JP2001501439A - バーストモード動作を有するスイッチト―モード電源回路用の機能on/offスイッチ - Google Patents

バーストモード動作を有するスイッチト―モード電源回路用の機能on/offスイッチ

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Abstract

(57)【要約】 動作モード及び待機モードを有するスイッチト−モード電源回路は機能ON/OFFスイッチを具えている。このスイッチト−モード電源回路は、変成器及び該変成器の一次巻線に接続されて該一次巻線を直流電圧源に切り換え自在に接続する可制御スイッチを具えている。待機モードでは、コントローラICの入力端子における検出電圧レベルに基づいて、スイッチト−モード電源回路が、一次巻線を直流電圧源に、低周波にて発生するバーストで切り換え自在に接続すべく配置される。斯かるコントローラの入力端子をスイッチト−モード電源回路用の電源に切り換え自在に接続することにより、コントローラICはこの電源の不在を検出して、スイッチト−モード電源回路をターン・オフさせ、このスイッチト−モード電源回路による電流消費を最小にする。

Description

【発明の詳細な説明】 バーストモード動作を有するスイッチト−モード電源回路用の 機能ON/OFFスイッチ発明の背景 発明の分野 本発明はテレビジョン受信機用のスイッチト−モード電源回路に関するもので ある。従来技術の説明 スイッチト−モード電源回路は、テレビジョン受信機における様々な回路に主 動作電力及び待機動作電力を供給するためにテレビジョン受信機に用いられる。 或る特定タイプのスイッチト−モード電源回路はバースト動作モードにより待機 電力を供給する。この待機バーストモードの期間中における電力消費量は低いが 、それでもまだかなりの量の電力が消費される。従って、テレビジョン受信機は 、ユーザがかなり長い期間テレビ受信機を使用しないと予想する場合に、テレビ ジョン受信機への全電力を切る主電源スイッチも具えている。 この主電源スイッチは通常機械式のスイッチであり、これはかなりかさばり、 しかも高価なものである。発明の概要 本発明の目的は、低コストで、小形で、しかもOFF状態の期間中における電 力消費を極めて低くし得る、テレビジョン受信機におけるスイッチト−モード電 源回路用の機能ON/OFFスイッチを提供することにある。 上記目的は、動作モード及び待機モードを有するスイッチト−モード電源回路 であって: 第1出力端子及び第2出力端子を有している直流の供給電圧発生手段と; 一次巻線、補助の一次巻線及び二次巻線を有し、前記一次巻線の第1端子が前 記供給電圧発生手段の第1出力端子に結合され、前記第2巻線が動作モードでは 第1出力電圧を供給し、且つ待機モードでは前記第1出力電圧よりも低い第2出 力電圧を供給する変成器と; 前記一次巻線の第2端子及び前記供給電圧発生手段の第2出力端子に直列に接 続される可制御スイッチと; 前記二次巻線に結合され、前記待機モードを初期化する手段と; 前記可制御スイッチにスイッチング信号を供給する出力端子、前記補助の一次 巻線を分路する補助コンデンサを経て前記変成器の前記補助の一次巻線に結合さ れる補助電圧検知入力端子及び前記待機モード初期化手段の出力端子に結合され る待機モード検出入力端子を有し、前記待機モードの期間中には前記可制御スイ ッチにバーストで断続的にスイッチング動作をさせるようにするコントローラで あって、前記スイッチト−モード電源の始動中に前記補助コンデンサを充電する 始動電流源を具えており、前記待機モードの期間中に、前記可制御スイッチがス イッチング動作をしていない際に、前記始動電流源を用いて前記補助コンデンサ を断続的に充電させるコントローラと; 前記コントローラの前記待機モード検出入力端子を前記供給電圧発生手段の前 記第1出力端子に選択的に結合させる手段と; を具えており、前記コントローラがさらに、前記第1出力端子が前記待機モード 検出入力端子に結合されない場合に、前記始動電源をターン・オフする手段及び 前記スイッチング信号を停止させて、前記スイッチト−モード電源回路をターン ・オフさせるターン・オフ手段も具えるようにしたスイッチト−モード電源回路 で達成される。 