(57)【要約】【課題】軽負荷時に制御回路を停止させることにより電力損失を低減させたスイッチング電源を提供することを目的とする。【解決手段】トランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源において、前記制御回路のスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下であり、且つ前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出した時に前記制御回路を停止させることを特徴としたスイッチング電源装置。【選択図】　　　図１
2004072992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記制御回路のスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下であり、且つ前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出した時に前記制御回路を停止させることを特徴としたスイッチング電源装置。
【請求項２】
出力電圧を設定電圧にするための帰還信号に基づきトランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記制御回路の起動時に前記入力電圧から前記制御回路に電源電圧を供給する起動回路と、
前記制御回路の起動後に前記トランスから前記制御回路に電源電圧を供給し、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下の時には供給する電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になる補助巻線と、
前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき前記起動回路から制御回路への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る出力検出回路と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記帰還信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記検出信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記トランスの１次側巻線と補助巻線の巻線比は、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下になった時に、前記補助巻線で生成される電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になるように設定されたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除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】
出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項９】
出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づき電流指令値を制御し、前記電流指令値に基づきスイッチング素子のオンオフで発生する電流値を制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記電流指令値が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１０】
前記供給制御手段は、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源装置。
【請求項１１】
スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給及び前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、
前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１２】
スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフする供給制御手段と、を備えるスイッチング電源装置において、
前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンすることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項１３】
スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差の電流指令値とスイッチング素子のオンオフで発生する電流値とに基づき、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、
前記電流指令値が所定の値よりも低いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段と、前記主制御回路と、を単一の集積回路で形成することを特徴とするスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力をスイッチング制御して直流電圧を生成するスイッチング電源装置に関し、特にその軽負荷時の消費電力の低減に関するものである。
【０００２】
また、この発明はスイッチング電源装置に関し、特に負荷の待機時及び軽負荷時における消費電力の低減に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源装置は、出力電圧と設定電圧の電圧差を検出して出力電圧が設定電圧になるように定電圧制御される。具体的には、負荷の状態により出力電圧が変化するとスイッチ素子のオンオフ時間の制御が行われ、トランスの巻線等への入力電圧の印加時間が変化し、結果として出力電圧が常に設定電圧になる。
このことを図を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来におけるスイッチング電源装置の構成例を示した図である。
図７において、起動回路３１は、入力電圧が印加された時に入力電圧から制御回路３２へ電源電圧を供給する。制御回路３２は、スイッチ素子Ｑ１のオンオフ時間を制御する矩形信号を出力し、検出回路３３からの帰還信号を基に矩形信号のデューティー比を変化させる。検出回路３３は、予め設定された設定値と実際の出力値との電圧差を検出してその電圧差に応じた帰還信号を出力する。トランスＴ３１の１次側には、入力電圧が印加されスイッチ素子のスイッチング動作により変調され２次側へ伝送される。伝送された変調信号はダイオードＤ１で整流され、コンデンサＣ１で平滑化されて直流電圧が生成される。出力電圧は検出回路３３で常にモニタされているため一定の電圧が確保される。
【０００５】
さらに、図７の従来例の構成を詳しく説明する。スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ３１と、スイッチング素子Ｑ１をオンオフする制御回路（主制御回路）３２と、を備える。
【０００６】
また、トランスＴ３１の１次側には、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられる。トランスＴ３１の２次側に発生した電圧は、ダイオードＤ１で整流し、コンデンサＣ１で平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【０００７】
したがって、トランスＴ３１の２次巻線は、出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する。
【０００８】
さらにまた、起動回路３１は、入力電圧Ｖｉｎから制御回路３２へ電力を供給する。
【０００９】
