(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフトスイッチングレギュレータ型電源装置（regulated soft-switching power supply）であって、
少なくとも１つの補助巻線を有する変圧器と、
少なくとも１つの補助スイッチ回路網と、
少なくとも１つの制御器を有し、
前記補助スイッチ回路網と前記補助巻線との間に直列に接続されている共振器とを有し、
前記制御器は前記補助スイッチ回路網にスイッチング制御信号を提供し、
前記補助巻線は接地されることを特徴とするソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項２】
前記変圧器が、バイファイラ巻線を用いたバイファイラ変圧器であることを特徴とする請求項１に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項３】
前記変圧器が、マルチファイラ巻線を用いたマルチファイラ変圧器であることを特徴とする請求項１に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項４】
前記変圧器が１次巻線及び２次巻線を有することを特徴とし、
前記電源装置が、
前記１次巻線に直列に接続されている１次スイッチ回路網と、
フィードバック信号に応じ、前記１次スイッチ回路網及び前記補助スイッチ回路網をスイッチングするための制御器と、
前記２次巻線に応じ、調整された電圧（regulated voltage）を出力する整流器とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項５】
前記整流器により供給される電圧が、前記フィードバック信号となることを特徴とする請求項４に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項６】
１次スイッチ回路網電流が、前記フィードバック信号となることを特徴とする請求項４に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項７】
前記１次スイッチ回路網電流が所定値に到達する時、前記制御器が、前記１次スイッチ回路網がスイッチングするようにすることを特徴とする請求項４に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項８】
前記１次スイッチ電流の大きさがピーク値の約４０％〜約６０％の間にある時、前記制御器が、前記１次スイッチ回路網がスイッチングするようにすることを特徴とする請求項４に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項９】
前記補助スイッチ回路網が閉じられた後、共振周波数の周期の約１／４周期後に、前記制御器が、前記１次スイッチ回路網が開放するようにすることを特徴とする請求項４に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置。
【請求項１０】
１次巻線、補助巻線及び２次巻線を有するマルチファイラ変圧器を有するソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法であって、
電源から前記１次巻線に電圧が加わる段階と、
前記１次巻線に加わった電圧によって前記補助巻線に加わる電圧がしきい値電圧に達するまで、前記１次巻線内に１次電流を共振周波数で流し、前記補助巻線に加わった電圧によって前記補助巻線内に補助電流を流す段階と、
フィードバック信号に基づいて１次電流遮断要件（termination requirement）を判定する段階と、
前記１次電流遮断要件を判定した後、前記共振周波数の周期の約１／４周期後に前記１次電流を遮断する段階と、
前記２次巻線内に２次電流を実質的に前記共振周波数で流す段階とを含むことを特徴とするソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１１】
前記１次電流遮断要件に従って前記１次電流を「０」にする段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１２】
前記１次電流を遮断する前記段階が、前記１次電流の大きさがピーク値の約４０％〜約６０％の間にある時、前記１次電流を遮断する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１３】
