JP3496673B2 - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通常モードとスタ
ンバイモードとがあり、通常モードのときに入力直流電
圧を所望の直流出力電圧に変換して負荷に供給し、スタ
ンバイモードのときには、直流出力電圧を下げる直流電
源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の直流電源装置の構成例を
示す図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は、図８の動作を示
すためのタイムチャートである。通常モードのときに
は、外部からスタンバイ信号ＳＢが与えられておらず、
トランジスタ１６のベースは、低レベル（以下、“Ｌ”
という）になっている。この通常モードのとき、入力端
子ＩＮ１，ＩＮ２間に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、
起動抵抗１を介してコンデンサ３が充電される。コンデ
ンサ３の充電速度は、起動抵抗１の抵抗値及びコンデン
サ３のキャパシティから決まる時定数に依存する。
【０００３】コンデンサ３の充電が進み、図９（ａ）の
ように、コンデンサ３と起動抵抗１との接続点Ｎ１の電
圧がＶｃｃｏｎ［Ｖ］に到達すると、スタート回路６
は、コンデンサ３から発振回路７に、電力を供給させる
（図９（ｂ））。電力が供給された発振回路７は、ＮＭ
ＯＳ４のゲートを電圧駆動してＮＭＯＳ４をオン、オフ
させる。
【０００４】ＮＭＯＳ４は、オンしたときにトランス２
の一次巻線２ａに電流を流し、オフしたときに一次巻線
２ａに流れる電流を遮断する。一次巻線２ａに電流が流
れている期間に、トランス２にエネルギーが蓄積され
る。トランス２の二次巻線２ｂに接続されたダイオード
９は、エネルギーの整流を行い、コンデンサ１０は、エ
ネルギーの平滑化を行い、負荷に与える直流出力電圧Ｖ
ｏｕｔを生成する。
【０００５】抵抗１１，１２は、直流出力電圧Ｖｏｕｔ
に比例する電圧を発生し、誤差増幅器１３は、抵抗１
１，１２が発生した電圧と、基準電圧との間の差動増幅
を行うものであり、増幅結果に対応した電流を抵抗１５
及び発光素子１４に流し、発光素子１４を発光させる。
発光素子１４が発光することにより、受光素子８には、
直流出力電圧Ｖｏｕｔに対応する電流が流れる。
【０００６】発振回路７は、受光素子８に流れる電流量
に応じて、ＮＭＯＳ４をオフするタイミングを設定し、
そのタイミングでＮＭＯＳ４をオフさせる。このように
して、発振回路７はＮＭＯＳ４のオンしている期間を設
定し、図９（ｃ）のように、直流出力電圧Ｖｏｕｔが一
定のＶｏｕｔ１［Ｖ］になるように制御する。ＮＭＯＳ
４がオフしてから所定の時間が経過したときに、発振回
路７は、ＮＭＯＳ４を再びオンさせる。
【０００７】接続点Ｎ１の電圧は、ＮＭＯＳ４をオンさ
せることにより、低下する。これに対し、トランス２の
三次巻線２ｃは、ＮＭＯＳ４がオフしたときに、ダイオ
ード５を介して接続点Ｎ１に電流を流し、コンデンサ３
を充電する。よって、通常モードでは、接続点Ｎ１の電
圧、つまり、スタート回路６の入力電圧が電圧Ｖｃｃ
off［Ｖ］を下回ることがない。この電圧Ｖｃｃ
off［Ｖ］は、スタート回路６が発振回路７に電源を供
給をするときの最低電圧として設定されたものであり、
接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］を下回ったとき
には、発振回路７が稼働しない。電圧Ｖｃｃｏｎ［Ｖ］
と電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］との間は、安定な起動特性を
確保するために十分取られている。通常モードのときに
は、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］を越えるの
で、直流出力電圧Ｖｏｕｔが所望値になるように制御さ
れる。
【０００８】図９（ｄ）のように、高レベル（以下、
“Ｈ”という）のスタンバイ信号ＳＢが、トランジスタ
１６のベースに与えられると、スタンバイモードが設定
され、トランジスタ１６がオンする。トランジスタ１６
がオンすると、ツェナーダイオード１７は降伏し、誤差
増幅器１３の出力端子の電圧をツェナーダイオード１７
の降伏点電圧に固定する。発光素子１４は、その降伏点
電圧に対応する電流を流して発光する。受光素子８は、
発光素子１４から受光した光に対応する電流を流す。発
振回路７は、受光素子８が流す電流に基づき、ＮＭＯＳ
４のオン期間が短くなるよう、ＮＭＯＳ４をオフさせ
る。つまり、一次巻線２ａに流れる電流量が少なくな
る。これにより、トランス２に蓄積されるエネルギーが
減じられ、直流出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。
【０００９】スタンバイモードになると、三次巻線２ｃ
がコンデンサ３に流す電流も減少する。そのため、ＮＭ
ＯＳ４を繰り返えしてオン、オフさせているうちに、接
続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］を下回り、発振回
路７への電力供給が止まる。これにより、発振回路７が
