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JP5588305B2 - Power supply - Google Patents

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JP5588305B2 JP2010243055A JP2010243055A JP5588305B2 JP 5588305 B2 JP5588305 B2 JP 5588305B2 JP 2010243055 A JP2010243055 A JP 2010243055A JP 2010243055 A JP2010243055 A JP 2010243055A JP 5588305 B2 JP5588305 B2 JP 5588305B2
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Description

本発明は、スイッチング電源装置のノイズ低減化技術に関する。   The present invention relates to a noise reduction technique for a switching power supply device.

従来、高効率な電源装置として、スイッチング電源装置が知られている。スイッチング電源装置は、スイッチング素子たるトランジスタと、このトランジスタをオン/オフする制御ICとを備え、制御ICが入力電圧に応じたデューティ比でトランジスタをオン/オフするPWM制御(PWM:Pulse Width Modulation)により当該トランジスタのスイッチング動作を制御することで、所定の出力電圧を高効率に生成している。
また、この種のスイッチング電源装置には、電圧変換器に例えばトランスを用いることで、1次側と2次側とを絶縁した絶縁型スイッチング電源装置が知られている。絶縁型スイッチング電源装置は、高効率であり、なおかつ絶縁性に優れ、またトランスに複数の2次巻線を設けることで多出力の電源装置を簡単に構成できることから、入力電圧を複数の出力電圧に変換する用途に好適に用いられている。
Conventionally, a switching power supply device is known as a highly efficient power supply device. The switching power supply device includes a transistor as a switching element and a control IC for turning on / off the transistor, and the control IC turns on / off the transistor with a duty ratio corresponding to the input voltage (PWM: Pulse Width Modulation). Thus, by controlling the switching operation of the transistor, a predetermined output voltage is generated with high efficiency.
As this type of switching power supply device, an insulating switching power supply device is known in which a primary side and a secondary side are insulated by using, for example, a transformer as a voltage converter. The isolated switching power supply is highly efficient, has excellent insulation, and can easily configure a multi-output power supply by providing multiple secondary windings in the transformer. It is suitably used for the purpose of converting to.

ところで、スイッチング電源装置では、制御ICがトランジスタを高速にオン/オフするため、トランジスタのスイッチング周波数に応じた高周波のノイズが発生することが知られている。詳述すると、スイッチング電源装置では、トランジスタがオンしたときに、トランスの2次側から当該トランスの結合容量を通じて1次側に電流が流れ込む事に起因して高周波振動電圧が発生し、また、トランジスタがオフしたときには、1次側にサージ電流が発生する。これら高周波振動電圧、及びサージ電流は、その周波数がスイッチング周波数に相当する交流成分を多分に含み、ラインノイズ及び放射ノイズといった上記ノイズの発生原因となる。   By the way, in the switching power supply device, since the control IC turns on / off the transistor at high speed, it is known that high frequency noise corresponding to the switching frequency of the transistor occurs. More specifically, in a switching power supply device, when a transistor is turned on, a high-frequency oscillation voltage is generated due to current flowing from the secondary side of the transformer to the primary side through the coupling capacitance of the transformer. When is turned off, a surge current is generated on the primary side. These high-frequency oscillating voltages and surge currents contain a large amount of alternating current components whose frequencies correspond to the switching frequency, and cause the above-mentioned noise such as line noise and radiation noise.

かかるノイズ対策の手法として、トランジスタのスイッチング速度を遅くする手法が広く採用されている。しかしながら、スイッチング速度を遅くするとスイッチング損失も増大するため、トランジスタの大型化や消費電流の増加に繋がってしまう。ノイズ対策の他の手法としては、トランスの2次側に設けた整流ダイオードに並列にスナバ回路を設け高周波振動電圧の発生を抑える手法も採用されることがある。しかしながら、スナバ回路の容量によってはトランジスタに流れ込む電流が増加してしまい、トランジスタの大型化に繋がってしまう。   As a noise countermeasure technique, a technique of slowing the transistor switching speed is widely adopted. However, if the switching speed is slowed, the switching loss also increases, leading to an increase in transistor size and an increase in current consumption. As another method for preventing noise, there is a case where a snubber circuit is provided in parallel with a rectifier diode provided on the secondary side of the transformer to suppress the generation of high-frequency oscillation voltage. However, depending on the capacity of the snubber circuit, the current flowing into the transistor increases, leading to an increase in the size of the transistor.

そこで近年では、ノイズ対策の手法として、制御ICの入力端子にトランジスタのスイッチング周波数を入力する構成のスイッチング電源装置において、上記入力端子に、時間の周期関数で変化する電圧を印加する装置を設け、この入力端子に印加される電圧の変動に連動してスイッチング周波数を周期的に変動させる手法が提案されている。この手法によれば、スイッチング周波数が周期的に変動するため、スイッチングノイズのスペクトルが拡散し、これにより、ノイズレベルが低減することとなる(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照)。   Therefore, in recent years, as a countermeasure against noise, in a switching power supply device configured to input the switching frequency of the transistor to the input terminal of the control IC, a device that applies a voltage that varies with a periodic function of time to the input terminal is provided. There has been proposed a method of periodically changing the switching frequency in conjunction with the change in the voltage applied to the input terminal. According to this method, since the switching frequency fluctuates periodically, the spectrum of the switching noise is diffused, thereby reducing the noise level (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2009−273215号公報JP 2009-273215 A 特開2008−5682号公報JP 2008-5682 A

しかながら、従来の技術では、時間の周期関数で変化する電圧を印加する装置を、複雑な回路構成の電気回路で実現しており、高コスト化を招き、また実装が煩雑になっていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ノイズのレベルを簡単な回路構成で抑えることができる電源装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional technique, a device that applies a voltage that changes with a periodic function of time is realized by an electric circuit having a complicated circuit configuration, resulting in high cost and complicated mounting.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of suppressing the noise level with a simple circuit configuration.

上記目的を達成するために、本発明は、トランスの1次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記トランスの2次側の出力電圧が所定の電圧レベルになるように、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、を有する電源装置において、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を規定する周波数規定電圧を生成し前記制御回路に入力する周波数設定回路と、電圧が連続的に変化する発振信号を前記周波数設定回路に入力し、前記周波数設定回路が生成する前記周波数規定電圧を変動させる変動用信号生成回路と、を備え、前記変動用信号生成回路は、前記発振信号の生成源に、シュミットトリガインバータの出力と入力とを抵抗を介して接続し前記シュミットトリガインバータの入力にキャパシタを接続したRC発振回路、又は、複数段のインバータを直列接続し、これらインバータのうちのいずれかのインバータの出力と初段のインバータの入力とを抵抗を介して接続し、他のいずれかのインバータの出力と初段のインバータの入力との間にキャパシタを接続したRC発振回路を備え、前記1次巻線から前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、前記RC発振回路と、前記周波数設定回路との間を遮断する遮断回路を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a switching element connected to a primary winding of a transformer, and switching of the switching element so that an output voltage on a secondary side of the transformer becomes a predetermined voltage level. And a control circuit that controls the operation, a frequency setting circuit that generates a frequency regulation voltage that regulates a switching frequency of the switching element and inputs the voltage to the control circuit, and an oscillation signal whose voltage continuously changes A fluctuation signal generation circuit that fluctuates the frequency regulation voltage that is input to the frequency setting circuit and generated by the frequency setting circuit, and the fluctuation signal generation circuit includes a Schmitt trigger as a generation source of the oscillation signal. RC in which the output and input of the inverter are connected via a resistor and a capacitor is connected to the input of the Schmitt trigger inverter. An oscillation circuit or multiple stages of inverters are connected in series, and the output of one of these inverters and the input of the first stage inverter are connected via a resistor, and the output of any other inverter and the first stage An RC oscillation circuit having a capacitor connected to the input of the inverter, and a current flowing from the primary winding through the switching element is equal to or less than a predetermined value, between the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit. It is characterized by including a shut-off circuit for shutting off the power.

本発明によれば、電源装置のスイッチング周波数を規定する周波数規定電圧を変動させるための発振信号の生成源を、シュミットトリガインバータ、又は複数段のインバータと、抵抗、及びキャパシタとから構成されたRC発振回路とする構成としたため、発振信号を、より簡易な回路で生成することができる。また、周波数規定電圧の変動によりスイッチング周波数を変動させてノイズのレベルを抑える動作を、前記1次巻線から前記スイッチング素子を通じて流れる電流が大きく所定値を超えているとき、すなわちノイズが大きいときに限定することができる。 According to the present invention, the generation source of the oscillation signal for changing the frequency regulation voltage that regulates the switching frequency of the power supply apparatus is an RC composed of a Schmitt trigger inverter or a plurality of stages of inverters, resistors, and capacitors. Since the oscillation circuit is configured, the oscillation signal can be generated with a simpler circuit. Further, the operation of suppressing the noise level by changing the switching frequency due to the change of the frequency regulation voltage is performed when the current flowing from the primary winding through the switching element is large and exceeds a predetermined value, that is, when the noise is large. It can be limited.

また本発明は、上記電源装置において、前記シュミットトリガインバータ、又は、前記インバータをCMOS論理ゲートで構成したことを特徴とする。   According to the present invention, in the power supply apparatus, the Schmitt trigger inverter or the inverter is configured by a CMOS logic gate.

本発明によれば、オペアンプ(演算増幅器)をコンパレータとしたシュミットトリガ(ヒステリシスコンパレータ)型のインバータよりも、消費電流を抑え、また高速駆動が可能になる。   According to the present invention, current consumption can be suppressed and high-speed driving can be achieved as compared with a Schmitt trigger (hysteresis comparator) type inverter using an operational amplifier (operational amplifier) as a comparator.