前記マルチファイラ変圧器が、バイファイラ変圧器であることを特徴とする請求項１０に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１４】
前記１次電流が、前記フィードバック信号となることを特徴とする請求項１０に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１５】
出力電圧が、前記フィードバック信号となることを特徴とする請求項１０に記載のソフトスイッチングレギュレータ型電源装置の出力調整方法。
【請求項１６】
レギュレータ型電源装置を備えた電子機器であって、
前記電源装置が、
第１及び第２端子を有する補助巻線を少なくとも１つ有するマルチファイラ変圧器と、
前記補助巻線の前記第１端子に接続されている第１電圧と、
前記補助巻線の前記第２端子に直列に接続されている共振器と、
前記共振器と前記第１電圧との間に直列に接続されている補助スイッチ回路網とを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
前記変圧器が、１次巻線及び２次巻線を有し、前記１次巻線の第１端子が前記第１電圧に接続されることを特徴とし、
前記電源装置が、
前記１次巻線の第２端子と前記第１電圧との間に直列に接続されている１次スイッチ回路網と、
フィードバック信号に応じ、前記１次スイッチ回路網及び前記補助スイッチ回路網をスイッチングするための制御器と、
前記第２巻線に誘導された電圧を出力する整流器とをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
前記電子機器が、モニター、テレビ、携帯電話、電話機、パーソナルコンピュータ、通信装置、レーダー、及びオーディオ機器を含むグループから選択される何れかであることを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
前記１次スイッチ電流が所定値に到達する時、前記制御器が、前記１次スイッチ回路網がスイッチングするようにすることを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項２０】
前記１次スイッチ電流の大きさがピーク値の約４０％〜約６０％の間にある時、前記制御器が、前記１次スイッチ回路網がスイッチングするようにすることを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項２１】
スイッチング型電源装置を有するモニターを含むシステムであって、
前記スイッチング型電源装置が、
巻線間キャパシタンスを有する変換器と、
前記巻線に連結される少なくとも一つのスイッチ回路網と、
前記スイッチ回路網にスイッチング制御信号を提供する制御器と、
前記変圧器内の少なくとも１つの電流を共振させる共振器とを含み、
前記共振器は前記スイッチ回路網と直列に接続され、
前記巻線間キャパシタンスが実質的にグランドにシャントされることを特徴とするスイッチング型電源装置を有するモニターを含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子装置用電源装置に関し、特に、ソフトスイッチング型電源装置（soft-switching power supply）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レギュレータ型電源装置（regulated power supply）は、バッテリ充電器、携帯電話、コンピュータ、コンピュータ用モニター、テレビ、オーディオ機器、ビデオカメラを含む殆どの電子装置に見られる。典型的な電源装置の一つである、ＤＣ／ＤＣ変換器はＤＣ入力（source）で作動し、中間過程として交流を発生し、負荷に直流を供給する。線形の変圧器を用いた電源装置のようなスイッチング型ＤＣ変換器（switched DC converter）は、調整された出力を供給するとともに、入力回路を出力回路から離隔する。しかしながら、線形の電源装置とは異なり、スイッチング型ＤＣ変換器内の変圧器は、数ＭＨｚ程度の非常に高い周波数で動作する。これにより、入力と出力とが完全に離隔されると同時に、変圧器及びキャパシタを含む小形の部品を使用することが可能になる。
【０００３】
