JP3158805B2 - Voltage converter circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は交流電圧を整流した電圧
を受けるリアクトル等の磁気誘導手段に流す電流をスイ
ッチング手段により交流電源からとる電力の力率を1に
近づけるよう断続させながら磁気誘導手段から直流の出
力電圧を取り出すいわゆるアクティブフィルタ方式の電
圧コンバータ回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic induction means, wherein a current flowing through a magnetic induction means such as a reactor receiving a rectified AC voltage is intermittently switched by a switching means so that a power factor of an electric power taken from an AC power supply approaches one. The present invention relates to a so-called active filter type voltage converter circuit that extracts a DC output voltage from a power supply.
【0002】[0002]
【従来の技術】電源電圧を変換する上述の電圧コンバー
タはスイッチング電源や安定化電源の形で電子回路や電
子装置に安定な電圧を給電する直流電源として広く利用
されているのは周知のとおりであるが、その給電電力の
源泉はごく小電力の場合は別としてふつうは交流商用電
源であって、それからとる電力の力率をできるだけ1に
近づけるために上述のアクティブフィルタ方式の電圧コ
ンバータが採用される。すなわち、コンバータでは電圧
変換用のリアクトルや変圧器等の磁気誘導手段のインダ
クタンスのために交流電源からとる電力の力率が低下す
るが、アクティブフィルタ方式では磁気誘導手段に流す
電流の波形を電源の交流電圧と同じ位相になるよう制御
することによって力率を改善する。以下、図3を参照し
ながらこの方式の電圧コンバータの従来例の回路と動作
の概要を説明する。2. Description of the Related Art It is well known that the above-mentioned voltage converter for converting a power supply voltage is widely used as a DC power supply for supplying a stable voltage to an electronic circuit or an electronic device in the form of a switching power supply or a stabilized power supply. However, the source of the supplied power is usually an AC commercial power supply, except for the case of very small power. You. That is, in a converter, the power factor of the power taken from the AC power supply is reduced due to the inductance of a magnetic induction means such as a reactor for voltage conversion or a transformer. The power factor is improved by controlling to have the same phase as the AC voltage. The outline of the circuit and operation of a conventional example of this type of voltage converter will be described below with reference to FIG.
【0003】図3はいわゆる昇圧形の電圧コンバータを
示す。この形のコンバータでは商用周波の交流電圧Vaを
整流回路1で整流した電圧Vrをリアクトル2に与え、そ
れに流す電流をスイッチングトランジスタ3により高い
周波数で断続しながら、電流遮断時にリアクトル2に発
生する電圧をダイオード4を介して出力電圧Voとして取
り出すとともにキャパシタ5により平滑化しかつ安定化
させる。出力電圧Voの分圧回路6による実際値voを誤差
増幅回路7に与え、その設定値vsとの差を示す誤差電圧
veを出力させる。乗算回路8は誤差電圧veと整流電圧Vr
を受け、両者の乗算によって誤差電圧veに比例しかつ整
流電圧Vrと同じ脈動波形をもつ電圧誤差信号Seを出力す
る。FIG. 3 shows a so-called step-up type voltage converter. In this type of converter, a voltage Vr obtained by rectifying a commercial frequency AC voltage Va by a rectifier circuit 1 is supplied to a reactor 2, and a current flowing through the reactor 2 is interrupted at a high frequency by a switching transistor 3. Is taken out as an output voltage Vo via a diode 4 and smoothed and stabilized by a capacitor 5. An actual value vo of the output voltage Vo by the voltage dividing circuit 6 is supplied to an error amplifier circuit 7, and an error voltage indicating a difference from the set value vs.
Output ve. The multiplication circuit 8 calculates the error voltage ve and the rectified voltage Vr.
Then, a voltage error signal Se proportional to the error voltage ve and having the same pulsating waveform as the rectified voltage Vr is output by multiplication of the two.
【0004】スイッチングトランジスタ3のオン時に流
れる電流とその波形を検出抵抗9によって検出し、この
電流波形信号Scおよび上述の電圧誤差信号Seを電流誤差
検出回路10に与えて両信号の波形差を表す電流誤差信号
S1を断続指令回路30の非反転入力に出力させる。断続指
令回路20は例えば単一のコンパレータ回路であって、こ
の電流誤差信号S1をその反転入力に高周波の発振回路21
から受けているスイッチングトランジスタ3の断続周期
を指定する例えば鋸歯状波の周期信号S0と比較して、一
種のPWM信号であるオンオフ指令Swをスイッチングト
ランジスタ3に出力することにより、リアクトル2に流
す電流をこのオンオフ指令Swにより指定されるデューテ
ィ比で断続させる。A current flowing when the switching transistor 3 is turned on and its waveform are detected by a detection resistor 9, and this current waveform signal Sc and the above-described voltage error signal Se are supplied to a current error detection circuit 10 to represent a waveform difference between the two signals. Current error signal
S1 is output to the non-inverting input of the intermittent command circuit 30. The intermittent command circuit 20 is, for example, a single comparator circuit, and the high-frequency oscillation circuit 21
The on-off command Sw, which is a kind of PWM signal, is output to the switching transistor 3 by comparing it with, for example, a periodic signal S0 of a sawtooth wave which designates the intermittent cycle of the switching transistor 3 received from the switching transistor 3. At the duty ratio specified by the on / off command Sw.
