JP2000270544A

JP2000270544A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2000270544A
Application number: JP11075462A
Authority: JP
Inventors: Masato Sasaki; 正人佐々木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】待機状態となった機器の消費電力を少なくす
ることのできるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置は入力交流電圧を
１次側整流平滑回路２で直流電圧に変換し、主スイッチ
ング素子３でスイッチング動作することにより高周波交
流電圧に変換する。高周波交流電圧がトランス７で電圧
が変えられ、それを２次側整流平滑回路１１で整流平滑
されて負荷１４に与えられる。起動時には１次側整流平
滑回路２で得られる直流電圧がノーマリークローズのス
イッチ回路２１と起動抵抗６を介して制御回路５に入力
され、スイッチング動作を開始する。起動後スイッチ制
御部２２が主スイッチング素子３がスイッチング動作を
開始したことを検知すると、スイッチ制御部２２はスイ
ッチ回路２１をオフする。したがって、起動抵抗６に電
流が流れず消費電力が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＡＣ−ＤＣコンバー
タとして好適なスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源装置は例えば商用交流
電源の交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を例え
ば数百kHz程度の高周波でスイッチングし、小型のトラ
ンスで所望とする電圧に高効率に変換するようにしたも
ので広く用いられている。このようなスイッチング電源
装置を用いて所用の機能を果たす機器は、通常、動作を
休止する待機モード状態においても再起動のスピードを
上げるという利便性を追求する関係上、機器の動作設定
状態を維持する、リモコン操作信号受信機能を維持す
る、機器設定状態を表示する等の機能を保持する用途の
ために小量の電力を必要とする。

【０００３】近年、省エネルギーに対する関心が高ま
り、以上のような機器の待機モード状態における小消費
電力化に対する要求が強くなってきた。

【０００４】以下に従来のスイッチング電源装置につい
て図面を参照しながら説明する。図１０は従来の自励発
振式スイッチング電源装置の回路図である。２は１次側
整流平滑回路であり、入力交流電圧１を整流平滑して入
力直流電圧に変換する。７はスイッチングトランスであ
り、１次巻線８、バイアス巻線９及び２次巻線１０を有
する。３は主スイッチング素子であり、高周波でオンオ
フすることによって入力直流電圧を高周波交流電圧に変
換し、高周波交流電圧を１次巻線８に入力する。６は起
動抵抗であり、入力直流電圧を制御回路５に供給する。

【０００５】制御回路５はパルス信号を出力する。４は
ドライブ回路であり、パルス信号によって主スイッチン
グ素子３をオンオフする。主スイッチング素子３にはＮ
チャネル型ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジス
タ）等が用いられる。１１は２次側整流平滑回路であ
り、２次巻線１０に発生する高周波交流電圧を整流平滑
して出力直流電圧に変換し、出力直流電圧を負荷１４に
供給する。１３は出力直流電圧を検知する検知回路であ
る。１２は検知回路１３によって検知された出力直流電
圧の情報を制御回路５に帰還するフォトカプラであり、
発光ダイオード１２ａとフォトトランジスタ１２ｂで構
成されている。

【０００６】整流平滑回路２に入力された入力交流電圧
１は入力直流電圧に変換され、起動抵抗６を介して制御
回路５をバイアスする。バイアスされた制御回路５はパ
ルス信号を出力し、ドライブ回路４がそのパルス信号を
増幅して主スイッチング素子３をオンオフする。すると
入力直流電圧は高周波交流電圧に変換され１次巻線８に
入力される。バイアス巻線９、２次巻線１０にはそれぞ
れの巻線比に応じた高周波交流電圧が発生する。２次巻
線１０に発生した高周波交流電圧は整流平滑回路１１に
よって整流平滑され、出力直流電圧として負荷１４に供
給される。出力直流電圧は検知回路１３によって検知さ
れ、その検知された情報がフォトカプラ１２を介して制
御回路５に帰還される。

【０００７】制御回路５はバイアス巻線９に発生する高
周波交流電圧を検知しており、主スイッチング素子３が
オフしている期間（以下「オフ期間」という。同様にオ
ンしている期間を「オン期間」という）にスイッチング
トランス７に蓄えられた励磁エネルギーが放出され尽く
すと、バイアス巻線９の丸印４０の反対側に発生する負
のリンギングパルスによって出力をハイレベル（以下
「Ｈ」という。同様にローレベルを「Ｌ」という）とす
る。これにより、ドライブ回路４は主スイッチング素子
３をオンする。そして、制御回路５はフォトカプラ１２
からの情報に応じてオン期間を決定し、そのオン期間が
終了すると出力を「Ｌ」にし、主スイッチング素子３を
オフにする。以上の動作を繰り返すことによって制御回
路５は主スイッチング素子３を高周波でスイッチングさ
せてスイッチング電源装置は安定した出力直流電圧を負
荷１４に供給する。

【０００８】なお、図１１は上記従来のスイッチング電
源装置の動作波形を示す波形図である。Ｖ_DSは主スイッ
チング素子３のドレイン−ソース間の電圧である。Ｉ_D
は１次巻線８に流れる電流である。Ｉ_Sは２次巻線１０
に流れる電流である。図１１に示すように、主スイッチ
ング素子３が高周波でオンオフすることにより、電圧Ｖ
_DSは高周波のパルス波形状となる。主スイッチング素子
３がオンしているときには、１次側整流平滑回路２の出
力によって電流Ｉ_Dが直線的に増大する。これにより、
１次側巻線８からスイッチングトランス７に励磁エネル
ギーが蓄えられる。

