JP2899713B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コンバータトランスを用いて入力側と出力
側とを電気的に絶縁分離する方式のスイッチング電源に
関する。

（従来の技術・発明が解決しようとする課題） 第１従来例 〔構成・動作〕 第１従来例のスイッチング電源には、第７図に示すも
のがある。

このスイッチング電源は、入力端2,3間に印加される
交流入力を整流平滑回路４で整流平滑して直流電圧に変
換するとともに、その直流電圧を主コンバータトランス
６の一次側巻線6aに供給し、主コンバータトランス６の
一次側巻線6aと二次側巻線6bの巻数比に対応して二次側
巻線6bに誘起した電圧を整流平滑回路８で整流平滑して
直流電圧に変換したうえで、出力端10,10間に並列に接
続されている負荷12にその直流電圧を出力電圧として供
給するものである。

そして、このスイッチング電源においては、その出力
端10,10間における出力電圧を定電圧にするために、出
力電圧検出回路14を設け、この出力電圧検出回路14から
の出力電圧検出信号を制御回路16に入力する一方、制御
回路16においては、その出力電圧検出信号の入力に応答
して、出力電圧を定電圧化するための制御信号を、駆動
トランス18を介して、スイッチング素子20に出力する。
そして、スイッチング素子20は制御信号の入力によりス
イッチング動作を制御され、これによって、コンバータ
トランス６の一次側巻線6aの電流経路22のオンオフのデ
ューティ比を制御することにより、二次側巻線6bおよび
整流平滑回路８を介して出力端10,10間にあらわれる出
力電圧を定電圧にする。

ここで、制御回路16は補助電源回路24から電源を供給
されるようになっている。補助電源回路24は、スイッチ
ング素子24a、副コンバータトランス24b、および整流平
滑回路24cで構成されている。

このようなスイッチング電源においては、負荷12が例
えばモータとこれによって駆動される機構部分というよ
うな駆動系とした場合、そのモータに対する電圧が立ち
上がるまでに該モータに電圧を供給してモータを駆動す
ると、駆動系の誤動作となり得るから、その電圧が立ち
上がるまではその誤動作を防止するために、制御系でも
ってそのモータへの電圧供給を一時的に停止制御してお
いて、電圧が立ち上がったときにその停止制御を解除し
てモータに電圧を供給してこれを駆動させる必要があ
る。

そこで、第７図のスイッチング電源においては、その
制御系としてリモートコントロール回路26を有してお
り、入力端子28,28を介して負荷12への電圧供給と該供
給の停止制御とを行うためのリモートコントロール信号
をリモートコントロール回路26に入力することにより、
該リモートコントロール回路26からの制御回路16に対し
て電源供給とその供給の停止制御信号を出力できるよう
にしている。

〔課題〕

ところで、このスイッチング電源では、各トランス6,
18,24bでもって、一次側と二次側とを電気的に絶縁分離
している。ここで、一次側回路として、整流平滑回路
４、およびスイッチング素子20、24aがあり、二次側回
路として、整流平滑回路８、24C、出力電圧検出回路1
4、制御回路16およびリモートコントロール回路26があ
り、一次側と二次側の各回路を絶縁分離するために高価
でかつ広い設置スペースが必要でしかも重量の重いトラ
ンスが必要な構造となっている。

このようなトランスが必要なスイッチング電源では、
安価でかつ小型化の必要な電子機器に組み込むことが困
難であり、採用しがたいものである。

第２従来例 〔構成・動作〕 第２の従来例のスイッチング電源は、第８図に示すよ
うな構成を採ることによって第１従来例のような高価な
駆動トランス18と副コンバータトランス24bとを使用す
る必要をなくしたものである。

第８図において、第７図のそれと対応する部分には同
一の符号を付している。そして、このスイッチング電源
の動作説明も基本的には第７図のそれと同様であるか
ら、ここでのその説明は省略する。

第８図のスイッチング電源においては第７図の二次側
にあった制御回路16、リモートコントロール回路26を一
次側回路としており、これによって、第７図における駆
動トランス18、および副コンバータトランス24bを不要
化している。なお、30は制御回路16の起動用抵抗であ
り、32は出力電圧検出回路14からの出力電圧検出信号を
制御回路16に出力するためのフォトカプラである。

