JP3607823B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の電子機器用電源として用いられるスイッチング電源装置に関し、特に二次側からの起動／停止信号や二次側出力電圧の過電圧保護回路の指令により一次側のスイッチング素子を起動／停止させることが出来る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なスイッチング電源装置においては、出力電圧安定化のための帰還信号を絶縁するためと、出力電圧の過電圧保護回路の信号を絶縁するためと、二次側の外部スイッチにより電源をオンオフするリモートコントロール信号を絶縁するために、２〜３個のアイソレータが用いられている。ここで、アイソレータにはフォトカプラやトランスが使用されている。例えば、本出願人の提案にかかる実開平１一７９３８９号公報で、リモートコントロール信号と過電圧保護信号を一個のアイソレータで絶縁することが行われている。
【０００３】
しかし、出力電圧安定化のための帰還信号を絶縁する為のアイソレータは別途設けられているため、スイッチング電源装置全体としては複数個のアイソレータを使用することになり、部品点数の増大と部品コストの増大を招来するという課題があった。また、フォトカプラやトランスで一次二次間を絶縁する場合には、安全規格上の制約により沿面距難や空間距離が必要になる為、プリント基板設計を因難にするという課題があった。
【０００４】
そこで、特開平４−１５６２７０号公報では、上記３種の信号を単一のアイソレータで絶縁する例も開示されている。しかし、過電圧保護のラッチ回路が一次側にある為にリモートコントロール信号でラッチの解除及び電源の再起動を行うことが不可能であるという課題があった。また、ラッチを解除する為には、商用電源を遮断する必要があり、一部の電源の用途には適用できないという課題もあった。このような課題を解決するために図４に示す構成のスイッチング電源装置が考案された。
【０００５】
図４において、主コンバータ部１０は、主トランスＴｌの一次巻線ｎ１に印加される直流電流を主スイッチング素子Ｑ１によりオンオフし、二次巻線ｎ２に誘起される電流を整流平滑化して主出力電圧Ｖｏを二次側に出力するものである。ここでは、入力電源として商用の交流電源を用いるので、ダイオードブリッジＤＢにより整流し、入力コンデンサＣ１により平滑化して直流入力電圧Ｖｉｄｃを得ている。主スイッチング素子Ｑｌは、ＦＥＴを用いているが、ＰＮＰやＮＰＮのトランジスタでも差し支えない。二次側の整流平滑化回路は、ダイオードＤｌ，Ｄ２の二次巻線ｎ２の両端にアノード端子が接続され、カソード端子は突き合わされて出力コンデンサＣ２と接続されている。
【０００６】
誤差増幅部２０は、主出力電圧Ｖｏと第ｌの基準電圧Ｖｒｅｆｌとの誤差電圧を発生するもので、ここではＯＰアンプＵ１を用いている。主出力電圧Ｖｏは、分圧抵抗Ｒｌ，Ｒ２によって適切な比率で分圧されて、誤差増幅器２０に送られている。ＰＷＭ制御部３０は、誤差増幅部２０の出力する誤差電圧を小さくするように主スイッチング素子のオンオフ制御信号を出力するもので、ここではＰＷＭ（パルス幅制御）回路Ｕ２が用いられている。補助電源部４０は、補助トランスＴ２の一次巻繰ｎ３に印加される直流電流を補助スィッチング素子Ｑ２によりオンオフしている。一次側二次巻線ｎ４に誘起される電流は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ４の整流平滑化回路を介して、ＰＷＭ制御部３０の動作用の補助電圧Ｖｃｃ１として出力される。二次側二次巻線ｎ５に誘起される電流は、ダイオードＤ５とコンデンサＣ５の整流平滑化回路を介して、二次側補助電圧Ｖｃｃ２として出力される。
【０００７】
フォトカプラＰＣは、誤差増幅部２０の出力する誤差電圧を発光ダイオード側に入力して、受光トランジスタの出力信号をＰＷＭ制御部３０に出力する。過電圧保護部５０は、主出力電圧Ｖｏが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えたときは、過電圧保護信号を発生するもので、ここではＯＰアンプＵ３を用いている。主出力電圧ＶｏがゼナーダイオードＤ５と抵抗Ｒ４の直列回路を介して接地されているので、ＯＰアンプＵ３のプラス端子には、抵抗Ｒ４に生成する電圧が入力される。
【０００８】
オンオフ回路部６０は、二次側から送られるリモートコントロール信号に従って、二次側補助電圧Ｖｃｃ２か、コモン電位かを出力する。ここでは、ＯＰアンプＵ４は、プラス端子に抵抗Ｒ５のスイッチＳＷ１側電圧を入力し、マイナス端子に第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３を入力して、リモートコントロール信号のオンオフに応じて、ＨＬ信号を出力している。スイッチＳＷ１は、接点スイッチやＴＴＬ回路で構成されるもので、リモートコントロール信号のオンオフ状態を定義しており、リモートコントロール信号がオンの場合にはスイッチＳＷｌが閉じ、その結果ＯＰアンプＵ４の出力はＬとなる。
【０００９】
シャットダウンラッチ回路部７０は、過電圧保護部５０の過電圧保護信号をセット端子に入力し、オンオフ回路部６０のリモートコントロール信号をリセット端子に入力し、出力端子からシャットダウン信号を出力するもので、ここではＲＳフリップフロップＵ５を用いている。シャットダウン執行部８０は、オンオフ回路部６０のリモートコントロール信号とシャットダウンラッチ回路部７０のシャットダウン信号の何れかが電源オフを指示しているときは、フォトカプラＰＣの入力電圧をＬに保持する回路である。
【００１０】
ここでは、オア回路Ｕ６にＯＰアンプＵ４の出力信号と、シャットダウンラッチ回路部７０の出力信号を入力し、オア回路Ｕ６の出力信号によってスイッチＳＷ２をオンオフしている。スイッチＳＷ２がオンになると、フォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤがＬに維待され、スイッチＳＷ２がオフであれば、フォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤは誤差増幅部２０の出力電圧Ｅ／ＡＯＵＴとなっている。
【００１１】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図５はリモートコントロール信号のオンオフに対する図４の装置の動作を説明する波形図で、（Ａ）はリモートコントロール信号のオンオフ、（Ｂ）はシャットダウンラッチ回路部７０の出力、（Ｃ）はフォトカプラの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、（Ｄ）はオンオフ制御信号、（Ｅ）は主出力電圧Ｖｏを表している。補助電源部４０は商用電源ＡＣが入力されている間は、リモートコントロール信号のオンオフに拘らず、常時動作している。ここでは、商用電源ＡＣが投入されて捕助電源部４０が既に起動し、ＰＷＭ制御部３０の駆動電圧Ｖｃｃ１と二次側制御回路用の駆動電圧Ｖｃｃ２が安定に供給されているとする。
【００１２】
