JPWO2005101629A1 - スイッチング電源回路 - Google Patents

Abstract

出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートを行いつつ、駆動開始時から定常動作に至るまでの起動期間を短縮する。起動期間中に充電が行われるソフトスタート用コンデンサを設ける。このコンデンサの充電電圧であるソフトスタート用電圧Ｖｚが予め定められた信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達した以降にソフトスタート用電圧Ｖｚに基づいた制御動作により出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが行われる構成と成す。回路が駆動を開始してから、少なくともソフトスタート用電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達するまでは、ソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が急激増加する時定数に設定し、予め定められた時定数切り換えタイミングでもって、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧の増加傾向を緩やかにする時定数に切り換える。駆動開始時から電圧出力開始までの遅延期間を短縮できる分、起動期間が短縮する。

Description

本発明は、起動期間に出力電圧を緩やかに立ち上がらせるソフトスタート機能を備えたスイッチング電源回路に関するものである。

図６にはスイッチング電源回路の主要な回路構成部分の一例が示されている。このスイッチング電源回路１はトランス２を有している。このトランス２の一次コイルＮ１にはメインスイッチ素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）Ｑが直列に接続されている。そして、一次コイルＮ１とメインスイッチ素子Ｑの直列接続回路に並列的に外部の入力電源Ｅが接続される。トランス２の二次コイルＮ２には二次側整流平滑回路３が接続され、この二次側整流平滑回路３に負荷４が接続される。

メインスイッチ素子Ｑには制御回路５が接続されている。この制御回路５は、例えば、図７（ｂ）に示されるようなオン・オフのパルス信号（スイッチング制御用信号）をメインスイッチ素子Ｑに向けて出力してメインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作を制御する。当該制御回路５の制御動作に基づいたメインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作によって、入力電源Ｅから一次コイルＮ１に電流が通電し、これにより、二次コイルＮ２から電圧が出力される。この二次コイルＮ２から出力された電圧が二次側整流平滑回路３で整流平滑され、当該整流平滑した直流電圧Ｖｏｕｔが負荷４に向けて出力される。

スイッチング電源回路１には、当該スイッチング電源回路１から負荷４に出力される出力電圧Ｖｏｕｔを直接的に又は間接的に検出する検出回路６が設けられる。この検出回路６からスイッチング電源回路１の出力電圧Ｖｏｕｔの検出電圧Ｖｓが制御回路５に加えられる。制御回路５は、その検出電圧Ｖｓに基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔが予め定められた設定の定常時出力電圧Ｖｐに安定化するように、メインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作を制御する。例えば、制御回路５は、誤差増幅器８と、基準電源９と、コンパレータ１０と、三角波発生回路１１とを有し、ＰＷＭ方式によりメインスイッチ素子Ｑのスイッチオン・オフ動作を制御する。

つまり、誤差増幅器（エラーアンプ）８は、検出回路６から出力された検出電圧Ｖｓと、基準電源９の基準電圧Ｖｒｅｆとの差分電圧を増幅して出力する。コンパレータ１０は、その誤差増幅器８から出力された電圧Ｖｅと、三角波発生回路１１から出力される図７（ａ）に示されるような三角波電圧Ｓとを比較する。そして、コンパレータ１０は、例えば、三角波電圧Ｓの電圧値が誤差増幅器８の出力電圧Ｖｅ以下である期間中には図７（ｂ）に示すパルス信号のオン信号を出力し、三角波電圧Ｓの電圧値が誤差増幅器８の出力電圧Ｖｅよりも高い期間中にはパルス信号のオフ信号を出力する。このコンパレータ１０から出力されるパルス信号がメインスイッチ素子Ｑにスイッチング制御用信号として加えられる。

このような構成を持つ制御回路５は、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが設定の定常時出力電圧Ｖｐよりも上昇したときには、その出力電圧Ｖｏｕｔを定常時出力電圧Ｖｐに下げるべく制御する。つまり、制御回路５はメインスイッチ素子Ｑへ加えるスイッチング制御用信号のオン信号のパルス幅を狭くする。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが定常時出力電圧Ｖｐに向けて低下する。反対に、出力電圧Ｖｏｕｔが定常時出力電圧Ｖｐよりも低下したときには、制御回路５は、定常時出力電圧Ｖｐに対する出力電圧Ｖｏｕｔの低下分を補償すべく制御する。つまり、制御回路５は、メインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号のオン信号のパルス幅を広くする。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが定常時出力電圧Ｖｐに向けて上昇する。

