JPH0624390U - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源遮断の後，速やかな再動作が可能なＳＭ
ＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓ
ｕｐｐｌｙ）回路を提供することを目的とする。 【構成】 供給された交流電源の遮断を検出する交流電
源遮断検出回路１７と、交流電源遮断検出回路１７の交
流電源遮断検出信号に応答して、補助電源回路１３に充
電されている残留電荷を放電するための放電回路１８と
を備える。交流電源の遮断の後、放電回路１８により補
助電源回路１３に充電されている残留電荷が急速に放電
される。 【効果】 交流電源の遮断の後すぐにＳＭＰＳ回路を初
期状態に戻すことができるので、交流電源の再投入の
後、速やかな再動作が可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電源回路に関し、特に、スイッチング信号発生部および保護回路 に動作電源を供給するための補助電源を備えた電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）回路 は、入力された商用交流電圧を整流し、整流電圧をスイッチング変圧器の一次側 に与える。スイッチング変圧器の二次側から負荷に供給される電圧のレベルに応 じて、スイッチング変圧器の一次側に与えられる整流電圧がスイッチングされ、 二次側に交流電圧が誘導される。誘導された交流電圧は、再び整流され、動作電 源電圧として負荷に供給される。ＳＭＰＳ回路は、負荷に供給される動作電源電 圧の変動が非常に少ないという長所を有しており、コンピュータシステムや精密 な電源を要する電気機器の電源供給回路としてよく用いられている。このような ＳＭＰＳ回路は、おもにパルス幅変調方式の１種である電圧モード方式が採用さ れてきたが、最近では電流モード方式に転換されている。

【０００３】 従来の電流モード方式を採用したＳＭＰＳ回路において見られる欠点は、瞬間 的に電源のオンオフが行なわれた場合、または、ＳＭＰＳ回路に接続された各種 システムの異常発生の際に、システムの損傷を防止する保護回路が動作して電源 が遮断された場合に、機器を再稼働させるのに相当な時間を要することである。

【０００４】 より具体的な例として、図２は、従来の電流モード方式のＳＭＰＳ回路の回路 構成を示している。図２を参照して、電流モード方式のＳＭＰＳ回路は、電源プ ラグＰＬ１を介して印加された交流電圧を整流するダイオードブリッジＢＤ１と 、その出力側と接地との間に結合されたキャパシタＣ１とを備えた一次整流回路 １を含む。一次整流回路１の出力端子は、スイッチング変圧器Ｔ１の一次巻線Ｔ １１に接続される。スイッチング変圧器Ｔ１の負荷側二次巻線Ｔ１２には、ダイ オードＤ１とキャパシタＣ２とが分岐接続された、負荷側に動作電源を供給する ための二次整流回路２が接続される。

【０００５】 一方、変圧器Ｔ１の二次巻線側には、補助電源を供給するための補助二次巻線 Ｔ１３が接続されており、その出力は、分岐接続されたダイオードＤ２とキャパ シタＣ３とを含む補助電源回路３に接続される。この補助電源回路３の出力電圧 は、スイッチング信号発生部４および保護回路５の電源端子に動作電源として供 給される。また、スイッチング信号発生部４の出力信号は、変圧器Ｔ１の一次巻 線Ｔ１１と接地との間に接続された電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに与 えられ、この制御信号によりトランジスタＦＥＴ１はオンオフを繰返す。

【０００６】 一次整流回路１の出力とスイッチング信号発生部４の電源端子との間には、起 動抵抗Ｒｓが挿入されている。この起動抵抗Ｒｓは、初期動作の際にスイッチン グ信号発生部４を駆動するための初期電源を供給する経路を形成する。

【０００７】 二次整流回路２の出力端子と接地との間には、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２ からなる電圧分配器８が挿入されており、電圧分配器８の抵抗Ｒ２と接地との間 にかかった電圧が電圧変動検出部６に与えられる。電圧変動検出部６は、電圧分 配器８からの入力信号に応じて、出力側に接続されたフォトカプラＰＣ１の発光 部を駆動する。フォトカプラＰＣ１の受光部出力は、フォトカプラＰＣ１の動作 状態に応じてスイッチング信号発生部４が電界効果トランジスタＦＥＴ１を制御 するようにスイッチング信号発生部４に接続され、かつ、保護回路５の入力に接 続される。