そして、図８に他の従来のスイッチング電源装置の一種である一般的なフライバックコンバータの構成を示す。同図において、入力電圧Ｖｉｎはスイッチング素子ＳＷ１のオンオフによりトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に与えられる。
【００１０】
トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に発生する電圧は、ダイオードＤ１で整流され、コンデンサＣ１で平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に発生する電圧は、ダイオードＤ２で整流され、コンデンサＣ２で平滑され、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃとなる。また、出力電圧Ｖｏｕｔと電源Ｖｃｃとは相関がある。
【００１１】
誤差増幅器Ｕ２は、出力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅し、フォトカプラＯＣ１を介して、主制御回路Ｕ１へ信号ＦＢとしてフィードバックする。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４とは、フィードバックの周波数応答を調整する。抵抗Ｒ３は、フォトカプラＯＣ１のゲインを調整する。
【００１２】
主制御回路Ｕ１は、信号Ｖｇａｔｅによってスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。フィードバックによる信号ＦＢに基づき、オンとオフとの時間の割合（デューティ比）を調整する。オンオフの周波数は変化しない。信号Ｖｇａｔｅは、その電位が不定となることがないように抵抗Ｒ２でプルダウンされる。また、電源Ｖｃｃは抵抗Ｒ１を介し、入力電圧Ｖｉｎに接続される。
【００１３】
さらに、図８の従来例の構成を詳しく説明する。スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ１と、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフする主制御回路Ｕ１と、を備える。
【００１４】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられる。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に発生した電圧は、ダイオードＤ１で整流し、コンデンサＣ１で平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【００１５】
したがって、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２は、出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する。
【００１６】
さらにまた、抵抗Ｒ１は、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１へ電力供給する。また、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起する電圧は、ダイオードＤ２で整流し、コンデンサＣ２で平滑し、電源Ｖｃｃとなり、主制御回路Ｕ１へ電力供給する。
【００１７】
次に、図８の従来例の動作を説明する。スイッチング電源装置の起動において、主制御回路Ｕ１は、抵抗Ｒ１を介し入力電圧Ｖｉｎから電力の供給を受ける。そうして、起動後は主にトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から電力の供給を受ける。
【００１８】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、主制御回路Ｕ１の信号ＦＢは低下し、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が減少し、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。
【００１９】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、主制御回路Ｕ１の信号ＦＢは上昇し、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が増加し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。
【００２０】
このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧に制御される。所定の電圧に制御されているとき、信号ＦＢの値は一定値になる。
つまり、スイッチング電源装置は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する主制御回路Ｕ１で構成されている。
【００２１】
また、従来の直流電源装置（スイッチング電源装置）は、軽負荷時において力率改善回路の動作を停止させ、消費電力を削減しかつ効率を向上させる（例えば、特許文献１参照。）。
【００２２】
【特許文献１】
特開平８−１１１９７５号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７の従来のスイッチング電源装置では、軽負荷時でも動作し続けているため制御回路で電力が消費されると共に、トランスの巻線に電流が流れることによる電力損失が発生する。特に待機状態などにおける電力消費の低減は強く要求されており、従来のスイッチング電源装置の軽負荷時における電力損失は無視できない損失量であるという問題があった。
【００２４】
また、このような図８の従来のスイッチング電源装置には次のような課題があった。
【００２５】
負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフの周波数は変化しないので、このオンオフに起因する損失は減少せず、消費電力が小さくならないという課題があった。
【００２６】
また、主制御回路Ｕ１を動作させるための電力は常時供給され、消費電力が小さくならないという課題があった。
【００２７】
そしてまた、従来のスイッチング電源装置では、停止のときに出力電圧が低下するため、負荷にストレスを与えることがあった。
【００２８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、軽負荷時に制御回路を停止させることにより電力損失を低減させたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【００２９】
また、本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、負荷の待機時及び軽負荷時に、消費電力を低減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。
【００３０】
さらにまた、本発明の目的は、上述の待機時及び軽負荷時の消費電力低減と共に、好適な出力特性を有し、小型化及び低コスト化が容易なスイッチング電源装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）トランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記制御回路のスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下であり、且つ前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出した時に前記制御回路を停止させることを特徴としたスイッチング電源装置。