ところで、スイッチング電源回路１が駆動を開始したときに、出力電圧Ｖｏｕｔを急激に立ち上がらせると、定常時出力電圧Ｖｐよりも格段に大きなオーバーシュート電圧が生じる。このオーバーシュート電圧がスイッチング電源回路１から負荷４に加えられる事態が発生してしまう。そのオーバーシュート電圧の印加によって例えばラッチアップ等のトラブルが負荷４に発生して、負荷４がスムーズに起動開始できない虞がある。

そこで、図６に示すスイッチング電源回路１には、ソフトスタート用回路１３０が設けられている。このソフトスタート用回路１３０は、スイッチ素子（例えばトランジスタ素子）１４と、抵抗体１５と、ソフトスタート動作用電源１６と、時定数回路１９とを有して構成されている。時定数回路１９は、一例として抵抗体１７とソフトスタート用コンデンサ１８の直列回路から成る。

スイッチング電源回路１には、スイッチ素子１４のベースに接続される起動回路２０が設けられている。スイッチング電源回路１の駆動開始時に起動回路２０からスイッチ素子１４のベースに電圧が印加される。これにより、スイッチ素子１４がスイッチオン状態からスイッチオフ状態に切り換わる。

スイッチ素子１４がスイッチオン状態のときは、ソフトスタート動作用電源１６は、抵抗体１７，１５とスイッチ素子１４を介してグランドに電気的に接続されている状態である。スイッチ素子１４がスイッチオン状態からスイッチオフ状態に切り換わると、ソフトスタート動作用電源１６は、抵抗体１７を介してソフトスタート用コンデンサ１８に電気的に接続されている状態に切り換わる。これにより、ソフトスタート用コンデンサ１８には、当該コンデンサ１８の容量と抵抗体１７の抵抗値により定まる時定数でもって電荷が充電されていく。そして、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚは、例えば、図７（ａ）に示されるように、起動期間中において時間の経過と共に電圧値が徐々に増加していく。

このソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚがソフトスタート用電圧として、制御回路５のコンパレータ１０に印加される。起動期間中には、コンパレータ１０は、そのソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧（ソフトスタート用電圧）Ｖｚと、三角波発生回路１１の三角波電圧Ｓとに基づいて前記したようにスイッチング制御用信号を作り出す。つまり、コンパレータ１０は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが三角波電圧Ｓの最低レベル（信号出力開始電圧）Ｖｌｏｗに達した以降にスイッチング制御用信号の出力を開始する。この後には、コンパレータ１０は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚと三角波電圧Ｓに基づいてスイッチング制御用信号を作り出し当該スイッチング制御用信号をメインスイッチ素子Ｑに向けて出力する。なお、起動期間が経過して定常動作の期間になった以降においては、コンパレータ１０は、誤差増幅器８の出力電圧Ｖｅと三角波電圧Ｓに基づいてスイッチング制御用信号を作り出し当該スイッチング制御用信号をメインスイッチ素子Ｑに向けて出力する。

起動期間中には、スイッチング制御用信号の印加によってメインスイッチ素子Ｑがスイッチング動作を開始する。このスイッチング動作により、スイッチング電源回路１から出力電圧Ｖｏｕｔが出力し始める。そして、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの緩やかな増加によって、図７（ｂ）に示されるように、スイッチング制御用信号のオン信号のパルス幅が徐々に広がっていく。その結果、図７（ｃ）に示されるように、スイッチング電源回路１の出力電圧Ｖｏｕｔは緩やかに増加していくこととなる。つまり、ソフトスタート用回路１３０によって、スイッチング電源回路１はソフトスタートを行う。なお、

特許第３３９４９１５号公報

図６に示されるスイッチング電源回路１の構成では、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが予め定められた信号出力開始電圧Ｖｌｏｗ（三角波発生回路１１の三角波電圧Ｓの最低レベルＶｌｏｗ）に達した以降に、コンパレータ１０からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の出力が開始される。そして、スイッチング電源回路１は直流電圧Ｖｏｕｔの出力を開始する。つまり、スイッチング電源回路１が駆動を開始したのにも拘わらず、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力電圧開始電圧Ｖｌｏｗに達するまでは、スイッチング電源回路１は出力電圧Ｖｏｕｔを出力しない。

