JP3377744B2 - 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】この発明は、待機動作時の消
費電力を低減できるスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチング電源装置としては、
商用の交流電源が整流されて平滑にされた直流電流を数
百ｋＨzの高周波数でオンオフするスイッチング素子と
小型の変圧器とを用いて所望の直流電圧に高効率に変換
するものがある。このスイッチング電源装置を用いた電
子機器では、消費電力を低減させた待機動作状態から通
常動作状態に移るスピードを上げて利便性を向上させる
ため、待機動作状態において電子機器側の通常動作時の
設定状態を維持しつつ、リモコン操作信号を受信するた
めの機能を働かせると共に、電子機器の通常動作時の設
定状態を表示する等の機能を働かせるための小量の電力
がスイッチング電源装置より電子機器本体に供給され
る。

【０００３】上記待機動作状態の電子機器本体に電力を
供給するときのエネルギー変換効率が改良されたスイッ
チング電源装置としては、待機動作時に通常動作時より
もスイッチング周波数を下げるものが提案されている。

【０００４】図６は上記待機動作時にスイッチング周波
数を下げるスイッチング電源装置の回路図を示してい
る。図６において、通常運転状態の場合、商用の交流電
源１から供給される交流電流は、ヒューズ２,ラインフ
ィルタＬ,トライアック３,整流ブロック４(ダイオード
Ｄ1〜Ｄ4)を通って整流され、平滑用コンデンサＣ4によ
り平滑にされた後、変圧器Ｔの１次巻線Ｔaと、制御回
路６によりＰＷＭ(パルス幅変調)制御されたスイッチン
グ用トランジスタ５とを介してグランドＧＮＤに流れ
る。上記ラインフィルタＬの入力端子間にコンデンサＣ
1を接続し、ラインフィルタＬの出力端子間にコンデン
サＣ2を接続して、ラインフィルタＬ,コンデンサＣ1お
よびコンデンサＣ2でスイッチングノイズが電源ライン
を介して外部に洩れるのを防止している。

【０００５】上記制御回路６は、２次側出力電圧検出回
路７とフォトカプラＰＣ１(ダイオード部ＰＣ１a,トラ
ンジスタ部ＰＣ１b)とを介して伝達された２次側出力電
圧検出信号に基づいて、スイッチング用トランジスタ５
のスイッチング動作のタイミングを制御することによっ
て、２次側出力電圧を安定化させる。このスイッチング
電源装置に交流電源１からの交流電圧が入力された直後
は、トライアック３のゲートが正電圧にバイアスされて
いないため、トライアック３は不導通(オフ)状態にな
り、交流電源１からの電流が抵抗Ｒ1と整流ブロック４
とを介して徐々に平滑用コンデンサＣ4側に流れて、平
滑用コンデンサＣ4に急激な充電電流(ラッシュカレン
ト)が流れ込むのを抑える。

【０００６】上記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧が所
定値以上になると、制御回路６とスイッチング用トラン
ジスタ５とがスイッチング動作を開始するため、変圧器
Ｔの２次巻線ＴcからダイオードＤ5,抵抗Ｒ4および抵抗
Ｒ3を介して正電圧がトライアック３のゲートに印加さ
れて、トライアック３が導通(オン)する。以後、上記交
流電源１からの交流電流は、トライアック３を介して整
流ブロック４側に供給される。

【０００７】上記スイッチング電源装置のスイッチング
周波数は、制御入力端子ＣＮＴに入力される制御信号の
電圧により例えば次の２段階に切り替えられる。上記ス
イッチング電源装置より電力が供給されている電子機器
本体が、通常動作のとき、制御入力端子ＣＮＴに入力さ
れる制御信号を所定の電圧レベルに保持し、高いスイッ
チング周波数で上記スイッチング電源装置を運転して、
大電流を出力する。一方、電子機器本体が待機動作のと
き、制御入力端子ＣＮＴに入力される制御信号を他の電
圧レベルに切り替えて、低いスイッチング周波数にて上
記スイッチング電源装置を運転して、小電流を出力す
る。

【０００８】以下、スイッチング周波数を下げると損失
が低減される最も大きな要因について説明する。

【０００９】上記変圧器Ｔの１次巻線Ｔaとスイッチン
グ用トランジスタ５のドレインとの間の配線引き回しに
よる浮遊容量Ｃ22が存在し、スイッチング用トランジス
タ５のドレインとグランドＧＮＤとの間に寄生容量Ｃ23
が存在し、スイッチング用トランジスタ５がオンする毎
に、これらの浮遊容量Ｃ22,寄生容量Ｃ23に充電されて
いた電荷が急激に放出される。また、上記変圧器Ｔの１
次巻線Ｔaの両端間に寄生容量Ｃ21が存在し、スイッチ
ング用トランジスタ５がオンする毎に急激に充電され
る。これら寄生容量Ｃ21,Ｃ23と浮遊容量Ｃ22の充放電
電流によるエネルギーは、スイッチング用トランジスタ
５内で浪費される。

【００１０】図７〜図９は上記充放電を説明するための
要部の回路図を示している。なお、図７〜図９におい
て、スイッチング用トランジスタ５の導通状態(オンま
たはオフ)を明確化するため、スイッチング用トランジ
スタ５をスイッチに置き換えて示している。

【００１１】図７は、スイッチング用トランジスタ５が
オフしているときの寄生容量Ｃ21,Ｃ23と浮遊容量Ｃ22
の充電状態を示している。この状態において、寄生容量
Ｃ21の充電電圧は０Ｖであり、浮遊容量Ｃ22,寄生容量
Ｃ23の充電電圧は、平滑用コンデンサＣ4と同一の充電
電圧ＥBである。

【００１２】この図７の状態から図８に示すようにスイ
ッチング用トランジスタ５がオンすると、矢印に示すよ
うに浮遊容量Ｃ22,寄生容量Ｃ23に充電された電荷は、
急激にスイッチング用トランジスタ５を介して放電され
ると共に、寄生容量Ｃ21は、スイッチング用トランジス
タ５を介して急激に充電される。

【００１３】これらの充放電電流による損失は、主にス
イッチング用トランジスタ５で生じ、このときの損失量
ＰCは、

【数１】 但し、 ＣF＝ｃ21＋ｃ22＋ｃ23 ｃ21：寄生容量Ｃ21の容量値 ｃ22：浮遊容量Ｃ22の容量値 ｃ23：寄生容量Ｃ23の容量値 ＥB ：平滑用コンデンサＣ4の充電電圧 ｆs ：スイッチング用トランジスタ５のスイッチング周
波数 により求められる。

【００１４】この充放電が完了すると、寄生容量Ｃ21,
Ｃ23と浮遊容量Ｃ22の充電電圧は、図９に示すように、
寄生容量Ｃ21の充電電圧は平滑用コンデンサＣ4の充電
電圧ＥBと同一となり、浮遊容量Ｃ22と寄生容量Ｃ23は
０Ｖとなって、変圧器Ｔの１次巻線Ｔaの内を電流が矢
印のように流れる(正確には、図８の状態から流れ始め
るが便宜上このように表現する)。

【００１５】このように、上記スイッチング電源装置で
は、待機動作時にスイッチング周波数を下げることによ
って、上記式１より明らかなようにスイッチング周波数
に比例して損失量ＰCが減少する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、省エ
ネルギーに対する関心が高まり、上述のような電子機器
の待機動作時における消費電力をより一層低減しようと
いう小電力化の要求が強くなっている。しかしながら、
上記待機動作時にスイッチング周波数を下げるスイッチ
ング電源装置では、エネルギー変換効率を上げるのに限
界があるという問題がある。

【００１７】そこで、この発明の目的は、待機動作時に
エネルギー変換効率を向上できるスイッチング電源装置
を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１のスイッチング電源装置は、交流電源から
の交流電圧を直流電圧に整流する整流部と、上記整流部
の出力端子間に接続され、上記整流部により整流された
直流電圧を平滑にする平滑用コンデンサと、上記平滑用
コンデンサにより平滑にされた直流電圧をオンオフする
ことによって、上記直流電圧を高周波電圧に変換する直
流−交流変換部と、上記直流−交流変換部により変換さ
れた高周波電圧を所定電圧に変換する変圧器と、上記変
圧器により所定電圧に変換された高周波電圧を平滑にし
て直流電圧にする平滑部とを備えたスイッチング電源装
置において、上記交流電源の出力端子の一端と上記整流
部の入力端子の一端との間に接続された電流制限用リア
クタンス素子と、上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子とを備えると共
に、待機動作時に上記第１スイッチング素子をオフする
第１スイッチング素子制御部と、上記整流部の出力端子
間に上記平滑用コンデンサよりも上記整流部側に接続さ
れた第２スイッチング素子と、上記第２スイッチング素
子の一端とその一端に接続される上記平滑用コンデンサ
の一端との間に、上記第２スイッチング素子がオン状態
のときに上記平滑用コンデンサに充電された電荷が上記
第２スイッチング素子を介して放電されないように配置
された逆流阻止用ダイオードと、待機動作時に上記平滑
用コンデンサの充電電圧が所定電圧になるように、上記
第２スイッチング素子をオンオフ制御する充電電圧制御
部とを備えたことを特徴としている。

【００１９】上記請求項１のスイッチング電源装置によ
れば、通常動作時、上記電流制限用リアクタンス素子に
並列に接続された第１スイッチング素子をオンすること
によって、上記交流電源からの交流電圧が第１スイッチ
ング素子を介して入力された交流電圧を整流部により整
流し、上記整流部の出力端子間に接続された平滑用コン
デンサにより平滑にする。そして、上記平滑用コンデン
サにより平滑にされた直流電圧を直流−交流変換部によ
りオンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電
圧に変換した後、上記変圧器により直流−交流変換部か
らの高周波電圧を所定電圧に変換する。上記変圧器によ
り所定電圧に変換された高周波電圧を上記平滑部により
平滑にして直流電圧にする。一方、待機動作時、上記電
流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第１スイ
ッチング素子をオフすることによって、上記交流電源の
出力端子の一端と整流部の入力端子の一端との間に接続
された電流制限用リアクタンス素子を介して交流電源か
らの交流電圧が上記整流部に入力され、電流制限用リア
クタンス素子により整流部に入力される交流電流を制限
する。上記電流制限用リアクタンス素子に例えばコンデ
ンサを用いて、そのコンデンサの容量を適宜設定するこ
とによって、電子機器本体が待機動作になったときに平
滑用コンデンサの充電電圧を通常動作時の約１／２のレ
ベルにまで引き下げることができる。そうすることによ
って、上記直流−交流変換部に使用されるスイッチング
素子がスイッチング動作するときに発生する各種寄生容
量および浮遊容量の充放電損失を軽減でき、電力変換効
率を向上させることができる。

