JP4577837B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、待機電源回路と主電源回路とを備え、待機時に外部オン/オフ制御信号により主電源回路を停止させて省電力化を図ったスイッチング電源に関する。 The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply that includes a standby power supply circuit and a main power supply circuit, and that saves power by stopping the main power supply circuit by an external on / off control signal during standby.
近年、パソコン、プリンタ、コピー機等のOA機器や家庭用電化機器、特にリモコンスイッチで動作させ得る機器(エアコン、照明、電話、テレビ、ビデオその他)では、主負荷の動作電源がオフとなっていても、リモコンスイッチ等からの指令によって直ちに主負荷を動作させ得るよう、機器を待機(スタンバイ)モードにさせる機能を持ったものが大半である。それらの機器では大抵、何らかの省エネルギー対策が施されているが、その内の1つに、定格負荷に最適化されたスイッチング電源のほかに、待機動作に特化したスイッチング電源回路を別途備える二電源方式というものがある。この待機電源回路では、回路定数、使用部品その他の回路設計が待機負荷に合せて最適化されている。 In recent years, the operating power of the main load has been turned off in OA equipment such as personal computers, printers, copiers, etc. and household electrical appliances, especially equipment that can be operated with a remote control switch (air conditioner, lighting, telephone, TV, video, etc.) However, most of them have a function to put the device in a standby mode so that the main load can be operated immediately by a command from a remote control switch or the like. These devices usually have some energy-saving measures, but one of them is a dual power supply with a separate switching power supply circuit specialized for standby operation in addition to a switching power supply optimized for the rated load. There is a method. In this standby power supply circuit, circuit constants, components used, and other circuit designs are optimized in accordance with the standby load.
従来、待機時の省電力化を図った二電源方式のスイッチング電源として、図4および図5に示すように待機電源回路と主電源回路に互いに独立した整流回路および平滑回路並びに突入電流抑制回路を別々に設け、その突入電流抑制装置として、待機電源回路側ではパワーサーミスタ、そして主電源回路側では、突入電流抑制用抵抗とサイリスタまたはトライアックとの並列接続回路を使用したスイッチング電源が知られている(例えば非特許文献1参照)。
または、図6および図7に示すように待機電源回路と主電源回路に共通の整流回路および平滑回路並びに突入電流抑制回路を設け、その突入電流抑制装置として、突入電流抑制用抵抗と、サイリスタまたはトライアックとの並列接続回路を使用し、上記サイリスタまたはトライアックをオンさせるためのゲート電圧を、待機電源回路側から上記サイリスタまたはトライアックのゲート端子へ供給するスイッチング電源が知られている(例えば非特許文献2参照)。
Conventionally, as a dual power supply type switching power supply for saving power during standby, as shown in FIGS. 4 and 5, a standby power supply circuit and a main power supply circuit have independent rectifier circuits, smoothing circuits, and inrush current suppression circuits. As a rush current suppression device that is provided separately, a switching power supply using a power thermistor on the standby power supply circuit side and a parallel connection circuit of a rush current suppression resistor and a thyristor or triac on the main power supply circuit side is known. (For example, refer nonpatent literature 1).
Alternatively, as shown in FIGS. 6 and 7, the standby power supply circuit and the main power supply circuit are provided with a common rectifier circuit and smoothing circuit, and an inrush current suppression circuit, and as the inrush current suppression device, an inrush current suppression resistor and a thyristor or A switching power supply that uses a parallel connection circuit with a triac and supplies a gate voltage for turning on the thyristor or triac from the standby power supply circuit side to the gate terminal of the thyristor or triac is known (for example, non-patent document). 2).
図4は、従来から使用されている二電源方式のスイッチング電源回路を示す図である。これは、待機電源回路と主電源回路に互いに独立した整流回路および平滑回路並びに突入電流抑制回路を有するものである。図4中、(a)は全体回路図、(b)は待機電源回路の一例を示す回路図、(c)は主電源回路の一例を示す回路図である。
図4(a)に基づき交流電源Pから待機電源回路6への接続について説明すると、まず交流電源P側には、待機電源回路6へ電力を供給する独立した整流、平滑回路として、整流回路12となる全波整流ダイオードが接続されている。その整流出力プラス側端子は、突入電流抑制用のパワーサーミスタ14を介して、平滑回路17となる平滑コンデンサのプラス極側と、待機電源回路6のプラス端子に接続されている。
すなわち、この突入電流抑制用のパワーサーミスタ14は、整流回路12の整流出力プラス側端子と平滑回路17のプラス極の間に接続されている。
一方、整流回路12の整流出力マイナス側端子と待機電源回路6のマイナス端子とは、平滑回路17のマイナス極側に接続されている。
また、図4(b)に例示した待機電源回路6について説明すると、これはトランス23を介して接続された1次側回路と2次側回路からなる絶縁形のものである。1次側回路には出力制御を行うためのスイッチング主回路部26が、2次側回路にはトランスから受電した電力を整流・平滑するための出力整流・平滑回路27がそれぞれ備えられる。この例に係る待機電源回路6の出力制御は、待機電源出力端子8に出力される2次側出力の大きさを、出力検出回路24および1−2次回路間絶縁用のフォトカプラ25を介して1次側回路のスイッチング主回路部26にフィードバックすることにより行われる。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional dual power supply type switching power supply circuit. This has a rectifier circuit and a smoothing circuit and an inrush current suppression circuit which are independent from each other in the standby power supply circuit and the main power supply circuit. 4A is an overall circuit diagram, FIG. 4B is a circuit diagram illustrating an example of a standby power supply circuit, and FIG. 4C is a circuit diagram illustrating an example of a main power supply circuit.
