(57)【要約】  【課題】起動スピードを犠牲にすることなく、待機電力を効果的に低減することができる電源装置とその起動方法を提供する。  【解決手段】キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、電源部１が一旦起動して電圧を出力し、キャパシタＣ１が充電される。その後、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生しなければ、電源部１の動作が一旦停止され、待機状態になる。この待機状態の間、キャパシタＣ１は、電源部１の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて充電され、その充電電圧は、起動信号発生部２の動作可能な電圧に保たれる。この充電電圧を受けて起動信号発生部２が動作し、電源部１へ起動信号Ｓ１が入力されると、電源部１が再起動して、その動作状態が継続される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が入力され、かつ起動信号が入力されない場合、一旦起動した後で動作を停止し、電力が入力され、かつ起動信号が入力される場合は、起動した後で動作を継続する電源部と、
上記起動信号を発生する起動信号発生部と、
上記起動信号発生部を動作させるための電力を蓄積する第１のキャパシタと、
動作時の上記電源部から出力される電力に基づいて上記第１のキャパシタを充電する第１の充電部と、
入力される交流電圧に基づいて上記第１のキャパシタを充電する第２の充電部と、
を有する電源装置。
【請求項２】
上記電源部は、
電力を入力するための配線上に挿入された入力スイッチと、
電力が入力され、かつ上記起動信号が入力されない場合、上記入力スイッチを一旦オンさせた後でオフさせ、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力される場合は、上記入力スイッチを継続的にオンさせる入力スイッチ制御部と、を含む、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記電源部は、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力されない場合、一旦スイッチング動作を開始した後でこれを停止し、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力される場合は、継続してスイッチング動作を行うスイッチング電源部を含む、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
上記電源部の出力に負荷が接続されたか否かを検出する負荷接続検出部と、
上記負荷接続検出部を動作させるための電力を蓄積する第２のキャパシタと、
動作時の上記電源部から出力される電力に基づいて上記第２のキャパシタを充電する第３の充電部と、
上記交流電圧に基づいて上記第２のキャパシタを充電する第４の充電部と、
を有し、
上記起動信号発生部は、上記負荷接続検出部の検出結果に応じて上記起動信号の発生を開始または停止する、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
上記電源部は、入力と出力とが絶縁されており、
上記第２の充電部は、上記電源部の入力と出力との間に生じる交流電圧に基づいて上記第１のキャパシタを充電する、
請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
上記第２の充電部は、
それぞれの導通方向が同一方向となるように直列に接続された複数のダイオードの直列回路であって、一方の端子が上記第１のキャパシタに接続され、他方の端子が上記電源部の出力に接続されたダイオードの直列回路と、
上記ダイオードの直列回路の接続中点と上記電源部の入力との間に接続された第３のキャパシタと、を含む、
請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
上記複数のダイオードは、逆方向電圧が所定の電圧を超えた場合に導通する定電圧ダイオードを含む、
請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
上記第２の充電部は、上記第３のキャパシタに流れる電流を制限する抵抗を含む、
請求項６に記載の電源装置。
【請求項９】
電源装置に電力が入力された場合、電源装置を一旦起動させて電力を出力させ、その出力電力でキャパシタを充電させた後、電源装置を停止させる第１の工程と、
電源装置の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、上記キャパシタを充電させる第２の工程と、
上記キャパシタに蓄積された電力に基づいて、電源装置の起動信号を発生させる第３の工程と、
を有する電源装置の起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は待機時の消費電力の低減を図った電源装置とその起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器の普及や環境問題などを背景として、電子機器に対する低消費電力化の要求は年々高まっている。特に、近年では、動作停止状態にも関わらず無駄に消費される待機電力の問題が注目されており、その削減が重要な課題となっている。
【０００３】
待機電力を生じさせる要因の１つとして、電源装置の起動に用いられる電力がある。例えば、スイッチング電源においてスイッチ素子の駆動信号を発生する制御回路には、スイッチング素子を駆動していない待機状態でも駆動の開始に用いられる電力が予め供給されている。
【０００４】
一般に、スイッチング電源の制御回路に供給する電源電圧は、電源の入力ラインから抵抗を介してキャパシタに電流を流し込み、これを充電させることによって生成している。上記の抵抗で消費される電力はそのまま待機電力になるため、その抵抗値はできるだけ大きくすることが望ましい。しかしながら、単に抵抗値を大きくするとキャパシタの充電時間が長くなるため、電源の起動スピードが遅くなる不利益を生じる。
【０００５】
そこで、下記の特許文献１では、次に述べるように、キャパシタの直列回路を低抵抗で充電する方式を提案している。
【０００６】
図１７は、従来のスイッチング電源の構成例を示す図である。
図１７に示すスイッチング電源において、トランスＴＲ２１、ｎｐｎトランジスタＱ２１、ダイオードＤ２１およびＤ２２、キャパシタＣ２１およびＣ２２、ならびに制御回路２０１は、フライバック型コンバータを構成している。
【０００７】
制御回路２０１の駆動信号に基づいてｎｐｎトランジスタＱ２１がオンオフすると、トランスＴＲ１の巻線Ｗ２１１に流れる入力電流がスイッチングされて、巻線Ｗ２１２，Ｗ２１３からダイオードＤ２１，Ｄ２２を介してキャパシタＣ２１，Ｃ２２にパルス電流が流れ込み、それぞれに電圧が発生する。
図１７の例において、キャパシタＣ２２に発生する電圧は、電源装置の出力として負荷に供給される。キャパシタＣ２１に発生する電圧は、制御回路２０１に電源電圧として供給される。
【０００８】
このキャパシタＣ２１は、比較的抵抗値の小さい抵抗Ｒ３１とキャパシタＣ３１との直列回路を介して電源の入力ラインに接続されている。電源に入力電圧が供給されると、低抵抗の抵抗Ｒ３１を介してキャパシタＣ３１およびＣ２１の直列回路が急速に充電される。制御回路２０１には、キャパシタＣ３１およびＣ２１の静電容量比に応じてこの入力電圧を分圧した電圧が供給される。
キャパシタＣ３１に並列に接続された抵抗Ｒ３２は、ｎｐｎトランジスタＱ２１のスイッチング停止後に制御回路２０１の各種の保護動作を継続させるのに必要な電力を供給するためのものであり、抵抗Ｒ３１と比較して大きな抵抗値を有する。
このような構成により、電源の起動を極端に遅くすることなく、待機電力の低減を図ることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、例えばリモートコントロールなどによって電気的にオンオフすることが可能な電子機器には、上述したスイッチング電源の制御回路に対してスイッチング動作の起動信号を供給する回路が設けられている。待機電力は、こうした起動信号発生回路においても生じる。
