JP4307097B2 - スイッチング電源回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低消費電力化を図る軽負荷間欠発振対応回路を備えたスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からスイッチング電源回路、特にＲＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）電源方式において、軽負荷時に間欠発振が起きることは知られていた。しかし、この間欠発振状態では、“ヒ゛ー、ヒ゛ー”と言う音や、“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”と言う音がし、いわゆる異常発振と呼ばれ、発生してはいけない状態として扱われていた。ただし、この状態では消費損失電力が少なくなっているといった効果があり、待機時等に使えれば、回路の低消費電力化を図る上で非常に有効なものとなる。しかしながら、それ以上に異常音がする不具合により、現在では実用化されていないのが実状である。
【０００３】
従って、上述した回路において、軽負荷時に異常音が発生せず、間欠発振動作できれば、スイッチング電源回路の待機時に内部発振器を利用した電源回路で使用されている軽負荷間欠（バーストモードと呼ばれている。）と同様の効果が現れ、待機時等における消費電力を減少させることが可能となる。
【０００４】
特にＲＣＣ電源方式による軽負荷間欠発振で異常音が聞こえてしまう理由として、間欠発振になると、起動動作の繰り返しになるため、２次側の出力端子に接続されている電解コンデンサ等に充電するエネルギーが多量に必要となり、このエネルギーを供給するためパワートランジスタ（同じく、ＴＲ２）に大きなパルス電流が流れ、それにより発振周波数が遅くなり、可聴周波数領域に入ってしまうためである。この繰り返しが何度も生じるのである。
【０００５】
図５は軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したスイッチング電源回路である。Ｒ１はパワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出するための大電力タイプのパワー抵抗である。この回路構成は、ＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、制御系Ｓ内にある過電流保護開始ポイントが変化するよう（同じ電流値でも早く動作するよう）に補正をかけるパラメータ（ｒ２）を、過電流検出用トランジスタＴＲ１に加えている場合等と、同じ効果を使うことで対応しようとするものである。そして、これは入力電圧の変化に伴い、その変化する電圧に比例して変化する部分に接続された過電流保護回路補正用抵抗ｒ２を通じて流れてくる電流Ｉ１と、電流検出用パワー抵抗Ｒ１から得られる電圧Ｖ１を混合して、過電流検出用トランジスタＴＲ１を動作させる回路方式である。
【０００６】
即ち、この方式を利用して、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出する検出抵抗値自体を変化させて検出電圧を上昇させるのではなく、過電流保護回路補正用抵抗ｒ２の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ２＞ｒ３に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ２よりも小さい抵抗値（抵抗ｒ２と抵抗ｒ３とを並列接続した状態）になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【０００７】
これにより過電流保護回路の動作開始レベルが低くなり、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が初期設定値より少ない電流値にて、より早く過電流保護回路が動作することになる。これは入力電圧による過電流保護補正用電圧を利用して、等価的に過電流検出電圧を上げてしまい、過電流保護開始ポイントを早く動作させるものである。
【０００８】
従ってパワートランジジスタＴＲ２のドレイン電流Ｉｄが少ししか流れないため“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”音等の異常音は、聞こえなくなった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２３８４４０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
待機時等の軽負荷時に間欠発振動作させて、回路の低消費電力化を図ることが行われている。間欠発振動作時に発生するピーク電流のピーク値をピーク電流制限回路で減らし、異音、発信音が聞こえないようにするため、前述したように、過電流保護回路補正用抵抗ｒ２の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ２＞ｒ３に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ２よりも小さい抵抗値になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【００１１】
しかしスイッチＳＷ１を短絡させるためには、軽負荷になったことを外部から信号を貰わなければならなかった。そのため余分に入力端子を必要としてコストが上昇した。
【００１２】
そこでパルストランスのフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成し、従来のように外部から信号を加えることがなく、軽負荷時に間欠発振させても異常音が発生することがないようにすることが考えられる。
【００１３】
しかしスイッチング電源が起動する時は元々パルストランスのドライバ巻線に誘起されるフォワード電圧がないため、ピーク電流制限回路が動作してしまう。それによりパワートランジスタのピークドレイン電流を減少させてしまうため、通常状態の電力が得られず、起動できなことになる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のスイッチング電源回路は軽負荷になったことをスイッチング電源回路自体で検出し、間欠発振動作時には、パワートランジスタのピークドレイン電流を減らすよう動作する上、通常負荷状態でも起動できるようにしたもので、
ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給した整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を少なくする過電流検出回路と、前記ピーク電流制限回路を電源投入時から定常状態になるまで停止する入力電圧検出回路とよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１５】
又本発明は前記入力電圧検出回路が前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧検出抵抗に並列に接続されたコンデンサーと、前記第１および第２の電圧検出抵抗の接続点にベース電極が接続された第１の電圧検出トランジスタと、第１の電圧検出トランジスタにて制御され、ピーク電流制限回路を動作・不動作させる第２の電圧検出トランジスタとよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１６】
本発明はＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給された整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出されたフォワード電圧の減少で動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を少なくする過電流検出回路と、前記ピーク電流制限回路を電源電圧が定常状態になったときにピーク電流制限回路に動作電圧を供給する動作電圧供給回路とよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１７】
本発明は前記動作電圧供給回路が前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧抵抗に並列に接続されたコンデンサーとよりなり、前記コンデンサーに充電された充電電圧をピーク電流制限回路の動作電圧として供給するスイッチング電源回路を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図４を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したものでも起動できるようにしたスイッチング電源回路である。尚従来と同じ構成部分は同じ符号を記する。
【００２０】
パルストランスＴの１次巻線Ｔ１側のＡＣ電源（図示せず）からのＡＣ電圧が、整流ダイオードＤ１を介して当該スイッチング電源回路を構成する各構成素子に印加される。
【００２１】
ＴＲ２は、整流ダイオードＤ１により整流された電圧が印加されてオンするパワートランジスタで、抵抗Ｒ１１はＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、過電流保護開始ポイントが変化するように補正をかける補正抵抗で、トランスＴのドライブ巻線Ｔ３に誘起されたフォワード電圧を制御回路５の過電流検出回路６に加える第１の補正抵抗である。
【００２２】
また、Ｃ１は、２次巻線Ｔ２側の出力端子に接続されている電解コンデンサで、当該電解コンデンサＣ１を介して負荷回路（図示せず）が接続されている。
【００２３】
電圧検出回路１は間欠発振時にはパルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する。ピーク電流制限回路３は電圧検出回路１でフォワード電圧の減少を検出することにより動作される。制御回路５に含まれる過電流検出回路６はピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少する。
【００２４】
入力電圧検出回路１５は起動時からパルストランスＴ２の二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまでピーク電流制限回路３を動作させないようにする。
【００２５】
上述のような構成をなしており、通常動作時には電圧検出回路１よりフォワード電圧の減少を検出する検出電圧が検出されないので、ピーク電流制限回路３は動作されない。従って過電流検出回路６は第１の補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作する。
【００２６】
その結果、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなるので、このまま間欠発振を起こした場合には、パワートランジスタＴＲ２には、従来のように大きなピーク電流が流れてしまい、異常音の発生原因となる。
【００２７】
しかし本発明のスイッチング回路は、待機状態で電圧間欠発振時にはドライブ巻線Ｔ３に発生するフォワード電圧の減少を電圧検出回路１で検出する。フォワード電圧の減少が検出されると、ピーク電流制限回路３が動作され、過電流検出回路６の動作開始電圧を強制的に低下させる。
【００２８】
過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路６の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路６を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００２９】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路６が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、異常音は聞こえなくなる。
【００３０】
ところで、起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧自体がないので、、軽負荷時において間欠発振させたと同様な状態を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低い判断し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００３１】
