵抗回路と、
を含み、
前記可変抵抗回路の抵抗値は、
前記制御回路が前記第１電流を大きくすると、第１抵抗値となり、前記制御回路が前記第１電流を小さくすると、前記第１抵抗値より大きい第２抵抗値となる、
集積回路。
【請求項５】
請求項４に記載の集積回路であって、
前記帰還電圧を微分する微分回路を含み、
前記制御回路は、
前記微分回路の出力に基づいて、前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなったことを検出する、
集積回路。
【請求項６】
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、
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１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、
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集積回路と、
を備え、
前記集積回路は、
第２コンデンサが接続される端子と、
前記共振回路の共振電流に応じた第１電流を前記第２コンデンサに供給し、前記電源回路の負荷に流れる負荷電流に応じた第１電圧を前記第２コンデンサに生成する電圧生成回路と、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と、前記第１電圧とに基づいて、前記第１及び第２トランジスタを駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電流が大きくなった後に小さくなるよう前記電圧生成回路を制御する制御回路と、
を含む電源回路。
【請求項７】
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１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、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集積回路であって、
前記共振回路の共振電流を受けて電流検出電圧を生成する外部電流検出回路から、前記電流検出電圧を受けて平均化することで負荷電流指示電圧を生成する平均化回路と、
前記出力電圧に応じた帰還電圧と、前記負荷電流指示電圧とに基づいて、前記第１及び第２トランジスタを駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記負荷電流指示電圧の時間当たりの変化量が大きくなった後に小さくなるよう前記平均化回路を制御する制御回路と、
を備える集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の集積回路であって、
前記制御回路は、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記負荷電流指示電圧の時間当たりの変化量が所定期間大きくなるよう前記平均化回路を制御する、
集積回路。
【請求項９】
請求項７に記載の集積回路であって、
前記制御回路は、
前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記負荷電流指示電圧が所定レベルとなるまで前記負荷電流指示電圧の時間当たりの変化量が大きくなるよう前記平均化回路を制御する、
集積回路。
【請求項１０】
請求項７～９の何れか一項に記載の集積回路であって、
第２コンデンサが接続される端子を含み、
前記平均化回路は、
論理レベルが変化する制御信号を出力する制御信号出力回路と、
前記制御信号の論理レベルが第１レベルの際に、前記共振電流に応じた電圧を出力し、前記制御信号の論理レベルが第２レベルの際に、所定電圧を出力する電圧出力回路と、
前記電圧出力回路と、前記端子との間に設けられる可変抵抗回路と、
を含み、
前記可変抵抗回路の抵抗値は、
前記制御回路が前記負荷電流指示電圧の時間当たりの変化量を大きくすると、第１抵抗値となり、前記制御回路が前記負荷電流指示電圧の時間当たりの変化量を小さくすると、前記第１抵抗値より大きい第２抵抗値となる、
集積回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路、及び電源回路に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＬＣ電流共振型のコンバータを制御する集積回路は、共振電流に基づいて負荷の状態を検出する負荷検出回路を含むことがある（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０６５０７９号公報
特開２０１７－１２７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した負荷検出回路は、コンバータの出力電圧を目的レベルとするため、例えば、負荷に流れる負荷電流に応じた電圧（ここでは、“負荷検出電圧”とする。）を生成する。そして、集積回路は、負荷検出電圧に基づいてコンバータのスイッチング素子の駆動モードを変更し、出力電圧を目的レベルに維持する。
【０００５】
具体的には、集積回路は、負荷の状態が軽負荷状態である場合には、例えば、間欠的にスイッチング素子をスイッチングする駆動モードでスイッチング素子をスイッチングし、出力電圧の上昇を抑制する。そして、負荷の状態が軽負荷状態から通常負荷状態へと変化すると、集積回路は、例えば、連続的にスイッチング素子をスイッチングする駆動モードでスイッチング素子をスイッチングし、出力電圧の低下を抑制する。
【０００６】
したがって、負荷の状態の変化に負荷検出電圧の変化が追従できている場合には、集積回路は、負荷の状態の変化に応じて出力電圧を目的レベルに維持できる。一方、負荷の状態が急変する場合、負荷の状態の変化に負荷検出電圧の変化が追従できなくなることがある。
【０００７】
この場合、例えば、負荷の状態が軽負荷状態から通常負荷状態へと急変した場合、スイッチング素子を連続的にスイッチングすべきレベルに負荷検出電圧が到達しない期間が生じる。そのため、集積回路は、その間スイッチング素子を間欠的にスイッチングし続ける。これにより、出力電圧は、その間目的レベルから低下した状態となる。
【０００８】
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、その目的は、出力電圧が低下する期間を短縮するよう、スイッチング素子の駆動モードを速やかに変更する集積回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決する本発明にかかる第１の集積回路は、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１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、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集積回路であって、第２コンデンサが接続される端子と、前記共振回路の共振電流に応じた第１電流を前記第２コンデンサに供給し、前記電源回路の負荷に流れる負荷電流に応じた第１電圧を前記第２コンデンサに生成する電圧生成回路と、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、前記第１電圧とに基づいて、前記第１及び第２トランジスタを駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電流が大きくなった後に小さくなるよう前記電圧生成回路を制御する制御回路と、を備える。
【００１０】
前述した課題を解決する本発明にかかる第１の電源回路は、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、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１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、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集積回路と、を備え、前記集積回路は、第２コンデンサが接続される端子と、前記共振回路の共振電流に応じた第１電流を前記第２コンデンサに供給し、前記電源回路の負荷に流れる負荷電流に応じた第１電圧を前記第２コンデンサに生成する電圧生成回路と、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、前記第１電圧とに基づいて、前記第１及び第２トランジスタを駆動するための駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、前記出力電圧が低下し、前記帰還電圧の時間当たりの変化量が所定よりも大きくなった場合、前記第１電流が大きくなった後に小さくなるよう前記電圧生成回路を制御する制御回路と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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