停止し、稼働しなくなる。その後、起動抵抗１がコンデ
ンサ３を充電し、接続点Ｎ１の電圧が再びＶｃｃ
ｏｎ［Ｖ］に到達したときに、スタート回路６が発振回
路７への電力供給を再開し、発振回路７がＮＭＯＳ４を
オン、オフさせる。
【００１０】このように、図８の直流電源装置では、ス
タンバイモードになると、直流出力電圧Ｖｏｕｔが所望
値よりも低下し、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃ
ｏｆｆ［Ｖ］より下がることにより、発振回路７を間欠
動作させ、低消費電力を実現している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直流電源装置では、次のような課題があった。スタンバ
イモードのときに、一旦、接続点Ｎ１の電圧が降下して
Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］に達してから、再び上昇してＶｃｃ
ｏｎ［Ｖ］に到達するまでの時間が長いので、その間に
直流出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。そのため、スタンバ
イモードでの負荷に供給する直流出力電圧Ｖｏｕｔの変
動幅が大きくなっていた。
【００１２】本発明は、スタンバイモードでも、負荷に
供給する直流電圧の変動が少ない直流電源装置を提供す
ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の観点に係る直流電源装置は、第１の
コイルと、前記第１のコイルに接続され、オンしたとき
に電源から前記第１のコイルへ電流を流し、オフしたと
きに該電流を遮断するスイッチング素子と、前記第１の
コイルに前記電流が流れることにより蓄えられたエネル
ギーを直流出力電圧に変換して負荷に供給する出力手段
と、電力が供給されると稼働し、前記スイッチング素子
をオン、オフさせて前記直流出力電圧のレベルを制御
し、該電力の供給が止まると停止するスイッチング制御
手段と、充電素子と、電源から前記充電素子に充電電流
を流す充電手段と、前記直流出力電圧のレベルを所定値
以下にするスタンバイモードが設定されているか否かを
判定する判定手段と、前記スタンバイモードが設定され
ていないことを前記判定の結果が示す場合に前記スイッ
チング制御手段が停止した状態で前記充電素子の充電電
圧が上昇して第１のオン電圧に到達したときに、該充電
素子から前記スイッチング制御手段への前記電力の供給
を開始し、該スイッチング制御手段が稼働している状態
で該充電素子の充電電圧が下降してオフ電圧に到達した
ときに、該充電素子から該スイッチング制御手段への該
電力の供給を止める第１の稼働制御手段と、前記スタン
バイモードが設定されていることを前記判定の結果が示
す場合に前記スイッチング制御手段が停止した状態で前
記充電素子の充電電圧が上昇して前記第１のオン電圧と
前記オフ電圧との間の第２のオン電圧に到達したとき
に、該充電素子から該スイッチング制御手段への該電力
の供給を開始する第２の稼働制御手段と、を備えること
を特徴とする。
【００１４】 このような構成を採用したことにより、
スタンバイモードが設定されていない場合、充電素子の
充電電圧が上昇して第１のオン電圧に到達したときにス
イッチング制御手段への電力供給が開始され、スイッチ
ング制御手段が稼働してスイッチング素子がオン、オフ
する。即ち、スイッチング動作が開始される。充電素子
の充電電圧が降下してオフ電圧になれば、スイッチング
制御手段への電力供給が停止され、スイッチング動作も
停止する。スタンバイモードが設定された場合、判定手
段が、スタンバイモードが設定されたことを判定する。
スタンバイモードが設定されている場合に、スイッチン
グ制御手段が停止した状態で充電素子の充電電圧が第１
のオン電圧とオフ電圧との間の第２のオン電圧に上昇し
たときには、スイッチング制御手段への電力供給が開始
され、スイッチング動作が行われる。放電により充電素
子の充電電圧がオフ電圧に降下すれば、スイッチング制
御手段への電力供給が停止し、スイッチング動作も止ま
る。その後、充電素子の充電電圧が再び第２のオン電圧
に上昇すると、スイッチング制御手段に電力が供給さ
れ、再びスイッチング動作が開始される。即ち、スタン
バイモードでは、スイッチング動作が間欠的に行われ
る。ここで、第２のオン電圧は、第１のオン電圧とオフ
電圧との間にある。そのため、充電素子の充電電圧が第
１のオン電圧になる前に、スイッチング動作が開始され
ることになり、間欠的に行われるスイッチング動作によ
って変動する直流出力電圧の変動幅が小さくなる。
【００１５】
【００１６】 また、前記直流出力電圧のレベルを示す
フィードバック信号を発生するフィードバック手段をさ
らに備え、前記スイッチング制御手段は、前記フィード
バック信号に基づいたタイミングで前記スイッチング素
子をオン、オフさせて前記直流出力電圧のレベルを制御
する手段を備えてもよい。この場合、前記フィードバッ
ク手段が発生するフィードバック信号は、前記スタンバ
イモードを設定するためのスタンバイ信号が与えられて
いるときには、該スタンバイ信号が与えられていること
を示し、該スタンバイ信号が与えられていないときには
前記直流出力電圧のレベルを示し、前記第２の稼働制御
