JP6125778B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源に関する。

従来、共振回路を有するスイッチング電源が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

［スイッチング電源１００の構成］
図９は、従来例に係るスイッチング電源１００の回路図である。スイッチング電源１００は、トランスＴと、トランスＴの１次巻線Ｗ１に接続された１次側回路と、トランスＴの２次巻線Ｗ２、Ｗ３に接続された２次側回路と、を備える。

まず、１次側回路について説明する。１次側回路は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、制御回路１０と、キャパシタＣ１と、インダクタＬと、フォトトランジスタＰＣ２と、を備える。

スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２はハーフブリッジ回路を形成しており、スイッチ素子Ｑ１のドレインには、入力端子ＩＮが接続される。スイッチ素子Ｑ２のソースには、基準電位源に接続された入力端子ＧＮＤが接続される。スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインとには、キャパシタＣ１およびインダクタＬを介して、１次巻線Ｗ１の一端が接続される。キャパシタＣ１とインダクタＬと１次巻線Ｗ１とは、ＬＬＣ共振回路を形成する。１次巻線Ｗ１の他端には、入力端子ＧＮＤが接続される。

スイッチ素子Ｑ１のゲートと、スイッチ素子Ｑ２のゲートと、には制御回路１０が接続される。この制御回路１０には、入力端子ＧＮＤが接続されるとともに、端子Ｐ１においてフォトトランジスタＰＣ２のコレクタが接続される。フォトトランジスタＰＣ２のエミッタには、入力端子ＧＮＤが接続される。

次に、２次側回路について説明する。２次側回路は、ダイオードＤ１、Ｄ２と、キャパシタＣ２、Ｃ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、基準電圧源Ｖｒｅｆと、誤差増幅器ＡＭＰと、フォトダイオードＰＣ１と、を備える。

ダイオードＤ１のアノードには、２次巻線Ｗ２の一端が接続され、ダイオードＤ２のアノードには、２次巻線Ｗ３の他端が接続される。ダイオードＤ１のカソードと、ダイオードＤ２のカソードとには、出力端子ＯＵＴ１が接続される。２次巻線Ｗ２の他端と、２次巻線Ｗ３の一端とには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２とは、キャパシタＣ２を介して接続されるとともに、抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して接続される。

抵抗Ｒ３の一端には、出力端子ＯＵＴ１が接続され、抵抗Ｒ３の他端には、抵抗Ｒ４の一端が接続され、抵抗Ｒ４の他端には、出力端子ＯＵＴ２が接続される。抵抗Ｒ３の他端と、抵抗Ｒ４の一端とには、誤差増幅器ＡＭＰの反転入力端子が接続されるとともに、キャパシタＣ３および抵抗Ｒ２を介して誤差増幅器ＡＭＰの出力端子が接続される。誤差増幅器ＡＭＰの非反転入力端子には、基準電圧源Ｖｒｅｆの正極が接続され、基準電圧源Ｖｒｅｆの負極には、出力端子ＯＵＴ２が接続される。以上の抵抗Ｒ２〜Ｒ４、誤差増幅器ＡＭＰ、キャパシタＣ３、および基準電圧源Ｖｒｅｆで出力電圧検出手段を構成する。

誤差増幅器ＡＭＰの出力端子には、フォトダイオードＰＣ１のカソードが接続され、フォトダイオードＰＣ１のアノードには、抵抗Ｒ１を介して出力端子ＯＵＴ１が接続される。このフォトダイオードＰＣ１は、フォトトランジスタＰＣ２と対に設けられており、フォトダイオードＰＣ１およびフォトトランジスタＰＣ２は、フォトカプラを構成する。

［スイッチング電源１００の動作］
以上の構成を備えるスイッチング電源１００は、端子Ｐ１の電圧に応じて制御回路１０によりスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御して、入力端子ＩＮ、ＧＮＤから入力された入力電圧を所定の電圧に変換して、出力電圧として出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力する。

端子Ｐ１の電圧は、出力電圧に応じて変化する。具体的には、出力電圧の電圧値と、基準電圧源Ｖｒｅｆの電源電圧により定まる出力電圧の目標値と、の誤差である誤差電圧を誤差増幅器ＡＭＰにより検出し、検出結果に応じた光量の光をフォトダイオードＰＣ１からフォトトランジスタＰＣ２に出射する。フォトトランジスタＰＣ２は、フォトダイオードＰＣ１から受光した光量に応じた電流を、制御回路１０から入力端子ＧＮＤに向かって流す。これによれば、誤差電圧に応じて、端子Ｐ１の電圧が変化することになる。

