JP4803822B2

JP4803822B2 - 多出力電源装置

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Publication number: JP4803822B2
Application number: JP2007077396A
Authority: JP
Inventors: 和也高橋
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008236998A

Description

本発明は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの電力供給に好適な多出力電源装置に関する。

従来のこの種の多出力電源装置として、例えば特許文献１には、共通する単独のトランスから、複数の出力回路を介してそれぞれの負荷に出力電圧を供給するものが知られている。この特許文献１では、トランスの二次巻線の誘起電圧を整流するために、トランスの一次側にあるスイッチング素子と同期してオン，オフ動作する整流スイッチングトランジスタを、各々の出力回路に設けている。

図３は、そうした同期整流回路を組み込んだ多出力電源装置の一例を示す回路図である。同図において、１は電源装置１０１の入力端子２Ａ，２Ｂ間に直流入力電圧Ｖｉを供給する直流電源、３は入力端子２Ａ，２Ｂ間に接続する入力コンデンサで、電源装置１０１はこの直流電源１からの電力供給を受けて、後述する複数の出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏ３を出力する。

電源装置１０１は、パーソナルコンピュータ用の動作電圧に適合した３つの出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏ３を生成する第１出力回路５〜第３出力回路７をそれぞれ備えている。これらの第１出力回路５〜第３出力回路７は、トランス８と、このトランス８の一次側に設けたスイッチング素子９とを共通のインバータとして、第１出力回路５および第２出力回路６が、トランス８の一次巻線８Ａと磁気的に結合する二次巻線８Ｂから電力供給を受け、第３出力回路７が、同じくトランス８の一次巻線８Ａと磁気的に結合する別な二次巻線８Ｃから電力供給を受けるようになっている。なお、ここではトランス８の一次側において、一次巻線８Ａと例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子９との直列回路が、入力端子２Ａ，２Ｂ間に接続されているが、周知の別な回路構成を採用してもよい。

１１は、出力電圧Ｖｏ１の変動に見合う導通幅のパルス駆動信号を、スイッチング素子９のゲートに供給する主制御部としてのＰＷＭＩＣである。スイッチング素子９は、出力電圧Ｖｏ１を監視するＰＷＭＩＣ１１により、当該出力電圧Ｖｏ１が安定化するように、所定のタイミングで同時にオン，オフ動作される。これにより、トランス８の一次巻線８には、断続的に入力電圧Ｖｉが印加される。

第１出力回路５は、トランス８の二次巻線８Ｂに接続され、整流スイッチ素子１３と転流スイッチ素子１４とを含む同期整流回路と、この同期整流回路１５に接続され、チョークコイル１６と平滑コンデンサ１７とにより、平滑コンデンサ１７の両端間に発生する平滑化した例えば＋５Ｖの出力電圧Ｖｏ１を、出力端子１８Ａ，１８Ｂ間に接続した負荷（図示せず）に供給する平滑回路１９と、により構成される。この中で、整流スイッチ素子１３と転流スイッチ素子１４は何れもＭＯＳＦＥＴで構成され、整流スイッチ素子１３のドレインが二次巻線８Ｂの非ドット側端子に接続され、整流スイッチ素子１３のソースがマイナス側の出力端子１８Ｂに接続される。また、転流スイッチ素子１４のドレインは、二次巻線８Ｂのドット側端子とチョークコイル１６の一端との接続点に接続され、転流スイッチ素子１４のソースは、整流スイッチ素子１３のソースと出力端子１８Ｂとの間のマイナス側電圧供給ラインに接続される。そして、平滑回路１９を構成するチョークコイル１６の他端は、プラス側の出力端子１８Ａに接続され、出力端子１８Ａ，１８Ｂの両端間に平滑コンデンサ１７が接続される。

２１，２２は、前記スイッチング素子９と同期して、するための駆動信号を供給する直列接続された分圧抵抗である。当該分圧抵抗２１，２２は、トランス８の二次巻線８Ａの両端間に接続され、分圧抵抗２１，２２の接続点が整流スイッチ素子１３のゲートに接続される。これにより、スイッチング素子９がオンするのに伴い、二次巻線８Ｂのドット側端子に正極性の電圧が誘起されると、整流スイッチ素子１３をオンするのに十分な電圧が、当該整流スイッチ素子１３のゲートに与えられ、二次巻線８Ｂからのエネルギーが、チョークコイル１６を通して、平滑コンデンサ１７や出力端子１８Ａ，１８Ｂ間の負荷に供給されるようになっている。

