(57)【要約】【課題】電子式変圧器に接続されたとき、部品の過大な発熱を防止する。【解決手段】入力電圧を所望の電圧に変換して出力するスイッチング電源において、スイッチング素子の駆動開始時に入力電圧が所定電圧に達していないことを制御部１３０で検出したとき、駆動部１４２の動作を制御して、スイッチング素子部１４３におけるスイッチング素子の駆動を停止させる。スイッチング素子の駆動開始前では、電子式変圧器の出力電圧が低いことから、電子式変圧器に接続された状態では、スイッチング電源が駆動されることが無く、部品の過大な発熱を防止できる。また、ＡＣコンセントに接続されたときには、入力電圧が所定電圧に達するので、スイッチング電源を正しく動作させることができる。【選択図】        図１
2004215444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を駆動することにより、入力電圧を所望の電圧に変換して出力するスイッチング電源において、
前記スイッチング素子の駆動開始時に前記入力電圧が所定電圧に達していないとき、前記スイッチング素子の駆動を停止させる制御手段を設けたことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
前記所定電圧は、前記スイッチング電源に供給可能な商用電源電圧の最低値に基づいて設定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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチング電源に関する。詳しくは、スイッチング素子の駆動開始時に入力電圧が所定電圧に達していないとき、スイッチング素子の駆動を停止させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯可能な電気製品等を商用電源電圧の異なる場所で用いる場合、例えば国内向けの機器を海外で使用する場合、機器側が各国の商用電源電圧に対応していないときには、トラベルコンバータ等と呼ばれている小型軽量の電子式変圧器を用いて電圧変換を行い、海外でも国内向けの機器が使用可能とされている。
【０００３】
この電子式変圧器の出力電圧波形や出力電流波形は、例えば図３に示すようにパルス状ものとなっている。また、負荷に供給する電力が大きい場合、出力電圧波形や出力電流波形は、図４に示すものとなり、図３に比べてパルス幅が広くなるとともにピーク電圧値やピーク電流値も高くなる。なお、図３および図４は、出力波形を説明するためのものであり、ピーク値やパルス幅は例示的なものである。
【０００４】
このようなパルス状の波形の電圧がスイッチング電源に供給された場合、スイッチング電源の部品例えば入力段に設けられたラインフィルタトランスに大きなラッシュ電流が流れて、ラインフィルタトランスでの発熱量が大きくなってしまう場合がある。このため、特許文献１に示すように、ラインフィルタトランスに温度ヒューズ等の温度検出素子を一体に設けて、ラインフィルタトランスの温度が一定以上の温度となったときに機器の動作を停止させることが行われる。また、他の方法としては、ラインフィルタトランスの入力側にヒューズを設け、温度上昇によってラインフィルタトランスでの巻線ショートが発生したときに流れる過大電流でヒューズを溶断することで、機器の動作を停止させることも可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−６６０３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度ヒューズやヒューズを用いて保護を行う場合、温度ヒューズやヒューズが溶断されてしまうと、温度ヒューズが一体とされたラインフィルタトランスの交換、あるいはヒューズとラインフィルタトランスの交換が完了するまで機器を使用できなくなってしまう。
【０００７】
そこで、この発明では電子式変圧器に接続されたとき、部品の過大な発熱を防止できるスイッチング電源を提供するものである。
【０００８】
【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は、スイッチング素子を駆動することにより、入力電圧を所望の電圧に変換して出力するスイッチング電源であって、スイッチング素子の駆動開始時に入力電圧が所定電圧に達していないとき、スイッチング素子の駆動を停止させる制御手段を設けたものである。
【０００９】
