JP2000050626A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP2000050626A
JP2000050626A JP10215252A JP21525298A JP2000050626A JP 2000050626 A JP2000050626 A JP 2000050626A JP 10215252 A JP10215252 A JP 10215252A JP 21525298 A JP21525298 A JP 21525298A JP 2000050626 A JP2000050626 A JP 2000050626A
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JP
Japan
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switching
switching element
voltage
power supply
switching power
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JP10215252A
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English (en)
Inventor
Takaharu Murakami
孝晴 村上
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は産業用や民生用の電子機器に直流安
定化電圧を供給するスイッチング電源装置に関するもの
であり、待機時に代表される軽負荷時の消費電力削減を
目的とするものである。 【解決手段】 スイッチング電源装置の時間平均あたり
のスイッチング回数をスイッチング素子2を強制的に停
止させて削減することによって消費電力の削減を達成す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は産業用や民生用の電
子機器に直流安定化電圧を供給するスイッチング電源装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、スイッチング損失の低減を図るス
イッチング電源装置としては、例えば特開平9−985
71号公報に記載されたものが知られており、特にスイ
ッチング損失が大きな割合を占める軽負荷状況下ではス
イッチング周波数を強制的に低下させ、スイッチング回
数を減らすことによってスイッチング損失を低減する機
能を有した構成をとっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
イッチング電源装置においては、可聴周波数以下に発振
周波数を下げることはできないため、この手段によるス
イッチング損失の改善にはおのずと限界があった。
【0004】本発明は上記課題を解決し、さらなるスイ
ッチング損失の改善を目指すことを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、ある期間強制的にスイッチング素子の駆動
を停止させるように構成したものである。
【0006】これにより、さらなるスイッチング損失の
改善を図ることが可能である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、商用交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧をス
イッチング素子のパルス幅制御によって高周波スイッチ
ングすることによって高周波トランスを介して2次側に
1次から絶縁された安定な直流電圧を供給するスイッチ
ング電源装置において、スイッチング素子のターンオン
損失、ターンオフ損失の低減をある期間スイッチング素
子の駆動を強制的に停止するように構成したスイッチン
グ電源装置であり、時間平均あたりのスイッチング回数
を減らすことによってスイッチング損失を低減できると
いう作用を有する。
【0008】請求項2に記載の発明は、負荷電流検出回
路によって負荷状況を検出し、所定の検出レベルを境
に、スイッチング素子のターンオン損失、ターンオフ損
失の低減をある期間スイッチング素子の駆動を強制的に
停止するように構成した請求項1に記載のスイッチング
電源装置であり、設定された負荷の状態によって、特に
軽負荷時のようにスイッチング損失の占める割合が大き
い負荷状況下で時間平均あたりのスイッチング回数を減
らすことによってスイッチング損失を低減できるという
作用を有する。
【0009】請求項3に記載の発明は、スイッチング素
子の駆動の強制停止期間を負荷の状態によって変化させ
る請求項1または請求項2に記載のスイッチング電源装
置であり、時間平均あたりのスイッチング回数を負荷に
応じて変化させるという作用を有する。
【0010】請求項4に記載の発明は、スイッチング素
子の駆動の強制停止期間をランダムに変化させる請求項
1または請求項2に記載のスイッチング電源装置であ
り、時間平均あたりのスイッチング回数をランダムに変
化させるという作用を有する。
【0011】請求項5に記載の発明は、スイッチング素
子の駆動の強制停止を1次側制御ICのリモート機能に
よって実行する請求項3または請求項4に記載のスイッ
チング電源装置であり、1次側制御ICのリモートオフ
機能を利用してスイッチング素子の駆動停止を行うこと
によって、スイッチング損失の改善に加え、制御ICの
消費電力も低減できるという作用を有する。
【0012】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図14を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
スイッチング電源装置を説明するものである。図1にお
