WO2007083649A1 - 電源装置 - Google Patents

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WO2007083649A1
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Kazuo Yamazaki
Kouji Murakami
Toru Ikeda
Tamiji Nagai
Original Assignee
Mitsumi Electric Co., Ltd.
Nagai, Toshio
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
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    • H02M1/4258—Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the output voltage or the output current against the load fluctuation is obtained. Can be stabilized.
  • the operation control means is a means for executing or stopping the switching drive of the switching power supply circuit based on the phase of the first voltage (13: FIG. 1, FIG. 4) You can do it.
  • the switching power supply circuit includes a capacitor (C2) for charging by the operation of the switching power supply circuit, and the switching power supply circuit during a period including a time when the first voltage becomes OV (a period near OV). It is recommended that voltage be supplied to the input terminal of. Further, it is preferable to provide a switching limiting circuit for stopping the switching drive of the switching power supply circuit in a period including at least the time point when the first voltage becomes OV in the operation period of the switching power supply circuit.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the power supply device of the first embodiment.
  • FIG. 7 It is a block diagram showing a configuration of a power supply device of a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a specific example of the power supply device of the seventh embodiment.
  • the power supply device 10 has an AC input voltage Vin to a predetermined output voltage V.
  • the power supply device 10 includes a rectifier circuit 11 for rectifying an input voltage Vin, and a switching power supply circuit 12 for generating a DC output voltage Vout by a separately driven switching drive by inputting a rectified ripple voltage VI. , A waveform shaping & pulse generation circuit 13 that generates a timing pulse S1 that determines the operation period of the switching power supply circuit 12, a detection circuit 14 that detects the phase of the ripple voltage VI from the rectifier circuit 11, and switching A control circuit 15 is provided to drive the switching element SW1 of the power supply circuit 12 on and off at high speed.
  • the control circuit 15 has an oscillator that oscillates at a switching frequency of, for example, 1 kHz to 100 kHz, and drives the switching element SW1 based on the oscillator signal only while the above timing pulse S1 is “H ⁇ ”. To drive the switching element SW1 on / off and control the switching element 1 to be off for other periods.
  • a first detection circuit 16 for detecting Vout and a second control circuit 18 for changing the pulse width of the timing pulse S2 in accordance with the detection output are provided.
  • the second control circuit 18 compares the output voltage Vout with the reference voltage, and widens the pulse width of the pulse generation circuit 13b if the output voltage Vout is low. If the output voltage Vout is high, the pulse width narrows Control to do so. Specifically, by outputting a signal for changing the pulse width to the pulse generation circuit 13b, for example, the timing pulse S2 is expanded or narrowed around the 0 V point of the pulsating current voltage VI.
  • second control circuit 18 detects detection voltage Vd as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (c). And the reference voltage Vref, and controls the pulse generation circuit 13b so that the timing pulse S2 becomes "H" only during the period when the detection voltage Vd falls below the reference voltage Vref.
  • the pulsating current voltage VI flows into the switching power supply circuit 12 only during the “H” period of the timing pulse S 1 to be the operating voltage V 2.
  • the switching element SW1 can use a low breakdown voltage element.
  • the power supply device 10F of the seventh embodiment has a configuration in which the operation period of the switching power supply circuit 12 is controlled by turning on and off the switch circuit 20, and the switching power supply circuit 12 of the seventh embodiment is controlled according to the variation of the input voltage Vin.
  • a configuration is provided to widen or narrow the operation period.
  • the contents of the fluctuation control of the operation period are the same as those shown in the second embodiment.
  • the timing pulse S2 has a phase range centered on the 0 V point of the pulsating current voltage VI and its detection voltage Vd.
  • the switching power supply circuit 12 is operated at the high level.
  • the pulse width of the timing pulse S2 is changed with the 0 V point of the pulsating current voltage VI as the center.
  • the period during which the switching power supply circuit 12 is operated is not limited to the phase period as described above.
  • the phase period in which the value of the pulsating current voltage VI is low (for example, the period when it is other than the peak voltage or the period when it is 2Z3 or less or 1Z2 or less of the peak voltage)
  • the timing pulse S2 may be made high during any period, or the pulse width may be changed within this period.
  • FIG. 19 is a waveform diagram showing some modifications of the cycle of operating the switching power supply circuit.

