JP2003235262A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流安定電圧を供給する電気機器に適した値
の直流安定電圧を出力することができるスイッチング電
源装置を提供する。 【解決手段】 電気機器２０１に設けられている外部抵
抗Ｒ３に接続される外部抵抗接続用端子６、１１を有
し、外部抵抗接続用端子６、１１に外部抵抗Ｒ３が接続
されたときに外部抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ２が端子６、７
から出力される直流出力電圧を検出する分圧抵抗を構成
することを特徴とするスイッチング電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流安定電圧を出
力するスイッチング電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスイッチング電源装置の一構成例
を図８に示す。まず、従来のスイッチング電源装置１０
０の一次側について説明する。端子１及び２は、四つの
ダイオードをブリッジ接続して成る整流回路３の入力側
に接続される。また、整流回路３の出力側が平滑コンデ
ンサＣ１に接続される。

【０００３】そして、平滑コンデンサＣ１の両端がスイ
ッチングトランス４の一次巻線４ａとｎ形チャネルＦＥ
Ｔ（Field Effect Transistor）であるスイッチングト
ランジスタＱ１との直列回路に接続される。平滑コンデ
ンサＣ１の正極性側がスイッチングトランス４の一次巻
線４ａの一端に接続され、平滑コンデンサＣ１の負極性
側がスイッチングトランジスタＱ１のソースに接続され
る。

【０００４】また、平滑コンデンサＣ１の両端が、抵抗
Ｒ５〜Ｒ８と、ＮＰＮ形トランジスタＱ２と、ツェナー
ダイオードＺＤ１とから成る起動用電源回路を介して制
御回路５に接続される。平滑コンデンサＣ１の正極性側
が抵抗Ｒ７を介してツェナーダイオードＺＤ１のカソー
ドに接続され、平滑コンデンサＣ１の負極性側がツェナ
ーダイオードＺＤ１のアノードに接続される。そして、
トランジスタＱ２のベースが抵抗Ｒ８を介して抵抗Ｒ７
とツェナーダイオードＺＤ１との接続ノードに接続さ
れ、トランジスタＱ２のコレクタが抵抗Ｒ５を介して平
滑コンデンサＣ１の正極性側に接続され、トランジスタ
Ｑ２のエミッタが抵抗Ｒ６を介して制御回路５の動作電
圧正極入力側に接続される。さらに、ツェナーダイオー
ドＺＤ１のアノードが制御回路５の動作電圧負極入力側
に接続される。

【０００５】また、スイッチングトランス４の補助巻線
４ｃが、ダイオードＤ２と平滑コンデンサＣ３とから成
る整流平滑回路を介して制御回路５に接続される。スイ
ッチングトランス４の補助巻線４ｃの一端が整流ダイオ
ードＤ２を介して平滑コンデンサＣ３の正極性側に接続
され、スイッチングトランジスタ４の補助巻線４ｃの他
端が平滑コンデンサＣ３の負極性側に接続される。ま
た、平滑コンデンサＣ３の正極性側が制御回路５の動作
電圧正極入力側に接続され、平滑コンデンサＣ３の負極
性側が制御回路５の動作電圧負極入力側に接続される。

【０００６】さらに、制御回路５が、スイッチングトラ
ンジスタＱ１のゲートと、ＮＰＮ型フォトトランジスタ
１０のコレクタとにそれぞれ接続される。フォトトラン
ジスタ１０のエミッタは平滑コンデンサＣ３の負極性側
に接続される。

【０００７】続いて従来のスイッチング電源装置１００
の二次側について説明する。スイッチングトランス４の
二次巻線４ｂがダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ２
から成る整流平滑回路に接続される。すなわち、スイッ
チングトランス４の二次巻線４ｂの一端がダイオードＤ
１を介して平滑コンデンサＣ２の正極性側に接続され、
スイッチングトランス４の二次巻線４ｂの他端が平滑コ
ンデンサＣ２の負極性側に接続される。そして、平滑コ
ンデンサＣ２の両端に、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２から成る
直列接続体と、発光ダイオード９及びシャントレギュレ
ータ８から成る直列接続体とが並列に接続される。発光
ダイオード９のアノードは平滑コンデンサＣ２の正極性
側に接続され、発光ダイオード９のカソードはシャント
レギュレータ８のカソードに接続され、シャントレギュ
レータ８のアノードは平滑コンデンサＣ２の負極性側に
接続される。また、シャントレギュレータ８のリファレ
ンス端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードに接続さ
れる。さらに、端子６が平滑コンデンサＣ２の正極性側
に、端子７が平滑コンデンサＣ２の負極性側に、それぞ
れ接続される。

【０００８】なお、発光ダイオード９と、一次側に設け
られているフォトトランジスタ１０とはフォトカプラを
構成している。

【０００９】このような構成である従来のスイッチング
電源装置１００は次のように動作する。端子１及び２に
商用電源等の交流電源（図示せず）が接続されると、交
流電源から出力される交流電圧が整流回路３によって整
流され、平滑コンデンサＣ１によって平滑されて直流入
力電圧になる。

