JP2012105412A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の駆動電圧を確実に制限できる電源装置を提供すること。
【解決手段】フライバックトランス１０の１次巻線１２に接続されたトランジスタ回路１３と、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧レベルの検出信号を生成し１次側にフィードバックする検出回路２２と、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧レベルに保たれるようトランジスタ回路１３をスイッチング動作させる制御ＩＣ１４と、を有するスイッチング電源装置１において、フライバックトランス１０の１次側への入力電圧Ｖｉｎ、及び検出信号の検出信号電圧Ｖｓのうち電圧の高い方を、トランジスタ回路１３のゲート端子１３Ａに印加する駆動信号Ｋｓの電圧源として制御ＩＣ１４に出力するＩＣ電源電圧生成回路１６と、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定のしきい値を超えた場合に、ＩＣ電源電圧生成回路１６への入力電圧Ｖｉｎの入力を遮断する遮断回路６１と、を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁型のスイッチング電源装置の安定化技術に関する。

従来、高効率な電源装置として、スイッチング電源装置が知られている。スイッチング電源装置は、スイッチング素子たるトランジスタと、このトランジスタをオン／オフする制御ＩＣとを備え、制御ＩＣが入力電圧に応じたデューティ比でトランジスタをオン／オフするＰＷＭ制御（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により当該トランジスタのスイッチング動作を制御することで、所定の出力電圧を高効率に生成している。
さらに、この種のスイッチング電源装置には、電圧変換器に例えばトランスを用いることで、１次側と２次側とを絶縁した絶縁型スイッチング電源装置が知られている。絶縁型スイッチング電源装置は、高効率であり、なおかつ絶縁性に優れ、またトランスに複数の２次巻線を設けることで多出力の電源装置を簡単に構成できることから、入力電圧を複数の出力電圧に変換する用途に好適に用いられている。

ところで、絶縁型スイッチング電源装置では、負荷変動や入力電圧変動によって出力電圧が変動して不安定になることがある。この問題を解決するために、従来、出力電圧の変動を上記制御ＩＣにフィードバックしてＰＷＭ制御することで出力電圧を一定にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−７９１４６号公報

一般に、制御ＩＣは、トランスの１次側の入力電圧を電源電圧として作動し、この入力電圧を電圧源としてトランジスタの駆動信号を生成する。このため、駆動信号の電圧は電源電圧である入力電圧と同電圧となり、この電圧がゲート電圧としてトランジスタのゲート端子に印加される。
しかしながら、入力電圧が変動するような用途に電源装置を用いた場合、入力電圧が高圧側に変動したときには、トランジスタに印加されるゲート電圧がゲート耐圧を超えてしまい、トランジスタが破壊される虞がある。

この対策として、制御ＩＣと、トランジスタのゲート端子との間に、電圧を制限するツェナダイオードを介挿する構成が考えられる。しかしながら、ツェナダイオードを用いる場合には、当該ツェナダイオードに流れる電流を制限する電流制限抵抗を設ける必要があり、この電流制限抵抗が、そのままゲート抵抗となることからトランジスタのスイッチング速度が制限される、という問題が生じる。

そこで、ゲート耐圧以下の出力電圧を２次側で生成し、この出力電圧を、制御ＩＣによる駆動信号の生成に用いる構成とすることでゲート耐圧を超えないようにできる。
具体的には、図３に示すように、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔがゲート耐圧Ｖｚ以下となるスイッチング電源装置２００を構成し、このスイッチング電源装置２００には、検出回路２１０と、ＩＣ電源電圧生成回路２２０とが設けられている。検出回路２１０は、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御可能にすべく、この出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧レベルの検出信号を制御ＩＣにフィードバックする。ＩＣ電源電圧生成回路２２０は、制御ＩＣ２３０の電源電圧を生成するものであり、この電源電圧によって、トランジスタ回路２４０のゲート電圧Ｖｇが規定される。より詳細には、ＩＣ電源電圧生成回路２２０は、入力電圧Ｖｉｎと、検出回路２１０の検出信号の電圧である検出信号電圧Ｖｓとをダイオード２１５Ａ、２１５ＢによりダイオードＯＲ結合し、高い方の電圧を電源電圧Ｖａとして出力する。

