JPH09201051A - 直流電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流電源装置の負荷が軽く出力電流が小さい
ときに効率を向上させる。 【解決手段】 交流電源１を全波整流する整流回路２
と、その整流出力を所定の直流電圧に変換して出力する
ＤＣ／ＤＣコンバータ３とからなる直流電源装置におい
て、そのＤＣ／ＤＣコンバータのトランスＴ１の一次巻
線Ｌ１と直列に接続して一次電流を断続させるスイッチ
ング素子として、複数のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を
並列に設ける。また、トランスＴ１の二次側の電流を電
流検出回路８で検出し、その検出電流値を比較回路９に
よって基準値と比較し、基準値より小さいときにはオン
／オフ回路１０によってスイッチング素子Ｑ２をオフの
ままの非動作状態にする。それにより、軽負荷で出力電
流値が小さい時に、スイッチング素子による電力損失を
低減し、効率を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＯＡ機器等に用
いられる直流電源装置に関し、特に交流電源から入力す
る交流を全波整流する整流回路と、スイッチング素子を
有するＤＣ／ＤＣコンバータとからなる直流電源装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題の対策の一つとし
て、省エネルギーが提唱されており、電子機器の直流電
源装置として幅広く普及しているスイッチング電源に対
しても高効率化が要求されている。その要求に対処する
には、負荷への出力電力の広い範囲で高効率化して省エ
ネルギーを達成する方法と、電子機器本体のスタンバイ
時に高効率化して省エネルギーを達成する方法とがあ
る。このようなスイッチング電源の高効率化のために、
従来から種々の回路方式が提案されているが、交流電源
から入力する交流を全波整流する整流回路と１出力のフ
ォワード方式のＤＣ／ＤＣコンバータとで構成された直
流電源装置を例にとって説明する。

【０００３】図８は、従来の直流電源装置の一例を示す
回路図である。この直流電源装置は、整流平滑回路２と
フォワード方式のＤＣ／ＤＣコンバータ３とから構成さ
れている。整流平滑回路２は、ダイオードＤ１〜Ｄ４か
らなる全波整流回路であるダイオードブリッジ２０とそ
の出力端子ａ，ｂ間に接続された平滑用のコンデンサＣ
１とからなり、入力端子２１，２２間に交流電源１が接
続される。この整流平滑回路２の出力が、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ３の入力となる。ダイオードブリッジ２０の出
力端子ａ，ｂ間には起動抵抗である抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３
の直列回路が接続されている。

【０００４】ダイオードブリッジ２０の正側出力端子ａ
とＤＣ／ＤＣコンバータ３のトランスＴ１の一次巻線Ｌ
１の一端ｇとをライン１６で接続し、その一次巻線Ｌ１
の他端ｈにダイオードＤ５のアノードを接続し、そのカ
ソードに抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２の並列回路の一端を
接続し、その並列回路の他端をライン１６に接続してス
ナバ回路を形成している。一次巻線Ｌ１の他端ｈとダイ
オードブリッジ２０の負側出力端子ｂ側との間にスイッ
チング素子Ｑ１を接続し、そのスイッチング素子Ｑ１の
ゲートを制御回路４の制御出力端子に接続している。

【０００５】さらに、トランスＴ１の駆動電源用巻線Ｌ
２の一端ｉにダイオードＤ６のアノードを接続し、その
カソードにインダクタＬ４の一端を接続し、そのダイオ
ードＤ６とインダクタＬ４との接続点にダイオードＤ７
のカソードを接続し、そのアノードを駆動電源用巻線Ｌ
２の他端ｊに接続する。そして、この他端ｊとダイオー
ドブリッジ２０の負側出力端子ｂとをライン１７で接続
し、インダクタＬ４の他端をコンデンサＣ３を介してラ
イン１７に接続すると共に、抵抗Ｒ２とＲ３による分圧
点ｄに直接接続して駆動電源を形成し、この駆動電源の
ｄ点の電圧をスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御
する制御回路４に印加する。

【０００６】トランスＴ１の二次巻線Ｌ３の一端ｋにダ
イオードＤ８のアノードを接続し、そのカソードにはイ
ンダクタＬ５の一端を接続し、インダクタＬ５の他端に
平滑用のコンデンサＣ４の一端を接続し、ダイオードＤ
８とインダクタＬ５との接続点にダイオードＤ９のカソ
ードを接続し、ダイオードＤ９のアノードとコンデンサ
Ｃ４の他端とを二次巻線Ｌ３の他端ｍに接続して整流平
滑回路を形成する。