手段は、前記フィードバック信号から前記スタンバイ信
号が与えられていることを検出する手段を備えてもよ
い。
【００１７】以上のような直流電源装置に、前記第１の
コイルと電磁結合する補助コイルと、前記補助コイルが
発生する電流を整流し、該整流した電流で前記充電素子
を充電する第２の充電手段と、をさらに備えてもよい。
また、前記第１のコイルは、互いに電磁結合する一次巻
線及び二次巻線を有する変成器の該一次巻線で構成さ
れ、前記出力手段は、前記変成器の二次巻線に接続さ
れ、該二次巻線から出力される前記エネルギーを前記直
流出力電圧に変換する手段を備えてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】［第１の実施形態］図１は、本発
明の第１の実施形態に係る直流電源装置を示す構成図で
ある。この装置は、通常モードとスタンバイモードとを
切替えることが可能な直流電源装置であり、入力端子Ｉ
Ｎ１には、起動抵抗３１の一端と、変成器（以下、トラ
ンスという）３２の一次巻線３２ａの一端とが、接続さ
れている。起動抵抗３１の他端には、コンデンサ３３の
一方の電極が接続され、コンデンサ３３の他方の電極
が、入力端子ＩＮ２に接続されている。入力端子ＩＮ１
と入力端子ＩＮ２とは、図示しない電源に接続され、入
力端子ＩＮ２にはグランド電圧ＧＮＤが入力され、入力
端子ＩＮ１には、電源電圧ＶＩＮが入力される。起動抵
抗３１は、その電源からの充電電流をコンデンサ３３に
与える。
【００１９】トランス３２は、互いに電磁結合する一次
巻線３２ａ、二次巻線３２ｂ及び三次巻線３２ｃを有し
ている。一次巻線３２ａの他端には、Ｎチャネル型ＭＯ
Ｓトランジスタ（以下、ＮＭＯＳという）３４のドレイ
ンが接続され、ＮＭＯＳ３４のソースが入力端子ＩＮ２
に接続されている。三次巻線３２ｃの一端は、ダイオー
ド３５を介してコンデンサ３３と起動抵抗３１との接続
点Ｎ１に接続されている。三次巻線３２ｃの他端は、入
力端子ＩＮ２に接続されている。三次巻線３２ｃは、電
流を発生する補助コイルとなり、ダイオード３５が、三
次巻線３２ｃの発生する電流を整流しコンデンサ３３を
充電する。
【００２０】接続点Ｎ１とＮＭＯＳ３４のゲートとの間
には、スタート回路４０と発振回路６０とが接続されて
いる。発振回路６０は、電力が供給されると稼働し、Ｎ
ＭＯＳ３４をオン、オフさせて直流出力電圧のレベルを
制御するものである。スタート回路４０は、発振回路６
０に電力を供給する手段である。接続点Ｎ１には、さら
に、後述するフィードバック信号ＦＢからスタンバイ信
号ＳＢが与えられているか否かを判定し、判定結果をス
タート回路４０に与える判定回路８０が接続されてい
る。
【００２１】図２は、図１中のスタート回路４０の構成
例を示す図である。スタート回路４０には、３個の比較
器４１，４２，４３が設けられている。比較器４１の一
方の入力端子（＋）は、接続点Ｎ１に接続され、比較器
４１の他方の入力端子（−）が、基準電圧Ｖｃｃｏｎ１
［Ｖ］を発生する電源４４に接続されている。比較器４
１は、接続点Ｎ１の電圧が基準電圧Ｖｃｃｏｎ１［Ｖ］
以上のときに高レベル（以下、“Ｈ”という）を出力
し、基準電圧Ｖｃｃｏｎ１［Ｖ］未満のときには低レベ
ル（以下、“Ｌ”という）を出力する。
【００２２】比較器４２の一方の入力端子（＋）は、基
準電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］を発生する電源４５に接続さ
れ、比較器４２の他方の入力端子（−）が、接続点Ｎ１
に接続されている。比較器４２は、接続点Ｎ１の電圧が
基準電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］以下のときに“Ｈ”を出力
し、基準電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］を越えるときには
“Ｌ”を出力する。
【００２３】比較器４３の一方の入力端子（＋）は、接
続点Ｎ１に接続され、比較器４３の他方の入力端子
（−）が、基準電圧Ｖｃｃｏｎ２［Ｖ］を発生する電源
４６に接続されている。比較器４３は、接続点Ｎ１の電
圧が基準電圧Ｖｃｃｏｎ２［Ｖ］以上のときに“Ｈ”を
出力し、基準電圧Ｖｃｃｏｎ２［Ｖ］未満のときには
“Ｌ”を出力する。なお、基準電圧Ｖｃｃｏｎ２［Ｖ］
は、基準電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］と基準電圧Ｖｃｃ
ｏｎ１［Ｖ］との間の電圧である。
【００２４】比較器４３の出力端子は、２入力ＡＮＤゲ
ート４７の一方の入力端子に接続されている。ＡＮＤゲ
ート４７の他方の入力端子は、判定回路８０から判定結
果が与えられる。比較器４１の出力端子は、２入力ＯＲ
ゲート４８の一方の入力端子に接続され、ＡＮＤゲート
４７の出力端子は、ＯＲゲート４８の他方の入力端子に
接続されている。
【００２５】ＯＲゲート４８の出力端子は、リセットセ
ットフリップフロップ（以下、ＲＳ−ＦＦという）４９
のセット端子（Ｓ）に接続されている。比較器４２の出
力端子がＲＳ−ＦＦ４９のリセット端子（Ｒ）に接続さ
れている。接続点Ｎ１には、さらに、抵抗５０の一端
と、ＮＰＮ型トランジスタ５１のコレクタとが接続され
ている。抵抗５０の他端が、トランジスタ５１のベース
