(57)【要約】【課題】低消費電力時に力率改善制御回路の動作を停止させ、更に省電力を図ることができるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】通常負荷運転時は力率改善制御回路２０に動作電源が供給され、これにより、昇圧チョッパー回路５が力率改善制御回路２０により制御され、装置の力率が改善される。また、低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２の動作が停止しているオフ期間の補助巻線２６ｃに誘起される電圧が低下し、これにより、補助電源１０の電圧は低下する。更に、力率改善制御回路２０に供給される動作電源の電圧は、ツェナーダイオード１９により低下し、力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０が機能しなくなり、その分、電力損失は減少する。【選択図】      図２
2004215433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から作成された直流電源にトランスの１次巻線とスイッチング素子とを含む直列回路が接続され、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑化して得た直流電圧を装置内部の補助電源として出力すると共に、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記トランスの２次巻線に誘起された電圧を整流・平滑化して得た直流電圧を負荷への供給電源として出力する電圧変換回路を備えたスイッチング電源装置において、前記直流電源と前記電圧変換回路との間に装置の回路の力率改善を行うための力率改善制御回路を有する昇圧チョッパー回路を接続し、前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路および前記力率改善制御回路への動作電源は前記補助電源から供給し、前記力率改善制御回路と前記補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間に、前記力率改善制御回路の動作が停止するように、前記補助電源から前記力率改善制御回路に供給される動作電圧を、前記電圧低下手段による電圧低下値を調整することにより低下させ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装置。
【請求項３】
前記力率改善制御回路の動作電源と前記スイッチング制御回路の動作電源を別々にするため前記補助電源を力率改善用補助電源とスイッチング制御用補助電源に分けたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記力率改善用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り前記力率改善制御回路と前記力率改善用補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記スイッチング制御用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り、前記力率改善制御回路と前記力率改善用補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
【請求項６】
前記力率改善用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
前記電圧低下手段としてツェナーダイオードを用いたことを特徴とする請求項２又は請求項４又は請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項８】
前記電圧低下手段として抵抗を用いたことを特徴とする請求項２又は請求項４又は請求項５に記載のスイッチング電源装置。
【請求項９】
前記力率改善用補助電源を構成するダイオードに並列接続された抵抗を設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の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、電気機器の直流電源として用いられるスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電気機器、例えば、ファクシミリ、電話機、コピー機、その他ＯＡ機器や家電製品などは、本来の動作時以外の待機時にも電源を供給する必要のあるものが多くなってきている。このような電気機器には、安定した一定の動作電圧が必要であるため、安定化電圧を出力するスイッチング電源装置が従来から用いられている。これらのスイッチング電源装置は、昨今のエネルギー事情から省電力を図る必要があるのは勿論であるが、常時、電源を必要とする電気機器への電源供給に関しては、本来の動作時間に比べ時間割合の大きい待機時の消費電力を少なくすることが重要となっている。
【０００３】
ところで、スイッチング電源装置は、交流電源を整流回路によって整流して得られた整流後の電圧（脈流）を平滑回路によって平滑して直流電圧に変換し、この直流電圧をスイッチング素子によって断続し、スイッチング出力を出力整流平滑回路に供給し、整流平滑して任意の直流電圧を得るようにしたものが広く知られている。
【０００４】
このようなスイッチング電源装置において、入力側の平滑回路がコンデンサインプット型であると、入力電流が流れるのは、整流後の電圧が入力平滑コンデンサの充電電圧より高い期間のみとなるので、入力電流の導通角が狭く、力率を低下させるという問題があった。そこで、この問題を解決するため、従来から、力率改善機能を有した昇圧チョッパー回路を備えたスイッチング電源装置が用いられている。
