JPH0458726A - 交直両用のスタンバイ電源を有する共振形スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 直流入力電圧を交流に変換するスイッチング周波数が固
定で、電源出力制御トランスの一次巻線とキャパシタと
で構成する直列共振回路の共振周波数を制御する方式の
共振形コンバータを有するスイッチング電源装置に関し
、特にＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ（交直）両用でリモートコントロ
ール（リモコン）などのスタンバイ動作のための電源回
路を有するスイッチング電源装置に関する。

［発明の概要〕 本発明は、スイッチング周波数固定で直列共振周波数制
御方式の共振形コンバータを有するスイッチング電源装
置に関し、スタンバイ電源専用の共振回路を設けること
なく、主電源と共用の電源出力制御トランスの二次巻線
出力からスタンバイ電源用直流出力電圧を得るとともに
、水平発振回路を含む信号処理回路用直流出力を遮断し
て水平偏向出力回路をオフすることにより、陰極線管表
示装置を動作状態からスタンバイ状態にするようにした
ＡＣ／ＤＣ両用のスタンバイ電源を有する共振スイッチ
ング電源装置である。部品点数の削減とコストダウンが
計れ、電池保護等も可能である。

〔従来の技術〕

交直両用でリモコン用のスタンバイ電源を有するスイッ
チング電源装置が必要な場合がある。例えば、高級乗用
車に積載可能としたテレビジョン受像機や、業務用の車
載可能映像機器などにおいて、バッテリー動作中もリモ
コンが可能であることが要求される場合がある。かかる
用途に適した電源装置に触れる前に、共振形スイッチン
グ電源装置について述べる。

直流入力電源をスイッチング制御し、電源比カドランス
等を介して所望の定電圧出力を得るようなスイッチング
電源装置は種々知られている。中でも、近年は共振回路
を設けて電流波形又は電圧波形を正弦波状にし、電流又
は電圧がゼロになる付近でスイッチングすることによっ
て、スイッチのターンオン、ターンオフ時に生じるスイ
ッチングロスを減らす方式をとる共振形スイッチング電
源装置が、高効率化による発熱減少、高周波化による小
型軽量化等の見地から注目されている。

かかる共振形スイッチング電源装置としては、例えば本
出願人が先に特開昭６１−９４５６６等に、可飽和リア
クタトランスを用い、電源比カドランスの二次側からの
出力電圧に応じて一次側直列共振インピーダンスを制御
し、動磁電流を制御することによって出力電圧を安定化
するようなスイッチング電源装置を提案した。さらに、
本出願人は特開昭６２−６４２６６において、電源比カ
ドランスの共振インピーダンスを一定とし、二次側の出
力電圧に応じてスイッチング周波数を可飽和リアクタト
ランスを用いて制御する方式も提案している。

第３図及び第４図はそれぞれ本出願人による最近のスイ
ッチング電源装置で、スイッチング周波数が固定で直列
共振周波数を制御する方式のスイッチング電源装置の例
である。まず、第３図に従ってこのスイッチング電源装
置の説明を行う。

商用交流入力電源をダイオードブリッジで整流し、平滑
して得た直流入力電圧Ｅ、をスイッチングトランジスタ
Ｑ、　、Ｑ、とて交互にオン・オフして交流（高周波）
電圧を発生している。そのスイッチング周期は、スイッ
チングトランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流を駆動する
ためのコンバータドライブトランス（ＣＤＴ）の二次巻
線のインダクタンスと、該インダクタンスに直列接続さ
れたキャパシタＣ！ｌとによって与えられる周期である
。

スイッチングトランジスタＱ１の出力はＣＤＴの一次巻
線を介して、キャパシタｃ１と電源出力制御トランス（
ＰＲＴ）の−次巻線のインダクタンスとで構成される直
列共振回路に接続されている。そして、ＰＲＴの一次巻
線のインダクタンスとキャパシタＣ１のキャパシタンス
とで与えられる直列共振周波数が前記スイッチング周波
数と合致したときに最大の負荷ととり出しうる構成とし
ている。ＰＲＴの二次巻線には整流回路を接続し、所望
の直流出力電圧Ｅ。が取り出しうるようにしている。第
３図では例えば１５Ｖと１３５ｖと２つの直流出力電圧
を取り出す例を示している。

