WO2005006527A1

WO2005006527A1 - 電源装置及び電源装置の制御方法

Info

Publication number: WO2005006527A1
Application number: PCT/JP2004/008225
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Usui
Original assignee: Sanken Electric Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-01-20
Also published as: JPWO2005006527A1; US20060098462A1; JP4748197B2; JP2008306927A; US7719860B2

Abstract

　交流電源（９）が投入されると、定電流供給部（１４）は、定電流をコンデンサ（Ｃ３）に供給して、コンデンサ（Ｃ３）を充電する。コンデンサ（Ｃ３）の両端の電圧が所定の電圧以上になると、スイッチ制御部（１７）は、スイッチ（１３）をオフする。出力電流が低下して軽負荷になると、負荷検出回路（１５）は、ＰＷＭ制御回路（１２）の動作を停止させ、タイマ（１６）を起動する。タイマ（１６）は、起動して、計測した所定時間が経過すると、スイッチ制御部（１７）に、スイッチオン信号を供給する。スイッチ制御部（１７）は、スイッチオン信号が供給されると、スイッチ（１３）をオンする。スイッチ（１３）がオンすると、コンデンサ（Ｃ３）が再び充電され、ＰＷＭ制御回路（１２）に電圧が印加される。

Description

明細書

電源装置及び電源装置の制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、通常の動作状態に戻れるように待機しているときの消費電力を低減することが可能な電源装置及びその制御方法に関する。

背景技術

[0002] 電子機器の中には、通常の動作状態にすぐに戻れるように待機してレ、る場合がある。このような待機状態では、電力をほとんど消費しない。電力を消費しなければ、負荷としての電子機器に電力を供給する電源装置を停止させた方が、電力消費あるいはノイズ低減とレ、つた観点からふさわしレ、場合がある。

[0003] このような電源装置として、負荷に供給する電流が少なくなると無負荷になったとして、入力電圧の供給を停止させ、省電力化を図るようにしたもの力例えば、特開平 2-294267号公報に開示されている。

[0004] しかし、電源装置が起動しなければ、負荷に電流は流れないから、無負荷状態と同じである。従って、このような従来の電源装置では、一旦、待機状態になると、外部から、電源装置を起動するための起動信号を供給しなければ、いつまでたっても電源装置は起動しない。言い換えると、従来の電源装置では、外部から起動信号を供給する必要があり、外部から起動信号を供給できないものでは、このような方法を適用することができない。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、外部から信号が供給されることなぐ待機状態から動作を開始させることが可能な電源装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] この目的を達成するため、本発明の電源装置は、

負荷に供給する電圧を生成する電圧生成部と、駆動信号生成に必要な駆動制御用電圧が印加されて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を前記電圧生成部に供給して前記電圧生成部を駆動制御する駆動制御部と、

起動時、前記駆動制御部に前記駆動制御用電圧を印加し、前記負荷に供給する出力電流が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部を停止し、前記駆動制御部を停止してから所定時間経過後に前記駆動制御部を作動させる駆動制御用電圧供給部と、を備えたものである。

前記電圧生成部は、

1次卷線と 2次卷線とを有するトランスと、

直流電圧を入力して入力した直流電圧を前記トランスの 1次卷線に印加する直流電圧入力部と、

前記トランスの 1次卷線に流れる電流をスイッチングして、前記トランスの 1次卷線に電圧を発生させるスィッチング部と、

前記トランスの 2次卷線に発生した電圧を整流し、平滑化して前記負荷に供給する整流平滑部と、を備え、

前記駆動制御部は、前記スイッチング部が前記電流をスイッチングするためのパルス信号を駆動信号として前記スイッチング部に供給して前記スイッチング部を駆動制御するように構成されたものであってもよい。

前記トランスに 3次卷線を備え、

前記駆動制御用電圧供給部は、

充電された電圧を駆動制御用電圧として前記駆動制御部に印加するコ：

前記直流電圧入力部が前記トランスの 1次卷線への直流電圧の入力を開始したときに、前記電圧生成部の直流電圧入力部から前記コンデンサに電流を供給して前記コンデンサを充電する充電回路部と、

前記トランスの 3次卷線に発生した電圧を整流して前記コンデンサに印加し、前記コンデンサを充電する補助電源部と、

前記駆動制御部に供給する駆動制御用電圧が、予め設定された電圧値以上になると前記充電回路部から前記コンデンサへの充電を停止させる充電制御部と、前記負荷に供給する出力電流を検出して、検出した出力電流の電流値と予め設定された電流値とを比較し、前記検出した出力電流の電流値が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部の動作を停止させる動作停止部と、

前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させて力時間を計測し、計測してから予め設定された時間が経過したときに、前記充電制御部に前記コンデンサへの充電を再開させる時間計測部と、を備えたものであってもよい。

[0008] 前記充電回路部は、

前記直流電圧入力部と前記コンデンサの一端との間に、

定電流を前記コンデンサに供給する定電流供給部と、

前記直流電圧入力部が直流電圧の入力を開始する起動時には閉じているスィッチと、が介揷されて構成されたものであってもよい。

[0009] 前記充電回路部は、

前記直流電圧入力部と前記コンデンサの一端との間に、

抵抗と、

前記直流電圧入力部が直流電圧の入力を開始する起動時には閉じているスィッチと、が介挿されて構成されたものであってもよい。

[0010] 前記充電制御部は、前記スィッチを開いて前記充電回路部から前記コンデンサへの充電を停止させるスィッチ制御部からなり、

前記時間計測部は、前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させてから時間を計測し、計測してから予め設定された時間が経過したときに、前記スィッチ制御部に前記スィッチを閉じさせるためのスィッチオン信号を出力して前記コンデンサへの充電を再開させるように構成されたものであってもよい。