【０００５】
また、力率改善機能を有した昇圧チョッパー回路を備えたスイッチング電源装置であって、出力電力量が所定量より小さい場合、昇圧チョッパー回路の力率改善機能を機能させないための制御信号を、或いは、出力電力量が所定量より大きい場合、昇圧チョッパー回路の力率改善機能を機能させるための制御信号を出力する出力電力量検出回路を備えたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９５２３６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の力率改善機能を有する昇圧チョッパー回路を備えたスイッチング電源装置は、力率が改善されて無効電力が低減するので省電力になるが、力率改善機能を有さないスイッチング電源装置と比較して、昇圧チョッパー回路の力率改善動作に伴う電力損失が生じるので、その分だけ電力変換効率が劣化する。特に、機器の待機時のように、力率改善の必要性のない低消費電力状態においても力率改善機能を動作させ、無駄な電力を浪費している。
【０００８】
また、特許文献１に記載の従来技術では、小電力消費状態における力率改善機能を停止させて、力率改善機能が動作することによる無駄な電力消費を抑制することはできるが、小電力消費状態を検出するための出力電力量検出回路およびこの出力電力量検出回路からの制御信号に応じて力率改善機能を停止させるための力率改善機能制御回路を必要としているので、スイッチング電源装置の回路が複雑になるという問題があった。
【０００９】
本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、低消費電力時に力率改善制御回路の動作を停止させ、更に省電力を図ることができるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、交流電源から作成された直流電源にトランスの１次巻線とスイッチング素子とを含む直列回路が接続され、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑化して得た直流電圧を装置内部の補助電源として出力すると共に、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記トランスの２次巻線に誘起された電圧を整流・平滑化して得た直流電圧を負荷への供給電源として出力する電圧変換回路を備えたスイッチング電源装置において、前記直流電源と前記電圧変換回路との間に装置の回路の力率改善を行うための力率改善制御回路を有する昇圧チョッパー回路を接続し、前記スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路および前記力率改善制御回路への動作電源は前記補助電源から供給し、前記力率改善制御回路と前記補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源装置を提供する。
【００１１】
この発明のスイッチング電源装置において、通常負荷運転時は前記力率改善制御回路に動作電源が供給され、これにより、前記昇圧チョッパー回路が前記力率改善制御回路により制御され、装置の力率が改善される。また、低消費電力運転時に、前記スイッチング制御回路が間欠発振モードになると、前記スイッチング制御回路の動作が停止しているオフ期間の前記補助巻線に誘起される電圧が低下し、これにより、前記補助電源の電圧は低下する。更に、前記力率改善制御回路に供給される動作電源の電圧は、前記電圧低下手段により低下し、前記力率改善制御回路の起動電圧以下になると、前記力率改善制御回路が機能しなくなり、その分、電力損失は減少する。
【００１２】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間に、前記力率改善制御回路の動作が停止するように、前記補助電源から前記力率改善制御回路に供給される動作電圧を、前記電圧低下手段による電圧低下値を調整することにより低下させるので、低消費電力運転時には前記力率改善制御回路への動作電源が低下して前記力率改善制御回路の動作を停止させることが可能になる。
【００１３】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記力率改善制御回路の動作電源と前記スイッチング制御回路の動作電源を別々にするため、前記補助電源を力率改善用補助電源とスイッチング制御用補助電源に分けたので、前記力率改善制御回路の動作電源の電圧と前記スイッチング制御回路の動作電源の電圧とが互いに影響を与えることがない。
【００１４】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記力率改善用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り、前記力率改善制御回路と前記力率改善用補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させるので、低消費電力運転時には前記力率改善制御回路への動作電源の電圧が低下して前記力率改善制御回路の動作を停止させることが可能になり、また、前記力率改善用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取ることにより、前記電圧低下手段の消費電力も減少させることができる。
