JP3028044B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器に安定な直
流電圧を供給するスイッチング電源装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、スイッチング電源装置はその高効
率な変換特性から各種電子機器の電源として多用されて
いる。従来のスイッチング電源装置としてはＲＣＣ（リ
ンギング・チョーク・コンバータ）と呼ばれる図１６に
示すような自励発振式スイッチング電源装置がある。

【０００３】以下に従来のスイッチング電源装置とし
て、図１６を参照しながらその動作を説明する。図１６
において、１は入力直流電源であり、その電圧をＥｉと
する。２はトランスであり、１次巻線２１、２次巻線２
２、３次巻線２３を有する。３はスイッチング素子、４
はダイオード、５は出力コンデンサであり、スイッチン
グ素子３がオンオフを繰り返すことにより、入力直流電
圧Ｅｉを高周波交流電圧に変換して１次巻線２１に入力
し、２次巻線２２に発生するフライバック電圧をダイオ
ード４と出力コンデンサ５とで整流平滑し、負荷６へ出
力直流電圧として供給する。この出力直流電圧をＥｏと
する。７は検知回路、８は制御回路であり、出力直流電
圧を検知した検知回路から制御回路８へ出力直流電圧Ｅ
ｏの情報を伝達する。制御回路８は３次巻線２３のフラ
イバック電圧がなくなるとスイッチング素子３をオン
し、そのオン時間を出力直流電圧Ｅｏを安定化するよう
に決定する機能を有する。

【０００４】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、以下にその動作を説明する。まずスイッ
チング素子３がオンしている時、１次巻線２１には入力
直流電圧Ｅｉが印加され、トランス２を励磁する。スイ
ッチング素子３オフすると、トランス２の励磁エネルギ
ーはフライバック電圧として発生し、ダイオード４と出
力コンデンサ５とで整流平滑され、負荷６へ出力直流電
圧Ｅｏが供給される。トランス２の励磁エネルギーが放
出されると、フライバック電圧はなくなり、各巻線には
リンギング電圧が発生する。制御回路８はフライバック
電圧がなくなったのを検知し、再びスイッチング素子３
をオンする。このようにスイッチング素子３のオン時間
Ｔｏｎに励磁される磁束とオフ時間Ｔｏｆｆに消磁され
る磁束は等しくなるから、１次巻線２１と２次巻線２２
との巻数比が１であれば、 Ｅｉ・Ｔｏｎ＝Ｅｏ・Ｔｏｆｆ （１） の関係が成り立つ。従って制御回路８が検知回路７から
の出力直流電圧Ｅｏの情報を元にオン時間Ｔｏｎを適正
に決定すれば、出力直流電圧Ｅｏを安定化することがで
きる。

【０００５】トランス２の励磁インダクタンスをＬとす
ると、スイッチング素子３のオン時間中に入力直流電源
１から流れ込む電流は、 Ｅｉ・Ｔｏｎ／Ｌ をピーク
値とする鋸波電流であるから、入力電力Ｐｉは次式で表
される。

【０００６】Ｐｉ＝Ｅｉ2 Ｔｏｎ／（２Ｌ）・｛Ｔｏｎ
／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）｝ （１）より、Ｅｉ一定であれば、ＴｏｎとＴｏｆｆの比
も一定となるので、 Ｐｉ∝Ｔｏｎ∝１／ｆ （２） となる。ｆはスイッチング周波数である。即ちスイッチ
ング周波数ｆは負荷の重さに反比例して変動する特性を
有する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、スイッチング周波数ｆが、負荷の重さに
反比例して変動するため、負荷が軽くなるほど高周波化
していく。スイッチング周波数ｆが高周波化すると、ス
イッチング素子３のターンオン損失が増加し、軽負荷時
の効率劣化を招く。また、制御回路８のドライブ能力や
スイッチング素子３の性能により存在するオン時間Ｔｏ
ｎの最小値に至ると、間欠発振を起こすなど、安定な動
作ができなくなるといった問題があった。

【０００８】この問題点を解決する手段としては、例え
ば特許公告平５−５７８２７に開示されているように、
最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）を制御回路で設定し、
負荷が軽くなってもスイッチング周波数ｆが高周波化し
ないようにするといった方法がある。しかしこの方法は
スイッチング周波数の高周波化を抑制するにとどまり、
最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）で設定された上限スイ
ッチング周波数は、重負荷時のスイッチング周波数に比
べれば高いレベルにあるので、その効果に限界があっ
た。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、軽負荷時においては積極的にスイッチング周波数を
低くすることにより、スイッチング素子３のターンオン
損失を低減して効率劣化を防ぎ、さらにより軽負荷まで
動作の安定性を確保することの可能なスイッチング電源
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のスイッチング電源装置は、入力直流電源と、
１次巻線と２次巻線と３次巻線を有するトランスと、前
記入力直流電源と前記１次巻線と直列に接続されるスイ
ッチング素子と、前記２次巻線に発生するフライバック
電圧を整流平滑し、負荷に出力直流電圧を供給するダイ
オードと出力コンデンサと、前記出力直流電圧を検知す
る検知回路と、前記検知回路からの帰還信号に基づいて
負荷が軽いほど長くなる最小オフ時間を決定する機能
と、前記最小オフ時間後に前記３次巻線に発生するフラ
イバック電圧がなくなると前記スイッチング素子をオン
させる機能と、前記検知回路からの帰還信号に基づいて
前記出力直流電圧を安定化するように前記スイッチング
素子のオン時間を決定する機能とを有する制御回路とを
備えた構成を有している。

【００１１】

【作用】この構成によって、検知回路からの情報で軽負
荷であることを制御回路が認識し、軽負荷であるほどス
イッチング素子のオフ時間を長く設定するで、積極的に
スイッチング周波数を低くすることができ、スイッチン
グ素子のターンオン損失を低減して効率劣化を防ぎ、さ
らにより軽負荷まで動作の安定性を確保することができ
る。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例にお
けるスイッチング電源装置の回路構成図を示すものであ
る。図１において、１は入力直流電源であり、その電圧
をＥｉとする。２はトランスであり、１次巻線２１、２
次巻線２２、３次巻線２３を有する。３はスイッチング
素子、４はダイオード、５は出力コンデンサであり、ス
イッチング素子３がオンオフを繰り返すことにより、入
力直流電圧Ｅｉを高周波交流電圧に変換して１次巻線２
１に入力し、２次巻線２２に発生するフライバック電圧
をダイオード４と出力コンデンサ５とで整流平滑し、負
荷６へ出力直流電圧として供給する。この出力直流電圧
をＥｏとする。７は検知回路であり、抵抗７１および７
２、基準電圧源７３、エラーアンプ７４、抵抗７５とフ
ォトカプラ７６から構成される。検知回路７は、出力直
流電圧Ｅｏを抵抗７１と７２で分割し、この分割電圧を
基準電圧７３とエラーアンプ７４が比較し、エラーアン
プ７４の出力に接続された抵抗７５とフォトカプラ７６
を介して、出力直流電圧Ｅｏの情報として帰還信号を出
力する。８０は制御回路であり、帰還信号即ちフォトカ
プラ７６のトランジスタ電流を帰還電圧Ｖｆｂに変換す
る基準電圧源８１と抵抗８２、３次巻線２３の発生する
電圧Ｖｔｒを受電し、Ｖｔｒのフライバック電圧がなく
なったタイミングでターンオン信号ａを出力するタイミ
ング回路８３と、Ｖｆｂを受電してＶｆｂが高くなるほ
どスイッチング素子３のオン時間を短くするようにター
ンオフ信号ｂを出力するオン時間設定回路８４と、Ｖｆ
ｂを受電してＶｆｂが高くなるほどスイッチング素子３
の最小オフ時間を長くするように最小オフ時間信号ｃを
出力するオフ時間設定回路８５と、ターンオン信号ａと
ターンオフ信号ｂと最小オフ時間信号ｃを受電して、タ
ーンオフ信号ｂによってスイッチング素子３をターンオ
フすると、最小オフ時間信号ｃによって少なくとも最小
オフ時間はオフを維持し、最小オフ時間後のターンオン
信号ａによってスイッチング素子３をオンするドライブ
信号ｄを出力するドライブ回路８６とから構成される。