[0011] 前記コンデンサの両端に抵抗が接続され、

前記時間計測部は、前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させてから前記コンデンサの両端の電圧が放電により所定値以下になったときに、予め設定された時間が経過したものとして、前記充電制御部に前記コンデンサへの充電を再開させるものであってもよい。 [0012] 前記トランスに 3次卷線を備え、

前記駆動制御用電圧供給部は、

充電された電圧を駆動制御用電圧として前記駆動制御部に印加するコ前記電圧生成部の直流電圧入力部から前記コンデンサに電流を供給して前記コンデンサを充電する充電回路部と、

前記負荷に供給する出力電流を検出して、検出した出力電流の電流値と予め設定された電流値とを比較し、前記検出した出力電流の電流値が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部の動作を停止させる動作停止部と、

放電指令信号が供給されて前記コンデンサの電圧を放電する放電制御部と、前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させたときに、前記放電制御部に前記放電指令信号を供給し、時間を計測して予め設定された時間が経過したときに前記放電制御部への放電指令信号の供給を停止する時間計測部と、を備えたものであってもよい。

[0013] 前記充電回路部は、電流を前記コンデンサに供給する電流供給部からなり、

前記放電制御部は、

前記直流電圧入力部が直流電圧の入力を開始する起動時には開いているスイツチと、

前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させたとき、前記スィッチを閉じて前記コンデンサの電圧を放電するスィッチ制御部と、力構成されるものであってもよい。

[0014] 前記充電回路部は、前記直流電圧入力部と前記コンデンサとの間に介揷された抵抗からなり、

前記放電制御部は、

前記直流電圧入力部が直流電圧の入力を開始する起動時には開いているスイツチと、前記動作停止部が前記駆動制御部の動作を停止させたとき、前記スィッチを閉じて前記コンデンサの電圧を放電するスィッチ制御部と、力構成されるものであってもよい。

[0015] この目的を達成するため、本発明の電源装置の駆動方法は、

駆動信号に従って、負荷に供給する電圧を生成する電圧生成部と、駆動制御用電圧から前記駆動信号を生成し、生成した駆動信号を前記電圧生成部に供給して前記電圧生成部を駆動して負荷に電圧を供給させる駆動制御部と、を備える電源装置の制御方法であって、

前記電源装置の起動時に、前記駆動制御部に前記駆動制御用電圧を印加して、前記電圧生成部から前記負荷に電圧を供給させ、負荷に流れる電流をモニタして、該電流が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部への前記駆動制御用電圧の印加を停止して該駆動制御部の動作を停止し、停止させてから所定時間経過後に前記駆動制御用電圧の前記駆動制御部への供給を再開させて、前記駆動制御部を作動させる、

ことを特徴とする。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、外部から信号が供給されることなぐ待機状態から動作を開始させることが可能な電源装置が提供可能である。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1に係るコンバータの構成を示す回路図である。

[図 2]図 2は、図 1の負荷検出回路の構成を示す回路図である。

[図 3]図 3は、図 1のコンバータの交流電源投入時の動作を示すタイミングチャートでめる。

[図 4]図 4は、図 1のコンバータの定常動作を示すタイミングチャートである。

[図 5]図 5は、図 1のコンバータの負荷変化時の動作を示すタイミングチャートである。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 2に係るコンバータの構成を示す回路図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施の形態 3に係るコンバータの構成を示す回路図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施の形態 4に係るコンバータの構成を示す回路図である。 [図 9]図 9は、図 8に示すタイマの構成を示す回路図である。

[図 10]図 10は、図 8に示すコンバータの動作を示すタイミングチャートである。

[図 11]図 11は、フォトトランジスタのコレクタ電圧を補正する補正回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

1 コンバータ

2 AC - DC変換部

3 電圧変換部

4 整流平滑部

5 出力電圧検出部

6 制御部

7 補助電源部

8 駆動制御用電圧供給部

9 交流電源

11 整流回路

12 PWM制御回路

13 スィッチ

14 定電流供給部

15 負荷検出回路

16 タイマ

17 スィッチ制御部

21 コンノ、°レータ

22 インバータ

T トランス

nl 1次卷線

n2 2次卷線

n3 3次卷線

D11 フォトダイオード Q12 フォトトランジスタ

Poutl 出力端子

Pout2 出力端子

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態に係る電源装置を図面を参照して説明する。尚、本発明の実施の形態では、電源装置をコンバータとして説明する。

[0020] [実施の形態 1]

実施の形態 1に係るコンバータの構成を図 1に示す。

実施の形態 1に係るコンバータ 1は、フライバックコンバータによって構成され、 AC 一 DC変換部 2と、電圧変換部 3と、整流平滑部 4と、出力電圧検出部 5と、制御部 6と

、補助電源部 7と、駆動制御用電圧供給部 8と、を備えて構成される。

[0021] AC - DC変換部 2と、電圧変換部 3と、整流平滑部 4とは、負荷に供給する電圧を生成するものであり、 AC - DC変換部 2は、交流電圧を入力して整流平滑した直流電圧を前記トランス Tの 1次卷線 nlに印加する。交流電源 9からの交流電力を直流電力に変換する。 AC— DC変換部 2は、整流回路 11と、コンデンサ C1と、を備える。

[0022] 整流回路 11は、 4つのダイオード（図示せず）から構成されるブリッジ整流回路によつて構成され、 2つの入力端に接続された交流電源 9から供給された交流電力を全波整流するものである。

[0023] コンデンサ C1は、整流回路 11が整流した脈流の交流電力に従って、電圧を平滑化するものである。コンデンサ C1の一端は、整流回路 11の一方の出力端（+ )に接続され、他端は、整流回路 11の他方の出力端 (-）に接続される。

