JP3230475B2 - 制御電力供給回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチ素子のオ
ン・オフ動作によってトランスの出力電圧を整流平滑し
て出力する電源回路に備えられ上記スイッチ素子のオン
・オフ動作を制御する制御回路に電力を供給する制御電
力供給回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９には制御電力供給回路の一例が電源
回路である共振リセットフォワードコンバータに組み込
まれた状態で示されている。この図９に示す電源回路
は、直流の入力電源１と、トランス２と、チョークイン
プット整流回路３と、スイッチ素子ＳＷと、制御回路４
と、制御電力供給回路５とを有して構成され、上記チョ
ークインプット整流回路３はダイオードＤ１、Ｄ２とチ
ョークコイルＬと平滑コンデンサＣとを有して構成さ
れ、制御回路４はスイッチ素子ＳＷ（図９の例ではＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ）のスイッチオン・オフを制御するためのパ
ルス形状の信号をスイッチ素子ＳＷのゲートに加えてス
イッチ素子ＳＷのスイッチング制御を行う回路構成を備
え、制御電力供給回路５は抵抗体６，７とトランジスタ
素子８（図９の例ではＭＯＳ−ＦＥＴ）とツェナーダイ
オード１０と電源コンデンサ１１とチョークコイル１２
とダイオード１３，１４とを有して構成されている。

【０００３】同図に示すように、入力電源１の正極側に
はトランス２の一次コイルＮ１の一端側が接続され、こ
の一次コイルＮ１の他端側にはスイッチ素子ＳＷである
トランジスタ素子のドレイン側が接続され、スイッチ素
子ＳＷのソース側は入力電源１の負極側に接続されてい
る。また、上記スイッチ素子ＳＷのゲート側には制御回
路４が接続されている。

【０００４】トランス２の二次コイルＮ２の一端側には
ダイオードＤ１のカソード側が接続され、このダイオー
ドＤ１のアノード側にはダイオードＤ２のアノード側が
接続され、ダイオードＤ２のカソード側は二次コイルＮ
２の他端側に接続されている。

【０００５】また、上記ダイオードＤ１とＤ２の接続部
にはチョークコイルＬの一端側が接続され、このチョー
クコイルＬの他端側は平滑コンデンサＣの一端側に接続
され、この平滑コンデンサＣの他端側は上記二次コイル
Ｎ２とダイオードＤ２の接続部に接続されている。上記
平滑コンデンサＣに並列に負荷１５が接続される。

【０００６】また、トランス２には補助コイルＮ３が設
けられており、この補助コイルＮ３の一端側にはダイオ
ード１４のカソード側が接続され、このダイオード１４
のアノード側にはダイオード１３のアノード側が接続さ
れ、このダイオード１３のカソード側が上記補助コイル
Ｎ３の他端側に接続されている。上記ダイオード１３の
アノード側とダイオード１４のアノード側との接続部に
はチョークコイル１２の一端側が接続されている。

【０００７】このチョークコイル１２の他端側には入力
電源１の負極側とツェナーダイオード１０のアノード側
と電源コンデンサ１１の一端側とがそれぞれ接続され、
電源コンデンサ１１の他端側はトランジスタ素子８のソ
ース側と前記ダイオード１３のカソード側と制御回路４
とにそれぞれ接続されている。

【０００８】上記ツェナーダイオード１０のカソード側
にはトランジスタ素子８のゲート側と抵抗体７の一端側
がそれぞれ接続され、抵抗体７の他端側は入力電源１の
正極側に接続されている。また、トランジスタ素子８の
ドレイン側には抵抗体６の一端側が接続され、この抵抗
体６の他端側は入力電源１の正極側に接続されている。

【０００９】この図９に示す電源回路は上記のように構
成されており、周知のように、制御回路４のスイッチン
グ制御によってスイッチ素子ＳＷがスイッチオンする
と、入力電源１の電力は正極側から一次コイルＮ１とス
イッチ素子ＳＷを順に通って入力電源１の負極側に戻る
経路で通電してトランス２に電力を供給し、このように
トランス２に供給された電力に基づき二次コイルＮ２か
ら出力された電圧を上記チョークインプット整流回路３
が整流・平滑して負荷１５に供給する。

【００１０】上記制御回路４は上記電源回路から負荷１
５に出力される出力電圧Ｖoutが予め定めた電圧Ｖstと
なるように、上記スイッチ素子ＳＷに加える図５の
（ｂ）に示すパルス信号のパルス幅ｔを制御する。すな
わち、上記パルス信号は予め定めた周期Ｔ毎に立ち上が
り、出力電圧Ｖoutが上記設定の電圧Ｖstよりも低下し
たときにはパルス信号のパルス幅ｔを長くして（つま
り、上記周期Ｔに対するパルス幅ｔの割合（ｔ／Ｔ（デ
ューティー））を大きくして）入力電源１からトランス
２に供給する電力量を増加させることでトランス２の出
力電圧を上昇させて上記設定電圧Ｖstに対する出力電圧
Ｖoutの不足分を補償し、また反対に、出力電圧Ｖoutが
設定電圧Ｖstよりも上昇したときには上記パルス信号の
パルス幅ｔを短くして（デューティーを小さくして）ト
ランス２から出力される電圧を低下させて設定電圧Ｖst
に対する出力電圧Ｖoutの上昇分を補正して出力電圧Ｖo
utの安定化制御を行う。