【００１５】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記スイッチング制御用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り、前記力率改善制御回路と前記力率改善用補助電源間に電圧低下手段を設け、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させるので、低消費電力運転時には前記力率改善制御回路への動作電源の電圧が低下して前記力率改善制御回路の動作を停止させることが可能になり、また、前記スイッチング制御用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取ることにより、前記スイッチング制御回路の消費電力も減少させることができる。
【００１６】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記力率改善用補助電源を前記補助巻線の中間タップから取り、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路の動作を停止させるので、低消費電力運転時には前記力率改善制御回路への動作電源の電圧が低下して前記力率改善制御回路の動作を停止させることが可能になる。
【００１７】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記電圧低下手段としてツェナーダイオードを用いたので、前記力率改善制御回路への動作電源の電圧をツェナー電圧分低下させることができる。
【００１８】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記電圧低下手段として抵抗を用いたので、前記力率改善制御回路への動作電源の電圧を前記抵抗の電圧降下分低下させることができる。
【００１９】
また、この発明のスイッチング電源装置においては、前記力率改善用補助電源を構成するダイオードに並列接続された抵抗を設けたので、低消費電力運転時の間欠発振による前記スイッチング制御回路のオフ期間には、前記力率改善制御回路への動作電源の電圧が低下して前記力率改善制御回路の動作を停止させることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路ブロック図である。このスイッチング電源装置は、間欠発振動作による低消費電力を図るための回路構成を有し、交流電源１からの交流電圧を全波整流するブリッジダイオード２と、このブリッジダイオード２の出力端に正極性ラインＬ１と負極性ラインＬ２を介して接続され、力率改善機能を有し、ブリッジダイオード２からの整流出力をチョッパー方式で昇圧する昇圧チョッパー回路５と、正極性ラインＬ３と負極性ラインＬ２間に接続され、昇圧チョッパー回路５の出力を平滑するコンデンサ６と、正極性ラインＬ３と負極性ラインＬ２間に接続され図示しないトランスの補助巻線１１などを有する電圧変換回路７と、この電圧変換回路７からの電圧を図示しない負荷に供給するための正極性出力端子８および負極性出力端子９とを備えている。
【００２１】
このスイッチング電源装置において、補助巻線１１に誘起された電圧は、図示しないダイオードとコンデンサで整流・平滑化され、補助電源１０として昇圧チョッパー回路５に供給されているが、軽負荷時には、その整流・平滑化された電圧は低下する。そこで、その電圧を昇圧チョッパー回路５の動作が停止するまで低下させることにより、小電力動作時の昇圧チョッパー回路５の力率改善機能を停止させる。この結果、ブリッジダイオード２の出力電圧は、そのまま平滑用コンデンサ６に供給される。この時の力率および電力損失の特性は、力率改善機能を有しないスイッチング電源装置と同等である。
【００２２】
図２は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１の実施形態による回路図である。このスイッチング電源装置は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御方式のフライバックコンバータ回路を採用したものである。このスイッチング電源装置は、ブリッジダイオード２と昇圧チョッパー回路５と平滑用コンデンサ６と電圧変換回路７を備えている。
【００２３】
交流電源１にはブリッジダイオード２の入力端が接続され、そのブリッジダイオード２の出力端には正極性ラインＬ１と負極性ラインＬ２が接続されている。正極性ラインＬ１と負極性ラインＬ２間には、抵抗１４と抵抗１５の直列回路が接続されている。正極性ラインＬ１はチョッパーコイル１２およびダイオード１３を介して正極性ラインＬ３に接続されている。チョッパーコイル１２とダイオード１３の接続点と負極性ラインＬ２間にはＦＥＴ１６が接続されている。正極性ラインＬ３と負極性ラインＬ２間には、抵抗１７と抵抗１８の直列回路と、平滑用コンデンサ６とが接続されている。
【００２４】
トランス２６は、１次巻線２６ａと２次巻線２６ｂと補助巻線２６ｃを有し、１次巻線２６ａの一端は正極性ラインＬ３に接続され、その他端はＦＥＴ２３を介して負極性ラインＬ２に接続されている。２次巻線２６ｂの一端はダイオード２７を介して正極性出力端子８に接続され、その他端は負極性出力端子９に接続されている。正極性出力端子８と負極性出力端子９間には平滑用コンデンサ２８が接続されている。
【００２５】