特開２００４−３４３８５５号公報 特開２００７−２５２１４４号公報

図１０は、スイッチング電源１００のゲイン位相特性を示す図である。図１０において、縦軸は、ゲインまたは位相を示し、横軸は、スイッチング電源１００の応答周波数を示す。

スイッチング電源１００のように共振回路を有するスイッチング電源では、比例ゲインは、図１０に示すように入力電圧の下限で最大になる。このため、出力電圧を安定させるために、入力電圧の下限で負帰還制御定数が設定される。しかしながら、入力電圧範囲が広いと、通常動作時や入力電圧の上限時に、図１０に示すように比例ゲインが低下してしまうため、電源特性が劣化してしまう場合があった。

そこで、上述の電源特性の劣化を抑制するために、力率改善回路（昇圧コンバータ）を設け、入力電圧範囲を狭くするといった対策を施すことが考えられる。しかしながら、この対策を施した場合でも、停電時には、昇圧コンバータの効果がなくなるため、上述の電源特性の劣化を抑制できない。

また、別の課題として、入力電圧変動と同様に出力電圧を可変させた場合にも、比例ゲインの変動が発生する。この場合、比例ゲインは、出力電圧の上限で最大になる。しかしながら、この場合にも、出力電圧の可変範囲が広いと、入力電圧の上限で負帰還制御定数が設定されると同様に、通常動作時や出力電圧の下限時に比例ゲインが低下してしまうため、電源特性が劣化してしまう場合があった。

上述の課題を鑑み、本発明は、入力電圧範囲または出力電圧可変範囲によらずスイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１） 本発明は、共振回路（例えば、図１のキャパシタＣ１とインダクタＬと１次巻線Ｗ１とで形成されるＬＬＣ共振回路に相当）およびスイッチ素子（例えば、図１のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に相当）を有するスイッチング電源（例えば、図１のスイッチング電源１や、図３のスイッチング電源１Ａに相当）であって、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段（例えば、図１の入力電圧検出部２０に相当）と、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて比例ゲインを制御する補正手段（例えば、図１の電流源Ｓや、図３の制御回路１０Ａに相当）と、を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源に、電圧検出手段および補正手段を設けた。そして、電圧検出手段により、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出することとした。また、補正手段により、電圧検出手段により検出された電圧に応じて、比例ゲインを制御することとした。

このため、電圧検出手段により、入力電圧または入力電圧に応じた電流を検出した場合には、入力電圧に応じて比例ゲインを制御できる。したがって、入力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、入力電圧範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することができる。

また、電圧検出手段により、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を検出した場合には、出力電圧に応じて比例ゲインを制御できる。したがって、出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することができる。