【００１０】平滑コンデンサＣ１の両端電圧に応じた逆
バイアスがツェナーダイオードＺＤ１にかかる。そし
て、起動時には平滑コンデンサＣ１の両端電圧は徐々に
増加し、平滑コンデンサＣ１の両端電圧が所定値以上に
なると、ツェナーダイオードＺＤ１の両端電圧はツェナ
ー電圧となる。

【００１１】また、ツェナーダイオードＺＤ１のカソー
ド電圧が抵抗Ｒ８で降圧されてトランジスタＱ２のベー
ス電圧となり、ツェナーダイオードＺＤ１の両端電圧が
ツェナー電圧になることでトランジスタＱ２がオン状態
になる。そして、トランジスタＱ２がオン状態になる
と、平滑コンデンサＣ１の電圧が、抵抗Ｒ５、トランジ
スタＱ２のコレクタ−エミッタ間の内部インピーダン
ス、及び抵抗Ｒ６で降下され、動作電圧として制御回路
５に供給される。

【００１２】このように起動用電源回路から動作電圧が
供給されると、制御回路５は、スイッチングトランジス
タＱ１に対してＰＷＭ[Pulse Width Modulation]制御を
開始する。すなわち、制御回路５は、後述するフォトト
ランジスタ１０の出力信号に応じたパルス信号（以下、
ＰＷＭ制御信号という）を生成し、そのＰＷＭ制御信号
をスイッチングトランジスタＱ１のゲートに送出して、
スイッチングトランジスタＱ１のオン／オフ動作を開始
させる。

【００１３】スイッチングトランジスタＱ１がオン／オ
フ動作を開始すると、スイッチングトランス４の補助巻
線４ｃに電圧が誘起され、この電圧がダイオードＤ２で
整流され平滑コンデンサＣ３で平滑されて動作電圧とし
て制御回路５に供給される。平滑コンデンサＣ３の両端
電圧が上昇して所定の値に達することで、起動時から定
常動作時に移行する。

【００１４】このようにダイオードＤ２と平滑コンデン
サＣ３から成る整流平滑回路から動作電圧が制御回路５
に供給されると、平滑コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６との接
続ノードでの電圧が大きくなり、抵抗Ｒ６の両端電位差
が小さくなる。したがって、定常動作時では、起動用電
源回路は制御回路５にほとんど電力を供給しない。すな
わち、定常動作時では、制御回路５への電力供給のほと
んどが整流平滑回路によってなされる。

【００１５】スイッチングトランジスタＱ１がオン状態
のとき、平滑コンデンサＣ１から出力される直流入力電
圧がスイッチングトランス４の一次巻線４ａに供給さ
れ、スイッチングトランス４０の一次巻線４ａに励磁エ
ネルギーが蓄積される。一方、スイッチングトランジス
タＱ１がオフ状態のとき、スイッチングトランス４の一
次巻線４ａに蓄積された励磁エネルギーがスイッチング
トランス４の二次巻線４ｂから取り出される。したがっ
て、スイッチングトランス４の二次巻線４ｂから出力さ
れる電圧は矩形波状の交流電圧となる。この矩形波状の
交流電圧がダイオードＤ１によって整流され平滑コンデ
ンサＣ２によって平滑されて直流出力電圧となる。

【００１６】直流出力電圧は、抵抗Ｒ１及びＲ２によっ
て分圧され、その分圧がシャントレギュレータ８によっ
て基準電圧と比較され、分圧と基準電圧との差に応じた
信号が発光ダイオード９から出力される。これにより、
フォトトランジスタ１０の出力信号は、直流出力電圧に
応じた信号となり、直流出力電圧が所定値にフィードバ
ック制御される。なお、直流出力電圧が所定値のとき
に、抵抗Ｒ１及びＲ２による分圧がシャントレギュレー
タ８の基準電圧と等しくなるように抵抗Ｒ１及びＲ２の
抵抗値並びシャントレギュレータ８の基準電圧値が設定
されている。

【００１７】次に、従来のスイッチング電源装置１００
が出力する直流出力電圧を電源電圧とする電気機器２０
０について説明する。負荷２２の一端が端子２１に接続
され、負荷２２の他端が端子２３に接続される。端子２
１が端子６に接続され、端子２３が端子７に接続される
と、電気機器２００の負荷２２に直流出力電圧が供給さ
れる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】電気機器２００は種類
に応じて定格電圧が異なっており、従来のスイッチング
電源装置１００ではその定格電圧に応じた抵抗Ｒ１及び
Ｒ２の抵抗値が設定される必要があった。すなわち、定
格電圧が異なる電気機器毎に異なるスイッチング電源装
置が必要であった。しかも、スイッチング電源装置が格
納されるＡＣアダプタは、出力電圧が違っていたりさら
には出力容量すら違う場合においても、一般に外形が同
じ様なものが多い。このため誤使用の可能性があった
が、誤使用を防ぐにはユーザが注意して使用するしかな
かった。

