JP4291598B2 - 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】
本発明はスイッチング電源装置に関し、特に、自己ドライブ型の同期整流回路を備えるスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンピュータに代表される電子機器・電気機器の電源装置としてスイッチング電源装置が広く用いられている。
【０００３】
図８は従来のスイッチング電源装置の回路である。図８に示す従来のスイッチング電源装置は、直流入力電源５より一対の入力端子１，２間に供給される入力電圧Ｖｉを変圧して出力電圧Ｖｏを生成し、これを一対の出力端子３，４間に接続された負荷６に供給する装置であり、トランスＴ１と、トランスＴ１の１次側に設けられたスイッチング回路１０と、トランスＴ１の２次側に設けられた出力回路２０とを備えて構成されている。
【０００４】
スイッチング回路１０は、入力端子１，２間に接続された入力コンデンサＣｉと、トランスＴ１の１次巻線Ｌｐの一端と入力端子２との間に接続されたメインスイッチＱ１とを備えており、メインスイッチＱ１は制御回路３０によってＰＷＭ制御される。
【０００５】
出力回路２０は、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの一端と出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ２と、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端と出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ３と、整流スイッチＱ２に並列接続された整流ダイオードＣＲ２と、整流スイッチＱ３に並列接続された整流ダイオードＣＲ３と、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端と出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。整流スイッチＱ２のゲートはトランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端に接続されている一方、整流スイッチＱ３のゲートはトランスＴ１の２次巻線Ｌｓの一端に接続されており、これによって、整流スイッチＱ２及び整流ダイオードＣＲ２と、整流スイッチＱ３及び整流ダイオードＣＲ３とは自己ドライブ型の同期整流回路を構成している。また、チョークコイルＬｏと平滑コンデンサＣｏとは平滑回路を構成している。
【０００６】
負荷６は、図９に示すように抵抗成分ＲＬｏａｄ、容量成分ＣＬｏａｄ及びリアクトル成分ＬＬｏａｄによって表すことができる。
【０００７】
制御回路３０は出力電圧Ｖｏを監視しており、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて高くなるほどメインスイッチＱ１のオンデューティを低下させることによって負荷６に供給される電力を減らし、逆に、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて低くなるほどメインスイッチＱ１のオンデューティを上昇させることによって負荷６に供給される電力を増やす。このようにして、負荷６に与えられる出力電圧Ｖｏの値が常に上記目標電圧となるように制御される。
【０００８】
ここで、メインスイッチＱ１がオン状態である期間においては、トランスＴ１の２次側巻線Ｌｓに生じる電圧により、整流スイッチＱ２がオン、整流スイッチＱ３がオフ状態となり、メインスイッチＱ１がオフ状態である期間においては、トランスＴ１の２次側巻線Ｌｓに生じる逆極性の電圧により、整流スイッチＱ２がオフ、整流スイッチＱ３がオン状態となる。つまり、整流スイッチＱ２，Ｑ３は、メインスイッチＱ１のオン／オフに連動して交互にオン／オフすることになる。これによりトランスＴ１の２次側電圧が整流された後、チョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏからなる平滑回路によって平滑され、出力電圧Ｖｏとして出力端子３，４間に印加される。
【０００９】
しかしながら、ユーザ等による指示によりメインスイッチＱ１のスイッチングが停止すると、整流スイッチＱ２及びＱ３のいずれか一方がオン状態のままとなるので、これが引き金となって同期整流回路が自己発振を起こしてしまう。かかる自己発振は、出力コンデンサＣｏ及び負荷６の容量成分ＣＬｏａｄがトランスＴ１の２次側回路や負荷６の抵抗成分ＲＬｏａｄによって消費されるまで行われ、これにより、出力電圧Ｖｏは通常のスイッチング周期よりも非常に長い周期で振動しながら低下する。このため、例えば、出力電圧Ｖｏが所定値以下まで低下すれば、スイッチング電源装置の動作が停止されたものと負荷６において判断し所定の動作を行うような場合、出力電圧Ｖｏが振動しながら低下すると、負荷６においてスイッチング電源装置の動作が停止したのか否かの判断が困難となってしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、自己発振が生じると、チョークコイルＬｏ、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓ、整流スイッチＱ２、Ｑ３に大きな電流が流れることから、チョークコイルＬｏ、トランスの２次巻線Ｌｓ、整流スイッチＱ２、Ｑ３において大きな発熱を生じ、スイッチング電源装置の信頼性低下を招くおそれもある。
【００１１】
このような自己発振に起因する問題は、負荷６が有する抵抗成分ＲＬｏａｄが大きいほど顕著となることから、例えば、軽負荷時にスイッチング電源装置の動作停止が指示された場合に特に問題となる。さらに、自己発振に起因する問題は、負荷６が有する容量成分ＣＬｏａｄが大きいほど問題となることから、容量成分ＣＬｏａｄが大きい負荷に電力を供給する場合に特に問題となる。
【００１２】
同期整流回路の自己発振は、スイッチング動作の停止に応答して整流スイッチＱ２、Ｑ３の少なくとも一方を遮断状態とすることにより防止することができる。スイッチング動作の停止に応答して整流スイッチＱ２、Ｑ３の少なくとも一方を遮断状態とすることが可能なスイッチング電源装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１３】
図１０は特許文献１の図１に記載されたスイッチング電源装置の回路図であり、図１１は特許文献１の図２に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【００１４】
図１０に示すスイッチング電源装置は、スイッチング回路の動作停止を２次側に知らせるフォトカプラ７と、ベースにフォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタが接続され、受光側素子７ｂがオフ状態になると整流スイッチＱ３のゲート−ソース間を短絡するトランジスタ８とを備えており、フォトカプラ７の発光側素子７ａは、メインスイッチＱ１にゲートパルスが供給されている期間において発光し、メインスイッチＱ１へのゲートパルスが停止すると発光しなくなる。このため、スイッチング動作の停止に応答してフォトカプラ７の発光側素子７ａがオフすると、整流スイッチＱ３のゲート−ソース間が短絡されることから、同期整流回路の自己発振を防止することができる。
【００１５】
また、図１１に示すスイッチング電源装置は、整流スイッチＱ３のゲートとゲートパルスの発生源であるチョークコイルＬｏとの間に接続されたトランジスタ９を備え、トランジスタ９のベースはフォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタが接続されている。これにより、スイッチング動作の停止に応答してフォトカプラ７の発光側素子７ａがオフすると、整流スイッチＱ３のゲートとゲートパルスの発生源であるチョークコイルＬｏとが遮断されることから、同期整流回路の自己発振を防止することができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−２３３１４４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すスイッチング電源装置のように整流スイッチＱ３のゲート−ソース間を短絡するためには、これに用いるトランジスタ８に大きな電流駆動能力が要求されることから、装置全体の小型化が困難となってしまう。また、トランジスタ８において大きな発熱が生じることから、信頼性を低下させるおそれもある。
【００１７】
一方、図１１に示すスイッチング電源装置においては、フォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタがチョークコイルＬｏに接続されていることから、通常動作時においては、受光側素子７ｂのコレクタ−エミッタ間電圧は高い周波数で振動することになる。一般に、フォトカプラの受光側素子は高増幅率なトランジスタであり、発光側が停止していてもコレクタに急峻な電圧が印加されると、コレクタからベースに電流が供給されてオンしてしまう特性を有しており、特に高温時にはコレクタからベースへの供給電流が増加するのでかかる現象は一層顕著となる。このため、コレクタ−エミッタ間電圧が振動している状態においては発光が停止してもオフしないか、オフするのに長い時間がかかるという特性を有している。このため、図１１に示すスイッチング電源装置においては、このような条件下においても確実にオフすることが可能なフォトカプラを用いなければならないことはもちろん、このようなフォトカプラを用いた場合であっても、スイッチング動作の停止からしばらくの期間は、自己発振を停止させることはできない。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく、自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を防止することが可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、スイッチング動作が停止した場合に、自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答して、オン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して、前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記直流電圧を供給する手段が、前記トランスの２次巻線間にこの順に直列接続された第１のコンデンサ、ダイオード及び第２のコンデンサと、前記ダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を前記受光側素子のコレクタに接続する手段を含んでいることを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。ここに、発光側素子は、スイッチング回路に含まれるメインスイッチのデューティが所定値未満となった場合にオン又はオフするものであっても構わない。
【００２１】
本発明によれば、スイッチ素子をオフすることにより整流スイッチへの制御パルスの供給ルートを遮断し、これによって自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を防止していることから、本スイッチ素子には大きな電流駆動能力が要求されない。このため、本スイッチ素子として比較的小型のトランジスタを用いることができるばかりでなく、本スイッチ素子に大きな発熱も生じないことから信頼性を低下させるおそれもない。さらに、フォトカプラの受光側素子のコレクタには、直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００２２】
本発明において、前記直流電圧を供給する手段が、前記スイッチング電源装置の出力端子を前記受光側素子のコレクタに接続する手段を含んでいることが好ましい。
【００２３】
本発明の前記目的はまた、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答してオン又はオフする発光側素子を有し、前記スイッチング回路の動作停止が指示された後、前記制御回路の動作停止により前記スイッチング回路の動作が停止する前に、前記発光側素子をオン又はオフさせ、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有することを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。
本発明の前記目的はまた、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答してオン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記スイッチング回路には少なくとも一つのメインスイッチが含まれており、
制御回路が、前記メインスイッチのデューティが所定値未満となった場合に、前記所定値未満となったことを通知する検出信号を出力する手段を有し、
前記発光側素子が、前記検出信号に応答してオン又はオフすることを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の好ましい実施の形態にかかるスイッチング電源装置１００の回路図である。図１に示すように、本実施形態にかかるスイッチング電源装置１００は、直流入力電源５より一対の入力端子１，２間に供給される入力電圧Ｖｉを変圧して出力電圧Ｖｏを生成し、これを一対の出力端子３，４間に接続された負荷６に供給する装置であり、トランスＴ１０と、トランスＴ１０の１次側に設けられたスイッチング回路１１０と、トランスＴ１０の２次側に設けられた出力回路１２０と、スイッチング回路１１０の動作を制御する制御回路１３０と、スイッチング回路１１０の動作停止を検出する検出回路１４０と、検出回路１４０による検出結果に応じて出力回路１２０の動作を制御する自己発振防止回路１５０とを備えて構成されている。
【００２６】
スイッチング回路１１０は、入力端子１，２間に接続された入力コンデンサＣｉと、トランスＴ１０の１次巻線Ｌｐ１１の一端Ｌｐ１１ｂと入力端子２との間に接続されたメインスイッチＱ１１とを備えており、メインスイッチＱ１１は制御回路１３０によってＰＷＭ制御される。また、１次巻線Ｌｐ１１の他端Ｌｐ１１ａは入力端子１に接続されている。
【００２７】