【０００９】主スイッチング素子３のオン期間は上述し
たように制御回路５によってフォトカプラ１２からの情
報に基づいて定められ、そのオン期間の終了時に主スイ
ッチング素子３はオフされる。このとき、２次巻線１０
にはスイッチングトランス７に蓄えられた励磁エネルギ
ーによって電流が生じる。図示しないが、バイアス巻線
９にも同様に電流が流れる。そして、スイッチングトラ
ンス７に蓄えられた励磁エネルギーが放出され尽くす
と、バイアス巻線９の丸印４０の反対側に発生するリン
ギングパルスの低下に同期して制御回路５は主スイッチ
ング素子３をオンする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスイッチン
グ電源装置の回路構成では、入力交流電圧が加えられた
当初は起動抵抗６を介して制御回路５に電源が供給さ
れ、主スイッチング素子３のスイッチング動作が開始し
た後は起動抵抗６を通して与えられるバイアスに加えて
バイアス巻線９の丸印４０の反対側に発生するリンギン
グパルスによって電源が供給されるので起動後は起動抵
抗６において不必要な電力が消費されていたことにな
る。ここで、起動抵抗６の抵抗値を大きくすれば起動抵
抗６での電力ロスは小さくなるが、入力交流電圧１が加
えられてから主スイッチング素子３がスイッチング動作
を開始するまでの時間が長くなるため、極端に大きくす
ることはできないという問題があった。

【００１１】本発明は上記課題を解決するもので、起動
抵抗での電力ロスを低減する機能を備えたスイッチング
電源装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１では、入力直流電圧をスイッチン
グ動作によって交流電圧に変換する主スイッチング素子
と、前記交流電圧が入力される１次巻線、２次巻線及び
バイアス巻線を有するトランスと、前記２次巻線の出力
を整流平滑する２次側整流平滑回路と、前記バイアス巻
線の出力を検知して前記主スイッチング素子をスイッチ
ング動作させる信号を出力する制御回路と、前記入力直
流電圧から前記制御回路に電源を供給する起動抵抗とを
備えたスイッチング電源装置において、前記起動抵抗と
直列に接続され光が照射されるとオフになる光トランジ
スタから成るノーマリークローズの光応動スイッチ回路
と、前記主スイッチング素子がスイッチング動作を開始
したことを検知すると発光して前記光応動スイッチ回路
の光トランジスタをオフする発光ダイオードを含むスイ
ッチ制御部と、を備えるようにしている。

【００１３】このような構成によると、起動時には入力
直流電圧から光応動スイッチ回路と起動抵抗を介して電
源が制御回路に供給されるので、制御回路がスイッチン
グ信号を出力して主スイッチング素子を動作させる。主
スイッチング素子がスイッチング動作を開始すると制御
回路はバイアス巻線の出力を電源にして信号の出力を継
続することができるので、スイッチ制御部は主スイッチ
ング素子がスイッチング動作を開始したことを検知する
と光を光応動スイッチ回路に照射して光応動スイッチ回
路をオフする。このため、起動後には起動抵抗に電流が
流れないので電力ロスを低減できる。

【００１４】また、本発明の請求項２では、請求項１に
記載のスイッチング電源装置において、前記光トランジ
スタがＭＯＳＦＥＴで構成されている。

【００１５】このような構成によると、光ＭＯＳＦＥＴ
の光トランジスタに制御回路からの光が照射されると光
ＭＯＳＦＥＴで構成された光応動スイッチ回路はオフさ
れ、起動抵抗に電流が流れなくなる。

【００１６】また、本発明の請求項３では、請求項１又
は請求項２に記載のスイッチング電源装置において、前
記スイッチ制御部は前記バイアス巻線の出力を整流平滑
する整流平滑回路を含むようにしている。

【００１７】このような構成によると、スイッチ制御部
はバイアス巻線の出力をスイッチ制御部に内蔵の整流平
滑回路で直流に変換する。主スイッチング素子がスイッ
チング動作を開始すればスイッチ制御部に内蔵の整流平
滑回路より直流電圧の出力が得られるので、主スイッチ
ング素子がスイッチング動作を開始したことを検知する
ことができる。

【００１８】また、本発明の請求項４では、請求項１又
は請求項２に記載のスイッチング電源装置において、前
記スイッチ制御部は前記２次側整流平滑回路の出力によ
って前記主スイッチング素子がスイッチング動作を開始
したことを検知するようにしている。

【００１９】このような構成によると、スイッチング電
源装置は起動時に主スイッチング素子がスイッチング動
作を開始すると整流平滑回路から直流の出力が得られる
ようになるので、スイッチ制御部は起動時に整流平滑回
路の出力から主スイッチング素子がスイッチング動作を
開始したことを検知することができる。

【００２０】また、本発明の請求項５では、入力直流電
圧をスイッチング動作によって交流電圧に変換する主ス
イッチング素子と、前記交流電圧が入力される１次巻
線、２次巻線及びバイアス巻線を有するトランスと、前
記２次巻線の出力を整流平滑する２次側整流平滑回路
と、前記バイアス巻線の出力を検知して前記主スイッチ
ング素子をスイッチング動作させる信号を出力する制御
回路と、前記入力直流電圧から前記制御回路に電源を供
給する起動抵抗と、前記起動抵抗と直列に接続されたス
イッチ回路とを備えたスイッチング電源装置において、
前記主スイッチング素子の駆動端子に接続されていて前
記駆動端子に前記制御回路から出力される信号を与える
か与えないかを支配する副スイッチング素子と、前記ス
イッチ回路と前記副スイッチング素子のオンオフを制御
する制御信号供給手段とを備えるようにしている。

【００２１】このような構成によると、スイッチング電
源装置の起動時には制御信号供給手段からの制御信号に
よってスイッチ回路をオンし、主スイッチング素子の駆
動端子には制御回路からの信号が与えられるようにす
る。これにより、スイッチング電源装置の制御回路に電
源が供給されるので制御回路が信号を出力し、主スイッ
チング素子のスイッチング動作を開始させる。また、制
御信号供給手段からの制御信号によってスイッチ回路を
オフし、副スイッチング素子を駆動端子に制御回路化ら
の信号が与えられるないようにすることによってスイッ
チング電源装置は完全に動作を停止して電力ロスを抑え
ることができる。

【００２２】また、本発明の請求項６では、請求項５に
記載のスイッチング電源装置において、前記スイッチ回
路は光が照射されるとオフになるノーマリークローズの
光ＭＯＳＦＥＴ回路としている。