図６に示されるソフトスタート用回路１３０の構成では、スイッチング電源回路１の駆動開始時から出力電圧Ｖｏｕｔの出力開始時までの遅延期間と、スイッチング電源回路１が出力電圧Ｖｏｕｔの出力を開始してから定常時出力電圧Ｖｐに達するまでの出力立ち上がり期間とは、いずれも、時定数回路１９におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数によって定まる。つまり、前記の遅延期間と出力立ち上がり期間の時定数は同じである（換言すれば、起動期間の全期間に渡ってソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は一定である）。

このため、スイッチング電源回路１の駆動開始時から、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達するまでの期間は、出力電圧Ｖｏｕｔの出力が無いのにも拘わらず、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電は緩やかに行われる。したがって、遅延期間（スイッチング電源回路１が駆動を開始してから出力電圧Ｖｏｕｔの出力が開始されるまでの期間）が長くなる。

それ故、解決しようとする問題点は、スイッチング電源回路１の駆動開始から、出力電圧Ｖｏｕｔが定常時出力電圧Ｖｐに立ち上がるまでに多くの時間がかかるという点である。

本発明のスイッチング電源回路は、スイッチング電源回路から出力する出力電圧をスイッチオン・オフ動作により制御するメインスイッチ素子と、
スイッチング電源回路の駆動開始からスイッチング電源回路の出力電圧が予め定められた定常時出力電圧に達するまでの起動期間中に時間の経過と共に電圧値が増加していくソフトスタート用電圧を出力するソフトスタート用回路と、
そのソフトスタート用電圧が予め定めた信号出力開始電圧に達した以降にソフトスタート用電圧に基づきメインスイッチ素子のスイッチング制御用信号の出力を開始してメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作を制御し、スイッチング電源回路の出力電圧を定常時出力電圧に向けて緩やかに立ち上がらせる制御回路と、
を備えたスイッチング電源回路において、
前記ソフトスタート用回路には、起動期間中に充電が行われるソフトスタート用コンデンサを有する時定数回路が設けられ、
前記ソフトスタート用回路は、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧をソフトスタート用電圧として出力する構成と成し、
前記ソフトスタート用回路には、起動期間内でソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を切り換え制御する時定数切り換え制御回路が設けられており、
前記時定数切り換え制御回路は、スイッチング電源回路が駆動を開始してから少なくともソフトスタート用コンデンサの充電電圧が前記信号出力開始電圧に達するまではソフトスタート用コンデンサの充電電圧が急激増加する時定数に設定し、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した以降の予め定めた時定数切り換えタイミングでもってソフトスタート用コンデンサの充電電圧の増加傾向を緩やかにする時定数に切り換える、
ことを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態例によれば、ソフトスタート用回路には時定数切り換え制御回路が設けられている。この時定数切り換え制御回路は、スイッチング電源回路が駆動を開始してから、少なくともソフトスタート用コンデンサの充電電圧がスイッチング制御用信号の出力開始電圧（信号出力開始電圧）に達するまでは、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧を急激増加する時定数に設定する。このため、スイッチング電源回路の駆動開始時から、スイッチング電源回路の電圧出力が開始されるまでは、ソフトスタート用コンデンサは急激に充電される。そのため、スイッチング電源回路の駆動開始時からスイッチング電源回路の出力電圧の出力開始までの期間を短縮することができる。

また、本発明の好ましい実施形態例では、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した以降の起動期間内で予め定められた時定数切り換えタイミングでもって、時定数切り換え制御回路は、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧の増加傾向を緩やかにする時定数に切り換える構成とした。このため、時定数切り換えタイミング以降の起動期間においては、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧（ソフトスタート用電圧）は緩やかに増加する。これにより、そのソフトスタート用電圧に基づいたスイッチング制御用信号によってスイッチング電源回路の出力電圧は緩やかに立ち上がる。

このように、本発明の好ましい実施形態は、スイッチング電源回路の出力電圧の緩やかな立ち上がりを実現する。さらに加えて、スイッチング電源回路の駆動開始時から電圧出力開始までの遅延期間が短縮される。この遅延期間の短縮によって、スイッチング電源回路が駆動を開始してからスイッチング電源回路の出力電圧が設定の定常時出力電圧に立ち上がるまでの起動期間を短くすることができる。