しかし本発明のスイッチング回路では入力電圧検出回路１５が起動時からパルストランスＴ２の二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまで、ピーク電流制限回路３を動作させないようにする。従って過電流検出回路６は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流されるので、支障がなく起動できる。
【００３２】
図２は本発明のスイッチング回路の他の実施例を示す回路図である。
【００３３】
パルストランスＴの１次巻線Ｔ１側のＡＣ電源（図示せず）からのＡＣ電圧が、整流ダイオードＤ１を介して当該スイッチング電源回路を構成する各構成素子に印加される。
【００３４】
ＴＲ２は、整流ダイオードＤ１により整流された電圧が印加されてオンするパワートランジスタで、抵抗Ｒ１１はＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、過電流保護開始ポイントが変化するように補正をかける補正抵抗で、トランスＴのドライブ巻線Ｔ３に誘起されたフォワード電圧を制御回路５の過電流検出回路６に加える第１の補正抵抗である。
【００３５】
また、Ｃ１は、２次巻線Ｔ２側の出力端子に接続されている電解コンデンサで、当該電解コンデンサＣ１を介して負荷回路（図示せず）が接続されている。
【００３６】
電圧検出回路１は間欠発振時にはパルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する。ピーク電流制限回路３は電圧検出回路１でフォワード電圧の減少を検出することにより動作される。制御回路５に含まれる過電流検出回路６はピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少する。
【００３７】
電圧検出回路１は電圧検出トランジスタ７と、電圧検出トランジスタのベースに接続されパルストランスＴ１のドライブ巻線２に発生するフォワード電圧がダイオード８を介して加えられる第１の検出抵抗Ｒ１４と、第１の検出抵抗Ｒ１４に加えられたフォワード電圧で充電されるコンデンサーＣ１１と、フォワード電圧を分圧する第２の検出抵抗Ｒ１５とよりなる。
【００３８】
又ピーク電流制限回路３は電圧検出トランジスタ７にて制御されるピーク電流制限トランジスタ９と、パワートランジスタＴＲ２の過電流保護動作開始電圧を定める第１の補正抵抗Ｒ１１に並列に接続された前記ピーク電流制限トランジスタ９のコレクタ・エミッタ路と第２の補正抵抗Ｒ１２との直列回路とよりなる。またピーク電流制限トランジスタ９のコレクタとベース間にはバイアス抵抗Ｒ１６が接続されている。
【００３９】
さらに入力電圧検出回路１５は整流回路Ｓとアース間に直列に接続された第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８と、第２の電圧検出抵抗Ｒ１８に並列に接続されたコンデンサーＣ１２と、第１の電圧抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８との接続点にベースが接続された第１の電圧検出トランジスタ１０と、第１の電圧検出トランジスタ１０に接続されピーク制限トランジスタ７のベースに接続された第２の電源電圧検出トランジスタ１１とよりなる。
【００４０】
本発明のスイッチング回路は通常の動作時には制御回路５からの制御信号にてパワートランジスタＴＲ２がオン・オフされる毎にパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に電圧が発生する。それに伴いパルストランスＴ１のドライブ巻線２にフォワード電圧が誘起される。
【００４１】
通常の動作時に誘起されるフォワード電圧はダイオード８を介して抵抗Ｒ１４に加わり、コンデンサー１１に充電される。コンデンサー１１に充電された電圧で電圧検出トランジスタ７はオンされる。そのため抵抗Ｒ１２およびバイアス抵抗Ｒ１６に加わるバイアス電圧は電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされるので、ピーク電流制限トランジスタ９はオフされる。
【００４２】
従って過電流検出回路６は抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなる。
【００４３】
待機状態等の軽負荷時には制御回路５からの制御信号によりパワートランジスタＴＲ２は通常動作時に比してオフ時間が長くなるため、ドライブ巻線２に誘起されるフォワード電圧が低下する。
【００４４】
従ってフォワード電圧が低下することによりダイオード８と第１の検出抵抗Ｒ１４と第２の検出抵抗Ｒ１５により分圧されたコンデンサー１１の両端電圧も低下するため、、電圧検出トランジスタ７のベース電圧も低下する。そのため電圧検出トランジスタ７はオフされる。
【００４５】
電圧検出トランジスタ７がオフされると、それまでバイアス抵抗１６の一端が電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされていたのが解除される。従ってダイオード８を介してバイアス抵抗１６に加えられるバイアス電圧はピーク電流制限トランジスタ９のベースに加えられ、ピーク電流制限トランジスタ９をオンさせる。
【００４６】
ピーク電流制限トランジスタ９がオンされると第１の補正抵抗Ｒ１１に第２の補正抵抗Ｒ１２が並列に接続されることになる。そのため過電流検出回路６の動作開始レベルが下げられ、パワートランジスタＴＲ２に流れるピーク電流を制限する。
【００４７】
過電流検出回路６の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路６の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路６を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００４８】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路６が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、軽負荷時に間欠発振状態にしても早い発振周波数動作となり、“ピ ィ、ピ ィ”音等の異常音は聞こえなくなる。
