(57)【要約】【課題】簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源等を提供する。【解決手段】スイッチング電源１０は、整流回路１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチング素子１７と、電流検出回路１９と、電流検出回路１９から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路２０と、非反転増幅回路２０から出力された電圧に従って、スイッチング素子１７のスイッチングを制御する制御回路１８とを備え、非反転増幅回路２０は、演算増幅器Ａｍｐと、電流検出回路１９の出力端子と非反転増幅回路２０の非反転入力端子との間に接続された第１抵抗素子Ｒ１と、電源電圧Ｖｃｃと非反転増幅回路２０の非反転入力端子との間に接続された第２抵抗素子Ｒ２とを有し、第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２の少なくとも一方は、サーミスタである。【選択図】図３
2020014302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された交流電力を整流する整流回路と、
前記整流回路から出力される第１直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、
前記電流検出回路から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路と、
前記非反転増幅回路から出力された電圧に従って、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、
前記非反転増幅回路は、
非反転入力端子及び反転入力端子を有する演算増幅器と、
前記電流検出回路の出力端子と前記非反転入力端子との間に接続された第１抵抗素子と、
電源電圧と前記非反転入力端子との間に接続された第２抵抗素子とを有し、
前記第１抵抗素子及び前記第２抵抗素子の少なくとも一方は、サーミスタである
スイッチング電源。
【請求項２】
前記第１抵抗素子は、正特性サーミスタであり、
前記第２抵抗素子は、固定抵抗素子である
請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記第１抵抗素子は、固定抵抗素子であり、
前記第２抵抗素子は、負特性サーミスタである
請求項１記載のスイッチング電源。
【請求項４】
ＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタを支持する回路基板と、
前記回路基板に実装された、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源とを備え、
前記スイッチング電源が備える前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第２直流電圧を前記ＵＳＢコネクタの電源端子に供給する
ＵＳＢ給電装置。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記スイッチング素子によるスイッチングによって生じた交流電力を整流する半導体素子を有し、
前記サーミスタは、前記電源端子及び前記半導体素子の少なくとも一方の温度を検知する
請求項４記載のＵＳＢ給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源、及び、スイッチング電源を備えるＵＳＢ給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子を用いて出力電圧を安定化させる機能を有するスイッチング電源として、様々な形態のものが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
特許文献１では、スイッチング素子とスイッチング素子を制御する制御ＩＣとを備えるフライバック方式のスイッチング電源が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０６９６４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スイッチング電源では、負荷への電流供給が継続した場合に、スイッチング素子、フライバックトランス、出力側の整流ダイオード等の複数の箇所で発熱する可能性があるが、小型の電源回路を製作するには、放熱構造を設けることが困難となる。例えば、電源アダプタ等のＵＳＢ給電装置では、限られた空間内にスイッチング電源を設ける必要がある。そのために、スイッチング電源の温度が異常に上昇したときに出力を抑制する温度保護機能をスイッチング電源に設けることが求められる。
【０００６】
ここで、スイッチング電源用の制御ＩＣとして、温度保護機能を内蔵するものもある。しかしながら、そのような制御ＩＣは、閾値が１５０℃前後と極めて高すぎ、かつ、閾値を超過したときに動作が停止してしまうので、現実の用途に耐えないという問題がある。
【０００７】
