JP2016187288A - スイッチング電源装置、電子機器、テレビジョン受像機、および、スイッチング電源装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも確実に防止する技術を提供する。【解決手段】交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタ（１１３）を含むＡＣ−ＤＣコンバータ（１１）と、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）と、ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御するマイコン（１３）と、を備えたスイッチング電源装置（１）であって、マイコンは、起動シーケンスにおいて負荷電流を段階的に増加させるものであり、スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更するスイッチング電源装置。【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチング電源装置、電子機器、テレビジョン受像機、および、スイッチング電源装置の制御方法に関する。

従来技術として、商用電源からの交流電流を直流電流に変換し、当該直流電流を負荷に供給する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、主要な回路として、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータ、および、当該ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。

このようなスイッチング電源装置においては、しばしば、ＡＣ−ＤＣコンバータに負の温度特性を有するサーミスタを内蔵する構成が採用される。これは、起動時に流入する突入電流によって、スイッチング電源装置が故障することを防止するためである。

特許第５１２２３６６号公報（２００９年１１月１９日公開）

しかしながら、ＡＣ−ＤＣコンバータにサーミスタを内蔵した従来のスイッチング電源装置では、起動直後のＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータの起動電圧を下回り、起動不良が発生するという問題があった。

例えば、商用電源からの交流電圧が定格値（例えば１００Ｖ）に満たない場合、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータの起動電圧を下回ることがある。また、サーミスタの抵抗値が大きくなる低温環境下（例えば−１０°Ｃ）でスイッチング電源装置を起動すると、サーミスタにおける電圧降下量が設計時の想定を上回り、その結果、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧がＤＣ−ＤＣコンバータの起動電圧を下回ることがある。このような場合、ＤＣ−ＤＣコンバータが正常に起動せず、起動不良が発生することになる。

なお、特許文献１には、空気調和機において、起動の失敗が検知され、かつ、検出された温度が閾値以下の場合に、次回行われる電圧供給処理に先立って、起動時の条件を変更する処理を行うことが開示されている。ただし、上記起動時の条件は、モータの回転位置に関するものであり、ＡＣ−ＤＣコンバータ、および、ＤＣ−ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置に係る上記問題の解決に資するものではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも確実に防止する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るスイッチング電源装置は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタを含むＡＣ−ＤＣコンバータと、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御する制御部と、を備えたスイッチング電源装置であって、上記制御部が、起動シーケンスにおいて上記負荷電流を段階的に増加させるものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更するものである。

また、本発明の一態様に係るスイッチング電源装置の制御方法は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタを含むＡＣ−ＤＣコンバータと、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備えたスイッチング電源装置の制御方法において、起動シーケンスにおいて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御する工程であって、上記負荷電流を段階的に増加させる工程と、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの時間を、より長い時間に変更する工程を含んでいる。

本発明の一態様によれば、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも確実に防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すスイッチング電源装置において実行される、電源起動直後の負荷電流制御の流れを示すフローチャートである。 （ａ）は、図１に示すスイッチング電源装置からＬＥＤドライバ回路に供給される負荷電流の、起動直後の時間変化を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）に対応した時間テーブルの構成例を示す表である。 （ａ）は、図１に示すスイッチング電源装置からＬＥＤドライバ回路に供給される負荷電流の、起動直後の時間変化を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）に対応した時間テーブルの構成例を示す表である。 本発明の第２の実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図５に示すスイッチング電源装置に係る電源および負荷の通常起動シーケンスを示すグラフである。（ｂ）は、図５に示すスイッチング電源装置に係る電源および負荷の低温起動シーケンスを示すグラフである。（ｃ）は、（ｂ）に対応した、時間テーブルの構成例を示す表である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

〔第１の実施形態〕
〈スイッチング電源装置の構成〉
まず、本発明の第１の実施形態に係るスイッチング電源装置１について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るスイッチング電源装置１の構成を示すブロック図である。スイッチング電源装置１は、商用電源からのＡＣ電流（交流電流）をＤＣ電流（直流電流）に変換し、当該ＤＣ電流を負荷に供給する電源装置であり、図１に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２、および、マイコン（制御部）１３を備えている。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＡＣ電流をＤＣ電流に変換する回路であり、例えば図１に示すように、フィルタ１１１、全波整流回路１１２、突入電流防止サーミスタ（サーミスタ）１１３、および、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路１１４により構成することができる。

商用電源からのＡＣ電流は、フィルタ１１１に入力される。フィルタ１１１は、所定の周波数帯域（例えば、５０Ｈｚ）の電流を通過させると共に、当該周波数帯域以外の電流（ノイズなど）を遮断する。

フィルタ１１１からのＡＣ電流は、全波整流回路１１２に入力される。全波整流回路１１２は、ＡＣ電流を全波整流する。全波整流回路１１２から出力されるＤＣ電流を、以下、「脈動電流」と呼ぶ。