【００２０】さらに、この発明のスイッチング電源装置
の電力変換効率を向上する方法を、例えば待機動作モー
ド時にスイッチング周波数を低下させる等の方法と併用
することによって、これらの相乗効果によってより大き
な効果を得ることができる。

【００２１】また、待機動作時、上記第１スイッチング
素子制御部により上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオフした状態
で、上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定電圧になる
ように、上記整流部の出力端子間に平滑用コンデンサよ
りも整流部側に接続された第２スイッチング素子を上記
充電電圧制御部によりオンオフ制御する。このとき、上
記第２スイッチング素子の一端とその一端に接続される
平滑用コンデンサの一端との間に配置された逆流阻止用
ダイオードによって、上記第２スイッチング素子がオン
状態のときに平滑用コンデンサに充電された電荷が上記
第２スイッチング素子を介して放電されないようにして
いる。したがって、上記第２スイッチング素子をオンオ
フ制御することによって、平滑用コンデンサの充電電圧
を通常動作時の約１／２のレベルよりもさらに引き下げ
ることができ、電力変換効率を特に向上させることがで
きる。また、上記第２スイッチング素子に大電流定格の
素子を採用する必要がなく、小型で低価格なトランジス
タ等で充分に対応できるため、きわめて低コストで待機
動作モード時の電力変換効率を改善できる。さらに、上
記電流制限用リアクタンス素子により待機動作時の平滑
用コンデンサへの充電電流を制限しながら、第２スイッ
チング素子をオンオフすることによって、平滑用コンデ
ンサの充電電圧をより効果的な値にきめ細かく設定でき
る。

【００２２】また、請求項２のスイッチング電源装置
は、請求項１のスイッチング電源装置において、上記平
滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平滑用コ
ンデンサの両端の電圧が所定範囲の上限値以上かまたは
上記所定範囲の下限値以下かを判定する充電電圧判定部
を備えて、上記充電電圧制御部は、待機動作時、上記充
電電圧判定部が上記平滑用コンデンサの両端の電圧が上
記所定範囲の上記上限値以上であると判定すると、上記
第２スイッチング素子をオンし、上記充電電圧判定部が
上記平滑用コンデンサの両端の電圧が上記所定範囲の上
記下限値以下であると判定すると、上記第２スイッチン
グ素子をオフすることを特徴としている。

【００２３】上記請求項２のスイッチング電源装置によ
れば、待機動作時、上記第１スイッチング素子制御部に
より上記電流制限用リアクタンス素子に並列に接続され
た第１スイッチング素子をオフした状態で、上記充電電
圧判定部により上記平滑用コンデンサの両端の電圧すな
わち充電電圧を検出して、上記充電電圧判定部が上記平
滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の上限値以上であ
ると判定すると、上記充電電圧制御部により上記第２ス
イッチング素子をオンする。そうすると、上記交流電源
から電流制限用リアクタンス素子により制限された電流
は、第２スイッチング素子を介して流れるので、上記平
滑用コンデンサは充電されずに電子機器本体側に電力を
供給して、平滑用コンデンサの充電電圧が降下する。一
方、上記平滑用コンデンサの充電電圧が降下して、充電
電圧判定部が平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の
下限値以下であると判定すると、上記充電電圧制御部に
より上記第２スイッチング素子をオフする。そうする
と、上記電流制限用リアクタンス素子により制限された
交流電源からの電流が整流部と逆流阻止用ダイオードと
を介して平滑用コンデンサ側に流れて、平滑用コンデン
サが充電され、平滑用コンデンサの充電電圧が上昇す
る。こうして、上記平滑用コンデンサの充電電圧を所定
範囲内にして、待機動作時の平滑用コンデンサの充電電
圧を確実に最適値に保つことができる。

【００２４】また、請求項３のスイッチング電源装置
は、請求項１のスイッチング電源装置において、上記整
流部の出力端子間の電圧を検出して、上記整流部の出力
端子間の電圧を検出して、上記整流部の出力端子間の電
圧が所定範囲の上限値以上かまたは上記整流部の出力端
子間の電圧が上記所定範囲の下限値以下かを判定する充
電電圧判定部を備えて、上記充電電圧制御部は、待機動
作時、上記充電電圧判定部が上記整流部の出力端子間の
電圧が上記所定範囲の上記上限値以上であると判定する
と、上記第２スイッチング素子をオンし、上記充電電圧
判定部が上記整流部の出力端子間の電圧が上記所定範囲
の上記下限値以下であると判定すると、上記第２スイッ
チング素子をオフすることを特徴としている。

【００２５】上記請求項３のスイッチング電源装置によ
れば、待機動作時、上記第１スイッチング素子制御部に
より上記電流制限用リアクタンス素子に並列に接続され
た第１スイッチング素子をオフした状態で、上記充電電
圧判定部により上記整流部の出力端子間の電圧を検出し
て、上記充電電圧判定部が整流部の出力端子間の電圧が
所定範囲の上限値以上であると判定すると、上記充電電
圧制御部により上記第２スイッチング素子をオンする。
そうすると、上記交流電源から電流制限用リアクタンス
素子により制限された電流は、第２スイッチング素子を
介して流れるので、上記平滑用コンデンサは充電されず
に電子機器本体側に電力を供給して、平滑用コンデンサ
の充電電圧が降下する。一方、上記平滑用コンデンサの
充電電圧が降下して、充電電圧判定部が整流部の出力端
子間の電圧が所定範囲の下限値以下であると判定する
と、上記充電電圧制御部により上記第２スイッチング素
子をオフする。そうすると、上記電流制限用リアクタン
ス素子により制限された交流電源からの電流が整流部と
逆流阻止用ダイオードとを介して平滑用コンデンサ側に
流れて、平滑用コンデンサが充電され、平滑用コンデン
サの充電電圧が上昇する。こうして、上記平滑用コンデ
ンサの充電電圧を所定範囲内にして、待機動作時の平滑
用コンデンサの充電電圧を確実に最適値に保つことがで
きる。

【００２６】また、請求項４のスイッチング電源装置
は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流する整流
部と、上記整流部の出力端子間に接続され、上記整流部
により整流された直流電圧を平滑にする平滑用コンデン
サと、上記平滑用コンデンサにより平滑にされた直流電
圧をオンオフすることによって、上記直流電圧を高周波
電圧に変換する直流−交流変換部と、上記直流−交流変
換部により変換された高周波電圧を所定電圧に変換する
変圧器と、上記変圧器により所定電圧に変換された高周
波電圧を平滑にして直流電圧にする平滑部とを備えたス
イッチング電源装置において、上記交流電源の出力端子
の一端と上記整流部の入力端子の一端との間に接続され
た電流制限用リアクタンス素子と、上記電流制限用リア
クタンス素子に並列に接続された第１スイッチング素子
とを備えると共に、待機動作時に上記第１スイッチング
素子をオフする第１スイッチング素子制御部と、上記平
滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平滑用コ
ンデンサの充電電圧を判定する充電電圧判定部と、上記
整流部の入力端子の一方とグランドとの間に接続された
第３スイッチング素子と、上記整流部の入力端子の他方
とグランドとの間に接続された第４スイッチング素子
と、待機動作時、上記充電電圧判定部の判定結果に基づ
いて、上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲内に
なるように、上記第３,第４スイッチング素子を夫々オ
ンオフ制御する充電電圧制御部とを備えたことを特徴と
している。

【００２７】上記請求項４のスイッチング電源装置によ
れば、通常動作時、上記電流制限用リアクタンス素子に
並列に接続された第１スイッチング素子をオンすること
によ って、上記交流電源からの交流電圧が第１スイッチ
ング素子を介して入力された交流電圧を整流部により整
流し、上記整流部の出力端子間に接続された平滑用コン
デンサにより平滑にする。そして、上記平滑用コンデン
サにより平滑にされた直流電圧を直流−交流変換部によ
りオンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電
圧に変換した後、上記変圧器により直流−交流変換部か
らの高周波電圧を所定電圧に変換する。上記変圧器によ
り所定電圧に変換された高周波電圧を上記平滑部により
平滑にして直流電圧にする。一方、待機動作時、上記電
流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第１スイ
ッチング素子をオフすることによって、上記交流電源の
出力端子の一端と整流部の入力端子の一端との間に接続
された電流制限用リアクタンス素子を介して交流電源か
らの交流電圧が上記整流部に入力され、電流制限用リア
クタンス素子により整流部に入力される交流電流を制限
する。上記電流制限用リアクタンス素子に例えばコンデ
ンサを用いて、そのコンデンサの容量を適宜設定するこ
とによって、電子機器本体が待機動作になったときに平
滑用コンデンサの充電電圧を通常動作時の約１／２のレ
ベルにまで引き下げることができる。そうすることによ
って、上記直流−交流変換部に使用されるスイッチング
素子がスイッチング動作するときに発生する各種寄生容
量および浮遊容量の充放電損失を軽減でき、電力変換効
率を向上させることができる。

【００２８】さらに、この発明のスイッチング電源装置
の電力変換効率を向上する方法を、例えば待機動作モー
ド時にスイッチング周波数を低下させる等の方法と併用
することによって、これらの相乗効果によってより大き
な効果を得ることができる。

【００２９】また、待機動作時、上記第１スイッチング
素子制御部により上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオフした状態
で、上記充電電圧判定部により上記平滑用コンデンサの
両端の電圧すなわち充電電圧を判定して、上記充電電圧
判定部の判定結果に基づいて、例えば平滑用コンデンサ
の充電電圧が所定範囲の上限値以上の場合に上記充電電
圧制御部により上記第３,第４スイッチング素子を夫々
オンする。そうすると、上記交流電源から電流制限用リ
アクタンス素子により制限された電流は、第３,第４ス
イッチング素子を介して流れて、整流部から電流が出力
されないので、上記平滑用コンデンサは充電されずに電
子機器本体側に電力を供給して、平滑用コンデンサの充
電電圧が降下する。一方、上記平滑用コンデンサの充電
電圧が降下して、上記充電電圧判定部の判定結果に基づ
いて、例えば平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の
下限値以下の場合に上記充電電圧制御部により上記第
３,第４スイッチング素子を夫々オフする。そうする
と、上記電流制限用リアクタンス素子により制限された
交流電源からの電流が整流部を介して平滑用コンデンサ
側に流れて、平滑用コンデンサが充電され、平滑用コン
デンサの充電電圧が上昇する。

【００３０】したがって、逆流阻止用ダイオードを用い
ることがなく、その逆流阻止用ダイオードの順方向電圧
降下による損失がなくなるため、より一層の電力変換効
率の向上が図れる。また、上記第３,第４スイッチング
素子に大電流定格の素子を採用する必要がなく、低価格
の小型トランジスタ等で充分なため、低コストで待機動
作モード時の電力変換効率の改善を達成することができ
る。さらに、上記電流制限用リアクタンス素子により待
機動作時の平滑用コンデンサへの充電電流を制限しなが
ら、第３,第４スイッチング素子をオンオフすることに
よって、平滑用コンデンサの充電電圧をより効果的な値
にきめ細かく設定できる。

