WO2017081983A1 - スイッチング電源装置 - Google Patents

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WO2017081983A1
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voltage
auxiliary
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power supply
switching
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Inventor
雅弘 宮本
健一朗 友成
Original Assignee
日本電産テクノモータ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

Definitions

  • the present invention relates to a switching power supply device.
  • Patent Document 1 An example of a conventional switching power supply device is disclosed in Patent Document 1.
  • the switching power supply apparatus of Patent Document 1 generates DC voltage output from an input voltage Vin and outputs it by transmitting energy from the primary side to the secondary side of the transformer by switching driving the switching element. It is a DC converter.
  • the transformer is provided with an auxiliary winding in addition to the primary winding and the secondary winding, and the voltage generated in the auxiliary winding is rectified and smoothed by a diode and a capacitor, and the voltage after the rectifying and smoothing is obtained. Is supplied to the control unit that drives the switching element as the power supply voltage Vcc.
  • the multi-output switching power supply apparatus as described above has a problem that the transformer requires the same number of secondary windings as the number of outputs, which increases the cost.
  • the above-described two-output switching power supply device requires two secondary windings in addition to the primary winding and the auxiliary winding, and the total number of windings is four, which increases costs. .
  • an object of the present invention is to realize a multi-output switching power supply device with reduced cost by an effective configuration.
  • An exemplary switching power supply apparatus includes a transformer having a primary winding to which an input voltage is applied, a secondary winding, and an auxiliary winding, and switching for turning on and off a current flowing through the primary winding.
  • An auxiliary voltage generation unit configured to generate an auxiliary voltage based on a voltage generated in the auxiliary winding, disposed between the auxiliary winding and the control unit;
  • a switching unit that is disposed between the auxiliary voltage generation unit and the primary side load and that turns on and off the supply of the auxiliary voltage to the primary side load.
  • the number of secondary windings in the transformer can be reduced and the cost can be suppressed. Further, by reducing the number of windings of the transformer, the transformer can be downsized, and as a result, downsizing of the power supply device and pressure on the mounting area can be reduced.
  • the switching unit Before the control unit is activated by the input voltage via the activation configuration, the switching unit turns off the supply of the auxiliary voltage to the primary side load. Can be prevented from occurring, or power loss can be prevented from occurring in the primary load.
  • the auxiliary voltage generated by the auxiliary voltage generation unit based on the voltage generated in the auxiliary winding by the on / off control of the switching element can be supplied to the primary load via the switching unit.
  • a switching power supply apparatus 100 shown in FIG. 1 is an AC / DC converter that generates an output voltage Vcc1 that is a DC voltage from an AC voltage Vac.
  • the switching power supply apparatus 100 includes a diode bridge DB1 and a first capacitor C1 on the front stage side where the AC voltage Vac is input.
  • the diode bridge DB1 performs full-wave rectification on the input AC voltage Vac and outputs the rectified voltage to the first capacitor C1.
  • the first capacitor C1 generates an input voltage Vin that is a DC voltage by smoothing the input voltage.
  • the switching power supply apparatus 100 includes a transformer Tr1, a switching element Q1, a first diode D1, a second diode, and the like as elements constituting a so-called flyback DC / DC converter that generates an output voltage Vcc1 from the input voltage Vin.
  • the capacitor C2, the feedback circuit F1, and the control IC 10 are provided.
  • the insulated transformer Tr1 has a primary winding N1 and a secondary winding N2.
  • a line Ln1 to which the input voltage Vin is applied is connected to one end of the primary winding N1.
  • the other end of the primary winding N1 is connected to the ground via the switching element Q1.
  • the switching element Q1 is composed of an n-channel MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor).
  • the other end of the primary winding N1 is connected to the drain of the switching element Q1, and the ground is connected to the source of the switching element Q1.
  • the gate of the switching element Q1 is connected to the output terminal OUT of the control IC 10.
  • the switching element Q1 is switched (on / off controlled) by a gate drive signal applied to the gate from the output terminal OUT.
  • Switching element Q1 is not limited to an n-channel MOSFET.
  • One end of the secondary winding N2 is connected to the anode of the first diode D1.
  • the cathode of the first diode D1 is connected to one end of the second capacitor C2, and the other end of the second capacitor C2 and the other end of the secondary winding N2 are connected to the ground.
  • the switching element Q1 When the switching element Q1 is turned on, a current flows through the primary winding N1, the core of the transformer Tr1 is magnetized, and energy is accumulated in the core. At this time, no current flows through the first diode D1.
  • the switching element Q1 When the switching element Q1 is turned off, the energy accumulated in the core is released, and a current flows through the first diode D1.
  • the voltage generated in the secondary winding N2 is rectified and smoothed by the first diode D1 and the second capacitor C2, thereby generating an output voltage Vcc1 that is a DC voltage on the line Ln2. That is, the first diode D1 and the second capacitor C2 constitute an example of the output voltage generation unit according to the present invention. For example, assuming that the AC voltage Vac is 100V, an output voltage Vcc1 of 12V is generated.
  • the output voltage Vcc1 is supplied to the secondary load L2.
  • the secondary side load L2 includes a load that can be contacted by the user in a normal use state of the electronic device including the switching power supply device 100.
  • the electronic device is a refrigerator
  • an operation unit that is touch-operated by the user may be used as the load.
  • the primary side and the secondary side, which are the high voltage side are insulated by the transformer Tr1, it is possible to prevent an electric shock even if the user contacts the load as described above.
  • the feedback circuit F1 is connected to the line Ln2 where the output voltage Vcc1 is generated.
  • the feedback circuit F1 includes a voltage dividing resistor (not shown), a shunt regulator, a photocoupler, and the like.
  • the feedback circuit F1 outputs a feedback signal corresponding to an error between a voltage obtained by dividing the output voltage Vcc1 and a predetermined target voltage. Output to the feedback terminal FB of the control IC 10.
  • the primary side and the secondary side can be insulated.
  • the control IC 10 performs pulse control of the gate drive signal output from the output terminal OUT in order to match the voltage obtained by dividing the output voltage Vcc1 with the target voltage based on the feedback signal input to the feedback terminal FB. As a result, the output voltage Vcc1 can be stabilized to a constant voltage.
  • an auxiliary winding N3 is provided in addition to the primary winding N1 and the secondary winding N2.
  • One end of the auxiliary winding N3 is connected to the anode of the second diode D2, and the other end of the auxiliary capacitor C3 is connected to the cathode of the second diode D2.
  • the other end of the auxiliary winding N3 and the other end of the auxiliary capacitor C3 are connected to the ground.
  • the voltage generated in the auxiliary winding N3 by the switching drive of the switching element Q1 is rectified and smoothed by the second diode D2 and the auxiliary capacitor C3, thereby generating the auxiliary voltage Vcc2 which is a DC voltage. That is, the second diode D2 and the auxiliary capacitor C3 constitute an example of the auxiliary voltage generation unit according to the present invention. For example, assuming that the AC voltage Vac is 100V, the auxiliary voltage Vcc2 of 15V is generated.
  • the control IC 10 includes a control unit 101 that performs on / off control of the switching element Q1 by outputting a gate drive signal from the output terminal OUT.
  • the auxiliary voltage Vcc2 is supplied as a power supply voltage to the control unit 101 via the power supply terminal VCC of the control IC 10.
  • the electronic device provided with the switching power supply device 100 includes the primary load L1.