【００１９】本発明は、上記の問題点に鑑み、直流安定
電圧を供給する電気機器に適した値の直流安定電圧を出
力することができるスイッチング電源装置を提供するこ
とを目的する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスイッチング電源装置においては、ス
イッチングトランスと、オン／オフ動作により直流入力
電圧を交流電圧に変換して前記スイッチングトランスの
１次巻線に供給するスイッチング素子と、前記スイッチ
ングトランスの２次巻線に誘起された交流電圧を直流電
圧に変換して出力する変換回路と、少なくとも一つの外
部抵抗に接続される外部抵抗接続用端子を有し、該外部
抵抗接続用端子に前記外部抵抗が接続されたときに前記
外部抵抗が前記変換回路の出力電圧を検出する分圧抵抗
の一部又は全部を構成することによって、前記変換回路
の出力電圧の分圧を検出信号として出力する検出回路
と、前記検出信号に応じて前記変換回路の出力電圧が所
定値となるように前記スイッチング素子をオン／オフ制
御する制御部と、を備える構成とする。

【００２１】また、前記検出回路が、前記外部抵抗接続
用端子に前記外部抵抗が接続されていないときに、検出
信号が前記変換回路の出力電圧の分圧にならない構成で
ある場合は、前記変換回路の出力電圧が閾値以上になっ
たときに前記変換回路の出力電圧を低減させるように動
作する過電圧保護回路を備えるようにしてもよい。

【００２２】また、前記検出回路が内部に抵抗を備え、
前記外部抵抗接続用端子に前記外部抵抗が接続されない
ときは前記抵抗のみで前記変換回路の出力電圧を検出す
る分圧抵抗を構成し、前記外部抵抗接続用端子に前記外
部抵抗が接続されるときは前記外部抵抗及び前記抵抗で
前記変換回路の出力電圧を検出する分圧抵抗を構成する
ようにしてもよい。

【００２３】また、前記変換回路の出力電圧が供給され
る電気機器の部品を保護する観点から、外部素子に接続
される外部素子接続用端子を有し、該外部素子接続用端
子に前記外部素子が接続されたときに前記外部素子が前
記変換回路の出力電圧と閾値との大小関係を判定する手
段の一部又は全部を構成することによって、前記変換回
路の出力電圧が閾値以上であれば前記変換回路の出力電
圧を低減させるように動作する過電圧保護回路を備える
ようにしてもよい。

【００２４】また、前記変換回路の出力電圧を電源電圧
とする電気機器が接続されているか否かを検知する検知
手段を備え、前記検知手段によって前記電気機器が接続
されていないと検知されたときは、前記制御部が前記検
出信号にかかわらず前記スイッチング素子をオフ状態に
保持するようにしてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明する。始めに本発明に係るスイッチング
電源装置の第一実施形態について説明する。第一実施形
態のスイッチング電源装置と該スイッチング電源装置に
接続される電気機器の構成を図１に示す。なお、図１に
おいて図８と同一の部分には同一の符号を付し、説明を
省略する。

【００２６】第一実施形態のスイッチング電源装置１０
１は、図８に示した従来のスイッチング電源装置１００
から抵抗Ｒ１を取り除き、抵抗Ｒ２とシャントレギュレ
ータ８のリファレンス端子との接続ノードに接続される
端子１１を設けた構成である。

【００２７】電気機器２０１は、端子２１と、端子２２
と、負荷２３と、抵抗Ｒ３と、端子２４とで構成され
る。負荷２３の一端が端子２１と抵抗Ｒ３の一端とに接
続される。抵抗Ｒ３の他端は端子２４に接続される。ま
た、負荷２３の他端が端子２２に接続される。

【００２８】第一実施形態のスイッチング電源装置１０
１は、電気機器２０１に接続される。すなわち、第一実
施形態のスイッチング電源装置１０１の端子６が電気機
器２０１の端子２１に接続され、第一実施形態のスイッ
チング電源装置１０１の端子７が電気機器２０１の端子
２２に接続され、第一実施形態のスイッチング電源装置
１０１の端子１１が電気機器２０１の端子２４に接続さ
れる。

【００２９】このように接続されることで、第一実施形
態のスイッチング電源装置１０１は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ
２による分圧に応じたＰＷＭ制御を行って直流出力電圧
を一定にするので、（１）式の関係が成立するように抵
抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を設定することによって、電気機器
２０１に適する直流出力電圧を出力することができる。
ただし、ｒ₂は抵抗Ｒ２の抵抗値、Ｖ_oは電気機器２０１
に適する直流出力電圧、Ｖ_refはシャントレギュレータ
８において用いられる基準電圧である。 ｒ₃＝ｒ₂×Ｖ_o／Ｖ_ref−ｒ₂…（１）

【００３０】例えば、基準電圧Ｖ_refが２．５［Ｖ］、
抵抗Ｒ２の抵抗値ｒ₂が１［ｋΩ］の場合、電気機器２
０１に適する直流出力電圧Ｖ_oが１２［Ｖ］であれば抵
抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を３．８［ｋΩ］にすればよく、電
気機器２０１に適する直流出力電圧Ｖ_oが１５［Ｖ］で
あれば抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を５［ｋΩ］にすればよ
い。

【００３１】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第二実施形態について説明する。第二実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図２に示す。なお、図２において図
８と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００３２】第二実施形態のスイッチング電源装置１０
２は、図８に示した従来のスイッチング電源装置１００
から抵抗Ｒ２を取り除き、抵抗Ｒ１とシャントレギュレ
ータ８のリファレンス端子との接続ノードに接続される
端子１１を設けた構成である。

