JP6071051B2

JP6071051B2 - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP6071051B2
Application number: JP2013021721A
Authority: JP
Inventors: 学應佐々木; 優太高野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: US20130215648A1; US9136768B2; CN103259397A; JP2013192440A; CN103259397B

Description

本発明は、スイッチング電源装置に関し、特に、リモートコントロールによる出力電圧ＯＦＦ時の待機電力の低減が可能なスイッチング電源装置に関する。

従来、スイッチング電源装置として、ＰＦＣ（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を備えたスイッチング電源装置が知られている。このスイッチング電源装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータであり力率の改善を行うＰＦＣ回路と、直流出力電圧の安定化及び入力と出力の絶縁機能を有するＤＣ／ＤＣコンバータ回路とから構成されている。

特許文献１には、代表的なＰＦＣ回路が開示されており、また、特許文献２には、代表的なＤＣ／ＤＣコンバータ回路が開示されている。図６は、特許文献１に開示されたＰＦＣ回路と、特許文献２に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路から構成された従来のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。図６に示すように、従来のスイッチング電源装置６０では、交流電源から発生する入力電圧Ｖｉｎがダイオードブリッジからなる整流回路３に入力されて、整流回路３で全波整流された電圧が、ＰＦＣ回路６１の昇圧チョッパ回路６２に供給される。昇圧チョッパ回路６２では、整流回路３の一方の出力端子がインダクタ６３の一端に接続されて、インダクタ６３の他端がスイッチング素子であるＦＥＴ７のドレインに接続されて、ＦＥＴ７のソースが整流回路３の他方の出力端子に接続されて構成されている。また、ＦＥＴ７のドレイン−ソース間には、直列に接続されたダイオード９と平滑コンデンサ１０とが、並列に接続されている。更に、ＰＦＣ回路６１は、ＦＥＴ７をスイッチング制御して直流電圧Ｖｄｃの安定化及び力率改善を行う制御部６５を有している。このように、ＰＦＣ回路６１は、昇圧チョッパ回路６２及び制御部６５から構成されている。

昇圧チョッパ回路６２において、ＦＥＴ７がＯＮしたとき、整流回路３からの全波整流された電流によって、インダクタ６３にエネルギーが蓄えられる。一方、ＦＥＴ７がＯＦＦしたとき、インダクタ６３に蓄えられたエネルギーを整流回路３の出力端子間に発生する電圧に重畳させて、整流回路３から昇圧チョッパ回路６２に入力される電圧よりも高い直流電圧Ｖｄｃを平滑コンデンサ１０の両端に発生させる。このとき直流電圧Ｖｄｃは平滑コンデンサによって平滑されている。

制御部６５は、平滑コンデンサ１０により平滑された直流電圧Ｖｄｃをフィードバック信号として監視し、この直流電圧Ｖｄｃが一定となるようにＦＥＴ７のパルス導通幅を制御する。即ち、制御部６５は、直流電圧Ｖｄｃが基準である所定の電圧に対して上昇するとＦＥＴ７のパルス導通幅を狭め、逆に直流電圧Ｖｄｃが基準である所定の電圧に対して低下するとＦＥＴ７のパルス導通幅を広げるように制御を行なう。また、制御部６５は、ＦＥＴ７をスイッチング制御することで、インダクタ６３に流れる電流波形を整流回路３で全波整流された電圧である正弦波の電圧波形に近付けて、力率を改善している。

また、図６及び図７に示すように、特許文献２に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路７０は、スイッチング回路１３（図７に示す）とトランス７３と整流回路１５（図７に示す）と平滑回路１６（図７に示す）及びＰＷＭ制御部７５から構成されている。スイッチング回路１３は、昇圧チョッパ回路６２からの平滑コンデンサ１０の一端（＋側）が、トランス７３の一次側巻線の一端に接続され、トランス７３の一次側巻線の他端には、ＦＥＴ１７のドレインが接続されており、ＦＥＴ１７のソースには、昇圧チョッパ回路６２の平滑コンデンサ１０の他端（−側）が接続されて構成されている。