この発明においては、スイッチング電源の駆動開始時に、入力電圧がスイッチング電源に供給可能な商用電源電圧の最低値に対する所定の割合に達していないとき、スイッチング素子の駆動停止状態が維持される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、スイッチング電源の構成を示す図である。商用電源電圧が供給される入力端子１０１は、ヒューズ１０２を介してラインフィルタトランス１０３とコンデンサ１０４に接続される。このラインフィルタトランス１０３とコンデンサ１０４によって、外来ノイズを減衰されるとともにスイッチング電源内で生じたノイズが外部に出力されてしまうことを防止する。なお、コンデンサ１０４の端子間には、コンデンサ１０４に蓄積された電荷を放電するための抵抗器１０５が接続される。
【００１１】
ラインフィルタトランス１０３の出力側端子は、ダイオードブリッジ１１０の交流入力端子と接続される。また、ダイオードブリッジ１１０の正極側出力端子と負極側出力端子間には、平滑用コンデンサ１１１が接続される。さらに、ダイオードブリッジ１１０の正極側出力端子は、トランス１２０の一次巻線１２０ａの一端とサージアブソーバ１２１のアノードおよび制御部１３０の抵抗器１３１の一端が接続される。
【００１２】
トランス１２０の一次巻線１２０ａの他端は、トランジスタをスイッチング素子として用いたスイッチング素子部１４３とダイオード１２２のアノードに接続される。サージアブソーバ１２１のカソードは、ダイオード１２２のカソードと接続されて、サージアブソーバ１２１とダイオード１２２によって一次巻線１２０ａの端子間に生ずるサージ電圧が吸収される。
【００１３】
トランス１２０の一次巻線１２０ｂの一端は整流用ダイオード１２３のカソードに接続されるとともに、他端はダイオードブリッジ１１０の負極側出力端子と接続される。整流用ダイオード１２３のカソードとアノード間には、平滑コンデンサ１２４が接続される。この整流用ダイオード１２３のカソード側から得られる直流電圧は、制御部１３０および後述する発振部１４１と駆動部１４２に供給される。なお、スイッチング素子部１４３のスイッチング素子が駆動されて整流用ダイオード１２３のカソード側から電力供給が行われるまでは、起動抵抗１２５を介して制御部１３０や発振部１４１および駆動部１４２に対する電力供給が行われる。
【００１４】
制御部１３０における抵抗器１３１の他端は、抵抗器１３２を介してダイオードブリッジ１１０の負極側出力端子と接続される。また、抵抗器１３１と抵抗器１３２の接続点は、ＮＰＮ形トランジスタ１３３のベースと接続されており、平滑用コンデンサ１１１の端子間の直流電圧を抵抗器１３１と抵抗器１３２によって分圧した電圧がトランジスタ１３３のベースに供給される。
【００１５】
トランジスタ１３３のエミッタはダイオードブリッジ１１０の負極側出力端子に接続されるとともに、コレクタは抵抗器１３５を介して整流用ダイオード１２３のカソードに接続される。また、コレクタと抵抗器１３５の接続点には、ＮＰＮ形トランジスタ１３６のベースが接続される。抵抗器１３５の他端は整流用ダイオード１２３のカソードと接続される。
【００１６】
トランジスタ１３６のエミッタはダイオードブリッジ１１０の負極側出力端子に接続されるとともに、コレクタは駆動部１４２と接続される。また、トランジスタ１３６のエミッタとコレクタ間には、スイッチング電源をソフトスタートさせるためのソフトスタート用コンデンサ１４４が接続される。
【００１７】
トランス１２０の二次巻線１２０ｃの一方の端子は整流用ダイオード２０１のアノードに接続される。整流用ダイオード２０１のカソードは平滑用コンデンサ２０２の一方の端子に接続されるとともに、平滑用コンデンサ２０２の他方の端子は二次巻線１２０ｃの他方の端子に接続されて、この平滑用コンデンサ２０２の端子間に接続された負荷２３０に対して電力供給が行われる。
【００１８】
整流用ダイオード２０１のカソードは、電流制限用抵抗器２１０を介してホトカプラ２１５の発光ダイオード２１５ａのアノードと接続される。また、整流用ダイオード２０１のカソードは、誤差検出部２２０と接続される。
【００１９】
平滑用コンデンサ２０２の端子間には直列接続された抵抗器２２１，２２２が設けられており、誤差検出部２２０は、抵抗器２２１と抵抗器２２２との接続点の電圧と基準電源２２３の電圧との電圧差に応じて発光ダイオード２１５ａを駆動する。
【００２０】
ホトカプラ２１５のホトトランジスタ２１５ｂは、エミッタがダイオードブリッジ１１０の負極側出力端子と接続されるとともに、コレクタが駆動部１４２と接続される。
【００２１】