【００３１】また、請求項５のスイッチング電源装置
は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流する整流
部と、上記整流部の出力端子間に接続され、上記整流部
により整流された直流電圧を平滑にする平滑用コンデン
サと、上記平滑用コンデンサにより平滑にされた直流電
圧をオンオフすることによって、上記直流電圧を高周波
電圧に変換する直流−交流変換部と、上記直流−交流変
換部により変換された高周波電圧を所定電圧に変換する
変圧器と、上記変圧器により所定電圧に変換された高周
波電圧を平滑にして直流電圧にする平滑部とを備えたス
イッチング電源装置において、上記交流電源の出力端子
の一端と上記整流部の入力端子の一端との間に接続され
た電流制限用リアクタンス素子と、上記電流制限用リア
クタンス素子に並列に接続された第１スイッチング素子
とを備えると共に、待機動作時に上記第１スイッチング
素子をオフする第１スイッチング素子制御部と、上記平
滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平滑用コ
ンデンサの充電電圧を判定する充電電圧判定部と、待機
動作時、上記充電電圧判定部の判定結果に基づいて、上
記平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲になるよう
に、上記第１スイッチング素子をオンオフ制御する充電
電圧制御部とを備えたことを特徴としている。

【００３２】上記請求項５のスイッチング電源装置によ
れば、通常動作時、上記電流制限用リアクタンス素子に
並列に接続された第１スイッチング素子をオンすること
によって、上記交流電源からの交流電圧が第１スイッチ
ング素子を介して入力された交流電圧を整流部により整
流し、上記整流部の出力端子間に接続された平滑用コン
デンサにより平滑にする。そして、上記平滑用コンデン
サにより平滑にされた直流電圧を直流−交流変換部によ
りオンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電
圧に変換した後、上記変圧器により直流−交流変換部か
らの高周波電圧を所定電圧に変換する。上記変圧器によ
り所定電圧に変換された高周波電圧を上記平滑部により
平滑にして直流電圧にする。一方、待機動作時、上記電
流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第１スイ
ッチング素子をオフすることによって、上記交流電源の
出力端子の一端と整流部の入力端子の一端との間に接続
された電流制限用リアクタンス素子を介して交流電源か
らの交流電圧が上記整流部に入力され、電流制限用リア
クタンス素子により整流部に入力される交流電流を制限
する。上記電流制限用リアクタンス素子に例えばコンデ
ンサを用いて、そのコンデンサの容量を適宜設定するこ
とによって、電子機器本体が待機動作になったときに平
滑用コンデンサの充電電圧を通常動作時の約１／２のレ
ベルにまで引き下げることができる。そうすることによ
って、上記直流−交流変換部に使用されるスイッチング
素子がスイッチング動作するときに発生する各種寄生容
量および浮遊容量の充放電損失を軽減でき、電力変換効
率を向上させることができる。

【００３３】さらに、この発明のスイッチング電源装置
の電力変換効率を向上する方法を、例えば待機動作モー
ド時にスイッチング周波数を低下させる等の方法と併用
することによって、これらの相乗効果によってより大き
な効果を得ることができる。

【００３４】また、待機動作時、上記第１スイッチング
素子制御部により上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオフした状態
で、上記充電電圧判定部により上記平滑用コンデンサの
両端の電圧すなわち充電電圧を判定して、上記充電電圧
判定部の判定結果に基づいて、例えば平滑用コンデンサ
の充電電圧が所定範囲の上限値以上の場合に上記充電電
圧制御部により上記第１スイッチング素子をオフする。
そうすると、上記交流電源から電流制限用リアクタンス
素子により制限された電流により上記平滑用コンデンサ
が充電されると共に、電子機器本体側に電力を供給す
る。このとき、上記平滑用コンデンサから上記直流−交
流変換部側に放出される電流よりも電流制限用リアクタ
ンス素子を介して供給される電流が少なくなるように、
上記電流制限用リアクタンス素子のリアクタンスを設定
することによって、平滑用コンデンサの充電電圧が降下
する。一方、上記平滑用コンデンサの充電電圧が降下し
て、上記充電電圧判定部の判定結果に基づいて、例えば
平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の下限値以下の
場合に上記充電電圧制御部により上記第１スイッチング
素子をオンする。そうすると、上記交流電源からの電流
が第１スイッチング素子と整流部とを介して平滑用コン
デンサ側に流れて、平滑用コンデンサが充電され、平滑
用コンデンサの充電電圧が上昇する。こうして、上記平
滑用コンデンサの充電電圧を所定範囲内にして、待機動
作時の平滑用コンデンサの充電電圧を確実に最適値に保
つことができる。

【００３５】したがって、逆流阻止用ダイオードを用い
ることがなく、その逆流阻止用ダイオードの順方向電圧
降下による損失がなくなるため、より一層の電力変換効
率の向上が図れる。また、上記電流制限用リアクタンス
素子により待機動作時の平滑用コンデンサへの充電電流
を制限しながら、第１スイッチング素子をオンオフする
ことによって、平滑用コンデンサの充電電圧をより効果
的な値にきめ細かく設定できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、この発明のスイッチング電
源装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

【００３７】（第１実施形態） 図１はこの発明の第１実施形態のフライバック方式のＰ
ＷＭ(パルス幅変調)制御のスイッチング電源装置の回路
図を示している。

【００３８】図１に示すように、このスイッチング電源
装置は、商用の交流電源１の出力端子の一端をラインフ
ィルタＬの入力端子の一端にヒューズ２を介して接続す
ると共に、交流電源１の出力端子の他端をラインフィル
タＬの入力端子の他端に接続している。上記ラインフィ
ルタＬの入力端子間にコンデンサＣ1を接続すると共
に、ラインフィルタＬの出力端子間にコンデンサＣ2を
接続している。上記コンデンサＣ1,コンデンサＣ2およ
びラインフィルタＬによりスイッチングノイズが電源ラ
インを介して外部に洩れるのを防止する(不要輻射対
策)。

【００３９】また、上記ラインフィルタＬの出力端子の
一端に電流制限用リアクタンス素子としての電流制限用
コンデンサＣ11の一端を接続し、その電流制限用コンデ
ンサＣ11の他端にダイオードＤ1のカソードを接続して
いる。上記ダイオードＤ1のアノードをグランドＧＮＤ
に接続している。一方、上記ラインフィルタＬの出力端
子の他端にダイオードＤ2のカソードを接続すると共
に、ダイオードＤ2のアノードをダイオードＤ1のアノー
ドに接続している。そして、上記ダイオードＤ1のカソ
ードにダイオードＤ3のアノードを接続し、ダイオード
Ｄ2のカソードにダイオードＤ4のアノードを接続すると
共に、ダイオードＤ3のカソードとダイオードＤ4のカソ
ードとを接続して、ダイオードＤ1〜Ｄ4で整流部として
の整流ブロック４を構成している。

【００４０】また、上記電流制限用コンデンサＣ11に第
１スイッチング素子としてのトライアック３を並列に接
続している。上記トライアック３のゲートとダイオード
Ｄ1のカソードとダイオードＤ3のアノードとの接続点Ａ
との間に抵抗Ｒ2を接続している。また、上記トライア
ック３のゲートにフォトカプラＰＣ２のトランジスタ部
ＰＣ２bのコレクタを接続し、トランジスタ部ＰＣ２bの
エミッタを接続点Ａに接続している。そして、上記ダイ
オードＤ1のカソードとダイオードＤ3のアノードとの接
続点Ａを変圧器Ｔの２次巻線Ｔcの一端に接続してい
る。また、上記トライアック３のゲートに抵抗Ｒ3,Ｒ4
をトライアック３側から順に直列に接続すると共に、抵
抗Ｒ4の抵抗Ｒ3と反対側の一端にダイオードＤ5のカソ
ードを接続し、そのダイオードＤ5のアノードを変圧器
Ｔの２次巻線Ｔcの他端に接続している。上記抵抗Ｒ3と
抵抗Ｒ4との接続点にコンデンサＣ3の正極側端子を接続
し、そのコンデンサＣ3の負極側端子をダイオードＤ1の
カソードとダイオードＤ3のアノードとの接続点Ａに接
続している。

【００４１】また、上記ダイオードＤ3のカソードとダ
イオードＤ4のカソードとの接続点Ｂに平滑用コンデン
サＣ4の正極側端子を接続し、その平滑用コンデンサＣ4
の負極側端子をグランドＧＮＤに接続している。そし
て、上記平滑用コンデンサＣ4の正極側端子に変圧器Ｔ
の１次巻線Ｔaの一端を接続している。上記変圧器Ｔの
１次巻線Ｔaの他端にスイッチング用トランジスタ５の
ドレインを接続し、そのスイッチング用トランジスタ５
のソースをグランドＧＮＤに接続している。上記スイッ
チング用トランジスタ５のゲートに制御回路６からのス
イッチング信号を入力している。上記制御回路６には、
電源電圧Ｖccを印加すると共に、グランドＧＮＤを接続
している。上記スイッチング用トランジスタ５と制御回
路６で直流−交流変換部を構成している。

【００４２】また、上記変圧器Ｔの２次巻線Ｔbの一端
にダイオードＤ6のアノードを接続し、上記ダイオード
Ｄ6のカソードに平滑用コンデンサＣ5の正極側端子を接
続している。上記平滑用コンデンサＣ5の負極側端子を
変圧器Ｔの２次巻線Ｔbの他端に接続している。そし
て、上記平滑用コンデンサＣ5の正極側端子に出力端子
８aを接続する一方、平滑用コンデンサＣ5の負極側端子
に出力端子８bを接続している。上記ダイオードＤ6と平
滑用コンデンサＣ5で平滑部を構成している。

【００４３】また、上記出力端子８aと出力端子８bとの
間に、２次側出力電圧を検出する２次側出力電圧検出回
路７を接続している。上記２次側出力電圧検出回路７の
出力端子の一端に、フォトカプラＰＣ１のダイオード部
ＰＣ１aのアノードを接続し、２次側出力電圧検出回路
７の出力端子の他端に、フォトカプラＰＣ１のダイオー
ド部ＰＣ１aのカソードを接続している。上記フォトカ
プラＰＣ１のトランジスタ部ＰＣ１bのコレクタを制御
回路６の２次側出力電圧検出信号用の入力端子に接続
し、トランジスタ部ＰＣ１bのエミッタをグランドＧＮ
Ｄに接続している。