また、トランス７３の二次側巻線の一端は、整流ダイオード１９のアノードと接続され、トランス７３の二次側巻線の他端には転流ダイオード２０のアノードが接続され、整流ダイオード１９のカソードと転流ダイオード２０のカソードとが接続されて整流回路１５を構成している。また、転流ダイオード２０の両端には、インダクタ２１および平滑コンデンサ２２が接続され、平滑回路１６を構成している。

更に、ＰＷＭ制御部７５は、出力電圧Ｖｏをフィードバック信号として監視し、この出力電圧Ｖｏが一定になるようにＦＥＴ１７のゲートに供給する駆動信号のパルス導通幅を制御する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７０は、ＦＥＴ１７をＯＮすると、トランス７３の二次巻線のドット側端子に正極性の電圧が誘起されて、整流ダイオード１９がＯＮし、転流ダイオード２０がＯＦＦする。これにより、整流ダイオード１９及びインダクタ２１を介して負荷に出力電圧Ｖｏが供給される。一方、ＦＥＴ１７がＯＦＦすると、トランス７３の二次巻線の非ドット側端子に電圧が誘起され、整流ダイオード１９がＯＦＦし、転流ダイオード２０がＯＮする。これにより、インダクタ２１に蓄えられたエネルギーが、負荷に出力電圧Ｖｏとして供給される。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７０は、ＦＥＴ１７のスイッチング動作によってトランス７３の二次巻線に誘起した電圧を整流回路１５にて整流し、平滑回路１６によって出力電圧Ｖｏの安定化を図っている。

また、上記構成からなるスイッチング電源装置にリモートコントロールによる出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦ制御機能を付加したスイッチング電源装置が知られている。図７は、リモートコントロールによる出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦ可能な従来のスイッチング電源装置８０の構成を示すブロック図である。図７に示すように、スイッチング電源装置８０は、外部に設けられた外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路８５の外部信号の出力をＯＮ／ＯＦＦすることによって、リモートコントロール用の外部信号をコントロール回路８１に出力し、コントロール回路８１によりＰＷＭ制御部７５を制御する。ＰＷＭ制御部７５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７０のＦＥＴ１７（図６に示す）のゲートに供給する駆動信号であるパルス信号の出力のＯＮ／ＯＦＦを行って、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路７０の出力電圧Ｖｏを制御している。

特開２００１−３１４０８３号公報特開２００２−２７２１０７号公報

従来、スイッチング電源装置におけるリモートコントロール制御は、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態で外部からスイッチング電源装置の出力電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御するものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を制御することにより出力電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われていた。しかしながら、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎである交流電圧から直流電圧に変換して力率の改善を行うＰＦＣ回路には、リモートコントロールによって出力電圧がＯＦＦ状態にも拘わらず、動作を継続していたため、リモートコントロールで制御するスイッチング電源装置の待機電力の消費が大きかった。

そこで、本発明は、リモートコントロールによる出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチング電源装置において、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態でリモートコントロール用の外部信号によるＯＦＦ動作によって出力電圧Ｖｏを停止させ、待機電力を少なくし、リモートコントロール用の外部信号によるＯＮ動作で出力電圧Ｖｏの復帰を安定して行うことが可能なスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

上記目標達成のため、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、ＰＦＣ制御部を動作させる第１の制御信号発生回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を動作させる第２の制御信号発生回路と、前記外部信号を遅延する遅延回路とを更に備え、前記外部信号が入力されたとき、前記第１の制御信号発生回路が動作してＰＦＣ制御部を動作させて前記昇圧チョッパ回路を駆動させた後に、前記遅延回路で遅延させた前記外部信号により前記第２の制御信号発生回路を動作させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を駆動させて、前記出力電圧をＯＮすることを特徴とする。

また、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子を備え、前記外部信号が入力されないとき、前記第１のスイッチ素子をＯＮし、前記ＰＦＣ制御部から出力される第１の駆動信号を停止するように制御し、前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される第２の駆動信号を停止させるように制御することを特徴とする。

また、本発明のスイッチング電源装置の前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記外部信号が入力されないとき、前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される前記第２の駆動信号をＯＮ／ＯＦＦさせるための信号を、所定の基準レベル以下にすることにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される前記第２の駆動信号を停止させることを特徴とする。