【００４９】
前述と同様に、起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧がないので、軽負荷時において間欠発振させたと同様な状態を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低いと判断し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００５０】
しかし本発明のスイッチング回路では入力電圧検出回路１５のＣ１２が所定の電圧まで充電されるまでは第１の電圧検出トランジスタ１０がオフされているので、第２の電圧検出トランジスタ１１はオンされる。第２の電圧検出トランジスタ１１がオンされるとピーク電流制限トランジスタ９は強制的にオフされる。
【００５１】
そのため、過電流検出回路６は第１の補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、最大出力電力が取れる電流まで流れることとなり、起動できる。
【００５２】
従って第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と電圧充電コンデンサＣ１２の大きさを選定して第２の電源電圧検出トランジスタ１１が通常の動作状態になるまでオフされるようにしておけば支障がなく起動できる。
【００５３】
図３は本発明はスイッチング電源回路の他の実施例を示すブロック図である。図１と入力電圧検出回路１５の代わりに動作電圧発生回路１６を設けた以外は同じである。
【００５４】
通常の動作状態および軽負荷状態の動作は図１と同じである。
【００５５】
しかし本発明のスイッチング回路では動作電圧発生回路１６が起動時直ぐにピーク電流制限回路３に電流を供給できないように設定し、パルストランスＴの二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまで、動作電圧を発生さされないようにし、ピーク電流制限回路３を動作させないようにする。従って過電流検出回路６は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流されるので、支障がなく起動できる。
【００５６】
図４は本発明のスイッチング回路の他の実施例を示す回路図である。
【００５７】
動作電圧発生回路１６はアース間に接続された整流回路Ｓとアース間に直列に接続された第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８と、第２の電圧検出抵抗Ｒ１８に並列に接続された電圧充電コンデンサーＣ１２とよりなる。そして第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８との接続点はピーク電流制限トランジスタ９に接続された第２の抵抗Ｒ１２に接続されている。
【００５８】
起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧が低いので、軽負荷時において間欠発振させたと同様な減少を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低いことを検出し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００５９】
しかし本発明のスイッチング回路では動作電圧発生回路１６コンデンサーＣ１２が充電されるまではピーク電流制限トランジスタ９に十分な動作電圧が供給されず、不動作されている。
【００６０】
そのため、過電流検出回路６は補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなり、起動できる。
【００６１】
従って第１の電圧検出抵抗Ｒ１７とコンデンサＣ１２の大きさを選定して通常の動作状態になるまでピーク電流制限トランジスタ９を不動作されるようにしておけば支障がなく起動できる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源回路は電圧間欠発振時にはフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成したものにおいて、起動状態から定常状態になるまでピーク電流制限回路を強制的に不動作させたので、支障が無く起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチング電源回路のブロック図である。
【図２】本発明のスイッチング電源回路の回路図である。
【図３】本発明のスイッチング電源回路のブロック図である。
【図４】本発明のスイッチング電源回路の回路図である。
【図５】従来のスイッチング電源回路の回路図である。
【符号の説明】
Ｄ１ 整流ダイオード
Ｔ パルストランス
ＴＲ２ パワートランジスタ
Ｒ１１ 第１の補正抵抗
１ 電圧検出回路
３ ピーク電流制限回路
６ 過電流検出回路
７ 電圧検出トランジスタ
９ ピーク電流制限トランジスタ
Ｒ１２ 第２の補正抵抗
Ｒ１６ バイアス抵抗
１５ 入力電圧検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は低消費電力化を図る軽負荷間欠発振対応回路を備えたスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からスイッチング電源回路、特にＲＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）電源方式において、軽負荷時に間欠発振が起きることは知られていた。しかし、この間欠発振状態では、“ヒ゛ー、ヒ゛ー”と言う音や、“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”と言う音がし、いわゆる異常発振と呼ばれ、発生してはいけない状態として扱われていた。ただし、この状態では消費損失電力が少なくなっているといった効果があり、待機時等に使えれば、回路の低消費電力化を図る上で非常に有効なものとなる。しかしながら、それ以上に異常音がする不具合により、現在では実用化されていないのが実状である。
【０００３】