The connection from the AC power supply P to the standby
That is, the inrush current suppressing
On the other hand, the rectified output minus side terminal of the
The standby
次に、交流電源Pから主電源回路7への接続について説明すると、交流電源P側には、主電源回路7へ電力を供給する独立した整流、平滑回路として、整流回路13となる全波整流ダイオードが接続されている。その整流出力プラス側端子は、次に説明する主電源回路7への突入電流抑制装置を介して、平滑回路18となる平滑コンデンサのプラス極側と、主電源回路7のプラス端子に接続されている。
主電源回路7への突入電流抑制装置は、突入電流抑制用抵抗16とサイリスタ15との並列接続回路からなり、整流回路13の整流出力プラス側端子と平滑回路18のプラス極の間に直列に接続されている。このとき、サイリスタ15のアノード側が整流回路13の整流出力プラス側端子、カソード側が平滑回路18のプラス極にそれぞれ接続されている。
上記サイリスタ15をオンさせるためのゲート電圧は、主電源回路7側からサイリスタ15のゲート端子へ供給されるよう構成されている。
一方、整流回路13の整流出力マイナス側端子と主電源回路7のマイナス端子とは、平滑回路18のマイナス極側に接続されている。
また、図4(c)に例示した主電源回路7について説明すると、これはトランス23を介して接続された1次側回路と2次側回路からなる絶縁形のものである。1次側回路には出力制御を行うためのスイッチング主回路部26が、2次側回路にはトランスから受電した電力を整流・平滑するための出力整流・平滑回路27がそれぞれ備えられる。この例に係る主電源回路7の出力制御は、主電源出力端子9に出力される2次側出力の大きさを、出力検出回路24および1−2次回路間絶縁用のフォトカプラ25を介して1次側回路のスイッチング主回路部26にフィードバックすることにより行われる。このスイッチング主回路部26には、主電源出力オン/オフ制御信号入力10もフォトカプラ25を介して入力される。
さらに、図4(c)に例示した主電源回路7では、トランス23に備えた補助巻線を利用してサイリスタ15のゲート端子へ電圧を供給する構成となっている。すなわち、交流電源P投入後、過渡状態を経て主電源回路7が起動すると、トランス23およびその補助巻線に電圧が発生するため、この補助巻線電圧を抵抗29および整流ダイオード28を介してサイリスタ15のゲート端子に入力することによって、主電源回路7がオンのときはサイリスタ15をオン状態に維持する構成となっている。
Next, the connection from the AC power supply P to the main
The inrush current suppressing device for the main
A gate voltage for turning on the thyristor 15 is supplied to the gate terminal of the thyristor 15 from the main
On the other hand, the rectified output minus side terminal of the
Further, the main
Further, the main
この図4に示すような構成からなる回路によれば、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路を、待機電源回路6と主電源回路7とで別々に設ける必要があり、部品点数が多くなると共にスペース効率が悪くなるという問題がある。
According to the circuit having the configuration as shown in FIG. 4, it is necessary to separately provide the rectification and smoothing circuit and the inrush current suppression circuit in the standby
図5は、従来使用されている他の二電源方式のスイッチング電源回路を示す図であって、図4のサイリスタ15をトライアック19に置き換えた回路である。このとき、トライアック19のT2側が整流回路13の整流出力プラス側端子、T1側が平滑回路18のプラス極にそれぞれ接続されている。その他の構成は、図4に示す回路の構成と同様である。
この回路も、上記図4を用いて説明した回路と同様、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路を、待機電源回路6と主電源回路7とで別々に設ける必要があり、部品点数が多くなると共にスペース効率が悪くなるという問題がある。
FIG. 5 is a diagram showing another conventional dual power supply type switching power supply circuit, in which the thyristor 15 of FIG. At this time, the T2 side of the triac 19 is connected to the rectified output plus side terminal of the
Similarly to the circuit described with reference to FIG. 4, this circuit also requires the rectification and smoothing circuit and the inrush current suppression circuit to be provided separately for the standby
図6は、従来使用されている更なる別の二電源方式のスイッチング電源回路を示す図である。これは、待機電源回路と主電源回路に共通の整流回路および平滑回路並びに突入電流抑制回路を有するものである。図6中、(a)は全体回路図、(b)は待機電源回路の一例を示す回路図、(c)は主電源回路の一例を示す回路図である。
図6(a)に基づき交流電源から各電源回路への接続を説明すると、まず交流電源P側に、待機電源回路6および主電源回路7へ電力を供給する共通の整流、平滑回路として整流回路2となる全波整流ダイオードが接続されている。その整流出力プラス側端子は、次に説明する待機電源回路6および主電源回路7への突入電流抑制装置を介して、平滑回路5となる平滑コンデンサのプラス極側に接続されている。さらに、平滑回路5のプラス極側は、待機電源回路6のプラス端子と、主電源回路7のプラス端子とに接続されている。
待機電源回路6および主電源回路7への突入電流抑制装置は、突入電流抑制用抵抗21とサイリスタ20との並列接続回路からなり、整流回路2の整流出力プラス側端子と平滑回路5のプラス極の間に直列に接続されている。このとき、サイリスタ20のアノード側が整流回路2の整流出力プラス側端子、カソード側が平滑回路5のプラス極にそれぞれ接続されている。上記サイリスタ20をオンさせるためのゲート電圧は、待機電源回路6側からサイリスタ20のゲート端子へ供給されるよう構成されている。
一方、整流回路2の整流出力マイナス側端子は、平滑回路5のマイナス極側に接続されており、さらに、平滑回路5のマイナス極側は、待機電源回路6のマイナス端子と、主電源回路7のマイナス端子とに接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing still another dual power supply type switching power supply circuit that has been conventionally used. This has a common rectifier circuit, smoothing circuit, and inrush current suppression circuit in the standby power supply circuit and the main power supply circuit. 6A is an overall circuit diagram, FIG. 6B is a circuit diagram illustrating an example of a standby power supply circuit, and FIG. 6C is a circuit diagram illustrating an example of a main power supply circuit.
