(57)【要約】【課題】  本発明は、誤差増幅信号の周波数帯域を下げなくても安定性を確保し、さらに動作電流及び動作タイミングを同時に１つの同期信号に同期するスイッチング電源を提供する。【解決手段】  電源回路の出力側に誤差アンプ１１の入力を接続し、この誤差アンプ１１の出力端子を第一の比較器１２の一方の入力、及び、分圧手段Ｒ３，Ｒ４を介した第二の比較器１３の一方の入力に接続し、第一の比較器１２の出力に、正のパルス電圧を加えるポジティブパルス発生手段３０、及び、負のパルス電圧を加えるネガティブパルス発生手段４０を接続し、整流スイッチＳ１がオンする瞬間に、ポジティブパルス発生手段３０から誤差アンプ１１の出力電圧に正のパルス電圧を加え、オフする瞬間に、ネガティブパルス発生手段４０から誤差アンプ１１の出力電圧に負のパルス電圧を加える制御手段を設けてあることを特徴とするスイッチング電源。【選択図】図１
2005218246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流スイッチ及び転流スイッチを備えたスイッチング電源であって、この電源回路の出力側に誤差アンプの入力端子を接続し、この誤差アンプの出力端子を第一の比較器の一方の入力端子に接続し、同じくこの誤差アンプの出力端子を分圧手段を介して第二の比較器の一方の入力端子に接続してあり、前記転流スイッチと並列にフィルタ回路を接続し、このフィルタ回路の出力端子を前記第一の比較器の他方の入力端子、並びに第二の比較器の他方の入力端子に接続して、前記フィルタ回路より得られる三角波形の振幅が前記第一の比較器の入力レベルと第二の比較器の入力レベルとの間に収まるように制御するとともに、前記第一の比較器の出力端子に、正のパルス電圧を加えるポジティブパルス発生手段、及び、負のパルス電圧を加えるネガティブパルス発生手段を接続し、前記整流スイッチがオンする瞬間に、前記ポジティブパルス発生手段から前記誤差アンプの出力電圧に正のパルス電圧を加え、前記整流スイッチがオフする瞬間に、前記ネガティブパルス発生手段から前記誤差アンプの出力電圧に負のパルス電圧を加える制御手段を設けてあることを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記第一の比較器の出力端子をフリップフロップ回路のセット側の入力端子に接続するとともに、前記第二の比較器の出力端子を前記フリップフロップ回路のリセット側の入力端子に接続し、このフリップフロップ回路の出力端子をドライバの入力端子に接続し、このドライバの出力端子を前記整流スイッチ並びに前記転流スイッチに接続してあるとともに、前記フリップフロップ回路の出力端子を前記ポジティブパルス発生手段の入力端子、及び、前記ネガティブパルス発生手段の入力端子を接続してあることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記スイッチング電源を複数個設けてあり、これらスイッチング電源を前記誤差アンプと前記第一の比較器との間の接続部に接続して、前記スイッチング電源の制御信号が前記誤差アンプの出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号により同期するように構成してあることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチングの応答速度の高速化を図るための制御手段を備えたスイッチング電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング波形の制御手段の代表例として、図４で示すような、電流モード型ＰＷＭ制御がある（例えば、特許文献１参照。）。この電流モード型ＰＷＭ制御とは、電源回路の出力側に誤差アンプを接続して検出電圧と基準電圧との誤差を増幅するように構成し、誤差アンプの出力端子を比較器３２の一方の入力端子に接続し、他方の入力端子に電流検出回路を接続して、電源回路のインダクタ電流を制御するものである。
【特許文献１】米国特許第４９４３９０２号公報
【０００３】
しかし、この電流モード型ＰＷＭ制御では、固定周波数三角波の代わりにインダクタ電流信号を用いることで、誤差増幅信号との位相余裕を大きく取れるようになったが、誤差増幅信号の周波数帯域を大きく上げることはできない。
【０００４】
