JP2003284340A5 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源から供給される交流電圧を整流し平滑して得られた高圧直流電圧を、機器が必要とする数Ｖ〜数十Ｖの所定の低電圧に変換する自励式スイッチング電源に適用される電源装置に関し、特に、動作中の状態と休止中の状態とで負荷の大きさが明確に分かれると共にこれら２つの状態に要求される電力が著しく異なる機器に用いられる自励式スイッチング電源に適用される電源装置に関する。

本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、機器の休止状態の時における電源効率を複雑な制御なしに簡単な構成で上昇させることを可能とし、電源効率上昇に伴い消費電力の削減及びノイズの低下を図ることも確実に実現可能とした電源装置を提供することを目的とする。

【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、１次巻線、２次巻線、帰還巻線を有するトランスと、前記１次巻線に流れる電流の導通及び遮断を制御する第１のスイッチング素子と、前記２次巻線に発生する電圧を整流し平滑する整流平滑装置と、前記整流平滑装置の出力電圧を基準電圧と比較し、その差に応じた電圧を出力する誤差検出装置と、１次側部分及び２次側部分を有し、前記誤差検出装置出力を前記２次側部分から前記１次側部分に伝達するように構成される伝達装置とを備え、前記誤差検出装置における前記差に関わらず、前記誤差検出装置の出力を前記電源装置の発振停止に充分な時間だけ前記伝達装置に供給される信号レベルを強制的に低下させるための断続的なパルス信号を生成することを特徴とする。

ここで、本自励式スイッチング電源が取り付けられている機器が動作時であり負荷が大きい場合、マイクロコンピュータが備えるモード選択素子（図示略、制御装置、パルス信号出力回路）はスイッチング素子Ｑ２３の制御端子をＬＯＷとする。従って、本自励式スイッチング電源は上記に示すような動作を連続して行う。一方、機器が休止時となり負荷が小さくなると、上記モード選択素子（図示略）はスイッチング素子Ｑ２３の制御端子にＨＩ／ＬＯＷを繰り返すパルス状の信号を加える。通常、パルス状の信号のＨＩの期間は、自励式スイッチング電源の発振周波数の例えば２〜２０倍位でよい。また、パルスの周期は、ＨＩ期間のDuty（デューティ）を例えば１〜５０％程度の間で効率を見ながら選ぶとよい。即ち、上記モード選択素子（図示略）は、スイッチング素子Ｑ２３の制御端子にパルス状の信号を断続的に付与し、スイッチング素子Ｑ２３は、オン／オフ状態を断続的に繰り返す状態と定常的なオフ状態の２つの状態を取ることが可能である。

【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源装置を搭載した機器の休止状態の時における電源効率を、複雑な制御なく簡単な構成で上昇させることができる。また、電源効率の上昇に伴い消費電力の削減及びノイズの低下を図ることも確実に実現することができる。

【符号の説明】
Ｔ２１ 絶縁トランス
Ｑ２１ 主スイッチング素子
Ｑ２２ スイッチング素子（決定装置、スイッチング制御回路）
Ｑ２３ スイッチング素子（検出出力制御装置、発振制御装置）
ＰＣ２１ オプトカプラ（伝達装置）
ＩＣ２１ シャントレギュレータ
ＩＣ２２ オペアンプ
Ｒ２１ 起動抵抗（第２の抵抗）
Ｒ２４ 抵抗（第１の抵抗）
Ｃ２２ コンデンサ（決定装置、スイッチング制御回路）
１００ａ 発光ダイオード（２次側部分）
１００ｂ フォトトランジスタ（１次側部分）
１０１ 整流平滑回路（整流平滑装置）
１０２ 誤差検出回路（誤差検出装置）
１０３ 一次側巻線
１０４ 二次側巻線
１０５ 帰還巻線

Claims (19)