また、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子と、遅延回路を備え、前記外部信号は第１のスイッチ素子への信号である第１の信号と第２のスイッチ素子への信号である第２の信号とに分岐し、前記外部信号が入力されたとき、第１の信号によって前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし、前記ＰＦＣ制御部に前記起動信号を入力し、前記ＰＦＣ制御部が前記第１の駆動信号を前記昇圧チョッパ回路に出力して前記昇圧チョッパ回路を駆動させた後に、前記遅延回路で遅延された第２の信号により前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部に接続された前記第２のスイッチ素子をＯＦＦし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から前記第２の駆動信号を出力させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を駆動させて、前記出力電圧をＯＮすることを特徴とする。

また、本発明のスイッチング電源装置の前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子と、遅延回路を備え、前記外部信号が入力されないとき、前記第１のスイッチ素子をＯＮし、前記ＰＦＣ制御部に前記第１の駆動信号を制御する起動信号の入力を停止し、前記ＰＦＣ制御部から前記昇圧チョッパ回路への前記第１の駆動信号の出力を停止させた後、前記遅延回路で遅延された第２の信号により前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から前記スイッチング回路への前記第２の駆動信号の出力を停止させて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の前記出力電圧をＯＦＦ制御することを特徴とする。

また、本発明のスイッチング電源装置の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、カスケードフォワード回路とすることを特徴とする。

本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態で外部より入力されるリモートコントロール用の外部信号に基づいて、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路によって、ＰＦＣ制御部及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部をスタンバイ状態に制御して、ＰＦＣ回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング電源装置の待機電力を小さくすることができる。

本発明のスイッチング電源装置におけるコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、外部より入力されるリモートコントロール用の外部信号に基づいて、ＰＦＣ制御部に直流電圧Ｖｄｃからの起動信号を入力して、ＰＦＣ制御部が昇圧チョッパ回路を動作させて、所定の直流電圧ＶｄｃをＤＣ／ＤＣコンバータ回路に供給し、更に、第１の駆動信号を出力して昇圧チョッパ回路の動作が安定した後、ＦＥＴ４８をＯＦＦにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部のＣＳ端子の基準信号をＨｉｇｈレベルにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から第２の駆動信号をＦＥＴ１７ヘ出力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧ＶｏをＯＮするように制御するため、リモートコントロールによる外部信号をＯＮすることで出力電圧Ｖｏの復帰を安定して行うことができる。

本発明のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。本発明のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路のスイッチによるスイッチング電源装置の出力電圧ＯＮ／ＯＦＦ制御における各部のタイミングチャートを示す図である。コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路によるＤＣ／ＤＣコンバータ制御部のみをＯＦＦ（スタンバイ）した場合と、ＰＦＣ制御部及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部をＯＦＦ（スタンバイ）した場合の待機電力の一例を示す図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路にカスケードフォワード回路を使用したスイッチング電源装置の構成を示す図である。特許文献１に開示されたＰＦＣ回路と、特許文献２に開示されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路から構成された従来のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。リモートコントロールによる出力電圧のＯＮ／ＯＦＦ可能な従来のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明によるスイッチング電源装置を実施するための形態について、図面を用いて説明する。尚、本発明のスイッチング電源装置は、リモートコントロールによる出力電圧のＯＮ／ＯＦＦ機能を有し、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態でリモートコントロール用の外部信号によるＯＦＦ動作で出力電圧ＶｏをＯＦＦし、スイッチング電源装置の待機電力を少なくし、リモートコントロール用の外部信号によるＯＮ動作でスイッチング電源装置の出力電圧Ｖｏの復帰を安定して行うようにしたものである。

