JP2005045921A - 起動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解コンデンサの充電時間と無関係に、スイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動時間の短縮を実現する起動装置を提供する。
【解決手段】 力率改善制御ＩＣ２を定電流ＩC1で直接的に起動する定電流手段５および定電流停止手段６を有する定電流駆動手段４と、ダイオードＤ４とを備え、定電流手段５が生成した定電流ＩC1をダイオードＤ４を介して直接に力率改善制御ＩＣ２に供給し、力率改善制御ＩＣ２の起動時間を短縮して力率改善コンバータ１の起動を迅速に実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明はスイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを起動する起動装置に係り、特に起動時間の短縮を実現する起動装置に関する。

スイッチング電源に用いられる従来の起動装置において、交流入力（例えば、商用電源）の電流波形を電圧波形（５０Ｈｚ／６０Ｈｚの正弦波の全波整流波形）に近づけて波形整形し、歪みを改善することによって力率を改善する力率改善コンバータを起動するものが知られている。

図６に従来のスイッチング電源の力率改善コンバータを示す。図６において、力率改善コンバータ（アクティブフィルタ）は、ダイオードブリッジＤＢの正極（＋側）出力にチョークコイル主巻線ＬMおよびチョークコイル補助巻線ＬHを有するチョークコイルとダイオードＤ１が直列に接続され、ダイオードＤ１のカソード側とダイオードブリッジＤＢの負極（−側：接地ＧＮＤ）出力間に平滑コンデンサＣ１が接続される。

ダイオードＤ１のアノード側と接地ＧＮＤ間に、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１と抵抗器Ｒ１を直列に接続し、制御ＩＣ５１の制御出力ＶOでＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のゲートを駆動制御し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１を比較的高い周波数でスイッチングさせることにより、力率改善コンバータが起動し、ダイオードブリッジＤＢで全波整流された電流波形をパルス状の正弦波（全波整流後の電圧波形と同等）に波形整形し、歪み（力率）を改善した後に、平滑コンデンサＣ１で平滑して直流電源が得られる。

起動装置５２は、起動回路５３、電解コンデンサＣ２およびダイオードＤ３から構成され、起動回路５３から供給される起動電流ＩKを電解コンデンサＣ２に充電した後、電解コンデンサＣ２からダイオードＤ３を介して起動電圧ＶCを制御ＩＣ５１に供給し、制御ＩＣ５１を起動させる。

また、制御ＩＣ５１が起動して制御出力ＶOが出力され、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１がスイッチング動作をし、チョークコイルの主巻線ＬM間にパルス状の電圧が印加されると、チョークコイルの補助巻線ＬHに補助巻線誘起電圧ＶHが誘起される。誘起された補助巻線誘起電圧ＶHがダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ２に充電され、起動された制御ＩＣ５１に継続して起動電圧ＶCが安定に供給され、力率改善コンバータが継続して動作する。

図７に従来のスイッチング電源の力率改善コンバータ波形図を示す。図７において、時間ｔ１で電源入力ＶI（ダイオードブリッジＤＢの出力）が発生すると、起動電流ＩKが電解コンデンサＣ２に充電が開始され、ダイオードＤ３を介して次第に増加する起動電圧ＶCが制御ＩＣ５１に印加される。時間ｔ２で起動電圧ＶCが制御ＩＣ５１の起動開始電圧ＶC1となり、制御出力ＶOが立ち上り、出力が開始される。

制御出力ＶOが立ち上り、増加するにつれて起動電圧ＶCが減少して時間ｔ４まで継続する。時間ｔ４以降は、起動電圧ＶCおよび制御出力ＶOが増加し、時間ｔ５で一定値に安定する。なお、時間ｔ１〜ｔ２の期間が電解コンデンサＣ２の充電時間であり、時間ｔ１〜ｔ３の期間が起動装置５２の起動時間となる。

また、スイッチング電源に用いられる従来の起動装置において、スイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータに適用されたものは、「特許文献１」（スイッチング電源回路）に開示されているように、直流電源の両端に抵抗器と電界効果トラジスタ（ＦＥＴ）および電解コンデンサを直列に接続し、ＦＥＴをオンさせて抵抗器の抵抗値（ｒ）と電解コンデンサの容量値（ｃ）の時定数τ（＝ｃ×ｒ）で電解コンデンサに充電させ、電解コンデンサに充電させた起動電圧で、制御用集積ＩＣを起動し、制御用集積ＩＣによりトランジスタをオン・オフさせ、トランスの一次巻線を高周波のパルスでスイッチングさせることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させる。

