JP2013243895A - 電源供給回路、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの巻き線比がバラツク場合でも、電源供給回路の駆動を安定化させる。
【解決手段】トランスを介して電源を供給する電源供給回路において、発振により前記トランスに生じる電源を生成するスイッチ回路と、前記トランスの制御巻線から供給される第１電圧をもとに駆動し、前記スイッチ回路の発振を制御する発振制御部と、前記制御巻線と前記発振制御部との間に接続され、前記第１電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードと、各端子が前記スイッチ回路のゲートに接続され、前記第１電圧に応じて設定された容量を備えるコンデンサと、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源供給回路に関し、特に、トランスを備える電源供給回路、及びこの電源供給回路を備える電子機器に関する。

従来、電源供給回路はトランスを介して２次側回路と接続されている。例えば、電源供給回路は、トランスの１次巻線側に備えられたスイッチング素子を発振させて１次巻線に所定の電源を発生させる。そして、トランスは巻き線比に応じた電源を２次巻線に発生させ、２次側回路へ供給する（例えば、特許文献１−３参照）。

また、トランスが制御巻線を備え、この制御巻線から供給される電源により駆動を行うプライマリー・コントロール方式の電源供給回路が知られている（例えば、特許文献４参照。）。

特開平５−１４６１４６号公報 特開平５−２７６６５０号公報 特開平１１−１９１９７１号公報 特開平７−６７３２７号公報

プライマリー・コントロール方式の電源供給回路では、トランスの巻き線比にバラツキが生じると、制御巻線から供給される電源が変動する。例えば、この電源の変動により発振制御部に供給される電圧が高い値となると、電源供給回路が過電圧状態となり好ましくない。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、トランスの巻き線比がバラツク場合でも、電源供給回路の駆動を安定化させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、トランスを介して電源を供給する電源供給回路において、発振により前記トランスに生じる電源を生成するスイッチ回路と、前記トランスの制御巻線から供給される第１電圧をもとに駆動し、前記スイッチ回路の発振を制御する発振制御部と、前記制御巻線と前記発振制御部との間に接続され、前記第１電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードと、前記スイッチ回路のゲートに接続され、前記第１電圧に応じて設定された容量を備えるコンデンサと、を有する。

本発明では、第１電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードにより、このダイオードの順方向の抵抗を増やし、制御巻線の電圧上昇を抑える。ここで、逆回復時間とは、ダイオードに対して順バイアスが与えられているオン状態から，バイアス方向（極性）が変化してこのダイオードに対して逆バイアスが与えられても蓄積されたキャリアによって通電が可能な時間をいう。また、第１電圧に応じて設定された容量を有するコンデンサにより、スイッチ回路の発振周期を遅くする。
そのため、この二つの構成を組み合わせることで、トランスの巻き線比のバラツキに起因する第１電圧の上昇を抑制し、電源供給回路の駆動を安定化させることができる。

また、前記第１電圧が所定値以上である場合、前記発振制御部への前記第１電圧の供給を停止する過電圧検出回路を有する構成としてもよい。

上記のように構成された発明では、トランスのバラツキに起因する過電圧状態を過電圧検出回路に検出させないようにすることができる。

そして、前記ダイオードと前記発振制御部との間に接続され、当該電源供給回路の消費電力を設定する設定抵抗を備える構成としてもよい。

上記のように構成された発明では、電源供給回路の消費電力を低減することができる。

また、本発明は、電源供給回路のみならず、この電源供給回路を備える電子機器にも適用することができる。

以上説明したように、本発明では、トランスの巻き線比がバラツク場合でも、電源供給回路の駆動を安定化させることができる。

電子機器１の構成を説明するブロック構成図である。 電源供給回路２０の構成を説明する図である。 発振制御ＩＣ２３の構成を説明するブロック図である。 トランス２５に生じる電圧を示す波形図である。 各条件でのＶＣＣ電圧の値を示す表である。 一例としての過電圧検出回路を説明する図である。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．実施形態：
２．実施例：
３．その他の実施形態：

