JP2011055574A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスに、損失の少ない状態で動作することができる電圧値の範囲から外れた電圧値の電力が供給されたときでも、電圧値の変換効率が低下せず理想的な変圧比が得られる電源回路を提供することを目的とする。
【解決手段】電源回路１は、一次巻線２０に供給された電力を電磁誘導によって二次巻線２１に伝えるトランス２と、一次巻線２０に供給された電力の電圧値に応じて一次巻線２０の巻数を変更する巻数変更部４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路に関するものである。

様々な電子機器において、電子機器を駆動させるための電力を供給する電源回路が設けられている。この種の電源回路として、特許文献１に示される複出力制御電源装置が例示されている。

この種の装置は、変換損失が少ない複出力制御を可能とするために、以下に示されるような構成とされている。すなわち、ＰＷＭ制御回路が一次巻線側のトランジスタをＰＷＭ制御する。また、ＰＷＭ制御回路から出力されるパルスに同期した同期信号が二次巻線側のＤフリップフロップ回路へ出力される。そして、Ｄフリップフロップ回路へ出力された同期信号に応じてＤフリップフロップ回路のデータが変更される。その際、エミッタ電圧が印加されていない状態の二次巻線側のトランジスタ回路がオンオフされる。

特開平６−１６９５６８号公報

ところで、一般に、電源回路のトランスの巻数比は、トランスが、所定の範囲内にある電圧値の電力の供給を受け付けたときに損失が少ない状態で動作することができるような巻数比とされている。そのため、当該所定の範囲から外れる電圧値の電力が供給されたときには、トランスは損失が少ない状態で動作することができないため、電圧値の変換効率が低下して理想的な変圧比が得られないという問題がある。

上記特許文献１に示される装置では、エミッタ電圧が印加されていない状態の二次巻線側のトランジスタ回路がオンオフされるようにして、変換損失が少ない複出力制御を可能としている。

しかしながら、上記特許文献１に示される装置では、変換損失が少ない複出力制御を可能とするために、エミッタ電圧が印加されていない状態の二次巻線側のトランジスタ回路のオンオフが制御されているに過ぎず、トランスの巻数比は変化しない。従って、トランスに、損失の少ない状態で動作することができる電圧値の範囲から外れた電圧値の電力が供給されたときに、電圧値の変換効率が低下して理想的な変圧比が得られないという問題は解決されてはいない。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、トランスに、損失の少ない状態で動作することができる電圧値の範囲から外れた電圧値の電力が供給されたときでも、電圧値の変換効率が低下せず理想的な変圧比が得られる電源回路を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る電源回路は、一次巻線に供給された電力を電磁誘導によって二次巻線に伝えるトランスと、前記一次巻線に供給された前記電力の電圧値に応じて前記一次巻線の巻数を変更する巻数変更部と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

この構成によれば、一次巻線に供給される電力の電圧値に応じて、トランスの一次巻線の巻数が切り換えられるので、供給される電力の電圧値に応じた理想的な巻数比が得られる。

これにより、たとえ、一次巻線の巻数が固定された状態ではトランスが損失の少ない状態で動作することができない範囲の電圧値の電力が供給されたときでも、理想的な巻数比が得られるため、電圧値の変換効率が低下せずに理想的な変圧比が得られる。そのため、供給される電力の電圧値の範囲が広範囲に及んでも、トランスが損失の少ない状態で動作することができるため、二次巻線側の負荷へ供給できる電力の低下を防ぐことができる。

上記構成において、前記一次巻線は、複数の区画に分割されており、前記巻数変更部は、前記複数の区画のうち、前記電力の電圧値に応じた区画を導通させる構成とすることができる（請求項２）。

この構成によれば、一次巻線における複数の区画のうち、一次巻線に供給される電力の電圧値に応じた区画を導通させるという簡易な制御によって、一次巻線の巻数を適宜切り換えることができる。

上記構成において、前記巻数変更部は、前記複数の区画の各々に対応して設けられ、前記複数の区画の各々を導通させるために作動する複数のスイッチング素子と、前記電力の電圧値に応じて、前記複数のスイッチング素子のいずれかを作動させる制御部と、を備える構成とすることができる（請求項３）。

この構成によれば、一次巻線に供給される電力の電圧値に応じて複数のスイッチング素子のいずれかを作動させるという簡易な制御によって、一次巻線の巻数を適宜切り換えることができる。