以上のような課題が生じたことより、図５に示すように、検出電圧と基準電圧との誤差を増幅する誤差アンプ１１の出力端子を２つの比較器１３，１４に接続し、一方の比較器１３には直接、他方の比較器１４には分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して接続してあり、電源回路に設けた転流スイッチＳ２と並列に、抵抗ＲＳＡＷ１及びコンデンサＣＳＡＷ１，ＣＳＡＷ２を備えたＲＣ回路を接続し、このＲＣ回路の出力端子を２つの比較器１３，１４の他方の入力端子に接続して、前記ＲＣ回路より得られる三角波形の振幅が第一の比較器１３の一方の入力レベルと第二の比較器１４の一方の入力レベルとの間に収まるように制御する制御手段を備えたスイッチング電源を発明した（特許文献２参照。）。
【特許文献２】特願２００２−２７０３２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような制御手段を複数のスイッチング電源で共有すると、各々の発振周波数が異なり、発振周波数のずれによる出力リップル電圧増大という問題が発生してしまう。この問題の対策には、周波数同期信号と電流共有信号と、最低でも２つ以上の信号を共有化する必要があり、共有数が増えると接続する信号線も増え、配線が複雑化するという課題が生じた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、誤差増幅信号の周波数帯域を下げなくても安定性を確保し、さらに動作電流及び動作タイミングを同時に１つの同期信号に同期するスイッチング電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明スイッチング電源は、整流スイッチ及び転流スイッチを備えたスイッチング電源であって、この電源回路の出力側に誤差アンプの入力端子を接続し、この誤差アンプの出力端子を第一の比較器の一方の入力端子に接続し、同じくこの誤差アンプの出力端子を分圧手段を介して第二の比較器の一方の入力端子に接続してあり、前記転流スイッチと並列にフィルタ回路を接続し、このフィルタ回路の出力端子を前記第一の比較器の他方の入力端子、並びに第二の比較器の他方の入力端子に接続して、前記フィルタ回路より得られる三角波形の振幅が前記第一の比較器の入力レベルと第二の比較器の入力レベルとの間に収まるように制御するとともに、前記第一の比較器の出力端子に、正のパルス電圧を加えるポジティブパルス発生手段、及び、負のパルス電圧を加えるネガティブパルス発生手段を接続し、前記整流スイッチがオンする瞬間に、前記ポジティブパルス発生手段から前記誤差アンプの出力電圧に正のパルス電圧を加え、前記整流スイッチがオフする瞬間に、前記ネガティブパルス発生手段から前記誤差アンプの出力電圧に負のパルス電圧を加える制御手段を設けてある。
【０００８】
前記第一の比較器の出力端子をフリップフロップ回路のセット側の入力端子に接続するとともに、前記第二の比較器の出力端子を前記フリップフロップ回路のリセット側の入力端子に接続し、このフリップフロップ回路の出力端子をドライバの入力端子に接続し、このドライバの出力端子を前記整流スイッチ並びに前記転流スイッチに接続してあるとともに、前記フリップフロップ回路の出力端子を前記ポジティブパルス発生手段の入力端子、及び、前記ネガティブパルス発生手段の入力端子を接続してある。
【０００９】
前記スイッチング電源を複数個設けてあり、これらスイッチング電源を前記誤差アンプと前記第一の比較器との間の接続部に接続して、前記スイッチング電源の制御信号が前記誤差アンプの出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号により同期するように構成してある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のスイッチング電源を並列に接続し、制御手段を共有にした場合においても、誤差増幅信号の周波数帯域を下げなくても安定性を確保し、さらに、動作電流及び動作タイミングを同時に１つの同期信号により同期させることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本発明スイッチング電源に係る実施例を説明する。図１は本発明に係るスイッチング電源を実施するための最良の形態を示す。Ｃはコンデンサ、Ｓはスイッチング素子、Ｒは抵抗、Ｚはインピーダンス、１１は誤差アンプ、１２，１３は比較器、１６はフリップフロップ回路、１７はドライバ、２１，２２，２３，２４，２５はフィルタ回路、３０はポジティブパルス発生回路、４０はネガティブパルス発生回路である。
【００１２】
