(57)【要約】【課題】スイッチング電源装置の主スイッチング素子にハーフショートが発生した場合に、簡単な回路構成かつコストを抑えた上で、不安全な状態になることを回避する。【解決手段】電源ラインＡ，Ｂ間を、主スイッチング素子Ｑ１とスイッチ素子ＳＷ１と変圧器８との直列回路で接続する。また、主スイッチング素子にハーフショートが発生した場合に、電源ラインＡのリップル電圧が所定値以上となったことを検知するリップル電圧検知回路１５を備える。そして、リップル電圧が所定値以上となったことをリップル電圧検知回路１５が検知したときに、スイッチ素子ＳＷ１を開くことで主スイッチング素子Ｑ１への電流供給（電圧供給）を遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、
上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、
上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段と、を備え、
上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、
上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、
自身が導通状態になることで、上記変圧器の第１巻線に接続される２つの電源ライン間を短絡する短絡スイッチ手段と、を備え、
上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
上記短絡スイッチ手段が、上記主スイッチング手段に対して並列に接続され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装置。
【請求項４】
上記短絡スイッチ手段が、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサに対して並列に接続され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装置。
【請求項５】
上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、上記入力部の第１端子と上記過電流遮断手段との直列回路と上記入力部の第２端子との間に接続されるフィルタ回路と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、
上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、
上記フィルタ回路に対して並列に接続され、自身が導通状態になることで、上記フィルタ回路の２つの出力端子間を短絡するフィルタ短絡スイッチ手段と、を備え、
上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記フィルタ短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項７】
上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
上記主スイッチング手段に対して並列に接続され、自身が導通状態になることで、上記変圧器の第１巻線に接続される２つの電源ライン間を短絡する主スイッチング素子短絡スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記主スイッチング素子短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
自身が導通状態になることで上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサの両端を短絡するコンデンサ短絡スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記コンデンサ短絡スイッチ手段を導通させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１０】
上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサによって平滑化された電圧の変動幅が所定値以上になったことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴とする請求項１、２、６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサに流れる電流の電流値が所定値以上になったことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴とする請求項１、２、６のいずれか１項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１２】
上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサの前段で入力交流電圧を整流する整流手段の温度が所定値以上に昇温したことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴とする請求項２または６に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、交流‐直流コンバータ（ＡＣ‐ＤＣコンバータ）或いは直流‐直流コンバータ（ＤＣ‐ＤＣコンバータ）に備えられ、直流電圧を安定化して出力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】
従来より、複写機、プリンタ、ファックス、ＡＶ機器、液晶テレビ、プラズマディスプレイパネル、通信端末など、各種電子機器に使用される電源装置として、スイッチング電源装置が広く用いられている。スイッチング電源装置は、一般に、商用交流電圧を整流・平滑化して得られた直流電圧をスイッチングし、高周波の交流電力に変換し、さらに所望の直流電圧へと高効率で整流するように構成されている。
【０００３】
このようなスイッチング電源装置の代表的な構成としては、変圧器の１次側に印加される直流電圧をスイッチングする主スイッチング素子を備え、変圧器の２次側出力電圧を検出し、その検出結果に応じて制御回路が主スイッチング素子のスイッチングパルス幅を制御することにより、所望の２次側出力電圧を得るようにしたスイッチング電源装置がある。
【０００４】
図７は、従来の一般的なスイッチング電源装置１３０の構成を示す回路図である。図７に示すように、従来のスイッチング電源装置１３０は、商用電源入力端子１０５、ヒューズ１０６、フィルタ回路１０３、ブリッジダイオード１０４、入力平滑コンデンサ１０１、１次巻線ｎ１０１と２次巻線ｎ１０２とを有する変圧器１０８、主スイッチング素子Ｑ１０１、ダイオード１０９、出力平滑コンデンサ１１０、分圧抵抗１１２及び１１３、比較回路１１４、制御回路１０２、及び出力端子１１１を備えている。
【０００５】
商用電源入力端子１０５に入力された交流電圧は、フィルタ回路１０３でノイズ成分を除去された後、ブリッジダイオード１０４によってブリッジ整流され、入力平滑コンデンサ１０１によって平滑化される。そして、入力平滑コンデンサ１０１によって平滑化された電圧は、ハイレベル側の電源ラインＡとローレベル側の電源ラインＢとの間に、平滑化電圧として印加される。
【０００６】
電源ラインＡ、Ｂには変圧器１０８の１次巻線ｎ１０１と主スイッチング素子Ｑ１０１との直列回路が接続されている。主スイッチング素子Ｑ１０１は制御回路１０２によってオン／オフ制御されており、主スイッチング素子Ｑ１０１のオン状態において、上記平滑化電圧は変圧器１０８の１次巻線ｎ１０１に印加される。上記平滑化電圧が変圧器１０８の１次巻線ｎ１０１に印加されると、変圧器１０８の１次巻線ｎ１０１にエネルギー（励磁エネルギー）が蓄積され、その後主スイッチング素子Ｑ１０１のオフ状態において、当該エネルギーは交流電圧として変圧器１０８の２次巻線ｎ１０２に伝達される。
【０００７】
そして、２次巻線ｎ１０２に伝達された交流電圧は、ダイオード１０９によって半波整流され、出力平滑コンデンサ１１０によって平滑化された後、出力端子１１１を介して直流電圧として出力される。
【０００８】
また、出力端子１１１から出力される電圧は、分圧抵抗１１２、１１３によって分圧され、比較回路１１４に入力される。比較回路１１４は、出力電圧の分圧値と基準電圧とを比較し、比較結果を制御回路１０２に出力する。
【０００９】
制御回路１０２は、比較回路１１４から入力された比較結果に基づいて、スイッチング電源装置１３０の出力電圧が一定値となるように、主スイッチング素子Ｑ１０１のスイッチングの周期を制御する。
【００１０】