上記スイッチト−モード電源回路では、OFFモードを所望する場合に、供給 電圧発生手段の第1出力端子とコントローラの待機モード検出入力端子との結合 を解いて、待機モード検出入力端子における電圧降下をターン・オフ手段により 検出し、これに応答してターン・オフ手段が始動電流源をターン・オフして、ス イッチング信号を停止させる手段を起動させる。これにより、スイッチト−モー ド電源回路は約300TAの電流しか消費しないことからして、このスイッチト −モード電源回路は有効にターン・オフされる。 機械的な主電源スイッチを本発明による機能的なON/OFFスイッチと置き 換える場合には、スイッチト−モード電源回路の電力消費量を、たとえ故障の場 合でも、例えば15ワットのような最少電力量とする必要があることを確かめた 。 このために、上述したようなスイッチト−モード電源回路は、前記コントロー ラがさらに、前記結合手段が前記供給電圧発生手段の第1出力端子を前記コント ローラの前記待機モード検出入力端子に選択的に結合しなくなる場合に、電力消 費を抑える電力消費制限手段も具えていることを特徴とする。図面の簡単な説明 以下本発明を図面を参照して、前述した及び追加の目的及び利点を考慮して説 明するに、ここに: 図1は機械的なON/OFFスイッチを有している従来のスイッチト−モード 電源回路の図式ブロック図を示し; 図2は本発明によるスイッチト−モード電源回路の第1実施例の図式ブロック 図を示し; 図3は本発明によるスイッチト−モード電源回路の第2実施例の図式ブロック 図を示し; 図4はコントローラに含まれる始動電流源及びVcc管理回路並びに過電流保護 回路のブロック図を示す。好適実施の説明 図1は一次制御を用いる既知のスイッチト−モード電源の図式ブロック図を示 す。特に、ダイオード整流ブリッジRECがマスタスイッチSWMを経て線路電 圧源に接続されている。整流ブリッジRECからの出力端子はコンデンサC11 を経て接地されると共に、変成器TRの一次巻線L11の一端にも接続される。 一次巻線L11の他端は可制御スイッチTr11の一端に接続され、このスイッ チの他端は検知抵抗RSENSEを経て接地される。変成器TRの第1二次巻線L1 2は、ダイオードD11と主出力コンデンサC12との直列回路を経て互いに接 続される第1端部と第2端部とを有しており、第1二次巻線L12の第2端部は 大地にも接地される。主出力コンデンサC12の両端間に負荷(図示せず)を接 続することができる。 変成器TRは、ダイオードD12と制御出力コンデンサC13との直列回路を 経て互いに接続される第1端部及び第2端部を有する第2二次巻線L13も具え ており、この第2二次巻線L13の第2端部も接地される。制御出力コンデンサ C13の両端間には、例えばスイッチト−モード電源回路が取り付けられるテレ ビジョン受信機を制御するためのマイクロプロセッサ(図示せず)が接続されて 、動作電力を受電する。 第1二次巻線L12の第1端部はダイオードD13及び可制御スイッチSw1 を経て制御出力コンデンサC13の一端に接続され、また、制御出力コンデンサ C13は、光結合器の発光ダイオードD14と、ツェナーダイオードZ1と、可 制御スイッチSw2との直列回路によって分路される。可制御スイッチSw1及 びSw2はマイクロプロセッサからの信号により制御されて、スイッチト−モー ド電源回路の待機モードを初期化する。 変成器TRはさらに補助の一次巻線L14も具えており、この巻線の一端はダ イオードD15に接続されているから、VAUXコンデンサC14を経て接地され ると共に、コントローラICのVAUX入力端子と、光結合器の光センサTr12 の一端とに接続され、光センサTr12の他端はコントローラICの待機モード 検出入力端子(OOB)に接続される。補助の一次巻線L14の他端は接地され る。コントローラICはさらに、整流ブリッジRECの出力端子に接続されるVIN 入力端子と、補助の一次巻線L14の一端に抵抗R11を経て接続されるDE MAG入力端子と、可制御スイッチTr11の制御入力端子に接続されるドライ バ出力端子と、抵抗RSENSEに接続されるISENSE入力端子とを具えている。 