トランジスタがオン・オフ動作し、トランスの一次巻線に高周波のパルス状の電圧が印加されると、トランスの補助巻線に電圧が誘起される。この誘起電圧によってＦＥＴ制御用のトランジスタをオン動作させることにより、ＦＥＴをオフ状態にして抵抗器→ＦＥＴ→電解コンデンサの電流経路を遮断し、誘起電圧で電解コンデンサを充電し、充電した電圧に基づいて制御用集積ＩＣを駆動することによって起動されたＤＣ−ＤＣコンバータを継続して動作させる。

制御用集積ＩＣを起動する起動電圧の起動時間は、電解コンデンサの充電時間に依存し、時定数τ（＝ｃ×ｒ）で決定されるが、同じ時定数なら、抵抗値（ｒ）が小さい場合には容量値（ｃ）を大きく設定でき、抵抗値（ｒ）が大きい場合には容量値（ｃ）を小さく設定することができる。

したがって、電解コンデンサの容量値（ｃ）を大きくした場合であっても、抵抗値の抵抗値（ｒ）を小さくすることにより、電解コンデンサの充電時間を速くしてＤＣ−ＤＣコンバータの起動時間を速くすることができる。
特開２０００−１７５４４９号公報

図６に示す従来のスイッチング電源の力率改善コンバータに用いられる起動装置および「特許文献１」に開示されたスイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータに適用された起動装置は、制御ＩＣの起動電圧または制御用集積ＩＣの起動電圧を電解コンデンサに充電した後に供給して起動する構成のため、力率改善コンバータまたはＤＣ−ＤＣコンバータが起動するまでの起動時間に時間遅れ（電解コンデンサの充電時間）が発生する基本的な課題がある。

また、図７の波形図に示すように、起動特性の安定化のために電解コンデンサの容量を大きくすると、充電時間が長くなり、起動時間が更に長くなる課題がある。一方、電解コンデンサの容量が小さいと、起動時間は早くなるが、制御ＩＣや制御用集積ＩＣが起動開始した場合に起動電圧が低下し、起動電圧ＶC2を下回ると制御ＩＣや制御用集積ＩＣが動作を停止する虞がある。

このように、従来の起動装置は、起動時間の設定に伴う電解コンデンサの容量値の設定が難しい課題があり、また、起動時間は、電解コンデンサの充電時間が関係するため、速くするために限界がある。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は電解コンデンサの充電時間と無関係に、スイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動時間の短縮を実現する起動装置を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係る起動装置は、スイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを起動するものであって、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を定電流で起動する定電流駆動手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係る起動装置は、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を定電流で起動する定電流駆動手段を備えたので、定電流で直接的に制御回路起動し、電解コンデンサの充電時間に伴うタイムラグを解消することができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段は、定電流を流す定電流手段と、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動後に、定電流手段の定電流を停止する定電流停止手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る定電流駆動手段は、定電流を流す定電流手段と、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動後に、定電流手段の定電流を停止する定電流停止手段とを備えたので、起動時間のスピードアップと、起動後に定電流を停止して電力損失を抑制することができる。

さらに、この発明に係る定電流駆動手段は、定電流で制御回路を直接起動することを特徴とする。

この発明に係る定電流駆動手段は、定電流で制御回路を直接起動するので、制御回路を迅速に立ち上げることができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段は、制御回路に印加する電圧を一定電圧に抑制するクランプ手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係る定電流駆動手段は、制御回路に印加する電圧を一定電圧に抑制するクランプ手段を備えたので、起動電圧の変動に対して制御回路（特に、力率改善制御ＩＣやＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ）を定格電圧内の一定電圧で駆動することができる。