１．実施形態：
以下、この発明に係る電子機器を具体化した第１の実施の形態について説明する。図１は、電子機器１の構成を説明するブロック構成図である。また、図２は、電源供給回路２０の構成を説明する図である。

本実施形態では、電子機器１は、光ディスクを再生するメディア・プレイヤーとして説明を行う。電子機器１は、メディアドライブ１１と、メインコントローラー１２と、入出力Ｉ／Ｆ１３と、電源供給回路２０と、を備えている。

メディアドライブ１１は、例えば、ブルーレイ・ディスク等の光ディスクに対して読取りや書き込みを行う。メディアドライブ１１は、光ディスクに対してレーザー光を照射する光ピックアップ部や、光ディスクからの戻り光に基づいたデータの再生や、光ピックアップ部に対して光ディスクにデータの書き込みを行わせる光ピックアップ・コントローラーを備える。

メインコントローラー１２は、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、電子機器１の駆動を統合的に制御する。メインコントローラー１２は、メディアドライブ１１と、入出力Ｉ／Ｆ１３とに接続されている。そのため、メインコントローラー１２は、入出力Ｉ／Ｆ１３で取得されたデータをメディアドライブ１１に出力することができる。また、メインコントローラー１２は、メディアドライブ１１により光ディスクから読み出されたデータを入出力Ｉ／Ｆ１３に出力することができる。

電源供給回路２０は、メディアドライブ１１、メインコントローラー１２、入出力Ｉ／Ｆ１３の各部と電源ライン１４を通じて接続され、各部に電源を供給する。また、電源供給回路２０は、プライマリー・コントロール方式の駆動を行う。

図２に示すように、電源供給回路２０は、コイル２１、ダイオードブリッジ回路２２、発振制御ＩＣ（発振制御部）２３、ＦＥＴ（Field-Effect Transistor）２４、トランス２５、過電圧検出回路２６、を備える。本実施形態では、ＦＥＴ２４によりスイッチ回路が実現されるが、スイッチ回路はＦＥＴに限定されない。

コイル２１は主電源から供給される電源をダイオードブリッジ回路２２に供給する。ダイオードブリッジ回路２２は、一端がトランス２５の１次巻線２５ａに接続されている。また、コイル２１とダイオードブリッジ回路２２との間には、入力ライン２７が接続されている。この入力ライン２７は、発振制御ＩＣ２３に起動信号を供給するものである。また、入力ライン２７は電源供給回路２０の起動時間を速くするため、ダイオードブリッジ回路２２の後段に接続されている。

トランス２５は、巻き線比が異なる１次巻線２５ａ、２次巻線２５ｂ、制御巻線２５ｃを備える。トランス２５は、１次巻線２５ａがＦＥＴ２４のドレイン、及びダイオードブリッジ回路２２の出力側に接続され、２次巻き線２５ｂが、電子機器１を構成する各部に接続されている。また、制御巻線２５ｃが、ダイオードＤ１のアノードに接続されている。

ダイオードＤ１のカソードには、消費電力を設定するための設定抵抗Ｒ１が接続されている。そのため、この設定抵抗Ｒ１の値を調整することで、電源供給回路２０の消費電力を低減することができる。また、設定抵抗Ｒ１のダイオードＤ１に接続されない端は、発振制御ＩＣ２３に接続されている。

ＦＥＴ２４は、発振によりトランス２５に電源を発生させる。また、ＦＥＴ２４は、ゲートが発振制御ＩＣ２３に接続され、ソースがグランドラインに接続されている。また、ゲートと発振制御ＩＣ２３とを接続する配線上には、コンデンサＣ１が接続されている。本実施形態では、ＦＥＴ２４は、ＭＯＳ型ＦＥＴを採用する。無論、ｎ型チャンネルＦＥＴであってもよい。

