(57)【要約】【課題】力率改善回路とメインスイッチング回路の不安定動作を抑制することのできるスイッチング電源装置を提案する。【解決手段】力率改善回路の安定動作制御回路が、交流入力電圧の上昇過程において、整流脈動電圧が、力率改善回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＦ以上に設定された駆動開始電圧ＶＦ１に達したときに、力率改善回路の動作を開始させる。また、メインスイッチング回路の安定動作制御回路が、交流入力電圧の上昇過程において、平滑化整流電圧が、メインスイッチング回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＭ以上に設定された駆動開始電圧ＶＭ１に達したときに、メインスイッチング回路の動作を開始させる。【選択図】図１
2006333634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力電圧を整流し整流脈動電圧を発生する整流回路、前記整流脈動電圧に基づき高周波電流を発生しこの高周波電流のピーク値を前記整流脈動電圧に追従させて力率改善を行なう力率改善回路、前記力率改善回路の出力電圧を整流し平滑化して整流平滑化電圧を発生する整流平滑回路、前記整流平滑化電圧をスイッチングし交流出力電圧を発生するメインスイッチング回路を備えたスイッチング電源装置であって、
さらに、前記力率改善回路に対する安定動作制御回路を備え、
この力率改善回路に対する安定動作制御回路は、前記交流入力電圧の上昇過程において、前記整流脈動電圧が、前記力率改善回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＦ以上に設定された駆動開始電圧ＶＦ１に達したときに、前記力率改善回路の動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチング電源装置であって、前記安定動作制御回路は、前記交流入力電圧の下降過程において、前記整流脈動電圧が、前記安定動作電圧以上ＶＳＦに設定された駆動停止電圧ＶＦ２に達したときに、前記力率改善回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
請求項２記載のスイッチング電源装置であって、前記力率改善回路に対する安定動作制御回路において、前記駆動開始電圧ＶＦ１が前記駆動停止電圧ＶＦ２よりも高い値に設定されたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項４】
請求項１記載のスイッチング電源装置であって、前記力率改善回路に対する安定動作制御回路は、前記整流脈動電圧を判定する電圧判定回路を有し、この電圧判定回路は、前記交流入力電圧の上昇過程において、前記整流脈動電圧が前記駆動開始電圧ＶＦ１に達したときに動作する制御スイッチング素子を含み、この制御スイッチング素子の動作に基づき、前記力率改善回路の動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項５】
請求項４記載のスイッチング電源装置であって、前記電圧判定回路は、前記交流入力電圧の下降過程において、前記整流脈動電圧が前記駆動停止電圧ＶＦ２に達したときに、前記制御スイッチング素子により、前記力率改善回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項６】
請求項１記載のスイッチング電源装置であって、さらに前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路を備え、
このメインスイッチング回路に対する安定動作制御回路は、前記交流入力電圧の上昇過程において、前記整流平滑化電圧が、前記メインスイッチング回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＭ以上に設定された駆動開始電圧ＶＭ１に達したときに、前記メインスイッチング回路の動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項７】
請求項６記載のスイッチング電源装置であって、前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路は、前記交流入力電圧の下降過程において、前記整流平滑化電圧が、前記安定動作電圧ＶＳＭ以上に設定された駆動停止電圧ＶＭ２に達したときに、前記メインスイッチング回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項８】
請求項７記載のスイッチング電源装置であって、前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路において、前記駆動開始電圧ＶＭ１が前記駆動停止電圧ＶＭ２よりも高い値に設定されたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項９】
請求項６記載のスイッチング電源装置であって、前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路は、前記整流平滑化電圧を判定する電圧判定回路を有し、この電圧判定回路は、前記交流入力電圧の上昇過程において、前記整流平滑化電圧が前記駆動開始電圧ＶＭ１に達したときに動作する制御スイッチング素子を含み、このメインスイッチング回路に対する安定動作制御回路の電圧判定回路における前記制御スイッチング素子の動作に基づき、前記メインスイッチング回路の動作を開始させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１０】
請求項９記載のスイッチング電源装置であって、前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路における電圧判定回路は、前記交流入力電圧の下降過程において、前記整流平滑化電圧が前記駆動停止電圧ＶＭ２に達したときに、前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路の電圧判定回路における前記制御スイッチング素子により、前記メインスイッチング回路の動作を停止させ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】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流入力電圧を整流し整流脈動電圧を発生する整流回路、前記整流脈動電圧に基づき高周波電流を発生しこの高周波電流のピーク値を前記整流脈動電圧に追従させて力率改善を行なう力率改善回路、前記力率改善回路の出力電圧を整流し平滑化して整流平滑化電圧を発生する整流平滑回路、前記整流平滑化電圧をスイッチングし交流出力電圧を発生するメインスイッチング回路を備えたスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯＳＥＬ社（COSEL CO.,LTD）のパワーサプライズ（POWER SUPPLIES）、２００３／２００４年の製品カタログには、この種の整流回路、力率改善回路、整流平滑回路、およびメインスイッチング回路を備えたスイッチング電源装置が開示されている。