【００３３】電気機器２０２は、端子２１と、端子２２
と、負荷２３と、抵抗Ｒ４と、端子２４とで構成され
る。負荷２３の一端が端子２１に接続され、負荷２３の
他端が端子２２及び抵抗Ｒ４の一端に接続される。ま
た、抵抗Ｒ３の他端が端子２４に接続される。

【００３４】第二実施形態のスイッチング電源装置１０
２は、電気機器２０２に接続される。すなわち、第二実
施形態のスイッチング電源装置１０２の端子６が電気機
器２０２の端子２１に接続され、第二実施形態のスイッ
チング電源装置１０２の端子７が電気機器２０２の端子
２２に接続され、第二実施形態のスイッチング電源装置
１０２の端子１１が電気機器２０２の端子２４に接続さ
れる。

【００３５】このように接続されることで、第二実施形
態のスイッチング電源装置１０２は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
４による分圧に応じたＰＷＭ制御を行って直流出力電圧
を一定にするので、（２）式の関係が成立するように抵
抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を設定することによって、電気機器
２０２に適する直流出力電圧を出力することができる。
ただし、ｒ₁は抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｖ_oは電気機器２０２
に適する直流出力電圧、Ｖ_refはシャントレギュレータ
８において用いられる基準電圧である。 ｒ₄＝Ｖ_ref×ｒ₁／（Ｖ_o−Ｖ_ref）…（２）

【００３６】例えば、基準電圧Ｖ_refが２．５［Ｖ］、
抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ₁が１０［ｋΩ］の場合、電気機器
２０２に適する直流出力電圧Ｖ_oが１２［Ｖ］であれば
抵抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を２．６３［ｋΩ］にすればよ
く、電気機器２０２に適する直流出力電圧Ｖ_oが１５
［Ｖ］であれば抵抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を２［ｋΩ］にす
ればよい。

【００３７】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第三実施形態について説明する。第三実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図３に示す。なお、図３において図
８と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００３８】第三実施形態のスイッチング電源装置１０
３は、図８に示した従来のスイッチング電源装置１００
から抵抗Ｒ１及びＲ２を取り除き、シャントレギュレー
タ８のレファレンス端子に接続される端子１１を設けた
構成である。

【００３９】電気機器２０３は、端子２１と、端子２２
と、負荷２３と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、端子２４と
で構成される。負荷２３の一端が端子２１及び抵抗Ｒ３
の一端に接続され、負荷２３の他端が端子２２及び抵抗
Ｒ４の一端に接続される。また、抵抗Ｒ３の他端と抵抗
Ｒ４の他端が共通接続され端子２４に接続される。

【００４０】第三実施形態のスイッチング電源装置１０
３は、電気機器２０３に接続される。すなわち、第三実
施形態のスイッチング電源装置１０３の端子６が電気機
器２０３の端子２１に接続され、第三実施形態のスイッ
チング電源装置１０３の端子７が電気機器２０３の端子
２２に接続され、第三実施形態のスイッチング電源装置
１０３の端子１１が電気機器２０３の端子２４に接続さ
れる。

【００４１】このように接続されることで、第三実施形
態のスイッチング電源装置１０３は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ
４による分圧に応じたＰＷＭ制御を行って直流出力電圧
を一定にするので、（３）式の関係が成立するように抵
抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃及び抵抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を設定する
ことによって、電気機器２０３に適する直流出力電圧を
出力することができる。ただし、Ｖ_oは電気機器２０３
に適する直流出力電圧、Ｖ_refはシャントレギュレータ
８において用いられる基準電圧である。 ｒ₄／（ｒ₃＋ｒ₄）＝Ｖ_ref／Ｖ_o…（３）

【００４２】例えば、基準電圧Ｖ_refが２．５［Ｖ］の
場合、電気機器２０３に適する直流出力電圧Ｖ_oが１２
［Ｖ］であれば抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を３．８［ｋΩ］
にして抵抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を１［ｋΩ］にすればよ
く、電気機器２０３に適する直流出力電圧Ｖ_oが１５
［Ｖ］であれば抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を５［ｋΩ］にし
て抵抗Ｒ４の抵抗値ｒ₄を１［ｋΩ］にすればよく、電
気機器２０３に適する直流出力電圧Ｖ_oが５［Ｖ］であ
れば抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を２．７［ｋΩ］にして抵抗
Ｒ４の抵抗値ｒ₄を２．７［ｋΩ］にすればよい。

【００４３】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第四実施形態について説明する。第四実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図４に示す。なお、図４において図
１と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００４４】上述した第一実施形態のスイッチング電源
装置１０１（図１参照）において、電気機器２０１を接
続しない状態で動作させると、シャントレギュレータ８
のリファレンス端子に印加される電圧が基準電圧より低
いままであるため、シャントレギュレータ８と、発光ダ
イオード９及びフォトトランジスタ１０から成るフォト
カプラと、制御回路５とが、直流出力電圧を大きくする
ように動作する。これにより、直流出力電圧が過電圧に
なるという問題がある。この問題を解決するために、図
４に示す第四実施形態のスイッチング電源装置１０４
は、第一実施形態のスイッチング電源装置１０１（図１
参照）に過電圧保護回路を設けた構成としている。