（２）出力電圧を設定電圧にするための帰還信号に基づきトランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記制御回路の起動時に前記入力電圧から前記制御回路に電源電圧を供給する起動回路と、前記制御回路の起動後に前記トランスから前記制御回路に電源電圧を供給し、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下の時には供給する電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になる補助巻線と、前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき前記起動回路から制御回路への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る出力検出回路と、を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
（３）前記帰還信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする（１）または（２）に記載のスイッチング電源装置。
（４）前記検出信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする（１）または（２）に記載のスイッチング電源装置。
（５）前記トランスの１次側巻線と補助巻線の巻線比は、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下になった時に、前記補助巻線で生成される電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になるように設定されたことを特徴とする（２）記載のスイッチング電源装置。
（６）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（７）前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする（６）に記載のスイッチング電源装置。
（８）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（９）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づき電流指令値を制御し、前記電流指令値に基づきスイッチング素子のオンオフで発生する電流値を制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記電流指令値が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１０）前記供給制御手段は、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする（９）に記載のスイッチング電源装置。
（１１）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給及び前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１２）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフする供給制御手段と、を備えるスイッチング電源装置において、前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンすることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１３）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差の電流指令値とスイッチング素子のオンオフで発生する電流値とに基づき、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、前記電流指令値が所定の値よりも低いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段と、前記主制御回路と、を単一の集積回路で形成することを特徴とするスイッチング電源装置。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
図１で前出の図と同一のものは同一符号とし、その部分の説明は省略する。
【００３３】
図１において、起動回路１は入力電圧が印加された時に入力電圧をトランジスタＱ２とツェナーダイオードＤ３により所定の電圧に調整して制御回路２へ供給し制御回路２を起動させる。制御回路２は起動すると矩形信号であるスイッチング信号ＯＵＴを出力しスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。
トランスＴ１の１次側巻線Ｎ１には入力電圧が印加されている。スイッチング素子Ｑ１がオンオフされることにより変調され２次側巻線Ｎ２へ伝達されて直流電圧が生成される。また補助巻線Ｎ３にも電圧が生成される。
定常時にはこの補助巻線Ｎ３から制御回路２の電源電圧が供給され、起動回路１からの電源電圧の供給は、制御回路２の基準電圧Ｖｒｅｆが立ち上がったことによりトランジスタＱ３をオンさせ、トランジスタＱ２がオフすることにより遮断される。
【００３４】
帰還検出回路３は、出力電圧をモニタして設定電圧になるように帰還信号を出力する。詳細にはシャントレギュレータＵ１及び抵抗Ｒ１、Ｒ２により出力電圧の設定を行い、実際の出力電圧との差に応じた帰還信号ＦＢをフォトカプラＰＣ１を介して制御回路２に送る。制御回路２は、その帰還信号ＦＢに基づいて出力電圧が設定電圧になるようにスイッチング信号ＯＵＴのデューティー比を変化させてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ時間の制御をする。
【００３５】
待機状態などの軽負荷時では、制御回路２のスイッチング信号ＯＵＴのデューティー比は小さくなりスイッチング素子Ｑ１のオン時間が短くなる。トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と補助巻線Ｎ３の巻線比は、スイッチング素子Ｑ１のオン時間が所定の値よりも短くなることにより補助巻線Ｎ３から十分な電源電圧が制御回路２へ供給できなくなる様に設定されている。
【００３６】
出力検出回路４は、出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき起動回路１からの制御回路２への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る。詳細には、出力電圧がツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧よりも高い場合、フォトカプラＰＣ２には電流が流れ起動回路１のトランジスタＱ２のベース電流を引き抜き、トランジスタＱ２のオフ状態を継続させる。
出力電圧がツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧よりも低くなると、フォトカプラＰＣ２に電流が流れなくなることで出力電圧が所定の電圧以下になったことが検出され、トランジスタＱ２がオンして起動回路１からの制御回路２への電源電圧の供給が許可される。
【００３７】
これらのことから、軽負荷状態ではスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下になり、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３からは制御回路２を動作させるために必要な電圧を供給できない。起動回路１を経由した電源電圧の供給も出力電圧が所定値よりも高ければ出力検出回路４により強制的に遮断され、出力電圧が所定値以下になるまで制御回路４は停止状態となりスイッチング電源装置自体も動作を停止することとなる。これにより出力電圧は低下していき所定値以下になると、制御回路２への起動回路１を経由した電源電圧の供給が許可され制御回路４が動作を開始する。しかし軽負荷状態が継続していれば、これらの動作を繰り返すこととなる。
【００３８】
このことを図を用いて説明する。
図２は、実施例における軽負荷時の動作を示したタイミングチャートである。図２において、（ａ）は出力電圧Ｖｏｕｔ、（ｂ）はトランジスタＱ２のベース電位Ｖｂ、（ｃ）は制御回路４の電源電圧Ｖｃｃの変化を示している。
