JP2019129588A - Switching power supply and USB power supply device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源等を提供する。【解決手段】スイッチング電源10は、入力された交流電力を整流する整流回路11と、DC/DCコンバータ12とを備える。DC/DCコンバータ12は、スイッチング素子17と、電流検出回路19と、電流検出回路19から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路20と、非反転増幅回路20から出力された電圧に従って、スイッチング素子17のスイッチングを制御する制御回路18とを備える。非反転増幅回路20は、電流検出回路19から出力された電圧が入力される非反転入力端子、及び、反転入力端子を有する演算増幅器Ampと、反転入力端子と基準電位との間に接続された第1抵抗素子R1と、反転入力端子と演算増幅器Ampの出力端子との間に接続された第2抵抗素子R2とを有する。第1抵抗素子R1及び第2抵抗素子R2の少なくとも一方は、サーミスタである。【選択図】図3A switching power supply having a temperature protection function realized by a simple circuit is provided. A switching power supply includes a rectifier circuit that rectifies input AC power and a DC / DC converter. The DC / DC converter 12 is switched according to the switching element 17, the current detection circuit 19, the non-inverting amplifier circuit 20 that amplifies the voltage output from the current detection circuit 19, and the voltage output from the non-inverting amplifier circuit 20. And a control circuit 18 that controls switching of the element 17. The non-inverting amplifier circuit 20 is connected between the non-inverting input terminal to which the voltage output from the current detection circuit 19 is input, the operational amplifier Amp having the inverting input terminal, and the inverting input terminal and the reference potential. A first resistance element R1, and a second resistance element R2 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier Amp. At least one of the first resistance element R1 and the second resistance element R2 is a thermistor. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、スイッチング電源、及び、スイッチング電源を備えるUSB給電装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply and a USB power supply device provided with the switching power supply.
従来、スイッチング素子を用いて出力電圧を安定化させる機能を有するスイッチング電源として、様々な形態のものが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。 Conventionally, various types of switching power supplies having a function of stabilizing an output voltage using a switching element have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1では、スイッチング素子と、スイッチング素子を制御する制御ICとを備えるフライバック方式のスイッチング電源が提案されている。 Patent Document 1 proposes a flyback switching power supply including a switching element and a control IC that controls the switching element.
ところで、スイッチング電源では、負荷への電流供給が継続した場合に、スイッチング素子、フライバックトランス、出力側の整流ダイオード等の複数の箇所で発熱する可能性があるが、小型の電源回路を製作するには、放熱構造を設けることが困難となる。例えば、電源アダプタ等のUSB給電装置では、限られた空間内にスイッチング電源を設ける必要がある。そのために、スイッチング電源の温度が異常に上昇したときに出力を抑制する温度保護機能をスイッチング電源に設けることが求められる。 By the way, in the switching power supply, if current supply to the load continues, heat may be generated at multiple points such as the switching element, flyback transformer, and rectifier diode on the output side. It is difficult to provide a heat dissipation structure. For example, in a USB power supply device such as a power adapter, it is necessary to provide a switching power supply in a limited space. Therefore, it is required to provide the switching power supply with a temperature protection function that suppresses output when the temperature of the switching power supply rises abnormally.
ここで、スイッチング電源用の制御ICとして、温度保護機能を内蔵するものもある。しかしながら、そのような制御ICは、閾値が150℃前後と極めて高すぎ、かつ、閾値を超過したときに動作が停止してしまうので、現実の用途に耐えないという問題がある。 Here, some control ICs for switching power supplies have a built-in temperature protection function. However, such a control IC has a problem that the threshold is too high at around 150 ° C. and the operation is stopped when the threshold is exceeded, so that it cannot withstand the actual application.
そのために、放熱構造を設けることに限りがある製品に組み込まれる小型のスイッチング電源に、温度保護機能を付加するには、一部の高級な機能を持つ制御ICかプログラマブルな制御ICを使用せざるを得なく、コストの増大を招いてしまう。 Therefore, to add a temperature protection function to a small switching power supply incorporated in a product with limited heat dissipation, use a control IC with some high-level functions or a programmable control IC. And cost increases.
