(57)【要約】【課題】スイッチング回路と同数のパルス幅変調制御回路を実装する必要があるため、製造コストや消費電力の増加、回路規模の拡大、さらには、電力変換効率の低下を招くなどの課題があった。【解決手段】クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのちパルス信号の生成を開始するパルス幅変調制御回路３２の他に、そのパルス幅変調制御回路３２がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって直流電源回路ＢのＴＲ４を駆動する信号変換回路３４を設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源回路を断続して交流電圧を生成し、その交流電圧を整流する第１のスイッチング手段と、直流電源回路を断続して交流電圧を生成し、その交流電圧を整流する第２のスイッチング手段と、起動指令を受けるとクロック信号の発振を開始する一方、そのクロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのち、そのクロック信号に同期してパルス信号を生成し、そのパルス信号にしたがって上記第１のスイッチング手段における直流電源回路の断続を制御する第１のスイッチ駆動手段と、上記第１のスイッチ駆動手段がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって上記第２のスイッチング手段における直流電源回路の断続を制御する第２のスイッチ駆動手段とを備えたスイッチング電源回路。
【請求項２】
クロック信号の波形を鈍らす時定数回路と、上記時定数回路から出力されたクロック信号のレベルを基準レベルと比較し、そのクロック信号のレベルが基準レベルより高い場合にはＨレベルの信号を第２のスイッチング手段に出力し、そのクロック信号のレベルが基準レベルより低い場合にはＬレベルの信号を第２のスイッチング手段に出力するバッファ回路とから第２のスイッチ駆動手段を構成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回路。
【請求項３】
第１のスイッチ駆動手段により発振されたクロック信号を増幅し、増幅後のクロック信号を第２のスイッチ駆動手段に出力する増幅手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源回路。
【請求項４】
第１のスイッチ駆動手段により発振されたクロック信号の位相を制御し、位相制御後のクロック信号を第２のスイッチ駆動手段に出力する位相制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源回路。
【請求項５】
時定数回路の時定数を調整する時定数調整回路を設けたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源回路。
【請求項６】
バッファ回路における基準レベルを調整する基準レベル調整回路を設けたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源回路。
【請求項７】
第２のスイッチング手段及び第２のスイッチ駆動手段が複数組実装される場合、上記複数の第２のスイッチ駆動手段に実装される時定数回路の時定数、または、バッファ回路における基準レベルが相互に異なることを特徴とする請求項２記載の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】
この発明は、複数のスイッチング回路を実装して、複数の直流電圧を出力す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】
従来のスイッチング電源回路には、複数のスイッチング回路を実装することにより、複数の直流電圧の出力を可能にしているものがある。
しかし、複数の直流電圧を例えば半導体デバイスに出力する場合、複数の直流電圧の立ち上り時間を考慮せずに同時に出力すると、半導体デバイスの破損を招くことがある。
【０００３】
そこで、従来のスイッチング電源回路は、例えば、第１の直流電圧を半導体デバイスに出力してから所定時間経過後に第２の直流電圧を半導体デバイスに出力することができるようにするため、第１の直流電圧を出力するスイッチング回路を駆動制御するパルス幅変調制御回路と、第２の直流電圧を出力するスイッチング回路を駆動制御するパルス幅変調制御回路とを別々に実装する。
なお、パルス幅変調制御回路は、スイッチング回路を駆動するためのパルス信号を生成するものであるが、パルス信号の出力開始時間とパルス幅を調整することが可能なソフトスタート回路を内蔵している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１５４２７５号公報（段落番号「０１４８」、図１４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスイッチング電源回路は以上のように構成されているので、相互に立ち上り時間が異なる複数の直流電圧を出力することができる。しかし、スイッチング回路と同数のパルス幅変調制御回路を実装する必要があるため、製造コストや消費電力の増加、回路規模の拡大、さらには、電力変換効率の低下を招くなどの課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のパルス幅変調制御回路を実装することなく、相互に立ち上り時間が異なる複数の直流電圧を出力することができるスイッチング電源回路を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るスイッチング電源回路は、クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのちパルス信号の生成を開始する第１のスイッチ駆動手段の他に、第１のスイッチ駆動手段がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始する第２のスイッチ駆動手段を設けたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるスイッチング電源回路を示す構成図であり、図において、直流電源１はスイッチング電界効果トランジスタ（以下、ＴＲという）２とトランス３の一次巻線が直列に挿入されている直流電源回路Ａを構成するとともに、ＴＲ４とトランス５の一次巻線が挿入されている直流電源回路Ｂを構成している。
【０００９】