上記構成において、前記一次巻線は、第１の一次巻線と、第２の一次巻線とを備えており、前記巻数変更部は、前記電力の電圧値に応じて、前記第１の一次巻線のみを導通させるか、前記第１及び第２の一次巻線である前記一次巻線全体を導通させるかを選択する構成とすることができる（請求項４）。

この構成によれば、巻数変更部が、一次巻線に供給される電力の電圧値に応じて、一次巻線の一部である第１の一次巻線のみを導通させるか、一次巻線全体を導通させるかを選択する。これにより、第１の一次巻線のみが導通されているときには、一次巻線の巻数は、第１の一次巻線の巻数よりも少ない第１巻数となる。一方、一次巻線全体が導通されているときには、一次巻線の巻数は一次巻線そのものの巻数となる。このように、導通状態を切り換えるという簡易な処理によって、一次巻線の巻数を切り換えることができる。

上記構成において、前記巻数変更部は、前記第１の一次巻線に接続され、前記第１の一次巻線を導通させるために作動する第１のスイッチング素子と、前記第２の一次巻線に接続され、前記第１及び第２の一次巻線である前記一次巻線全体を導通させるために作動する第２のスイッチング素子と、前記電力の電圧値に応じて、前記第１及び第２のスイッチング素子のいずれか一方のみを作動させる制御部と、を備える構成とすることができる（請求項５）。

この構成によれば、一次巻線に供給された電力の電圧値に応じて、第１及び第２のスイッチング素子のいずれか一方のみを作動させることにより、第１の一次巻線、及び、第１及び第２の一次巻線である一次巻線全体のいずれか一方のみを導通させる。そのため、一次巻線に供給された電力の電圧値に応じて、第１及び第２のスイッチング素子のいずれか一方のみを作動させるという簡易な制御によって、一次巻線の巻数を切り換えることができる。

上記構成において、前記制御部は、前記電力の電圧値が予め設定された設定電圧値に満たないときには、前記第１のスイッチング素子のみを作動させ、前記電力の電圧値が前記設定電圧値を超えるときには、前記第１及び第２のスイッチング素子を作動させる構成とすることができる（請求項６）。

この構成によれば、一次巻線に供給される電力の電圧値が予め設定された設定電圧値に満たないときには第１のスイッチング素子のみを作動させることによって、一次巻線の巻数よりも少ない第１巻数を有する第１の一次巻線のみを導通させる。一方、供給される電力の電圧値が設定電圧値を超えるときには第１及び第２のスイッチング素子を作動させることによって、一次巻線全体を導通させる。

これにより、供給される電力の電圧値が設定電圧値に満たないときには、第１のスイッチング素子を作動させ、電圧値が設定電圧値を超えるときには、第１及び第２のスイッチング素子を作動させるという簡易な制御によって、トランス固有の巻数比で最適にトランスが動作することができる電圧値の範囲内の電圧値の電力と、その電圧値よりも低い電圧値の電力の各々にとって最適な巻数比が得られる。

上記構成において、供給される交流電力を整流する整流回路と、整流された前記交流電力の電圧値を予め設定された電圧値にまで昇圧する昇圧回路と、昇圧された前記交流電力を平滑して直流電力を得る平滑回路と、をさらに備えており、前記平滑回路によって得られた前記直流電力が、前記一次巻線に供給される構成とされている構成とすることができる（請求項７）。

この構成によれば、整流された交流電力の電圧値が、昇圧回路によって予め設定された電圧値にまで昇圧され、当該昇圧された交流電力が平滑回路によって平滑されて直流電力とされる。そして、当該直流電力が一次巻線に供給される。

このように、整流された交流電力の電圧値が予め設定された電圧値にまで昇圧されるので、供給される交流電力の電圧値の範囲が広い際でも、一次巻線には、予め設定された電圧値の直流電力が供給される。これにより、二次巻線側では、供給される交流電力の電圧値の範囲にかかわらず、一定の電圧値の直流電力が得られる。そのため、供給される交流電力の電圧値が異なる世界各国において、この構成に係る電源装置を用いることができる。

上記構成において、前記整流回路によって整流された前記交流電力の電圧値を前記昇圧回路によって昇圧させずに、当該整流された交流電力を前記平滑回路へ入力させる省エネルギーモードを実行する省エネルギー制御部をさらに備える構成とすることができる（請求項８）。

