JP2002112539A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 起動時間が短く、また、入力電圧の変動に対
して過電流制限値の変動幅が小さいスイッチング電源装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 １次巻線４１と２次巻線４２と制御巻線
４３と補助巻線４４を有するトランス４０と、スイッチ
ング素子５１のオンオフを制御する制御回路９１を有
し、スイッチング素子のオンオフ動作により直流入力電
圧が１次巻線に印加され、制御巻線に誘起するフライバ
ック電圧を整流平滑して制御回路への電源電圧として供
給し、２次巻線に誘起するフライバック電圧を整流平滑
して負荷へ出力電圧として供給する。補助巻線に誘起す
るフォワード電圧を用いて制御回路へ電力供給する事で
制御回路の電圧源となる平滑コンデンサ３２の容量値を
少なくし、補助巻線に誘起するフォワード電圧を用いて
制御回路の電流制限端子の電圧が所定の電圧に達するま
での時間を入力電圧の変動に応じて変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に用
いられるフライバック方式のスイッチング電源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフライバック方式のスイッチング
電源装置について図１２から図１４を参照しながら説明
する。

【０００３】図１２は従来のスイッチング電源装置の回
路構成図である。図１２において、１１は直流入力電圧
源であり、その直流電圧をVinとする。４０は１次巻線
４１と２次巻線４２と制御巻線４３を有するトランスで
あり、１次巻線４１と２次巻線４２と制御巻線４３との
巻数比は1：n1：n2となっている。５１はＭＯＳＦＥＴ
に代表されるスイッチング素子であり、６１は検出抵抗
であり、トランス４０の１次巻線４１とスイッチング素
子５１と検出抵抗６１の直列回路が直流入力電圧源１１
の両端に接続される。

【０００４】７１は整流ダイオードであり、３１は出力
コンデンサであり、８１は負荷であり、２次巻線４２の
両端には整流ダイオード７１と出力コンデンサ３１との
直列回路が接続され、出力コンデンサ３１の両端には負
荷８１が接続され、２次巻線４２に誘起するフライバッ
ク電圧を整流平滑して負荷８１へ出力電圧（Vo）として
供給している。

【０００５】７２は整流ダイオードであり、３２は平滑
コンデンサであり、９１は少なくとも電源電圧端子（Vc
c）とグランド端子（GND）と出力端子（OUT）とフィー
ドバック端子（FB）と電流制限端子（CLM）を有する制
御回路であり、制御巻線４３に整流ダイオード７２と平
滑コンデンサ３２との直列回路が接続され、平滑コンデ
ンサ３２の正極端子と負極端子にはそれぞれ制御回路９
１の電源電圧端子（Vcc）とグランド端子（GND）が接続
され、制御巻線４３に誘起するフライバック電圧を整流
平滑して制御回路９１へ電源電圧として供給している。

【０００６】制御回路９１において、電源電圧端子（Vc
c）は起動抵抗６２を介して直流入力電圧源１１の正極
端子と接続され、制御回路９１の起動に必要な電源電圧
を前記直流入力電圧源１１から供給される。出力端子
（OUT）は駆動抵抗６３を介してスイッチング素子５１
のゲート端子に接続され、スイッチング素子５１のオン
オフ動作を行う。電流制限端子（CLM）は検出抵抗６１
の両端に接続された抵抗６４と抵抗６５との直列回路の
抵抗６４と抵抗６５との接続点に接続され、検出抵抗６
１に発生する電圧（V61）を検知する。この電圧（V61）
が所定の電圧に達するとスイッチング素子５１をオフさ
せることで１次巻線４１とスイッチング素子５１を介し
て流れる入力電流を制限する。フィードバック端子（F
B）は出力電圧検出回路９２とフォトカプラ９３とを介
して出力コンデンサ３１の正極端子と接続され、出力電
圧（Vo）を検知する。制御回路９１は出力電圧（Vo）が
一定の電圧となるように、スイッチング素子５１のオン
オフ比を変化させている。

【０００７】次に、従来のスイッチング電源装置におけ
る起動時の動作、及び、入力電流制限動作について図１
３と図１４を参照しながら説明する。

【０００８】図１３は従来のスイッチング電源装置にお
ける起動時の平滑コンデンサ３２の電圧変化を示す図で
あり、動作状態の時間的変化を示すため、時刻T0からT3
を図中に示している。

【０００９】図１４は図１３に示す時刻T1から時刻T2の
期間における各部の電圧波形図であり、図１４におい
て、（ａ）はスイッチング素子５１のゲート端子電圧
（Vg）を示しており、（ｂ）は制御巻線４３の巻線電圧
（V43）を示しており、（ｃ）は平滑コンデンサ３２の
電圧（V32）を示している。

【００１０】時刻T0において、直流入力電圧源１１に直
流電圧（Vin）が発生すると、起動抵抗６２を介して平
滑コンデンサ３２は充電され、その電圧（V32）は上昇
する。