スイッチング回路１１はＴＲ２をスイッチングすることにより直流電源回路Ａを断続して交流電圧を生成する機能を備え、整流平滑回路１２はダイオード１３，１４，インダクタ１５及びコンデンサ１６から構成され、スイッチング回路１１により生成された交流電圧を整流して平滑化することにより直流電圧を生成し、その直流電圧を負荷１７に印加する機能を備えている。
なお、スイッチング回路１１及び整流平滑回路１２から第１のスイッチング手段が構成されている。
【００１０】
スイッチング回路２１はＴＲ４をスイッチングすることにより直流電源回路Ｂを断続して交流電圧を生成する機能を備え、整流平滑回路２２はダイオード２３，２４，インダクタ２５及びコンデンサ２６から構成され、スイッチング回路２１により生成された交流電圧を整流して平滑化することにより直流電圧を生成し、その直流電圧を負荷２７に印加する機能を備えている。
なお、スイッチング回路２１及び整流平滑回路２２から第２のスイッチング手段が構成されている。
【００１１】
スタート回路３１は直流電圧の出力を開始する際に起動指令を生成する機能を備え、パルス幅変調制御回路３２はスタート回路３１から起動指令を受けると、内蔵している発振器を用いてクロック信号の発振を開始する一方、そのクロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのち、そのクロック信号に同期してパルス信号を生成する機能を備えている。なお、パルス幅変調制御回路３２は外部から与えられるパルス幅制御信号にしたがって生成するパルス信号のパルス幅を変調する機能も備えている。
ゲート駆動回路３３はパルス幅変調制御回路３２により生成されたパルス信号にしたがって直流電源回路ＡのＴＲ２を駆動する機能を備えている。
なお、パルス幅変調制御回路３２及びゲート駆動回路３３から第１のスイッチ駆動手段が構成されている。
【００１２】
信号変換回路３４はパルス幅変調制御回路３２がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって直流電源回路ＢのＴＲ４を駆動する第２のスイッチ駆動手段を構成している。
時定数回路３５は例えば抵抗とコンデンサから構成され、パルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号の波形を鈍らす機能を備え、ゲート駆動用バッファ回路３６は時定数回路３５から出力されたクロック信号のレベル（以下、クロック電圧という）を基準レベル（以下、しきい電圧という）と比較し、そのクロック電圧がしきい電圧より高い場合にはＨレベルの信号をＴＲ４のゲートに出力し、そのクロック電圧がしきい電圧より低い場合にはＬレベルの信号をＴＲ４のゲートに出力する機能を備えている。
【００１３】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、図２に示すように、整流平滑回路２２が先に直流電圧を出力してから整流平滑回路１２が直流電圧を出力するものについて説明する。まず、スタート回路３１は、直流電圧の出力を開始する際、起動指令を生成してパルス幅変調制御回路３２に出力する。
【００１４】
パルス幅変調制御回路３２は、スタート回路３１から起動指令を受けると、内蔵している発振器を用いてクロック信号の発振を開始する。
パルス幅変調制御回路３２は、アナログ回路とデジタル回路が混在している精密な回路であるため、クロック信号の発振を開始したのち、直ちにパルス信号の生成を開始すると誤動作の発生を招くことがある。そこで、パルス幅変調制御回路３２は、クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのち、そのクロック信号に同期してパルス信号を生成する。
【００１５】
ゲート駆動回路３３は、パルス幅変調制御回路３２により生成されたパルス信号にしたがって直流電源回路ＡのＴＲ２を駆動する。
これにより、スイッチング回路１１のＴＲ２がスイッチングすることになるので、直流電源回路Ａが断続されて交流電圧が生成される。
整流平滑回路１２は、スイッチング回路１１により生成された交流電圧を整流して平滑化することにより直流電圧を生成し、その直流電圧を負荷１７に印加する。
【００１６】
信号変換回路３４は、パルス幅変調制御回路３２がクロック信号の発振を開始すると、直ちにクロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって直流電源回路ＢのＴＲ４を駆動する。
即ち、信号変換回路３４の時定数回路３５は、クロック信号のパルス幅を伸張するため、図３（ｂ）に示すように、パルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号の波形を鈍らし、波形処理後のクロック信号をゲート駆動用バッファ回路３６に出力する。
【００１７】
信号変換回路３４のゲート駆動用バッファ回路３６は、時定数回路３５から波形処理後のクロック信号を受けると、そのクロック電圧をしきい電圧（この実施の形態１では、しきい電圧は予め設定されているものとする）と比較する。
そして、そのクロック電圧がしきい電圧より高い場合には、図３（ａ）に示すように、Ｈレベルの信号をＴＲ４のゲートに出力し、そのクロック電圧がしきい電圧より低い場合には，Ｌレベルの信号をＴＲ４のゲートに出力する。
【００１８】
これにより、スイッチング回路２１のＴＲ４がスイッチングすることになるので、直流電源回路Ｂが断続されて交流電圧が生成される。
整流平滑回路２２は、スイッチング回路２１により生成された交流電圧を整流して平滑化することにより直流電圧を生成し、その直流電圧を負荷２７に印加する。
なお、信号変換回路３４は、パルス幅変調制御回路３２がクロック信号の発振を開始すると、直ちにクロック信号のパルス幅の伸張処理を開始するのに対して、パルス幅変調制御回路３２は、クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過しないとパルス信号の生成を開始しないので、図２に示すように、整流平滑回路２２が先に直流電圧を出力してから整流平滑回路１２が直流電圧を出力するようになる。
【００１９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのちパルス信号の生成を開始するパルス幅変調制御回路３２の他に、そのパルス幅変調制御回路３２がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって直流電源回路ＢのＴＲ４を駆動する信号変換回路３４を設けるように構成したので、複数のパルス幅変調制御回路を実装することなく、相互に立ち上り時間が異なる複数の直流電圧を出力することができる効果を奏する。
【００２０】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるスイッチング電源回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