この構成によれば、省エネルギーモードが実行されている際には、整流された交流電力が昇圧されずに平滑回路へ入力される。そのため、平滑回路からは、供給された交流電力の電圧値がそのまま反映された直流電力が一次巻線へ伝えられる。

そして、この構成によれば、先述されたように、供給される電力の電圧値に応じた理想的な巻数比が得られるので、たとえ、省エネルギーモード中において、供給された交流電力の電圧値がそのまま反映された直流電力が一次巻線へ伝えられても、損失が少ない状態でトランスが動作することができる。

本発明によれば、一次巻線の巻数が固定された状態ではトランスが損失の少ない状態で動作することができない範囲の電圧値の電力が供給されたときでも、理想的な巻数比が得られるため、電圧値の変換効率が低下せずに理想的な変圧比が得られる。そのため、供給される電力の電圧値の範囲が広範囲に及んでも、トランスが損失の少ない状態で動作することができるため、二次巻線側の負荷へ供給できる電力の低下を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る電源回路の一例を示した図である。 第１及び第２のトランジスタの各々と、一次巻線との間の接続状態の一例を示した図である。 第１の一次巻線、第２の一次巻線、及び、二次巻線を模式的に示した図である。 供給される直流電力の電圧値と一次巻線２０の巻数との間の相関の一例を示した図である。 電源回路の参考例を示した図である。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電源回路の一例を示した図である。

図１に示される電源回路１は、交流電源１２から供給される交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を負荷１１に供給するように構成されている。そのため、電源回路１は、トランス２、ツエナーダイオード３、第１及び第２のスイッチング回路４０及び４１、ＰＷＭ制御部（制御部）４２、ダイオードブリッジ（整流回路）５、昇圧回路として設けられたＰＦＣ回路（power factor control circuit；力率改善回路）６、ＰＦＣ制御部７、一次側平滑コンデンサ（平滑回路）８、整流ダイオード９、二次側平滑コンデンサ１０、及び、省エネルギー制御部１３を備える。

トランス２は、一次巻線２０及び二次巻線２１を備えており、一次巻線２０に供給される直流電力を電磁誘導によって二次巻線２１に伝える。ツエナーダイオード３は、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が、予め設定された設定電圧値を超えるか否かを検出するために設けられている。第１及び第２のスイッチング回路４０及び４１は、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１の導通及び非導通を切り換える。ＰＷＭ制御部（制御部）４２は、第１及び第２のスイッチング回路４０及び４１をＰＷＭ制御する。

ダイオードブリッジ５は、交流電源１２から供給される交流電力を整流して脈流を生成する。ＰＦＣ回路６は、脈流として入力される交流電力の電圧値及び電流値の変化の過程を揃えつつ、当該交流電力の電圧値を予め定められた電圧値にまで昇圧する。ここに、ＰＦＣ回路６として、例えば、昇圧型ＰＦＣ回路を用いることができる。

ＰＦＣ制御部７は、一次側平滑コンデンサ８の端子間電圧の帰還を受けて、一次側平滑コンデンサ８から一次巻線２０に供給される直流電力の電圧値が予め定められた電圧値となるように、ＰＦＣ回路６を制御（フィードバック制御）する。

ＰＦＣ制御部７に対してこのようなフィードバック制御を実行させるため、一次側電力供給ラインＬ１には、抵抗４５及び４６からなる直列回路が一次側平滑コンデンサ８と並列に接続されている。これらの抵抗４５及び４６からなる直列回路は、一次側コンデンサ８の端子間電圧を抵抗分割により降圧する。このような抵抗分割により降圧された端子間電圧がＰＦＣ制御部７に入力される。これにより、ＰＦＣ制御部７は、一次側平滑コンデンサ８の端子間電圧の帰還を受けて、一次側平滑コンデンサ８から一次巻線２０に供給される直流電力の電圧値をフィードバック制御することができる。

ここに、ＰＦＣ制御部７として、ＰＦＣ回路用のＩＣを用いることができる。一次側平滑コンデンサ８は、ＰＦＣ回路６から脈流として出力される交流電力を受け付けて充放電することにより直流電力を一次巻線２０へ供給する。