【０００７】コンデンサＣ４の両端をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ３の出力端子６，７に接続する。その出力端子６，
７間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧を検出す
る電圧検出回路５を接続し、その電圧検出回路５の検出
出力を制御回路４にフィードバックする。なお、交流電
源１と整流回路２との間には、一般的によく知られたノ
イズフィルタを介挿してもよい。

【０００８】この回路の動作を説明すると、交流電源１
から交流が入力されると、整流平滑回路２において全波
整流されて平滑され、略直流電圧が得られる。この略直
流電圧は、起動抵抗Ｒ２およびＲ３に印加され、抵抗分
圧されたｄ点の電圧によって駆動電源用の平滑コンデン
サＣ３が充電され、この充電電圧がある値以上になると
ＤＣ／ＤＣコンバータ３の制御回路４が動作を開始し、
スイッチング素子Ｑ１をオン／オフするパルスを出力し
てスイッチング素子Ｑ１を駆動する。

【０００９】このスイッチング素子Ｑ１がオン／オフす
ることによりトランスＴ１の一次巻線Ｌ１に断続的に電
流が流れその二次巻線Ｌ３には交流高電圧が誘起され、
それがダイオードＤ８およびＤ９，インダクタＬ５，お
よび平滑コンデンサＣ４によって整流平滑されて直流電
圧が出力端子６，７間に出力される。電圧検出回路５に
よってその出力電圧が検出されて、制御回路４にフィー
ドバックされ、その出力電圧が所定の電圧になるよう
に、制御回路４がスイッチング素子Ｑ１を駆動するパル
ス幅を適切に制御する。

【００１０】また、このときトランスＴ１の駆動電源用
巻線Ｌ２にも交流電圧が誘起され、それがダイオードＤ
６およびＤ７，インダクタＬ４，および、コンデンサＣ
３によって整流平滑され、その直流電圧が制御回路４の
駆動電源となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は連続動作状
態になる。この状態では、起動抵抗Ｒ２とＲ３との分圧
点ｄの電圧がコンデンサＣ３の両側端子間の電圧と略等
しくなり、起動抵抗Ｒ２，Ｒ３には電流が殆ど流れない
ようにその抵抗値が設定されている。

【００１１】図９は従来の直流電源装置の他の例を示す
ものであり、交流電源からの交流を全波整流する整流回
路であるダイオードブリッジ２０と、昇圧チョッパ方式
のアクティブフィルタ１３と、１出力のフォワード方式
のＤＣ／ＤＣコンバータ３とからなる。この図９におい
て図８と同一の部分には同一の符号を付してあり、それ
らの説明は省略する。

【００１２】ここで、図８に示した直流電源装置と異な
るのは、図８の整流平滑回路２に代えて、全波整流回路
であるダイオードブリッジ２０のみとし、そのダイオー
ドブリッジ２０とＤＣ／ＤＣコンバータ３との間に、入
力電流波形を正弦波になるように制御して力率を改善す
ると共に、入力電流の高調波成分を低減する力率改善回
路として昇圧チョッパ方式のアクティブフィルタ１３を
介挿している点である。

【００１３】この、アクティブフィルタ１３は、ダイオ
ードブリッジ２０とＤＣ／ＤＣコンバータ３とを結ぶ正
側ライン１６に直列に介挿したインダクタＬ６とダイオ
ードＤ１０，負側ライン１７に介挿された電流検出用の
抵抗Ｒ４、正側ライン１６のダイオード１０のカソード
側と負側ライン１７の抵抗Ｒ４の出力側との間に接続し
たコンデンサＣ５と、インダクタＬ６とダイオードＤ１
０のアノードとの接続点と負側ライン１７の抵抗Ｒ４の
出力側との間に接続したスイッチング素子Ｑ３を接続、
及びそのスイッチング素子Ｑ３をオン・オフ制御する制
御回路１４によって構成されている。

【００１４】この図９に示す直流電源装置によれば、交
流電源１からダイオードブリッジ２０に交流が入力する
と、全波整流されて脈流となる。その脈流は起動抵抗Ｒ
２とＲ３の直列回路に印加され、抵抗分圧されたｄ点の
電圧が駆動電源用の平滑コンデンサＣ３を充電し、この
充電電圧が所定の値以上になるとアクティブフィルタ１
３の制御回路１４とＤＣ／ＤＣコンバータ３の制御回路
４が動作を開始し、それぞれのスイッチング素子Ｑ１お
よびＱ３をオン／オフ駆動するパルスを出力する。

