JPH07337010A

JPH07337010A - スイッチング電源回路

Info

Publication number: JPH07337010A
Application number: JP15436294A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yasumura; 昌之安村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【構成】例えば、ハーフブリッジタイプによる自励式
の電流共振型スイッチング電源回路であれば、整流平滑
電圧Ｅｉとアース間に起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ を直列接
続し、その分圧点とスイッチングトランジスタＱ₂ のベ
ース間にツェナーダイオードＺＤ₁ 及びダイオードＤ₅
を挿入して停止回路１を構成する。この際、ＫＮＤが１
５０Ｖ以上の場合にツェナーダイオードＺＤ₁ が導通
し、１５０Ｖ以下では導通しないように、起動抵抗Ｒ_S2
と抵抗Ｒ₁ 及びツェナーダイオードＺＤ₁ 等の各素子を
選定する。【効果】各種自励式の電流共振型スイッチング電源回
路においても、安価で簡単な部品で停止回路を構成して
ＡＣ２００Ｖ系が入力されている場合にのみ動作し、Ａ
Ｃ１００系が入力されてる場合には動作しないようにす
ることができる。また、停止回路の動作をキャンセルす
ることのできるスイッチにより、ＡＣ２００Ｖ系の電源
設備が無い工場でも生産可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源回路に
関わり、特に自励式による電流共振形のスイッチング電
源回路に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源回路として、自励式の
電流共振形のものが知られている。図５の回路図に、２
つのスイッチング素子が交番してスイッチング動作を行
うように構成される、いわゆるハーフブリッジ式の自励
式電流共振形スイッチング電源回路の一例を示す。この
図においてＡＣは商用の交流電源を示し、この交流電源
ＡＣに対して設けられるＣＭＣはコモンモードノイズ除
去のためのコモンモードチョークコイルを、また、この
コモンモードチョークコイルＣＭＣの後段の両極ライン
間に挿入されるＣ_L は、ノーマルモードノイズを除去す
るアクロスコンデンサを示している。なお、交流電源Ａ
Ｃの負極側のラインに設けられるＰＷはメインの電源ス
イッチを示している。また、Ｄｉ₁ は４本のダイオード
をブリッジ接続してなるブリッジ整流回路を示し、入力
された交流電源ＡＣについて全波整流を行う。Ｃｉは平
滑用コンデンサであり、上記ブリッジ整流回路Ｄｉ₁ 及
びこの平滑用コンデンサＣｉにより整流平滑電圧Ｅｉが
得られる。

【０００３】次に、Ｑ₁ 、Ｑ₂ はそれぞれスイッチング
素子としてのスイッチングトランジスタを示し、図のよ
うに整流平滑電圧Ｅｉとアース間に対してそれぞれのコ
レクタ、エミッタを介して接続されている。また、スイ
ッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ の各コレクタ−ベース
間にそれぞれ挿入される抵抗Ｒ_S1、Ｒ_S2は起動抵抗を、
またスイッチングトランジスタＱ₁、Ｑ₂ の各ベース−
エミッタ間に挿入されるＤ₁ 、Ｄ₂ はそれぞれダンパー
ダイオードを示す。また、抵抗Ｒ_B1、Ｒ_B2はそれぞれ、
スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のベース電流（ド
ライブ電流）調整用抵抗を示している。そして、スイッ
チングトランジスタＱ₁ のベースと抵抗Ｒ_B1、及びスイ
ッチングトランジスタＱ₂ のベースと抵抗Ｒ_B2間にそれ
ぞれ設けられるＣ_B1、Ｃ_B2は共振用のコンデンサであ
り、次に説明するドライブトランスＴ₁ の駆動巻線
Ｎ_B1、Ｎ_B2と共に、自励発振用の直列共振回路を形成し
ている。

【０００４】Ｔ₁ はスイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ
₂ のスイッチング周波数を可変制御するドライブトラン
スを示し、この図の場合には駆動巻線Ｎ_B1、Ｎ_B2及び共
振電流検出巻線Ｎ_R が巻回され、更にこれらの各巻線に
対して制御巻線Ｎ_C が直交する方向に巻回された直交型
の可飽和リアクトルとされている。なお、巻線Ｎ_B1、Ｎ
_B2においてそれぞれ（）内に示すＬ_B はそのインダク
タンスを示す。このドライブトランスＴ₁ の駆動巻線Ｎ
_B1の一端は抵抗Ｒ_B1に、他端はスイッチングトランジス
タＱ₁ のエミッタに接続される。また、駆動巻線Ｎ_B2の
一端はアースに接地されると共に他端は抵抗Ｒ_B2と接続
されて、前記駆動巻線Ｎ_B1と逆の極性の電圧が出力され
るようになされている。また、電流検出巻線Ｎ_R はスイ
ッチングトランジスタＱ₁ のエミッタとスイッチングト
ランジスタＱ₂ のコレクタの接点に接続されると共に、
コンバータトランスＴ₂ の一次巻線Ｎ₁ の一端に対して
接続される。

【０００５】Ｔ₂ はスイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ
₂ のスイッチング出力を二次側に伝送するための絶縁型
のコンバータトランスで、このコンバータトランスＴ₂
の一次巻線Ｎ₁ の一端は電流検出巻線Ｎ_R と直列に接続
され、他端は共振コンデンサＣ₁ を介してアースに対し
て接続されている。そして、これら共振コンデンサＣ₁
及び一次巻線Ｎ₁ を含むコンバータトランスＴ₂ のイン
ダクタンス成分により共振回路を形成している。従っ
て、実際のコンバータトランスＴ₂ においては、負荷電
力や交流入力電圧等の各種条件に適合する一次側の励磁
インダクタンス及び漏れインダクタンス（トランス結合
係数に相当する）が得られるように選定される。

