JP2003319656A

JP2003319656A - スイッチング電源装置

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Publication number: JP2003319656A
Application number: JP2002116253A
Authority: JP
Inventors: Hisaichi Murayama; 寿市村山
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2003-11-07
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Also published as: JP4217821B2

Abstract

(57)【要約】【課題】二次側ポストレギュレータのスイッチング電
源装置において、簡単な構成でありながら、出力回路の
極端な小型化を容易に達成する。【解決手段】スイッチング素子６のスイッチングに伴
ない、トランス３の二次巻線５間に発生する電圧が、整
流回路18によって全波整流される。すなわち、従来の半
波整流回路に比べて、整流回路18からの整流出力の周波
数が２倍になる。したがって、二次側半導体スイッチ素
子32のパルス駆動信号を、主スイッチング素子６のオン
およびオフにそれぞれ合わせて送り出すようにすれば、
整流回路18を全波整流回路にしただけの簡単な構成であ
りながら、出力回路15を極端に小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランスの二次側
にある出力回路に接続した二次側半導体スイッチ素子に
より出力電圧を調整する二次側ポストレギュレータを備
えたスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、多出力のスイ
ッチング電源装置にあっては、１個の主トランスに複数
の二次巻線を備えると共に、個々の二次巻線に整流平滑
回路などからなる出力回路を接続してなり、主スイッチ
ング素子のスイッチング動作に伴ない、主トランスの一
次巻線に入力電圧を断続的に印加することで、各出力回
路からそれぞれ所定の直流出力電圧を取り出すように構
成している。また、それぞれの出力電圧は、主スイッチ
ング素子を制御するための制御フィードバック回路によ
り、直接的または間接的に調整される。

【０００３】上記制御フィードバック回路は、一つの出
力回路からの出力電圧（メイン出力電圧）を検出して、
負荷の変動や入力電圧の変動を補償するように、主スイ
ッチング素子のスイッチングを制御しており、これによ
り調整されたメイン出力電圧の安定化を図っている。制
御フィードバック回路による調整方法は多数知られてお
り、例えば主スイッチング素子へのパルス駆動信号の導
通幅を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）は、幅広く用い
られているメイン出力電圧の調整方法の一つである。し
かし、メイン出力電圧以外の補助出力電圧は、制御フィ
ードバック回路により間接的にしか調整することができ
ないので、補助出力電圧の安定化を図るための付加的な
技術が必要となってくる。

【０００４】そこで考えられたのが、例えば特開平１１
−２８９７６４号公報などで開示されるような、二次側
ポストレギュレータ（secondary side post regulato
r）と呼ばれるスイッチング電源装置の回路トポロジー
であり、その回路例を図７で示す。同図において、１，
２は直流入力電圧Ｖinが印加される入力端子、３は入力
側と出力側とを絶縁する主トランスで、この主トランス
３の一次巻線４と例えばＭＯＳ型ＦＥＴからなる主スイ
ッチング素子６との直列回路が、入力端子１，２間に接
続される。そして、後述するＰＷＭ制御手段31からスイ
ッチング素子６のゲートにパルス駆動信号が供給され、
このスイッチング素子６がスイッチング動作を繰り返す
ことで、トランス３の一次巻線４に直流入力電圧Ｖinが
断続的に印加されるようになっている。

【０００５】一方、主トランス３は複数の直流出力電圧
Ｖo1，Ｖo2を各々取り出すために、各出力電圧Ｖo1，Ｖ
o2に対応した第１の二次巻線５Ａおよび第２の二次巻線
５Ｂを備えている。第１の二次巻線５Ａには、整流ダイ
オード11，転流ダイオード12，チョークコイル13および
平滑コンデンサ14からなる整流平滑回路を備えた第１の
出力回路15が接続される。同様に、別の第２の二次巻線
５Ｂにも、整流ダイオード21，転流ダイオード22，チョ
ークコイル23および平滑コンデンサ24からなる整流平滑
回路を備えた第２の出力回路25が接続される。

【０００６】より具体的には、二次巻線５Ａのドット側
端子に整流ダイオード11のアノードを接続し、二次巻線
５Ａの非ドット側端子にアノードを接続した転流ダイオ
ード12のカソードを、整流ダイオード11のカソードに接
続し、さらに転流ダイオード12の両端間にチョークコイ
ル13と平滑コンデンサ14との直列回路を接続して第１の
出力回路15を構成すると共に、平滑コンデンサ14の両端
に出力端子16，17を接続する。また、二次巻線５Ｂのド
ット側端子に整流ダイオード21のアノードを接続し、二
次巻線５Ｂの非ドット側端子にアノードを接続した転流
ダイオード22のカソードを、整流ダイオード21のカソー
ドに接続し、さらに転流ダイオード22の両端間にチョー
クコイル23と平滑コンデンサ24との直列回路を接続して
第２の出力回路25を構成すると共に、平滑コンデンサ24
の両端に出力端子26，27を接続する。