【００１３】以上のように構成されたスイッチング電源
装置について、図２及び図３を用いてその動作を説明す
る。図２は本実施例の要部波形を示すタイミングチャー
トであり、３次巻線２３の電圧Ｖｔｒ、タイミング回路
８３のターンオン信号ａ、オン時間設定回路８４のター
ンオフ信号ｂ、オフ時間設定回路８５の最小オフ時間信
号ｃ、ドライブ回路８６のドライブ信号ｄの様子を重負
荷時と軽負荷時について表す。図３はスイッチング素子
３のオン時間Ｔｏｎ、オフ時間Ｔｏｆｆ及び最小オフ時
間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）と、帰還電圧Ｖｆｂの関係を示
す。検知回路７は、軽負荷時のように出力直流電圧Ｅｏ
が上昇しようとすると、帰還信号即ちフォトカプラ７６
のトランジスタ電流を増やすように動作するので、帰還
電圧Ｖｆｂも上昇する。逆に重負荷時においては帰還電
圧Ｖｆｂは低くなる。帰還電圧Ｖｆｂの低い重負荷時に
おいては、最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）も短く、ス
イッチング素子３のオフ時間Ｔｏｆｆはトランス２の励
磁エネルギー放出期間で決まり、本実施例のスイッチン
グ電源装置も従来例と同様の動作をする。負荷が軽くな
り帰還電圧Ｖｆｂが上昇すると、スイッチング素子３の
オン時間Ｔｏｎは短くなり、スイッチング電源装置への
入力電力を抑制することにより出力直流電圧Ｅｏは安定
化される。同じ比率でオフ時間Ｔｏｆｆも短くなるの
で、スイッチング周波数も高くなっていく。

【００１４】さらに負荷が軽くなると、やがてトランス
２の励磁エネルギー放出期間より最小オフ時間Ｔｏｆｆ
（ＭＩＮ）は長くなる。このためトランス２の励磁エネ
ルギー放出を示すターンオン信号ａは無視され、オフ時
間Ｔｏｆｆは最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）で決まる
ようになる。トランス２の励磁エネルギー放出後は、ト
ランス２の励磁インダクタンスとこれと等価的に並列接
続される寄生容量との共振によるリンギング電圧が発生
する。３次巻線２３の電圧Ｖｔｒを検出しているパルス
発生回路８３は、このリンギング電圧の周期でターンオ
ン信号ａを出力し続け、最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩ
Ｎ）の後に出力されたターンオン信号ａによって、ドラ
イブ回路８６はスイッチング素子３をオンするのであ
る。最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は負荷が軽いほど
長くなるので、スイッチング周波数は高周波化せず、逆
に低周波化していく。この様子を図４に示す。

【００１５】スイッチング素子３のスイッチング一周期
当たりのターンオン損失は負荷によらずほぼ一定である
ので、スイッチング周波数が低いほど低減される。ま
た、既述のように負荷が軽くなると帰還信号は増大し、
帰還電圧Ｖｆｂが上昇するのでスイッチング素子３のオ
ン時間Ｔｏｎは短くなり、スイッチング電源装置への入
力電力を抑制することにより出力直流電圧Ｅｏを安定化
しようとするが、最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は逆
に長くなり、入力電力の抑制に拍車がかかるので、同じ
負荷条件ならオン時間Ｔｏｎは従来例ほど短くはならな
い。このため制御回路８０のドライブ能力やスイッチン
グ素子３の性能により存在するオン時間Ｔｏｎの最小値
に至ると、間欠発振を起こすなど安定な動作ができなく
なるといった負荷条件を、より軽負荷側に移し安定動作
領域を広げることができる。

【００１６】以上のように本実施例によれば、入力直流
電源１と、１次巻線２１と２次巻線２２と３次巻線２３
を有するトランス２と、入力直流電源１と１次巻線２１
と直列に接続されるスイッチング素子３と、２次巻線２
２に発生するフライバック電圧を整流平滑し、負荷に出
力直流電圧Ｅｏを供給するダイオード４と出力コンデン
サ６と、出力直流電圧Ｅｏを検知する検知回路７と、検
知回路７からの帰還信号に基づいて負荷が軽いほど長く
なる最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）を決定し、最小オ
フ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）後に３次巻線２３のフライバ
ック電圧が発生していないのを検出してスイッチング素
子３をオンさせ、検知回路７からの帰還信号に基づいて
出力直流電圧Ｅｏを安定化するようにスイッチング素子
３のオン時間Ｔｏｎを決定する機能を有する制御回路８
０とを備えた構成とすることにより、軽負荷時において
は積極的にスイッチング周波数を低くすることができ、
スイッチング素子３のターンオン損失を低減して効率劣
化を防ぎ、さらにより軽負荷まで動作の安定性を確保す
ることができる。

【００１７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図５は本発明の
第２の実施例におけるスイッチング電源装置の制御回路
を示すものである。制御回路以外の構成は図１と同様な
ので省略した。また図５に示した制御回路は図１の制御
回路８０と基本的な動作は同様であり、制御回路８０を
より具体的に表すとともに、機能を追加した請求項３に
相当するものである。図５において、２３はトランス２
の３次巻線、７６はフォトカプラのトランジスタ、８１
は基準電圧源、８２は抵抗、８３はタイミング回路、８
４はオン時間設定回路、８５はオフ時間設定回路、８６
はドライブ回路であり、図１のものと基本的な動作は同
様であるので同じ符号を付与した。基準電圧源８１は、
ダイオード８１１、コンデンサ８１２とレギュレータ回
路８１３から構成される。タイミング回路８３は、抵抗
８３１〜８３４、ダイオード８３５、ＰＮＰトランジス
タ８３６とＮＰＮ８３７から構成される。オン時間設定
回路８４は、抵抗８４１，８４２、ＮＰＮトランジスタ
８４３，８４４、ＰＮＰトランジスタ８４５、第１のコ
ンデンサ８４６、ツェナーダイオード８４７，８４８と
比較器８４９から構成される。オフ時間設定回路８５
は、定電流源８５１、第２のコンデンサ８５２、抵抗８
５３，８５４、ＮＰＮトランジスタ８５５，８５６と比
較器８５７から構成される。ドライブ回路８６は、ＮＯ
Ｔ回路８６１、ＮＯＲ回路８６２〜８６４と増幅器８６
５から構成される。

