JP3412155B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源装
置、特にリンギングチョークコンバータ(RCC)動作
をするフライバック方式のスイッチング電源装置に属す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a flyback type switching power supply device which operates as a ringing choke converter (RCC).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から一般的に広く使用されているリ
ンギングチョークコンバータ(RCC)動作を行うフラ
イバック方式のスイッチング電源装置を図6に示す。図
6に示すスイッチング電源装置は、交流電源に接続され
た整流回路又はバッテリ(蓄電池)等で構成された直流
電源(1)と、1次巻線(2a)及び2次巻線(2b)並びにリセ
ット検出用巻線(2c)を有するトランス(2)と、主スイッ
チング素子としてのMOS-FET(MOS型電界効果
トランジスタ)(3)と、整流ダイオード(4)及び平滑コン
デンサ(5)を有する整流平滑回路(6)と、MOS-FET
(3)をオン・オフ制御する制御回路(7)と、負荷(8)の電
圧VOを検出し且つフォトカプラ(9)の発光部(9a)及び受
光部(9b)を介してその検出信号を電圧制御信号として制
御回路(7)に付与する出力電圧検出回路(10)とを備えて
いる。トランス(2)の1次巻線(2a)及びMOS-FET
(3)は直流電源(1)に対して直列に接続される。整流平滑
回路(6)はトランス(2)の2次巻線(2b)と負荷(8)との間
に接続され、負荷(8)に電圧VOの直流電力を供給する。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a flyback type switching power supply device which operates a ringing choke converter (RCC) which has been widely used conventionally. The switching power supply device shown in FIG. 6 includes a DC power supply (1) composed of a rectifier circuit or a battery (storage battery) connected to an AC power supply, a primary winding (2a), a secondary winding (2b), and A transformer (2) having a reset detection winding (2c), a MOS-FET (MOS field effect transistor) (3) as a main switching element, a rectifier having a rectifier diode (4) and a smoothing capacitor (5). Smoothing circuit (6) and MOS-FET
A control circuit (7) for controlling ON / OFF of (3), detecting the voltage V O of the load (8) and detecting it via the light emitting part (9a) and the light receiving part (9b) of the photocoupler (9). An output voltage detection circuit (10) for applying a signal to the control circuit (7) as a voltage control signal is provided. Primary winding (2a) of transformer (2) and MOS-FET
(3) is connected in series to the DC power supply (1). The rectifying / smoothing circuit (6) is connected between the secondary winding (2b) of the transformer (2) and the load (8) and supplies the load (8) with DC power of the voltage V O.
【0003】制御回路(7)は、フォトカプラ(9)の受光部
(9b)に流れる制御電流に対応する電流を出力するカレン
トミラー回路(11)と、カレントミラー回路(11)から出力
される電流により充電され且つ電圧VCPを発生するオン
時間設定用コンデンサ(12)と、基準電圧VREFを発生す
る基準電源(13)と、オン時間設定用コンデンサ(12)に接
続された非反転入力端子(+)の電圧VCPのレベルと基準
電源(13)に接続された反転入力端子(-)の基準電圧VREF
のレベルとを比較して非反転入力端子(+)の電圧VCPの
レベルが反転入力端子(-)の基準電圧VREFのレベルを超
えたときに高い電圧(H)レベルの比較出力信号を発生す
るコンパレータ(14)と、MOS-FET(3)がオフ状態と
なったときにトランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に
発生するフライバック電圧VFBの立ち上がりを検出する
電圧立ち上がり検出回路(15)と、電圧立ち上がり検出回
路(15)からの検出信号により駆動され且つ検出信号の立
ち下がりに同期して出力信号を発生する発振回路(16)
と、発振回路(16)の出力信号によりセット状態となり高
い電圧(H)レベルのオン信号VFF1を駆動回路(18)を介
してMOS-FET(3)のゲート端子に付与すると共にコ
ンパレータ(14)の比較出力信号によりリセット状態とな
り低い電圧(L)レベルのオフ信号VFF1を駆動回路(18)
を介してMOS-FET(3)のゲート端子に付与するリセ
ット優先RSフリップフロップ(17)とを備えている。オ
ン時間設定用コンデンサ(12)、基準電源(13)及びコンパ
レータ(14)はオン時間決定回路(19)を構成する。また、
図6で符号(20)、(21)は逆流防止用ダイオードを示し、
(22)は抵抗を示す。The control circuit (7) is a light receiving part of the photocoupler (9).
A current mirror circuit (11) that outputs a current corresponding to the control current flowing in (9b), and an on-time setting capacitor (12) that is charged by the current output from the current mirror circuit (11) and that generates a voltage V CP. ), A reference power source (13) for generating a reference voltage V REF , and a level of the voltage V CP of the non-inverting input terminal (+) connected to the on-time setting capacitor (12) and the reference power source (13) Reference voltage V REF of the inverted input terminal (-)
A high voltage (H) level comparison output signal when it exceeds the level of the reference voltage V REF of - level voltage V CP of comparison between the level the non-inverting input terminal (+) of the inverting input terminal () Voltage rise to detect rise of flyback voltage V FB generated in reset detection winding (2c) of transformer (2) when the generated comparator (14) and MOS-FET (3) are turned off An oscillator circuit (16) driven by the detection signal from the detection circuit (15) and the voltage rise detection circuit (15) and generating an output signal in synchronization with the fall of the detection signal.
And a high voltage (H) level ON signal V FF1 is applied to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the drive circuit (18) and a comparator (14 ), A reset state is brought about by the comparison output signal and a low voltage (L) level off signal V FF1 is supplied to the drive circuit (18)
The reset priority RS flip-flop (17) is provided to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the. The on-time setting capacitor (12), the reference power supply (13) and the comparator (14) form an on-time determination circuit (19). Also,
In FIG. 6, reference numerals (20) and (21) denote backflow prevention diodes,
(22) indicates resistance.
【0004】図6に示すスイッチング電源装置の動作は
以下の通りである。直流電源(1)より電力供給が開始さ
れ、制御回路(7)内の発振回路(16)が動作を開始する
と、リセット優先RSフリップフロップ(17)のセット端
子(S)に出力信号が付与される。これにより、リセット
優先RSフリップフロップ(17)がセット状態となり、駆
動回路(18)を介してMOS-FET(3)のゲート端子に高
い電圧(H)レベルのオン信号VFF1が付与されてMOS-
FET(3)がオン状態となる。このとき、MOS-FET
(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDSが図7(A)に
示すように略0Vとなり、MOS-FET(3)に流れる電
流IDが図7(B)に示すように直線的に増加してトラン
ス(2)にエネルギが蓄積される。これと共に、図7(C)
に示すようにトランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に
負極性の電圧VFBが発生し、制御回路(7)内のカレント
ミラー回路(11)から出力される電流によりオン時間決定
回路(19)内のオン時間設定用コンデンサ(12)が充電さ
れ、その両端の電圧VCPが図7(D)に示すように直線的
に上昇する。The operation of the switching power supply device shown in FIG. 6 is as follows. When power supply is started from the DC power supply (1) and the oscillator circuit (16) in the control circuit (7) starts operating, an output signal is given to the set terminal (S) of the reset priority RS flip-flop (17). It As a result, the reset-priority RS flip-flop (17) is set, and a high voltage (H) level ON signal V FF1 is applied to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the drive circuit (18) to turn on the MOS. -
The FET (3) is turned on. At this time, MOS-FET
The voltage V DS between the drain and source terminals of (3) becomes approximately 0 V as shown in FIG. 7 (A), and the current ID flowing in the MOS-FET (3) is linear as shown in FIG. 7 (B). And the energy is stored in the transformer (2). Along with this, FIG. 7 (C)
As shown in, a negative voltage V FB is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), and the on-time is determined by the current output from the current mirror circuit (11) in the control circuit (7). The on-time setting capacitor (12) in the circuit (19) is charged, and the voltage V CP across it is linearly increased as shown in FIG. 7 (D).
【0005】オン時間設定用コンデンサ(12)の電圧VCP
はコンパレータ(14)の非反転入力端子(+)に入力され、
図7(D)に示すようにオン時間設定用コンデンサ(12)の
電圧VCPのレベルが基準電源(13)の基準電圧VREFのレ
ベルを超えると、コンパレータ(14)から高い電圧(H)レ
ベルの比較出力信号が発生し、リセット優先RSフリッ
プフロップ(17)のリセット端子(R)に付与される。これ
により、リセット優先RSフリップフロップ(17)がリセ
ット状態となり、駆動回路(18)を介してMOS-FET
(3)のゲート端子に低い電圧(L)レベルのオフ信号VFF1
が付与されてMOS-FET(3)がオフ状態となる。この
とき、図7(B)に示すようにMOS-FET(3)に流れる
電流IDが略0になると共にドレイン−ソース端子間の
電圧VDSが図7(A)に示すように0Vから急速に上昇
し、トランス(2)に蓄積されたエネルギが2次巻線(2b)
から整流平滑回路(6)を介して負荷(8)に供給され、トラ
ンス(2)がリセットされる。これと同時に、トランス(2)
のリセット検出用巻線(2c)に発生するフライバック電圧
VFBの極性が図7(C)に示すように負から正となり、電
圧立ち上がり検出回路(15)及びコンパレータ(14)の非反
転入力端子(+)に入力される。電圧立ち上がり検出回路
(15)に入力された電圧VCPのレベルが図7(D)に示すよ
うに立ち上がり検出電圧VUPのレベルを超えると、電圧
立ち上がり検出回路(15)から検出信号が出力され、発振
回路(16)が駆動される。なお、電圧立ち上がり検出回路
(15)の立ち上がり検出電圧VUPのレベルは基準電源(13)
の基準電圧VREFのレベルよりも予め高く設定されてい
るので、コンパレータ(14)の比較出力信号は高い電圧
(H)レベルを保持する。これにより、リセット優先RS
フリップフロップ(17)のリセット状態が保持され、MO
S-FET(3)のオフ状態が保持される。On-time setting capacitor (12) voltage V CP
Is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator (14),
As shown in FIG. 7 (D), when the level of the voltage V CP of the on-time setting capacitor (12) exceeds the level of the reference voltage V REF of the reference power source (13), the high voltage (H) from the comparator (14). A level comparison output signal is generated and applied to the reset terminal (R) of the reset priority RS flip-flop (17). As a result, the reset priority RS flip-flop (17) is in a reset state, and the MOS-FET is driven via the drive circuit (18).
A low voltage (L) level off signal V FF1 is applied to the gate terminal of (3).
Is added to turn off the MOS-FET (3). At this time, as shown in FIG. 7 (B), the current ID flowing in the MOS-FET (3) becomes substantially 0, and the voltage V DS between the drain and source terminals changes from 0V as shown in FIG. 7 (A). Energy accumulated in the transformer (2) that rises rapidly and is stored in the secondary winding (2b)
Is supplied to the load (8) through the rectifying / smoothing circuit (6), and the transformer (2) is reset. At the same time, the transformer (2)
The polarity of the flyback voltage V FB generated in the reset detection winding (2c) changes from negative to positive as shown in FIG. 7C, and the non-inverting input of the voltage rising detection circuit (15) and the comparator (14) Input to the terminal (+). Voltage rise detection circuit
When the level of the voltage V CP input to (15) exceeds the level of the rising detection voltage V UP as shown in FIG. 7 (D), a detection signal is output from the voltage rising detection circuit (15) and the oscillation circuit ( 16) is driven. The voltage rise detection circuit
The level of the rising detection voltage V UP of (15) is the reference power supply (13).
The reference output voltage of the comparator (14) is higher than the reference voltage V REF.
(H) Holds the level. This enables reset priority RS
The reset state of the flip-flop (17) is held and the MO
The off state of the S-FET (3) is held.
【0006】トランス(2)のリセット期間が終了し、ト
ランス(2)のリセット検出用巻線(2c)のフライバック電
圧VFBの極性が図7(C)に示すように正から負になる
と、オン時間設定用コンデンサ(12)及びオン時間設定用
コンデンサ(12)と並列に接続された抵抗(22)による遅延
時間後にコンパレータ(14)の非反転入力端子(+)に入力
される電圧VCPが図7(D)に示すように基準電源(13)の
基準電圧VREFのレベル以下となり、コンパレータ(14)
から低い電圧(L)レベルの比較出力信号が発生する。こ
のため、リセット優先RSフリップフロップ(17)のリセ
ット端子(R)には何も入力されず、電圧立ち上がり検出
回路(15)の検出信号の立ち下がりに同期してセット端子
(S)に入力される発振回路(16)の出力信号によりリセッ
ト優先RSフリップフロップ(17)がセット状態となる。
これにより、リセット優先RSフリップフロップ(17)か
ら駆動回路(18)を介してMOS-FET(3)のゲート端子
に高い電圧(H)レベルのオン信号VFF1が付与され、ト
ランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に発生するフライ
バック電圧VFBの立ち下がりに同期してMOS-FET
(3)がオン状態となる。このとき、トランス(2)の2次巻
線(2b)側にはエネルギの伝達が行われず、MOS-FE
T(3)のオフ期間中に整流平滑回路(6)の平滑コンデンサ
(5)に充電された電荷が負荷(8)に供給される。以上のよ
うにして、MOS-FET(3)がオン・オフ制御され、ト
ランス(2)の2次巻線(2b)から整流平滑回路(6)を介して
負荷(8)に直流出力が供給される。なお、MOS-FET
(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDSが最小値とな
るようにオン時間設定用コンデンサ(12)及び抵抗(22)に
よる遅延時間を調整すると、MOS-FET(3)のターン
オン時のスイッチング損失が低減され、変換効率が向上
する。When the reset period of the transformer (2) ends and the polarity of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c) of the transformer (2) changes from positive to negative as shown in FIG. 7 (C). , The voltage V input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator (14) after a delay time due to the on-time setting capacitor (12) and the resistor (22) connected in parallel with the on-time setting capacitor (12) As shown in FIG. 7D, CP becomes equal to or lower than the level of the reference voltage V REF of the reference power source (13), and the comparator (14)
Generates a low voltage (L) level comparison output signal. Therefore, nothing is input to the reset terminal (R) of the reset priority RS flip-flop (17), and the set terminal is synchronized with the fall of the detection signal of the voltage rise detection circuit (15).