最初、時刻Ｔ１でリモートコントロール信号がオフ（Ｈ）からオン（Ｌ）になると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＬに変化し、ＳＷ２がオープンとなって、フォトカプラの入力電圧ＶＰＤには誤差増幅部２０のＯＰアンプＵ１の出力電圧が供給される。他方、ＰＷＭ制御部３０はフォトカプラの出力電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧Ｖｔｈ以下だと、ＯＵＴ端子からパルスを出力せず、出力電圧ＶＦＢがしきい値電圧Ｖｔｈより高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるように動作する。従って、誤差増幅部２０の誤差電圧信号Ｅ／ＡＯＵＴがフォトカプラＰＣから伝達され始めると、受光トランジスタエミッタ電圧ＶＦＢは０Ｖから上昇し、しきい値電圧Ｖｔｈを超えるとＯＵＴ端子よりオンオフ制御信号が出力される。すると、主コンパータ部１０が動作を聞始して、主出力電圧Ｖｏが立ち上がる。
【００１３】、
尚、図５ではフォトカプラの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、並びに主出力電圧Ｖｏが傾さをもって上昇しているが、これは二次側に所謂スロースタート回路を装着することを念頭においたものである。即ち、スロースタート回路を設けると所謂突入電流が防止されるが、他方で起動時に誤差増幅部２０の誤差電圧信号Ｅ／ＡＯＵＴがなだらかに上昇することになる。
【００１４】
次に、時刻Ｔ２でリモートコントロール信号がオフになると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＨに変化し、ＳＷ２が閉じてフォトカプラの入力電圧ＶＰＤをＬにクランプする。すると、フォトカプラの出力電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧Ｖｔｈ以下に低下するので、ＯＵＴ端子のオンオフ制御信号のオンのデューティー比がゼロとなって、主コンバータ部１０は停止する。
【００１５】
今度は、時刻Ｔ３で主出力電圧Ｖｏに過電圧が発生したと仮定する。すると、過電圧保護部５０が過電圧を検出して、シャットダウンラッチ回路部７０をセットする。すると、フォトカプラの入力電圧ＶＰＤがＬにクランプされ、シャットダウンラッチ同路部７０がリセットされる迄、主コンバータ部１０を停止させる。主コンバータ部１０が停止している間に、過電圧の原因となった瑕疵を取り除く作業を行う。
【００１６】
時刻Ｔ４でリモートコントロール信号がオフになると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＨとなり、シャットダウンラッチ回路部７０がリセットされる。その後、時刻Ｔ５でリモートコントロール信号がオンになると、主コンバータ部１０は再起動する。
【００１７】
以上説明したように、図４に示した従来のスイッチング電源装置では、出力電圧の帰還信号に過電圧保護信号とリモートコントロール信号を重畳しているので、アイソレータであるフォトカブラが単一ですみ、低コストで信頼性の高いスイッチング電源装置が得られるという効果がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のスイッチング電源では、過電圧保護信号とリモートコントロール信号を重畳した出力電圧の帰還信号を１個のフォトカプラで一次側に伝送しているため、フォトカプラが故障して出力が高くなるような異常状態が発生した時にスイッチング電源装置を停止させることができず、負荷に過電圧を供給し続ける危険性があるという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するもので、１個の絶縁素子にて二次側から出力制御と起動／停止と保護動作を行うことができ、且つこの絶縁素子等の部品故障が発生した場合においても安全に装置を停止することが可能な信頼性の高いスイッチング電源装置を実現することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために請求項１に記載の発明では、主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、を備えたスイッチング電源装置において、前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２のコンパレータと、前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、前記一次巻線に印加される直流電流及び前記主スイッチング素子の電流が規定値を超えたときカレントリミット信号を出力するカレントリミット回路と、を備えると共に、前記ＰＷＭ制御回路は、前記一次側シャットダウン信号と前記カレントリミット信号とに基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、スイッチング電源において二次側に誘起する主出力電圧の帰還信号と過電圧保護信号を重畳し、１個のフォトカプラで絶縁し一次側回路に伝送することが可能であると共に、フォトカプラを介して伝送される出力電圧の帰還信号をコンバータの停止状態、通常制御状態、異常状態の３レベルに分けて検出する手段を一次側に設けることにより、前記フォトカプラの故障等の要因によって前記帰還信号が、ハイ側またはロー側に振り切れた場合、速やかにスイッチング電源を停止することが可能である。
【００２２】
また、一次側制御回路によってラッチされた前記動作停止信号を、二次側のリモートコントロール信号によってリセットされるように構成されたことによってシャットダウンされたスイッチング電源を一次側の入力電圧が供給された状態のまま再起動することが可能である。
【００２３】
そして、前記フォトカプラの故障等の要因によって前記帰還信号が、ハイ側またはロー側に振り切れた異常状態は、ロー側スレッシュ電圧（ＶＦＢｔｈＬ）と帰還電圧信号（ＶＦＢ）を比較するコンパレータと、ハイ側スレッシュ電圧（ＶＦＢｏｃ）と帰還電圧信号（ＶＦＢ）を比較するコンパレータを用いることによって簡単な回路で検出することが可能である。
【００２４】
また上記の動作によって得られた異常状態の信号をタイマーラッチ回路に入力することによって、簡単にスイッチング電源のシャットダウン信号を取り出すことが可能である。
【００２５】