【０００６】また、この図に示す電源回路の場合、コン
バータトランスＴ₂ の二次側には二次巻線Ｎ₂ 及びＮ₃
が設けられており、例えば二次巻線Ｎ₂ 側に対しては図
のようにブリッジ整流回路Ｄｉ₂ と、このブリッジ整流
回路Ｄｉ₂ のプラス側の出力とアース間に接続された平
滑用コンデンサＣ₂ からなる整流平滑回路が設けられて
いる。これにより、一次巻線Ｎ₁ の交流電圧で誘起され
たエネルギーが二次巻線Ｎ₂ に伝送されて、直流電圧出
力Ｅ₁ が得られることとなる。また、二次巻線Ｎ₃ にお
いてはアースに接地されたセンタータップを設けると共
に、ダイオードＤ₃ 、Ｄ₄ による全波整流回路と平滑用
コンデンサＣ₃ が設けられることで、直流電圧出力Ｅ₂
が得られる。ＡＭＰは例えば二次側の直流電圧出力Ｅ₁
と、基準電圧を比較してその誤差に応じた直流電流を、
制御電流Ｉ_C としてドライブトランスＴ₁ の制御巻線Ｎ
_C に供給する誤差増幅器である。

【０００７】上記構成の電流共振形スイッチング電源の
スイッチング動作を簡単に説明する。先ず商用交流電源
が投入されると、例えば起動抵抗Ｒ_S1、Ｒ_S2を介してス
イッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のベースにベース電
流が供給されることになるが、例えばスイッチングトラ
ンジスタＱ₁ が先にオンとなったとすれば、スイッチン
グトランジスタＱ₂ はオフとなるように制御される。そ
して整流平滑電圧ＥｉからスイッチングトランジスタＱ
₁ →電流検出巻線Ｎ_R →一次巻線Ｎ₁ →コンデンサＣ₁
に共振電流が流れるが、この共振電流が０となる近傍で
スイッチングトランジスタＱ₂ がオン、スイッチングト
ランジスタＱ₁ がオフとなるように制御される。そし
て、スイッチングトランジスタＱ₂ を介して先とは逆方
向の共振電流が流れる。以降、スイッチングトランジス
タＱ₁ 、Ｑ₂ が交互にオンとなる自励式のスイッチング
動作が開始される。このスイッチングトランジスタＱ
₁ 、Ｑ₂ のスイッチング周波数は、駆動用巻線Ｎ_B1のイ
ンダクタンスとコンデンサＣ₂の容量、駆動用巻線Ｎ_B2
のインダクタンスとコンデンサＣ₃ の容量によって決定
される。このようにスイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ
₂ のスイッチング動作に伴い、共振コンデンサＣ₁ 及び
一次巻線Ｎ₁ からなる電流共振回路に高周波の電流が流
れ、これによって蓄積されたエネルギーはコンバータト
ランスＴ₂ の２次巻線Ｎ₂ 、Ｎ₃ に伝送される。これら
２次巻線Ｎ₂ 、Ｎ₃ に励起された交流電圧は、図に示す
ような整流平滑回路により直流電圧Ｅ₁ 、Ｅ₂ として、
後段の負荷回路に供給されることになる。

【０００８】また、この電流共振形スイッチング電源回
路における定電圧制御は次のようになる。例えば、二次
側の直流電圧Ｅ₁ が上昇するとすると、この変動を検出
して誤差増幅器ＡＭＰから出力される制御電流Ｉ_C は増
加する。このように制御電流Ｉ_C が増加した場合には、
これに応じてドライブトランスＴ₁ のコアが飽和状態に
近付いていくことになり、これによって被制御巻線であ
る駆動巻線Ｎ_B1、Ｎ_B2のインダクタンスは減少する。と
ころで、スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のスイッ
チング周波数は、それぞれ駆動用巻線Ｎ_B1（Ｎ_B2）のイ
ンダクタンスとコンデンサＣ_B1（Ｃ_B2）の容量によって
決定されるが、駆動用巻線のインダクタンスが減少する
とスイッチング周波数は高くなる。

【０００９】従って、この場合にはコンデンサＣ₁ とコ
ンバータトランスＴ₂ のインダクタンス成分による共振
周波数よりスイッチング周波数が高くなるほうに変化し
て、コンバータトランスＴ₂ の二次巻線Ｎ₂ 、Ｎ₃ 側に
励起される電圧が低下するアッパ制御とされている。こ
の結果、二次側の直流電圧Ｅ₁ およびＥ₂ の電圧の上昇
は抑制される。

【００１０】また、二次側の直流電圧Ｅ₁ が降下した場
合には、誤差増幅器ＡＭＰは、これに応じて減少された
制御電流Ｉ_C を制御巻線Ｎ_C に供給し、ドライブトラン
スＴ₁ の駆動巻線Ｎ_B1、Ｎ_B2のインダクタンスは上昇し
て、スイッチング周波数は低くなって共振周波数に近く
なる。その結果、コンバータトランスＴ₂ の一次巻線に
得られる電圧が上昇して二次側に得られる直流電圧も上
昇する。

【００１１】このようにして定電圧制御を行う電流共振
形スイッチング電源回路では、例えば、交流入力電圧と
して３０Ｖ付近から起動抵抗Ｒ_S(1、2)によりスイッチン
グ動作を開始させ、ＡＣ９０Ｖ〜ＡＣ２８８Ｖ程度まで
の範囲内でコンバータトランスＴ₂ の二次側に得られる
直流電圧Ｅ_(1、2) の変動を抑制することが可能である。
即ち、図５に示したようなスイッチング電源回路は、い
わゆる１００Ｖ系〜２００Ｖ系の交流入力電圧に対応し
て直流電圧Ｅ_(1、2) を安定して得ることが可能とされ、
いわゆるワールドワイド電源回路として交流入力電圧の
異なる地域においても共通に利用することができる。

【００１２】ところで、例えば同一国内においても公称
交流入力電圧が地域によって１００Ｖ系と２００Ｖ系で
異なるような場合に、電子機器に対して交流入力電圧が
１００Ｖ系の場合にはこれを動作させず、２００Ｖ系の
場合にのみ動作が可能となるような規制を行っているよ
うな国がある。この規制に対応する方法として、交流入
力電圧が１００Ｖ系であるような場合に当該電子機器の
電源回路を動作しないように構成することが行われてい
る。

