JP2004180433A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数組の２次側回路を有するスイッチング電源装置１１において、低コストで、確実な過電流保護動作を行う。
【解決手段】スイッチング素子Ｑの電流量を検出し、過電流保護動作を行う出力量検出回路１６とスイッチング制御回路１５とを備える構成において、高電圧・高出力の負荷Ｌ２側の出力電圧Ｖｏ２を検出する出力電圧検出回路１７と、その検出電圧が一定値以上になると、端子間を擬似的に短絡する短絡素子１８を設ける。したがって、短絡素子１８が短絡すると、２次側の負荷が増大し、前記過電流保護動作によって、低電圧・低出力の負荷Ｌ１側の出力を抑制させることができる。これによって、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったりする複雑な構成ではなく、クロスレギュレーションを利用して、簡単な構成で確実な過電流保護動作を実現できる。
【選択図】 図１
【解決手段】スイッチング素子Ｑの電流量を検出し、過電流保護動作を行う出力量検出回路１６とスイッチング制御回路１５とを備える構成において、高電圧・高出力の負荷Ｌ２側の出力電圧Ｖｏ２を検出する出力電圧検出回路１７と、その検出電圧が一定値以上になると、端子間を擬似的に短絡する短絡素子１８を設ける。したがって、短絡素子１８が短絡すると、２次側の負荷が増大し、前記過電流保護動作によって、低電圧・低出力の負荷Ｌ１側の出力を抑制させることができる。これによって、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったりする複雑な構成ではなく、クロスレギュレーションを利用して、簡単な構成で確実な過電流保護動作を実現できる。
【選択図】 図１
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し、特に２次側回路を複数組備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、上述のような複数組の負荷ｌ１，ｌ２に、それぞれ所望の定電圧ｖｏ１，ｖｏ２を供給する典型的な従来技術のスイッチング電源装置１の電気的構成を示すブロック図である。商用電源２等からの交流電力を交流入力に接続し、整流ダイオードｄ０と平滑コンデンサｃ０とによって直流に変換された電圧が、該スイッチング電源装置１の電源となる。また、バッテリなどの直流電源が該スイッチング電源装置１の電源となってもよい。
【０００３】
前記平滑コンデンサｃ０の両端にはトランス３の１次巻線３ａとスイッチング素子ｑとの直列回路が接続され、該スイッチング素子ｑのＯＮ期間に前記１次巻線３ａに蓄積された励磁エネルギを、ＯＦＦ期間にトランス３の第１の２次巻線３ｂから整流ダイオードｄ１を介して取出し、平滑コンデンサｃ１で平滑化することで、相対的に低電圧・低消費電力の第１の負荷ｌ１に対する前記電圧ｖｏ１の直流電力が得られる。そして、前記直流出力電圧ｖｏ１は、出力電圧検出回路４で検出され、１次側のスイッチング制御回路５へ、絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介してフィードバックされ、該出力電圧ｖｏ１の大小に応じたスイッチング制御によって、前記第１の負荷ｌ１への供給電圧ｖｏ１は安定化される。
【０００４】
また、前記トランス３の第２の２次巻線３ｃからも、前記スイッチング素子ｑのＯＦＦ期間に整流ダイオードｄ２を介して別の直流電力が取出され、平滑コンデンサｃ２において、前記電圧ｖｏ２に平滑化されて、相対的に高電圧・高消費電力の第２の負荷ｌ２に供給される。
【０００５】
このように相対的に低電圧の出力電圧ｖｏ１がスイッチング制御回路５へフィードバックされるのは、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に搭載される電源で代表されるように、該低電圧側の第１の負荷ｌ１がマイクロコンピュータ等の高い電圧精度が要求され、また待機時も出力が要求される負荷であり、前記高電圧側の第２の負荷ｌ２がモータ等の比較的低い電圧精度でよく、また待機時には出力遮断される負荷であるためである。
【０００６】
一方、１次側には、前記スイッチング素子ｑを流れる電流を検出する出力量検出回路６が設けられ、該出力量検出回路６は、スイッチング素子ｑと直列に接続された抵抗（図示せず）等の電圧降下量等を利用し、２次側の総出力電力に比例した検出値を前記スイッチング制御回路５に伝達し、２次側の過電流に対する保護を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、過電流保護動作は２次側の総電力に比例して行われるので、たとえば前記相対的に低電圧の側の第１の負荷ｌ１の必要とする電力が３．３Ｖ、５Ａであり、前記相対的に高電圧の側の第２の負荷ｌ２の必要とする電力が２４Ｖ、２Ａであった場合、２次側総出力電力は次の通りとなる（ダイオードｄ１，ｄ２の順方向電圧降下などの各種電力損失は説明の簡略化のために無視する）。
【０００８】
３．３×５＋２４×２＝６４．５
この２次側総出力電力６４．５Ｗを基に、過電流保護が、６５Ｗで動作するように設定した場合、消費電力量の大きい第２の負荷ｌ２の軽負荷時、たとえば無負荷時には、第１の負荷ｌ１に対する過電流保護動作は、次の通りとなる。
【０００９】
６５÷３．３＝１９．７
このように前記のスイッチング電源装置１では、相対的に高電圧の側の第２の負荷ｌ２への電力供給が少ない時に、相対的に低電圧の側の第１の負荷ｌ１の過電流保護値が定格の前記５Ａを大きく超えて１９．７Ａとなってしまい、２次側回路を構成する整流ダイオードｄ１の電流定格や、トランスの第２の２次巻線３ｂの断面積を大きくし、直流抵抗を減らす等の工夫が必要となり、コストアップの要因となる。
【００１０】
一方、図示しない別の方法では、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったり、１次側へ伝達して出力の停止や制御を行うこともある。しかしながら、そのような構成でも、回路が複雑になり、コストアップの要因となる。
【００１１】
本発明の目的は、低コストで、確実な過電流保護動作を行うことができるスイッチング電源装置を提供することである。
【００１２】
【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、直流入力または交流入力を整流平滑して得た直流入力をスイッチング素子で断続し、得られた交流をトランスを介して複数組の２次側回路で直流に変換してそれぞれの負荷に供給するようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、相対的に低電圧の２次側回路の出力を抑制させる出力抑制手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、複数組の２次側回路を有するスイッチング電源装置において、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったり、１次側へ伝達して出力の停止や制御を行うような複雑な構成ではなく、相対的に高電圧の２次側回路に出力電圧検出手段を設け、この出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、出力抑制手段が、相対的に低電圧の２次側回路の出力を低下または停止させる。
【００１４】
したがって、上述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧の出力、すなわち過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路に対して、確実な過電流保護動作を、簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００１５】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記出力ライン間を擬似的に短絡する短絡手段とを備えて構成されることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段、およびサイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、前記制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。
【００１７】
したがって、前述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧、すなわち出力量検出手段での過電流の検出結果への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段および短絡手段の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００１８】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子であることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、相対的に低電圧の２次側回路には出力ラインに直列にスイッチ素子を設け、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該スイッチ素子は前記出力ラインを遮断する。