【００１８】以上のように構成された制御回路について
その動作を説明する。基準電圧源８１は、３次巻線２３
のフライバック電圧をダイオード８１１とコンデンサ８
１２で整流平滑し、レギュレータ回路８１３を介して基
準電圧Ｖｃｃを各回路に供給する。

【００１９】タイミング回路８３は３次巻線２３の電圧
Ｖｔｒを抵抗８３１を介してＰＮＰトランジスタ８３６
で受ける。スイッチング素子３がオフで３次巻線２３に
フライバック電圧が発生している時、ＰＮＰトランジス
タ８３６は逆バイアスされるのでオフとなる。ダイオー
ド８３５はＰＮＰトランジスタ８３６の逆電圧保護のた
めに挿入される。この時、抵抗８３２を介してベース電
流を供給されるＮＰＮトランジスタ８３７はオンするの
で、出力されるターンオン信号ａはＬレベルとなる。ま
た、抵抗８３４にはＶｃｃから抵抗８３３とＮＰＮトラ
ンジスタ８３７を介して電流が流れるので、電圧降下Ｖ
８３４が発生している。ＮＰＮトランジスタ８３７のベ
ース電圧は従ってＶｂｅ＋Ｖ８３４となる。３次巻線２
３のフライバック電圧がなくなり、ＰＮＰトランジスタ
８３６のベース電圧がＶ８３４を下回ると、ＰＮＰトラ
ンジスタ８３６はオンし、ＮＰＮトランジスタ８３７は
オフするので、出力されるターンオン信号ａはＨレベル
となる。

【００２０】オン時間設定回路８４は、ドライブ回路８
６から出力されるドライブ信号ｄを抵抗８４２を介して
ＰＮＰトランジスタ８４５で受ける。スイッチング素子
３がオフ、即ちドライブ信号ｄがＬレベルの時、ＰＮＰ
トランジスタ８４５はオン状態であるので第１のコンデ
ンサ８４６はツェナーダイオード８４７の電圧Ｖｚ１ま
で充電されている。この電圧Ｖｚ１が第１の所定の電圧
である。ドライブ信号ｄがＨレベルになり、スイッチン
グ素子３がオンすると、ＰＮＰトランジスタ８４５はオ
フし、ＮＰＮトランジスタ８４４を介して第１のコンデ
ンサ８４６は第１の所定の電圧Ｖｚ１から放電される。
ＮＰＮトランジスタ８４４はエミッタを抵抗８３１を介
して３次巻線２３に接続されるとともに、ＮＰＮトラン
ジスタ８４３とミラー構成になっている。従ってＮＰＮ
トランジスタ８４４のエミッタ電位は０Ｖに固定され、
抵抗８３１を介して流れる電流はＮＰＮトランジスタ８
４４を介して流れる第１のコンデンサ８４６の放電電流
と等しくなる。３次巻線２３には入力直流電圧Ｅｉに比
例したフォワード電圧が発生しているので、この放電電
流も入力直流電圧Ｅｉに比例している。第１のコンデン
サ８４６の電圧Ｖｃ１は、比較器８４９によって帰還電
圧Ｖｆｂと比較され、Ｖｃ１の放電が進み、Ｖｃ１＜Ｖ
ｆｂとなると、出力されるターンオフ信号ｂはＨレベル
になる。ターンオフ信号ｂがＨレベルになり、ドライブ
信号ｄがＬレベルになると、ＰＮＰトランジスタ８４５
はオンしてＶｃ１を第１の所定の電圧Ｖｚ１まで急速に
充電するとともに、スイッチング素子３がオフするので
３次巻線２３にはフォワード電圧がなくなり、ＮＰＮト
ランジスタ８４４はオフする。この時、Ｖｃ１＞Ｖｆｂ
となるので、ターンオフ信号ｂはＬレベルに戻る。スイ
ッチング素子３のオン時間Ｔｏｎは次のように求まる。
１次巻線２１の巻数をＮ１、３次巻線２３の巻数をＮ３
とし、巻数比をｎ＝Ｎ３／Ｎ１とする。抵抗８３１の抵
抗値をＲｔｒ、第１のコンデンサ８４６の静電容量をＣ
１とする。３次巻線２３に発生するフォワード電圧はｎ
Ｅｉであるから、オン時間Ｔｏｎは、第１のコンデンサ
８４６の電圧Ｖｃ１が放電電流ｎＥｉ／Ｒｔｒで、第１
の所定の電圧Ｖｚ１から帰還電圧Ｖｆｂまで放電される
時間となる。即ち、 Ｔｏｎ＝（Ｖｚ１−Ｖｆｂ）・Ｃ１・Ｒｔｒ／（ｎＥｉ） となる。帰還電圧Ｖｆｂが高くなるほど、オン時間Ｔｏ
ｎは短くなり、出力直流電圧Ｅｏを安定化するように調
整される。またその放電時定数は直流入力電圧Ｅｉに反
比例する。ツェナーダイオード８４８は帰還電圧Ｖｆｂ
に下限値Ｖｆｂ（ＭＩＮ）を設けるために挿入した。オ
ン時間Ｔｏｎの最大オン時間Ｔｏｎ（ＭＡＸ）は、 Ｔ
ｏｎ（ＭＡＸ）＝（Ｖｚ１−Ｖｆｂ（ＭＩＮ））・Ｃ１
・Ｒｔｒ／（ｎＥｉ） となり、直流入力電圧Ｅｉが高
くなるほど最大オン時間Ｔｏｎ（ＭＡＸ）が短くなるよ
うに入力補正がかけられるようになる。

【００２１】オフ時間設定回路８５は、ドライブ回路８
６から出力されるドライブ信号ｄをそれぞれ抵抗８５３
と抵抗８５４を介してＮＰＮトランジスタ８５５とＮＰ
Ｎトランジスタ８５６で受ける。スイッチング素子３が
オン、即ちドライブ信号ｄがＨレベルの時、ＮＰＮトラ
ンジスタ８５５及び８５６はオン状態にあるので、第２
のコンデンサ８５２はＯＶに放電されているとともに、
出力される最小オフ時間信号ｃはＬレベルになってい
る。この第２のコンデンサ８５２のＯＶが第２の所定の
電圧である。ドライブ信号ｄがＬレベルになると、ＮＰ
Ｎトランジスタ８５５及び８５６はオフし、第２のコン
デンサ８５２は定電流源８５１によって充電を開始され
るとともに、第２のコンデンサ８５２の電圧Ｖｃ２は、
比較器８５７によって帰還電圧Ｖｆｂと比較されている
ので最小オフ時間信号ｃはＨレベルになる。Ｖｃ２の充
電が進み、Ｖｃ２＞Ｖｆｂとなると最小オフ時間信号ｃ
はＬレベルになる。最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は
次のように求まる。定電流源８５１からの充電電流をＩ
２、第２のコンデンサ８５２の静電容量をＣ２とする
と、最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は、第２のコンデ
ンサ８５２の電圧Ｖｃ２が充電電流Ｉ２で、第２の所定
の電圧０Ｖから帰還電圧Ｖｆｂまで充電される時間とな
る。即ち、 Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）＝Ｖｆｂ・Ｃ２／Ｉ２ となる。帰還電圧Ｖｆｂが高くなるほど、最小オフ時間
Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は長くなる。

