JPWO2014129126A1 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

本開示のスイッチング電源装置は、負荷機器接続端子を有する電源システムにおいて、負荷機器接続端子における接続状態を検出する機器接続状態検出回路であって、機器接続状態検出回路は、トランス、スイッチ素子、パルス発生器、及び波形検出回路とを備える。波形検出回路は、パルス信号の動作に応じてトランスの一次巻線、または二次巻線に発生する電圧、または電流を検出し、あらかじめ設定された基準値と比較し、比較結果に応じた出力信号をＯＦＦ端子に出力する。

Description

本発明は、入力電圧に対してスイッチング素子を通じてスイッチングすることにより出力電圧を制御するスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路に関する。

近年、エネルギー問題などの環境問題が注目され、スイッチング電源装置等の電源供給装置の待機電力削減が強く望まれている。例えば、ＡＣアダプタや充電器において、負荷機器が接続されていない状態等、スイッチング電源装置から電力供給が不要な場合に出力電圧を低下させて、消費電力を削減するシステムが提案されている。

従来技術である特開２００７−１４３３９７号公報（特許文献１）では、ＡＣアダプタの負荷の有無を検知し、出力側が無負荷状態のときにスイッチング電源装置の動作を停止させて、消費電力を削減し、さらに、出力側に接続される負荷機器から電圧が印加されると動作を再開させて電源供給を開始する技術が提案されている。

負荷機器の電源としては、一次電池や二次電池などの蓄電部品を用いることが考えられる。

図２２に、出力側が無負荷状態のときにスイッチング電源装置の動作を停止させて、出力側に負荷機器から電圧が印加されると動作を再開させる、従来のスイッチング電源装置の一構成例を示す。以下、このスイッチング電源装置の動作を簡単に説明する。

二次側の負荷機器９１２の負荷状態を、抵抗９０９を介して出力制御回路９１１で監視し、無負荷状態を検出した場合は、出力制御回路９１１からカプラ回路９０６を介して、無負荷検出信号が電源オンオフ回路９０５に入力される。そして、電源オンオフ回路９０５から動作停止信号がスイッチング制御回路９００のドライブ制御回路９０１に入力されると、ドライブ制御回路９０１はスイッチング素子７の動作を停止するようにドライブ回路９０２を制御する。そして、スイッチング電源装置の出力電圧はゼロになる。

スイッチング電源装置の動作を再開させる場合は、出力電圧がゼロの時に、負荷機器９１２の蓄電部（図には明記していない）から出力端子１６を介して電圧を印加し、出力電圧がゼロでないことを出力制御回路９１１が検出する。そして、その電圧を電源として、出力制御回路９１１はフォトカプラ９１０を介して、再起動信号を電源オンオフ回路９０５に入力する。それと同時に、一定期間、電源オンオフ回路９０５から動作停止信号の生成を止める。電源オンオフ回路９０５から動作開始信号がドライブ制御回路９０１に入力されると、ドライブ制御回路９０１はスイッチング素子７の動作を開始するようにドライブ回路９０２を制御する。

この技術を用いれば、例えば、負荷機器（例えばノートパソコン）にスイッチング電源装置（例えばＡＣアダプタ）が接続されていない時（無負荷状態）は、スイッチング電源装置のスイッチング動作を停止させ消費電力を削減すること（オフモード）ができ、スイッチング電源装置が負荷機器に接続され、負荷機器の蓄電部品（例えばバッテリー）から電圧が印加されると、スイッチング電源装置は電源供給を開始させるシステムが実現できる。

特開２００７−１４３３９７号公報

しかし、上述のシステムには次のような課題がある。

動作を停止したスイッチング電源装置を、再び動作させるために負荷機器の蓄電部から電圧を印加し、さらに再起動信号を二次側から一次側へ伝達するためにフォトカプラを使用している。しかし、負荷機器に搭載されている一次電池や二次電池などの蓄電部品に蓄積されている電荷が空になった場合、電圧を印加することやフォトカプラを動作させることができなくなる。その場合、スイッチング電源装置を負荷機器に接続し、スイッチング電源装置を起動させようとしても、動作を停止させた状態を維持して通常動作へ移行できないという致命的な問題が生じる。

本発明は、上記のような問題を解決するものであり、一次電池や二次電池などの蓄電部品の状態に関係なく起動できるスイッチング電源装置およびそれを構成する機器接続状態検出回路を提供する。

入力電圧が供給される第二のスイッチング素子と、負荷機器と装脱着可能な出力端子と、第二のスイッチング素子によりスイッチングされた入力電圧を出力電圧に変換し、出力端子に接続された負荷機器に電力を供給する入出力変換回路と、第二のスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、ＯＦＦ端子に入力される信号に応じてスイッチング動作を停止するオフモードを有するスイッチング制御回路とを備えるスイッチング電源装置において、入出力変換回路と出力端子との間に接続された第一の整流回路と、二次巻線の一端が出力端子に接続されたトランスと、トランスの一次巻線に接続された第一のスイッチング素子と、第一のスイッチング素子のゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生器と、パルス信号に応じてトランスの巻線に発生する電圧、または電流を検出し、あらかじめ設定された基準値と比較し、比較結果に応じた出力信号をＯＦＦ端子に出力する波形検出回路からなる機器接続状態検出回路を備えることを特徴とする。

本構成によれば、スイッチング電源装置の二次側や負荷機器に搭載された一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、機器接続状態検出回路は電源システムと負荷機器の接続状態を検出することができる。

本開示の実施の形態１に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係る波形検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るトランスの一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るパルス発生器の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態２に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態３に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態４に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態４の別の例に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態２に係る波形検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態２に係るトランスの一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態２に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態３に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態４に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態４の別の例に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態２の変形例１に係る波形検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態２の変形例１に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態５に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態５に係るスイッチング電源装置の通常動作時の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態５に係るスイッチング電源装置の保護動作時の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態６に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態６に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態７に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態７に係るパルス発生器の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態８に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態８に係るオフモード制御回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態８に係るスイッチング電源装置の動作を示すタイミングチャート 本開示の実施の形態９に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１に係るスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１０に係るスイッチング電源装置の第一の整流回路とその周辺の回路の一構成例を示す回路図 本開示の実施の形態１０に係るスイッチング電源装置の動作を示す特性図 従来例に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１のスイッチング電源装置、機器接続状態検出回路を説明する。

図１は本実施の形態１のスイッチング電源装置、機器接続状態検出回路の一構成例を示す回路図である。

図１において、商用電源１からの入力交流電圧が、入力フィルタ回路２、入力整流回路３、入力平滑回路４を経て、入力直流電圧として入出力変換回路３００に入力されている。

入出力変換回路３００は入力された入力電圧を所望の出力電圧に変換するために配置される。例えば、図１のように電力変換用のトランス３０１、ダイオード３０２、平滑コンデンサ３０３から成り、トランス３０１は一次巻線３０１ａと二次巻線３０１ｂを有し、一次巻線３０１ａと二次巻線３０１ｂの極性は逆方向になっている。このスイッチング電源装置はフライバック型である。

一次巻線３０１ａにはスイッチング素子７が接続されており、スイッチング制御回路１００のＯＵＴ端子出力信号がスイッチング素子７の制御電極（ゲート）に入力されることで、オンオフのスイッチング制御がなされる。

また、スイッチング制御回路１００は、外部入出力端子として、Ｖｉｎ端子、ＶＤＤ端子、ＧＮＤ端子、ＯＵＴ端子、及びＯＦＦ端子の５つの端子を有している。スイッチング制御回路は、例えば、図１のように、パルス幅制御回路１０１、駆動回路１０２、オフモード検出器１０３、基準電圧源１０４、オフモードスイッチ１０５、レギュレータ１０６などから構成される。

Ｖｉｎ端子は、スイッチング制御回路１００の電源端子であり、入力平滑回路の入力直流電圧が出力されるラインから電力が供給される。Ｖｉｎ端子から入力された電力は、レギュレータ１０６に入力され、レギュレータ１０６を介して、スイッチング制御回路１００内の回路に電力が供給される。

ＧＮＤ端子は、入力平滑回路の低電位側に接続され、一次側の電圧基準となっている。

ＯＵＴ端子は、スイッチング素子７のゲートに抵抗６を介して接続される端子である。

ＶＤＤ端子は、スイッチング制御回路１００の基準電圧用端子である。ＶＤＤ端子にはコンデンサ１７が接続され、動作中はＶＤＤ端子からコンデンサ１７に充電電流が流れ込みコンデンサ１７の電圧が上昇する。この電圧が基準電圧で一定になるようにスイッチング制御回路１００により制御される。

ＯＦＦ端子は、機器接続状態検出回路２００Ａから出力されるオフモード信号が入力され、オフモードと通常動作を切り替えるための端子である。

出力端子１６は、入出力変換回路３００から出力される出力電圧を出力する端子と、二次側ＧＮＤ端子の２端子で構成される。

負荷機器４００は、例えばノートパソコンや、タブレットパソコンなどの電子機器であり、出力端子１６と装脱着可能である。

機器接続状態検出回路２００Ａは、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態であるか非接続状態であるかを検出するために配置され、スイッチング制御回路１００のＶＤＤ端子、ＯＦＦ端子、ＧＮＤ端子と、そして、出力端子１６、ダイオード１８のアノードに接続される。

