(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次側に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路と、前記トランスの２次側出力を整流する整流回路とを備えるスイッチング電源において、
平滑用チョークコイルを有し前記整流回路の整流出力を平滑する平滑回路と、
前記平滑回路の出力電圧に基づく検出信号を前記制御回路にフィードバックする出力検出配線を有する出力検出回路とを備え、
前記制御回路は前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子を制御し、
前記出力検出配線は、
前記平滑用チョークコイルにそれぞれ電磁結合し、前記平滑用チョークコイルの励磁により生じる誘導起電力の向きが互いに逆である２つの配線部を有する
ことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記平滑用チョークコイルは、少なくとも１つの脚部が回路基板を貫通して設けられて閉磁路を形成するコアと、前記回路基板に設けられて前記脚部に巻回されたコイルパターンとにより形成されており、
前記出力検出配線に設けられた前記２つの配線部は、前記閉磁路の内側を通り前記回路基板に設けられた前記出力検出配線用の往路配線パターンおよび復路配線パターンによりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側において平行に配置されて前記回路基板に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側において前記回路基板の同一面に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側においてそれぞれ前記回路基板の両面に分かれて設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチング電源。
【請求項６】
前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側においてそれぞれ前記回路基板を形成する複数層のうちの２層に分かれて設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチング電源。
【請求項７】
前記出力検出回路は、前記出力検出配線に設けられた前記２つの配線部と、前記制御回路側とを絶縁して前記検出信号を前記制御回路に伝達するフォトカプラを備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のスイッチング電源。
【請求項８】
前記出力検出回路は、前記平滑回路の出力側に並列に接続されて、所定の基準電圧と前記平滑回路の出力電圧との比較に基づく信号を前記検出信号として出力する検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスの１次側に設けられたスイッチング素子のオン、オフがフィードバック制御されることにより安定した直流電圧が負荷に供給されるスイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０の従来のスイッチング電源の一例に示すように、トランス５０１の１次側に設けられたスイッチング素子５０２と、スイッチング素子５０２のオン、オフを制御する制御回路５０３と、トランス５０１の２次側出力を整流する整流回路５０４と、整流回路５０４の整流出力を平滑する平滑回路５０５と、平滑回路５０５の出力電圧を検出する出力検出回路５０６とを備えるスイッチング電源５００が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
スイッチング電源５００の１次側回路は、トランジスタやＭＯＳＦＥＴなどにより形成されるスイッチング素子５０２および入力電圧Ｖｉｎがトランス５０１の入力側の１次巻線５０１ａに接続されて形成されており、制御回路５０３によりスイッチング素子５０２がオンされたときに、１次巻線５０１ａが励磁される。また、スイッチング素子５０２が接続された側と反対側の１次巻線５０１ａにはダイオード５０７が接続されており、スイッチング素子５０２が制御回路５０３によりオフされたときに生じる誘導起電力によりダイオード５０７がオンされて、誘導電流が入力電圧Ｖｉｎ側に流れることで１次巻線５０１ａの磁束がリセットされる。
【０００４】
スイッチング電源５００の２次側回路は、次のような構成で形成される。トランス５０１の出力側の２次巻線５０１ｂの一端には、整流用のダイオード５０８および平滑用のチョークコイル５０９が直列に接続される。転流用のダイオード５１０は、アノードが２次巻線５０１ｂの他端に接続され、カソードが整流用のダイオード５０８と平滑用のチョークコイル５０９の中点に接続される。平滑用のコンデンサ５１１は出力端子５１２間に接続される。そして、整流用のダイオード５０８および転流用のダイオード５１０により整流回路５０４が形成され、平滑用のチョークコイル５０９および平滑用のコンデンサ５１１により平滑回路５０５が形成される。
【０００５】
また、出力検出回路５０６は、スイッチング電源５００の２次側回路の出力端子５１２間に分圧用の抵抗５１３，５１４を介してオペアンプなどにより形成される電圧比較器５１５が接続されて形成されており、平滑回路５０５の出力電圧に比例する検出電圧と基準電圧Ｅとの差分電圧が増幅されることによる検出信号が電圧比較器５１５の出力端から出力される。また、電圧比較器５１５と制御回路５０３との間にはフォトカプラ５１６が介装されており、スイッチング素子５０２は、フォトカプラ５１６を介して出力検出回路５０６から出力された検出信号に基づいて制御回路５０３によりオン、オフが制御される。
