(57)【要約】【課題】間欠発振動作時に異常音が発生するのを防止したスイッチング回路において、支障がなく正常状態に復帰できるようにする。【解決手段】間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線に誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路３と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路４と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタＴＲ２に流れる電流を減少させる過電流検出回路１と、ドライブ巻線から検出されるフライバック電圧が所定値以下のとき前記ピーク電流制限回路を不動作させるフライバック電圧検出回路６とよりなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給した整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、
間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線に誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少させる過電流検出回路と、
ドライブ巻線からフライバック電圧を検出し、検出されるフライバック電圧が所定値以下のとき前記ピーク電流制限回路を不動作させるフライバック電圧検出回路とよりなることを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
前記フライバック電圧検出回路はフライバック電圧が所定値以下なったことを検出する第１のフライバック電圧検出トランジスタと、前記第１のフライバック電圧検出トランジスタにて制御されピーク電流制限回路を強制的に不動作させる第２のフライバック電圧検出トランジスタとよりなることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項３】
前記フライバック電圧はパルストランスのドライブ巻線より得られる負電圧を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に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】
本発明は低消費電力化を図る軽負荷間欠発振対応回路を備えたスイッチング電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からスイッチング電源回路、特にＲＣＣ（リンギング・チョーク・コンバータ）電源方式において、軽負荷時に間欠発振が起きることは知られていた。しかし、この間欠発振状態では、“ヒ゛ー、ヒ゛ー”と言う音や、“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”と言う音がし、いわゆる異常発振と呼ばれ、発生してはいけない状態として扱われていた。ただし、この状態では消費損失電力が少なくなっているといった効果があり、待機時等に使えれば、回路の低消費電力化を図る上で非常に有効なものとなる。しかしながら、それ以上に異常音がする不具合により、現在では実用化されていないのが実状である。
【０００３】
従って、上述した回路において、軽負荷時に異常音が発生せず、間欠発振動作できれば、スイッチング電源回路の待機時に内部発振器を利用した電源回路で使用されている軽負荷間欠（バーストモードと呼ばれている。）と同様の効果が現れ、待機時等における消費電力を減少させることが可能となる。
【０００４】
特にＲＣＣ電源方式による軽負荷間欠発振で異常音が聞こえてしまう理由として、間欠発振になると、起動動作の繰り返しになるため、２次側の出力端子に接続されている電解コンデンサ等に充電するエネルギーが多量に必要となり、このエネルギーを供給するためパワートランジスタに大きなパルス電流が流れ、それにより発振周波数が遅くなり、可聴周波数領域に入ってしまうためである。この繰り返しが何度も生じるのである。
【０００５】
図３は軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したスイッチング電源回路である。Ｒ１はパワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出するための大電力タイプのパワー抵抗である。この回路構成は、ＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、制御系Ｓ内にある過電流保護開始ポイントが変化するよう（同じ電流値でも早く動作するよう）に補正をかけるパラメータｒ１を、過電流検出用トランジスタＴＲ１に加えている場合等と、同じ効果を使うことで対応しようとするものである。そして、これは入力電圧の変化に伴い、その変化する電圧に比例して変化する部分に接続された過電流保護回路補正用抵抗ｒ１を通じて流れてくる電流Ｉ１と、電流検出用パワー抵抗Ｒ１から得られる電圧Ｖ１を混合して、過電流検出用トランジスタＴＲ１を動作させる回路方式である。