【００１１】
一般に、起動信号発生回路に供給する電力は、電源装置を間欠的に動作させることによってまかなうことが多い。図１８は、電源装置を間欠動作させる様子を図解した図である。図に示すような間欠動作が待機状態において行われることにより、電源装置の２次側電圧は、起動信号発生回路の動作が可能な下限電圧より高い電圧に保たれる。
【００１２】
上記の方法によれば、電源装置を連続動作させる場合に比べて消費電力を小さくすることができる。しかしながら、電源装置が間欠的に動作すると、起動に直接関係しない回路にも電源電圧が間欠的に印加され、そこで電力が無駄に消費される。また、間欠動作の度にスイッチング素子等で消費される電力も小さくない。しかも、電源装置を間欠的に動作させるための制御回路が必要になるため、その消費電力が待機電力に加わる。
このように、電源装置を間欠動作させる従来の方法では、待機電力を十分に低減することができないという不利益がある。
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、待機電力を効果的に低減することができる電源装置とその起動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、第１の発明の電源装置は、電力が入力され、かつ起動信号が入力されない場合、一旦起動した後で動作を停止し、電力が入力され、かつ起動信号が入力される場合は、起動した後で動作を継続する電源部と、上記起動信号を発生する起動信号発生部と、起動信号発生部を動作させるための電力を蓄積する第１のキャパシタと、動作時の電源部から出力される電力に基づいて第１のキャパシタを充電する第１の充電部と、入力される交流電圧に基づいて第１のキャパシタを充電する第２の充電部とを有する。
【００１５】
上記第１の発明によれば、起動信号発生部を動作させるための電力が第１のキャパシタに蓄積されていない状態で電源部に電力が入力されると、起動信号発生部において上記起動信号が発生していないため、電源部は一旦起動した後で停止する。これにより、第１の充電部によって、電源部から出力される電力に基づいて第１のキャパシタが充電される。その後、第１のキャパシタは、第２の充電部によって、電源装置への入力電力とは別に入力される交流電圧に基づいて充電される。起動信号発生部の待機電力による第１のキャパシタのエネルギーの損失分は、この第２の充電部の充電によって補充される。このようにして起動信号発生部を動作させるための電力が第１のキャパシタに蓄積された状態で、電源部に電力が入力されるとともに起動信号発生部において上記起動信号が発生すると、電源部が起動してその動作が継続される。
このように、電源装置への入力電力とは別に入力される交流電圧によって起動信号発生部の待機電力がまかなわれるため、電源装置の入力電力のうちで待機電力として損失する分が小さくなる。また、第１のキャパシタは、電源部の出力電力によって急速に充電された後で上記交流電圧に基づいて充電されるため、上記交流電圧により供給される電力が非常に微小な場合でも、電源装置の起動スピードは十分高速に保たれる。
【００１６】
上記電源部は、電力を入力するための配線上に挿入された入力スイッチと、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力されない場合、入力スイッチを一旦オンさせた後でオフさせ、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力される場合は、入力スイッチを継続的にオンさせる入力スイッチ制御部とを含んでも良い。
また、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力されない場合、一旦スイッチング動作を開始した後でこれを停止し、電力が入力され、かつ上記起動信号が入力される場合は、継続してスイッチング動作を行うスイッチング電源部を含んでも良い。
【００１７】
また、上記第１の発明は、電源部の出力に負荷が接続されたか否かを検出する負荷接続検出部と、負荷接続検出部を動作させるための電力を蓄積する第２のキャパシタと、動作時の上記電源部から出力される電力に基づいて第２のキャパシタを充電する第３の充電部と、上記交流電圧に基づいて第２のキャパシタを充電する第４の充電部とを有しても良い。その場合、上記起動信号発生部は、負荷接続検出部の検出結果に応じて上記起動信号の発生を開始または停止しても良い。
上記の構成によると、負荷接続検出部を動作させるための電力を蓄積するキャパシタ（第２のキャパシタ）と起動信号発生部を動作させるための電力を蓄積するキャパシタ（第１のキャパシタ）とが独立に設けられており、それぞれに対して充電部により充電が行われる。そのため、出力の短絡等によって負荷接続検出部の消費電力が増加し、第２のキャパシタの電圧が低下する場合でも、第１のキャパシタの電圧にその影響が及ばないため、起動信号発生部は安定に動作する。
【００１８】
また、上記第１の発明の電源部は、入力と出力とが絶縁されていても良く、第２の充電部は、電源部の入力と出力との間に生じる交流電圧に基づいて第１のキャパシタを充電しても良い。
この場合、第２の充電部は、それぞれの導通方向が同一方向となるように直列に接続された複数のダイオードの直列回路であって、一方の端子が第１のキャパシタに接続され、他方の端子が電源部の出力に接続されたダイオードの直列回路と、該ダイオードの直列回路の接続中点と電源部の入力との間に接続された第３のキャパシタとを含んでも良い。
【００１９】
上記複数のダイオードは、逆方向電圧が所定の電圧を超えた場合に導通する定電圧ダイオードを含んでも良い。これにより、第１のキャパシタに発生する電圧が制限される。
【００２０】
第２の充電部は、第３のキャパシタに流れる電流を制限する抵抗を含んでも良い。これにより、電源部の入出力間に流れる漏洩電流が小さくなる。
【００２１】
上記の目的を達成する第２の発明は、電源装置の起動方法であって、電源装置に電力が入力された場合、電源装置を一旦起動させて電力を出力させ、その出力電力でキャパシタを充電させた後、電源装置を停止させる第１の工程と、電源装置の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、上記キャパシタを充電させる第２の工程と、上記キャパシタに蓄積された電力に基づいて、電源装置の起動信号を発生させる第３の工程とを有する。
【００２２】
上記第２の発明によると、第１の工程において、電源装置に電力が入力された場合に、電源装置が一旦起動されて電力が出力され、その出力電力でキャパシタが充電された後、電源装置が停止される。第２の工程では、電源装置の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタが充電される。そして、第３の工程において、キャパシタに蓄積された電力に基づいて、電源装置の起動信号が発生する。
このように、電源装置の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて起動信号が発生するため、電源装置を間欠的に動作させる場合に比べて、電源装置の入力電力に含まれる待機電力の損失分が大幅に小さくなる。しかも、キャパシタは、電源部の出力電力によって急速に充電された後で上記交流電圧に基づいて充電されるため、上記交流電圧により供給される電力が非常に微小な場合でも、電源装置の起動スピードは十分高速に保たれる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、起動スピードを犠牲にすることなく、待機電力を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す電源装置は、電源部１と、起動信号発生部２と、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、キャパシタＣ１およびＣ３とを有する。
【００２５】
上記の構成において、電源部１は、本発明の電源部の一実施形態である。
