(57)【要約】【課題】簡単な構成で発振トランスの共振周波数を低周波側へ移動させ、雑音端子電圧の規格を満足させる。【解決手段】発振トランスＴ１とスイッチング素子ＩＣ１を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスＴ１の２次側端子間にコンデンサＣ５を接続する。コンデンサＣ５は発振に悪影響を与えない程度の小容量のもの、例えば１００［ｐＦ］〜１０００［ｐＦ］程度とする。または、コンデンサＣ５に代えて、サージ吸収能力を有する容量性素子を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振トランスとスイッチング素子を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスの２次側端子間にコンデンサを接続したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
発振トランスとスイッチング素子を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスの２次側端子間にサージ吸収能力を有する容量性素子を接続したことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発振トランスとスイッチング素子を有する絶縁型降圧スイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３に従来の電源装置の回路図を示す。Ｔ１は発振トランス、ＩＣ１はスイッチング素子である。スイッチング素子ＩＣ１や発振トランスＴ１から発せられる高周波ノイズは電源へ帰還することになるが、それを抑制する手段として入力部にフィルタを挿入し、それにより雑音端子電圧を規格以内にしている。雑音端子電圧対策部品としては、Ｌ１：コモンモードフィルタ、Ｃ１，Ｃ２：Ｘコンデンサ（アクロス・ザ・ライン・キャパシタンス）、Ｃ３，Ｃ４：Ｙコンデンサ（ライン・バイパス・キャパシタンス）となっている。Ｘコンデンサはノーマルモードノイズに作用し、ライン−ライン間でのノイズ対策部品である。Ｙコンデンサはコモンモードノイズに作用し、ライン−アース間でのノイズ対策部品である。
【０００３】
なお、コモンモードフィルタやノーマルモードフィルタを用いることにより、スイッチング回路の高周波雑音が交流電源に帰還することを抑制する技術は、例えば特許文献１（特開２００６−１１４３３９号公報）や特許文献２（特開２００６−２９４５６１号公報）に開示されている。しかしながら、これらの文献では、高周波雑音の周波数帯域を移動させることは示唆されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４３３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発振トランスＴ１には固有の共振周波数があり、その固有の共振周波数付近はインピーダンスが低くなるので、その共振周波数付近のノイズの抑制効果が少なくなる。結果、発振トランスＴ１の共振周波数付近は雑音端子電圧が高くなる。従来例では、高くなった雑音端子電圧を下げるため、前述の入力フィルタのインダクタンス値を大きくしたり、Ｘコンデンサの容量を大きくしたりすることで対応していた。
【０００６】
しかしながら、雑音端子電圧対策部品により雑音端子電圧のピーク値を下げて規格を満足させるには限界があり、フィルタのインダクタンス値やコンデンサの容量をアップさせると、部品サイズが大きくなるといった実装上の問題もあった。また、発振トランスＴ１の巻線方法を変更した場合や、実装ブロックを樹脂充填した場合などにおいては、発振トランスＴ１の線間容量が変わることにより共振周波数が変わり、雑音端子電圧のピークが規格の厳しい高周波側へ移動し規格を満足できなくなることもあった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決しようとするものであり、簡単な構成で発振トランスの共振周波数を低周波側へ移動させ、雑音端子電圧の規格を満足させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の電源装置は、図１に示すように、発振トランスＴ１とスイッチング素子ＩＣ１を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスＴ１の２次側端子間にコンデンサＣ５を接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の電源装置は、図１に示すように、発振トランスＴ１とスイッチング素子ＩＣ１を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスＴ１の２次側端子間にコンデンサＣ５に代えてサージ吸収能力を有する容量性素子を接続したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、発振トランスとスイッチング素子を有する絶縁型降圧スイッチング電源における発振トランスの２次側端子間にコンデンサを接続することにより、発振トランスの共振周波数を雑音端子電圧の規制の緩い低周波側へ移動させることができ、これにより、雑音規制される周波数範囲の全域で雑音端子電圧の規格を満足させることができる。