また、スイッチング電源装置１３０には過電流防止手段として、入力端子１０５の一端とフィルタ回路１０３との間にヒューズ１０６が接続されている。ヒューズ１０６は、所定量以上の電流が流れたときに溶断してスイッチング回路１３０を商用電源から遮断する。
【００１１】
ところで、電子機器に対しては、世界標準の安全規格としてのＩＥＣ規格を始めとして、ＵＬ規格（アメリカ）、ＣＳＡ規格（カナダ）、ＢＳ規格（イギリス）など、様々な安全規格が規定されている。また、日本でも、電気用品安全法が平成１３年４月１日から施行されている。
【００１２】
例えば電気用品安全法においては、安全規格の認証時に、電子機器に発生する可能性のある異物の接触、配線処理の不都合、ハンダ付けの不良等の現象を想定して、部品の両端或いは端子間を短絡した場合及び部品の一方の端子を開放した場合に、発煙及び発火等の不安全な状態が発生しないか確認するために短絡開放試験が実施されている。
【００１３】
しかしながら、上記従来のスイッチング電源装置では、たとえ電子機器の製造・出荷段階では安全規格を満たしていたとしても、主スイッチング素子Ｑ１０１が劣化すると、主スイッチング素子Ｑ１０１に予想外に大きな電流が流れる場合がある（いわゆるハーフショート。特に、主スイッチング素子のドレイン‐ゲート間ハーフショート）。そして、主スイッチング素子Ｑ１０１にハーフショートが発生すると、ヒューズ１０６が溶断するまでに、フィルタ回路１０３やブリッジダイオード１０４が過熱されたり、主スイッチング素子Ｑ１０１の特性が劣化したり、主スイッチング素子Ｑ１０１自体が破損したりする不具合が発生してしまうという問題がある。
【００１４】
つまり、スイッチング電源装置１３０の製造・出荷時には安全規格により定められた基準を満たしていたとしても、例えば長年に渡って使用したり、不適切な使用条件の下で使用したりすることにより、主スイッチング素子Ｑ１０１が劣化して絶縁抵抗が低下する可能性がある。そして、主スイッチング素子Ｑ１０１にハーフショートが発生した場合、ハーフショートが発生してからヒューズ１０６が溶断するまでにはタイムラグがあるため、ヒューズ１０６が溶断するまでに、フィルタ回路１０３やブリッジダイオード１０４に過大な電流が流れて異常過熱してしまう虞がある。さらに、上記異常過熱により、主スイッチング素子Ｑ１０１、或いはフィルタ回路１０３やブリッジダイオード１０４が発煙したり発火したりする虞がある。即ち、スイッチング電源装置１３０が不安全な状態となる虞がある。
【００１５】
このような問題を解決するため、ハーフショートが発生した際に、電源装置が不安全な状態となるのを防止する技術が求められており、このような技術としては、直流定電圧電源装置ではあるが、例えば、特許文献１に開示されたような技術がある。以下、その動作について、図８を用いて簡単に説明する。
【００１６】
図８に示す直流定電圧電源装置は、入力電圧源２０１、ＰＮＰトランジスタ（スイッチング素子）２０２、コイル２０３、ダイオード２０４、コンデンサ２０５、出力端子２０６及び出力端子２０７（なお、出力端子２０６がプラス側、出力端子２０７がマイナス側の出力端子となる）、誤差アンプ２０８、三角波発振器２０９、電流制限回路２１０、バイパス抵抗２１５、及び内部電圧源２１６を備える。また、電圧検出回路２２０としてツェナーダイオード２２１、抵抗２２２及び抵抗２２３を備え、さらに保護回路として、ＮＰＮトランジスタ２２４及びＮＰＮトランジスタ２２５を備える構成である。
【００１７】
図８に示す直流定電圧電源装置において、ＰＮＰトランジスタ２０２がオン状態にあるときは、入力電圧源２０１からの電圧は、ＰＮＰトランジスタ２０２を経由し、コイル２０３を介して、出力端子２０６に出力電圧Ｖｏｕｔとして出力される。なおこのとき、入力電圧源２０１からの電圧がコイル２０３を経由することで生成された電流が、コンデンサ２０５を充電する。
【００１８】
また、ＰＮＰトランジスタ２０２がオフ状態にある場合は、ダイオード２０４が、フライホイール・ダイオードとして作用する。即ち、コンデンサ２０５の充電電流がダイオード２０４及びコイル２０３を経由することで電圧が発生する。そしてその電圧によって、出力端子２０６には出力電圧Ｖｏｕｔが連続的に発生する。
【００１９】
これらＰＮＰトランジスタ２０２のオン状態とオフ状態とを、出力電圧Ｖｏｕｔの出力変動に応じて切り替えることによって、出力電圧Ｖｏｕｔを一定レベルに保持することができる。
【００２０】
ここで、ＰＮＰトランジスタ２０２のオン／オフは、制御回路として設けられた誤差アンプ２０８及び三角波発振器２０９によって下記の要領で行う。
【００２１】
即ち、誤差アンプ２０８が三角波発振器２０９の三角波電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとを比較し、該三角波電圧のレベルの方が高いとき、「Ｌ」の信号を出力し、ＰＮＰトランジスタ２０２をオン状態とする。また、出力電圧Ｖｏｕｔのレベルの方が高いときは、「Ｈ」の信号を出力することによって、ＰＮＰトランジスタ２０２をオフ状態とする。
【００２２】
なお、電流制限回路２１０は、出力端子２０６と出力端子２０７との間に流れる電流を負荷抵抗（図示しない）を用いて検出する。そして負荷抵抗に流れる電流が所定の電流値（制限電流値）を越える場合、三角波発振器２０９に対して、停止信号を出力する。これによって三角波発振器２０９はオフ状態に保持され、それに伴いＰＮＰトランジスタ２０２はオフ状態に保持される。
【００２３】
電圧検出回路２２０は、ツェナーダイオード２２１、抵抗２２２及び抵抗２２３の直列回路が、出力端子２０６及び出力端子２０７との間に並列接続された回路であり、出力電圧Ｖｏｕｔの値を検出する。また、ＮＰＮトランジスタ２２４及びＮＰＮトランジスタ２２５は、いわゆる保護回路を形成している。保護回路は、電圧検出回路２２０が所定の電圧値未満の電圧を検出した場合、電流制限回路２１０に対して、停止信号を出力させる。
【００２４】
ここで、電圧検出回路２２０及び保護回路の動作について、図８に示す直流定電圧電源装置にハーフショートが発生していない場合と、ハーフショートが発生した場合と、に分けて説明する。
【００２５】
ハーフショートが発生しておらず、図８に示す直流定電圧電源装置が所望の出力電圧Ｖｏｕｔを出力している場合、抵抗２２２と抵抗２２３との間の電圧値が、ＮＰＮトランジスタ２２４のベース‐エミッタ間飽和電圧よりも大きくなり、ＮＰＮトランジスタ２２４はオン状態となる。このとき、内部電圧源２１６からＮＰＮトランジスタ２２４に電流が流れる。そのため、ＮＰＮトランジスタ２２５はベース電流が供給されずオフ状態となる。従って、電流制限回路２１０は、電圧検出回路２２０及び保護回路がない場合と同様の動作を行う。即ち、出力電圧Ｖｏｕｔの変動に応じてＰＮＰトランジスタ２０２のオン状態とオフ状態とを制御し、出力電圧Ｖｏｕｔを一定レベルに保持する。かつ、三角波発振器２０９の「Ｌ」の信号と「Ｈ」の信号とを切り替えることで、ＰＮＰトランジスタ２０２のオン状態とオフ状態とを制御する。
【００２６】
そして、ハーフショートが発生すると、負荷抵抗に流れる電流が上昇し、それに伴い、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、抵抗２２２と抵抗２２３との間の電圧値が、ＮＰＮトランジスタ２２４のベース‐エミッタ間飽和電圧よりも小さくなり、ＮＰＮトランジスタ２２４はオフ状態となる。このとき、ＮＰＮトランジスタ２２５は上記内部電圧源２１６及びバイパス抵抗２１５によってベース電流が供給され、オン状態となる。ＮＰＮトランジスタ２２５がオン状態となると、電流制限回路２１０は、三角波発振器２０９に停止信号を出力し、オフ状態に保持する、それに伴いＰＮＰトランジスタ２０２はオフ状態に保持される。
【００２７】
このような動作によって、ハーフショートが連続的に生じた場合においても、スイッチング素子であるＰＮＰトランジスタ２０２の特性が劣化したり、ＰＮＰトランジスタ２０２自身が破壊されたりすることを防いでいる。
【特許文献１】特開平１−２８２６２３号公報（１９８９年１１月１４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、電源装置が不安全な状態となるのを確実に防止することは不可能であるという問題がある。
【００２９】
即ち、図８に示す直流定電圧電源装置は、ハーフショートが発生した場合、三角波発振器２０９の三角波電圧を停止させることによって、スイッチング素子であるＰＮＰトランジスタ２０２をオフ状態とする信号、即ち停止信号を、誤差アンプ２０８から出力する構成である。つまり、三角波発振器２０９の動作が停止している場合においても、誤差アンプ２０８は動作している状態となる。
【００３０】