３次巻線２６ｃの一端はダイオード２５を介してＰＷＭ制御回路２２の＋電源端子とツェナーダイオード１９のカソードに接続され、その他端は負極性ラインＬ２に接続されている。ＰＷＭ制御回路２２の制御出力端子にはＦＥＴ２３のゲートが接続されている。ダイオード２５のカソードと負極性ラインＬ２間には平滑用コンデンサ２４が接続されている。力率改善制御回路２０の＋電源端子には平滑用コンデンサ２１の一端とツェナーダイオード１９のアノードが接続されている。力率改善制御回路２０の制御出力端子には、ＦＥＴ１６のゲートが接続されている。力率改善制御回路２０の−電源端子およびＰＷＭ制御回路２２の−電源端子は負極性ラインＬ２に接続されている。
【００２６】
このスイッチング電源装置において、交流電源１が接続されると、ブリッジダイオード２から整流電圧が出力される。この時点では力率改善制御回路２０が動作していないので、前記整流電圧はそのまま平滑用コンデンサ６に供給される。
【００２７】
図示しない起動用電源は平滑用コンデンサ２４を充電し、この充電電圧が所定の電圧値以上に達すると、ＰＷＭ制御回路２２は動作を開始する。ＦＥＴ２３はＰＷＭ制御回路２２により駆動され、トランス２６の１次巻線２６ａに流れる電流をオン・オフ制御する。これにより、トランス２６の２次巻線２６ｂに誘起電圧が発生し、この誘起電圧は、ＦＥＴ２３のオフ期間にダイオード２７と平滑用コンデンサ２８で整流平滑され、正極性出力端子８および負極性出力端子９を介して図示しない負荷に電源電圧として供給される。
【００２８】
図示しない出力電圧検出回路は、正極性出力端子８と負極性出力端子９間の電圧を検出し、この検出電圧を図示しないフォトカプラを介してＰＷＭ制御回路２２に伝達する。これにより、ＰＷＭ制御回路２２はＦＥＴ２３を制御し、正極性出力端子８と負極性出力端子９間の出力電圧を制御する。また、ＦＥＴ２３が駆動することにより、トランス２６の補助巻線２６ｃに誘起電圧が発生し、この誘起電圧による電流がダイオード２５および平滑用コンデンサ２４により整流・平滑化され、補助電源１０としてＰＷＭ制御回路２２に供給される。したがって、定常動作時では、ＰＷＭ制御回路２２は補助電源１０の電圧により動作し、ＦＥＴ２３を駆動する。
【００２９】
ツェナーダイオード１９のツェナー電圧に力率改善制御回路２０の起動電源電圧を足した電圧が補助巻線２６ｃから出力され、ダイオード２５と平滑用コンデンサ２４で整流平滑された電圧以上になるようにツェナー電圧と補助巻線２６ｃを調整することで力率改善制御回路２０に動作電源が供給され、これにより昇圧チョッパー回路５は動作し、このスイッチング電源装置の力率が改善される。
【００３０】
また、このスイッチング電源装置の低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２が動作を停止している期間の補助巻線２６ｃに誘起される電圧は低下する。更に、この電圧が、ツェナーダイオード１９のツェナー電圧と平滑用コンデンサ２１とによって低下し、力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、これにより、電力損失を更に減少させることができる。即ちこのスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更に省電力にすることができる。
【００３１】
図３は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第２の実施形態による回路図である。図３において、図２に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
図３に示すスイッチング電源装置は、図２に示すスイッチング電源装置のツェナーダイオード１９に替わり、抵抗２９を設けている。このスイッチング電源装置の低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２が動作を停止している期間の補助巻線２６ｃに誘起される電圧は低下する。更に、この電圧が、抵抗２９の電圧降下と平滑用コンデンサ２１とによって低下し、力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、これにより、電力損失を更に減少させることができる。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更に省電力にすることができる。
【００３３】
図４は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第３の実施形態による回路図である。図４において、図２に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
図４に示すスイッチング電源装置では、ダイオード２５とは別にダイオード３０が設けられ、そのダイオード３０のアノードがトランス２６の補助巻線２６ｃの一端に接続され、そのダイオード３０のカソードがツェナーダイオード３１のカソードに接続されている。即ち、力率改善制御回路２０に対する力率改善用補助電源３８ａは、ＰＷＭ制御回路２２に対するスイッチング制御用補助電源３８ｂとは別に設けられていることになる。補助巻線２６ｃの誘起電圧がダイオード３０と平滑用コンデンサ２１によって整流平滑され、力率改善制御回路２０に動作電源が供給される。
【００３５】
ツェナーダイオード３１のツェナー電圧に力率改善制御回路２０の起動電源電圧を足した電圧が、補助巻線２６ｃから出力し、ダイオード３０と平滑用コンデンサ２１で整流平滑された電圧以上になるようにツェナーダイオード３１のツェナー電圧と補助巻線２６ｃを調整することにより、力率改善制御回路２０に動作電源が供給され、これにより、昇圧チョッパー回路５は動作し、このスイッチング電源装置の力率が改善される。
【００３６】
