JP2005168146A - Switching power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機器の直流電源として用いられるスイッチング電源装置に関するものである。 The present invention relates to a switching power supply device used as a DC power supply for electrical equipment.
電気機器、例えば、ファクシミリ、電話機、コピー機、その他OA機器や家電製品などには、安定した一定の動作電圧が必要であるため、安定化電圧を出力するスイッチング電源装置が従来から用いられている。また、近年の電気機器は、本来の動作時(通常モード)以外の待機時、つまり、低消費電力時(省電力モード)にも電源が供給される必要のあるものが多くなってきているため、スイッチング電源装置は、常時、電気機器に対して電源を供給する必要がある。一方、昨今のエネルギー事情から省電力を図る必要もある。そこで、本来の動作時間に比べ時間割合の大きい待機時におけるスイッチング電源装置の消費電力を少なくすることが重要となっている。 Since electric devices such as facsimiles, telephones, copiers, other OA devices and home appliances require a stable and constant operating voltage, a switching power supply device that outputs a stabilized voltage has been conventionally used. . Also, in recent years, there are an increasing number of electrical devices that need to be supplied with power during standby other than the original operation (normal mode), that is, during low power consumption (power saving mode). The switching power supply device must always supply power to the electrical equipment. On the other hand, it is necessary to save power due to the recent energy situation. Therefore, it is important to reduce the power consumption of the switching power supply device during standby, which has a larger time ratio than the original operation time.
ところで、スイッチング電源装置としては、以下のようなものが広く知られている。つまり、交流電源から整流回路によって得られた整流後の電圧(脈流)が平滑回路によって平滑されて直流電圧に変換される。この直流電圧がスイッチング素子によって断続され、該スイッチング出力を出力整流平滑回路に供給して任意の直流電圧が得られる。 By the way, the following are widely known as switching power supply devices. That is, the rectified voltage (pulsating flow) obtained from the AC power supply by the rectifier circuit is smoothed by the smoothing circuit and converted to a DC voltage. This DC voltage is interrupted by the switching element, and the switching output is supplied to the output rectifying / smoothing circuit to obtain an arbitrary DC voltage.
このようなスイッチング電源装置において、入力側の平滑回路がコンデンサインプット型であると、入力電流が流れるのは、整流後の電圧が入力平滑コンデンサの充電電圧より高い期間のみとなるので、入力電流の導通角が狭く、力率を低下させるという問題があった。そこで、この問題を解決するため、従来から、力率改善機能を有した昇圧チョッパー回路を備えるスイッチング電源装置が用いられている。 In such a switching power supply device, when the smoothing circuit on the input side is a capacitor input type, the input current flows only during a period when the voltage after rectification is higher than the charging voltage of the input smoothing capacitor. There was a problem that the conduction angle was narrow and the power factor was lowered. Therefore, in order to solve this problem, conventionally, a switching power supply device including a boost chopper circuit having a power factor correction function has been used.
しかしながら、このような昇圧チョッパー回路を備えたスイッチング電源装置は、力率が改善されて無効電力が低減するので省電力になるが、力率改善機能を有さないスイッチング電源装置と比較して、昇圧チョッパー回路の力率改善動作に伴う電力損失が生じるので、その分だけ電力変換効率が劣化する。特に、機器の待機時のように、力率改善の必要性のない低消費電力状態においても力率改善機能を動作させ、無駄な電力を浪費している。 However, the switching power supply device provided with such a boost chopper circuit saves power because the power factor is improved and reactive power is reduced, but compared with a switching power supply device that does not have a power factor improvement function, Since power loss accompanying the power factor improvement operation of the boost chopper circuit occurs, the power conversion efficiency is degraded accordingly. In particular, the power factor improvement function is operated even in a low power consumption state where there is no need for power factor improvement, such as when the device is on standby, and wasted power is wasted.
特許文献1には、機器が省電力モードに移行している場合、力率改善部を介さずに、機器へ電力を供給するように構成した電源装置が開示されている。
特許文献2には、昇圧チョッパー回路の出力を1次側に補助巻線を有する変圧器で電圧変換して、所望の電圧を負荷に供給し、上記補助巻線に誘起される正電圧をコンデンサに導き入れて該コンデンサを充電することにより、上記負荷に供給されている出力電力を検出し、該出力電力に応じて、力率改善機能を機能させないスイッチング電源装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されているような電源装置においては、力率改善部を介さないで電力供給を行うことができるようにするために、力率改善部を介さない電力供給経路、および、力率改善部を介する電力供給経路と介さない電力供給経路との切り替え機構に対応して、力率改善部とは別にスイッチや整流器等が備えられた回路が必要であり、部品点数が多くなるという問題があった。
However, in the power supply device disclosed in
また、特許文献2に開示されているようなスイッチング電源装置では、変圧器の補助巻線に誘起される正電圧にノイズ成分が多く含まれており、かつ、該正電圧が変圧器の結合度および負荷に依存している。つまり、該正電圧を利用して検出される出力電力には誤差が含まれることが多かった。これにより、電気機器が省電力モードであっても、力率改善機能が機能している場合が生じ、充分な省電力化が図れないという問題があった。
Further, in the switching power supply device disclosed in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、力率改善部を介しないで電力供給を行うための構成を用いることなく、低消費電力時に更に省電力を図ることのできるスイッチング電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to further reduce power consumption at the time of low power consumption without using a configuration for supplying power without going through a power factor improvement unit. An object of the present invention is to provide a switching power supply device that can be used.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、整流回路から出力された後の電圧をDC−DCコンバータで電圧変換して負荷に電力を供給するスイッチング電源装置であって、前記DC−DCコンバータは、パルストランスと、前記パルストランスの1次巻線と直列に設けられる主スイッチング素子とを備え、前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、前記パルストランスの1次電流に対応した電流を検出する入力電流検出手段と、コンデンサを有し、前記入力電流検出手段の出力を該コンデンサに導き入れて、該コンデンサを充電することにより、前記負荷に供給されている出力電力を検出する出力電力検出手段と、前記出力電力件出手段によって検出された前記出力電力が所定量以上であるか否かを判断する判断手段と、検出された前記出力電力が所定量以上であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオンとする一方、検出された前記出力電力が所定量未満であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオフとする力率改善機能制御手段とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a switching power supply according to the present invention is a switching power supply that converts a voltage output from a rectifier circuit by a DC-DC converter and supplies power to a load. The DC converter includes a pulse transformer and a main switching element provided in series with the primary winding of the pulse transformer, and an output voltage of the rectifier circuit is applied to output an input voltage to the DC-DC converter. However, the power factor improving means capable of turning on / off the power factor improving function for improving the power factor by expanding the conduction angle with respect to the output voltage of the rectifier circuit, and a current corresponding to the primary current of the pulse transformer. An input current detecting means for detecting and a capacitor are provided, the output of the input current detecting means is led into the capacitor, and the capacitor is charged. Output power detecting means for detecting the output power supplied to the load, determination means for determining whether or not the output power detected by the output power calculating means is a predetermined amount or more, and detection The power factor improvement function is turned on when the determination means determines that the output power is greater than or equal to a predetermined amount, while the determination means determines that the detected output power is less than the predetermined amount. And a power factor improvement function control means for turning off the power factor improvement function in the case of being performed.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記入力電流検出手段は、前記力率改善手段と前記整流回路との間の電流路を1次側とするカレントトランスで構成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problem, the switching power supply device of the present invention is configured such that the input current detecting means is a current transformer having a current path between the power factor improving means and the rectifier circuit as a primary side. It is characterized by being.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記入力電流検出手段の出力が、ダイオードと前記コンデンサの充電電流を量的に抑制する素子とを介して、該コンデンサに導き入れられることを特徴としている。 In order to solve the above problem, the switching power supply device of the present invention is configured such that the output of the input current detection means is introduced into the capacitor via a diode and an element that quantitatively suppresses the charging current of the capacitor. It is characterized by that.