JP3236506B2 - スイッチング電源装置 - 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、直流から直流に電
力変換するスイッチング電源装置に関し、詳しくは、電
力変換された直流電圧に応じてスイッチング信号の周波
数およびデューティ比のいずれか一方を変化させること
により出力直流電圧を安定化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】この種のスイッチング電源装置として、
図５に示すフライバック型のＤＣ／ＤＣコンバータが従
来から知られている。このスイッチング電源装置６１
（以下、「電源装置６１」という）は、交流電源２から
入力した交流を脈流に整流するダイオードブリッジ１１
と、脈流をスイッチングするためのスイッチング用のト
ランス１２およびＦＥＴ１３と、スイッチング信号を生
成する信号生成部６２とを備えている。また、電源装置
６１は、整流用のダイオード１５およびコンデンサ１６
と、整流された直流の電圧を所定電圧に安定化するため
に信号生成部６２のスイッチング信号のデューティ比を
制御する第１の信号制御部１７とを備えている。

【０００３】この場合、信号生成部６２は、三角波を発
振する三角波発振回路２１と、三角波の周波数と等し
く、かつ後述する制御電流ＩC の電流値に応じたデュー
ティ比のパルス信号であるスイッチング信号を生成する
スイッチング信号生成回路２２とを備えている。また、
第１の信号制御部１７は、整流された直流の電圧値に応
じた電流値の制御電流を流し込むシャントレギュレータ
３１と、シャントレギュレータ３１に流れるゲート電流
で導通するフォトダイオード３２ａ、およびフォトダイ
オード３２ａに流れる電流に応じた電流値の制御電流Ｉ
C を信号生成部６２に出力するフォトトランジスタ３２
ｂを有するフォトカップラ３２とを備えている。

【０００４】この電源装置６１では、交流電源２から出
力された交流がダイオードブリッジ１１によって整流さ
れることにより脈流が生成される。この脈流は、スイッ
チング信号に基づいてＦＥＴ１３によってスイッチング
されることにより交流に変換され、トランス１２の一次
巻線１２ａを介して二次巻線１２ｂ側に出力される。そ
して、ダイオード１５およびコンデンサ１６が、二次巻
線１２ｂから出力された交流を整流および平滑すること
によって、所定電圧に安定化した直流を外部に出力す
る。

【０００５】この場合、トランス１２の二次巻線１２ｂ
側の直流電圧ＶS は、以下のようにして、所定電圧に安
定化される。すなわち、直流電圧ＶS は、抵抗３３およ
び抵抗３４によって抵抗分割され、シャントレギュレー
タ３１の制御入力部に入力する。シャントレギュレータ
３１は、直流電圧ＶS に応じたゲート電流を、抵抗３５
およびフォトダイオード３２ａを介して内部に流し込
む。これにより、フォトトランジスタ３２ｂが制御電流
ＩC をスイッチング信号生成回路２２に出力する。この
結果、スイッチング信号生成回路２２が、内部に備えて
いる電流−電圧変換器によって制御電流ＩC の電流値に
比例した第１のしきい値電圧Ｖt1（図４参照）を生成す
る。