【００１１】時刻T1において、平滑コンデンサ３２の電
圧（V32）が制御回路９１の起動開始電圧（Vstart）と
なると、制御回路９１によってスイッチング素子５１は
オンオフ動作を開始する。制御巻線４３にはフライバッ
ク電圧（Vo×n2／n1）が誘起するが、制御回路９１の起
動開始直後は、出力電圧（Vo）は略0Vから充電されるた
め、制御巻線４３に誘起するフライバック電圧は平滑コ
ンデンサ３２の電圧（V32）よりも低く、平滑コンデン
サ３２は電力供給されないため、平滑コンデンサ３２の
電圧（V32）は低下していく。

【００１２】その後、出力電圧（Vo）の上昇と共に制御
巻線４３に誘起するフライバック電圧も上昇し、フライ
バック電圧が平滑コンデンサ３２の電圧（V32）と等し
くなる時刻T2以降は、フライバック電圧による電力供給
により平滑コンデンサ３２の電圧（V32）は上昇してい
く。従って、平滑コンデンサ３２には、時刻T1から時刻
T2の時間帯で、制御回路９１の動作停止電圧（Vstop）
まで低下しないように十分な容量値が設定される。

【００１３】時刻T3において、出力電圧（Vo）が所定の
電圧に達して定常動作となると、平滑コンデンサ３２の
電圧（V32）も一定の電圧に安定する。

【００１４】次に、入力電流制限動作について説明す
る。

【００１５】スイッチング素子５１がオンすると、１次
巻線４１、スイッチング素子５１及び検出抵抗６１を通
して電流が流れ、検出抵抗６１にはこの電流による電圧
（V61）が発生する。検出抵抗６１に発生した電圧（V6
1）は抵抗６４を介して制御回路９１の電流制限端子（C
LM）に印加される。制御回路９１はこの電圧（V61）と
制御回路９１内部の所定の電圧とを比較して、所定の電
圧より高くなるとスイッチング素子５１をオフさせる。
つまり、入力電流がある一定値以上に増えないように制
限することにより過電流保護を行っている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例のスイ
ッチング電源装置では、起動抵抗６２による損失を少な
くするよう抵抗値を大きく設定すると、制御回路９１が
起動するまでの時間（図１３のT0からT1までの時間）
は、起動抵抗６２の抵抗値と平滑コンデンサ３２の容量
値で決まるため、スイッチング電源装置の起動時間は長
くなってしまう。そこで、平滑コンデンサ３２の容量値
を小さくすることで起動時間を短くしようと試みると、
図１５のように、フライバック電圧による充電開始が間
に合わず、平滑コンデンサ３２の電圧（V32）が制御回
路９１の動作停止電圧（Vstop）に達して制御回路９１
が停止する。この状態では、その後、直流入力電圧源１
１の直流電圧（Vin）より起動抵抗６２を介して充電さ
れ、制御回路９１は再起動するが前述した動作を繰り返
し、起動不良を起こすという問題点があった。

【００１７】また、同じ出力電力であれば入力電圧が低
いほど入力電流は大きくなる。従来例におけるスイッチ
ング電源装置の入力電流制限動作の場合、入力電流を検
出・制限するレベルは入力電圧によらず一定であるの
で、図１６に示すように、直流電圧（Vin）が低くなる
方向へ変動すると、入力電流制限値も低くなる方向へ進
み、逆に、直流電圧（Vin）が高くなる方向に変動する
と、入力電流制限値も高くなる方向へ変動してしまう。
従って、入力電圧が高いほど電流制限値は大きくなり、
その多大な電力を許容できるように構成部品も大型にし
てしまうという問題点があった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明のスイッチング電源装置は、直流入力電圧
源と、１次巻線と２次巻線と制御巻線と補助巻線を有す
るトランスと、スイッチング素子と、前記スイッチング
素子のオンオフを制御する制御回路とから構成され、前
記スイッチング素子のオンオフ動作により前記直流入力
電圧が前記１次巻線に印加され、前記制御巻線に誘起す
るフライバック電圧を整流平滑して前記制御回路への電
源電圧として供給し、前記２次巻線に誘起するフライバ
ック電圧を整流平滑して負荷へ出力電圧として供給する
フライバック方式のスイッチング電源装置であって、前
記補助巻線に誘起するフォワード電圧を用いて前記制御
回路へ電力供給する電力供給回路と、前記補助巻線に誘
起するフォワード電圧を用いて前記直流入力電圧源から
の入力電流の電流制限値を前記直流入力電圧の変動に対
して補正する電流制限補正回路とを有する。