【００２３】このような構成によると、光ＭＯＳＦＥＴ
回路に制御信号供給手段から光が照射されないときには
光ＭＯＳＦＥＴ回路がオンしており、光ＭＯＳＦＥＴ回
路と入力直流電圧を介して制御回路に電源が供給され
る。光ＭＯＳＦＥＴ回路に制御信号供給手段から光が照
射されるときには光ＭＯＳＦＥＴ回路はオンして起動抵
抗に電流が流れないようにする。

【００２４】また、本発明の請求項７では、請求項５又
は請求項６に記載のスイッチング電源装置において、前
記主スイッチング素子はＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであ
り、前記副スイッチング素子はコレクタが前記駆動端子
に接続されエミッタが前記入力直流電圧の−側に接続さ
れたフォトカプラであるようにしている。

【００２５】このような構成によると、副スイッチング
素子がフォトカプラであり、副スイッチング素子がオフ
したときには、主スイッチング素子が制御回路より出力
される信号によってスイッチング動作する。一方、副ス
イッチング素子がオンしたときには、主スイッチング素
子はオフ状態となるのでスイッチング電源装置が動作し
なくなる。

【００２６】また、本発明の請求項８では、請求項５乃
至請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源装置に
おいて、前記制御信号によって前記スイッチ回路をオフ
するとともに副スイッチング素子をオンさせるようにし
ている。

【００２７】このような構成によると、制御信号によっ
てスイッチ回路をオフするとともに主スイッチング素子
を強制的にオフさせるように制御するときにはスイッチ
ング電源装置は起動抵抗に電流が流れなくなり、また主
スイッチング素子がスイッチング動作しないので電力ロ
スを抑えることができる。

【００２８】また、本発明の請求項９では、請求項５乃
至請求項８のいずれかに記載のスイッチング電源装置に
おいて、前記制御信号は前記スイッチング電源装置によ
って電源供給を受ける機器から入力されるようにしてい
る。

【００２９】このような構成によると、スイッチング電
源装置によって電源供給を受けて動作する機器からスイ
ッチング電源装置は制御信号を入力するようになってい
るので、機器が待機モードになったときに制御信号がス
イッチング電源装置に入力されることによってスイッチ
ングで電源装置が動作せず電力ロスを抑えることができ
る。

【００３０】また、本発明の請求項１０では、請求項５
に記載のスイッチング電源装置において、前記制御信号
は前記２次側整流平滑回路の出力電圧を検出する電圧検
出部から発生し前記出力電圧が所定の上限値に到達する
と第１の状態となり、前記出力電圧が下限値以下になる
と第２の状態となるとともに、前記第１の状態では前記
スイッチ回路をオフするとともに前記副スイッチング素
子をオンさせるようにし、前記第２の状態では前記スイ
ッチ回路をオンするとともに前記副スイッチング素子を
オフするようにしている。

【００３１】制御信号が２次側整流平滑回路の出力電圧
を検出する電圧検出部から発生しているので、出力電圧
が下限値以下では制御信号によってスイッチング電源装
置を動作させて出力電圧を上昇させる。そして、出力電
圧が上限値に到達すると制御信号によってスイッチング
電源装置の動作を停止させる。そして、出力電圧が下限
値以下になると再びスイッチング電源装置が動作を開始
する。このように出力電圧が上限値と下限値の間で安定
に保たれる。

【００３２】また、本発明の請求項１１では、請求項１
０に記載のスイッチング電源装置において、前記２次側
整流平滑回路から負荷に流れる負荷電流を検出する負荷
電流検出部と、前記電圧検出部の出力を伝送／遮断させ
るスイッチ部とを備え、前記スイッチ部は検出された前
記負荷電流が所定値より小さい場合にのみ前記電圧検出
部の出力を伝送して前記スイッチ回路と前記副スイッチ
ング素子を制御するようにしている。

【００３３】このような構成によると、負荷電流検出部
が負荷に流れる負荷電流を検出するので、その検出され
た負荷電流が所定値よりも小さい場合にはスイッチング
電源装置から電源供給を受けて動作する機器が待機モー
ドであると判断することができる。待機モードである場
合のみ電圧検出部から出力される制御信号を伝送するこ
とによって副スイッチング素子とスイッチ回路の制御を
行うようにして消費電力の低減を図る。

【００３４】また、本発明の請求項１２では、請求項１
０に記載のスイッチング電源装置において、前記電圧検
出部の出力を伝送／遮断するスイッチ部を備え、前記ス
イッチ部は前記２次側整流平滑回路から電源が供給され
る機器からの信号によって制御され、前記機器は電力消
費の大きい動作モードと電力消費の小さい待機モードを
有し、前記待機モードの場合のみ前記スイッチ部は前記
機器からの信号によって前記電圧検出部の出力をオンし
て前記スイッチ回路と前記副スイッチング素子を制御す
る

【００３５】このような構成によると、スイッチング電
源装置はスイッチング電源装置から電源供給を受ける機
器からの信号によって待機モードであるときにはスイッ
チ部は電圧検出手段の出力を伝送して電力ロスが低減さ
れるように動作する。

【００３６】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞以下、本発明
の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実
施形態の概略的構成を示すブロック図である。上記従来
のスイッチング電源装置の構成を示す図１０と同一部分
には同一符号を付している。本実施形態のスイッチング
電源装置では図１０に示す上記従来のスイッチング電源
装置に、さらに起動抵抗６に直列となるようにノーマリ
ークローズのスイッチ回路２１が接続されており、スイ
ッチ回路２１がスイッチ制御部２２によって制御される
構成である。なお、図１ではスイッチ回路２１は１次側
整流平滑回路２の出力側と起動抵抗６との間に配設され
ているが、起動抵抗６と制御回路５との間に配設されて
いてもよい。それ以外については上記従来のスイッチン
グ電源装置（図１０）と同じ構成なので説明を省略す
る。