【００１１】上記制御電力供給回路５は、制御回路４が
安定的にスイッチ素子ＳＷのスイッチング制御を行うこ
とができるように、予め定められた制御電圧Ｖseを持つ
電力を上記制御回路４に供給する構成を有し、制御電力
供給回路５の電源コンデンサ１１とチョークコイル１２
とダイオード１３，１４により補助コイルＮ３から出力
される電力を整流平滑して制御回路４に供給するメイン
の電力供給回路が構成され、制御電力供給回路５の抵抗
体６とトランジスタ素子８によって入力電源１の電力を
利用して制御電圧Ｖseを持つ電力を制御回路４に供給す
る起動回路が構成されている。

【００１２】上記補助コイルＮ３は前記スイッチ素子Ｓ
Ｗのスイッチング制御によって、通常時には安定した電
圧の電力を出力することから、通常時に上記設定の制御
電圧Ｖseを制御回路４に安定供給することができるよう
に制御電力供給回路５を構成する各構成要素の回路定数
を設定することで、通常時には、メインの電力供給回路
から制御回路４に制御電圧Ｖseを持つ電力が安定的に供
給できる。

【００１３】ツェナーダイオード１０はトランジスタ素
子８のゲート側に上記制御電圧Ｖseと同様な電圧を印加
することが可能なものが採用されており、このことか
ら、上記の如くメインの電力供給回路から制御回路４に
ほぼ制御電圧Ｖseの電圧を安定供給しているときにはト
ランジスタ素子８は上記ツェナーダイオード１０によっ
て導通オフ状態に制御され、起動回路からは電力が制御
回路４に供給されない。

【００１４】また、起動時や、異常発生により負荷１５
や平滑コンデンサＣに過剰な電圧が印加されたとき（過
電圧保護作動時）には、スイッチ素子ＳＷが停止状態で
あることから、補助コイルＮ３から電力が出力されず、
この場合には、ツェナーダイオード１０により制御され
てトランジスタ素子８が導通状態となり、入力電源１の
電力が抵抗体６とトランジスタ素子８を順に通って制御
回路４に供給される。

【００１５】この際には、上記トランジスタ素子８はシ
リーズレギュレータとして機能し、トランジスタ素子８
のゲート側には該トランジスタ素子８から制御回路４に
制御電圧Ｖseを持つ電力を供給するための予め定まる制
御端子電圧が前記したようにツェナーダイオード１０に
よって安定的に印加されており、トランジスタ素子８か
ら前記制御電圧Ｖseを持つ電力を制御回路４に安定的に
供給することができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、負荷１５の
抵抗が大きくなって負荷１５に供給される電流が非常に
低下する軽負荷時や、チョークインプット整流回路３を
流れる電流が異常発生により過剰となったとき（過電流
保護作動時）には、制御回路４からデューティーが非常
に小さいパルス信号がスイッチ素子ＳＷに加えられるこ
ととなり、このことに起因して前記メインの電力供給回
路から制御回路４に供給される電圧が前記設定の制御電
圧Ｖseよりも大幅に低下してしまうという事態が発生す
る。

【００１７】この場合には、図９の回路構成では、トラ
ンジスタ素子８がツェナーダイオード１０によって制御
されて導通状態となり、入力電源１からトランジスタ素
子８を通った制御電圧Ｖseの電力を制御回路４に供給す
ることができる。

【００１８】しかしながら、シリーズレギュレータであ
るトランジスタ素子８の通電時間が長くなるに従って、
また、トランジスタ素子８の入り側の電圧と出側の電圧
の差分が大きくなるに従って上記トランジスタ素子８の
導通損失が増加し、上記軽負荷状態や過電流状態の継続
期間は長く、また、通常、入力電源１の電圧は制御回路
４に供給する制御電圧Ｖseよりもかなり高く、トランジ
スタ素子８の入り側の電圧と出側の電圧の差分が大きい
ことから、軽負荷時や過電流保護作動時にはトランジス
タ素子８での導通損失が多く、回路効率が悪いという問
題がある。

【００１９】また、上記導通損失に応じた熱ストレスが
トランジスタ素子８に生じることから、軽負荷時や過電
流保護作動時には大きな熱ストレスがトランジスタ素子
８に生じてしまう。このため、軽負荷時や過電流保護作
動時に生じる大きな熱ストレスを考慮した熱耐久性の高
いトランジスタ素子８が用いられることになるが、この
ような熱耐久性の高い素子は小型化が困難であり嵩張る
ものであることから、電源回路のパッケージが大型なも
のとなってしまうという問題がある。