  • the switching power supply apparatus 100 includes a resistor R1, a resistor R2, a photocoupler P1, and a switch Q2.
  • the photocoupler P1 includes a light emitting diode P11 and a phototransistor P12. One end of the resistor R1 is connected to the line Ln2 where the output voltage Vcc1 is generated. The other end of the resistor R1 is connected to the ground via the light emitting diode P11. A line of the auxiliary voltage Vcc2 is connected to one end of the resistor R2. One end of the phototransistor P12 is connected to the other end of the resistor R2. The other end of the phototransistor P12 is connected to the ground.
  • the resistor R1, the resistor R2, and the photocoupler P1 constitute an example of a transmission unit according to the present invention.
  • the photocoupler P1 has a function of insulating the primary side and the secondary side.
  • the switch Q2 is configured by a p-channel MOSFET as an example.
  • the line of the auxiliary voltage Vcc2 is connected to the source of the switch Q2, and the primary side load L1 is connected to the drain.
  • a connection point between the resistor R2 and the phototransistor P12 is connected to the gate of the switch Q2.
  • the switch Q2 functions as a switching unit that switches whether to supply the auxiliary voltage Vcc2 to the primary load L1 by turning on and off.
  • one end of the starting resistor Rs is connected to the line Ln1 to which the input voltage Vin is applied, and the other end is connected to the input voltage side terminal VH of the control IC 10.
  • the blocking unit 102 included in the control IC 10 is connected to a connection point where the power supply terminal VCC and the control unit 101 are connected, and is also connected to the input voltage side terminal VH. That is, the blocking unit 102 is disposed on the line Ln1 side to which the input voltage Vin is applied from the control unit 101 and the auxiliary capacitor C3.
  • the blocking unit 102 includes a charging transistor M10, a third diode D10, a fourth diode D11, a switch SW10, and a comparator CMP10.
  • the charging transistor M10 is composed of an n-channel MOSFET, is provided between the input voltage side terminal VH and the power supply terminal VCC, and is biased so as to be normally on. More specifically, the gate and back gate of the charging transistor M10 are connected to the ground terminal GND, and the drain of the charging transistor M10 is connected to the input voltage side VH.
  • a fourth diode D11 is connected between the gate and source of the charging transistor M10.
  • the switch SW10 is connected between the source of the charging transistor M10 and the anode of the third diode D10.
  • the cathode of the third diode D10 is connected to one end of the auxiliary capacitor C3 via the power supply terminal VCC.
  • the comparator CMP10 compares the voltage at the power supply terminal VCC with a predetermined threshold voltage Vth, and outputs a detection signal DT10 as a comparison result.
  • the switch SW10 is turned on / off according to the detection signal DT10.
  • the switching power supply 100 When the switching power supply 100 is turned on, that is, when the AC voltage Vac is turned on, the input voltage Vin rises by charging the first capacitor C1. Since the switch SW10 is on, a current flows into the auxiliary capacitor C3 via the starting resistor Rs, the charging transistor M10, the switch SW10, and the third diode D10 by the input voltage Vin, and charging of the auxiliary capacitor C3 is started. . That is, the blocking unit 102 is in an energized state.
  • the control unit 101 for driving the switching element Q1 since the control unit 101 for driving the switching element Q1 is not activated, the output voltage Vcc1 does not rise, the light emitting diode P11 in the photocoupler P1 is in a non-light emitting state, and the phototransistor P12 is off. As a result, the voltage at the connection point between the resistor R2 and the phototransistor P12, that is, the gate voltage of the switch Q2 (an example of the switching signal) is at a high level, so the switch Q2 is turned off. Therefore, the auxiliary voltage Vcc2 is not supplied to the primary side load L1.
  • the control unit 101 When the voltage of the power supply terminal VCC (charging voltage) reaches the first predetermined voltage due to the charging of the auxiliary capacitor C3, the control unit 101 is activated and switches the switching element Q1 based on the feedback signal input to the feedback terminal FB. Start to control. As a result, the output voltage Vcc1 rises. Furthermore, generation of the auxiliary voltage Vcc2 based on the voltage generated in the auxiliary winding N3 is also started by the activation of the control unit 101. Further, when the voltage of the power supply terminal VCC exceeds the second predetermined voltage (threshold voltage Vth) equal to or higher than the first predetermined voltage, the detection signal DT10 output from the comparator CMP10 becomes High level. Then, the switch SW10 is turned off, and the cutoff unit 102 cuts off the current from the input voltage side terminal VH.
  • the second predetermined voltage threshold voltage Vth
  • the input voltage Vcc1 that has entered a steady state through a transient state is supplied to the secondary load L2, and the auxiliary voltage Vcc2 that has entered a steady state through a transient state is supplied to the primary load L1.
  • the auxiliary voltage Vcc2 may fluctuate to some extent, but a withstand voltage that allows the fluctuation is set in the primary load L1. do it.
  • the withstand voltage of the primary load L1 may be set to 20V or the like.
  • the switch Q2 before the control unit 101 is started, the switch Q2 is off, so that the current of the auxiliary voltage Vcc2 does not flow to the primary side load L1, and thus charging of the auxiliary capacitor C3 is hindered. I can't. Therefore, activation of the control unit 101 is not hindered.
  • the switch Q2 is off when the interrupting unit 102 is energized, a high voltage by the input voltage Vin is not applied to the primary side load L1. Therefore, by suppressing the occurrence of a large power loss in the primary side load L1, it is possible to secure power for starting the control unit 101 by the input voltage Vin. it can. Further, even when the withstand voltage of the primary side load L1 is low, it is possible to prevent the primary side load L1 from being destroyed by applying a high voltage.
  • the primary side load L1 includes a load that cannot be touched by the user in a normal use state of the electronic device including the switching power supply device 100.
  • the primary load L1 includes a drive circuit that drives a motor of the compressor. Therefore, since the primary side load L1 is in a non-insulated state with the line of the input voltage Vin which is a high voltage, the primary side load L1 can be used with a load that does not contact the user.
  • the transformer Tr1 having a secondary winding smaller than the number of outputs can be realized in the configuration in which the voltage is supplied to the primary side load L1 and the secondary side load L2.
  • the number of windings can be suppressed and the cost can be suppressed.
  • a plurality of secondary loads may be provided, and a plurality of secondary windings may be provided correspondingly. Also by this, the effect that the number of secondary windings can be reduced rather than the number of outputs can be enjoyed, and cost can be suppressed.
  • the transformer can be downsized, and as a result, downsizing of the power supply device and pressure on the mounting area can be reduced.
  • FIG. 1 The configuration of the switching power supply according to this embodiment is shown in FIG.
  • the difference between the switching power supply device 120 shown in FIG. 3 and the first embodiment (FIG. 1) is that a switch Q21 composed of a bipolar transistor is provided as a switching unit.
  • the switch Q21 is a pnp transistor, its emitter is connected to the auxiliary voltage Vcc2 line, its collector is connected to the primary load L1, and its base is connected to the connection point between the resistor R2 and the phototransistor P12.
  • the voltage applied to the base of the switch Q21 is at a high level, so that the switch Q21 is turned off and the primary load L1 is assisted.
  • the voltage Vcc2 is not supplied.