この回路構成によれば、始動時において入力電圧Ｖｉｎが入力された当初は、Ｖｉｎ＞Ｖｓ（＝０Ｖ）であるから、ＩＣ電源電圧生成回路２２０からは入力電圧Ｖｉｎに相当する電圧の電源電圧Ｖａが制御ＩＣ２３０に出力され、ゲート電圧Ｖｇが電源電圧Ｖａの電圧レベルとなる。その後、２次側で出力電圧Ｖｏｕｔが生成され、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎを超えたときには、この出力電圧Ｖｏｕｔに相当する検出信号電圧ＶｓがＩＣ電源電圧生成回路２２０から電源電圧Ｖａとして制御ＩＣ２３０に出力され、ゲート電圧Ｖｇが検出信号電圧Ｖｓ相当の電圧レベルに維持される。上述の通り、出力電圧Ｖｏｕｔはゲート耐圧Ｖｚ以下に抑えられていることから、ゲート電圧Ｖｇがゲート耐圧Ｖｚ以下に抑えられることとなる。

また、ＩＣ電源電圧生成回路２２０には、入力電圧Ｖｉｎを電圧降下させることで、当該入力電圧Ｖｉｎを出力する際の電源電圧Ｖａを常にゲート耐圧Ｖｚ以下に抑えるための抵抗２５０が設けられている。これにより、スイッチング動作以降に入力電圧Ｖｉｎが変動し、Ｖｉｎ＞Ｖｓとなって、ＩＣ電源電圧生成回路２２０が入力電圧Ｖｉｎを電源電圧Ｖａとして出力する場合であっても、ゲート電圧Ｖｇをゲート耐圧Ｖｚ以下に抑えることができる。

しかしながら、入力電圧Ｖｉｎが出力電圧Ｖｏｕｔを超えるに伴って、ＩＣ電源電圧生成回路２２０が入力電圧Ｖｉｎを電源電圧Ｖａに切り替えると、この電源電圧Ｖａは、検出信号電圧Ｖｓよりも大きいことから、ゲート電圧Ｖｇも上昇することとなる。このようなゲート電圧Ｖｇの変動は、トランジスタ回路２４０の動作の安定性を損なうことになる。
また、始動時の低電圧の入力電圧Ｖｉｎの入力でも制御ＩＣ２３０やトランジスタ回路２４０を駆動する必要があることから、抵抗２５０の抵抗値にも限度がある。このため、抵抗２５０での電圧降下分を超えた過度の電圧の入力電圧Ｖｉｎが入力された場合には、結局、ゲート電圧Ｖｇがゲート耐圧Ｖｚを超えてしまう事もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の駆動電圧を確実に制限できる電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トランスの１次巻線に接続されたスイッチング素子と、前記トランスの２次側の出力電圧に応じた電圧レベルの検出信号を生成し１次側にフィードバックする検出回路と、前記検出回路からの検出信号に基づいて、前記出力電圧が所定の電圧レベルに保たれるよう前記スイッチング素子をスイッチング動作させる制御回路と、を有する電源装置において、前記トランスの１次側への入力電圧、及び前記検出信号の電圧のうち電圧の高い方を、前記スイッチング素子のゲート端子に印加する駆動信号の電圧源として前記制御回路に出力する電圧生成回路と、前記出力電圧の電圧レベルが所定のしきい値を超えた場合に、前記電圧生成回路への入力電圧の入力を遮断する遮断回路と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、２次側の出力電圧の電圧レベルが所定のしきい値を超えたときに、電圧生成回路への入力電圧の入力が遮断されるため、以降の入力電圧の変動にかかわらず、この電圧生成回路が出力する電圧が、２次側の出力電圧に相当する電圧レベルに維持される。これにより、入力電圧が過度の高電位側に変動した場合でも、スイッチング素子のゲート端子に印加される駆動電圧の電圧レベルは、出力電圧に相当する電圧レベルに維持されることから、ゲート端子への過度の電圧の印加による破損を確実に防止できる。

また本発明は、上記電源装置において、前記所定のしきい値を、前記スイッチング素子のオンしきい値に設定したことを特徴とする。

この構成によれば、スイッチング素子をスイッチング動作させるに必要な電圧レベルの出力電圧が２次側で生成されたときに、速やかに電圧生成回路への入力電圧の入力を遮断し、この電圧生成回路が出力する電圧を２次側の出力電圧に相当する電圧レベルに切り替えることができる。