また本発明は、上記電源装置において、前記シュミットトリガインバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成し、又は、複数段の前記インバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成したことを特徴とする。   Further, the present invention provides the above-described power supply device, wherein the RC oscillation circuit is configured by connecting the resistor and the capacitor to a one-chip inverter logic IC incorporating the Schmitt trigger inverter, or a plurality of stages of the inverters. The RC oscillation circuit is configured by connecting the resistor and the capacitor to a built-in one-chip inverter logic IC.

本発明によれば、1チップのインバータロジックICに、抵抗、及びキャパシタを接続するだけで、周波数規定電圧を変動させるための発振信号の生成源を簡単に構成できる。   According to the present invention, a generation source of an oscillation signal for changing a frequency regulation voltage can be simply configured by simply connecting a resistor and a capacitor to a one-chip inverter logic IC.

また本発明は、上記電源装置において、前記遮断回路には、前記RC発振回路と前記周波数設定回路との間に介挿され、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が前記所定値以下の間、オフするPチャンネルMOSFETを備え、前記PチャンネルMOSFETのドレイン側には、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、前記PチャンネルMOSFETのドレイン側に電圧を印加してソース側よりも高電位に保つとともに、当該電圧をドレインに接続された前記RC発振回路のキャパシタに印加して充電電圧を一定に保持し発振を停止する電位保持回路を備えることを特徴とする。
The present invention, in the power supply, the shutoff circuit, the inserted and the RC oscillator circuit between said frequency setting circuit, while current flowing through the switching element is less than the predetermined value, it turns off P A channel MOSFET is provided, and a voltage is applied to the drain side of the P-channel MOSFET on the drain side of the P-channel MOSFET to maintain a higher potential than the source side while a voltage is applied to the drain side of the P-channel MOSFET while the current flowing through the switching element is below a predetermined value. And a potential holding circuit that applies the voltage to the capacitor of the RC oscillation circuit connected to the drain to hold the charging voltage constant and stop the oscillation.

本発明によれば、PチャンネルMOSFETによりRC発振回路と周波数設定回路とを遮断するため、メカニカルリレー等で遮断する構成に比べて、接続時に発生する接点サージを防止できる。またPチャンネルMOSFETがオフしている間は、ドレイン側がソース側よりも高電位に保持されるため、PチャンネルMOSFET内の寄生ダイオードを通じて電流が流れる逆流を防止でき、絶縁性を高めることができる。さらにドレイン側の高電位によりRC発振回路のキャパシタの充電電圧が一定に保持されることで、RC発振回路の発振が停止され、これによりRC発振回路と周波数設定回路とが遮断されている間の無駄な電流消費が抑えられる。   According to the present invention, since the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit are cut off by the P-channel MOSFET, it is possible to prevent a contact surge that occurs at the time of connection as compared with a configuration in which the RC relay is cut off by a mechanical relay or the like. Further, since the drain side is held at a higher potential than the source side while the P-channel MOSFET is turned off, it is possible to prevent a backflow through which a current flows through a parasitic diode in the P-channel MOSFET, and to improve insulation. Further, since the charging voltage of the capacitor of the RC oscillation circuit is held constant by the high potential on the drain side, the oscillation of the RC oscillation circuit is stopped, and thereby the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit are shut off. Wasteful current consumption can be suppressed.

本発明によれば、電源装置のスイッチング周波数を規定する周波数規定電圧を変動させるための発振信号の生成源を、シュミットトリガインバータ、又は複数段のインバータと、抵抗、及びキャパシタとから構成されたRC発振回路とする構成としたため、発振信号を、より簡易な回路で生成することができる。
また本発明において、前記シュミットトリガインバータ、又は、前記インバータをCMOS論理ゲートで構成することにより、オペアンプをコンパレータとしたシュミットトリガ型のインバータよりも、消費電流を抑え、また高速駆動が可能になる。
また本発明において、前記シュミットトリガインバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成し、又は、複数段の前記インバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成することで、1チップのインバータロジックICに、抵抗、及びキャパシタを接続するだけで、周波数規定電圧を変動させるための発振信号の生成源を簡単に構成できる。
また本発明において、前記1次巻線から前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、前記RC発振回路から前記周波数設定回路への出力を遮断する遮断回路を備えることで、周波数規定電圧の変動によりスイッチング周波数を変動させてノイズのレベルを抑える動作を、前記1次巻線から前記スイッチング素子を通じて流れる電流が大きく所定値を超えているとき、すなわちノイズが大きいときに限定することができる。
また本発明において、前記遮断回路には、前記RC発振回路と前記周波数設定回路との間に介挿され、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、オフするPチャンネルMOSFETを備え、前記PチャンネルMOSFETのドレイン側には、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、前記PチャンネルMOSFETのドレイン側に電圧を印加してソース側よりも高電位に保つとともに、当該電圧をドレインに接続された前記RC発振回路のキャパシタに印加して充電電圧を一定に保持し発振を停止する電位保持回路を備える構成しても良い。この構成によれば、PチャンネルMOSFETによりRC発振回路と周波数設定回路との間を遮断するため、メカニカルリレー等で遮断する構成に比べて、接続時に発生する接点サージを防止できる。またPチャンネルMOSFETがオフしている間は、ドレイン側がソース側よりも高電位に保持されるため、PチャンネルMOSFET内の寄生ダイオードを通じて電流が流れる、いわゆる逆流を防止でき、絶縁性を高めることができる。さらにPチャンネルMOSFETがオフしている間、RC発振回路の発振が停止されるため、RC発振回路と周波数設定回路とが遮断されている間の無駄な電流消費が抑えられる。
According to the present invention, the generation source of the oscillation signal for changing the frequency regulation voltage that regulates the switching frequency of the power supply apparatus is an RC composed of a Schmitt trigger inverter or a plurality of stages of inverters, resistors, and capacitors. Since the oscillation circuit is configured, the oscillation signal can be generated with a simpler circuit.
Further, in the present invention, the Schmitt trigger inverter or the inverter is composed of a CMOS logic gate, so that current consumption can be suppressed and high-speed driving can be achieved as compared with a Schmitt trigger type inverter using an operational amplifier as a comparator.
In the present invention, the RC oscillation circuit is configured by connecting the resistor and the capacitor to a one-chip inverter logic IC including the Schmitt trigger inverter, or a one-chip inverter including a plurality of stages of inverters. By connecting the resistor and the capacitor to the inverter logic IC to configure the RC oscillation circuit, it is possible to change the frequency regulation voltage only by connecting the resistor and the capacitor to the one-chip inverter logic IC. The generation source of the oscillation signal can be configured easily.
In the present invention, a cutoff circuit that cuts off the output from the RC oscillation circuit to the frequency setting circuit while the current flowing from the primary winding through the switching element is not more than a predetermined value is provided. The operation of suppressing the noise level by changing the switching frequency due to the fluctuation can be limited to when the current flowing from the primary winding through the switching element is large and exceeds a predetermined value, that is, when the noise is large.
In the present invention, the cutoff circuit includes a P-channel MOSFET that is inserted between the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit, and is turned off while a current flowing through the switching element is equal to or less than a predetermined value. On the drain side of the P-channel MOSFET, while the current flowing through the switching element is equal to or less than a predetermined value, a voltage is applied to the drain side of the P-channel MOSFET to maintain a higher potential than the source side, and the voltage is applied to the drain. A potential holding circuit that applies a voltage to the capacitor of the connected RC oscillation circuit to hold the charging voltage constant and stops oscillation may be provided. According to this configuration, the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit are blocked by the P-channel MOSFET, and therefore, contact surge that occurs at the time of connection can be prevented as compared with the configuration of blocking by a mechanical relay or the like. Further, while the P-channel MOSFET is off, the drain side is held at a higher potential than the source side, so that a so-called reverse flow in which a current flows through a parasitic diode in the P-channel MOSFET can be prevented, and insulation can be improved. it can. Furthermore, since the oscillation of the RC oscillation circuit is stopped while the P-channel MOSFET is off, useless current consumption while the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit are cut off can be suppressed.

本発明の第1実施形態に係る絶縁型のスイッチング電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of an insulating switching power supply device according to a first embodiment of the present invention. 周波数設定回路、及び変動用信号生成回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a frequency setting circuit and a fluctuation signal generation circuit. RC発振回路の発振動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram showing the oscillation operation of the RC oscillation circuit. スイッチング電源装置の動作を示す波形図であり、(A)はスイッチング周波数を一定に固定した場合を示し、(B)はスイッチング周波数を低くして一定値に固定した場合を示し、(C)はスイッチング周波数を変動用信号生成回路の出力により変動させた場合を示す。It is a wave form diagram which shows operation of a switching power supply device, (A) shows the case where a switching frequency is fixed constant, (B) shows the case where switching frequency is made low and fixed to a fixed value, (C) is The case where the switching frequency is varied by the output of the variation signal generation circuit is shown. スイッチング電源装置のスイッチング動作に伴って発生するノイズの測定結果を示す図であり、(A)はスイッチング周波数を一定に固定した場合を示し、(B)はスイッチング周波数を変動用信号生成回路の出力により変動させた場合を示す。It is a figure which shows the measurement result of the noise which generate | occur | produces with the switching operation | movement of a switching power supply device, (A) shows the case where a switching frequency is fixed, (B) is an output of the signal generation circuit for a fluctuation | variation. It shows the case where it is changed by. 本発明の第2実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply device concerning a 2nd embodiment of the present invention. RC発振回路の発振動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram showing the oscillation operation of the RC oscillation circuit. 本発明の第3実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply device concerning a 3rd embodiment of the present invention. RC発振回路の発振動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram showing the oscillation operation of the RC oscillation circuit. 本発明の変形例に係るRC発振回路の回路図である。It is a circuit diagram of the RC oscillation circuit which concerns on the modification of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態に係る絶縁型のスイッチング電源装置1の回路図である。
スイッチング電源装置1は、図1に示すように、他励式(フライバック式)のスイッチング電源(DC−DCコンバータ)であり、フライバックトランス10を有し、このフライバックトランス10の1次側に入力された入力電圧Vinを、複数の所定電圧レベルの出力電圧Voutに変換し、2次側に接続された複数の負荷回路11にそれぞれ供給する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram of an insulating switching power supply device 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the switching power supply device 1 is a separately-excited (flyback type) switching power supply (DC-DC converter), and has a flyback transformer 10 on the primary side of the flyback transformer 10. The inputted input voltage Vin is converted into a plurality of output voltages Vout having a predetermined voltage level, and supplied to a plurality of load circuits 11 connected to the secondary side.