〔課題〕

しかしながら、リモートコントロール回路26において
は、第７図の従来例では二次側にあったから、リモート
コントロール信号入力端子28に与える信号としては、例
えばリレー接点とか、マニュアル式スイッチによる該入
力端子28,28間の電気的なオープン・ショートでも対応
することができるのに対して、第８図では、リモートコ
ントロール回路26が一次側にあり、リモートコントロー
ル信号入力側が二次側から与えられるから、リモートコ
ントロール回路26とリモートコントロール信号入力側と
を電気的に絶縁分離する必要がある。そして、そのため
に、リモートコントロール信号入力端子28,28とリモー
トコントロール信号入力側との間に、両者を電気的に絶
縁分離するためのフォトカプラ34を接続している。

このような構造では、高価なフォトカプラ34が必要と
なるうえ、フォトカプラ34の発光ダイオード34aに対す
る発光電流供給用の電流源が必要となって構成が複雑化
するのみならず、その発光ダイオード34aに適正な発光
電流を与えて受光トランジスタ34bを駆動する必要があ
ることから汎用性に欠けてくるという課題が残される。

（発明の目的） したがって、本発明においては、主コンバータトラン
ス以外に、第７図のような駆動トランスとか副コンバー
タトランスが不要であるうえ、リモートコントロール回
路を主コンバータトランスの二次側に設けて、第８図の
ような該リモートコントロール回路側に絶縁分離用のフ
ォトカプラを不要化することで、構成が安価でかつ簡単
に済むうえ、汎用性のあるスイッチング電源を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明の請求項
（１）に記載のスイッチング電源においては、コンバー
タトランス、一次側回路、二次側回路、およびフォトカ
プラを有し、コンバータトランスは、一次側巻線および
二次側巻線を有しており、該一次側巻線は入力端側に接
続され、二次側巻線は出力端側に接続されており、一次
側回路は、スイッチング素子、および制御回路を有して
おり、該スイッチング素子は、一次側巻線の電流経路に
挿入接続されているものであって、制御信号の入力に応
答してスイッチング動作して該電流経路をオンオフする
ものであり、制御回路は、出力電圧検出信号の入力に応
答して出力電圧を定電圧にするための第１の制御信号を
スイッチング素子に出力し、かつ、電源オンオフの信号
の入力に応答して負荷に対する電源供給を実質的に停止
状態とするための第２の制御信号をスイッチング素子に
出力するものであり、二次側回路は、整流平滑回路、出
力電圧検出回路、およびリモートコントロール回路を有
しており、整流平滑回路は、コンバータトランスの二次
側巻線に誘起された電圧を整流平滑して負荷とリモート
コントロール回路とに出力するものであり、出力電圧検
出回路は、出力端における出力電圧の大きさを検出し、
その検出の結果を出力電圧検出信号として制御回路に出
力するものであり、リモートコントロール回路は、リモ
ートコントロール信号の入力に応答して電源オンオフ信
号を出力するものであり、フォトカプラは、出力電圧検
出信号と電源オンオフ信号とをそれぞれ制御回路に出力
するものであることを特徴としている。

請求項（２）に記載のスイッチング電源は、前記請求
項（１）に記載のスイッチング電源であって、リモート
コントロール回路は、スイッチ駆動手段を有し、該スイ
ッチ駆動手段は、リモートコントロール信号の入力に応
答してリモートコントロール回路が動作するときに、ス
イッチ駆動信号を出力するものであり、出力端にはスイ
ッチが並列に接続されており、該スイッチは、スイッチ
駆動信号に応答して出力端を短絡するものであることを
特徴としている。

請求項（３）に記載のスイッチング電源は、請求項
（１）に記載のスイッチング電源であって、フォトカプ
ラに代えて、発光素子と受光素子とを有しており、出力
電圧検出回路は、前記発光素子を有しており、制御回路
は前記受光素子を有しており、発光素子は、出力電圧検
出回路による出力電圧の検出動作に応答して発光し、か
つリモートコントロール回路からの電源オンオフ信号の
入力に応答して発光するものであり受光素子は、前記発
光の受光に応答するものであることを特徴としている。