【０００７】そして、主スイッチング素子６がオンする
のに伴ない、トランス３の一次巻線４に入力電圧Ｖinが
印加され、これにより二次巻線５Ａのドット側端子に正
極性の電圧が発生すると、整流ダイオード11が導通する
一方で転流ダイオード12は非導通となり、二次巻線５Ａ
から整流ダイオード11およびチョークコイル13を介し
て、平滑コンデンサ14や出力端子16，17間に接続する負
荷（図示せず）にエネルギーが供給される。一方、主ス
イッチング素子６がオフして、トランス３の一次巻線４
への入力電圧Ｖinの供給が途絶え、二次巻線５Ａの非ド
ット側端子に正極性の電圧が発生すると、今度は転流ダ
イオード12が導通する一方で整流ダイオード11は非導通
となり、それまでチョークコイル13に蓄えられていたエ
ネルギーが、転流ダイオード12を通して出力端子16，17
間の負荷に供給される。

【０００８】同様に、主スイッチング素子６がオンし
て、二次巻線５Ｂのドット側端子に正極性の電圧が発生
すると、整流ダイオード21が導通する一方で転流ダイオ
ード22は非導通となり、二次巻線５Ｂから整流ダイオー
ド21およびチョークコイル23を介して、平滑コンデンサ
24や出力端子26，27間に接続する負荷にエネルギーが供
給される。一方、主スイッチング素子６がオフして、二
次巻線５Ｂの非ドット側端子に正極性の電圧が発生する
と、転流ダイオード22が導通する一方で整流ダイオード
21は非導通となり、それまでチョークコイル23に蓄えら
れていたエネルギーが、転流ダイオード22を通して出力
端子26，27間の負荷に供給される。

【０００９】前記第２の出力回路25からの出力電圧Ｖo2
を直接的に安定化させ、かつ第１の出力回路15からの出
力電圧Ｖo1を間接的に安定化させる帰還ループとして、
この出力電圧Ｖo2を監視して主スイッチング素子６への
パルス駆動信号の導通幅を制御するＰＷＭ制御手段31が
設けられる。これとは別に、トランス３の二次巻線５Ａ
側で第１の出力回路15からの出力電圧Ｖo1を直接的に安
定化させるために、出力回路15を構成する整流ダイオー
ド11のカソードと転流ダイオード12およびチョークコイ
ル13の接続点との間に、例えばＭＯＳ型ＦＥＴからなる
二次側半導体スイッチ素子32が挿入接続されると共に、
出力電圧Ｖo1の変動を監視して、スイッチ素子32の動作
タイミングを決めるスイッチ素子制御手段33が設けられ
る。

【００１０】上記構成において、マグアンプと称される
磁気増幅器に代わり二次側半導体スイッチ素子32を整流
ダイオード11と直列に接続する主な理由は、整流ダイオ
ード11の漏れ電流によってマグアンプがリセットする
と、出力端子16，17間より取り出せる出力電力が低下す
るからである。また、マグアンプの場合は、過電流保護
を行なうのが困難で、軽負荷若しくは無負荷時における
レギュレーション特性も悪い。さらにスイッチング周波
数が高くなる程、マグアンプの部品コストが上昇する問
題もある。その点、二次側半導体スイッチ素子32を用い
た二次側ポストレギュレータは、そうした一連の問題を
回避することができる。

【００１１】ここでのスイッチ素子制御手段33は、主ス
イッチング素子６と同時にスイッチ素子32をターンオフ
させ、スイッチ素子32のターンオンのタイミングを可変
する先端エッジ変調系の制御か、あるいは一次側スイッ
チ素子である主スイッチング素子６と同時にスイッチ素
子32をターンオンさせ、スイッチ素子32のターンオフの
タイミングを可変する後端エッジ変調系の制御のいずれ
かを採用する。但し、ＰＷＭ制御手段31が主スイッチン
グ素子６のピーク電流モード制御を採用して、スイッチ
ング周期毎に主スイッチング素子６を流れるピーク電流
を制限し、過電流の保護を行なう場合には、各出力回路
15，25の出力電流を反映した電流が主スイッチング素子
６を流れるので、ＰＷＭ制御手段31が適性に動作するよ
うにするために、スイッチ素子制御手段33により先端エ
ッジ変調系の制御を行なうように構成するのが好まし
い。

