JP3534400B2 - スイッチング電源回路 - Google Patents
スイッチング電源回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に用
いられるスイッチング電源回路に関する。
いられるスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、テレビなどの電子機器の多くには
小型・高効率なスイッチング方式電源回路が用いられて
いる。
小型・高効率なスイッチング方式電源回路が用いられて
いる。
【０００３】スイッチング電源回路は入力される交流電
源電圧を整流した後、高速スイッチング素子でオン／オ
フし、そのオン時間やオン／オフの切り替え周波数を変
化させ出力として得られる直流電圧を一定とするように
制御するものである。このスイッチング電源回路の中
に、高周波インバータによるリンギングチョークコンバ
ータ（以下ＲＣＣ）方式のスイッチング電源回路が知ら
れている。
源電圧を整流した後、高速スイッチング素子でオン／オ
フし、そのオン時間やオン／オフの切り替え周波数を変
化させ出力として得られる直流電圧を一定とするように
制御するものである。このスイッチング電源回路の中
に、高周波インバータによるリンギングチョークコンバ
ータ（以下ＲＣＣ）方式のスイッチング電源回路が知ら
れている。
【０００４】このＲＣＣ方式のスイッチング電源回路
は、トランスの１次側に接続される高速スイッチング素
子としてトランジスタを使用し、また、トランスの１次
側に２次側電圧を監視する帰還巻線を備えている。この
帰還巻線に生じるパルスを用い、外部パルスによらず自
動的にトランジスタをオン／オフしトランジスタがオン
の期間中にトランスのコイルに蓄積された磁気エネルギ
をオフの期間に出力側へ放出する自励式の電源回路であ
る。この種の帰還巻線を用いたＲＣＣ方式のスイッチン
グ電源回路は、例えば、特開平６−３８５２０号公報に
開示されている。
は、トランスの１次側に接続される高速スイッチング素
子としてトランジスタを使用し、また、トランスの１次
側に２次側電圧を監視する帰還巻線を備えている。この
帰還巻線に生じるパルスを用い、外部パルスによらず自
動的にトランジスタをオン／オフしトランジスタがオン
の期間中にトランスのコイルに蓄積された磁気エネルギ
をオフの期間に出力側へ放出する自励式の電源回路であ
る。この種の帰還巻線を用いたＲＣＣ方式のスイッチン
グ電源回路は、例えば、特開平６−３８５２０号公報に
開示されている。
【０００５】また最近は、このＲＣＣ方式のスイッチン
グ電源回路として、フォトカプラを介してトランスの２
次側電圧の変動状況を直接的にトランスの１次側へ帰還
しオン／オフ制御を行う方式が多い。このフォトカプラ
を用いたスイッチング電源回路は、上述の帰還巻線を用
いたスイッチング電源回路が１次側の帰還巻線に生じる
電圧から間接的に２次側電圧を検出しているのに対し
て、２次側電圧を直接検出して、この電圧情報がフォト
カプラを介して１次側に帰還されることから、より精度
の高い出力電圧の制御が可能となる。換言すれば、より
安定した出力電圧が得られる。このことから、この種フ
ォトカプラを用いたスイッチング電源回路は、例えば、
テレビのフライバックトランスの電源に用いられる。即
ち、テレビにおけるフライバックトランスの電源電圧の
安定性はテレビ画像の良否として直接現れることから、
２次側電圧がより安定した電源回路が要求されるためで
ある。
グ電源回路として、フォトカプラを介してトランスの２
次側電圧の変動状況を直接的にトランスの１次側へ帰還
しオン／オフ制御を行う方式が多い。このフォトカプラ
を用いたスイッチング電源回路は、上述の帰還巻線を用
いたスイッチング電源回路が１次側の帰還巻線に生じる
電圧から間接的に２次側電圧を検出しているのに対し
て、２次側電圧を直接検出して、この電圧情報がフォト
カプラを介して１次側に帰還されることから、より精度
