JP2006246625A - スイッチング電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力側から転流側同期整流器７を通って流れる逆電流を抑制する。
【解決手段】 制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力の停止を検出する制御信号出力停止検出回路２６を設ける。また、制御信号出力停止検出回路２６によりスイッチング制御用の制御信号の出力停止が検出されたときに、トランス２の励磁エネルギーに基づいた共振動作に関与する容量成分に追加の容量成分を付与する容量付与回路２７を設ける。その付与される容量成分の大きさは、共振動作に基づいて転流側同期整流器７のゲート−ソース間に印加される電圧が設定のしきい値電圧を越えない電圧値となるようにして転流側同期整流器７をスイッチオンさせないための大きさに設定する。これにより、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が停止した以降に転流側同期整流器７のスイッチング動作が速やかに停止して逆電流の通電を抑制できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、予め定められた定電圧を出力するスイッチング電源回路に関するものである。

図５にはスイッチング電源回路の主要回路構成部分の一例が実線により示されている（例えば特許文献１参照）。このスイッチング電源回路１は、電磁結合されている一次コイルＮ１と二次コイルＮ２と三次コイルＮ３を備えたトランス２を有し、このトランス２の一次コイルＮ１側には、メインスイッチ素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）Ｑが設けられており、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作に基づいて外部の電源３から一次コイルＮ１にエネルギーが供給される。

トランス２の二次コイルＮ２側には二次側整流平滑回路４が設けられている。この二次側整流平滑回路４は、一次コイルＮ１に生じている電圧に応じた二次コイルＮ２の出力電圧を整流平滑して直流電圧を作り出し当該直流電圧を出力電圧Ｖoutとして外部の負荷５に出力する回路である。この二次側整流平滑回路４は、整流側同期整流器（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）６と、転流側同期整流器（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）７と、チョークコイル８と、平滑用コンデンサ９とを有して構成されている。当該二次側整流平滑回路４では、二次コイルＮ２に発生する電圧によって、整流側同期整流器６は、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオン期間にはスイッチオンし、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオフ期間にはスイッチオフする。また、転流側同期整流器７は、二次コイルＮ２に発生する電圧によって、整流側同期整流器６とは反対に、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオン期間にはスイッチオフし、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオフ期間にはスイッチオンする。

トランス２の三次コイルＮ３側には三次側整流平滑回路１０が設けられている。この三次側整流平滑回路１０は、三次コイルＮ３の出力電圧を整流平滑して直流電圧を作り出し当該直流電圧を二次側整流平滑回路４の出力電圧Ｖoutの検出電圧Ｖkとして検出出力する出力電圧検出回路であり、整流側ダイオード１１と、転流側ダイオード１２と、チョークコイル１３と、平滑用コンデンサ１４とを有して構成されている。

また、このスイッチング電源回路１には制御回路１６が設けられている。この制御回路１６は、三次側整流平滑回路１０の検出電圧Ｖkに基づいて、二次側整流平滑回路４の出力電圧Ｖoutが予め定められた設定の電圧値に安定化するようにメインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作を例えばＰＷＭ制御方式により制御する回路構成を有するものである。

さらに、このスイッチング電源回路１には、遅延回路１７と、早期オフ駆動回路１８とが設けられている。遅延回路１７は、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑに至るまでの信号経路に介設されており、制御回路１６がメインスイッチ素子Ｑをスイッチオンさせるための信号を出力してからメインスイッチ素子Ｑがスイッチオンするまでの時間を遅延させるための回路構成を有している。

早期オフ駆動回路１８は、パルストランス２０と、コンデンサ２１と、スイッチ素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）２２とを有して構成され、パルストランス２０の一次コイル側は、制御回路１６と遅延回路１７との間の信号経路部分に接続されている。この早期オフ駆動回路１８では、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑをスイッチオンさせるための信号が出力されると、その信号出力によって瞬時にパルストランス２０に、スイッチ素子２２をスイッチオンさせるのに十分な電圧が発生する。これにより、スイッチ素子２２がスイッチオンして転流側同期整流器７のゲート−ソース間が短絡して、メインスイッチ素子Ｑがスイッチオンする前に転流側同期整流器７がターンオフする。このように、メインスイッチ素子Ｑがスイッチオンする前に転流側同期整流器７をターンオフさせることにより、転流側同期整流器７のターンオフ遅れに起因した例えば損失増加等の問題発生を回避することができる。