そのために、放熱構造を設けることに限りがある製品に組み込まれる小型のスイッチング電源に温度保護機能を付加するには、一部の高級な機能を持つ制御ＩＣかプログラマブルな制御ＩＣを使用せざるを得なく、コストの増大を招いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源及びＵＳＢ給電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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るスイッチング電源は、入力された交流電力を整流する整流回路と、整流回路から出力される第１直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子と、スイッチング素子を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路と、電流検出回路から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路と、非反転増幅回路から出力された電圧に従って、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、非反転増幅回路は、非反転入力端子及び反転入力端子を有する演算増幅器と、電流検出回路の出力端子と非反転入力端子との間に接続された第１抵抗素子と、電源電圧と非反転入力端子との間に接続された第２抵抗素子とを有し、第１抵抗素子及び第２抵抗素子の少なくとも一方は、サーミスタである。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るＵＳＢ給電装置は、ＵＳＢコネクタと、ＵＳＢコネクタを支持する回路基板と、回路基板に実装された、上記スイッチング電源とを備え、スイッチング電源が備えるＤＣ／ＤＣコンバータは、第２直流電圧をＵＳＢコネクタの電源端子に供給する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源及びＵＳＢ給電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態に係るＵＳＢ給電装置の構造を示す外観図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示された回路基板の裏面を見た外観図である。
【図２】図２は、図１Ａに示されたＵＳＢ給電装置が備えるスイッチング電源の回路図である。
【図３】図３は、図２における非反転増幅回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】図４は、上記実施の形態の変形例に係る非反転増幅回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、動作手順等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１４】
図１Ａは、実施の形態に係るＵＳＢ給電装置６の構造を示す外観図である。ＵＳＢ給電装置６は、ＵＳＢコネクタ８を介して電力を供給する電源アダプタ又は埋込配線器具等に用いられる電源装置である。ＵＳＢ給電装置６は、本図に示されるように、ＵＳＢコネクタ８と、ＵＳＢコネクタ８を支持する回路基板７と、回路基板７に実装されたスイッチング電源１０とを備える。
【００１５】
ＵＳＢコネクタ８は、例えば、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ａのレセプタクル（メス）である。
【００１６】
回路基板７には、表面（本図における上面）にＵＳＢコネクタ８が実装され、裏面にスイッチング電源１０を構成する各種電子部品が実装されている。
【００１７】
スイッチング電源１０は、交流電力（ここでは、商用交流電力）を入力として、安定化された直流電圧（ここでは、５Ｖ）をＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳに供給する、温度保護機能を有するフライバック方式の電源回路である。
【００１８】
図１Ｂは、図１Ａに示された回路基板７の裏面を見た外観図である。回路基板７の中央には、反対側（回路基板７の表面）に取り付けられたＵＳＢコネクタ８の端子が貫通してはんだ付けで固定されている。ＵＳＢコネクタ８の端子のうち、本図における左端に位置する端子が電源端子ＶＢＵＳであり、右端に位置する端子がグランド端子ＧＮＤである。
【００１９】
また、回路基板７の左上には、後述するフライバックトランスの二次側の交流電力を整流して直流電力を出力する半導体素子の一例であるダイオード１５が実装されている。
【００２０】
ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳ及びダイオード１５は、発熱するリスクの高い電子部品である。よって、本実施の形態では、回路基板７の平面視における電源端子ＶＢＵＳとダイオード１５との間に、これらの電源端子ＶＢＵＳ及びダイオード１５の温度を検知するサーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が実装されている。つまり、第１抵抗素子Ｒ１は、電源端子ＶＢＵＳ及びダイオード１５の両方の温度を検知するセンサを兼ねている。
【００２１】