出力回路１２０は、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ１２と、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ１３と、整流スイッチＱ１２に並列接続された整流ダイオードＣＲ１２と、整流スイッチＱ１３に並列接続された整流ダイオードＣＲ１３と、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。整流スイッチＱ１２のゲート（制御端子）は、コンデンサＣ１１を介して２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａに接続されているとともに、ダイオードＣＲ１４及び抵抗Ｒ１１からなる並列回路を介して出力端子４に接続されている。一方、整流スイッチＱ１３のゲート（制御端子）は、自己発振防止回路１５０を介して２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂに接続されている。つまり、２次巻線Ｌｓ１１は、整流スイッチＱ１２，Ｑ１３のゲートに供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。これにより、整流スイッチＱ１２及び整流ダイオードＣＲ１２と、整流スイッチＱ１３及び整流ダイオードＣＲ１３とは自己ドライブ型の同期整流回路を構成している。
【００２８】
また、チョークコイルＬｏと平滑コンデンサＣｏとは、平滑回路を構成している。
【００２９】
本実施形態においては、メインスイッチＱ１１及び整流スイッチＱ１２，Ｑ１３としてＮチャンネル型の電界効果トランジスタを用いているが、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いることも可能である。
【００３０】
制御回路１３０は、トランスＴ１０の１次巻線Ｌｐ１２、ダイオードＣＲ１５、ダイオードＣＲ１６及びチョークコイルＬｂからなる補助電源によって生成される電圧をＶｃｃ端子及びＧＮＤ端子間に受けて動作する回路であり、制御端子１３１よりＯＮ／ＯＦＦ端子に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて動作状態／非動作状態となる。制御回路１３０は、出力電圧Ｖｏを検出する絶縁フィードバック回路１３２の検出電圧をフィードバック端子ＦＢに受け、制御回路１３０が動作状態である場合には、フィードバック端子ＦＢに供給される検出電圧に基づき、出力端子ｏｕｔよりＰＷＭ制御されたゲートパルスＳを出力する。制御回路１３０は、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて高くなるほどゲートパルスＳのデューティを低下させることによって負荷６に供給される電力を減らし、逆に、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて低くなるほどゲートパルスＳのデューティを上昇させることによって負荷６に供給される電力を増やす。このようにして、負荷６に与えられる出力電圧Ｖｏの値が常に上記目標電圧となるように制御される。
【００３１】
また、制御回路１３０は、現在ゲートパルスＳがあるデューティ以上であるか否かを示すＰＧ端子を備えており、ゲートパルスＳがあるデューティ以上である場合にはＰＧ端子をハイレベルとし、ゲートパルスＳがあるデューティ以下である場合にはＰＧ端子をローレベルとする。図１に示すように、制御回路１３０のＰＧ端子は検出回路１４０に接続されている。
【００３２】
検出回路１４０は、補助電源の高位側出力端ａ（制御回路１３０のＶｃｃ端子）と補助電源の低位側出力端ｂ（制御回路１３０のＧＮＤ端子）との間に直列接続された抵抗Ｒ１２、発光素子ＰＣ１ａ及びＮＰＮ型のトランジスタＱ１４と、ＰＧ端子と補助電源の低位側出力端ｂとの間に接続され、トランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するバイアス回路とを備えている。バイアス回路は、ＰＧ端子と補助電源の低位側出力端ｂとの間に直列接続された抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と、抵抗Ｒ１３に並列に接続されたダイオードＣＲ１７と、抵抗Ｒ１４に並列に接続されたコンデンサＣ１２とを備え、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４の接続点がトランジスタＱ１４のベースに接続されている。検出回路１４０に含まれるバイアス回路は、制御回路１３０のＰＧ端子がハイレベルである場合にはトランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するため発光側素子ＰＣ１ａは発光する一方、制御回路１３０のＰＧ端子がローレベルである場合にはトランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給できなくなるため発光側素子ＰＣ１ａは発光しなくなる。
【００３３】
自己発振防止回路１５０は、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとの間に接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ１５と、電界効果トランジスタＱ１５のゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路とを備えている。ゲート電圧生成回路は、２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子４との間に直列に接続されたコンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４と、ダイオードＣＲ１８とコンデンサＣ１４の接続点ｃと出力端子４との間に直列に接続された抵抗Ｒ１５及び受光側素子ＰＣ１ｂと、２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂと出力端子４との間に直列に接続された抵抗Ｒ１６、ダイオードＣＲ１９、抵抗Ｒ１７及びＰＮＰ型のトランジスタＱ１６と、整流スイッチＱ１３のゲートと出力端子４との間に接続された抵抗Ｒ１８と、コンデンサＣ１３とダイオードＣＲ１８の接続点ｄと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとの間に接続されたダイオードＣＲ２０とを備えて構成されており、トランジスタＱ１６のベースは抵抗Ｒ１５と受光側素子ＰＣ１ｂとの接続点ｅに接続されており、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはダイオードＣＲ１９と抵抗Ｒ１７との接続点ｆに接続されている。
【００３４】
検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａと自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂとはフォトカプラを構成しており、発光側素子ＰＣ１ａが発光すれば受光側素子ＰＣ１ｂがオン状態となる。また、ゲート電圧生成回路に含まれるコンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４は、接続点ｃに実質的に直流電圧を供給する「直流電圧源」を構成している。このため、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧が印加されることになる。
【００３５】
以上が本実施形態にかかるスイッチング電源装置１００の構成であり、次にその動作について説明する。
【００３６】
まず、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が動作状態である場合には、出力端子ｏｕｔよりゲートパルスＳがメインスイッチＱ１１に供給される。この場合、ＰＧ端子はハイレベルとなるので検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１６はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはローレベルとなる。したがって、電界効果トランジスタＱ１５はオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートは２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂに接続された状態となる。
【００３７】
このような状態において、スイッチング回路１１０に含まれるメインスイッチＱ１１がオン／オフを繰り返すと、メインスイッチＱ１１がオン状態である期間においては、２次側巻線Ｌｓ１１に生じる電圧により、整流スイッチＱ１２がオン、整流スイッチＱ１３がオフ状態となり、メインスイッチＱ１１がオフ状態である期間においては、２次側巻線Ｌｓ１１に生じる逆極性の電圧により、整流スイッチＱ１２がオフ、整流スイッチＱ１３がオン状態となる。つまり、整流スイッチＱ１２，Ｑ１３は、メインスイッチＱ１１のオン／オフに連動して交互にオン／オフすることになる。これによりトランスＴ１０の２次側電圧は整流され、チョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏからなる平滑回路によって平滑され、出力電圧Ｖｏとして出力端子３，４間に印加される。
【００３８】
次に、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ゲートパルスＳのデューティ幅が所定値未満に減少またはゼロとなり、これに応答してＰＧ端子はローレベルとなる。このため、検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａの発光は停止し、自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１６はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはハイレベルとなる。したがって、電界効果トランジスタＱ１５はオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとは遮断された状態となる。
【００３９】
これにより、整流スイッチＱ１３はオンできなくなるので、スイッチング回路１１０のスイッチング動作が停止したことによる自己発振は直ちに停止することになる。
【００４０】
しかも、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３のゲート−ソース間を短絡するものではなく、整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要としない。このため、電界効果トランジスタＱ１５としては比較的小型のトランジスタを用いることができるばかりでなく、大きな発熱も生じないことから信頼性を低下させるおそれもない。
【００４１】
さらに、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、発光側素子ＰＣ１ａの発光が停止すると受光側素子ＰＣ１ｂは直ちにオフ状態となる。これにより、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１００は、整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断する電界効果トランジスタＱ１５と、電界効果トランジスタＱ１５のオン／オフを制御する受光側素子ＰＣ１ｂとを備え、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態においては、電界効果トランジスタＱ１５のゲート電圧を抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７によって調整することができるので、電界効果トランジスタＱ１３の特性に応じた最適なゲート電圧を与えることができる。
【００４４】
次に、本発明の好ましい他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の好ましい他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置２００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置２００は、上述したスイッチング電源装置１００に含まれるトランスＴ１０の代わりに２次巻線Ｌｓ２２を備えるトランスＴ２０を用い、自己発振防止回路１５０の代わりに２次巻線Ｌｓ２２に生じる電圧を用いて整流スイッチＱ１３を駆動するとともに自己発振を防止する自己発振防止回路２５０を用いている点において上述したスイッチング電源装置１００と異なる。２次巻線Ｌｓ２２は、整流スイッチＱ１３のゲートに供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。その他の要素についてはスイッチング電源装置１００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
自己発振防止回路２５０は、図１に示した自己発振防止回路１５０とは異なり、コンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４からなる直列回路が２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａと他端Ｌｓ２２ｂ（出力端子４）との間に接続されており、また、電界効果トランジスタＱ１５のソースがダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続されている。２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとダイオードＣＲ２１の接続点ｇと整流スイッチＱ１３のゲートとの間には、Ｎチャンネル型の電界効果トランジスタＱ１７、ダイオードＣＲ２２及び抵抗Ｒ１９が直列に接続されており、電界効果トランジスタＱ１７のゲートは抵抗Ｒ２０を介して２次巻線Ｌｓ２２の他端Ｌｓ２２ｂ（出力端子４）に接続されている。
【００４７】
このような構成を有する本実施態様のスイッチング電源装置２００の動作は、基本的に上述したスイッチング電源装置１００と同様である。
【００４８】