【０００３】
【非特許文献１】ＣＯＳＥＬ社（COSELCO.,LTD）のパワーサプライズ（POWERSUPPLIES）、２００３／２００４年の製品カタログ
【０００４】
図５は、この製品カタログに開示されたスイッチング電源回路のブロック回路図である。
このスイッチング電源装置は、整流回路４と、力率改善回路５と、整流平滑回路７と、メインスイッチング回路８を有する。整流回路４は、交流入力電圧Ｖ１を全波整流した整流脈動電圧Ｖａを発生する。
【０００５】
力率改善回路５は、整流回路３からの整流脈動電圧Ｖａを昇圧する昇圧回路５１と、昇圧回路５１を高周波でスイッチングさせる力率制御手段５２と、整流脈動電圧Ｖａを検出する電圧検出回路５３と、昇圧回路５１に流れる高周波電流を検出する電流検出回路５４と、整流平滑回路７からの整流平滑化電圧Ｖｂを検出する電圧検出回路５５を有する。この力率改善回路５は、電流検出回路５４で検出した高周波電流のピーク値が、電圧検出回路５３で検出した整流脈動電圧Ｖａに追従するように、力率改善手段５２により昇圧回路５１をスイッチングし、この昇圧回路５１を流れる高周波電流のピーク値の包絡線波形を、整流脈動電圧Ｖａの位相に近づけることにより、力率改善を行なう。整流平滑回路７は、昇圧回路５１で昇圧された昇圧出力電圧Ｖ２を整流して、整流平滑化電圧Ｖｂを発生する。
【０００６】
メインスイッチング回路８は、整流平滑回路７から整流平滑化電圧Ｖｂの供給を受けるインバータ回路８１と、このインバータ回路８１に接続されたスイッチングトランス８２と、インバータ回路８１からスイッチングトランス８２へ流れる電流を、制御されたデユーティ比でオン、オフするスイッチング制御手段８４と、スイッチングトランス８２に流れる電流を検出する電流検出回路８３を有し、スイッチングトランス８２により、交流出力電圧を発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５に示す従来のスイッチング電源装置において、図６に示すように、整流回路４からの整流脈動電圧Ｖａが、力率改善回路５を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＦ以上に達すれば、力率改善回路５は、安定動作状態で動作するが、交流入力電圧Ｖ１の上昇過程において、整流脈動電圧Ｖａが安定動作電圧ＶＳＦに達する前に、力率改善回路５が間欠的に起動、停止を繰返す不安定動作Ｕ１が起り、また交流入力電圧Ｖ１の下降過程においても、整流脈動電圧Ｖａが安定動作電圧ＶＳＦ以下に低下したときに、力率改善回路５に同様な不安定動作Ｕ２が起る。
【０００８】
また、同様に、メインスイッチング回路８も、図６に示すように、整流平滑回路７からの整流平滑化電圧Ｖｂが、メインスイッチング回路８を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＭ以上に達すれば、安定動作状態で動作するが、交流入力電圧Ｖ１の上昇過程において、整流平滑化電圧Ｖｂが安定動作電圧ＶＳＭに達する前に、メインスイッチング回路８が間歇的に起動、停止を繰返す不安定動作Ｕ３が起り、また交流入力電圧Ｖ１の降下過程においても、整流平滑化電圧Ｖｂが安定動作電圧ＶＳＭ以下に低下したときに、メインスイッチング回路に同様な不安定動作Ｕ４が起る。
【０００９】
力率改善回路５およびメインスイッチング回路８は、力率制御手段５２およびスイッチング制御手段８４の構成に基づき、そのいずれか一方が他方よりも先に起動されるので、そのいずれか一方の不安定動作が、他方の不安定動作を引き起こすような結果となり、いずれもメインスイッチング回路８からの交流出力電圧を不安定として、負荷に悪影響を与える。
【００１０】
また、力率改善回路５が故障などで動作しないケースでは、メインスイッチング回路８の不安定動作Ｕ３、Ｕ４が、負荷の悪影響を与える。
【００１１】
この発明は、力率改善回路の不安定動作と、これに伴なうメインスイッチング回路の不安定動作を防止することができる改善されたスイッチング電源装置を提案することを目的とする。
また、この発明は、さらに、力率改善回路が故障などで動作しないケースでも、メインスイッチング回路の不安定動作を防止することができる改善されたスイッチング電源装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の第１の観点によるスイッチング電源装置は、交流入力電圧を整流し整流脈動電圧を発生する整流回路、整流脈動電圧に基づき高周波電流を発生しこの高周波電流のピーク値を整流脈動電圧に追従させて力率改善を行なう力率改善回路、力率改善回路の出力電圧を整流し平滑化して整流平滑化電圧を発生する整流平滑回路、整流平滑化電圧をスイッチングし交流出力電圧を発生するメインスイッチング回路を備えたスイッチング電源装置であって、さらに、力率改善回路に対する安定動作制御回路を備え、この力率改善回路に対する安定動作制御回路は、交流入力電圧の上昇過程において、整流脈動電圧が、力率改善回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＦ以上に設定された駆動開始電圧ＶＦ１に達したときに、力率改善回路の動作を開始させることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の第２の観点によるスイッチング電源装置は、前記第１の観点によるスイッチング電源装置において、さらに前記メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路を備え、このメインスイッチング回路に対する安定動作制御回路は、交流入力電圧の上昇過程において、整流平滑化電圧が、前記メインスイッチング回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＭ以上に設定された駆動開始電圧ＶＭ１に達したときに、メインスイッチング回路の動作を開始させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の観点によるスイッチング電源装置は、力率改善回路に対する力率改善回路の安定動作制御回路を備え、この安定動作制御回路は、交流入力電圧の上昇過程において、整流脈動電圧が、力率改善回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＦ以上に設定された駆動開始電圧ＶＦ１に達したときに、力率改善回路の動作を開始させるので、力率改善回路の不安定動作を防止することができ、またこの力率改善回路の不安定動作に伴なうメインスイッチング回路の不安定動作をも防止することができ、この不安定動作による負荷への悪影響を防止することができる。
【００１５】