【００１２】しかし、上記二次側半導体スイッチ素子32
を用いた二次側ポストレギュレータのスイッチング電源
装置では、出力回路15が整流ダイオード11のみを備えた
いわゆる半波整流型で、主スイッチング素子６のスイッ
チング周波数を上げても、チョークコイル13の入力側電
圧に相当する転流コンデンサ12の両端間電圧ＶS1が、主
スイッチング素子６のオフ期間中はゼロボルトになって
いるため、平滑フィルタ回路を構成するチョークコイル
13や平滑コンデンサ14、ひいては出力回路15の極端な小
型化が難しいという問題を有していた。

【００１３】本発明は、上記の課題に着目して成された
ものであって、その目的は、二次側ポストレギュレータ
のスイッチング電源装置において、簡単な構成でありな
がら、出力回路の極端な小型化を容易に達成できるよう
にすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
のスイッチング電源装置は、上記目的を達成するため
に、主スイッチング素子のスイッチングによりトランス
の一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前記トランス
の二次巻線に発生した電圧を出力回路により整流平滑し
て出力電圧を取り出すと共に、前記トランスの二次側で
前記出力電圧を直接的に安定化させるために、前記出力
回路に接続される二次側半導体スイッチ素子と、この二
次側半導体スイッチ素子の動作タイミングを制御するス
イッチ素子制御手段とからなる二次側ポストレギュレー
タを備えたスイッチング電源装置において、前記主スイ
ッチング素子のオンオフに合わせて前記二次側半導体ス
イッチ素子にパルス駆動信号を供給するように前記スイ
ッチ素子制御手段を構成すると共に、前記トランスの二
次巻線に接続する全波整流回路を前記出力回路に備えた
ことを特徴とする。

【００１５】この場合、主スイッチング素子のスイッチ
ングに伴ない、トランスの二次巻線間に発生する電圧
が、全波整流回路によって全波整流される。すなわち、
主スイッチング素子のオフ期間中においても、全波整流
回路からの整流後の電圧はゼロボルトにならず、従来の
半波整流回路に比べて、整流出力の周波数が２倍にな
る。したがって、スイッチ素子制御手段から二次側半導
体スイッチ素子へのパルス駆動信号を、主スイッチング
素子のオンおよびオフにそれぞれ合わせて送り出すよう
にすれば、整流回路を全波整流回路にしただけの簡単な
構成でありながら、出力回路を極端に小型化することが
できる。

【００１６】また、本発明における請求項２のスイッチ
ング電源装置は、前記主スイッチング素子のオンオフに
同期した整流スイッチ素子により、前記全波整流回路を
構成している。

【００１７】この場合、整流スイッチ素子のオン抵抗は
整流ダイオードよりも小さく、出力回路の損失を小さく
できると共に、出力回路の大電流低出力電圧化にも容易
に対応できる。

【００１８】また、本発明における請求項３のスイッチ
ング電源装置は、前記全波整流回路の整流電圧を検出す
る電圧検出手段と、前記出力回路からの出力電流が動作
レベルを越えたときに、前記二次側半導体スイッチ素子
をオフにして過電流保護を行なう過電流保護手段とを備
え、前記電圧検出手段で検出される整流電圧に応じて、
前記動作レベルを可変するように構成したものである。

【００１９】この場合、タップ電圧検出手段で検出され
る整流電圧に基づき、過電流保護手段の動作レベルが可
変するので、二次側半導体スイッチ素子を流れる電流ピ
ーク値の高低に応じて、過電流保護の動作レベルも変動
する。したがって、過電流保護手段は安定した過電流保
護動作を得ることが可能になる。

【００２０】また、本発明における請求項４のスイッチ
ング電源装置は、前記全波整流回路の整流電圧を検出す
る電圧検出手段と、前記出力回路からの出力電流が動作
レベルを越えたときに、前記二次側半導体スイッチ素子
をオフにして過電流保護を行なう過電流保護手段とを備
え、前記二次側半導体スイッチ素子を流れる電流ピーク
値が、前記主スイッチング素子のオンとオフで一定とな
るように、該二次側半導体スイッチ素子を制御する構成
としたことを特徴とする請求項１または２記載のスイッ
チング電源装置。