図２は、図１Ａに示されたＵＳＢ給電装置６が備えるスイッチング電源１０の回路図である。スイッチング電源１０は、交流電源５からの交流電力（ここでは、商用交流電力）を入力として、安定化された直流電圧（ここでは、５Ｖ）をＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳに供給する、温度保護機能を有するフライバック方式の電源回路である。
【００２２】
本図に示されるように、スイッチング電源１０は、入力された交流電力を整流する整流回路１１と、整流回路１１から出力される第１直流電圧を第２直流電圧に変換してＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳに供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１２とを備える。
【００２３】
整流回路１１は、交流電源５からの交流電力（ここでは、商用交流電力）を直流電力に整流する回路であり、例えば、ダイオードブリッジ等で構成される。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スナバ回路１３、フライバックトランス１４、ダイオード１５、コンデンサ１６、スイッチング素子１７、制御回路１８、電流検出回路１９、及び、非反転増幅回路２０で構成される。
【００２５】
スナバ回路１３は、フライバックトランス１４の一次巻線の両端に接続され、スイッチング素子１７のオフ時に一次巻線に発生する高電圧を吸収する保護回路である。
【００２６】
フライバックトランス１４は、一次巻線及び二次巻線を有する絶縁トランスである。
【００２７】
ダイオード１５は、フライバックトランス１４の二次巻線に発生した交流電力を整流する半導体素子の一例である。なお、このような整流用の半導体素子としては、ダイオードに限られず、同期整流用のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）であってもよい。
【００２８】
コンデンサ１６は、ダイオード１５によって整流された電圧及び電流の波形を平滑化する平滑用コンデンサである。
【００２９】
スイッチング素子１７は、フライバックトランス１４の一次巻線に直列に接続され、制御回路１８による制御の下でオンオフを繰り返す素子であり、例えば、ＭＯＳトランジスタである。
【００３０】
電流検出回路１９は、スイッチング素子１７を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する回路であり、例えば、スイッチング素子１７と直列に接続された抵抗素子である。
【００３１】
非反転増幅回路２０は、電流検出回路１９から出力された電圧を非反転で増幅し、制御回路１８に出力する回路である。
【００３２】
制御回路１８は、非反転増幅回路２０から出力された電圧に従って、スイッチング素子１７のスイッチングを制御する回路であり、例えば、ＩＣである。具体的には、制御回路１８は、電流検出回路１９から非反転増幅回路２０を経て入力された電圧が予め定められた制限値を超えないように、スイッチング素子１７のスイッチングにおけるオン時間を変化させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御をする。
【００３３】
図３は、図２における非反転増幅回路２０の詳細な構成を示す回路図である。非反転増幅回路２０は、電流検出回路１９から出力された電圧（つまり、非反転増幅回路２０への入力電圧）Ｖｉに対して、内部に有するサーミスタで検知した温度に依存した増幅率で増幅することで得た電圧Ｖｏを、制御回路１８に出力する増幅回路である。非反転増幅回路２０は、本図に示されるように、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１、演算増幅器Ａｍｐ、第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２、第３抵抗素子Ｒ３、及び、第４抵抗素子Ｒ４で構成される。
【００３４】
ローパスフィルタ２１は、入力電圧Ｖｉを平滑化することで平坦な電圧波形を生成するフィルタであり、例えば、抵抗素子とコンデンサとで構成されるＣＲローパスフィルタである。
【００３５】
演算増幅器Ａｍｐは、非反転入力端子及び反転入力端子を有するオペアンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり、電源電圧Ｖｃｃからの電力供給を受けて動作し、制御回路１８に電圧Ｖｏを出力する。電源電圧Ｖｃｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２において、電圧レギュレータ（図示せず）等を用いて生成される。
【００３６】
第１抵抗素子Ｒ１は、電流検出回路１９の出力端子と演算増幅器Ａｍｐの非反転入力端子との間に接続された第１抵抗素子の一例である。本実施の形態では、第１抵抗素子Ｒ１は、非反転増幅回路２０の入力段に設けられたローパスフィルタ２１の出力端子と演算増幅器Ａｍｐの非反転入力端子との間に接続された、温度が上がると抵抗値が増える正特性サーミスタである。
【００３７】
第２抵抗素子Ｒ２は、電源電圧Ｖｃｃと演算増幅器Ａｍｐの非反転入力端子との間に接続された第２抵抗素子の一例であり、本実施の形態では、固定抵抗素子である。