[0024] 電圧変換部 3は、電圧変換を行うものであり、トランス Tと、トランジスタ Q1と、を備える。

[0025] トランス Tは、 1次卷線 nlと、 2次卷線 n2と、 3次卷線 n3と、を備え、 1次卷線 nlと 2 次卷線 n2との間で交流電圧の電圧変換を行う。 1次卷線 nlの一端は、コンデンサ C 1の一端に接続されている。

[0026] トランジスタ Q1は、ゲートに供給されたパルス信号に従ってオン、オフするスィッチングトランジスタであり、スイッチング部に相当する。トランジスタ Q1は、 Nチャンネノレの電界効果トランジスタ（FET)によって構成されている。トランジスタ Q1のドレインは、トランス Tの他端に接続され、ソースは、コンデンサ C1の他端に接続され、ゲートは、制御部 6の PWM制御回路 12に接続されている。

[0027] 整流平滑部 4は、トランス Tの 2次卷線 n2の両端間に発生した交流電圧を整流して平滑化するものであり、ダイオード D1と、コンデンサ C2と、を備える。ダイオード D1は、トランス Tの 2次卷線 n2の両端間に発生した電圧を整流するものであり、コンデンサ C2は、ダイオード D1が整流した電圧を平滑化するものである。尚、 1次卷線 nlと 2次卷線 n2とは、トランジスタ Q1がオンしたときにトランス Tにエネルギが蓄積され、オフしている期間でトランス Tに蓄積されたエネルギが放出されるように、トランス Tに卷き回される。

[0028] 出力電圧検出部 5は、出力電圧を検出するものであり、フォトダイオード D11と、トランジスタ Q11と、ツエナーダイオード ZD11と、抵抗 R11 R14と、を備える。

[0029] 抵抗 R11の一端は、出力端子 Poutlに接続され、抵抗 R12の一端は、抵抗 R11の他端に接続される。抵抗 R13の一端は、抵抗 R12の他端に接続され、抵抗 R13の他端は、出力端子 Pout2に接続される。

[0030] フォトダイオード D11と制御部 6のフォトトランジスタ Q21とは、フォト力プラを構成するものである。フォト力ブラを用いることにより、 1次側と 2次側を絶縁することができる。フォトダイオード D11は、自己に流れる電流に応じた発光量で発光する。フォトダイォード D11のアノードと抵抗 R14の一端とは、出力端子 Poutlに接続される。

[0031] トランジスタ Q11は、 NPNバイポーラトランジスタ力構成される。トランジスタ Q11 とツエナーダイオード ZD11とは、出力電圧に基づレ、てフォトダイオード Dl 1に流れる電流をコントロールするためのものである。トランジスタ Q11のコレクタは、フォトダイォード D11の力ソードと抵抗 R14の他端とに接続され、ベースは、抵抗 R12, 13の接続点に接続される。ツエナーダイオード ZD11の力ソードは、トランジスタ Q11のェミツタに接続され、アノードは、出力端子 Pout2に接続される。

[0032] 制御部 6は、駆動制御用電圧が印加されてトランジスタ Q1を駆動する駆動信号としてのパルス信号を生成するものである。制御部 6は、出力電圧検出部 5が検出した出力電圧が予め設定された電圧となるようにパルス信号のパルス幅を制御（PWM制御 )する。そして、制御部 6は、生成したパルス信号を駆動信号としてトランジスタ Q1のゲートに供給するものである。制御部 6は、フォトトランジスタ Q21と、 PWM制御回路 12と、を備える。

[0033] フォトトランジスタ Q21は、出力電圧検出部 5の電圧検出信号を制御部 6に供給するものであり、コレクタは、 PWM制御回路 12に接続され、ェミッタは、コンデンサ C1 の他端に接続される。また、フォトトランジスタ Q21は、フォトダイオード D11が発光した光をベースで受光し、受光した光の受光量に応じたレベルのコレクタ電圧（コレクタ —ェミッタ間電圧）を PWM制御回路 12に印加する。

[0034] PWM制御回路 12は、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧に従って、トランジスタ

Q1のゲートに供給するパルス信号のパルス幅を制御するものであり、 PWM制御回路 12は、パルス信号を生成するための駆動制御用電圧が供給され、この駆動制御用電圧の電圧レベルが所定レベル以上になって動作する。 PWM制御回路 12は、例えば、三角波電圧生成回路と、信号レベル比較回路と、パルス信号生成回路と、から構成される（いずれも図示せず)。そして、三角波電圧生成回路は、三角波電圧を生成し、信号レベル比較回路は、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧と三角波電圧生成回路が生成した三角波の電圧との電圧レベルを比較する。そして、パルス信号生成回路は、信号レベル比較回路の比較結果に基づいて、前述の PWM制御したパルス信号を生成する。

[0035] 補助電源部 7は、トランス Tの 3次卷線 n3に発生した電圧を整流して PWM制御回路 12に供給するものであり、 3次卷線 n3に発生した電圧を整流するためのダイォード D12を備える。ダイオード D12のアノードは、 3次卷線 n3の一端に接続され、カソードは、駆動制御用電圧供給部 8のコンデンサ C3の一端に接続される。

[0036] 駆動制御用電圧供給部 8は、コンバータ 1の起動時に、 PWM制御回路 12に定電流を供給するものであり、スィッチ 13と、定電流供給部 14と、コンデンサ C3と、負荷検出回路 15と、タイマ 16と、スィッチ制御部（図中、「SW制御部」と記す。） 17と、を備える。

