(57)【要約】【課題】過負荷保護機能の効力の低下を抑制しつつ、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰する。【解決手段】本発明に係るスイッチング電源装置５０は、入力部６に入力された直流の入力電圧ＶＩＮを直流の出力電圧ＶＯに変換して出力する。このスイッチング電源装置５０は、出力電圧ＶＯが第１の閾値より大きいか否かを判定する過負荷検出回路１５と、出力電圧ＶＯが第１の閾値より大きい場合、スイッチングデバイス１を連続的に動作させ、出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さい場合、スイッチングデバイス１に過負荷保護動作を行わせる過負荷制御回路１３と、出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さい第２の閾値より大きいか否かを判定する復帰検出回路１１とを備える。過負荷制御回路１３は、さらに、過負荷保護動作時において、出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きい場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値より小さい場合に比べ、負荷８へ供給する電力を増やす。【選択図】図１
2011019372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部に入力された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置であって、
前記入力電圧を変換電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路に接続されたスイッチングデバイスと、
前記電圧変換回路と負荷との間に接続され、前記変換電圧を整流及び平滑化することにより、前記出力電圧を生成する出力電圧生成回路と、
前記スイッチングデバイスを駆動する駆動回路と、
前記出力電圧が第１の閾値より大きいか否かを判定する過負荷検出回路と、
前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より大きいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させるように前記駆動回路を制御し、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より小さいと判定された場合、過負荷保護動作を前記スイッチングデバイスが行うように前記駆動回路を制御する過負荷制御回路と、
前記出力電圧が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より大きいか否かを判定する復帰検出回路とを備え、
前記過負荷保護動作時において、前記スイッチングデバイスは、当該過負荷保護動作中に当該スイッチングデバイスが動作する動作期間と、当該過負荷保護動作中に当該スイッチングデバイスが停止する停止期間とを繰り返し、
前記過負荷制御回路は、さらに、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記負荷へ供給する電力を増やす
スイッチング電源装置。
【請求項２】
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記動作期間を長くすることによって前記負荷へ供給する電力を増やす
請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記スイッチング電源装置は、さらに、
コンデンサを備え、
前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記動作期間中に前記コンデンサに前記第１電圧を供給することにより前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くする
請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記復帰検出回路は、前記出力電圧を直接検出する復帰信号検出回路を備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記スイッチングデバイスを駆動する第１信号を生成し、
前記復帰検出回路は、前記第１信号における、前記スイッチングデバイスをオンするオンパルス幅又はオンデューティーが第３の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きいと判定し、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さいと判定する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記駆動回路は、
クロック信号を生成する発振回路を備え、
前記駆動回路は、前記クロック信号の周期で前記スイッチングデバイスをオンする第１信号を生成し、
前記復帰検出回路は、前記第１信号における、前記スイッチングデバイスをオンするオンパルス幅又はオンデューティーが第３の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きいと判定し、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さいと判定し、
復帰信号検出回路は、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より大きい場合に、パルス信号であるセット信号を生成し、
前記セット信号がセット端子に入力され、前記クロック信号がリセット端子に入力されるフリップフロップ回路とを備え、
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時の前記動作期間において、前記フリップフロップ回路がセット状態にある期間、前記コンデンサに前記第１電圧を供給することにより前記動作期間を前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合に比べ長くする
請求項３記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記電圧変換回路は、１次巻線と２次巻線と補助巻線とを有したトランスであり、
前記復帰検出回路は、前記出力電圧を前記補助巻線から検出する
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記スイッチング電源装置は、さらに、
コンデンサを備え、
前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ前記第１電圧と前記第２電圧との差を大きくすることにより、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合の前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くする
請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記過負荷検出回路に、前記出力電圧が第１の閾値より大きいと判定させることにより、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させることによって前記負荷へ供給する電力を増やす
請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
前記スイッチング電源装置は、さらに、
コンデンサを備え、
前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、
前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記コンデンサの電圧を保持させることにより、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合の前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くする
請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
前記過負荷保護回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記第１の閾値を小さくすることによって前記負荷へ供給する電力を増やす
請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項１２】
前記過負荷保護回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記スイッチングデバイスの発振周波数を上げる、又は、前記スイッチングデバイスに流れる電流のピーク値を大きくすることによって前記負荷へ供給する電力を増やす
請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項１３】
入力部に入力された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置であって、
前記入力電圧を変換電圧に変換する電圧変換回路と、
前記電圧変換回路に接続されたスイッチングデバイスと、
前記電圧変換回路と負荷との間に接続され、前記変換電圧を整流及び平滑化することにより、前記出力電圧を生成する出力電圧生成回路と、
前記スイッチングデバイスを駆動する駆動回路と、
前記出力電圧が第１の閾値より大きいか否かを判定する過負荷検出回路と、
前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より大きいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させるように前記駆動回路を制御し、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より小さいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを停止する過負荷制御回路と、
前記出力電圧が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より大きいか否かを判定する復帰検出回路とを備え、
前記過負荷制御回路は、さらに、当該スイッチング電源装置の起動時に、前記出力電圧が前記第１の閾値より小さくかつ前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記負荷へ供給する電力を増やす
スイッチング電源装置。
【請求項１４】
一つの半導体チップに形成された請求項１〜１３のいずれか１項に記載の前記駆動回路と、前記過負荷検出回路と、前記過負荷制御回路と、前記復帰検出回路とを備える
スイッチング電源用半導体装置。
【請求項１５】
一つの半導体チップに形成された請求項１〜１３のいずれか１項に記載の前記スイッチングデバイスと、前記駆動回路と、前記過負荷検出回路と、前記過負荷制御回路と、前記復帰検出回路とを備える
スイッチング電源用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置及びそれに用いられる半導体装置に関し、特に、過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からスイッチング電源装置では、負荷短絡などの負荷の異常により出力電圧が低下した場合に大電流が出力されることを防ぐため、又は負荷である電子機器に対して誤って一定値以上の電流が流れることを防ぐために、過負荷保護機能が必要とされることが多い。また、この過負荷保護機能を実現する方法としても多数の方法が知られている。
【０００３】
過負荷保護の方法は、大きく分けて、ラッチ停止型と自己復帰型との２種類がある。ラッチ停止型とは、過負荷状態を検出しスイッチングデバイスのスイッチング動作を停止した後、入力電圧を落とさない限り再度スイッチングデバイスが発振しない形の保護の方法である。一方、自己復帰型は、過負荷状態を検出し保護を行った後、過負荷状態でなくなれば、再び正常にスイッチング電源装置が動作を行う形の保護の方法である。
【０００４】
過負荷時の安全な停止のためラッチ停止型の保護が求められるスイッチング電源装置があれば、過負荷時には保護が作動しても、その過負荷状態が解決されれば再び動作する自己復帰型の保護が求められるスイッチング電源装置もあり、スイッチング電源装置の出力に接続される機器及びその使用環境によって、求められる保護の方法が異なる。
【０００５】
以下、自己復帰型の過負荷保護機能を有する従来のスイッチング電源装置について説明する。
【０００６】
自己復帰型の例として、過負荷状態を検出したときには、スイッチングデバイスが発振する期間を一定の割合に減らすことにより、出力部へのエネルギー供給を減らす過負荷保護機能が一般的に知られている。
【０００７】
図８は、従来のスイッチング電源装置１００の構成例を示す回路図である。図８に示すスイッチング電源装置１００は、トランス１０２と、出力部１０５と、入力部１０６と、出力電圧生成回路１０７と、過負荷保護動作用コンデンサ１０９と、出力電圧検出回路１１０と、スイッチング電源制御用の半導体装置１２６とを含む。
【０００８】
トランス１０２は、１次巻線１０２Ａと、２次巻線１０２Ｂとを含む。
【０００９】
出力電圧生成回路１０７は、ダイオード１０３とコンデンサ１０４とを含む整流平滑回路であり２次巻線１０２Ｂに接続される。また、出力電圧生成回路１０７は、出力電圧検出回路１１０と、負荷１０８とに接続される。
【００１０】
出力電圧検出回路１１０は、２次側の出力電圧ＶＯが一定になるように制御するための制御信号を２次側から１次側の制御回路１１２のフィードバック信号制御回路１１４へ出力することで、負荷状態を制御回路１１２に伝達する。
【００１１】
半導体装置１２６は、スイッチングデバイス１０１と、スイッチングデバイス１０１の制御回路１１２とを含む。
【００１２】
