JP2003079146A - 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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JP2003079146A JP2001264469A JP2001264469A JP2003079146A JP 2003079146 A JP2003079146 A JP 2003079146A JP 2001264469 A JP2001264469 A JP 2001264469A JP 2001264469 A JP2001264469 A JP 2001264469A JP 2003079146 A JP2003079146 A JP 2003079146A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現行の回路に大幅な変更を加えることなく、
それぞれのキーデバイスの値を調整するだけで、待機時
のスイッチング動作を間欠に行い、消費電力を極小に抑
え、待機時、省エネルギーを実現させる。 【解決手段】 ヒステリシス低電圧誤動作防止回路を有
するスイッチング制御回路１３０により、一次側整流平
滑回路１１５の整流平滑出力をスイッチングするスイッ
チングＦＥＴ１２子の動作制御を行うようにしたスイッ
チング電源装置１００において、コンバータトランスの
三次巻線１２０の出力を整流平滑回路１３８により整流
平滑してスイッチング制御回路１３０を駆動し、コンバ
ータトランス１２０の二次側の負荷状況に応じて変化す
る三次巻線１２０Ｃの出力電圧を、設定負荷電流未満の
場合に低電圧保護電圧よりも低く、且つ規定負荷電流以
上の場合に低電圧保護電圧よりも高く設定することによ
り、待機時に間欠動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒステリシス低電
圧誤動作防止回路を有するスイッチング制御回路によ
り、一次側整流平滑回路の整流平滑出力をスイッチング
するスイッチング素子のスイッチング動作を制御するよ
うにした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パルス幅変調(P
WM:Pulse Width Modulation)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】図４は、ＰＷＭ制御方式を採用した従来の
スイッチング電源装置の回路構成例を示している。
【０００５】このスイッチング電源装置２００は、商用
電源ＡＣからＡＣフィルタ２１０を介して供給される交
流入力を整流・平滑化する一次側整流平滑回路２１５を
備え、この一次側整流平滑回路２１５にコンバータトラ
ンス２２０の一次巻線２２０Ａを介してスイッチングＦ
ＥＴ２２５のドレインが接続されているとともに、上記
スイッチングＦＥＴ２２５のスイッチング動作をＰＷＭ
制御するスイッチング制御回路２３０の電源端子２３０
Ａが上記一次側整流平滑回路２１５に起動回路２４０を
介して接続されている。上記電源端子２３０Ａは、コン
デンサ２３５を介して接地されている。
【０００６】上記スイッチング制御回路２３０には、電
源電圧低下時の誤動作を防止するため、ヒステリシス低
電圧誤動作防止回路を内蔵しており、上記電源端子２３
０Ａに与えられる電源電圧Ｖｃｃが０Ｖから上昇してい
くと、Ｖｃｃ＝１６．５Ｖで動作を開始し、電源電圧降
下時にはＶｃｃ＝９．０Ｖで出力を遮断するようになっ
ている。
【０００７】上記コンバータトランス２２０の二次巻線
２２０Ｂには二次側整流平滑回路２５０が接続されてお
り、上記コンバータトランス２２０の二次巻線２２０Ｂ
に得られるコンバータ出力を上記二次側整流平滑回路２
５０により整流平滑して出力フィルタ２５５を介して出
力するようになっている。上記二次側整流平滑回路２５
０には、出力電圧検出用の抵抗分割回路２６０や出力電
流検出用の抵抗２６５を介して出力検出回路２７０が接
続されており、この出力検出回路２７０による検出出力
がフォトカプラー２８０を介して上記スイッチング制御
回路２３０に帰還される。上記出力検出回路２７０及び
フォトカプラー２８０は、上記コンバータトランス２２
０の二次巻線２２０Ｂに接続された整流平滑回路２９０
による整流平滑出力を駆動電源として動作する。
【０００８】上記スイッチング制御回路２３０は、起動
時に一次側整流平滑回路２１５から起動回路２４０を介
して起動電流が供給されることによって起動され、上記
スイッチングＦＥＴ２２５にスイッチングパルスの供給
を開始し、起動後は、上記コンバータトランス２２０の