【０００８】 このような構成を有した電流モード方式のＳＭＰＳ回路の動作を以下に詳細に 説明する。電源プラグＰＬ１に交流電圧が印加されると、印加された交流電圧は 一次整流回路１により整流され、直流電圧が出力される。一次整流回路１から出 力された直流電流は、起動抵抗Ｒｓを介してスイッチング信号発生部４に初期電 源として供給され、電界効果トランジスタＦＥＴ１が駆動される。このとき、一 次整流回路１から出力された直流電流は、変圧器Ｔ１の一次巻線Ｔ１１にも流れ 、負荷側二次巻線Ｔ１２と補助側２次巻線Ｔ１３とに電圧が誘導される。ここで 、補助側二次巻線Ｔ１３に誘導された交流電圧は、補助電源回路３により直流に 整流された後、整流された電圧がスイッチング信号発生部４および保護回路５の 電源端子に印加される。これにより、スイッチング信号発生部４が正常動作し、 トランジスタＦＥＴ１にパルス信号が与えられる。

【０００９】 それゆえ、トランジスタＦＥＴ１は、スイッチング信号発生部４から出力され るパルス信号に応答してオンオフを繰返すようになり、かかるトランジスタＦＥ Ｔ１のオンオフ動作により、変圧器Ｔ１の一次巻線Ｔ１１にかかる一次整流回路 １の出力電圧が繰返して断続される。この断続作用により、負荷側二次巻線Ｔ１ ２と補助側二次巻線Ｔ１３には電圧が断続的に誘導される。負荷側二次巻線Ｔ１ ２に誘導された電圧は、二次整流回路２により整流されたあと、整流された電圧 が負荷側の動作電源として供給される。

【００１０】 このような状態において、電圧分配器８の抵抗Ｒ２と接地との間にかかる電圧 が電圧変動検出部６に与えられるので、電圧変動検出部６は、二次整流回路２か ら出力された負荷側に供給される動作電源のレベル変動に応じて、フォトカプラ ＰＣ１の発光部の発光量を変化させる。したがって、フォトカプラＰＣ１の受光 部を介して、発光量を示す信号がスイッチング信号発生部４および保護回路５に 与えられる。

【００１１】 その結果、スイッチング信号発生部４は、負荷側に供給される動作電源の電圧 レベル変動に応じて、電界効果トランジスタＦＥＴ１の動作周期を調節するので 、負荷側に供給される動作電源の電圧レベルが一定な水準に保持される。一方、 動作電源のレベル変動が制御不能な程度になった場合には、保護回路路５が動作 してスイッチング信号発生部４の動作を停止させる。したがって、負荷側へ過剰 な電圧レベルの動作電源が供給されないようにして、負荷側に接続される機器が 損傷を受けないようにしている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

従来の電流モード方式のＳＭＰＳ回路では、動作中に瞬間停電が発生して電源 がオフされてから短い時間内に再びオンされた場合、または、負荷の異常動作な どにより保護回路５が動作してスイッチング信号発生部４のスイッチング動作が 停止されたことを知って使用者が人為的に電源をオフさせた場合に、補助電源回 路３のキャパシタＣ３には残留電荷が残されている。その結果、残留電荷が所定 レベル以下に放電されるまでは再び電源スイッチをオンしても、保護回路５が続 いて動作する。したがって、ＳＭＰＳ回路はしばらくの間非動作状態を保持し、 キャパシタＣ３の残留電荷が放電されるほぼ５ないし７秒後にＳＭＰＳ回路が再 動作するようになる。すなわち、ＳＭＰＳ回路の再動作を短時間で行ない得ない という課題があった。