全波整流回路１１２からの脈動電流は、突入電流防止サーミスタ１１３を介してＰＦＣ回路１１４に入力される。突入電流防止サーミスタ１１３は、負の温度特性を有する（低温ほど抵抗値が増加する）抵抗体であり、スイッチング電源装置１が冷めた（温度の低い）状態にある起動直後に突入電流が流れることを防止する機能を担う。ＰＦＣ回路１１４は、力率を改善し（力率を１に近付ける）、脈動電流を電流値略一定のＤＣ電流に変換する。ＰＦＣ回路１１４からのＤＣ電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２に入力される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃを所定のＤＣ電圧に昇圧又は降圧する回路であり、例えば図１に示すように、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１２１、トランス１２２、および２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂにより構成することができる。

ＰＷＭコントローラ１２１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃをパルス幅変調する。ＰＷＭコントローラ１２１から出力されたパルス電圧は、トランス１２２に入力される。

トランス１２２は、ＰＷＭコントローラ１２１からのパルス電圧を昇圧又は降圧する。すなわち、ＰＷＭコントローラ１２１からのパルス電圧の波高値を高く又は低くする。トランス１２２から出力されたパルス電圧は、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂに入力される。

２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂは、トランス１２２からのパルス電圧を平滑化することによって、電圧値略一定のＤＣ電圧を生成する。なお、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂから出力されるＤＣ電圧の電圧値は、ＰＷＭコントローラ１２１から出力されるパルス電圧のデューティー比、および、トランス１２２から出力されるパルス電圧の波高値によって決まる。２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂから出力されたＤＣ電圧は、スイッチング電源装置１の負荷に入力される。

図１においては、スイッチング電源装置１の負荷として、ＬＥＤドライバ回路（負荷、発光ダイオード駆動回路）２を例示している。

ＬＥＤドライバ回路２は、ＬＥＤ３を駆動する回路であり、スイッチング電源装置１から供給されるＤＣ電流Ｉｄｃ（以下、「負荷電流Ｉｄｃ」という）により動作する。ＬＥＤドライバ回路２は、ＰＷＭ調光を行うように構成されており、スイッチング電源装置１からＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの大きさ、及び、ＬＥＤドライバ回路２からＬＥＤ３に供給される駆動電流の大きさは、このＰＷＭ調光のデューティー比によって決まる。ＬＥＤ３は、例えば、テレビジョン受像機のバックライト用のＬＥＤである。負荷４は、ＬＥＤドライバ回路２以外の負荷であり、スイッチング電源装置１から供給されるＤＣ電流により動作する。

このようなスイッチング電源装置１においては、以下の問題が生じ得る。すなわち、突入電流防止サーミスタ１１３の抵抗値が大きくなる低温環境下（例えば−１０°Ｃ）でスイッチング電源装置１を起動しようとすると、突入電流防止サーミスタ１１３における電圧降下量が設計時の想定を上回り、その結果、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧ＶｐｆｃがＤＣ−ＤＣコンバータ１２の起動電圧を下回ることがある。このような場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２が正常に起動せず、スイッチング電源装置１の起動不良が発生する。

そこで、本実施形態に係るスイッチング電源装置１においては、このような起動不良を防止するべく、スイッチング電源装置１の起動直後に実行される起動シーケンスにおいて、負荷電流Ｉｄｃが段階的に増大するよう、ＬＥＤドライバ回路２におけるＰＷＭ調光のデューティー比を制御する機能を、マイコン１３に持たせている。負荷電流Ｉｄｃの増大を段階的にすれば、負荷電流Ｉｄｃの増大に起因する電圧降下量の増加も段階的になるので、その一部を温度上昇に起因する電圧降下量の減少により相殺することが可能になる。このため、スイッチング電源装置１の起動不良が生じ難くなる。

ただし、起動シーケンスにおいて負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値に達するまでの所要時間が短すぎると、温度上昇に起因する電圧降下量の減少が負荷電流Ｉｄｃの増大に紀伊する電圧降下量の増加に追い付かず、やはりスイッチング電源装置１の起動不良が生じてしまう。

そこで、本実施形態に係るスイッチング電源装置１においては、スイッチング電源装置１の起動不良が生じる確率を低下させるべく、起動シーケンスにおいて負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値に達するまでの所要時間を学習により最適化する機能を、マイコン１３に更に持たせている。具体的には、スイッチング電源装置１の起動に失敗した際に、起動シーケンスにおいて負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する機能を持たせている。これにより、起動に失敗する度に、起動シーケンスにおいて負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値に達するまでの所要時間が次第に長くなり、起動不良が生じる可能性が次第に低下する。