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Abstract

　交流電源から所定の電源電圧を生成するスイッチング電源装置において、出力負荷が小さいときでも電力効率の向上を図ることのできる電源装置を提供する。 　交流又は脈流の入力電圧（Ｖ１）からスイッチング駆動により出力電圧を生成するスイッチング電源回路（１２）と、該スイッチング電源回路（１２）の動作期間を入力電圧が低くなる範囲の位相期間に制御する動作制御手段（１３）とを備えている。

Description

明 細 書
電源装置
技術分野
[0001] 本発明は、電源装置に関し、例えば交流電源から所定の直流電圧を生成する電源 装置に関する。
背景技術
[0002] 以前より、 AC100Vや AC200Vの交流電源を入力して所定の直流電圧を生成す るスイッチング電源装置がある。このような電源装置は、交流電源を整流する整流回 路、整流された電圧を平滑する平滑回路、平滑された電圧を間歇的にトランスの一 次側に印加させて電流を流させるスイッチング素子等を備え、スイッチング素子を高 速にオン ·オフ駆動することによりトランスの二次側に電圧を発生させ、それを平滑し て所定の出力電圧を生成するのが一般的である。
[0003] また、出力電圧や出力電流を検出してスイッチング素子を PWM (パルス幅変調)制 御や PFM (パルス周波数変調)制御により駆動することで、負荷の変動に対して出力 電圧や出力電流を安定化させることが出来る。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記のようなスイッチング電源装置では、一般に、出力負荷が小さいときに電力効 率が悪くなるという課題があった。これはトランスの一次側やスイッチング素子に比較 的大きな電圧が印加されることに起因すると考えられる。
[0005] この発明の目的は、交流電源力 所定の電源電圧を生成するスイッチング電源装 置において、出力負荷が小さいときに電力効率が向上される電源装置を提供するこ とにある。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、上記目的を達成するため、交流又は脈流の第 1電圧 (Vin又は VI)を入 力してスイッチング駆動により出力電圧を生成するスイッチング電源回路（12)と、該 スイッチング電源回路の動作期間を前記第 1電圧の位相に基づいて制御する動作 制御手段とを備えた構成とした。
[0007] また、前記動作制御手段が、前記スイッチング電源回路の動作期間を、前記第 1電 圧がピーク電圧より低い電圧となる位相期間内や、ピーク電圧の 2Z3以下となる位 相期間内に制御する構成とした。
[0008] このような手段によれば、入力電圧の低い部分のみ用いてスイッチング電源回路を 動作させることが出来るため、それにより、低負荷時の電力効率を向上させることが 出来る。また、位相に基づく制御と並行して、スイッチング電源回路において高速な スイッチング駆動が行われて出力電圧が生成されるため、スイッチング電源回路で電 気エネルギーを蓄積するフライバックトランスやリアタトルの容量を小さくすることが出 来る。また、高速なスイッチング駆動により出力電圧が生成されるため、スイッチング 電源回路の各部に流れる電流量が小さくなつて、損失の低減を図ることも出来る。
[0009] ここで具体的には、前記動作制御手段は、前記第 1電圧の位相に基づいて前記ス イッチング電源回路のスイッチング駆動を実行又は停止させる手段（13：図 1,図 4) 力 構成することが出来る。
[0010] 或いは、前記スイッチング電源回路へ前記第 1電圧を入力 Z遮断するスィッチ回路
(20 :図 12,図 15)と、前記第 1電圧の位相に基づいて前記スィッチ回路をオン'オフ させる手段（13 :図 12,図 15)とから構成することが出来る。
[0011] 上記のスィッチ回路を設ける構成によれば、スイッチング電源回路に高電圧が印加 されな ヽように出来るため、スイッチング電源回路側のスイッチング素子の耐圧を低く してスイッチング損失の低減を図ることが出来る。
[0012] 望ましくは、前記動作制御手段は、出力電力の大きさに応じて前記スイッチング電 源回路の動作期間を変化させるように構成すると良い。また、前記動作制御手段は、 第 1電圧のピーク電圧の大きさに応じて前記スイッチング電源回路の動作期間を変 ィ匕させるように構成すると良い。さらに、出力電圧又は出力電流を検出する検出回路 (16 :図 6)を備え、前記スイッチング電源回路は、前記検出回路の検出信号に基づ V、て前記スイッチング電源回路のスイッチング周波数或いはスイッチング駆動のオン •デューティを制御するように構成しても良 、。
[0013] これらにより、負荷の変動や入力電圧の変化に対して出力を安定させることが出来 る。