【００１３】 この考案は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電源が遮断 された後短時間で再動作することのできる電源回路を提供することを目的とする 。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかる電源回路は、供給された交流電源電圧を整流する第１の整流 回路手段と、入力巻線ならびに第１および第２の出力巻線を有する変圧器とを含 む。変圧器の入力巻線は、一方端が第１の整流回路手段から出力された整流電圧 を受ける。この電源回路は、さらに、変圧器の入力巻線の他方端と予め定められ た電位との間に接続されたスイッチング手段と、第１の出力巻線から出力される 出力電圧の変動を検出する変動検出手段と、変圧器の第２の出力巻線から出力さ れる出力電圧を整流する第２の整流回路手段と、変動検出手段に応答して、スイ ッチング手段のスイッチングタイミングを制御するスイッチング制御手段と、第 ２の整流回路手段から出力された整流電圧を動作電源として受けるように接続さ れ、変動検出手段に応答して、スイッチング制御手段の動作を不能化させる不能 化手段と、供給される交流電源の遮断に応答して、第２の整流回路手段の出力電 圧レベルを減少させる電圧レベル減少手段とを含む。

【００１５】

【作用】

この考案における電源回路では、第２の整流回路手段から出力された整流電圧 は、交流電源が遮断された後もしばらくの間維持される傾向を有しているが、電 圧レベル減少手段が交流電源の遮断に応答して第２の整流回路手段の出力電圧レ ベルを減少させる。したがって、スイッチング制御手段の動作を不能化させる不 能化手段が、交流電源の遮断の後すぐに第２の整流回路手段から動作電源電圧を 受けなくなるので、スイッチング制御手段の動作が短時間で可能となる。その結 果、電源回路の再動作が短時間で可能となる。

【００１６】

【実施例】

以下、この考案によるＳＭＰＳ回路の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳 細に説明する。図１は、この考案の一実施例を示す電流モード方式のＳＭＰＳ回 路の回路図である。図１を参照して、このＳＭＰＳ回路は、図２に示した従来の ＳＭＰＳ回路と全般的な構成は同様であるが、交流電源遮断検出回路１７および 放電回路１８が付加されている点において相違する。交流電源遮断検出回路１７ および放電回路１８以外の回路構成は、図２に示したものと同様であるので、説 明が省略される。

【００１７】 交流電源遮断検出回路１７は、交流入力端子に印加される交流電源の遮断の有 無を検出する交流電源遮断検出部１７０と、交流電源遮断検出部１７０の出力信 号を反転させるための反転回路１７２とを含む。交流電源遮断検出部１７０は、 交流電源電圧が印加される電源プラグＰＬ１１の一方端子と接地との間に直列に 接続された抵抗Ｒ１３，ツェナーダイオードＺＤ，順方向接続のダイオードＤ１ ３，キャパシタＣ１４，およびキャパシタＣ１４と並列に接続された抵抗Ｒ１４ を含む。ダイオードＤ１３と抵抗Ｒ１４の共通接続ノードＡから交流電源遮断検 出信号が出力される。

【００１８】 反転回路１７２は、エミッタ接地ｎｐｎトランジスタＴＲ１１により構成され る。トランジスタＴＲ１１のベースと接続ノードＡとの間には、ベース電流制限 用抵抗Ｒ１５が挿入され、コレクタと一次整流回路１１の出力端子との間には、 抵抗Ｒ１６が挿入されている。この反転回路１７２は、ベース抵抗Ｒ１５を介し て交流電源遮断検出部１７０の出力を受け、コレクタと抵抗Ｒ１６との接続ノー ドを介して、交流電源遮断検出部１７０の出力信号の反転されたものを出力する 。したがって、交流電源遮断検出回路１７は、交流電源が遮断された場合に高レ ベルの出力信号を発生し、交流電源が正常である場合には低レベルの信号を出力 する。

【００１９】 一方、放電回路１８は、エミッタ接地ｎｐｎトランジスタＴＲ１２により構成 され、そのベースが反転回路１７２のコレクタと抵抗Ｒ１６との接続ノードに接 続され、コレクタが補助電源回路１３の出力端子に接続され、エミッタは接地さ れる。したがって、交流電源遮断検出回路１７から高レベルの交流電源遮断検出 信号が入力されたとき、トランジスタＴＲ１２がオンし、補助電源回路１３のキ ャパシタＣ１３に残された残留電荷を放電させるための放電経路が形成される。

