JPWO2014188711A1 - 直流電源回路 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、実施の形態1に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図1〜6を参照しながら具体的に説明する。
図4から図6のタイミングチャートを参照しながら、実施の形態1に係る直流電源回路の動作について説明する。
図5において、VDD端子電圧が低下し、比較出力信号VDD_DETがローレベルになるのは、VIN端子電圧が0Vの非充電期間となる。よって、毎回の充電タイミングで、VIN端子電圧が上昇しVDD端子電圧を上回る期間で充電が開始され、VIN端子電圧が低い期間に充電が完了するため回路消費電力が削減される。
図6において、VDD端子電圧が低下し、比較出力信号VDD_DETがローレベルになるのは、VIN端子電圧が0Vの非充電期間となる。よって、図5と同様に、毎回の充電タイミングで、VIN端子電圧が上昇しVDD端子電圧を上回る期間で充電が開始され、VIN端子電圧が低い期間に充電が完了するため回路消費電力が削減される。
以上より、本実施の形態の直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置は、VIN端子電圧を監視する必要もなく、スイッチング制御回路100へ供給される電力を削減できる。また、スイッチング制御回路100の回路電流に応じて、ヒステリシス付きコンパレータ114のヒステリシス幅やVDD端子に接続される外付けの平滑コンデンサ13を調整するだけでよく、回路電流が異なる様々な仕様の制御回路などに容易に適用できる。
以下、実施の形態1の直流電源回路を組み込んだスイッチング電源装置の変形例について、図7を参照しながら説明する。実施の形態1の変形例に係るスイッチング電源装置は、実施の形態1のスイッチング電源装置とほぼ同じであるが、実施の形態1と比較して、スイッチング電源制御方式が異なる。
次に、実施の形態2に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図8〜12を参照しながら説明する。
次に、実施の形態3に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図13〜16を参照しながら説明する。
次に、実施の形態4に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図17〜19を参照しながら説明する。
次に、実施の形態5に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図20〜23を参照しながら説明する。
次に、実施の形態6に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図24〜26を参照しながら説明する。
次に、実施の形態7に係る直流電源回路およびそれを組み込んだスイッチング電源装置について、図27、28を参照しながら説明する。
2 ブリッジダイオード
3,8,13,21,913 平滑コンデンサ
4 トランス
4a 1次巻線
4b 2次巻線
4c 補助巻線
5,15 スイッチング素子
6,16,17,18,25,26,112,116,117,212,261,312,354,355,412,512,612,616,617,712,716,717 抵抗
7,12,22,23,27,37 整流ダイオード
9,19 負荷機器
10 出力電圧検出回路
11,20 フォトカプラ
14 チョークコイル
24 アクロスザラインコンデンサ(Xコンデンサ)
100,200,300,400,500,600,700 スイッチング制御回路
101 接合型トランジスタ(JFET)
110,210,310,410,510,610,710 充電回路
111,113,211,213,262,311,313,411,413,511,513,611,613,711,713 N型MOSFET
114,314,414,514 ヒステリシス付きコンパレータ
115,252,352,572,615,715 基準電圧源
180,580,680,780 パルス幅制御回路
190,690 駆動回路
218,618,718 OR回路
250,350 入力電圧検出回路
251,351,571,614,714 コンパレータ
253 エッジ間隔測定回路
260 放電回路
330,430 エッジ検出回路
340,440 タイマー回路
570 低電力モード制御回路
900 スイッチング電源装置制御回路
902 整流回路
