(57)【要約】【課題】トランスのピン端子の短絡等に起因する過電力状態に対応した保護動作を確実に得るようにして、電源回路の信頼性を向上させる。【解決手段】スイッチング電源回路における過電力保護のための回路として、トランスの一次巻線に流れる電流量を入力して過電力の状態を検出するように構成する。また、トランスの二次側には、互いに逆極性となるようにされた２つの二次巻線部による組を巻装する。これによって、各二次巻線部に励起される交番電圧は互いに逆極性となるので、これらの交番電圧レベルが同等、若しくは同等に近いレベルになったとしても、一次巻線には、所要以上のレベルの電流が得られるようにされる。従って、過電力となったときには、確実にその状態を検出して保護動作を実行できる。【選択図】　　　　図１
2004007906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流入力電圧をスイッチングするスイッチング手段と、
上記スイッチング手段のスイッチング出力が供給される一次巻線と、この一次巻線に得られたスイッチング出力によって交番電圧が励起される二次巻線として、互いに異なる極性となるように巻装される２つの二次巻線部を組とする１以上の巻線組と、を備えるトランスと、
上記巻線組の一方の二次巻線部に得られる交番電圧を入力して二次側直流出力電圧を生成する第１の出力電圧生成手段と、
上記巻線組の他方の二次巻線部に得られる交番電圧を入力して二次側直流出力電圧を生成する第２の出力電圧生成手段と、
上記一次巻線に得られる電流量に基づいて、過電力とされる状態を検出した場合に、この過電力の状態に対応した所要の保護動作を実行する過電力保護手段と、
を備えていることを特徴とするスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電力保護のための回路が備えられるスイッチング電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、先に本出願人が出願したスイッチング電源回路に基づいて構成可能なスイッチング電源回路の一例を示している。この図に示す電源回路は、一次側スイッチングコンバータとして電流共振形コンバータを備えている。
【０００３】
この図に示す回路の一次側電流共振形コンバータにおいては、２本のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列に接続していることで、いわゆるシングルエンドプッシュプル方式としての構成を採っている。
このスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２による直列接続回路は、直流入力電圧Ｅｉｎに対して図示するようにして並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、後述するようにしてスイッチング駆動されることで、直流入力電圧Ｅｉｎを入力してスイッチングを行う。なお、直流入力電圧Ｅｉｎは、ここでは図示を省略しているが、例えば商用交流電源を整流回路により整流し、この整流出力電流を平滑コンデンサに充電することで、平滑コンデンサの両端電圧として得ることができる。
【０００４】
また、スイッチング素子Ｑ１の両端に対しては、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時に流れる逆方向電流の経路を形成するためのクランプダイオードＤＤ１が並列に接続される。さらに、コンデンサＣｐ１と例えば抵抗などによるインピーダンス素子Ｉｐ２を直列接続した、スイッチングノイズ除去のためのスナバ回路が並列に接続される。
同様にして、スイッチング素子Ｑ２の両端に対しては、クランプダイオードＤＤ２が並列に接続されると共に、コンデンサＣｐ２とインピーダンス素子Ｉｐ３を直列接続したスナバ回路が並列に接続される。
【０００５】
この場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、駆動ＩＣ部１によって他励式によりスイッチング駆動される。駆動ＩＣ部１は、例えば１つのＩＣであり、内部には図示するようにして発振回路２、駆動信号出力回路３、及び過電流検出回路４を備える。
【０００６】
発振回路２は、所要の周波数による発振信号を発生させ、駆動信号出力回路３に出力する。駆動信号出力回路３は、入力された発振信号を利用して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング駆動するためのドライブ信号（例えばパルス電圧）を生成する。このドライブ信号の周波数は、入力された発振信号に対応したものとなる。また、この場合には、互いに極性が反転した２つのドライブ信号を生成し、これらのドライブ信号をそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力するようにしている。
これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、発振回路２にて生成される発振信号の周波数により、交互にオン／オフするタイミングでスイッチング動作を行う。なお、駆動ＩＣ部１における過電流検出回路４の動作については後述する。
【０００７】
トランスＰＩＴは、一次側に得られたスイッチング出力を二次側に伝送するために設けられる。なお、この場合のトランスＰＩＴには、ピン端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅの５つのピン端子が示されている。これらは、トランスＰＩＴの構造において、実際に、本体に表出して設けられ、ハンダ付けなどによって実際に物理的に回路基板の配線パターンや部品などと接続されるピン端子に相当するものとされる。