スイッチト−モード電源回路をターン・オフするためには、整流ブリッジRE Cへの電力を遮断するスイッチSWMを作動させるだけで済む。しかし、このタ イプのスイッチは、それが取り扱わなければならない電力量からして、高価で、 しかも大形である。 図2は図1の回路に本発明を組込んだスイッチト−モード電源回路を示す。特 に、2個の抵抗R12及びR13と、ツェナーダイオードZ2との直列回路を整 流ブリッジRECの第1出力端子と大地との間に接続する。ツェナーダイオード Z2と抵抗R13との接続点はスイッチSw3を経てコントローラICのOOB 入力端子に接続すると共に、抵抗R14を経て大地にも接続する。 スイッチト−モード電源回路をターン・オフすることが所望される場合には、 スイッチSw3を開いて、ツェナーダイオードZ2間の電圧をコントローラIC のOOB入力端子から取り除く。この際、コントローラICはOOB入力端子に おける斯かる電圧降下を検出して、可制御スイッチTr11のスイッチング動作 を停止させる。この状態ではコントローラICが引き込む電流は300TA以下 であり、これにより電源回路をオフ状態にする。 図2に示す例は、バーストモードの待機動作を所望する旨をコントローラIC に知らせるのに別個の光結合器を一次検知モードで用いる。しかし、大抵のスイ ッチト−モード電源では、通常の動作中に制御電圧を調整するのに光結合器が既 に用いられている。図3は本発明によるスイッチト−モード電源回路の第2実施 例を示し、この例では、バーストモードの待機動作を知らせるのに既存の光結合 器を第2検知モードで追加的に使用する。特に、光結合器の発光ダイオードD1 4を抵抗R15及びR16を経てツェナーダイオードZ3のアノードに接続し、 ツェナーダイオードZ3のカソードを接地する。抵抗R17とコンデンサC15 との直列回路はツェナーダイオードZ3のアノードをツェナーダイオードZ3の 制御端子及び第1二次巻線L12の出力端子と大地との間に接続される抵抗R1 8とR19との接続点に接続する。スイッチSw2はツェナーダイオードZ1の アノードを第2二次巻線L13の出力端子に接続し、ツェナーダイオードZ1の カソードは抵抗R20とR21との直列回路を経て接地する。抵抗R15とR1 6との接続点はNPNトランジスタTr13のコレクタに接続し、このトランジ スタのエミッタは接地し、ベースは抵抗R20とR21との接続点に接続する。 一次側では、光結合器の光センサTr12とダイオードD16との接続点を抵抗 R22を経てコントローラICのVCNTL入力端子に接続し、この端子は抵抗R2 3とコンデンサC16との並列回路を経て大地にも接続する。 通常の動作中は、トランジスタTr13がターン・オフし、光結合器の発光ダ イオードd14によって放出される光の強度が回路R16〜R19,C15及び Z3によって制御される。この可変光強度が光センサTr12にそれ相当のレス ポンスを持たらし、この光センサTr12がVAUX電圧の一部をコントローラI CのVCNTL入力端子に供給して、可制御スイッチTr11を調整する。しかし、 マイクロプロセッサが、制御出力コンデンサC13間の制御出力電圧の増加のた めにスイッチSw1及びSw2を閉じることによってバーストモードの待機動作 を知らせる場合には、トランジスタTr13が完全にターン・オンして、発光ダ イオードD14がかなり高い光出力を放出し、これにより光センサTr12がVAUX 電圧の全てをコントローラICのOOB入力端子に供給する。 図4に示すように、コントローラICは、VIN入力端子に結合される始動電流 源30及びVAUX入力端子に接続されるVCC管理回路32を含む。OOB入力端 子は抵抗R22に接続されてから、第1比較器34に接続され、この比較器はこ れに供給される電圧を+2.4Vの電圧と比較して、“OFF/ON”信号を発 生する。このOFF/ON信号はVCC管理回路32の入力端子に供給される。抵 抗R22はNPNトランジスタTr13のコレクタにも接続される。トランジス タTr13のベースはVCCA電圧源に接続されると共に、ツェナーダイオード Z4を経て大地にも接続される。トランジスタTr13のエミッタは第2比較器 36にも接続され、この比較器はこれに供給される電圧を+1.4Vの電圧と比 較して、“バーストモード待機”信号S6を発生する。