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公開番号2025139432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2024038359
出願日2024-03-12
発明の名称スイッチング制御回路、及び電源回路
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】DC-DCコンバータのバーストモード時の動作を容易に変更する。
【解決手段】スイッチング制御回路40aは、第1電圧、及び前記第1電圧より低い第2電圧のそれぞれと、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、を比較する比較回路103と、前記第1電圧のレベルを調整する第1調整回路と、前記電源回路の負荷の状態が重負荷となると、前記電源回路を通常モードで動作させる駆動信号を出力し、前記負荷の状態が軽負荷となると、前記電源回路をバーストモードで動作させる前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路200と、を備え、前記駆動信号出力回路は、前記帰還電圧が前記第1電圧より高くなると、前記第1及び第2トランジスタのオン期間を徐々に長くする前記駆動信号を出力する第1状態となり、前記帰還電圧が前記第2電圧より低くなると、前記第1及び第2トランジスタの前記オン期間を徐々に短くする前記駆動信号を出力する第2状態となる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
１次コイル、２次コイル、及び補助コイルを含むトランスと、前記１次コイルの電流を制御する第１及び第２トランジスタと、前記１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、を含み、入力電圧から目的レベルの出力電圧を２次側に生成する電源回路の前記第１及び第２トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路であって、
第１電圧、及び前記第１電圧より低い第２電圧のそれぞれと、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、を比較する比較回路と、
前記第１電圧のレベルを調整する第１調整回路と、
前記電源回路の負荷の状態が重負荷となると、前記電源回路を通常モードで動作させる駆動信号を出力し、前記負荷の状態が軽負荷となると、前記電源回路をバーストモードで動作させる前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、
を備え、
前記駆動信号出力回路は、
前記帰還電圧が前記第１電圧より高くなると、前記第１及び第２トランジスタのオン期間を徐々に長くする前記駆動信号を出力する第１状態となり、前記帰還電圧が前記第２電圧より低くなると、前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間を徐々に短くする前記駆動信号を出力する第２状態となる、
スイッチング制御回路。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記帰還電圧が第３電圧となると、前記電源回路を前記通常モードで動作させる前記駆動信号を出力し、前記帰還電圧が前記第３電圧より低い第４電圧となると、前記電源回路を前記バーストモードで動作させる前記駆動信号を出力し、
前記第１電圧は、前記第４電圧より低い、
スイッチング制御回路。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチング制御回路であって、
前記共振回路に流れる共振電流の大きさを検出する共振電流量検出回路を備え、
前記共振電流量検出回路が前記共振電流の大きさが第１所定量であることを検出すると、前記駆動信号出力回路は前記電源回路を前記通常モードで動作させる前記駆動信号を出力し、
前記共振電流量検出回路が前記共振電流の大きさが第２所定量であることを検出し、かつ、前記帰還電圧が前記第４電圧となると、前記駆動信号出力回路は前記電源回路を前記バーストモードで動作させる前記駆動信号を出力する、
スイッチング制御回路。
【請求項４】
請求項１に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記電源回路が前記バーストモードで動作する際、前記第１及び第２状態となる、
スイッチング制御回路。
【請求項５】
請求項１に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路の状態として、
前記第１状態と、前記第２状態との間において、前記補助コイルの電圧に応じた前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間を有する前記駆動信号を出力する第３状態を含み、
前記駆動信号出力回路は、
前記補助コイルの電圧に応じて定まる前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間が、前記第１状態の前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間より短くなると、前記第１状態から、前記第３状態に遷移する、
スイッチング制御回路。
【請求項６】
請求項５に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記電源回路が前記バーストモードで動作する際に、前記第１状態から、前記第３状態を介して前記第２状態となるスイッチング動作期間と、前記第１及び第２トランジスタをスイッチングしない停止動作期間とを有するよう、前記第１及び第２トランジスタのスイッチングを制御する、
スイッチング制御回路。
【請求項７】
請求項６に記載のスイッチング制御回路であって、
前記停止動作期間は、前記第２状態を完了してから、前記第１状態が開始するまでの間に含まれる期間である、
スイッチング制御回路。
【請求項８】
請求項５に記載のスイッチング制御回路であって、
前記駆動信号出力回路は、
前記第２状態の前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間が、前記補助コイルの電圧に応じて定まる前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間より短くなると、前記第３状態から、前記第２状態に遷移する、
スイッチング制御回路。
【請求項９】
請求項１に記載のスイッチング制御回路であって、
前記第１電圧のレベルを示す第１データを受信する設定回路を備え、
前記第１調整回路は、
前記第１データに基づいて、前記第１電圧のレベルを調整する、
