(57)【要約】【課題】待機時の消費電力を低減でき、しかも簡単で且つ安価なスイッチング電源装置及び力率改善回路を提供する。【解決手段】交流電源１に接続され直流電圧を得る力率改善回路５と、力率改善回路５の直流電圧をトランスＴの１次巻線Ｐに入力しスイッチング素子Ｑ２によりオン／オフして別の直流電圧に変換し無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行するＤＣ−ＤＣコンバータとを備え、トランスＴの２次巻線Ｓに発生する電圧を整流平滑して負荷へ供給する第１整流平滑回路Ｄ５，Ｃ５と、トランスＴの制御巻線Ｃに発生する電圧を整流平滑する第２整流平滑回路Ｄ４，Ｃ４と、第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして力率改善回路５を停止させる軽負荷検出回路１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続され直流電圧を得る力率改善回路と、力率改善回路の直流電圧をトランスの１次巻線に入力しスイッチング素子によりオン／オフして別の直流電圧に変換し無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行するＤＣ−ＤＣコンバータとを備えたスイッチング電源装置であって、
前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流し第１平滑コンデンサで平滑して負荷へ供給する第１整流平滑回路と、
前記トランスの制御巻線に発生する電圧を整流し第２平滑コンデンサで平滑する第２整流平滑回路と、
この第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、前記スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして前記力率改善回路を停止させる軽負荷検出回路と、
を備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記負荷のインピーダンスと前記第１平滑コンデンサとによる第１時定数より前記軽負荷検出回路のインピーダンスと前記第２平滑コンデンサとによる第２時定数を小さくしたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記軽負荷検出回路は、前記第２整流平滑回路の出力電圧の平均値又は該平均値に相当する電圧が基準電圧以下になった場合に、前記出力リップルが前記所定値以上になったことを検知することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記力率改善回路は、
前記スイッチング素子とは別のスイッチング素子をオン／オフさせて前記交流電源の交流電源電圧を整流した整流電圧を前記直流電圧に変換させる制御回路と、前記軽負荷検出回路とを有し、前記制御回路及び前記軽負荷検出回路は、集積回路に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
直流電圧をトランスの１次巻線に入力しスイッチング素子によりオン／オフして別の直流電圧に変換し無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行するＤＣ−ＤＣコンバータに接続される力率改善回路であって、
前記スイッチング素子とは別のスイッチング素子をオン／オフさせて交流電源の交流電源電圧を整流した整流電圧を前記直流電圧に変換させる制御回路と、
前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流平滑して負荷へ供給する第１整流平滑回路とは別に設けられ且つ前記トランスの制御巻線に発生する電圧を整流平滑する第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、前記スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして前記制御回路を停止させる軽負荷検出回路と、
を備えることを特徴とする力率改善回路。
【請求項６】
前記制御回路及び前記軽負荷検出回路は、集積回路に設けられることを特徴とする請求項５記載の力率改善回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータとを備えたスイッチング電源装置及び力率改善回路に関し、特に、待機時の消費電力低減の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のスイッチング電源装置を図８に示す。このスイッチング電源装置は、力率改善回路（ＰＦＣ）とこの力率改善回路に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ（Ｄ／Ｄ）とを有して構成されている。力率改善回路は、近年設けられた国際規格ＩＥＣ６１０００−３−２の入力高調波電流規制に対応するものである。
