(57)【要約】【課題】スイッチング電源の出力で帰還制御のかかった出力の負荷電流の変動は他の出力巻線の電圧変動に影響し、高い電圧安定度を要する負荷に対してはこれを満たすことができない。またこれを満たすには安定化回路の付加等が必要であった。安定化回路を追加すると、これに対応したトランスの容量を確保する必要があり、そのためトランスのサイズが大きく、重量が重く、価格の高いトランスとなっていた。【解決手段】複数の出力巻線を有するスイッチング電源の、第１の出力巻線に接続され帰還制御が施された直流安定化出力の第１の整流平滑回路と、第２の巻線出力に接続された第２の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路と並列に接続された第３の整流平滑回路出力と、前記第１、第２及び第３の整流平滑回路のそれぞれに接続された一つ以上の負荷である第１の負荷、第２の負荷及び第３の負荷を備えた構成としたものである。【選択図】図１
2005261156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力巻線を有するスイッチング電源の、第１の出力巻線に接続され帰還制御が施された直流安定化出力の第１の整流平滑回路と、第２の巻線出力に接続された第２の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路と並列に接続された第３の整流平滑回路出力と、前記第１、第２及び第３の整流平滑回路のそれぞれに接続された一つ以上の負荷である第１の負荷、第２の負荷及び第３の負荷を備えたスイッチング電源装置。
【請求項２】
電流が急変する負荷を第３の負荷に所属させた請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
表示装置を第２の負荷に所属させた請求項１または２記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
音発生回路を第３の負荷に所属させた請求項１〜３のいずれか１項記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
音発生回路は、共振現象を利用した回路構成とした請求項４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、複数の出力巻線を有するスイッチングトランスと複数の負荷を有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、スイッチング電源においては、複数の出力巻線にはそれぞれ単一の整流平滑回路が接続され、そのうちの一つの巻線出力に帰還制御がかかり安定化された直流出力を得ており、それぞれの出力に１以上の負荷が接続されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図６は従来のスイッチング電源装置を示すもので、交流電源１と、交流整流平滑回路２と、スイッチング回路３と、第１の直流整流平滑回路４と第２の整流平滑回路５と第１の整流平滑回路に接続された第１の負荷６及び第２の整流平滑回路５の第２の負荷７と、第１の整流平滑回路出力からの帰還制御回路３ｂから構成されている。ここで第１の負荷及び第２の負荷はそれぞれ１以上の負荷を表している。
【非特許文献１】戸川治朗著「実用電源回路ハンドブック」ＣＱ出版、１９９０年２月１５日、Ｐ１４４
【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、このような従来の構成では、第１の整流平滑回路の出力である安定化出力の第１の負荷６の電流が増減すると、非安定出力である第２の整流平滑回路の出力電圧が変動し、非安定出力に接続された負荷が正常動作しない状態が発生することがあった。
【０００５】
また、従来の構成では、非安定出力電圧の変動により負荷の正常動作が維持できないときは、非安定出力に安定化回路を付加してこれに負荷を接続するなどの方法により当該負荷の動作を保証してきたが、安定化回路を付加するには安定化回路の入出力間電位差が一定以上ないと安定化回路の動作が保証できないため、非安定出力電圧を高くする必要があり、消費電力が大きくなるため、トランス、スイッチング素子の定格の増大、発熱の増大、安定化回路の付加などにより、実装面積の増加、部品の大型化、重量増、発熱の増大、コストの上昇等種々の問題点が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスイッチング電源装置は、安定化出力と、安定化出力を構成する整流平滑回路と並列に接続したもう一つの整流平滑回路を構成し、安定化出力の負荷のうち、負荷電流が変動することにより非安定出力電圧の変動が生じてその非安定出力に接続された負荷が正常動作しないようになる安定化出力の負荷を、もう一つの並列に接続した整流平滑回路に接続する構成としたものである。
【０００７】
これにより、安定化出力を構成する整流平滑回路と並列に接続した、もう一つの整流平滑回路に接続された負荷の電流が変動しても、この整流平滑回路は帰還制御のループに属さないため、非安定出力の電圧変動への影響は小さい。