【００２２】ドライブ回路８６は、ターンオン信号ａ、
ターンオフ信号ｂと最小オフ時間信号ｃを受電し、スイ
ッチング素子３をオンオフするとともに、前記各回路に
制御回路の出力情報を示すドライブ信号ｄを出力する。
ターンオン信号ａはＮＯＴ回路８６１によって反転され
た後、最小オフ時間信号ｃとともにＮＯＲ回路８６２に
入力される。ＮＯＲ回路８６２の出力がＨレベルになる
のは、ターンオン信号ａがＨレベルで最小オフ時間信号
ｃがＬレベルの場合、即ち、最小オフ時間外で３次巻線
２３にフライバック電圧が発生していない時である。こ
のＮＯＲ回路８６２の出力信号とターンオフ信号ｂと
が、ＮＯＲ回路８６３及び８６４で構成されるフリップ
フロップ回路に入力される。その出力は増幅器８６５を
介してドライブ信号ｄとして出力される。ドライブ信号
ｄは、ターンオフ信号ｂがＨレベルのパルスを発すると
Ｌレベルとなり、スイッチング素子３をオフするととも
に、ＮＯＲ回路８６２の出力信号がＨレベルになるま
で、即ち最小オフ時間後にターンオン信号ａがＨレベル
になるまでＬレベルを維持する。図６は、以上のように
説明してきた本実施例におけるスイッチング電源装置の
制御回路の要部波形を示すタイミングチャートであり、
重負荷時と軽負荷時における３次巻線２３の電圧Ｖｔ
ｒ、ターンオン信号ａ、第１のコンデンサ８４６の電圧
Ｖｃ１、ターンオフ信号ｂ、第２のコンデンサ８５２の
電圧Ｖｃ２、最小オフ時間信号ｃ、ＮＯＲ回路８６２の
出力信号とドライブ信号ｄを示した。また、図７に帰還
電圧Ｖｆｂと、オン時間Ｔｏｎ、オフ時間Ｔｏｆｆ、最
小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）との関係を示す。

【００２３】以上のように、オン時間設定回路８４に第
１のコンデンサ８４６を設け、スイッチング素子３がオ
ンの時に３次巻線２３に発生するフォワード電圧に応じ
た電流で第１のコンデンサ８４６を第１の所定の電圧か
ら充電あるいは放電するとともに、検知回路からの帰還
信号から得られる帰還電圧Ｖｆｂと第１のコンデンサの
電圧Ｖｃ１を比較し、Ｖｃ１がＶｆｂに至るとターンオ
フ信号ｂを出力する構成とし、オフ時間設定回路８５に
第２のコンデンサ８５２を有し、スイッチング素子３が
オフすると最小オフ時間信号ｃを出力し、同時に第２の
コンデンサ８５２を第２の所定の電圧から所定の電流で
充電あるいは放電するとともに、第２のコンデンサの電
圧Ｖｃ２とＶｆｂを比較し、Ｖｃ１がＶｆｂに至ると最
小オフ時間信号ｃをオフにする構成とすることにより、
本発明を具現化することができるとともに、オン時間設
定回路８４に設けた第１のコンデンサ８４６の放電時間
でオン時間Ｔｏｎを決定し、その放電電流を入力直流電
圧Ｅｉの関数とすることで入力補正をかけ、入力直流電
圧Ｅｉが高くなるほど短くなる特性を有するオン時間Ｔ
ｏｎに対応し、入力直流電圧Ｅｉの変動による帰還電圧
Ｖｆｂの変動を抑制することができる。従って入力直流
電圧Ｅｉの変動による最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）
の変動も抑制することができ、軽負荷時におけるスイッ
チング周波数ｆの入力変動を抑えることができる。さら
にこの構成は帰還電圧Ｖｆｂに下限値を設けることで、
最大オン時間Ｔｏｎ（ＭＡＸ）にも入力直流電圧依存性
をかけることができ、スイッチング電源装置の最大入力
電力の入力補正をかけることができるようになる。

【００２４】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図８は、本発明
の第３の実施例におけるスイッチング電源装置の制御回
路のうち、オフ時間設定回路を示すものであり、請求項
４及び５に相当するものである。他の構成については、
図５と同様なので省略した。図８において、定電流源８
５１、第２のコンデンサ８５２、抵抗８５３，８５４、
ＮＰＮトランジスタ８５５，８５６と比較器８５７は図
５のオフ時間設定回路８５と同様なので同じ符号を付与
した。図５の構成と異なるのは、抵抗８７１〜８７３、
比較器８７４、ＯＲ回路８７５、ＮＯＴ回路８７６、Ｎ
ＰＮトランジスタ８７７と定電流源８７８を付加した点
である。

【００２５】以上のように構成されたオフ時間設定回路
についてその動作を説明する。抵抗８７１と抵抗８７２
は基準電圧Ｖｃｃを分割して第３の所定の電圧Ｖ３を作
る。比較器８７４は第３の所定の電圧Ｖ３と第２のコン
デンサ８５２の電圧Ｖｃ２とを比較し、その出力は比較
器８５８の出力とともにＯＲ回路８７５へ入力される。
ＯＲ回路８７５の出力が最小オフ時間信号ｃとなる。従
ってドライブ信号ｄがＬレベルとなり、ＮＰＮトランジ
スタ８５５，８５６がオフすると、第２のコンデンサ８
５２が充電され始め、比較器８７４の出力と比較器８５
７の出力はともにＨレベルであったので、最小オフ時間
信号ｃはＨレベルとなる。そしてこの最小オフ時間信号
ｃのＨレベルは、比較器８７４の出力と比較器８５７の
出力はともにＬレベルになるまで維持される。即ち、帰
還電圧Ｖｆｂが第３の所定の電圧Ｖ３よりも低い場合、
第２のコンデンサ８５２の電圧Ｖｃ２の充電が進みＶｃ
２＞Ｖｆｂとなっても、最小オフ時間信号ｃはＨレベル
のままであり、さらにＶｃ２＞Ｖ３となった時に最小オ
フ時間信号ｃはＬレベルになる。最小オフ時間Ｔｏｆｆ
（ＭＩＮ）は、 Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）＝Ｖ３・Ｃ２／Ｉ
２ に固定される。逆に帰還電圧Ｖｆｂが第３の所定の
電圧Ｖ３よりも高いと、最小オフ時間信号ｃはＶｃ２＞
ＶｆｂとなるとＬレベルになり、帰還電圧Ｖｆｂの依存
性を有することになる。以上の構成により、最小オフ時
間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は下限値を設定でき、重負荷時に
最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）が短くなりすぎること
を防ぐことができる。