【００３８】
第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、次の条件を満たす値に設定されている。つまり、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度が通常（つまり、正常と判断される温度範囲）である場合に、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値＞＞第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値が成り立つ。そして、第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度が異常に高い場合に、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値≒第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値が成り立つ。
【００３９】
第３抵抗素子Ｒ３は、演算増幅器Ａｍｐの反転入力端子と基準電圧（グランド）との間に接続された固定抵抗素子である。
【００４０】
第４抵抗素子Ｒ４は、演算増幅器Ａｍｐの反転入力端子と演算増幅器Ａｍｐの出力端子との間に接続されたフィードバック用の固定抵抗素子である。
【００４１】
次に、以上のように構成された本実施の形態に係るＵＳＢ給電装置６の動作について説明する。
【００４２】
交流電源５からの交流電力は、整流回路１１によって直流電力に整流され、整流後の直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２によって安定化され、直流電圧（ここでは、５Ｖ）となって、ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳに供給される。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２において、フライバックトランス１４の一次巻線に印加された直流電力は、制御回路１８による制御の下で、スイッチング素子１７によってチョッピングされることで交流電力となり、フライバックトランス１４の二次巻線に交流電力が生じる。フライバックトランス１４の二次巻線に生じた交流電力は、ダイオード１５によって整流され、さらに、コンデンサ１６によって平滑化され、直流電圧（ここでは、５Ｖ）となる。
【００４４】
制御回路１８は、電流検出回路１９から非反転増幅回路２０を経て入力された電圧が予め定められた制限値を超えないように、スイッチング素子１７のスイッチングにおけるオン時間を制御する。具体的には、制御回路１８は、電流検出回路１９から非反転増幅回路２０を経て入力された電圧が制限値を超える場合には、スイッチング素子１７を流れる電流を制限するように、スイッチング素子１７のスイッチングにおけるオン時間を小さくする。これにより、電流検出回路１９で検出される電流が制限値に対応する値を超えることがないように、ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳからの出力電流及び出力電圧が制限される。
【００４５】
ここで、非反転増幅回路２０における非反転増幅の動作は以下の通りになる。
【００４６】
演算増幅器Ａｍｐの非反転入力端子での電圧をＶｍとすると、演算増幅器Ａｍｐが出力する電圧Ｖｏは、第３抵抗素子Ｒ３及び第４抵抗素子Ｒ４を用いて、以下の式１で表される。
【００４７】
Ｖｏ＝［（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３］×Ｖｍ  （式１）
【００４８】
ここで、電圧Ｖｍは、ローパスフィルタ２１における入力電圧Ｖｉの減衰を無視すると、電源電圧Ｖｃｃと入力電圧Ｖｉとの電位差を第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２によって分圧された電圧となるので、以下の式２で表される。
【００４９】
Ｖｍ＝（Ｒ１×Ｖｃｃ＋Ｒ２×Ｖｉ）／（Ｒ１＋Ｒ２）  （式２）
【００５０】
なお、上記式１及び式２中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ、第１抵抗素子Ｒ１、第２抵抗素子Ｒ２、第３抵抗素子Ｒ３、第４抵抗素子Ｒ４の抵抗値である。
【００５１】
ここで、通常時、つまり、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度が通常の温度である場合には、Ｒ２＞＞Ｒ１となるので、上記式２より、Ｖｍ≒Ｖｉとなる。これを上記式１に代入することで、非反転増幅回路２０の電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉとして、以下の式３に示される値が得られる。
【００５２】
Ｖｏ／Ｖｉ≒（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３  （式３）
【００５３】