特開２００３−３２４９５１号公報

ところで、上記したようなスイッチング電源回路１を複数個用意し、複数のスイッチング電源回路１の入力側同士および出力側同士をそれぞれ接続して複数のスイッチング電源回路１による並列運転を行って、より大きな電圧を負荷５に供給する場合がある。

このような並列運転を行っているときに、並列運転している複数のスイッチング電源回路１のうちの例えば１つにおいて、例えば回路保護用の予め定められた制御動作や、故障などにより、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑに向けてメインスイッチ素子Ｑをスイッチオン・オフさせるためのスイッチング制御用の制御信号が出力されなくなり、これにより、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が停止することがある。この場合、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作の停止により出力電圧Ｖoutの電圧値が低下し、正常運転中のスイッチング電源回路１から二次側整流平滑回路４に逆電流が流れ込むことがある。そして、その逆電流の流れに因り、メインスイッチ素子Ｑがスイッチング動作を停止しているのにも拘わらず、例えば転流側同期整流器７がスイッチオンし、これにより、逆電流が図５に示すようなＡ経路でもって通電することがある。また、そのような逆電流の通電によってチョークコイル８に不要な振動（自励発振）が発生し、これにより、逆電流が大きくなって転流側同期整流器７や負荷５に大きな電気的ストレスが印加される事態が生じることがある。この大きな電気的ストレスにより、転流側同期整流器７や負荷５が破損する虞がある。

図５に示されるスイッチング電源回路１の構成では、そのような逆電流による部品破損を防止するために、転流側同期整流器７のゲートを抵抗体２３を介してグランドに接続させている。この構成により、スイッチング電源回路１では、例えば図６のタイムチャートに示される時間Ｔにおいて図６（ａ）に示されるように制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止した以降に、転流側同期整流器７のゲート−ソース間に電荷が蓄積され当該転流側同期整流器７のゲート電圧が図６（ｃ）に示されるスレッショルド電圧Ｖsを越えて転流側同期整流器７がターンオンしても、そのゲート−ソース間の電荷は抵抗体２３を介して放電される。これにより、転流側同期整流器７のゲート電圧が徐々に低下して当該ゲート電圧がスレッショルド電圧Ｖsよりも低下して転流側同期整流器７がスイッチオフする。このように、抵抗体２３を設けることにより、転流側同期整流器７のスイッチオン状態が継続されることが防止される。

しかしながら、チョークコイル８の自励発振のために、転流側同期整流器７のゲート−ソース間に再び電荷が蓄積されて転流側同期整流器７がスイッチオンする。その後、転流側同期整流器７のゲート−ソース間の電荷が抵抗体２３を介して放電されて転流側同期整流器７がスイッチオフするというように、転流側同期整流器７はスイッチオン・オフ動作を繰り返す。このスイッチオン・オフ動作の繰り返しにより、転流側同期整流器７のゲート−ソース間に蓄積される電荷は徐々に低下していき、転流側同期整流器７のゲート電圧がスレッショルド電圧Ｖsを越えなくなって転流側同期整流器７のスイッチング動作が停止するものの、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止してから、転流側同期整流器７のスイッチング動作が停止して転流側同期整流器７の逆電流通電が無くなるまで、時間が掛かる。