また、小容量のコンデンサを接続するだけで良いので、入力フィルタのサイズや個数をアップさせることなく、簡単且つ安価に雑音端子電圧の規格を満足させることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同等の効果が得られるほか、発振トランスの共振周波数を低周波側へ移動させる手段として、サージ吸収能力を有する容量性素子を接続することで、サージ電圧に対する回路保護も同時に実現でき、電源装置全体としての部品コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の雑音端子電圧の周波数特性図である。
【図３】従来例の回路図である。
【図４】従来例の雑音端子電圧の周波数特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の回路図を示す。１はフィルタ部、２は整流回路部、３はスナバ回路部、４は発振回路部、５はフィードバック回路部、６は制御電源回路部、７はＹコンデンサである。以上の構成の絶縁型降圧スイッチング電源装置において、発振回路部４の発振トランスＴ１の２次側ピン間にコンデンサＣ５を接続する。
【００１４】
コンデンサＣ５は発振に悪影響を与えない程度の小容量のものにする必要がある。例えば、１００［ｐＦ］〜１０００［ｐＦ］程度とする。コンデンサＣ５を接続することにより発振トランスＴ１の共振周波数が変わるから、雑音端子電圧のピークとなる周波数帯が変わる。具体的には、発振トランスＴ１の共振周波数が雑音規制の厳しい高周波側から、雑音規制の緩い低周波側へと移動することにより、全体として雑音端子電圧の規格を満足することができる。
【００１５】
図２にコンデンサＣ５が有る場合、図４にコンデンサＣ５が無い場合の雑音端子電圧のピークを示す。横軸は周波数（０．１５〜３０．０［ＭＨｚ］）、縦軸は雑音端子電圧［ｄＢ（μＶ）］である。
【００１６】
以下、図１の回路構成について詳しく説明する。商用交流電源に接続されるコネクタＥにはヒューズＦｓ、サージ保護素子ＺＮＲを介してフィルタ部１の入力側が接続されている。フィルタ部１はコンデンサＣ１、Ｃ２とフィルタコイルＬ１とで構成されている。
【００１７】
フィルタ部１の出力側には、整流回路部２のダイオードブリッジＤＢ１の交流入力端子が接続されている。ダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端子にはコンデンサＣ６が接続されている。このコンデンサＣ６は、電源投入時の突入電流抑制ならびに入力力率改善の観点から比較的小容量のコンデンサが用いられ、必要最小限の平滑機能を実現するように設計されている。
【００１８】
コンデンサＣ６の正極には、発振回路部４の絶縁型の発振トランスＴ１の１次巻線の一端が接続されている。発振トランスＴ１の１次巻線の他端は、スイッチング素子ＩＣ１を介してコンデンサＣ６の負極に接続されている。
【００１９】
スイッチング素子ＩＣ１は、パルス幅をフィードバック制御可能な高周波発振器と、この高周波発振器から出力されるＰＷＭ信号によりオンオフ駆動されるスイッチング素子を８ピンのＤＩＰパッケージに内蔵して成る集積回路である。スイッチング素子ＩＣ１のフィードバック入力端子には、フォトカプラの受光素子ＰＣ２が接続されており、発振トランスＴ１の２次側からフィードバックされた信号に応じてＰＷＭ信号のパルス幅が制御される。
【００２０】
発振トランスＴ１の１次巻線には、サージ電圧吸収用のスナバ回路部３が接続されている。スナバ回路部３は抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ７とダイオードＤ１よりなる。スイッチング素子ＩＣ１がオフされると、発振トランスＴ１の１次巻線には逆起電力によるサージ電圧が発生する。このサージ電圧によりダイオードＤ１が導通し、抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ７にサージ電圧を吸収させる。
【００２１】
発振トランスＴ１の２次巻線には、半波整流用のダイオードＤ２を介して平滑用のコンデンサＣ８が接続されている。また、共振ポイントを低周波側に移動させるためのコンデンサＣ５が並列接続されている。発振トランスＴ１の２次巻線出力は、ダイオードＤ２により整流され、コンデンサＣ８に充電されて、低電圧の直流電圧となる。発振トランスＴ１の１次巻線と２次巻線の巻回方向は、フォワード型とフライバック型では逆方向となるが、ここではフライバック型の例を示している。
【００２２】
スイッチング素子ＩＣ１がオンのとき、発振トランスＴ１の１次巻線にはコンデンサＣ６から電流が流れる。このとき、ダイオードＤ２は逆阻止状態となっており、２次巻線には電流が流れないから、発振トランスＴ１には電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子ＩＣ１がオフされると、電磁エネルギーによる逆起電力がダイオードＤ２の順方向に発生し、ダイオードＤ２が導通してコンデンサＣ８が充電される。