と、ツェナーダイオード５２のカソードと、ダイオード
５３のアノードとに接続されている。
【００２６】ツェナーダイオード５２のアノードは接地
され、ダイオード５３のカソードが、ＲＳ−ＦＦ４９の
出力端子（Ｑ）に接続されている。トランジスタ５１の
エミッタは、スタート回路４０の出力端子になり、ＲＳ
−ＦＦ４９が“Ｈ”を出力しているときに、発振回路６
０に電力を供給し、ＲＳ−ＦＦ４９が“Ｌ”を出力して
いるときには電力の供給を停止する。
【００２７】図３は、図１中の発振回路６０の構成例を
示す図である。発振回路６０は、スタート回路４０の出
力端子に入力端子が接続された定電流源６１と、スター
ト回路４０の出力端子に一端が接続された抵抗６２と、
スタート回路４０の出力端子にエミッタが接続された２
個のＰＮＰ型トランジスタ６３，６４とを、備えてい
る。
【００２８】定電流源６１の出力端子がコンデンサ６５
の一方の電極に接続され、コンデンサ６５の他方の電極
がグランドＧＮＤに接続されている。コンデンサ６５の
一方の電極と定電流源６１との接続点Ｎ２には、ダイオ
ード６６のアノードが接続され、ダイオード６６のカソ
ードが抵抗６７を介してＮＰＮ型トランジスタ６８のベ
ースに接続されている。トランジスタ６８のコレクタ
は、トランジスタ６３のコレクタ及びコンデンサ６９の
一方の電極に接続されている。トランジスタ６８のエミ
ッタ及びコンデンサ６９の他方の電極が、グランドＧＮ
Ｄに接続されている。
【００２９】抵抗６２の他端には、抵抗７０の一端が接
続され、抵抗７０の他端は、グランドＧＮＤに接続され
ている。トランジスタ６３のコレクタ、トランジスタ６
８のコレクタ及びコンデンサ６９の一方の電極との接続
点Ｎ３が、比較器７１の一方の入力端子（＋）に接続さ
れている。抵抗６２と抵抗７０との接続点Ｎ４が、比較
器７１，７２の他方の入力端子（−）に接続されてい
る。接続点Ｎ２には、比較器７２の一方の入力端子
（＋）が接続されている。比較器７１，７２の他方の入
力端子（−）には、抵抗６２，７０が発生する電圧Ｖ１
が入力される。比較器７１の出力端子は、ＲＳ−ＦＦ７
３のセット端子（Ｓ）に接続され、比較器７２の出力端
子は、ＲＳ−ＦＦ７３のリセット端子（Ｒ）に接続され
ている。
【００３０】ＲＳ−ＦＦ７３の正相出力端子（Ｑ）は、
ダイオード６６のカソードに接続されている。ＲＳ−Ｆ
Ｆ７３の逆相出力端子（バーＱ）は、ＮＭＯＳ３４のゲ
ートに接続されている。トランジスタ６３のベースは、
トランジスタ６４のベース及びコレクタに接続されてい
る。トランジスタ６４のコレクタは、判定回路８０に接
続されている。
【００３１】判定回路８０は、図１に示すように、接続
点Ｎ１に入力端子が接続されたレギュレータ８１を備え
ている。レギュレータ８１の出力端子には、３個のＰＮ
Ｐ型トランジスタ８２，８３，８４の各エミッタが接続
されている。トランジスタ８２のコレクタは、トランジ
スタ８２〜８４のベースに接続されるとともに、受光素
子８５の一端に接続されている。受光素子８５の他端
は、入力端子ＩＮ２に接続されている。
【００３２】トランジスタ８３のコレクタは、ＮＰＮ型
トランジスタ８６のコレクタ及びベースと、ＮＰＮ型ト
ランジスタ８７のベースとに接続されている。トランジ
スタ８６，８７のエミッタが、入力端子ＩＮ２に接続さ
れている。トランジスタ８７のコレクタが、発振回路６
０中のトランジスタ６４のコレクタに接続されている。
トランジスタ８４のコレクタは、定電流源８８の入力端
子に接続され、定電流源８８の出力端子が入力端子ＩＮ
２に接続されている。
【００３３】トランジスタ８４のコレクタと定電流源８
８との接続点が、比較器８９の一方の入力端子（＋）に
接続され、スタンバイモードか通常モードかを判定する
ための基準電圧を発生する電源９０が、比較器８９の他
方の入力端子（−）に接続されている。比較器８９の出
力端子が、スタート回路４０中のＡＮＤゲート４７の他
方の入力端子に接続されている。
【００３４】一方、トランス３２の二次巻線３２ｂに
は、出力回路９１と、フィードバック回路１００とが接
続されている。出力回路９１は、ダイオード９１ａとコ
ンデンサ９１ｂとからなる整流平滑回路で構成されてい
る。ダイオード９１ａのアノードが二次巻線３２ｂの一
端に接続され、ダイオード９１ａのカソードが出力端子
ＯＵＴ１及びコンデンサ９１ｂの一方の電極とに接続さ
れている。コンデンサ９１ｂの他方の電極が、二次巻線
３２ｂの他端と出力端子ＯＵＴ２とに接続されている。
出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２は、出力回路９１が生成し
た直流出力電圧Ｖｏｕｔを図示しない負荷に出力する。
【００３５】フィードバック回路１００は、出力端子Ｏ
ＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２との間に直列に接続された抵
抗１０１，１０２を備えている。抵抗１０１と抵抗１０
２との接続点が、誤差増幅器１０３の入力端子に接続さ
れている。誤差増幅器１０３は、図示しない基準電圧と
抵抗１０１，１０２が発生する電圧との差動増幅を行う
ものであり、誤差増幅器１０３の出力端子には、発光素
子１０４の一端が接続されている。発光素子１０４は、
受光素子８５とともにフォトカプラを構成している。発