［図１］図１は、本発明の第１実施形態例のスイッチング電源回路の主要構成部分を示す回路図である。
［図２］図２は、第１実施形態例の回路動作例を説明するためのタイムチャートである。
［図３］図３は、本発明の第２実施形態例のスイッチング電源回路の主要構成部分を示す回路図である。
［図４］図４は、他の実施形態例を説明するための図である。
［図５］図５は、さらに他の実施形態例を説明するための図である。
［図６］図６は、スイッチング電源回路の従来例を示す回路図である。
［図７］図７は、図６に示されるスイッチング電源回路の回路動作を説明するための図である。

符号の説明

１ スイッチング電源回路
３ 二次側整流平滑回路
４ 負荷
５ 制御回路
１３ ソフトスタート用回路
１６ ソフトスタート動作用電源
１７，２６ 抵抗体
１８ ソフトスタート用コンデンサ
１９ 時定数回路
２５ 時定数切り換え制御回路
２７ スイッチ部
２８ スイッチ制御部
３０ コンデンサ
Ｑ メインスイッチ素子

以下に、この発明に係る各種の実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す各実施形態例の説明において、前述した図６の回路と同一又は同等の構成部分には同一符号を付し、同一符号を付した構成部分の重複説明は省略又は簡易化する。また、各実施形態例の相互の説明においても、同一又は同等の構成部分には同一符号を付し、前に説明した実施形態例と同一符号の構成部分についての後の実施形態例にける重複説明は省略又は簡易化する。

図１には本発明に係る第１実施形態例のスイッチング電源回路の主要な回路構成部分が示されている。この第１実施形態例のスイッチング電源回路１にはソフトスタート用回路１３が設けられ、当該ソフトスタート用回路１３には次に示すような時定数切り換え制御回路２５が設けられている。この第１実施形態例では、ソフトスタート用回路１３以外の構成は、図６のスイッチング電源回路１の構成と同じである。

この第１実施形態例における時定数切り換え制御回路２５は、起動期間中において、時定数回路１９のソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数を予め定められた時定数切り換えタイミングでもって切り換え制御する回路構成を備えている。時定数切り換え制御回路２５は、抵抗体２６とスイッチ部（例えばトランジスタ素子）２７の直列接続回路と、スイッチ部２７のスイッチング動作を制御するスイッチ制御部２８とを有して構成されている。抵抗体２６とスイッチ部２７の直列接続回路は、抵抗体１７に並列接続される。

この第１実施形態例では、起動期間中における時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧（ソフトスタート用電圧）Ｖｚが三角波発生回路１１の三角波電圧Ｓの最低レベル（信号出力開始電圧）Ｖｌｏｗに達した時点として設定されている。ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達すると、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへスイッチング制御用信号の出力が開始されてメインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が開始される。このことから、制御回路５側からの信号を受けるスイッチ制御部２８の信号入力端は、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑに至るまでの導通経路に接続されている。

スイッチ制御部２８は、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の出力開始を時定数切り換えタイミングとして検知する構成を備えている。そして、スイッチ制御部２８は、スイッチング制御用信号を利用して、設定の時定数切り換えタイミングでもってスイッチ部２７をオン動作からオフ動作に切り換え制御する構成を有している。このスイッチ制御部２８の回路構成は、起動期間中の設定の時定数切り換えタイミングでスイッチ部２７をオン動作からオフ動作に切り換え制御できる構成であれば特に限定されるものではない。図１にはスイッチ制御部２８の一例の回路構成が示されている。つまり、図１の例では、スイッチ制御部２８は、ダイオードＤと、平滑用のコンデンサＣと、抵抗体Ｒ１，Ｒ２とを有して構成されている。

この第１実施形態例では、スイッチング電源回路１の駆動開始時から時定数切り換えタイミングまでの期間はスイッチ部２７はオン動作に制御される。この起動期間中のスイッチ部２７のオン動作により、ソフトスタート動作用電源１６に基づいた電流は次の経路に流れる。すなわち、ソフトスタート動作用電源１６からの電流は、抵抗体１７を通ってソフトスタート用コンデンサ１８に至る経路と、抵抗体２６とスイッチ部２７を通ってソフトスタート用コンデンサ１８に至る経路とに分流してソフトスタート用コンデンサ１８に通電する。そしてソフトスタート用コンデンサ１８の充電が行われる。