The reset priority RS flip-flop (17) is set by the output signal of the oscillation circuit (16) input to (S).
As a result, a high voltage (H) level ON signal V FF1 is applied to the gate terminal of the MOS-FET (3) from the reset priority RS flip-flop (17) through the drive circuit (18), and the transformer (2) MOS-FET synchronized with the fall of the flyback voltage V FB generated in the reset detection winding (2c)
(3) is turned on. At this time, energy is not transmitted to the secondary winding (2b) side of the transformer (2), and the MOS-FE
Smoothing capacitor of the rectifying and smoothing circuit (6) during the off period of T (3)
The electric charge charged in (5) is supplied to the load (8). As described above, the MOS-FET (3) is on / off controlled, and the DC output is supplied from the secondary winding (2b) of the transformer (2) to the load (8) via the rectifying and smoothing circuit (6). To be done. In addition, MOS-FET
When the delay time by the on-time setting capacitor (12) and the resistor (22) is adjusted so that the voltage V DS between the drain and source terminals of (3) becomes the minimum value, the time when the MOS-FET (3) is turned on is adjusted. Switching loss is reduced and conversion efficiency is improved.
【0007】負荷(8)の電圧VOは出力電圧検出回路(10)
により検出され、出力電圧検出回路(10)から出力される
検出信号によりフォトカプラ(9)の発光部(9a)の光強度
が変化し、これに伴って受光部(9b)に流れる制御電流が
変化する。これにより、カレントミラー回路(11)から出
力される電流が制御され、オン時間設定用コンデンサ(1
2)の電圧VCPの上昇速度が制御される。オン時間設定用
コンデンサ(12)の電圧VCPは、コンパレータ(14)の非反
転入力端子(+)に入力され、反転入力端子(-)に接続され
た基準電源(13)の基準電圧VREFと比較される。The voltage V O of the load (8) is the output voltage detection circuit (10)
The light intensity of the light emitting part (9a) of the photocoupler (9) is changed by the detection signal output from the output voltage detection circuit (10), and the control current flowing in the light receiving part (9b) is accordingly changed. Change. As a result, the current output from the current mirror circuit (11) is controlled, and the on-time setting capacitor (1
The rising speed of the voltage V CP of 2) is controlled. The voltage V CP of the on-time setting capacitor (12) is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator (14) and the reference voltage V REF of the reference power supply (13) connected to the inverting input terminal (-). Compared to.
【0008】負荷(8)のインピーダンスが高くなると、
出力電圧検出回路(10)の検出信号の電圧が上昇するの
で、フォトカプラ(9)の発光部(9a)の光強度が増加して
受光部(9b)に流れる制御電流が増加する。このため、カ
レントミラー回路(11)の電流が増加してオン時間設定用
コンデンサ(12)の電圧VCPの上昇速度が速くなるので、
オン時間設定用コンデンサ(12)の電圧VCPが基準電源(1
3)の基準電圧VREFのレベルに達するまでの時間が短く
なる。したがって、リセット優先RSフリップフロップ
(17)から駆動回路(18)を介してMOS-FET(3)のゲー
ト端子に付与される制御パルス信号のパルス幅が狭くな
り、MOS-FET(3)に流れる電流の時間幅が狭くな
る。逆に、負荷(8)のインピーダンスが低くなると、前
記の動作と逆の動作が行われ、リセット優先RSフリッ
プフロップ(17)から駆動回路(18)を介してMOS-FE
T(3)のゲート端子に付与される制御パルス信号のパル
ス幅が広くなる。以上により、負荷(8)の電圧又はイン
ピーダンスの変動に応じてリセット優先RSフリップフ
ロップ(17)から駆動回路(18)を介してMOS-FET(3)
のゲート端子に付与する制御パルス信号のパルス幅が制
御され、負荷(8)に印加される直流電圧VOが一定レベル
に保持される。As the impedance of the load (8) increases,
Since the voltage of the detection signal of the output voltage detection circuit (10) increases, the light intensity of the light emitting section (9a) of the photocoupler (9) increases and the control current flowing through the light receiving section (9b) increases. For this reason, the current of the current mirror circuit (11) increases and the rising speed of the voltage V CP of the on-time setting capacitor (12) becomes faster.
The voltage V CP of the on-time setting capacitor (12) is
The time required to reach the level of the reference voltage V REF of 3) becomes short. Therefore, the reset priority RS flip-flop
The pulse width of the control pulse signal given from (17) to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the drive circuit (18) becomes narrow, and the time width of the current flowing in the MOS-FET (3) becomes narrow. . On the contrary, when the impedance of the load (8) becomes low, the operation opposite to the above operation is performed, and the MOS-FE is reset from the reset priority RS flip-flop (17) through the drive circuit (18).
The pulse width of the control pulse signal applied to the gate terminal of T (3) becomes wider. As described above, the MOS-FET (3) from the reset-priority RS flip-flop (17) via the drive circuit (18) according to the change in the voltage or impedance of the load (8).
The pulse width of the control pulse signal applied to the gate terminal of is controlled, and the DC voltage V O applied to the load (8) is maintained at a constant level.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図6に示す従来のスイ
ッチング電源装置では、負荷(8)のインピーダンスが高
い軽負荷状態になると、図8(A)〜(D)に示すようにM
OS-FET(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDS及
びドレイン電流ID、トランス(2)のリセット検出用巻線
(2c)の電圧VFB並びにコンパレータ(14)の非反転入力端
子(+)の電圧VCPの各波形の間隔が図7(A)〜(D)に示
す重負荷時の場合に比較して狭くなるため、MOS-F
ET(3)のスイッチング周波数が高くなる。したがっ
て、負荷(8)が軽くなるにつれてMOS-FET(3)のオ
ン・オフ回数が増加するため、スイッチング損失が増加
し、軽負荷時の変換効率が低下する問題点があった。In the conventional switching power supply device shown in FIG. 6, when the load (8) is in a light load state where the impedance is high, as shown in FIGS.
OS-FET (3) drain-source voltage V DS and drain current I D , transformer (2) reset detection winding
The intervals of the waveforms of the voltage V FB of (2c) and the voltage V CP of the non-inverting input terminal (+) of the comparator (14) are compared with those in the case of heavy load shown in FIGS. 7 (A) to (D). Since it becomes narrower, MOS-F
The switching frequency of ET (3) becomes high. Therefore, as the load (8) becomes lighter, the number of times the MOS-FET (3) is turned on and off increases, which increases switching loss and lowers the conversion efficiency under light load.
【0010】そこで、本発明は軽負荷時のスイッチング
損失を低減して広い負荷の範囲で変換効率を向上できる
スイッチング電源装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of reducing switching loss under light load and improving conversion efficiency in a wide load range.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明によるスイッチン
グ電源装置は、直流電源(1)に対して直列に接続された
トランス(2)の1次巻線(2a)及び主スイッチング素子(3)
と、トランス(2)の2次巻線(2b)に接続され且つ直流出
力(VO)を負荷(8)に供給する整流平滑回路(6)と、1次又
は2次巻線(2a,2b)と電磁的に結合するリセット検出用
巻線(2c)と、主スイッチング素子(3)をオン・オフ制御
する制御回路(7)とを備えている。制御回路(7)は、主ス
イッチング素子(3)がオフした後にリセット検出用巻線
(2c)に発生する電圧(VFB)によりトランス(2)のリセット
期間を検出し、リセット期間の終了後に主スイッチング
素子(3)をオン状態にし、負荷(8)の電圧(VO)のレベルが
基準電圧(VREF)のレベルを超えたときに主スイッチング
素子(3)をオフ状態にすることにより、直流出力(VO)の
レベルを一定に保持する。また、制御回路(7)は、負荷
(8)の電圧(VO)又は負荷(8)に流れる電流(IO)により負荷
(8)の軽負荷状態又は軽負荷以外の状態を検出する負荷
状態検出手段(51)と、リセット検出用巻線(2c)の電圧(V
FB)の立ち下がり回数を計数するカウンタ手段(52)と、
負荷状態検出手段(51)が軽負荷状態を検出し且つトラン
ス(2)のリセット期間終了後にカウンタ手段(52)がリセ
ット検出用巻線(2c)のフライバック電圧(VFB)の2回目
以降の立ち下がりを計数したとき又は負荷状態検出手段
(51)が軽負荷以外の状態を検出し且つカウンタ手段(52)
がリセット検出用巻線(2c)のフライバック電圧(VFB)の
最初の立ち下がりを計数したときに主スイッチング素子
(3)の制御端子にオン信号(VFF1)を付与するオン信号発
生手段(53)とを備えている。A switching power supply device according to the present invention comprises a primary winding (2a) of a transformer (2) and a main switching element (3) connected in series to a DC power supply (1).
A rectifying / smoothing circuit (6) connected to the secondary winding (2b) of the transformer (2) and supplying a DC output (V O ) to the load (8), and the primary or secondary winding (2a, A reset detection winding (2c) electromagnetically coupled to 2b) and a control circuit (7) for on / off controlling the main switching element (3) are provided. The control circuit (7) is a winding for reset detection after the main switching element (3) is turned off.
The voltage (V FB ) generated in (2c) detects the reset period of the transformer (2), turns on the main switching device (3) after the reset period, and turns on the voltage (V O ) of the load (8). When the level exceeds the level of the reference voltage (V REF ), the main switching element (3) is turned off to keep the level of the DC output (V O ) constant. In addition, the control circuit (7)
Load (8) voltage (V O ) or load (8) current (I O )
The load state detection means (51) for detecting the light load state or the state other than the light load of (8) and the voltage (V
FB ) counter means for counting the number of falling times (52),
After the load state detection means (51) detects a light load state and the reset period of the transformer (2) ends, the counter means (52) detects the flyback voltage (V FB ) of the reset detection winding (2c) from the second time onward. When the number of falling edges is counted or load state detection means
(51) detects a state other than light load and counter means (52)
Is the main switching element when counts the first falling of the flyback voltage (V FB ) of the reset detection winding (2c)
The control terminal of (3) is provided with an ON signal generating means (53) for applying an ON signal (V FF1 ).
【0012】負荷状態検出手段(51)が軽負荷状態を検出
し且つトランス(2)のリセット期間終了後にカウンタ手
段(52)がリセット検出用巻線(2c)の電圧(VFB)の2回目
以降の立ち下がりを計数したとき、オン信号発生手段(5
3)から主スイッチング素子(3)の制御端子にオン信号(V
FF1)が付与されて主スイッチング素子(3)がオフ状態か
らオン状態となるため、主スイッチング素子(3)のオフ
期間が延長され、主スイッチング素子(3)のスイッチン
グ周波数が低下する。したがって、主スイッチング素子
(3)のオン・オフ回数が減少するので、軽負荷時でのス
イッチング損失を低減でき、広い負荷の範囲でスイッチ
ング電源装置の変換効率を向上することが可能となる。
即ち、負荷状態検出手段(51)が軽負荷状態を検出したと
きは、主スイッチング素子(3)がオフ状態となった後に
トランス(2)のフライバックエネルギが比較的短期間の
うちに2次巻線(2b)から整流平滑回路(6)を介して負荷
(8)に供給されるため、トランス(2)のリセット期間が短
くなる。これにより、トランス(2)のリセット検出用巻
線(2c)に自由振動分を含む狭幅の電圧パルスが発生する
ので、カウンタ手段(52)が狭幅の電圧パルスの2回目以
降の立ち下がりを計数したときにオン信号発生手段(53)
から主スイッチング素子(3)の制御端子にオン信号
(VFF1)を付与することにより、主スイッチング素子(3)
のオフ期間が延長され、主スイッチング素子(3)のスイ
ッチング周波数が低下する。また、負荷状態検出手段(5
1)が軽負荷以外の状態を検出したときは、主スイッチン
グ素子(3)がオフ状態となった後にトランス(2)のフライ
バックエネルギが比較的長期間に亘り2次巻線(2b)から
整流平滑回路(6)を介して負荷(8)に供給されるため、ト
ランス(2)のリセット期間が長くなる。これにより、ト
ランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に広幅の電圧パル
スが発生するので、カウンタ手段(52)が広幅の電圧パル
スの最初の立ち下がりを計数したときにオン信号発生手
段(53)から主スイッチング素子(3)の制御端子にオン信
号(VFF1)を付与することにより、トランス(2)のリセッ
ト期間の終了後に主スイッチング素子(3)をオフ状態か
らオン状態に切り換える通常のリンギングチョークコン
バータ(RCC)動作が行われる。After the load state detecting means (51) detects the light load state and the reset period of the transformer (2) ends, the counter means (52) detects the second voltage (V FB ) of the reset detecting winding (2c). When counting the subsequent falling edges, turn on signal generation means (5
3) from the ON signal (V
Since the main switching element (3) is switched from the off state to the on state by applying FF1 ), the off period of the main switching element (3) is extended and the switching frequency of the main switching element (3) is reduced. Therefore, the main switching element
Since the number of times of on / off of (3) is reduced, it is possible to reduce the switching loss at the time of a light load, and it is possible to improve the conversion efficiency of the switching power supply device in a wide load range.
That is, when the load state detecting means (51) detects a light load state, the flyback energy of the transformer (2) is changed to a secondary value within a relatively short period after the main switching element (3) is turned off. Load from winding (2b) through rectifying and smoothing circuit (6)
Since it is supplied to (8), the reset period of the transformer (2) is shortened. As a result, a narrow voltage pulse including free vibration is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), and the counter means (52) causes the narrow voltage pulse to fall after the second time. ON signal generation means when counting (53)
From the ON signal to the control terminal of the main switching element (3)
By adding (V FF1 ), the main switching element (3)
The OFF period is extended and the switching frequency of the main switching element (3) is lowered. In addition, load state detection means (5
When 1) detects a state other than light load, the flyback energy of the transformer (2) stays in the secondary winding (2b) for a relatively long period after the main switching element (3) is turned off. Since it is supplied to the load (8) via the rectifying / smoothing circuit (6), the reset period of the transformer (2) becomes long. As a result, a wide voltage pulse is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), so that when the counter means (52) counts the first falling edge of the wide voltage pulse, the ON signal generating means is generated. By applying an ON signal (V FF1 ) from the (53) to the control terminal of the main switching element (3), the main switching element (3) is switched from the OFF state to the ON state after the reset period of the transformer (2) ends. Normal ringing choke converter (RCC) operation is performed.