つまり、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が動作状態である場合には、ＰＧ端子がハイレベルとなるので検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路２５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１６はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートはダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続された状態となるので、整流スイッチＱ１３はメインスイッチＱ１１のオン／オフに連動してオフ／オンすることになる。
【００４９】
一方、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ＰＧ端子はローレベルとなるので、検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａの発光は停止し、自己発振防止回路２５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１６はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとは遮断された状態となるので、自己発振は直ちに停止することになる。
【００５０】
本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置３００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置３００は、上述したスイッチング電源装置２００に含まれる制御回路１３０の代わりに、ゲートパルスＳが発生している場合にはＰＧ端子をローレベルとし、ゲートパルスＳが発生していない場合にはＰＧ端子をハイレベルとする制御回路３３０が用いられている点、並びに、検出回路１４０の代わりにこれに含まれるダイオードＣＲ１７の極性を逆とした検出回路３４０が用いられている点において上述したスイッチング電源装置２００と異なる。さらに、上述したスイッチング電源装置２００に含まれる自己発振防止回路２５０の代わりに、出力電圧を直流電圧源とする自己発振防止回路３５０を用いている点において上述したスイッチング電源装置２００と異なる。その他の要素についてはスイッチング電源装置２００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
自己発振防止回路３５０においては、図２に示した自己発振防止回路２５０に含まれるＰＮＰ型のトランジスタＱ１６の代わりにＮＰＮ型のトランジスタＱ１８が用られ、出力端子３とトランジスタＱ１８のベースとの間に抵抗Ｒ２１及びダイオードＣＲ２３が直列に接続されているともに、トランジスタＱ１８のベース−エミッタ間に抵抗Ｒ２２が接続されている。受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタは、抵抗Ｒ２１とダイオードＣＲ２３との接続点ｈに接続されており、これによって、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧が印加されている。
【００５４】
このような構成を有するスイッチング電源装置３００において、制御端子３３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路３３０が動作状態である場合には、ＰＧ端子がローレベルとなるので検出回路３４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光せず、自己発振防止回路３５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１８のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１８はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートはダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続された状態となるので、整流スイッチＱ１３はメインスイッチＱ１１のオン／オフに連動してオフ／オンすることになる。
【００５５】
一方、制御端子３３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路３３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ＰＧ端子はハイレベルとなるので、検出回路３４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路３５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１８のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１８はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとは遮断された状態となるので、自己発振は直ちに停止することになる。
【００５６】
本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、出力端子３からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００５７】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００５８】
図４は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置４００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置４００は、入出力間を絶縁するための非安定化コンバータ回路であり、出力安定化機能を有する他のコンバータ回路の出力端子が入力端子１，２に接続され、及び／又は、出力安定化機能を有する他のコンバータ回路の入力端子が出力端子３，４に接続されることによって、全体として絶縁型のスイッチング電源装置が構成される。
【００５９】
本実施態様にかかるスイッチング電源装置４００は、いわゆるハーフブリッジ型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路であり、トランスＴ４０と、トランスＴ４０の１次側に設けられたスイッチング回路４１０と、トランスＴ４０の２次側に設けられた出力回路４２０と、スイッチング回路４１０の動作を制御する制御回路４３０と、制御回路４３０に動作電圧Ｖｃｃを供給する補助電源回路４４０とを備えて構成されている。補助電源回路４４０には、スイッチング回路４１０の動作停止を検出する検出回路が含まれており、出力回路４２０には、自己発振を防止する自己発振防止部が含まれている。
【００６０】
スイッチング回路４１０は、入力端子１，２間に直列接続されたメインスイッチＱ４１及びＱ４２と、入力端子１，２間に直列接続された入力コンデンサＣ４１及びＣ４２とを備えており、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４１の一端Ｌｐ４１ａは入力コンデンサＣ４１及びＣ４２の接続点に接続されており、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４１の他端Ｌｐ４１ｂはメインスイッチＱ４１及びＱ４２の接続点に接続されている。
【００６１】
出力回路４２０は、トランスＴ４０の２次巻線Ｌｓ４１の一端Ｌｓ４１ａと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ４３と、トランスＴ４０の２次巻線Ｌｓ４１の他端Ｌｓ４１ｂと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ４４と、２次巻線Ｌｓ４１のセンタータップＬｓ４１ｃと出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。
【００６２】
また、トランスＴ４０には２次巻線Ｌｓ４２及びＬｓ４３が設けられており、２次巻線Ｌｓ４２及びＬｓ４３の一端Ｌｓ４２ａ及びＬｓ４３ａはいずれも出力端子４に接続されている。２次巻線Ｌｓ４２の他端Ｌｓ４２ｂは、ダイオードＣＲ４１及びＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４５を介して整流スイッチＱ４３のゲートに接続されており、２次巻線Ｌｓ４３の他端Ｌｓ４３ｂは、ダイオードＣＲ４２及びＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４６を介して整流スイッチＱ４４のゲートに接続されている。つまり、２次巻線Ｌｓ４２は、整流スイッチＱ４３のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能し、２次巻線Ｌｓ４３は、整流スイッチＱ４４のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。
【００６３】
さらに、整流スイッチＱ４３のゲートと２次巻線Ｌｓ４２の一端Ｌｓ４２ａとの間には、そのゲートが抵抗Ｒ４１を介して２次巻線Ｌｓ４２の他端Ｌｓ４２ｂに接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４７が接続されており、整流スイッチＱ４４のゲートと２次巻線Ｌｓ４３の一端Ｌｓ４３ａとの間には、そのゲートが抵抗Ｒ４２を介して２次巻線Ｌｓ４３の他端Ｌｓ４３ｂに接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４８が接続されている。これにより、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６がオン状態である場合には、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能することになる。尚、ダイオードＣＲ４１，ＣＲ４２は、それぞれ整流スイッチＱ４３，Ｑ４４のゲート電圧がマイナスとなるのを防止する目的で設けられている。
【００６４】
また、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４及び電界効果トランジスタＱ４４，Ｑ４５のゲート−ソース間には抵抗Ｒ４３〜Ｒ４６がそれぞれ接続されており、これによりゲートがフローティング状態となるのを防止している。
【００６５】
本実施形態においても、メインスイッチＱ４１，Ｑ４２及び整流スイッチＱ４３，Ｑ４４としてＮチャンネル型の電界効果トランジスタを用いているが、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いることも可能である。
【００６６】
さらに、出力回路４２０には、ＮＰＮのトランジスタＱ４９が設けられており、そのコレクタはダイオードＣＲ４３を介して電界効果トランジスタＱ４５のゲートに接続されているとともに、ダイオードＣＲ４４を介して電界効果トランジスタＱ４６のゲートに接続されている。また、出力端子３，４間には、抵抗Ｒ４７、ダイオードＣＲ４５及び抵抗Ｒ４８からなる直列回路が設けられており、ダイオードＣＲ４５と抵抗Ｒ４８の接続点ｉは、トランジスタＱ４９のベースに接続されている。さらに、抵抗Ｒ４５とダイオードＣＲ４５の接続点ｊと出力端子４との間には、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂが接続されている。
【００６７】
以上の構成を有する出力回路４２０のうち、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６、トランジスタＱ４９、受光側素子ＰＣ２ｂ、抵抗Ｒ４５〜Ｒ４８、ダイオードＣＲ４３〜ＣＲ４５は、自己発振を防止する自己発振防止回路を構成している。
【００６８】
制御回路４３０は、補助電源回路４４０により生成される動作電圧ＶｃｃをＶｃｃ端子及びＧＮＤ端子間に受けて動作する回路であり、ある決まったデューティでメインスイッチＱ４１及びＱ４２を交互にオン／オフする。つまり、制御回路４３０はスイッチング回路４１０をＰＷＭ制御しない。
【００６９】
補助電源回路４４０は、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４２に接続されたダイオードブリッジ回路Ｂと、入力端子１，２間に直列接続された抵抗Ｒ４９及びツェナーダイオードＺ４１と、入力端子１，２間に直列接続された抵抗Ｒ５０、ＮＰＮ型のトランジスタＱ５０と、抵抗Ｒ５１，５２及びＮＰＮ型のトランジスタＱ５１と、アノードがトランジスタＱ５０のエミッタに接続され、カソードがダイオードブリッジ回路Ｂの出力配線ｋに接続されたダイオードＣＲ４６と、出力配線ｋと制御回路４３０のＶｃｃ端子との間に接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ５２と、Ｑ５０のエミッタとトランジスタＱ５２のベースとの間に接続されたＰＮＰ型のトランジスタＱ５３と、出力配線ｋと入力端子２との間に直列接続された抵抗Ｒ５３、ダイオードＣＲ４７及びフォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａと、抵抗Ｒ５３とダイオードＣＲ４７の接続点ｍとトランジスタＱ５１のコレクタとの間に接続されたダイオードＣＲ４８と、トランジスタＱ５２のエミッタ及び出力配線ｋと入力端子２との間にそれぞれ接続されたコンデンサＣ４３，Ｃ４４とを備えている。トランジスタＱ５０のベースは、抵抗Ｒ４９とツェナーダイオードＺ４１との接続点ｎに接続されており、トランジスタＱ５３のベースは、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との接続点ｐに接続されている。また、トランジスタＱ５１のベースにはＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される。
【００７０】
以上の構成を有する補助電源回路４４０のうち、抵抗Ｒ５３、ダイオードＣＲ４７，ＣＲ４８及び発光側素子ＰＣ２ａは、スイッチング回路４１０の動作停止を検出する検出回路を構成している。
【００７１】
以上が本実施形態にかかるスイッチング電源装置４００の構成であり、次にその動作について説明する。
【００７２】