（２） 本発明は、（１）のスイッチング電源について、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を検出して、検出結果に応じた電流を流す出力電圧検出手段と、前記出力電圧検出手段が流す電流に応じて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段と、を備え、前記補正手段は、前記出力電圧検出手段が流す電流を制御して、比例ゲインを制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）のスイッチング電源に、出力電圧検出手段および制御手段を設けた。そして、出力電圧検出手段により、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を検出して、検出結果に応じた電流を流すこととした。また、制御手段により、出力電圧検出手段が流す電流に応じてスイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することとした。また、補正手段により、出力電圧検出手段が流す電流を制御して、比例ゲインを制御することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（３） 本発明は、（２）のスイッチング電源について、前記補正手段は、前記出力電圧検出手段が流す電流を、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて線形または非線形に変化させることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（２）のスイッチング電源において、補正手段により、出力電圧検出手段が流す電流を、電圧検出手段により検出された電圧に応じて線形または非線形に変化させることとした。このため、電圧検出手段により検出された電圧に対して、線形または非線形に比例ゲインを変化させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（４） 本発明は、（１）のスイッチング電源について、前記補正手段（例えば、図３の制御回路１０Ａに相当）は、前記電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係を示す情報（例えば、後述の計算式に相当）を予め保持しており、前記情報を用いて、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）のスイッチング電源において、補正手段に、電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係を示す情報を予め保持させておき、この情報を用いて、電圧検出手段により検出された電圧に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御することとした。このため、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧に応じた値に、比例ゲインを制御することができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（５） 本発明は、（４）のスイッチング電源について、前記補正手段（例えば、図３の制御回路１０Ａに相当）が予め情報を保持する前記電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係は、線形または非線形であることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（４）のスイッチング電源において、補正手段が予め情報を保持する電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係は、線形または非線形であることとした。このため、電圧検出手段により検出された電圧に対して、線形または非線形に比例ゲインを変化させることができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（６） 本発明は、（４）または（５）のスイッチング電源について、前記補正手段により制御された比例ゲインと、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段（例えば、図３の制御回路１０Ａに相当）を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（４）または（５）のスイッチング電源に、補正手段により制御された比例ゲインと、出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、に基づいてスイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段を設けた。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（７） 本発明は、（２）、（３）または（６）のいずれかのスイッチング電源について、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧は、出力電圧の電圧値と、当該出力電圧の目標値と、の誤差電圧であることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（２）、（３）または（６）のいずれかのスイッチング電源において、出力電圧または出力電圧に応じた電圧は、出力電圧の電圧値と、出力電圧の目標値と、の誤差電圧であるものとした。このため、出力電圧の電圧値と目標値との誤差に基づいてスイッチ素子のオン・オフの周波数を制御して、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（８） 本発明は、（２）、（３）、（６）、または（７）のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の１次側に設けられ、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段（例えば、図１のフォトダイオードＰＣ１およびフォトトランジスタＰＣ２に相当）を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（２）、（３）、（６）、または（７）のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の１次側に設け、出力電圧または出力電圧に応じた電圧をスイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を設けた。このため、制御手段がスイッチング電源の１次側にある場合であっても、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を制御手段に伝達することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（９） 本発明は、（２）、（３）、（６）、または（７）のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の２次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段（例えば、図７の絶縁回路４１に相当）を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（２）、（３）、（６）、または（７）のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の２次側に設け、この制御手段により、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を介して、スイッチ素子に伝達することとした。このため、制御手段がスイッチング電源の２次側にある場合であっても、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御手段により制御することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（１０） 本発明は、（１）〜（９）のいずれかのスイッチング電源について、前記補正手段は、前記入力電圧が予め定められた閾値以下である場合（例えば、後述の停電時など）に、前記比例ゲインを制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）〜（９）のいずれかのスイッチング電源において、補正手段により、入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、比例ゲインを制御することとした。このため、入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（１１） 本発明は、（１）〜（１０）のいずれかのスイッチング電源について、前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路（例えば、図６の力率改善回路３０に相当）を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）〜（１０）のいずれかのスイッチング電源において、スイッチング電源の入力部に力率改善回路を設けた。このため、力率改善回路に電力が供給されている期間では、力率改善回路により、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。

本発明によれば、入力電圧範囲または出力電圧可変範囲によらずスイッチング電源の電源特性の劣化を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 前記スイッチング電源のゲイン位相特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 従来例に係るスイッチング電源の回路図である。 前記スイッチング電源のゲイン位相特性を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
［スイッチング電源１の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１の回路図である。スイッチング電源１は、図９に示した従来例に係るスイッチング電源１００とは、入力電圧検出部２０および電流源Ｓを備える点が異なる。なお、スイッチング電源１において、スイッチング電源１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

電流源Ｓは、フォトトランジスタＰＣ２と並列接続される。

［スイッチング電源１の動作］
スイッチング電源１において、入力電圧検出部２０は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を電流源Ｓに送る。

ここで、入力電圧に応じた電圧とは、入力電圧の変化に追随して変化する電圧のことであり、例えば、抵抗を用いて入力電圧を抵抗分圧したものや、増幅回路を用いて入力電圧を増幅したもののことである。

電流源Ｓは、入力電圧検出部２０から送られた信号に基づいて、入力電圧検出部２０で検出された電圧に応じた電流を流す。これによれば、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて、フォトトランジスタＰＣ２を流れる電流が変化し、比例ゲインが制御されることになる。

ここで、入力電圧検出部２０で検出された電圧に応じた電流とは、入力電圧検出部２０で検出された電圧に対して線形または非線形に変化する電流のことである。

電流源Ｓが流す電流を線形に変化させる場合には、例えば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が高くなるに従ってリニアに、電流源Ｓが流す電流を小さくする。これによれば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が高くなるに従って、フォトトランジスタＰＣ２を流れる電流がリニアに大きくなり、比例ゲインがリニアに上昇することになる。

