(57)【要約】【課題】  本発明は、スタンバイモードにおいて、電力損失を低減するスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】  一次巻線、二次巻線並びに補助巻線を有するトランス１と、前記一次巻線に直列接続された半導体スイッチ２と、半導体スイッチ２を周期的にオン、オフさせる制御回路３と、二次巻線に接続された二次巻線整流回路５と、補助巻線に接続された補助巻線整流回路２５と、二次巻線整流で回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路２０と、出力電圧検出回路２０の検出信号を制御回路３へ伝達するフィードバック回路３０を備えたスイッチング電源装置において、補助巻線整流回路２５の出力電圧が設定電圧以下である時は、前記検出信号が無くても周期的にオン・オフ動作を行う起動補償回路４０を設けてある事を特徴とするスイッチング電源装置。【選択図】図１
2005323412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線、二次巻線並びに補助巻線を有するトランスと、前記一次巻線に直列接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを周期的にオン、オフさせる制御回路と、前記二次巻線に接続された二次巻線整流回路と、前記補助巻線に接続された補助巻線整流回路と、前記二次巻線整流回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路の検出信号を前記制御回路へ伝達するフィードバック回路を備えたスイッチング電源装置において、前記補助巻線整流回路の出力電圧が設定電圧以下である時は、前記検出信号が無くても周期的にオン・オフ動作を行う起動補償回路を設けてある事を特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記出力電圧検出回路は、出力電圧が設定値以下である事を検出して検出信号を発生し、前記検出信号は前記フィードバック回路を介して前記制御回路に伝えられて、電力が増加する方向に制御するように構成してある事を特徴とする請求項１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、フライバック型スイッチング電源装置に関し、特に出力電圧検出信号を制御回路へ帰還するフィードバック回路の電力損失を抑制す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】
従来のスイッチングコンバータにおいては、電源の出力電圧検出回路が、出力電圧が規定値以上となるとフォトカプラが光り、一次側から送るエネルギーを制限する制御を行っていた。
【０００３】
しかし、この制御手段では、バーストモードを使用した電源のスタンバイ時は、フォトダイオードが光りっぱなしとなり、フィードバック回路の電力損失が無駄となるという課題が生じた。
【０００４】
また、この課題を解決するために、出力電圧が規定値以下の時にフォトダイオードが光るように制御する手段が考案された（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】２００１年４月２６日発行  電波新聞  第６頁−第７頁
【０００５】
具体的構成について図３に示す。このスイッチング電源装置は、一次巻線及び二次巻線を有するトランス１を備え、このトランス１の一次巻線と直列に半導体スイッチ２を接続し、半導体スイッチ２のソース・ゲート間に制御回路３を接続してある。このスイッチング電源装置の二次側には二次巻線整流回路５を備えている。
【０００６】
二次巻線整流回路５の出力電圧を検出する出力電圧検出回路２０を備え、この出力電圧検出回路２０にフォトダイオード２１を備えてある。制御回路３はフォトトランジスタ３１を備え、このフォトトランジスタ３１のコレクタ・エミッタ間にフィードバック回路３０を接続してある。以上より、出力電圧検出回路２０の検出信号をフォトカプラ２１，３１並びにフィードバック回路３０を介して、制御回路３へ伝達し、出力電圧が規定値以上となると、フォトダイオード２１が光り、フォトトランジスタ３１がこれを受信して一次側から送るエネルギーを制限する制御を行っている。
【０００７】