【００３７】次に、本実施形態の動作について説明す
る。スイッチ回路２１は通常オンしている。スイッチ制
御部２２は主スイッチング素子３がスイッチング動作を
開始したことを検出すると、スイッチ回路２１をオフす
るように制御する。したがって、起動時に入力交流電圧
１がスイッチング電源装置に供給されると、１次側整流
平滑回路２で整流平滑された入力直流電圧がスイッチ回
路２１と起動抵抗６を介して制御回路５に供給される。
これにより、制御回路５はパルス信号の出力を開始す
る。ドライブ回路４がこのパルス信号を増幅して主スイ
ッチング素子３をスイッチング動作させる。なお、本実
施形態では主スイッチング素子３はＮチャネル型ＭＯＳ
ＦＥＴであり、そのゲート（駆動電極）がドライブ回路
４に接続されている。

【００３８】主スイッチング素子３がスイッチング動作
することにより、１次側整流平滑回路２より出力される
入力直流電圧が交流電圧に変換され、スイッチングトラ
ンス７の１次巻線８に入力される。２次巻線１０に発生
する交流電圧は２次側整流平滑回路１１で整流平滑され
て出力直流電圧に変換される。そして、この出力直流電
圧が負荷１４に供給される。

【００３９】スイッチ制御部２２は主スイッチング素子
３がスイッチング動作を開始したことを検出すると、ス
イッチ回路２１をオフするように制御する。主スイッチ
ング素子３がスイッチング動作を行うことによって１次
側整流平滑回路２より出力される入力直流電圧が高周波
交流電圧に変換され、高周波交流電圧はトランス７の１
次巻線８に入力される。バイアス巻線９に交流電圧が発
生し、この交流電圧を電源にして制御回路５がパルス信
号の出力を継続することができる。したがって、起動後
にはスイッチ回路２１をスイッチ制御部２２がオフする
ので起動抵抗６には電流が流れなくなり電力のロスを低
減できる。

【００４０】図２は図１の概略的構成を示すブロック図
に基づく第１の実施形態のスイッチング電源装置の回路
図である。スイッチ回路２１はフォトトランジスタ２１
ａから成るノーマリークローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路
（光応動スイッチ回路）である。

【００４１】ここで光ＭＯＳＦＥＴ回路２１について説
明する。サイリスタ等のスイッチング素子は通常時にオ
フしており信号が入力されたときにオンする素子なので
ノーマリークローズのスイッチ回路としては使用できな
い。ここではノーマリークローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路
を使用する。光ＭＯＳＦＥＴ回路の構造は図１２に示す
ようになっている。

【００４２】図１２においてＰ基板５０の上にＮ領域５
１、５２、５３が設けられている。領域５１と５２の間
にＮ型のチャンネル５３が設けられ、その上にゲート５
５が設けられている。また、領域５２と５３の間にＮ型
のチャンネル５４が設けられ、その上に光が照射される
ようになっている。領域５１は端子５５を介して１次側
整流平滑回路２に接続されている。領域５３は起動抵抗
６に接続され、起動抵抗６は端子５６を介して制御回路
５に接続されている。光が照射されないときにはチャン
ネル５３と５４を通して電流が流れるので光ＭＯＳＦＥ
Ｔ回路２１はオンになっている。光の照射を受けるとＰ
基板５０に正孔が生じ、チャンネル５４を閉じてしまう
ので光ＭＯＳＦＥＴ回路２１はオフになる。

【００４３】再び図２において、スイッチ制御部２２は
発光ダイオード２１ｂと、バイアス巻線９に発生する高
周波交流電圧を整流するダイオード２３と、ダイオード
２３で整流された電圧を平滑するコンデンサ２５と、ダ
イオード２３及びコンデンサ２５で整流平滑された直流
電圧を発光ダイオード２１ｂに供給するための抵抗２４
とから成る。それ以外については図１と同様である。

【００４４】このスイッチング電源装置の動作を詳細に
説明する。通常光ＭＯＳＦＥＴ回路２１はオンしてお
り、起動抵抗６を介して電源が制御回路５に供給される
と、制御回路５がパルスを出力し、主スイッチング素子
３はスイッチング動作を開始する。主スイッチング素子
３のオフ期間にトランス７が２次側に励磁エネルギーを
放出完了するとバイアス巻線９の丸印４０の反対側にリ
ンギングパルスが発生する。このリンギングパルスがダ
イオード２３とコンデンサ２５によって整流平滑され、
抵抗２４を介して発光ダイオード２１ｂ側に電流が流さ
れる。これにより、発光ダイオード２１ｂは発光し、そ
の光がフォトトランジスタ２１ａに照射されスイッチ回
路２１はオフする。

【００４５】したがって、本実施形態のスイッチング電
源装置は主スイッチング素子３のスイッチング動作開始
後はスイッチ回路２１をオフするので、起動抵抗６にお
ける電力ロスを低減できる。そのため、スイッチング電
源装置を備えた機器において、待機モード状態になった
ときの機器の消費電力が小さくなる。また、ノーマリー
クローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路２１を利用したことによ
り、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１のオンオフを低消費電力で
制御できる。また、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１のオフ時に
は光ＭＯＳＦＥＴ回路２１は消費電力を抑えることがで
き、また、１次側整流平滑回路２から出力される高電圧
を利用しないで光ＭＯＳＦＥＴ回路２１を制御できるの
でスイッチ制御回路２２を耐圧の低い素子で構成でき
る。

【００４６】＜第２の実施形態＞次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。本実施形態の概略的構成は
上記第１の実施形態と同様に図１である。図１について
は上述の通りであるので説明を省略する。図３は図１の
概略的構成を示すブロック図に基づく本実施形態の回路
図である。スイッチ回路２１はフォトトランジスタ２１
ａから成るノーマリークローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路で
ある。スイッチ制御部２２は発光ダイオード２１ｂと、
２次側整流平滑回路１１の出力側に接続された抵抗２６
である。抵抗２６を介して発光ダイオード２１ｂに電圧
が供給される。発光ダイオード２１ｂに電流が流れると
発光し、その光がフォトトランジスタ２１ａに照射され
てスイッチ回路２１はオフする。