このため、起動期間中においてのスイッチ部２７のオン動作中におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、抵抗体１７，２６の並列回路の抵抗値と、ソフトスタート用コンデンサ１８の容量とに基づいた時定数となる。この第１実施形態例では、このスイッチ部２７のオン動作期間には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、図２（ａ）に示される符号Ｕの部分のように、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧が急激増加するように設定されている。

起動期間中にスイッチ制御部２８のスイッチング制御により、設定の時定数切り換えタイミングでもってスイッチ部２７がオン動作からオフ動作に切り換わった以降には、次のように回路動作が行われる。すなわち、スイッチ部２７のオフ動作により、ソフトスタート動作用電源１６に基づいた電流は抵抗体２６には通電しない。そのため、ソフトスタート動作用電源１６に基づいた電流は、ソフトスタート動作用電源１６から抵抗体１７を介してソフトスタート用コンデンサ１８に至る充電経路を通ってソフトスタート用コンデンサ１８に通電する。そして、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電が行われる。

このときのソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、抵抗体１７の抵抗値と、ソフトスタート用コンデンサ１８の容量とに基づいた時定数となる。つまり、起動期間中の設定の時定数切り換えタイミングでのスイッチ部２７のオン・オフ動作切り換えにより、ソフトスタート動作用電源１６からソフトスタート用コンデンサ１８に至るまでの充電経路の抵抗値が大きくなる方向に切り換えられる。

その結果、スイッチ部２７のオフ動作中におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、スイッチ部２７のオン動作中での時定数よりも、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧の増加傾向が緩やかとなる時定数に切り換えられる。この第１実施形態例では、設定の時定数切り換えタイミングでもってスイッチ部２７がオン動作からオフ動作に切り換わった以降には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧の増加傾向が緩やかになる。第１の実施形態例では、このように、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧の増加傾向が緩やかになって出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが実現できるように、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数が設定されている。

すなわち、第１実施形態例では、起動期間中においてのスイッチング電源回路１の駆動開始時から設定の時定数切り換えタイミングまでの期間には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが急激に増加する時定数となる。そして、時定数切り換えタイミング以降には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの増加傾向が緩やかになって出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが実現できる時定数となる。このように、時定数切り換えタイミングまでの時定数と時定数切り換えタイミング以降の時定数とが上記の時定数となるように、抵抗体１７，２６の抵抗値と、ソフトスタート用コンデンサ１８の容量とが設計されている。

したがって、この第１実施形態例では、スイッチング電源回路１が駆動を開始してから、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧（ソフトスタート用電圧）Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達するまでは、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚは急激に増加する。これにより、スイッチング電源回路１の駆動開始時に対する出力電圧Ｖｏｕｔの出力の遅延期間は短縮される。また、スイッチング電源回路１の出力電圧Ｖｏｕｔの出力が開始された以降には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの増加傾向は緩やかになる。このことから、出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが達成されることとなる。

また、時定数切り換え制御回路２５は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数を決定する抵抗値と容量のうち、抵抗値を切り換え可変して（ソフトスタート動作用電源１６からソフトスタート用コンデンサ１８に至るまでの充電経路の抵抗値を切り換え可変して）、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数を切り換え制御する構成としている。そのため、時定数切り換え制御回路２５は簡単な回路で構成することができる。ことから、そのような時定数切り換え制御回路２５が設けられることによって、回路構成の煩雑化を抑えながら、前記したような効果（つまり、出力電圧のソフトスタートを行いながらも起動期間の短縮を図ることができるという効果）が得られることとなる。

また、時定数切り換え制御回路２５による時定数切り換えタイミングが、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した時点として設定されている。第１実施形態例では、時定数切り換えタイミングの検知構成は、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の出力開始を時定数切り換えタイミングであると検知する構成としている。このことにより、簡素な回路でもって時定数切り換えタイミングが検知される。そして、精度良く設定の時定数切り換えタイミングでもってソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数の切り換えができる。

以下に、本発明に係るスイッチング電源回路の第２実施形態例を説明する。図３には第２実施形態例のスイッチング電源回路の主要な回路構成部分が示されている。この第２実施形態例では、時定数切り換え制御回路２５は、スイッチ部（例えばトランジスタ素子）２７とコンデンサ３０の直列接続回路と、スイッチ部２７のスイッチング制御を行うスイッチ制御部２８とを有して構成されている。スイッチ部２７とコンデンサ３０の直列接続回路は、ソフトスタート用コンデンサ１８に並列接続される。