図５は、スイッチング電源装置４００の起動時における動作を説明するための波形図であり、（ａ）はトランジスタＱ５１のベース−エミッタ間電圧（ＯＮ／ＯＦＦ信号）の波形を示し、（ｂ）は制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧（Ｖｃｃ）の波形を示し、（ｃ）はメインスイッチＱ４１のゲート−ソース間電圧（Ｑ４１−Ｖｇｓ）の波形を示し、（ｄ）は出力電圧Ｖｏ及びトランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧（Ｑ４９−Ｖｇｓ）の波形を示し、（ｅ）は整流スイッチＱ４４のベース−エミッタ間電圧（Ｑ４４−Ｖｇｓ）の波形を示している。
【００７３】
まず、時刻ｔ１においてトランジスタＱ５１のベースに供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号をローレベルからハイレベルに変化させると、トランジスタＱ５１はオン状態となるので接続点ｐの電圧は低下し、トランジスタＱ５３及びトランジスタＱ５２はオン状態となる。これにより、トランジスタＱ５０を介して供給される入力電圧が制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給されるので、スイッチング回路４１０に含まれるメインスイッチＱ４１，Ｑ４２は、ある決まったデューティで交互にオン／オフを繰り返す。ここで、ツェナーダイオードＺ４１のツェナー電圧をＶｚ、ダイオードの順方向電圧をＶｆとした場合、かかるスイッチング動作により出力配線ｋの電圧が上昇し、その結果、出力配線ｋの電圧がＶｚ＋Ｖｆ以上となると、トランジスタＱ５０のベース−エミッタ間電圧がしきい値電圧未満となることから、トランジスタＱ５０はオフ状態となり、以降は、ダイオードブリッジ回路Ｂより動作電圧Ｖｃｃが供給されることになる。
【００７４】
また、トランジスタＱ５１がオンしている場合、接続点ｍの電圧は約Ｖｆとなることから、フォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａはオンすることができず、非発光状態となる。したがって、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂもオフ状態となり、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は出力電圧Ｖｏに連動して上昇する。トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧がしきい値以下である期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）は電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態であり、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は各々が備えるボディダイオードによって整流動作を行う。
【００７５】
その後、時刻ｔ２においてトランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧がしきい値電圧を超えると、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオン状態となり、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４を用いた自己ドライブ型の同期整流動作が行われることになる。
【００７６】
これにより、出力端子３，４間には、入力電圧Ｖｉ、トランスＴ４０の巻数比及びメインスイッチＱ４１，Ｑ４２のオンデューティで決まる出力電圧Ｖｏが現れることになる。但し、上述の通り、メインスイッチＱ４１，Ｑ４２はデューティ一定で駆動されることから、出力電圧Ｖｏを安定化することはできない。
【００７７】
図６は、スイッチング電源装置４００の停止時における動作を説明するための波形図であり、（ａ）〜（ｅ）は図５におけるこれらと同じ波形を示している。
【００７８】
まず、時刻ｔ３において、トランジスタＱ５１のベースに供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号をハイレベルからローレベルに変化させると、トランジスタＱ５１はオフ状態となるので接続点ｐの電圧は上昇し、直ちにフォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａは発光を始める。これに応答してフォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂもオン状態となるので、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は直ちにしきい値以下となり、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態となる。これにより、出力回路４２０は、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は各々が備えるボディダイオードによって整流動作を行う。
【００７９】
一方、トランジスタＱ５１がオフ状態となると、制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧は緩やかに低下を始め、これが制御回路の最低動作電圧を下回るとスイッチング動作は完全に停止する（時刻ｔ４）。スイッチング動作が完全に停止した時点においては、上述の通り、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６が既にオフ状態となっていることから、出力回路４２０に含まれる整流回路は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能せず、したがって、自己発振を起こすことはない。
【００８０】
このように、本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６は整流スイッチＱ４３，Ｑ４４へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂのコレクタには、出力端子３からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００８１】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００８２】
図７は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置５００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置５００は、上述したスイッチング電源装置４００に含まれる出力回路４２０の代わりに、直接駆動型の出力回路５２０を用いている点において上述したスイッチング電源装置４００と異なる。その他の要素についてはスイッチング電源装置４００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８３】
出力回路５２０は、電界効果トランジスタＱ４５のソースが２次巻線Ｌｓ４１の他端Ｌｓ４１ｂに直接接続され、電界効果トランジスタＱ４６のソースが２次巻線Ｌｓ４１の一端Ｌｓ４１ａに直接接続されている点において、上述した出力回路４２０と異なっている。つまり、本実施態様において２次巻線Ｌｓ４１は、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。
【００８４】
このような構成を有する本実施態様のスイッチング電源装置５００の動作は、基本的に上述したスイッチング電源装置４００と同様であり、トランジスタＱ５１がオフ状態となると、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は直ちにしきい値以下となり、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態となる。その後、制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧が最低動作電圧を下回るとスイッチング動作は停止するが、この時点においては、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６が既にオフ状態となっていることから、出力回路５２０に含まれる整流回路は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能せず、したがって、自己発振を起こすことはない。
【００８５】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００８６】
例えば、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、整流スイッチＱ１２のゲート−ソース間にダイオードＣＲ１４が接続されているがこれを削除しても構わないし、逆に、整流スイッチＱ１３のゲート−ソース間にダイオードを接続しても構わない。
【００８７】
また、スイッチング電源装置２００，３００においては、電界効果トランジスタＱ１７のゲートが抵抗Ｒ２０を介して２次巻線Ｌｓ２２の他端Ｌｓ２２ｂに接続されているが、電界効果トランジスタＱ１７のゲートを２次巻線Ｌｓ２１の他端Ｌｓ２１ａに接続し、ソースを出力端子４に接続しても構わない。
【００８８】
さらに、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、トランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するバイアス回路が設けられているが、ＰＧ端子より出力される信号のレベルによっては、ＰＧ端子をトランジスタＱ１４のベースに直接接続しても構わない。
【００８９】
また、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、制御回路１３０に備えられたＰＧ端子を用いているが、メインスイッチＱ１１に対して直列に抵抗を接続し、その両端間の電圧をＰＧ端子のレベルとして代用することも可能である。
【００９０】
また、上記各実施態様において用いたトランジスタや電界効果トランジスタはスイッチ素子の一例であり、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いても構わない。
【００９１】
さらに、本発明は上記各実施態様に示したタイプ以外のスイッチング電源装置に対しても適用することが可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく、自己ドライブ型整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかるスイッチング電源装置１００の回路図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置２００の回路図である。
【図３】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置３００の回路図である。
【図４】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置４００の回路図である。
【図５】スイッチング電源装置４００の起動時における動作を説明するための波形図である。
【図６】スイッチング電源装置４００の停止時における動作を説明するための波形図である。
【図７】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置５００の回路図である。
【図８】従来のスイッチング電源装置の回路である。
【図９】負荷６の等価回路図である。
【図１０】特許文献１の図１に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【図１１】特許文献１の図２に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１，２ 入力端子
３，４ 出力端子
５ 直流入力電源
６ 負荷
１００，２００，３００，４００，５００ スイッチング電源装置
１１０，４１０ スイッチング回路
１２０，４２０，５２０ 出力回路
１３０，３３０，４３０ 制御回路
１３１，３３１ 制御端子
１３２ 絶縁フィードバック回路
１４０，３４０ 検出回路
１５０，２５０，３５０ 自己発振防止回路
４４０ 補助電源回路
Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ４０ トランス
Ｌｐ１１，Ｌｐ１２，Ｌｐ２１，Ｌｐ２２，Ｌｐ４１，Ｌｐ４２ １次巻線
Ｌｓ１１，Ｌｓ２１，Ｌｓ２２，Ｌｓ４１，Ｌｓ４２，Ｌｓ４３ ２次巻線
ＣＲ１２〜ＣＲ２３，ＣＲ４１〜ＣＲ４８ ダイオード
Ｒ１１〜Ｒ２２，Ｒ４１〜Ｒ５３ 抵抗
Ｃ１１〜Ｃ１５ コンデンサ
Ｑ１１，Ｑ４１，Ｑ４２ メインスイッチ
Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ４３，Ｑ４４ 整流スイッチ
Ｑ１５〜Ｑ１８、Ｑ４５〜Ｑ５３ トランジスタ
ＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ 発光側素子
ＰＣ１ｂ，ＰＣ２ｂ 受光側素子
Ｚ４１ ツェナーダイオード
Ｂ ダイオードブリッジ回路
Ｃｉ，Ｃ４１，Ｃ４２ 入力コンデンサ
Ｃｏ 平滑コンデンサ
Ｌｏ，Ｌｂ チョークコイル
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング電源装置に関し、特に、自己ドライブ型の同期整流回路を備えるスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンピュータに代表される電子機器・電気機器の電源装置としてスイッチング電源装置が広く用いられている。
【０００３】
図８は従来のスイッチング電源装置の回路である。図８に示す従来のスイッチング電源装置は、直流入力電源５より一対の入力端子１，２間に供給される入力電圧Ｖｉを変圧して出力電圧Ｖｏを生成し、これを一対の出力端子３，４間に接続された負荷６に供給する装置であり、トランスＴ１と、トランスＴ１の１次側に設けられたスイッチング回路１０と、トランスＴ１の２次側に設けられた出力回路２０とを備えて構成されている。
【０００４】
スイッチング回路１０は、入力端子１，２間に接続された入力コンデンサＣｉと、トランスＴ１の１次巻線Ｌｐの一端と入力端子２との間に接続されたメインスイッチＱ１とを備えており、メインスイッチＱ１は制御回路３０によってＰＷＭ制御される。
