(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの一次側に加えられる直流を断続して、この直流を交流に変換するスイッチング回路と、
前記トランスの第１の二次側からの交流を直流に変換し、この直流を第１出力とする変換回路と、
前記トランスの第２の二次側からの交流を整流する整流回路と、
この整流回路により整流された出力を平滑する第１平滑回路と、
入力されたリモート信号で、前記整流回路からの出力を導通状態または非導通状態のどちらかにするスイッチ回路と、
このスイッチ回路からの出力を平滑して第２出力とする第２平滑回路と、
検出端子を備え、この検出端子に加えられる直流の変化を検出する検出回路と、
この検出回路からの検出信号を前記スイッチング回路に送る伝達回路と、
前記スイッチング回路は、その伝達回路からの検出信号に基づいて断続の周期を変えて、第１,第２出力を安定化させるスイッチング電源装置であって、
前記整流回路と第１平滑回路との接続と、第２平滑回路と前記検出端子との接続とを行ったり、これら接続を解除したりする切替え回路を備え、
この切替え回路は、前記スイッチ回路が導通状態であるとき、前記整流回路と第１平滑回路の接続を解除するとともに第２平滑回路と前記検出端子とを接続して第２平滑回路からの第２出力を前記検出端子に加え、スイッチ回路が非導通状態であるとき、整流回路を第１平滑回路に接続すると共に第２平滑回路と検出端子の接続を解除して第１平滑回路の出力を検出端子に加えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力された直流電圧から複数の直流電圧を生成するスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力された直流から複数の直流電圧を生成するスイッチング電源装置を、図３に示す。このスイッチング電源装置の端子２１１と端子２１２との間には、直流電圧が加えられる。
【０００３】
スイッチング電源装置のスイッチング回路２０２が、ＭＯＳ・ＦＥＴ２０２Ａとコントローラ２０２Ｂを備える。スイッチング回路２０２は、トランス２０１の一次側に加えられる直流電圧を、ＭＯＳ・ＦＥＴ２０２Ａで断続して、交流に変換する。コントローラ２０２Ｂは、ＭＯＳ・ＦＥＴ２０２Ａの断続を制御する。
【０００４】
スイッチング電源装置の変換回路２０３が、ダイオード２０３Ａとコンデンサ２０３Ｂを備える。変換回路２０３は、トランス２０１の二次側からの交流電圧を整流して平滑する。コンデンサ２０３Ｂからの直流電圧が、端子２１３とグランド端子２１５の間に加えられる。この直流電圧は、スイッチング電源装置が生成する直流出力の１つである。
【０００５】
スイッチング電源装置の検出回路２０７が、抵抗２０７Ａ，２０７Ｂと、シャントレギュレータ２０７Ｃとを備える。検出回路２０７は、変換回路２０３からの直流電圧の変化を検出する。
【０００６】
スイッチング電源装置の送出回路２０８が、フォトダイオード２０８Ａとフォトトランジスタ２０８Ｂを備える。送出回路２０８は、検出回路２０７が検出した直流電圧の変化をコントローラ２０２Ｂに伝える。コントローラ２０２Ｂは、送出回路２０８からの検出信号に基づいて、端子２１３の直流電圧を安定化させる。
【０００７】
一方、スイッチング電源装置のダイオード２０４が、トランス２０１からの交流電圧を整流する。三端子回路２０５がダイオード２０４からの出力を所定値の電圧に変換する。三端子回路２０５は、レギュレータ用のトランジスタ（図示を省略）などの、複数の半導体素子を備えるレギュレータ回路を内部に含む。三端子回路２０５は、所定値の電圧をリモート電圧として、端子２１４とグランド端子２１５との間に加える。リモート電圧は、スイッチング電源装置が生成する直流出力の１つである。
【０００８】
三端子回路２０５に接続されているスイッチ回路２０６が、三端子回路２０５からリモート電圧を出力するかどうかを制御する。このスイッチ２０６は、スイッチング電源装置に付属する別の回路（図示を省略）などからのリモート信号で開閉する。これにより、三端子回路２０５のグランド端子２０５Ａが、スイッチング電源装置のグランド端子２１５に接続状態になるか、または、非接続状態になる。つまり、スイッチング電源装置には、リモートオン、リモートオフの機能がある。
【０００９】
このようにして、従来のスイッチング電源装置は、直流電圧を端子２１３に出力し、リモート電圧を端子２１４に出力する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のスイッチング電源装置は、検出回路２０７と送出回路２０８で構成される制御系により、端子２１３の直流電圧を安定化する。また、三端子回路２０５とスイッチ回路２０６で構成される制御系により、端子２１４のリモート電圧を安定化する。