【０００８】
トランスＰＩＴの一次巻線Ｎ１の巻始め端部は、ピン端子Ｔａを介して一次側直列共振コンデンサＣ１と直列接続されていることで、一次側直列共振回路を形成する。また、一次巻線Ｎ１の巻終わり端部側は、ピン端子Ｔｂを介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と接続されることで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング出力が一次側直列共振回路に供給されるようになっている。このようにしてスイッチング出力を一次側直列共振回路に供給することで、スイッチング動作は電流共振形となる。即ち、一次側においては電流共振形コンバータが形成されることになる。
【０００９】
また、この場合には、一次側直列共振回路は、インピーダンス素子Ｉｐ１の直列接続を介したうえで一次側アースに接続されている。インピーダンス素子Ｉｐ１は、後述するようにして、過電流検出回路４により、一次側直列共振回路（一次巻線Ｎ１−一次側直列共振コンデンサＣ１）に流れる共振電流（一次側直列共振電流）を検出するために挿入されているものである。
【００１０】
この場合のトランスＰＩＴの二次側においては、１つの二次巻線Ｎ２が巻装されている。
二次巻線Ｎ２は、巻始め端部側がピン端子Ｔｄと接続され、巻終わり端部側がピン端子Ｔｃと接続されている。巻終わり端部側であるピン端子Ｔｃは二次側アースに対して接続される。
そして、巻始め端部側であるピン端子Ｔｅに対して整流ダイオードＤＯのアノードが接続されたうえで、この整流ダイオードＤＯ及び平滑コンデンサＣｏから成る半波整流回路が設けられる。この半波整流回路によっては、二次巻線Ｎ２に励起された交番電圧を整流平滑化した整流平滑電圧が平滑コンデンサＣｏの両端電圧として得られ、これが二次側直流出力電圧ＥＯ１としてここでは図示しない負荷に供給される。
【００１１】
過電流検出回路４は、一次側直列共振回路（一次巻線Ｎ１−一次側直列共振コンデンサＣ１）に流れる共振電流（一次側直列共振電流）が過電流となった状態から、電源回路を保護するために設けられる。つまり、過電流保護にあたって、過電流状態を検出するために設けられるもので、その動作としては下記のようになる。
【００１２】
過電流検出回路４への入力としては、インピーダンス素子Ｉｐ１の両端が接続されている。これにより過電流検出回路４では、一次側直列共振電流のレベルを、インピーダンス素子Ｉｐ１の両端電圧レベルとして検出するようになっている。また、一次側直列共振電流は、例えばグランド電位を基準として正／負の両極に振幅する波形を有している。これに応じて、本実施の形態の過電流検出回路４は、正／負両極の電流レベルを検出可能なように構成されている。
そして、このようにして検出した一次側直列共振電流の正極レベル、負極レベルのそれぞれを、過電流レベルに対応した所定の閾値により比較する。従って、過電流検出回路４では、入力検出した一次側直列共振電流の正極レベル、負極レベルの少なくとも何れか一方でも閾値を越えた状態となると、過電流状態であると検出することになる。そして、このようにして過電流の状態が検出されると、発振回路２に対して停止信号を出力するように構成されている。
【００１３】
ここで、例えばトランスＰＩＴの二次側ピン端子に短絡などが生じて、一次側直列共振電流の正極のピークレベル、または負極のピークレベルが、過電流とされるレベル範囲にまで増加したとする。
なお、二次側ピン端子の短絡の原因としては、例えば、ゴミや埃がピン端子に実際に付着し、このゴミや埃などによってピン端子間が導通してしまうことなどが挙げられる。また、経年劣化などによって、巻線の絶縁が不良となることによっても起こり得る。
上記のようにして、二次側ピン端子が短絡したとき、過電流検出回路４では、入力検出した一次側直列共振電流のピークレベルが閾値を越えたことが検出される。つまり、過電流の状態となったことが検出される。そして、発振回路２に対して停止信号を出力する。
【００１４】
発振回路２では、停止信号が入力されると、発振信号の出力を停止するように動作する。これに伴って、駆動信号出力回路３でも、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング駆動するための駆動信号の出力が停止され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はスイッチング動作そのものを停止させることになる。つまり、スイッチング電源回路としての動作が停止される。
このようにして、トランスＰＩＴの二次側ピン端子が短絡することなどによって一次側直列共振電流が過電流となったときには、一次側スイッチングコンバータのスイッチング動作を停止させることによって、回路の破壊を防止するようにしている。つまり過電流保護が行われるものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図５に示した過電流保護のための回路は、例えば二次側ピン端子の短絡を原因として過電力となる異常動作を、一次巻線Ｎ１から直列共振回路に流れる共振電流レベルが過電流となることを以て検出し、回路保護を行っているということがいえる。
しかしながら、このような回路構成による過電流保護は、例えば二次側の構成によっては、適正に動作しない場合という問題を有している。以下、この点について、図６に示す電源回路を例に説明を行っていくこととする。