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記素子が、抵抗またはインダクタであることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the switching power supply device of the present invention is characterized in that the element is a resistor or an inductor.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記判断手段は、前記コンデンサの両端の電圧値が所定電圧値以上の場合に、検出された出力電力が所定量以上であると判断することを特徴としている。 In the switching power supply device of the present invention, in order to solve the above-described problem, the determination unit determines that the detected output power is equal to or greater than a predetermined amount when the voltage value across the capacitor is equal to or greater than a predetermined voltage value. It is characterized by doing.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記判断手段は、ツェナーダイオードを有しており、該ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記所定電圧値に対応することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the switching power supply device of the present invention is characterized in that the determination means includes a Zener diode, and the Zener voltage of the Zener diode corresponds to the predetermined voltage value.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記力率改善機能制御手段は、閉または開により前記力率改善手段に対する動作電源の供給または遮断を行う開閉手段を有しており、前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行うことを特徴としている。 In order to solve the above problem, the switching power supply apparatus according to the present invention has an opening / closing means for supplying or shutting off the operating power to the power factor improving means when the power factor improving function control means is closed or opened. When the power factor improving means is not functioned, the opening / closing means shuts off the operating power supply to the power factor improving means.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記開閉手段はトランジスタであり、前記力率改善機能制御手段は、前記力率改善手段を機能させない場合に、該トランジスタを導通させないことを特徴としている。 In the switching power supply device of the present invention, in order to solve the above problems, the opening / closing means is a transistor, and the power factor improvement function control means does not conduct the transistor when the power factor improvement means does not function. It is characterized by.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、整流回路から出力された後の電圧をDC−DCコンバータで電圧変換して負荷に電力を供給するスイッチング電源装置であって、前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、電力を供給している前記負荷の大きさを示す制御信号を外部より受け、該制御信号により、前記力率改善機能のオン/オフの制御を行う力率改善機能制御手段とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the switching power supply device of the present invention is a switching power supply device that converts the voltage output from the rectifier circuit by a DC-DC converter and supplies power to a load. It is possible to turn on / off the power factor improvement function that improves the power factor by widening the conduction angle with respect to the output voltage of the rectifier circuit while the output voltage of the circuit is applied and the input voltage to the DC-DC converter is output. Power factor improvement means, and a control signal indicating the size of the load supplying power is received from the outside, and the power factor improvement function control for controlling on / off of the power factor improvement function by the control signal And a means.
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、前記力率改善機能制御手段は、前記制御信号に応じて閉または開により前記力率改善手段に対する動作電源の供給または遮断を行う開閉手段を有しており、前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行うことを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, the switching power supply apparatus according to the present invention is configured such that the power factor correction function control unit supplies or shuts off the operation power to the power factor correction unit by closing or opening according to the control signal. And the switching means shuts off the operating power supply to the power factor improving means when the power factor improving means is not functioning.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、整流回路から出力された後の電圧をDC−DCコンバータで電圧変換して負荷に電力を供給するスイッチング電源装置であって、前記DC−DCコンバータは、パルストランスと、前記パルストランスの1次巻線と直列に設けられる主スイッチング素子とを備え、前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、入力電流検出手段と、出力電力検出手段と、判断手段と、検出された前記出力電力が所定量以上であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオンとする一方、検出された前記出力電力が所定量未満であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオフとする力率改善機能制御手段とを備えている構成である。 As described above, the switching power supply of the present invention is a switching power supply that converts the voltage output from the rectifier circuit into a voltage by a DC-DC converter and supplies power to a load. Comprises a pulse transformer and a main switching element provided in series with the primary winding of the pulse transformer, while the output voltage of the rectifier circuit is applied to output the input voltage to the DC-DC converter, A power factor improving means capable of turning on / off a power factor improving function for improving a power factor by expanding a conduction angle with respect to an output voltage of the rectifier circuit, an input current detecting means, an output power detecting means, and a judging means; The power factor improvement function is turned on when the determination means determines that the detected output power is greater than or equal to a predetermined amount, while the detected output Force is configured to and a power factor improving function control means for turning off said power factor improving function when it is determined by said determining means is less than a predetermined amount.
それゆえ、パルストランスの1次電流に対応した電流を検出することにより、負荷の大きさに応じて力率改善手段の力率改善機能が制御され、負荷に電力が供給される。したがって、負荷が通常モードのときに力率改善機能を機能させ、負荷が省電力モードのときに力率改善機能を機能させないことができる。つまり、負荷が省電力モードのときには、力率改善手段の力率改善機能に必要とされる電力分だけさらに省電力化することができる。 Therefore, by detecting the current corresponding to the primary current of the pulse transformer, the power factor improving function of the power factor improving means is controlled according to the size of the load, and power is supplied to the load. Therefore, the power factor improvement function can be functioned when the load is in the normal mode, and the power factor improvement function can be prevented from functioning when the load is in the power saving mode. That is, when the load is in the power saving mode, it is possible to further save power by the power required for the power factor improving function of the power factor improving means.
また、負荷が省電力モードの場合、力率改善機能を機能させない状態で力率改善手段を通してDC−DCコンバータへ入力電圧を印加することができ、特許文献1のように、力率改善手段とは別の回路を設ける必要がない。よって、該別の回路に要する部品点数を削減することができる。 In addition, when the load is in the power saving mode, an input voltage can be applied to the DC-DC converter through the power factor improving means without operating the power factor improving function. Does not require a separate circuit. Therefore, the number of parts required for the another circuit can be reduced.
以上により、力率改善部を介しないで電力供給を行うための構成を用いることなく、低消費電力時に更に省電力を図ることのできるスイッチング電源装置を提供することができるという効果を奏する。 As described above, there is an effect that it is possible to provide a switching power supply device that can further reduce power consumption at the time of low power consumption without using a configuration for supplying power without going through the power factor improvement unit.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記入力電流検出手段は、前記力率改善手段と前記整流回路との間の電流路を1次側とするカレントトランスで構成されている構成である。 As described above, the switching power supply device according to the present invention has a configuration in which the input current detection unit is configured by a current transformer having a current path between the power factor improvement unit and the rectifier circuit as a primary side. is there.