【０００６】
即ち、この方式を利用して、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流を検出する検出抵抗値自体を変化させて検出電圧を上昇させるのではなく、過電流保護回路補正用抵抗ｒ１の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ１＞ｒ２に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ１よりも小さい抵抗値（抵抗ｒ１と抵抗ｒ２とを並列接続した状態）になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【０００７】
これにより過電流保護回路の動作開始レベルが低くなり、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が初期設定値より少ない電流値にて、より早く過電流保護回路が動作することになる。これは入力電圧による過電流保護補正用電圧を利用して、等価的に過電流検出電圧を上げてしまい、過電流保護開始ポイントを早く動作させるものである。
【０００８】
従ってパワートランジジスタＴＲ２のドレイン電流Ｉｄが少ししか流れないため“ヒ゜ィ、ヒ゜ィ”音等の異常音は、聞こえなくなった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２３８４４０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
待機時等の軽負荷時に間欠発振動作させて、回路の低消費電力化を図ることが行われている。間欠発振動作時に発生するピーク電流のピーク値をピーク電流制限回路で減らし、異音、発信音が聞こえないようにするため、前述したように、過電流保護回路補正用抵抗ｒ１の値を、バーストモード時に擬似的に小さくして同様の効果を狙ったものである。そして、抵抗値をｒ１＞ｒ２に設定しておき、スイッチＳＷ１がオンした時には、等価的にｒ２よりも小さい抵抗値になるようにし、より過電流保護回路補正用抵抗から流れてくる電流を大きくするものである。
【００１１】
しかしスイッチＳＷ１を短絡させるためには、軽負荷になったことを外部から信号を貰わなければならなかった。そのため余分に入力端子を必要としてコストが上昇した。
【００１２】
そこでパルストランスのフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成し、従来のように外部から信号を加えることがなく、軽負荷時に間欠発振させても異常音が発生することがないようにすることが考えられる。
【００１３】
しかし何らかの負荷短絡等の異常状態が発生し、二次側出力電圧が低下するとピーク電流制限回路が動作し、通常の過電流検出回路の動作設定時より少ない電流値にて過電流検出回路が動作し、間欠発振させても異常音が発生することがないようにしている。そのため負荷の異常状態が解消されてもピーク電流制限回路が動作し、通常のピーク電力が得られず通常動作に復帰できない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のスイッチング電源回路は負荷の異常状態で負荷電圧が低下した後、負荷が正常状態に復帰するときピーク電流制限回路を強制的に不動作させ、正常状態に復帰できるようにしたもので、
ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流回路で整流し、パルストランスに供給した整流電圧をスイッチングし、前記パルストランスの二次巻線に接続された負荷に所定の負荷電圧を供給するスッチング電源回路において、間欠発振時にはパルストランスのドライブ巻線に誘起されるフォワード電圧の減少を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路でフォワード電圧の減少が検出されたとき動作されるピーク電流制限回路と、ピーク電流制限回路が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少させる過電流検出回路と、ドライブ巻線から検出されるフライバック電圧が所定値以下のとき前記ピーク電流制限回路を不動作させるフライバック電圧検出回路とよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１５】
