(57)【要約】【課題】スイッチングトランジスタから発生される電子波ノイズを効果的に減殺させ、かつ、機器の小型化を図ることが可能なスイッチングモード電源供給装置、および、電圧出力方法を提供する。【解決手段】  一次コイルと二次コイルとを有するトランスフォーマ１４０と、一次コイルの一端に接続され、一次コイルに供給される電源を制御するスイッチングトランジスタ１７０と、スイッチングトランジスタ１７０と隣接するよう配設され、スイッチングトランジスタ１７０から生じる電子波ノイズを減殺するヒートシンク１８０と、ヒートシンク１８０とトランスフォーマ１４０の一次側の基準グランドである一次側基準グランドとを接続する電源ライン上に配設される容量素子とを含むスイッチモード電源装置が提供される。【選択図】    図２
2006353083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次コイルと二次コイルとを有するトランスフォーマと；
前記一次コイルの一端に接続され、前記一次コイルに供給される電源を制御するスイッチングトランジスタと；
前記スイッチングトランジスタと隣接するよう配設され、前記スイッチングトランジスタから生じる電子波ノイズを減殺するヒートシンクと；
前記ヒートシンクと、前記トランスフォーマの一次側の基準グランドである一次側基準グランドとを接続する電源ライン上に配設される容量素子と；
を含むことを特徴とする、スイッチモード電源装置。
【請求項２】
前記容量素子は、バリスタを含むことを特徴とする、請求項１に記載のスイッチモード電源装置。
【請求項３】
前記容量素子は、キャパシタを含むことを特徴とする、請求項１に記載のスイッチモード電源装置。
【請求項４】
トランスフォーマの一次コイルに整流された交流電圧を供給するステップと；
供給された前記交流電圧を用いて、前記トランスフォーマの二次コイルから誘導電流を発生させるステップと；
前記一次コイルの一端に接続されたスイッチングトランジスタにより、前記一次コイルに供給される前記交流電圧を制御するステップと；
前記スイッチングトランジスタに隣接したヒートシンクにより、前記スイッチングトランジスタから生じる電子波ノイズを減殺させるステップと；
一端が前記トランスフォーマの一次側の基準グランドである一次側基準グランドに接続され、他端が前記ヒートシンクに接続された容量素子により、サージ電圧が発生した場合に、前記スイッチングトランジスタを前記サージ電圧から保護するステップと；
を含むことを特徴とする、スイッチモード電源装置の電圧出力方法。
【請求項５】
前記容量素子は、サージ電圧による前記スイッチングトランジスタのショートを防止することを特徴とする、請求項４に記載のスイッチモード電源装置の電圧出力方法。
【請求項６】
前記容量素子は、バリスタを含むことを特徴とする、請求項４に記載のスイッチモード電源装置の電圧出力方法。
【請求項７】
前記容量素子は、キャパシタを含むことを特徴とする、請求項４に記載のスイッチモード電源装置の電圧出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチモード電源装置（Ｓｗｉｔｃｈ−Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）とスイッチモード電源装置の電圧出力方法に係り、特に、スイッチモード電源装置が含むスイッチングトランジスタから発生する電子波ノイズを効果的に減殺させるだけでなく、機器の小型化が図れるスイッチモード電源装置とスイッチモード電源装置の電圧出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチモード電源装置は、出力電圧の変動に応じて、パルス幅変調型ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用い、トランスフォーマの一次側コイルに接続されているスイッチングトランジスタの駆動時間を調節することで、常に安定した出力電圧を得ることが可能な電源装置である。
【０００３】
図１は、従来のスイッチモード電源装置の概略的な回路図である。図１に示すように、スイッチモード電源装置は、電源１０、フィルタ２０、一次側整流器３０、キャパシタ３５、トランスフォーマ４０、二次側整流器５０、スイッチングトランジスタ７０、ヒートシンク（Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）８０、制御部６０を含む。
【０００４】