[0014] さらに望ましくは、前記スイッチング電源回路の動作によって充電を行うキャパシタ（ C2)を備え、前記第 1電圧が OVとなる時点を含む期間（OV近傍の期間）に前記キヤ パシタカ 前記スイッチング電源回路の入力端子に電圧が供給される構成とすると 良い。また、前記スイッチング電源回路の動作期間中で少なくとも前記第 1電圧が OV となる時点を含む期間に、前記スイッチング電源回路のスイッチング駆動を停止させ るスイッチング制限回路を設けると良い。
[0015] ここで、前記スイッチング制限回路は、前記スイッチング電源回路のスイッチング周 波数或いはスイッチング駆動のオン'デューティを検出する検出手段（153 :図 10)と 、該検出手段によりスイッチング周波数或いはオン'デューティが所定値を超えたこと が検出された場合に前記スイッチング電源回路のスイッチング駆動を停止させる手 段（ 154：図 10)とから構成することが出来る。
[0016] 入力電圧が OVの近傍でスイッチング電源回路をスイッチング駆動させると、出力側 から入力側に電力が逆流したり、スイッチング素子を PWM制御や PFM制御をして いた場合にスイッチング周波数やオン'デューティが過大になって制御動作に無理 が生じるという問題が生じる。そこで、上記のような構成とすることで、このような問題を 回避することが出来る。
[0017] なお、この項目にお 、て、実施形態との対応関係を表わす符号を括弧書きで記し たが、本発明はこれに制限されるものではない。
発明の効果
[0018] 本発明に従うと、例えば AC100Vや AC200V等の交流電源力も所定電圧を生成 するような電源装置において、出力負荷の小さなときでも電力効率を向上することが 出来るという効果がある。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の第 1実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
[図 2]第 1実施形態の電源装置の具体例を示す回路図である。
[図 3]第 1実施形態の電源装置の動作を説明するタイムチャートである。
[図 4]本発明の第 2実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。 圆 5]第 2実施形態の電源装置の動作例を説明するタイムチャートである。
圆 6]本発明の第 3実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
圆 7]本発明の第 4実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
圆 8]第 4実施形態の電源装置の具体例を示す回路図である。
圆 9]本発明の第 5実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
[図 10]図 9の第 1制御回路の内部構成の一例を示すブロック図である。
圆 11]第 5実施形態の電源装置の動作を説明するタイムチャートである。
圆 12]本発明の第 6実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
[図 13]第 6実施形態の電源装置の具体例を示す回路図である。
圆 14]第 6実施形態の電源装置の動作を説明する波形図である。
圆 15]本発明の第 7実施形態の電源装置の構成を示すブロック図である。
[図 16]第 7実施形態の電源装置の具体例を示す回路図である。
圆 17]第 7実施形態の電源装置の動作を説明する波形図である。
圆 18]スイッチング電源回路を動作させる位相期間について幾つかの変形例を示す 波形図である。
圆 19]スイッチング電源回路を動作させる周期について幾つかの変形例を示す波形 図である。
符号の説明
10, 10A〜： LOF 電源装置
11 整流回路
12 スイッチング電源回路
13 波形整形パルス発生回路
13a 波形整形回路
13b ノ ルス発生回路
14 検出回路
15, 15A〜15C 第 1制御回路
16 第 1検出回路
17 第 2検出回路 18 第 1制御回路
19 充電回路
C2 充電用のキャパシタ
20 スィッチ回路
152 PWM変調回路
153 デューティ検出回路
154 出力回路
30 負荷
SI, S2 スイッチング電源回路の動作期間を決定するタイミングパルス SW1 スイッチング素子
SW2 スイッチング素子
T1 トランス
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[0022] [第 1の実施の形態]
図 1は、本発明の第 1実施形態の電源装置の構成を示すブロック図、図 2は、その 具体例を示す回路図、図 3は、この電源装置の動作を説明するタイムチャートである
[0023] この第 1実施形態の電源装置 10は、交流の入力電圧 Vinから所定の出力電圧 V。