【００１９】このスイッチング電源装置によれば、前記
補助巻線に誘起するフォワード電圧を、前記制御回路へ
の電源電圧や前記スイッチング素子への駆動電圧として
供給することにより、前記制御回路の電圧源となる平滑
コンデンサの容量値を少なくでき、スイッチング電源装
置の起動時間を短くすることができる。また、前記補助
巻線に誘起するフォワード電圧が入力電圧と比例した電
圧となることから、前記補助巻線と前記制御回路の電流
制限端子、又は最大オン期間設定端子とを前記電流制限
補正回路を介して接続し、これらの端子に流す電流を入
力電圧の変動に応じて変化させることで、入力電圧の変
動に伴う入力電流制限値の変動幅を小さくすることが出
来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスイッチング電源
装置の好適な実施の形態について、図面を参照しながら
説明する。なお、前述した従来のスイッチング電源装置
と同一機能、構成には同一参照符号を付して説明する。

【００２１】《実施の形態１》本発明の実施の形態１に
おけるスイッチング電源装置について、図１から図４を
参照しながら説明する。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の回路構成図である。

【００２２】図１において、１１は直流入力電圧源であ
り、その直流電圧をVinとする。４０は１次巻線４１と
２次巻線４２と制御巻線４３と補助巻線４４とを有する
トランスであり、１次巻線４１と２次巻線４２と制御巻
線４３と補助巻線４４の巻数比は1：n1：n2：n3となっ
ている。５１はＭＯＳＦＥＴに代表されるスイッチング
素子であり、６１は検出抵抗であり、トランス４０の１
次巻線４１とスイッチング素子５１と検出抵抗６１との
直列回路が直流入力電圧源１１の両端に接続される。

【００２３】７１は整流ダイオードであり、３１は出力
コンデンサであり、８１は負荷であり、２次巻線４２の
両端には整流ダイオード７１と出力コンデンサ３１との
直列回路が接続され、出力コンデンサ３１の両端には負
荷８１が接続され、２次巻線４２に誘起するフライバッ
ク電圧を整流平滑して負荷８１へ出力電圧（Vo）として
供給している。

【００２４】７２は整流ダイオードであり、３２は平滑
コンデンサであり、９１は少なくとも電源電圧端子（Vc
c）とグランド端子（GND）と出力端子（OUT）とフィー
ドバック端子（FB）と電流制限端子（CLM）を有する制
御回路であり、制御巻線４３には整流ダイオード７２と
平滑コンデンサ３２との直列回路が接続され、平滑コン
デンサ３２の正極端子と負極端子にはそれぞれ制御回路
９１の電源電圧端子（Vcc）とグランド端子（GND）が接
続され、制御巻線４３に誘起するフライバック電圧を整
流平滑して制御回路９１へ電源電圧として供給してい
る。

【００２５】制御回路９１において、電源電圧端子（Vc
c）は起動抵抗６２を介して直流入力電圧源１１の正極
端子と接続され、制御回路９１の起動に必要な電源電圧
を前記直流入力電圧源１１から供給される。出力端子
（OUT）は駆動抵抗６３を介してスイッチング素子５１
のゲート端子に接続され、スイッチング素子５１のオン
オフ動作を行う。

【００２６】電流制限端子（CLM）は検出抵抗６１の両
端に接続された抵抗６４と抵抗６５との直列回路の抵抗
６４と抵抗６５との接続点に接続され、検出抵抗６１に
発生する電圧を検知する。この電圧が所定の電圧になる
とスイッチング素子５１をオフさせることで１次巻線４
１とスイッチング素子５１を介して流れる入力電流を制
限する。フィードバック端子（FB）は出力電圧検出回路
９２とフォトカプラ９３とを介して出力コンデンサ３１
の正極端子と接続され、出力電圧（Vo）を検知する。制
御回路９１は出力電圧（Vo）が一定の電圧となるよう
に、スイッチング素子５１のオンオフ比を変化させてい
る。

【００２７】７３はダイオードであり、６６は抵抗であ
り、ダイオード７３と抵抗６６との直列回路で電力供給
回路１０を構成する。補助巻線４４は一端を平滑コンデ
ンサ３２の負極端子に接続され、他端は電力供給回路１
０を介して平滑コンデンサ３２の正極端子に接続され、
補助巻線４４に誘起するフォワード電圧を整流平滑して
制御回路９１へ電源電圧（V32）として供給している。

【００２８】７４はダイオードであり、６７は補正抵抗
であり、ダイオード７４と補正抵抗６７との直列回路で
電流制限補正回路２０が構成され、補助巻線４４と電力
供給回路１０との接続点と、制御回路９１の電流制限端
子（CLM）との間に、電流制限補正回路２０が接続さ
れ、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧を用いて制
御回路９１の電流制限端子（CLM）へ電流を供給してい
る。

【００２９】実施の形態１のスイッチング電源装置にお
ける起動時の動作、及び、入力電流制限動作について図
２と図３を参照しながら説明する。

【００３０】図２は実施の形態１のスイッチング電源装
置における起動時の平滑コンデンサ３２の電圧変化を示
す図であり、動作状態の時間的変化を示すため、時刻T0
からT3を図中に示している。