【００１３】図６の回路図は、上記規制に対応するよう
に構成されたスイッチング電源回路の一例を示すもので
あり、この場合にはＭＯＳ型トランジスタを用いた他励
発振式による電流共振形コンバータとされている。な
お、この図において図５と同一部分は同一符号を付して
説明を省略する。このスイッチング電源回路において
は、スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂はそれぞれＭ
ＯＳ−ＦＥＴとされ、また、スイッチングトランジスタ
Ｑ₁ 、Ｑ₂のドレイン−ソース間に対して並列に接続さ
れているＤ₂₃、Ｄ₂₄は、アース側から電源側に戻るよう
な負極性の共振電流を流すための並列ダイオードを示
す。

【００１４】次にこの図において、１１はドライブ回路
を示しており、このドライブ回路１１から出力される駆
動電圧により、スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ が
スイッチング動作を行うことになる。

【００１５】１２は発振制御回路を示している。この発
振制御回路１２はスイッチング周波数信号を生成し、ド
ライブ回路１１に供給するものである。したがって、ド
ライブ回路１１では発振制御回路１２から入力されたス
イッチング周波数信号に基づく駆動電圧を出力すること
になる。なお、スイッチング周波数信号は、後述するフ
ォトカプラ１６により帰還された二次側の直流電圧検出
信号に基づいて可変されるように構成されている。

【００１６】また、Ｄ₂₂はダイオードを、Ｃ₂₂はコンデ
ンサを示しており、両者により整流平滑回路を形成して
いる。つまり、コンバータトランスＴ₂ の一次巻線Ｎ₁
に供給されるスイッチング出力を整流平滑化して直流電
圧Ｅ₃ を得るものである。この直流電圧Ｅ₃ は、例えば
起動後のドライブ回路１１及び発振制御回路１２の駆動
電源として供給される。

【００１７】また、１３はドライブ回路１１及び発振制
御回路１２を起動させるための起動回路である。この起
動回路１３は、トランジスタＱ₁₁、抵抗Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、ダ
イオードＤ₂₁、及びツェナーダイオードＺＤ₁₁からな
る。トランジスタＱ₁₁のベースは、抵抗Ｒ₂₂を介して整
流平滑電圧Ｅｉのラインと接続され、また、ツェナーダ
イオードＺＤ₁₁のカソードと接続される。このツェナー
ダイオードＺＤ₁₁のアノードは接地されている。更にト
ランジスタＱ₁₁のベースは、後述する停止回路１４にお
けるトランジスタＱ₁₂のエミッタに接続されている。ま
た、トランジスタＱ₁₁のコレクタは抵抗Ｒ₂₁を介して整
流平滑電圧Ｅｉのラインと接続され、エミッタはダイオ
ードＤ₂₁のアノードを介してドライブ回路１１及び発振
制御回路１２の電源入力に対して接続されている。

【００１８】１４は交流入力電圧のレベルに応じて起動
回路１３の動作を停止させるために設けられる停止回路
である。この停止回路１４においてＲ₂₃はベース電流制
限用の抵抗を示し、抵抗Ｒ₂₄と直列に接続されて、直流
電圧Ｅｉとアース間に設けられる。この抵抗Ｒ₂₃、Ｒ₂₄
の接続点に対してはツェナーダイオードＺＤ₁₂のカソー
ドが接続され、そのアノードはトランジスタＱ₁₂のベー
スに対して接続されている。また、トランジスタＱ₁₂の
ベースとアース間には抵抗Ｒ₂₅及びコンデンサＣ₂₁が並
列に接続されている。トランジスタＱ₁₂のエミッタは、
トランジスタＱ₁₁のベースに接続され、コレクタは接地
されている。そして、抵抗Ｒ₂₃、Ｒ₂₄及びツェナーダイ
オードＺＤ₁₂は、例えば交流入力電圧が１５０Ｖ以下で
はツェナーダイオードＺＤ₁₂が導通しないように、１５
０Ｖ以上で導通するように設定されている。なお、その
動作については後述する。

【００１９】次に、コンバータトランスの二次側に設け
られている１５は、コンバータトランスＴ₂ の二次側の
直流電圧Ｅ₁ のレベルを検出する電圧検出回路１５を示
している。この、電圧検出回路１５においては抵抗
Ｒ₃₁、Ｒ₃₂が直流電圧Ｅ₁ とアース間に直列に接続さ
れ、この抵抗Ｒ₃₁、Ｒ₃₂の接続点に対してトランジスタ
Ｑ₁₄のベースが接続されている。また、トランジスタＱ
₁₄のコレクタはフォトカプラ１５のフォトダイオードＤ
₂₅のカソードに対して接続され、フォトダイオードＤ₂₅
のアノードは抵抗Ｒ₃₃を介して直流電圧Ｅ₁ と接続され
ている。また、エミッタは抵抗Ｒ₃₄を介して直流電圧Ｅ
₁ と接続されていると共に、ツェナーダイオードＺＤ₁₂
のカソードと接続され、そのアノードは接地されてい
る。このツェナーダイオードＺＤ₁₂及び抵抗Ｒ₃₄は、直
流電圧Ｅ₁ に対して直列に接続されており、これにより
所定の基準電圧を得ている。この電圧検出回路１５で
は、直流電圧Ｅ₁ を分圧した抵抗Ｒ₃₁、Ｒ₃₂の分圧点
と、ツェナーダイオードＺＤ₁₂の基準電圧の差に対応し
たコレクタ電流がフォトダイオードＤ₂₅を駆動してい
る。この結果、コレクタに接続されているフォトダイオ
ードＤ₂₅の輝度は直流電圧Ｅ₁ の変動に応じて変化する
ことになる。