起動信号発生部１は、本発明の起動信号発生部の一実施形態である。
キャパシタＣ１は、本発明の第１のキャパシタの一実施形態である。
ダイオードＤ３は、本発明の第１の充電部の一実施形態である。
ダイオードＤ１，Ｄ２およびキャパシタＣ３を含む回路は、本発明の第２の充電部の一実施形態である。
【００２６】
電源部１は、端子Ｔ１およびＴ２に入力される交流電圧を直流電圧に変換して端子Ｔ３およびＴ４に出力する。図１の例では、端子Ｔ３に正の電圧が発生し、端子Ｔ４に負の電圧が発生する。
電源部１の入力と出力は、例えばトランス等によって絶縁されている。
【００２７】
また、電源部１は、端子Ｔ１およびＴ２に交流電圧が印加されているか否か、および、起動信号発生部２において起動信号Ｓ１が発生しているか否かに応じて、次のように動作する。
端子Ｔ１およびＴ２に交流電圧が印加され、かつ起動信号Ｓ１が入力されない場合、電源部１は、一旦起動して直流電圧を出力した後に動作を停止する。この場合の動作時間は、例えば、起動信号発生部２を動作させるのに十分な充電電圧がキャパシタＣ１に発生する時間に設定される。一方、端子Ｔ１およびＴ２に交流電圧が印加され、かつ起動信号Ｓ１が入力される場合は、起動した後でそのまま動作を継続する。
【００２８】
起動信号発生部２は、上述した起動信号Ｓ１を発生して電源部１に入力する回路であり、例えば図示しないリモートコントローラからの信号を受信して処理し、その処理結果に応じて起動信号Ｓ１を発生する。起動信号発生部２は、キャパシタＣ１に充電される電圧を電源電圧として受けて動作する。
【００２９】
キャパシタＣ１は、ダイオードＤ３を介して電源部１の出力端子間（Ｔ３−Ｔ４）に接続される。ダイオードＤ３のアノードは端子Ｔ３に接続され、カソードはキャパシタＣ１に接続される。
【００３０】
ダイオードＤ１およびＤ２は、それぞれの導通方向が同一方向となるように直列に接続される。ダイオードＤ１およびＤ２の直列回路のカソード側の端子はキャパシタＣ１に接続され、アノード側の端子は電源部１の出力端子Ｔ４に接続される。
【００３１】
キャパシタＣ３は、ダイオードＤ１およびＤ２の接続中点と電源部１の入力端子Ｔ２との間に接続される。
【００３２】
このような構成を有する図１に示す電源装置の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず、キャパシタＣ１の充電電圧が起動信号発生部２を動作させるために必要な電圧に満たない状態で端子Ｔ１−Ｔ２間に交流電圧が印加されると（ステップＳＴ１０１）、電源部１が起動して一定時間動作する（ステップＳＴ１０２）。このとき、電源部１から出力される電圧がダイオードＤ３を介してキャパシタＣ１に印加され、キャパシタＣ１が急速に充電される。起動信号発生部２は、この充電電圧によって動作可能な状態になる。
【００３４】
電源部１が一定時間動作した後の電源部１の動作は、起動信号Ｓ１の発生の有無に応じて異なる（ステップＳＴ１０３）。すなわち、起動信号発生部２において、例えば図示しないリモートコントローラからのオン信号が受信される等により起動信号Ｓ１が発生する場合は、電源部１の動作状態がそのまま継続される（ステップＳＴ１０４）。これに対し、起動信号発生部２において起動信号Ｓ１が発生していない場合は、電源部１の動作が一旦停止される（ステップＳＴ１０５）。
【００３５】
キャパシタＣ１の蓄積エネルギーは、起動信号発生部２の動作電力やキャパシタＣ１の漏れ電流などによって消費される。したがって、電源部１の動作が停止した後、キャパシタＣ１に充電が行われなければ、その電圧が徐々に低下して起動信号発生部２は動作不能になる。これを回避するため、図１に示す電源装置では、ダイオードＤ１，Ｄ２およびキャパシタＣ３で構成される回路により、電源部１の動作が停止した状態でも、電源部１の入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタＣ１の充電が行われる（ステップＳＴ１０６）。この交流電圧は、主として入力の交流電圧ＡＣの周波数を有する成分である。
【００３６】
図３は、電源部１の入出力間に発生する交流電圧に基づいてキャパシタＣ１が充電される動作を説明するための等価回路図である。
図３において、記号‘ＡＣ’は端子Ｔ１−Ｔ２間に印加される交流電圧を示し、記号‘Ｚ’は電源部１の入出力間のインピーダンスを示す。
【００３７】
図３（Ｂ）に示すように、交流電圧ＡＣの瞬時的な電圧がダイオードＤ１をオンさせる極性の電圧Ｖｎになる期間において、キャパシタＣ３にはインピーダンスＺを介して充電電流Ｉ１が流れて、電圧Ｖ１が発生する。一方、図３（Ｃ）に示すように、交流電圧ＡＣの瞬時的な電圧がダイオードＤ１をオフさせる極性の電圧Ｖｐになる期間においては、ダイオードＤ２がオンになり、（Ｖｐ＋Ｖ１）の電圧がダイオードＤ１を介してキャパシタＣ１に印加される。これにより、キャパシタＣ３からキャパシタＣ１へ充電電流Ｉ２が流れる。キャパシタＣ１の充電に伴って放電されたキャパシタＣ３は、交流電圧ＡＣの次の周期において再び充電されて、キャパシタＣ１に充電電流Ｉ２を供給する。この繰り返しにより、キャパシタＣ１が充電される。
【００３８】
上述したキャパシタＣ１への充電動作により、電源部１が停止した期間においても、キャパシタＣ１の電圧は起動信号発生部２の動作に必要な下限電圧より高い電圧に保たれたれる。この状態で、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生すると、電源部１が再起動して、その動作状態が継続される（ステップＳＴ１０４）。
【００３９】
以上説明したように、図１に示す電源装置によれば、キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、電源部１が一旦起動して電圧を出力し、キャパシタＣ１が充電される。その後、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生しなければ、電源部１の動作が一旦停止され、待機状態になる。この待機状態の期間では、電源部１の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタＣ１が充電される。キャパシタＣ１の充電電圧を受けて起動信号発生部２が動作し、電源部１へ起動信号Ｓ１が入力されると、電源部１が再起動して、その動作状態が継続される。
このように、電源部１の絶縁された入出力間に発生する交流電圧によって起動信号発生部２の待機時の電力がまかなわれるため、電源装置の入力電力のうち待機電力として損失する分を非常に小さくすることができる。
【００４０】
また、間欠動作によって待機電力をまかなう従来の方法では、電源部の起動が繰り返される度にその起動に用いる電力が消費されてしまい、しかも、起動の度に起動信号の発生とは無関係な回路へ電源電圧が供給されて、そこで無駄な電力が消費されていた。上述した電源装置では、キャパシタＣ１が未充電の場合に単発的に電源の起動が行われるため、そのような電力損失を非常に小さくすることができる。したがって、こうした点でも、待機電力の大幅な削減が可能である。
【００４１】
また、通常、トランス等により絶縁された電源装置の入出力間のインピーダンスＺ（図３）は非常に大きいため、仮にキャパシタＣ３、ダイオードＤ１，Ｄ２の回路のみでキャパシタＣ１をゼロから充電した場合、その充電電圧が起動信号発生部２の動作可能な電圧に達するまでには、非常に長い時間を要する。
しかしながら、上述した電源装置によれば、キャパシタＣ１が未充電の場合、電源部１より出力される電力によってキャパシタＣ１が急速に充電され、その後で、入出力間の交流電圧に基づく充電動作によって、待機電力によるキャパシタＣ１のエネルギー損失分が補充される。そのため、待機電力を大幅に削減しながら、電源装置の起動スピードを十分高速に保つことが可能である。
【００４２】
なお、電源部１の入出力間に生ずる交流電圧によってキャパシタＣ１を充電する回路は、図１に示すものの他にも、例えば次に述べるように、種々のバリエーションが存在し得る。
【００４３】