【００１５】アクティブフィルタ１３は、スイッチング
素子Ｑ３のオン／オフにより、入力電流波形が入力電圧
波形と相似になるように近似し、且つダイオードＤ１０
と平滑コンデンサＣ５とにより整流平滑した出力電圧が
所定の電圧になるように制御する。そして、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ３が連続動作状態になると、アクティブフィ
ルタ１３の制御回路１４にもコンデンサＣ３から駆動電
圧が供給され、アクティブフィルタ１３も連続動作状態
になる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図８に示した直流電源
装置によれば、交流電源１から入力端子２１，２２間に
入力する交流電力が、出力端子６，７間より直流電力と
して取り出されるが、このときの変換効率は、通常、７
５〜８５％程度である。入力電力の１５〜２５％はこの
直流電源装置の回路内部における損失となる。

【００１７】その主な損失箇所は、入力ノイズフィルタ
（図示せず）、整流平滑回路２のダイオードブリッジ２
０及びコンデンサＣ１、ＤＣ／ＣＤコンバータ３のトラ
ンスＴ１，スイッチング素子Ｑ１，制御回路４，電圧検
出回路５，２次整流平滑回路等および出力ノイズフィル
タ（図示せず）などである。図８に示したようなフォワ
ード方式のＤＣ／ＤＣコンバータ３の場合、スイッチン
グ素子Ｑ１の損失が全損失に占める割合は、通常２０〜
３０％になり、かなり大きい。

【００１８】このようなスイッチング素子の損失を低減
するための一つの方法は、スイッチングスピードを上げ
ればよい。しかし、主にスイッチング周波数，入力電
圧，および最大出力電力などによってその定格が選択さ
れ、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚのＤＣ／ＤＣコンバ
ータ用のスイッチング素子として多用されているＦＥＴ
トランジスタは、一般的に出力電力が大きくなればなる
ほどターンオン時間およびターンオフ時間が長くなり、
スイッチングスピードが低下してくる。

【００１９】このことは、最大出力電力よりも小さな出
力電力で動作している場合には、その小さな出力電力の
スイッチが可能なスイッチング素子に比べてスイッチン
グスピードが遅いスイッチング素子によって動作してい
るのと同じことになり、全損失に対するスイッチング素
子の損失が占める割合が大きくなるため、効率の低下を
招くことになる。その結果として、数１０〜数１００Ｗ
の出力電力の効率は、最大出力電力では７５〜８５％程
度になるものの、出力電力が小さくなるにしたがって効
率が低下し、最大出力電力の１０％以下の出力になると
４０〜５０％程度になるという欠点がある。

【００２０】また、図９に示した直流電源装置において
も、図８に示した直流電源装置について説明したのと同
様に電力損失が発生する箇所があり、さらに、昇圧チョ
ッパ方式のアクティブフィルタ１３を構成するインダク
タＬ６，ダイオードＤ１０，平滑コンデンサＣ５，スイ
ッチング素子Ｑ３，抵抗Ｒ４および制御回路１４におけ
る損失が加わる。すなわち、図９におけるスイッチング
素子Ｑ３の出力電力に対する損失は、図８において説明
したスイッチング素子Ｑ１での損失と同様であり、図９
に示した直流電源装置においては、出力電力の低下に伴
う効率の低下は、図８に示した直流電源装置と比較して
さらに顕著なものとなる。

【００２１】すなわち、ＯＡ機器等に用いられる整流回
路とＤＣ／ＤＣコンバータで構成されるか、またはその
間にアクティブフィルタを設けた直流電源装置におい
て、そのＤＣ／ＤＣコンバータおよびアクティブフィル
タに使用されるスイッチング素子は、予想される最大電
力において動作可能なものが使用されるので、負荷が軽
くなればなるほど出力電力に対する損失の割合が増加
し、効率が低下する。

【００２２】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、スイッチング素子を用いた直流電源装置におい
て、定格電力よりも相当に低い出力電力で動作している
ときでもスイッチング素子による電力損失を低減し、直
流電源装置の効率を改善することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明は、交流電源か
ら入力する交流を全波整流する整流回路と、整流回路の
出力が入力されるトランスの一次巻線と直列に接続した
スイッチング素子をオン／オフすることによってトラン
スの二次巻線に誘起される電圧を整流平滑して出力する
ＤＣ／ＤＣコンバータとからなる直流電源装置におい
て、上記の目的を達成するために、ＤＣ／ＤＣコンバー
タのスイッチング素子を並列に複数設けると共に、ＤＣ
／ＤＣコンバータの出力電流またはその出力電流に比例
する電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段によ
って検出された電流値が予め設定した値より小さいとき
に、上記複数のスイッチング素子のうち１つを除く他の
スイッチング素子をオフのままの非動作状態にする非動
作制御手段とを備えたものである。