（ａ）において破線Ｖ１は出力検出回路４の設定電圧を示し、破線Ｖ２は出力電圧の設定値を示している。（ｃ）において破線ｓで示したレベルが制御回路の停止電圧である。
出力電圧ＶｏｕｔがＶ１とＶ２の間にある時は、トランジスタＱ２のベース電位Ｖｂは低電位にされ強制的なオフ状態である。従って、制御回路４の電源電圧Ｖｃｃは停止電圧以下になっている。出力電圧ＶｏｕｔがＶ１まで低下するとトランジスタＱ２のベース電位Ｖｂは上昇し、制御回路４に電源電圧が供給される。これにより、出力電圧Ｖｃｃが設定電圧Ｖ２まで上昇する。つまり、時間ｔ１からｔ２の間では動作状態、時間ｔ２からｔ３の間では停止状態がつくられ、軽負荷時にはこれらの状態が繰り返される。
【００３９】
以上により、軽負荷時にスイッチング電源装置を強制的に停止させる期間がつくられ電力損失を低減させることができる。
【００４０】
尚、本発明は、２次側電圧の変動を１次側から検出する構成のスイッチング電源装置に適用しても良い。例えば、トランスの１次側に２次側電圧の変動を検出するための巻線が設けられ、この巻線の電圧変動により帰還信号が生成される。この帰還信号に基づき１次側巻線に印加される電圧がスイッチングされ、２次側電圧が設定電圧になるように制御されたスイッチング電源装置等である。
【００４１】
さらに、図１の実施例の構成を詳しく説明する。
図１の実施例の特徴は、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低く、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも高いときに、入力電圧Ｖｉｎから制御回路（主制御回路）２への電力供給及び磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から制御回路２への電力供給をオフし、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低いときに、入力電圧Ｖｉｎから制御回路２への電力供給をオンする出力検出回路（供給制御手段）４を設ける点にある。
【００４２】
一方、負荷電流Ｉｏ、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流、トランスＴ１の２次巻線を流れる電流、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起する電圧に基づく電源電圧Ｖｃｃ及びデューティ比には、それぞれ相関がある。
【００４３】
よって、負荷電流が増加すれば、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流及びトランスＴ１の２次巻線を流れる電流は増加し、電源電圧Ｖｃｃは増加し、デューティ比は増加する。
【００４４】
また、負荷電流が減少すれば、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流及びトランスＴ１の２次巻線を流れる電流は減少し、電源電圧Ｖｃｃは減少し、デューティ比は減少する。
【００４５】
したがって、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低くなると、電源電圧Ｖｃｃは制御回路２の停止電圧となり、制御回路２は停止し、補助巻線Ｎ３から制御回路２への電力供給はオフとなる。
【００４６】
特に、待機時及び軽負荷時では、図１の実施例は不連続モードで動作し、電源電圧Ｖｃｃの変動は大きくなるため、精度よく動作する。
【００４７】
さらに、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低くなると、出力検出回路４のツェナーダイオードＤ２及びフォトカプラＰＣ２はオフとなり、起動回路１のトランジスタＱ２はオンとなり、入力電圧Ｖｉｎから制御回路２への電力供給をオンする。
【００４８】
こうして、図１の実施例は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下が制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【００４９】
また、上述の例では、負荷電流Ｉｏの検出にあたり、電源電圧Ｖｃｃを利用したが、直接の負荷電流Ｉｏ、またはスイッチング素子Ｑ１を流れる電流、またはトランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流、またはトランスＴ１の２次巻線を流れる電流、またはデューティ比を検出してもよい。
【００５０】
さらにまた、上述の例では、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低いかどうかの判定にあたり、直接の出力電圧Ｖｏｕｔを検出したが、電源電圧Ｖｃｃを検出してもよい。
【００５１】
出力電圧Ｖｏｕｔと電源電圧Ｖｃｃとは相関があり、出力電圧Ｖｏｕｔが増加すれば電源電圧Ｖｃｃも増加し、出力電圧Ｖｏｕｔが減少すれば電源電圧Ｖｃｃも減少する。
【００５２】
そして、以下に、図に基づいて他の本発明を詳細に説明する。図３は本発明に係るスイッチング電源装置の第２実施例を示す構成図である。なお、図８の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
図３の実施例の特徴は、負荷電流Ｉｏが所定の値Ｖｒｅｆよりも低い時に、主制御回路Ｕ１への電力供給を禁止する供給制御手段Ｕ２０を設ける点にある。
また、供給制御手段Ｕ２０は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値Ｖｖｒ２よりも低い時に、主制御回路Ｕ１への電力供給の禁止を解除する。
【００５４】
さらに詳しくは、供給制御手段Ｕ２０は、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低く、したがって抵抗Ｒ６に発生する電圧が所定の値である電圧Ｖｃｒ２よりも低く、かつ、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値である電圧Ｖｖｒ２よりも高いときに、以下の特徴を有する。
【００５５】
抵抗Ｒ１を介する入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給、及び磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１への電力供給をスイッチＳＷ２でオフする。
【００５６】
さらにまた、供給制御手段Ｕ２０は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値であるＶｖｒ２よりも低いときに、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給をスイッチＳＷ２でオンする特徴を有する。
【００５７】
スイッチＳＷ２がオンすると、抵抗Ｒ１を介して、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１へ電力を供給する。
【００５８】
供給制御手段Ｕ２０は、負荷電流Ｉｏを検出する抵抗Ｒ６と、検出した負荷電流Ｉｏの値を判定する演算増幅器Ｕ３と、出力電圧Ｖｏｕｔの値を判定するコンパレータＵ４と、信号を伝達するフォトカプラＯＣ２と、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給をオンオフするスイッチＳＷ２とその他素子とで構成される。
【００５９】
抵抗Ｒ６には、負荷電流Ｉｏに比例した電圧が発生する。演算増幅器Ｕ３は、抵抗Ｒ６に発生した電圧と電圧Ｖｃｒ２とを比較し、負荷が軽負荷であるかどうかを判定する。その出力は、抵抗Ｒ８でゲインが調整され、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードに接続される。コンデンサＣ４と抵抗Ｒ７とはフィルタを構成する。
【００６０】