【００２０】１６は、電圧検出回路１５の検出出力を一
次側の発振制御回路１２に帰還するためのフォトカプラ
であり、上記したフォトダイオードＤ₂₅とフォトトラン
ジスタＱ₁₃からなる。図のようにフォトトランジスタＱ
₁₃のコレクタは、発振制御回路１２に対して接続され、
フォトダイオードＤ₂₅の輝度変化に応じて可変されたフ
ォトトランジスタＱ₁₃のコレクタ電流が発振制御回路１
２に供給されることになり、これが発振周波数可変信号
とされる。発振制御回路１２では、この信号に基づいて
発振周波数を変化させてドライブ回路１１に出力する。
これにより、スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のス
イッチング周波数が変化し、直流電圧Ｅ₁ の変動をキャ
ンセルするようにされる。このようにして、この図に示
すスイッチング電源回路の定電圧制御が行われる。

【００２１】起動回路１３は、商用交流電源ＡＣが投入
されて整流平滑電圧Ｅｉが得られると、ツェナーダイオ
ードＺＤ₁₁が導通し、その基準電圧によって一定のベー
ス電流がトランジスタＱ₁₁に供給される。これによりト
ランジスタＱ₁₁がオンとなり、整流平滑電圧Ｅｉのライ
ンから抵抗Ｒ₂₁、トランジスタＱ₁₁のコレクタ−エミッ
タ、及びダイオードＤ₂₁介して、起動電源がドライブ回
路１１及び発振制御回路１２の電源入力に供給される。
ドライブ回路１１及び発振制御回路１２は、この電源に
基づいてそれぞれの動作を開始して、スイッチングトラ
ンジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のスイッチング動作が開始されるこ
とになる。なお、スイッチング動作の安定後はダイオー
ドＤ₂₂及びコンデンサＣ₂₂からなる整流平滑回路の直流
電圧Ｅ₃が、電源としてドライブ回路１１及び発振制御
回路１２に供給される。

【００２２】次に、停止回路１４の動作について説明す
る。前述のように停止回路１４においては、抵抗Ｒ₂₃、
Ｒ₂₄及びツェナーダイオードＺＤ₁₂の各素子について、
交流入力電圧が１５０Ｖ以下に対応する整流平滑電圧Ｅ
ｉのレベルではツェナーダイオードＺＤ₁₂が導通しない
ように、交流入力電圧が１５０Ｖ以上に対応する整流平
滑電圧Ｅｉのレベルであれば導通するように設定されて
いる。

【００２３】これにより、交流入力電圧が１５０Ｖ以上
の場合には、ツェナーダイオードＺＤ₁₂を介して抵抗Ｒ
₂₃、Ｒ₂₄を分圧した電圧に応じた電流が流れて、トラン
ジスタＱ₁₂のベースに逆バイアスが掛かる状態となり、
トランジスタＱ₁₄はオフとなる。この状態の場合、起動
回路１３においては抵抗Ｒ₂₂を介して整流平滑電圧Ｅｉ
から流れる電流は、トランジスタＱ₁₁のベースに流れる
ことになって、上述したようにドライブ回路１１及び発
振制御回路１２が起動してスイッチングトランジスタＱ
₁ 、Ｑ₂ のスイッチング制御が行われることになる。

【００２４】一方、交流入力電圧が１５０Ｖ以下の場合
にはツェナーダイオードＺＤ₁₂が導通しないことから、
トランジスタＱ₁₂のベース電流は抵抗Ｒ₂₅を介してアー
スに流れる経路が形成されて、トランジスタＱ₁₂はオン
となる。従って起動回路１３のトランジスタＱ₁₁のベー
ス−アース間の電位差はなくなってベース電流の供給は
行われなくなり、トランジスタＱ₁₁はオフとなる。これ
により、ドライブ回路１１及び発振制御回路１２には起
動電源が供給されないことになって、その動作を開始す
ることはなくなるため、これに伴ってスイッチングトラ
ンジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のスイッチング動作も行われなくな
る。あるいは、トランジスタＱ₁₂のエミッタをダイオー
ドＤ₂₁のカソード側と接続しても、トランジスタＱ₁₂が
オンとなった場合には、起動電源がアースに落ちること
になるため、同様にドライブ回路１１及び発振制御回路
１２を起動させないようにすることができる。即ち、こ
の図６に示されているスイッチング電源回路では、１５
０Ｖ以上の交流入力電圧が入力されあ場合には通常に起
動回路が動作をして電源回路が動作をすることになる
が、１５０Ｖ以下の交流入力電圧が入力された場合に
は、起動回路が動作しないようにされて電源回路の動作
が停止するように構成されている。これにより、交流入
力電圧が１００Ｖ系の場合には電子機器を動作させない
という前述の規制に対応しているものである。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、図６
のような他励式とされる電流共振形スイッチング電源回
路の場合であれば、ドライブ回路１１及び発振制御回路
１２を起動させるための起動回路１３が設けられている
ことから、交流入力電圧に応じて起動回路１３の動作を
停止させる停止回路１４を付加することで、電源装置の
動作を停止させることが容易に可能とされる。

【００２６】しかし、図５に示したような自励式の電流
共振形スイッチング電源回路の場合、特に他励式のよう
な起動回路は設けられておらず、また、直交型ドライブ
トランスにより自励発振回路のインダクタンスを可変し
て定電圧制御を行うという構成により、交流入力電圧が
ＡＣ９０Ｖ〜ＡＣ２８８Ｖ程度までの範囲内でコンバー
タトランスＴ₂ の二次側に得られる直流電圧Ｅ_(1、2) の
変動を抑制できるようになっている。したがって、自励
式の電流共振形スイッチング電源回路では電源装置の動
作を停止させることが非常に困難で、上述してきた規制
に対応できないという問題があった。

【００２７】また、図６に示したスイッチング電源回路
の場合には、交流入力電圧が１００Ｖ系の場合には常に
停止回路が動作することになる。このため、例えば１０
０Ｖ系の電源設備しか備えていないような工場では、こ
のようなスイッチング電源回路の調整やエージング等を
行うことができず、従ってこれらを製造することができ
ないという、製造条件上の問題も有している。