［スイッチング電源装置の回路構成］
最初に、本発明によるスイッチング電源装置の回路構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明のスイッチング電源装置の構成を示すブロック図、図２は、本発明のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。尚、図６及び図７に示す従来のスイッチング電源装置の構成部分と同一のものに関しては、同一の符号を用い、構成に関する詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示すように、本発明のスイッチング電源装置１は、交流電源から発生する入力電圧Ｖｉｎが入力されるダイオードブリッジからなる整流回路３と、昇圧チョッパ回路５と昇圧チョッパ回路５を制御するＰＦＣ制御部３０を備えたＰＦＣ回路４と、スイッチング回路１３とトランス１４と整流回路１５と平滑回路１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１と、外部より入力されるリモートコントロール用の外部信号に基づいて、ＰＦＣ制御部３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５を制御して、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１の出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５とを有している。スイッチング回路１３は、昇圧チョッパ回路５からの平滑コンデンサ１０の一端（＋側）が、トランス１４の一次側巻線の一端に接続され、トランス１４の一次側巻線の他端には、ＦＥＴ１７のドレインが接続されており、ＦＥＴ１７のソースには、昇圧チョッパ回路５の平滑コンデンサ１０の他端（−側）が接続されて構成されている。

［スイッチング電源装置の各部の回路］
以下に、スイッチング電源装置１の出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路、ＰＦＣ制御部及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部について図２を用いて詳述する。

図２に示すように、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５は、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５からのリモートコントロール用の外部信号が入力されるフォトカプラー４６と、フォトカプラー４６の受光部のトランジスタのコレクタに接続された第１のスイッチ素子であるＦＥＴ４７及び抵抗Ｒ１を介して接続される第２のスイッチ素子であるＦＥＴ４８と、ＦＥＴ４８と抵抗Ｒ１の接続点に接続されたコンデンサＣ１を有している。ＦＥＴ４８のゲートに接続された抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで積分回路を成し、フォトカプラー４６のトランジスタからの信号を遅延する遅延回路を形成している。ここで、第１のスイッチ素子であるＦＥＴ４７は、ＰＦＣ制御部３０を動作させる第１の制御信号発生回路として機能しており、第２のスイッチ素子であるＦＥＴ４８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５を動作させる第２の制御信号発生回路として機能している。

外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５は、外部からスイッチング電源装置１の出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦを行うためのものであり、フォトカプラー４６の発光部の両端に直流電源５８、スイッチ５６及び抵抗Ｒ３が直列に接続されている。スイッチ５６をＯＮすることにより、フォトカプラー４６の発光部のダイオードに電流が流れて、フォトカプラー４６における受光部のトランジスタをＯＮすることができる。