そのため、ＰＮＰトランジスタ２０２は、全ての電気的接続から完全に遮断される構成ではない。従って、ＰＮＰトランジスタ２０２にハーフショートが発生する可能性を有しており、ＰＮＰトランジスタ２０２にハーフショートが発生すれば、ＰＮＰトランジスタ２０２はオン状態に保持され、入力電圧源２０１からの電圧によって、ＰＮＰトランジスタ２０２には電流が流れ続けてしまう。
【００３１】
また、図８に示す直流定電圧電源装置は、ＮＰＮトランジスタ２２４及びＮＰＮトランジスタ２２５の制御に内部電圧源２１６を使用している。そのため、ＰＮＰトランジスタ２０２をオフ状態に保持したとしても、内部電圧源２１６からの電圧がＮＰＮトランジスタ２２５に印加され続け、ＮＰＮトランジスタ２２５には非常に大きな電流が流れる。
【００３２】
結果、スイッチング素子やその他の部材が劣化したり、破壊したりするという、不安全な状態に陥る虞がある。
【００３３】
さらに、図８に示す直流定電圧電源装置において、回路を完全に遮断状態とするため、ヒューズを設けるとする。しかしながら、図８に示す直流定電圧電源装置は、上記２箇所の電圧源以外にも、三角波発振器２０９を実質的に制御する内部電圧源（図示しない）をさらに有している。そのため、回路を完全に遮断状態とするためには、最低３箇所にヒューズが必要となる。そのため、回路構成は複雑なものとなり、コストの上でも不利となる。
【００３４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避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にある。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、電流供給遮断スイッチ手段は、正常動作時（主スイッチング手段にハーフショートが発生していない場合）には導通状態とされる。そのため、主スイッチング手段は、自身のスイッチングによって、変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態と、を切り替えることができる。一方、検知手段が主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、電流供給遮断スイッチ手段は開き、非導通状態になる。これにより、主スイッチング手段への電流供給を遮断することができる。
【００３７】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００３８】
本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、自身が導通状態になることで、上記変圧器の第１巻線に接続される２つの電源ライン間を短絡する短絡スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴としている。
【００３９】
上記の構成によれば、主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、短絡スイッチ手段とを備えている。この短絡スイッチ手段は、正常動作時には非導通状態とされるので、過電流遮断手段には、所定値（例えば、定格電流の２倍の電流）以下の電流が流れる。一方、検知手段が主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、短絡スイッチ手段は閉じ、導通状態になる。これによって、過電流遮断手段に流れる電流が増大し、過電流遮断手段を素早く溶断させることができる。よって、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００４０】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００４１】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記短絡スイッチ手段が、上記主スイッチング手段に対して並列に接続されることを特徴としている。
【００４２】
上記の構成によれば、短絡スイッチ手段は、主スイッチング手段に対して並列に接続される。これにより、短絡スイッチ手段が閉じ、導通状態になったとき、主スイッチング素子がバイパスされて、電源ラインが短絡し、過電流遮断手段には所定値以上の電流が瞬時に流れる。よって、過電流遮断手段を素早く溶断させることができ、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００４３】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００４４】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記短絡スイッチ手段が、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサに対して並列に接続されることを特徴としている。
【００４５】
上記の構成によれば、短絡スイッチ手段は、入力平滑コンデンサに対して並列に接続される。これにより、短絡スイッチ手段が閉じ、導通状態になったとき、入力平滑コンデンサがバイパスされて、電源ラインが短絡し、過電流遮断手段には所定値以上の電流が瞬時に流れる。よって、過電流遮断手段を素早く溶断させることができ、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００４６】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００４７】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴としている。
【００４８】
上記の構成によれば、電流供給遮断スイッチ手段は、正常動作時には導通状態とされる。そのため、主スイッチング手段は、自身のスイッチングによって、変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態と、を切り替えることができる。一方、検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、電流供給遮断スイッチ手段は開き、非導通状態になる。これにより、主スイッチング手段への電圧印加を遮断することができる。
【００４９】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００５０】
本発明に係るスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、上記入力部の第１端子と上記過電流遮断手段との直列回路と上記入力部の第２端子との間に接続されるフィルタ回路と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、上記フィルタ回路に対して並列に接続され、自身が導通状態になることで、上記フィルタ回路の２つの出力端子間を短絡するフィルタ短絡スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記フィルタ短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴としている。
【００５１】
上記の構成によれば、フィルタ短絡スイッチ手段は、正常動作時には非導通状態とされる。そのため、過電流遮断手段には、所定値（例えば、定格電流の２倍の電流）以下の電流が流れる。一方、検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、フィルタ短絡スイッチ手段は閉じ、導通状態になる。このとき、フィルタ回路の出力端子間はショートする。即ち、入力部の第１端子と第２端子との間には非常に大きな電流が流れる。これにより、過電流遮断手段には所定値以上の電流が瞬時に流れる。よって、過電流遮断手段を素早く溶断させることができ、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００５２】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００５３】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にすることを特徴としている。
【００５４】
上記の構成によれば、電流供給遮断スイッチ手段は、正常動作時には導通状態とされる。そのため、主スイッチング手段は、自身のスイッチングによって、変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態と、を切り替えることができる。一方、検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、電流供給遮断スイッチ手段は開き、非導通状態になる。これにより、主スイッチング手段への電圧印加を遮断することができる。