この第２実施形態例においても、起動期間中における時定数切り換えタイミングは、第１実施形態例と同様に、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが三角波発生回路１１の三角波電圧Ｓの最低レベル（信号出力開始電圧）Ｖｌｏｗに達した時点として設定されている。

また、第２実施形態例においても、制御回路５から信号を取り込むスイッチ制御部２８の信号入力端は、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の導通経路に接続されている。そして、スイッチング制御用信号の出力開始により設定の時定数切り換えタイミングが検知される。このように、スイッチング制御用信号を利用して、時定数切り換えタイミングでもってスイッチ部２７をオフ動作からオン動作に切り換える構成が構築されている。このスイッチ制御部２８の回路構成は、起動期間中の設定の時定数切り換えタイミングでスイッチ部２７をオフ動作からオン動作に切り換え制御できる構成であれば特に限定されるものではない。図３にはそのスイッチ制御部２８の回路構成の一例が示されている。つまり、図３の例では、スイッチ制御部２８は、ダイオードＤと、平滑用のコンデンサＣと、抵抗体Ｒとを有して構成されている。

この第２実施形態例では、スイッチング電源回路１の起動期間中において、スイッチング電源回路１の駆動開始時から時定数切り換えタイミングまでの期間中は、スイッチ部２７はオフ動作している。このとき、ソフトスタート動作用電源１６の電流は抵抗体１７を介してソフトスタート用コンデンサ１８に通電する。この結果、ソフトスタート用コンデンサ１８は、当該ソフトスタート用コンデンサ１８の容量と抵抗体１７の抵抗値に基づいた時定数でもって充電が行われる。この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、スイッチング電源回路１の駆動開始時から時定数切り換えタイミングまでの期間におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、図２（ａ）に示される符号Ｕの部分のようにソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧が急激増加するように設定されている。

起動期間中における時定数切り換えタイミングで、スイッチ制御部２８のスイッチング制御動作によりスイッチ部２７がオフ動作からオン動作に切り換わった以降には、ソフトスタート動作用電源１６の電流は抵抗体１７を介してソフトスタート用コンデンサ１８およびコンデンサ３０に通電する。このため、スイッチ部２７のオン動作中には、ソフトスタート動作用電源１６を利用して、ソフトスタート用コンデンサ１８が充電動作を行うだけでなく、コンデンサ３０も充電される。したがって、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、抵抗体１７の抵抗値と、ソフトスタート用コンデンサ１８とコンデンサ３０の並列回路の容量とに基づいたものとなる。

それ故、スイッチ部２７のオン動作中におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、スイッチ部２７のオフ動作中における充電の時定数よりも、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの増加傾向が緩やかなものとなる。すなわち、スイッチ制御部２８のスイッチング制御動作により、設定の時定数切り換えタイミングでスイッチ部２７がオフ動作からオン動作に切り換えられることにより、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数が切り換えられる。この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、時定数切り換えタイミング以降の起動期間中におけるソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧の増加傾向を緩やかにして出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが実現できるように設定されている。

すなわち、第２実施形態例では、起動期間中においてのスイッチング電源回路１の駆動開始時から時定数切り換えタイミングまでの期間には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが急激増加する時定数となる。そして、時定数切り換えタイミング以降には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの増加傾向が緩やかとなって出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが実現できる時定数となる。時定数切り換えタイミングまでの期間の時定数と時定数切り換えタイミング以降の時定数とが上記のようになるように、ソフトスタート用コンデンサ１８とコンデンサ３０のそれぞれの容量と、抵抗体１７の抵抗値とが設計されている。

したがって、この第２実施形態例の構成においても、第１実施形態例と同様に、スイッチング電源回路１の駆動開始時から出力電圧Ｖｏｕｔの出力開始までの遅延期間が短縮される。その上、出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートが可能となる。なお、図３の例では、コンデンサ３０は抵抗体３１を介してグランドに接続されている。そのため、例えば、ソフトスタート動作用電源１６側からの充電が終了した以降にコンデンサ３０の充電電圧は抵抗体３１を介してグランド側に放電される。

また、時定数切り換え制御回路２５は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電の時定数を決定する抵抗値と容量のうち、容量を切り換え可変して（ソフトスタート用コンデンサに並列接続されたコンデンサへのソフトスタート動作用電源を利用した充電の開始を制御して）、ソフトスタート用コンデンサの充電の時定数が切り換え制御される構成と成している。その時定数切り換え制御回路２５は簡単な回路で構成することができる。そのため、回路構成の複雑化を抑制でき、出力電圧のソフトスタートを行うにも拘わらず起動期間の短縮が図られる。