また本発明は、上記電源装置において、入力電圧の入力時に充電されるキャパシタを１次側の入力段に備えることを特徴とする。

この構成によれば、入力電圧の入力時（すなわち、始動時）に、過度な入力電圧が入力された場合でも、電圧生成回路に入力される入力電圧の電圧レベルが抑えられることから、この電圧生成回路が出力する電圧も制限されたものとなる。これにより、始動時に、過度な入力電圧が入力された場合でも、ゲート端子に過度の駆動電圧が印加されることを確実に防止できる。

本発明によれば、２次側の出力電圧の電圧レベルが所定のしきい値を超えたときに、電圧生成回路への入力電圧の入力が遮断されるため、以降の入力電圧の変動にかかわらず、この電圧生成回路が出力する電圧が、２次側の出力電圧に相当する電圧レベルに維持される。これにより、入力電圧が過度の高電位側に変動した場合でも、スイッチング素子のゲート端子に印加される駆動電圧の電圧レベルは、出力電圧に相当する電圧レベルに維持されることから、ゲート端子への過度の電圧の印加による破損を確実に防止できる。
また本発明において、前記所定のしきい値を、前記スイッチング素子のオンしきい値に設定することで、スイッチング素子をスイッチング動作させるに必要な電圧レベルの出力電圧が２次側で生成されたときに、速やかに電圧生成回路への入力電圧の入力を遮断し、この電圧生成回路が出力する電圧を２次側の出力電圧に相当する電圧レベルに切り替えることができる。
また本発明において、入力電圧の入力時に充電されるキャパシタを１次側の入力段に備えることで、入力電圧の入力時（すなわち、始動時）に、過度な入力電圧が入力された場合でも、電圧生成回路に入力される入力電圧の電圧レベルが抑えられることから、この電圧生成回路が出力する電圧も制限されたものとなる。これにより、始動時に、過度な入力電圧が入力された場合でも、ゲート端子に過度の駆動電圧が印加されることを確実に防止できる。

本発明の実施形態に係る絶縁型のスイッチング電源装置の回路図である。 ＩＣ電源電圧生成回路、及び制御ＩＣの動作を示す信号波形図である。 従来のスイッチング電源装置の回路図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る絶縁型のスイッチング電源装置１の回路図である。
スイッチング電源装置１は、図１に示すように、他励式（フライバック式）のスイッチング電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ）であり、フライバックトランス１０を有し、このフライバックトランス１０の１次側に入力された入力電圧Ｖｉｎを、複数の所定電圧レベルの出力電圧Ｖｏｕｔに変換し、２次側に接続された複数の負荷回路１１にそれぞれ供給する。

更に詳述すると、フライバックトランス１０の１次側には、フライバックトランス１０の１次巻線１２に接続されて電流をオン／オフするトランジスタ回路１３と、このトランジスタ回路１３のスイッチング動作を制御する制御ＩＣ１４と、１次側への入力電圧Ｖｉｎを平滑化する平滑用コンデンサ１５とが設けられている。トランジスタ回路１３には、パワーＭＯＳＦＥＴが用いられており、スイッチング速度の高速化、並びに、例えば２００Ｖ以下の低電圧領域での高変換効率化が図られている。また、トランジスタ回路１３のコレクタ側と、入力電圧Ｖｉｎの入力ラインの間には、入力電圧Ｖｉｎに含まれる過渡成分（サージ成分）を除去するサージ吸収回路３５が設けられ、トランジスタ回路１３が入力電圧Ｖｉｎのサージ成分から保護されている。

制御ＩＣ１４は、出力端子１４Ａからトランジスタ回路１３のゲート端子１３Ａに駆動信号を供給してスイッチング動作させるものであり、入力電圧Ｖｉｎに応じたデューティ比でトランジスタ回路１３をオン／オフするＰＷＭ制御によって当該トランジスタ回路１３のスイッチング動作を制御し、フライバックトランス１０の２次側に所定の出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。この制御ＩＣ１４の電源入力端子１４Ｂには、１次側に設けられた後述のＩＣ電源電圧生成回路１６が出力する電源電圧Ｖ１が入力され、制御ＩＣ１４は、この電源電圧Ｖ１を電源として動作する。また、電源入力端子１４Ｂには、電源電圧Ｖ１の供給に伴って充電されるバックアップ電源用のキャパシタ１７が設けられており、出力電圧Ｖｏｕｔの生成停止時には、このキャパシタ１７に蓄えられた電力によって制御ＩＣ１４が動作可能に構成されている。