従って、上述した回路において、軽負荷時に異常音が発生せず、間欠発振動作できれば、スイッチング電源回路の待機時に内部発振器を利用した電源回路で使用されている軽負荷間欠（バーストモードと呼ばれている。）と同様の効果が現れ、待機時等における消費電力を減少させることが可能となる。
【０００４】
特にＲＣＣ電源方式による軽負荷間欠発振で異常音が聞こえてしまう理由として、間欠発振になると、起動動作の繰り返しになるため、２次側の出力端子に接続されている電解コンデンサ等に充電するエネルギーが多量に必要となり、このエネルギーを供給するためパワートランジスタ（同じく、ＴＲ２）に大きなパルス電流が流れ、それにより発振周波数が遅くなり、可聴周波数領域に入ってしまうためである。この繰り返しが何度も生じるのである。
【０００５】
図５は軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したスイッチング電源回路である。Ｒ１はパワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出するための大電力タイプのパワー抵抗である。この回路構成は、ＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、制御系Ｓ内にある過電流保護開始ポイントが変化するよう（同じ電流値でも早く動作するよう）に補正をかけるパラメータ（ｒ２）を、過電流検出用トランジスタＴＲ１に加えている場合等と、同じ効果を使うことで対応しようとするものである。そして、これは入力電圧の変化に伴い、その変化する電圧に比例して変化する部分に接続された過電流保護回路補正用抵抗ｒ２を通じて流れてくる電流Ｉ１と、電流検出用パワー抵抗Ｒ１から得られる電圧Ｖ１を混合して、過電流検出用トランジスタＴＲ１を動作させる回路方式である。
【０００６】
即ち、この方式を利用して、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出する検出抵抗値自体を変化させて検出電圧を上昇させるのではなく、過電流保護回路補正用抵抗ｒ２の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ２＞ｒ３に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ２よりも小さい抵抗値（抵抗ｒ２と抵抗ｒ３とを並列接続した状態）になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【０００７】
これにより過電流保護回路の動作開始レベルが低くなり、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が初期設定値より少ない電流値にて、より早く過電流保護回路が動作することになる。これは入力電圧による過電流保護補正用電圧を利用して、等価的に過電流検出電圧を上げてしまい、過電流保護開始ポイントを早く動作させるものである。
【０００８】
従ってパワートランジジスタＴＲ２のドレイン電流Ｉｄが少ししか流れないため“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”音等の異常音は、聞こえなくなった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２３８４４０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
待機時等の軽負荷時に間欠発振動作させて、回路の低消費電力化を図ることが行われている。間欠発振動作時に発生するピーク電流のピーク値をピーク電流制限回路で減らし、異音、発信音が聞こえないようにするため、前述したように、過電流保護回路補正用抵抗ｒ２の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ２＞ｒ３に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ２よりも小さい抵抗値になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【００１１】
しかしスイッチＳＷ１を短絡させるためには、軽負荷になったことを外部から信号を貰わなければならなかった。そのため余分に入力端子を必要としてコストが上昇した。
【００１２】
そこでパルストランスのフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成し、従来のように外部から信号を加えることがなく、軽負荷時に間欠発振させても異常音が発生することがないようにすることが考えられる。
【００１３】
しかしスイッチング電源が起動する時は元々パルストランスのドライバ巻線に誘起されるフォワード電圧がないため、ピーク電流制限回路が動作してしまう。それによりパワートランジスタのピークドレイン電流を減少させてしまうため、通常状態の電力が得られず、起動できなことになる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のスイッチング電源回路は軽負荷になったことをスイッチング電源回路自体で検出し、間欠発振動作時には、パワートランジスタのピークドレイン電流を減らすよう動作する上、通常負荷状態でも起動できるようにしたもので、
ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給した整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を少なくする過電流検出回路と、前記ピーク電流制限回路を電源投入時から定常状態になるまで停止する入力電圧検出回路とよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１５】
又本発明は前記入力電圧検出回路が前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧検出抵抗に並列に接続されたコンデンサーと、前記第１および第２の電圧検出抵抗の接続点にベース電極が接続された第１の電圧検出トランジスタと、第１の電圧検出トランジスタにて制御され、ピーク電流制限回路を動作・不動作させる第２の電圧検出トランジスタとよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１６】