三次巻線２２０Ｃに接続された整流平滑回路２３８によ
る整流平滑出力を駆動電源として動作し、フォトカプラ
ー２８０を介して帰還される上記出力検出回路２７０に
よる検出出力に応じて上記スイッチングパルスのデュー
ティ比が変化することにより、上記スイッチングＦＥＴ
２２５のスイッチング動作をＰＷＭ制御してコンバータ
出力を安定化する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のスイ
ッチング電源装置２００では、通常定電流垂下動作（電
池の定電流充電動作）において、出力検出制御回路２７
０の電力も出力ラインから取る場合、その電圧変動幅が
非常に広く制御を安定にするためには安定電圧を供給で
きる別電源が必要である。その実現のためにシリーズレ
ギュレータを入れたり、同一トランスの別巻線で、結合
を緩くし負荷の影響を受けにくい電源を利用したり、同
一巻線でも整流平滑回路を別にするなどの工夫をし、少
しでも電圧変動幅を狭くすることで、安定制御を行って
いた。
【００１０】また、待機時に間欠動作を行う低電力スイ
ッチング電源の出力を定電圧定電流に制御するために、
出力検出回路２７０の電源を同一トランスの同一巻線か
ら、別整流によって電力を供給している電源供給方式で
は、間欠時のスイッチング停止時は、その制御に必要な
電力を整流平滑回路２９０の平滑容量でまかなってい
る。そのために整流平滑回路２９０の平滑コンデンサ２
９１の容量は大きくなる。また、大きい容量が必要なた
め、体積容量比の良い電解コンデンサを使用しているた
め、経時変化による容量変化の影響を受けてしまう問題
もあった。
【００１１】また、従来の待機時省電力化型スイッチン
グ電源装置では、無負荷又は軽負荷になったことを検出
し、スイッチング動作を停止することで間欠動作を行い
省電力化していた。
【００１２】負荷検出の方法は抵抗を負荷とシリーズに
入れその両端で発生する電圧降下検出する方法が知られ
ている。この方法で軽負荷の状態（１０ｍＡ程度）の微
小電流を検出するためには、検出抵抗を数十Ω〜数百Ω
に設定しなければ精度良く検出できない。さらに重負荷
の場合にはその検出抵抗での電圧降下や発熱が問題にな
る。従来は検出抵抗を半導体素子でショートする方法で
解決していたが、回路が複雑になりコストアップとなっ
ていた。
【００１３】負荷状態を検出し、通常負荷と判断した場
合、負荷状態判断用のフォトカプラーの発光ダイオード
をオンにし、その信号を一次側のスイッチング制御回路
に伝達し、また無負荷又は軽負荷と判断した場合は、フ
ォトカプラーの発光ダイオードをオフにし、スイッチン
グを停止させる。このような制御をするためには、定電
圧制御用の帰還用フォトカプラーとは別の負荷状態判断
用のフォトカプラーを用いて伝送する必要があり、回路
が余分に必要であった。
【００１４】また、負荷状態判断用のフォトカプラー
は、起動時に、二次側出力電圧が設定電圧に上昇するま
でに時間がかかるので駆動電圧が不足し、出力が出ない
状態を通過する。それは無負荷又は軽負荷の状態と判断
されてしまうため、このような誤判断を回避するための
回路も付加せざるを得なかった。
【００１５】さらに、通常動作中は常にフォトカプラー
はオン状態で、余分な電力を消費し、動作時の省電力に
はなっていなかった。
【００１６】そこで、本発明の目的は、上述の如き従来
の問題点に鑑み、現行の回路に大幅な変更を加えること
なく、それぞれのキーデバイスの値を調整するだけで、
待機時のスイッチング動作を間欠に行い、消費電力を極
小に抑え、待機時、省エネルギーを実現させるととも
に、その間欠動作を行うための回路が影響を及ぼさず
に、定電圧、定電流及び各種保護機能動作などの通常動
作を行うことができるようにしたスイッチング電源装置
を提供することにある。
【００１７】
【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、ヒステリシス低電圧誤動作防止回路を有
するスイッチング制御回路に一次側の起動回路からの起
動電流を供給して、上記低電圧誤動作防止回路の低電圧
保護電圧から解除電圧までの間にコンデンサに蓄積され
たエネルギーによって上記スイッチング制御回路を起動
し、上記スイッチング制御回路により、コンバータトラ
ンスの一次側に供給される一次側整流平滑回路の整流平
滑出力をスイッチングするスイッチング素子のスイッチ
ング動作を制御し、起動後は上記コンバータトランスの
三次巻線からの出力を整流平滑回路により整流平滑し、
その整流平滑出力により上記スイッチング制御回路を駆
動し、上記コンバータトランスの二次巻線に得られるコ
ンバータ出力を二次側整流平滑回路により整流平滑出力
して出力し、二次側の出力検出回路からフォトカプラー