また、この発明の第２の観点によるスイッチング電源装置は、さらにメインスイッチング回路に対する安定動作制御回路を備え、このメインスイッチング回路に対する安定動作制御回路は、交流入力電圧の上昇過程において、整流平滑化電圧が、メインスイッチング回路を安定して動作させるに充分な安定動作電圧ＶＳＭ以上に設定された駆動開始電圧ＶＭ１に達したときに、メインスイッチング回路の動作を開始させるので、メインスイッチング回路の不安定動作を防止し、また力率改善回路の故障時にも、メインスイッチング回路の不安定動作を防止することができ、この不安定動作による負荷への悪影響を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明によるスイッチング電源装置の実施の形態１を示すブロック回路図、図２は、その具体的な電気回路図である。実施の形態１のスイッチング電源装置は、交流入力端子１と、ヒューズ２と、ラインフィルタ３と、整流回路４と、力率改善回路５と、力率改善回路に対する安定動作制御回路６と、整流平滑回路７と、メインスイッチング回路８と、メインスイッチング回路に対する安定動作制御回路９とを備えている。
【００１８】
このスイッチング電源装置は、交流入力端子１に供給された交流入力電圧Ｖ１を、整流回路４で全波整流し、この整流回路４の出力端子に整流脈動電圧Ｖａを発生する。この整流脈動電圧Ｖａに対する電流を力率改善回路５により高周波でスイッチングすることにより、高周波電流Ｉａを発生させ、この高周波電流Ｉａのピーク値を整流脈動電圧Ｖａに追従させることにより、力率改善と昇圧を行ない、昇圧出力電圧Ｖ２を発生する。この力率改善回路５の昇圧出力電圧Ｖ２を整流平滑回路７で整流し、整流平滑化電圧Ｖｂを発生し、この整流平滑化電圧Ｖｂをメインスイッチング回路８によりスイッチングすることにより、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４を発生し、これを負荷に給電する。
【００１９】
この実施の形態１のスイッチング電源装置は、各種負荷に対する電源回路、各種負荷に対するパワー増幅電源回路、紙、フィルム、電線などの長尺材の張り具合を自動的に制御する自動張力制御装置に対するパワー増幅電源回路、または手動で張力制御を行なうための手動張力制御装置に対するパワー増幅電源回路に応用される。これらの電源回路において、メインスイッチング回路８のオン、オフのディーティ比を制御することにより、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の電圧値を調整することができる。例えば、自動張力制御装置または手動張力制御装置に対するパワー増幅電源回路では、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の電圧値を調整することにより、長尺材の張力を制御する。
【００２０】
交流入力端子１は、例えば商用交流電源に接続され、交流入力電圧Ｖ１が供給される。この交流入力電圧Ｖ１の定格電圧値は、８５〜２６４（Ｖ）、その周波数は５０または６０（Ｈｚ）である。この交流入力電圧Ｖ１の定格電圧値と周波数は、世界の各国における商用交流電源の定格値に対応する。
【００２１】
整流回路４は、ヒューズ２と、ラインフィルタ３を介して交流入力端子１に接続され、整流脈動電圧Ｖａを発生する。整流回路４は単相全波整流回路であり、整流脈動電圧Ｖａは、単相全波整流電圧である。整流回路４は、具体的には、図２に示すように、正側出力端子４ａと負側出力端子４ｂを有し、負側出力端子４ｂは基準電位点、すなわちアースに接続される。整流脈動電圧Ｖａは、正側出力端子４ａと負側出力端子４ｂとの間に発生する。この整流脈動電圧Ｖａは、８５〜２６４（Ｖ）である。
【００２２】
力率改善回路５は、整流回路４の正側出力端子４ａと負側出力端子４ｂに、整流脈動電圧Ｖａを受けるように接続される。この力率改善回路５は、昇圧回路５１と、力率制御手段５２と、電圧検出回路５３と、電流検出回路５４と、電圧検出回路５５とを含む。昇圧回路５１は、具体的には、図２に示すように、昇圧コイル５１１と、補助コイル５１２と、昇圧スイッチング素子５１３を有する。補助コイル５１２は、昇圧コイル５１１に誘導結合され、その一端はアースに接続される。昇圧コイル５１１は、整流出力端子４ａと整流平滑回路７との間に接続され、昇圧スイッチング素子５１３は、昇圧コイル５１１と整流平滑回路７との接続点をアースする回路に接続される。この昇圧スイッチング素子５１３は、例えばＰチャンネルのパワーＭＯＳＦＥＴで構成され、そのドレインＤは昇圧コイル５１１の一端に接続されている。
【００２３】
力率制御手段５２は、図２に示すように、力率制御ＩＣ５２１と、この力率制御ＩＣ５２１の駆動電源回路５２２を有する。力率制御ＩＣ５２１は、駆動電源端子ＶＣＣと、出力端子ＯＵＴと、電流側入力端子ＩＳと、電圧側入力端子ＭＵＬと、フィードバック端子ＦＢと、動作制御入力端子ＣＯＭＰと、アース端子ＧＮＤを有する。駆動電源端子ＶＣＣは、駆動電源回路５２２に接続され、この駆動電源回路５２２から駆動電源電圧ＶＦＤの供給を受ける。出力端子ＯＵＴは、昇圧スイッチング素子５１３のゲートＧに接続され、昇圧スイッチング素子５１３をオン、オフ駆動する。電圧側入力端子ＭＵＬは、電圧検出回路５３に接続され、この電圧検出回路５３から、整流脈動電圧Ｖａに比例した電圧信号Ｓｖａが入力される。電流側入力端子ＩＳは、電流検出回路５４に接続され、この電流検出回路５４から、昇圧コイル５１１を流れる高周波電流Ｉａに比例した電流信号Ｓｉａが入力される。
【００２４】
図２に示す駆動電源回路５２２は、抵抗５２２１と、平滑コンデンサ５２２２と、抵抗５２２３と、コンデンサ５２２４と、整流ダイオード５２２５と、ゼナーダイオード５２２６と、抵抗５２２７を含む。抵抗５２２１と平滑コンデンサ５２２２は、整流回路４の正側出力端子４ａとアースとの間に互いに直列に接続される。この抵抗５２２１の一端は、正側出力端子４ａに直接接続され、また平滑コンデンサ５２２２の一端はアースに直接接続される。平滑コンデンサ５２２２の両端には、整流脈動電圧Ｖａに比例した駆動電源電圧ＶＦＤが発生し、この駆動電源電圧ＶＦＤが、力率制御ＩＣ５２１の駆動電源端子ＶＣＣに供給される。
【００２５】
抵抗５２２３と、コンデンサ５２２４と、整流ダイオード５２２５と、ゼナーダイオード５２２６と、抵抗５２２７は、補助コイル５１２の非アース側端子とアースとの間に互いに直列に接続される。抵抗５２２３の一端は、補助コイル５１２の非アース側端子に直接接続され、この抵抗５２２３の他端にコンデンサ５２２４が接続され、このコンデンサ５２２４に整流ダイオード５２２５のアノードが接続される。整流ダイオード５２２５のカソードＣには、ゼナーダイオード５２２６のカソードＣが接続され、ゼナーダイオード５２２６のアノードＡは、抵抗５２２７を介してアースに接続される。整流ダイオード５２２５は、昇圧制御ＩＣ５２１の動作開始後には、昇圧スイッチング素子５１３のオン、オフに基づき、補助コイル５１２に発生する交流電圧を整流し、駆動電源電圧ＶＦＤを増強する。
【００２６】
抵抗５２２１と平滑コンデンサ５２２２との接続点およびゼナーダイオード５２２６のカソードＣは、ともに力率制御ＩＣ５２１の駆動電源端子ＶＣＣに接続され、この駆動電圧端子ＶＣＣに、力率制御ＩＣ５２の駆動電源電圧ＶＦＤを与える。ゼナーダイオード５２２６は、所定のゼナー電圧ＶＺ１を有し、駆動電源電圧ＶＦＤがこのゼナー電圧ＶＺ１以上に上昇したときにブレークし、駆動電源電圧ＶＦＤをゼナー電圧ＶＺ１以上、具体的にはこのゼナー電圧ＶＺ１と抵抗５２２７における電圧とを加えた電圧に保持する。駆動電源電圧ＶＦＤがゼナー電圧ＶＺ１以上に保持された状態では、力率改善回路５の力率制御ＩＣ５２１は安定動作を行なう。駆動電源電圧ＶＦＤがゼナー電圧ＶＺ１に達するときの整流脈動電圧Ｖａが、安定動作電圧ＶＳＦである。
