(57)【要約】【課題】液晶テレビなどデジタル電子機器は待機状態でも電力を消費している。この軽負荷時の損失を軽減するために、軽負荷であることを安定に判別できるスイッチング電源を提供する。【解決手段】負荷電流を直接監視せずに、誤差増幅部の出力信号を監視することで軽負荷を判別できる。軽負荷時に間欠スイッチング動作に切替えることで軽負荷時の電力損失を軽減できる。【効果】無負荷に近い軽負荷を判別できるため、間欠動作時の消費電力を減らすことで、未使用時の電力消費を減らして【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の電圧を直流電圧に変換する電源回路において、負荷電圧を安定化するために備えた誤差増幅部の信号値を判別することにより、連続動作と間欠動作に切替える手段備えるスイッチング電源回路。
【請求項２】
整流平滑部と、スイッチング部と、変圧器と、パルス幅変換部と、誤差増幅部と、基準電圧部と、軽負荷判別部と、間欠信号発生部を備えた請求項１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】
本発明は、スイッチング電源回路、特に軽負荷時に間欠動作させることにより、電力損失を軽減することができるスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示す通り、入力端子２１の交流電源電圧を整流平滑部２２で直流電圧に整流平滑して、スイッチング部２３にて高周波数（例えば１００ｋＨｚ）の制御されたパルス幅の交流電圧に変換する。この交流電圧を変圧器２４で電圧変換して、整流平滑部２５で直流電圧に整流平滑して、負荷端子２６に出力電圧を供給する。抵抗分圧で構成された電圧検知部２７により分圧された電圧と、基準電圧部２８の電圧を、誤差増幅部２９で比較その誤差を増幅した誤差信号を、パルス幅変換部２０に送り、調整されたパルス信号に変換してスイッチング部２３をパルス幅制御している。この一連の不帰還増幅制御により出力電圧は安定した直流電圧を得ることができる。
【０００３】
図２の従来回路は、無負荷に近い軽負荷の場合に、スイッチング部２３は、ゼロ時間に近い導通時間で連続して高周波スイッチングしている。この動作状態では、変圧器２４のコアー損失やスナバ部損失やスイッチング損失やスイッチング部の分布容量損失は無視できない値である。これら損失は最大負荷時と対してからわらない値であった。
【０００４】
この対策ため、従来例として、特開平４−０１２６６６号公報に開示されている。これは軽負荷時に間欠スイッチング動作させることで損失を軽減できるスイッチング電源回路である。この技術を図３で示す。
図３において、入力端子３１の交流電源電圧を整流平滑部３２で直流電圧に整流平滑して、スイッチング部３３にて高周波数の制御された交流電圧に変換する。この交流電圧を変圧器３４で電圧変換して、整流平滑部３５で直流電圧に整流平滑して、負荷端子３６に出力電圧を供給する。電圧検知部３７により分圧された電圧と、基準電圧部３８の電圧を、誤差増幅部３９で比較その誤差を増幅した誤差信号を、パルス幅変換部３０で調整されたパルス信号をスイッチング部３３に送りパルス幅制御している。
【０００５】
負荷電流を電流検知部４１で検知して、軽負荷判別部４２で軽負荷であるのか、重負荷であるのか、負荷電流値で判別して、軽負荷時に間欠動作して、通常負荷時に連続動作している。
また、負荷より、通常負荷であるのか、軽負荷であるのか、判別信号を受けて、連続動作と間欠動作を決めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記に述べた通り、軽負荷時に連続動作では、変圧器２４のコアー損失やスナバ部損失やスイッチング損失やスイッチング部の分布容量損失を軽減できなかった。近年、普及が進んでいるデジタル機器においては、軽負荷時である待機時の消費電力の軽減要求が強まっている。
軽負荷時に間欠動作する場合には、負荷側より軽負荷信号を受けるか、負荷電流を検知して軽負荷判別する必要がある。