【０００６】
すなわち、スイッチング電源５００では、制御回路５０３によりスイッチング素子５０２がオンされると、トランス５０１の２次巻線５０１ｂに生じる誘導起電力により整流用のダイオード５０８がオンされて、チョークコイル５０９を流れる誘導電流によりコンデンサ５１１が充電される。また、制御回路５０３によりスイッチング素子５０２がオフされると、チョークコイル５０９に生じる誘導起電力により転流用のダイオード５１０がオンされて流れる誘導電流によりコンデンサ５１１が充電される。
【０００７】
したがって、平滑回路５０５（出力端子５１２間）の出力電圧は、トランス５０１の変圧比と、スイッチング素子５０２のオン、オフのデューティ比により決定される。ところが、実際にはスイッチング電源５００を構成する各回路素子が有する内部抵抗などによる損失により出力電圧が低下するため、出力検出回路５０６により平滑回路５０５の出力電圧が監視されている。すなわち、出力検出回路５０６により基準電圧Ｅと出力電圧に比例する検出電圧との差が検出されることによる検出信号がフォトカプラ５１６を介して制御回路５０３に出力されることで、検出された出力電圧（コンデンサ５１１の充電電圧）に応じてスイッチング素子５０２をオン、オフするデューティ比が制御回路５０３によりフィードバック制御されて出力電圧の安定化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１７８７６６号公報（第１頁右下欄〜第２頁左上欄、第３図など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年、ノートパソコン、携帯電話、携帯オーディオプレイヤー、薄型液晶テレビなど、電子機器の小型化が進み、これらの電子機器に搭載されるスイッチング電源のさらなる小型化が要望されている。ところが、スイッチング電源を小型化するためには、スイッチング電源を構成する各回路素子および配線パターンをそれぞれ近接配置しなければならないが、各回路素子および配線パターンがそれぞれ近接配置されると電磁結合や容量結合するおそれがあることが、スイッチング電源の小型化を妨げる一因となっている。
【００１０】
例えば、平滑回路５０５のチョークコイル５０９に、出力検出回路５０６による検出信号を制御回路５０３にフィードバックする出力検出配線が近接配置されている場合、チョークコイル５０９および出力検出配線が電磁結合するおそれがある。チョークコイル５０９および出力検出配線が電磁結合すると、チョークコイル５０９の励磁に伴い、検出信号をフィードバックする出力検出配線に誘導起電力が生じ、この誘導起電力により出力検出回路５０６による検出信号が正確ではなくなり、出力検出配線を介して正確な検出信号が制御回路５０３に伝達されない。したがって、出力検出回路５０６の検出信号に基づく制御回路５０３によるスイッチング素子５０２のフィードバック制御が不正確になるので、安定した出力電圧が得られない。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力電圧に基づく出力検出回路による検出信号を、スイッチング素子を制御する制御回路に正確にフィードバックすることができる技術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】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明のスイッチング電源は、トランスの１次側に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン、オフを制御する制御回路と、前記トランスの２次側出力を整流する整流回路とを備えるスイッチング電源において、平滑用チョークコイルを有し前記整流回路の整流出力を平滑する平滑回路と、前記平滑回路の出力電圧に基づく検出信号を前記制御回路にフィードバックする出力検出配線を有する出力検出回路とを備え、前記制御回路は前記検出信号に基づいて前記スイッチング素子を制御し、前記出力検出配線は、前記平滑用チョークコイルにそれぞれ電磁結合し、前記平滑用チョークコイルの励磁により生じる誘導起電力の向きが互いに逆である２つの配線部を有することを特徴としている（請求項１）。
【００１３】
また、前記平滑用チョークコイルは、少なくとも１つの脚部が回路基板を貫通して設けられて閉磁路を形成するコアと、前記回路基板に設けられて前記脚部に巻回されたコイルパターンとにより形成されており、前記出力検出配線に設けられた前記２つの配線部は、前記閉磁路の内側を通り前記回路基板に設けられた前記出力検出配線用の往路配線パターンおよび復路配線パターンによりそれぞれ形成されていてもよい（請求項２）。
【００１４】
また、前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側において平行に配置されて前記回路基板に設けられているとよい（請求項３）。
【００１５】
また、前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側において前記回路基板の同一面に設けられていてもよい（請求項４）。
【００１６】
また、前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側においてそれぞれ前記回路基板の両面に分かれて設けられていてもよい（請求項５）。
【００１７】
また、前記２つの配線部は、前記往路、復路配線パターンが前記閉磁路の内側においてそれぞれ前記回路基板を形成する複数層のうちの２層に分かれて設けられていてもよい（請求項６）。
【００１８】
また、前記出力検出回路は、前記出力検出配線に設けられた前記２つの配線部と、前記制御回路側とを絶縁して前記検出信号を前記制御回路に伝達するフォトカプラを備えているのが望ましい（請求項７）。
【００１９】