【００３１】図３は図２の図中に示す時刻T1から時刻T2
の期間における各部の電圧波形図であり、図３におい
て、（ａ）はスイッチング素子５１のゲート端子電圧
（Vg）を示しており、（ｂ）は制御巻線４３の巻線電圧
（V43）を示しており、（ｃ）は補助巻線４４の巻線電
圧（V44）を示しており、（ｄ）は平滑コンデンサ３２
の電圧（V32）を示している。

【００３２】時刻T0において、直流入力電圧源１１に直
流電圧（Vin）が発生すると、起動抵抗６２を介して平
滑コンデンサ３２は充電され、その電圧（V32）は上昇
する。この時、平滑コンデンサ３２の容量値は、前述の
従来のスイッチング電源装置において、起動不良を生じ
た場合の容量値であり、起動不良を生じない容量値の場
合と比べて、直流電圧（Vin）が発生してから制御回路
９１が起動するまでの時間が短い。

【００３３】時刻T1において、平滑コンデンサ３２の電
圧（V32）が制御回路９１の起動開始電圧（Vstart）と
なると、制御回路９１によってスイッチング素子５１は
オンオフ動作を開始する。制御巻線４３にはフライバッ
ク電圧（Vo×n2／n1）が誘起するが、制御回路９１の起
動開始直後は、出力電圧（Vo）は略0Vから充電されるた
め、制御巻線４３に誘起するフライバック電圧は平滑コ
ンデンサ３２の電圧（V32）よりも低く、このフライバ
ック電圧による平滑コンデンサ３２への電力供給はない
が、補助巻線４４には制御回路９１の起動開始直後から
直流電圧（Vin）に比例したフォワード電圧（Vin×n3）
が誘起され、このフォワード電圧によって平滑コンデン
サ３２は電力供給される。その結果、平滑コンデンサ３
２の電圧（V32）は、制御回路９１の消費電力によって
低下するが、従来のスイッチング電源装置に比べて電圧
降下が緩和される。

【００３４】その後、出力電圧（Vo）の上昇と共に制御
巻線４３に誘起するフライバック電圧も上昇し、フライ
バック電圧が平滑コンデンサ３２の電圧（V32）と等し
くなる時刻T2以降は、フライバック電圧による電力供給
により平滑コンデンサ３２の電圧（V32）は上昇してい
く。

【００３５】時刻T3において、出力電圧（Vo）が所定の
電圧に達して定常動作となると、平滑コンデンサ３２の
電圧（V32）も一定の電圧に安定する。

【００３６】次に、入力電流制限動作ついて説明する。

【００３７】例えば、直流入力電圧源１１の直流電圧
（Vin）がVin1〜Vin2（但し、Vin1＜Vin2）と変動する
場合、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧はVin1×
n3からVin2×n3まで変動することになる。この時、制御
回路９１の電流制限端子（CLM）には、補助巻線４４に
誘起するフォワード電圧と補正抵抗６７の抵抗値で決ま
る電流が流れることになる。

【００３８】これにより、制御回路９１の電流制限端子
（CLM）の電圧が所定の電圧に達するまでの時間は、単
に検出抵抗６１に発生した電圧によって電流制限端子
（CLM）の電圧が所定の電圧に達するまでの時間に比べ
て短くなり、その分、スイッチング素子５１のオン期間
が絞られて入力電流を制限する。また、補助巻線４４に
誘起するフォワード電圧が大きくなるほど、電流制限端
子（CLM）へ流れる電流が増加して、入力電流を絞るこ
とになる。

【００３９】図４は直流電圧（Vin）の変動に対する入
力電流制限値の変化の様子を示しており、本発明におけ
る入力電流制限値を実線で示し、従来例の場合を破線で
示している。本発明においても従来例と同様に直流電圧
（Vin）の上昇につれて入力電流制限値は単調に増加す
るが前述の動作によって従来例に比べて傾斜が緩和さ
れ、直流電圧（Vin）の変動に伴う入力電流制限値の変
動幅は、従来例ではICLM3−ICLM1に対し、本発明ではIC
LM2−ICLM1（但し、ICLM3＜ICLM2）と小さくなる。

【００４０】このように、本発明の実施の形態１におけ
るスイッチング電源装置は、トランス４０の補助巻線４
４に誘起するフォワード電圧を制御回路９１への電源電
圧として供給することで制御回路９１の電圧源となる平
滑コンデンサ３２の容量値を少なくでき、これにより、
平滑コンデンサ３２の充電期間が短く、スイッチング電
源装置の起動時間を短くすることができる。