【００２８】そこで、本発明は自励式の電流共振形スイ
ッチング電源回路においても、所定レベル以下の交流入
力電圧が入力された場合には電源回路の動作が簡単に停
止されるようにすることを目的とする。また、この目的
の実現にあたり回路規模及びコストができるだけ抑えら
れるようにするものである。さらに、スイッチング電源
回路を交流入力電圧に応じて停止させる回路部の動作を
任意にオン・オフできるようにするものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流入力電圧
を整流平滑化して直流として供給する整流平滑回路と、
この整流平滑回路からの直流をスイッチングするスイッ
チング素子と、この際のスイッチング周波数を設定する
コンデンサ及び時定数インダクタンスからなる周波数設
定回路と、時定数インダクタンスを有するドライブトラ
ンスとコンバータトランスの一次巻線及び電流共振コン
デンサからなり、スイッチング電流が共振電流として流
れる共振回路とを備えている自励式電流共振形のスイッ
チング電源回路において、交流入力電圧が所定以下の場
合には、スイッチング素子のスイッチング動作を停止さ
せることのできるスイッチング動作停止回路を設けるこ
ととした。

【００３０】そして、スイッチング動作停止回路の構成
としては、交流入力電圧に基づいて得られる直流電圧を
分圧する分圧抵抗、及びこの分圧抵抗の分圧点と前記ス
イッチング素子間に直列にツェナーダイオードとダイオ
ードを接続してなるものとした。

【００３１】そして、このようなスイッチング動作停止
回路をハーフブリッジ方式により結合された１対の前記
スイッチング素子の、接地側のスイッチング素子に対し
て設ける、あるいは、フルブリッジ方式により結合され
た４つのスイッチング素子の、少なくともいずれか一方
の接地側のスイッチング素子に対して設けて、スイッチ
ング電源回路を構成することとした。更には、定常電圧
整流平滑動作と倍電圧整流平滑動作に切換可能な整流平
滑回路を有するスイッチング電源回路、あるいは、時定
数インダクタンスに対して直交するように制御巻線を巻
装したドライブトランスとコンバータトランスの二次側
の出力電圧に応じた制御電流を制御巻線に供給する制御
電流出力部を備えた定電圧制御回路を有するスイッチン
グ電源回路、あるいは一次巻線に対して直交するように
制御巻線を巻装したコンバータトランスと制御電流出力
部を備えた定電圧制御回路を有するスイッチング電源回
路に対して、上記スイッチング動作停止回路を設けるこ
ととした。更に、スイッチング動作停止回路をバイパス
して、この回路の動作を無能化できるバイパススイッチ
を設けることとした。

【００３２】

【作用】上記構成によれば、各種タイプの自励式の共振
形スイッチング電源回路において、所定レベル以下の交
流入力電圧が入力されている場合には、スイッチング素
子に起動信号が供給されないようにされて、電源回路の
動作が停止するようにされる。また、このためのスイッ
チング動作停止回路は少ない小規模の部品により構成す
ることができる。また、上記停止回路をパスして起動抵
抗とスイッチング素子間を直接接続させることのできる
スイッチを設けることで、通常に交流入力電圧が１００
Ｖ系の場合でも動作させることが可能となる。

【００３３】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明のスイッ
チング電源回路の実施例について説明する。なお、これ
らの図において図５の回路と同一部分は同一符号を付し
て説明を省略するものとする。図１は、本発明のスイッ
チング電源回路の一実施例を示す回路図である。この実
施例は図５に示すハーフブリッジ式の自励式電流共振形
のスイッチング電源回路において、アース側のスイッチ
ングトランジスタＱ₂ に対して停止回路１を設けて構成
したものとされる。本実施例の停止回路１においては、
整流平滑電圧Ｅｉのラインとアース間に直列に起動抵抗
Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ が設けられる。そして、上記起動抵抗Ｒ
_S2と抵抗Ｒ₁ の接続点に対して、ツェナーダイオードＺ
Ｄ₁ のカソードが接続され、そのアノード側はダイオー
ドＤ₅ のアノードに対して接続される。また、ダイオー
ドＤ₅ のカソードは、スイッチングトランジスタＱ₂ の
ベースに対して接続される。Ｃ₄ は例えばノイズ吸収用
コンデンサを示す。

【００３４】そして、この停止回路１では、例えば交流
電源ＡＣとして１５０Ｖ以下（即ち１００Ｖ系とされ
る）が投入された場合には、起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ に
より整流平滑電圧Ｅｉを分圧した電圧値が、ツェナーダ
イオードＺＤ₁ のツェナー電圧を越えないようにされ、
一方、１５０Ｖ以上（即ち２００Ｖ系とされる）が投入
された場合には、起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ による分圧値
が、ツェナーダイオードＺＤ₁ のツェナー電圧を越えて
導通するように設定されている。

【００３５】これにより、交流電源ＡＣとして１５０Ｖ
以上が投入された場合には、整流平滑電圧Ｅｉのライン
から起動抵抗Ｒ_S2、ツェナーダイオードＺＤ₁ 及びダイ
オードＤ₅ を介して、スイッチングトランジスタＱ₂ に
起動信号が供給されることになる。このため、スイッチ
ングトランジスタＱ₁ ，Ｑ₂ 側では、図５にて説明した
ような起動時の動作が得られて、スイッチングトランジ
スタのスイッチング動作が開始される。このようにして
交流入力電圧が２００Ｖ系であれば電源回路が通常に動
作をすることになる。一方、１５０Ｖ以下の交流電源Ａ
Ｃが投入された場合には、ツェナーダイオードＺＤ₁ が
導通せず、従って、スイッチングトランジスタＱ₂ のベ
ースに起動信号は供給されないことになる。これによ
り、スイッチングトランジスタＱ₂ はオフ状態が維持さ
れてしまうことになり、スイッチングトランジスタＱ
₁ 、Ｑ₂ によるスイッチング動作は行われない、つま
り、交流入力電圧が１００Ｖ系の場合には電源回路の動
作が停止されることになる。