【０００５】
出力回路２０は、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの一端と出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ２と、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端と出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ３と、整流スイッチＱ２に並列接続された整流ダイオードＣＲ２と、整流スイッチＱ３に並列接続された整流ダイオードＣＲ３と、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端と出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。整流スイッチＱ２のゲートはトランスＴ１の２次巻線Ｌｓの他端に接続されている一方、整流スイッチＱ３のゲートはトランスＴ１の２次巻線Ｌｓの一端に接続されており、これによって、整流スイッチＱ２及び整流ダイオードＣＲ２と、整流スイッチＱ３及び整流ダイオードＣＲ３とは自己ドライブ型の同期整流回路を構成している。また、チョークコイルＬｏと平滑コンデンサＣｏとは平滑回路を構成している。
【０００６】
負荷６は、図９に示すように抵抗成分ＲＬｏａｄ、容量成分ＣＬｏａｄ及びリアクトル成分ＬＬｏａｄによって表すことができる。
【０００７】
制御回路３０は出力電圧Ｖｏを監視しており、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて高くなるほどメインスイッチＱ１のオンデューティを低下させることによって負荷６に供給される電力を減らし、逆に、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて低くなるほどメインスイッチＱ１のオンデューティを上昇させることによって負荷６に供給される電力を増やす。このようにして、負荷６に与えられる出力電圧Ｖｏの値が常に上記目標電圧となるように制御される。
【０００８】
ここで、メインスイッチＱ１がオン状態である期間においては、トランスＴ１の２次側巻線Ｌｓに生じる電圧により、整流スイッチＱ２がオン、整流スイッチＱ３がオフ状態となり、メインスイッチＱ１がオフ状態である期間においては、トランスＴ１の２次側巻線Ｌｓに生じる逆極性の電圧により、整流スイッチＱ２がオフ、整流スイッチＱ３がオン状態となる。つまり、整流スイッチＱ２，Ｑ３は、メインスイッチＱ１のオン／オフに連動して交互にオン／オフすることになる。これによりトランスＴ１の２次側電圧が整流された後、チョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏからなる平滑回路によって平滑され、出力電圧Ｖｏとして出力端子３，４間に印加される。
【０００９】
しかしながら、ユーザ等による指示によりメインスイッチＱ１のスイッチングが停止すると、整流スイッチＱ２及びＱ３のいずれか一方がオン状態のままとなるので、これが引き金となって同期整流回路が自己発振を起こしてしまう。かかる自己発振は、出力コンデンサＣｏ及び負荷６の容量成分ＣＬｏａｄがトランスＴ１の２次側回路や負荷６の抵抗成分ＲＬｏａｄによって消費されるまで行われ、これにより、出力電圧Ｖｏは通常のスイッチング周期よりも非常に長い周期で振動しながら低下する。このため、例えば、出力電圧Ｖｏが所定値以下まで低下すれば、スイッチング電源装置の動作が停止されたものと負荷６において判断し所定の動作を行うような場合、出力電圧Ｖｏが振動しながら低下すると、負荷６においてスイッチング電源装置の動作が停止したのか否かの判断が困難となってしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、自己発振が生じると、チョークコイルＬｏ、トランスＴ１の２次巻線Ｌｓ、整流スイッチＱ２、Ｑ３に大きな電流が流れることから、チョークコイルＬｏ、トランスの２次巻線Ｌｓ、整流スイッチＱ２、Ｑ３において大きな発熱を生じ、スイッチング電源装置の信頼性低下を招くおそれもある。
【００１１】
このような自己発振に起因する問題は、負荷６が有する抵抗成分ＲＬｏａｄが大きいほど顕著となることから、例えば、軽負荷時にスイッチング電源装置の動作停止が指示された場合に特に問題となる。さらに、自己発振に起因する問題は、負荷６が有する容量成分ＣＬｏａｄが大きいほど問題となることから、容量成分ＣＬｏａｄが大きい負荷に電力を供給する場合に特に問題となる。
【００１２】
同期整流回路の自己発振は、スイッチング動作の停止に応答して整流スイッチＱ２、Ｑ３の少なくとも一方を遮断状態とすることにより防止することができる。スイッチング動作の停止に応答して整流スイッチＱ２、Ｑ３の少なくとも一方を遮断状態とすることが可能なスイッチング電源装置としては、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１３】
図１０は特許文献１の図１に記載されたスイッチング電源装置の回路図であり、図１１は特許文献１の図２に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【００１４】
図１０に示すスイッチング電源装置は、スイッチング回路の動作停止を２次側に知らせるフォトカプラ７と、ベースにフォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタが接続され、受光側素子７ｂがオフ状態になると整流スイッチＱ３のゲート−ソース間を短絡するトランジスタ８とを備えており、フォトカプラ７の発光側素子７ａは、メインスイッチＱ１にゲートパルスが供給されている期間において発光し、メインスイッチＱ１へのゲートパルスが停止すると発光しなくなる。このため、スイッチング動作の停止に応答してフォトカプラ７の発光側素子７ａがオフすると、整流スイッチＱ３のゲート−ソース間が短絡されることから、同期整流回路の自己発振を防止することができる。
【００１５】
また、図１１に示すスイッチング電源装置は、整流スイッチＱ３のゲートとゲートパルスの発生源であるチョークコイルＬｏとの間に接続されたトランジスタ９を備え、トランジスタ９のベースはフォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタが接続されている。これにより、スイッチング動作の停止に応答してフォトカプラ７の発光側素子７ａがオフすると、整流スイッチＱ３のゲートとゲートパルスの発生源であるチョークコイルＬｏとが遮断されることから、同期整流回路の自己発振を防止することができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−２３３１４４号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示すスイッチング電源装置のように整流スイッチＱ３のゲート−ソース間を短絡するためには、これに用いるトランジスタ８に大きな電流駆動能力が要求されることから、装置全体の小型化が困難となってしまう。また、トランジスタ８において大きな発熱が生じることから、信頼性を低下させるおそれもある。
【００１７】
一方、図１１に示すスイッチング電源装置においては、フォトカプラ７の受光側素子７ｂのコレクタがチョークコイルＬｏに接続されていることから、通常動作時においては、受光側素子７ｂのコレクタ−エミッタ間電圧は高い周波数で振動することになる。一般に、フォトカプラの受光側素子は高増幅率なトランジスタであり、発光側が停止していてもコレクタに急峻な電圧が印加されると、コレクタからベースに電流が供給されてオンしてしまう特性を有しており、特に高温時にはコレクタからベースへの供給電流が増加するのでかかる現象は一層顕著となる。このため、コレクタ−エミッタ間電圧が振動している状態においては発光が停止してもオフしないか、オフするのに長い時間がかかるという特性を有している。このため、図１１に示すスイッチング電源装置においては、このような条件下においても確実にオフすることが可能なフォトカプラを用いなければならないことはもちろん、このようなフォトカプラを用いた場合であっても、スイッチング動作の停止からしばらくの期間は、自己発振を停止させることはできない。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく、自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を防止することが可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、スイッチング動作が停止した場合に、自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能なスイッチング電源装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答して、オン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して、前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記直流電圧を供給する手段が、前記トランスの２次巻線間にこの順に直列接続された第１のコンデンサ、ダイオード及び第２のコンデンサと、前記ダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を前記受光側素子のコレクタに接続する手段を含んでいることを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。ここに、発光側素子は、スイッチング回路に含まれるメインスイッチのデューティが所定値未満となった場合にオン又はオフするものであっても構わない。
【００２１】
本発明によれば、スイッチ素子をオフすることにより整流スイッチへの制御パルスの供給ルートを遮断し、これによって自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を防止していることから、本スイッチ素子には大きな電流駆動能力が要求されない。このため、本スイッチ素子として比較的小型のトランジスタを用いることができるばかりでなく、本スイッチ素子に大きな発熱も生じないことから信頼性を低下させるおそれもない。さらに、フォトカプラの受光側素子のコレクタには、直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００２２】
本発明において、前記直流電圧を供給する手段が、前記スイッチング電源装置の出力端子を前記受光側素子のコレクタに接続する手段を含んでいることが好ましい。
【００２３】
本発明の前記目的はまた、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答してオン又はオフする発光側素子を有し、前記スイッチング回路の動作停止が指示された後、前記制御回路の動作停止により前記スイッチング回路の動作が停止する前に、前記発光側素子をオン又はオフさせ、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有することを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。
本発明の前記目的はまた、トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答してオン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記スイッチング回路には少なくとも一つのメインスイッチが含まれており、
制御回路が、前記メインスイッチのデューティが所定値未満となった場合に、前記所定値未満となったことを通知する検出信号を出力する手段を有し、
前記発光側素子が、前記検出信号に応答してオン又はオフすることを特徴とするスイッチング電源装置によって達成される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の好ましい実施の形態にかかるスイッチング電源装置１００の回路図である。図１に示すように、本実施形態にかかるスイッチング電源装置１００は、直流入力電源５より一対の入力端子１，２間に供給される入力電圧Ｖｉを変圧して出力電圧Ｖｏを生成し、これを一対の出力端子３，４間に接続された負荷６に供給する装置であり、トランスＴ１０と、トランスＴ１０の１次側に設けられたスイッチング回路１１０と、トランスＴ１０の２次側に設けられた出力回路１２０と、スイッチング回路１１０の動作を制御する制御回路１３０と、スイッチング回路１１０の動作停止を検出する検出回路１４０と、検出回路１４０による検出結果に応じて出力回路１２０の動作を制御する自己発振防止回路１５０とを備えて構成されている。
【００２６】
スイッチング回路１１０は、入力端子１，２間に接続された入力コンデンサＣｉと、トランスＴ１０の１次巻線Ｌｐ１１の一端Ｌｐ１１ｂと入力端子２との間に接続されたメインスイッチＱ１１とを備えており、メインスイッチＱ１１は制御回路１３０によってＰＷＭ制御される。また、１次巻線Ｌｐ１１の他端Ｌｐ１１ａは入力端子１に接続されている。
【００２７】
出力回路１２０は、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ１２と、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ１３と、整流スイッチＱ１２に並列接続された整流ダイオードＣＲ１２と、整流スイッチＱ１３に並列接続された整流ダイオードＣＲ１３と、トランスＴ１０の２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。整流スイッチＱ１２のゲート（制御端子）は、コンデンサＣ１１を介して２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａに接続されているとともに、ダイオードＣＲ１４及び抵抗Ｒ１１からなる並列回路を介して出力端子４に接続されている。一方、整流スイッチＱ１３のゲート（制御端子）は、自己発振防止回路１５０を介して２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂに接続されている。つまり、２次巻線Ｌｓ１１は、整流スイッチＱ１２，Ｑ１３のゲートに供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。これにより、整流スイッチＱ１２及び整流ダイオードＣＲ１２と、整流スイッチＱ１３及び整流ダイオードＣＲ１３とは自己ドライブ型の同期整流回路を構成している。