【０００３】
図８に示すスイッチング電源装置の動作を説明する。まず、交流電源１からの正弦波電圧は、フィルタ２を通過してダイオードブリッジ３で全波整流され、全波整流電圧がフィルタ４を通過して力率改善回路５に供給される。全波整流電圧により、リアクトルＬとダイオードＤ１と力率改善回路用の起動抵抗Ｒ１とを介してＰＦＣ制御回路６用の電源用コンデンサＣ３が充電される。同時に、全波整流電圧により、リアクトルＬとダイオードＤ１とＤ／Ｄ用の起動抵抗Ｒ２とを介してＤ／Ｄ制御回路７用の電源用コンデンサＣ２も充電される。
【０００４】
次に、電源用コンデンサＣ３の電圧がＰＦＣ制御回路６の起動電圧に達すると、ＰＦＣ制御回路６が動作して、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフ動作（以下、スイッチング動作という。）を開始し、力率改善回路５が駆動される。
【０００５】
力率改善回路５は、リアクトルＬ、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、出力コンデンサＣ１、ＰＦＣ制御回路６を有し、昇圧チョッパ回路として動作する。力率改善回路５は、フィルタ４からの全波整流電圧をリアクトルＬとスイッチング素子Ｑ１との直列回路に入力してＰＦＣ制御回路６によりスイッチング素子Ｑ１をオン／オフして交流電源１の力率を改善するとともに、ダイオードＤ１及び出力コンデンサＣ１により直流電圧を得る。そして、ＰＦＣ制御回路６は、出力コンデンサＣ１の電圧を検出する図示しない電圧検出回路の検出値により、出力コンデンサＣ１の両端電圧を一定の直流電圧になるようにスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する。
【０００６】
ＰＦＣ制御回路６は、出力コンデンサＣ１の電圧と基準電圧との誤差を増幅して得られた誤差電圧とフィルタ４からの全波整流電圧とを乗算して乗算出力電圧を得て、スイッチング素子Ｑ１に直列に接続された図示しない電流検出抵抗で検出した入力電流に比例した電圧と乗算出力電圧との誤差を増幅して誤差電圧を得て、この誤差電圧の値が三角波信号の値以上のときに例えばオンで、誤差電圧の値が三角波信号の値未満のときに例えばオフとなるパルス信号を生成し、パルス信号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに印加する。このため、電流検出抵抗に流れる入力電流を半サイクル毎に交流電源１の入力電圧と相似形の正弦波にすることができるので、力率を改善できる。
【０００７】
次に、電源用コンデンサＣ２の電圧もＤ／Ｄ制御回路７の起動電圧に達すると、Ｄ／Ｄ制御回路７が動作して、スイッチング素子Ｑ２がスイッチング動作を開始する。スイッチング素子Ｑ２がオンすると、トランスＴの１次巻線Ｐに電流が流れ、トランスＴにエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子Ｑ２がオフすると、トランスＴに蓄えられたエネルギーがトランスＴの２次巻線ＳからダイオードＤ５と平滑コンデンサＣ５により整流平滑され、第１の直流電圧として出力端子より図示しない負荷ＲＬに供給される。
【０００８】
負荷ＲＬに供給される第１の直流電圧Ｖｏは、電圧検出回路８により、図示しない基準電圧と比較され、第１の直流電圧Ｖｏと基準電圧との誤差信号がフォトカプラの発光部９ａに伝えられて発光部９ａを発光させる。発光部９ａに伝えられた誤差信号は、光絶縁されて、フォトカプラの受光部９ｂを介してＤ／Ｄ制御回路７に伝達される。これにより、Ｄ／Ｄ制御回路７は、ＰＷＭ制御によりスイッチング素子Ｑ２のオン時間を調整し、第１の直流電圧Ｖｏを一定に制御する。
【０００９】
また、スイッチング素子Ｑ２がオフすると、同時に、トランスＴに蓄えられたエネルギーがトランスＴの制御巻線Ｃから、１つはダイオードＤ２を介して電源用コンデンサＣ２に放出され、もう１つはダイオードＤ３を介して電源用コンデンサＣ３に放出される。この電源用コンデンサＣ２，Ｃ３の電圧により、ＰＦＣ制御回路６及びＤ／Ｄ制御回路７の電源が維持される。
【００１０】
また、図８に示すスイッチング電源装置では、負荷が軽負荷又は無負荷になったことを、トランスＴの２次側の電流検出抵抗Ｒ３の電圧により検出している。負荷が軽負荷又は無負荷になると、負荷電流が減少し、電流検出抵抗Ｒ３の両端電圧が減少する。電流検出回路１０は、電流検出抵抗Ｒ３の両端電圧を図示しない基準電圧と比較し、電流検出抵抗Ｒ３の両端電圧と基準電圧との誤差電圧が所定電圧以下となった場合に、フォトカプラの発光部１１ａを発光させる。これにより、フォトカプラの受光部１１ｂがオンして、１次側のＰＦＣ制御回路６をオフさせる。
【００１１】
このため、軽負荷又は無負荷時に、力率改善回路５の動作を停止することができる。これにより、力率改善回路５のスイッチングロスなどを低減し、待機時の消費電力を軽減することができる。高調波規制は、入力電力７５Ｗ以下においては、規制の対象外となっているため、力率改善回路を停止することには問題が無く、待機時の消費電力低減の世界的動きから見ても大変好ましい。