第４図は、本出願人による最近の直列共振形スイッチン
グ電源装置の他の例で、第３図と比べて、共振形コンバ
ータのスイッチング回路がフルブリッジ構成としである
点が異なる。即ち、スイッチングトランジスタＱ、とＱ
４とがオン状態のとき、Ｑ２とＱ３がオフ状態になり、
ＱｌとＱ４とがオフ状態のとき、Ｑ２とＱ、とがオン状
態となり、これを交互に繰り返す回路となっている。そ
して、スイッチング周期は、Ｑ、　、Ｑ、　、Ｑ、　、
Ｑ、それぞれのベース側に接続されたコンバータドライ
ブトランス（ＣＤＴ）の二次巻線ＮＢのインダクタンス
とキャパシタＣＢの容量とで与えられる。

スイッチングトランジスタＱ１　とＱ４がオン状態のと
き、直流入力電圧Ｅ１はスイッチングトランジスタＱ１
のコレクタ→Ｑ、エミッタ→コンバータドライブトラン
ス（ＣＤＴ）の−次巻線ＮＲ→キャパシタＣ１→電源出
力制御トランス（ＰＲＴ）の−次巻線ＮＩ→スイッチン
グトランジスタＱ４のコレクタ→Ｑ４エミッタ→基準電
位（アース）の順に流れる。

スイッチングトランジスタＱ２とＱ３とがオン状態のと
き、直流入力電圧Ｅ１はスイッチングトランジスタＱ３
のコレクタ→Ｑ３エミッタ→電源出力制御トランス（Ｐ
ＲＴ）の−次巻線Ｎ１→キヤパシタＣ０→ＣＤＴの一次
巻線Ｎｌｌ→スイッチングトランジスタＱ２のコレクタ
→Ｑ２エミッタ→基準電位の順に流れる。以上の述べた
電流の流れにおいて、ＣＤＴの一次巻線ＮＲによってＰ
ＲＴとキャパシタＣ１による共振電流の一部を電流モー
ドで抽出し、ＣＤＴを介してスイッチングトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のヘースドライブ電流を得てい
る。

一方、ＣＤＴの二次巻線Ｎｌｌには誘起電圧が発生し、
二次巻線Ｎｌｌのインダクタンスと時定数キャパシタＣ
６との共振で定められる固定のスイッチング周波数で交
互オン・オフが繰り返される。

この過程において、直列共振回路中の直列共振電流１１
が負荷電流の増減あるいは入力電圧の変動に応じて増減
する。第４図のスイッチング電源装置は特に高周波での
スイッチングに適し、高効率化と小型化に通している。

第２図は、本出願人による電池入力動作とスタンバイ動
作とを可能とした共振形スイッチング電源装置の例であ
る。この例では、商用交流入力電源を整流して得られる
直流入力電圧を高周波に変換する第１の共振コンバータ
土と、電池入力電源を直流入力電圧として高周波に変換
する第２の共振コンバータＩとを有し、それぞれの直列
共振回路を構成する電源出力制御トランス（ＰＲＴ）の
第１の一次巻線Ｎ＋　、第２の一次巻線Ｎ１．を共通の
コアに巻いて、ＰＲＴの磁束を介して並列接続するとと
もに、第１の共振コンバータ１の直列共振回路の前に電
磁リレーＲＬ−１で開閉するスイッチを設け、第２の共
振コンバータＩの直列共振回路の前に電磁リレーＲＬ−
２で開閉するスイッチを設け、第１の共振コンバータ上
と第２の共振コンバータＩとの一方のみを動作させるこ
とができるようにしている。

そして、第１の共振コンバータ上は、第３図で説明した
回路と同様な構成としているが、スタンバイ動作用電源
回路として、スタンバイ電源トランス５ＢＴ−１の一次
巻線とキャパシタＣａｌとからなる直列共振回路を設け
、リモコン受信部へ例えば１２Ｖの直流電圧供給すると
ともに、前記電磁リレーＲＬ−１駆動用電源を得ている
。