更に詳述すると、フライバックトランス10の1次側には、フライバックトランス10の1次巻線12に接続されて電流をオン/オフするスイッチング素子としてのトランジスタ回路13と、このトランジスタ回路13のスイッチング動作を制御する制御IC14と、1次側への入力電圧Vinを平滑化する平滑用コンデンサ15とが設けられている。トランジスタ回路13には、パワーMOSFETが用いられており、スイッチング速度の高速化、並びに、高変換効率化が図られている。また、トランジスタ回路13のコレクタと、入力電圧Vinの入力ラインの間には、スイッチング動作に伴い発生するサージ電流を除去するサージ吸収回路35が設けられ、トランジスタ回路13が入力電圧Vinのサージ成分から保護されている。   More specifically, on the primary side of the flyback transformer 10, a transistor circuit 13 as a switching element connected to the primary winding 12 of the flyback transformer 10 to turn on / off current, A control IC 14 that controls the switching operation and a smoothing capacitor 15 that smoothes the input voltage Vin to the primary side are provided. A power MOSFET is used for the transistor circuit 13 to increase the switching speed and increase the conversion efficiency. In addition, a surge absorption circuit 35 for removing a surge current generated in accordance with the switching operation is provided between the collector of the transistor circuit 13 and the input line of the input voltage Vin, and the transistor circuit 13 is configured to prevent the surge circuit from the input voltage Vin. Protected.

制御IC14は、出力端子14Aからトランジスタ回路13のゲート端子13Aに駆動信号を供給してスイッチング動作させるものであり、入力電圧Vinに応じたデューティ比でトランジスタ回路13をオン/オフするPWM制御によって当該トランジスタ回路13のスイッチング動作を制御し、フライバックトランス10の2次側に所定の出力電圧Voutを生成する。この制御IC14の電源入力端子14Bには、1次側の入力電圧Vinが入力され、制御IC14は、この入力電圧Vinを電源として動作する。また、電源入力端子14Bには、入力電圧Vinの供給に伴って充電されるバックアップ電源用のキャパシタ17が設けられており、出力電圧Voutの生成停止時には、このキャパシタ17に蓄えられた電力によって制御IC14が動作可能に構成されている。
また、制御IC14は、入力電圧Vinを電圧源として駆動信号Ks(図4参照)を生成し、トランジスタ回路13のゲート端子13Aに供給する。
The control IC 14 supplies a drive signal from the output terminal 14A to the gate terminal 13A of the transistor circuit 13 to perform a switching operation. The control IC 14 performs PWM control by turning on / off the transistor circuit 13 with a duty ratio corresponding to the input voltage Vin. The switching operation of the transistor circuit 13 is controlled, and a predetermined output voltage Vout is generated on the secondary side of the flyback transformer 10. The primary input voltage Vin is input to the power input terminal 14B of the control IC 14, and the control IC 14 operates using the input voltage Vin as a power source. The power input terminal 14B is provided with a backup power source capacitor 17 that is charged as the input voltage Vin is supplied. When generation of the output voltage Vout is stopped, the power input terminal 14B is controlled by the electric power stored in the capacitor 17. The IC 14 is configured to be operable.
Further, the control IC 14 generates a drive signal Ks (see FIG. 4) using the input voltage Vin as a voltage source, and supplies it to the gate terminal 13A of the transistor circuit 13.

フライバックトランス10の2次側には、多出力を実現するための複数の2次巻線18が設けられている。各2次巻線18には、それぞれダイオード19、及び平滑用コンデンサ20が接続されている。そして、トランジスタ回路13のスイッチング動作に伴い1次巻線12に電流変化が生じると、この電流変化に伴って、2次巻線18のそれぞれに起電力が誘起され、上記ダイオード19、及び平滑用コンデンサ20によって整流、平滑化されて所定の出力電圧Voutが生成され、この出力電圧Voutが負荷回路11に供給される。   On the secondary side of the flyback transformer 10, a plurality of secondary windings 18 are provided for realizing multiple outputs. A diode 19 and a smoothing capacitor 20 are connected to each secondary winding 18. When a current change occurs in the primary winding 12 with the switching operation of the transistor circuit 13, an electromotive force is induced in each of the secondary windings 18 with the current change, and the diode 19 and the smoothing A predetermined output voltage Vout is generated by rectification and smoothing by the capacitor 20, and this output voltage Vout is supplied to the load circuit 11.

また、このスイッチング電源装置1は、出力電圧Voutをフィードバック制御するための構成を備えている。すなわち、フライバックトランス10の1次側には、出力電圧Voutに応じた電圧レベルの検出信号を出力する検出回路22が設けられている。検出回路22は、2次巻線18の電流変化によって当該2次巻線18の電力に相当する起電力が誘起される3次巻線21と、この3次巻線21の起電力を整流、平滑化して直流化するためのダイオード23及び平滑用コンデンサ24と、ノイズ除去用のキャパシタ25と、負荷抵抗26と、を備えて構成され、出力電圧Voutの電圧レベルに相当した電圧(以下、「検出信号電圧Vs」と言う)の検出信号を出力する。   The switching power supply device 1 has a configuration for feedback control of the output voltage Vout. In other words, the primary side of the flyback transformer 10 is provided with a detection circuit 22 that outputs a detection signal having a voltage level corresponding to the output voltage Vout. The detection circuit 22 rectifies the electromotive force of the tertiary winding 21 in which an electromotive force corresponding to the electric power of the secondary winding 18 is induced by the current change of the secondary winding 18, A diode 23 and a smoothing capacitor 24 for smoothing and converting to a direct current, a noise removing capacitor 25, and a load resistor 26, and a voltage corresponding to the voltage level of the output voltage Vout (hereinafter, “ A detection signal of “detection signal voltage Vs” is output.

スイッチング電源装置1の1次側には、フィードバック調整回路30、及びエラー電圧調整回路31が設けられ、それぞれに検出回路22の検出信号が入力される。
フィードバック調整回路30は、出力電圧Voutが一定の電圧レベルに保たれるように、検出信号に応じてPWM制御のデューティ比を調整する調整信号を生成し、制御IC14に出力する。制御IC14が、フィードバック調整回路30の調整値に基づいてPWM制御のデューティ比を動的に可変することで、1次側での入力電圧Vinの変動や2次側での負荷変動が生じた場合でも、出力電圧Voutが一定に保たれる。
エラー電圧調整回路31は、出力電圧Voutの電圧レベルが所定の範囲内に収まっているかを検出し、検出結果を制御IC14に出力する。出力電圧Voutの電圧レベルが所定の範囲を外れた場合、何らかの異常が発生した事を示すため、制御IC14は、トランジスタ回路13のスイッチング動作を速やかに停止する。
A feedback adjustment circuit 30 and an error voltage adjustment circuit 31 are provided on the primary side of the switching power supply device 1, and a detection signal of the detection circuit 22 is input to each of them.
The feedback adjustment circuit 30 generates an adjustment signal for adjusting the duty ratio of the PWM control according to the detection signal so that the output voltage Vout is maintained at a constant voltage level, and outputs the adjustment signal to the control IC 14. When the control IC 14 dynamically varies the duty ratio of the PWM control based on the adjustment value of the feedback adjustment circuit 30, a fluctuation in the input voltage Vin on the primary side or a load fluctuation on the secondary side occurs. However, the output voltage Vout is kept constant.
The error voltage adjustment circuit 31 detects whether the voltage level of the output voltage Vout is within a predetermined range, and outputs the detection result to the control IC 14. When the voltage level of the output voltage Vout is out of the predetermined range, the control IC 14 promptly stops the switching operation of the transistor circuit 13 to indicate that some abnormality has occurred.

この他にも、スイッチング電源装置1の1次側には、ソフトスタート回路33と、起動電圧調整回路34と、周波数設定回路37と、変動用信号生成回路40とが設けられている。
ソフトスタート回路33は、始動時の突入電流を防止すべく、制御IC14によるフィードバック制御により出力電圧Voutが安定化するまでの間、トランジスタ回路13への駆動信号Ksのパルス幅を少しずつ拡げるように制御IC14を制御して、出力電圧Voutを略直線的に傾斜上昇(いわゆる、ソフトスタート)させる回路である。
起動電圧調整回路34は、入力電圧Vinの入力時に制御IC14が動作を開始する起動電圧を調整する回路である。すなわち、トランジスタ回路13の駆動信号Ksの電圧範として、トランジスタ回路13の動作が可能であるもののON抵抗が高く損失が増大する電圧範囲が存在する。起動電圧調整回路34は、入力電圧Vinが、かかる電圧範囲の間は、制御IC14が動作しないように起動電圧を調整し、この電圧範囲でのトランジスタ回路13の駆動を抑制する。
In addition, a soft start circuit 33, a starting voltage adjustment circuit 34, a frequency setting circuit 37, and a fluctuation signal generation circuit 40 are provided on the primary side of the switching power supply device 1.
The soft start circuit 33 gradually increases the pulse width of the drive signal Ks to the transistor circuit 13 until the output voltage Vout is stabilized by feedback control by the control IC 14 in order to prevent an inrush current at the start. This is a circuit that controls the control IC 14 to increase the output voltage Vout substantially linearly (so-called soft start).
The startup voltage adjustment circuit 34 is a circuit that adjusts the startup voltage at which the control IC 14 starts operating when the input voltage Vin is input. That is, the voltage range of the drive signal Ks of the transistor circuit 13 includes a voltage range in which the operation of the transistor circuit 13 is possible but the ON resistance is high and the loss is increased. The start-up voltage adjustment circuit 34 adjusts the start-up voltage so that the control IC 14 does not operate during the voltage range of the input voltage Vin, and suppresses the driving of the transistor circuit 13 in this voltage range.