さらに、カレントリミット回路は、一次側回路の過電流を検出し、カレントリミット信号を出力する。この信号と、上記に説明した制御停止信号（ＳＴＰ）と前記一次側シャットダウン信号（Ｓ／Ｄ）を請求項７に示したオア回路に入力し、この出力を前記ＰＷＭ制御回路（２５）に動作停止信号として入力することにより、フォトカプラ等の異常によるスイッチング電源のシャットダウンと、パルスバイパルスの電流制限を同時に実現することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示す回路図である。同図において、図４に示した従来例と異なる点は、スイッチング電源装置の一次側に一次側制御回路１００を備えた点である。また、同図において図４に示した従来例と同様のものは同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図１において、二次側からフォトカプラＰＣを介して一次側に伝送される帰還信号ＶＦＢは抵抗１８により電圧変換され、コンパレータ１９のマイナス端子とコンパレータ２０のプラス端子とＰＷＭ制御回路２５に入力される。ＰＷＭ制御回路２５は帰還信号ＶＦＢの大きさによって決定されるオンオフ信号ＯＵＴ１をドライバ１７へ出力しスイッチング素子Ｑ１のスイッチング時間を制御する。ドライバ１７はオンオフ信号ＯＵＴ１に対応するスイッチング素子Ｑ１の駆動信号ＯＵＴ２を出力するドライバである。また、ＰＷＭ制御回路２５はＲｅｓｅｔ端子の入力がＨとなるとオンオフ信号ＯＵＴ１をリセットする。以下、このＲｅｓｅｔ端子に入力される信号を動作停止信号と呼ぶ。
【００２８】
補助電源部４０は、補助トランスＴ２の一次巻繰ｎ３に印加される直流電流を補助スィッチング素子Ｑ２によりオンオフしている。一次側二次巻線ｎ４に誘起される電流は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ４の整流平滑化回路を介して、一次側制御回路１００の動作用の補助電圧Ｖｃｃ１として出力される。二次側二次巻線ｎ５に誘起される電流は、ダイオードＤ５とコンデンサＣ５の整流平滑化回路を介して、二次側補助電圧Ｖｃｃ２として出力される。
【００２９】
コンパレータ１９は、プラス端子にロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬを入力し前記帰還信号ＶＦＢがロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低下したときに制御停止信号ＳＴＰをＨにする。
【００３０】
コンパレータ２０は、マイナス端子にハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを入力し前記帰還信号ＶＦＢがハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを超えたときに異常停止信号ＯＣＰをＨにする。
【００３１】
タイマーラッチ回路２１は、コンパレータ２０が発生する異常停止信号ＯＣＰがＨとなったとき、タイマー用コンデンサ２２を充電しその電圧が規定値を超えると出力信号である一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄをラッチする。また、タイマーラッチ回路２１はＲｅｓｅｔ端子に前記制御停止信号ＳＴＰを入力し、この信号がＨとなるとラッチを解除し一次側シャットダウン信号Ｓ／ＤをＬにする。
【００３２】
カレントリミット回路２４は、検出抵抗２６で検出されたスイッチング素子Ｑ１の電流が規定値を超えたとき出力信号ＣＬをＨとする。
【００３３】
オア回路２３は、前記制御停止信号ＳＴＰと一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄと出力信号ＣＬを入力し、いずれかがＨとなったときＰＷＭ制御回路２５のリセット端子に入力する動作停止信号をＨとしオンオフ信号ＯＵＴ１を停止させる。
【００３４】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は前記制御停止信号ＳＴＰと一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄに対する図１の装置の動作を説明する図である。
【００３５】
図２において、（Ａ）は前記帰還信号ＶＦＢに対して設定された前記ハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃであり、（Ｂ）は前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬである。従って、前記帰還信号ＶＦＢは、前記ハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃとロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬの２つのスレッシュレベルによって３つの領域に分けることができる。これを電圧の低いほうから順に停止動作範囲（Ｃ）、通常動作範囲（Ｄ）、異常動作範囲（Ｅ）と呼ぶ。
【００３６】
まず、前記通常動作範囲（Ｄ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。同図において１０３はリモートコントロール信号のオンオフ、１０４はフォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、１０５はドライバ１７が出力するスイッチング素子Ｑ１の駆動信号ＯＵＴ２、１０６はタイマー用コンデンサ２２の充電電圧、１０７は主出力電圧Ｖｏを表している。また、補助電源出力１０２は商用電源１０１が入力されている間は、リモートコントロール信号のオンオフに拘らず、常時動作している。ここでは、商用電源１０１が投入されて捕助電源部４０が既に起勤し、ＰＷＭ制御回路２５の駆動電圧Ｖｃｃと二次側制御回路用の駆動電圧Ｖｏｃ２が安定に供給されているとする。
【００３７】
主コンバータ部１０が正常に動作している場合は、帰還信号ＶＦＢは通常動作範囲（Ｄ）の中にある。ＰＷＭ制御回路２５は帰還信号ＶＦＢの値に従ってスイッチング素子Ｑ１のパルス幅を制御し、出力電圧を一定に保っている。（図３のａの期間である。）
【００３８】
次に、前記停止動作範囲（Ｃ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。
【００３９】
ここで、前記リモートコントロール信号がオフになった場合や過電圧保護回路部５０が働いた場合は前記シャットダウン執行部８０のＳＷ２がオンとなりフォトカプラＰＣの入力電圧がＬとなる。すると帰還信号ＶＦＢが前記前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低くなるため前記コンパレータ１９の出力ＳＴＰがＨとなりＰＷＭ制御回路２５の出力ＯＵＴ１がリセットされる。このためドライバ１７の出力ＯＵＴ２が停止し主コンバータ部１０が停止する。（図３のｂの期間である。）その後、再び帰還信号ＶＦＢが前記前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬ以上の値に戻ると主コンバータ部１０は動作を再開する。（図３のｃの期間である。）また、フォトカプラＰＣ等が故障して帰還電圧ＶＦＢがロー側に振り切れた場合でも上記と同様の動作により主コンバータ部１０を停止することができる。（図３のｄの期間である。）
【００４０】
更に、異常動作範囲（Ｅ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。フォトカプラＰＣ等が故障して帰還信号ＶＦＢがハイ側に振り切れた場合、この帰還信号ＶＦＢがハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを超えると前記コンパレータ２０の出力ＯＣＰがＨとなりタイマーラッチ回路２１がコンデンサ２２を充電し始める。そしてその電圧が規定値を超えると前記一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄをラッチ出力し、ＰＷＭ制御回路２５を停止状態に維持する。（図３のｅの期間である。）従って、過電圧による負荷回路破壊を防止することができる。