【０００６】一方、三角波発振回路２１で発振している
三角波は、その立ち上がり傾斜（図４の立ち上がり信号
波形７１参照）が抵抗２４の抵抗値とコンデンサ２５の
容量値との時定数に応じて決定され、立ち下がり傾斜
（同図の立ち下がり信号波形７２参照）が抵抗２３の抵
抗値とコンデンサ２５の容量値との時定数に応じて決定
されている。この三角波がスイッチング信号生成回路２
２に出力されると、同図に示すように、スイッチング信
号生成回路２２は、三角波の立ち上がりに同期して立ち
上がり、かつ三角波の信号電圧と第１のしきい値電圧Ｖ
t1とが交差する交差時に同期して立ち下がるスイッチン
グ信号ＳC を生成する。この場合、第１のしきい値電圧
Ｖt1は、直流電圧ＶS が高くなると低下し、直流電圧Ｖ
S が低くなると上昇する。このため、第１のしきい値電
圧Ｖt1の変化に応じて、ＦＥＴ１３をオンさせるオン信
号のパルス幅であるオン時間ＴONとオフさせるためのオ
フ時間ＴOFF とを加算した１周期におけるオン時間ＴON
のデューティ比が変化することにより、トランス１２の
二次巻線１２ｂ側に伝達される電力量も変化する結果、
直流電圧ＶS が所定値になるように制御されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
電源装置６１には、以下の問題点がある。すなわち、こ
の電源装置６１では、スイッチング信号ＳC のオン時間
ＴONとオフ時間ＴOFF によって、直流電圧ＶS を所定電
圧に安定化することができる入力直流の許容入力電圧幅
が決定されている。つまり、入力交流電圧にほぼ比例す
る電圧値である入力直流電圧が最大のときに、オン時間
ＴONおよびオフ時間ＴOFF をそれぞれ最小および最大に
設定し、入力直流電圧が最小のときにオン時間ＴONおよ
びオフ時間ＴOFF をそれぞれ最大および最小に設定する
必要がある。したがって、理論的には、オン時間ＴONお
よびオフ時間ＴOFF を任意に設定することによって、い
かなる電圧の直流であってもスイッチングによって所定
電圧の直流に変換することが可能である。しかし、実際
には、オン時間ＴONの最小幅は、ＦＥＴ１３のターンオ
ン時間（約０．１μＳ）により決定されてしまう。ま
た、オフ時間ＴOFF も、スイッチング信号ＳC の周波数
およびオン時間ＴONに基づいて、一義的に決定される。
このため、従来の電源装置６１では、例えば、入力直流
電圧の上限値を高くすれば、下限値、つまりいわゆるＡ
ＶＲ限界値が自動的に高くなってしまう。この結果、一
般的には、世界中の商用電源を直流電力に変換可能に構
成するためには、安定化が可能な許容入力電圧幅は、直
流に換算した場合、約１００Ｖ〜３５０Ｖ程度の範囲が
限界であり、ＡＶＲ限界値を１００Ｖよりも低くするこ
とができないという問題点がある。

【０００８】この結果、ＡＶＲ限界値が高いために、例
えば、自動車のバッテリ電圧から、商用電源を整流した
直流電圧までをカバーすることができなかったり、モー
タなどの発電機を駆動することによって商用電源の電圧
値が一時的にドロップすることにより入力される直流電
圧がＡＶＲ限界値よりも低くなると、安定化すべき電圧
以下の直流を出力してしまうことがある。特に、後者の
場合には、ＯＡ機器を負荷としているときには、メモリ
の記憶内容が消去されてしまったりして種々の不都合が
生じるという問題点がある。なお、直流電圧の低下を防
止するために出力側にコンデンサを並列接続する方法も
考えられるが、数万μＦという大容量コンデンサを必要
とするために、電源装置の大型化およびコストアップを
招いてしまうという問題点がある。