【００２８】
また、チョークコイルＬｏと平滑コンデンサＣｏとは、平滑回路を構成している。
【００２９】
本実施形態においては、メインスイッチＱ１１及び整流スイッチＱ１２，Ｑ１３としてＮチャンネル型の電界効果トランジスタを用いているが、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いることも可能である。
【００３０】
制御回路１３０は、トランスＴ１０の１次巻線Ｌｐ１２、ダイオードＣＲ１５、ダイオードＣＲ１６及びチョークコイルＬｂからなる補助電源によって生成される電圧をＶｃｃ端子及びＧＮＤ端子間に受けて動作する回路であり、制御端子１３１よりＯＮ／ＯＦＦ端子に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて動作状態／非動作状態となる。制御回路１３０は、出力電圧Ｖｏを検出する絶縁フィードバック回路１３２の検出電圧をフィードバック端子ＦＢに受け、制御回路１３０が動作状態である場合には、フィードバック端子ＦＢに供給される検出電圧に基づき、出力端子ｏｕｔよりＰＷＭ制御されたゲートパルスＳを出力する。制御回路１３０は、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて高くなるほどゲートパルスＳのデューティを低下させることによって負荷６に供給される電力を減らし、逆に、出力電圧Ｖｏが目標電圧と比べて低くなるほどゲートパルスＳのデューティを上昇させることによって負荷６に供給される電力を増やす。このようにして、負荷６に与えられる出力電圧Ｖｏの値が常に上記目標電圧となるように制御される。
【００３１】
また、制御回路１３０は、現在ゲートパルスＳがあるデューティ以上であるか否かを示すＰＧ端子を備えており、ゲートパルスＳがあるデューティ以上である場合にはＰＧ端子をハイレベルとし、ゲートパルスＳがあるデューティ以下である場合にはＰＧ端子をローレベルとする。図１に示すように、制御回路１３０のＰＧ端子は検出回路１４０に接続されている。
【００３２】
検出回路１４０は、補助電源の高位側出力端ａ（制御回路１３０のＶｃｃ端子）と補助電源の低位側出力端ｂ（制御回路１３０のＧＮＤ端子）との間に直列接続された抵抗Ｒ１２、発光素子ＰＣ１ａ及びＮＰＮ型のトランジスタＱ１４と、ＰＧ端子と補助電源の低位側出力端ｂとの間に接続され、トランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するバイアス回路とを備えている。バイアス回路は、ＰＧ端子と補助電源の低位側出力端ｂとの間に直列接続された抵抗Ｒ１３，Ｒ１４と、抵抗Ｒ１３に並列に接続されたダイオードＣＲ１７と、抵抗Ｒ１４に並列に接続されたコンデンサＣ１２とを備え、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４の接続点がトランジスタＱ１４のベースに接続されている。検出回路１４０に含まれるバイアス回路は、制御回路１３０のＰＧ端子がハイレベルである場合にはトランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するため発光側素子ＰＣ１ａは発光する一方、制御回路１３０のＰＧ端子がローレベルである場合にはトランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給できなくなるため発光側素子ＰＣ１ａは発光しなくなる。
【００３３】
自己発振防止回路１５０は、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとの間に接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ１５と、電界効果トランジスタＱ１５のゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路とを備えている。ゲート電圧生成回路は、２次巻線Ｌｓ１１の他端Ｌｓ１１ａと出力端子４との間に直列に接続されたコンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４と、ダイオードＣＲ１８とコンデンサＣ１４の接続点ｃと出力端子４との間に直列に接続された抵抗Ｒ１５及び受光側素子ＰＣ１ｂと、２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂと出力端子４との間に直列に接続された抵抗Ｒ１６、ダイオードＣＲ１９、抵抗Ｒ１７及びＰＮＰ型のトランジスタＱ１６と、整流スイッチＱ１３のゲートと出力端子４との間に接続された抵抗Ｒ１８と、コンデンサＣ１３とダイオードＣＲ１８の接続点ｄと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとの間に接続されたダイオードＣＲ２０とを備えて構成されており、トランジスタＱ１６のベースは抵抗Ｒ１５と受光側素子ＰＣ１ｂとの接続点ｅに接続されており、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはダイオードＣＲ１９と抵抗Ｒ１７との接続点ｆに接続されている。
【００３４】
検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａと自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂとはフォトカプラを構成しており、発光側素子ＰＣ１ａが発光すれば受光側素子ＰＣ１ｂがオン状態となる。また、ゲート電圧生成回路に含まれるコンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４は、接続点ｃに実質的に直流電圧を供給する「直流電圧源」を構成している。このため、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧が印加されることになる。
【００３５】
以上が本実施形態にかかるスイッチング電源装置１００の構成であり、次にその動作について説明する。
【００３６】
まず、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が動作状態である場合には、出力端子ｏｕｔよりゲートパルスＳがメインスイッチＱ１１に供給される。この場合、ＰＧ端子はハイレベルとなるので検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１６はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはローレベルとなる。したがって、電界効果トランジスタＱ１５はオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートは２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂに接続された状態となる。
【００３７】
このような状態において、スイッチング回路１１０に含まれるメインスイッチＱ１１がオン／オフを繰り返すと、メインスイッチＱ１１がオン状態である期間においては、２次側巻線Ｌｓ１１に生じる電圧により、整流スイッチＱ１２がオン、整流スイッチＱ１３がオフ状態となり、メインスイッチＱ１１がオフ状態である期間においては、２次側巻線Ｌｓ１１に生じる逆極性の電圧により、整流スイッチＱ１２がオフ、整流スイッチＱ１３がオン状態となる。つまり、整流スイッチＱ１２，Ｑ１３は、メインスイッチＱ１１のオン／オフに連動して交互にオン／オフすることになる。これによりトランスＴ１０の２次側電圧は整流され、チョークコイルＬｏ及び平滑コンデンサＣｏからなる平滑回路によって平滑され、出力電圧Ｖｏとして出力端子３，４間に印加される。
【００３８】
次に、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ゲートパルスＳのデューティ幅が所定値未満に減少またはゼロとなり、これに応答してＰＧ端子はローレベルとなる。このため、検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａの発光は停止し、自己発振防止回路１５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１６はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５のゲートはハイレベルとなる。したがって、電界効果トランジスタＱ１５はオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ１１の一端Ｌｓ１１ｂとは遮断された状態となる。
【００３９】
これにより、整流スイッチＱ１３はオンできなくなるので、スイッチング回路１１０のスイッチング動作が停止したことによる自己発振は直ちに停止することになる。
【００４０】
しかも、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３のゲート−ソース間を短絡するものではなく、整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要としない。このため、電界効果トランジスタＱ１５としては比較的小型のトランジスタを用いることができるばかりでなく、大きな発熱も生じないことから信頼性を低下させるおそれもない。
【００４１】
さらに、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、発光側素子ＰＣ１ａの発光が停止すると受光側素子ＰＣ１ｂは直ちにオフ状態となる。これにより、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によるスイッチング電源装置１００は、整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断する電界効果トランジスタＱ１５と、電界効果トランジスタＱ１５のオン／オフを制御する受光側素子ＰＣ１ｂとを備え、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく自己ドライブ型の同期整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態においては、電界効果トランジスタＱ１５のゲート電圧を抵抗Ｒ１６と抵抗Ｒ１７によって調整することができるので、電界効果トランジスタＱ１３の特性に応じた最適なゲート電圧を与えることができる。
【００４４】
次に、本発明の好ましい他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００４５】
図２は、本発明の好ましい他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置２００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置２００は、上述したスイッチング電源装置１００に含まれるトランスＴ１０の代わりに２次巻線Ｌｓ２２を備えるトランスＴ２０を用い、自己発振防止回路１５０の代わりに２次巻線Ｌｓ２２に生じる電圧を用いて整流スイッチＱ１３を駆動するとともに自己発振を防止する自己発振防止回路２５０を用いている点において上述したスイッチング電源装置１００と異なる。２次巻線Ｌｓ２２は、整流スイッチＱ１３のゲートに供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。その他の要素についてはスイッチング電源装置１００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
自己発振防止回路２５０は、図１に示した自己発振防止回路１５０とは異なり、コンデンサＣ１３、ダイオードＣＲ１８及びコンデンサＣ１４からなる直列回路が２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａと他端Ｌｓ２２ｂ（出力端子４）との間に接続されており、また、電界効果トランジスタＱ１５のソースがダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続されている。２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとダイオードＣＲ２１の接続点ｇと整流スイッチＱ１３のゲートとの間には、Ｎチャンネル型の電界効果トランジスタＱ１７、ダイオードＣＲ２２及び抵抗Ｒ１９が直列に接続されており、電界効果トランジスタＱ１７のゲートは抵抗Ｒ２０を介して２次巻線Ｌｓ２２の他端Ｌｓ２２ｂ（出力端子４）に接続されている。
【００４７】
このような構成を有する本実施態様のスイッチング電源装置２００の動作は、基本的に上述したスイッチング電源装置１００と同様である。
【００４８】
つまり、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が動作状態である場合には、ＰＧ端子がハイレベルとなるので検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路２５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１６はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートはダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続された状態となるので、整流スイッチＱ１３はメインスイッチＱ１１のオン／オフに連動してオフ／オンすることになる。
【００４９】
一方、制御端子１３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路１３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ＰＧ端子はローレベルとなるので、検出回路１４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａの発光は停止し、自己発振防止回路２５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１６のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１６はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとは遮断された状態となるので、自己発振は直ちに停止することになる。
