(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧をスイッチング素子を介してトランスの１次巻線に供給して制御部からのパルス信号により前記スイッチング素子をオン／オフさせ、前記トランスの２次巻線の出力を平滑して出力するスイッチング電源において、前記直流電圧を前記制御部に印加して前記制御部を起動させる起動抵抗と、前記トランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動時に電圧を印加するコンデンサインプット型補助電源と、前記トランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動後に電圧を印加するチョークインプット型補助電源と、起動後に前記コンデンサインプット型補助電源を切り離すスイッチとを備えたことを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチング電源において、前記コンデンサインプット型補助電源は前記補助巻線に対して前記チョークインプット型補助電源に比べて巻線数の少ない部分に接続したことを特徴とするスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のコンデンサインプット型補助電源を有するスイッチング電源を示す。入力端子１、２の間には直流入力電圧が印加され、または、交流電圧がＡＣ−ＤＣ変換部で直流電圧に変換されて入力端子１、２の間に印加される。この入力端子１、２の間に印加される直流入力電圧Ｖinは、コンデンサ３で平滑され、トランス４の１次巻線４ａにスイッチング素子５を介して供給されるとともに、起動抵抗６を介して制御ＩＣ７に印加される。スイッチング素子５は電界効果トランジスタなどが用いられる。
【０００３】
制御部としての制御ＩＣ７は、直流入力電圧Ｖinが起動抵抗６を介して印加されて起動し、パルス信号をスイッチング素子５に与えてオンさせる。ダイオード１６及びコンデンサ１７はコンデンサインプット型補助電源を構成しおり、トランス４の補助巻線４ｃにはその巻数に応じた電圧が発生して該電圧がダイオード１６を通して制御ＩＣ７に印加されて制御ＩＣ７が安定に起動する。そして、制御ＩＣ７は周期的にパルス信号をスイッチング素子５に与えてスイッチング素子５をオン／オフさせる。
【０００４】
直流入力電圧Ｖinはスイッチング素子５のオンオフでパルス化されてトランス４の１次巻線４ａに供給される。トランス４の２次巻線４ｂに発生した交番電圧は、ダイオード８，９からなる整流部で整流された後にチョークコイル１０及びコンデンサ１１からなる平滑部で平滑されて出力端子１２、１３より出力されるとともに、誤差アンプ１４にて設定電圧との誤差が増幅される。
【０００５】
誤差アンプ１４の出力信号はフォトカプラ１５を介して制御ＩＣ７に入力され、制御ＩＣ７はフォトカプラ１５からの入力信号により出力端子１２、１３の間の出力電圧が設定電圧になるようにスイッチング素子５へのパルス信号の周期を可変制御する。トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、ダイオード１６で整流されてコンデンサ１７により平滑されることで直流電圧Ｖoとなり、制御ＩＣ７に供給される。
【０００６】
このスイッチング電源では、トランス４の補助巻線４ｃには直流入力電圧Ｖinに応じた交番電圧が生成し、制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoはトランス４の補助巻線４ｃに生成した交番電圧のピーク値に比例した電圧となる。例えば直流入力電圧Ｖinが１５０Ｖであるとすると、トランス４の補助巻線４ｃに発生する電圧は補助巻線４ｃの巻数により例えば直流入力電圧Ｖinの１０％の１５Ｖ程度となり、直流電圧Ｖoも１５Ｖ程度となる。従って、直流入力電圧Ｖinが変化すると、制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoが大きく変動する。
【０００７】
制御ＩＣ７は、補助電源から印加される直流電圧Ｖoが例えば１１Ｖ〜３１Ｖの範囲内であるときには正常に動作するが、直流電圧Ｖoが１１Ｖ以下になると動作を停止し、直流電圧Ｖoが３１Ｖ以上になると壊れてしまう。このため、直流入力電圧Ｖinが変化して直流電圧Ｖoが大きく変動すると、制御ＩＣ７は動作を停止し、又は、壊れてしまう。
【０００８】
図４は、そのような不具合を改善した従来のコンデンサインプット型補助電源を有するスイッチング電源を示す。このスイッチング電源では、図３に示すスイッチング電源において、直流入力電圧Ｖinが変化する場合に制御ＩＣ７に印加される電圧Ｖoを一定にするために、コンデンサインプット型補助電源には、シリーズドロッパーを構成するトランジスタ１８、ツェナーダイオード１９及び抵抗２０とコンデンサ２１を追加している。
【０００９】
トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、ダイオード１６で整流されてコンデンサ１７で平滑されることにより直流電圧となり、トランジスタ１８、ツェナーダイオード１９及び抵抗２０により定電圧化されてコンデンサ２１に加えられ、このコンデンサ２１の電圧が制御ＩＣ７に印加される。
【００１０】