【0005】以上の回路構成とその動作からわかるよう
に、図3の電圧コンバータ回路ではスイッチングトラン
ジスタ3を例えば 100kHz程度の高周波で断続させなが
ら、誤差電圧veを補正するよう, かつ50〜60Hzの交流電
圧Vaを整流した電圧Vrの脈動波形に電流波形信号Scを合
わせるようスイッチングトランジスタ3に流す電流のデ
ューティ比を制御することにより、出力電圧Voを所定の
設定値に保持しながら交流電源からとる電力の力率をほ
ぼ1に制御することができる。As can be seen from the above circuit configuration and operation, in the voltage converter circuit of FIG. 3, the switching transistor 3 is turned on and off at a high frequency of about 100 kHz, for example, so as to correct the error voltage ve, and to control the AC voltage of 50-60 Hz. By controlling the duty ratio of the current flowing through the switching transistor 3 to match the current waveform signal Sc with the pulsating waveform of the voltage Vr obtained by rectifying the voltage Va, the power taken from the AC power supply while maintaining the output voltage Vo at a predetermined set value Can be controlled to approximately one.
【0006】なお、電圧コンバータがこの図3のように
昇圧形の場合はスイッチングトランジスタ3のオン期間
中にリアクトル2内に蓄積した磁気エネルギをオフ期間
中に出力電圧Vo側に取り出すので、出力側の状態にほと
んど影響されずにアクティブフィルタ方式により入力側
がとる電力の力率を正確に制御できる。これと同様にリ
アクトル2のかわりの磁気誘導手段としてフライバック
形変圧器を用いる電圧コンバータもこのアクティブフィ
ルタ方式の適用に有利である。When the voltage converter is of the step-up type as shown in FIG. 3, the magnetic energy accumulated in the reactor 2 during the ON period of the switching transistor 3 is taken out to the output voltage Vo during the OFF period. The power factor of the electric power taken by the input side can be accurately controlled by the active filter system almost without being affected by the state of the power supply. Similarly, a voltage converter using a flyback type transformer as a magnetic induction means instead of the reactor 2 is also advantageous for applying this active filter system.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、アクティブ
フィルタ方式の電圧コンバータの上述のような従来回路
では、負荷側に異常が発生した時に回路動作が必ずしも
それに則したないし対応し得る状態にならないために異
常状態への対処が不充分な問題がある。例えば、負荷が
遮断状態, ないしは急な軽負荷状態になると出力電圧Vo
が上昇するので、それを下げるためにリアクトル2に流
す電流をほぼ0に絞るようにスイッチングトランジスタ
3を制御する必要があるが、図3の回路では電流誤差検
出回路10の動作に必ず若干のオフセット誤差があるため
電流波形信号Scがほぼ0の状態ではその動作が不正確に
なり、従ってリアクトル2の電流を充分絞って出力電圧
Voを安全な範囲内に制限するのが困難である。However, in the above-mentioned conventional circuit of the voltage converter of the active filter system, when an abnormality occurs on the load side, the circuit operation does not always become in a state conforming to or coping with it. There is a problem of insufficient handling of abnormal conditions. For example, if the load is cut off or suddenly becomes a light load, the output voltage Vo
Therefore, it is necessary to control the switching transistor 3 so that the current flowing through the reactor 2 is reduced to almost 0 in order to lower it. However, in the circuit of FIG. When the current waveform signal Sc is almost 0 due to an error, the operation becomes inaccurate. Therefore, the current of the reactor 2 is sufficiently reduced to reduce the output voltage.
It is difficult to limit Vo to a safe range.
【0008】また、図3の回路では出力電圧Voが過大な
とき誤差電圧veが非常に低くなり、これを受ける乗算回
路8の動作にも必ず若干のオフセット誤差があるので、
この低い誤差電圧Veに正確に比例した電圧誤差信号Seを
発生させるのが困難である。もちろん、乗算回路8に高
価にはつくが精密級回路を採用することもできるが、そ
れから出力される電圧誤差信号Seがほぼ0になるので、
電流誤差検出回路10はいずれも低レベルの電流波形信号
Scと電圧誤差信号Seに基づいて動作しなければならなく
なり、却って動作が不安定になる結果となり兼ねない。In the circuit of FIG. 3, when the output voltage Vo is excessively large, the error voltage ve becomes extremely low, and the operation of the multiplying circuit 8 receiving the output voltage ve always has a slight offset error.
It is difficult to generate a voltage error signal Se that is exactly proportional to this low error voltage Ve. Of course, a high-precision class circuit can be used for the multiplication circuit 8 although it is expensive, but since the voltage error signal Se output from the circuit becomes almost zero,
Each of the current error detection circuits 10 is a low-level current waveform signal.
The operation must be performed based on Sc and the voltage error signal Se, which may result in unstable operation.
【0009】かかる負荷遮断のほかに逆に負荷が短絡す
る異常状態が発生することもあり、この場合には出力電
圧Voがごく低い状態で負荷に流れる電流を所定値以下に
制限するようにスイッチングトランジスタ3の電流断続
動作を制御する必要があり、負荷遮断時ほどではないが
この正確な制御が電流誤差検出回路10や乗算回路8の動
作上のオフセット誤差により困難になる点は同様であ
る。[0009] In addition to the load interruption, an abnormal condition in which the load is short-circuited may occur. In this case, the switching is performed so as to limit the current flowing through the load to a predetermined value or less when the output voltage Vo is extremely low. It is necessary to control the current intermittent operation of the transistor 3, and it is the same that the precise control is difficult due to the offset error in the operation of the current error detection circuit 10 and the multiplication circuit 8, although not as much as when the load is interrupted.