本発明はＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給された整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出されたフォワード電圧の減少で動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を少なくする過電流検出回路と、前記ピーク電流制限回路を電源電圧が定常状態になったときにピーク電流制限回路に動作電圧を供給する動作電圧供給回路とよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１７】
本発明は前記動作電圧供給回路が前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧抵抗に並列に接続されたコンデンサーとよりなり、前記コンデンサーに充電された充電電圧をピーク電流制限回路の動作電圧として供給するスイッチング電源回路を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図４を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したものでも起動できるようにしたスイッチング電源回路である。尚従来と同じ構成部分は同じ符号を記する。
【００２０】
パルストランスＴの１次巻線Ｔ１側のＡＣ電源（図示せず）からのＡＣ電圧が、整流ダイオードＤ１を介して当該スイッチング電源回路を構成する各構成素子に印加される。
【００２１】
ＴＲ２は、整流ダイオードＤ１により整流された電圧が印加されてオンするパワートランジスタで、抵抗Ｒ１１はＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、過電流保護開始ポイントが変化するように補正をかける補正抵抗で、トランスＴのドライブ巻線Ｔ３に誘起されたフォワード電圧を制御回路５の過電流検出回路６に加える第１の補正抵抗である。
【００２２】
また、Ｃ１は、２次巻線Ｔ２側の出力端子に接続されている電解コンデンサで、当該電解コンデンサＣ１を介して負荷回路（図示せず）が接続されている。
【００２３】
電圧検出回路１は間欠発振時にはパルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する。ピーク電流制限回路３は電圧検出回路１でフォワード電圧の減少を検出することにより動作される。制御回路５に含まれる過電流検出回路６はピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少する。
【００２４】
入力電圧検出回路１５は起動時からパルストランスＴ２の二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまでピーク電流制限回路３を動作させないようにする。
【００２５】
上述のような構成をなしており、通常動作時には電圧検出回路１よりフォワード電圧の減少を検出する検出電圧が検出されないので、ピーク電流制限回路３は動作されない。従って過電流検出回路６は第１の補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作する。
【００２６】
その結果、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなるので、このまま間欠発振を起こした場合には、パワートランジスタＴＲ２には、従来のように大きなピーク電流が流れてしまい、異常音の発生原因となる。
【００２７】
しかし本発明のスイッチング回路は、待機状態で電圧間欠発振時にはドライブ巻線Ｔ３に発生するフォワード電圧の減少を電圧検出回路１で検出する。フォワード電圧の減少が検出されると、ピーク電流制限回路３が動作され、過電流検出回路６の動作開始電圧を強制的に低下させる。
【００２８】
過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路６の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路６を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００２９】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路６が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、異常音は聞こえなくなる。
【００３０】
ところで、起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧自体がないので、、軽負荷時において間欠発振させたと同様な状態を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低い判断し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００３１】
しかし本発明のスイッチング回路では入力電圧検出回路１５が起動時からパルストランスＴ２の二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまで、ピーク電流制限回路３を動作させないようにする。従って過電流検出回路６は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流されるので、支障がなく起動できる。
【００３２】
図２は本発明のスイッチング回路の他の実施例を示す回路図である。
【００３３】
パルストランスＴの１次巻線Ｔ１側のＡＣ電源（図示せず）からのＡＣ電圧が、整流ダイオードＤ１を介して当該スイッチング電源回路を構成する各構成素子に印加される。
【００３４】
ＴＲ２は、整流ダイオードＤ１により整流された電圧が印加されてオンするパワートランジスタで、抵抗Ｒ１１はＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、過電流保護開始ポイントが変化するように補正をかける補正抵抗で、トランスＴのドライブ巻線Ｔ３に誘起されたフォワード電圧を制御回路５の過電流検出回路６に加える第１の補正抵抗である。