【００４１】また、補助巻線４４に誘起するフォワード
電圧が入力電圧と比例した電圧となることから、補助巻
線４４と制御回路９１の電流制限端子（CLM）とを、ダ
イオード７４と補正抵抗６７との直列回路で構成される
電流制限補正回路２０を介して接続し、入力電圧の変動
に応じて電流制限端子（CLM）へ流れる電流を変化させ
ることで電流制限端子（CLM）の電圧が所定の電圧に達
するまでの時間も変化し、入力電圧の変動に伴う入力電
流制限値の変動幅を小さくすることが出来る。

【００４２】《実施の形態２》以下、本発明の実施の形
態２におけるスイッチング電源装置について、図５から
図６を参照しながら説明する。

【００４３】図５は本発明の実施の形態２におけるスイ
ッチング電源装置の回路構成図である。実施の形態２に
おけるスイッチング電源装置は、実施の形態１における
スイッチング電源装置と電流制限補正回路を構成する部
品のみが異なるものである。従って、実施の形態１にお
けるスイッチング電源装置と同一機能、構成については
同一参照符号を付し、説明を省略する。

【００４４】図５において、７４はダイオードであり、
６７は補正抵抗であり、７５はツェナーダイオードであ
り、ダイオード７４と補正抵抗６７とツェナーダイオー
ド７５との直列回路で電流制限補正回路２０が構成さ
れ、補助巻線４４と電力供給回路１０との接続点と、制
御回路９１の電流制限端子（CLM）との間に、電流制限
補正回路２０が接続され、補助巻線４４に誘起するフォ
ワード電圧を用いて、制御回路９１の電流制限端子（CL
M）へ電流を供給している。

【００４５】実施の形態２のスイッチング電源装置にお
ける起動時の動作は、実施の形態１のスイッチング電源
装置における起動時の動作と同一であるため説明を省略
し、入力電流制限動作について説明する。

【００４６】例えば、直流入力電圧源１１の直流電圧
（Vin）がVin1〜Vin2（但し、Vin1＜Vin2）と変動する
場合、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧はVin1×
n3からVin2×n3まで変動することになる。そこで、ツェ
ナーダイオード７５としてツェナー電圧（Vz）が略Vin1
×n3となる素子を選定すると、直流電圧（Vin）が上昇
して補助巻線４４に誘起するフォワード電圧がツェナー
電圧（Vz）以上になると、フォワード電圧とツェナー電
圧（Vz）との差分電圧と補正抵抗６７の抵抗値で決まる
電流が制御回路９１の電流制限端子（CLM）へ流れる。

【００４７】これにより、電流制限端子（CLM）の電圧
が所定の電圧に達するまでの時間は、単に検出抵抗６１
に発生した電圧によって電流制限端子（CLM）の電圧が
所定の電圧に達するまでの時間に比べて短くなり、その
分、スイッチング素子５１のオン期間が絞られて入力電
流を制限する。また、補助巻線４４に誘起するフォワー
ド電圧とツェナー電圧（Vz）との差分電圧が大きくなる
ほど、電流制限端子（CLM）へ流れる電流が増加して、
電流制限端子（CLM）の電圧が所定の電圧に達するまで
の時間が短くなり、入力電流を制限することになる。

【００４８】図６は直流電圧（Vin）の変動に対する入
力電流制限値の変化の様子を示しており、本発明におけ
る入力電流制限値を実線で示し、従来例の場合を破線で
示している。従来例の場合、直流電圧（Vin）の上昇に
つれて入力電流制限値は単調に増加するのに対し、本発
明の場合、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧がツ
ェナー電圧（Vz）以上になると前述した動作により入力
電流制限値を下げていく。これにより、直流電圧（Vi
n）の変動に伴う入力電流制限値の変動幅は、従来例で
はICLM3−ICLM1に対し、本発明ではICLM2−ICLM1（但
し、ICLM3＜ICLM2）と小さくなる。

【００４９】このように、本発明の実施の形態２におけ
るスイッチング電源装置は、トランス４０の補助巻線４
４に誘起するフォワード電圧を制御回路９１への電源電
圧として供給することで制御回路９１の電圧源となる平
滑コンデンサ３２の容量値を少なくでき、これにより、
平滑コンデンサ３２の充電期間が短く、スイッチング電
源装置の起動時間を短くすることができる。

【００５０】また、補助巻線４４に誘起するフォワード
電圧が入力電圧と比例した電圧となることから、補助巻
線４４と制御回路９１の電流制限端子（CLM）とを、ダ
イオード７４と補正抵抗６７とツェナーダイオード７５
との直列回路で構成される電流制限補正回路２０を介し
て接続し、入力電圧の変動に応じて電流制限端子（CL
M）へ流れる電流を変化させることで電流制限端子（CL
M）の電圧が所定の電圧に達するまでの時間も変化し、
入力電圧の変動に伴う入力電流制限値の変動幅を小さく
することが出来る。

【００５１】《実施の形態３》以下、本発明の実施の形
態３におけるスイッチング電源装置について、図７から
図９を参照しながら説明する。図７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の回路構成図であ
る。なお、前述した実施の形態１におけるスイッチング
電源装置と同一機能、構成については同一参照符号を付
し、説明を省略する。

