JP7311371B2

JP7311371B2 - スイッチング電源装置

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Inventors: 健太朗橘
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Description

本発明は、過電流保護動作を高速に行うことを可能にするスイッチング電源装置に関するものである。

スイッチング電源装置、特にハーフブリッジ電流共振型スイッチング電源装置は、入力巻線及び出力巻線を有するトランスと、入力巻線に対して直列に接続された直列共振用インダクタ及び直列共振用キャパシタと、２つのスイッチング素子を有するスイッチング回路と、出力巻線に接続された整流平滑回路とを備え、２つのスイッチング素子のそれぞれのオン時比率を約５０％に固定し、２つのスイッチング素子を互いに逆位相にオンオフして共振電流を生成させることによって、出力巻線に交流電圧を生成させ、この交流電圧を整流平滑回路によって整流平滑化させて所定の出力電圧を出力負荷に供給する。出力電圧は、例えば、出力電流が減少した場合には出力電圧が上昇する傾向になるので、２つのスイッチング素子のスイッチング周波数を上昇させ、出力電流が増加した場合には出力電圧が下降する傾向になるので、２つのスイッチング素子のスイッチング周波数を低下させる、等、２つのスイッチング素子のスイッチング周波数を調整することによって目標電圧に保持されるよう制御される。出力負荷において短絡等が発生して出力負荷が増大すると、スイッチング電源装置のスイッチング素子、直列共振用インダクタ、直列共振用キャパシタ、等の回路素子に過電流、過電圧が発生して回路素子を破壊する虞がある。

引用文献１には、過電流保護動作を行うを可能にするスイッチング電源装置が開示されている。引用文献１のスイッチング電源装置においては、直列共振用キャパシタに対して並列に接続された補助コンデンサと、この補助コンデンサを流れる電流を検出する抵抗とが設けられ、抵抗によって補助コンデンサを流れる電流を電圧に変換し、その電圧が所定の閾値を超えた場合に、スイッチング素子のオンオフ動作を停止させて出力負荷への電力供給を停止したり、スイッチング素子のスイッチング周波数を強制的に上昇させて出力負荷への電力供給を制限したりすることによって過電流保護動作を行う。また、電圧制御発振器を有するスイッチング電源装置においては、過電流が発生した場合には、電圧制御発振器を制御することによって周波数を上昇させて出力負荷への電力供給を制限することによって過電流保護動作を行う。

特開平７－２７４４９９号公報

特許文献１によるスイッチング電源装置は、出力負荷において短絡等が発生して出力負荷が急峻に増大すると、スイッチング素子のオンオフ動作を停止させるまでの遅延時間を無視することができず、スイッチング電源装置のスイッチング素子、直列共振用インダクタ、直列共振用キャパシタ、等の回路素子に過電流、過電圧が発生して回路素子を破壊するという問題点がある。また、電圧制御発振器を有しない場合には、電圧制御発振器を制御することによって周波数を上昇させて出力負荷への電力供給を制限することができず、また、電力供給を制限するためには、スイッチング電源装置の内部回路が増大し、コストが増大するという問題点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解決して、共振電流の周波数を高速に上昇させて出力負荷への電力供給を制限し、スイッチング電源装置の回路素子の負荷を低減させることを可能にするスイッチング電源装置を提供することである。