この半導体装置１２６は、外部入力端子として、スイッチングデバイス１０１の入力端子であるドレイン端子と、内部電源端子及び過負荷保護動作用端子の役割を果たすＶＤＤ端子と、フィードバック信号入力端子であるＦＢ端子と、制御回路１１２のＧＮＤ端子及びスイッチングデバイス１０１の出力端子として機能するソース端子とを備える。
【００１３】
過負荷保護動作用コンデンサ１０９は、ＶＤＤ端子に接続される過負荷保護動作用のコンデンサであると同時に、制御回路１１２の電源安定化の役割も果たす。
【００１４】
制御回路１１２は、フィードバック信号制御回路１１４と、クランプ回路１１９と、過負荷保護回路１２０と、１次電流検出回路１２２と、比較器１２３と、定電流源１２４と、駆動回路１４２とを含む。
【００１５】
定電流源１２４は、スイッチング電源装置１００の起動時に回路電流を供給するための起動用定電流源であり、スイッチング電源装置１００の起動時にスイッチ１２５を介してＶＤＤ端子へ起動電流を供給する。
【００１６】
１次電流検出回路１２２は、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤとスイッチングデバイス１０１のオン抵抗との積で発生するスイッチングデバイス１０１のオン電圧を検出することで、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤを検出する。また、１次電流検出回路１２２は、検出したスイッチングデバイス１０１の電流値を電圧信号に変換することにより、スイッチングデバイス１０１の電流値に応じた電圧信号を生成し、生成した電圧信号を比較器１２３へ出力する。
【００１７】
フィードバック信号制御回路１１４は、ＦＢ端子に入力される電流信号であるフィードバック電流ＩＦＢを電圧信号に変換して、変換した電圧信号を比較器１２３へ出力する。
【００１８】
クランプ回路１１９は、フィードバック信号制御回路１１４により出力された電圧信号の最大値を決めるためのクランプ回路である。クランプ回路１１９は、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤの最大値を決定し、スイッチングデバイス１０１の過電流保護機能を実現する。これにより、１次側ドレイン電流ＩＤの最大値が制限されるため、２次側の負荷１０８へ供給する最大電力を制限することになる。つまり、クランプ回路１１９は、過負荷保護レベルを決める。
【００１９】
比較器１２３は、フィードバック信号制御回路１１４から出力される電圧信号と、１次電流検出回路１２２から出力される電圧信号が等しくなったときに、ＲＳフリップフロップ回路１２８のリセット端子へリセット信号を出力する。
【００２０】
駆動回路１４２は、スイッチングデバイス１０１を駆動する。この駆動回路１４２は、発振回路１１６と、ゲートドライバー１１７と、ＮＡＮＤ回路１１８と、ＲＳフリップフロップ回路１２８とを含む。
【００２１】
発振回路１１６は、スイッチングデバイス１０１の最大デューティサイクルを決める最大デューティサイクル信号１１６Ａと、スイッチングデバイス１０１の発振周波数を決めるクロック信号１１６Ｂとを出力する。最大デューティサイクル信号１１６Ａは、ＮＡＮＤ回路１１８へ入力され、クロック信号１１６Ｂは、ＲＳフリップフロップ回路１２８のセット端子へ入力される。
【００２２】
ＮＡＮＤ回路１１８へは、起動停止回路１２７からの出力信号を受け取るカウンター回路１２１からの出力信号と、最大デューティサイクル信号１１６Ａと、ＲＳフリップフロップ回路１２８から出力されるＱ信号が入力される。ＮＡＮＤ回路１１８の出力信号は、ゲートドライバー１１７へ入力される。これにより、スイッチングデバイス１０１のスイッチング動作が制御される。
【００２３】
過負荷保護回路１２０は、負荷１０８が過負荷状態であることを検出する。過負荷保護回路１２０は、過負荷状態が検出されるときにはＶＤＤ端子の電圧を制御することで過負荷保護動作を行う。
【００２４】
具体的には、過負荷保護回路１２０は、負荷１０８が過負荷状態でない場合（通常負荷状態又は軽負荷状態の場合）、スイッチングデバイス１０１を連続的に動作させる通常動作モードで、スイッチングデバイス１０１を動作させる。また、過負荷保護回路１２０は、負荷１０８が過負荷状態の場合、スイッチングデバイス１０１が動作する動作期間と、スイッチングデバイス１０１が停止する停止期間とを繰り返す過負荷保護動作モードで、スイッチングデバイス１０１を動作させる。
【００２５】
この過負荷保護回路１２０は、過負荷制御回路１１３と、過負荷検出回路１１５とを含む。
【００２６】
過負荷検出回路１１５は、フィードバック信号制御回路１１４から出力される信号を用いて負荷１０８が過負荷状態であるか否かを検出する。具体的には、通常負荷状態及び軽負荷状態などの負荷１０８が必要とする電力が、１次側から２次側に供給できる最大電力よりも小さいときは、フィードバック信号制御回路１１４からの信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）より低くなるため、過負荷検出回路１１５は、過負荷検出信号ＯＬＰをローレベル（以下「Ｌ」と記す）にする。一方、過負荷状態であり、負荷１０８が必要とする電力が１次側から２次側に供給できる最大電力よりも大きいときには、フィードバック信号制御回路１１４から出力される信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）より高くなるため、過負荷検出回路１１５は、過負荷検出信号ＯＬＰをハイレベル（以下「Ｈ」と記す）にする。
【００２７】
また、負荷１０８が過負荷状態から通常負荷状態に復帰するときには、出力電圧検出回路１１０から出力されるフィードバック電流ＩＦＢが大きくなる。これにより、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が過負荷検出回路１１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも低くなるため、過負荷検出回路１１５は、過負荷検出信号ＯＬＰをＨからＬに切り替える。これにより、過負荷保護動作モードが解放され、スイッチングデバイス１０１は通常動作モードで動作するようになる。
【００２８】
過負荷制御回路１１３は、過負荷検出回路１１５から出力される過負荷検出信号ＯＬＰがＨのときに、過負荷保護動作モードを選択する。また、過負荷制御回路１１３は、過負荷保護動作モード時には、ＶＤＤ端子を介して過負荷保護動作用コンデンサ１０９へ充電及び放電を行うことにより、過負荷保護動作モード時の動作期間及び停止期間の長さの決定及び、動作期間及び停止期間の切り換えを行う。
【００２９】
この過負荷制御回路１１３は、カウンター回路１２１と、スイッチ１２５と、起動停止回路１２７とを含む。
【００３０】
起動停止回路１２７は、半導体装置１２６の起動及び停止を制御する。この起動停止回路１２７は、スイッチ１２５をオン、又はオフさせることでＶＤＤ端子の電圧を制御する。さらに、起動停止回路１２７は、ＶＤＤ端子の電圧に応じて、過負荷保護動作モード中の停止期間及び動作期間を切り換える信号を、カウンター回路１２１を介してＮＡＮＤ回路１１８へ出力する。
【００３１】
具体的には、起動停止回路１２７は、通常動作モード（過負荷検出信号ＯＬＰがＬ）時には、スイッチングデバイス１０１を連続的に動作させる信号を、カウンター回路１２１を介してＮＡＮＤ回路１１８へ出力する。このとき、発振回路１１６の発振周波数でスイッチングデバイス１０１は動作する。
【００３２】
また、通常動作モード時には、起動停止回路１２７は、スイッチ１２５をオンする。これにより、定電流源１２４により、スイッチ１２５を介してＶＤＤ端子へ電流が供給される。また、定電流源１２４は、ＶＤＤ端子の電圧が一定電圧に達した後も、その一定電圧を保持するために、スイッチ１２５を介してドレイン端子からＶＤＤ端子へ電流を供給する。
【００３３】
一方、過負荷検出回路１１５からの過負荷検出信号ＯＬＰがＨのときには、起動停止回路１２７は、過負荷保護動作を行うために、ＶＤＤ端子の電圧が停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）に達したあとは、スイッチ１２５をオンすることで過負荷保護動作用コンデンサ１０９を充電する。また、起動停止回路１２７は、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達したあとはスイッチ１２５をオフする。これにより、半導体装置１２６の回路電流によりＶＤＤの電圧が低下する。
【００３４】
このように、過負荷検出回路１１５からの過負荷検出信号ＯＬＰがＨのときには、ＶＤＤ端子の電圧は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）と停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）との間で上昇及び下降を繰り返す。
【００３５】
また、起動停止回路１２７は、過負荷保護動作用コンデンサ１０９を充電中であるか放電中であるかを示す信号をカウンター回路１２１に出力する。
【００３６】
カウンター回路１２１は、起動停止回路１２７から出力される信号がＨになる回数をカウントする。具体的には、起動後、起動停止回路２７からＨの信号がカウンター回路１２１に入力されたときに、カウンター回路１２１はＮＡＮＤ回路１１８にＨの出力信号を出すことにより、スイッチングデバイス１０１を動作させる。また、カウンター回路１２１は、過負荷保護動作モード中には、起動停止回路１２７からの信号がＨからＬに交互に切り替わるたびにカウントし、起動停止回路１２７から出力されるＨの信号の回数を所定の回数カウントしたあとに、Ｈの出力信号をＮＡＮＤ回路１１８に出力する。つまり、カウンター回路１２１は、所定の回数の過負荷保護動作用コンデンサ１０９が充電及び放電されるごとに、ＮＡＮＤ回路１１８に出力する信号のＨ及びＬを切り換える。これにより、過負荷保護動作モード中の動作期間及び停止期間の切り換えが制御される。
【００３７】
通常、この過負荷保護動作モードの停止期間は動作期間より長い。この過負荷保護動作モードの動作期間では、通常動作モード時と同様に、発振回路１１６の発振周波数でスイッチングデバイス１０１は動作する。また、停止期間中には完全にスイッチングデバイス１０１は停止する。
【００３８】
なお、従来例では、回路電流によりＶＤＤ端子の電圧が低下しているが、制御回路１１２の内部電源端子と過負荷保護動作用端子とを別々に設けている場合は、この過負荷保護動作用端子の電圧を低下させるためには、回路電流ではなく、過負荷保護動作用端子に接続されているコンデンサから電流を引き抜くような構成になる。
【００３９】
以上のように構成された、スイッチング電源装置１００の動作を、図９、図１０及び図１１を用いて説明する。図９、図１０及び図１１は、図８に示すスイッチング電源装置１００の各部の動作波形を示すタイムチャートである。
【００４０】
図９は、図８の従来のスイッチング電源装置１００の動作波形を示す図である。
【００４１】
図８に示す入力部１０６には、例えば商用の交流電源が整流及び平滑されることにより生成された、直流の入力電圧ＶＩＮが入力される。この入力電圧ＶＩＮは、トランス１０２の１次巻線１０２Ａを介して、半導体装置１２６のドレイン端子に印加される。
【００４２】
そして、起動用定電流源１２４で作られる起動電流が、スイッチ１２５を介してＶＤＤ端子に接続された過負荷保護動作用コンデンサ１０９に流れ込み、当該過負荷保護動作用コンデンサ１０９を充電する。これにより、ＶＤＤ端子の電圧が上昇する。図９に示す時刻ｔ１においてＶＤＤ端子の電圧が起動停止回路１２７で設定された起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達すると、スイッチングデバイス１０１のスイッチング動作が開始される。
【００４３】
以下、図９に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の動作について説明する。
【００４４】
スイッチング動作が開始されると、トランス１０２の１次巻線１０２Ａにエネルギーが供給されるので、２次巻線１０２Ｂに電流が流れる。起動直後は、２次側の出力部１０５の出力電圧ＶＯは立ち上がっておらず、フィードバック電流ＩＦＢも流れていないことから、過負荷検出回路１１５により出力される過負荷検出信号ＯＬＰはＨであり、スイッチングデバイス１０１は、過負荷保護動作モードで動作する。
【００４５】
また、過負荷検出信号ＯＬＰがＨなので、起動停止回路１２７は、ＶＤＤ端子へ定電流を供給するためのスイッチ１２５をオフにする。このとき、ＶＤＤ端子へ電流供給が行われないため、回路電流によって、図９に示すようにＶＤＤ端子の電圧が低下しはじめる。
【００４６】
また、２次巻線１０２Ｂに流れる電流は、ダイオード１０３とコンデンサ１０４とにより整流及び平滑されることにより直流電力となる。この直流電力が負荷１０８に供給される。また、スイッチング動作が繰り返されることで、出力電圧ＶＯが徐々に上昇し、出力電流ＩＯも増えていく。
【００４７】
時刻ｔ２において、出力電圧ＶＯが設定された電圧に達すると、フィードバック信号制御回路１１４に流れるフィードバック電流ＩＦＢが増加する。フィードバック電流ＩＦＢが増加することにより、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が過負荷検出回路１１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）以下になると、過負荷検出回路１１５からの出力信号はＨからＬに切り替わる。これにより、過負荷保護動作モードは解除され、通常動作モードに移行する。
【００４８】
このとき、過負荷検出信号ＯＬＰがＨからＬに切り替わることで、起動停止回路１２７はスイッチ１２５をオンする。よって、定電流源１２４からＶＤＤ端子への電流供給が行われる。これにより、時刻ｔ２以降、ＶＤＤ端子の電圧は再び上昇しはじめる。その後、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達すると、ＶＤＤ端子は一定電圧（起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ））を保持する。
【００４９】
次に、負荷１０８が通常負荷状態である時刻ｔ２から時刻ｔ３の動作について説明する。