の高い出力電圧の制御が可能となる。換言すれば、より
安定した出力電圧が得られる。このことから、この種フ
ォトカプラを用いたスイッチング電源回路は、例えば、
テレビのフライバックトランスの電源に用いられる。即
ち、テレビにおけるフライバックトランスの電源電圧の
安定性はテレビ画像の良否として直接現れることから、
２次側電圧がより安定した電源回路が要求されるためで
ある。
【０００６】また、最近はオン／オフ制御をより高精度
化した集積回路から構成される制御回路を用いてより高
効率なスイッチング動作を行うＲＣＣ方式が多くなって
いる。その制御回路によって２次側から帰還される情報
を基に２次側電圧をより精度良く安定化させると共に、
スイッチングトランジスタの定格を超えないよう電力検
出を設けている。
化した集積回路から構成される制御回路を用いてより高
効率なスイッチング動作を行うＲＣＣ方式が多くなって
いる。その制御回路によって２次側から帰還される情報
を基に２次側電圧をより精度良く安定化させると共に、
スイッチングトランジスタの定格を超えないよう電力検
出を設けている。
【０００７】ところで、このＲＣＣ方式のスイッチング
電源回路では、各種保護機能を設け、過電圧、過熱保護
などを設けていることが多い。例えば、特開平５−３０
７３５号公報には、２次側の出力端子がショートしたと
きは、フォトカップラを介して２次側電圧の情報を１次
側に伝達し、制御回路の発振を停止させる保護技術が提
案されている。
電源回路では、各種保護機能を設け、過電圧、過熱保護
などを設けていることが多い。例えば、特開平５−３０
７３５号公報には、２次側の出力端子がショートしたと
きは、フォトカップラを介して２次側電圧の情報を１次
側に伝達し、制御回路の発振を停止させる保護技術が提
案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の保護機
能を設けたＲＣＣ方式のスイッチング電源回路では、例
えば、何らかの原因でフライバックトランスの巻線の一
部が短絡した場合、ある程度の抵抗値を持つハーフショ
ートとなり、負荷供給上限値に達し、２次側電圧が一定
レベルまで低下したままで均衡状態となってこの状態を
維持し続けることがある。この場合、２次側の出力端子
がある程度の抵抗値をもっておりショートされていない
ことから上述の保護技術では対応できない。尚、負荷供
給上限は構成部品の定格で決まってくる為容易に上げる
ことは出来ない。
能を設けたＲＣＣ方式のスイッチング電源回路では、例
えば、何らかの原因でフライバックトランスの巻線の一
部が短絡した場合、ある程度の抵抗値を持つハーフショ
ートとなり、負荷供給上限値に達し、２次側電圧が一定
レベルまで低下したままで均衡状態となってこの状態を
維持し続けることがある。この場合、２次側の出力端子
がある程度の抵抗値をもっておりショートされていない
ことから上述の保護技術では対応できない。尚、負荷供
給上限は構成部品の定格で決まってくる為容易に上げる
ことは出来ない。
【０００９】本発明は、ハーフショート等により出力電
圧が所定の電圧に低下した場合にも、確実に停止できる
スイッチング電源回路を提供することを目的とする。
圧が所定の電圧に低下した場合にも、確実に停止できる
スイッチング電源回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、１次巻線及び
２次巻線を有し、直流電圧源からの直流電圧が前記１次
巻線と第１のスイッチング素子にて成る直列回路に供給
され、前記２次巻線に誘起された出力電圧が負荷に供給
されるトランスと、前記第1のスイッチング素子の動作
を制御する制御回路と、入力側の発光部及び出力側の光
電変換部を含むフォトカプラを有し、前記トランスの２
次巻線に誘起された出力電圧の変動を検知し、この変動
量に基づく誤差情報信号に応じた電流を前記発光部に流
し、この発光部に流れる電流に応じて前記光電変換部に