スイッチング型ＤＣ変換器は、このような長所を有する一方、スイッチングの間に放射損失を発生することとして知られている。例えば、ハードスイッチングトポロジー（hard-switching topology）では、スイッチングによりスイッチを流れる電流に急速な遷移（rapid transition）が生じる。このような急速な遷移は、信号を放出する形でのスイッチング損失を生ずる。このようなスイッチング遷移（switching transients）は、高周波成分を含むスペクトラムを有しており、ビデオ信号などでノイズを発生する。ソフトスイッチング変換器は、ハードスイッチングでの損失を低減する、よく知られている変換器トポロジーである。典型的なソフトスイッチャでは、共振器がスイッチングの間に電源スイッチの電流が「０」になるようにする。これにより、スイッチング電流の急速な遷移による放射性放出及びスイッチング遷移が大きく減少する。
【０００４】
しかしながら、ソフトスイッチャも最適効率を達成することができない。ソフトスイッチャで一般的に使用される変圧器の１次巻線と補助巻線との間の漏れインダクタンスにより、電力損失が生ずる。カップリングされない磁束により、スイッチングにより生じる電流変化の間に電圧ピークが生じることになる。このようなスイッチング遷移では、放射性放出として生じる高周波成分も生ずる。さらに、周知のソフトスイッチングトポロジーでは、１次巻線と補助巻線との間の巻線間（interwinding）キャパシタンスが、共振回路ループ内に生ずる。このキャパシタンスにより、２次発振及びこれに伴う電力損失が生ずる。さらに、「近接効果（proximity effect）」のため、ソフトスイッチは大きな渦電流（eddy current）損失を有する。即ち、１次巻線における経時的に変化する電流により、補助巻線の導体の断面において電流分布の偏りを生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、変圧器内の巻線間キャパシタンスにより生じる放射性放出及び２次発振を低減するソフトスイッチング電源装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
共振器は変圧器の補助巻線の一端子と補助スイッチ回路網との間に接続される。１次巻線は電圧と１次スイッチ回路網との間に介在されている。１次スイッチ回路網と補助スイッチ回路網とは、１次及び補助巻線に加えられる電力を制御する。共振器はスイッチングの間にスイッチ内の電流を所望のレベルにあるようにする。調整（regulation）は、出力電圧（電圧制御モードの場合）または１次スイッチ内の電流（電流制御モードの場合）を、１次及び補助スイッチを制御するためのスイッチ制御信号を供給する制御器にフィードバックさせることにより達成される。共振器を補助スイッチ回路網と直列に配置することにより、巻線間キャパシタンスの影響が減る。巻線間キャパシタンスは、補助巻線の他の端子を通じてグランドにカップリングされる。
【０００７】
このようなトポロジーは、以前ソフトスイッチングトポロジーで使用されていたものより、さらにカップリングの密な変圧器の使用を可能にする。このような変圧器として、マルチファイラ変圧器またはバイファイラ変圧器がある。バイファイラ変圧器では、隣接導線が常に他の巻線に属するように１次巻線及び補助巻線が交互に位置する形で形成される。マルチファイラ巻線では、各巻線が、交互に位置する多数本の導線からなる。このような巻線技法は、カップリングをより密にし、漏れインダクタンスを最小化し、近接効果による渦電流を低減する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【０００９】
本発明の原理による電源装置は、高効率、低雑音、高レベルに調整（レギュレーション）された出力を提供する。本発明の電源装置は、テレビ、コンピュータモニター、パソコン、携帯電話、通信装備、オーディオ機器、レーダーなどを含む多様な範囲の電子機器とともに使用するのに適している。本明細書は、電源装置の例示的なトポロジーを開示する。このトポロジーは近接効果による損失を減らし、１次巻線と補助巻線との間の漏れインダクタンスを減らすバイファイラ変圧器を含む。また、このトポロジーでは、マルチファイラ変圧器を使用することもできる。例示的な電圧制御モードの制御器及び例示的な電流制御モードの制御器に関連して例示的な電源装置の動作を説明する。
【００１０】
Ａ．電源装置のトポロジー