utを生成して負荷 30に出力するものである。この電源装置 10は、入力電圧 Vinを整 流する整流回路 11と、整流された脈流電圧 VIを入力して他励方式のスイッチング駆 動により直流の出力電圧 Voutを生成するスイッチング電源回路 12と、スイッチング 電源回路 12の動作期間を決定するタイミングパルス S1を生成する波形整形 &パル ス発生回路 13と、整流回路 11からの脈流電圧 VIの位相を検出するための検出回 路 14と、スイッチング電源回路 12のスイッチング素子 SW1を高速にオン'オフ駆動さ せる制御回路 15等を備えている。
[0024] 図 2の具体例に示すように、整流回路 11は例えば全波整流を行うダイオードブリツ ジ D1など力 構成される。なお、整流回路 11は半波整流型とすることも出来る。 [0025] スイッチング電源回路 12は、例えば、フライバックトランス Tl、トランス T1の一次側 と二次側に流れる電流の向きを制限するためのダイオード D2, D3、トランス T1の一 次卷線と直列に接続されたスイッチング素子 SW1、フライバックトランス T1の二次側 に発生した電圧を平滑する平滑コンデンサ C1等から構成され、入力電圧によりスイツ チング素子 SW1に間歇的に電流を流すことで出力電圧を生成する。なお、スィッチ ング電源回路 12としては、このようなフライバック型のスイッチング電源回路のほかに 、フォワード型のスイッチング電源回路や、トランスを設けない非絶縁型のスィッチン グ電源回路を適用することも出来る。
[0026] 検出回路 14は、例えば、整流回路 11の出力端子間に設けた抵抗分割回路 Rl, R 2から構成され、脈流電圧 VIの電圧を検出出力することで脈流電圧 VIが所定位相 になったタイミングをパルス発生回路 13に検出させる。
[0027] 波形整形 &パルス発生回路 13は、例えば、図 3 (a) , (b)に示すように、例えば交 流の入力電圧 Vinや脈流電圧 VIの検出電圧 Vdを波形整形して、脈流電圧 VIが低 い電圧となる位相で〃 H〃となるタイミングパルス S1を発生させる。タイミングパルス S1 は、スイッチング電源回路 12の動作期間（すなわち、スイッチング素子 SW1に間歇 的に電流が流される期間）を制御するもので、〃H "となる期間がスイッチング電源回 路 12の動作期間となる。なお、このようなパルスは、波形整形して生成するのでなぐ 検出回路 14の出力に基づき脈流電圧 VIの位相を検出して次のように生成すること も出来る。すなわち、例えば、検出電圧 Vdから脈流電圧 VIが OVとなるタイミングを 検出するとともに、そのタイミング力も所定時間の計時を行って脈流電圧 VIが低くな る位相で" H"となるパルスを生成することが出来る。また、入力電圧 Vinが安定してい れば検出電圧 Vdと所定の基準電圧とを比較することで所定の位相期間を検出する ことも出来る。
[0028] 制御回路 15は、例えば lkHz〜100kHz程度のスイッチング周波数で発振する発 振器を有し、上記のタイミングパルス S1が" H〃の期間のみ、発振器の信号に基づき スイッチング素子 SW1に駆動パルスを出力して、スイッチング素子 SW1をオン'オフ 駆動する。その他の期間はスイッチング素子 1をオフに制御する。
[0029] このような構成の電源装置 10によれば、脈流電圧 VIの低い部分のみを用いてスィ ツチング電源回路 12を動作させ、脈流電圧 VIの低い部分のみでトランス T1の一次 卷線およびスイッチング素子 SW1に電流を流すので、低負荷時の電力効率を向上 させることが出来る。また、このような位相制御に併せて、スイッチング電源回路 12で 高速なスイッチング素子の駆動が行われて出力電圧 Voutが生成される構成なので
、トランス T1の容量を小さくできるなどの効果が得られる。
[0030] [第 2の実施の形態]
図 4には、第 2実施形態の電源装置の構成を示すブロック図を、図 5には、その動 作例を説明するタイムチャートを示す。
[0031] 第 2実施形態の電源装置 10Aは、図 1の電源装置 10の構成に、出力電圧 Voutや 入力電圧 Vinの大きさに応じてスイッチング電源回路 12の動作期間を伸ばしたり縮 めたりする構成を付加したものである。
[0032] すなわち、この電源装置 10Aには、図 1の電源装置 10の構成に加えて、出力電圧
Voutを検出する第 1検出回路 16と、この検出出力に応じてタイミングパルス S2のパ ルス幅を変化させる第 2制御回路 18とが設けられている。
[0033] また、入力電圧 Vinのばらつきに対して出力を安定させる場合には、第 1検出回路
16の代わりに、脈流電圧 VIを検出する第 2検出回路 17を設けて、この検出出力を 第 2制御回路 18に供給して入力電圧 Vinのピーク電圧の変化を検出させる。
[0034] 上記の第 1検出回路 16は、例えば、出力電圧 Voutを抵抗分割し、その電圧をフォ トカブラ等の絶縁型の信号伝送回路によりフィードバックさせる回路力も構成すること が出来る。