【０００９】なお、従来の電源装置６１としてデューテ
ィ比制御によって安定化する例を説明したが、オン時間
ＴONを一定に維持した状態でスイッチング信号ＳC の周
波数を変化させることによって安定化するスイッチング
電源装置の場合であっても、同様な問題点を有してい
る。つまり、かかるスイッチング電源装置においては、
スイッチング信号を低周波から高周波まで広い範囲で発
振させることは非常に困難であり、このため、ＡＶＲ限
界値を低くできないと共に許容入力電圧幅を大きくでき
ないという問題点を有している。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、安定化が可能な許容入力電圧幅を大き
くすることができるスイッチング電源装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のスイッチング電源装置は、スイッチング信
号を生成する信号生成部と、入力された入力直流をスイ
ッチング信号に基づいてスイッチングすることにより直
流に変換する電力変換部と、変換された直流の電圧を所
定電圧に安定化するために信号生成部によって生成され
るスイッチング信号のデューティ比を制御する第１の信
号制御部と、スイッチング信号の周波数を制御する第２
の信号制御部とを備えているスイッチング電源装置おい
て、第１の信号制御部は、変換された直流の電圧値が高
くなると低下し電圧値が低くなると上昇する第１のしき
い値電圧を設定し、第２の信号制御部は、入力直流の電
圧値が上昇すると低下し電圧値が低下すると上昇する第
２のしきい値電圧を設定し、信号生成部は、三角波状信
号を生成する三角波発振回路と、三角波状信号の立ち上
がりに同期して立ち上がり、かつ三角波状信号の信号電
圧と第１のしきい値電圧とが交差する交差時または第１
のしきい値電圧が三角波状信号の信号電圧よりも高いと
きには三角波状信号の信号波形の立ち下がり時に同期し
て立ち下がるスイッチング信号を生成するスイッチング
信号生成回路とを備えて構成され、三角波発振回路は、
その立ち下がり信号波形の信号電圧が第２のしきい値電
圧以下となるときに、その立ち下がり信号波形の傾斜
が、第２のしきい値電圧を超える立ち下がり信号波形の
傾斜よりも急峻となるように三角波状信号を生成するこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２記載のスイッチング電源装置は、
スイッチング信号を生成する信号生成部と、入力された
入力直流をスイッチング信号に基づいてスイッチングす
ることにより直流に変換する電力変換部と、変換された
直流の電圧を所定電圧に安定化するために信号生成部に
よって生成されるスイッチング信号の周波数を制御す る
第１の信号制御部と、スイッチング信号のデューティ比
を制御する第２の信号制御部とを備えているスイッチン
グ電源装置おいて、第２の信号制御部は、入力直流の電
圧値が上昇すると低下し電圧値が低下すると上昇する第
１のしきい値電圧を設定し、第１の信号制御部は、変換
された直流の電圧値が高くなると低下し電圧値が低くな
ると上昇する第２のしきい値電圧を設定し、信号生成部
は、三角波状信号を生成する三角波発振回路と、三角波
状信号の立ち上がりに同期して立ち上がり、かつ三角波
状信号の信号電圧と第１のしきい値電圧とが交差する交
差時または第１のしきい値電圧が三角波状信号の信号電
圧よりも高いときには三角波状信号の信号波形の立ち下
がり時に同期して立ち下がるスイッチング信号を生成す
るスイッチング信号生成回路とを備えて構成され、三角
波発振回路は、その立ち下がり信号波形の信号電圧が第
２のしきい値電圧以下となるときに、その立ち下がり信
号波形の傾斜が、第２のしきい値電圧を超える立ち下が
り信号波形の傾斜よりも急峻となるように三角波状信号
を生成することを特徴とする。

【００１３】請求項１，２記載のスイッチング電源装置
では、信号生成部が、第２のしきい値電圧の高低に応じ
て、スイッチング信号のオン時間を一定にした状態でオ
フ時間を短縮または伸張させることによってスイッチン
グの周波数を変化させると共に、第１のしきい値電圧の
高低に応じて、スイッチングの周波数を一定に維持した
状態でオン時間ＴONのデューティ比を小さくまたは大き
くする。これにより、単にスイッチング信号のデューテ
ィ比を変化させたり、スイッチング信号のオン時間ＴON
を一定に維持した状態でその周波数を変化させる方式と
比較して、スイッチング信号のオン時間ＴONとオフ時間
ＴOFF のデューティ比の変化幅を極めて大きくすること
ができる。この結果、ＡＶＲ限界値を低下させることが
できると共に安定化が可能な許容入力電圧幅を、より大
きくすることができる。また、スイッチング信号の周波
数およびデューティ比を、１つの三角波発振回路の三角
波状信号に基づいて同時に制御することができるため、
簡易に構成することができる。