本発明の原理による電源装置トポロジーを図１に示す。但し、本発明の範囲を逸脱せずに多様な構成要素及び数値が本発明のトポロジーに使用できるということは、当業者には理解されよう。本発明のスイッチャトポロジー１０は、１次巻線１４、補助巻線１８、２次巻線１６を有する変圧器１２を含む。１次巻線の一方の端子２２は第１電圧２０に接続されている。他の端子２３は、１次スイッチ回路網４０に直列に接続されており、回路網４０は抵抗３９を通じてグランド３８に接続されている。補助巻線１８はグランド３８に接続されている第１の端子２５、及び共振器３０に直列に接続されている第２の端子２８を有する。共振器３０は、補助スイッチ回路網４６に接続される。２次側３１は、変圧器の２次巻線１６及び調整されたＤＣ電圧を供給するための出力整流器３６を備える。
【００１１】
１次スイッチ回路網４０は、１次整流ダイオード４４と並列に接続されている１次スイッチ４２を含む。補助スイッチ回路網４６は、補助整流ダイオード５０と並列に接続されている補助スイッチ４８を含む。これらのスイッチ回路網４０、４６は、各々、１次及び補助巻線に流す電流を各々制御する。１次スイッチ４２が閉じられた時、１次整流ダイオード４４は１次スイッチ４２電圧を「０」にクランプし、１次電流信号を制御器５６に供給する。制御器５６は、その自身の出力端６２、６４各々に１次スイッチ４２及び補助スイッチ４８を制御するスイッチング制御信号を供給する。ＬＣ（３２、３４）回路である共振器３０は、オン−オフ遷移（on-off transition）の間に補助スイッチ４８内の電圧及び１次スイッチ４２内の電流を所望のレベルにする。当分野で知られているように、１次及び補助スイッチ４２、４８は、トランジスタまたは他のスイッチングデバイスであり得る。スケーリング抵抗５２、５４は、制御器５６にフィードバックするスケーリングされたＤＣ出力電圧を供給する。
【００１２】
このようなトポロジー１０は、既存のスイッチングトポロジーより改良されたもので、これは共振器３０が補助スイッチ回路網４６と直列に接続されているからである。これにより、１次巻線１４と補助巻線１８との間の巻線間キャパシタンスの影響が大きく低減する。巻線間キャパシタンスは、これらの巻線１４、１８間のカップリングが密なために生じる。既存のスイッチングトポロジーでは、巻線間キャパシタンスが回路の共振器ループ内で大きな２次発振周波数を生じさせるように共振器が補助巻線に接続されている。本発明によるスイッチングトポロジー１０では、巻線間キャパシタンスの大部分がグランドにシャントされることにより、２次発振が最小限に抑えられる。
【００１３】
例示的な実施例では、電源装置がバイファイラ巻線を有する変圧器を使用して１次巻線１４と補助巻線１８との間のより密なカップリングを実現し、渦電流損失を低減している。図２Ａを参照すると、ソフトスイッチング電源装置に一般に使用される通常の変圧器２００の断面図が示されている。この変圧器２００では、１次巻線２０２及び補助巻線２０４は独立した形で作られる。１次巻線２０２は１次巻線２０２に隣接し、補助巻線２０４は補助巻線２０４に隣接する。１次巻線２０２と補助巻線２０４とが２次巻線２０５により分離されているが、この変圧器では漏れインダクタンス及び近接効果による大きな損失がある。
【００１４】
図２Ｂにバイファイラ巻線を用いた変圧器２０６を示す。１次巻線２０８及び補助巻線２１０は交互に位置して、隣接導線は常に他の巻線に属する。２次巻線２１２は、同様に１次巻線２０８と補助巻線２１０とを分離している。このようなバイファイラ巻線技法は、近接効果による渦電流損失及び漏れインダクタンスを最小化する。近接効果による損失をさらに低減するために、マルチファイラ巻線技法を用いることができる。マルチファイラ巻線技法では、各巻線が交互に位置する多数本の導線よりなる。１次巻線と補助巻線との間の密なカップリングにより生じる巻線間キャパシタンスの増加のために、従来はこれらの巻線技法はソフトスイッチャトポロジーには使用されなかった。
【００１５】
この例示のソフトスイッチ段の動作を図３のタイミング図、及び図２を参照して説明する。スイッチング周期３００は１次スイッチ４２を閉じると開始する。補助制御信号３０２はローレベルであり（補助スイッチ４８は開放）、１次制御信号３０４はハイレベルである。共振器２３０により設定された所定の周波数を有する電流は、補助巻線１８にかかる電圧に等しい電圧が共振キャパシタ３４に蓄積されるまで１次巻線１４及び補助巻線１８を流れる。これらの電圧が等しい場合は、共振電流はどの巻線にも流れない（電流の流れを誘導する電位差がない）。タイミング図では、これは１次電流波形図３０６及び補助電流波形図３０８の、それぞれ３０９及び３１１における半周期の波形で示されている。
