(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を監視する軽負荷検出手段と、スイッチング電源の２次側に接続されたコンデンサまたはバッテリと、該コンデンサまたはバッテリと負荷との間に接続され前記軽負荷検出手段からの指令信号により軽負荷時にオンして負荷に電力を供給する電圧変換手段と、前記軽負荷検出手段からの指令信号により軽負荷時にオンして前記コンデンサまたはバッテリの充放電量を監視し、所定の充電量でスイッチング電源の１次側の動作を停止させ、所定の放電量でスイッチング電源の１次側を動作させる充放電量監視手段とを具備したことを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源を入力とするスイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のスイッチング電源の効率特性例を示す図であり、図４は、その回路構成例を示す図である。図４において、商用電源１をダイオードブリッジ２およびコンデンサ３により整流平滑し、得られた直流電圧をスイッチング電源制御回路１３からの信号でＭＯＳＦＥＴ５をスイッチングし、トランス４の２次側に接続されたダイオード６およびコンデンサ７で整流平滑して、負荷１２に直流電力を供給している。
【０００３】
一般に、スイッチング電源の場合、図３に示すように定格負荷時の効率に比べ軽負荷時の効率は非常に悪くなる。例えば、定格負荷時の効率が８０％なのに対して、軽負荷時の効率は２０％程度になる。但し、変換電力が小さいため、発生している損失そのものは小さく、例えば発熱などもあまり問題とはならない。そのため、軽負荷の場合でも、効率が低い状態で使用していた。例えば、テレビなどに代表されるように、使用していないときにもリモコンの信号が受信可能となるように、制御回路の一部を動作させている（待機状態）が、これがスイッチング電源を軽負荷で使用している状態である。
【０００４】
しかし、近年、待機状態の電力消費が問題になってきている。待機状態の電力は小さいが継続時間が長いため、総合的な使用電力量は大きくなってしまう。このため、この待機時の消費電力を小さく押さえようとする動きがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、従来のスイッチング電源の別の回路構成例を示す図である。前述の待機時の消費電力を小さく押さえるために、軽負荷状態を狙って作った別の電源回路２７をダイオード２４を介して図４に示す電源回路に並列に追加接続して、軽負荷時の効率を改善したものである。しかし、このように新たな電源回路を追加する方式では、回路が複雑になり、外形も大きくなり、価格も高いスイッチング電源となってしまう問題があった。
本発明の目的は、軽負荷時の効率改善を安価に実現したスイッチング電源を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、負荷を監視する軽負荷検出手段と、スイッチング電源の２次側に接続されたコンデンサまたはバッテリと、該コンデンサまたはバッテリと負荷との間に接続され前記軽負荷検出手段からの指令信号により軽負荷時にオンして負荷に電力を供給する電圧変換手段と、前記軽負荷検出手段からの指令信号により軽負荷時にオンして前記コンデンサまたはバッテリの充放電量を監視し、所定の充電量でスイッチング電源の１次側の動作を停止させ、所定の放電量でスイッチング電源の１次側を動作させる充放電量監視手段とを具備することとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施例を示す回路構成図である。図１において、８，９，１０はダイオード、１１は大容量のコンデンサ、１４は充放電量監視回路、１５は例えばＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換回路、１６は軽負荷検出回路、１７はスイッチ、１９はフライバック電源であり、その他の構成要素は図４と同じであり同じ符号を付してある。
【０００８】
破線で囲んだフライバック電源１９は、従来から一般的に用いられているフライバック方式の電源とほぼ同じであり、定格での電源の動作は通常用いられているものと何ら変わりはない。
【０００９】
スイッチ１７とダイオード８は、軽負荷動作時に不要となる回路（例えばコンデンサ７）を切り離すためのものである。従って、定格負荷時は、スイッチ１７は閉じた状態で使用される。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は動作を停止しており、充放電量監視回路１４も動作を停止している。
【００１０】
軽負荷になると、先ず軽負荷検出回路１６がこの軽負荷の状態を検出する。軽負荷検出回路１６からの信号によりスイッチ１７が開となり、フライバック方式の電源１９を定格と同程度の変換電力で動作させ、この電力でコンデンサ１１を急速に充電する。定格と同程度の変換電力で充電を行うため、電力変換の効率の高い領域が使用できる。軽負荷検出回路１６からの信号により動作する充放電量監視回路１４はこの充電の状況を監視しており、所定の充電量になった時点でスイッチング電源制御回路１３にオフ指令信号を送ってフライバック電源１９の動作を停止させる。
【００１１】
一方、軽負荷時には、軽負荷検出回路１６からの指令信号により、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５が動作を開始する。このＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、コンデンサ１１に貯えられたエネルギーを入力として、所定の出力電圧に変換して負荷１２に電力を供給する。
【００１２】
その間、充放電量監視回路１４はコンデンサ１１の放電量を監視しており、所定の放電量に達すると、スイッチング電源制御回路１３にオン指令信号を送ってフライバック電源１９を再度動作させ、コンデンサ１１を急速充電する。
以降、上記の動作を繰り返す。
【００１３】
図２は、本発明の第２の実施例を示す回路構成図である。図１との相違点は、大容量のコンデンサ１１の代わりに充放電可能なバッテリ１８を使用している点であり、回路の動作は図１と同じである。
【００１４】
なお、エネルギー蓄積手段である大容量のコンデンサ１１やバッテリ１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して負荷１２に接続されるが、エネルギーを蓄積する際の電圧は出力電圧よりも高くすることができる。エネルギーを蓄積する際の電圧を高くすると、特に図１の大容量のコンデンサ１１を使用する場合には、より大きなエネルギーを蓄積することが可能となる。こうすることで、フライバック電源１９の休止期間を長くすることが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを電圧変換回路として使用したとき、このＤＣ−ＤＣコンバータは軽負荷の状態を狙って作成されるため、例えば９０％程度の高変換効率のものが実現可能である。従って、従来技術でスイッチング電源の効率が定格時８０％であったとすると、この発明によれば、
（電源の定格時効率）×（ＤＣ−ＤＣコンバータの効率）＝約７０％
の変換効率が可能であり、従来技術の２０％程度に比べて大幅に効率改善を図ることが安価にできる。
【００１６】
また、電圧変換回路として３端子レギュレータを用いた場合、ＤＣ−ＤＣコンバータをもちいた場合に比べて効率は落ちるが、それでも全体の効率は約５０％程度が実現可能である。
さらに、この軽負荷時に使用される負荷が入力電圧の変動が許される場合、（例えば、ＬＥＤの点灯などの）新たな電圧変換回路を追加しないことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す回路構成図。
【図２】この発明の第２の実施例を示す回路構成図。
【図３】従来のスイッチング電源の効率特性例を示す図。
【図４】従来のスイッチング電源の回路構成例を示す図。
【図５】従来のスイッチング電源の別の回路構成例を示す図。
【符号の説明】
１…商用電源、２…ダイオードブリッジ、３，７…コンデンサ、４…トランス、５…ＭＯＳＦＥＴ、６，８，９，１０…ダイオード、１１…大容量コンデンサ、１２…負荷、１３…スイッチング電源制御回路、１４…充放電量監視回路、１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１６…軽負荷検出回路、１７…スイッチ、１８…バッテリ、１９…フライバック電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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