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源及びUSB給電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a switching power supply and a USB power supply device having a temperature protection function realized by a simple circuit.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るスイッチング電源は、入力された交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路から出力される第1直流電圧を第2直流電圧に変換するDC/DCコンバータとを備え、前記DC/DCコンバータは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、前記電流検出回路から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路と、前記非反転増幅回路から出力された電圧に従って、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、前記非反転増幅回路は、前記電流検出回路から出力された電圧が入力される非反転入力端子、及び、反転入力端子を有する演算増幅器と、前記反転入力端子と基準電位との間に接続された第1抵抗素子と、前記反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続された第2抵抗素子とを有し、前記第1抵抗素子及び前記第2抵抗素子の少なくとも一方は、サーミスタである。 In order to achieve the above object, a switching power supply according to an aspect of the present invention converts a first DC voltage output from the rectifier circuit into a second DC voltage, and a rectifier circuit that rectifies input AC power. A DC / DC converter comprising: a switching element; a current detection circuit detecting a current flowing through the switching element; and outputting a voltage corresponding to the detected current; and an output from the current detection circuit And a control circuit for controlling switching of the switching element in accordance with the voltage output from the non-inversion amplifier circuit, the non-inversion amplifier circuit comprising: An operational amplifier having a non-inverting input terminal and an inverting input terminal to which the output voltage is input, and between the inverting input terminal and a reference potential And a second resistive element connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, wherein at least one of the first resistive element and the second resistive element is connected. Is a thermistor.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るUSB給電装置は、USBコネクタと、前記USBコネクタを支持する回路基板と、前記回路基板に実装された、上記スイッチング電源とを備え、前記スイッチング電源が備える前記DC/DCコンバータは、前記第2直流電圧を前記USBコネクタの電源端子に供給する。 In order to achieve the above object, a USB power supply apparatus according to an aspect of the present invention includes a USB connector, a circuit board supporting the USB connector, and the switching power supply mounted on the circuit board, The DC / DC converter included in the switching power supply supplies the second DC voltage to the power supply terminal of the USB connector.
本発明により、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源及びUSB給電装置が提供される。 According to the present invention, a switching power supply and a USB power supply device having a temperature protection function realized by a simple circuit are provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、動作手順等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, operation procedures, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements. Moreover, each figure is not necessarily illustrated exactly. In the drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted or simplified.