図１に示す電源装置では、ダイオードＤ１およびＤ２の直列回路のアノード側端子が出力端子Ｔ４に接続されているが、例えば図４に示すように、これを出力端子Ｔ３に接続しても良い。
すなわち、図４に示す電源装置では、図１におけるダイオードＤ１およびＤ２の直列回路の代わりに、アノード側端子が出力端子Ｔ３に接続され、カソード側端子がキャパシタＣ１に接続されたダイオードＤ４およびＤ５の直列回路が設けられている。また、図１におけるダイオードＤ３が省略されている。
このような構成においても、図１に示す電源装置と同様に、ダイオードＤ４およびＤ５が交互にオンとオフを繰り返して、キャパシタＣ３からキャパシタＣ１に充電電流が流れ込むため、電源入出力間の交流電圧によるキャパシタＣ１の充電が可能である。また、電源部１が起動した場合は、その出力電圧によってダイオードＤ４およびＤ５がオンになるため、ダイオードＤ３を取り除いても、キャパシタＣ１を電源部１の出力電力により充電することが可能である。
【００４４】
また、図５に示す電源装置のように、電源入出力間の交流電圧によってキャパシタＣ１の充電を行う回路を複数系統設けても良い。
すなわち、図５に示す電源装置は、アノード側端子が出力端子Ｔ４に接続され、カソード側端子がキャパシタＣ１に接続されたダイオード直列回路（Ｄ８およびＤ９、Ｄ１０およびＤ１１）と、その接続中点と入力端子Ｔ１，Ｔ２との間に接続されたキャパシタ（Ｃ３Ａ、Ｃ３Ｂ）とを有する充電用の回路が、２系統設けられている。
このような構成においても、図１に示す電源装置と同様に、各系統の回路によってキャパシタＣ１の充電が可能である。
【００４５】
また、図５に示す構成によれば、入力端子Ｔ１からキャパシタＣ３Ａを介してダイオードＤ８およびＤ９の接続中点に印加される交流電圧と、入力端子Ｔ２からキャパシタＣ３Ｂを介してダイオードＤ１０およびＤ１１の接続中点に印加される交流電圧とが、互いに逆の位相を有している。そのため、キャパシタＣ３ＡからキャパシタＣ１へ充電電流が流れる期間と、キャパシタＣ３ＢからキャパシタＣ１へ充電電流が流れる期間とが半周期ごとに交互に繰り返されることになり、交流電圧の全周期にわたって効率良くキャパシタＣ１への充電を行うことができる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について述べる。
第２の実施形態では、入力に設けたスイッチによって、電源の起動と停止が制御される。
【００４７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
図６に示す電源装置は、電源部として、トランスＴＲ１と、整流回路ＤＢ１と、双方向サイリスタＱ１と、ｎｐｎトランジスタＱ２と、ダイオードＤ６と、定電圧ダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒ１およびＲ２と、キャパシタＣ４〜Ｃ６と、フォトカプラＰＣ１とを有する。また、図１に示す電源装置と同様な構成として、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、起動信号発生部２と、キャパシタＣ１およびＣ３とを有する。
【００４８】
上記の構成において、双方向サイリスタＱ１は、本発明の入力スイッチの一実施形態である。
ｎｐｎトランジスタＱ２と、ダイオードＤ６と、定電圧ダイオードＺＤ１と、抵抗Ｒ１およびＲ２と、キャパシタＣ４およびＣ５と、フォトカプラＰＣ１とを含む回路は、本発明の入力スイッチ制御部の一実施形態である。
【００４９】
トランスＴＲ１の１次巻線は、その一方の端子が入力端子Ｔ１に接続され、他方の端子が双方向サイリスタＱ１を介して入力端子Ｔ２に接続される。
双方向サイリスタのゲートは、ｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタに接続される。
【００５０】
整流回路ＤＢ１は、トランスＴＲ１の２次巻線に発生する交流電圧を整流する。キャパシタＣ６は、この整流回路ＤＢ１の出力電圧を平滑化して端子Ｔ３−Ｔ４間に出力する。
【００５１】
キャパシタＣ４は、その一方の端子が入力端子Ｔ２に接続され、他方の端子が抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６の直列回路を介して入力端子Ｔ１に接続される。ただし、ダイオードＤ６のカソードは、入力端子Ｔ１側に接続される。
【００５２】
定電圧ダイオードＺＤ１は、キャパシタＣ４に並列に接続される。ただし、そのカソードは入力端子Ｔ２側に接続される。
【００５３】
ｎｐｎトランジスタＱ２のエミッタは、キャパシタＣ４と抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６の直列回路との接続中点に接続され、そのベースは、抵抗Ｒ２およびキャパシタＣ５の直列回路を介して、入力端子Ｔ２に接続される。
【００５４】
フォトカプラＰＣ１の出力部のトランジスタは、ｎｐｎトランジスタＱ２に並列に接続され、その入力部のフォト・ダイオードは、起動信号発生部２より起動信号として出力される電流を受けて発光する。
【００５５】
その他、図１に示す電源装置と同一の構成については、これと同様の接続関係を有する。
【００５６】
ここで、上述した図２に示す電源装置の動作について、図７を参照して説明する。
図７は、双方向サイリスタＱ１のオンオフ動作を説明するための図であり、関連する部分の回路を抜き出して示したものである。
【００５７】
キャパシタＣ１およびＣ４が未充電の初期状態において、入力端子Ｔ１およびＴ２間に交流電圧ＡＣが印加されると、図７（Ａ）に示すようにダイオードＤ６、抵抗Ｒ１、キャパシタＣ４の直列回路に電流Ｉ１が流れて、キャパシタＣ４が充電される。キャパシタＣ４には、入力端子Ｔ２側の端子に正の電荷、その反対側の端子に負の電荷が充電される。
キャパシタＣ４の充電電圧が上昇し、定電圧ダイオードＺＤ１の定電圧動作が始まる電圧に達すると、定電圧ダイオードＺＤ１が導通して、充電電圧は一定に保たれる。
【００５８】
キャパシタＣ４が充電されると、図７（Ｂ）に示すように、ｎｐｎトランジスタＱ２のベースに電流Ｉ２が流れて、ｎｐｎトランジスタＱ２がオンする。ｎｐｎトランジスタＱ２がオンすると、図７（Ｃ）に示すように、双方向サイリスタＱ１のゲートに電流Ｉ３が流れて、双方向サイリスタＱ１がオンする。
【００５９】
双方向サイリスタＱ１がオンすると、トランスＴＲ１の１次巻線に交流電圧ＡＣが印加され、これに応じた交流電圧が２次巻線に発生する。この交流電圧が整流回路ＤＢ１において整流され、キャパシタＣ６で平滑されて直流電圧となり、端子Ｔ３−Ｔ４から出力される。
【００６０】
端子Ｔ３−Ｔ４に直流電圧が発生すると、ダイオードＤ３を介してキャパシタＣ１が急速に充電され、起動信号発生部２が動作可能な状態になる。
【００６１】
一方、ｎｐｎトランジスタＱ２のベース電流Ｉ２（図７（Ｂ））によってキャパシタＣ５が徐々に充電され、その充電電圧がキャパシタＣ４の電圧に近づくと、ｎｐｎトランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧が小さくなり、ｎｐｎトランジスタＱ２がオフする。これにより、双方向サイリスタＱ１のゲート電流が遮断され、双方向サイリスタＱ１がオフし、電源部の出力動作が停止する。
【００６２】
電源部の動作が停止した期間においては、図１に示す電源装置と同様に、トランスＴＲ１で絶縁された端子Ｔ２−Ｔ４間に生じる交流電圧によりキャパシタＣ１の充電が行われ、その充電電圧が起動信号発生部２の動作可能な電圧に保たれる。
【００６３】