発振制御ＩＣ２３は、ＦＥＴ２４の発振制御を行う。発振制御ＩＣ２３は、ドライブ端子２３ａがＦＥＴ２４のゲートに接続され、ＶＣＣ端子２３ｂが設定抵抗Ｒ１に接続されている。即ち、ＶＣＣ端子２３ｂは、設定抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１を介してトランス２５の制御巻線２５ｃに接続されている。また、ＶＨ端子２３ｃは、入力ライン２７に接続され、この入力ライン２７から起動信号の供給を受ける。さらに、ＦＢ端子２３ｄがフォトカプラー２８を介して２次側回路に接続されている。

図３は、発振制御ＩＣ２３の構成を説明するブロック図である。
一例に示す発振制御ＩＣ２３は、その内部に、起動電流供給部２３ｅ、駆動電圧生成部２３ｆ、ドライブ信号出力部２３ｇ、フィードバック部２３ｈ、の各機能を備える。

起動電流供給部２３ｅは、駆動電圧生成部２３ｆに接続されている。また、起動電流供給部２３ｅは、ＶＨ端子２３ｃから供給される起動信号に基づいて生成される起動電流を駆動電圧生成部２３ｆに供給する。

駆動電圧生成部２３ｆは、発振制御ＩＣ２３の各部に接続されている。また、駆動電圧生成部２３ｆは、起動電流の供給を受けると、各部に駆動電圧の供給を開始する。また、駆動電圧生成部２３ｆは、ＶＣＣ端子２３ｂから供給されるＶＣＣ電圧（第１電圧）により駆動を維持する。さらに、駆動電圧生成部２３ｆは、ＶＣＣ電圧が所定値以下となる場合、各部の駆動を停止させる低電圧保護機能を備える。

ドライブ信号出力部２３ｇは、駆動電圧により駆動し、ドライブ端子２３ａから所定周期のドライブ信号を出力する。そのため、このドライブ信号のデューティにより、ＦＥＴ２４のオン・オフが制御され発振が行われる。
また、フィードバック部２３ｈは、ドライブ信号出力部２３ｇと接続されており、ＦＢ端子２３ｄに生じる電圧に応じて、ドライブ信号出力部２３ｇの駆動を制御する。例えば、２次側回路の負荷が下がり、ＦＢ端子２３ｄに生じる電圧が低くなると、フィードバック部２３ｈは、ドライブ信号出力部２３ｇの駆動を停止させる。

過電圧検出回路２６は、ＶＣＣ端子２３ｂと設定抵抗Ｒ１とを繋ぐ配線上に接続され、ＶＣＣ電圧の電圧状態を監視している。一例として、過電圧検出回路２６は、ＶＣＣ端子２３ｂと設定抵抗Ｒ１との間の導通を切替えるトランジスターを備える。そのため、ＶＣＣ電圧が所定値を超える場合は、トランジスターを切替え、発振制御ＩＣ２３へのＶＣＣ電圧の供給を停止させる。この場合、ＶＣＣ端子に供給されるＶＣＣ電圧が低下し、発振制御ＩＣ２３の内部では、駆動電圧生成部２３ｆの低電圧保護機能が働く。なお、過電圧検出回路２６は、発振制御ＩＣの内部機能として実現される構成であってもよい。

以下、電源供給回路２０の機能を説明する。
入力ライン２７を通じて起動信号が発振制御ＩＣ２３に供給されると、発振制御ＩＣ２３はＦＥＴ２４の駆動を開始させる。そして、トランス２５が駆動し、トランス２５の制御巻線２５ｃにＶＣＣ電圧が発生する。このＶＣＣ電圧はダイオードＤ１を通じて、発振制御ＩＣ２３に供給される。そのため、発振制御ＩＣ２３は、ＶＣＣ電圧によりＦＥＴ２４の発振制御を維持する。その結果、電源供給回路２０は、トランス２５の２次巻線２５ｂを通じて電源を各部に供給する。