図1Aは、実施の形態に係るUSB給電装置6の構造を示す外観図である。USB給電装置6は、USBコネクタ8を介して電力を供給する電源アダプタ又は埋込配線器具等に用いられる電源装置である。USB給電装置6は、本図に示されるように、USBコネクタ8と、USBコネクタ8を支持する回路基板7と、回路基板7に実装されたスイッチング電源10とを備える。
FIG. 1A is an external view showing a structure of a USB
USBコネクタ8は、例えば、USB Type−Aのレセプタクル(メス)である。
The
回路基板7は、表面(本図における上面)にUSBコネクタ8が実装され、裏面にスイッチング電源10を構成する各種電子部品が実装されている。
The
スイッチング電源10は、交流電力(ここでは、商用交流電力)を入力として、安定化された直流電圧(ここでは、5V)をUSBコネクタ8の電源端子VBUSに供給する、温度保護機能を有するフライバック方式の電源回路である。
Switching
図1Bは、図1Aに示された回路基板7の裏面を見た外観図である。回路基板7の中央には、反対側(回路基板7の表面)に取り付けられたUSBコネクタ8の端子が貫通してはんだ付けで固定されている。USBコネクタ8の端子のうち、本図における左端に位置する端子が電源端子VBUSであり、右端に位置する端子がグランド端子GNDである。
FIG. 1B is an external view of the back surface of the
また、回路基板7の左上には、後述するフライバックトランスの二次側の交流電力を整流して直流電力を出力する半導体素子の一例であるダイオード15が実装されている。
Further, on the upper left of the
USBコネクタ8の電源端子VBUS及びダイオード15は、発熱するリスクの高い電子部品である。よって、本実施の形態では、回路基板7の平面視における電源端子VBUSとダイオード15との間に、これらの電源端子VBUS及びダイオード15の温度を検知するサーミスタである第2抵抗素子R2が実装されている。つまり、第2抵抗素子R2は、電源端子VBUS及びダイオード15の両方の温度を検知するセンサを兼ねている。
The power supply terminal VBUS and the
図2は、図1に示されたUSB給電装置6が備えるスイッチング電源10の回路図である。スイッチング電源10は、交流電源5からの交流電力(ここでは、商用交流電力)を入力として、安定化された直流電圧(ここでは、5V)をUSBコネクタ8の電源端子VBUSに供給する、温度保護機能を有するフライバック方式の電源回路である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the switching
本図に示されるように、スイッチング電源10は、入力された交流電力を整流する整流回路11と、整流回路11から出力される第1直流電圧を第2直流電圧に変換してUSBコネクタ8の電源端子VBUSに供給するDC/DCコンバータ12とを備える。
As shown in the figure, the
整流回路11は、交流電源5からの交流電力(ここでは、商用交流電力)を直流電力に整流する回路であり、例えば、ダイオードブリッジ等で構成される。
The
DC/DCコンバータ12は、スナバ回路13、フライバックトランス14、ダイオード15、コンデンサ16、スイッチング素子17、制御回路18、電流検出回路19、及び、非反転増幅回路20で構成される。
The DC /
スナバ回路13は、フライバックトランス14の一次巻線の両端に接続され、スイッチング素子17のオフ時に一次巻線に発生する高電圧を吸収する保護回路である。
The
フライバックトランス14は、一次巻線及び二次巻線を有する絶縁トランスである。
The
ダイオード15は、フライバックトランス14の二次巻線に発生した交流電力を整流する半導体素子の一例である。なお、このような整流用の半導体素子としては、ダイオードに限られず、同期整流用のスイッチング素子(例えば、FET等)であってもよい。
The
コンデンサ16は、ダイオード15によって整流された電圧及び電流の波形を平滑化する平滑用コンデンサである。
The
スイッチング素子17は、フライバックトランス14の一次巻線に直列に接続され、制御回路18による制御の下でオンオフを繰り返す素子であり、例えば、MOSトランジスタである。
The
電流検出回路19は、スイッチング素子17を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する回路であり、例えば、スイッチング素子17と直列に接続された抵抗素子である。
The
非反転増幅回路20は、電流検出回路19から出力された電圧を非反転で増幅し、制御回路18に出力する回路である。
The
制御回路18は、非反転増幅回路20から出力された電圧に従って、スイッチング素子17のスイッチングを制御する回路であり、例えば、ICである。具体的には、制御回路18は、電流検出回路19から非反転増幅回路20を経て入力された電圧が予め定められた制限値を超えないように、スイッチング素子17のスイッチングにおけるオン時間を変化させるPWM(Pulse Width Modulation)制御をする。
The
図3は、図2における非反転増幅回路20の詳細な構成を示す回路図である。非反転増幅回路20は、電流検出回路19から出力された電圧Viに対して、内部に有するサーミスタで検知した温度に依存した増幅率で増幅することで得た電圧Voを、制御回路18に出力する増幅回路である。非反転増幅回路20は、本図に示されるように、ローパスフィルタ21、演算増幅器Amp、第1抵抗素子R1、及び、第2抵抗素子R2で構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of
ローパスフィルタ21は、電流検出回路19から出力された電圧Viを平滑化することで平坦な電圧波形を生成するフィルタであり、抵抗R3とコンデンサC1とで構成される。
The low-
演算増幅器Ampは、電流検出回路19からローパスフィルタ21を経た電圧が入力される非反転入力端子、及び、反転入力端子を有するオペアンプ(Operational Amplifier)である。演算増幅器Ampは、入力された電圧を、第1抵抗素子R1及び第2抵抗素子R2の抵抗値で定まる増幅率で非反転増幅した後に、電圧Voとして、制御回路18に出力する。
The operational amplifier Amp is an operational amplifier having a non-inverting input terminal to which a voltage passing through the low-
第1抵抗素子R1は、演算増幅器Ampの反転入力端子と基準電位(GND)との間に接続された固定抵抗素子である。 The first resistance element R1 is a fixed resistance element connected between the inverting input terminal of the operational amplifier Amp and the reference potential (GND).