例えば図１のように、負荷機器接続端子５、波形検出回路２０１、トランス２０２、パルス発生器２０３、スイッチング素子２０４から成る。

波形検出回路２０１は、例えば、図２Ａの波形検出回路２０１Ａのように抵抗２０６、抵抗２０７、コンデンサ２０８で構成される。

トランス２０２は、例えば、図２Ｂのトランス２０２Ａのように一次巻線２０９ａと二次巻線２０９ｂを有し、一次巻線２０９ａと二次巻線２０９ｂの極性は順方向になっている。

パルス発生器２０３は、例えば、図２Ｃのパルス発生器２０３Ａのように、抵抗２３３、２３４、２３５、２３８、２３９、２４０、コンデンサ２３６、オペアンプ２３７、電圧比較器２４１で構成される。この回路は、一般的に知られているパルス発生回路であるので、動作の詳細な説明は省略する。

スイッチング素子２０４はパルス発生器２０３の出力パルスがスイッチング素子２０４の制御電極（ゲート）に入力されることで、オンオフのスイッチング制御がなされる。スイッチング素子２０４は例えば、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタを使用する。

ダイオード１５は、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出する信号が入出力変換回路３００へ流入することを防ぐために配置され、ダイオード１５のアノードは入出力変換回路３００の二次側出力に接続され、ダイオード１５のカソードは出力端子１６に接続される。

ダイオード１８は入出力変換回路３００からの出力電流がトランス２０２に流入することを防ぐために配置され、ダイオード１８のアノードは負荷機器接続端子５に接続され、ダイオード１８のカソードはダイオード１５のカソードと出力端子１６の間に接続される。

以上のように構成された図１に示すスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路の動作を説明する。

商用電源１から交流電圧が入力フィルタ回路２を介して入力されると、入力整流回路３と入力平滑回路４とにより、整流および平滑化されて、直流電圧に変換される。この直流電圧からスイッチング制御回路１００へ起動電流が供給され、スイッチング制御回路１００が動作可能な状態になると、スイッチング素子７をスイッチングさせる制御が開始され、入出力変換回路３００から、出力端子１６を介して負荷機器４００に電力が供給される。

スイッチング制御回路１００のＶＤＤ端子から、機器接続状態検出回路２００Ａに電力が供給される。波形検出回路２０１のコンデンサ２０８には、ＶＤＤ端子から抵抗２０６を介して電荷が充電される。パルス発生器２０３はＶＤＤ端子から電流が供給されると、監視パルスをスイッチング素子２０４のゲートに出力する。監視パルスがスイッチング素子２０４のゲートに入力されると、スイッチング素子２０４は導通状態になる。

スイッチング素子２０４が導通状態になると、一次巻線２０９ａには、励磁電流Ｉｅとトランス２０２を介して伝達される二次巻線２０９ｂに流れる二次側電流Ｉｓが合成された一次側電流Ｉｐが流れる。この二次側電流Ｉｓは、負荷機器４００のインピーダンスで変化する。

ここで、一次巻線２０９ａの巻数をＮｐ、二次巻線２０９ｂの巻数をＮｓ、一次巻線２０９ａのインダクタンス値をＬｐ、一次巻線２０９ａに入力される電圧をＶｐ、二次巻線２０９ｂから出力される電圧をＶｓ、ダイオード１８の順方向電圧をＶｆｄ、出力端子１６の出力電圧をＶｏ、負荷機器４００のインピーダンスをＺ、スイッチング素子２０４のゲートが導通している時間をＴｏｎとすると以下の関係式が成り立つ。

Ｉｐ＝Ｉｅ＋Ｉｓ （式１）
Ｉｅ＝（Ｖｐ／Ｌｐ）・Ｔｏｎ （式２）
Ｉｓ＝（Ｖｓ−Ｖｆｄ−Ｖｏ）／Ｚ （式３）
Ｖｓ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）・Ｖｐ （式４）
出力端子１６と負荷機器４００が接続状態の場合に、二次側電流Ｉｓを一次側電流Ｉｐに伝達するにはＩｓ＞０である必要があるため、Ｖｓ−Ｖｆｄ−Ｖｏ＞０となるようにＮｓ、Ｎｐ、Ｖｐを設定する必要がある。

例えば、Ｖｐ＝５Ｖ、巻数比Ｎｓ／Ｎｐ＝５、Ｖｆｄ＝１Ｖ、Ｖｏ＝２０Ｖ、Ｚ＝１００ｏｈｍとすると、（式４）より、Ｖｓ＝２５Ｖとなり、さらに（式３）よりＩｓ＝０．０４Ａとなる。

出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態の場合は、出力端子１６間のインピーダンスはＺ＝∞と考えてよく、（式３）よりＩｓ＝０Ａとなる。

この二次側電流Ｉｓの変化が（式１）に示すように一次側電流Ｉｐに反映されるので、この一次側電流Ｉｐの変化に応じて波形検出回路２０１は出力端子１６と負荷機器４００が接続状態であるか否かを検出する。

ここで、波形検出回路２０１の動作を出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態から接続状態へ移行する場合に分けて説明をする。

図３は、図１におけるスイッチング電源装置の動作を表すタイミングチャートである。

まず、出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合について説明する（図３の（Ａ）の期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続している場合は、二次巻線２０９ｂと負荷機器４００を含む閉回路が形成され、負荷機器４００によるインピーダンスＺが存在している。出力端子１６と負荷機器４００の接続状態の差異を検出するには、インピーダンスＺの値としては数ｍｏｈｍ〜数百ｏｈｍ程度であることが好ましい。

パルス発生器２０３から出力される監視パルス（図３（ｇ））がスイッチング素子２０４のゲートに入力されると、二次巻線２０９ｂに二次側電流Ｉｓ（図３（ｆ））が流れ、一次巻線２０９ａに伝達され、一次側電流Ｉｐに合成される。コンデンサ２０８に蓄積された電荷は、一次側電流Ｉｐ（図３（ｅ））によって放電される。次の監視パルスが入力されるまでは、ＶＤＤ端子から抵抗２０６を介してコンデンサ２０８に電荷が充電される。このとき、コンデンサ２０８には数百ｎＡ程度で充電されるように抵抗２０６と抵抗２０７の抵抗値を設定していることが好ましい。これにより、一次側電流Ｉｐによる放電される電荷が、ＶＤＤ端子から充電される電荷よりも多くなるため、波形検出回路２０１はＯＦＦ端子電圧をオフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低い値に維持する（図３（ｄ））。この結果、オフモード検出器１０３はＬレベルの信号を出力し（図３（ｃ））、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を維持し（図３（ｂ））、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態に移行する場合を説明する（図３（Ａ）から（Ｂ）に移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態から非接続状態になると、二次巻線２０９ｂと負荷機器４００を含む閉回路が開回路となるため、出力端子１６間のインピーダンスＺはＺ＝∞と考えてよいので二次側電流ＩｓはＩｓ＝０となり、（式１）よりＩｐ＝Ｉｅとなる。

このとき、励磁電流Ｉｅによる放電よりも、ＶＤＤ端子からコンデンサ２０８への充電が大きくなるように設定しておけば、ＶＤＤ端子からの充電と、一次側電流Ｉｐによる放電がつり合うところまでＯＦＦ端子電圧が上昇する。

このとき、励磁電流Ｉｅによるコンデンサ２０８の電荷の放電によって、ＯＦＦ端子電圧の上昇が妨げられる恐れがある。そこで、励磁電流Ｉｅの影響を抑えるためには、監視パルスが方形波の場合は、数μｓ〜数十μｓのパルス幅であることが好ましい。また、パルス発生器２０３は、監視パルスを０．２Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度の周期で出力するように制御することが好ましい。

そして、ＯＦＦ端子電圧がオフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも高くなると、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を遮断状態にし、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止するように制御する。そして、出力電圧Ｖｏ（図３（ａ））が０Ｖに低下し、スイッチング電源装置の消費電力が削減される。

また、オフモード時もＶｉｎ端子から、レギュレータ１０６には電力が供給され、レギュレータ１０６を介して、オフモード検出器１０３に電力が供給される。オフモード検出器１０３はオフモード時もオフモードスイッチ１０５を遮断するように制御し続ける。

次に、出力端子１６が負荷機器４００と非接続状態から接続状態に移行する場合を説明する（図３の（Ｂ）から（Ｃ）に移行する期間）。

出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態から接続状態に移行すると、トランス２０２Ａの二次巻線２０９ｂと負荷機器４００を含む閉回路が形成され、負荷機器４００によるインピーダンスＺが存在する。

そのため、監視パルスが入力されると、二次側電流Ｉｓが閉回路に流れ、二次側電流Ｉｓが一次側電流Ｉｐに合成される。そして、一次側電流Ｉｐによりコンデンサ２０８から放電される電荷が、コンデンサ２０８に充電される電荷よりも多くなるので、ＯＦＦ端子電圧が低下する。ＯＦＦ端子電圧が低下し、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低くなると、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を開始し通常動作を継続する。

このとき、負荷機器４００に搭載された一次電池や二次電池などの蓄電部品に電荷が蓄積されていなくてもよい。例えば、ノートパソコンのバッテリーが空になっている場合があげられる。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、スイッチング電源装置の二次側や負荷機器４００に搭載された一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出することができ、スイッチング電源装置のオフモード制御を行うことができる。

なお、パルス発生器２０３は、スイッチング制御回路１００に含まれてもよい。また、コンデンサ２３６を外部に配置し調整することで、監視パルスを長周期で発生させることが容易にできる。

（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態２に係るスイッチング電源装置は、実施の形態１と比較して、機器接続状態検出回路２００Ｂにおいて、トランス２０５の構成、波形検出回路２０１の構成、波形検出回路２０１とトランス２０５の接続が異なる。