【０００７】
負荷側より軽負荷信号を受ける場合は、負荷への電力供給線の他に、この信号を伝達する線を設けて接続する必要がある。しかし、ＡＣアダプタなど、すでに普及しているスイッチング電源装置では、この信号を伝達する線は存在しない。
また、スイッチング電源内部で負荷電流を検知する方法では、電流検知抵抗が必要でこの損失を少なくしようとすれば、電流検知信号は非常に微小電圧になる。さらに、無負荷に近い軽負荷時の信号レベルはさらに小さくなるため、連続動作と間欠動作を安定して切替えることは事実上困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負荷に供給する出力電圧を安定化するための誤差増幅回路の出力信号が、通常負荷時と軽負荷時が明らかに異なる値であることに着目して、この信号値で、間欠動作と連続動作を判定するものである。
【０００９】
図６の電圧特性グラフ６１の通り、パルス幅が一定であるとき、通常負荷より軽負荷に変化させると、変圧器交流電圧の平均値から尖頭値に近づくため、電圧は急速に上昇する。
負荷電圧を安定化するために不帰還増幅制御中であれば、図６の電圧特性グラフ６３の通り、誤差増幅部の働きにより、誤差増幅部の出力信号電圧は大きく変化する（下げる）ことで、パルス幅の導通時間も大きく変化して、図６の電圧特性グラフ６２の通り、出力電圧を一定にしている。
例えば、１００％の最大負荷から負荷を徐々に軽くして行くと、１０％負荷までの通常負荷範囲では、パルス幅導通時間比３０％程度で、ほとんど変化しないが、１０％負荷から無負荷の負荷変化で、パルス幅導通時間比は、約３０％から約０％まで大きく変化する。
【００１０】
誤差増幅部の出力信号電圧が、図４の誤差増幅部出力電圧５７のように１Ｖのときは、パルス幅の導通時間がゼロ値である。図４の誤差増幅部出力電圧５５のように４Ｖのときは、パルス幅の導通時間が図４のパルス幅変換部出力電圧５９の通り最大幅値（５０％）になる。１０％負荷から無負荷の負荷変化で、図６の電圧特性グラフ６３の通り、誤差増幅部の出力信号電圧は、約３Ｖから約１Ｖに変化する。
ここで、連続動作と間欠動作を、誤差増幅部の出力信号電圧値、１．５Ｖ程度に設定することで安定した切替えが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のスイッチング電源回路の実施例を示す。
【実施例】
入力端子１の交流電源電圧を整流平滑部２で直流電圧に整流平滑して、スイッチング部３にて高周波数（例えば１００ｋＨｚ）の制御されたパルス幅の交流電圧に変換する。この交流電圧を変圧器４で電圧変換して、整流平滑回部５で直流電圧に整流平滑して、負荷端子６に出力電圧を供給する。抵抗分圧で構成される出力の電圧検知部７により分圧された電圧と基準電圧部８の電圧を、誤差増幅部９で比較してその差電圧を増幅する。誤差増幅部９出力の誤差信号電圧を、パルス幅変換部１０に送り、ある調整されたパルス幅変調信号でスイッチング部３を制御している。
【００１２】
誤差増幅部９出力の誤差信号電圧が図４のパルス幅変換部出力電圧５７の通り、１Ｖのときは、パルス幅の導通時間がゼロ値である。図４のパルス幅変換部出力電圧５５の通り、４Ｖのときは、パルス幅の導通時間が図４のパルス幅変換部出力電圧５９の通り、最大幅値（５０％）になるように設定している。
基準電圧部８より、１．５Ｖの基準電圧と誤差増幅部９出力の誤差信号電圧を軽負荷判別部１１で受けて、誤差増幅部９出力の誤差信号電圧が１．５Ｖ以下のときに、間欠信号発生部１２を動作するように軽負荷判別部１１出力の信号を間欠信号発生部１２へ送る。間欠信号発生部１２が動作状態になると、１ｍｓ間、５Ｖ（Ｈレベル）で、３０ｍｓ間、０Ｖ（Ｌレベル）の電圧を出力する。
【００１３】
このとき、抵抗器である信号変換部１３を通して、誤差増幅部９出力の誤差信号電圧は、３１ｍｓ周期の電圧変化する。
誤差増幅部９の出力端子は、ハンチング防止のため積分回路であるため、積分された３１ｍｓ周期の脈動電圧になる。