を介して上記スイッチング制御回路へ誤差信号を帰還し
て、上記スイッチング制御回路により上記スイッチング
素子のスイッチング動作を制御し、上記コンバータトラ
ンスの二次側の負荷状況に応じて変化する上記三次巻線
の出力電圧を、設定負荷電流未満の場合に上記低電圧保
護電圧よりも低く、且つ規定負荷電流以上の場合に上記
低電圧保護電圧よりも高く設定することにより、待機時
に間欠動作を行うようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【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。
【００１９】本発明は、例えば図１に示すような構成の
スイッチング電源装置１００に適用される。
【００２０】このスイッチング電源装置１００は、商用
電源ＡＣからＡＣフィルタ１１０を介して供給される交
流入力を整流・平滑化する一次側整流平滑回路１１５を
備え、この一次側整流平滑回路１１５にコンバータトラ
ンス１２０の一次巻線１２０Ａを介してスイッチングＦ
ＥＴ１２５のドレインが接続されている。
【００２１】また、上記スイッチングＦＥＴ１２５のス
イッチング動作をＰＷＭ制御するスイッチング制御回路
１３０を備え、上記ＡＣフィルタ１１０と一次側整流平
滑回路１１５との接続点が起動回路１４０を介して上記
スイッチング制御回路１３０の電源端子１３０Ａに接続
されている。
【００２２】上記スイッチング制御回路１３０の電源端
子１３０Ａには、上記コンバータトランス１２０の三次
巻線１２０Ｃに接続された整流平滑回路１３８による整
流平滑出力が駆動電源として供給されるようになってい
る。また、上記電源端子１３０Ａは、コンデンサ１３５
を介して接地されている。
【００２３】このスイッチング制御回路１３０は、電源
電圧低下時の誤動作を防止するため、ヒステリシス低電
圧誤動作防止回路を内蔵しており、電源端子１３０Ａに
与えられる電源電圧Ｖｃｃが０Ｖから上昇していくと、
Ｖｃｃ＝１６．５Ｖで動作を開始し、電源電圧降下時に
はＶｃｃ＝９．０Ｖで制御出力を遮断するようになって
いる。
【００２４】また、上記スイッチング制御回路１３０
は、ソフトスタート機能を有するもので、ソフトスター
ト制御用のＣＳ端子１３０Ｂがソフトスタートのための
時定数を与えるコンデンサ１３１を介して接地されてい
るとともに、過電圧検出用のツェナーダイオード１３２
を介して上記電源端子１３０Ａに接続されている。
【００２５】また、上記スイッチング制御回路１３０は
過電流制限機能を有するもので、その過電流検出用のＩ
Ｓ端子１３０Ｃが、入力電圧補正用の抵抗を介して上記
一次側整流平滑回路１１５とコンバータトランス１２０
の一次巻線１２０Ａとの接続点に接続されているととも
に、上記スイッチングＦＥＴ１２５のソースに接続され
た三個の抵抗１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃからなる定
電力保護回路１３４に接続されている。
【００２６】ここで、上記起動回路１４０は、上記ＡＣ
フィルタ１１０と一次側整流平滑回路１１５との接続点
に接続された定電流回路１４１を備え、この定電流回路
１４１が逆流防止ダイオード１４８を介して上記スイッ
チング制御回路１３０の電源端子１３０Ａに接続されて
いる。
【００２７】上記定電流回路１４１は、上記ＡＣフィル
タ１１０と一次側整流平滑回路１１５との接続点にそれ
ぞれ抵抗１４２，１４３を介して各コレクタが接続され
た第１及び第２のＮＰＮトランジスタ１４４，１４５を
備え、第１のＮＰＮトランジスタ１４４のベースと第２
のＮＰＮトランジスタ１４５のコレクタが接続され、上
記第１のＮＰＮトランジスタ１４４のエミッタが第２の
ＮＰＮトランジスタ１４５のベースに接続され、さら
に、上記第１のＮＰＮトランジスタ１４４のエミッタと
第２のＮＰＮトランジスタ１４５のベースとの接続点が
電流検出用抵抗１４６を介して上記第２のＮＰＮトラン
ジスタ１４５のエミッタの接続されているとともに上記
逆流防止ダイオード１４８のカソードに接続されてい
る。
【００２８】上記定電流回路１４１では、電流検出用抵
抗１４６の両端電圧を第２のＮＰＮトランジスタ１４５
で検出し、第１のＮＰＮトランジスタ１４４のベースに
抵抗１４３から流れる電流を制御することで、上記電流
検出用抵抗１４６に一定の電流Ｉｃを流すようになって
いる。
【００２９】また、上記コンバータトランス１２０の二
次巻線１２０Ｂには、二次側整流平滑回路１５０、出力
検出回路１７０に駆動電源を供給する整流平滑回路１５
２、フォトカプラー１８０に駆動電源を供給する整流平
滑回路１５４が接続されている。また、上記二次側整流