さらに、この発明に係る定電流手段は、電界効果トランジスタを用いた定電流回路を備えたことを特徴とする。

この発明に係る定電流手段は、電界効果トランジスタを用いた定電流回路を備えたので、制御回路を定電流で起動することができる。

また、この発明に係る定電流停止手段は、補助巻線に発生する電圧に基づいて動作するスイッチング素子を備えたことを特徴とする。

この発明に係る定電流停止手段は、補助巻線に発生する電圧に基づいて動作するスイッチング素子を備えたので、制御回路の起動後に、定電流を停止して電力損失を抑制するとともに、補助巻線に発生する電圧に基づいて制御回路を継続して駆動することができる。

さらに、この発明に係るクランプ手段は、定電圧素子または定電圧回路を備えたことを特徴とする。

この発明に係るクランプ手段は、定電圧素子または定電圧回路を備えたので、正確な起動電圧値で制御回路を起動することができる。

この発明に係る起動装置は、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を定電流で起動する定電流駆動手段を備えたので、定電流で直接的に制御回路起動し、電解コンデンサの充電時間に伴うタイムラグを解消することができ、スイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動時間の短縮を実現することができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段は、定電流を流す定電流手段と、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータの起動後に、定電流手段の定電流を停止する定電流停止手段とを備えたので、起動時間のスピードアップと、起動後に定電流を停止して電力損失を抑制することができ、スイッチング電源の性能向上を図ることができる。

さらに、この発明に係る定電流駆動手段は、定電流で制御回路を直接起動するので、制御回路を迅速に立ち上げることができ、起動時間の短縮化を図ることができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段は、制御回路に印加する電圧を一定電圧に抑制するクランプ手段を備えたので、起動電圧の変動に対して制御回路（特に、力率改善制御ＩＣやＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ）を定格電圧内の一定電圧で駆動することができ、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを安定に起動することができる。

さらに、この発明に係る定電流手段は、電界効果トランジスタを用いた定電流回路を備えたので、制御回路を定電流で起動することができ、ばらつきのない起動時間で力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを起動することができる。

また、この発明に係る定電流停止手段は、補助巻線に発生する電圧に基づいて動作するスイッチング素子を備えたので、制御回路の起動後に、定電流を停止して電力損失を抑制するとともに、補助巻線に発生する電圧に基づいて制御回路を継続して駆動することができ、電力損失を抑制して効率を高めることができる。

さらに、この発明に係るクランプ手段は、定電圧素子または定電圧回路を備えたので、正確な起動電圧値で制御回路を起動することができ、力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを安定に起動することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明は定電流で直接的に制御回路を起動し、スイッチング電源の力率改善コンバータやスイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータの起動時間の短縮化を実現するものである。

図１はこの発明に係る起動装置を適用したスイッチング電源の力率改善コンバータの一実施の形態構成図である。図１において、スイッチング電源の力率改善コンバータ１は、交流電源ＶAC（例えば、商用電源：５０Ｈｚ／６０Ｈｚ、１００Ｖ／２００Ｖ）を全波整流するダイオードブリッジＤＢの正極（＋側）出力に、チョークコイル主巻線ＬMとダイオードＤ１を直列に接続し、ダイオードＤ１のアノード側とダイオードブリッジＤＢの負極（−側）出力（接地ＧＮＤ）間に、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１と抵抗器Ｒ１を直列に接続する。

ダイオードＤ１のカソード側と接地ＧＮＤ間に、平滑用の電解コンデンサＣ１を接続する。また、起動装置３は、ダイオードＤ１のカソード側（入力電圧ＶI）と接地ＧＮＤ間に接続する。

起動装置３は、制御回路を構成する力率改善制御ＩＣ２を定電流ＩC1で直接的に起動する定電流駆動手段４とダイオードＤ４を備え、ダイオードＤ４のカソード側を力率改善制御ＩＣ２のＩＣ印加電圧端子（起動電圧ＶC1端子）とダイオードＤ３のカソード側に接続する。

また、力率改善制御ＩＣ２は、制御出力（制御出力ＶO1端子）をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のゲートに接続し、接地端子を接地ＧＮＤに接続する。チョークコイル補助巻線ＬH1は、一端を接地ＧＮＤに接続し、他端をダイオードＤ２のアノード側に接続する。ダイオードＤ２のカソード側は、ダイオードＤ３のアノード側、電解コンデンサＣ２の正極性（＋）側および定電流駆動手段４に接続する。