【００４１】
また、この機能はカレントリミット回路２４と組み合わせると、出力短絡や過電流に対する保護回路としても有効である。カレントリミット回路２４は抵抗２６によって主コンバータ部１０に流れる電流を検出し、この電流が過電流状態になるとＰＷＭ制御回路２５に対してカレントリミット信号（ＣＬ）を出力する。この信号によりＰＷＭ制御回路２５のオンオフ出力ＯＵＴ１のパルス幅が狭くなり主コンバータ部１０の出力電圧が徐々に低下する。（図３のｆの期間である。）この状態が継続すると上記と同様に動作に従って二次側の誤差増幅部２０の出力がハイ側に振り切れタイマーラッチ回路２１が動作し、やがて主コンバータ部１０がシャットダウンする。（図３のｅの期間である。）
【００４２】
本発明の回路では、オンオフ回路部６０のスイッチＳＷ１をオフすることで帰還信号ＶＦＢが前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低下しコンパレータ１９の出力ＳＴＰがＨとなり、タイマーラッチ回路２１をリセットすることが可能である。よって、過電流となる要因を取り除いた後に前記スイッチＳＷ１を再度オンすることにより再度主コンバータ部１０を再起動することが可能である。
【００４３】
また、コンデンサ２２は安定化タイマーの働きをしており、スイッチング電源の過渡応答時や起動時等に帰還信号ＶＦＢが極短い時間だけハイ側に振り切れた場合、スイッチング電源をシャットダウンさせずに安定して電源を供給することが可能である。
【００４４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。本発明では、スイッチング電源において、二次側からの主出力電圧制御、主コンバータの起動停止、過電流保護動作とその解除を１個の絶縁素子で実現することが可能であり、且つその絶縁素子が故障した場合であっても速やかにスイッチング電源を停止させることが可能であるため、部品点数を減らし省スペースで製作することが可能な信頼性の高いスイッチング電源装置を実現することが可能である。
【００４６】
また、一次側制御回路によってラッチされた動作停止信号を、二次側制御回路のリモートコントロール信号によってリセットされるように構成されたことによってシャットダウンされたスイッチング電源を一次側の入力電圧が供給された状態もまま再起動することが可能である。
【００４７】
さらに、一次側制御回路を汎用的な部品を用いて構成したため、部品調達が容易であると共に、低コストで製作することが可能である。また、前記一次側制御回路と二次側の回路をＡＳＩＣ化することにより、更に低コストと省スペース化を実現することが可能である。
【００４８】
また、一次側制御回路はカレントリミット回路を備えたためパルスバイパルスの電流制限を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源の動作を説明する図である。
【図３】本発明に係るスイッチング電源の信号波形を示す図である。
【図４】従来のスイッチング電源の一例を示す構成図である。
【図５】従来のスイッチング電源の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１０ 主コンバータ部
２０ 誤差増幅部
３０ ＰＷＭ制御部
４０ 補助電源部
５０ 過電圧保護部
６０ オンオフ回路部
７０ シャットダウンラッチ部
８０ シャットダウン執行部
ＰＣ フォトカプラ
１００ 一次側制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の電子機器用電源として用いられるスイッチング電源装置に関し、特に二次側からの起動／停止信号や二次側出力電圧の過電圧保護回路の指令により一次側のスイッチング素子を起動／停止させることが出来る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なスイッチング電源装置においては、出力電圧安定化のための帰還信号を絶縁するためと、出力電圧の過電圧保護回路の信号を絶縁するためと、二次側の外部スイッチにより電源をオンオフするリモートコントロール信号を絶縁するために、２〜３個のアイソレータが用いられている。ここで、アイソレータにはフォトカプラやトランスが使用されている。例えば、本出願人の提案にかかる実開平１一７９３８９号公報で、リモートコントロール信号と過電圧保護信号を一個のアイソレータで絶縁することが行われている。
【０００３】
しかし、出力電圧安定化のための帰還信号を絶縁する為のアイソレータは別途設けられているため、スイッチング電源装置全体としては複数個のアイソレータを使用することになり、部品点数の増大と部品コストの増大を招来するという課題があった。また、フォトカプラやトランスで一次二次間を絶縁する場合には、安全規格上の制約により沿面距難や空間距離が必要になる為、プリント基板設計を因難にするという課題があった。
【０００４】
そこで、特開平４−１５６２７０号公報では、上記３種の信号を単一のアイソレータで絶縁する例も開示されている。しかし、過電圧保護のラッチ回路が一次側にある為にリモートコントロール信号でラッチの解除及び電源の再起動を行うことが不可能であるという課題があった。また、ラッチを解除する為には、商用電源を遮断する必要があり、一部の電源の用途には適用できないという課題もあった。このような課題を解決するために図４に示す構成のスイッチング電源装置が考案された。
【０００５】
図４において、主コンバータ部１０は、主トランスＴｌの一次巻線ｎ１に印加される直流電流を主スイッチング素子Ｑ１によりオンオフし、二次巻線ｎ２に誘起される電流を整流平滑化して主出力電圧Ｖｏを二次側に出力するものである。ここでは、入力電源として商用の交流電源を用いるので、ダイオードブリッジＤＢにより整流し、入力コンデンサＣ１により平滑化して直流入力電圧Ｖｉｄｃを得ている。主スイッチング素子Ｑｌは、ＦＥＴを用いているが、ＰＮＰやＮＰＮのトランジスタでも差し支えない。二次側の整流平滑化回路は、ダイオードＤｌ，Ｄ２の二次巻線ｎ２の両端にアノード端子が接続され、カソード端子は突き合わされて出力コンデンサＣ２と接続されている。
【０００６】
誤差増幅部２０は、主出力電圧Ｖｏと第ｌの基準電圧Ｖｒｅｆｌとの誤差電圧を発生するもので、ここではＯＰアンプＵ１を用いている。主出力電圧Ｖｏは、分圧抵抗Ｒｌ，Ｒ２によって適切な比率で分圧されて、誤差増幅器２０に送られている。ＰＷＭ制御部３０は、誤差増幅部２０の出力する誤差電圧を小さくするように主スイッチング素子のオンオフ制御信号を出力するもので、ここではＰＷＭ（パルス幅制御）回路Ｕ２が用いられている。補助電源部４０は、補助トランスＴ２の一次巻繰ｎ３に印加される直流電流を補助スィッチング素子Ｑ２によりオンオフしている。一次側二次巻線ｎ４に誘起される電流は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ４の整流平滑化回路を介して、ＰＷＭ制御部３０の動作用の補助電圧Ｖｃｃ１として出力される。二次側二次巻線ｎ５に誘起される電流は、ダイオードＤ５とコンデンサＣ５の整流平滑化回路を介して、二次側補助電圧Ｖｃｃ２として出力される。