それゆえ、入力電流検出手段の出力は、負成分を含まない正弦波状であり、他の部品の影響を受けることがないので、ノイズが含まれない。したがって、該出力電圧を前記コンデンサに導き入れ、該コンデンサを充電することにより、検出される負荷に供給されている出力電力には誤差等がなく、従来に比べて精度良く出力電力を検出することができる。つまり、負荷の省電力モード状態を精度良く検出することができ、省電力モードにおいてより確実に力率改善手段を機能させないことができるため、一層の省電力化が図れるという効果を奏する。 Therefore, the output of the input current detection means has a sine wave shape that does not include a negative component, and is not affected by other components, and therefore does not include noise. Therefore, by introducing the output voltage into the capacitor and charging the capacitor, there is no error in the output power supplied to the detected load, and the output power can be detected more accurately than in the past. Can do. In other words, the power saving mode state of the load can be detected with high accuracy, and the power factor improvement means can be prevented from functioning more reliably in the power saving mode, so that further power saving can be achieved.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記入力電流検出手段の出力が、ダイオードと前記コンデンサの充電電流を量的に抑制する素子とを介して、該コンデンサに導き入れられる構成である。 As described above, the switching power supply device of the present invention is configured such that the output of the input current detection means is introduced into the capacitor via a diode and an element that quantitatively suppresses the charging current of the capacitor. .
それゆえ、コンデンサの充電電圧を負荷に供給されている出力電力に比例させた状態で、該充電電圧を制限することができる。これにより、該充電電圧に基づいて、出力電力を検出することができるとともに、出力電力検出手段における消費電力を低減できるという効果を奏する。 Therefore, the charging voltage can be limited in a state where the charging voltage of the capacitor is proportional to the output power supplied to the load. Thereby, the output power can be detected based on the charging voltage, and the power consumption in the output power detection means can be reduced.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記素子が、抵抗またはインダクタである構成である。 As described above, the switching power supply device of the present invention has a configuration in which the element is a resistor or an inductor.
それゆえ、簡単な回路構成で、コンデンサの充電電圧を負荷に供給されている出力電力に比例して変化させ、出力電力を検出することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to detect the output power with a simple circuit configuration by changing the charging voltage of the capacitor in proportion to the output power supplied to the load.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記判断手段は、前記コンデンサの両端の電圧値が所定電圧値以上の場合に、検出された出力電力が所定量以上であると判断する構成である。 As described above, the switching power supply device according to the present invention has a configuration in which the determination unit determines that the detected output power is equal to or greater than a predetermined amount when the voltage value across the capacitor is equal to or greater than the predetermined voltage value. is there.
それゆえ、出力電力が所定量以上であるかの否かの判断を、コンデンサの両端の電圧値と所定電圧値との比較により簡単に行うことができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to easily determine whether or not the output power is greater than or equal to a predetermined amount by comparing the voltage value at both ends of the capacitor with the predetermined voltage value.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記判断手段は、ツェナーダイオードを有しており、該ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記所定電圧値に対応する構成である。 As described above, in the switching power supply device of the present invention, the determination unit has a Zener diode, and the Zener voltage of the Zener diode corresponds to the predetermined voltage value.
それゆえ、ツェナーダイオードで構成するという簡単な構成によって、上記判断手段を実現することができるという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that the determination means can be realized by a simple configuration including a Zener diode.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記力率改善機能制御手段は、開閉手段を有しており、前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行う構成である。 In the switching power supply device of the present invention, as described above, the power factor improvement function control means has an opening / closing means, and when the power factor improvement means is not functioned, the opening / closing means is the power factor improvement means. The operation power supply is cut off.
それゆえ、開閉手段が閉状態になると動作電源が力率改善手段に供給されて力率改善を行うことができる一方、開閉手段が開状態になると動作電源が力率改善手段に供給されないため、省電力化を図ることができるという効果を奏する。 Therefore, when the opening / closing means is in the closed state, the operating power is supplied to the power factor improving means and the power factor can be improved, whereas when the opening / closing means is in the open state, the operating power is not supplied to the power factor improving means. There is an effect that power saving can be achieved.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記開閉手段はトランジスタであり、前記力率改善機能制御手段は、前記力率改善手段を機能させない場合に、該トランジスタを導通させない構成である。 As described above, in the switching power supply device of the present invention, the opening / closing means is a transistor, and the power factor improvement function control means is configured not to conduct the transistor when the power factor improvement means is not functioned.
それゆえ、出力電力が所定量以上であると上記判断手段で判断されると、上記トランジスタを導通させるため、動作電源が力率改善手段に供給される。これにより、力率改善を行うことができる。一方、出力電力が所定量未満であると上記判断手段で判断されると、上記トランジスタを導通させないため、動作電源が力率改善手段に供給されない。これにより、省電力化を図ることができる。このように、トランジスタという簡単な構成により、上記開閉手段を実現することができるという効果を奏する。 Therefore, when the determination means determines that the output power is greater than or equal to a predetermined amount, the operating power is supplied to the power factor improvement means to turn on the transistor. Thereby, power factor improvement can be performed. On the other hand, if the determination means determines that the output power is less than a predetermined amount, the transistor is not turned on, and therefore no operating power is supplied to the power factor correction means. Thereby, power saving can be achieved. As described above, the opening / closing means can be realized by a simple configuration of a transistor.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、整流回路から出力された後の電圧をDC−DCコンバータで電圧変換して負荷に電力を供給するスイッチング電源装置であって、前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、電力を供給している前記負荷の大きさを示す制御信号を外部より受け、該制御信号により、前記力率改善機能のオン/オフの制御を行う力率改善機能制御手段とを備えている構成である。 As described above, the switching power supply device of the present invention is a switching power supply device that converts the voltage output from the rectifier circuit by a DC-DC converter and supplies power to the load, and outputs the output of the rectifier circuit. A power factor capable of turning on / off a power factor improvement function for improving a power factor by expanding a conduction angle with respect to an output voltage of the rectifier circuit while a voltage is applied to output an input voltage to the DC-DC converter. Improvement means, and power factor improvement function control means for receiving an external control signal indicating the magnitude of the load supplying power and controlling on / off of the power factor improvement function by the control signal. It is the composition which is provided.
それゆえ、外部から制御信号を受けることにより、負荷の大きさに応じて力率改善手段の力率改善機能が制御され、負荷に電力が供給される。したがって、負荷が通常モードのときに力率改善機能を機能させ、負荷が省電力モードのときに力率改善機能を機能させないことができる。つまり、負荷が省電力モードのときには、力率改善手段の力率改善機能に必要とされる電力分だけさらに省電力化することができる。 Therefore, by receiving a control signal from the outside, the power factor improving function of the power factor improving means is controlled according to the size of the load, and power is supplied to the load. Therefore, the power factor improvement function can be functioned when the load is in the normal mode, and the power factor improvement function can be prevented from functioning when the load is in the power saving mode. That is, when the load is in the power saving mode, it is possible to further save power by the power required for the power factor improving function of the power factor improving means.
また、前記制御信号を外部より受けるため、当該スイッチング電源装置内に、負荷が省電力モード状態であるか否かを判断する手段を設ける必要がないため、部品点数をさらに低減することができる。さらに、該制御信号は、スイッチング電源装置内の部品によって影響を受けることがないため、ノイズ等が入ることがないことはあきらかである。よって、負荷が省電力モード状態である場合に、より確実に力率改善手段を機能させないことができるため、一層の省電力化が図れる。 Further, since the control signal is received from the outside, it is not necessary to provide a means for determining whether or not the load is in the power saving mode state in the switching power supply device, and therefore the number of parts can be further reduced. Further, since the control signal is not affected by the components in the switching power supply device, it is obvious that noise or the like does not enter. Therefore, when the load is in the power saving mode, the power factor improving means can be prevented from functioning more reliably, and therefore further power saving can be achieved.