【００２４】あるいは、電流検出手段によらずに、外部
から入力される信号によってＤＣ／ＤＣコンバータの複
数のスイッチング素子のうち１つを除く他のスイッチン
グ素子をオフのままの非動作状態にする非動作制御手段
を備えてもよい。

【００２５】さらに、整流回路とＤＣ／ＤＣコンバータ
との間にスイッチング素子をオン／オフすることによっ
て力率を改善するアクティブフィルタを設けた直流電源
装置においては、そのアクティブフィルタのスイッチン
グ素子も並列に複数設けると共に、上記電流検出手段に
よって検出された電流値が予め設定した値より小さいと
きに、上記アクティブフィルタの複数のスイッチング素
子のうち１つを除いて他のスイッチング素子をオフのま
ま非動作状態にする第２の非動作制御手段を設ける。

【００２６】この場合も、電流検出手段によらずに、外
部から入力される信号によってアクティブフィルタの複
数のスイッチング素子のうち１つを除く他のスイッチン
グ素子をオフのままの非動作状態にする第２の非動作制
御手段を備えてもよい。

【００２７】この発明によれば、整流回路とＤＣ／ＤＣ
コンバータ、または整流回路とアクティブフィルタとＤ
Ｃ／ＤＣコンバータとで構成される直流電源装置におい
て、ＤＣ／ＤＣコンバータ、またはＤＣ／ＤＣコンバー
タとアクティブフィルタのスイッチング素子を複数に
し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が小さい（軽負
荷）時に、それらのスイッチング素子のそれぞれ１つを
残してその他のスイッチング素子オフのままの非動作状
態にすることにより、スイッチング素子による電力損失
を低減し、効率を改善することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。図１及び図３〜図７
は、それぞれこの発明による第１〜第６の実施形態を示
す直流電源装置の回路図であり、既に説明した図８およ
び図９に示した従来例の回路図と対応する部分には同一
の符号を付しており、それらの説明は省略する。

【００２９】〔第１の実施形態〕まず、図１に示す第１
の実施形態について説明する。図１に示す直流電源装置
の回路構成は、図８に示した従来の直流電源装置の回路
構成に類似しているが、次の点で相違している。ＤＣ／
ＤＣコンバータ３において、スイッチング素子Ｑ１に並
列にもうひとつのスイッチング素子Ｑ２を接続し、制御
回路４からの駆動パルスによってスイッチング素子Ｑ１
とスイッチング素子Ｑ２を駆動する。但し、制御回路４
の駆動パルス出力端子とスイッチング素子Ｑ２のゲート
との間にオン／オフ回路１０を介挿し、制御回路４から
の駆動パルスをこのオン／オフ回路１０通してスイッチ
ング素子Ｑ２のゲートに印加するように構成している。

【００３０】さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電
流を検出する電流検出手段である電流検出回路８を、ト
ランスＴ１の二次巻線Ｌ３のｍ側に介挿している。そし
て、この電流検出回路８が検出する電流値を基準値と比
較する比較回路９を設け、その比較結果に応じてオン／
オフ回路１０が、スイッチング素子Ｑ２をオフのままの
非動作状態、あるいは制御回路４からの駆動パルスでオ
ン／オフを繰り返す動作状態のいずれかにする。この比
較回路９とオン／オフ回路１０が非動作制御手段を構成
している。

【００３１】この直流電源装置の動作を説明する。交流
電源１からの交流が、整流平滑回路２によって整流およ
び平滑される。その出力電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ
３に入力されるとともに、起動抵抗Ｒ２とＲ３の直列回
路に印加され、抵抗分圧されたｄ点の電圧によって駆動
電源用のコンデンサＣ３が充電される。この充電電圧が
所定の値以上になると制御回路４が動作を開始し、スイ
ッチング素子Ｑ１とオン／オフ回路１０を介してスイッ
チング素子Ｑ２とに駆動パルスを出力する。