  • the output voltage Vcc1 rises and reaches the third predetermined voltage by the activation of the control unit 101, the voltage applied to the base of the switch Q21 by the light emission of the light emitting diode P11 in the photocoupler P1 and the turning on of the phototransistor P12 is Low. At this level, the switch Q21 is turned on, and the supply of the auxiliary voltage Vcc2 to the primary side load L1 is started.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained. From the viewpoint of power saving, the first embodiment using a MOSFET (switch Q2) as a switch is more advantageous.
  • FIG. 4 The configuration of the switching power supply according to this embodiment is shown in FIG.
  • the difference between the switching power supply apparatus 130 shown in FIG. 4 and the first embodiment (FIG. 1) is that a relay Q22 as a switching unit and a Zener diode Dz are provided.
  • the cathode of the Zener diode Dz is connected to the line Ln2 where the output voltage Vcc1 is generated, and one end of the coil part 221 included in the relay Q22 is connected to the anode.
  • the relay Q22 includes a switch unit 222 disposed between the auxiliary voltage Vcc2 line and the primary load L1.
  • the zener diode Dz is off because the output voltage Vcc1 has not risen, no current flows through the coil unit 221, and the switch unit 222 Is off. That is, the relay Q22 is off and the auxiliary voltage Vcc2 is not supplied to the primary side load L1.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the configuration that insulates the primary side to which the high input voltage Vin is applied from the secondary load L2 side and the configuration as the switching unit can be shared, and the configuration is simplified. be able to.
  • FIG. 5 The difference between the switching power supply device 140 shown in FIG. 5 and the first embodiment (FIG. 1) is that a regulator 41 is provided between the drain of the switch Q2 and the primary side load L1.
  • the regulator 41 is composed of, for example, a series regulator or the like, and supplies a constant output voltage stabilized based on the input voltage input from the drain of the switch Q2 to the primary load L1.
  • the switch Q2 is turned on by the light emission of the light emitting diode P11 in the photocoupler P1 and the phototransistor P12 being turned on. Therefore, the input of the auxiliary voltage Vcc2 to the regulator 41 is started, and the supply of the output voltage by the regulator 41 to the primary side load L1 is started.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the auxiliary voltage Vcc2 varies, the voltage stabilized by the regulator 41 can be supplied to the primary load L1.
  • FIG. 6 The configuration of the switching power supply according to this embodiment is shown in FIG.
  • the switching power supply 150 shown in FIG. 6 is different from the first embodiment (FIG. 1) in that it includes a microcomputer 51 included in the secondary load L2.
  • a regulator (not shown) that outputs a constant output voltage stabilized based on the output voltage Vcc1 to the microcomputer 51 is included in the secondary load L2.
  • the regulator generates a voltage of 5 V or 3.3 V from the output voltage Vcc1 of 12 V and outputs it to the microcomputer 51 as a power supply voltage.
  • the microcomputer 51 can output a light emission signal (ON command signal) to the light emitting diode P11 of the photocoupler P1. That is, the microcomputer 51 constitutes an example of a signal generation unit according to the present invention.
  • the output voltage Vcc1 has not risen before the control unit 101 (FIG. 2A) of the control IC 10 is started, so the microcomputer 51 is not started, and a light emission signal is sent to the light emitting diode P11 of the photocoupler P1. Cannot output.
  • the gate voltage of the switch Q2 is at the high level, the switch Q2 is off, and the auxiliary voltage Vcc2 is not supplied to the primary side load L1.
  • the microcomputer 51 When the output voltage Vcc1 rises due to the activation of the control unit 101, the microcomputer 51 is activated by the input of the power supply voltage by a regulator (not shown). Thereafter, when the microcomputer 51 detects that the output voltage Vcc1 has become steady and stabilized, it outputs a light emission signal to the light emitting diode P11.
  • the detection that the output voltage Vcc1 is in a steady state may be detected, for example, by monitoring the divided voltage of the output voltage Vcc1 or by measuring the elapsed time after startup.
  • the gate voltage of the switch Q2 becomes the low level, the switch Q2 is turned on, and the supply of the auxiliary voltage Vcc2 to the primary side load L1 is started. That is, the ON command signal output from the microcomputer 51 is transmitted to the switch Q2 which is a switching unit via the photocoupler P1.
  • the microcomputer 51 can output the light emission signal again, turn the switch Q2 on again, and supply the auxiliary voltage Vcc2 to the primary side load L1 again.
  • FIG. 7 The configuration of the switching power supply according to this embodiment is shown in FIG.
  • the switching power supply device 160 shown in FIG. 7 is different from the first embodiment (FIG. 1) in that a delay circuit 61 is provided.
  • the delay circuit 61 is disposed between the connection point between the resistor R2 and the phototransistor P12 and the gate of the switch Q2. According to such a configuration, the control unit 101 (FIG. 2A) of the control IC 10 is activated, the output voltage Vcc1 rises and reaches the third predetermined voltage, the light emission of the light emitting diode P11 in the photocoupler P1, and the phototransistor P12.
  • the delay circuit 61 delays the timing at which the voltage at the connection point between the resistor R2 and the phototransistor P12 changes from the High level to the Low level.
  • the switch Q2 is turned on while the output voltage Vcc1 is stabilized, and the supply of the auxiliary voltage Vcc2 to the primary side load L1 is started. it can.
  • the delay circuit may be arranged between the connection point between the resistor R1 and the feedback circuit F1 and the resistor R1.
  • FIG. 8 The configuration of the switching power supply according to this embodiment is shown in FIG.
  • the switching power supply device 170 shown in FIG. 8 is different from the first embodiment (FIG. 1) in that the resistor R1, the resistor R2, and the photocoupler P1 are not provided and the delay circuit 71 is provided.
  • Auxiliary voltage Vcc2 is applied to the source of switch Q2 and input to delay circuit 71.
  • the output voltage output after the auxiliary voltage Vcc2 is delayed by the delay circuit 71 is applied to the gate of the switch Q2.
  • the switch Q2 before the control unit 101 (FIG. 2A) of the control IC 10 is started, the switch Q2 is off and the auxiliary voltage Vcc2 is not supplied to the primary side load L1.
  • the switch Q2 When the auxiliary voltage Vcc2 rises sufficiently after the control unit 101 is started, the switch Q2 is turned on and the auxiliary voltage Vcc2 is supplied to the primary side load L1.
  • the switch Q2 there is no need to operate the switch Q2 from the secondary side as in the first embodiment, and parts such as a photocoupler can be dispensed with, and the secondary side of the primary load L1 can be eliminated. Can also be achieved.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of a refrigerator provided with the switching power supply device according to the above-described embodiment.
  • the refrigerator 200 shown in FIG. 9 includes a heat insulation box 201, and a heat storage box 201 is provided with a refrigerator room, a freezer room, and a vegetable room (not shown) in this order from above.
  • the refrigerator compartment stores the stored items in a refrigerator
  • the freezer compartment stores the stored items in a frozen state.
  • the vegetable room is maintained at a higher temperature than the refrigerated room, and stores stored items such as vegetables in a refrigerator.
  • the refrigerator compartment is opened and closed by a pivoting door 202 that is rotatably supported at one end.
  • the freezer compartment and the vegetable compartment are opened and closed by drawer-type doors 203 and 204 formed integrally with a storage case (not shown), respectively.
  • a cold air passage (not shown) is arranged on the back of the freezer and refrigerator compartments.
  • Various fans (not shown) for circulating cold air and an evaporator (not shown) for generating cold air are arranged in the cold air passage.