本発明は前記フライバック電圧検出回路はフライバック電圧が所定値以上のときオンされる第１のフライバック電圧検出トランジスタと、前記第１のフライバック電圧検出トランジスタにて制御されピーク電流制限回路を強制的に不動作させる第２のフライバック電圧検出トランジスタとよりなるスイッチング電源回路を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の軽負荷間欠発振で異常音が聞こえるのを防止したスイッチング電源回路である。尚従来と同じ構成部分は同じ符号を記する。
【００１８】
パルストランスＴの１次巻線Ｔ１側のＡＣ電源（図示せず）からのＡＣ電圧が、整流ダイオードＤ１を介して当該スイッチング電源回路を構成する各構成素子に印加される。
【００１９】
ＴＲ２は、整流ダイオードＤ１により整流された電圧が印加され、制御回路１からの制御信号でオンするパワートランジスタである。抵抗Ｒ１１はＡＣ電源からの入力電圧の上昇に伴い、過電流保護開始ポイントが変化するように補正をかける補正抵抗で、パルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３に誘起されたフォワード電圧を制御回路１の過電流検出回路２に加える。
【００２０】
また、Ｃ１は、２次巻線Ｔ２側の出力端子に接続されている電解コンデンサで、当該電解コンデンサＣ１を介して負荷回路（図示せず）が接続されている。
【００２１】
電圧検出回路３は間欠発振時にはパルストランスＴのドライブ巻線Ｔ３で誘起されるフォワード電圧の減少を検出する。ピーク電流制限回路４は電圧検出回路３でフォワード電圧の減少を検出することにより動作される。制御回路１に含まれる過電流検出回路２はピーク電流制限回路４が動作されることにより動作しパワートランジスタに流れる電流を減少する。
【００２２】
フライバック電圧検出回路６はドライブ巻線Ｔ３に誘起される負の電圧であるフライバック電圧を検出する。このフライバック電圧は２次側巻線Ｔ２の出力電圧に比例した電圧が得られるものである。フライバック電圧検出回路６は検出されるフライバック電圧が所定値以上とき、ピーク電流制限回路４の動作に無関係にし、検出されたフライバック電圧が所定値以下のとき、ピーク電流制限回路４を強制的に不動作させる。
【００２３】
上述のような構成をなしており、通常動作時には電圧検出回路３よりフォワード電圧の減少を検出する検出電圧が検出されないので、ピーク電流制限回路４は動作されない。従って過電流検出回路２は第１の補正抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、制御回路１からの制御信号でパワートランジスタＴＲ２がオン・オフ動作することにより、負荷に通常の動作電圧を与える。
【００２４】
またこのときフライバック検出回路６は所定以上のフライバック電圧が検出されるため、不動作されピーク電流制限回路４には影響を与えない。
【００２５】
次に軽負荷間欠発振させたとき、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなるので、このままの状態で間欠発振を起こした場合には、パワートランジスタＴＲ２には、従来のように大きなピーク電流が流れてしまい、異常音の発生原因となる。
【００２６】
しかし本発明のスイッチング回路は、待機状態等で軽負荷間欠発振時にはドライブ巻線Ｔ３に発生するフォワード電圧の減少を電圧検出回路３で検出する。フォワード電圧の減少が検出されると、ピーク電流制限回路４が動作され、過電流検出回路２の動作開始電圧を強制的に低下させる。
【００２７】
過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路２の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路２を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００２８】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路２が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、異常音は聞こえなくなる。
【００２９】
ところで、負荷が短絡した時等の異常状態で負荷電圧が低下した時にも、軽負荷時において間欠発振させたと同様な状態を呈し、電圧検出回路３でフォワード電圧が低いと判断し電圧検出トランジスタ７をオフする。それによりピーク電流制限トランジスタ９をオンさせて過電流検出回路２を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が抑えられる。
【００３０】