【００５０】
時刻ｔ２から時刻ｔ３において、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が過負荷検出回路１１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）以下であり、スイッチングデバイス１０１は、通常動作モードで動作する。
【００５１】
また、ＦＢ端子に流れるフィードバック電流ＩＦＢが増加すると、比較器１２３に入力されるフィードバック電圧ＶＦＢが低下するため、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤが小さくなる。このような負帰還がかかることで、出力電圧ＶＯは安定化される。
【００５２】
例えば、出力電圧ＶＯが安定化された後、負荷１０８に流れる出力電流ＩＯが低下すると、フィードバック電流ＩＦＢが増加し、比較器１２３に入力されるフィードバック電圧ＶＦＢが低下し、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤが小さくなる。
【００５３】
また、負荷１０８に流れる出力電流ＩＯが増加すると、フィードバック電流ＩＦＢが減少し、比較器１２３に入力されるフィードバック電圧ＶＦＢが上昇し、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤが出力電流ＩＯの増加に伴い大きくなる。また、フィードバック電圧ＶＦＢが上昇し、クランプ回路１１９で規定される電圧に達すると、過電流保護が機能し、ドレイン電流ＩＤは最大電流値ＩＬＩＭＩＴでクランプされる。
【００５４】
次に、負荷１０８が通常負荷状態から過負荷状態に切り替わる時刻ｔ３から時刻ｔ５の動作について説明する。
【００５５】
時刻ｔ３から時刻ｔ４において、出力電流ＩＯが規定の値以上になり、負荷１０８が過負荷状態になる。ここで、ドレイン電流ＩＤは最大電流値ＩＬＩＭＩＴでクランプされて、それ以上増やすことはできないため、出力電圧ＶＯが低下し始め、フィードバック電流ＩＦＢも減少する。このとき、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が過負荷検出回路１１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも大きくなることで、過負荷検出信号ＯＬＰがＬからＨに切り替わる。
【００５６】
次に、時刻ｔ４から時刻ｔ５では、過負荷検出信号ＯＬＰがＨなので、起動停止回路１２７は、ドレイン端子からＶＤＤ端子へ電流供給を行うスイッチ１２５がオフする。これにより、ＶＤＤ端子の電圧が回路電流により低下する。このときスイッチング電源装置１００は、ドレイン電流ＩＤの最大電流値ＩＬＩＭＩＴで２次側の負荷１０８に電力を供給し続ける。
【００５７】
そして、時刻ｔ５においてＶＤＤ端子の電圧が起動停止回路１２７の停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下すると、起動停止回路１２７からカウンター回路１２１に出力される信号はＨからＬに切り替わる。よって、カウンター回路１２１の出力信号もＨからＬに切り替わる。これにより、ＮＡＮＤ回路１１８にＬの信号が入力されるため、スイッチングデバイス１０１のスイッチング動作が停止される。つまり、スイッチングデバイス１０１は過負荷保護動作モード中の動作期間から過負荷保護動作モード中の停止期間に移行する。
【００５８】
次に、時刻ｔ５から時刻ｔ７の動作について説明する。
【００５９】
時刻ｔ５から時刻ｔ６では、過負荷保護動作モード中の停止期間であり、スイッチングデバイス１０１は動作を停止している。
【００６０】
また、時刻ｔ５においてＶＤＤ端子の電圧が停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下すると、起動停止回路１２７からの信号により、スイッチ１２５がオンされることで、ＶＤＤ端子への電流供給が再開される。これにより、ＶＤＤ端子の電圧が上昇し始める。
【００６１】
その後、時刻ｔ６においてＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達すると、再び、起動停止回路２７によってスイッチ１２５はオフされる。これにより、半導体装置１２６の回路電流により、ＶＤＤ端子の電圧は低下しはじめる。このとき、カウンター回路１２１には、Ｈの信号が入力される。
【００６２】
カウンター回路１２１は、このＬ、Ｈの信号を受け取り、Ｈの回数を内部で設定された回数分カウントするまで、スイッチングデバイス１０１を停止し続ける。
【００６３】
次に、時刻ｔ７から時刻ｔ８の過負荷保護動作モード中の動作期間の動作について説明する。時刻ｔ７から時刻ｔ８では、負荷１０８は過負荷状態である。
【００６４】
時刻ｔ７で、カウンター回路１２１は、内部で設定されたＨの回数をカウントし終わる。これにより、ＮＡＮＤ回路１１８にはＨの信号が入力されるので、スイッチングデバイス１０１は、スイッチング動作を再開する。つまり、過負荷保護動作モード中の停止期間から動作期間に移行する。
【００６５】
また、ＶＤＤ端子の電圧が、起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）に低下するまでの期間に、過負荷検出回路１１５からの過負荷検出信号ＯＬＰがＨのままでＬに切り替わらないときは、スイッチングデバイス１０１は、過負荷保護動作モード中の停止期間に移行する。つまり、過負荷保護動作モードが継続される。
【００６６】
ここでは、時刻ｔ７以降も負荷１０８はまだ過負荷状態を継続している状態なので、出力電圧ＶＯ及び出力電流ＩＯはほとんど上昇しないことから、出力電圧検出回路１１０により出力されるフィードバック電流ＩＦＢも増えない。これにより、時刻ｔ８において過負荷検出回路１１５から出力される過負荷検出信号ＯＬＰもＨのままである。これにより、再び起動停止回路１２７からの出力信号がＨからＬに切り替わるので、カウンター回路１２１を経由して、ＮＡＮＤ回路１１８にはＬの信号が入力される。よって、スイッチングデバイス１０１のスイッチング動作が停止される。つまり、過負荷保護動作モード中の停止期間に入る。
【００６７】
このあと、再び起動停止回路１２７がスイッチ１２５をオン及びオフさせることで、ＶＤＤ端子の電圧の上昇及び下降が繰り返されることで過負荷保護動作が実現される。
【００６８】
通常、この過負荷保護動作モード時におけるスイッチングデバイス１０１の動作期間を停止期間よりも短くすることで、過負荷状態の負荷１０８への出力電力の供給を減らし、負荷１０８へのストレスを軽減している。
【００６９】
次に、図１０及び図１１を用いて、過負荷保護動作モード中において、負荷１０８の過負荷状態が継続する場合と解除されるときの従来のスイッチング電源装置１００の動作について述べる。
【００７０】
図１０は、負荷１０８の過負荷状態が継続するときの、従来のスイッチング電源装置１００の動作波形を示す図である。
【００７１】
ここで、過負荷保護動作モード中の動作期間において、過負荷状態からの復帰が判定される。また、この動作期間は、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下する時間で決まる。
【００７２】
この過負荷保護動作モード中の動作期間（時刻ｔ１０〜ｔ１１）内にフィードバック電流ＩＦＢが増えずに、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）を越えない場合は、時刻ｔ１１において再び過負荷保護動作モード中の停止期間に入る。
【００７３】
このような過負荷保護動作モード中の動作期間の条件は、スイッチング電源装置１００の起動時にも当てはまり、起動直後に、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）に低下するまでに、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも低くならず過負荷検出回路１１５の出力信号がＨのままであるときには、過負荷保護動作モードの停止期間に入ってしまい、起動不良となってしまう。
【００７４】
次に、図１１を用いて、負荷１０８の過負荷状態が解除され、通常動作モードに復帰するときの動作を説明する。
【００７５】
負荷１０８の過負荷状態が解除されたのち、時刻ｔ１２において過負荷保護動作モード中の動作期間に入ると、スイッチングデバイス１０１はスイッチング動作を行う。これにより、１次側から２次側への電力供給が開始され、出力電圧ＶＯ及び出力電流ＩＯは上昇しはじめる。その後、出力電圧ＶＯ及び出力電流ＩＯが所望の値まで立ち上がったとき、フィードバック電流ＩＦＢも上昇をはじめる。時刻ｔ１３においてフィードバック信号制御回路１４から出力される信号が過負荷検出回路の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）を越えて、過負荷検出信号ＯＬＰがＨからＬに切り替わる。
【００７６】
ここで時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３までの過負荷保護動作モード中の動作期間では、スイッチ１２５がオフになっているため、ＶＤＤ端子の電圧は低下し続ける。
【００７７】
一方、時刻ｔ１３において過負荷検出信号ＯＬＰがＬに切り替わることで、起動停止回路１２７はスイッチ１２５をオンにするので、ＶＤＤ端子への供給が再開されＶＤＤ端子の電圧は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）まで上昇する。また、フィードバック電流ＩＦＢは増えていき、比較器１２３に入力されるフィードバック電圧ＶＦＢが低下するため、スイッチングデバイス１０１に流れるドレイン電流ＩＤが小さくなる。このような負帰還がかかることで、出力電圧ＶＯは安定化される。このとき、ＶＤＤ端子の電圧は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）の電圧で保持されるように制御される。このように、通常動作モードに復帰できる。
【００７８】
なお、上記の従来例では内部制御回路用電源端子と過負荷保護動作用端子とをＶＤＤ端子で共通化しているが、実際には、内部制御回路用電源端子と過負荷保護動作用端子とを別々に設けても、過負荷保護動作に大きな差はない。
【００７９】
なお、上記の従来例に近い技術が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開平７−２８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００８１】
しかながら、上述したように、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）にまで低下するまでの期間である過負荷保護動作モード時の動作期間の間に、出力電圧ＶＯが立ち上がらない場合には、再び過負荷保護動作モード中の停止期間に移行してしまう。つまり、負荷１０８の過負荷状態が解除された場合であっても、過負荷保護動作モードが継続されてしまうという誤動作が生じる。
【００８２】
また、スイッチング電源装置１００の起動時においては、ＶＤＤ端子の電圧が上昇して、起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に到達した後、この起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下するまでの期間である過負荷保護動作モード時の動作期間に、出力電圧ＶＯが立ち上がらない場合は、通常動作モードに移行することができず、過負荷保護動作モードに入ってしまうという誤動作が生じる。
【００８３】
この誤動作が生じるのは、例えば、負荷１０８が大きい出力電圧を必要とする場合である。この場合には、出力電圧ＶＯの立ち上がりが遅くなるので、過負荷保護動作モード時の動作期間の間に出力電圧ＶＯが立ち上がらなくなる。また、負荷１０８が必要とする出力電力が大きい場合も出力電圧ＶＯが立ち上がり難くなるので、この誤動作が生じる。
【００８４】
これらの誤動作は起動時に起こるが、一旦過負荷保護動作がスタートしてから、負荷１０８が過負荷から復帰するときに、起動時よりも大きい出力電力を負荷１０８が必要とする場合にも、正しく復帰ができずに、過負荷保護動作モードが継続されてしまう誤動作が起きるケースがある。
【００８５】
従来はこの問題に対応するために、過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量を大きくすることで過負荷保護動作モード中の動作期間を長くしていた。これにより、当該動作期間中に２次側へ供給できる電力が増加し、より大きい出力電力を必要とする負荷１０８に対応できる。
【００８６】
しかしながら、上記のように過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量を大きくすると、以下に述べる課題が生じる。
【００８７】
図１２は、ある過負荷保護動作用コンデンサ１０９を用いたときの過負荷保護動作モード時の動作波形を示す図である。図１３は、図１２で使用している過負荷保護動作用コンデンサ１０９よりも大きい容量の過負荷保護動作用コンデンサ１０９を用いたときの過負荷保護動作時の動作波形を示す図である。
【００８８】
図１２と図１３とに示す波形を比較すると、図１３に示すＶＤＤ端子の電圧の波形は、図１２に示すＶＤＤ端子の電圧の波形よりも三角派の周期が長くなっている。つまり、１周期あたりの過負荷保護動作モード中の動作期間及び停止期間が共に長くなっている。この過負荷保護動作の周期は、過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量の大きさに比例するので、例えは、過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量値を１０倍にしたときには、過負荷保護動作の周期も１０倍になる。
【００８９】
また、図１２と図１３とに示す、過負荷保護動作モード中の動作期間における出力電流ＩＯを比較したときには、過負荷保護動作モード中の動作期間が長くなることで、出力部１０５へ供給する電力が増えるので、過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量を大きくしたときの出力電流ＩＯの方が、図１２に示す出力電流ＩＯよりも大きい値になる。
