JP2005341709A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽負荷時にトランスの二次側巻線の出力電圧を十分に低下させることのできる電源装置を提供する。
【解決手段】 トランスＴの一次側に設けられるスイッチング素子Ｑ１と、このスイッチング素子Ｑ１のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換し出力する出力回路と、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせる制御ＩＣ２３と、この制御ＩＣ２３を動作させるための一次側補助巻線２４と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路３４と、軽負荷時にその電圧検出回路が検出する検出電圧を増加させて出力電圧を低下させる切替回路とを備え、制御ＩＣ２３は、電圧検出回路の検出電圧に応じてスイッチング素子Ｑ１をオン・オフさせることにより出力電圧を一定にする電源装置であって、制御ＩＣ２３を動作させる電源電圧を供給するレギュレータ５０を設け、このレギュレータ５０は、一次側補助巻線２４が発生する電圧によって前記電源電圧を出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、入力された直流電圧を断続して直流電圧を生成する電源装置に関する。

従来から、特許文献１に示す電源装置が知られている。かかる電源装置は、図２に示す電源装置と同様な構成となっている。

図２において、１はトランスＨの一次側巻線２に印加される直流電圧を断続して交流電圧に変換するためのスイッチング素子３を有するスイッチング回路１である。このスイッチング回路１は、スイッチング素子３をオフさせるための制御ＩＣ４と、この制御ＩＣ４を動作させるためのコンデンサ５と、このコンデンサ５を充電していく補助巻線Ｈａ等とを有している。

６はトランスＨの二次側巻線７に誘起される交流電圧を整流する整流素子、８は整流素子６の整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。９は出力端子Ｐの出力電圧を検出する検出回路であり、この検出回路９は出力端子Ｐの出力電圧を分圧する分圧回路１１と定電圧ＩＣ１２等とを有している。定電圧ＩＣ１２のゲート１２Ｇには分圧回路１１で分圧した電圧が入力され、定電圧ＩＣ１２はゲート１２Ｇの電圧が所定電圧となるように出力端子Ｐの出力電圧を調整するものである。

この調整は、例えばゲート１２Ｇ電圧が所定値以上のときアースへ流す電流を多くすることにより出力電圧を下げてゲート１２Ｇ電圧を所定値まで下げるものであり、逆にゲート１２Ｇ電圧が所定値以下のときアースへ流す電流を少なくすることにより出力電圧を上げてゲート１２Ｇの電圧を所定値まで上げていくものである。

そして、定電圧ＩＣ１２に流れる電流に応じてホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＨ２が発光して一次側のスイッチング回路１に伝達される。

この電源装置によれば、スイッチング素子３のオン・オフが繰り返し行われることにより整流素子６から整流電圧が出力されて出力端子Ｐから出力電圧が出力される。

いま、出力端子Ｐの出力電圧が高くなると、定電圧ＩＣ１２に流れる電流が増加し、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＨ２の発光量が増加する。この発光量の増加によりホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１に流れる電流が増加する。逆に、出力端子Ｐの出力電圧が低くなると、分圧回路１１の分圧電圧が低くなることにより定電圧ＩＣ１２に流れる電流が減少し、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＨ２の発光量が減少する。この発光量の減少によりホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１に流れる電流が減少する。

そして、制御ＩＣ４はホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１に流れる電流に基づいてスイッチング素子３をオン・オフさせる。

すなわち、制御ＩＣ４は、出力端子Ｐの電圧が高くなるとスイッチング素子３のオンしている時間を短くし、出力端子Ｐの電圧が低くなるとスイッチング素子３のオンしている時間を長くして、出力端子Ｐの電圧を一定にするものである。

ところで、この電源装置は、軽負荷時に出力電力と入力電力を低減させるために、分圧回路１１の抵抗１４にトランジスタ１３を並列接続している。このトランジスタ１３は外部信号によりオン・オフするものであり、軽負荷時にはトランジスタ１３をオフにする。