図５はチョークインプット型補助電源を持たせたスイッチング電源を示す。このスイッチング電源では、図４に示すスイッチング電源において、コンデンサインプット型補助電源の代りに、ダイオード２２，２３からなる整流部と、チョークコイル２４及びコンデンサ２５からなる平滑部により構成されたチョークインプット型補助電源を用いたものである。
【００１１】
トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、ダイオード２２，２３で整流されてチョークコイル２４及びコンデンサ２５で平滑されることにより直流電圧Ｖoとなり、制御ＩＣ７に印加される。この制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoは、チョークコイル２４及びコンデンサ２５で平滑されたものであるから、直流入力電圧Ｖinが変化してもほぼ一定となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すスイッチング電源では、直流入力電圧Ｖinが高いと、シリーズドロッパーの負担が増えて放熱器等が必要になり、また、効率が落ちる。
また、図６はコンデンサインプット型補助電源から制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ａと、チョークインプット型補助電源から制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ｂを示す。なお、図６において、Ｔは時間を示す。図５に示すスイッチング電源では、チョークインプット型補助電源から制御ＩＣ７に印加される直流電圧Ｖoの立ち上がりが遅いために、制御ＩＣ７は起動抵抗６で起動した後に直流電圧Ｖoの立ち上がりの遅れにより起動不良を起こす。
本発明は、放熱器が不要で効率が良くて起動不良を起こさず、入力電圧の変動に対して安定して動作することができるスイッチング電源を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、直流電圧をスイッチング素子を介してトランスの１次巻線に供給して制御部からのパルス信号により前記スイッチング素子をオン／オフさせ、前記トランスの２次巻線の出力を平滑して出力するスイッチング電源において、前記直流電圧を前記制御部に印加して前記制御部を起動させる起動抵抗と、前記トランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動時に電圧を印加するコンデンサインプット型補助電源と、前記トランスの補助巻線の出力により前記制御部に起動後に電圧を印加するチョークインプット型補助電源と、起動後に前記コンデンサインプット型補助電源を切り離すスイッチとを備えたものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスイッチング電源において、前記コンデンサインプット型補助電源は前記補助巻線に対して前記チョークインプット型補助電源に比べて巻線数の少ない部分に接続したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す。この実施例は、前述した図３に示すスイッチング電源において、以下に述べるようにコンデンサインプット型補助電源とチョークインプット型補助電源とを併用した補助電源を用いるようにしたものである。なお、図１は、図３における誤差アンプ１４及びフォトカプラ１５の図示が省略されている。
【００１６】
コンデンサインプット型補助電源は、整流部を構成するダイオード２６と、シリーズドロッパーを構成するトランジスタ２７、電流ダイオード２８及びツェナーダイオード２９と、逆流防止用ダイオード３０と、コンデンサ３１とからなる。
【００１７】
チョークインプット型補助電源は、整流部を構成するダイオード３２，３３と、平滑部を構成するチョークコイル３４及びコンデンサ３５と、逆流防止用ダイオード３６からなる。トランジスタ３７、ツェナーダイオード３８及び抵抗３９，４０は、チョークインプット型補助電源の出力電圧が所定の設定電圧以上に立ち上がったことを検出してコンデンサインプット型補助電源を停止させる制御手段（ここではスイッチ）を構成している。
【００１８】
この実施例では、制御ＩＣ７は、直流入力電圧Ｖinが起動抵抗６を介して印加されて起動し、パルス信号をスイッチング素子５に与えてオンさせる。トランス４の補助巻線４ｃにはその巻数に応じた電圧が発生し、図１の点線のようにトランス４の補助巻線４ｃからコンデンサインプット型補助電源におけるダイオード２６、トランジスタ２７、ダイオード３０を通してコンデンサ３１に電流が流れて制御ＩＣ７に立ち上がりの早い電圧が印加されて制御ＩＣ７が安定に起動する。ここに、コンデンサインプット型補助電源は、コンデンサ３１の静電容量が小さいから立ち上がりが早い。制御ＩＣ７は周期的にパルス信号をスイッチング素子５に与えてスイッチング素子５をオン／オフさせる。
【００１９】
トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、コンデンサインプット型補助電源にて、ダイオード２６で整流されてトランジスタ２７、定電流ダイオード２８及びツェナーダイオード２９からなるシリーズドロッパーで定電圧化され、ダイオード３０を通してコンデンサ３１で平滑されて制御ＩＣ７に印加される。また、トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧は、チョークインプット型補助電源にて、ダイオード３２，３３で整流されてチョークコイル３４及びコンデンサ３５により平滑されて直流電圧となり、逆流防止用ダイオード３６及びコンデンサ３１を介して制御ＩＣ７に印加される。