本発明の１つの観点によれば、スイッチング電源装置が、入力巻線及び出力巻線を有するトランスと、入力巻線に対して直列に接続された共振用キャパシタと、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を有するスイッチング回路であって、出力巻線に交流電圧を生成させるために、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子をオンオフして共振電流を生成させるスイッチング回路と、出力巻線に接続され、交流電圧を整流平滑化して所定の出力電圧を生成する整流平滑回路とを備え、共振用キャパシタの静電容量値を調整することによって、共振電流の周波数を調整することができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置が、共振電流が所定の電流値より大きい場合には、共振電流の周波数を上昇させるように、共振用キャパシタの静電容量値を調整することができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置が、入力巻線に対して更に直列に接続された共振用インダクタを備える。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、共振用キャパシタが、基準キャパシタ及びキャパシタ調整回路を備え、キャパシタ調整回路が、入力巻線に対して直列に接続されて共振電流の一部を流すことができる１つ以上のキャパシタを備える。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、共振用キャパシタが、入力巻線に対して直列に接続されて共振電流の一部を流すことができる第１の分圧キャパシタ及び第２の分圧キャパシタを更に備え、第１の分圧キャパシタ及び第２の分圧キャパシタが互いに直列に接続され、キャパシタ調整回路が、第１の分圧キャパシタ又は第２の分圧キャパシタに対して並列に接続される。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置が、キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することによって、共振電流の周波数を調整することができる制御回路を更に備える。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、制御回路が、共振電流が所定の電流値より大きい場合には、共振電流の周波数を上昇させるように、キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置が、共振電流の値を検出することできる共振電流検出回路を更に備え、制御回路が、検出された共振電流の値に従って、キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、制御回路が、第１の分圧キャパシタ及び第２の分圧キャパシタによって分圧された分圧点の電圧を検出することができ、分圧点の電圧が第１の所定の電圧値より大きくなった場合には、第１のスイッチング素子をオフし、その後第２のスイッチング素子をオンし、分圧点の電圧が第２の所定の電圧値より小さくなった場合には、第２のスイッチング素子をオフし、その後第１のスイッチング素子をオンすることができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、制御回路が、分圧点に電流を流し込む第１の電流源と、分圧点から電流を流し出す第２の電流源とを更に備え、制御回路が、第１のスイッチング素子のオン時に第１の電流源をオンして分圧点に電流を流し込み、第２のスイッチング素子のオン時に第２の電流源をオンして分圧点から電流を流し出すことによって、分圧点の電圧を調整することができるようになっている。

本発明の一具体例によれば、スイッチング電源装置において、制御回路が、第１の分圧キャパシタ及び第２の分圧キャパシタの分圧による分圧点の電圧、並びに／又は第１の電流源及び第２の電流源の電流による分圧点の電圧に従って、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子をオンオフすることができるようになっている。

本発明によれば、過電流、過電圧が発生してから過電流保護動作が開始するまでの遅延時間を短縮することができ、それによって、スイッチング電源装置の回路素子における過電圧、過電流を防止することができ、更には回路素子の破壊を防止することができる。

なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

本発明の一実施形態としてのスイッチング電源装置の概略図である。本発明の別の実施形態としてのスイッチング電源装置の概略図である。本発明の別の実施形態としてのスイッチング電源装置の概略図である。本発明の別の実施形態としてのスイッチング電源装置の概略図である。本発明の別の実施形態としてのスイッチング電源装置の概略図である。図５の実施形態のスイッチング電源装置の動作波形を示す。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１～図５を参照して、本発明の幾つかの実施形態としてのスイッチング電源装置１００について説明する。スイッチング電源装置１００は、入力巻線１０３ａ、第１の出力巻線１０３ｂ、及び第２の出力巻線１０３ｃを有するトランス１０３と、入力巻線１０３ａに対して直列に接続された共振用キャパシタ１０４と、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂを有するスイッチング回路１０２と、第１の出力巻線１０３ｂ及び第２の出力巻線１０３ｃに接続された整流平滑回路１０７とを備え、入力電源１０１の入力電圧Ｖ_１を出力電圧Ｖ_０に変換する。

図１においては、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂはＮＭＯＳトランジスタであるが、ＰＭＯＳトランジスタであってもよく、また、ＰＮＰトランジスタ、ＮＰＮトランジスタ、等の他のトランジスタによるスイッチであってもよい。また、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂにはそれぞれ、並列にキャパシタが接続されてもよく、逆並列にダイオードが接続されてもよい。

スイッチング回路１０２は、第１のスイッチング素子１０２ａのオン時比率を約５０％及び第２のスイッチング素子１０２ｂのオン時比率を約５０％に固定し、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂを互いに逆位相にオンオフすることによって、入力巻線１０３ａの漏れインダクタンスＬ_ｌ及び共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒに基づく共振電流を生成させる。また、図２～図５に示すように、入力巻線１０３ａに対して更に直列に接続された共振用インダクタ１０９が追加されてもよく、この場合には、スイッチング回路１０２は、共振用インダクタ１０９の自己インダクタンスＬ_ｒ、入力巻線１０３ａの漏れインダクタンスＬ_ｌ、及び共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒに基づく共振電流を生成させる。

