(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部制御端子に、フォトカプラの発光部と抵抗との直列回路を接続して構成され、前記外部制御端子に電圧を供給すると前記フォトカプラの発光部に電圧が印加されて前記フォトカプラの発光部が発光して、出力電圧をオンにする制御信号を出力するオン・オフ制御回路を備えるスイッチング電源装置において、
前記出力電圧の過電圧発生時にフォトカプラの発光部の両端間を短絡するバイパス回路としてのスイッチ素子を備え、前記出力電圧の過電圧発生時に前記フォトカプラの発光部を消光して、前記出力電圧をオフにする過電圧保護信号を出力する過電圧保護回路を備えることを特徴とする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、過電圧保護機能と出力電圧のオン・オフ制御機能を有するスイッチング電源装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の電源装置における一般的な回路構成を図２に示す。同図において、１は一次側と二次側とを絶縁するトランス、２は主スイッチング素子であるＭＯＳ型ＦＥＴで、このＭＯＳ型ＦＥＴ２をスイッチングすることにより、トランス１の一次巻線１Ａに入力端子＋Ｖｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖinが断続的に印加される。また、トランス１の二次巻線１Ｂには、整流ダイオード４と平滑コンデンサ５とからなる整流平滑回路が接続され、二次巻線１Ｂに誘起した電圧を整流平滑して、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏから負荷６に出力電圧Ｖoutを供給するようになっている。
【０００３】
本実施例はいわゆるフライバック型スイッチング電源装置の回路構成を有し、ＭＯＳ型ＦＥＴ２がオンすると、トランス１の二次巻線１Ｂの他端すなわちドット側端子に正極性の電圧が誘起され、整流ダイオード４はオフすると共に、トランス１にエネルギーが蓄えられる。この際、負荷６には平滑コンデンサ５に蓄えられたエネルギーが供給される。一方、ＭＯＳ型ＦＥＴ２がオフすると、整流ダイオード４を接続した二次巻線１Ｂの一端すなわち非ドット側端子に正極性の電圧が誘起され、整流ダイオード４はオンして、それまでトランス１に蓄えられていたエネルギーがこの整流ダイオード４を通って平滑コンデンサ５ひいては負荷６に供給される。
【０００４】
前記出力電圧Ｖoutの安定化を図るために、ここでは出力電圧検出回路11と制御回路12とによる帰還ループが形成される。出力電圧検出回路11は、出力電圧Ｖoutを例えば抵抗分圧などにより監視して、その電圧検出信号を制御回路12に出力するものである。また制御回路12は、出力電圧検出回路11からの電圧検出信号に応じて、ＭＯＳ型ＦＥＴ２への駆動信号のパルス導通幅を制御するもので、出力電圧Ｖoutが高い場合には駆動信号のパルス導通幅を短く、出力電圧Ｖoutが低い場合には駆動信号のパルス導通幅を長くするように構成している。そして、出力電圧検出回路11から制御回路12への電圧検出信号の伝送は、発光部である発光ダイオード13Ａと受光部であるフォトトランジスタ13Ｂとを組み合わせたフォトカプラ13により行なわれる。
【０００５】
15は、出力電圧ライン間の出力電圧Ｖoutに過電圧が発生したときに過電圧検出信号を制御回路12に送出し、ＭＯＳ型ＦＥＴ２の動作を停止させる過電圧保護回路である。この過電圧保護回路15は図２に示すように、過電圧検出素子としてのツェナーダイオード16と、抵抗17と、フォトカプラ18の発光部である発光ダイオード18Ａとの直列回路19を出力電圧ライン間に接続して構成され、出力電圧Ｖoutが制御回路12の正常な制御範囲を越えて上昇すると、この直列回路を流れる電流が増加して発光ダイオード18Ａが発光し、制御回路12に接続したフォトカプラ18の受光部としてのフォトトランジスタ18Ｂに電流が流れて、ＭＯＳ型ＦＥＴ２へのパルス駆動信号の供給を停止するようになっている。
【０００６】
一方、21は入力電圧Ｖinを投入・遮断することなく、外部から出力電圧Ｖoutをオン・オフさせることのできるオン・オフ制御回路で、これは具体的には、マイナス側出力電圧ラインと外部制御端子ＣＮＴとの間に、フォトカプラ22の発光部である発光ダイオード22Ａと抵抗23との直列回路を接続して構成される。そして、外部端子ＣＮＴに所定の電圧を供給すると、発光ダイオード22Ａが発光して制御回路12に接続したフォトカプラ22の受光部としてのフォトトランジスタ22Ｂに電流が流れ、出力電圧Ｖoutが出力する状態（オン）となり、逆に外部端子ＣＮＴをマイナス側の出力端子−Ｖｏに短絡させると、発光ダイオード22Ａが発光しなくなってフォトトランジスタ22Ｂに電流が流れなくなり、出力電圧Ｖoutが出力しない状態（オフ）になる。
【０００７】