一方、転流スイッチ素子１４への駆動信号は、前記ＰＷＭＩＣ１１からスイッチング素子９に与えられる駆動信号を反転させた信号が、ダイオード２３を通して転流スイッチ素子１４のゲートに与えられる。ここでの反転信号生成回路は、トランス８の一次側にあるＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号を、トランス８の二次側に絶縁伝送するドライブトランス２６と、後述する出力電圧Ｖｏ３が、ダイオード２７を介して動作電圧として印加され、ＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号がＬ（低）レベルに転じると、転流スイッチ素子１４をオンするに十分なＨ（高）レベルの反転信号Ｖｘを出力する反転器としてのトランジスタ２８，２９とにより構成される。なお、２４は転流スイッチ素子１４のゲート電荷を放電させるための抵抗であり、３０はドライブトランス２６の一次巻線に高周波に信号成分のみ通過させるフィルタコンデンサである。

上記構成により、ＰＷＭＩＣ１１からスイッチング素子９にＨレベルの駆動信号が与えられている間は、整流スイッチ素子１３がオンする一方で、反転信号Ｖｘひいては転流スイッチ素子１４のゲートの電圧レベルは「Ｌ」となり、転流スイッチ素子１４はオフする。その後、ＰＷＭＩＣ１１からスイッチング素子９への駆動信号がＬレベルに転じると、今度は反転信号Ｖｘの電圧レベルが「Ｈ」となり、ダイオード２３が導通して転流スイッチ素子１４のゲートにＨレベルの駆動信号が供給され、この転流スイッチ素子１４がオン状態になる。このとき、トランス８の非ドット側端子に正極性の電圧が誘起される関係で、整流スイッチ素子１３はオフ状態となり、転流スイッチ素子１４を通してチョークコイル１６に蓄えられたエネルギーが、平滑コンデンサ１７および出力端子１８Ａ，１８Ｂ間の負荷に供給される。

次に、第２出力回路６の構成を説明する。この第２出力回路６は、前記トランス８の二次巻線８Ｂに誘起した電圧を入力として、出力端子３８Ａ，３８Ｂ間の負荷（図示せず）に、例えば３．３Ｖの出力電圧Ｖｏ２を供給するポストレギュレータとして動作する。より具体的には、第２出力回路６は、前記二次巻線８Ｂの両端間に接続する整流スイッチ素子３１および転流スイッチ素子３２の直列回路からなる同期整流回路３３と、この同期整流回路３３に接続され、チョークコイル３４と平滑コンデンサ３５とにより、平滑コンデンサ３５の両端間に発生する平滑化した出力電圧Ｖｏ２を、出力端子３８Ａ，３８Ｂ間の負荷に供給する平滑回路３６と、により構成される。

前記整流スイッチ素子３１および転流スイッチ素子３２は、何れもＭＯＳＦＥＴで構成されるが、後述する駆動用ＩＣ４１からの各駆動信号により、スイッチング素子９ひいては整流スイッチ素子１３や転流スイッチ素子１４と同期して、互い違いにオン，オフ動作するようになっている。そして、スイッチング素子９および整流スイッチ素子１３がオンすると、整流スイッチ素子３１が一定の遅延時間後にオンすると共に、転流スイッチ素子３２はオフし、二次巻線８Ｂからのエネルギーが、チョークコイル３４を通して平滑コンデンサ３５や出力端子３８Ａ，３８Ｂ間の負荷に供給される。また、スイッチング素子９および整流スイッチ素子１３がオフすると、今度は転流スイッチ素子３２がオンすると共に、整流スイッチ素子３１はオフし、チョークコイル３４に蓄えられていたエネルギーが、平滑コンデンサ３５や、出力端子３８Ａ，３８Ｂ間に接続する負荷に送り出される。

４１は、整流スイッチ素子３１および転流スイッチ素子３２に、それぞれ駆動信号を供給する駆動手段としての駆動用ＩＣである。この駆動用ＩＣ４１は、後述するランプ波形生成回路４５から出力されるランプ信号Ｖｙの電圧レベルが、内部で設定した閾値に達すると、整流スイッチ素子３１を駆動するに十分なＨレベルの駆動電圧を、当該整流スイッチ素子３１のゲートに供給する一方で、転流スイッチ素子３２のゲートを「Ｌ」の電圧レベルにし、ランプ信号Ｖｙの電圧レベルが、前記閾値を下回ると、転流スイッチ素子３２を駆動するに十分なＨレベルの駆動電圧を、当該転流スイッチ素子３２のゲートに供給する一方で、整流スイッチ素子３１のゲートを「Ｌ」の電圧レベルにする。つまり、整流スイッチ素子３１と転流スイッチ素子３２には、互い違いにＨレベルの駆動電圧が与えられる。