【００５０】
本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、直流電圧源からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置３００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置３００は、上述したスイッチング電源装置２００に含まれる制御回路１３０の代わりに、ゲートパルスＳが発生している場合にはＰＧ端子をローレベルとし、ゲートパルスＳが発生していない場合にはＰＧ端子をハイレベルとする制御回路３３０が用いられている点、並びに、検出回路１４０の代わりにこれに含まれるダイオードＣＲ１７の極性を逆とした検出回路３４０が用いられている点において上述したスイッチング電源装置２００と異なる。さらに、上述したスイッチング電源装置２００に含まれる自己発振防止回路２５０の代わりに、出力電圧を直流電圧源とする自己発振防止回路３５０を用いている点において上述したスイッチング電源装置２００と異なる。その他の要素についてはスイッチング電源装置２００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
自己発振防止回路３５０においては、図２に示した自己発振防止回路２５０に含まれるＰＮＰ型のトランジスタＱ１６の代わりにＮＰＮ型のトランジスタＱ１８が用られ、出力端子３とトランジスタＱ１８のベースとの間に抵抗Ｒ２１及びダイオードＣＲ２３が直列に接続されているともに、トランジスタＱ１８のベース−エミッタ間に抵抗Ｒ２２が接続されている。受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタは、抵抗Ｒ２１とダイオードＣＲ２３との接続点ｈに接続されており、これによって、受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには直流電圧が印加されている。
【００５４】
このような構成を有するスイッチング電源装置３００において、制御端子３３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路３３０が動作状態である場合には、ＰＧ端子がローレベルとなるので検出回路３４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光せず、自己発振防止回路３５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオフ状態となる。これにより、トランジスタＱ１８のベースにはバイアス電流が流れるのでトランジスタＱ１８はオン状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオン状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオン状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートはダイオードＣＲ２１を介して２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａに接続された状態となるので、整流スイッチＱ１３はメインスイッチＱ１１のオン／オフに連動してオフ／オンすることになる。
【００５５】
一方、制御端子３３１に供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号により制御回路３３０が非動作状態となるか、あるいは何らかの原因によって出力電圧Ｖｏが目標電圧よりも極端に高くなった場合に、ＰＧ端子はハイレベルとなるので、検出回路３４０に含まれる発光側素子ＰＣ１ａは発光し、自己発振防止回路３５０に含まれる受光側素子ＰＣ１ｂはオン状態となる。これにより、トランジスタＱ１８のベースにはバイアス電流が供給されなくなるのでトランジスタＱ１８はオフ状態となり、電界効果トランジスタＱ１５もオフ状態となる。電界効果トランジスタＱ１５がオフ状態であると、整流スイッチＱ１３のゲートと２次巻線Ｌｓ２２の一端Ｌｓ２２ａとは遮断された状態となるので、自己発振は直ちに停止することになる。
【００５６】
本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ１５は整流スイッチＱ１３へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ１ｂのコレクタには、出力端子３からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００５７】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００５８】
図４は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置４００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置４００は、入出力間を絶縁するための非安定化コンバータ回路であり、出力安定化機能を有する他のコンバータ回路の出力端子が入力端子１，２に接続され、及び／又は、出力安定化機能を有する他のコンバータ回路の入力端子が出力端子３，４に接続されることによって、全体として絶縁型のスイッチング電源装置が構成される。
【００５９】
本実施態様にかかるスイッチング電源装置４００は、いわゆるハーフブリッジ型のＤＣ／ＤＣコンバータ回路であり、トランスＴ４０と、トランスＴ４０の１次側に設けられたスイッチング回路４１０と、トランスＴ４０の２次側に設けられた出力回路４２０と、スイッチング回路４１０の動作を制御する制御回路４３０と、制御回路４３０に動作電圧Ｖｃｃを供給する補助電源回路４４０とを備えて構成されている。補助電源回路４４０には、スイッチング回路４１０の動作停止を検出する検出回路が含まれており、出力回路４２０には、自己発振を防止する自己発振防止部が含まれている。
【００６０】
スイッチング回路４１０は、入力端子１，２間に直列接続されたメインスイッチＱ４１及びＱ４２と、入力端子１，２間に直列接続された入力コンデンサＣ４１及びＣ４２とを備えており、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４１の一端Ｌｐ４１ａは入力コンデンサＣ４１及びＣ４２の接続点に接続されており、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４１の他端Ｌｐ４１ｂはメインスイッチＱ４１及びＱ４２の接続点に接続されている。
【００６１】
出力回路４２０は、トランスＴ４０の２次巻線Ｌｓ４１の一端Ｌｓ４１ａと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ４３と、トランスＴ４０の２次巻線Ｌｓ４１の他端Ｌｓ４１ｂと出力端子４との間に接続された整流スイッチＱ４４と、２次巻線Ｌｓ４１のセンタータップＬｓ４１ｃと出力端子３との間に接続されたチョークコイルＬｏと、出力端子３，４間に接続された平滑コンデンサＣｏとを備えている。
【００６２】
また、トランスＴ４０には２次巻線Ｌｓ４２及びＬｓ４３が設けられており、２次巻線Ｌｓ４２及びＬｓ４３の一端Ｌｓ４２ａ及びＬｓ４３ａはいずれも出力端子４に接続されている。２次巻線Ｌｓ４２の他端Ｌｓ４２ｂは、ダイオードＣＲ４１及びＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４５を介して整流スイッチＱ４３のゲートに接続されており、２次巻線Ｌｓ４３の他端Ｌｓ４３ｂは、ダイオードＣＲ４２及びＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４６を介して整流スイッチＱ４４のゲートに接続されている。つまり、２次巻線Ｌｓ４２は、整流スイッチＱ４３のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能し、２次巻線Ｌｓ４３は、整流スイッチＱ４４のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。
【００６３】
さらに、整流スイッチＱ４３のゲートと２次巻線Ｌｓ４２の一端Ｌｓ４２ａとの間には、そのゲートが抵抗Ｒ４１を介して２次巻線Ｌｓ４２の他端Ｌｓ４２ｂに接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４７が接続されており、整流スイッチＱ４４のゲートと２次巻線Ｌｓ４３の一端Ｌｓ４３ａとの間には、そのゲートが抵抗Ｒ４２を介して２次巻線Ｌｓ４３の他端Ｌｓ４３ｂに接続されたＰチャンネル型の電界効果トランジスタＱ４８が接続されている。これにより、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６がオン状態である場合には、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能することになる。尚、ダイオードＣＲ４１，ＣＲ４２は、それぞれ整流スイッチＱ４３，Ｑ４４のゲート電圧がマイナスとなるのを防止する目的で設けられている。
【００６４】
また、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４及び電界効果トランジスタＱ４４，Ｑ４５のゲート−ソース間には抵抗Ｒ４３〜Ｒ４６がそれぞれ接続されており、これによりゲートがフローティング状態となるのを防止している。
【００６５】
本実施形態においても、メインスイッチＱ４１，Ｑ４２及び整流スイッチＱ４３，Ｑ４４としてＮチャンネル型の電界効果トランジスタを用いているが、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いることも可能である。
【００６６】
さらに、出力回路４２０には、ＮＰＮのトランジスタＱ４９が設けられており、そのコレクタはダイオードＣＲ４３を介して電界効果トランジスタＱ４５のゲートに接続されているとともに、ダイオードＣＲ４４を介して電界効果トランジスタＱ４６のゲートに接続されている。また、出力端子３，４間には、抵抗Ｒ４７、ダイオードＣＲ４５及び抵抗Ｒ４８からなる直列回路が設けられており、ダイオードＣＲ４５と抵抗Ｒ４８の接続点ｉは、トランジスタＱ４９のベースに接続されている。さらに、抵抗Ｒ４５とダイオードＣＲ４５の接続点ｊと出力端子４との間には、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂが接続されている。
【００６７】
以上の構成を有する出力回路４２０のうち、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６、トランジスタＱ４９、受光側素子ＰＣ２ｂ、抵抗Ｒ４５〜Ｒ４８、ダイオードＣＲ４３〜ＣＲ４５は、自己発振を防止する自己発振防止回路を構成している。
【００６８】
制御回路４３０は、補助電源回路４４０により生成される動作電圧ＶｃｃをＶｃｃ端子及びＧＮＤ端子間に受けて動作する回路であり、ある決まったデューティでメインスイッチＱ４１及びＱ４２を交互にオン／オフする。つまり、制御回路４３０はスイッチング回路４１０をＰＷＭ制御しない。
【００６９】
補助電源回路４４０は、トランスＴ４０の１次巻線Ｌｐ４２に接続されたダイオードブリッジ回路Ｂと、入力端子１，２間に直列接続された抵抗Ｒ４９及びツェナーダイオードＺ４１と、入力端子１，２間に直列接続された抵抗Ｒ５０、ＮＰＮ型のトランジスタＱ５０と、抵抗Ｒ５１，５２及びＮＰＮ型のトランジスタＱ５１と、アノードがトランジスタＱ５０のエミッタに接続され、カソードがダイオードブリッジ回路Ｂの出力配線ｋに接続されたダイオードＣＲ４６と、出力配線ｋと制御回路４３０のＶｃｃ端子との間に接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ５２と、Ｑ５０のエミッタとトランジスタＱ５２のベースとの間に接続されたＰＮＰ型のトランジスタＱ５３と、出力配線ｋと入力端子２との間に直列接続された抵抗Ｒ５３、ダイオードＣＲ４７及びフォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａと、抵抗Ｒ５３とダイオードＣＲ４７の接続点ｍとトランジスタＱ５１のコレクタとの間に接続されたダイオードＣＲ４８と、トランジスタＱ５２のエミッタ及び出力配線ｋと入力端子２との間にそれぞれ接続されたコンデンサＣ４３，Ｃ４４とを備えている。トランジスタＱ５０のベースは、抵抗Ｒ４９とツェナーダイオードＺ４１との接続点ｎに接続されており、トランジスタＱ５３のベースは、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との接続点ｐに接続されている。また、トランジスタＱ５１のベースにはＯＮ／ＯＦＦ信号が供給される。
【００７０】
以上の構成を有する補助電源回路４４０のうち、抵抗Ｒ５３、ダイオードＣＲ４７，ＣＲ４８及び発光側素子ＰＣ２ａは、スイッチング回路４１０の動作停止を検出する検出回路を構成している。
【００７１】
以上が本実施形態にかかるスイッチング電源装置４００の構成であり、次にその動作について説明する。
【００７２】
図５は、スイッチング電源装置４００の起動時における動作を説明するための波形図であり、（ａ）はトランジスタＱ５１のベース−エミッタ間電圧（ＯＮ／ＯＦＦ信号）の波形を示し、（ｂ）は制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧（Ｖｃｃ）の波形を示し、（ｃ）はメインスイッチＱ４１のゲート−ソース間電圧（Ｑ４１−Ｖｇｓ）の波形を示し、（ｄ）は出力電圧Ｖｏ及びトランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧（Ｑ４９−Ｖｇｓ）の波形を示し、（ｅ）は整流スイッチＱ４４のベース−エミッタ間電圧（Ｑ４４−Ｖｇｓ）の波形を示している。
【００７３】