  • a machine room (not shown) is provided behind the vegetable room, and a compressor 205 for operating a refrigeration cycle is arranged in the machine room.
  • the refrigerant flows through the refrigerant pipe (not shown) by driving the compressor 205, and the evaporator (not shown) connected to the compressor 205 through the refrigerant pipe is maintained at a low temperature.
  • the cold air that has exchanged heat with the evaporator flows through the cold air passage through the freezer compartment and the refrigerator compartment, and the stored items in each compartment are cooled.
  • circulated the refrigerator compartment flows into a vegetable compartment via a communicating path (not shown), cools the store in a vegetable compartment, and returns to a cold air passage.
  • an operation display unit 206 is provided below the front surface of the door 202 that opens and closes the refrigerator compartment.
  • the operation display unit 206 includes, for example, a display unit including an LED and an operation unit including a touch pad. When the touch pad is contacted through the tempered glass on the surface of the door 202, the display on the display unit is switched according to the detection of the contact.
  • the operation display unit 206 can be used to set the internal temperature, the operation mode, and the like.
  • the operation display unit 206 can be touched by the user in the normal use state of the refrigerator 200, it can be included in the secondary load L2 in the above-described embodiment.
  • the drive circuit that drives the motor of the compressor 205 cannot be contacted by the user in the normal use state of the refrigerator 200, and therefore can be included in the primary load L1.
  • the switching power supply device of the present invention can be applied to a forward type DC / DC converter.
  • the present invention can be used for a multi-output switching power supply device.
  • Switching power supply device Vac AC voltage DB1 Diode bridge C1 First capacitor Vin Input voltage Ln1, Ln2 Line Rs Start resistance Q1 Switching element Tr1 Transformer N1 Primary winding N2 Secondary Winding N3 Auxiliary winding D1 1st diode D2 2nd diode C2 2nd capacitor C3 Auxiliary capacitor F1 Feedback circuit R1, R2 Resistor P1 Photocoupler P11 Light emitting diode P12 Phototransistor Q2 Switch L1 Primary load L2 Secondary load Vcc1 Output voltage Vcc2 Auxiliary voltage 10 Control IC VH Input voltage side terminal OUT Output terminal VCC Power supply terminal GND Ground terminal FB Feedback terminal 101 Control unit 102 Blocking unit M10 Charging transistor D10, D11 Diode SW10 Switch CMP10 Comparator Q21 Switch Q22 Relay 221 Coil unit 222 Switch unit Dz Zener diode 41 Regulator 51 Microcomputer 61, 71 Delay circuit 200

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  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】コストを抑えた多出力のスイッチング電源装置を有効な構成によって実現すること。 【解決手段】スイッチング電源装置は、入力電圧Ｖｉｎが印加される１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２と補助巻線Ｎ３とを有したトランスＴｒ１と、１次巻線Ｎ１に流れる電流をオンオフするスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行う制御部１０１と、補助巻線Ｎ３に発生した電圧に基づいて補助電圧Ｖｃｃ２を生成する補助電圧生成部（Ｄ２、Ｃ３）と、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給をオンオフする切替え部Ｑ２と、を備える。切替え部Ｑ２は、制御部１０１の起動前は１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給をオフし、制御部１０１の起動後に１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給をオンする。

Description

スイッチング電源装置
　本発明は、スイッチング電源装置に関する。
　従来より、様々なスイッチング電源装置が開発されている。従来のスイッチング電源装置の一例が特許文献１に開示されている。上記特許文献１のスイッチング電源装置は、スイッチング素子をスイッチング駆動することでトランスの１次側から２次側へエネルギーを伝達することにより、入力電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｏを生成して出力するＤＣ／ＤＣコンバータとなっている。
　また、当該スイッチング電源装置では、トランスにおいて１次巻線及び２次巻線に加えて補助巻線を設け、当該補助巻線に発生した電圧をダイオード及びコンデンサにより整流平滑し、整流平滑後の電圧を電源電圧Ｖｃｃとしてスイッチング素子を駆動する制御部に供給する構成としている。
　ここで、上記特許文献１のスイッチング電源装置において、出力電圧Ｖｏを供給する負荷を第１の負荷として、更に第２の負荷にも出力電圧を供給しようとした場合、トランスにおいて第２の負荷に対応した２次巻線を更に設け、当該２次巻線に生じた電圧に基づいて生成した出力電圧を第２負荷に供給する構成が考えられる（例えば特許文献２）。
実公平８－１１０５６号公報 特開平６－１８７０５６号公報