【００１４】請求項３記載のスイッチング電源装置は、
請求項１または２記載のスイッチング電源装置におい
て、蓄積したエネルギーに基づく直流を入力直流の電圧
値が低下したときに電力変換部に供給するコンデンサ
と、コンデンサを充電する充電手段とを備えていること
を特徴とする。

【００１５】請求項１および２記載のスイッチング電源
装置は、ＡＶＲ限界値をある程度低下させることはでき
るが、例えば、脈流のように周期的に完全に０Ｖになる
時には電力を変換することはできない。このスイッチン
グ電源装置では、このような場合であっても、コンデン
サが、脈流によって充電されると共に、脈流電圧が低下
したときに電力変換部に直流を供給する。このため、Ａ
ＶＲ限界値を極めて低下させることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るスイッチング電源装置（以下、「電源装置」と
いう）の好適な実施の形態について説明する。なお、従
来の電源装置６１と同一の構成については、同一の符号
を付して重複した説明を省略する。

【００１７】同図に示すように、電源装置１は、フライ
バック型のＤＣ／ＤＣコンバータを構成しており、従来
の電源装置６１の各構成要素とほぼ同一に構成された、
ダイオードブリッジ１１、トランス１２、ＦＥＴ１３、
ダイオード１５、コンデンサ１６および第１の信号制御
部１７を備えるほか、信号生成部１４、第２の信号制御
部１８、充電部（充電手段）４５およびコンデンサ４６
を備えている。以下、各構成について、従来の電源装置
６１と異なる点を重点的に説明する。

【００１８】トランス１２は、コンデンサ４６にエネル
ギーを蓄積させるための補助巻線１２ｃを備えている。
補助巻線１２ｃは、ＦＥＴ１３によるスイッチングがオ
ンのときにエネルギーを蓄積し、スイッチングがオフに
なったときに、蓄積されているエネルギーに基づく電流
でコンデンサ４６を充電するという機能を有している。

【００１９】第２の信号制御部１８は、オペアンプ４
１、抵抗４２，４３および基準電圧源４４を備えてい
る。

【００２０】この第２の信号制御部１８では、ダイオー
ドブリッジ１１から出力された脈流の電圧が抵抗４２お
よび４３で抵抗分割され、分割された脈流電圧がオペア
ンプ４１のマイナス入力部に入力される。オペアンプ４
１は、基準電源４４の基準電圧と入力された脈流電圧と
を所定の利得で差動増幅することによって、脈流電圧に
反比例する第２のしきい値電圧Ｖt2を出力する。つま
り、オペアンプ４１は、脈流電圧が上昇するにつれてそ
の電圧値が低下する特性を有する第２のしきい値電圧Ｖ
t2を出力する。なお、第２のしきい値電圧Ｖt2の最低値
は、後述する三角波状信号Ｓｔの最低信号電圧値よりも
高くなるように設定されている。

【００２１】信号生成部１４は、三角波状信号Ｓｔを発
振する三角波発振回路２１と、三角波状信号Ｓｔの周波
数と等しく、かつ制御電流ＩC の電流値に応じたデュー
ティ比のパルス信号であるスイッチング信号ＳC を生成
するスイッチング信号生成回路２２と、三角波発振回路
２１の発振周波数を高くするためのコンパレータ２６お
よび抵抗２７を備えている。この場合、三角波発振回路
２１は、従来の電源装置６１における三角波発振回路２
１が一定周波数の三角波のみを発振していたのに対し
て、周波数が可変可能な三角波状信号Ｓｔを発振する
点、および三角波状信号Ｓｔの立ち下がり信号波形の信
号電圧が第２のしきい値電圧Ｖt2以下となるときに、そ
の立ち下がり信号波形の傾斜が、第２のしきい値電圧Ｖ
t2を超える立ち下がり信号波形の傾斜よりも急峻となる
ように三角波状信号Ｓｔを生成する点が異なるだけでほ
ぼ同一に構成されている。