【００１２】
なお、軽負荷又は無負荷時に、力率改善回路５の動作を停止する技術として例えば特許文献１が知られている。特許文献１に記載されたＤＣ−ＤＣコンバータは、トランスの３次巻線の電圧が軽負荷時に低下することを利用して軽負荷を検知し、軽負荷時に力率改善回路の補助電源を遮断して力率改善回路を停止するものである。
【特許文献１】特開平８−１１１９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図８に示す従来のスイッチング電源装置にあっては、負荷電流を検出するための電流検出抵抗Ｒ３による電圧降下による電力損が発生する。また、１次−２次間の絶縁を必要とする高価なフォトカプラ等の信号伝達手段が必要になり、回路が複雑且つ高価となるという課題を有していた。
【００１４】
また、特許文献１に記載されたＤＣ−ＤＣコンバータにあっては、電圧を安定化させているので、トランスの３次巻線の電圧は大幅な変動がないため、軽負荷時に３次巻線の電圧はあまり低下せず、軽負荷を確実に検知するのが困難であった。
【００１５】
本発明は、待機時の消費電力を低減でき、しかも簡単で且つ安価なスイッチング電源装置及び力率改善回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は前記課題を解決するために以下の手段を採用した。請求項１の発明は、交流電源に接続され直流電圧を得る力率改善回路と、力率改善回路の直流電圧をトランスの１次巻線に入力しスイッチング素子によりオン／オフして別の直流電圧に変換し無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行するＤＣ−ＤＣコンバータとを備えたスイッチング電源装置であって、前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流し第１平滑コンデンサで平滑して負荷へ供給する第１整流平滑回路と、前記トランスの制御巻線に発生する電圧を整流し第２平滑コンデンサで平滑する第２整流平滑回路と、この第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、前記スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして前記力率改善回路を停止させる軽負荷検出回路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１記載のスイッチング電源装置において、前記負荷のインピーダンスと前記第１平滑コンデンサとによる第１時定数より前記軽負荷検出回路のインピーダンスと前記第２平滑コンデンサとによる第２時定数を小さくしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源装置において、前記軽負荷検出回路は、前記第２整流平滑回路の出力電圧の平均値又は該平均値に相当する電圧が基準電圧以下になった場合に、前記出力リップルが前記所定値以上になったことを検知することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のスイッチング電源装置において、前記力率改善回路は、前記スイッチング素子とは別のスイッチング素子をオン／オフさせて前記交流電源の交流電源電圧を整流した整流電圧を前記直流電圧に変換させる制御回路と、前記軽負荷検出回路とを有し、前記制御回路及び前記軽負荷検出回路は、集積回路に設けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明は、直流電圧をトランスの１次巻線に入力しスイッチング素子によりオン／オフして別の直流電圧に変換し無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行するＤＣ−ＤＣコンバータに接続される力率改善回路であって、前記スイッチング素子とは別のスイッチング素子をオン／オフさせて交流電源の交流電源電圧を整流した整流電圧を前記直流電圧に変換させる制御回路と、前記トランスの２次巻線に発生する電圧を整流平滑して負荷へ供給する第１整流平滑回路とは別に設けられ且つ前記トランスの制御巻線に発生する電圧を整流平滑する第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、前記スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして前記制御回路を停止させる軽負荷検出回路とを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項５記載の力率改善回路において、前記制御回路及び前記軽負荷検出回路は、集積回路に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、軽負荷検出回路は、第