【００２０】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、軽負荷時や過電流保護作
動時の回路効率の悪化を防止でき、かつ、素子に加えら
れる熱ストレスを抑制することができる制御電力供給回
路を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、入力電源
の電力を利用したトランスの出力電圧をスイッチ素子の
スイッチオン・オフ動作によって整流平滑して出力する
電源回路に備えられ該電源回路の出力電圧を安定化すべ
く上記スイッチ素子のスイッチオン・オフ動作を制御す
る制御回路に予め定められた制御電圧を持つ電力を供給
する制御電力供給回路において、第１のトランジスタ素
子により構成されるシリーズレギュレータが備えられ上
記入力電源の電力を利用しシリーズレギュレータによっ
て上記制御電圧に安定化された電力を制御回路に供給す
る起動回路と；シリーズレギュレータが備えられておら
ず上記トランスに備えられた補助コイルから出力される
電力を整流平滑して上記制御回路に供給するメインの電
力供給回路と；第２のトランジスタ素子により構成され
るシリーズレギュレータを備え上記補助コイルの出力電
力を整流平滑しこのシリーズレギュレータによって上記
制御電圧に安定化された電力を上記制御回路に供給する
補助の電力供給回路と；上記メインの電力供給回路から
制御回路に供給される電力の電圧が上記制御電圧に安定
しているときにはメインの電力供給回路から制御回路に
電力を供給させ、上記メインの電力供給回路から制御回
路に供給される電力の電圧が上記制御電圧以下の予め定
められた電圧よりも低下したときには補助の電力供給回
路から制御回路に電力を供給させ、上記補助コイルから
電力が出力されないときには上記起動回路から制御回路
に電力を供給させる電力供給切り替え回路と；が設けら
れ、前記第１のトランジスタ素子と第２のトランジスタ
素子は直列に接続され、この第１のトランジスタ素子と
第２のトランジスタ素子のゲートには第１のトランジス
タ素子の導通のオン・オフ状態と第２のトランジスタ素
子の導通のオン・オフ状態を制御する共通のツェナーダ
イオードのカソード側が接続されている構成をもって前
記課題を解決する手段としている。

【００２２】第２の発明は、上記第１の発明の構成を備
えたものにおいて、起動回路側から制御回路に至る電力
の供給経路に第１のトランジスタ素子を起動回路側とし
て第１のトランジスタ素子と第２のトランジスタ素子が
直列に接続され、前記第１のトランジスタ素子と第２の
トランジスタ素子との間の経路に補助の電力供給回路が
接続され、前記第２のトランジスタ素子と制御回路との
間の経路にメインの電力供給回路が接続されており、前
記第１のトランジスタ素子と第２のトランジスタ素子の
直列接続体を有して構成される電力供給切り替え回路
は、メインの電力供給回路から制御回路に供給される電
力の電圧が制御電圧に安定しているときには上記電力供
給切り替え回路の第１と第２の各トランジスタ素子は共
に導通オフ状態となり、メインの電力供給回路から上記
第１と第２の各トランジスタ素子を通さずに直接的に制
御回路に電力が供給され、メインの電力供給回路から制
御回路に供給される電力の電圧が制御電圧以下の予め定
められた電圧よりも低下したときには上記第１のトラン
ジスタ素子は導通オフ状態を維持したまま第２のトラン
ジスタ素子は導通状態となり、該第２のトランジスタ素
子を通った制御電圧の電力が補助の電力供給回路から制
御回路に供給され、補助コイルから電力が出力されない
ときには上記第１と第２の各トランジスタ素子は共に導
通状態となり、入力電源から上記第１と第２のトランジ
スタ素子を順に通った制御電圧の電力が起動回路から制
御回路に供給される構成をもって前記課題を解決する手
段としている。

【００２３】上記構成の発明において、制御回路が要求
する制御電圧を持つ電力をメインの電力供給回路から制
御回路に安定供給することができる場合には電力供給切
り替え回路はメインの電力供給回路から制御回路に電力
を供給させ、メインの電路力供給回路から出力される電
圧が制御電圧以下の予め定めた電圧よりも低下した場合
には補助の電力供給回路から制御回路に電力を供給さ
せ、メインと補助の両方の電力供給回路から制御回路に
電力を供給できない場合には起動回路から制御回路に電
力を供給させる。

【００２４】メインの電力供給回路はシリーズレギュレ
ータを備えていないことから、メインの電力供給回路か
ら制御回路に電力を供給する場合には導通損失を非常に
低く抑えることが可能であり、また、起動回路はシリー
ズレギュレータを備えているが、起動回路から制御回路
に電力を供給する場合は起動時等の非常に短時間である
ことから、起動回路での導通損失は少なくて済む。

【００２５】また、補助の電力供給回路はシリーズレギ
ュレータを備えているが、補助コイルから出力される電
圧と制御電圧の差分は入力電源の電圧と制御電圧との差
分よりも大幅に小さいことから、起動回路に比べて補助
の電力供給回路での導通損失は抑えられる。