【００５５】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００５６】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記主スイッチング手段に対して並列に接続され、自身が導通状態になることで、上記変圧器の第１巻線に接続される２つの電源ライン間を短絡する主スイッチング素子短絡スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記主スイッチング素子短絡スイッチ手段を導通状態にすることを特徴としている。
【００５７】
上記の構成によれば、主スイッチング素子短絡スイッチ手段は、正常動作時には非導通状態とされる。そのため、過電流遮断手段には、所定値（例えば、定格電流の２倍の電流）以下の電流が流れる。一方、検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、主スイッチング素子短絡スイッチ手段は閉じ、導通状態になる。このとき、主スイッチング素子がバイパスされて、電源ラインが短絡し、過電流遮断手段には所定値以上の電流が瞬時に流れる。よって、過電流遮断手段を素早く溶断させることができ、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００５８】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００５９】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、自身が導通状態になることで上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサの両端を短絡するコンデンサ短絡スイッチ手段をさらに備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記コンデンサ短絡スイッチ手段を導通させることを特徴としている。
【００６０】
上記の構成によれば、コンデンサ短絡スイッチ手段は、正常動作時には非導通状態とされる。そのため、過電流遮断手段には、所定値（例えば、定格電流の２倍の電流）以下の電流が流れる。一方、検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合には、コンデンサ短絡スイッチ手段は閉じ、導通状態になる。このとき、入力平滑コンデンサがバイパスされて、電源ラインが短絡し、過電流遮断手段には所定値以上の電流が瞬時に流れる。よって、過電流遮断手段を素早く溶断させることができ、本発明に係るスイッチング電源装置の動作を直ちに停止させることができる。
【００６１】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００６２】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサによって平滑化された電圧の変動幅が所定値以上になったことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴としている。
【００６３】
主スイッチング手段にハーフショートが発生した場合、この入力平滑コンデンサにはリップル電圧（直流電圧出力に含まれる交流リップル成分）が発生する。上記の構成によれば、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサによって平滑化された電圧の変動幅が所定値以上になったことを検知することでリップル電圧が生じたことを検知し、主スイッチング手段にハーフショートが発生したことを間接的に検知することができる。
【００６４】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサに流れる電流の電流値が所定値以上になったことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴としている。
【００６５】
主スイッチング手段にハーフショートが発生した場合、本発明に係るスイッチング電源装置に流れる電流が増大する。上記の構成によれば、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサに流れる電流の電流値が所定値以上になったことを検知し、主スイッチング手段にハーフショートが発生したことを間接的に検知することができる。
【００６６】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、上記検知手段は、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサの前段で入力交流電圧を整流する整流手段の温度が所定値以上に昇温したことを検知することによって上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出することを特徴としている。
【００６７】
主スイッチング手段にハーフショートが発生した場合、上記変圧器の１次巻線に印加される電圧を平滑化する入力平滑コンデンサの前段で入力交流電圧を整流する整流手段に流れる電流が増大する。このため、整流手段の温度は正常動作時よりも上昇する。上記の構成によれば、整流手段の温度が所定値以上に上昇したことを検知し、主スイッチング手段にハーフショートが発生したことを間接的に検知することができる。
【発明の効果】
【００６８】
以上のように、本発明に係るスイッチング電源装置は、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、上記主スイッチング手段に対して直列に接続され、自身が非導通状態になることで、当該主スイッチング手段への電流供給を遮断する電流供給遮断スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記電流供給遮断スイッチ手段を非導通状態にする構成である。
【００６９】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００７０】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、自身が導通状態になることで、上記変圧器の第１巻線に接続される２つの電源ライン間を短絡する短絡スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記短絡スイッチ手段を導通状態にする構成である。
【００７１】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【００７２】
また、本発明に係るスイッチング電源装置は、第１端子及び第２端子を有し、電圧供給源に接続される入力部と、上記入力部の後段に、上記第１端子或いは第２端子と直列に接続される過電流遮断手段と、上記入力部の第１端子と上記過電流遮断手段との直列回路と上記入力部の第２端子との間に接続されるフィルタ回路と、１次巻線及び２次巻線を有し、当該１次巻線に印加された電圧を交流電圧として当該第２巻線に伝達する変圧器と、自身のスイッチングによって、上記変圧器の第１巻線に電圧が印加される状態と、当該電圧が上記変圧器の第２巻線に交流電圧として伝達される状態とを切り替える主スイッチング手段と、上記交流電圧を整流・平滑化し、直流電圧として出力する出力手段と、を備えるスイッチング電源装置であって、上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出する検知手段と、上記フィルタ回路に対して並列に接続され、自身が導通状態になることで、上記フィルタ回路の２つの出力端子間を短絡するフィルタ短絡スイッチ手段と、を備え、上記検知手段が上記主スイッチング手段に発生するハーフショートを検出した場合、上記フィルタ短絡スイッチ手段を導通状態にする構成である。
【００７３】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
本発明の実施形態について説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、すでに図面を用いて説明した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００７５】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図１を用いて説明する。
【００７６】