【００１１】
つまり、従来のスイッチング電源装置には、２つの制御系が必要であるという問題がある。これにより、装置の回路の小型化が制限され、また、効率が低下される。
【００１２】
この発明の目的は、このような問題点を除き、装置の回路構成を簡単にすることができるスイッチング電源装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その目的を達成するため、トランスの一次側に加えられる直流を断続して、この直流を交流に変換するスイッチング回路と、
前記トランスの第１の二次側からの交流を直流に変換し、この直流を第１出力とする変換回路と、
前記トランスの第２の二次側からの交流を整流する整流回路と、
この整流回路により整流された出力を平滑する第１平滑回路と、
入力されたリモート信号で、前記整流回路からの出力を導通状態または非導通状態のどちらかにするスイッチ回路と、
このスイッチ回路からの出力を平滑して第２出力とする第２平滑回路と、
検出端子を備え、この検出端子に加えられる直流の変化を検出する検出回路と、
この検出回路からの検出信号を前記スイッチング回路に送る伝達回路と、
前記スイッチング回路は、その伝達回路からの検出信号に基づいて断続の周期を変えて、第１,第２出力を安定化させるスイッチング電源装置であって、
前記整流回路と第１平滑回路との接続と、第２平滑回路と前記検出端子との接続とを行ったり、これら接続を解除したりする切替え回路を備え、
この切替え回路は、前記スイッチ回路が導通状態であるとき、前記整流回路と第１平滑回路の接続を解除するとともに第２平滑回路と前記検出端子とを接続して第２平滑回路からの第２出力を前記検出端子に加え、スイッチ回路が非導通状態であるとき、整流回路を第１平滑回路に接続すると共に第２平滑回路と検出端子の接続を解除して第１平滑回路の出力を検出端子に加えることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、スイッチ回路が導通状態にあるとき、切替え回路は、整流回路と第１平滑回路の接続を解除する。同時に、切替え回路は、第２平滑回路からの第２出力を検出回路の検出端子に加える。これにより、検出回路は、第２出力の変化を示す検出信号を、伝達回路を経由してスイッチング回路に送る。この結果、スイッチング回路は、第２出力を安定化するように、直流を断続する周期を変える。
【００１５】
また、スイッチ回路が非導通状態にあるとき、切替え回路は、整流回路を第１平滑回路に接続する。同時に、切替え回路は、第２平滑回路と検出端子の接続を解除して、第１平滑回路の出力を検出端子に加える。
【００１６】
この状態のとき、第１出力が負荷の変動で変化すると、この変化が、トランスの第２の二次側の出力に影響する。検出回路の検出端子には、トランスの第２の二次側の出力を整流して平滑した直流が加えられる。したがって、検出回路は、第１出力の変化を検出して、スイッチング回路に送る。この結果、スイッチング回路は、第１出力を安定化するように、断続の周期を変える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置を示す図である。このスイッチング電源装置は、トランス１と、スイッチング回路２と、変換回路３と、整流回路としてダイオード４と、第１平滑回路としてコンデンサ５と、スイッチ回路６と、第２平滑回路としてコンデンサ７と、検出回路８と、伝達回路９と、切替え回路１０とを備える。
【００１９】
この実施の形態に係るスイッチング電源装置では、スイッチング回路２は、ＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａとコントローラ２Ｂを備え、変換回路３は、ダイオード３Ａとコンデンサ３Ｂを備える。また、スイッチ回路６は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａと抵抗６Ｂとを備え、検出回路８は、抵抗８Ａ，８Ｂとシャントレギュレータ８Ｃを備える。さらに、伝達回路９は、フォトダイオード９Ａとフォトトランジスタ９Ｂを備え、切替え回路１０は、ダイオード１０Ａ，１０Ｂを備える。
【００２０】
トランス１は、一次側と２つの二次側を備える。トランス１の一次側には、端子１０１とＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａが接続されている。一方の二次側（第１の二次側）には、変換回路３とグランド端子１０５が接続され、他方の二次側（第２の二次側）には、ダイオード４とグランド端子１０５が接続されている。そして、第１の二次側が、第２の二次側に比べて高い交流電圧を出力する。