第2抵抗素子R2は、演算増幅器Ampの反転入力端子と演算増幅器Ampの出力端子との間に接続されたフィードバック抵抗素子であり、本実施の形態では、温度が上がると抵抗値が増える正特性サーミスタである。なお、第2抵抗素子R2が検知する温度が通常の温度(正常と判断される温度範囲)である場合には、第1抵抗素子R1の抵抗値>>第2抵抗素子の抵抗値となるように、第1抵抗素子R1及び第2抵抗素子R2の抵抗値が選択されている。 The second resistance element R2 is a feedback resistance element connected between the inverting input terminal of the operational amplifier Amp and the output terminal of the operational amplifier Amp, and in the present embodiment, the positive characteristic that the resistance value increases as the temperature rises. It is a thermistor. When the temperature detected by the second resistance element R2 is a normal temperature (temperature range determined to be normal), the resistance value of the first resistance element R1 is set to be the resistance value of the second resistance element The resistance values of the first resistance element R1 and the second resistance element R2 are selected.
次に、以上のように構成された本実施の形態に係るUSB給電装置6の動作について説明する。
Next, the operation of the USB
交流電源5からの交流電力は、整流回路11によって直流電力に整流され、整流後の直流電力は、DC/DCコンバータ12によって、安定化され、直流電圧(ここでは、5V)となって、USBコネクタ8の電源端子VBUSに供給される。
The AC power from the
DC/DCコンバータ12において、フライバックトランス14の一次巻線に印加された直流電力は、制御回路18による制御の下で、スイッチング素子17によってチョッピングされことで交流電力となり、フライバックトランス14の二次巻線に交流電力が生じる。フライバックトランス14の二次巻線に生じた交流電力は、ダイオード15によって整流され、さらに、コンデンサ16によって平滑化され、直流電圧(ここでは、5V)となる。
In the DC /
制御回路18は、電流検出回路19から非反転増幅回路20を経て入力された電圧が予め定められた制限値を超えないように、スイッチング素子17のスイッチングにおけるオン時間を制御する回路であり、例えば、制御ICである。具体的には、制御回路18は、電流検出回路19から非反転増幅回路20を経て入力された電圧が制限値を超える場合には、スイッチング素子17を流れる電流を制限するように、スイッチング素子17のスイッチングにおけるオン時間を小さくする。これにより、電流検出回路19で検出される電流が制限値に対応する値を超えることがないように、USBコネクタ8の電源端子VBUSからの出力電流が制限される。
The
ここで、非反転増幅回路20における非反転増幅の動作は以下の通りになる。
Here, the operation of the non-inversion amplification in the
非反転増幅回路20の増幅率Vo/Viは、以下で表される。
The amplification factor Vo / Vi of the
Vo/Vi=1+R2/R1 (式1) Vo / Vi = 1 + R2 / R1 (Equation 1)
なお、「R1」は、第1抵抗素子R1の抵抗値、「R2」は、第2抵抗素子R2の抵抗値である。 “R1” is the resistance value of the first resistance element R1, and “R2” is the resistance value of the second resistance element R2.
通常時、つまり、正特性サーミスタである第2抵抗素子R2が検知する温度が通常の温度である場合には、R1>>R2となるので、Vo/Vi≒1となる。 Under normal conditions, that is, when the temperature detected by the second resistive element R2 that is a positive temperature coefficient thermistor is normal temperature, R1 >> R2, and therefore Vo / Vi / 1.