【００１６】
図６に示す電源回路は、一次側の構成は図５に示した回路と同様とされるが、二次側の回路構成が異なっている。そこで、ここでは、図６に示す電源回路における一次側の構成についての説明は省略し、二次側の構成について説明しておくこととする。
【００１７】
この図６に示す電源回路の二次側においては、先ず、２本の二次巻線Ｎ２、二次巻線Ｎ３が設けられ、また、３本のピン端子Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅが備えられる。二次巻線Ｎ２の巻始め端部側はピン端子Ｔｅとの接続を介して、整流ダイオードＤＯ１のアノードと接続される。整流ダイオードＤＯ１のカソードは、平滑コンデンサＣＯ１の正極端子と接続される。平滑コンデンサＣＯ１の負極端子は二次側アースに接続される。また、二次巻線Ｎ２の巻終わり端部側は、ピン端子Ｔｃとの接続を介して二次側アースに接続される。
このような接続形態によっては、二次巻線Ｎ２に励起された交番電圧を、整流ダイオードＤＯ１及び平滑コンデンサＣＯ１から成る半波整流回路によって整流平滑化する整流回路系が形成される。そして、平滑コンデンサＣＯ１の両端電圧として、二次側直流出力電圧ＥＯ１が得られることになる。
【００１８】
また、二次巻線Ｎ３の巻始め端部側はピン端子Ｔｄとの接続を介して、整流ダイオードＤＯ２のアノードと接続される。整流ダイオードＤＯ２のカソードは、平滑コンデンサＣＯ２の正極端子と接続される。平滑コンデンサＣＯ２の負極端子は二次側アースに接続される。また、二次巻線Ｎ３の巻終わり端部側は、ピン端子Ｔｃとの接続を介して二次側アースに接続される。
そして、このような接続形態によっても、二次巻線Ｎ３に励起された交番電圧を、整流ダイオードＤＯ２及び平滑コンデンサＣＯ２から成る半波整流回路によって二次側直流出力電圧ＥＯ２を得るようにされる。
つまり、この図に示す電源回路では、二次側直流電圧を生成するための整流回路系が２系統備えられていることになる。
また、この場合の二次巻線Ｎ２と二次巻線Ｎ３は、共に巻終わり端部が、ピン端子Ｔｃに共通に接続されたうえで、二次側アースと接続されていることになる。従って、二次巻線Ｎ２と二次巻線Ｎ３は、ピン端子Ｔｃに対して同極性となるように巻装されているということがいえる。
【００１９】
上記のようにして構成される図６に示す電源回路の二次側の動作波形は、図７に示すものとなる。
図７（ａ）には、ピン端子Ｔｃの電位をグランド電位（基準電位）とした場合の、このグランド電位に対するピン端子Ｔｄの電圧波形を示している。これは、二次巻線Ｎ３の両端電圧波形となる。
図７（ｂ）には、同じく、ピン端子Ｔｃの電位をグランド電位（基準電位）とした場合の、このグランド電位に対するピン端子Ｔｅの電圧波形を示している。これは、二次巻線Ｎ２の両端電圧波形となる。
図７（ｃ）は、ピン端子Ｔｄを基準電位とした場合の、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧波形を示している。これは、二次巻線Ｎ３，Ｎ２の各両端電圧の電位差を示すことになる。
【００２０】
前述したように、二次巻線Ｎ２，Ｎ３は、ピン端子Ｔｃに対して同極性となっている。このため、図７（ａ）（ｂ）に示すようにして、ピン端子Ｔｄ、Ｔｅに発生する電圧波形としても同位相となる。
ここで、図７（ａ）（ｂ）に示すピン端子Ｔｄ，Ｔｅの電圧の各振幅のピークレベルを、それぞれＶｄ，Ｖｅとして、図７（ｃ）に示すピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧の振幅のピークレベルをＶｆとする。そして、Ｖｄ＞Ｖｅの関係が得られているとされるときであれば、ピークレベルＶｆは、Ｖｆ＝Ｖｄ−Ｖｅにより表されることになる。
【００２１】
このことから、ピン端子Ｔｄの電圧とピン端子Ｔｅの電圧の各ピークレベルＶｄ，Ｖｅの差が小さくなれば、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧のピークレベルＶｆも小さくなるということがいえる。そして、例えばピン端子Ｔｄの電圧とピン端子Ｔｅの電圧の各ピークレベルが同レベルであれば、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧のピークレベルＶｆは０レベルとなる。
【００２２】
例えばこのようにして、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧のピークレベルＶｆの絶対値が或るレベルよりも少ないとされる状態では、仮に、トランスＰＩＴの二次側のピン端子を短絡させたとしても、一次側直列共振回路（Ｎ１−Ｃ１）に流れる一次側直列共振電流のレベルは増加しない。
従って、このような状態では、前述した過電流検出回路４の動作によっては、過電流の状態を検出することができないことになる。つまり、二次側ピン端子の短絡が発生しているのにも関わらず、過電流保護の動作が得られなくなってしまう。このような状況では、トランスの巻線など、電源回路を形成する部品が破壊されてしまう可能性が高くなる。
このようにして、例えばこれまでに説明したような過電力保護のための回路構成では、確実に保護動作が得られない場合があり、信頼性に欠けるということがいえる。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は上記した課題を考慮して、スイッチング電源回路として次のように構成することとした。