【００２０】
したがって、前述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧である過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、前記高電圧の２次側回路に前記出力電圧検出手段を、この低電圧の２次側回路にスイッチ素子を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００２１】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記電源ライン間を擬似的に短絡する短絡手段と、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子とを備えて構成されることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に、出力電圧検出手段、およびサイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、前記制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。また、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインには、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００２３】
したがって、前記出力電圧検出手段によって前記高電圧の２次側回路の出力電圧の上昇が判定されると、スイッチ素子の開放によって前記低電圧の２次側回路の出力を停止させ、１次側の定電圧制御動作を停止させるとともに、前記高電圧の２次側回路の出力を擬似的に短絡させた結果、２次側出力電圧が上昇し、保護検出動作の確実性を増すことができる。
【００２４】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記相対的に低電圧の２次側回路には他の出力電圧検出手段を有し、その検出電圧を基に、制御手段が前記スイッチング素子の断続を制御することで、該低電圧の２次側回路の出力電圧を所望とする値に安定化することを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、複数組の２次側回路を有し、その一部である低電圧の２次側回路に他の出力電圧検出手段を設け、その検出電圧を制御手段にフィードバックし、該制御手段が前記検出電圧に応じて前記スイッチング素子の断続を制御する。
【００２６】
したがって、前記低電圧の２次側回路の出力電圧を高精度に調整することができる。
【００２７】
また、本発明のスイッチング電源装置は、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、出力電圧安定化手段をさらに設けることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、前記高電圧の２次側回路の出力電圧の変動も抑えることができる。
【００２９】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧を減少させるフの字特性を有する回路で構成されることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００３１】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、１次側出力を停止させ、電源再投入で復帰させるラッチ機能を有する回路で構成されることを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００３３】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記短絡手段は、サイリスタから成り、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、保護動作中に負荷が短絡した場合に、前記サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抑える抵抗をさらに設けることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成によれば、保護動作中に前記高電圧の２次側回路における負荷が短絡した場合に、サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抵抗によって抑えることができる。これによって、前記負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、前記サイリスタと並列に、該サイリスタの端子間を完全に短絡するスイッチ素子を設けることを特徴とする。
【００３６】
上記の構成によれば、保護動作中に前記高電圧の２次側回路における負荷が短絡した場合に、サイリスタの擬似短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抵抗によって抑え、該サイリスタによる疑似短絡状態が解除されるのを防ぐことができるとともに、過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子を操作し、前記サイリスタの端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第１の形態について、図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３８】
図１は、本発明の実施の第１の形態のスイッチング電源装置１１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置１１は、前述のような複数組の負荷Ｌ１，Ｌ２に、それぞれ所望の定電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を供給する。商用電源１２等からの交流電力を交流入力に接続し、整流ダイオードＤ０と平滑コンデンサＣ０とによって直流に変換された電圧が、該スイッチング電源装置１１の電源となる。また、バッテリなどの直流電源が該スイッチング電源装置１１の電源となってもよい。
【００３９】
前記平滑コンデンサＣ０の両端にはトランス１３の１次巻線１３ａとスイッチング素子Ｑとの直列回路が接続され、該スイッチング素子ＱのＯＮ期間に前記１次巻線１３ａに蓄積された励磁エネルギを、ＯＦＦ期間にトランス１３の第１の２次巻線１３ｂから整流ダイオードＤ１を介して取出し、平滑コンデンサＣ１で平滑化することで、相対的に低電圧・低消費電力の第１の負荷Ｌ１に対する前記電圧Ｖｏ１の直流電力が得られる。そして、その直流出力電圧Ｖｏ１は、出力電圧検出回路１４で検出され、１次側のスイッチング制御回路１５に絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介してフィードバックされ、こうして該出力電圧Ｖｏ１の大小に応じたスイッチング制御によって、前記第１の負荷Ｌ１への供給電圧Ｖｏ１は、高精度に安定化される。
【００４０】
また、前記トランス１３の第２の２次巻線１３ｃからも、前記スイッチング素子ＱのＯＦＦ期間に整流ダイオードＤ２を介して別の直流電力が取出され、平滑コンデンサＣ２において、前記電圧Ｖｏ２に平滑化されて、相対的に高電圧・高消費電力の第２の負荷Ｌ２に供給される。
【００４１】
一方、１次側には、前記スイッチング素子Ｑを流れる電流を検出する出力量検出回路１６が設けられ、該出力量検出回路１６は、スイッチング素子Ｑと直列に接続された抵抗（図示せず）等の電圧降下量等を利用し、２次側の総出力電力に比例した検出値を前記スイッチング制御回路１５に伝達し、２次側の過電流に対する保護を行っている。以上の構成は、前述のスイッチング電源装置１と同様である。
【００４２】
注目すべきは、このスイッチング電源装置１１では、前記相対的に高電圧・高出力である第２の負荷Ｌ２への出力ライン間に、前記出力電圧Ｖｏ２を検出する出力電圧検出回路１７が設けられるとともに、この出力電圧検出回路１７での検出電圧Ｖｏ２が予め定める値以上になると、前記出力ライン間を擬似的に短絡する短絡素子１８が設けられていることである。このスイッチング電源装置１１では、前記短絡素子１８をサイリスタで示している。
【００４３】
前記サイリスタとしては、たとえばサンケン電気製のＴＦ３２１Ｓがある。それによれば、保持電流、すなわち前記擬似的短絡時の電流値は、５ｍＡであり、オン電圧（端子間電圧）は、最大で１．４Ｖである。
【００４４】