周波数設定回路37は、制御IC14によるトランジスタ回路13のPWM制御に用いるスイッチング周波数の基本周波数(基準周波数)を規定する周波数規定電圧V1を生成し、制御IC14の入力端子14Cに入力する。制御IC14は、この周波数規定電圧V1の電圧レベルに応じたキャリア周波数のキャリア波を発生するキャリア波発生器36を内蔵し、このキャリア波のデューティ比を、上記フィードバック調整回路30から入力された調整信号に基づいて調整してトランジスタ回路13の駆動信号Ksを生成する。
変動用信号生成回路40は、電圧が連続的に変化する発振信号V2を生成して周波数設定回路37に入力し、この周波数設定回路37が生成する周波数規定電圧V1を変動させる回路である。
この変動用信号生成回路40によって周波数規定電圧V1が変動することにより、この周波数規定電圧V1の変動に連動して、トランジスタ回路13のスイッチング周波数が連続的に変動することでスイッチングノイズのスペクトルが拡散し、これにより、ノイズレベルが低減することとなる。
The frequency setting circuit 37 generates a frequency defining voltage V1 that defines a basic frequency (reference frequency) of a switching frequency used for PWM control of the transistor circuit 13 by the control IC 14, and inputs the frequency defining voltage V1 to the input terminal 14C of the control IC 14. The control IC 14 incorporates a carrier wave generator 36 that generates a carrier wave having a carrier frequency corresponding to the voltage level of the frequency regulation voltage V1, and adjusts the duty ratio of the carrier wave input from the feedback adjustment circuit 30. A drive signal Ks for the transistor circuit 13 is generated by adjusting based on the signal.
The fluctuation signal generation circuit 40 is a circuit that generates an oscillation signal V2 whose voltage continuously changes and inputs the oscillation signal V2 to the frequency setting circuit 37, and changes the frequency regulation voltage V1 generated by the frequency setting circuit 37.
When the frequency regulation voltage V1 is varied by the variation signal generation circuit 40, the switching frequency spectrum is spread by continuously varying the switching frequency of the transistor circuit 13 in conjunction with the variation of the frequency regulation voltage V1. As a result, the noise level is reduced.

図2は、周波数設定回路37、及び変動用信号生成回路40の回路図である。
周波数設定回路37は、充放電用のキャパシタ51を備え、このキャパシタ51の充電電圧を周波数規定電圧V1として出力する充放電回路を備えて構成されており、このキャパシタ51の充電電圧が変動用信号生成回路40の発振信号V2により変動するように構成されている。
すなわち、充放電用のキャパシタ51には、電流制限用の抵抗52が直列に接続され、この抵抗52を介して定電圧源から電源電圧Vrefが印加されており、この電源電圧Vrefによってキャパシタ51が充電される。このキャパシタ51の充電電圧は、スイッチング周波数の基本周波数(基準周波数)を規定するものであり、キャパシタ51、及び抵抗52の接続点P1からキャパシタ51の充電電圧が周波数規定電圧V1として出力される。
また、充放電用のキャパシタ51の高電位側には、変動用信号生成回路40の出力が抵抗53を介して接続されている。したがって、変動用信号生成回路40の発振信号V2の出力により出力端P2の電位が変動すると、この変動に連動して、キャパシタ51の充電電圧、すなわち周波数規定電圧V1が変動することとなる。
FIG. 2 is a circuit diagram of the frequency setting circuit 37 and the fluctuation signal generation circuit 40.
The frequency setting circuit 37 includes a charging / discharging capacitor 51, and a charging / discharging circuit that outputs the charging voltage of the capacitor 51 as a frequency regulation voltage V1, and the charging voltage of the capacitor 51 is a fluctuation signal. It is configured to vary depending on the oscillation signal V2 of the generation circuit 40.
That is, a current limiting resistor 52 is connected in series to the charging / discharging capacitor 51, and the power supply voltage Vref is applied from the constant voltage source via the resistor 52, and the capacitor 51 is connected by the power supply voltage Vref. Charged. The charging voltage of the capacitor 51 defines the fundamental frequency (reference frequency) of the switching frequency, and the charging voltage of the capacitor 51 is output as the frequency defining voltage V1 from the connection point P1 between the capacitor 51 and the resistor 52.
The output of the fluctuation signal generation circuit 40 is connected to the high potential side of the charge / discharge capacitor 51 via a resistor 53. Therefore, when the potential of the output terminal P2 fluctuates due to the output of the oscillation signal V2 of the fluctuation signal generation circuit 40, the charging voltage of the capacitor 51, that is, the frequency regulation voltage V1 fluctuates in conjunction with this fluctuation.

変動用信号生成回路40は、発振信号V2の生成源に、1チップのインバータロジックICを用いて構成した自励型のRC発振回路41を備えた回路である。
詳述すると、RC発振回路41は、シュミットトリガ型インバータロジックIC43と、このシュミットトリガ型インバータロジックIC43の出力端P3と入力端P4との間に設けられた抵抗44と、シュミットトリガ型インバータロジックIC43の入力端P4に接続された充放電用のキャパシタ45とを備えている。
シュミットトリガ型インバータロジックIC43は、シュミットトリガインバータ回路42を内蔵し1チップにパッケージ化されたICである。またシュミットトリガインバータ回路42は、入力電位に対するしきい値がHighレベルとLowレベルとで異なることで、入力電位の変化に対して出力状態がヒステリシスを持って変化するインバータロジックの論理ゲート回路である。
The fluctuation signal generation circuit 40 is a circuit including a self-excited RC oscillation circuit 41 configured by using a one-chip inverter logic IC as a generation source of the oscillation signal V2.
More specifically, the RC oscillation circuit 41 includes a Schmitt trigger type inverter logic IC 43, a resistor 44 provided between the output terminal P3 and the input terminal P4 of the Schmitt trigger type inverter logic IC 43, and a Schmitt trigger type inverter logic IC 43. And a charge / discharge capacitor 45 connected to the input terminal P4.
The Schmitt trigger inverter logic IC 43 is an IC that incorporates a Schmitt trigger inverter circuit 42 and is packaged in one chip. Further, the Schmitt trigger inverter circuit 42 is a logic gate circuit of an inverter logic in which the output state changes with hysteresis with respect to the change of the input potential because the threshold for the input potential is different between the high level and the low level. .

図3は、RC発振回路41の発振動作を示す信号波形図である。
RC発振回路41にあっては、シュミットトリガ型インバータロジックIC43に電源電圧(図示せず)が印加された当初(t=0)は、キャパシタ45の充電電圧、すなわちシュミットトリガ型インバータロジックIC43の入力端P4の電圧V4は「ゼロ」(=Lowレベル)であることから、シュミットトリガ型インバータロジックIC43の出力端P3の電圧V3はHighレベル(=Va>0)となる。そして、この出力端P3の電圧V3が抵抗44を通じてキャパシタ45に印加され充電されることから、入力端P4の電圧V4が徐々に上昇する。
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing the oscillation operation of the RC oscillation circuit 41.
In the RC oscillation circuit 41, when a power supply voltage (not shown) is applied to the Schmitt trigger type inverter logic IC 43 (t = 0), the charging voltage of the capacitor 45, that is, the input of the Schmitt trigger type inverter logic IC 43. Since the voltage V4 at the terminal P4 is “zero” (= Low level), the voltage V3 at the output terminal P3 of the Schmitt trigger inverter logic IC 43 is at the High level (= Va> 0). Since the voltage V3 at the output terminal P3 is applied to the capacitor 45 through the resistor 44 and charged, the voltage V4 at the input terminal P4 gradually increases.

電圧V4がHighレベルのしきい値VHに達すると(t=t1)、シュミットトリガ型インバータロジックIC43の出力端P3の電圧V3がLowレベル(V=0)に反転し、キャパシタ45が充電状態から放電状態に切り替わる。入力端P4の電圧V4が徐々に低下し、Lowレベルのしきい値VLに達すると(t=t2)、再び、シュミットトリガ型インバータロジックIC43の出力端P3の電圧V3がHighレベルに反転し、キャパシタ45が充電状態となる。   When the voltage V4 reaches the high level threshold VH (t = t1), the voltage V3 at the output terminal P3 of the Schmitt trigger type inverter logic IC 43 is inverted to the low level (V = 0), and the capacitor 45 is changed from the charged state. Switch to the discharge state. When the voltage V4 at the input terminal P4 gradually decreases and reaches the low level threshold VL (t = t2), the voltage V3 at the output terminal P3 of the Schmitt trigger inverter logic IC 43 is inverted again to the high level, The capacitor 45 is charged.

すなわち、RC発振回路41にあっては、シュミットトリガ型インバータロジックIC43が、抵抗44、及びキャパシタ45を直列に接続して成る充放電回路の充放電を、所定の周期で切り替えるスイッチ回路として機能し、これにより、入力端P4の電圧V4が三角波(のこぎり波)状に連続的に変化し、この電圧変動により発振信号が生成される。   That is, in the RC oscillation circuit 41, the Schmitt trigger type inverter logic IC 43 functions as a switch circuit that switches charge / discharge of a charge / discharge circuit formed by connecting a resistor 44 and a capacitor 45 in series at a predetermined cycle. Thus, the voltage V4 at the input terminal P4 continuously changes in a triangular wave (sawtooth wave) shape, and an oscillation signal is generated by this voltage fluctuation.