この状態は負荷の異常状態が解消されたときにも継続され、そのままでは通常状態に復帰できない。しかし本発明のスイッチング回路ではフライバック電圧検出回路６でフライバック電圧が所定値以下であることを検出し、ピーク電流制限回路４を強制的に不動作させる。従って過電流検出回路２は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流されるので、通常動作状態に復帰できる。
【００３１】
図２は本発明のスイッチング回路の具体的な実施例示す回路図である。
【００３２】
ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流する整流ダイオードＤ１にはパルストランスＴの１次巻線Ｔ１およびパワートランジスタＴＲ２が接続されている。パワートランジスタＴＲ２のゲートには前述した過電流検出回路２を含む制御回路１、過電流検出回路２のピーク電流を制限するピーク電流制限回路４、電圧検出回路３およびフライバック電圧検出回路６が接続されている。
【００３３】
電圧検出回路３は電圧検出トランジスタ７と、電圧検出トランジスタ７のベースに接続されパルストランスＴ１のドライブ巻線Ｔ２に発生するフォワード電圧がダイオード８を介して加えられる第１の検出抵抗Ｒ１４と、第１の検出抵抗Ｒ１４に加えられたフォワード電圧で充電されるコンデンサーＣ１１と、フォワード電圧を分圧する第２の検出抵抗Ｒ１５とよりなる。
【００３４】
又ピーク電流制限回路４は電圧検出トランジスタ７にて制御されるピーク電流制限トランジスタ９と、パワートランジスタＴＲ２の過電流保護動作開始電圧を定める第１の補正抵抗Ｒ１１に並列に接続された前記ピーク電流制限トランジスタ９のコレクタ・エミッタ路と第２の補正抵抗Ｒ１２との直列回路とよりなる。ピーク電流制限トランジスタ９のコレクタとベース間にはバイアス抵抗Ｒ１６が接続されている。
【００３５】
さらにフライバック電圧検出回路６はドライブ巻線Ｔ３の負の電圧であるフライバック電圧を検出するダイオード１０と平滑コンデンサＣ１２、平滑された直流電圧を分割する分割抵抗Ｒ２０、Ｒ２１と分割抵抗Ｒ２０、Ｒ２１で分割された電圧がベースに加えられる第１のフライバック電圧検出トランジスタ１１および第１のフライバック電圧検出トランジスタ１１で制御される第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２よりなる。
【００３６】
第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２のコレクタ・エミッタはピーク電流制限トランジスタ９のベースとアース間に接続されている。
【００３７】
本発明のスイッチング回路は通常の動作時には制御回路１からの制御信号にてパワートランジスタＴＲ２がオン・オフされる毎にパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に所定の大きさの電圧が発生する。それに伴いパルストランスＴ１のドライブ巻線Ｔ２にフォワード電圧が誘起される。
【００３８】
通常の動作時に誘起されるフォワード電圧はダイオード８を介して抵抗Ｒ１４に加わり電圧と抵抗Ｒ１５で分割される電圧で電圧検出トランジスタ７はオンされる。そのため抵抗Ｒ１２およびバイアス抵抗Ｒ１６に加わるバイアス電圧は電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされるので、ピーク電流制限トランジスタ９はオフされる。
【００３９】
また通常の動作状態ではフライバック電圧検出回路６のダイオード１０を介してドライブ巻線Ｔ２に誘起される負荷電圧に比例し所定値以上のフライバック電圧が検出される。そのため分割抵抗Ｒ２０、Ｒ２１の分割点で得られる分割電圧が大きいので、第１のフライバック電圧検出トランジスタ１１はオンされ、第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２はオフされる。そのためピーク電流検出トランジスタ９には何等の影響を与えない。
【００４０】
従って過電流検出回路２は抵抗Ｒ１１に流れる電流値により発生する電圧で動作するので、通常の動作時には最大出力電力が取れる電流まで流れることとなる。
【００４１】
待機状態等の軽負荷時には制御回路１からの制御信号によりパワートランジスタＴＲ２は通常動作時に比してオフ時間が長くなるため、ドライブ巻線２に誘起されるフォワード電圧が低下する。
【００４２】
そのためフォワード電圧が低下することによりダイオード８と第１の検出抵抗Ｒ１４と第２の検出抵抗Ｒ１５により分圧されたコンデンサー１１の両端電圧も低下するため、電圧検出トランジスタ７のベース電圧も低下する。そのため電圧検出トランジスタ７はオフされる。
【００４３】
電圧検出トランジスタ７がオフされると、それまでバイアス抵抗１６の一端が電圧検出トランジスタ７のコレクタ・エミッタを介してアースされていたのが解除される。従ってダイオード８を介してバイアス抵抗１６に加えられるバイアス電圧はピーク電流制限トランジスタ９のベースに加えられ、ピーク電流制限トランジスタ９をオンさせる。