この信号S6は始動電流 源30と、ORゲート38の一方の入力端子とに供給される。VCC管理回路32 からの出力(S5)も始動電流源30及びORゲート38の反転入力端子に供給 される。ORゲート38からの出力はRSフリップフロップ40のリセット入力 端子に供給され、このフリップフロップのセット入力端子は発振器42の出力端 子に接続される。RSフリップフロップ40からのQ出力はANDゲート44の 一方の入力端子に供給され、ANDゲート44の出力は可制御スイッチTr11 を駆動するドライバ46へと供給される。 次にスイッチト−モード電源回路の動作を説明する。線路電圧が整流ブリッジ RECに供給される場合に、スイッチSw3が開いていると、コントローラIC は“スリープモード”にあり、電流消費量は300TA以下である。スイッチS w3が一旦閉じると、OOB入力端子における電圧がツェナーダイオードZ2の 電圧に等しくなって(即ち、+2.4Vよりも高くなって)、OFF/ON比較 器34からの出力を“高”レベルにする。これにより始動シーケンスが開始し、 VCC管理回路32がS5信号をターン・オフさせ、始動電流源30にVAUXコン デンサC14を充電するための電流11を発生させる。VAUX電圧が一旦予定レ ベル以上に上昇すると、VCC管理回路32が信号S5をターン・オンさせ、この 際、コントローラICが(t2<t<t4にて)始動して、可制御スイッチTr1 1にスイッチング動作をさせることにより、変成器TRに一次巻線L11から二 次巻線L12及びL13とVAUXコンデンサC14へ給電する補助の一次巻線L 14とへのエネルギーの転送を開始させる。この際、スイッチト−モード電源回 路は通常の動作モードにある。 バーストモードの待機動作が所望される場合には、マイクロプロセッサがスイ ッチSw1及びSw2を閉じて、第1二次巻線L12を第2二次巻線L13に結 合させることにより、主出力コンデンサC12からのエネルギーを放逐させる。 さらに、スイッチSw2が光結合器の発光ダイオードD14及びツェナーダイオ ードZ1を第2二次巻線L13の両端間に接続する。この際、第1及び第2二次 巻線L12及びL13の結合が制御出力コンデンサC13間の制御出力電圧を高 めることになる。この制御出力電圧がツェナーダイオードZ1の電圧以上になる と、発光ダイオードD14が附勢される。これにより光センサTr12がVAUX 電圧をコントローラICのOOB入力端子に結合させる。VAUX電圧は、例えば +5.6V以上であるから、比較器36がフリップフロップ40をリセットする 信号S6を発生して、可制御スイッチTr11のスイッチング動作を停止する。 可制御スイッチTr11が一旦スイッチング動作を停止すると、変成器TRは 一次巻線L11からのエネルギーを第1及び第2二次巻線L12及びL13と、 補助の一次巻線L14とに転送しなくなる。この結果、制御出力コンデンサC1 3及びVAUXコンデンサC14が放電し始め、制御電圧及びVAUX電圧が降下し始 める。制御電圧がツェナーダイオードZ1の電圧以下になると、発光ダイオード D14が発光しなくなり、光センサTr12がコントローラICのOOB入力端 子からVAUX電圧を取り除き、比較器36が信号S6を発生しなくなる。この時 間中にVAUXが降下して、このVAUX電圧がVUVLOレベルにまで降下すると、VCC 管理回路32が信号S5の発生を停止し、これによりフリップフロップ40のリ セット状態を維持し、且つVAUXコンデンサC14を充電する始動電流源30を 駆動させて、VAUX電圧を上昇させる。VAUX電圧が一旦VSTARTレベルになると 、VCC管理回路32がS5信号を発生し、この信号が始動電流源30をタ ーン・オフさせると共に可制御スイッチTr11にスイッチング動作を開始させ る。可制御スイッチTr11のスイッチング動作によって変成器TRは一次巻線 L11からのエネルギーを第1及び第2二次巻線L12及びL13と、補助の一 次巻線L14とに転送する。このサイクルは、マイクロプロセッサがバーストモ ード待機動作への終了及び通常動作への復帰を示すスイッチSw1及びSw2を 開くまで繰り返す。 