一方、ランプ波形生成回路４５は、前記出力電圧Ｖｏ２の電圧レベルに応じた電流を生成する電圧−電流変換回路４６と、この電圧−電流変換回路４６で生成した電流で充電されるコンデンサ４７と、コンデンサ４７の両端間に接続され、前記反転信号Ｖｘが立ち上がるとターンオンしてコンデンサ４７を放電し、反転信号Ｖｘが立ち下がるとターンオフしてコンデンサ４７を充電可能にするＭＯＳＦＥＴからなる充放電制御素子４８と、により構成される。この中で、電圧−電流変換回路４６は、前記ダイオード２７からの動作電圧を入力として、抵抗５１〜５３とシャントレギュレータ５４とにより出力電圧Ｖｏ２に応じた検出信号を生成し、この検出信号を増幅器５５の反転入力端子に供給する一方で、安定化した出力電圧Ｖｏ３を抵抗５６，５７で分圧した基準電圧を、増幅器５５の非反転入力端子に供給し、検出信号の電圧レベルに応じた増幅信号を増幅器５５の出力端子から出力すると共に、２個のトランジスタ５８，５９を組み合わせてなる周知の第１カレントミラー回路と、別な２個のトランジスタ６０，６１を組み合わせてなる周知の第２カレントミラー回路により、増幅器５５からの増幅信号に見合う電流を生成し、これをコンデンサ４７に供給するものである。なお６２は、トランジスタ５９，６０の間に介在する電流制限用の抵抗である。

第３出力回路７は、マグアンプ７１と、このマグアンプ７１に流れる電流を制御するマグアンプ制御部７２とにより、第３出力電圧Ｖｏ３の安定化を図る構成となっている。その他、第３出力回路７は、整流ダイオード７３と転流ダイオード７４とによる整流回路と、チョークコイル７５と平滑コンデンサ７６とによる平滑回路とをそれぞれ備えている。そしてこの場合は、スイッチング素子９がオンするのに伴って、トランス８の三次巻線８Ｃに整流ダイオード７３を導通するような電圧が誘起されると、当該三次巻線８Ｃからチョークコイル７５を通して、平滑コンデンサ７６やこの平滑コンデンサ７６の各端に接続する出力端子７８Ａ，７８Ｂ間の負荷（図示せず）に電力が供給され、チョークコイル７５にエネルギーが蓄えられる。このチョークコイル７５に蓄えられたエネルギーは、スイッチング素子９がオフし、整流ダイオード７３に代わって転流ダイオード７４が導通することで、出力端子７８Ａ，７８Ｂ間の負荷に送り出され、この負荷に第３出力電圧Ｖｏ３が供給される。また、マグアンプ制御部７２は、第３出力電圧Ｖｏ３の変動に応じて、マグアンプ７１を流れる電流を制御することで、第３出力電圧Ｖｏ３を独自に安定化させている。

次に、図４の波形図を参照しながら、上記駆動用ＩＣ４１およびランプ波形生成回路４５の動作について説明する。図４は、定常状態における各部の動作波形を示しており、最上段にあるのはＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号の電圧波形であり、以下、反転信号Ｖｘの電圧波形，ランプ信号Ｖｙの電圧波形，転流スイッチ素子３２のゲート・ソース間電圧波形，整流スイッチ素子３１のゲート・ソース間電圧波形をそれぞれ示している。

同図において、ＰＷＭＩＣ１１からＨレベルの駆動信号が出力され、スイッチング素子９および第１出力回路５の整流スイッチ素子１３がオンしている間は、反転信号Ｖｘが「Ｌ」すなわちマイナスの電圧レベルとなり、第１出力回路５の転流スイッチ素子１４はオフすると共に、ランプ波形生成回路４５の充放電制御素子４８もオフ状態となる。そのため、反転信号Ｖｘがマイナスの電圧レベルに切り換わった瞬間から、出力電圧Ｖｏ２の電圧レベルに応じた電流がコンデンサ４７に流れ込み、当該コンデンサ４７の両端間電圧で有るランプ信号Ｖｙの電圧は、時間の経過と共に直線状に上昇する。このときのランプ信号Ｖｙの電圧上昇は、出力電圧Ｖｏ２が低いほど早くなるが、駆動用ＩＣ４１で設定した閾値ＶTHに達するまでは、駆動用ＩＣ４１から転流スイッチ素子３２にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、整流スイッチ素子３１のゲート電圧レベルは「Ｌ」になり、整流スイッチ素子３１はオフし、転流スイッチ素子３２はオン状態となる。