変動用信号生成回路40の出力端P2には、シュミットトリガ型インバータロジックIC43の入力端P4の電圧V4(すなわち発振信号)が発振信号V2として取り出され、この発振信号V2の電圧が周波数設定回路37の充放電用のキャパシタ51に印加される。したがって、変動用信号生成回路40の発振信号V2の電圧変動に連動してキャパシタ51の充電電圧、すなわち周波数規定電圧V1が変動する。
具体的には、図3に示すように、変動用信号生成回路40の発振信号V2の電圧の上昇に伴いキャパシタ51が充電されることで周波数規定電圧V1が緩やかに上昇する。これとは逆に、変動用信号生成回路40の発振信号V2の電圧の低下に伴いキャパシタ51が放電されることで周波数規定電圧V1が緩やかに下降する。
このように周波数規定電圧V1が変動することにより、制御IC14が生成するスイッチング周波数が変動することとなる。
The voltage V4 (that is, the oscillation signal) at the input terminal P4 of the Schmitt trigger type inverter logic IC 43 is taken out as an oscillation signal V2 at the output terminal P2 of the fluctuation signal generation circuit 40. The voltage of the oscillation signal V2 is the frequency setting circuit 37. The charge / discharge capacitor 51 is applied. Therefore, the charging voltage of the capacitor 51, that is, the frequency regulation voltage V1 varies in conjunction with the voltage variation of the oscillation signal V2 of the variation signal generation circuit 40.
Specifically, as shown in FIG. 3, as the voltage of the oscillation signal V2 of the fluctuation signal generation circuit 40 increases, the capacitor 51 is charged, so that the frequency regulation voltage V1 gradually increases. On the contrary, the frequency defining voltage V1 gradually decreases as the capacitor 51 is discharged as the voltage of the oscillation signal V2 of the fluctuation signal generating circuit 40 decreases.
As the frequency regulation voltage V1 varies in this way, the switching frequency generated by the control IC 14 varies.

スイッチング周波数の変動周期は、周波数規定電圧V1に変動を与える発振信号の周波数に依存し、この発振信号の周波数は、RC発振回路41の抵抗44の抵抗値、及びキャパシタ45の容量によって規定され、これらの値を変えることで調整される。
また、スイッチング周波数の変動幅は、周波数規定電圧V1の変動幅に依存する。本実施形態では、周波数設定回路37が、充放電用のキャパシタ51を備えた充放電回路を有し、このキャパシタ51の充電電圧を周波数規定電圧V1として出力するとともに、このキャパシタ51に変動用信号生成回路40から発振信号V2を印加して充電電圧を変動させる構成としているため、結果として、周波数規定電圧V1の変動幅は、周波数設定回路37、及び変動用信号生成回路40の各素子の値により決定され、また、それぞれの値を可変することで細かく調整することができる。
The fluctuation period of the switching frequency depends on the frequency of the oscillation signal that varies the frequency defining voltage V1, and the frequency of the oscillation signal is defined by the resistance value of the resistor 44 of the RC oscillation circuit 41 and the capacitance of the capacitor 45. It is adjusted by changing these values.
The fluctuation range of the switching frequency depends on the fluctuation range of the frequency regulation voltage V1. In the present embodiment, the frequency setting circuit 37 includes a charge / discharge circuit including a charge / discharge capacitor 51, and outputs a charge voltage of the capacitor 51 as a frequency regulation voltage V 1, and also outputs a fluctuation signal to the capacitor 51. Since the charging voltage is varied by applying the oscillation signal V2 from the generation circuit 40, as a result, the variation width of the frequency regulation voltage V1 is the value of each element of the frequency setting circuit 37 and the variation signal generation circuit 40. Further, it can be finely adjusted by changing each value.

図4は、スイッチング電源装置1の動作を示す波形を比較例とともに示す図である。図4(A)は、スイッチング周波数を一定に固定した場合を示し、また図4(B)は、スイッチング周波数を低くして一定値に固定した場合を示し、図4(C)はスイッチング周波数を変動用信号生成回路40の出力により変動させた場合を示す。
スイッチング周波数で変化する駆動信号Ksがトランジスタ回路13に供給され、トランジスタ回路13がスイッチング動作することで、図4(A)に示すように、2次側には駆動信号Ksに同期して出力電圧Voutが生成される。また、駆動信号Ksのオン/オフの切り替わりに伴って1次側にはサージ電圧Vkが発生する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a waveform indicating the operation of the switching power supply device 1 together with a comparative example. 4A shows the case where the switching frequency is fixed, FIG. 4B shows the case where the switching frequency is lowered and fixed to a constant value, and FIG. 4C shows the switching frequency. A case where the variation is generated by the output of the variation signal generation circuit 40 is shown.
A drive signal Ks that changes at the switching frequency is supplied to the transistor circuit 13 and the transistor circuit 13 performs a switching operation. As a result, the output voltage on the secondary side is synchronized with the drive signal Ks as shown in FIG. Vout is generated. In addition, a surge voltage Vk is generated on the primary side as the drive signal Ks is switched on / off.

スイッチング周波数を低くしてスイッチング速度を下げた場合、図4(B)に矢印αで示すように、駆動信号Ksのオン/オフの切り替わり時に、サージ電圧Vkが比較的なだらかに変化し、これにより、ノイズレベルが低減される。しかしながら、スイッチング速度を遅くするとスイッチング損失も増大するため、トランジスタ回路13の大型化や消費電流の増加に繋がってしまう。
これに対して、スイッチング周波数を変動用信号生成回路40の出力により変動させた場合でも、図4(C)に矢印βで示すように駆動信号Ksのオン/オフの切り替わり時に、サージ電圧Vkがなだらかに変化し、これにより、スイッチング速度を下げることなくノイズレベルが低減されていることが分かる。
When the switching frequency is lowered and the switching speed is lowered, as shown by an arrow α in FIG. 4 (B), the surge voltage Vk changes relatively slowly when the drive signal Ks is switched on / off. , The noise level is reduced. However, if the switching speed is slowed, the switching loss also increases, leading to an increase in the size of the transistor circuit 13 and an increase in current consumption.
On the other hand, even when the switching frequency is changed by the output of the fluctuation signal generation circuit 40, the surge voltage Vk is generated when the drive signal Ks is switched on / off as indicated by an arrow β in FIG. It turns out that the noise level is reduced without lowering the switching speed.

図5は、スイッチング電源装置1のスイッチング動作に伴って発生するノイズの測定結果を示す図であり、図5(A)はスイッチング周波数を一定に固定した場合を示し、図5(B)はスイッチング周波数を変動用信号生成回路40の出力により変動させた場合を示す。
この図に示すように、スイッチング周波数を変動させることで、スイッチング周波数を一定に固定した場合よりも、ノイズのレベルDが抑えられていることが分かる。
5A and 5B are diagrams showing measurement results of noise generated along with the switching operation of the switching power supply apparatus 1. FIG. 5A shows a case where the switching frequency is fixed, and FIG. 5B shows switching. The case where the frequency is varied by the output of the variation signal generation circuit 40 is shown.
As shown in this figure, it can be seen that by varying the switching frequency, the noise level D is suppressed as compared with the case where the switching frequency is fixed.

さて、スイッチング周波数を変動させる変動用信号生成回路40が発振信号V2の生成源たるRC発振回路41に、シュミットトリガ型インバータロジックIC43を備えることは上述の通りである。
本実施形態では、シュミットトリガ型インバータロジックIC43には、シュミットトリガインバータ回路42を、一対のPチャネル型MOSトランジスタと、Nチャネル型MOSトランジスタとを相補的に組み合わせて成る複数のCMOS論理ゲートを用いて構成した、いわゆるCMOS型のICが用いられている。これにより、オペアンプ(演算増幅器)をコンパレータとしたシュミットトリガ(ヒステリシスコンパレータ)型のインバータよりも、消費電流を抑え、また高速駆動が可能になる。
As described above, the fluctuation signal generation circuit 40 that varies the switching frequency includes the Schmitt trigger inverter logic IC 43 in the RC oscillation circuit 41 that is the generation source of the oscillation signal V2.
In the present embodiment, the Schmitt trigger type inverter logic IC 43 uses a Schmitt trigger inverter circuit 42 as a plurality of CMOS logic gates that are a combination of a pair of P-channel MOS transistors and N-channel MOS transistors in a complementary manner. A so-called CMOS type IC is used. As a result, current consumption can be suppressed and high-speed driving can be achieved as compared with a Schmitt trigger (hysteresis comparator) type inverter using an operational amplifier (operational amplifier) as a comparator.

また、このような1チップのシュミットトリガ型インバータロジックIC43を用いてRC発振回路41を構成することで、この1チップのシュミットトリガ型インバータロジックIC43に、抵抗44、及びキャパシタ45を接続するだけで、簡単に発振信号の生成源を構成することができる。   Further, by configuring the RC oscillation circuit 41 using such a one-chip Schmitt-trigger inverter logic IC 43, only the resistor 44 and the capacitor 45 are connected to the one-chip Schmitt-trigger inverter logic IC 43. Thus, the generation source of the oscillation signal can be configured easily.

以上説明したように、本実施形態によれば、スイッチング電源装置1のスイッチング周波数を規定する周波数規定電圧V1を変動させるための発振信号の生成源を、シュミットトリガ型インバータロジックIC43、抵抗44、及びキャパシタ45とから構成されたRC発振回路41とする構成としたため、発振信号を、部品点数の少ない簡易な回路で生成することができる。   As described above, according to the present embodiment, the generation source of the oscillation signal for changing the frequency defining voltage V1 that defines the switching frequency of the switching power supply device 1 is the Schmitt trigger type inverter logic IC 43, the resistor 44, and Since the RC oscillator circuit 41 is configured with the capacitor 45, the oscillation signal can be generated with a simple circuit having a small number of components.