【0013】本発明の一実施の形態では、負荷状態検出
手段(51)は、負荷(8)の電圧(VO)又は負荷(8)に流れる電
流(IO)に対してヒステリシス特性を有する。これによ
り、重負荷状態から軽負荷状態又は軽負荷状態から重負
荷状態への切り替え時に負荷(8)の電圧(VO)のレベルが
第1の基準電圧(VR1)と第1の基準電圧(VR1)よりも高い
第2の基準電圧(VR2)との中間レベルとなる期間が発生
した場合でも、負荷状態検出手段(51)の出力信号(VFF2)
の電圧レベルが以前の電圧レベルに保持されるため、重
負荷状態と軽負荷状態との間の負荷状態での無用な切り
替えを避けることができる。このため、重負荷状態と軽
負荷状態とを円滑に切り替えることができ、トランス
(2)のコアの振動による騒音を防止できる利点がある。In one embodiment of the present invention, the load state detecting means (51) has a hysteresis characteristic with respect to the voltage (V O ) of the load (8) or the current (I O ) flowing through the load (8). . As a result, when switching from the heavy load state to the light load state or from the light load state to the heavy load state, the level of the voltage (V O ) of the load (8) becomes the first reference voltage (V R1 ) and the first reference voltage. The output signal (V FF2 ) of the load state detection means (51) is generated even when a period of intermediate level with the second reference voltage (V R2 ) higher than (V R1 ) occurs.
Since the voltage level of is maintained at the previous voltage level, it is possible to avoid unnecessary switching between the heavy load state and the light load state in the load state. Therefore, it is possible to smoothly switch between the heavy load state and the light load state, and
There is an advantage that the noise due to the vibration of the core of (2) can be prevented.
【0014】また、本発明の一実施の形態での制御回路
(7)は、主スイッチング素子(3)がオフしてからスイッチ
ング周期内にカウンタ手段(52)から計数信号が出力され
ないときは主スイッチング素子(3)の制御端子にオン信
号(VFF1)を付与する最大オフ時間設定手段(54)を備えて
いるので、起動時等でトランス(2)のリセット検出用巻
線(2c)に発生するフライバック電圧(VFB)が極めて小さ
く、フライバック電圧(VFB)の立ち下がりを検出できな
い場合は、最大オフ時間設定手段(54)から主スイッチン
グ素子(3)の制御端子にオン信号(VFF1)が付与され、主
スイッチング素子(3)が強制的にオフ状態からオン状態
となる。これにより、負荷(8)の電圧(VO)が上昇し、こ
れ以降はトランス(2)のリセット検出用巻線(2c)の電圧
(VFB)の立ち下がりに同期した通常のリンギングチョー
クコンバータ(RCC)動作に移行するので、スイッチ
ング電源装置の円滑な起動が可能となる利点がある。更
に、制御回路(7)は、リセット検出用巻線(2c)の電圧(V
FB)の立ち下がり時点を遅延させる遅延回路(56)を有
し、主スイッチング素子(3)の両主端子間に印加される
電圧(VD S)の最下点とリセット検出用巻線(2c)の電圧(V
FB)の立ち下がり時点とが略一致するようにしたので、
主スイッチング素子(3)の両主端子間の電圧(VDS)が最小
となる時点でオン状態に切換えることができ、スイッチ
ング損失を最小限に抑えることが可能となる。このた
め、スイッチング電源装置の変換効率を向上できる利点
がある。A control circuit according to an embodiment of the present invention
(7) outputs an ON signal (V FF1 ) to the control terminal of the main switching element (3) when the count signal is not output from the counter means (52) within the switching cycle after the main switching element (3) is turned off. Since the maximum off-time setting means (54) is provided, the flyback voltage (V FB ) generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2) during start-up is extremely small and the flyback voltage When the falling edge of (V FB ) cannot be detected, the ON signal (V FF1 ) is applied to the control terminal of the main switching element (3) from the maximum off time setting means (54), and the main switching element (3) is forced. From the off state to the on state. As a result, the voltage (V O ) of the load (8) rises, and thereafter, the voltage of the reset detection winding (2c) of the transformer (2) increases.
Since the operation shifts to the normal ringing choke converter (RCC) operation synchronized with the falling of (V FB ), there is an advantage that the switching power supply device can be smoothly started. Further, the control circuit (7) controls the voltage of the reset detection winding (2c) (V
FB ) has a delay circuit (56) that delays the falling edge of the main switching element (3) and the lowest point of the voltage (V D S ) applied between the main terminals of the main switching element (3) and the reset detection winding ( 2c) voltage (V
Since it is set so that the falling time of ( FB ) is almost the same,
When the voltage (V DS ) between both main terminals of the main switching element (3) is minimized, the main switching element (3) can be switched to the ON state, and the switching loss can be minimized. Therefore, there is an advantage that the conversion efficiency of the switching power supply device can be improved.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明によるスイッチング
電源装置の一実施の形態を図1〜図4に基づいて説明す
る。但し、これらの図面では図6〜図8と実質的に同一
の箇所には同一の符号を付し、その説明を省略する。本
実施の形態のスイッチング電源装置は、図1に示すよう
に、出力電圧検出回路(10)の検出信号により負荷(8)の
状態を検出する負荷状態検出手段としての負荷状態検出
回路(51)と、リセット検出用巻線(2c)のフライバック電
圧VFBの立ち下がり回数を計数するカウンタ手段として
のカウンタ回路(52)と、負荷状態検出回路(51)が軽負荷
状態を検出し且つトランス(2)のリセット期間終了後に
カウンタ回路(52)がリセット検出用巻線(2c)のフライバ
ック電圧VFBの2回目の立ち下がりを計数したとき又は
負荷状態検出回路(51)が重負荷状態を検出し且つカウン
タ回路(52)がリセット検出用巻線(2c)のフライバック電
圧VFBの最初の立ち下がりを計数したときにMOS-F
ET(3)をオン状態にする出力信号VW1を発生するオン
信号発生手段としてのオン信号発生回路(53)と、MOS
-FET(3)がオフしてからスイッチング周期(数十μs
程度)内にカウンタ回路(52)から計数信号が出力されな
いときはMOS-FET(3)をオン状態にする出力信号V
W2を発生する最大オフ時間設定手段としての最大オフ時
間設定回路(54)と、オン信号発生回路(53)の出力信号V
W1と最大オフ時間設定回路(54)の出力信号VW2との論理
和信号VF1Sをリセット優先RSフリップフロップ(17)
のセット端子(S)に付与するORゲート(55)と、リセッ
ト検出用巻線(2c)とカウンタ回路(52)との間に設けられ
且つリセット検出用巻線(2c)のフライバック電圧VFBの
立ち下がり時点を遅延させてフライバック電圧VFBの遅
延信号VDLを発生する遅延回路(56)とを図6に示す制御
回路(7)の電圧立ち上がり検出回路(15)及び発振回路(1
6)の代わりに追加したものである。負荷状態検出回路(5
1)は、出力電圧検出回路(10)の検出信号のレベルに対し
てヒステリシス特性を有する。遅延回路(56)の遅延時間
は、遅延回路(56)を構成する抵抗の抵抗値又はコンデン
サの静電容量を適宜選択することにより、MOS-FE
T(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDSの最下点と
リセット検出用巻線(2c)のフライバック電圧VFBの立ち
下がり時点とが一致するように設定される。なお、図1
に示すオン時間決定回路(19)では、図6に示す抵抗(22)
の代わりにリセット優先RSフリップフロップ(17)から
反転器(24)を介してゲート端子に入力される高い電圧
(H)レベルの信号によりオン状態となる放電用MOS-
FET(23)がオン時間設定用コンデンサ(12)と並列に接
続されている。カレントミラー回路(11)は、2つの電流
出力を発生する以外は図6と同様である。また、リセッ
ト優先RSフリップフロップ(17)、駆動回路(18)及び逆
流防止用ダイオード(20)は図6と同様であるから、説明
は省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a switching power supply device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. However, in these drawings, substantially the same parts as those in FIGS. 6 to 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, the switching power supply device of the present embodiment has a load state detection circuit (51) as load state detection means for detecting the state of the load (8) by a detection signal of an output voltage detection circuit (10). And a counter circuit (52) as counter means for counting the number of times the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c) falls, and a load state detection circuit (51) detects a light load state and a transformer. When the counter circuit (52) counts the second falling of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c) after the reset period of (2) ends, or the load state detection circuit (51) is in a heavy load state. Of the MOS-F when the counter circuit (52) counts the first falling edge of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c).
An ON signal generating circuit (53) as ON signal generating means for generating an output signal V W1 for turning on the ET (3), and a MOS.
-Switching cycle (several tens of μs after turning off FET (3))
Output signal V that turns on the MOS-FET (3) when the count signal is not output from the counter circuit (52)
The output signal V of the maximum off-time setting circuit (54) as the maximum off-time setting means for generating W2 and the on-signal generation circuit (53)
Reset priority RS flip-flop (17) for OR signal V F1S of W1 and output signal V W2 of maximum off-time setting circuit (54)
Of the OR gate (55) applied to the set terminal (S) of the reset detection coil, the reset detection winding (2c) and the counter circuit (52), and the flyback voltage V of the reset detection winding (2c). voltage rise detection circuit (15) and the oscillation circuit of the control circuit shown in FIG. 6 and a delay circuit (56) which delays the fall time of the FB to generate a delayed signal V DL flyback voltage V FB and (7) ( 1
It is added in place of 6). Load status detection circuit (5
1) has a hysteresis characteristic with respect to the level of the detection signal of the output voltage detection circuit (10). The delay time of the delay circuit (56) can be set by appropriately selecting the resistance value of the resistor or the electrostatic capacitance of the capacitor forming the delay circuit (56).
It is set so that the lowest point of the voltage V DS between the drain and source terminals of T (3) coincides with the falling point of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c). Note that FIG.
In the on-time determination circuit (19) shown in, the resistor (22) shown in FIG.
High voltage input from the reset priority RS flip-flop (17) to the gate terminal via the inverter (24) instead of
Discharge MOS-which is turned on by (H) level signal
The FET (23) is connected in parallel with the on-time setting capacitor (12). The current mirror circuit (11) is the same as FIG. 6 except that it produces two current outputs. Further, the reset priority RS flip-flop (17), the drive circuit (18) and the backflow prevention diode (20) are the same as those in FIG.
【0016】図2に示すように、負荷状態検出回路(51)
は、カレントミラー回路(11)の電流を負荷状態検出電圧
VRLに変換する負荷状態検出用抵抗(57)と、第1の基準
電圧VR1を発生する第1の基準電源(58)と、負荷状態検
出用抵抗(57)の検出電圧VRLのレベルが第1の基準電圧
VR1のレベルを超えたときに高い電圧(H)レベルの比較
出力信号VCP1を発生する第1の負荷状態検出用コンパ
レータ(59)と、第1の負荷状態検出用コンパレータ(59)
の比較出力信号VCP1を反転した信号を出力する反転器
(60)と、第2の基準電圧VR2を発生する第2の基準電源
(61)と、負荷状態検出用抵抗(57)の検出電圧VRLのレベ
ルが第2の基準電圧VR2のレベルを超えたときに高い電
圧(H)レベルの比較出力信号VCP2を発生する第2の負
荷状態検出用コンパレータ(62)と、セット端子(S)に入
力される反転器(60)の高い電圧(H)レベルの反転出力信
号によりセット状態となり高い電圧(H)レベルの出力信
号VFF2を発生し且つリセット端子(R)に入力される第2
の負荷状態検出用コンパレータ(62)の高い電圧(H)レベ
ルの比較出力信号VCP2によりリセット状態となり低い
電圧(L)レベルの出力信号VFF2を発生するRSフリッ
プフロップ(63)とを備えている。この例では、第1の基
準電源(58)の第1の基準電圧VR1を1[V]、第2の基準
電源(61)の第2の基準電圧VR2を2[V]に設定してい
る。これにより、負荷(8)が重負荷状態で負荷状態検出
用抵抗(57)の検出電圧VRLのレベルがVR 1=1[V]以下
のときはRSフリップフロップ(63)から高い電圧(H)レ
ベルの出力信号VFF2が発生し、負荷(8)が軽負荷状態で
負荷状態検出用抵抗(57)の検出電圧VRLのレベルがVR2
=2[V]以上のときはRSフリップフロップ(63)から低
い電圧(L)レベルの出力信号VFF2が発生する。即ち、
負荷状態検出回路(51)から高い電圧(H)レベルの出力信
号VFF2が発生した場合は負荷(8)が重い状態を示し、負
荷状態検出回路(51)から低い電圧(L)レベルの出力信号
VFF2が発生した場合は負荷(8)が軽い状態を示す。ま
た、負荷状態検出回路(51)は負荷状態検出用抵抗(57)の
検出電圧VRLのレベルに対してヒステリシス特性を有す
るから、負荷状態検出用抵抗(57)の検出電圧VRLのレベ
ルがVR1=1[V]よりも高く且つVR2=2[V]よりも低
いレベルのときはRSフリップフロップ(63)の出力信号
VFF2の以前の電圧レベルが保持される。As shown in FIG. 2, the load state detection circuit (51)
Is a load state detecting resistor (57) for converting the current of the current mirror circuit (11) into a load state detecting voltage V RL , a first reference power source (58) for generating a first reference voltage V R1 , and A first load state in which a comparative output signal V CP1 having a high voltage (H) level is generated when the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57) exceeds the level of the first reference voltage V R1. Detection comparator (59) and first load state detection comparator (59)
Inverter for outputting a signal obtained by inverting the comparison output signal V CP1 of
(60) and a second reference power source for generating a second reference voltage V R2
(61) and a comparative output signal V CP2 of high voltage (H) level is generated when the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57) exceeds the level of the second reference voltage V R2. The second load state detection comparator (62) and the high voltage (H) level inversion output signal of the inverter (60) input to the set terminal (S) cause a set state and a high voltage (H) level output. Second signal for generating signal V FF2 and input to reset terminal (R)
And an RS flip-flop (63) for generating a low voltage (L) level output signal V FF2 by being reset by a high voltage (H) level comparison output signal V CP2 of the load state detection comparator (62). There is. In this example, the first reference voltage V R1 of the first reference power source (58) is set to 1 [V], and the second reference voltage V R2 of the second reference power source (61) is set to 2 [V]. ing. Accordingly, when the load (8) is in a heavy load state and the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57) is V R 1 = 1 [V] or less, a high voltage (from the RS flip-flop (63) ( H) level output signal V FF2 is generated, the load (8) is in the light load state, and the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57) is V R2
= 2 [V] or more, the RS flip-flop (63) generates a low voltage (L) level output signal V FF2 . That is,
When a high voltage (H) level output signal V FF2 is generated from the load state detection circuit (51), the load (8) indicates a heavy state, and the load state detection circuit (51) outputs a low voltage (L) level. When the signal V FF2 is generated, it means that the load (8) is light. Further, since the load state detection circuit (51) has a hysteresis characteristic with respect to the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57), the level of the detection voltage V RL of the load state detection resistor (57) is When the level is higher than V R1 = 1 [V] and lower than V R2 = 2 [V], the previous voltage level of the output signal V FF2 of the RS flip-flop (63) is held.