さらに、省電力モードにおける負荷に供給される出力電力は、通常、負荷の種類に応じて変動するが、前記制御信号を外部から受けることにより、当該スイッチング電源装置内で設定変更をする必要がなく、様々な種類の負荷に柔軟に対応することができる。 Furthermore, the output power supplied to the load in the power saving mode usually varies depending on the type of the load, but it is not necessary to change the setting in the switching power supply by receiving the control signal from the outside. It is possible to flexibly cope with various types of loads.
また、負荷が省電力モードの場合、力率改善機能を機能させない状態で力率改善手段を用いることができ、特許文献1のように、力率改善手段とは別の回路を設ける必要がない。よって、該別の回路に要する部品点数を削減することができる。
Further, when the load is in the power saving mode, the power factor improving means can be used in a state where the power factor improving function is not functioned, and there is no need to provide a circuit different from the power factor improving means as in
以上により、力率改善部を介しないで電力供給を行うための構成を用いることなく、低消費電力時に更に省電力を図ることのできるスイッチング電源装置を提供することができるという効果を奏する。 As described above, there is an effect that it is possible to provide a switching power supply device that can further reduce power consumption at the time of low power consumption without using a configuration for supplying power without going through the power factor improvement unit.
本発明のスイッチング電源装置は、以上のように、前記力率改善機能制御手段は、前記制御信号に応じて閉または開により前記力率改善手段に対する動作電源の供給または遮断を行う開閉手段を有しており、前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行う構成である。 In the switching power supply device of the present invention, as described above, the power factor improvement function control means has an opening / closing means for supplying or shutting off the operating power to the power factor improvement means by closing or opening according to the control signal. When the power factor improving means is not functioned, the opening / closing means shuts off the operating power supply to the power factor improving means.
それゆえ、上記制御信号に応じて開閉手段が閉状態となり動作電源が力率改善手段に供給されて力率改善を行うことができる一方、上記制御信号に応じて開閉手段が開状態となり動作電源が力率改善手段に供給されないため、省電力化を図ることができるという効果を奏する。 Therefore, the opening / closing means is closed in response to the control signal, and the operating power is supplied to the power factor improving means to improve the power factor, while the opening / closing means is open in response to the control signal. Is not supplied to the power factor improving means, and thus the power can be saved.
〔実施の形態1〕
本発明のスイッチング電源装置に関する実施の一形態について図1〜図5に基づいて説明すれば以下のとおりである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the switching power supply device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置の概略構成を示す電気回路図である。スイッチング電源装置は、商用の交流電源1に接続されたブリッジダイオード2と、力率改善機能を有する力率改善手段、例えば、昇圧チョッパー回路(力率改善手段)5と、平滑コンデンサ7と、電圧変換回路8と、出力電力検出回路11と、比較回路14と、電圧変換回路8の出力端に接続された正極性出力端子9および負極性出力端子10とを備えている。このスイッチング電源装置では、ブリッジダイオード2から出力された電圧が昇圧チョッパー回路5を経た後、平滑コンデンサ7以降のDC−DCコンバータに入力される。DC−DCコンバータはこれを電圧変換して負荷に電力を供給する。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a schematic configuration of the switching power supply device according to the present embodiment. The switching power supply device includes a
ブリッジダイオード(整流回路)2は、交流電源1から得られる交流電圧を全波整流し、電圧変換回路8に備えられている、後述の変圧器22の1次側への印加電圧を生成する。ブリッジダイオード2の出力端に正極性ライン3および負極性ライン4を介して昇圧チョッパー回路5が接続されている。昇圧チョッパー回路(力率改善手段)5は、ブリッジダイオード2の出力する整流電圧を昇圧することにより、平滑コンデンサ7への電流流入期間を拡大し、すなわちブリッジダイオード2の出力電圧に対するDC−DCコンバータへの導通角を広げることにより、高調波を減少させて力率改善を行う。この力率改善機能はオン/オフが可能になっている。なお、負極性ライン4は、昇圧チョッパー回路5内で同電位を保ちつつ、平滑コンデンサ7および電圧変換回路8にも該同電位を与えるラインである。平滑コンデンサ7は、昇圧チョッパー回路5の出力端に接続された正極性ライン6と負極性ライン4との間に接続されている。また、電圧変換回路8は、正極性ライン6および負極性ライン4に接続されている。
The bridge diode (rectifier circuit) 2 performs full-wave rectification on the AC voltage obtained from the
交流電源1から得られた交流電圧は、ブリッジダイオード2と、昇圧チョッパー回路5と、平滑コンデンサ7とを経て整流・平滑化される。平滑化された電圧は、電圧変換回路8に入力される。電圧変換回路8は、入力された電圧を所望の電圧に変換した後、正極性出力端子9および負極性出力端子10を介して図示しない負荷(電気機器)に変換電圧を供給する。正極性出力端子9と負極性出力端子10との間の電圧が所定の直流電圧に保たれるように、FET19のスイッチング動作が制御される。また、ブリッジダイオード2の出力端の負極性ライン4には、出力電力検出回路11が備えられている。比較回路14は出力電力検出回路11からの入力を受け、昇圧チョッパー回路5への出力を行う。
The AC voltage obtained from the
出力電力検出回路(出力電力検出手段)11は、ブリッジダイオード2と昇圧チョッパー回路5との間の負極性ライン4に流れる電流を検出する入力電流検出手段も兼ねている。出力電力検出回路11は、この検出結果を比較回路14に出力する。比較回路(判断手段)14は、該検出結果を受けて昇圧チョッパー回路5の力率改善機能をオンとするかオフとするかの判断を行い、判断結果を昇圧チョッパー回路5へ送る。負極性ライン4に流れる電流は、電圧変換回路8と昇圧チョッパー回路5との間の負極性ライン4にも、昇圧チョッパー回路5とブリッジダイオード2との間の負極性ライン4にも、それぞれの波形で、正極性出力端子9および負極性出力端子10に接続された負荷の大きさに対応して流れる。
The output power detection circuit (output power detection means) 11 also serves as input current detection means for detecting a current flowing in the
力率改善機能を機能させない判断結果を受けた場合、昇圧チョッパー回路5は、昇圧機能を停止させる。これにより、ブリッジダイオード2の出力電圧がそのまま平滑コンデンサ7に出力され、昇圧チョッパー回路5で消費される分だけ電力損失を低減できる。つまり、ブリッジダイオード2の出力電圧は、昇圧チョッパー回路5をスルーすることとなる。このとき、力率は改善されないが、スイッチング電源装置から電力の供給を受けている電気機器が省電力モードであるため、力率の改善は必要なく問題はない。