【００４４】
ピーク電流制限トランジスタ９がオンされると第１の補正抵抗Ｒ１１に第２の補正抵抗Ｒ１２が並列に接続されることになる。そのため過電流検出回路２の動作開始レベルが下げられ、パワートランジスタＴＲ２に流れるピーク電流を制限する。
【００４５】
過電流検出回路２の動作開始電圧を強制的に低下させることにより、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流が、通常の過電流検出回路２の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路２を動作させる。またそのため、過電流保護動作レベルを低めるので、パワートランジスタＴＲ２に流れる電流のピーク値は下げられる。
【００４６】
またパルストランスＴ１の２次巻線Ｔ２に接続された電解コンデンサＣ１に受電される電圧が通常動作時より低い電圧で過電流検出回路２が動作を開始するので、間欠発振させても起動時の発振周波数が低下されず、可聴周波数より高い発振周波数となるので、軽負荷時に間欠発振状態にしても早い発振周波数動作となり、“ピ  ィ、ピ  ィ”音等の異常音は聞こえなくなる。
【００４７】
ところで、前述したように負荷が短絡した時等の異常状態で負荷電圧が低下した時にも、電圧検出回路３でパルストランスＴに誘起されるフォワード電圧が低いと判断し、電圧検出トランジスタ７がオフされ、ピーク電流制限回路４のピーク電流制限トランジスタ８はオンされ、過電流検出回路２を低い電圧で動作させるので、パワートランジスタＴＲ２のピーク電流が抑えられる。
【００４８】
この状態は負荷の異常状態が解消されたときにも継続され、そのままでは通常状態に復帰できない。しかし負荷の異常状態が解消されて負荷電圧が復帰したとき、ドライブ巻線Ｔ３よりフライバック電圧検出回路６のダイオード１０を介して検出されるフライバック電圧が所定値以下である。そのため分割抵抗Ｒ２０、Ｒ２１の分割点で得られる分割電圧が小さいので、第１のフライバック電圧検出トランジスタ１１はオフされ、第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２はオンされる。
【００４９】
第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２がオンされることにより、ピーク電流検出回路４のピーク電流制限トランジスタ９をオフさせる。従って過電流検出回路２は通常動作し、パワートランジスタＴＲ２は通常のピーク電流まで流れるので、正常の動作状態に復帰される。
【００５０】
通常の動作状態に一旦復帰されると、前述したようにフライバック電圧検出回路６のダイオード１０を介して負荷電圧に比例し所定値以上のフライバック電圧が検出され、分割抵抗Ｒ２０、Ｒ２１の分割点で得られる分割電圧が大きくなる。そのため第１のフライバック電圧検出トランジスタ１１はオンされ、第２のフライバック電圧検出トランジスタ１２はオフされので、ピーク電流検出トランジスタ９はピーク電流制限回路の動作に影響を与えない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のスイッチング電源回路は電圧間欠発振時にはフォワード電圧の減少を電圧検出回路で検出して、ピーク電流制限回路を動作させ過電流検出回路の動作開始電圧を強制的に低下させ、パワートランジスタに流れる電流が、通常の過電流検出回路の動作設定時よりも少ない電流値にて過電流検出回路を動作させるように構成したものにおいて、負荷異常状態が解消されてから定常状態になるまでフライバック電圧検出回路でピーク電流制限回路を強制的に不動作させたので、支障が無く起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチング電源回路のブロック図である。
【図２】本発明のスイッチング電源回路の回路図である。
【図３】従来のスイッチング電源回路の回路図である。
【符号の説明】
Ｄ１    整流ダイオード
Ｔ      パルストランス
Ｔ３    ドライブ巻線
ＴＲ２  パワートランジスタ
Ｒ１１  第１の補正抵抗
Ｒ１２  第２の補正抵抗
１      ピーク電流制限回路
２      過電流検出回路
３      電圧検出回路
４      ピーク電流制限回路
６      フライバック電圧検出回路
７      電圧検出トランジスタ
９      ピーク電流制限トランジスタ
１１    第１のフライバック電圧検出トランジスタ
１２    第２のフライバック電圧検出トランジスタ
Ｒ１６  バイアス抵抗
【図１】
2004304919.tif 000003
【図２】
2004304919.tif 000004
【図３】
2004304919.tif 000005