【００２６】上記のように、メインの電力供給回路と補
助の電力供給回路と起動回路の何れの回路から制御回路
に電力を供給する場合にも導通損失を小さく抑えること
が可能である上に、回路を構成している各構成要素に生
じる熱ストレスを抑制することができ、このことから、
熱耐久性が高く大型な素子を用いる必要がなくなって、
回路の小型化を図ることが可能となり、前記課題が解決
される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００２８】図１には本実施形態例の制御電力供給回路
が電源回路である共振リセットフォワードコンバータに
組み込まれた状態で示されている。この実施形態例にお
いて特徴的なことは、前記図９に示した回路構成に加え
て、補助の電力供給回路を設け、軽負荷時や過電流保護
作動時には上記補助の電力供給回路から制御回路に電力
を供給する構成を備えたことである。なお、この実施形
態例の説明において、前記図９に示す回路構成部分と共
通する部分の重複説明は省略する。

【００２９】図１に示すように、トランジスタ素子８と
電源コンデンサ１１の間にトランジスタ素子１６がソー
ス側を電源コンデンサ１１側に向けて設けられており、
電源コンデンサ１１とトランジスタ素子１６の接続部が
制御回路４に接続されている。上記トランジスタ素子１
６のゲート側はツェナーダイオード１０のカソード側に
接続されている。

【００３０】また、上記トランジスタ素子８とトランジ
スタ素子１６の接続部にコンデンサ１７の一端側が接続
され、このコンデンサ１７の他端側は入力電源１の負極
側に接続されている。さらに、上記トランジスタ素子１
６とコンデンサ１７の接続部には補助コイルＮ３から出
力された電圧を整流する整流回路１８が接続されてい
る。

【００３１】上記コンデンサ１７とトランジスタ素子１
６と整流回路１８によって補助コイルＮ３の出力電圧を
整流平滑して制御回路４に制御電圧Ｖseの電力を供給す
る補助の電力供給回路が構成され、抵抗体７とトランジ
スタ素子８とツェナーダイオード１０とトランジスタ素
子１６によって、前記メインの電力供給回路と補助の電
力供給回路と起動回路のうちの唯１つの回路から制御回
路４に電力が供給されるように切り替える電力供給切り
替え回路が構成されている。

【００３２】この電力供給切り替え回路は、メインの電
力供給回路からほぼ安定した制御電圧Ｖseの電力を制御
回路４に供給することができるとき（通常時）にはメイ
ンの電力供給回路から制御回路４に電力を供給させ、上
記メインの電力供給回路の出力電圧が制御電圧Ｖse以下
の予め定めた電圧よりも低下するとき（つまり、軽負荷
時や過電流保護作動時）には補助の電力供給回路から制
御回路４に電力を供給させ、補助コイルＮ３から電力が
出力されずメインと補助の両方の電力供給回路から電力
を出力することができないとき（つまり、起動時や過電
圧保護作動時）には起動回路から制御回路４に電力を供
給させるように構成されている。

【００３３】より具体的には、通常時にはトランジスタ
素子８，１６はツェナーダイオード１０により制御され
て導通オフ状態となり、メインの電力供給回路から制御
回路４に電力が供給され、メインの電力供給回路から出
力される電圧が大幅に低下し制御電圧Ｖse以下の予め定
めた電圧よりも低下する軽負荷時や過電流保護作動時に
はトランジスタ素子８は導通オフ状態を維持したまま、
トランジスタ素子１６が導通状態となって補助の電力供
給回路から制御回路４に電力が供給され、補助コイルＮ
３から電力が出力されない起動時や過電圧保護作動時に
はトランジスタ素子８，１６が共に導通状態となって起
動回路から制御回路４に電力が供給されるように、抵抗
体６，７とトランジスタ素子８とツェナーダイオード１
０とトランジスタ素子１６の回路定数が設定されてい
る。

【００３４】上記整流回路１８は次に示す条件を満たす
整流回路であれば、どのような回路構成のものであって
もよい。上記条件とは、前述した電源コンデンサ１１と
チョークコイル１２とダイオード１３，１４とから成る
図２の（ａ）に示すメインの電力供給回路から出力され
る電圧が前記制御電圧Ｖseよりも低下してしまう範囲内
のデューティーでスイッチ素子ＳＷが制御されるとき
に、つまり、メインの電力供給回路から出力される電圧
とデューティーの関係が図３の実線カーブＡに示される
場合に図３に示すｘよりも小さいデューティーでもって
スイッチ素子ＳＷが制御されるときに、コンデンサ１７
により平滑された整流回路１８の出力電圧が、上記メイ
ンの電力供給回路から出力される電圧よりも大きくなる
ことである。