【００４５】過電圧保護回路は、抵抗Ｒ９と、抵抗Ｒ１
０と、ツェナーダイオードＺＤ２と、コンデンサＣ４
と、サイリスタＳＣＲ１とから成る。ツェナーダイオー
ドＺＤ２のカソードが平滑コンデンサＣ２の正極性側に
接続され、ツェナーダイオードＺＤ２のアノードが抵抗
Ｒ９を介して平滑コンデンサＣ２の負極性側に接続され
る。また、サイリスタＳＣＲ１のアノード側が抵抗Ｒ１
０を介して平滑コンデンサＣ２の正極性側に接続され、
サイリスタＳＣＲ１のカソード側が平滑コンデンサＣ２
の負極性側に接続され、サイリスタＳＣＲ１のゲートが
ツェナーダイオードＺＤ２と抵抗Ｒ９との接続ノードに
接続される。さらに、コンデンサＣ４が抵抗Ｒ９に並列
接続される。

【００４６】このような構成の過電圧保護回路の動作に
ついて説明する。平滑コンデンサＣ２の両端電圧が増加
し、平滑コンデンサＣ２の両端電圧が所定値（過電圧）
以上になると、ツェナーダイオードＺＤ２の両端電圧は
ツェナー電圧となる。

【００４７】また、ツェナーダイオードＺＤ２のアノー
ド電圧がサイリスタＳＣＲ１のゲート電圧となり、ツェ
ナーダイオードＺＤ２の両端電圧がツェナー電圧になる
ことでサイリスタＳＣＲ１が導通状態になる。なお、抵
抗Ｒ９とコンデンサＣ４から成る並列回路は、ノイズに
よってサイリスタＳＣＲ１が誤動作することを防止して
いる。そして、サイリスタＳＣＲ１が導通状態になる
と、抵抗Ｒ１０で電力が消費され、平滑コンデンサＣ２
の両端電圧が低下する。これにより、第四実施形態のス
イッチング電源装置１０４の二次側に設けられる回路部
品が過電圧によって破損することを防止することができ
る。

【００４８】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第五実施形態について説明する。第五実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図５に示す。なお、図５において図
８と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００４９】第五実施形態のスイッチング電源装置１０
５は、図８に示した従来のスイッチング電源装置１００
に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続ノードに接続される端子
１１を設けた構成である。

【００５０】電気機器２０１は、端子２１と、端子２２
と、負荷２３と、抵抗Ｒ３と、端子２４とで構成され
る。負荷２３の一端が端子２１と抵抗Ｒ３の一端とに接
続される。抵抗Ｒ３の他端は端子２４に接続される。ま
た、負荷２３の他端が端子２２に接続される。

【００５１】第五実施形態のスイッチング電源装置１０
５は、電気機器２０１に接続される。すなわち、第五実
施形態のスイッチング電源装置１０５の端子６が電気機
器２０１の端子２１に接続され、第五実施形態のスイッ
チング電源装置１０５の端子７が電気機器２０１の端子
２２に接続され、第五実施形態のスイッチング電源装置
１０５の端子１１が電気機器２０１の端子２４に接続さ
れる。

【００５２】このように接続されることで、第五実施形
態のスイッチング電源装置１０５は、抵抗Ｒ１及びＲ３
の合成抵抗と抵抗Ｒ２とによる分圧に応じたＰＷＭ制御
を行って直流出力電圧を一定にするので、（４）式と
（５）式から求まる（６）式の関係が成立するように抵
抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃を設定することによって、電気機器
２０１に適する直流出力電圧を出力することができる。
ただし、ｒ₁は抵抗Ｒ１の抵抗値、ｒ₂は抵抗Ｒ２の抵抗
値、ｒ_Xは抵抗Ｒ１及びＲ３の合成抵抗の抵抗値、Ｖ_oは
電気機器２０１に適する直流出力電圧、Ｖ_refはシャン
トレギュレータ８において用いられる基準電圧である。

【数１】

【００５３】例えば、基準電圧Ｖ_refが２．５［Ｖ］、
抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ₁が１［ｋΩ］、抵抗Ｒ２の抵抗値
ｒ₂が１［ｋΩ］の場合、電気機器２０１に適する直流
出力電圧Ｖ_oが１２［Ｖ］であれば抵抗Ｒ３の抵抗値ｒ₃
を２．８［ｋΩ］にすればよい。

【００５４】そして、第五実施形態のスイッチング電源
装置１０５が電気機器２０１を接続しない状態で動作す
ると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との分圧に応じたＰＷＭ制御
を行って直流出力電圧を一定にするので、（７）式の関
係が成立する。したがって、直流出力電圧Ｖ_oは５
［Ｖ］で安定する。これにより、電気機器２０１を接続
しない状態で動作しても過電圧になるおそれがなくな
る。 Ｖ_o＝Ｖ_ref×（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₂…（７）