【００５２】図７において、７３はダイオードであり、
６６は抵抗であり、ダイオード７３と抵抗６６との直列
回路で電力供給回路１０を構成する。補助巻線４４と電
流制限補正回路２０との接続点とスイッチング素子５１
のゲート端子との間に電力供給回路１０が接続される。

【００５３】実施の形態３のスイッチング電源装置にお
いて、入力電流制限動作は、実施の形態１のスイッチン
グ電源装置と同一であるため説明を省略し、起動時の動
作について図８と図９を参照しながら説明する。

【００５４】図８は実施の形態３のスイッチング電源装
置における起動時の平滑コンデンサ３２の電圧変化を示
す図であり、動作状態の時間的変化を示すため、時刻T0
からT3を図中に示している。

【００５５】図９は図８の図中に示す時刻T1から時刻T2
の期間における各部の電圧波形図であり、図９におい
て、（ａ）はスイッチング素子５１のゲート端子電圧
（Vg）を示しており、（ｂ）は制御巻線４３の巻線電圧
（V43）を示しており、（ｃ）は補助巻線４４の巻線電
圧（V44）を示しており、（ｄ）は平滑コンデンサ３２
の電圧（V32）を示している。

【００５６】時刻T0において、直流入力電圧源１１に直
流電圧（Vin）が発生すると、起動抵抗６２を介して平
滑コンデンサ３２は充電され、その電圧（V32）は上昇
する。この時、平滑コンデンサ３２の容量値は、前述の
従来のスイッチング電源装置において、起動不良を生じ
た場合の容量値であり、起動不良を生じない容量値の場
合と比べて、直流電圧（Vin）が発生してから制御回路
９１が起動するまでの時間が短い。

【００５７】時刻T1において、平滑コンデンサ３２の電
圧（V32）が制御回路９１の起動開始電圧（Vstart）と
なると、制御回路９１によってスイッチング素子５１は
オンオフ動作を開始する。この時のスイッチング素子５
１の駆動方法としては、制御回路９１によってスイッチ
ング素子５１がオンすると、１次巻線４１への直流電圧
（Vin）の印加に伴い、補助巻線４４にはVin×n3のフォ
ワード電圧が誘起され、このフォワード電圧がスイッチ
ング素子５１のゲート端子に印加されることで制御回路
９１によるスイッチング素子５１の駆動を補助する。こ
れにより、制御回路９１はスイッチング素子５１の駆動
電力が軽減されるため、制御回路９１全体の消費電力も
軽減される。その結果、平滑コンデンサ３２の電圧（V3
2）は、従来のスイッチング電源装置に比べて電圧降下
が緩和される。

【００５８】その後、出力電圧（Vo）の上昇と共に制御
巻線４３に誘起するフライバック電圧（V43）も上昇
し、フライバック電圧が平滑コンデンサ３２の電圧（V3
2）と等しくなる時刻T2以降はフライバック電圧による
電力供給により平滑コンデンサ３２の電圧（V32）は上
昇していく。

【００５９】時刻T3において、出力電圧（Vo）が所定の
電圧に達して定常動作となると、平滑コンデンサ３２の
電圧（V32）も一定の電圧に安定する。

【００６０】このように、本発明の実施の形態３におけ
るスイッチング電源装置は、トランス４０の補助巻線４
４に誘起するフォワード電圧をスイッチング素子５１の
駆動電圧として用いることで制御回路９１の消費電力が
軽減するため、制御回路９１の電圧源となる平滑コンデ
ンサ３２の容量値を少なくでき、これにより、平滑コン
デンサ３２の充電時間が短く、スイッチング電源装置の
起動時間を短くすることができる。

【００６１】また、補助巻線４４に誘起するフォワード
電圧が入力電圧と比例した電圧となることから、補助巻
線４４と制御回路９１の電流制限端子（CLM）とを、ダ
イオード７４と補正抵抗６７との直列回路で構成される
電流制限補正回路２０を介して接続し、入力電圧の変動
に応じて電流制限端子（CLM）へ流れる電流を変化させ
ることで電流制限端子（CLM）の電圧が所定の電圧に達
するまでの時間も変化し、入力電圧の変動に伴う入力電
流制限値の変動幅を小さくすることが出来る。

【００６２】《実施の形態４》以下、本発明の実施の形
態４におけるスイッチング電源装置について、図１０と
図１１を参照しながら説明する。

【００６３】図１０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の回路構成図である。なお、前述し
た実施の形態１におけるスイッチング電源装置と同一機
能、構成については同一参照符号を付し、説明を省略す
る。