　しかしながら、上記のような多出力のスイッチング電源装置では、トランスにおいて出力数と同数の２次巻線が必要となり、コストが上昇するという問題があった。例えば、上述した２出力のスイッチング電源装置では、１次巻線及び補助巻線に加えて２個の２次巻線が必要となり、巻線の個数は合計４個となり、コストが上昇してしまう。
　上記状況に鑑み、本発明は、コストを抑えた多出力のスイッチング電源装置を有効な構成によって実現することを目的とする。
　本願の例示的なスイッチング電源装置は、入力電圧が印加される１次巻線と、２次巻線と、補助巻線とを有したトランスと、前記１次巻線に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御部と、前記補助巻線と前記制御部との間に配置され、前記補助巻線に発生した電圧に基づいて補助電圧を生成する補助電圧生成部と、前記補助電圧生成部と１次側負荷との間に配置され、前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオンオフする切替え部と、を備え、前記切替え部は、前記制御部の起動前は前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオフし、前記制御部の起動後に前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオンする構成としている。
　このような構成によれば、１次側負荷と２次側負荷に電圧を出力する多出力のスイッチング電源装置において、トランスにおける２次巻線の数を低減し、コストを抑えることができる。また、トランスの巻線の数を低減することでトランスが小型化し、結果、電源装置の小型化や実装面積の圧迫を低減することができる。
　入力電圧により起動用構成を介して制御部が起動される前には、切替え部が１次側負荷への補助電圧の供給をオフとするので、１次側負荷に電流が流れることにより制御部の起動が妨げられたり、１次側負荷において電力損失が発生することを抑制することができる。制御部の起動後は、スイッチング素子のオンオフ制御によって補助巻線に発生した電圧に基づき補助電圧生成部により生成された補助電圧を切替え部を介して１次側負荷に供給することができる。
本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るコントロールＩＣの内部構成を示す図である。 遮断部の一構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る冷蔵庫の概略斜視図である。
＜第１実施形態＞
　以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図１に示す。図１に示すスイッチング電源装置１００は、交流電圧Ｖａｃから直流電圧である出力電圧Ｖｃｃ１を生成するＡＣ／ＤＣコンバータである。
　スイッチング電源装置１００は、交流電圧Ｖａｃが入力される前段側にダイオードブリッジＤＢ１、及び第１コンデンサＣ１を備えている。ダイオードブリッジＤＢ１は、入力される交流電圧Ｖａｃを全波整流し、整流後の電圧を第１コンデンサＣ１に出力する。第１コンデンサＣ１は、入力される電圧を平滑することで直流電圧である入力電圧Ｖｉｎを生成する。
　また、スイッチング電源装置１００は、入力電圧Ｖｉｎから出力電圧Ｖｃｃ１を生成する所謂フライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータを構成する要素として、トランスＴｒ１と、スイッチング素子Ｑ１と、第１ダイオードＤ１と、第２コンデンサＣ２と、帰還回路Ｆ１と、コントロールＩＣ１０を備えている。
　絶縁型のトランスＴｒ１は、１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２を有している。１次巻線Ｎ１の一端には、入力電圧Ｖｉｎが印加されるラインＬｎ１が接続される。１次巻線Ｎ１の他端は、スイッチング素子Ｑ１を介してグランドに接続される。スイッチング素子Ｑ１は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）から構成される。スイッチング素子Ｑ１のドレインには、１次巻線Ｎ１の他端が接続され、スイッチング素子Ｑ１のソースには、グランドが接続される。また、スイッチング素子Ｑ１のゲートには、コントロールＩＣ１０が有する出力端子ＯＵＴに接続される。スイッチング素子Ｑ１は、出力端子ＯＵＴからゲートに印加されるゲート駆動信号によりスイッチング駆動（オンオフ制御）される。なお、スイッチング素子Ｑ１は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴに限ることは無い。
　２次巻線Ｎ２の一端は、第１ダイオードＤ１のアノードに接続される。第１ダイオードＤ１のカソードは第２コンデンサＣ２の一端に接続され、第２コンデンサＣ２の他端はと２次巻線Ｎ２の他端とは、グランドに接続される。
　スイッチング素子Ｑ１がオンとなることにより、１次巻線Ｎ１に電流が流れ、トランスＴｒ１のコアが磁化されて、コアにエネルギーが蓄積される。このとき、第１ダイオードＤ１には電流は流れない。そして、スイッチング素子Ｑ１がオフとなると、コアに蓄積されたエネルギーが開放され、第１ダイオードＤ１を通じて電流が流れる。２次巻線Ｎ２に発生する電圧が第１ダイオードＤ１及び第２コンデンサＣ２により整流平滑されることにより、直流電圧である出力電圧Ｖｃｃ１がラインＬｎ２に生成される。即ち、第１ダイオードＤ１及び第２コンデンサＣ２により本発明に係る出力電圧生成部の一例が構成される。例えば、交流電圧Ｖａｃが１００Ｖとして、１２Ｖの出力電圧Ｖｃｃ１が生成される。
　出力電圧Ｖｃｃ１は２次側負荷Ｌ２に供給される。２次側負荷Ｌ２には、スイッチング電源装置１００を備えた電子機器の通常使用状態において、ユーザが接触することが可能である負荷が含まれる。例えば、上記電子機器が冷蔵庫である場合、上記負荷としてユーザがタッチ操作する操作部などが挙げられる。このような負荷の場合、トランスＴｒ１によって高電圧側である１次側と２次側とが絶縁されているので、上記のような負荷にユーザが接触したとしても感電することは抑止される。
　また、出力電圧Ｖｃｃ１が生じるラインＬｎ２には、帰還回路Ｆ１が接続される。帰還回路Ｆ１には不図示の分圧抵抗、シャントレギュレータやフォトカプラ等が含まれており、帰還回路Ｆ１は、出力電圧Ｖｃｃ１を分圧した電圧と所定の目標電圧の誤差に応じた帰還信号をコントロールＩＣ１０のフィードバック端子ＦＢに出力する。帰還回路Ｆ１にフォトカプラが含まれていることにより、１次側と２次側を絶縁させることができる。
　コントロールＩＣ１０は、フィードバック端子ＦＢに入力される帰還信号に基づき、出力電圧Ｖｃｃ１を分圧した電圧と目標電圧とを一致させるため、出力端子ＯＵＴから出力するゲート駆動信号のパルス制御を行う。これにより、出力電圧Ｖｃｃ１を一定電圧となるよう安定化することができる。
　また、トランスＴｒ１においては、１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２に加えて、補助巻線Ｎ３が設けられる。補助巻線Ｎ３の一端には第２ダイオードＤ２のアノードが接続され、第２ダイオードＤ２のカソードには補助コンデンサＣ３の一端が接続される。補助巻線Ｎ３の他端と、補助コンデンサＣ３の他端は、グランドに接続される。
　スイッチング素子Ｑ１のスイッチング駆動によって補助巻線Ｎ３に発生した電圧が第２ダイオードＤ２及び補助コンデンサＣ３により整流平滑されることにより、直流電圧である補助電圧Ｖｃｃ２が生成される。即ち、第２ダイオードＤ２及び補助コンデンサＣ３により本発明に係る補助電圧生成部の一例が構成される。例えば交流電圧Ｖａｃが１００Ｖとして、１５Ｖの補助電圧Ｖｃｃ２が生成される。
　ここで、図２Ａに示すように、コントロールＩＣ１０は、出力端子ＯＵＴからゲート駆動信号を出力することでスイッチング素子Ｑ１のオンオフ制御を行う制御部１０１を有している。補助電圧Ｖｃｃ２は、コントロールＩＣ１０の電源端子ＶＣＣを介して制御部１０１に電源電圧として供給される。
　また、スイッチング電源装置１００を備えた電子機器は１次側負荷Ｌ１を含んでいる。以下、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２を供給するための構成について説明する。このような構成としてスイッチング電源装置１００は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、フォトカプラＰ１、及びスイッチＱ２を備えている。
　フォトカプラＰ１は、発光ダイオードＰ１１及びフォトトランジスタＰ１２を含む。出力電圧Ｖｃｃ１が生じるラインＬｎ２には抵抗Ｒ１の一端が接続される。抵抗Ｒ１の他端は、発光ダイオードＰ１１を介してグランドに接続される。また、抵抗Ｒ２の一端には補助電圧Ｖｃｃ２のラインが接続される。抵抗Ｒ２の他端にはフォトトランジスタＰ１２の一端が接続される。フォトトランジスタＰ１２の他端は、グランドに接続される。抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及びフォトカプラＰ１によって本発明に係る伝達部の一例が構成される。フォトカプラＰ１は、１次側と２次側を絶縁する機能を有する。