When the
また、力率改善機能を機能させる判断結果を受けた場合、昇圧チョッパー回路5は、昇圧機能を動作させ、ブリッジダイオード2の出力電圧を昇圧する。これにより、力率が改善される。
On the other hand, when receiving the determination result for operating the power factor correction function, the
図2は、図1に示したようなスイッチング電源装置における昇圧チョッパー回路5内の力率改善機能の制御手段を示す電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a control means for the power factor correction function in the step-up
図2に示すように、昇圧チョッパー回路5の動作電源は、電圧変換回路8から動作電源供給ライン13を介して昇圧チョッパー回路5に供給される。この動作電源供給ライン13は、昇圧チョッパー回路5内に備えられているチョッパー制御回路(力率改善機能制御手段)12に接続されている。チョッパー制御回路12は、例えば、スイッチ等の開閉手段を有しており、その開閉動作によって、力率改善機能を機能させることができる。つまり、力率改善機能を機能させる場合、チョッパー制御回路12は、スイッチを閉状態(オン)にして、昇圧チョッパー回路5に動作電源が供給されるようにする。一方、力率改善機能を機能させない場合、チョッパー制御回路12は、スイッチを開状態(オフ)にして、昇圧チョッパー回路5に動作電源が供給されないようにする。このように、昇圧チョッパー回路5への動作電源の遮断により、力率改善機能を機能させないことができるため、特許文献1のように、昇圧チョッパー回路とは別の回路を設ける必要がない。よって、該別の回路に要する部品点数を削減することができる。
As shown in FIG. 2, the operation power supply of the
なお、昇圧チョッパー回路5の動作電源は、必ずしも電圧変換回路8から供給される必要はなく、別電源ラインや、正極性ライン3から供給されている構成であってもよい。ただし、このような場合であっても、昇圧チョッパー回路5は、動作電源の供給、遮断を制御するためのチョッパー制御回路12を介してラインと接続される。
Note that the operation power supply of the step-up
図3は、図2で示したようなスイッチング電源装置における電圧変換回路8および出力電力検出回路11の内部構成を示した電気回路図である。本実施の形態に係るスイッチング電源装置においては、例えば、PWM制御方式のフライバックコンバータ回路を採用している。なお、図2と同じ機能を有する部材には同じ符号を付記し、詳細な説明を省略する。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing an internal configuration of the
正極性ライン6と負極性ライン4との間には、変圧器(パルストランス)22の1次巻線22aと電界効果型トランジスタ(FET)(主スイッチング素子)19との直列回路が接続されている。変圧器22の2次巻線22cはダイオード23と直列回路を構成し、この直列回路は平滑コンデンサ24と接続されている。変圧器22の1次巻線22aと2次巻線22cとに対する電流流入方向、その電流による発生磁束の向き、および相互誘導起電力の向きの関係は図の極性で示す通りであり、ダイオード23はカソード側が正極性出力端子9と接続されるように2次巻線22cと接続されている。平滑コンデンサ24は正極性出力端子9と負極性出力端子10との間に接続されている。
Between the
電圧変換回路8と平滑コンデンサ7との間の負極姓ライン4に流れる電流は変圧器22の1次巻線22aに流れる電流、すなわち変圧器22の1次電流に等しい。また、平滑コンデンサ7と昇圧チョッパー回路5との間には、平滑コンデンサ7と変圧器22の1次巻線22aとの間に流れる電流に対応した電流が流れる。従って、昇圧チョッパー回路5とブリッジダイオード2との間の負極性ライン4には、変圧器22の1次電流に対応した電流が流れる。
The current flowing in the negative
FET19のゲート電極には、PWM制御回路15が接続されている。PWM制御回路15には、平滑コンデンサ21が接続されており、さらに、平滑コンデンサ21には、平滑コンデンサ21を充電するための図示しない起動用電源が接続されている。また、平滑コンデンサ21には、変圧器22の補助巻線22bとダイオード20との直列回路が接続されている。補助巻線22bに対する電流流入方向、その電流による発生磁束の向き、および相互誘導起電力の向きの関係は図の極性で示す通りであり、ダイオード20のカソード側が平滑コンデンサ21の正極性端子と接続されている。
A
本スイッチング電源装置に交流電源1が接続されると、ブリッジダイオード2から整流電圧が正極性ライン3および負極性ライン4に出力される。この時点では、未だ、昇圧チョッパー回路5は動作していないので、該整流電流は力率改善がされず、そのままで平滑コンデンサ7に出力される。
When the
図示しない起動用電源は、コンデンサ21を充電し、該充電電圧が所定の電圧以上に達すると、PWM制御回路15は動作を開始する。FET19は、PWM制御回路15によって駆動され、変圧器22の1次巻線22aに流れる電流をオン/オフ制御する。ここで例示する実施の形態は、フライバックコンバータ回路に係るものであり、FET19のオフ期間に、変圧器22の2次巻線22cに誘起電圧が発生する。前記誘起電圧は、ダイオード23およびコンデンサ24によって整流・平滑化され、正極性出力端子9および負極性出力端子10から図示しない負荷へ供給される。
A start-up power supply (not shown) charges the
図示しない出力電圧検出回路は、正極性出力端子9と負極性出力端子10との間の電圧を検出する。この検出電圧に係る情報は、図示しないフォトカプラを介してPWM制御回路15に伝達される。PWM制御回路15は、受信した上記情報に基づいてFET19のオン期間を制御し、結果として出力電圧を所定の値に制御する。
An output voltage detection circuit (not shown) detects a voltage between the
本スイッチング電源装置が起動を開始すると、以後、上記変圧器22の補助巻線22bからダイオード20を介して供給される電流によって、上記PWM制御回路15およびその他の補助回路(図示しない)が駆動され、図示しない起動用電源の動作は停止する。
When the switching power supply device starts up, the
次に、出力電力検出回路11の内部構成とその機能について説明する。ブリッジダイオード2の出力端の負極性ライン4に接続されている出力電力検出回路11は、カレントトランス(入力電流検出手段)40を備えている。カレントトランス40は、ブリッジダイオード2の出力端と昇圧チョッパー回路5との間の電流路となる負極性ライン4を1次側として接続されている。また、出力電力検出回路11は、カレントトランス40の出力として、カレントトランス40の出力電圧をダイオード17、抵抗(素子)18を介してコンデンサ16に導き入れ、該コンデンサ16を充電する回路を備えている。
Next, the internal configuration and function of the output
PWM制御回路15及び昇圧チョッパー回路6の動作により、ブリッジダイオード2の負極性ライン4には全波整流された正弦波状電流が流れ、カレントトランス40に全波整流された正弦波状電圧が誘起され、コンデンサ16には、ダイオード17、抵抗18を介して電流が流入する。ここで、図示しない負荷に対する出力電力が大きくなるに従って、上記カレントトランス40に流れる電流の実効値が大きくなり、その分、多くの電流がコンデンサ16に流入することとなる。つまり、コンデンサ16に加わる電圧は、入力電流の実効値従っており、スイッチング電源装置内の部品、例えば変圧器22により生じるノイズ等が含まれない。これにより、出力電力検出回路11は、図示しない負荷に供給する出力電力を精度良く検出することができる。
By the operations of the
図4に、入力電流であるカレントトランス1次側の電流と、カレントトランス40の2次側電圧と、コンデンサ16の充電電圧との各波形を、省電力モードと通常モードとのそれぞれについて示す。カレントトランス40の1次側に流れる電流波形に対し相似形な電圧がカレントトランス40の2次側に発生している。カレントトランス40の出力は負成分を含まない正弦波状であり、他の部品の影響を受けることがないので、ノイズが含まれない。また、省電力モードから通常モードへの切換りポイントでコンデンサ16の充電電圧が急激に上昇している。
FIG. 4 shows waveforms of the current transformer primary side, which is the input current, the secondary side voltage of the
抵抗18は、コンデンサ16の充電電流を量的に抑制し、コンデンサ16の充電電圧を制限するための素子である。コンデンサ16の充電電圧を制限できるので、出力電力検出回路11にて消費される電力を低減することができる。抵抗18により制限されたコンデンサ16の充電電圧は、図示しない負荷に供給されている出力電力に比例して変化する。これにより、抵抗18により制限されたコンデンサ16の充電電圧を利用しても、図示しない負荷に供給されている出力電力を精度良く検出することができる。
The
また、抵抗18は高い抵抗値を有するものが好ましい。これにより、コンデンサ16に流入する電流を抑制することができ、出力電力検出回路11にて消費される電力をより一層低減することができる。従って、僅少の消費電力で出力電力の検出機能を果たすことができる。また、抵抗18はインダクタに置き換えることも可能であり、この素子は充電電流を量的に抑制するようなものであればよい。このようなコンデンサ16の充電電流を量的に抑制する素子として抵抗18またはインダクタを用いることにより、簡単な回路構成で、コンデンサ16の充電電圧を負荷に供給されている出力電力に比例して変化させ、出力電力を検出することができる。
