JP2017011865A - 電源ｉｃの外部起動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】入力電圧が低電圧であっても安定的に作動し、入力電圧が高電圧になっても電力損失の少ない電源ＩＣの外部起動回路を提供する。【解決手段】電源端子Ｖｃｃと、起動用電源端子Ｖｉｎと、起動用電源端子Ｖｉｎに印加された入力電圧から起動電流を生成して電源端子Ｖｃｃに印加する内部起動回路２と、コンバータ回路１００を制御するスイッチング制御端子Ｄとを備えて構成されている電源ＩＣの外部起動回路であって、電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流を印加する起動電流生成回路７１と、入力電圧が内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上のときに、起動電流生成回路７１から起動電流が電源端子Ｖｃｃに印加されるように、起動電流生成回路７１を制御する入力電圧検出回路７２と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、電源ＩＣの外部起動回路に関する。

ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等のコンバータ回路に組み込まれる電源ＩＣとして、電源端子と、起動用電源端子と、起動用電源端子に印加された入力電圧から起動電流を生成して電源端子に印加する内部起動回路と、コンバータ回路を制御するスイッチング制御端子とを備えて構成されている電源ＩＣが汎用されている。

非特許文献１の図３及び図４にはこのような電源ＩＣの一例が示されている。当該電源ＩＣに組み込まれた内部起動回路は、入力段に配置された高耐圧トランジスタと、電流調整用のＦＥＴ及びダーリントン接続されたｎｐｎトランジスタを備え、ダーリントン接続されたｎｐｎトランジスタから所定の起動電流が電源端子にから内部の制御回路に供給されるように構成されている。

当該内部起動回路には、ｎｐｎトランジスタをオンまたはオフする制御端子がさらに設けられ、当該制御端子により起動時にｎｐｎトランジスタがオンされて内部回路に給電され、その後外部に備えた給電回路から電源端子に印加される電圧が所定電圧に上昇するとｎｐｎトランジスタがオフされるように構成されている。

図７には、このような内部起動回路２を備えた電源ＩＣ１が組み込まれたＤＣ／ＤＣコンバータ１００が例示されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、１次巻線２１、２次巻線２２、及び制御回路用電源巻線２３を備えたトランス２０と、トランス２０の１次巻線２１を導通または遮断制御する電源ＩＣ１と、制御回路用電源巻線２３に誘起される電圧を平滑して電源ＩＣ１の電源端子Ｖｃｃに直流電圧を印加する電源回路３０と、２次巻線に誘起される電圧を平滑する出力回路４０と、出力回路４０の電圧を検知してフィードバック信号を電源ＩＣ１に出力するフィードバック回路５０とを備えている。

電源ＩＣ１は、電源端子Ｖｃｃと、起動用電源端子Ｖｉｎと、スイッチング制御端子Ｄと、起動用電源端子Ｖｉｎに印加された入力電圧Ｖｉから起動電流を生成して電源端子Ｖｃｃに印加する内部起動回路２と、トランス２０の１次巻線２１を導通または遮断するトランジスタ４と、トランジスタ４をオンまたはオフ制御するスイッチング制御部３等を備えている。

初期に１次巻線２１を介して起動用電源端子Ｖｉｎに印加された入力電圧Ｖｉが内部起動回路２に印加され、内部起動回路２で生成された起動電流が電源端子Ｖｃｃに供給され、電源端子Ｖｃｃから給電されるスイッチング制御部３等が起動するように構成されている。

スイッチング制御部３により制御されるトランジスタ４によって１次巻線２１に流れる電流が所定の周期で断続されることにより、２次巻線２２に誘起される電圧が出力回路４０を介して出力端子Ｔｏに出力される。

同時に制御回路用電源巻線２３に誘起される電圧が電源回路３０で平滑されて電源端子Ｖｃｃに印加されると、内部スイッチ５がオフされて内部起動回路２が停止するように構成されている。