【００２７】
電圧検出回路５３は、具体的には、図２に示すように、コンデンサ５３１と、２つの抵抗５３２、５３３を含む。コンデンサ５３１は、整流回路４の正側出力端子４ａとアースとの間に接続され、２つの抵抗５３２、５３３は、このコンデンサ５３１の両端子間に、互いに直列に接続される。これらの抵抗５３２と抵抗５３３との接続点は力率制御ＩＣ５２１の電圧側入力端子ＭＵＬに接続される。抵抗５３２と抵抗５３３との接続点には、整流脈動電圧Ｖａに比例した電圧信号Ｓｖａが発生し、この電圧信号Ｓｖａが力率制御ＩＣ５２１の電圧側入力端子ＭＵＬに供給される。
【００２８】
電流検出回路５４は、具体的には、図２に示すように、抵抗５４１により構成される。この抵抗５４１は、昇圧スイッチング素子５１３のソースＳとアースとの間に接続されており、昇圧コイル５１１に流れる高周波電流Ｉａに比例した電流信号Ｓｉａを発生する。抵抗５４１と昇圧スイッチング素子５１３との接続点は、力率制御ＩＣ５２１の電流側入力端子ＩＳに接続され、この電流側入力端子ＩＳに電流信号Ｓｉａが供給される。
【００２９】
電圧検出回路５５は、具体的には、図２に示すように、整流平滑回路７の出力端子７ａに、互いに直列に接続された２つの抵抗５５１、５５２を有する。これらの抵抗５５１と抵抗５５２との接続点は、力率制御ＩＣ５２１のフィードバック端子ＦＢに接続される。抵抗５５１と抵抗５５２との接続点には、整流平滑化電圧Ｖｂに比例したフィードバック電圧信号Ｓｆｖが発生し、このフィードバック電圧信号Ｓｆｖが力率制御ＩＣ５２１のフィードバック端子ＦＢに供給される。
【００３０】
力率制御ＩＣ５２１は、図２に示すように、その内部に、駆動コンパレータ５２１１と、制御コンパレータ５２１２と、乗算回路５２１３と、基準電源５２１４とを含む。駆動コンパレータ５２１１は、プラス側入力ａ、マイナス側入力ｂと、出力ｃを有する。この駆動コンパレータ５２１１のマイナス側入力ｂは、乗算回路５２１３を介して電圧側入力端子ＭＵＬに接続される。この乗算回路５２１３は、乗算係数Ｋを発生し、この乗算係数Ｋが動作制御入力端子ＣＯＭＰの制御電圧ＶＦにより調整可能に構成される。電圧側入力端子ＭＵＬへ供給された電圧信号Ｓｖａは、乗算回路５２１３により、乗算出力Ｋ×Ｓｖａとなり、この乗算出力が駆動用コンパレータ５２１１のマイナス側入力ｂに供給される。プラス側入力ａは、電流側入力端子ＩＳに接続され、電流検出回路５４から電流信号Ｓｉａを受ける。
【００３１】
図３は、駆動コンパレータ５２１１の動作説明図である。図３の曲線Ｃ１は、マイナス側入力ｂへ供給される乗算出力Ｋ×Ｓｖａを示し、曲線Ｃ２は、プラス側入力ａへ供給される電流信号Ｓｉａを示す。図３の曲線Ｃ１に示す乗算出力Ｋ×Ｓｖａは、整流脈動電圧Ｖａに比例して脈動している。整流脈動電圧Ｖａは、交流入力電圧Ｖ１の単相全波整流電圧であり、乗算出力Ｋ×Ｓｖａも、整流脈動電圧Ｖａに比例して脈動する。
【００３２】
駆動コンパレータ５２１１のプラス側入力ａへの電流信号Ｓｉａが、そのマイナス側入力ｂへの乗算出力Ｋ×Ｓｖａよりも小さければ、出力ｃは高レベルとなり、昇圧回路５１の昇圧スイッチング素子５１３のゲートＧに、この高レベル出力が供給されるので、昇圧スイッチング素子５１３はオンとなり、昇圧コイル５１１に流れる高周波電流Ｉａが増大する。この高周波電流Ｉａの増大により、電流信号Ｓｉａも増大し、この電流信号Ｓｉａが乗算出力Ｋ×Ｓｖａと同じ値まで増大すると、出力ｃは低レベルとなり、昇圧スイッチング素子５１３のゲートＧが低レベルとなるので、スイッチング素子５１３がオフとなり、高周波電流Ｉａが遮断される。この結果、高周波電流Ｉａが減少し、電流信号Ｓｉａも減少する。この電流信号Ｓｉａがある値まで減少すると、出力ｃは再び高レベルとなって、昇圧スイッチング素子５１３がオンとなり、再び高周波電流Ｉａが増加する。
【００３３】
駆動コンパレータ５２１１は、以上の動作を繰り返し、１００〜２００（ｋＨｚ）の高周波で昇圧スイッチング素子５１３をオン、オフ駆動し、その結果、昇圧コイル５１１に流れる高周波電流Ｉａは、１００〜２００（ｋＨｚ）の高周波で脈動し、この高周波電流Ｉａのピーク値は、電流信号Ｓｉａが乗算出力Ｋ×Ｓｖａで抑制されるので、整流脈動電圧Ｖａに追従する。したがって、高周波電流Ｉａのピーク値は、整流脈動電圧Ｖａの脈動に追従して、この整流脈動電圧Ｖａとほぼ同相で変化することになり、スイッチング電源装置の力率改善が行なわれる。また、昇圧コイル５１１に高周波電流Ｉａが流れる結果、昇圧コイル５１１から昇圧出力電圧Ｖ２が発生する。この昇圧出力電圧Ｖ２は、３８０〜４１０（Ｖ）である。
【００３４】
力率制御ＩＣ５２１は、図２に示すように、駆動コンパレータ５２１１とともに、制御コンパレータ５２１２を内蔵している。この制御コンパレータ５２１２は、プラス側入力ｄとマイナス側入力ｅと出力ｆを有する。プラス側入力ｄには、電圧検出回路５５からのフィードバック電圧信号Ｓｆｖが供給され、またマイナス側入力ｅには、基準電源５２１４からの基準電圧信号Ｓｒｅｆが供給される。出力ｆは動作制御入力端子ＣＯＭＰと乗算回路５２１３に接続され、乗算回路５２１３の乗算係数Ｋを調整する。この制御コンパレータ５２１２は、電圧検出回路５５からのフィードバック電圧信号Ｓｆｖが基準電圧信号Ｓｒｅｆと等しくなるように、乗算回路５２１３の乗算係数Ｋを調整し、昇圧回路５１の昇圧出力電圧Ｖ２および整流平滑化電圧Ｖｂを所定値に調整する。
【００３５】
整流平滑回路７は、力率改善回路５の昇圧回路５１からの昇圧出力電圧Ｖ２を整流平滑化し、整流平滑化電圧Ｖｂを発生する。この整流平滑化電圧Ｖｂは、３８０〜４１０（Ｖ）である。整流平滑回路７は、具体的には、図２に示すように、整流ダイオード７１と平滑コンデンサ７２を含む。整流平滑回路７の出力端子７ａは整流ダイオード７１のカソードである。整流ダイオード７１のアノードＡは、昇圧回路５１の昇圧コイル５１１の一端に接続されており、そのカソードＣは平滑コンデンサ７２を介してアースに接続されており、平滑コンデンサ７２の両端に、整流平滑化電圧Ｖｂを発生する。
【００３６】
メインスイッチング回路８は、インバータ回路８１と、スイッチングトランス８２と、電流検出回路８３と、スイッチング制御手段８４を有する。具体的には、図２に示すように、インバータ回路８１はメインスイッチング素子８１１を有し、このメインスイッチング素子８１１は、整流平滑化電圧Ｖｂを、制御されたデユーティ比で周期的にオン、オフする。このメインスイッチング素子８１１は、例えばＰチャンネルのパワーＭＯＳＦＥＴで構成される。
【００３７】
スイッチングトランス８２は、具体的には、図２に示すように、入力コイル８２１と、２つの出力コイル８２２、８２３と、制御電源コイル８２４とを有し、これらの各コイルは、それぞれ共通の鉄心に巻回され、互いに誘導結合されている。入力コイル８２１の一端は、整流平滑回路７の出力端子７ａに接続され、その他端はメインスイッチング素子８１１のドレインＤに接続される。電流検出回路８３は、抵抗８３１を有し、この抵抗８３１は、メインスイッチング素子８１１のソースＳをアースする回路に接続される。この抵抗８３１とメインスイッチング素子８１１のソースＳとの接続点には、メインスイッチング素子８１１を流れるメインスイッチング電流Ｉｂに比例した電流信号Ｓｉｂが発生する。