また、制御ＩＣ１４は、電源電圧Ｖ１を電圧源として駆動信号Ｋｓを生成し、トランジスタ回路１３に供給する。すなわち制御ＩＣ１４は、電源電圧Ｖ１を矩形パルス状に変調してＰＷＭ制御のための駆動信号Ｋｓ（図２参照）を生成し、トランジスタ回路１３のゲート端子１３Ａに供給する。これにより駆動信号Ｋｓの電圧レベルの最大値は、電源電圧Ｖ１に相当する（近い）電圧レベルに維持され、この電圧レベルのゲート電圧Ｖｇがゲート端子１３Ａに印加されることとなる。

フライバックトランス１０の２次側には、多出力を実現するための複数の２次巻線１８が設けられている。各２次巻線１８には、それぞれダイオード１９、及び平滑用コンデンサ２０が接続されている。そして、トランジスタ回路１３のスイッチング動作に伴い１次巻線１２に電流変化が生じると、この電流変化に伴って、２次巻線１８のそれぞれに起電力が誘起され、上記ダイオード１９、及び平滑用コンデンサ２０によって整流、平滑化されて所定の出力電圧Ｖｏｕｔが生成され、この出力電圧Ｖｏｕｔが負荷回路１１に供給される。
出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルは、１次巻線１２、及び２次巻線の巻線比等によって規定され、本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔの規定電圧は、少なくともトランジスタ回路１３のゲート耐圧Ｖｚ以下であって、トランジスタ回路１３のオンしきい値電圧よりも十分に高い電圧とされている。

また、このスイッチング電源装置１は、出力電圧Ｖｏｕｔをフィードバック制御するための構成を備えている。すなわち、フライバックトランス１０の１次側には、出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧レベルの検出信号を出力する検出回路２２が設けられている。検出回路２２は、２次巻線１８の電流変化によって当該２次巻線１８の電力に相当する起電力が誘起される３次巻線２１と、この３次巻線２１の起電力を整流、平滑化して直流化するためのダイオード２３及び平滑用コンデンサ２４と、ノイズ除去用のキャパシタ２５と、負荷抵抗２６と、を備えて構成され、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルに相当した電圧（以下、「検出信号電圧Ｖｓ」と言う）の検出信号を出力する。

スイッチング電源装置１の１次側には、フィードバック調整回路３０、及びエラー電圧調整回路３１が設けられ、それぞれに検出回路２２の検出信号が入力される。
フィードバック調整回路３０は、出力電圧Ｖｏｕｔが一定の電圧レベルに保たれるように、検出信号に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比の調整値を算出し、制御ＩＣ１４に出力する。制御ＩＣ１４が、フィードバック調整回路３０の調整値に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を動的に可変することで、１次側での入力電圧Ｖｉｎの変動や２次側での負荷変動が生じた場合でも、出力電圧Ｖｏｕｔが一定に保たれる。
エラー電圧調整回路３１は、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定の範囲内に収まっているかを検出し、検出結果を制御ＩＣ１４に出力する。出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定の範囲を外れた場合、何らかの異常が発生した事を示すため、制御ＩＣ１４は、トランジスタ回路１３のスイッチング動作を速やかに停止する。

この他にも、スイッチング電源装置１の１次側には、周波数調整回路３２と、ソフトスタート回路３３と、起動電圧調整回路３４とが設けられている。
周波数調整回路３２は、ＰＷＭ制御に用いる駆動信号Ｋｓのクロック信号を生成するとともに、当該クロック信号のパルス周波数を調整して制御ＩＣ１４に出力する。
ソフトスタート回路３３は、始動時の突入電流を防止すべく、制御ＩＣ１４によるフィードバック制御により出力電圧Ｖｏｕｔが安定化するまでの間、トランジスタ回路１３への駆動信号Ｋｓのパルス幅を少しずつ拡げるように制御ＩＣ１４を制御して、出力電圧Ｖｏｕｔを略直線的に傾斜上昇（いわゆる、ソフトスタート）させる回路である。
起動電圧調整回路３４は、入力電圧Ｖｉｎの入力時に制御ＩＣ１４が動作を開始する起動電圧を調整する回路である。すなわち、トランジスタ回路１３の駆動信号Ｋｓの電圧範として、トランジスタ回路１３の動作が可能であるもののＯＮ抵抗が高く損失が増大する電圧範囲が存在する。起動電圧調整回路３４は、入力電圧Ｖｉｎが、かかる電圧範囲の間は、制御ＩＣ１４が動作しないように起動電圧を調整し、この電圧範囲でのトランジスタ回路１３の駆動を抑制する。