平滑回路１５０の出力端がダイオード１５３を介して上
記整流平滑回路１５２の出力端に接続されている。
【００３０】そして、上記コンバータトランス１２０の
二次巻線１２０Ｂに得られるコンバータ出力を上記二次
側整流平滑回路１５０により整流平滑して出力フィルタ
１５５を介して出力するようになっている。上記二次側
整流平滑回路１５０には、出力電圧検出用の抵抗分割回
路１６０や出力電流検出用の抵抗１６５を介して出力検
出回路１７０が接続されており、この出力検出回路１７
０による検出出力がフォトカプラー１８０を介して上記
スイッチング制御回路１３０に帰還される。
【００３１】このような構成のスイッチング電源装置１
００において、上記スイッチング制御回路１３０は、起
動時に起動回路１４０を介して起動電流が供給されるこ
とによって起動され、上記スイッチングＦＥＴ１２５に
スイッチングパルスの供給を開始し、起動後は、上記コ
ンバータトランス１２０の三次巻線１２０Ｃに接続され
た整流平滑回路１３８による整流平滑出力を駆動電源と
して動作し、上記出力検出回路１７０による検出出力が
フォトカプラー１８０を介して帰還されることにより、
上記スイッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作をＰ
ＷＭ制御してコンバータ出力を安定化する。
【００３２】このスイッチング電源装置１００は、起動
時に、次のように動作する。
【００３３】すなわち、このスイッチング電源装置１０
０では、商用電源から交流入力が供給されると、起動回
路１４０の抵抗１４２、第１のＮＰＮトランジスタ１４
４、電流検出用抵抗１４６、逆流防止ダイオード１４８
を介してコンデンサ１３５に定電流（Ｉｃ＝０．１ｍ
Ａ）を流し込み充電を開始する。
【００３４】スイッチング制御回路１３０の電源端子１
３０Ａに印加される電圧Ｖｃｃはコンデンサ１３５の充
電が進むにつれて徐々に上昇し、低電圧誤動作防止回路
の最小起動電圧（１６．５Ｖ）以上になるとスイッチン
グ制御回路１３０が動作を開始し、スイッチングパルス
をスイッチングＦＥＴ１２５に出力する。この時スイッ
チング制御回路１３０の消費電流は増え、コンデンサ１
３５の端子間電圧は低下するが、ヒステリシスを持った
低電圧誤動作防止回路のため、動作最小電圧（Ｖ１＝９
Ｖ）まで、上記コンデンサ１３５に蓄積されているエネ
ルギーによりスイッチング動作を継続する。
【００３５】その間にスイッチングされた電流はコンバ
ータトランス１２０を介し、二次、三次巻線１２０Ｂ，
１２０Ｃに高周波電流を流す。この高周波電流を二次整
流平滑回路１５０により整流し、出力フィルタ１５５を
介してコンバータ出力として出力端子から出力する。
【００３６】また、この電圧は抵抗分割回路１６０を介
し出力検出回路１７０において基準電圧と比較され、出
力電圧が高い場合、フォトカプラー１８０の発光ダイオ
ード１８０Ａをオンにし、低い場合にはオフにし、一次
側のスイッチング制御回路１３０にその信号を伝送し、
スイッチングＦＥＴ１２５のゲートに与えるスイッチン
グパルスのデューティを変化させ、出力電圧Ｖｏｕｔを
一定電圧に制御する。
【００３７】一方、三次巻線１２０Ｃからの出力は、一
次側で整流平滑回路１３８により整流平滑されてコンデ
ンサ１３５に充電され、スイッチング制御回路１３０の
駆動電源として供給される。その電圧Ｖｃｃ（通常動作
での電圧値は１２Ｖ）は、上記起動回路１４０（起動安
定時の電圧は１１Ｖ）からの電圧より高いので、逆流防
止ダイオード１４８を介して接続されている上記起動回
路１４０からの電力供給を停止させる。
【００３８】ここで、このスイッチング電源装置１００
は、コンバータトランス１２０の二次巻線１２０Ｂと三
次巻線１２０Ｃが一次巻線１２０Ａとは逆巻きの巻き線
であって、オン／オフ（フライバック）スイッチング方
式のスイッチング電源であって、非制御の三次巻線１２
０Ｃの出力電圧は、被制御の二次巻線１２０Ｂの負荷が
重いと、それに比例して高くなる特性（以下クロスレギ
ュレーションと呼ぶ）を呈し、また、一次巻線１２０Ａ
に印加される入力電圧には依存せず、二次巻線１２０Ｂ
の負荷が一定であれば、一定である。
【００３９】また、このスイッチング電源装置１００
は、通常負荷時に、次のように動作する。
【００４０】すなわち、このスイッチング電源装置１０
０では、起動後、二次側の出力検出回路１７０により出
力電圧と基準電圧を比較して得られる誤差信号が、フォ
トカプラー１８０を介して一次側のスイッチング制御回
路１３０の帰還入力用のＦＢ端子１３０Ｄに帰還され、
スイッチング制御回路１３０によるスイッチングＦＥＴ
１２５のスイッチング制御を開始する。上記スイッチン