また、前記出力検出回路は、前記平滑回路の出力側に並列に接続されて、所定の基準電圧と前記平滑回路の出力電圧との比較に基づく信号を前記検出信号として出力する検出部をさらに備えるとよい（請求項８）。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、トランスの２次側出力が整流回路により整流され、整流回路の整流出力は、平滑用チョークコイルを有する平滑回路により平滑される。そして、平滑回路の出力電圧に基づいて出力検出回路により出力される検出信号が出力検出配線により制御回路にフィードバックされ、トランスの１次側に設けられたスイッチング素子のオン、オフが、フィードバックされた検出信号に基づいて制御回路により制御される。
【００２１】
また、出力検出回路の出力検出配線には、平滑用チョークコイルにそれぞれ電磁結合し、平滑用チョークコイルの励磁により生じる誘導起電力の向きが互いに逆である２つの配線部が設けられている。そのため、制御回路によりスイッチング素子がオン、オフ制御されることによる平滑用チョークコイルの励磁に伴い、出力検出回路の検出信号をフィードバックする出力検出配線に設けられた２つの配線部にそれぞれ互いに逆の向きに誘導起電力が生じるため、平滑用チョークコイルの励磁に伴い２つの配線部にそれぞれ生じる誘導起電力は互いに打ち消される。
【００２２】
したがって、平滑用チョークコイルの励磁に伴う誘導起電力による電圧変動が、出力検出配線によりフィードバックされる出力検出回路の検出信号に与える影響を抑制することができ、出力電圧に基づく出力検出回路による検出信号を、スイッチング素子を制御する制御回路に出力検出配線により正確にフィードバックすることができる。そして、出力電圧に基づく出力検出回路による検出信号が制御回路に正確にフィードバックされるため、出力検出回路の検出信号に基づいて、制御回路によりスイッチング素子を安定してフィードバック制御することができるので、安定した正確な出力電圧を得ることができる。
【００２３】
また、平滑回路の出力電圧に基づいて、出力検出回路により過電圧および過電流が検出されたり、負荷の異常が検出されたときは、これらの異常を示す検出信号が出力検出回路から出力されるようにすれば、出力検出配線により正確に制御回路にフィードバックされたこれらの異常を示す検出信号に基づいて、スイッチング素子のオン、オフの制御を含む適切な制御を制御回路により実行することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、平滑用チョークコイルは、少なくとも１つの脚部が回路基板を貫通して設けられて閉磁路を形成するコアと、回路基板に設けられて脚部に巻回されたコイルパターンとにより形成されており、出力検出配線に設けられた２つの配線部は、コアにより形成される閉磁路の内側を通り回路基板に設けられた出力検出配線用の往路配線パターンおよび復路配線パターンによりそれぞれ形成されている。したがって、往路、復路配線パターンが、コアにより形成される閉磁路の内側を通り配線されることで、出力検出配線を平滑用チョークコイルと離間して配線するためのスペースを回路基板に設けなくてもよいため、回路基板の幅をコア幅とほぼ同じ大きさとすることができ、スイッチング電源の小型化を図ることができる。また、コア幅を回路基板の幅とほぼ同じ大きさに形成することができ、平滑用チョークコイルの使用目的に応じて、コアの大型化を図ることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、出力検出配線は、往路、復路配線パターンが閉磁路の内側において平行に配置されて回路基板に設けられているため、閉磁路の内側における往路、復路配線パターンの配線形状や向きをほぼ同一とすることができ、平滑用チョークコイルの励磁に伴い往路、復路配線パターンにほぼ同様の磁気効果による電圧が発生するので、往路、復路配線パターンにそれぞれ生じた誘導起電力を互いに打ち消し合う効果の向上を図ることができる。
【００２６】
請求項４，５，６の発明によれば、往路、復路配線パターンが、閉磁路の内側において回路基板の同一面に設けられたり、閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板の両面に分かれて設けられたり、閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板を形成する複数層のうちの２層に分かれて設けられたりすることで出力検出配線が形成されているため、非常に実用的な構成でスイッチング電源を提供することができる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、出力検出回路は、出力検出配線に設けられた２つの配線部と、制御回路側とを絶縁して検出信号を制御回路に伝達するフォトカプラを備えているため、トランスの１次側に設けられた制御回路と２次側に設けられた出力検出回路とを絶縁した状態で回路基板上に配置することができ、非常に実用的な構成でスイッチング電源を提供することができる。
【００２８】
請求項８の発明によれば、出力検出回路は、平滑回路の出力側に並列に接続されて、所定の基準電圧と平滑回路の出力電圧との比較に基づく信号を検出信号として出力する検出部を備えており、検出部により出力された検出信号が出力検出配線により制御回路にフィードバックされることで、フォードバックされた検出信号に基づいて、制御回路によりスイッチング素子を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のスイッチング電源の第１実施形態の回路構成を示す図である。
【図２】図１のスイッチング電源の外観図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は平滑用チョークコイルのコアの上側が取外された状態を示す図である。