このトランジスタ１３がオフになることにより、検出回路９が検出する電圧、すなわち定電圧ＩＣ１２のゲート１２Ｇに印加する電圧が増加する。この結果、出力端子Ｐの電圧が低くされ、出力電力と入力電力の低減が図られることになる。
特開２００３−９２８８３号公報

ところで、このような電源装置にあっては、軽負荷時に出力電圧を仕様で規定した設定電圧範囲の下限値まで下げれば、出力電力および入力電力を最小限にすることができる。しかし、出力電圧Ｖ0すなわちトランスＨの二次側巻線７の交流出力電圧を下げると、これに比例して補助巻線Ｈａの電圧Ｖｃｃも低下し、この電圧Ｖｃｃがストップ電圧以下になると制御ＩＣ４の動作が停止してしまう。このため、出力電圧Ｖ0を十分に低下させることができず、出力電圧Ｖ0および出力電力を最低値にすることができなかった。また、入力電力の低減効果も小さくなってしまうという問題があった。

この発明の目的は、軽負荷時にトランスの二次側巻線の出力電圧を十分に低下させることのできる電源装置を提供することにある。

請求項１の発明は、トランスの一次側に設けられるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換し出力する出力回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御ＩＣと、この制御ＩＣを動作させるための一次側補助巻線と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、軽負荷時にその電圧検出回路が検出する検出電圧を増加させて出力電圧を低下させる切替回路とを備え、前記制御ＩＣは、電圧検出回路の検出電圧に応じてスイッチング素子をオン・オフさせることにより出力電圧を一定にする電源装置であって、
前記制御ＩＣを動作させる電源電圧を供給するレギュレータを設け、
このレギュレータは、一次側補助巻線が発生する電圧によって前記電源電圧を出力することを特徴とする。

この発明によれば、制御ＩＣを動作させる電源電圧を供給するレギュレータを設けたものであるから、トランスの二次側巻線の出力電圧を十分に低下させても制御ＩＣを動作させることができ、軽負荷時に出力電力および入力電力を十分に低下させることができる。

以下、この発明に係る電源装置の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は電源装置２０の構成を示したブロック図である。図１において、２２はスイッチング回路であり、このスイッチング回路２２はトランスＴの一次側巻線２１の一方の端子に接続されたスイッチング素子Ｑ1と、このスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御する制御ＩＣ２３とを有している。

制御ＩＣ２３は、フォトカプラＰＨのホトトランジスタＰＴに流れる電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御する。

５０は制御ＩＣ２３に電源電圧を供給するレギュレータであり、このレギュレータ５０は、スイッチ素子Ｑ２と抵抗Ｒ１,Ｒ２とツェナーダイオードＤＺ１とコンデンサＣ２等から構成されている。

スイッチ素子Ｑ２のコレクタはダイオードＤ１を介して一次側補助巻線２４の一方の端子に接続され、スイッチ素子Ｑ２のベースは抵抗Ｒ２を介してツェナーダイオードＤＺ１のカソードに接続され、ツェナーダイオードＤＺ１のアノードは接地されている。スイッチ素子Ｑ２のベースとコレクタとは抵抗Ｒ１を介して接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２のエミッタはコンデンサＣ２を介して接地されている。

また、一次側補助巻線２４の他方の端子とダイオードＤ１のアノードとの間にはコンデンサＣ１が接続されている。そして、コンデンサＣ１の両端間の電圧がレギュレータ５０の入力電圧となる。

３０はトランスＴの二次側巻線３１の一方の端子に接続された整流素子、３２は整流素子３０から出力される整流電圧を平滑する平滑コンデンサであり、この平滑コンデンサ３２は出力端子３３とアース間に接続されている。そして、整流素子３０とコンデンサ３２とで直流電圧を出力する出力回路が構成されている。