[0037] スィッチ 13の一端は、コンデンサ C1の一端に接続され、定電流供給部 14の一端は、スィッチ 13の他端に接続される。コンデンサ C3の一端は、定電流供給部 14の他端に接続され、コンデンサ C3の他端は、コンデンサ C1の他端に接続される。スイツチ 13と定電流供給部 14とは、コンデンサ C3を充電するものであり、スィッチ 13は、スイッチ制御部 17に制御されて、コンデンサ C1と定電流供給部 14との間の電流供給路を開閉する。

[0038] 定電流供給部 14は、コンデンサ C3に、スィッチ 13を介してコンデンサ C1からの電流を定電流化してコンデンサ C3に供給し、コンデンサ C3を充電するものである。

[0039] コンデンサ C3は、定電流供給部 14又は補助電源部 7から供給された電流によって充電され、 PWM制御回路 12に印加する駆動制御用電圧を平滑化するためのものである。

[0040] 負荷検出回路 15は、出力端子 Poutl, Pout2間に接続された負荷の負荷量を判別して軽負荷を検出するものであり、図 2に示すように、コンパレータ 21とインバータ 22 とを備えて構成される。

[0041] コンパレータ 21の反転入力端子 (一端子）は、フォトトランジスタ Q21のコレクタに接続される。コンパレータ 21の非反転入力端子（+端子）には、予め設定された参照電圧 Vre S供給される。この参照電圧 Vrefは、軽負荷か否かを判定するために予め設定された電圧である。インバータ 22の入力端子は、コンパレータ 21の出力端子に接続され、インバータ 22の出力端子は、タイマ 16に接続される。

[0042] フライバックコンバータでは、負荷量が軽くなるに従って、即ち、出力電流が低下するに従って出力電圧は上昇し、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧は低下する。コンパレータ 21は、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧が参照電圧 Vref以上であれば、ローレベルの信号を PWM制御回路 12に供給し、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧が参照電圧 Vref未満になると、軽負荷と判定してハイレベルの信号を PWM 制御回路 12に供給する。

[0043] タイマ 16は、負荷検出回路 15が軽負荷と判定してからの時間を計測するものであり、計測してから予め設定された時間が経過したとき、スィッチ制御部 17に、スィッチ 13をオンさせるためのスィッチオン信号を供給する。尚、予め設定された時間は、待機中の電力を大きく低減するため、 1秒以上であることが望ましい。

[0044] スィッチ制御部 17は、スィッチ 13をオン（閉）、オフ（開）制御するものである。スイツチ 13は、交流電源 9投入時は、オン（閉）している。スィッチ制御部 17は、コンデンサ C3の両端の電圧が、スィッチ 13をオフするように設定された電圧を越えると、スイツチ 13をオフして、コンデンサ C3への充電を停止させる。また、スィッチ制御部 17は、タイマ 16からスィッチオン信号が供給されると、スィッチ 13をオンして、充電を再開させる。

次に実施の形態 1に係るコンバータ 1の動作を説明する。

[0045] 図 3 (a)に示すように、時刻 tlOにおいて、交流電源 9が投入されるものとすると、時刻 tlOでは、スィッチ 13は、図 3 (b)に示すように、オン（閉）する。

[0046] 整流回路 11は、交流電源 9からの交流電流を整流し、コンデンサ C1は、整流回路

11が整流した整流電圧を平滑化する。

[0047] 定電流供給部 14は、 AC— DC変換部 2からスィッチ 13を介して直流電流が供給され、コンデンサ C3に定電流を供給する。

[0048] コンデンサ C3は、供給された定電流によって充電され、コンデンサ C3の両端の電圧 Vc3は、図 3 (c)に示すように、上昇する。尚、図 3 (c)において、電圧 VIを PWM 制御回路 12が動作する動作電圧とする。時刻 ti lになってコンデンサ C3の電圧 Vc3 が電圧 VIに到達すると、 PWM制御回路 12は、動作を開始する。

[0049] PWM制御回路 12の動作が開始すると、コンデンサ C3の電圧 Vc3は、図 3 (c)に示すように、ー且、低下し、補助電源部 7からコンデンサ C3に電圧が印加されると、コンデンサ C3の電圧 Vc3は、再び、上昇する。尚、スィッチ制御部 17は、時刻 ti lにおいて、図 3 (b)に示すように、スィッチ 13を開く。

[0050] PWM制御回路 12は、動作が開始すると、トランジスタ Q1のゲートに、図 4 (a)に示すようなパルス信号を供給する。トランジスタ Q1は、ゲートに供給されたパルス信号がハイレベルになるとオンし、ローレベルになるとオフする。

[0051] トランジスタ Q1がオンすると、トランジスタ Q1のドレイン一ソース間には、図 4 (b)に示すようなドレイン電流 Idが流れ、トランジスタ Q1のドレイン一ソース間に印加されるドレイン電圧 Vdsは、図 4 (c)に示すように、ほぼ 0になる。

[0052] トランジスタ Q1がオフすると、ドレイン電流 Idは、図 4 (b)に示すように、 0となり、ドレイン電圧 Vdsは、図 4 (c)に示すように、コンデンサ C1の両端の電圧 Vclとフライバック電圧とを加算した電圧になる。尚、コンデンサ C2の両端の電圧（出力電圧）を Vc2 とすると、フライバック電圧は、 Vc2 X (nl/n2)で表される。

[0053] トランジスタ Q1がオン、オフすることにより、トランス Tの 3次卷線 n3に電圧が発生し

、補助電源部 7のダイオード D12は、 3次卷線 n3に発生した電圧を整流し、整流した電圧をコンデンサ C3に印加する。

[0054] 一方、トランス Tの 2次側では、トランジスタ Q1がオンすると、ダイオード D1に印加される電圧は、逆方向電圧（アノードに対する力ソードの電圧が + )となるため、ダイォード D1は、非導通となる。このため、 2次卷線 n2には、電流は流れない。そして、トランス Tには、エネルギが蓄積される。

