(57)【要約】【課題】起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現する。【解決手段】過電流保護回路は、電流を検出する過電流保護回路であって、第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値の２段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号又は電圧低下状態信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧低下状態信号が出力されている間は前記第２過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を検出する過電流保護回路であって、
第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値の２段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号又は電圧低下状態信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧低下状態信号が出力されている間は前記第２過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部を備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
電流を検出する過電流保護回路であって、
第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第３過電流閾値の２段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号又は電圧超過状態信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第３過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部とを備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項３】
電流を検出する過電流保護回路であって、
第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値と、前記第１過電流閾値より大きく前記第２過電流閾値とは異なる第３過電流閾値の３段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号、電圧低下状態信号又は電圧超過状態信号のうちいずれかの信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第２過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第３過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部とを備えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項４】
請求項３に記載の過電流保護回路であって、
前記第２過電流閾値と、前記第３過電流閾値とが同一であることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項５】
請求項１，３，４のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記出力電圧監視部により出力された信号が前記定常状態信号から前記電圧低下状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、前記過電流閾値を前記第１過電流閾値から前記第２過電流閾値に瞬時に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記出力電圧監視部により出力された信号が前記定常状態信号から前記電圧超過状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、前記過電流閾値を前記第１過電流閾値から前記第３過電流閾値に瞬時に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項７】
請求項１，３，４のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記出力電圧監視部により出力された信号が前記電圧低下状態信号から前記定常状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、一定時間経過後に、前記過電流閾値を前記第２過電流閾値から前記第１過電流閾値に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項８】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記出力電圧監視部により出力された信号が前記電圧超過状態信号から前記定常状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、一定時間経過後に、前記過電流閾値を前記第３過電流閾値から前記第１過電流閾値に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項９】
請求項１，３〜８のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
電源投入後から予め設定された目標電圧に到達するまでの間は、前記過電流閾値は前記第２過電流閾値が設定され、
前記設定された目標電圧に到達した後、前記過電流監視部は、前記過電流閾値を前記第１過電流閾値に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項１０】
請求項１，３〜９のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
瞬時停電又は瞬時電圧低下の発生により前記出力電圧が低下したとき、前記出力電圧監視部は前記電圧低下状態信号を出力し、前記過電流監視部は前記出力電圧監視部により出力された前記電圧低下状態信号に基づいて、前記過電流閾値を前記第２過電流閾値に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項１１】
請求項２〜１０のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
電源系統の故障又は雷サージの印加の発生により前記出力電圧が増加したとき、前記出力電圧監視部は前記電圧超過状態信号を出力し、前記過電流監視部は前記出力電圧監視部により出力された前記電圧超過状態信号に基づいて、前記過電流閾値を前記第３過電流閾値に設定することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記過電流閾値が、前記第２の過電流閾値又は前記第３過電流閾値に設定する期間が一定時間以上継続した場合には、前記過電流監視部は前記第１過電流閾値に切り替えることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の過電流保護回路であって、
