JP2002247850A - スイッチング電源装置 - Google Patents
スイッチング電源装置Info
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- JP2002247850A JP2002247850A JP2001081660A JP2001081660A JP2002247850A JP 2002247850 A JP2002247850 A JP 2002247850A JP 2001081660 A JP2001081660 A JP 2001081660A JP 2001081660 A JP2001081660 A JP 2001081660A JP 2002247850 A JP2002247850 A JP 2002247850A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来、定格負荷状態に比べ軽負荷状態では出力
フィードバック回路18によりFB端子14dの電圧が
低く抑えられる為、メインスイッチ15のオン時間、オ
フ時間共に短くなり発振周期が短く、発振周波数が高く
なるもので、この為、全体の周期に対し、スイッチング
ロスの発生するところのターンオン時間及びターンオフ
時間の割合が大きくなり、効率が著しく低下し、待機電
力の省電力化は困難である。 【解決手段】本発明は、臨界モード制御回路14のZC
D端子14aとGND端子14bとの間に第1コンデン
サ51とスイッチ52を介装すると共に、スイッチ52
を切り替える軽負荷モード切替回路53を備え、軽負荷
モード切替回路53にはVCC端子14cの電圧を検出
するVCC電圧検出回路54とFB端子14dの電圧を
検出するFB端子電圧検出回路55とを備えた。
フィードバック回路18によりFB端子14dの電圧が
低く抑えられる為、メインスイッチ15のオン時間、オ
フ時間共に短くなり発振周期が短く、発振周波数が高く
なるもので、この為、全体の周期に対し、スイッチング
ロスの発生するところのターンオン時間及びターンオフ
時間の割合が大きくなり、効率が著しく低下し、待機電
力の省電力化は困難である。 【解決手段】本発明は、臨界モード制御回路14のZC
D端子14aとGND端子14bとの間に第1コンデン
サ51とスイッチ52を介装すると共に、スイッチ52
を切り替える軽負荷モード切替回路53を備え、軽負荷
モード切替回路53にはVCC端子14cの電圧を検出
するVCC電圧検出回路54とFB端子14dの電圧を
検出するFB端子電圧検出回路55とを備えた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチング電源装
置に関するものであり、更に、詳細には、待機時等の軽
負荷時の省電力化を図ったスイッチング電源装置に関す
るものである。
置に関するものであり、更に、詳細には、待機時等の軽
負荷時の省電力化を図ったスイッチング電源装置に関す
るものである。
【0002】
【従来技術】従来、一般に汎用されているスイッチング
電源装置は、図3に図示する如く、入力電源11と負荷
12との間に入力電源11と接続されたP巻線13aと
該P巻線13aと逆極性に巻かれたB巻線13bと負荷
に接続されたS巻線13cとから成るトランス13を介
装し、少なくとも臨界モード制御回路14と、前記P巻
線13aと臨界モード制御回路14との間に介装された
メインスイッチ15と、メインスイッチ15に接続され
た第1抵抗16と、前記B巻線13bと臨界モード制御
回路14との間に介装された第2抵抗17と、前記S巻
線13bと臨界モード制御回路14との間に介装された
出力電圧フィードバック制御回路18とを備えると共
に、前記臨界モード制御回路14は電流制限回路19と
電流センスコンパレータ20とフィリップフロップ21
とNOR回路22とゼロ電流検出コンパレータ23と入
力容量コンデンサ24と基準電圧25とを備えたもので
ある。
電源装置は、図3に図示する如く、入力電源11と負荷
12との間に入力電源11と接続されたP巻線13aと
該P巻線13aと逆極性に巻かれたB巻線13bと負荷
に接続されたS巻線13cとから成るトランス13を介
装し、少なくとも臨界モード制御回路14と、前記P巻
線13aと臨界モード制御回路14との間に介装された
メインスイッチ15と、メインスイッチ15に接続され
た第1抵抗16と、前記B巻線13bと臨界モード制御
回路14との間に介装された第2抵抗17と、前記S巻
線13bと臨界モード制御回路14との間に介装された
出力電圧フィードバック制御回路18とを備えると共
に、前記臨界モード制御回路14は電流制限回路19と
電流センスコンパレータ20とフィリップフロップ21
とNOR回路22とゼロ電流検出コンパレータ23と入
力容量コンデンサ24と基準電圧25とを備えたもので
ある。
【0003】即ち、入力電源11は電源から電力を得る
もので、並列させてコンデンサ26が設けられており、
負荷12は使用機器に接続されるもので、コンデンサ2
7を並列させて接続させると共に、一方を後述する出力
電圧フィードバック制御回路18と接続させているもの
である。
もので、並列させてコンデンサ26が設けられており、
負荷12は使用機器に接続されるもので、コンデンサ2
7を並列させて接続させると共に、一方を後述する出力
電圧フィードバック制御回路18と接続させているもの
である。
【0004】そして、トランス13はP巻線13aとB
巻線13bとS巻線13cとから成るもので、入力電源
11と負荷12の間に介装されるものである。
巻線13bとS巻線13cとから成るもので、入力電源
11と負荷12の間に介装されるものである。
【0005】次いで、P巻線13aは一方を入力電源1
1と接続されると共に、他方を後述するメインスイッチ
15に接続させているものである。
1と接続されると共に、他方を後述するメインスイッチ
15に接続させているものである。
【0006】更に、B巻線13bはP巻線13aと逆極
性に巻かれており、一方は後述する臨界モード制御回路
14のVCC端子14cとの間にダイオード28を介装