やがて、ランプ信号Ｖｙの電圧レベルが上昇して、駆動用ＩＣ４１で設定した閾値ＶＴＨに達すると、今度は駆動用ＩＣ４１から整流スイッチ素子３１にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、転流スイッチ素子３２のゲート電圧レベルは「Ｌ」になり、整流スイッチ素子３１はオンし、転流スイッチ素子３２はオフ状態となる。そのため、トランス８の二次巻線８Ｂに誘起した電圧が、整流スイッチ素子３１を通してチョークコイル３４や平滑コンデンサ３５に印加され、チョークコイル３４にエネルギーが蓄えられる。なお、ランプ信号Ｖｙの電圧レベルは、コンデンサ４７がフル充電すると、それ以上は上昇しなくなる。このように、スイッチング素子９や整流スイッチ素子１３よりも遅れて、第２出力回路６の整流スイッチ素子３１をターンオンさせる理由は、トランス８のリーケージによる影響を抑えるためである。

その後、ＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号がＬレベルに切り換わり、スイッチング素子９および第１出力回路５の整流スイッチ素子１３がオフすると、反転信号Ｖｘの電圧レベルは「Ｈ」すなわちプラスに転じる。それにより、ランプ波形生成回路４５の充放電制御素子４８がオンし、コンデンサ４７の両端間を短絡して、当該コンデンサ４７を放電させる。充放電制御素子４８がターンオンすると、ランプ信号Ｖｙの電圧は急速に０になり、前記閾値ＶTHを下回る。そのため、転流スイッチ素子３２にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、整流スイッチ素子３１のゲート電圧レベルは「Ｌ」に切り換わり、次にＰＷＭＩＣ１１からＨレベルの駆動信号が出力され、ランプ信号Ｖｙの電圧が閾値ＶTHに達するまでは、整流スイッチ素子３１がオフし、転流スイッチ素子３２がオンしたままの状態となる。この期間中に、それまでチョークコイル３４に蓄えられたエネルギーが、平滑コンデンサ３５や、出力端子３８Ａ，３８Ｂ間に接続する負荷に送り出される。
特許第３５７２５２５号公報

図２に示す従来の電源装置１０１は、主チャンネルである第１出力回路５の同期整流回路１５と、ポストレギュレータである第２出力回路６の各発振周波数を、ランプ波形生成回路４５によって同期させることが可能であるが、この場合のランプ波形生成回路４５は、トランス８の一次側にあるＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号の入力を必要とする。そのため、一次側と二次側の絶縁用にドライブトランス２６を設けなければならず、他の回路部品の実装スペースが少なくなると共に、ランプ波形生成回路４５を含む第２出力回路６の制御部を、トランス８の二次側に集中して配置できないという懸念を生じていた。

本発明は上記の各問題点に着目してなされたもので、スイッチング素子へのドライブ信号の供給を受けることなく、第１出力回路と第２出力回路の各同期整流回路間で発振周波数の同期を取ることが可能な多出力電源装置を提供することを、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、トランスの一次巻線に接続するスイッチング素子のスイッチングにより、前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流平滑し、第１出力電圧を供給する第１出力回路と、前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を入力として、これを整流平滑し、第２出力電圧を供給する第２出力回路と、を備えた多出力電源装置において、前記第１出力回路は、前記スイッチング素子に同期して互い違いにオン，オフする第１整流スイッチ素子と第１転流スイッチ素子とによる第１同期整流回路を有し、前記第２出力回路は、前記スイッチング素子に同期して互い違いにオン，オフする第２整流スイッチ素子と第２転流スイッチ素子とによる第２同期整流回路を有し、さらに前記トランスに巻回した補助巻線と、前記スイッチング素子のオン時に前記二次巻線に誘起された電圧を利用して、前記第１整流スイッチ素子に駆動信号を供給する第１駆動手段と、前記スイッチング素子のオフ時に前記補助巻線に誘起した電圧を利用して、前記第１転流スイッチ素子に駆動信号を供給する第２駆動手段と、前記補助巻線に誘起した電圧の発生タイミングを利用して、前記第２整流スイッチ素子および前記第２転流スイッチ素子に互い違いに駆動信号を供給する第３駆動手段と、を備えている。