[0035] また、第 2検出回路 17は、例えば抵抗分割回路など力も構成することが出来る。入 力電圧 Vinのみを検出してスイッチング電源回路 12の動作期間を制御する構成であ れば絶縁型の信号伝送回路が不要となる分、有利である。
[0036] 第 2制御回路 18は、出力電圧 Voutと基準電圧とを比較して出力電圧 Voutが低け ればパルス発生回路 13bのパルス幅を広ぐ出力電圧 Voutが高ければこのパルス 幅を狭くするように制御を行う。具体的には、パルス幅を変化させる信号をパルス発 生回路 13bに出力することで、タイミングパルス S2を、例えば、脈流電圧 VIの 0V点 を中心に広げたり狭めたりする。 [0037] 他方、入力電圧 Vinの検出に基づきスイッチング電源回路 12の動作期間を制御す る場合には、第 2制御回路 18は、図 5 (a) , (c)に示すように検出電圧 Vdと基準電圧 Vrefとを比較して、検出電圧 Vdが基準電圧 Vrefを下回る期間のみタイミングパルス S2が" H"となるようにパルス発生回路 13bの制御を行う。
[0038] 図 5 (a)〜（d)に示すように、上記構成により、入力電圧 Vinのピーク電圧が低下し ているときにはタイミングパルス S2の" H"の期間が長ぐ図 5 (c) , (d)のように入力電 圧 Vinのピーク電圧が高いときにはタイミングパルス S2の" H"の期間が短くされる。
[0039] そして、このように制御されたタイミングパルス S2が第 1制御回路 15に送られること で、該タイミングパルス S2の" H"の期間のみスイッチング電源回路 12のスイッチング 素子 SW1が高周波でオン ·オフ駆動されて、出力電圧 Voutが生成される。
[0040] この第 2実施形態の電源装置 10Aによれば、低負荷時の電力効率が向上するとい う効果に加えて、負荷変動や入力電圧 Vinのバラツキに対して出力電圧 Voutを安 定ィ匕できると 、う効果が得られる。
[0041] [第 3の実施の形態]
図 6は、第 3実施形態の電源装置 10Bの構成を示すブロック図である。
[0042] 第 3実施形態の電源装置 10Bは、図 4の電源装置 10Aの構成に加えて、第 1制御 回路 15Aに出力電圧 Voutの検出出力をフィードバックさせて、この検出出力に基づ き第 1制御回路 15Aに PWM制御を行わせるようにしたものである。
[0043] したがって、図示は省略するが、制御回路 15Aには、出力電圧 Voutと基準電圧を 比較する誤差増幅回路や、スイッチング周波数で三角波信号を出力する発振器、並 びに、誤差増幅器と発振器との出力を比較することで PWM信号を出力する出力回 路等が設けられている。但し、出力回路からは、パルス発生回路 13bのタイミングパ ルス S2が" H〃の期間のみ PWM信号が出力され、それ以外の期間にはスイッチング 素子 SW1をオフさせる信号が出力されるように構成する。
[0044] この第 3実施形態の電源装置 10Bによれば、スイッチング電源回路 12のスィッチン グ素子 SW1を、出力電圧 Voutに応じて PWM制御等によりオン ·オフ駆動するため 、出力電圧 Voutをより安定ィ匕することが出来る。
[0045] なお、制御回路 15Aによるスイッチング素子 SW1の制御は、 PWM制御に制限さ れず、 PFM制御や、 PWM制御と PFM制御を複合した制御など、公知の種々の制 御方式を適用することが出来る。
[0046] また、図 6の電源装置 10Bには、入力電圧 Vinのバラツキに応じてスイッチング電源 回路 12の動作期間を変化させる第 2検出回路 17や第 2制御回路 18を備えているが 、これらの構成は省略しても良い。また、第 2実施形態で説明したように、出力電圧 V outの検出出力を第 2制御回路 18に供給して、この検出出力に応じてスイッチング電 源回路 12の動作期間を変化させる構成を併用することも出来る。
[0047] [第 4の実施の形態]
図 7には、第 4実施形態の電源装置 10Cの構成を示すブロック図を、図 8には、そ の具体的な回路図を示す。
[0048] 第 4実施形態の電源装置 10Cは、図 1の電源装置 10にキャパシタ C2と充電回路 1 9とを付加したものである。
[0049] スイッチング電源回路 12の構成力 トランスを介して出力電圧 Voutを生成する絶 縁型のものだったり、スイッチング制御に PWM制御や PFM制御を行って!/、る場合、 スイッチング電源回路の入力電圧が出力電圧 Voutを大きく下回るときにスイッチング 動作が行われると、電流が逆流したり、スイッチング周波数やスイッチング駆動のオン •デューティが過大になってスイッチング動作に無理が生じる等の問題が生じる。
[0050] そのため、この実施の形態では、キャパシタ C2と充電回路 19により、整流回路 11 カゝら出力される脈流電圧 VIが 0Vの近傍となるときに、キャパシタ C2に充電した電圧 を還流させて、スイッチング電源回路 12の入力電圧が 0V近傍まで低くならないよう にしたものである。