【００４７】本実施形態のスイッチング電源装置の動作
を詳細に説明する。スイッチ回路２１は通常オンしてお
り、起動時においてスイッチ回路２１と起動抵抗６を介
して電源が制御回路５に供給されると、制御回路５はパ
ルス信号の出力を開始して主スイッチング素子３はスイ
ッチング動作を開始する。これにより、１次側整流平滑
回路２より出力される入力直流電圧は高周波交流電圧に
変換されて１次巻線８に入力される。スイッチングトラ
ンス７は１次巻線８に入力された交流電圧による励磁エ
ネルギーを２次巻線１０に放出すると、２次側整流平滑
回路１１より出力される出力直流電圧は上昇する。出力
直流電圧は抵抗２６を介して発光ダイオード２１ｂに供
給され、発光ダイオード２１ｂに電流が流れる。これに
より、スイッチ回路２１はオフする。

【００４８】したがって、本実施形態のスイッチング電
源装置は主スイッチング素子３のスイッチング動作開始
後はスイッチ回路２１をオフすることにより、起動抵抗
６に電流が流れず電力ロスを低減できる。そのため、ス
イッチング電源装置を備えた機器において、待機モード
状態になったときの機器全体の消費電力が小さくなる。

【００４９】＜第３の実施形態＞次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。図４は第３の実施形態の概
略的構成を示すブロック図である。図４において、上記
第１の実施形態又は第２の実施形態のスイッチング電源
装置を示す図１と同一部分には同一符号を付している。
本実施形態のスイッチング電源装置は図１に示すスイッ
チング電源装置に、さらに主スイッチング素子３のゲー
ト（駆動端子）と１次側整流平滑回路２の−側出力４５
の間に副スイッチング素子２８が接続されており、スイ
ッチ回路２１と副スイッチング素子２８を絶縁伝達部２
９が制御信号３０によってオンオフ制御する。また、主
スイッチング素子３のゲートと副スイッチング素子２８
の接続中点４６にドライブ回路４からの信号が与えられ
る。

【００５０】制御信号３０によってスイッチ回路２１が
オンするとき絶縁伝達部２９は同時に副スイッチング素
子２８をオフする。これにより、起動時には１次側整流
平滑回路２より出力される直流電圧がスイッチ回路２１
と起動抵抗６を介して制御回路５に供給される。そし
て、制御回路５より出力される信号がドライブ回路４で
増幅され、主スイッチング素子３の駆動電極に印加され
る。

【００５１】また、制御信号３０によってスイッチ回路
２１がオフするとき絶縁伝達部２９は同時に副スイッチ
ング素子２８をオンする。これにより、１次側整流平滑
回路２より出力される直流電圧が起動抵抗６に流れなく
なる。また、副スイッチング素子２８がオンするので主
スイッチング素子３が強制的にオフ状態となる。したが
って、主スイッチング素子３がオフするのでスイッチン
グ電源装置には電力ロスが生じないようになる。

【００５２】図５は図４の概略的構成を示すブロック図
に基づく第３の実施形態の回路図である。スイッチ回路
２１はノーマリークローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路で構成
されており、絶縁伝達部２９に組み入れられた発光ダイ
オード（図示せず）に電流を流すことによってオフさせ
ることができる。

【００５３】また、副スイッチング素子２８はフォトカ
プラで構成されている。フォトカプラ２８はフォトトラ
ンジスタ２８ａのコレクタが主スイッチング素子３のゲ
ートに、エミッタが１次側整流平滑回路２の−側出力４
５に接続されている。フォトカプラ２８の発光ダイオー
ド（図示せず）は絶縁伝達部２９に組み入れられてい
る。さらに、このスイッチング電源装置には機器待機信
号入力端子３１が設けられ、スイッチング電源装置を備
えた機器からの制御信号３０が入力されて制御信号３０
は絶縁伝達部２９に入力される。

【００５４】次に、本実施形態のスイッチング電源装置
の動作を詳細に説明する。スイッチ回路２１は通常オン
しており、起動時にスイッチング電源装置に入力交流電
圧１の入力が開始されると、１次側整流平滑回路２で整
流平滑された直流電圧がスイッチ回路２１及び起動抵抗
６を介して制御回路５に供給される。これにより、制御
回路５はパルス信号の出力を開始する。これにより、主
スイッチング素子３がスイッチングを開始する。これに
より、１次側整流平滑回路２より出力される直流電圧は
交流電圧に変換され、トランス７の１次巻線８に入力さ
れる。このとき、２次巻線１０から得られる交流電圧を
２次側整流平滑回路１１で整流平滑して出力直流電圧に
変換して負荷１４に供給する。

【００５５】起動時および動作中においては機器から入
力される制御信号３０は「Ｌ」である。次に、このスイ
ッチング電源装置から電源供給を受ける機器が待機モー
ドになると、制御信号３０は「Ｈ」となる。これによ
り、絶縁伝達部２９に内蔵の発光ダイオードと、フォト
カプラ２８の発光ダイオードに電流が流れ、光ＭＯＳＦ
ＥＴ回路２１はオフし、フォトカプラ２８はオンする。
そのため、主スイッチング素子３は強制的にオフ状態と
なり、１次側整流平滑回路２からの直流電圧が制御回路
５に供給されることもないのでスイッチング電源装置は
電力ロスを抑えることができる。

【００５６】したがって、スイッチング電源装置は機器
からの制御信号３０によってスイッチング動作とスイッ
チング動作の停止に制御されるので、待機モードではス
イッチング動作の停止制御されることによってスイッチ
ング電源装置での電力ロスを抑えることができる。この
とき、負荷１４が各種の機能のために微小の電力を必要
としても、２次側整流平滑回路１１である程度の電力を
供給することができる。

【００５７】＜第４の実施形態＞次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。本実施形態の概略的構成は
上記第３の実施形態と同様に図４である。図４について
は上述の通りであるので説明を省略する。図６は図４の
概略的構成を示すブロック図に基づく本実施形態の回路
図である。スイッチ回路２１はノーマリークローズの光
ＭＯＳＦＥＴ回路で構成されており、絶縁伝達部２９に
組み入れられた発光ダイオード（図示せず）に電流を流
すことによってオフさせることができる。