【0017】カウンタ回路(52)は、トランス(2)のリセ
ット検出用巻線(2c)のフライバック電圧VFBの検出レベ
ルを規定する基準電圧VTHを発生する基準電源(64)と、
トランス(2)のリセット検出用巻線(2c)から遅延回路(5
6)を介して入力される遅延信号VDLの電圧が基準電源(6
4)の基準電圧VTHのレベルを超えたときに高い電圧(H)
レベルの比較出力信号VCKを発生するエッジ検出用コン
パレータ(65)と、クロック入力端子(CK)に入力されるエ
ッジ検出用コンパレータ(65)の出力信号VCKの立ち下が
りエッジに同期して出力される信号VTF1の電圧レベル
が反転すると共にクリア入力端子(CLR)に入力されるリ
セット優先RSフリップフロップ(17)の出力信号VFF1
の立ち上がりエッジに同期して出力される信号VTF1の
電圧レベルがリセットされる第1のTフリップフロップ
(66)と、クロック入力端子(CK)に入力される第1のTフ
リップフロップ(66)の出力信号VTF1の立ち下がりエッ
ジに同期して出力される信号VTF2の電圧レベルが反転
すると共にクリア入力端子(CLR)に入力されるリセット
優先RSフリップフロップ(17)の出力信号VFF1の立ち
上がりエッジに同期して出力される信号VTF2の電圧レ
ベルがリセットされる第2のTフリップフロップ(67)と
を備えている。即ち、第1及び第2のTフリップフロッ
プ(66,67)は、第1のTフリップフロップ(66)の出力信
号VTF1を下位ビット、第2のTフリップフロップ(67)
の出力信号VTF2を上位ビットとする2ビットのバイナ
リ(2進)カウンタを形成する。また、基準電源(64)の
基準電圧V THは例えば0.5[V]程度に設定される。こ
れにより、トランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に発
生するフライバック電圧VFBの立ち下がり回数が計数さ
れる。The counter circuit (52) is a reset circuit for the transformer (2).
Flyback voltage V of the winding (2c) for detectingFBDetection level of
Reference voltage VTHGenerating a reference power source (64),
From the reset detection winding (2c) of the transformer (2) to the delay circuit (5
Delayed signal V input via 6)DLThe voltage of the reference voltage (6
4) Reference voltage VTHHigh voltage (H) when exceeding the level of
Level comparison output signal VCKEdge detection controller
Input to the parameter (65) and clock input pin (CK).
Output signal V of the comparator for detecting the wedge (65)CKThe fall of
Signal V output in synchronization with the edgeTF1Voltage level
Is inverted and input to the clear input terminal (CLR).
Output signal V of set priority RS flip-flop (17)FF1
Signal V output in synchronization with the rising edge ofTF1of
First T flip-flop whose voltage level is reset
(66) and the first T-input input to the clock input terminal (CK)
Output signal V of the lip flop (66)TF1Falling edge
Signal V output in synchronization withTF2Voltage level is inverted
Reset and input to the clear input terminal (CLR)
Output signal V of priority RS flip-flop (17)FF1Standing
Signal V output in synchronization with the rising edgeTF2Voltage level
With a second T flip-flop (67) that resets the bell
Is equipped with. That is, the first and second T flip flocks
(66,67) is the output signal of the first T flip-flop (66).
Issue VTF1The lower bit, the second T flip-flop (67)
Output signal VTF22-bit biner with upper bits as
Form a binary counter. In addition, the reference power supply (64)
Reference voltage V THIs set to about 0.5 [V], for example. This
This causes the reset detection winding (2c) of the transformer (2) to be activated.
Flyback voltage V generatedFBThe number of falling edges of
Be done.
【0018】オン信号発生回路(53)は、負荷状態検出回
路(51)の出力信号VFF2とカウンタ回路(52)の第1のT
フリップフロップ(66)の出力信号VTF1との論理積信号
VS1を出力する第1のANDゲート(68)と、負荷状態検
出回路(51)の出力信号VFF2の反転信号を出力する反転
器(69)と、反転器(69)の出力信号とカウンタ回路(52)の
第2のTフリップフロップ(67)の出力信号VTF2との論
理積信号VS2を出力する第2のANDゲート(70)と、第
1のANDゲート(68)の出力信号VS1と第2のANDゲ
ート(70)の出力信号VS2との論理和信号VW1を出力する
ORゲート(71)とを備えている。ORゲート(71)の論理
和信号VW1は、最大オフ時間設定回路(54)の出力信号V
W2と共にORゲート(55)に入力される。これにより、負
荷状態検出回路(51)の出力信号VFF2が低い電圧(L)レ
ベル(軽負荷状態)で且つトランス(2)のリセット期間
終了後にカウンタ回路(52)がリセット検出用巻線(2c)の
電圧VFBの2回目の立ち下がりを計数して第1及び第2
のTフリップフロップ(66,67)の各出力信号VTF1,VTF2
がそれぞれ低い電圧(L)レベルと高い電圧(H)レベルに
なったとき、ORゲート(71)から高い電圧(H)レベルの
論理和信号VW1が出力されるので、リセット優先RSフ
リップフロップ(17)がセット状態となり、高い電圧(H)
レベルのオン信号VFF1が駆動回路(18)を介してMOS-
FET(3)のゲート端子に付与されてMOS-FET(3)
がオン状態となる。また、負荷状態検出回路(51)の出力
信号VFF2が高い電圧(H)レベル(重負荷状態)で且つ
トランス(2)のリセット期間終了後にカウンタ回路(52)
がリセット検出用巻線(2c)の電圧VFBの最初の立ち下が
りを計数して第1及び第2のTフリップフロップ(66,6
7)の各出力信号VTF1,VTF2がそれぞれ高い電圧(H)レ
ベルと低い電圧(L)レベルになったときも前記と同様に
ORゲート(71)から高い電圧(H)レベルの論理和信号V
W1が出力されるので、MOS-FET(3)がオン状態とな
る。The ON signal generation circuit (53) outputs the output signal V FF2 of the load state detection circuit (51) and the first T of the counter circuit (52).
A first AND gate (68) that outputs a logical product signal V S1 of the output signal V TF1 of the flip-flop (66) and an inverter that outputs an inverted signal of the output signal V FF2 of the load state detection circuit (51). (69) and a second AND gate (which outputs an AND signal V S2 of the output signal of the inverter (69) and the output signal V TF2 of the second T flip-flop (67) of the counter circuit (52) ( It includes a 70), and an OR gate (71) for outputting a logical sum signal V W1 and the output signal V S2 of the output signal V S1 of the first aND gate (68) second aND gate (70) There is. The logical sum signal V W1 of the OR gate (71) is the output signal V of the maximum off-time setting circuit (54).
It is input to the OR gate (55) together with W2 . As a result, the output signal V FF2 of the load state detection circuit (51) is at a low voltage (L) level (light load state) and the counter circuit (52) causes the reset detection winding ( The second fall of the voltage V FB in 2c) is counted to determine the first and second
Output signals V TF1 and V TF2 of the T flip-flops (66, 67) of
Of the reset-priority RS flip-flop () because the OR gate (71) outputs a logical sum signal V W1 of a high voltage (H) level when each of them becomes a low voltage (L) level and a high voltage (H) level. 17) is in the set state and high voltage (H)
The ON signal V FF1 of the level is transferred to the MOS-
MOS-FET (3) is added to the gate terminal of FET (3).
Turns on. Further, the output signal V FF2 of the load state detection circuit (51) is at a high voltage (H) level (heavy load state) and after the reset period of the transformer (2) ends, the counter circuit (52)
Counts the first falling of the voltage V FB of the reset detection winding (2c) and counts the first and second T flip-flops (66, 6).
Even when the output signals V TF1 and V TF2 in 7) become the high voltage (H) level and the low voltage (L) level, respectively, the logical sum of the high voltage (H) level from the OR gate (71) is obtained as described above. Signal V
Since W1 is output, the MOS-FET (3) is turned on.
【0019】図2に示す構成において、図3に示す時刻
t0にて直流電源(1)より直流電力の供給が開始される
と、数十μs後に最大オフ時間設定回路(54)から出力信
号VW2が発生し、ORゲート(55)を介してリセット優先
RSフリップフロップ(17)のセット端子(S)に図3(H)
に示すセットパルス信号VF1Sが付与される。これによ
り、リセット優先RSフリップフロップ(17)がセット状
態となり、図3(J)に示すように駆動回路(18)を介して
MOS-FET(3)のゲート端子に高い電圧(H)レベルの
オン信号VFF1が付与されてMOS-FET(3)がオン状
態となる。このとき、図3(A)に示すようにMOS-F
ET(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDSが略0V
となり、図3(B)に示すようにMOS-FET(3)に流れ
る電流IDが直線的に増加してトランス(2)にエネルギが
蓄積される。これと共に、トランス(2)のリセット検出
用巻線(2c)に負極性の電圧VFBが発生し、制御回路(7)
内のカレントミラー回路(11)から出力される電流により
逆流防止用ダイオード(20)を介してオン時間設定用コン
デンサ(12)が充電され、その両端の電圧VCPが上昇す
る。トランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に発生した
負極性の電圧VFBは、遅延回路(56)を介してカウンタ回
路(52)内のエッジ検出用コンパレータ(65)に入力され、
基準電源(64)の基準電圧VTHと比較される。このとき、
遅延回路(56)の遅延信号VDLの電圧は図3(C)に示すよ
うに基準電源(64)の基準電圧VTHのレベルよりも低いた
め、エッジ検出用コンパレータ(65)の比較出力信号VCK
は図3(D)に示すように低い電圧(L)レベルとなる。In the configuration shown in FIG. 2, when the supply of DC power from the DC power supply (1) is started at time t 0 shown in FIG. 3, the output signal from the maximum off-time setting circuit (54) is passed after several tens μs. V W2 is generated, and the set terminal (S) of the reset priority RS flip-flop (17) is supplied to the set terminal (S) of the OR gate (55) as shown in FIG.
The set pulse signal V F1S shown in is added . As a result, the reset priority RS flip-flop (17) enters the set state, and as shown in FIG. 3 (J), the high voltage (H) level is applied to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the drive circuit (18). The ON signal V FF1 is given and the MOS-FET (3) is turned on. At this time, as shown in FIG.
The voltage V DS between the drain and source terminals of ET (3) is approximately 0V
Then, as shown in FIG. 3B, the current I D flowing through the MOS-FET (3) increases linearly and energy is stored in the transformer (2). At the same time, a negative voltage V FB is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), and the control circuit (7)
The current output from the current mirror circuit (11) therein charges the on-time setting capacitor (12) through the backflow prevention diode (20), and the voltage V CP across the capacitor is increased. The negative voltage V FB generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2) is input to the edge detection comparator (65) in the counter circuit (52) via the delay circuit (56),
It is compared with the reference voltage V TH of the reference power supply (64). At this time,
Since the voltage of the delay signal V DL of the delay circuit (56) is lower than the level of the reference voltage V TH of the reference power source (64) as shown in FIG. 3 (C), the comparison output signal of the edge detection comparator (65). V CK
Becomes a low voltage (L) level as shown in FIG.
【0020】時刻t1にてコンパレータ(14)の非反転入
力端子(+)に入力されるオン時間設定用コンデンサ(12)
の電圧VCPが基準電源(13)の基準電圧VREFのレベルを
超えると、コンパレータ(14)から高い電圧(H)レベルの
比較出力信号が発生し、リセット優先RSフリップフロ
ップ(17)のリセット端子(R)に図3(I)に示すリセット
パルス信号VF1Rが付与される。これにより、リセット
優先RSフリップフロップ(17)がリセット状態となり、
図3(J)に示すように駆動回路(18)を介してMOS-F
ET(3)のゲート端子に低い電圧(L)レベルのオフ信号
VFF1が付与されてMOS-FET(3)がオフ状態とな
る。このとき、MOS-FET(3)に流れる電流IDが図
3(B)に示すように略0になると共にドレイン−ソース
端子間の電圧VD Sが図3(A)に示すように0Vから急速
に上昇し、トランス(2)に蓄積されたエネルギが2次巻
線(2b)から整流平滑回路(6)を介して負荷(8)に供給さ
れ、トランス(2)がリセットされる。これと同時に、ト
ランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に発生するフライ
バック電圧VFBが負から正の方向に上昇するので、遅延
回路(56)から出力される遅延信号VDLの電圧が図3(C)
に示すように負から正となる。また、リセット優先RS
フリップフロップ(17)の低い電圧(L)レベルのオフ信号
V FF1は、反転器(24)により高い電圧(H)レベルの信号
に変換されて放電用MOS-FET(23)がオン状態とな
り、オン時間設定用コンデンサ(12)の電圧VCPが略0
[V]まで降下する。これにより、コンパレータ(14)の比
較出力信号が低い電圧(L)レベルとなる。Time t1Input the non-inversion of comparator (14)
ON-time setting capacitor (12) input to the input terminal (+)
Voltage VCPIs the reference voltage V of the reference power supply (13)REFThe level of
When it exceeds, the high voltage (H) level from the comparator (14)
A comparison output signal is generated and reset priority RS flip flow
Reset pin (R) shown in Fig. 3 (I)
Pulse signal VF1RIs given. This will reset
The priority RS flip-flop (17) is in the reset state,
As shown in FIG. 3 (J), the MOS-F is connected via the drive circuit (18).