整流ダイオード９は、トランス２の二次巻線２１にパルスとして伝えられる直流電力を整流する。ここに、直流電力がトランス２の二次巻線２１にパルスとして伝えられる理由は後述される。二次側平滑コンデンサ１０は、整流ダイオード９によって整流されたパルスを平滑して直流電力とする。

省エネルギー制御部１３は、ＰＦＣ制御部７に対して制御信号を出力して省エネルギーモードを実行させる。ＰＦＣ制御部７は省エネルギーモードの実行を指示する制御信号を受け付けたときにはＰＦＣ回路６を作動させない。その際、ダイオードブリッジ５によって整流された交流電力はＰＦＣ回路６によって昇圧されずにそのままの電圧値を維持した状態で、一次側平滑コンデンサ８によって直流電力とされる。

以下、先述された各構成要素の機能を詳述しながら、電源回路１の基本的な動作について説明する。まず、ダイオードブリッジ５が、交流電源１２から供給される交流電力を受け付ける。ここに、ダイオードブリッジ５は、例えば、実効値が８５Ｖ〜２７６Ｖの範囲内の交流電力を受け付ける。

ダイオードブリッジ５は、受け付けた交流電力を整流して脈流とする。ここに、脈流とは、流れる方向が一定で、大きさが周期的に変化している電流を意味する。脈流とされた交流電力はＰＦＣ回路６に入力される。すると、ＰＦＣ回路６に入力された交流電力は、その電圧値及び電流値の変化の過程が揃い、且つ、電圧値が予め定められた電圧値にまで昇圧された交流電力とされ、一次側電力ラインＬ１に出力される。

一次側電力ラインＬ１に出力された交流電力は一次側平滑コンデンサ８の充放電によって平滑されて直流電力とされ、一次側電力ラインＬ１に出力される。このような一次側平滑コンデンサ８の機能によって、一次側電力ラインＬ１には直流電力が供給される。これにより、一次巻線２０に対して直流電力が供給される。また、その直流電力は、後述される第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１のソース端子にも出力される。これにより、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１にはソース電圧が印加される。

ツエナーダイオード３のカソード端子は一次側電力ラインＬ１に接続されている。一方、アノード端子はＰＷＭ制御部４２に接続されている。これにより、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３固有の降伏電圧以上となれば、ツエナーダイオード３の逆方向電流が、ＰＷＭ制御部４２に対して流れる。一方、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が降伏電圧に満たないときには逆方向電圧は流れない。

ＰＷＭ制御部４２は、この逆方向電流を検出することによって、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が、ツエナーダイオード３の降伏電圧を超えていることを検出する。一方、ＰＷＭ制御部４２は、逆方向電流を検出しないときには、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が、ツエナーダイオード３の降伏電圧に満たないことを検出する。

ＰＷＭ制御部４２には、抵抗器４３を介して第１のトランジスタ４０のゲート端子が接続されており、抵抗器４４を介して第２のトランジスタ４１のゲート端子が接続されている。ここに、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１は、本実施形態においては、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴで構成されている。

そして、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１において、各々のソース端子は一次側電力ラインＬ１に接続されている。一次側電力ラインＬ１には、先述されたように直流電力が供給されるので、各々のソース端子には、ソース電圧が印加される。

トランス２において、一次巻線２０は、第１の一次巻線２００と第２の一次巻線２０１とに区画されている。第１の一次巻線２００は、端部ａ及びｂを有しており、第２の一次巻線２０１は、端部ｂ及びｃを有している。ここに、端部ｂは、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１が共通して有する端部である。第１の一次巻線２００の端部ｂには、第１のトランジスタ４０のドレイン端子が接続されている。また、第２の一次巻線２０１の端部ｃには、第２のトランジスタ４１のドレイン端子が接続されている。

第１のトランジスタ４０は、第１の一次巻線２００を導通させるために作動する第１のスイッチング素子として機能する。また、第２のトランジスタ４１は、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１を導通させるために作動する第２のスイッチング素子として機能する。ＰＷＭ制御部４２は、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１の各々を、第１及び第２のスイッチング素子として機能させるために、所定のデューティ比のパルスを出力する。

第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１は、ＰＷＭ制御部４２からパルスの出力を受け付ける。そして、当該パルスがハイレベルであるときにゲート電圧が印加されて、ドレイン端子とソース端子との間で電流が流れる。このように、ドレイン端子とソース端子との間で電流が流れることによって、第１の一次巻線２００、及び、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１である一次巻線２０そのものが導通状態となる。