図１に示すスイッチング電源装置３０は、商用電源入力端子（入力部）５、ヒューズ（過電流遮断手段）６、フィルタ回路３、ブリッジダイオード（整流手段）４、入力平滑コンデンサ１、１次巻線ｎ１と２次巻線ｎ２とを有する変圧器８、主スイッチング素子（主スイッチング手段）Ｑ１、ダイオード（出力手段）９、出力平滑コンデンサ（出力手段）１０、分圧抵抗１２及び１３、比較回路１４、制御回路２、及び出力端子（出力手段）１１を備えている。また、変圧器８の１次巻線ｎ１と主スイッチング素子Ｑ１との間には、スイッチＳＷ１（電流供給遮断スイッチ手段）を備える。変圧器８の１次巻線ｎ１と、スイッチＳＷ１と、主スイッチング素子Ｑ１と、の直列回路は、電源ラインＡ、Ｂに接続されている。さらに、リップル電圧検知回路（検知手段）１５が、ハイレベル側の電源ラインＡと直列に接続されている。
【００７７】
商用電源入力端子５は、２つの入力端子５ａ、５ｂを有し、図示しない商用電源から電圧（例えば、交流電圧（ＡＣ）１００Ｖ）が入力される。なお、この商用電源からの電圧は通常、誤差５Ｖ（即ち、９５Ｖ〜１０５Ｖ）以内で２つの入力端子に印加される。
【００７８】
ヒューズ６は、商用電源入力端子の第１端子５ａとフィルタ回路３の一方の入力端子との間に直列接続される。このヒューズ６に、所定値以上の電流（例えば、定格電流の２倍以上の電流値）が流れると、ヒューズ６は溶断し、回路は遮断状態となる。なお、本実施の形態１及び後述する実施の形態２〜６では、ヒューズ６として、定格電流５Ａのヒューズ（Littelfuse社製、型番237005）を用いた。ヒューズ６に流れる電流とヒューズ６の溶断時間との関係を図９に示す。図９のグラフに示すように、ヒューズ６は、定格電流の５Ａを流すと、１００００秒以上流しても溶断しないが、定格電流の２倍の１０Ａを流すと、約１秒で溶断するようになっている。
【００７９】
フィルタ回路３は、一方の入力端子には、商用電源入力端子の第１端子５ａとヒューズ６との直列回路が、他方の入力端子には、商用電源入力端子の第２端子５ｂが接続されている。フィルタ回路３は、入力された交流電圧からノイズ成分を除去する。また、フィルタ回路３は、スイッチングにより生成された電流の、商用電源方向への逆流に起因する高周波雑音や、落雷等で誘導されたサージ電圧が、直接スイッチング電源装置３０の内部へ侵入することを阻止する。
【００８０】
ブリッジダイオード４は、４つのダイオード４ａ〜４ｄを一組にしたブリッジ回路である。ダイオード４ａのカソードおよびダイオード４ｂのアノードは、フィルタ回路３の一方の出力端子に、ダイオード４ｃのカソードおよびダイオード４ｄのアノードは、フィルタ回路３の他方の出力端子に共通に接続されている。また、ダイオード４ａのアノードおよびダイオード４ｃのアノードは、ローレベル側の電源ラインＢに、ダイオード４ｂのカソードおよびダイオード４ｄのカソードは、ハイレベル側の電源ラインＡに共通に接続されている。ブリッジダイオード４は、フィルタ回路３から入力された交流電圧をブリッジ整流して、ローレベル側の電源ラインＢとハイレベル側の電源ラインＡとの間に電圧を出力する。
【００８１】
入力平滑コンデンサ１は、ハイレベル側の電源ラインＡとローレベル側の電源ラインＢとの間であり、ブリッジダイオード４の後段、かつ変圧器８及び主スイッチング素子Ｑ１の前段に並列接続される。整流された交流電圧（脈流電圧）は、直流電圧ではあるが、０Ｖから入力電圧の最大値（商用電源の電圧の約１．４倍）までのレベル差があるため、安定化された直流電圧としては使い物にならない。そのため、上記脈流電圧のレベルが高い部分においては、電圧の一部が電流として入力平滑コンデンサ１に充電され、上記脈流電圧のレベルが低い部分においては、入力平滑コンデンサ１が、蓄えた電荷を放電することによって、上記脈流電圧のレベル差を補う。このようにして、入力平滑コンデンサ１は、ブリッジダイオード４から得られた脈流電圧を平滑化して、交流リップル成分を含む直流電圧を出力する。
【００８２】
リップル電圧検知回路１５は、ハイレベル側の電源ラインＡに発生する入力平滑コンデンサ１によって平滑化された電圧（平滑化電圧）の変動幅であるリップル電圧（直流電圧出力に含まれる交流リップル成分）を検出し、検出結果に応じてスイッチＳＷ１の開閉を制御するものであり、上述のように、ハイレベル側の電源ラインＡと直列に接続されている。より具体的には、リップル電圧検知回路１５は、変圧器８の１次巻線ｎ１、スイッチＳＷ１、及び主スイッチング素子Ｑ１の直列回路と入力平滑コンデンサ１との接続点と、ブリッジダイオード４と、の間に直列接続されている。このリップル電圧検知回路１５は、例えば、平滑化電圧のピーク−ピーク値（上限のピーク値と下限のピーク値との差）を検出することによってリップル電圧を検知するとよいがこれに限らない。なお、このようなリップル電圧検知回路は、従来周知の技術により為し得るものであるため、詳細な説明についてはここでは省略する。
【００８３】
また、リップル電圧検知回路１５がスイッチＳＷ１の開閉を制御する手段はどのような方法でも構わない。その方法は、例えば、所定値として、ある基準値を予めリップル電圧検知回路１５に設定しておき、リップル電圧が上記所定値よりも大きな場合にはＨｉｇｈレベルの信号を、所定値よりも小さな場合にはＬｏｗレベルの信号を出力する、といったロジック信号を用いるのが一般的である。上記所定値の具体的な値については、本発明のスイッチング電源装置が設けられる製品等によってそれぞれ異なるため、ヒューズ６を溶断し、回路は遮断状態させるべきリップル電圧の大きさを考慮し、適宜決定すればよい。
【００８４】
変圧器８は、１次巻線ｎ１及び２次巻線ｎ２の２つの巻線を有する高周波トランスである。変圧器８の２次巻線ｎ２の一端は、ダイオード９のアノードに接続されており、ダイオード９のカソードは、出力平滑コンデンサ１０を介して２次巻線ｎ２の他端に接続されている。また、ダイオード９のカソードは分圧抵抗１２と比較回路１４と分圧抵抗１３との直列回路を介して２次巻線ｎ２の他端に接続され、さらに、出力端子１１の一端である１１ａ側に接続されており、２次巻線ｎ２の他端は出力端子の他端１１ｂ側に接続されている。
【００８５】
スイッチＳＷ１は、リップル電圧検知回路１５から送信される信号によりオン／オフ制御されるスイッチ素子である。このようなスイッチＳＷ１としては、リップル電圧検知回路１５から送信される信号に応じてオン／オフを切り替えられるものでさえあればよく、このようなスイッチであれば、周知の構成であるいかなるスイッチをも用いることが可能である。即ち、例えば、前に例示したように２値の制御信号を用いる場合、Ｌｏｗレベルの信号を受信する場合はスイッチを閉じ、Ｈｉｇｈレベルの信号を受信する場合はスイッチを開く構成であれば、周知の構成であるいかなるスイッチをも用いることが可能である。
【００８６】
主スイッチング素子Ｑ１は制御回路２によってオン／オフ制御されており、主スイッチング素子Ｑ１のオン状態において、上記平滑化電圧は変圧器８の１次巻線ｎ１に印加される。上記平滑化電圧が変圧器８の１次巻線ｎ１に印加されると、変圧器８の１次巻線ｎ１にエネルギー（励磁エネルギー）が蓄積され、その後主スイッチング素子Ｑ１のオフ状態において、当該エネルギーは交流電圧として変圧器８の２次巻線ｎ２に伝達される。なお、本実施の形態では主スイッチング素子Ｑ１としてＮチャネル型の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）を用いている。しかしながら、主スイッチング素子Ｑ１はこれに限らず、スイッチング機能を有しているものであればよい。例えば、Ｐチャネル型の電界効果型トランジスタを用いてもよいし、バイポーラトランジスタ等、他のタイプのスイッチング素子を用いてもよい。
【００８７】
分圧抵抗１２及び１３は、出力端子１１から出力される電圧を分圧し、比較回路１４に入力する。
【００８８】
比較回路１４は、制御回路２と接続されており、出力電圧の分圧値と基準電圧とを比較し、比較結果を制御回路２に出力する。
【００８９】
制御回路２は、主スイッチング素子Ｑ１のゲートと接続されており、比較回路１４から入力された比較結果を基に主スイッチング素子Ｑ１のスイッチングを制御する。制御回路２は、スイッチング電源装置３０の出力電圧が一定値になるように主スイッチング素子Ｑ１の駆動信号（ゲート電圧）を生成して主スイッチング素子Ｑ１のゲートに供給し、主スイッチング素子Ｑ１のスイッチングを制御する。このような、制御回路２によるフィードバック制御によって、スイッチング電源装置３０は安定した直流電圧を出力できるようになっている。
【００９０】
なお、本実施の形態で使用されているスイッチング電源装置３０は、いわゆる他励方式であり、制御回路２がＰＷＭ（パルス幅変調）方式にてスイッチングの制御を行う。一般的に、スイッチング電源装置において主スイッチング素子のスイッチングの周期を制御する方式としては、本実施の形態のように、発振器を別に有し（制御回路２）、当該発振器が発振動作を行うことで制御する他励方式の他にも、主スイッチング素子自身が発振動作を行うことでスイッチングの周期を制御する自励方式がある。本発明に係るスイッチング電源装置のスイッチングの制御の方式は、他励方式のスイッチング電源装置に限られず、自励方式のスイッチング電源装置に対しても適用が可能である。なお、自励方式のスイッチング電源装置を用いる場合、制御回路２、分圧抵抗１２及び１３、及び比較回路１４を設ける必要はない。