【００９０】
このとき、過負荷保護動作モード中の停止期間も長くなることから、平均的には２次側の負荷１０８へ供給する電流量は同じである。しかしながら、一周期あたりの過負荷保護動作モード中の動作期間において負荷１０８に供給される電力が増えるので、出力電流ＩＯが一時的に大きくなってしまう。この大電流が部品に流れることで大きなストレスになり、部品の破壊及び劣化を招く恐れがある。つまり、過負荷保護機能の効果が低下してしまう。
【００９１】
このように、従来のスイッチング電源装置１００では、過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量を大きくすることで、過負荷保護機能の効果が低下してしまうという課題がある。
【００９２】
また、この過負荷保護動作用コンデンサ１０９が半導体装置上で集積化されている場合には、この過負荷保護動作用コンデンサ１０９の容量値を変えることができない。つまり、過負荷保護動作モード中の動作期間の長さが固定されている。これにより、このような場合には、大きい電力が必要とされる負荷１０８が用いられる場合に、起動及び復帰時に誤動作が発生するという課題がある。
【００９３】
なお、上記説明では、自己復帰型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置を例に説明したが、ラッチ型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置においても、起動時に過負荷保護動作の誤動作が発生するという課題がある。
【００９４】
そこで本発明は、過負荷保護機能の効力の低下を抑制しつつ、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できるスイッチング電源装置及びスイッチング電源用半導体装置を提供することを第１の目的とする。
【００９５】
また、本発明は、起動時の誤動作の発生を抑制できる、ラッチ型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置及びスイッチング電源用半導体装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００９６】
上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、入力部に入力された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置であって、前記入力電圧を変換電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路に接続されたスイッチングデバイスと、前記電圧変換回路と負荷との間に接続され、前記変換電圧を整流及び平滑化することにより、前記出力電圧を生成する出力電圧生成回路と、前記スイッチングデバイスを駆動する駆動回路と、前記出力電圧が第１の閾値より大きいか否かを判定する過負荷検出回路と、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より大きいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させるように前記駆動回路を制御し、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より小さいと判定された場合、過負荷保護動作を前記スイッチングデバイスが行うように前記駆動回路を制御する過負荷制御回路と、前記出力電圧が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より大きいか否かを判定する復帰検出回路とを備え、前記過負荷保護動作時において、前記スイッチングデバイスは、当該過負荷保護動作中に当該スイッチングデバイスが動作する動作期間と、当該過負荷保護動作中に当該スイッチングデバイスが停止する停止期間とを繰り返し、前記過負荷制御回路は、さらに、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記負荷へ供給する電力を増やす。
【００９７】
この構成によれば、本発明に係るスイッチング電源装置は、過負荷保護動作時に、出力電圧が過負荷保護動作を解除する第１の閾値まで上昇していなくても、当該第１の閾値より低い第２の閾値まで上昇しているか否かを判定することにより、過負荷状態が解除されたか否かを判定する。これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、出力電圧が第１の閾値まで上昇していなくても、過負荷状態が解除された場合には、負荷へ供給する電力を増やす。これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できる。
【００９８】
さらに、本発明に係るスイッチング電源装置は、負荷が、例えばドライバーであり、必要とする出力電力が変わるような場合でも、過負荷保護コンデンサによる電力供給量の調整を必要とせずに、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できる。よって、本発明に係るスイッチング電源装置は、過負荷保護動作用コンデンサの容量値を増加させることによる過負荷保護機能の効力の低減を抑制しつつ、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できる。
【００９９】
さらに、過負荷保護動作用コンデンサが半導体装置に集積化されていて、過負荷保護期間が内部で決められいている場合には、過負荷保護動作時の動作期間が固定される。このような場合であっても、本発明に係るスイッチング電源装置は、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できる。
【０１００】
また、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記動作期間を長くすることによって前記負荷へ供給する電力を増やしてもよい。
【０１０１】
また、前記スイッチング電源装置は、さらに、コンデンサを備え、前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記動作期間中に前記コンデンサに前記第１電圧を供給することにより前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くしてもよい。
【０１０２】
また、前記復帰検出回路は、前記出力電圧を直接検出する復帰信号検出回路を備えてもよい。
【０１０３】
この構成によれば、第２の閾値を電源設計者が容易に設定できるようになるので、本発明に係るスイッチング電源装置は、設計自由度を拡大できる。さらに、第２の閾値を任意に設定することで、過負荷から復帰できる出力電圧の精度を上げることができる。
【０１０４】
また、前記駆動回路は、前記スイッチングデバイスを駆動する第１信号を生成し、前記復帰検出回路は、前記第１信号における、前記スイッチングデバイスをオンするオンパルス幅又はオンデューティーが第３の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きいと判定し、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さいと判定してもよい。
【０１０５】
この構成によれば、本発明に係るスイッチング電源装置に含まれる半導体装置に外部端子を追加する必要がなく、省スペース化及びこの外部端子周りの部品点数を減らすことができる。
【０１０６】
また、前記駆動回路は、クロック信号を生成する発振回路を備え、前記駆動回路は、前記クロック信号の周期で前記スイッチングデバイスをオンする第１信号を生成し、前記復帰検出回路は、前記第１信号における、前記スイッチングデバイスをオンするオンパルス幅又はオンデューティーが第３の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きいと判定し、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さいと判定し、復帰信号検出回路は、前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より大きい場合に、パルス信号であるセット信号を生成し、前記セット信号がセット端子に入力され、前記クロック信号がリセット端子に入力されるフリップフロップ回路とを備え、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時の前記動作期間において、前記フリップフロップ回路がセット状態にある期間、前記コンデンサに前記第１電圧を供給することにより前記動作期間を前記オンパルス幅又はオンデューティーが前記第３の閾値より小さい場合に比べ長くしてもよい。
【０１０７】
また、前記電圧変換回路は、１次巻線と２次巻線と補助巻線とを有したトランスであり、前記復帰検出回路は、前記出力電圧を前記補助巻線から検出してもよい。
【０１０８】
また、前記スイッチング電源装置は、さらに、コンデンサを備え、前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ前記第１電圧と前記第２電圧との差を大きくすることにより、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合の前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くしてもよい。
【０１０９】
また、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記過負荷検出回路に、前記出力電圧が第１の閾値より大きいと判定させることにより、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させることによって前記負荷へ供給する電力を増やしてもよい。
【０１１０】
また、前記スイッチング電源装置は、さらに、コンデンサを備え、前記過負荷制御回路は、前記コンデンサが第１電圧から第２電圧へ充電又は放電される時間を用いて、前記動作期間の長さを決定し、前記過負荷制御回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記コンデンサの電圧を保持させることにより、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合の前記動作期間を前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ長くしてもよい。
【０１１１】
また、前記過負荷保護回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記第１の閾値を小さくすることによって前記負荷へ供給する電力を増やしてもよい。
【０１１２】
また、前記過負荷保護回路は、前記過負荷保護動作時において、前記出力電圧が前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記スイッチングデバイスの発振周波数を上げる、又は、前記スイッチングデバイスに流れる電流のピーク値を大きくすることによって前記負荷へ供給する電力を増やしてもよい。
【０１１３】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、入力部に入力された直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換して出力するスイッチング電源装置であって、前記入力電圧を変換電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路に接続されたスイッチングデバイスと、前記電圧変換回路と負荷との間に接続され、前記変換電圧を整流及び平滑化することにより、前記出力電圧を生成する出力電圧生成回路と、前記スイッチングデバイスを駆動する駆動回路と、前記出力電圧が第１の閾値より大きいか否かを判定する過負荷検出回路と、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より大きいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを連続的に動作させるように前記駆動回路を制御し、前記過負荷検出回路により前記出力電圧が前記第１の閾値より小さいと判定された場合、前記スイッチングデバイスを停止する過負荷制御回路と、前記出力電圧が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より大きいか否かを判定する復帰検出回路とを備え、前記過負荷制御回路は、さらに、当該スイッチング電源装置の起動時に、前記出力電圧が前記第１の閾値より小さくかつ前記第２の閾値より大きい場合、前記出力電圧が前記第２の閾値より小さい場合に比べ、前記負荷へ供給する電力を増やしてもよい。
【０１１４】
この構成によれば、ラッチ停止型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置の起動時の誤動作の発生を抑制できる。
【０１１５】
また、本発明に係るスイッチング電源用半導体装置は、一つの半導体チップに形成された前記駆動回路と、前記過負荷検出回路と、前記過負荷制御回路と、前記復帰検出回路とを備える。
【０１１６】
また、本発明に係るスイッチング電源用半導体装置は、一つの半導体チップに形成された前記スイッチングデバイスと、前記駆動回路と、前記過負荷検出回路と、前記過負荷制御回路と、前記復帰検出回路とを備えてもよい。
【０１１７】
なお、本発明は、このようなスイッチング電源装置として実現できるだけでなく、スイッチング電源装置に含まれる特徴的な手段をステップとするスイッチング電源装置の制御方法として実現したり、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１１８】
