(57)【要約】【課題】リモートセンシング端子を設けることなく、負荷線やパターン配線の電圧降下を補償することが可能なスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】一次巻線および二次巻線を有するトランス１と、一次巻線にスイッチング電圧を供給するスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御回路と、二次巻線の誘起電圧を直流化して出力電圧Ｖ１を生成する第１出力部（Ｃ１，Ｄ１）と、制御回路にフィードバック信号を出力するフィードバック回路５と、を備えるスイッチング電源装置であって、トランスの二次側に設けられた補助巻線Ｎ３と、補助巻線Ｎ３から負電圧Ｖ２を生成させ、フィードバック回路５が検出する検出電圧Ｖｒｅｆを出力電流Ｉｏｕｔの増加に応じて低下させる出力電圧補正回路４と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2020089063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記一次巻線にスイッチング電圧を供給するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を制御する制御回路と、
前記二次巻線の誘起電圧を直流化して出力電圧を生成する第１出力部と、
前記出力電圧を検出して前記制御回路にフィードバック信号を出力するフィードバック回路と、
を備えるスイッチング電源装置であって、
前記トランスの二次側に設けられた補助巻線と、
前記補助巻線から負電圧を生成させ、前記フィードバック回路が検出する検出電圧を出力電流の増加に応じて低下させる出力電圧補正回路と、を備える
ことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記出力電圧補正回路は、
前記補助巻線の誘起電圧を直流化して前記負電圧を生成する第２出力部と、
前記第２出力部と前記フィードバック回路との間に介装され、前記出力電流の増加に応じて前記検出電圧を低下させる第１抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記第２出力部は、
前記補助巻線の誘起電圧を直流化するダイオードと、
前記補助巻線に並列に接続されたコンデンサと、
前記補助巻線に並列に接続された第２抵抗と、を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記フィードバック回路は、
前記フィードバック信号を出力するフォトカプラと、
前記二次巻線に並列に接続された第３抵抗および第４抵抗からなる分圧回路と、
カソード端子が前記フォトカプラを介して前記分圧回路の一端に接続され、アノード端子が前記分圧回路の他端に接続され、リファレンス端子が前記分圧回路の分圧点に接続されたシャントレギュレータと、を含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の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、スイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチング電源装置では、電源装置の出力端から負荷の入力端までの距離が長くなる場合、出力電流が増加するにつれて、電源装置の出力端と負荷の入力端とを接続する配線（負荷線）の電圧降下が大きくなり、負荷の入力端の電圧精度が悪化するという問題がある。
【０００３】
また、スイッチング電源装置内において、出力電圧を検出するフィードバック回路と出力端との距離が長くなる場合、フィードバック回路と出力端とを接続するパターン配線の電圧降下も無視できない。
【０００４】
