(57)【要約】      （修正有）【課題】起動端子が電源端子と短絡した場合に、起動抵抗に高電圧が印加されることを防止する【解決手段】本発明のスイッチング電源装置における短絡検出回路３３は、１次側整流・平滑回路３０の電解コンデンサＣ１の両端電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧が所定の閾値レベル以下となったときに電流が流れる短絡検出用ダイオードＤ１と、短絡検出用ダイオードＤ１に電流が流れることでオフ状態からオン状態に切換わる短絡検出用トランジスタＱ２とを有している。ラッチ停止回路３４は、１次側整流・平滑回路３０のダイオードブリッジＤＢに接続される起動抵抗Ｒ５と、起動抵抗Ｒ５及び制御ＩＣ３２０の起動端子Ｐ３２０ｃ間に接続され、短絡検出回路３３の短絡検出用トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切換えられたときにオン状態からオフ状態に切換わるラッチ停止用トランジスタＱ３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電源供給される交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジ及び電解コンデンサを有する１次側整流・平滑回路と、
１次側整流・平滑回路で生成される１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達する１次巻線及び２次巻線を有するスイッチングトランスと、
前記１次巻線の出力電圧に基づいて前記スイッチングトランスを駆動させるトランジスタと、
起動時に前記１次側の直流電圧が起動端子に入力され通常動作時には電源端子から電源供給されて、前記トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷への過電圧保護を行うとともに前記スイッチング動作のラッチ停止を行う制御ＩＣを有するスイッチング制御回路と、
前記スイッチングトランスの前記２次巻線の電圧を整流・平滑して前記負荷に電源供給する２次側整流・平滑回路と、
前記２次側整流・平滑回路の出力電圧を前記制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行う定電圧制御回路と、
前記制御ＩＣの前記起動端子及び前記電源端子間の短絡を検出する短絡検出回路と、
前記短絡検出回路で前記短絡が検出されたときに前記制御ＩＣのスイッチング動作をラッチ停止するラッチ停止回路とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記短絡検出回路は、前記１次側整流・平滑回路の前記電解コンデンサの両端電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗で分圧された電圧が所定の閾値レベル以下となったときに電流が流れる短絡検出用ダイオードと、前記短絡検出用ダイオードに電流が流れることでオフ状態からオン状態に切換わる短絡検出用トランジスタとを有し、
前記ラッチ停止回路は、前記１次側整流・平滑回路の前記ダイオードブリッジに接続される起動抵抗と、前記起動抵抗及び前記制御ＩＣの前記起動端子間に接続され、前記短絡検出回路の前記短絡検出用トランジスタがオフ状態からオン状態に切換えられたときにオン状態からオフ状態に切換わるラッチ停止用トランジスタとを有することを特徴とする請求項１記載の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、スイッチング電源装置に係り、特に、スイッチング制御回路に制御ＩＣを備えるスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のスイッチング電源装置においては、制御ＩＣの起動用の電流を流すために、交流電圧の整流・平滑後の高圧パターン（１次側整流・平滑回路）と制御ＩＣの起動端子（ＨＶ端子）間に起動抵抗を挿入することが行われている（例えば、非特許文献１等）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】FA5571 Application Note 28頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のスイッチング電源装置においては、制御ＩＣに故障が発生した場合、例えば、制御ＩＣの起動端子が電源端子（ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子）と短絡した場合、起動抵抗に高電圧が印加されることで当該起動抵抗が焼損するという難点があった。
【０００５】