すると共に、後述する第2抵抗17に接続し、更に、一
方と他方との間にコンデンサ29を並列に接続させると
共に他方は接地させているものである。
性に巻かれており、一方は後述する臨界モード制御回路
14のVCC端子14cとの間にダイオード28を介装
すると共に、後述する第2抵抗17に接続し、更に、一
方と他方との間にコンデンサ29を並列に接続させると
共に他方は接地させているものである。
【0007】次に、前記S巻線13cはコンデンサ27
を並列に接続すると共に、ダイオード30を一方に介装
して負荷12と接続され、該負荷12とコンデンサ27
との間の接続点と後述するする出力電圧フィードバック
制御回路18と接続されているものである。
を並列に接続すると共に、ダイオード30を一方に介装
して負荷12と接続され、該負荷12とコンデンサ27
との間の接続点と後述するする出力電圧フィードバック
制御回路18と接続されているものである。
【0008】そして、臨界モード制御回路14はZCD
端子14aとGND端子14bとVCC端子14cとF
B端子14dとOUT端子14eとCS端子14fとの
夫々の端子を設けているものである。
端子14aとGND端子14bとVCC端子14cとF
B端子14dとOUT端子14eとCS端子14fとの
夫々の端子を設けているものである。
【0009】更には、メインスイッチ15は臨界モード
制御回路14のOUT端子14eに接続すると共に、一
方を前記P巻線13aと接続し、他方を臨界モード制御
回路14のCS端子14fと接続すると共に後述する第
1抵抗16に接続し、メインスイッチ15と夫々並列さ
せて寄生容量コンデンサ31とダイオード32を備えて
いるもので、更に、メインスイッチ15とP巻線13a
との間と第1抵抗16との間に夫々接続点を設けて並列
させてスナバコンデンサ33を接続しているものである
が、スナバコンデンサ33は接続しない場合もある。
制御回路14のOUT端子14eに接続すると共に、一
方を前記P巻線13aと接続し、他方を臨界モード制御
回路14のCS端子14fと接続すると共に後述する第
1抵抗16に接続し、メインスイッチ15と夫々並列さ
せて寄生容量コンデンサ31とダイオード32を備えて
いるもので、更に、メインスイッチ15とP巻線13a
との間と第1抵抗16との間に夫々接続点を設けて並列
させてスナバコンデンサ33を接続しているものである
が、スナバコンデンサ33は接続しない場合もある。
【0010】次に、第1抵抗16は一方を前記メインス
イッチ15とスナバコンデンサ33とが接続された他方
に接続点を設けて接続しているもので、他方は接地して
いるものである。
イッチ15とスナバコンデンサ33とが接続された他方
に接続点を設けて接続しているもので、他方は接地して
いるものである。
【0011】更に、第2抵抗17は前記B巻線13bと
ダイオード28との間の接続点と臨界モード制御回路1
4のZCD端子14aとの間に介装させているものであ
る。
ダイオード28との間の接続点と臨界モード制御回路1
4のZCD端子14aとの間に介装させているものであ
る。
【0012】次いで、出力電圧フィードバック制御回路
18は前記負荷12とコンデンサ27との間の接続点と
臨界モード制御回路14のFB端子14dとの間に介装
されているものである。
18は前記負荷12とコンデンサ27との間の接続点と
臨界モード制御回路14のFB端子14dとの間に介装
されているものである。
【0013】そして、臨界モード制御回路14に備えた
電流制限回路19はVCC端子14cと接続すると共に
後述する電流センスコンパレータ20の非反転入力と接
続させており、前記VCC端子14cから入力される入
力電源11の電流を制限し、後述する電流センスコンパ
レータ20の非反転入力と臨界モード制御回路14のF
B端子14dに供給するものである。
電流制限回路19はVCC端子14cと接続すると共に
後述する電流センスコンパレータ20の非反転入力と接
続させており、前記VCC端子14cから入力される入
力電源11の電流を制限し、後述する電流センスコンパ
レータ20の非反転入力と臨界モード制御回路14のF
B端子14dに供給するものである。
【0014】次に、電流センスコンパレータ20は反転
入力を電流制限回路19に接続すると共にFB端子14
dと接続し、非反転入力はCS端子14f接続し、出力
は後述するフィリップフロップ21のセット入力21S
に接続しており、前記トランス13のP巻線13aに流
れる電流を第1抵抗16により電圧に変換し、CS端子
14fより入力した電圧が電流制限回路19及びFB端
子14dにより設定されたスレシュホールド・レベルに
達するとフィリップフロップ21にセット信号を出力す
るものである。
入力を電流制限回路19に接続すると共にFB端子14
dと接続し、非反転入力はCS端子14f接続し、出力
は後述するフィリップフロップ21のセット入力21S
に接続しており、前記トランス13のP巻線13aに流
れる電流を第1抵抗16により電圧に変換し、CS端子
14fより入力した電圧が電流制限回路19及びFB端
子14dにより設定されたスレシュホールド・レベルに
達するとフィリップフロップ21にセット信号を出力す
るものである。
【0015】次いで、フィリップフロップ21はセット
入力21Sと前記電流センスコンパレータ20の出力と
接続すると共に、リセット入力21Rは後述するNOR
回路22の他方の入力と接続すると共に後述するゼロ電
流検出コンパレータ23の出力と接続し、出力21Qは
NOR回路22の一方の入力に接続しており、発振周波
数とデューティを制御するものである。
入力21Sと前記電流センスコンパレータ20の出力と
接続すると共に、リセット入力21Rは後述するNOR
回路22の他方の入力と接続すると共に後述するゼロ電
流検出コンパレータ23の出力と接続し、出力21Qは
NOR回路22の一方の入力に接続しており、発振周波
数とデューティを制御するものである。
【0016】そして、NOR回路22は他方の入力を前
記フィリップフロップ21のリセット入力21Rとゼロ