図４Ａは、実施の形態２に係るスイッチング電源装置における一例を示したものであり、波形検出回路２０１は、例えば図５Ａの波形検出回路２０１Ｂのように、電圧比較器２１１、定電流源２１３、コンデンサ２１４、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６、電圧比較器２１７、基準電圧源２１２、２１８から構成される。

トランス２０５は、例えば図５Ｂのトランス２０５Ａのように、一次巻線２１０ａと二次巻線２１０ｂで構成され、一次巻線２１０ａと二次巻線２１０ｂの極性が逆方向になっている。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

実施の形態１と異なる点は、機器接続状態検出回路２００Ｂが出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出する方法であるので、以下、出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態へ移行する場合について説明する。

また、図６Ａは、図４Ａにおけるスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合について説明する（図６Ａ（Ａ）の期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続している場合は、二次巻線２１０ｂと負荷機器４００を含む閉回路が形成され、負荷機器４００によるインピーダンスＺ２が存在している。

パルス発生器２０３から出力された監視パルス（図６Ａ（ｉ））がスイッチング素子２０４のゲートに入力され、スイッチング素子２０４が導通状態になると、一次巻線２１０ａには、一次側電流Ｉｐ２が流れる（図６Ａ（ｈ））。そして、スイッチング素子２０４のゲートに監視パルスが入力されている期間Ｔｏｎ２の間に、一次巻線２１０ａには励磁エネルギーＥｐ２が蓄えられる。そして、スイッチング素子２０４が非導通状態になると、一次巻線２１０ａに蓄えられた励磁エネルギーＥｐ２が、二次巻線２１０ｂを介して二次側に伝達される。

このとき、二次巻線２１０ｂに二次側電流Ｉｓ２が流れ（図６Ａ（ｇ））、電圧Ｖｓ２が発生し、一次巻線２１０ａには反射電圧Ｖｏｒが発生する。

一次巻線２１０ａの巻数をＮｐ２、二次巻線２１０ｂの巻数をＮｓ２、一次巻線２１０ａに入力される電圧をＶｐ２、一次巻線２１０ａのインダクタンス値をＬｐ２、二次巻線２１０ｂのインダクタンス値をＬｓ２、スイッチング素子２０４が非導通状態となっている時間をＴｏｆｆ２、機器接続状態検出回路２００Ｂとダイオード１８による励磁エネルギーＥｐ２が引き起こす出力電圧上昇分をΔＶｏとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ｉｐ２ ＝ （Ｖｐ２／Ｌｐ２）・Ｔｏｎ２ （式５）
Ｅｐ２ ＝ Ｌｐ２・（Ｉｐ２）^２／２ （式６）
Ｖｏｒ ＝ Ｎｐ２／Ｎｓ２・（Ｖｓ２＋Ｖｆｄ） （式７）
Ｖｓ２ ＝ Ｉｓ２・Ｚ２ ＝ Ｖｏ＋ΔＶｏ （式８）
Ｉｓ２ ＝ Ｎｐ／Ｎｓ・Ｉｐ２・Ｔｏｎ２−Ｖｓ２／Ｌｓ２・Ｔｏｆｆ２ （式９）
（式９）においてＩｓ２≧０Ａであり、反射電圧が発生している時間Ｔｏｒは、Ｉｓ２＝０、Ｔｏｆｆ２＝Ｔｏｒとして計算すると次式になる。

Ｔｏｒ ＝ Ｎｐ／Ｎｓ・Ｉｐ２・Ｔｏｎ２・Ｌｓ２／Ｖｓ２ （式１０）
Ｖｏｒ ＝ Ｎｐ２／Ｎｓ２・（Ｖｏ＋Ｖｆｄ＋ΔＶｏ） （式１１）
さらに、負荷機器４００のインピーダンスを容量Ｃｐｃと定義するならば、励磁エネルギーＥｐ２は以下で表される。

Ｅｐ２＝（Ｃｐｃ／２）・｛（Ｖｏ＋ΔＶｏ）^２−Ｖｏ^２｝ （式１２）
つまり、一次側が生成する励磁エネルギーＥｐ２（式６）が二次側で容量に蓄積されて（式１２）に変換される。

ここで、（式６）において、Ｌｐ２、Ｉｐ２が一定である場合、Ｅｐ２は一定となる。（式１２）より、Ｖｏが等しい条件では、Ｃｐｃが大きいと、ΔＶｏが小さくなり、Ｃｐｃが小さいと、ΔＶｏが大きくなる。

スイッチング素子２０４が非導通状態になると、Ｔｏｒの期間は、スイッチング素子２０４のドレイン端子にはドレイン電圧Ｖｄ２が発生する（図６Ａ（ｆ））。ドレイン電圧Ｖｄ２は次式で表される。

Ｖｄ２ ＝Ｖｐ２＋Ｖｏｒ （式１３）
このドレイン電圧Ｖｄ２に含まれるＶｏｒの電圧波形の差から出力端子１６が負荷機器４００と接続状態であるか否かを検出する。

電圧比較器２１７の基準電圧源２１８は、負荷機器４００との接続状態におけるドレイン電圧Ｖｄ２よりも高く設定してある。

そのとき、電圧比較器２１７からはＬレベルの信号が出力され、Ｖａ点の電圧はＬレベルになる（図６Ａ（ｅ））。このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６は非導通状態となる。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５が導通状態となると、定電流源２１３からＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５を介してコンデンサ２１４に電荷が蓄えられ、Ｖｂ点の電圧（図６Ａ（ｄ））が電圧比較器２１１の基準電圧源２１２よりも高くなると、電圧比較器２１１の出力はＬレベルに維持される。

その結果、ＯＦＦ端子にはＬレベルの信号が入力され（図６Ａ（ｃ））、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を維持し（図６Ａ（ｂ））、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合について説明する（図６Ａ（Ａ）から（Ｂ）に移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態から非接続状態になると、二次巻線２１０ｂと負荷機器４００を含む回路が開回路となり、出力端子１６に接続される容量は、ケーブルや、パターンの寄生容量のみとなる。その結果、励磁エネルギーＥｐ２による出力電圧上昇分ΔＶｏは比較的大きい値となって現れる。

ドレイン電圧Ｖｄ２が上昇し、電圧比較器２１７の基準電圧源２１８よりも高くなると、電圧比較器２１７からはＨレベルの信号が出力される。

このＨレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５は非導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６は導通状態となる。

ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６が導通状態となると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６を介してコンデンサ２１４の電荷が放電され、Ｖｂ点の電圧が電圧比較器２１１の基準電圧源２１２よりも低くなると、電圧比較器２１１の出力はＨレベルに維持される。

その結果、ＯＦＦ端子にはＨレベルの信号が入力され、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を遮断状態にし、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止するように制御する。そして、出力電圧Ｖｏ（図６Ａ（ａ））が０Ｖに低下し、スイッチング電源装置の消費電力が削減される。

出力端子１６と負荷機器４００が接続状態へ移行する場合について説明する（図６Ａの（Ｂ）から（Ｃ）に移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続されると、二次巻線２１０ｂと負荷機器４００を含む閉回路が形成され、閉回路には負荷機器４００によるインピーダンスＺ２が存在する。ここでインピーダンスＺ２は、容量Ｃｐｃも含む。

パルス発生器２０３から出力された監視パルスがスイッチング素子２０４のゲートに入力され、スイッチング素子２０４が導通状態になり、監視パルスの入力が終わってスイッチング素子２０４が非導通状態になると、出力端子１６に接続された負荷機器４００の容量Ｃｐｃが接続されるため、（式１２）により、容量Ｃｐｃが十分に大きい場合、励磁エネルギーＥｐ２による出力電圧上昇分ΔＶｏは小さい値となって現れ、出力電圧Ｖｏに対して、無視できる程度の値となる。

そして、スイッチング素子２０４のドレイン電圧Ｖｄ２が電圧比較器２１７の基準電圧源２１８よりも低くなると、電圧比較器２１７からはＬレベルの信号が出力される。このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２１６は非導通状態となる。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５が導通状態となると、定電流源２１３からＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２１５を介してコンデンサ２１４に電荷が蓄えられ、Ｖｂ点の電圧が電圧比較器２１１の基準電圧源２１２よりも高くなると、電圧比較器２１１の出力はＬレベルに維持される。

その結果、ＯＦＦ端子にはＬレベルの信号が入力され、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を開始させる。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、実施の形態１と同様、スイッチング電源装置の二次側や負荷機器４００に搭載された一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出することができ、スイッチング電源装置のオフモード制御を行うことができる。

（実施の形態２の変形例１）
実施の形態２の変形例１に係るスイッチング電源装置は、実施の形態２と比較して、波形検出回路２０１の構成が異なる。

波形検出回路２０１は、例えば、図７の波形検出回路２０１Ｃのように、電圧比較器２１９、２２５、２３１と、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１、２２７とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２、２２８と定電流源２２３、２２９と、コンデンサ２２４、２３０と、基準電圧源２２０、２２６、２３２から構成される。

以下、実施の形態２と異なる点を中心に動作を説明する。

波形検出回路２０１Ｂが反射電圧Ｖｏｒの電圧の高低差で出力端子１６と負荷機器４００の接続を検出していたのに対して、波形検出回路２０１Ｃは、反射電圧Ｖｏｒの発生する時間の差で出力端子１６と負荷機器４００の接続を検出する点が異なる。