帰還電流を流し、この帰還電流によって前記制御回路を
制御する帰還回路と、前記フォトカプラの発光部と並列
に接続された第２のスイッチング素子、及び前記トラン
スの２次巻線に誘起された出力電圧が許容最低電圧に低
下した場合にトリガーを出力する低電圧検出回路とを含
み、前記トリガー出力に応答して前記第２のスイッチン
グ素子を導通状態とし、前記帰還電流を遮断する保護回
路とを備えたことを特徴とするスイッチング電源回路で
ある。
２次巻線を有し、直流電圧源からの直流電圧が前記１次
巻線と第１のスイッチング素子にて成る直列回路に供給
され、前記２次巻線に誘起された出力電圧が負荷に供給
されるトランスと、前記第1のスイッチング素子の動作
を制御する制御回路と、入力側の発光部及び出力側の光
電変換部を含むフォトカプラを有し、前記トランスの２
次巻線に誘起された出力電圧の変動を検知し、この変動
量に基づく誤差情報信号に応じた電流を前記発光部に流
し、この発光部に流れる電流に応じて前記光電変換部に
帰還電流を流し、この帰還電流によって前記制御回路を
制御する帰還回路と、前記フォトカプラの発光部と並列
に接続された第２のスイッチング素子、及び前記トラン
スの２次巻線に誘起された出力電圧が許容最低電圧に低
下した場合にトリガーを出力する低電圧検出回路とを含
み、前記トリガー出力に応答して前記第２のスイッチン
グ素子を導通状態とし、前記帰還電流を遮断する保護回
路とを備えたことを特徴とするスイッチング電源回路で
ある。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】また、請求項２に係る発明のスイッチング
電源回路は、前記トランスの２次巻線に接続される負荷
がフライバックトランスであることを特徴とする。
電源回路は、前記トランスの２次巻線に接続される負荷
がフライバックトランスであることを特徴とする。
【００１５】
【００１６】本発明によれば、ハーフショート等により
出力電圧が所定の電圧に低下した場合にも、確実に停止
できるスイッチング電源回路を提供することができる。
出力電圧が所定の電圧に低下した場合にも、確実に停止
できるスイッチング電源回路を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る実施の形態を、
図面を参照して説明する。図はＲＣＣ方式のスイッチン
グ電源回路を示す回路図である。このスイッチング電源
回路では、商用交流電源１より供給された交流電力は、
整流用のダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ3によ
って平滑され、直流電圧源4として電圧Ｅ１を後段のス
イッチング電源回路へ電力供給される。
図面を参照して説明する。図はＲＣＣ方式のスイッチン
グ電源回路を示す回路図である。このスイッチング電源
回路では、商用交流電源１より供給された交流電力は、
整流用のダイオードブリッジ２、平滑コンデンサ3によ
って平滑され、直流電圧源4として電圧Ｅ１を後段のス
イッチング電源回路へ電力供給される。
【００１８】このスイッチング電源回路はコンバータト
ランス5、スイッチング素子としてのスイッチングトラ
ンジスタ６、２次巻線５ｃに誘起される出力電圧が一定
となる様にスイッチングトランジスタ６の動作を制御す
る制御回路７を備える。コンバータトランス５は、１次
側に1次巻線5ａ及び補助巻線５ｂ並びに２次側に２次巻
線５ｃを有する。１次巻線５ａの一端は直流電圧源４に
接続され、他端にはスイッチングトランジスタ６のコレ
クタが接続されている。スイッチングトランジスタ６の
エミッタはスイッチング電源検出用抵抗８を介して接地
されている。さらに、スイッチングトランジスタ６のベ
ースには制御回路７からの制御信号が印加される。
ランス5、スイッチング素子としてのスイッチングトラ
ンジスタ６、２次巻線５ｃに誘起される出力電圧が一定
となる様にスイッチングトランジスタ６の動作を制御す