よって、通常の温度である場合には、非反転増幅回路２０の電圧増幅率は、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１に依存しない固定値となる。よって、制御回路１８は、電流検出回路１９から非反転増幅回路２０を経て入力された電圧が制限値を超える場合にスイッチング素子１７を流れる電流を制限する通常の制御を行う。
【００５４】
一方、異常時、つまり、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度が異常に高い（例えば、電子部品の発熱を検知した）場合には、第１抵抗素子Ｒ１の高抵抗化により、Ｒ１≒Ｒ２となるので、上記式２より、Ｖｍ＝（Ｖｃｃ＋Ｖｉ）／２となる。これを上記式１に代入することで、非反転増幅回路２０の電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉとして、以下の式４に示される値が得られる。
【００５５】
Ｖｏ／Ｖｉ≒［（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３］×（Ｖｃｃ＋Ｖｉ）／２  （式４）
【００５６】
ここで、電源電圧Ｖｃｃは２．５〜５Ｖ程度であり、入力電圧Ｖｉは、１〜２Ｖ程度である。よって、上記式４の右辺の第２項（（Ｖｃｃ＋Ｖｉ）／２）は、１．７５〜３．５となり、異常時における非反転増幅回路２０の電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉは、上記式３に示される通常時におけるものに比べて、１．７５〜３．５倍となる。その結果、制御回路１８は、スイッチング素子１７を流れる電流を抑制することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧（電源端子ＶＢＵＳの電圧）を、通常時の２０〜５０％未満に抑制する制御を行う。これにより、温度保護機能が実現される。
【００５７】
なお、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度がさらに異常に高い場合には、第１抵抗素子Ｒ１のさらなる高抵抗化により、Ｒ１≒∞となるので、上記式２より、Ｖｍ≒Ｖｃｃとなる。これを上記式１に代入することで、非反転増幅回路２０が出力する電圧Ｖｏとして、以下の式５に示される値が得られる。
【００５８】
Ｖｏ≒［（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３］×Ｖｃｃ  （式５）
【００５９】
この電圧Ｖｏは、通常時に電流検出回路１９が最大電流を検出したときに非反転増幅回路２０から出力される電圧Ｖｔｈ（例えば、Ｖｔｈ＜（Ｒ１／Ｒ２）×Ｖｃｃ）を超える値である。よって、このような電圧Ｖｏが入力された制御回路１８は、スイッチング素子１７を流れる電流をゼロにすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧（電源端子ＶＢＵＳの電圧）をゼロにする制御を行う。
【００６０】
このように、正特性サーミスタである第１抵抗素子Ｒ１が検知する温度が異常に高い場合には、非反転増幅回路２０から出力される電圧Ｖｏは、温度が通常である場合よりも大きくなる。これは、非反転増幅回路２０から出力された電圧Ｖｏを受け取る制御回路１８にとって、見かけ上、電流検出回路１９で検出される電流が現実よりも大きく検出されたことに相当する、言い換えると、予め定めた電流の制限値が小さくなったことに相当する。その結果、制御回路１８は、通常時よりも、ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳからの出力電圧及び出力電流を制限する。第１抵抗素子Ｒ１によって極めて高い温度が検知された場合には、第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値は指数関数的に大きくなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧及び出力電流は、ゼロにまで抑制される。
【００６１】
これにより、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ＩＣを変更することなく、非反転増幅回路２０を追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源１０が実現される。
【００６２】
以上のように、本実施の形態に係るスイッチング電源１０は、入力された交流電力を整流する整流回路１１と、整流回路１１から出力される第１直流電圧を第２直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１２とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチング素子１７と、スイッチング素子１７を流れる電流を検出し、検出した電流に対応する電圧を出力する電流検出回路１９と、電流検出回路１９から出力された電圧を増幅する非反転増幅回路２０と、非反転増幅回路２０から出力された電圧に従って、スイッチング素子１７のスイッチングを制御する制御回路１８とを備え、非反転増幅回路２０は、非反転入力端子及び反転入力端子を有する演算増幅器Ａｍｐと、電流検出回路１９の出力端子と非反転入力端子との間に接続された第１抵抗素子Ｒ１と、電源電圧Ｖｃｃと非反転入力端子との間に接続された第２抵抗素子Ｒ２とを有し、第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２の少なくとも一方は、サーミスタである。