いて、1はトランスで、1aはトランス1の1次側巻
線、1bはトランス1の2次側巻線を示す。2は第1の
スイッチング素子、3は前記スイッチング素子2のオン
オフを制御する制御回路、4aと4bはそれぞれ信号の
絶縁伝達素子、5は整流器、6は前記絶縁伝達素子4
a,4bを介して出力電圧を安定化させるツェナーダイ
オード12、コンデンサ13、3つの抵抗14,15,
16よりなる電圧検出回路、7は絶縁伝達素子4a,4
bを介して強制的に前記第1のスイッチング素子2をタ
ーンオフさせるための駆動回路、8は前記駆動回路7に
よってオンオフされる第2のスイッチング素子、10は
商用交流電圧を整流平滑して得られる直流電圧源、11
は整流器5とともに2次側巻線1bの出力を整流平滑す
るコンデンサ、17,18はダイオード、19は抵抗で
ある。
【0013】図2(a)は第1のスイッチング素子2に
与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもので
ある。図2(b)は第2のスイッチング素子8に与えら
れる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0014】次に動作について説明する。第1のスイッ
チング素子2によって高速スイッチングされた直流電圧
はトランス1の1次側巻線1aから2次側巻線1bに絶
縁伝達され整流器5、コンデンサ11によって整流平滑
され、所望の直流電圧に変換される。この際、電圧検出
回路6はスイッチング電源装置の出力電圧が上昇すると
絶縁伝達素子であるフォトカプラ4bを発光させ、フォ
トカプラ4aを介して制御回路3に伝達することによっ
て第1のスイッチング素子2のオン期間を制御し出力電
圧を安定化するように動作する。
【0015】駆動回路7は電圧検出回路6とは独立に、
あらかじめ設定された所定の期間、第2のスイッチング
素子8を駆動しフォトカプラ4bを発光させ、フォトカ
プラ4aを介して制御回路3に伝達することによって第
1のスイッチング素子2を所定の期間オフさせる働きを
する。
【0016】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2におけるスイッチング電源装置を説明するものであ
る。図3において、符号1から19は前述の実施の形態
1と同一のため、説明を省略する。9はスイッチング電
源装置に接続される負荷の状態を検出する負荷状態検出
手段で、主に電流を検出することによって実施される。
【0017】図4(a)はスイッチング電源装置の負荷
電流を、図4(b)は駆動回路7が第2のスイッチング
素子8の駆動信号を出すことができる状態か否かを示
す。
【0018】図4(c)は第1のスイッチング素子2に
与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもので
ある。図4(d)は第2のスイッチング素子8に与えら
れる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0019】次に動作について説明する。前述の実施の
形態1と異なる点は負荷状態検出手段9によって検出さ
れる負荷の状態が、あらかじめ設定された負荷状態以下
のいわゆる軽負荷時のみに駆動回路7を動作させ、あら
かじめ設定された所定の期間、第2のスイッチング素子
8を駆動する点である。
【0020】(実施の形態3)図5は本発明の実施の形
態3におけるスイッチング電源装置を説明するものであ
る。図5において、符号1から19は前述の実施の形態
2と同一のため、説明を省略する。
【0021】図6(a)はスイッチング電源装置の負荷
電流を示す。図6(b)は第1のスイッチング素子2に
与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもので
ある。図6(c)は第2のスイッチング素子8に与えら
れる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0022】次に動作について説明する。前述の実施の
形態1または実施の形態2と異なる点は負荷状態検出手
段9によって検出される負荷の状態に応じて、つまり、
負荷が比較的重い場合には第2のスイッチング素子8の
駆動期間を短く、逆に負荷が比較的軽い場合には第2の
スイッチング素子8の駆動期間を長くするよう制御をか
ける点である。
【0023】(実施の形態4)図7は本発明の実施の形
態4におけるスイッチング電源装置を説明するものであ
る。図7において、符号1から19は前述の実施の形態
2と同一のため、説明を省略する。
【0024】図8(a)はスイッチング電源装置の負荷
電流を、図8(b)は駆動回路7が第2のスイッチング
素子8の駆動信号を出すことができる状態か否かを示
す。
【0025】図8(c)は第1のスイッチング素子2に
与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもので
ある。図8(d)は第2のスイッチング素子8に与えら
れる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0026】次に動作について説明する。前述の実施の
形態3と異なる点は、負荷状態検出手段9によって検出
される負荷の状態が、あらかじめ設定された負荷状態以
下のいわゆる軽負荷時のみに駆動回路7を動作させ、負
荷状態検出手段9によって検出される負荷の状態に応じ
て、つまり、負荷が比較的重い場合には第2のスイッチ
ング素子8の駆動期間を短く、逆に負荷が比較的軽い場
合には第2のスイッチング素子8の駆動期間を長くする
よう制御をかける点である。
【0027】(実施の形態5)図9は本発明の実施の形
態5におけるスイッチング電源装置を説明するものであ
る。図9において、符号1から19は前述の実施の形態
1と同一のため、説明を省略する。
【0028】図10(a)は第1のスイッチング素子2