【００３５】上記整流回路１８の例が図２の（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に示され、これら整流回路とコンデンサ
１７により整流平滑された出力電圧と、デューティーと
の関係を本発明者が実験により求めたデータが図３のグ
ラフに示されている。図３に示す実線カーブＡは図２の
（ａ）に示すメインの電力供給回路に関するデータであ
り、図３の実線カーブＢは図２の（ｂ）に示す回路に関
するであり、図３の実線カーブＢ’は図２の（ｂ）に示
す回路に補助コイルＮ３の出力電圧の１／２の電圧が入
力される場合のデータであり、図３の実線カーブＣは図
２の（ｃ）に示す回路に関するデータであり、また、図
２の（ｄ）に示す回路の出力電圧とデューティーの関係
も上記図２の（ｃ）の回路とほぼ同様であることから、
上記図３の実線カーブＣは図２の（ｄ）に関するデータ
でもあり、上記何れのデータとも、当然に、整流回路１
８の回路構成以外は同じ条件で求められたものである。

【００３６】上記メインの電力供給回路から出力される
電圧が制御電圧Ｖseよりも低下するデューティーの範囲
は、図３の実線カーブＡに基づき、デューティーｘより
も小さい範囲であり、この範囲内では、上記図２の
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の全ての回路から出力される電
圧は、メインの電力供給回路の出力電圧よりも大きくな
ることが図３のグラフデータによって示されており、上
記図２の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す整流回路１８は
上記条件を満たす回路であることが分かり、補助の電力
供給回路に組み込むことができる。

【００３７】上記図２の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の回路
に示すＳの位置にシリーズレギュレータを介設すること
で予め定めた電圧を持つ電力を出力することができる。
この実施形態例では、シリーズレギュレータとして機能
するトランジスタ素子１６が上記各回路のＳの位置に設
けられるように、図１に示す回路に組み込まれる。

【００３８】図４には上記図２の（ｂ）に示す整流回路
１８を制御電力供給回路５に組み込んだ電源回路の一例
が示され、図６には補助コイルＮ３の中間タップから電
力を取り出すように上記図２の（ｂ）に示す整流回路１
８を制御電力供給回路５に組み込んだ電源回路の一例が
示され、図７には図２の（ｃ）に示す整流回路１８を制
御電力供給回路５に組み込んだ電源回路の一例が示さ
れ、図８には図２の（ｄ）に示す整流回路１８を制御電
力供給回路５に組み込んだ電源回路の一例が示されてい
る。

【００３９】図４に示す例では、整流回路１８はダイオ
ード２０により構成されており、このダイオード２０は
アノード側が補助コイルＮ３とダイオード１４のアノー
ド側との接続部に接続され、ダイオード２０のカソード
側はトランジスタ素子１６のドレイン側とコンデンサ１
７の接続部に接続されている。

【００４０】図６に示す例でも、上記図４に示す整流回
路１８と同様に整流回路１８はダイオード２０により構
成されているが、異なることはダイオード２０のアノー
ド側は補助コイルＮ３に設けられた中間タップに接続さ
れている。

【００４１】図７に示す例では、整流回路１８はチョー
クコイル１２とダイオード１３，１４，２１，２２とコ
ンデンサ２３とを有して構成されており、上記チョーク
コイル１２とダイオード１３，１４は前記メインの電力
供給回路を構成する構成要素を兼用する構成と成してい
る。上記ダイオード２２のアノード側は補助コイルＮ３
とダイオード１３の接続部に接続され、このダイオード
２２のカノード側はダイオード２１のアノード側とコン
デンサ２３の一端側にそれぞれ接続され、コンデンサ２
３の他端側はダイオード１３，１４とチョークコイル１
２との接続部に接続されている。また、上記ダイオード
２１のカノード側がトランジスタ素子１６とコンデンサ
１７の接続部に接続されている。

【００４２】図８に示す例では、整流回路１８はチョー
クコイル１２とダイオード１３，１４，２１，２２とコ
ンデンサ２３とを有して構成されており、上記チョーク
コイル１２とダイオード１３，１４は前記メインの電力
供給回路を構成する構成要素を兼用する構成と成してい
る。上記ダイオード２２のアノード側はツェナーダイオ
ード１０とチョークコイル１２の接続部に接続され、ダ
イオード２２のカソード側はダイオード２１とコンデン
サ２３の一端側との接続部に接続され、コンデンサ２３
の他端側はチョークコイル１２とダイオード１４の接続
部に接続されており、上記ダイオード２１のカソード側
がトランジスタ素子１６とコンデンサ１７の接続部に接
続されている。

【００４３】上記のように、図２の（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）の回路を図１の整流回路１８として組み込むこと
が可能である。

【００４４】以上のように、本実施形態例の制御電力供
給回路は構成されており、以下に、この実施形態例に示
す制御電力供給回路５の回路動作を図４に示す回路を例
にして簡単に説明する。

【００４５】制御回路４によりスイッチ素子ＳＷのスイ
ッチ動作が制御されてほぼ安定した制御電圧Ｖseの電力
がメインの電力供給回路から制御回路４に供給されてい
る通常の状態では、上記電力供給切り替え回路のトラン
ジスタ素子８，１６は共に導通オフ状態であり、補助コ
イルＮ３から出力された電力はメインの電力供給回路の
ダイオード１３，１４とチョークコイル１２と電源コン
デンサ１１によって整流・平滑され、メインの電力供給
回路から制御回路４にほぼ制御電圧Ｖseの電力が安定供
給される。