The
コンデンサ16の充電電圧は、比較回路(判断手段)14に伝達される。比較回路14は、コンデンサ16の充電電圧と比較回路14内に設けられている基準電圧とを比較する。ここで、基準電圧を、正極性出力端子9および負極性出力端子10から電力が出力される図示しない負荷が省電力モードであるときの出力電力の最大値に相当するコンデンサ16の充電電圧に設定しておくことで、比較回路14は、負荷が省電力モードであるか否かの判断を行うことができる。すなわち、比較回路14は、コンデンサ16の充電電圧が基準電圧よりも小さい場合には、電気機器が省電力モードであると判断し、コンデンサ16の充電電圧が基準電圧よりも大きい場合には、電気機器が通常モードであると判断することができる。つまり、スイッチング電源装置内で、電力を供給している電気機器が、通常モードであるか省電力モードであるかを自己判定することができる。
The charging voltage of the
コンデンサ16の充電電圧の方が、基準電圧よりも低い場合、つまり、電気機器が省電力モードであると比較回路14が判断した場合、比較回路14は、電気機器が省電力モードである旨の判断結果を昇圧チョッパー回路5へ送る。該判断結果を受けた昇圧チョッパー回路5の動作電源供給ライン13上に設けられたチョッパー制御回路12は、内部のスイッチをオフにする。これにより、動作電源供給ライン13から昇圧チョッパー回路5への動作電源の供給が停止され、力率改善機能が機能しなくなり、その分、電力損失を減少することができる。
When the charging voltage of the
また、コンデンサ16の充電電圧の方が、基準電圧よりも大きい場合、つまり、電気機器が通常モードであると比較回路14が判断した場合、比較回路14は、電気機器が通常モードである旨の判断結果を昇圧チョッパー回路5へ送り、該判断結果を受けた昇圧チョッパー回路5の動作電源供給ライン13上に設けられたチョッパー制御回路12のスイッチをオンにする。これにより、動作電源供給ライン13から昇圧チョッパー回路5に動作電源が供給され、昇圧チョッパー回路5が動作することで力率が改善される。
When the charging voltage of the
このように、比較回路14は、コンデンサ16の両端の電圧値が所定電圧値以上の場合に、検出された出力電力が所定量以上であると判断する。それゆえ、出力電力が所定量以上であるかの否かの判断を、コンデンサ16の両端の電圧値と所定電圧値との比較により簡単に行うことができる。
Thus, the
次に、昇圧チョッパー回路5および比較回路14の内部構成とその機能について、図5を用いて説明する。図5は、図3における昇圧チョッパー回路5および比較回路14の具体的な構成を示す電気回路図である。なお、図3と同じ機能を有する部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
Next, the internal configurations and functions of the
昇圧チョッパー回路5において、抵抗26および抵抗27からなる直列回路が、正極性ライン3と負極性ライン4との間に抵抗26を正極性側ライン3側として接続されており、抵抗26と抵抗27との接続点は、力率改善制御回路30の入力端子40に接続されている。また、抵抗31および抵抗32からなる直列回路が、正極性ライン6と負極性ライン4との間に抵抗31を正極性ライン6側として平滑コンデンサ7と並列に接続されており、抵抗31と抵抗32との接続点は、力率改善制御回路30の入力端子41に接続されている。また、抵抗26と正極性ライン3との接続点と、抵抗31と正極性ライン6との接続点との間には、チョークコイル25およびダイオード29からなる直列回路が、チョークコイル25をブリッジダイオード2側として接続されている。ダイオード29のカソードは正極性ライン6と接続されている。さらに、チョークコイル25とダイオード29との接続点と、負極性ライン4との間には、スイッチングトランジスタ28が接続されており、スイッチングトランジスタ28のゲート電極は、力率改善制御回路30の出力端子42に接続されている。
In the step-up
抵抗26および抵抗27からなる直列回路は、正極性ライン3と負極性ライン4との間の電圧を抵抗分圧により降圧し、入力端子40から力率改善制御回路30に入力する。また、抵抗31および抵抗32からなる直列回路は、平滑コンデンサ7の充電電圧を抵抗分圧により降圧し、入力端子41から力率改善制御回路30に入力する。
The series circuit including the
力率改善制御回路30は、スイッチングトランジスタ28の駆動信号を出力端子42から送出してスイッチングトランジスタ28をオン/オフ制御する。
The power factor
昇圧のメカニズムは、通常、一般の昇圧チョッパー回路と同じである。スイッチングトランジスタ28のオン期間中にブリッジダイオード2の正極性ライン3からチョークコイル25を介してスイッチングトランジスタ28に電流が流れてチョークコイル25内に励磁エネルギーが蓄積される。スイッチングトランジスタ28がオフになると、該励磁エネルギーにより、昇圧電流がブリッジダイオード2の正極性ライン3からチョークコイル25およびダイオード29を介して平滑コンデンサ7に流入する。
The boosting mechanism is usually the same as a general boosting chopper circuit. During the ON period of the switching
力率改善制御回路30は、入力端子41にて平滑コンデンサ7の充電電圧レベルを監視し、該充電電圧レベルが所定の電圧より大きい場合、チョークコイル25を流れる電流波形の波高値が全体に低くなるように、スイッチングトランジスタ28をオン/オフ制御し、逆に、上記充電電圧レベルが所定の電圧より小さい場合、チョークコイル25を流れる電流波形の波高値が全体に高くなるように、スイッチングトランジスタ28のオン/オフ制御をする。これにより、平滑コンデンサ7の充電電圧が所定の一定電圧値となる。
The power factor
また、図3で示した上記比較回路14は、NPNトランジスタ35、ツェナーダイオード36、抵抗34・37を備えている。抵抗18とコンデンサ16との接続点にツェナーダイオード36のカソードが、更に該ツェナーダイオード36のアノードにNPNトランジスタ35のベースが抵抗37を介して接続されている。更にまた、コンデンサ16のもう一方の端子に上記NPNトランジスタ35のエミッタが接続されている。NPNトランジスタ35のコレクタは、抵抗34を介して、後述するチョッパー制御回路12のPNPトランジスタ33のベースに接続されている。
The
コンデンサ16の充電電圧がツェナーダイオード36のツェナー電圧よりも大きい場合、カソードからアノードに向かって電流が流れて上記NPNトランジスタ35がオンし、該NPNトランジスタ35のコレクタがローレベルの電圧レベルになる。また、コンデンサ16の充電電圧がツェナーダイオード36のツェナー電圧よりも小さい場合、カソードからアノードに向かって電流が流れないので、NPNトランジスタ35がオフし、該NPNトランジスタ35のコレクタはハイレベルの電圧レベルになる。
When the charging voltage of the
上記チョッパー制御回路12は、PNPトランジスタ(開閉手段)33からなり、エミッタがコンデンサ21の正極性端子に接続されると共に、コレクタが力率改善制御回路30の動作用電源受電端子43に接続され、且つ、ベースがベース電流制限抵抗となる抵抗34を介して上記NPNトランジスタ35のコレクタに接続されている。上記のように、コンデンサ16の充電電圧がツェナーダイオード36のツェナー電圧より大きい場合、上記NPNトランジスタ35がオンしてPNPトランジスタ33のベースの電圧レベルがローレベルに引き下げられ、上記PNPトランジスタ33がオンするので、動作電源供給ライン13から動作電源が供給されて力率改善制御回路30が動作する。逆に、コンデンサ16の充電電圧がツェナーダイオード36のツェナー電圧よりも小さい場合、NPNトランジスタ35がオフしてPNPトランジスタ33のベース電圧レベルがハイレベルに引き上げられ、上記PNPトランジスタ33がオフするので、動作電源供給ライン13から動作電源が供給されなくなり、力率改善制御回路30の動作が停止する。
The
このように、比較回路14はツェナーダイオード36を有しており、該ツェナーダイオード36のツェナー電圧がコンデンサ16の両端の電圧値と比較される前記所定電圧値に対応する。それゆえ、ツェナーダイオード36で構成するという簡単な構成によって、判断手段を実現することができる。また、スイッチ素子であるPNPトランジスタ33のような簡単な構成の開閉手段を用いることにより、簡単な構成で力率改善制御手段を実現することができる。
As described above, the
以上のように、本実施の形態に係るスイッチング電源装置は、力率改善機能を有する昇圧チョッパー回路5等の力率改善手段と、スイッチング機能を有するFET(主スイッチング素子)19とを有しており、力率改善手段からの出力電圧を、FET19を介して、負荷に供給するスイッチング電源装置であって、コンデンサ16を有し、ブリッジダイオード2の出力端の負極性ライン4に接続されているカレントトランス40の出力電圧を該コンデンサ16に導き入れて、該コンデンサ16を充電することにより、負荷に供給されている出力電力を検出する出力電力検出回路(出力電力検出手段)11と、検出された出力電力が所定量以上であるか否かを判断する比較回路(判断手段)14と、検出された出力電力が所定量以上であると比較回路14によって判断された場合に前記力率改善手段の力率改善機能をオンとする一方、所定量未満であると判断された場合に前記力率改善手段の力率改善機能をオフとするチョッパー制御回路(力率改善機能制御手段)12とを備えている。