　スイッチＱ２は、一例としてｐチャネルＭＯＳＦＥＴにより構成されている。スイッチＱ２のソースには補助電圧Ｖｃｃ２のラインが接続され、ドレインには１次側負荷Ｌ１が接続される。そして、スイッチＱ２のゲートには、抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰ１２との接続点が接続される。スイッチＱ２は、オンオフすることにより補助電圧Ｖｃｃ２を１次側負荷Ｌ１へ供給するか否かを切替える切替え部として機能する。
　次に、本実施形態に係るスイッチング電源装置１００における起動に関する構成について以下説明する。
　図１に示すように、入力電圧Ｖｉｎが印加されるラインＬｎ１に起動用抵抗Ｒｓの一端が接続され、その他端がコントロールＩＣ１０の入力電圧側端子ＶＨに接続される。ここで図２Ａに示すように、コントロールＩＣ１０に含まれる遮断部１０２は、電源端子ＶＣＣと制御部１０１とが接続される接続点に接続されると共に、入力電圧側端子ＶＨにも接続される。即ち、遮断部１０２は、制御部１０１及び補助コンデンサＣ３よりも入力電圧Ｖｉｎが印加されるラインＬｎ１側に配置される。
　ここで図２Ｂに示すように、遮断部１０２は、充電用トランジスタＭ１０、第３ダイオードＤ１０、第４ダイオードＤ１１、スイッチＳＷ１０、及びコンパレータＣＭＰ１０を有している。充電用トランジスタＭ１０は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴで構成され、入力電圧側端子ＶＨと電源端子ＶＣＣの間に設けられ、ノーマリオンとなるようにバイアスされている。より具体的には、充電用トランジスタＭ１０のゲート及びバックゲートは、接地端子ＧＮＤと接続され、充電用トランジスタＭ１０のドレインは、入力電圧側ＶＨと接続される。充電用トランジスタＭ１０のゲート・ソース間には第４ダイオードＤ１１が接続される。
　スイッチＳＷ１０は、充電用トランジスタＭ１０のソースと第３ダイオードＤ１０のアノード間に接続される。第３ダイオードＤ１０のカソードは、電源端子ＶＣＣを介して補助コンデンサＣ３の一端に接続される。コンパレータＣＭＰ１０は、電源端子ＶＣＣの電圧と所定の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、比較結果としての検出信号ＤＴ１０を出力する。検出信号ＤＴ１０に応じてスイッチＳＷ１０のオンオフが切替えられる。
　スイッチング電源装置１００が電源投入される、即ち交流電圧Ｖａｃが投入されると、第１コンデンサＣ１の充電によって入力電圧Ｖｉｎが立ち上がる。スイッチＳＷ１０はオンであるので、入力電圧Ｖｉｎによって起動用抵抗Ｒｓ、充電用トランジスタＭ１０、スイッチＳＷ１０、及び第３ダイオードＤ１０を介して補助コンデンサＣ３に電流が流れ込み、補助コンデンサＣ３の充電が開始される。即ち、遮断部１０２は通電状態である。
　このとき、スイッチング素子Ｑ１を駆動する制御部１０１は起動していないので、出力電圧Ｖｃｃ１は立ち上がらず、フォトカプラＰ１における発光ダイオードＰ１１は非発光状態であり、フォトトランジスタＰ１２はオフである。これにより、抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰ１２との接続点の電圧、即ちスイッチＱ２のゲート電圧（切替信号の一例）はＨｉｇｈレベルであるので、スイッチＱ２はオフとなる。従って、１次側負荷Ｌ１には補助電圧Ｖｃｃ２が供給されない。
　そして、補助コンデンサＣ３の充電によって電源端子ＶＣＣの電圧（充電電圧）が第１所定電圧に達すると、制御部１０１は起動し、フィードバック端子ＦＢに入力される帰還信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御することを開始する。これにより、出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がる。更に、制御部１０１の起動により、補助巻線Ｎ３に発生した電圧に基づく補助電圧Ｖｃｃ２の生成も開始される。また、電源端子ＶＣＣの電圧が上記第１所定電圧以上の第２所定電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）を超えると、コンパレータＣＭＰ１０が出力する検出信号ＤＴ１０がＨｉｇｈレベルとなる。すると、スイッチＳＷ１０はオフとなり、遮断部１０２は入力電圧側端子ＶＨからの電流を遮断する。
　出力電圧Ｖｃｃ１が上昇によって第３所定電圧に達すると、発光ダイオードＰ１１が発光し、フォトトランジスタＰ１２がオンする。そして、スイッチＱ２のゲート電圧はＬｏｗレベルとなる。これにより、スイッチＱ２はオンとなり、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給が開始される。
　これにより、２次側負荷Ｌ２には過渡状態を経て定常状態となった入力電圧Ｖｃｃ１が供給されると共に、１次側負荷Ｌ１には過渡状態を経て定常状態となった補助電圧Ｖｃｃ２が供給される。なお、補助電圧Ｖｃｃ２の生成には帰還信号によるフィードバック制御は用いられないので、補助電圧Ｖｃｃ２は或る程度変動する場合があるが、その変動を許容できる程度の耐圧を１次側負荷Ｌ１に設定すればよい。例えば、補助電圧Ｖｃｃ２が１５Ｖに対して±１Ｖ変動する場合、１次側負荷Ｌ１の耐圧を２０Ｖなどに設定すればよい。
　このように本実施形態によれば、制御部１０１の起動前は、スイッチＱ２がオフであるので補助電圧Ｖｃｃ２の電流が１次側負荷Ｌ１に流れることはないので、補助コンデンサＣ３の充電が妨げられない。従って、制御部１０１の起動が妨げられることがない。
　また、遮断部１０２が通電状態のときにスイッチＱ２はオフであるので、１次側負荷Ｌ１に入力電圧Ｖｉｎによる高電圧が印加されることはない。よって、１次側負荷Ｌ１において大きな電力損失が発生することを抑止することで、入力電圧Ｖｉｎによって制御部１０１を起動させるための電力を確保することができる。できる。また、１次側負荷Ｌ１の耐圧が低い場合でも、高電圧が印加されることにより１次側負荷Ｌ１が破壊されることを抑止できる。
　１次側負荷Ｌ１は、スイッチング電源装置１００を備えた電子機器の通常使用状態で、ユーザが接触することが不可能な負荷が含まれる。例えば、電子機器が冷蔵庫である場合、１次側負荷Ｌ１はコンプレッサのモータを駆動する駆動回路等を含む。従って、１次側負荷Ｌ１は高電圧である入力電圧Ｖｉｎのラインと非絶縁の状態であるため、ユーザが接触しない負荷で用いることができる。
本実施形態に係るスイッチング電源装置１００によれば、１次側負荷Ｌ１及び２次側負荷Ｌ２に電圧を供給する構成において、出力数より少ない２次巻線のトランスＴｒ１を実現できる。これにより、巻線の数を抑えてコストを抑制できる。なお、本実施形態において、２次側負荷を複数設け、これに対応させて複数の２次巻線を設けるようにしてもよい。これによっても、出力数よりも２次巻線の個数を少なくできる効果を享受でき、コストを抑制できる。また、トランスの巻線の数を低減することでトランスが小型化し、結果、電源装置の小型化や実装面積の圧迫を低減することができる。
＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図３に示す。図３に示すスイッチング電源装置１２０の第１実施形態（図１）との相違点は、切替え部としてバイポーラトランジスタで構成されたスイッチＱ２１を備えたことである。
　スイッチＱ２１はｐｎｐトランジスタであり、そのエミッタが補助電圧Ｖｃｃ２のラインに接続され、コレクタが１次側負荷Ｌ１に接続されると共に、ベースが抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰ１２との接続点に接続される。
　このような構成により、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）の起動前は、スイッチＱ２１のベースに印加される電圧はＨｉｇｈレベルとなるので、スイッチＱ２１はオフとなり、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２は供給されない。そして、制御部１０１の起動によって出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がって第３所定電圧に達すると、フォトカプラＰ１における発光ダイオードＰ１１の発光、及びフォトトランジスタＰ１２のオンによってスイッチＱ２１のベースに印加される電圧はＬｏｗレベルとなり、スイッチＱ２１はオンとなり、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給が開始される。
　このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、省電力化の観点からはスイッチにＭＯＳＦＥＴ（スイッチＱ２）を用いた第１実施形態のほうが有利である。
＜第３実施形態＞
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図４に示す。図４に示すスイッチング電源装置１３０の第１実施形態（図１）との相違点は、切替え部としてのリレーＱ２２と、ツェナーダイオードＤｚを備えたことである。