【００２６】さらに本実施例においては、比較器８７４
の出力をＮＯＴ回路８７６と抵抗８７３を介してＮＰＮ
トランジスタ８７７へ入力し、ＮＰＮトランジスタ８７
７がオンすると第２のコンデンサ８５２に定電流源８７
８が接続される構成を有している。即ち、第２のコンデ
ンサ８５２の電圧Ｖｃ２の充電が進みＶｃ２＞Ｖ３とな
ると、ＮＰＮトランジスタ８７７がオンして第２のコン
デンサ８５２に定電流源８７８が接続され、第２のコン
デンサ８５２への充電電流は、定電流源８５１の充電電
流Ｉ２と定電流源８７８の放電電流との差となる。この
定電流源８５１の充電電流Ｉ２と定電流源８７８の放電
電流との差をＩ３とすると、帰還電圧Ｖｆｂが第３の所
定の電圧Ｖ３よりも高い時の最小オフ時間Ｔｏｆｆ（Ｍ
ＩＮ）は、 Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）＝Ｖ３・Ｃ２／Ｉ２＋
（Ｖｆｂ−Ｖ３）・Ｃ２／Ｉ３となる。図９に本実施例
における要部波形図として、重負荷時と軽負荷時の第２
のコンデンサの電圧Ｖｃ２、比較器８５７の出力、比較
器８７４の出力と最小オフ時間信号ｃを示し、図１０に
帰還電圧Ｖｆｂと最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）との
関係を示す。

【００２７】以上のように、オフ時間設定回路に第３の
所定の電圧Ｖ３を設け、最小オフ時間信号ｃを出力する
と同時に、第２のコンデンサ８５２の充電を開始する
と、第３の所定の電圧Ｖ３に至るまでの期間は最小オフ
時間信号ｃを出力し続けることにより、最小オフ時間Ｔ
ｏｆｆ（ＭＩＮ）に下限値を設定することができる。本
発明に用いたＲＣＣのようなスイッチング電源装置にお
いては、スイッチング素子３のターンオフ時にサージ電
圧が発生する。このサージ電圧はトランス２の漏れイン
ダクタンスと寄生容量との高周波の共振現象であり、３
次巻線２３にもターンオフ直後に高周波電圧が発生す
る。また、その振幅はターンオフ直前のスイッチング電
流が大きい、即ち重負荷時ほど大きくなる。最小オフ時
間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）の設定は、このターンオフ直後に
発生する高周波電圧でタイミング回路が出力するターン
オン信号を無視し、必要なオフ時間を確保するという効
果もある。本発明のように最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩ
Ｎ）が重負荷時ほど短くなると、この効果を損なう恐れ
がある。最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）に下限値を設
定することができると、重負荷時に最小オフ時間Ｔｏｆ
ｆ（ＭＩＮ）が短くなりすぎることを防ぐことができ
る。

【００２８】さらに第２のコンデンサ８５２を第３の所
定の電圧Ｖ３に至るまでの期間は所定の電流Ｉ２で充電
し、第３の所定の電圧Ｖ３からは第２の所定の電流Ｉ３
で充電する構成とすることにより、図１０に示したよう
に軽負荷時における最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）の
変化幅を拡大することができる。図５までの構成では最
小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）は、単に帰還電圧Ｖｆｂ
に比例しただけのものであった。本実施例のように、最
小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）の下限値を設定する場合
と軽負荷時において変化させる場合で、第２のコンデン
サ８５２への充電電流を変えることによって、最小オフ
時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）と帰還電圧Ｖｆｂとの関係も設
定できるようにすれば、設計の自由度が増し、より高性
能なスイッチング電源装置を得ることができる。

【００２９】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１１は本発明
の第４の実施例におけるスイッチング電源装置の制御回
路のうち、オン時間設定回路とオフ時間設定回路を示す
ものである。オン時間設定回路とオフ時間設定回路以外
の構成は図１及び図５と同様なので省略した。また図１
１に示したオフ時間設定回路は図８に示したものと基本
的な動作は同様であり、本実施例は請求項６に相当する
ものである。図１１において、３次巻線２３、抵抗８３
１、抵抗８４１、ＮＰＮトランジスタ８４３，８４４、
ツェナーダイオード８４７，８４８と比較器８４９は図
５と同様であり、定電流源８５１，８７８、抵抗８５
４，８７１〜８７３、ＮＰＮトランジスタ８５４，８７
７、比較器８７４、ＯＲ回路８７５とＮＯＴ回路８７６
は図８と同様である。図５及び図８の構成と異なるの
は、第１及び第２のコンデンサ８４６，８５２を共用化
してコンデンサ８８０とし、抵抗８４２，８５３、ＮＰ
Ｎトランジスタ８４５，８５５と比較器８５７を取り除
き、抵抗８８１〜８８３、ＮＰＮトランジスタ８８４、
ＰＮＰトランジスタ８８５，８８６、ＮＯＴ回路８８
７，８８８、ＡＮＤ回路８８９とＯＲ回路８９０を付加
し、オン時間設定回路においては、比較器８４９の出力
からＮＯＴ回路８８７とＡＮＤ回路８８９からなるパル
ス発生回路を介してターンオフ信号ｂを出力し、ターン
オフ信号ｂを抵抗８８１を介してＮＰＮトランジスタ８
８４で受けてコンデンサ８８０を急速放電する構成と
し、オフ時間設定回路においては、第１及び第２のコン
デンサ８４６，８５２を共用化しコンデンサ８８０とし
たので比較器８５７と比較器８４９も共用でき、抵抗８
８２とＰＮＰトランジスタ８８５がドライブ信号ｄを受
けて定電流源８５１をスイッチし、最小オフ時間信号ｃ
をＮＯＴ回路８８８とＯＲ回路８９０からなるパルス発
生回路と抵抗８８３を介してＰＮＰトランジスタ８８６
でコンデンサ８８０を急速充電する構成とした点であ
る。