【図３】平滑用チョークコイルのコアを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はコアの上側が取外された状態を示す図である。
【図４】図１のスイッチング電源の側断面図である。
【図５】回路基板に設けられる往路、復路配線パターンの配置位置の他の例を示す図である。
【図６】回路基板に設けられる往路、復路配線パターンの配置位置の他の例を示す図である。
【図７】本発明のスイッチング電源の第２実施形態の回路構成を示す図である。
【図８】本発明のスイッチング電源の第３実施形態の回路構成を示す図である。
【図９】本発明のスイッチング電源の第４実施形態の回路構成を示す図である。
【図１０】従来のスイッチング電源の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
本発明のスイッチング電源の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明のスイッチング電源の第１実施形態の回路構成を示す図である。図２は図１のスイッチング電源の外観図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は平滑用チョークコイルのコアの上側が取外された状態を示す図である。図３は平滑用チョークコイルのコアを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ｂ）のコアの上側が取外された状態を示す図である。図４は図１のスイッチング電源の側断面図である。図５および図６はそれぞれ、回路基板に設けられる往路、復路配線パターンの配置位置の他の例を示す図である。なお、図１〜図６では、説明を簡易なものとするために、本発明にかかる基本的な構成のみ図示されており、その他の構成については図示省略されている。
【００３１】
図１に示すように、スイッチング電源１は、入力電圧Ｖｉｎが入力される１次側と出力電圧Ｖｏｕｔが出力される２次側とを絶縁するトランス２を備え、トランス２の１次側に、入力電圧Ｖｉｎが入力される入力端子＋Ｖｉｎ、−Ｖｉｎに接続される平滑用のコンデンサ３と、スイッチング素子４と、スイッチング素子４のオン、オフを制御する制御回路５とが設けられ、トランス２の２次側に、トランス２の２次側出力を整流する同期整流回路６と、同期整流回路６の整流出力を平滑する平滑回路７と、平滑回路７の出力電圧を検出する出力検出回路８とが設けられている。
【００３２】
スイッチング電源１の１次側回路は、平滑用のコンデンサ３がトランス２の入力側の１次巻線２ａに並列に接続され、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴなどにより形成されるスイッチング素子４がトランス２の入力側の１次巻線２ａに直列に接続されて形成される。また、スイッチング素子４には制御回路５が接続されており、制御回路５はＰＭＷ駆動によりスイッチング素子４のオン、オフを制御する。なお、スイッチング素子４が制御回路５により高速にスイッチング制御されるので、電源供給ラインの寄生インダクタンスの影響を低減してトランス２の１次巻線２ａに入力される入力電圧Ｖｉｎを安定させるために、平滑用のコンデンサ３はトランス２の一次巻線２ａの近傍に配置される。
【００３３】
スイッチング電源１の２次側回路は、次のような構成で形成される。トランス２の出力側の２次巻線２ｂには、整流用のスイッチング素子９および平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂが直列に接続される。転流用のスイッチング素子１１は、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの２次巻線側にそれぞれ接続される。平滑用のコンデンサ１２は出力端子＋Ｖｏｕｔ、−Ｖｏｕｔに接続される。そして、整流用のスイッチング素子９、転流用のスイッチング素子１１およびスイッチング素子９，１１のオン、オフを制御するドライバ回路６ａにより同期整流回路６が形成される。また、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂおよび平滑用のコンデンサ１２により平滑回路７が形成される。なお、スイッチング電源１の２次側回路は、出力端子＋Ｖｏｕｔに接続される出力側配線および出力端子−Ｖｏｕｔに接続される接地側配線（ＧＮＤ）を備えているが、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂは出力側配線および接地側配線にそれぞれ直列に接続されている。
【００３４】
同期整流回路６のドライバ６ａは、制御回路５によるスイッチング素子４のオン、オフ制御に同期して、整流用のスイッチング素子９および転流用のスイッチング素子１１のオン、オフを制御する。すなわち、制御回路５によりスイッチング素子４がオンされたときに、整流用のスイッチング素子９がオン、転流用のスイッチング素子１１がオフとなるようにドライバ６ａによりそれぞれ制御され、制御回路５によりスイッチング素子４がオフされたときに、整流用のスイッチング素子９がオフ、転流用のスイッチング素子１１がオンとなるようにドライバ６ａによりそれぞれ制御される。
【００３５】
また、出力検出回路８は、オペアンプなどにより形成される誤差増幅器１４が、平滑回路７の出力側のスイッチング電源１の２次側回路の出力端子間に分圧用の抵抗１３を介して並列に接続されると共に、ゲイン設定用の抵抗１５および所定の基準電圧Ｅを供給する基準電源がそれぞれ入力側の非反転入力端子（＋端子）および反転入力端子（−端子）