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして力率改善回路を停止させるので、ＤＣ−ＤＣコンバータが待機時動作に移行したことを安価に外部から判断でき、確実に力率改善回路を停止させて待機時の消費電力を低減できる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータが待機時動作に移行したことを示す信号を、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路が出力する必要が無く、制御回路用の制御端子の数を低減でき、ＤＣ−ＤＣコンバータのハイブリッドＩＣとして、安価なパッケージを利用できる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、負荷のインピーダンスと第１平滑コンデンサとによる第１時定数より軽負荷検出回路のインピーダンスと第２平滑コンデンサとによる第２時定数を小さくしたので、第２整流平滑回路の出力リップルがさらに大きくなるから、間欠時と通常時との差がはっきりするので、待機時動作を確実に検出できる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、軽負荷検出回路は、第２整流平滑回路の出力電圧の平均値又は該平均値に相当する電圧が基準電圧以下になった場合に、出力リップルが所定値以上になったことを検知するので、待機時動作を確実に検出して力率改善回路を停止できる。
【００２５】
請求項４，６の発明によれば、力率改善回路の制御回路及び軽負荷検出回路は、集積回路に設けられるので、僅かな部品追加で待機時動作検出機能を実現できる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、力率改善回路内の軽負荷検出回路は、第２整流平滑回路の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、スイッチング周波数が低下又は間欠発振に移行したとして制御回路を停止させるので、待機時の消費電力を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るスイッチング電源装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は実施例１のスイッチング電源装置を示す回路構成図である。実施例１のスイッチング電源装置は、図８に示す従来のスイッチング電源装置における、トランスＴの２次側の電流検出抵抗Ｒ３、電流検出回路１０、フォトカプラの発光部１１ａ及び受光部１１ｂを削除し、新たにダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ４、及び軽負荷検出回路１５を設けたことを特徴とする。
【００２９】
トランスＴの制御巻線Ｃの一端にはダイオードＤ４のアノードが接続され、制御巻線Ｃの他端には平滑コンデンサＣ４の一端が接続され、ダイオードＤ４のカソードと平滑コンデンサＣ４の他端は接続され、ダイオードＤ４と平滑コンデンサＣ４とで本発明の第２整流平滑回路を構成している。ダイオードＤ５と平滑コンデンサＣ５とで本発明の第１整流平滑回路を構成している。平滑コンデンサＣ５の両端に接続される負荷のインピーダンスと平滑コンデンサＣ５とによる第１時定数より軽負荷検出回路１５のインピーダンスと平滑コンデンサＣ４とによる第２時定数を小さくしている。
【００３０】
また、実施例１のＤＣ−ＤＣコンバータのＤ／Ｄ制御回路７ａは、無負荷又は軽負荷時にスイッチング周波数を低下、間欠発振、あるいはバースト発振に移行させる。即ち、スイッチング素子Ｑ２及びＤＣ／ＤＣ制御回路７ａを有する制御ＩＣ７２には、軽負荷又は無負荷などの待機時のスイッチングロスを低減させるために、例えば、間欠発振、バースト発振、低周波数動作などの各種の待機時動作モードを有している。
【００３１】
実施例１では、これらの制御ＩＣ７２の特徴を最大限に利用し、軽負荷検出回路１５が待機時動作モードに移行したことを検知して、力率改善回路５を動作停止させ、さらなる待機時の消費電力を低減することを特徴とする。
【００３２】
図２は実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時にスイッチング素子を間欠動作させるためのＤ／Ｄ制御回路の構成を示す図である。図２に示すＤ／Ｄ制御回路７ａは、無負荷時又は軽負荷時にスイッチング素子Ｑ２を間欠動作（間欠発振）させるために、コンパレータ３１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２、鋸波発生回路４３、モード切換回路４４、第１スイッチ４９、電圧源５０を有している。
【００３３】
コンパレータ３１は、抵抗４６の両端電圧が基準電圧Ｅｆ未満である時には、平滑コンデンサＣ５に接続される図示しない負荷を重負荷と判定し、抵抗４６の両端電圧が基準電圧Ｅｆ以上である時には、負荷を軽負荷（又は無負荷）と判定する負荷状態判定信号を第１スイッチ４９に出力する。