ＰＦＣ制御部３０は、昇圧チョッパ回路５の直流電圧Ｖｄｃ及びチョークコイル６に流れる電流を電圧で検知して、スイッチング素子であるＦＥＴ７の導通時間を制御することによって、スイッチング電源装置１の力率を改善するものである。ＰＦＣ制御部３０の電源電圧は、平滑コンデンサ１０の電圧を抵抗Ｒ５を介して供給される。更に、チョークコイル６の２次巻線の端子Ａ、Ｂに誘起された電圧は整流用のダイオード３２、３３を介してＰＦＣ制御部３０の電源端子に供給される。ＰＦＣ制御部３０は、直流電圧Ｖｄｃを起動信号として検出するＦＢ端子と、ＦＢ端子へ入力される起動信号に基づきパルス信号（第１の駆動信号）を出力する端子ＯＵＴ１と、ＰＦＣ制御部３０を起動させるための電圧が供給される電源端子とを備え、電源端子に電圧が供給されているとき、ＦＢ端子に信号が入力されると端子ＯＵＴ１からパルス信号（第１の駆動信号）を出力させ、ＦＢ端子に信号が入力されないと端子ＯＵＴ１からパルス信号（第１の駆動信号）の出力を停止させる。よって、ＰＦＣ制御部３０は昇圧チョッパ回路５の平滑コンデンサ１０により平滑された直流電圧ＶｄｃからＦＢ端子への信号をＦＥＴ４７をＯＮすることで停止させ、ＰＦＣ制御部３０の端子ＯＵＴ１からＦＥＴ７へのパルス信号（第１の駆動信号）の出力を停止する。これにより、昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７のスイッチング動作は停止するが、ＰＦＣ制御部３０の電源端子に電圧が供給されている状態となり、端子ＯＵＴ１からパルス信号（第１の駆動信号）の出力を停止しているスタンバイ状態となる。スタンバイ状態を解除するときは、ＦＥＴ４７がＯＦＦすることで、ＰＦＣ制御部３０の昇圧チョッパ回路５の直流電圧ＶｄｃからＦＢ端子への信号が入力し、ＰＦＣ制御部３０はＦＥＴ７にパルス信号（第１の駆動信号）を出力する。これにより、ＰＦＣ制御部３０はスタンバイ状態が解除されて、昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７がスイッチング動作を行って、所定の直流電圧Ｖｄｃが出力される。尚、ＰＦＣ制御部３０は、ＩＣ（集積回路）で構成されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は、出力電圧Ｖｏを監視し、スイッチング素子であるＦＥＴ１７のゲートに供給するパルス信号（第２の駆動信号）のパルス導通幅を可変して出力電圧Ｖｏの安定化を図る。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の電源端子への電圧は、平滑コンデンサ１０の電圧を抵抗Ｒ７を介して供給される。更に、ＦＥＴ１７がスイッチング動作することによって、トランス１４の補助巻線の端子Ｄ、Ｅに誘起された電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の電源端子に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は基準信号を出力するＣＳ端子と、ＣＳ端子から出力される基準信号に基づきパルス信号を出力する端子ＯＵＴ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５を起動させるための電圧が供給される電源端子とを備え、ＣＳ端子から出力される基準信号をＨｉｇｈレベル又はＬｏｗレベルにすることにより、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力のＯＮ／ＯＦＦ制御をすることができる。ＣＳ端子から出力される基準信号のＨｉｇｈレベル又はＬｏｗレベルの基準は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５内部の所定の電圧を基準としており、所定の電圧以上だとＨｉｇｈレベルとなり、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）が出力され、所定の電圧未満だとＬｏｗレベルとなり、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力が停止される。ＦＥＴ４８をＯＮすることにより、ＣＳ端子から出力される基準信号がＬｏｗレベルとなり、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力が停止される。即ち、ＦＥＴ４８をＯＮすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１のＦＥＴ１７のスイッチング動作が停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は電源端子に電圧が供給されている状態で、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力を停止しているスタンバイ状態となる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は、ＦＥＴ４８をＯＦＦすることによって、ＣＳ端子から出力される信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルにすることにより、スタンバイ状態が解除され端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）が出力される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１のＦＥＴ１７がスイッチング動作して、出力電圧Ｖｏが負荷に供給される。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は、ＩＣ（集積回路）で構成されている。

［スイッチング電源装置の動作］
次に、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６のＯＮ／ＯＦＦによるリモートコントロールにおけるスイッチング電源装置１の出力電圧ＶｏのＯＮ／ＯＦＦ制御について図３を用いて説明する。図３は、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６によるスイッチング電源装置１の出力電圧Ｖｏの制御における各部のタイミングチャートを示す図である。尚、図３のタイミングチャートにおける波形は、上から順に入力電圧Ｖｉｎ、
外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５の出力電圧（コントロールＯＮ／ＯＦＦ信号と記す）、直流電圧Ｖｄｃ、ＰＦＣ制御部３０の端子ＯＵＴ１の波形（ＰＦＣＯＵＴ１と記す）、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の端子ＯＵＴ２の波形（ＤＣ／ＤＣＯＵＴ２と記す）、
ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の電源端子電圧、出力電圧Ｖｏを示す。

最初に、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＮの状態で、スイッチング電源装置１に入力電圧Ｖｉｎが印加されたときの動作について述べる。以下図３では、入力電圧Ｖｉｎが１００Ｖの場合におけるタイミングチャートを示す。図３に示すように、時間ｔ１で入力電圧Ｖｉｎ（Ｖｉｎを１００Ｖとする）が印加されて、整流回路３及び昇圧チョッパ回路５に電圧が供給される。このとき、昇圧チョッパ回路５の平滑コンデンサ１０の直流電圧Ｖｄｃは、入力電圧Ｖｉｎ印加後徐々に√２＊Ｖｉｎ（約１４１Ｖ）に上昇する。また、入力電圧Ｖｉｎ印加後には、直流電圧ＶｄｃからＰＦＣ制御部３０とＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の電源端子に電圧が供給される。