一方、異常時、つまり、正特性サーミスタである第2抵抗素子R2が検知する温度が異常に高い場合には、第2抵抗素子R2の高抵抗化により、R1≦R2となるので、Vo/Vi≧1となる。これは、非反転増幅回路20からの出力電圧を受け取る制御回路18にとって、見かけ上、電流検出回路19で検出される電流が現実よりも大きく検出されたことに相当する、言い換えると、予め定めた電流の制限値が小さくなったことに相当する。その結果、制御回路18は、通常時よりも、USBコネクタ8の電源端子VBUSからの出力電流を制限する。第2抵抗素子R2によって極めて高い温度が検知された場合には、第2抵抗素子R2の抵抗値は指数関数的に大きくなり、出力電流は、ゼロ(A)にまで抑制される。
On the other hand, when abnormal, that is, when the temperature detected by the second resistive element R2 which is a positive temperature coefficient thermistor is abnormally high, R1 ≦ R2 because of the high resistance of the second resistive element R2, Vo / Vi It becomes ≧ 1. This corresponds to the appearance of the
これにより、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ICを変更することなく、非反転増幅回路20を追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源10が実現される。
Thus, the switching
以上のように、本実施の形態に係るスイッチング電源10は、入力された交流電力を整流する整流回路11と、整流回路11から出力される第1直流電圧を第2直流電圧に変換するDC/DCコンバータ12とを備える。DC/DCコンバータ12は、スイッチング素子17と、スイッチング素子17を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路19と、電流検出回路19から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路20と、非反転増幅回路20から出力された電圧に従って、スイッチング素子17のスイッチングを制御する制御回路18とを備える。非反転増幅回路20は、電流検出回路19から出力された電圧が入力される非反転入力端子、及び、反転入力端子を有する演算増幅器Ampと、反転入力端子と基準電位との間に接続された第1抵抗素子R1と、反転入力端子と演算増幅器Ampの出力端子との間に接続された第2抵抗素子R2とを有する。第1抵抗素子R1及び第2抵抗素子R2の少なくとも一方(本実施の形態では、第2抵抗素子R2)は、サーミスタである。
As described above, the switching
これにより、電流検出回路19から出力された電圧は、非反転増幅回路20において、サーミスタを用いた非反転増幅が行われた後に、制御回路18に入力される。よって、電流検出に基づく信号に、温度検知に基づく信号が重畳されて制御回路18に入力されることとなり、制御回路18が有する出力電圧安定化の制御によって、温度に対する出力抑制も行われることになる。つまり、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ICを変更することなく、非反転増幅回路20を追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源10が実現される。よって、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源10が実現される。
As a result, the voltage output from the
また、第1抵抗素子R1は、固定抵抗素子であり、第2抵抗素子R2は、正特性サーミスタである。 The first resistance element R1 is a fixed resistance element, and the second resistance element R2 is a positive temperature coefficient thermistor.
これにより、演算増幅器Ampのフィードバック抵抗素子として正特性サーミスタを用いることで、簡易に、温度保護機能が実現される。 Thus, a temperature protection function can be easily realized by using a positive temperature coefficient thermistor as a feedback resistance element of the operational amplifier Amp.
また、本実施の形態に係るUSB給電装置6は、USBコネクタ8と、USBコネクタ8を支持する回路基板7と、回路基板7に実装された上記スイッチング電源10とを備える。スイッチング電源10が備えるDC/DCコンバータ12は、第2直流電圧をUSBコネクタ8の電源端子VBUSに供給する。
The USB
これにより、USB給電装置6には、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源10が備えられるので、小型で、かつ、コストが抑えられたUSB給電装置が実現される。
As a result, since the
また、DC/DCコンバータ12は、スイッチング素子17によるスイッチングによって生じた交流電力を整流する半導体素子(実施の形態では、ダイオード15)を有し、サーミスタ(実施の形態では、第2抵抗素子R2)は、電源端子VBUS及び半導体素子の少なくとも一方の温度を検知する。
Further, the DC /
これにより、発熱する可能性が高いUSBコネクタ8の電源端子VBUS及び整流用の半導体素子の少なくとも一方の温度が検知される。
As a result, the temperature of at least one of the power supply terminal VBUS of the
なお、上記実施の形態では、非反転増幅回路20において、第1抵抗素子R1が固定抵抗素子であり、第2抵抗素子R2が正特性サーミスタであったが、これに限定されない。図4に示されるように、第1抵抗素子R1が負特性サーミスタであり、第2抵抗素子R2が固定抵抗素子であってもよい。
In the above embodiment, in the
図4は、上記実施の形態のスイッチング電源10が備える非反転増幅回路20の変形例に係る非反転増幅回路20aを示す回路図である。この変形例に係る非反転増幅回路20aは、第1抵抗素子R1として負特性サーミスタを有し、第2抵抗素子R2として固定抵抗素子を有する。なお、第1抵抗素子R1が検知する温度が通常の温度(正常と判断される温度範囲)である場合には、第1抵抗素子R1の抵抗値>>第2抵抗素子の抵抗値となるように、第1抵抗素子R1及び第2抵抗素子R2の抵抗値が選択されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a