【０００７】
フォトカプラＰＣは、誤差増幅部２０の出力する誤差電圧を発光ダイオード側に入力して、受光トランジスタの出力信号をＰＷＭ制御部３０に出力する。過電圧保護部５０は、主出力電圧Ｖｏが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えたときは、過電圧保護信号を発生するもので、ここではＯＰアンプＵ３を用いている。主出力電圧ＶｏがゼナーダイオードＤ５と抵抗Ｒ４の直列回路を介して接地されているので、ＯＰアンプＵ３のプラス端子には、抵抗Ｒ４に生成する電圧が入力される。
【０００８】
オンオフ回路部６０は、二次側から送られるリモートコントロール信号に従って、二次側補助電圧Ｖｃｃ２か、コモン電位かを出力する。ここでは、ＯＰアンプＵ４は、プラス端子に抵抗Ｒ５のスイッチＳＷ１側電圧を入力し、マイナス端子に第３の基準電圧Ｖｒｅｆ３を入力して、リモートコントロール信号のオンオフに応じて、ＨＬ信号を出力している。スイッチＳＷ１は、接点スイッチやＴＴＬ回路で構成されるもので、リモートコントロール信号のオンオフ状態を定義しており、リモートコントロール信号がオンの場合にはスイッチＳＷｌが閉じ、その結果ＯＰアンプＵ４の出力はＬとなる。
【０００９】
シャットダウンラッチ回路部７０は、過電圧保護部５０の過電圧保護信号をセット端子に入力し、オンオフ回路部６０のリモートコントロール信号をリセット端子に入力し、出力端子からシャットダウン信号を出力するもので、ここではＲＳフリップフロップＵ５を用いている。シャットダウン執行部８０は、オンオフ回路部６０のリモートコントロール信号とシャットダウンラッチ回路部７０のシャットダウン信号の何れかが電源オフを指示しているときは、フォトカプラＰＣの入力電圧をＬに保持する回路である。
【００１０】
ここでは、オア回路Ｕ６にＯＰアンプＵ４の出力信号と、シャットダウンラッチ回路部７０の出力信号を入力し、オア回路Ｕ６の出力信号によってスイッチＳＷ２をオンオフしている。スイッチＳＷ２がオンになると、フォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤがＬに維待され、スイッチＳＷ２がオフであれば、フォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤは誤差増幅部２０の出力電圧Ｅ／ＡＯＵＴとなっている。
【００１１】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図５はリモートコントロール信号のオンオフに対する図４の装置の動作を説明する波形図で、（Ａ）はリモートコントロール信号のオンオフ、（Ｂ）はシャットダウンラッチ回路部７０の出力、（Ｃ）はフォトカプラの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、（Ｄ）はオンオフ制御信号、（Ｅ）は主出力電圧Ｖｏを表している。補助電源部４０は商用電源ＡＣが入力されている間は、リモートコントロール信号のオンオフに拘らず、常時動作している。ここでは、商用電源ＡＣが投入されて捕助電源部４０が既に起動し、ＰＷＭ制御部３０の駆動電圧Ｖｃｃ１と二次側制御回路用の駆動電圧Ｖｃｃ２が安定に供給されているとする。
【００１２】
最初、時刻Ｔ１でリモートコントロール信号がオフ（Ｈ）からオン（Ｌ）になると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＬに変化し、ＳＷ２がオープンとなって、フォトカプラの入力電圧ＶＰＤには誤差増幅部２０のＯＰアンプＵ１の出力電圧が供給される。他方、ＰＷＭ制御部３０はフォトカプラの出力電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧Ｖｔｈ以下だと、ＯＵＴ端子からパルスを出力せず、出力電圧ＶＦＢがしきい値電圧Ｖｔｈより高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるように動作する。従って、誤差増幅部２０の誤差電圧信号Ｅ／ＡＯＵＴがフォトカプラＰＣから伝達され始めると、受光トランジスタエミッタ電圧ＶＦＢは０Ｖから上昇し、しきい値電圧Ｖｔｈを超えるとＯＵＴ端子よりオンオフ制御信号が出力される。すると、主コンパータ部１０が動作を聞始して、主出力電圧Ｖｏが立ち上がる。
【００１３】、
尚、図５ではフォトカプラの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、並びに主出力電圧Ｖｏが傾さをもって上昇しているが、これは二次側に所謂スロースタート回路を装着することを念頭においたものである。即ち、スロースタート回路を設けると所謂突入電流が防止されるが、他方で起動時に誤差増幅部２０の誤差電圧信号Ｅ／ＡＯＵＴがなだらかに上昇することになる。
【００１４】
次に、時刻Ｔ２でリモートコントロール信号がオフになると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＨに変化し、ＳＷ２が閉じてフォトカプラの入力電圧ＶＰＤをＬにクランプする。すると、フォトカプラの出力電圧ＶＦＢが所定のしきい値電圧Ｖｔｈ以下に低下するので、ＯＵＴ端子のオンオフ制御信号のオンのデューティー比がゼロとなって、主コンバータ部１０は停止する。
【００１５】
今度は、時刻Ｔ３で主出力電圧Ｖｏに過電圧が発生したと仮定する。すると、過電圧保護部５０が過電圧を検出して、シャットダウンラッチ回路部７０をセットする。すると、フォトカプラの入力電圧ＶＰＤがＬにクランプされ、シャットダウンラッチ同路部７０がリセットされる迄、主コンバータ部１０を停止させる。主コンバータ部１０が停止している間に、過電圧の原因となった瑕疵を取り除く作業を行う。
【００１６】
時刻Ｔ４でリモートコントロール信号がオフになると、オンオフ回路部６０のＯＰアンプＵ４の出力がＨとなり、シャットダウンラッチ回路部７０がリセットされる。その後、時刻Ｔ５でリモートコントロール信号がオンになると、主コンバータ部１０は再起動する。
【００１７】