請求項（４）に記載のスイッチング電源は、請求項
（３）に記載のスイッチング電源であって、リモートコ
ントロール回路は、スイッチ駆動手段を有し、該スイッ
チ駆動手段は、リモートコントロール信号の入力に応答
してリモートコントロール回路が動作するときに、スイ
ッチ駆動信号を出力するものであり、出力端にはスイッ
チが並列に接続されており、該スイッチは、スイッチ駆
動信号に応答して出力端を短絡するものであることを特
徴としている。

請求項（５）に記載のスイッチング電源は、請求項
（３）に記載のスイッチング電源であって、リモートコ
ントロール回路は、フォトカプラを有し、該フォトカプ
ラは、発光素子と受光素子とを有し、リモートコントロ
ール回路は、リモートコントロール信号の入力に応答し
て発光素子を駆動して発光させるとともに、該発光によ
り受光素子を動作させ、受光素子は該動作により出力電
圧検出回路内の発光素子に電源オンオフ信号を出力する
ものであることを特徴としている。

（作用） 請求項（１）のスイッチング電源においては、出力端
に接続された負荷に電源を供給しないときは、リモート
コントロール回路にリモートコントロール信号を出力す
る。リモートコントロール回路は、このリモートコント
ロール信号の入力に応答して電源オンオフ信号をフォト
カプラを介して制御回路に出力する。制御回路はこの電
源オンオフ信号の入力に応答して、負荷に電源が実質的
に供給されないような出力電圧とするように、第２の制
御信号をスイッチング素子に出力する。これによって負
荷には電源が実質的に供給されなくなる。

そして、例えば負荷への電源が立ち上がって安定した
場合は、リモートコントロール信号の入力を停止する
と、フォトカプラを介しての制御回路への電源オンオフ
信号の入力がなくなる一方、該フォトカプラを介して制
御回路には出力電圧検出回路から出力電圧検出信号が与
えられるから、制御回路は、この出力電圧検出信号に応
答して負荷への出力電圧を定電圧にするための第２の制
御信号をスイッチング素子に出力する。これによって、
負荷への出力電圧は定電圧に制御される。

請求項（２）に記載のスイッチング電源にあっては、
リモートコントロール回路の、スイッチ駆動手段は、リ
モートコントロール信号の入力に応答してリモートコン
トロール回路が動作するときに、スイッチ駆動信号を出
力する。このスイッチ駆動信号により、スイッチはオン
して出力端を短絡する。

請求項（３）に記載のスイッチング電源にあっては、
出力電圧検出回路内の発光素子が、該出力電圧検出回路
による出力電圧の検出動作に応答して発光し、かつリモ
ートコントロール回路からの電源オンオフ信号の入力に
応答して発光する。そして、制御回路内の受光素子が、
前記発光の受光に応答する。

請求項（４）に記載のスイッチング電源は、リモート
コントロール回路のスイッチ駆動手段が、リモートコン
トロール信号の入力に応答してリモートコントロール回
路が動作するときに、スイッチ駆動信号を出力する。こ
れによって、出力端に並列に接続されたスイッチがオン
して出力端を短絡する。

請求項（５）に記載のスイッチング電源は、リモート
コントロール回路が、リモートコントロール信号の入力
に応答して該回路内の発光素子を駆動して発光させると
ともに、該発光により該回路内の受光素子を動作させ
る。そして、受光素子は該動作により出力電圧検出回路
内の発光素子に電源オンオフ信号を出力する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１実施例 第１図は第１実施例に係るスイッチング電源の回路図
であり、第７図および第８図と対応する部分には同一の
符号を付している。

本実施例のスイッチング電源において、2,2は交流電
源の入力端、４は交流電源の整流平滑回路、６はコンバ
ータトランス、８は整流平滑回路、10,10は負荷が接続
される出力端、12は負荷、14は出力電圧検出回路、16は
制御回路、20はスイッチング素子、22は一次側巻線6aの
電流経路、26はリモートコントロール回路、28,28はリ
モートコントロール信号入力端子、30は起動抵抗であ
る。