また、このスイッチング電源装置の低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２が動作を停止している期間は、補助巻線２６ｃに誘起される電圧は低下する。更に、この電圧が、ツェナーダイオード３１のツェナー電圧と平滑用コンデンサ２１とによって低下し、力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、これにより、電力損失を更に減少させることができる。即ちこのスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更に省電力にすることができる。
【００３７】
図５は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第４の実施形態による回路図である。図５において、図４に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
図５に示すスイッチング電源装置では、図４に示すスイッチング電源装置のツェナーダイオード３１に替わり、抵抗３３を設けている。このスイッチング電源装置の低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２が動作を停止している期間は、補助巻線２６ｃに誘起される電圧は低下する。更に、この電圧が、抵抗３３の電圧降下と平滑用コンデンサ２１とによって低下し、力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、これにより、電力損失を更に減少させることができる。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更に省電力にすることができる。
【００３９】
図６は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第５の実施形態による回路図である。図６において、図５に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図６に示すスイッチング電源装置では、図５に示すスイッチング電源装置の抵抗３３を外し、ダイオード３０に抵抗３４を並列接続している。力率改善制御回路２０へは、トランス２６の補助巻線２６ｃの誘起電圧がダイオード３０と平滑用コンデンサ２１によって整流・平滑化された直流電圧が動作電源として供給され、これにより力率改善制御回路２０が機能し、昇圧チョッパー回路は動作し、このスイッチング電源装置の力率が改善される。
【００４１】
このスイッチング電源装置の低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２が動作を停止している期間は、平滑用コンデンサ２１に充電された電圧が抵抗３４を介して補助巻線２６ｃに放電されることにより力率改善用補助電源４４ａの電圧は低下し、この電圧が力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、更に電力損失を減少させることができる。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更に省電力にすることができる。
【００４２】
図７は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第６の実施形態による回路図である。図７において、図４に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図７に示すスイッチング電源装置は、図４に示すスイッチング電源装置の改良である。図４に示すスイッチング電源装置において、通常負荷での運転時、力率改善用補助電源３８ａの電圧が例えば１５Ｖ、力率改善制御回路２０とＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧が例えば１２Ｖの場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａが例えば１３Ｖまで低下すると、ツェナー電圧１Ｖ以上のツェナーダイオード３１を設けることで力率改善制御回路２０への動作電源電圧は１２Ｖ未満になり、力率改善制御回路２０の動作を停止させることができる。
【００４４】
ところで、力率改善制御回路２０の動作停止電圧が５Ｖ、ＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧が１２Ｖとした場合、同じ補助巻線２６ｃから動作電源を供給すると、力率改善制御回路２０を動作停止させるために、１３Ｖ（低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａの電圧）−５Ｖ（力率改善制御回路２０の動作停止電圧）＝８Ｖとなり、ツェナーダイオード３１はツェナー電圧が８Ｖ以上を必要とする。
【００４５】
しかし、ツェナーダイオード３１はツェナー電圧が８Ｖ以上になることによりツェナーダイオード３１の消費電力が大きくなる。そこで、図７に示すスイッチング電源装置における力率改善制御回路２０への力率改善用補助電源３９ａとしては、トランス２６の補助巻線２６ｃの中間タップから電圧を取り出し、この電圧をダイオード３５とコンデンサ２１によって整流・平滑化した電圧を用いている。
【００４６】