また、出力端子３３とアース間には出力端子３３の出力電圧を検出する電圧検出回路３４が接続されている。

電圧検出回路３４は、出力端子３３の出力電圧を分圧する分圧回路３５と、定電圧ＩＣ３６等とを有している。分圧回路３５は直列接続された抵抗Ｒ１０７,Ｒ１０８から構成され、この抵抗Ｒ１０７,Ｒ１０８によって分圧された電圧が定電圧ＩＣ３６のゲート３６Ｇに入力するようになっている。定電圧ＩＣ３６は、ゲート３６Ｇ電圧が所定電圧となるように矢印方向に電流を流して出力端子３３の出力電圧を調整するようになっている。例えば、出力端子３３の電圧が高くなるとゲート３６Ｇの電圧が所定値より高くなり、このゲート電圧が所定値となるように定電圧ＩＣ３６が矢印方向に多くの電流を流して出力端子３３の電圧を下げさせていき、逆に出力端子３３の電圧が低くなるとゲート３６Ｇの電圧が所定値より低くなり、このゲート電圧が所定値となるように定電圧ＩＣ３６に流れる電流を減少して出力端子３３の電圧を上げていくものである。

すなわち、電圧検出回路３４が検出する出力端子３３の出力電圧に応じて定電圧ＩＣ３６に電流（検知信号）が流れることになる。

ＰＤはフォトカプラＰＨの発光ダイオードであり、この発光ダイオードＰＤは定電圧ＩＣ３６に流れる電流に応じて発光して一次側のスイッチング回路２３に伝達する。

また、分圧回路３５の抵抗Ｒ１０７にはトランジスタＱ３が並列接続されている。すなわち、トランジスタＱ３のコレクタが抵抗Ｒ３の一方の端子（抵抗Ｒ１０７と抵抗Ｒ１０８の接続点）に接続され、トランジスタＱ３のエミッタが抵抗Ｒ１０７の他方の端子に接続されている。そして、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３とで切替回路が構成されている。

トランジスタＱ３は、ベースに入力される外部からのリモート信号によってオン・オフするようになっている。リモート信号は、軽負荷のときＬレベルの信号であり、通常の負荷のときＨレベルの信号である。そして、トランジスタＱ３はＬレベルのリモート信号によりオフし、Ｈレベルのリモート信号によりオンする。
［動 作］
次に、上記のように構成される電源装置２０の動作を説明する。

トランスＴの一次側巻線２１に印加される直流電圧はスイッチング素子Ｑ１により断続され、この断続によりトランスＴの二次側巻線３１に交流電圧が誘起される。そして、整流素子３０から整流電圧が出力され、この整流電圧が平滑コンデンサ３２により平滑されて出力端子３３から所定電圧の直流電圧が出力される。

出力端子３３に通常の負荷が接続されている場合には、外部からＨレベルのリモート信号がトランジスタＱ３のベースに入力され、トランジスタＱ３は導通されている。このトランジスタＱ３の導通により抵抗Ｒ１０７に抵抗Ｒ３が並列され、分圧回路３５の抵抗Ｒ１０７に生じる電圧は小さくなる。すなわち、定電圧ＩＣ３６のゲート３６Ｇに入力する電圧は小さくなる。

そして、定電圧ＩＣ３６は、ゲート３６Ｇの入力電圧が所定電圧となるようにに矢印方向に電流を流して出力端子３３の出力電圧を調整する。他方、定電圧ＩＣ３６に流れる電流により、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＤが発光し、ホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＴに電流が流れる。

制御ＩＣ２３は、ホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＴに流れる電流に基づいてスイッチング素子２をオン・オフさせる。

すなわち、制御ＩＣ２３は、出力端子Ｐの電圧が高くなるとスイッチング素子Ｑ１のオンしている時間を短くし、出力端子Ｐの電圧が低くなるとスイッチング素子Ｑ１のオンしている時間を長くして、出力端子Ｐの電圧を一定にするものである。

