(57)【要約】【課題】簡易な方法で、マスター側の主ＳＷのオン幅とスレーブ側のオン幅とを完全にそろえる。【解決手段】マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線により、スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によってスイッチング素子のオン幅を制御し、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線によりスイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成されたマスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのスイッチング素子のオフトリガを生成する。【選択図】図１
2010016973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスター側電源とスレーブ側電源とからなり、それぞれが、商用電源を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をそれぞれ昇圧チョッピングする臨界型昇圧チョッピングコンバータと、該臨界型昇圧チョッピングコンバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備えたインターリーブ型スイッチング電源において、
前記それぞれの臨界型昇圧チョッピングコンバータが、
前記整流回路の出力に接続され、チョーク巻線と制御巻線とからなるトランスと、
該トランスの他端と接地間に設けられたスイッチング素子と、
該スイッチング素子のオン／オフを制御する駆動回路と、
前記出力電圧検出回路の電圧値により、前記マスター側スイッチング素子のオン幅を制御するオン幅制御手段と、
を備え、
前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により、前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、前記出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によって前記スイッチング素子のオン幅を制御し、
前記スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成された前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、該スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記スイッチング素子のオフトリガを生成することを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
商用電源を整流する整流回路と、前記整流回路の出力をそれぞれ昇圧チョッピングするｎ（ｎ；正の整数）個臨界型昇圧チョッピングコンバータと、該臨界型昇圧チョッピングコンバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備えたインターリーブ型スイッチング電源において、
前記それぞれの臨界型昇圧チョッピングコンバータが、
前記整流回路の出力に接続され、チョーク巻線と制御巻線とからなるトランスと、
該トランスの他端と接地間に設けられたスイッチング素子と、
該スイッチング素子のオン／オフを制御する駆動回路と、
前記出力電圧検出回路の電圧値により、前記スイッチング素子のオン幅を制御するオン幅制御手段と、
を備え、
第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により、前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、前記出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、前記第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によって前記スイッチング素子のオン幅を制御し、
第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成された第ｋ−１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、前記第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記スイッチング素子のオフトリガを生成することを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターリーブ型スイッチング電源に関し、特に、臨界型昇圧チョッピングコンバータを並列に接続した場合に好適なスイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来、この種のインターリーブ型スイッチング電源としては、図４に示すようなものが知られている。同図に示すように、このインターリーブ型スイッチング電源は、並列接続された２つの昇圧チョッパ回路１０１および１０２を有し、昇圧チョッパ回路１０１は、インダクタＬ１０１とスイッチング素子Ｑ１０１とダイオードＤ１０１とをＴ型接続し、昇圧チョッパ回路１０２は、インダクタＬ１０２とスイッチング素子Ｑ１０２とダイオードＤ１０２とをＴ型接続して構成されている。
【０００３】
このインターリーブ型スイッチング電源は、商用電源の交流を整流回路１１０で整流して得られる脈流を、制御部１２０による制御の下で、昇圧チョッパ回路１０１、１０２によりそれぞれ昇圧チョッピングし、それらの出力をキャパシタＣ１０１で平滑して負荷に供給するようになっており、商用電源の交流はラインフィルタ１３０を通じて供給される。
【０００４】