前記出力電圧監視部は、前記スイッチング素子の動作タイミングを決定する電圧帰還部により検出された電圧に応じて、前記定常状態信号、前記電圧低下状態信号又は前記電圧超過状態信号を出力することを特徴とする過電流保護回路。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の過電流保護回路を備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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を検出する過電流保護回路及びスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過電流保護回路を備えるスイッチング電源装置１ｚの従来例について図７を参照して説明する。図７は、従来の過電流保護回路を備えるスイッチング電源装置１ｚの主要部を示す回路構成図である。図７に示すように、スイッチング電源装置１ｚは、入力端子１１ｚ，１２ｚからトランス１４ｚまでの一次側回路と、トランス１４ｚから出力端子２５ｚ，２６ｚまでの二次側回路で構成される。また、一次側回路は過電流監視部１６ｚと制御回路１７ｚとを備え、二次側回路は電圧帰還部２８ｚを備える。
【０００３】
図７において、交流電源８ｚから入力端子１１ｚ、１２ｚに入力された交流電圧は、ブリッジダイオードＤＢｚで整流された後、コンデンサ１３ｚにより平滑化される。コンデンサ１３ｚにより平滑化された直流電圧は、スイッチング素子ＳＷｚを介してトランス１４ｚの一次側巻線に印加される。
【０００４】
スイッチング素子ＳＷｚは、制御回路１７ｚにより出力される制御信号に基づき、周期的にスイッチング動作を繰り返す。このため、トランス１４ｚの一次側巻線に流れる電流（以下、「一次側電流」という）ｉ１ｚは、スイッチング素子ＳＷｚのスイッチング動作に従って周期的にオンオフが繰り返される。この結果、トランス１４ｚの二次側巻線には電流が誘起される。
【０００５】
トランス１４ｚの二次側巻線に誘起された電流は、二次側回路のダイオード２１ｚで構成される整流回路で整流され、コイル２３ｚ及びコンデンサ２４ｚで構成される平滑回路で平滑されて直流電圧に変換される。この変換後の直流電圧が負荷２７ｚに印加される。また、電圧帰還部２８ｚは、出力端子２５ｚに現れた出力電圧Ｖｏを検出し、この出力電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｇとの差異、又は出力電圧Ｖｏの時間的変化を帰還信号として制御回路１７ｚに出力する。
【０００６】
制御回路１７ｚは、電圧帰還部２８ｚにより出力された帰還信号に応じて、スイッチング素子ＳＷｚのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比を調整することにより、出力電圧Ｖｏを安定化する。例えば、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより低い場合には、トランス１４ｚの二次側巻線に誘起される電流を大きくするための帰還信号が制御回路１７ｚに出力される。一方、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより高い場合には、二次側巻線に誘起される電流を小さくするための帰還信号が制御回路１７ｚに出力される。
【０００７】
この様なスイッチング電源装置１ｚには、当該スイッチング電源装置１ｚに過大な電流（以下、単に「過電流」という）が流れたために当該スイッチング電源装置１ｚを構成する部品の故障等が生じることを防止するための保護回路が設けられている。以下、このような保護回路を「過電流保護回路」という。
【０００８】
図７のスイッチング電源装置１ｚにおいては、スイッチング素子ＳＷｚと直列に接続されている抵抗１５ｚにより、トランス１４ｚの一次側巻線とスイッチング素子ＳＷｚに流れる一次側電流ｉ１ｚを検出する。すなわち、過電流監視部１６ｚは、抵抗１５ｚにかかる電圧に基づいて一次側電流ｉ１ｚの大きさを検出することができる。
【０００９】
過電流監視部１６ｚは、一次側電流ｉ１ｚの過電流状態を検出したとき、スイッチング素子ＳＷｚの動作を停止するための制御信号を制御回路１７ｚに出力する。制御回路１７ｚは、当該制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＷｚの動作を停止する。これにより、スイッチング素子ＳＷｚに限らず、トランス１４ｚ、ダイオード２１ｚ等の部品の熱破損を防止することができるだけではなく、スイッチング電源装置１ｚの信頼性を確保することができる。
【００１０】
ここで、スイッチング電源装置１ｚの入力端子１１ｚ、１２ｚへの交流電圧の印加が遮断されてコンデンサ２４ｚが放電している状態でスイッチング電源装置１ｚの電源投入により入力端子１１ｚ、１２ｚへの交流電圧の印加が開始（回復）された場合を想定する。このときコンデンサ２４ｚには急速に充電が行われ、トランス１４ｚの二次側巻線に接続された二次側回路のインピーダンスが小さいため、トランス１４ｚの二次側巻線には一時的に定常電流よりも大きな突入電流が流れる。従って、一次側電流も過電流状態となる。
【００１１】
トランス１４ｚの一次側巻線に過電流が流れたとき、前述したように、過電流監視部１６ｚは過電流であることを検出し、制御回路１７ｚはスイッチング素子ＳＷｚの動作を停止する。このため、スイッチング電源装置１ｚは目標電圧Ｖｇを出力することができない。特に、この起動不良は、出力電圧Ｖｏを安定化するためのコンデンサ２４ｚの容量が大きい場合には顕著に発生してしまう。
【００１２】
そこで、従来のこのような問題点を解決するために、特許文献１が開示されている。特許文献１は、リモートＯＮ／ＯＦＦ端子からの電源起動信号をスイッチングコントロール部が検出して、メインスイッチング部が動作を開始し、メインスイッチング部の電流を検出し、過電流が発生したときに過電流保護回路が作動してスイッチングコントロール部を制御する電源装置であって、当該電源起動信号を検出し、タイマー設定時間ｔ１以内では過負荷時の過電流保護設定値に設定する信号を送出し、タイマー設定時間ｔ１経過後では定格出力の定常の過電流保護設定値に設定する信号を送出するタイマー回路を設けた過電流保護機能を有する電源装置が開示されている。特許文献１の電源装置によれば、起動時に比較的大きな電流が流れても、タイマー回路により過負荷時の過電流保護設定値に設定されているため、タイマー設定時間ｔ１以内では過電流保護機能が作動することがなく、当該電源装置の目標電圧Ｖｇを出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０８−０６５８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示されている電源装置では、タイマー設定時間ｔ１経過後には、常に定常の過電流保護設定値に設定する信号が過電流保護回路に送出されている。すなわち、電源起動信号が入力されてからタイマー設定時間ｔ１経過後には、過電流保護回路には定常の過電流保護設定値が設定される。
【００１５】
しかしながら、電源装置の起動時以外にも、過電流が流れる場合が存在する。例えば、図７において、瞬時停電又は瞬時電圧変動が発生して一定時間が経過したとき、コンデンサ２４ｚに蓄積された電気エネルギーの減少に従って出力電圧Ｖｏは徐々に低下する。入力端子１１ｚ、１２ｚに入力された交流電圧が低下していた出力電圧Ｖｏがゼロになる前に回復したとき、前述したように、コンデンサ２４ｚには急速に充電が行われ、トランス１４ｚの二次側巻線に接続された二次側回路のインピーダンスが小さいため、トランス１４ｚの二次側巻線には一時的に定常電流よりも大きな突入電流が流れる。このため、一次側電流は過電流状態になる。
【００１６】
また、雷サージの印加、又は屋内配線の故障によって入力端子１１ｚ、１２ｚへの電圧供給が瞬時に過電圧となったとき、一次側巻線を含む一次側回路のインピーダンスは瞬時に変わらないため、一次側電流ｉ１ｚは過電流となる。
【００１７】