その後、起動信号発生部２において起動信号が発生し、フォトカプラＰＣ１の出力トランジスタがオンすると、このトランジスタを介して双方向サイリスタＱ１のゲート電流Ｉ３が流れて、双方向トランジスタＱ１がオンし、電源部の出力動作が再開される。以降は、起動信号発生部２において起動信号が発生している限り、電源部の出力動作が継続される。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る電源装置によれば、キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、双方向スイッチＱ１が一旦オンして電源部が起動し、その出力電圧でキャパシタＣ１が充電される。その後、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生しなければ、双方向スイッチＱ１がオフして電源部の動作が一旦停止され、待機状態になる。この待機状態の期間では、電源部の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタＣ１が充電される。キャパシタＣ１の充電電圧を受けて起動信号発生部２が動作し、起動信号が発生すると、双方向スイッチＱ１がオンして電源部が再起動し、その動作状態が継続される。
したがって、本実施形態に係る電源装置においても、図１に示す電源装置と同様に、入力に交流電圧が印加された状態で電源の出力動作が停止される待機時の消費電力を大幅に削減しつつ、起動スピードを高速に保つことができる。
【００６５】
なお、双方向サイリスタＱ１をオンさせるために必要なゲート電流が大きい場合には、例えば図８に示すように、このゲート電流の駆動に複数段のトランジスタを用いても良い。
【００６６】
図８に示す電源装置では、図１に示す電源装置におけるｎｐｎトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２およびキャパシタＣ５の代わりに、ｐｎｐトランジスタＱ３と、ｎｐｎトランジスタＱ４と、抵抗Ｒ３およびＲ４と、キャパシタＣ７とが設けられている。
ｐｎｐトランジスタＱ３のベースは、抵抗Ｒ３およびキャパシタＣ７の直列回路を介して、キャパシタＣ４と抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６の直列回路との接続中点に接続されている。またそのエミッタは入力端子Ｔ２に接続され、そのコレクタは、抵抗Ｒ４を介してｎｐｎトランジスタＱ４のベースに接続されている。
ｎｐｎトランジスタＱ４のエミッタは、キャパシタＣ４と抵抗Ｒ１およびダイオードＤ６の直列回路との接続中点に接続され、そのコレクタは、双方向サイリスタＱ１のゲートに接続される。フォトカプラＰＣ１の出力部のトランジスタは、このｎｐｎトランジスタＱ４に並列に接続される。
【００６７】
上記の構成においても、入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、キャパシタＣ４が充電される。この充電電圧により、ｐｎｐトランジスタＱ３のベースには、抵抗Ｒ３およびキャパシタＣ７の直列回路を介して電流が流れて、ｐｎｐトランジスタＱ３がオンする。ｐｎｐトランジスタＱ３がオンすると、ｐｎｐトランジスタＱ３および抵抗Ｒ４を介してｎｐｎトランジスタＱ４のベースに電流が流れて、ｎｐｎトランジスタＱ４がオンする。そして、ｎｐｎトランジスタＱ４を介して、双方向サイリスタＱ１のゲートに電流が流れ、双方向サイリスタＱ１がオンする。
【００６８】
双方向サイリスタＱ１が一定時間オンすると、キャパシタＣ７の充電電圧がキャパシタＣ４の充電電圧に近づき、ｐｎｐトランジスタＱ３のベース−エミッタ間電圧が減少して、ｐｎｐトランジスタＱ３がオフする。ｐｎｐトランジスタＱ３のオフにより、ｎｐｎトランジスタＱ４および双方向サイリスタＱ１がオフする。
【００６９】
このような構成によれば、双方向サイリスタＱ１の駆動に必要なゲート電流が大きい場合でも、ｐｎｐトランジスタＱ３のベース電流を小さくすることができるため、抵抗Ｒ１やＲ３、ダイオードＤ６などにおける消費電力を抑えることができる。
【００７０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について述べる。
第３の実施形態では、電源部に自励式のスイッチング電源部が用いられる。
【００７１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
図９に示す電源装置は、自励式のスイッチング電源部として、整流回路ＤＢ２と、トランスＴＲ２と、ｎｐｎトランジスタＱ５およびＱ６と、ダイオードＤ７と、抵抗Ｒ５〜Ｒ１０と、キャパシタＣ８〜Ｃ１１と、フォトカプラＰＣ２とを有する。また、図１に示す電源装置と同様な構成として、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、起動信号発生部２と、キャパシタＣ１およびＣ３とを有する。
【００７２】
整流回路ＤＢ２は、端子Ｔ１−Ｔ２間に印加される交流電圧ＡＣを整流する。キャパシタＣ８は、整流回路ＤＢ２の正負の出力端子間に接続される。
【００７３】
トランスＴＲ２の巻線Ｗ１は、その一方の端子が整流回路ＤＢ２の正側出力端子に接続され、その他方の端子が、ｎｐｎトランジスタＱ５を介して整流回路ＤＢ２の負側出力端子に接続される。
トランスＴＲ２の巻線Ｗ２は、その一方の端子が、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１１の直列回路を介してｎｐｎトランジスタＱ５のベースに接続され、他方の端子が整流回路ＤＢ２の負側出力端子に接続される。
トランスＴＲ２の巻線Ｗ３は、ダイオードＤ７およびキャパシタＣ９の直列回路と並列に接続される。キャパシタＣ９に発生する電圧が、電源部の出力電圧として端子Ｔ３−Ｔ４間から出力される。
【００７４】
ｎｐｎトランジスタＱ５のベースと整流回路ＤＢ２の正側出力端子との間には、抵抗Ｒ５およびＲ６の直列回路が接続される。また、このベースと整流回路ＤＢ２の負側出力端子との間には、ｎｐｎトランジスタＱ６が接続される。
【００７５】
抵抗Ｒ５およびＲ６の接続中点は、抵抗Ｒ７およびキャパシタＣ１０の直列回路を介して、整流回路ＤＢ２の負側出力端子に接続される。この抵抗Ｒ７およびキャパシタＣ１０の接続中点は、抵抗Ｒ８およびＲ９の直列回路を介して、整流回路ＤＢ２の負側出力端子に接続される。ｎｐｎトランジスタＱ６のベースは、この抵抗Ｒ８およびＲ９の接続中点に接続される。
【００７６】
フォトカプラＰＣ２の出力部のトランジスタは、ｎｐｎトランジスタＱ６のベースとエミッタとの間に接続され、その入力部のフォト・ダイオードは、起動信号発生部２より起動信号として出力される電流を受けて発光する。
【００７７】
その他、図１に示す電源装置と同一の構成については、これと同様の接続関係を有する。
【００７８】
ここで、上述した図９に示す電源装置の動作について説明する。
【００７９】
端子Ｔ１−Ｔ２間に交流電圧ＡＣが印加されると、その整流電圧が整流回路ＤＢ２から出力される。この整流電圧に応じて、整流回路ＤＢ２の正側出力端子から抵抗Ｒ５およびＲ６を介してｎｐｎトランジスタＱ５のベースに電流が流れて、ｎｐｎトランジスタＱ５がオフからオンへ変化する。これにより、次に述べるのような自励発振によるスイッチング動作が起こる。
【００８０】
すなわち、ｎｐｎトランジスタＱ５がオフからオンへ変化すると、巻線Ｗ１には整流回路ＤＢ２の出力電圧が印加され、これに応じた電圧が巻線Ｗ２およびＷ３において発生する。巻線Ｗ２に発生した電圧は、抵抗Ｒ１０およびキャパシタＣ１１の直列回路を介してｎｐｎトランジスタＱ５のベースに正帰還され、ｎｐｎトランジスタＱ５は急速にオンへ変化する。
ｎｐｎトランジスタＱ５がオンになると、巻線Ｗ１の電流は、そのインダクタンスに応じた一定の速度で増加する。この電流増加により、ｎｐｎトランジスタＱ５が飽和領域の動作を維持できなくなって非飽和領域の動作に移行すると、ｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタ−エミッタ間電圧が大きくなり、巻線Ｗ１の印加電圧が小さくなる。これにより巻線Ｗ２の電圧も小さくなり、ｎｐｎトランジスタＱ５のベース電流が減少して、ｎｐｎトランジスタＱ５は急速にオフへ変化する。
ｎｐｎトランジスタＱ５がオフになると、巻線Ｗ１に蓄積されたエネルギーが巻線Ｗ３から電流として放出され、ダイオードＤ７を介してキャパシタＣ９を充電する。このとき、巻線Ｗ１〜Ｗ３には、ｎｐｎトランジスタＱ５がオンのときとは逆の極性の電圧が発生する。蓄積されたエネルギーの放出が終わると、各巻線の電圧はゼロになる。
その後、抵抗Ｒ５およびＲ６を介して流れる電流によりｎｐｎトランジスタＱ５が再びオンし、上述した動作が繰り返される。