【0010】このような事情から、本発明の目的は負荷
側に異常が発生した際にアクティブフィルタ方式の電圧
コンバータの回路動作を異常状態に応じて正確に対処し
得るようにすることにある。In view of the foregoing, an object of the present invention is to enable the circuit operation of an active filter type voltage converter to accurately cope with an abnormal state when an abnormality occurs on the load side.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明によれば上述の目
的は、冒頭に記載のように交流電圧を整流した電圧を受
ける磁気誘導手段に流れる電流をスイッチング手段によ
り断続させながら磁気誘導手段から直流の出力電圧を取
り出す電圧コンバータ回路に対し、出力電圧の設定値と
のずれを示す誤差電圧に比例しかつ整流電圧と同じ脈動
波形をもつ電圧誤差信号とスイッチング手段に流れる電
流の波形信号から電流誤差信号を発する電流誤差検出回
路と, スイッチング手段の制御周期を指定する周期信号
と上述の電流誤差信号とに基づいてオンオフ指令を発す
る断続指令回路と, コンバータの負荷側に異常が発生し
たときに異常信号を発する異常検出回路とを設け、常時
は断続指令回路によって電流誤差信号に応じてスイッチ
ングトランジスタに流れる電流の波形を整流電圧と同位
相にするように制御し、異常信号の発生時はそれを電流
誤差信号に優先して断続指令回路に与えて,オンオフ指
令を異常信号により指定されたデューティ比で出力させ
ることにより達成される。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the above object is attained by providing an electric current flowing through a magnetic induction means for receiving a voltage obtained by rectifying an AC voltage as described in the opening paragraph, by interrupting the current through the magnetic induction means by a switching means. For a voltage converter circuit that extracts a DC output voltage, a current is calculated from a voltage error signal that is proportional to an error voltage indicating a deviation from a set value of the output voltage and has the same pulsating waveform as the rectified voltage and a waveform signal of a current flowing through the switching means. A current error detection circuit that issues an error signal; an intermittent command circuit that issues an on / off command based on the periodic signal that specifies the control cycle of the switching means and the current error signal described above; and when an abnormality occurs on the load side of the converter. An abnormality detection circuit that issues an abnormality signal is provided. Controls the waveform of the flowing current so that it has the same phase as the rectified voltage. If an abnormal signal occurs, it gives it to the intermittent command circuit in preference to the current error signal, and sends the ON / OFF command to the duty ratio specified by the abnormal signal. This is achieved by outputting
【0012】なお、上記の磁気誘導手段は例えばリアク
トルやフライバック変圧器であり、スイッチング手段は
通例のようにスイッチングトランジスタとすることでよ
い。また、異常検出回路は例えば異常状態が負荷遮断で
ある場合は出力電圧が所定の限界値を越えた時に異常信
号を発するように構成し、異常状態が負荷短絡である場
合は過大な負荷電流や出力電圧の異常低下を検出して異
常信号を発するように構成することでよい。負荷遮断を
検出する異常検出回路では、前述の誤差電圧をベースに
受ける異常検出トランジスタを設け、誤差電圧がそのベ
ース・エミッタ間電圧を越えた時に異常信号を発生させ
るのが有利である。The magnetic induction means is, for example, a reactor or a flyback transformer, and the switching means may be a switching transistor as usual. Also, the abnormality detection circuit is configured to generate an abnormality signal when the output voltage exceeds a predetermined limit value, for example, when the abnormal state is load shedding, and when the abnormal state is a load short circuit, an excessive load current or It may be configured to detect an abnormal decrease in the output voltage and generate an abnormal signal. In the abnormality detection circuit for detecting the load rejection, it is advantageous to provide an abnormality detection transistor for receiving the above-mentioned error voltage at the base, and to generate an abnormality signal when the error voltage exceeds the base-emitter voltage.
【0013】さらに、断続指令回路は周期信号と電流誤
差信号を受ける従来と同じ2入力のコンパレータとして
もよいが、周期信号を受ける反転入力および電流誤差信
号と異常信号をそれぞれ受ける2個の非反転入力をもつ
3入力コンパレータをこれに用い、常時は電流誤差信号
を周期信号と比較するが異常信号を受けた時はそれを電
流誤差信号に優先して周期信号と比較させるのが有利で
ある。断続指令回路が2入力の場合は例えば異常信号が
発生したとき電流誤差信号をそれに切り換えて断続指令
回路に与えることでよく、例えば負荷遮断時の異常信号
と負荷短絡時の異常信号を別個に発生させる場合は電流
誤差信号をもちろんそのいずれかに切り換えるようにす
ることでよい。Further, the intermittent command circuit may be a conventional two-input comparator for receiving a periodic signal and a current error signal. However, an inverting input for receiving the periodic signal and two non-inverting comparators for receiving the current error signal and the abnormal signal, respectively. It is advantageous to use a three-input comparator having an input for comparing the current error signal with the periodic signal at all times, but when receiving an abnormal signal, to compare it with the periodic signal prior to the current error signal. When the interrupting command circuit has two inputs, for example, when an abnormal signal is generated, the current error signal may be switched to the interrupt signal and supplied to the interrupting command circuit. For example, an abnormal signal when the load is interrupted and an abnormal signal when the load is short-circuited are generated separately. In this case, the current error signal may be switched to any one of the signals.