この場合、前記第３駆動手段は、前記第２出力電圧に応じた電流で充電される容量性素子と、前記スイッチング素子のオフ時に前記補助巻線に電圧が誘起すると、前記容量性素子を放電させ、前記補助巻線に電圧が誘起しなくなると、前記容量性素子を充電開始させる充放電制御素子と、前記容量性素子の電圧レベルが閾値に達するか否かによって、前記第２整流スイッチ素子および前記第２転流スイッチ素子に供給する駆動信号を切換える駆動信号出力手段と、を備えるのが好ましい。

請求項１の発明によれば、第１出力回路の第１整流スイッチ素子は、トランスの二次巻線に誘起した電圧を基に駆動信号が供給され、スイッチング素子がオン，オフするのに同期して、第１整流スイッチ素子もオン，オフする。また、第１出力回路の第１転流スイッチ素子は、トランスの二次巻線とは別の補助巻線から、スイッチング素子のオフ時に発生する誘起電圧を利用して駆動信号が供給され、第１整流スイッチ素子と互い違いにオン，オフする。したがって、第１同期整流回路は、スイッチング素子への駆動信号の供給を受けることなく、トランスの二次巻線や補助巻線の誘起電圧を利用して、オン，オフ動作することができる。

さらに、この発明で特徴となるのは、第２出力回路の第２整流スイッチ素子や第２転流スイッチ素子のオン，オフタイミングが、前記補助巻線に誘起した電圧の発生タイミングで決められる、ということである。そのため、第２整流スイッチ素子および前記第２転流スイッチ素子に駆動信号を供給する第３駆動手段も、スイッチング素子への駆動信号の供給を受けることなく、従来のようなトランスの一次と二次間のドライブトランスを不要にできる。しかも、補助巻線に誘起した電圧の発生タイミングは、スイッチング素子のオン，オフと同期しているので、第１出力回路と第２出力回路の各同期整流回路間で発振周波数の同期を取ることが可能になる。

請求項２の発明によれば、容量性素子の電圧レベルは、第２出力電圧に応じてその上昇の度合いが変化する。したがって、第２出力電圧に応じた時間差で、第１整流スイッチ素子がオンした後に、第２整流スイッチ素子をターンオンさせることができる。

以下、本発明における多出力電源装置の好ましい一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、従来例で示した図３と共通する部分には共通する符号を付し、その共通する箇所の説明は重複を避けるため極力省略する。

図１は、本実施例で提案する多出力の電源装置１０の回路構成を示したものである。ここでは、整流スイッチ素子１３に駆動信号を供給する第１駆動手段として、従来例と同様に、その接続点を整流スイッチ素子１３のゲートに繋いだ抵抗２１，２２による直列回路が、二次巻線８Ｂの両端間に接続される。その他に本実施例では、ＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号が、トランス８の一次側にあるスイッチング素子９だけに供給され、トランス８の二次側には供給されていない。代わりに、トランス８には、一次巻線８Ａと磁気的に結合した補助巻線８Ｄが巻回され、この補助巻線８Ｄに誘起される電圧を利用して、転流スイッチ素子１４の駆動信号を生成する第２駆動手段８１と、整流スイッチ素子３１および転流スイッチ素子３２への駆動信号の切換タイミングを決定する第３駆動手段８２が、それぞれ設けられる。したがって、ここでは１つのトランス８で、各二次巻線８Ｂ，８Ｃおよび補助巻線８Ｄから、３つの出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏ３を得るように、第１〜第３出力回路５〜７を構成している。それ以外の各部の構成は、図３に示すものと共通している。

第２駆動手段８１は、補助巻線の両端間にソースとゲートをそれぞれ接続したＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子８３と、このスイッチ素子８３のドレイン・ソース間に接続する抵抗８４と、スイッチ素子８３のドレインと転流スイッチ素子１４のゲートとの間に接続する抵抗８５と、前記図３にも示されている抵抗２４とにより構成される。これにより、スイッチング素子９がオンして、トランス８の一次巻線８Ａに入力電圧Ｖｉが印加され、補助巻線８Ｄのドット側端子に正極性の電圧が誘起されると、スイッチ素子８３はオフ状態となり、転流スイッチ素子１４のゲートは「Ｌ」レベルとなって、当該転流スイッチ素子１４はオフする。このとき、整流スイッチ素子１３はオンしているので、第１出力回路５において、二次巻線８Ｂからのエネルギーが、チョークコイル１６を通して、平滑コンデンサ１７や出力端子１８Ａ，１８Ｂ間の負荷に供給される。