ここで、波形検出回路２０１Ｃの動作を出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態から接続状態へ移行する場合に分けて説明をする。

図８は、本実施の形態２の変形例１に係るスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。

まず、出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合について説明する（図８（Ａ）の期間）。

電圧比較器２１９には（式１１）で表される、スイッチング素子２０４のドレイン電圧Ｖｄ２が入力され、基準電圧源２２０と比較される。反射電圧Ｖｏｒの電圧波形の差を比較するために、基準電圧源２２０の電圧値ＶｔｈはＶｐ２＋Ｖｏｒ＞Ｖｔｈ＞Ｖｐ２で設定される必要がある。

ドレイン電圧Ｖｄ２が基準電圧源２２０の電圧値Ｖｔｈよりも大きくなると、電圧比較器２１９からＬレベルの信号が出力され、Ｖｃ点の電圧はＬレベルになる（図８（ｇ））。このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２は非導通状態となる。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１が導通状態となると、定電流源２２３からＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１を介してコンデンサ２２４に電荷が蓄えられ、Ｖｄ点（図８（ｆ））の電圧が電圧比較器２２５の基準電圧源２２６よりも高くなると、電圧比較器２２５の出力はＨレベルに維持され、Ｖｅ点はＨレベルになる（図８（ｅ））。

このＨレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７は非導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８は導通状態となる。ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８が導通状態となると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８を介してコンデンサ２３０の電荷が放電され、Ｖｆ点（図８（ｄ））の電圧が電圧比較器２３１の基準電圧源２３２よりも低くなると、電圧比較器２３１の出力はＬレベルに維持されるので、ＯＦＦ端子電圧もＬレベルに維持される（図８（ｃ））。

これにより、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を維持し（図８（ｂ））、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合について説明する（図８の（Ａ）から（Ｂ）に移行する期間）。

出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行すると、出力端子１６間のインピーダンスＺはＺ＝∞と考えてよいので、二次側電流Ｉｓ２は流れなくなる（図８（ｉ））。

その結果、スイッチング素子２０４のゲートに監視パルス（図８（ｋ））が入力されている期間Ｔｏｎ２の間に、一次巻線２１０ａに一次側電流Ｉｐ２（図８（ｊ））が流れて蓄積された励磁エネルギーＥｐ２が二次巻線２１０ｂ側に伝達されないため、励磁エネルギーＥｐ２はドレイン電圧Ｖｄ２（図８（ｈ））を上昇させることで消費される。

ドレイン電圧Ｖｄ２が基準電圧源２２０の電圧値Ｖｔｈよりも大きくなると、電圧比較器２１９からＬレベルの信号が出力され、このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２は非導通状態となる。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１が導通状態となると、定電流源２２３からＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１を介してコンデンサ２２４に電荷が蓄えられ、Ｖｄ点の電圧が上昇する。しかし、励磁エネルギーＥｐ２が消費される期間は、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態の時には反射電圧Ｖｏｒが発生している期間よりも短いので、電圧比較器２２５の基準電圧源２２６よりも高くなる前に、ドレイン電圧Ｖｄ２が基準電圧源２２０の電圧値Ｖｔｈよりも小さくなり、電圧比較器２１９からＨレベルの信号が出力され、このＨレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１は非導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２は導通状態となるので、コンデンサ２２４に蓄えられた電荷が、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２を介して放電され、Ｖｄ点の電圧が電圧比較器２２５の基準電圧源２２６よりも低くなると、電圧比較器２２５はＬレベルの信号を出力する。そして、このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８は非導通状態となる。ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７が導通状態となると、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７を介してコンデンサ２３０に電荷が蓄えられ、Ｖｆ点の電圧が電圧比較器２３１の基準電圧源２３２よりも高くなると、電圧比較器２３１の出力はＨレベルに維持されるのでＯＦＦ端子電圧もＨレベルに維持される。

ＯＦＦ端子電圧がオフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも高い値になると、これにより、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を非導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を停止し、スイッチング電源装置はオフモードに移行する。そして、出力電圧Ｖｏ（図８（ａ））が０Ｖに低下する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態から接続状態へ移行する場合について説明する（図８の（Ｂ）から（Ｃ）に移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続されると、二次巻線２１０ｂと負荷機器４００を含む閉回路が形成され、閉回路には負荷機器４００によるインピーダンスＺ２が存在する。

ドレイン電圧Ｖｄ２が基準電圧源２２０の電圧値Ｖｔｈよりも大きくなると、電圧比較器２１９からＬレベルの信号が出力される。このＬレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１は導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２２は非導通状態となる。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１が導通状態となると、定電流源２２３からＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２１を介してコンデンサ２２４に電荷が蓄えられ、Ｖｄ点の電圧が電圧比較器２２５の基準電圧源２２６よりも高くなると、電圧比較器２２５の出力はＨレベルに維持される。

このＨレベルの信号がＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７とＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８のゲートに入力され、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ２２７は非導通状態となり、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８は導通状態となる。ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８が導通状態となると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ２２８を介してコンデンサ２３０の電荷が放電され、Ｖｆ点の電圧が電圧比較器２３１の基準電圧源２３２よりも低くなると、電圧比較器２３１の出力はＬレベルに維持されるのでＯＦＦ端子電圧もＬレベルに維持される。

これにより、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を開始し、スイッチング電源装置は通常動作に移行する。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、実施の形態１と同様、スイッチング電源装置の二次側や負荷機器４００に搭載された一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出することができ、スイッチング電源装置のオフモード制御を行うことができる。

（実施の形態３）
次に、本開示の実施の形態３のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態３に係るスイッチング電源装置は、実施の形態２のスイッチング電源装置と比較して、第一の整流回路であるダイオード１５と、機器接続状態検出回路２００Ｂ、第二の整流回路であるダイオード１８との接続が異なる。

図４Ｂは、実施の形態３に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

以下では、図４Ａに示す実施の形態２のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態２と異なる点を中心に動作を説明する。

図４Ｂにおいて、機器接続状態検出回路２００Ｂの負荷機器接続端子５は、一端が、第二の整流回路であるダイオード１８を介して、第一の整流回路であるダイオード１５のカソード側、すなわち出力端子１６との接続点に接続され、他端が第一の整流回路であるダイオード１５のアノード側に接続される。

すなわち、機器接続状態検出回路２００Ｂは、ダイオード１５の両端に接続されることにより、ダイオード１５の両端に現れる電位差（逆方向電圧）を検出する。

トランス２０５は、実施の形態２と同様に、図５Ｂのトランス２０５Ａのように、一次巻線２１０ａと二次巻線２１０ｂで構成され、一次巻線２１０ａと二次巻線２１０ｂの極性が逆方向になっている。

図６Ｂは、図４Ｂにおける実施の形態３のスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合について説明する（図６Ｂ（Ａ）の期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続されている場合は、トランス２０５の二次巻線と負荷機器４００とトランス３０１の二次巻線を含む閉回路が形成され、負荷機器４００によるインピーダンスＺ２が存在している。

パルス発生器２０３から出力された監視パルス（図６Ｂ（ｈ））がスイッチング素子２０４のゲートに入力され、スイッチング素子２０４が導通状態になると、一次巻線２１０ａには、一次側電流Ｉｐ２が流れる（図６Ｂ（ｇ））。そして、スイッチング素子２０４のゲートに監視パルスが入力されている期間Ｔｏｎ２の間に、一次巻線２１０ａには励磁エネルギーＥｐ２が蓄えられる。そして、スイッチング素子２０４が非導通状態になると、一次巻線２１０ａに蓄えられた励磁エネルギーＥｐ２が、二次巻線２１０ｂを介して二次側に伝達される。

このとき、二次巻線２１０ｂに二次側電流Ｉｓ２は負荷機器４００に流れるので（図６Ｂ（ｆ））、電圧Ｖｓ２は発生しない。一次巻線２１０ａには反射電圧Ｖｏｒが発生しないので（図６Ｂ（ｅ））、機器接続状態検出回路２００Ｂは接続状態と認識し、スイッチング動作は継続する（図６Ｂ（ｂ））。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合について説明する（図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄの（Ａ）から（Ｂ）に移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態から非接続状態になると、二次巻線２１０ｂと負荷機器４００を含む閉回路が開回路となるため、出力端子１６間のインピーダンスＺはＺ＝∞と考えてよいので二次側電流ＩｓはＩｓ＝０となる。このとき、このときダイオード１５に逆方向電圧が発生し（図６Ｄ（ｄ））、二次巻線２１０ｂに反射電圧Ｖｏｒが発生する。機器接続状態検出回路２００Ｂとダイオード１８による励磁エネルギーＥｐ２が引き起こす出力電圧上昇分をΔＶｏとすると、
Ｖｏｒ＝（Ｎｓ／Ｎｐ）・（ΔＶｏ＋Ｖｆｄ） （式１４）
負荷機器４００のインピーダンスを容量Ｃｐｃと定義するならば、励磁エネルギーＥｐ２は以下で表される。

Ｅｐ２＝（Ｃｐｃ／２）・ΔＶｏ^２ （式１５）
（式１４）が実施の形態２における（式１１）との違いを表している。

（式１４）に示すように、実施の形態３におけるスイッチング電源装置では、反射電圧Ｖｏｒは、出力電圧Ｖｏの項を含まない。

負荷機器４００が接続状態の場合においては、励磁エネルギーＥｐ２が容量Ｃｐｃよりも十分に小さくなるように設定されているため、ΔＶｏは出力電圧Ｖｏに比べ十分に小さくなる。