まず、時刻ｔ１においてトランジスタＱ５１のベースに供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号をローレベルからハイレベルに変化させると、トランジスタＱ５１はオン状態となるので接続点ｐの電圧は低下し、トランジスタＱ５３及びトランジスタＱ５２はオン状態となる。これにより、トランジスタＱ５０を介して供給される入力電圧が制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給されるので、スイッチング回路４１０に含まれるメインスイッチＱ４１，Ｑ４２は、ある決まったデューティで交互にオン／オフを繰り返す。ここで、ツェナーダイオードＺ４１のツェナー電圧をＶｚ、ダイオードの順方向電圧をＶｆとした場合、かかるスイッチング動作により出力配線ｋの電圧が上昇し、その結果、出力配線ｋの電圧がＶｚ＋Ｖｆ以上となると、トランジスタＱ５０のベース−エミッタ間電圧がしきい値電圧未満となることから、トランジスタＱ５０はオフ状態となり、以降は、ダイオードブリッジ回路Ｂより動作電圧Ｖｃｃが供給されることになる。
【００７４】
また、トランジスタＱ５１がオンしている場合、接続点ｍの電圧は約Ｖｆとなることから、フォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａはオンすることができず、非発光状態となる。したがって、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂもオフ状態となり、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は出力電圧Ｖｏに連動して上昇する。トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧がしきい値以下である期間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）は電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態であり、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は各々が備えるボディダイオードによって整流動作を行う。
【００７５】
その後、時刻ｔ２においてトランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧がしきい値電圧を超えると、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオン状態となり、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４を用いた自己ドライブ型の同期整流動作が行われることになる。
【００７６】
これにより、出力端子３，４間には、入力電圧Ｖｉ、トランスＴ４０の巻数比及びメインスイッチＱ４１，Ｑ４２のオンデューティで決まる出力電圧Ｖｏが現れることになる。但し、上述の通り、メインスイッチＱ４１，Ｑ４２はデューティ一定で駆動されることから、出力電圧Ｖｏを安定化することはできない。
【００７７】
図６は、スイッチング電源装置４００の停止時における動作を説明するための波形図であり、（ａ）〜（ｅ）は図５におけるこれらと同じ波形を示している。
【００７８】
まず、時刻ｔ３において、トランジスタＱ５１のベースに供給されるＯＮ／ＯＦＦ信号をハイレベルからローレベルに変化させると、トランジスタＱ５１はオフ状態となるので接続点ｐの電圧は上昇し、直ちにフォトカプラの発光側素子ＰＣ２ａは発光を始める。これに応答してフォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂもオン状態となるので、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は直ちにしきい値以下となり、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態となる。これにより、出力回路４２０は、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４は各々が備えるボディダイオードによって整流動作を行う。
【００７９】
一方、トランジスタＱ５１がオフ状態となると、制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧は緩やかに低下を始め、これが制御回路の最低動作電圧を下回るとスイッチング動作は完全に停止する（時刻ｔ４）。スイッチング動作が完全に停止した時点においては、上述の通り、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６が既にオフ状態となっていることから、出力回路４２０に含まれる整流回路は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能せず、したがって、自己発振を起こすことはない。
【００８０】
このように、本実施形態においても、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６は整流スイッチＱ４３，Ｑ４４へのゲートパルスの供給ルートを遮断するものであるから、大きな電流駆動能力を必要とせず、したがって比較的小型のトランジスタを用いることができる。しかも、フォトカプラの受光側素子ＰＣ２ｂのコレクタには、出力端子３からの直流電圧が印加されていることから、整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【００８１】
次に、本発明の好ましいさらに他の実施形態によるスイッチング電源装置について説明する。
【００８２】
図７は、本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置５００の回路図である。本実施形態にかかるスイッチング電源装置５００は、上述したスイッチング電源装置４００に含まれる出力回路４２０の代わりに、直接駆動型の出力回路５２０を用いている点において上述したスイッチング電源装置４００と異なる。その他の要素についてはスイッチング電源装置４００と同様であるので、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８３】
出力回路５２０は、電界効果トランジスタＱ４５のソースが２次巻線Ｌｓ４１の他端Ｌｓ４１ｂに直接接続され、電界効果トランジスタＱ４６のソースが２次巻線Ｌｓ４１の一端Ｌｓ４１ａに直接接続されている点において、上述した出力回路４２０と異なっている。つまり、本実施態様において２次巻線Ｌｓ４１は、整流スイッチＱ４３，Ｑ４４のゲート（制御端子）に供給されるゲートパルス（制御パルス）の発生源として機能する。
【００８４】
このような構成を有する本実施態様のスイッチング電源装置５００の動作は、基本的に上述したスイッチング電源装置４００と同様であり、トランジスタＱ５１がオフ状態となると、トランジスタＱ４９のベース−エミッタ間電圧は直ちにしきい値以下となり、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６はオフ状態となる。その後、制御回路４３０のＶｃｃ端子に供給される電圧が最低動作電圧を下回るとスイッチング動作は停止するが、この時点においては、電界効果トランジスタＱ４５，Ｑ４６が既にオフ状態となっていることから、出力回路５２０に含まれる整流回路は、自己ドライブ型の同期整流回路として機能せず、したがって、自己発振を起こすことはない。
【００８５】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００８６】
例えば、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、整流スイッチＱ１２のゲート−ソース間にダイオードＣＲ１４が接続されているがこれを削除しても構わないし、逆に、整流スイッチＱ１３のゲート−ソース間にダイオードを接続しても構わない。
【００８７】
また、スイッチング電源装置２００，３００においては、電界効果トランジスタＱ１７のゲートが抵抗Ｒ２０を介して２次巻線Ｌｓ２２の他端Ｌｓ２２ｂに接続されているが、電界効果トランジスタＱ１７のゲートを２次巻線Ｌｓ２１の他端Ｌｓ２１ａに接続し、ソースを出力端子４に接続しても構わない。
【００８８】
さらに、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、トランジスタＱ１４のベースにバイアス電流を供給するバイアス回路が設けられているが、ＰＧ端子より出力される信号のレベルによっては、ＰＧ端子をトランジスタＱ１４のベースに直接接続しても構わない。
【００８９】
また、スイッチング電源装置１００，２００，３００においては、制御回路１３０に備えられたＰＧ端子を用いているが、メインスイッチＱ１１に対して直列に抵抗を接続し、その両端間の電圧をＰＧ端子のレベルとして代用することも可能である。
【００９０】
また、上記各実施態様において用いたトランジスタや電界効果トランジスタはスイッチ素子の一例であり、これ以外のスイッチ素子又はスイッチ回路を用いても構わない。
【００９１】
さらに、本発明は上記各実施態様に示したタイプ以外のスイッチング電源装置に対しても適用することが可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流駆動能力の大きなトランジスタを用いることなく、自己ドライブ型整流回路の自己発振を確実且つ直ちに防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかるスイッチング電源装置１００の回路図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置２００の回路図である。
【図３】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置３００の回路図である。
【図４】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置４００の回路図である。
【図５】スイッチング電源装置４００の起動時における動作を説明するための波形図である。
【図６】スイッチング電源装置４００の停止時における動作を説明するための波形図である。
【図７】本発明の好ましいさらに他の実施の形態にかかるスイッチング電源装置５００の回路図である。
【図８】従来のスイッチング電源装置の回路である。
【図９】負荷６の等価回路図である。
【図１０】特許文献１の図１に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【図１１】特許文献１の図２に記載されたスイッチング電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１，２ 入力端子
３，４ 出力端子
５ 直流入力電源
６ 負荷
１００，２００，３００，４００，５００ スイッチング電源装置
１１０，４１０ スイッチング回路
１２０，４２０，５２０ 出力回路
１３０，３３０，４３０ 制御回路
１３１，３３１ 制御端子
１３２ 絶縁フィードバック回路
１４０，３４０ 検出回路
１５０，２５０，３５０ 自己発振防止回路
４４０ 補助電源回路
Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ４０ トランス
Ｌｐ１１，Ｌｐ１２，Ｌｐ２１，Ｌｐ２２，Ｌｐ４１，Ｌｐ４２ １次巻線
Ｌｓ１１，Ｌｓ２１，Ｌｓ２２，Ｌｓ４１，Ｌｓ４２，Ｌｓ４３ ２次巻線
ＣＲ１２〜ＣＲ２３，ＣＲ４１〜ＣＲ４８ ダイオード
Ｒ１１〜Ｒ２２，Ｒ４１〜Ｒ５３ 抵抗
Ｃ１１〜Ｃ１５ コンデンサ
Ｑ１１，Ｑ４１，Ｑ４２ メインスイッチ
Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ４３，Ｑ４４ 整流スイッチ
Ｑ１５〜Ｑ１８、Ｑ４５〜Ｑ５３ トランジスタ
ＰＣ１ａ，ＰＣ２ａ 発光側素子
ＰＣ１ｂ，ＰＣ２ｂ 受光側素子
Ｚ４１ ツェナーダイオード
Ｂ ダイオードブリッジ回路
Ｃｉ，Ｃ４１，Ｃ４２ 入力コンデンサ
Ｃｏ 平滑コンデンサ
Ｌｏ，Ｌｂ チョークコイル
Claims (3)
- トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答して、オン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して、前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記直流電圧を供給する手段が、前記トランスの２次巻線間にこの順に直列接続された第１のコンデンサ、ダイオード及び第２のコンデンサと、前記ダイオードと前記第２のコンデンサとの接続点を前記受光側素子のコレクタに接続する手段を含んでいることを特徴とするスイッチング電源装置。 - トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答して、オン又はオフする発光側素子を有し、前記スイッチング回路の動作停止が指示された後、前記制御回路の動作停止により前記スイッチング回路の動作が停止する前に、前記発光側素子をオン又はオフさせ、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有することを特徴とするスイッチング電源装置。 - トランスと、前記トランスの１次側に設けられたスイッチング回路と、前記スイッチング回路の動作を制御する制御回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己ドライブ型の同期整流回路と、前記トランスの１次側に設けられた検出回路と、前記トランスの２次側に設けられた自己発振防止回路とを備え、
前記検出回路が、前記スイッチング回路の動作又は動作停止の指示に応答してオン又はオフする発光側素子を有し、
前記自己発振防止回路が、前記発光側素子とともにフォトカプラを構成する受光側素子と、前記同期整流回路に含まれる少なくとも一つの整流スイッチの制御端子と前記制御端子に供給されるべき制御パルスの発生源との間に設けられたスイッチ素子と、前記受光側素子のオン又はオフに応答して前記スイッチ素子をオフ状態とする手段と、前記受光側素子のコレクタに実質的に直流電圧を供給する手段とを有し、
前記スイッチング回路には少なくとも一つのメインスイッチが含まれており、
制御回路が、前記メインスイッチのデューティが所定値未満となった場合に、前記所定値未満となったことを通知する検出信号を出力する手段を有し、
前記発光側素子が、前記検出信号に応答してオン又はオフするように構成されたことを特徴とするスイッチング電源装置。
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