なお、この発明は第１や第２の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１と第２の各実施形態例では、時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達した時点として設定されていた。また、第１と第２の各実施形態例では、スイッチング制御部２８は、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の出力開始により、その時定数切り換えタイミングを検知していた。

代替例として、スイッチ制御部２８は、例えば、次に示すような構成でもって設定の時定数切り換えタイミングを検知する構成としてもよい。前述したように、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達して、制御回路５からメインスイッチ素子Ｑへのスイッチング制御用信号の出力が開始される。このとき、例えば、図４に示されるように、二次側整流平滑回路３が、整流用のダイオード３２，３３と、平滑用のチョークコイル３４と、コンデンサ３５とを有して構成されている場合には、メインスイッチ素子Ｑのスイッチング動作が開始されたときにチョークコイル３４の電圧印加が開始される。

このことから、チョークコイル３４の電圧印加開始を検知する手段３６を設け、当該手段３６とスイッチ制御部２８を接続させる構成が構築可能となる。そして、スイッチ制御部２８は、手段３６によりチョークコイル３４の電圧印加開始が検知されたときに時定数切り換えタイミングであることを検知して、スイッチ部２７のスイッチオン・オフ動作の切り換えを制御する構成としてもよい。なお、手段３６は、例えば、チョークコイル３４に設けた（チョークコイルと電磁結合させた）補助コイルにより構成することができるが、他の構成でもよい。

上記のように、トランスの二次コイル側に設けられている二次側整流平滑回路の平滑用チョークコイルの電圧印加開始時を時定数切り換えタイミングであるとして検知する構成が採用されることにより、簡素な回路でもって時定数切り換えタイミングを検知することができる。そして、精度良く設定の時定数切り換えタイミングでもってソフトスタート用コンデンサの充電の時定数の切り換えが可能である。

また、第１と第２の各実施形態例では、起動期間中における時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達したときに設定されていた。しかしながら、時定数切り換えタイミングは第１と第２の各実施形態例の構成に限定されない。時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達した以降の起動期間中であり、かつ、時定数切り換えタイミング以降のソフトスタート用コンデンサ１８の緩やかな充電動作により出力電圧Ｖｏｕｔのソフトスタートを行うことができるタイミングであれば、何れの時点をも時定数切り換えタイミングとして設定してもよい。

代替例として、図５には、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧Ｖｌｏｗに達した後に時定数切り換えタイミングが設定されている例が示されている。図５は、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚの増加傾向の一例および出力電圧Ｖｏｕｔの立ち上がり特性の一例を示している。図５の例では、ソフトスタート用コンデンサ１８の充電電圧Ｖｚが信号出力開始電圧ＶｌｏｗよりもΔＶだけ高い電圧になった時点が時定数切り換えタイミングとして設定されている。なお、ΔＶの電圧値は仕様に応じ任意に設定できる。

様々なタイプのスイッチング電源回路に適用されるが、特に、トランスの一次側の回路のメインスイッチ素子をスイッチオン・オフさせ、トランスの二次側に発生した電圧を清流平滑して負荷に供給するタイプのスイッチング電源回路の適用に適している。

Claims (7)