光素子１０４の他端と出力端子ＯＵＴ１との間に、抵抗
１０５が接続されている。
【００３６】誤差増幅器１０３の出力端子には、さらに
ツェナーダイオード１０６のカソードが接続され、ツェ
ナーダイオード１０６のアノードがＮＰＮ型トランジス
タ１０７のコレクタに接続されている。トランジスタ１
０７のエミッタが、出力端子ＯＵＴ２に接続されてい
る。トランジスタ１０７のベースに、スタンバイ信号Ｓ
Ｂが入力される。
【００３７】次に、図１の直流電源装置の動作を、図４
（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｇ）を参照して説明
する。図４（ａ）〜（ｃ）は、図２のスタート回路４０
の動作を説明するための波形図である。図５（ａ）〜
（ｇ）は、図３の発振回路６０の動作を説明するための
波形図である。
【００３８】通常モードのときには、スタンバイ信号Ｓ
Ｂが与えられておらず、トランジスタ１０７のベース
は、“Ｌ”になっている。この通常モードのときに、入
力端子ＩＮ１に入力電圧Ｖｉｎが印加されると、起動抵
抗３１を介してコンデンサ３３が充電される。コンデン
サ３３の充電速度は、起動抵抗３１の抵抗値及びコンデ
ンサ３３のキャパシティで定まる時定数に依存する。
【００３９】コンデンサ３３の充電が進み、コンデンサ
３３と起動抵抗３１との接続点Ｎ１の電圧が上昇して、
図４（ａ）のように、Ｖｃｃｏｎ１［Ｖ］に到達する
と、スタート回路４０中の比較器４１は、電源４４から
与えられた基準電圧Ｖｃｃｏｎ １［Ｖ］との比較によ
り、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｎ１［Ｖ］に到達した
と判断し、“Ｈ”を出力する。これにより、ＯＲゲート
４８の出力信号が“Ｈ”に遷移し、ＲＳ−ＦＦ４９がセ
ットされる。セットされたＲＳ−ＦＦ４９は、出力端子
Ｑから“Ｈ”を出力する。
【００４０】 ＲＳ−ＦＦ４９が“Ｈ”を出力すると、
トランジスタ５１のベースが“Ｈ”に駆動されてオンす
る。オンしたトランジスタ５１は、図４（ｂ）のよう
に、ツェナーダイオード５２が設定する定電圧とほぼ等
しい電圧Ｖｒｅｇをエミッタから出力して発振回路６０
へ供給する。即ち、発振回路６０への電力の供給を開始
する。
【００４１】電圧Ｖｒｅｇが電力として供給された（図
５（ａ）参照）発振回路６０では、ＲＳ−ＦＦ７３がリ
セット状態に初期化される。リセット状態のＲＳ−ＦＦ
７３は、正相出力端子（Ｑ）から“Ｌ”を出力し、逆相
出力端子（バーＱ）から“Ｈ”を出力する。逆相出力端
子（バーＱ）が“Ｈ”を出力することより、ＮＭＯＳ３
４のゲートが“Ｈ”に駆動され、ＮＭＯＳ３４がオンす
る。これと同時に、コンデンサ６５の充電電圧は、ダイ
オード６６を介して放電し、接続点Ｎ２の電圧は、ほぼ
零になる。
【００４２】一方、抵抗６２，７０が、トランジスタ５
１からの入力電圧を分圧して電圧Ｖ１［Ｖ］を発生して
いる。そして、後述するフィードバック信号ＦＢに相当
する電流Ｉ１がトランジスタ６４に流れる（図５（ｂ）
参照）。その電流Ｉ１に等しい電流が、トランジスタ６
３に流れ、コンデンサ６９を充電する。コンデンサ６９
が充電されてトランジスタ６３とコンデンサ６９との接
続点Ｎ３の電圧が、図５（ｃ）のようにＶ１［Ｖ］にな
ると、比較器７１が図５（ｅ）が、接続点Ｎ３の電圧が
Ｖ１［Ｖ］に到達したことを検出して“Ｈ”を出力す
る。これにより、ＲＳ−ＦＦ７３がセットされる。
【００４３】セットされたＲＳ−ＦＦ７３は、図５
（ｇ）のように、“Ｈ”を正相出力端子（Ｑ）から出力
し、“Ｌ”を逆相出力端子（バーＱ）から出力する。こ
れにより、ＮＭＯＳ３４がオフする。これと同時に、ト
ランジスタ６８がオンし、コンデンサ６９が放電して接
続点Ｎ３の電圧がほぼ零になる。
【００４４】その後、定電流源６１がコンデンサ６５を
充電する。コンデンサ６５が充電されて、コンデンサ６
５と定電流源６１との接続点Ｎ２の電圧が、図５（ｄ）
のように電圧Ｖ１［Ｖ］に到達すると、比較器７２が、
接続点Ｎ２の電圧が電圧Ｖ１［Ｖ］に到達したことを検
出し、図５（ｆ）のように“Ｈ”を出力する。これによ
り、ＲＳ−ＦＦ７３がリセットされる。ＲＳ−ＦＦ７３
が、リセットされると、ＮＭＯＳ３４が再びオンする。
以下、同様の動作が繰り返され、ＮＭＯＳ３４がオン、
オフを繰り返す。なお、トランジスタ６４に流れる電流
が変化して、例えば増加すると、コンデンサ６９の充電
時間が短くなり、ＮＭＯＳ３４がオフするタイミングが
速くなる。このような制御を行うことにより、直流出力
電圧Ｖｏｕｔが一定になるように、制御される。
【００４５】ＮＭＯＳ３４は、オンしたときにトランス
３２の一次巻線３２ａに電流を流し、オフしたときに一
次巻線３２ａに流れる電流を遮断する。一次巻線３２ａ
に電流が流れている期間に、トランス３２にエネルギー
が蓄積される。トランス３２の二次巻線３２ｂに接続さ
れたダイオード９１ａは、エネルギーの整流を行い、コ
ンデンサ９１ｂは、エネルギーの平滑化を行い、負荷に
与える直流出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。
【００４６】抵抗１０１，１０２は、直流出力電圧Ｖｏ
ｕｔに比例する電圧を発生し、誤差増幅器１０３は、抵