The connection from the AC power supply to each power supply circuit will be described based on FIG. 6A. First, a rectifier circuit as a common rectification and smoothing circuit that supplies power to the standby
The inrush current suppression device for the standby
On the other hand, the rectified output minus side terminal of the
次に、図6(b)および(c)に例示した待機電源回路6および主電源回路7について説明すると、これらはトランス23を介して接続された1次側回路と2次側回路からなる絶縁形のものである。1次側回路には出力制御を行うためのスイッチング主回路部26が、2次側回路にはトランスから受電した電力を整流・平滑するための出力整流・平滑回路27がそれぞれ備えられる。この例に係る待機電源回路6および主電源回路7の出力制御は、待機電源出力端子8または主電源出力端子9に出力される2次側出力の大きさを、出力検出回路24および1−2次回路間絶縁用のフォトカプラ25を介して1次側回路のスイッチング主回路部26にフィードバックすることにより行われる。
ここで、図6(c)に例示した主電源回路7のスイッチング主回路部26には、主電源出力オン/オフ制御信号入力10もフォトカプラ25を介して入力される。
さらに、図6(b)に例示した待機電源回路6では、トランス23に備えた補助巻線を利用してサイリスタ20のゲート端子へ電圧を供給する構成となっている。すなわち、交流電源P投入後、過渡状態を経て待機電源回路6が起動すると、トランス23およびその補助巻線に電圧が発生するため、この補助巻線電圧を抵抗29および整流ダイオード28を介してサイリスタ20のゲート端子に入力することによって、待機電源回路6がオンのときはサイリスタ20をオン状態に維持する構成となっている。
Next, the standby
Here, the main power supply output on / off
Further, the standby
この図6に示すような構成からなる回路によれば、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路の共通化により、図4及び図5に示す回路と比較して部品点数を削減することはできる。
しかしながら、この回路構成では、交流電源投入時を除いてサイリスタ20をオンさせておくため、待機電源回路6からサイリスタ20のゲートへ供給されるゲート駆動電力が、主電源動作時のほか、待機時においても常時必要となる。それゆえ、待機時の消費電力が増えてしまい、待機時の省電力化を妨げるという問題がある。
According to the circuit having the configuration as shown in FIG. 6, the number of parts can be reduced as compared with the circuits shown in FIGS. 4 and 5 by sharing the rectifying and smoothing circuit and the inrush current suppressing circuit.
However, in this circuit configuration, since the
また、図6に示す回路において、サイリスタ20と突入電流抑制用抵抗21の並列接続回路をパワーサーミスタに置き換える方法も考えられる。
しかしながら、主電源が大電力を出力するものであれば、主電源回路7がオン状態となって主電源出力9が出力される際、パワーサーミスタに大電流が流れるため、その大電流に耐える大型パワーサーミスタを選定する必要があって、実用的ではない。
In the circuit shown in FIG. 6, a method of replacing the parallel connection circuit of the
However, if the main power supply outputs a large amount of power, a large current flows through the power thermistor when the main
さらに、図6に示す回路において、サイリスタ20をオンさせるためのゲート電圧を、待機電源回路6側からではなく、主電源回路7側からゲート端子へ供給する方法も考えられる。
しかしながら、かかる構成では、待機時において、主電源回路7がオフ状態になると、主電源回路7からサイリスタ20のゲートへの電圧供給が停止するのに伴ってサイリスタ20もオフとなってしまう。そのため、待機時において常時、待機電源回路6の消費電流が、突入電流抑制用抵抗21に流れることになり、無駄な電力消費が増える上、さらに、突入電流抑制用抵抗21の異常発熱を招く結果となるため、やはり有用とはいえない。
Further, in the circuit shown in FIG. 6, a method of supplying the gate voltage for turning on the
However, in such a configuration, when the main
図7は、従来使用されている更なる別の二電源方式のスイッチング電源回路を示す図であって、図6のサイリスタ20をトライアック22に置き換えた回路である。このとき、トライアック22のT2側が整流回路2の整流出力プラス側端子、T1側が平滑回路5のプラス極にそれぞれ接続されている。その他の構成は、図6に示す回路の構成と同様である。
この回路も、上記図6を用いて説明した回路と同様、部品点数を削減できる一方で、交流電源投入時を除いてトライアック22をオンさせておくため、待機電源回路6からトライアック22のゲートへ供給されるゲート駆動電力が、主電源動作時のほか、待機時においても常時必要となる。それゆえ、待機時の消費電力が増えてしまい、待機時の省電力化を妨げるという問題がある。
また、トライアック22と突入電流抑制用抵抗21の並列接続回路をパワーサーミスタに置き換える方法や、トライアック22をオンさせるためのゲート電圧を待機電源回路6側からではなく主電源回路7側からゲート端子へ供給する方法は、上述した理由からやはり有用ではない。
FIG. 7 is a diagram showing still another dual power supply type switching power supply circuit that has been conventionally used, in which the
Similar to the circuit described with reference to FIG. 6, this circuit can reduce the number of parts, but the
Also, a method of replacing the parallel connection circuit of the
要するに、上記いずれの先行技術においても、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路を構成する部品点数を削減しつつ、待機時の消費電力をこれまで以上に少なくすることが可能なスイッチング電源装置は実現されていなかったのである。