　出力電圧Ｖｃｃ１が生じるラインＬｎ２にはツェナーダイオードＤｚのカソードが接続され、アノードにはリレーＱ２２に含まれるコイル部２２１の一端が接続される。また、補助電圧Ｖｃｃ２のラインと１次側負荷Ｌ１の間に配されるスイッチ部２２２をリレーＱ２２は含んでいる。
　このような構成により、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）の起動前は、出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がっていないのでツェナーダイオードＤｚはオフであり、コイル部２２１に電流は流れず、スイッチ部２２２はオフである。即ち、リレーＱ２２はオフであり、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２は供給されない。
　そして、制御部１０１の起動によって出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がって第３所定電圧に達すると、ツェナーダイオードＤｚはオンとなり、コイル部２２１に電流が流れる。これにより生じる電磁力によってスイッチ部２２２がオンとなり、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給が開始される。
　このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、リレーＱ２２を用いることにより、高電圧である入力電圧Ｖｉｎが印加される１次側と２次側負荷Ｌ２側を絶縁させる構成と切替え部としての構成を共通化でき、構成を簡易とすることができる。
＜第４実施形態＞
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図５に示す。図５に示すスイッチング電源装置１４０の第１実施形態（図１）との相違点は、スイッチＱ２のドレインと１次側負荷Ｌ１の間に配されたレギュレータ４１を備えたことである。レギュレータ４１は、例えばシリーズレギュレータ等で構成され、スイッチＱ２のドレインから入力される入力電圧に基づいて安定化した一定の出力電圧を１次側負荷Ｌ１に供給する。
　このような構成により、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）の起動前は、出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がっていないのでスイッチＱ２はオフであり、レギュレータ４１に補助電圧Ｖｃｃ２は入力されない。従って、１次側負荷Ｌ１にも補助電圧Ｖｃｃ２に基づく電圧は供給されない。
　そして、制御部１０１の起動によって出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がって第３所定電圧に達すると、フォトカプラＰ１における発光ダイオードＰ１１の発光、及びフォトトランジスタＰ１２のオンによってスイッチＱ２はオンとなる。従って、レギュレータ４１への補助電圧Ｖｃｃ２の入力が開始され、レギュレータ４１による出力電圧の１次側負荷Ｌ１への供給が開始される。
　このような本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、補助電圧Ｖｃｃ２に変動があった場合でもレギュレータ４１により安定化した電圧を１次側負荷Ｌ１に供給することができる。
＜第５実施形態＞
　次に、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図６に示す。図６に示すスイッチング電源装置１５０は第１実施形態（図１）との相違点として、２次側負荷Ｌ２に含まれたマイコン５１を備えたことである。
　より具体的には例えば、出力電圧Ｖｃｃ１に基づいて安定化した一定の出力電圧をマイコン５１へ出力するレギュレータ（不図示）が２次側負荷Ｌ２に含まれる。例えば、上記レギュレータは、１２Ｖの出力電圧Ｖｃｃ１から５Ｖや３．３Ｖの電圧を生成してマイコン５１に電源電圧として出力する。また、マイコン５１は、フォトカプラＰ１の発光ダイオードＰ１１に発光信号（オン指令信号）を出力することが可能となっている。即ち、マイコン５１は、本発明に係る信号生成部の一例を構成する。
　このような構成により、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）の起動前は、出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がっていないので、マイコン５１が起動しておらず、フォトカプラＰ１の発光ダイオードＰ１１に発光信号を出力できない。これにより、スイッチＱ２のゲート電圧はＨｉｇｈレベルであり、スイッチＱ２はオフであり、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２は供給されない。
　そして、制御部１０１の起動によって出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がると、レギュレータ（不図示）による電源電圧の入力によりマイコン５１が起動する。その後、マイコン５１は、出力電圧Ｖｃｃ１が定常状態となり安定化したことを検知すると、発光ダイオードＰ１１に発光信号を出力する。なお、出力電圧Ｖｃｃ１が定常状態となったことを検知するのは、例えば出力電圧Ｖｃｃ１の分圧をモニタすることによってもよいし、起動後における経過時間測定によるものでもよい。
　これにより、スイッチＱ２のゲート電圧はＬｏｗレベルとなり、スイッチＱ２はオンとなり、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給が開始される。即ち、マイコン５１から出力されたオン指令信号がフォトカプラＰ１を介して切替え部であるスイッチＱ２に伝達される。
　このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、マイコン５１を用いることにより、出力電圧Ｖｃｃ１が安定化したことを確認してからスイッチＱ２をオンして、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２を供給することができる。
　また、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給開始後も、例えば電子機器をスタンバイ状態に移行させる任意のタイミングで、マイコン５１によって発光信号をオフとしてスイッチＱ２をオフとし、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給を停止させることができる。これにより、スタンバイ状態における電力消費を抑えることができる。また、マイコン５１によって発光信号を再度出力し、スイッチＱ２を再度オンとし、１次側負荷Ｌ１へ補助電圧Ｖｃｃ２を再度供給させることもできる。
＜第６実施形態＞
　次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図７に示す。図７に示すスイッチング電源装置１６０は、遅延回路６１を備えたことが第１実施形態（図１）との相違点となっている。
　遅延回路６１は、抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰ１２との接続点とスイッチＱ２のゲートとの間に配置される。このような構成によれば、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）が起動して出力電圧Ｖｃｃ１が立ち上がって第３所定電圧に達して、フォトカプラＰ１における発光ダイオードＰ１１の発光、及びフォトトランジスタＰ１２のオンによって抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰ１２との接続点の電圧がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルになるタイミングが遅延回路６１によって遅延される。即ち、スイッチＱ２のゲート電圧がＬｏｗレベルに切替わるタイミングが遅延されることにより、出力電圧Ｖｃｃ１が安定化した状態でスイッチＱ２をオンとして、１次側負荷Ｌ１への補助電圧Ｖｃｃ２の供給を開始できる。
　なお、本実施形態の変形例として、遅延回路は、抵抗Ｒ１と帰還回路Ｆ１との接続点と抵抗Ｒ１との間に配置させてもよい。
＜第７実施形態＞
　次に、本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を図８に示す。図８に示すスイッチング電源装置１７０は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及びフォトカプラＰ１を設けず、遅延回路７１を備えたことが第１実施形態（図１）との相違点となっている。
　補助電圧Ｖｃｃ２は、スイッチＱ２のソースに印加されると共に、遅延回路７１に入力される。補助電圧Ｖｃｃ２が遅延回路７１によって遅延されて出力される出力電圧は、スイッチＱ２のゲートに印加される。