【００１６】
一旦共振電流が流れると、フィードバック信号に応じて制御器５６により遮断されるまで図の３１３に示すように１次電流が上昇する。１次電流を直ぐに遮断させる代わりに制御器５６は補助スイッチ４８を閉じて（図の３１５に示すように制御信号がハイレベルになる）１次巻線１４及び補助巻線１８に、それぞれ共振周波数で１次電流及び補助電流が流れるようにする。これにより、それぞれ図の３１７及び３１９に示すように負の方向に電流が流れる。共振電流の振幅が十分大きい場合は、１次スイッチ４２に流れる電流の極性は正から負に変化し、１次整流ダイオード４４は、１次スイッチ４２がオフである場合、スイッチ４２間にかかる電圧を「０」にクランプする。補助スイッチ電流の大きさが１次スイッチ電流の大きさより小さい場合、変換器は部分的にソフトスイッチャとして動作する。
【００１７】
補助スイッチ４８は、図の３２３に示すようにオンの状態を維持し、補助側変圧器が２次電圧により設定されたフライバック電圧（flyback voltage）を発生させることにより電流を続けて流す。即ち、図の３２１に示すように、１次スイッチ４２が開放されると、変圧器１２に蓄積されたエネルギーにより２次巻線１６に電流が流れる。図の３３１に示すように補助電流極性が変わり、電流は２次巻線１６にかかる電圧が２次電流波形図３２９に示すように図の３３３で出力電圧にクランプされるまで上昇する。補助巻線と２次巻線との間の全ての漏れインダクタンス及びキャパシタンスとＬＣ回路網３０により決定される所定の共振周波数で、キャパシタ３４は負荷に放電する。図の３２５に示すように補助電流が「０」になると、補助整流ダイオードは補助スイッチ４８の電圧を「０」にクランプし、補助スイッチ４８は図の３４０に示すようにオフになる。
【００１８】
Ｂ．電流制御モードの制御方式
図４及び図１を参照すると、本発明の原理によりスイッチングを制御する、電流に基づく制御を行う電流制御モード制御器４００の一例が示されている。この制御器４００はパルス幅変調（ＰＷＭ）電流に基づく制御及びパルス単位の過電流に対する保護を実現する。この制御器は１次及び補助スイッチ制御のための共通時間ベースを供給するプログラマブル発振器４０２を含む。電圧基準バイアス発生器４０４は内部温度補償基準電圧及び基準電圧が安定するまで作動を抑える不足電圧ロックアウト（under voltage lock out；ＵＶＬＯ）信号を発生する。ＵＶＬＯはＲＳフリップフロップ４１２をセットするＡＮＤゲート４３３を駆動する。ブランキングパルスワンショット（blanking pulse one shot）４０６、１次スイッチング信号ワンショット４０８、補助スイッチング信号ワンショット４１０、ＲＳフリップフロップ４１２は電流に基づく制御を実現し、スイッチ制御信号を発生する。バッファ４１３、４１５はブランキングパルスワンショット４０６出力及び補助ワンショット４１０出力を各々バッファリングする。
【００１９】
発振器４０２はＲＣ（４１４、４１６）回路網でプログラミングすることができる２つの発振器により構成されている。一方の発振器はスイッチング周波数に対して、他の発振器はスイッチ周波数より低い周波数に対してプログラミングされている。減少された周波数で動作することにより、モニターの待機モードの場合のように低電力で動作することができる。比較器４１８は、過電圧信号ＶＯＶＰやスタンバイ（ＳＴＡＮＤＢＹ）信号に基づいて発振器周波数の選択を制御する。比較器４１８はヒステリシスを有しており、ＶＯＶＰが存在する場合は発振が生じない。
【００２０】
発振器４０２出力は、ワンショット装置４０６、４０８、４１０及びフリップフロップ４１２に対するタイミングを設定する。発振器４０２の初期立ち上がり遷移により、１次スイッチ４２が起動し、ブランキングパルスワンショット４０６がブランキングパルスを生成する。これによって、１次スイッチの早期遮断を防止し、共振パルスがアクティブな時、過電流状態にならないようにする。当分野で知られているように、ブランキングパルスのパルス幅は、ワンショット４０６によりプログラミングすることができる。ブランキングパルスのスイッチ周期に対するタイミングは、図３の３２７に示されている。
【００２１】
ブランキングパルスが遮断されると、制御器はＰＷＭ制御及び過電流検知を実現する。電流検知信号ＶＣＳは、１次スイッチ４２内の電流から発生する電圧である。ＶＣＳが誤差電圧の大きさを超えると、ＰＷＭ比較器４２１は補助ワンショット４１０及び１次ワンショット４０８を作動させるパルスを発生する。誤差増幅器４１９は、フィードバック電圧を基準電圧Ｖrefと比較し、ＰＷＭ比較器４２１を作動させる。これにより、１次スイッチ４２及び補助スイッチ４８のスイッチ動作がアクティブになるが、１次ワンショット４０８は共振周波数の周期の約１／４周期スイッチ動作を遅延させる。