[0051] 充電回路 19は、例えば図 8に示すように、トランス T1に三次卷線 N3を設け、スイツ チング電源回路 12の動作時に、この三次卷線 N3から電力の一部を取り出してキヤ パシタ C2に充電を行うように構成することが出来る。そして、整流回路 11 (ダイオード ブリッジ D1)の出力が低くなつたときには、キャパシタ C2に充電された電圧がダイォ ード D5を介してトランス T1の一次卷線 N1側に出力される。
[0052] この第 4実施形態の電源装置 10Cによれば、スイッチング電源回路 12の動作時に その入力電圧が 0V近傍まで低くなつて動作に無理が生じるのを回避することが出来 る。
[0053] [第 5の実施の形態]
図 9には、第 5実施形態の電源装置の構成を示すブロック図を、図 10には、図 9の 第 1制御回路 15Bの内部構成を示すブロック図を、図 11には、この電源装置の動作 を説明するタイムチャートを示す。
[0054] 第 5実施形態の電源装置 10Dは、上述した整流回路 11の出力が OV近傍となると きの不具合を、脈流電圧 VIが OV近傍となるタイミングを検出し、この検出に基づきス イッチング電源回路 12の動作を休止させるように構成したものである。
[0055] この実施の形態の電源装置 10Dは、 PWM制御によりスイッチング電源回路 12を 動作させる図 6の電源装置 10Bをベースとして、 PWMパルスを出力する第 1制御回 路 15Bに上記の動作休止の機能を追加したものである。
[0056] 第 1制御回路 15Bは、図 10に示すように、三角波の発振信号を出力する発振器 15 1と、出力電圧 Voutの検出信号と発振信号とを比較してパルス信号を PWM変調さ せる PWM変調回路 152と、 PWM変調されたパルス信号のオン'デューティを監視 するデューティ検出回路 153と、 PWM変調回路 152の出力に基づきスイッチング素 子 SW1を駆動する PWMパルスを出力するとともにこの PWMパルスの出力を停止さ せる機能を有した出力回路 154を備えている。
[0057] 出力回路 154は、パルス発生回路 13bから入力されたタイミングパルス S2が" H"の 期間以外に PWMパルスの出力を停止させるとともに、デューティ検出回路 153から 出力 OFFの信号が入力される期間にも PWMパルスの出力を停止するようになって いる。
[0058] デューティ検出回路 153は、 PWM変調のオン 'デューティが一定値を上回ったとき に出力 OFFの信号を出力回路 154に出力する。
[0059] この第 5実施形態の電源装置 10Dによれば、図 11に示すように、脈流電圧 VIが低 くなつてくると、スイッチング電源回路 12のスイッチング駆動により出力電圧 Voutが なかなか上昇しないので、 PWMパルスのオン 'デューティはどんどん大きくなる。そ して、脈流電圧 VIが 0V近傍になるとオン'デューティが一定値を上回るので、それ をデューティ検出回路 153が検出して、 PWMパルスの出力を停止させる。したがつ て、脈流電圧 VIが OV近傍でスイッチング電源回路 12のスイッチング駆動が休止さ れ、脈流電圧 VIが OV近傍のときにスイッチング駆動の動作に無理が生じるのを回 避することが出来る。
[0060] [第 6の実施の形態]
図 12には、第 6実施形態の電源装置の構成を示すブロック図を、図 13には、その 具体的な回路図を、図 14にはその動作を説明する波形図を示す。
[0061] 第 6実施形態の電源装置 10Eは、スイッチング電源回路 12を動作させる期間を入 力電圧 Vinの位相により制御する方式を異ならせたものである。第 1実施形態では、 この制御をスイッチング素子 SW1の駆動期間を制限することで行って 、たが、この第 6実施形態では、整流回路 11とスイッチング電源回路 12との間にスィッチ回路 20 ( 第 2スイッチング素子 SW2)を設け、スィッチ回路 20のオン'オフによりスイッチング電 源回路 12への電源供給の期間を制限することで、上記の制御を行うようにしたもので ある。
[0062] スイッチング素子 SW2は、例えばサイリスタ等の四層素子を用いることが出来る。そ して、スイッチング電源回路 12の動作期間を決定するタイミングパルス S 1がスィッチ ング素子 SW2の制御端子に入力されるように構成する。
[0063] 上記のような方式を採用しているため、この実施の形態においては、スイッチング電 源回路 12の制御回路 15Cは、常時、一定のスイッチング周波数でパルス出力を行 い、スイッチング素子 SW1をオン'オフ駆動させるように構成している。なお、スィッチ ング電源回路 12への電源供給が断たれて ヽる期間はスイッチング素子 SW1の駆動 を停止させるように構成しても良 、。