さらに、本発明は、このようなスイッチング電源装置の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現したりできる。
【発明の効果】
【０１１９】
以上より、本発明は、過負荷保護機能の効力の低下を抑制しつつ、大きな出力電力を必要とする負荷を起動及び復帰できるスイッチング電源装置及びスイッチング電源用半導体装置を提供できる。また、本発明は、起動時の過負荷保護動作の誤動作の発生を抑制できる、ラッチ型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置及びスイッチング電源用半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置における、スイッチングデバイスに流れるドレインのピーク電流ＩＤｐとフィードバック電流ＩＦＢとの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置の復帰検出回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置における、フィードバック電流ＩＦＢ及び出力電圧ＶＯと、負荷の状態との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置おける各部の動作波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置おける各部の動作波形を示す図である。
【図８】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図９】従来のスイッチング電源装置の動作波形を示す図である。
【図１０】従来のスイッチング電源装置における、過負荷保護動作モードを継続するときの動作波形を示す図である。
【図１１】従来のスイッチング電源装置における、過負荷保護動作からの復帰するときの動作波形を示す図である。
【図１２】従来のスイッチング電源装置において過負荷保護動作用コンデンサの容量が小さい場合の、過負荷保護動作モード時の動作波形を示す図である。
【図１３】従来のスイッチング電源装置において過負荷保護動作用コンデンサの容量が大きい場合の、過負荷保護動作モード時の動作波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２１】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【０１２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置５０は、過負荷保護動作モード時に、出力電圧ＶＯが過負荷保護動作モードを解除する第１の閾値まで上昇していなくても、当該第１の閾値より低い第２の閾値まで上昇しているか否かを判定することにより、過負荷状態が解除されたか否かを判定する。これにより、本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置５０は、出力電圧ＶＯが第１の閾値まで上昇していなくても、過負荷状態が解除された場合には、過負荷保護動作モード中の動作期間を延長することにより、負荷８へ供給する電力を増やすことができる。
【０１２３】
これにより、本発明に係るスイッチング電源装置は、大きな出力電力を必要とする負荷８を起動及び復帰できる。さらに、本発明に係るスイッチング電源装置５０は、過負荷保護動作用コンデンサ９の容量値を増加させる必要がないので、過負荷保護機能の効力の低減を抑制できる。
【０１２４】
図１は、本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源制御ＩＣである半導体装置２６を使用したスイッチング電源装置５０の回路構成例を示すブロック図である。
【０１２５】
図１に示すスイッチング電源装置５０は、トランス２と、出力部５と、入力部６と、出力電圧生成回路７と、過負荷保護動作用コンデンサ９と、出力電圧検出回路１０と、スイッチング電源制御用の半導体装置２６と、復帰信号検出回路３０とを含む。このスイッチング電源装置５０は、入力部６に入力された直流の入力電圧ＶＩＮを直流の出力電圧ＶＯに変換して出力部５に出力する。
【０１２６】
トランス２は、１次巻線２Ａと、２次巻線２Ｂとを含む。このトランス２は、本発明の電圧変換回路に相当し、入力電圧ＶＩＮを変換電圧に変換する。なお、トランス２の代わりにコイルを用いても当該電圧変換回路の機能を実現することもできる。
【０１２７】
１次巻線２Ａは、一端が入力部１０６と接続される。２次巻線２Ｂは、出力電圧生成回路７に接続される。
【０１２８】
出力電圧生成回路７は、２次巻線２Ｂと負荷８との間に接続される。この出力電圧生成回路７は、トランス２により変換された変換電圧を整流及び平滑化することにより出力電圧ＶＯを生成する。具体的には、出力電圧生成回路７は、２次巻線１ｂに誘起される交流電圧を整流及び平滑化することにより、直流の出力電圧ＶＯを生成し、出力部５に接続された負荷８に、出力電圧ＶＯを供給する。この出力電圧生成回路７は、ダイオード３とコンデンサ４とを含む。
【０１２９】
出力電圧検出回路１０は、２次側出力電圧ＶＯが一定になるように制御するための制御信号であるフィードバック電流ＩＦＢを２次側から１次側の制御回路１２のフィードバック信号制御回路１４へ伝達する。この出力電圧検出回路１０は、出力電圧ＶＯのレベルを検出し、出力電圧ＶＯのレベルに基づいて、出力電圧ＶＯのレベルに比例するフィードバック電流ＩＦＢを、ＦＰ端子を介して、フィードバック信号制御回路１４へ出力する。
【０１３０】
半導体装置２６は、スイッチングデバイス１と、その制御回路１２とを含む。
【０１３１】
例えば、半導体装置２６は、一つの半導体チップに形成されたスイッチングデバイス１と制御回路１２とを含む半導体集積回路（ＬＳＩ）である。なお、一つの半導体チップに制御回路１２のみが形成されもよい。また、制御回路１２に含まれる各処理部を複数の半導体チップに形成してもよい。
【０１３２】
この半導体装置２６は、外部入力端子として、スイッチングデバイス１の入力端子であるドレイン端子と、過負荷保護動作用端子及び内部電源端子の機能を兼ね備えたＶＤＤ端子と、フィードバック信号入力端子であるＦＢ端子と、復帰信号入力端子と、制御回路１２のＧＮＤ端子及びスイッチングデバイス１の出力端子として機能するソース端子とを備える。
【０１３３】
過負荷保護動作用コンデンサ９は、ＶＤＤ端子に接続される。この過負荷保護動作用コンデンサ９は、過負荷保護動作用コンデンサであると同時に、半導体装置２６の電源安定化用コンデンサの役割を果たす。
【０１３４】
スイッチングデバイス１は、１次巻線２Ａに直列に接続される。
【０１３５】
制御回路１２は、スイッチングデバイス１のスイッチング動作を制御する。この制御回路１２は、フィードバック信号制御回路１４と、クランプ回路１９と、過負荷保護回路２０の一部と、１次電流検出回路２２と、比較器２３と、定電流源２４と、駆動回路４２とを含む。
【０１３６】
定電流源２４は、起動用の回路電流を供給するための起動用定電流源であり、起動時等にスイッチ１２５を介してＶＤＤ端子へ起動電流を供給する。
【０１３７】
１次電流検出回路２２は、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤを検出する。この１次電流検出回路２２は、検出したドレイン電流ＩＤを電圧信号である検出電流信号６１に変換し、変換した検出電流信号６１を比較器２３へ出力する。
【０１３８】
フィードバック信号制御回路１４は、ＦＢ端子に流入するフィードバック電流ＩＦＢを、電圧信号であるフィードバック信号６２に変換し、変換したフィードバック信号６２を比較器２３へ出力する。また、フィードバック信号制御回路１４は、ＦＢ端子に流入するフィードバック電流ＩＦＢを、フィードバック信号６３に変換し、変換したフィードバック信号６３を過負荷保護回路２０へ出力する。
【０１３９】
比較器２３は、フィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６２と、１次電流検出回路２２から出力される検出電流信号６１とを比較する。この比較器２３は、フィードバック信号６２と検出電流信号６１とが等しくなったときに、ＲＳフリップフロップ回路２８のリセット端子へ当該ＲＳフリップフロップ回路２８をリセットするリセット信号６４を出力する。
【０１４０】
クランプ回路１９は、フィードバック信号６２の最大値を決めるためのクランプ回路である。クランプ回路１９は、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤの最大値である最大電流値ＩＬＩＭＩＴを決定し、スイッチングデバイス１の過電流保護として機能する。また、フィードバック電流ＩＦＢが変化し、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤが最大電流値ＩＬＩＭＩＴに達するときのフィードバック電流は第１のフィードバック電流値ＩＦＢ１となる。
【０１４１】
図２は、本発明のスイッチング電源装置５０におけるスイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤとフィードバック電流ＩＦＢとの関係を示す図である。
【０１４２】
図２に示すようにフィードバック電流ＩＦＢが小さくなるにつれて、ドレイン電流ＩＤは大きくなる。また、フィードバック電流ＩＦＢが第１のフィードバック電流値ＩＦＢ１になるとドレイン電流ＩＤは最大電流値ＩＬＩＭＩＴにクランプされる。そして、第１のフィードバック電流値ＩＦＢ１よりも低い値が、過負荷検出回路１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）として設定される。
【０１４３】
駆動回路４２は、スイッチングデバイス１を駆動するパルス信号６８を生成する。この駆動回路４２は、発振回路１６と、ゲートドライバー１７と、ＮＡＮＤ回路１８と、ＲＳフリップフロップ回路２８とを含む。
【０１４４】
発振回路１６は、スイッチングデバイス１の最大デューティサイクルを決める最大デューティサイクル信号１６Ａと、スイッチングデバイス１の発振周波数を決めるクロック信号１６Ｂとを生成する。最大デューティサイクル信号１６Ａは、ＮＡＮＤ回路１８へ入力され、クロック信号１６Ｂは、ＲＳフリップフロップ回路２８のセット端子へ入力される。
【０１４５】
ＮＡＮＤ回路１８は、カウンター回路２１により出力される制御信号６６と、最大デューティサイクル信号１６Ａと、ＲＳフリップフロップ回路２８から出力されるＱ信号６５とが入力される。このＮＡＮＤ回路１８は、制御信号６６、最大デューティサイクル信号１６Ａ及びＱ信号６５の否定論理積であるパルス信号６７を生成する。
【０１４６】
ゲートドライバー１７は、ＮＡＮＤ回路１８により生成されたパルス信号６７の論理を反転したパルス信号６８を生成し、生成したパルス信号６８をスイッチングデバイス１のゲートに出力する。ここでパルス信号６８は、クロック信号１６Ｂの周期でスイッチングデバイス１をオンさせるパルス波形となる。
【０１４７】
過負荷保護回路２０は、負荷８が過負荷状態であることを検出する。また、過負荷保護回路２０は、過負荷状態が検出されるときにはＶＤＤ端子の電圧を制御することで過負荷保護動作を行う。また、過負荷保護回路２０は、過負荷が解除されたときには復帰動作を行う。
【０１４８】
具体的には、過負荷保護回路２０は、負荷８が過負荷状態でない場合（通常負荷状態又は軽負荷状態の場合）、スイッチングデバイス１を連続的に動作させる通常動作モードで、スイッチングデバイス１を動作させる。また、過負荷保護回路２０は、負荷８が過負荷状態の場合、スイッチングデバイス１が動作する動作期間と、スイッチングデバイス１が停止する停止期間とを繰り返す過負荷保護動作モードで、スイッチングデバイス１を動作させる。
【０１４９】
この過負荷保護回路２０は、過負荷検出回路１５と、復帰検出回路１１と、過負荷制御回路１３と、復帰検出回路１１とを含む。
【０１５０】
過負荷検出回路１５は、負荷８が過負荷状態であるか否かを検出する。具体的には、過負荷検出回路１５は、出力電圧ＶＯが第１の閾値より大きいか否かを判定し、出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さい場合に負荷８が過負荷状態であると判定し、出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さい場合に負荷８が通常負荷状態又は軽負荷状態であると判定する。
【０１５１】
さらに具体的には、過負荷検出回路１５は、フィードバック信号制御回路１４からのフィードバック信号６３と、上記第１の閾値に相当する過負荷検出用閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）とを比較することにより、出力電圧ＶＯが第１の閾値より大きいか否かを判定する。負荷８が通常負荷状態又は軽負荷状態であり、負荷８が必要とする電力が、１次側から２次側に供給できる最大電力よりも小さいときは、フィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６３が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも低くなるため、過負荷検出回路１５は、負荷８が過負荷状態でないと判定し、過負荷検出信号ＯＬＰをＬにする。
【０１５２】
一方、負荷８が過負荷の状態であり、負荷８が必要とする電力が、１次側から２次側に供給できる最大電力よりも大きいときには、フィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６３が過負荷検出用閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも高くなるので、過負荷検出回路１５は、負荷８が過負荷状態であると判定し、過負荷検出信号ＯＬＰをＬからＨに切り替える。
【０１５３】
また、負荷８が過負荷状態から通常状態に復帰するときは、出力電圧検出回路１０から出力されるフィードバック電流ＩＦＢが大きくなる。これにより、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）よりも低くなるため、過負荷検出回路１５は、過負荷検出信号ＯＬＰをＨからＬに切り替える。