抗１０１，１０２が生成した電圧と、基準電圧との差動
増幅を行い、増幅結果に対応した電流を抵抗１０５及び
発光素子１０４に流し、発光素子１０４を発光させる。
発光素子１０４が発光することにより、受光素子８５
は、その光を入力し、直流出力電圧Ｖｏｕｔに対応する
フィードバック信号ＦＢを流す。
【００４７】トランジスタ８３，８６にフィードバック
信号ＦＢに比例した電流が流れ、トランジスタ８７及び
発振回路６０中のトランジスタ６４にも、フィードバッ
ク信号ＦＢに比例した電流Ｉ１が流れる。
【００４８】スタンバイモードが設定されるときには、
トランジスタ１０７のベースにスタンバイ信号ＳＢが入
力される。例えば時刻ｔ１で“Ｈ”のスタンバイ信号Ｓ
Ｂが入力されると、トランジスタ１０７がオンする。ト
ランジスタ１０７がオンすることにより、ツェナーダイ
オード１０６が降伏し、誤差増幅器１０３の出力端子の
電圧を、ツェナーダイオード１０６の降伏電圧に固定す
る。これにより、発光素子１０４に流れる電流が固定化
され、発光素子１０４がそれに応じて発光する。受光素
子８５は、発光素子１０４から与えられた光を受信し、
トランジスタ８２に対応するフィードバック信号ＦＢを
流す。
【００４９】スタンバイモードのとき、スタンバイ信号
ＳＢが入力されていることを示すフィードバック信号Ｆ
Ｂに比例する電流が、発振回路６０中のトランジスタ６
３に流れ、コンデンサ６９を充電する。また、スタンバ
イ信号ＳＢが入力されていることを示すフィードバック
信号ＦＢに比例する電流が電流トランジスタ８４を流れ
る。これにより、比較器８９の入力端子（＋）の電圧が
上昇し、比較器８９が“Ｈ”を出力する。この比較器８
９が出力する信号が、スタンバイモードか否かを示す判
定信号（図４（ｃ）参照）であり、スタート回路４０の
ＡＮＤゲート４７に与えられる。
【００５０】時刻ｔ１のスタンバイモードが設定される
と、トランジスタ６４に流れる電流Ｉ１は、スタンバイ
信号ＳＢが入力されていない通常モードに比べて多くな
る。そのため、図５（ｃ）のように、コンデンサ６９
（接続点Ｎ３）の充電速度が速くなり、ＲＳ−ＦＦ７３
がオフされるタイミングが早まり、ＮＭＯＳ３４が、オ
ンしている時間が短くなる。よって、三次巻線３２ｃが
コンデンサ３３を充電する充電電流が減じられ、発振回
路６０に電力を供給しているコンデンサ３３の充電電圧
が降下し、図４（ａ）のように、接続点Ｎ１の電圧が漸
次降下する。
【００５１】接続点Ｎ１の電圧が降下して、電源４５が
発生する電圧Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］を下回ると、比較器４
２が“Ｈ”を出力してＲＳ−ＦＦ４９をリセットする。
リセットされたＲＳ−ＦＦ４９は、出力端子（Ｑ）から
“Ｌ”を出力し、トランジスタ５１をオフさせ、図４
（ｂ）のように発振回路６０への電力供給を停止する。
電力供給が停止されている期間には、発振回路６０はＮ
ＭＯＳ３４のオン、オフを行わない。
【００５２】発振回路６０への電力供給が行われていな
い期間にも、コンデンサ３３は、起動抵抗３１を介して
電源電圧Ｖｉｎから充電電流が流れ、充電される。スタ
ンバイモードのときには、比較器８９が“Ｈ”を出力
し、その“Ｈ”がＡＮＤゲート４７の一方の入力端子に
与えられている。コンデンサ３３が起動抵抗３１を介し
て再び充電され、接続点Ｎ１の電圧が、電源４６で設定
する電圧Ｖｃｃｏｎ２［Ｖ］になったときに、比較器４
３は“Ｈ”を出力する。比較器４３が“Ｈ”を出力する
と、ＡＮＤゲート４７の出力端子が“Ｈ”に遷移し、Ｏ
Ｒゲート４８の出力信号が“Ｈ”になる。
【００５３】ＯＲゲート４８の出力信号が“Ｈ”になる
ことにより、ＲＳ−ＦＦ４９がセットされ、トランジス
タ５１をオンさせる。トランジスタ５１がオンすること
により、発振回路６０に再び電力が供給され、ＮＭＯＳ
３４が発振回路６０によってオン、オフされる。スタン
バイ信号ＳＢが入力されている期間には、以上の動作が
繰り返され、負荷に供給する直流出力電圧Ｖｏｕｔは、
通常モードのときよりも低い電圧に設定される
【００５４】次に、本実施形態の直流電源装置の効果を
説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、直流出力電圧の変化
を示す波形図である。通常モードの時には、接続点Ｎ１
の電圧が、Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］以下になることがなく、
直流出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ１［Ｖ］になるよう
に制御されて一定になる。これに対し、図６（ｃ）のよ
うに、“Ｈ”のスタンバイ信号ＳＢが入力されると、接
続点Ｎ１の電圧は、図６（ａ）のようにＶｃｃ
ｏｆｆ［Ｖ］を下回るとともに、図６（ｄ）のように直
流出力電圧Ｖｏｕｔも低下する。ところが、コンデンサ
３３が起動抵抗３１により充電されて接続点Ｎ１の電圧
がＶｃｃ ｏｎ２［Ｖ］に到達した時点で、ＲＳ−ＦＦ４
９がセットされ、発振回路６０への電力供給が再開され
る（図６（ｂ）参照）。これにより、ＮＭＯＳ３４がオ
ン、オフするので、直流出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。