【００２３】
コンデンサＣ８の電圧は制御電源回路部６に入力されて、出力電圧Ｖ１となる。また、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ９、Ｃ１０の並列回路に充電されて、出力電圧Ｖ２となる。さらに、三端子レギュレータＩＣ２により電圧を安定化され、コンデンサＣ１１、Ｃ１２の並列回路に充電されて、出力電圧Ｖ３となる。コンデンサＣ１０，Ｃ１１は高周波バイパス用の小容量のコンデンサ、コンデンサＣ９，Ｃ１２は電圧安定化のための平滑コンデンサである。
【００２４】
コンデンサＣ８の電圧は、抵抗Ｒ６、Ｒ７により分圧されて、可変シャントレギュレータＩＣ３のレファレンス入力端子に印加される。これにより、可変シャントレギュレータＩＣ３は抵抗Ｒ６、Ｒ７の分圧比に応じたツェナーダイオードとして動作する。可変シャントレギュレータＩＣ３のカソード端子は抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列回路を介してコンデンサＣ８の正極に接続され、可変シャントレギュレータＩＣ３のアノード端子はコンデンサＣ８の負極に接続されている。したがって、可変シャントレギュレータＩＣ３のカソード端子は２次側の接地電位に対して定電圧となる。
【００２５】
フィードバック回路部５において、コンデンサＣ８の正極と可変シャントレギュレータＩＣ３のカソード端子の間には、抵抗Ｒ３を介してフォトカプラの発光素子ＰＣ１が接続されている。コンデンサＣ８の電圧から所定電圧（＝可変シャントレギュレータＩＣ３のカソード・アノード間電圧＋フォトカプラの発光素子ＰＣ１の順方向電圧）を差し引いた電圧が抵抗Ｒ３の両端に印加される。この抵抗Ｒ３に流れる電流がフォトカプラの発光素子ＰＣ１にも流れるから、フォトカプラの発光素子ＰＣ１の光信号強度は、コンデンサＣ８の電圧と前記所定電圧との差分に比例することになる。コンデンサＣ８の電圧が前記所定電圧よりも大きくなると、その差分に比例してフォトカプラの発光素子ＰＣ１の光信号強度が増大し、それに応じてフォトカプラの受光素子ＰＣ２の抵抗値は下がる。このフォトカプラの受光素子ＰＣ２の抵抗値に応じてスイッチング素子ＩＣ１のＰＷＭ信号のパルス幅を可変制御することにより、コンデンサＣ８の電圧を一定化するようにフィードバック制御することができる。
【００２６】
発振トランスＴ１の２次巻線とコンデンサＣ８の負極の接続点は、２次側回路のグランドレベルとして接地されている。この接地点はシャーシなどの安定電位に接続されていてもよい。
【００２７】
一方、整流回路部２のダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端子の負極は、コンデンサＣ３、Ｃ４の直列回路を介して２次側回路のグランドレベルに接続されている。コンデンサＣ３、Ｃ４は小容量のコンデンサであり、Ｙコンデンサ７として用いられる。これにより高周波的に見れば、整流回路部２のダイオードブリッジＤＢ１の直流出力端子の負極は電源装置のシャーシなどの安定電位に接続されていることになり、コモンモードノイズを低減できる。なお、直流的ならびに低周波交流的に見れば、発振トランスＴ１の１次側と２次側は絶縁されていることになる。
【００２８】
図３の従来例では、発振トランスＴ１の共振ポイントは図４に示すように０．７〜０．８［ＭＨｚ］程度となっているが、本実施形態では、図１に示すように、発振トランスＴ１の２次側ピン間に数百［ｐＦ］のコンデンサＣ５を接続したことにより、発振トランスＴ１の共振ポイントは図２に示すように０．４〜０．５［ＭＨｚ］程度にまで低下する。このように発振トランスＴ１の共振ポイントが雑音規制の厳しい高周波側から、雑音規制の緩い低周波側へと移動することにより、全体として雑音端子電圧の規格を満足することができる。
【００２９】
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１のコンデンサＣ５に代えて、サージ吸収能力を有する容量性素子を接続することにより、実施形態１と同等の効果を得ると共に、サージ電圧に対する保護も同時に行う。ここで、サージ吸収能力を有する容量性素子としては、例えば富士電機（株）製のゼットラップのような、酸化亜鉛を主体としたセラミックサージアブソーバーが適している。この素子は応答性に優れており、かつサージ吸収能力が大きいため、雷などに起因する急峻で大きなサージ電圧を吸収し保護することができ、回路保護素子として使用できる。
【００３０】
なお、実施形態１または２の電源装置は、ＬＥＤ点灯装置の電源装置として使用できるほか、他の電子機器の電源装置としても使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｔ１  発振トランス
ＩＣ１  スイッチング素子
Ｃ５  コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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