電流検出コンパレータ23の出力との間の接続点に接続
し、一方の入力を前記フィリップフロップ21の出力2
1Qと接続すると共に、出力は前記OUT端子14eと
接続しており、デッドタイムを制御するものである。
記フィリップフロップ21のリセット入力21Rとゼロ
電流検出コンパレータ23の出力との間の接続点に接続
し、一方の入力を前記フィリップフロップ21の出力2
1Qと接続すると共に、出力は前記OUT端子14eと
接続しており、デッドタイムを制御するものである。
【0017】更に、ゼロ電流検出コンパレータ23は非
反転入力とZDC端子14aと接続し、該非反転入力と
ZDC端子14aの間に接続点を設けて後述する入力容
量コンデンサ24を接続させると共に、反転入力は基準
電圧用25と直列に接続させて前記ZDC端子14aと
入力容量コンデンサ24との間の接続点と接続させてお
り、更に、出力はフィリップフロップ21のリセット入
力21Rに接続させており、前記ZCD端子13dの電
圧が基準電圧25の電圧より高くなると、フィリップフ
ロップ21にリセット信号とNOR回路22にHの信号
を出力するものである。
反転入力とZDC端子14aと接続し、該非反転入力と
ZDC端子14aの間に接続点を設けて後述する入力容
量コンデンサ24を接続させると共に、反転入力は基準
電圧用25と直列に接続させて前記ZDC端子14aと
入力容量コンデンサ24との間の接続点と接続させてお
り、更に、出力はフィリップフロップ21のリセット入
力21Rに接続させており、前記ZCD端子13dの電
圧が基準電圧25の電圧より高くなると、フィリップフ
ロップ21にリセット信号とNOR回路22にHの信号
を出力するものである。
【0018】そして、入力容量コンデンサ24は一方を
前記ゼロ電流検出コンパレータ23は非反転入力とZD
C端子14aとの間に接続点を設けて接続すると共に、
他方は接地と前記GND端子14bに接続させているも
のである。
前記ゼロ電流検出コンパレータ23は非反転入力とZD
C端子14aとの間に接続点を設けて接続すると共に、
他方は接地と前記GND端子14bに接続させているも
のである。
【0019】次いで、前記臨界モード制御回路14のタ
イムチャートについて1〜5の期間にわけて、図4に図
示するものである。
イムチャートについて1〜5の期間にわけて、図4に図
示するものである。
【0020】先ず、1はメインスイッチ15がオン期間
で、臨界モード制御回路14のVCC端子14cに電源
が投入されると、OUT端子14eがHに切り替わり、
メインスイッチ15のゲートに電圧を与えることによ
り、メインスイッチ15はオンしてP巻線13aに同巻
線のインダクタンスを傾きとした1次関数で増加し続け
る電流が流れるものである。
で、臨界モード制御回路14のVCC端子14cに電源
が投入されると、OUT端子14eがHに切り替わり、
メインスイッチ15のゲートに電圧を与えることによ
り、メインスイッチ15はオンしてP巻線13aに同巻
線のインダクタンスを傾きとした1次関数で増加し続け
る電流が流れるものである。
【0021】そして、2はメインスイッチ15がターン
オフ期間で、P巻線13aに流れる電流が増加し、この
値を第1抵抗16により電圧に変換した値すなわちCS
端子14fの電圧が電流制限回路19及びFB端子14
dにより設定されたスレシュホールド・レベルに達する
と電流センスコンパレータ20からフィリップフロップ
21にセット信号が入力され、OUT端子14eがLに
切り替わりメインスイッチ15はオフするものである。
オフ期間で、P巻線13aに流れる電流が増加し、この
値を第1抵抗16により電圧に変換した値すなわちCS
端子14fの電圧が電流制限回路19及びFB端子14
dにより設定されたスレシュホールド・レベルに達する
と電流センスコンパレータ20からフィリップフロップ
21にセット信号が入力され、OUT端子14eがLに
切り替わりメインスイッチ15はオフするものである。
【0022】次に、3はダイオード30の導通期間で、
メインスイッチ15がターンオフすると、S巻線13c
にダイオード30が導通する方向の電圧が発生し、P巻
線13aのターンオフ時に流れていた電流の巻線比(N
p/Ns)倍を最大値とし、S巻線13cのインダクタ
ンスを傾きとした1次関数で減少し続ける電流が流れる
もので、これと同期してB巻線13bにダイオード28
が導通方向の電圧が発生し、第2抵抗17を通じてZC
D端子14aに電流を供給し、ZCD端子14aをHレ
ベルに維持し、ゼロ電流検出コンパレータ23からNO
R回路22の入力にHの信号が入力されOUT端子14
eがLに切り替わりメインスイッチ15はオフを維持す
るもので、又、同時にゼロ電流検出コンパレータ23か
らフィリップフロップ21にリセット信号が入力される
ものである。
メインスイッチ15がターンオフすると、S巻線13c
にダイオード30が導通する方向の電圧が発生し、P巻
線13aのターンオフ時に流れていた電流の巻線比(N
p/Ns)倍を最大値とし、S巻線13cのインダクタ
ンスを傾きとした1次関数で減少し続ける電流が流れる
もので、これと同期してB巻線13bにダイオード28
が導通方向の電圧が発生し、第2抵抗17を通じてZC
D端子14aに電流を供給し、ZCD端子14aをHレ
ベルに維持し、ゼロ電流検出コンパレータ23からNO
R回路22の入力にHの信号が入力されOUT端子14
eがLに切り替わりメインスイッチ15はオフを維持す
るもので、又、同時にゼロ電流検出コンパレータ23か
らフィリップフロップ21にリセット信号が入力される
ものである。
【0023】更に、4は共振期間で、S巻線13cの電
流が減少し0Aになるとメインスイッチ15のVdsの
値(P巻線13aの電圧)はP巻線13aのインダクタ
ンスLPとメインスイッチ15の寄生容量コンデンサ3
1又はP巻線13aのインダクタンスLPと寄生容量コ
ンデンサ31+スナバコンデンサ33により共振して0
Aに近づくもので、これと同期してB巻線13bの電圧
も減少し、Vdsの値がVin(DC)の電圧まで下が