【００２２】
過電流条件が存在する場合は、ＯＣパルス比較器４２０は補助ワンショット４１０及び１次ワンショット４０８を作動させるパルスを発生する。この条件は通常電源装置の始動の際に生ずる。ＯＲゲート４２３はＯＣパルス比較器４２０及びＰＷＭ比較器４２１に応じて（非反転入力を有する）ＡＮＤゲート４２７にハイレベル電位を供給する。ＡＮＤゲート４２７はさらにブランキングパルスワンショット４０６に応じ、１次ワンショット４０８及び補助ワンショット４１０にハイレベル電位を供給する。
【００２３】
破壊的な過電流を防止するため、ＶＣＳは電圧基準発生器４０４で発生した固定電圧と比較される。ＯＣ最大比較器（OC MAX comparator）４３２は、過電流電圧がしきい値を超過すると、基準発生器をオフにして、制御器４００の機能を停止（disable）させる。
【００２４】
Ｃ．電圧制御モードの制御方式
図１を参照して、図５に示す電圧モード制御トポロジーにより実現される電圧に基づく制御方式である電圧モード制御について説明する。電圧に基づく制御を行う電圧制御モード制御器５００はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御、パルス単位（pulse-by-pulse）の過電流に対する保護、及び破壊的な過電流に対する保護を実現する。電圧制御モード制御器５００は、１次スイッチ４２及び補助スイッチ４８の制御に対する共通時間ベースを供給するためのプログラム可能な発振器５０２を含む。電圧基準バイアス発生器５０４は内部温度補償電圧基準を発生する。不足電圧ロックアウト信号ＵＶＬＯは電圧基準が安定するまで作動を抑制する。制御器５００は、制御出力発生器５０６、ワンショットタイミング発生器５０１、過電圧保護器５１０、出力回路網５２０、電流保護器５１２をさらに有する。出力回路網５２０はワンショットタイミング発生器５０１に応じてスイッチ制御信号を供給する。
【００２５】
図６の回路図及び図７のタイミング図を参照して制御出力発生器６００の動作について説明する。発振器６０４に応答するＴフリップフロップ６０２はタイミングパルス列６０１を供給する。タイミングパルス列６０１に応じるランプ発生器６０６は、タイミングパルス列６０１がハイレベルである時、図の６０３に示すようにランプパルスを発生する。電源装置（図示せず）の出力からの電圧フィードバックに応じる誤差増幅器６０８は、ＰＷＭ比較器６１０に誤差信号６０５を供給する。比較器６１０はランプ発生器６０６により供給されるランプ列６０７に誤差信号６０５を比較し、ＯＲゲート６１２にパルス幅変調（ＰＷＭ； pulse width modulated）信号６０９を供給する。ＯＲゲート６１２は、さらにリセットパルス列６１１を供給するリセットパルス発生器６１４及び電流制限信号６１３Ｖcurmitに応答する。ＯＲゲート６１２の出力は、ＰＷＭラッチ６２４を制御する。ラッチ出力６１５Ｖoutは、ワンショットタイミング発生器（図示せず）に信号を送る。
【００２６】
制御出力発生器６００は「セットパルス（set pulse；ＳＰ）」信号６１７、ＰＷＭ信号６０９、リセットパルス発生器信号６１１、電流制限信号６１３に応じてスイッチングを制御する。セットパルス発生器６１６は、タイミングパルス列６０１に応じてＳＰパルス列６１７を供給する。ＳＰパルス列６１７内のパルス幅は、キャパシタＣ２により設定される。これらのパルス６１７の立ち上がりエッジはラッチをセットし、これはラッチ６２４がＯＲゲート６１２からリセット信号を受信するまで、ラッチ出力６１５をハイレベルに上昇させる。ＳＰパルス６１７のパルス幅は、雑音によりラッチがセットされることのないように選択されなければならない。
【００２７】
リセット信号はＰＷＭ信号６０９、電流制限信号６１３またはリセットパルス発生器信号６１１のいずれかがハイである時に存在する。正常の動作で、ＰＷＭ信号６０９はデューティサイクルを制御する。非正常の条件では、リセットパルス発生器６１４が、例えば発振器周波数に最大デューティ周期を設定し、または電流制限信号６１３が制御信号を遮断する。ＰＷＭラッチ６２４は正常実行条件下で図８に示すワンショットタイミング回路に変調されたパルス列を出力する。
【００２８】