このように構成することで、前記出力電圧検出回路１７は、第２の負荷Ｌ２が軽負荷で、第１の負荷Ｌ１が重負荷の時、出力電圧Ｖｏ２がクロスレギュレーションによって上昇するのを検出し、前記予め定める値になった時、前記短絡素子１８を動作（サイリスタをオン）させ、その後は前記短絡素子１８の動作（サイリスタのオン）電流で、該第２の負荷Ｌ２側の出力ライン間に一定の電流を流し続ける。これによって、擬似的に短絡状態として２次側総電力を増加させ、１次側の出力量検出回路１６に過電流制限動作を行わせ、スイッチング制御回路１５に出力量を低下させ、第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の保護を行わせることができる。
【００４５】
なお、スイッチング制御回路１５による保護動作としては、このような過電流制限動作による出力低下ではなく、ラッチ機能を有するスイッチング動作の停止としても良い。その場合、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００４６】
また、前記スイッチング制御回路１５は、前記出力量検出回路１６での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を減少させるフの字特性を有していても良い。その場合、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００４７】
以上のようにして、トランス１３の２次側回路が複数ある場合に、各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧・低出力、すなわち出力量検出回路１６での過電流の検出結果への影響が少ない第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路に、前記出力電圧検出回路１７および短絡素子１８の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００４８】
また、注目すべきは、このスイッチング電源装置１１では、前記第１の負荷Ｌ１側の２次側回路に設けられる出力電圧検出回路１４による検出電圧Ｖｏ１のスイッチング制御回路１５へのフィードバック制御による該電圧Ｖｏ１の高精度な調整とともに、前記第２の負荷Ｌ２側の２次側回路でも、前記出力電圧検出回路１７と該第２の負荷Ｌ２との間に、出力電圧安定化回路１９をさらに設け、前記クロスレギュレーションによって変動する第２の出力電圧Ｖｏ２を安定化することである。これによって、前記高電圧の第２の出力電圧Ｖｏ２に高精度が必要とされる場合にも、その変動を抑えることができる。
【００４９】
本発明の実施の第２の形態について、図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５０】
図２は、本発明の実施の第２の形態のスイッチング電源装置２１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置２１は、上述のスイッチング電源装置１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、前記スイッチング電源装置１１が短絡素子１８の疑似短絡による出力量検出回路１６の過電流制限動作によって、第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の過電流制限動作を行っているのに対して、このスイッチング電源装置２１では、該第１の負荷Ｌ１への出力ラインに直列にスイッチ素子２８を介在し、前記出力電圧検出回路１７の検出電圧が前記予め定める値以上になると、該第１の負荷Ｌ１への出力ラインを遮断することである。このスイッチング電源装置２１では、前記スイッチ素子２８を電界効果トランジスタで示している。
【００５１】
このようにして、トランス１３の２次側回路が複数ある場合に、各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧・低出力、すなわち出力量検出回路１６での過電流の検出結果への影響が少ない第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側に前記出力電圧検出回路１７を、この第１の負荷Ｌ１側にスイッチ素子２８を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００５２】
本発明の実施の第３の形態について、図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５３】
図３は、本発明の実施の第３の形態のスイッチング電源装置３１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置３１は、上述のスイッチング電源装置１１，２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置３１では、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側に設けられる出力電圧検出回路３７の検出電圧Ｖｏ２が前記予め定める値以上になると、該第２の負荷Ｌ２側に設けられる前記短絡素子１８を疑似短絡させるとともに、前記低電圧・低出力の第１の負荷Ｌ１側に設けられるスイッチ素子２８が該第１の負荷Ｌ１への出力ラインを遮断することである。
【００５４】
したがって、前記出力電圧検出回路３７によって前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路の出力電圧Ｖｏ２の上昇が判定されると、スイッチ素子２８の開放によって前記低電圧・低出力の第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の出力を停止させることで、先ず保護動作を行う。さらに、短絡素子１８を動作させ、第２の負荷Ｌ２側の出力を擬似的に短絡させることによって、２次側総電力を増加させ、これによって１次側の出力量検出回路１６を動作させ、スイッチング制御回路１５によって出力量を低下させ、保護を行う。
【００５５】
ここで、スイッチ素子２８を開放させた時、該スイッチ素子２８の下流側に設けられる出力電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｏ１が低下するので、スイッチング制御回路１５による定電圧動作が制御不能となり、出力電圧Ｖｏ２が上昇し、出力電圧検出回路３７による検出動作が確実となる。
【００５６】
本発明の実施の第４の形態について、図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５７】
図４は、本発明の実施の第４の形態のスイッチング電源装置４１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置４１は、上述のスイッチング電源装置１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置４１では、前記短絡素子１８は、サイリスタから成り、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路において、サイリスタ１８と第２の負荷Ｌ２との間に、抵抗Ｒを直列に接続し、保護動作中に前記第２の負荷Ｌ２が短絡した場合に、前記サイリスタ１８の擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタ１８に必要な前記保持電流が第２の負荷Ｌ２に流入することを抑えることである。
【００５８】
これによって、前記第２の負荷Ｌ２の短絡によってサイリスタ１８の疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００５９】
本発明の実施の第５の形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６０】
図５は、本発明の実施の第５の形態のスイッチング電源装置５１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置５１は、上述のスイッチング電源装置４１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置５１では、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路において、前記第２の負荷Ｌ２が短絡した場合に、抵抗Ｒによってサイリスタ１８の保持電流を確保し、該サイリスタ１８の疑似短絡状態が解除されるのを防ぐことができるとともに、該サイリスタ１８の端子間を完全に短絡するスイッチ素子ＳＷを設け、前記保持電流をバイパスして、前記疑似短絡状態を解除可能とすることである。
【００６１】
前記スイッチ素子ＳＷは、プッシュスイッチ等から成り、保護動作中に第１の負荷Ｌ１の過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子ＳＷが操作され、前記短絡素子１８の端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【００６２】
