(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧が印加されるトランスの１次側巻線側に設けられ前記直流電圧を断続するスイッチング素子を有するスイッチング回路と、このスイッチング回路による直流電圧の断続によりトランスの２次側巻線に誘導される交流電圧を整流する第１整流素子と、この第１整流素子から出力される整流電圧を平滑して出力端子から出力電圧を出力する平滑コンデンサと、前記出力電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の検出信号を一次側のスイッチング回路へ伝達する伝達回路とを備え、
前記スイッチング回路は、スイッチング素子がオフした際に反転した電圧を生じる１次側補助巻線と、この１次側補助巻線に生じる電圧を前記スイッチング素子のゲートに印加してスイッチング素子をオンさせるゲート回路と、前記伝達回路からの検出信号に基づいて前記スイッチング素子のゲート電圧を低下させてスイッチング素子をオフさせるオフ回路とを有し、これらゲート回路およびオフ回路によるスイッチング素子のオン・オフにより前記出力電圧を所定電圧にする電源装置であって、
前記出力端子に接続される負荷が軽負荷のとき、前記１次側補助巻線に生じる反転した電圧を小さくさせる電圧低下手段と、
前記２次側巻線と別の２次側巻線の一端に接続されこの別の２次側巻線に誘導される交流電圧を整流する第２整流素子と、
この第２整流素子から出力される整流電圧を一定電圧にして出力する定電圧出力回路とを備え、
前記電圧検出回路は、ゲートに入力する電圧が所定電圧となるように前記出力電圧を調整する定電圧ＩＣ回路と、前記出力電圧を分圧して前記ゲートに印加する分圧回路とを有し、
前記電圧低下手段は、軽負荷のとき前記所定電圧より高い電圧を前記定電圧ＩＣ回路のゲートに印加する電圧印加回路を有し、
この電圧印加回路は、外部からのリモート信号によりオン・オフするスイッチ素子と、このスイッチ素子がオフしているときのみ前記定電圧出力回路の出力電圧を前記ゲートに入力させる入力回路とを有し、
前記電圧印加回路は、軽負荷のとき前記スイッチ素子をオフさせて前記定電圧出力回路の出力電圧を前記所定電圧より高い電圧として前記定電圧ＩＣ回路のゲートに印加させ、これにより前記スイッチング素子がオンしてからオフするまでの時間を短くさせることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記リモート信号によりオン・オフ動作して、軽負荷のとき定電圧ＩＣ回路に流れる電流を減少させるスイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力された直流電圧を断続して直流電圧を生成する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図４に示す電源装置が知られている。図４において、１はトランスＨの１次側巻線２に印加される直流電圧を断続して交流電圧に変換するためのスイッチング素子３を有するスイッチング回路である。このスイッチング回路１は、
スイッチング素子３をオフさせるためのスイッチ素子４と、このスイッチ素子４を導通させるためのコンデンサ５と、このコンデンサ５を充電していくフォトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１等とを有している。
【０００３】
６はトランスＨの２次側巻線７に誘起される交流電圧を整流する第１整流素子、８は第１整流素子６の整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。９は出力端子Ｐの出力電圧を検出する検出回路であり、この検出回路９は出力端子Ｐの出力電圧を分圧する分圧回路１１と定電圧ＩＣ回路１２等とを有している。定電圧ＩＣ回路１２のゲート１２Ｇには分圧回路１１で分圧した電圧が入力され、定電圧ＩＣ回路１２はゲート１２Ｇの電圧が所定電圧となるように出力端子Ｐの出力電圧を調整するものである。
【０００４】
この調整は、例えばゲート１２Ｇ電圧が所定値以上のときアースへ流す電流を多くすることにより出力電圧を下げてゲート１２Ｇ電圧を所定値まで下げるものであり、逆にゲート１２Ｇ電圧が所定値以下のときアースへ流す電流を少なくすることにより出力電圧を上げてゲート１２Ｇ電圧を所定値まで上げていくものである。
【０００５】