【００８１】
上記のようにして自励発振によるスイッチング動作が始まると、キャパシタＣ９は急速に充電される。これにより、ダイオードＤ３を介してキャパシタＣ１が急速に充電され、起動信号発生部２が動作可能な状態になる。
【００８２】
一方、キャパシタＣ１０には、入力端子Ｔ１−Ｔ２間に交流電圧ＡＣが印加されて整流回路ＤＢ２の電圧が出力され始めたときから、抵抗Ｒ５およびＲ７を介して充電電流が流れ込み、その電圧が徐々に上昇する。キャパシタＣ１０の充電電圧が上昇すると、この電圧が抵抗Ｒ８およびＲ９によって分圧されたｎｐｎトランジスタＱ６のベース−エミッタ間電圧も大きくなり、これが例えば０．７Ｖ程度になったところでｎｐｎトランジスタＱ６がオンする。ｎｐｎトランジスタＱ６がオンすると、ｎｐｎトランジスタＱ５が強制的にオフ状態に設定されるため、上述した自励発振によるスイッチング動作が停止し、キャパシタＣ９への充電が行われなくなる。
【００８３】
スイッチング動作が停止した期間においては、図１に示す電源装置と同様に、トランスＴＲ２で絶縁された端子Ｔ２−Ｔ４間に生じる交流電圧によりキャパシタＣ１の充電が行われ、その充電電圧が起動信号発生部２の動作可能な電圧に保たれる。
【００８４】
その後、起動信号発生部２において起動信号が発生し、フォトカプラＰＣ２の出力トランジスタがオンすると、ｎｐｎトランジスタＱ６が強制的にオフ状態に設定されて、自励発振によるスイッチング動作が再開される。以降は、起動信号発生部２において起動信号が発生している限り、スイッチング動作が継続される。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態に係る電源装置によれば、キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、自励発振によるスイッチング動作が開始し、スイッチング電源部が起動する。キャパシタＣ１は、その電源部の出力電圧によって急速に充電される。その後、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生しなければ、スイッチング動作が一旦停止されて待機状態になる。この待機状態の期間では、電源部の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタＣ１が充電される。キャパシタＣ１の充電電圧を受けて起動信号発生部２が動作し、起動信号が発生すると、自励発振によるスイッチング動作が再開されて、その動作状態が継続される。
したがって、本実施形態に係る電源装置においても、図１に示す電源装置と同様に、入力に交流電圧が印加された状態で電源の出力動作が停止される待機時の消費電力を大幅に削減しつつ、起動スピードを高速に保つことができる。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について述べる。
第４の実施形態では、電源部に他励式のスイッチング電源が用いられる。
【００８７】
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
図１０に示す電源装置は、他励式のスイッチング電源部として、整流回路ＤＢ３と、トランスＴＲ３と、ｎｐｎトランジスタＱ７と、ダイオードＤ１２およびＤ１３と、キャパシタＣ１２〜Ｃ１５と、抵抗Ｒ１１およびＲ１２と、制御部３とを有する。また、図１に示す電源装置と同様な構成として、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、起動信号発生部２と、キャパシタＣ１およびＣ３とを有する。
【００８８】
整流回路ＤＢ３は、端子Ｔ１−Ｔ２間に印加される交流電圧ＡＣを整流する。キャパシタＣ１４は、整流回路ＤＢ３の正負の出力端子間に接続される。
【００８９】
トランスＴＲ３の巻線Ｗ４は、その一方の端子が整流回路ＤＢ３の正側出力端子に接続され、その他方の端子が、ｎｐｎトランジスタＱ７を介して整流回路ＤＢ３の負側出力端子に接続される。
トランスＴＲ３の巻線Ｗ５は、ダイオードＤ１２およびキャパシタＣ１２の直列回路と並列に接続される。キャパシタＣ１２は、巻線Ｗ５からダイオードＤ１２を介して流れる電流により充電され、その充電電圧が、制御部３に電源電圧として供給される。
トランスＴＲ２の巻線Ｗ６は、ダイオードＤ１３およびキャパシタＣ１５の直列回路と並列に接続される。キャパシタＣ１５は、巻線Ｗ６からダイオードＤ１３を介して流れる電流により充電され、その充電電圧が、電源部の出力電圧として端子Ｔ３−Ｔ４間から出力される。
【００９０】
キャパシタＣ１２の正電圧を発生する側の端子は、抵抗Ｒ１１を介して整流回路ＤＢ３の正側出力端子に接続される。
【００９１】
キャパシタＣ１３は、その一方の端子が抵抗Ｒ１２を介して整流回路ＤＢ３の正側出力端子間に接続され、他方の端子が整流回路ＤＢ３の負側出力端子に接続される。
【００９２】
制御部３は、キャパシタＣ１２に蓄積される電力に基づいて動作する回路であり、ｎｐｎトランジスタＱ７のベースに駆動信号を供給して、これをスイッチング動作させる。例えば、発振回路、パルス幅変調回路、ベース駆動回路などを含んでおり、図示しない帰還回路より帰還される電源部の出力電圧や出力電流の検出信号に応じて、ｎｐｎトランジスタＱ７のオンオフの時比率を制御する。
【００９３】
また、制御部３は、キャパシタＣ１３の電圧と、起動信号発生部２より出力される起動信号Ｓ１の状態を監視しており、これに応じて、スイッチング動作の開始と停止を制御する。
すなわち、キャパシタＣ１３が所定の電圧に達していない場合は、ｎｐｎトランジスタＱ７に駆動信号を供給して、スイッチング動作させる。キャパシタＣ１３が所定の電圧に達し、かつ、起動信号Ｓ１が発生していない場合は、ｎｐｎトランジスタＱ７をオフさせて、スイッチング動作を停止させる。キャパシタＣ１３が所定の電圧に達し、かつ、起動信号Ｓ１が発生している場合は、ｎｐｎトランジスタＱ７に駆動信号を供給して、スイッチング動作させる。
【００９４】
なお、キャパシタＣ１２およびＣ１３の静電容量ならびに抵抗Ｒ１２およびＲ１３の抵抗値は、次の条件を満たすように設定される。
すなわち、キャパシタＣ１２およびＣ１３が共に未充電の状態で、抵抗Ｒ１１およびＲ１２に流れる電流により両者の充電が開始された場合に、キャパシタＣ１２の充電電圧が制御部３の動作可能な電圧に先に到達し、その後一定時間経過してから、キャパシタＣ１３の充電電圧が上記所定の電圧に達するように、これらの素子値が設定される。
【００９５】
その他、図１に示す電源装置と同一の構成については、これと同様の接続関係を有する。
【００９６】
ここで、上述した構成を有する図１０に示す電源装置の動作を説明する。
【００９７】
端子Ｔ１−Ｔ２間に交流電圧ＡＣが印加されると、その整流電圧が整流回路ＤＢ３から出力される。この整流電圧に応じて、整流回路ＤＢ３の正側出力端子から抵抗Ｒ１１を介して流れる電流によりキャパシタＣ１２が充電されるとともに、該正側出力端子から抵抗Ｒ１２を介して流れる電流によりキャパシタＣ１３が充電される。これにより、キャパシタＣ１２の電圧が制御部３の動作可能な電圧に到達すると、このとき、キャパシタＣ１３の電圧は未だ上記所定の電圧に達していないため、制御部３では、起動信号発生部２における起動信号Ｓ２の発生の有無に関わらず、ｎｐｎトランジスタＱ７への駆動信号が生成される。これにより、ｎｐｎトランジスタＱ７のスイッチング動作が開始される。
【００９８】
スイッチング動作が開始すると、トランスＴＲ３の巻線Ｗ４にパルス状の電流が流れ、これに応じて巻線Ｗ５およびＷ６からパルス状の電流が出力されて、キャパシタＣ１２およびＣ１５が充電される。キャパシタＣ１５に電圧が発生すると、ダイオードＤ３を介して流れる電流によりキャパシタＣ１が急速に充電され、起動信号発生部２が動作可能な状態になる。
【００９９】
次いで、キャパシタＣ１３の充電電圧が上記所定の電圧に達すると、制御部３によってｎｐｎトランジスタＱ７がオフに設定され、スイッチング動作が停止される。
【０１００】