定電流駆動手段４は、定電流手段５および定電流停止手段６を備え、定電流手段５は、定電流ＩC1を生成し、ダイオードＤ４を介して力率改善制御ＩＣ２に定電流ＩC1を直接供給することにより、力率改善制御ＩＣ２を起動電圧ＶC1で起動する。定電流ＩC1で力率改善制御ＩＣ２を直接起動することにより、起動時間を短縮することができる。

力率改善制御ＩＣ２は、起動電圧ＶC1で起動されると、比較的高周波のパルス状の制御出力ＶO1をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１のゲートに供給し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１を比較的高い周波数でスイッチング（オン／オフ）駆動する。

ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１がスイッチング（オン／オフ）駆動されると、ダイオードブリッジＤＢの正極（＋側）出力→チョークコイル主巻線ＬM→ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１（ドレイン−ソース間）→抵抗器Ｒ１→ダイオードブリッジＤＢの負極（−側）出力（接地ＧＮＤ）の経路で高周波のパルス状の電流、または直流成分に高周波のパルスが重畳した電流が流れる。経路に高周波のパルス状の電流、または直流成分に高周波のパルスが重畳した電流が流れることにより、力率改善コンバータが起動する。

チョークコイル主巻線ＬMにパルス状の電圧が印加されると、チョークコイル補助巻線ＬH1に補助巻線誘起電圧ＶH1が誘起し、補助巻線誘起電圧ＶH1がダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ２および定電流停止手段６に供給される。

電解コンデンサＣ２は、補助巻線誘起電圧ＶH1に基づいて充電し、ダイオードＤ３を介して駆動電流ＩDを流すことにより、力率改善制御ＩＣ２に起動電圧ＶC1に相当する駆動電圧を供給し、起動後の力率改善制御ＩＣ２を継続して駆動する。電解コンデンサＣ２に充電された電圧で力率改善制御ＩＣ２が継続して駆動されることにより、力率改善コンバータが起動に引き続いて動作する。

定電流停止手段６は、チョークコイル補助巻線ＬH1からダイオードＤ２を介して供給される補助巻線誘起電圧ＶH1に基づいて動作し、定電流手段５からダイオードＤ４を介して力率改善制御ＩＣ２に供給される定電流ＩC1を停止する。定電流停止手段６が定電流ＩC1を停止することにより、力率改善コンバータの起動後に、定電流ＩC1が起動装置３に流れることに伴う力率改善コンバータの電力損失を抑制する。

また、定電流駆動手段４は、定電流停止手段６によって定電流ＩC1が停止されるまでの間、定電流ＩC1および駆動電流ＩDが同時に力率改善制御ＩＣ２に供給される期間があり、力率改善制御ＩＣ２に過電圧が印加されたり、駆動電流ＩDが多くなって力率改善制御ＩＣ２に過電圧が印加されることを防止するため、力率改善制御ＩＣ２のＩＣ印加電圧端子（起動電圧ＶC1端子）と接地端子間に、力率改善制御ＩＣ２を一定電圧に抑制するクランプ手段を設ける。

なお、定電流駆動手段４は、入力電圧ＶIと接続する電源端子ａ、定電流ＩC1を供給する定電流端子ｂ、定電流を停止する定電流停止端子ｃおよび接地ＧＮＤと接続する接地端子ｄを備える。

図２はこの発明に係る起動装置を適用したスイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータの一実施の形態構成図である。図２において、スイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータ７は、交流電源ＶAC（例えば、商用電源：５０Ｈｚ／６０Ｈｚ、１００Ｖ／２００Ｖ）を全波整流するダイオードブリッジＤＢの正極（＋側）出力と負極（−側）出力（接地ＧＮＤ）との間に電解コンデンサ（平滑コンデンサ）Ｃ３を接続し、電解コンデンサＣ３の両端にトランスＴを挿入する。

トランスＴは、一次巻線ＬPの一端を電解コンデンサＣ３の正極（＋側）に接続し、他端と接地ＧＮＤ間にＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２と抵抗器Ｒ２を直列に接続する。また、補助巻線ＬH2は、一端を接地ＧＮＤに接続し、他端をダイオード（半波整流器）Ｄ２のアノードに接続する。