通常負荷での運転時の力率改善用補助電源３９ａの電圧を例えば９Ｖにした場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源３９ａの電圧が例えば７Ｖまで低下すると、ツェナー電圧２Ｖ以上のツェナーダイオード３１を設けることにより、力率改善制御回路２０への電源電圧は５Ｖ未満になり、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、ツェナーダイオード３１の消費電力は低下し、更に入力電力の損失も減少する。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、更にツェナーダイオード３１の消費電力も低下し、更に省電力にすることができる。
【００４７】
図８は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第７の実施形態による回路図である。図８において、図５に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
図８に示すスイッチング電源装置は、図５に示すスイッチング電源装置の改良である。図５に示すスイッチング電源装置において、通常負荷での運転時、力率改善用補助電源３８ａの電圧が例えば１５Ｖ、力率改善制御回路２０とＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧が例えば１２Ｖの場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａの電圧が例えば１３Ｖまで低下し、力率改善制御回路２０の消費電流が１００ｍＡの場合、抵抗３６は、１３Ｖ（低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａの電圧）−１２Ｖ（力率改善制御回路２０の動作停止電圧）＝１Ｖの電圧降下を必要とするため、１Ｖ÷１００ｍＡ＝１０Ωとなり、抵抗３６の抵抗値は１０Ω以上にすることで、力率改善制御回路２０への電源電圧は１２Ｖ未満になり、力率改善制御回路２０を動作停止させることができる。
【００４９】
しかし、力率改善制御回路２０の動作停止電圧が５Ｖとし、ＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧を１２Ｖとした場合、同じ補助巻線２６ｃから動作電源を供給すると、力率改善制御回路２０を動作停止させるために、１３Ｖ（低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａの電圧）−５Ｖ（力率改善制御回路２０の動作停止電圧）＝８Ｖとなり、抵抗３６の電圧降下が８Ｖ以上必要となり、８Ｖ÷１００ｍＡ＝８０Ωとなり、抵抗３６の抵抗値は８０Ω以上必要となる。抵抗３６の消費電力は、８Ｖ×１００ｍＡ＝０．８Ｗとなる。
【００５０】
そこで、図８に示すスイッチング電源装置における力率改善制御回路２０への力率改善用補助電源３９ａとしては、補助巻線２６ｃの中間タップから電圧を取り出し、この電圧をダイオード３５とコンデンサ２１によって整流平滑した電圧を用いている。
【００５１】
通常負荷での運転時の力率改善用補助電源３９ａの電圧を例えば９Ｖにした場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源３９ａが例えば７Ｖまで低下すると力率改善用補助電源３９ａを２Ｖ以上低下させるために抵抗３６を２０Ω以上にすることで力率改善制御回路２０への電源電圧は５Ｖ未満になり、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、抵抗３６の消費電力は０．２Ｗに低下し、更に入力電力損失も減少する。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、また、抵抗３６の消費電力も低下し、更に省電力にすることができる。
【００５２】
図９は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第８の実施形態による回路図である。図９において、図６に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
図９に示すスイッチング電源装置は、図６に示すスイッチング電源装置の改良である。図６に示すスイッチング電源装置において、通常動作時の力率改善用補助電源４４ａの電圧が１５Ｖで、力率改善制御回路２０の動作停止電圧が１２Ｖで、ＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧が１２Ｖの場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源４４ａの電圧が１３Ｖまで低下し、低消費電力運転時における間欠運転のＰＷＭ制御回路２２の動作停止時の抵抗３４の放電による力率改善用補助電源４４ａの電圧降下を１Ｖ以上になるように抵抗３４を調整することで、低消費電力運転時に力率改善制御回路２０は動作停止する。
【００５４】
しかし、力率改善制御回路２０の動作停止電圧が低い場合、例えば５Ｖとした場合、力率改善制御回路２０の動作を停止させるには、低消費電力運転時における間欠運転のＰＷＭ制御回路２２の動作停止時の抵抗３４の放電による力率改善用補助電源４４ａの電圧降下は８Ｖ必要であり、抵抗３４の抵抗値を小さくする必要があるため、抵抗３４による消費電力が大きくなる。
【００５５】
そこで、図９に示すスイッチング電源装置は、力率改善制御回路２０への力率改善用補助電源４０ａを補助巻線２６ｃの中間タップから取り、通常負荷での運転時の力率改善用補助電源４０ａの電圧を例えば９Ｖにした場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源４０ａの電圧が例えば７Ｖまで低下すると、力率改善制御回路２０の動作を停止させるためには、抵抗３７による電圧降下を２Ｖ以上にすれば良く抵抗３７の消費電力を小さくすることができる。