上述の図１〜図５で示す各スイッチング電源装置１１，２１，３１，４１，５１は、本発明の単なる実施例にすぎず、本発明の範囲をそれらに限定する主旨のものではない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、複数組の２次側回路を有するスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に出力電圧検出手段を設け、この出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、出力抑制手段が、相対的に低電圧の２次側回路の出力を低下または停止させる。
【００６４】
それゆえ、２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧、すなわち過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路に対して、確実な過電流保護動作を、簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００６５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、前記出力抑制手段として、サイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。
【００６６】
それゆえ、相対的に低電圧、すなわち出力量検出手段での過電流の検出結果への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段および短絡手段の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００６７】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記出力抑制手段として、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００６８】
それゆえ、相対的に低電圧である過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、前記高電圧の２次側回路に前記出力電圧検出手段を、この低電圧の２次側回路にスイッチ素子を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００６９】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、前記出力抑制手段として、サイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設けるとともに、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００７０】
それゆえ、前記出力電圧検出手段によって前記高電圧の２次側回路の出力電圧の上昇が判定されると、スイッチ素子の開放によって前記低電圧の２次側回路の出力を停止させ、１次側の定電圧制御動作を停止させるとともに、前記高電圧の２次側回路の出力を擬似的に短絡させた結果、２次側出力電圧が上昇し、保護検出動作の確実性を増すことができる。
【００７１】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記相対的に低電圧の２次側回路には他の出力電圧検出手段を有し、その検出電圧を基に、制御手段が前記スイッチング素子の断続を制御することで、該低電圧の２次側回路の出力電圧を所望とする値に安定化する。
【００７２】
それゆえ、前記低電圧の２次側回路の出力電圧を高精度に調整することができる。
【００７３】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、出力電圧安定化手段をさらに設ける。
【００７４】
それゆえ、前記高電圧の２次側回路の出力電圧の変動も抑えることができる。
【００７５】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記制御手段を、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧を減少させるフの字特性を有する回路で構成する。
【００７６】
それゆえ、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００７７】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記制御手段を、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、１次側出力を停止させ、電源再投入で復帰させるラッチ機能を有する回路で構成する。
【００７８】
それゆえ、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００７９】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記短絡手段がサイリスタから成り、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、保護動作中に負荷が短絡した場合に、前記サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抑える抵抗をさらに設ける。
【００８０】
それゆえ、前記負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００８１】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記サイリスタと並列に、該サイリスタの端子間を完全に短絡するスイッチ素子を設ける。
【００８２】
それゆえ、負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができるとともに、過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子を操作し、前記サイリスタの端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の第２の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の第３の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の第４の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の第５の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】典型的な従来技術のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１ スイッチング電源装置
１２ 商用電源
１３ トランス１３
１３ａ １次巻線
１３ｂ 第１の２次巻線
１３ｃ 第２の２次巻線
１４ 出力電圧検出回路（他の出力電圧検出手段）
１５ スイッチング制御回路（制御手段）
１６ 出力量検出回路（出力量検出手段）
１７，３７ 出力電圧検出回路（出力電圧検出手段）
１８ 短絡素子、サイリスタ（出力抑制手段，短絡手段）
１９ 出力電圧安定化回路（出力電圧安定化手段）
２８ スイッチ素子（出力抑制手段）
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ
Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２ 整流ダイオード
Ｌ１ 第１の負荷
Ｌ２ 第２の負荷
Ｑ スイッチング素子
Ｒ 抵抗
ＳＷ スイッチ素子
【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し、特に２次側回路を複数組備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、上述のような複数組の負荷ｌ１，ｌ２に、それぞれ所望の定電圧ｖｏ１，ｖｏ２を供給する典型的な従来技術のスイッチング電源装置１の電気的構成を示すブロック図である。商用電源２等からの交流電力を交流入力に接続し、整流ダイオードｄ０と平滑コンデンサｃ０とによって直流に変換された電圧が、該スイッチング電源装置１の電源となる。また、バッテリなどの直流電源が該スイッチング電源装置１の電源となってもよい。
【０００３】
前記平滑コンデンサｃ０の両端にはトランス３の１次巻線３ａとスイッチング素子ｑとの直列回路が接続され、該スイッチング素子ｑのＯＮ期間に前記１次巻線３ａに蓄積された励磁エネルギを、ＯＦＦ期間にトランス３の第１の２次巻線３ｂから整流ダイオードｄ１を介して取出し、平滑コンデンサｃ１で平滑化することで、相対的に低電圧・低消費電力の第１の負荷ｌ１に対する前記電圧ｖｏ１の直流電力が得られる。そして、前記直流出力電圧ｖｏ１は、出力電圧検出回路４で検出され、１次側のスイッチング制御回路５へ、絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介してフィードバックされ、該出力電圧ｖｏ１の大小に応じたスイッチング制御によって、前記第１の負荷ｌ１への供給電圧ｖｏ１は安定化される。