さて、上述の通り、スイッチング電源装置１の１次側には、ＩＣ電源電圧生成回路１６が設けられており、制御ＩＣ１４の電源電圧Ｖ１を生成する。
具体的には、ＩＣ電源電圧生成回路１６は、選択回路６０と、遮断回路６１とを備えている。

選択回路６０は、入力電圧Ｖｉｎ、及び検出回路２２の検出信号電圧Ｖｓのうち、電圧レベルが高い方の電圧を択一的に電源電圧Ｖ１として出力するものであり、２本のダイオード４０、４１と、負荷抵抗４２とを備え、ダイオード４０、４１をダイオードＯＲ結合して構成されたＯＲ回路である。また、この選択回路６０の出力段には、ノイズを除去するためのキャパシタ４３が設けられている。
かかる構成の選択回路６０にあっては、始動直後に出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎを超えるまでの間、この入力電圧Ｖｉｎが電源電圧Ｖ１として出力され、その後、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎを超えている間は、出力電圧Ｖｏｕｔが電源電圧Ｖ１として出力されることになる。また、選択回路６０のキャパシタ４３には、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎを超えるまでの間、制御ＩＣ１４の動作に必要な電荷が蓄電される。

遮断回路６１は、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定のしきい値を超えたときに、選択回路６０への入力電圧Ｖｉｎの入力を遮断する回路である。具体的には、遮断回路６１は、選択回路６０への入力電圧Ｖｉｎの入力のオン／オフを切り替える入力スイッチ回路６２と、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定のしきい値を超えたときに入力スイッチ回路６２をオフして選択回路６０への入力電圧Ｖｉｎの入力を遮断する遮断スイッチ回路６３とを備えている。
入力スイッチ回路６２は、選択回路６０への入力電圧Ｖｉｎの入力段に設けられたスイッチング素子４５と、このスイッチング素子４５のバイアス回路を構成する抵抗４９、５０と有し、このスイッチング素子４５のゲート端子が、遮断スイッチ回路６３に接続されてオン／オフが制御されている。

遮断スイッチ回路６３は、分圧器を構成する分圧抵抗４７、４８と、この分圧抵抗４７、４８にゲート端子が接続されたスイッチング素子４６とを備え、上記出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルの検出信号電圧Ｖｓが分圧抵抗４７、４８に印加されている。
したがって、始動時においては、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔを分圧抵抗４７、４８の分圧比で分圧した電圧がスイッチング素子４６のオンしきい値を超えたときに当該スイッチング素子４６がオンして、入力スイッチ回路６２のスイッチング素子４５のゲート端子をアースに接続し、当該スイッチング素子４５をオフする。
遮断スイッチ回路６３がオンしている間は、選択回路６０への入力電圧Ｖｉｎの入力が遮断されるため、選択回路６０からは、出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルの検出信号電圧Ｖｓが電源電圧Ｖ１として出力されることとなる。

ここで、遮断回路６１の遮断スイッチ回路６３がオンする電圧（所定のしきい値）は、分圧抵抗４７、４８の分圧比により調整することができる。本実施形態では、この所定のしきい値には、トランジスタ回路１３のオンしきい値電圧が設定されている。すなわち、トランジスタ回路１３のオンしきい値を超える電圧の出力電圧Ｖｏｕｔが生成されたときには速やかに遮断スイッチ回路６３がオンして入力電圧ＶｉｎのＩＣ電源電圧生成回路１６への入力が遮断され、それ以降は、入力電圧Ｖｉｎにかかわらず、検出信号電圧Ｖｓが電源電圧Ｖ１として制御ＩＣ１４に出力される。