グ制御回路１３０の電源端子１３０Ａには、コンバータ
トランス１２０の三次巻線１２０Ｃに接続された整流平
滑回路１３８から駆動電源が供給される。そして、上記
スイッチング制御回路１３０は、無負荷動作や入力電圧
変動に対して出力電圧Ｖｏｕｔが一定になるように上記
スイッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作をＰＷＭ
制御する。また、出力から負荷電流を設定値以上取り出
すと、電流検出抵抗１６５の両端電圧が設定基準値以上
になり、上記電流検出抵抗１６５の両端電圧を基準電圧
と比較する上記出力検出回路１７０により検出される。
上記スイッチング制御回路１３０は、二次側の出力検出
回路１７０による検出出力に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔ
を低下させ、負荷電流を一定電流になるように、上記ス
イッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作をＰＷＭ制
御する。
【００４１】この時、出力電圧Ｖｏｕｔは低下するが、
二次整流平滑回路１５０とは別の整流平滑回路１５２か
ら供給されている上記出力検出回路１７０の電源電圧は
出力電圧Ｖｏｕｔに比較して低下せず、安定制御するこ
とが可能である。また、上記コンバータトランス１２０
の三次巻線１２０Ｃに接続された整流平滑回路１３８の
出力電圧は上記低電圧誤動作防止回路の動作最小電圧
（Ｖ１＝９Ｖ）よりも高く、上記スイッチング制御回路
１３０は、上記整流平滑回路１３８の出力電圧を駆動電
源として安定した動作を継続することができる。
【００４２】また、このスイッチング電源装置１００
は、無負荷時に、次のように動作する。
【００４３】すなわち、このスイッチング電源装置１０
０では、起動後、二次側の出力検出回路１７０により出
力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧を比較して得られる誤差信号
が、フォトカプラー１８０を介して一次側のスイッチン
グ制御回路１３０の帰還入力用のＦＢ端子１３０Ｄに帰
還され、スイッチング制御回路１３０によるスイッチン
グＦＥＴ１２５のスイッチング制御を開始するが、二次
側に発生する出力電圧Ｖｏｕｔは、過渡応答の遅れや負
荷が無負荷のため上記出力検出回路１７０において比較
される基準電圧より高めになる。その結果フォトカプラ
ー１８０の発光ダイオード１８０Ａへの出力はオンとな
り、上記スイッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作
を停止させるようにスイッチング制御回路１３０を動作
させる。その間に三次巻線１２０Ｃにも出力電圧は発生
するが、その電圧は出力負荷が軽いので、低電圧保護電
圧より低い値となり、上記スイッチング制御回路１３０
の電源電圧Ｖｃｃを上昇させるまでにはいかない。上記
スイッチング制御回路１３０の電源電圧Ｖｃｃは低下
し、低電圧誤動作回路が動作する動作最小電圧（Ｖ１＝
９Ｖ）まで低下してしまう。電源電圧Ｖｃｃが９Ｖまで
低下すると、スイッチング制御回路１３０は動作を止
め、待機状態に入る。待機状態になるとスイッチング制
御回路１３０の電流消費が軽く（６μＡ）なり、起動回
路１４０を通しスイッチング制御回路１３０の電源電圧
Ｖｃｃを上昇させる。電源電圧Ｖｃｃが低電圧誤動作防
止回路の最小起動電圧（１６．５Ｖ）以上になると、直
ちに一次側のスイッチング制御回路１３０は、ウエーク
アップして、上記スイッチングＦＥＴ１２５をＰＷＭス
イッチング動作させる。このスイッチング電源装置１０
０では、図２に示すように、上記間欠動作状態を繰り返
すことにより、無負荷時の消費電力を抑制する。
【００４４】ここで、スイッチング制御回路１３０に内
蔵されている低電圧誤動作回路（動作電圧１６．５Ｖ）
は、ヒステリシス特性を持っており、動作を開始する電
圧に達するまでには時間がかかる。その間、二次側の出
力検出回路１７０は、整流平滑回路１５２のコンデンサ
１５２Ａに蓄積されているエネルギーで動作を続けてい
るが、徐々に電圧が下がり出力との電位差がダイオード
１５３の順方向電圧Ｖｆ以上になると、上記ダイオード
１５３は導通し、二次側整流平滑回路１５０のコンデン
サ１５０Ａ，１５０Ｂに蓄積されているエネルギーを使
用して、出力検出回路１７０にエネルギーを供給し続け
る。この間に、図３に示すように、上記二次側整流平滑
回路１５０による整流平滑出力すなわち二次出力電圧Ｖ
ｏｕｔも低下し、整流平滑回路１５４からフォトカプラ
ー１８０の発光ダイオード１８０Ａに供給する電圧が限
界値（５Ｖ）以下になる。そうすると発光ダイオード１