制御部１２０は、分圧抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２によって得られる昇圧チョッパ回路１０１、１０２の入力電圧の検出値ｅａ、電流検出抵抗Ｒ１００によって得られる昇圧チョッパ回路１０１、１０２の入力電流の検出値ｅｃおよび分圧抵抗Ｒ１０３、Ｒ１０４によって得られるキャパシタＣ１０１の出力電圧の検出値ｅｂに基づく制御信号Ｇ１、Ｇ２で、スイッチング素子Ｑ１０１、Ｑ１０２をそれぞれ制御する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところで、臨界型のチョッピングコンバータを有するインターリーブ型スイッチング電源では、スレーブ側のダイオードに流れる電流がゼロになり、スレーブ側スイッチング素子にかかる電圧が最少になる状態（Ｖｄｓ共振最下点）で、スレーブ側スイッチング素子へＯＮトリガが供給されることが理想的であるが、マスター側の主ＳＷのオン幅がスレーブ側の主ＳＷのオン幅より短い場合、図６のポイント「Ａ」に示すように、スレーブ側のダイオードに電流が流れている状態でスレーブ側スイッチング素子がＯＮし、スレーブ側電流連続モードになり、図５の「スレーブ側電流波形」に示すような電流波形になってしまい、その結果、スレーブ側の主スイッチや出力ダイオードの損失が増加し、更に入力電流波形が歪み力率も低下するデメリットがある。また、逆にマスター側のオン幅に対して、スレーブ側のオン幅が短い場合、マスター側を（Ｖｄｓ共振最下点）でＯＮするよう設定しても、スレーブ側は必ずしもＶｄｓ最下点でＯＮしないため、スレーブ側の主スイッチにマスター側以上のスパイク電流が流れ、損失が増加するという問題があった。
【０００６】
上記のような状態を回避するためには、マスター側の主ＳＷのオン幅と、スレーブ側のオン幅とを同じにする必要があり、図７に示すような回路が提案されている。
【特許文献１】特開平５−３２８７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図７に示すような回路では、図中、ポイント「Ｂ」に示すようなインターリーブを制御する特別の回路が必要となり、電源の構成自体が複雑で煩雑なものになるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、簡易な方法で、マスター側の主ＳＷのオン幅とスレーブ側のオン幅とをそろえることができるスイッチング電源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】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
【００１０】
（１）本発明は、マスター側電源とスレーブ側電源とからなり、それぞれが、商用電源を整流する整流回路（例えば、図１のＤ１０１に相当）と、前記整流回路の出力をそれぞれ昇圧チョッピングする臨界型昇圧チョッピングコンバータと、該臨界型昇圧チョッピングコンバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路（例えば、図１の出力電圧検出部２に相当）とを備えたインターリーブ型スイッチング電源において、前記それぞれの臨界型昇圧チョッピングコンバータが、前記整流回路の出力に接続され、チョーク巻線と制御巻線とからなるトランス（例えば、図１のＴ１０１に相当）と、該トランスの他端と接地間に設けられたスイッチング素子（例えば、図１のＭＯＳ１、ＭＯＳ２に相当）と、該スイッチング素子のオン／オフを制御する駆動回路（例えば、図１のＤｒｉｖｅｒ部４、１４に相当）と、前記出力電圧検出回路の電圧値により、前記マスター側スイッチング素子のオン幅を制御するオン幅制御手段（例えば、図１のマスター側ＯＮ幅制御手段３に相当）と、を備え、前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により、前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、前記出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によって前記スイッチング素子のオン幅を制御し、前記スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成された前記マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、該スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記スイッチング素子のオフトリガを生成することを特徴とするスイッチング電源を提案している。
【００１１】
この発明によれば、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線により、スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によってスイッチング素子のオン幅を制御し、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線によりスイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成されたマスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータのスイッチング素子のオフトリガを生成することによって、マスター側のＯＮ幅とスレーブ側のＯＮ幅とを完全にそろえることができる。
【００１２】
（２）本発明は、商用電源を整流する整流回路（例えば、図２のＤ１０１に相当）と、前記整流回路の出力をそれぞれ昇圧チョッピングするｎ（ｎ；正の整数）個臨界型昇圧チョッピングコンバータと、該臨界型昇圧チョッピングコンバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路（例えば、図２の出力電圧検出部２に相当）と、を備えたインターリーブ型スイッチング電源において、前記それぞれの臨界型昇圧チョッピングコンバータが、前記整流回路の出力に接続され、チョーク巻線と制御巻線とからなるトランス（例えば、図２のＴ１０１に相当）と、該トランスの他端と接地間に設けられたスイッチング素子（例えば、図２のＭＯＳ１、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３に相当）と、該スイッチング素子のオン／オフを制御する駆動回路（例えば、図２のＤｒｉｖｅｒ部４、１４、