この問題を解消するために、従来のスイッチング電源装置では、リモートセンシング端子を設けるとともに、リモートセンシング端子間に分圧回路を設け、フィードバック回路により分圧回路の分圧点の電圧を検出する構成をとっている（例えば、特許文献１参照）。この構成によれば、フィードバック回路は、負荷の入力端の電圧を検出することになるので、負荷線やパターン配線の電圧降下を補償することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９４３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のリモートセンシング端子を設けたスイッチング電源装置では、センシングポイントが負荷の入力端であることから、フィードバック回路とセンシングポイントとの距離が長くなる。このため、従来のスイッチング電源装置では、フィードバック回路の動作が不安定になったり、フィードバック回路が外来ノイズの影響を受けて誤動作したりする問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、リモートセンシング端子を設けることなく、負荷線やパターン配線の電圧降下を補償することが可能なスイッチング電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
一次巻線および二次巻線を有するトランスと、
前記一次巻線にスイッチング電圧を供給するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を制御する制御回路と、
前記二次巻線の誘起電圧を直流化して出力電圧を生成する第１出力部と、
前記出力電圧を検出して前記制御回路にフィードバック信号を出力するフィードバック回路と、
を備えるスイッチング電源装置であって、
前記トランスの二次側に設けられた補助巻線と、
前記補助巻線から負電圧を生成させ、前記フィードバック回路が検出する検出電圧を出力電流の増加に応じて低下させる出力電圧補正回路と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、トランスの二次側に設けられた補助巻線は負電圧を生成し、出力電圧補正回路はフィードバック回路の検出電圧を出力電流の増加に応じて低下させるので、リモートセンシング端子を設けることなく、負荷線やパターン配線の電圧降下を補償することが可能になる。
【００１０】
上記スイッチング電源装置において、
前記出力電圧補正回路は、
前記補助巻線の誘起電圧を直流化して前記負電圧を生成する第２出力部と、
前記第２出力部と前記フィードバック回路との間に介装され、前記出力電流の増加に応じて前記検出電圧を低下させる第１抵抗と、を含むよう構成できる。
【００１１】
上記スイッチング電源装置において、
前記第２出力部は、
前記補助巻線の誘起電圧を直流化するダイオードと、
前記補助巻線に並列に接続されたコンデンサと、
前記補助巻線に並列に接続された第２抵抗と、を含むよう構成できる。
【００１２】
上記スイッチング電源装置において、
前記フィードバック回路は、
前記フィードバック信号を出力するフォトカプラと、
前記二次巻線に並列に接続された第３抵抗および第４抵抗からなる分圧回路と、
カソード端子が前記フォトカプラを介して前記分圧回路の一端に接続され、アノード端子が前記分圧回路の他端に接続され、リファレンス端子が前記分圧回路の分圧点に接続されたシャントレギュレータと、を含むよう構成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リモートセンシング端子を設けることなく、負荷線やパターン配線の電圧降下を補償することが可能なスイッチング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一次側回路の回路図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源装置の二次側回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明する。
【００１６】
図１および図２に、本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置を示す。本実施形態に係るスイッチング電源装置は、トランス１と、トランス１の一次側に設けられた一次側回路と、トランス１の二次側に設けられた二次側回路とを備える。
【００１７】
トランス１は、図１に示すように、一次側に一次巻線Ｎ１を有し、図２に示すように、二次側に二次巻線Ｎ２および補助巻線Ｎ３を有する。補助巻線Ｎ３は、二次巻線Ｎ２に直列接続される。
【００１８】