また本実施形態によれば、スイッチング電源装置1において、シュミットトリガ型インバータロジックIC43にCMOS型のICを用いる構成としたため、オペアンプをコンパレータとしたシュミットトリガ型のインバータよりも、消費電流を抑え、また高速駆動が可能になる。   Further, according to the present embodiment, the switching power supply device 1 is configured to use a CMOS type IC for the Schmitt trigger type inverter logic IC 43. Therefore, the current consumption is suppressed as compared with a Schmitt trigger type inverter using an operational amplifier as a comparator. High-speed driving is possible.

また本実施形態によれば、シュミットトリガインバータ回路42を内蔵した1チップのシュミットトリガ型インバータロジックIC43に抵抗44、及びキャパシタ45を接続してRC発振回路41を構成したため、1チップのICと、抵抗44、及びキャパシタ45だけで、周波数規定電圧V1を変動させるための発振信号の生成源を簡単に構成できる。   In addition, according to the present embodiment, the RC oscillation circuit 41 is configured by connecting the resistor 44 and the capacitor 45 to the one-chip Schmitt-trigger inverter logic IC 43 including the Schmitt-trigger inverter circuit 42. With only the resistor 44 and the capacitor 45, an oscillation signal generating source for changing the frequency regulation voltage V1 can be easily configured.

<第2実施形態>
上述した第1実施形態では、スイッチング周波数を常に変動させる構成のスイッチング電源装置1について例示した。これに対して、本実施形態では、ノイズが比較的大きい場合に限りスイッチング周波数を変動させる構成のスイッチング電源装置100について説明する。
Second Embodiment
In 1st Embodiment mentioned above, the switching power supply device 1 of the structure which always fluctuates a switching frequency was illustrated. On the other hand, in the present embodiment, a switching power supply device 100 configured to change the switching frequency only when the noise is relatively large will be described.

図6は、本実施形態に係るスイッチング電源装置100の回路図である。なお、同図において、第1実施形態で説明した部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図に示すように、スイッチング電源装置100の変動用信号生成回路140には、RC発振回路41に加え、遮断回路160が設けられている。
この遮断回路160は、1次巻線12からトランジスタ回路13を通じて流れる電流が所定値以下の間、RC発振回路41から周波数設定回路37への発振信号の入力を遮断するものであり、接続スイッチ回路161と、電流検出回路162と、判定回路163とを備えている。
FIG. 6 is a circuit diagram of the switching power supply device 100 according to the present embodiment. In addition, in the same figure, about the member demonstrated in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
As shown in this figure, the fluctuation signal generation circuit 140 of the switching power supply apparatus 100 is provided with a cutoff circuit 160 in addition to the RC oscillation circuit 41.
This cut-off circuit 160 cuts off the input of the oscillation signal from the RC oscillation circuit 41 to the frequency setting circuit 37 while the current flowing from the primary winding 12 through the transistor circuit 13 is below a predetermined value. 161, a current detection circuit 162, and a determination circuit 163.

接続スイッチ回路161は、RC発振回路41と周波数設定回路37との間に設けられて、RC発振回路41から周波数設定回路37への入力をオン/オフする回路である。電流検出回路162は、1次巻線12からトランジスタ回路13を通じて流れる電流を検出し、判定回路163に出力する回路である。また判定回路163は、電流検出回路162により検出された電流値に応じて接続スイッチ回路161のオン/オフを制御する回路であり、電流値が所定値以下の間、接続スイッチ回路161をオフしてRC発振回路41から周波数設定回路37への発振信号の入力を遮断する。
この所定値は、1次巻線12からトランジスタ回路13を通じて流れる電流が小さく、スイッチング周波数を変動させなくともノイズのレベルが十分に低くなっている状態に対応して設定されている。
The connection switch circuit 161 is a circuit that is provided between the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 and turns on / off the input from the RC oscillation circuit 41 to the frequency setting circuit 37. The current detection circuit 162 is a circuit that detects a current flowing from the primary winding 12 through the transistor circuit 13 and outputs the current to the determination circuit 163. The determination circuit 163 is a circuit that controls on / off of the connection switch circuit 161 in accordance with the current value detected by the current detection circuit 162, and turns off the connection switch circuit 161 while the current value is equal to or less than a predetermined value. Thus, the input of the oscillation signal from the RC oscillation circuit 41 to the frequency setting circuit 37 is cut off.
This predetermined value is set corresponding to a state in which the current flowing from the primary winding 12 through the transistor circuit 13 is small and the noise level is sufficiently low without changing the switching frequency.

したがって、トランジスタ回路13を通じて流れる電流が小さくノイズのレベルが低い間は、RC発振回路41から周波数設定回路37への入力が遮断されることで、周波数規定電圧V1が一定に保持され、スイッチング周波数が固定される。そして、トランジスタ回路13を流れる電流が大きくなってノイズのレベルが増大するときには、RC発振回路41から周波数設定回路37に発振信号が入力され、これにより周波数規定電圧V1が変動してスイッチング周波数が変動し、ノイズのレベルが抑えられることとなる。   Therefore, while the current flowing through the transistor circuit 13 is small and the noise level is low, the input from the RC oscillation circuit 41 to the frequency setting circuit 37 is cut off, so that the frequency defining voltage V1 is kept constant and the switching frequency is Fixed. When the current flowing through the transistor circuit 13 increases and the noise level increases, an oscillation signal is input from the RC oscillation circuit 41 to the frequency setting circuit 37, whereby the frequency regulation voltage V1 varies and the switching frequency varies. As a result, the noise level is suppressed.

このように本実施形態によれば、スイッチング周波数を変動させてノイズのレベルを抑える動作を、1次巻線12からトランジスタ回路13を通じて流れる電流が大きく、ノイズのレベルが大きくなる場合に限定することができる。   As described above, according to the present embodiment, the operation of suppressing the noise level by changing the switching frequency is limited to the case where the current flowing from the primary winding 12 through the transistor circuit 13 is large and the noise level becomes large. Can do.

<第3実施形態>
上述した第2実施形態では、RC発振回路41と周波数設定回路37との間に接続スイッチ回路161を介挿して、発振信号の出力を遮断する構成を説明した。この構成において、接続スイッチ回路161がオフ(遮断状態)のときには、高い絶縁性を確保して周波数規定電圧を一定に維持することが望ましい。このため、接続スイッチ回路161にメカニカルリレーを用いることが考え得るが、メカニカルリレーにおいては、オンするとき(接続時)に接点サージが発生し、周辺の素子を破壊する虞がある。
<Third Embodiment>
In the second embodiment described above, the configuration in which the output of the oscillation signal is cut off by inserting the connection switch circuit 161 between the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 has been described. In this configuration, when the connection switch circuit 161 is off (cut-off state), it is desirable to ensure high insulation and keep the frequency regulation voltage constant. For this reason, it is conceivable to use a mechanical relay for the connection switch circuit 161. However, when the mechanical relay is turned on (at the time of connection), a contact surge may occur, and the surrounding elements may be destroyed.

これに対して、接続スイッチ回路161にPチャンネルMOSFETを使用することで、接続時の接点サージを抑えたオン/オフ切り替えが可能となる。
しかしながら、PチャンネルMOSFETのソースとドレインとの間には、ソースからドレインに電流が流れる寄生ダイオードが存在する。このため、PチャンネルMOSFETがオフしてRC発振回路41と周波数設定回路37との間を遮断している場合であっても、周波数設定回路37のキャパシタ51の充電電圧(周波数規定電圧V1)がRC発振回路41のキャパシタ45の充電電圧よりも大きいときには、PチャンネルMOSFETの寄生ダイオードを通じてRC発振回路41と周波数設定回路37とが接続されてしまう。これにより、例えば図7に示すように、RC発振回路41と周波数設定回路37とが遮断されている間も、RC発振回路41の発振動作に連動して周波数規定電圧V1に揺らぎが生じてしまい、スイッチング周波数が固定されなくなってしまう。
In contrast, by using a P-channel MOSFET for the connection switch circuit 161, it is possible to perform on / off switching while suppressing a contact surge at the time of connection.
However, a parasitic diode in which a current flows from the source to the drain exists between the source and the drain of the P-channel MOSFET. For this reason, even when the P-channel MOSFET is turned off and the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 are disconnected, the charging voltage (frequency regulation voltage V1) of the capacitor 51 of the frequency setting circuit 37 is When the voltage is higher than the charging voltage of the capacitor 45 of the RC oscillation circuit 41, the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 are connected through a parasitic diode of a P-channel MOSFET. As a result, for example, as shown in FIG. 7, even when the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 are cut off, the frequency regulation voltage V <b> 1 fluctuates in conjunction with the oscillation operation of the RC oscillation circuit 41. The switching frequency will not be fixed.

そこで本実施形態のスイッチング電源装置200は、PチャンネルMOSFETがオフしている間、このPチャンネルMOSFETのドレイン側をソース側よりも高電位に維持することで、PチャンネルMOSFETの絶縁性を高めることとしている。   Therefore, the switching power supply device 200 of the present embodiment increases the insulation of the P-channel MOSFET by maintaining the drain side of the P-channel MOSFET at a higher potential than the source side while the P-channel MOSFET is off. It is said.