【００５８】また、副スイッチング素子２８はフォトカ
プラで構成されている。フォトカプラ２８のフォトトラ
ンジスタ２８ａはコレクタが主スイッチング素子３のゲ
ート（駆動端子）に、エミッタが１次側整流平滑回路２
の−側出力４５に接続されている。フォトカプラ２８の
発光ダイオード（図示せず）は絶縁伝達部２９に組み入
れられている。さらに、スイッチング電源装置には２次
側整流平滑回路１１より出力される出力直流電圧を検出
する電圧検出部３２が設けられ、制御信号３０を絶縁伝
達部２９に出力する。電圧検出部３２は２次側整流平滑
回路１１の出力電圧が上限値Ｖ_Hに達すると「Ｈ」を出
力し、２次側整流平滑回路１１の出力電圧が下限値Ｖ_L
以下になると「Ｌ」を出力する。

【００５９】本実施形態のスイッチング電源装置の動作
を図７に示す動作波形図を用いて詳細に説明する。
（ａ）は出力電圧Ｖ_Oである。（ｂ）は出力電圧検出部
３２の出力信号Ｖ_Sであり、制御信号３０として用いら
れる。（ｃ）はフォトカプラ２８のスイッチング状態を
示す。（ｄ）は光ＭＯＳＦＥＴ回路２１のスイッチング
状態を示す。各波形の横軸に共通の時間軸をとって表し
ている。この時間軸にそって説明する。

【００６０】（１）期間ｔ₀〜ｔ₁の動作起動開始時には（ｄ）に示すように光ＭＯＳＦＥＴ回路
２１はオンしているので光ＭＯＳＦＥＴ回路２１及び起
動抵抗６を介して電源が制御回路５に供給される。これ
により、制御回路５がパルス信号の出力を時刻ｔ₀から
開始する。これにより、出力電圧Ｖ_Oは上昇し始める。
この期間では出力電圧Ｖ_Oは上限値Ｖ_Hに達していないの
で、出力電圧検出部３２の出力信号Ｖ_Sは「Ｌ」であ
る。そのため、フォトカプラ２８はオフしている。

【００６１】（２）期間ｔ₁〜ｔ₂の動作時刻ｔ₁に出力電圧Ｖ_Oが上限値Ｖ_Hに達すると、出力電
圧検出部３２の出力信号Ｖ_Sは「Ｈ」になり、絶縁伝達
部２９では発光ダイオードと、フォトカプラ２８の発光
ダイオードに電流が流れる。そのため、光ＭＯＳＦＥＴ
回路２１はオフし、フォトカプラ２８はオンするので主
スイッチング素子３はオフし、スイッチング電源装置は
発振停止状態になる。また、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１は
オフするので起動抵抗６に電流が流れない。これによっ
てスイッチング電源装置の電力ロスが抑えられる。した
がって、負荷１４の電力消費によって出力電圧Ｖ_Oは低
下を始める。

【００６２】（３）期間ｔ₂〜ｔ₃の動作時刻ｔ₂に出力電圧Ｖ_Oが下限値Ｖ_Lに達すると、出力電
圧検出部３２の出力信号Ｖ_Sは「Ｌ」になる。そのた
め、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１がオンし、フォトカプラ２
８がオフする。制御回路５に電源が供給されるので主ス
イッチング素子３はスイッチング動作を再開する。これ
により、出力電圧Ｖ_Oは上昇する。そして、時刻ｔ₃で出
力電圧Ｖ_Oが上限値Ｖ_Hに達すると、再び（２）の動作を
行う。それ以降、（２）と（３）の動作を繰り返すこと
によって、出力電圧Ｖ_Oは上限値Ｖ_Hと下限値Ｖ_Lの間で
安定する。

【００６３】したがって、本実施形態のスイッチング電
源装置では、出力電圧Ｖ_Oを出力電圧検出部３２で検出
して自動的に発振と停止を繰り返すことにより出力電圧
Ｖ_Oを一定に保つ。そして、停止中にはスイッチング電
源装置の電力ロスが抑えられ消費電力が低減される。特
に、待機モードのように軽負荷状態のときにはスイッチ
ング電源装置の停止状態が長くなるので電力ロスを低減
できる。

【００６４】＜第５の実施形態＞次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。図８は本実施形態のスイッ
チング電源装置の回路図である。図８に示すように本実
施形態では図６に示すスイッチング電源装置にさらに、
スイッチ部３３と、負荷電流検出部３４が新たに加えら
れている。それ以外については上記第４の実施形態（図
６）と同じ構成なので説明を省略する。スイッチ部３３
は出力電圧検出部３２と絶縁伝達部２９の間に配設され
ている。負荷電流検出部３４は２次側整流平滑回路１１
の−側出力４１と負荷１４の間に配設されている。な
お、負荷電流検出部３４は２次側整流平滑回路１１の＋
側出力４２と負荷１４の間に配設してもよい。

【００６５】本実施形態で新たに加えられたスイッチ部
３３と負荷電流検出部３４の動作について説明する。ス
イッチ部３３がオンの場合、出力電圧検出部３２から出
力される出力信号Ｖ_Sが絶縁伝達部２９に入力されるの
で、前記第４の実施形態で説明したように、出力電圧Ｖ
_Oが上限値Ｖ_Hに達するとスイッチング動作を停止し、下
限値Ｖ_L以下になるとスイッチング動作を開始するよう
に光ＭＯＳＦＥＴ回路２１、フォトカプラ２８を制御す
る。

【００６６】スイッチ部３３がオフの場合、出力電圧検
出部３２の出力信号Ｖ_Sが絶縁伝達部２９に伝達されな
いため、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１はオンし、フォトカプ
ラ２８はオフする。そのため、主スイッチング素子３は
スイッチング動作を継続する。負荷電流検出部３４は負
荷１４に流れる負荷電流Ｉ_Oを検出する。動作モードで
は負荷電流Ｉ_Oは大きく、待機モードでは負荷電流Ｉ_Oは
小さくなるので、負荷電流検出部３４で負荷電流Ｉ_Oを
検出することによってスイッチング電源装置は負荷１４
の動作モードを判断することができる。