特許文献１には、入力電圧が上昇した場合でも、起動回路における電力損失を抑制することができるスイッチング電源装置を提供することを目的として、第１の交流電圧を整流平滑してトランスの１次巻線に入力し、該１次巻線と直列に接続されたスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、トランスの２次巻線に誘起する第２の交流電圧を整流平滑して出力する整流平滑回路と、トランスの補助巻線に誘起する第３の交流電圧を整流しコンデンサに充電して平滑して制御回路の電源として供給する制御電源回路と、第１の交流電圧を整流して得られた電流をコンデンサに供給する起動回路と、を備えたスイッチング電源装置が開示されている。

当該スイッチング電源装置の起動回路は、前記起動回路は、前記第１の交流電圧を整流して得られた入力電圧を検出する入力電圧検出部と、該入力電圧検出部の出力信号により前記入力電圧が高くなると起動電流が小さくなるように起動電流を制御する起動電流制御部とを有し、制御電源回路からの電源が得られない制御回路の休止状態の時に、起動回路を介して制御電源回路のコンデンサを充電して、コンデンサの端子電圧が上昇状態となる一方、制御回路の動作状態の時に、制御電源回路の前記コンデンサと制御回路の消費電流によりコンデンサの端子電圧が下降状態となる間欠発振動作を行うように構成されている。

そして、当該起動電流制御部は、定電流回路を有し、入力電圧検出部の出力信号により入力電圧が所定値より低いときは起動電流は所定の定電流値で制限され、入力電圧が高くなると起動電流が小さくなるよう制御し、入力電圧が所定値より高くなると間欠周期が長くなるように起動電流を制御するように構成されている。

特開２００４−４０３８号公報

富士時報Ｖｏｌ．７６Ｎｏ．３ ２００３

上述した非特許文献１に開示された電源ＩＣ１は、例えば１００Ｖから４００Ｖ程度の高圧が起動用電源端子Ｖｉｎに印加されたときに内部起動回路２が作動するように設定され、１００Ｖ未満の低電圧が印加されても内部起動回路２が安定的に作動しない虞があるという問題があった。

例えば、太陽光発電パネルの発電電力を所定電圧に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ等では、日照条件によって電源ＩＣの起動用電源端子Ｖｉｎに印加される電圧Ｖｉが１００Ｖ以下に低下する場合があり、そのような場合に当該電源ＩＣが適正に作動しない虞があった。

また、無停電電源装置や太陽光発電装置に組み込まれた蓄電池から電力を供給するために上述のＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧するような構成を採用する場合に、蓄電池の充電容量が低下して電源ＩＣの起動用電源端子Ｖｉｎに印加される電圧が１００Ｖ以下に低下すると、当該電源ＩＣが適正に作動しない虞もあった。

そこで、図６に示すように、電源ＩＣ１が適正に起動する最低入力電圧よりも入力電圧Ｖｉが低下した場合でも当該電源ＩＣ１を確実に作動させるため、外部抵抗Ｒを介して入力電圧Ｖｉを電源ＩＣ１の電源端子Ｖｃｃに印加して所定の起動電流を供給するような構成を採用することが考えられる。

しかし、１００Ｖ未満の低電圧時に十分な起動電流が供給できるように外部抵抗Ｒの値を設定すると、入力電圧Ｖｉが例えば４００Ｖの高い値に上昇したときに、外部抵抗Ｒで消費される電力が異常に大きくなるばかりか、発熱の問題も生じる。

上述した特許文献１に開示されたスイッチング電源装置の起動回路の動作特性によれば、特許文献１の図４及び図５に示されているように、入力電圧が高くなると起動回路の電流及び損失が大きくなる傾向がある。

勿論、起動電流制御部には、入力電圧に関わらず電流が一定になるように定電流回路が設けられているが、入力電圧の上昇に伴って入力電圧検出部に流れる電流がどうしても増加してしまうため、一般的には、この電流増加が最小になるように起動回路が構成されている。

