JP2002209380A - 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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JP2002209380A
JP2002209380A JP2001004100A JP2001004100A JP2002209380A JP 2002209380 A JP2002209380 A JP 2002209380A JP 2001004100 A JP2001004100 A JP 2001004100A JP 2001004100 A JP2001004100 A JP 2001004100A JP 2002209380 A JP2002209380 A JP 2002209380A
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JP
Japan
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switching
unit
winding
output
auxiliary winding
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English (en)
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Shinichi Tadano
愼一 只野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

(57)【要約】 【課題】 待機時の消費電力を極めて小さくする。 【解決手段】 スイッチング制御部7が動作停止状態と
なる停止領域まで補助巻線整流部6の出力が低下するよ
うにコンバータトランス10の2次巻線10Bと補助巻
線10Cの巻数比を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調(PW
M:pulse width modulation)方式、共振等の周波数制御
方式や位相制御方式等のスイッチング電源装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、商用交流を整流・平滑化して
得られた直流電流を、例えば100kHz程度の高周波
でスイッチングして変圧器により所望の電圧に高効率に
変換するようにしたスイッチング電源装置が広く用いら
れている。
【0003】上記スイッチング電源装置における出力電
圧の制御方式としては、出力電圧の変化に応じてスイッ
チングパルスのデューティ比を制御するPWM制御方
式、スイッチングパルスの周波数や位相を制御する共振
等の周波数制御方式や位相制御方式等が採用されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、PWM制御
方式のスイッチング電源装置では、負荷に電流を供給し
ない待機時に負荷電力が極端に小さくなった場合、出力
電圧を一定にするために、ONデューティを狭める制御
を行っている。しかし、一定発振を持続するためにはO
Nデューティをゼロにすることはできないので、ダミー
抵抗を設けることにより、一定のONデューティを確保
するようにしている。
【0005】したがって、PWM制御方式のスイッチン
グ電源装置では、上記ダミー抵抗による電力消費が、低
消費電力化を妨げる要因となっている。
【0006】また、共振制御方式のスイッチング電源装
置では、負荷に電流を供給しない待機時に負荷電力が極
端に小さくなった場合、出力電圧を一定にするために、
発振周波数を高くする制御を行っている。しかし、発振
周波数を高くすると、トランスやスイッチング素子等の
損失が増加し、低消費電力化を妨げることになる。
【0007】このような従来のスイッチング電源装置に
おける問題点に鑑み、本発明の目的は、簡単な構成で待
機時の消費電力を極めて小さくすることができるスイッ
チング電源装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスイッチン
グ電源装置は、交流電源からの交流を直流に変換する1
次側整流部と、この1次側整流部の整流出力をスイッチ
ングするスイッチング部と、このスイッチング部による
スイッチング出力が供給される1次巻線と、1次巻線、
2次巻線及び補助巻線を有し、上記スイッチング部によ
るスイッチング出力が上記1次巻線に供給されるコンバ
ータトランスと、上記コンバータトランスの2次巻線に
得られる出力を整流・平滑する2次側整流部と、上記コ
ンバータトランスの補助巻線に得られる出力を整流・平
滑する補助巻線整流部と、上記補助巻線整流部の整流出
力により駆動され、上記スイッチング手段のスイッチン
グ動作を制御するスイッチング制御部と、上記1次側整
流部による整流出力に基づいて上記スイッチング制御部
に起動電流を流す時定数回路とを備え、通常負荷時に、
上記スイッチング制御部が動作停止状態となる停止領域
まで上記補助巻線整流部の出力が低下するように上記コ
ンバータトランスの2次巻線と補助巻線の巻数比を設定
したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0010】本発明に係るスイッチング電源装置は、例
えば図1に示すように構成される。この図1に示したス
イッチング電源装置100は、商用電源入力端子1にA
C入力フィルタ部2を介して接続された1次側整流部3
を備える。上記1次側整流部3は、商用電源入力端子1
からAC入力フィルタ部2を介して供給される交流電源
を整流・平滑することにより直流電源に変換して出力す
る。この1次側整流部3には、起動回路4が接続されて
いるとともに、スイッチング部5を介してコンバータト
ランス10の1次巻線10Aが接続されている。
【0011】上記コンバータトランス10は、1次巻線
10A、2次巻線10B及び補助巻線10Cを備え、上
記2次巻線10Bに2次側整流部21が接続され、ま
た、上記補助巻線10Cに補助巻線整流部6が接続され
ている。
【0012】上記2次側整流部21には、出力端子22
が接続されている。また、この2次側整流部21には、
出力電圧検出部23が接続されている。
【0013】上記出力電圧検出部23は、上記2次側整
流部21の出力電圧Vout を検出し、その検出結果に基
づいて、上記出力電圧Vout の誤差電圧信号をスイッチ
ング制御部7にフォトカプラ30を介して帰還する。
【0014】このスイッチング電源装置100は、パル
ス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式のスイッチ
ング電源装置であって、上記スイッチング制御部7は、
上記出力電圧検出部23からフォトカプラ30を介して
帰還される誤差電圧信号に応じて、上記スイッチング部
5のスイッチング動作をPWM制御するPWM制御回路
からなる。
【0015】上記スイッチング制御部7は、上記1次側
整流部3から起動回路4を介して起動電流が供給される
ことにより起動され、上記補助巻線整流部6の整流出力
により駆動されて、上記スイッチング部5のスイッチン
グ動作を制御する。
【0016】上記起動回路4は、抵抗4Aとコンデンサ
4C直列接続した時定数回路からなる。
【0017】このような構成のスイッチング電源装置1
00では、商用電源入力端子1からAC入力フィルタ部
2を介して供給される交流電源(AC入力)を上記1次
側整流部3により整流・平滑した直流電源が得られる
と、上記1次側整流部3から起動回路4を介して起動電
流がスイッチング制御部7に供給され、上記スイッチン
グ制御部7が100KHz程度の周波数で発振動作を開
始する。上記スイッチング制御部7の発振出力によりス
イッチング部5がスイッチング動作を行い、上記1次側
整流部3から上記コンバータトランス10の1次巻線1
0Aに流される直流電流をスイッチングすることによ
り、上記コンバータトランス10の2次巻線10B及び
補助巻線10Cに2次出力及び補助出力を誘起させる。
【0018】このようにして上記コンバータトランス1
0の補助巻線10Cに得られる補助出力は、上記補助巻
線整流部6により整流されて上記スイッチング制御部7
の駆動電源として用いられる。
【0019】また、上記コンバータトランス10の2次
巻線10Bに得られる2次出力は、上記2次側整流部2
1により整流・平滑されて、出力端子22を介して負荷
に供給される。
【0020】上記スイッチング制御部7は、上記出力電
圧検出部23からフォトカプラ30を介して帰還される
上記2次側整流部21の出力電圧Vout の誤差電圧信号
に応じて発振出力のパルス幅を可変することにより、上
記出力電圧Vout が一定電圧値になるように、上記スイ
ッチング部5のスイッチング動作をPWM制御する。こ
のように、上記スイッチング部5のスイッチング動作を
PWM制御することによって、上記2次側整流部21に
供給する出力電圧Vout を安定化することができる。
【0021】この状態で上記2次側整流部21の出力電
力を低下させていくと、補助巻線整流部6の整流出力電
圧は、図2に示すように変化する。
【0022】すなわち、上記コンバータトランス10の
2次巻線10Bに結合された補助巻線10Cに得られる
電圧Vs は、上記2次巻線10Bに接続された2次側整
流部21から出力端子22を介して負荷に供給される負
荷電流が小さいときには、低下する特性を呈する。
【0023】そこで、このスイッチング電源装置100
では、軽負荷時に、上記スイッチング制御部7が動作停
止状態となる停止領域まで上記補助巻線整流部6の出力
が低下するように上記コンバータトランス10の2次巻
線10Bと補助巻線10Cの巻数比N2:N3が設定さ
れている。具体的には、上記スイッチング制御部7の動
作開始電圧を8Vとし、1次巻線10Aの巻数N1を5
0ターン、2次巻線10Bの巻数N2を7ターン、さら
に、補助巻線10Cの巻数N3を12ターンとしたコン
バータトランス10を用いて、0.05Wから12.6
W(8.4V,1.5A)の範囲をセットの動作領域と
した負荷を駆動するためのスイッチング電源装置100
を作製した。
【0024】すなわち、ある微少な電流値Is 以下の負
荷電流のときに補助巻線10Cに得られる電圧Vs が、
上記スイッチング制御部7の動作停止電圧を下回るよう
に、上記コンバータトランス10の2次巻線10Bと補