【００９１】
上記のような構成から成るスイッチング電源装置３０において、通常通りの動作を行っている場合、即ち主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生していない場合、スイッチＳＷ１が閉じた状態に保持されている。そして、スイッチＳＷ１が閉じた状態に保持されている間は、スイッチング電源装置３０は、図７に示す一般的なスイッチング電源装置１３０と同様の動作を行う。
【００９２】
即ち、商用電源入力端子５に入力された交流電圧は、フィルタ回路３でノイズ成分を除去され、ブリッジダイオード４によってブリッジ整流され、入力平滑コンデンサ１によって平滑化されて変圧器８の１次巻線ｎ１に出力される。主スイッチング素子Ｑ１がスイッチングすることによって、高周波の交流エネルギー（励磁エネルギー）を、変圧器８の１次巻線ｎ１から２次巻線ｎ２へと交流電圧として伝達する。２次巻線ｎ２に伝達された交流電圧は、ダイオード９によって半波整流され、出力平滑コンデンサ１０によって平滑化された後、出力端子１１を介して直流電圧として出力される。また、制御回路２は、比較回路１４から入力された比較結果に基づいて、スイッチング電源装置３０の出力電圧が一定値となるように、主スイッチング素子Ｑ１のスイッチングの周期を制御する。
【００９３】
続いて、主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生した場合の動作について説明する。
【００９４】
主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、入力平滑コンデンサ１の両端に現れる平滑化電圧のリップル電圧が増大する。
【００９５】
なお、主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが生じることで、リップル電圧が増大するメカニズムは、下記のとおりである。
【００９６】
即ち、主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生した場合、主スイッチング素子Ｑ１に流入する電流は増大するため、入力平滑コンデンサ１に流入する電流は増大し、それに伴い、入力平滑コンデンサ１の両端に現れる平滑化電圧のリップル電圧も増大する。
【００９７】
一方、上記交流リップル成分の増大を防止するための手段としては、入力平滑コンデンサ１の容量値を十分に大きくすることが挙げられるが、この場合、本発明に係るスイッチング電源装置の回路規模及びコストは増大する。このため、入力平滑コンデンサ１による平滑化により、上記交流リップル成分を完全に除去すること可能な程度に入力平滑コンデンサ１の容量値を大きくすることは現実的ではなく、入力平滑コンデンサ１の容量値は、予めリップル電圧の増大をどの程度まで許容するのか（リップル電圧の許容量）に鑑み決定される。
【００９８】
ここで、上記交流リップル成分が、上記リップル電圧の許容量を超えるレベルとなると、当該交流リップル成分を完全に除去することは不可能となる。そして、上記平滑化電圧の交流リップル成分がさらに増大すると、リップル電圧も同様に増大する。
【００９９】
リップル電圧検知回路１５は、入力平滑コンデンサ１の両端に、上記リップル電圧が生じることを監視しており、電源ラインＡの電位の変動幅が所定値以上になったことを検知することで、主スイッチング素子Ｑ１に発生するハーフショートを検知する。リップル電圧が所定値以上になったことを検知すると、リップル電圧検知回路１５は、スイッチＳＷ１を開く旨の信号を送出する。
【０１００】
なお、本実施の形態では、リップル電圧検知回路１５は上述のように、リップル電圧が所定値以上になったことを検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知する構成としている。しかしながら、リップル電圧検知回路１５が主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検出する方法はこれに限らず、例えば、主スイッチング素子Ｑ１のドレイン‐ゲート間の電位差を測定することで、主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知する構成であってもよい。
【０１０１】
スイッチＳＷ１は、リップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで開き、それによって主スイッチング素子Ｑ１への電流供給（電圧供給）を遮断する。
【０１０２】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子である主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１０３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図２を用いて説明する。
【０１０４】
図２に示すスイッチング電源装置３１は、図１に示すスイッチング電源装置３０の構成において、スイッチＳＷ１の代わりに、スイッチＳＷ２（短絡スイッチ手段、主スイッチング素子短絡スイッチ手段）を備える。このスイッチＳＷ２は、主スイッチング素子Ｑ１のソース‐ドレイン間に、主スイッチング素子Ｑ１に対して並列に接続される。即ち、主スイッチング素子Ｑ１とスイッチＳＷ２とからなる並列回路と変圧器８の１次巻線ｎ１との直列回路とが電源ラインＡ、Ｂ間に互いに直列に接続されている。スイッチＳＷ２は、通常通りの動作を行っている場合、即ち主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生していない場合、開いた状態に保持されている。そして、スイッチＳＷ２が開いた状態に保持されている間は、スイッチング電源装置３１は、図７に示す一般的なスイッチング電源装置１３０と同様の動作を行う。
【０１０５】
なお、スイッチＳＷ２の構成は、〔実施の形態１〕で使用したスイッチＳＷ１と同様のもので構わない。つまり、リップル電圧検知回路１５から送信される信号に応じてオン／オフを切り替えられるものでさえあればよく、このようなスイッチであれば、周知の構成であるいかなるスイッチをも用いることが可能である。
【０１０６】
また、リップル電圧検知回路１５は、スイッチＳＷ２の開閉を制御する。
【０１０７】
主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、入力平滑コンデンサ１の両端に現れる平滑化電圧のリップル電圧が増大する。リップル電圧検知回路１５は、リップル電圧が所定値以上になったことを検知すると、スイッチＳＷ２を閉じる旨の信号を送出する。
【０１０８】
スイッチＳＷ２は、リップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで閉じる。スイッチＳＷ２が閉じた状態に保持されると、電源ラインＡ、Ｂ間が短絡し、ヒューズ６には定格電流以上の電流（例えば定格電流の２倍以上の電流）が瞬時に流れる。そのため、ヒューズ６を素早く溶断させることができ、スイッチング電源装置３１の動作を直ちに停止させることができる。
【０１０９】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子である主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１１０】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図３を用いて説明する。
【０１１１】
図３に示すスイッチング電源装置３２は、図１に示すスイッチング電源装置３０の構成に加え、スイッチＳＷ３（フィルタ短絡スイッチ手段）を備える。このスイッチＳＷ３は、フィルタ回路３の一方の出力端子と他方の出力端子との間に、フィルタ回路３に対して並列に接続される。スイッチＳＷ３は、通常通りの動作を行っている場合、即ち主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生していない場合、開いた状態に保持されている。そして、スイッチＳＷ３が開いた状態に保持されている間は、スイッチング電源装置３２は、図７に示す一般的なスイッチング電源装置１３０と同様の動作を行う。
【０１１２】