【００２１】この場合、二次側半導体スイッチ素子を流
れる電流ピーク値が、主スイッチング素子のオンとオフ
で一定となるように、二次側半導体スイッチ素子を制御
するため、二次側半導体スイッチ素子を流れる電流ピー
ク値が、主スイッチング素子のオンとオフとに拘らず略
一定となり、過電流保護手段は安定した過電流保護動作
を得ることが可能になる。

【００２２】

【発明の実施形態】以下、本発明における好ましい各実
施態様について、添付図面を参照して詳細に説明する。
なお、上記従来例と同一部分には同一符号を付し、その
共通する箇所の説明は重複するため省略する。

【００２３】図１は、本発明の第１実施例を示す回路図
である。同図において、第１の出力回路15に備えた整流
回路18は、二次巻線５Ａに発生した電圧を全波整流する
２個の整流ダイオード11Ａ，11Ｂを備えたいわゆる中点
タップの全波整流回路からなる。具体的には、整流回路
18は、二次巻線５Ａの一端であるドット側端子に一方の
整流ダイオード11Ａのアノードを接続し、二次巻線５Ａ
の他端である非ドット側端子に他方の整流ダイオード11
Ｂのアノードを接続し、双方の整流ダイオード11Ａ，11
Ｂのカソードどうしを接続して構成され、この整流ダイ
オード11Ａ，11Ｂのカソード接続点と、二次巻線５Ａの
中点タップとの間に全波整流された電圧を発生させるよ
うにしている。そして本実施例では、整流ダイオード11
Ａ，11Ｂのカソード接続点に二次側半導体スイッチ素子
32の一端（ソース）を接続し、二次側半導体スイッチ素
子32の他端（ドレイン）と二次巻線５Ａの中点タップと
の間に転流ダイオード12を接続し、さらに転流ダイオー
ド12の両端間にチョークコイル13と平滑コンデンサ14と
の直列回路を接続して第１の出力回路15を構成してい
る。

【００２４】上記構成においては、二次側半導体スイッ
チ素子32にＭＯＳ型ＦＥＴを用いているが、マグアンプ
以外の例えばＩＧＢＴ素子などを用いてもよい。また、
ＰＷＭ制御手段31にてその出力電圧Ｖo2が直接的に安定
制御される第2の出力回路25についても、例えば整流回
路28を中点タップの全波整流回路に変更してもよい。こ
こでのスイッチ素子制御手段33は、各整流ダイオード11
Ａ，11Ｂの導通期間中に、出力電圧Ｖo1の電圧変動を反
映したパルス駆動信号を二次側半導体スイッチ素子32に
供給する。すなわち、主スイッチング素子６のオフ期間
中にも、二次側半導体スイッチ素子32にパルス駆動信号
を供給する点が、従来例におけるスイッチ素子制御手段
33と異なる。

【００２５】一方、トランス３の一次側には、コンデン
サ41と補助スイッチング素子42との直列回路からなるア
クティブクランプ回路43が、一次巻線４の両端間に接続
される。主スイッチング素子６と補助スイッチング素子
42は，お互いがともにオフになる期間（デッドタイム）
を有しながら、交互にオン・オフされる。これにより主
スイッチング素子６や補助スイッチング素子42のゼる電
圧スイッチングを達成すると共に、主スイッチング素子
６のオフにおける一次巻線４の両端間電圧の上昇を、コ
ンデンサ41によりクランプすることができる。なお、そ
の他の構成は、従来例で示したものと共通である。

【００２６】次に、上記構成についてその作用を説明す
ると、主スイッチング素子６がオンし、トランス３の一
次巻線４に入力電圧Ｖinが印加されると、二次巻線５
Ａ，５Ｂの各ドット側端子にいずれも正極性の電圧が発
生する。このとき第１の出力回路15では、整流ダイオー
ド11Ａが導通する一方で、別の整流ダイオード11Ｂは非
導通となる。したがって、二次側半導体スイッチ素子32
がオンしていれば、二次巻線５Ａから整流ダイオード11
およびチョークコイル13を介して、平滑コンデンサ14や
出力端子16，17間に接続する負荷にエネルギーが供給さ
れる。また第２の出力回路25では、整流ダイオード21が
導通する一方で転流ダイオード22は非導通となり、二次
巻線５Ｂから整流ダイオード21およびチョークコイル23
を介して、平滑コンデンサ24や出力端子26，27間に接続
する負荷にエネルギーが供給される。