スイッチング動作が停止した期間においては、図１に示す電源装置と同様に、トランスＴＲ３で絶縁された端子Ｔ２−Ｔ４間に生じる交流電圧によりキャパシタＣ１の充電が行われ、その充電電圧が起動信号発生部２の動作可能な電圧に保たれる。
【０１０１】
その後、起動信号発生部２において起動信号Ｓ１が発生すると、制御部３によってｎｐｎトランジスタＱ７の駆動信号が生成され、スイッチング動作が再開される。以降は、起動信号発生部２において起動信号が発生している限り、スイッチング動作が継続される。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態に係る電源装置によれば、キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、制御部３の駆動信号によるｎｐｎトランジスタＱ７のスイッチング動作が開始され、スイッチング電源部が起動する。キャパシタＣ１は、その電源部の出力電圧によって急速に充電される。その後、起動信号発生部２から起動信号Ｓ１が発生しなければ、制御部３によりｎｐｎトランジスタＱ７がオフに設定されて、スイッチング動作の停止した待機状態になる。この待機状態の期間では、電源部の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、キャパシタＣ１が充電される。キャパシタＣ１の充電電圧を受けて起動信号発生部２が動作し、起動信号Ｓ１が発生すると、制御部３の駆動信号によるｎｐｎトランジスタＱ７のスイッチング動作が再開されて、その動作状態が継続される。
したがって、本実施形態に係る電源装置においても、図１に示す電源装置と同様に、入力に交流電圧が印加された状態で電源の出力動作が停止される待機時の消費電力を大幅に削減しつつ、起動スピードを高速に保つことができる。
【０１０３】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について述べる。
第５の実施形態では、起動信号発生部に動作電力を供給するキャパシタの過電圧を防止するための構成が設けられる。
【０１０４】
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第１の構成例を示す図である。
図１１に示す電源装置は、図１に示す電源装置におけるダイオードＤ２を定電圧ダイオードＺＤ２に置き換えたものであり、その他の構成については図１に示す電源装置と同じである。
【０１０５】
上記の構成によれば、キャパシタＣ１の充電電圧が一定のレベルを超えた場合、図３（Ｂ）の状態において定電圧ダイオードＺＤ２が導通して、キャパシタＣ１の電荷がキャパシタＣ３へ放電される。これにより、キャパシタＣ１に過電圧が発生することを防止できる。
【０１０６】
なお、上記の例の他、例えばダイオードＤ１やＤ３を定電圧ダイオードに置き換えても、キャパシタＣ１の過電圧を防止することができる。
すなわち、ダイオードＤ１を定電圧ダイオードに置き換えた場合は、図３（Ｃ）の状態においてこの定電圧ダイオードが導通し、キャパシタＣ１への充電電流が抑制されるため、その過電圧が防止される。
ダイオードＤ３が定電圧ダイオードに置き換えられた場合は、この定電圧ダイオードが導通することによりキャパシタＣ１の電荷が負荷へ放電されるため、その過電圧が防止される。
【０１０７】
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第２の構成例を示す図である。
図１２に示す電源装置は、図４に示す電源装置におけるダイオードＤ５を定電圧ダイオードＺＤ３に置き換えたものであり、その他の構成については図４に示す電源装置と同じである。
【０１０８】
図１２に示す構成においても、図１１の電源装置と同様に、キャパシタＣ１の充電電圧が一定の電圧を超えた場合に定電圧ダイオードＺＤ３が導通し、キャパシタＣ１の電荷がキャパシタＣ３へ放電されるため、キャパシタＣ１の過電圧が防止される。
また、ダイオードＤ４を定電圧ダイオードに置き換えた場合も、この定電圧ダイオードの導通によってキャパシタＣ１への充電電流が抑制されるため、キャパシタＣ１の過電圧が防止される。
【０１０９】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第３の構成例を示す図である。
図１３に示す電源装置は、図５に示す電源装置におけるダイオードＤ９，Ｄ１１を定電圧ダイオードＺＤ４，ＺＤ５にそれぞれ置き換えたものであり、その他の構成については図４に示す電源装置と同じである。
【０１１０】
図１３に示す構成においても、図１１，図１２の電源装置と同様に、定電圧ダイオードＺＤ４，ＺＤ５の導通によってキャパシタＣ１の電荷が放電されるため、キャパシタＣ１の過電圧が防止される。また、ダイオードＤ８，Ｄ１０を定電圧ダイオードに置き換えても、同様にキャパシタＣ１の過電圧防止は可能である。
【０１１１】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について述べる。
第６の実施形態では、電源部の出力に負荷が接続されたか否かを検出する負荷接続検出部が設けられる。
【０１１２】
図１４は、本発明の第６の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
図１４に示す電源装置は、図１に示す電源装置における起動信号２を後に述べる起動信号２Ａに置き換え、更に、キャパシタＣ２と、ダイオードＤ１４およびＤ１５と、抵抗Ｒ１３と、電流検出部３とを設けたものである。
【０１１３】
上記の構成において、抵抗Ｒ１３および電流検出部３を含む回路は、本発明の負荷接続検出部の一実施形態である。
キャパシタＣ２は、本発明の第２のキャパシタの一実施形態である。
ダイオードＤ１５は、本発明の第３の充電部の一実施形態である。
ダイオードＤ１，Ｄ１４およびキャパシタＣ３を含む回路は、本発明の第４の充電部の一実施形態である。
【０１１４】
キャパシタＣ２は、ダイオードＤ１５を介して電源部１の出力端子間（Ｔ３−Ｔ４）に接続される。ダイオードＤ１５のアノードは出力端子Ｔ３に接続され、カソードはキャパシタＣ２に接続される。
【０１１５】
ダイオードＤ１４のアノードは、ダイオードＤ１のカソードに接続される。ダイオードＤ１４のカソードは、キャパシタＣ２およびダイオードＤ１５の接続中点に接続される。
【０１１６】
抵抗Ｒ１３は、キャパシタＣ２およびダイオードＤ１５の接続中点と出力端子Ｔ３との間に接続される。
【０１１７】
電流検出部３は、キャパシタＣ２に充電される電圧を電源電圧として受けて動作する回路であり、抵抗Ｒ１３の電流が所定値を超えているか否かを示す信号Ｓ２を生成して起動信号発生部２Ａに出力する。例えば、抵抗Ｒ１３の電流が所定値を超えない場合、出力端子Ｔ４の電位を基準として信号Ｓ２をハイレベルに設定し、この電流が所定値を超える場合は信号Ｓ２をローレベルに設定する。
【０１１８】
起動信号発生部２Ａは、キャパシタＣ１に充電される電圧を電源電圧として受けて動作する回路であり、電流検出部３からの信号Ｓ２に応じて起動信号Ｓ１の発生を開始または停止する。例えば、信号Ｓ２が上述のローレベルの場合に起動信号Ｓ１の発生を開始し、信号Ｓ２がハイレベルの場合は起動信号Ｓ１の発生を停止する。
【０１１９】
上述した構成を有する図１４に示す電源装置の動作を説明する。
【０１２０】
キャパシタＣ１の電圧が起動信号発生部２の動作電圧に満たない状態で入力端子Ｔ１−Ｔ２に交流電圧が印加されると、電源部１が一旦起動して電圧を出力する。これにより、ダイオードＤ３がオンしてキャパシタＣ１が充電されるとともに、ダイオードＤ１５がオンしてキャパシタＣ２が充電される。この充電電圧によって、起動信号発生部２Ａおよび電流検出部３は動作可能な状態になる。
【０１２１】
電流検出部３が動作可能になったとき、端子Ｔ３−Ｔ４間に負荷が接続されていないか、または抵抗Ｒ１３の電流値が上記所定値に満たないような軽負荷が接続されている場合には、電流検出部３においてハイレベルの信号Ｓ２が生成される。この場合、起動信号発生部２Ａにおいて起動信号Ｓ１が発生しないため、電源部１は一定時間後に停止し、待機状態になる。
【０１２２】