換言すれば、図５に示す回路構成では、転流側同期整流器７の逆電流通電が開始されてから逆電流通電が停止するまでに時間が掛かるので、逆電流に起因した転流側同期整流器７や負荷５の破損を確実に防止できるものではなかった。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、逆電流の通電時間を短く抑制することができて、逆電流の通電に起因した問題発生を防止できるスイッチング電源回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、電磁結合された一次コイルと二次コイルを有するトランスと、このトランスの一次コイル側に設けられたメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作により、トランスの一次コイルの電圧に応じた二次コイルの出力電圧を整流平滑して外部に出力する二次側整流平滑回路と、二次側整流平滑回路の出力電圧が安定化するようにメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作を制御する制御回路とを有し、二次側整流平滑回路は整流素子である転流側同期整流器と整流側同期整流器を有し、転流側同期整流器のゲート−ソース間には、メインスイッチ素子のスイッチオフ期間中に、トランスの励磁エネルギーと容量成分とによる共振動作に基づいた電圧が印加され、転流側同期整流器はその印加電圧が予め定められているしきい値電圧を越えているときにスイッチオン動作する構成を備えたスイッチング電源回路において、制御回路からメインスイッチ素子に至るスイッチング制御用の制御信号の導通経路に接続され制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力の停止を検出する制御信号出力停止検出回路と、この制御信号出力停止検出回路によりスイッチング制御用の制御信号の出力停止が検出されたときに共振関与の容量成分に追加の容量成分を付与する容量付与回路とが設けられ、共振動作に基づいた転流側同期整流器の印加電圧は共振関与の容量成分が大きくなるに従って低くなるものであり、容量付与回路が共振関与の容量成分に付与する追加の容量成分の大きさは、共振動作に基づいた転流側同期整流器の印加電圧をしきい値電圧を越えない電圧値に抑えて転流側同期整流器をスイッチオンさせない大きさであることを特徴としている。

この発明によれば、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止したときには、制御信号出力停止検出回路が、その制御信号の出力停止を検出し、これにより、容量付与回路が、トランスの励磁エネルギーに基づいた共振動作に関与する容量成分に追加の容量成分を付与する構成とした。二次側整流平滑回路の転流側同期整流器のゲート−ソース間には共振動作に基づいた電圧が印加し、転流側同期整流器は、その印加電圧が設定のしきい値電圧を越えているときにスイッチオン動作するものである。共振動作に基づいた転流側同期整流器の印加電圧は共振関与の容量成分が大きくなるに従って低くなるものであることから、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止したときに、共振関与の容量成分に追加の容量成分を付与して共振関与の容量成分を大きくすることで、共振動作に基づいて二次側整流平滑回路の転流側同期整流器のゲート−ソース間に印加する電圧値を設定のしきい値電圧を越えない電圧値に抑えることができる。これにより、メインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止したときに、速やかに転流側同期整流器のスイッチング動作を停止させることができる。

メインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止してメインスイッチ素子のスイッチング動作が停止したのにも拘わらず、二次側整流平滑回路の転流側同期整流器がスイッチオンすると、出力側から二次側整流平滑回路の転流側同期整流器を通る経路でもって逆電流が流れ込むことがある。これに対して、この発明では、スイッチング制御用の制御信号の出力が停止したときには、二次側整流平滑回路の転流側同期整流器のスイッチング動作を迅速に停止させることができるので、転流側同期整流器を通る経路でもって逆電流が通電することを抑制できる。

また、逆電流に起因して二次側整流平滑回路を構成するチョークコイルに不要な振動である自励発振が生じるが、転流側同期整流器への逆電流の通電を抑制できることにより、チョークコイルの自励発振を抑えることができる。このため、逆電流の通電やチョークコイルの自励発振に起因した転流側同期整流器等の部品の破損を防止することができる。また、二次側整流平滑回路から負荷への逆電流に起因した出力電圧値の低下や、一次コイル側の電圧上昇を抑制することができる。

複数のスイッチング電源回路の入力側同士および出力側同士が接続されて、複数のスイッチング電源回路による並列運転が行われる場合に、並列運転している複数のスイッチング電源回路のうちの例えば１つのメインスイッチ素子のスイッチング動作が停止すると、その停止したスイッチング電源回路の二次側整流平滑回路に他のスイッチング電源回路から逆電流が通電する事態が発生し易い。このため、このように並列運転を行うスイッチング電源回路に本発明において特有な構成を設けることは非常に有効である。