【００２７】一方、主スイッチング素子６がオフし、二
次巻線５Ａ，５Ｂの非ドット側端子に正極性の電圧が発
生すると、今度は第１の出力回路15において、整流ダイ
オード11Ｂが導通する一方で、整流ダイオード11Ａは非
導通となる。したがってこの時にも、二次側半導体スイ
ッチ素子32がオンしていれば、二次巻線５Ａから整流ダ
イオード11およびチョークコイル13を介して、平滑コン
デンサ14や出力端子16，17間に接続する負荷にエネルギ
ーが供給される。また第２の出力回路25では、整流ダイ
オード21が導通する一方で転流ダイオード22は非導通と
なり、二次巻線５Ｂから整流ダイオード21およびチョー
クコイル23を介して、平滑コンデンサ24や出力端子26，
27間に接続する負荷にエネルギーが供給される。

【００２８】さらに第１の出力回路15において、二次側
半導体スイッチ素子32がオフすると、整流回路18が後段
のチョークコイル13やコンデンサ14と切り離された状態
になる。この場合は、転流ダイオード12がオンして、チ
ョークコイル13に蓄えられていたエネルギーが、転流ダ
イオード12を通して出力端子16，17間の負荷に供給され
る。

【００２９】本実施例では、トランス３の二次巻線５に
発生した電圧が、２つの整流ダイオード11Ａ，11Ｂから
なる整流回路18によって全波整流されるので、従来のよ
うな半波整流回路に比べて、整流回路18からの整流出力
の周波数が２倍になる上に、負荷への出力電流のリップ
ル成分も小さくなる。したがって、スイッチ素子制御手
段33から二次側半導体スイッチ素子32に供給するパルス
駆動信号の周波数も、主スイッチング素子６のオンおよ
びオフにそれぞれ合わせて２倍にすれば、平滑フィルタ
回路を構成するチョークコイル13や平滑コンデンサ14を
極端に小型化することができる。

【００３０】以上のように本実施例では、主スイッチン
グ素子６のスイッチングによりトランス３の一次巻線４
に入力電圧Ｖinを断続的に印加し、トランス３の二次巻
線５に発生した電圧を出力回路15により整流平滑して出
力電圧Ｖo1を取り出すと共に、トランス３の二次側で出
力電圧Ｖo1を直接的に安定化させるために、出力回路15
に接続される二次側半導体スイッチ素子32と、この二次
側半導体スイッチ素子32の動作タイミングを制御するス
イッチ素子制御手段33とからなる二次側ポストレギュレ
ータを備えたスイッチング電源装置において、主スイッ
チング素子６のオンおよびオフにそれぞれ合わせて二次
側半導体スイッチ素子32にパルス駆動信号を供給するよ
うにスイッチ素子制御手段32を構成すると共に、トラン
ス３の二次巻線５に接続する全波整流回路である整流回
路18を出力回路15に備えている。

【００３１】この場合、主スイッチング素子６のスイッ
チングに伴ない、トランス３の二次巻線５間に発生する
電圧が、整流回路18によって全波整流される。すなわ
ち、主スイッチング素子６のオフ期間中においても、整
流回路18による整流後の電圧はゼロボルトにならず、従
来の半波整流回路に比べて、整流回路18からの整流出力
の周波数が２倍になる。したがって、スイッチ素子制御
手段33から二次側半導体スイッチ素子32へのパルス駆動
信号を、主スイッチング素子６のオンおよびオフにそれ
ぞれ合わせて送り出すようにすれば、整流回路18を全波
整流回路にしただけの簡単な構成でありながら、チョー
クコイル13や平滑コンデンサ14ひいては出力回路15を極
端に小型化することができる。

【００３２】次に、本発明の第２実施例を図２に基づき
説明する。なお、上記第１実施例と同一部分には同一符
号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略
する。