【００３２】それによって、スイッチング素子Ｑ１とス
イッチング素子Ｑ２とが並列してオン／オフすることに
より、トランスＴ１の一次巻線Ｌ１に流れる電流が断続
され、二次巻線Ｌ３に交流高電圧が誘起される。その交
流が、ダイオードＤ８，Ｄ９，インダクタＬ５，および
コンデンサＣ４によって整流平滑され、出力端子６，７
間に直流電圧が出力される。電圧検出回路５がその直流
電圧を検出し、それを制御回路４にフィードバックする
ことにより、制御回路４がその出力電圧を所定の電圧に
するように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフ
を制御する。

【００３３】ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力端子６，７
間には図示しない負荷が接続されるが、この負荷に流れ
る電流の値を電流検出回路８によって検出する。この電
流検出回路によって検出された電流値（電圧に変換した
値）が比較回路９に入力し、比較回路９はそれを予め設
定された基準値と比較し、その比較結果の信号をオン／
オフ回路１０に出力する。そして、検出された電流値が
基準値より小さいときには、オン／オフ回路１０が制御
回路４からの駆動パルスをスイッチング素子Ｑ２のゲー
トに印加させず、スイッチング素子Ｑ２を強制的にオフ
のままの非動作状態にする。

【００３４】このときは、スイッチング素子Ｑ１のみが
単独でトランスＴ１の一次電流のスイッチング動作を行
なうことになり、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング
損失とドライブ損失をなくすことができ、直流電源装置
の効率を向上させることができる。なお、このスイッチ
ンク素子Ｑ１，Ｑ２は定格電流が、図８に示した従来の
直流電源装置のスイッチング素子Ｑ１の１／２でよく、
２個並列にして従来と同等になる。

【００３５】電流検出回路８としては、図１に示す位置
に介挿して交流電流を検出する場合、カレントトランス
あるいは電流検出用の抵抗値の小さい抵抗を用いること
ができるが、出力端子６，７間の電流を抵抗で検出して
もよい。あるいは、トランスＴ１の一次側の電流、整流
平滑回路２の出力電流又は入力電流など、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ４の出力電流に比例する電流の値を検出できる
箇所であれば、どこに電流検出回路８を介挿してもよ
い。

【００３６】また、この第１の実施形態においては、２
個のスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を並列に接続して
使用しているが、３個以上のスイッチング素子を並列に
接続して使用し、出力電流が予め設定した値より小さく
なったときには、それらの複数のスイッチング素子のう
ちの１つを除く他のスイッチング素子をオフのままの非
動作状態にするようにしてもよい。

【００３７】図２は、電流検出回路８，比較回路９，お
よびオン／オフ回路１０の具体的な回路例を示す。これ
を簡単に説明すると、図２において、電流検出回路８で
は、交流電流を検出するためにカレントトランスＣＴを
用いている。そして、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバー
タ３のトランスＴ１の二次巻線側のｍ側とダイオードＤ
９のアノード側との間に、カレントトランスＣＴの一次
巻線を直列に接続する。

【００３８】それによって、このカレントトランスＣＴ
の一次巻線に流れる電流に対して巻数比に逆比例した電
流が二次巻線に流れる。その電流を抵抗Ｒ５で電圧に変
換し、この検出電圧Ｖｄ、すなわちＤＣ／ＤＣコンバー
タ３の出力電流に比例する値の電圧を、比較回路９のコ
ンパレータ３０の−側入力端子に入力させ、５Ｖの電源
電圧を抵抗Ｒ６，Ｒ７によって分圧して所定の基準電圧
Ｖｒをその＋側入力端子に比較電圧として入力させる。

【００３９】そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電
流が小さくなり、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒより小さ
くなると、コンパレータ３０は＋側飽和出力電圧（ハイ
レベルの出力）をダイオードＤ１０を介してオン／オフ
回路１０に出力する。その出力電圧により、オン／オフ
回路１０のトランジスタＴＲ１にベース電流が流れ、そ
のトランジスタＴＲ１がオンになる。それによって、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２のゲート
をアースして、強制的にオフのままの非動作状態にす
る。

【００４０】逆に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流
が大きくなり、検出電圧Ｖｄが基準電圧Ｖｒより大きく
なると、コンパレータ３０の出力はローレベル（０Ｖ）
となり、オン／オフ回路１０のトランジスタＴＲ１をオ
フにするので、スイッチング素子Ｑ２はゲートに制御回
路４からの駆動パルスが印加されてオン／オフ動作を開
始する。オン／オフ回路１０のコンデンサＣ６は、トラ
ンジスタＴＲ１のオン・オフに多少の遅れ（時定数）を
持たせるために設けている。