〔起動シーケンスにおける負荷電流制御の処理手順〕
次に、スイッチング電源装置１の起動シーケンスにおいて実施される、マイコン１３による負荷電流制御の処理手順について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るマイコン１３の、起動シーケンスにおける負荷電流制御の処理手順を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理手順において、マイコン１３は、ＡＣ電圧および周囲温度に時間Δｔが関連付られた２次元配列を参照する。この２次元配列を、以下、時間テーブルと呼ぶ。時間テーブルは、スイッチング電源装置１に内蔵または接続された記憶部に格納されているものとする。

まず、マイコン１３は、商用電源からＡＣ電圧の電圧値を取得するとともに、周囲温度検知サーミスタ１４から周囲温度の温度値を取得する（Ｓ２０１）。

次に、マイコン１３は、ステップＳ２０１にて取得したＡＣ電圧の電圧値および周囲温度の温度値に対応する時間Δｔを時間テーブルから読み出す（Ｓ２０２）。

そして、マイコン１３は、負荷電流Ｉｄｃが段階的に増大するよう、ＬＥＤドライバ回路２におけるＰＷＭ調光のデューティー比を制御する（Ｓ２０３）。この際、マイコン１３は、負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値に達するまでの所要時間を、ステップＳ２０２にて読み出した時間に応じて定める。

さらに、マイコン１３は、電源の起動不良が発生したか否かを判定する（Ｓ２０４）。電源の起動不良が発生したか否かは、例えば、ＰＦＣ回路１１４の出力電圧ＶｐｆｃがＰＷＭコントローラ１２１の起動電圧を下回ったか否かによって判定する。

マイコン１３は、電源の起動不良が発生したと判定した場合（Ｓ２０４のＹｅｓ）、時間テーブルにおいてステップＳ２０１にて取得したＡＣ電圧の電圧値および周囲温度の温度値に対応する時間Δｔの値を、現在の値よりも大きい値に変更する（Ｓ２０５）。例えば、現在の値に０よりも大きい値を加算する、又は、現在の値に１よりも大きい値を乗算する。

なお、マイコン１３は、電源の起動不良が発生していないと判定した場合（Ｓ２０４のＮｏ）、ステップＳ２０５の処理は行わない。

〔電源起動直後の負荷電流制御の実施例１〕
スイッチング電源装置１の起動シーケンスにおいて実施される、マイコン１３による負荷電流制御の第１の実施例について、図３を参照して説明する。図３において、（ａ）は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの、起動直後の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に対応した、時間テーブルの構成例を示す表である。

図３（ａ）に示すように、スイッチング電源装置１の起動直後、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの大きさを段階的に増加させる。具体的には、以下に説明するように、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させる。

スイッチング電源装置１が起動した後、予め定められた時間が経過した時点（図３における時刻ｔ１）で、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に対して負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御を開始する。これにより、時刻ｔ１以降、負荷電流Ｉｄｃは、図３（ａ）に示すように次第に増加する。

負荷電流Ｉｄｃが予め定められた低電流値Ｉｂに達した時点（図３における時刻ｔ２）で、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に対する制御を、負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御から、負荷電流Ｉｄｃを一定に保つ制御に切り替える。これにより、時刻ｔ２以降、負荷電流Ｉｄｃは、図３（ａ）に示すように一定に保たれる。

時刻ｔ２から時間Δｔが経過した時点（図３における時刻ｔ３）で、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に対する制御を、負荷電流Ｉｄｃを一定に保つ制御から、負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御に切り替える。これにより、時刻ｔ３以降、負荷電流Ｉｄｃは、図３（ａ）に示すように次第に増加する。なお、時間Δｔは、図３（ｂ）の時間テーブルから、ＡＣ電圧および周囲温度に応じて読み出される。

マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値Ｉａに達するまで（時刻ｔ４まで）、負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御を続ける。これにより、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させることができる。すなわち、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の起動不良を生じさせることなく、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させることができる。

図３（ｂ）に示すように、時間テーブルには、マイコン１３により負荷電流Ｉｄｃを一定に保つ時間Δｔの時間値（ｓ）がＡＣ電圧（Ｖ）の範囲、および、周囲温度の温度値（℃）の範囲に応じて設定されている。例えば、電源起動直後にＡＣ電圧が９３Ｖであり、周囲温度が−５℃だった場合には、時間Δｔとして１．４（ｓ）が用いられる。

このとき、電源起動不良が発生したと判定した場合、マイコン１３は、その時点におけるＡＣ電圧および周囲温度に該当する範囲である、ＡＣ電圧９０Ｖ〜９５Ｖ、および、周囲温度−１０℃〜０℃に対応する時間Δｔとして、その時点の時間値１．４（ｓ）に所定の値を加算した時間値を設定する。