った時点と同期してB巻線13bの電圧も0Vになる
が、ZCD端子14aの電圧はB巻線13bの電圧より
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24の時定数により定められた時間だけ遅れて0V付近
に定められた下限のしきい値以下となるものである。
流が減少し0Aになるとメインスイッチ15のVdsの
値(P巻線13aの電圧)はP巻線13aのインダクタ
ンスLPとメインスイッチ15の寄生容量コンデンサ3
1又はP巻線13aのインダクタンスLPと寄生容量コ
ンデンサ31+スナバコンデンサ33により共振して0
Aに近づくもので、これと同期してB巻線13bの電圧
も減少し、Vdsの値がVin(DC)の電圧まで下が
った時点と同期してB巻線13bの電圧も0Vになる
が、ZCD端子14aの電圧はB巻線13bの電圧より
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24の時定数により定められた時間だけ遅れて0V付近
に定められた下限のしきい値以下となるものである。
【0024】次いで、5はメインスイッチ15のターン
オンで、ZCD端子14aが下限のしきい値以下となる
と、ゼロ電流検出コンパレータ23からNOR回路22
の入力にLの信号が入力され、OUT端子13aがHに
切り替わりメインスイッチ15はターンオンするもので
ある。
オンで、ZCD端子14aが下限のしきい値以下となる
と、ゼロ電流検出コンパレータ23からNOR回路22
の入力にLの信号が入力され、OUT端子13aがHに
切り替わりメインスイッチ15はターンオンするもので
ある。
【0025】前述のように、従来の回路は臨海モード制
御回路14のFB端子14dの電圧とP巻線13aのイ
ンダクタンスによりメインスイッチ15のオン時間が規
制され、P巻線13aのターンオフ時に流れていた電流
の巻線比(Np/Ns)の倍となるS巻線13cの最大
電流値、S巻線13cのインダクタンス及び共振周期+
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24のCR時定数による遅延時間により、メインスイッ
チ15のオフ時間が規制されるもので、通常はメインス
イッチ15のターンオン時のスイッチングロスを最小と
する為、Vdsが共振電圧の最小値となるタイミングに
メインスイッチ15がターンオンするような遅延時間と
なるように、第2抵抗17とZCD端子14aの入力容
量コンデンサ24のCR時定数を設定するものである。
御回路14のFB端子14dの電圧とP巻線13aのイ
ンダクタンスによりメインスイッチ15のオン時間が規
制され、P巻線13aのターンオフ時に流れていた電流
の巻線比(Np/Ns)の倍となるS巻線13cの最大
電流値、S巻線13cのインダクタンス及び共振周期+
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24のCR時定数による遅延時間により、メインスイッ
チ15のオフ時間が規制されるもので、通常はメインス
イッチ15のターンオン時のスイッチングロスを最小と
する為、Vdsが共振電圧の最小値となるタイミングに
メインスイッチ15がターンオンするような遅延時間と
なるように、第2抵抗17とZCD端子14aの入力容
量コンデンサ24のCR時定数を設定するものである。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、この場合、
定格負荷状態に比べ、待機時のように軽負荷状態におい
ては、出力フィードバック回路18の働きにより、FB
端子14dの電圧が低く抑えられる為、メインスイッチ
15のオン時間、メインスイッチ15のオフ時間共に短
くなり発振周期が短く、発振周波数が高くなるもので、
この為、全体の周期に対し、スイッチングロスの発生す
るところのターンオン時間及びターンオフ時間の割合が
大きくなり、効率が著しく低下し、待機電力の省電力化
は困難となるものである。
定格負荷状態に比べ、待機時のように軽負荷状態におい
ては、出力フィードバック回路18の働きにより、FB
端子14dの電圧が低く抑えられる為、メインスイッチ
15のオン時間、メインスイッチ15のオフ時間共に短
くなり発振周期が短く、発振周波数が高くなるもので、
この為、全体の周期に対し、スイッチングロスの発生す
るところのターンオン時間及びターンオフ時間の割合が
大きくなり、効率が著しく低下し、待機電力の省電力化
は困難となるものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源装置は、前述の課題を解決するため、鋭意研鑽の結
果、前記従来のスイッチング電源装置において、臨界モ
ード制御回路14のZCD端子14aとGND端子14
bとの間に第1コンデンサ51と直列に接続したスイッ
チ52を介装すると共に、スイッチ52を切り替える軽
負荷モード切替回路53を備え、軽負荷モード切替回路
53には臨界モード制御回路14のVCC端子14cの
電圧を検出するVCC電圧検出回路54と臨界モード制
御回路14のFB端子14dの電圧を検出するFB端子
電圧検出回路55との双方又は何れか一方とを備えたも
のである。
源装置は、前述の課題を解決するため、鋭意研鑽の結
果、前記従来のスイッチング電源装置において、臨界モ
ード制御回路14のZCD端子14aとGND端子14
bとの間に第1コンデンサ51と直列に接続したスイッ
チ52を介装すると共に、スイッチ52を切り替える軽
負荷モード切替回路53を備え、軽負荷モード切替回路
53には臨界モード制御回路14のVCC端子14cの
電圧を検出するVCC電圧検出回路54と臨界モード制
御回路14のFB端子14dの電圧を検出するFB端子
電圧検出回路55との双方又は何れか一方とを備えたも
のである。
【0028】
【発明の作用】本発明のスイッチング電源装置は、待機
時などの軽負荷時におけるスイッチング発振周波数を意
図的に低下させることにより、軽負荷時の効率を改善
し、省電力化を図ることができるものである。