【００５５】なお、第５実施形態のスイッチング電源装
置は、図２に示した電気機器２０２や図３に示した電気
機器２０３と接続することもできる。図２に示した電気
機器２０２と接続する場合、第五実施形態のスイッチン
グ電源装置１０５は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２及びＲ４の合
成抵抗とによる分圧に応じたＰＷＭ制御を行って直流出
力電圧を一定にする。また、図３に示した電気機器２０
３と接続する場合、第五実施形態のスイッチング電源装
置１０５は、抵抗Ｒ１及びＲ３の合成抵抗と抵抗Ｒ２及
びＲ４の合成抵抗とによる分圧に応じたＰＷＭ制御を行
って直流出力電圧を一定にする。

【００５６】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第六実施形態について説明する。第六実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図６に示す。なお、図６において図
４と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００５７】上述した第四実施形態のスイッチング電源
装置１０４（図４参照）では、スイッチング電源装置の
二次側に設けられる回路部品が破損するおそれがある直
流出力電圧の値を過電圧として、ツェナーダイオードＺ
Ｄ２のツェナー電圧の値を設定していた。

【００５８】しかしながら、一般にスイッチング電源装
置に接続する電気機器に設けられる回路部品の許容電圧
（例えば１０［Ｖ］）の方が、スイッチング電源装置の
二次側に設けられる回路部品の許容電圧（例えば３０
［Ｖ］）よりも小さい。したがって、シャントレギュレ
ータ８やフォトカプラ等がオープン状態になって第四実
施形態のスイッチング電源装置１０４から出力される直
流出力電圧が過電圧になり過電圧保護回路が動作したと
きには、第四実施形態のスイッチング電源装置１０４か
ら出力される直流出力電圧は電気機器２０１（図４参
照）に設けられる回路部品の許容電圧をすでに超えてい
るため、電気機器２０１の回路部品が破損してしまうと
いう問題がある。

【００５９】この問題を解決するために、図６に示す第
六実施形態のスイッチング電源装置１０６は、第四実施
形態のスイッチング電源装置１０４からツェナーダイオ
ードＺＤ２を取り除き、サイリスタＳＣＲ１のゲートに
接続される端子１２を設けた構成としている。

【００６０】電気機器２０４は、端子２１と、端子２２
と、負荷２３と、抵抗Ｒ３と、端子２４と、ツェナーダ
イオードＺＤ３と、端子２５で構成される。負荷２３の
一端が端子２１と抵抗Ｒ３の一端とツェナーダイオード
ＺＤ３のカソードに接続される。抵抗Ｒ３の他端は端子
２４に接続され、ツェナーダイオードＺＤ３のアノード
は端子２５に接続される。また、負荷２３の他端が端子
２２に接続される。

【００６１】第六実施形態のスイッチング電源装置１０
６は、電気機器２０４に接続される。すなわち、第六実
施形態のスイッチング電源装置１０６の端子６が電気機
器２０４の端子２１に接続され、第六実施形態のスイッ
チング電源装置１０６の端子７が電気機器２０４の端子
２２に接続され、第六実施形態のスイッチング電源装置
１０６の端子１１が電気機器２０４の端子２４に接続さ
れ、第六実施形態のスイッチング電源装置１０６の端子
１２が電気機器２０４の端子２５に接続される。

【００６２】第六実施形態のスイッチング電源装置１０
６と電気機器２０４とが接続されることで、抵抗Ｒ９
と、抵抗Ｒ１０と、ツェナーダイオードＺＤ３と、コン
デンサＣ４と、サイリスタＳＣＲ１とから成る過電圧保
護回路が構成される。この過電圧保護回路は、図４の第
四実施形態のスイッチング電源装置１０４が備える過電
圧保護回路のツェナーダイオードＺＤ２をツェナーダイ
オードＺＤ３に置き換えただけであるので、回路の接続
状態及び動作に関する説明は省略する。

【００６３】ツェナーダイオードＺＤ３が電気機器２０
４に設けられているので、ツェナーダイオードＺＤ３の
ツェナー電圧を電気機器２０４の回路部品の許容電圧に
応じた設定にすることができる。これにより、過電圧に
よって電気機器２０４の回路部品が破損することを防止
することができる。

【００６４】なお、第六実施形態のスイッチング電源装
置１０６の構成では、電気機器２０４が接続していない
状態で動作した場合、二次側に設けられる回路部品が過
電圧によって破損するおそれがあるので、第四実施形態
のスイッチング電源装置１０４が備える過電圧保護回路
と同様の構成の過電圧保護回路も備えることが望まし
い。

【００６５】次に、本発明に係るスイッチング電源装置
の第七実施形態について説明する。第七実施形態のスイ
ッチング電源装置と該スイッチング電源装置に接続され
る電気機器の構成を図７に示す。なお、図７において図
１と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略す
る。