【0014】なお、本発明回路は磁気誘導手段にリアク
トルを用いる昇圧形や極性反転形の電圧コンバータ,あ
るいは磁気誘導手段にフライバック形変圧器を用いる安
定化電源やスイッチング電源である電圧コンバータにと
くに適する。The circuit of the present invention is particularly applicable to a step-up type or polarity reversal type voltage converter using a reactor for magnetic induction means, or a voltage converter that is a stabilized power supply or a switching power supply using a flyback type transformer for magnetic induction means. Suitable.
【0015】[0015]
【作用】本発明では、従来の電圧コンバータ回路の問題
点は負荷遮断等の異常発生時に電流誤差検出回路の動作
が前述のように不正確ないしは不安定になる点に原因が
あり、かつスイッチング手段を所望のデューティ比で断
続させるにはそれを指定する信号値を断続指令回路に直
接与えれば済むことに着目して、異常検出回路を設けて
電圧コンバータの異常時に異常信号を上述の指定信号値
で発生させ、この異常信号を電流誤差検出回路を介する
ことなく断続指令回路に直接与えることにより、スイッ
チング手段をそれによって指定された異常状態に最も適
した正確なデューティ比で断続させて問題を解決する。In the present invention, the problem of the conventional voltage converter circuit is that the operation of the current error detection circuit becomes inaccurate or unstable as described above when an abnormality such as load shedding occurs, and the switching means Focusing on the fact that a signal value designating it can be directly applied to the gating command circuit in order to make the gating intermittent with a desired duty ratio, an abnormality detection circuit is provided to provide an abnormality signal when the voltage converter is abnormal with the above specified signal value. The problem is solved by applying this abnormal signal directly to the gating command circuit without going through the current error detection circuit, thereby switching the switching means with the correct duty ratio most suitable for the specified abnormal condition. I do.
【0016】すなわち、電流誤差検出回路に電圧誤差信
号および電流波形信号から電流誤差信号を作らせ、常時
は断続指令回路にこれと周期信号からスイッチング手段
用のオンオフ指令を作らせることにより交流電源からと
る電力の力率をほぼ1に制御するアクティブフィルタ方
式の電圧コンバータとして動作する点は従来と同じであ
るが、本発明は従来とは異なり異常時に異常検出回路に
よってそれを検出して異常信号を断続指令回路に対し電
流誤差信号より優先させて与えることにより、スイッチ
ング手段を断続させるオンオフ指令を電流誤差検出回路
の動作と独立に異常信号値で指定した正確なデューティ
比で発生させるものである。That is, by causing the current error detection circuit to generate a current error signal from the voltage error signal and the current waveform signal, and always causing the intermittent command circuit to generate an on / off command for the switching means from this and the periodic signal, the AC power supply is used. Although it operates as an active filter type voltage converter that controls the power factor of the electric power to be substantially equal to one, the present invention is different from the conventional one in that the abnormal condition is detected by an abnormality detection circuit and an abnormal signal is detected when an abnormality occurs. By giving the interrupting command circuit a higher priority than the current error signal, an ON / OFF command for interrupting the switching means is generated at an accurate duty ratio specified by the abnormal signal value independently of the operation of the current error detecting circuit.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図1は昇圧形の電圧コンバータに本発明回路を
適用した実施例を,図2はフライバック形変圧器を用い
る電圧コンバータに本発明回路を適用した実施例をそれ
ぞれ示す。両図中の図3に対応する部分には同じ符号が
付されているので、重複部分に説明は適宜省略すること
とする。なお、いずれの実施例でも異常状態が負荷遮断
である場合について説明するが、これが過負荷や負荷短
絡である場合にも異常検出回路の構成ないし異常信号値
の与え方を僅かに変更するだけで、本発明回路をその要
旨内で容易に適用することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which the circuit of the present invention is applied to a step-up type voltage converter, and FIG. 2 shows an embodiment in which the circuit of the present invention is applied to a voltage converter using a flyback type transformer. Since the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG. 3 in both drawings, the description of the overlapping portions will be omitted as appropriate. In each of the embodiments, the case where the abnormal state is load shedding will be described. However, even when the abnormal state is an overload or load short circuit, the configuration of the abnormality detecting circuit or the way of giving an abnormal signal value is only slightly changed. The circuit of the present invention can be easily applied within its gist.
【0018】図1の電圧コンバータに給電する交流電圧
Vaは商用周波の 100〜220Vで, その整流電圧Vrは 140〜
310Vであるが、昇圧形のコンバータであるから出力電圧
Voはふつう 170〜380Vの範囲になり、これを受ける負荷
はモータ駆動装置や複数個の安定化電源である場合が多
い。負荷が前者の場合それがとる電力は非常に変動しや
すく、後者の場合のコンバータはいわば定電圧の整流装
置として機能するが、最近では消費電力の削減のために
安定化電源をその負荷とともに発停する傾向が強いので
運転中に無負荷の異常状態に陥りやすい。AC voltage supplied to the voltage converter of FIG.
Va is a commercial frequency of 100 to 220 V, and its rectified voltage Vr is 140 to
The output voltage is 310 V because it is a step-up converter
Vo is usually in the range of 170 to 380 V, and the load receiving this is often a motor drive device or a plurality of stabilized power supplies. When the load is the former, the power it takes is highly variable, and in the latter case the converter functions as a constant-voltage rectifier, but recently a regulated power supply has been generated with the load to reduce power consumption. Since the vehicle tends to stop, it is easy to fall into an abnormal state with no load during operation.