【００６７】したがって、スイッチング電源装置は負荷
電流Ｉ_Oが小さい場合（軽負荷時）のみスイッチ部３３
をオンし、上記第４の実施形態で説明した通り、出力電
圧Ｖ_Oが上限値Ｖ_Hに達すると発振を停止し、下限値Ｖ_L
以下になると発振を開始するようにフォトカプラ２８を
制御する。これにより、機器が待機モードとなったとき
スイッチング電源装置は消費電力を低減するように動作
する。

【００６８】＜第６の実施形態＞次に、本発明の第６の
実施形態について説明する。図９は本実施形態のスイッ
チング電源装置の回路図である。本実施形態では図６に
示すスイッチング電源装置にさらに、スイッチ部３３
と、機器待機信号入力端子３５が新たに加えられてい
る。それ以外については上記第４の実施形態（図６）と
同じ構成なので説明を省略する。スイッチ部３３は出力
電圧検出部３２と絶縁伝達部２９の間に配設されてい
る。機器待機信号入力端子３５にはスイッチング電源装
置から電源供給を受ける機器から制御信号が入力され、
スイッチ部３３をオンオフ制御する。

【００６９】次に、本実施形態に新たに加えられたスイ
ッチ部３３と機器待機信号入力端子３５の動作について
説明する。機器待機信号入力端子３５に入力される信号
によってスイッチ部３３がオンの場合、出力電圧検出部
３２は上記第４の実施形態で説明したように、出力電圧
Ｖ_Oが上限値Ｖ_Hに達するとスイッチング電源装置は発振
を停止し、一方、出力電圧Ｖ_Oが下限値Ｖ_L以下になると
スイッチング電源装置は発振を開始するように、光ＭＯ
ＳＦＥＴ回路２１とフォトカプラ２８を制御する。

【００７０】機器待機信号入力端子３５に入力される信
号によってスイッチ部３３がオフの場合、出力電圧検出
部３２の出力信号が絶縁伝達部２９に伝達されないた
め、光ＭＯＳＦＥＴ回路２１はオンし、主スイッチング
素子３は通常のスイッチング動作をする。

【００７１】機器待機信号入力端子３５にはスイッチン
グ電源装置より電源供給を受ける機器が通常の動作モー
ド時にスイッチ部３３をオフするオフ信号が入力され
る。スイッチング電源装置は発振を継続する。機器が待
機モード状態では機器よりスイッチ部３３をオンするオ
ン信号が入力される。

【００７２】したがって、本実施形態のスイッチング電
源装置はスイッチング電源装置より電源供給を受ける機
器が待機モード動作中のみ上記第４の実施形態で説明し
たように、出力電圧Ｖ_Oが上限値Ｖ_Hに達すると発振を停
止し、下限値Ｖ_L以下になると発振開始するように光Ｍ
ＯＳＦＥＴ回路２１とフォトカプラ２８を制御するの
で、待機モードでは消費電力を低減するように動作す
る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の請求項１に
よれば、スイッチング電源装置の起動後には起動抵抗に
電流が流れないようになり消費電力のロスが低減され
る。また、その起動後の電流が流れないようにする手段
として光応動スイッチ回路を利用しているので、電気的
に絶縁された状態で光応動スイッチ回路を制御できる。
したがって、電気応動スイッチに必要なバイアス回路は
不要であるので、その分電力の消費を抑えることができ
る。

【００７４】また、本発明の請求項３によれば、スイッ
チ制御部はスイッチ電源装置によってバイアス巻線に生
じる交流電圧を整流平滑回路で直流電圧に変換するよう
になっているので、主スイッチング素子がスイッチング
動作を開始すれば、スイッチ制御部の整流平滑回路で直
流電圧が得られ、この直流電圧によって主スイッチング
素子のスイッチング動作の開始を検知することができ
る。

【００７５】また、本発明の請求項４によれば、スイッ
チング電源装置はスイッチング動作を開始すると、２次
巻線の出力側に設けられた整流平滑回路より直流電圧が
得られるので、スイッチ制御部は整流平滑回路の出力側
によって主スイッチング素子のスイッチング動作の開始
を判断できる。

【００７６】また、本発明の請求項５によれば、制御信
号によって待機モードのように低消費電力とするときに
はスイッチ回路をオフし、副スイッチング素子をオンす
ることによってスイッチング電源装置の電力ロスを抑え
ることができる。したがって、スイッチング電源装置を
備えた機器の待機モードにおいて消費電力の低減を図る
ことが可能である。

【００７７】また、本発明の請求項７によれば、副スイ
ッチング素子がフォトカプラのフォトトランジスタ側で
あり、副スイッチング素子を電気的に絶縁された状態で
制御できる。

【００７８】また、本発明の請求項９によると、電源供
給を受ける機器側の状況に応じて電源を待機モードとす
ることができる。

【００７９】また、本発明の請求項１０によると、電源
装置の負荷に供給される電圧が望ましくない電圧範囲に
なると、自動的に電源装置はオフ状態となり無駄な電源
供給を続けることがないようになっている。

【００８０】また、本発明の請求項１１によると、スイ
ッチング電源装置は負荷電流検出部で検出された負荷電
流が所定値より小さいときにスイッチング電源装置から
電源供給を受ける機器が待機モードであると判断する。
待機モードであるときには制御信号を伝送して出力電圧
が上限値に達してから下限値以下になるまでの期間での
電力ロスを抑えるようにスイッチ回路と副スイッチング
素子を制御することによって待機モードでの電力低減が
図られている。

【００８１】また、本発明の請求項１２によると、スイ
ッチング電源装置から電源を供給される機器の動作を示
す信号をスイッチング電源装置は入力し、待機モードで
あるときのみ制御信号を伝送して出力電圧が上限値に達
してから下限値以下になるまでの期間での電力ロスを抑
えるようにスイッチ回路と副スイッチング素子を制御す
ることによって待機モードでの電力低減が図られてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態
のスイッチング電源装置の概略的構成を示すブロック
図。