【００２１】
スイッチング回路２は、ｎチャネルのＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａとコントローラ２Ｂを備える。さらに、コントローラ２Ｂは、図２に示すように、出力電圧制御回路２１と、ゲート駆動回路２２とを備える。
【００２２】
スイッチング回路２の出力電圧制御回路２１は、伝達回路９のフォトトランジスタ９Ｂが生成する検出信号を入力とする。出力電圧制御回路２１は、検出信号の電流変化に応じて電圧が変わる制御信号を生成する。出力電圧制御回路２１は、この制御信号をゲート駆動回路２２に出力する。ゲート駆動回路２２は、出力電圧制御回路２１から制御信号を受け取ると、この制御信号に基づいて、ＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａに加えるゲート電圧を制御し、ＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａの断続の周期を変える。
【００２３】
スイッチング回路２のＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａは、コントローラ２Ｂの制御により、トランス１の一次側を経由して、端子１０１から端子１０２に流れる直流電流を断続し、トランス１の一次側にパルス状の交流電圧を加える。
【００２４】
変換回路３のダイオード３Ａは、次のように接続されている。ダイオード３Ａのアノードがトランス１の第１の二次側に接続され、カソードが端子１０３に接続されている。このような接続により、ダイオード３Ａは、トランス１の第１の二次側から出力される交流電圧を整流する。
【００２５】
変換回路３のコンデンサ３Ｂは、端子１０３とグランド端子１０５の間に接続されている。このような接続により、コンデンサ３Ｂは、ダイオード３Ａが整流した電圧を平滑して、直流電圧に変換する。そして、コンデンサ３Ｂは、この直流電圧を端子１０３に出力する。
【００２６】
ダイオード４は、次のように接続されている。ダイオード４のアノードがトランス１の第２の二次側に接続され、カソードがＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａに接続されている。このような接続により、ダイオード４は、トランス１の第２の二次側から出力される交流電圧を整流する。
【００２７】
コンデンサ５は、ダイオード１０Ａに対して直列に接続されている。このような接続により、コンデンサ５は、ダイオード１０Ａを経由して加えられる電圧を平滑して、直流電圧に変換する。
【００２８】
スイッチ回路６のＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａは、次のように接続されている。スイッチ回路６のＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａのドレインがダイオード４のカソードに接続され、ソースが端子１０４に接続されている。また、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａのゲートがリモート端子１０６に接続されている。さらに、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａのゲートには、抵抗６Ｂの一端が接続されている。抵抗６Ｂの他端が端子１０３に接続されている。
【００２９】
このような接続により、リモート端子１０６がリモート信号を受け取らないと、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａは、抵抗６Ｂにより、ドレインとソース間が導通状態（以下、オンと記す）になる。このときの飽和電圧がＶＳＡＴである。また、リモート端子１０６が、「Ｌ（ロウ）」レベルのリモート信号を受け取ると、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａのドレインとソース間が非導通状態（以下、オフと記す）になる。
【００３０】
コンデンサ７は、端子１０４とグランド端子１０５の間に接続されている。このような接続により、コンデンサ７は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａからの電圧を平滑し、平滑した電圧をリモート電圧として、端子１０４に出力する。
【００３１】