負荷機器４００が非接続状態の場合においては、出力端子１６間の容量は寄生容量のみとなるため、ΔＶｏは比較的大きくなり、図６Ｂ（ａ）に示すようにスパイク電圧状になって現れる。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、実施の形態２と同様、スイッチング電源装置の二次側や負荷機器４００に搭載された一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を検出することができ、スイッチング電源装置のオフモード制御を行うことができる。

さらには、実施の形態２に比べ、機器接続状態検出回路２００Ｂがスイッチング制御回路１００と入出力変換回路３００から供給されるエネルギーの影響を受けないために、より高精度に負荷機器４００の接続、非接続状態を検出することができる。

（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態４に係るスイッチング電源装置は、機器接続状態検出回路２００Ｅの構成が異なる。

図４Ｃは、実施の形態４に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

以下では、図４Ａに示す実施の形態２のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態２と異なる点を中心に動作を説明する。

機器接続状態検出回路２００Ｅは、例えば、図４Ｃのように、負荷機器接続端子５、波形検出回路（送信部）２０１ｂ、波形検出回路（受信部）２０１ａ、トランス２０５、パルス発生器２０３、スイッチング素子２０４から成る。

波形検出回路（送信部）２０１ｂは、例えば、シャントレギュレータとフォトダイオードで構成され、波形検出回路に入力される電圧が、設定された値よりも大きくなると、フォトダイオードを介して、波形検出回路（受信部）２０１ａに軽負荷検出信号を出力する。波形検出回路（受信部）２０１ａは、フォトトランジスタを備え、軽負荷検出信号をＯＦＦ端子に入力する。

このように、実施の形態４では、波形検出回路を波形検出回路（受信部）２０１ａと波形検出回路（送信部）２０１ｂとに分離させ、負荷機器４００の接続、非接続状態を二次側で直接検出している点が実施の形態２と異なる。

図６Ｃは、図４Ｃにおける実施の形態４のスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。実施の形態４では、負荷機器４００の接続、非接続状態は、出力電圧Ｖｏに対して設定された基準レベルとの比較で判定される。

パルス発生器２０３から出力された監視パルス（図６Ｃ（ｇ））がスイッチング素子２０４のゲートに入力され、スイッチング素子２０４が導通状態になると、一次巻線２１０ａには、一次側電流Ｉｐ２が流れる（図６Ｃ（ｆ））。そして、スイッチング素子２０４のゲートに監視パルスが入力されている期間Ｔｏｎ２の間に、一次巻線２１０ａには励磁エネルギーＥｐ２が蓄えられる。そして、スイッチング素子２０４が非導通状態になると、一次巻線２１０ａに蓄えられた励磁エネルギーＥｐ２が、二次巻線２１０ｂを介して二次側に伝達される。

このとき、二次巻線２１０ｂに二次側電流Ｉｓ２が流れる（図６Ｃ（ｅ））。

負荷機器が非接続状態であるとき、出力電圧Ｖｏ（図６Ｃ（ａ））には、この二次側電流に同期してパルス電圧が発生する。このパルス電圧が波形検出回路（送信部）２０１ｂの設定された基準電圧を超えると、フォトカプラにカプラ電流が流れ（図６Ｃ（ｄ））フォトカプラが発光し、波形検出回路（受信部）２０１ａに伝達される。

すなわち、二次側に一次電池や二次電池の電力が無い場合でも、二次側の波形検出回路に供給されるパルス電圧によって、フォトカプラが発光して負荷機器接続状態を検出するため、高精度に検出することができる。

さらに、図４Ｄは、実施の形態４の別の例を示す。

図６Ｄは、図４Ｄの実施の形態４のスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。

実施の形態３と同じ様に、機器接続状態検出回路２００Ｅの負荷機器接続端子５は、一端が、第二の整流回路であるダイオード１８を介して、第一の整流回路であるダイオード１５のカソード側、すなわち出力端子１６との接続点に接続され、他端が第一の整流回路であるダイオード１５のアノード側に接続される。

すなわち、機器接続状態検出回路２００Ｅは、ダイオード１５の両端に接続されることにより、ダイオード１５の両端に現れる電位差（逆方向電圧）を検出する。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、実施の形態３と同様、機器接続状態検出回路２００Ｅがスイッチング制御回路１００と入出力変換回路３００から供給される励磁エネルギーの影響を受けないために、より高精度に負荷機器４００の接続、非接続状態を検出することができる。

（実施の形態５）
次に、本開示の実施の形態５のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態５に係るスイッチング電源装置は、実施の形態１と比較して、スイッチング制御回路１５０の構成、及び、出力電圧検出回路２０とフォトカプラ１９が配置されている点が異なる。

図９は、実施の形態５に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

スイッチング制御回路１５０は、図１のスイッチング制御回路１００と比較して、保護回路１０７、ＡＮＤ回路１０８、ＦＢ端子が追加して構成されている点、及びオフモード検出器１０３の出力先の接続が異なる。

ＦＢ端子は、出力電圧検出回路２０から出力されるフィードバック信号がフォトカプラ１９を介して入力され、スイッチング動作を制御するための端子である。

出力電圧検出回路２０は、入出力変換回路３００の出力電圧ラインに接続され、出力電圧値に応じてフィードバック信号を生成する。

保護回路１０７は、パルス幅制御回路１０１、ＡＮＤ回路１０８、及びレギュレータ１０６に接続される。

オフモード検出器１０３の出力はＡＮＤ回路１０８に入力される。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

出力電圧検出回路２０は、出力電圧値が出力電圧検出回路２０で設定された規定電圧以上になると、フィードバック信号としてスイッチング制御回路１５０のＦＢ端子から電流を流出するよう制御する。このフィードバック信号によって、パルス幅制御回路１０１は、スイッチング素子７の、例えば、オンデューティを適切な状態に変化させ、出力電圧を規定電圧で維持する。

また、通常動作時に、入出力変換回路３００の二次側の出力電圧が規定の出力値よりも異常に高くなった場合や、低くなった場合、例えば入出力変換回路３００が２０Ｖを出力するように設定されている場合に、４０Ｖ（過電圧）や０Ｖ（過負荷）が出力されるとフィードバック信号を生成し、フォトカプラ１９を介してＦＢ端子に入力する。さらに、このフィードバック信号は保護回路１０７に入力され、保護回路１０７はスイッチング素子７のスイッチング動作を停止させるように、パルス幅制御回路１０１を制御する。

ここで、通常動作時と保護動作時におけるオフモードの移行の違いについて説明する。

まず、通常動作時におけるオフモードの移行について説明する。

図１０Ａは、本開示の実施の形態５に係るスイッチング電源装置の通常動作時の動作を示すタイミングチャートである。

通常動作時は、機器接続状態検出回路２００Ａが、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態であることを検出していると、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低い電圧をＯＦＦ端子に入力し（図１０Ａ（ｆ））、オフモード検出器１０３はＬレベルの信号をＡＮＤ回路１０８に入力する（図１０Ａ（ｄ））。また、保護回路１０７はＨレベルの信号（図１０Ａ（ｅ））をＡＮＤ回路１０８に入力する。そして、ＡＮＤ回路１０８に、Ｌレベルの信号が入力されるので、ＡＮＤ回路１０８はＬレベルの信号を出力し（図１０Ａ（ｃ））、スイッチング制御回路１５０はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を維持し、スイッチング電源装置は通常動作が継続する。

次に、機器接続状態検出回路２００Ａが、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態であることを検出すると、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも高い電圧をＯＦＦ端子に入力し、オフモード検出器１０３はＨレベルの信号をＡＮＤ回路１０８に入力する。保護回路１０７は、通常動作時はＨレベルの信号をＡＮＤ回路１０８に入力しているので、ＡＮＤ回路１０８はＨレベルの信号を出力し、スイッチング制御回路１５０はオフモードスイッチ１０５を遮断状態に制御する。

そして、スイッチング素子７のスイッチング動作が停止し（図１０Ａ（ｂ））、スイッチング電源装置はオフモードに移行する。そして、出力電圧Ｖｏ（図１０Ａ（ａ））が０Ｖに低下する。そして、スイッチング制御回路１５０内部の保護回路１０７を含む、動作が不要な回路ブロックへの電力供給を遮断し、スイッチング電源装置の消費電力を削減する。

次に、保護動作時の動作について説明する。

図１０Ｂは、本開示の実施の形態５に係るスイッチング電源装置の保護動作時の動作を示すタイミングチャートである。

出力電圧Ｖｏ（図１０Ｂ（ａ））が規定の出力値よりも高くなり、保護回路１０７が異常状態を検出すると、スイッチング制御回路１５０はスイッチング素子７のスイッチング動作を停止するように制御し（図１０Ｂ（ｂ））、出力電圧Ｖｏは０Ｖに低下する。さらに、保護回路１０７はＡＮＤ回路１０８にＬレベルの信号を入力するので（図１０Ｂ（ｅ））、ＡＮＤ回路１０８はオフモード検出器１０３から入力される信号に関係なくＬレベルの信号を出力する（図１０Ｂ（ｃ））。すると、スイッチング制御回路１５０はオフモードスイッチ１０５を常に導通状態に維持する。そのため、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態になったことを機器接続状態検出回路２００Ａが検出し、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも高い電圧をＯＦＦ端子に入力して（図１０Ｂ（ｆ））、オフモード検出器１０３がＨレベルの信号を出力しても（図１０Ｂ（ｄ））、スイッチング制御回路１５０は保護回路１０７によって保護状態を維持する。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置は、通常動作時にオフモード移行した場合は、スイッチング制御回路１５０内部の保護回路１０７を含む、動作が不要な回路ブロックへの電力供給を遮断し、スイッチング制御回路１５０自体の消費電力を削減する。さらに、異常を検出した場合には、オフモードに移行しないように制御することで保護状態を維持し、スイッチング電源装置の安全性を確保することができる。