【０００４】
また、前記トランス３の第２の２次巻線３ｃからも、前記スイッチング素子ｑのＯＦＦ期間に整流ダイオードｄ２を介して別の直流電力が取出され、平滑コンデンサｃ２において、前記電圧ｖｏ２に平滑化されて、相対的に高電圧・高消費電力の第２の負荷ｌ２に供給される。
【０００５】
このように相対的に低電圧の出力電圧ｖｏ１がスイッチング制御回路５へフィードバックされるのは、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に搭載される電源で代表されるように、該低電圧側の第１の負荷ｌ１がマイクロコンピュータ等の高い電圧精度が要求され、また待機時も出力が要求される負荷であり、前記高電圧側の第２の負荷ｌ２がモータ等の比較的低い電圧精度でよく、また待機時には出力遮断される負荷であるためである。
【０００６】
一方、１次側には、前記スイッチング素子ｑを流れる電流を検出する出力量検出回路６が設けられ、該出力量検出回路６は、スイッチング素子ｑと直列に接続された抵抗（図示せず）等の電圧降下量等を利用し、２次側の総出力電力に比例した検出値を前記スイッチング制御回路５に伝達し、２次側の過電流に対する保護を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、過電流保護動作は２次側の総電力に比例して行われるので、たとえば前記相対的に低電圧の側の第１の負荷ｌ１の必要とする電力が３．３Ｖ、５Ａであり、前記相対的に高電圧の側の第２の負荷ｌ２の必要とする電力が２４Ｖ、２Ａであった場合、２次側総出力電力は次の通りとなる（ダイオードｄ１，ｄ２の順方向電圧降下などの各種電力損失は説明の簡略化のために無視する）。
【０００８】
３．３×５＋２４×２＝６４．５
この２次側総出力電力６４．５Ｗを基に、過電流保護が、６５Ｗで動作するように設定した場合、消費電力量の大きい第２の負荷ｌ２の軽負荷時、たとえば無負荷時には、第１の負荷ｌ１に対する過電流保護動作は、次の通りとなる。
【０００９】
６５÷３．３＝１９．７
このように前記のスイッチング電源装置１では、相対的に高電圧の側の第２の負荷ｌ２への電力供給が少ない時に、相対的に低電圧の側の第１の負荷ｌ１の過電流保護値が定格の前記５Ａを大きく超えて１９．７Ａとなってしまい、２次側回路を構成する整流ダイオードｄ１の電流定格や、トランスの第２の２次巻線３ｂの断面積を大きくし、直流抵抗を減らす等の工夫が必要となり、コストアップの要因となる。
【００１０】
一方、図示しない別の方法では、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったり、１次側へ伝達して出力の停止や制御を行うこともある。しかしながら、そのような構成でも、回路が複雑になり、コストアップの要因となる。
【００１１】
本発明の目的は、低コストで、確実な過電流保護動作を行うことができるスイッチング電源装置を提供することである。
【００１２】
【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、直流入力または交流入力を整流平滑して得た直流入力をスイッチング素子で断続し、得られた交流をトランスを介して複数組の２次側回路で直流に変換してそれぞれの負荷に供給するようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、相対的に低電圧の２次側回路の出力を抑制させる出力抑制手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、複数組の２次側回路を有するスイッチング電源装置において、２次側の各々の出力に個別に電流検出回路を設け、その電流検出値を基に個別に出力の停止や制御を行ったり、１次側へ伝達して出力の停止や制御を行うような複雑な構成ではなく、相対的に高電圧の２次側回路に出力電圧検出手段を設け、この出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、出力抑制手段が、相対的に低電圧の２次側回路の出力を低下または停止させる。
【００１４】
したがって、上述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧の出力、すなわち過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路に対して、確実な過電流保護動作を、簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００１５】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記出力ライン間を擬似的に短絡する短絡手段とを備えて構成されることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段、およびサイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、前記制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。
【００１７】
したがって、前述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧、すなわち出力量検出手段での過電流の検出結果への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段および短絡手段の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００１８】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子であることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、相対的に低電圧の２次側回路には出力ラインに直列にスイッチ素子を設け、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該スイッチ素子は前記出力ラインを遮断する。
【００２０】
したがって、前述のようにトランスの２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧である過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、前記高電圧の２次側回路に前記出力電圧検出手段を、この低電圧の２次側回路にスイッチ素子を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００２１】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記出力抑制手段は、前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記電源ライン間を擬似的に短絡する短絡手段と、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子とを備えて構成されることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に、出力電圧検出手段、およびサイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、前記制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。また、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインには、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００２３】
したがって、前記出力電圧検出手段によって前記高電圧の２次側回路の出力電圧の上昇が判定されると、スイッチ素子の開放によって前記低電圧の２次側回路の出力を停止させ、１次側の定電圧制御動作を停止させるとともに、前記高電圧の２次側回路の出力を擬似的に短絡させた結果、２次側出力電圧が上昇し、保護検出動作の確実性を増すことができる。
【００２４】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記相対的に低電圧の２次側回路には他の出力電圧検出手段を有し、その検出電圧を基に、制御手段が前記スイッチング素子の断続を制御することで、該低電圧の２次側回路の出力電圧を所望とする値に安定化することを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、複数組の２次側回路を有し、その一部である低電圧の２次側回路に他の出力電圧検出手段を設け、その検出電圧を制御手段にフィードバックし、該制御手段が前記検出電圧に応じて前記スイッチング素子の断続を制御する。