図１に示すスイッチモード電源装置には、電源１０から交流入力電源が供給され、制御部６０からの駆動信号に基づいて、スイッチングトランジスタ７０がターンオンされる。交流入力電源は、フィルタ２０を介してフィルタリングされてから、一次側整流器３０とキャパシタ３５とを通して一定レベルに整流、および平滑される。このような電流がトランスフォーマ４０の一次側コイルに供給されると電圧が発生し、発生した電圧により、トランスフォーマ４０の二次側コイルに誘導電流が生じる。所定時間が経つと、スイッチングトランジスタ７０がターンオフされ、トランスフォーマ４０の二次側に生じた誘導電流は二次側整流器５０を通して整流されてＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧が出力される。
【０００５】
このようなスイッチモード電源装置におけるスイッチングトランジスタ７０は、高周波パルス信号により非常に高速のスイッチングの動作を行うため、スイッチングトランジスタ７０が駆動する間、強い電子波障害によるノイズが発生し、スイッチングトランジスタ７０の周辺に放射される。このため、スイッチングトランジスタ７０に隣接した領域にスイッチングトランジスタ７０のノイズを除去するためのヒートシンク８０が配設されている。ヒートシンク８０は、スイッチングトランジスタ７０と電気的に絶縁されているが、物理的には接続されており、スイッチングトランジスタ７０からの電子波を熱に転換して放射する。
【０００６】
ところで、このような金属などで構成されるヒートシンク８０は、スイッチングトランジスタ７０からの電子波を増幅させるきらいがある。これを改善するために、ヒートシンク８０をグラウンド接地することにより電子波を低減させる方法が使用されているが、この場合、ヒートシンク８０とスイッチングトランジスタ７０および一次側の他部品間の電圧差が生じる。したがって、ヒートシンク８０と一次側部品とが隣接するよう配設される場合、ヒートシンク８０と一次側部品との接触によるショートが生じ得るので、ショートを防止するためヒートシンク８０と一次側部品とを所定の距離離隔しなければならない。この場合、部品を配設するのにかなりのスペースを要するので、電源装置の小型化が困難である。
【０００７】
一方、電源装置の小型化のため、ヒートシンク８０をフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）させる場合があるが、これは電子波ノイズを減殺させることができないという短所がある。
【０００８】
したがって、スイッチモード電源装置の小型化が図れ、スイッチングトランジスタ７０からの電子波ノイズを減殺させることができる方法が求められている。
【０００９】
スイッチモード電源装置に関する技術としては、例えば、下記特許文献１〜４が挙げられる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−第１４１３５号公報
【特許文献２】特開２００１−第２１１６４７号公報
【特許文献３】大韓民国実用新案登録第１３７５８７号明細書
【特許文献４】特開２０００−第２９５８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、スイッチングトランジスタからの電子波ノイズを減殺させ、かつ、小型化が図れるスイッチモード電源装置と、スイッチモード電源装置の電圧出力方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、一次コイルと二次コイルとを有するトランスフォーマと、上記一次コイルの一端に接続され、上記一次コイルに供給される電源を制御するスイッチングトランジスタと、上記スイッチングトランジスタと隣接するよう配設され、上記スイッチングトランジスタから生じる電子波ノイズを減殺するヒートシンクと、上記ヒートシンクと、上記トランスフォーマの一次側の基準グランドである一次側基準グランドとを接続する電源ライン上に配設される容量素子とを含むスイッチモード電源装置が提供される。
【００１３】
また、上記容量素子は、バリスタを含むとしてもよい。
【００１４】
また、上記容量素子は、キャパシタを含むとしてもよい。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の別の観点によれば、トランスフォーマの一次コイルに整流された交流電圧を供給するステップと、供給された上記交流電圧を用いて、上記トランスフォーマの二次コイルから誘導電流を発生させるステップと、上記一次コイルの一端に接続されたスイッチングトランジスタにより、上記一次コイルに供給される上記交流電圧を制御するステップと、上記スイッチングトランジスタに隣接したヒートシンクにより、上記スイッチングトランジスタから生じる電子波ノイズを減殺させるステップと、一端が上記トランスフォーマの一次側の基準グランドである一次側基準グランドに接続され、他端が上記ヒートシンクに接続された容量素子により、サージ電圧が発生した場合に、上記スイッチングトランジスタを上記サージ電圧から保護するステップとを含むスイッチモード電源装置の電圧出力方法が提供される。