定電圧ＩＣ回路１２に流れる電流（検出信号）に応じてホトカプラＰＨの発光ダイオード（伝達回路）ＰＨ２が発光して一次側のスイッチング回路１に伝達される。
【０００６】
また、図４において１３はトランスＨの別の２次巻線１４に誘起される交流電圧を整流する第２整流素子、１５は第２整流素子１３の整流電圧を一定にして出力する定電圧出力回路である。
【０００７】
この電源装置によれば、スイッチング素子３のオン・オフが繰り返し行われることにより第１整流素子６から整流電圧が出力されて出力端子Ｐから出力電圧が出力される。いま、出力端子Ｐの出力電圧が高くなると、定電圧ＩＣ回路１２に流れる電流が増加し、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＨ２の発光量が増加する。この発光量の増加によりホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１に流れる電流が増加し、コンデンサ５の充電が短時間で行われ、スイッチ素子４のベース電圧が閾値を短時間で越えることになる。そして、ベース電圧が閾値を越えるとスイッチ素子４がオンしてスイッチング素子３をオフさせる。
【０００８】
逆に、出力端子Ｐの出力電圧が低くなると、分圧回路１１の分圧電圧が低くなることにより定電圧ＩＣ回路１２に流れる電流が減少し、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＨ２の発光量が減少する。この発光量の減少によりホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＨ１に流れる電流が減少してコンデンサ５の充電時間が長くなり、スイッチ素子４のベース電圧が閾値を越えるまでの時間が長くなる。そして、ベース電圧が閾値を越えるとスイッチ素子４がオンしてスイッチング素子３をオフさせる。
【０００９】
すなわち、出力端子Ｐの電圧が高くなるとスイッチング素子３のオンしている時間を短くし、出力端子Ｐの電圧が低くなるとスイッチング素子３のオンしている時間を長くして、出力端子Ｐの電圧を一定にするものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電源装置にあっては、出力端子Ｐに接続される負荷が軽負荷のとき、スイッチング素子３がオンしている時間が短くなるので、スイッチング素子３のスイッチング周波数が高くなる。このため、スイッチング損失が大きくなるという問題があった。
【００１１】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、軽負荷のときであってもスイッチング周波数を低くしてスイッチング損失を低下させることのできる電源装置を提供することにある。
【００１２】
【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の発明は、  直流電圧が印加されるトランスの１次側巻線側に設けられ前記直流電圧を断続するスイッチング素子を有するスイッチング回路と、このスイッチング回路による直流電圧の断続によりトランスの２次側巻線に誘導される交流電圧を整流する第１整流素子と、この第１整流素子から出力される整流電圧を平滑して出力端子から出力電圧を出力する平滑コンデンサと、前記出力電圧を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路の検出信号を一次側のスイッチング回路へ伝達する伝達回路とを備え、
前記スイッチング回路は、スイッチング素子がオフした際に反転した電圧を生じる１次側補助巻線と、この１次側補助巻線に生じる電圧を前記スイッチング素子のゲートに印加してスイッチング素子をオンさせるゲート回路と、前記伝達回路からの検出信号に基づいて前記スイッチング素子のゲート電圧を低下させてスイッチング素子をオフさせるオフ回路とを有し、これらゲート回路およびオフ回路によるスイッチング素子のオン・オフにより前記出力電圧を所定電圧にする電源装置であって、
前記出力端子に接続される負荷が軽負荷のとき、前記１次側補助巻線に生じる反転した電圧を小さくさせる電圧低下手段と、
前記２次側巻線と別の２次側巻線の一端に接続されこの別の２次側巻線に誘導される交流電圧を整流する第２整流素子と、
この第２整流素子から出力される整流電圧を一定電圧にして出力する定電圧出力回路とを備え、