Off signal of low voltage (L) level at the gate terminal of ET (3)
VFF1Is added to turn off the MOS-FET (3).
It At this time, the current I flowing through the MOS-FET (3)DIs a figure
As shown in 3 (B), it becomes almost 0 and the drain-source
Voltage V between terminalsD SAs shown in Fig. 3 (A),
The energy stored in the transformer (2)
It is supplied to the load (8) from the line (2b) through the rectifying and smoothing circuit (6).
Then, the transformer (2) is reset. At the same time,
Fly generated in reset detection winding (2c) of lance (2)
Back voltage VFBDelays from rising from negative to positive
Delay signal V output from circuit (56)DLThe voltage of Fig. 3 (C)
As shown in, it goes from negative to positive. Also, reset priority RS
Low voltage (L) level off signal of flip-flop (17)
V FF1Is a high voltage (H) level signal due to the inverter (24)
And the discharge MOS-FET (23) is turned on.
The voltage V of the on-time setting capacitor (12)CPIs almost 0
It descends to [V]. This allows the ratio of the comparator (14) to
The comparison output signal becomes a low voltage (L) level.
【0021】時刻t1Aにて遅延回路(56)の遅延信号VDL
の電圧が図3(C)に示すようにカウンタ回路(52)内の基
準電源(64)の基準電圧VTHのレベルよりも高くなると、
図3(D)に示すようにエッジ検出用コンパレータ(65)の
比較出力信号VCKが低い電圧(L)レベルから高い電圧
(H)レベルとなる。このとき、第1及び第2のTフリッ
プフロップ(66,67)の各出力信号VTF1,VTF2は図3(E)
及び(F)に示すように共に低い電圧(L)レベルを保持す
る。ここで、負荷(8)のインピーダンスが低い重負荷状
態の場合は、負荷状態検出回路(51)内の負荷状態検出用
抵抗(57)の電圧V RLが第1の基準電源(58)の第1の基準
電圧VR1=1[V]以下であるから、第1及び第2の負荷
状態検出用コンパレータ(58,61)の各出力信号VCP1,V
CP2は共に低い電圧(L)レベルとなる。これにより、反
転器(60)から高い電圧(H)レベルの反転出力信号がRS
フリップフロップ(63)のセット端子(S)に付与されてセ
ット状態となるので、図3(G)に示すようにRSフリッ
プフロップ(63)から高い電圧(H)レベルの出力信号V
FF2が出力される。したがって、オン信号発生回路(53)
内の第1及び第2のANDゲート(67,69)の各出力信号
VS1,VS2が共に低い電圧(L)レベルとなるので、OR
ゲート(71)から低い電圧(L)レベルの論理和信号VW 1が
出力される。また、最大オフ時間設定回路(54)からは出
力信号VW2を発生しないので、ORゲート(55)を介して
リセット優先RSフリップフロップ(17)のセット端子
(S)に付与されるセットパルス信号VF1Sは図3(H)に示
すように低い電圧(L)レベルを保持する。Time t1AAt the delay signal V of the delay circuit (56)DL
Of the voltage in the counter circuit (52) as shown in FIG.
Reference voltage V of quasi power source (64)THHigher than the level of
As shown in FIG. 3D, the edge detection comparator (65)
Comparative output signal VCKFrom low voltage (L) level to high voltage
(H) level. At this time, the first and second T flips
Output signal V of the flip-flop (66,67)TF1, VTF2Is shown in Fig. 3 (E)
And keep low voltage (L) level as shown in (F).
It Where the load (8) impedance is low and
For load status detection, load status detection circuit (51)
The voltage V of the resistor (57) RLIs the first reference of the first reference power supply (58)
Voltage VR1= 1 [V] or less, the first and second loads
Each output signal V of the status detection comparator (58, 61)CP1, V
CP2Are both low voltage (L) levels. By this,
The inverted output signal of high voltage (H) level from the converter (60) is RS
It is given to the set terminal (S) of the flip-flop (63) and
Since it is in the ON state, as shown in FIG.
High voltage (H) level output signal V from the flip-flop (63)
FF2Is output. Therefore, the ON signal generation circuit (53)
Output signals of the first and second AND gates (67, 69) in the
VS1, VS2Both become low voltage (L) level, so
Low voltage (L) level OR signal V from the gate (71)W 1But
Is output. Also, the maximum off time setting circuit (54) outputs
Force signal VW2Is not generated, so
Reset priority RS flip-flop (17) set terminal
Set pulse signal V applied to (S)F1SIs shown in Fig. 3 (H)
So that the low voltage (L) level is maintained.
【0022】時刻t2にてトランス(2)のリセット期間が
終了すると、トランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に
発生するフライバック電圧VFBが正から負の方向に降下
し、図3(C)に示すようにカウンタ回路(52)に入力され
る遅延回路(56)の遅延信号V DLの電圧が基準電源(64)の
基準電圧VTHのレベルよりも低くなると、図3(D)に示
すようにエッジ検出用コンパレータ(65)の比較出力信号
VCKが高い電圧(H)レベルから低い電圧(L)レベルとな
る。このとき、第1のTフリップフロップ(66)の出力信
号VTF1が図3(E)に示すように低い電圧(L)レベルか
ら高い電圧(H)レベルとなり、第2のTフリップフロッ
プ(67)の出力信号VTF2は図3(F)に示すように低い電
圧(L)レベルを保持する。第1のTフリップフロップ(6
6)の高い電圧(H)レベルの出力信号VTF1は、負荷状態
検出回路(51)から入力される高い電圧(H)レベルの出力
信号VFF2(図3(G))と共にオン信号発生回路(53)内
の第1のANDゲート(68)に入力され、その出力信号V
S1が高い電圧(H)レベルとなる。また、第2のTフリッ
プフロップ(67)の低い電圧(L)レベルの出力信号V TF2
は、負荷状態検出回路(51)からオン信号発生回路(53)内
の反転器(69)を介して入力される低い電圧(L)レベルの
反転信号と共に第2のANDゲート(70)に入力され、そ
の出力信号VS2が低い電圧(L)レベルとなる。したがっ
て、オン信号発生回路(53)内のORゲート(71)から高い
電圧(H)レベルの論理和信号VW1が出力される。これに
より、ORゲート(55)からリセット優先RSフリップフ
ロップ(17)のセット端子(S)に図3(H)に示す高い電圧
(H)レベルのセットパルス信号VF1Sが入力される。こ
れと同時に、リセット優先RSフリップフロップ(17)の
リセット端子(R)にはコンパレータ(14)から図3(I)に
示す低い電圧(L)レベルのリセットパルス信号VF1Rが
入力されるので、リセット優先RSフリップフロップ(1
7)がセット状態となる。これにより、図3(J)に示すよ
うにリセット優先RSフリップフロップ(17)から駆動回
路(18)を介してMOS-FET(3)のゲート端子に高い電
圧(H)レベルのオン信号VFF1が付与され、MOS-FE
T(3)がオン状態となる。このとき、図3(A)に示すよ
うにMOS-FET(3)のドレイン−ソース端子間の電圧
VDSが略0Vとなり、図3(B)に示すようにMOS-F
ET(3)に流れる電流IDが直線的に増加してトランス
(2)にエネルギが蓄積される。リセット優先RSフリッ
プフロップ(17)から出力される高い電圧(H)レベルのオ
ン信号VFF1は反転器(24)により低い電圧(L)レベルの
信号に変換され、放電用MOS-FET(23)がオフ状態
となる。また、リセット優先RSフリップフロップ(17)
の高い電圧(H)レベルのオン信号VFF1は、カウンタ回
路(52)内の第1及び第2のTフリップフロップ(66,67)
の各クリア入力端子(CLR)に入力されて各Tフリップフ
ロップ(66,67)がリセットされ、第1及び第2のTフリ
ップフロップ(66,67)の各出力信号VTF1,VTF2が図3
(E)及び(F)に示すように共に低い電圧(L)レベルとな
る。このとき、トランス(2)の2次巻線(2b)側にはエネ
ルギの伝達が行われず、MOS-FET(3)のオフ期間中
に整流平滑回路(6)の平滑コンデンサ(5)に充電された電
荷が負荷(8)に供給される。Time t2At the transformer (2) reset period
When completed, the reset detection winding (2c) of the transformer (2)
Generated flyback voltage VFBGoes from positive to negative
Input to the counter circuit (52) as shown in FIG.
Delay signal V of the delay circuit (56) DLThe voltage of the reference power supply (64)
Reference voltage VTHWhen it becomes lower than the level of, it is shown in Fig. 3 (D).
Output signal of edge detection comparator (65)
VCKChanges from high voltage (H) level to low voltage (L) level
It At this time, the output signal of the first T flip-flop (66)
Issue VTF1Is a low voltage (L) level as shown in FIG.
Becomes higher voltage (H) level and the second T flip-flop
(67) output signal VTF2Is a low voltage as shown in Fig. 3 (F).
Hold the pressure (L) level. The first T flip-flop (6
6) High voltage (H) level output signal VTF1Is under load
High voltage (H) level output input from the detection circuit (51)
Signal VFF2(Fig. 3 (G)) together with ON signal generation circuit (53)
Input to the first AND gate (68) of
S1Becomes a high voltage (H) level. In addition, the second T
Low voltage (L) level output signal V of the flip-flop (67) TF2
Is in the ON signal generation circuit (53) from the load state detection circuit (51).
Of low voltage (L) level input through the inverter (69) of
It is input to the second AND gate (70) together with the inverted signal, and
Output signal VS2Becomes a low voltage (L) level. According to
From the OR gate (71) in the ON signal generation circuit (53)
Voltage (H) level OR signal VW1Is output. to this
From the OR gate (55), reset priority RS flip
The high voltage shown in Fig. 3 (H) is applied to the set terminal (S) of the rope (17).
(H) level set pulse signal VF1SIs entered. This
At the same time, the reset priority RS flip-flop (17)
The reset terminal (R) is shown in Fig. 3 (I) from the comparator (14).
Low voltage (L) level reset pulse signal V shownF1RBut
The reset priority RS flip-flop (1
7) is set. As a result, as shown in Fig. 3 (J).
Drive from reset priority RS flip-flop (17)
A high voltage is applied to the gate terminal of the MOS-FET (3) via the path (18).
Pressure (H) level ON signal VFF1Is given, MOS-FE
T (3) is turned on. At this time, as shown in FIG.
Voltage between the drain and source terminals of MOS-FET (3)
VDSBecomes almost 0V, and as shown in Fig. 3 (B), MOS-F
Current I flowing through ET (3)DLinearly increases and the transformer
Energy is stored in (2). Reset priority RS flick
High voltage (H) level output from the flip-flop (17).
Signal VFF1Is a low voltage (L) level due to the inverter (24)
Converted to a signal and the discharge MOS-FET (23) is off
Becomes Also, reset priority RS flip-flop (17)
High voltage (H) level ON signal VFF1The counter times
First and second T flip-flops (66,67) in the path (52)
Input to each clear input terminal (CLR) of each
The lops (66, 67) are reset and the first and second T
Each output signal V of the flip-flop (66,67)TF1, VTF2Is Figure 3
As shown in (E) and (F), both are low voltage (L) level.
It At this time, energy is not supplied to the secondary winding (2b) side of the transformer (2).
During the off period of the MOS-FET (3), the transmission of Rugi is not performed.
The rectification smoothing circuit (6) smoothing capacitor (5)
The load is supplied to the load (8).
【0023】負荷(8)のインピーダンスが高い軽負荷状
態の場合は、時刻t1にて制御回路(7)のオン時間設定用
コンデンサ(12)の電圧VCPが基準電源(13)の基準電圧V
REFのレベルに達し、MOS-FET(3)がオフ状態にな
ると、MOS-FET(3)に流れる電流IDが図4(B)に
示すように略0になると共にドレイン−ソース端子間の
電圧VDSが図4(A)に示すように0Vから急速に上昇
し、トランス(2)に蓄積されたエネルギが2次巻線(2b)
から整流平滑回路(6)を介して負荷(8)に供給され、トラ
ンス(2)がリセットされる。このとき、トランス(2)のリ
セット検出用巻線(2c)にフライバック電圧VFBが発生
し、遅延回路(56)を介してカウンタ回路(52)に図4(C)
に示すようなフライバック電圧VFBの遅延信号VDLが入
力される。そして、時刻t1Aにて遅延回路(56)の遅延信
号VDLの電圧が図4(C)に示すように基準電源(64)の基
準電圧VTHのレベルよりも高くなると、図4(D)に示す
ようにエッジ検出用コンパレータ(65)の比較出力信号V
CKが低い電圧(L)レベルから高い電圧(H)レベルとな
る。このとき、第1及び第2のTフリップフロップ(66,
67)の各出力信号VTF1,VTF2は図4(E)及び(F)に示す
ように共に低い電圧(L)レベルを保持する。一方、負荷
状態検出回路(51)内の負荷状態検出用抵抗(57)の電圧V
RLは第2の基準電源(61)の第2の基準電圧VR2=2[V]
以上であるから、第1及び第2の負荷状態検出用コンパ
レータ(58,61)の各出力信号VCP1,VCP2は共に高い電圧
(H)レベルとなる。これにより、第1の負荷状態検出用
コンパレータ(59)から反転器(60)を介して低い電圧(H)
レベルの反転出力信号がRSフリップフロップ(63)のセ
ット端子(S)に付与されると共に、第2の負荷状態検出
用コンパレータ(62)から高い電圧(H)レベルの出力信号
VCPがRSフリップフロップ(63)のリセット端子(R)に
付与されてRSフリップフロップ(63)がリセット状態と
なるので、図4(G)に示すようにRSフリップフロップ
(63)から低い電圧(L)レベルの出力信号VFF2が出力さ
れる。したがって、オン信号発生回路(53)内の第1及び
第2のANDゲート(67,69)の各出力信号VS1,VS2が共
に低い電圧(L)レベルとなるので、ORゲート(71)から
低い電圧(L)レベルの論理和信号VW1が出力される。ま
た、最大オフ時間設定回路(54)からは出力信号VW2を発
生しないので、ORゲート(55)を介してリセット優先R
Sフリップフロップ(17)のセット端子(S)に付与される
セットパルス信号VF1Sは図4(H)に示すように低い電
圧(L)レベルを保持する。In the light load state in which the load (8) has a high impedance, the voltage V CP of the on-time setting capacitor (12) of the control circuit (7) is the reference voltage of the reference power supply (13) at time t 1 . V
When the level of REF is reached and the MOS-FET (3) is turned off, the current ID flowing through the MOS-FET (3) becomes substantially 0 as shown in FIG. The voltage V DS rapidly rises from 0 V as shown in FIG. 4 (A), and the energy stored in the transformer (2) is transferred to the secondary winding (2b).