【００４４】また、上記フォトカプラＰＣ２のダイオー
ド部ＰＣ２aのカソードに、制御信号が入力される制御
入力端子ＣＮＴを接続している。上記フォトカプラＰＣ
２のダイオード部ＰＣ２aのアノードに抵抗Ｒ5の一端を
接続し、抵抗Ｒ5の他端に電源電圧Ｖccを印加してい
る。上記抵抗Ｒ5の他端にコンデンサＣ6の正極側端子を
接続すると共に、コンデンサＣ6の負極側端子をグラン
ドＧＮＤに接続している。上記フォトカプラＰＣ２,抵
抗Ｒ5およびコンデンサＣ6で第１スイッチング素子制御
部を構成している。

【００４５】上記構成のスイッチング電源装置におい
て、通常動作モード時、商用の交流電源１から供給され
る交流電流は、ヒューズ２,ラインフィルタＬ,トライア
ック３および整流ブロック４を通って整流されて、平滑
用コンデンサＣ4により平滑にされた後、変圧器Ｔの１
次巻線Ｔaとオンオフ制御されるスイッチング用トラン
ジスタ５とを介してグランドＧＮＤに流れる。また、上
記制御回路６は、２次側出力電圧検出回路７,フォトカ
プラＰＣ１を介して伝達された２次側出力電圧検出信号
と内部発振信号とを演算処理して、スイッチング用トラ
ンジスタ５のスイッチング動作のタイミングをＰＷＭ制
御することによって、２次側出力電圧を安定化させる。

【００４６】なお、このスイッチング電源装置の立ち上
げ開始時、２次巻線Ｔcの誘起電圧がゼロのためにトラ
イアック３がオフ状態であるから、交流電源１からの電
流は、電流制限用コンデンサＣ11と整流ブロック４とを
介して平滑用コンデンサＣ4に供給される。そして、上
記平滑用コンデンサＣ4の両端電圧が徐々に上昇し、こ
れによって電源投入時に交流電源１から急激なラッシュ
カレントが流れるのを防止する。また、上記平滑用コン
デンサＣ4の充電電圧が徐々に立ち上がるに従って、こ
のスイッチング電源装置の内部制御用の電源電圧Ｖccが
立ち上がった後、制御回路６が動作を開始し、その制御
回路６によりスイッチング用トランジスタ５をオンオフ
制御して、直流電圧が出力端子８a,８bから出力する。

【００４７】さらに、このスイッチング電源装置の立ち
上げ開始に伴って、２次巻線Ｔcに電圧が誘起され、ダ
イオードＤ5,抵抗Ｒ4,抵抗Ｒ3を介してトライアック３
のゲートに電圧が印加されて、トライアック３がオン可
能な状態になる。この状態では、電子機器本体(図示せ
ず)から制御入力端子ＣＮＴに入力される制御信号を通
常動作モードのハイ(High)レベルに設定した場合、トラ
イアック３をオン状態として通常動作を行う一方、制御
信号を待機動作モードのロウ(Low)レベルに設定した場
合は、トライアック３をオフ状態として軽出力の待機動
作を行う。

【００４８】［通常動作モード時の動作説明］ 通常動作モード時、制御入力端子ＣＮＴに入力される制
御信号はハイレベルに保持されているため、フォトカプ
ラＰＣ２のダイオード部ＰＣ２aに電流が流れず、トラ
ンジスタ部ＰＣ２bはオフの状態である。したがって、
上記トライアック３のゲートは、変圧器Ｔの２次巻線Ｔ
c,ダイオードＤ5および抵抗Ｒ3を介して正電圧が印加さ
れ、トライアック３はオン状態となる。

【００４９】［待機動作モード時の動作説明］ 待機動作モード時、制御入力端子ＣＮＴに入力される制
御信号をロウレベルに下げると、フォトカプラＰＣ２の
ダイオード部ＰＣ２aに電流が流れて、トランジスタ部
ＰＣ２bがオンするため、トライアック３のゲートがロ
ーレベルになって、トライアック３はオフ状態になる。
したがって、上記交流電源１から供給される交流電流
は、電流制限用コンデンサＣ11を介して整流ブロック４
以降の回路に供給されて、電流制限用コンデンサＣ11に
より通過電力が制限されるため、平滑用コンデンサＣ4
の充電電圧は下がり始め、しばらくすると充電電圧はあ
る値で平衡点に達して、この平衡点で安定する。

【００５０】このとき、上記電流制限用コンデンサＣ11
を通過して、平滑用コンデンサＣ4に供給される電力ＰI
は、

【数２】 但し、 ＥA ：交流電源１の電圧値(実効値) ｆa ：交流電源１の周波数 ＥB ：平滑用コンデンサＣ4の充電電圧 ｃ11：電流制限用コンデンサＣ11の容量値 により求められる。

【００５１】図１０は上記式２の電力ＰIと充電電圧ＥB
との関係を実線で示しており、縦軸は電力ＰIであり、
横軸は平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBである。上記
電力ＰIと充電電圧ＥBとの関係を示す実線は双曲線を描
いており、例えば充電電圧ＥBがゼロのとき、電流制限
用コンデンサＣ11を介して充電電流が平滑用コンデンサ
Ｃ4に供給されても、この電流値と充電電圧ＥBの積とな
るため、電力がゼロとなることを示している。逆に充電
電圧ＥBが、 ＥB ＝ ２^1/2ＥA のとき、電流制限用コンデンサＣ11を介して供給される
電流がゼロとなるため、電力もゼロとなることを示して
いる。結果として、充電電圧ＥBが、 ＥB ＝ ＥA／２^1/2 のとき、電力ＰIが最大電力となり、このときの値ＰIMA
Xは、

【数３】 により求められる。

【００５２】また、図１０では、待機動作モード時に電
子機器本体がスイッチング電源装置に一定の軽出力を要
求するため、この軽出力のために必要な電力ＰZと平滑
用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBとの関係を点線で示して
いる。その点線に示した曲線は、充電電圧ＥBが低くな
るほど電力ＰZが低下することを示している。図１０に
おいて、点線と実線が交差している２つのポイントが平
衡点ＥＨAと平衡点ＥＨBであり、このうち平衡点ＥＨB
は以下の理由により真の平衡点ではない。

【００５３】すなわち、仮に平衡点ＥＨBで動作してい
るものと仮定するとき、何らかの要因により電力ＰZが
瞬間的にわずかに増加すると、次の(1)〜(4)の順に動作
する。 (1) 瞬間的に平滑用コンデンサＣ4の放電電流が増加す
る。 (2) 平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBが低下する。 (3) 線図の実線カーブにそって、電力ＰIが減少する。 (4) 電力ＰIが減少すると、充電電圧ＥBがさらに低下
するという論理経過に従って充電電圧ＥBがゼロとなり
電源の動作が停止する。

【００５４】同様に平衡点ＥＨAで動作しているものと
仮定するとき、何らかの要因により電力ＰZが瞬間的に
増加すると、次の(11)〜(14)の順に動作する。 (11) 瞬間的に平滑用コンデンサＣ4の放電電流が増加
する。 (12) 平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBが低下する。 (13) 線図の実線カーブに沿って電力ＰIが増加する。 (14) 電力ＰIが増加すると、充電電圧ＥBが増加し、も
との値に復帰するという論理経過に従って安定に動作す
る。

【００５５】また、平衡点ＥＨAで動作しているものと
仮定するとき、何らかの要因により逆に電力ＰZが瞬間
的に減少した場合でも、次の(21)〜(24)の順に動作す
る。 (21) 瞬間的に平滑用コンデンサＣ4の放電電流が減少
する。 (22) 平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBが上昇する。 (23) 線図の実線カーブに沿って電力ＰIが減少する。 (24) 充電電圧ＥBがもとの値に復帰するという論理経
過に従って安定する。

【００５６】したがって、真の平衡点はＥＨAであり、
このスイッチング電源装置では、平衡点ＥＨAを、 ＥA／２^1/2 ＜ ＥＨA ＜ ２^1/2ＥA (ＥAは交流電圧の実効値) の範囲内になるように、かつ、できるだけＥA／２^1/2付
近になるように、電流制限用コンデンサＣ11の容量値ｃ
11を設定することによって、待機動作モード時の電力変
換効率が向上する。

【００５７】したがって、電子機器本体が待機動作モー
ドに入ったとき平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBを通
常動作モード時の２^1/2ＥAの１／２(＝ＥA／２^1/2)付近
のレベルに引き下げることができ、スイッチング用トラ
ンジスタ５がスイッチング動作するときに発生する各種
寄生容量および浮遊容量の充放電損失を軽減して、電力
変換効率を向上させることができる。すなわち、待機動
作モード時、電流制限用リアクタンス素子としての電流
制限用コンデンサＣ11により、商用電源から供給される
電流値を制限して、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥB
を下げることによって、上記式１で表される損失量ＰＣ
を充電電圧ＥBの二乗に比例して低減させる。

【００５８】さらに、この第１実施形態のスイッチング
電源装置は、従来の例えば待機動作モード時のスイッチ
ング周波数を低下させる等の方法と併用でき、これらの
相乗効果によって電力変換効率を向上させるという大き
な効果を得ることができる。なお、通常動作モード時
は、上記電流制限用リアクタンス素子としての電流制限
用コンデンサＣ11を第１スイッチング素子としてのトラ
イアック３により短絡させることによって、電流制限用
コンデンサＣ11による電流制限状態を解除する。また、
上記電流制限用コンデンサＣ11は、従来のスイッチング
電源装置(図６に示す)の抵抗Ｒ1と同様に電源立ち上げ
時のラッシュカレント防止用インピーダンスの役割も果
たしている。

【００５９】（第２実施形態） 図２はこの発明の第２実施形態のフライバック方式のＰ
ＷＭ制御のスイッチング電源装置の回路図を示してい
る。なお、このスイッチング電源装置は、安定化回路１
０を除き第１実施形態のスイッチング電源装置と同一の
構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説
明を省略する。

【００６０】上記第１実施形態のスイッチング電源装置
では、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBを下げれば下
げるほど、待機動作モード時の変換効率が向上するにも
かからわず、充電電圧ＥBの平衡点ＥＨAをＥA／２^1/2以
下に下げることができないので、この第２実施形態で
は、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBの平衡点ＥＨA
をＥA／２^1/2以下に下げるための安定化回路１０を追加
している。

【００６１】上記安定化回路１０は、ダイオードＤ3の
カソードとダイオードＤ4のカソードとの接続点Ｂにア
ノードが接続され、カソードが平滑用コンデンサＣ4の
正極側端子に接続された逆流阻止用ダイオードＤ11を備
えると共に、上記接続点Ｂにコレクタが接続され、エミ
ッタがグランドＧＮＤに接続された第２スイッチング素
子としてのトランジスタＱ11と、上記トランジスタＱ11
のベースにコレクタが接続され、エミッタがグランドＧ
ＮＤに接続されたトランジスタＱ12と、上記トランジス
タＱ12のベースと制御入力端子ＣＮＴとを接続する抵抗
Ｒ11とを有する充電電圧制御回路を備えている。また、
上記安定化回路１０は、上記逆流阻止用ダイオードＤ11
のカソードにエミッタが接続され、コレクタが抵抗Ｒ12
を介してトランジスタＱ11のベースに接続されたトラン
ジスタＱ13と、上記トランジスタＱ13のベースに抵抗Ｒ
13を介してカソードが接続され、アノードがグランドＧ
ＮＤに接続されたツェナーダイオードＺＤ12と、上記ツ
ェナーダイオードＺＤ12のカソードにカソードが接続さ
れたツェナーダイオードＺＤ11と、上記ツェナーダイオ
ードＺＤ11のアノードにアノードが接続され、カソード
がトランジスタＱ11のコレクタに接続されたダイオード
Ｄ12とを有する充電電圧判定部を備えている。