図６、図７及び図８を参照すると、ワンショットタイミング回路７００が１次制御信号及び補助制御信号を発生する。入力回路網７０２ａ、７０２ｂは、ＰＷＭラッチ６２４に応答する。ワンショットキャパシタＣＭ１、ＣＡ１は、トランジスタＱＭ３及びＱＡ３を通じて各々充電され、これらは入力回路網７０２ａ、７０２ｂに応答する。これらのトランジスタがオフであると、ワンショットキャパシタは放電し、ＰＮＰトランジスタＱＭ４、ＱＡ４をオンする。ワンショットの時間（period）は抵抗ＲＭ３、ＲＡ３でプログラム可能である。
【００２９】
トランジスタＱＭ４、ＱＡ４がオンであると、（ヒステリシスを有する）２つのワンショット比較器７０４、７０６が、放電電圧をしきい値電圧と比較する。キャパシタがワンショット比較器７０４、７０６のしきい値まで放電されると、ワンショット時間は終了する。ＯＲゲート７０８は、１次側ワンショット比較器の出力とＰＷＭラッチ６２４に応答する。ＰＷＭラッチ信号６１５がハイレベルである時、または比較器７０４がハイレベル信号を出力する時、１次制御信号はハイレベルとなる。補助側では、インバータ７１０が補助ワンショット比較器７０６とＮＯＲゲート７１２との間に位置している。比較器７０６がハイレベルである時、またはＰＷＭラッチ６２４がハイレベルである時、ＮＯＲゲート７１２はローレベルを出力する。
【００３０】
ワンショット比較器出力の期間は、ワンショットキャパシタの時間をプログラミングして調節することができる。これは補助スイッチが閉じられている時（図３の３１５に示すように制御信号がハイレベルである時）、１次電流の遮断を遅延して共振電流が１次１６及び補助巻線１８を流れるようにする。これは図３の３１７及び３１９に示すように１次及び補助電流を各々負の方向に流す。
【００３１】
過電流保護器を図９に示す。この回路８００は、２次側における過電流条件及び過温度条件からの電源装置を保護する。この回路はさらにソフト始動回路を始動する。過電圧防止のために、過電圧（ＶOVP）信号に応じる比較器８０２は、ＶOVP信号が比較器のしきい値を越える時、シャットダウン（shutdown）ラッチ８０４を動かす。ラッチ８０４は、１次及び補助スイッチの駆動器（図示せず）の機能を停止する。過温度条件では、過温度保護器８０６はシャットダウンラッチ８０４をセットする過温度信号を供給する。過温度保護器信号及び比較器８０２出力は、ＯＲゲート８０８によって多重化される。
【００３２】
さらに、リセット信号または中断入力信号（ＶSUS）はＮＯＲゲート８１２を通じてソフト始動回路８１０を作動させる。これはソフト始動動作モードを使用可能にする。このモードでは、調整（regulation）はフィードバック制御が使用可能な状態となるまで最小デューティサイクルで行われる。ソフト始動動作モードの間、誤差増幅器出力はローレベルであり、ソフト始動回路はインバータ８１４を通じてシャットダウンラッチ８０４をリセットする。ソフト始動回路は、ソフト始動入力にＲＣ回路網により設定された時間の間、誤差増幅器の出力を切り離して、スイッチ電流を制限する。
【００３３】
図１０に示す電流保護器は電流制限と過電流に対する保護を実現する。１次、２次、または負荷における非正常条件による長時間の過電流条件が存在する時、回路９００が作動する。電流検知信号がしきい値を超えると、シャットダウンラッチ９０４をセットするシャットダウン比較器９０２により過電流を保護する。電流制限のために、電流検知信号が電流制限しきい値を越えているが、過電流しきい値より小さい時に、電流制限比較器９０６はハイレベルになる。この信号はＰＷＭラッチ（図示せず）をリセットし、カウンタ９０８をインクリメントする。電流制限しきい値が所定の回数だけ超過すると、カウンタ９０８はシャットダウンラッチ９０４をセットする。
【００３４】
電流制限比較器９０６はさらにセットパルス発生器（図示せず）に応答する。セットパルス信号がハイレベルである時、インバータ９０９は信号を反転し、電流制限比較器９０６への入力はローレベルになる。これは１次スイッチ４２内の共振電流の振幅がピーク磁化電流を超える時（これはスイッチング周期の開始の際に生ずる）、プログラム可能なブランキングパルスを生成する。ＡＮＤゲート９１０及びＯＲゲート９１２は、各々、電流制限比較器９０６及びシャットダウンラッチ９０４に対する入力の多重化をなす。
【００３５】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００３６】
【発明の効果】