　このような構成によれば、コントロールＩＣ１０の制御部１０１（図２Ａ）の起動前は、スイッチＱ２がオフであり、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２は供給されない。制御部１０１の起動後に補助電圧Ｖｃｃ２が十分に立ち上がったときにスイッチＱ２はオンとなり、１次側負荷Ｌ１に補助電圧Ｖｃｃ２が供給される。本実施形態であれば、第１実施形態のように２次側からスイッチＱ２を操作する必要が無くなり、フォトカプラ等の部品を不要とすることができ、１次側負荷Ｌ１の２次側との絶縁も実現できる。
＜電子機器の一例＞
　ここで、本発明に係るスイッチング電源装置を備えた電子機器について、冷蔵庫を一例に挙げて説明する。
　先述した実施形態に係るスイッチング電源装置を備えた冷蔵庫の概略斜視図を図９に示す。図９に示す冷蔵庫２００は断熱箱体２０１を備え、断熱箱体２０１には上方から不図示の冷蔵室、冷凍室、及び野菜室が順に設けられる。冷蔵室は貯蔵物を冷蔵保存し、冷凍室は貯蔵物を冷凍保存する。野菜室は、冷蔵室よりも高温に維持され、野菜等の貯蔵物を冷蔵保存する。
　冷蔵室は、一端を回転支持される回動式の扉２０２によって開閉される。冷凍室及び野菜室は、それぞれ収納ケース（不図示）と一体に形成される引出し式の扉２０３、２０４によって開閉される。
　冷凍室及び冷蔵室の背面には不図示の冷気通路が配される。冷気通路には、冷気を流通させる各種ファン（不図示）と、冷気を生成する蒸発器（不図示）が配される。野菜室の後方には機械室（不図示）が設けられ、機械室内には冷凍サイクルを運転するコンプレッサ２０５が配置される。コンプレッサ２０５の駆動によって冷媒管（不図示）内を冷媒が流通し、冷媒管を介してコンプレッサ２０５に接続される蒸発器（不図示）が低温に維持される。
　ファンの駆動により、蒸発器と熱交換した冷気が冷気通路を介して冷凍室内及び冷蔵室内を流通し、各室の貯蔵物が冷却される。なお、冷蔵室内を流通した冷気は、連通路（不図示）を介して野菜室に流入し、野菜室内の貯蔵物を冷却し、冷気通路に戻る。
　また、冷蔵室を開閉する扉２０２の前面下方には操作表示部２０６が設けられる。操作表示部２０６は、例えば、ＬＥＤを含む表示部と、タッチパッドを含む操作部を備えている。タッチパッドが扉２０２表面の強化ガラスを介して接触されることで、当該接触の検知に応じて表示部での表示が切替わる。操作表示部２０６によって庫内の温度設定や運転モード設定等を行うことができる。
　ここで、操作表示部２０６は、冷蔵庫２００の通常使用状態においてユーザによって接触可能であるので、上述した実施形態における２次側負荷Ｌ２に含めることができる。また、コンプレッサ２０５のモータを駆動する駆動回路は、冷蔵庫２００の通常使用状態においてユーザによって接触が不可能であるので、１次側負荷Ｌ１に含めることができる。
＜その他＞
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。
　例えば、本発明のスイッチング電源装置は、フォワード方式のＤＣ／ＤＣコンバータに適用することも可能である。
　また、上述した第１～第６実施形態、及びそれらの変形例は、矛盾が無い限り、組み合わせて実施することが可能である。
　本発明は、多出力のスイッチング電源装置に利用することができる。
　　　１００、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０　スイッチング電源装置
　　　Ｖａｃ　交流電圧
　　　ＤＢ１　ダイオードブリッジ
　　　Ｃ１　第１コンデンサ
　　　Ｖｉｎ　入力電圧
　　　Ｌｎ１、Ｌｎ２　ライン
　　　Ｒｓ　起動用抵抗
　　　Ｑ１　スイッチング素子
　　　Ｔｒ１　トランス
　　　Ｎ１　１次巻線
　　　Ｎ２　２次巻線
　　　Ｎ３　補助巻線
　　　Ｄ１　第１ダイオード
　　　Ｄ２　第２ダイオード
　　　Ｃ２　第２コンデンサ
　　　Ｃ３　補助コンデンサ
　　　Ｆ１　帰還回路
　　　Ｒ１、Ｒ２　抵抗
　　　Ｐ１　フォトカプラ
　　　Ｐ１１　発光ダイオード
　　　Ｐ１２　フォトトランジスタ
　　　Ｑ２　スイッチ
　　　Ｌ１　１次側負荷
　　　Ｌ２　２次側負荷
　　　Ｖｃｃ１　出力電圧
　　　Ｖｃｃ２　補助電圧
　　　１０　コントロールＩＣ
　　　ＶＨ　入力電圧側端子
　　　ＯＵＴ　出力端子
　　　ＶＣＣ　電源端子
　　　ＧＮＤ　接地端子
　　　ＦＢ　フィードバック端子
　　　１０１　制御部
　　　１０２　遮断部
　　　Ｍ１０　充電用トランジスタ
　　　Ｄ１０、Ｄ１１　ダイオード
　　　ＳＷ１０　スイッチ
　　　ＣＭＰ１０　コンパレータ
　　　Ｑ２１　スイッチ
　　　Ｑ２２　リレー
　　　２２１　コイル部
　　　２２２　スイッチ部
　　　Ｄｚ　ツェナーダイオード
　　　４１　レギュレータ
　　　５１　マイコン
　　　６１、７１　遅延回路
　　　２００　冷蔵庫
　　　２０１　断熱箱体
　　　２０２～２０４　扉
　　　２０５　コンプレッサ
　　　２０６　操作表示部

Claims (9)

  1. 　入力電圧が印加される１次巻線と、２次巻線と、補助巻線とを有したトランスと、
    　前記１次巻線に流れる電流をオンオフするスイッチング素子と、
    　前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御部と、
    　前記補助巻線と前記制御部との間に配置され、前記補助巻線に発生した電圧に基づいて補助電圧を生成する補助電圧生成部と、
    　前記補助電圧生成部と１次側負荷との間に配置され、前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオンオフする切替え部と、を備え、
    　前記切替え部は、前記制御部の起動前は前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオフし、前記制御部の起動後に前記１次側負荷への前記補助電圧の供給をオンする、ことを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 　前記補助電圧生成部に含まれ、前記制御部と前記補助巻線との間に配置される補助コンデンサと、
    　前記制御部及び前記補助コンデンサより前記入力電圧のライン側に配置される遮断部と、を更に備え、
    　前記遮断部が通電状態のときに前記補助コンデンサは前記入力電圧によって充電され、前記補助コンデンサの充電電圧が所定電圧に達すると前記遮断部は遮断状態とな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２次巻線に発生した電圧に基づき出力電圧を生成する出力電圧生成部と、
    　前記出力電圧生成部と前記切替え部との間に配置される伝達部と、を更に備え、
    　前記伝達部は、入力された前記出力電圧に応じた切替信号を出力し、
    　前記伝達部により、前記出力電圧生成部と前記切替え部とは絶縁されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
  4. 　前記伝達部と前記切替え部との間、又は前記伝達部と前記出力電圧生成部との間に配置された遅延部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
  5. 　前記２次巻線に発生した電圧に基づき出力電圧を生成する出力電圧生成部と、
    　前記出力電圧に基づく電源電圧が供給され、オン指令信号を出力する信号生成部と、
    　前記信号生成部と前記切替え部との間に配置され、入力された前記オン指令信号を伝達する伝達部と、を更に備え、
    　前記伝達部により、前記信号生成部と前記切替え部とは絶縁されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
  6. 　前記切替え部は、ソースに前記補助電圧が印加され、ドレインに前記１次側負荷が接続されるｐチャネルＦＥＴであることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
  7. 　前記２次巻線に発生した電圧に基づき出力電圧を生成する出力電圧生成部を更に備え、　前記切替え部は、前記出力電圧に応じてオンオフを切替えるリレーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチング電源装置。
  8. 　請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置と、前記１次側負荷と、前記スイッチング電源装置の２次側に接続される２次側負荷と、を備える電子機器。
  9. 　前記２次側負荷には、当該電子機器の通常使用状態においてユーザが接触可能な負荷が含まれ、
    　前記１次側負荷には、前記通常使用状態において前記ユーザが接触不可能な負荷が含まれることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
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