【００６２】通常動作モード(非待機動作モード)におい
て、制御入力端子ＣＮＴに入力される制御信号のレベル
は、このスイッチング電源装置から電力が供給される電
子機器本体(図示せず)によりハイレベルに保持されてい
るため、フォトカプラＰＣ２のダイオード部ＰＣ２aに
電流が流れず、フォトカプラＰＣ２のトランジスタ部Ｐ
Ｃ２bがオフ状態であり、変圧器Ｔの２次巻線Ｔcの誘起
電圧は、ダイオードＤ5,抵抗Ｒ4およびコンデンサＣ3に
より整流され平滑にされて、抵抗Ｒ3を介して第１スイ
ッチング素子としてのトライアック３のゲートに印加さ
れ、トライアック３はオン状態になって、電流制限用リ
アクタンス素子としての電流制限用コンデンサＣ11はシ
ョートされている。また、上記抵抗Ｒ11を介してハイレ
ベルの制御信号がベースに印加されたトランジスタＱ12
はオンするため、トランジスタＱ11のベースはローレベ
ルとなって、トランジスタＱ11がオフ状態になる。した
がって、上記交流電源１からの交流電流は、電流制限用
コンデンサＣ11による電流制限を受けることなく、整流
ブロック４により整流されて、平滑用コンデンサＣ4を
充電する。

【００６３】また、上記スイッチング電源装置から給電
されている電子機器本体が待機動作モードに入ると、制
御入力端子ＣＮＴに入力される制御信号をローレベルに
引き下げる。そうすると、上記フォトカプラＰＣ２のダ
イオード部ＰＣ２aに電流が流れて、トランジスタ部Ｐ
Ｃ２bがオンして、トライアック３のゲート注入電流が
ゼロとなって、トライアック３がオフ状態になると、交
流電源１からの電流供給は、電流制限用コンデンサＣ11
を介して行われるため、電流制限用コンデンサＣ11によ
り電流制限を受けることになる。

【００６４】上記ツェナーダイオードＺＤ12は、平滑用
コンデンサＣ4の充電電圧の上限値を設定している。上
記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧がツェナーダイオー
ドＺＤ12のツェナー電圧を超えると、トランジスタＱ13
のベース電流が抵抗Ｒ13とツェナーダイオードＺＤ12と
を介して流れるため、トランジスタＱ13のコレクタ電流
が抵抗Ｒ12を介してトランジスタＱ11のベースに流れ込
み、トランジスタＱ11がオンし、整流ブロック４の出力
端子(接続点Ｂ)がトランジスタＱ11を介してグランドＧ
ＮＤに接続される。このとき、制御入力端子ＣＮＴに入
力される制御信号はローレベルのため、トランジスタＱ
12はオフとなっている。

【００６５】そうすると、上記交流電源１の極性方向
が、ダイオードＤ1とダイオードＤ3との接続点Ａが正、
ダイオードＤ2とダイオードＤ4との接続点Ｃが負の極性
の場合、ダイオードＤ3とダイオードＤ3との接続点Ｂか
らトランジスタＱ11のコレクタ,エミッタおよびダイオ
ードＤ2の順に電流が流れ、逆の極性の場合、ダイオー
ドＤ3とダイオードＤ4の接続点ＢからトランジスタＱ11
のコレクタ,エミッタおよびダイオードＤ1の順に電流が
流れるため、平滑用コンデンサＣ4は充電されない。上
記ツェナーダイオードＺＤ11のツェナー電圧は、平滑用
コンデンサＣ4の充電電圧の下限値を設定している。し
たがって、上記ツェナーダイオードＺＤ11のツェナー電
圧は、ツェナーダイオードＺＤ12よりも低い電圧に設定
されており、トランジスタＱ11がオンすると、トランジ
スタＱ13のベース電流は、抵抗Ｒ13,ツェナーダイオー
ドＺＤ11,ダイオードＤ12,トランジスタＱ11のコレクタ
およびトランジスタＱ11のエミッタを通って流れる。

【００６６】そして、待機動作モードといえども、電子
機器本体は、微少電力の給電をこのスイッチング電源装
置に要求し続けるため、トランジスタＱ11がオンしてい
る期間中、平滑用コンデンサＣ4に蓄積されていた充電
電荷をスイッチング動作用に使用する。したがって、上
記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧は徐々に降下して、
その充電電圧がツェナーダイオードＺＤ11のツェナー電
圧以下になると、トランジスタＱ13のベース電流がゼロ
となるため、トランジスタＱ13がオフすると共に、トラ
ンジスタＱ11がオフする。そして、上記整流ブロック４
の出力電流は、逆流阻止用ダイオードＤ11を介して平滑
用コンデンサＣ4を充電するため、平滑用コンデンサＣ4
の充電電圧は徐々に上昇し始め、ツェナーダイオードＺ
Ｄ12のツェナー電圧を超えると、再度トランジスタＱ13
をオンすると共に、トランジスタＱ11をオンする。こう
して、上記トランジスタＱ11のオンオフ動作を繰り返
す。

【００６７】なお、上記電流制限用コンデンサＣ11を介
して供給される充電電流(平滑用コンデンサＣ4の充電電
流)が、平滑用コンデンサＣ4からスイッチング回路(ス
イッチング用トランジスタ５および制御回路６)側に放
出される電流よりも大きくなるように、電流制限用コン
デンサＣ11の容量値を設定する必要があるが、容量値を
大きくするに従って、トランジスタＱ11のコレクタ電流
が増加し、導通損失が増加する傾向があり、電流制限用
コンデンサＣ11の容量値を必要最小限度の値に設定する
ものとする。

【００６８】本出願人は、上記第２実施形態のスイッチ
ング電源回路を用いた実験の次の実験条件と設計仕様で
行った。

【００６９】［実験条件］ ＡＣ入力電源電圧 ： ２３０Ｖ(実効値) ＡＣ周波数 ： ５０Ｈz 出力電力 ： ０．１Ｗ (電子機器本体が待機動作モード時に要求する一般的な
値) ［設計仕様］ 使用回路：図５に示す第４実施形態の回路 電流制限用コンデンサＣ11の容量値 ： ０．１４μＦ トランジスタＱ11の品種 ： ２ＳＣ４００
２ (三洋電機製、形状ＴＯ−９２) ［実験結果］ ＡＣ入力電力 ： ０．４Ｗ 電力変換効率 ： ２５％ 上記実験結果に示すように、待機動作モード時のＡＣ電
源消費電力０．４Ｗという良好な値が得られた。これに
対して一般的なスイッチング電源装置では、同一条件の
もとでＡＣ電源消費電力が１Ｗ以上、電力変換効率が１
０％以下であった。

【００７０】したがって、電子機器本体が待機動作モー
ドに入ったとき、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧を第
１実施形態のような制約を受けることなく、最適値まで
引き下げることができ、さらに電力変換効率を向上させ
ることができる。

【００７１】なお、上記平滑用コンデンサＣ4の充電電
圧制御回路に使用している第２スイッチング素子として
のトランジスタＱ11に大電流定格の品種を採用する必要
がなく、小型で低価格なトランジスタで充分なため、き
わめて低価格のコスト追加により、待機動作モード時の
電力変換効率の改善を達成することができる。

【００７２】さらに、上記電流制限用コンデンサＣ11に
より待機動作モード時の平滑用コンデンサＣ4への充電
電流を制限しながら、トランジスタＱ11をオンオフする
ことによって、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBをよ
り効果的な値にきめ細かく設定することができる。

【００７３】また、上記逆流阻止用ダイオードＤ11は、
トランジスタＱ11のオン時、平滑用コンデンサＣ4がト
ランジスタＱ11を介して放電することを防止する働きを
しており、図３に示すように、トランジスタＱ13のコレ
クタと平滑用コンデンサＣ4の正極側端子との間に逆流
阻止用ダイオードＤ31を接続した安定化回路２０(他の
構成部は安定化回路１０と同じ)を用いても同様の効果
がある。

【００７４】（第３実施形態） 図４はこの発明の第３実施形態のフライバック方式のＰ
ＷＭ制御のスイッチング電源装置の回路図を示してい
る。なお、このスイッチング電源装置は、安定化回路３
０を除き第１実施形態のスイッチング電源装置と同一の
構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説
明を省略する。

【００７５】上記第２実施形態では、図２,図３に示す
整流ブロック４と平滑用コンデンサＣ4との間に接続さ
れた逆流阻止用ダイオードＤ11,Ｄ31の順方向電圧降下
(ＶF)によって損失が発生するので、この第３実施形態
では、上記逆流阻止用ダイオードＤ11を除去して、損失
の軽減を図っている。

【００７６】上記安定化回路３０は、ダイオードＤ1の
カソードとダイオードＤ3のアノードとの接続点Ａにコ
レクタが接続され、エミッタがグランドＧＮＤに接続さ
れた第３スイッチング素子としてのトランジスタＱ21
と、上記トランジスタＱ21のベースにコレクタが接続さ
れ、エミッタがグランドＧＮＤに接続されたトランジス
タＱ22と、上記トランジスタＱ22のベースと制御入力端
子ＣＮＴとの間に接続された抵抗Ｒ21と、ダイオードＤ
2のカソードとダイオードＤ4のアノードとの接続点Ｃに
コレクタが接続され、エミッタがグランドＧＮＤに接続
された第４スイッチング素子としてのトランジスタＱ24
と、上記トランジスタＱ24のベースにコレクタが接続さ
れ、エミッタがグランドＧＮＤに接続されたトランジス
タＱ25と、上記トランジスタＱ25のベースと制御入力端
子ＣＮＴとの間に接続された抵抗Ｒ25とを有する充電電
圧制御部を備えている。また、上記安定化回路３０は、
ダイオードＤ3のカソードとダイオードＤ4のカソードと
の接続点Ｂにエミッタが接続され、コレクタが抵抗Ｒ22
を介してトランジスタＱ21のベースに接続されると共
に、コレクタが抵抗Ｒ24を介してトランジスタＱ24のベ
ースに接続されたトランジスタＱ23と、上記トランジス
タＱ23のベースに抵抗Ｒ23を介してカソードが接続さ
れ、アノードがグランドＧＮＤに接続されたツェナーダ
イオードＺＤ22と、上記ツェナーダイオードＺＤ22のカ
ソードにカソードが接続されたツェナーダイオードＺＤ
21と、上記ツェナーダイオードＺＤ21のアノードにアノ
ードが接続され、カソードがトランジスタＱ21のコレク
タに接続されたダイオードＤ21とを有する充電電圧判定
部を備えている。上記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧
の上限値および下限値は、各々第２実施形態と同様にツ
ェナーダイオードＺＤ22,ＺＤ21のツェナー電圧により
設定する。