【００２０】 以下に、補助電源回路１３の出力電圧を降下させるための動作を含め、図１に 示したＳＭＰＳ回路の動作について説明する。

【００２１】 電源プラグＰＬ１１に交流電圧が印加されると、一次整流回路１１により交流 電圧が直流電圧に整流される。その後、直流電圧は、スイッチング電界効果トラ ンジスタＦＥＴ１１を介して接地されているスイッチング変圧器Ｔの一次巻線Ｔ １１１に印加される。一方、スイッチング電界効果トランジスタＦＥＴ１１は、 スイッチング信号発生部１４の制御信号に応答してオンオフを繰返す。したがっ て、一次コイルに矩形波出力が伝達され、これにより、負荷側二次巻線Ｔ１１２ および補助側二次巻線Ｔ１１３に電圧が誘導される。補助側二次巻線Ｔ１１３の 誘導電圧は、補助電源回路１３により再び整流されてスイッチング信号発生部１ ４および保護回路１５に直流動作電源として供給される。一方、負荷側二次コイ ルＴ１１２の誘導電圧は、二次整流器１２によって再び整流されて負荷側へ直流 動作電源として供給される。

【００２２】 負荷側に供給される直流動作電圧は、電圧変動検出部１６が変動を検出した後 、変動に比例する出力信号をフォトカプラＰＣ１１を介してスイッチング信号発 生部１４および保護回路１５に与える。スイッチング信号発生部１４は、動作電 圧の変動に応じてスイッチング電界効果トランジスタＦＥＴ１１の動作を制御し て一定の直流動作電圧が負荷に供給されるようにする。一方、保護回路１５は、 回路の動作に異常がある場合に、スイッチング信号発生部１４の動作を停止させ る。

【００２３】 前述の動作過程において、ＳＭＰＳ回路が正常動作をする場合には、電源プラ グＰＬ１１の一方端子から抵抗Ｒ１３を介して交流電源遮断検出部１７０に印加 される交流電圧は、抵抗Ｒ１３とツェナーダイオードＺＤを介して一定なレベル に調節された後、ダイオードＤ１３およびキャパシタＣ１４を介して整流および 平滑処理される。その後、ダイオードＤ１３と抵抗Ｒ１４との接続ノードＡから 一定電圧の出力が得られる。この出力は反転回路１７２の抵抗Ｒ１５を経由して トランジスタＴＲ１１のベースに印加されるため、このトランジスタＴＲ１１は オンされる。これにより、放電回路１８のトランジスタＴＲ１２のベースは低電 位となるため、このトランジスタＴＲ１２はオフとなって補助電源回路１３のキ ャパシタＣ１３により充電された電荷が放電される放電径路が形成されない。し たがって、補助電源回路１３の出力電圧は、スイッチング信号発生部１４および 保護回路１５に続いて供給され、その結果、ＳＭＰＳ回路は正常動作を続ける。

【００２４】 しかしながら、このような制御動作中に瞬間停電または負荷側に異常動作が発 生した場合に、前述のように保護回路１５が直ちに動作して、スイッチング信号 発生部１４の動作が停止される。これによって、スイッチング電界効果トランジ スタＦＥＴ１１もオフされ、スイッチング変圧器Ｔの二次側に電圧が誘導されな い。その結果、二次整流回路１２の出力に接続される負荷に対する直流電源供給 が中断される。

【００２５】 このような場合に、電源供給が中断されることを知って使用者が電源をオフす ると、交流電源遮断検出回路１７は直ちに高レベルの交流電源遮断検出信号を放 電回路１８に出力する。これを詳細に説明すると、電源プラグＰＬ１１の一方端 子に接続された交流電源遮断検出部１７０のキャパシタＣ１４の容量は、トラン ジスタのベースとエミッタとの間のバイアスを印加するのに必要な程度の容量を 有しているため、キャパシタＣ１４に充電された電荷はすぐに抵抗Ｒ１４を介し て放電される。したがって、交流電源遮断検出部１７０のダイオードＤ１３とキ ャパシタＣ１４との間の接続ノードＡを介してトランジスタＴＲ１１を駆動する のに十分な電圧が出力されない。その結果、反転回路１７２のトランジスタＴＲ １１はオフとなる。しかしながら、一次整流回路１１の平滑用キャパシタＣ１１ は、交流電源遮断検出部１７０のキャパシタＣ１４または補助電源回路１３の平 滑用キャパシタＣ１３により容量が相対的に大きいばかりでなく、それの放電時 定数がキャパシタＣ１４またはキャパシタＣ１３より大きく設定されている。し たがって、キャパシタＣ１１により充電されている電荷により放電回路１８のト ランジスタＴＲ１２がオンし、補助電源回路１３のキャパシタＣ１３に充電され ている残留電荷がトランジスタＴＲ１２を介して接地に急速に放電される。