【００２２】この信号生成部１４では、図２に示すよう
に、第２の信号制御部１８から符号５１で示す第２のし
きい値電圧Ｖt2が出力されると、コンパレータ２６が、
三角波発振回路２１からモニタ出力されてプラス入力部
に入力する三角波状信号Ｓｔの立ち下がり信号波形５２
の信号電圧と第２のしきい値電圧Ｖt2とを比較し、第２
のしきい値電圧Ｖt2よりも立ち下がり信号波形５２の信
号電圧が低下したときに、抵抗２７を介して三角波発振
回路２１にロウレベル信号を出力する。ロウレベル信号
を入力すると、三角波発振回路２１は、三角波状信号Ｓ
ｔの立ち下がり信号波形５２の傾斜を抵抗２７および抵
抗２３の並列抵抗並びにコンデンサ２５の容量値に基づ
く時定数で決定する。つまり、三角波状信号Ｓｔの決定
された新たな立ち下がり信号波形５３の傾斜は、本来の
立ち下がり信号波形５２，５４の傾斜よりも急峻にな
る。この結果、第２のしきい値電圧Ｖt2が上昇するほど
三角波状信号Ｓｔの周波数が高くなる。三角波状信号Ｓ
ｔの信号電圧が最低値になると、三角波発振回路２１
は、抵抗２４の抵抗値とコンデンサ２５の容量値に基づ
く時定数で決定される立ち上がり信号波形、および抵抗
２３の抵抗値およびコンデンサ２５の容量値に基づく時
定数で決定される立ち下がり信号波形での発振を再び開
始する。このように、この信号生成部１４では、脈流電
圧が低下するにつれて、第２のしきい値電圧Ｖt2を上昇
させることによって、オン時間ＴONを一定に維持した状
態で三角波状信号Ｓｔの周波数が高くなるように制御
し、かつ、脈流電圧が上昇するにつれて、第２のしきい
値電圧Ｖt2を低下させることによって、オン時間ＴONを
一定に維持した状態で三角波状信号Ｓｔの周波数が低く
なるように制御する。

【００２３】スイッチング信号生成回路２２は、三角波
発振回路２１から三角波状信号Ｓｔを入力し、三角波状
信号Ｓｔの立ち上がりに同期して立ち上がり、かつ三角
波状信号Ｓｔの信号電圧と第１のしきい値電圧Ｖt1とが
交差する交差時または第１のしきい値電圧Ｖt1が三角波
状信号Ｓｔの信号電圧よりも高いときには、三角波状信
号Ｓｔの信号波形の立ち下がり時に同期して立ち下がる
スイッチング信号ＳCを生成する。つまり、スイッチン
グ信号生成回路２２は、スイッチング信号ＳCの周波数
を、第２のしきい値電圧Ｖt2の電圧値の高低にほぼ反比
例するように（正確には、第２のしきい値電圧Ｖt2が三
角波状信号Ｓｔの最大信号電圧値よりも低いときに、ほ
ぼ反比例するように）制御し、かつ、スイッチング信号
ＳC のデューティ比を、第１のしきい値電圧Ｖt1の高低
にほぼ比例するように（正確には、第１のしきい値電圧
Ｖt1が三角波状信号Ｓｔの最大信号電圧値よりも低いと
きに、ほぼ比例するように）制御する。

【００２４】充電部４５は、トランス１２の補助巻線１
２ｃおよびダイオード４７，４８を含んで構成されてい
る。充電部４５では、補助巻線１２ｃが、ＦＥＴ１３が
オンしているときにエネルギーを蓄積し、ＦＥＴ１３が
オフしたときに、そのエネルギーに基づく電流を、図１
の電流経路Ｉ1 で放出することによってコンデンサ４６
を充電する。これにより、コンデンサ４６の端子間電圧
ＶC は、図３に示すように、脈流電圧ＶD が所定の電圧
Ｖａよりも上昇しているときに、充電によって上昇し、
脈流電圧ＶD が最大値Ｖｐに達したときに電圧Ｖ1 まで
充電される。一方、コンデンサ４６は、脈流電圧ＶD が
電圧Ｖ1 からＶａまでの間においては、蓄積したエネル
ギーを図１の電流経路Ｉ2 でトランス１２の一次巻線に
供給する。