【００７７】上記構成のスイッチング電源装置におい
て、通常動作モード時、第２実施形態の場合と同様に電
子機器本体(図示せず)は、制御入力端子ＣＮＴに入力さ
れる制御信号をハイレベルに引き上げるため、トライア
ック３がオンし、また、抵抗Ｒ21,Ｒ25を介してハイレ
ベルの制御信号がベースに印加されてトランジスタＱ2
2,Ｑ25が夫々オンして、トランジスタＱ21およびトラン
ジスタＱ24が夫々オフとなる。したがって、上記交流電
源１からの電流は、第１スイッチング素子としてのトラ
イアック３を介して流れて、電流制限用コンデンサＣ11
による電流制限を受けることなく、平滑用コンデンサＣ
4に流入する。

【００７８】また、待機動作モード時、第２実施形態と
同様に電子機器本体は、制御入力端子ＣＮＴに入力され
る制御信号をローレベルに下げるため、トライアック３
がオフすると共に、トランジスタＱ22,Ｑ25がオフす
る。上記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧が上限設定値
(ツェナーダイオードＺＤ22のツェナー電圧)より高いと
き、トランジスタＱ21およびトランジスタＱ24が夫々オ
ンし、このオン状態は、平滑用コンデンサＣ4の充電電
圧が下限設定値(ツェナーダイオードＺＤ21のツェナー
電圧)以下になるまで持続する。そして、上記トランジ
スタＱ21,Ｑ24が夫々オンしている期間中、整流ブロッ
ク４の出力電流を阻止する。

【００７９】すなわち、上記交流電源１の極性方向が、
ダイオードＤ1とダイオードＤ3との接続点Ａが正、ダイ
オードＤ2とダイオードＤ4との接続点Ｃが負の極性の場
合、電流は、ダイオードＤ1とダイオードＤ3との接続点
ＡからトランジスタＱ21のコレクタ,エミッタおよびダ
イオードＤ2の順に流れ、逆の極性の場合、ダイオード
Ｄ2とダイオードＤ4の接続点ＣからトランジスタＱ24の
コレクタ,エミッタおよびダイオードＤ1の順に流れ、平
滑用コンデンサＣ4への流入を阻止する。このとき、上
記ダイオードＤ3,Ｄ4は、平滑用コンデンサＣ4に充電さ
れた電荷がトランジスタＱ21およびトランジスタＱ24を
介して放電するのを阻止する。

【００８０】したがって、電子機器本体が待機動作モー
ドに入ったとき、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧を第
１実施形態のような制約を受けることなく最適値まで引
き下げることができ、さらに電力変換効率を向上させる
ことができる。また、第２実施形態のスイッチング電源
装置の逆流阻止用ダイオードＤ11,Ｄ31(図２,図３に示
す)による順方向電圧降下による損失がなくなるため、
より一層の電力変換効率の向上が図れる。

【００８１】なお、上記第３スイッチング素子としての
トランジスタＱ21および第４スイッチング素子としての
トランジスタＱ24に大電流定格の品種を採用する必要が
なく、低価格の小型トランジスタで充分なため、きわめ
て低価格のコスト追加により、待機動作モード時の電力
変換効率の改善を達成することができる。

【００８２】さらに、上記電流制限用コンデンサＣ11に
より待機動作モード時の平滑用コンデンサＣ4への充電
電流を制限しながら、トランジスタＱ21,Ｑ24を夫々オ
ンオフすることによって、平滑用コンデンサＣ4の充電
電圧ＥBをより効果的な値にきめ細かく設定することが
できる。

【００８３】（第４実施形態） 図５はこの発明の第４実施形態のフライバック方式のＰ
ＷＭ制御のスイッチング電源装置の回路図を示してい
る。なお、このスイッチング電源装置は、制御信号に関
する回路と安定化回路４０とを除き第１実施形態のスイ
ッチング電源装置と同一の構成をしており、同一構成部
は同一参照番号を付して説明を省略する。

【００８４】この第４実施形態において待機動作モード
時、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧をコンパレータＣ
Ｐ１にて検出し、その結果により第１スイッチング素子
としてのトライアック３をオンオフ制御することによ
り、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧を所定の電圧値に
制御する。

【００８５】上記安定化回路４０は、ダイオードＤ3の
カソードとダイオードＤ4のカソードとの接続点Ｂに一
端が接続された抵抗Ｒ40と、上記抵抗Ｒ40の他端とグラ
ンドＧＮＤとの間に接続された抵抗Ｒ41と、上記抵抗Ｒ
40と抵抗Ｒ41との接続点に抵抗Ｒ42を介してコレクタが
接続され、エミッタがグランドＧＮＤに接続されたトラ
ンジスタＱ41と、上記抵抗Ｒ40と抵抗Ｒ41との接続点に
反転入力端子が接続され、電源入力端子に電源電圧Ｖcc
が入力され、グランド入力端子にグランドＧＮＤが接続
されたコンパレータＣＰ１と、上記コンパレータＣＰ１
の非反転入力端子にカソードが接続され、アノードがグ
ランドＧＮＤに接続されたツェナーダイオードＺＤ41
と、上記コンパレータＣＰ１の非反転入力端子と電源入
力端子との間に接続された抵抗Ｒ44と、上記コンパレー
タＣＰ１の出力端子とトランジスタＱ41のベースとの間
に接続された抵抗Ｒ45とを有している。上記コンパレー
タＣＰ１の出力端子は、オープンドレインまたはオープ
ンコレクタである。

【００８６】また、上記安定化回路４０のコンパレータ
ＣＰ１の出力端子に抵抗Ｒ46の一端を接続し、その抵抗
Ｒ46の他端にフォトカプラＰＣ２のダイオード部ＰＣ２
aのカソードを接続している。上記ダイオード部ＰＣ２a
のアノードにトランジスタＱ42のコレクタを接続し、そ
のトランジスタＱ42のエミッタに電源電圧Ｖccを印加し
ている。上記トランジスタＱ42のエミッタとグランドＧ
ＮＤとの間にコンデンサＣ6を接続している。そして、
上記トランジスタＱ42のベースに制御入力端子ＣＮＴを
接続している。上記フォトカプラＰＣ２,トランジスタ
Ｑ42およびコンデンサＣ6で第１スイッチング素子制御
部を構成している。

【００８７】以下、上記構成のスイッチング電源装置の
動作を説明する。

【００８８】まず、電子機器本体(図示せず)が通常動作
モードで動作しているとき、制御入力端子ＣＮＴに入力
される制御信号をハイレベルに引き上げるため、トラン
ジスタＱ42がオフすると、フォトカプラＰＣ２のダイオ
ード部ＰＣ２aに電流が流れず、フォトカプラＰＣ２の
トランジスタ部ＰＣ２bがオフして、２次巻線Ｔcからト
ライアック３のゲートに電圧が印加され、トライアック
３はオン状態となる。したがって、上記交流電源１から
の電流は電流制限用コンデンサＣ11の電流制限を受ける
ことなく、平滑用コンデンサＣ4に流れ込み、平滑用コ
ンデンサＣ4を充電する。

【００８９】一方、電子機器本体が待機動作モードで動
作を開始すると、制御入力端子ＣＮＴをローレベルに引
き下げるため、トランジスタＱ42はオン状態になる。こ
のとき、上記トランジスタＱ42,フォトカプラＰＣ２の
ダイオード部ＰＣ２a,抵抗Ｒ46および抵抗Ｒ45を介して
トランジスタＱ41のベースに電流が供給されるため、ト
ランジスタＱ41がオンする。また、上記トランジスタＱ
41のベース電流は、抵抗Ｒ45により微小値に制限される
ため、フォトカプラＰＣ２のダイオード部ＰＣ２aの電
流値は、トランジスタ部ＰＣ２bをオンさせるために必
要な電流値(スレッシュホールドレベル)以下であり、ト
ライアック３はオン状態である。

【００９０】上記コンパレータＣＰ１は、ツェナーダイ
オードＺＤ41のツェナー電圧と、抵抗Ｒ40,抵抗Ｒ41,抵
抗Ｒ42により平滑用コンデンサＣ4の充電電圧が分割さ
れた電圧を比較して、次の式４の条件を満足していると
きにコンパレータＣＰ１の出力をローレベルに引き下げ
る。

【数４】 但し、 ＶT ：ツェナーダイオードＺＤ41のツェナー電圧 ｒ40：抵抗Ｒ40の抵抗値 ｒ41：抵抗Ｒ41の抵抗値 ｒ42：抵抗Ｒ42の抵抗値 Ｖ4 ：平滑用コンデンサＣ4の充電電圧 上記コンパレータＣＰ１の出力がローレベルに下がる
と、フォトカプラＰＣ２のダイオード部ＰＣ２aにスレ
ッシュホールドレベル(オンさせるために必要な電流値)
以上の電流が流れ、トライアック３はオフした後、交流
電源１からの電流は、電流制限用コンデンサＣ11を介し
て平滑用コンデンサＣ4に供給される。

【００９１】この待機動作モード時、スイッチング回路
(スイッチング用トランジスタ５および制御回路６)はス
イッチング動作を継続しており、電子機器本体に給電す
る動作を継続している。このとき、上記平滑用コンデン
サＣ4から上記スイッチング回路側に放出される電流よ
りも電流制限用コンデンサＣ11を介して供給される電流
が少なくなるように、電流制限用コンデンサＣ11の容量
値を設定しているため、平滑用コンデンサＣ4の充電電
圧が徐々に降下する。

【００９２】また、上記コンパレータＣＰ１の出力端子
がローレベルになった時点で、トランジスタＱ41のベー
ス電流の供給が既に停止しており、抵抗Ｒ40および抵抗
Ｒ41による平滑用コンデンサＣ4の充電電圧の分割値
が、

【数５】 に示す関係になると、コンパレータＣＰ１の出力端子は
ハイレベルになり、フォトカプラＰＣ２のダイオード部
ＰＣ２aの電流が微小値となって前述のスレッシュホー
ルドレベル以下となるため、トランジスタ部ＰＣ２bが
オフして、トライアック３がオン状態になる。