【００３０】以上のように構成されたオン時間設定回路
とオフ時間設定回路についてその動作を説明する。ま
ず、ドライブ信号ｄがＨレベルになり、スイッチング素
子３をオンすると、３次巻線２３にフォワード電圧が発
生し、ＮＰＮトランジスタ８４４を介してコンデンサ８
８０を放電する。同時にＮＰＮトランジスタ８５４もオ
ンし最小オフ時間信号ｃをＬレベルに固定する。以上は
図５と同様の動作である。異なるのは第１及び第２のコ
ンデンサ８４６，８５２を共用化してコンデンサ８８０
としているため、定電流源８５１によるコンデンサ８８
０への充電を、ＰＮＰトランジスタ８８５をオフするこ
とで遮断する点である。コンデンサ８８０の電圧をＶｃ
とすると、コンデンサ８８０の放電が進みＶｃ＜Ｖｆｂ
となると、比較器８４９はＨレベルとなり、ＮＯＴ回路
８８７とＡＮＤ回路８８９からなるパルス発生回路がこ
のＬレベルからＨレベルの立ち上がりを検出してワンシ
ョットパルスのターンオフ信号ｂを出力する。ターンオ
フ信号ｂはドライブ信号ｄをＬレベルにするとともに、
ＮＰＮトランジスタ８８４をオンし、コンデンサ８８０
の電圧Ｖｃを第２の所定の電圧である０Ｖに急速放電す
る。ドライブ信号ｄがＬレベルになると、ＮＰＮトラン
ジスタ８５６がオフし、比較器８４９のＨレベルを入力
されているＯＲ回路８７５の出力である最小オフ時間信
号ｃはＨレベルになる。同時にＰＮＰトランジスタ８８
２はオンし、ワンショットパルスのターンオフ信号ｂが
ＬレベルになってＮＰＮトランジスタ８８４がオフする
と、定電流源８５１からコンデンサ８８０を充電電流Ｉ
２で充電を開始する。この時、Ｖｃ＜Ｖ３でもあるの
で、比較器８７４の出力はＨレベルにあり、ＮＰＮトラ
ンジスタ８７７はオフであるので、定電流源８７８は接
続されていない。Ｖｆｂ＜Ｖ３の場合、コンデンサ８８
０はＶｃ＜Ｖ３に至るまで充電電流Ｉ２で充電され続
け、この期間が最小オフ時間信号ｃはＨレベルとなる。
Ｖｆｂ＞Ｖ３の場合、Ｖｃ＞Ｖ３からはＮＰＮトランジ
スタ８７７がオンして、コンデンサ８８０はＶｃ＞Ｖｆ
ｂに至るまで充電電流Ｉ３で充電され、この期間が最小
オフ時間信号ｃはＨレベルとなる。この最小オフ時間Ｔ
ｏｆｆ（ＭＩＮ）の決定動作は図８と同様である。ＮＯ
Ｔ回路８８８とＯＲ回路８９０からなるパルス発生回路
は、最小オフ時間信号ｃがＬレベルになる立ち下がりを
検出してワンショットパルスの信号を出力し、このワン
ショットパルスの信号を受けてＰＮＰトランジスタ８８
６がオンし、コンデンサ８８０はツェナーダイオード８
４７で決まる第１の所定の電圧Ｖｚ１まで急速充電され
る。この後、タイミング回路からのターンオン信号ａを
受付け、ドライブ信号ｄがＨレベルになるまでこの状態
を保ち、ドライブ信号ｄがＨレベルになると上記動作を
繰り返す。図１２に、以上の動作を要部波形図として、
重負荷時と軽負荷時におけるコンデンサ８８０の電圧Ｖ
ｃ、比較器８４９の出力、ターンオフ信号ｂ、比較器８
７４の出力、最小オフ時間信号ｃ、比較器８９０の出力
とドライブ信号ｄを示す。

【００３１】以上のように本実施例によれば、オン時間
設定回路の第１のコンデンサ８４６とオフ時間設定回路
の第２のコンデンサ８５２を共用化してコンデンサ８８
０とし、オン時間設定回路ではターンオフ信号ｂを出力
すると同時にコンデンサ８８０を第２の所定の電圧０Ｖ
まで急速放電し、オフ時間設定回路では最小オフ時間信
号ｃがなくなると同時にコンデンサ８８０を第１の所定
の電圧Ｖｚ１まで急速充電する構成とすることにより、
本発明によるスイッチング電源装置の制御回路を集積回
路化した場合に、集積回路の端子数及び外付け部品点数
の低減が可能となる。

【００３２】（実施例５）以下に本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図１３は、請
求項７の発明を図８に示したオフ時間設定回路に適用し
たもので、図８と異なる構成のみを示した。従って図１
３は、本発明の第５の実施例におけるスイッチング電源
装置の制御回路のうち、オフ時間設定回路の一部分を示
す。図１３において、抵抗８９１と８９２は基準電圧Ｖ
ｃｃを分割し、第４の所定の電圧Ｖ４を作る。比較器８
９３は第４の所定の電圧Ｖ４と第２のコンデンサ８５２
の電圧Ｖｃ２を比較する。比較器８９３の出力はＯＲ回
路８７５の出力とともにＡＮＤ回路８９４に入力され、
ＡＮＤ回路８９４の出力が最小オフ時間信号ｃとなる。
ＮＰＮトランジスタ８５６は、ＯＲ回路８７５の出力で
はなく最小オフ時間信号ｃを短絡するように接続され
る。

【００３３】以上のように構成されたオフ時間設定回路
の動作を説明する。第４の所定の電圧Ｖ４は第３の所定
の電圧Ｖ３よりも高く設定し、Ｖｆｂ＜Ｖ４である場合
はＶｃ２＜Ｖ４でもあるので、比較器８９３の出力はＨ
レベルであり、図８の動作と同様である。Ｖｆｂ＞Ｖ４
の場合、最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）内で第２のコ
ンデンサ８５２の電圧Ｖｃ２が充電されている時、Ｖｃ
２＞Ｖ４となると比較器８９３の出力はＬレベルにな
り、ＡＮＤ回路８９４の出力即ち最小オフ時間信号ｃは
Ｌレベルとなる。従って最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩ
Ｎ）に上限値を設定することができる。

【００３４】以上のように本実施例によれば、最小オフ
時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）に上限値を設定することによ
り、負荷が軽くなると最小オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）
が長くなり低周波化していくスイッチング周波数ｆが、
低くなりすぎて可聴領域（２０ｋＨｚ以下）になること
を防ぐことができるようになる。

【００３５】なお、第１から第５の実施例において、オ
ン時間の設定では第１のコンデンサ８４６またはコンデ
ンサ８８０を放電し、最小オフ時間の設定では第２のコ
ンデンサ８５２またはコンデンサ８８０を充電するよう
な構成としたが、各時間設定にコンデンサの充放電時間
を利用する手段として代表させたのであって、これに限
定されるものではない。

【００３６】（実施例６）本発明の第６の実施例におけ
るスイッチング電源装置の制御回路を図１４に示し説明
する。図１４において、制御ＩＣ９は、コモン電圧に接
続される端子９０、制御ＩＣ９に電源電圧を供給する端
子９１、スイッチング素子３をオンオフする端子９２、
抵抗等を介して３次巻線２３に接続される端子９３、フ
ォトカプラ７６を接続されて帰還信号を受電する端子９
４、最小オフ時間を設定する端子９５を有し、端子９３
への印加電圧が所定値より低く、最小オフ時間後である
時、端子９２から出力パルス電圧を出力し、この出力パ
ルス電圧は端子９４からの流出電流が大きいほど短くす
る機能を有する。通常端子９５にはコンデンサ９５０と
抵抗９５１の並列回路が接続され、最小オフ時間Ｔｏｆ
ｆ（ＭＩＮ）は所定の電圧に充電されたコンデンサ９５
０が抵抗９５１によって放電される時間によって決定さ
れる。これに本発明を適用するには、フォトカプラ７６
のトランジスタ電流を帰還電圧Ｖｆｂに変換する抵抗８
２と、帰還電圧Ｖｆｂをベースに受けて端子９５に帰還
電圧Ｖｆｂに応じた電流を流すＮＰＮトランジスタ９４
０と抵抗９４１を接続する。