【００３４】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２は、第１の周波数でクロックパルスを発生する。鋸波発生回路４３は、ＶＣＯ４２の出力周波数と同一の周波数で鋸波電圧を発生する。コンパレータ４１は、鋸波発生回路４３からの鋸波電圧が、抵抗４６の両端電圧よりも高い時に、パルスからなる制御信号を発生して、制御信号によりスイッチング素子Ｑ２をオン／オフさせる。
【００３５】
第１スイッチ４９はコンパレータ３１の出力がＨレベルのときにオンし、Ｌレベルのときにオフする。図４は実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時におけるスイッチング素子Ｑ２の間欠動作を説明するためのタイミングチャートである。軽負荷になると、抵抗４６の電圧が上昇して該電圧が第１の閾値になると（例えば時刻ｔ１）、コンパレータ３１はＬレベルになり、第１スイッチ４９をオフする。このとき、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２の出力がなくなるため、コンパレータ４１はＬレベルのままとなり、スイッチング素子Ｑ２はオン／オフを停止する。
【００３６】
すると、出力電圧は下がり始めるので、抵抗４６の電圧も徐々に下がり始め、抵抗４６の電圧が第２の閾値になると（例えば時刻ｔ２）、コンパレータ３１の出力は反転し、Ｈレベルになる。第１スイッチ４９がオンし、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２から信号が出力され、スイッチング素子Ｑ２はスイッチング動作を開始する。このため、出力電圧は再び上昇を始め、抵抗４６の電圧も上昇する。そして、抵抗４６の電圧が第１の閾値になると、先ほどと同様にスイッチング素子Ｑ２を停止させる。上述した動作を繰り返すことにより間欠動作を行う。
【００３７】
第１スイッチ４９は、時刻ｔ１以前、ｔ２〜ｔ３区間、ｔ４以後においてオンとなり、ｔ１〜ｔ２区間及びｔ３〜ｔ４区間ではオフ制御される。従って、ＶＣＯ４２の出力パルスは図４（Ｄ）に示すように間欠的に発生し、コンパレータ４１の出力パルスも間欠的に発生する。このため、図４のｔ１〜ｔ５の軽負荷モード区間でのスイッチング素子Ｑ２の単位時間当たりの平均スイッチング回数が、ｔ１以前及びｔ５以降の重負荷モード区間でのスイッチング素子Ｑ２の単位時間当たりの平均スイッチング回数よりも少なくなり、スイッチング損失を低減することができる。
【００３８】
軽負荷検出回路１５は、平滑コンデンサＣ４の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数が低下又は間欠発振（間欠動作）に移行したとしてＰＦＣ制御回路６ａを停止させる。図３は実施例１のスイッチング電源装置に設けられた軽負荷検出回路の具体的な構成を示す図である。図３に示す軽負荷検出回路１５は、コンパレータ１５ａを有し、このコンパレータ１５ａは、平滑コンデンサＣ４の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になったことを検知したときに、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数が低下又は間欠発振（間欠動作）に移行したとして停止信号をＰＦＣ制御回路６ａに出力してＰＦＣ制御回路６ａを停止させる。
【００３９】
図５は実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時にスイッチング素子のスイッチング周波数を低下させるＤ／Ｄ制御回路の構成を示す図である。図５に示すＤ／Ｄ制御回路７ａは、無負荷時又は軽負荷時にスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数を低下させるために、コンパレータ３１、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２ａ、鋸波発生回路４３、モード切換回路４４、第１スイッチ４９、電圧源５０、第２スイッチ５１、電圧源５２、ＮＯＴ回路５３を有している。
【００４０】
第１スイッチ４９は、コンパレータ３１からＬレベルの負荷状態判定信号（重負荷時）を入力したときにオンする。第２スイッチ５１は、コンパレータ３１からＨレベルの負荷状態判定信号（無負荷時又は軽負荷時）を入力したときにオンする。電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２ａは、第１スイッチ４９がオンした時（重負荷時）には第１の周波数でクロックパルスを発生し、第２スイッチ５１がオンした時（無負荷時又は軽負荷時）には第１の周波数よりも十分に低い第２の周波数でクロックパルスを発生する。従って、コンパレータ４１の出力パルスは、無負荷時又は軽負荷時には周波数が低下する。
【００４１】