時などの軽負荷時におけるスイッチング発振周波数を意
図的に低下させることにより、軽負荷時の効率を改善
し、省電力化を図ることができるものである。
【0029】本発明の目的は、スイッチング電源装置の
一般的な臨界モード(擬似共振)制御回路に僅かな部品
を追加することにより、省待機電力対応回路が構成でき
る為、汎用のスイッチング電源装置のモディファイ設
計、或いは、数点の外付けによる部品の追加で、容易
に、且つ、ローコストで省待機電力対応を実現できる。
一般的な臨界モード(擬似共振)制御回路に僅かな部品
を追加することにより、省待機電力対応回路が構成でき
る為、汎用のスイッチング電源装置のモディファイ設
計、或いは、数点の外付けによる部品の追加で、容易
に、且つ、ローコストで省待機電力対応を実現できる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスイッチング電源
装置を実施の形態の図面に基づいて説明する。
装置を実施の形態の図面に基づいて説明する。
【0031】図1は本発明のスイッチング電源装置の実
施の形態の概要を説明するための回路図であり、図2は
本発明のスイッチング電源装置の実施の形態のタイムチ
ャート図である。
施の形態の概要を説明するための回路図であり、図2は
本発明のスイッチング電源装置の実施の形態のタイムチ
ャート図である。
【0032】本発明はスイッチング電源装置に関するも
のであり、更に、詳細には、待機時等の軽負荷時の省電
力化を図ったスイッチング電源装置に関するものであ
り、入力電源11と負荷12との間に入力電源11と接
続されたP巻線13aと該P巻線13aと逆極性に巻か
れたB巻線13bと負荷に接続されたS巻線13cとか
ら成るトランス13を介装し、少なくとも臨界モード制
御回路14と、前記P巻線13aと臨界モード制御回路
14との間に介装されたメインスイッチ15と、メイン
スイッチ15に接続された第1抵抗16と、前記B巻線
13bと臨界モード制御回路14との間に介装された第
2抵抗17と、前記S巻線13bと臨界モード制御回路
14との間に介装された出力電圧フィードバック制御回
路18とを備えると共に、前記臨界モード制御回路14
は電流制限回路19と電流センスコンパレータ20とフ
ィリップフロップ21とNOR回路22とゼロ電流検出
コンパレータ23と入力容量コンデンサ24と基準電圧
25とを備えたスイッチング電源装置において、前記臨
界モード制御回路14のZCD端子14aとGND端子
14bとの間に第1コンデンサ51と直列に接続したス
イッチ52を介装すると共に、該スイッチ52を切り替
える軽負荷モード切替回路53を備え、該軽負荷モード
切替回路53には臨界モード制御回路14のVCC端子
14cの電圧を検出するVCC電圧検出回路54と臨界
モード制御回路14のFB端子14dの電圧を検出する
FB端子電圧検出回路55との双方又は何れか一方とを
備えたものである。
のであり、更に、詳細には、待機時等の軽負荷時の省電
力化を図ったスイッチング電源装置に関するものであ
り、入力電源11と負荷12との間に入力電源11と接
続されたP巻線13aと該P巻線13aと逆極性に巻か
れたB巻線13bと負荷に接続されたS巻線13cとか
ら成るトランス13を介装し、少なくとも臨界モード制
御回路14と、前記P巻線13aと臨界モード制御回路
14との間に介装されたメインスイッチ15と、メイン
スイッチ15に接続された第1抵抗16と、前記B巻線
13bと臨界モード制御回路14との間に介装された第
2抵抗17と、前記S巻線13bと臨界モード制御回路
14との間に介装された出力電圧フィードバック制御回
路18とを備えると共に、前記臨界モード制御回路14
は電流制限回路19と電流センスコンパレータ20とフ
ィリップフロップ21とNOR回路22とゼロ電流検出
コンパレータ23と入力容量コンデンサ24と基準電圧
25とを備えたスイッチング電源装置において、前記臨
界モード制御回路14のZCD端子14aとGND端子
14bとの間に第1コンデンサ51と直列に接続したス
イッチ52を介装すると共に、該スイッチ52を切り替
える軽負荷モード切替回路53を備え、該軽負荷モード
切替回路53には臨界モード制御回路14のVCC端子
14cの電圧を検出するVCC電圧検出回路54と臨界
モード制御回路14のFB端子14dの電圧を検出する
FB端子電圧検出回路55との双方又は何れか一方とを
備えたものである。
【0033】即ち、本発明のスイッチング電源装置は図
1に図示する如く、追加された回路はスイッチSWAと
コンデンサCTと軽負荷モード切替回路、及び、VCC
電圧検出回路とB端子電圧検出回路であるが、VCC電
圧検出回路とFB端子電圧検出回路とは双方を備えてい
ても、何れか片方でも実施が可能なものであり、
1に図示する如く、追加された回路はスイッチSWAと
コンデンサCTと軽負荷モード切替回路、及び、VCC
電圧検出回路とB端子電圧検出回路であるが、VCC電
圧検出回路とFB端子電圧検出回路とは双方を備えてい
ても、何れか片方でも実施が可能なものであり、
【0034】そして、スイッチ51は軽負荷モード切替
回路53の信号によりオンし、ZCD端子14aとGN
D端子14aとの間にコンデンサ51を介装するもの
で、コンデンサ51は軽負荷モード時にスイッチ51に
より接続されるものである。
回路53の信号によりオンし、ZCD端子14aとGN
D端子14aとの間にコンデンサ51を介装するもの
で、コンデンサ51は軽負荷モード時にスイッチ51に
より接続されるものである。
【0035】次に、軽負荷モード切替回路53はVCC
電圧検出回路54、又は、FB端子電圧検出回路55の
信号により、通常負荷モードと軽負荷モードを切り替え
るものであり、軽負荷モード時にスイッチ52をオンす
る信号を出力するものである。
電圧検出回路54、又は、FB端子電圧検出回路55の
信号により、通常負荷モードと軽負荷モードを切り替え
るものであり、軽負荷モード時にスイッチ52をオンす
る信号を出力するものである。
【0036】次いで、VCC電圧検出回路54はP巻線
13aと逆極性に巻かれたB巻線13bの電圧が軽負荷