上記構成においては、コンバータトランス６の一次側
回路Ａとして、整流平滑回路４、制御回路16、およびス
イッチング素子20を有し、それの二次側回路Ｂとして、
整流平滑回路８、出力電圧検出回路14を有していること
は第８図のそれと同様であるから、ここでの詳しい説明
は省略する。

本実施例のスイッチング電源においては、コンバータ
トランス６の二次側にリモートコントロール回路26を設
けるとともに、フォトカプラ32には出力電圧検出回路14
からの出力電圧検出信号のみならず、該リモートコント
ロール回路26からの電源オンオフ信号を出力するように
したことに特徴を有している。

制御回路16は、フォトカプラ32を介して、出力電圧検
出回路14から与えられる出力電圧検出信号と、リモート
コントロール回路26から与えられる電源オンオフ信号と
のそれぞれの入力に応答して、スイッチング素子20に第
１および第２の制御信号を出力し、該スイッチング素子
20の動作を制御する。

この場合、制御回路16は、出力電圧検出信号の入力に
対しては、スイッチング素子20に第１の制御信号を出力
して負荷12に定電圧が供給されるようにスイッチング素
子20の動作を制御し、電源オンオフ信号の入力に対して
は、つぎのように第２の制御信号でもってスイッチング
素子20の動作を制御する。

すなわち、制御回路16は電源オンオフ信号が入力され
ると、負荷12への電源供給を実質的に停止させる一方
で、リモートコントロール回路26にはそれの駆動電源が
供給されるように整流平滑回路８を介してそれに電源を
供給しておくように第２の制御信号でもってスイッチン
グ素子20を駆動制御する。

これによって、負荷12には実質的に電源供給が停止状
態とされるが、リモートコントロール回路26にはそれの
駆動電源が整流平滑回路８を介して供給されることにな
る。

この場合、リモートコントロール回路26は、リモート
コントロール信号入力端子28,28から与えられるリモー
トコントロール信号の入力に応答して、トランジスタTR
をオンさせることで、フォトカプラ32に電源オンオフ信
号を出力する。

なお、スイッチング電源の基本的動作は上述の各従来
例と同様であるから、その詳細な説明は省略する。

第２実施例 第２図は、第２実施例のスイッチング電源の回路図で
あって、第１図のそれと対応する部分には同一の符号を
付している。第２実施例におけるスイッチング電源の特
徴は、トランジスタTRのコレクタにスイッチ駆動手段と
してのリレーコイルRLを接続し、このリレーコイルRLへ
の通電によってオンオフするスイッチとしてのリレー接
点RCを出力端10,10に並列に接続し、リモートコントロ
ール信号の入力によってトランジスタTRがオンしたとき
に、リモートコントロールRLを通電し、リレー接点RCを
オンさせることでもって、出力端10,10を短絡して、負
荷12に確実に電源が供給されないようにしている。

第３実施例 第３図は第３実施例のスイッチング電源の回路図であ
って、前記各図と対応する部分には同一の符号を付して
いる。第３実施例におけるスイッチング電源において、
第１実施例のそれと異なる特徴構成は、第１実施例のフ
ォトカプラ32が省略されているとともに、その代わり
に、そのフォトカプラ32の発光ダイオードと受光トラン
ジスタとが、第３実施例においては、それぞれ、出力電
圧検出回路14と制御回路16それぞれの内部に設けられて
いることである。

出力電圧検出回路14は、発光ダイオードD1、ツェナー
ダイオードD2、および抵抗R3〜R5を有しており、これら
の各素子でもって出力電圧の検出動作を行う。制御回路
16は、受光トランジスタTR1、トランジスタTR2,および
抵抗R6,R7を有している。

そして、出力電圧検出回路14内の発光ダイオードD1は
出力電圧検出回路14の出力電圧検出信号と、リモートコ
ントロール回路26出力である電源オンオフ信号とに応答
して発光し、制御回路16内の受光トランジスタTR1は前
記各信号の入力に応答して前述の各動作を行う。