この待機状態の間、電源部１の絶縁された入出力間に発生する交流電圧に基づいて、図１の電源装置と同様の動作により、キャパシタＣ１が充電される。また、キャパシタＣ２についても、ダイオードＤ１，Ｄ１４およびキャパシタＣ３で構成される回路が、既に述べたダイオードＤ１，Ｄ２およびキャパシタＣ３で構成される回路と同様に動作するため、上記の交流電圧に基づいて充電される。すなわち、キャパシタＣ２の電圧は、キャパシタＣ１と同様に待機状態の間も充電され、電流検出部３の動作可能な電圧に保たれる。
【０１２３】
その後、端子Ｔ３−Ｔ４間に負荷が接続されて、電流検出部３においてローレベルの信号Ｓ２が生成されると、起動信号発生部２において起動信号Ｓ１が発生し、電源部１が再起動する。以降、端子Ｔ３−Ｔ４間に負荷が接続されている間は、電源部１の動作状態が継続される。
【０１２４】
一方、出力端子Ｔ３−Ｔ４間が短絡されたり、これに重負荷が接続された状態で電源装置の起動が行われると、電源部１の出力電圧およびキャパシタＣ１，Ｃ２の充電電圧は、図１５のグラフに示すように変化する。
図１５に示すグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は電圧を示す。また、曲線ＣＶ１は電源部１の出力電圧、曲線ＣＶ２はキャパシタＣ２の電圧、曲線ＣＶ３はキャパシタＣ１の電圧をそれぞれ示す。
【０１２５】
入力端子Ｔ１−Ｔ２間に交流電圧ＡＣが印加されると（時刻ｔ１）、電源部１が起動して、その出力電圧が上昇する。これに応じて、キャパシタＣ１およびＣ２も充電されて、その電圧が上昇する。しかしながら、出力が短絡されている場合、図示しない短絡保護回路の動作などによって、電源部１の出力電圧は完全に立ち上がる前に低下する（時刻ｔ２）。そのため、電源部１の出力電力によるキャパシタＣ１およびＣ２の充電が停止される。
【０１２６】
このとき、キャパシタＣ２は、抵抗Ｒ１３から出力端子Ｔ３へ流れる電流によって放電されるため、その電圧はキャパシタＣ１よりも小さくなる。仮に、この電圧が電流検出部３の動作可能な電圧より低いものとすると、電流検出部３は動作を停止したままの状態となり、信号Ｓ２はローレベルになる。
一方、キャパシタＣ１の電圧については、出力短絡の影響を受けないため、絶縁された電源入出力間の交流電圧に基づいて充電され、徐々に上昇する。そして、この電圧が起動信号発生部２Ａの動作可能な電圧ＶＡに達すると、信号Ｓ２がローレベルであるため、起動信号発生部２Ａにおいて起動信号が発生し、電源部１が再び起動する。
【０１２７】
以上説明したように、図１４に示す電源装置によれば、電流検出部３を動作させるための電力を蓄積するキャパシタＣ２と起動信号発生部２Ａを動作させるための電力を蓄積するキャパシタＣ１とが独立に設けられており、それぞれに対して充電が行われる。そのため、出力の短絡等によって抵抗Ｒ１３の電流が増加し、キャパシタＣ２の電圧が低下する場合でも、キャパシタＣ１の電圧にその影響が及ばないため、起動信号発生部２Ａを安定に動作させることができる。これにより、出力が短絡された場合でも、電源装置の再起動が可能になる。
【０１２８】
＜第７の実施形態＞
次に、本発明の第７の実施形態について述べる。
図１６は、本発明の第７の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【０１２９】
図１６に示す電源装置は、図１に示す電源装置におけるキャパシタＣ３に対して直列に抵抗Ｒ１４を接続したものである。この抵抗によってキャパシタＣ３に流れる電流が制限されるため、絶縁された電源部１の入出力間に流れる漏洩電流を減らすことができる。
【０１３０】
また、既に述べたように、初期の起動時においては、電源部１を一旦起動させてその出力電力によりキャパシタＣ１を充電させ、待機時においては、起動信号発生部２等で消費される僅かな電力をキャパシタＣ３からの充電電流により補充するため、この充電電流が抵抗Ｒ１４の挿入によって多少小さくなっても、電源装置の起動スピードは十分高速に保たれる。
【０１３１】
以上、本発明の種々の実施形態について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【０１３２】
例えば、電源部１の出力電力によってキャパシタＣ１を充電する回路や、電源部１の入出力間の交流電圧によってキャパシタＣ１を充電する回路として上述の実施形態で示したものは何れも一例であり、電源部１の構成等になどに応じて、同様な機能を有する他の種々の回路を用いても良い。
【０１３３】
また、電源部１の構成は任意であり、上述の実施形態で示したものに限定されない。
例えば、上述の実施形態ではＡＣ−ＤＣ型の電源装置の例を示しているが、これに限らず、例えばＤＣ−ＤＣ型、ＤＣ−ＡＣ型、ＡＣ−ＡＣ型の電源装置についても本発明は適用可能である。
また、スイッチング電源部は、上述の実施形態において示したようなフライバック型のものに限らず、これ以外の種々の方式のスイッチング電源部を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の第１の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す電源装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】電源部の入出力間に発生する交流電圧に基づいて、起動信号発生部の電源供給用のキャパシタが充電される動作を説明するための等価回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の第２の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電源装置の第３の構成例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の第１の構成例を示す図である。
【図７】図６に示す電源装置における双方向サイリスタのオンオフ動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電源装置の第２の構成例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電源装置の構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る電源装置の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第１の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第２の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る電源装置の第３の構成例を示す図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示す電源装置を出力短絡状態で起動させた場合における各部の信号波形を図解した図である。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る電源装置の構成の一例を示す図である。
【図１７】従来のスイッチング電源の構成例を示す図である。
【図１８】従来の電源装置における待機時の間欠動作を説明するための図解した図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…電源部、２，２Ａ…起動信号生成部、３…制御部、ＴＲ１〜ＴＲ３…トランス、Ｑ１…双方向サイリスタ、Ｑ２，Ｑ４〜Ｑ７…ｎｐｎトランジスタ、Ｑ３…ｐｎｐトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ１５…ダイオード、ＺＤ１〜ＺＤ３…定電圧ダイオード、ＤＢ１〜ＤＢ３…整流回路、ＰＣ１，ＰＣ２…フォトカプラ、Ｒ１〜Ｒ１４…抵抗、Ｃ１〜Ｃ１５，Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂ…キャパシタ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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