検出回路８の抵抗８Ａは、抵抗８Ｂに対して直列に接続されている。この直列回路は、検出回路８の検出端子８Ｄとグランド端子１０５の間に接続されている。このような接続により、抵抗８Ａ，８Ｂは、ダイオード１０Ｂを経由して与えられるリモート電圧を分圧して、シャントレギュレータ８Ｃに加える。
【００３２】
検出回路８のシャントレギュレータ８Ｃは、次のように接続されている。シャントレギュレータ８Ｃは、伝達回路９のフォトダイオード９Ａに対して直列に接続されている。そして、シャントレギュレータ８Ｃは、抵抗８Ａ，８Ｂが生成した分圧電圧により、リモート電圧に比例する電流を伝達回路９に流す。
【００３３】
伝達回路９は、フォトダイオード９Ａとフォトトランジスタ９Ｂを一体的にしたフォトカップラである。
【００３４】
伝達回路９のフォトダイオード９Ａは、シャントレギュレータ８Ｃに対して直列に接続されている。さらに、この直列回路は、端子１０３とグランド端子１０５の間に接続されている。このような接続により、フォトダイオード９Ａには、シャントレギュレータ８Ｃが生成した電流が流れる。つまり、フォトダイオード９Ａには、リモート電圧に比例する電流が流れる。フォトダイオード９Ａは、この電流に応じて光を発生する。
【００３５】
伝達回路９のフォトトランジスタ９Ｂは、次のように接続されている。フォトトランジスタ９Ｂのコレクタがコントローラ２Ｂに接続され、エミッタが端子１０２に接続されている。このような接続により、フォトトランジスタ９Ｂは、フォトダイオード９Ａからの光を受光する。そして、フォトトランジスタ９Ｂは、受光した光に比例する電流を検出信号としてコントローラ２Ｂに送る。
【００３６】
切替え回路１０のダイオード１０Ａは、次のように接続されている。ダイオード１０Ａのカソードがコンデンサ５に接続されて、ダイオード１０Ａがコンデンサ５に対して直列に接続されている。この直列回路は、ダイオード４のカソードとグランド端子１０５の間に接続されている。また、ダイオード１０Ｂのアノードが端子１０４に接続され、カソードが、検出回路８の検出端子８Ｄに接続されている。さらに、ダイオード１０Ａとコンデンサ５の接続点１０７が検出回路８の検出端子８Ｄに接続されている。
【００３７】
切替え回路１０のダイオード１０Ａ，１０Ｂの順方向電圧ＶＦ１，ＶＦ２は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａの飽和電圧ＶＳＡＴに対して、
順方向電圧ＶＦ１≧飽和電圧ＶＳＡＴ＋順方向電圧ＶＦ２
のように設定されている。
【００３８】
これにより、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａがオンであるとき、ダイオード１０Ａによる電圧降下が、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａとダイオード１０Ｂによる電圧降下に比べて大きいので、ダイオード１０Ａがオフになり、ダイオード１０Ｂがオンになる。また逆に、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａがオフであるとき、ダイオード１０Ａがオンになり、ダイオード１０Ｂがオフになる。つまり、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａの状態により、ダイオード１０Ａ，１０Ｂの状態は、次のようになる。
【００３９】
【表１】
0003548923.tif 000002
次に、この実施の形態の動作について説明する。
【００４０】
端子１０１と端子１０２の間に、直流電圧を加えると、ＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａが、コントローラ２Ｂの制御で直流電圧を高速で断続する。この断続で発生する交流電流がトランス１の一次側を流れる。これにより、トランス１の２つの二次側には、交流電圧が発生する。
【００４１】
ダイオード３Ａは、トランス１の第１の二次側から出力される交流電圧を整流し、コンデンサ３Ｂは、ダイオード３Ａが整流した電圧を平滑して、直流電圧に変換する。コンデンサ３Ｂは、この直流電圧を端子１０３に出力する。同時に、コンデンサ３Ｂの直流電圧は、フォトダイオード９Ａと抵抗６Ｂに加えられる。
【００４２】
このような状態のとき、リモート端子１０６にリモート信号が加えられていないと、次のようになる。このとき、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａがオンになり、ダイオード４がトランス１の第２の二次側からの交流電圧を整流する。整流された電圧は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａを通り、コンデンサ７に加わる。コンデンサ７は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａからの電圧を平滑し、平滑した電圧をリモート電圧として、端子１０４に出力する。