【００４１】なお、図３のカレントトランスＣＴおよび
電流−電圧変換回路に換えて、トランスＴ１の二次巻線
側のｍ側とダイオードＤ９のアノード側との間に電流検
出用の抵抗を直列に接続し、その抵抗の両端子間に発生
する電圧によってＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電流に
比例する電圧値を検出するようにしてもよい。

【００４２】〔第２の実施形態〕次に、この発明による
第２の実施形態を図３によって説明する。この図３に示
す直流電源装置は、電流検出手段として整流平滑回路２
におけるダイオードブリッジ２０の負側の出力端子ｂに
接続される出力ラインに抵抗Ｒ４を介挿し、その抵抗Ｒ
４の両端間に発生する電圧を電流検出回路１１で検出す
ることによって、この直流電源装置の出力電流に比例す
る電流値を検出し、その検出値を比較回路９に入力させ
るようにした点だけ前述の図１に示した直流電源装置と
異なる。

【００４３】この図３に示す直流電源装置において、電
流検出手段である抵抗Ｒ４と入力電流検出回路１１が、
常時出力端子６，７間の出力電流に比例する入力電流を
検出し、比較回路９が、その検出された電流の値と予め
設定された基準値とを比較し、基準信号より小さいとき
にオン／オフ回路１０がスイッチング素子Ｑ２を強制的
に非動作状態にする。その結果、スイッチング素子Ｑ１
の単独動作になり、スイッチング素子Ｑ２におけるスイ
ッチング損失とドライブ損失をなくすことができ、この
直流電源装置の効率を向上させることができる。

【００４４】ここでは、電流検出手段は、電流の検出を
抵抗Ｒ４を用いて行なっているが、抵抗Ｒ４の換わりに
カレントトランスを用いてもよく、また、トランスＴ１
の一次巻線Ｌ１に流れる一次電流を検出するようにして
もよい。

【００４５】〔第３の実施形態〕次に、この発明による
第３の実施形態を図４によって説明する。この図４に示
す直流電源装置は、外部信号入力端子１２を設けてお
り、その外部信号入力端子１２から入力される外部信号
がオン／オフ回路１０に入力して、スイッチング素子Ｑ
２を強制的にオフのままの非動作状態にするように構成
した点のみが、図１に示した第１の実施形態と異なる。

【００４６】例えば、この直流電源装置の図示しない操
作パネル上のスイッチング停止ボタンを押すことによっ
て発生する信号、又はこの直流電源装置を搭載している
電子機器を制御している回路の信号を、外部信号入力端
子１２からオン／オフ回路１０に入力させる。この場合
オン／オフ回路１０はスイッチング素子Ｑ２を無条件で
非動作状態にし、スイッチング素子Ｑ１のみの単独動作
にする。それによって、スイッチング素子Ｑ２のスイッ
チング損失とドライブ損失をなくすことができ、効率を
向上させることができる。

【００４７】〔第４の実施形態〕次に、この発明による
第４の実施形態を図５によって説明する。この図５に示
す直流電源装置は、図９に示した従来の直流電源装置と
同様に、ダイオードブリッジ２０とＤＣ／ＤＣコンバー
タ３との間に、力率改善回路として昇圧チョッパ方式の
アクティブフィルタ１３を設けている。そして、ＤＣ／
ＤＣコンバータ３内の構成は図１に示した第１の実施形
態と同じである。

【００４８】アクティブフィルタ１３は、ライン１６，
１７間に２個のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を並列に接
続して、いずれも制御回路１４からの駆動パルスによっ
て駆動するようにしている。その制御回路１４の出力端
子とスイッチング素子Ｑ４のゲートとの間にオン／オフ
回路１５を介挿し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３内の比較回
路９の出力信号をオン／オフ回路１５にも入力させてい
る。なお、このスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の定格電流
は、図９に示した従来例におけるスイッチング素子Ｑ３
の１／２でよい。

【００４９】この図５の直流電源装置は、図１に示した
直流電源装置と同様に、電流検出回路８が、常時ＤＣ／
ＤＣコンバータ３の出力電流を検出し、比較回路９がそ
の検出された電流値を予め設定された基準値と比較する
が、その比較した結果に応じた信号をオン／オフ回路１
０とオン／オフ回路１５との両方に出力する。

【００５０】ここで、比較回路９とオン／オフ回路１５
が第２の非動作制御手段を構成しており、電流検出回路
８による検出電流値が基準値より小さいときには、比較
回路９の出力信号によってオン／オフ回路１０がスイッ
チング素子Ｑ２を強制的にオフのままの非動作状態にす
るとともに、オン／オフ回路１５がスイッチング素子Ｑ
４を強制的にオフのままの非動作状態にする。