増幅回路４１はパルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号を増幅し、増幅後のクロック信号を信号変換回路３４に出力する機能を備え、増幅回路４１は増幅手段を構成している。
【００２１】
上記実施の形態１では、パルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号をそのまま信号変換回路３４に出力するものについて示したが、増幅回路４１がパルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号を増幅し、増幅後のクロック信号を信号変換回路３４に出力するようにしてもよい。
これにより、直流電源回路ＢのＴＲ４を安定的に駆動できるレベルまでクロック信号を増幅することができるため、パルス幅変調制御回路３２により発振されるクロック信号のレベルが微小であっても、動作の安定化を図ることができる効果を奏する。
【００２２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるスイッチング電源回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
位相制御回路４２はパルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号の位相を制御し、位相制御後のクロック信号を信号変換回路３４に出力する機能を備え、位相制御回路４２は位相制御手段を構成している。
【００２３】
上記実施の形態１では、パルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号をそのまま信号変換回路３４に出力するものについて示したが、位相制御回路４２がパルス幅変調制御回路３２により発振されたクロック信号の位相を制御し、位相制御後のクロック信号を信号変換回路３４に出力するようにしてもよい。
これにより、整流平滑回路１２，２２の出力電圧である直流電圧に重畳されるスイッチングノイズの位相を制御することが可能になり、ＥＭＣ特性を高めることができる効果を奏する。
【００２４】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるスイッチング電源回路を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
時定数調整回路４３は時定数回路３５の時定数を調整する機能を備え、基準レベル調整回路４４はゲート駆動用バッファ回路３６におけるしきい電圧（基準レベル）を調整する機能を備えている。
【００２５】
上記実施の形態１では、時定数回路３５の時定数が固定化され、ゲート駆動用バッファ回路３６におけるしきい電圧が予め設定されているものについて示したが、時定数回路３５を可変抵抗や可変容量を用いて構成し、時定数調整回路４３がその抵抗値や容量値を調整することにより、時定数回路３５の時定数を調整するようにしてもよい。また、基準レベル調整回路４４がゲート駆動用バッファ回路３６におけるしきい電圧を調整するようにしてもよい。
これにより、伸張後のクロック信号のパルス幅を調整することができるため、整流平滑回路２２から出力される直流電圧の電圧値を制御することができる効果を奏する。
【００２６】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、２つの直流電圧を出力するものについて示したが、図７に示すように、３つ以上の直流電圧を出力する場合、即ち、スイッチング回路２１，整流平滑回路２２及び信号変換回路３４の組合せが２組以上実装される場合、複数の信号変換回路３４に実装される時定数回路３５の時定数、または、ゲート駆動用バッファ回路３６におけるしきい電圧が相互に異なるように設定すればよい。
これにより、相互に立ち上り時間が異なる３つ以上の直流電圧を出力することができる効果を奏する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、クロック信号の発振を開始してから所定時間が経過したのちパルス信号の生成を開始する第１のスイッチ駆動手段の他に、第１のスイッチ駆動手段がクロック信号の発振を開始すると、直ちに当該クロック信号のパルス幅の伸張処理を開始し、パルス幅伸張後のクロック信号にしたがって第２のスイッチング手段における直流電源回路の断続を制御する第２のスイッチ駆動手段を設けるように構成したので、複数のパルス幅変調制御回路を実装することなく、相互に立ち上り時間が異なる複数の直流電圧を出力することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるスイッチング電源回路を示す構成図である。
【図２】直流電圧の立ち上り時間を示す説明図である。
【図３】ゲート駆動用バッファ回路３６が入出力する信号の波形を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるスイッチング電源回路を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるスイッチング電源回路を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるスイッチング電源回路を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５によるスイッチング電源回路を示す構成図である。
【符号の説明】
１　直流電源、２　ＴＲ、３　トランス、４　ＴＲ、５　トランス、１１　スイッチング回路（第１のスイッチング手段）、１２　整流平滑回路（第１のスイッチング手段）、１３，１４　ダイオード、１５　インダクタ、１６　コンデンサ、１７　負荷、２１　スイッチング回路（第２のスイッチング手段）、２２　整流平滑回路（第２のスイッチング手段）、２３，２４　ダイオード、２５　インダクタ、２６　コンデンサ、２７　負荷、３１　スタート回路、３２　パルス幅変調制御回路（第１のスイッチ駆動手段）、３３　ゲート駆動回路（第１のスイッチ駆動手段）、３４　信号変換回路（第２のスイッチ駆動手段）、３５　時定数回路、３６　ゲート駆動用バッファ回路、４１　増幅回路（増幅手段）、４２　位相制御回路（位相制御手段）、４３　時定数調整回路、４４　基準レベル調整回路。
【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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