スイッチング制御回路。
【請求項１０】
請求項９に記載のスイッチング制御回路であって、
前記第２電圧のレベルを調整する第２調整回路を備える、
スイッチング制御回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング制御回路、及び電源回路に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電流共振型のＤＣ－ＤＣコンバータは、一般的に、負荷の状態が重負荷である場合、連続的にスイッチング素子を駆動する通常モードで動作し、負荷の状態が軽負荷となると、バーストモードに移行する。このようなＤＣ－ＤＣコンバータには、バーストモード時に複数の状態に遷移して動作するものがある（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／１７１６３号
特開２０２２－１１６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バーストモードにおける複数の状態間の遷移は、一般的に帰還電圧に基づいて決定される。そして、帰還電圧は、ＤＣ－ＤＣコンバータにおける帰還電圧を生成する回路の回路定数及び出力電圧に基づいて変化する。しかしながら、例えば、回路定数の変更により帰還電圧を変化させ、ＤＣ－ＤＣコンバータのバーストモード時の動作を変更することは、難しい。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＤＣ－ＤＣコンバータのバーストモード時の動作を容易に変更できるスイッチング制御回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決する本発明にかかるスイッチング制御回路の態様は、１次コイル、２次コイル、及び補助コイルを含むトランスと、前記１次コイルの電流を制御する第１及び第２トランジスタと、前記１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、を含み、入力電圧から目的レベルの出力電圧を２次側に生成する電源回路の前記第１及び第２トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路であって、第１電圧、及び前記第１電圧より低い第２電圧のそれぞれと、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、を比較する比較回路と、前記第１電圧のレベルを調整する第１調整回路と、前記電源回路の負荷の状態が重負荷となると、前記電源回路を通常モードで動作させる駆動信号を出力し、前記負荷の状態が軽負荷となると、前記電源回路をバーストモードで動作させる前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、を備え、前記駆動信号出力回路は、前記帰還電圧が前記第１電圧より高くなると、前記第１及び第２トランジスタのオン期間を徐々に長くする前記駆動信号を出力する第１状態となり、前記帰還電圧が前記第２電圧より低くなると、前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間を徐々に短くする前記駆動信号を出力する第２状態となる、スイッチング制御回路である。
【０００７】
前述した課題を解決する本発明にかかる電源回路の態様は、入力電圧から目的レベルの出力電圧を２次側に生成する電源回路であって、１次コイル、２次コイル、及び補助コイルを含むトランスと、前記１次コイルの電流を制御する第１及び第２トランジスタと、前記１次コイル及び第１コンデンサを含む共振回路と、前記第１及び第２トランジスタのスイッチングを制御するスイッチング制御回路と、を備え、前記スイッチング制御回路は、第１電圧、及び前記第１電圧より低い第２電圧のそれぞれと、前記出力電圧に応じた帰還電圧と、を比較する比較回路と、前記第１電圧のレベルを調整する第１調整回路と、前記電源回路の負荷の状態が重負荷となると、前記電源回路を通常モードで動作させる駆動信号を出力し、前記負荷の状態が軽負荷となると、前記電源回路をバーストモードで動作させる前記駆動信号を出力する駆動信号出力回路と、を含み、前記駆動信号出力回路は、前記帰還電圧が前記第１電圧より高くなると、前記第１及び第２トランジスタのオン期間を徐々に長くする前記駆動信号を出力する第１状態となり、前記帰還電圧が前記第２電圧より低くなると、前記第１及び第２トランジスタの前記オン期間を徐々に短くする前記駆動信号を出力する第２状態となる、電源回路である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＤＣ－ＤＣコンバータのバーストモード時の動作を容易に変更できるスイッチング制御回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
スイッチング電源回路１０の構成の一例を示す図である。
制御ＩＣ４０ａの構成の一例を示す図である。
駆動信号出力回路２００の状態遷移を示す図である。
“通常モード”時の駆動パターンを示す図である。
“通常モード”時の駆動方式を示す図である。
“通常モード”時の駆動方式についてまとめた図である。
“バーストモード”時の駆動パターンを示す図である。
”状態Ｄ”の際の駆動方式を示す図である。
電圧Ｖｂｏと、所定回数Ｎ及び変化量ΔＯＮＷとの関係を示す図である。
”状態Ａ”の際の駆動方式を示す図である。
”状態Ａ”の際の駆動方式についてまとめた図である。
電圧Ｖｂｏと、閾値Ｔｈｖｗ＿ｈ，Ｔｈｖｗ＿ｌとの関係を示す図である。
”状態Ｂ”の際の駆動方式を示す図である。
“通常モード”から“バーストモード”へ移行した直後の動作波形を示す図である。
“バーストモード”時のスイッチング動作期間における駆動パターンを示す図である。
“バーストモード”時の制御ＩＣ４０ａの動作を示す図である。
“バーストモード”時の制御ＩＣ４０ａの動作を示す図である。
制御ＩＣ４０ｂの構成の一例を示す図である。
制御ＩＣ４０ｃの構成の一例を示す図である。
制御ＩＣ４０ｄの構成の一例を示す図である。
制御ＩＣ４０ｅの構成の一例を示す図である。
制御ＩＣ４０ｆの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。
＝＝＝＝＝本実施形態＝＝＝＝＝
＜＜＜スイッチング電源回路１０の概要＞＞＞
図１は、本発明の一実施形態であるスイッチング電源回路１０の構成の一例を示す図である。スイッチング電源回路１０は、所定の入力電圧Ｖｉｎから、目的レベルの出力電圧Ｖｏｕｔを負荷１１に生成するＬＬＣ電流共振型の電源回路である。
（【００１１】以降は省略されています）

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