このように、第１の一次巻線２００及び一次巻線２０は、ＰＷＭ制御部４２から出力されるパルスがハイレベルであるときに導通状態となる。そのため、ＰＷＭ制御部４２から出力されるパルスがハイレベルにある期間が長いほど導通状態にある期間が長くなる。一方、ハイレベルにある期間が短いほど導通状態にある期間が短くなる。従って、ＰＷＭ制御部４２は、パルスのデューティ比を大小させることによって、導通状態にある期間を制御する。

そして、第１の一次巻線２００及び一次巻線２０が導通状態にあるときには、第１の一次巻線２００及び一次巻線２０には、一次側平滑コンデンサ８によって平滑された交流電力（つまり直流電力）が供給される。ここで、先述されたように、第１の一次巻線２００及び一次巻線２０が導通状態にある期間は、パルスがハイレベルにある期間と相関しているので、一次巻線２００及び一次巻線２０には、直流電力が、パルスと同期して供給される。従って、第１の一次巻線２００及び一次巻線２０には、直流電力がパルス状に供給される。

第１の一次巻線２００及び一次巻線２０にパルスとして供給された直流電力は、電磁誘導によって二次巻線２１に伝えられる。このように、一次巻線側２０側にパルスとして供給された直流電力が二次巻線２１に伝えられるので、二次巻線２１には、変圧された直流電力がパルス状に伝えられる。

二次巻線２１にパルス状に伝えられた直流電力は、整流ダイオード９によって整流され、二次側平滑コンデンサ１０によって平滑されて直流電力とされる。このように二次側平滑コンデンサ１０によって平滑されて生成された直流電力は二次側電力ラインＬ２に出力される。二次側電力ラインＬ２に出力された直流電力は負荷１１に供給される。

ここに、二次巻線２１にパルス状に伝えられた直流電力のハイレベルの期間が長いほど、負荷１１に供給される直流電力の電圧値が高くなることが知られている。従って、ＰＷＭ制御部４２は、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１に出力するパルスのデューティ比を大小させて、負荷１１に供給される直流電力の電圧値を制御する。

このような基本的な動作を行う電源回路１は、先述したように、一次巻線２０に供給された直流電力の電圧値に応じて一次巻線２０の巻数を変更する巻数変更部４を備える。巻数変更部４は、ツエナーダイオード３、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１、ＰＷＭ制御部４２、及び、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１の各々のゲート端子へパルス（パルス状の電圧信号）を出力するための抵抗器４３，４４を備える。

巻線変更部４において、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１の各々と、一次巻線２０とは、例えば、図２に示されるように接続されている。図２は、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１の各々と、一次巻線２０との間の接続状態の一例を示した図である。

図２に示されるように、第１の一次巻線２００と第２の一次巻線２０１とは、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１で共有される端部ｂにおいて直列に接続されている。これにより、一次巻線２０は複巻線とされている。

そして、第１の一次巻線２００の端部ａには一次側電力ラインＬ１が接続されている。また、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１で共有される端部ｂには、先述されたように、第１のトランジスタ４０のドレイン端子が接続されている。さらに、第２の一次巻線２０１の端部ｃには、先述されたように、第２のトランジスタ４１のドレイン端子ｃが接続されている。

さらに、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１のゲート端子は、先述されたようにＰＷＭ制御部４２に接続されている。また、第１のトランジスタ４０及び第２のトランジスタ４１のソース端子は、先述されたように、一次側電力ラインＬ１に接続されている。

このような巻数変更部４の動作について、以下説明する。

（１）一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧に満たないとき
一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧に満たないときには、ＰＷＭ制御部４２にはツエナーダイオード３の逆方向電流が到来しない。この状態では、ＰＷＭ制御部４２は、トランジスタ４０のみに所定のデューティ比のパルスを出力して、当該パルスに同期してトランジスタ４０をオンオフさせる。このとき、ＰＷＭ制御部４２は、トランジスタ４１にはパルスを出力しない。これにより、第１の一次巻線２００のみの導通及び非導通が切り換えられるが、第２の一次巻線２０１は非導通のままとされる。