太陽光パワーコンディショナ用の電源のように広い入力電圧範囲で動作するように対応する必要がある場合に、どうしても高電圧入力時に起動回路の消費電流が増加する。この時の消費電流を抑制するように回路を構成すると、低電圧入力時は起動回路の消費電流が不足して適正に起動できなくなる虞があった。そのためこのような内部起動回路を備えた電源ＩＣでは起動保証電圧が１００Ｖ程度に設定されており、それよりも低い電圧では適正に起動できなかった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、入力電圧が低電圧であっても安定的に作動し、入力電圧が高電圧になっても電力損失の少ない電源ＩＣの外部起動回路を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による電源ＩＣの外部起動回路の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、電源端子と、起動用電源端子と、前記起動用電源端子に印加された入力電圧から起動電流を生成して前記電源端子に印加する内部起動回路と、コンバータ回路を制御するスイッチング制御端子とを備えて構成されている電源ＩＣの外部起動回路であって、前記電源端子に所定の起動電流を印加する起動電流生成回路と、前記入力電圧が前記内部起動回路の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上のときに、前記起動電流生成回路から前記起動電流が前記電源端子に印加されるように、前記起動電流生成回路を制御する入力電圧検出回路と、を備えている点にある。

入力電圧検出回路によって入力電圧が内部起動回路の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であると検出されると、内部起動回路が作動していなくても、起動電流生成回路から電源端子に所定の起動電流が印加されるように起動電流生成回路が制御され、電源ＩＣが安定的に作動してスイッチング制御端子からコンバータ回路に対するスイッチング制御信号が出力されるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記入力電圧検出回路は、前記入力電圧が前記第１閾値電圧以上、且つ、前記内部起動回路の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下のときに、前記起動電流生成回路から前記起動電流が前記電源端子に印加されるように、前記起動電流生成回路を制御するように構成されている点にある。

入力電圧検出回路によって入力電圧が内部起動回路の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であり、内部起動回路の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下であると検出されると、内部起動回路が作動していなくても、起動電流生成回路から電源端子に所定の起動電流が印加されるように起動電流生成回路が制御され、電源ＩＣが安定的に作動するようになる。尚、入力電圧が内部起動回路の最低動作電圧以上であれば内部起動回路が作動する。従って、入力電圧が内部起動回路の最低動作電圧以上のときに、外部起動回路での消費電力が大きくなるようなことはない。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記電源ＩＣの起動後に、前記スイッチング制御端子からのスイッチング制御信号に基づいて前記起動電流を生成して前記電源端子に印加する電源回路を備えている点にある。

電源ＩＣが起動した後、スイッチング制御端子からのスイッチング制御信号に基づいてコンバータ回路が駆動され、その出力で作動する電源回路から生成された起動電流が電源端子に印加され、継続的に電源ＩＣが作動する。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記起動電流生成回路は定電流回路で構成され、前記入力電圧検出回路は前記入力電圧に基づいて前記定電流回路からの出力電流を切り替える電流切替回路で構成されている点にある。

例えば、入力電圧検出回路によって入力電圧が内部起動回路の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であると検出されると、内部起動回路が作動していなくても、起動電流生成回路である定電流回路から電源端子に所定の起動電流が印加され、電源ＩＣが安定的に作動するようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第五の特徴構成に加えて、前記定電流回路は、第１トランジスタと、前記第１トランジスタのエミッタに接続された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗がベースエミッタ間に接続されコレクタが前記第１トランジスタのベースに接続された第２トランジスタと、を備えて構成され、前記電流切替回路は、前記入力電圧に基づいて前記電流制限抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替回路で構成されている点にある。

第２トランジスタのベースエミッタ電圧を電流制限抵抗の抵抗値で除した値が当該定電流回路の出力電流となる。電流制限抵抗の抵抗値が入力電圧検出回路によって切り替えられることで必要な起動電流が得られる。

以上説明した通り、本発明によれば、入力電圧が低電圧であっても安定的に作動し、入力電圧が高電圧になっても電力損失の少ない電源ＩＣの外部起動回路を提供することができるようになった。

本発明による電源ＩＣの外部起動回路を備えたフライバック型スイッチングレギュレータの回路図 本発明による電源ＩＣの外部起動回路の回路図 本発明による電源ＩＣの外部起動回路の動作説明図 別実施形態を示し、本発明による電源ＩＣの外部起動回路の回路図 別実施形態を示し、本発明による電源ＩＣの外部起動回路の回路図 電源ＩＣの外部起動回路として抵抗を用いたフライバック型スイッチングレギュレータの回路図 従来のフライバック型スイッチングレギュレータの回路図