本発明は、このような難点を解決するためになされたもので、起動端子が電源端子と短絡した場合に、所定のラッチ停止用トランジスタをオフすることで、起動抵抗に高電圧が印加されることを防止し、ひいては当該起動抵抗の焼損を防止することができるスイッチング電源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様のスイッチング電源装置は、交流電源から電源供給される交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジ及び電解コンデンサを有する１次側整流・平滑回路と、１次側整流・平滑回路で生成される１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達する１次巻線及び２次巻線を有するスイッチングトランスと、１次巻線の出力電圧に基づいてスイッチングトランスを駆動させるトランジスタと、起動時に１次側の直流電圧が起動端子に入力され通常動作時には電源端子から電源供給されて、トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷への過電圧保護を行うとともにスイッチング動作のラッチ停止を行う制御ＩＣを有するスイッチング制御回路と、スイッチングトランスの２次巻線の電圧を整流・平滑して負荷に電源供給する２次側整流・平滑回路と、２次側整流・平滑回路の出力電圧を制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行う定電圧制御回路と、制御ＩＣの起動端子及び電源端子間の短絡を検出する短絡検出回路と、短絡検出回路で短絡が検出されたときに制御ＩＣのスイッチング動作をラッチ停止するラッチ停止回路とを備えるものである。
【０００７】
本発明の第２の態様のスイッチング電源装置は、第１の態様であるスイッチング電源装置において、短絡検出回路は、１次側整流・平滑回路の電解コンデンサの両端電圧を分圧する分圧抵抗と、分圧抵抗で分圧された電圧が所定の閾値レベル以下となったときに電流が流れる短絡検出用ダイオードと、短絡検出用ダイオードに電流が流れることでオフ状態からオン状態に切換わる短絡検出用トランジスタとを有し、ラッチ停止回路は、１次側整流・平滑回路のダイオードブリッジに接続される起動抵抗と、起動抵抗及び制御ＩＣの起動端子間に接続され、短絡検出回路の短絡検出用トランジスタがオフ状態からオン状態に切換えられたときにオン状態からオフ状態に切換わるラッチ停止用トランジスタとを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスイッチング電源装置によれば、制御ＩＣの起動端子および電源端子間の短絡を検出する短絡検出回路と、当該短絡検出回路で短絡が検出されたときに制御ＩＣのスイッチング動作をラッチ停止するラッチ停止回路とを備えていることから、制御ＩＣの起動端子と電源端子間に短絡が生じた場合、ラッチ停止回路を構成する短絡検出用トランジスタがオフされることで、起動抵抗への高電圧の印加が防止され、ひいては起動抵抗の焼損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例におけるスイッチング電源装置の全体構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のスイッチング電源装置を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の一実施例におけるスイッチング電源装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１１】
同図において、本発明のスイッチング電源装置には、家電機器等の負荷１と、交流電源（商用電源）２と、交流電源２からの交流電圧Ｖinが印加され、この交流電圧Ｖinを直流電圧に変換する電源入力制御部３と、負荷１を動作させるための出力電圧Ｖoutを生成する電源出力制御部４と、１次側である電源入力制御部３及び２次側である電源出力制御部４間を絶縁し、１次側の直流電圧を２次側に伝達するスイッチングトランス５と、負荷１が接続される２つの端子（以下、それぞれ出力端子、ＧＮＤ端子という。）Ｐ１、Ｐ２とが設けられている。
【００１２】
このスイッチング電源装置において、スイッチングトランス５には、１次側である電源入力制御部３からの直流電圧を２次側である電源出力制御部４に伝達する１次巻線５０及び２次巻線５１が備えられている。
【００１３】
次に、電源入力制御部３には、交流電源２からの交流電圧Ｖinを整流・平滑して直流電圧に変換する１次側整流・平滑回路３０と、スイッチングトランス５を構成する１次巻線５０からの電源供給に基づいて当該１次巻線５０のスイッチング動作を行う（ＦＥＴ型の）トランジスタ３１と、起動時に１次側の直流電圧が起動端子Ｐ３２０ｃに入力され通常動作時には図示しない外部電源から電源端子Ｐ３２０ｅを介して電源供給されて、トランジスタ３１のスイッチング動作を制御して負荷１への過電圧保護を行うとともにスイッチング動作のラッチ停止を行う制御ＩＣ３２０を有するスイッチング制御回路３２と、スイッチング制御回路３２の制御ＩＣ３２０の起動端子Ｐ３２０ｃ及び電源端子Ｐ３２０ｅ間の短絡（ショート）を検出する短絡検出回路３３と、短絡検出回路３３で短絡が検出されたときにスイッチング制御回路３２の制御ＩＣ３２０のスイッチング動作をラッチ停止するラッチ停止回路３４とが備えられている。
【００１４】