このように、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧に満たないときには、第１の一次巻線２００のみの導通及び非導通が切り換えられるが、第２の一次巻線２０１は非導通のままとされる。

（２）一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧を超えるとき
一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧を超えるときには、ＰＷＭ制御部４２にはツエナーダイオード３の逆方向電流が到来する。ＰＷＭ制御部４２は、これを受けて、トランジスタ４１のみに所定のデューティ比のパルスを出力して、当該パルスに同期してトランジスタ４１をオンオフさせる。このとき、ＰＷＭ制御部４２は、トランジスタ４０にはパルスを出力しない。これにより、第１の一次巻線２００及び第２の一次巻線２０１である一次巻線２０全体の導通及び非導通が切り換えられる。

このように、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧を超えるときには、一次巻線２０全体の導通及び非導通が切り換えられる。そのため、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値がツエナーダイオード３の降伏電圧を超えるときには、一次巻線２０の巻数は、一次巻線２０そのものの巻数とされる。

次に、本実施形態に係る電源回路１の利点を、図３乃至図５を参照しながら説明する。図３は、第１の一次巻線２００、第２の一次巻線２０１、及び、二次巻線２１を模式的に示した図である。図４は、供給される直流電力の電圧値と一次巻線２０の巻数との間の相関の一例を示した図である。図５は、電源回路の参考例を示した図である。

図３に示されるように、トランス２において、第１の一次巻線２００の巻数は、“ＮＰ１”とされている。また、第２の一次巻線２０１の巻数は、“ＮＰｎ”とされている。さらに、二次巻線２１の巻数は、“ＮＳ”とされている。

ここに、第１の一次巻線２００の巻数“ＮＰ１”と、二次巻線２１の巻数“ＮＳ”との間の巻数比“ＮＰ１／ＮＳ”は、設定電圧値に満たない所定の第１電圧値の直流電力が供給されたときに理想的な変圧比が得られる巻数比とされている。また、一次巻線２０の巻数“ＮＰ１＋ＮＰｎ”と、二次巻線２１の巻数“ＮＳ”との間の巻数比“（ＮＰ１＋ＮＰｎ）／ＮＳ”は、設定電圧値を超える所定の第２電圧値の直流電力が供給されたときに理想的な変圧比が得られる巻数比とされている。

このようなトランス２において、トランス２が損失の少ない状態で動作することができる直流電力の電圧値の範囲を仮に２００Ｖ以上とする。この場合、一次巻線２０の巻数が変更される境となる設定電圧値として２００Ｖの設定電圧値が設定されると、トランス２において以下に示されるような巻数変更処理が行われる。

つまり、図４に示されるように、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が、設定電圧値（２００）Ｖを超える第２電圧値（例えば２７６Ｖ）であるときには、先述されたように、一次巻線２０の巻数は一次巻線２０そのものの巻数とされるため、巻数“ＮＰ１＋ＮＰｎ”とされる。一方、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が、設定電圧値（２００）Ｖに満たない第１電圧値（例えば１４０Ｖ）であるときには、先述されたように、一次巻線２０の巻数は第１の一次巻線２００の巻数とされるため、巻数“ＮＰ１”とされる。

このように、本実施形態に係る電源回路１は、一次側電力ラインＬ１に供給される直流電力の電圧値が設定電圧値（２００）Ｖを超えるか超えないかに応じて、理想的な巻数比が得られるように、一次巻線２０の巻数を変更する。

一方、図５の参考例に示される電源回路１００では、一次巻線２０の巻数は、一次巻線２０そのものの巻数のまま変わらない。そのため、理想的な巻数比が得られる電圧値の範囲から外れた電圧値の直流電力が一次巻線２０に入力された際には、以下に示される問題が生じる。

例えば、一次巻線２０に入力される直流電力の電圧値が、理想的な巻数比が得られる電圧値の範囲からどの程度外れているかに応じて、トランス２で得られる変圧比を理想的な変圧比に近づけるために、ＰＭＷ制御部４２から出力されるパルスがハイレベルにある期間を調節する必要がある。そのためには、様々なハイレベルの期間を設定できるＩＣが必要となり、コストが嵩む。

また、理想的な巻数比が得られる電圧値の範囲から外れた電圧値の直流電力が一次巻線２０に入力された際には、トランス２は損失が少ない状態で動作することができないため、電圧値の変換効率が低下して理想的な変圧比が得られないという問題がある。その際、負荷１１に供給される直流電力が低下する。