以上説明したように、図４に示した従来のスイッチング電源装置では、出力電圧の帰還信号に過電圧保護信号とリモートコントロール信号を重畳しているので、アイソレータであるフォトカブラが単一ですみ、低コストで信頼性の高いスイッチング電源装置が得られるという効果がある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のスイッチング電源では、過電圧保護信号とリモートコントロール信号を重畳した出力電圧の帰還信号を１個のフォトカプラで一次側に伝送しているため、フォトカプラが故障して出力が高くなるような異常状態が発生した時にスイッチング電源装置を停止させることができず、負荷に過電圧を供給し続ける危険性があるという問題点があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するもので、１個の絶縁素子にて二次側から出力制御と起動／停止と保護動作を行うことができ、且つこの絶縁素子等の部品故障が発生した場合においても安全に装置を停止することが可能な信頼性の高いスイッチング電源装置を実現することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために請求項１に記載の発明では、主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、を備えたスイッチング電源装置において、前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２のコンパレータと、前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、前記一次巻線に印加される直流電流及び前記主スイッチング素子の電流が規定値を超えたときカレントリミット信号を出力するカレントリミット回路と、を備えると共に、前記ＰＷＭ制御回路は、前記一次側シャットダウン信号と前記カレントリミット信号とに基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、スイッチング電源において二次側に誘起する主出力電圧の帰還信号と過電圧保護信号を重畳し、１個のフォトカプラで絶縁し一次側回路に伝送することが可能であると共に、フォトカプラを介して伝送される出力電圧の帰還信号をコンバータの停止状態、通常制御状態、異常状態の３レベルに分けて検出する手段を一次側に設けることにより、前記フォトカプラの故障等の要因によって前記帰還信号が、ハイ側またはロー側に振り切れた場合、速やかにスイッチング電源を停止することが可能である。
【００２２】
また、一次側制御回路によってラッチされた前記動作停止信号を、二次側のリモートコントロール信号によってリセットされるように構成されたことによってシャットダウンされたスイッチング電源を一次側の入力電圧が供給された状態のまま再起動することが可能である。
【００２３】
そして、前記フォトカプラの故障等の要因によって前記帰還信号が、ハイ側またはロー側に振り切れた異常状態は、ロー側スレッシュ電圧（ＶＦＢｔｈＬ）と帰還電圧信号（ＶＦＢ）を比較するコンパレータと、ハイ側スレッシュ電圧（ＶＦＢｏｃ）と帰還電圧信号（ＶＦＢ）を比較するコンパレータを用いることによって簡単な回路で検出することが可能である。
【００２４】
また上記の動作によって得られた異常状態の信号をタイマーラッチ回路に入力することによって、簡単にスイッチング電源のシャットダウン信号を取り出すことが可能である。
【００２５】
さらに、カレントリミット回路は、一次側回路の過電流を検出し、カレントリミット信号を出力する。この信号と、上記に説明した制御停止信号（ＳＴＰ）と前記一次側シャットダウン信号（Ｓ／Ｄ）を請求項７に示したオア回路に入力し、この出力を前記ＰＷＭ制御回路（２５）に動作停止信号として入力することにより、フォトカプラ等の異常によるスイッチング電源のシャットダウンと、パルスバイパルスの電流制限を同時に実現することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示す回路図である。同図において、図４に示した従来例と異なる点は、スイッチング電源装置の一次側に一次側制御回路１００を備えた点である。また、同図において図４に示した従来例と同様のものは同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図１において、二次側からフォトカプラＰＣを介して一次側に伝送される帰還信号ＶＦＢは抵抗１８により電圧変換され、コンパレータ１９のマイナス端子とコンパレータ２０のプラス端子とＰＷＭ制御回路２５に入力される。ＰＷＭ制御回路２５は帰還信号ＶＦＢの大きさによって決定されるオンオフ信号ＯＵＴ１をドライバ１７へ出力しスイッチング素子Ｑ１のスイッチング時間を制御する。ドライバ１７はオンオフ信号ＯＵＴ１に対応するスイッチング素子Ｑ１の駆動信号ＯＵＴ２を出力するドライバである。また、ＰＷＭ制御回路２５はＲｅｓｅｔ端子の入力がＨとなるとオンオフ信号ＯＵＴ１をリセットする。以下、このＲｅｓｅｔ端子に入力される信号を動作停止信号と呼ぶ。
【００２８】
補助電源部４０は、補助トランスＴ２の一次巻繰ｎ３に印加される直流電流を補助スィッチング素子Ｑ２によりオンオフしている。一次側二次巻線ｎ４に誘起される電流は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ４の整流平滑化回路を介して、一次側制御回路１００の動作用の補助電圧Ｖｃｃ１として出力される。二次側二次巻線ｎ５に誘起される電流は、ダイオードＤ５とコンデンサＣ５の整流平滑化回路を介して、二次側補助電圧Ｖｃｃ２として出力される。
【００２９】
コンパレータ１９は、プラス端子にロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬを入力し前記帰還信号ＶＦＢがロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低下したときに制御停止信号ＳＴＰをＨにする。
【００３０】
コンパレータ２０は、マイナス端子にハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを入力し前記帰還信号ＶＦＢがハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを超えたときに異常停止信号ＯＣＰをＨにする。
【００３１】
タイマーラッチ回路２１は、コンパレータ２０が発生する異常停止信号ＯＣＰがＨとなったとき、タイマー用コンデンサ２２を充電しその電圧が規定値を超えると出力信号である一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄをラッチする。また、タイマーラッチ回路２１はＲｅｓｅｔ端子に前記制御停止信号ＳＴＰを入力し、この信号がＨとなるとラッチを解除し一次側シャットダウン信号Ｓ／ＤをＬにする。
【００３２】
カレントリミット回路２４は、検出抵抗２６で検出されたスイッチング素子Ｑ１の電流が規定値を超えたとき出力信号ＣＬをＨとする。
【００３３】
オア回路２３は、前記制御停止信号ＳＴＰと一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄと出力信号ＣＬを入力し、いずれかがＨとなったときＰＷＭ制御回路２５のリセット端子に入力する動作停止信号をＨとしオンオフ信号ＯＵＴ１を停止させる。
【００３４】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は前記制御停止信号ＳＴＰと一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄに対する図１の装置の動作を説明する図である。
【００３５】