【００３３】本実施例においては、第１実施例における
二次巻線５Ｂに代わり、２つの二次巻線５Ｃ，５Ｄを設
けると共に、各二次巻線５Ｃ，５ＤにＭＯＳ型ＦＥＴか
らなる整流スイッチ素子51Ｃ，51Ｄをそれぞれ接続して
整流回路18を構成する。具体的には、整流回路18は、二
次巻線５Ｃのドット側端子と二次巻線５Ｄの非ドット側
端子とを接続し、二次巻線５Ｃの非ドット側端子に整流
スイッチ素子51Ｃの一端（ドレイン）を接続し、二次巻
線５Ｄのドット側端子に整流スイッチ素子51Ｄの一端
（ドレイン）を接続し、整流スイッチ素子51Ｃ，51Ｄの
ソースどうしを接続し、さらに抵抗52を介して二次巻線
５Ｃのドット側端子を整流スイッチ素子51Ｃの制御端子
（ゲート）に接続し、抵抗53を介して二次巻線５Ｄの非
ドット側端子を整流スイッチ素子51Ｄの制御端子（ゲー
ト）に接続して構成される。そして本実施例では、二次
巻線５Ｃのドット側端子と二次巻線５Ｄの非ドット側端
子との接続点に二次側半導体スイッチ素子32の一端（ソ
ース）を接続し、二次側半導体スイッチ素子32の他端
（ドレイン）と整流スイッチ素子51Ｃ，51Ｄのソース接
続点との間に、前記転流ダイオード12に代わるＭＯＳ型
ＦＥＴからなる転流スイッチ素子55を接続すると共に、
転流スイッチ素子55の両端間にチョークコイル13と平滑
コンデンサ14との直列回路を接続して第１の出力回路15
を構成している。なお、それ以外の構成は第１実施例と
共通している。

【００３４】そして本実施例においては、主スイッチン
グ素子６がオンし、トランス３の一次巻線４に入力電圧
Ｖinが印加されると、二次巻線５Ｃ，５Ｄの各ドット側
端子にいずれも正極性の電圧が発生する。このとき第１
の出力回路15では、抵抗52を介して整流スイッチ素子51
Ｃのゲートに駆動電圧が印加され、この整流スイッチ素
子51Ｃが導通する一方で、別の整流スイッチ素子51Ｃの
ゲートには駆動電圧が印加されず、この整流スイッチ素
子51Ｃは非導通となる。したがって、二次側半導体スイ
ッチ素子32がオンしていれば、二次巻線５Ａから整流ダ
イオード11およびチョークコイル13を介して、平滑コン
デンサ14や出力端子16，17間に接続する負荷にエネルギ
ーが供給される。

【００３５】一方、主スイッチング素子６がオフし、二
次巻線５Ａ，５Ｂの非ドット側端子に正極性の電圧が発
生すると、今度は第１の出力回路15において、抵抗53を
介して整流スイッチ素子51Ｄのゲートに駆動電圧が印加
され、この整流スイッチ素子51Ｄが導通する一方で、別
の整流スイッチ素子51Ｃのゲートには駆動電圧が印加さ
れず、この整流スイッチ素子51Ｃは非導通となる。した
がってこの時にも、二次側半導体スイッチ素子32がオン
していれば、二次巻線５Ａから整流ダイオード11および
チョークコイル13を介して、平滑コンデンサ14や出力端
子16，17間に接続する負荷にエネルギーが供給される。

【００３６】さらに第１の出力回路15において、二次側
半導体スイッチ素子32がオフすると、整流回路18が後段
のチョークコイル13やコンデンサ14と切り離された状態
になる。この場合、転流スイッチ素子55のゲートにパル
ス駆動信号を供給して、この転流スイッチ素子55をオン
させれば、チョークコイル13に蓄えられていたエネルギ
ーが、転流スイッチ素子55を通して出力端子16，17間の
負荷に供給される。

【００３７】以上のように本実施例では、主スイッチン
グ素子６のオンオフに同期した整流スイッチ素子51Ｃ，
51Ｄにより、全波整流回路となる整流回路18を構成して
いる。この場合、整流スイッチ素子51Ｃ，51Ｄのオン抵
抗は、第１実施例における整流ダイオード11Ａ，11Ｂよ
りも小さく、出力回路15の損失を小さくできると共に、
出力回路15の大電流低出力電圧化にも容易に対応でき
る。

【００３８】ところで、図１や図２に示すような第１の
出力回路15に全波整流回路18を備えた回路トポロジーで
は、第１の出力回路15に入力する電圧、すなわち、トラ
ンス３の二次巻線に発生する電圧が、主スイッチング素
子６のオンとオフでそれぞれ異なるため、図３の波形図
に示すように、二次側半導体スイッチ素子32のドレイン
・ソース間を流れるパルス毎のピーク電流値が、主スイ
ッチング素子６のオンとオフで各々違っている。したが
って、この電流を検出して、スイッチ素子制御手段33に
過電流保護（ＯＣＰ）機能を付加したときに、過電流保
護が働く動作レベルＰを、図３に示すように一定値に設
定した場合には、安定した過電流保護動作を得ることが
難しいという問題がある。