つまり、入力された直流入力電圧をスイッチングするスイッチング手段を備える。
また、このスイッチング手段のスイッチング出力が供給される一次巻線と、この一次巻線に得られたスイッチング出力によって交番電圧が励起される二次巻線として、互いに異なる極性となるように巻装される２つの二次巻線部を組とする１以上の巻線組とを有するトランスを備える。
また、巻線組の一方の二次巻線部に得られる交番電圧を入力して二次側直流出力電圧を生成する第１の出力電圧生成手段と、巻線組の他方の二次巻線部に得られる交番電圧を入力して二次側直流出力電圧を生成する第２の出力電圧生成手段と、一次巻線に得られる電流量に基づいて、過電力とされる状態を検出した場合に、この過電力の状態に対応した所要の保護動作を実行する過電力保護手段を備えることとした。
【００２４】
上記構成によるスイッチング電源回路では、トランスの一次巻線に流れる電流量に基づいて、過電力の状態を検出可能とされている。また、トランスの二次側には、互いに逆極性となるように巻装された２つの二次巻線部から成る巻線組が、１組以上巻装される。そして、各巻線部から二次側直流出力電圧を生成するように構成される。
このような構成では、１つの巻線組を形成する２つの二次巻線部に得られる交番電圧は互いに逆位相となる。従って、この場合の２つの二次巻線部の電位差としては、これら二次巻線部の電圧ピークレベルの絶対値を加算したものとして得ることができる。一次巻線に流れる電流量は、例えば１つの巻線組を形成する２つの二次巻線部の電位差に対応したものとなる。従って、過電力の状態を検出するための一次巻線の電流量としては、常に相応に大きなレベルを得ることが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態としてのスイッチング電源回路の構成例を示している。この図に示す電源回路は、一次側スイッチングコンバータとして電流共振形コンバータを備えた構成とされている。
【００２６】
この図１に示す回路では、一次側電流共振形コンバータを形成するスイッチング素子として、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の２本が直列に接続されている。つまり、いわゆるシングルエンドプッシュプル方式としての構成を採っている。
このスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２による直列接続回路は、直流入力電圧Ｅｉｎに対して、図示するようにして並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、後述するようにしてスイッチング駆動されることで、直流入力電圧Ｅｉｎを入力してスイッチングを行う。なお、直流入力電圧Ｅｉｎは、ここでは図示を省略しているが、例えば商用交流電源を整流回路により整流し、この整流出力電流を平滑コンデンサに充電することで、平滑コンデンサの両端電圧として得ることができる。
【００２７】
また、スイッチング素子Ｑ１の両端に対しては、クランプダイオードＤＤ１が並列に接続される。さらに、コンデンサＣｐ１と例えば抵抗などによるインピーダンス素子Ｉｐ１を直列接続したスナバ回路が並列に接続される。
同様にして、スイッチング素子Ｑ２の両端に対しては、クランプダイオードＤＤ２が並列に接続されると共に、コンデンサＣｐ２とインピーダンス素子Ｉｐ２を直列接続したスナバ回路が並列に接続される。
クランプダイオードＤＤ１，ＤＤ２は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオン時に流れる逆方向電流を流すための経路を形成する。また、各スナバ回路（Ｃｐ１−Ｉｐ１）（Ｃｐ２−Ｉｐ２）は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作に伴って発生するスイッチングノイズを吸収する。
【００２８】
この場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、駆動ＩＣ部１によって他励式によりスイッチング駆動されるようになっている。
駆動ＩＣ部１は、例えば１つのＩＣであり、内部には図示するようにして発振回路２、駆動信号出力回路３、及び過電流検出回路４を備える。
【００２９】
発振回路２は、所要の周波数による発振信号を発生させ、駆動信号出力回路３に出力する。駆動信号出力回路３は、入力された発振信号を利用して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれスイッチング駆動するためのドライブ信号（例えばパルス電圧）を生成する。このドライブ信号の周波数は、入力された発振信号に対応したものとなる。また、この場合には、互いに極性が反転した２つのドライブ信号を生成し、これらのドライブ信号をそれぞれ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に出力するようにしている。
これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、発振回路２にて生成される発振信号の周波数により、交互にオン／オフするタイミングでスイッチング動作を行うように駆動されることとなる。
なお、駆動ＩＣ部１における過電流検出回路４の動作については後述する。
【００３０】