以下、本発明による電源ＩＣの外部起動回路を説明する。
図１には電源ＩＣ及び外部起動回路が組み込まれた絶縁型のフライバック型スイッチングレギュレータであるＤＣ／ＤＣコンバータ１００が示されている。

既に〔背景技術〕の欄で説明したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、１次巻線２１、２次巻線２２、及び制御回路用電源巻線２３を備えたトランス２０と、トランス２０の１次巻線２１を導通または遮断制御する電源ＩＣ１と、制御回路用電源巻線２３に誘起される電圧を平滑して電源ＩＣ１の電源端子Ｖｃｃに直流電圧を印加する電源回路３０と、２次巻線に誘起される電圧を平滑する出力回路４０と、出力回路４０の電圧を検知してフィードバック信号を電源ＩＣ１に出力するフィードバック回路５０とを備えている。

電源ＩＣ１は、電源端子Ｖｃｃと、起動用電源端子Ｖｉｎと、起動用電源端子Ｖｉｎに印加された入力電圧Ｖｉから起動電流を生成して電源端子Ｖｃｃに印加する内部起動回路２と、トランス２０の１次巻線２１を導通または遮断するトランジスタ４と、トランジスタ４をオンまたはオフ制御するスイッチング制御部３等を備えている。

初期に１次巻線２１を介して起動用電源端子Ｖｉｎに印加された入力電圧Ｖｉが内部起動回路２に印加され、内部起動回路２で生成された起動電流が電源端子Ｖｃｃに供給され、電源端子Ｖｃｃから給電されるスイッチング制御部３等が起動するように構成されている。

本実施形態で説明する電源ＩＣ１は、当該トランジスタ４のドレインがスイッチング制御端子Ｄに接続され、スイッチング制御端子Ｄと起動用電源端子Ｖｉｎとが共用されている。また、内部起動回路２の構成は特に限定されるものではなく、非特許文献１に開示された回路構成や、起動電流を生成可能な抵抗素子を備えた回路構成であればよい。

スイッチング制御部３により制御されるトランジスタ４によって１次巻線２１に流れる電流が所定の周期で断続されることにより、２次巻線２２に誘起される電圧が出力回路４０を介して出力端子Ｔｏに出力される。

同時に制御回路用電源巻線２３に誘起される電圧が、抵抗Ｒ３とダイオードＤ２とコンデンサＣ２を備えて構成される電源回路３０で平滑されて、所定レベルの直流電圧に調整された後に電源端子Ｖｃｃに印加されると、当該電圧を監視する内部回路により内部スイッチ５がオフされて内部起動回路２が停止するように構成されている。

ダイオードＤ３とコンデンサＣ３で構成される出力回路４０からの出力電圧Ｖｏがフィードバック回路５０で検知されて電源ＩＣ１のフィードバック信号端子ＦＢに入力される。

フィードバック回路５０は、抵抗分圧回路Ｒ１，Ｒ２、シャントレギュレータ５１、フォトカプラＰＣ等で構成されている。出力回路４０の出力電圧Ｖｏが抵抗分圧回路Ｒ１，Ｒ２でモニタされて、その値によりシャントレギュレータ５１に流れる電流が変動し、その電流の変動が信号絶縁回路であるフォトカプラＰＣを介して電源ＩＣ１に入力される。

スイッチング制御部３は、フォトカプラＰＣを介して入力されたフィードバック信号に基づいて出力電圧Ｖｏが目標値に収束するようにトランジスタ４のスイッチング周波数またはオン／オフのデューティ比を調整するように構成されている。

１次巻線２１には、ダイオードＤ４と抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４で構成されるスナバ回路６０が並列接続されている。

電源ＩＣ１の電源端子Ｖｃｃには、さらに外部起動回路７０が接続されている。外部起動回路７０は、電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流を印加する起動電流生成回路７１と、入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上のときに、起動電流生成回路７１から起動電流が電源端子Ｖｃｃに印加されるように、起動電流生成回路７１を制御する入力電圧検出回路７２とを備えて構成されている。

