(57)【要約】【課題】本発明は、非常に簡単な構成により小型化とコスト削減が可能なスイッチング電源装置を実現することを目的とする。【解決手段】入力直流電圧Ｖｉｎを自励スイッチング方式の電圧降圧型チョッパにより出力電圧ＶＨ／ＶＬが所定電圧範囲以内に保たれるように構成されたスイッチング電源と、スイッチング電源の出力電圧を用いて定電流回路が動作するとともに、負荷に流れる電流を検出するための電流検出回路２とを備え、電流検出回路で検出された信号を電位絶縁するために、フォトカプラ（ＰＣ１）を介してスイッチング電源の出力電圧を決定している電圧検出抵抗Ｒ１、Ｒ２に接続するとともに、電圧検出抵抗にフォトカプラのコレクタ端子とエミッタ端子を並列接続し、出力電圧を可変させて負荷に流れる電流を定電流化させることにより、定電流回路を動作させるための外部安定化電源を不要にしている。【選択図】図１
2005229735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧を自励スイッチング方式の電圧降圧型チョッパにより出力電圧が所定電圧以上に保たれるように構成されたスイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力電圧を用いて定電流回路が動作するとともに、負荷に流れる電流を検出するための電流検出回路とを備え、前記電流検出回路で検出された信号を電位絶縁するために、フォトカプラを介して前記スイッチング電源の出力電圧を決定している電圧検出抵抗に接続するとともに、前記電圧検出抵抗に前記フォトカプラのコレクタ端子とエミッタ端子を並列接続し、前記出力電圧を可変させて前記負荷に流れる電流を定電流化させたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
電流検出回路の基準電圧にシャント・レギュレータを使用した請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
電流検出回路の電流設定抵抗をファンクション・トリミングした請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
定電流設定回路をスイッチにより切り替えができるようにした請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
出力電圧を最小出力電圧から最大出力電圧まで可変することにより負荷に流れる電流を定電流化させるとともに、前記最小出力電圧および前記最大出力電圧を電流検出回路の誤差増幅器の動作規定電圧以内にした請求項１〜４のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられるスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスイッチング電源装置の定電流回路は、スイッチング電源装置の出力電圧とは別に安定化電源を設けて電流検出回路に供給する構成であった。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開平７−７９５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の構成では、電源回路は複数個、すなわち少なくともスイッチング電源とは別に安定化電源が必要となり、回路構成が複雑になるとともに、部品点数が多くなり実装基板の面積が増えて、コストアップしてしまうとともに、小型化が図り難いという課題を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、上記課題を解決するためのものであり、非常に簡単な構成により小型化とコスト削減が可能なスイッチング電源を実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明は、入力直流電圧を自励スイッチング方式の電圧降圧型チョッパにより出力電圧が所定電圧以上に保たれるように構成されたスイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力電圧を用いて定電流回路が動作するとともに、負荷に流れる電流を検出するための電流検出回路とを備え、前記電流検出回路で検出された信号を電位絶縁するために、フォトカプラを介して前記スイッチング電源の出力電圧を決定している電圧検出抵抗に接続するとともに、前記電圧検出抵抗に前記フォトカプラのコレクタ端子とエミッタ端子を並列接続し、前記出力電圧を可変させて前記負荷に流れる電流を定電流化させることにより、定電流回路を動作させるための外部安定化電源が不要となり、それらを構成するための部品も不要となり基板実装面積を小型化でき、これらにより電源装置自体を小型化し、安価に構成することができるものであり、電源回路が１種類で済みこの結果として構成する部品点数が削減でき基板実装面積も小型化され、これによりコスト削減もできるものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明によれば、電源