[0055] トランジスタ Q1がオフすると、ダイオード D1に印加される電圧は順方向電圧（カソードに対するアノードの電圧が + )になるため、ダイオード D1は導通する。ダイオード

D1が導通すると、トランス Tに蓄積されたエネルギに従って、 2次卷線 n2からダイォード D1を介してコンデンサ C2に、図 4 (d)に示すような電流 12が流れる。

[0056] コンデンサ C2は、この電流 12が供給されて充電され、ダイオード D1が整流した電圧を平滑化する。コンバータ 1は、この直流電圧を出力電圧 Voutとして端子 Poutl，P out2を介して負荷に印加する。負荷には、出力電流 loutが供給される。

[0057] 出力電圧 Voutが立ち上がると、出力電圧検出部 5のトランジスタ Q11のベースにベース電流が流れ、トランジスタ Q11のコレクタ—ェミッタ間に電流が流れ、フォトダイォード D11にも電流が流れる。トランジスタ Q11のコレクタ-ェミッタ間に流れる電流は出力電圧 Voutの電圧レベルに応じて制御される。

[0058] フォトダイオード D11は、流れる電流量に応じた発光量で発光し、制御部 6のフォトトランジスタ Q21は、フォトダイオード D11の光を出力電圧検出信号として受光する。

[0059] フォトトランジスタ Q21がフォトダイオード D11の光を受光すると、フォトトランジスタ

Q21のコレクタ—ェミッタ間には、この受光量に応じた量の電流が流れ出し、コレクタ電圧 Vpcも立ち上がる。

[0060] PWM制御回路 12は、コレクタ電圧 Vpcに応じたパルス幅のパルス信号を生成し、このパルス信号をトランジスタ Q 1のゲートに供給する。

[0061] 出力電流 loutが低下すると、出力電圧 Voutは上昇し、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcは低下する。

[0062] 図 5 (e)に示すように、コレクタ電圧 Vpcが、時刻 t21において、負荷検出回路 15のコンパレータ 21の参照電圧 Vref未満になると、負荷検出回路 15のコンパレータ 21は、図 5 (f)に示すように、ハイレベルの信号を PWM制御回路 12に供給する。 PWM 制御回路 12は、コンパレータ 21からハイレベルの信号が供給されると、動作を停止する。

[0063] PWM制御回路 12の動作が停止すると、トランス Tの 1次卷線 nlには、電圧が印加されず、図 5 (c)に示すように、出力電圧 Voutは低下し、図 5 (d)に示すように、出力電流 loutも 0になる。また、トランス Tの 3次卷線 n3にも電圧は発生せず、スィッチ 13 もオフしているため、コンデンサ C3は放電し、コンデンサ C3の電圧 Vc3は、図 5 (b) に示すように、低下する。

[0064] 負荷検出回路 15のインバータ 22は、時刻 t21において、コンパレータ 21の出力信号を反転させ、ローレベルの信号をタイマ 16に供給する。

[0065] タイマ 16は、負荷検出回路 15からローレベルの信号が供給されると、図 5 (g)に示すように、時刻 t22までの所定時間を計測する。そして、時刻 t22になると、タイマ 16 は、スィッチ制御部 17にスィッチ 13をオンさせるためのスィッチオン信号を供給する

[0066] スィッチ制御部 17は、このスィッチオン信号が供給されると、スィッチ 13をオンする。スィッチ 13がオンすると、定電流供給部 14は、コンデンサ C3に定電流を供給し、コンデンサ C3の電圧 Vc3は、再び、上昇する。電圧 Vc3が電圧 VI以上になると、 PW M制御回路 12は、動作を開始し、同時にスィッチ制御部 17は、スィッチ 13をオフする。

[0067] 図 5 (d)、（e)に示すように、 PWM制御回路 12の動作開始後、時刻 t24において、出力電流 loutが少なぐフォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcが参照電圧 Vreはりも低くなると、負荷検出回路 15のコンパレータ 21は、再び、ハイレベルの信号を P WM制御回路 12に出力する。 PWM制御回路 12は、ハイレベルの信号が供給されて、再び、動作を停止する。

[0068] タイマ 16は、時刻 t24から時間を計測し、所定時間が経過して時刻 t25になると、スイッチ制御部 17にスィッチオン信号を供給し、スィッチ制御部 17は、このスィッチォン信号が供給されて、スィッチ 13をオンする。

[0069] スィッチ 13がオンして、コンデンサ C3は充電され、コンデンサ C3の電圧 Vc3が電圧 VI以上になると、 PWM制御回路 12は、再び、動作を開始する。同時にスィッチ制御部 17は、スィッチ 13をオフする。出力電流 loutが増えてフォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcが参照電圧 Vref以上になれば、 PWM制御回路 12は、このまま、動作を継続する。

[0070] 以上説明したように、本実施の形態 1によれば、出力電流 loutが少なくなつて軽負荷になると、負荷検出回路 15は PWM制御回路 12の動作を停止させ、タイマ 16が計測した所定時間が経過すると、スィッチ制御部 17がスィッチ 13をオンして、 PWM 制御回路 12に、再び、電圧が印加される。

[0071] 従って、外部力も信号を供給しなくても、自動的にコンバータ 1を起動することができ、且つ、待機時の損失を非常に小さくすることができる。また、 PWM制御回路 12の動作は、 1秒以上、停止するため、待機中の電力を極めて低くすることができる。尚、 PWM制御回路 12の動作停止期間が 1秒程度であれば、実用上、全く問題はない。

[0072] [実施の形態 2]

