JP3365195B2 - スイッチング式電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に電源
として利用されるスイッチング式電源装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器の小型・低価格化が
推進されるとともに、この電子機器に利用されるスイッ
チング式電源装置も小型・低価格化が要求され、さらに
安全面や電波妨害といった機器の保護に対する要求も一
段と厳しいものとなっている。

【０００３】以下に従来のスイッチング式電源装置を図
２により説明する。同図において、１は交流入力を直流
に変換する変換回路である一次側整流平滑回路であり、
交流入力電圧を受電して直流入力電圧に変換する。２は
スイッチングトランスで、一次巻線２１、補助巻線２
２、二次巻線２３を有する。

【０００４】一次巻線２１はその一端を上記一次側整流
平滑回路１の正電極に接続され、他端はスイッチング素
子３のコレクタＣとエミッタＥを介して上記一次側整流
平滑回路１の負電極に接続されている。スイッチング素
子３はベースＢへの制御回路４からのパルス信号によっ
て二次側の直流出力電圧を安定化するように制御されて
いる。

【０００５】補助巻線２２に接続されたダイオード５と
電解コンデンサ６により整流平滑し得られた直流電圧
（以降、バイアス電圧と呼ぶ。）を制御回路４の正電極
に供給する。抵抗７は上記一次側整流平滑回路１の正電
極と上記制御回路４の正電極に接続される。上記二次巻
線２３に発生する交流電圧は、二次側整流平滑回路８で
そのフライバック電圧を整流平滑され、直流出力電圧と
して出力端子に供給される。

【０００６】以上のように構成されたスイッチング式電
源装置の動作について説明する。まず、交流入力を受電
すると一次側整流平滑回路１によって直流電圧に変換さ
れる。この直流電圧は抵抗７を介して電解コンデンサ６
を充電し、制御回路４の動作電圧以上となったとき、制
御回路４を動作させるとともに放電する。

【０００７】制御回路４は動作を開始することによっ
て、出力パルスをスイッチング素子３のベースに出力す
る。この出力パルスによってスイッチング素子３がオン
・オフすることにより直流入力電圧が交流電圧に変換さ
れて一次巻線２１に入力される。それにより補助巻線２
２および二次巻線２３にスイッチングトランス２の巻線
比に比例した交流電圧が発生する。二次巻線２３に誘起
された交流電圧のフライバック電圧は、二次側整流平滑
回路８によって整流平滑され直流出力として図示しない
機器に出力される。

【０００８】なお、補助巻線２２に誘起された交流電圧
のフライバック電圧はダイオード５及び電解コンデンサ
６で整流平滑され、制御回路４のバイアス電圧として供
給され、電解コンデンサ６は充放電を繰り返し、制御回
路４から出力パルスをスイッチング素子３のベースＢに
出力して上記動作を持続してスイッチング式電源装置か
ら直流を出力し続けるものである。

【０００９】また、抵抗７は制御回路４の動作開始時
（または、後述する２次側の瞬間的な短絡時）には制御
回路４を動作させるものとして必要となるが、通常の動
作中には上記補助巻線２２に誘起された交流電圧によっ
て電解コンデンサ６を充電して制御回路４を動作させる
ので、この動作中に電解コンデンサ６に与える上記一次
側整流平滑回路１からの影響を軽減するため比較的高い
抵抗値が選択されている。

【００１０】以上のように構成されたスイッチング式電
源装置においては、二次側の直流出力から他の機器への
電力供給を挿抜可能なコネクタープラグなど接続して行
うのが一般的であり、このコネクタープラグの挿抜時に
瞬間的に直流出力が短絡されることがあり、このような
瞬間的な短絡現象に関しては次のような動作で自動復帰
するように構成されていた。

【００１１】まず、直流出力が短絡されると出力電圧が
なくなり、それに伴い補助巻線２２のバイアス電圧もス
イッチングトランス２の巻数比に比例してなくなり、制
御回路４が停止する。制御回路４が停止すると直流入力
電圧から抵抗７を介して電解コンデンサ６が充電され制
御回路４に印加され、再び、制御回路４が動作を開始し
二次側から直流が再び出力される。

【００１２】即ち、瞬間的な直流出力の短絡に対して
は、直流出力を即復帰する構成としていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような瞬間的な直流出力の短絡であれば上記即復帰する
構成は有用であるが、瞬間的でない短絡事故的なもので
あれば、即復帰して動作が開始されても出力が短絡され
ているため、バイアス電圧が発生せず再度制御回路４が
停止し、電解コンデンサ６がまた一次側整流平滑回路１
からの直流電圧によって充電され、制御回路４が駆動す
る状態を繰り返すこと（以降、間欠発振と呼ぶ。）にな
る。