また、電流源Ｓが流す電流を非線形に変化させる場合には、例えば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、予め定められた閾値未満であれば、電流源Ｓが流す電流値を第１の値にする。一方、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、予め定められた閾値以上であれば、電流源Ｓが流す電流値を、第１の値より小さい第２の値にする。これによれば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、上述の閾値以上である場合に、上述の閾値未満である場合と比べて、フォトトランジスタＰＣ２を流れる電流が大きくなり、比例ゲインが上昇することになる。すなわち、入力電圧検出部２０で検出された電圧が上述の閾値以上であるか否かを境にして、比例ゲインが非線形に変化することになる。

図２は、スイッチング電源１のゲイン位相特性を示す図である。図２において、縦軸は、ゲインまたは位相を示し、横軸は、スイッチング電源１の応答周波数を示す。

上述のように、電流源Ｓが流す電流を、入力電圧検出部２０で検出された電圧に応じて変化させると、図２に示すように、入力電圧の下限時に対する入力電圧の上限時における比例ゲインの低下が、図１０に示した場合と比べて抑制される。

以上のスイッチング電源１によれば、以下の効果を奏することができる。

スイッチング電源１は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧に応じて、フォトトランジスタＰＣ２を流れる電流を変化させて、比例ゲインを制御する。このため、入力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、負荷急変特性やレギュレーション特性などのスイッチング電源１の電源特性について、入力電圧範囲による劣化を抑制することができる。これによれば、キャパシタＣ２の容量を低減することもできる。

＜第２実施形態＞
［スイッチング電源１Ａの構成］
図３は、本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａの回路図である。スイッチング電源１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１とは、制御回路１０の代わりに制御回路１０Ａを備える点と、電流源Ｓを備えない点と、が異なる。なお、スイッチング電源１Ａにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

［スイッチング電源１Ａの動作］
スイッチング電源１Ａにおいて、制御回路１０Ａは、入力電圧検出部２０から送られた信号に基づいて、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて比例ゲインを制御する。具体的には、制御回路１０Ａは、入力電圧検出部２０により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係を示す計算式を予め記憶している。そして、この計算式に、入力電圧検出部２０で検出された電圧を代入して、入力電圧検出部２０で検出された電圧に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御する。

ここで、計算式とは、入力電圧検出部２０で検出される電圧と、比例ゲインと、の関係が線形または非線形となる数式のことである。

入力電圧検出部２０で検出される電圧と、比例ゲインと、の関係が線形である場合には、例えば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が高くなるに従ってリニアに、比例ゲインを上昇させる。

また、入力電圧検出部２０で検出される電圧と、比例ゲインと、の関係が非線形である場合には、例えば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、予め定められた閾値未満であれば、比例ゲインを第１の値にする。一方、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、予め定められた閾値以上であれば、比例ゲインを、第１の値より大きい第２の値にする。これによれば、入力電圧検出部２０で検出された電圧が、上述の閾値以上である場合に、上述の閾値未満である場合と比べて、比例ゲインが上昇することになる。すなわち、入力電圧検出部２０で検出された電圧が上述の閾値以上であるか否かを境にして、比例ゲインが非線形に変化することになる。

また、制御回路１０Ａは、制御した比例ゲインと、端子Ｐ１の電圧と、に基づいてスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ａによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
［スイッチング電源１Ｂの構成］
図４は、本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源１Ｂの回路図である。スイッチング電源１Ｂは、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１とは、電流源ＳおよびフォトトランジスタＰＣ２の接続が異なる。なお、スイッチング電源１Ｂにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

フォトトランジスタＰＣ２のコレクタには、電圧源Ｖ１が接続され、フォトトランジスタＰＣ２のエミッタには、制御回路１０の端子Ｐ１が接続される。電流源Ｓは、フォトトランジスタＰＣ２と並列接続される。

以上のスイッチング電源１Ｂによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
［スイッチング電源１Ｃの構成］
図５は、本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源１Ｃの回路図である。スイッチング電源１Ｃは、図３に示した本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａとは、フォトトランジスタＰＣ２の接続が異なる。なお、スイッチング電源１Ｃにおいて、スイッチング電源１Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