容量付与回路が、共振関与の容量成分に付与するための追加の容量成分を持つ容量成分保有部と、この容量成分保有部の容量成分を共振関与の容量成分に付与することを制御するスイッチ素子とを有し、制御信号出力停止検出回路は容量付与回路のスイッチ素子に接続され、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力の停止を検出したときに、容量付与回路のスイッチ素子のスイッチング動作を制御して共振関与の容量成分に追加の容量成分を付与させる構成とすることにより、簡単な回路構成でもって、上記したような逆電流に起因した問題発生を防止することができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態例の説明において、図５に示すスイッチング電源回路と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図１には第１実施形態例のスイッチング電源回路の主要な回路構成部分が示されている。このスイッチング電源回路１は、図５のスイッチング電源回路１と同様の、トランス２と、二次側整流平滑回路４と、出力電圧検出回路である三次側整流平滑回路１０と、制御回路１６と、早期オフ駆動回路１８とを有し、さらに、この第１実施形態例では、制御信号出力停止検出回路２６と、容量付与回路２７とを有して構成されている。

なお、この第１実施形態例では、パルストランス２０とダイオード２４により遅延回路１７が構成されている。つまり、制御回路１６とメインスイッチ素子Ｑを接続する導通経路に、ダイオード２４がアノード側をメインスイッチ素子Ｑ側に向けて介設され、また、このダイオード２４を迂回して制御回路１６とメインスイッチ素子Ｑを接続する導通経路が設けられ、この導通経路にパルストランス２０が介設されている。このため、制御回路１６から出力されたスイッチング制御用の制御信号は、ダイオード２４を迂回しパルストランス２０を介してメインスイッチ素子Ｑに供給されることとなり、パルストランス２０を通るために、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑをスイッチオンさせるための信号が出力されてから、その信号がメインスイッチ素子Ｑに到達してメインスイッチ素子Ｑがスイッチオンするまでの時間を遅延することができる。

また、この第１実施形態例では、トランス２には四次コイルＮ４が設けられており、二次側整流平滑回路４の転流側同期整流器７のゲートには、その四次コイルＮ４が接続されている。トランス２の励磁エネルギーに基づいてメインスイッチ素子Ｑのスイッチオフ期間に生じる共振動作に起因して四次コイルＮ４に発生する電圧が転流側同期整流器７のゲート−ソース間に印加され、その印加電圧が予め定められたしきい値電圧であるスレッショルド電圧Ｖsを越えているときに転流側同期整流器７がスイッチオン状態となる。

この第１実施形態例において特有な制御信号出力停止検出回路２６は、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力停止を検出する回路であり、この第１実施形態例では、ダイオード３０と、抵抗体３１，３２と、スイッチ素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）３３とを有して構成されている。すなわち、ダイオード３０のアノード側は制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへの制御信号の導通経路に接続され、ダイオード３０のカソード側はスイッチ素子３３のゲートに接続されている。また、このスイッチ素子３３のゲート−ソース間を接続する導通経路が設けられ、この導通経路に抵抗体３１が直列に介設されている。さらに、スイッチ素子３３のドレイン側には抵抗体３２の一端側が接続され、抵抗体３２の他端側は三次側整流平滑回路１０の出力側に接続されている。

また、容量付与回路２７は、制御信号出力停止検出回路２６が制御回路１６のスイッチング制御用の制御信号の出力停止を検出したときに、トランス２の励磁エネルギーに基づいた共振に関与する容量成分に追加の容量成分を付与する回路であり、この第１実施形態例では、容量成分保有部であるコンデンサ３５と、スイッチ素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）３６とを有して構成されている。この第１実施形態例では、コンデンサ３５とスイッチ素子３６は直列に接続されており、このコンデンサ３５とスイッチ素子３６の直列接続回路は、前記共振動作に関与するメインスイッチ素子Ｑのソース−ドレイン間の寄生容量に並列的に接続されている。また、スイッチ素子３６のゲートは制御信号出力停止検出回路２６に接続されている。