に接続されて形成された検出部１６を備えている。そして、検出部１６は、平滑回路７の出力電圧に比例する検出電圧と基準電圧Ｅとの比較に基づく信号を検出信号として出力する。この実施形態では、平滑回路７の出力電圧に比例する検出電圧と基準電圧Ｅとが比較された差分電圧が増幅されることによる検出信号が誤差増幅器１４の出力端子から出力される。
【００３６】
また、出力検出回路８は、検出部１６により平滑回路７の出力電圧に基づいて出力された検出信号を制御回路５にフィードバックする出力検出配線１７と、出力検出配線１７に直列に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂとを備えている。そして、平滑用チョークコイル１０ａは２つの配線部１８ａ，１８ｂに電磁結合し、平滑用チョークコイル１０ｂも同様に２つの配線部１８ａ，１８ｂに電磁結合して、２つの配線部１８ａ，１８ｂは、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの励磁により２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ生じる誘導起電力の向きが互いに逆となるように出力検出配線１７に設けられている。なお、図１中の丸印は配線部のコイルとしての極性を示す。
【００３７】
また、出力検出回路８は、出力検出配線１７に設けられ、２つの配線部１８ａ，１８ｂと制御回路５とを絶縁して検出部１６により出力された検出信号を制御回路５に伝達するフォトカプラ１９を備えている。そして、フォトカプラ１９を介して検出部１６から出力された検出信号が制御回路５にフィードバックされることにより、スイッチング素子４は、フィードバックされた検出信号に基づいて制御回路５によりオン、オフが制御される。
【００３８】
以上のように構成されたスイッチング電源１では、制御回路５によりスイッチング素子４がオンされると、ドライバ６ａにより同期整流回路６のスイッチング素子９，１１がそれぞれオン、オフに制御され、トランス２の２次巻線２ｂに生じる誘導起電力により、整流用のスイッチング素子９を通る矢印ａの経路を電流が流れてコンデンサ１２が充電される。このとき、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂのそれぞれに流れる電流により誘導起電力が生じるため、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂそれぞれに電磁結合する配線部１８ａ，１８ｂに向きが互いに逆である誘導起電力が生じる。平滑用チョークコイル１０ａにより生じる誘導起電力は配線部１８ａと配線部１８ｂで互いに打ち消され、平滑用チョークコイル１０ｂにより生じる誘導起電力も同様に配線部１８ａと配線部１８ｂで互いに打ち消される。
【００３９】
また、制御回路５によりスイッチング素子４がオフされると、ドライバ６ａにより同期整流回路６のスイッチング素子９，１１がそれぞれオフ、オンに制御され、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂに生じる誘導起電力により転流用のスイッチング素子１１を通る矢印ｂの経路を電流が流れてコンデンサ１２が充電される。このとき、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの誘導起電力により、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂそれぞれに電磁結合する配線部１８ａ，１８ｂに向きが互いに逆である誘導起電力が生じる。このときも同様に、平滑用チョークコイル１０ａにより生じる誘導起電力は配線部１８ａと配線部１８ｂで互いに打ち消され、平滑用チョークコイル１０ｂにより生じる誘導起電力も同様に配線部１８ａと配線部１８ｂで互いに打ち消される。
【００４０】
そして、検出部１６により基準電圧Ｅと平滑回路７の出力電圧とが比較されることによる検出信号がフォトカプラ１９を介して制御回路５に出力されることで、検出された出力電圧（コンデンサ１２の充電電圧）に応じてスイッチング素子４をオン、オフするデューティ比が制御回路５によりフィードバック制御されて出力電圧が調整される。
【００４１】
次に、スイッチング電源１が備える、トランス２と、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと、出力検出回路８の出力検出配線１７との配置関係についてその概略を説明する。
【００４２】
スイッチング電源１は、回路基板２０を備え、図２（ａ）に示すように、トランス２および平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂは、回路基板２０の長手方向の両側に離れて配設されている。また、トランス２および平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、略Ｅ字型の磁性部材２１ａ，２１ｂが２つ組合されることにより、大きさが異なるだけでほぼ同一形状のＥ−Ｅ型のコア２１と有している。また、図２（ａ），（ｂ）および図４に示すように、コア２１の幅は回路基板２０の幅よりやや大きめに形成されており、両コア２１は、脚部の１つである主脚２１ｃが回路基板２１に透設された孔を貫通し、他の脚部である両副脚２１ｄが回路基板２０の短手方向の両側にそれぞれ形成された切欠に嵌合して、回路基板２０を横断して設けられることにより閉磁路を形成する。なお、コア２１の形状は上記したＥ−Ｅ型の形状に限らず、Ｅ−Ｉ型やその他の形状を有していてもよく、少なくとも１つの脚部が回路基板２０を貫通して設けられて閉磁路を形成する形状であればどのような形状であってもよい。
【００４３】