以上のように、特許文献１において、電源装置の起動時以外にこのような過電流が流れた場合には、当該電源装置の過電流保護回路が作動して、電源装置の動作が停止し、出力電圧が下がり、目標電圧Ｖｇを出力することはできない。
【００１８】
また、特許文献１では、過電流保護設定値は、タイマー回路により送出された信号に基づいて設定されている。しかし、図７において、特許文献１のタイマー回路に送出された信号に基づいて過電流保護設定値を設定する場合には、当該スイッチング電源装置１ｚの仕様変更又は設計変更が生じる度に、最適なタイマーの時間を設計し直す必要があるという問題点があった。なぜなら，コンデンサ２４の容量及び負荷２７の大きさに応じて、スイッチング電源装置１ｚの起動時に過電流が流れる時間が異なるからである。
【００１９】
そこで、本発明は、前述した従来の事情に鑑みてなされたもので、起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現して目標電圧を出力する過電流保護回路及び当該過電流保護回路を含むスイッチング電源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】
【００２０】
本発明において、過電流保護回路は、電流を検出する過電流保護回路であって、第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値の２段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号又は電圧低下状態信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧低下状態信号が出力されている間は前記第２過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部を備えることを特徴とする。
【００２１】
前述した構成によれば、起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現して目標電圧を出力することができる。例えば、出力電圧が目標電圧であるときと、当該出力電圧が低下したときとに応じて過電流閾値を動的に切り替えることにより、スイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現することができる。ここで、スイッチング電源装置の状態は、定常時、電源の投入による起動時、又は、瞬時停電或いは瞬時電圧変更が発生して出力電圧が低下した後に入力電圧が回復したとき等である。
【００２２】
また、本発明において、過電流保護回路は、電流を検出する過電流保護回路であって、第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第３の過電流閾値の２段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号又は電圧超過状態信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第３過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
前述した構成によれば、起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現して目標電圧を出力することができる。例えば、出力電圧が目標電圧であるときと、当該出力電圧が超過したときとに応じて過電流閾値を動的に切り替えることにより、スイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現することができる。ここで、スイッチング電源装置の状態は、定常時、雷サージ、屋内配線の故障等による入力電圧の過電圧状態等である。
【００２４】
また、本発明において、過電流保護回路は、電流を検出する過電流保護回路であって、第１過電流閾値と、当該第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値と、前記第１過電流閾値より大きく前記第２過電流閾値とは異なる第３過電流閾値の３段階の過電流閾値を設定可能であって、負荷に印加される出力電圧に応じて、定常状態信号、電圧低下状態信号又は電圧超過状態信号のうちいずれかの信号を出力する出力電圧監視部により前記定常状態信号が出力されている間は前記第１過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第２過電流閾値を前記過電流閾値に設定し、前記出力電圧監視部により前記電圧超過状態信号が出力されている間は前記第３過電流閾値を前記過電流閾値に設定する過電流監視部とを備えることを特徴とする。
【００２５】
前述した構成によれば、起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現して目標電圧を出力することができる。例えば、出力電圧の状態に応じて動的に過電流閾値を切り替えることにより、スイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現することができる。ここで、電源装置の状態は、定常時、電源の投入による起動時、瞬時停電或いは瞬時電圧変更が発生して出力電圧が低下した後に入力電圧が回復したとき、雷サージ、又は屋内配線の故障等による入力電圧の過電圧状態等である。
【００２６】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記第２過電流閾値と前記第３過電流閾値とが同一の値であることを特徴とする。
【００２７】
前述した構成によれば、第２過電流閾値と第３過電流閾値とを同一の値にすることにより、過電流監視部の回路構成の簡素化、すなわち、実装面積を削減することができ、更に、コストダウンも実現することができる。
【００２８】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記出力電圧監視部により出力された信号が前記定常状態信号から前記電圧低下状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、前記第１過電流閾値から前記第２過電流閾値に瞬時に設定することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記出力電圧監視部により出力された信号が前記定常状態信号から前記電圧超過状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、前記第１過電流閾値から前記第３過電流閾値に瞬時に設定することを特徴とする。
【００３０】
前述した構成によれば、スイッチング電源装置の出力電圧が変化してすぐに、一次側電流あるいはスイッチング電源装置内を流れる電流が増大しても、過電流であると誤検出することがなくなる。
【００３１】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記出力電圧監視部により出力された信号が前記電圧低下状態信号から前記定常状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、一定時間経過後に、前記第２過電流閾値から前記第１過電流閾値に設定することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記出力電圧監視部により出力された信号が前記電圧超過状態信号から前記定常状態信号に切り替えられたとき、前記過電流監視部は、一定時間経過後に、前記第３過電流閾値から前記第１過電流閾値に設定することを特徴とする。
【００３３】
前述した構成によれば、一次側電流の過電流状態から定常状態への収束が遅れても、過電流であると誤検出することがなくなる。