【００９３】そして、上記トライアック３がオンする
と、交流電源１からの電流は、トライアック３を介して
平滑用コンデンサＣ4に流入するため、平滑用コンデン
サＣ4の充電電圧は上昇を開始し、抵抗Ｒ40,抵抗Ｒ41,
抵抗Ｒ42による平滑用コンデンサＣ4の充電電圧の分割
比が上記式４に示す関係になると、コンパレータＣＰ１
の出力をローレベルにする。

【００９４】以後、待機動作モードで動作している期間
中、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧は、次の式６,式７
に示す上限値Ｖ4Ｈと下限値Ｖ4Ｌとの間を往復しながら
推移する。

【数６】

【数７】 この上限値Ｖ4Ｈと下限値Ｖ4Ｌとを最適値に設定するこ
とによって、待機動作モード時の電力変換効率を高める
ことができる。

【００９５】なお、上記平滑用コンデンサＣ4の充電電
圧制御回路に使用しているコンパレータＣＰ１に大電流
定格の品種を採用する必要がなく、きわめて低価格のコ
スト追加により、所定の目的、すなわち待機動作モード
時の電力変換効率の改善を達成することができる。

【００９６】このように、上記電流制限用コンデンサＣ
11により待機動作モード時の平滑用コンデンサＣ4への
充電電流を制限しながら、トライアック３をオンオフす
ることによって、平滑用コンデンサＣ4の充電電圧ＥBを
より効果的な値にきめ細かく設定することができる。

【００９７】なお、上記第２,第３,第４実施形態におい
て、上記平滑用コンデンサＣ4の充電電圧の最適値は、
所定のスイッチング周波数の待機動作モード時に電子機
器本体が要求する給電電力量を供給できる最低限の充電
電圧の値である。この平滑用コンデンサＣ4の充電電圧
を下げるに従って電力変換効率が向上する。

【００９８】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明のスイッチング電源装置は、通常動作時、電流制限用
リアクタンス素子に並列に接続された第１スイッチング
素子をオンすることによって、交流電源からの交流電圧
が第１スイッチング素子を介して入力された交流電圧を
整流部により整流し、上記整流部の出力端子間に接続さ
れた平滑用コンデンサにより平滑して、上記平滑用コン
デンサにより平滑にされた直流電圧を直流−交流変換部
により上記直流電圧を高周波電圧に変換した後、変圧器
により直流−交流変換部からの高周波電圧を所定電圧に
変換し、変換された高周波電圧を平滑部により平滑にし
て直流電圧にする一方、待機動作時、上記電流制限用リ
アクタンス素子に並列に接続された第１スイッチング素
子をオフすることによって、交流電源の出力端子の一端
と整流部の入力端子の一端との間に接続された電流制限
用リアクタンス素子を介して交流電源からの交流電圧が
整流部に入力され、電流制限用リアクタンス素子により
整流部に入力される交流電流を制限するので、上記電流
制限用リアクタンス素子に例えばコンデンサを用いて、
そのコンデンサの容量を適宜設定することによって、電
子機器本体が待機動作になったときに平滑用コンデンサ
の充電電圧を通常動作時の約１／２のレベルにまで引き
下げることができる。そうすることによって、上記直流
−交流変換部に使用されるスイッチング素子がスイッチ
ング動作するときに発生する各種寄生容量および浮遊容
量の充放電損失を軽減でき、電力変換効率を向上させる
ことができる。

【００９９】また、この発明のスイッチング電源装置の
電力変換効率を向上する方法を、例えば待機動作モード
時スイッチング周波数を低下させる等の方法と併用する
ことによって、これらの相乗効果によってより大きな効
果を得ることができる。

【０１００】さらに、待機動作時、第１スイッチング素
子制御部により上記電流制限用リアクタンス素子に並列
に接続された第１スイッチング素子をオフした状態で、
上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定電圧になるよう
に、上記整流部の出力端子間に平滑用コンデンサよりも
整流部側に接続された第２スイッチング素子を充電電圧
制御部によりオンオフ制御し、そのとき、上記第２スイ
ッチング素子の一端とその一端に接続される平滑用コン
デンサの一端との間に配置された逆流阻止用ダイオード
によって、上記第２スイッチング素子がオン状態のとき
に平滑用コンデンサに充電された電荷が第２スイッチン
グ素子を介して放電されないようにしたので、平滑用コ
ンデンサの充電電圧を通常動作時の約１／２のレベルよ
りもさらに引き下げることができ、電力変換効率を特に
向上させることができる。また、上記第２スイッチング
素子に大電流定格の素子を採用する必要がなく、小型で
低価格なトランジスタ等で充分に対応できるため、きわ
めて低コストで待機動作時の電力変換効率を改善するこ
とができる。さらに、上記電流制限用リアクタンス素子
により待機動作時の平滑用コンデンサへの充電電流を制
限しながら、第２スイッチング素子をオンオフすること
によって、平滑用コンデンサの充電電圧をより効果的な
値にきめ細かく設定することができる。

【０１０１】また、請求項２の発明のスイッチング電源
装置は、請求項１のスイッチング電源装置において、待
機動作時、上記第１スイッチング素子制御部により上記
電流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第１ス
イッチング素子をオフした状態で、充電電圧判定部によ
り上記平滑用コンデンサの両端の電圧すなわち充電電圧
を検出して、上記充電電圧判定部が上記平滑用コンデン
サの充電電圧が所定範囲の上限値以上であると判定する
と、上記充電電圧制御部により上記第２スイッチング素
子をオンし、上記交流電源から電流制限用リアクタンス
素子により制限された電流が第２スイッチング素子を介
して流れ、上記平滑用コンデンサは充電されずに電子機
器本体側に電力を供給して、平滑用コンデンサの充電電
圧が降下する一方、充電電圧判定部が平滑用コンデンサ
の充電電圧が所定範囲の下限値以下であると判定する
と、上記充電電圧制御部により上記第２スイッチング素
子をオフし、上記電流制限用リアクタンス素子により制
限された交流電源からの電流が整流部と逆流阻止用ダイ
オードとを介して平滑用コンデンサ側に流れて、平滑用
コンデンサが充電され、平滑用コンデンサの充電電圧が
上昇するので、上記平滑用コンデンサの充電電圧を所定
範囲内にでき、待機動作時の平滑用コンデンサの充電電
圧を確実に最適値に保つことができる。

【０１０２】また、請求項３の発明のスイッチング電源
装置は、請求項１のスイッチング電源装置において、待
機動作時、上記第１スイッチング素子制御部により上記
電流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第１ス
イッチング素子をオフした状態で、充電電圧判定部によ
り上記整流部の出力端子間の電圧を検出して、上記充電
電圧判定部が整流部の出力端子間の電圧が所定範囲の上
限値以上であると判定すると、上記充電電圧制御部によ
り上記第２スイッチング素子をオンし、上記交流電源か
ら電流制限用リアクタンス素子により制限された電流が
第２スイッチング素子を介して流れ、上記平滑用コンデ
ンサは充電されずに電子機器本体側に電力を供給して、
平滑用コンデンサの充電電圧が降下する一方、充電電圧
判定部が整流部の出力端子間の電圧が所定範囲の下限値
以下であると判定すると、上記充電電圧制御部により上
記第２スイッチング素子をオフし、上記電流制限用リア
クタンス素子により制限された交流電源からの電流が整
流部と逆流阻止用ダイオードとを介して平滑用コンデン
サ側に流れて、平滑用コンデンサが充電され、平滑用コ
ンデンサの充電電圧が上昇するので、上記平滑用コンデ
ンサの充電電圧を所定範囲内にでき、待機動作時の平滑
用コンデンサの充電電圧を確実に最適値に保つことがで
きる。

【０１０３】また、請求項４の発明のスイッチング電源
装置は、通常動作時、電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオンすることに
よって、交流電源からの交流電圧が第１スイッチング素
子を介して入力された交流電圧を整流部により整流し、
上記整流部の出力端子間に接続された平滑用コンデンサ
により平滑して、上記平滑用コンデンサにより平滑にさ
れた直流電圧を直流−交流変換部により上記直流電圧を
高周波電圧に変換した後、変圧器により直流−交流変換
部からの高周波電圧を所定電圧に変換し、変換された高
周波電圧を平滑部により平滑にして直流電圧にする一
方、待機動作時、上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオフすることに
よって、交流電源の出力端子の一端と整流部の入力端子
の一端との間に接続された電流制限用リアクタンス素子
を介して交流電源からの交流電圧が整流部に入力され、
電流制限用リアクタンス素子により整流部に入力される
交流電流を制限するので、上 記電流制限用リアクタンス
素子に例えばコンデンサを用いて、そのコンデンサの容
量を適宜設定することによって、電子機器本体が待機動
作になったときに平滑用コンデンサの充電電圧を通常動
作時の約１／２のレベルにまで引き下げることによっ
て、上記直流−交流変換部に使用されるスイッチング素
子がスイッチング動作するときに発生する各種寄生容量
および浮遊容量の充放電損失を軽減でき、電力変換効率
を向上させることができ、さらに、待機動作時、第１ス
イッチング素子制御部により上記電流制限用リアクタン
ス素子に並列に接続された第１スイッチング素子をオフ
した状態で、充電電圧判定部の判定結果に基づいて、例
えば平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の上限値以
上の場合に上記整流部の入力端子の一方とグランドとの
間に接続された第３スイッチング素子および整流部の入
力端子の他方とグランドとの間に接続された第４スイッ
チング素子を充電電圧制御部により夫々オンし、上記交
流電源から電流制限用リアクタンス素子により制限され
た電流が第３,第４スイッチング素子を介して流れ、上
記平滑用コンデンサは充電されずに電子機器本体側に電
力を供給して、平滑用コンデンサの充電電圧が降下する
一方、充電電圧判定部の判定結果に基づいて、例えば平
滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の下限値以下の場
合に充電電圧制御部により上記第３,第４スイッチング
素子を夫々オフし、上記電流制限用リアクタンス素子に
より制限された交流電源からの電流が整流部を介して平
滑用コンデンサ側に流れて、平滑用コンデンサが充電さ
れ、平滑用コンデンサの充電電圧が上昇するので、逆流
阻止用ダイオードを用いることがなく、その逆流阻止用
ダイオードの順方向電圧降下による損失がなくなるた
め、電力変換効率をより一層向上することができる。ま
た、上記第３,第４スイッチング素子に大電流定格の素
子を採用する必要がなく、低価格の小型トランジスタ等
で充分なため、低コストで待機動作時の電力変換効率の
改善を達成することができる。さらに、上記電流制限用
リアクタンス素子により待機動作時の平滑用コンデンサ
への充電電流を制限しながら、第３,第４スイッチング
素子をオンオフすることによって、平滑用コンデンサの
充電電圧をより効果的な値にきめ細かく設定することが
できる。