詳述すると、入力電圧検出回路７２は、入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧以上、且つ、内部起動回路２の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下のときに、起動電流生成回路７１から起動電流が電源端子Ｖｃｃに印加されるように、起動電流生成回路７１を制御するように構成されている。

入力電圧検出回路７２によって入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であると検出されると、内部起動回路２が作動していなくても、起動電流生成回路７２から電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流が印加されるように起動電流生成回路７１が制御され、電源ＩＣ１が安定的に作動するようになる。

入力電圧検出回路７２によって入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であり、内部起動回路２の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下であると検出されると、内部起動回路２が作動していなくても、起動電流生成回路７１から電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流が印加されるように起動電流生成回路７１が制御され、電源ＩＣ１が安定的に作動するようになる。尚、入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧以上であれば内部起動回路２が作動する。

従って、入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧以上のときに、入力電圧検出回路７２により外部起動回路の電流が低下されるので、外部起動回路７０での消費電力が大きくなるようなことはない。

内部起動回路２の最低動作電圧は、使用する電源ＩＣの仕様により規定される値であり、例えばＤＣ１００Ｖから４００Ｖで動作する電源ＩＣであれば、ＤＣ１００Ｖが最低動作電圧となり、第１閾値電圧は最低動作電圧より低い値に設定されていればよい。本実施形態では第１閾値電圧がＤＣ５０Ｖに設定され、第２閾値電圧がＤＣ１００Ｖに設定されているが、このような具体的な数値に限るものではない。

電源回路３０は、電源ＩＣ１の起動後に、スイッチング制御端子Ｄからのスイッチング制御信号に基づいて誘起される制御回路用電源巻線２３から起動電流を生成して電源端子Ｖｃｃに印加するように構成されているので、外部起動回路７０が停止した後でも継続的に電源ＩＣが作動する。

起動電流生成回路７１は定電流回路７３で構成され、入力電圧検出回路７２は入力電圧Ｖｉに基づいて定電流回路７３からの出力電流を切り替える電流切替回路７４で構成することができる。

例えば、入力電圧検出回路７２によって入力電圧が内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上であると検出されると、内部起動回路２が作動していなくても、起動電流生成回路７１である定電流回路７３から電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流が印加され、電源ＩＣ１が安定的に作動するようになる。

図２にはこのような定電流回路７３と電流切替回路７４の一例が示されている。
定電流回路７３は、第１トランジスタＴｒ１と、第１トランジスタＴｒ１のエミッタに接続された電流制限抵抗Ｒ５，Ｒ６と、電流制限抵抗Ｒ５，Ｒ６がベースエミッタ間に接続されコレクタが第１トランジスタＴＲ１のベースに接続された第２トランジスタＴＲ２とを備えて構成されている。定電流回路７３は逆流防止用のダイオードＤ５を介して電源ＩＣ１の電源端子Ｖｃｃに接続されている。

電流切替回路７４は、入力電圧Ｖｉに基づいて電流制限抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値を切り替える抵抗切替回路で構成され、具体的に抵抗切替回路は入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧以上になると電源ＩＣ１に必要な起動電流を供給するべく電流制限抵抗Ｒ５，Ｒ６を設定する下限電圧設定回路７４Ａと、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧以上になると電源ＩＣ１に必要な起動電流よりも十分に低い微小な電流に制限するべく電流制限抵抗Ｒ５，Ｒ６を設定する上限電圧設定回路７４Ｂとを備えて構成されている。

定電流回路７３の出力電流Ｉｃは、第２トランジスタＴｒ２のベースエミッタ電圧Ｖ_ＢＥとベースエミッタ間に接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６で定まり、次式で求まる。
Ｉｃ＝Ｖ_ＢＥ／（Ｒ５＋Ｒ６）、Ｖ_ＢＥ≒０．６５Ｖ
抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点を短絡するトランジスタＴｒ３を設けて、トランジスタＴｒ３をオンまたはオフすることにより出力電流Ｉｃが切り替えられる。例えば、Ｒ５を１ｋΩ、Ｒ６を１ＭΩに設定すると、トランジスタＴｒ３のオン時に出力電流Ｉｃは約０．６５ｍＡ、トランジスタＴｒ３のオフ時に出力電流Ｉｃは約０．６μＡとなる。