なお、スイッチＳＷ３の構成はスイッチＳＷ１と同様のもので構わない。つまり、リップル電圧検知回路１５から送信される信号に応じてオン／オフを切り替えられるものでさえあればよく、このようなスイッチであれば、周知の構成であるいかなるスイッチをも用いることが可能である。
【０１１３】
また、リップル電圧検知回路１５は、スイッチＳＷ１の開閉の制御に加え、スイッチＳＷ３の開閉も制御する。
【０１１４】
主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、入力平滑コンデンサ１の両端に現れる平滑化電圧のリップル電圧が増大する。リップル電圧検知回路１５は、リップル電圧が所定値以上になったことを検知すると、スイッチＳＷ１を開く旨の信号を送出し、さらに、スイッチＳＷ３を閉じる旨の信号を送出する。
【０１１５】
スイッチＳＷ１は、リップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで開き、それによって主スイッチング素子Ｑ１への電流供給（電圧供給）を遮断する。
【０１１６】
また、スイッチＳＷ３はリップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで閉じる。スイッチＳＷ３が閉じた状態に保持されると、フィルタ回路３はショートする。即ち、スイッチＳＷ３を介した入力端子５ａ、５ｂ間には非常に大きな電流が流れる。それに伴い、ヒューズ６には定格電流以上の電流（例えば定格電流の２倍以上の電流）が瞬時に流れる。そのため、ヒューズ６を素早く溶断させることができ、スイッチング電源装置３２の動作を直ちに停止させることができる。
【０１１７】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子である主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、スイッチＳＷ１とＳＷ３とを備えた構成について説明した。しかしながら、スイッチＳＷ１とＳＷ３とは必ずしも両方設ける必要があるという訳ではなく、例えばスイッチＳＷ３のみを備える構成としてもよい。また、〔実施の形態２〕で説明したスイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とを備える構成であってもよい。
【０１１９】
〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図４を用いて説明する。
【０１２０】
図４に示すスイッチング電源装置３３は、図１に示すスイッチング電源装置３０の構成に加え、スイッチＳＷ４（短絡スイッチ手段、コンデンサ短絡スイッチ手段）を備える。このスイッチＳＷ４は、入力平滑コンデンサ１の両端に、入力平滑コンデンサ１に対して並列に接続される。スイッチＳＷ４は、通常通りの動作を行っている場合、即ち主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生していない場合、開いた状態に保持されている。そして、スイッチＳＷ４が開いた状態に保持されている間は、スイッチング電源装置３３は、図７に示す一般的なスイッチング電源装置１３０と同様の動作を行う。
【０１２１】
なお、スイッチＳＷ４の構成はスイッチＳＷ１と同様のもので構わない。つまり、リップル電圧検知回路１５から送信される信号に応じてオン／オフを切り替えられるものでさえあればよく、このようなスイッチであれば、周知の構成であるいかなるスイッチをも用いることが可能である。
【０１２２】
また、リップル電圧検知回路１５は、スイッチＳＷ１の開閉の制御に加え、スイッチＳＷ４の開閉も制御する。
【０１２３】
主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、入力平滑コンデンサ１の両端に現れる平滑化電圧のリップル電圧が増大する。リップル電圧検知回路１５は、リップル電圧が所定値以上になったことを検知すると、スイッチＳＷ１を開く旨の信号を送出し、さらに、スイッチＳＷ４を閉じる旨の信号を送出する。
【０１２４】
スイッチＳＷ１は、リップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで開き、それによって主スイッチング素子Ｑ１への電流供給（電圧供給）を遮断する。
【０１２５】
また、スイッチＳＷ４は、リップル電圧検知回路１５の上記信号を受信することで閉じる。スイッチＳＷ４が閉じた状態に保持されると、入力平滑コンデンサ１の端子間はショートする。これにより、電源ラインＡ、Ｂ間が短絡する。それに伴い、ヒューズ６には定格電流以上の電流（例えば定格電流の２倍以上の電流）が瞬時に流れる。そのため、ヒューズ６を素早く溶断させることができ、スイッチング電源装置３３の動作を直ちに停止させることができる。
【０１２６】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子である主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１２７】
なお、本実施の形態では、スイッチＳＷ１とＳＷ４とを備えた構成について説明した。しかしながら、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせはこれに限らず、例えば〔実施の形態３〕で説明したＳＷ３をさらに備える構成としてもよいし、スイッチＳＷ４のみを備える構成としてもよい。さらに、スイッチＳＷ４と、〔実施の形態２〕で説明したスイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３の両方或いはいずれかと、を備える構成であってもよい。
【０１２８】
即ち、〔実施の形態１〕〜〔実施の形態４〕における、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４の組み合わせとしては、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とを共に備える組み合わせを除く全ての組み合わせを採用することが可能である。
【０１２９】
〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図５を用いて説明する。
【０１３０】
図５に示すスイッチング電源装置３４は、図１に示すスイッチング電源装置３０の構成において、リップル電圧検知回路１５の代わりに、温度検知回路１６を備える。
【０１３１】
温度検知回路１６は、ブリッジダイオード４に近接して配置され、ブリッジダイオード４の温度を検出する。なお、温度検知回路１６は、ブリッジダイオード４の温度を検出できるものであればよく、特に限定されるものではない。このような、温度検知回路１６としては例えば、熱電対を用いた温度検知回路を用いることができる。この場合、例えば、熱電対の一端をブリッジダイオード４の表面近傍に非接触に、或いはブリッジダイオード４の表面に接触するように配置し、他端を温度検知回路１６に接続してブリッジダイオード４のパッケージ表面の温度を測定することで、ブリッジダイオード４の温度を検知すればよい。また、温度検知回路１６としては例えば、サーミスタを用いた温度検知回路を用いることもできる。この場合は、例えば、サーミスタをブリッジダイオード４の表面近傍に非接触に、或いはブリッジダイオード４の表面に接触するように配置し、サーミスタを温度検知回路１６に接続してブリッジダイオード４のパッケージ表面の温度を測定することで、ブリッジダイオード４の温度を検知すればよい。
【０１３２】
温度検知回路１６は、ブリッジダイオード４の温度検出結果を監視し、検出した温度が所定値以上に達したときに、スイッチＳＷ１を開く旨の制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。
【０１３３】
つまり、主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、電源ラインＡ、Ｂに流れる電流が増大する。そして、ブリッジダイオード４に流れる電流が増大し、ブリッジダイオード４の温度が上昇する。温度検知回路１６は、ブリッジダイオード４の温度が所定値以上に昇温したことを検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知し、スイッチＳＷ１を開く。これにより、〔実施の形態１〕と同様、ハーフショートが生じた主スイッチング素子Ｑ１への電流供給を遮断する。