また、スタンバイ制御回路５０にスタンバイ切換え信号が入力され、二次巻線整流回路５の出力電圧がスタンバイ制御回路５０で設定された出力電圧以上になった場合に、半導体スイッチ２の発振を禁止するスタンバイ信号が出力されるスタンバイ制御回路５０を備え、このスタンバイ制御回路５０はスタンバイ信号が出力された際に消灯するフォトダイオード５１を備えてある。制御回路３は前記と別のフォトトランジスタ６１を備え、このフォトトランジスタ６１のコレクタ・エミッタ間にフィードバック回路６０を接続してある。以上より、スタンバイ切換え信号がスタンバイ制御回路５０に入力され、出力電圧が、スタンバイ制御回路５０で設定された出力電圧以上となる時に、フォトダイオード５１が消灯し、フォトトランジスタ６１がオフする事により半導体スイッチ２の発振を禁止する制御を行う。又、出力電圧が、スタンバイ制御回路５０で設定された出力電圧以下となる時に、フォトダイオード５１が光り、フォトトランジスタ６１がオンする事により半導体スイッチ２の発振の禁止が解除される。以上より、バースト時は、殆どフォトダイオード２１、５１は光らないことになり、フォトダイオード２１、５１に流れる電流による電力損失を低減することができる。
【０００８】
但し、スタンバイ制御回路５０の設定電圧は、出力電圧検出回路２０の設定電圧より低い電圧に設定する必要がある。又、電源起動時出力電圧が０Ｖであると、フォトダイオード５１に電流を流す為の電源がないため半導体スイッチ２の発振は禁止され、起動する事ができないので、起動補償回路７０のように、入力電圧が投入されてから、若しくは、制御回路電源電圧が確立されてから、一定時間は半導体スイッチ２の発振を禁止する機能を強制解除する回路が必要になる。但し、この起動補償回路７０では、設定時間内にフォトダイオード５１の電源が確立されなければならず、起動、出力短絡等の全ての状況に対応できるように設定することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この制御手段では、前述起動補償の確実性の問題点及び、出力電圧検出用とは別にフォトカプラ２１，５１が必要となり、部品点数が増えるという課題に加え、コスト並びにサイズが大きいと言う課題も生じた。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、スタンバイモードにおいて、電力損失を低減するスイッチング電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、一次巻線、二次巻線並びに補助巻線を有するトランスと、前記一次巻線に直列接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを周期的にオン、オフさせる制御回路と、前記二次巻線に接続された二次巻線整流回路と、前記補助巻線に接続された補助巻線整流回路と、前記二次巻線整流回路の出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路の検出信号を前記制御回路へ伝達するフィードバック回路を備えたスイッチング電源装置において、前記補助巻線整流回路の出力電圧が設定電圧以下である時は、前記検出信号が無くても周期的にオン・オフ動作を行う起動補償回路を設けてある事を特徴とする。
【００１２】
前記出力電圧検出回路は、出力電圧が設定値以下である事を検出して検出信号を発生し、前記検出信号は前記フィードバック回路を介して前記制御回路に伝えられて、電力が増加する方向に制御するように構成してある事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、出力電圧が設定値以下である事を検出してフィードバック信号を発生する制御回路において、電源起動時出力電圧が０Ｖであっても、発振を行って起動補償を行うことにより、バースト時において、フィードバック回路の電力損失を低減することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
発明を実施するための最良の形態の回路図を図１に示す。図１図示のスイッチング電源装置は、一次巻線及び二次巻線を有するトランス１を備え、このトランス１の一次巻線と直列に半導体スイッチ２を接続し、半導体スイッチ２のゲート端子に制御回路３を接続してある。また、トランス１の一次巻線には入力整流回路６を接続してあり、電圧共振する際にエネルギーの帰還分が蓄えられるように構成してある。
【００１５】
二次側にはトランス１の二次巻線と整流回路５が接続してある。また、二次側の出力には出力電圧検出回路２０を接続し、この出力電圧検出回路２０は誤差アンプ２２とフォトダイオード２１を備えてある。誤差アンプ２２は二次側に設けた負荷８に加わる出力直流電圧と予め設定しておいた基準電圧の比較結果で誤差電圧信号をフォトダイオード２１に出力するものである。また、フォトダイオード２１は誤差アンプ２２より出力された誤差電圧信号より出力電圧が設定値以下であることを検出して制御回路３に検出信号を出力するように構成してある。
【００１６】