【0019】図1の電圧コンバータの主回路の構成は図
3と同じであり、これをアクティブフィルタ方式で動作
させるため誤差増幅回路7と乗算回路8と電流検出抵抗
9と電流誤差検出回路10を設けるのも同じである。断続
指令回路20にコンパレータを用いる点も同じであるが、
図示の例では発振回路21から周期信号S0を受ける反転入
力のほか2個の非反転入力をもつ3入力コンパレータを
これに用いる。The structure of the main circuit of the voltage converter shown in FIG. 1 is the same as that shown in FIG. 3. To operate this circuit in an active filter system, an error amplifier circuit 7, a multiplier circuit 8, a current detection resistor 9, and a current error detection circuit 10 are provided. It is the same to provide. The same applies to the use of a comparator for the intermittent command circuit 20, but
In the illustrated example, a three-input comparator having two non-inverting inputs in addition to an inverting input receiving the periodic signal S0 from the oscillation circuit 21 is used for this.
【0020】以上のほかに、本発明の電圧コンバータ回
路では異常検出回路30を設け、この実施例ではこれに単
一のコンパレータを用いて誤差増幅回路7の出力である
誤差電圧veを所定の限界値vlと比較して異常を検出させ
る。コンバータの負荷が遮断されると出力電圧Voとその
実際値voが増大するから、図示の例ではこれに応じて誤
差電圧veが減少して限界値vlを下回ると、異常検出回路
30はローレベルの異常信号S2を発する。前述の断続指令
回路20はその一方の非反転入力に電流誤差検出回路10か
ら電流誤差信号S1を受け、他方の非反転入力にこの異常
検出回路30から異常信号S2を受ける。In addition to the above, in the voltage converter circuit of the present invention, an abnormality detection circuit 30 is provided, and in this embodiment, a single comparator is used in this circuit to limit the error voltage ve output from the error amplifier circuit 7 to a predetermined limit. Abnormality is detected by comparing with the value vl. When the converter load is cut off, the output voltage Vo and its actual value vo increase, and in the example shown in the figure, when the error voltage ve decreases and falls below the limit value vl, the abnormality detection circuit
30 emits a low level abnormal signal S2. The above-mentioned interrupted command circuit 20 receives the current error signal S1 from the current error detection circuit 10 at one non-inverting input, and receives the abnormal signal S2 from the abnormality detection circuit 30 at the other non-inverting input.
【0021】このように構成された図1の実施例の回路
では、常時は従来回路と同じく交流電圧Vaからとる電力
の力率をほぼ1にするアクティブフィルタ方式のコンバ
ータとして動作する。すなわち、誤差増幅回路7により
出力電圧Voの実際値voの設定値vsからのずれを示す誤差
電圧veを作り、乗算回路8により誤差電圧veに比例しか
つ整流電圧Vrと同じ脈動波形の電圧誤差信号Seを作り、
電力誤差検出回路10により電圧誤差信号Seとスイッチン
グ手段3に流れる電流を検出抵抗9で検出した電力波形
信号Scとから電流誤差信号S1を作り、さらに断続指令回
路20により電力誤差信号S1と発振回路21による周期信号
SOとに基づいてオンオフ指令Swを作ってスイッチング手
段3に与えることにより、スイッチングトランジスタ3
に流れる電流, つまり交流電圧Vaからとる電流の波形が
整流電圧Vrと同位相になるようにして電力の力率をほぼ
1に制御する。The circuit of the embodiment shown in FIG. 1 thus constructed always operates as an active filter type converter which makes the power factor of the electric power obtained from the AC voltage Va almost equal to one as in the conventional circuit. That is, the error amplifier circuit 7 generates an error voltage ve indicating the deviation of the actual value vo of the output voltage Vo from the set value vs, and the multiplier circuit 8 generates a voltage error having a pulsating waveform proportional to the error voltage ve and the same as the rectified voltage Vr. Make the signal Se,
A power error detection circuit 10 generates a current error signal S1 from a voltage error signal Se and a power waveform signal Sc obtained by detecting a current flowing through the switching means 3 by a detection resistor 9, and further generates a power error signal S1 and an oscillation circuit by an intermittent command circuit 20. 21 periodic signal
By generating an on / off command Sw based on SO and giving it to the switching means 3, the switching transistor 3
The power factor of the power is controlled to be approximately 1 so that the waveform of the current flowing through the rectifier voltage Vr, that is, the waveform of the current flowing from the AC voltage Va, is in phase with the rectified voltage Vr.
【0022】この図1の電圧コンバータ回路の負荷側に
異常が発生して異常検出回路30から異常信号S2が発せら
れると、この実施例で断続指令回路20に用いられている
コンパレータはその2個の非反転入力がそれぞれ受ける
信号の内の信号値が低い方を常に優先するので、前述の
ようにローレベルで発生される異常信号S2の方を電流誤
差信号S1より優先し、これと周期信号SOとからオンオフ
指令Swを異常信号S2の信号値により指定されるデューテ
ィ比で作ってスイッチング手段3に出力する。異常信号
S2が負荷の遮断時に発せられるこの実施例では、この異
常信号S2のローレベルの信号値はオンオフ指令Swを受け
るスイッチング手段3の断続により発生する無負荷状態
の出力電圧Voを例えば異常検出回路30の検出限界値vlに
対応する電圧値を若干上回る値に制限するように設定さ
れる。When an abnormality occurs on the load side of the voltage converter circuit of FIG. 1 and an abnormality signal S2 is generated from the abnormality detection circuit 30, two of the comparators used in the intermittent command circuit 20 in this embodiment are Since the lower signal value of the signals received by the non-inverting inputs of the respective signals always takes precedence, as described above, the abnormal signal S2 generated at a low level takes precedence over the current error signal S1, and this and the periodic signal An on / off command Sw is generated at a duty ratio specified by the signal value of the abnormal signal S2 from SO and output to the switching means 3. Abnormal signal
In this embodiment in which S2 is issued when the load is cut off, the low-level signal value of the abnormal signal S2 is set to the output voltage Vo in a no-load state generated by the intermittent switching means 3 receiving the on / off command Sw, for example, the abnormality detecting circuit 30. Is set to a value slightly higher than the voltage value corresponding to the detection limit value vl.