【００３５】
また、Ｃ１は、２次巻線Ｔ２側の出力端子に接続されている電解コンデンサで、当該電解コンデンサＣ１を介して負荷回路（図示せず）が接続されている。
【００３６】
電圧検出回路１は間欠発振時にはパルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する。ピーク電流制限回路３は電圧検出回路１でフォワード電圧の減少を検出することにより動作される。制御回路５に含まれる過電流検出回路６はピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少する。
【００３７】
電圧検出回路１は電圧検出トランジスタ７と、電圧検出トランジスタのベースに接続されパルストランスＴ１のドライブ巻線２に発生するフォワード電圧がダイオード８を介して加えられる第１の検出抵抗Ｒ１４と、第１の検出抵抗Ｒ１４に加えられたフォワード電圧で充電されるコンデンサーＣ１１と、フォワード電圧を分圧する第２の検出抵抗Ｒ１５とよりなる。
【００３８】
又ピーク電流制限回路３は電圧検出トランジスタ７にて制御されるピーク電流制限トランジスタ９と、パワートランジスタＴＲ２の過電流保護動作開始電圧を定める第１の補正抵抗Ｒ１１に並列に接続された前記ピーク電流制限トランジスタ９のコレクタ・エミッタ路と第２の補正抵抗Ｒ１２との直列回路とよりなる。またピーク電流制限トランジスタ９のコレクタとベース間にはバイアス抵抗Ｒ１６が接続されている。
【００３９】
さらに入力電圧検出回路１５は整流回路Ｓとアース間に直列に接続された第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８と、第２の電圧検出抵抗Ｒ１８に並列に接続されたコンデンサーＣ１２と、第１の電圧抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８との接続点にベースが接続された第１の電圧検出トランジスタ１０と、第１の電圧検出トランジスタ１０に接続されピーク制限トランジスタ７のベースに接続された第２の電源電圧検出トランジスタ１１とよりなる。
【００４０】
本発明のスイッチング回路は通常の動作時には制御回路５からの制御信号にてパワートランジスタＴＲ２がオン・オフされる毎にパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に電圧が発生する。それに伴いパルストランスＴ１のドライブ巻線２にフォワード電圧が誘起される。
【００４１】
通常の動作時に誘起されるフォワード電圧はダイオード８を介して抵抗Ｒ１４に加わり、コンデンサー１１に充電される。コンデンサー１１に充電された電圧で電圧検出トランジスタ７はオンされる。そのため抵抗Ｒ１２およびバイアス抵抗Ｒ１６に加わるバイアス電圧は電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされるので、ピーク電流制限トランジスタ９はオフされる。
【００４２】
従って過電流検出回路６は抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなる。
【００４３】
待機状態等の軽負荷時には制御回路５からの制御信号によりパワートランジスタＴＲ２は通常動作時に比してオフ時間が長くなるため、ドライブ巻線２に誘起されるフォワード電圧が低下する。
【００４４】
従ってフォワード電圧が低下することによりダイオード８と第１の検出抵抗Ｒ１４と第２の検出抵抗Ｒ１５により分圧されたコンデンサー１１の両端電圧も低下するため、、電圧検出トランジスタ７のベース電圧も低下する。そのため電圧検出トランジスタ７はオフされる。
【００４５】
電圧検出トランジスタ７がオフされると、それまでバイアス抵抗１６の一端が電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされていたのが解除される。従ってダイオード８を介してバイアス抵抗１６に加えられるバイアス電圧はピーク電流制限トランジスタ９のベースに加えられ、ピーク電流制限トランジスタ９をオンさせる。
【００４６】
ピーク電流制限トランジスタ９がオンされると第１の補正抵抗Ｒ１１に第２の補正抵抗Ｒ１２が並列に接続されることになる。そのため過電流検出回路６の動作開始レベルが下げられ、パワートランジスタＴＲ２に流れるピーク電流を制限する。
【００４７】
過電流検出回路６の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路６の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路６を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００４８】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路６が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、軽負荷時に間欠発振状態にしても早い発振周波数動作となり、“ピ ィ、ピ ィ”音等の異常音は聞こえなくなる。
【００４９】
前述と同様に、起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧がないので、軽負荷時において間欠発振させたと同様な状態を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低いと判断し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００５０】
しかし本発明のスイッチング回路では入力電圧検出回路１５のＣ１２が所定の電圧まで充電されるまでは第１の電圧検出トランジスタ１０がオフされているので、第２の電圧検出トランジスタ１１はオンされる。第２の電圧検出トランジスタ１１がオンされるとピーク電流制限トランジスタ９は強制的にオフされる。
【００５１】
そのため、過電流検出回路６は第１の補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、最大出力電力が取れる電流まで流れることとなり、起動できる。