【００３４】
また、本発明において、過電流保護回路は、電源投入後から予め設定された出力電圧に到達するまでの間は、前記過電流監視部により設定される前記過電流閾値は前記第２過電流閾値が設定され、前記設定された出力電圧に到達した後は、前記過電流監視部により設定される前記過電流閾値は前記第１過電流閾値が設定されることを特徴とする。
【００３５】
前述した構成によれば、起動時に定常状態で想定している電流より比較的大きい電流が流れても、過電流であると誤検出することがなくなる。
【００３６】
また、本発明において、過電流保護回路は、瞬時停電又は瞬時電圧低下の発生により前記出力電圧が低下したとき、前記出力電圧監視部は前記電圧低下状態信号を出力し、前記過電流監視部は前記出力電圧監視部により出力された前記電圧低下状態信号に基づいて前記第２過電流閾値を設定することを特徴とする。
【００３７】
前述した構成によれば、瞬時停電又は瞬時電圧変動により出力電圧が低下した後に入力電圧が回復したときに、定常状態で想定している電流より比較的大きい電流が流れても、過電流であると誤検出することがなくなる。
【００３８】
また、本発明において、過電流保護回路は、電源系統の故障又は雷サージの印加の発生により前記出力電圧が上昇したとき、前記出力電圧監視部は前記電圧超過状態信号を出力し、前記過電流監視部は前記出力電圧監視部により出力された前記電圧超過状態信号に基づいて前記第３過電流閾値を設定することを特徴とする。
【００３９】
前述した構成によれば、雷サージの印加又は屋内配線の故障により入力電圧が高くなったときに、定常状態で想定している電流より比較的大きい電流が流れても、過電流であると誤検出することがなくなる。
【００４０】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記過電流閾値が、前記第２の過電流閾値又は前記第３の過電流閾値に設定する期間が一定時間以上継続した場合には、前記過電流監視部は前記第１の過電流閾値に切り替えることを特徴とする。
【００４１】
前述した構成によれば、負荷短絡のような不具合が発生し、出力電圧が所定の電圧にならないときでも過電流保護回路により過電流保護を実現することができる。
【００４２】
また、本発明において、過電流保護回路は、前記出力電圧監視部が、前記スイッチング素子の動作タイミングを決定する電圧帰還部により検出された電圧に応じて、前記定常状態信号、前記電圧低下状態信号又は前記電圧超過状態信号を出力することを特徴とする。
【００４３】
前述した構成によれば、過電流検出用の出力電圧監視部と、スイッチング素子の動作タイミングを決定する電圧帰還部を共通にすることにより、回路の簡素化、すなわち、実装面積を軽減することができ、更に、コストダウンも実現することができる。特に、一次側及び二次側間に絶縁が必要なＡＣ−ＤＣ電源装置等に適している。また、過電圧が発生したときにおいても出力電圧が目標電圧を超えないようなスイッチング電源装置においても、電圧帰還部を用いることにより過電圧状態を検出することができる。
【００４４】
また、本発明において、スイッチング電源装置は、本発明に記載の過電流保護回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
本発明に係る過電流保護回路及びスイッチング電源装置によれば、起動時以降に過電流が発生した場合でも、当該過電流が発生した時点のスイッチング電源装置の状態に応じて最適な過電流保護を実現して目標電圧を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態の過電流保護回路を含むスイッチング電源装置の主要部を示す回路構成図
【図２】出力電圧監視部により出力される各種信号の内容を示した説明図
【図３】起動時の動作の一例を示すタイムチャート
【図４】瞬時停電の発生時の動作の一例を示すタイムチャート
【図５】過電圧印加時の動作の一例を示すタイムチャート
【図６】変形例２のスイッチング電源装置の主要部を示す回路構成図
【図７】従来のスイッチング電源装置の主要部を示す回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の過電流保護回路１０を含むスイッチング電源装置１ａの主要部を示す回路構成図である。図１に示すように、スイッチング電源装置１ａは、入力端子１１、１２からトランス１４までの一次側回路と、トランス１４から出力端子２５、２６までの二次側回路とで構成される。一次側回路は、ブリッジダイオードＤＢと、コンデンサ１３と、トランス１４と、抵抗１５と、スイッチング素子ＳＷが接続されて構成されている。二次側回路は、トランス１４と、ダイオード２１と、コイル２３と、コンデンサ２４と、負荷２７とが接続されて構成されている。また、一次側回路は過電流監視部１６と制御回路１７とを更に備える。二次側回路は、電圧帰還部２８と出力電圧監視部２９とを更に備える。
【００４９】
第１の実施形態の過電流保護回路１０を含むスイッチング電源装置１ａの入力端子１１、１２には、交流電源８から交流電圧が印加される。これらの入力端子１１、１２に印加された交流電圧は、ブリッジダイオードＤＢで整流された後、コンデンサ１３により平滑化される。コンデンサ１３により平滑化された直流電圧は、スイッチング素子ＳＷを介してトランス１４の一次側巻線に印加される。
【００５０】
スイッチング素子ＳＷは、制御回路１７により出力された制御信号に基づき、周期的にスイッチング動作を繰り返す。このため、トランス１４の一次側巻線に流れる一次側電流ｉ１は、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作に従って周期的にオンオフが繰り返される。この結果、トランス１４の二次側巻線には電流が誘起される。
【００５１】
トランス１４の二次側巻線に誘起された電流は、二次側回路のダイオード２１で構成される整流回路で整流され、コイル２３及びコンデンサ２４で構成される平滑回路で平滑されて直流電圧に変換される。この変換後の直流電圧が負荷２７に印加される。
【００５２】
電圧帰還部２８は、スイッチング電源装置１ａの二次側回路の出力端子２５における出力電圧Ｖｏを検出し、この検出された出力電圧Ｖｏと予め設定された目標の出力電圧Ｖｏである目標電圧Ｖｇとの差異、又は出力電圧Ｖｏの時間的変化を帰還信号として制御回路１７に出力する。
【００５３】
出力電圧監視部２９は、スイッチング電源装置１ａの二次側回路の出力端子２５における出力電圧Ｖｏを検出し、この検出された出力電圧Ｖｏに応じて、次のいずれかの信号を過電流監視部１６に出力する。出力電圧監視部２９により出力されるいずれかの信号について図２を参照して説明する。図２は、出力電圧監視部２９により出力される各種信号の内容を示した説明図であり、当該信号の種別、内容及び要因を示している。
【００５４】
図２に示すように、出力電圧監視部２９により出力される信号には、定常状態信号、電圧低下状態信号、及び電圧超過状態信号がある。出力電圧監視部２９は、出力電圧Ｖｏが当該目標電圧Ｖｇの近傍であると検出された場合には、定常状態信号を出力する。定常状態信号とは、図１に示すスイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇ又は当該目標電圧Ｖｇの近傍であることを示すための信号である。定常状態信号が出力される要因には、前述したように、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが当該目標電圧Ｖｇの近傍である場合等が考えられる。なお、スイッチング電源装置１ａの仕様にもよるが、スイッチング電源装置１ａの出力端子２５における出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇの約±１０％以内である場合には、定常状態信号が出力されることが好ましい。