この第１実施形態例では、制御信号出力停止検出回路２６と容量付与回路２７は上記のように構成されているので、第１実施形態例のスイッチング電源回路１では、例えば、図２（ａ）に示される時間Ｔ１以降のように、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止した状態になると、その制御信号の出力停止により、制御信号出力停止検出回路２６のスイッチ素子３３がスイッチオフ状態となる。そして、このスイッチ素子３３のスイッチオフ動作により、図２（ｄ）に示される時間Ｔ２以降のように、容量付与回路２７のスイッチ素子３６のゲートに電荷が蓄積され始めて、当該スイッチ素子３６がスイッチオン状態となる。これにより、コンデンサ３５の容量成分がメインスイッチ素子Ｑの寄生容量に付与される。

この容量成分増加のため、メインスイッチ素子Ｑがスイッチオフ状態であるときに生じるトランス２の励磁エネルギーに基づいた共振動作の共振周期が大きくなる。例えば、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が正常に行われているときには（例えば、図２に示す時間Ｔ１よりも前の状態のときには）、共振動作の半周期は例えば図２に示される時間Ａ（図２（ｂ）参照）であるのに対して、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止して、容量付与回路２７のコンデンサ３５の容量成分がメインスイッチ素子Ｑの寄生容量に付与された以降には（例えば、図２に示される時間Ｔ２以降には）、共振動作の半周期は例えば図２に示される時間Ａよりも長い時間Ｂとなる。

共振動作の周期が長くなるに従って、共振動作に起因してトランス２に生じる共振電圧は低くなる。このため、上記のように、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力停止によって共振動作の共振周期が長くなると、四次コイルＮ４から転流側同期整流器７のゲート−ソース間に印加される共振動作に起因した電圧が低くなる。

この第１実施形態例では、容量付与回路２７が共振関与の容量成分に付与する追加の容量成分（つまり、コンデンサ３５の容量成分）の大きさは、共振動作に基づいた転流側同期整流器７のゲート−ソース間の印加電圧をスレッショルド電圧Ｖsを越えない電圧値に抑えて転流側同期整流器７をスイッチオンさせない大きさに設定されている。このため、図２（ｃ）に示される時間Ｔ３以降のように、転流側同期整流器７のゲート−ソース間には、スレッショルド電圧Ｖsを越える電圧が印加されなくなって、転流側同期整流器７のスイッチング動作が停止する。

この第１実施形態例のスイッチング電源回路１は上記のように構成されているので、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止した以降に、転流側同期整流器７のスイッチング動作を速やかに停止させることができる。このため、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が停止した以降に、出力側から転流側同期整流器７を通る経路でもって逆電流が通電することを抑制でき、図２（ｅ）に示される時間Ｔ３以降のように、チョークコイル８の自励発振を停止させることができる。これにより、逆電流に起因した問題発生を回避することができる。

ところで、この第１実施形態例では、整流側同期整流器６のゲートはコンデンサ３８を介してトランス２の二次コイルＮ２に接続されている。このため、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作の停止によって、出力側からトランス２に逆電流が流れ込んできても、その逆電流は直流であることから、当該直流の逆電流はコンデンサ３８でカットされて整流側同期整流器６のゲートに印加されることを防止できる。これにより、整流側同期整流器６が逆電流に起因してスイッチオン状態となることを回避することができる。このため、この第１実施形態例では、転流側同期整流器７を通る経路でもって逆電流が通電することを防止できるばかりでなく、逆電流が整流側同期整流器６を通る経路でもって通電することも抑制することができる。このため、この第１実施形態例では、逆電流に起因した問題の発生をより確実に回避することができる。

以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

第２実施形態例のスイッチング電源回路１は、図３に示されるような回路構成を有する。この第２実施形態例のスイッチング電源回路１は、容量付与回路２７の設置位置に特徴があり、それ以外の構成は第１実施形態例のスイッチング電源回路１と同様である。

すなわち、容量付与回路２７はコンデンサ３５とスイッチ素子３６を有し、これらコンデンサ３５とスイッチ素子３６は直列に接続され、当該直列接続回路は、この第２実施形態例では、トランス２の三次コイルＮ３に直列に接続されている。