なお、電源起動不良が発生した時点における電圧値以下のＡＣ電圧、および、電源起動不良が発生した時点における温度値以下の周囲温度で起動した場合に、次回電源起動直後における電源起動不良の発生を防ぐために、各時間Δｔを延長するようにしてもよい。この場合、図３（ｂ）の時間テーブルにおいて、ＡＣ電圧が９０Ｖ〜９５Ｖ以下であって、かつ、周囲温度が−１０℃〜０℃以下に該当する９個の時間Δｔが延長の対象になる。

〔電源起動直後の負荷電流制御の実施例２〕
次に、スイッチング電源装置１の起動シーケンスにおいて実施される、マイコン１３による負荷電流制御の第２の実施例について、図４を参照して説明する。図４において、（ａ）は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの、起動直後の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に対応した、時間テーブルの構成例を示す表である。なお、本実施形態に係るスイッチング電源装置１の構成、および、時間テーブル設定値の変更処理は、本発明の第１の実施形態（図１、図２）と同様である。

図４（ａ）に示すように、スイッチング電源装置１の起動直後、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの大きさを段階的に増加させる。具体的には、以下に説明するように、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させる。

スイッチング電源装置１が起動した後、予め定められた時間が経過した時点（図４における時刻ｔ１）で、マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に対して負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御を開始する。これにより、時刻ｔ１以降、負荷電流Ｉｄｃは、図４（ａ）に示すように次第に増加する。

マイコン１３は、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃの大きさが定格値Ｉａに達するまで（時刻ｔ２まで）、負荷電流Ｉｄｃを予め定められた増加率で増加させる制御を続ける。これにより、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させることができる。すなわち、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の起動不良を生じさせることなく、ＬＥＤドライバ回路２に供給される負荷電流Ｉｄｃを段階的に増加させることができる。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ２−時刻ｔ１＝時間Δｔとすれば、上記の増加率は、Ｉａ／Δｔ（Ａ／ｓ）により算出される。

図４（ｂ）に示すように、時間テーブルには、負荷電流Ｉｄｃの立ち上がり時間Δｔの時間値（ｓ）がＡＣ電圧（Ｖ）の範囲、および、周囲温度の温度値（℃）の範囲に応じて設定されている。例えば、電源起動直後にＡＣ電圧が８７Ｖであり、周囲温度が−８℃だった場合には、時間Δｔとして２．６（ｓ）が用いられる。

このとき、電源起動不良が発生したと判定した場合、マイコン１３は、その時点におけるＡＣ電圧および周囲温度に該当する範囲である、ＡＣ電圧８５Ｖ〜９０Ｖ、および、周囲温度−１０℃〜０℃に対応する時間Δｔとして、その時点の時間値２．６（ｓ）に所定のオフセット値を加算した時間値を設定する。

なお、電源起動不良が発生した時点における電圧値以下のＡＣ電圧、および、電源起動不良が発生した時点における温度値以下の周囲温度で起動した場合に、次回電源起動直後における電源起動不良の発生を防ぐために、各時間Δｔを延長するようにしてもよい。この場合、図４（ｂ）の時間テーブルにおいて、ＡＣ電圧が８５Ｖ〜９０Ｖ以下であって、かつ、周囲温度が−１０℃〜０℃以下に該当する６個の時間Δｔが延長の対象になる。

〔第２の実施形態〕
〈スイッチング電源装置の構成〉
まず、本発明の第２の実施形態に係るスイッチング電源装置１ａについて、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るスイッチング電源装置１ａの構成を示すブロック図である。スイッチング電源装置１ａは、商用電源からのＡＣ電流（交流電流）をＤＣ電流（直流電流）に変換し、当該ＤＣ電流を負荷に供給する電源装置であり、図５に示すように、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５、マイコン（制御部）１３、周囲温度検知サーミスタ１４、および、フィードバック回路１６を備えている。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１１は、ＡＣ電流をＤＣ電流に変換する回路であり、例えば、フィルタ１１１、全波整流回路１１２、突入電流防止サーミスタ（サーミスタ）１１３、および、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路１１４により構成することができる。

商用電源からのＡＣ電流は、フィルタ１１１に入力される。フィルタ１１１は、所定の周波数帯域（例えば、５０Ｈｚ）の電流を通過させると共に、当該周波数帯域以外の電流（ノイズなど）を遮断する。

フィルタ１１１からのＡＣ電流は、全波整流回路１１２に入力される。全波整流回路１１２は、ＡＣ電流を全波整流する。全波整流回路１１２から出力されるＤＣ電流を、以下、「脈動電流」と呼ぶ。

全波整流回路１１２からの脈動電流は、突入電流防止サーミスタ１１３を介してＰＦＣ回路１１４に入力される。突入電流防止サーミスタ１１３は、負の温度特性を有する（低温ほど抵抗値が増加する）抵抗体であり、冷めた（温度の低い）状態にある起動直後に突入電流が流れることを防止する機能を担う。