【００５５】ここで、接続点Ｎ１の電圧が、Ｖｃｃ
ｏｆｆ［Ｖ］からＶｃｃｏｎ２［Ｖ］になるまでの時間
Ｔ２は、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］からＶ
ｃｃｏｎ １［Ｖ］になるまでの時間Ｔ１よりも短い。そ
のため、従来のように、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃ
ｏｎ１［Ｖ］に到達してからＮＭＯＳ３４のオン、オフ
を再開させる装置に比べて、直流出力電圧Ｖｏｕｔの降
下が少なくなり、スタンバイモードでの直流出力電圧Ｖ
ｏｕｔの変動が少なくなる。
【００５６】［第２の実施形態］図７は、本発明の第２
の実施形態に係る直流電源装置を示す構成図であり、図
１中の要素と共通する要素には、共通の符号がされてい
る。前記第１の実施形態に係る直流電源装置では、トラ
ンス３２を用いた絶縁型の直流電源装置の例を示した
が、本発明は、非絶縁型の直流電源装置にも適用でき
る。非絶縁型の直流電源装置としては、昇圧型、降圧
型、極性反転型等があるが、通常モードとスタンバイモ
ードを有し、スタンバイモードでは通常モードよりも直
流出力電圧Ｖｏｕｔを下げる装置には、いずれの場合も
本発明を適用することにより、スタンバイモードでの直
流出力電圧の変動を少なくできる。
【００５７】図７に示す昇圧型の直流電源装置は、図１
中のトランス３２の代わりにエネルギーを蓄積するコイ
ル１１１と、コイル１１１に電磁結合する補助コイル１
１２と、ダイオード１１３と、第１の実施形態と同様の
起動抵抗３１，ＮＭＯＳ３４、コンデンサ３３，スター
ト回路４０、発振回路６０、判定回路８０、出力回路９
１及びフィードバック回路１００とを、備えている。
【００５８】コイル１１１の一端が入力端子ＩＮ１に接
続され、コイル１１１の他端がＮＭＯＳ３４のドレイン
と出力回路９１中のダイオード９１ａのアノードとに接
続されている。補助コイル１１２の一端は、入力端子Ｉ
Ｎ２に接続されている。補助コイル１１２の他端にダイ
オード１１３のアノードに接続され、ダイオード１１３
のカソードが接続点Ｎ１に接続されている。出力端子Ｏ
ＵＴ２が、入力端子ＩＮ２に接続されている。他の構成
は、図１と同様である。
【００５９】この直流電源装置は、ＮＭＯＳ３４がオン
しているときにコイル１１１にエネルギーが蓄積され、
ＮＭＯＳ３４がオフしたときに、そのエネルギーと電源
電流がダイオード９１ａを流れ、入力電圧を昇圧した直
流出力電圧Ｖｏｕｔを発生する。補助コイル１１２及び
ダイオード１１３は、整流した電流を接続点Ｎ１に与
え、コンデンサ３３を充電する。コンデンサ３３、スタ
ート回路４０、発振回路６０、判定回路８０、出力回路
９１及びフィードバック回路１００は、第１の実施形態
と同様に動作する。
【００６０】この直流電源装置においても、通常モード
の時には、直流出力電圧Ｖｏｕｔは、制御されて一定に
なる。これに対し、スタンバイ信号ＳＢが入力される
と、接続点Ｎ１の電圧が、Ｖｃｃｏｆｆ［Ｖ］を下回る
とともに、直流出力電圧Ｖｏｕｔも低下する。そして、
接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｎ２［Ｖ］に到達した時点
で、発振回路６０への電力供給が再開されてＮＭＯＳ３
４がオン、オフするので、直流出力電圧Ｖｏｕｔが上昇
する。
【００６１】ここで、接続点Ｎ１の電圧が、Ｖｃｃ
ｏｆｆ［Ｖ］からＶｃｃｏｎ２［Ｖ］になるまでの時間
Ｔ２は、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］からＶ
ｃｃｏｎ １［Ｖ］になるまでの時間Ｔ１よりも短い。従
って、従来のように、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｎ１
［Ｖ］に到達してからＮＭＯＳ３４のオン、オフを再開
させる装置に比べて、直流出力電圧Ｖｏｕｔの降下が少
なくなり、スタンバイモードでの直流出力電圧Ｖｏｕｔ
の変動が少なくなる。
【００６２】この直流電源装置においても、スタンバイ
モードのときには、接続点Ｎ１の電圧が、Ｖｃｃｏｆｆ
［Ｖ］からＶｃｃｏｎ２［Ｖ］になるまでの時間Ｔ２
は、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃｏｆｆ［Ｖ］からＶｃｃ
ｏｎ１［Ｖ］になるまでの時間Ｔ１よりも短い。そのた
め、従来のように、接続点Ｎ１の電圧がＶｃｃ
ｏｎ１［Ｖ］に到達してからＮＭＯＳ３４のオン、オフ
を再開させる装置に比べて、直流出力電圧Ｖｏｕｔの降
下が少なくなり、スタンバイモードでの直流出力電圧Ｖ
ｏｕｔの変動が少なくなる。
【００６３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。その変形例としては、次
のようなものがある。 （１） 第１及び第２の実施形態の直流電源装置では、
直流出力電圧Ｖｏｕｔを精度よく一定に保つために、フ
ィードバック回路１００を備えているが、本発明はフィ
ードバック回路１００を持たない直流電源装置にも適用
可能である。 （２） 判定回路８０、フィードバック信号ＦＢによ
り、スタンバイ信号が入力されたか否かを判定する構成
にしたが、スタンバイ信号ＳＢを直接スタート回路４０