この動作を、図４を用いて説明する。間欠信号電圧５１は、軽負荷時で間欠信号発生部１２が動作したときの出力信号を示している。このとき、誤差増幅部９の出力は誤差増幅部出力電圧５３になる。この誤差増幅部出力電圧５３と三角波電圧５２を比較することで、パルス幅変換部１０でパルス幅変換部出力電圧５４が作られる。このパルス幅変換部出力電圧５４をスイッチング部３に送り、間欠動作させる。
【００１４】
間欠動作でないときは誤差増幅部９出力が誤差増幅部出力電圧５５から誤差増幅部出力電圧５７の範囲で変化している。誤差増幅部出力電圧５５のとき誤差増幅部９出力はパルス幅変換部出力電圧５９になり、誤差増幅部出力電圧５７のとき誤差増幅部９出力はパルス幅変換部出力電圧５８になる。三角波電圧５６は三角波電圧５２と同一でパルス幅変換するための三角波信号でパルス幅変換部１０の内部発振器の信号電圧である。
【００１５】
本発明は、従来の回路図である図２に、軽負荷判別部１１と間欠信号発生部１２と信号変換部１３が追加された回路構成である。
この追加部分を具体的な詳細回路を図５に示す。
軽負荷判別部１１は、Ｃ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｄ１，ＩＣ１の１〜３部分で構成している。
間欠信号発生部１２は、Ｃ２，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｄ２，ＩＣ１の５〜７部分で構成している。
信号変換部１３は、Ｒ５である。
【００１６】
【発明の効果】
間欠動作機能のない従来のスイッチング電源回路では無負荷時損失が５Ｗ以上であった。これに対して、本発明のスイッチング電源回路では間欠動作状態に切替えて無負荷損失は０．６Ｗに軽減できる。
また、図６の電圧特性グラフ６３の通り、誤差増幅部９の出力電圧は、通常負荷時に比較して軽負荷時変化量が大きいため、判別電圧値が多少変化しても負荷電流値の変化が少ない。その結果、負荷電流を検知して判別する従来に比較して、間欠動作と連続動作切替え値のバラツキは少なくなる。本発明のスイッチング電源回路では最大負荷の５％以下の負荷値で、安定して連続動作と間欠動作の切替えができる。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブロック回路図である。
【図２】従来のブロック回路図である。
【図３】従来のブロック回路図である。
【図４】本発明の動作説明チャート図である。
【図５】本発明実施例の詳細回路図である。
【図６】電圧電流特性グラフ説明図である。
【符号の説明】
１：入力端子
２：整流平滑部
３：スイッチング部
４：変圧器
５：整流平滑部
６：負荷端子
７：電圧検知部
８：基準電圧部
９：誤差増幅部
１０：パルス幅変換部
１１：軽負荷判別部
１２：間欠信号発生部
１３：信号変換部（抵抗器）
２０：パルス幅変換部
２１：入力端子
２２：整流平滑部
２３：スイッチング部
２４：変圧器
２５：整流平滑部
２６：負荷端子
２７：電圧検知部
２８：基準電圧部
２９：誤差増幅部
３０：パルス幅変換部
３１：入力端子
３２：整流平滑部
３３：スイッチング部
３４：変圧器
３５：整流平滑部
３６：出力端子
３７：電圧検知部
３８：基準電圧部
３９：誤差増幅部
４１：電流検知部
４２：軽負荷判別部
４３：間欠信号発生部
５１：間欠信号電圧
５２：三角波電圧
５３：誤差増幅部出力電圧
５４：パルス幅変換部出力電圧
５５：誤差増幅部出力電圧
５６：三角波電圧
５７：誤差増幅部出力電圧
５８：パルス幅変換部出力電圧
５９：パルス幅変換部出力電圧
６１：電圧特性グラフ
６２：電圧特性グラフ
６３：電圧特性グラフ
６４：判別電圧値
【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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