【図２】その第１の実施形態のスイッチング電源装置
の回路図。

【図３】その第２の実施形態のスイッチング電源装置
の回路図。

【図４】本発明の第３の実施形態及び第４の実施形態
のスイッチング電源装置の概略的構成を示すブロック
図。

【図５】その第３の実施形態のスイッチング電源装置
の回路図。

【図６】その第４の実施形態のスイッチング電源装置
の回路図。

【図７】その第４の実施形態のスイッチング電源装置
の動作を示す波形図。

【図８】本発明の第５の実施形態のスイッチング電源
装置の回路図。

【図９】本発明の第６の実施形態のスイッチング電源
装置の回路図。

【図１０】従来のスイッチング電源装置の概略的構成
を示すブロック回路図。

【図１１】その従来のスイッチング電源装置の動作を
示す波形図。

【図１２】光ＭＯＳＦＥＴ回路の構造を示す断面図。

【符号の説明】

１入力交流電圧２１次側整流平滑回路３主スイッチング素子（Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥ
Ｔ）４ドライブ回路５制御回路６起動抵抗７スイッチングトランス８１次巻線９バイアス巻線１０２次巻線１１２次側整流平滑回路１２フォトカプラ１３検知回路１４負荷２１スイッチ回路２２スイッチ制御部２３ダイオード２４抵抗２５コンデンサ２６抵抗２８副スイッチング素子（フォトカプラ）２９絶縁伝達部３０制御信号３１機器待機信号入力端子３２出力電圧検出部３３スイッチ部３４負荷電流検出部３５機器待機信号入力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力直流電圧をスイッチング動作によっ
て交流電圧に変換する主スイッチング素子と、前記交流
電圧が入力される１次巻線、２次巻線及びバイアス巻線
を有するトランスと、前記２次巻線の出力を整流平滑す
る２次側整流平滑回路と、前記バイアス巻線の出力を検
知して前記主スイッチング素子をスイッチング動作させ
る信号を出力する制御回路と、前記入力直流電圧から前
記制御回路に電源を供給する起動抵抗とを備えたスイッ
チング電源装置において、前記起動抵抗と直列に接続され光が照射されるとオフに
なる光トランジスタから成るノーマリークローズの光応
動スイッチ回路と、前記主スイッチング素子がスイッチング動作を開始した
ことを検知すると発光して前記光応動スイッチ回路の光
トランジスタをオフする発光ダイオードを含むスイッチ
制御部と、を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】前記光トランジスタがＭＯＳＦＥＴで構
成されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッ
チング電源装置。
【請求項３】前記スイッチ制御部は前記バイアス巻線
の出力を整流平滑する整流平滑回路を含むことを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装
置。
【請求項４】前記スイッチ制御部は前記２次側整流平
滑回路の出力によって前記主スイッチング素子がスイッ
チング動作を開始したことを検知することを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】入力直流電圧をスイッチング動作によっ
て交流電圧に変換する主スイッチング素子と、前記交流
電圧が入力される１次巻線、２次巻線及びバイアス巻線
を有するトランスと、前記２次巻線の出力を整流平滑す
る２次側整流平滑回路と、前記バイアス巻線の出力を検
知して前記主スイッチング素子をスイッチング動作させ
る信号を出力する制御回路と、前記入力直流電圧から前
記制御回路に電源を供給する起動抵抗と、前記起動抵抗
と直列に接続されたスイッチ回路とを備えたスイッチン
グ電源装置において、前記主スイッチング素子の駆動端子に接続されていて前
記駆動端子に前記制御回路から出力される信号を与える
か与えないかを支配する副スイッチング素子と、前記ス
イッチ回路と前記副スイッチング素子のオンオフを制御
する制御信号供給手段とを備えることを特徴とするスイ
ッチング電源装置。
【請求項６】前記スイッチ回路は光が照射されるとオ
フになるノーマリークローズの光ＭＯＳＦＥＴ回路であ
ることを特徴とする請求項５に記載のスイッチング電源
装置。
【請求項７】前記主スイッチング素子はＮチャネル型
ＭＯＳＦＥＴであり、前記副スイッチング素子はコレク
タが前記駆動端子に接続されエミッタが前記入力直流電
圧の−側に接続されたフォトカプラであることを特徴と
する請求項５又は請求項６に記載のスイッチング電源装
置。
【請求項８】前記制御信号によって前記スイッチ回路
をオフするとともに副スイッチング素子をオンさせるこ
とを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載
のスイッチング電源装置。
【請求項９】前記制御信号は前記スイッチング電源装
置によって電源供給を受ける機器から入力されることを
特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のス
イッチング電源装置。
【請求項１０】前記制御信号は前記２次側整流平滑回
路の出力電圧を検出する電圧検出部から発生し前記出力
電圧が所定の上限値に到達すると第１の状態となり、前
記出力電圧が下限値以下になると第２の状態となるとと
もに、前記第１の状態では前記スイッチ回路をオフする
とともに前記副スイッチング素子をオンさせるように
し、前記第２の状態では前記スイッチ回路をオンすると
ともに前記副スイッチング素子をオフすることを特徴と
する請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】前記２次側整流平滑回路から負荷に流
れる負荷電流を検出する負荷電流検出部と、前記電圧検
出部の出力を伝送／遮断させるスイッチ部とを備え、前
記スイッチ部は検出された前記負荷電流が所定値より小
さい場合にのみ前記電圧検出部の出力を伝送して前記ス
イッチ回路と前記副スイッチング素子を制御することを
特徴とする請求項１０に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１２】前記電圧検出部の出力を伝送／遮断す
るスイッチ部を備え、前記スイッチ部は前記２次側整流
平滑回路から電源が供給される機器からの信号によって
制御され、前記機器は電力消費の大きい動作モードと電
力消費の小さい待機モードを有し、前記待機モードの場
合のみ前記スイッチ部は前記機器からの信号によって前
記電圧検出部の出力をオンして前記スイッチ回路と前記
副スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項
１０に記載のスイッチング電源装置。