トランスＰＩＴは、一次側に得られたスイッチング出力を二次側に伝送するために設けられる。なお、この場合のトランスＰＩＴには、ピン端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅの５つのピン端子が示されている。これらは、トランスＰＩＴの構造において、実際に、本体に表出して設けられ、ハンダ付けなどによって物理的に回路基板の配線パターンや部品などと接続されるピン端子に相当するものとされる。
【００３１】
トランスＰＩＴの一次巻線Ｎ１の巻始め端部は、ピン端子Ｔａを介して一次側直列共振コンデンサＣ１と直列接続されている。この直列接続により、一次側直列共振コンデンサＣ１のキャパシタンスと、一次巻線Ｎ１のリーケージインダクタンス成分とによる一次側直列共振回路を形成する。
また、一次巻線Ｎ１の巻終わり端部側は、ピン端子Ｔｂを介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と接続されることで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング出力が一次側直列共振回路に供給されるようになっている。このようにしてスイッチング出力を一次側直列共振回路に供給することで、スイッチング動作は電流共振形となる。即ち、一次側においては電流共振形コンバータが形成されることになる。
【００３２】
また、この場合には、一次側直列共振回路（Ｎ１−Ｃ１）は、インピーダンス素子Ｉｐ１の直列接続を介したうえで一次側アースに接続されている。また、インピーダンス素子Ｉｐ１の両端は、駆動ＩＣ部１内の過電流検出回路４の入力側に接続されている。
【００３３】
過電流検出回路４は、一次巻線Ｎ１−一次側直列共振コンデンサＣ１の直列接続から成る一次側直列共振回路に流れる共振電流（一次側直列共振電流）が過電流となった状態から、電源回路を保護するために設けられる。つまり、過電流保護にあたって、過電流状態を検出するために設けられるもので、その動作としては下記のようになる。
【００３４】
過電流検出回路４への入力としては、インピーダンス素子Ｉｐ１の両端が接続されている。これにより過電流検出回路４では、一次側直列共振電流のレベルを、インピーダンス素子Ｉｐ１の両端電圧レベルとして検出するようになっている。また、一次側直列共振電流は、例えばグランド電位を基準として正／負の両極に振幅する波形を有している。これに応じて、本実施の形態の過電流検出回路４は、正／負両極の電流レベルを検出可能なように構成されている。
そして、このようにして検出した一次側直列共振電流の正極レベル、負極レベルのそれぞれを、所定の閾値により比較するようにしている。この閾値は、一次側直列共振電流レベルが過電流とされる値に対応して設定されるべきものとなる。従って、過電流検出回路４では、入力検出した一次側直列共振電流の正極レベル、負極レベルの少なくとも何れか一方でも閾値を越えた状態となると、過電流状態であると検出することになる。そして、このようにして過電流の状態が検出されると、発振回路２に対して停止信号を出力するように構成されている。
【００３５】
ここで、例えばトランスＰＩＴの二次側ピン端子（Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅ）に短絡などが生じて、一次側直列共振電流の正極のピークレベル、または負極のピークレベルが、過電流とされるレベル範囲にまで増加したとする。
このとき、過電流検出回路４では、入力検出した一次側直列共振電流のピークレベルが閾値を越えたことが検出される。つまり、過電流の状態となったことが検出される。そして、発振回路２に対して停止信号を出力する。
【００３６】
発振回路２では、停止信号が入力されると、自己の発振動作を停止するように動作する。これに伴って、駆動信号出力回路３でも、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング駆動するための駆動信号の出力が停止され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はスイッチング動作そのものを停止させることになる。つまり、スイッチング電源回路としての動作が停止される。
このようにして、トランスＰＩＴの二次側ピン端子が短絡することなどによって一次側直列共振電流が過電流となって、一次側の供給電力が過剰な過電力の状態となったときには、一次側スイッチングコンバータのスイッチング動作を停止させることによって、回路の破壊を防止するようにしている。つまり過電流保護が行われるものである。
【００３７】
トランスＰＩＴの二次側においては、二次巻線Ｎ２，Ｎ３の二組の二次巻線部が巻装されている。
二次巻線Ｎ２は、巻終わり端部側がピン端子Ｔｅと接続され、巻始め端部側がピン端子Ｔｃと接続されている。巻始め端部側であるピン端子Ｔｃは二次側アースに対して接続される。そして、巻終わり端部側であるピン端子Ｔｅに対して整流ダイオードＤＯ１のアノードを接続したうえで、この整流ダイオードＤＯ１及び平滑コンデンサＣＯ１から成る半波整流回路が接続される。この半波整流回路によっては、二次巻線Ｎ２に励起された交番電圧を整流平滑化した整流平滑電圧が平滑コンデンサＣＯ１の両端電圧として得られる。この両端電圧が、二次側直流出力電圧ＥＯ１としてここでは図示しない負荷に供給される。
【００３８】
また、二次巻線Ｎ３は、巻始め端部がピン端子Ｔｄと接続され、この巻始め端部側に対して整流ダイオードＤＯ２のアノードを接続した態様により、この整流ダイオードＤＯ２及び平滑コンデンサＣ０２から成る半波整流回路が接続される。巻終わり端部はピン端子Ｔｃと接続される。この半波整流回路によっては、平滑コンデンサＣＯ２の両端電圧として、二次側直流出力電圧ＥＯ２が得られることになる。