次にこのように構成された実施例１のスイッチング電源装置の動作を図６を参照しながら説明する。図６は実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時及び重負荷時における軽負荷検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６において、ＶＣ４は平滑コンデンサＣ４の電圧、ＶＣ５は平滑コンデンサＣ５の電圧、ＶＱ２Ｇはスイッチング素子Ｑ２のゲート電圧、Ｖｓｅ１，Ｖｓｅ２は軽負荷検出回路１５から出力される電圧信号を示している。
【００４２】
また、平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４において、最大電圧Ｖｍａｘ、出力リップルＶｒｐ、出力リップルＶｒｐに対する所定値Ｖｔｈ、基準電圧Ｖｒｅｆを示している。ここでは、出力リップルが最大電圧Ｖｍａｘから所定値Ｖｔｈ以上になったことを検出することを、平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になったことを検出することで置き換えて検出処理を行うものとする。
【００４３】
また、ここでは、例えば、図２に示すＤ／Ｄ制御回路７ａにより、軽負荷時にスイッチング素子Ｑ２が間欠動作する場合について説明する。
【００４４】
まず、重負荷時は通常動作であるが、軽負荷時にはＤＣ−ＤＣコンバータの制御ＩＣ７２が待機時動作モードになり、通常時のスイッチング周波数より遥かに低い周波数でスイッチング素子Ｑ２が間欠発振する（ｔ１〜ｔ７区間）。このとき、平滑コンデンサＣ５の電圧ＶＣ５は、制御されているため、重負荷時及び軽負荷時においても、ほぼ同様の電圧となる。
【００４５】
一方、軽負荷になると通常時のスイッチング周波数より遥かに低い周波数でスイッチング素子Ｑ２が間欠発振するため、平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４は、発振していない期間（ｔ１〜ｔ３区間、ｔ５〜ｔ７区間）に、平滑コンデンサＣ４とその負荷インピーダンス（軽負荷検出回路１５のインピーダンス）による時定数で放電して低下していき、大きなリップルが現れる。
【００４６】
軽負荷検出回路１５は、基準電圧Ｖｒｅｆと平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４を比較して、平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になった時（ｔ２〜ｔ４区間、ｔ６〜ｔ８区間）に、Ｌレベルとなる電圧信号Ｖｓｅ１をＰＦＣ制御回路６ａに出力してＰＦＣ制御回路６ａを停止させる。このため、間欠発振の殆んどの期間で力率改善回路５を停止させることができる。
【００４７】
また、間欠発振の期間（ｔ１〜ｔ７）では、平滑コンデンサＣ４の電圧ＶＣ４を基準電圧Ｖｒｅｆまで上昇しないように、軽負荷検出回路１５の内部の時定数をさらに大きくすると、軽負荷検出回路１５からＰＦＣ制御回路６ａに出力される信号は、図６に示す電圧信号Ｖｓｅ２のようになり、間欠発振の期間では、力率改善回路５を継続して停止させることができる。
【００４８】
このように実施例１のスイッチング電源装置によれば、軽負荷検出回路１５は、平滑コンデンサＣ４の出力リップルが所定値以上になったことを検知したときに、間欠発振に移行したとしてＰＦＣ制御回路６ａを停止させるので、ＤＣ−ＤＣコンバータが待機時動作に移行したことを安価に外部から判断でき、確実に力率改善回路５を停止させて待機時の消費電力を低減できる。
【００４９】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータが待機時動作に移行したことを示す信号を、ＤＣ−ＤＣコンバータのＤ／Ｄ制御回路７ａが出力する必要が無く、Ｄ／Ｄ制御回路用の制御端子の数を低減でき、ＤＣ−ＤＣコンバータのハイブリッドＩＣとして、安価なパッケージを利用できる。
【００５０】
また、実施例１では、平滑コンデンサＣ５に接続される図示しない負荷のインピーダンスと平滑コンデンサＣ５とによる時定数よりも、軽負荷検出回路１５のインピーダンスと平滑コンデンサＣ４とによる時定数を小さくしたので、平滑コンデンサＣ４の出力リップルがさらに大きくなるから、間欠時と通常時との差がはっきりするので、待機時動作を確実に検出できる。
【００５１】
なお、軽負荷検出回路１５は、平滑コンデンサＣ４のリップル電圧を平均値又はこの平均値に相当する電圧に変換し、この電圧により待機時動作を検出することもできる。また、軽負荷検出回路１５は、ヒステリシスコンパレータを用いても良く、このヒステリシスコンパレータにより、ＰＦＣ制御回路６ａのオン／オフを確実に切り換えることもできる。
【実施例２】
【００５２】
次に、実施例２のスイッチング電源装置を説明する。図７は実施例２のスイッチング電源装置を示す回路構成図である。
【００５３】