図４は、トランス２５に生じる電圧を示す波形図である。
上記構成の電源供給回路２０において、トランス２５の巻き線比のばらつきにより、トランスの結合が悪くなり、サージ電圧を生じさせる場合がある。また、図４（ａ）に示すように、このサージ電圧は制御巻線２５ｃにも発生し、ＶＣＣ電圧の電圧値を高くする原因となる。ＶＣＣ電圧が高くなると、過電圧検出回路２６が機能し、ＶＣＣ電圧の供給を停止させてしまう場合がある。
トランス２５の巻き線比のバラツキは、トランス２５の納入段階において未然に防止できることが望ましいが、歩留まりは一定の割合で発生する。また、トランス２５を個々に検査することはコストが高くなる。

そのため、本発明では、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１とをもとに、トランス２５の巻き線比のバラツキにより生じるＶＣＣ電圧の変動を吸収する構成としている。

具体的には、ダイオードＤ１に逆回復時間（Ｔｒｒ：Reverse Recovery Time）の大きいものを使用する。ダイオードＤ１の逆回復時間は、ＶＣＣ電圧に応じて設定される。ここで、逆回復時間とは、ダイオードＤ１に対して順バイアスが与えられているオン状態から，バイアス方向（極性）が変化してこのダイオードＤ１に対して逆バイアスが与えられても蓄積されたキャリアによって通電が可能な時間をいう。逆回復時間の大きなダイオードＤ１を使用することで、ダイオードＤ１の順方向の抵抗を増やし、制御巻線２５ｃの電圧上昇を抑えることができる。
また、ＦＥＴ２４のゲートにコンデンサＣ１を接続することで、ゲートを繋ぐ配線上の容量を増やし、ＦＥＴ２４のオフ時における立下りを遅くすることができる。その結果、ＦＥＴ２４の発振周期を遅くし、サージ電圧を抑えることができる。コンデンサＣ１の容量は、ＶＣＣ電圧に応じて設定される。
上記２つの構成を採用することで、図４（ｂ）に示すように、ＶＣＣ電圧にサージ電圧が生じる場合でも、電圧値を下げることが可能となり、過電圧保護が働くのを回避することができる。

２．実施例：
以下に電源供給回路の実施例を説明する。
図５は、各条件でのＶＣＣ電圧の値を示す表である。
本実施例では、発振制御ＩＣとして、富士電機社製ＦＡ５６４０を使用した。トランス２５の制御巻線２５ｃの巻き線比を０．２０６とした。そして、トランス２５の２次巻線２５ｂに接続される回路に１２Ｖの電圧が発生するよう発振周期を設定し、電源供給回路２０を駆動させた。

図５に示すように、条件１では、ダイオードＤ１の逆回復時間を１５０ns、コンデンサＣ１の容量をオープンとし、設定抵抗Ｒ１を１８Ωとした。また、条件２では、ダイオードＤ１の逆回復時間を１５０ns、コンデンサＣ１の容量を１０００ＰＦとし、設定抵抗Ｒ１を１８Ωとした。そして、条件３では、ダイオードＤ１の逆回復時間を３００ns、コンデンサＣ１の容量を１０００ＰＦとし、設定抵抗Ｒ１を１８Ωとした。さらに、条件４では、ダイオードＤ１の逆回復時間を３００ns、コンデンサＣ１の容量を１０００ＰＦとし、設定抵抗Ｒ１を５６Ωとした。

上記各条件において、ダイオードＤ１の逆回復時間が大きく、コンデンサＣ１の容量が多い条件３、４において、条件１、２と比べて、ＶＣＣ電圧の値の低下が見られた。
また、条件３と条件４とを比べた場合、設定抵抗Ｒ１の抵抗値が低い条件３の消費電力が低い値となった。
以上により、ＶＣＣ電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードＤ１と、ＶＣＣ電圧に応じて設定された容量を有するコンデンサＣ１とを備えることで、ＶＣＣ電圧を下げることが可能である。即ち、トランスの巻き線比がバラツク場合でも、電源供給回路の駆動を安定化させることが可能である。