【００５１】その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ３側では
スイッチング素子Ｑ１のみの単独動作になり、アクティ
ブフィルタ１３側ではスイッチング素子Ｑ３のみの単独
動作になる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のス
イッチング素子Ｑ２と昇圧チョッパ方式のアクティブフ
ィルタ１３のスイッチング素子Ｑ４による、各スイッチ
ング損失とドライブ損失とをなくすことができ、直流電
源装置の効率を向上させることができる。

【００５２】〔第５の実施形態〕次に、この発明による
第５の実施形態を図６によって説明する。この図６に示
す直流電源装置は、上述の第４実施形態と同様なアクテ
ィブフィルタ１３を備えた直流電源装置において、電流
検出手段を図３に示したものと同様にし、アクティブフ
ィルタ１３の制御回路１４に入力電流値を知らせるため
にライン１７に介挿した抵抗Ｒ４を兼用して、その抵抗
Ｒ４とその両端子間に発生する電圧によって電流値を検
出する電流検出回路１１とによって電流検出手段を構成
している。

【００５３】この図６に示す直流電源装置おいて、電流
検出手段である抵抗Ｒ４と電流検出回路１１が、常時入
力電流を検出し、その検出電流値が基準値より小さいと
きに、比較回路９がその出力信号によりオン／オフ回路
１０，１５をそれぞれ制御し、スイッチング素子Ｑ２を
強制的に非動作状態にするとともに、スイッチング素子
Ｑ４も強制的に非動作状態にする。

【００５４】それによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３で
はスイッチング素子Ｑ１のみの単独動作になり、アクテ
ィブフィルタ１３ではスイッチング素子Ｑ３のみの単独
動作になる。その結果、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の
スイッチング損失とドライブ損失をなくすことができ、
この直流電源装置の効率を向上させることができる。

【００５５】〔第６の実施形態〕次に、この発明による
第６の実施形態を図７によって説明する。こ図７に示す
直流電源装置は、図６に示した上述の直流電源装置にお
ける電流検出回路１１及び比較回路９に代えて、図４に
示した第３実施形態と同様に、外部信号入力端子１２を
設け、そこから入力する外部信号をそれぞれオン／オフ
回路１０および１５に入力させるようにしたものであ
る。

【００５６】例えば、この直流電源装置の図示しない操
作パネル上のスイッチング停止ボタンを押すことによっ
て発生する信号、又はこの直流電源装置を搭載している
電子機器を制御している回路の信号を、外部入力端子１
２からオン／オフ回路１０とオン／オフ回路１５にそれ
ぞれ入力させる。このような外部信号の入力によつて、
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、オン／オフ回路１０がスイ
ッチング素子Ｑ２を無条件にオフのままの非動作状態に
して、スイッチング素子Ｑ１のみの単独動作になる。ま
た、アクティブフィルタ１３でも、オン／オフ回路１５
がスイッチング素子Ｑ４を無条件にオフのままの非動作
状態にして、スイッチング素子Ｑ３のみの単独動作にす
る。

【００５７】その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイ
ッチング素子Ｑ２と、アクティブフィルタ１３のスイッ
チング素子Ｑ４とによるスイッチング損失とドライブ損
失をなくすことができ、直流電源装置の効率を向上させ
ることができる。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の動作を
停止させる方法は、オン／オフ回路１０として制御用Ｉ
Ｃを使用しそのオン／オフ機能によるか、その制御用Ｉ
Ｃの駆動電源を遮断するか、スイッチング素子の駆動信
号を遮断するかのいずれの方法でも可能である。

【００５８】図１〜図７に示した各実施形態では、ＤＣ
／ＤＣコンバータ３および昇圧チョッパ方式アクティブ
フィルタ１３のスイッチング素子を２個並列に設けてい
るが、３個以上並列に設けてもよい。また、ＤＣ／ＤＣ
コンバータはフォワード方式、アクティブフィルタは昇
圧チョッパ方式で説明したが、他の方式、例えばＤＣ／
ＤＣコンバータでフライバック方式やハーフブリッジ方
式でも、アクティブフィルタは降圧チョッパ方式など、
そのいずれの組み合わせの場合でも同様の効果が得られ
る。