上記のように、本発明の電源装置は、マルチファイラまたはバイファイラ変圧器を使用することにより漏れインダクタンスを最小化し、渦電流を低減させ、高効率・低雑音を達成し、高レベルに調整された出力を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による変換器トポロジーを示す図である。
【図２】Ａ及びＢよりなり、Ａは典型的な従来の変圧器を示す図であり、Ｂは本発明による電源装置に使用される変圧器の一例を示す図である。
【図３】本発明による変圧器のスイッチング段の動作を示すタイミング図である。
【図４】本発明による電流制御モード制御器の構成を示す図である。
【図５】本発明による電圧制御モード制御器の構成を示す図である。
【図６】本発明よる電流制御モード制御器の回路を示す図である。
【図７】図６の回路の動作を示すタイミング図である。
【図８】本発明によるワンショットタイミング回路を示す図である。
【図９】本発明による過電流保護器の回路を示す図である。
【図１０】本発明による回路を示す図である。
【符号の説明】
１０    スイッチャ
１２    変圧器
１４    １次巻線
１６    ２次巻線
１８    補助巻線
２０    第１電圧
２２、２３    １次巻線の端子
２５、２８    補助巻線の端子
３０    共振器
３２    インダクタ
３４    キャパシタ
３６    整流器
３８    グランド
４０    １次スイッチ回路網
４２    １次スイッチ
４４    １次整流ダイオード
４６    補助スイッチ回路網
４８    補助スイッチ
５０    補助整流ダイオード
５２、５４    スケーリング抵抗
５６    制御器
６２、６４    制御器の出力端
２００    変圧器
２０２    １次巻線
２０４    補助巻線
２０５    ２次巻線
２０６    バイファイラ変圧器
２０８    １次巻線
２１０    補助巻線
２１２    ２次巻線
３００    スイッチング周期
３２７    ブランキングパルス
４００    電流制御モード制御器
４０２    発振器
４０４    電圧基準バイアス発生器
４０６、４０８、４１０    ワンショットデバイス
４１２    ＲＳフリップフロップ
４１３、４１５    バッファー
４１４、４１６    ＲＣ回路網
４１８    比較器
４１９    誤差増幅器
４２０    ＯＣパルス比較器
４２１    ＰＷＭ比較器
４２３    ＯＲゲート
４２７、４３３    ＡＮＤゲート
４３２    ＯＣ最大比較器
５００    電圧制御モード制御器
５０１    ワンショットタイミング発生器
５０２    発振器
５０４    電圧基準バイアス発生器
５０６    制御出力発生器
５１０    過電圧保護器
５１２    電流保護器
５２０    出力回路網
５２２    １次チューニング器
５２４    補助チューニング器
６００    制御出力発生器
６０１    タイミングパルス列
６０２    Ｔフリップフロップ
６０３    ランプパルス
６０４    発振器
６０５    誤差信号
６０６    ランプ発生器
６０７    ランプ列
６０８    誤差増幅器
６０９    ＰＷＭ信号
６１０    ＰＷＭ比較器
６１１    リセットパルス列
６１２    ＯＲゲート
６１３    電流制限信号
６１４    リセットパルス発生器
６１５    ラッチ信号
６１６    セットパルス発生器
６１７    セットパルス信号
６２４    ＰＷＭラッチ
７００    ワンショットタイミング回路
７０２ａ、７０２ｂ    入力回路網
７０４、７０６    ワンショット比較器
７０８    ＯＲゲート
７１０    インバータ
７１２    ＮＯＲゲート
８００    過電流保護回路
８０２    比較器
８０４    シャットダウンラッチ
８０６    過温度保護器
８０８    ＯＲゲート
８１０    ソフト始動回路
８１２    ＮＯＲゲート
８１４    インバータ
９００    電流保護回路
９０２    シャットダウン比較器
９０４    シャットダウンラッチ
９０６    電流制限比較器
９０８    カウンタ
９０９    インバータ
９１０    ＡＮＤゲート
９１２    ＯＲゲート
【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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