る制御回路７を備える。コンバータトランス５は、１次
側に1次巻線5ａ及び補助巻線５ｂ並びに２次側に２次巻
線５ｃを有する。１次巻線５ａの一端は直流電圧源４に
接続され、他端にはスイッチングトランジスタ６のコレ
クタが接続されている。スイッチングトランジスタ６の
エミッタはスイッチング電源検出用抵抗８を介して接地
されている。さらに、スイッチングトランジスタ６のベ
ースには制御回路７からの制御信号が印加される。
【００１９】補助巻線5ｂに誘起される電圧は補助電源
整流用のダイオード９、コンデンサ１０で整流平滑され
制御回路７用の補助電圧源Ｅ２を得る。また補助電圧源
Ｅ２は、フォトカプラ１１の帰還用電源でもあり、フォ
トカプラ１１の光電変換部１１ａを構成するフォトトラ
ンジスタのコレクタに印加される。制御回路７は商用交
流電源１の投入時には直流電圧源４より起動抵抗１２を
介して電源を得る。
整流用のダイオード９、コンデンサ１０で整流平滑され
制御回路７用の補助電圧源Ｅ２を得る。また補助電圧源
Ｅ２は、フォトカプラ１１の帰還用電源でもあり、フォ
トカプラ１１の光電変換部１１ａを構成するフォトトラ
ンジスタのコレクタに印加される。制御回路７は商用交
流電源１の投入時には直流電圧源４より起動抵抗１２を
介して電源を得る。
【００２０】コンバータトランス5の2次巻線5ｃには、
負荷電源整流用の整流ダイオード1３、平滑コンデンサ1
４で構成される出力電圧整流平滑回路及びフライバック
トランスなどの負荷が接続される。この２次巻線５ｃに
誘起された電圧は整流平滑後に直流電圧Ｅ３として負荷
1５に印加される。
負荷電源整流用の整流ダイオード1３、平滑コンデンサ1
４で構成される出力電圧整流平滑回路及びフライバック
トランスなどの負荷が接続される。この２次巻線５ｃに
誘起された電圧は整流平滑後に直流電圧Ｅ３として負荷
1５に印加される。
【００２１】このスイッチング電源回路は、トランス５
の２次側に、出力電圧Ｅ３の所定電圧からの変動を検知
し、この変動量に応じた誤差情報信号をトランスの１次
側の制御回路７に帰還して、出力電圧Ｅ３を安定化させ
るための帰還回路を有する。この帰還回路は、出力電圧
Ｅ３の変動を検知して変動量に応じた信号を出力するエ
ラー増幅器１６、抵抗１７、１８、フォトカプラ１１か
ら構成される。抵抗１８はフォトカプラ１１の発光部１
１ｂを流れる電流を調整する帰還電流制限用抵抗であ
る。
の２次側に、出力電圧Ｅ３の所定電圧からの変動を検知
し、この変動量に応じた誤差情報信号をトランスの１次
側の制御回路７に帰還して、出力電圧Ｅ３を安定化させ
るための帰還回路を有する。この帰還回路は、出力電圧
Ｅ３の変動を検知して変動量に応じた信号を出力するエ
ラー増幅器１６、抵抗１７、１８、フォトカプラ１１か
ら構成される。抵抗１８はフォトカプラ１１の発光部１
１ｂを流れる電流を調整する帰還電流制限用抵抗であ
る。
【００２２】さらに、このスイッチング電源回路は、例
えば、何らかの原因でフライバックトランスの巻線の一
部が短絡した場合、ある程度の抵抗値を持つハーフショ
ートとなり、負荷供給上限値に達し、２次側の出力電圧
が一定レベルまで低下したまま均衡状態となって状態を
維持し続けることがある。この様な状況に対して、本ス
イッチング電源回路を確実にオフとする様に、保護回路
１９を備える。この保護回路１９は、フォトカプラ１１
の発光部１１ｂと直列接続されるスイッチングトランジ
スタ２０、２次側電圧が許容最低電圧より低下したこと
検知すると共に検知した場合にスイッチングトランジス
タ２０のベースにトリガーを出力する低電圧検出回路２
１から構成される。
えば、何らかの原因でフライバックトランスの巻線の一
部が短絡した場合、ある程度の抵抗値を持つハーフショ
ートとなり、負荷供給上限値に達し、２次側の出力電圧
が一定レベルまで低下したまま均衡状態となって状態を
維持し続けることがある。この様な状況に対して、本ス
イッチング電源回路を確実にオフとする様に、保護回路