外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５におけるスイッチ５６がＯＮのとき、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のフォトカプラー４６の発光部がＯＮし、フォトカプラー４６の受光部もＯＮとなる。これにより、リモートコントロール用の外部信号は第１のスイッチ素子であるＦＥＴ４７への信号である第１の信号と第２のスイッチ素子への信号である第２の信号とに分岐し、第１の信号が入力されたＦＥＴ４７がＯＦＦしてＰＦＣ制御部３０のＦＢ端子には、直流電圧Ｖｄｃからの信号である起動信号が入力されて、ＰＦＣ制御部３０は昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７にパルス信号（第１の駆動信号）を出力する。このパルス信号（第１の駆動信号）によって昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７はスイッチング動作し、平滑コンデンサ１０の電圧Ｖｄｃが３８０Ｖに昇圧される。

また、フォトカプラー４６の受光部がＯＮとなることで、遅延回路により遅延された第２のスイッチ素子への信号である第２の信号が入力されたＦＥＴ４８はＯＦＦとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のＣＳ端子から出力される基準信号をＨｉｇｈレベルにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５からＦＥＴ１７にパルス信号（第２の駆動信号）が出力される。これにより時間ｔ２でＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１から出力電圧Ｖｏが負荷に供給される。

次に、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＮからＯＦＦになったときのスイッチング電源装置１の動作について述べる。図３に示すように、時間ｔ３で外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＮからＯＦＦとなり、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のフォトカプラー４６の発光部はＯＮからＯＦＦとなり、フォトカプラー４６の受光部も、ＯＮからＯＦＦとなる。これにより、リモートコントロール用の外部信号である第１の信号がコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のＦＥＴ４７に入力され、ＦＥＴ４７はＯＦＦからＯＮとなり、ＰＦＣ制御部３０のＦＢ端子には、起動信号が入力されない。これにより、ＰＦＣ制御部３０は、端子ＯＵＴ１からＦＥＴ７へのパルス信号（第１の駆動信号）の出力を停止する。このとき、昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７のスイッチング動作は停止するが、ＰＦＣ制御部３０は電源端子に電圧が供給されているスタンバイ状態となる。これにより昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７のスイッチング動作が停止して、平滑コンデンサ１０の電圧Ｖｄｃが徐々に１４１Ｖに低下する。また、遅延回路により、ＰＦＣ制御部３０の端子ＯＵＴ１からＦＥＴ７へのパルス信号（第１の駆動信号）の出力が停止した後、リモートコントロール用の外部信号である第２の信号がコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のＦＥＴ４８に入力され、ＦＥＴ４８はＯＦＦからＯＮとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のＣＳ端子から出力される基準信号をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルにすることで、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力を停止する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１のＦＥＴ１７のスイッチング動作が停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５は電源端子に電圧が供給されている状態で、端子ＯＵＴ２からＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）の出力を停止しているスタンバイ状態となる。このときＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１から出力電圧Ｖｏは出力されない。

次に、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＦＦからＯＮしたときのスイッチング電源装置１の動作について述べる。図３に示すように、時間ｔ４で外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＦＦからＯＮとなり、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のフォトカプラー４６の発光部はＯＦＦからＯＮとなり、フォトカプラー４６の受光部におけるトランジスタもＯＦＦからＯＮとなる。これにより、リモートコントロール用の外部信号である第１の信号によって第１のスイッチ素子をＯＦＦし、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のＦＥＴ４７は、ＯＦＦ状態となり、ＰＦＣ制御部３０のＦＢ端子には、直流電圧Ｖｄｃからの信号である起動信号が入力される。ＰＦＣ制御部３０のＦＢ端子に直流電圧Ｖｄｃからの起動信号が入力されることにより、ＰＦＣ制御部３０が、端子ＯＵＴ１からＦＥＴ７に、パルス信号（第１の駆動信号）を出力する。これにより昇圧チョッパ回路５のＦＥＴ７のスイッチング動作が開始されて、平滑コンデンサ１０の電圧Ｖｄｃが徐々に３８０Ｖに上昇する。