前記電圧検出回路は、ゲートに入力する電圧が所定電圧となるように前記出力電圧を調整する定電圧ＩＣ回路と、前記出力電圧を分圧して前記ゲートに印加する分圧回路とを有し、
前記電圧低下手段は、軽負荷のとき前記所定電圧より高い電圧を前記定電圧ＩＣ回路のゲートに印加する電圧印加回路を有し、
この電圧印加回路は、外部からのリモート信号によりオン・オフするスイッチ素子と、このスイッチ素子がオフしているときのみ前記定電圧出力回路の出力電圧を前記ゲートに入力させる入力回路とを有し、
前記電圧印加回路は、軽負荷のとき前記スイッチ素子をオフさせて前記定電圧出力回路の出力電圧を前記所定電圧より高い電圧として前記定電圧ＩＣ回路のゲートに印加させ、これにより前記スイッチング素子がオンしてからオフするまでの時間を短くさせることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、  前記リモート信号によりオン・オフ動作して、軽負荷のとき定電圧ＩＣ回路に流れる電流を減少させるスイッチ素子を設けたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係わる電源装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
図１において、２０は１次側の入力端子Ｓ1,Ｓ2間に接続された電解コンデンサであり、この電解コンデンサ２０には全波整流された整流電圧が印加されるようになっている。２２はスイッチング回路であり、このスイッチング回路２２はトランスＴの１次側巻線２１の一方の端子に接続されたスイッチング素子Ｑ1と、このスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御する制御回路２３とを有している。
【００１８】
制御回路２３は、トランスＴの１次側巻線（１次側補助巻線）２４と、スイッチ素子２５と、フォトカプラＰＨのホトトランジスタＰＴ等とを有している。そして、スイッチ素子２５のコレクタがスイッチング素子Ｑ１のベースに接続され、スイッチ素子２５のエミッタが接地されている。このスイッチ素子２５のコレクタ,エミッタ間には抵抗Ｒ７が接続され、スイッチ素子２５のエミッタ,ベース間にはコンデンサ２６が接続されている。また、スイッチ素子２５のコレクタは抵抗Ｒ６を介してトランスＴの１次側巻線２１の他方の端子に接続され、スイッチ素子２５のベースにはホトトランジスタＰＴのエミッタが接続されている。
【００１９】
また、ホトトランジスタＰＴのコレクタはダイオードＤ１および抵抗Ｒ１０４を介してトランスＴの１次側巻線２４の一方の端子に接続され、この抵抗１０４とスイッチング素子Ｑ１のゲート間には直列接続されたコンデンサＣ１および抵抗Ｒ４が接続されている。そして、抵抗Ｒ６,Ｒ４,Ｒ１０４とコンデンサＣ１とでスイッチング素子Ｑ１をオンさせるゲート回路が構成されている。また、スイッチ素子２５とコンデンサ２６とフォトトランジスタＰＴ等とでスイッチング素子Ｑ１をオフさせるオフ回路が構成されている。
【００２０】
３０はトランスＴの２次側巻線３１の一方の端子に接続された整流素子、３２は整流素子３０から出力される整流電圧を平滑する平滑コンデンサであり、この平滑コンデンサ３２は出力端子３３とアース間に接続されている。出力端子３３とアース間には出力端子３３の出力電圧を検出する電圧検出回路３４が接続されている。
【００２１】
電圧検出回路３４は、出力端子３３の出力電圧を分圧する分圧回路３５と、定電圧ＩＣ回路３６等とを有している。分圧回路３５は直列接続された抵抗Ｒ１０７,Ｒ１０８から構成され、この抵抗Ｒ１０７,Ｒ１０８によって分圧された電圧が定電圧ＩＣ回路３６のゲート３６Ｇに入力するようになっている。定電圧ＩＣ回路３６は、ゲート３６Ｇ電圧が所定電圧となるように矢印方向に電流を流して出力端子３３の出力電圧を調整するようになっている。例えば、出力端子３３の電圧が高くなるとゲート３６Ｇの電圧が所定値より高くなり、このゲート電圧が所定値となるように定電圧ＩＣ回路３６が矢印方向に多くの電流を流して出力端子３３の電圧を下げさせていき、逆に出力端子３３の電圧が低くなるとゲート３６Ｇの電圧が所定値より低くなり、このゲート電圧が所定値となるように定電圧ＩＣ回路３６に流れる電流を減少して出力端子３３の電圧を上げていくものである。
【００２２】
すなわち、電圧検出回路３４が検出する出力端子３３の出力電圧に応じて定電圧ＩＣ回路３６に電流（検知信号）が流れることになる。