【００１６】
また、上記容量素子は、サージ電圧による上記スイッチングトランジスタのショートを防止するとしてもよい。
【００１７】
また、上記容量素子は、バリスタを含むとしてもよい。
【００１８】
また、上記容量素子は、キャパシタを含むとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、スイッチングトランジスタからの電子波ノイズを効果的に減殺させることができ、スイッチモード電源装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図２は、本発明に係るスイッチモード電源装置の概略的な回路図である。図２に示すように、本発明に係るスイッチモード電源装置は、電源１１０、フィルタ１２０、一次側整流器１３０、キャパシタ１３５、トランスフォーマ１４０、二次側整流器１５０、スイッチングトランジスタ１７０、ヒートシンク１８０、容量素子としてのバリスタ（ｖａｒｉｓｔｏｒ）２００、制御部１６０を含む。
【００２２】
ここで、電源１１０は、交流入力電源を供給し、フィルタ１２０は、入力された電源を一定のレベルにフィルタリングする。一次側整流器１３０は、フィルタリングされた電源を整流し、キャパシタ１３５は整流された電源を平滑する。キャパシタ１３５は、トランスフォーマ１４０の一次側に並列に接続され、一端がトランスフォーマの一次側の基準グランドである一次側基準グランドに接続されている。
【００２３】
トランスフォーマ１４０は、一次コイルと二次コイルとを含み、キャパシタ１３５を通して平滑された交流電源が一次コイルに供給されると、二次コイルに誘導電流が発生して電圧値または電流値を変換する。
【００２４】
トランスフォーマ１４０の一次コイルには、トランスフォーマ１４０に交流電源を供給するスイッチングトランジスタ１７０が接続される。スイッチングトランジスタ１７０の一端は、トランスフォーマ１４０の一端に接続され、他端は、一次側基準グランドに接続されている。このようなスイッチングトランジスタ１７０は、ＮＰＮトランジスタ、ＰＮＰトランジスタ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などで形成される。本実施形態では、電界効果トランジスタのＭＯＳＦＥＴが用いられる。スイッチモード電源装置において、用いられるスイッチングトランジスタ１７０は高速に動作するので、これにより生じる電子波ノイズを減殺するヒートシンク１８０が組み込まれる。
【００２５】
ヒートシンク１８０は、スイッチングトランジスタ１７０に隣接するよう配設され、ヒートシンク１８０の一端は、キャパシタ１３５が接続される一次側基準グランドに接続される。これにより、ヒートシンク１８０は、スイッチングトランジスタ１７０をはじめとする一次側部品と同様に、一次側部品として見なされ、スイッチングトランジスタ１７０をはじめとする一次側部品と接触してもショートを起こさない。したがって、スイッチングトランジスタ１７０、および他の一次側部品と離隔するためのスペースを必要としない。
【００２６】
このようなヒートシンク１８０と一次側基準グランドとを接続する電源ライン上には、バリスタ２００が配設される。一般に、バリスタ２００は、両端に加わる電源に応じて抵抗値が変わる非線形半導体抵抗素子であり、静電気などによる異常電圧が入力されると、一定以上の電圧を整流し、電子機器の回路や半導体素子を保護することができる。本発明に係るスイッチモード電源装置では、サージ電圧が発生した場合、サージ電圧がヒートシンク１８０に供給されることにより、スイッチングトランジスタ１７０がショートすることを防止する。
【００２７】
一方、上述した実施形態ではヒートシンク１８０と一次側基準グランドとを接続する電源ライン上にバリスタ２００が配設されているが、バリスタ２００に替えて平滑機能を持つキャパシタを配設することもできる。バリスタ２００と同様に、キャパシタを配設した場合もサージ電圧からスイッチングトランジスタ１７０を保護することができる。
【００２８】
制御部１６０は、スイッチモード電源装置の外部からの命令に応じて、スイッチングトランジスタ１７０をオン／オフさせる駆動信号を発生させる。駆動信号が発生するとスイッチングトランジスタ１７０がオンされ、トランスフォーマ１４０の一次コイルに交流電源が供給される。
【００２９】
二次側整流器１５０は、トランスフォーマ１４０の二次コイルから誘導された誘導電流を整流してＤＣ電圧を出力する。また、二次側整流器１５０はグラウンド接地されている。