この第２実施形態例に示される制御信号出力停止検出回路２６は、第１実施形態例と同様に、ダイオード３０と抵抗体３１，３２とスイッチ素子３３を有して構成されており、スイッチ素子３３はダイオード３０を介して、制御回路１６から出力されるスイッチング制御用の制御信号の導通経路に接続され、制御回路１６からスイッチング制御用の制御信号の出力が停止した以降にスイッチ素子３３がスイッチオフ状態となって、容量付与回路２７のスイッチ素子３６をスイッチオン動作させる。

容量付与回路２７は、制御信号出力停止検出回路２６によってスイッチ素子３６がスイッチオン状態に制御されたときにコンデンサ３５の容量成分をトランス２の三次コイルＮ３に電気的に接続させる。これにより、トランス２の励磁エネルギーに基づいた共振動作に関与する容量成分が増加することとなる。この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、容量付与回路２７のコンデンサ３５の容量成分の大きさは、共振動作に基づいた転流側同期整流器７のゲート−ソース間の印加電圧をスレッショルド電圧Ｖsを越えない電圧値に抑えて転流側同期整流器７をスイッチオンさせない大きさに設定されている。

このため、この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が停止した以降に、転流側同期整流器７のゲート−ソース間にスレッショルド電圧Ｖsを越える電圧が印加されることを回避することができる。このため、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が停止した以降に転流側同期整流器７のスイッチング動作を速やかに停止させることができて、転流側同期整流器７を通る経路で逆電流が通電することが抑制できる。

以下に、第３実施形態例を説明する。なお、第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この第３実施形態例のスイッチング電源回路１は、図４に示される回路構成を有する。つまり、この第３実施形態例では、容量付与回路２７を構成するコンデンサ３５とスイッチ素子３６の直列接続回路は二次側整流平滑回路４の整流側同期整流器６のソース−ドレイン間に並列に接続されている。

この第３実施形態例では、制御信号出力停止検出回路２６は、ダイオード３０と、抵抗体３１，３２と、スイッチ素子３３と、コンデンサ４０と、ダイオード４１とを有して構成されている。この制御信号出力停止検出回路２６のダイオード３０は、パルストランス２０を介して、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の導通経路に間接的に接続されており、この第３実施形態例を構成する制御信号出力停止検出回路２６も、第１や第２の各実施形態例に示される制御信号出力停止検出回路２６と同様に、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用の制御信号の出力が停止した以降に、スイッチ素子３３がスイッチオフするように構成されている。また、制御信号出力停止検出回路２６は、スイッチ素子３３のスイッチオフ動作によって、容量付与回路２７のスイッチ素子３６をスイッチオンさせる。

容量付与回路２７は、スイッチ素子３６のスイッチオン動作によって、コンデンサ３５の容量成分を整流側同期整流器６の寄生容量に付与する。つまり、この第３実施形態例においても、第１や第２の各実施形態例と同様に、容量付与回路２７は、トランス２の励磁エネルギーに基づいた共振動作に関与する容量成分に追加の容量成分を付与する回路であり、当該容量付与回路２７が共振関与の容量成分に付与する容量成分の大きさ（つまり、コンデンサ３５の容量成分の大きさ）は、共振動作に基づいた転流側同期整流器７のゲート−ソース間の印加電圧をしきい値電圧であるスレッショルド電圧Ｖsを越えない電圧値に抑えて転流側同期整流器７をスイッチオンさせない大きさに設定されている。このため、この第３実施形態例においても、第１や第２の各実施形態例と同様の効果を得ることができる。

なお、第１や第２の各実施形態例を構成する制御信号出力停止検出回路２６は、三次側整流平滑回路１０から出力される電圧を電源電圧として利用して、スイッチ素子３３にスイッチング動作を行わせていたが、この第３実施形態例では、ダイオード４１とコンデンサ４０を設け、コンデンサ４０に蓄積される電圧を電源電圧として利用してスイッチ素子３３にスイッチング動作を行わせる構成となっている。