フォトトランジスタＰＣ２のコレクタには、電圧源Ｖ１が接続され、フォトトランジスタＰＣ２のエミッタには、制御回路１０Ａの端子Ｐ１が接続される。

以上のスイッチング電源１Ｃによれば、スイッチング電源１Ａが奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
［スイッチング電源１Ｄの構成］
図６は、本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源１Ｄの回路図である。スイッチング電源１Ｄは、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１とは、入力部に力率改善回路３０を設けられている点が異なる。なお、スイッチング電源１Ｄにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

力率改善回路３０は、昇圧コンバータを構成し、スイッチング電源１Ｄの入力電圧が予め定められた閾値より高い場合に動作する。一方、入力電圧検出部２０は、スイッチング電源１Ｄの入力電圧が閾値以下である場合には、上述のように検出結果に応じた信号を電流源Ｓに送信し、スイッチング電源１Ｄの入力電圧が閾値より高い場合には、上述の電流源Ｓに対する信号の送信を停止する。

このため、入力電圧が閾値より高い場合には、力率改善回路３０が入力電圧を昇圧して、入力電圧範囲を狭くする。

一方、入力電圧が閾値以下である場合（例えば、停電時など）には、力率改善回路３０は動作しない。しかしながら、入力電圧検出部２０が、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を電流源Ｓに送る。このため、電流源Ｓが、受信した信号に応じた電流を流して、フォトトランジスタＰＣ２を流れる電流を変化させる。

以上のスイッチング電源１Ｄによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

スイッチング電源１Ｄは、入力電圧が閾値より高い場合に、力率改善回路３０により入力電圧範囲を狭くして、スイッチング電源１Ｄの電源特性の劣化を抑制できる。

＜第６実施形態＞
［スイッチング電源１Ｅの構成］
図７は、本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源１Ｅの回路図である。スイッチング電源１Ｅは、図３に示した本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａとは、制御回路１０Ａ、フォトトランジスタＰＣ２、フォトダイオードＰＣ１、および抵抗Ｒ１の代わりに、制御回路１０Ｂおよび絶縁回路４１、４２を備える点が異なる。なお、スイッチング電源１Ｅにおいて、スイッチング電源１Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０Ｂは、スイッチング電源１Ｅの２次側に設けられている。具体的には、制御回路１０Ｂは、誤差増幅器ＡＭＰの出力端子に直接接続されている。また、制御回路１０Ｂは、絶縁回路４１を介して、スイッチ素子Ｑ１のゲートと、スイッチ素子Ｑ２のゲートと、に接続されるとともに、絶縁回路４２を介して入力電圧検出部２０に接続される。

［スイッチング電源１Ｅの動作］
スイッチング電源１Ｅにおいて、制御回路１０Ｂは、入力電圧検出部２０により検出された電圧を絶縁回路４２を介して受信し、この電圧に応じて比例ゲインを制御する。そして、制御した比例ゲインと、端子Ｐ１の電圧と、に応じた制御信号を、絶縁回路４１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に送信して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ｅによれば、スイッチング電源１Ａが奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
［スイッチング電源１Ｆの構成］
図８は、本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源１Ｆの回路図である。スイッチング電源１Ｆは、図７に示した本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源１Ｅとは、制御回路１０Ｂ、入力電圧検出部２０、および絶縁回路４２の代わりに、制御回路１０Ｃを備える点が異なる。また、スイッチング電源１Ｆは、抵抗Ｒ２〜Ｒ４、誤差増幅器ＡＭＰ、キャパシタＣ３、および基準電圧源Ｖｒｅｆで構成される出力電圧検出手段が流す電流を制御して、比例ゲインを制御する点が、スイッチング電源１Ｅとは異なる。なお、スイッチング電源１Ｆにおいて、スイッチング電源１Ｅと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０Ｃは、制御回路１０Ｂと同様にスイッチング電源１Ｆの２次側に設けられているとともに、出力端子ＯＵＴ１に接続されている。

［スイッチング電源１Ｆの動作］
スイッチング電源１Ｆにおいて、制御回路１０Ｃは、出力電圧検出手段で検出した出力電圧の検出結果に応じて比例ゲインを制御する。具体的には、制御回路１０Ｃは、出力電圧と、比例ゲインと、の関係を示す計算式を予め記憶している。そして、この計算式に、検出した出力電圧を代入して、この出力電圧に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御する。