【００３８】
スイッチングトランス８２の各出力コイル８２２、８２３には、メインスイッチング素子８１１のオン、オフに基づき、交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４が発生し、これらの交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４は、それぞれ整流ダイオード８２５、８２６により整流されて、負荷に供給される。交流出力電圧Ｖ３、Ｖ４の大きさは、メインスイッチング素子８１１のオン、オフのデユーティ比を調整することにより調整される。スイッチングトランス８２の制御電源コイル８２４には、メインスイッチング素子８１１のオン、オフに基づき、制御用交流電圧Ｖ５が発生し、この制御交流電圧Ｖ５は整流ダイオード８２７により整流される。
【００３９】
スイッチング制御手段８４は、スイッチング制御ＩＣ８４１と、起動抵抗８４２と、ゼナーダイオード８４３と、抵抗８４４を有する。スイッチング制御ＩＣ８４１は、駆動電源端子ＶＣＣと、駆動信号出力端子ＯＵＴと、クランプ端子ＣＬＭと、アース端子ＧＮＤとを有する。駆動電源端子ＶＣＣは、起動抵抗８４２を介して整流平滑回路７の出力端子７ａに接続され、駆動電源電圧ＶＭＤの供給を受ける。この駆動電源電圧ＶＭＤは、整流平滑化電圧Ｖｂに比例する。また駆動電源端子ＶＣＣは、整流ダイオード８２７のカソードＣに接続されており、スイッチング制御ＩＣ８４１の動作開始後には、駆動電源電圧ＶＭＤは、制御用交流電圧Ｖ５を整流ダイオード８４２で整流した電圧で増強される。
【００４０】
ゼナーダイオード８４３のアノードＡは抵抗８４４を介してアースに接続され、そのカソードＣはスイッチング制御ＩＣ８４１の駆動電源端子ＶＣＣに接続される。このゼナーダイオード８４３は、ゼナー電圧ＶＺ２を有し、駆動電源電圧ＶＭＤがこのゼナー電圧ＶＺ２以上のときにブレークし、駆動電源電圧ＶＭＤをゼナー電圧ＶＺ２以上の電圧、具体的にはゼナー電圧ＶＺ２に抵抗８４４における電圧を加えた電圧に保持する。駆動電源電圧ＶＭＤがゼナー電圧ＶＺ２以上に保持された状態では、スイッチング制御ＩＣ８４１は安定動作を行ない、メインスイッチング回路８が安定動作を行なう。駆動電源電圧ＶＦＤがゼナー電圧ＶＺ２に達するときの整流平滑化電圧Ｖｂが、安定動作電圧ＶＳＭである。
【００４１】
スイッチング制御ＩＣ８４１は、駆動信号出力端子ＯＵＴに、制御されたデユーティ比の駆動信号ＶＤＲを発生し、この駆動信号ＶＤＲをメインスイッチング素子８１１のゲートＧに供給し、このメインスイッチング素子８１１を制御されたデユーティ比でオン、オフ駆動する。なお、電流検出回路８３１からの電流信号Ｓｉｂは、クランプ端子ＣＬＭに接続され、この電流信号Ｓｉｂが過大になれば、駆動信号ＶＤＲを停止して、メインスイッチング素子８１１を保護する。
【００４２】
さて、この発明の特徴である力率改善回路の安定動作制御回路６について説明する。力率改善回路５の力率制御ＩＣ５２１は前述の通り、整流回路４から出力される整流脈動電圧Ｖａに基づいて駆動電源回路５２２が発生する駆動電源電圧ＶＦＤの供給を受けて動作する。この駆動電源電圧ＶＦＤは、整流脈動電圧Ｖａに比例しており、力率制御ＩＣ５２１は、駆動電源電圧ＶＦＤがゼナーダイオード５２２６のゼナー電圧ＶＺ１以上に達したときに安定した動作を行なう。駆動電源電圧ＶＦＤがゼナー電圧ＶＺ１に達するときの整流脈動電圧Ｖａが安定動作電圧ＶＳＦであり、この安定動作電圧ＶＳＦは、例えば６０（Ｖ）である。
【００４３】
力率改善回路６の安定動作制御回路６は、整流回路４からの整流脈動電圧Ｖａが、この力率改善回路５の安定動作電圧ＶＳＦ以上の電圧範囲において、力率改善回路５に対する動作開始電圧ＶＦ１と動作停止電圧ＶＦ２を設定する。これらの動作開始電圧ＶＦ１と動作停止電圧ＶＦ２は、次の関係式（１）を満足するように設定される。
ＶＦ１＞ＶＦ２＞ＶＳＦ      （１）
具体的には、安定動作電圧ＶＳＦが６０（Ｖ）であるときに、動作開始電圧ＶＦ１は、例えば７５（Ｖ）に設定され、動作停止電圧ＶＦ２は、例えば７０（Ｖ）に設定される。
【００４４】
力率改善回路５の安定動作制御回路６は、力率改善回路５を電圧判定回路６１と駆動回路６２を有する。まず、電圧判定回路６１は、交流入力端子１に交流入力電圧Ｖ１が投入されて整流回路４の整流脈動電圧Ｖａが上昇する上昇過程において、この整流脈流電圧Ｖａが、動作開始電圧ＶＦ１、例えば７５（Ｖ）に達したことを判定し、また交流入力電圧Ｖ１が遮断されて整流脈動電圧Ｖａが降下する降下過程において、整流脈動電圧Ｖａが、動作停止電圧ＶＦ２、例えば７０（Ｖ）に達したことを判定する。この電圧判定回路６１は、抵抗６１１と抵抗６１２と、制御スイッチング素子６１３と、抵抗６１４と、ゼナーダイオード６１５を含む。
【００４５】
抵抗６１１と抵抗６１２は、整流回路４の正側出力端子４ａとアースとの間に、互いに直列に接続される。抵抗６１１の一端は正側出力端子４ａに直接接続され、抵抗６１２の一端は直接アースに接続される。これらの抵抗６１１、６１２は、整流脈動電圧Ｖａに対する分圧回路を構成し、整流脈動電圧Ｖａの分圧電圧ＶＳ１を発生する。
【００４６】
制御スイッチング素子６１３は、例えばＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴで構成され、そのゲートＧは抵抗６１１と抵抗６１２との接続点に接続され、分圧電圧ＶＳ１の供給を受ける。また制御スイッチング素子６１３のドレインＤは、抵抗６１４を介して、整流平滑回路７の出力端子７ａに接続され、そのソースＳは直接アースに接続される。ゼナーダイオード６１５は、制御スイッチング素子６１３のゲートＧとソースＳとの間に、ソースＳにアノードＡが接続される極性で接続され、過大な分圧電圧ＶＳ１を受けたときにブレークし、制御スイッチング素子６１３を保護する。
【００４７】
制御スイッチング素子６１３は、通常はオフ状態にあり、そのゲートＧへの分圧電圧ＶＳ１がゲートオン電圧Ｖｏｎ１まで上昇したときに、オフ状態からオン状態にスイッチし、その後、分圧電圧ＶＳ１がゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ１まで低下したときに、オン状態からオフ状態に復帰する特性を有する。ゲートオン電圧Ｖｏｎ１は、ゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ１よりも高い。ゲートオン電圧Ｖｏｎ１は、動作開始電圧ＶＦ１を設定し、またゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ１は動作停止電圧ＶＦ２を設定する。
【００４８】
駆動回路６２は、駆動スイッチング素子６２１と、抵抗６２２と、抵抗６２３と、コンデンサ６２４を含む。駆動スイッチング素子６２１は、例えばＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴで構成される。この駆動スイッチング素子６２１のドレインＤは、力率制御ＩＣ５２１の動作制御入力端子ＣＯＭＰに直接接続され、そのソースＳはアースに直接接続され、そのゲートＧは抵抗６２２を介して制御スイッチング素子６１３のドレインＤに接続される。抵抗６２３は、駆動スイッチング素子６２１のゲートＧとソースＳとの間に接続される。コンデンサ６２４は、駆動スイッチング素子６２１のドレインＤとソースＳとの間に接続される。