【００３０】
次に、上述したような構成によるスイッチモード電源装置の作動過程について説明する。
【００３１】
まず、スイッチモード電源装置の外部から駆動命令が入力され、電源１１０から交流電源が供給されると、制御部１６０は、スイッチングトランジスタ１７０をターンオンさせる。すると、電源１１０からの交流電源は、フィルタ１２０と一次側整流器１３０を通してフィルタリング、および整流され、キャパシタ１３５を通して平滑される。その後、平滑された交流電源は、トランスフォーマ１４０の一次コイルに供給され、トランスフォーマ１４０の二次コイルでは、誘導電流が発生する。この時、スイッチングトランジスタ１７０がターンオフされると、二次コイルに誘導された誘導電流は、二次側整流器１５０に供給される。そして、誘導電流は、整流され、ＤＣ電圧として出力される。
【００３２】
ここで、スイッチモード電源装置の動作中、スイッチングトランジスタ１７０が作動することにより生じる電子波ノイズは、ヒートシンク１８０に伝達され放熱される。
【００３３】
このような本発明の実施形態に係るスイッチモード電源装置において、ヒートシンク１８０は、一次側基準グランドに接続される。したがって、ヒートシンク１８０は、従来のスイッチモード電源装置におけるヒートシンクとは異なり、一次側部品として見なされる。これにより、ヒートシンク１８０は、スイッチングトランジスタ１７０からの電子波ノイズを伝達され放射し、かつ、スイッチングトランジスタ１７０をはじめとする一次側部品との距離を過度にとって配設される必要がない。
【００３４】
以上のように、本発明の実施形態に係るスイッチモード電源装置は、小型化が図れ、スイッチングトランジスタ７０からの電子波ノイズを減殺させることができる。また、ヒートシンク１８０と一次側基準グランドとの間にはバリスタ２００が配設されているので、サージ電圧によるスイッチングトランジスタ１７０のショートを防止できる。
【００３５】
また、上述したスイッチモード電源装置を利用して、次に示す電圧を出力する方法が提供される。
【００３６】
トランスフォーマ１４０の一次コイルに、整流された交流電圧を供給する。
【００３７】
供給された交流電圧を用いて、電磁誘導誘により、トランスフォーマ１４０の二次コイルから誘導電流を発生させる。
【００３８】
トランスフォーマ１４０の一次コイルの一端に接続されたスイッチングトランジスタ１７０をオン／オフすることにより、トランスフォーマ１４０の一次コイルに供給される交流電圧を制御する。
【００３９】
スイッチングトランジスタ１７０に隣接したヒートシンク１８０により、スイッチングトランジスタ１７０から生じる電子波ノイズを減殺させる。
【００４０】
一端がトランスフォーマ１４０の一次側の基準グランドである一次側基準グランドに接続され、他端がヒートシンク１８０とに接続された容量素子により、サージ電圧が発生した場合には、スイッチングトランジスタ１７０をサージ電圧から保護する。
【００４１】
かかる方法をスイッチモード電源装置に適用することにより、スイッチモード電源装置は、小型化が図れ、かつ、スイッチングトランジスタ７０からの電子波ノイズを減殺させることができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
例えば、図２において、スイッチングトランジスタ１７０を、ＰＩＮダイオード（ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ  Ｄｉｏｄｅ）を用いたＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）スイッチで構成することなどは、当業者が容易に変更し得る程度のことであり、本発明の等価範囲に属するものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のスイッチモード電源装置を示す概略的な回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスイッチモード電源装置を示す概略的な回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１１０    電源
２０、１２０    フィルタ
３０、１３０    一次側整流器
４０、１４０    トランスフォーマ
５０、１５０    二次側整流器
６０、１６０    制御部
７０、１７０    スイッチングトランジスタ
８０、１８０    ヒートシンク
２００          バリスタ
【図１】
2006353083.tif 000003
【図２】
2006353083.tif 000004