【０１３４】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子である主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態５では、ブリッジダイオード４の温度を検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知する構成について説明したが、これに限らない。即ち、例えば温度検知回路１６を、スイッチング素子Ｑ１に近接して配置し、ブリッジダイオード４の温度を検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知しても構わない。さらには、温度検知回路１６を、フィルタ回路３に近接して配置し、フィルタ回路３備えられるラインフィルタ（図示しない）の温度を検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知しても構わない。
【０１３６】
また、本実施の形態５では、上述した〔実施の形態１〕に係るスイッチング電源装置３０において、リップル電圧検知回路１５に代えて温度検知回路１６を備える構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、〔実施の形態２〕〜〔実施の形態４〕に記載したスイッチング電源装置３１〜３３のいずれかにおいて、リップル電圧検知回路１５に代えて温度検知回路１６を備えてもよい。この場合にも、〔実施の形態２〕〜〔実施の形態４〕と略同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
さらに、本実施の形態は、〔実施の形態１〕〜〔実施の形態４〕と組み合わせても構わない。即ち、図５に示すスイッチング電源装置３４にリップル電圧検知回路１５をさらに設け、リップル電圧の増大もしくはブリッジダイオード４の温度の上昇を検出した場合、スイッチＳＷ１を開く旨の制御信号をスイッチＳＷ１に出力する構成であってもよい。
【０１３８】
〔実施の形態６〕
本発明の他の実施の形態に係るスイッチング電源装置について、図６を用いて説明する。
【０１３９】
図５に示すスイッチング電源装置３５は、図１に示すスイッチング電源装置３０の構成において、リップル電圧検知回路１５の代わりに、ローレベル側の電源ラインＢに直列に接続された電流検知回路１７を備える構成である。より具体的には、電流検知回路１７は、電源ラインＢにおける、入力平滑コンデンサ１と電源ラインＢとの接続点と、ブリッジダイオード４と、の間に直列接続されている。
【０１４０】
電流検知回路１７は、電源ラインＢに流れる電流を検知し、所定量以上の電流が流れたときにスイッチＳＷ１を開くための制御信号をスイッチＳＷ１に出力する。なお、この電流検知回路１７は、例えば、下記の構成が考えられる。
【０１４１】
即ち、電流検知回路１７として、電源ラインＢに微小抵抗値の抵抗器を直列に接続し、その両端に現れる降下電圧を検知する。そして、当該降下電圧が所定の電圧値（例えば定格動作時の２倍の電圧）以上の値となることで、電源ラインＢに所定量以上の電流が流れていることを検知する。このようにして、電流検知回路１７は、主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知する構成が考えられる。
【０１４２】
主スイッチング素子Ｑ１にハーフショートが発生すると、電源ラインＢに流れる電流が増大する。電流検知回路１７は、電源ラインＢに所定量以上の電流が流れていることを検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知し、スイッチＳＷ１を開く。これにより、上述した〔実施の形態１〕と同様、ハーフショートが生じた主スイッチング素子Ｑ１への電流供給を遮断する。
【０１４３】
従って、簡単な回路構成で、かつコストを抑えた上で、主スイッチング素子のハーフショートに起因する過熱を防止し、不安全な状態になることを回避することができる。
【０１４４】
なお、本実施の形態では、電源ラインＢに流れる電流の電流値が所定値以上になったことを検知することによって主スイッチング素子Ｑ１のハーフショートを検知する構成について説明したが、これに限らない。即ち、電流検知回路１７は、スイッチング電源装置３５において電流が流れる全ての部分に対して設けることが可能である。
【０１４５】
また、本実施の形態では、〔実施の形態１〕に係るスイッチング電源装置３０において、リップル電圧検知回路１５に代えて電流検知回路１７を備える構成について説明したが、これに限るものではない。例えば、〔実施の形態２〕〜〔実施の形態４〕に記載したスイッチング電源装置３１〜３３のいずれかにおいて、リップル電圧検知回路１５に代えて温度検知回路１６を備えてもよい。この場合にも、〔実施の形態２〕〜〔実施の形態４〕と略同様の効果を得ることができる。
【０１４６】
さらに、本実施の形態は、〔実施の形態１〕〜〔実施の形態５〕と組み合わせても構わない。即ち、図６に示すスイッチング電源装置３５にリップル電圧検知回路１５及び温度検知回路１６の両方或いはいずれかをさらに設け、電源ラインＢに流れる電流の電流値の増大、リップル電圧の増大或いはブリッジダイオード４の温度の上昇を検出した場合、スイッチＳＷ１を開く旨の制御信号をスイッチＳＷ１に出力する構成であってもよい。
【０１４７】
上記各実施の形態では、入力された商用交流電圧を直流電圧に変換するスイッチング電源装置（ＡＣ−ＤＣコンバータ）について説明したが、これに限るものではない。即ち、本発明は、例えば、入力された直流電圧を変圧した直流電圧を出力するスイッチング電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）に適用することもできる。この場合、例えば、ブリッジダイオード４、フィルタ回路３を省略し、ヒューズ６の一方の端子を電源入力端子５の第１端子５ａに接続し、他方の端子を電源ラインＡに接続するとともに、電源入力端子５の第２端子５ｂを電源ラインＢに接続すればよい。
【０１４８】
また、上記各実施の形態において、ノイズ成分の除去を行う必要がない場合にはフィルタ回路３を省略してもよい。
【０１４９】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明のスイッチング電源装置は例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータや、ＤＣ―ＤＣコンバータに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態１に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態２に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態３に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態４に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態５に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態６に係るスイッチング電源装置の一構成例を示す回路図である。
【図７】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８】従来の電源装置の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるスイッチング電源装置に備えられるヒューズに流れる電流と、そのヒューズの溶断時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５２】
１  入力平滑コンデンサ
２  制御回路
３  フィルタ回路
４  ブリッジダイオード（整流手段）
５  商用電源入力端子（電源入力端子、入力部）
６  ヒューズ（過電流遮断手段）
８  変圧器
９  ダイオード（出力手段）
１０  出力平滑コンデンサ（出力手段）
１１  出力端子（出力手段）
１２、１３  分圧抵抗
１４  比較回路
１５  リップル電圧検知回路（検知手段）
１６  温度検知回路（検知手段）
１７  電流検知回路（検知手段）
３０〜３５  スイッチング電源装置
ｎ１  １次巻線
ｎ２  ２次巻線
Ｑ１  主スイッチング素子（主スイッチング手段）
ＳＷ１  スイッチ（電流供給遮断スイッチ手段）
ＳＷ２  スイッチ（短絡スイッチ手段、主スイッチング素子短絡スイッチ手段）
ＳＷ３  スイッチ（フィルタ短絡スイッチ手段）
ＳＷ４  スイッチ（短絡スイッチ手段、コンデンサ短絡スイッチ手段）
【図１】
2008228538.tif 000003
【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】
2008228538.tif 000009
【図８】
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【図９】
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