911 充電スイッチ
912 充電スイッチ制御回路
Claims (8)
- 交流電源と、
前記交流電源の交流信号を整流し直流電圧を生成する整流回路と、
第1の入力端子が前記整流回路に接続され、第1の制御端子に入力される第1の入力値に従って第1の出力端子に第1の出力電圧を出力する第1の充電スイッチと、
前記第1の出力端子に接続された第1のコンデンサおよび第1の制御回路と、
前記第1の制御端子に接続された第1の充電スイッチ制御回路とを備え、
前記第1の充電スイッチ制御回路は、
前記第1の出力電圧が、第1の基準電圧値以下の時に、前記第1の充電スイッチをオンするスイッチオン信号を生成し、前記第1の出力電圧が、前記第1の基準電圧値より高い第2の基準電圧値以上の時に、前記第1の充電スイッチをオフするスイッチオフ信号を生成し、
前記整流回路と前記第1の充電スイッチ制御回路の少なくとも一方を含む充電期間設定回路が、前記交流信号に同期し、前記第1の充電スイッチを経由して前記第1のコンデンサに充電電流の流れる充電期間と、該充電電流の流れない非充電期間とを設定し、
前記第1の充電スイッチは、
前記充電期間に前記スイッチオン信号が生成された場合は、前記直流電圧が前記第1の出力電圧以上になると前記充電電流が流れ、前記非充電期間に前記スイッチオン信号が生成された場合は、前記直流電圧が前記第1の出力電圧以上になっても前記充電電流が流れず、後続の前記充電期間に入り、かつ、前記直流電圧が前記第1の出力電圧以上になると前記充電電流が流れることを特徴とする、直流電源回路。 - 前記充電期間設定回路は、
半波整流回路で構成された前記整流回路を備え、
前記交流信号の正値の期間と負値の期間の一方が前記充電期間に設定され、他方が前記非充電期間に設定されることを特徴とする、請求項1に記載の直流電源回路。 - 前記充電期間設定回路は、
全波整流回路で構成された前記整流回路と、
前記交流電源に接続され、前記交流信号が正値の期間、あるいは、負値の期間のいずれかの期間に活性化し、前記スイッチオン信号が生成されないように制御する充電禁止信号を生成する充電禁止信号生成回路とを備え、
前記充電禁止信号が活性状態の時に前記非充電期間に設定され、
前記充電禁止信号が非活性状態の時に前記充電期間に設定されることを特徴とする、請求項1に記載の直流電源回路。 - 前記充電禁止信号が前記交流信号を半波整流して得られる信号から生成されることを特徴とする、請求項3に記載の直流電源回路。
- 前記充電期間設定回路は、
半波整流回路または全波整流回路で構成された前記整流回路と、
前記第1の充電スイッチ制御回路と、
前記交流電源に接続され、前記直流電圧が前記交流信号の電圧の絶対値の平均値以下の所定の電圧値以下になった時に前記交流電源の周期よりも短い所定の期間活性化するヒステリシス制御信号を生成するヒステリシス制御信号生成回路とを備え、
前記ヒステリシス制御信号が活性状態の時が前記充電期間に設定され、前記第1の基準電圧値が前記第2の基準電圧値以下である第3の基準電圧値に切り替わり、
前記ヒステリシス制御信号が非活性状態の時が前記非充電期間に設定され前記第1の出力電圧が前記第1の基準電圧値以下にならないことを特徴とする、請求項1に記載の直流電源回路。 - 前記ヒステリシス制御信号が前記交流信号を半波整流して得られる信号から生成されることを特徴とする、請求項5に記載の直流電源回路。
- 前記第1の制御回路は、
モード切り替え信号に基づいて切り替わる標準電力モードと低電力モードの動作モードを有し、
前記モード切り替え信号が前記低電力モードに該当する期間は、前記第1の基準電圧値が前記第2の基準電圧値以下である第4の基準電圧値に切り替わることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の直流電源回路。 - 第2の入力端子が整流回路に接続され、第2の制御端子に入力される第2の入力値に従って、第2の出力端子に第2の出力電圧を出力する第2の充電スイッチと、
前記第2の出力端子に接続された第2のコンデンサおよび第2の制御回路と、
前記第2の制御端子に接続された第2の充電スイッチ制御回路とをさらに備え、
前記第2の制御回路は、
モード切り替え信号に基づいて切り替わる標準電力モードと低電力モードの動作モードを有し、
前記モード切り替え信号が前記低電力モードに該当する期間は、前記第2の充電スイッチがオンさせないように制御されることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の直流電源回路。
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