従って本発明は、上記課題を解決し、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路に要する部品点数を削減でき、かつ、待機時の消費電力を低減できる二電源方式に係るスイッチング電源装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a switching power supply apparatus according to a dual power supply system that solves the above-described problems, can reduce the number of components required for the rectifying and smoothing circuit and the inrush current suppressing circuit, and can reduce power consumption during standby. Is an issue.
本発明は、上記課題を解決可能とするスイッチング電源装置であり、
待機電源出力を供給する待機電源回路と主電源出力を供給する主電源回路とからなり、前記待機電源回路および前記主電源回路の前段に、前記待機電源回路と前記主電源回路へ電力を供給する共通の整流回路と平滑回路を備えたスイッチング電源装置であって、
前記整流回路の整流出力プラス側端子と前記平滑回路のプラス極の間、または前記整流回路の整流出力マイナス側端子と前記平滑回路のマイナス極の間の任意の位置に、
サーミスタと、
外部オン/オフ信号によって前記主電源回路の動作/動作停止を切り替え、前記主電源回路の動作/動作停止に伴って導通/非導通状態が制御され得る電力制御装置との並列接続回路からなる突入電流抑制装置が直列接続され、
前記主電源回路が動作する主電源動作モード時に、前記電力制御装置を導通状態にして前記サーミスタの両端間を短絡する一方、待機モード時に前記主電源回路の動作を停止させて前記電力制御装置を非導通状態にすることを特徴とするものである。
The present invention is a switching power supply device capable of solving the above-described problems,
A standby power supply circuit that supplies a standby power supply output and a main power supply circuit that supplies a main power supply output, and supplies power to the standby power supply circuit and the main power supply circuit before the standby power supply circuit and the main power supply circuit. A switching power supply device including a common rectifier circuit and a smoothing circuit,
At any position between the rectified output plus side terminal of the rectifier circuit and the plus pole of the smoothing circuit, or between the rectified output minus side terminal of the rectifier circuit and the minus pole of the smoothing circuit,
The thermistor,
Inrush comprising a parallel connection circuit with a power control device that can switch the operation / operation stop of the main power supply circuit by an external on / off signal and can control the conduction / non-conduction state in accordance with the operation / operation stop of the main power supply circuit A current suppression device is connected in series ,
In the main power supply operation mode in which the main power supply circuit operates, the power control device is turned on to short-circuit both ends of the thermistor, while in the standby mode, the operation of the main power supply circuit is stopped to It is characterized by being in a non-conductive state .
上記電力制御装置は、ゲート端子に前記外部オン/オフ信号が入力されることによって制御され得るサイリスタまたはトライアックからなり、さらに、上記外部オン/オフ信号は、前記主電源回路から前記サイリスタまたはトライアックのゲート端子に供給されることが好ましい。 The power control device includes a thyristor or a triac that can be controlled by inputting the external on / off signal to a gate terminal, and the external on / off signal is transmitted from the main power supply circuit to the thyristor or triac. It is preferably supplied to the gate terminal.
なお、本発明における「サーミスタ」とは、半導体デバイスであって、温度によって抵抗値が変化することを利用した半導体デバイスを指し示すものとする。
抵抗の温度特性は素子の性質により異なるが、一般に、温度が上昇すると抵抗値は減少し、温度が低下すると抵抗値は増加する。
本発明における「トライアック」とは、双方向3端子サイリスタのことをいい、ゲート端子に与える信号によっていずれの方向にも電流を通電し得るサイリスタを言う。
「サイリスタ」とは、広義の意味で用いられ、逆阻止3端子サイリスタのほか、GTOその他の転流ターンオフ形および自己ターンオフ形の種々のサイリスタを指し示すものとする。サイリスタのトリガエネルギーは、特に断わらない限り、通常の電気エネルギーのほか、光、熱等、その種類は特に限定されないものとする。
The “thermistor” in the present invention refers to a semiconductor device that utilizes the fact that the resistance value changes with temperature.
Although the temperature characteristic of the resistance varies depending on the property of the element, generally, the resistance value decreases as the temperature increases, and the resistance value increases as the temperature decreases.