【００４６】また、補助コイルＮ３から電力が出力され
ない起動時や過電圧保護作動時には、電力供給切り替え
回路のトランジスタ素子８，１６は導通状態となり、入
力電源１の電力が抵抗体６とトランジスタ素子８とトラ
ンジスタ素子１６を順に通り、上記シリーズレギュレー
タとしてのトランジスタ素子８，１６によって制御電圧
Ｖseに安定化された電力が制御回路４に供給される。

【００４７】さらに、軽負荷時や過電流保護作動時に
は、図５の（ｂ）に示すように、スイッチ素子ＳＷのゲ
ート側に印加されるパルス信号のパルス幅ｔが狭くなっ
て（デューティーが小さくなって）、このことに起因し
てメインの電力供給回路から出力される電圧が大幅に低
下したときには電力供給切り替え回路のトランジスタ素
子８は導通オフ状態のまま、トランジスタ素子１６が導
通状態となり、スイッチ素子ＳＷのゲート側にパルス信
号が加えられたときに補助コイルＮ３の出力電力がダイ
オード２０を通って図５の（ｆ）に示すようなピーク電
流がコンデンサ１７に流れ込んでピーク充電され、この
コンデンサ１７の充電電圧がトランジスタ素子１６を通
り、シリーズレギュレータであるトランジスタ素子１６
によって制御電圧Ｖseに安定化された電力が制御回路４
に供給される。

【００４８】なお、図５に示す電流又は電圧波形は、過
電流保護作動時に関するものであり、図５の（ａ）は図
４に示すスイッチ素子ＳＷのドレイン電圧波形を示し、
同図の（ｂ）はスイッチ素子ＳＷのゲート電圧波形を示
し、同図の（ｃ）はスイッチ素子ＳＷのソースとドレイ
ン間を流れるドレイン電流波形を示し、同図の（ｄ）は
チョークインプット整流回路３のチョークコイルＬを流
れる電流波形を示し、同図の（ｅ）は制御電力供給回路
５のチョークコイル１２を流れる電流波形を示し、同図
の（ｆ）は補助の電力供給回路のコンデンサ１７を流れ
る電流波形を示している。

【００４９】この実施形態例によれば、起動回路と、メ
インの電力供給回路とに加えて、補助コイルＮ３から出
力される電力を利用してシリーズレギュレータによって
制御電圧Ｖseに制御された電力を制御回路４に供給する
補助の電力供給回路を設け、また、通常時にはメインの
電力供給回路から制御回路４に電力を供給させ、軽負荷
時や過電流保護作動時には補助の電力供給回路から制御
回路４に電力を供給させ、起動時や過電圧保護作動時に
は起動回路から制御回路４に電力を供給させるための電
力供給切り替え回路を設けたので、通常時、軽負荷時、
過電流保護作動時、起動時、過電圧保護作動時の何れの
場合も、回路の導通損失を小さく抑えることができ、回
路効率の悪化を防止することができる。

【００５０】それというのは、起動回路から制御回路４
に電力を供給するのは起動時等の非常に短時間であり、
起動回路に備えられたシリーズレギュレータでの導通損
失を上記導通時間の短縮に起因して格段に小さく抑制す
ることができるし、補助の電力供給回路に備えられたシ
リーズレギュレータであるトランジスタ素子１６の入り
側と出側の電圧差は、前記トランジスタ素子８の入り側
と出側の電圧差よりも格段に小さいことから、このこと
に起因して補助の電力供給回路での電圧損失は起動回路
に比べて大幅に抑制することができる。当然に、メイン
の電力供給回路での導通損失は小さいことから、制御電
力供給回路５の回路効率の悪化を防止することができ
る。

【００５１】また、上記の如く導通損失を抑制すること
ができることから、回路を構成する各構成要素に生じる
最大の熱ストレスを小さく抑えることができ、このこと
から、各構成要素は熱耐久性が高く大型な素子を用いな
くても済み、回路の小型化を図ることができる。

【００５２】なお、この発明は、上記実施形態例に限定
されることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記実施形態例では、トランジスタ素子８のゲート
とトランジスタ素子１６のゲートとは直接的に接続さ
れ、トランジスタ素子８のゲートに印加する電圧とトラ
ンジスタ素子１６のゲートに印加するゲート電圧とが等
しくなるにように構成されていたが、トランジスタ素子
８のゲートとトランジスタ素子１６のゲートの間に抵抗
体を介設し、トランジスタ素子８のゲートに印加する電
圧がトランジスタ素子１６のゲートに印加するゲート電
圧よりも高くなるように構成してもよい。