【００３６】このようにして、自励式の電流共振形のス
イッチング電源回路においても前述した規制を満たすこ
とのできるものが得られることになる。そして、本実施
例の停止回路１においては能動回路を用いておらず、ま
た起動抵抗Ｒ_S2を除けば、抵抗Ｒ₁ 、ツェナーダイオー
ドＺＤ₁ 、ダイオードＤ₅ 、コンデンサＣ₄ と少数かつ
安価な部品により構成されており、コストや基板サイズ
の観点においても特に負担とならない。

【００３７】図２は、他の実施例としてのスイッチング
電源回路を示すもので図１と同一部分は同一符号を付し
て説明を省略する。上記図１に示した実施例において
は、制御巻線Ｎ_C をドライブトランスＴ₁ に設けて可飽
和リアクトルとして構成して、スイッチング周波数を可
変して定電圧制御を行うようにされているが、本実施例
に示すように、例えば制御巻線Ｎ_C をコンバータトラン
スの一次巻線に対して直交するように設けて、その主磁
束をコントロールすることによっても定電圧制御を行う
ことが可能である。

【００３８】また、図２に示す実施例の停止回路１にお
いては、ツェナーダイオードＺＤ₁をパスするためのバ
イパススイッチ２が設けられている。このバイパススイ
ッチ２の一端は起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ の接続点に対し
て接続され、その他端はツェナーダイオードＺＤ₁ とダ
イオードＤ₅ の接続点に対して接続されている。なお、
このバイパススイッチ２は手動式とされていればよい。
例えば、このバイパススイッチ２がオフにされている場
合には、本実施例の停止回路１は図１に示した停止回路
と同じ構成になるため、上述したように交流入力電圧が
２００Ｖ系時のみ電源回路が動作し、１００Ｖ系の場合
には動作が停止する電源回路となる。一方、このバイパ
ススイッチ２をオンとした場合には、ツェナーダイオー
ドＺＤ₁ が省略されて起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ の接続点
とダイオードＤ₅ が接続されたと等価の回路となる。即
ち、交流入力電圧が１００Ｖ系か２００Ｖ系のいずれで
あるに関わらず、整流平滑電圧Ｅｉのラインから起動抵
抗Ｒ_S2、ダイオードＤ₅ を介して起動信号がスイッチン
グトランジスタＱ₂ のベースに流れる回路が得られるこ
とになる。従って、このバイパススイッチ２をオンにす
ることで、交流入力電圧が１００Ｖ系の場合にもスイッ
チング動作を開始させて電源回路を動作させることが可
能になる。

【００３９】例えば、本実施例の電源回路をＡＣ１００
Ｖ系の電源設備しか備えておらず、ＡＣ２００Ｖの電源
設備の無い工場で生産するような必要がある場合には、
このバイパススイッチ２をオンに切換えておけば、本実
施例の電源回路をＡＣ１００Ｖで動作させながら、組み
立て、調整、エージング等の工程を行うことが可能とな
る。そして、前述した規制のある地域に向けて出荷する
際にバイパススイッチ２をオフに切換えておけば、ＡＣ
１００Ｖ系の場合には動作しない電源回路とすることが
簡単にできる。なお、例えばこのスイッチをオンに切り
替えたままにして、上述のような規制の無い各地域向け
の電源回路として対応することも可能である。また、こ
のバイパススイッチ２は先の実施例である図１のスイッ
チング電源回路における停止回路１に対しても設けるこ
とが当然可能である。

【００４０】次に、図３を参照して更に他の実施例につ
いて説明することとし、図１と同一部分は同一符号を付
して説明を省略する。またこの図においては、後述する
本実施例の整流平滑動作の説明の便宜上、ブリッジ整流
ダイオードＤｉ₁ の各ダイオード素子に対してａ〜ｄの
符号を付すと共に、コモンモードチョークコイルＣＭＣ
の正極ライン側の巻線にｅ、負極ライン側の巻線にｆの
符号を付している。

【００４１】この実施例においては、整流平滑電圧Ｅｉ
を得るための整流平滑回路について、例えば交流入力電
圧が１００Ｖ系の場合は倍電圧整流平滑動作を実行さ
せ、一方、交流入力電圧が２００Ｖ系の場合には通常の
整流平滑動作を実行させるように切換えられるようにさ
れる。このようにすると、交流入力電圧が１００Ｖ系あ
るいは２００系に関わらず或る所定の整流平滑電圧Ｅｉ
が得られ、例えば後段の定電圧制御の制御範囲が小さく
て済むため、電源回路の設計に負担をかけないようにす
ることもできる。

【００４２】そこで、先ず本実施例の整流平滑回路につ
いて説明する。この整流平滑回路においてＣｉ₁ ，Ｃｉ
₂ は平滑コンデンサを示す。つまり、この場合には２つ
の平滑コンデンサが設けられる。そして、図のように平
滑コンデンサＣｉ₁ ，Ｃｉ₂がブリッジ整流回路Ｄｉ₁
の出力端とアース間に直列に接続されている。また、３
は倍電圧整流平滑動作と通常の整流平滑動作とを切換え
るための切換スイッチを示す。この切換スイッチ３は、
例えば図に示すトライアックＶＤＲをスイッチ素子とし
て内蔵すると共に、ほかにこのトライアックＶＤＲのた
めのオン／オフ制御回路等を内蔵してなるハイブリッド
ＩＣとされる。この場合、切換スイッチ３のトライアッ
クＶＤＲは、図のように平滑コンデンサＣｉ₁ ，Ｃｉ₂
の接続点と整流ブリッジ回路Ｄｉ₁ の負極側との接続端
との間に挿入されるようにして設けられる。また、Ｒ₁₁
は抵抗、Ｃ₁₁〜Ｃ₁₄はコンデンサ、Ｄ₈ はダイオードを
示し、それぞれ切換スイッチ３の外付部品とされる。そ
してこれらの外付部品において、コンデンサＣ₁₄および
ダイオードＤ₈ からなる整流回路により交流入力電圧を
整流平滑化した検出電圧が得られる。そして、切換スイ
ッチ３ではこの検出電圧に基づいて、例えば交流電源１
として１５０Ｖ以下が供給されている場合はオンとされ
て導通状態となり、１５０Ｖ以上が供給されている場合
にはオフとされて非導通状態となるように制御される。
即ちこの場合には、交流電源１がいわゆる１００Ｖ系で
ある場合には切換スイッチ３はオンとされ、交流電源１
がいわゆる２００Ｖ系である場合にはオフとされること
になる。なお、他の外付部品である抵抗Ｒ₁₁、コンデン
サＣ₁₁〜Ｃ₁₃は、トライアックＶＤＲのオン／オフ時の
サージ電流やトライアックＶＤＲのゲート信号のノイズ
対策のための保護回路を形成するものとされる。