８０Ａを流れる電流が減少し、フォトカプラー１８０の
フォトトランジスタ１８０Ｂがハイインピーダンスの状
態になる。これらのコンデンサ１５０Ａ，１５０Ｂ，１
５２Ａ，１５４Ａの容量を適宜に選択することや整流平
滑回路１５４のダイオード１５４Ｂを複数個直列に接続
することで順方向電圧値を調整するにより、二次側から
間欠周期をコントロールすることができる。
【００４５】なお、待機時の間欠動作時に上記二次側整
流平滑回路１５０から上記出力検出回路１７０に電力を
供給する上記ダイオード１５３に換えて、トランジスタ
スイッチや半導体スイッチを用いることもできる。
【００４６】また、このスイッチング電源装置１００
は、軽負荷時に、次のような間欠動作を行う。
【００４７】すなわち、このスイッチング電源装置１０
０では、起動後、二次側の出力検出回路１７０により出
力電圧と基準電圧を比較して得られる誤差信号が、フォ
トカプラー１８０を介して一次側のスイッチング制御回
路１３０の帰還入力用のＦＢ端子１３０Ｄに帰還され、
スイッチング制御回路１３０によるスイッチングＦＥＴ
１２５のスイッチング動作のＰＷＭ制御を開始し、二次
側に発生する出力電圧Ｖｏｕｔを安定化するが、負荷が
軽い場合、クロスレギュレーション効果により、コンバ
ータトランス１２０の三次巻線１２０Ｃから整流平滑回
路１３８を介して一次側のスイッチング制御回路１３０
へ供給される駆動電源の電圧が低下する。
【００４８】そこで、このスイッチング電源装置１００
では、上記コンバータトランス１２０の三次巻線１２０
Ｃの出力電圧が、次のように調整されている。
【００４９】このコンバータトランス１２０の三次巻線
１２０Ｃの出力電圧は、その巻線数、結合度合や抵抗１
３６の抵抗値により、スイッチング制御回路１３０の低
電圧誤動作防止回路の動作最小電圧（Ｖ１＝９Ｖ）以下
の電圧（整流平滑回路１３８のダイオード１３５Ａ，１
３５Ｂの順方向電圧Ｖｆを加味して１０．１Ｖ）に設定
される。また、三次巻線１２０Ｃの出力電圧は、通常負
荷電流（例えば１０ｍＡ程度）以上の負荷電流の場合
に、上記低電圧誤動作防止回路が動作しない電圧（１
０．２Ｖ）以上に設定される。
【００５０】このように上記コンバータトランス１２０
の三次巻線１２０Ｃの出力電圧を設定することにより、
スイッチング制御回路１３０で消費する電流の供給不足
が生じ、徐々に上記スイッチング制御回路１３０の電源
電圧Ｖｃｃは低下し、低電圧誤動作回路が動作する動作
最小電圧（Ｖ１＝９Ｖ）まで低下してしまう。電源電圧
Ｖｃｃが９Ｖまで低下すると、スイッチング制御回路１
３０は動作を止め、待機状態に入る。待機状態になると
スイッチング制御回路１３０の電流消費が軽く（６μ
Ａ）なり、起動回路１４０を通しスイッチング制御回路
１３０の電源電圧Ｖｃｃを上昇させる。電源電圧Ｖｃｃ
が低電圧誤動作防止回路の最小起動電圧（１６．５Ｖ）
以上になると、直ちに一次側のスイッチング制御回路１
３０は、ウエークアップして、上記スイッチングＦＥＴ
１２５をＰＷＭスイッチング動作させる。この間欠動作
状態を繰り返すことにより、軽負荷時の消費電力を抑制
する。
【００５１】一次側のスイッチングＦＥＴ１２５は、一
旦、スイッチング動作を開始すると、二次側の出力電圧
Ｖｏｕｔが上昇し規定値以上になったことを二次側の出
力検出回路１７０により検出し、その検出出力がスイッ
チング停止信号としてフォトカプラー１８０を介して一
次側のスイッチング制御回路１３０の帰還入力用のＦＢ
端子１３０Ｄに帰還されるまで、スイッチング動作を継
続する。
【００５２】その後、上記スイッチング停止信号がスイ
ッチング制御回路１３０の帰還入力用のＦＢ端子１３０
Ｄに帰還されることにより、上記スイッチングＦＥＴ１
２５のスイッチング動作を停止し、二次側の整流平滑回
路１５２のコンデンサ１５２Ａから出力検出回路１７０
に供給している電圧Ｖ１や整流平滑回路１５４のコンデ
ンサ１５４Ａからフォトカプラー１８０の発光ダイオー
ド１８０Ａに供給する電圧Ｖ２が徐々に低下する。そし
て、上記発光ダイオード１８０Ａに供給する電圧Ｖ２が
動作限界値（５Ｖ）以下になると、発光ダイオード１８
０Ａを流れる電流が減少し、フォトカプラー１８０のフ
ォトトランジスタ１８０Ｂがハイインピーダンスの状態
になり、一次間欠周期のスイッチング動作の待機状態と
なる。これにより、起動時点と同じ未制御状態になり、
次の一次間欠周期のスイッチング動作では、上記スイッ
チング制御回路１３０は、ソフトスタートの上限で決ま
る最大幅のＰＷＭ信号によりスイッチングＦＥＴ１２５
のスイッチング動作を開始する。スイッチングＦＥＴ１
２５がスイッチング動作を開始すると、二次側の整流平
滑回路１５４のコンデンサ１５４Ａにダイオード１５４