【０１５４】
この過負荷検出回路１５により生成される過負荷検出信号ＯＬＰは、起動停止回路２７に入力される。
【０１５５】
復帰検出回路１１は、起動時及び過負荷保護動作モードからの復帰時に出力電圧ＶＯが上昇したことを検出する。具体的には、復帰検出回路１１は、出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きいか否かを判定し、出力電圧ＶＯが第２の閾値以上の場合にはＨとなり、当該第２の閾値未満の場合にはＬとなる復帰信号６９を生成する。この復帰信号６９は、過負荷制御回路１３に出力される。ここで第２の閾値は、上記第１の閾値より小さい電圧値である。
【０１５６】
この復帰検出回路１１は、復帰信号検出回路３０と復帰信号出力回路２９とを含む。
【０１５７】
復帰信号検出回路３０は、出力電圧ＶＯを直接検出し、出力電圧ＶＯに応じた信号を生成する。
【０１５８】
復帰信号出力回路２９は、復帰信号検出回路３０により生成された信号と、上記第２の閾値に相当する基準電圧Ｖｏｔｈとを比較することにより、出力電圧ＶＯが第２の閾値以上であるか否かを示す復帰信号６９を生成する。
【０１５９】
図３は、復帰検出回路１１の構成例を示す回路図である。図３に示すように復帰信号検出回路３０は、抵抗３１、３２及び３３と、バイポーラトランジスタ３４と、フォトカプラ３５とを含む。また、復帰信号出力回路２９は定電流源３６及び３６Ａと、抵抗３７と、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８と、復帰検出用コンパレータ３９と、復帰検出用基準電圧源４０とを含む。また、フォトカプラ３５は、フォトトランジスタ３５Ａと、フォトダイオード３５Ｂとを含む。
【０１６０】
抵抗３１及び３２は２次側の出力電圧ＶＯを分圧することにより電圧７５を生成する。この分圧された電圧７５が、バイポーラトランジスタ３４のベースに入力される。バイポーラトランジスタ３４は、２次側の出力電圧ＶＯが予め定められた所定の電圧値以上になるとオンする。バイポーラトランジスタ３４がオンし、抵抗３３を介してバイポーラトランジスタ３４に電流が流れることにより、フォトダイオード３５Ｂに流れる電流が制御される。
【０１６１】
そして、フォトダイオード３５Ｂに流れる電流が増加すると、フォトトランジスタ３５Ａに流れる電流が増加する。よって、復帰信号検出端子から流出する電流が増加し、定電流源３６から電流を引っ張る。これにより、抵抗３７に流れる電流が小さくなることにより、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ３８のゲートに印加される電圧７６は小さくなる。
【０１６２】
その結果、復帰検出用コンパレータ３９の反転入力端子に入力される電圧７７も低くなる。また、定電流源３６ＡはＮ型ＭＯＳＦＥＴ３８に流れる電流を制限している。
【０１６３】
また、復帰検出用コンパレータ３９の非反転入力端子には、復帰検出用基準電圧源４０により生成された基準電圧Ｖｏｔｈが入力される。この基準電圧Ｖｏｔｈは第２の閾値に相当する電圧である。
【０１６４】
復帰検出用コンパレータ３９は、電圧７７と基準電圧Ｖｏｔｈとを比較し、電圧７７が基準電圧Ｖｏｔｈより低い場合にはＨの、電圧７７が基準電圧Ｖｏｔｈより高い場合にはＬの復帰信号６９を生成する。
【０１６５】
過負荷制御回路１３は、過負荷検出信号ＯＬＰがＨの場合に過負荷保護動作モードでスイッチングデバイス１が動作するように駆動回路４２を制御し、過負荷検出信号ＯＬＰがＬの場合に通常動作モードでスイッチングデバイス１が動作するように制御する。
【０１６６】
また、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード時には、ＶＤＤ端子を介して過負荷保護動作用コンデンサ９へ充電及び放電を行うことにより、過負荷保護動作モード時の動作期間及び停止期間の長さの決定及び、動作期間及び停止期間の切り換えを行う。
【０１６７】
また、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード時において、出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きい場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値より小さい場合に比べ、過負荷保護動作モード時の動作期間を長くすることによって負荷８へ供給する電力を増やす。
【０１６８】
この過負荷制御回路１３は、起動停止回路２７とカウンター回路２１とスイッチ２５とを含む。
【０１６９】
起動停止回路２７は、半導体装置２６の起動及び停止を制御する。この起動停止回路２７は、スイッチ２５をオン、又はオフさせることでＶＤＤ端子の電圧を、起動前は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）まで上昇させ、起動後は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）の間で動作させる。さらに、起動停止回路２７は、ＶＤＤ端子の電圧に応じて、過負荷保護動作用コンデンサ１０９を充電中であるか放電中であるかを示す制御信号７０をカウンター回路１２１に出力する。
【０１７０】
具体的には、起動停止回路２７は、過負荷検出回路１５から出力される過負荷検出信号ＯＬＰがＬの場合（通常動作モード時）には、スイッチングデバイス１を連続的に動作させる信号を、カウンター回路２１を介してＮＡＮＤ回路１８へ出力する。さらに具体的には、Ｈの制御信号７０をカウンター回路２１に出力する。
【０１７１】
また、過負荷検出信号ＯＬＰがＬの場合（通常動作モード時）には、起動停止回路２７は、スイッチ２５をオンすることにより、定電流源２４からＶＤＤ端子に電流を供給させる。また、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達した後も、その起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）が保持されるように、定電流源２４はスイッチ２５を介してドレイン端子からＶＤＤ端子へ電流を供給する。
【０１７２】
一方、起動停止回路２７は、過負荷検出信号ＯＬＰがＨの場合（過負荷保護動作モード時）には、ＶＤＤ端子の電圧値に応じて、スイッチ２５のオン及びオフを繰り返すことで、ＶＤＤ端子への電流供給及び電流遮断を繰り返すことで、ＶＤＤ端子の電圧を制御する。また、起動停止回路２７は、当該スイッチ２５のオン及びオフに対応した制御信号７０をカウンター回路２１へ出力する。
【０１７３】
また、起動停止回路２７は、過負荷保護動作モード時には、復帰検出回路１１により出力される復帰信号６９に基づき、スイッチ２５がオンする期間を制御する。
【０１７４】
具体的には、起動停止回路２７は、過負荷検出信号ＯＬＰがＨであることを検出し、かつ復帰信号６９がＬの場合には、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から下降し、停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）に達したあとは、スイッチ２５をオンすることでＶＤＤ端子を充電するとともに、Ｌの制御信号７０を出力する。また、起動停止回路２７は、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達したあとは、スイッチ２５をオフさせることで、半導体装置２６の回路電流によりＶＤＤ端子の電圧を低下させるとともに、Ｈの制御信号７０を出力する。
【０１７５】
このような動作をすることで、過負荷検出信号ＯＬＰがＨかつ復帰信号６９がＬのときには、ＶＤＤ端子の電圧は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）と停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）との間で上昇及び下降を繰り返すとともに、制御信号７０はＨ及びＬを繰り返す。
【０１７６】
カウンター回路２１は、起動停止回路２７から出力される制御信号７０がＨになった回数をカウントする。
【０１７７】
具体的には、カウンター回路２１は、起動後、起動停止回路２７からＨの制御信号７０がカウンター回路２１に入力されたときに、ＮＡＮＤ回路１８にＨの制御信号６６を出力することにより、スイッチングデバイス１を動作させる。
【０１７８】
また、カウンター回路２１は、制御信号７０がＨからＬに切り替った際に、制御信号６６をＨからＬに切り換える。その後、過負荷保護動作モード時には、ＨとＬとが繰り返される制御信号７０がカウンター回路２１に入力される。カウンター回路２１は内部に設定された所定の回数、Ｈの信号をカウントしたあとには、再びＮＡＮＤ回路１８にＨの制御信号６６を出力する。
【０１７９】
つまり、カウンター回路２１は、所定の回数の過負荷保護動作用コンデンサ９が充電及び放電されるごとに、ＮＡＮＤ回路１８に出力する信号のＨ及びＬを切り換える。これにより、過負荷保護動作モード中の動作期間及び停止期間の切り換えが制御される。この過負荷保護動作モード中の停止期間によって、スイッチングデバイス１の発振期間が制限されることで、過負荷保護を実現している。通常、この過負荷保護動作モード中の停止期間は動作期間よりも長く設定される。
【０１８０】
また、起動停止回路２７は、過負荷検出信号ＯＬＰがＨ、かつ復帰信号６９がＨの場合（過負荷保護動作モード時において、出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きい場合）には、過負荷保護動作モードの発振期間を延長するために、スイッチ２５がオンする期間を延ばす。これにより、過負荷保護動作モード時の動作期間中に過負荷保護動作用コンデンサ９に定電流源２４から電流が供給され、ＶＤＤ端子の電圧が持ち上がる。
【０１８１】
このように、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード時において出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きい場合の動作期間を、出力電圧がＶＯ第２の閾値より小さい場合の動作期間に比べ長くすることで、負荷８へ供給する電力を増やすことができる。
【０１８２】
なお、本発明の実施の形態１の例では、ＶＤＤ端子が過負荷保護動作用端子及び内部電源端子の機能を兼ねており、回路電流によりＶＤＤ端子の電圧が低下しているが、半導体装置２６の内部電源端子と過負荷保護動作用端子とを別々に設けてもよい。つまり、本発明の実施の形態１の例では、回路電流を利用することでＶＤＤ端子（過負荷保護動作用端子）の電圧を低下させているが、内部電源端子と過負荷保護動作用端子とを別々に設けた場合は、過負荷保護動作用端子に接続されているコンデンサから電流を引き抜くような構成になる。
【０１８３】
また、過負荷保護動作用コンデンサ９が半導体装置２６に内蔵されている場合でも、上記本発明の実施の形態１と同様に制御することで、同様の効果が得られる。
【０１８４】
以上のように構成された、スイッチング電源装置５０の動作を説明する。
【０１８５】
図１に示す入力部６には、例えば商用の交流電源が整流及び平滑されることにより生成された直流の入力電圧ＶＩＮが入力される。入力電圧ＶＩＮは、トランス２の１次巻線２Ａを介して、半導体装置２６のドレイン端子に印加される。
【０１８６】
スイッチング電源装置５０の起動時には、定電流源２４はスイッチ２５を介してドレイン端子からＶＤＤ端子に起動電流を流す。これにより、ＶＤＤ端子に接続された過負荷保護動作用コンデンサ９が充電され、ＶＤＤ端子の電圧が上昇する。ＶＤＤ端子の電圧が起動停止回路２７で設定された起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達すると、起動停止回路２７は、Ｈの制御信号７０を出力する。これにより、カウンター回路２１はＮＡＮＤ回路１８にＨの制御信号６６を出力する。よって、スイッチングデバイス１はスイッチング動作を開始する。
【０１８７】
スイッチング動作が開始されると、トランス２の１次巻線２Ａにエネルギーが供給されるようになり、２次巻線２Ｂに電流が流れる。
【０１８８】
２次巻線２Ｂに流れる電流は、ダイオード３及びコンデンサ４により整流及び平滑されることにより直流電力となる。この直流電力が負荷８に供給される。
【０１８９】
また、スイッチング動作が繰り返されることで、出力電圧ＶＯ及び出力電流ＩＯが徐々に上昇する。復帰信号検出回路３０は、出力電圧ＶＯが、出力電圧検出回路１０によって設定された電圧になる前に、出力電圧ＶＯが上昇したことを検出する。その後、出力電圧ＶＯが出力電圧検出回路１０によって設定された電圧に近づくにつれて、ＦＢ端子へ注入する電流も増加する。
【０１９０】
図４は、フィードバック電流ＩＦＢ及び出力電圧ＶＯと、負荷８の状態との関係を示す図である。
【０１９１】
図４に示すように負荷８が軽負荷から通常負荷状態にあるときには、出力電圧ＶＯは定電圧制御される。また、フィードバック電流ＩＦＢは負荷８が重くなるにつれて小さくなる。このとき、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤはフィードバック電流ＩＦＢが小さくなるにつれて、高くなるように制御される。これにより、負荷８に供給する出力電力が調整される。
【０１９２】
ここで、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤが最大電流値ＩＬＩＭＩＴに達し、２次側に供給できる電力が最大値に達したあと、出力電流がさらに大きくなり、負荷８が必要とする電力が足りなくなると、出力電圧ＶＯが低下しはじめる。
【０１９３】
また、フィードバック電流ＩＦＢが増えて、フィードバック信号制御回路１４から出力される信号が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）を上回り、過負荷状態が検出されると、過負荷保護動作がスタートする。
【０１９４】