【００４３】
この電圧により、
ダイオード１０Ａ…オフ
ダイオード１０Ｂ…オン
になる。これにより、検出端子８Ｄには、端子１０４のリモート電圧が加えられる。
【００４４】
このとき、リモート電圧が、例えば、負荷の影響で変動すると、抵抗８Ａ，８Ｂが生成する分圧電圧が同じように変化する。シャントレギュレータ８Ｃは、この分圧電圧の変化を電流変化に変換する。この電流の変化は、フォトダイオード９Ａにより、フォトトランジスタ９Ｂに伝えられる。コントローラ２Ｂは、フォトトランジスタ９Ｂの検出信号でＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａの断続の周期を変える。これにより、リモート電圧が安定化される。
【００４５】
リモート信号がリモート端子１０６に加えられると、次のようになる。このとき、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａがオフになる。トランス１の第２の二次側からの電圧は、ダイオード４で整流され、コンデンサ５で平滑される。接続点１０７が検出端子８Ｄに接続されているので、検出端子８Ｄの電圧がコンデンサ５の電圧と等しくなる。同時に、ＭＯＳ・ＦＥＴ６Ａがオフであるので、ダイオード１０Ｂがオフになる。この結果、端子１０４には、電圧が出力されない。また、接続点１０７の直流電圧は、端子１０４に接続されている負荷の影響を受けない。
【００４６】
一方、トランス１の第１の二次側からの電圧は、ダイオード３Ａ、コンデンサ３Ｂで直流に変換されて、端子１０３から出力される。このとき、端子１０３の電圧が、例えば、負荷の影響で変動すると、この変動により、トランス１の第１の二次側からの電圧が変動する。この変動と連動するように、トランス１の第２の二次側の電圧が変動する。この結果、接続点１０７の直流電圧が変動する。この変動は、検出回路８の検出端子８Ｄに加えられる。そして、検出回路８の抵抗８Ａ，８Ｂが生成する分圧電圧が同じように変化する。シャントレギュレータ８Ｃは、この分圧電圧の変化を、電流変化に変換する。この電流の変化は、フォトダイオード９Ａにより、フォトトランジスタ９Ｂに伝えられる。コントローラ２Ｂは、フォトトランジスタ９Ｂの検出信号でＭＯＳ・ＦＥＴ２Ａの断続の周期を変える。これにより、端子１０３の直流電圧が安定化される。
【００４７】
このようにして、この実施の形態により、検出回路８と伝達回路９とで構成される制御系だけで、端子１０３の直流電圧と端子１０４のリモート電圧を安定化することができる。この結果、従来に比べて、制御系を減らすことができる。
【００４８】
これにより、効率を向上することができる。さらに、装置を小型化することができ、また、装置のコストを下げることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明により、スイッチ回路が導通状態のとき、第２出力の変化を検出して、スイッチング回路に送るので、第２出力を安定化する。また、スイッチ回路が非導通状態のとき、第１出力の変化を検出して、スイッチング回路に送るので、第１出力を安定化する。この結果、１つの制御系で出力を安定化することができる。これにより、装置の回路構成を簡単にすることができ、装置の小型化を可能にする。また、効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置を示すブロック図である。
【図２】コントローラを示すブロック図である。
【図３】従来のスイッチング電源装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  トランス
２  スイッチング回路
２Ａ  ＭＯＳ・ＦＥＴ
２Ｂ  コントローラ
３  変換回路
３Ａ  ダイオード
３Ｂ  コンデンサ
４  ダイオード
５  コンデンサ
６  スイッチ回路
６Ａ  ＭＯＳ・ＦＥＴ
６Ｂ  抵抗
７  コンデンサ
８  検出回路
８Ａ，８Ｂ  抵抗
８Ｃ  シャントレギュレータ
８Ｄ  検出端子
９  伝達回路
９Ａ  フォトダイオード
９Ｂ  フォトトランジスタ
１０  切替え回路
１０Ａ，１０Ｂ  ダイオード
【図１】
0003548923.tif 000003
【図２】
0003548923.tif 000004
【図３】
0003548923.tif 000005