本実施例に係るスイッチング電源は、整流スイッチＳ１、転流スイッチＳ２、出力チョークＬ１並びに平滑コンデンサＣoutを備え、出力チョークＬ１と平滑コンデンサＣoutとを直列に接続した電源回路を備えてある。この電源回路の出力側に制御回路を接続してある。この制御回路の出力端子は整流スイッチＳ１と転流スイッチＳ２に接続してある。
【００１３】
電源回路の出力側に電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２を備え、これら抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続部を誤差アンプ１１の負の入力端子に接続し、この誤差アンプ１１で検出電圧と基準電圧との誤差を増幅するように構成してある。この誤差アンプ１１の出力端子に第一の比較器１２の負の入力端子に接続し、同じくこの誤差アンプ１１の出力端子を分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４に接続し、この分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４の出力端子を第二の比較器１３の正の入力端子に接続し、フィルタ回路２１より得られる三角波形と、出力電圧と基準電圧との誤差を増幅した第一の信号と、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により第一の信号を分圧して得られる第二の信号とを用いて、三角波形の振幅が第一の信号と第二の信号との間に収まるように構成してある。
【００１４】
出力チョークＬ１と平滑コンデンサＣoutとの直列回路と並列に、抵抗Ｒsaw1と２つのコンデンサＣsaw1，Ｃsaw2とを直列に接続して構成するフィルタ回路２１を接続してある。このフィルタ回路２１の出力端子を第一の比較器１２の正の入力端子、並びに第二の比較器１３の負の入力端子に接続してある。
【００１５】
第一の比較器１２の出力端子をフリップフロップ回路１６のセット側の入力端子に接続するとともに、第二の比較器１３の出力端子をフリップフロップ回路１６のリセット側の入力端子に接続してある。このフリップフロップ回路１６の出力端子をドライバ１７の入力端子に接続し、このドライバ１７の出力端子を整流スイッチＳ１並びに転流スイッチＳ２の制御端子に接続し、フィルタ回路２１より得られる三角波形の振幅が第一の比較器１２の一方の入力レベルと第二の比較器１３の一方の入力レベルとの間に収まるように制御する構成にしてある。
【００１６】
第一の比較器１２の出力端子をフリップフロップ回路１６のセット側の入力端子に接続してある。また、第二の比較器１３の出力端子をフリップフロップ回路１６のリセット側の入力端子に接続し、このフリップフロップ回路１６の出力端子をドライバ１７の入力端子に接続し、このドライバ１７の出力端子を整流スイッチＳ１並びに転流スイッチＳ２に接続してある。また、フリップフロップ回路１６の出力端子をポジティブパルス発生回路３０の入力端子、及び、ネガティブパルス発生回路４０の入力端子を接続してある。
【００１７】
ポジティブパルス発生回路３０は立上り検出回路３１、ワンショット回路３２及びスイッチ素子Ｓ３から構成し、立上り検出回路３１でフリップフロップング回路１６から出力されたパルスの立ち上がりを検出し、ワンショット回路３２でワンショット出力を生成するように構成してある。ワンショット回路３２により生成されたワンショット出力をスイッチング素子Ｓ３へ入力すると、スイッチング素子Ｓ３はオンし、第一の比較器１２の負の入力端子、並びに分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して第二の比較器１３の正の入力端子に信号が入力するようにしてある。以上の構成より、整流スイッチＳ１がオンする瞬間に、ポジティブパルス発生回路３０から誤差アンプ１１の出力電圧に正のパルス電圧を加えるようにしてある。
【００１８】
ネガティブパルス発生回路４０は立下り検出回路４１、ワンショット回路４２及びスイッチ素子Ｓ４から構成し、立下り検出回路４１でフリップフロップング回路１６から出力されたパルスの立ち下がりを検出し、ワンショット回路４２でワンショット出力を生成するように構成してある。ワンショット回路４２により生成されたワンショット出力をスイッチング素子Ｓ４へ入力すると、スイッチング素子Ｓ４はオンし、第一の比較器１２の負の入力端子、並びに分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して第二の比較器１３の正の入力端子に信号が入力するようにしてある。以上の構成より、整流スイッチＳ１がオフする瞬間に、ネガティブパルス発生回路４０から誤差アンプ１１の出力電圧に負のパルス電圧を加えるようにしてある。