【００２３】
ＰＤはフォトカプラＰＨの発光ダイオード（伝達回路）であり、この発光ダイオードＰＤは定電圧ＩＣ回路３６に流れる電流に応じて発光して１次側のスイッチング回路２２に伝達する。
【００２４】
また、トランスＴの２次側巻線４０の一方の端子には整流素子（第２整流素子）４１が接続され、この整流素子４１の出力端子には平滑コンデンサ４２と定電圧出力回路４３が接続されている。定電圧出力回路４３は、平滑コンデンサ４２によって平滑された整流電圧を一定の出力電圧（５Ｖ）にして出力端子４４へ出力するものである。
【００２５】
定電圧出力回路４３の出力端子とアース間には平滑コンデンサ４５と電圧印加回路（電圧低下手段：スイッチング周波数低下手段）４６とが接続されている。電圧印加回路（電圧低下回路）４６は、外部からのリモート信号によりオン・オフするトランジスタ４７と、カソードが定電圧ＩＣ回路３６のゲート３６Ｇに接続されアノードがトランジスタ４７のコレクタに接続されたダイオード（入力回路）Ｄ３等とを有している。ダイオードＤ３は、トランジスタ４７がオフしているとき定電圧出力回路４２の出力電圧を定電圧ＩＣ回路３６のゲート３６Ｇに入力させるものである。
【００２６】
リモート信号は、軽負荷のときＬレベルの信号であり、通常の負荷のときＨレベルの信号であり、外部の装置(図示せず)から出力されるものである。
【００２７】
次に、上記実施形態の電源装置の動作を図２に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
【００２８】
トランスＴの１次側巻線２１に印加される直流電圧はスイッチング素子Ｑ１により断続され、この断続によりトランスＴの２次側巻線３１に交流電圧が誘起される。そして、整流素子３０から図２に示すように整流電流が出力され、この整流電流が平滑コンデンサ３２により平滑されて出力端子３３から１２Ｖ（所定電圧）の直流電圧として出力される。
【００２９】
出力端子３３に通常の負荷が接続されている場合には、外部からＨレベルのリモート信号がトランジスタ４７のベースに入力され、トランジスタ４７は導通する。このトランジスタ４７の導通によりダイオードＤ３のアノードがアース電位となるので、分圧回路３５の分圧電圧（２.５Ｖ）が定電圧ＩＣ回路３６のゲート３６Ｇに入力する。
【００３０】
そして、定電圧ＩＣ回路３６は、電圧検出回路３４が検出する出力端子３３の出力電圧に応じた電流を流す。この電流により、ホトカプラＰＨの発光ダイオードＰＤが発光し、ホトカプラＰＨのフォトトランジスタＰＴに電流が流れる。この電流によりコンデンサ２６が充電されていき、スイッチ素子２５のベース電圧が上昇していく。このベース電圧がスイッチ素子２５の閾値を越えるとスイッチ素子２５がオンしてスイッチング素子Ｑ１をオフさせる。
【００３１】
いま、例えば図２に示す時点ｔ1でスイッチング素子Ｑ１がオフされると、トランスＴの１次コイル２１に流れる電流が急激に減少することにより、トランスＴの１次側コイル２４の電圧Ｖbが反転し、この後時点ｔ2で電圧Ｖbが上昇していく。
この１次側コイル２４の電圧Ｖbに応じてスイッチング素子Ｑ１のベース電圧ＶGが上昇していく。ベース電圧ＶGがスイッチング素子Ｑ１の閾値を越えるとスイッチング素子Ｑ１がオンする（時点ｔ3）。
【００３２】
１次側コイル２４の電圧Ｖbが反転しているとき、すなわち、スイッチング素子Ｑ1がオフしてトランスＴの極性が反転しているとき、整流素子３０から整流電流が出力される。
【００３３】
これら動作が繰り返し行われるとともに定電圧ＩＣ回路３６の動作により、出力端子３３から一定の出力電圧（１２Ｖ）が出力されることになる。
【００３４】
次に、出力端子３３に軽負荷が接続された場合について説明する。
【００３５】
出力端子３３に軽負荷が接続されると、トランジスタ４７のベース電圧にはＬレベルのリモート信号が入力されてトランジスタ４７はオフする。このため、定電圧出力回路４３の出力電圧（５Ｖ）が抵抗Ｒ１およびダイオードＤ３を介して定電圧ＩＣ回路３６のゲート３６Ｇに入力する。すなわち、出力端子３３の出力電圧が高くなったのと同じ状態となり、定電圧ＩＣ回路３６が流す電流が増加し、この結果、スイッチング素子Ｑ1はオンしてから短時間でオフすることになる。
【００３６】
いま、例えば図２に示す時点ｔ10でスイッチング素子Ｑ１がオフされると、トランスＴの一次コイル２１に流れる電流が急激に減少することにより、トランスＴの一次側コイル２４の電圧Ｖbが反転し、この後時点ｔ11で電圧Ｖbが上昇していく。