また、第２の共振コンバータ主は、第４図で説明した回
路と同様な構成をしているが、やはりスタンバイ動作用
電源回路として、スタンバイ電源トランス５ＢＴ−２の
一次巻線とキャパシタＣ２□とからなる直列共振回路を
設け、リモコン受信用直流電圧と、前記電磁リレーＲＬ
−２駆動用電源を得ている。

なお、第２の共振コンバータ又のスイッチングトランジ
スタはＱ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６と表示しである。

かかるスイッチング電源装置によって、交直両用で電池
電源使用時もリモコン受信などのスタンバイ動作が可能
となっている。

しかしながら、以下の点においてさらに改善が望まれて
いる。

第１に、ＡＣ（交流）電源側、ＤＣ（直流）電源側それ
ぞれに仕様が異なったスタンバイ電ａトランスと、直列
共振キャパシタと、電磁リレー及びドライブ回路、及び
整流ダイオードが必要であり、構成部品が多い問題があ
る。

第２に、それぞれのスタンバイ電源トランスからの直流
出力電圧は例えば３端子レギユレータなどのシリーズレ
ギュレータを用いて定電圧化するため、ＡＣ又はＤＣ入
力電圧が上昇するとシリーズレギュレータの電力損失が
増大する問題がある。

第３に、商用交流入力電源を開閉するスイッチ５Ｗ−１
と電池入力電源を開閉するスイッチＳＷ２とが同時に閉
じられた場合には、スイッチング電源部の動作が不安定
になる問題がある。

第４に、電池入力電源使用時に直流電圧が例えば１０ν
以下になってもＤＣリモコン電源部の動作が継続し、過
放電により電池容量が低下してしまう問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明において、従来技術の項で述べた諸問題を解決し
、部品点数が少なく、ＡＣ電源スイッチとＤＣ電源スイ
ッチとが同時に投入されても不安定動作せず、電池の過
放電も防止できるＡＣ／ＤＣ共用のスタンバイ機能付き
スイッチング電源装置を得ることを特徴とする 特に、リモートコントロール装置付きのカラーテレビジ
ョン受像機、映像モニター装置などの陰極線管表示装置
に好適なスイッチング電源装置を得ることを課題とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、直流入力電圧を交流に変換するスイ
ッチング周波数が固定で、電源出力制御トランスの一次
巻線とキャパシタとで構成する直列共振回路の共振周波
数を制御する方式の共振形コンバータを有し、前記直流
入力電圧として、商用交流入力電源を整流して得られる
直流入力電圧と、電池入力電源による直流入力電圧との
いずれによっても、前記電源出力制御トランスに共振電
流を供給できる交直両用の陰極線管表示装置用の共振形
スイッチング電源装置において、陰極線管表示装置の主
電源供給停止中も待機動作させるためのスタンバイ機能
付御トラ 源出力制御トランスの二次巻線からの高周波電圧を整流
して得るようにし、前記スタンバイ電源の直流出力電圧
を、少なくとも陰極線表示管走査のための水平発振回路
を含む信号処理回路にも供給するように切り換えること
により、前記陰極線管表示装置の主要部を動作状態にす
るスタンバイスイッチ回路を備え、前記電源出力制御ト
ランスのインダクタンスを制御するための制御巻線に直
流制御電流を供給する制御増幅器への誤差信号を、陰極
線管の水平偏向回路へ供給する直流出力電圧から得る構
成とし、前記待機動作中は、前記スタンバイスイッチ回
路を開放して前記水平偏向回路の動作を停止させるよう
にしたことを特徴とする交直両用のスタンバイ電源を有
する共振形スイッチング電源装置とする。

さらに、商用交流入力電源を整流して得られる直流入力
電圧を高周波に変換する第１の共振コンバータと、電池
入力電源を直流入力電圧として高周波に変換する第２の
共振コンバータとを有し、その一方のみが動作するよう
に電池入力電源開閉に応して切り換える電磁リレーを設
けることができる。

さらに、前記電磁リレーを電池入力電源の電圧が所定値
以下になれば動作しなくすることにより、前記第２の共
振コンバータの負荷を遮断するように構成することがで
きる。