図8は、本実施形態に係るスイッチング電源装置200の回路図である。なお、同図において、第1及び第2実施形態で説明した部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図に示すように、スイッチング電源装置200の変動用信号生成回路240は、RC発振回路41と、遮断回路260とを備え、この遮断回路260が、接続スイッチ回路261と、電流検出回路262と、判定回路263と、プルアップ接続スイッチ回路264とを備えている。これらのうち、接続スイッチ回路261、電流検出回路262、及び判定回路263は、それぞれ第2実施形態で説明した接続スイッチ回路161、電流検出回路162、及び判定回路163に対応する。
FIG. 8 is a circuit diagram of the switching power supply apparatus 200 according to the present embodiment. In the figure, members described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
As shown in this figure, the fluctuation signal generation circuit 240 of the switching power supply apparatus 200 includes an RC oscillation circuit 41 and a cutoff circuit 260. The cutoff circuit 260 includes a connection switch circuit 261, a current detection circuit 262, and the like. The determination circuit 263 and the pull-up connection switch circuit 264 are provided. Among these, the connection switch circuit 261, the current detection circuit 262, and the determination circuit 263 correspond to the connection switch circuit 161, the current detection circuit 162, and the determination circuit 163 described in the second embodiment, respectively.

接続スイッチ回路261は、RC発振回路41と周波数設定回路37との間に設けられたPチャンネルMOSFET277と、抵抗278とから成るスイッチ回路である。PチャンネルMOSFET277のゲートには、判定回路263の出力端が接続されており、この判定回路263の出力信号に応じてPチャンネルMOSFET277のオン/オフが切り替えられる。
電流検出回路262は、トランジスタ回路13のソースに直列に接続された電流検出抵抗271を備え、トランジスタ回路13に流れる電流によって電流検出抵抗271に生じる電圧が検出電圧V5として判定回路263に入力されている。なお、この電流検出回路262は、電流検出抵抗271の他にも、電流検出抵抗271に並列に設けられてアースに接続される過電流防止用の抵抗272、及びフィルタ用のキャパシタ273を備えている。なお、電流検出回路262には電流センサを用いることもできる。
The connection switch circuit 261 is a switch circuit including a P-channel MOSFET 277 and a resistor 278 provided between the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37. An output terminal of the determination circuit 263 is connected to the gate of the P-channel MOSFET 277, and the on / off of the P-channel MOSFET 277 is switched according to the output signal of the determination circuit 263.
The current detection circuit 262 includes a current detection resistor 271 connected in series to the source of the transistor circuit 13, and a voltage generated in the current detection resistor 271 by the current flowing through the transistor circuit 13 is input to the determination circuit 263 as the detection voltage V5. Yes. In addition to the current detection resistor 271, the current detection circuit 262 includes an overcurrent prevention resistor 272 provided in parallel with the current detection resistor 271 and connected to the ground, and a filter capacitor 273. Yes. Note that a current sensor can be used for the current detection circuit 262.

判定回路263は、RC発振回路41と周波数設定回路37とを遮断するしきい値を規定する判定用電圧V6と、電流検出回路262の検出電圧V5とを比較し、検出電圧V5が判定用電圧V6を下回っている場合、すなわち、トランジスタ回路13を流れる電流が小さい場合に、PチャンネルMOSFET277をオンする判定用電圧V6を出力するコンパレータ244を備えている。判定用電圧V6は、直列に接続した抵抗275、276の分圧によって生成され、これらの抵抗値を可変することで調整可能となっている。   The determination circuit 263 compares the determination voltage V6 that defines a threshold value for blocking the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 with the detection voltage V5 of the current detection circuit 262, and the detection voltage V5 is the determination voltage. A comparator 244 that outputs a determination voltage V6 for turning on the P-channel MOSFET 277 is provided when the voltage is lower than V6, that is, when the current flowing through the transistor circuit 13 is small. The determination voltage V6 is generated by dividing the resistances 275 and 276 connected in series, and can be adjusted by changing the resistance values.

プルアップ接続スイッチ回路264は、接続スイッチ回路261のPチャンネルMOSFET277のオン/オフに同期して動作し、PチャンネルMOSFET277がオフの間、ドレインの電位をソースよりも高電位に保つ回路である。
詳述すると、プルアップ接続スイッチ回路264は、周波数規定電圧V1よりも高い電圧の電源電圧Vccと、RC発振回路41の出力端P2との間に設けられてオン/オフするNチャンネルMOSFET279と、抵抗280とを備えたスイッチ回路であり、このNチャンネルMOSFET279のゲート端子には、判定回路263の出力端が接続されている。
The pull-up connection switch circuit 264 operates in synchronization with on / off of the P-channel MOSFET 277 of the connection switch circuit 261, and keeps the drain potential higher than the source while the P-channel MOSFET 277 is off.
More specifically, the pull-up connection switch circuit 264 includes an N-channel MOSFET 279 that is provided between the power supply voltage Vcc that is higher than the frequency regulation voltage V1 and the output terminal P2 of the RC oscillation circuit 41, and is turned on / off. The switch circuit includes a resistor 280, and the output terminal of the determination circuit 263 is connected to the gate terminal of the N-channel MOSFET 279.

すなわち、プルアップ接続スイッチ回路264と接続スイッチ回路261とのオン/オフは、相互に反対となり、接続スイッチ回路261がオフしている間には、プルアップ接続スイッチ回路264がオンして電源電圧VccがRC発振回路41の出力端P2に印加される。
これにより、接続スイッチ回路261のPチャンネルMOSFET277がオフしている間は、ドレインの電位が電源電圧Vccに維持され、ソースよりも高い電位に保持されることから、PチャンネルMOSFET277がオフのときに電流が流れることがなく高い絶縁性を持たせることができる。
That is, ON / OFF of the pull-up connection switch circuit 264 and the connection switch circuit 261 is opposite to each other. While the connection switch circuit 261 is OFF, the pull-up connection switch circuit 264 is ON and the power supply voltage Vcc is applied to the output terminal P2 of the RC oscillation circuit 41.
As a result, while the P-channel MOSFET 277 of the connection switch circuit 261 is off, the drain potential is maintained at the power supply voltage Vcc and is held at a higher potential than the source. Therefore, when the P-channel MOSFET 277 is off. High insulation can be provided without current flowing.

また、プルアップ接続スイッチ回路264がオンして電源電圧VccがRC発振回路41の出力端P2に印加されることで、この電源電圧VccがRC発振回路41のキャパシタ45にも印加され充電電圧が一定に保持され、これにより、RC発振回路41の発振が停止した状態となる。
すなわち、トランジスタ回路13を流れる電流が小さい間は、図9(A)に示すように、RC発振回路41の発振動作が停止されることから、無駄な電流消費が抑えられることとなる。また、このとき、接続スイッチ回路261のPチャンネルMOSFET277のドレイン側(すなわち、RC発振回路41の出力端P2の電圧(=発振信号V2の電圧))がソース側よりも高電位の電圧に維持されることで確実に絶縁され、周波数規定電圧V1が一定に保持される。
そして、トランジスタ回路13を流れる電流が大きくなった場合は、プルアップ接続スイッチ回路264がオフするとともに接続スイッチ回路261はオンする。これにより、図9(B)に示すように、RC発振回路41が発振動作を開始し、発振信号V2を出力端P2に出力することで、この出力端P2の電圧が変動し、また、この電圧の変動に伴って周波数規定電圧V1が変動することでスイッチング周波数が変動し、ノイズのレベルが低減されることとなる。
Further, the pull-up connection switch circuit 264 is turned on and the power supply voltage Vcc is applied to the output terminal P2 of the RC oscillation circuit 41, so that the power supply voltage Vcc is also applied to the capacitor 45 of the RC oscillation circuit 41 and the charging voltage is increased. Thus, the oscillation of the RC oscillation circuit 41 is stopped.
That is, while the current flowing through the transistor circuit 13 is small, the oscillation operation of the RC oscillation circuit 41 is stopped as shown in FIG. 9A, so that useless current consumption is suppressed. At this time, the drain side of the P-channel MOSFET 277 of the connection switch circuit 261 (that is, the voltage at the output terminal P2 of the RC oscillation circuit 41 (= the voltage of the oscillation signal V2)) is maintained at a higher voltage than the source side. By doing so, the frequency regulation voltage V1 is kept constant.
When the current flowing through the transistor circuit 13 increases, the pull-up connection switch circuit 264 is turned off and the connection switch circuit 261 is turned on. As a result, as shown in FIG. 9B, the RC oscillation circuit 41 starts an oscillation operation and outputs the oscillation signal V2 to the output terminal P2, whereby the voltage at the output terminal P2 fluctuates. As the frequency regulation voltage V1 fluctuates with voltage fluctuation, the switching frequency fluctuates and the noise level is reduced.

このように、本実施形態によれば、トランジスタ回路13を通じて流れる電流が所定値(ノイズのレベルが低い電流値)以下の間、接続スイッチ回路261のPチャンネルMOSFET277のドレイン側の電位をソース側よりも高電位に保つとともに、ドレインに接続されたRC発振回路41のキャパシタ45の充電電圧を一定に保持して発振を停止するプルアップ接続スイッチ回路264を備える構成とした。   As described above, according to the present embodiment, while the current flowing through the transistor circuit 13 is equal to or lower than a predetermined value (current value with a low noise level), the potential on the drain side of the P-channel MOSFET 277 of the connection switch circuit 261 is changed from the source side. In addition, a pull-up connection switch circuit 264 that maintains a high potential and holds the charge voltage of the capacitor 45 of the RC oscillation circuit 41 connected to the drain constant to stop oscillation is provided.