【００５５】
また、出力電圧監視部２９は、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより相当小さいと検出された場合には、電圧低下状態信号を出力する。電圧低下状態信号とは、図１に示すスイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより相当小さいことを示すための信号である。電圧低下状態信号が出力される要因には、スイッチング電源装置１ａの起動時、スイッチング電源装置１ａの交流電源に瞬時停電又は瞬時電圧変動が発生した場合等が考えられる。
【００５６】
また、出力電圧監視部２９は、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより相当大きいと検出された場合には、電圧超過状態信号を出力する。電圧超過状態信号とは、図１に示すスイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより相当大きいことを示すための信号である。電圧超過状態信号が出力される要因には、雷サージの印加、又は屋内配線の故障等により過電圧が入力された場合等が考えられる。
【００５７】
そもそも、図７に示す従来のスイッチング電源装置１ｚの電源投入時には、二次側回路のコンデンサ２４には充電が急速に行われるためにスイッチング電源装置１ｚには大きい電流が流れる。このため、過電流監視部１６が過電流を検出する可能性が高い。過電流監視部１６が過電流を検出した場合には、制御回路１７は、スイッチング素子ＳＷの動作を停止する。このため、スイッチング電源装置１ｚは、目標電圧Ｖｇを出力することができない。図１に示すスイッチング電源装置１ａに出力電圧監視部２９を設けることにより、出力電圧Ｖｏの立ち上がりを確実にして目標電圧Ｖｇの出力を保証することができる。
【００５８】
過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷと直列に接続されている抵抗１５にかかる電圧から一次側電流ｉ１を検出すると共に、出力電圧監視部２９により出力されたいずれかの信号に対応する過電流閾値に基づいて、一次側電流ｉ１が過電流状態であるか否かを監視する。過電流監視部１６は、第１過電流閾値と、第１過電流閾値より大きい第２過電流閾値と、第１過電流閾値より大きく第２過電流閾値とは異なる第３過電流閾値との３段階の過電流閾値のいずれかを過電流閾値として予め設定している。以下の説明において、過電流監視部１６は、第１過電流閾値を過電流閾値に予め設定しているとする。ここで、過電流閾値とは、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が過電流状態であるか否かを示す基準値である。第１過電流閾値は、スイッチング電源装置１ａの性能を保証する定格電流値に対して、例えば約１２０％〜１５０％の値であることが好ましい。
【００５９】
例えば、出力電圧監視部２９により出力された定常状態信号に対応して第１過電流閾値が設定された場合、過電流監視部１６は、一次側電流ｉ１が当該第１過電流閾値より大きい場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流であると判断する。過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が当該第１過電流閾値未満である場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流ではないと判断する。出力電圧監視部２９が定常状態信号を出力したとき、過電流監視部１６は、当該定常信号状態に対応する過電流閾値として、第１過電流閾値を過電流閾値に設定する。
【００６０】
例えば、出力電圧監視部２９により出力された電圧低下状態信号に対応して第２過電流閾値が設定された場合、過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が当該第２過電流閾値より大きいと検出した場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流であると検出する。過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が当該第２過電流閾値未満であると検出した場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流ではないと検出する。出力電圧監視部２９が電圧低下状態信号を出力したとき、過電流監視部１６は、当該電圧低下状態信号に対応する過電流閾値として、第２過電流閾値を過電流閾値に設定する。更に、第２過電流閾値は、第１過電流閾値より大きく、スイッチング電源装置１ａの起動時に発生する過電流の例えば約１２０％〜１５０％の値であることが好ましい。
【００６１】
例えば、出力電圧監視部２９により出力された電圧超過状態信号に対応して第３過電流閾値が設定された場合、過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が当該第３過電流閾値より大きいと検出した場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流であると検出する。過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１が当該第３過電流閾値未満であると検出した場合には、当該一次側電流ｉ１は過電流ではないと検出する。出力電圧監視部２９が電圧超過状態信号を出力したとき、過電流監視部１６は、当該電圧超過状態に対応する過電流閾値として、第３過電流閾値を過電流閾値に設定する。更に、第３過電流閾値は、第１過電流閾値より大きく、第２過電流閾値とは異なると共に、スイッチング電源装置１ａに過電圧が印加された時に発生する過電流の例えば約１２０％〜１５０％の値であることが好ましい。第２過電流閾値と第３過電流閾値とが異なるのは、スイッチング電源装置１ａの起動時と、スイッチング電源装置１ａに過電圧が印加された時とでそれぞれ発生する過電流が異なるためである。
【００６２】
図１に示すスイッチング電源装置１ａには、当該スイッチング電源装置１ａのスイッチング素子ＳＷに過電流が流れたことにより当該スイッチング電源装置１ａを構成する部品の故障等が生じることを防止するために過電流保護回路１０が設けられている。第１の実施形態の過電流保護回路１０は、図１に示すように、抵抗１５と、過電流監視部１６と、制御回路１７とから構成されている。
【００６３】
過電流監視部１６は、過電流の一次側電流ｉ１を検出したとき、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作を停止（オフ）するための制御信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、過電流監視部１６により出力された制御信号を入力し、当該制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＷの動作を停止する。これにより、スイッチング素子ＳＷに限らず、トランス１４、ダイオード２１等の部品の熱破損を防止することができるだけではなく、スイッチング電源装置１ａの信頼性を確保した過電流保護を実現することができる。
【００６４】