ＰＦＣ回路１１４は、ＳｙｓｔｅｍＯＮ信号の出力をトリガにして、力率を改善し（力率を１に近付ける）、脈動電流を電流値略一定のＤＣ電流に変換する。ＳｙｓｔｅｍＯＮ信号を受けているときには、ＰＦＣ回路１１４から大きなＤＣ電流がＤＣ−ＤＣコンバータ１２およびＤＣ−ＤＣコンバータ１５に入力される。ＳｙｓｔｅｍＯＮ信号を受けていないときには、ＰＦＣ回路１１４から小さなＤＣ電流がＤＣ−ＤＣコンバータ１５に入力される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃを所定のＤＣ電圧に昇圧又は降圧する回路であり、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１２１、トランス１２２および２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂにより構成することができる。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、ＰＦＣ回路１１４がＳｙｓｔｅｍＯＮ信号を受けているときに、起動する。

ＰＷＭコントローラ１２１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃをパルス幅変調する。ＰＷＭコントローラ１２１から出力されたパルス電圧は、トランス１２２に入力される。

トランス１２２は、ＰＷＭコントローラ１２１からのパルス電圧を昇圧又は降圧する。すなわち、ＰＷＭコントローラ１２１からのパルス電圧の波高値を高く又は低くする。トランス１２２から出力されたパルス電圧は、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂに入力される。

２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂは、トランス１２２からのパルス電圧を平滑化することによって、電圧値略一定のＤＣ電圧を生成する。なお、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂから出力されるＤＣ電圧の電圧値は、ＰＷＭコントローラ１２１から出力されるパルス電圧のデューティー比、および、トランス１２２から出力されるパルス電圧の波高値によって決まる。２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂから出力されたＤＣ電圧は、スイッチング電源装置１ａの負荷に入力される。なお、ＰＦＣ回路１１４へのＳｙｓｔｅｍＯＮ信号の出力をトリガにして、２次側整流回路１２３ｂからＤＣ電圧１３Ｖが出力される。

図５においては、スイッチング電源装置１ａの負荷として、ＬＥＤドライバ回路（負荷、発光ダイオード駆動回路）２およびＰＮＬ１２Ｖ回路５を例示している。なお、ＬＥＤドライバ回路およびＰＮＬ１２Ｖ回路５は、スイッチング電源装置１ａに内蔵されていてもよい。

ＬＥＤドライバ回路２は、ＬＥＤを駆動する回路であり、スイッチング電源装置１ａからＤＣ電流Ｉｄｃ（以下、「負荷電流Ｉｄｃ」という）を供給されるとともに、ＬＥＤＯＮ信号をトリガにしてＬＥＤ電圧を出力する。ＬＥＤ電圧は、例えば、テレビジョン受像機のバックライト用のＬＥＤに出力される。

ＰＮＬ１２Ｖ回路５は、液晶パネルを駆動する回路であり、スイッチング電源装置１ａからＤＣ電流Ｉｄｃを供給されるとともに、ＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲ信号をトリガにしてＤＣ電圧１３Ｖを１２Ｖに降圧して出力する。ＤＣ電圧１２Ｖは、例えば、テレビジョン受像機の画面用の液晶パネルに出力される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃを所定のＤＣ電圧に昇圧又は降圧して待機電力用に出力する回路であり、例えば、スタンバイ回路１５１、トランス１５２および２次側整流回路１５３により構成することができる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、ＰＦＣ回路１１４がＳｙｓｔｅｍＯＮ信号を受けていなくても、起動する。

スタンバイ回路１５１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧Ｖｐｆｃをパルス幅変調する。スタンバイ回路１５１から出力された電圧は、トランス１５２に入力される。

トランス１５２は、スタンバイ回路１５１からの電圧を昇圧又は降圧する。すなわち、スタンバイ回路１５１からの電圧の波高値を高く又は低くする。トランス１５２から出力された電圧は、２次側整流回路１５３に入力される。

２次側整流回路１５３は、トランス１５２からのパルス電圧を平滑化することによって、電圧値略一定のＤＣ電圧Ｂｕ５Ｖを生成する。ＤＣ電圧Ｂｕ５Ｖは、ＡＣ電圧の供給をトリガにして２次側整流回路１５３から出力され、待機電力として使用される。なお、ＤＣ電圧Ｂｕ５Ｖの電圧値は、スタンバイ回路１５１から出力されるパルス電圧のデューティー比、および、トランス１５２から出力されるパルス電圧の波高値によって決まる。

マイコン１３は、起動シーケンスにおいて、負荷電流を段階的に増加させるものであり、スイッチング電源装置１ａの起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する。特に、起動シーケンスにおいて複数の負荷に対する負荷電流の供給を順次開始するものであり、当該スイッチング電源の起動に失敗した場合、特定の負荷に対して負荷電流の供給を開始するタイミングをより遅くする。具体的には、マイコン６による起動シーケンス制御において使用する、ＤＣ電圧１３Ｖの出力確認からＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲ信号の出力までの時間Δｔを変更する。