時に低くなる特性を利用し、B巻線13bの電圧を整流
した臨界モード制御回路14のVCC端子14cの電圧
が定めたしきい値以下となることを検出し、間接的に出
力が軽負荷状態になったことを検出し、軽負荷モード切
替回路53に信号を出力するものである。
13aと逆極性に巻かれたB巻線13bの電圧が軽負荷
時に低くなる特性を利用し、B巻線13bの電圧を整流
した臨界モード制御回路14のVCC端子14cの電圧
が定めたしきい値以下となることを検出し、間接的に出
力が軽負荷状態になったことを検出し、軽負荷モード切
替回路53に信号を出力するものである。
【0037】更に、FB端子電圧検出回路55はFB端
子14dの電圧が軽負荷時に、出力電圧フィードバック
制限回路18の働きにより低く抑えられる特性を利用
し、FB端子14dの電圧が定めたしきい値以下となる
ことを検出し、間接的に出力が軽負荷状態になったこと
を検出し、軽負荷モード切替回路53に信号を出力する
ものである。
子14dの電圧が軽負荷時に、出力電圧フィードバック
制限回路18の働きにより低く抑えられる特性を利用
し、FB端子14dの電圧が定めたしきい値以下となる
ことを検出し、間接的に出力が軽負荷状態になったこと
を検出し、軽負荷モード切替回路53に信号を出力する
ものである。
【0038】次いで、本発明のスイッチング電源装置の
制御回路のタイムチャートを図2に示すが、その動作を
通常モードと軽負荷モードとに分けて示すものである。
制御回路のタイムチャートを図2に示すが、その動作を
通常モードと軽負荷モードとに分けて示すものである。
【0039】つまり、通常モードでは定格負荷時のよう
に、出力の負荷電流が大きい場合は、VCC電圧検出回
路54、及び、FB端子電圧検出回路55により軽負荷
モード切替回路53に信号が出力されず、軽負荷モード
切替回路53のスイッチ52をオンする信号が出力され
ないもので、このため前述の従来の回路のタイムチャー
ト(図4)と同様の動作をするもので詳述は省略するも
のである。
に、出力の負荷電流が大きい場合は、VCC電圧検出回
路54、及び、FB端子電圧検出回路55により軽負荷
モード切替回路53に信号が出力されず、軽負荷モード
切替回路53のスイッチ52をオンする信号が出力され
ないもので、このため前述の従来の回路のタイムチャー
ト(図4)と同様の動作をするもので詳述は省略するも
のである。
【0040】そして、軽負荷モードでは出力の負荷電流
が小さくなり、VCC端子14cの電圧が定めたしきい
値より低くなり、VCC電圧検出回路54より、軽負荷
モード切替回路53に信号が入力されるか、FB端子1
4cの電圧が定めたしきい値より低くなり、FB端子電
圧検出回路55より軽負荷モード切替回路53に信号が
入力され、軽負荷モード切替回路53より信号が出力さ
れスイッチ52がオン状態になるとZCD端子14aと
GND端子14bの間に第1コンデンサ51が介装され
ており軽負荷モードに移行するものである。
が小さくなり、VCC端子14cの電圧が定めたしきい
値より低くなり、VCC電圧検出回路54より、軽負荷
モード切替回路53に信号が入力されるか、FB端子1
4cの電圧が定めたしきい値より低くなり、FB端子電
圧検出回路55より軽負荷モード切替回路53に信号が
入力され、軽負荷モード切替回路53より信号が出力さ
れスイッチ52がオン状態になるとZCD端子14aと
GND端子14bの間に第1コンデンサ51が介装され
ており軽負荷モードに移行するものである。
【0041】次いで、軽負荷モードの動作を1〜5の期
間に分けて図2に図示するタイムチャート図で説明する
と、1はメインスイッチ15のオン期間であり、ZCD
端子14aの電圧が下限のしきい値以下になると、OU
T端子14eがHに切り替わり、メインスイッチ15の
ゲートに電圧を与えることによりメインスイッチ15は
オンし、P巻線13aに同巻線のインダクタンスを傾き
とした1次関数で増加し続ける電流が流れるものであ
る。
間に分けて図2に図示するタイムチャート図で説明する
と、1はメインスイッチ15のオン期間であり、ZCD
端子14aの電圧が下限のしきい値以下になると、OU
T端子14eがHに切り替わり、メインスイッチ15の
ゲートに電圧を与えることによりメインスイッチ15は
オンし、P巻線13aに同巻線のインダクタンスを傾き
とした1次関数で増加し続ける電流が流れるものであ
る。
【0042】次に、2はメインスイッチ15のターンオ
フ期間であり、P巻線13aに流れる電流が増加し、こ
の値を第1抵抗16により電圧に変換した値すなわちC
S端子14fの電圧が電流制限回路19及びFB端子1
4dにより設定されたスレッシュホールド・レベルに達
すると電流センスコンパレータ20からフィリップフロ
ップ21にセット信号が入力され、OUT端子14eが
Lに切り替わりメインスイッチ15はオフするものであ
る。
フ期間であり、P巻線13aに流れる電流が増加し、こ
の値を第1抵抗16により電圧に変換した値すなわちC
S端子14fの電圧が電流制限回路19及びFB端子1
4dにより設定されたスレッシュホールド・レベルに達
すると電流センスコンパレータ20からフィリップフロ
ップ21にセット信号が入力され、OUT端子14eが
Lに切り替わりメインスイッチ15はオフするものであ
る。
【0043】更に、3はダイオード30の導通期間であ
り、メインスイッチ15がターンオフすると、S巻線1
3cにダイオード30が導通する方向の電圧が発生し、
P巻線13aのターンオフ時に流れていた電流の巻線比
(Np/Ns)倍を最大値とし、S巻線13cのインダ
クタンスを傾きとした1次関数で減少し続ける電流が流
れるもので、これと同期してB巻線13bにダイオード
28が導通方向の電圧が発生し、第2抵抗17を通じて
ZCD端子14aに電流を供給し、該ZCD端子14a
をHのレベルに維持し、ゼロ電流検出コンパレータ23
からNOR回路22の入力にHの信号が入力されてOU
T端子14eがLに切り替わりメインスイッチ15はオ
フを維持するもので、同時にゼロ電流検出コンパレータ