【００３９】
そして、このような二次側の回路構成によると、本実施の形態では、二次巻線Ｎ２の巻始め端部と、二次巻線Ｎ３の巻終わり端部とが、ピン端子Ｔｃ（二次側アース）に対して共通に接続されていることになる。これは即ち、二次巻線Ｎ２と二次巻線Ｎ３とは、互いに逆極性となるようにして設けられた１組の巻線組を形成しているということがいえる。
【００４０】
図２の波形図は、上記図１に示した電源回路の二次側の動作を示している。
図２（ａ）には、ピン端子Ｔｃの電位をグランド電位（基準電位）とした場合の、このグランド電位に対するピン端子Ｔｄの電圧波形を示している。これは二次巻線Ｎ３の両端電圧波形となる。
図２（ｂ）には、同じく、ピン端子Ｔｃの電位をグランド電位（基準電位）とした場合のピン端子Ｔｅの電圧波形を示している。これは、二次巻線Ｎ２の両端電圧波形となる。
図２（ｃ）は、ピン端子Ｔｄを基準電位とした場合の、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧波形を示している。これは、二次巻線Ｎ３，Ｎ２の各両端電圧についての電位差を示すことになる。
【００４１】
本実施の形態の場合には、前述もしたように、組を為す二次巻線Ｎ２，Ｎ３は、互いに逆極性となるように巻装されている。このため、図２（ａ）（ｂ）に示すようにして、ピン端子Ｔｃの電位をグランド電位とするピン端子Ｔｄ，Ｔｅの各電圧波形は互いに逆位相となる。つまり、ピン端子Ｔｄの電圧波形に対してピン端子Ｔｅの電圧波形は、１８０°位相がシフトしている。
【００４２】
このようにして、ピン端子Ｔｄ，Ｔｅの電圧波形が互いに逆位相となることで、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧波形は、図２（ｃ）に示すものとなる。
つまり、ピン端子Ｔｄ，Ｔｅの電圧の振幅のピークレベル（絶対値）をそれぞれ、Ｖｄ，Ｖｅとして、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧の振幅のピークレベルをＶｆとすると、Ｖｆ＝Ｖｄ＋Ｖｅとして表されることになる。
【００４３】
例えば図６に示した電源回路では、ピン端子Ｔｄ，ＴｅのピークレベルＶｄ，Ｖｅが同レベルに近づくのに従って、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧のピークレベルＶｆは小さくなっていた。そして、これに伴って一次側直列共振電流のレベルも低下することで、例えトランスのピン端子の短絡が実際に生じているとしても、過電流検出回路４による過電流検出が行われない場合があるという誤動作が生じることがあった。
【００４４】
これに対して本実施の形態では、上記したようにピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧の振幅のピークレベルＶｆは、Ｖｆ＝Ｖｄ＋Ｖｅにより表される波形となる。このため、ピン端子Ｔｄ，ＴｅのピークレベルＶｄ，Ｖｅが同レベル、若しくは同レベルに近い状態にあるとしても、ピン端子Ｔｄ−Ｔｅ間電圧のピークレベルＶｆは、Ｖｄ，Ｖｅにより相殺されることはなく、或る程度以上の振幅が常に得られることになる。
従って、ピン端子Ｔｄ，ＴｅのピークレベルＶｄ，Ｖｅの変化に応じて、或る程度以上の一次側直列共振電流レベルが常に確実に得られることになる。この結果、トランスのピン端子の短絡が実際に生じた場合にも、過電流検出回路４による過電流検出が確実に実行され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作も確実に停止制御される。つまり、過電力保護が誤動作することなく実行される。
【００４５】
本実施の形態において上記したような効果を得るのにあたっては、トランスＰＩＴにおける巻線の巻装についての仕様を変更するだけでよい。つまり、例えば二次巻線Ｎ２，Ｎ３のように、２つの二次巻線部について、互いに逆極性となる巻線組が得られるように、その巻装方向を変更すればよく、例えば新規な回路を追加することは不要であるということがいえる。換言すれば、回路基板面積を拡大させることなく、また、コストの増加も避けた上で、上記のようにして、過電力保護動作の確実性を得て、電源回路としての信頼性を高めているものである。
【００４６】
図３は、第２の実施の形態としての電源回路の構成例を示している。なお、この図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。この図３に示す電源回路は、図１に示す電源回路に対して二次側の回路が異なる構成を採っている。
【００４７】
この図３に示す電源回路の二次側においては、２系統の両波整流回路によって、二次側直流電圧ＥＯ１，ＥＯ２を得るようにされている。このために、二次巻線Ｎ２，Ｎ３は次のようにして設けられる。
先ず、二次巻線Ｎ２としては、センタータップを設けるようにして二次巻線Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂに分割する。そして、二次巻線Ｎ２Ａの巻始め端部側（センタータップ側）をピン端子Ｔｃとの接続を介して、二次側アースに接続する。また、二次巻線Ｎ２Ａの巻終わり端部側は、ピン端子Ｔｅへの接続を介して、整流ダイオードＤＯ１１のアノードに対して接続する。
また、二次巻線Ｎ２Ｂの巻始め端部は、ピン端子Ｔｇとの接続を介して整流ダイオードＤＯ１２のアノードに対して接続する。二次巻線Ｎ２Ｂの巻終わり端部（センタータップ側）は端子Ｔｃを介して二次側アースに接続する。