【００５６】
そして、低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２の動作が停止している間は、平滑用コンデンサ２１に充電された電圧が抵抗３７を介して補助巻線２６ｃに放電されることで力率改善用補助電源４０ａの電圧は低下し、補助電源電圧が力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、電力損失は減少する。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、また、抵抗３７の消費電力も低下し、更に省電力にすることができる。
【００５７】
図１０は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第９の実施形態による回路図である。図１０において、図４に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図１０に示すスイッチング電源装置は、図４に示すスイッチング電源装置の改良である。図４に示すスイッチング電源装置において、通常負荷での運転時、力率改善用補助電源３８ａの電圧が例えば１５Ｖ、力率改善制御回路２０とＰＷＭ制御回路２２の動作停止電圧が例えば１２Ｖの場合、低消費電力運転時の力率改善用補助電源３８ａが例えば１３Ｖまで低下すると、ツェナー電圧１Ｖ以上のツェナーダイオード３１を設けることで、力率改善制御回路２０への電源は１２Ｖ未満になり、力率改善制御回路２０の動作を停止させることができる。
【００５９】
しかし、力率改善制御回路２０の動作開始電圧を１２Ｖとし、ＰＷＭ制御回路２２の動作開始電圧を６Ｖとした場合、同じ補助巻線２６ｃから動作電源を供給すると、ＰＷＭ制御回路２２には必要以上の電圧が供給されることになり、更にはＰＷＭ制御回路２２の消費電力も大きくなる。
【００６０】
そこで、図１０に示すスイッチング電源装置では、ＰＷＭ制御回路２２の動作電源を補助巻線２６ｃの中間タップから取り、通常負荷での運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂの電圧を９Ｖにした場合、低消費電力運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂが例えば７Ｖまで低下してもＰＷＭ制御回路２２は動作するように、中間タップの電圧を調整することでＰＷＭ制御回路２２の消費電力を小さくすることができる。そして、力率改善制御回路２０への力率改善用補助電源３９ａのラインにツェナー電圧１Ｖ以上のツェナーダイオード３１を介在させることにより低消費電力運転時に力率改善用補助電源３９ａの電圧は１３Ｖまで低下し、ツェナーダイオード３１による電圧降下で力率改善制御回路２０の入力電圧は動作開始電圧以下になり、これにより、力率改善制御回路２０の動作は停止し、消費電力が減少する。
【００６１】
即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、また、低消費電力運転時のＰＷＭ制御回路２２の消費電力も小さくし、更に省電力にすることができる。
【００６２】
図１１は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１０の実施形態による回路図である。図１１において、図５に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
図１１に示すスイッチング電源装置は、図５に示すスイッチング電源装置の改良である。図５に示すスイッチング電源装置において、力率改善制御回路２０の動作開始電圧が１２Ｖとし、ＰＷＭ制御回路２２の動作開始電圧を６Ｖとした場合、同じ補助巻線２６ｃから動作電源を供給すると、ＰＷＭ制御回路２２には必要以上の電圧が供給されることになり、更にはＰＷＭ制御回路２２の消費電力も大きくなる。
【００６４】
そこで、図１１に示すスイッチング電源装置では、ＰＷＭ制御回路２２へのスイッチング制御用補助電源３９ｂを補助巻線２６ｃの中間タップから取り、通常負荷での運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂの電圧を９Ｖにした場合、低消費電力運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂが例えば７Ｖまで低下してもＰＷＭ制御回路２２は動作するように、中間タップの電圧を調整することで、ＰＷＭ制御回路２２の消費電力を小さくすることができる。
【００６５】
そして、力率改善制御回路２０への力率改善用補助電源３９ａのラインに電圧降下１Ｖ以上になる抵抗３６を介在させることで、低消費電力運転時に力率改善用補助電源３９ａの電圧は１３Ｖまで低下し、抵抗３６による電圧降下で力率改善制御回路２０の入力電圧は動作開始電圧以下になり、これにより力率改善制御回路２０は動作を停止し、消費電力が減少する。即ち、このスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、また、低消費電力運転時のＰＷＭ制御回路２２の消費電力も小さくし、更に省電力にすることができる。
【００６６】
図１２は図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１１の実施形態による回路図である。図１２において、図６に示す構成要素に対応するものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