【００３９】こうした問題を解決した回路例を、第３実
施例として図４に示す。なお、上記第１実施例と同一部
分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複
するため省略する。

【００４０】ここでは、二次巻線５Ａの各端（ドット側
端子および非ドット側端子）に発生するタップ電圧、す
なわち整流回路18からの整流電圧を検出するタップ電圧
検出手段61を設ける。スイッチ素子制御手段33は、出力
回路15からの出力電流が動作レベルＰを越えたときに、
二次側半導体スイッチ素子32を強制的にオフにして過電
流保護を行なう過電流保護手段62を備えているが、特に
本実施例での過電流保護手段62は、タップ電圧検出手段
61が検出するタップ電圧に応じて、動作レベルを可変す
るように構成している。

【００４１】なお、図２に示す回路トポロジーでは、二
次巻線５Ｃのドット側端子と、二次巻線５Ｄの非ドット
側端子に発生するタップ電圧を検出するように、タップ
電圧検出手段61を設ければよい。さらに、タップ電圧検
出手段61は、トランス３の一次巻線４の各端（ドット側
端子および非ドット側端子）に発生するタップ電圧を検
出する構成としてもよい。それ以外の構成は、図１と共
通している。

【００４２】次に、上記構成についてその作用を、図５
の波形図に基づき説明する。同図において、上段は整流
回路18からの整流電圧、下段は過電流保護の動作レベル
Ｐである。

【００４３】タップ電圧検出手段61は、主スイッチング
素子６のオンオフ動作に伴なって導通する整流ダイオー
ド11Ａ若しくは整流ダイオード11Ｂの一端に発生する二
次巻線５Ａの電圧、すなわち図５の上段に示すように、
整流ダイオード11Ａ，11Ｂのカソード接続点と中点タッ
プ間に発生する整流回路18からの整流電圧を、検出信号
としてスイッチ素子制御手段33に送り出す。このときス
イッチ素子制御手段33にある過電流保護手段62は、検出
信号の電圧レベルが高ければ、二次側半導体スイッチ素
子32を流れる電流ピーク値が高いものと判断して、過電
流保護の動作レベルＰを高く設定し、逆に検出信号の電
圧レベルが低ければ、二次側半導体スイッチ素子32を流
れる電流ピーク値が低いものと判断して、過電流保護の
動作レベルＰを低く設定する。こうすることで、二次側
半導体スイッチ素子32を流れる電流ピーク値に応じて、
過電流保護の動作レベルＰが可変し、結果的に安定した
過電流保護動作を得ることが可能になる。

【００４４】以上のように本実施例によれば、整流回路
18からの整流電圧を検出する電圧検出手段としてのタッ
プ電圧検出手段61と、出力回路15からの出力電流が動作
レベルＰを越えたときに、二次側半導体スイッチ素子32
をオフにして過電流保護を行なう過電流保護手段62とを
備え、タップ電圧検出手段61で検出される整流電圧に応
じて、動作レベルＰを可変するように構成している。

【００４５】このようにすると、タップ電圧検出手段61
で検出される整流電圧に基づき、過電流保護手段62の動
作レベルＰが可変するので、二次側半導体スイッチ素子
32を流れる電流ピーク値の高低に応じて、過電流保護の
動作レベルＰも変動する。したがって、過電流保護手段
62は安定した過電流保護動作を得ることが可能になる。

【００４６】また、別の例として、動作レベルＰを一定
にする代わりに、タップ電圧検出手段61で検出される整
流電圧に応じて、二次側半導体スイッチ素子32を流れる
電流ピーク値が、主スイッチング素子６のオンとオフで
一定となるように、二次側半導体スイッチ素子32を制御
してもよい。

【００４７】その具体的な例を、図６の波形図に基づき
説明する。なお、この図６において、上段は整流回路18
からの整流電圧で、以下、スイッチ素子制御手段33に内
蔵する発振回路の基準三角波と、二次側半導体スイッチ
素子33に供給するパルス駆動信号をそれぞれ示してい
る。

【００４８】スイッチ素子制御手段33は、発振回路（図
示せず）からの基準三角波を出力電圧Ｖo1の検出レベル
Ｄと比較し、出力電圧Ｖo1の検出レベルＤよりも基準三
角はの電圧レベルが高ければ、二次側半導体スイッチ素
子33にＨ（高）レベルのパルス駆動信号を供給する。特
に本実施例では、整流回路18からの整流電圧が高い程、
基準三角波のスロープすなわち傾斜を急にし、整流回路
18からの整流電圧が高い程、基準三角波のスロープを緩
やかにして、二次側半導体スイッチ素子32へのパルス駆
動信号の導通幅を可変する。これにより、二次側半導体
スイッチ素子32を流れる電流ピーク値が、主スイッチン
グ素子６のオンとオフとに拘らず略一定となり、過電流
保護手段62は安定した過電流保護動作を得ることが可能
になる。