ところで、出力端子３３に通常の負荷が接続されている場合には、トランスＴの二次側のコンデンサ３２に所定の大きさの電圧Ｖ0が発生し、一次側補助巻線２４のコンデンサＣ１に電圧Ｖｃｃ１が発生する。この電圧Ｖｃｃ１がレギュレータ５０に入力する。

レギュレータ５０のトランジスタＱ２は入力電圧Ｖｃｃ１によりオンし、コンデンサＣ２が充電される。このコンデンサＣ２の両端に生じる電圧Ｖｃｃ２は、
Ｖｃｃ２＝ＶＤＺ＋ＶＲ２−ＶＢＥ
ただし、ＶＤＺはツェナーダイオードＤＺ１の電圧、ＶＲ２は抵抗Ｒ２の電圧、ＶＢＥはベース−エミッタ間の電圧である。

ここで、ＶＲ２≒０、ＶＢＥ＝０.７Ｖであることにより、Ｖｃｃ２はツェナーダイオードＤＺ１の電圧となり、安定化する。すなわち、制御ＩＣ２３の電源電圧であるＶｃｃ１が常にＶＤＺ＋０.７以上となるように、一次側補助巻線２４の巻数比を設定しておく。

次に、出力端子３３に軽負荷が接続された場合について説明する。

出力端子３３に軽負荷が接続されると、トランジスタＱ３のベース電圧にはＬレベルのリモート信号が入力されてトランジスタＱ３はオフする。そして、分圧回路３５の抵抗Ｒ１０７,Ｒ１０８によって分圧された電圧が定電圧ＩＣ３６のゲート３６Ｇに入力する。このため、定電圧ＩＣ３６のゲート３６Ｇに入力する電圧は、抵抗Ｒ３が並列接続されているときに比較して増加する。

すなわち、出力端子３３の出力電圧が高くなったのと同じ状態となり、定電圧ＩＣ３６が流す電流が増加し、この結果、スイッチング素子Ｑ1はオンしてから短時間でオフすることになり、出力端子３３の出力電圧は低下される。すなわち、二次側のコンデンサ３２の電圧Ｖ0が低下される。つまり、トランスＴの二次側巻線３１の出力電圧（出力電力）が低下される。換言すれば、トランスＴの一次巻線２１に入力する電力も低下される。

また、二次側のコンデンサ３２の電圧Ｖ0が低下されることにより、一次側補助巻線２４のコンデンサＣ１の電圧Ｖｃｃ１も低下する。

しかし、Ｖｃｃ１がＶＤＺ＋０.７以上となるように、一次側補助巻線２４の巻数比が設定されていることにより、レギュレータ５０の出力電圧Ｖｃｃ２は常にＶＤＺとなる。これにより、制御ＩＣ２３は動作し続けることができる。

すなわち、トランスＴの二次側巻線３１の出力電圧を十分に低下させても制御ＩＣ２３を動作させることができ、軽負荷時に出力電力および入力電力を十分に低下させることができる。

この発明に係る電源装置の構成を示した回路図である。 従来の電源装置の構成を示した回路図である。

符号の説明

２３ 制御ＩＣ
２４ 一次側補助巻線
３４ 電圧検出回路
５０ レギュレータ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｔ トランス

Claims (1)

1. トランスの一次側に設けられるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換し出力する出力回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御ＩＣと、この制御ＩＣを動作させるための一次側補助巻線と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、軽負荷時にその電圧検出回路が検出する検出電圧を増加させて出力電圧を低下させる切替回路とを備え、前記制御ＩＣは、電圧検出回路の検出電圧に応じてスイッチング素子をオン・オフさせることにより出力電圧を一定にする電源装置であって、
   前記制御ＩＣを動作させる電源電圧を供給するレギュレータを設け、
   このレギュレータは、一次側補助巻線が発生する電圧によって前記電源電圧を出力することを特徴とする電源装置。

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