生成された共振電流から、トランス１０３を介して、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのオンオフ動作に応じて、第１の出力巻線１０３ｂ又は第２の出力巻線１０３ｃに交流電圧が生成される。整流平滑回路１０７は、生成された交流電圧を整流平滑化して所定の出力電圧Ｖ_０を生成する。整流平滑回路１０７は、第１の出力巻線１０３ｂに接続された第１の整流素子１０７ｂ、第２の出力巻線１０３ｃに接続された第２の整流素子１０７ｃ、及び平滑キャパシタ１０７ａを備える。第１の出力巻線１０３ｂで生成された交流電圧は、第１の整流素子１０７ｂ及び平滑キャパシタ１０７ａによって整流平滑化され、第２の出力巻線１０３ｃで生成された交流電圧は、第２の整流素子１０７ｃ及び平滑キャパシタ１０７ａによって整流平滑化され、整流平滑回路１０７は、所定の出力電圧Ｖ_０を生成し、出力負荷１０８に出力電流を供給する。図１～図５においては、第１の整流素子１０７ｂ及び第２の整流素子１０７ｃはダイオードであるが、他の整流素子であってもよい。

スイッチング電源装置１００は、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することによって、生成される共振電流の周波数を調整することができるようになっている。このように、共振電流の周波数を決定している共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを直接調整することにより、回路規模を増大させることなく、高速に過電流保護動作を行うことができる。例えば、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを大きくすれば共振電流の周波数を低下させることができ、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくすれば共振電流の周波数を上昇させることができる。スイッチング電源装置１００は、出力負荷に供給される出力電流を検出することができるようになっていてもよく、出力電流が所定の電流値より大きくなった場合には、共振電流の周波数を上昇させるために、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように直接調整して、高速に出力負荷１０８への電力供給を制限することができる。また、出力電流が大きくなる場合には共振電流も大きくなることから、スイッチング電源装置１００は、共振電流を検出することができるようになっていてもよく、共振電流が所定の電流値より大きくなった場合には、共振電流の周波数を上昇させるために、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように直接調整して、高速に出力負荷１０８への電力供給を制限することができる。

共振用キャパシタ１０４は、基準キャパシタ１０４ａ及びキャパシタ調整回路１０５を備える。キャパシタ調整回路１０５は、入力巻線１０３ａに対して直列に接続されて共振電流の一部を流すことができる１つ以上の調整用キャパシタを備える。図１～図５においては、第１の調整用キャパシタ１０５ａ及び第２の調整用キャパシタ１０５ｃが示されるが、１つのキャパシタであってもよく、３つ以上のキャパシタであってもよい。第１の調整用キャパシタ１０５ａには第１の調整用スイッチ１０５ｂが直列に接続され、第２の調整用キャパシタ１０５ｃには第２の調整用スイッチ１０５ｄが直列に接続される。図１～図５においては、第１の調整用スイッチ１０５ｂ及び第２の調整用スイッチ１０５ｄはＮＭＯＳトランジスタであるが、ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧をＨｉｇｈ／ＬｏｗにしてＮＭＯＳトランジスタをオンオフすることによって、キャパシタ調整回路１０５の静電容量値Ｃ_ａ、更には共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することができる。なお、第１の調整用スイッチ１０５ｂ及び第２の調整用スイッチ１０５ｄは、他のトランジスタによるスイッチであってもよい。このように、第１の調整用スイッチ１０５ｂ及び第２の調整用スイッチ１０５ｄをオンオフすることによって、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することができる。スイッチング電源装置１００は、出力電流及び／又は共振電流が所定の電流値より大きくなった場合には、共振電流の周波数を上昇させるために、第１の調整用スイッチ１０５ｂ及び／又は第２の調整用スイッチ１０５ｄをオフすることによって共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように調整することができる。

図３～図５に示すように、共振用キャパシタ１０４は、入力巻線１０３ａに対して直列に接続されて共振電流の一部を流すことができる第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆを備えてもよい。第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆが互いに直列に接続される。第１の分圧キャパシタ１０５ｅの静電容量値と第２の分圧キャパシタ１０５ｆの静電容量値との比に基づいて、基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧は分圧されることができる。図３～図５においては、キャパシタ調整回路１０５は、第１の分圧キャパシタ１０５ｅに対して並列に接続されるが、第２の分圧キャパシタ１０５ｆに対して並列に接続されてもよい。また、図３～図５においては、第１の調整用キャパシタ１０５ａのみが示されるが、２つ以上のキャパシタであってもよい。第１の調整用スイッチ１０５ｂをオンオフすることによって、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することができる。スイッチング電源装置１００は、出力電流及び／又は共振電流が所定の電流値より大きくなった場合には、共振電流の周波数を上昇させるために、第１の調整用スイッチ１０５ｂをオフすることによって共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように調整することができる。