【００４３】上記のような構成の整流平滑回路において
は、交流電源ＡＣとして１００Ｖ系が供給されている場
合には次のような動作となる。この場合には、上述のよ
うに切換スイッチ３がオンとされて導通可能な状態とな
る。そして、交流入力電圧が正の期間の電流は、交流電
源ＡＣ→コモンモードチョークコイルＣＭＣの巻線ｅ→
ダイオードａ→平滑コンデンサＣｉ₁ →切換スイッチ３
（トライアックＶＤＲ）→コモンモードチョークコイル
ＣＭＣの巻線ｆ→交流電源ＡＣの経路で流れることとな
る。一方、交流入力電圧が負の期間は、電流は交流電源
ＡＣ→コモンモードチョークコイルＣＭＣの巻線ｆ→切
換スイッチ３→平滑コンデンサＣｉ₂ →ダイオードｃ→
コモンモードチョークコイルＣＭＣの巻線ｅ→交流電源
ＡＣの経路で流れる。

【００４４】つまり、この際には平滑コンデンサＣｉ
₁ ，Ｃｉ₂ に対するそれぞれ正期間、負期間の充電によ
り、電圧Ｅｉとしては交流電源ＡＣの入力電圧のほぼ倍
の２００Ｖ系の電圧が得られる倍電圧整流平滑動作とな
る。

【００４５】一方、交流電源ＡＣとして２００Ｖ系の交
流電圧が供給されている場合には、切換スイッチ３がオ
フとされる。そして、この場合において交流入力電圧が
正の期間の電流は、交流電源ＡＣ→コモンモードチョー
クコイルＣＭＣの巻線ｅ→ダイオードａ→平滑コンデン
サＣｉ₁ →平滑コンデンサＣｉ₂ →ダイオードｄ→コモ
ンモードチョークコイルＣＭＣの巻線ｆ→交流電源ＡＣ
の経路で流れることになる。また、交流入力電圧が負の
期間は、電流は交流電源ＡＣ→コモンモードチョークコ
イルＣＭＣの巻線ｆ→ダイオードｂ→平滑コンデンサＣ
ｉ₁ →平滑コンデンサＣｉ₂ →ダイオードｃ→コモンモ
ードチョークコイルＣＭＣの巻線ｅ→交流電源ＡＣの経
路で流れる。つまり、この場合にはブリッジ整流回路２
による整流及び直列のコンデンサＣｉ₁ 、Ｃｉ₂ による
通常の整流平滑動作が実行されて入力電圧に対応した２
００Ｖ系の直流電圧Ｅｉが得られる。

【００４６】このようにして切換スイッチ３が自動に切
換わることで、交流電源入力が１００Ｖ系の場合は倍電
圧整流平滑動作とし、一方、交流電源入力が２００Ｖ系
の場合には通常の全波整流平滑動作としている。

【００４７】次に、本実施例の停止回路１について説明
する。本実施例の場合、整流平滑電圧Ｅｉが、交流入力
電圧１００Ｖ時にほぼ倍の２００Ｖ系の電圧として得ら
れるため、先の図１及び図２に示したように、整流平滑
電圧Ｅｉを起動抵抗Ｒ_S2と抵抗Ｒ₁ の分圧回路に供給し
てこれを検出用の電圧とすることはできない。そこで図
のように、ダイオードＤ₂₂及びコンデンサＣ₂₂からなる
整流平滑回路を起動抵抗Ｒ_S2の前段に設ける。この整流
平滑回路の入力側（ダイオードＤ₂₂アノード）には交流
電源ＡＣの一方のライン（この場合には負極側のライン
とされる）を接続する。このようにすれば、交流電源Ａ
Ｃのレベルに応じた直流電圧Ｅ₃ が起動抵抗Ｒ_S2と抵抗
Ｒ₁ により分圧されることになる。この結果、図１及び
図２に示した実施例と同様に停止回路１が動作して、交
流入力電圧が２００Ｖ系の場合に電源回路を動作させ、
１００Ｖ系の場合には電源回路を動作させないようにす
ることができる。

【００４８】なお、この実施例においても図示していな
いが、図２にて説明したバイパススイッチ２を設けて停
止回路１の動作をキャンセルさせることができる。ま
た、図２の場合のように制御巻線Ｎ_C をコンバータトラ
ンスＴ₂ 側に設けて定電圧制御を図るようにすることも
できる。

【００４９】図４は、本発明のスイッチング電源回路ス
イッチング電源回路の更に他の実施例を示す回路図で、
上述の図１〜図３及び図５と同一部分は同一符号を付し
て説明を省略する。この図からわかるように、本実施
例のスイッチング電源回路は図１に示した回路のスイッ
チングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ からなるスイッチング回
路部に対して、スイッチングトランジスタＱ₃ 及びＱ₄
からなるスイッチング回路部が設けられた、いわゆるフ
ルブリッジタイプの自励式電流共振型スイッチング電源
回路とされる。