に与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもの
である。図10(b)は第2のスイッチング素子8に与
えられる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0029】次に動作について説明する。前述の実施の
形態1または実施の形態2と異なる点は第2のスイッチ
ング素子8の駆動をランダムに実施する点である。
【0030】(実施の形態6)図11は本発明の実施の
形態6におけるスイッチング電源装置を説明するもので
ある。図11において、符号1から19は前述の実施の
形態2と同一のため、説明を省略する。
【0031】図12(a)はスイッチング電源装置の負
荷電流を、図12(b)は駆動回路7が第2のスイッチ
ング素子8の駆動信号を出すことができる状態か否かを
示す。
【0032】図12(c)は第1のスイッチング素子2
に与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもの
である。図12(d)は第2のスイッチング素子8に与
えられる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0033】次に動作について説明する。前述の実施の
形態1または実施の形態2と異なる点は、負荷状態検出
手段9によって検出される負荷の状態が、あらかじめ設
定された負荷状態以下のいわゆる軽負荷時のみに駆動回
路7を動作させ、第2のスイッチング素子8の駆動をラ
ンダムに実施する点である。
【0034】(実施の形態7)図13は本発明の実施の
形態7におけるスイッチング電源装置を説明するもので
ある。図13において、符号1から19は前述の実施の
形態1と同一のため、説明を省略する。9aと9bは第
2の絶縁伝達素子、20は抵抗である。
【0035】図14(a)は第1のスイッチング素子2
に与えられる駆動信号で、制御回路3の出力と同じもの
である。図14(b)は第2のスイッチング素子8に与
えられる駆動信号で、駆動回路7の出力である。
【0036】次に動作について説明する。前述の実施の
形態1、実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4、
実施の形態5または実施の形態6と異なる点は、第2の
スイッチング素子8の駆動によって第2の絶縁伝達素子
9bを発光させ、第2の絶縁伝達素子9aを介して制御
回路3のリモートオフ機能を有効にし、制御回路3の消
費電力を少なくし、第1のスイッチング素子2の駆動を
停止させる点である。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スイッチ
ング素子の駆動をあらかじめ設定された期間、負荷状態
に応じて変化させた期間、またはランダムな期間、強制
的に停止することによって時間平均あたりのスイッチン
グ回数を減らし、その結果スイッチング損失を低減する
ことによって、あるいは制御回路のリモート機能を利用
して制御回路の消費電力も低減することによって入力電
力を削減するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスイッチング電源装置の一実施の形態
における回路図
【図2】(a),(b)同動作タイミング図
【図3】同他の実施の形態における回路図
【図4】(a)〜(d)同動作タイミング図
【図5】同他の実施の形態における回路図
【図6】(a)〜(c)同動作タイミング図
【図7】同他の実施の形態における回路図
【図8】(a)〜(d)同動作タイミング図
【図9】同他の実施の形態における回路図
【図10】(a),(b)同動作タイミング図
【図11】同他の実施の形態における回路図
【図12】(a)〜(d)同動作タイミング図
【図13】同他の実施の形態における回路図
【図14】(a),(b)同動作タイミング図
【符号の説明】
1 トランス 2 第1のスイッチング素子 3 制御回路 4a,4b 絶縁伝達素子 5 整流器 6 電圧検出回路 7 駆動回路 8 第2のスイッチング素子 9a,9b 第2の絶縁伝達素子 10 直流電圧源 11 コンデンサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用交流電圧を整流平滑して得られた直
    流電圧をスイッチング素子のパルス幅制御によって高周
    波スイッチングすることによって高周波トランスを介し
    て2次側に1次から絶縁された安定な直流電圧を供給す
    るスイッチング電源装置において、スイッチング素子の
    ターンオン損失、ターンオフ損失の低減をある期間スイ
    ッチング素子の駆動を強制的に停止するように構成した
    スイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 負荷電流検出回路によって負荷状況を検
    出し、所定の検出レベル以下の状態時に、スイッチング
    素子のターンオン損失、ターンオフ損失の低減をある期
    間スイッチング素子の駆動を強制的に停止するように構
    成した請求項1に記載のスイッチング電源装置。
  3. 【請求項3】 スイッチング素子の駆動の強制停止期間
    を負荷の状態によって変化させる請求項1または請求項
    2に記載のスイッチング電源装置。
  4. 【請求項4】 スイッチング素子の駆動の強制停止期間
    をランダムに変化させる請求項1または請求項2に記載
    のスイッチング電源装置。
  5. 【請求項5】 スイッチング素子の駆動の強制停止を1
    次側制御ICのリモート機能によって実行する請求項3
    または請求項4に記載のスイッチング電源装置。
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