回路が１種類で済みこの結果として構成する部品点数が削減でき構成基板の面積も小型化され、これによりコスト削減もできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明にスイッチング電源装置は、入力直流電圧を自励スイッチング方式の電圧降圧型チョッパにより出力電圧が所定電圧以上に保たれるように構成されたスイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力電圧を用いて定電流回路が動作するとともに、負荷に流れる電流を検出するための電流検出回路とを備え、前記電流検出回路で検出された信号を電位絶縁するために、フォトカプラを介して前記スイッチング電源の出力電圧を決定している電圧検出抵抗に接続するとともに、前記電圧検出抵抗に前記フォトカプラのコレクタ端子とエミッタ端子を並列接続し、前記出力電圧を可変させて前記負荷に流れる電流を定電流化させたものであり、これにより、定電流回路を動作させるための外部安定化電源が不要となり、それらを構成するための部品も不要となるため基板実装面積を小型化でき、これらにより電源装置自体を小型化し、安価に構成するものである。
【０００９】
本発明のスイッチング電源装置は、電流検出回路の基準電圧をシャント・レギュレータとしたものであり、これにより温度変化が少ない定電流値が得られるものである。
【００１０】
本発明のスイッチング電源装置は、電流検出回路の電流設定抵抗をファンクション・トリミングしたものであり、これにより設定電流値の精度を向上させるものである。
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置は、定電流設定回路をスイッチにより切り替えができるようにしたものであり、これにより設定された電流値をステップ的に可変できるようにしたものである。
【００１２】
本発明のスイッチング電源装置は、出力電圧を最小出力電圧から最大出力電圧まで可変することにより負荷に流れる電流を定電流化させるとともに、前記最小出力電圧および前記最大出力電圧を電流検出回路の誤差増幅器の動作規定電圧以内にしたものであり、これにより安定した定電流回路動作が可能となり電気回路の信頼性を向上させるものである。
【００１３】
（実施の形態１）
以下に、本発明の一実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態１におけるスイッチング電源装置の構成を示す回路図、図２は装置の電流検出回路の構成を示す回路図、図３は同装置の負荷における出力電圧と出力電流特性を示した特性図である。
【００１５】
図１において、スイッチング電源装置は安定化電源回路１と電流検出回路２及び検出した電流値をフィードバックするフォトカプラ（ＰＣ１）、電流値を切替えるＳＷ１，２より構成されており、安定化電源回路１は従来と同一構成で、入力直流電圧（Ｖｉｎ）をＰＮＰトランジスタＱ１によって断続するための制御回路に接続し、コイルに蓄えられた電流を一定方向に流すフライホール・ダイオード及び平滑コンデンサ（Ｃ１）に接続されている。
【００１６】
出力電圧ＶＨ／ＶＬは、基準電圧Ｖ１のツェナー・ダイオード（ＺＤ１）とトランジスタＱ２、抵抗Ｒ１、Ｒ３で構成している。出力電圧を可変させ負荷への電流値を一定にする抵抗Ｒ２と並列にフォトカプラＰＣ１の２次側のコレクタとエミッタを接続する構成になっている。
【００１７】
電流検出回路２とフォトカプラＰＣ１及び電流切替えスイッチＳＷ１、ＳＷ２は本発明で新規に追加した回路で、出力電圧ＶＨ／ＶＬは電流検出回路２と負荷に電流を供給する構成になっている。
【００１８】
電流検出回路２は負荷に流れる電流Ｉを一定にするためのものであって、電流検出回路２で処理された信号をフォトカプラ（ＰＣ１）１次側の発光ダイオードで２次側のトランジスタに伝達するものである。
【００１９】
ＳＷ１、ＳＷ２は電流値を切替えるためのもので、導通させることにより設定電流にすることができるものである。
【００２０】
図２において、シャント・レギュレータＩＣ２は基準電圧Ｖｒｅｆを作り出すためのもので平滑コンデンサＣ５と抵抗Ｒ１６で構成されている。基準電圧Ｖｒｅｆは抵抗Ｒ７、Ｒ８で分圧（Ｖ２）され誤差増幅器ＩＣ１の非反転入力（＋）側に接続されている。
【００２１】
負荷に流れる電流Ｉは抵抗Ｒ４でＶＲ４電圧に変換し、Ｒ４と並列に接続されたコンデンサＣ２は平滑用である。
【００２２】
図１のスイッチＳＷ１を導通させることにより、図２のトランジスタＱ３を導通させ抵抗Ｒ４で得られたＶＲ４電圧と基準電圧Ｖｒｅｆの電位差を抵抗Ｒ９、Ｒ１１で分圧（Ｖ３）し誤差増幅器の反転入力（−）側に接続している。
【００２３】
トランジスタＱ４と抵抗Ｒ１３、Ｒ１５はスイッチＳＷ２側に接続した構成になっている。
【００２４】
誤差増幅器ＩＣ１の反転入力（−）と出力間には抵抗Ｒ６と直流カットのコンデンサＣ３が直列に接続されており、誤差増幅器ＩＣ１の出力は電流制限抵抗Ｒ５に接続する構成になっている。誤差増幅器入力（＋）、（−）間のコンデンサＣ４はノイズ除去用である。
【００２５】