【００６６】第七実施形態のスイッチング電源装置１０
７は、第一実施形態のスイッチング電源装置１０１（図
１参照）に抵抗Ｒ１１〜Ｒ１５、コンパレータ１３、及
びＮＰＮ形トランジスタＱ３を付加した構成である。抵
抗Ｒ１１及びＲ１２の直列接続体と、抵抗Ｒ１３及びＲ
１４の直列接続体とが平滑コンデンサＣ２に並列接続さ
れる。また、シリーズレギュレータ８のアノードと平滑
コンデンサＣ２の負極性側との接続ノードと、端子７と
の間に抵抗Ｒ１５が設けられる。コンパレータ１３の非
反転端子が抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続ノードに接
続され、コンパレータ１３の反転入力端子が抵抗Ｒ１５
と端子７との接続ノードに接続され、コンパレータ１３
の出力端子が抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続ノード及
びトランジスタＱ３のベースに接続される。また、トラ
ンジスタＱ３のコレクタがシリーズレギュレータ８と発
光ダイオード９との接続ノードに接続され、トランジス
タＱ３のエミッタが平滑コンデンサＣ２の負極性側に接
続される。

【００６７】このような構成の回路の動作について説明
する。第七実施形態のスイッチング電源装置１０７が電
気機器２０１に接続されていない状態で動作したとき、
端子７から電流が出力されないため、抵抗Ｒ１５の両端
に電位差が生じない。このとき、コンパレータ１３の出
力信号がローレベルになるように設定されている。コン
パレータ１３の出力信号がローレベルになると、抵抗Ｒ
１３を介してトランジスタＱ３のベースに電流が供給さ
れ、トランジスタＱ３はオン状態になる。これにより、
発光ダイオード９には平滑コンデンサＣ２の両端電圧が
かかり、制御回路５はスイッチングトランジスタＱ１を
オフ状態に保持する。したがって、第七実施形態のスイ
ッチング電源装置１０７は、電気機器２０１に接続され
ていない状態で動作したときは直ちに出力を停止するこ
とができる。

【００６８】一方、第七実施形態のスイッチング電源装
置１０７が電気機器２０１に接続されている状態で動作
したとき、端子７から電流が出力されるため、抵抗Ｒ１
５の両端に電位差が生じ、コンパレータ１３の出力信号
がハイレベルになる。コンパレータ１３の出力信号がハ
イレベルになると、抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ
３のベースに電流が供給されなくなり、トランジスタＱ
３はオフ状態になる。これにより、シリーズレギュレー
タ８の出力信号に応じて発光ダイオード９が動作する。

【００６９】上述した第四実施形態のスイッチング電源
装置１０４（図４参照）では直流出力電圧が過電圧にな
って過電圧保護回路が動作した場合、再起動するために
入力電源の再投入が必要であったが、第七実施形態のス
イッチング電源装置１０７では上述した動作を行うので
電源再投入の必要がない。また、第四実施形態のスイッ
チング電源装置では、電気機器に接続していない状態で
動作させた後に電気機器を接続して再起動させると、電
気機器に過電圧が供給されるので許容電圧の小さい電気
機器の回路部品が破損するおそれがある。一方、第七実
施形態のスイッチング電源装置１０７では上述したよう
に電気機器に接続されていない状態ではすぐに出力を停
止するので、このような不具合が起こらない。

【００７０】なお、上述した第四実施形態のスイッチン
グ電源装置、第六実施形態のスイッチング電源装置、及
び第七実施形態のスイッチング電源装置は、第一実施形
態のスイッチング電源装置をベースに過電圧保護回路等
を付加した形態であるが、第二実施形態のスイッチング
電源装置や第三実施形態のスイッチング電源装置をベー
スにしても同様の効果を得ることができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によると、スイッチング電源装置
が、スイッチングトランスと、オン／オフ動作により直
流入力電圧を交流電圧に変換して前記スイッチングトラ
ンスの１次巻線に供給するスイッチング素子と、前記ス
イッチングトランスの２次巻線に誘起された交流電圧を
直流電圧に変換して出力する変換回路と、少なくとも一
つの外部抵抗に接続される外部抵抗接続用端子を有し、
該外部抵抗接続用端子に前記外部抵抗が接続されたとき
に前記外部抵抗が前記変換回路の出力電圧を検出する分
圧抵抗の一部又は全部を構成することによって、前記変
換回路の出力電圧の分圧を検出信号として出力する検出
回路と、前記検出信号に応じて前記変換回路の出力電圧
が所定値となるように前記スイッチング素子をオン／オ
フ制御する制御部と、を備える構成としている。

【００７２】このような構成にしているため、前記変換
回路の出力電圧を電源電圧とする電気機器に前記外部抵
抗を設けることで、前記所定値を電気機器に適した値に
設定することができる。すなわち、スイッチング電源装
置は、直流安定電圧を供給する電気機器に適した値の直
流安定電圧を出力することができる。また、電源電圧の
値が異なる電気機器各々に対応した仕様のスイッチング
電源装置を開発する必要がなくなるので、開発期間を短
縮することができる。

【００７３】また本発明によると、前記変換回路の出力
電圧が閾値以上になったときに前記変換回路の出力電圧
を低減させるように動作する過電圧保護回路を備えるの
で、スイッチング電源装置の二次側に設けられる回路部
品が過電圧によって破損することを防止することができ
る。