【００５３】トランジスタ素子８のゲートに印加する電
圧とトランジスタ素子１６のゲートに印加するゲート電
圧とが等しいときには、起動回路から制御回路４に供給
される電圧と補助の電力供給回路から制御回路４に供給
される電圧とが微妙に異なるのに対して、トランジスタ
素子８のゲートに印加する電圧がトランジスタ素子１６
のゲートに印加する電圧よりも高くなるようにした場合
には、起動回路から制御回路４に供給される電圧と補助
の電力供給回路から制御回路４に供給される電圧とを等
しくすることができる。

【００５４】もちろん、上記実施形態例に示したよう
に、トランジスタ素子８のゲートとトランジスタ素子１
６のゲートを直接的に接続し、トランジスタ素子８のゲ
ートに印加する電圧とトランジスタ素子１６のゲートに
印加する電圧とが等しくなるにように構成しても、起動
回路から制御回路４に供給される電圧と補助の電力供給
回路から制御回路４に供給される電圧の差は非常に微妙
なものであり、支障なく回路を作動させることができ
る。

【００５５】また、上記実施形態例では、トランジスタ
素子８，１６はＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されていた
が、上記トランジスタ素子８と１６の一方又は両方をバ
イポーラトランジスタにより構成してもよい。

【００５６】さらに、上記実施形態例では、起動回路の
トランジスタ素子８と補助の電力供給回路のトランジス
タ素子１６はそれぞれ電力供給切り替え回路の構成要素
を兼用する構成であったが、上記電力供給切り替え回路
は、上記トランジスタ素子８，１６を用いずに、上記実
施形態例に示したように、メインの電力供給回路と補助
の電力供給回路と起動回路との電力供給動作を切り替え
る回路構成を備えてもよい。

【００５７】さらに、上記実施形態例では、制御電力供
給回路を共振リセットフォワードコンバータに組み込む
例を示したが、この発明の制御電力供給回路は、入力電
源の電力を利用したトランスの出力電圧をスイッチ素子
のスイッチオン・オフ動作によって整流平滑して出力す
る電源回路における上記スイッチ素子のスイッチオン・
オフ動作を制御する制御回路を備えた電源回路であれ
ば、組み込むことができ、上記共振リセットフォワード
コンバータ以外の回路にも適用することができる。

【００５８】さらにまた、上記実施形態例では、制御電
力供給回路５はデューティー制御によってスイッチ素子
ＳＷのスイッチング制御を行う制御回路４に接続してい
たが、この発明の制御電力供給回路は周波数制御により
スイッチ素子ＳＷのスイッチング制御を行うタイプの制
御回路に接続することもできる。

【００５９】

【発明の効果】この発明によれば、入力電源の電力を利
用しシリーズレギュレータによって制御電圧に安定化さ
れた電力を制御回路に供給する起動回路と、シリーズレ
ギュレータを用いずに補助コイルの電力を利用して電力
を制御回路に供給するメインの電力供給回路とに加え
て、補助コイルの電力を利用してシリーズレギュレータ
によって制御電圧に安定化された電力を制御回路に供給
する補助の電力供給回路と、通常時にはメインの電力供
給回路から電力を制御回路に供給させ、軽負荷時と過電
流保護作動時には補助の電力供給回路から制御回路に電
力を供給させ、起動時と過電圧保護作動時には起動回路
から電力を供給させる電力供給切り替え回路とを設けた
ので、通常時には、メインの電力供給回路から制御回路
に電力が供給されることから導通損失は非常に小さく抑
制できるのはもちろんのこと、起動回路から制御回路に
電力が供給されるのは起動時等の非常に短時間の通電で
済む場合のみとなり、起動回路での導通損失は上記導通
時間の短縮に起因して大幅に削減できる。

【００６０】また、軽負荷時や過電流保護作動時には補
助の電力供給回路から制御回路に電力が供給されること
となり、補助コイルの出力電圧は、通常、入力電源の出
力電圧よりも格段に低く、補助の電力供給回路の入り側
と出側の電圧差は起動回路の入り側と出側の電圧差より
も大幅に小さく、このことに起因して、起動回路から制
御回路に電力が供給される場合に比べて、補助の電力供
給回路から制御回路に電力を供給した場合の方が格段に
導通損失を抑制することができる。

【００６１】以上のように、通常時や起動時等はもちろ
んのこと、軽負荷時や過電流保護作動時における導通損
失も抑制することができることから、回路効率の悪化を
防止することができる。

【００６２】さらに、上記の如く導通損失を抑制するこ
とができることから、各回路構成素子に生じる導通損失
に応じた熱ストレスが小さくなり、このことから、熱耐
久性が高く大型な素子を用いる必要がなくなって、回路
の小型化を図ることができる。

【００６３】電力供給切り替え回路が第１のトランジス
タ素子と第２のトランジスタ素子の直列接続体を有して
構成されたものにあっては、上記第１のトランジスタ素
子は起動回路のシリーズレギュレータを兼用し、第２の
トランジスタ素子は補助の電力供給回路のシリーズレギ
ュレータを兼用する構成であるので、回路を構成する部
品点数の削減を図ることができ、また、回路の簡略化を
推し進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】上記実施形態例の制御電力供給回路が組み込ま
れた電源回路の一例を示す回路図である。