【００２５】次に、電源装置１の動作、特に従来の電源
装置６１と異なる動作であるスイッチング信号ＳC の周
波数およびデューティ比制御並びにコンデンサ４６の充
放電制御について説明する。

【００２６】この電源装置１では、オペアンプ４１が脈
流電圧ＶD に応じた第２のしきい値電圧Ｖt2を生成し、
コンパレータ２６に出力する。コンパレータ２６は、三
角波発振回路２１から出力される三角波状信号Ｓｔの立
ち下がり信号電圧と第２のしきい値電圧Ｖt2とを比較
し、立ち下がり信号電圧が第２のしきい値電圧Ｖt2より
も低下したときに、立ち下がり傾斜を急峻にさせる。こ
れにより、三角波発振回路２１の三角波状信号Ｓｔの周
波数が高くなるため、スイッチング信号ＳC は、オン時
間ＴONが一定の状態でオフ時間ＴOFF が短縮されること
により、その周波数が高くなる。この結果、脈流電圧Ｖ
D の電圧値が低いときには、スイッチング周波数が高く
なることにより変換電力量が増加し、脈流電圧ＶD の電
圧値が高いときには、スイッチング周波数が低くなるこ
とにより、変換電力量が低下する。

【００２７】この間、脈流電圧ＶD の電圧値が電圧Ｖａ
よりも高いときには、コンデンサ４６が充電され、脈流
電圧ＶD の電圧値が電圧Ｖ1 よりも低いときには、コン
デンサ４６がトランス１２の一次巻線１２ａにエネルギ
ーを供給する。したがって、コンデンサ４６がないとし
た場合のＡＶＲ限界値を電圧Ｖ1 とすれば、脈流のよう
に周期的に０Ｖの電圧値になるような場合であっても正
常にスイッチングを行うことができる。また、交流電源
２からの交流電流が平均して流れることにより、入力力
率を実質的に上げることができる。

【００２８】一方、トランス１２の二次巻線１２ｂ側の
直流電圧ＶS が上昇したときには、シャントレギュレー
タ３１およびフォトカップラ３２を介してスイッチング
信号生成回路２２に制御電流ＩC が入力され、スイッチ
ング信号生成回路２２は、制御電流ＩC を第１のしきい
値電圧Ｖt1に変換し、三角波状信号Ｓｔの信号電圧と第
１のしきい値電圧Ｖt1に基づいて、スイッチング信号Ｓ
C のオン時間ＴONを短く制御する。この結果、直流電圧
ＶS は、低下するように制御されることによって、所定
電圧値に安定化される。逆に、トランス１２の二次巻線
１２ｂ側の直流電圧ＶS が低下したときには、制御電流
ＩC が流れないことにより、第１のしきい値電圧Ｖt1が
上昇するため、スイッチング信号ＳC のオン時間ＴONが
最長になる結果、直流電圧Ｖs は、上昇するように制御
されることによって、所定電圧値に安定化される。

【００２９】このように、電源装置１によれば、スイッ
チング信号ＳC は、脈流電圧ＶD に応じて、オン時間Ｔ
ONを一定にした状態でオフ時間ＴOFF が短縮または伸張
されることによって周波数が変化する共に、直流電圧Ｖ
S に基づく第１のしきい値電圧Ｖt1の高低に応じてその
周波数を一定に維持した状態でオン時間ＴONのデューテ
ィ比が変化する。この結果、スイッチング信号ＳC のオ
ン時間ＴONとオフ時間ＴOFF のデューティ比の変化幅を
極めて大きくすることができるため、ＡＶＲ限界値を低
下させることができると共に、安定化が可能な許容入力
電圧幅をより大きくすることができる。なお、発明者の
実験値によれば、従来の電源装置６１と同一の条件の下
でＡＶＲ限界値を比較した場合、従来の電源装置６１の
ＡＶＲ限界値がＤＣ１００Ｖであったのに対し、電源装
置１では、コンデンサ４６がない場合であってもＤＣ約
３５Ｖと大幅に低下させることが確認されている。