実施の形態 2に係るコンバータは、定電流供給部として抵抗を用いるようにしたものである。

[0073] 実施の形態 2に係るコンバータ 1の構成を図 6に示す。

図 6に示すように、実施の形態 2に係るコンバータ 1は、駆動制御用電圧供給部 8の定電流供給部として抵抗 R21を備える。抵抗 R21の一端は、スィッチ 13の他端に接続され、抵抗 R21の他端は、コンデンサ C3の一端に接続される。

[0074] 実施の形態 1に係るコンバータ 1のように、定電流供給部 14がコンデンサ C3に定電流を供給する場合、 AC - DC変換部 2から供給される直流電圧の電圧レベルに関わらず、コンデンサ C3に定電流が供給される。このため、コンデンサ C3の充電時間は一定となる。

[0075] しかし、実施の形態 1に示す定電流供給部 14の代わりに抵抗 R21を備えることにより、 AC— DC変換部 2から供給される直流電圧の電圧レベルが高くなれば、抵抗 R21 に流れる電流は増え、直流電圧の電圧レベルが低くなれば、抵抗 R21に流れる電流は低下する。このため、コンデンサ C3の充電時間は変化し、交流電源 9が投入されてから PWM制御回路 12が起動するまでの時間を、直流電圧の電圧レベルに従って変化させることができる。

[0076] [実施の形態 3]

実施の形態 3に係るコンバータは、駆動制御用電圧供給部において、コンデンサと並列にスィッチが接続されて構成されたものである。

実施の形態 3に係るコンバータ 1の構成を図 7に示す。

[0077] 実施の形態 3に係るコンバータ 1は、実施の形態 2に係るコンバータ 1と同様に、駆動制御用電圧供給部 8に抵抗 R21を備える。但し、抵抗 R21の一端は、 AC—DC変換部 2のコンデンサ C1の一端に接続され、スィッチ 13の一端は、コンデンサ C3の一端に接続され、スィッチ 13の他端は、コンデンサ C3の他端に接続される。

[0078] 実施の形態 3に係るコンバータ 1の動作を説明する。

実施の形態 3に係るコンバータ 1では、スィッチ 13は、交流電源 9が投入されるとき、オフしている。

交流電源 9が投入されると、コンデンサ C3は、抵抗 R21を介して充電される。コンデンサ C3の電圧 Vc3力電圧 VI以上になると、 PWM制御回路 12は動作を開始する。

[0079] PWM制御回路 12の動作が開始すると、負荷に出力電流 loutが供給される。この出力電流 loutが低下して、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcが参照電圧 Vref 未満になると、負荷検出回路 15は、 PWM制御回路 12の動作を停止させると同時に、タイマ 16を起動する。

[0080] タイマ 16は、起動して時間を計測する。また、タイマ 16は、起動すると、スィッチ制御部 17に放電を指令する信号としてスィッチオン信号を出力する。スィッチ制御部 1 7は、タイマ 16からスィッチオン信号が供給されて、スィッチ 13はオンする。

[0081] スィッチ 13がオンすると、コンデンサ C3の電圧は放電し、 PWM制御回路 12の動作は停止する。

[0082] 所定時間が経過すると、タイマ 16は、スィッチ制御部 17に、スィッチオン信号の供給を停止してスィッチ 13をオフするためのスィッチオフ信号を出力する。スィッチ制御部 17は、タイマ 16からスィッチオフ信号が供給されると、スィッチ 13をオフする。

[0083] スィッチ 13がオフすると、コンデンサ C3は、再び、充電されて、コンデンサ C3の電圧 Vc3が電圧 VI以上になると、 PWM制御回路 12は、動作を開始する。

[0084] 以上説明したように、本実施の形態 3によれば、スィッチ 13とコンデンサ C3とを並列に接続しても、実施の形態 1に係るコンバータ 1と同様の効果を得ることができる。

[0085] 尚、抵抗 R21の代わりに、実施の形態 1と同様の定電流供給部 14を備えることもできる。

[0086] [実施の形態 4]

実施の形態 4に係るコンバータは、タイマがコンデンサの時定数を利用して所定時間を計測するようにしたものである。

[0087] 実施の形態 4に係るコンバータ 1の構成を図 8に示す。

実施の形態 4に係るコンバータ 1は、駆動制御用電圧供給部 8のコンデンサ C3に並列に抵抗 R22を接続することによって構成される。

[0088] 抵抗 R22の一端は、コンデンサ C3の一端に接続され、抵抗 R22の他端は、コンデンサ C3の他端に接続される。この抵抗 R22とコンデンサ C3との放電時定数は、それぞれの抵抗値、容量値に従って決定される。

[0089] タイマ 16は、図 9に示すように、コンパレータ 23を備える。コンパレータ 23の反転入力端子は、コンデンサ C3と抵抗 R22との接続点に接続される。コンパレータ 23の非反転入力端子には、参照電圧 Vref2が供給される。コンパレータ 23の出力端子は、スィッチ制御部 17に接続される。

[0090] 次に実施の形態 4に係るコンバータ 1の動作を説明する。

実施の形態 4に係るコンバータ 1では、交流電源 9が投入されるとき、スィッチ 13はオンしている。

交流電源 9が投入され、コンデンサ C3の電圧 Vc3が電圧 VI以上になると、 PWM 制御回路 12は、動作を開始するとともに、スィッチ制御部 17は、スィッチ 13をオフする。

[0091] 図 10 (a) （c)に示すように、出力電流 loutが低下して、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcが、図 2に示すコンパレータ 21の参照電圧 Vref未満になると、負荷検出回路 15は、時刻 t31において、 PWM制御回路 12の動作を停止させる。