【００５２】
従って第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と電圧充電コンデンサＣ１２の大きさを選定して第２の電源電圧検出トランジスタ１１が通常の動作状態になるまでオフされるようにしておけば支障がなく起動できる。
【００５３】
図３は本発明はスイッチング電源回路の他の実施例を示すブロック図である。図１と入力電圧検出回路１５の代わりに動作電圧発生回路１６を設けた以外は同じである。
【００５４】
通常の動作状態および軽負荷状態の動作は図１と同じである。
【００５５】
しかし本発明のスイッチング回路では動作電圧発生回路１６が起動時直ぐにピーク電流制限回路３に電流を供給できないように設定し、パルストランスＴの二次巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧が定常電圧になるまで、動作電圧を発生さされないようにし、ピーク電流制限回路３を動作させないようにする。従って過電流検出回路６は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流されるので、支障がなく起動できる。
【００５６】
図４は本発明のスイッチング回路の他の実施例を示す回路図である。
【００５７】
動作電圧発生回路１６はアース間に接続された整流回路Ｓとアース間に直列に接続された第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８と、第２の電圧検出抵抗Ｒ１８に並列に接続された電圧充電コンデンサーＣ１２とよりなる。そして第１の電圧検出抵抗Ｒ１７と第２の電圧検出抵抗Ｒ１８との接続点はピーク電流制限トランジスタ９に接続された第２の抵抗Ｒ１２に接続されている。
【００５８】
起動時はドライブ巻線Ｔ３に誘起されるフォワード電圧が低いので、軽負荷時において間欠発振させたと同様な減少を呈し、電圧検出回路１でフォワード電圧が低いことを検出し、ピーク電流制限回路３を動作させて過電流検出回路６を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が押さえられ起動できないことになる。
【００５９】
しかし本発明のスイッチング回路では動作電圧発生回路１６コンデンサーＣ１２が充電されるまではピーク電流制限トランジスタ９に十分な動作電圧が供給されず、不動作されている。
【００６０】
そのため、過電流検出回路６は補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなり、起動できる。
【００６１】
従って第１の電圧検出抵抗Ｒ１７とコンデンサＣ１２の大きさを選定して通常の動作状態になるまでピーク電流制限トランジスタ９を不動作されるようにしておけば支障がなく起動できる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源回路は電圧間欠発振時にはフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成したものにおいて、起動状態から定常状態になるまでピーク電流制限回路を強制的に不動作させたので、支障が無く起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチング電源回路のブロック図である。
【図２】本発明のスイッチング電源回路の回路図である。
【図３】本発明のスイッチング電源回路のブロック図である。
【図４】本発明のスイッチング電源回路の回路図である。
【図５】従来のスイッチング電源回路の回路図である。
【符号の説明】
Ｄ１ 整流ダイオード
Ｔ パルストランス
ＴＲ２ パワートランジスタ
Ｒ１１ 第１の補正抵抗
１ 電圧検出回路
３ ピーク電流制限回路
６ 過電流検出回路
７ 電圧検出トランジスタ
９ ピーク電流制限トランジスタ
Ｒ１２ 第２の補正抵抗
Ｒ１６ バイアス抵抗
１５ 入力電圧検出回路
Claims (2)
- ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給した整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、
間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線に誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少させる過電流検出回路と、
前記ピーク電流制限回路を電源投入時から定常状態になるまで停止する入力電圧検出回路とよりなり、
前記入力電圧検出回路は前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧検出抵抗に並列に接続されたコンデンサーと、前記第１および第２の電圧検出抵抗の接続点にベース電極が接続された第１の電圧検出トランジスタと、第１の電圧検出トランジスタにて制御され、ピーク電流制限回路を動作・不動作させる第２の電圧検出トランジスタとよりなることを特徴とするスイッチング電源回路。 - ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給された整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、
間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路で検出されたフォワード電圧の減少で動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を少なくする過電流検出回路と、
前記ピーク電流制限回路を電源電圧が定常状態になったときにピーク電流制限回路に動作電圧を供給する動作電圧供給回路とよりなり、
前記動作電圧供給回路は前記整流回路の出力とアース間に直列に接続された第１および第２の電圧検出抵抗と、前記第２の電圧検出抵抗に並列に接続されたコンデンサーとよりなり、前記コンデンサーに充電された充電電圧をピーク電流制限回路の動作電圧として供給することを特徴とするスイッチング電源回路。
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