一次側回路は、図１に示すように、スイッチ手段２と、スイッチ手段２を制御する制御回路３と、直流電源Ｅに接続される入力端子Ｔ１，Ｔ２とを含む。さらに、一次側回路は、トランス１の一次巻線Ｎ１に並列接続されたスナバ回路（抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ１１、ダイオードＤ１１）と、スイッチ手段２の制御端子に接続された回路（抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、ダイオードＤ１２）とを含む。
【００１９】
スイッチ手段２は、例えばトランジスタ（本実施形態では、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）からなる。スイッチ手段２は、制御回路３の制御下でスイッチング動作を行い、直流電源Ｅから供給される直流電圧をスイッチングして、トランス１の一次巻線Ｎ１にスイッチング電圧を供給する。スイッチ手段２の電流路の一端（ドレイン端子）は、トランス１の一次巻線Ｎ１の他端に接続され、スイッチ手段２の電流路の他端（ソース端子）は、抵抗Ｒ１４を介して入力端子Ｔ２に接続される。
【００２０】
制御回路３は、例えば、マイコンおよび／または専用のＩＣからなる。制御回路３は、出力電圧が一定になるように、フィードバック信号を受けてスイッチ手段２を制御（例えば、ＰＷＭ制御）する。
【００２１】
二次側回路は、図２に示すように、第１出力部（ダイオードＤ１、コンデンサＣ１）と、出力電圧補正回路４と、フィードバック回路５と、負荷が接続される出力端子Ｔ３，Ｔ４とを含む。
【００２２】
第１出力部は、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１を含み、トランス１の二次巻線Ｎ２の誘起電圧を直流化して出力電圧Ｖ１を生成する。ダイオードＤ１は、アノードが二次巻線Ｎ２の一端に接続され、カソードが出力端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ１は、正極端子がダイオードＤ１のカソードに接続され、負極端子が二次巻線Ｎ２の他端および出力端子（グランド端子）Ｔ４に接続される。
【００２３】
出力電圧補正回路４は、本発明の「第１抵抗」に相当する抵抗Ｒ１と、第２出力部（ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２）とを含む。
【００２４】
第２出力部は、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ２と、本発明の「第２抵抗」に相当する抵抗Ｒ２とを含み、補助巻線Ｎ３の誘起電圧を直流化して負電圧Ｖ２を生成する。コンデンサＣ２は、正極端子が補助巻線Ｎ３の一端および出力端子Ｔ４に接続され、負極端子がダイオードＤ２を介して補助巻線Ｎ３の他端に接続される。ダイオードＤ２は、アノードがコンデンサＣ２の負極端子に接続され、カソードが補助巻線Ｎ３の他端に接続される。抵抗Ｒ２は、負電圧Ｖ２の電圧値を調整するためのダミー抵抗で、コンデンサＣ２に並列接続される。例えば、抵抗Ｒ２の抵抗値が大きいほど、負電圧Ｖ２の電圧値は負側に大きくなる。
【００２５】
抵抗Ｒ１は、一端がダイオードＤ２のアノードに接続され、他端がフィードバック回路５に含まれる分圧回路Ｒ３，Ｒ４の分圧点に接続される。抵抗Ｒ１は、出力電流Ｉｏｕｔの増加に応じて、フィードバック回路５が検出する検出電圧を低下させる。
【００２６】
フィードバック回路５は、分圧回路Ｒ３，Ｒ４と、シャントレギュレータＩＣ１と、フォトカプラＰＣ１と、抵抗Ｒ５〜Ｒ７と、コンデンサＣ３とを含み、出力電圧Ｖ１に比例した電圧（具体的には、分圧回路Ｒ３，Ｒ４の分圧点の電圧）を検出して制御回路３にフィードバック信号を出力する。
【００２７】
分圧回路Ｒ３，Ｒ４は、本発明の「第３抵抗」に相当する抵抗Ｒ３および本発明の「第４抵抗」に相当する抵抗Ｒ４の直列回路で構成される。分圧回路Ｒ３，Ｒ４は、一端が出力端子Ｔ３に接続され、他端が出力端子Ｔ４に接続される。分圧回路Ｒ３，Ｒ４の分圧点には、抵抗Ｒ１の他端が接続される。
【００２８】
シャントレギュレータＩＣ１は、カソード端子がフォトカプラＰＣ１の発光ダイオードおよび抵抗Ｒ５を介して出力端子Ｔ３に接続され、アノード端子が出力端子Ｔ４に接続され、リファレンス端子が分圧回路Ｒ３，Ｒ４の分圧点に接続される。シャントレギュレータＩＣ１のカソード端子−リファレンス端子間には、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ３の直列回路が接続される。