上記整流ダイオードＤＯ１１，ＤＯ１２の各アノードは平滑コンデンサＣＯ１の正極端子と接続され、平滑コンデンサＣＯ１の負極端子は二次側アースに接続される。これにより、整流ダイオードＤＯ１１，ＤＯ１２及び平滑コンデンサＣＯ１によっては、二次巻線Ｎ２（Ｎ２Ａ−Ｎ２Ｂ）に得られる交番電圧を両波整流によって整流する、両波整流回路が形成されることになる。この両波整流回路によっては、平滑コンデンサＣＯ１の両端電圧として二次側直流電圧ＥＯ１が得られることになる。
【００４８】
また、二次巻線Ｎ３についてもセンタータップを施すようにして二次巻線Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂに分割する。そして、二次巻線Ｎ３Ａの巻終わり端部側をピン端子Ｔｃとの接続を介して、二次側アースに接続する。また、二次巻線Ｎ３Ａの巻始め端部側は、ピン端子Ｔｄへの接続を介して、整流ダイオードＤＯ１３のアノードに対して接続する。
二次巻線Ｎ３Ｂの巻終わり端部は、ピン端子Ｔｆとの接続を介して整流ダイオードＤＯ１４のアノードに対して接続する。二次巻線Ｎ３Ｂの巻始め端部は端子Ｔｃを介して二次側アースに接続する。
上記整流ダイオードＤＯ１３，ＤＯ１４の各アノードは平滑コンデンサＣＯ２の正極端子と接続され、平滑コンデンサＣＯ２の負極端子は二次側アースに接続される。これら整流ダイオードＤＯ１３，ＤＯ１４及び平滑コンデンサＣＯ２により、二次巻線Ｎ３（Ｎ３Ａ−Ｎ３Ｂ）に得られる交番電圧を整流する両波整流回路が形成され、平滑コンデンサＣＯ２の両端電圧として二次側直流電圧ＥＯ２を得る。
【００４９】
このような二次側の回路構成によれば、二次巻線Ｎ２Ａ，Ｎ３Ａの組は、ピン端子Ｔｃ（グランド電位）を基準として、互いに逆極性となるように巻装されていることになる。これに伴って、グランド電位を基準とする二次巻線Ｎ２Ａの両端電圧（Ｔｅ−Ｔｃ間電圧）と、二次巻線Ｎ３Ａの両端電圧（Ｔｄ−Ｔｃ間電圧）については、互いに逆位相となる。これにより、ピン端子Ｔｅ−Ｔｄ間電圧の振幅のピークレベルは、二次巻線Ｎ２Ａの両端電圧（Ｔｅ−Ｔｃ間電圧）と、二次巻線Ｎ３Ａの両端電圧（Ｔｄ−Ｔｃ間電圧）のピークレベルの絶対値を加算して得られるものとなる。
同様にして、二次巻線Ｎ２Ｂ，Ｎ３Ｂの組についても、ピン端子Ｔｃ（グランド電位）を基準として、互いに逆極性となるように巻装されているから、結果的に、ピン端子Ｔｇ−Ｔｆ間電圧の振幅のピークレベルは、二次巻線Ｎ２Ｂの両端電圧（Ｔｇ−Ｔｃ間電圧）と、二次巻線Ｎ３Ｂの両端電圧（Ｔｆ−Ｔｃ間電圧）のピークレベルの絶対値を加算して得られるものとなる。
この結果、二次巻線Ｎ２（Ｎ２Ａ，Ｎ２Ｂ）側と、二次巻線Ｎ３（Ｎ３Ａ，Ｎ３Ｂ）側との電位差としては、先の第１の実施の形態と同様にして、各電位を加え合うものとなる。つまり、二次巻線Ｎ２側と二次巻線Ｎ３側の電圧レベルが同等レベルに近くなっていったとしても、０レベルに近づくようにして減少することはなくなり、常に或る程度以上のレベルが得られることになる。
これにより、例えばこの実施の形態においても、トランスＰＩＴのピン端子の短絡などに起因する過電力状態を、そのときの二次巻線Ｎ２側と二次巻線Ｎ３側の電圧レベルの関係に関わらず、誤動作すること無く確実に検出して保護することが可能になる。
【００５０】
図４は、第３の実施の形態としての電源回路の構成例を示している。なお、この図において、図１及び図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略している。
この図に示す電源回路に備えられる一次側スイッチングコンバータは、１石のスイッチング素子Ｑ１１を備えた、いわゆるシングルエンド方式による電圧共振形コンバータとしての構成を採っている。
【００５１】
スイッチング素子Ｑ１１は、図示するようにして直流入力電圧Ｅｉｎに対して並列に接続される。また、スイッチング素子Ｑ１１に対しては、クランプダイオードＤＤが並列に接続される。
【００５２】
この場合、トランスＰＩＴの一次巻線Ｎ１は、その巻終わり端部がピン端子Ｔｂとの接続を介して、スイッチング素子Ｑ１と直流入力電圧Ｅｉｎとの接続点（スイッチング出力点）に対して接続される。
一次巻線Ｎ１の巻始め端部は、ピン端子Ｔａとの接続を介したうえで、さらに一次側並列共振コンデンサＣｒと接続される。この一次巻線Ｎ１のリーケージインダクタンス成分と、一次側並列共振コンデンサＣｒのキャパシタンスとによって、一次側並列共振回路が形成される。
【００５３】
この場合にも、スイッチング素子Ｑ１１は、駆動ＩＣ部１内に備えられる発振回路２及び駆動信号出力回路３が動作することにより、駆動信号出力回路３から出力される駆動信号によって、所要のスイッチング周波数でスイッチングするように駆動される。この際、上記一次側並列共振回路が、伝達されたスイッチング出力によって共振動作を行うことで、電圧共振形としてのスイッチング動作が得られることになる。
【００５４】
また、この図においては、直流入力電圧Ｅｉｎに対して、分圧抵抗Ｒ１−Ｒ２の直列接続回路が並列に接続され、この分圧抵抗Ｒ１−Ｒ２の接続点が発振回路２に対して接続されている。電源起動時においては発生した直流入力電圧Ｅｉｎは、分圧抵抗Ｒ１−Ｒ２により分圧され、起動用電源として発振回路２に対して入力される。この起動用電源が入力されることで発振回路２は動作を開始し、発振信号を出力する。これにより、駆動信号出力回路３からの駆動信号出力も開始されることになって、スイッチング素子Ｑ１１がスイッチング動作を開始することになる。
【００５５】