As described above, the switching power supply according to the present embodiment includes the power factor improving means such as the
それゆえ、変圧器22の1次電流に対応した電流を検出することにより、負荷の大きさに応じて力率改善手段の力率改善機能が制御され、負荷に電力が供給される。したがって、負荷が通常モードのときに力率改善機能を機能させ、負荷が省電力モードのときに力率改善機能を機能させないことができる。つまり、負荷が省電力モードのときには、力率改善手段の力率改善機能に必要とされる電力分だけさらに省電力化することができる。
Therefore, by detecting the current corresponding to the primary current of the
また、負荷が省電力モードの場合、力率改善機能を機能させない状態で力率改善手段を通してDC−DCコンバータへ入力電圧を印加することができ、特許文献1のように、力率改善手段とは別の回路を設ける必要がない。よって、該別の回路に要する部品点数を削減することができる。 In addition, when the load is in the power saving mode, an input voltage can be applied to the DC-DC converter through the power factor improving means without operating the power factor improving function. Does not require a separate circuit. Therefore, the number of parts required for the another circuit can be reduced.
以上により、力率改善部を介しないで電力供給を行うための構成を用いることなく、低消費電力時に更に省電力を図ることのできるスイッチング電源装置を提供することができる。 As described above, it is possible to provide a switching power supply device that can further save power during low power consumption without using a configuration for supplying power without going through the power factor improving unit.
また、加えて、当該スイッチング電源装置内で、負荷に供給される電力状態を自己判定することができ、接続される電気機器からの信号を受けることができない例えばACアダプター等に有効なスイッチング電源装置を実現できる。
〔実施の形態2〕
本発明のスイッチング電源装置に関する他の実施形態について、図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
In addition, a switching power supply that can self-determine the state of power supplied to the load within the switching power supply and cannot receive a signal from the connected electrical device, such as an AC adapter. Can be realized.
[Embodiment 2]
Another embodiment of the switching power supply device according to the present invention will be described below with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those in the drawings described in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図6は、本実施の形態に係るスイッチング電源装置の具体的構成例を示す回路図を示している。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the switching power supply device according to the present embodiment.
上記実施の形態1と異なる点は、図5の比較回路14に代えて、チョッパー制御回路12のPNPトランジスタ33のベースにベース電流制限抵抗である抵抗34を介してフォトカプラ38のトランジスタ側が接続されていることである。また、図1ないし図3および図5の出力電力検出回路11がない。フォトカプラ38のトランジスタのコレクタは抵抗34に接続され、エミッタは接地されている。また、フォトカプラ38には図示しない電気機器(スイッチング電源装置の外部にあたる)からの制御信号39が入力されている。
The difference from the first embodiment is that the transistor side of the
制御信号39は、スイッチング電源装置が電力を供給している負荷の大きさを示す信号であり、例えば負荷としてある電気機器が接続されていて該電気機器が省電力モードである場合にはローレベルの信号となり、電気機器が通常モードである場合にはハイレベルの信号となる。制御信号39は、電気機器から直接に導き出されているために、電気機器が省電力モードであるか、通常モードであるか、という動作状態をより精度良く示すことができる。
The
制御信号39がローレベルの場合、フォトカプラ38のトランジスタ側はオフであり、PNPトランジスタ33のベース電圧レベルがハイレベルに引き上げられ、上記PNPトランジスタ33がオフするので、動作電源供給ライン13から動作電源が供給されなくなり、力率改善制御回路30の動作が停止する。逆に制御信号39がハイレベルの場合、フォトカプラ38のトランジスタ側はオンするのでPNPトランジスタ33のベースの電圧レベルがローレベルに引き下げられ、上記PNPトランジスタ33がオンするので、動作電源供給ライン13から動作電源が供給されて力率改善制御回路30が動作する。
When the
以上のように、本実施の形態に係るスイッチング電源装置は、力率改善機能を有する昇圧チョッパー回路5等の力率改善手段と、昇圧チョッパー回路5からの出力電圧を、負荷に供給するスイッチング電源装置であって、前記負荷の動作状態に応じた制御信号39を外部より受け、該制御信号39により、昇圧チョッパー回路5の力率改善機能をオンとするかオフとするかの制御を行うチョッパー制御回路(力率改善機能制御手段)12を備えていることを特徴としている。
As described above, the switching power supply according to the present embodiment is a switching power supply that supplies power factor improving means such as the
上記の構成によれば、負荷の状態に基づいて、昇圧チョッパー回路5の力率改善機能が制御され、負荷に電力が供給される。したがって、負荷が通常モードのときに力率改善機能を機能させ、負荷が省電力モードのときに力率改善機能を機能させないことができる。つまり、負荷が省電力モードのときには、昇圧チョッパー回路5に必要とされる電力分だけさらに省電力化することができる。
According to the above configuration, the power factor improving function of the step-up
また、制御信号39を外部より受けるため、当該スイッチング電源装置内に、負荷が省電力モード状態であるか否かを判断する手段を設ける必要がないため、部品点数をさらに低減することができる。さらに、制御信号39は、スイッチング電源装置内の部品によって影響を受けることがないため、ノイズ等が入ることがないことはあきらかである。よって、負荷が省電力モード状態である場合に、より確実に昇圧チョッパー回路5を機能させないことができるため、一層の省電力化が図れる。
In addition, since the
さらに、省電力モードにおける負荷に供給される出力電力は、通常、負荷の種類に応じて変動するが、制御信号39を外部から受けることにより、当該スイッチング電源装置内で設定変更をする必要がなく、様々な種類の負荷に柔軟に対応することができる。
Further, the output power supplied to the load in the power saving mode usually varies depending on the type of the load, but it is not necessary to change the setting in the switching power supply by receiving the
また、負荷が省電力モードの場合、力率改善機能を機能させない状態で力率改善手段を通してDC−DCコンバータへ入力電圧を印加することができ、特許文献1のように、力率改善手段とは別の回路を設ける必要がない。よって、該別の回路に要する部品点数を削減することができる。 In addition, when the load is in the power saving mode, an input voltage can be applied to the DC-DC converter through the power factor improving means without operating the power factor improving function. Does not require a separate circuit. Therefore, the number of parts required for the another circuit can be reduced.