第４実施例 第４図は第４実施例のスイッチング電源の回路図であ
って、前記各図と対応する部分には同一の符号を付して
いる。第４実施例においては、第２実施例のリレーコイ
ルRLとリレー接点RCと、第３実施例と組み合わせたもの
であり、その構成および動作は第２実施例と第３実施例
とから明らかであるからその説明は省略する。

第５実施例 第５図は第５実施例のスイッチング電源の回路図であ
って、前記各図と対応する部分に同一の符号を付してい
る。第５実施例においては、第３実施例に対して、リモ
ートコントロール回路26に発光ダイオードD3および受光
トランジスタTR3からなるフォトカプラを設け、入力端
子28,28にリモートコントロール信号が与えられてトラ
ンジスタTRがオンすると、発光ダイオードD3を発光させ
て受光トランジスタTR3を動作させることによって、出
力電圧検出回路14の発光ダイオードD1を発光させるよう
になっている。この発光ダイオードD3の発光に伴う電源
オンオフ信号の出力および、それに伴う動作は上述した
からその説明は省略する。

第６実施例 第６図は第６実施例のスイッチング電源の回路図であ
って、前記各図と対応する部分には同一の符号を付して
いる。第６実施例において特徴とする構成は、リモート
コントロール回路26が第５実施例のそれと同様であり、
制御回路16をPWM（パルス幅制御）用IC16aと受光トラン
ジスタTR1とで構成したことである。第１ないし第５実
施例のスイッチング電源は、R.C.C.（リンギング・チョ
ーク・コンバータ）方式であるが、第６実施例のそれF.
F.C.（フィード・ファワード・コンバータ）方式であ
り、IC16aは、パルス幅変調器と、発振器と、帰還増幅
器とを有し、帰還増幅器において受光トランジスタTR1
の出力を基準値と比較増幅し、発振器の発振周波数に同
期させて、出力電圧が低い場合はパルス幅を広げ、出力
電圧が高い場合はパルス幅を狭くするなどの動作をパル
ス幅変調器で行うようにして出力電圧の定電圧化制御と
か、負荷への電源供給の停止制御とかを行うようになっ
ている。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれ
ば、コンバータトランスの一次側に、スイッチング素
子、および制御回路を設け、それの二次側に、整流平滑
回路、出力電圧検出回路、およびリモートコントロール
回路を設けたから、前述の第１従来例のようにコンバー
タトランスの二次側に制御回路を設けたために要してい
た駆動トランスとか、副コンバータトランスが不要とな
るという効果があり、さらに、リモートコントロール回
路をコンバータトランスの二次側に設けたから、第２従
来例のようなリモートコントロール回路駆動用のフォト
カプラが不要となる。したがって、このフォトカプラが
不要であることから、構成が安価でかつ簡単化するう
え、リモートコントロール回路に対してのリモートコン
トロール信号の入力をリレー接点とかマニュアル式スイ
ッチのオンオフで行うことができる結果、従来例のよう
なフォトカプラに対する電流制御が不要となって汎用性
のあるスイッチング電源を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例に係るスイッチン
グ電源の回路図であり、第１図は第１実施例、第２図は
第２実施例、第３図は第３実施例、第４図は第４実施
例、第５図は第５実施例、第６図は、第６実施例それぞ
れのスイッチング電源の各回路図である。 第７図は第１従来例のスイッチング電源の回路図、第８
図は第２従来例のスイッチング電源の回路図である。 ６…コンバータトランス、6a…一次側巻線、6b…二次側
巻線、８…整流平滑回路、10,10…出力端、14…出力電
圧検出回路、16…制御回路、20…スイッチング素子、26
…リモートコントロール回路、28…リモートコントロー
ル信号入力端子、32…フォトカプラ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンバータトランス（６）、一次側回路
   （Ａ）、二次側回路（Ｂ）、およびフォトカプラ（32）
   を有し、 コンバータトランス（６）は、一次側巻線（6a）および
   二次側巻線（6b）を有しており、該一次側巻線（6a）は