【００６３】
これにより、電流検出回路１９から出力された電圧は、非反転増幅回路２０において、サーミスタを用いた非反転増幅が行われた後に、制御回路１８に入力される。よって、電流検出に基づく信号に、温度検知に基づく信号が重畳されて制御回路１８に入力されることとなり、制御回路１８が有する出力電圧安定化の制御によって、温度に対する出力抑制も行われることになる。つまり、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ＩＣを変更することなく、非反転増幅回路２０を追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源１０が実現される。よって、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源１０が実現される。
【００６４】
また、第１抵抗素子Ｒ１は、正特性サーミスタであり、第２抵抗素子Ｒ２は、固定抵抗素子である。
【００６５】
これにより、第１抵抗素子Ｒ１として正特性サーミスタを用いることで、簡易に、温度保護機能が実現される。
【００６６】
また、本実施の形態に係るＵＳＢ給電装置６は、ＵＳＢコネクタ８と、ＵＳＢコネクタ８を支持する回路基板７と、回路基板７に実装されたスイッチング電源１０とを備え、スイッチング電源１０が備えるＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、第２直流電圧をＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳに供給する。
【００６７】
これにより、ＵＳＢ給電装置６には、簡易な回路で実現された温度保護機能を有するスイッチング電源１０が備えられるので、小型で、かつ、コストが抑えられたＵＳＢ給電装置が実現される。
【００６８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、スイッチング素子１７によるスイッチングによって生じた交流電力を整流する半導体素子（実施の形態では、ダイオード１５）を有し、サーミスタ（実施の形態では、第１抵抗素子Ｒ１）は、電源端子ＶＢＵＳ及び半導体素子の少なくとも一方の温度を検知する。
【００６９】
これにより、発熱する可能性が高いＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳ及び整流用の半導体素子の少なくとも一方の温度が検知される。
【００７０】
なお、上記実施の形態では、非反転増幅回路２０において、第１抵抗素子Ｒ１が正特性サーミスタであり、第２抵抗素子Ｒ２が固定抵抗素子であったが、これに限定されない。図４に示されるように、第１抵抗素子Ｒ１が固定抵抗素子であり、第２抵抗素子Ｒ２が負特性サーミスタであってもよい。
【００７１】
図４は、上記実施の形態のスイッチング電源１０が備える非反転増幅回路２０の変形例に係る非反転増幅回路２０ａを示す回路図である。この変形例に係る非反転増幅回路２０ａは、第１抵抗素子Ｒ１として固定抵抗素子を有し、第２抵抗素子Ｒ２として負特性サーミスタを有する。第１抵抗素子Ｒ１及び第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、次の条件を満たす値に設定されている。つまり、負特性サーミスタである第２抵抗素子Ｒ２が検知する温度が通常（つまり、正常と判断される温度範囲）である場合に、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値＞＞第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値が成り立つ。そして、第２抵抗素子Ｒ２が検知する温度が異常に高い場合に、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値≒第１抵抗素子Ｒ１の抵抗値が成り立つ。
【００７２】
このような構成を有する非反転増幅回路２０ａであっても、上記実施の形態に係る非反転増幅回路２０と同様の動作をする。つまり、非反転増幅回路２０ａの電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉは、上記式１で表される。そして、通常時、つまり、負特性サーミスタである第２抵抗素子Ｒ２が検知する温度が通常の温度である場合には、Ｒ２＞＞Ｒ１となるので、非反転増幅回路２０の電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉとして、上記式３の通りになる。一方、異常時、つまり、負特性サーミスタである第２抵抗素子Ｒ２が検知する温度が異常に高い場合には、第２抵抗素子Ｒ２の低抵抗化により、Ｒ１≒Ｒ２となるので、非反転増幅回路２０の電圧増幅率Ｖｏ／Ｖｉとして、上記式４の通りになる。これは、非反転増幅回路２０からの出力電圧を受け取る制御回路１８にとって、見かけ上、電流検出回路１９で検出される電流が現実よりも大きく検出されたことに相当する、言い換えると、予め定めた電流の制限値が小さくなったことに相当する。その結果、制御回路１８は、通常時よりも、ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳからの出力電圧及び出力電流を制限する。第２抵抗素子Ｒ２によって極めて高い温度が検知された場合には、第２抵抗素子Ｒ２の抵抗値は指数関数的に小さくなり、出力電圧及び出力電流は、ゼロにまで抑制される。