これにより非安定出力の負荷の正常動作が維持されることとなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスイッチング電源装置は、安定化出力と並列に接続された整流平滑回路に接続された負荷の電流が変動した場合も、非安定出力電圧変動への影響が少なく、そのため非安定出力に接続された負荷を正常動作させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明のスイッチング電源装置は、安定化回路の削除、トランスの発熱の減少、サイズの小型化、重量の削減などができ、価格も安価なものとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、複数の出力巻線を有するスイッチング電源の、第１の出力巻線に接続され帰還制御が施された直流安定化出力の第１の整流平滑回路と、第２の巻線出力に接続された第２の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路と並列に接続された第３の整流平滑回路出力と、前記第１、第２及び第３の整流平滑回路のそれぞれに接続された一つ以上の負荷である第１の負荷、第２の負荷及び第３の負荷を備えたスイッチング電源装置とすることにより、単一の巻線出力から二つの直流整流出力を得られるとともに、第３の負荷が変動しても、第３の直流整流回路は帰還制御がかかっていないため、第２の整流回路出力電圧の変動は小さいものとすることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、電流が急変する負荷を第３の負荷に所属させたことにより、第２の負荷が接続された第２の整流平滑回路の出力電圧の急変の程度を小さくすることが可能となる。
【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、表示装置を第２の負荷に所属させたことにより、第３の負荷変動が発生しても表示装置の電圧変動を小さくすることが可能となり、人間が視認する表示装置の輝度の変化を抑えることができる。人間の目は感度が高くわずかな電圧変動により表示装置に流れる電流が変動しても認識できるが、本発明によると輝度の変化が認識できない程度にすることが可能となる。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、音発生回路を第３の負荷に所属させたことにより、音のオンオフに従って、音発生回路が第１の負荷に所属するときに比べ、第２の整流平滑回路出力電圧の変動を抑えることが可能となり、表示装置などの表示のちらつきを抑えることが可能となる。音発生回路は報知音などに使用されることが多く、報知音は時間間隔の短いオンオフの繰り返しの断続的な音であることが多く、音発生回路を第１の整流平滑回路出力に接続すると、これに同期して表示装置の輝度変化が問題となるレベルになるが、第３の整流平滑回路の出力に接続することにより、問題ないレベルにすることができる。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、音発生回路を共振現象を利用した回路構成としたことにより、音のオンオフに際し、共振現象により一層激しい電流変化が起こる音発生回路を第１の負荷に所属すると第２の出力変動は一層大きなものとなるが、第３の整流平滑回路出力に接続することにより、このような状態に於いても第２の整流平滑回路出力電圧の変動を表示装置の輝度変動が問題ないレベルとすることがでる。また、同じレベルの輝度変動を許容するとした場合、音発生回路は共振現象を利用していることにより一層大きな音量を発生することが可能となる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるスイッチング電源装置の回路構成を示した図である。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
本実施の形態では、第１の整流平滑回路４と並列に第３の整流平滑回路８を構成し、その負荷に第３の負荷９を接続している。
【００１８】
以上のように構成されたスイッチング電源装置においてその動作を説明する。スイッチング回路３が動作すると、第１の負荷６の負荷電流に応じて、第１の負荷電圧が一定となるよう帰還制御回路３ｂは動作する。すなわち負荷電流が増加してその電圧が低下しようとすると、帰還制御回路により電圧を一定に保つようにスイッチング回路３のスイッチングトランスの１次巻線（本実施例では表現していない）電流は増加して第１の負荷６の電圧を一定に保とうとする。このとき第２の整流平滑回路５の出力電圧は上昇する。
【００１９】
次に第３の負荷９の負荷電流が変動すると、その出力電圧からは帰還制御のループがないため、スイッチング回路３は第３の負荷９の電圧を一定に保とうとする動作はせず、従って第３の負荷９の負荷電流が増加した場合、スイッチングトランスの１次電流の増加は第１の負荷６が変動する場合に比べ少ない。これにより非安定電圧を発生する第２の整流平滑回路５の出力電圧の変動も小さくなる。
【００２０】
このとき帰還制御が動作しないため、第３の負荷の電圧が低下することとなるが、負荷は通常、動作可能な直流電圧範囲を有しているため、電圧が低下しても問題なく動作する電圧範囲となっている。
【００２１】
また、通常、高い直流電圧安定度を要する負荷と、高い安定度を要しない負荷を選択的に分離して、第１の負荷、第３の負荷に分離するなどの方法もある。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、帰還制御のかかった第１の整流平滑回路に並列に接続した第３の整流平滑回路を構成することにより、負荷変動に対して第２の整流平滑回路の出力電圧の変動は小さくなり、これに接続された負荷電流の変動は小さくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す図である。図２において、抵抗９ａとスイッチ９ｂは直列に接続して第３の負荷の一つを構成している。他の構成は上記第１の実施の形態と同じであり、詳細な説明は省略する。
【００２４】
以上のように構成されたスイッチング電源装置について、以下その動作を説明する。スイッチ９ｂがスイッチ制御手段（本実施例においては表現していない）により短絡したとき第３の整流平滑回路８の負荷は抵抗９ａにより決定される電流値が急激に増加することとなる。
【００２５】
このときこの負荷が帰還制御のかかっていない第３の整流平滑回路から出力しているため、抵抗９ａが第１の整流平滑回路に接続されているときに比べ第２の整流平滑回路出力電圧の変動は抵抗９ａが第１の整流平滑回路４に接続されているときに比べ少ない。