助巻線10Cの巻数比N2:N3を設定すれば、上記電
流値Is 以下の負荷電流のときには上記スイッチング制
御部7が動作を停止し、上記スイッチング部6のスイッ
チング動作を停止させる。この状態では、商用電源入力
端子1に交流電源(AC入力)が供給されていても、上
記スイッチング部6のスイッチング動作が停止している
ので、上記スイッチング部6以降の消費電力は限りなく
ゼロに近くなる。
【0025】そして、一旦スイッチング動作が停止した
後の上記スイッチング制御部7は、上記起動回路4を構
成している抵抗4A及びコンデンサ4Bを介して電力供
給が行われて、そのエネルギー分だけスイッチング制御
動作を再開するが、補助巻線10Cに十分な電圧Vs が
発生していないために、再度動作を停止する。
【0026】すなわち、このスイッチング電源装置10
0では、負荷電流が上記電流値Is以下の場合、上記ス
イッチング制御部7は動作を再開しては停止することを
常に繰り返しており、見かけ上スイッチング動作を間欠
的に行う間欠発振状態になるので、どんなに負荷電流が
小さくても常にスイッチング動作を行っている従来のス
イッチング電源装置に比べて、単位時間当たりの電力消
費量を格段に低減することができる。
【0027】また、このスイッチング電源装置100で
は、負荷電流が上記電流値Is を越えると、間欠発振状
態の上記スイッチング制御部7がオンするタイミングで
補助巻線10Cに得られる電圧Vs が上記スイッチング
制御部7の動作開始電圧に達することにより、上記スイ
ッチング制御部7が連続発振状態に復帰する。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明では、軽負荷時
に、スイッチング制御部が動作停止状態となる停止領域
まで補助巻線整流部の出力が低下するようにコンバータ
トランスの2次巻線と補助巻線の巻数比を設定すること
により、極めて簡単に、且つ、低い製造コストで、待機
時の消費電力を極めて小さいスイッチング電源装置を実
現することができ、また、製品の小型化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスイッチング電源装置の構成を示
すブロック回路図である。
【図2】上記スイッチング電源装置における2次側整流
部の出力電力を低下させた場合の補助巻線整流部の整流
出力電圧の変化を示す特性図である。
【符号の説明】
1 商用電源入力端子、2 AC入力フィルタ部、3
1次側整流部、4 起動回路、5 スイッチング部、6
補助巻線整流部、7 スイッチング制御部、10 コ
ンバータトランス、10A 1次巻線、10B 2次巻
線、10C 補助巻線、21 2次側整流部、22 出
力端子、23 出力電圧検出部、30フォトカプラ、1
00 スイッチング電源装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からの交流を直流に変換する1
    次側整流部と、 この1次側整流部の整流出力をスイッチングするスイッ
    チング部と、 このスイッチング部によるスイッチング出力が供給され
    る1次巻線と、1次巻線、2次巻線及び補助巻線を有
    し、上記スイッチング部によるスイッチング出力が上記
    1次巻線に供給されるコンバータトランスと、 上記コンバータトランスの2次巻線に得られる出力を整
    流・平滑する2次側整流部と、 上記コンバータトランスの補助巻線に得られる出力を整
    流・平滑する補助巻線整流部と、 上記補助巻線整流部の整流出力により駆動され、上記ス
    イッチング手段のスイッチング動作を制御するスイッチ
    ング制御部と、 上記1次側整流部による整流出力に基づいて上記スイッ
    チング制御部に起動電流を流す時定数回路とを備え、 軽負荷時に、上記スイッチング制御部が動作停止状態と
    なる停止領域まで上記補助巻線整流部の出力が低下する
    ように上記コンバータトランスの2次巻線と補助巻線の
    巻数比を設定したことを特徴とするスイッチング電源装
    置。
JP2001004100A 2001-01-11 2001-01-11 スイッチング電源装置 Withdrawn JP2002209380A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023633A1 (ja) * 2002-09-04 2004-03-18 Sanken Electric Co., Ltd. Dc−dc変換器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004023633A1 (ja) * 2002-09-04 2004-03-18 Sanken Electric Co., Ltd. Dc−dc変換器
US6972970B2 (en) 2002-09-04 2005-12-06 Sanken Electric Co., Ltd. Dc-to-dc converter
CN100359790C (zh) * 2002-09-04 2008-01-02 三垦电气株式会社 Dc-dc变换器

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