この電源入力制御部３において、１次側整流・平滑回路３０は、ダイオードブリッジＤＢおよび電解コンデンサＣ１を有している。また、スイッチング制御回路３２は、フォトカプラＰＣを構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、スイッチング制御用トランジスタという。）Ｑ１および制御ＩＣ３２０を有している。また、短絡検出回路３３は、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２（以下、Ｒ１を「第１の分圧抵抗」、Ｒ２を「第２の分圧抵抗」という。）、短絡検出用ダイオードＤ１、（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、短絡検出用トランジスタという）Ｑ２、保護抵抗Ｒ３および電流制限抵抗Ｒ４を有している。さらに、ラッチ停止回路３４は、数ｋΩの起動抵抗Ｒ５および（ＦＥＴ型の）トランジスタ（以下、ラッチ停止用トランジスタという）Ｑ３およびラッチ停止用トランジスタＱ３のソース、ゲート間の過電圧を保護するツェナーダイオードＺＤを有している。
【００１５】
電源入力制御部３の具体的な接続の態様として、１次側整流・平滑回路３０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方間には、交流電源２が並列接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子及び（−）端子の両端子間には、電解コンデンサＣ１が並列接続されている。さらに、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子には、スイッチングトランス５を構成する１次巻線５０（の両端）を経由して、トランジスタ３１のドレインが接続されており、このトランジスタ３１のソースには基準電位点が接続されている。また、当該トランジスタ３１のゲートには、スイッチング制御回路３２の制御端子Ｐ３２０ａが接続されている。
【００１６】
また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子には、短絡検出回路３３を構成する第１の分圧抵抗Ｒ１の一方側、保護抵抗Ｒ３の一方側およびラッチ停止回路３４を構成する起動抵抗Ｒ５の一方側が並列に接続されており、第１の分圧抵抗Ｒ１の他方側には第２の分圧抵抗Ｒ２を介して基準電位点が接続され、保護抵抗Ｒ３の他方側にはツェナーダイオードＺＤを介してスイッチング制御回路３２の起動端子Ｐ３２０ｃが接続され、起動抵抗Ｒ５の他方側にはラッチ停止用トランジスタＱ３のドレインが接続されている。
【００１７】
スイッチング制御回路３２の制御ＩＣ３２０において、起動端子Ｐ３２０ｃには、ラッチ停止回路３４を構成するラッチ停止用トランジスタＱ３のソース、ツェナーダイオードＺＤのアノード、短絡検出用トランジスタＱ２のエミッタおよび電流制限抵抗Ｒ４の一方側が接続されており、ラッチ停止用トランジスタＱ３のゲートには保護抵抗Ｒ３の他方側、ツェナーダイオードＺＤのカソードおよび短絡検出用トランジスタＱ２のコレクタが接続されている。
【００１８】
また、第１の分圧抵抗Ｒ１と第２の分圧抵抗Ｒ２との間には短絡検出用ダイオードＤ１のアノードが接続され、カソードには短絡検出用トランジスタＱ２のベースおよび電流制限抵抗Ｒ４の他方側が接続されている。ここで、電流制限抵抗Ｒ４は短絡検出用トランジスタＱ２に流れる電流を制限するものである。
【００１９】
また、フィードバック端子Ｐ３２０ｂには、フォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用トランジスタＱ１を経由して基準電位点が接続されている。さらに、ＧＮＤ端子Ｐ３２０ｄには、基準電位点が接続され、電源端子Ｐ３２０ｅには、図示しない外部電源が接続されている。
【００２０】
次に、電源出力制御部４には、スイッチングトランス５を構成する１次巻線５０から誘起された後、２次巻線５１で受電される直流電圧を整流・平滑して出力電圧Ｖoutを生成し、負荷１に電源供給する２次側整流・平滑回路４０と、２次側整流・平滑回路４０の出力電圧Ｖoutを、電源入力制御部３を構成するスイッチング制御回路３２の制御ＩＣ３２０を経由して一定に保つ制御を行う定電圧制御回路４１とが備えられている。
【００２１】
この電源出力制御部４において、２次側整流・平滑回路４０は、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ２を有している。また、定電圧制御回路４１は、抵抗（分圧抵抗を含む）Ｒ６〜Ｒ９、フォトカプラＰＣを構成するダイオード（以下、スイッチング制御用ダイオードという。）Ｄ３およびシャントレギュレータＳＲを有している。
【００２２】