Is supplied to the load (8) through the rectifying / smoothing circuit (6), and the transformer (2) is reset. At this time, the flyback voltage V FB is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), and the counter circuit (52) is fed to the counter circuit (52) through the delay circuit (56).
The delay signal V DL of the flyback voltage V FB as shown in FIG. Then, at time t 1A , when the voltage of the delay signal V DL of the delay circuit (56) becomes higher than the level of the reference voltage V TH of the reference power source (64) as shown in FIG. ), The comparison output signal V of the edge detection comparator (65)
CK changes from a low voltage (L) level to a high voltage (H) level. At this time, the first and second T flip-flops (66,
The output signals V TF1 and V TF2 of 67) both hold a low voltage (L) level as shown in FIGS. 4 (E) and 4 (F). On the other hand, the voltage V of the load state detection resistor (57) in the load state detection circuit (51)
RL is the second reference voltage V R2 = 2 [V] of the second reference power source (61).
Therefore, the output signals V CP1 and V CP2 of the first and second load state detection comparators (58, 61) are both high voltage.
(H) level. As a result, a low voltage (H) is output from the first load state detection comparator (59) via the inverter (60).
The inverted output signal of the level is applied to the set terminal (S) of the RS flip-flop (63), and the output signal V CP of the high voltage (H) level from the second load state detection comparator (62) is applied to the RS flip-flop. Since the RS flip-flop (63) is put in the reset state by being applied to the reset terminal (R) of the flip-flop (63), as shown in FIG.
A low voltage (L) level output signal V FF2 is output from (63). Therefore, since the output signals V S1 and V S2 of the first and second AND gates (67, 69) in the ON signal generation circuit (53) are both at a low voltage (L) level, the OR gate (71). Outputs a logical sum signal V W1 of low voltage (L) level. Further, since the output signal V W2 is not generated from the maximum off time setting circuit (54), the reset priority R is set through the OR gate (55).
The set pulse signal V F1S applied to the set terminal (S) of the S flip-flop (17) holds a low voltage (L) level as shown in FIG. 4 (H).
【0024】時刻t1Bにてトランス(2)のリセット期間
が終了すると、トランス(2)の1次巻線(2a)及びリセッ
ト検出用巻線(2c)に発生する減衰振動波状のリンギング
電圧により、MOS-FET(3)のドレイン−ソース端子
間の電圧VDS及び遅延回路(56)の遅延信号VDLの電圧が
図4(A)及び(C)に示すように低下する。そして、リセ
ット検出用巻線(2c)から遅延回路(56)を介してカウンタ
回路(52)内のエッジ検出用コンパレータ(65)の非反転入
力端子(+)に入力される遅延信号VDLの電圧が図4(C)
に示すように基準電源(64)の基準電圧VTHのレベルより
も低くなると、図4(D)に示すようにエッジ検出用コン
パレータ(65)の比較出力信号VCKが高い電圧(H)レベル
から低い電圧(L)レベルとなる。このとき、第1のTフ
リップフロップ(66)の出力信号VTF1が図4(E)に示す
ように低い電圧(L)レベルから高い電圧(H)レベルとな
り、第2のTフリップフロップ(67)の出力信号VTF2は
図4(F)に示すように低い電圧(L)レベルを保持する。
これにより、第1のTフリップフロップ(66)の高い電圧
(H)レベルの出力信号VTF1は、負荷状態検出回路(51)
から入力される低い電圧(L)レベルの出力信号V
FF2(図4(G))と共にオン信号発生回路(53)内の第1
のANDゲート(68)に入力され、その出力信号VS1が低
い電圧(L)レベルとなる。また、第2のTフリップフロ
ップ(67)の低い電圧(L)レベルの出力信号VTF2は、負
荷状態検出回路(51)からオン信号発生回路(53)内の反転
器(69)を介して入力される高い電圧(H)レベルの反転信
号と共に第2のANDゲート(70)に入力され、その出力
信号VS2が低い電圧(L)レベルとなる。したがって、オ
ン信号発生回路(53)内のORゲート(71)から低い電圧
(L)レベルの論理和信号VW1が出力されると共に最大オ
フ時間設定回路(54)からは出力信号V W2を発生しないの
で、ORゲート(55)を介してリセット優先RSフリップ
フロップ(17)のセット端子(S)に付与されるセットパル
ス信号VF1Sは図4(H)に示すように低い電圧(L)レベ
ルを保持する。これによって、MOS-FET(3)はオフ
状態を保持する。Time t1BAt transformer (2) reset period
Is completed, the primary winding (2a) of the transformer (2) and the reset
Vibration wavy ringing generated in the winding for detection (2c)
Depending on the voltage, the drain-source terminal of the MOS-FET (3)
Voltage V betweenDSAnd the delay signal V of the delay circuit (56)DLVoltage of
It decreases as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (C). And lyce
From the input detection winding (2c) through the delay circuit (56)
Non-inverting input of edge detection comparator (65) in circuit (52)
Delay signal V input to the input terminal (+)DLThe voltage of Fig. 4 (C)
As shown in, the reference voltage V of the reference power supply (64)THThan the level
When it also becomes lower, the edge detection controller is set as shown in FIG.
Comparison output signal V of the palrator (65)CKHas a high voltage (H) level
To a low voltage (L) level. At this time, the first T
Output signal V of the lip flop (66)TF1Is shown in Fig. 4 (E)
From low voltage (L) level to high voltage (H) level
The output signal V of the second T flip-flop (67)TF2Is
A low voltage (L) level is maintained as shown in FIG.
As a result, the high voltage of the first T flip-flop (66)
(H) level output signal VTF1Is a load condition detection circuit (51)
Output signal V of low voltage (L) level input from
FF2(FIG. 4 (G)) and the first in the ON signal generating circuit (53)
Input to the AND gate (68) of the output signal VS1Is low
Voltage (L) level. In addition, the second T flip flow
Output signal V of low voltage (L) level of the top (67)TF2Is negative
Inversion in load signal detection circuit (51) to ON signal generation circuit (53)
High voltage (H) level inversion signal input through the device (69)
Signal is input to the second AND gate (70) and its output
Signal VS2Becomes a low voltage (L) level. Therefore,
Voltage from the OR gate (71) in the signal generator (53)
(L) level OR signal VW1Is output and maximum
Output signal V from the time setting circuit (54) W2Does not occur
Then, reset priority RS flip through OR gate (55)
Set pulse applied to the set terminal (S) of the flop (17)
Signal VF1SIs a low voltage (L) level as shown in FIG.
Hold Le. This turns off the MOS-FET (3)
Hold the state.
【0025】トランス(2)のリセット検出用巻線(2c)に
発生する減衰振動波状のリンギング電圧により、時刻t
1Cにてリセット検出用巻線(2c)から遅延回路(56)を介し
てカウンタ回路(52)に入力される遅延信号VDLの電圧が
図4(C)に示すように基準電源(64)の基準電圧VTHのレ
ベルよりも高くなると、図4(D)に示すようにエッジ検
出用コンパレータ(65)の比較出力信号VCKが再び低い電
圧(L)レベルから高い電圧(H)レベルとなる。このと
き、第1のTフリップフロップ(66)の出力信号V TF1は
図4(E)に示すように高い電圧(H)レベルを保持し、第
2のTフリップフロップ(67)の出力信号VTF2は図4
(F)に示すように低い電圧(L)レベルを保持する。On the reset detection winding (2c) of the transformer (2)
Due to the ringing voltage of the damped oscillation wave generated, the time t
1CAt the reset detection winding (2c) through the delay circuit (56)
Delay signal V input to the counter circuit (52)DLVoltage of
As shown in FIG. 4C, the reference voltage V of the reference power source (64)THNore
When it is higher than the bell, edge detection is performed as shown in FIG.
Comparison output signal V of output comparator (65)CKIs low again
The pressure (L) level changes to a high voltage (H) level. This and
Output signal V of the first T flip-flop (66) TF1Is
As shown in FIG. 4 (E), the high voltage (H) level is maintained and
Output signal V of T flip-flop (67) of 2TF2Is Figure 4
The low voltage (L) level is maintained as shown in (F).
【0026】図4(C)に示すように、トランス(2)のリ
セット検出用巻線(2c)から遅延回路(56)を介してカウン
タ回路(52)に入力される遅延信号VDLの電圧が時刻t2
にて基準電源(64)の基準電圧VTHのレベルよりも低くな
ると、図4(D)に示すようにエッジ検出用コンパレータ
(65)の比較出力信号VCKが高い電圧(H)レベルから低い
電圧(L)レベルとなる。このとき、第1のTフリップフ
ロップ(66)の出力信号V TF1が図4(E)に示すように高
い電圧(H)レベルから低い電圧(L)レベルとなり、第2
のTフリップフロップ(67)の出力信号VTF2が図4(F)
に示すように低い電圧(L)レベルから高い電圧(H)レベ
ルとなる。これにより、第1のTフリップフロップ(66)
の低い電圧(L)レベルの出力信号VTF1は、負荷状態検
出回路(51)から入力される低い電圧(L)レベルの出力信
号VFF2(図4(G))と共にオン信号発生回路(53)内の
第1のANDゲート(68)に入力され、その出力信号VS1
が低い電圧(L)レベルとなる。また、第2のTフリップ
フロップ(67)の高い電圧(H)レベルの出力信号V
TF2は、負荷状態検出回路(51)からオン信号発生回路(5
3)内の反転器(69)を介して入力される高い電圧(H)レベ
ルの反転信号と共に第2のANDゲート(70)に入力さ
れ、その出力信号VS2が高い電圧(H)レベルとなる。し
たがって、オン信号発生回路(53)内のORゲート(71)か
ら高い電圧(H)レベルの論理和信号VW1が出力されると
共に最大オフ時間設定回路(54)からは出力信号V W2を発
生しないので、ORゲート(55)を介してリセット優先R
Sフリップフロップ(17)のセット端子(S)に付与される
セットパルス信号VF1Sが図4(H)に示すように低い電
圧(L)レベルから高い電圧(H)レベルとなる。これと同
時に、リセット優先RSフリップフロップ(17)のリセッ
ト端子(R)にはコンパレータ(14)から図4(I)に示す低
い電圧(L)レベルのリセットパルス信号VF1Rが入力さ
れるので、リセット優先RSフリップフロップ(17)がセ
ット状態となる。これにより、図4(J)に示すようにリ
セット優先RSフリップフロップ(17)から駆動回路(18)
を介してMOS-FET(3)のゲート端子に高い電圧(H)
レベルのオン信号VFF1が付与され、MOS-FET(3)
がオン状態となる。このとき、図4(A)に示すようにM
OS-FET(3)のドレイン−ソース端子間の電圧VDSが
略0Vとなり、図4(B)に示すようにMOS-FET(3)
に流れる電流IDが直線的に増加してトランス(2)にエネ
ルギが蓄積される。リセット優先RSフリップフロップ
(17)から出力された高い電圧(H)レベルのオン信号V
FF1は、カウンタ回路(52)内の第1及び第2のTフリッ
プフロップ(66,67)の各クリア入力端子(CLR)に入力され
て各Tフリップフロップ(66,67)がリセットされ、第1
及び第2のTフリップフロップ(66,67)の各出力信号V
TF1,VTF2が図4(E)及び(F)に示すように共に低い電
圧(L)レベルとなる。このとき、トランス(2)の2次巻
線(2b)側にはエネルギの伝達が行われず、MOS-FE
T(3)のオフ期間中に整流平滑回路(6)の平滑コンデンサ
(5)に充電された電荷が負荷(8)に供給される。As shown in FIG. 4C, the transformer (2)
From the set detection winding (2c) through the delay circuit (56)
Delay signal V input to the input circuit (52)DLVoltage at time t2
At the reference voltage V of the reference power supply (64)THLower than the level of
Then, as shown in FIG. 4D, a comparator for edge detection
Comparative output signal V of (65)CKIs low from high voltage (H) level
It becomes the voltage (L) level. At this time, the first T flip
Output signal V of the lop (66) TF1Is high as shown in Fig. 4 (E).
From a high voltage (H) level to a low voltage (L) level
Output signal V of the T flip-flop (67) ofTF2Is shown in Fig. 4 (F)
As shown in, low voltage (L) level to high voltage (H) level
It will be Le. As a result, the first T flip-flop (66)
Low voltage (L) level output signal VTF1Is the load condition detection
Low voltage (L) level output signal input from the output circuit (51)
Issue VFF2(Fig. 4 (G)) and in the ON signal generating circuit (53)
Input to the first AND gate (68) and its output signal VS1
Becomes a low voltage (L) level. Also, the second T flip
High voltage (H) level output signal V of flop (67)
TF2From the load state detection circuit (51) to the ON signal generation circuit (5
3) High voltage (H) level input via the inverter (69) in
Input to the second AND gate (70) together with the inverted signal of
And its output signal VS2Becomes a high voltage (H) level. Shi
Therefore, the OR gate (71) in the ON signal generation circuit (53)
Higher voltage (H) level OR signal VW1Is output
Both output signals V from the maximum off time setting circuit (54) W2From
Reset priority R via OR gate (55)
It is given to the set terminal (S) of the S flip-flop (17).