【００２６】
したがって、前記低電圧の２次側回路の出力電圧を高精度に調整することができる。
【００２７】
また、本発明のスイッチング電源装置は、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、出力電圧安定化手段をさらに設けることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、前記高電圧の２次側回路の出力電圧の変動も抑えることができる。
【００２９】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧を減少させるフの字特性を有する回路で構成されることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００３１】
また、本発明のスイッチング電源装置では、前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、１次側出力を停止させ、電源再投入で復帰させるラッチ機能を有する回路で構成されることを特徴とする。
【００３２】
上記の構成によれば、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００３３】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置では、前記短絡手段は、サイリスタから成り、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、保護動作中に負荷が短絡した場合に、前記サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抑える抵抗をさらに設けることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成によれば、保護動作中に前記高電圧の２次側回路における負荷が短絡した場合に、サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抵抗によって抑えることができる。これによって、前記負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、前記サイリスタと並列に、該サイリスタの端子間を完全に短絡するスイッチ素子を設けることを特徴とする。
【００３６】
上記の構成によれば、保護動作中に前記高電圧の２次側回路における負荷が短絡した場合に、サイリスタの擬似短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抵抗によって抑え、該サイリスタによる疑似短絡状態が解除されるのを防ぐことができるとともに、過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子を操作し、前記サイリスタの端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第１の形態について、図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３８】
図１は、本発明の実施の第１の形態のスイッチング電源装置１１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置１１は、前述のような複数組の負荷Ｌ１，Ｌ２に、それぞれ所望の定電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を供給する。商用電源１２等からの交流電力を交流入力に接続し、整流ダイオードＤ０と平滑コンデンサＣ０とによって直流に変換された電圧が、該スイッチング電源装置１１の電源となる。また、バッテリなどの直流電源が該スイッチング電源装置１１の電源となってもよい。
【００３９】
前記平滑コンデンサＣ０の両端にはトランス１３の１次巻線１３ａとスイッチング素子Ｑとの直列回路が接続され、該スイッチング素子ＱのＯＮ期間に前記１次巻線１３ａに蓄積された励磁エネルギを、ＯＦＦ期間にトランス１３の第１の２次巻線１３ｂから整流ダイオードＤ１を介して取出し、平滑コンデンサＣ１で平滑化することで、相対的に低電圧・低消費電力の第１の負荷Ｌ１に対する前記電圧Ｖｏ１の直流電力が得られる。そして、その直流出力電圧Ｖｏ１は、出力電圧検出回路１４で検出され、１次側のスイッチング制御回路１５に絶縁を目的としたフォトカプラ（図示せず）等を介してフィードバックされ、こうして該出力電圧Ｖｏ１の大小に応じたスイッチング制御によって、前記第１の負荷Ｌ１への供給電圧Ｖｏ１は、高精度に安定化される。
【００４０】
また、前記トランス１３の第２の２次巻線１３ｃからも、前記スイッチング素子ＱのＯＦＦ期間に整流ダイオードＤ２を介して別の直流電力が取出され、平滑コンデンサＣ２において、前記電圧Ｖｏ２に平滑化されて、相対的に高電圧・高消費電力の第２の負荷Ｌ２に供給される。
【００４１】
一方、１次側には、前記スイッチング素子Ｑを流れる電流を検出する出力量検出回路１６が設けられ、該出力量検出回路１６は、スイッチング素子Ｑと直列に接続された抵抗（図示せず）等の電圧降下量等を利用し、２次側の総出力電力に比例した検出値を前記スイッチング制御回路１５に伝達し、２次側の過電流に対する保護を行っている。以上の構成は、前述のスイッチング電源装置１と同様である。
【００４２】
注目すべきは、このスイッチング電源装置１１では、前記相対的に高電圧・高出力である第２の負荷Ｌ２への出力ライン間に、前記出力電圧Ｖｏ２を検出する出力電圧検出回路１７が設けられるとともに、この出力電圧検出回路１７での検出電圧Ｖｏ２が予め定める値以上になると、前記出力ライン間を擬似的に短絡する短絡素子１８が設けられていることである。このスイッチング電源装置１１では、前記短絡素子１８をサイリスタで示している。
【００４３】
前記サイリスタとしては、たとえばサンケン電気製のＴＦ３２１Ｓがある。それによれば、保持電流、すなわち前記擬似的短絡時の電流値は、５ｍＡであり、オン電圧（端子間電圧）は、最大で１．４Ｖである。
【００４４】
このように構成することで、前記出力電圧検出回路１７は、第２の負荷Ｌ２が軽負荷で、第１の負荷Ｌ１が重負荷の時、出力電圧Ｖｏ２がクロスレギュレーションによって上昇するのを検出し、前記予め定める値になった時、前記短絡素子１８を動作（サイリスタをオン）させ、その後は前記短絡素子１８の動作（サイリスタのオン）電流で、該第２の負荷Ｌ２側の出力ライン間に一定の電流を流し続ける。これによって、擬似的に短絡状態として２次側総電力を増加させ、１次側の出力量検出回路１６に過電流制限動作を行わせ、スイッチング制御回路１５に出力量を低下させ、第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の保護を行わせることができる。
【００４５】
なお、スイッチング制御回路１５による保護動作としては、このような過電流制限動作による出力低下ではなく、ラッチ機能を有するスイッチング動作の停止としても良い。その場合、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００４６】
また、前記スイッチング制御回路１５は、前記出力量検出回路１６での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を減少させるフの字特性を有していても良い。その場合、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００４７】
以上のようにして、トランス１３の２次側回路が複数ある場合に、各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧・低出力、すなわち出力量検出回路１６での過電流の検出結果への影響が少ない第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路に、前記出力電圧検出回路１７および短絡素子１８の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００４８】
また、注目すべきは、このスイッチング電源装置１１では、前記第１の負荷Ｌ１側の２次側回路に設けられる出力電圧検出回路１４による検出電圧Ｖｏ１のスイッチング制御回路１５へのフィードバック制御による該電圧Ｖｏ１の高精度な調整とともに、前記第２の負荷Ｌ２側の２次側回路でも、前記出力電圧検出回路１７と該第２の負荷Ｌ２との間に、出力電圧安定化回路１９をさらに設け、前記クロスレギュレーションによって変動する第２の出力電圧Ｖｏ２を安定化することである。これによって、前記高電圧の第２の出力電圧Ｖｏ２に高精度が必要とされる場合にも、その変動を抑えることができる。
【００４９】
本発明の実施の第２の形態について、図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５０】