電源出力制御部４の具体的な接続の態様として、２次側整流・平滑回路４０を構成するダイオードＤ２のアノードには、スイッチングトランス５を構成する２次巻線５１（の両端）を経由して基準電位点が接続されており、このダイオードＤ２のカソードには、出力端子Ｐ１が接続されている。また、ダイオードＤ２のカソード及び出力端子Ｐ１間には、コンデンサＣ２を経由して基準電位点が並列接続されているとともに、定電圧制御回路４１を構成する抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９を経由して基準電位点が接続されている。さらに、２次巻線５１の他端及びＧＮＤ端子Ｐ２間には、基準電位点が接続されている。
【００２３】
定電圧制御回路４１において、フォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用ダイオードＤ３のアノードは、抵抗Ｒ６を経由して２次側整流・平滑回路４０を構成するダイオードＤ２のカソード及び出力端子Ｐ１間に接続されている。また、スイッチング制御用ダイオードＤ３のカソード及びシャントレギュレータＳＲのカソード間は、抵抗Ｒ７を経由して、２次側整流・平滑回路４０を構成するダイオードＤ２のカソード及び出力端子Ｐ１間に接続されている。また、シャントレギュレータＳＲのリファレンスは、直列接続された抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９間に接続されており、出力端子Ｐ１の電位を分圧して当該シャントレギュレータのリファレンスに供給している。さらに、シャントレギュレータＳＲのアノードには、基準電位点が接続されている。
【００２４】
次に、このように構成された本発明の一実施例におけるスイッチング電源装置の具体的な動作について説明する。
【００２５】
図１において、電源入力制御部３の１次側整流・平滑回路３０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方の両端間に、交流電源２からの交流電圧Ｖinが印加されると、この交流電圧Ｖinは、ダイオードブリッジＤＢを経由して整流された後、コンデンサＣ1を経由して平滑されることにより、直流電圧が生成される。この直流電圧が起動端子Ｐ３２０ｃに印加されると、制御ＩＣ３２０内部の起動回路（不図示）を介して電源端子Ｐ３２０ｅから電流が流出し、この電流で電源端子Ｐ３２０ｅとＧＮＤ端子Ｐ３２０ｄ間のコンデンサ（不図示）が充電される。これにより、電源端子Ｐ３２０ｅの電圧が上昇し、当該電源端子Ｐ３２０ｅの電圧が例えば１８Ｖ（ｔｙｐ）を超えると制御ＩＣ３２０が起動して動作を開始する。
【００２６】
ここで、電源端子Ｐ３２０ｅに対して、外部電源（不図示）から直流電源の供給がある場合は、起動回路は遮断状態になる。なお、電源端子Ｐ３２０ｅに対して、外部電源の供給がない場合は、起動回路から供給される電流で、制御ＩＣ３２０は通常の動作を行う。
【００２７】
しかして、動作状態の制御ＩＣ３２０は、制御端子Ｐ３２０ａからトランジスタ３１にゲート電流を供給することにより、このトランジスタ３１がオフ状態からオン状態に切り換えられ、これにより、１次巻線の出力電圧に基づいてスイッチングトランス５が駆動される。
さらに、前述のように１次巻線５０に直流電圧が印加されると、この１次巻線５０から誘起された（＋）電圧が２次巻線５１にて受電される。このようにしてスイッチングトランス５を構成する２次巻線５１にて受電された（＋）電圧は、電源出力制御部４の２次側整流・平滑回路４０を構成するダイオードＤ２に順方向の電圧で印加されるため、コンデンサＣ２に電荷が蓄えられるとともに放電状態となって出力電圧Ｖoutを生成する。
【００２８】
次に、電源出力制御部４の定電圧制御回路４１を構成する分圧抵抗Ｒ８、Ｒ９を順次経由して分圧された出力電圧Ｖoutにより、シャントレギュレータＳＲに流れるシャント電流が所定の閾値（電流量）を超えると、このシャントレギュレータＳＲはオフ状態からオン状態に切り換えられ、抵抗Ｒ６を経由してフォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用ダイオードＤ３にアノード電流が流れる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部３の）スイッチング制御回路３２のフォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用トランジスタＱ１は、オフ状態からオン状態に切り換えられる。
【００２９】
ここで、出力電圧Ｖoutが上昇した場合には、電源出力制御部４の定電圧制御回路４１を構成するシャントレギュレータＳＲが電流を引き込み、フォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用ダイオードＤ３に電流を流すことにより、これに連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部３の）スイッチング制御回路３２のフォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用トランジスタＱ１のインピーダンスを下げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を低下させて定電圧制御を行うことができる。
【００３０】