The “triac” in the present invention refers to a bidirectional three-terminal thyristor, and refers to a thyristor capable of conducting a current in either direction by a signal applied to a gate terminal.
The term “thyristor” is used in a broad sense, and refers to various thyristors of GTO and other commutation turn-off types and self-turn-off types in addition to reverse blocking three-terminal thyristors. The trigger energy of the thyristor is not particularly limited as long as it is normal electric energy, light, heat, etc., unless otherwise specified.
本発明によれば、待機電源回路と主電源回路を備え、待機時に外部オン/オフ制御信号により主電源回路を停止させるスイッチング電源において、整流および平滑回路並びに突入電流抑制回路に要する部品点数を削減できるほか、待機時の消費電力を低減することができ、製造時およびその後の使用時に発生するコストをこれまで以上に抑えることができる。 According to the present invention, the number of components required for the rectifying and smoothing circuit and the inrush current suppressing circuit is reduced in a switching power supply that includes a standby power supply circuit and a main power supply circuit and stops the main power supply circuit by an external on / off control signal during standby. In addition, the power consumption during standby can be reduced, and the cost generated during manufacturing and subsequent use can be suppressed more than ever.
[第1実施形態]
以下、添付図面に基づき本発明を詳細に説明する。
なお、以下の説明では、上述した図4〜7に示すものと同一構成要素には同一の符号を付して説明するものとする。
本発明の第1の実施の形態となるスイッチング電源回路を図1に示す。図1中、(a)は全体回路図、(b)は待機電源回路の一例を示す回路図、(c)は主電源回路の一例を示す回路図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the following description, the same components as those shown in FIGS. 4 to 7 described above are denoted by the same reference numerals.
A switching power supply circuit according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1A is an overall circuit diagram, FIG. 1B is a circuit diagram illustrating an example of a standby power supply circuit, and FIG. 1C is a circuit diagram illustrating an example of a main power supply circuit.
[構成]
本実施形態に係るスイッチング電源回路1は、待機電源回路6と主電源回路7に共通の整流回路2および平滑回路5並びに突入電流抑制装置30を有するものである。
図1(a)に基づき交流電源から各電源回路への接続を説明すると、まず交流電源P側に、待機電源回路6および主電源回路7へ電力を供給する共通の整流、平滑回路として整流回路2となる全波整流ダイオードが接続されている。その整流出力プラス側端子は、次に説明する待機電源回路6および主電源回路7への突入電流抑制装置30を介して、平滑回路5となる平滑コンデンサのプラス極側に接続されている。さらに、平滑回路5のプラス極側は、待機電源回路6のプラス端子と、主電源回路7のプラス端子とに接続されている。
一方、整流回路2の整流出力マイナス側端子は、平滑回路5のマイナス極側に接続されており、さらに、平滑回路5のマイナス極側は、待機電源回路6のマイナス端子と、主電源回路7のマイナス端子とに接続されている。
[Constitution]
The switching
The connection from the AC power supply to each power supply circuit will be described with reference to FIG. 1A. First, a rectifier circuit as a common rectification and smoothing circuit that supplies power to the standby
On the other hand, the rectified output minus side terminal of the
待機電源回路6および主電源回路7への突入電流抑制装置30は、外部オン/オフ信号によって制御され得る電力制御装置とサーミスタ31との並列接続回路からなり、整流回路2の整流出力プラス側端子と平滑回路5のプラス極の間に直列に接続されている。ここで、サーミスタ31は、交流電源投入時における突入電流を抑制する役割と、定常状態となった後の待機モードにおいて待機電流を整流回路2側から待機電源回路6へ流す通路の役割を果たしている。一方、電力制御装置は、定常状態となった後の主電源動作時にサーミスタ31の両端間を短絡するよう動作し、主電源動作モードにおいて主電源回路7に流れ込む電流を整流回路2側から主電源回路7へ抵抗なく流すバイパスの役割を果たしている。
本実施形態では、電力制御装置としてはサイリスタ32が選ばれており、サイリスタ32のアノード側が整流回路2の整流出力プラス側端子、カソード側が平滑回路5のプラス極にそれぞれ接続されている。
また、本実施形態では、上記サイリスタ32をオンさせるためのゲート電圧は、待機電源回路6側ではなく、主電源回路7側から、サイリスタ32のゲート端子へ供給されるよう構成されている。従って、主電源オン/オフ制御信号入力10にて主電源回路7がオンとなっているときは、主電源回路7側からサイリスタ32のゲート端子へ駆動電圧が供給され得、サイリスタ32がオン状態になり得る一方、主電源出力オン/オフ制御信号入力10にて主電源回路7を停止させると、サイリスタ32のゲート端子への電圧供給は行われなくなり、サイリスタ32はオン状態とならない。
The inrush
In the present embodiment, a
In this embodiment, the gate voltage for turning on the