１９を備える。この保護回路１９は、フォトカプラ１１
の発光部１１ｂと直列接続されるスイッチングトランジ
スタ２０、２次側電圧が許容最低電圧より低下したこと
検知すると共に検知した場合にスイッチングトランジス
タ２０のベースにトリガーを出力する低電圧検出回路２
１から構成される。
【００２３】次に、このスイッチング電源回路の動作を
説明する。負荷１５に印加される電圧Ｅ３は、エラー増
幅器１６と抵抗１７により決定される。スイッチ電源回
路の通常動作時においては、保護回路１９の低電圧検出
回路２１は動作せず、トランジスタ２０はオフ状態とな
っている。その為、フォトカプラ１１の発光部１１ｂに
はエラー増幅器１６で検知された変動量に応じた２次側
帰還電流が流れ、この誤差情報信号はフォトカプラの発
光部１１ｂから光電変換部１１ａに光として伝達され
る。光電変換部１１ａで誤差情報信号が１次側帰還電流
に変換され、制御回路７に印加される。制御回路７はこ
の誤差情報信号に基づき、トランジスタ６のオン・オフ
を制御して出力電圧Ｅ３の所定電圧からの変動を補正
し、一定に保つ。
説明する。負荷１５に印加される電圧Ｅ３は、エラー増
幅器１６と抵抗１７により決定される。スイッチ電源回
路の通常動作時においては、保護回路１９の低電圧検出
回路２１は動作せず、トランジスタ２０はオフ状態とな
っている。その為、フォトカプラ１１の発光部１１ｂに
はエラー増幅器１６で検知された変動量に応じた２次側
帰還電流が流れ、この誤差情報信号はフォトカプラの発
光部１１ｂから光電変換部１１ａに光として伝達され
る。光電変換部１１ａで誤差情報信号が１次側帰還電流
に変換され、制御回路７に印加される。制御回路７はこ
の誤差情報信号に基づき、トランジスタ６のオン・オフ
を制御して出力電圧Ｅ３の所定電圧からの変動を補正
し、一定に保つ。
【００２４】ところで、前述の様に、負荷が完全なショ
ートではなくある程度の抵抗値を持つハーフショートと
なり、負荷供給上限値に達し、２次側の出力電圧が一定
レベルまで低下したままの均衡状態となってこの状態を
維持し続けることがある。この様な状況に対して、負荷
のハーフショート時に出力電圧Ｅ３が低下し、この電圧
Ｅ３が許容最低電圧まで低下したことを低電圧検出回路
２１が検知すると、トランジスタ２０のベースにトリガ
ーを印加し、トランジスタ２０をオン（導通）させる。
トランジスタ２０が導通状態となるとフォトカプラ１１
の発光部１１ｂは短絡状態となり、２次側帰還電流が流
れなくなり、フォトカプラ１１によるトランス５の２次
側から１次側への帰還が遮断される。１次側帰還電流が
遮断されてなくなると、制御回路７はスイッチングトラ
ンジスタ６の駆動を止める。その結果、スイッチング電
源回路の動作が確実に停止する。
ートではなくある程度の抵抗値を持つハーフショートと
なり、負荷供給上限値に達し、２次側の出力電圧が一定
レベルまで低下したままの均衡状態となってこの状態を
維持し続けることがある。この様な状況に対して、負荷
のハーフショート時に出力電圧Ｅ３が低下し、この電圧
Ｅ３が許容最低電圧まで低下したことを低電圧検出回路
２１が検知すると、トランジスタ２０のベースにトリガ
ーを印加し、トランジスタ２０をオン（導通）させる。
トランジスタ２０が導通状態となるとフォトカプラ１１
の発光部１１ｂは短絡状態となり、２次側帰還電流が流
れなくなり、フォトカプラ１１によるトランス５の２次
側から１次側への帰還が遮断される。１次側帰還電流が
遮断されてなくなると、制御回路７はスイッチングトラ
ンジスタ６の駆動を止める。その結果、スイッチング電
源回路の動作が確実に停止する。
【００２５】低電圧検出回路２１は通常考えうる抵抗分
割により構成可能であるが、例えば、サイリスタを用い
て、ハーフショートによりスイッチング電源が停止した
後、トランス５の１次側電源が再投入されるまでこの状
態を保持するラッチ機能を有することが好ましい。
割により構成可能であるが、例えば、サイリスタを用い
て、ハーフショートによりスイッチング電源が停止した