また、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、閉磁路を形成するコア２１と、回路基板２０に設けられて主脚２１ｃに巻回されたコイルパターン２２とにより形成される。また、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂは、図２（ａ），（ｂ）および図４に示すように、コア２１により形成される閉磁路の内側を通り回路基板２０の同一面に平行に配置されて設けられた出力検出配線１７用の往路配線パターン２３および復路配線パターン２４によりそれぞれ形成される。
【００４４】
なお、回路基板２０は、樹脂やセラミック、ポリマー材料などを用いた、プリント基板、ＬＴＣＣ、アルミナ系基板、ガラス基板、複合材料基板、単層基板、多層基板などで形成することができ、スイッチング電源１の使用目的に応じて、適宜最適な材質を選択して回路基板２０を形成すればよい。また、例えば、図５に示すように、回路基板２０が両面基板により形成されている場合には、往路、復路配線パターン２３，２４が閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板２０の両面に分かれて設けられていてもよい。
【００４５】
また、図６に示すように、回路基板２０が多層基板により形成されている場合には、
往路、復路配線パターン２３，２４が閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板２０を形成する複数層のうちの２層に分かれて設けられていてもよい。なお、図６では、往路、復路配線パターン２３，２４が設けられた両層間の層が図示省略されている。
【００４６】
なお、コイルパターン２２を、往路、復路配線パターン２３，２４と同様に、回路基板２０の両面や、回路基板２０を形成する複数の層に渡って設けてもよい。例えば、コイルパターン２２を、回路基板２０を形成する複数の層に渡って形成することにより、コア２１の主脚２１ｃを回路基板２０の上層側から下層側にヘリカル状に巻回するようにコイルパターン２２を形成することもできる。
【００４７】
また、往路、復路配線パターン２３，２４とコイルパターン２２とが積層方向に配置されることにより、往路、復路配線パターン２３，２４およびコイルパターン２２が容量結合して、コイルパターン２２の電圧変化が往路、復路配線パターン２３，２４に電圧信号
として伝搬するのを防止するために、往路、復路配線パターン２３，２４とコイルパターン２２は、できるだけ隔たりを設け、上下方向においては隣接しない層に形成するとよい。往路、復路配線パターン２３，２４は、回路基板２０の同一面もしくは上下方向にできるだけ隔たりがなく隣接する層に形成するとよい。また、コイルパターン２２も同様に、回路基板２０の同一面もしくは上下方向にできるだけ隔たりがなく隣接する層に形成するとよい。
【００４８】
以上のように、この実施形態によれば、トランス２の２次側出力が同期整流回路６により整流され、同期整流回路６の整流出力は、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂを有する平滑回路７により平滑される。そして、平滑回路７の出力電圧に基づいて出力検出回路８により出力される検出信号が出力検出配線１７により制御回路５にフィードバックされ、トランス２の１次側に設けられたスイッチング素子４のオン、オフが、フィードバックされた検出信号に基づいて制御回路５により制御される。
【００４９】
具体的には、出力検出回路８は、平滑回路７の出力側に並列に接続されて、所定の基準電圧Ｅと平滑回路７の出力電圧との比較に基づく信号を検出信号として出力する検出部１６を備えており、検出部１６により出力された検出信号が出力検出配線１７により制御回路５にフィードバックされることで、フォードバックされた検出信号に基づいて、制御回路５によりスイッチング素子４を適切に制御することができる。
【００５０】
また、出力検出回路８の出力検出配線１７には、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂにそれぞれ電磁結合し、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの励磁により生じる誘導起電力の向きが互いに逆である２つの配線部１８ｂ，１８ａが設けられている。そのため、制御回路５によりスイッチング素子４がオン、オフ制御されて平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂが励磁するのに伴い、出力検出回路８の検出信号をフィードバックする出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ互いに逆の向きに誘導起電力が生じるため、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの励磁に伴い２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ生じる誘導起電力は互いに打ち消される。
【００５１】
すなわち、出力検出配線１７は、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂとの電磁結合を防止するために、従来、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと離間して配設されていたが、この実施形態では、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂとを近接配置することにより電磁結合させている。そして、２つの配線部１８ａ，１８ｂは、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの励磁により生じる誘導起電力の向きが互いに異なり打ち消し合うように、出力検出配線１７に直列に設けられている。
【００５２】