図２は、本発明の実施の第２の形態のスイッチング電源装置２１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置２１は、上述のスイッチング電源装置１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、前記スイッチング電源装置１１が短絡素子１８の疑似短絡による出力量検出回路１６の過電流制限動作によって、第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の過電流制限動作を行っているのに対して、このスイッチング電源装置２１では、該第１の負荷Ｌ１への出力ラインに直列にスイッチ素子２８を介在し、前記出力電圧検出回路１７の検出電圧が前記予め定める値以上になると、該第１の負荷Ｌ１への出力ラインを遮断することである。このスイッチング電源装置２１では、前記スイッチ素子２８を電界効果トランジスタで示している。
【００５１】
このようにして、トランス１３の２次側回路が複数ある場合に、各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧・低出力、すなわち出力量検出回路１６での過電流の検出結果への影響が少ない第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側に前記出力電圧検出回路１７を、この第１の負荷Ｌ１側にスイッチ素子２８を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００５２】
本発明の実施の第３の形態について、図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５３】
図３は、本発明の実施の第３の形態のスイッチング電源装置３１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置３１は、上述のスイッチング電源装置１１，２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置３１では、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側に設けられる出力電圧検出回路３７の検出電圧Ｖｏ２が前記予め定める値以上になると、該第２の負荷Ｌ２側に設けられる前記短絡素子１８を疑似短絡させるとともに、前記低電圧・低出力の第１の負荷Ｌ１側に設けられるスイッチ素子２８が該第１の負荷Ｌ１への出力ラインを遮断することである。
【００５４】
したがって、前記出力電圧検出回路３７によって前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路の出力電圧Ｖｏ２の上昇が判定されると、スイッチ素子２８の開放によって前記低電圧・低出力の第１の負荷Ｌ１側の２次側回路の出力を停止させることで、先ず保護動作を行う。さらに、短絡素子１８を動作させ、第２の負荷Ｌ２側の出力を擬似的に短絡させることによって、２次側総電力を増加させ、これによって１次側の出力量検出回路１６を動作させ、スイッチング制御回路１５によって出力量を低下させ、保護を行う。
【００５５】
ここで、スイッチ素子２８を開放させた時、該スイッチ素子２８の下流側に設けられる出力電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｏ１が低下するので、スイッチング制御回路１５による定電圧動作が制御不能となり、出力電圧Ｖｏ２が上昇し、出力電圧検出回路３７による検出動作が確実となる。
【００５６】
本発明の実施の第４の形態について、図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５７】
図４は、本発明の実施の第４の形態のスイッチング電源装置４１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置４１は、上述のスイッチング電源装置１１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置４１では、前記短絡素子１８は、サイリスタから成り、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路において、サイリスタ１８と第２の負荷Ｌ２との間に、抵抗Ｒを直列に接続し、保護動作中に前記第２の負荷Ｌ２が短絡した場合に、前記サイリスタ１８の擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタ１８に必要な前記保持電流が第２の負荷Ｌ２に流入することを抑えることである。
【００５８】
これによって、前記第２の負荷Ｌ２の短絡によってサイリスタ１８の疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００５９】
本発明の実施の第５の形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６０】
図５は、本発明の実施の第５の形態のスイッチング電源装置５１の電気的構成を示すブロック図である。このスイッチング電源装置５１は、上述のスイッチング電源装置４１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、このスイッチング電源装置５１では、前記高電圧・高出力の第２の負荷Ｌ２側の２次側回路において、前記第２の負荷Ｌ２が短絡した場合に、抵抗Ｒによってサイリスタ１８の保持電流を確保し、該サイリスタ１８の疑似短絡状態が解除されるのを防ぐことができるとともに、該サイリスタ１８の端子間を完全に短絡するスイッチ素子ＳＷを設け、前記保持電流をバイパスして、前記疑似短絡状態を解除可能とすることである。
【００６１】
前記スイッチ素子ＳＷは、プッシュスイッチ等から成り、保護動作中に第１の負荷Ｌ１の過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子ＳＷが操作され、前記短絡素子１８の端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【００６２】
上述の図１〜図５で示す各スイッチング電源装置１１，２１，３１，４１，５１は、本発明の単なる実施例にすぎず、本発明の範囲をそれらに限定する主旨のものではない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、複数組の２次側回路を有するスイッチング電源装置において、相対的に高電圧の２次側回路に出力電圧検出手段を設け、この出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、出力抑制手段が、相対的に低電圧の２次側回路の出力を低下または停止させる。
【００６４】
それゆえ、２次側回路が複数ある場合に各々の出力電流のバランスにより各々の出力電圧が変化するクロスレギュレーションを利用し、相対的に低電圧、すなわち過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路に対して、確実な過電流保護動作を、簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００６５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、前記出力抑制手段として、サイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設ける。
【００６６】
それゆえ、相対的に低電圧、すなわち出力量検出手段での過電流の検出結果への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、相対的に高電圧の２次側回路に、前記出力電圧検出手段および短絡手段の簡単な構成を追加するだけで、低コストに行うことができる。
【００６７】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記出力抑制手段として、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００６８】
それゆえ、相対的に低電圧である過電流保護動作への影響が少ない側の２次側回路の確実な過電流保護動作を、前記高電圧の２次側回路に前記出力電圧検出手段を、この低電圧の２次側回路にスイッチ素子を追加した簡単な構成で、低コストに行うことができる。
【００６９】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、１次側にスイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段を設け、簡単な構成で過電流制御を行うようにしたスイッチング電源装置において、前記出力抑制手段として、サイリスタなどで実現され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ライン間を擬似的に短絡することで該２次側回路の負荷を増大させ、制御手段に過電流保護動作を行わせる短絡手段を設けるとともに、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子を設ける。