【０１０４】また、請求項５の発明のスイッチング電源
装置は、通常動作時、電流制限用リ アクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオンすることに
よって、交流電源からの交流電圧が第１スイッチング素
子を介して入力された交流電圧を整流部により整流し、
上記整流部の出力端子間に接続された平滑用コンデンサ
により平滑して、上記平滑用コンデンサにより平滑にさ
れた直流電圧を直流−交流変換部により上記直流電圧を
高周波電圧に変換した後、変圧器により直流−交流変換
部からの高周波電圧を所定電圧に変換し、変換された高
周波電圧を平滑部により平滑にして直流電圧にする一
方、待機動作時、上記電流制限用リアクタンス素子に並
列に接続された第１スイッチング素子をオフすることに
よって、交流電源の出力端子の一端と整流部の入力端子
の一端との間に接続された電流制限用リアクタンス素子
を介して交流電源からの交流電圧が整流部に入力され、
電流制限用リアクタンス素子により整流部に入力される
交流電流を制限するので、上記電流制限用リアクタンス
素子に例えばコンデンサを用いて、そのコンデンサの容
量を適宜設定することによって、電子機器本体が待機動
作になったときに平滑用コンデンサの充電電圧を通常動
作時の約１／２のレベルにまで引き下げることによっ
て、上記直流−交流変換部に使用されるスイッチング素
子がスイッチング動作するときに発生する各種寄生容量
および浮遊容量の充放電損失を軽減でき、電力変換効率
を向上させることができ、さらに、待機動作時、第１ス
イッチング素子制御部により上記電流制限用リアクタン
ス素子に並列に接続された第１スイッチング素子をオフ
した状態で、充電電圧判定部の判定結果に基づいて例え
ば平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲の上限値以上
の場合、充電電圧制御部により上記第１スイッチング素
子をオフし、上記交流電源から電流制限用リアクタンス
素子により制限された電流により上記平滑用コンデンサ
が充電され、電子機器本体側に電力を供給し、そのとき
の上記平滑用コンデンサから上記直流−交流変換部側に
放出される電流よりも電流制限用リアクタンス素子を介
して供給される電流が少なくなるように、上記電流制限
用リアクタンス素子のリアクタンスを設定することによ
って、平滑用コンデンサの充電電圧が降下する一方、上
記平滑用コンデンサの充電電圧が降下して、上記充電電
圧判定部の判定結果に基づいて例えば平滑用コンデンサ
の充電電圧が所定範囲の下限値以下の場合、上記充電電
圧制御部により上記第１スイッチング素子をオンし、上
記交流電源からの電流が第１スイッチング素子と整流部
とを介して平滑用コンデンサ側に流れて、平滑用コンデ
ンサが充電され、平滑用コンデンサの充電電圧が上昇す
るので、上記平滑用コンデンサの充電電圧を所定範囲内
にして、待機動作時の平滑用コンデンサの充電電圧を確
実に最適値に保つことができると共に、逆流阻止用ダイ
オードを用いることがなく、その逆流阻止用ダイオード
の順方向電圧降下による損失がなくなるため、電力変換
効率をより一層向上することができる。また、上記充電
電圧制御部に大電流定格の素子を採用する必要がなく、
低コストで待機動作時の電力変換効率の改善を達成する
ことができる。また、上記電流制限用リアクタンス素子
により待機動作時の平滑用コンデンサへの充電電流を制
限しながら、第１スイッチング素子をオンオフすること
によって、平滑用コンデンサの充電電圧をより効果的な
値にきめ細かく設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の第１実施形態のスイッチン
グ電源装置の回路図である。

【図２】 図２はこの発明の第２実施形態のスイッチン
グ電源装置の回路図である。

【図３】 図３は上記第２実施形態のスイッチング電源
装置の逆流阻止用ダイオードの配置を変えた例を示す回
路図である。

【図４】 図４はこの発明の第３実施形態のスイッチン
グ電源装置の回路図である。

【図５】 図５はこの発明の第４実施形態のスイッチン
グ電源装置の回路図である。

【図６】 図６は従来のスイッチング電源装置の回路図
である。

【図７】 図７は上記スイッチング電源装置のスイッチ
ング用トランジスタ周辺の寄生容量および浮遊容量によ
る影響を説明する回路図である。

【図８】 図８は上記スイッチング電源装置のスイッチ
ング用トランジスタ周辺の寄生容量および浮遊容量によ
る影響を説明する回路図である。

【図９】 図９は上記スイッチング電源装置のスイッチ
ング用トランジスタ周辺の寄生容量および浮遊容量によ
る影響を説明する回路図である。

【図１０】 図１０はこの発明の第１実施形態のスイッ
チング電源装置における電力ＰI,ＰZと平滑用コンデン
サＣ4の充電電圧ＥBとの関係を説明する図である。

【符号の説明】

１…交流電源、２…ヒューズ、３…トライアック、４…
整流ブロック、５…トランジスタ、６…制御回路、７…
２次側出力電圧検出回路、８a,８b…出力端子、Ｃ1,Ｃ2
…コンデンサ、Ｃ3,Ｃ6…コンデンサ、Ｃ3,Ｃ5…平滑用
コンデンサ、Ｌ…ラインフィルタ、Ｔ…変圧器、Ｔa…
１次巻線、Ｔb,Ｔc…２次巻線、ＰＣ１,ＰＣ２…フォト
カプラ、ＰＣ１a,ＰＣ２a…ダイオード部、ＰＣ１b,Ｐ
Ｃ２b…トランジスタ部。

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Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
   流する整流部と、 上記整流部の出力端子間に接続され、上記整流部により
   整流された直流電圧を平滑にする平滑用コンデンサと、 上記平滑用コンデンサにより平滑にされた直流電圧をオ
   ンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電圧に
   変換する直流−交流変換部と、 上記直流−交流変換部により変換された高周波電圧を所
   定電圧に変換する変圧器と、 上記変圧器により所定電圧に変換された高周波電圧を平
   滑にして直流電圧にする平滑部とを備えたスイッチング
   電源装置において、 上記交流電源の出力端子の一端と上記整流部の入力端子
   の一端との間に接続された電流制限用リアクタンス素子
   と、 上記電流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第
   １スイッチング素子とを備えると共に、 待機動作時に上記第１スイッチング素子をオフする第１
   スイッチング素子制御部と、 上記整流部の出力端子間に上記平滑用コンデンサよりも
   上記整流部側に接続された第２スイッチング素子と、 上記第２スイッチング素子の一端とその一端に接続され
   る上記平滑用コンデンサの一端との間に、上記第２スイ
   ッチング素子がオン状態のときに上記平滑用コンデンサ
   に充電された電荷が上記第２スイッチング素子を介して
   放電されないように配置された逆流阻止用ダイオード
   と、 待機動作時に上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定電
   圧になるように、上記第２スイッチング素子をオンオフ
   制御する充電電圧制御部とを備えたことを特徴とするス
   イッチング電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスイッチング電源装置
   において、 上記平滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平
   滑用コンデンサの両端の電圧が所定範囲の上限値以上か
   または上記所定範囲の下限値以下かを判定する充電電圧
   判定部を備えて、 上記充電電圧制御部は、待機動作時、上記充電電圧判定
   部が上記平滑用コンデンサの両端の電圧が上記所定範囲
   の上記上限値以上であると判定すると、上記第２スイッ
   チング素子をオンし、上記充電電圧判定部が上記平滑用
   コンデンサの両端の電圧が上記所定範囲の上記下限値以
   下であると判定すると、上記第２スイッチング素子をオ
   フすることを特徴とするスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のスイッチング電源装置
   において、 上記整流部の出力端子間の電圧を検出して、上記整流部
   の出力端子間の電圧を検出して、上記整流部の出力端子
   間の電圧が所定範囲の上限値以上かまたは上記整流部の
   出力端子間の電圧が上記所定範囲の下限値以下かを判定
   する充電電圧判定部を備えて、 上記充電電圧制御部は、待機動作時、上記充電電圧判定
   部が上記整流部の出力端子間の電圧が上記所定範囲の上
   記上限値以上であると判定すると、上記第２スイッチン
   グ素子をオンし、上記充電電圧判定部が上記整流部の出
   力端子間の電圧が上記所定範囲の上記下限値以下である
   と判定すると、上記第２スイッチング素子をオフするこ
   とを特徴とするスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
   流する整流部と、 上記整流部の出力端子間に接続され、上記整流部により
   整流された直流電圧を平滑にする平滑用コンデンサと、 上記平滑用コンデンサにより平滑にされた直流電圧をオ
   ンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電圧に
   変換する直流−交流変換部と、 上記直流−交流変換部により変換された高周波電圧を所
   定電圧に変換する変圧器と、 上記変圧器により所定電圧に変換された高周波電圧を平
   滑にして直流電圧にする平滑部とを備えたスイッチング
   電源装置において、 上記交流電源の出力端子の一端と上記整流部の入力端子
   の一端との間に接続された電流制限用リアクタンス素子
   と、 上記電流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第
   １スイッチング素子と を備えると共に、 待機動作時に上記第１スイッチング素子をオフする第１
   スイッチング素子制御部と、 上記平滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平
   滑用コンデンサの充電電圧を判定する充電電圧判定部
   と、 上記整流部の入力端子の一方とグランドとの間に接続さ
   れた第３スイッチング素子と、 上記整流部の入力端子の他方とグランドとの間に接続さ
   れた第４スイッチング素子と、 待機動作時、上記充電電圧判定部の判定結果に基づい
   て、上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲内にな
   るように、上記第３,第４スイッチング素子を夫々オン
   オフ制御する充電電圧制御部とを備えたことを特徴とす
   るスイッチング電源装置。
5. 【請求項５】 交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
   流する整流部と、 上記整流部の出力端子間に接続され、上記整流部により
   整流された直流電圧を平滑にする平滑用コンデンサと、 上記平滑用コンデンサにより平滑にされた直流電圧をオ
   ンオフすることによって、上記直流電圧を高周波電圧に
   変換する直流−交流変換部と、 上記直流−交流変換部により変換された高周波電圧を所
   定電圧に変換する変圧器と、 上記変圧器により所定電圧に変換された高周波電圧を平
   滑にして直流電圧にする平滑部とを備えたスイッチング
   電源装置において、 上記交流電源の出力端子の一端と上記整流部の入力端子
   の一端との間に接続された電流制限用リアクタンス素子
   と、 上記電流制限用リアクタンス素子に並列に接続された第
   １スイッチング素子とを備えると共に、 待機動作時に上記第１スイッチング素子をオフする第１
   スイッチング素子制御部と、 上記平滑用コンデンサの両端の電圧を検出して、上記平
   滑用コンデンサの充電電圧を判定する充電電圧判定部
   と、 待機動作時、上記充電電圧判定部の判定結果に基づい
   て、上記平滑用コンデンサの充電電圧が所定範囲になる
   ように、上記第１スイッチング素子をオンオフ制御する
   充電電圧制御部とを備えたことを特徴とするスイッチン
   グ電源装置。