下限電圧設定回路７４Ａは抵抗分圧回路Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９と、抵抗Ｒ８，Ｒ９の接続点に接続されたシャントレギュレータ７６等で構成されている。

上限電圧設定回路７４ＢはツエナーダイオードＺＤと、トランジスタＴｒ４と、トランジスタＴｒ４のベース電圧を設定する抵抗分圧回路Ｒ１１，Ｒ１２と、トランジスタＴｒ４のコレクタに接続された抵抗Ｒ１０等で構成されている。

入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧よりも低いときには上限電圧設定回路７４ＢのトランジスタＴｒ４はオフしており、下限電圧設定回路７４Ａの抵抗分圧回路Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９で分圧された電圧がシャントレギュレータ７６に入力される。

入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧を超えるとシャントレギュレータ７６に電流が流れ込み、トランジスタＴｒ３がオンして抵抗Ｒ６が短絡され、電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流が供給される。

入力電圧Ｖiがさらに上昇して第２閾値電圧以上になると、トランジスタＴｒ４がオンして抵抗Ｒ９，Ｒ１０の並列回路が構成され、これによりシャントレギュレータ７６に流れ込む電流が低くなり、トタンジスタＴｒ３がオフすることで、電源端子Ｖｃｃに流入する電流は微小になる。尚、入力電圧Ｖｉが許容最大電圧を超えるまではトタンジスタＴｒ３が再度オンすることはないように抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０の値が設定されている。

図３には、外部起動回路７０から電源ＩＣ１に供給される電流の変化が示されている。電源ＩＣ１単独で用いる場合、入力電圧Ｖｉが１００Ｖ以上にならないと起動できないのに対して、図６に示す外部抵抗Ｒを用いる場合には、入力電圧Ｖｉが１００Ｖ未満であっても起動可能になるが、入力電圧Ｖｉが上昇するほど抵抗Ｒを流れる電流が上昇し、大きな熱損失が発生することが判る。

これに対して、本発明の外部起動回路７０を用いれば入力電圧Ｖｉが第１閾値電圧以上で確実に起動し、しかも入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧以上になれば内部起動回路２のみで動作し、損失の少ない起動回路であることが判る。

尚、入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の許容最大電圧であるＤＣ４００Ｖを大きく超える高電圧になると、トタンジスタＴｒ３が再度オンすることになるが、回路設計上、起動用電源端子Ｖｉｎへの印加電圧が許容最大電圧を超えることは起こりえない。

上述した実施形態では、スイッチング制御端子Ｄと起動用電源端子Ｖｉｎとが一つの共用端子で構成された電源ＩＣ１について説明したが、図４に示すように、スイッチング制御端子Ｄと起動用電源端子Ｖｉｎとが個別の端子で構成された電源ＩＣ１では、両端子Ｄ，Ｖｉｎがともに１次巻線２１に接続されるように構成されていてもよい。

また、図４に示すように、スイッチング制御端子Ｄのみが１次巻線２１に接続され、起動用電源端子Ｖｉｎが１次巻線２１を介することなく入力端子Ｔｉと接続されていてもよい。

図２で説明した定電流回路７３及び電流切替回路７４の各回路素子の定数は特に限定されず、使用する電源ＩＣの仕様等に基づいて適宜設定すればよい。

図２で説明した定電流回路７３及び電流切替回路７４の具体的な回路構成は例示であり、当該回路構成に限定されることはなく、適宜公知の定電流回路とその定電流回路からの出力電流を切り替える公知スイッチ回路を組み合わせて構成すればよい。