[0092] PWM制御回路 12の動作が停止すると、コンデンサ C3の電圧 Vc3は、図 10 (d)に示すように、抵抗 R22の抵抗値、コンデンサ C3の容量値によって決定される時定数に従って放電される。

[0093] タイマ 16のコンパレータ 23は、コンデンサ C3の電圧 Vc3を監視する。図 10 (e)に示すように、電圧 Vc3が参照電圧 Vref2以下になる時刻 t32において、コンパレータ 2

3は、ハイレベルの出力信号をスィッチ制御部 17に供給する。

[0094] スィッチ制御部 17は、コンパレータ 23から、ハイレベルの信号が供給されて、図 10

(f)に示すように、スィッチ 13をオンする。スィッチ 13がオンすると、定電流供給部 14 は、コンデンサ C3に定電流を供給する。

[0095] 以上説明したように、本実施の形態 4によれば、コンデンサ C3と抵抗 R22との時定数を利用して、 PWM制御回路 12の動作が停止してから、スィッチ 13をオンするまでの所定時間を計測することができる。

[0096] 尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。

[0097] 例えば、図 11に示すようなフォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcを補正する回路を備えること力 Sできる。この補正回路は、ダイオード D13と、コンデンサ C5と、抵抗 R32, R33と、を備えて構成される。また、トランス Tは、 4次卷線 n4を備える。 4次卷線 n4の一端は、 3次卷線 n3の他端に接続される。 4次卷線 n4は、 3次卷線 n3と同じように、一端から他端へと卷かれている。ダイオード D13のアノードは、トランス Tの 4 次卷線 n4の他端に接続され、ダイオード D13の力ソードは、抵抗 R32を介して負荷検出回路 15に接続される。コンデンサ C5の一端は、ダイオード D13の力ソードに接続され、コンデンサ C5の他端は、 3次卷線 n3と 4次卷線 n4との接続点に接続される。抵抗 R33は、負荷検出回路 15とフォトトランジスタ Q21のコレクタとの間に接続される。

[0098] このような構成の補正回路を備えることにより、コンデンサ C5の一端の電圧は、交流電源 9の電圧に比例した正電圧が発生する。補正回路は、この正電圧をフォトトランジスタ Q21のコレクタに供給する。

[0099] 図 1に示すように、フォトトランジスタ Q21のコレクタを負荷検出回路 15に直接接続するようにすると、交流電源 9の電圧に従って軽負荷の判定レベルが変化する。しかし、補正回路を備えることにより、軽負荷の判定レベルの変化は、ほぼ 0になる。尚、交流電源 9の電圧に比例した電圧を発生するような構成のものであれば、図 11に示すような補正回路には限定されない。

[0100] 各実施の形態では、交流電源 9が交流電圧を供給するようにした。しかし、直流入力であってもよぐ直流入力であれば、 AC— DC変換部 2を備えなくてもよい。

[0101] 負荷検出回路 15は、 1次側でなくても、 2次側に備えるようにしてもよい。

駆動制御用電圧供給部 8を補助電源部 7の代わりに用いて補助電源部 7を省くこともできる。但し、この場合、フォトトランジスタ Q21のコレクタ電圧 Vpcが電圧 VI未満であれば、スィッチ 13を閉じ、コレクタ電圧 Vpcが電圧 VIに到達すれば、スィッチ 13を開くように構成される必要がある。この時、電圧 VIはヒステリシスを有することがのぞましい。

[0102] 電源装置は、フライバックコンバータに限られるものではなぐフォワードコンバータ、プッシュプルコンバータ、ブリッジコンバータであってもよい。さらに、電源装置は、このようなスイッチングレギユレ一タには限られず、シリーズレギユレータであってもよレヽし、直流電圧だけでなぐ交流電圧を負荷に供給するようなものであってもよい。

[0103] 本出願は、 2003年 7月 15日にされた、日本国特許出願特願 2003—274894に基づく。本明細書中に、その明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

産業上の可能性

[0104] 本発明は、電源装置に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 負荷に供給する電圧を生成する電圧生成部（2， 3， 4)と、

駆動信号生成に必要な駆動制御用電圧が印加されて駆動信号を生成し、生成した駆動信号を前記電圧生成部（2, 3, 4)に供給して前記電圧生成部（2, 3, 4)を駆動制御する駆動制御部（6)と、

起動時、前記駆動制御部（6)に前記駆動制御用電圧を印加し、前記負荷に供給する出力電流が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部（6)を停止し、前記駆動制御部を停止してから所定時間経過後に前記駆動制御部（6)を作動させる駆動制御用電圧供給部（8)と、を備えた、

ことを特徴とする電源装置。

[2] 前記電圧生成部は、

1次卷線と 2次卷線とを有するトランス (T)と、

交流電圧を入力して、入力した交流電圧を整流'平滑した直流電圧を前記トランス (T)の 1次卷線に印加する直流電圧入力部（2)と、

前記トランス (T)の 1次卷線に流れる電流をスイッチングして、前記トランス (T)の 1 次卷線に電圧を発生させるスイッチング部（Q1)と、

前記トランス (T)の 2次卷線に発生した電圧を整流し、平滑化して前記負荷に供給する整流平滑部 (4)と、を備え、

前記駆動制御部（6)は、前記スイッチング部（Q1)が前記電流をスイッチングするためのパルス信号を駆動信号として前記スイッチング部（Q1)に供給して前記スィッチング部（Q1)を駆動制御する、