図２は、ＩＣ電源電圧生成回路１６、及び制御ＩＣ１４の動作を示す信号波形図である。
スイッチング電源装置１の１次側の入力段には、平滑用コンデンサ１５が設けられていることから、始動時においては、入力電圧Ｖｉｎが平滑用コンデンサ１５の充電に割かれる。このため、始動時に過度な入力電圧Ｖｉｎが入力された場合でも、過度な電圧がＩＣ電源電圧生成回路１６に入力されることはなく、必ずアース電位から順次増加する電圧が入力電圧ＶｉｎとしてＩＣ電源電圧生成回路１６に入力される。ＩＣ電源電圧生成回路１６は、入力電圧Ｖｉｎの入力が開始されると、２次側で出力電圧Ｖｏｕｔが生成されていないことから、この入力電圧Ｖｉｎを電源電圧Ｖ１として制御ＩＣ１４に出力する。
これにより、制御ＩＣ１４が動作を開始し、電源電圧Ｖ１をパルス状に変調して駆動信号ｋｓを生成し、トランジスタ回路１３に供給することで、スイッチング動作を開始させる。このとき、電源電圧Ｖ１は、入力電圧Ｖｉｎの電圧レベルが順次に増加している過程で生成されるものであるから、ゲート耐圧Ｖｚを超えることはなく、ゲート電圧Ｖｇは、ゲート耐圧Ｖｚ以下に抑えられる。

そして、トランジスタ回路１３のスイッチング動作の開始に伴い、２次側に出力電圧Ｖｏｕｔが生成され、この出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルの検出信号電圧Ｖｓが入力電圧Ｖｉｎの規定電圧（本実施形態では６Ｖ）を超えると、ＩＣ電源電圧生成回路１６は、入力電圧Ｖｉｎの入力を遮蔽し検出信号電圧Ｖｓを電源電圧Ｖ１として制御ＩＣ１４に出力する。すなわち、始動開始後は、２次側での出力電圧Ｖｏｕｔに伴って速やかに入力電圧Ｖｉｎの入力が遮蔽され、検出信号電圧Ｖｓが電源電圧Ｖ１として制御ＩＣ１４に出力されることから、入力電圧Ｖｉｎの電圧レベルが高電位側に過度に変動した場合であっても、この変動にかかわらず常に、電源電圧Ｖ１の電圧レベルを検出信号電圧Ｖｓに維持することができる。

特に、始動後、出力電圧Ｖｏｕｔが安定したときには、当該出力電圧Ｖｏｕｔは規定電圧（本実施形態では約１６Ｖ）に維持されるため、この出力電圧Ｖｏｕｔの規定電圧付近で検出信号電圧Ｖｓも一定に維持される。そして、この検出信号電圧Ｖｓが電源電圧Ｖ１として制御ＩＣ１４に出力されることで、図２（Ａ）に示すように、駆動信号Ｋｓのゲート電圧Ｖｇが電源電圧Ｖ１に近い電圧レベルで一定に維持される。

また、図２（Ｂ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎが規定電圧（＝６Ｖ）から増大し、また、図２（Ｃ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎがゲート耐圧Ｖｚを超えた場合でも、ＩＣ電源電圧生成回路１６が出力する電源電圧Ｖ１が変動することはなく、この電源電圧Ｖ１に近い電圧レベルにゲート電圧Ｖｇが維持されることとなる。換言すれば、過度の入力電圧Ｖｉｎが入力された場合でも、ゲート電圧Ｖｇとゲート耐圧Ｖｚとの差である耐圧余裕Ｗが狭まることはなく、トランジスタ回路１３の破損を確実に防止できる。
また、ゲート電圧Ｖｇの変動がないことから、入力電圧Ｖｉｎの変動によりゲート電圧Ｖｇが変動することがないから、始動後にゲート電圧Ｖｇがトランジスタ回路１３のオンしきい値を下回るなどといった事がなく、トランジスタ回路１３の安定的なスイッチング動作が可能になり、スイッチング電源装置１の信頼性を高めることができる。