スイッチング電源装置１００は、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することによって、共振電流の周波数を調整するための制御回路１１０を備える。制御回路１１０は、出力電流及び／又は共振電流の電流値と所定の電流値とを比較し、比較結果に基づいて、上記のように、キャパシタ調整回路１０５の１つ以上の調整用スイッチをオンオフすることによってキャパシタ調整回路１０５の静電容量値Ｃ_ａを調整し、それによって、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを調整することができる。制御回路１１０は、出力電流及び／又は共振電流の電流値が所定の電流値より大きくなったと判定した場合には、共振電流の周波数を上昇させるために、キャパシタ調整回路１０５の１つ以上の調整用スイッチをオフすることによって共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように調整することができる。

図４、図５に示すように、制御回路１１０は、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂを制御するためのスイッチング制御回路１１０ｃを備える。スイッチング制御回路１１０ｃは、第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆによって分圧された分圧点の電圧を検出してもよい。スイッチング制御回路１１０ｃは、分圧点の電圧が第１の所定の電圧値より大きくなった場合、すなわち基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧が所定の電圧値より大きくなった場合には、第１のスイッチング素子１０２ａを介して共振電流を生成させることを停止するために、第１のスイッチング素子１０２ａをオフし、その後第２のスイッチング素子１０２ｂをオンすることができる。また、スイッチング制御回路１１０ｃは、分圧点の電圧が第２の所定の電圧値より小さくなった場合、すなわち基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧が所定の電圧値より小さくなった場合には、第２のスイッチング素子１０２ｂを介して共振電流を生成させることを停止するために、第２のスイッチング素子１０２ｂをオフし、その後第１のスイッチング素子１０２ａをオンすることができる。上記のように、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくして共振電流の周波数を上昇させた場合には、分圧点の電圧はより高速に第１の所定の電圧値及び第２の所定の電圧値に到達するようになるので、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのスイッチング周波数も上昇させることができ、更に出力負荷１０８への電力供給を制限することができる。なお、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのスイッチング周波数を上昇させるには、過電流、過電圧が発生してから過電流保護動作が開始するまでに時間を要することになるが、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを直接小さくすることにより、高速に過電流保護動作を行うことができる。

制御回路１１０は、分圧点に電流を流し込む第１の電流源１１０ａと、分圧点から電流を流し出す第２の電流源１１０ｂとを備えてもよい。スイッチング制御回路１１０ｃは、第１のスイッチング素子１０２ａに同期して、第１のスイッチング素子１０２ａのオン時には分圧点に電流を流し込むために第１の電流源１１０ａをオンさせ、第２のスイッチング素子１０２ｂに同期して、第２のスイッチング素子１０２ｂのオン時には分圧点から電流を流し出すために第２の電流源１１０ｂをオンさせることによって、分圧点の電圧を調整することができるようになっている。スイッチング制御回路１１０ｃは、第１の電流源１１０ａをオンさせて分圧点の電圧が第１の所定の電圧値より大きくなった場合には、第１のスイッチング素子１０２ａを介して共振電流を生成させることを停止するために、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第１の電流源１１０ａをオフし、その後第２のスイッチング素子１０２ｂ及び第２の電流源１１０ｂをオンすることができる。また、スイッチング制御回路１１０ｃは、第２の電流源１１０ｂをオンさせて分圧点の電圧が第２の所定の電圧値より小さくなった場合には、第２のスイッチング素子１０２ｂを介して共振電流を生成させることを停止するために、第２のスイッチング素子１０２ｂ及び第２の電流源１１０ｂをオフし、その後第１のスイッチング素子１０２ａ及び第１の電流源１１０ａをオンすることができる。第１の電流源１１０ａ及び第２の電流源１１０ｂを使用して第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのスイッチング周波数を制御する場合、過電流、過電圧が発生してから過電流保護動作が開始するまでに時間を要することになるが、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを直接小さくすることにより、高速に過電流保護動作を行うことができる。