【００１４】この時、単一の交流入力を取り扱うスイッ
チング式電源装置であれば、直流出力が短絡された場合
に間欠発振の頻度を抑えるように抵抗７や電解コンデン
サ６の容量を実使用上問題ない程度に抑えることも可能
であるが、複数の国での使用を前提とする場合は、どう
しても高圧の交流入力を用いる場合に電解コンデンサ６
への充電時間が短くなり、間欠発振の周期が短くなるた
めに出力に供給される電力が大きくなり、短絡電流が増
加し部品を破壊したり電源装置自身の発熱が大きくなる
といった問題を有することになり、スイッチング式電源
装置の小型・低価格化を困難とする要因となっていた。

【００１５】本発明は以上のような従来の問題点を解決
し、出力短絡時に入力電圧が高くても制御回路への充電
電圧を一定とし、間欠発振の周期を一定以下とし、出力
に供給される電力を抑えるスイッチング式電源装置を提
供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のスイッチング式電源装置は、交流入力を直流
に変換し出力する一次側変換回路と、この一次側変換回
路の一方の出力端を一端に接続し他端をスイッチング素
子のコレクタとエミッタを介して上記一次側変換回路の
他方の出力端と接続したスイッチングトランスの一次巻
線と、一端をダイオードのアノード側に接続しカソード
側を制御回路の入力端の一方に接続するとともに他端を
上記制御回路の入力端の他方に接続したスイッチングト
ランスの補助巻線と、上記制御回路の入力端間に挿入さ
れた電解コンデンサと、上記一次側変換回路の一方の出
力端に一端が接続され上記電解コンデンサに他端が接続
された直列接続された分割抵抗と、この分割抵抗間にア
ノード側を接続しカソード側を上記制御回路の入力端の
他方に接続したツェナーダイオードとからなり、上記電
解コンデンサの充電電圧によって上記制御回路を駆動し
て出力パルスを発振し、この出力パルスを上記スイッチ
ング素子のベースに入力して上記スイッチング素子をオ
ン・オフして、上記スイッチングトランスの二次巻線側
から直流を出力するとともに、上記電解コンデンサに流
れる電流を一定にする構成としたものである。

【００１７】上記のように、制御回路へ供給する抵抗間
にツェナーダイオードのカソードを接続し上記ツェナー
ダイオードのアノードと上記制御回路の負電極を接続し
たという簡単な構造により、出力短絡時に入力電圧が高
くても上記ツェナーダイオードにより制御回路への充電
電圧を一定レベルにクランプすることができ、入力交流
電圧の大きさに関係なく間欠発振の周期を一定以下に
し、出力に供給される電力を抑え、小型で低価格のスイ
ッチング式電源装置を実現することができるものであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
交流入力を直流に変換し出力する一次側変換回路と、こ
の一次側変換回路の一方の出力端を一端に接続し他端を
スイッチング素子のコレクタとエミッタを介して上記一
次側変換回路の他方の出力端と接続したスイッチングト
ランスの一次巻線と、一端をダイオードのアノード側に
接続しカソード側を制御回路の入力端の一方に接続する
とともに他端を上記制御回路の入力端の他方に接続した
上記スイッチングトランスの補助巻線と、上記制御回路
の入力端間に挿入された電解コンデンサと、上記一次側
変換回路の一方の出力端に一端が接続され、上記電解コ
ンデンサに他端が接続された直列接続された分割抵抗
と、この分割抵抗間にアノード側を接続しカソード側を
上記制御回路の入力端の他方に接続したツェナーダイオ
ードとからなり、上記電解コンデンサの充電電圧によっ
て上記制御回路を駆動して出力パルスを発振し、この出
力パルスを上記スイッチング素子のベースに入力して上
記スイッチング素子をオン・オフして上記スイッチング
トランスの二次巻線側から直流を出力するとともに、上
記電解コンデンサに流れる電流を一定にするものであ
り、二次側出力が短絡された場合に、入力交流電圧の大
きさに関係なく間欠発振の周期を一定以下にし、出力に
供給される電圧を抑えて、出力短絡時に対応して大型化
していたスイッチング式電源装置の小型化、低価格化を
実現するものである。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１の構成に
加えて、二次巻線側からの直流出力が挿抜可能なコネク
タプラグによって他の電気機器に接続されたものであ
り、他の機器との接続においてスイッチング式電源装置
の小型化を可能とするものである。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について図１に
より説明する。なお、説明にあたっては、従来技術と同
一部分は同一番号を付し、説明を省略して説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施の形態のスイッチン
グ式電源装置の回路構成図であり、同図において、９お
よび１０は一次側整流平滑回路１の正電極と制御回路４
の正電極に接続された抵抗であり、１１は上記抵抗９，
１０の間にカソード側を接続し、アノード側と制御回路
４の負電極を接続したツェナーダイオードである。