【００７４】また本発明によると、前記検出回路が内部
に抵抗を備え、前記外部抵抗接続用端子に前記外部抵抗
が接続されないときは前記抵抗のみで前記変換回路の出
力電圧を検出する分圧抵抗を構成するので、前記変換回
路の出力電圧を電源電圧とする電気機器を接続しない状
態でも前記変換回路の出力電圧は所定値になる。これに
より、前記変換回路の出力電圧を電源電圧とする電気機
器を接続しない状態で動作しても過電圧になるおそれが
なくなる。

【００７５】また本発明によると、外部素子に接続され
る外部素子接続用端子を有し、該外部素子接続用端子に
前記外部素子が接続されたときに前記外部素子が前記変
換回路の出力電圧と閾値との大小関係を判定する手段の
一部又は全部を構成することによって、前記変換回路の
出力電圧が閾値以上であれば前記変換回路の出力電圧を
低減させるように動作する過電圧保護回路を備えるの
で、前記変換回路の出力電圧を電源電圧とする電気機器
に前記外部素子を設けることで、過電圧を電気機器の回
路部品の許容電圧に応じた設定にすることができる。こ
れにより、過電圧によって電気機器の回路部品が破損す
ることを防止することができる。

【００７６】また本発明によると、前記変換回路の出力
電圧を電源電圧とする電気機器が接続されているか否か
を検知する検知手段を備え、前記検知手段によって前記
電気機器が接続されていないと検知されたときは、前記
制御部が前記検出信号にかかわらず前記スイッチング素
子をオフ状態に保持するので、電気機器に接続されてい
ない状態で動作したときは直ちに出力を停止することが
できる。これにより、電気機器に接続されていない状態
で動作させたのち、許容電圧の小さい電気機器に接続し
て動作させても電気機器の回路部品が破損するおそれが
ない。また、電気機器に接続されていない状態で動作さ
せたのち、電気機器に接続して動作させる際に電源再投
入の必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第一実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図２】 本発明に係る第二実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図３】 本発明に係る第三実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図４】 本発明に係る第四実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図５】 本発明に係る第五実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図６】 本発明に係る第六実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図７】 本発明に係る第七実施形態のスイッチング電
源装置の構成を示す図である。

【図８】 従来のスイッチング電源装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１、２、６、７、１１、１２ 端子 ３ 整流回路 ４ スイッチングトランス ５ 制御回路 ８ シャントレギュレータ ９ 発光ダイオード １０ フォトトランジスタ １３ コンパレータ Ｃ１〜Ｃ３ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード Ｑ１ スイッチングトランジスタ Ｑ２、Ｑ３ トランジスタ Ｒ１〜Ｒ１５ 抵抗 ＳＣＲ１ サイリスタ ＺＤ１〜ＺＤ３ ツェナーダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H730 AS01 BB43 CC01 DD04 EE02 EE07 FD01 FF19 FG25 FV05 FV08 VV03 VV06 XX03 XX12 XX23 XX32 XX43

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチングトランスと、 オン／オフ動作により直流入力電圧を交流電圧に変換し
   て前記スイッチングトランスの１次巻線に供給するスイ
   ッチング素子と、 前記スイッチングトランスの２次巻線に誘起された交流
   電圧を直流電圧に変換して出力する変換回路と、 少なくとも一つの外部抵抗に接続される外部抵抗接続用
   端子を有し、該外部抵抗接続用端子に前記外部抵抗が接
   続されたときに前記外部抵抗が前記変換回路の出力電圧
   を検出する分圧抵抗の一部又は全部を構成することによ
   って、前記変換回路の出力電圧の分圧を検出信号として
   出力する検出回路と、 前記検出信号に応じて前記変換回路の出力電圧が所定値
   となるように前記スイッチング素子をオン／オフ制御す
   る制御部と、 を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】前記変換回路の出力電圧が閾値以上になっ
   たときに前記変換回路の出力電圧を低減させるように動
   作する過電圧保護回路を備える請求項１に記載のスイッ
   チング電源装置。
3. 【請求項３】前記検出回路が内部に抵抗を備え、 前記外部抵抗接続用端子に前記外部抵抗が接続されない
   ときは前記抵抗のみで前記変換回路の出力電圧を検出す
   る分圧抵抗を構成し、前記外部抵抗接続用端子に前記外
   部抵抗が接続されるときは前記外部抵抗及び前記抵抗で
   前記変換回路の出力電圧を検出する分圧抵抗を構成する
   請求項１に記載のスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】外部素子に接続される外部素子接続用端子
   を有し、該外部素子接続用端子に前記外部素子が接続さ
   れたときに前記外部素子が前記変換回路の出力電圧と閾
   値との大小関係を判定する手段の一部又は全部を構成す
   ることによって、前記変換回路の出力電圧が閾値以上で
   あれば前記変換回路の出力電圧を低減させるように動作
   する過電圧保護回路を備える請求項１に記載のスイッチ
   ング電源装置。
5. 【請求項５】前記変換回路の出力電圧を電源電圧とする
   電気機器が接続されているか否かを検知する検知手段を
   備え、 前記検知手段によって前記電気機器が接続されていない
   と検知されたときは、前記制御部が前記検出信号にかか
   わらず前記スイッチング素子をオフ状態に保持する請求
   項１に記載のスイッチング電源装置。