電解コンデンサＣ３の正極（＋側）と接地ＧＮＤ間に起動装置９を接続する。起動装置９は、図１に示す起動装置３と同一構成で、制御回路を構成するＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８を定電流ＩC2で直接的に起動する定電流駆動手段１０とダイオードＤ４を備え、ダイオードＤ４のカソード側をＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８のＩＣ印加電圧端子（起動電圧ＶC2端子）とダイオードＤ３のカソード側に接続する。

また、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８は、制御出力（制御出力ＶO2端子）をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２のゲートに接続し、接地端子を接地ＧＮＤに接続する。電解コンデンサＣ２は、正極（＋側）をダイオードＤ２のカソード、ダイオードＤ３のアノードおよび定電流駆動手段１０に接続し、負極（−側）を接地ＧＮＤに接続する。

定電流駆動手段１０は、図１に示す定電流駆動手段４と同一構成で、定電流手段１１および定電流停止手段１２を備え、定電流手段１１は、定電流ＩC2を生成し、ダイオードＤ４を介してＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に定電流ＩC2を直接供給することにより、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８を起動電圧ＶC2で起動する。定電流ＩC2でＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８を直接起動することにより、起動時間を短縮することができる。

ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８は、起動電圧ＶC2で起動されると、比較的高周波のパルス状の制御出力をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２のゲートに供給し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２を比較的高い周波数でスイッチング（オン／オフ）駆動する。

ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２がスイッチング（オン／オフ）駆動されると、ダイオードブリッジＤＢの正極（＋側）出力→トランスＴの一次巻線ＬP→ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ２（ドレイン−ソース間）→抵抗器Ｒ２→ダイオードブリッジＤＢの負極（−側）出力（接地ＧＮＤ）の経路で高周波のパルス状の電流が流れる。経路に高周波のパルス状の電圧が印加されることにより、二次巻線ＬSに高周波のパルス状の電圧が誘起され、ＤＣ−ＤＣコンバータが起動する。また、トランスＴの補助巻線ＬH2に補助巻線誘起電圧ＶH2が誘起する。補助巻線ＬH2に誘起した誘起電圧ＶH2がダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ２および定電流停止手段１２に供給される。

電解コンデンサＣ２は、補助巻線誘起電圧ＶH2に基づいて充電し、ダイオードＤ３を介して駆動電流ＩDを流すことにより、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に起動電圧ＶC2に相当する駆動電圧を供給し、起動後のＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８を継続して駆動する。電解コンデンサＣ２に充電された電圧でＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８が継続して駆動されることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータが起動に引き続いて駆動する。

定電流停止手段１２は、補助巻線ＬH2からダイオードＤ２を介して供給される補助巻線誘起電圧ＶH2に基づいて動作し、定電流手段１１からダイオードＤ４を介してＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に供給される定電流ＩC2を停止する。定電流停止手段１２が定電流ＩC2を停止することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータの起動後に、定電流ＩC2が起動装置９に流れることに伴うＤＣ−ＤＣコンバータの電力損失を抑制する。

また、定電流駆動手段１０は、定電流停止手段１２によって定電流ＩC2が停止されるまでの間、定電流ＩC2および駆動電流ＩDが同時にＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に供給される期間があり、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に過電圧が印加されたり、駆動電流ＩDが多くなってＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８に過電圧が印加されることを防止するため、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８のＩＣ印加電圧端子（起動電圧ＶC2端子）と接地端子間に、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８を一定電圧に抑制するクランプ手段を設ける。

なお、定電流駆動手段１０は、定電流駆動手段４と同様に、入力電圧ＶIと接続する電源端子ａ、定電流ＩC2を供給する定電流端子ｂ、定電流を停止する定電流停止端子ｃおよび接地ＧＮＤと接続する接地端子ｄを備える。

以上説明したように、この発明に係る起動装置３，９は、力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７の制御回路（力率改善制御ＩＣ２，ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）を定電流ＩC1，ＩC2で起動する定電流駆動手段４，１０を備えたので、定電流ＩC1，ＩC2で直接的に制御回路２，８起動し、電解コンデンサの充電時間に伴うタイムラグを解消することができ、スイッチング電源の力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７の起動時間の短縮を実現することができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段４，１０は、定電流ＩC1，ＩC2を流す定電流手段５，１１と、力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７の起動後に、定電流手段５，１１の定電流ＩC1，ＩC2を停止する定電流停止手段６，１２とを備えたので、起動時間のスピードアップと、起動後に定電流を停止して電力損失を抑制することができ、スイッチング電源の性能向上を図ることができる。