23からフィリップフロップ21にリセット信号が入力
されるものである。
り、メインスイッチ15がターンオフすると、S巻線1
3cにダイオード30が導通する方向の電圧が発生し、
P巻線13aのターンオフ時に流れていた電流の巻線比
(Np/Ns)倍を最大値とし、S巻線13cのインダ
クタンスを傾きとした1次関数で減少し続ける電流が流
れるもので、これと同期してB巻線13bにダイオード
28が導通方向の電圧が発生し、第2抵抗17を通じて
ZCD端子14aに電流を供給し、該ZCD端子14a
をHのレベルに維持し、ゼロ電流検出コンパレータ23
からNOR回路22の入力にHの信号が入力されてOU
T端子14eがLに切り替わりメインスイッチ15はオ
フを維持するもので、同時にゼロ電流検出コンパレータ
23からフィリップフロップ21にリセット信号が入力
されるものである。
【0044】更には、4はメインスイッチ15のオフ維
持期間であり、S巻線13cの電流が減少し0Aになる
とメインスイッチ15のVdsの値(P巻線13aの電
圧)はP巻線13aのインダクタンスLpとメインスイ
ッチ15の寄生容量コンデンサ31又はLpと寄生容量
コンデンサ31+スナパコンデンサ33より共振して0
Vに近づくもので、これと同期してB巻線13bの電圧
も減少し、Vdsの値がVin(DC)の電圧まで下が
った時点と同期してB巻線13bの電圧も0Vになる
が、ZCD端子14aの電圧はB巻線13bの電圧より
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24+スイッチ52により接続された第1コンデンサ5
1の容量との時定数により定められた時間だけ遅れて0
V付近に定められた下限のしきい値以下となるものであ
る。
持期間であり、S巻線13cの電流が減少し0Aになる
とメインスイッチ15のVdsの値(P巻線13aの電
圧)はP巻線13aのインダクタンスLpとメインスイ
ッチ15の寄生容量コンデンサ31又はLpと寄生容量
コンデンサ31+スナパコンデンサ33より共振して0
Vに近づくもので、これと同期してB巻線13bの電圧
も減少し、Vdsの値がVin(DC)の電圧まで下が
った時点と同期してB巻線13bの電圧も0Vになる
が、ZCD端子14aの電圧はB巻線13bの電圧より
第2抵抗17とZCD端子14aの入力容量コンデンサ
24+スイッチ52により接続された第1コンデンサ5
1の容量との時定数により定められた時間だけ遅れて0
V付近に定められた下限のしきい値以下となるものであ
る。
【0045】そして、5はメインスイッチ15のターン
オン期間であり、ZCD端子14aが下限のしきい値以
下となるとゼロ電流検出コンパレータ23からNOR回
路22の入力にLの信号が入力されOUT端子14eが
Hに切り替わりメインスイッチ15はターンオンするも
のである。
オン期間であり、ZCD端子14aが下限のしきい値以
下となるとゼロ電流検出コンパレータ23からNOR回
路22の入力にLの信号が入力されOUT端子14eが
Hに切り替わりメインスイッチ15はターンオンするも
のである。
【0046】以上のように、今回の回路では、スイッチ
52の動作により通常モードと軽負荷モードとでZCD
端子14aとGND端子14bとの間の第1コンデンサ
51の容量が異なる設定となるものである。
52の動作により通常モードと軽負荷モードとでZCD
端子14aとGND端子14bとの間の第1コンデンサ
51の容量が異なる設定となるものである。
【0047】つまり、図2に図示する如く、軽負荷モー
ド時における発振周期をTとするとT=メインスイッチ
15のオン期間+メインスイッチ15のターンオフ期間
+ダイオード30の導通期間+メインスイッチ15のオ
フ維持期間と成り、通常、待機の省電力化を図る場合、
メインスイッチ15のオフ維持期間を他の期間に比べ、
二桁以上大きくなるように、コンデンサ51の値を設定
するため、軽負荷モード時における発振周期及びその逆
数となる発振周波数は、コンデンサ51の容量値と第2
抵抗17との時定数により略設定することができるもの
である。
ド時における発振周期をTとするとT=メインスイッチ
15のオン期間+メインスイッチ15のターンオフ期間
+ダイオード30の導通期間+メインスイッチ15のオ
フ維持期間と成り、通常、待機の省電力化を図る場合、
メインスイッチ15のオフ維持期間を他の期間に比べ、
二桁以上大きくなるように、コンデンサ51の値を設定
するため、軽負荷モード時における発振周期及びその逆
数となる発振周波数は、コンデンサ51の容量値と第2
抵抗17との時定数により略設定することができるもの
である。
【0048】
【発明の効果】このため、通常モードにおいては、従来
の回路と同様に、メインスイッチのターンオン時のスイ
ッチングロスを最小とする為、Vdsが共振電圧の最小
値となるタイミングにメインスイッチがターンオンする
ような遅延時間となるように、第2抵抗とZCD端子の
入力容量コンデンサのCR時定数を設定し、軽負荷モー
ド時においては、第1コンデンサの容量を入力容量コン
デンサの容量にくらべて、十分大きい値にしておけば、
メインスイッチのオフ維持期間が長くなり発振周期を長
く、発振周波数を低くすることができるもので、このた
め、本発明のスイッチング電源装置においては、待機時
のような軽負荷状態に軽負荷モードとなるように設定し
ておくことにより、軽負荷時の発振周波数を低くして全
体の周期に対してスイッチングロスの発生するターンオ
ン及びターンオフの占める割合を少なくすることによ
り、軽負荷時の効率を改善し待機電力の省電力化を図る
ことができるものであり、スイッチング電源装置の一般
的な臨界モード(擬似共振)制御回路に僅かな部品を追
加することにより、省待機電力対応回路が構成できる
為、モディファイ設計、或いは、数点の外付けによる部
品の追加で、容易に、且つ、ローコストで省待機電力対
応を実現できるもので、画期的で実用性の極めて高い発
明である。
の回路と同様に、メインスイッチのターンオン時のスイ
ッチングロスを最小とする為、Vdsが共振電圧の最小