【図２】図１に示すメインの電力供給回路部分を抜き出
した回路図と共に、図１に示す補助の電力供給回路に組
み込まれる整流回路の例を示す回路図である。

【図３】図２に示した各回路から出力される出力電圧と
スイッチ素子ＳＷを制御する信号のデューティーとの関
係をそれぞれ示すグラフである。

【図４】図２の（ｂ）に示す整流回路を図１の回路に組
み込んだ回路例を示す回路図である。

【図５】図４を構成する各構成要素に通電する電圧・電
流波形を示す波形図である。

【図６】図２の（ｂ）に示す整流回路を図１の回路に組
み込んだその他の回路例を示す回路図である。

【図７】図２の（ｃ）に示す整流回路を図１の回路に組
み込んだ回路例を示す回路図である。

【図８】図２の（ｄ）に示す整流回路を図１の回路に組
み込んだ回路例を示す回路図である。

【図９】従来の制御電力供給回路が組み込まれた電源回
路の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 入力電源 ２ トランス ４ 制御回路 ５ 制御電力供給回路 ８ トランジスタ素子 １０ ツェナーダイオード １６ トランジスタ素子 １８ 整流回路 Ｎ３ 補助コイル ＳＷ スイッチ素子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電源の電力を利用したトランスの出
   力電圧をスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作によっ
   て整流平滑して出力する電源回路に備えられ該電源回路
   の出力電圧を安定化すべく上記スイッチ素子のスイッチ
   オン・オフ動作を制御する制御回路に予め定められた制
   御電圧を持つ電力を供給する制御電力供給回路におい
   て、第１のトランジスタ素子により構成されるシリーズ
   レギュレータが備えられ上記入力電源の電力を利用しシ
   リーズレギュレータによって上記制御電圧に安定化され
   た電力を制御回路に供給する起動回路と；シリーズレギ
   ュレータが備えられておらず上記トランスに備えられた
   補助コイルから出力される電力を整流平滑して上記制御
   回路に供給するメインの電力供給回路と；第２のトラン
   ジスタ素子により構成されるシリーズレギュレータを備
   え上記補助コイルの出力電力を整流平滑しこのシリーズ
   レギュレータによって上記制御電圧に安定化された電力
   を上記制御回路に供給する補助の電力供給回路と；上記
   メインの電力供給回路から制御回路に供給される電力の
   電圧が上記制御電圧に安定しているときにはメインの電
   力供給回路から制御回路に電力を供給させ、上記メイン
   の電力供給回路から制御回路に供給される電力の電圧が
   上記制御電圧以下の予め定められた電圧よりも低下した
   ときには補助の電力供給回路から制御回路に電力を供給
   させ、上記補助コイルから電力が出力されないときには
   上記起動回路から制御回路に電力を供給させる電力供給
   切り替え回路と；が設けられ、前記第１のトランジスタ
   素子と第２のトランジスタ素子は直列に接続され、この
   第１のトランジスタ素子と第２のトランジスタ素子のゲ
   ートには第１のトランジスタ素子の導通のオン・オフ状
   態と第２のトランジスタ素子の導通のオン・オフ状態を
   制御する共通のツェナーダイオードのカソード側が接続
   されていることを特徴とする制御電力供給回路。
2. 【請求項２】 起動回路側から制御回路に至る電力の供
   給経路に第１のトランジスタ素子を起動回路側として第
   １のトランジスタ素子と第２のトランジスタ素子が直列
   に接続され、前記第１のトランジスタ素子と第２のトラ
   ンジスタ素子との間の経路に補助の電力供給回路が接続
   され、前記第２のトランジスタ素子と制御回路との間の
   経路にメインの電力供給回路が接続されており、前記第
   １のト ランジスタ素子と第２のトランジスタ素子の直列
   接続体を有して構成される電力供給切り替え回路は、メ
   インの電力供給回路から制御回路に供給される電力の電
   圧が制御電圧に安定しているときには上記電力供給切り
   替え回路の第１と第２の各トランジスタ素子は共に導通
   オフ状態となり、メインの電力供給回路から上記第１と
   第２の各トランジスタ素子を通さずに直接的に制御回路
   に電力が供給され、メインの電力供給回路から制御回路
   に供給される電力の電圧が制御電圧以下の予め定められ
   た電圧よりも低下したときには上記第１のトランジスタ
   素子は導通オフ状態を維持したまま第２のトランジスタ
   素子は導通状態となり、該第２のトランジスタ素子を通
   った制御電圧の電力が補助の電力供給回路から制御回路
   に供給され、補助コイルから電力が出力されないときに
   は上記第１と第２の各トランジスタ素子は共に導通状態
   となり、入力電源から上記第１と第２のトランジスタ素
   子を順に通った制御電圧の電力が起動回路から制御回路
   に供給される構成となっていることを特徴とする請求項
   １記載の制御電力供給回路。