［作用〕 本発明においては、スタンバイ電源専用の共振回路を設
けることなく、主電源と共用の電源出力制御トランスの
二次巻線出力からスタンバイ電源の直流出力電圧を得て
いる。そして、スタンバイ（待機）動作時は、陰極線管
表示装置の水平偏向回路を動作停止することにより水平
偏向出力用直流出力電圧ラインを無負荷とし、スタンバ
イ動作（リモートコントロール受信など）のためのみの
負荷で、前記共振コンバータが動作するようにしている
。この状態でも、電源出力制御トランスのインダクタン
ス制御は継続しているので、スタンバイ電源の直流出力
電圧も定電圧化される。従って、主電源と共用の少ない
部品構成でスタンバイ電源を得ることができる。

また、このような電源装置において、前記第１の共振コ
ンバータと、前記第２の共振コンバータとを、電池入力
電源を開閉するスイッチに応じて一方のみが動作するよ
うに、前記電磁リレーで切り換えれば、両者が同時に動
作して不安定になることも防止できる。

また、前記電磁リレーが電池電圧が所定値（例えば１０
ｖ）以下では動作しなくなるようにすれば、電池動作中
の前記第２の共振コンバータの負荷が遮断されて電池か
らの電力供給が停止され、電池の過放電も防止できる。

〔実施例〕

本発明の実施例について、第１図に従って説明する。

商用交流入力電源（例えば９０〜１４４Ｖ）を整流して
得られる直流入力電圧を高周波に変換する第１の共振コ
ンバータ上と、電池入力電源を直流入力電圧として、高
周波に変換する第２の共振コンバータＩとを、電源８力
制御トランス（ＰＲＴ）３の磁束を介して並列接続し、
電池入力電源のスイッチ５Ｗ−２を閉じると、動作する
電磁リレーＲＬを２回路２接点として、電池入力時は第
２の共振コンバータによる共振電流が一次巻線Ｎ、に、
ＡＣ入力時は第１の共振コンバータによる共振電流が一
次巻線Ｎ、に、その一方のみがＰＲＴに流れるように構
成している。（スイッチ５Ｗ−１と５Ｗ−２とが同時に
オンしても第２の共振コンバータＩしか接続されず、フ
ェイルセーフ動作となる）。

そして、第１の共振コンバータ士としては、第３図で述
べたハーフブリッジ構成の直列共振（電流共振）形を、
第２の共振コンバータ２としては、第４図で述べたフル
ブリッジ構成の直列共振（電流共振）形を用いた例を示
している。

ＰＲＴ３は、−次巻線Ｎ、　、Ｎ、、及び二次巻線Ｎ２
８、Ｎ２□と直交する制御巻線Ｎ。に直流制御電流を流
すことにより、−次及び二次巻線のインダクタンスを変
えられるようにしである。

そして、二次巻線Ｎ２．からの高周波電力を整流して、
スタンバイ電源用の例えば１２．６Ｖ　Ｘ　２０ｍＡと
信号処理回路用の例えば１２Ｖ　Ｘ　Ｏ，４八とを得て
いる。

信号処理回路用の例えば１２Ｖ　Ｘ　Ｏ，４Ａにはスタ
ンバイスイッチ回路４を設けている。

これは、陰極線管表示装置の動作状態とスタンバイ状態
とを切り換えるスイッチ回路である。もちろん、このス
イッチ回路４は制御信号によって０Ｎ１０ＦＦされる。

信号処理回路用直流出力電圧（例１２ＶＸ０．４＾）の
一部は水平発振回路（Ｈ，０５Ｃ）　　６、水平ドライ
ブ回路（Ｈ，ＤＲＩＶＥ）　７へと供給され、水平偏向
出力回路（Ｈ，０ｕｔ）　８を駆動している。

ところで、水平偏向出力回路（Ｈ，０ｕｔ）　８へは、
−次巻線Ｎ２２からの高周波を整流した直流出力電圧（
例えば２４ＶＸ１．Ａ）を単独で供給して、その電圧か
ら制御増幅器５の誤差電圧を得て大きな負荷変動に対応
するように、制御巻線Ｎｃへの制御電流を流している。

ここで、前記信号処理回路用直流電圧が遮断され、水平
偏向出力回路８が動作を停止すると、二次巻線Ｎ２□か
ら出力する直流出力電圧ラインが無負荷状態となる。こ
のとき、ＰＲＴ３と制御増幅器５とを含む電源用カドラ
ンスから見た負荷はスタンバイ電源の直流出力電圧（例
１２．６Ｖ　Ｘ　２０ｍＡ）のみとなる。この状態にお
いても、直流入力電圧の変動に伴う直流出力電圧の変動
は制御増幅器５に入力されるので、スタンバイ電源の直
流出力電圧は定電圧化される。