なお、保護回路１０７は機器接続状態検出回路の温度が異常に上昇したことを検出して、スイッチング制御回路１５０はスイッチング素子７のスイッチング動作を停止するように制御されてもよい。

（実施の形態６）
次に、本開示の実施の形態６のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態６に係るスイッチング電源装置は、実施の形態５と比較して、スイッチング制御回路１５１の構成が異なる。

図１１は、実施の形態６に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

スイッチング制御回路１５１は、図９のスイッチング制御回路１５０と比較して、保護回路１０７、ＡＮＤ回路１０８がなく、ＯＲ回路１０９、ＲＳラッチ回路１１０及び、時間検出回路１１１が配置されている点が異なる。

時間検出回路１１１は、駆動回路１０２の駆動信号を検知するために配置され、駆動回路１０２の出力部、ＲＳラッチ回路１１０のセット端子（Ｓ端子）、レギュレータ１０６に接続される。

ＲＳラッチ回路１１０は、ＮＯＲ型のＲＳラッチ回路であり、リセット端子（Ｒ端子）にはオフモード検出器１０３の出力が入力され、セット端子（Ｓ端子）には時間検出回路１１１の出力が接続され、出力端子（Ｑ端子）はＯＲ回路１０９に接続される。

以下では、図９に示す実施の形態５のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態５と異なる点を中心に動作を説明する。

また、機器接続状態検出回路２００Ａの動作に関しては、実施の形態１で説明したのでここでは省略する。

時間検出回路１１１は、駆動回路１０２の駆動信号を検出し、駆動信号が一定期間検出されないと、軽負荷検出信号を生成し、ＲＳラッチ回路１１０のＳ端子に入力する。軽負荷検出信号はパルス信号である。

以下、出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態へ移行する場合について説明する。

また、図１２は、図１１におけるスイッチング電源装置の動作を示したタイミングチャートである。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態の場合について説明する（図１２（Ａ）の期間）。

この期間は、スイッチング素子電流（図１２（ｂ））が一定間隔で流れる、つまり、駆動回路１０２から、一定間隔で駆動信号が出力されている。このとき、時間検出回路１１１は、Ｌレベルの信号を出力する。このＬレベルの信号は、ＲＳラッチ回路１１０のＳ端子に入力される。

また、このとき、機器接続状態検出回路２００Ａは、オフモード検出器１０３のＯＦＦ端子電圧（図１２（ｇ））を、基準電圧源１０４より低くなるように制御しているため、オフモード検出器１０３はＬレベルの信号を出力する（図１２（ｆ））。このＬレベルの信号はＲＳラッチ回路１１０のＲ端子に入力される。

そして、ＲＳラッチ回路１１０のＱ端子からは、Ｌレベルの信号が出力される。そして、このＬレベルの信号は、ＯＲ回路１０９に入力される。

さらに、ＯＲ回路１０９には、オフモード検出器１０３から出力されるＬレベルの信号も入力され、ＯＲ回路１０９からはＬレベルの信号が出力される。

そして、スイッチング制御回路１５１はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を維持させ、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態へ移行する場合について説明する（図１２の（Ａ）から（Ｂ）へ移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と非接続状態になると、入出力変換回路３００から負荷機器４００へ負荷電流が供給されなくなる。そして、出力電圧検出回路２０から出力されるフィードバック信号により、パルス幅制御回路１０１は、駆動回路１０２を介してスイッチング素子７のスイッチング周期が長くなるようにスイッチングを制御する。

時間検出回路１１１は、駆動回路１０２から出力される駆動信号が一定期間検出されないと、軽負荷検出信号（図１２（ｅ））を出力する。このとき、ＯＦＦ端子電圧（図１２（ｇ））は、機器接続状態検出回路２００Ａにより基準電圧源１０４よりも低く制御されているので、オフモード検出器１０３からはＬレベルの信号が出力されている。この結果、ＲＳラッチ回路１１０のＳ端子には、軽負荷検出信号が入力され、Ｒ端子にはＬレベルの信号が入力されるので、Ｑ端子からはＨレベルの信号が出力される（図１２（ｄ））。

さらに、ＯＲ回路１０９には、Ｑ端子からＨレベルの信号と、オフモード検出器１０３からＬレベルの信号が入力されるので、ＯＲ回路１０９からはＨレベルの信号が出力される（図１２（ｃ））。その結果、スイッチング制御回路１５１はオフモードスイッチ１０５を遮断状態にし、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止し、スイッチング電源装置はオフモードに移行する。そして、出力電圧Ｖｏ（図１２（ａ））が０Ｖに低下する。

そして、さらに機器接続状態検出回路２００ＡによりＯＦＦ端子電圧が、基準電圧源１０４よりも大きくなるように制御されると、オフモード検出器１０３からＲＳラッチ回路１１０のＲ端子にＨレベルの信号が入力される。その結果、ＲＳラッチ回路１１０のＱ端子はＬレベルの信号が出力される。そして、ＯＲ回路１０９には、Ｑ端子からＬレベルの信号と、オフモード検出器１０３からＨレベルの信号が入力され、ＯＲ回路１０９からはＨレベルの信号が出力されるため、スイッチング制御回路１５１はオフモードスイッチ１０５を遮断状態に維持し、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止し、スイッチング電源装置はオフモードを継続する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態へ移行する場合について説明する（図１２の（Ｂ）から（Ｃ）へ移行する期間）。

出力端子１６が負荷機器４００と接続状態になると、機器接続状態検出回路２００Ａにより、ＯＦＦ端子電圧は基準電圧源１０４よりも低く制御される。そして、ＲＳラッチ回路１１０のＳ端子とＲ端子にはＬレベルの信号が入力されるので、Ｑ端子からはＬレベルの信号が出力される。さらに、ＯＲ回路１０９には、Ｑ端子からＬレベルの信号と、オフモード検出器１０３からＬレベルの信号が入力されるので、ＯＲ回路１０９からはＬレベルの信号が出力される。その結果、スイッチング制御回路１５１はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御するので、スイッチング素子７はスイッチング動作を開始し、スイッチング電源装置は通常動作に移行する。

このように、本実施の形態のスイッチング電源装置でも、実施の形態１と同様の効果が得られ、さらに、スイッチング素子７の発振周期が長くなると、オフモードに移行することができるので、ＯＦＦ端子電圧が基準電圧源１０４よりも高くなる前にオフモードに移行することができる。

（実施の形態７）
次に、本開示の実施の形態７のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態７に係るスイッチング電源装置は、機器接続状態検出回路２００Ｃにおいて、実施の形態１と比較して、パルス発生器２０３Ｂの構成が異なる。

図１３は、実施の形態７に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

パルス発生器２０３Ｂには、商用電源１の入力電圧が入力される。パルス発生器２０３Ｂは、例えば図１４（Ａ）に示すように、商用周波数の交流電圧が０Ｖを横切る点（ゼロクロス点）を検出して（図１４（Ａ）の（ｂ））、監視パルスを生成するように制御する（図１４（Ａ）の（ａ））。例えば、商用周波数の周波数が５０Ｈｚの場合は、監視パルスは１００Ｈｚの間隔で生成される。

また、図１４（Ｂ）に示すように、パルス発生器はゼロクロス点をｎ回検出してから（図１４（Ｂ）の（ｂ））、監視パルスを生成するように制御されてもよい（図１４（Ｂ）の（ａ））。例えば、商用周波数の周波数が５０Ｈｚの場合、ゼロクロス点を１００回検出してから、監視パルスを発生するように制御すると、監視パルスの周波数は１Ｈｚになる。

このように、本実施の形態によるパルス発生器２０３Ｂによれば、商用周波数を利用することで、容易に監視パルス周期を設定することができる。

（実施の形態８）
次に、本開示の実施の形態８のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態８に係るスイッチング電源装置は、実施の形態１と比較して、抵抗５０１、オフモード制御回路５００、及びフォトカプラ２２が配置されている点と、機器接続状態検出回路２００Ｄにおいて、パルス発生器２０３Ｃの構成が異なる。

図１５は、実施の形態８に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

抵抗５０１の一端はダイオード３０２のカソードに接続され、もう一端はダイオード１５のアノードに接続される。

オフモード制御回路５００はダイオード３０２と抵抗５０１の接続点、ダイオード１５と抵抗５０１の接続点、及びフォトカプラ２２に接続され、入出力変換回路３００から負荷機器４００へ供給される電力に応じて、オフモード解除信号を生成する。

オフモード制御回路５００は、例えば、図１６のオフモード制御回路５００Ａのように、電圧比較器５０３、基準電圧源５０４、増幅器５０５、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ５０２、ツェナーダイオード５０６で構成される。

パルス発生器２０３ＣはＶＤＤ端子、ＯＦＦ端子、スイッチング素子２０４のゲート、フォトカプラ２２に接続される。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

図１７は、図１５におけるスイッチング電源装置の動作を表すタイミングチャートである。

まず、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態である場合について説明する（図１７（Ａ）の期間）。