コンパレータＵ４は、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とを比較し、出力電圧Ｖｏｕｔが低下したかどうかを判定する。更に、その出力はダイオードＤ３を介して、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードに接続される。抵抗Ｒ６に発生する電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔと比較して無視できるほど小さく、無視できる。演算増幅器Ｕ３及びコンパレータＵ４は、コンデンサＣ１で平滑された電圧で動作する。
【００６１】
フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタは、スイッチＳＷ２に接続される。スイッチＳＷ２は、一方が抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２に接続され、他方が主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃに接続される。抵抗Ｒ５はスイッチＳＷ２をバイアスする。
【００６２】
図３の実施例の動作を説明する。なお、図８の従来例と同様のものは説明を省略する。スイッチング電源装置の起動において、主制御回路Ｕ１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ２とを介し入力電圧Ｖｉｎから電力の供給を受ける。フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフである。
【００６３】
そうして、起動後の定常出力では、主にトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から電力の供給を受ける。フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。
【００６４】
このとき、負荷電流Ｉｏは定常であり、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも大きく、演算増幅器Ｕ３の出力はＬｏｗとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなる。出力電圧Ｖｏｕｔは定常であり、出力電圧Ｖｏｕｔは電圧Ｖｖｒ２よりも大きく、コンパレータＵ４の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ３はオフとなる。
【００６５】
次に、負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合を説明する。抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００６６】
出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖｖｒ２よりも低下すると、コンパレータＵ４の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ３はオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなり、主制御回路Ｕ１は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【００６７】
出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖｖｒ２よりも上昇すると、再びコンパレータＵ４の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ３はオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００６８】
そうして、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とからなるヒステリシスや系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
負荷電流Ｉｏが定常となれば、間歇的な動作は連続的な動作に移行する。
【００６９】
特に、コンパレータＵ４にヒステリシスがあると好適に間歇的な動作をする。
【００７０】
スイッチング素子ＳＷ１が間歇に動作をすれば、このオンオフに起因する損失は減少し、消費電力が小さくなる。
また、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給が間歇的に動作をすれば、主制御回路Ｕ１における消費電力も間歇的になり小さくなる。
【００７１】
以上のことにより、本発明のスイッチング電源装置では負荷の待機時及び軽負荷時に、消費電力を低減することができる。
【００７２】
そしてまた、主制御回路Ｕ１の停止のときは、磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１への電力供給のみならず、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給もオフするため、一層、消費電力は小さくなる。
【００７３】
また、出力電圧Ｖｏｕｔの低下は、コンパレータＵ４によって制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【００７４】
上述の例では、コンパレータＵ４が配置されるものであったが、コンパレータＵ４を省略することもできる。このときの構成は、図３において、コンパレータＵ４、ダイオードＤ３及び電圧Ｖｖｒ２を省略したものとなる。
【００７５】
この場合の動作を説明する。図３の実施例と同様のものは説明を省略する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００７６】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、コンデンサＣ１で平滑された電圧も低下し、演算増幅器Ｕ３は動作できなくなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、主制御回路Ｕ１は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【００７７】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、コンデンサＣ１で平滑された電圧も上昇し、演算増幅器Ｕ３が動作できるようになると、再び演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００７８】
そうして、演算増幅器Ｕ３の動作範囲や系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
ただし、間歇的に動作しているときの出力電圧Ｖｏｕｔは、定常出力のときのものより低くなる。
【００７９】
また、上述の例では、演算増幅器Ｕ３は負荷電流Ｉｏを判定していたが、これとは別に、演算増幅器Ｕ３はスイッチング素子ＳＷ１の電流で判定するようにしてもよい。負荷電流Ｉｏとスイッチング素子ＳＷ１の電流は相関がある。
【００８０】
更にまた、上述の例では、コンパレータＵ４は出力電圧Ｖｏｕｔを判定していたが、これとは別に、コンパレータＵ４はコンデンサＣ２の電圧で判定するようにしてもよい。出力電圧ＶｏｕｔとコンデンサＣ２の電圧は相関がある。
【００８１】
また、上述の例では、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とからなるヒステリシスや系の応答等により間歇的な動作を実現していたが、これとは別に、負荷電流Ｉｏが軽負荷となり、演算増幅器Ｕ３が動作している期間に、スイッチＳＷ２自身が所定の周期で発振し、間歇するようにしてもよい。
【００８２】
この場合の動作を詳しく説明する。図３の実施例と同様のものは説明を省略する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなる。
【００８３】
そうして、スイッチＳＷ２が所定の周期でオンとオフを繰り替えし、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