【００７３】
このように、本変形例に係る非反転増幅回路２０ａを備えるスイッチング電源によれば、上記実施の形態と同様の効果が奏される。つまり、温度保護機能をもたない通常のスイッチング電源に対して、制御ＩＣを変更することなく、非反転増幅回路２０ａを追加するだけで、温度保護機能が付加されたスイッチング電源が実現される。
【００７４】
また、本変形例に係る非反転増幅回路２０ａでは、第１抵抗素子Ｒ１は、固定抵抗素子であり、第２抵抗素子Ｒ２は、負特性サーミスタである。
【００７５】
これにより、第２抵抗素子Ｒ２として負特性サーミスタを用いることで、簡易に、温度保護機能が実現される。
【００７６】
以上、本発明に係るスイッチング電源及びＵＳＢ給電装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態又は変形例に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００７７】
例えば、上記実施の形態では、ＵＳＢ給電装置６は、ＵＳＢコネクタ８として、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ａのレセプタクル（メス）を備えたが、これに限られず、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｂ、あるいは、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃのコネクタであってもよい。
【００７８】
また、上記実施の形態では、ＵＳＢ給電装置６は、１個のＵＳＢコネクタ８を備えたが、複数のＵＳＢコネクタを備えてもよい。その場合には、非反転増幅回路２０は、複数のＵＳＢコネクタの温度を検知するのが好ましい。例えば、第２抵抗素子Ｒ２として負特性サーミスタを用い、第１抵抗素子Ｒ１として正特性サーミスタを用いることで、複数のサーミスタを備え、離れた複数の箇所に対する温度保護機能をもつスイッチング電源が実現される。
【００７９】
また、上記実施の形態では、非反転増幅回路２０が有するサーミスタは、ＵＳＢコネクタ８の電源端子ＶＢＵＳ及びダイオード１５の両方の温度を検知したが、これらのうちの一方だけの温度を検知してもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源１０では、二次側の出力電圧が一次側にフィードバックされなかったが、フォトカプラ等を用いて、二次側の出力電圧を制御回路１８にフィードバックし、一定の電圧を出力する制御が行われてもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源１０は、フライバック方式（つまり、絶縁型）のスイッチング電源であったが、このようなタイプに限られず、非絶縁型であってもよい。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２については、降圧型、昇圧型、昇降圧型のいずれであってもよい。本発明に係る非反転増幅回路は、電流検出回路と制御回路とを備えるスイッチング電源であれば、それらの回路の間に付加することで、あらゆる種類のスイッチング電源に適用することができる。
【００８２】
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源１０は、非反転増幅回路２０の前段にローパスフィルタ２１が設けられたが、これに限られない。非反転増幅回路２０にはローパスフィルタを設けず、制御回路１８の入力段にローパスフィルタを設けてもよい。
【００８３】
また、上記実施の形態に係るスイッチング電源１０では、ローパスフィルタ２１は、ＣＲローパスフィルタであったが、オペアンプを用いたアクティブなローパスフィルタであってもよいし、ＬＣローパスフィルタであってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
５  交流電源
６  ＵＳＢ給電装置
７  回路基板
８  ＵＳＢコネクタ
１０  スイッチング電源
１１  整流回路
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５  ダイオード（半導体素子の一例）
１７  スイッチング素子
１８  制御回路
１９  電流検出回路
２０、２０ａ  非反転増幅回路
Ｒ１  第１抵抗素子
Ｒ２  第２抵抗素子
Ａｍｐ  演算増幅器
【図１Ａ】
2020014302.tif 000003
【図１Ｂ】
2020014302.tif 000004
【図２】
2020014302.tif 000005
【図３】
2020014302.tif 000006
【図４】
2020014302.tif 000007