【００２６】 その結果、補助電源回路１３の出力電圧が急速に下がるので、それによって、 保護回路１５およびスイッチング信号発生部１４に対する電圧供給が中止される 。したがって、保護回路の動作が停止される。その結果、ＳＭＰＳ回路は初期状 態となり、電源遮断の直後に電源を再投入すれば、短時間でＳＭＰＳ回路を動作 させることができる。

【００２７】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、交流電源の遮断に応答して第２の整流回路 手段の出力電圧レベルを減少させる電圧レベル減少手段を設けたので、交流電源 の遮断の後短時間で再動作することのできる電源回路が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すＳＭＰＳ回路の回路
図である。

【図２】従来のＳＭＰＳ回路の回路図である。

【符号の説明】

１１ 一次整流回路 １２ 二次整流回路 １３ 補助電源回路 １４ スイッチング信号発生部 １５ 保護回路 １６ 電圧変動検出部 １７ 交流電源遮断検出回路 １８ 放電回路 ２９ 電圧分配器 １７０ 交流電源遮断検出部 １７２ 反転回路

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された交流電源電圧を整流する第１
   の整流回路手段と、 入力巻線ならびに第１および第２の出力巻線を有する変
   圧器とを含み、 前記変圧器の入力巻線は、一方端が前記第１の整流回路
   手段から出力された整流電圧を受け、 前記変圧器の入力巻線の他方端と予め定められた電位と
   の間に接続されたスイッチング手段と、 前記変圧器の第１の出力巻線に接続され、前記第１の出
   力巻線から出力される出力電圧の変動を検出する変動検
   出手段と、 前記変圧器の第２の出力巻線に接続され、前記第２の出
   力巻線から出力される出力電圧を整流する第２の整流回
   路手段と、 前記変動検出手段に応答して、前記スイッチング手段の
   スイッチングタイミングを制御するスイッチング制御手
   段と、 前記第２の整流回路手段から出力された整流電圧を動作
   電源として受けるように接続され、前記変動検出手段に
   応答して、前記スイッチング制御手段の動作を不能化さ
   せる不能化手段とを含み、 前記第２の整流回路手段から出力された整流電圧は、交
   流電源が遮断された後もしばらくの間維持される傾向を
   有し、 前記交流電源の遮断に応答して、前記第２の整流回路手
   段の出力電圧レベルを減少させる電圧レベル減少手段を
   含む、電源回路。
2. 【請求項２】 前記変動検出手段は、前記変圧器の第１
   の出力巻線に接続さ、前記第１の出力巻線から出力され
   る出力電圧の異常を検出する異常検出手段を含み、 前記不能化手段は、前記異常検出手段に応答して、前記
   スイッチング制御手段の動作を停止させる保護回路手段
   を含む、請求項１に記載の電源回路。
3. 【請求項３】 前記第２の整流回路手段は、平滑用キャ
   パシタを備え、前記平滑用キャパシタは、前記交流電源
   が遮断された後も前記しばらくの間充電された電荷を保
   持し、 前記電圧レベル減少手段は、 前記交流電源の遮断を検出する交流電源遮断検出手段
   と、 前記交流電源遮断検出手段に応答して、前記平滑用キャ
   パシタに充電された電荷を放電させる放電手段とを含
   む、請求項１または２に記載の電源回路。
4. 【請求項４】 前記電源回路は、さらに、前記変圧器の
   第２の出力巻線に接続された第３の整流回路手段を含
   み、 前記変動検出手段は、前記第３の整流回路手段から出力
   された整流電圧の変動を検出する、請求項１に記載の電
   源回路。