このような構成を有する非反転増幅回路20aであっても、上記実施の形態に係る非反転増幅回路20と同様の動作をする。つまり、非反転増幅回路20aの増幅率Vo/Viは、上記式1で表される。そして、通常時、つまり、負特性サーミスタである第1抵抗素子R1が検知する温度が通常の温度である場合には、R1>>R2となるので、Vo/Vi≒1となる。一方、異常時、つまり、負特性サーミスタである第1抵抗素子R1が検知する温度が異常に高い場合には、第1抵抗素子R1の低抵抗化により、R1≦R2となるので、Vo/Vi≧1となる。これは、非反転増幅回路20からの出力電圧を受け取る制御回路18にとって、見かけ上、電流検出回路19で検出される電流が現実よりも大きく検出されたことに相当する、言い換えると、予め定めた電流の制限値が小さくなったことに相当する。その結果、制御回路18は、通常時よりも、USBコネクタ8の電源端子VBUSからの出力電流を制限する。第1抵抗素子R1によって極めて高い温度が検知された場合には、第1抵抗素子R1の抵抗値は指数関数的に小さくなり、出力電流は、ゼロ(A)にまで抑制される。
Even the
このように、本変形例に係る非反転増幅回路20aを備えるスイッチング電源によれば、上記実施の形態と同様の効果が奏される。つまり、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ICを変更することなく、非反転増幅回路20aを追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源が実現される。
As described above, according to the switching power supply including the
また、本変形例に係る非反転増幅回路20aでは、第1抵抗素子R1は、負特性サーミスタであり、第2抵抗素子R2は、固定抵抗素子である。
In the
これにより、演算増幅器Ampの反転入力端子と基準電位との間に接続される第1抵抗素子R1として負特性サーミスタを用いることで、簡易に、温度保護機能が実現される。 As a result, by using a negative characteristic thermistor as the first resistance element R1 connected between the inverting input terminal of the operational amplifier Amp and the reference potential, the temperature protection function is easily realized.
以上、本発明に係るスイッチング電源及びUSB給電装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態又は変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。 As mentioned above, although the switching power supply and USB electric power feeder which concern on this invention were demonstrated based on embodiment and a modification, this invention is not limited to these embodiment and a modification. Unless it deviates from the main point of the present invention, what applied various modification which a person skilled in the art thinks to this embodiment or modification, and another form constructed combining some components in the embodiment and modification. Also included within the scope of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、USB給電装置6は、USBコネクタ8として、USB Type−Aのレセプタクル(メス)を備えたが、これに限られず、USB Type−B、あるいは、USB Type−Cのコネクタであってもよい。
For example, in the above embodiment, the USB
また、上記実施の形態では、USB給電装置6は、1個のUSBコネクタ8を備えたが、複数のUSBコネクタを備えてもよい。その場合には、非反転増幅回路20は、複数のUSBコネクタの温度を検知するのが好ましい。例えば、第1抵抗素子R1として負特性サーミスタを用い、第2抵抗素子R2として正特性サーミスタを用いることで、複数のサーミスタを備え、離れた複数の箇所に対する温度保護機能をもつスイッチング電源が実現される。
In the above embodiment, the USB
また、上記実施の形態では、非反転増幅回路20が有するサーミスタは、USBコネクタ8の電源端子VBUS及びダイオード15の両方の温度を検知したが、これらのうちの一方だけの温度を検知してもよい。
Further, in the above embodiment, the thermistor included in the
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源10では、二次側の出力電圧が一次側にフィードバックされなかったが、フォトカプラ等を用いて、二次側の出力電圧を制御回路18にフィードバックし、一定の電圧を出力する制御が行われてもよい。
Also, in the switching
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源10は、フライバック方式(つまり、絶縁型)のスイッチング電源であったが、このようなタイプに限られず、非絶縁型であってもよい。さらに、DC/DCコンバータについては、降圧型、昇圧型、昇降圧型のいずれであってもよい。本発明に係る非反転増幅回路は、電流検出回路と制御回路とを備えるスイッチング電源であれば、それらの回路の間に付加することで、あらゆる種類のスイッチング電源に適用することができる。
Moreover, although the switching
5 交流電源
6 USB給電装置
7 回路基板
8 USBコネクタ
10 スイッチング電源
11 整流回路
12 DC/DCコンバータ
15 ダイオード(半導体素子の一例)
17 スイッチング素子
18 制御回路
19 電流検出回路
20、20a 非反転増幅回路
R1 第1抵抗素子
R2 第2抵抗素子
Amp 演算増幅器
5
17 switching
Claims (5)
前記整流回路から出力される第1直流電圧を第2直流電圧に変換するDC/DCコンバータとを備え、
前記DC/DCコンバータは、
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、
前記電流検出回路から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路と、