スイッチング電源装置１００においては、上記のように、スイッチング制御回路１１０ｃが、第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆの分圧による分圧点の電圧を検出することによって、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂをオンオフするスイッチング周波数を制御することができてもよく、更には、第１の電流源１１０ａ及び第２の電流源１１０ｂの電流による分圧点の電圧を検出することによって、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂをオンオフするスイッチング周波数を制御することができてもよい。例えば、第１の分圧キャパシタ１０５ｅの静電容量値を第２の分圧キャパシタ１０５ｆの静電容量値に対して非常に大きくすれば、主に第１の電流源１１０ａ及び第２の電流源１１０ｂの電流による分圧点の電圧に従って、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのスイッチング周波数を制御することができ、第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆの静電容量値を、第１の電流源１１０ａ及び第２の電流源１１０ｂの電流とオン時間との積に対して非常に大きくすれば、主に第１の分圧キャパシタ１０５ｅ及び第２の分圧キャパシタ１０５ｆの分圧による分圧点の電圧に従って、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのスイッチング周波数を制御することができ、スイッチング電源装置１００の使用者は、必要に応じてスイッチング周波数の制御方法を選択することができる。

図５に示すように、共振用キャパシタ１０４は、共振電流の電流値を検出するための共振電流検出回路１０６を備えてもよい。共振電流検出回路１０６は、基準キャパシタ１０４ａに対して並列に接続される。共振電流検出回路１０６には共振電流の一部が流れ、共振電流検出回路１０６は、その一部の電流値を検出して制御回路１１０にその電流値を送信する。制御回路１１０は、検出されたその電流値、すなわち共振電流の電流値に従って、キャパシタ調整回路１０５の１つ以上のキャパシタの静電容量値Ｃ_ａを調整することができるようになっている。図５においては、共振電流検出回路１０６は、電流検出キャパシタ１０６ａ及び電流検出抵抗１０６ｂを備える。電流検出抵抗１０６ｂは、電流検出キャパシタ１０６ａに対して直列に接続される。電流検出キャパシタ１０６ａを介して流れる共振電流の一部は、電流検出抵抗１０６ｂによって電圧に換算され、換算された電圧の電圧値が所定の電圧値より大きくなった場合には、制御回路１１０は、共振電流の周波数を上昇させるために、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように直接調整して、高速に出力負荷１０８への電力供給を制限することができる。

図６に、図５のスイッチング電源装置１００の動作波形を示す。上側が基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧の動作波形であり、下側が第１の調整用スイッチ１０５ｂのＮＭＯＳトランジスタのゲット電圧の動作波形である。出力負荷１０８において短絡が発生すると、基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧の振幅が徐々に増大する。過電流保護動作を行わなければ、基準キャパシタ１０４ａに印加される電圧の振幅は増大し続けることとなり、スイッチング電源装置１００の第１のスイッチング素子１０２ａ、第２のスイッチング素子１０２ｂ、共振用キャパシタ１０４、等の回路素子を破壊する虞を増大させる。制御回路１１０は、共振電流検出回路１０６の電流検出抵抗１０６ｂによって共振電流の一部を電圧に換算して得られた電圧値が所定の電圧値より大きくなったと判定して、過電流が発生したと判定した場合には、第１の調整用スイッチ１０５ｂのＮＭＯＳトランジスタのゲット電圧をＨｉｇｈからＬｏｗにさせて、第１の調整用スイッチ１０５ｂをオフさせる。それによって、制御回路１１０は、共振電流の周波数を上昇させるために、共振用キャパシタ１０４の静電容量値Ｃ_ｒを小さくさせるように直接調整して、高速に出力負荷１０８への電力供給を制限することができ、高速に過電流保護動作を行うことができる。なお、図６においては、制御回路１１０は、過電流保護動作のために、第１の調整用スイッチ１０５ｂをオフさせるのと同時に、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのオンオフ動作を停止させようとするが、実際には、第１のスイッチング素子１０２ａ及び第２のスイッチング素子１０２ｂのオンオフ動作の停止は、第１の調整用スイッチ１０５ｂのオフより遅延する。このように、第１の調整用スイッチ１０５ｂをオフすることにより、高速に過電流保護動作を行うことができる。