オフモード制御回路５００Ａは、入出力変換回路３００から負荷機器４００に供給される電流を、抵抗５０１を介して増幅器５０５で検出する。そして、供給される電流が大きい場合は、増幅器５０５は基準電圧源５０４よりも高い電圧を電圧比較器５０３に入力し、電圧比較器５０３はＨレベルの信号を出する。このＨレベルの信号が、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ５０２のゲートに入力されると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ５０２は導通状態となり、オフモード解除信号（図１７（ｅ））を生成する。

オフモード解除信号がフォトカプラ２２に入力されると、フォトカプラ２２が動作する。コンデンサ２０８に蓄えられた電荷を放電し、ＯＦＦ端子電圧が低下し（図１７（ｆ））、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低くなるように維持する。そして、オフモード検出器１０３はＬレベルの信号を出力する（図１７（ｄ））。

そして、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を維持させ（図１７（ｂ））、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

そして、パルス発生器２０３Ｃは、ＯＦＦ端子電圧が基準電圧源１０４よりも低いことを検出すると、監視パルスを生成しないように制御される（図１７（ｉ））。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態に移行する場合について説明する（図１７の（Ａ）から（Ｂ）に移行する期間）。

オフモード制御回路５００Ａは、入出力変換回路３００から負荷機器４００に供給される電流が非常に小さくなる場合、例えば、出力端子１６と負荷機器４００が非接続状態になる場合は、増幅器５０５は基準電圧源５０４よりも低い電圧を電圧比較器５０３に入力し、電圧比較器５０３はＬレベルの信号を出する。このＬレベルの信号が、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ５０２のゲートに入力されると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ５０２は非導通状態となり、オフモード解除信号の生成を停止する。

そして、フォトカプラ２２の動作が停止し、コンデンサ２０８には、抵抗２０６を介して電荷が充電され、ＯＦＦ端子電圧が上昇し、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも高くなる。

また、入出力変換回路３００から負荷機器４００に供給される電流が小さくなるにつれて、パルス幅制御回路１０１は、スイッチング素子７のスイッチング動作を、間引くように制御する（間欠動作）。

その結果、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を遮断状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源はオフモードに移行する。そして、出力電圧Ｖｏ（図１７（ａ））は０Ｖに低下する。

オフモードに移行すると、レギュレータ１０６は、ＶＤＤ端子への電流供給を停止する（図１７（ｃ））。そして、ＶＤＤ端子電圧がＶＤＤＬまで低下すると、電流供給を開始し、ＶＤＤＨに到達すると、再び電流供給を停止するように制御する。

このように制御することで、オフモード時のスイッチング制御回路１００が消費する電力を削減することができる。

パルス発生器２０３Ｃは、ＯＦＦ端子電圧が基準電圧源１０４よりも高いことを検出し、かつ、ＶＤＤ端子電圧がＶＤＤＬに達した時に監視パルスの生成を開始する。

監視パルスの発生周期は、コンデンサ１７の容量値、コンデンサ１７への電流供給量、コンデンサ１７からの放電電流で決定される。コンデンサ１７の容量値を、調整することで、長周期の監視パルスを生成することができる。

監視パルスの生成が開始すると、コンデンサ２０８に蓄積された電荷は、一次巻線２０９ａに流れる一次側電流Ｉｐ（図１７（ｇ））によって放電されるが、トランス２０２の巻数比（Ｎｐ／Ｎｓ）、監視パルスのオン時間Ｔｏｎ、一次巻線２０９ａのＬ値を調整することで、ＯＦＦ端子電圧の下限値がオフモード検出器１０３の基準電圧源１０４を下回らないように設定することでオフモードを維持する。

次に、出力端子１６と負荷機器４００が接続状態に移行する場合について説明する（図１７の（Ｂ）から（Ｃ）に移行する期間）。

出力端子１６と負荷機器４００が接続状態になってから、パルス発生器２０３Ｃから監視パルスが生成され、監視パルスがスイッチング素子２０４のゲートに入力されると、スイッチング素子２０４が導通状態になり、二次側電流Ｉｓ（図１７（ｈ））が流れ、一次側電流Ｉｐに合成される。この一次側電流Ｉｐによって、コンデンサ２０８に充電された、電荷が放電される。ＯＦＦ端子電圧が低下し、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低くなると、パルス発生器２０３Ｃは監視パルスの生成を止める。さらに、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を開始させる。

オフモード制御回路５００Ａは、入出力変換回路３００から負荷機器４００に供給される電力が大きくなったことを検出し、かつ、出力電圧Ｖｏが上昇し、ツェナーダイオード５０６のツェナー電圧よりも大きくなるとオフモード解除信号を生成する。

オフモード解除信号がフォトカプラ２２に入力され、フォトカプラ２２が動作する。フォトカプラはコンデンサ２０８に蓄えられた電荷を放電し、ＯＦＦ端子電圧が低下し、オフモード検出器１０３の基準電圧源１０４よりも低くなるように維持する。

その結果、スイッチング制御回路１００はオフモードスイッチ１０５を導通状態に制御し、スイッチング素子７のスイッチング動作を維持させ、スイッチング電源装置は通常動作を継続する。

ツェナーダイオード５０６は出力電圧Ｖｏが一定値以上に上昇しないと、オフモード解除信号が生成されないように制御するために設置される。例えば、出力電圧が一定値以上に上昇しないような不安定動作をする場合には、オフモード解除信号が生成されないので、ＯＦＦ端子電圧が、基準電圧源１０４よりも大きくなるとスイッチング素子７のスイッチング動作は停止する。これにより、起動時や、オフモードから通常動作に移行する際に異常が発生した場合は、不安定な動作を避け、スイッチング電源装置を停止状態にすることができる。

このように、本実施の形態によるスイッチング電源であれば、通常動作時は監視パルスのパルス発生を止めることができ、入出力変換回路３００から負荷機器４００に供給する電力が小さい時、例えば、通常動作時にパルス発生器が消費する電力を抑えることができる。また、オフモード時の監視パルスの発生周期を容易に設定することができる。

（実施の形態９）
次に、本開示の実施の形態９のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態９に係るスイッチング電源装置は、実施の形態１と比較して、ダイオード１５、ダイオード１８が配置されていない点と、出力端子１６Ａ、負荷機器４００Ａの構成、トランス２０２と出力端子１６Ａの接続が異なる。

図１８は、実施の形態９に係るスイッチング電源装置における一例を示したものである。

負荷機器４００Ａは、例えば負荷機器４００と抵抗４１０で構成される。

出力端子１６Ａは、出力端子１６と、信号端子２３の三端子で構成される。

負荷機器接続端子５の一端は二次側ＧＮＤ端子に接続され、もう一端は信号端子２３に接続される。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

機器接続状態検出回路２００Ａは、実施の形態１では、出力端子１６と負荷機器４００の接続状態を、出力端子１６間の負荷機器４００のインピーダンスＺで検出していた。

本実施の形態では機器接続状態検出回路２００Ａは、信号端子２３と出力端子１６の二次側ＧＮＤ端子間の抵抗４１０のインピーダンスで検出を行う。出力端子１６と負荷機器４００Ａの接続状態の差異を検出するには、抵抗４１０の値は、数ｍｏｈｍ〜数百ｏｈｍ程度であることが好ましい。

このように、本実施の形態による信号端子２３を追加する構成にすれば、実施の形態１〜２で必要であったダイオード１５、ダイオード１８を不要にすることができ、さらに抵抗値の変更によりインピーダンスＺの設定も容易にできる。

（実施の形態１０）
次に、本開示の実施の形態１０のスイッチング電源装置を説明する。

実施の形態１０に係るスイッチング電源装置は、実施の形態１と比較して、第一の整流回路の構成が異なり、ダイオード１５のかわりに、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１を用いた回路構成となる。また、スイッチング制御回路１７０の構成、及び、出力電圧検出回路２０とフォトカプラ１９が配置されている点が異なる。

図２０は、実施の形態１０に係るスイッチング電源装置の第一の整流回路とその周辺の回路の一例を示したものである。

スイッチング制御回路１７０は、図１のスイッチング制御回路１００と比較して、オン・オフ制御回路１２０、とＦＢ端子が追加して構成されている点、及び駆動回路１０２Ａにパルス幅制御回路１０１とオン・オフ制御回路１２０が接続されている点が異なる。

ＦＢ端子は、出力電圧検出回路２０から出力されるフィードバック信号がフォトカプラ１９を介して入力され、スイッチング動作を制御するための端子である。

出力電圧検出回路２０は、入出力変換回路３００の出力電圧ラインに接続され、出力電圧値に応じてフィードバック信号を生成する。

以下では、図１に示す実施の形態１のスイッチング電源装置と同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に動作を説明する。

出力電圧検出回路２０は、出力電圧値が出力電圧検出回路２０で設定された規定電圧以上になると、フィードバック信号としてスイッチング制御回路１７０に接続されたＦＢ端子から電流を流出するよう制御する。このフィードバック信号によって、パルス幅制御回路１０１は、スイッチング素子７の、例えば、オンデューティを適切な状態に変化させ、出力電圧を規定電圧で維持する。

また、負荷が軽くなると、ＦＢ端子からの流出電流が大きくなり、ＦＢ端子に接続されたオン・オフ制御回路１２０が、発振停止信号、もしくは、周波数低下信号を駆動回路１０２Ａに出力し、スイッチング素子７のスイッチング周波数が低下する。

第一の整流回路１５ｂは、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１と、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２、抵抗６０３、６０４、６０６、６０７、コンデンサ６０８、ダイオード６０５により構成される。

ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１は、入出力変換回路３００と出力端子１６との間に接続され、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のドレイン端子は、抵抗６０４を介してＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１のゲートに接続される。抵抗６０３は、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１のゲート・ソース間に接続され、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２がオンになったとき、抵抗６０３と抵抗６０４により、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１のｇ−ｓ間電圧が発生し、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１が導通する。

ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のゲートには、コンデンサ６０８と、直列接続された抵抗６０６、６０７が接続される。ダイオード６０５は、アノードが、トランス３０１の二次巻線に接続され、カソードが抵抗６０６を介して、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のゲート端子に接続される。

図２１は、実施の形態１０における、各部の動作を示す。

負荷機器４００が通常負荷状態であるときは、スイッチング制御回路１７０のスイッチング周波数が大きいため、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のゲート電圧は、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のしきい値電圧よりも高い一定電圧値で保持される。

ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２はオンとなり、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１のｇ−ｓ間電圧は、抵抗６０３と抵抗６０４によってＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１のしきい値電圧以上となり、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１がオンする。

負荷機器４００が軽負荷状態となり、スイッチング制御回路１７０のスイッチング周波数が小さくなると、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のゲート電圧が、徐々に低下し、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２のしきい値電圧よりも低下し、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ６０２がオフとなり、結果、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１はオフとなる。

すなわち、整流回路１５ｂは、重負荷時には、低抵抗で導通し、軽負荷時には遮断する。

負荷機器４００が非接続時には、二次側からのフィードバック機能を備えたスイッチング電源装置であれば、軽負荷と判断し、出力を絞るようにスイッチング動作を制御する。

例えば、負荷機器４００が非接続になる直前状態が、重負荷状態であったとしても、すぐに、軽負荷状態に移行する。

したがって、実施の形態１０に示すように、負荷機器４００が接続状態では、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１が導通して、低損失で入出力変換回路３００の出力を負荷機器４００に電送し、負荷機器４００が非接続状態になり、軽負荷が検出されると、ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６０１が遮断して、機器接続状態検出回路２００Ａによる機器接続状態検出を可能にする。

以上、本発明に係るスイッチング電源装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

例えば、実施の形態１の機器接続状態検出回路２００Ａを、実施の形態２の機器接続状態検出回路２００Ｂに置き換えた構成も、本開示の範囲に含まれ、同様の効果が奏される。

また、実施の形態７のパルス発生器２０３Ｂは、実施の形態１〜６、及び８〜１０に記載されたパルス発生器２０３、２０３Ｃと置き換えた構成も、本開示の範囲に含まれ、同様の効果が奏される。

また、実施の形態１０の第一の整流回路１５ｂは、実施の形態１〜９に記載されたダイオード１５と置き換えた構成も、本開示の範囲に含まれ、同様の効果が奏される。

また、実施の形態９の出力端子１６Ａと負荷機器４００Ａは実施の形態１〜２に記載された、出力端子１６、負荷機器４００と置き換えた構成も、本開示の範囲に含まれ、同様の効果が奏される。

また、図１９Ａに示すスイッチング電源装置のように、実施の形態１に係るスイッチング電源装置に備えられる、スイッチング制御回路１００と、パルス発生器２０３を備えた半導体装置１８０Ａも本開示の範囲に含まれる。

また、図１９Ｂに示すスイッチング電源装置のように、実施の形態１に係るスイッチング電源装置に備えられる、スイッチング制御回路１００、パルス発生器２０３、及びスイッチング素子２０４を備えた半導体装置１８０Ｂも本開示の範囲に含まれる。

また、図１９Ｃに示すスイッチング電源装置のように、実施の形態１に係るスイッチング電源装置に備えられる、スイッチング制御回路１００と、パルス発生器２０３と、波形検出回路２０１を備えた半導体装置１８０Ｃも本開示の範囲に含まれる。

また、上記半導体装置に含まれる各処理部は、典型的には集積回路として実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化は、専用回路の他にもマイクロプロセッサとプログラムで実現してもよい。回路セルの接続や設定を再構成可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）とリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて各処理部の集積化を行ってもよい。化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体、バイオ技術の適用等が可能性として考えられる。

本開示のスイッチング電源装置および機器接続状態検出回路は、スタンバイ時にはスイッチング電源装置のスイッチング動作を停止し、スイッチング電源装置の消費電力を削減することができ、さらに、波形検出回路とトランスとパルス発生器から構成される機器接続状態検出回路を設けることで、一次電池や二次電池などの蓄電部品に電荷がない状態でも起動できるものであり、電子機器に内蔵されたＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータ、外付けのＡＣアダプタなどのスイッチング電源装置等に対して、有効に適応できる。

１ 商用電源
２ 入力フィルタ回路
３ 入力整流回路
４ 入力平滑回路
５ 負荷機器接続端子
６，２０６，２０７，２３３，２３４，２３５，２３８，２３９，２４０，４１０，５０１，６０３，６０４，６０６，６０７，９０９ 抵抗
７，２０４ スイッチング素子
１５，１８，３０２，６０５ ダイオード
１６，１６Ａ 出力端子
１７，２０８，２１４，２２４，２３０，２３６，６０８ コンデンサ
１９，２２，９１０ フォトカプラ
２０ 出力電圧検出回路
２３ 信号端子
１００，１５０，１５１，１７０，９００ スイッチング制御回路
１０１ パルス幅制御回路
１０２，１０２Ａ 駆動回路
１０３ オフモード検出器
１０４，２１２，２１８，２２０，２２６，２３２，５０４ 基準電圧源
１０５ オフモードスイッチ
１０６ レギュレータ
１０７ 保護回路
１０８ ＡＮＤ回路
１０９ ＯＲ回路
１１０ ＲＳラッチ回路
１１１ 時間検出回路
１２０ オン・オフ制御回路
１８０Ａ，１８０Ｂ，１８０Ｃ 半導体装置
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ 機器接続状態検出回路
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ 波形検出回路
２０１ａ 波形検出回路（受信部）
２０１ｂ 波形検出回路（送信部）
２０２，２０２Ａ，２０５，２０５Ａ，３０１ トランス
２０３，２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃ パルス発生器
２０９ａ，２１０ａ，３０１ａ 一次巻線
２０９ｂ，２１０ｂ，３０１ｂ 二次巻線
２１１，２１７，２１９，２２５，２３１，２４１，５０３ 電圧比較器
２１３，２２３，２２９ 定電流源
２１５，２２１，２２７，６０１ ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ
２１６，２２２，２２８，５０２，６０２ ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ
２３７ オペアンプ
３００ 入出力変換回路
３０３ 平滑コンデンサ
４００，４００Ａ，９１２ 負荷機器
５００，５００Ａ オフモード制御回路
５０５ 増幅器
５０６ ツェナーダイオード
９０１ ドライブ制御回路
９０２ ドライブ回路
９０５ 電源オンオフ回路
９０６ カプラ回路
９１１ 出力制御回路

Claims (10)

1. 入力電圧が供給される第二のスイッチング素子と、
   負荷機器に接続される出力端子と、
   前記第二のスイッチング素子によりスイッチングされた前記入力電圧を出力電圧に変換し、前記出力端子に出力する入出力変換回路と、
   前記第二のスイッチング素子のスイッチング動作を制御し、ＯＦＦ端子に入力される信号に応じてスイッチング動作を停止するオフモードを有するスイッチング制御回路と
   を備えるスイッチング電源装置において、
   前記入出力変換回路と前記出力端子との間に接続された第一の整流回路と、
   二次巻線の一端が第二の整流回路を通して前記出力端子の一方の端子に接続されたトランスと、
   前記トランスの一次巻線に接続された第一のスイッチング素子と、
   前記第一のスイッチング素子のゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生器と、
   前記パルス信号の動作に応じて前記トランスの一次巻線、または二次巻線に発生する電圧、または電流を検出し、あらかじめ設定された基準値と比較し、比較結果に応じた出力信号を前記ＯＦＦ端子に出力する波形検出回路
   を備えることを特徴とする、スイッチング電源装置。
2. 前記波形検出回路が、
   前記トランスの一次巻線に接続され、前記トランスの一次巻線に発生する電圧、または電流を検出し、あらかじめ設定された基準値と比較し、比較結果に応じた出力信号を前記ＯＦＦ端子に出力す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装置。
3. 前記波形検出回路が、
   前記トランスの二次巻線に接続され、フォトカプラの発光ダイオード部を含む波形検出回路送信部と、
   前記ＯＦＦ端子に接続され、前記フォトカプラのフォトトランジスタ部を含む波形検出回路受信部からなり、
   前記波形検出回路送信部で前記トランスの二次巻線の電圧、または電流を検出し、あらかじめ設定された基準値と比較し、比較結果に応じた出力信号を前記波形検出回路受信部から前記ＯＦＦ端子に出力す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装置。
4. 前記トランスの二次巻線の他端が、前記出力端子の他方の端子に接続されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
5. 前記トランスの二次巻線の他端が、前記入出力変換回路と前記第一の整流回路の接続点に接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
6. 前記第一の整流回路がダイオードであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
7. 前記第一の整流回路がトランジスタからなり、前記トランジスタが前記負荷機器で消費される電力があらかじめ設定された電力基準値より少ない時に遮断制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
8. 前記パルス発生器の動作が前記オフモード時のみ発振することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
9. 前記パルス発生器の発振周波数が商用周波数と同じ、もしくはそれよりも低い、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。
10. 前記スイッチング電源装置の異常時に前記第二のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、さらに前記スイッチング制御回路が前記オフモードにならないように制御する保護回路を備える、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のスイッチング電源装置。

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