【0023】以上のように、図1の電圧コンバータ回路
はアクティブフィルタ方式としての常時の動作と異常時
の動作を切り換えるが、この切り換えを確実かつ円滑に
する上では誤差電圧veが常時には乗算回路8のそれに対
する正確な比例動作が可能な範囲内にあり、異常時には
この範囲から逸脱するように誤差増幅回路7を例えば誤
差電圧veにバイアスが掛かるように動作させるのがとく
に有利である。なお、異常状態が過負荷や負荷短絡の場
合には異常検出回路30によりそれを負荷電流の異常増加
や出力電圧Voの異常低下から検出し、かつ異常信号S2を
負荷電流を制限するに適した信号値で発生させることで
よい。As described above, the voltage converter circuit shown in FIG. 1 switches between the normal operation as the active filter system and the operation at the time of an abnormality. It is particularly advantageous to operate the error amplifier circuit 7 such that the error voltage ve is biased, for example, so as to deviate from this range in the event of an abnormality. When the abnormal state is an overload or a load short circuit, the abnormality detecting circuit 30 detects the abnormal state from an abnormal increase in the load current or an abnormal decrease in the output voltage Vo, and the abnormal signal S2 is suitable for limiting the load current. It may be generated by a signal value.
【0024】また、本発明回路は例えば負荷遮断と負荷
短絡のいずれの異常状態にも対処し得るように構成でき
る。このためには、例えば異常検出回路20を2個設けて
それぞれ異常状態を検出させ、かつ断続指令回路20に2
入力のコンパレータを用いてその非反転入力に常時与え
られる電流誤差信号S1を異常時に負荷遮断または負荷短
絡を検出した異常信号に切り換えることでよい。Further, the circuit of the present invention can be configured so as to be able to cope with any abnormal state, for example, load interruption and load short circuit. For this purpose, for example, two abnormality detection circuits 20 are provided to detect an abnormal state, respectively.
The current error signal S1 always given to the non-inverting input may be switched to an abnormal signal that detects a load interruption or a load short circuit when an abnormality occurs, using an input comparator.
【0025】図2に示す実施例の電圧コンバータは磁気
誘導手段2としてフライバック形の変圧器を用いるスイ
ッチング電源であり、通例のようにその一次コイル2aに
流す電流をスイッチング手段3により断続させながら、
電流の断時に二次コイル2bに誘起する電圧をダイオード
4で整流しかつキャパシタ5により平滑化かつ安定化さ
せた直流電圧を出力電圧Voとして取り出す。この実施例
の回路でもアクティブフィルタ方式のコンバータとして
動作させるため誤差増幅回路7と乗算回路8と電流検出
抵抗9と電流誤差検出回路10とが設けられる。また、断
続指令回路20に3入力のコンパレータを用いるのも図1
の実施例と同じである。The voltage converter of the embodiment shown in FIG. 2 is a switching power supply using a flyback type transformer as the magnetic induction means 2, and the current flowing through the primary coil 2 a is interrupted by the switching means 3 as usual. ,
The voltage induced in the secondary coil 2b when the current is cut off is rectified by the diode 4 and the DC voltage smoothed and stabilized by the capacitor 5 is taken out as the output voltage Vo. The circuit of this embodiment also includes an error amplifier circuit 7, a multiplication circuit 8, a current detection resistor 9, and a current error detection circuit 10 to operate as an active filter type converter. FIG. 1 also shows the use of a three-input comparator for the intermittent command circuit 20.
This is the same as the embodiment.
【0026】しかし、図2の実施例では前実施例とは異
なり異常検出回路30を2個のトランジスタ31と32を組み
合わせて構成して、誤差電圧veをトランジスタ31のベー
スに与える。このトランジスタ31は常時は誤差電圧veに
よってオンしており、従ってその出力をベースに受ける
トランジスタ32はオフしているが、コンバータの負荷遮
断等により出力電圧Voが異常に上昇して誤差電圧veがト
ランジスタ31のふつう0.7V程度のベース・エミッタ間電
圧を下回ると、トランジスタ31がオフ, 従ってトランジ
スタ32がオンしてローレベルの異常信号S2を発する。こ
れを受ける断続指令回路20の動作は前実施例と同じであ
り、これに出力させるオンオフ指令Swのデューティ比を
指定する異常信号S2の信号値は例えばトランジスタ32の
ベース・エミッタ間電圧とそのエミッタ抵抗33により設
定される。However, in the embodiment of FIG. 2, unlike the previous embodiment, the abnormality detection circuit 30 is configured by combining two transistors 31 and 32, and applies the error voltage ve to the base of the transistor 31. The transistor 31 is normally turned on by the error voltage ve, and therefore the transistor 32 receiving its output at the base is off, but the output voltage Vo abnormally rises due to a load cutoff of the converter and the error voltage ve is increased. When the voltage between the base and the emitter of the transistor 31 is lower than about 0.7 V, the transistor 31 is turned off, and thus the transistor 32 is turned on to generate a low-level abnormal signal S2. The operation of the intermittent command circuit 20 receiving this is the same as that of the previous embodiment, and the signal value of the abnormal signal S2 specifying the duty ratio of the on / off command Sw to be output thereto is, for example, the base-emitter voltage of the transistor 32 and its emitter. Set by the resistor 33.