   入力端（２）側に接続され、二次側巻線（6b）は出力端
   （10）側に接続されており、 一次側回路（Ａ）は、スイッチング素子（20）、および
   制御回路（16）を有しており、 該スイッチング素子（20）は、一次側巻線（6a）の電流
   経路（22）に挿入接続されているものであって、制御信
   号の入力に応答してスイッチング動作して該電流経路
   （22）をオンオフするものであり、 制御回路（16）は、出力電圧検出信号の入力に応答して
   出力電圧を定電圧にするための第１の制御信号をスイッ
   チング素子（29）に出力し、かつ、電源オンオフ信号の
   入力に応答して負荷（12）に対する電源供給を実質的に
   停止状態とするための第２の制御信号をスイッチング素
   子（20）に出力するものであり、 二次側回路（Ｂ）は、整流平滑回路（８）、出力電圧検
   出回路（14）、およびリモートコントロール回路（26）
   を有しており、 整流平滑回路（８）は、コンバータトランス（６）の二
   次側巻線（6b）に誘起された電圧を整流平滑して負荷
   （12）とリモートコントロール回路（26）とに出力する
   ものであり、 出力電圧検出回路（14）は、出力端（10,10）における
   出力電圧の大きさを検出し、その検出の結果を出力電圧
   検出信号として制御回路（16）に出力するものであり、 リモートコントロール回路（26）は、リモートコントロ
   ール信号の入力に応答して電源オンオフ信号を出力する
   ものであり、 フォトカプラ（32）は、出力電圧検出信号と電源オンオ
   フ信号とをそれぞれ制御回路（16）に出力するものであ
   る ことを特徴とするスイッチング電源。
2. 【請求項２】前記請求項（１）に記載のスイッチング電
   源であって、 リモートコントロール回路（26）は、スイッチ駆動手段
   （RL）を有し、該スイッチ駆動手段（RL）は、リモート
   コントロール信号の入力に応答してリモートコントロー
   ル回路（26）が動作するときに、スイッチ駆動信号を出
   力するものであり、 出力端（10,10）にはスイッチ（RC）が並列に接続され
   ており、該スイッチ（RC）は、スイッチ駆動信号に応答
   して出力端（10,10）を短絡するものである ことを特徴とするスイッチング電源。
3. 【請求項３】請求項（１）に記載のスイッチング電源で
   あって、フォトカプラ（32）に代えて、発光素子（D1）
   と受光素子（TR1）とを有しており、 出力電圧検出回路（14）は、前記発光素子（D1）を有し
   ており、制御回路（16）は前記受光素子（TR1）を有し
   ており、 発光素子（D1）は、出力電圧検出回路（14）による出力
   電圧の検出動作に応答して発光し、かつリモートコント
   ロール回路（26）からの電源オンオフ信号の入力に応答
   して発光するものであり、 受光素子（TR1）は、前記発光の受光に応答するもので
   ある ことを特徴とするスイッチング電源。
4. 【請求項４】請求項（３）に記載のスイッチング電源で
   あって、 リモートコントロール回路（26）は、スイッチ駆動手段
   （RL）を有し、該スイッチ駆動手段（RL）は、リモート
   コントロール信号の入力に応答してリモートコントロー
   ル回路（26）が動作するときに、スイッチ駆動信号を出
   力するものであり、 出力端（10,10）にはスイッチ（RC）が並列に接続され
   ており、該スイッチ（RC）は、スイッチ駆動信号に応答
   して出力端（10,10）を短絡するものである ことを特徴とするスイッチング電源。
5. 【請求項５】請求項（３）に記載のスイッチング電源で
   あって、 リモートコントロール回路（26）は、フォトカプラを有
   し、該フォトカプラは、発光素子（D3）と受光素子（TR
   3）とを有し、 リモートコントロール回路（26）は、リモートコントロ
   ール信号の入力に応答して発光素子（D3）を駆動して発
   光させるとともに、該発光により受光素子（TR3）を動
   作させ、受光素子（TR3）は該動作により出力電圧検出
   回路（14）内の発光素子（D1）に電源オンオフ信号を出
   力するものである ことを特徴とするスイッチング電源。