つまり、本発明の外部起動回路７０は、電源端子Ｖｃｃに所定の起動電流を印加する起動電流生成回路７１と、入力電圧Ｖｉが内部起動回路２の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上で、且つ、内部起動回路２の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下のときに、起動電流生成回路７１から起動電流が電源端子Ｖｃｃに印加されるように、起動電流生成回路７１を制御する入力電圧検出回路７２とを備えていればよい。そして、入力電圧検出回路７２は、入力電圧Ｖｉが第２閾値電圧以上になると起動電流生成回路７１からの起動電流が停止するように構成されていることが好ましい。

上述した実施形態では、電源ＩＣ及び外部起動回路７０が絶縁型のフライバック型スイッチングレギュレータに組み込まれた例を説明したが、フライバック型スイッチングレギュレータで限るものではなく、フォアワード型のスイッチングレギュレータに組み込まれてもよい。また、昇圧型、降圧型の何れのスイッチングレギュレータに組み込まれてもよい。さらに、非絶縁型のスイッチングレギュレータに組み込まれてもよい。

上述した実施形態では、電源ＩＣ及び外部起動回路がＤＣ／ＤＣコンバータに組み込まれた例を説明したが、電源端子と、起動用電源端子と、起動用電源端子に印加された入力電圧から起動電流を生成して電源端子に印加する内部起動回路と、コンバータ回路を制御するスイッチング制御端子とを備えて構成されている電源ＩＣであれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ以外にＡＣ／ＤＣコンバータに組み込まれる場合にも本発明を適用できる。

本発明による電源ＩＣの外部起動回路は、太陽光発電電力、風力発電電力、二次電池から交流電力に変換する際に用いられるコンバータに好適に組み込まれるのであるが、これらに限ることはなく、内部起動回路の動作電圧よりも低い入力電圧で起動する必要がある任意の回路に適用できる。

上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明が上述した具体例に限定されるものではなく、本発明本発明の作用効果を奏する範囲において各回路ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

１：電源ＩＣ
２：内部起動回路
７０：外部起動回路
７１：起動電流生成回路
７２：入力電圧検出回路
１００：ＤＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ回路）
Ｄ：スイッチング制御端子
Ｖｃｃ：電源端子
Ｖｉｎ：起動用電源端子

Claims (5)

1. 電源端子と、起動用電源端子と、前記起動用電源端子に印加された入力電圧から起動電流を生成して前記電源端子に印加する内部起動回路と、コンバータ回路を制御するスイッチング制御端子とを備えて構成されている電源ＩＣの外部起動回路であって、
   前記電源端子に所定の起動電流を印加する起動電流生成回路と、
   前記入力電圧が前記内部起動回路の最低動作電圧より低い第１閾値電圧以上のときに、前記起動電流生成回路から前記起動電流が前記電源端子に印加されるように、前記起動電流生成回路を制御する入力電圧検出回路と、
   を備えている電源ＩＣの外部起動回路。
2. 前記入力電圧検出回路は、前記入力電圧が前記第１閾値電圧以上、且つ、前記内部起動回路の最低動作電圧と略等しい第２閾値電圧以下のときに、前記起動電流生成回路から前記起動電流が前記電源端子に印加されるように、前記起動電流生成回路を制御するように構成されている請求項１記載の電源ＩＣの外部起動回路。
3. 前記電源ＩＣの起動後に、前記スイッチング制御端子からのスイッチング制御信号に基づいて前記起動電流を生成して前記電源端子に印加する電源回路を備えている請求項１または２記載の電源ＩＣの外部起動回路。
4. 前記起動電流生成回路は定電流回路で構成され、前記入力電圧検出回路は前記入力電圧に基づいて前記定電流回路からの出力電流を切り替える電流切替回路で構成されている請求項１から３の何れかに記載の電源ＩＣの外部起動回路。
5. 前記定電流回路は、第１トランジスタと、前記第１トランジスタのエミッタに接続された電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗がベースエミッタ間に接続されコレクタが前記第１トランジスタのベースに接続された第２トランジスタと、を備えて構成され、
   前記電流切替回路は、前記入力電圧に基づいて前記電流制限抵抗の抵抗値を切り替える抵抗切替回路で構成されている請求項４記載の電源ＩＣの外部起動回路。
   

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