２４に相当）と、前記出力電圧検出回路の電圧値により、前記スイッチング素子のオン幅を制御するオン幅制御手段（例えば、図２のマスター側ＯＮ幅制御手段３に相当）と、を備え、第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により、前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、前記出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、前記第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によって前記スイッチング素子のオン幅を制御し、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、該第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記制御巻線により前記スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成された第ｋ−１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、前記第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータの前記スイッチング素子のオフトリガを生成することを特徴とするスイッチング電源を提案している。
【００１３】
この発明によれば、第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線により、スイッチング素子のオントリガを生成するとともに、出力電圧検出回路より出力される電圧値をもとに、第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのみ備えられたオン幅制御手段によってスイッチング素子のオン幅を制御し、第ｋ（２≦ｋ≦ｎ）の臨界型昇圧チョッピングコンバータが、第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータの制御巻線によりスイッチング素子のオントリガを生成するとともに、同様に生成された第ｋ−１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのオントリガにより、第ｋの臨界型昇圧チョッピングコンバータのスイッチング素子のオフトリガを生成することから、ｎ個の臨界型昇圧チョッピングコンバータを並列に接続したインターリーブ型スイッチング電源においても、理想的な電流臨界型の電源を構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マスター側のＯＮ幅とスレーブ側のＯＮ幅とを完全にそろえることができることから、従来問題であったスレーブ側の主スイッチや出力ダイオードの損失の増加や入力電流波形が歪むことによる力率も低下、スレーブ側の主スイッチにマスター側以上のスパイク電流が流れることによる損失が増加等の症状を防止することができる。また、ｎ個の臨界型昇圧チョッピングコンバータを並列に接続したインターリーブ型スイッチング電源においても、同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１を用いて、本発明のスイッチング電源に係る第１の実施形態について説明する。
【００１７】
＜スイッチング電源の構成＞
本実施形態に係るスイッチング電源は、図１に示すように、整流回路を構成するＤ１０１と、出力コンデンサＣ１２２と、マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータとスレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータとから構成されている。
【００１８】
マスター側の臨界型昇圧チョッピングコンバータは、チョークコイルＮｐ１と制御巻線Ｎｃ１とからなるトランスＴ１０１と、ダイオードＤ１０３と、ＯＮトリガ検出部１と、出力電圧検出部２と、マスター側ＯＮ幅制御部３と、ｄｒｉｖｅｒ部４と、過電流検出部５と、スイッチング素子であるＭＯＳ１とから構成から構成されている。
【００１９】
一方、スレーブ側の臨界型昇圧チョッピングコンバータは、チョークコイルＮｐ２、制御巻線Ｎｃ２と、ダイオードＤ１０４と、ＯＮトリガ検出部１１と、ＯＦＦトリガ検出部１３と、ｄｒｉｖｅｒ部１４と、過電流検出部１５と、スイッチング素子であるＭＯＳ２とから構成から構成されている。
【００２０】
整流回路を構成するＤ１０１は、商用電源の交流を全波整流して得られる脈流をトランスＴ１のチョークコイルＮｐ１およびスレーブ側のチョークコイルＮｐ２に供給する。チョークコイルＮｐ１はおよびＮｐ２はともに、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２がＯＮの場合に、チョークコイルＮｐ１はおよびＮｐ２の端子間に印加される電圧により、電磁エネルギーを蓄積し、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２がＯＦＦの場合に、蓄積した電磁エネルギーをダイオードＤ１０３あるいはＤ１０４を介して、負荷に供給する。
【００２１】
トランスＴ１０１の制御巻線Ｎｃ１の一端は、抵抗Ｒ１０７を介して、マスター側のＯＮトリガ検出部１に接続され、チョークコイルＮｐを流れる電流に対応した信号をＯＮトリガ検出部１供給する。同様に、制御巻線Ｎｃ２の一端は、抵抗Ｒ１０８を介して、スレーブ側のＯＮトリガ検出部１１に接続され、チョークコイルＮｐ２を流れる電流に対応した信号をＯＮトリガ検出部１１供給する。この信号は、ＯＮトリガ検出部１、１１におけるスイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２をＯＮするためのトリガ信号となる。
【００２２】
ＯＮトリガ検出部１、１１は、制御巻線Ｎｃ１あるいはＮｃ２からの信号に基づいて、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２をＯＮするためのトリガ信号を検出し、ｄｒｉｖｅｒ部４、１４へＯＮ信号を入力する。具体的には、ダイオードＤ１０３あるいはＤ１０４の電流がゼロとなるときに、チョークコイルＮｐ１と結合した制御巻線Ｎｃ１あるいはチョークコイルＮｐ２と結合した制御巻線Ｎｃ２の振動を利用して、トリガ信号を検出する。