しかし、上記回路構成からも明らかなように、過電圧保護機能と出力電圧のオン・オフ制御機能を有するスイッチング電源装置においては、トランス１の二次側から一次側への信号伝送素子として、２つのフォトカプラ18，22が設けられている。すなわち、トランス１の一次側と二次側との絶縁を図るために、過電圧保護回路15から制御回路12への信号伝送用としてのフォトカプラ18と、オン・オフ制御回路21から制御回路12への信号伝送用としてのフォトカプラ22をそれぞれ必要とするため、部品点数が増える上に、装置の信頼性を悪化させる要因となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、過電圧保護機能と出力電圧のオン・オフ制御機能を有しながら、部品点数の削減と、装置の信頼性向上を図ることの可能なスイッチング電源装置を提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、前記目的を達成するために、外部制御端子ＣＮＴに、フォトカプラの発光部と抵抗との直列回路を接続して構成され、外部制御端子に電圧を供給すると前記フォトカプラの発光部に電圧が印加されて前記フォトカプラの発光部が発光して、出力電圧をオンにする制御信号を出力するオン・オフ制御回路を備えるスイッチング電源装置において、前記出力電圧の過電圧発生時にフォトカプラの発光部の両端間を短絡するバイパス回路としてのスイッチ素子を備え、前記出力電圧の過電圧発生時に前記フォトカプラの発光部を消光して、前記出力電圧をオフにする過電圧保護信号を出力する過電圧保護回路を備えたものである。
【００１０】
この場合、オン・オフ制御回路の外部制御端子に所定の電圧を供給すると、フォトカプラの発光部が発光して、出力電圧をオンにする制御信号が出力される。一方、過電圧保護回路が出力電圧の過電圧状態を検出すると、オン・オフ制御回路で用いたフォトカプラの発光部が消光して、出力電圧をオフにする過電圧保護信号が出力される。このように、過電圧保護回路の信号伝送素子としてのフォトカプラが、オン・オフ制御回路の信号伝送素子としてのフォトカプラと兼用して用いられるため、フォトカプラの部品点数を削減でき、電源装置としての信頼性も向上する。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、添付図面に基づき、本発明におけるスイッチング電源装置の一実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００１２】
本実施例における過電圧保護回路31は、プラス側の出力電圧ラインにカソードを接続した過電圧検出素子としてのツェナーダイオード16と、このツェナーダイオード16のアノードに一端を接続した抵抗17と、抵抗17の他端にベースを接続し、前記オン・オフ制御回路の21の発光ダイオード22Ａの両端にコレクタ・エミッタ間を接続したスイッチ素子としてのＮＰＮ型トランジスタ32と、このトランジスタ32のベース・エミッタ間に接続する抵抗33とにより構成される。つまり、従来のフォトカプラ18に代えて、ここでは過電圧状態時に発光ダイオード22Ａの両端間を短絡するバイパス回路（トランジスタ32および抵抗33）を接続している。
【００１３】
一方、オン・オフ制御回路21は従来例と同じく、マイナス側出力電圧ラインと外部制御端子ＣＮＴとの間に、フォトカプラ22の発光部である発光ダイオード22Ａと抵抗23との直列回路を接続して構成される。そして制御回路12は、出力電圧Ｖoutの安定化を図るために、フォトカプラ13のトランジスタ13Ｂを流れる電流に応じて、ＭＯＳ型ＦＥＴ２への駆動信号のパルス導通幅を可変制御すると共に、別のフォトカプラ22のトランジスタ22Ｂに電流が流れると、出力電圧Ｖoutを出力する状態（オン）にし、フォトカプラ22のトランジスタ22Ｂに電流が流れなくなると、出力電圧Ｖoutを出力させない状態（オフ）に切り換える。なお、それ以外の構成は、従来例と同じである。
【００１４】
次に上記構成につきその作用を説明する。外部制御端子ＣＮＴに所定の電圧を供給すると、抵抗23および発光ダイオード22Ａに電流が流れて発光ダイオード22Ａが発光し、制御回路12に接続したフォトトランジスタ22Ｂに電流が流れる。これにより、制御回路12はスイッチング素子２へのパルス駆動信号の供給を開始し、出力電圧Ｖoutが出力する状態となる。
【００１５】
ＭＯＳ型ＦＥＴ２がオンすると、トランス１の二次巻線１Ｂのドット側端子に正極性の電圧が誘起されるので、整流ダイオード４はオフし、トランス１にエネルギーが蓄えられる。このＭＯＳ型ＦＥＴ２のオン期間中は、平滑コンデンサ５に蓄えられたエネルギーが負荷６に供給される。一方、ＭＯＳ型ＦＥＴ２がオフすると、整流ダイオード４を接続した二次巻線１Ｂの非ドット側端子に正極性の電圧が発生し、整流ダイオード４はオンして、それまでトランス１に蓄えられていたエネルギーが、この整流ダイオード４を通って平滑コンデンサ５ひいては負荷６に供給される。
【００１６】