発振部１４１は、固定周波数の三角波発振信号を生成して駆動部１４２に供給する。駆動部１４２では、三角波発振信号とソフトスタート用コンデンサ１４４の端子電圧およびホトトランジスタ２１５ｂのコレクタ電圧を比較して、パルス幅変調駆動信号を生成してスイッチング素子部１４３に供給する。すなわち、駆動部１４２では、ソフトスタート用コンデンサ１４４の端子電圧と三角波発振信号を比較してパルス幅変調駆動信号のデューティを制御し、端子電圧の上昇に従いスイッチング素子のオン期間を広げて、ソフトスタートを行わせる。また、ソフトスタート用コンデンサ１４４の端子電圧の上昇後は、ホトトランジスタ２１５ｂのコレクタ電圧に基づいてパルス幅変調駆動信号のデューティを制御して、抵抗器２２１と抵抗器２２２との接続点の電圧と基準電源２２３の電圧が等しくなるようにスイッチング素子を駆動することで、所望の電圧で負荷２３０に対して電力供給を行う。
【００２２】
また、制御部１３０の抵抗器１３１と抵抗器１３２の抵抗値は、入力端子１０１に供給される入力電圧が、スイッチング電源に供給可能な商用電源電圧の最低値に対して所定の割合に達しているとき、トランジスタ１３３がオン状態となるように決定する。例えば、スイッチング電源を使用可能とする地域において供給される商用電源電圧の最低値に対して７０％程度以上の電圧が供給されたとき、トランジスタ１３３がオン状態となるように決定する。また、入力電圧が動作を保証する電源電圧以下であるとき、トランジスタ１３３がオフ状態となるように抵抗値を設定するものとしても良い。
【００２３】
ここで、商用電源電圧が入力端子１０１に供給されたとき、入力電圧が所定電圧よりも高いことからトランジスタ１３３がオン状態となり、トランジスタ１３６はオフ状態となる。このため、スイッチング素子の駆動開始時には、ソフトスタート用コンデンサ１４４の端子電圧の上昇に伴いスイッチング素子のオン期間が広げられて、ソフトスタートが行われる。さらに、ソフトスタート後は、負荷２３０に対して所望の電圧で電力供給を行うようにスイッチング素子部１４３が駆動されるので、スイッチング電源を正しく動作させることができる。
【００２４】
入力端子１０１に電子式変圧器が接続された場合、電子式変圧器では負荷が軽いとき、すなわちスイッチング電源の動作が行われていないとき、出力電圧が図２に示すように電圧レベルの低下した正弦波状となり、トランジスタ１３３はオフ状態が保持される。また、トランジスタ１３３がオフ状態であることから、発振部１４１や駆動部１４２に電源電圧が供給されてスイッチング素子の駆動が開始されるときに、トランジスタ１３６がオン状態となる。このため、ソフトスタート用コンデンサ１４４の端子間が短絡されて、駆動部１４２でのソフトスタート動作が開始されることがなく、スイッチング素子の駆動動作は停止された状態が保持される。すなわち、電子式変圧器とスイッチング電源が接続されて、スイッチング素子の駆動開始時に入力端子１０１に供給されている電圧が所定電圧レベルに達していないとき、スイッチング素子の駆動が停止されるので、ラインフィルタトランスでの発熱を防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、スイッチング素子の駆動開始時に入力電圧が所定電圧に達していないとき、スイッチング素子の駆動を停止させる制御手段が設けられる。
このため、電子式変圧器とスイッチング電源が接続されたとき、入力電圧が所定電圧に達しないため、スイッチング素子の駆動が停止されたままとなり、部品の発熱を防止できるとともに、温度ヒューズ等の溶断も防止できる。また、電子式変圧器を介することなく商用電源がスイッチング電源に供給されたときには、入力電圧が所定電圧に達するため、スイッチング素子の駆動が行われて、所望の電圧で負荷に対して電力供給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイッチング電源の構成を示す図である。
【図２】スイッチング電源を接続したときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【図３】電力を供給している負荷が軽いときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【図４】電力を供給している負荷が重いときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１０１・・・入力端子、１０３・・・ラインフィルタトランス、１１０・・・ダイオードブリッジ、１１１，１２４，２０２・・・平滑用コンデンサ、１２０・・・トランス、１２３，２０１・・・整流用ダイオード、１３０・・・制御部、１４１・・・発振部、１４２・・・駆動部、１４３・・・スイッチング素子部、１４４・・・ソフトスタート用コンデンサ、２１５・・・ホトカプラ、２２０・・・誤差検出部、２２３・・・基準電源、２３０・・・負荷
【図１】
2004215444.tif 000003
【図２】
2004215444.tif 000004
【図３】
2004215444.tif 000005
【図４】
2004215444.tif 000006