【００３７】以上の構成により、軽負荷時にはフォトカ
プラ７６のトランジスタ電流が増えて帰還電圧Ｖｆｂが
上昇し、ＮＰＮトランジスタ９４０が能動領域になる
と、抵抗９４１を介して電流が流れ、この電流がコンデ
ンサ９５０の放電時間を延ばすように働く。即ち、最小
オフ時間Ｔｏｆｆ（ＭＩＮ）も延びる。

【００３８】以上のように本発明は、最小オフ時間設定
機能を有する既存の制御ＩＣにわずかの外付け部品の追
加で具現化することも可能である。

【００３９】（実施例７）実施例１から実施例６までは
ＲＣＣのスイッチング電源装置に本発明を適用してき
た。これは既述の通り、ＲＣＣが軽負荷時においてスイ
ッチング周波数が高周波化する特性を有するため、本発
明の効果が最も顕著に現れるためである。しかしＲＣＣ
のように軽負荷時においてスイッチング周波数が高周波
化する特性を有するものはもちろん、固定のスイッチン
グ周波数で動作するほとんどのスイッチング電源装置に
おいても、本発明を適用すれば軽負荷時にスイッチング
素子のターンオン損失を低減することができる。図１５
に請求項８に相当する本発明の第７の実施例におけるス
イッチング電源装置の回路構成図を示し説明する。

【００４０】図１５において、１は入力直流電源、２は
トランスであり、１次巻線２１と２次巻線２２を有す
る。３はスイッチング素子、４１及び４２はダイオー
ド、５１は平滑チョーク、５２は出力コンデンサであ
り、スイッチング素子３のオンオフにより高周波交流電
圧に変換された入力直流電圧をトランス２を介してダイ
オード４１及び４２と平滑チョーク５１と出力コンデン
サ５２とで整流平滑し、負荷６へ出力直流電圧を供給す
るフィードフォワードコンバータを構成する。７は検知
回路であり、出力直流電圧を検知しフォトカプラ７６を
介して帰還信号を出力する。１０は制御回路であり、第
６の実施例同様既存のスイッチングレギュレータ制御用
ＩＣである。制御回路１０は、コモン電圧に接続される
端子１００、制御回路１０に電源電圧を供給する端子１
０１、スイッチング素子３をオンオフする端子１０２、
抵抗１０７を接続される端子１０３、コンデンサ１０８
を接続される端子１０４、抵抗１０９を接続される端子
１０５、フォトカプラ７６を接続されて帰還信号を受電
する端子１０６を有し、端子１０６からの流出電流を電
流／電圧変換して内部帰還電圧を作り、充放電を繰り返
すコンデンサ１０８の電圧、即ち端子１０４の電圧と比
較して端子１０２から出力される出力パルス幅を調整す
る。コンデンサ１０８の電圧が充電期間中で、内部帰還
電圧より低い時に端子１０２から出力パルスを出力する
ものとする。また、端子１０３及び端子１０５に接続さ
れる抵抗値に応じて、それぞれコンデンサ１０８の充電
電流と放電電流が決定される。抵抗値が大きいほど充放
電電流は少なくなるものとする。従って、抵抗１０７、
コンデンサ１０８、抵抗１０９の設定値により最大オン
時間及び最小オフ時間とスイッチング周波数が決まる。
以上が制御回路１０の通常の使用方法であるが。さら
に、フォトカプラ７６のトランジスタ電流を帰還電圧Ｖ
ｆｂに変換する抵抗８２と、帰還電圧Ｖｆｂをベースに
受けて端子１０５に帰還電圧Ｖｆｂに応じた電流を流す
ＮＰＮトランジスタ９４０と抵抗９４１を接続する。

【００４１】以上のような構成とすることにより、軽負
荷時にはフォトカプラ７６のトランジスタ電流が増えて
帰還電圧Ｖｆｂが上昇し、ＮＰＮトランジスタ９４０が
能動領域になると、抵抗９４１を介して電流が流れ、こ
の電流が端子１０５に接続される抵抗値を見かけ上大き
くする働きをする。このためコンデンサ１０８の放電時
間が延ばされて、端子１０２から出力パルスがオフの期
間、即ちスイッチング素子３のオフ時間が長くなる。

【００４２】以上のように本実施例によれば、既存のス
イッチングレギュレータ制御用ＩＣにわずかの外付け部
品を追加することで、固定のスイッチング周波数で動作
していたスイッチング電源装置を軽負荷時には低周波化
し、本発明を具現化することも可能であり、軽負荷時に
スイッチング素子３のターンオン損失を低減することが
できる。

【００４３】なお、第１の実施例から第７の実施例にお
いて、検知回路７を出力直流電圧Ｅｏを検知するように
２次側に構成し、帰還信号をフォトカプラ７６を介して
制御回路に帰還したが、検知回路を３次巻線２３のフラ
イバック電圧を整流平滑して得られる直流電圧を検知す
るように構成することで、フォトカプラ７６を省略し出
力直流電圧Ｅｏを略安定化させる手段もある。これも間
接的に検知回路は出力直流電圧Ｅｏを検知しているので
あり、軽負荷であることを帰還信号より認識し、オフ時
間を長くするように制御する構成であれば本発明に包含
されることは言うまでもあるまい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は入力直流電源と、
１次巻線と２次巻線と３次巻線を有するトランスと、入
力直流電源１と１次巻線２１と直列に接続されるスイッ
チング素子と、２次巻線に発生するフライバック電圧を
整流平滑し、負荷に出力直流電圧を供給するダイオード
と出力コンデンサと、出力直流電圧を検知する検知回路
と、検知回路からの帰還信号に基づいて負荷が軽いほど
長くなる最小オフ時間を決定し、最小オフ時間後に３次
巻線のフライバック電圧が発生していないのを検出して
スイッチング素子をオンさせ、検知回路からの帰還信号
に基づいて出力直流電圧を安定化するようにスイッチン
グ素子のオン時間を決定する機能を有する制御回路とを
備えた構成とすることにより、軽負荷時においては積極
的にスイッチング周波数を低くすることができ、スイッ
チング素子のターンオン損失を低減して効率劣化を防
ぎ、さらにより軽負荷まで動作の安定性を確保すること
ができる優れたスイッチング電源装置を実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるスイッチング電
源装置の回路構成図