【００３７】
ところで、スイッチング素子Ｑ1はオンしてから短時間でオフしているので、トランスＴに蓄えられるエネルギーは少ない。このため、反転した電圧Ｖb2はＶb1より小さく、反転したベース電圧ＶG2もＶG1より小さなものとなる。そして、電圧Ｖbの上昇とともにベース電圧ＶGも上昇して行くが、このベース電圧ＶGが上昇して最大となるベース電圧ＶGaがスイッチング素子Ｑ1の閾値を越えないように、１次側コイル２４の巻き数と抵抗Ｒ４の抵抗値とコンデンサＣ１の容量とを予め設定しておくことにより、スイッチング素子Ｑ1はオンせずにベース電圧ＶGは振動していく。
【００３８】
一方、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ６を介して充電されていくので、図２の破線で示すように上昇しながらベース電圧ＶGは振動していく。その破線の立ち上りは抵抗Ｒ６,Ｒ７およびコンデンサＣ1の時定数で決まる。
【００３９】
そして、ベース電圧ＶGがスイッチング素子Ｑ1の閾値を越えると、スイッチング素子Ｑ1がオンする（時点ｔ12）。
【００４０】
このように、スイッチング素子Ｑ1がオフしてからオンするまでの時間（時点10〜時点ｔ12）が長くなり、この結果、出力端子３３の出力電圧が１２Ｖ以下となる。また、スイッチング素子Ｑ1がオフしてからオンするまでの時間が長くなることにより、スイッチング素子Ｑ1のスイッチング周波数が低下し、スイッチング損失の低減を図ることができる。
【００４１】
上記のように、軽負荷時にはトランスＴの１次側コイル２４に生じる反転した電圧Ｖb1を低下（小さく）させることにより、スイッチング素子Ｑ1のスイッチング周波数を低下させてスイッチング損失の低減を図ったものである。
【００４２】
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の電源装置の回路図を示したものである。この第２実施形態では、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＰＤに並列にトランジスタＱ４を接続し、トランジスタＱ４のベースを抵抗Ｒ１３を介してトランジスタ４７のコレクタに接続し、トランジスタＱ４のコレクタを抵抗Ｒ１１を介してフォトダイオードＰＤのカソードに接続し、トランジスタ４７のコレクタをダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ１に接続したものである。
【００４３】
この第２実施形態によれば、トランジスタ４７がオンしているとき、すなわち、出力端子３３に通常の負荷が接続されているときトランジスタＱ４がオンし、抵抗Ｒ１１に電流が流れる。トランジスタ４７がオフしているとき、すなわち、出力端子３３に軽負荷が接続されているときトランジスタＱ４がオフし、抵抗Ｒ１１に電流が流れない。これにより、定常負荷時には定電圧ＩＣ回路３６に確実に電流を流し、軽負荷時には不要なＲ１１の電流を流さなくして損失の低減を図るものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、軽負荷のときスイッチング周波数を低くしてスイッチング損失を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電源装置の具体的構成を示した回路図である。
【図２】図１の主要部のタイムチャートである。
【図３】第２実施形態の構成を示した回路図である。
【図４】従来の電源装置の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
２１        １次側巻線
２２        スイッチング回路
３０        整流素子（第１整流素子）
３１        ２次側巻線
３２        平滑コンデンサ
３３        出力端子
３４        電圧検出回路
４６        電圧印加回路
Ｔ          トランス
Ｑ1         スイッチング素子
ＰＨ        フォトカプラ
【図２】
0004795583.tif 000002
【図３】
0004795583.tif 000003
【図４】
0004795583.tif 000004
【図１】
0004795583.tif 000005