Set pulse signal VF1SIs low as shown in Fig. 4 (H).
The pressure (L) level changes to a high voltage (H) level. Same as this
Sometimes, reset priority RS flip-flop (17) reset
The comparator (14) is connected to the low terminal (R) as shown in Fig. 4 (I).
Voltage (L) level reset pulse signal VF1RIs entered
Reset priority RS flip-flop (17)
It will be in a state of shutting down. As a result, as shown in FIG.
Set priority RS flip-flop (17) to drive circuit (18)
High voltage (H) to the gate terminal of MOS-FET (3) via
Level ON signal VFF1Is added, MOS-FET (3)
Turns on. At this time, as shown in FIG.
Voltage V between the drain and source terminals of OS-FET (3)DSBut
It becomes almost 0V, and as shown in Fig. 4 (B), MOS-FET (3)
Current I flowing throughDIs increased linearly to the transformer (2).
Rugi is accumulated. Reset priority RS flip-flop
High voltage (H) level ON signal V output from (17)
FF1Is the first and second T-flip in the counter circuit (52).
Input to each clear input terminal (CLR) of the flip-flop (66, 67).
Reset each T flip-flop (66, 67),
And each output signal V of the second T flip-flop (66, 67)
TF1, VTF2Is low, as shown in FIGS. 4 (E) and (F).
It becomes the pressure (L) level. At this time, the secondary winding of the transformer (2)
Energy is not transmitted to the line (2b) side, and MOS-FE
Smoothing capacitor of the rectifying and smoothing circuit (6) during the off period of T (3)
The electric charge charged in (5) is supplied to the load (8).
【0027】ここで、負荷状態検出回路(51)内の負荷状
態検出用抵抗(57)の電圧VRLが低下して第1の基準電源
(58)の第1の基準電圧VR1=1[V]よりも高く且つ第2
の基準電源(61)の第2の基準電圧VR2=2[V]よりも低
くなると、第1の負荷状態検出用コンパレータ(59)の出
力信号VCP1が高い電圧(H)レベルとなると共に第2の
負荷状態検出用コンパレータ(62)の出力信号VCP2が低
い電圧(L)レベルとなる。第1の負荷状態検出用コンパ
レータ(59)の高い電圧(H)レベルの出力信号V CP1は反
転器(60)により低い電圧(L)レベルに変換されてRSフ
リップフロップ(63)のセット端子(S)に入力され、第2
の負荷状態検出用コンパレータ(62)の低い電圧(L)レベ
ルの出力信号VCP2はRSフリップフロップ(63)のリセ
ット端子(R)に入力される。このとき、RSフリップフ
ロップ(63)の出力信号VFF2は負荷状態検出用抵抗(57)
の電圧VRLが第1の基準電源(58)の第1の基準電圧VR1
=1[V]以下になるまで以前の電圧レベル、即ち低い電
圧(L)レベルを保持する。また、前記とは逆に、重負荷
状態から負荷状態検出回路(51)内の負荷状態検出用抵抗
(57)の電圧VRLが上昇して第1の基準電源(58)の第1の
基準電圧VR1=1[V]よりも高く且つ第2の基準電源(6
1)の第2の基準電圧VR2=2[V]よりも低くなったと
き、RSフリップフロップ(63)の出力信号VFF2は負荷
状態検出用抵抗(57)の電圧VRLが第2の基準電源(61)の
第2の基準電圧VR2=2[V]以上になるまで以前の電圧
レベル、即ち高い電圧(H)レベルを保持する。なお、負
荷(8)に印加される直流電圧VOの安定化に関する動作に
ついては、図6に示す従来のスイッチング電源装置の場
合と略同様であるので、説明は省略する。Here, the load state in the load state detection circuit (51)
Voltage V of resistance (57) for state detectionRLIs the first reference power source
The first reference voltage V of (58)R1Higher than = 1 [V] and second
Second reference voltage V of the reference power source (61) ofR2= Lower than 2 [V]
The output of the first load condition detection comparator (59)
Force signal VCP1Becomes high voltage (H) level and the second
Output signal V of load status comparator (62)CP2Is low
Voltage (L) level. 1st load condition detection computer
High voltage (H) level output signal V of the transmitter (59) CP1Is anti
Converted to a low voltage (L) level by the converter (60)
It is input to the set terminal (S) of the lip flop (63) and the second
The low voltage (L) level of the load condition detection comparator (62)
Output signal VCP2Is the reset of the RS flip-flop (63)
Input to the input terminal (R). At this time, RS flip
Output signal V of the rope (63)FF2Is a resistance for load condition detection (57)
Voltage VRLIs the first reference voltage V of the first reference power source (58)R1
The previous voltage level, that is, low voltage until = 1 [V] or less
Hold the pressure (L) level. Also, contrary to the above, heavy load
Resistance for load status detection in the load status detection circuit (51)
Voltage V of (57)RLRises to the first of the first reference power supply (58)
Reference voltage VR1Higher than = 1 [V] and the second reference power source (6
Second reference voltage V of 1)R2= 2 [V] lower than
Output signal V of RS flip-flop (63)FF2Is the load
Voltage V of status detection resistor (57)RLOf the second reference power source (61)
Second reference voltage VR2= Previous voltage until it exceeds 2 [V]
The level, that is, the high voltage (H) level is held. In addition, negative
DC voltage V applied to the load (8)OTo stabilize the
As for the conventional switching power supply device shown in FIG.
The description is omitted because it is substantially the same as the case.
【0028】本実施の形態では、負荷状態検出回路(51)
から高い電圧(H)レベルの出力信号VFF2が出力され重
負荷状態を検出したときは、MOS-FET(3)がオフ状
態となった後にトランス(2)のフライバックエネルギが
比較的長期間に亘り2次巻線(2b)から整流平滑回路(6)
を介して負荷(8)に供給されるため、トランス(2)のリセ
ット期間が長くなる。これにより、トランス(2)のリセ
ット検出用巻線(2c)に広幅の電圧パルスが発生するの
で、カウンタ回路(52)が広幅の電圧パルスの最初の立ち
下がりを計数したとき、即ちカウンタ回路(52)内の第1
及び第2のTフリップフロップ(66,67)の各出力信号V
TF1,VTF2がそれぞれ高い電圧(H)レベル及び低い電圧
(L)レベルとなったときにオン信号発生回路(53)からO
Rゲート(71)、リセット優先RSフリップフロップ(17)
及び駆動回路(18)を介してMOS-FET(3)のゲート端
子に高い電圧(H)レベルのオン信号VFF1を付与するこ
とにより、トランス(2)のリセット期間の終了後にMO
S-FET(3)をオフ状態からオン状態に切り換える通常
のリンギングチョークコンバータ(RCC)動作が行わ
れる。また、負荷状態検出回路(51)から低い電圧(L)レ
ベルの出力信号VFF2が出力され軽負荷状態を検出した
ときは、MOS-FET(3)がオフ状態となった後にトラ
ンス(2)のフライバックエネルギが比較的短期間のうち
に2次巻線(2b)から整流平滑回路(6)を介して負荷(8)に
供給されるため、トランス(2)のリセット期間が短くな
る。これにより、トランス(2)のリセット検出用巻線(2
c)にリンギング電圧分を含む狭幅の電圧パルスが発生す
るので、カウンタ回路(52)が狭幅の電圧パルスの2回目
の立ち下がりを計数したとき、即ちカウンタ回路(52)内
の第1及び第2のTフリップフロップ(66,67)の各出力
信号VTF1,VTF2がそれぞれ低い電圧(L)レベル及び高
い電圧(H)レベルとなったときにオン信号発生回路(53)
からORゲート(71)、リセット優先RSフリップフロッ
プ(17)及び駆動回路(18)を介してMOS-FET(3)のゲ
ート端子に高い電圧(H)レベルのオン信号VFF1を付与
することにより、MOS-FET(3)のオフ期間が延長さ
れ、MOS-FET(3)のスイッチング周波数が低下す
る。したがって、MOS-FET(3)のオン・オフ回数が
減少し、負荷(8)のインピーダンスが高い軽負荷時にM
OS-FET(3)で発生するスイッチング損失を低減でき
るので、広い負荷の範囲でスイッチング電源装置の変換
効率を向上することが可能となる。また、負荷状態検出
回路(51)内の負荷状態検出用抵抗(57)の電圧VRLのレベ
ルが第1の基準電圧VR1又は第2の基準電圧VR2のレベ
ルから第1の基準電圧VR1と第2の基準電圧VR2の中間
レベルとなる期間が発生したときでも、ヒステリシス特
性により負荷状態検出回路(51)の出力信号VFF2の電圧
レベルが以前の電圧レベルに保持されるので、重負荷状
態と軽負荷状態とを円滑に切り替えることができ、トラ
ンス(2)のコアの振動による騒音を防止できる利点があ
る。また、起動時等でトランス(2)のリセット検出用巻
線(2c)に発生するフライバック電圧VFBが極めて小さ
く、フライバック電圧VFBの立ち下がりを検出できない
場合は、最大オフ時間設定回路(54)からMOS-FET
(3)のゲート端子に高い電圧(H)レベルのオン信号MO
S-FETF F1が付与され、MOS-FET(3)が強制的に
オフ状態からオン状態となる。これにより、負荷(8)の
電圧VOが上昇し、これ以降はトランス(2)のリセット検
出用巻線(2c)のフライバック電圧VFBの立ち下がりに同
期した通常のリンギングチョークコンバータ(RCC)
動作に移行するので、スイッチング電源装置の円滑な起
動が可能となる利点がある。更に、遅延回路(56)でリセ
ット検出用巻線(2c)の電圧VFBの立ち下がり時点を遅延
させることにより、MOS-FET(3)のドレイン−ソー
ス端子間の電圧VDSの最下点とリセット検出用巻線(2c)
の電圧VFBの立ち下がり時点とを一致させたので、トラ
ンス(2)のリセット検出用巻線(2c)のフライバック電圧
VFBの立ち下がり時にMOS-FET(3)がオフ状態から
オン状態となり、MOS-FET(3)のドレイン−ソース
端子間の電圧VDSが最小となる時点でオン状態に切換え
られる。したがって、スイッチング損失を最小限に抑え
て変換効率を向上することが可能となる。In the present embodiment, the load state detection circuit (51)
When a heavy load state is detected by outputting a high voltage (H) level output signal V FF2 from the transformer, the flyback energy of the transformer (2) is relatively long after the MOS-FET (3) is turned off. Rectifying and smoothing circuit (6) from secondary winding (2b)
Since it is supplied to the load (8) via the, the reset period of the transformer (2) becomes long. As a result, a wide voltage pulse is generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2), so that when the counter circuit (52) counts the first falling edges of the wide voltage pulse, that is, the counter circuit ( 52) 1st
And each output signal V of the second T flip-flop (66, 67)
TF1 and V TF2 are high voltage (H) level and low voltage, respectively
When it goes to the (L) level, the ON signal generation circuit (53) outputs O
R gate (71), reset priority RS flip-flop (17)
By applying the high voltage (H) level ON signal V FF1 to the gate terminal of the MOS-FET (3) through the drive circuit (18), the MO-FET is turned on after the reset period of the transformer (2).
A normal ringing choke converter (RCC) operation for switching the S-FET (3) from the off state to the on state is performed. Further, when the low-voltage (L) level output signal V FF2 is output from the load state detection circuit (51) and the light load state is detected, the transformer (2) is turned off after the MOS-FET (3) is turned off. Since the flyback energy is supplied to the load (8) from the secondary winding (2b) through the rectifying and smoothing circuit (6) within a relatively short period, the reset period of the transformer (2) is shortened. This allows the reset detection winding (2
Since a narrow voltage pulse including the ringing voltage is generated in c), when the counter circuit (52) counts the second falling edge of the narrow voltage pulse, that is, the first in the counter circuit (52). And an ON signal generation circuit (53) when the output signals V TF1 and V TF2 of the second T flip-flops (66, 67) become a low voltage (L) level and a high voltage (H) level, respectively.
From the OR gate (71), the reset priority RS flip-flop (17) and the drive circuit (18) to the ON terminal V FF1 of high voltage (H) level to the gate terminal of the MOS-FET (3) , The off period of the MOS-FET (3) is extended and the switching frequency of the MOS-FET (3) is lowered. Therefore, the number of times the MOS-FET (3) is turned on and off is reduced, and the impedance of the load (8) is high.
Since the switching loss generated in the OS-FET (3) can be reduced, it is possible to improve the conversion efficiency of the switching power supply device in a wide load range. Further, the level of the voltage V RL of the load state detection resistor (57) in the load state detection circuit (51) is changed from the level of the first reference voltage V R1 or the second reference voltage V R2 to the first reference voltage V R2. Since the hysteresis characteristic holds the voltage level of the output signal V FF2 of the load state detection circuit (51) at the previous voltage level even when a period in which the level is between R1 and the second reference voltage V R2 occurs, There is an advantage that the heavy load state and the light load state can be smoothly switched, and the noise due to the vibration of the core of the transformer (2) can be prevented. Further, when the flyback voltage V FB generated in the reset detection winding (2c) of the transformer (2) is extremely small at the time of startup and the falling of the flyback voltage V FB cannot be detected, the maximum off-time setting circuit (54) to MOS-FET
ON signal MO of high voltage (H) level is applied to the gate terminal of (3).
The S-FET F F1 is added, and the MOS-FET (3) is forcibly changed from the off state to the on state. As a result, the voltage V O of the load (8) rises, and thereafter, the normal ringing choke converter (RCC) synchronized with the fall of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c) of the transformer (2). )
Since the operation is shifted to the operation, there is an advantage that the switching power supply device can be smoothly started. Further, by delaying the falling point of the voltage V FB of the reset detection winding (2c) with the delay circuit (56), the lowest point of the voltage V DS between the drain and source terminals of the MOS-FET (3). And reset detection winding (2c)
Since the fall time of the voltage V FB of the MOS-FET (3) is matched with the fall time of the flyback voltage V FB of the reset detection winding (2c) of the transformer (2), the MOS-FET (3) is changed from the OFF state to the ON state. Therefore, when the voltage V DS between the drain and source terminals of the MOS-FET (3) becomes the minimum, it is switched to the ON state. Therefore, it is possible to minimize the switching loss and improve the conversion efficiency.