【００２３】
出力電圧検出部２は、例えば、出力電圧を検出するための抵抗の分圧値を基準電圧と比較して、その比較結果に応じて、出力電圧を検出し、検出された電圧は、マスター側ＯＮ幅制御部３に入力される。
【００２４】
マスター側ＯＮ幅制御部３は、出力電圧検出部２において検出された電圧に基づいて、ＯＮ幅を制御するためのＯＦＦトリガパルスを生成する。一方、スレーブ側のＯＦＦトリガ検出部１３は、マスター側のＯＮトリガ検出部１の入力端に接続され、マスター側がＯＮすると、これをトリガにスレーブ側のＯＦＦトリガ検出部１３は、ｄｒｉｖｅｒ部１４にＯＦＦパルスを出力する。
【００２５】
ドライバー部４、１４は、ＯＮトリガ検出部１、１１から供給されるＯＮトリガにより、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２に駆動パルスを供給し、マスター側ＯＮ幅制御部３またはスレーブ側のＯＦＦトリガ検出部１３から供給されるＯＦＦトリガパルスにより、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２への駆動パルスをＯＦＦする。
【００２６】
過電流検出部５、１５は、スイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２がＯＮ状態のときに、抵抗によりスイッチング素子ＭＯＳ１あるいはＭＯＳ２を流れる電流を電圧に変換して検出し、この値と所定の閾値電圧とを比較して、過電流検出を行う。
【００２７】
したがって、本実施形態によれば、マスター側、スレーブ側ともに固有の制御巻線を設けて、ＯＮトリガを検出するとともに、スレーブ側のＯＦＦトリガ検出部をマスター側のＯＮトリガ検出部１の入力端に接続し、マスター側がＯＮすると、これをトリガにスレーブ側のＯＦＦトリガ検出部が、ｄｒｉｖｅｒ部にＯＦＦパルスを出力する構成としたことから、マスター側、スレーブ側のＯＮ幅を完全にそろえることができる。
【００２８】
なお、図３は、本実施形態の効果を示す図であるが、この図の電流波形ＩＬ１およびＩＬ２が示すように、本実施形態の構成を採用することにより、マスター側のＯＮ期間とスレーブ側のＯＮ期間とを完全にそろえることができる。また、電流波形から完全な臨界型電流モードで、スイッチング電源が動作していることがわかる。
【００２９】
＜第２の実施形態＞
次に、図２を用いて、本発明のスイッチング電源に係る第２の実施形態について説明する。
【００３０】
＜スイッチング電源の構成＞
本実施形態に係るスイッチング電源は、図２に示すように、整流回路を構成するＤ１０１と、出力コンデンサＣ１２２と、ｎ個の臨界型昇圧チョッピングコンバータが並列に接続されて構成されている。なお、各構成要素の機能は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。以下では、説明をわかりやすくするために、３個の臨界型昇圧チョッピングコンバータ（以下、図２の上側から順に、「第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータ」、「第２の臨界型昇圧チョッピングコンバータ」、「第３の臨界型昇圧チョッピングコンバータ」という）が並列に接続されている場合を第１の実施形態と対比して説明する。
【００３１】
第２の臨界型昇圧チョッピングコンバータ、第３の臨界型昇圧チョッピングコンバータには、チョークコイルＮｐ２、Ｎｐ３に対向してそれぞれ制御巻線Ｎｃ２、Ｎｃ３が設けられており、その一端が、抵抗Ｒ１０８、１０９を介して、それぞれのＯＮトリガ検出部１１、２１に接続されている。
【００３２】
また、第２の臨界型昇圧チョッピングコンバータのＯＦＦトリガ検出部１３が、第１の臨界型昇圧チョッピングコンバータのＯＮトリガ検出部１の入力端に接続され、第３の臨界型昇圧チョッピングコンバータのＯＦＦトリガ検出部２３が、第２の臨界型昇圧チョッピングコンバータのＯＮトリガ検出部１３の入力端に接続される構成になっている。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば、ｎ個の臨界型昇圧チョッピングコンバータが並列に接続されて構成されたインターリーブ型スイッチング電源においても、それぞれのＯＮ幅を完全にそろえることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態に係るスイッチング電源の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態に係るスイッチング電源の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の効果を示す図である。
【図４】従来例に係るスイッチング電源の構成を示すブロック図である。
【図５】従来例に係るスイッチング電源における各部の波形図である。
【図６】従来例に係るスイッチング電源における各部の波形図である。
【図７】従来例に係るスイッチング電源の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１１、２１・・・ＯＮトリガ検出部
２・・・出力電圧検出部
３・・・マスター側ＯＮ幅制御部
４、１４、２４・・・ｄｒｉｖｅｒ部
５、１５、２５・・・過電流検出部
１３、２３・・・ＯＦＦトリガ検出部
Ｃ１０８・・・入力コンデンサ
Ｃ１２２・・・出力コンデンサ
Ｄ１０１・・・整流回路
Ｄ１０３、Ｄ１０４、Ｄ１０５・・・ダイオード
ＭＯＳ１、ＭＯＳ２、ＭＯＳ３・・・スイッチング素子
Ｎｐ１、Ｎｐ２、Ｎｐ３・・・チョークコイル
Ｎｃ１、Ｎｃ２、Ｎｃ３・・・制御巻線
Ｔ１０１・・・トランス
【図１】
2010016973.tif 000003
【図２】
2010016973.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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