【００２６】
本実施の形態においては、抵抗９ａで代表的に表現したが、これは、コンデンサの容量性負荷、リレーの駆動回路、トライアックの駆動回路、インバータモータの駆動のための上アームの駆動に利用するブートストラップ回路等、色々な瞬時電流の増加或いは急激な電流増加が考えられる。要は、第３の負荷の少なくとも一つが負荷電流が急変するタイプの負荷であれば、本発明は適用し得る。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す図である。図３において、表示装置はＬＥＤ７ａと抵抗７ｂの直列接続を、第２の整流平滑回路５の出力に接続されている。以上のような構成においてその動作を説明する。第３の負荷９の負荷電流が変動すると第２の整流平滑回路５の出力電圧が変動して、ＬＥＤ７ａを流れる電流は、ＬＥＤの動作電圧がほぼ一定であるため、抵抗７ｂと第２の整流平滑回路の電圧変動による変動分だけ電流が変化する、これによりダイオードに流れる電流が変化する。
【００２８】
しかし、第３の負荷９の電流変動による第２の整流平滑回路出力電圧の変動は、第３の負荷が第１の整流平滑回路に接続されているよりも小さいため、ＬＥＤに流れる電流の変動も小さいものとなる。これにより表示装置としてのＬＥＤの明るさの変動を小さいものとすることができる。
【００２９】
（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す図である。図４において、第３の負荷９の音発生回路は第３の整流平滑回路９の出力にマイナス側からプラス側にかけてトランジスタ９ｃのエミッタ、コレクタ、ブザー９ｄが順に接続され、ブザー９ｄの両端に抵抗９ｅが並列に接続されている構成としている。
【００３０】
以上のような構成においてその動作を説明する。トランジスタ９ｃのベースが断続的にオンオフが繰り返されると、これに同期して第２の整流平滑回路５の出力電圧も変動する。ここでブザー９ｄの駆動回路が第１の整流平滑回路の第１の負荷６に属しているとブザーのオンオフに応じて帰還制御が働くため、第２の整流平滑回路の電圧変動は大きくなり、ＬＥＤに流れる電流変動も大きいものとなり、人間の目でその輝度が変化することが認識できることとなる。
【００３１】
しかし、本実施の形態によれば、第３の整流平滑回路８の出力は帰還制御されていないため、第２の整流平滑回路５の出力電圧の変動は、第２の負荷である表示装置のＬＥＤの輝度を変動させる程度が少ないため、人間の目では認識できない程度とすることができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す図である。図５において、コイル９ｆはブザー９ｄと並列に接続され、ブザー９ｄとトランジスタ９ｃのコレクタ間には抵抗９ｇが接続されている。
【００３３】
以上の構成に於いてその動作を説明する。ブザー９ｄは等価的にコンデンサであるためブザー９ｄとコイル９ｆにより共振回路を構成する。抵抗９ｇは共振電流の制限抵抗であり、この抵抗により共振の強さを制限する。トランジスタ９ｃのベースを断続的にオンオフするとトランジスタがオンのときはその駆動電流が流れるが、共振回路がないときに比べ大きな電流が流れる。
【００３４】
以上のように実施の形態４に比べ更に第３の負荷電流の変動は大きくなるが、帰還制御がかかっていないため第２の整流平滑回路５の出力電圧の変動は小さく、ＬＥＤ７ｄの表示は人間の目で認識できるレベルとはならない。
【００３５】
また、ブザーを共振回路とすることにより音量を上げることが可能となり、波形も正弦波に近い綺麗な波形となって音色が良くなる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかるスイッチング電源装置は、負荷電流の変動による他の非安定直流出力電圧の変動を小さくすることにより安定化回路などを廃止しながら非安定出力に接続された負荷を正常動作させることが可能となり、従ってスイッチング電源の消費電力を削減でき、これによりトランス、スイッチング素子等の定格を小さくすることが可能であり、又発熱も減少させることができ、安定化回路の削除、トランスの小型化、軽量化、発熱の減少などが可能となり、価格も安価なものとすることが可能となるので、色々なアクチュエータを有し、そのオンオフを制御する必要のある回路が多い、いわゆる白物家電と呼ばれる家庭電化製品等に特に有用である。
【００３７】
また、負荷電流の変動はどのような電子回路に於いても存在するものであるから、スイッチング電源を採用する電子機器全般にも利用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスイッチング電源装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態２におけるスイッチング電源装置の回路図
【図３】本発明の実施の形態３におけるスイッチング電源装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態４におけるスイッチング電源装置の回路図
【図５】本発明の実施の形態５におけるスイッチング電源装置の回路図
【図６】従来のスイッチング電源装置の回路図
【符号の説明】
【００３９】
３  スイッチング回路
４  第１の整流平滑回路
５  第２の整流平滑回路
６  第１の負荷
７  第２の負荷
８  第３の整流平滑回路
９  第３の負荷
【図１】
2005261156.tif 000003
【図２】
2005261156.tif 000004
【図３】
2005261156.tif 000005
【図４】
2005261156.tif 000006
【図５】
2005261156.tif 000007
【図６】
2005261156.tif 000008