この図に示すトランスＰＩＴの二次側の回路構成は、基本的には、図１に示した二次側の構成と同様とされる。但し、この図４においては、二次巻線Ｎ２に対して二次側並列共振コンデンサＣ２Ａが並列に接続されている。二次側並列共振コンデンサＣ２Ａは、自己のキャパシタンスと二次巻線Ｎ２のリーケージインダクタンス成分とによって、二次側並列共振回路を形成する。
また、この場合には、二次巻線Ｎ３に対しても二次側並列共振コンデンサＣ２Ｂが並列に接続されており、同様にして、二次側並列共振コンデンサＣ２Ｂのキャパシタンスと、二次巻線Ｎ３のリーケージインダクタンス成分とによって、二次側並列共振回路を形成する。
【００５６】
つまり、この図４に示す電源回路は、一次側に対してはスイッチング動作を電圧共振形とするための並列共振回路を備えるとともに、二次側にも並列共振回路を備えた、いわゆる複合共振形コンバータとしての構成を採っているものである。
このような複合共振形コンバータとしての構成に基づいた発明は、先に本出願人により各種提案されている。そして、この複合共振形コンバータの構成を採ることで、例えばより重負荷の条件にも対応することが可能となるものである。なお、複合共振形コンバータとしては、この図４に示した回路構成に限定されるものではなく、先に本出願人が出願した各種回路構成を適用して良い。例えば、一次側共振回路としては、電流共振形コンバータのための直列共振回路であってもよい。また、二次側共振回路としても、二次巻線Ｎ２に対して直列に共振コンデンサを接続して直列共振回路を形成した構成を選択することができる。
【００５７】
そして、この図に示す電源回路においても、複合共振形コンバータとしての構成を採るスイッチング電源回路に対して、これまでの実施の形態と同様の構成による過電力保護のための構成を適用している。つまり、一次巻線Ｎ１に得られる共振電流を監視して過電流検出回路４により過電流の状態を検出する構成を採ると共に、二次側においては、逆極性となるようにして二次巻線Ｎ２，Ｎ３の組を設けている。これにより、この第３の実施の形態の電源回路としても、例えばピン端子の短絡に起因するような過電力の状態を、誤動作無く確実に検出して保護することが可能とされるものである。
【００５８】
なお、本発明としては、図１、図２及び図４に示した電源回路の構成に限定されるものではなく、各種変更が可能である。例えば一次側電圧共振形コンバータとしては、２石のスイッチング素子を備えたプッシュプル方式の構成にも本発明は適用できる。同様にして、４石のスイッチング素子を備えた、いわゆるフルブリッジ結合方式による電流共振形コンバータを一次側に備えるような電源回路にも適用できる。
また、図１、図２及び図４に示した電源回路では、２系統の二次側直流電圧を生成する回路構成が示されているが、例えば組となるべき二次側巻線が、逆極性となるようにされているかぎり、２系統より多い二次側直流電圧を生成する構成が採られてよいものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、スイッチング電源回路における過電力保護のための回路として、トランスの一次巻線に流れる電流量を入力して過電力の状態を検出するようにされている。そのうえで、トランスの二次側には、互いに逆極性となるようにされた２つの二次巻線部による組を巻装するようにしている。
これによって、各二次巻線部に励起される交番電圧は互いに逆極性となるので、これらの交番電圧レベルが同等、若しくは同等に近いレベルになったとしても、一次巻線には、所要以上のレベルの電流が得られるようにされる。従って、例えばトランスのピン端子が短絡するなどして過電力となったときには、確実に過電力の状態を検出して保護動作を実行することができる。このようにして、本発明では、ピン端子短絡などに起因する過電力に対する保護動作が確実に行われるので、それだけスイッチング電源回路としての信頼性が向上されるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としてのスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。
【図２】本実施の形態の電源回路の二次側の動作を示す波形図である。
【図３】第２の実施の形態としてのスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。
【図４】第３の実施の形態としてのスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。
【図５】従来例としてのスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。
【図６】従来例としてのスイッチング電源回路の構成例を示す回路図である。
【図７】図６に示す電源回路の二次側の動作を示す波形図である。
【符号の説明】
１　駆動ＩＣ部、２　発振回路、３　駆動信号出力回路、４　過電流検出回路、Ｑ１，Ｑ２　スイッチング素子、Ｉｐ１　インピーダンス素子、ＰＩＴ　トランス、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ　ピン端子、Ｎ１　一次巻線、Ｎ２，Ｎ３　二次巻線、
【図１】
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【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】
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