【００５９】また、ＤＣ／ＤＣコンバータが多出力の場
合にもこの発明を適用することができ、その場合には２
出力以上の出力電流を検出して、その各電流検出回路に
よる検出信号をＯＲ回路または加算回路に入力し、その
演算出力によってスイッチング素子の動作状態／非動作
状態を決定するようにしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】この発明によれば、交流電源を全波整流
する整流回路と単数又は複数の直流出力を得るＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータとで構成された直流電源装置において、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を複数個並列に
設けて、軽負荷時すなわち出力電力が小さい時に、複数
のスイッチング素子のうちの１つだけを動作状態にし、
他のスイッチング素子は非動作状態にするので、スイッ
チング素子のスイッチング損失とドライブ損失を低減で
き、直流電源装置の効率を向上させることができる。

【００６１】また、上述の直流電源装置が整流回路とＤ
Ｃ／ＤＣコンバータとの間に力率改善用のアクティブフ
ィルタを設け、そのアクティブフィルタのスイッチング
素子も複数個並列に設けて、軽負荷時すなわち出力電力
が小さい時に、その複数のスイッチング素子も１つだけ
を動作状態にし、他のスイッチング素子は非動作状態に
するので、アクティブフィルタにおいてもスイッチング
素子のスイッチング損失とドライブ損失を低減でき、直
流電源装置の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による第１の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図２】図１における電流検出回路８，比較回路９，お
よびオン／オフ回路１０の具体例を示す回路図である。

【図３】この発明による第２の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図４】この発明による第３の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図５】この発明による第４の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図６】この発明による第５の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図７】この発明による第６の実施形態の直流電源装置
の回路図である。

【図８】従来の直流電源装置の一例を示す回路図であ
る。

【図９】従来のアクティブフィルタを備えた直流電源装
置の例を示す回路図である。

【符号の説明】

１：交流電源 ２：整流平滑回路 ３：ＤＣ／ＤＣコンバータ ４：ＤＣ／ＤＣコンバータの制御回路 ５：電圧検出回路 ６，７：ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子 ８：電流検出回路 ９：比較回路 １０，１５：オン／オフ回路 １２：外部信号入力端子 １３：アクティブフィルタ １４：アクティブフィルタの制御回路 ２０：ダイオードブリッジ（全波整流回路） Ｑ１〜Ｑ４：スイッチング素子 Ｔ１：トランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から入力する交流を全波整流す
   る整流回路と、該整流回路の出力が入力されるトランス
   の一次巻線と直列に接続したスイッチング素子をオン／
   オフすることによって前記トランスの二次巻線に誘起さ
   れる電圧を整流平滑して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ
   とからなる直流電源装置において、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を並列に
   複数設けると共に、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流または該電流に比
   例する電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段によって検出された電流値が予め設定し
   た値より小さいときに、前記複数のスイッチング素子の
   うち１つを除く他のスイッチング素子をオフのままの非
   動作状態にする非動作制御手段とを設けたことを特徴と
   する直流電源装置。
2. 【請求項２】 交流電源から入力する交流を全波整流す
   る整流回路と、該整流回路の出力が入力されるトランス
   の一次巻線と直列に接続したスイッチング素子をオン／
   オフすることによって前記トランスの二次巻線に誘起さ
   れる電圧を整流平滑して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ
   とからなる直流電源装置において、 前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子を並列に
   複数設けると共に、 外部信号入力端子と、該入力端子から入力される外部信
   号によって前記複数のスイッチング素子のうち１つを除
   いて他のスイッチング素子をオフのままの非動作状態に
   する非動作制御手段とを設けたことを特徴とする直流電
   源装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の直流電源装置において、 前記整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間にスイ
   ッチング素子をオン／オフすることによって力率を改善
   するアクティブフィルタを設け、該アクティブフィルタ
   のスイッチング素子を並列に複数設けると共に、 前記電流検出手段によって検出された電流値が予め設定
   した値より小さいときに、前記アクティブフィルタの複
   数のスイッチング素子のうち１つを除いて他のスイッチ
   ング素子をオフのまま非動作状態にする第２の非動作制
   御手段を設けたことを特徴とする直流電源装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の直流電源装置において、 前記整流回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間にスイ
   ッチング素子をオン／オフすることによって力率を改善
   するアクティブフィルタを設け、該アクティブフィルタ
   のスイッチング素子を並列に複数設けると共に、 前記外部信号入力端子から入力される外部信号によって
   前記アクティブフィルタの複数のスイッチング素子のう
   ち１つを除く他のスイッチング素子をオフのままの非動
   作状態にする第２の非動作制御手段を設けたことを特徴
   とする直流電源装置。