この第３実施形態例では、上記以外の構成は第１や第２の各実施形態例と同様である。

なお、この発明は第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１〜第３の各実施形態例では、二次側整流平滑回路４を構成している整流側の整流素子は、ＭＯＳ−ＦＥＴから成る同期整流器６により構成されていたが、例えば、その同期整流器６に代えて、ダイオードを整流側の整流素子として設けてもよい。

また、第１〜第３の各実施形態例では、同期整流器６，７はＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されていたが、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ以外のトランジスタ素子により同期整流器６，７を構成してもよい。

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、制御回路１６からメインスイッチ素子Ｑに向けてメインスイッチ素子Ｑをスイッチオンさせるための制御信号が出力されてから、その制御信号によってメインスイッチ素子Ｑがスイッチオンするまでの間に、二次側整流平滑回路４の転流側同期整流器７をターンオフさせる早期オフ駆動回路１８が設けられていたが、この発明は、そのような早期オフ駆動回路が設けられていないスイッチング電源回路にも適用することができて、上記実施形態例と同様の優れた効果を得ることができるものである。

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、容量付与回路２７は、コンデンサ３５の容量成分を、共振関与の容量成分に付与する構成であったが、コンデンサ３５の容量成分に代えて、例えば、ＦＥＴ素子等の寄生容量の容量成分を共振関与の容量成分に付与する構成としてもよい。

第１実施形態例のスイッチング電源回路を説明するための回路図である。 図１に示されるスイッチング電源回路において特有な回路動作部分を説明するための波形図である。 第２実施形態例のスイッチング電源回路を説明するための回路図である。 第３実施形態例のスイッチング電源回路を説明するための回路図である。 スイッチング電源回路の一従来例を説明するための回路図である。 図５のスイッチング電源回路の回路動作の一例を説明するための波形図である。

符号の説明

１ スイッチング電源回路
２ トランス
４ 二次側整流平滑回路
７ 転流側同期整流器
１０ 三次側整流平滑回路
１６ 制御回路
２６ 制御信号出力停止検出回路
２７ 容量付与回路
Ｑ メインスイッチ素子

Claims (2)

1. 電磁結合された一次コイルと二次コイルを有するトランスと、このトランスの一次コイル側に設けられたメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作により、トランスの一次コイルの電圧に応じた二次コイルの出力電圧を整流平滑して外部に出力する二次側整流平滑回路と、二次側整流平滑回路の出力電圧が安定化するようにメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作を制御する制御回路とを有し、二次側整流平滑回路は整流素子である転流側同期整流器と整流側同期整流器を有し、転流側同期整流器のゲート−ソース間には、メインスイッチ素子のスイッチオフ期間中に、トランスの励磁エネルギーと容量成分とによる共振動作に基づいた電圧が印加され、転流側同期整流器はその印加電圧が予め定められているしきい値電圧を越えているときにスイッチオン動作する構成を備えたスイッチング電源回路において、制御回路からメインスイッチ素子に至るスイッチング制御用の制御信号の導通経路に接続され制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力の停止を検出する制御信号出力停止検出回路と、この制御信号出力停止検出回路によりスイッチング制御用の制御信号の出力停止が検出されたときに共振関与の容量成分に追加の容量成分を付与する容量付与回路とが設けられ、共振動作に基づいた転流側同期整流器の印加電圧は共振関与の容量成分が大きくなるに従って低くなるものであり、容量付与回路が共振関与の容量成分に付与する追加の容量成分の大きさは、共振動作に基づいた転流側同期整流器の印加電圧をしきい値電圧を越えない電圧値に抑えて転流側同期整流器をスイッチオンさせない大きさであることを特徴とするスイッチング電源回路。
2. 容量付与回路は、共振関与の容量成分に付与するための追加の容量成分を持つ容量成分保有部と、この容量成分保有部の容量成分を共振関与の容量成分に付与することを制御するスイッチ素子とを有し、制御信号出力停止検出回路は容量付与回路のスイッチ素子に接続され、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用の制御信号の出力の停止を検出したときに、容量付与回路のスイッチ素子のスイッチング動作を制御して共振関与の容量成分に追加の容量成分を付与させる構成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回路。

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