【0029】本発明の実施態様は前記の実施の形態に限
定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実
施形態では出力電圧検出回路(10)の検出信号により負荷
(8)の状態を検出する負荷状態検出回路(51)を使用した
形態を示したが、図5に示すように負荷(8)に流れる電
流IOを検出する電流検出器(72)を設け、電流検出器(7
2)の検出出力を負荷状態検出回路(51)内の負荷状態検出
用抵抗(57)により負荷状態検出電圧VRLに変換して負荷
(8)の状態を検出してもよい。また、上記の実施形態で
は2個の基準電源(58,61)及びコンパレータ(59,62)と1
個の反転器(60)及びRSフリップフロップ(63)で1ビッ
トの負荷状態検出回路(51)を構成すると共にTフリップ
フロップ(66,67)を2段接続してカウンタ回路(52)を構
成した形態を示したが、負荷状態検出回路(51)のビット
数を増加すると共にTフリップフロップを2段以上接続
してより精密なスイッチング周波数の制御を行なっても
よい。また、上記の実施形態では1次巻線(2a)及び2次
巻線(2b)並びにリセット検出用巻線(2c)がそれぞれ独立
して形成されたトランス(2)を使用した形態を示した
が、リセット検出用巻線(2c)を1次巻線(2a)又は2次巻
線(2b)の一部として構成することも可能である。更に、
上記の実施形態では主スイッチング素子としてMOS-
FETを使用した形態を示したが、バイポーラトランジ
スタ、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タ)、J-FET(接合型電界効果トランジスタ)又は
サイリスタ等も主スイッチング素子として使用すること
も可能である。The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the load is detected by the detection signal of the output voltage detection circuit (10).
Although the form using the load state detection circuit (51) for detecting the state of (8) is shown, as shown in FIG. 5, a current detector (72) for detecting the current I O flowing through the load (8) is provided. , Current detector (7
The detection output of 2) is converted to the load state detection voltage V RL by the load state detection resistor (57) in the load state detection circuit (51) and the load
The state of (8) may be detected. Further, in the above embodiment, two reference power sources (58, 61) and comparators (59, 62) and
The inverter (60) and the RS flip-flop (63) form a 1-bit load state detection circuit (51) and the T flip-flops (66, 67) are connected in two stages to form a counter circuit (52). However, the number of bits of the load state detection circuit (51) may be increased and two or more stages of T flip-flops may be connected to perform more precise control of the switching frequency. In the above embodiment, the transformer (2) in which the primary winding (2a), the secondary winding (2b) and the reset detecting winding (2c) are independently formed is used. However, it is also possible to configure the reset detection winding (2c) as a part of the primary winding (2a) or the secondary winding (2b). Furthermore,
In the above embodiment, the main switching element is a MOS-
Although the form using the FET is shown, a bipolar transistor, an IGBT (insulated gate type bipolar transistor), a J-FET (junction type field effect transistor) or a thyristor can also be used as the main switching element.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、負荷のインピーダンス
が高くなり軽負荷状態になるとスイッチング周波数が低
下して主スイッチング素子のオン・オフ回数が減少する
ので、軽負荷時のスイッチング損失を低減でき、広い負
荷の範囲で変換効率を向上することが可能である。ま
た、トランスのリセット検出用巻線の電圧の立ち下がり
時に主スイッチング素子をオフ状態からオン状態にする
ため、主スイッチング素子の両主端子間の電圧が最小と
なる時点でオン状態に切換えることができ、スイッチン
グ損失を最小限に抑えることが可能となる。更に、本発
明はORゲート、ANDゲート、反転器、コンパレータ
及び各種フリップフロップ等の論理集積回路(ロジック
IC)を主体として制御回路を構成することができるの
で、消費電力が極めて少ないCMOS-IC(CMOS
型集積回路)で制御回路を構成してスイッチング電源装
置の電力損失を低減することが可能となる。According to the present invention, when the load impedance becomes high and the load state becomes light, the switching frequency decreases and the number of times the main switching element is turned on and off decreases, so that the switching loss at light load can be reduced. It is possible to improve the conversion efficiency in a wide load range. Also, since the main switching element is switched from the off state to the on state when the voltage of the transformer reset detection winding falls, it may be switched to the on state when the voltage between both main terminals of the main switching element becomes the minimum. Therefore, the switching loss can be minimized. Furthermore, according to the present invention, since the control circuit can be configured mainly by a logic integrated circuit (logic IC) such as an OR gate, an AND gate, an inverter, a comparator, and various flip-flops, a CMOS-IC (which consumes extremely little power) CMOS
It is possible to reduce the power loss of the switching power supply device by configuring the control circuit with a die integrated circuit).
【図1】 本発明によるスイッチング電源装置の一実施
の形態を示す電気回路図FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention.
【図2】 図1の構成の詳細を示す電気回路図FIG. 2 is an electric circuit diagram showing details of the configuration of FIG.
【図3】 重負荷時における図2の各部の電圧及び電流
を示す波形図FIG. 3 is a waveform diagram showing the voltage and current of each part of FIG. 2 under heavy load.
【図4】 軽負荷時における図2の各部の電圧及び電流
を示す波形図FIG. 4 is a waveform diagram showing the voltage and current of each part of FIG. 2 under a light load.
【図5】 図1の変更実施の形態を示す電気回路図5 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of FIG.
【図6】 従来のスイッチング電源装置を示す電気回路
図FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a conventional switching power supply device.
【図7】 重負荷時における図6の各部の電圧及び電流
を示す波形図FIG. 7 is a waveform diagram showing the voltage and current of each part of FIG. 6 under heavy load.
【図8】 軽負荷時における図6の各部の電圧及び電流
を示す波形図FIG. 8 is a waveform diagram showing the voltage and current of each part of FIG. 6 under a light load.
(1)・・直流電源、 (2)・・トランス、 (2a)・・1次
巻線、 (2b)・・2次巻線、 (2c)・・リセット検出用
巻線、 (3)・・MOS-FET(主スイッチング素
子)、 (4)・・整流ダイオード、 (5)・・平滑コンデ
ンサ、 (6)・・整流平滑回路、 (7)・・制御回路、
(8)・・負荷、 (9)・・フォトカプラ、 (9a)・・発光
部、 (9b)・・受光部、 (10)・・出力電圧検出回路、
(11)・・カレントミラー回路、 (12)・・オン時間設
定用コンデンサ、 (13)・・基準電源、 (14)・・コン
パレータ、 (15)・・電圧立ち上がり検出回路、 (16)
・・発振回路、 (17)・・リセット優先RSフリップフ
ロップ、 (18)・・駆動回路、 (19)・・オン時間決定
回路、 (20,21)・・逆流防止用ダイオード、 (22)・
・抵抗、 (23)・・放電用MOS-FET、 (24)・・
反転器、 (51)・・負荷状態検出回路(負荷状態検出手
段)、 (52)・・カウンタ回路(カウンタ手段)、 (5
3)・・オン信号発生回路(オン信号発生手段)、 (54)
・・最大オフ時間設定回路(最大オフ時間設定手段)、
(55)・・ORゲート、 (56)・・遅延回路、 (57)・
・負荷状態検出用抵抗、 (58)・・第1の基準電源、
(59)・・第1の負荷状態検出用コンパレータ、 (60)・
・反転器、 (61)・・第2の基準電源、 (62)・・第2
の負荷状態検出用コンパレータ、 (63)・・RSフリッ
プフロップ、 (64)・・基準電源、 (65)・・エッジ検
出用コンパレータ、 (66)・・第1のTフリップフロッ
プ、 (67)・・第2のTフリップフロップ、 (68)・・
第1のANDゲート、 (69)・・反転器、 (70)・・第
2のANDゲート、(71)・・ORゲート、 (72)・・電
流検出器(1) ・ ・ DC power supply, (2) ・ ・ Transformer, (2a) ・ ・ Primary winding, (2b) ・ ・ Secondary winding, (2c) ・ ・ Reset detection winding, (3) ・・ MOS-FET (main switching element), (4) ・ ・ Rectifying diode, (5) ・ ・ Smoothing capacitor, (6) ・ ・ Rectifying and smoothing circuit, (7) ・ ・ Control circuit,
(8) ・ ・ Load, (9) ・ ・ Photocoupler, (9a) ・ ・ Light emitting part, (9b) ・ ・ Light receiving part, (10) ・ ・ Output voltage detection circuit,
(11) ・ ・ Current mirror circuit, (12) ・ ・ On-time setting capacitor, (13) ・ ・ Reference power supply, (14) ・ ・ Comparator, (15) ・ ・ Voltage rising detection circuit, (16)
・ ・ Oscillation circuit, (17) ・ ・ Reset priority RS flip-flop, (18) ・ ・ Drive circuit, (19) ・ ・ On-time determining circuit, (20,21) ・ ・ Backflow prevention diode, (22) ・
・ Resistance, (23) ・ ・ Discharge MOS-FET, (24) ・ ・
Inverter, (51) .. Load state detection circuit (load state detection means), (52) .. Counter circuit (counter means), (5
3) .. ON signal generating circuit (ON signal generating means), (54)
..Maximum off-time setting circuit (maximum off-time setting means)
(55) ・ ・ OR gate, (56) ・ ・ Delay circuit, (57) ・
・ Load state detection resistor, (58) ・ ・ First reference power supply,
(59) ... First load condition detection comparator, (60)
・ Inverter, (61) ・ ・ Second reference power source, (62) ・ ・ Second
Load state detection comparator, (63) .. RS flip-flop, (64) .. reference power supply, (65) .. edge detection comparator, (66) .. first T flip-flop, (67).・ Second T flip-flop, (68) ・ ・
1st AND gate, (69) .. inverter, (70) .. 2nd AND gate, (71) .. OR gate, (72) .. current detector
Claims (4)
ンスの1次巻線及び主スイッチング素子と、前記トラン
スの2次巻線に接続され且つ直流出力を負荷に供給する
整流平滑回路と、前記1次又は2次巻線と電磁的に結合
するリセット検出用巻線と、前記主スイッチング素子を
オン・オフ制御する制御回路とを備え、前記制御回路
は、前記主スイッチング素子がオフした後に前記リセッ
ト検出用巻線に発生する電圧により前記トランスのリセ
ット期間を検出し、該リセット期間の終了後に前記主ス
イッチング素子をオン状態にし、前記負荷の電圧のレベ
ルが基準電圧のレベルを超えたときに前記主スイッチン
グ素子をオフ状態にすることにより、前記直流出力のレ
ベルを一定に保持するスイッチング電源装置において、 前記制御回路は、前記負荷の電圧又は前記負荷に流れる
電流により前記負荷の軽負荷状態又は該軽負荷以外の状
態を検出する負荷状態検出手段と、前記リセット検出用
巻線の電圧の立ち下がり回数を計数するカウンタ手段
と、前記負荷状態検出手段が軽負荷状態を検出し且つ前
記トランスのリセット期間終了後に前記カウンタ手段が
前記リセット検出用巻線のフライバック電圧の2回目以
降の立ち下がりを計数したとき又は前記負荷状態検出手
段が前記軽負荷以外の状態を検出し且つ前記カウンタ手
段が前記リセット検出用巻線のフライバック電圧の最初
の立ち下がりを計数したときに前記主スイッチング素子
の制御端子にオン信号を付与するオン信号発生手段とを
備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。1. A primary winding and a main switching element of a transformer connected in series to a DC power source, and a rectifying / smoothing circuit connected to a secondary winding of the transformer and supplying a DC output to a load. A reset detection winding electromagnetically coupled to the primary or secondary winding, and a control circuit for ON / OFF controlling the main switching element are provided, and the control circuit is provided after the main switching element is turned off. When the reset period of the transformer is detected by the voltage generated in the reset detection winding, the main switching element is turned on after the reset period ends, and the level of the voltage of the load exceeds the level of the reference voltage. In the switching power supply device that keeps the level of the DC output constant by turning off the main switching element, Load state detection means for detecting a light load state of the load or a state other than the light load based on a voltage of the load or a current flowing through the load; and a counter means for counting the number of times the voltage of the reset detection winding falls. When the load state detecting means detects a light load state and the counter means counts the second and subsequent falling edges of the flyback voltage of the reset detecting winding after the reset period of the transformer is finished, or the load state An ON signal is given to the control terminal of the main switching element when the detection means detects a state other than the light load and the counter means counts the first falling of the flyback voltage of the reset detection winding. A switching power supply device comprising an ON signal generating means.
圧又は前記負荷に流れる電流に対してヒステリシス特性
を有する請求項1に記載のスイッチング電源装置。2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the load state detecting means has a hysteresis characteristic with respect to a voltage of the load or a current flowing through the load.
子がオフしてからスイッチング周期内に前記カウンタ手
段から計数信号が出力されないとき、前記主スイッチン
グ素子の制御端子にオン信号を付与する最大オフ時間設
定手段を備えた請求項1又は2に記載のスイッチング電
源装置。3. The maximum off-time for which the control circuit gives an ON signal to the control terminal of the main switching element when the count signal is not output from the counter means within the switching cycle after the main switching element is turned off. The switching power supply device according to claim 1, further comprising setting means.
線の電圧の立ち下がり時点を遅延させる遅延回路を有
し、前記主スイッチング素子の両主端子間に印加される
電圧の最下点と前記リセット検出用巻線の電圧の立ち下
がり時点とが略一致するようにした請求項1〜3の何れ
か1項に記載のスイッチング電源装置。4. The control circuit has a delay circuit that delays the falling time of the voltage of the reset detection winding, and is the lowest point of the voltage applied between both main terminals of the main switching element. The switching power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein a time point when the voltage of the reset detection winding falls is substantially the same.
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Citations (1)
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- 2001-04-05 JP JP2001106678A patent/JP3412155B2/en not_active Expired - Lifetime
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