後、トランス５の１次側電源が再投入されるまでこの状
態を保持するラッチ機能を有することが好ましい。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述した発明によれば、ハーフショ
ート等により出力電圧が所定の電圧に低下した場合に
も、確実に停止できるスイッチング電源回路を提供する
ことができる。
ート等により出力電圧が所定の電圧に低下した場合に
も、確実に停止できるスイッチング電源回路を提供する
ことができる。
【図１】本発明の実施の形態に係わるスイッチング電源
回路を示す回路図。
回路を示す回路図。
１…商用交流電源 ２…ダイオード
ブリッジ ３…平滑コンデンサ ４…直流電
圧源 ５…コンバータトランス ５ａ…１次巻線 ５ｂ…補助巻線 ５ｃ…２次
巻線 ６…スイッチングトランジスタ ７…制御回
路 ８…スイッチング電流検出用抵抗 ９…ダイオ
ード １０…コンデンサ １１…フォト
カプラ １１ａ…光電変換部 １１ｂ…発光
部 １２…起動抵抗 １３…整流ダ
イオード １４…平滑コンデンサ １５…負荷 １６…エラー増幅器 １７…抵抗 １８…抵抗 １９…保護回
路 ２０…スイッチングトランジスタ ２１…低電圧
検出回路
ブリッジ ３…平滑コンデンサ ４…直流電
圧源 ５…コンバータトランス ５ａ…１次巻線 ５ｂ…補助巻線 ５ｃ…２次
巻線 ６…スイッチングトランジスタ ７…制御回
路 ８…スイッチング電流検出用抵抗 ９…ダイオ
ード １０…コンデンサ １１…フォト
カプラ １１ａ…光電変換部 １１ｂ…発光
部 １２…起動抵抗 １３…整流ダ
イオード １４…平滑コンデンサ １５…負荷 １６…エラー増幅器 １７…抵抗 １８…抵抗 １９…保護回
路 ２０…スイッチングトランジスタ ２１…低電圧
検出回路
─────────────────────────────────────────────────────
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 3/335
Claims (2)
- 【請求項１】１次巻線及び２次巻線を有し、直流電圧源
からの直流電圧が前記１次巻線と第１のスイッチング素
子にて成る直列回路に供給され、前記２次巻線に誘起さ
れた出力電圧が負荷に供給されるトランスと、 前記第 1 のスイッチング素子の動作を制御する制御回路
と、 入力側の発光部及び出力側の光電変換部を含むフォトカ
プラを有し、前記トランスの２次巻線に誘起された出力
電圧の変動を検知し、この変動量に基づく誤差情報信号
に応じた電流を前記発光部に流し、この発光部に流れる
電流に応じて前記光電変換部に帰還電流を流し、この帰
還電流によって前記制御回路を制御する帰還回路と、 前記フォトカプラの発光部と並列に接続された第２のス
イッチング素子、及び前記トランスの２次巻線に誘起さ
れた出力電圧が許容最低電圧に低下した場合にトリガー
を出力する低電圧検出回路とを含み、前記トリガー出力
に応答して前記第２のスイッチング素子を導通状態と
し、前記帰還電流を遮断する保護回路とを備えたことを
特徴とするスイッチング電源回路。 - 【請求項２】 前記トランスの２次巻線に接続される負
荷がフライバックトランスであることを特徴とする請求
項１記載のスイッチング電源回路。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003153529A JP2003153529A (ja) | 2003-05-23 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4988236B2 (ja) | 2006-04-12 | 2012-08-01 | ローム株式会社 | インバータならびにそれを用いた発光装置および画像表示装置、電源装置 |
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