制御回路１７は、電圧帰還部２８により出力された帰還信号に応じて、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比を調整することにより、出力電圧Ｖｏを安定化する。例えば、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより低い場合には、電圧帰還部２８は二次側巻線に誘起される電流を大きくするための帰還信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、この出力された帰還信号に基づき、二次側巻線に誘起される電流を大きくして出力電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｇに到達するように、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比を大きくするように調整する。
【００６５】
一方、出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより高い場合には、電圧監視部２８は二次側巻線に誘起される電流を小さくするための帰還信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、この出力された帰還信号に基づき、二次側巻線に誘起される電流を小さくして出力電圧Ｖｏを目標電圧Ｖｇに到達するように、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比を小さくするように調整する。
【００６６】
また、制御回路１７は、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作を停止するための制御信号が過電流監視部１６により出力された場合には、当該制御信号を入力し、当該制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＷの動作を停止する。これにより、スイッチング素子ＳＷに限らず、トランス１４、ダイオード２１等の部品の熱破損を防止することができるだけではなく、スイッチング電源装置１ａの信頼性を確保することができる。
【００６７】
（第１の実施形態の過電流保護回路１０を含むスイッチング電源装置１ｚの動作）
次に、図１に示すスイッチング電源装置１ａの動作について図３〜５を参照して説明する。図３は、スイッチング電源装置１ａの起動時の動作の一例を示すタイムチャートである。図４は、瞬時停電が発生したときのスイッチング電源装置１ａの動作の一例を示すタイムチャートである。図５は、過電圧印加時のスイッチング電源装置１ａの動作の一例を示すタイムチャートである。
【００６８】
（定常時の動作）
スイッチング電源装置１ａの動作が定常状態であるとき、スイッチング電源装置１ａの出力端子２５における出力電圧Ｖｏは目標電圧Ｖｇの近傍の値（例えば、目標電圧Ｖｇの±１０％以内）である。出力電圧監視部２９は、スイッチング電源装置１ａの出力端子２５における出力電圧Ｖｏを検出し、定常状態信号を過電流監視部１６に出力する。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９により出力された定常状態信号に基づいて、過電流閾値を第１過電流閾値に設定する。
【００６９】
ここで、負荷２７の短絡又はスイッチング電源装置１ａの故障等により過電流監視部１６が第１過電流閾値を超えた一次側電流ｉ１を検出した場合には、過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作を停止するための制御信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、過電流監視部１６により出力された制御信号を入力し、当該制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＷの動作を停止する。これにより、スイッチング素子ＳＷに限らず、トランス１４、ダイオード２１等の部品の熱破損を防止することができるだけではなく、スイッチング電源装置１ａの信頼性を確保することができる。
【００７０】
（起動時の動作）
スイッチング電源装置１ａの入力端子１１、１２への交流電圧の印加が遮断されてコンデンサ２４が放電している状態でスイッチング電源装置１ａの電源投入（起動）により入力端子１１、１２への交流電圧の印加が開始された場合、コンデンサ２４には急速に充電が行われる。このため、トランス１４の二次側巻線に接続された二次側回路のインピーダンスが小さくなり、トランス１４の二次側巻線には一時的に定常電流よりも大きな突入電流が流れる。従って、トランス１４の一次側巻線に過電流の一次側電流ｉ１が流れる。
【００７１】
図３において、時刻Ｔ０において電源投入された後、出力電圧Ｖｏはゼロから時刻Ｔ１以降徐々に立ち上がっていく。時刻Ｔ０において電源投入されてから目標電圧Ｖｇに到達するまでの一定時間内（時刻Ｔ０〜Ｔ２）では出力電圧監視部２９により検出される出力電圧Ｖｏは目標電圧Ｖｇに比べて相当に小さい。このため、出力電圧監視部２９は電圧低下状態信号を過電流監視部１６に出力する。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９により出力された電圧低下状態信号に基づき、出力電圧監視部２９により出力された電圧低下状態信号に対応する過電流閾値として、第２過電流閾値を過電流閾値に瞬時に設定する。想定している起動時の過電流よりも大きい過電流が流れ続けた場合には、過電流監視部１６は、スイッチング素子ＳＷに流れる一次側電流ｉ１は起動時における過電流であると検出し、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作を停止するための制御信号を制御回路１７に出力する。このため、前述したように、第２過電流閾値は、第１過電流閾値より大きく、スイッチング電源装置１ａの起動時に発生する過電流の例えば約１２０％〜１５０％の値であることが好ましい。
【００７２】
また、起動時における一次側電流ｉ１の過電流状態は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達するまで（時刻Ｔ２）まで継続する。このとき、出力電圧監視部２９は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達したことを検出して、過電流監視部１６に出力していた信号を電圧低下状態信号から定常状態信号に切り替える。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９が定常状態信号に切り替えてから一定時間経過後に、過電流閾値を定常状態信号に対応する第１過電流閾値に設定する。これにより、スイッチング電源装置１ａの起動時に過電流が流れた場合でも、出力電圧監視部２９により出力された信号に対応する過電流閾値に応じて、過電流監視部１６がスイッチング素子ＳＷに流れる電流の状態を監視する。従って、スイッチング素子ＳＷの電流の過電流状態から定常状態への収束が遅れても過電流保護回路１０が誤検出することなく、目標電圧Ｖｇを確実に立ち上げるスイッチング電源装置１ａを実現することができる。
【００７３】
（瞬時停電の発生時の動作）
図４において、時刻Ｔ３において瞬時停電が発生したとき、しばらくの間（時刻Ｔ３〜Ｔ４）は目標電圧Ｖｇの出力が保持される。しかし、時刻Ｔ４以降ではスイッチング電源装置１ａの二次側回路のコンデンサ２４に蓄積された電荷（エネルギー）が徐々に減少するため、出力電圧Ｖｏは低下していく。出力電圧Ｖｏが低下する間に入力端子１１、１２への交流電圧の印加が回復した場合には、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏは回復する。しかし、出力電圧Ｖｏが低下する間に入力端子１１、１２への交流電圧の印加が回復しない場合には、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏはゼロになるまで低下する。この出力電圧Ｖｏが回復するかどうかのタイミングは、コンデンサ１３、２４の容量、負荷２７の大きさ及び瞬時停電における停電期間等により左右される。