1. スイッチング電源回路から出力する出力電圧をスイッチオン・オフ動作により制御するメインスイッチ素子と、
   スイッチング電源回路の駆動開始からスイッチング電源回路の出力電圧が予め定められた定常時出力電圧に達するまでの起動期間中に時間の経過と共に電圧値が増加していくソフトスタート用電圧を出力するソフトスタート用回路と、
   そのソフトスタート用電圧が予め定めた信号出力開始電圧に達した以降にソフトスタート用電圧に基づきメインスイッチ素子のスイッチング制御用信号の出力を開始してメインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作を制御し、スイッチング電源回路の出力電圧を定常時出力電圧に向けて緩やかに立ち上がらせる制御回路と、
   を備えたスイッチング電源回路において、
   前記ソフトスタート用回路には、起動期間中に充電が行われるソフトスタート用コンデンサを有する時定数回路が設けられ、
   前記ソフトスタート用回路は、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧をソフトスタート用電圧として出力する構成と成し、
   前記ソフトスタート用回路には、起動期間内でソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を切り換え制御する時定数切り換え制御回路が設けられており、
   前記時定数切り換え制御回路は、スイッチング電源回路が駆動を開始してから少なくともソフトスタート用コンデンサの充電電圧が前記信号出力開始電圧に達するまではソフトスタート用コンデンサの充電電圧が急激増加する時定数に設定し、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した以降の予め定めた時定数切り換えタイミングでもってソフトスタート用コンデンサの充電電圧の増加傾向を緩やかにする時定数に切り換える、
   ことを特徴とするスイッチング電源回路。
2. ソフトスタート用回路には、ソフトスタート動作用電源が設けられ、
   時定数回路はそのソフトスタート動作用電源に接続されている抵抗体を有し、
   ソフトスタート用コンデンサは、前記抵抗体を介して前記ソフトスタート動作用電源に接続され、起動期間中にソフトスタート動作用電源を利用して充電が行われる構成と成し、
   時定数切り換え制御回路は、前記時定数回路の抵抗体に並列接続される抵抗体とスイッチ部の直列接続回路と、そのスイッチ部のスイッチング動作を制御するスイッチ制御部とを有し、
   前記スイッチ制御部は、起動期間中の時定数切り換えタイミングでもって前記スイッチ部をオン動作からオフ動作に切り換え制御し、ソフトスタート動作用電源からソフトスタート用コンデンサに至るまでの充電経路の抵抗値を大きくしてソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を切り換える、
   ことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源回路。
3. ソフトスタート用回路には、ソフトスタート動作用電源が設けられ、
   時定数回路のソフトスタート用コンデンサは、前記ソフトスタート動作用電源に接続され起動期間中にソフトスタート動作用電源を利用して充電が行われる構成と成し、
   時定数切り換え制御回路は、ソフトスタート用コンデンサに並列接続されるコンデンサとスイッチ部の直列接続回路と、前記スイッチ部のスイッチング動作を制御するスイッチ制御部とを有し、
   前記スイッチ制御部は、起動期間中の時定数切り換えタイミングでもって前記スイッチ部をオフ動作からオン動作に切り換え制御し、前記スイッチ部に直列接続されているコンデンサにもソフトスタート動作用電源を利用した充電を開始させてソフトスタート用コンデンサの充電の時定数を切り換える、
   ことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源回路。
4. 時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達したときに設定されており、
   時定数切り換え制御回路のスイッチ制御部は、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用信号の出力開始を時定数切り換えタイミングとして検知してスイッチ部のオン・オフ動作の切り換えを制御する、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源回路。
5. 時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達したときに設定されており、
   時定数切り換え制御回路のスイッチ制御部は、制御回路からメインスイッチ素子へのスイッチング制御用信号の出力開始を時定数切り換えタイミングとして検知してスイッチ部のオン・オフ動作の切り換えを制御する、
   ことを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源回路。
6. トランスを有し、
   メインスイッチ素子はトランスの一次コイル側に設けられ、
   トランスの二次コイル側には、メインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作に基づき二次コイルから出力された電圧を整流平滑し当該整流平滑した電圧をスイッチング電源回路の出力電圧として出力する二次側整流平滑回路が設けられ、
   時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した時点として設定されており、
   前記二次側整流平滑回路は平滑用のチョークコイルを有し、
   時定数切り換え制御回路のスイッチ制御部は、起動期間中に、前記平滑用のチョークコイルに電圧が印加し始めた時点を時定数切り換えタイミングとして検知してスイッチ部のオン・オフ動作の切り換えを制御する、
   ことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源回路。
7. トランスを有し、
   メインスイッチ素子はトランスの一次コイル側に設けられ、
   トランスの二次コイル側には、メインスイッチ素子のスイッチオン・オフ動作に基づき二次コイルから出力された電圧を整流平滑し当該整流平滑した電圧をスイッチング電源回路の出力電圧として出力する二次側整流平滑回路が設けられ、
   時定数切り換えタイミングは、ソフトスタート用コンデンサの充電電圧が信号出力開始電圧に達した時点として設定されており、
   前記二次側整流平滑回路は平滑用のチョークコイルを有し、
   時定数切り換え制御回路のスイッチ制御部は、起動期間中に、前記平滑用のチョークコイルに電圧が印加し始めた時点を時定数切り換えタイミングとして検知してスイッチ部のオン・オフ動作の切り換えを制御する、
   ことを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源回路。

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