このように、本実施形態によれば、２次側の出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルが所定のしきい値を超えたときに、ＩＣ電源電圧生成回路１６への入力電圧Ｖｉｎの入力が遮断されるため、入力電圧Ｖｉｎの変動にかかわらず、このＩＣ電源電圧生成回路１６が制御ＩＣ１４に出力する電源電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルの電圧に維持される。これにより、トランジスタ回路１３のゲート端子１３Ａに印加されるゲート電圧Ｖｇを、出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルに維持することができ、入力電圧Ｖｉｎが高電圧側に変動した場合でも、ゲート端子１３Ａへの過度の電圧の印加を確実に防止できる。

また本実施形態によれば、遮断回路６１がＩＣ電源電圧生成回路１６への入力電圧Ｖｉｎの入力を遮断するトリガーたる、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧レベルのしきい値を、トランジスタ回路１３のオンしきい値に設定する構成とした。
この構成により、トランジスタ回路１３をスイッチング動作させるに必要な電圧レベルの出力電圧Ｖｏｕｔが２次側で生成されたときに、速やかにＩＣ電源電圧生成回路１６への入力電圧Ｖｉｎの入力を遮断し、このＩＣ電源電圧生成回路１６が出力する電源電圧Ｖ１を２次側の出力電圧Ｖｏｕｔに相当する電圧レベルに切り替えることができる。

特に、本実施形態によれば、入力電圧Ｖｉｎの入力時に充電されるキャパシタたる平滑用コンデンサ１５を１次側の入力段に備えるため、入力電圧Ｖｉｎの入力時（すなわち、始動時）に、過度な入力電圧Ｖｉｎが入力された場合でも、ＩＣ電源電圧生成回路１６に入力される入力電圧Ｖｉｎの電圧レベルを抑えることができ、電源電圧Ｖ１を制限することができる。これにより、始動時に、過度な入力電圧Ｖｉｎが入力された場合でも、トランジスタ回路１３のゲート端子１３Ａに過度のゲート電圧Ｖｇが印加されることを確実に防止できる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態では、電源装置として、フライバック式のスイッチング電源装置１を例示したが、これに限らず、例えば自励式（フォワード式）などの他の方式のスイッチング電源であっても良い。

また、本発明に係る電源装置は、入力電圧が大きく変動する用途に好適であり、例えば、ハイブリット車両や電気自動車、自動二輪車等の車両を駆動する駆動用バッテリから入力電圧を入力してＤＣ−ＤＣ変換する電源装置として用いることができる。
また、太陽光発電システムにおいて、太陽電池が発電した電気を家庭等で利用できるように変換するための電源装置（いわゆる、パワーコンディショナー）として用いることもできる。

１ スイッチング電源装置（電源装置）
１０ フライバックトランス（トランス）
１１ 負荷回路
１２ １次巻線
１３ トランジスタ回路（スイッチング素子）
１４ 制御ＩＣ（制御回路）
１５ 平滑用コンデンサ（キャパシタ）
１６ ＩＣ電源電圧生成回路（電圧生成回路）
１８ ２次巻線
２１ ３次巻線
２２ 検出回路
６０ 選択回路
６１ 遮断回路
６２ 入力スイッチ回路
６３ 遮断スイッチ回路
Ｋｓ 駆動信号
Ｖ１ 電源電圧
Ｖｇ ゲート電圧（駆動電圧）
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖｓ 検出信号電圧
Ｖｚ ゲート耐圧
Ｗ 耐圧余裕

Claims (3)

1. トランスの１次巻線に接続されたスイッチング素子と、
   前記トランスの２次側の出力電圧に応じた電圧レベルの検出信号を生成し１次側にフィードバックする検出回路と、
   前記検出回路からの検出信号に基づいて、前記出力電圧が所定の電圧レベルに保たれるよう前記スイッチング素子をスイッチング動作させる制御回路と、を有する電源装置において、
   前記トランスの１次側への入力電圧、及び前記検出信号の電圧のうち電圧の高い方を、前記スイッチング素子のゲート端子に印加する駆動信号の電圧源として前記制御回路に出力する電圧生成回路と、
   前記出力電圧の電圧レベルが所定のしきい値を超えた場合に、前記電圧生成回路への入力電圧の入力を遮断する遮断回路と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記所定のしきい値を、前記スイッチング素子のオンしきい値に設定したことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 入力電圧の入力時に充電されるキャパシタを１次側の入力段に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。

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