詳細には、まず、ＡＣ電圧および周囲温度に応じた時間Δｔが設定されたテーブル（以下、時間テーブルと呼ぶ）が、マイコン１３により読み出しおよび書き込み可能な不揮発性記憶装置に記憶される。次に、マイコン１３は、マイコン６が起動されたときに、ＡＣ電圧の電圧値を取得し、周囲温度検知サーミスタ１４から周囲温度の温度値を取得した上で、ＡＣ電圧および周囲温度に対応する時間Δｔを時間テーブルから読み出し、マイコン６に通知する。そして、マイコン６による時間Δｔに応じた起動シーケンス制御の結果、スイッチング電源装置１ａの起動に失敗した場合には、当該ＡＣ電圧および当該周囲温度に応じて、上記時間Δｔの設定値を変更する。

マイコン６は、２次側整流回路１５３からのＤＣ電圧Ｂｕ５Ｖの出力によって起動され、マイコン１３から時間Δｔを取得し、時間Δｔに応じて電源および負荷の起動シーケンス制御を実行する。起動シーケンス制御の詳細は、後述する。

なお、マイコン１３は、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂ，１５３から出力されるＤＣ電圧、および、ＬＥＤドライバ回路２から出力されるＬＥＤ電圧の各電圧値をフィードバック回路１６から通知され、各電圧値に応じて、ＰＷＭコントローラ１２１、スタンバイ回路１５１、および、ＬＥＤドライバ回路２を制御する。

フィードバック回路１６は、２次側整流回路１２３ａ，１２３ｂ，１５３から出力されるＤＣ電圧、および、ＬＥＤドライバ回路２から出力されるＬＥＤ電圧の各電圧値を取得し、マイコン１３に通知する。

次に、本発明の実施形態３に係るスイッチング電源装置１ａの起動直後に実施される、マイコン６による電源および負荷の起動シーケンス制御について、図６を参照して説明する。図６において、（ａ）は、電源および負荷の通常起動シーケンスを示すグラフであり、（ｂ）は、電源および負荷の低温起動シーケンスを示すグラフであり、（ｃ）は、（ｂ）に対応した、時間テーブルの構成例を示す表である。

図６（ａ）に示すように、通常起動シーケンス制御において、マイコン６は、２次側整流回路１５３からのＤＣ電圧Ｂｕ５Ｖによって起動され、ＳｙｓｔｅｍＯＮ信号をＰＦＣ回路１１４に出力した上で、２次側整流回路１２３ｂからの１３Ｖの出力を確認する。

そして、マイコン６は、１３Ｖの出力を確認できたときに、ＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲ信号をＰＮＬ１２Ｖ回路５に出力した上で、ＰＮＬ１２Ｖ回路５からの１２Ｖの出力を確認する。さらに、１２Ｖの出力を確認できたときに、ＬＥＤＯＮ信号をＬＥＤドライバ回路２に出力した上で、ＬＥＤドライバ回路２からのＬＥＤ電圧の出力を確認する。ＬＥＤ電圧の出力を確認できたときに、通常起動シーケンス制御を終了する。

図６（ｂ）に示すように、低温起動シーケンスは、図６（ａ）の通常起動シーケンスと比較すると、ＡＣ電圧から１３Ｖまでのシーケンス、および、ＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲからＬＥＤ電圧までにシーケンスは同じであるが、１３ＶからＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲまでの時間がΔｔになっている点が異なっている。

すなわち、低温起動シーケンスにおいて、マイコン６は、Ｂｕ５Ｖ、１３Ｖの出力を確認できてから時間Δｔが経過したときに、ＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲ信号をＰＮＬ１２Ｖ回路５に出力し、ＬＥＤＯＮ信号をＬＥＤドライバ回路２に出力する。これにより、ＰＦＣ回路１１４の出力電圧ＶｐｆｃがＰＷＭコントローラ１２１の起動電圧以上となり、電源起動を正常に行うことができる。これは、時間Δｔの間に、突入電流防止サーミスタ１１３の温度が上昇するので、突入電流防止サーミスタ１１３の抵抗値が低くなることにより、電圧降下が小さくなるため、ＰＦＣ出力電圧Ｖｐｆｃの低下が軽減できるからである。したがって、時間Δｔは、ＡＣ電圧および周囲温度に応じて設定され、ＡＣ電圧が低いほど、周囲温度が低いほど、長い時間が設定される。

なお、低温起動シーケンスにおいて、マイコン６は、１３ＶからＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲまでの時間だけでなく、１２ＶからＬＥＤＯＮまでの時間についてもΔｔとしてもよい。これにより、１３ＶからＬＥＤＯＮまでの時間がさらに長くなるので、より確実に電源起動を正常に行うことができる。