この構成によれば、PチャンネルMOSFET277によりRC発振回路41と周波数設定回路37との間を遮断するため、メカニカルリレー等で遮断する構成に比べて、接続時に発生する接点サージを防止できる。またPチャンネルMOSFET277がオフしている間は、ドレイン側がソース側よりも高電位に保持されるため、PチャンネルMOSFET277内の寄生ダイオードを通じて電流が流れる、いわゆる逆流を防止でき、絶縁性を高めることができる。さらに、PチャンネルMOSFET277によりRC発振回路41と周波数設定回路37との間が遮断されている間、RC発振回路41の発振動作が停止されるため、無駄な電流消費を抑えることができる。   According to this configuration, the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37 are disconnected by the P-channel MOSFET 277, so that contact surge that occurs at the time of connection can be prevented compared to the configuration in which the mechanical relay or the like is used. Further, while the P-channel MOSFET 277 is off, the drain side is held at a higher potential than the source side, so that a so-called reverse flow in which a current flows through a parasitic diode in the P-channel MOSFET 277 can be prevented, and insulation can be improved. it can. Furthermore, since the oscillation operation of the RC oscillation circuit 41 is stopped while the RC channel circuit 277 is interrupted between the RC oscillation circuit 41 and the frequency setting circuit 37, wasteful current consumption can be suppressed.

なお、上述した第1〜第3実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。   The first to third embodiments described above merely illustrate one aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した各実施形態では、シュミットトリガインバータ回路42を用いてRC発振回路41を構成した。これに限らず、複数段のインバータ回路を備えてRC発振回路を構成しても良い。
図10は、本変形例に係るRC発振回路の回路図であり、図10(A)は2段のインバータ回路でRC発振回路141を構成した場合を示し、図10(B)は3段のインバータ回路でRC発振回路241を構成した場合を示す。
For example, in each of the embodiments described above, the RC oscillation circuit 41 is configured using the Schmitt trigger inverter circuit 42. However, the present invention is not limited to this, and an RC oscillation circuit may be configured by including a plurality of stages of inverter circuits.
FIG. 10 is a circuit diagram of an RC oscillation circuit according to this modification. FIG. 10A shows a case where the RC oscillation circuit 141 is configured by a two-stage inverter circuit, and FIG. A case where the RC oscillation circuit 241 is configured by an inverter circuit is shown.

同図に示すように、本変形例に係るRC発振回路141、240にあっては、複数段のインバータ回路142が直列に接続され、これらインバータ回路142のうちのいずれかのインバータ回路142の出力と初段のインバータ回路142の入力とを抵抗144を介して接続し、他のいずれかのインバータ回路142の出力と初段のインバータ回路142の入力との間に、充放電用のキャパシタ145を接続して構成されている。なお、同図において、抵抗146は電流制限用である。
かかる構成のRC発振回路141、240にあっては、充放電用のキャパシタ145の充電電圧が発振動作により変動し、この充電電圧が発振信号V2として周波数設定回路37に入力さる。
また、直列接続された複数段のインバータ回路142には、それぞれ1チップのインバータロジックIC143、243を用いることができ、これにより、1チップのICと、抵抗144、及びキャパシタ145とから成る回路構成で、周波数規定電圧V1を変動させるための発振信号V2を簡単に生成できる。
As shown in the figure, in the RC oscillation circuits 141 and 240 according to this modification, a plurality of stages of inverter circuits 142 are connected in series, and the output of any one of these inverter circuits 142 is output. And the input of the first-stage inverter circuit 142 are connected via a resistor 144, and a charge / discharge capacitor 145 is connected between the output of one of the other inverter circuits 142 and the input of the first-stage inverter circuit 142. Configured. In the figure, a resistor 146 is for current limiting.
In the RC oscillation circuits 141 and 240 having such a configuration, the charging voltage of the charging / discharging capacitor 145 fluctuates due to the oscillation operation, and this charging voltage is input to the frequency setting circuit 37 as the oscillation signal V2.
In addition, one-chip inverter logic ICs 143 and 243 can be used for the plurality of stages of inverter circuits 142 connected in series, respectively, whereby a circuit configuration including a one-chip IC, a resistor 144, and a capacitor 145. Thus, the oscillation signal V2 for changing the frequency regulation voltage V1 can be easily generated.

また例えば、上述した各実施形態では、電源装置として、フライバック式のスイッチング電源装置1、100、200を例示したが、これに限らず、例えば自励式(フォワード式)などの他の方式のスイッチング電源であっても良い。   Further, for example, in each of the above-described embodiments, the flyback type switching power supply device 1, 100, 200 is illustrated as the power supply device. It may be a power supply.

1 スイッチング電源装置(電源装置)
10 フライバックトランス(トランス)
12 1次巻線
13 トランジスタ回路(スイッチング素子)
14 制御IC(制御回路)
18 2次巻線
37 周波数設定回路
36 キャリア波発生器
40、140、240 変動用信号生成回路
41、141、241 RC発振回路
42 シュミットトリガインバータ回路
44、144 抵抗
45、145 キャパシタ
43 シュミットトリガ型インバータロジックIC
142 インバータ回路
143 インバータロジックIC
160、260 遮断回路
161、261 接続スイッチ回路
162、262 電流検出回路
163、264 判定回路
264 プルアップ接続スイッチ回路(高電位保持回路)
277 PチャンネルMOSFET
V1 周波数規定電圧
V2 発振信号
V5 検出電圧
V6 判定用電圧
1 Switching power supply (power supply)
10 Flyback transformer (transformer)
12 Primary winding 13 Transistor circuit (switching element)
14 Control IC (control circuit)
18 Secondary winding 37 Frequency setting circuit 36 Carrier wave generator 40, 140, 240 Fluctuating signal generation circuit 41, 141, 241 RC oscillation circuit 42 Schmitt trigger inverter circuit 44, 144 Resistor 45, 145 Capacitor 43 Schmitt trigger type inverter Logic IC
142 Inverter circuit 143 Inverter logic IC
160, 260 Cutoff circuit 161, 261 Connection switch circuit 162, 262 Current detection circuit 163, 264 Judgment circuit 264 Pull-up connection switch circuit (high potential holding circuit)
277 P-channel MOSFET
V1 Frequency regulation voltage V2 Oscillation signal V5 Detection voltage V6 Judgment voltage

Claims (4)

トランスの1次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記トランスの2次側の出力電圧が所定の電圧レベルになるように、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路と、を有する電源装置において、
前記スイッチング素子のスイッチング周波数を規定する周波数規定電圧を生成し前記制御回路に入力する周波数設定回路と、
電圧が連続的に変化する発振信号を前記周波数設定回路に入力し、前記周波数設定回路が生成する前記周波数規定電圧を変動させる変動用信号生成回路と、
を備え、
前記変動用信号生成回路は、前記発振信号の生成源に、
シュミットトリガインバータの出力と入力とを抵抗を介して接続し前記シュミットトリガインバータの入力にキャパシタを接続したRC発振回路、又は、
複数段のインバータを直列接続し、これらインバータのうちのいずれかのインバータの出力と初段のインバータの入力とを抵抗を介して接続し、他のいずれかのインバータの出力と初段のインバータの入力との間にキャパシタを接続したRC発振回路を備え、
前記1次巻線から前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、前記RC発振回路と、前記周波数設定回路との間を遮断する遮断回路を備えることを特徴とする電源装置。
A power supply apparatus comprising: a switching element connected to a primary winding of a transformer; and a control circuit that controls a switching operation of the switching element so that an output voltage on a secondary side of the transformer becomes a predetermined voltage level. In
A frequency setting circuit that generates a frequency defining voltage that defines a switching frequency of the switching element and inputs the voltage to the control circuit;
An oscillation signal whose voltage continuously changes is input to the frequency setting circuit, and a fluctuation signal generation circuit that varies the frequency regulation voltage generated by the frequency setting circuit;
With
The variation signal generation circuit is a generation source of the oscillation signal,
An RC oscillation circuit in which the output and input of a Schmitt trigger inverter are connected via a resistor, and a capacitor is connected to the input of the Schmitt trigger inverter, or
Connect multiple stages of inverters in series, connect the output of one of these inverters and the input of the first stage via a resistor, and connect the output of one of the other inverters to the input of the first stage includes an RC oscillator circuit connected to the capacitor between,
A power supply apparatus comprising: a cut-off circuit that cuts off between the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit while a current flowing from the primary winding through the switching element is equal to or less than a predetermined value .
前記シュミットトリガインバータ、又は、前記インバータをCMOS論理ゲートで構成したことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the Schmitt trigger inverter or the inverter is configured by a CMOS logic gate. 前記シュミットトリガインバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成し、又は、
複数段の前記インバータを内蔵した1チップのインバータロジックICに前記抵抗、及び前記キャパシタを接続して前記RC発振回路を構成した
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。
The RC oscillation circuit is configured by connecting the resistor and the capacitor to a one-chip inverter logic IC including the Schmitt trigger inverter, or
3. The power supply device according to claim 1, wherein the RC oscillation circuit is configured by connecting the resistor and the capacitor to a one-chip inverter logic IC including a plurality of stages of inverters.
前記遮断回路には、前記RC発振回路と前記周波数設定回路との間に介挿され、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が所定値以下の間、オフするPチャンネルMOSFETを備え、
前記PチャンネルMOSFETのドレイン側には、前記スイッチング素子を通じて流れる電流が前記所定値以下の間、前記PチャンネルMOSFETのドレイン側に電圧を印加してソース側よりも高電位に保つとともに、当該電圧をドレインに接続された前記RC発振回路のキャパシタに印加して充電電圧を一定に保持し発振を停止する電位保持回路を備える
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電源装置。
The cutoff circuit includes a P-channel MOSFET that is inserted between the RC oscillation circuit and the frequency setting circuit, and is turned off while a current flowing through the switching element is equal to or less than a predetermined value.
On the drain side of the P-channel MOSFET during current flowing through the switching element is less than the predetermined value, with keeping a high potential than the source side by applying a voltage to the drain side of the P-channel MOSFET, the voltage The power supply according to any one of claims 1 to 4, further comprising a potential holding circuit that applies a voltage to the capacitor of the RC oscillation circuit connected to a drain to hold the charging voltage constant and stop the oscillation. apparatus.
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