【００２９】
フォトカプラＰＣ１は、送信側の発光ダイオードと、受信側のフォトトランジスタとで構成される。発光ダイオードは、アノード端子が抵抗Ｒ５を介して出力端子Ｔ３に接続され、カソード端子がシャントレギュレータＩＣ１のカソード端子に接続される。発光ダイオードには、抵抗Ｒ７が並列接続される。
【００３０】
次に、本実施形態に係るスイッチング電源装置の動作について説明する。
【００３１】
本実施形態に係るスイッチング電源装置は、出力電流Ｉｏｕｔが増加した場合に、負荷に供給される負荷電圧Ｖｏｕｔの低下を抑制するものである。理想的には出力電流Ｉｏｕｔが増加しても負荷電圧Ｖｏｕｔは一定であるが、実際はパターンの銅箔厚さ・パターン幅による配線パターンの抵抗成分Ｒａと、負荷線の抵抗成分Ｒｂとが存在するため、負荷電圧Ｖｏｕｔは低下してしまう。
【００３２】
出力電流Ｉｏｕｔが微小である場合は負荷電圧Ｖｏｕｔの低下も無視できるが、出力電流Ｉｏｕｔが大きくなると、抵抗成分Ｒａ，Ｒｂによる負荷電圧Ｖｏｕｔの低下は無視できないものとなる。
【００３３】
例えば、配線パターンの抵抗成分Ｒａと負荷線の抵抗成分Ｒｂとの和が５０ｍΩであった場合、出力電流Ｉｏｕｔが０．１Ａのときは負荷電圧Ｖｏｕｔの低下は０．００５Ｖにすぎないが、出力電流が２．５Ａと大きくなれば負荷電圧Ｖｏｕｔは０．１２５Ｖも低下してしまう。
【００３４】
本実施形態に係るスイッチング電源装置では、出力電圧補正回路４が、補助巻線Ｎ３から負電圧Ｖ２を生成させ、フィードバック回路５の検出電圧（シャントレギュレータＩＣ１のリファレンス電圧Ｖｒｅｆ）を出力電流Ｉｏｕｔの増加に応じて低下させるので、設計段階で予め想定されている抵抗成分Ｒａ，Ｒｂによる負荷電圧Ｖｏｕｔの低下を補正することができる。
【００３５】
具体的には、本実施形態に係るスイッチング電源装置では、出力電流Ｉｏｕｔが増加するにつれて、補助巻線Ｎ３の誘起電圧が増加し、第２出力部から出力される負電圧Ｖ２も負側に増加する。
【００３６】
シャントレギュレータＩＣ１のリファレンス端子は、分圧回路Ｒ３，Ｒ４の分圧点に接続され、かつ抵抗Ｒ１を介して第２出力部にも接続されるので、出力電流Ｉｏｕｔが増加すると、負電圧Ｖ２によってリファレンス電圧Ｖｒｅｆが低下する。
【００３７】
リファレンス電圧Ｖｒｅｆが低下すると、シャントレギュレータＩＣ１は、負荷電圧Ｖｏｕｔが低下したと判断して、フォトカプラＰＣ１を介して一次側回路の出力電圧を増加させるためのフィードバック信号を、制御回路３に出力する。制御回路３は、フィードバック信号に基づいて、スイッチ手段２のデューティー比または周波数を上げる。
【００３８】
その結果、一次側回路の出力電圧が増加し、それに応じて二次側の第１出力部の出力電圧Ｖ１が増加し、負荷に供給される負荷電圧Ｖｏｕｔが増加する。すなわち、抵抗成分Ｒａ，Ｒｂによる負荷電圧Ｖｏｕｔの低下が補正される。
【００３９】
結局、本実施形態に係るスイッチング電源装置によれば、出力電圧補正回路４が出力電流Ｉｏｕｔの増加に応じてフィードバック回路５の検出電圧Ｖｒｅｆを低下させるので、リモートセンシング端子を設けることなく、負荷線やパターン配線の抵抗成分Ｒａ，Ｒｂによる電圧降下を補償することができる。
【００４０】
以上、本発明に係るスイッチング電源装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
本発明のフィードバック回路は、出力電圧を検出して１次側の制御回路３にフィードバック信号を出力するのであれば、適宜構成を変更できる。
【００４２】
本発明の出力電圧補正回路は、補助巻線Ｎ３から負電圧を生成させ、本発明のフィードバック回路が検出する検出電圧を出力電流Ｉｏｕｔの増加に応じて低下させるのであれば、適宜構成を変更できる。
【００４３】
本発明の一次側回路は、一次巻線Ｎ１にスイッチング電圧を供給するスイッチ手段と、スイッチ手段を制御する制御回路とを備えるのであれば、適宜構成を変更できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    トランス
２    スイッチ手段
３    制御回路
４    出力電圧補正回路
５    フィードバック回路
【図１】
2020089063.tif 000003
【図２】
2020089063.tif 000004