制御回路３にはフォトダイオード２１から出力された検出信号を制御回路３内に伝達するフィードバック回路３０を備えてある。フィードバック回路３０はフォトダイオード２１から出力された検出信号を受信するフォトトランジスタ３１を有し、このフォトトランジスタ３１のコレクタ端子に定電流源３２を接続し、フォトトランジスタ３１のコレクタ・エミッタ間に、半導体スイッチ３３のソース・ドレイン端子を接続してある。また、半導体スイッチ３３のゲート端子に電源起動時、出力電圧検出回路２０の検出信号が無くても周期的にオン・オフ動作を行う起動補償回路４０を接続し、半導体スイッチ３３のドレイン端子には比較器１４の反転入力端子に接続し、この比較器１４は半導体スイッチ２のドレイン電流検出抵抗４の電圧とフィードバック回路３０の抵抗３４の電圧とを比較するように構成してある。
【００１７】
トランス１に補助巻線を設け、補助巻線整流回路２５が接続してあるとともにオントリガ回路１３が接続してある。また、補助巻線整流回路２５はコンデンサ２６とダイオード２７と抵抗２８とを備え、補助巻線の出力電圧を積分して整流するように構成してある。この補助巻線整流回路２５の出力側には前記起動補償回路４０を接続してある。
【００１８】
起動補償回路４０は比較器４１を有し、この比較器４１は補助巻線整流回路２５の出力電圧が設定電圧以下にあるか否かを検出するものであり、この比較器４１の出力端はインバータ４２の入力端子に接続してある。このインバータ４２の出力端子はフィードバック回路３０に設けた半導体スイッチ３３のゲート端子に接続してあり、補助巻線整流回路２５の出力電圧が設定電圧以下になった際に、半導体スイッチ３３がオンして、フィードバック回路３０に設けた定電流源３２から電流を流して、比較器１４に信号が送信されるように構成してある。
【００１９】
比較器１４の出力端子はフリップフロップ回路１１のリセット端子に接続し、このフリップフロップ回路１１のセット端子にオントリガ回路１３を接続してある。オントリガ回路１３の入力端子はトランス１の補助巻線に接続してあり、補助巻線の出力に応じてオントリガ信号を出力するように構成してある。フリップフロップ回路１１の反転出力端子をインバータ１２に接続し、このインバータ１２の出力を半導体スイッチ２のゲート端子に接続してある。
【００２０】
以上のように構成してあるスイッチング電源装置は以下のように作用する。先ず、起動時においては、図２に示すように、入力電圧（Ｖｃ）が立ち上がる一方、出力電圧（Ｖｏ）は直ちには上がらない。そのため、出力電圧検出回路２０に設けたフォトダイオード２１の電源が確立しないため、フォトダイオード２１は点灯しない。これにより、フォトトランジスタ３１にも信号が出力されない。以上より、フォトトランジスタ３１に接続してある半導体スイッチ３３のドレイン電圧も０になる。
【００２１】
トランス１の補助巻線には二次巻線と比例した電圧（ＶＮＣ）が発生する。但し、起動時は出力電圧が略０Ｖからなので、補助巻線整流回路２５で積分した電圧（Ｖａ）は比較器４１で設定した電圧以下になる。そのため、起動補償回路４０に設けた比較器４１でＨｉ信号が出力され、インバータ４２でＬｏ信号（Ｖｂ）に変換されて、半導体スイッチ３３はオンする。半導体スイッチ３３がオンすると、定電流源３２から電流が流れる。定電流源３２は電流が流れることで抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）が上がる。これにより、比較器１４の反転入力端子の電圧は、この電源設定での最大電圧まで上昇する。比較器１４は、オフタイミングを決めるコンパレータであるが、これにより、この電源設定での最大ドレイン電流（最大オン幅）で発振するように制御され、出力電圧は上昇する。
【００２２】
出力電圧が上昇すると、フォトカプラ２１，３１の電源が確立する。フォトカプラ２１，３１の電源が確立すると、出力電圧検出回路２０で設定した電圧に達するまで、基準電圧の比較結果である誤差電圧信号がフォトダイオード２１に出力されて点灯する。フォトダイオード２１から出力された検出信号は、フォトトランジスタ３１に入力される。これにより、フォトトランジスタ３１がオンする。
【００２３】
更に出力電圧が上昇すると、トランス１の補助巻線には二次巻線と比例した電圧（ＶＮＣ）が発生しているので、補助巻線整流回路２５で積分した電圧（Ｖａ）は比較器４１で設定した電圧以上になる。そのため、起動補償回路４０に設けた比較器４１ではＬｏ信号を出力し、インバータ４２でＨｉ信号（Ｖｂ）に変換されるため、半導体スイッチ３３はオフする。これにより、出力電圧検出回路２０からの検出信号でオン・オフするフォトトランジスタ３１のみで抵抗３４の電圧は制御される事になる。
【００２４】
ここで、制御回路３でのオン、オフ制御について説明する。オンタイミングは、補助巻線電圧（ＶＮＣ）の電圧をオントリガ回路１３で検出し、トランス１の２次巻線に流れる電流が０Ａになる点を検出してフリップフロップ回路１１のセット端子にＨｉ信号を入力する。フリップフロップ１１の反転出力端子からは、Ｌｏ信号が出力され、インバータ１２を介する事により半導体スイッチ２にＨｉ信号が入力され、オンする。