一方、出力電圧Ｖoutが低下した場合には、シャントレギュレータＳＲが電流を引き込まず、スイッチング制御用ダイオードＤ３に電流を流さないことにより、これに連動するフィードバック制御によって、スイッチング制御用トランジスタＱ１のインピーダンスを上げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を上昇させて定電圧制御を行うことができる。
【００３１】
次に、電源入力制御部３を構成するトランジスタ３１のスイッチング動作が継続している状態において、スイッチング制御回路３２を構成する制御ＩＣ３２０の起動端子Ｐ３２０ｃ及び電源端子Ｐ３２０ｅ間で短絡（ショート）が発生し、起動端子Ｐ３２０ｃの端子電圧（短絡時２０Ｖ程度）が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された所定の閾値レベル以下（例えば３０Ｖ程度）となると、次のようにして当該短絡が検出される。すなわち、例えば、起動端子Ｐ３２０ｃの電圧が分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧よりも短絡検出用ダイオードＤ１の電圧に短絡検出用トランジスタＱ２の電圧を加えた分だけ電圧が低くなると、短絡検出用ダイオードＤ１に電流が流れ、当該短絡検出用ダイオードＤ１に電流が流れると、短絡検出用トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切換えられる。また、この短絡検出用トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切換えられると、ラッチ停止回路３４を構成するラッチ停止用トランジスタＱ３がオン状態からオフ状態に切換えられ、これにより当該短絡検出回路３３で短絡が検出されるとスイッチング制御回路３２の制御ＩＣ３２０のスイッチング動作がラッチ停止回路３４によりラッチ停止される。
【００３２】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施例におけるスイッチング電源装置によれば、制御ＩＣ３２０の起動端子Ｐ３２０ｃおよび電源端子Ｐ３２０ｅ間の短絡を検出する短絡検出回路３３と、当該短絡検出回路３３で短絡が検出されたときに制御ＩＣ３２０のスイッチング動作をラッチ停止するラッチ停止回路３４とを備えていることから、制御ＩＣ３２０の起動端子Ｐ３２０ｃと電源端子Ｐ３２０ｅ間に短絡が生じた場合、ラッチ停止回路３４を構成する短絡検出用トランジスタＱ３がオフされることで、起動抵抗Ｒ５への高電圧の印加が防止され、ひいては起動抵抗Ｒ５の焼損を防止することができる。
【００３３】
なお、本発明のスイッチング電源装置においては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成のスイッチング電源装置であっても採用できるということはいうまでもないことである。
【００３４】
例えば、本発明の実施例によれば、電源端子Ｐ３２０ｅに外部電源が接続されているが、当該外部電源に代えて、スイッチングトランス５に補助巻線を設け、この補助巻線から電圧を供給してもよい。
【００３５】
また、本発明の実施例によれば、スイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタとして、電界効果型のトランジスタ３１を適用したが、この態様に限定されるものではない。例えば、ベースがスイッチング制御回路３２を構成する制御ＩＣ３２０の制御端子Ｐ３２ａに、コレクタがスイッチングトランス５を構成する１次巻線５０に、エミッタが基準電位点に、それぞれ接続されるＮＰＮ型の当該トランジスタを適用することもできる。
【００３６】
さらに、交流電源２と電源入力制御部３の１次側整流・平滑回路３０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方との間には、交流電源２からの交流電圧Ｖinが過電流となるのを防止するためのヒューズ（過電圧保護部）を接続することもできる。この態様によれば、スイッチング制御回路３２を構成する制御ＩＣ３２０の制御によるラッチ停止以外にも、異常電流が流れたときにヒューズを溶断させることでスイッチング動作をラッチ停止させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・負荷
２・・・交流電源
３０・・・１次側整流・平滑回路
ＤＢ・・・ダイオードブリッジ
Ｃ１・・・電解コンデンサ
３１・・・トランジスタ
３２・・・スイッチング制御回路
３２０・・・制御ＩＣ
Ｐ３２０ｃ・・・起動端子
Ｐ３２０ｅ・・・電源端子
３３・・・短絡検出回路
Ｒ１、Ｒ２・・・分圧抵抗
Ｄ１・・・短絡検出用ダイオード
Ｑ２・・・短絡検出用トランジスタ
３４・・・ラッチ停止回路
Ｒ５・・・起動抵抗
Ｑ３・・・ラッチ停止用トランジスタ
４０・・・２次側整流・平滑回路
４１・・・定電圧制御回路
５・・・スイッチングトランス
５０・・・１次巻線
５１・・・２次巻線
【図１】
2015139304.tif 000003