ここで、図1(b)および(c)に例示した待機電源回路6および主電源回路7について説明すると、これらはトランス23を介して接続された1次側回路と2次側回路からなる絶縁形のものである。1次側回路には出力制御を行うためのスイッチング主回路部26が、2次側回路にはトランスから受電した電力を整流・平滑するための出力整流・平滑回路27がそれぞれ備えられる。この例に係る待機電源回路6および主電源回路7の出力制御は、待機電源出力端子8または主電源出力端子9に出力される2次側出力の大きさを、出力検出回路24および1−2次回路間絶縁用のフォトカプラ25を介して1次側回路のスイッチング主回路部26にフィードバックすることにより行われる。図1(c)に示す主電源回路7のスイッチング主回路部26には、主電源出力オン/オフ制御信号入力10もフォトカプラ25を介して入力される。
さらに、図1(c)に例示した主電源回路7では、トランス23に備えた補助巻線を利用してサイリスタ32のゲート端子へ電圧を供給する構成となっている。すなわち、交流電源P投入後、過渡状態を経て主電源回路7が起動すると、トランス23およびその補助巻線に電圧が発生するため、この補助巻線電圧を抵抗29および整流ダイオード28を介してサイリスタ32のゲート端子に入力することによって、主電源回路7がオンのときはサイリスタ32をオン状態に維持する構成となっている。
Here, the standby
Further, the main
[動作]
次に、上記構成からなる本実施形態のスイッチング電源回路1の概略動作について説明する。以下では、初期状態から交流電源が投入され、主電源動作モードまたは待機モードに移行したときのスイッチング電源回路1の動作を説明する。初期状態では、サイリスタ32はオフであり、待機モードになっていると仮定する。
[Operation]
Next, a schematic operation of the switching
まず、交流電源Pが投入されると、交流電圧は、整流回路2で整流されると共に平滑コンデンサ5で平滑される。このとき、全波整流ダイオードを通って各電源回路側に向けて流れる突入電流は、パワーサーミスタ31により抑制される。この過渡状態の後、待機電源回路6または主電源回路7が起動する。
First, when the AC power supply P is turned on, the AC voltage is rectified by the
主電源オン/オフ制御信号入力10にて主電源回路7がオンとなり、主電源動作モードとなった場合、主電源回路7側からサイリスタ32のゲート端子へ駆動電圧が供給されてサイリスタ32がオンになることにより、パワーサーミスタ31の両端間は短絡される。
これにより、本実施形態に係るスイッチング電源回路1では、主電源出力9側から大電力を取り出す場合であっても、大電流がパワーサーミスタ3には流れず、オン状態にあるサイリスタ32に流れるため、パワーサーミスタ31が異常発熱したり、この部分で無駄な電力消費が生じたりすることはない。
When the main
Thereby, in the switching
他方、待機モードになるときは、主電源出力オン/オフ制御信号入力10にて主電源回路7を停止させることでサイリスタ32のゲート端子への電圧供給も行われなくなる。このように、待機モードでは、サイリスタ32のドライブ電力が消費されず、省電力化が実現される。なお、この待機モードでは、サイリスタ32はオフし、パワーサーミスタ31に電流が流れることとなる。
しかしながら、待機モードでは出力が微小電力の待機電源出力8のみであり、従ってパワーサーミスタ31に若干の自己発熱は生じるものの、その自己発熱でサーミスタの抵抗値も下がることを考えると、待機時にパワーサーミスタ31が異常発熱したり、この部分で無駄な電力消費が生じたりすることはない。
よって、パワーサーミスタ31は、微小電力の待機電源出力8に合わせた小形のパワーサーミスタより選定することができる。
On the other hand, when the standby mode is entered, the main
However, in the standby mode, the output is only the
Therefore, the
このように、本実施形態のスイッチング電源回路によれば、これまで以上に待機時の消費電力を少なくすることが可能であり、かつ、整流および平滑回路並びに突入電流防止回路を構成する部品点数の少ないスイッチング電源装置を実現することが可能になる。 As described above, according to the switching power supply circuit of the present embodiment, it is possible to reduce power consumption during standby more than before, and the number of components constituting the rectifying and smoothing circuit and the inrush current preventing circuit can be reduced. A small number of switching power supply devices can be realized.
[第2実施形態]
図2に、本発明の第2の実施の形態となるスイッチング電源回路を示す。図2に示す回路は、図1の突入電流抑制回路の代替回路として、サイリスタ32をトライアック33に置き換えたものである。なお、トライアック33のT2側が整流回路2の整流出力プラス側端子、T1側が平滑回路5のプラス極にそれぞれ接続されている。例示した待機電源回路6および主電源回路7の構成は、第1実施形態の項で説明したものと同様である。
従って、本実施形態のスイッチング電源回路の動作については、主電源動作モードおよび待機モードのいずれの場合も第1実施形態に係るスイッチング電源回路の動作と実質的に同様である。
このように、第2実施形態のスイッチング電源回路によっても、これまで以上に待機時の消費電力を少なくすることが可能であり、かつ、整流および平滑回路並びに突入電流防止回路を構成する部品点数の少ないスイッチング電源装置を実現することが可能になる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a switching power supply circuit according to the second embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 2 is obtained by replacing the
Therefore, the operation of the switching power supply circuit according to the present embodiment is substantially the same as the operation of the switching power supply circuit according to the first embodiment in both the main power supply operation mode and the standby mode.
Thus, even with the switching power supply circuit of the second embodiment, it is possible to reduce power consumption during standby more than before, and the number of parts constituting the rectifying and smoothing circuit and the inrush current preventing circuit can be reduced. A small number of switching power supply devices can be realized.