【００２０】
チョークインプット型補助電源の出力電圧（コンデンサ３５の電圧）ＶＡが所定の設定電圧に達すると、ツェナーダイオード３８がオンしてトランジスタ３７がオンし、トランジスタ２７がオフしてコンデンサインプット型補助電源が停止する。よって、制御ＩＣ７の起動後には、チョークインプット型補助電源は図１の実線のように電流が流れて制御ＩＣ７に電圧を供給し、制御ＩＣ７はチョークインプット型補助電源による電圧供給で直流入力電圧Ｖinの変化に対して安定して動作する。
【００２１】
この実施例によれば、起動時には起動抵抗６で起動されてコンデンサインプット型補助電源から立ち上がりの早い電圧が供給されるので、安定して起動し、起動不良を起こすことはない。また、コンデンサインプット型補助電源は起動時にのみ制御ＩＣに電圧を供給すればよいので、放熱器が不要となり、効率が良い。更に、起動後にはチョークインプット型補助電源から制御ＩＣに電圧が供給されるので、入力電圧Ｖinの変動に対して変動の少ない電圧を供給できる。
【００２２】
ところで、コンデンサインプット型補助電源では、トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧のピーク値でコンデンサ３１に充電するので、トランス４の補助巻線４ｃの巻数は通常、１〜３ターン位で充分である。また、チョークインプット型補助電源では、トランス４の補助巻線４ｃに発生した交番電圧を整流平滑するので、トランス４の補助巻線４ｃの巻数はコンデンサインプット型補助電源に比べて多くする必要がある。このため、コンデンサインプット型補助電源及びチョークインプット型補助電源を併用した上記実施例では、トランジスタ２７及びダイオード２６は耐圧の高いものが必要になる。
【００２３】
そこで、本発明の他の実施例では、上記実施例において、トランジスタ２７及びダイオード２６に耐圧の高いものが要らなくなるようにしたものである。図２は本実施例の構成を示す。この実施例では、上記実施例において、トランス４の補助巻線４ｃの巻数は８ターンであり、チョークインプット型補助電源にはトランス４の補助巻線４ｃの全体（８ターン分）に発生した交番電圧をそのまま供給するが、コンデンサインプット型補助電源にはトランス４の補助巻線４ｃの一部（２ターン分）に発生した交番電圧を供給するようにトランス４の補助巻線４ｃのタップを接続している。
【００２４】
従って、起動用のコンデンサインプット型補助電源は、トランス４の補助巻線４ｃの少ない巻線数の部分から低い電圧が供給され、トランジスタ２７及びダイオード２６は耐圧の高いものが要らなくなって耐圧の低いものを用いることができる。
このように、本実施例では、コンデンサインプット型補助電源は補助巻線４ｃに対してチョークインプット型補助電源に比べて巻線数の少ない部分に接続したので、耐圧の高い回路素子が要らなくなる。なお、図２は、図１と同様に図３における誤差アンプ１４及びフォトカプラ１５の図示が省略されている。
【００２５】
上記実施例はフォワードコンバータ方式のスイッチング電源であったが、本発明はフライバック方式のスイッチング電源に適用して上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、安定して起動し、起動不良を起こすことはない。また、放熱器が不要となり、効率が良い。更に、入力電圧の変動に対して補助電源の電圧変動がほとんどなく安定して動作することができる。
請求項２に係る発明によれば、耐圧の高い回路素子が要らなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図３】従来のコンデンサインプット型補助電源を有するスイッチング電源を示す回路図である。
【図４】従来の他のコンデンサインプット型補助電源を有するスイッチング電源を示す回路図である。
【図５】チョークインプット型補助電源を持たせたスイッチング電源を示す回路図である。
【図６】コンデンサインプット型補助電源から制御ＩＣに印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ａと、チョークインプット型補助電源から制御ＩＣに印加される直流電圧Ｖoの立ち上がり特性Ｂを示す特性図である。
【符号の説明】
４      トランス
４ｃ      補助巻線
５      スイッチング素子
６      起動抵抗
７      制御ＩＣ
２６、３０、３２、、３３、３６      ダイオード
２７      トランジスタ
２８      電流ダイオード
２９、３８      ツェナーダイオード
３１、３５      コンデンサ
３４      チョークコイル
３９、４０      抵抗
【図１】
0004680453.tif 000002
【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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