また、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のＦＥＴ４８は、フォトカプラー４６の受光部におけるトランジスタがＯＮすることにより、リモートコントロール用の外部信号である第２の信号によって、コンデンサＣ１にチャージされていた電荷が徐々に放電して、ＦＥＴ４８のゲートに印加される電圧も徐々に低下して、ＦＥＴ４８がＯＦＦとなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のＣＳ端子から出力される基準信号をＨｉｇｈレベルにする。リモートコントロール用の外部信号である第２の信号によって、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５のＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のＣＳ端子からの出力される信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルにするＦＥＴ４８は、ＦＥＴ４７がＯＦＦし、直流電圧Ｖｄｃからの起動信号がＦＢ端子に出力され、ＰＦＣ制御部３０からＦＥＴ７にパルス信号（第１の駆動信号）を出力し、ＦＥＴ７のスイッチング動作後、つまり、リモートコントロール用の外部信号がコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５に入力されてからコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１から成る遅延回路で遅延された時間後にＦＥＴ４８がＯＦＦする。

ＦＥＴ４８がＯＦＦすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のＣＳ端子からＨｉｇｈレベルの信号が出力されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５からＦＥＴ１７にパルス信号（第２の駆動信号）が出力される。これにより時間ｔ７でＤＣ／ＤＣコンバータ回路１１から出力電圧Ｖｏが負荷に供給される。尚、外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路５５のスイッチ５６がＯＦＦからＯＮになってから、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５の端子ＯＵＴ２からからＦＥＴ１７へのパルス信号（第２の駆動信号）が出力されるまでの遅延時間は、ＦＥＴ４８のゲートに接続された遅延回路である積分回路の抵抗及びコンデンサからなる時定数により決定される。

以上の構成からなるスイッチング電源装置における待機電力の測定を行い、本発明の有用性を確認した。図４は、入力電圧Ｖｉｎが印加された状態のスイッチング電源において、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路４５によるＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５のみをスタンバイ状態とした場合と、ＰＦＣ制御部３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部３５をスタンバイ状態とした場合の待機電力の一例を示す図である。図４に示す一例ように、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部のみをスタンバイ状態にした場合、従来のスイッチング電源装置の待機電力は、入力電圧Ｖｉｎが１００Ｖのときには、１．３８Ｗであった。一方、本発明のスイッチング電源装置によるＰＦＣ制御部及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部をスタンバイ状態での待機電力は、入力電圧Ｖｉｎが１００Ｖのときには、０．１２Ｗであり、大幅に待機電力の値が改善された。これは、ＰＦＣ回路のスイッチング動作が停止し、スイッチングＬＯＳＳが減少した為である。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路として、カスケードフォワード回路を使用することも可能である。図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路にカスケードフォワード回路を使用したスイッチング電源装置の構成を示す図である。尚、図５に示すスイッチング電源装置４０は、カスケードフォワード回路５０以外は、図２に示す回路構成と同一である。図５に示すように、カスケードフォワード回路５０は、スイッチング素子であるＦＥＴ５１、５２を同時にＯＮ／ＯＦＦするように制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路としてカスケードフォワード回路５０を使用することにより、スイッチング素子の耐圧を減らすことができる。また、トランス１４の磁束密度を元に戻すための電流がダイオード５３、５４に流れるため、トランス１４にリセット巻線を設ける必要がない。

以上述べたように、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態で外部より入力されるリモートコントロール用の外部信号に基づいて、コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路によって、ＰＦＣ制御部及びＤＣ／ＤＣコンバータ制御部をスタンバイ状態に制御して、ＰＦＣ回路及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路のスイッチング動作を停止させるため、スイッチング電源装置の待機電力を小さくすることができる。

また、スイッチング電源装置におけるコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、スイッチング電源装置の入力電圧Ｖｉｎを印加した状態で外部より入力される外部信号に基づいて、ＰＦＣ制御部に直流電圧Ｖｄｃからの起動信号を入力して、ＰＦＣ制御部が昇圧チョッパ回路を動作させて、所定の直流電圧ＶｄｃをＤＣ／ＤＣコンバータ回路に供給し、更に、第１の駆動信号を出力して昇圧チョッパ回路の動作が安定した後、ＦＥＴ４８をＯＦＦにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部のＣＳ端子から出力される基準信号をＨｉｇｈレベルにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から第２の駆動信号をＦＥＴ１７ヘ出力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧Ｖｏを出力するように制御するため、リモートコントロールによる外部信号をＯＮすることで出力電圧Ｖｏの復帰を安定して行うことができる。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