[第3実施形態]
図3に、本発明の第3の実施の形態となるスイッチング電源回路を示す。図3に示す回路は、図2のパワーサーミスタ31とトライアック33の並列接続回路を、整流回路2の整流出力プラス側端子と平滑回路5のプラス極の間から整流回路2の整流出力マイナス側端子と平滑回路5のマイナス極の間へ繋ぎ代えたものである。例示した待機電源回路6および主電源回路7の構成は、第1実施形態の項で説明したものと同様である。
トライアック33のゲートへの信号供給は、第1実施形態同様、主電源回路7側より行われる。なお、トライアック33のT2側が整流回路2の整流出力マイナス側端子、T1側が平滑回路5のマイナス極にそれぞれ接続されている。
上述したとおり、本実施形態では、パワーサーミスタ31とトライアック33の並列接続回路からなる突入電流抑制回路が、待機電源回路6および主電源回路7のマイナス側に接続されている。そのため本実施形態では、トライアック33のゲートと主電源回路7の間に設けられるゲート駆動回路の構成が上記各例とは若干相違している。すなわち本実施形態では、第1実施形態とは異なり整流ダイオード28が逆向きに接続されているほか、ゲートトリガ用補助巻線が主電源回路7のマイナス側に接続されている。
本実施形態のスイッチング電源回路の動作については、主電源動作モードおよび待機モードのいずれの場合も、第1実施形態および第2実施形態に係るスイッチング電源回路の動作と実質的に同様である。
このように、第3実施形態のスイッチング電源回路によっても、上記第1実施形態および第2実施形態同様、従来よりも待機時の消費電力を少なくすることが可能であり、かつ、整流及び平滑回路並びに突入電流防止回路を構成する部品点数の少ないスイッチング電源装置を実現することが可能になる。
[Third Embodiment]
FIG. 3 shows a switching power supply circuit according to the third embodiment of the present invention. 3, the parallel connection circuit of the
Signal supply to the gate of the
As described above, in the present embodiment, the inrush current suppression circuit including the parallel connection circuit of the
The operation of the switching power supply circuit according to the present embodiment is substantially the same as the operation of the switching power supply circuit according to the first embodiment and the second embodiment in both the main power supply operation mode and the standby mode.
As described above, the switching power supply circuit according to the third embodiment can reduce the power consumption during standby as compared with the first embodiment and the rectification and smoothing circuit, as in the first embodiment and the second embodiment. In addition, it is possible to realize a switching power supply device with a small number of parts constituting the inrush current prevention circuit.
上記構成からなる本実施形態に係るスイッチング電源回路と、従来例に係るスイッチング電源回路を用いて、両者の部品点数および待機時における両者の入力消費電力を比較した結果、本実施形態に係るスイッチング電源回路では従来例に比べ良好な結果が得られた。その比較結果の一例を下表に示す。なお、比較は、両者とも同一仕様の回路を用い、同一条件の下で行ったものである。 Using the switching power supply circuit according to the present embodiment configured as described above and the switching power supply circuit according to the conventional example, as a result of comparing the number of parts of both and the input power consumption during standby, the switching power supply according to the present embodiment In the circuit, a better result was obtained than in the conventional example. An example of the comparison results is shown in the table below. Note that the comparison was performed under the same conditions using circuits having the same specifications.
表1より明らかなように、本実施形態に係るスイッチング電源回路は、従来例と比べて部品点数が少なく、かつ、入力消費電力が少ないものとなっている。 As is clear from Table 1, the switching power supply circuit according to this embodiment has a smaller number of parts and lower input power consumption than the conventional example.
[変形例]
以上、本発明を一実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に記載の構成に限定されず、種々の設計変更が可能である。
例えば、上記実施形態の待機電源回路6および主電源回路7については、上記各実施形態の中で例示した構成に限定されず、種々の形式のスイッチング電源回路を用い得る。スイッチング電源回路の回路形式の一例としては、昇圧形、降圧形、昇降圧形等のチョッパ回路のほか、種々のブリッジ構成の絶縁形コンバータ等が挙げられるが特に限定はない。これらのスイッチング電源回路にソフトスイッチング技術が適用されているか否かについても特に限定されない。
また、待機電源回路又は主電源回路の前段に、力率改善回路を接続する構成であっても構わない。
さらに、待機電源回路または主電源回路の制御方式についても特に限定はなく、周波数制御、デューティー制御、位相制御等種々のものを用い得る。
[Modification]
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail based on one Embodiment, this invention is not limited to the structure as described in the said embodiment, A various design change is possible.
For example, the standby
In addition, a power factor correction circuit may be connected in front of the standby power supply circuit or the main power supply circuit.
Further, the control method of the standby power supply circuit or the main power supply circuit is not particularly limited, and various methods such as frequency control, duty control, and phase control can be used.