一方、スイッチング素子９がオンして、トランス８の一次巻線８Ａへの入力電圧Ｖｉが遮断されると、補助巻線８Ｄの非ドット側端子に正極性の電圧が誘起され、スイッチ素子８３がオンする。そのため、補助巻線８Ｄに誘起された電圧が、スイッチ素子８３および抵抗８５を通して転流スイッチ素子１４のゲートにＨレベルの駆動電圧として供給され、当該転流スイッチ素子１４がオンする。このとき、整流スイッチ素子１３はオフしているので、第１出力回路５において、チョークコイル１６に蓄えられたエネルギーが、転流スイッチ素子１４を通して平滑コンデンサ１７および出力端子１８Ａ，１８Ｂ間の負荷に供給される。

次いで、第３駆動手段８２の構成について説明する。第３駆動手段８２は、従来例と同じ構成の駆動用ＩＣ４１，電圧−電流変換回路４６，コンデンサ４７，充放電制御素子４８の他に、補助巻線８Ｄの非ドット側端子に正極性の電圧が誘起すると、充放電制御素子４８をオフしてコンデンサ４７の充電を開始させ、補助巻線８Ｄのドット側端子に正極性の電圧が誘起すると、充放電制御素子４８をオンしてコンデンサ４７を速やかに放電する駆動信号出力回路９１を備えている。この駆動信号出力回路９１は、補助巻線８Ｄの両端間にソースとゲートをそれぞれ接続したＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ素子９２と、このスイッチ素子９２のドレインとゲートとの間に接続する分圧抵抗９３，９４の直列回路とにより構成され、分圧抵抗９３，９４の接続点が前記充放電制御素子４８のゲートに接続される。

次に、図２の波形図を参照しながら、上記駆動用ＩＣ４１および第３駆動手段８２の動作について説明する。図２は、定常状態における各部の動作波形を示しており、最上段にあるのはＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号の電圧波形であり、以下、補助巻線８Ｄの端子間電圧波形（ドット側端子を基準とした非ドット側端子の電圧波形）Ｖｚ，充放電制御素子４８のゲート・ソース間電圧波形，ランプ信号Ｖｙの電圧波形，転流スイッチ素子３２のゲート・ソース間電圧波形，整流スイッチ素子３１のゲート・ソース間電圧波形をそれぞれ示している。

同図において、ＰＷＭＩＣ１１からＨレベルの駆動信号が出力され、スイッチング素子９および第１出力回路５の整流スイッチ素子１３がオンしている間は、補助巻線８Ｄの端子間電圧Ｖｚが「Ｌ」すなわちマイナスの電圧レベルとなり、第１出力回路５の転流スイッチ素子１４はオフすると共に、充放電制御素子４８のゲート・ソース間電圧もマイナスの電圧レベルとなって、当該充放電制御素子４８はオフ状態となる。そのため、補助巻線８Ｄの端子間電圧Ｖｚがマイナスの電圧レベルに切り換わった瞬間から、出力電圧Ｖｏ２の電圧レベルに応じた電流がコンデンサ４７に流れ込み、当該コンデンサ４７の両端間電圧であるランプ信号Ｖｙの電圧は、時間の経過と共に直線状に上昇する。このときのランプ信号Ｖｙの電圧上昇は、出力電圧Ｖｏ２が低いいほど早くなるが、駆動用ＩＣ４１で設定した閾値ＶTHに達するまでは、駆動用ＩＣ４１から転流スイッチ素子３２にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、整流スイッチ素子３１のゲート電圧レベルは「Ｌ」になり、整流スイッチ素子３１はオフし、転流スイッチ素子３２はオン状態となる。

やがて、ランプ信号Ｖｙの電圧レベルが上昇して、駆動用ＩＣ４１で設定した閾値ＶＴＨに達すると、今度は駆動用ＩＣ４１から整流スイッチ素子３１にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、転流スイッチ素子３２のゲート電圧レベルは「Ｌ」になり、整流スイッチ素子３１はオンし、転流スイッチ素子３２はオフ状態となる。そのため、トランス８の二次巻線８Ｂに誘起した電圧が、整流スイッチ素子３１を通してチョークコイル３４や平滑コンデンサ３５に印加され、チョークコイル３４にエネルギーが蓄えられる。