負荷電流Ｉｏが定常となれば、間歇的な動作は連続的な動作に移行する。
【００８４】
さらにまた、上述の例では、スイッチＳＷ２自身が所定の周期で発振するものであったが、これとは別に、スイッチＳＷ２がオフした後に、所定の期間スイッチＳＷ２のオフ期間を保持するだけでも、同様に間歇的な動作となる。
【００８５】
また、図４は本発明に係るスイッチング電源装置における第３実施例の構成図である。なお、図３の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００８６】
図４の実施例の特徴は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づき電流指令値ＶＦＢを制御し、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値を制御する、つまり電流制御方式の主制御回路Ｕ１０を有するスイッチング電源装置において、電流指令値ＶＦＢが所定の値Ｖｃｒ１よりも低い時に、主制御回路Ｕ１０への電力供給を禁止する供給制御手段Ｕ２０を設ける点にある。
また、供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢが所定の値Ｖｃｒ１’よりも高いときに、電流制御方式の主制御回路１０への電力供給の禁止を解除する。
【００８７】
さらに詳しくは、供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢが所定の値である電圧Ｖｃｒ１よりも低いときに、磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１０への電力供給をオフする。
【００８８】
また、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１０への電力供給は抵抗Ｒ１を介して常時、電力供給する。
【００８９】
そしてまた、図４の実施例は、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ１と、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧である基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差の電流指令値ＶＦＢとスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値ＣＳとに基づき、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフする主制御回路Ｕ１０と、を備える。
【００９０】
供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢの大きさを判定するコンパレータＵ５と、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０への電力供給を禁止するスイッチＳＷ２とその他素子とで構成される。
また、抵抗Ｒ１が電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに接続される。コンパレータＵ５は、コンデンサＣ２で平滑された電圧で動作する。
【００９１】
抵抗Ｒ９には、スイッチング素子ＳＷ１の電流に比例した電圧が発生する。この電圧は、フィルタＦを介して電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の信号ＣＳとなる。スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に基づく制御をする。
【００９２】
電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は、信号Ｖｇａｔｅによってスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。電流指令値ＶＦＢに基づき信号ＣＳの値を制御し、信号ＣＳの値に基づきオンとオフとの時間の割合（デューティ比）を調整する。オンオフの周波数は変化しない。
電流指令値ＶＦＢには、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタが接続される。また、電流指令値ＶＦＢはダイオードＤ１０を介して、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とで分圧され、コンパレータＵ１１に接続され、信号ＣＳと比較される。
【００９３】
コンパレータＵ１１は、電流指令値ＶＦＢはダイオードＤ１０を介して、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とで分圧された値と信号ＣＳの値とを比較し、これらが等しくなるところで動作する。つまり、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値が定まる。
抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１との分圧により、電流指令値ＶＦＢの値はスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値を増幅した値となる。
【００９４】
コンパレータＵ５は、電流指令値ＶＦＢと電圧Ｖｃｒ１とを比較し、電流指令値ＶＦＢが低下したかどうかを判定する。その出力はダイオードＤ４を介して、スイッチＳＷ２に接続される。コンパレータＵ５は、コンデンサＣ２で平滑された電圧で動作する。
電流指令値ＶＦＢはスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に相関が有り、負荷に相関が有る。
【００９５】
また、コンパレータＵ４での判定はヒステリシスを設ける。閾値を電圧Ｖｖｒ１及びＶｖｒ１’とする。
【００９６】
図４の実施例の動作を説明する。なお、図８の従来例と同様のものは説明を省略する。出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、電流指令値ＶＦＢは低下し、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値は低下し、つまりスイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が減少し、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。
【００９７】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、電流指令値ＶＦＢは上昇し、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値は上昇し、つまりスイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が増加し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。
【００９８】
このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧に制御される。
つまり、スイッチング電源装置は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づき電流指令値ＶＦＢを制御し、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値を制御する電流制御方式の主制御回路Ｕ１０で構成される。
【００９９】