【００４９】
さて、電圧判定回路６１の制御スイッチング素子６１３は、通常オフ状態にある。このため交流入力電圧Ｖ１が投入され、交流入力電圧Ｖ１が上昇する上昇過程において、整流平滑回路７の出力端子７ａの整流平滑化電圧Ｖｂが僅かに上昇すると、抵抗６１４、６２２および抵抗６２３を通じて流れる電流に基づき、駆動スイッチング素子６２１のゲートには、駆動スイッチング素子６２１をオン状態とする電圧が発生し、駆動スイッチング素子６２１はオン状態となる。この駆動スイッチング素子６２１のオン状態では、力率制御ＩＣ５２１の動作制御入力端子ＣＯＭＰへの制御電圧ＶＦは、アース電位（０（Ｖ））にほぼ等しくなり、この状態では、力率制御ＩＣ５２１は非動作状態に制御される。この力率制御ＩＣ５２１の非動作状態では、力率制御ＩＣ５２１の乗算回路５２１３は、その乗算係数ＫがＫ＝０となり、駆動コンパレータ５２１１のマイナス側入力ｂは、電圧信号Ｓｖａが上昇しても０電位を保持するので、その出力ｃも低レベルを維持し、昇圧スイッチング素子５１３はオフ状態を維持する。
【００５０】
整流脈動電圧Ｖａの上昇過程において、この整流脈動電圧Ｖａが動作開始電圧ＶＦ１、例えば７５（Ｖ）に達すると、分圧電圧ＶＳ１が制御スイッチング素子６１３のゲートオン電圧Ｖｏｎ１以上となり、この制御スイッチング素子６１３がオフ状態からオン状態にスイッチする。これに伴ない、駆動スイッチング素子６２１のゲート電圧がほぼ０電位に低下するので、駆動スイッチング素子６２１がオン状態からオフ状態へスイッチする。その結果、力率制御ＩＣ５２１の動作制御入力端子ＣＯＭＰの電位は、アース電位から開放されるので、乗算回路５２１３は電圧信号Ｓｖａに乗算係数Kを乗算した出力を、駆動コンパレータ５２１１のマイナス入力ｂへ入力する。この状態では、駆動コンパレータ５２１１は、１００〜２００ｋＨｚの高周波で昇圧スイッチング素子５１３を駆動するので、昇圧回路５１の昇圧出力Ｖ２および整流平滑電圧Ｖｂは急速に３８０〜４１０（Ｖ）に上昇する。
【００５１】
動作開始電圧ＶＦ１、例えば７５（Ｖ）が、力率制御回路５の安定動作電圧ＶＳＦ、例えば６０（Ｖ）以上に設定されるので、力率制御ＩＣ５２１が動作開始電圧ＶＦ１で動作を開始した場合に、力率改善回路５は、非動作状態から急激に安定動作状態にスイッチする結果となり、従来のような不安定動作を起すことなく、安定動作を開始する。
【００５２】
また、整流脈動電圧の下降過程において、整流脈動電圧Ｖａが、動作停止電圧ＶＦ２、例えば７０（Ｖ）まで低下すると、分圧電圧ＶＳ１が制御スイッチング素子６１３のゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ１に低下するので、この制御スイッチング素子６１３がオン状態からオフ状態にスイッチして、オフ状態に復帰するので、駆動スイッチング素子６２１がオン状態に復帰し、力率制御ＩＣ５２１の動作制御入力端子ＣＯＭＰの電位がほぼアース電位に低下し、乗算回路５２１３の乗算係数Ｋが０に低下するので、力率改善回路５はその動作を停止する。
【００５３】
動作停止電圧ＶＦ２、例えば７０（Ｖ）が、力率制御回路５の安定動作電圧ＶＳＦ、例えば６０（Ｖ）以上に設定されるので、力率制御ＩＣ５２１が動作停止電圧ＶＦ２で動作を停止する場合にも、力率改善回路５は、安定動作から急激に動作を停止する結果となり、従来のような不安定動作を起すことなく、動作を停止する。
【００５４】
なお、動作停止電圧ＶＦ２が動作開始電圧ＶＦ１よりも小さく設定され、それらの間にヒステリシス特性を設けている。したがって、力率改善回路５が動作開始電圧ＶＦ１で動作を開始し、力率改善回路５に電流が流れて、整流脈動電圧Ｖａが低下しても、これにより、整流脈動電圧Ｖａが動作停止電圧ＶＦ２以下に低下しないように、動作停止電圧ＶＦ２を設定することにより、確実に力率改善回路５の不安定動作を解消できる。
【００５５】
安定動作制御回路６が設けられない従来回路では、整流脈動電圧Ｖａの上昇過程において、整流脈動電圧Ｖａが、力率改善回路５の安定動作電圧ＶＳＦに達する前に、整流脈動電圧Ｖａが、例えば４０（Ｖ）に達した段階から、駆動電源電圧ＶＦＤの上昇に伴ない力率制御ＩＣ５２１が動作を開始する。この動作開始時にも、電圧信号Ｓｖａが整流脈動電圧Ｖａに比例して増大しているので、駆動コンパレータ５２１１の出力ｃが高レベルとなり、昇圧スイッチング素子５１３がオンとなり、昇圧スイッチング素子５１３を流れる電流が増大する。しかし、昇圧スイッチング素子５１３を流れる電流が増加すると、整流脈動電圧Ｖａの低下が起り、力率制御ＩＣ５２１が再び動作を停止する不安定動作Ｕ１（図６（ｂ））が起る。
【００５６】
また、安定動作制御回路６が設けられない従来回路では、整流脈動電圧Ｖａの降下過程において、整流脈動電圧Ｖａが、力率改善回路５の安定動作電圧ＶＳＦよりも低下し、整流脈動電圧Ｖａが、例えば３０（Ｖ）に低下した段階から、駆動電源電圧ＶＦＤの低下に伴ない、力率制御ＩＣ５２１が動作を停止する。この力率制御ＩＣ５２１の動作停止により、昇圧スイッチング素子５１３を流れる電流が減少すると、整流脈動電圧Ｖａが再び上昇し、力率制御ＩＣ５２１が再び動作を停止する不安定動作Ｕ２（図６（ｂ））が起る。
【００５７】
この発明による安定動作制御回路６は、力率改善回路６の安定動作電圧ＶＳＦ以上の動作開始電圧ＶＦ１で力率制御ＩＣ５２１の動作を開始させ、またその安定動作電圧以上の動作停止電圧ＶＦ２で力率制御ＩＣ５２１の動作を停止させるので、従来回路のような不安定動作を解消することができる。また、力率改善回路５の不安定動作に伴ない、メインスイッチング回路８が不安定動作を誘発する不都合も解消できる。
【００５８】
図４は、実施の形態１のスイッチング電源装置の動作説明図である。図４（ａ）は、整流脈動電圧Ｖａの変化を示し、図４（ｂ）はそれに伴なう力率制御ＩＣ５２１の制御電圧ＶＦの変化を、また図４（ｃ）は整流脈動電圧Ｖａの変化に伴なう整流平滑化電圧Ｖｂの変化を、また図４（ｄ）はそれに伴なうスイッチング制御ＩＣ８４１の駆動電源電圧ＶＭＤの変化を示す。
【００５９】
図４（ａ）（ｂ）から明らかなように、整流脈動電圧Ｖａの上昇過程では、この整流脈動電圧Ｖａが、力率改善回路５の安定動作電圧ＶＳＦを超えて、動作開始電圧ＶＦ１に達したときに、力率制御ＩＣ５２１に対する制御電圧ＶＦが急激に増大するので、力率改善回路５は不安定動作を起すことなく安定動作を行ない、また、整流脈動電圧Ｖａの下降過程では、この整流脈動電圧Ｖａが、力率改善回路５の安定動作電圧ＶＳＦ以上の動作停止電圧ＶＦ２に達したときに、力率制御ＩＣ５２１に対する制御電圧ＶＦが急激にほぼアース電位に低下するので、力率改善回路５は不安定動作を起すことなく、動作を停止する。
【００６０】
次に、この発明の特徴であるメインスイッチング回路８の安定動作制御回路９について説明する。メインスイッチング回路８のスイッチング制御ＩＣ８４１は、前述の通り、整流平滑化電圧Ｖｂに比例する駆動電源電圧ＶＭＤに基づいて動作する。このスイッチング制御ＩＣ８４１は、整流平滑化電圧Ｖｂが安定動作電圧ＶＳＭ以上のときに、安定状態で動作し、メインスイッチング回路８が安定して動作する。この安定動作電圧ＶＳＭは、例えば４０〜５０（Ｖ）である。