したがって、平滑用チョークコイル１０，１０ｂの励磁に伴う誘導起電力による電圧変動が、出力検出配線１７によりフィードバックされる出力検出回路８の検出信号に与える影響を抑制することができ、平滑回路７の出力電圧に基づく出力検出回路８による検出信号を、スイッチング素子４を制御する制御回路５に出力検出配線１７により正確にフィードバックすることができる。そして、出力電圧に基づく出力検出回路８による検出信号が制御回路５に正確にフィードバックされるため、出力検出回路８の検出信号に基づいて、制御回路５によりスイッチング素子４を安定してフィードバック制御することができるので、出力電圧の安定化を図ることができる。
【００５３】
また、平滑回路７の出力電圧に基づいて、出力検出回路８により過電圧および過電流が検出されたり、負荷の異常が検出されたときは、これらの異常を示す検出信号が出力検出回路８から出力されるようにすれば、出力検出配線１７により正確に制御回路５にフィードバックされたこれらの異常を示す検出信号に基づいて、スイッチング素子４のオン、オフの制御を含む適切な制御を制御回路５により実行することができる。
【００５４】
また、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂとが電磁結合するように近接配置することで、従来のように平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと出力検出配線１７とを離間して配置しなくともよいため、スイッチング電源１の小型化を図ることができる。
【００５５】
また、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂは、脚部の１つである主脚２１ｃが回路基板２０を貫通して設けられて閉磁路を形成するコア２１と、回路基板２０に設けられて主脚２０ｃに巻回されたコイルパターン２２とにより形成されており、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂは、コア２１により形成される閉磁路の内側を通り回路基板２０に設けられた出力検出配線用１７の往路配線パターン２３および復路配線パターン２４によりそれぞれ形成されている。したがって、往路、復路配線パターン２３，２４が、コア２１により形成される閉磁路の内側を通り配線されることで、出力検出配線１７を平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂと離間して配線するためのスペースを回路基板２０に設けなくてもよいため、回路基板２０の幅をコア幅とほぼ同じ大きさとすることができ、スイッチング電源１の小型化を図ることができる。また、コア幅を回路基板２０の幅とほぼ同じ大きさに形成することができ、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの使用目的に応じて、コア１２の大型化を図ることができる。
【００５６】
また、出力検出配線１７は、往路、復路配線パターン２３，２４が閉磁路の内側において平行に配置されて回路基板２０に設けられているため、閉磁路の内側における往路、復路配線パターン２３，２４の配線形状や向きをほぼ同一とすることができ、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂの励磁に伴い往路、復路配線パターン２３，２４にほぼ同様の磁気効果による電圧が発生するので、往路、復路配線パターン２３，２４にそれぞれ生じた誘導起電力を互いに打ち消し合う効果の向上を図ることができる。
【００５７】
また、図５および図６に示すように、往路、復路配線パターン２３，２４を上下に重ねて配置することにより、閉磁路を形成するコア２１の主脚２１ｃおよび副脚２１ｄから往路、復路配線パターンパターン２３，２４までの距離がほぼ等距離となる。したがって、往路、復路配線パターン２３，２４により形成される２つの配線部１８ａ，１８ｂに、平滑用チョークコイル１０ａ，１０ｂが励磁されることで生じる誘導起電力をほぼ同じ大きさとすることができ、誘導起電力を互いに打ち消し合う効果の向上を図ることができる。
【００５８】
また、往路、復路配線パターン２３，２４が、閉磁路の内側において回路基板２０の同一面に設けられたり、閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板２０の両面に分かれて設けられたり、閉磁路の内側においてそれぞれ回路基板２０を形成する複数層のうちの２層に分かれて設けられたりすることで出力検出配線１７が形成されているため、非常に実用的な構成でスイッチング電源１を提供することができる。
【００５９】
また、出力検出回路８は、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂ側と、制御回路５側とを絶縁して検出信号を制御回路５に伝達するフォトカプラ１９を備えているため、トランス２の１次側に設けられた制御回路５と２次側に設けられた出力検出回路８とを絶縁した状態で回路基板２０に配設することができ、非常に実用的な構成でスイッチング電源１を提供することができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
本発明のスイッチング電源の２実施形態について、図７を参照して説明する。図７は本発明のスイッチング電源の第２実施形態の回路構成を示す図である。
【００６１】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図７に示すように、スイッチング電源１の２次側回路を形成する接地側配線にチョークコイル１０ｃが１つ直列に接続されて、チョークコイル１０ｃおよびコンデンサ１２により平滑回路７が形成されており、出力検出配線１７に、２つの配線部１８ａ，１８ｂがそれぞれチョークコイル１０ｃに電磁結合して設けられている点である。その他の構成は上記した第１実施形態と同様の構成であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略する。