その後、ＰＷＭＩＣ１１からの駆動信号がＬレベルに切り換わり、スイッチング素子９および第１出力回路５の整流スイッチ素子１３がオフすると、補助巻線８Ｄの端子間電圧Ｖｚの電圧レベルはプラスに転じる。それにより、ランプ波形生成回路４５の充放電制御素子４８がオンし、コンデンサ４７の両端間を短絡して、当該コンデンサ４７を放電させる。充放電制御素子４８がターンオンすると、ランプ信号Ｖｙの電圧は急速に０になり、前記閾値ＶTHを下回る。そのため、転流スイッチ素子３２にＨレベルの駆動信号が供給される一方で、整流スイッチ素子３１のゲート電圧レベルは「Ｌ」に切り換わり、次にＰＷＭＩＣ１１からＨレベルの駆動信号が出力され、ランプ信号Ｖｙの電圧が閾値ＶTHに達するまでは、整流スイッチ素子３１がオフし、転流スイッチ素子３２がオンしたままの状態となる。この期間中に、それまでチョークコイル３４に蓄えられたエネルギーが、平滑コンデンサ３５や、出力端子３８Ａ，３８Ｂ間に接続する負荷に送り出される。

以上のように、本実施例では、トランス８の一次巻線８Ａに接続するスイッチング素子９のスイッチングにより、二次巻線８Ｂに誘起された電圧を整流平滑し、第１出力電圧Ｖｏ１を供給する第１出力回路５と、二次巻線８Ｂに誘起された電圧を入力として、これを整流平滑し、第２出力電圧Ｖｏ２を供給する第２出力回路６と、を備えた多出力の電源装置１０において、第１出力回路５は、スイッチング素子９に同期して互い違いにオン，オフする整流スイッチ素子１３と転流スイッチ素子１４とによる同期整流回路１５を有し、第２出力回路６も同様に、スイッチング素子９に同期して互い違いにオン，オフする整流スイッチ素子３１と転流スイッチ素子３２とによる同期整流回路３３を有している。そして、トランス８には補助巻線８Ｄが巻回され、スイッチング素子９のオン時に二次巻線８Ｂに誘起された電圧を利用して、整流スイッチ素子１３に駆動信号を供給する第１駆動手段としての抵抗２１，２２と、スイッチング素子１３のオフ時に補助巻線８Ｄに誘起した電圧を利用して、転流スイッチ素子１４に駆動信号を供給する第２駆動手段８１と、補助巻線８Ｄに誘起した電圧の発生タイミングを利用して、整流スイッチ素子３１および転流スイッチ素子３２に互い違いに駆動信号を供給する第３駆動手段８２と、を備えている。

こうすると、第１出力回路５の整流スイッチ素子１３は、トランス８の二次巻線８Ｂに誘起した電圧を基に駆動信号が供給され、スイッチング素子９がオン，オフするのに同期して、整流スイッチ素子１３もオン，オフする。また、第１出力回路５の転流スイッチ素子１４は、トランス８の二次巻線８Ｂとは別の補助巻線８Ｄから、スイッチング素子９のオフ時に発生する誘起電圧を利用して駆動信号が供給され、整流スイッチ素子１３と互い違いにオン，オフする。したがって、同期整流回路１５は、スイッチング素子９への駆動信号の供給を受けることなく、トランス８の二次巻線８Ｂや補助巻線８Ｄの誘起電圧を利用して、オン，オフ動作することができる。

さらにこの場合は、第２出力回路５の整流スイッチ素子３１や転流スイッチ素子３２のオン，オフタイミングが、補助巻線８Ｄに誘起した電圧の発生タイミングで決められる。そのため、整流スイッチ素子３１および第２転流スイッチ素子３２に駆動信号を供給する第３駆動手段８２も、スイッチング素子９への駆動信号の供給を受けることなく、従来のようなトランス８の一次と二次間のドライブトランスを不要にできる。しかも、補助巻線８Ｄに誘起した電圧の発生タイミングは、スイッチング素子９のオン，オフと同期しているので、第１出力回路５と第２出力回路６の各同期整流回路１５，３３間で自ずと発振周波数の同期を取ることが可能になる。

そして、ドライブトランスを不要にすることで、駆動信号出力回路９１を含む制御部を、トランス８の二次側に集中できることから、トランス８の一次と二次の沿面距離を容易に確保できる。また、電源装置１０を限られた基板（図示せず）に実装した場合に、ドライブトランスが不要になった分、実装スペースを広く確保できる。