【００４９】以上のように、この変形例では、二次側半
導体スイッチ素子32を流れる電流ピーク値が、主スイッ
チング素子６のオンとオフで一定となるように、スイッ
チ素子制御手段33が二次側半導体スイッチ素子32を制御
している。

【００５０】この場合、二次側半導体スイッチ素子32を
流れる電流ピーク値が、主スイッチング素子６のオンと
オフで一定となるように、二次側半導体スイッチ素子32
を制御するため、二次側半導体スイッチ素子32を流れる
電流ピーク値が、主スイッチング素子６のオンとオフと
に拘らず略一定となり、過電流保護手段62は安定した過
電流保護動作を得ることが可能になる。

【００５１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形が可能である。例えば主スイッ
チング素子６は、実施例におけるＭＯＳ型ＦＥＴに限ら
ず、それ以外の各種のスイッチング素子を利用すること
ができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明における請求項１のスイッチング
電源装置によれば、二次側ポストレギュレータのスイッ
チング電源装置において、簡単な構成でありながら、出
力回路の極端な小型化を容易に達成できる。

【００５３】本発明における請求項２のスイッチング電
源装置によれば、出力回路の損失を小さくできると共
に、出力回路の大電流低出力電圧化にも容易に対応でき
る。

【００５４】本発明における請求項３のスイッチング電
源装置によれば、安定した過電流保護動作を得ることが
可能になる。

【００５５】本発明における請求項４のスイッチング電
源装置によれば、安定した過電流保護動作を得ることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図３】本発明の各実施例に共通して、二次側半導体ス
イッチ素子のドレイン・ソース間を流れる電流を示す波
形図である。

【図４】本発明の第３実施例を示すスイッチング電源装
置の回路図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す出力回路各部の波形
図である。

【図６】本発明の別の実施例を示す出力回路各部の波形
図である。

【図７】従来例を示すスイッチング電源装置の回路図で
ある。

【符号の説明】

３トランス４一次巻線５二次巻線６主スイッチング素子 15 第１の出力回路（出力回路） 18 制御回路 32 二次側半導体スイッチ素子 33 スイッチ素子制御手段 51Ｃ，51Ｄ整流スイッチ素子 61 タップ電圧検出手段（電圧検出手段） 62 過電流保護手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主スイッチング素子のスイッチングによ
りトランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前
記トランスの二次巻線に発生した電圧を出力回路により
整流平滑して出力電圧を取り出すと共に、前記トランス
の二次側で前記出力電圧を直接的に安定化させるため
に、前記出力回路に接続される二次側半導体スイッチ素
子と、この二次側半導体スイッチ素子の動作タイミング
を制御するスイッチ素子制御手段とからなる二次側ポス
トレギュレータを備えたスイッチング電源装置におい
て、前記主スイッチング素子のオンおよびオフにそれぞ
れ合わせて前記二次側半導体スイッチ素子にパルス駆動
信号を供給するように前記スイッチ素子制御手段を構成
すると共に、前記トランスの二次巻線に接続する全波整
流回路を前記出力回路に備えたことを特徴とするスイッ
チング電源装置。
【請求項２】前記主スイッチング素子のオンオフに同
期した整流スイッチ素子により前記全波整流回路を構成
し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。
【請求項３】前記全波整流回路の整流電圧を検出する
電圧検出手段と、前記出力回路からの出力電流が動作レ
ベルを越えたときに、前記二次側半導体スイッチ素子を
オフにして過電流保護を行なう過電流保護手段とを備
え、前記電圧検出手段で検出される整流電圧に応じて、
前記動作レベルを可変するように構成したことを特徴と
する請求項１または２記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】前記全波整流回路の整流電圧を検出する
電圧検出手段と、前記出力回路からの出力電流が動作レ
ベルを越えたときに、前記二次側半導体スイッチ素子を
オフにして過電流保護を行なう過電流保護手段とを備
え、前記二次側半導体スイッチ素子を流れる電流ピーク
値が、前記主スイッチング素子のオンとオフで一定とな
るように、該二次側半導体スイッチ素子を制御する構成
としたことを特徴とする請求項１または２記載のスイッ
チング電源装置。