Ｂを介して充電電流が流れ、上記整流平滑回路１５４か
らフォトカプラー１８０の発光ダイオード１８０Ａに供
給する電圧Ｖ２が、上記発光ダイオード１８０Ａの動作
限界値（５Ｖ）以上に上昇して上記フォトカプラー１８
０が動作状態になる。これにより、二次側の出力検出回
路１７０により出力電圧と基準電圧を比較して得られる
誤差信号が、上記フォトカプラー１８０を介して一次側
のスイッチング制御回路１３０の帰還入力用のＦＢ端子
１３０Ｄに帰還され、スイッチング制御回路１３０によ
るスイッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作のＰＷ
Ｍ制御を行う。
【００５３】ここで、上記整流平滑回路１５４のコンデ
ンサ１５４Ａの容量は、二次側の整流平滑回路１５４か
らフォトカプラー１８０の発光ダイオード１８０Ａに供
給する電圧Ｖ２が上記発光ダイオード１８０Ａの動作限
界値（５Ｖ）以下に低下するまでの時間を一次間欠周期
よりも短くなるように設定されている。
【００５４】なお、一般に発光ダイオードの消費電力
は、出力検出回路１７０特にＣＭＯＳで作られたＩＣの
消費電力に比べて大きく、フォトカプラー１８０の発光
ダイオード１８０Ａに駆動電源を供給する整流平滑回路
１５４と出力検出回路１７０に駆動電源を供給する整流
平滑回路１５２を分離し、上記整流平滑回路１５４のコ
ンデンサ１５４Ａの容量を少なくすることで、二次出力
電圧Ｖｏｕｔがあまり低下する前に、供給電圧を制御系
に比べ早く低下させ、フォトカプラー１８０をハイイン
ピーダンスにすることで間欠周期を短くし出力リップル
を少なくすることも可能である。
【００５５】また、このスイッチング電源装置１００
は、次のようにして無負荷や軽負荷状態での間欠動作か
ら通常動作へ移行する。
【００５６】すなわち、無負荷や軽負荷状態での間欠動
作から通常動作へ移行する際には、間欠スイッチングオ
ンの時に上記コンバータトランス１２０の二次巻線１２
０Ｂから取り出される負荷電流が増加し、出力電圧上昇
によるフォトカプラー１８０の発光ダイオード１８０Ａ
のオン時間は短くなり、発光ダイオード１８０Ａは短時
間でオフとなる。また、上記コンバータトランス１２０
の三次巻線１２０Ｃの出力電圧も負荷電流の増加ととも
に上昇し、一次側のスイッチング制御回路１３０の電源
電圧Ｖｃｃが、低電圧誤動作回路の動作する動作最小電
圧（Ｖ１＝９Ｖ）まで低下しないことにより、上記スイ
ッチング制御回路１３０がスイッチングパルスを出力
し、スイッチングＦＥＴ１２５のスイッチング動作をＰ
ＷＭ制御を行い、定電圧出力の通常連続動作となる。
【００５７】また、このスイッチング電源装置１００
は、次のようにして通常動作から無負荷や軽負荷状態で
の間欠動作へ移行する。
【００５８】すなわち、通常動作から無負荷や軽負荷状
態での間欠動作へ移行する際には、負荷が軽くなるとと
もに上記コンバータトランス１２０の三次巻線１２０Ｃ
の出力電圧が低下し、一次側のスイッチング制御回路１
３０の電源電圧Ｖｃｃが、低電圧誤動作回路の動作する
動作最小電圧（Ｖ１＝９Ｖ）まで低下すると、スイッチ
ング制御回路１３０は動作を止め、待機状態に入る。待
機状態になるとスイッチング制御回路１３０の電流消費
が軽く（６μＡ）なり、起動回路１４０から逆流防止ダ
イオード１４８を介して定電流をコンデンサ１３５に流
し込んで充電し、上記スイッチング制御回路１３０の電
源電圧Ｖｃｃを上昇させる。上記電源電圧Ｖｃｃが低電
圧誤動作防止回路の最小起動電圧（１６．５Ｖ）以上に
なると、直ちに一次側のスイッチング制御回路１３０
は、ウエークアップして、上記スイッチングＦＥＴ１２
５をＰＷＭスイッチング動作させる。この間欠動作状態
を繰り返すことにより、無負荷や軽負荷状態での間欠動
作へ移行して、消費電力を抑制する。
【００５９】なお、以上の説明では、ＰＷＭ制御方式を
採用したスイッチング電源装置に本発明を適用したが、
本発明は、周波数制御方式を採用したスイッチング電源
装置にも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現行の
回路に大幅な変更を加えることなく、それぞれのキーデ
バイスの値を調整するだけで、待機時のスイッチング動
作を間欠に行い、消費電力を極小に抑え、待機時、省エ
ネルギーを実現させるとともに、その間欠動作を行うた
めの回路が影響を及ぼさずに、定電圧、定電流及び各種
保護機能動作などの通常動作を行うことができる。
【００６１】また、一次側のスイッチング制御回路の通
常動作時の駆動電力を三次巻線から供給し、その電圧
は、クロスレギュレーション効果により、二次側出力電
流に比例するので、特別な電圧電流検出回路を設けるこ