なお、スイッチ５Ｗ−２を閉しると動作する電磁リレー
ＲＬは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ダイオードＤ９によって、所
定値（例えばｌ０Ｖ）以下では動作しなくなるようにし
ている。

そのため、電池電圧が所定値以下になると、電磁リレー
ＲＬがオフとなり、第２の共振コンバータの負荷（共振
回路の一次巻線Ｎ、１）が開放され、電池の過放電によ
る電池容量減少が防止される。

〔発明の効果〕

本発明の実施により、スイッチング周波数固定で直列共
振周波数制御方式の共振形コンバータを有するスイッチ
ング電源装置に関し、スタンバイ電源専用の共振回路を
設けることなく、主電源と共用の電源出力制御トランス
の二次巻線出力からスタンバイ電源用直流出力電圧を得
るとともに、水平発振回路を含む信号処理回路用直流出
力を遮断して水平偏向出力回路をオフすることにより、
陰極線管表示装置を動作状態からスタンバイ状態にする
ようにしたＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ両用のスタンバイ電源を有す
る共振スイッチング電源装置が得られる。

これにより、部品点数の削減とコストダウンが計れる。

また、ＡＣ電源とＤＣ電源とが両方とも投入されてもＤ
Ｃ動作を優先させてフェイルセーフとさせることができ
、電池電圧が所定値以下ではスタンバイ動作を停止して
電池の過放電を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路図で、第２Ｍは本出願人
による電池入力動作とスタンバイ動作とを可能とした共
振形スイッチング電源装置の例である。 第３図は、本出願人による最近の直列共振形スイッチン
グ電源装置の例である。 第４図は本出願人による最近の直列共振形スイッチング
電源装置の他の例である。 土−−−−一−−−−−−−−−−第１の共振コンバー
タ２−−−−−−−−−−−−−−第２の共振コンバー
タ３−−−−−−−−−−−−−−電源出力制御トラン
ス（ＰＲＴ）４−−−−−−−−−−−−−−−スタン
バイスイッチ回路５−−−−−−−−−一−−−−制御
増幅器６−−−−−−−−−−−−−水平発振回路（ｌ
ｉ、０３Ｃ）８−−−−−−−−−−−−−−−一水平
偏向出力回路（Ｈ，０ｕｔ）Ｓ　Ｗ　−１−−−−スイ
ッチ Ｓ　Ｗ　−２−−−−スイッチ ＲＬ−−−一−−−−−電磁リレー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流入力電圧を交流に変換するスイッチング周波数が固
   定で、電源出力制御トランスの一次巻線とキャパシタと
   で構成する直列共振回路の共振周波数を制御する方式の
   共振形コンバータを有し、前記直流入力電圧として、商
   用交流入力電源を整流して得られる直流入力電圧と、電
   池入力電源による直流入力電圧とのいずれによっても、
   前記電源出力制御トランスに共振電流を供給できる交直
   両用の陰極線管表示装置用の共振形スイッチング電源装
   置において、 陰極線管表示装置の主電源供給停止中も待機動作させる
   ためのスタンバイ電源の直流出力電圧を、前記電源出力
   制御トランスの二次巻線からの高周波電圧を整流して得
   るようにし、 前記スタンバイ電源の直流出力電圧を、少なくとも陰極
   線表示管走査のための水平発振回路を含む信号処理回路
   にも供給するように切り換えることにより、前記陰極線
   管表示装置の主要部を動作状態にするスタンバイスイッ
   チ回路を備え、前記電源出力制御トランスのインダクタ
   ンスを制御するための制御巻線に直流制御電流を供給す
   る制御増幅器への誤差信号を、陰極線管の水平偏向回路
   へ供給する直流出力電圧から得る構成とし、前記待機動
   作中は、前記スタンバイスイッチ回路を開放して前記水
   平偏向回路の動作を停止させるようにしたことを特徴と
   する交直両用のスタンバイ電源を有する共振形スイッチ
   ング電源装置。