【００５０】この場合、スイッチングトランジスタＱ₃
のコレクタは整流平滑電圧Ｅｉに対して接続され、エミ
ッタはスイッチングトランジスタＱ₄ のコレクタに接続
される。が接続され、スイッチングトランジスタＱ₄ の
エミッタはアースに接地される。また、スイッチングト
ランジスタＱ₃ 、Ｑ₄ の各コレクタ−ベース間にそれぞ
れ挿入される抵抗Ｒ_S3、Ｒ_S4は起動抵抗を、各ベース−
エミッタ間に挿入されるＤ₆ 、Ｄ₇ はそれぞれダンパー
ダイオードを示す。また、抵抗Ｒ_B1、Ｒ_B2はそれぞれ、
スイッチングトランジスタＱ₁ 、Ｑ₂ のベース電流（ド
ライブ電流）調整用抵抗を示している。そして、スイッ
チングトランジスタＱ₁ のベースと抵抗Ｒ_B1、及びスイ
ッチングトランジスタＱ₂ のベースと抵抗Ｒ_B2間にそれ
ぞれ設けられるＣ_B1、Ｃ_B2は自励発振用のコンデンサで
あり、駆動巻線Ｎ_B1、Ｎ_B2のインダクタンスと共に直列
共振回路を形成する。駆動巻線Ｎ_B1、Ｎ_B2はドライブト
ランスＴ₁ に対して巻装される。

【００５１】このようなフルブリッジタイプのスイッチ
ング電源回路においては、例えばスイッチングトランジ
スタＱ₁ 、Ｑ₄ とＱ₂ 、Ｑ₃ が交互にオン／オフを繰り
返すように制御されるものであるが、例えばスイッチン
グトランジスタＱ₂ に対して停止回路１を設けること
で、交流入力電圧が１００Ｖ系の場合には少なくともス
イッチングトランジスタＱ₂ には起動電流が供給されな
いこととなり、スイッチングトランジスタＱ₁ 〜Ｑ₄ の
スイッチング動作を開始させずに、電源回路の動作を停
止させることが可能とされる。なお、本実施例において
も図３に示したバイパススイッチ２を設けて停止回路１
の動作をキャンセルさせ、また、制御巻線Ｎ_C をコンバ
ータトランスＴ₂ 側に設けて定電圧制御を図ることがで
きる。

【００５２】また、本発明のスイッチング電源回路は上
記各実施例に示した回路構成に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で各種変更が可能とされる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、各種自励
式電流共振型のスイッチング電源回路においても交流入
力電圧が１００Ｖ系の場合には動作を停止させることが
できるという効果を有している。また、このための停止
回路を簡単で安価な部品により構成することで、製造コ
ストや電源回路のサイズの拡大などの観点においても非
常に有利となる。また、停止回路の動作をキャンセルす
ることが可能なスイッチを設けるようにすることで、例
えば２００Ｖ系の交流入力電圧の設備が無いような工場
でも１００Ｖ系の交流電源により組み立て、調整、エー
ジング等の工程を行っていくことが可能となり、製造上
の条件が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチング電源回路の実施例を示す
回路図である。

【図２】他の実施例としてのスイッチング電源回路を示
す回路図である。

【図３】更に他の実施例としてのスイッチング電源回路
を示す回路図である。

【図４】更に他の実施例としてのスイッチング電源回路
を示す回路図である。

【図５】従来例におけるスイッチング電源回路を示す回
路図である。

【図６】従来例におけるスイッチング電源回路を示す回
路図である。

【符号の説明】

１停止回路２バイパススイッチ３切換スイッチＱ₁ ，Ｑ₂ ，Ｑ₃ ，Ｑ₄ スイッチングトランジスタＴ₁ ドライブトランスＴ₂ コンバータトランスＮ_B1，Ｎ_B2 駆動用巻線Ｎ_R 電流検出巻線Ｎ_C 制御巻線Ｎ₁ 一次巻線Ｎ₂ ，Ｎ₃ 二次巻線Ｃｉ_(1,2) 平滑コンデンサＤｉ₁ ブリッジ整流ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｍ 3/335 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流入力電圧を整流平滑化して直流とし
て供給する整流平滑回路と、前記整流平滑回路から供給される直流をスイッチングす
るスイッチング素子と、該スイッチング素子のスイッチング周波数を設定するコ
ンデンサ及び時定数インダクタンスからなる周波数設定
回路と、前記時定数インダクタンスの出力で駆動されるドライブ
トランスとコンバータトランスの一次巻線及び電流共振
コンデンサからなる自励式電流共振形のスイッチング電
源回路において、前記交流入力電圧が所定以下の場合には、前記スイッチ
ング素子のスイッチング動作を停止させることのできる
スイッチング動作停止手段を設けたことを特徴とするス
イッチング電源回路。
【請求項２】前記スイッチング動作停止手段は、前記
交流入力電圧に基づいて得られる直流電圧を分圧する分
圧抵抗、及び前記分圧抵抗の分圧点と前記スイッチング
素子間に直列に接続されるツェナーダイオードとダイオ
ードを備えていることを特徴とする請求項１に記載のス
イッチング電源回路。
【請求項３】前記スイッチング動作停止手段は、ハー
フブリッジ方式により結合された１対の前記スイッチン
グ素子の、接地側のスイッチング素子に対して設けられ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイ
ッチング電源回路。
【請求項４】前記スイッチング動作停止手段は、フル
ブリッジ方式により結合された４つの前記スイッチング
素子の、少なくともいずれか一方の接地側のスイッチン
グ素子に対して設けられることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載のスイッチング電源回路。
【請求項５】前記整流平滑回路は、定常電圧整流平滑
動作と倍電圧整流平滑動作に切換可能とされていること
を特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のスイッチン
グ電源回路。
【請求項６】前記コンバータトランスの二次側の出力
電圧に応じた制御電流を、前記ドライブトランスの制御
巻線に供給する定電圧制御手段を備えていることを特徴
とする請求項１乃至請求項５に記載のスイッチング電源
回路。
【請求項７】前記コンバータトランスの二次側の出力
電圧に応じた制御電流を、前記コンバータトランスの制
御巻線に供給する定電圧制御手段を備えていることを特
徴とする請求項１乃至請求項５に記載のスイッチング電
源回路。
【請求項８】前記スイッチング動作停止手段を無能化
するバイパス手段が設けられていることを特徴とする請
求項１乃至請求項７に記載のスイッチング電源回路。