となく、一次側のスイッチング制御回路の低電圧誤動作
回路を利用してスリープ状態やウエークアップ状態にす
ることで間欠動作状態を簡単に作り出すことができる。
【００６２】また、間欠周期をコンデンサの容量、抵抗
値、巻数の設定により制御可能となり、回路が単純とな
る。
【００６３】また、間欠周期調整を安定にかつ容易に行
うことができる。
【００６４】さらに、間欠動作による出力リップル電圧
調整を容易に行うことが可能である。
【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
すブロック図である。
【図２】上記スイッチング電源装置の間欠動作波形を示
す波形図である。
【図３】上記スイッチング電源装置の間欠動作時の二次
側出力波形を示す波形図である。
【図４】従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
１００ スイッチング電源装置、１１０ ＡＣフィル
タ、１１５ 一次側整流平滑回路、１２０ コンバータ
トランス、１２０Ａ 一次巻線、１２０Ｂ 二次巻線、
１２０Ｃ 三次巻線、１２５ スイッチングＦＥＴ、１
３０ スイッチング制御回路、１３０Ａ 電源端子、１
３０Ｂ ＣＳ端子、１３０Ｃ ＩＳ端子、１３１ コン
デンサ、１３２ ツェナーダイオード、１３４ 定電力
保護回路、１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃ 抵抗、１３
５ コンデンサ、１３８ 整流平滑回路、１３８Ａ，１
３８Ｂ コンデンサ、１４０ 起動回路、１４１ 定電
流回路、１４２，１４３ 抵抗、１４４，１４５ 第１
及び第２のＮＰＮトランジスタ、１４６ 電流検出用抵
抗、１４８ 逆流防止ダイオード、１５０ 二次側整流
平滑回路、１５０Ａ，１５０Ｂ コンデンサ、１５２Ａ
コンデンサ、１５２整流平滑回路、１５２Ａ コンデ
ンサ、１５３ ダイオード、１５４ 整流平滑回路、１
５４Ｂ ダイオード、１５５ 出力フィルタ、１６０
抵抗分割回路、１６５ 抵抗、１７０ 出力検出回路、
１８０ フォトカプラー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヒステリシス低電圧誤動作防止回路を有
    するスイッチング制御回路に一次側の起動回路からの起
    動電流を供給して、上記低電圧誤動作防止回路の低電圧
    保護電圧から解除電圧までの間にコンデンサに蓄積され
    たエネルギーによって上記スイッチング制御回路を起動
    し、 上記スイッチング制御回路により、コンバータトランス
    の一次側に供給される一次側整流平滑回路の整流平滑出
    力をスイッチングするスイッチング素子のスイッチング
    動作を制御し、 起動後は上記コンバータトランスの三次巻線からの出力
    を整流平滑回路により整流平滑し、その整流平滑出力に
    より上記スイッチング制御回路を駆動し、 上記コンバータトランスの二次巻線に得られるコンバー
    タ出力を二次側整流平滑回路により整流平滑出力して出
    力し、 二次側の出力検出回路からフォトカプラーを介して上記
    スイッチング制御回路へ誤差信号を帰還して、上記スイ
    ッチング制御回路により上記スイッチング素子のスイッ
    チング動作を制御し、 上記コンバータトランスの二次側の負荷状況に応じて変
    化する上記三次巻線の出力電圧を、設定負荷電流未満の
    場合に上記低電圧保護電圧よりも低く、且つ規定負荷電
    流以上の場合に上記低電圧保護電圧よりも高く設定する
    ことにより、待機時に間欠動作を行うようにしたことを
    特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 【請求項２】 上記コンバータトランスの二次巻線に得
    られるコンバータ出力を整流平滑する出力検出回路駆動
    用の整流平滑回路による出力で上記出力検出回路を駆動
    し、 待機時の間欠動作時に上記二次側整流平滑回路から上記
    出力検出回路に電力を供給する付加回路を設けたことを
    特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
  3. 【請求項３】 上記コンバータトランスの二次巻線に得
    られるコンバータ出力を整流平滑するフォトカプラー駆
    動用の整流平滑回路による出力で上記フォトカプラーを
    駆動することを特徴とする請求項２記載のスイッチング
    電源装置。
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