また、本発明のスイッチング電源回路の具体的な適用対象も、1つの機器において主電源動作モードと待機モードという2つの動作モードを必要とする対象であれば特に限定はない。従って本発明のスイッチング電源回路は、パソコン、プリンタ、コピー機、FAX機等のOA機器や家庭用電化機器、特にリモコンスイッチで動作させ得る機器(エアコン、照明、電話、テレビ、ビデオその他のAV機器)等に適用することが可能である。
待機電源回路および主電源回路の電力容量についても特に限定されず、本発明は、主電源回路の電力容量の大小に関係なく適用可能である。
Further, the specific application target of the switching power supply circuit of the present invention is not particularly limited as long as it is a target that requires two operation modes of the main power supply operation mode and the standby mode in one device. Therefore, the switching power supply circuit according to the present invention can be used for office automation equipment such as personal computers, printers, copiers, and fax machines, and household electrical appliances, particularly equipment that can be operated with a remote control switch (air conditioner, lighting, telephone, television, video, and other AV equipment ) And the like.
The power capacities of the standby power supply circuit and the main power supply circuit are not particularly limited, and the present invention can be applied regardless of the power capacity of the main power supply circuit.
電力制御装置については、上記実施形態ではサイリスタまたはトライアックを使用したが、これらに限定されず、例えばIGBTやMOSFET等の自己ターンオフ形のスイッチング素子を単独で使用したり、或いはそれら複数個のスイッチング素子を適宜組合わせて使用しても構わない。この場合であっても、待機モード及び主電源動作モードを適切に切替制御することが可能となる。
ゲート端子に入力するトリガエネルギーについても、上記実施形態では通常の電気エネルギー(電圧)によるものとしたが、これに限定されず、光や熱等、種々のものを用いて構わない。
整流回路の形式についても、上記実施形態では全波整流ダイオードとしてダイオードブリッジを使用する構成としたが、最も単純な整流ダイオード1基を用いた単相半波整流回路等、整流回路の形式はこれに限られない。さらに、整流回路を構成するダイオードの全部または一部をサイリスタ等のスイッチング素子に置き換え、制御整流を行い得る構成としても構わない。
As for the power control device, the thyristor or the triac is used in the above embodiment, but the invention is not limited thereto. For example, a self-turn-off type switching element such as IGBT or MOSFET is used alone, or a plurality of switching elements are used. May be used in appropriate combinations. Even in this case, the standby mode and the main power supply operation mode can be appropriately switched and controlled.
The trigger energy input to the gate terminal is also based on normal electrical energy (voltage) in the above embodiment, but is not limited to this, and various things such as light and heat may be used.
Regarding the form of the rectifier circuit, in the above embodiment, the diode bridge is used as the full-wave rectifier diode. However, the form of the rectifier circuit such as a single-phase half-wave rectifier circuit using one simplest rectifier diode is used. Not limited to. Furthermore, it is possible to replace all or part of the diodes constituting the rectifier circuit with a switching element such as a thyristor so as to perform control rectification.
以上説明した通り、本発明は、部品点数が少なく、かつ、これまで以上に待機時の消費電力が少なく、高効率のスイッチング電源回路を提供できるものであることが明らかである。 As described above, it is apparent that the present invention can provide a highly efficient switching power supply circuit that has a smaller number of parts and consumes less standby power than before.
1 スイッチング電源回路
2、12、13 整流回路
3、14 サーミスタ
4、15、20 サイリスタ
5、17、18 平滑回路
6 待機電源回路
7 主電源回路
8 待機電源出力
9 主電源出力
10 主電源出力オン/オフ制御信号入力
11、19、22 トライアック
14 パワーサーミスタ
16、21 突入電流抑制用抵抗
23 トランス
24 出力検出回路
25 フォトカプラ
26 スイッチング主回路部
27 出力整流・平滑回路
28 ダイオード
29 抵抗
30 突入電流抑制装置
31 サーミスタ
32 サイリスタ
33 トライアック
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記整流回路の整流出力プラス側端子と前記平滑回路のプラス極の間、または前記整流回路の整流出力マイナス側端子と前記平滑回路のマイナス極の間の任意の位置に、
サーミスタと、
外部オン/オフ信号によって前記主電源回路の動作/動作停止を切り替え、前記主電源回路の動作/動作停止に伴って導通/非導通状態が制御され得る電力制御装置との並列接続回路からなる突入電流抑制装置が直列接続され、
前記主電源回路が動作する主電源動作モード時に、前記電力制御装置を導通状態にして前記サーミスタの両端間を短絡する一方、待機モード時に前記主電源回路の動作を停止させて前記電力制御装置を非導通状態にすることを特徴とするスイッチング電源装置。 A standby power supply circuit that supplies a standby power supply output and a main power supply circuit that supplies a main power supply output, and supplies power to the standby power supply circuit and the main power supply circuit before the standby power supply circuit and the main power supply circuit. A switching power supply device including a common rectifier circuit and a smoothing circuit,
At any position between the rectified output plus side terminal of the rectifier circuit and the plus pole of the smoothing circuit, or between the rectified output minus side terminal of the rectifier circuit and the minus pole of the smoothing circuit,
The thermistor,
Inrush comprising a parallel connection circuit with a power control device that can switch the operation / operation stop of the main power supply circuit by an external on / off signal and can control the conduction / non-conduction state in accordance with the operation / operation stop of the main power supply circuit A current suppression device is connected in series ,
In the main power supply operation mode in which the main power supply circuit operates, the power control device is turned on to short-circuit both ends of the thermistor, while in the standby mode, the operation of the main power supply circuit is stopped to A switching power supply device characterized by being in a non-conductive state .
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