さらに、この発明に係る定電流駆動手段４，１０は、定電流ＩC1，ＩC2で制御回路２，８を直接起動するので、制御回路を迅速に立ち上げることができ、起動時間の短縮化を図ることができる。

また、この発明に係る定電流駆動手段４，１１は、制御回路２，８に印加する電圧を一定電圧ＶC1，ＶC2に抑制するクランプ手段を備えたので、起動電圧の変動に対して制御回路（特に、力率改善制御ＩＣ２やＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）を定格電圧内の一定電圧で駆動することができ、力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７を安定に起動することができる。

図３はこの発明に係る定電流駆動手段の一実施の形態回路構成図である。図３において、定電流駆動手段４，１０は、定電圧電流回路で構成した定電流手段５，１１と、スイッチング素子を備えた定電流停止手段６，１２とで構成する。

定電流回路は、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３と、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のドレイン−ゲート間に直列接続された抵抗器Ｒ３とツェナーダイオードＺＤ１と、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３に接続された抵抗器Ｒ４と、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のゲートと抵抗器Ｒ４の一端（定電流端子ｂ）に接続するツェナーダイオードＺＤ３から構成する。ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のドレインが電源端子ａに接続され、抵抗Ｒ４の一端が定電流端子ｂに接続され、定電流端子ｂから外部に定電流を供給する。

定電流停止手段６，１２は、トランジスタＱ４と抵抗器Ｒ５で構成し、トランジスタＱ４のコレクタは、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のゲートに接続し、ベースは、抵抗器Ｒ５を介して定電流停止端子ｃに接続し、エミッタは、接地端子ｄに接続する。

補助巻線ＬH1，ＬH2から供給される補助巻線誘起電圧ＶH1，ＶH2に基づいて定電流停止端子ｃに電圧が供給されると、トランジスタＱ４がオン状態になってＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３のゲート電圧を接地ＧＮＤレベルにするため、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がオフ状態となって定電流回路の動作を停止し、定電流を停止する。

図４はこの発明に係る定電流駆動手段の別実施の形態回路構成図である。図４において、定電流駆動手段４，１０は、定電流手段５，１１および定電流停止手段６，１２に、それぞれＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３およびトランジスタＱ４を過電圧から保護するツェナーダイオードＺＤ２およびＺＤ４を追加した点が図３に示す構成と異なる。

なお、図３および図４において、抵抗器Ｒ３を高抵抗値にすることにより、定電流停止手段６，１２が動作してＭＯＳＦＥＴ−Ｑ３がオフし、定電流が停止した場合、定電流駆動手段４，１０に流れる電流は、抵抗値Ｒ３に流れる電流となり、起動装置３，７に流れる電流を少なくすることにより、力率改善コンバータ１およびＤＣ−ＤＣコンバータ７の電力損失を抑制することができる。

このように、この発明に係る定電流手段５，１１は、電界効果トランジスタＱ３を用いた定電流回路を備えたので、制御回路２，８を定電流ＩC1，ＩC2で起動することができ、ばらつきのない起動時間で力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７を起動することができる。

また、この発明に係る定電流停止手段６，１２は、補助巻線ＬH1，ＬH2に発生する電圧（補助巻線誘起電圧ＶH１，ＶH2）に基づいて動作するスイッチング素子（トランジスタＱ４）を備えたので、制御回路２，８の起動後に、定電流ＩC1，ＩC2を停止して電力損失を抑制するとともに、補助巻線に発生する電圧に基づいて制御回路を継続して駆動することができ、電力損失を抑制して効率を高めることができる。