図６（ｃ）に示すように、時間テーブルには、１３Ｖ出力確認からＰＡＮＥＬＰＯＷＥＲ信号出力までの時間Δｔの時間値（ｓ）がＡＣ電圧（Ｖ）の範囲、および、周囲温度の温度値（℃）の範囲に応じて設定されている。例えば、電源起動直後にＡＣ電圧が９１Ｖであり、周囲温度が−５℃だった場合には、時間Δｔとして１．４（ｓ）が用いられる。

このとき、電源起動不良が発生したと判定した場合、マイコン６は、その時点におけるＡＣ電圧および周囲温度に該当する範囲である、ＡＣ電圧９０Ｖ〜９５Ｖ、および、周囲温度−１０℃〜０℃に対応する時間Δｔとして、その時点の時間値１．４（ｓ）に所定のオフセット値を加算した時間値を設定する。

なお、電源起動不良が発生した時点における電圧値以下のＡＣ電圧、および、電源起動不良が発生した時点における温度値以下の周囲温度で起動した場合に、次回電源起動直後における電源起動不良の発生を防ぐために、各時間Δｔを延長するようにしてもよい。この場合、図６（ｃ）の時間テーブルにおいて、ＡＣ電圧が９０Ｖ〜９５Ｖ以下であって、かつ、周囲温度が−１０℃〜０℃以下に該当する９個の時間Δｔが延長の対象になる。

〔第３の実施形態〕
上述したスイッチング電源装置１、１ａは、テレビジョン受像機に内蔵することができる。このような実施形態において、スイッチング電源装置１のマイコン１３は、バックライト用のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路を制御することによって、起動シーケンスにおいて負荷電流を段階的に増加させる。また、スイッチング電源装置１ａのマイコン６は、バックライト用のＬＥＤ駆動回路に負荷電流の供給を開始するタイミングを遅くすることによって、起動シーケンスにおいて負荷電流を段階的に増加させる。

〔第４の実施形態〕
上述したスイッチング電源装置１、１ａは、テレビジョン受像機に限らず、商用電源で動作する各種電子機器に内蔵することができる。例えば、ＬＥＤ照明に内蔵することができる。この場合、スイッチング電源装置１のマイコン１３は、照明用のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路を制御することによって、起動シーケンスにおいて負荷電流を段階的に増加させる。また、スイッチング電源装置１ａのマイコン６は、照明用のＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路に負荷電流の供給を開始するタイミングを遅くすることによって、起動シーケンスにおいて負荷電流を段階的に増加させる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るスイッチング電源装置（１）は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタ（突入電流防止サーミスタ１１３）を含むＡＣ−ＤＣコンバータ（１１）と、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータ（１２）と、上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷（ＬＥＤドライバ回路２、負荷４、ＰＮＬ１２Ｖ回路５）に供給される負荷電流の大きさを制御する制御部（マイコン１３）と、を備えたスイッチング電源装置であって、上記制御部が、起動シーケンスにおいて上記負荷電流を段階的に増加させるものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する。

上記の構成によれば、起動シーケンスにおいて負荷電流が段階的に増大する。これにより、負荷電流の増大に起因する電圧降下量の増加も段階的になるので、その一部を温度上昇に起因する電圧降下量の減少により相殺することが可能になる。このため、スイッチング電源装置の起動不良が生じ難くなる。さらに、上記の構成によれば、起動シーケンスにおいて負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間が、スイッチング電源装置の起動に失敗する度により長い時間に設定される。これにより、スイッチング電源装置を長く使えば使うほど、起動不良が生じる確率が低下する。したがって、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも確実に防止することが可能になる。

本発明の態様２に係るスイッチング電源装置は、上記態様１において、上記制御部が、起動シーケンスにおいて負荷電流を増加せる制御と負荷電流を一定値に保つ制御とを行うものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、負荷電流を一定に保つ制御を行う時間をより長い時間に変更することとしてもよい。

上記の構成によれば、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも簡単かつ確実に防止することが可能になる。

本発明の態様３に係るスイッチング電源装置は、上記態様１において、上記制御部が、起動シーケンスにおいて負荷電流を一定の増加率で増加せる制御を行うものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、上記増加率をより小さい増加率に変更することとしてもよい。

上記の構成によれば、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも簡単かつ確実に防止することが可能になる。

本発明の態様４に係るスイッチング電源装置は、上記態様１において、上記制御部が、起動シーケンスにおいて複数の負荷に対する負荷電流の供給を順次開始するものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、特定の負荷に対して負荷電流の供給を開始するタイミングをより遅くすることとしてもよい。