【００３０】さらに、コンデンサ４６が、充放電を繰り
返すことによって、脈流のように電圧値が周期的に０Ｖ
になるような入力直流を安定化する場合であっても、コ
ンデンサ４６の端子間電圧ＶC を、コンデンサ４６がな
いとした場合のＡＶＲ限界値以上に維持させておくこと
によって、電力変換部に入力される直流電圧値をＡＶＲ
限界値よりも低下させることがないため、入力直流のＡ
ＶＲ限界値をより低下させることができる。

【００３１】なお、上記電源装置１では、脈流電圧ＶD
の電圧値に応じてスイッチング信号ＳC の周波数を変化
させると共に、直流電圧Ｖｓの電圧値に応じてスイッチ
ング信号ＳC のデューティ比を変化させているが、本発
明は、これに限定されず、第２の信号制御部１８が脈流
電圧ＶD の電圧値に応じてスイッチング信号ＳC のデュ
ーティ比を変化させると共に、第１の信号制御部１７が
直流電圧Ｖｓの電圧値に応じてスイッチング信号ＳC の
周波数を変化させるように構成することができる。

【００３２】また、本実施形態では、三角波発振回路２
１に三角波状信号Ｓｔを発振させているが、これに限定
されず、正弦波など周期的に電圧値が変化する信号波形
であればよいのは勿論である。さらに、この場合、コン
パレータ２６のコンパレータ信号に基づいて、発振波形
を直ちに立ち上げると共にその直後から再度立ち上がる
ように発振制御してもよい。

【００３３】さらに、本発明はその構成を適宜変更する
ことができる。例えば、上記実施例ではフライバック型
のスイッチング電源装置の構成を説明したが、これに限
らず、フォワード形スイッチング電源装置にも適用可能
であり、スイッチング素子としてトランジスタを使用す
るように構成することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１および２記載のス
イッチング電源装置によれば、信号生 成部が、第２のし
きい値電圧の高低に応じて、スイッチング信号のオン時
間ＴONを一定にした状態でオフ時間ＴOFF を短縮または
伸張させることによってスイッチングの周波数を変化さ
せると共に、第１のしきい値電圧の高低に応じて、スイ
ッチングの周波数を一定に維持した状態でオン時間ＴON
のデューティ比を小さくまたは大きくすることにより、
スイッチング信号のオン時間ＴONとオフ時間ＴOFF のデ
ューティ比の変化幅を極めて大きくすることができる結
果、ＡＶＲ限界値を低下させることができると共に安定
化が可能な許容入力電圧幅をより大きくすることができ
る。また、スイッチング信号の周波数およびデューティ
比を、１つの三角波発振回路の三角波状信号に基づいて
同時に制御することができるため、簡易に構成すること
ができる。

【００３５】さらに、請求項３記載のスイッチング電源
装置によれば、コンデンサ４６が、充放電を繰り返すこ
とによって、脈流のように電圧値が周期的に０Ｖになる
ような入力直流を安定化する場合であっても、電力変換
部に入力される直流電圧値をＡＶＲ限界値よりも低下さ
せることがないため、入力直流のＡＶＲ限界値をより低
下させることができると共に、安定化可能な許容入力電
圧幅を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装
置のブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装
置におけるスイッチング信号生成回路がスイッチング信
号波形を生成する過程を説明するための信号波形図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装
置のコンデンサの端子間電圧波形を示す信号波形図であ
る。