図７において、トランスＴの制御巻線Ｃの一端にはダイオードＤ４のアノードが接続され、ダイオードＤ４のカソードは抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は、抵抗Ｒ４の一端及び平滑コンデンサＣ４の一端に接続されている。制御巻線Ｃの他端には平滑コンデンサＣ４の他端及び抵抗Ｒ４の他端が接続され、平滑コンデンサＣ４の両端及び抵抗Ｒ４の両端が軽負荷検出回路１５に接続されている。
【００５４】
なお、その他の構成は、実施例１の構成と同一であるので、同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００５５】
図７に示す実施例２のスイッチング電源装置は、図１に示す実施例１のスイッチング電源装置に対して、平滑コンデンサＣ４の電圧の生成方法が相違する。実施例１では、平滑コンデンサＤ４により単にトランスＴの制御巻線Ｃの電圧を整流平滑した電圧を待機時動作検出に用いたが、実施例２では、軽負荷検出回路１５が、トランスＴの制御巻線Ｃの電圧を整流した電圧を抵抗Ｒ３，抵抗Ｒ４，平滑コンデンサＣ４からなるローパスフィルタを通して平滑コンデンサＣ４の両端に得られた電圧を入力する。平滑コンデンサＣ４の両端にはトランスＴの制御巻線Ｃを整流した電圧の平均値が得られる。
【００５６】
軽負荷検出回路１５は、平滑コンデンサＣ４の出力電圧の平均値（又は平均値に相当する電圧）が基準電圧以下になった場合に、出力リップルが所定値以上になったことを検知する。待機時動作モードでは、スイッチング回数が大幅に減少するため、平均値電圧も著しく低下するため、軽負荷検出回路１５により確実に待機時動作を検出でき、ＰＦＣ制御回路６ａをオフさせることができる。
【００５７】
また、力率改善回路５用の制御ＩＣ１９にＰＦＣ制御回路６ａ及び軽負荷検出回路１５を内蔵することにより、僅かな部品の追加で上記機能を実現できる。軽負荷検出回路１５の入力をＯＮ／ＯＦＦ端子と共用すると、制御ＩＣ１９のピンを増やすことなく内蔵でき、僅かなコストで実現できる。また、力率改善回路５とＤＣ−ＤＣコンバータとを集積したＩＣとすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、力率改善回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ等のスイッチング電源装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１のスイッチング電源装置を示す回路構成図である。
【図２】実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時にスイッチング素子を間欠動作させるためのＤ／Ｄ制御回路の構成を示す図である。
【図３】実施例１のスイッチング電源装置に設けられた軽負荷検出回路の具体的な構成を示す図である。
【図４】実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時におけるスイッチング素子Ｑ２の間欠動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時にスイッチング素子のスイッチング周波数を低下させるＤ／Ｄ制御回路の構成を示す図である。
【図６】実施例１のスイッチング電源装置の軽負荷時及び重負荷時における軽負荷検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】実施例２のスイッチング電源装置を示す回路構成図である。
【図８】従来のスイッチング電源装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  交流電源
２，４  フィルタ
３  ダイオードブリッジ
５  力率改善回路
６，６ａ  ＰＦＣ制御回路
７，７ａ  Ｄ／Ｄ制御回路
８  電圧検出回路
９ａ，１１ａ  フォトカプラの発光部
９ｂ，１１ｂ  フォトカプラの受光部
１０  電流検出回路
１５  軽負荷検出回路
１５ａ，３１，４１  コンパレータ
１９，７２  制御ＩＣ
４２  ＶＣＯ（電圧制御発振器）
４３  鋸波発生回路
４４  モード切換回路
４６  抵抗
４９  第１スイッチ
５０，５２  電圧源
５１  第２スイッチ
５３  ＮＯＴ回路
Ｒ１，Ｒ２  起動抵抗
Ｒ３  電流検出抵抗
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｌ  リアクトル
Ｃ１  出力コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３  電源用コンデンサ
Ｃ５  平滑コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ５  ダイオード
Ｔ  トランス
Ｐ  １次巻線
Ｓ  ２次巻線
Ｃ  制御巻線
【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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