以上により、力率改善部を介しないで電力供給を行うための構成を用いることなく、低消費電力時に更に省電力を図ることのできるスイッチング電源装置を提供することができる。 As described above, it is possible to provide a switching power supply device that can further save power during low power consumption without using a configuration for supplying power without going through the power factor improving unit.
また、PNPトランジスタ33は、制御信号39に応じて閉状態となることにより、動作電源が力率改善手段に供給されるようにして力率改善を行わせる。一方、PNPトランジスタ33は、制御信号39に応じて開状態となることにより、動作電源が力率改善手段に供給されないようにして、省電力化を図ることができるようにする。また、スイッチ素子であるPNPトランジスタ33のような簡単な構成の開閉手段を用いることにより、簡単な構成で力率改善制御手段を実現することができる。
Further, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、スイッチング電源装置に使用することができる。 The present invention can be used for a switching power supply device.
2 ブリッジダイオード(整流回路)
5 昇圧チョッパー回路(力率改善手段)
11 出力電力検出回路(出力電力検出手段)
12 チョッパー制御回路(力率改善機能制御手段)
14 比較回路(判断手段)
16 コンデンサ
18 抵抗(素子)
22 変圧器(パルストランス)
22a 1次巻線
33 PNPトランジスタ(開閉手段、トランジスタ)
36 ツェナーダイオード
39 制御信号
40 カレントトランス(入力電流検出手段)
2 Bridge diode (rectifier circuit)
5 Boost chopper circuit (Power factor improvement means)
11 Output power detection circuit (output power detection means)
12 Chopper control circuit (Power factor improvement function control means)
14 Comparison circuit (determination means)
16
22 Transformer (pulse transformer)
22a Primary winding 33 PNP transistor (opening / closing means, transistor)
36
Claims (10)
前記DC−DCコンバータは、パルストランスと、前記パルストランスの1次巻線と直列に設けられる主スイッチング素子とを備え、
前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、
前記パルストランスの1次電流に対応した電流を検出する入力電流検出手段と、
コンデンサを有し、前記入力電流検出手段の出力を該コンデンサに導き入れて、該コンデンサを充電することにより、前記負荷に供給されている出力電力を検出する出力電力検出手段と、
前記出力電力件出手段によって検出された前記出力電力が所定量以上であるか否かを判断する判断手段と、
検出された前記出力電力が所定量以上であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオンとする一方、検出された前記出力電力が所定量未満であると前記判断手段によって判断された場合に前記力率改善機能をオフとする力率改善機能制御手段とを備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。 A switching power supply that supplies voltage to a load by converting a voltage after being output from a rectifier circuit by a DC-DC converter,
The DC-DC converter includes a pulse transformer and a main switching element provided in series with the primary winding of the pulse transformer,
On / off of a power factor improvement function for improving the power factor by widening the conduction angle with respect to the output voltage of the rectifier circuit while the output voltage of the rectifier circuit is applied to output the input voltage to the DC-DC converter Power factor improvement means that can
Input current detecting means for detecting a current corresponding to a primary current of the pulse transformer;
An output power detecting means for detecting the output power supplied to the load by introducing an output of the input current detecting means into the capacitor and charging the capacitor;
Determining means for determining whether or not the output power detected by the output power determining means is a predetermined amount or more;
When the determination means determines that the detected output power is greater than or equal to a predetermined amount, the power factor improvement function is turned on, while the detection means indicates that the detected output power is less than the predetermined amount. A switching power supply comprising: a power factor correction function control unit that turns off the power factor correction function when judged.
該ツェナーダイオードのツェナー電圧が前記所定電圧値に対応することを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源装置。 The determination means has a Zener diode,
6. The switching power supply device according to claim 5, wherein a Zener voltage of the Zener diode corresponds to the predetermined voltage value.
前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行うことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のスイッチング電源装置。 The power factor improvement function control means has an opening / closing means for supplying or shutting off the operation power to the power factor improvement means by closing or opening,
The switching power supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein when the power factor improving means is not functioned, the opening / closing means shuts off an operating power supply to the power factor improving means.
前記力率改善機能制御手段は、前記力率改善手段を機能させない場合に、該トランジスタを導通させないことを特徴とする請求項7に記載のスイッチング電源装置。 The opening / closing means is a transistor;
8. The switching power supply device according to claim 7, wherein the power factor improvement function control means does not conduct the transistor when the power factor improvement means does not function.
前記整流回路の出力電圧が印加されて前記DC−DCコンバータへの入力電圧を出力しながら、前記整流回路の出力電圧に対する導通角を広げることにより力率改善を行う力率改善機能のオン/オフが可能な力率改善手段と、
電力を供給している前記負荷の大きさを示す制御信号を外部より受け、該制御信号により、前記力率改善機能のオン/オフの制御を行う力率改善機能制御手段とを備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。 A switching power supply that supplies voltage to a load by converting a voltage after being output from a rectifier circuit by a DC-DC converter,
On / off of a power factor improvement function for improving the power factor by widening the conduction angle with respect to the output voltage of the rectifier circuit while the output voltage of the rectifier circuit is applied to output the input voltage to the DC-DC converter Power factor improvement means that can
Power factor improvement function control means for receiving a control signal indicating the size of the load supplying power from the outside and controlling on / off of the power factor improvement function by the control signal. A switching power supply device.
前記力率改善手段を機能させない場合に、前記開閉手段が前記力率改善手段に対する動作電源の遮断を行うことを特徴とする請求項9に記載のスイッチング電源装置。 The power factor improvement function control means has an opening / closing means for supplying or shutting off the operating power to the power factor improvement means by closing or opening according to the control signal,
10. The switching power supply device according to claim 9, wherein when the power factor improving means is not functioned, the switching means shuts off an operating power supply to the power factor improving means.
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