ことを特徴とする請求項 1に記載の電源装置。

[3] 前記トランス (T)に 3次卷線 (n3)を備え、

前記駆動制御用電圧供給部（8)は、

充電された電圧を駆動制御用電圧として前記駆動制御部（6)に印加するコンデンサ（C3)と、

前記直流電圧入力部（2)が前記トランス (T)の 1次卷線への直流電圧の入力を開始したときに、前記電圧生成部（2， 3， 4)の直流電圧入力部（2)から前 r (C3)に電流を供給して前記コンデンサを充電する充電回路部（13、 14、 R21)と、前記トランス (T)の 3次卷線 (n3)に発生した電圧を整流して前記コンデンサ（C3) に印加し、前記コンデンサ（C3)を充電する補助電源部（7)と、

前記駆動制御部（6)に供給する駆動制御用電圧が、予め設定された電圧値以上になると前記充電回路部（13、 14、 R21)から前記コンデンサ（C3)への充電を停止させる充電制御部（17)と、

前記負荷に供給する出力電流を検出して、検出した出力電流の電流値と予め設定された電流値とを比較し、前記検出した出力電流の電流値が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部（6)の動作を停止させる動作停止部（15)と、前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させてから時間を計測し、計測してから予め設定された時間が経過したときに、前記充電制御部（17)に前記コンデンサ（C3)への充電を再開させる時間計測部（16)と、を備えた、ことを特徴とする請求項 2に記載の電源装置。

[4] 前記充電回路部は、

前記直流電圧入力部（2)と前記コンデンサ（C3)の一端との間に、

定電流を前記コンデンサ（C3)に供給する定電流供給部（14)と、

前記直流電圧入力部が直流電圧の入力を開始する起動時には閉じているスィッチ (13)と、が介挿されて構成されたものである、

ことを特徴とする請求項 3に記載の電源装置。

[5] 前記充電回路部は、

抵抗 (R21)と、

前記直流電圧入力部（2)が直流電圧の入力を開始する起動時には閉じているスィツチ（13)と、が介揷されて構成されたものである、

ことを特徴とする請求項 3に記載の電源装置。

[6] 前記充電制御部は、前記スィッチ（13)を開いて前記充電回路部（13、 14、 R21) から前記コンデンサ（C3)への充電を停止させるスィッチ制御部（17)から構成され、前記時間計測部（16)は、前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させてから時間を計測し、計測してから予め設定された時間が経過したときに、前記スィッチ制御部（17)に前記スィッチ（13)を閉じさせるためのスィッチオン信号を出力して前記コンデンサ（C3)への充電を再開させる、

ことを特徴とする請求項 4に記載の電源装置。

[7] 前記コンデンサ（C3)の両端に抵抗 (R22)が接続され、

前記時間計測部（16)は、前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させてから前記コンデンサ（C3)の両端の電圧が放電により所定値以下になつたときに、予め設定された時間が経過したものとして、前記充電制御部（17)に前記コンデンサ (C3)への充電を再開させる、

ことを特徴とする請求項 3に記載の電源装置。

[8] 前記トランス (T)に 3次卷線 (n3)を備え、

前記駆動制御用電圧供給部は、

前記電圧生成部（2, 3， 4)の直流電圧入力部から前記コンデンサに電流を供給して前記コンデンサを充電する充電回路部 (R21)と、

前記トランス (T)の 3次卷線 (n3)に発生した電圧を整流して前記コンデンサ（C3) に印加し、前記コンデンサ（C3)を充電する補助電源部（7)と、

前記負荷に供給する出力電流を検出して、検出した出力電流の電流値と予め設定された電流値とを比較し、前記検出した出力電流の電流値が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部（6)の動作を停止させる動作停止部（15)と、放電指令信号が供給されて前記コンデンサ (C3)の電圧を放電する放電制御部（1 3、 17)と、

前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させたときに、前記放電制御部（13、 17)に前記放電指令信号を供給し、時間を計測して予め設定された時間が経過したときに前記放電制御部（13、 17)への放電指令信号の供給を停止する時間計測部（16)と、を備えた、

ことを特徴とする請求項 2に記載の電源装置。

[9] 前記充電回路部は、電流を前記コンデンサ（C3)に供給する電流供給部（14)からなり、

前記放電制御部は、

前記直流電圧入力部（2)が直流電圧の入力を開始する起動時には開いているスィ前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させたとき、前記スイツチ（13)を閉じて前記コンデンサ（C3)の電圧を放電するスィッチ制御部（17)と、から構成される、

ことを特徴とする請求項 8に記載の電源装置。

[10] 前記充電回路部は、前記直流電圧入力部（2)と前記コンデンサ (C3)との間に介揷された抵抗からなり、

前記放電制御部は、

前記直流電圧入力部（2)が直流電圧の入力を開始する起動時には開いているスィ前記動作停止部（15)が前記駆動制御部（6)の動作を停止させたとき、前記スイツチ（13)を閉じて前記コンデンサ（C3)の電圧を放電するスィッチ制御部（17)と、力構成される、

ことを特徴とする請求項 8に記載の電源装置。

[11] 駆動信号に従って、負荷に供給する電圧を生成する電圧生成部（2, 3, 4)と、駆動制御用電圧から前記駆動信号を生成し、生成した駆動信号を前記電圧生成部（2 , 3, 4)に供給して前記電圧生成部（2, 3, 4)を駆動して負荷に電圧を供給させる駆動制御部（6)と、を備える電源装置の制御方法であって、

前記電源装置の起動時に、前記駆動制御部（6)に前記駆動制御用電圧を印加して、前記電圧生成部から前記負荷に電圧を供給させ、負荷に流れる電流をモニタして、該電流が予め設定された電流値未満になると、前記駆動制御部（6)への前記駆動制御用電圧の印加を停止して該駆動制御部（6)の動作を停止し、停止させてから所定時間経過後に前記駆動制御用電圧の前記駆動制御部（6)への供給を再開させて、前記駆動制御部を作動させる、：とを特徴とする電源装置の制御方法。