【００２２】以上のように構成されたスイッチング式電
源装置について、定常時の動作説明は従来技術と同様で
あるため省略し、以下には二次側の直流出力短絡時の動
作について説明する。

【００２３】二次側の直流出力が短絡されると出力電圧
がなくなり、それに伴い補助巻線２２のバイアス電圧も
スイッチングトランス２の巻数比に比例してなくなり、
制御回路４が停止する。制御回路４が停止すると直流入
力電圧から抵抗９，１０を介して電解コンデンサ６が充
電され制御回路４に印加され、再び制御回路４が動作を
開始する。しかし、動作が開始されても出力が短絡され
ているためバイアス電圧が発生せず再度制御回路４が停
止し、上述の従来技術の回路と同様の間欠発振すること
になる。

【００２４】しかしながら、一次側の交流入力が高い場
合は抵抗９，１０の間にツェナーダイオード１１を接続
することにより、ツェナーダイオード１１の導通電圧
（ツェナー電圧）が直流入力電圧の抵抗９，１０の分割
比で決まる電圧以下のとき、ツェナーダイオード１１の
ツェナー電圧でしか電解コンデンサ６は充電されない。

【００２５】つまり、電解コンデンサ６はツェナー電圧
以下の電圧でしか充電されないことになり、間欠発振の
周期はツェナー電圧で決まる一定周期以下になって、二
次側直流出力が短絡された場合でも二次側直流出力に供
給する電力を一定以下に抑えることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、制御回路へ直流
入力電圧を供給する抵抗間にツェナーダイオードのカソ
ードを接続し、上記ツェナーダイオードのアノードと上
記制御回路の負電極を接続した構成により、二次側直流
出力短絡時に一次側交流入力電圧の影響に関係なく間欠
発振時の周期を一定以下にし、出力に供給される電力を
抑えることができることから、小型で低価格のスイッチ
ング式電源装置を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチング式電源装置の一実施の形
態の回路構成図

【図２】従来のスイッチング式電源装置の回路構成図

【符号の説明】

１ 一次側整流平滑回路 ２ スイッチングトランス ３ スイッチング素子 ４ 制御回路 ５ ダイオード ６ 電解コンデンサ ７，９，１０ 抵抗 ８ 二次側整流平滑回路 １１ ツェナーダイオード ２１ 一次巻線 ２２ 補助巻線 ２３ 二次巻線

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流入力を直流に変換し出力する一次側
   変換回路と、この一次側変換回路の一方の出力端を一端
   に接続し他端をスイッチング素子のコレクタとエミッタ
   を介して上記一次側変換回路の他方の出力端と接続した
   スイッチングトランスの一次巻線と、一端をダイオード
   のアノード側に接続しカソード側を制御回路の入力端の
   一方に接続するとともに他端を上記制御回路の入力端の
   他方に接続した上記スイッチングトランスの補助巻線
   と、上記制御回路の入力端間に挿入された電解コンデン
   サと、上記一次側変換回路の一方の出力端に一端が接続
   され上記電解コンデンサに他端が接続された直列接続さ
   れた分割抵抗と、この分割抵抗間にアノード側を接続し
   カソード側を上記制御回路の入力端の他方に接続したツ
   ェナーダイオードとからなり、上記電解コンデンサの充
   電電圧によって上記制御回路を駆動して出力パルスを発
   振し、この出力パルスを上記スイッチング素子のベース
   に入力して上記スイッチング素子をオン・オフして上記
   スイッチングトランスの二次巻線側から直流を出力する
   とともに、上記電解コンデンサに流れる電流を一定にす
   るスイッチング式電源装置。
2. 【請求項２】 二次巻線側からの直流出力が挿抜可能な
   コネクタプラグによって他の電気機器に接続された請求
   項１記載のスイッチング式電源装置。