一方、負荷８が過負荷状態から解除され、通常動作モードに復帰するときは、フィードバック電流ＩＦＢが過負荷検出回路１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）より小さくなることで通常の出力電圧ＶＯの定電圧制御に戻る。また、過負荷状態からの復帰時において、出力電圧ＶＯが出力電圧検出回路１０によって設定されている出力電圧付近まで上昇すると、ＦＢ端子にフィードバック電流ＩＦＢが流れ始める。
【０１９５】
一方、起動時及び過負荷から復帰するときには、復帰検出回路１１から出力される復帰信号６９は、閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）に相当する第１の閾値より低い第２の閾値に達したときには、Ｈになる。これにより、起動時及び過負荷状態から復帰するときには、出力電圧ＶＯが、第１の閾値に達する前に、第２の閾値より大きくなった時点で、復帰信号６９がＨになる。
【０１９６】
図５は、本発明の実施の形態１のスイッチング電源装置５０における各部の動作波形図である。
【０１９７】
ここで、過負荷保護動作モード中の動作期間の長さは、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下するまでの時間で決まる。この過負荷保護動作モード中の動作期間内にフィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６３が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）を越えない場合は、再び過負荷保護動作モード中の停止期間に入ることになる。
【０１９８】
図５は、スイッチング電源装置５０の起動時又は、過負荷状態からの復帰時の動作を示す。具体的には、図５は、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達したあと、過負荷保護動作モード中の停止期間から過負荷保護動作モード中の動作期間に切り替わってから、過負荷保護動作モード状態が解除されるまでの動作を示す。
【０１９９】
時刻ｔ２０においてＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達する。これにより、スイッチングデバイス１がスイッチング動作を開始する。よって、２次側に出力電力が供給され、出力電圧ＶＯ及び出力電流ＩＯが上昇する。
【０２００】
図５に示すように出力電圧ＶＯが上昇することで、図２に示す復帰信号検出回路３０に含まれるフォトダイオード３５Ｂに流れる電流が増加する。よって、フォトトランジスタ３５Ａに電流が増加する。フォトトランジスタ３５Ａに流れる電流が増加すると、復帰信号検出端子から流出する電流が増加し、定電流源３６から電流を引っ張る。これにより、抵抗３７に流れる電流が小さくなり、抵抗３７にかかる電圧７６も小さくなる。その結果、復帰検出用コンパレータ３９に入力される電圧７７も低くなる。
【０２０１】
図５に示す時刻ｔ２１において、この復帰検出用コンパレータ３９に入力される電圧７７が復帰検出用コンパレータ３９の基準電圧Ｖｏｔｈよりも低くなる。これにより、復帰検出用コンパレータ３９の復帰信号６９はＨに切り替わる。復帰検出用コンパレータ３９から出力されるＨの復帰信号６９を起動停止回路２７が受け取ったときに、起動停止回路２７はスイッチ２５をオンする。これにより、定電流源２４によりＶＤＤ端子へ電流が供給されるので図５に示すようにＶＤＤ端子の電圧が上昇をはじめる。
【０２０２】
このように、時刻ｔ２１において、ＶＤＤ端子の電圧は停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）への低下が停止される。よって、過負荷保護動作モード中の動作期間が長くなるので、２次側の負荷８へ供給できる電力が増える。これにより、負荷８は十分な電力が得られるので、出力電圧ＶＯが出力電圧検出回路１０で設定される電圧まで立ち上がる。よって、過負荷検出回路１５の過負荷検出信号ＯＬＰはＨからＬに切り替わり、過負荷保護動作モードから通常動作モードに復帰する。
【０２０３】
次に、負荷８の過負荷状態が解除されず、過負荷保護動作モードが継続する場合について説明する。
【０２０４】
負荷８の過負荷状態が解除されない場合は、出力電圧ＶＯがほとんど上昇しないため、復帰検出回路１１はＬの復帰信号６９を出力する。このときは、過負荷状態が継続する場合の従来の過負荷保護と同じ動作になる。つまり、過負荷保護動作モード中の動作期間も従来と同じ時間になる。このように、負荷８が過負荷状態を継続する場合は、従来と同じ過負荷保護動作となり、過負荷保護動作モード中の動作期間も従来と同じなので、過負荷保護の効力を弱めることにはならない。
【０２０５】
このように、本発明の実施の形態１に係るスイッチング電源装置５０は、過負荷保護動作用コンデンサ９の容量を大きくせずに、負荷８が過負荷状態から解除されたことを検知して負荷８に供給する電力を増やすことができるので、過負荷保護の効力を弱めることがない。
【０２０６】
さらに、スイッチング電源装置５０は、フィードバック信号制御回路１４のフィードバック電流ＩＦＢが増加する前に、出力電圧ＶＯが第２の閾値まで上昇したことを復帰検出回路１１によって検出して、過負荷保護動作モード中の動作期間を延ばす。これにより、スイッチング電源装置５０は、２次側に供給できる電力を増加できるので、大きい出力電力を必要とする負荷８に対しても容量を大きくすることなく過負荷保護動作モードからの復帰ができるようになる。
【０２０７】
また、スイッチング電源装置５０の起動時にも、過負荷状態からの復帰時と同様に、スイッチング電源装置５０は、出力電圧ＶＯが上昇したことを復帰検出回路１１によって検出して、過負荷保護動作モード中のスイッチングデバイス動作期間を延ばす。これにより、スイッチング電源装置５０は、２次側の出力電圧ＶＯが立ち上がるまで電力を供給できるので、過負荷保護の誤動作を起こすことなく起動できる。
【０２０８】
これらは、例えば、負荷８がドライバーであり、必要とする出力電力の大きさが切り替わるような場合にも、スイッチング電源装置５０は、負荷８が過負荷状態でないことを出力電圧から検知できる。よって、スイッチング電源装置５０は、過負荷保護の誤動作に対して有効である。
【０２０９】
また、図３に示す復帰信号検出回路３０の抵抗３１及び３２の抵抗の分割比を変えることで、復帰時に検知したい出力電圧ＶＯのレベルを電源設計者が自由に選択できるようになるので、設計自由度が大きいというメリットがある。
【０２１０】
また、図３に示す復帰信号検出回路３０にツェナーダイオードを使うことで、より簡単な構成で復帰信号を検出することができる。すなわち、ツェナーダイオードのカソードを負荷８に接続し、アノードを復帰信号出力回路２９に接続することで、復帰時に検出したい出力電圧ＶＯの第２の閾値電圧にツェナーダイオードのツェナー電圧を用いることができる。よって、簡単にこの第２の閾値電圧を実現できる。特に、電源回路がチョッパ回路のように電源の一次側と二次側とを絶縁しない場合には、復帰検出回路１１も絶縁する必要がないので、このツェナーダイオードを用いた構成が有効である。
【０２１１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０２１２】
本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置５０Ａは、上述した実施の形態１に係るスイッチング電源装置５０の変形例である。このスイッチング電源装置５０Ａは、実施の形態１に係るスイッチング電源装置５０に対して、出力電圧ＶＯが第２の閾値まで上昇したか否かを判定するための構成が異なる。
【０２１３】
図６は、本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置５０Ａの一例を示す回路図である。なお、図１と同様の要素には同一の符号を付しており、同一の構成要素についての説明は省略する。
【０２１４】
図６に示すスイッチング電源装置５０Ａは、図１に示すスイッチング電源装置５０に対して、復帰検出回路１１Ａの構成が異なる。
【０２１５】
復帰検出回路１１Ａは、駆動回路４２により出力されるパルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より大きい場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きいと判定し、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より小さい場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値より小さいと判定する。
【０２１６】
この復帰検出回路１１Ａは、復帰信号検出回路３０Ａと、ＲＳフリップフロップ回路４１とを含む。
【０２１７】
復帰信号検出回路３０Ａは、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より大きい場合、パルス信号であるセット信号８１を生成し、生成したセット信号８１をＲＳフリップフロップ回路４１のセット端子に出力する。
【０２１８】
ＲＳフリップフロップ回路４１のリセット端子には、発振回路１６から出力されるクロック信号１６Ｂが入力される。また、ＲＳフリップフロップ回路４１により生成されるＱ信号である復帰信号６９Ａは起動停止回路２７に入力される。
【０２１９】
過負荷保護動作モード時の動作期間において、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より大きい場合、ＲＳフリップフロップ回路４１の復帰信号６９ＡがＨとなり、起動停止回路２７によってスイッチ２５はオンされる。よって、定電流源２４から過負荷保護動作用コンデンサ９に電流が供給されＶＤＤ端子の電圧が上昇する。これにより、過負荷制御回路１３は、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より小さい場合に比べ、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より小さい場合の過負荷保護動作モード時の動作期間を長くする。
【０２２０】
これにより、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード時において出力電圧ＶＯが第２の閾値より大きい場合の動作期間を、出力電圧がＶＯ第２の閾値より小さい場合の動作期間に比べ長くすることで、負荷８へ供給する電力を増やすことができる。
【０２２１】
一方、過負荷保護動作モード時の動作期間において、パルス信号６８のオンパルス幅が第３の閾値より小さい場合は、復帰信号６９ＡがＬになっており、過負荷制御回路１３は通常の過負荷保護動作を行う。すなわち、ＶＤＤ端子の電圧が低下し、停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）に達したあとは、スイッチ２５をオンすることでＶＤＤ端子を充電するとともに、Ｌの制御信号７０を出力する。そして、起動停止回路２７は、ＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達したあとは、スイッチ２５をオフさせることで、半導体装置２６の回路電流によりＶＤＤ端子の電圧を低下させるとともに、Ｈの制御信号７０を出力する。これらの動作を繰り返すことで、従来と同様の過負荷保護動作を行う。
【０２２２】
なお、過負荷制御回路１３の通常動作モード時の動作は、上述した実施の形態１と同様である。
【０２２３】
図７は、実施の形態２に係るスイッチング電源装置５０Ａにおける各部の動作波形を示す図である。
【０２２４】
時刻ｔ３０においてＶＤＤ端子の電圧が起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）に達し、その後低下する。また、時刻ｔ３０以降は、過負荷保護動作モード中の動作期間であり、スイッチングデバイス１はスイッチング動作を行う。これにより、２次側の負荷８に電力が供給されるため、出力電圧ＶＯが上昇し始める。
【０２２５】
また、パルス信号６８のオンパルス幅（オン時間Ｔｏｎ）は、出力電圧ＶＯが上昇するにつれて、広くなっていく。このとき、パルス信号６８のオン時間Ｔｏｎと出力電圧ＶＯとは下記式（１）に示す関係である。
【０２２６】
Ｔｏｎ＝（ｎｐ／ｎｓ）ＶＯ／［（ｎｐ／ｎｓ）ＶＯ＋ＶＩＮ］×Ｔ    ・・・（１）
【０２２７】
上記式（１）においてＶＯは出力電圧、ＶＩＮは入力電圧、Ｔｏｎはパルス信号６８のオン時間、Ｔは発振回路１６の発振周期、ｎｐはトランス２の１次側巻線２Ａの巻数、ｎｓはトランス２の２次側巻線２Ｂの巻数である。式（１）に示すように、出力電圧ＶＯが上昇することで、スイッチングデバイス１のオン時間Ｔｏｎも長くなる。
【０２２８】
復帰信号検出回路３０Ａは、このオン時間Ｔｏｎが復帰信号検出回路３０Ａ内部で設定された第１時間より大きくなった場合、ＲＳフリップフロップ回路４１のセット端子に短いパルス信号であるセット信号８１を出力する。また、ＲＳフリップフロップ回路４１のリセット端子には発振回路１６により出力されるクロック信号１６Ｂが入力されている。
【０２２９】
セット端子にパルスが入力される前は、ＲＳフリップフロップ回路４１は復帰信号６９ＡをＬで固定しているが、セット端子にパルスが入力されてから、次にリセット端子にクロック信号１６Ｂが入力されるまでの間、ＲＳフリップフロップ回路４１は復帰信号６９ＡをＨにする。
【０２３０】
すなわち、ＲＳフリップフロップ回路４１は、パルス信号６８のオン時間Ｔｏｎが第１時間より大きくなったことを判定することにより、出力電圧ＶＯが当該第１時間に対応する第２の閾値以上になったことを判定している。
【０２３１】
図７に示す例では、パルス信号６８に含まれるパルス波形９０のオン時間Ｔｏｎは、第１時間より長い。これにより、ＲＳフリップフロップ回路４１は、時刻ｔ３１においてＨの復帰信号６９Ａを出力する。
【０２３２】
この復帰信号６９Ａは、起動停止回路２７に入力される。過負荷保護動作モード時の動作期間中に、この復帰信号６９ＡがＬの場合、起動停止回路２７はスイッチ２５をオフする。これにより、ＶＤＤ端子への電流供給が停止され、ＶＤＤ端子の電圧は下降する。
【０２３３】
一方、過負荷保護動作モード時の動作期間中に、復帰信号６９ＡがＨのときには起動停止回路２７はスイッチ２５をオンにする。これにより、定電流源２４はＶＤＤ端子へ電流供給を行い、ＶＤＤ端子の電圧は上昇する。