[0064] このような電源装置 10Eによれば、図 14に示すように、タイミングパルス S1の" H"の 期間のみスイッチング電源回路 12に脈流電圧 VIが流入されて動作電圧 V2とされる ので、第 1実施形態と同様の動作作用を得ることが出来る。また、スイッチング素子 S W2がオンの期間のみにスイッチング素子 SW1に電圧が印加されるので、スィッチン グ素子 SW1は低い耐圧の素子を使用することが出来る。
[0065] [第 7の実施の形態]
図 15には、第 7実施形態の電源装置の構成を示すブロック図を、図 16には、その 具体的な構成図を、図 17には、その動作を説明する波形図を示す。
[0066] 第 7実施形態の電源装置 10Fは、スイッチング電源回路 12の動作期間をスィッチ 回路 20のオン'オフにより制御する構成にカ卩えて、入力電圧 Vinのバラツキに応じて スイッチング電源回路 12の動作期間を広げたり狭めたりする構成を設けたものである 。この動作期間の変動制御の内容は、第 2実施形態で示したものと同様である。
[0067] すなわち、第 2制御回路 18が入力電圧 Vinのピーク電圧の変化に応じた制御信号 をパルス発生回路 13bに出力するなどして、入力電圧 Vinのバラツキに応じてタイミ ングパルス S2のノ ルス幅を変化させる。それにより、スイッチング電源回路 12に動作 電圧 V2が供給される期間が長くなつたり短くなつたり変化して（図 17 (b)参照）、出力 電圧 Voutを安定ィ匕させることが出来る。
[0068] また、この第 7実施の形態においては、図 15,図 16に点線で示したように、検出回 路 16により出力電圧 Voutを検出してこの検出出力に基づきスイッチング電源回路 1 2の動作期間を変動制御したり、或いは、出力電圧 Voutの検出に基づきスィッチン グ電源回路 12を PWM制御する構成を付加するようにしても良い。
[0069] これらの構成についても、スィッチ回路 20のオン'オフによりスイッチング電源回路 1 2の動作期間の制御を行う点以外は、第 2実施形態や第 3実施形態で説明したものと 同様である。
[0070] [変形例その 1]
図 18には、スイッチング電源回路を動作させる位相期間の変形例を説明する波形 図を示す。
[0071] 上述した第 1〜第 7の実施の形態では、図 3や図 5に示したように、タイミングパルス S2は、脈流電圧 VIやその検出電圧 Vdの 0V点を中心とした位相範囲でハイレベル になって、スイッチング電源回路 12を動作させると説明した。また、この期間の長さを 変更する場合には、脈流電圧 VIの 0V点を中心としたままタイミングパルス S2のパル ス幅を変化させて対応すると説明した。しカゝしながら、本発明に係る電源装置におい ては、スイッチング電源回路 12を動作させる期間は、上記のような位相期間に制限さ れるものではない。
[0072] 例えば、図 18 (A)に示すように、脈流電圧 VIの 0V点より前側の位相期間でタイミ ングパルス S2をハイレベルにするようにしても良い。また、このパルス幅を変更する際 には、ノ ルスの立上りタイミングをずらすことで対応するようにしても良!、。
[0073] また、図示は省略するが、脈流電圧 VIの OV点より後ろ側の位相期間でタイミング パルス S2をハイレベルにしたり、パルスの立下りタイミングをずらすことでパルス幅を 変更するようにしても良い。
[0074] また、図 18 (B)に示すように、脈流電圧 VIの値が低くなる位相期間（例えばピーク 電圧以外となる期間やピーク電圧の 2Z3以下や 1Z2以下となる期間など）中で任 意の期間に、タイミングパルス S 2をハイレベルにしたり、この期間内でパルス幅を変 更するようにしても良い。
[0075] [変形例その 2]
図 19は、スイッチング電源回路を動作させる周期について幾つかの変形例を示し た波形図である。
[0076] 上述した第 1〜第 7の実施の形態では、図 3や図 5に示したように、脈流電圧 VIや 検出電圧 Vdの各周期ごと（交流電源〃 Vin〃の 1Z2周期ごと）にタイミングパルス S2 をノヽィレベルにしてスイッチング電源回路 12を動作させるように説明した。し力しなが ら、本発明に係る電源装置においては、このように各周期ごとにスイッチング電源回 路 12を動作させる構成に限られるものではない。
[0077] 例えば、図 19 (A) , (B)に示すように、 2周期や 3周期ごとにタイミングパルス S2を ハイレベルにしてスイッチング電源回路 12を動作させるようにしても良い。その他、こ の周期を入力電圧や出力電圧の変化に応じて変化させるようにしても良い。
産業上の利用可能性
[0078] この発明は、様々な電気機器の電源装置に利用することが出来る。また、低負荷時 の効率を向上できることから、特に電気機器の待機モード時の電源供給を専用に行 う待機時対応用電源として有効に利用することが出来る。

Claims

請求の範囲
[1] 交流又は脈流の第 1電圧を入力してスイッチング駆動により出力電圧を生成するス イッチング電源回路と、