【図４】従来のスイッチング電源装置におけるスイッチ
ング信号生成回路がスイッチング信号を生成する過程を
説明するための信号波形図である。

【図５】従来のスイッチング電源装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ スイッチング電源装置 １４ 信号生成部 １７ 第１の信号制御部 １８ 第２の信号制御部 １９ 電力変換部 ２１ 三角波発振回路 ２２ スイッチング信号生成回路 ４５ 充電部 ４６ コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 3/28 H02M 7/06 H03K 7/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング信号を生成する信号生成部
   と、入力された入力直流を前記スイッチング信号に基づ
   いてスイッチングすることにより直流に変換する電力変
   換部と、前記変換された直流の電圧を所定電圧に安定化
   するために前記信号生成部によって生成される前記スイ
   ッチング信号のデューティ比を制御する第１の信号制御
   部と、前記スイッチング信号の周波数を制御する第２の
   信号制御部とを備えているスイッチング電源装置おい
   て、前記第１の信号制御部は、前記変換された直流の電圧値
   が高くなると低下し当該電圧値が低くなると上昇する第
   １のしきい値電圧を設定し、前記第２の信号制御部は、
   前記入力直流の電圧値が上昇すると低下し当該電圧値が
   低下すると上昇する第２のしきい値電圧を設定し、前記
   信号生成部は、三角波状信号を生成する三角波発振回路
   と、前記三角波状信号の立ち上がりに同期して立ち上が
   り、かつ当該三角波状信号の信号電圧と前記第１のしき
   い値電圧とが交差する交差時または当該第１のしきい値
   電圧が前記三角波状信号の前記信号電圧よりも高いとき
   には当該三角波状信号の信号波形の立ち下がり時に同期
   して立ち下がるスイッチング信号を生成するスイッチン
   グ信号生成回路とを備えて構成され、前記三角波発振回
   路は、その立ち下がり信号波形の信号電圧が前記第２の
   しきい値電圧以下となるときに、その立ち下がり信号波
   形の傾斜が、当該第２のしきい値電圧を超える当該立ち
   下がり信号波形の傾斜よりも急峻となるように前記三角
   波状信号を生成す ることを特徴とするスイッチング電源
   回路。
2. 【請求項２】 スイッチング信号を生成する信号生成部
   と、入力された入力直流を前記スイッチング信号に基づ
   いてスイッチングすることにより直流に変換する電力変
   換部と、前記変換された直流の電圧を所定電圧に安定化
   するために前記信号生成部によって生成される前記スイ
   ッチング信号の周波数を制御する第１の信号制御部と、
   前記スイッチング信号のデューティ比を制御する第２の
   信号制御部とを備えているスイッチング電源装置おい
   て、 前記第２の信号制御部は、前記入力直流の電圧値が上昇
   すると低下し当該電圧 値が低下すると上昇する第１のし
   きい値電圧を設定し、前記第１の信号制御部は、前記変
   換された直流の電圧値が高くなると低下し当該電圧値が
   低くなると上昇する第２のしきい値電圧を設定し、前記
   信号生成部は、三角波状信号を生成する三角波発振回路
   と、前記三角波状信号の立ち上がりに同期して立ち上が
   り、かつ当該三角波状信号の信号電圧と前記第１のしき
   い値電圧とが交差する交差時または当該第１のしきい値
   電圧が前記三角波状信号の前記信号電圧よりも高いとき
   には当該三角波状信号の信号波形の立ち下がり時に同期
   して立ち下がるスイッチング信号を生成するスイッチン
   グ信号生成回路とを備えて構成され、前記三角波発振回
   路は、その立ち下がり信号波形の信号電圧が前記第２の
   しきい値電圧以下となるときに、その立ち下がり信号波
   形の傾斜が、当該第２のしきい値電圧を超える当該立ち
   下がり信号波形の傾斜よりも急峻となるように前記三角
   波状信号を生成す ることを特徴とするスイッチング電源
   回路。
3. 【請求項３】 蓄積したエネルギーに基づく直流を前記
   入力直流の電圧値が低下したときに前記電力変換部に供
   給するコンデンサと、当該コンデンサを充電する充電手
   段とを備えていることを特徴とする請求項１または２記
   載のスイッチング電源装置。