上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。

１００スイッチング電源装置
１０１入力電源
１０２スイッチング回路
１０２ａ第１のスイッチング素子
１０２ｂ第２のスイッチング素子
１０３トランス
１０３ａ入力巻線
１０３ｂ第１の出力巻線
１０３ｃ第２の出力巻線
１０４共振用キャパシタ
１０４ａ基準キャパシタ
１０５共振用キャパシタ調整回路
１０５ａ第１の調整用キャパシタ
１０５ｂ第１の調整用スイッチ
１０５ｃ第２の調整用キャパシタ
１０５ｄ第２の調製用スイッチ
１０５ｅ第１の分圧キャパシタ
１０５ｆ第２の分圧キャパシタ
１０６共振電流検出回路
１０６ａ電流検出キャパシタ
１０６ｂ電流検出抵抗
１０７整流平滑回路
１０７ａ平滑キャパシタ
１０７ｂ第１の整流素子
１０７ｃ第２の整流素子
１０８出力負荷
１０９共振用インダクタ
１１０制御回路
１１０ａ第１の電流源
１１０ｂ第２の電流源
１１０ｃスイッチング制御回路

Claims

入力巻線及び出力巻線を有するトランスと、
前記入力巻線に対して直列に接続された共振用キャパシタと、
第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を有するスイッチング回路であって、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、前記入力巻線に接続され、前記出力巻線に交流電圧を生成させるために、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフして共振電流を生成させるスイッチング回路と、
前記出力巻線に接続され、前記交流電圧を整流平滑化して所定の出力電圧を生成する整流平滑回路と
を備えるスイッチング電源装置であって、
前記共振用キャパシタの静電容量値を調整することによって、前記共振電流の周波数を調整することができるようになっており、
前記共振用キャパシタは、基準キャパシタ及びキャパシタ調整回路を備え、前記キャパシタ調整回路は、前記入力巻線に対して直列に接続されて前記共振電流の一部を流すことができる１つ以上のキャパシタを備え、
前記共振用キャパシタは、前記入力巻線に対して直列に接続されて前記共振電流の一部を流すことができる第１の分圧キャパシタ及び第２の分圧キャパシタを更に備え、前記第１の分圧キャパシタ及び前記第２の分圧キャパシタは互いに直列に接続され、前記キャパシタ調整回路は、前記第１の分圧キャパシタ又は前記第２の分圧キャパシタに対して並列に接続され、
前記キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することによって、前記共振電流の周波数を調整することができる制御回路を更に備え、
前記制御回路は、前記第１の分圧キャパシタ及び前記第２の分圧キャパシタによって分圧された分圧点の電圧を検出することができ、前記分圧点の電圧が第１の所定の電圧値より大きくなった場合には、前記第１のスイッチング素子をオフし、その後前記第２のスイッチング素子をオンし、前記分圧点の電圧が第２の所定の電圧値より小さくなった場合には、前記第２のスイッチング素子をオフし、その後前記第１のスイッチング素子をオンすることができるようになっている、スイッチング電源装置。
前記共振電流が所定の電流値より大きい場合には、前記共振電流の周波数を上昇させるように、前記共振用キャパシタの静電容量値を調整することができるようになっている、請求項１に記載のスイッチング電源装置。
前記入力巻線に対して更に直列に接続された共振用インダクタを備える、請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。
前記制御回路は、前記共振電流が所定の電流値より大きい場合には、前記共振電流の周波数を上昇させるように、前記キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することができるようになっている、請求項１～３の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。
前記共振電流の値を検出することできる共振電流検出回路を更に備え、前記制御回路は、検出された前記共振電流の値に従って、前記キャパシタ調整回路の静電容量値を調整することができるようになっている、請求項１～４の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。
前記制御回路は、前記分圧点に電流を流し込む第１の電流源と、前記分圧点から電流を流し出す第２の電流源とを更に備え、前記制御回路は、前記第１のスイッチング素子のオン時に前記第１の電流源をオンして前記分圧点に電流を流し込み、前記第２のスイッチング素子のオン時に前記第２の電流源をオンして前記分圧点から電流を流し出すことによって、前記分圧点の電圧を調整することができるようになっている、請求項１～５の何れか一項に記載のスイッチング電源装置。
前記制御回路は、前記第１の分圧キャパシタ及び前記第２の分圧キャパシタの分圧による分圧点の電圧、並びに／又は前記第１の電流源及び前記第２の電流源の電流による分圧点の電圧に従って、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をオンオフすることができるようになっている、請求項６に記載のスイッチング電源装置。