図２において、（Ａ）は前記帰還信号ＶＦＢに対して設定された前記ハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃであり、（Ｂ）は前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬである。従って、前記帰還信号ＶＦＢは、前記ハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃとロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬの２つのスレッシュレベルによって３つの領域に分けることができる。これを電圧の低いほうから順に停止動作範囲（Ｃ）、通常動作範囲（Ｄ）、異常動作範囲（Ｅ）と呼ぶ。
【００３６】
まず、前記通常動作範囲（Ｄ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。同図において１０３はリモートコントロール信号のオンオフ、１０４はフォトカプラＰＣの入力電圧ＶＰＤ及び出力電圧ＶＦＢ、１０５はドライバ１７が出力するスイッチング素子Ｑ１の駆動信号ＯＵＴ２、１０６はタイマー用コンデンサ２２の充電電圧、１０７は主出力電圧Ｖｏを表している。また、補助電源出力１０２は商用電源１０１が入力されている間は、リモートコントロール信号のオンオフに拘らず、常時動作している。ここでは、商用電源１０１が投入されて捕助電源部４０が既に起勤し、ＰＷＭ制御回路２５の駆動電圧Ｖｃｃと二次側制御回路用の駆動電圧Ｖｏｃ２が安定に供給されているとする。
【００３７】
主コンバータ部１０が正常に動作している場合は、帰還信号ＶＦＢは通常動作範囲（Ｄ）の中にある。ＰＷＭ制御回路２５は帰還信号ＶＦＢの値に従ってスイッチング素子Ｑ１のパルス幅を制御し、出力電圧を一定に保っている。（図３のａの期間である。）
【００３８】
次に、前記停止動作範囲（Ｃ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。
【００３９】
ここで、前記リモートコントロール信号がオフになった場合や過電圧保護回路部５０が働いた場合は前記シャットダウン執行部８０のＳＷ２がオンとなりフォトカプラＰＣの入力電圧がＬとなる。すると帰還信号ＶＦＢが前記前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低くなるため前記コンパレータ１９の出力ＳＴＰがＨとなりＰＷＭ制御回路２５の出力ＯＵＴ１がリセットされる。このためドライバ１７の出力ＯＵＴ２が停止し主コンバータ部１０が停止する。（図３のｂの期間である。）その後、再び帰還信号ＶＦＢが前記前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬ以上の値に戻ると主コンバータ部１０は動作を再開する。（図３のｃの期間である。）また、フォトカプラＰＣ等が故障して帰還電圧ＶＦＢがロー側に振り切れた場合でも上記と同様の動作により主コンバータ部１０を停止することができる。（図３のｄの期間である。）
【００４０】
更に、異常動作範囲（Ｅ）における本発明のスイッチング電源の動作について図３を用いて説明する。フォトカプラＰＣ等が故障して帰還信号ＶＦＢがハイ側に振り切れた場合、この帰還信号ＶＦＢがハイ側スレッシュ電圧ＶＦＢｏｃを超えると前記コンパレータ２０の出力ＯＣＰがＨとなりタイマーラッチ回路２１がコンデンサ２２を充電し始める。そしてその電圧が規定値を超えると前記一次側シャットダウン信号Ｓ／Ｄをラッチ出力し、ＰＷＭ制御回路２５を停止状態に維持する。（図３のｅの期間である。）従って、過電圧による負荷回路破壊を防止することができる。
【００４１】
また、この機能はカレントリミット回路２４と組み合わせると、出力短絡や過電流に対する保護回路としても有効である。カレントリミット回路２４は抵抗２６によって主コンバータ部１０に流れる電流を検出し、この電流が過電流状態になるとＰＷＭ制御回路２５に対してカレントリミット信号（ＣＬ）を出力する。この信号によりＰＷＭ制御回路２５のオンオフ出力ＯＵＴ１のパルス幅が狭くなり主コンバータ部１０の出力電圧が徐々に低下する。（図３のｆの期間である。）この状態が継続すると上記と同様に動作に従って二次側の誤差増幅部２０の出力がハイ側に振り切れタイマーラッチ回路２１が動作し、やがて主コンバータ部１０がシャットダウンする。（図３のｅの期間である。）
【００４２】
本発明の回路では、オンオフ回路部６０のスイッチＳＷ１をオフすることで帰還信号ＶＦＢが前記ロー側スレッシュ電圧ＶＦＢｔｈＬより低下しコンパレータ１９の出力ＳＴＰがＨとなり、タイマーラッチ回路２１をリセットすることが可能である。よって、過電流となる要因を取り除いた後に前記スイッチＳＷ１を再度オンすることにより再度主コンバータ部１０を再起動することが可能である。
【００４３】
また、コンデンサ２２は安定化タイマーの働きをしており、スイッチング電源の過渡応答時や起動時等に帰還信号ＶＦＢが極短い時間だけハイ側に振り切れた場合、スイッチング電源をシャットダウンさせずに安定して電源を供給することが可能である。
【００４４】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。本発明では、スイッチング電源において、二次側からの主出力電圧制御、主コンバータの起動停止、過電流保護動作とその解除を１個の絶縁素子で実現することが可能であり、且つその絶縁素子が故障した場合であっても速やかにスイッチング電源を停止させることが可能であるため、部品点数を減らし省スペースで製作することが可能な信頼性の高いスイッチング電源装置を実現することが可能である。
【００４６】
また、一次側制御回路によってラッチされた動作停止信号を、二次側制御回路のリモートコントロール信号によってリセットされるように構成されたことによってシャットダウンされたスイッチング電源を一次側の入力電圧が供給された状態もまま再起動することが可能である。
【００４７】
さらに、一次側制御回路を汎用的な部品を用いて構成したため、部品調達が容易であると共に、低コストで製作することが可能である。また、前記一次側制御回路と二次側の回路をＡＳＩＣ化することにより、更に低コストと省スペース化を実現することが可能である。
【００４８】
また、一次側制御回路はカレントリミット回路を備えたためパルスバイパルスの電流制限を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るスイッチング電源の動作を説明する図である。
【図３】本発明に係るスイッチング電源の信号波形を示す図である。
【図４】従来のスイッチング電源の一例を示す構成図である。
【図５】従来のスイッチング電源の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１０ 主コンバータ部
２０ 誤差増幅部
３０ ＰＷＭ制御部
４０ 補助電源部
５０ 過電圧保護部
６０ オンオフ回路部
７０ シャットダウンラッチ部
８０ シャットダウン執行部
ＰＣ フォトカプラ
１００ 一次側制御部
Claims (7)
- 主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、を備えたスイッチング電源装置において、