図３は、出力電圧と出力電流特性を図示したカーブであり、縦軸は出力電圧で横軸は出力電流になっている。出力電圧ＶＬはスイッチング電源装置の最低出力電圧であり、ＶＨは最高出力電圧になっている。横軸のＩＡは図１のＳＷ１のみを導通させた時に負荷に流れる設定電流値であり、出力電流ＩＢは図１のＳＷ２のみを導通させた場合の設定電流値である。
【００２６】
回路の動作原理を図１と図２で説明する。
【００２７】
図１において、入力直流電圧Ｖｉｎを自励スイッチング方式の電圧降圧型チョッパにより、パワートランジスタＱ１を断続し安定した所定の直流出力電圧を得る。
【００２８】
基準電圧Ｖ１により電圧検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧比が低い場合は、Ｉ２＝０でＱ２は断となり、制御回路でパワートランジスタＱ１は、導通状態になりコイルＬ１を通して電流Ｉ１が流れると共にコイルに電流が蓄えられる。
【００２９】
基準電圧Ｖ１（Ｑ２Ｖｂｅ＋ＺＤ１ｖｚ）と電圧検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の分圧と比較し分圧比が高い場合は、ＺＤ１を通してＩ１が流れＱ２のトランジスタのＣ−Ｅ間が導通になり、制御回路でパワートランジスタＱ１を断にする。
【００３０】
コイルＬ１に蓄えられた電流はフライホール・ダイオードＤ１を通して流れる。このように断続した電流をコンデンサＣ１で平滑し、コンデンサＣ１両端には安定した電圧が得られる。
【００３１】
基準電圧Ｖ１はＶ１＝Ｑ２Ｖｂｅ＋ＺＤ１ｖｚであり、最高出力電圧ＶＨ＝Ｖ１×（１＋Ｒ２／Ｒ１）となる。又、最小出力電圧ＶＬ＝Ｖ１＋ＰＣ１Ｖｃｅｓａｔで決定される。
【００３２】
図２において出力電圧（ＶＬ〜ＶＨ）は電流検出回路２の誤差増幅器ＩＣ１と抵抗Ｒ１６に加わり、シャント・レギュレータＩＣ２により安定した基準電圧（Ｖｒｅｆ）が発生する。
【００３３】
Ｖ２は、Ｖｒｅｆ電圧を抵抗Ｒ７とＲ８で分圧され、誤差増幅器ＩＣ１の非反転入力（＋）に入力される。
【００３４】
誤差増幅器ＩＣ１の反転入力（−）側の電圧Ｖ３は、負荷電流Ｉに依存し電流検出抵抗Ｒ４の両端には、Ｒ４×ＩのＶＲ４電圧が発生する。
【００３５】
電流検出回路２のＳＷ１のみ導通させた状態で、負荷を所定の電流（ＩＡ）以上が流れるように設定し、抵抗Ｒ９をファンクション・トリミングして、規定の電流値（ＩＡ）に設定する。同様に、ＳＷ２のみ導通させた状態で、負荷を所定の電流（ＩＢ）以上が流れるように設定し、抵抗Ｒ１３をファンクション・トリミングして、規定の電流値（ＩＢ）に設定する。
【００３６】
誤差増幅器ＩＣ１の出力はＶ２＞Ｖ３であれば、ＨｉｇｈとなりフォトカプラＰＣ１の１次側の発光ＬＥＤに電流が流れ２次側のトランジスタが動作し、出力電圧を決定しているＲ２の抵抗値を下げて、出力電圧をＶＨ〜ＶＬの範囲内で下げる動作をする。
【００３７】
誤差増幅器ＩＣ１の出力はＶ２＜Ｖ３になれば、ＬｏｗとなりフォトカプラＰＣ１の１次側の発光ＬＥＤに電流は流れず出力電圧をＶＨに向って上昇させる。
【００３８】
この結果、Ｖ２＝Ｖ３でこの動作を繰り返し負荷に流れる電流Ｉの定電流化を行う。
【００３９】
誤差増幅器ＩＣ１の非反転入力（＋）の電圧は、Ｖ２＝（Ｖｒｅｆ×Ｒ８）／（Ｒ７＋Ｒ８）であり、誤差増幅器ＩＣ１はＶ２＝Ｖ３になるように動作する。
【００４０】
ファンクション・トリミング抵抗Ｒ９は、Ｒ９＝（Ｖｒｅｆ−Ｑ３Ｖｃｅｓａｔ−Ｖ２）／Ｉ３となり、Ｒ９に流れるＩ３は、Ｉ３＝（Ｖ２＋Ｒ４×Ｉ）／Ｒ１０となる。
【００４１】
従って、定電流動作時の負荷電流Ｉは、Ｉ＝（Ｉ３×Ｒ１０−Ｖ２）／Ｒ４で決定される。
【００４２】
誤差増幅器ＩＣ１の入力電流とオフセット電圧は微少のため、式では零として表記する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明のスイッチング電源装置の定電流回路は、電源装置が単一出力電圧の場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のスイッチング電源装置の構成を示す回路図
【図２】本発明の電源装置の電流検出回路構成を示す回路図
【図３】同装置の負荷における出力電圧と出力電流特性を示した特性図
【符号の説明】
【００４５】
１  安定化電源回路
２  電流検出回路
Ｑ１〜Ｑ４  トランジスタ
Ｄ１  ダイオード
ＺＤ１  ツェナー・ダイオード
Ｌ１  コイル
ＰＣ１  フォトカプラ
ＩＣ１  誤差増幅器
ＩＣ２  シャント・レギュレータ
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１０〜Ｒ１２、Ｒ１４〜Ｒ１６  固定抵抗
Ｒ９、Ｒ１３  ファンクション抵抗
Ｃ１〜Ｃ５  コンデンサ
【図１】
2005229735.tif 000003
【図２】
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【図３】
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