電流指令値ＶＦＢとスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値とは相関を保つように制御される。入力電圧Ｖｉｎ及び出力電圧Ｖｏｕｔが一定のとき、電流指令値ＶＦＢはスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に相関のある値となり、即ち、負荷電流Ｉｏに相関のある値となる特有の性質がある。また、出力電圧Ｖｏｕｔが変動しているときは、電流指令値ＶＦＢにその変動が反映される。電流指令値ＶＦＢには、出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｏとの双方の情報が含まれる。
【０１００】
負荷電流が定常のときは、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも大きくなり、コンパレータＵ５の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。
【０１０１】
次に、負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合を説明する。電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少し、コンデンサＣ２で平滑された電圧も減少する。
【０１０２】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、電流指令値ＶＦＢは上昇するようにフォードバックする。
【０１０３】
電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１’に達すると、コンパレータＵ５の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【０１０４】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、電流指令値ＶＦＢは低下するようにフォードバックする。
【０１０５】
再び、電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１０６】
そうして、コンパレータＵ５に設けた電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスと系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
【０１０７】
図５に基づいて、上述の図４の実施例における動作を詳細に説明する。。図４（ａ）は電流指令値ＶＦＢの変化を、（ｂ）は電流制御方式の主制御回路Ｕ１０における信号Ｖｇａｔｅの変化を、また（ｃ）は電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃの変化を示す。
電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とはコンパレータＵ５のヒステリシスを示す。
【０１０８】
時刻ｔ１までは負荷は定常負荷となっており、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１より大きい。スイッチＳＷ２はオンとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は信号Ｖｇａｔｅを出力し、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きい。
【０１０９】
時刻ｔ１で負荷が軽負荷にとなると、出力電圧Ｖｏｕｔを安定にするフィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは減少し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は信号Ｖｇａｔｅのオン時間の割合（デューティ比）が減少する。出力電圧Ｖｏｕｔは一定に制御される。電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１より大きい。スイッチング素子ＳＷ１のオンオフの周波数は変化しないので、このオンオフに起因する損失は減少せず、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の消費電力も減少しない。よって、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きい。
【０１１０】
次に、時刻ｔ２で電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１に達すると、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、信号Ｖｇａｔｅは出力されず、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなる。電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃはほぼ零となる。
出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。フィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは増加する。
【０１１１】
更に、時刻ｔ３で電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１’に達すると、スイッチＳＷ２はオンとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、信号Ｖｇａｔｅは出力され、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフする。このオンオフに起因する損失と、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の消費電力とによって、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きくなる。
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。フィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは減少する。
【０１１２】
以上のことにより、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は、電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスと系の応答等により、間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
【０１１３】
電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスが小さい場合は、間歇の間隔が狭くなる。
一方、電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスが大きい、つまりＶｃｒ１’が十分に大きい場合は、コンパレータＵ５はラッチ回路のように動作する。
【０１１４】
この場合の動作を詳しく説明する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１１５】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、コンデンサＣ２で平滑された電圧も低下し、コンパレータＵ５は動作できなくなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【０１１６】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、コンデンサＣ２で平滑された電圧も上昇し、コンパレータＵ５が動作できるようになると、再びコンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１１７】
そうして、コンパレータＵ５の動作範囲や系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
ただし、間歇的に動作しているときの出力電圧Ｖｏｕｔは、定常出力のときのものより低くなる。
【０１１８】