【０２３４】
図７のように、従来例では、起動時又は過負荷状態からの復帰時には、起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）から停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下するまで過負荷保護動作モード中の動作期間は一定の期間に固定されていた。すなわち、この動作期間中に出力電圧ＶＯが設定電圧まで立ち上がらないような場合は、自動的に過負荷保護動作モードが継続されていた。
【０２３５】
一方、本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置５０Ａでは、パルス信号６８のオンパルス幅を用いて出力電圧ＶＯが第２の閾値まで上昇したことを検出し、出力電圧ＶＯが第２の閾値まで上昇したときには、ＶＤＤ端子へ電流を供給する。これにより、ＶＤＤ端子の電圧が上昇するので、過負荷保護動作モード中の動作期間が延長される。よって、スイッチング電源装置５０Ａは、この動作期間が延長された分だけ、２次側の負荷８への出力電力を増やすことができる。
【０２３６】
その結果、出力電圧検出回路１０により出力されるフィードバック電流ＩＦＢが増える。そしてフィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６３が閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）より小さくなることで、過負荷検出信号ＯＬＰがＨからＬに切り替わる。このように、スイッチング電源装置５０Ａは、負荷８の過負荷状態が解除された場合に、確実に通常動作モードに復帰することができる。
【０２３７】
また、スイッチング電源装置５０Ａの起動時も、過負荷状態からの復帰時と同様に、スイッチング電源装置５０Ａは、出力電圧ＶＯが上昇したことをパルス信号６８のオンパルス幅を用いて検出し、過負荷保護動作モード中の動作期間を延ばす。これにより、スイッチング電源装置５０Ａは、出力電圧ＶＯが立ち上がるまで２次側へ電力を供給することができるので、過負荷保護の誤動作を起こすことなく起動できる。
【０２３８】
次に、過負荷状態が解除されずに、過負荷保護動作モードが継続する場合について説明する。
【０２３９】
この場合、上記式（１）に示すように、出力電圧ＶＯがほとんど上昇しないので、パルス信号６８のオン時間Ｔｏｎは第１時間より狭くなる。よって、復帰信号検出回路３０ＡはＬのセット信号８１を出力し続けるので、ＲＳフリップフロップ回路４１により生成される復帰信号６９ＡもＬを維持する。これにより、起動停止回路２７はスイッチ２５をオフし続けるので、ＶＤＤ端子の電圧は半導体装置２６の回路電流によって下がり続ける。
【０２４０】
また、過負荷状態が解除されていないのでフィードバック電流ＩＦＢは増えない。これにより、フィードバック信号制御回路１４から出力されるフィードバック信号６３が過負荷検出回路１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）より高いままとなる。
【０２４１】
よって、ＶＤＤ端子の電圧が停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下すると、再び過負荷保護動作モード中の停止期間に入ることになる。このように、スイッチング電源装置５０Ａは、負荷８が過負荷状態から解除されない場合は、従来と同じ長さの、過負荷保護動作モード中の動作期間及び停止期間の繰り返しで過負荷保護動作を行うので、過負荷保護機能の効力が弱くならない。
【０２４２】
このように、本発明の実施の形態２に係るスイッチング電源装置５０Ａは、パルス信号６８のオンパルス幅から出力電圧ＶＯを検出できるので、半導体装置２６に余分な端子を追加することもなく、また、過負荷保護機能の効力を弱めることなく、確実に起動及び過負荷から復帰ができる。
【０２４３】
なお、ここではスイッチング電源装置５０Ａは、パルス信号６８のオン時間Ｔｏｎを用いて出力電圧ＶＯの上昇を検出したが、パルス信号６８のオンデューティーＤｏｎを用いて出力電圧ＶＯの上昇を検出してもよい。具体的には、下記の式（２）を用いて復帰信号検出回路３０Ａは、出力電圧ＶＯの上昇を検出できる。
【０２４４】
Ｄｏｎ＝（ｎｐ／ｎｓ）ＶＯ／［（ｎｐ／ｎｓ）ＶＯ＋ＶＩＮ］・・・（２）
【０２４５】
具体的には、実施の形態２の例では、復帰信号検出回路３０Ａは、パルス信号６８のオン時間Ｔｏｎが第１時間より広くなったときにＨのセット信号８１を出力していた。一方、復帰信号検出回路３０Ａがパルス信号６８のオンデューティーＤｏｎから出力電圧ＶＯを検出する場合は、復帰信号検出回路３０Ａは、オンデューティーＤｏｎが復帰信号検出回路３０で設定されている第１のオンデューティー値よりも大きくなったときにＨのセット信号８１を出力する。なお、セット信号８１を出力した後のスイッチング電源装置５０の動作は、オンパルス幅から出力電圧ＶＯを検出するときと同様である。
【０２４６】
また、上記実施の形態１のスイッチング電源装置５０では復帰信号検出回路３０が出力電圧ＶＯを直接検出していたが、トランス２がさらに１次側補助巻線２Ｃを備え、復帰信号検出回路３０は、当該１次側補助巻線２Ｃに表れる出力電圧ＶＯに比例した電圧から出力電圧ＶＯの上昇を検知してもよい。この場合も上記構成と同様の効果が得られる。
【０２４７】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２で述べた方法以外に、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合に、過負荷保護動作モード中の動作期間を長くする方法として、以下に示す第１の方法又は第２の方法を用いてもよい。これらの場合も上記構成と同様の効果が得られる。
【０２４８】
また、第１の方法として、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値以下の場合に比べて、停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）と起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）との電圧差を広げることで、過負荷保護動作モードの動作期間を延ばしてもよい。
【０２４９】
例えば、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値以下の場合に比べて、停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）の閾値を小さくしてもよい。これにより、過負荷制御回路１３は、ＶＤＤ端子の電圧が停止電圧ＶＤＤ（ＯＦＦ）まで低下するまでの時間で決定される過負荷保護動作モード中の動作期間を延ばすことができる。
【０２５０】
また、第２の方法として、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、過負荷保護動作用コンデンサ９への充電及び放電を共に行わないことにより、過負荷保護動作用コンデンサ９の電圧を保持させてもよい。このときは、過負荷保護動作モードが解除された後に、ＶＤＤ端子の電圧は起動電圧ＶＤＤ（ＯＮ）まで上昇する。
【０２５１】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２では、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合に、過負荷保護動作モード中の動作期間を長くすることにより、負荷８に供給する電力を増やしているが、それ以外の方法で、負荷８に供給する電力を増やしてもよい。
【０２５２】
例えば、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モードから通常動作モードに移行しやすくすることにより、負荷８に供給する電力を増やしてもよい。具体的には、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値未満の場合に比べ、過負荷検出回路１５の閾値ＩＦＢ（ＯＬＰ）を低くしてもよい。これにより、過負荷保護動作モードから通常動作モードに復帰しやすくなる。
【０２５３】
また、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作時において、出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、スイッチングデバイス１を過負荷保護動作モードから通常動作モードに移行することにより、負荷８に供給する電力を増やしてもよい。具体的には、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作モード中に出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、過負荷検出回路１５に、出力電圧ＶＯが第１の閾値より大きいと判定させてもよい。つまり、過負荷制御回路１３は、過負荷検出回路１５をリセットすることで、過負荷検出回路１５により出力される過負荷検出信号ＯＬＰをＨからＬにしてもよい。
【０２５４】
また、過負荷制御回路１３は、過負荷保護動作時において、出力電圧ＶＯが第２の閾値以上になった場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値未満の場合に比べ、スイッチングデバイス１に流れるドレイン電流ＩＤのピーク値を大きくする、又は発振回路１６の発振周波数を上げてもよい。これにより、負荷８への電力供給を増やすことができるので、出力電圧ＶＯを早く立ち上げることができる。
【０２５５】
また、実施の形態１及び実施の形態２では、自己復帰型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置５０及び５０Ａを例に説明したが、スイッチングデバイス１の発振をラッチにて停止するラッチ型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置においても、本発明を適用できる。
【０２５６】
ラッチ型では、過負荷制御回路１３は、過負荷検出回路１５により出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さいと判定された場合、スイッチングデバイス１を停止する過負荷保護動作を行う。このラッチ型では、一旦過負荷保護でラッチに入ったあと再び起動するためには、電源の再投入が必要であることから、本発明が有効となるのは、起動時のみである。過負荷制御回路１３は、スイッチング電源装置５０又は５０Ａの起動時に、過負荷保護動作時において、出力電圧ＶＯが第１の閾値より小さくかつ第２の閾値より大きい場合、出力電圧ＶＯが第２の閾値より小さい場合に比べ、負荷８へ供給する電力を増やす。
【０２５７】
このように、本発明は、ラッチ停止型の過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置の起動時の誤動作の発生を抑制できる。また、この場合も、過負荷保護動作用コンデンサ９の容量を大きくしないですむので、過負荷保護機能の効力を弱めることはない。
【産業上の利用可能性】
【０２５８】
本発明は、スイッチング電源装置及び半導体装置に適用でき、特に、過負荷保護機能を有するスイッチング電源装置に有用である。
【符号の説明】
【０２５９】
１、１０１  スイッチングデバイス
２、１０２  トランス
３、１０３  ダイオード
４、１０４  コンデンサ
５、１０５  出力部
６、１０６  入力部
７、１０７  出力電圧生成回路
８、１０８  負荷
９、１０９  過負荷保護動作用コンデンサ
１０、１１０  出力電圧検出回路
１１、１１Ａ  復帰検出回路
１２、１１２  制御回路
１３、１１３  過負荷制御回路
１４、１１４  フィードバック信号制御回路
１５、１１５  過負荷検出回路
１６、１１６  発振回路
１６Ａ、１１６Ａ  最大デューティサイクル信号
１６Ｂ、１１６Ｂ  クロック信号
１７、１１７  ゲートドライバー
１８、１１８  ＮＡＮＤ回路
１９、１１９  クランプ回路
２０、１２０  過負荷保護回路
２１、１２１  カウンター回路
２２、１２２  １次電流検出回路
２３、１２３  比較器
２４、１２４  定電流源
２５、１２５  スイッチ
２６、１２６  半導体装置
２７、１２７  起動停止回路
２８、４１、１２８  ＲＳフリップフロップ回路
２９  復帰信号出力回路
３０、３０Ａ  復帰信号検出回路
３１、３２、３３、３７  抵抗
３４  バイポーラトランジスタ
３５  フォトカプラ
３５Ａ  フォトトランジスタ
３５Ｂ  フォトダイオード
３６、３６Ａ  定電流源
３８  Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ
３９  復帰検出用コンパレータ
４０  復帰検出用基準電圧源
４２、１４２  駆動回路
５０、５０Ａ、１００  スイッチング電源装置
６１  検出電流信号
６２、６３  フィードバック信号
６４  リセット信号
６５  Ｑ信号
６６、７０  制御信号
６７、６８  パルス信号
６９、６９Ａ  復帰信号
７５、７６、７７  電圧
８１  セット信号
９０  パルス波形
ＩＤ  ドレイン電流
ＩＦＢ  フィードバック電流
ＩＦＢ１  第１のフィードバック電流値
ＩＦＢ（ＯＬＰ）  閾値
ＩＬＩＭＩＴ  最大電流値
ＩＯ  出力電流
ＯＬＰ  過負荷検出信号
ＶＤＤ（ＯＮ）  起動電圧
ＶＤＤ（ＯＦＦ）  停止電圧
ＶＦＢ  フィードバック電圧
ＶＩＮ  入力電圧
ＶＯ  出力電圧
Ｖｏｔｈ  基準電圧
【図１】
2011019372.tif 000003
【図２】
2011019372.tif 000004
【図３】
2011019372.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011019372.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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