【００６１】
メインスイッチング回路８の安定動作制御回路９は、整流平滑回路７からの整流平滑化電圧Ｖｂが、このメインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭ以上の電圧範囲において、メインスイッチング回路８に対する動作開始電圧ＶＭ１と動作停止電圧ＶＭ２を設定する。これらの動作開始電圧ＶＭ１と動作停止電圧ＶＭ２は、次の関係式（２）を満足するように設定される。
ＶＭ１＞ＶＭ２＞ＶＳＭ      （２）
具体的には、安定動作電圧ＶＳＦが４０〜５０（Ｖ）であるときに、動作開始電圧ＶＭ１は、例えば２４０（Ｖ）に設定され、動作停止電圧ＶＭ２は、例えば１００（Ｖ）に設定される。
【００６２】
メインスイッチング回路８の安定動作制御回路９は、電圧判定回路９１と駆動回路９２を有する。まず、電圧判定回路９１は、交流入力端子１に交流入力電圧Ｖ１が投入されて整流平滑回路７の整流平滑化電圧Ｖｂが上昇する上昇過程において、この整流平滑化電圧Ｖｂが、動作開始電圧ＶＭ１、例えば２４０（Ｖ）に達したことを検出し、また交流入力電圧Ｖ１が遮断されて整流平滑化電圧Ｖｂが降下する降下過程において、整流平滑化電圧Ｖｂが、動作停止電圧ＶＭ２、例えば１００（Ｖ）に達したことを検出する。この電圧判定回路９１は、抵抗９１１と、抵抗９１２と、制御スイッチング素子９１３と、ゼナーダイオード９１４を含む。
【００６３】
抵抗９１１と抵抗９１２は、整流平滑回路７の整流ダイオード７１のカソードＣとアースとの間に、互いに直列に接続される。抵抗９１１の一端は整流ダイオード７１のカソードＣに直接接続され、抵抗９１２の一端は直接アースに接続される。これらの抵抗９１１、９１２は、整流平滑化電圧Ｖｂを分圧する分圧回路を構成し、整流平滑化電圧Ｖｂに対する分圧電圧ＶＳ２を発生する。
【００６４】
制御スイッチング素子９１３は、例えばＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴで構成され、そのゲートＧは抵抗９１１と抵抗９１２の接続点に直接接続され、このゲートＧには、分圧電圧ＶＳ２が供給される。制御スイッチング素子９１３のソースＳは直接アースに接続される。ゼナーダイオード９１４のアノードＡは、直接アースに接続され、そのカソードＣは制御スイッチング素子９１３のゲートＧに接続される。このゼナーダイオード９１４は、制御スイッチング素子９１３のゲート電圧が過大に上昇したときにブレークし、制御スイッチング素子９１３を保護する。
【００６５】
制御スイッチング素子９１３は、通常はオフ状態にあり、そのゲートへの分圧電圧ＶＳ２がゲートオン電圧Ｖｏｎ２まで上昇したときに、オフ状態からオン状態にスイッチし、その後、分圧電圧ＶＳ２がゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ２まで低下したときに、オン状態からオフ状態に復帰する特性を有する。ゲートオン電圧Ｖｏｎ２は、ゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ２よりも高い。ゲートオン電圧Ｖｏｎ２は動作開始電圧ＶＭ１を設定し、ゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ２は動作停止電圧ＶＭ２を設定する。
【００６６】
駆動回路９２は、駆動スイッチング素子９２１と、抵抗９２２と、ゼナーダイオード９２３と、ゼナーダイオード９２４と、抵抗９２５を含む。駆動スイッチング素子９２１は、例えばＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴで構成される。この駆動スイッチング素子９２１のドレインＤは、ゼナーダイオード９２４を介して、スイッチング制御ＩＣ８４１の駆動電圧端子ＶＣＣに接続され、そのソースＳはアースに直接接続され、そのゲートＧは制御スイッチング素子９１３のドレインＤに接続される。抵抗９２２は、駆動スイッチング素子９２１のゲートＧと整流ダイオード７１のカソードＣとの間に接続され、また抵抗９２５は駆動スイッチング素子９２１のドレインＤとアースとの間に接続される。
【００６７】
ゼナーダイオード９２４は、そのアノードＡが駆動スイッチング素子９２１のドレインＤに接続される極性で配置される。このゼナーダイオード９２４は、ゼナー電圧ＶＺ３を有し、このゼナー電圧ＶＺ３は、ゼナーダイオード８４３のゼナー電圧ＶＺ２に較べて、充分小さい。ゼナーダイオード９２３は、駆動スイッチング素子９２１のゲートＧとアースとの間に、アノードＡがアースに接続される極性で接続される。ゼナーダイオード９２３は、駆動スイッチング素子９２１のゲートＧに過大なゲート電圧が印加された場合にブレークし、駆動スイッチング素子９２１を保護する。
【００６８】
さて、電圧判定回路９１の制御スイッチング素子９１３は、通常オフ状態にある。このため交流入力電圧Ｖ１が投入され、交流入力電圧Ｖ１が上昇する上昇過程において、整流平滑回路７の出力端子７ａの整流平滑化電圧Ｖｂが僅かに上昇すると、抵抗９２２を介して、駆動スイッチング素子９２１のゲートには、駆動スイッチング素子９２１をオン状態とする電圧が発生し、駆動スイッチング素子９２１はオン状態となる。この駆動スイッチング素子６２１のオン状態では、スイッチング制御ＩＣ５８４１の駆動電源端子ＶＣＣのへ駆動電源電圧ＶＭＤは、ゼナーダイオード９２４がブレークすることにより、そのゼナー電圧ＶＺ３によって低レベルに抑制される。この状態では、スイッチング制御ＩＣ８４１は非動作状態に制御される。このスイッチング制御ＩＣ８４１の非動作状態では、その出力端子ＯＵＴは低レベルを維持し、スイッチング素子８３１はオフ状態を維持する。
【００６９】
整流平滑化電圧Ｖｂの上昇過程において、この整流平滑化電圧Ｖｂが動作開始電圧ＶＭ１、例えば２４０（Ｖ）に達すると、抵抗９１１と抵抗９１２により分圧された分圧電圧ＶＳ２が制御スイッチング素子９１３のゲートオン電圧Ｖｏｎ２以上となり、この制御スイッチング素子９１３がオフ状態からオン状態にスイッチする。これに伴ない、駆動スイッチング素子９２１のゲート電圧がほぼ０電位に低下するので、駆動スイッチング素子９２１がオン状態からオフ状態へスイッチする。その結果、スイッチング制御ＩＣ８４１の駆動電源端子ＶＣＣの駆動電源電圧ＶＭＤは、ゼナーダイオード９２４のゼナー電圧ＶＺ３によって抑制されず、ゼナーダイオード８４３のブレークにより、そのゼナー電圧ＶＺ２以上の電圧となり、スイッチング制御ＩＣ８４１が動作を開始する。
【００７０】
動作開始電圧ＶＭ１、例えば２４０（Ｖ）が、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭ、例えば４０〜５０（Ｖ）以上に設定されるので、スイッチング制御ＩＣ８４１が動作開始電圧ＶＭ１で動作を開始した場合に、メインスイッチング回路８は、非動作状態から急激に動作状態へスイッチする結果となり、従来のような不安定動作を起すことなく、安定動作を開始する。
【００７１】