【００６２】
図７に示すように、スイッチング素子４が制御回路５にオン、オフ制御されることによりチョークコイル１０ｃが励磁されると、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ誘導起電力が互いに逆の向きに生じるため、２つの配線部１８ａ，１８ｂに生じた誘導起電力は互いに打ち消される。したがって、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
本発明のスイッチング電源の３実施形態について、図８を参照して説明する。図８は本発明のスイッチング電源の第３実施形態の回路構成を示す図である。
【００６４】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図８に示すように、スイッチング電源１の２次側回路を形成する出力側配線にチョークコイル１０ｄが１つ直列に接続されて、チョークコイル１０ｄおよびコンデンサ１２により平滑回路７が形成されており、出力検出配線１７に、２つの配線部１８ａ，１８ｂがそれぞれチョークコイル１０ｄに電磁結合して設けられている点である。その他の構成は上記した第１実施形態と同様の構成であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略する。
【００６５】
図８に示すように、スイッチング素子４が制御回路５にオン、オフ制御されることによりチョークコイル１０ｄが励磁されると、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ誘導起電力が互いに逆の向きに生じるため、２つの配線部１８ａ，１８ｂに生じた誘導起電力は互いに打ち消される。したがって、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６６】
＜第４実施形態＞
本発明のスイッチング電源の４実施形態について、図９を参照して説明する。図９は本発明のスイッチング電源の第４実施形態の回路構成を示す図である。
【００６７】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、図９に示すように、上記した第２実施形態と同様にスイッチング電源１の２次側回路を形成する接地側配線にチョークコイル１０ｃが１つ直列に接続されている点と、出力検出回路８および制御回路５が出力検出配線１７により絶縁されずに接続されている点である。
【００６８】
また、−Ｖｉｎと−Ｖｏｕｔとの間の電位差および−Ｖｉｎおよび−Ｖｏｕｔ間を伝達するノイズが、オペアンプにより形成される誤差増幅器１４の出力信号に影響を与えるのを防止するために、誤差増幅器１４に直流電圧Ｅ２（Ｅ２≠Ｅ）を供給する直流電源と、インピーダンス整合のための抵抗２５がさらに設けられている。その他の構成は上記した第１実施形態と同様の構成であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略する。
【００６９】
図９に示すように、スイッチング素子４が制御回路５にオン、オフ制御されることによりチョークコイル１０ｃが励磁されると、出力検出配線１７に設けられた２つの配線部１８ａ，１８ｂにそれぞれ誘導起電力が互いに逆の向きに生じるため、２つの配線部１８ａ，１８ｂに生じた誘導起電力は互いに打ち消される。したがって、上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、トランス２のコア２１により形成される閉磁路の内側を通るように出力検出配線１７を設け、出力検出回路８の検出信号が出力検出配線１７を介して制御回路５に伝達されるようにしてもよい。この場合、トランス２のコア２１により形成される閉磁路の内側を通るように設けられた出力検出配線１７により、上記した実施形態で説明した配線部１８ａ，１８ｂと同様の配線部を設けるとよい。このようにすると、トランス２と出力検出配線１７とが電磁結合することにより、出力検出配線１７により伝達される検出信号の値が変動するのを、上記した実施形態における配線部１８ａ，１８ｂにより実現される機能と同様の原理で防止することができる。
【００７１】
そして、本発明は、種々のスイッチング電源に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  スイッチング電源
２    トランス
４    スイッチング素子
５    制御回路
６    同期整流回路
７    平滑回路
８    出力検出回路
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ    平滑用チョークコイル
１６    検出部
１７    出力検出配線
１８ａ，１８ｂ    配線部
１９    フォトカプラ
２０    回路基板
２１    コア
２１ｃ    主脚
２２    コイルパターン
２３    往路配線パターン
２４    復路配線パターン
Ｅ    基準電圧
【図１】
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【図２】
0005729195.tif 000003
【図３】
0005729195.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005729195.tif 000007
【図７】
0005729195.tif 000008
【図８】
0005729195.tif 000009
【図９】
0005729195.tif 000010
【図１０】
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