【００２５】
また、オフタイミングは、比較器１４でドレイン電流検出抵抗４の電圧と、抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）を比較しドレイン電流検出抵抗４の電圧の方が高くなった時に、フリップフロップ１１のリセット端子にＨｉ信号を出力する。フリップフロップ回路１１の反転出力端子からは、Ｈｉ信号が出力され、インバータ１２を介する事により半導体スイッチ２にＬｏ信号が入力され、オフする。これにより抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）の増減によりドレイン電流値を制御し、出力電圧の制御を行う。
【００２６】
しばらく時間が経過すると、負荷８に出力直流電圧（Ｖｏ）が出力電圧検出回路２０で設定した電圧以上になる。これを出力電圧検出回路２０で出力電圧を検出し、負荷８に加わる出力直流電圧（Ｖｏ）と予め設定しておいた基準電圧の比較結果である誤差電圧信号がフォトダイオード２１に出力されて消灯する。フォトダイオード２１は消灯することにより、フォトトランジスタ３１はオフする。これにより、抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）は、小さくなりドレイン電流は絞り込まれ、出力電圧が一定値となるように制御される。
【００２７】
通常動作においては、出力電圧検出回路２０の出力電圧検出誤差信号がフォトダイオード２１を介してフォトトランジスタ３１に伝えられ、フォトトランジスタ３１がオン、オフ動作を行う事により抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）が出力電圧検出誤差信号を反映した電圧となる。ドレイン電流を、抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）に比例したドレイン電流にパルス−バイ−パルスで制御する事により出力電圧の制御を行っている。
【００２８】
一方、バーストモード動作を行う時は、出力電力が小さい程、発振を停止している期間の割合が増加し、殆どの期間で半導体スイッチ２をオフ状態に維持する為、抵抗３４の電圧（ＶＦ／Ｂ）は、０Ｖに制御される。この状態は、フォトトランジスタ３１がオフの状態つまり、出力電圧検出回路２０内のフォトトランジスタ２１の電流が流れていない状態であり、バーストモード動作時は、出力電力が小さく発振停止している期間の割合が大きい程、フォトダイオード２１に電流が流れている期間の割合は小さくなる。
【００２９】
以上より、バーストモード時は、殆どの期間でフォトダイオード２１は光らないため、フィードバック回路３０の電力損失を低減することができる。
【００３０】
なお、本実施例では制御回路３を詳細な回路で説明したが、制御回路３のうちフォトトランジスタ３１を除く部分については集積回路でまとめることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、出力電圧が設定値以下である事を検出してフィードバック信号を発生する制御回路において、電源起動時出力電圧が０Ｖであっても、発振を行って起動補償を行うことにより、バースト時において、フィードバック回路の電力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置における発明を実施するための最良の形態の回路図である。
【図２】本発明スイッチング電源装置におけるタイミングチャートである。
【図３】従来のスイッチング電源装置の回路図ある。
【符号の説明】
【００３３】
１  トランス
２  半導体スイッチ
３  制御回路
４  ドレイン電流検出抵抗
５  整流回路
６  入力整流回路
８  負荷
１１  フリップフロップ回路
１２  インバータ
１３  オントリガ回路
１４  比較器
２０  出力電圧検出回路
２１  フォトダイオード
２２  誤差アンプ
２５  補助巻線整流回路
２６  コンデンサ
２７  ダイオード
２８  抵抗
３０  フィードバック回路
３１  フォトトランジスタ
３２  定電流源
３３  半導体スイッチ
３４  抵抗
４０  起動補償回路
４１  比較器
４２  インバータ
５０  スタンバイ制御回路
５１  フォトダイオード
６０  フィードバック回路
６１  フォトトランジスタ
７０  起動補償回路
【図１】
2005323412.tif 000003
【図２】
2005323412.tif 000004
【図３】
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