なお、図１に示す回路では、電源装置１０の動作を遮断した時に、駆動信号出力回路９１の動作電圧である第３出力電圧Ｖｏ３が暫く出力し続けることで、自励発振を起こす懸念があるが、転流スイッチ素子１４やスイッチ素子９２周辺の素子定数を調整することで、そうした自励発振に伴う吸い込み電流を小さくできる。

また、本実施例における第３駆動手段８２は、第２出力電圧Ｖｏ２に応じた電流で充電される容量性素子としてのコンデンサ４７と、スイッチング素子９のオフ時に補助巻線８Ｄに電圧が誘起されるタイミングで、コンデンサ４７を放電させ、補助巻線８Ｄに電圧が誘起しなくなるタイミングで、コンデンサ４７を充電開始させる充放電制御素子４８と、コンデンサ４７の電圧レベルが閾値ＶTHに達するか否かによって、整流スイッチ素子３１および第２転流スイッチ素子３２に供給する駆動信号を切換える駆動信号出力手段としての駆動信号出力回路９１と、を備えている。

これにより、コンデンサ４７の両端間電圧であるランプ信号Ｖｙの電圧レベルは、第２出力電圧Ｖｏ２に応じてその上昇の度合いが変化する。したがって、第２出力電圧Ｖｏ２に応じた時間差で、整流スイッチ素子１３がオンした後に、整流スイッチ素子３１をターンオンさせることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。図１に示す電源装置１０の回路構成はあくまでも一例に過ぎず、同等の機能を実現する別な回路構成を採用してもよいことは勿論である。

本発明の一実施形態における多出力電源装置の回路構成図である。図１の回路構成における各部の動作波形図である。従来例における多出力電源装置の回路構成図である。図３の回路構成における各部の動作波形図である。

符号の説明

５第１出力回路
６第２出力回路
８トランス
８Ａ一次巻線
８Ｂ二次巻線
８Ｄ補助巻線
９スイッチング素子
１３整流スイッチ素子（第１整流スイッチ素子）
１４転流スイッチ素子（第１転流スイッチ素子）
１５同期整流回路（第１同期整流回路）
２１，２２抵抗（第１駆動手段）
３１整流スイッチ素子（第２整流スイッチ素子）
３２転流スイッチ素子（第２転流スイッチ素子）
３３同期整流回路（第２同期整流回路）
４７コンデンサ（容量性素子）
４８充放電制御素子
８１第２駆動手段
８２第３駆動手段
９１駆動信号出力回路（駆動信号出力手段）

Claims

トランスの一次巻線に接続するスイッチング素子のスイッチングにより、前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を整流平滑し、第１出力電圧を供給する第１出力回路と、
前記トランスの二次巻線に誘起された電圧を入力として、これを整流平滑し、第２出力電圧を供給する第２出力回路と、を備えた多出力電源装置において、
前記第１出力回路は、前記スイッチング素子に同期して互い違いにオン，オフする第１整流スイッチ素子と第１転流スイッチ素子とによる第１同期整流回路を有し、
前記第２出力回路は、前記スイッチング素子に同期して互い違いにオン，オフする第２整流スイッチ素子と第２転流スイッチ素子とによる第２同期整流回路を有し、
さらに前記トランスに巻回した補助巻線と、
前記スイッチング素子のオン時に前記二次巻線に誘起された電圧を利用して、前記第１整流スイッチ素子に駆動信号を供給する第１駆動手段と、
前記スイッチング素子のオフ時に前記補助巻線に誘起した電圧を利用して、前記第１転流スイッチ素子に駆動信号を供給する第２駆動手段と、
前記補助巻線に誘起した電圧の発生タイミングを利用して、前記第２整流スイッチ素子および前記第２転流スイッチ素子に互い違いに駆動信号を供給する第３駆動手段と、を備えたことを特徴とする多出力電源装置。
前記第３駆動手段は、前記第２出力電圧に応じた電流で充電される容量性素子と、
前記スイッチング素子のオフ時に前記補助巻線に電圧が誘起すると、前記容量性素子を放電させ、前記補助巻線に電圧が誘起しなくなると、前記容量性素子を充電開始させる充放電制御素子と、
前記容量性素子の電圧レベルが閾値に達するか否かによって、前記第２整流スイッチ素子および前記第２転流スイッチ素子に供給する駆動信号を切換える駆動信号出力手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の多出力電源装置。