機能スイッチSw3を用いる場合には、スイッチト−モード電源回路の電力消 費量を最小レベル、例えば故障の場合でも15ワット程度にすることが重要であ る。抵抗R14,R22,R23及びトランジスタTr13の回路がこのような 保護をする。特に、スイッチSw3が開く場合に、抵抗R14はOOB入力端子 における電圧が接地されるようにする。この場合には、第1比較器34がOFF 状態を検知し、コントローラICは、それがスイッチト−モード電源回路を始動 しない“スリープ”モードになる。 バーストモードは光結合器の光センサTr12によって初期化される。これを 起動させると、光センサTr12はOOB入力端子の電圧を+5.6V以上にし 、同時に、抵抗R23における電圧を第2比較器36の基準電圧、即ち+1.4 Vよりも大きくするのに十分な電流を供給する。この場合に、第2比較器36の 出力が高レベルとなり、スイッチト−モード電源回路をバーストモード待機動作 にさせる。 抵抗R22は、OOB入力端子がVAUX入力端子に接続される場合の不良状態 に基づいて選定する。このような事態にはシステムがバーストモード動作に進ん で、スイッチト−モード電源回路の電力消費量が15W以下となるようにする。 このために、抵抗R22は限流器として作用する。トランジスタTr13はPM OSタイプのトランジスタの代わりに、バイポーラNPNトランジスタとする。 その理由は、PMOSトランジスタのしきい値電圧は高い(2.1V)からであ る。このしきい値電圧が高いと、バーストモードのトリップレベルが高くなって しまう。このようにトリップレベルが高くなると、故障が生じた場合に、スイッ チト−モード電源にバーストモードの待機動作をさせることができなくなる。 OOB入力端子とVAUX入力端子との間に短絡がある場合には、電圧VAUXが OOB入力端子に供給されて、第2比較器36にバーストモードの待機動作を検 出させる。この際、可制御スイッチTr11はターン・オフし、VCC管理回路3 2がVAUX電圧をモニタする。短絡のために、VAUX電圧はつぎのような電圧値に クランプされる。即ち、 VCLAMP=VCCA+0.6+(ISTART *R23) 電圧VCLAMPは抵抗R23の値と、始動電流限30からの電流ISTARTと温度とに 依存する。VCLAMPの値に応じて、VAUX電圧は、コントローラIC用の始動電圧 よりも低い電圧にクランプすることができる。このような状態では、コントロー ラICが“ハング”状態になり、決して始動しなくなる。VCLAMPが始動電圧よ りも高い場合には、コントローラICが始動し、直ちにバーストモード動作を検 知する。 本発明は上述した実施例のみに限定されるものでなく、幾多の変更を加え得る ことは当業者に明らかである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 動作モード及び待機モードを有するスイッチト−モード電源回路であって: 第1出力端子及び第2出力端子を有している直流の供給電圧発生手段と; 一次巻線、補助の一次巻線及び二次巻線を有し、前記一次巻線の第1端子が 前記供給電圧発生手段の第1出力端子に結合され、前記第2巻線が動作モード では第1出力電圧を供給し、且つ待機モードでは前記第1出力電圧よりも低い 第2出力電圧を供給する変成器と; 前記一次巻線の第2端子及び前記供給電圧発生手段の第2出力端子に直列に 接続される可制御スイッチと; 前記二次巻線に結合され、前記待機モードを初期化する手段と; 前記可制御スイッチにスイッチング信号を供給する出力端子、前記補助の一 次巻線を分路する補助コンデンサを経て前記変成器の前記補助の一次巻線に結 合される補助電圧検知入力端子及び前記待機モード初期化手段の出力端子に結 合される待機モード検出入力端子を有し、前記待機モードの期間中には前記可 制御スイッチにバーストで断続的にスイッチング動作をさせるようにするコン トローラであって、前記スイッチト−モード電源の始動中に前記補助コンデン サを充電する始動電流源を具えており、前記待機モードの期間中に、前記可制 御スイッチがスイッチング動作をしていない際に、前記始動電流源を用いて前 記補助コンデンサを断続的に充電させるコントローラと; 前記コントローラの前記待機モード検出入力端子を前記供給電圧発生手段の 前記第1出力端子に選択的に結合させる手段と; を具えており、前記コントローラがさらに、前記第1出力端子が前記待機モー ド検出入力端子に結合されない場合に、前記始動電源をターン・オフする手段 及び前記スイッチング信号を停止させて、前記スイッチト−モード電源回路を ターン・オフさせるターン・オフ手段も具えるようにしたスイッチト−モード 電源回路。 