出力電圧検出回路11は、出力端子＋Ｖ，−Ｖ間に発生する出力電圧Ｖoutを監視し、その電圧検出信号をフォトカプラ13を介して制御回路12に出力する。制御回路12は、このフォトカプラ13のフォトトランジスタ13Ｂを流れる電流に基づき、出力電圧Ｖoutが高い場合には駆動信号のパルス導通幅を短く、出力電圧Ｖoutが低い場合には駆動信号のパルス導通幅を長くして、出力電圧Ｖoutの安定化を図っている。
【００１７】
上記一連の動作において、出力電圧Ｖoutが何等かの原因で過電圧になり、これを過電圧保護回路31のツェナーダイオード16が検出すると、トランジスタ32のベース電位が上昇し、このトランジスター32がターンオンして発光ダイオード22Ａの両端間を短絡する。したがって、外部制御端子ＣＮＴからの電圧供給によって抵抗23を流れる電流は、発光ダイオード22Ａではなくトランジスタ32をバイパスして流れ、フォトトランジスタ22Ｂに電流が流れなくなる。これを受けて制御回路12は、ＭＯＳ型ＦＥＴ２へのパルス駆動信号の供給を停止し、出力電圧Ｖoutを直ちにオフして過電圧保護を図る。
【００１８】
一方、出力電圧Ｖoutが過電圧でなくても、外部制御端子ＣＮＴを例えば−側の出力端子−Ｖｏと接続して、所定の電圧レベル以下にすれば、オン・オフ制御回路21の抵抗23ひいては発光ダイオード22Ａに電流が流れなくなり、制御回路12は、過電圧時と同様にＭＯＳ型ＦＥＴ２へのパルス駆動信号の供給を停止して、出力電圧Ｖoutをオフにする。このように、１つのフォトカプラ22にて過電圧の検出信号と出力電圧Ｖoutのオン・オフ制御信号を伝送することができるので、従来よりもフォトカプラ22の個数を減らすことができ、同時に電源装置としての信頼性も向上する。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、外部制御端子ＣＮＴに所定レベルの電圧を供給すると、フォトカプラ22の発光部である発光ダイオード22Ａが発光して、出力電圧Ｖoutをオンにする制御信号を出力するオン・オフ制御回路21と、出力電圧の過電圧発生時にフォトカプラ22の発光ダイオード22Ａを消光して、出力電圧Ｖoutをオフにする過電圧保護信号を出力する過電圧保護回路31とを備えている。
【００２０】
この場合、オン・オフ制御回路21の外部制御端子ＣＮＴに所定の電圧を供給すると、フォトカプラ22の発光ダイオード22Ａが発光して、出力電圧Ｖoutをオンにする制御信号が出力される。一方、過電圧保護回路31が出力電圧Ｖoutの過電圧状態を検出すると、オン・オフ制御回路21で用いたフォトカプラ22の発光ダイオード22Ａが消光して、出力電圧Ｖoutをオフにする過電圧保護信号が出力される。このように、過電圧保護回路31の信号伝送素子としてのフォトカプラ22が、オン・オフ制御回路21の信号伝送素子としてのフォトカプラ22と兼用して用いられるため、フォトカプラ22の部品点数を削減でき、電源装置としての信頼性を向上させることも可能になる。
【００２１】
上記構成において、過電圧時にフォトカプラ22を消光させる手段としては、他に発光ダイオード22Ａのどちらか一端にスイッチ素子を接続し、過電圧時にこのスイッチ素子をオフにして、フォトカプラ22を流れる電流を遮断するように構成してもよい。
【００２２】
本実施例では、外部制御端子ＣＮＴに発光ダイオード22と抵抗23との直列回路を接続してオン・オフ制御回路21を構成すると共に、出力電圧ラインに接続する過電圧検出用のツェナーダイオード16と抵抗との直列回路に、前記ツェナーダイオード16が過電圧状態を検出したときに、発光ダイオード22の両端間を短絡するスイッチ素子すなわちトランジスタ32を接続して過電圧保護回路31を構成している。このようにすると、過電圧保護回路31は既存のツェナーダイオード16および抵抗17の他に、実質的にスイッチ素子であるトランジスタ32を追加するだけで、過電圧保護専用のフォトカプラ18（図２参照）をなくして、従来と同様の機能を発揮することが可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明におけるスイッチング電源装置は、外部制御端子に電圧を供給するとフォトカプラの発光部が発光して、出力電圧をオンにする制御信号を出力するオン・オフ制御回路と、前記出力電圧の過電圧発生時に前記フォトカプラの発光部を消光して、前記出力電圧をオフにする過電圧保護信号を出力する過電圧保護回路とを備えたものであり、過電圧保護機能と出力電圧のオン・オフ制御機能を有しながら、部品点数の削減と、装置の信頼性向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】従来例を示すスイッチング電源装置の回路図である。
【符号の説明】
21 オン・オフ制御回路
22 フォトカプラ
22Ａ 発光ダイオード（発光部）
31 過電圧保護回路
32 ＮＰＮ型トランジスタ（スイッチ素子）
ＣＮＴ 外部制御端子
【図１】
0004682438.tif 000002
【図２】
0004682438.tif 000003