図１２に示すスイッチング電源装置は、図６に示すスイッチング電源装置の改良である。図６に示すスイッチング電源装置において、力率改善制御回路２０の動作開始電圧が１２Ｖとし、ＰＷＭ制御回路２２の動作開始電圧を６Ｖとした場合、同じ補助巻線２６ｃから動作電源を供給すると、ＰＷＭ制御回路２２には必要以上の電圧が供給されることになり、更にはＰＷＭ制御回路２２の消費電力も大きくなる。
【００６８】
そこで、図１２に示すスイッチング電源装置では、ＰＷＭ制御回路２２へのスイッチング制御用補助電源３９ｂを補助巻線２６ｃの中間タップから取り、通常負荷での運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂの電圧を９Ｖにした場合、低消費電力運転時のスイッチング制御用補助電源３９ｂが例えば７Ｖまで低下してもＰＷＭ制御回路２２は動作するように、中間タップの電圧を調整することで、ＰＷＭ制御回路２２の消費電力を小さくすることができる。
【００６９】
そして、低消費電力運転時にＰＷＭ制御回路２２が間欠発振モードになると、ＰＷＭ制御回路２２の動作が停止している期間は、平滑用コンデンサ２１に充電された電圧が抵抗４５を介して補助巻線２６ｃに放電されることで力率改善用補助電源３９ａの電圧は低下し、この電圧が力率改善制御回路２０の起動電圧以下になると、力率改善制御回路２０は機能しなくなり、電力損失は減少する。即ちこのスイッチング電源装置においては、力率改善の必要としない低消費電力運転時の力率改善制御回路２０の動作を停止し、また、低消費電力運転時のＰＷＭ制御回路２２の消費電力も小さくし、更に省電力にすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、通常負荷運転時は力率改善制御回路に動作電源が供給され、これにより、昇圧チョッパー回路が前記力率改善制御回路により制御され、装置の力率が改善される。また、低消費電力運転時にスイッチング制御回路が間欠発振モードになると、前記スイッチング制御回路の動作が停止しているオフ期間の補助巻線に誘起される電圧が低下し、これにより、補助電源の電圧は低下する。更に、前記力率改善制御回路に供給される動作電源の電圧は、電圧低下手段により低下し、前記力率改善制御回路の起動電圧以下になると、前記力率改善制御回路が機能しなくなり、その分、電力損失は減少し、更に省電力を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１の実施形態による回路図である。
【図３】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第２の実施形態による回路図である。
【図４】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第３の実施形態による回路図である。
【図５】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第４の実施形態による回路図である。
【図６】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第５の実施形態による回路図である。
【図７】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第６の実施形態による回路図である。
【図８】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第７の実施形態による回路図である。
【図９】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第８の実施形態による回路図である。
【図１０】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第９の実施形態による回路図である。
【図１１】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１０の実施形態による回路図である。
【図１２】図１に示すスイッチング電源装置の具体的な構成を示す第１１の実施形態による回路図である。
【符号の説明】
１    交流電源
５    昇圧チョッパー回路
７    電圧変換回路
１０    補助電源
１９，３１    ツェナーダイオード（電圧低下手段）
２０    力率改善制御回路
２２    ＰＷＭ制御回路（スイッチング制御回路）
２３    ＦＥＴ（スイッチング素子）
２６    トランス
２６ａ    １次巻線
２６ｂ    ２次巻線
２６ｃ    補助巻線
２９，３３，３６    抵抗（電圧低下手段）
３０，３５，４２    ダイオード
３４，３７，４５    抵抗
３８ａ，３９ａ，４０ａ，４４ａ    力率改善用補助電源
３８ｂ、３９ｂ、４０ｂ、４４ｂ    スイッチング制御用補助電源
【図１】
2004215433.tif 000003
【図２】
2004215433.tif 000004
【図３】
2004215433.tif 000005
【図４】
2004215433.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004215433.tif 000009
【図８】
2004215433.tif 000010
【図９】
2004215433.tif 000011
【図１０】
2004215433.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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