2. 前記コントローラにおける前記ターン・オフ手段が、前記待機モード検出入 力端子に結合される第1入力端子、予定した電圧を受電すべく結合される第2 入力端子及び前記始動電流源の制御入力端子と前記スイッチング信号を停止す る前記手段とに結合される出力端子を有する比較器を具え、前記待機モード検 出入力端子における電圧が前記予定した電圧以下に降下して、前記第1出力端 子が前記待機モード検出入力端子に結合されていない旨を示す場合に、前記比 較器が前記始動電流源をターン・オフさせ、且つ前記スイッチング信号停止手 段に前記スイッチング信号の発生を停止させるようにしたことを特徴とする請 求の範囲1に記載のスイッチト−モード電源回路。 3. 前記スイッチト−モード電源回路がさらに、前記供給電圧発生手段の前記第 1出力端子が前記コントローラの前記待機モード検出入力端子に結合される際 に、前記コントローラの前記待機モード検出入力端子における電圧を制限する 電圧制限手段も具えていることを特徴とする請求の範囲1に記載のスイッチト −モード電源回路。 4. 前記電圧制限手段が、前記供給電圧発生手段の前記第1出力端子と大地との 間に直列に接続される抵抗及びツェナーダイオードを具え、前記結合手段が、 前記抵抗と前記ツェナーダイオードとの接続点を前記コントローラの前記待機 モード検出入力端子に選択的に結合するようにしたことを特徴とする請求の範 囲3に記載のスイッチト−モード電源回路。 5. 前記スイッチト−モード電源回路がさらに、前記待機モード検出入力端子が 前記供給電圧発生手段の前記第1出力端子に結合されていない時に、前記コン トローラの前記待機モード検出入力端子における電圧を流出させる排流手段も 具えていることを特徴とする請求の範囲3に記載のスイッチト−モード電源回 路。 6. 前記電圧排流手段が前記待機モード検出入力端子を接地させる抵抗を具えて いることを特徴とする請求の範囲5に記載のスイッチト−モード電源回路。 7. 前記コントローラがさらに、前記結合手段が前記供給電圧発生手段の第1出 力端子を前記コントローラの前記待機モード検出入力端子に選択的に結合しな くなる場合に、電力消費を抑える電力消費制限手段も具えていることを特徴と する請求の範囲2に記載のスイッチト−モード電源回路。 8. 前記コントローラが、該コントローラの待機モード検出入力端子に結合され る第1入力端子と、他の予定した電圧を受電すべく結合される第2入力端子と 、前記始動電流源の他の制御入力端子及び前記可制御スイッチへのスイッチン グ信号の供給を停止させる前記手段に結合される出力端子とを有している他の 比較器も具え、前記待機モード初期化手段からの前記待機モード検出入力端子 における前記電圧が或るしきい値電圧以上になると、前記他の比較器が、前記 停止手段に前記スイッチング信号を停止させ、且つ前記始動電流源に前記補助 コンデンサを充電させることにより、待機バーストモード動作を開始するよう にした請求の範囲7に記載のスイッチト−モード電源回路において、前記電力 消費制限手段が、前記待機モード検出入力端子と前記比較器の第1入力端子と の間に接続される抵抗;及び前記比較器の第1入力端子に接続されるコレクタ と、前記他の比較器の第1入力端子及び他の抵抗を経て大地にも接続されるエ ミッタと、VCC電圧源及びツェナーダイオードを経て大地にも接続されるベー スとを有しているNPNトランジスタを具え、前記抵抗が限流器として作用し 、且つ前記NPNトランジスタが、前記しきい値電圧よりも高い電圧が前記コ ントローラの待機モード検出入力端子に供給される際に、前記他の比較器が前 記スイッチト−モード電源回路を待機バーストモードにするようにしたことを 特徴とするスイッチト−モード電源回路。
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