前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、
前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２のコンパレータと、
前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、
前記一次巻線に印加される直流電流及び前記主スイッチング素子の電流が規定値を超えたときカレントリミット信号を出力するカレントリミット回路と、
を備えると共に、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記一次側シャットダウン信号と前記カレントリミット信号とに基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、前記帰還信号を出力する絶縁素子と、前記主出力電圧が基準電圧を超えたときに、過電圧保護信号を発生する過電圧保護部と、前記過電圧保護信号に基づきシャットダウン信号を出力するシャットダウンラッチ回路部と、前記シャットダウン信号に基づき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持するシャットダウン執行部と、を備えたスイッチング電源装置において、
前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、
前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２のコンパレータと、
前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、を備えると共に、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記一次側シャットダウン信号に基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、前記帰還信号を出力する絶縁素子と、電源のオンオフを指定するリモートコントロール信号が電源オフを指定しているとき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持するシャットダウン執行部と、を備えたスイッチング電源装置において、
前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、
前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２の コンパレータと、
前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、を備えると共に、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記一次側シャットダウン信号に基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 二次側制御回路用の駆動電圧を一次側から安定に供給する補助電源部を備えることを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
- 二次側制御回路用の駆動電圧を一次側から安定に供給する補助電源部を備えることを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
- 主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、前記帰還信号を出力する絶縁素子と、前記主出力電圧が基準電圧を超えたときに、過電圧保護信号を発生する過電圧保護部と、前記過電圧保護信号に基づきシャットダウン信号を出力するシャットダウンラッチ回路部と、前記シャットダウン信号に基づき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持し、電源のオンオフを指定するリモートコントロール信号が電源オフを指定しているとき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持するシャットダウン執行部と、を備えたスイッチング電源装置において、
前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、
前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２のコンパレータと、
前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、を備えると共に、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記制御停止信号と前記一次側シャットダウン信号と前記カレントリミット信号とに基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 主トランスの一次巻線に印加される直流電流を主スイッチング素子によりオンオフし、前記主トランスの二次巻線に誘起される電流を整流平滑化して主電力電圧を二次側に出力する主コンバータ部と、前記主電力電圧に基づく帰還信号の大きさが高くなるに従ってオンオフのデューティー比が大きくなるオンオフ信号を出力するＰＷＭ制御回路と、前記帰還信号を出力する絶縁素子と、前記主出力電圧が基準電圧を超えたときに、過電圧保護信号を発生する過電圧保護部と、前記過電圧保護信号に基づきシャットダウン信号を出力するシャットダウンラッチ回路部と、前記シャットダウン信号に基づき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持し、電源のオンオフを指定するリモートコントロール信号が電源オフを指定しているとき前記絶縁素子の入力電圧をＬに保持するシャットダウン執行部と、二次側制御回路用の駆動電圧を一次側から安定に供給する補助電源部と、を備えたスイッチング電源装置において、
前記帰還信号がハイ側スレッシュ電圧を超えたときに異常停止信号を出力する第１のコンパレータと、
前記帰還信号がロー側スレッシュ電圧より低下したときに制御停止信号を出力する第２の コンパレータと、
前記異常停止信号が一定時間継続して入力されると、または前記異常停止信号に基づきタイマー用コンデンサを充電しその電圧が規定値を超えると、一次側シャットダウン信号をラッチ出力し、前記制御停止信号に基づき前記一次側シャットダウン信号をリセットするタイマーラッチ回路と、
前記一次巻線に印加される直流電流及び前記主スイッチング素子の電流が規定値を超えたときカレントリミット信号を出力するカレントリミット回路と、
前記制御停止信号と一次側シャットダウン信号と前記カレントリミット信号とを入力し、動作停止信号を出力するオア回路と、を備えると共に、
前記ＰＷＭ制御回路は、前記動作停止信号に基づき前記オンオフ信号をリセットすることを特徴とするスイッチング電源装置。
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