のアンドゲー４７に入力してもよい。このようにする
と、判定回路８０を省略できる。
【００６４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、スタンバイモードのときにも直流出力電圧の変動
を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る直流電源装置を
示す構成図である。
【図２】図１中のスタート回路４０の構成例を示す図で
ある。
【図３】図１中の発振回路６０の構成例を示す図であ
る。
【図４】図２のスタート回路４０の動作を説明するため
の波形図である。
【図５】図３の発振回路６０の動作を説明するための波
形図である。
【図６】直流出力電圧の変化を示す波形図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る直流電源装置を
示す構成図である。
【図８】従来の直流電源装置の構成例を示す図である。
【図９】図８の動作を示すためのタイムチャートであ
る。
【符号の説明】
３１ 起動抵抗 ３２ トランス ３３ コンデンサ ３４ ＮＭＯＳ ４０ スタート回路 ６０ 発振回路 ９１ 出力回路 １００ フィードバック回路 １１１ コイル １１２ 補助コイル
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 3/155

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１のコイルと、 前記第１のコイルに接続され、オンしたときに電源から
    前記第１のコイルへ電流を流し、オフしたときに該電流
    を遮断するスイッチング素子と、 前記第１のコイルに前記電流が流れることにより蓄えら
    れたエネルギーを直流出力電圧に変換して負荷に供給す
    る出力手段と、 電力が供給されると稼働し、前記スイッチング素子をオ
    ン、オフさせて前記直流出力電圧のレベルを制御し、該
    電力の供給が止まると停止するスイッチング制御手段
    と、充電素子と、 電源から前記充電素子に充電電流を流す充電手段と、 前記直流出力電圧のレベルを所定値以下にするスタンバ
    イモードが設定されているか否かを判定する判定手段
    と、 前記スタンバイモードが設定されていないことを前記判
    定の結果が示す場合に前記スイッチング制御手段が停止
    した状態で前記充電素子の充電電圧が上昇して第１のオ
    ン電圧に到達したときに、該充電素子から前記スイッチ
    ング制御手段への前記電力の供給を開始し、該スイッチ
    ング制御手段が稼働している状態で該充電素子の充電電
    圧が下降してオフ電圧に到達したときに、該充電素子か
    ら該スイッチング制御手段への該電力の供給を止める第
    １の稼働制御手段と、 前記スタンバイモードが設定されていることを前記判定
    の結果が示す場合に前記スイッチング制御手段が停止し
    た状態で前記充電素子の充電電圧が上昇して前記第１の
    オン電圧と前記オフ電圧との間の第２のオン電圧に到達
    したときに、該充電素子から該スイッチング制御手段へ
    の該電力の供給を開始する第２の稼働制御手段と、 を備えることを特徴とする直流電源装置。
  2. 【請求項２】 前記直流出力電圧のレベルを示すフィード
    バック信号を発生するフィードバック手段をさらに備
    え、 前記スイッチング制御手段は、前記フィードバック信号
    に基づいたタイミングで前記スイッチング素子をオン、
    オフさせて前記直流出力電圧のレベルを制御する手段を
    備えることを特徴とする請求項１に記載の直流電源装
    置。
  3. 【請求項３】 前記フィードバック手段が発生するフィー
    ドバック信号は、前記スタンバイモードを設定するため
    のスタンバイ信号が与えられているときには、該スタン
    バイ信号が与えられていることを示し、該スタンバイ信
    号が与えられていないときには前記直流出力電圧のレベ
    ルを示し、 前記第２の稼働制御手段は、前記フィードバック信号か
    ら前記スタンバイ信号が与えられていることを検出する
    手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の直流電
    源装置。
  4. 【請求項４】 前記第１のコイルと電磁結合する補助コイ
    ルと、 前記補助コイルが発生する電流を整流し、該整流した電
    流で前記充電素子を充電する第２の充電手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいず
    れか１項に記載の直流電源装置。
  5. 【請求項５】 前記第１のコイルは、互いに電磁結合する
    一次巻線及び二次巻線を有する変成器の該一次巻線で構
    成され、 前記出力手段は、前記変成器の二次巻線に接続され、該
    二次巻線から出力される前記エネルギーを前記直流出力
    電圧に変換する手段を備えることを特徴とする請求項１
    乃至４のいずれか１項に記載の直流電源装置。
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