１、４０、６０、８０スイッチング電源装置
３整流回路（ダイオードブリッジ）
４、６１ＰＦＣ回路
５、６２昇圧チョッパ回路
６チョークコイル（インダクタ）
７、１７、５１、５２ＦＥＴ（スイッチング素子）
９ダイオード
１０、２２平滑コンデンサ
１１、７０ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１３スイッチング回路
１４、７３トランス
１５整流回路
１６平滑回路
１９整流ダイオード
２０転流ダイオード
２１インダクタ
３０ＰＦＣ制御部
３２、３３ダイオード
３５ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部
４５コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路
４６フォトカプラー
４７、４８ＦＥＴ（スイッチ素子）
５０カスケードフォワード回路
５３、５４ダイオード
５５、８５外部信号ＯＮ／ＯＦＦ回路
５６スイッチ
５８直流電源
６３インダクタ
６５制御部
７５ＰＷＭ制御部
８１コントロール回路

Claims

スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、
トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、
前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、ＰＦＣ制御部を動作させる第１の制御信号発生回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を動作させる第２の制御信号発生回路と、前記外部信号を遅延する遅延回路とを更に備え、
前記外部信号が入力されたとき、前記第１の制御信号発生回路が動作してＰＦＣ制御部を動作させて前記昇圧チョッパ回路を駆動させた後に、前記遅延回路で遅延させた前記外部信号により前記第２の制御信号発生回路を動作させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を駆動させて、前記出力電圧をＯＮすることを特徴とするスイッチング電源装置。
スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、
トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、
前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子を備え、前記外部信号が入力されないとき、前記第１のスイッチ素子をＯＮし、前記ＰＦＣ制御部から出力される第１の駆動信号を停止するように制御し、前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される第２の駆動信号を停止させるように制御することを特徴とするスイッチング電源装置。
前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記外部信号が入力されないとき、前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される前記第２の駆動信号をＯＮ／ＯＦＦさせるための基準信号を、所定の基準レベル以下にすることにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から出力される前記第２の駆動信号を停止させることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。
前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子と、遅延回路を備え、前記外部信号が入力されないとき、前記第１のスイッチ素子をＯＮし、前記ＰＦＣ制御部に前記第１の駆動信号を制御する起動信号の入力を停止し、前記ＰＦＣ制御部から前記昇圧チョッパ回路への前記第１の駆動信号の出力を停止させた後、前記遅延回路で遅延された第２の信号により前記第２のスイッチ素子をＯＮし、前記基準信号を所定の基準レベル以下にして、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から前記スイッチング回路への前記第２の駆動信号の出力を停止させて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の前記出力電圧をＯＦＦ制御することを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路と、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するＰＦＣ制御部とを有するＰＦＣ回路と、
トランスと、前記トランスの一次巻線側にスイッチング回路を接続し、前記トランスの二次巻線側に整流回路と平滑回路を構成し、前記スイッチング回路を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ制御部とからなるＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
外部より入力される外部信号に基づいて、前記ＰＦＣ制御部及び前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部を制御して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の出力電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御するコントロールＯＮ／ＯＦＦ回路と、を備え、
前記コントロールＯＮ／ＯＦＦ回路は、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子と、遅延回路を備え、前記外部信号が入力されたとき、前記外部信号は第１のスイッチ素子への信号である第１の信号と第２のスイッチ素子への信号である第２の信号とに分岐し、第１の信号によって前記第１のスイッチ素子をＯＦＦし、前記ＰＦＣ制御部に前記起動信号を入力し、前記ＰＦＣ制御部が前記第１の駆動信号を前記昇圧チョッパ回路に出力して前記昇圧チョッパ回路を駆動させた後に、前記遅延回路で遅延された第２の信号により前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部に接続された前記第２のスイッチ素子をＯＦＦし、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ制御部から前記第２の駆動信号を出力させて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を駆動させて、前記出力電圧をＯＮすることを特徴とするスイッチング電源装置。
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、カスケードフォワード回路とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載のスイッチング電源装置。