これに対して、本実施形態に係る電源回路１は、一次巻線２０に供給される電力の電圧値に応じて、トランス１の一次巻線２０の巻数が切り換えられるので、供給される電力の電圧値に応じた理想的な巻数比が得られる。

これにより、様々なハイレベルの期間を設定できるＩＣを要することなく理想的な巻数比を得て、理想的な変圧比を得ることができる。これにより、供給される電力の電圧値の範囲が広範囲に及んでも、トランス２が損失の少ない状態で動作することができるため、二次巻線２１側の負荷１１へ供給できる直流電力の低下を防ぐことができる。

以上の利点を有する本実施形態に係る電源回路１において、省エネルギーモード実行中では、先述されたように、ダイオードブリッジ５によって整流された交流電力がＰＦＣ回路６によって一定の電圧値にまで昇圧されない。そのため、トランス２の一次巻線２０には、供給された状態の電圧値を維持した直流電力が供給される。その際、トランス２の一次巻線２０に供給される直流電力の電圧値が大きく変動することがある。

このように、トランス２の一次巻線２０に供給される直流電力の電圧値が大きく変動する際でも、当該電圧値に応じて理想的な巻数比が得られるように、一次巻線２０の巻数が変更されるので、本実施形態に係る電源回路１は、省エネルギーモード実行中において特に有益である。

１ 電源回路
２ トランス
３ ツエナーダイオード
４ 巻数変更部
５ ダイオードブリッジ
６ ＰＦＣ回路
７ ＰＦＣ制御部
８ 一次側平滑コンデンサ
１３ 省エネルギー制御部
２０ 一次巻線
２００ 第１の一次巻線
２０１ 第２の一次巻線
２１ 二次巻線
４０ 第１のトランジスタ
４１ 第２のトランジスタ
４２ ＰＷＭ制御部

Claims (8)

1. 一次巻線に供給された電力を電磁誘導によって二次巻線に伝えるトランスと、
   前記一次巻線に供給された前記電力の電圧値に応じて前記一次巻線の巻数を変更する巻数変更部と、
   を備えることを特徴とする電源回路。
2. 前記一次巻線は、複数の区画に分割されており、
   前記巻数変更部は、前記複数の区画のうち、前記電力の電圧値に応じた区画を導通させることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記巻数変更部は、
   前記複数の区画の各々に対応して設けられ、前記複数の区画の各々を導通させるために作動する複数のスイッチング素子と、
   前記電力の電圧値に応じて、前記複数のスイッチング素子のいずれかを作動させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源回路。
4. 前記一次巻線は、第１の一次巻線と、第２の一次巻線とを備えており、
   前記巻数変更部は、
   前記電力の電圧値に応じて、前記第１の一次巻線のみを導通させるか、前記第１及び第２の一次巻線である前記一次巻線全体を導通させるかを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源回路。
5. 前記巻数変更部は、
   前記第１の一次巻線に接続され、前記第１の一次巻線を導通させるために作動する第１のスイッチング素子と、
   前記第２の一次巻線に接続され、前記第１及び第２の一次巻線である前記一次巻線全体を導通させるために作動する第２のスイッチング素子と、
   前記電力の電圧値に応じて、前記第１及び第２のスイッチング素子のいずれか一方のみを作動させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の電源回路。
6. 前記制御部は、
   前記電力の電圧値が予め設定された設定電圧値に満たないときには、前記第１のスイッチング素子のみを作動させ、前記電力の電圧値が前記設定電圧値を超えるときには、前記第１及び第２のスイッチング素子を作動させることを特徴とする請求項５に記載の電源回路。
7. 前記電力として供給される交流電力を整流する整流回路と、
   整流された前記交流電力の電圧値を予め設定された電圧値にまで昇圧する昇圧回路と、
   昇圧された前記交流電力を平滑して直流電力を得る平滑回路と、をさらに備えており、
   前記平滑回路によって得られた前記直流電力が、前記一次巻線に供給される構成とされている請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電源回路。
8. 前記整流回路によって整流された前記交流電力の電圧値を前記昇圧回路によって昇圧させずに、当該整流された交流電力を前記平滑回路へ入力させる省エネルギーモードを実行する省エネルギー制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電源回路。

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