ここで、計算式とは、出力電圧と、比例ゲインと、の関係が線形または非線形となる数式のことである。

出力電圧と、比例ゲインと、の関係が線形である場合には、例えば、出力電圧が高くなるに従ってリニアに、比例ゲインを上昇させる。

また、出力電圧と、比例ゲインと、の関係が非線形である場合には、例えば、出力電圧が、予め定められた閾値未満であれば、比例ゲインを第１の値にする。一方、出力電圧が、予め定められた閾値以上であれば、比例ゲインを、第１の値より大きい第２の値にする。これによれば、出力電圧が、上述の閾値以上である場合に、上述の閾値未満である場合と比べて、比例ゲインが上昇することになる。すなわち、出力電圧が上述の閾値以上であるか否かを境にして、比例ゲインが非線形に変化することになる。

また、制御回路１０Ｃは、制御した比例ゲインと、端子Ｐ１の電圧と、に応じた制御信号を、絶縁回路４１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に送信して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ｆによれば、以下の効果を奏することができる。

スイッチング電源１Ｆは、出力電圧に応じて比例ゲインを制御できる。したがって、出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源１Ｆの電源特性の劣化を抑制できる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の各実施形態では、１次側回路にはハーフブリッジ回路が設けられるものとしたが、これに限らず、例えばフルブリッジ回路が設けられるものであってもよい。

また、上述の各実施形態では、トランスＴはいわゆるセンタタップを有するものとしたが、これに限らない。

また、上述の各実施形態では、１次側回路には共振回路としてＬＬＣ共振回路が設けられるものとしたが、これに限らない。

また、上述の第１実施形態や第３実施形態では、電流源Ｓに送られる信号は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧の検出結果に応じた信号であるものとした。しかしながら、これに限らず、例えば、出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧の検出結果に応じた信号としてもよい。電流源Ｓに送られる信号を、出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧の検出信号とした場合には、出力電圧に応じて比例ゲインを制御できる。これによれば、出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。

また、上述の第２実施形態や第４実施形態では、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧の検出結果に応じて、比例ゲインを制御するものとした。しかしながら、これに限らず、例えば、出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧の検出結果に応じて、比例ゲインを制御してもよい。出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧の検出結果に応じて比例ゲインを制御する場合には、出力電圧の変動に応じて比例ゲインが変動してしまうのを抑制でき、出力電圧可変範囲によらず、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。

また、上述の第１実施形態や第３実施形態では、フォトトランジスタＰＣ２に並列接続するのは、電流源Ｓとしたが、これに限らず、例えば抵抗といった、電流を流すことのできる素子や回路であればよい。

また、上述の第５実施形態において、力率改善回路３０を設けた例を説明したが、他の実施形態においても、力率改善回路３０を設けることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１００；スイッチング電源
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ；制御回路
２０；入力電圧検出部
３０；力率改善回路
４１、４２；絶縁回路
ＡＭＰ；誤差増幅器
ＰＣ１；フォトダイオード
ＰＣ２；フォトトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２；スイッチ素子
Ｓ；電流源
Ｔ；トランス

Claims (11)

1. 共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源であって、
   入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて比例ゲインを制御する補正手段と、を備えることを特徴とするスイッチング電源。
2. 出力電圧または出力電圧に応じた電圧を検出して、検出結果に応じた電流を流す出力電圧検出手段と、
   前記出力電圧検出手段が流す電流に応じて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記出力電圧検出手段が流す電流を制御して、比例ゲインを制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
3. 前記補正手段は、前記出力電圧検出手段が流す電流を、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて線形または非線形に変化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。
4. 前記補正手段は、
   前記電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係を示す情報を予め保持しており、
   前記情報を用いて、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じた比例ゲインの値を求め、求めた値に比例ゲインを制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
5. 前記補正手段が予め情報を保持する前記電圧検出手段により検出される電圧と、比例ゲインと、の関係は、線形または非線形であることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源。
6. 前記補正手段により制御された比例ゲインと、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のスイッチング電源。
7. 前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧は、出力電圧の電圧値と、当該出力電圧の目標値と、の誤差電圧であることを特徴とする請求項２、３または６のいずれかに記載のスイッチング電源。
8. 前記制御手段は、前記スイッチング電源の１次側に設けられ、
   前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を備えることを特徴とする請求項２、３、６、または７のいずれかに記載のスイッチング電源。
9. 前記制御手段は、前記スイッチング電源の２次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とする請求項２、３、６、または７のいずれかに記載のスイッチング電源。
10. 前記補正手段は、前記入力電圧が予め定められた閾値以下である場合に、前記比例ゲインを制御することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のスイッチング電源。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のスイッチング電源において、
    前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。

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