【図２】第１の実施例におけるスイッチング電源装置の
要部波形図

【図３】第１の実施例におけるスイッチング電源装置の
帰還電圧と動作時間の関係図

【図４】第１の実施例におけるスイッチング電源装置の
負荷とスイッチング周波数の関係図

【図５】本発明の第２の実施例におけるスイッチング電
源装置の制御回路の回路構成図

【図６】第２の実施例におけるスイッチング電源装置の
要部波形図

【図７】第２の実施例におけるスイッチング電源装置の
帰還電圧と動作時間の関係図

【図８】本発明の第３の実施例におけるスイッチング電
源装置の制御回路のオフ時間設定回路の回路構成図

【図９】第３の実施例におけるスイッチング電源装置の
制御回路のオフ時間設定回路の要部波形図

【図１０】第３の実施例におけるスイッチング電源装置
の帰還電圧と最小オフ時間の関係図

【図１１】本発明の第４の実施例におけるスイッチング
電源装置の制御回路のオン時間設定回路とオフ時間設定
回路の回路構成図

【図１２】第４の実施例におけるスイッチング電源装置
の制御回路の要部波形図

【図１３】本発明の第５の実施例におけるスイッチング
電源装置の制御回路のオフ時間設定回路の一部の回路構
成図

【図１４】本発明の第６の実施例におけるスイッチング
電源装置の制御回路の回路構成図

【図１５】本発明の第７の実施例におけるスイッチング
電源装置の回路構成図

【図１６】従来のスイッチング電源装置の回路構成図

【符号の説明】

１ 入力直流電源 ２ トランス ２１ １次巻線 ２２ ２次巻線 ２３ ３次巻線 ３ スイッチング素子 ４ ダイオード ５ 出力コンデンサ ６ 負荷 ７ 検知回路 ８０ 制御回路 ８３ タイミング回路 ８４ オン時間設定回路 ８５ オフ時間設定回路 ８６ ドライブ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薮 能昌 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−114470（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−189545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−19969（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265665（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−206868（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−115787（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/00 - 3/44

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力直流電源と、 １次巻線と２次巻線と３次巻線を有するトランスと、 前記入力直流電源と前記１次巻線と直列に接続されるス
   イッチング素子と、 前記２次巻線に発生するフライバック電圧を整流平滑
   し、負荷に出力直流電圧を供給するダイオードと出力コ
   ンデンサと、出力直流電圧を検知して帰還信号を出力する検知回路
   と、 前記検知回路からの前記帰還信号に基づいて負荷が軽い
   ほど長くなる最小オフ時間を決定する機能と、前記最小
   オフ時間後に前記３次巻線のフライバック電圧が発生し
   ていないのを検出して前記スイッチング素子をオンさせ
   る機能と、前記検知回路からの前記帰還信号に基づいて
   前記出力直流電圧を安定化するように前記スイッチング
   素子のオン時間を決定する機能とを有する制御回路とを
   備えたスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】前記制御回路は、 前記３次巻線に発生する電圧を検出しフライバック電圧
   がない期間ターンオン信号を出力するタイミング回路
   と、 前記検知回路からの前記帰還信号を受電し、前記スイッ
   チング素子がオンの時に前記出力直流電圧を安定化する
   ように前記スイッチング素子のオン時間を決定し、ター
   ンオフ信号を出力するオン時間設定回路と、 前記検知回路からの前記帰還信号を受電し、前記帰還信
   号が前記オン時間設定回路が前記スイッチング素子のオ
   ン時間を短くする方向であるほど、長くなる最小オフ時
   間を決定し、前記スイッチング素子がオフの時に最小オ
   フ時間信号を出力するオフ時間設定回路と、 前記ターンオン信号と前記ターンオフ信号と前記最小オ
   フ時間信号を受電し、前記ターンオフ信号の受電によっ
   て前記スイッチング素子をオフし、オフ後は前記最小オ
   フ時間信号の受電期間は前記スイッチング素子のオフを
   維持し、前記最小オフ時間が終了した後に前記ターンオ
   ン信号の受電によって前記スイッチング素子をオンさせ
   るドライブ回路とから構成される請求項１記載のスイッ
   チング電源装置。
3. 【請求項３】前記オン時間設定回路は、第１のコンデン
   サを有し、前記スイッチング素子がオンの時に前記３次
   巻線に発生するフォワード電圧に応じた電流で前記第１
   のコンデンサを第１の所定の電圧から充電あるいは放電
   するとともに、前記検知回路からの帰還信号から得られ
   る帰還電圧と前記第１のコンデンサの電圧を比較し、前
   記第１のコンデンサの電圧が充電あるいは放電によって
   前記帰還電圧に至ると前記ターンオフ信号を出力する構
   成とし、 前記オフ時間設定回路は、第２のコンデンサを有し、前
   記スイッチング素子がオフすると前記最小オフ時間信号
   を出力し、同時に前記第２のコンデンサを第２の所定の
   電圧から所定の電流で充電あるいは放電するとともに、
   前記帰還電圧と前記第２のコンデンサの電圧を比較し、
   前記第２のコンデンサの電圧が充電あるいは放電によっ
   て前記帰還電圧に至ると前記最小オフ時間信号をオフに
   する構成とした請求項２記載のスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】前記オフ時間設定回路は、第３の所定の電
   圧を設け、前記最小オフ時間信号を出力すると同時に、
   前記第２のコンデンサを第２の所定の電圧から所定の電
   流で充電あるいは放電を開始すると、前記第３の所定の
   電圧に至るまでの期間は充電あるいは放電を維持し、前
   記最小オフ時間信号を出力し続けることより、前記最小
   オフ時間にさらに下限値を設定したことを特徴とする請
   求項３記載のスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】前記オフ時間設定回路は、前記第２のコン
   デンサを第２の所定の電圧から前記第３の所定の電圧に
   至るまでの期間は第１の所定の電流で充電あるいは放電
   し、前記第３の所定の電圧からは第２の所定の電流で充
   電あるいは放電することを特徴とする請求項４記載のス
   イッチング電源装置。
6. 【請求項６】前記オン時間設定回路と前記オフ時間設定
   回路は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサ
   を共通の１つのコンデンサとし、 前記オン時間設定回路は、前記ターンオフ信号をオンに
   すると同時に前記コンデンサの電圧を第２の所定の電圧
   に急速に充電あるいは放電する構成とし、 前記オフ時間設定回路は、前記最小オフ時間信号をオフ
   にすると同時に前記コンデンサの電圧を第１の所定の電
   圧に急速に充電あるいは放電する構成とした請求項３か
   ら５のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
7. 【請求項７】軽負荷時に低周波化していくスイッチング
   周波数が低くなりすぎないように、前記最小オフ時間に
   上限値を設けたことを特徴とする請求項１記載のスイッ
   チング電源装置。
8. 【請求項８】オンオフするスイッチング素子により、入
   力直流電圧を高周波交流電圧に変換し、トランスあるい
   はチョークコイルを介して再び整流平滑し、負荷に出力
   直流電圧を供給するとともに、前記出力直流電圧を検知
   する検知回路から出力される帰還信号に基づいて、制御
   回路により前記スイッチング素子のオンオフ比を調整
   し、前記出力直流電圧を安定化するスイッチング電源装
   置において、前記制御回路が、前記帰還信号が前記スイ
   ッチング素子のオン時間を短くする方向であるほど、前
   記スイッチング素子のオフ時間を長くする機能を有する
   ことを特徴とするスイッチング電源装置。