【００７４】
図４に示すように、出力電圧Ｖｏがある程度低下して回復した場合においても、コンデンサ２４に対して急速に充電が行われるため、前述の起動時と同様に、スイッチング電源装置１ａに過電流が流れることになる。
【００７５】
そこで、起動時と同様に、出力電圧Ｖｏは時刻Ｔ５以降徐々に増加する。具体的には、時刻Ｔ４において出力電圧Ｖｏが徐々に低下してから時刻Ｔ５までに出力電圧Ｖｏは目標電圧Ｖｇに対して相当に小さくなっている。このため、出力電圧監視部２９は電圧低下状態信号を過電流監視部１６に出力する。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９により出力された電圧低下状態信号に基づき、出力電圧監視部２９により出力された電圧低下状態信号に対応する過電流閾値として、第２過電流閾値を過電流閾値に瞬時に設定する。
【００７６】
また、瞬時停電の発生時における一次側電流ｉ１の過電流状態は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達するまで（時刻Ｔ６）まで継続する。このとき、出力電圧監視部２９は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達したことを検出して、過電流監視部１６に出力していた信号を電圧低下状態信号から定常状態信号に切り替える。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９が定常状態信号に切り替えてから一定時間経過後に、過電流閾値を定常状態信号に対応する第１過電流閾値に設定する。これにより、スイッチング電源装置１ａに瞬時停電が発生した場合でも、出力電圧監視部２９により出力された信号に対応する過電流閾値に応じて、過電流監視部１６がスイッチング素子ＳＷに流れる電流の状態を監視する。従って、スイッチング素子ＳＷの電流の過電流状態から定常状態への収束が遅れても過電流保護回路１０が誤検出することなく、目標電圧Ｖｇを確実に回復するスイッチング電源装置１ａを実現することができる。なお、瞬時電圧変動が発生した場合でも、スイッチング電源装置１ａは、図４に示すように同様な動作を行う。
【００７７】
（過電圧印加時の動作）
図５において、時刻Ｔ７において雷サージの印加又は屋内配線の故障が発生したとき、入力端子１１、１２には過電圧が印加される。過電圧が印加されたとき、スイッチング電源装置１ａの一次側回路のインピーダンスは瞬時に変更しないため、トランス１４の一次側巻線に流れる電流は過電流となる。更に、トランス１４の一次側巻線に流れる過電流によりスイッチング電源装置１ａの二次側回路に誘起される電流が大きくなるため、制御回路１７によるスイッチング素子ＳＷのオンオフのタイミング（デューティー比）により出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇよりも大きくなる（時刻Ｔ７以降）。
【００７８】
このため、出力電圧監視部２９は電圧超過状態信号を過電流監視部１６に出力する。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９により出力された電圧超過状態信号に基づき、出力電圧監視部２９により出力された電圧超過状態信号に対応する過電流閾値として、第３過電流閾値を過電流閾値に瞬時に設定する。すなわち、時刻Ｔ７〜Ｔ８の間においては、第３過電流閾値が過電流閾値として設定される。
【００７９】
また、雷サージの印加又は屋内配線の故障の発生時における一次側電流ｉ１の過電流状態は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇより相当大きい期間（時刻Ｔ８）まで継続する。このとき、出力電圧監視部２９は、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達したことを検出して、過電流監視部１６に出力していた信号を電圧超過状態信号から定常状態信号に切り替える。過電流監視部１６は、出力電圧監視部２９が定常状態信号に切り替えてから一定時間経過後に、過電流閾値を定常状態信号に対応する第１過電流閾値に設定する。これにより、スイッチング電源装置１ａに雷サージの印加又は屋内配線の故障が発生した場合でも、出力電圧監視部２９により出力された信号に対応する過電流閾値に応じて、過電流監視部１６がスイッチング素子ＳＷに流れる電流の状態を監視する。従って、スイッチング素子ＳＷの電流の過電流状態から定常状態への収束が遅れても過電流保護回路１０が誤検出することなく、目標電圧Ｖｇを確実に回復するスイッチング電源装置１ａを実現することができる。また、以上の内容は、ＡＣ−ＤＣ電源装置を対象に説明したが、一次側及び二次側の概念を有さないＤＣ−ＤＣ電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）についても同様に適用することができる。また、本発明の過電流保護回路１０をＤＣ−ＤＣコンバータに適用した場合には、当該ＤＣ−ＤＣコンバータに図１に示すような一次側及び二次側という概念が無いため、当該過電流保護回路１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電流（第１の実施形態における一次側電流）を検出する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータに適用された本発明の過電流保護回路１０により当該電流が検出された後の動作は、前述した第１の実施形態における過電流保護回路１０と同様である。
【００８０】
（変形例１）
第１の実施形態では、負荷２７に短絡が発生していない場合を想定して説明した。図１において、負荷２７に短絡が発生した場合には、トランス１４のインピーダンスが小さくなり、トランス１４の二次側回路により大きな電力が供給されることになる。このため、トランス１４の一次側回路に流れる一次側電流ｉ１も大きくなる。
【００８１】
トランス１４の一次側回路に流れる一次側電流ｉ１が大きくなると、スイッチング電源装置１ａの過電流保護回路１０は、過電流の一次側電流ｉ１に基づいてスイッチング素子ＳＷの動作を停止する可能性が高い。この場合、スイッチング電源装置１ａは、目標電圧Ｖｇを出力することができなくなる。
【００８２】
変形例１では、負荷２７に短絡が発生した場合にスイッチング電源装置１ａの電源が投入された場合を想定して説明する。負荷２７に短絡が発生した後にスイッチング電源装置１ａの電源が投入された場合、スイッチング電源装置１ａの出力電圧Ｖｏは目標電圧Ｖｇに比べて相当に小さいため、出力電圧監視部２９は、電圧低下状態信号を過電流監視部１６に出力する。出力電圧監視部２９が電圧低下状態信号を出力したとき、過電流監視部１６は、当該電圧低下状態信号に対応する過電流閾値として、第２過電流閾値を過電流閾値に設定する。
【００８３】
ただし、過電流監視部１６により設定された過電流閾値が第２過電流閾値であり続けた場合、第２過電流閾値の特性により、スイッチング電源装置１ａの一次側回路に流れる一次側電流ｉ１が第１過電流閾値より大きく第２過電流閾値未満である場合には、過電流保護回路１０は当該一次側電流ｉ１を過電流と検出しない。しかし、この一次側電流ｉ１によりトランス１４の二次側回路に流れる電流は大きく、負荷２７に短絡が発生している状態では好ましくない。
【００８４】