【0027】以上からわかるように、この図2の実施例
では異常検出回路30を簡単なトランジスタ回路で構成す
ることにより、図1の実施例のようにコンパレータに検
出用限界値vlを与える必要がなくなり、異常信号S2の信
号値も正確に設定することができる。なお、この実施例
の場合の誤差増幅回路7は誤差電圧veを出力電圧Voが正
常な間はトランジスタ31のベース・エミッタ間電圧より
高い例えば1V以上の範囲内で出力するよう動作基準点
が設定される。As can be seen from the above description, in the embodiment of FIG. 2, the abnormality detection circuit 30 is constituted by a simple transistor circuit, so that it is necessary to provide the comparator with the detection limit value vl as in the embodiment of FIG. As a result, the signal value of the abnormal signal S2 can be set accurately. The operation reference point is set so that the error amplifier circuit 7 in this embodiment outputs the error voltage ve in a range higher than the base-emitter voltage of the transistor 31, for example, 1 V or more while the output voltage Vo is normal. Is done.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、整流電
圧を受ける磁気誘導手段に流す電流をスイッチング手段
によって断続させながら磁気誘導手段から出力電圧を取
り出す電圧コンバータ回路に対し、出力電圧の設定値と
のずれを示す誤差電圧に比例しかつ整流電圧と同じ波形
の電圧誤差信号とスイッチング手段に流れる電流の波形
信号とから電流誤差信号を発する電流誤差検出回路と,
電流誤差信号とスイッチング手段の断続周期を指定する
周期信号とに基づいてオンオフ指令を発する断続指令回
路と,コンバータの負荷側に異常が発生したときに異常
信号を発する異常検出回路とを設け、常時は断続指令回
路により電流誤差信号に応じスイッチングトランジスタ
に流れる電流の波形を整流電圧と同位相にするように制
御し、異常信号の発生時はそれを電流誤差信号に優先し
て断続指令回路に与えてその信号値により指定されたデ
ューティ比でオンオフ指令をスイッチング手段に出力さ
せることにより、次の効果を上げることができる。As described above, according to the present invention, the set value of the output voltage is applied to the voltage converter circuit which takes out the output voltage from the magnetic induction means while interrupting the current flowing through the magnetic induction means receiving the rectified voltage by the switching means. A current error detection circuit for generating a current error signal from a voltage error signal proportional to the error voltage indicating the deviation and having the same waveform as the rectified voltage and a waveform signal of the current flowing through the switching means;
An intermittent command circuit that issues an on / off command based on a current error signal and a periodic signal that specifies an intermittent cycle of the switching means, and an abnormality detection circuit that issues an abnormal signal when an abnormality occurs on the load side of the converter. Controls the waveform of the current flowing through the switching transistor to the same phase as the rectified voltage according to the current error signal by the intermittent command circuit. When an abnormal signal occurs, it gives it to the intermittent command circuit in preference to the current error signal. By outputting an on / off command to the switching means at a duty ratio specified by the signal value, the following effects can be achieved.
【0029】(a) 異常発生時に動作が不安定ないし不確
実に陥りやすい電流誤差検出回路や乗算回路を介するこ
となく、異常検出回路から異常信号が断続指令回路に直
接に与えられるので、負荷の遮断や短絡等の異常時に際
して従来よりもずっと確実に出力電圧を制限しあるいは
負荷電流を制限することができる。 (b) 異常状態でスイッチング手段を断続させるオンオフ
指令のデューティ比を異常信号の信号値により断続指令
回路に指定するので、電流誤差検出回路や乗算回路の異
常時の不正確な動作に煩わされることなく、スイッチン
グ手段を各異常状態に最も適した正確なデューティ比で
断続させることができる。(A) When an abnormality occurs, the abnormality signal is directly supplied from the abnormality detection circuit to the intermittent command circuit without passing through a current error detection circuit or a multiplication circuit, which is likely to be unstable or uncertain. In the event of an abnormality such as interruption or short circuit, it is possible to limit the output voltage or the load current much more reliably than before. (b) Since the duty ratio of the on / off command for switching the switching means in an abnormal state is specified in the interrupting command circuit by the signal value of the abnormal signal, the current error detection circuit and the multiplying circuit may be troubled by inaccurate operation in the event of an error. Therefore, the switching means can be switched on and off at an accurate duty ratio most suitable for each abnormal state.