上記の構成によれば、スイッチング電源装置の起動不良を従来よりも簡単かつ確実に防止することが可能になる。

本発明の態様５に係るスイッチング電源装置は、上記態様１から４において、上記負荷が、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光機能を有する発光ダイオード駆動回路（ＬＥＤドライバ回路２）であり、上記制御部が、上記発光ダイオード駆動回路におけるＰＷＭ調光のデューティー比を制御することによって、上記負荷電流の大きさを制御することとしてもよい。

本発明の態様６に係るスイッチング電源装置は、上記態様１から５において、上記ＡＣ−ＤＣコンバータが、所定の周波数帯域の電流を通過させると共に、当該周波数帯域以外の電流を遮断するフィルタ（１１１）と、上記フィルタからの交流電流を全波整流する全波整流回路（１１２）と、上記全波整流回路から上記サーミスタを介して入力される直流電流の力率を改善するＰＦＣ回路（１１４）と、を備えていることとしてもよい。

本発明の態様７に係るスイッチング電源装置は、上記態様において、上記ＤＣ−ＤＣコンバータが、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧をパルス幅変調するＰＷＭコントローラ（１２１）と、上記ＰＷＭコントローラからのパルス電圧を昇圧又は降圧するトランス（１２２）と、上記トランスからのパルス電圧を平滑化する２次側整流回路（１２３ａ，１２３ｂ）と、を備えていることとしてもよい。

本発明の態様８に係る電子機器は、上記態様１から７に係るスイッチング電源装置を備えている。

本発明の態様９に係るテレビジョン受像機は、上記態様１から７に係るスイッチング電源装置を備えている。

本発明の態様１０に係るスイッチング電源装置は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタを含むＡＣ−ＤＣコンバータと、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備えたスイッチング電源装置の制御方法において、起動シーケンスにおいて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御する工程であって、上記負荷電流を段階的に増加させる工程と、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する工程を含んでいる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、テレビジョン受像機やＬＥＤ照明等に搭載されるスイッチング電源装置に対して好適に利用することができる。

１ スイッチング電源装置
１１ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１１１ フィルタ
１１２ 全波整流回路
１１３ 突入電流防止サーミスタ（サーミスタ）
１１４ ＰＦＣ回路
１２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１２１ ＰＷＭコントローラ
１２２ トランス
１２３ａ，１２３ｂ ２次側整流回路
１３ マイコン（制御部）
２ ＬＥＤドライバ回路（負荷、発光ダイオード駆動回路）
４ 負荷
５ ＰＮＬ１２Ｖ回路（負荷）

Claims (10)

1. 交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタを含むＡＣ−ＤＣコンバータと、
   上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御する制御部と、を備えたスイッチング電源装置であって、
   上記制御部は、起動シーケンスにおいて上記負荷電流を段階的に増加させるものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する、
   ことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 上記制御部は、起動シーケンスにおいて負荷電流を増加せる制御と負荷電流を一定値に保つ制御とを行うものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、負荷電流を一定に保つ制御を行う時間をより長い時間に変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 上記制御部は、起動シーケンスにおいて負荷電流を一定の増加率で増加せる制御を行うものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、上記増加率をより小さい増加率に変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
4. 上記制御部は、起動シーケンスにおいて複数の負荷に対する負荷電流の供給を順次開始するものであり、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、特定の負荷に対して負荷電流の供給を開始するタイミングをより遅くする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
5. 上記負荷は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光機能を有する発光ダイオード駆動回路であり、
   上記制御部は、上記発光ダイオード駆動回路におけるＰＷＭ調光のデューティー比を制御することによって、上記負荷電流の大きさを制御する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
6. 上記ＡＣ−ＤＣコンバータは、
   所定の周波数帯域の電流を通過させると共に、当該周波数帯域以外の電流を遮断するフィルタと、
   上記フィルタからの交流電流を全波整流する全波整流回路と、
   上記全波整流回路から上記サーミスタを介して入力される直流電流の力率を改善するＰＦＣ回路と、
   を備えている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
7. 上記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
   上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧をパルス幅変調するＰＷＭコントローラと、
   上記ＰＷＭコントローラからのパルス電圧を昇圧又は降圧するトランスと、
   上記トランスからのパルス電圧を平滑化する２次側整流回路と、
   を備えている、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置を備えている、
   ことを特徴とする電子機器。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置を備えている、
   ことを特徴とするテレビジョン受像機。
10. 交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであって、負の温度特性を有するサーミスタを含むＡＣ−ＤＣコンバータと、上記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力を昇圧又は降圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、を備えたスイッチング電源装置の制御方法において、
    起動シーケンスにおいて、上記ＤＣ−ＤＣコンバータから負荷に供給される負荷電流の大きさを制御する工程であって、上記負荷電流を段階的に増加させる工程と、当該スイッチング電源装置の起動に失敗した場合、起動シーケンスにおいて上記負荷電流の大きさが定格値に達するまでの所要時間を、より長い時間に変更する工程を含んでいる、
    ことを特徴とする制御方法。

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