そこで、過電流監視部１６は、第２過電流閾値に設定された状態が一定期間以上経過した場合には、スイッチング電源装置１ａの安全性のため、過電流閾値を第２過電流閾値から第１過電流閾値に設定する。これにより、負荷２７に短絡が発生した状態でスイッチング電源装置１ａの電源が投入された場合でも、スイッチング電源装置１ａの過電流保護回路１０は第１過電流閾値に基づいて、第１過電流より大きく第２過電流閾値未満の過電流の一次側電流ｉ１が流れた場合にはスイッチング素子ＳＷの動作を円滑に停止することができる。
【００８５】
（変形例２）
変形例２のスイッチング電源装置１ｂについて図６を参照して説明する。図６は、変形例２のスイッチング電源装置１ｂの主要部を示す回路構成図である。また、図１に示すスイッチング電源装置１ａの構成要素と同一の動作を行うものには同一の符号を付すこととする。変形例２では、出力電圧監視部１８は、電圧帰還部４０が出力端子２５、２６において検出した出力電圧Ｖｏを入力し、当該出力電圧Ｖｏに応じて電圧帰還部４０により出力された電圧Ｖｄに基づいて、定常状態信号、電圧低下状態信号及び電圧超過状態信号のいずれかを出力する。電圧帰還部４０は、シャントレギュレータ３１、フォトカプラ３２及び抵抗３３、３４が接続されて構成されている。
【００８６】
スイッチング電源装置１ｂの動作が定常状態であるとき、すなわち、交流電源８ｚが入力端子１１、１２に印加されているときには、電圧帰還部４０のシャントレギュレータ３１はスイッチング素子ＳＷのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比に合わせてオンオフを繰り返す。従って、電圧帰還部４０により出力される電圧Ｖｄは一定範囲内に収まる電圧である。このため、出力電圧監視部１８は、電圧帰還部４０により出力されたＶｄに基づき、定常状態信号を過電流監視部１６に出力する。
【００８７】
スイッチング電源装置１ｂの起動時又は瞬時停電の発生時には、スイッチング電源装置１ｂの出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇに到達していない。このため、シャントレギュレータ３１及びフォトカプラ３２は非導通状態であるため、電圧帰還部４０により出力される電圧Ｖｄは、スイッチング電源装置１ｂの抵抗３３と制御回路１７のインピーダンスにより決定され、定常状態における出力電圧監視部１８に出力された電圧帰還部４０の出力電圧の範囲より小さい電圧となる。このため、出力電圧監視部１８は、電圧帰還部４０により出力された電圧Ｖｄに基づき、電圧低下状態信号を過電流監視部１６に出力する。
【００８８】
スイッチング電源装置１ｂに過電圧が印加されたときには、スイッチング電源装置１ｂの出力電圧Ｖｏは目標電圧Ｖｇを超える。このため、シャントレギュレータ３１及びフォトカプラ３２は導通状態であるため、電圧帰還部４０により出力される電圧Ｖｄは、スイッチング電源装置１ｂの抵抗３３，３４と制御回路１７のインピーダンスにより決定され、定常状態における出力電圧監視部１８に出力された電圧帰還部４０の出力電圧の範囲より大きい電圧となる。このため、出力電圧監視部１８は、電圧帰還部４０により出力された電圧Ｖｄに基づき、電圧超過状態信号を過電流監視部１６に出力する。
【００８９】
以上により、変形例２によれば、過電流検出用の出力電圧監視部１８と、スイッチング素子ＳＷの動作タイミングを決定する電圧帰還部４０を共通にすることにより、スイッチング電源装置１ｂの回路の簡素化、すなわち、実装面積を削減することができ、更に、コストダウンも実現することができる。特に、一次側回路及び二次側回路間に絶縁が必要なＡＣ−ＤＣ電源装置等に適している。
【００９０】
なお、第１の実施形態では、スイッチング電源装置１ａのスイッチング素子ＳＷのスイッチング動作のオンオフに関するデューティー比によっては、印加された電圧の大きさ又は回路の定数によって、過電圧が印加された場合の電圧帰還部２８により検出された出力電圧Ｖｏが目標電圧Ｖｇを超えない可能性がある。それに対し、変形例２における過電圧が印加された場合の電圧帰還部４０により検出された電圧Ｖｄは出力電圧監視部１８に出力された電圧帰還部４０の出力電圧の範囲を超える。このため、変形例２のスイッチング電源装置１ｂは、第１の実施形態のスイッチング電源装置１ａと比べて、実際に印加された同一の過電圧に対して、目標電圧Ｖｇを超える出力電圧Ｖｏを検出することができるため、過電流に対するスイッチング素子ＳＷのスイッチング動作の停止を図ることができる。
【００９１】
以上、添付図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明の表示器はかか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。例えば、前述した過電流監視部１６は、第１過電流閾値と、第２過電流閾値と、第３過電流閾値の３段階の過電流閾値を設定可能である旨を説明した。しかし、過電流監視部１６は、第１過電流閾値と、第２過電流閾値との２段階の過電流閾値を設定可能であっても良い。また、過電流監視部１６は、第１過電流閾値と、第３過電流閾値との２段階の過電流閾値を設定可能であっても良い。
【００９２】
前述した第１の実施形態における過電流保護回路１０は、図１に示す一次側回路の一次側電流を検出することにより過電流閾値を設定するように説明した。しかし、過電流保護回路１０は、図１に示す二次側回路を流れる電流（二次側電流ｉ２）を検出して過電流閾値を設定するようにしても良い。この場合には、過電流保護回路１０を構成する過電流監視部１６は、二次側電流ｉ２を検出すると共に、出力電圧監視部２９により出力されたいずれかの信号に対応する過電流閾値に基づいて、二次側電流ｉ２が過電流状態であるか否かを監視する。更に、過電流監視部１６は、過電流の二次側電流ｉ２を検出したとき、スイッチング素子ＳＷのスイッチング動作を停止（オフ）するための制御信号を制御回路１７に出力する。制御回路１７は、過電流監視部１６により出力された制御信号を入力し、当該制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＷの動作を停止する。これにより、スイッチング素子ＳＷに限らず、トランス１４、ダイオード２１頭の部品の熱破損を防止することができるだけではなく、スイッチング電源装置１ａの信頼性を確保した過電流保護を実現することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ａ、１ｂ、１ｚ            スイッチング電源装置
８、８ｚ                    交流電源
１０                        過電流保護回路
１１、１１ｚ、１２、１２ｚ  入力端子
１３、１３ｚ、２４、２４ｚ  コンデンサ
１５、１５ｚ、３３、３４    抵抗
１６、１６ｚ                過電流監視部
１７、１７ｚ                制御回路
１８、２９                  出力電圧監視部
２１、２１ｚ                ダイオード
２３、２３ｚ                コイル
２５、２５ｚ、２６、２６ｚ  出力端子
２７、２７ｚ                負荷
２８、２８ｚ、４０          電圧帰還部
３１                        シャントレギュレータ
３２                        フォトカプラ
ＤＢ、ＤＢｚ                ブリッジダイオード
ＳＷ、ＳＷｚ                スイッチング素子
【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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【図７】
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