1. １次巻線、２次巻線、帰還巻線を有するトランスと、前記１次巻線に流れる電流の導通及び遮断を制御する第１のスイッチング素子と、前記２次巻線に発生する電圧を整流し平滑する整流平滑装置と、前記整流平滑装置の出力電圧を基準電圧と比較し、その差に応じた電圧を出力する誤差検出装置と、１次側部分及び２次側部分を有し、前記誤差検出装置出力を前記２次側部分から前記１次側部分に伝達するように構成される伝達装置とを備え、
   前記誤差検出装置における前記差に関わらず、前記誤差検出装置の出力を前記電源装置の発振停止に充分な時間だけ前記伝達装置に供給される信号レベルを強制的に低下させるための断続的なパルス信号を生成することを特徴とする電源装置。
2. 前記帰還巻線に接続され、該帰還巻線から電流が供給されると共に、前記電源装置の最低発振周波数を決定する第１の抵抗と、前記第１のスイッチング素子の前記制御端子と前記電源装置に交流電圧を供給する外部電源との間に接続された電源装置起動用の第２の抵抗と、前記伝達装置の前記１次側部分に接続され、該１次側部分の出力電流に基づき前記第１のスイッチング素子のオフタイミングを決定し、前記帰還巻線の出力電圧により前記第１のスイッチング素子の前記制御端子のオンタイミングを決定する決定装置と、前記誤差検出装置の出力側に接続される検出出力制御装置と、前記検出出力制御装置に対する前記断続的なパルス信号の付与を制御する制御装置とを備え、
   前記第１の抵抗は、前記帰還巻線から前記決定装置に電流を供給すると共に、前記伝達装置の前記１次側部分の電流出力端に直接もしくは別の抵抗を介して接続されており、前記伝達装置の前記１次側部分は、電流流入端子を備えると共に、該電流流入端子が前記第１のスイッチング素子の前記制御端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記伝達装置は、前記誤差検出装置の出力側に接続された前記２次側部分としての発光ダイオードと、前記第１の抵抗に直接もしくは前記別の抵抗を介して接続された前記１次側部分としてのフォトトランジスタとから構成されるオプトカプラであり、
   前記決定装置は、前記帰還巻線の電圧上昇に伴い前記第１の抵抗を介して充電されるコンデンサと、前記コンデンサに接続された制御端子を有する第２のスイッチング素子とから構成される回路であり、
   前記検出出力制御装置は、前記誤差検出装置の出力側に接続された電流流出端子とを有するスイッチング素子であることを特徴とする請求項２記載の電源装置。
4. 前記コンデンサに並列接続される第３の抵抗を備え、前記電源装置の最大オン時間は、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗と前記コンデンサにより決定され、前記電源装置の間欠動作時の最低電圧は、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗の合成並列抵抗により決定されることを特徴とする請求項３記載の電源装置。
5. 前記検出出力制御装置は、前記制御装置からの前記検出出力制御装置に対する前記断続的なパルス信号の付与によって、オン／オフ状態を断続的に繰り返す状態と、定常的なオフ状態との何れかをとることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 前記制御装置は、前記電源装置が電力を供給する機器が待機状態にあるとき前記検出出力制御装置に前記断続的なパルス信号を付与する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 前記制御装置は、前記機器を前記動作状態から前記待機状態に移行させる際に、前記機器の動作を、該機器が有する機能の一部を作動させたままの状態で、停止させ、前記検出出力制御装置に前記断続的なパルス信号を付与してから前記機器を前記待機状態に移行させる請求項６記載の電源装置。
8. 前記制御装置は、マイクロコンピュータであることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の電源装置。
9. １次巻線、２次巻線、帰還巻線を備えたトランスと、
   前記１次巻線に流れる電流の導通及び遮断を制御する制御端子を有する第１のスイッチング素子と、
   前記２次巻線に発生する電圧を整流し平滑する整流平滑回路と、
   前記整流平滑回路の出力電圧を基準電圧と比較し、比較結果を出力する誤差検出装置と、
   前記誤差検出回路の出力を前記トランスの１次側への伝達動作可能な伝達装置と、
   発振状態では、前記帰還巻線の出力及び前記伝達装置からの出力に基づいて前記第１のスイッチング素子を周期的にオン／オフさせるスイッチング制御回路と、
   前記断続的なパルス信号に応じて、前記誤差検出装置の前記比較結果にかかわらず、前記伝達装置に所定の出力を与えることにより、前記第１のスイッチング素子をオフ状態にさせて発振を停止させる発振制御装置とを備えることを特徴とする電源装置。
10. 前記スイッチング制御回路は、前記帰還巻線の出力電圧によって前記第１のスイッチング素子のオンタイミングを決定し、前記帰還巻線からの電流及び前記伝達装置からの電流に基づいて前記第１のスイッチング素子のオフタイミングを決定することを特徴とする請求項９記載の電源装置。
11. 前記電源装置が電力を供給する機器が待機状態にあるときに前記断続的なパルス信号は前記検出出力制御装置に供給されることを特徴とする請求項９又は１０記載の電源装置。
12. 前記スイッチング制御回路は、前記第１のスイッチング素子の前記制御端子に接続される第２のスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の電源装置。
13. 前記スイッチング制御回路は、前記帰還巻線の一端に接続される第１の抵抗と、前記帰還巻線の電圧上昇に伴い前記第１の抵抗を介して充電されるコンデンサとを備え、
    前記伝達装置は、電流流入端子と電流流出端子とを備え、
    前記第１の抵抗は、前記伝達装置の前記電流流出端子に直接もしくは別の抵抗を介して接続されており、前記伝達装置の前記電流流入端子は、前記第１のスイッチング素子の前記制御端子に接続されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の電源装置。
14. 前記スイッチング制御回路は、前記第１のスイッチング素子の前記制御端子と前記電源装置に交流電圧を供給する外部電源との間を接続する電源装置起動用の第２の抵抗を備えることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の電源装置。
15. 更に、前記コンデンサに並列接続される第３の抵抗を備え、
    前記電源装置の最大オン時間は、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗と前記コンデンサにより決定され、前記電源装置の間欠動作時の最低電圧は、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗の合成並列抵抗により決定されることを特徴とする請求項１３又は１４記載の電源装置。
16. 前記伝達装置は、前記誤差検出装置の出力側に接続された発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの光を受光するフォトトランジスタとを備えたオプトカプラであることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の電源装置。
17. 更に、前記発振制御装置に対し前記パルス信号を出力するパルス信号出力回路を備えることを特徴とする請求項９乃至１６のいずれか１項に記載の電源装置。
18. 前記パルス信号出力回路は、マイクロコンピュータであることを特徴とする請求項１７記載の電源装置。
19. 前記発振制御装置は、前記誤差検出装置と接続され、前記誤差検出回路の出力をスイッチング制御する第３のスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項９乃至１８のいずれか１項に記載の電源装置。