【００１９】
以上のように構成してあるスイッチング電源は以下のような作用をする。先ず、整流スイッチＳ１がオンする瞬間について説明する。整流スイッチＳ１がオンすると、フリップフロップ回路１６より出力されたパルスの立ち上がりを立上り検出回路３１で検出する。この立ち上がりをワンショット回路３２でワンショット出力し、スイッチング素子Ｓ３がオンする。
【００２０】
スイッチング素子Ｓ３がオンすると、誤差アンプ１１の出力電圧に正のパルス電圧を加えた信号が第一の比較器１２に出力される。これと同時に分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して、誤差アンプ１１の出力電圧に正のパルス電圧を加えた信号を、分圧して得た信号が第二の比較器１３に出力される。これによりスイッチング素子Ｓ３のオンのタイミングが第二の比較器１３の入力信号へと伝達されたことになる。
【００２１】
続いて、整流スイッチＳ１がオフする瞬間について説明する。整流スイッチＳ１がオフすると、フリップフロップ回路１６より出力されたパルスの立ち下がりを立下り検出回路４１で検出する。この立ち下がりをワンショット回路４２でワンショット出力し、スイッチング素子Ｓ４がオンする。
【００２２】
スイッチング素子Ｓ４がオフすると、誤差アンプ１１の出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号が第一の比較器１２に出力される。これによりスイッチング素子Ｓ４のオフのタイミングが第一の比較器１１への入力信号に記録された事になる。
【００２３】
以上の作用より、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のオン及びオフのタイミングが第一及び第二の比較器１１，１２の入力信号に記録される。その他の動作は特許文献２と同様であるため誤差増幅信号の周波数帯域を下げなくても安定性を確保することができる。
【実施例１】
【００２４】
図３は、図１図示実施例のスイッチング電源を並列に接続した場合の実施例を示す。個々のスイッチング電源は図１図示実施例とほぼ同様な構成であるが、メイン電源にのみ主電源Ｖｉｎを設けてあり、サブ電源はメイン電源の主電源Ｖｉｎを主電源として使用する。その他については、図１図示実施例のスイッチング電源と略同じ構成であり、サブ電源はメイン電源と略同じ構成且つ部材であるため、説明は割愛する。図３図示スイッチング電源は、電源に設けたポジティブパルス発生回路３０，３０−１並びにネガティブ発生回路４０，４０−１にそれぞれスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３−１，Ｓ４−１を設けてあり、これらスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３−１，Ｓ４−１と、誤差アンプ１１，１１−１と分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ３−１，Ｒ４−１との接続部との間に、別の接続部を設け、この接続部間を接続して、電源を並列接続してある。
【００２５】
以上のように構成してあるスイッチング電源は以下のような作用をする。整流スイッチＳ１がオンする瞬間について説明する。初期段階では、メイン電源の整流スイッチＳ１がオンすると、フリップフロップ回路１６より出力されたパルスの立ち上がりを立上り検出回路３１で検出する。この立ち上がりをワンショット回路３２でワンショット出力し、スイッチング素子Ｓ３がオンする。
【００２６】
スイッチング素子Ｓ３がオンすると、誤差アンプ１１の出力電圧に正のパルス電圧を加えた信号が第一の比較器１２に出力される。また、メイン電源のスイッチング素子Ｓ３とサブ電源の誤差アンプ１１−１と分圧抵抗Ｒ３−１，Ｒ４−１との接続部とが接続してあるため、メイン電源のスイッチング素子Ｓ３がオンすると、サブ電源の誤差アンプ１１−１の出力電圧に正のパルス電圧を加えた信号がサブ電源の第一の比較器１２−１に出力される。これによりサブ電源でも、メイン電源と同様に、分圧抵抗Ｒ３−１，Ｒ４−１を介して、誤差アンプ１１−１の出力電圧に正のパルス電圧を加えた信号を、分圧して得た信号が第二の比較器１３−１に出力される。これによりメイン及びサブ電源のオンのタイミングが共有化される。
【００２７】