前記非反転増幅回路から出力された電圧に従って、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、
前記非反転増幅回路は、
前記電流検出回路から出力された電圧が入力される非反転入力端子、及び、反転入力端子を有する演算増幅器と、
前記反転入力端子と基準電位との間に接続された第1抵抗素子と、
前記反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続された第2抵抗素子とを有し、
前記第1抵抗素子及び前記第2抵抗素子の少なくとも一方は、サーミスタである
スイッチング電源。 A rectifier circuit that rectifies input AC power;
A DC / DC converter for converting a first DC voltage output from the rectifier circuit into a second DC voltage;
The DC / DC converter is
A switching element,
A current detection circuit that detects a current flowing through the switching element and outputs a voltage corresponding to the detected current;
A non-inverting amplifier circuit for amplifying a voltage output from the current detection circuit;
A control circuit that controls switching of the switching element in accordance with the voltage output from the non-inverted amplification circuit;
The non-inverting amplifier circuit
An operational amplifier having a non-inversion input terminal to which the voltage output from the current detection circuit is input, and an inversion input terminal;
A first resistance element connected between the inverting input terminal and a reference potential;
A second resistance element connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier;
At least one of the first resistance element and the second resistance element is a thermistor.
前記第2抵抗素子は、正特性サーミスタである
請求項1記載のスイッチング電源。 The first resistance element is a fixed resistance element,
The switching power supply according to claim 1, wherein the second resistance element is a positive temperature coefficient thermistor.
前記第2抵抗素子は、固定抵抗素子である
請求項1記載のスイッチング電源。 The first resistance element is a negative characteristic thermistor,
The switching power supply according to claim 1, wherein the second resistance element is a fixed resistance element.
前記USBコネクタを支持する回路基板と、
前記回路基板に実装された、請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイッチング電源とを備え、
前記スイッチング電源が備える前記DC/DCコンバータは、前記第2直流電圧を前記USBコネクタの電源端子に供給する
USB給電装置。 USB connector,
A circuit board supporting the USB connector;
The switching power supply according to any one of claims 1 to 3, mounted on the circuit board,
The DC / DC converter included in the switching power supply supplies the second DC voltage to a power supply terminal of the USB connector.
前記サーミスタは、前記電源端子及び前記半導体素子の少なくとも一方の温度を検知する
請求項4記載のUSB給電装置。 The DC / DC converter includes a semiconductor element that rectifies AC power generated by switching by the switching element,
The USB power supply device according to claim 4, wherein the thermistor detects a temperature of at least one of the power supply terminal and the semiconductor element.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018009454A JP2019129588A (en) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Switching power supply and USB power supply device |
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| JP2019129588A true JP2019129588A (en) | 2019-08-01 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20250175086A1 (en) * | 2023-11-29 | 2025-05-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Power supply substrate and image forming apparatus |
-
2018
- 2018-01-24 JP JP2018009454A patent/JP2019129588A/en active Pending
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