【００６４】図１０において、９１は少なくとも電源圧
印加端子（Vcc）とグランド端子（GND）と出力端子（OU
T）とフィードバック端子（FB）と電流制限端子（CLM）
と最大オン期間設定端子（Ton）を有する制御回路であ
り、３３はコンデンサであり、制御回路９１の最大オン
期間設定端子（Ton）はコンデンサ３３を介して平滑コ
ンデンサ３２の負極端子と接続され、制御回路９１の内
部にある定電流源より最大オン期間設定端子（Ton）を
介してコンデンサ３３へ電流を流し、コンデンサ３３の
電圧が所定の電圧になるまでの充電期間がスイッチング
素子５１の最大オン期間となるよう設定される。

【００６５】７４はダイオードであり、６７は補正抵抗
であり、ダイオード７４と補正抵抗６７との直列回路で
電流制限補正回路２０が構成され、補助巻線４４と電力
供給回路１０との接続点と、制御回路９１の最大オン期
間設定端子（Ton）との間に、電流制限補正回路２０が
接続され、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧を用
いて、コンデンサ３３に電流を供給している。

【００６６】実施の形態４のスイッチング電源装置にお
ける起動時の動作は、実施の形態１のスイッチング電源
装置における起動時の動作と同一であるため説明を省略
し、入力電流制限動作について説明する。

【００６７】例えば、直流入力電圧源１１の直流電圧Vi
nがVin1〜Vin2（但し、Vin1＜Vin2）と変動する場合、
補助巻線４４に誘起するフォワード電圧はVin1×n3から
Vin2×n3まで変動することになる。この時、制御回路９
１の最大オン期間設定端子（Ton）に接続されたコンデ
ンサ３３には、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧
と補正抵抗６７の抵抗値で決まる電流が流れ込むことに
なる、これにより、コンデンサ３３の電圧が所定の電圧
になるまでの充電時間は短くなり、その分、スイッチン
グ素子５１の最大オン期間が絞られて入力電流を制限す
る。また、補助巻線４４に誘起するフォワード電圧が大
きくなるほど、コンデンサ３３に流れ込む電流が増加し
て、入力電流を絞ることになる。

【００６８】図１１は直流電圧（Vin）の変動に対する
入力電流制限値の変化の様子を示す図であり、本発明に
おける入力電流制限値を実線で示し、従来例の場合を破
線で示している。本発明においても従来例と同様に直流
電圧（Vin）の上昇につれて入力電流制限値は単調に増
加するが前述の動作によって従来例に比べて傾斜が緩和
され、直流電圧の変動に伴う入力電流制限値の変動幅
は、従来例ではICLM3−ICLM1に対し、本発明ではICLM2
−ICLM1（但し、ICLM3＜ICLM2）と小さくなる。

【００６９】このように、本発明の実施の形態４におけ
るスイッチング電源装置は、トランス４０の補助巻線４
４に誘起するフォワード電圧を制御回路９１への電源電
圧として供給することで制御回路９１の電圧源となる平
滑コンデンサ３２の容量値を少なくでき、これにより、
平滑コンデンサ３２の充電時間が短く、スイッチング電
源装置の起動時間を短くすることができる。また、補助
巻線４４に誘起するフォワード電圧が入力電圧と比例し
た電圧となることから、補助巻線４４と制御回路９１の
最大オン期間設定端子（Ton）とを、ダイオード７４と
補正抵抗６７との直列回路で構成される電流制限補正回
路２０を介して接続し、入力電圧の変動に応じて最大オ
ン期間設定端子（Ton）に接続されたコンデンサ３３の
充電時間を変化させることで、入力電圧の変動に伴う入
力電流制限値の変動幅を小さくすることが出来る。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるスイ
ッチング電源装置によれば、トランスに補助巻線を設
け、前記補助巻線に誘起するフォワード電圧を制御回路
への電源電圧や、スイッチング素子への駆動電圧として
供給することにより、前記制御回路の電圧源となる平滑
コンデンサの容量値を少なくでき、スイッチング電源装
置の起動時間を短くすることができる。

【００７１】また、前記補助巻線に誘起するフォワード
電圧が入力電圧と比例した電圧となることから、前記補
助巻線と前記制御回路の電流制限端子（CLM）、又は最
大オン期間設定端子（Ton）とを電流制限補正回路を介
して接続し、これらの端子（CLM又はTon）に流す電流を
入力電圧の変動に応じて変化させることで、入力電圧の
変動に伴う入力電流制限値の変動幅を小さくすることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電
源装置の回路構成図

【図２】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電
源装置において、起動時の平滑コンデンサ３２の電圧変
化を示す図