【0030】(c) 異常信号を電流誤差信号に対し単純に
優先させるだけで、常時に交流電源からとる電力の力率
をほぼ1に制御するアクティブフィルタ方式としての動
作と異常時にスイッチング手段を異常状態に最適なデュ
ーティ比で確実に断続させる動作とを両立させることが
できる。 なお、本発明回路は頻繁に発停されるスイッチング電源
等の負荷に直流電圧を給電するアクティブフィルタ方式
の昇圧形の電圧コンバータにとくに適し、負荷遮断時の
出力電圧の過大な上昇を確実に防止しながら正常動作時
に交流電源からとる電力の力率を上げて電力消費を最低
に抑えることができる。(C) By simply giving priority to the abnormal signal over the current error signal, the operation as an active filter system that constantly controls the power factor of the power taken from the AC power supply to approximately 1 and the switching means in the event of an abnormality. An operation of surely intermittently switching the state at the optimum duty ratio can be achieved. Note that the circuit of the present invention is particularly suitable for an active filter type step-up voltage converter that supplies DC voltage to a load such as a switching power supply that is frequently started and stopped, and reliably prevents an excessive increase in output voltage when a load is cut off. Meanwhile, the power factor of the power taken from the AC power supply during normal operation can be increased to minimize power consumption.
【図1】本発明を磁気誘導手段としてリアクトルを用い
る昇圧形電圧コンバータ回路に適用した実施例を示す回
路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a step-up voltage converter circuit using a reactor as magnetic induction means.
【図2】本発明を磁気誘導手段としてフライバック形の
変圧器を用いる電圧コンバータ回路に適用した実施例を
示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a voltage converter circuit using a flyback type transformer as magnetic induction means.
【図3】従来の昇圧形の電圧コンバータ回路の回路図で
ある。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional step-up type voltage converter circuit.
2 磁気誘導手段 3 スイッチング手段 10 電流誤差検出回路 20 断続指令回路 30 異常検出回路 Sc 電流波形信号 Se 電圧誤差信号 Sw オンオフ指令 S0 周期信号 S1 電流誤差信号 S2 異常信号 Va 交流電圧 Vo 出力電圧 Vr 整流電圧 ve 誤差電圧 vo 出力電圧の実際値 vl 異常検出回路の検出用限界値 vs 出力電圧用の設定値 2 Magnetic induction means 3 Switching means 10 Current error detection circuit 20 Intermittent command circuit 30 Abnormality detection circuit Sc Current waveform signal Se Voltage error signal Sw On / off command S0 Period signal S1 Current error signal S2 Abnormal signal Va AC voltage Vo Output voltage Vr Rectification voltage ve Error voltage vo Actual value of output voltage vl Detection limit value of abnormality detection circuit vs. set value for output voltage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 3/00 - 3/44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/ 00-7/40 H02M 3/00-3/44
Claims (3)
手段に流れる電流をスイッチング手段により断続させな
がら磁気誘導手段から直流の出力電圧を取り出すコンバ
ータ回路であって、出力電圧の設定値とのずれを示す誤
差電圧に比例しかつ整流電圧と同じ脈動波形をもつ電圧
誤差信号とスイッチング手段に流れる電流の波形信号と
から電流誤差信号を発する電流誤差検出回路と、スイッ
チング手段の制御周期を指定する周期信号と電流誤差信
号とに基づいてオンオフ指令を発する断続指令回路と、
コンバータの負荷側に異常が発生したときに異常信号を
発する異常検出回路とを備えてなり、常時は断続指令回
路により電流誤差信号に応じてスイッチングトランジス
タに流れる電流の波形を整流電圧と同位相にするように
制御し、異常信号の発生時はそれを電流誤差信号に優先
して断続指令回路に与えオンオフ指令を異常信号によっ
て指定されたデューティ比でスイッチング手段に出力さ
せるようにしたことを特徴とする電圧コンバータ回路。1. A converter circuit for taking out a DC output voltage from a magnetic induction means while interrupting a current flowing through a magnetic induction means receiving a voltage obtained by rectifying an AC voltage by a switching means, wherein a deviation from a set value of the output voltage is provided. A current error detection circuit for generating a current error signal from a voltage error signal proportional to the error voltage and having the same pulsating waveform as the rectified voltage and a waveform signal of a current flowing through the switching means, and a cycle for designating a control cycle of the switching means An intermittent command circuit that issues an on / off command based on the signal and the current error signal;
An abnormality detection circuit that issues an abnormality signal when an abnormality occurs on the load side of the converter, and always makes the waveform of the current flowing through the switching transistor in phase with the rectified voltage according to the current error signal by the intermittent command circuit. So that when an abnormal signal is generated, the signal is given to the intermittent command circuit in preference to the current error signal, and an on / off command is output to the switching means at a duty ratio specified by the abnormal signal. Voltage converter circuit.
回路として周期信号を受ける反転入力および電流誤差信
号と異常信号をそれぞれ受ける非反転入力をもつ3入力
のコンパレータを用い、異常信号を受けたときそれを電
流誤差信号に優先させるようにしたことを特徴とする電
圧コンバータ回路。2. The circuit according to claim 1, further comprising a three-input comparator having an inverting input for receiving a periodic signal and a non-inverting input for receiving a current error signal and an abnormal signal, respectively. A voltage converter circuit that gives priority to the current error signal when the voltage error occurs.
回路内に誤差電圧をベースに受ける異常検出トランジス
タを設け、誤差電圧がそのベース・エミッタ間電圧を越
えた時に異常信号を発生させるようにしたことを特徴と
する電圧コンバータ回路。3. The circuit according to claim 1, further comprising an abnormality detecting transistor provided in the abnormality detecting circuit for receiving the error voltage as a base, and generating an abnormal signal when the error voltage exceeds the base-emitter voltage. A voltage converter circuit characterized in that:
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- 1993-09-13 JP JP22675593A patent/JP3158805B2/en not_active Expired - Fee Related
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