図５はこの発明に係るクランプ手段の一実施の形態回路構成図である。（ａ）図に定電圧素子を用いた構成図、（ｂ）図に定電圧回路を用いた構成図を示す。（ａ）図において、クランプ手段は、定電圧素子であるツェナーダイオードＺＤ５を力率改善制御ＩＣ２（または、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）の起動電圧ＶC1（または、ＶC2）端子と接地ＧＮＤ間に挿入する。ツェナーダイオードＺＤ５の電圧ＶZを起動電圧ＶC1（または、ＶC2）に設定することにより、力率改善制御ＩＣ２（または、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）を過電圧から保護することができる。

また、（ｂ）図において、クランプ手段は、定電圧回路１３で構成する。定電圧回路１３は、トランジスタＱ５、抵抗器Ｒ６およびツェナーダイオードＺＤ６から構成し、力率改善制御ＩＣ２（または、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）の起動電圧ＶC1（または、ＶC2）端子と接地ＧＮＤ間に挿入することにより、起動電圧ＶC1（または、ＶC2）端子と接地ＧＮＤ間の電圧を、ツェナーダイオードＺＤ６の電圧ＶZ＋ＶBE（ベース−エミッタ電圧）にクランプし、力率改善制御ＩＣ２（または、ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ８）を過電圧から保護することができる。

このように、この発明に係るクランプ手段は、定電圧素子ＺＤ５または定電圧回路１３を備えたので、正確な起動電圧値で制御回路２，８を起動することができ、力率改善コンバータ１やＤＣ−ＤＣコンバータ７を安定に起動することができる。

本発明に係る起動装置は、定電流で直接的に制御回路起動し、電解コンデンサの充電時間に伴うタイムラグを解消することができ、コンデンサに充電した電圧で起動するあらゆる装置の起動時間短縮に適用することができる。

この発明に係る起動装置を適用したスイッチング電源の力率改善コンバータの一実施の形態構成図 この発明に係る起動装置を適用したスイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータの一実施の形態構成図 この発明に係る定電流駆動手段の一実施の形態回路構成図 この発明に係る定電流駆動手段の別実施の形態回路構成図 この発明に係るクランプ手段の一実施の形態回路構成図 従来のスイッチング電源の力率改善コンバータ 従来のスイッチング電源の力率改善コンバータ波形図

符号の説明

１ スイッチング電源の力率改善コンバータ
２ 力率改善制御ＩＣ
３，９ 起動装置
４，１０ 定電流駆動手段
５，１１ 定電流手段
６，１２ 定電流停止手段
７ スイッチング電源のＤＣ−ＤＣコンバータ
８ ＤＣ／ＤＣ制御ＩＣ
１３ 定電圧回路
ＶAC 交流電源
ＤＢ ダイオードブリッジ（全波整流器）
ＬM チョークコイル主巻線
ＬH1 チョークコイル補助巻線
Ｔ トランス
ＬP 一次巻線
ＬS 二次巻線
ＬH2 補助巻線
Ｃ１，Ｃ２ 電解コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｑ１〜Ｑ３ ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ４，Ｑ５ トランジスタ
ＶH1，ＶH2 補助巻線誘起電圧
ＩC1，ＩC2 定電流
ＶO1，ＶO2 制御出力
ＶC1，ＶC2 起動電圧
ＩD 駆動電流

Claims (7)

1. スイッチング電源の力率改善コンバータやＤＣ−ＤＣコンバータを起動する起動装置であって、
   前記力率改善コンバータや前記ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路を定電流で起動する定電流駆動手段を備えたことを特徴とする起動装置。
2. 前記定電流駆動手段は、定電流を流す定電流手段と、前記力率改善コンバータや前記ＤＣ−ＤＣコンバータの起動後に、前記定電流手段の定電流を停止する定電流停止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の起動装置。
3. 前記定電流駆動手段は、定電流で前記制御回路を直接起動することを特徴とする請求項１または請求項２記載の起動装置。
4. 前記定電流駆動手段は、前記制御回路に印加する電圧を一定電圧に抑制するクランプ手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の起動装置。
5. 前記定電流手段は、電界効果トランジスタを用いた定電流回路を備えたことを特徴とする請求項２記載の起動装置。
6. 前記定電流停止手段は、補助巻線に発生する電圧に基づいて動作するスイッチング素子を備えたことを特徴とする請求項２記載の起動装置。
7. 前記クランプ手段は、定電圧素子または定電圧回路を備えたことを特徴とする請求項４記載の起動装置。
   
   

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