【００７０】
それゆえ、前記出力電圧検出手段によって前記高電圧の２次側回路の出力電圧の上昇が判定されると、スイッチ素子の開放によって前記低電圧の２次側回路の出力を停止させ、１次側の定電圧制御動作を停止させるとともに、前記高電圧の２次側回路の出力を擬似的に短絡させた結果、２次側出力電圧が上昇し、保護検出動作の確実性を増すことができる。
【００７１】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記相対的に低電圧の２次側回路には他の出力電圧検出手段を有し、その検出電圧を基に、制御手段が前記スイッチング素子の断続を制御することで、該低電圧の２次側回路の出力電圧を所望とする値に安定化する。
【００７２】
それゆえ、前記低電圧の２次側回路の出力電圧を高精度に調整することができる。
【００７３】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、出力電圧安定化手段をさらに設ける。
【００７４】
それゆえ、前記高電圧の２次側回路の出力電圧の変動も抑えることができる。
【００７５】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記制御手段を、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧を減少させるフの字特性を有する回路で構成する。
【００７６】
それゆえ、２次側の過電流保護動作の保持に必要な、最低電力を供給し続けることが可能となる。
【００７７】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記制御手段を、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、１次側出力を停止させ、電源再投入で復帰させるラッチ機能を有する回路で構成する。
【００７８】
それゆえ、入力通電中で保護動作時における２次側の操作による保護解除の危険を防ぐことが可能となる。
【００７９】
さらにまた、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記短絡手段がサイリスタから成り、前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、保護動作中に負荷が短絡した場合に、前記サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抑える抵抗をさらに設ける。
【００８０】
それゆえ、前記負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができる。
【００８１】
また、本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記サイリスタと並列に、該サイリスタの端子間を完全に短絡するスイッチ素子を設ける。
【００８２】
それゆえ、負荷短絡によってサイリスタの疑似短絡状態が解除されてしまうのを防ぐことができるとともに、過電流の原因が取り除かれた後、一時的に該スイッチ素子を操作し、前記サイリスタの端子間を完全に短絡させることによって、保護動作を解除する機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の第２の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の第３の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の第４の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の第５の形態のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】典型的な従来技術のスイッチング電源装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１ スイッチング電源装置
１２ 商用電源
１３ トランス１３
１３ａ １次巻線
１３ｂ 第１の２次巻線
１３ｃ 第２の２次巻線
１４ 出力電圧検出回路（他の出力電圧検出手段）
１５ スイッチング制御回路（制御手段）
１６ 出力量検出回路（出力量検出手段）
１７，３７ 出力電圧検出回路（出力電圧検出手段）
１８ 短絡素子、サイリスタ（出力抑制手段，短絡手段）
１９ 出力電圧安定化回路（出力電圧安定化手段）
２８ スイッチ素子（出力抑制手段）
Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ
Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２ 整流ダイオード
Ｌ１ 第１の負荷
Ｌ２ 第２の負荷
Ｑ スイッチング素子
Ｒ 抵抗
ＳＷ スイッチ素子
Claims (10)
- 直流入力または交流入力を整流平滑して得た直流入力をスイッチング素子で断続し、得られた交流をトランスを介して複数組の２次側回路で直流に変換してそれぞれの負荷に供給するようにしたスイッチング電源装置において、
相対的に高電圧の２次側回路の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、相対的に低電圧の２次側回路の出力を抑制させる出力抑制手段とを含むことを特徴とするスイッチング電源装置。 - 前記出力抑制手段は、
前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、
前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、
前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記出力ライン間を擬似的に短絡する短絡手段とを備えて構成される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。 - 前記出力抑制手段は、前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子である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。
- 前記出力抑制手段は、
前記スイッチング素子の出力電流量を検出する出力量検出手段と、
前記出力量検出手段の検出結果に応答して前記スイッチング素子の断続を制御する制御手段と、
前記相対的に高電圧の２次側回路の出力ライン間に設けられ、前記出力電圧検出手段での検出電圧が予め定める値以上になると、前記電源ライン間を擬似的に短絡する短絡手段と、
前記相対的に低電圧の２次側回路の出力ラインに直列に介在され、前記出力電圧検出手段の検出電圧が予め定める値以上になると、該２次側回路の出力ラインを遮断するスイッチ素子とを備えて構成される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。 - 前記相対的に低電圧の２次側回路には他の出力電圧検出手段を有し、その検出電圧を基に、制御手段が前記スイッチング素子の断続を制御することで、該低電圧の２次側回路の出力電圧を所望とする値に安定化することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のスイッチング電源装置。
- 前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、出力電圧安定化手段をさらに設けることを特徴とする請求項５記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、前記２次側出力電圧を減少させるフの字特性を有する回路で構成されることを特徴とする請求項２または４記載のスイッチング電源装置。
- 前記制御手段は、前記出力量検出手段での検出結果から、出力電流の増加に対して、１次側出力を停止させ、電源再投入で復帰させるラッチ機能を有する回路で構成されることを特徴とする請求項２または４記載のスイッチング電源装置。
- 前記短絡手段は、サイリスタから成り、
前記相対的に高電圧の２次側回路において、前記出力電圧検出手段と負荷との間に、保護動作中に負荷が短絡した場合に、前記サイリスタの擬似的な短絡状態を保持させるために該サイリスタに必要な保持電流が負荷に流入することを抑える抵抗をさらに設けることを特徴とする請求項２または４記載のスイッチング電源装置。 - 前記サイリスタと並列に、該サイリスタの端子間を完全に短絡するスイッチ素子を設けることを特徴とする請求項９記載のスイッチング電源装置。
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