値となるタイミングにメインスイッチがターンオンする
ような遅延時間となるように、第2抵抗とZCD端子の
入力容量コンデンサのCR時定数を設定し、軽負荷モー
ド時においては、第1コンデンサの容量を入力容量コン
デンサの容量にくらべて、十分大きい値にしておけば、
メインスイッチのオフ維持期間が長くなり発振周期を長
く、発振周波数を低くすることができるもので、このた
め、本発明のスイッチング電源装置においては、待機時
のような軽負荷状態に軽負荷モードとなるように設定し
ておくことにより、軽負荷時の発振周波数を低くして全
体の周期に対してスイッチングロスの発生するターンオ
ン及びターンオフの占める割合を少なくすることによ
り、軽負荷時の効率を改善し待機電力の省電力化を図る
ことができるものであり、スイッチング電源装置の一般
的な臨界モード(擬似共振)制御回路に僅かな部品を追
加することにより、省待機電力対応回路が構成できる
為、モディファイ設計、或いは、数点の外付けによる部
品の追加で、容易に、且つ、ローコストで省待機電力対
応を実現できるもので、画期的で実用性の極めて高い発
明である。
【図1】図1は本発明のスイッチング電源装置の実施の
形態の概要を説明するための回路図である。
形態の概要を説明するための回路図である。
【図2】図2は本発明のスイッチング電源装置の実施の
形態のタイムチャート図である。
形態のタイムチャート図である。
【図3】図3は従来例のスイッチング電源装置の概要を
説明するための回路図である。
説明するための回路図である。
【図4】図4は従来例のスイッチング電源装置のタイム
チャート図である。
チャート図である。
11 入力電源 12 負荷 13 トランス 13a P巻線 13b B巻線 13c S巻線 14 臨界モード制御回路 15 メインスイッチ 16 第1抵抗 17 第2抵抗 18 出力電圧フィードバック制御回路 19 電流制限回路 20 電流センスコンパレータ 21 フィリップフロップ 22 NOR回路 23 ゼロ電流検出コンパレータ 24 入力容量コンデンサ 25 基準電圧 26 コンデンサ 27 コンデンサ 28 ダイオード 29 コンデンサ 30 ダイオード 31 寄生容量コンデンサ 32 ダイオード 33 スナバコンデンサ 51 第1コンデンサ 52 スイッチ 53 軽負荷モード切替回路 54 VCC電圧検出回路 55 FB端子電圧検出回路
Claims (1)
- 【請求項1】入力電源11と負荷12との間に入力電源
11と接続されたP巻線13aと該P巻線13aと逆極
性に巻かれたB巻線13bと負荷に接続されたS巻線1
3cとから成るトランス13を介装し、少なくとも臨界
モード制御回路14と、前記P巻線13aと臨界モード
制御回路14との間に介装されたメインスイッチ15
と、メインスイッチ15に接続された第1抵抗16と、
前記B巻線13bと臨界モード制御回路14との間に介
装された第2抵抗17と、前記S巻線13bと臨界モー
ド制御回路14との間に介装された出力電圧フィードバ
ック制御回路18とを備えると共に、前記臨界モード制
御回路14は電流制限回路19と電流センスコンパレー
タ20とフィリップフロップ21とNOR回路22とゼ
ロ電流検出コンパレータ23と入力容量コンデンサ24
と基準電圧25とを備えたスイッチング電源装置におい
て、前記臨界モード制御回路14のZCD端子14aと
GND端子14bとの間に第1コンデンサ51と直列に
接続したスイッチ52を介装すると共に、該スイッチ5
2を切り替える軽負荷モード切替回路53を備え、該軽
負荷モード切替回路53には臨界モード制御回路14の
VCC端子14cの電圧を検出するVCC電圧検出回路
54と臨界モード制御回路14のFB端子14dの電圧
を検出するFB端子電圧検出回路55との双方又は何れ
か一方とを備えたことを特徴とするスイッチング電源装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001081660A JP2002247850A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001081660A JP2002247850A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002247850A true JP2002247850A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18937728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001081660A Pending JP2002247850A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002247850A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101030407B1 (ko) | 2009-08-25 | 2011-04-20 | 삼성전기주식회사 | 어댑터 전원 장치 |
JP2012019632A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体集積回路およびスイッチング電源装置 |
-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001081660A patent/JP2002247850A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101030407B1 (ko) | 2009-08-25 | 2011-04-20 | 삼성전기주식회사 | 어댑터 전원 장치 |
JP2012019632A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体集積回路およびスイッチング電源装置 |
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