続いて、整流スイッチＳ１がオフする瞬間について説明する。初期段階では、メイン電源の整流スイッチＳ１がオフすると、フリップフロップ回路１６より出力されたパルスの立ち下がりを立下り検出回路４１で検出する。この立ち下がりをワンショット回路４２でワンショット出力し、スイッチング素子Ｓ４はオンする。
【００２８】
スイッチング素子Ｓ４がオンすると、誤差アンプ１１の出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号が第一の比較器１２に出力される。また、メイン電源のスイッチング素子Ｓ４とサブ電源の誤差アンプ１１−１と分圧抵抗Ｒ３−１，Ｒ４−１との接続部とが接続してあるため、メイン電源のスイッチング素子Ｓ４がオンすると、サブ電源の誤差アンプ１１−１の出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号がサブ電源の第一の比較器１２−１に出力される。これによりサブ電源でも、メイン電源と同様に、分圧抵抗Ｒ３−１，Ｒ４−１を介して、誤差アンプ１１−１の出力電圧に負のパルス電圧を加えた信号を、第一の比較器１２−１に出力される。これによりメイン及びサブ電源のオフのタイミングが共有化される。
【００２９】
以上の作用より、メイン及びサブ電源のオン及びオフのタイミングが共有化されるためフィルタ回路２１及び２１−１の電圧及び発振周波数が同期する。また同期処理をさせるために必要な信号は誤差アンプの出力信号のみで構成可能なため、並列する電源の数が増えても配線が複雑化しない。
【００３０】
以上のような、構成及び作用により、スイッチング電源を３つ以上並列に接続することが可能であり、スイッチング電源を３つ以上並列に接続しても、動作電流及び動作タイミングを同時に１つの同期信号により同期させることができる。
【００３１】
また、本発明は、自励発振し、フィルタ回路を構成するスイッチング電源において、実施可能であり、フィルタ回路の構成は問わない。よって、フィルタ回路が、例えば、抵抗とコンデンサとを直列に接続して構成するフィルタ回路や、出力チョークＬ１の入力端に転流スイッチＳ２と並列に２つの抵抗を直列に接続し、同じく出力チョークＬ１の出力端に転流スイッチＳ２と並列に２つのコンデンサを直列に接続して構成するフィルタ回路であっても、実施例１のスイッチング電源と同様に作用する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のスイッチング電源は、複数のスイッチング電源を並列に接続し、制御手段を共有にした場合においても、誤差増幅信号の周波数帯域を下げなくても安定性を確保し、さらに、動作電流及び動作タイミングを同時に１つの同期信号により同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るスイッチング電源における発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図２】図１図示実施形態の動作波形図である。
【図３】本発明に係る実施例１の回路図である。
【図４】従来例を示した回路図である。
【図５】同じく従来例を示した回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｖin  主電源
Ｓ１，Ｓ１−１  整流スイッチ
Ｓ２，Ｓ２−１  転流スイッチ
Ｌ１，Ｌ１−１  出力チョーク
Ｃout，Ｃout１，Ｃout１−１  平滑コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１−１，Ｒ２−１  抵抗
Ｒ３，Ｒ４，Ｒ３−１，Ｒ４−１  分圧抵抗
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３−１，Ｓ４−１  スイッチ
Ｃsaw１，Ｃsaw２，Ｃsaw１−１，Ｃsaw２−１  コンデンサ
１１，１１−１  誤差アンプ
１２，１２−１  第一の比較器
１３，１３−１  第二の比較器
１５，１５−１  フリップフロップ回路
１７，１７−１  ドライバ
２１，２１−１  フィルタ回路
３０，３０−１  ポジティブパルス発生回路
３１，３１−１  立上り検出回路
３２，３２−１  ワンショット回路
４０，４０−１  ネガティブパルス発生回路
４１，４１−１  立下り検出回路
４２，４２−１  ワンショット回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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