３．その他の実施形態：
本発明は様々な実施形態が存在する。
過電圧検出回路２６を、図６に示す構成としてもよい。
図６は、一例としての過電圧検出回路を説明する図である。過電圧検出回路２６は、トランジスター３１と、ツェナーダイオードＤ２と、コンデンサＣ２とを備える。

上記構成の過電圧検出回路２６において、トランジスター３１は、コレクターが設定抵抗Ｒ１に接続され、エミッターが発振制御ＩＣ２３のＶＣＣ端子２３ｂに接続されている。また、トランジスター３１のベースは、抵抗Ｒ２を介してコレクターに接続され、又、ツェナーダイオードＤ２のカソードに接続されている。また、ツェナーダイオードＤ２のアノードはグランドラインに接続されている。そして、コンデンサＣ２の一端がツェナーダイオードＤ２のカソードに接続され、アノードがグランドラインに接続されている。

上記構成の過電圧検出回路２６は、以下の動作を行う。即ち、制御巻線２５ｃから供給されるＶＣＣ電圧がツェナーダイオードＤ２の降伏電圧を超えない場合は、トランジスター３１はオン状態を維持する。そのため、ＶＣＣ端子２３ｂにはＶＣＣ電圧が供給される。一方、ＶＣＣ電圧がツェナーダイオードＤ２の降伏電圧を超えると、トランジスター３１がオフする。そのため、ＶＣＣ端子２３ｂにはＶＣＣ電圧が供給されず、発振制御ＩＣ２３の低電圧保護機能により、発振制御ＩＣ２３の駆動を停止する。

また、電子機器１としてメディア・プレイヤーを例に説明することは一例である。本発明のようなプライマリー・コントロール方式の電源供給回路を備える電子機器であればどのような装置にも本発明は適用することができる。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。
即ち、上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用してもよい。
また、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。
そして、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。

１…電子機器、１１…メディアドライブ、１２…メインコントローラー、１３…入出力Ｉ／Ｆ、１４…電源ライン、２０…電源供給回路、２１…コイル、２２…ダイオードブリッジ回路、２３…発振制御ＩＣ、２３ａ…ドライブ端子、２３ｂ…ＶＣＣ端子、２３ｃ…ＶＨ端子、２３ｄ…ＦＢ端子、２３ｅ…起動電流供給部、２３ｆ…駆動電圧生成部、２３ｇ…ドライブ信号出力部、２３ｈ…フィードバック部、２４…ＦＥＴ、２５…トランス、２５ａ…１次巻線、２５ｂ…２次巻線、２５ｃ…制御巻線、２６…過電圧検出回路、２７…入力ライン、２８…フォトカプラー、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｒ１…設定抵抗

Claims (4)

1. トランスを介して電源を供給する電源供給回路において、
   発振により前記トランスに生じる電源を生成するスイッチ回路と、
   前記トランスの制御巻線から供給される第１電圧をもとに駆動し、前記スイッチ回路の発振を制御する発振制御部と、
   前記制御巻線と前記発振制御部との間に接続され、前記第１電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードと、
   前記スイッチ回路のゲートに接続され、前記第１電圧に応じて設定された容量を備えるコンデンサと、を有することを特徴とする電源供給回路。
2. 前記第１電圧が所定値以上である場合、前記発振制御部への前記第１電圧の供給を停止する過電圧検出回路を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電源供給回路。
3. 前記ダイオードと前記発振制御部との間に接続され、当該電源供給回路の消費電力を設定する設定抵抗を備える、ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電源供給回路。
4. 電源供給回路からトランスを介して供給された電源をもとに駆動する電子機器において、
   発振により前記トランスに生じる電源を生成するスイッチ回路と、
   前記トランスの制御巻線から供給される第１電圧をもとに駆動し、前記スイッチ回路の発振を制御する発振制御部と、
   前記制御巻線と前記発振制御部との間に接続され、前記第１電圧に応じて設定された逆回復時間を有するダイオードと、
   前記スイッチ回路のゲートに接続され、前記第１電圧に応じて設定された容量を備えるコンデンサと、を有することを特徴とする電子機器。

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