【図３】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電
源装置の各部の電圧波形図

【図４】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電
源装置の入力電流制限特性図

【図５】本発明の実施の形態２におけるスイッチング電
源装置の回路構成図

【図６】本発明の実施の形態２におけるスイッチング電
源装置の入力電流制限特性図

【図７】本発明の実施の形態３におけるスイッチング電
源装置の回路構成図

【図８】本発明の実施の形態３におけるスイッチング電
源装置において、起動時の平滑コンデンサ３２の電圧変
化を示す図

【図９】本発明の実施の形態３におけるスイッチング電
源装置の各部の電圧波形図

【図１０】本発明の実施の形態４におけるスイッチング
電源装置の回路構成図

【図１１】本発明の実施の形態４におけるスイッチング
電源装置の入力電流制限特性図

【図１２】従来のスイッチング電源装置の回路構成図

【図１３】従来のスイッチング電源装置において、起動
時の平滑コンデンサ３２の電圧変化を示す図

【図１４】従来のスイッチング電源装置における各部の
電圧波形図

【図１５】従来のスイッチング電源装置において、起動
時の平滑コンデンサ３２の電圧変化を示す図

【図１６】従来のスイッチング電源装置の入力電流制限
特性図

【符号の説明】

１０ 電力供給回路 １１ 直流入力電圧源 ２０ 電流制限補正回路 ３１ 出力コンデンサ ３２ 平滑コンデンサ ３３ コンデンサ ４０ トランス ４１ １次巻線 ４２ ２次巻線 ４３ 制御巻線 ４４ 補助巻線 ５１ スイッチング素子 ６１ 検出抵抗 ６２ 起動抵抗 ６３ 駆動抵抗 ６４ 抵抗 ６５ 抵抗 ６６ 抵抗 ６７ 補正抵抗 ７１ 整流ダイオード ７２ 整流ダイオード ７３ ダイオード ７４ ダイオード ７５ ツェナーダイオード ８１ 負荷 ９１ 制御回路 ９２ 出力電圧検出回路 ９３ フォトカプラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AA00 AA20 AS01 BB43 BB51 DD04 EE02 EE07 EE59 FD01 FD18 FD41 VV03 VV06 XX02 XX15 XX22 XX35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流入力電圧源と、１次巻線と２次巻線と
   制御巻線と補助巻線を有するトランスと、スイッチング
   素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制
   御回路とから構成され、前記スイッチング素子のオンオ
   フ動作により前記直流入力電圧が前記１次巻線に印加さ
   れ、前記制御巻線に誘起するフライバック電圧を整流平
   滑して前記制御回路への電源電圧として供給し、前記２
   次巻線に誘起するフライバック電圧を整流平滑して負荷
   へ出力電圧として供給するフライバック方式のスイッチ
   ング電源装置であって、 前記補助巻線に誘起するフォワード電圧を用いて前記制
   御回路へ電力供給する電力供給回路と、前記補助巻線に
   誘起するフォワード電圧を用いて前記直流入力電圧源か
   らの入力電流の電流制限値を前記直流入力電圧の変動に
   対して補正する電流制限補正回路とを有することを特徴
   としたスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】前記電力供給回路は、前記補助巻線に誘起
   するフォワード電圧をインピーダンス素子を介して前記
   制御回路の電源電圧へ電力として供給する整流手段を有
   することを特徴とした請求項１記載のスイッチング電源
   装置。
3. 【請求項３】前記電力供給回路は、前記補助巻線に誘起
   するフォワード電圧を用いて前記スイッチング素子をオ
   ンさせることを特徴とした請求項１記載のスイッチング
   電源装置。
4. 【請求項４】前記制御回路は、前記１次巻線から前記ス
   イッチング素子を介して前記直流入力電圧源に帰還する
   電流を検出抵抗で検出し、前記検出抵抗の電圧をインピ
   ーダンス素子を介して検出端子で受電し、前記検出端子
   が所定の電圧になると前記スイッチング素子をオフさせ
   る構成を有し、前記電流制限補正回路は前記補助巻線に
   誘起するフォワード電圧をダイオードと補正抵抗との直
   列回路を介して前記検出端子へ印加する構成を有する請
   求項２または請求項３記載のスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】前記制御回路は、前記１次巻線から前記ス
   イッチング素子を介して前記直流入力電圧源に帰還する
   電流を検出抵抗で検出し、前記検出抵抗の電圧をインピ
   ーダンス素子を介して検出端子で受電し、前記検出端子
   が所定の電圧になると前記スイッチング素子をオフさせ
   る構成を有し、前記電流制限補正回路は前記補助巻線に
   誘起するフォワード電圧をダイオードと補正抵抗とツェ
   ナーダイオードとの直列回路を介して前記検出端子へ印
   加する構成を有する請求項２または請求項３記載のスイ
   ッチング電源装置。
6. 【請求項６】前記制御回路は、定電流源が接続されてい
   る最大オン期間設定端子にコンデンサが接続され、前記
   最大オン期間設定端子の電圧が所定の電圧になるまでの
   期間が、前記スイッチング素子の最大オン期間となる構
   成を有し、前記電流制限補正回路は前記補助巻線に誘起
   するフォワード電圧をダイオードと補正抵抗との直列回
   路を介して前記最大オン期間設定端子へ印加する構成を
   有する請求項２または請求項３記載のスイッチング電源
   装置。