また、整流脈動電圧の下降過程において、整流平滑化電圧Ｖｂが、動作停止電圧ＶＭ２、例えば１００（Ｖ）まで低下すると、分圧電圧ＶＳ２が、制御スイッチング素子９１３のゲートオフ電圧Ｖｏｆｆ２に低下するので、この制御スイッチング素子９１３がオン状態からオフ状態にスイッチして、オフ状態に復帰する。このため駆動スイッチング素子９２１がオン状態に復帰し、スイッチング制御ＩＣ８４１の駆動電源端子ＶＣＣへの駆動電源電圧ＶＭＤが、ゼナーダイオード９２４の低いゼナー電圧ＶＺ３に抑制されるので、メインスイッチング回路８はその動作を停止する。
【００７２】
動作停止電圧ＶＭ２、例えば１００（Ｖ）が、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭ、例えば４０〜５０（Ｖ）以上に設定されるので、スイッチング制御ＩＣ８４１が動作停止電圧ＶＭ２で動作を停止する場合にも、メインスイッチング回路８は、安定動作から急激に動作を停止する結果となり、従来のような不安定動作を起すことなく、動作を停止する。
【００７３】
なお、動作停止電圧ＶＭ２が動作開始電圧ＶＭ１よりも小さく設定され、それらの間にヒステリシス特性を設けている。したがって、メインスイッチング回路８が動作開始電圧ＶＭ１で動作を開始し、メインスイッチング回路８に電流が流れて、整流平滑化電圧Ｖｂが低下しても、これにより、整流平滑化電圧Ｖｂが動作停止電圧ＶＭ２以下に低下しないように、動作停止電圧ＶＭ２を設定することにより、確実にメインスイッチング回路８の不安定動作を解消できる。
【００７４】
安定動作制御回路９が設けられない従来回路では、整流平滑化電圧Ｖｂの上昇過程において、整流平滑化電圧Ｖｂが、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭに達する前に、整流平滑化電圧Ｖｂが、例えば３０（Ｖ）に達した段階から、駆動電源電圧ＶＭＤの上昇に伴ない、スイッチング制御ＩＣ８４１が動作を開始する。このスイッチング制御ＩＣ８４１に動作開始により、メインスイッチング素子８１１がオンした後、このメインスイッチング素子８１１を流れる電流が増加するために、整流平滑化電圧Ｖｂが低下して、スイッチング制御ＩＣ８４１が再び動作を停止する不安定動作Ｕ３（図６（ｄ））が起る。
【００７５】
また、安定動作制御回路９が設けられない従来回路では、整流平滑化電圧Ｖｂの降下過程において、整流平滑化電圧Ｖｂが、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭよりも低下し、整流平滑化電圧Ｖｂが、例えば２５（Ｖ）に低下した段階から、駆動電源電圧ＶＭＤの低下に伴ない、スイッチング制御ＩＣ８４１が動作を停止する。このスイッチング制御ＩＣ８４１の動作停止により、メインスイッチング素子８１１を流れる電流が減少ために、整流平滑化電圧Ｖｂが再び上昇し、スイッチング制御ＩＣ８４１が再び動作を停止する不安定動作Ｕ４（図６（ｄ））が起る。
【００７６】
この発明による安定動作制御回路９は、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭ以上の動作開始電圧ＶＭ１でスイッチング制御ＩＣ８４１の動作を開始させ、またその安定動作電圧ＶＳＭ以上の動作停止電圧ＶＭ２でスイッチング制御ＩＣ８４１の動作を停止させるので、従来回路のような不安定動作を解消することができる。また、メインスイッチング回路８の不安定動作に伴ない、力率改善回路５が不安定動作を誘発する不都合も解消できる。
【００７７】
図４（ｃ）（ｄ）から明らかなように、整流平滑化電圧Ｖｂの上昇過程では、この整流平滑化電圧Ｖｂが、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭを超えて、動作開始電圧ＶＭ１に達したときに、スイッチング制御ＩＣ５２１に対する駆動電源電圧ＶＭＤが急激に増大するので、メインスイッチング回路８は不安定動作を起すことなく安定動作を開始し、また、整流平滑化電圧Ｖｂの下降過程では、この整流平滑化電圧Ｖｂが、メインスイッチング回路８の安定動作電圧ＶＳＭ以上の動作停止電圧ＶＭ２に達したときに、スイッチング制御ＩＣ８４１に対する駆動電源電圧ＶＭＤが急激に低下するので、メインスイッチング回路８は不安定動作を起すことなく、動作を停止する。
【００７８】
なお、実施の形態１では、力率改善回路５に対する安定動作制御回路６は、力率制御ＩＣ５２１の動作制御入力端子ＣＯＭＰへの制御電圧ＶＦを制御しているが、安定動作制御回路６により、力率制御ＩＣ５２１に対する駆動電源電圧ＶＦＤを制御することにより、力率改善回路５に対する動作開始電圧ＶＦ１と動作停止電圧ＶＦ２を設定することもできる。この場合、安定動作制御回路６は、例えば安定動作制御回路９と同様な構成とされる。
【００７９】
また、実施の形態１では、力率改善回路５は力率制御ＩＣ５２１を用いて昇圧回路５１を制御するが、力率制御ＩＣ５２１をマイクロコンピュータに代え、このマイクロコンピュータのプログラムを用いて、昇圧スイッチング素子５１３を高周波でオン、オフ駆動することもできる。この場合、安定動作制御回路６は、マイクロコンピュータの駆動電源電圧またはマイクロコンピュータ内の信号を制御することにより、力率改善回路５に対する動作開始電圧ＶＦ１と動作停止信号ＶＦ２を設定する。
【００８０】
また、実施の形態１では、メインスイッチング回路８はスイッチング制御ＩＣ８４１を用いてインバータ回路８１を制御するが、スイッチング制御ＩＣ８４１をマイクロコンピュータに代え、このマイクロコンピュータのプログラムを用いて、メインスイッチング素子８１１をオン、オフ駆動することもできる。この場合、安定動作制御回路９は、マイクロコンピュータの駆動電源電圧またはマイクロコンピュータ内の信号を制御することにより、メインスイッチング回路８に対する動作開始電圧ＶＭ１と動作停止信号ＶＭ２を設定する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
この発明によるスイッチング電源装置は、一般のスイッチング電源装置および張力制御を行なうスイッチング電源装置に応用される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、この発明によるスイッチング電源装置に実施の形態１を示すブロック回路図。
【図２】図２は、実施の形態１の具体的な電気回路図。
【図３】図３は、実施の形態１における力率改善回路の動作説明図。
【図４】図４は、実施の形態１のスイッチング電源装置の動作説明図。
【図５】図５は、従来のスイッチング電源装置のブロック回路図。
【図６】図６は、従来のスイッチング電源装置の動作説明図。
【符号の説明】
【００８３】
４：整流回路、５：力率改善回路、５１：昇圧回路、５２：力率制御手段、
５３：電圧検出回路、５４：電流検出回路、６：力率改善回路の安定動作制御回路、
６１：電圧判定回路、６２：駆動回路、７：整流平滑回路、
８：メインスイッチング回路、８１：インバータ回路、８２：スイッチングトランス、
８４：スイッチング制御手段、９：メインスイッチング回路の安定動作制御回路、
９１：電圧判定回路、９２：駆動回路。
【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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【図６】
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