しかしながら、図４の実施例は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下は、コンパレータＵ５により適当な値に制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【０１１９】
また、抵抗Ｒ１が主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに接続されると、スイッチＳＷ２では抵抗Ｒ１での消費電力を抑制することができないが、スイッチＳＷ２、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２及びダイオードＤ２の耐圧を低く抑えることができるという効果がある。
【０１２０】
上述の例では、コンパレータＵ５は電流指令値ＶＦＢの値を判定していたが、これとは別に、コンパレータＵ５は抵抗Ｒ９に発生する電圧の値を判定するようにしてもよい。同様にスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流をカレントトランスで検出しこれをコンパレータＵ５で判定してもよい。
【０１２１】
また、上述の例では、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０のみを集積化しているように取り扱っていたが、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０とスイッチＳＷ２とコンパレータＵ５と電圧Ｖｃｒ１とを単一の集積回路Ｕ３０で構成してもよい。図６を用いて詳しく説明する。図６は、図４の実施例について、ブロックを使って分かりやすく書直したものであり、本発明の第４実施例を示す構成図である。
単一の集積回路Ｕ３０で構成することにより、小型化及び低コスト化ができるという効果がある。
【０１２２】
更にまた、図６に示すとおり、スイッチＳＷ２とコンパレータＵ５と電圧Ｖｃｒ１とを集積回路Ｕ２０で構成してもよい。汎用性のある電流制御方式の主制御回路Ｕ１０と集積回路Ｕ２０とを組合せることにより、小型化及び低コスト化ができるという効果がある。
【０１２３】
また、上述の例では、主制御回路Ｕ１及び電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給を禁止し、スイッチング素子ＳＷ１をオフさせていたが、これとは別に、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路のみを停止させてもよい。この場合は、スイッチング素子のオンオフに起因する損失のみ減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少しない。
【０１２４】
更にまた、上述の例では、主制御回路Ｕ１及び電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給を禁止すると、信号Ｖｇａｔｅの端子は高インピーダンスとなり、抵抗Ｒ２でプルダウンし、スイッチング素子ＳＷ１はオフしていたが、供給制御手段に同期して、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路は信号ＶｇａｔｅをＬｏｗレベルにクランプするようにしてもよい。
この場合は、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路を含まない主制御回路を動作させるための電力は減少する。
【０１２５】
また、上述の例では、本発明をフライバックコンバータに適用したものであったが、フォワードコンバータ、降圧形コンバータ、昇圧形コンバータその他のコンバータに適用してもよい。
【０１２６】
更にまた、上述の例では、オンオフの周波数が変化しない固定周波数制御方式であったが、オンオフの周波数が変化する可変周波数制御方式に適用してもよい。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果がある。
請求項１、２、５に記載の発明によれば、軽負荷状態の検出と出力電圧の電圧レベルの検出を行いその結果を基にして制御回路への電源電圧の供給を遮断しスイッチング電源装置自体の動作を停止させる時間を生成する。これにより軽負荷時の電力損失を低減させたスイッチング電源装置を実現できる。
【０１２８】
請求項３及び請求項４記載の発明によれば、帰還信号、出力検出信号の生成及び伝達にフォトカプラを使用することで回路構成を比較的容易且つ安価に実現することができる。
【０１２９】
請求項６に記載の発明によれば、負荷電流が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減するという効果がある。
【０１３０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６の発明において、供給制御手段は、出力電圧が所定の値よりも低いときに、供給制御手段は主制御回路への電力供給の禁止を解除するようにしたため、請求項６の効果と共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
【０１３１】
請求項８に記載の発明によれば、負荷電流が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減すると共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
つまり、出力電圧を検出することなく請求項７の効果を実現できる。
【０１３２】
請求項９に記載の発明によれば、電流制御方式において、電流指令値が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減すると共に、構成が簡単で小型化、低コスト化ができるという効果がある。
つまり、電流制御方式特有の特性を生かして、請求項６の効果を簡単な構成で実現できる。
【０１３３】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９の発明において、供給制御手段は、電流指令値が所定の値よりも高いときに、主制御回路への電力供給の禁止を解除するようにしたため、請求項９の効果と共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
【０１３４】
さらにまた、本発明によれば、待機時及び軽負荷時の消費電力低減と共に、好適な出力特性を有し、小型化及び低コスト化が容易なスイッチング電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の一実施例における軽負荷時の動作を示したタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図５】図４の実施例の動作を説明するための特性図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す構成図である。
【図７】従来におけるスイッチング電源装置の構成図である。
【図８】他の従来のスイッチング電源装置の構成図である。
【符号の説明】
１　起動回路
２　制御回路
３　帰還検出回路
４　出力検出回路
Ｕ１，Ｕ１０　主制御回路
Ｕ２０　供給制御手段
ＳＷ１，Ｑ１　スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ３１　磁性素子（トランス）
Ｖｉｎ　入力電圧
Ｖｏｕｔ　出力電圧
Ｉｏ　負荷電流
ＶＦＢ　電流指令値
【図１】
2004072992.tif 000003
【図２】
2004072992.tif 000004
【図３】
2004072992.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004072992.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004072992.tif 000009
【図８】
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