該スイッチング電源回路の動作期間を前記第 1電圧の位相に基づいて制御する動 作制御手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
[2] 前記動作制御手段は、
前記スイッチング電源回路の動作期間を、前記第 1電圧がピーク電圧より低い電圧 となる位相期間内に制御することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電源装置
[3] 前記動作制御手段は、
前記スイッチング電源回路の動作期間を、前記第 1電圧がピーク電圧の 2Z3以下 となる位相期間内に制御することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電源装置
[4] 前記動作制御手段は、
前記第 1電圧の位相に基づいて前記スイッチング電源回路のスイッチング駆動を実 行又は停止させることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項の何れかに記載の電 源装置。
[5] 前記動作制御手段は、
前記第 1電圧を前記スイッチング電源回路へ入力 Z遮断するスィッチ回路と、 前記第 1電圧の位相に基づいて前記スィッチ回路をオン'オフさせる手段と、 から構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項の何れかに記載の電源 装置。
[6] 前記動作制御手段は、
出力電力の大きさに応じて前記スイッチング電源回路の動作期間を変化させること を特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項の何れかに記載の電源装置。
[7] 前記動作制御手段は、
前記第 1電圧のピーク電圧の大きさに応じて前記スイッチング電源回路の動作期間 を変化させることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項の何れかに記載の電源装 置。
[8] 出力電圧又は出力電流を検出する検出回路を備え、
前記スイッチング電源回路は、
前記検出回路の検出信号に基づいて前記スイッチング電源回路のスイッチング周 波数或いはスイッチング駆動のオン'デューティを制御することを特徴とする請求の 範囲第 1項〜第 7項の何れかに記載の電源装置。
[9] 前記スイッチング電源回路の動作によって充電を行うキャパシタを備え、
前記第 1電圧が OVとなる時点を含む期間に、前記キャパシタカ 前記スイッチング 電源回路の入力端子に電圧が供給されるように構成されていることを特徴とする請求 の範囲第 1項〜第 8項の何れかに記載の電源装置。
[10] 前記スイッチング電源回路の動作期間中で少なくとも前記第 1電圧が OVとなる時点 を含む期間に、前記スイッチング電源回路のスイッチング駆動を停止させるスィッチ ング制限回路を備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 8項の何れかに記載 の電源装置。
[11] 前記スイッチング制限回路は、
前記スイッチング電源回路のスイッチング周波数或いはスイッチング駆動のオン 'デ ユーティを検出する検出手段と、
該検出手段によりスイッチング周波数或いはオン'デューティが所定値を超えたこと が検出された場合に前記スイッチング電源回路のスイッチング駆動を停止させる手 段と、
力も構成されることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の電源装置。
[12] 前記動作制御手段は、
前記第 1電圧の全周期のうち幾つかの周期を間引いた残りの周期に前記スィッチ ング電源回路の動作制御を行うことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 11項の何れ かに記載の電源装置。
[13] 前記スイッチング電源回路は、
前記出力電圧を生成するためにスイッチング駆動されるスイッチング素子と、 該スイッチング素子と一次卷線が直列に接続されたトランスとを有し、 前記トランスの二次卷線が接続される側に前記出力電圧を生成する構成であること を特徴とする請求の範囲第 1項〜第 12項の何れかに記載の電源装置。
[14] 交流電圧を脈流電圧に変換する整流回路を備え、
該整流回路の出力が前記スイッチング電源回路に入力されることを特徴とする請求 の範囲第 13項に記載の電源装置。
[15] 前記スイッチング電源回路は、
前記第 1電圧が入力される入力端子と、スイッチング駆動されるスイッチング素子と の間に、平滑回路を有さない構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 14 項の何れかに記載の電源装置。
[16] 前記スイッチング電源回路は、
発振器の信号に基づいてスイッチング駆動を行う構成であることを特徴とする請求 の範囲第 1項〜第 15項の何れかに記載の電源装置。
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