(57)【要約】【課題】電流検出回路における電力消費を低減し、変化の大きいパルス負荷に対しても電力消費を低減するスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング電源装置１００では、パルス発振回路ＩＣ７１のフィードバック端子ＦＢから供給されるフィードバック信号の電圧レベルを検出する検出回路１０２と、その検出された電圧レベルの変化を基準電圧と比較するコンパレータＩＣ７２と、そのコンパレータ出力によりＯＮ／ＯＦＦされるトランジスタＱ７１と、を備えた過電流ラッチ回路１０１を設けて、フィードバック信号の電圧レベルの変化に基づいて主スイッチング素子Ｑ１の発振動作を制御するようにした。【選択図】図１
2007300743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主スイッチング素子を備えるスイッチング電源回路と、
前記主スイッチング素子にパルス信号を供給するとともに、パルス負荷に応じたフィードバック信号が入力されるフィードバック端子を有するパルス発振回路と、を備えたスイッチング電源装置であって、
前記パルス発振回路のフィードバック端子に過電流ラッチ回路の入力部を接続し、
前記過電流ラッチ回路は、前記フィードバック端子から供給されるフィードバック信号の電圧レベルを検出する検出回路を備え、該検出回路により検出される電圧レベルの変化に基づいて前記主スイッチング素子の発振を制御することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記検出回路は、前記フィードバック端子から供給されるフィードバック信号の電圧レベルの変化を遅延させる遅延回路を備え、前記フィードバック信号の電圧レベルの変化を一定時間遅延させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記遅延回路は抵抗とコンデンサにより構成され、
前記過電流ラッチ回路は、前記遅延回路において前記フィードバック信号により充電される電圧レベルと基準電圧とを比較し、前記充電電圧レベルが前記基準電圧以上になると前記主スイッチング素子の発振動作を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記遅延回路は、前記遅延時間を前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量により設定することを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記遅延回路は、電源切断時に前記充電された電荷を放電する放電回路を備えることを特徴とする請求項３に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】
本発明はスイッチング電源装置に関し、詳細には、入力ラインに主スイッチング素子と制御用直列コンデンサを有するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源装置の回路構成を図２に示す。このスイッチング電源装置では、主スイッチング素子Ｑ１と、一次−二次間をトランスＴ１で絶縁したスイッチング電源回路１と、スイッチング素子Ｑ１のスイッチングタイミングを制御するためのパルス信号を出力する制御回路ＩＣ７１と、を備えている。
【０００３】
トランスＴ１の一次巻線の一端には、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）からなる主スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子が接続されている。また、トランスＴ１の一次巻線の他端には、第１の整流ブリッジＤ１の一方の直流出力端子が接続され、この第１の整流ブリッジＤ１の一方の交流入力端子には、入力フィルタとしてのチョークコイルＬ１の一極が接続されている。また、第１の整流ブリッジＤ１の他方の直流出力端子には、主スイッチング素子Ｑ１のソース端子が接続されている。また、第１の整流ブリッジＤ１の直流出力端子間には、その直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサＣ５が接続されている。
【０００４】
チョークコイルＬ１の負荷側には、直列コンデンサＣ８、Ｃ９が接続され、この直列コンデンサＣ８、Ｃ９には、第２の整流ブリッジＤ７１の各交流入力端子が接続されている。また、第２の整流ブリッジＤ７１の直流出力端子間には、その直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサＣ７１が接続されている。
【０００５】
また、第２の整流ブリッジＤ７１の直流出力端子間には、制御回路ＩＣ７１が接続されている。具体的には、第２の整流ブリッジＤ７１の一方の直流出力端子を制御回路ＩＣ７１の電源入力端子ＶＣＣに接続し、第２の整流ブリッジＤ７１の他方の直流出力端子を制御回路ＩＣ７１のＧＮＤ端子に接続している。また、制御回路ＩＣ７１の出力端子ＯＵＴを主スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続している。
【０００６】
スイッチング電源回路１の二次側には、スイッチング素子Ｑ２１が接続され、このスイッチング素子Ｑ２１のベース端子には、抵抗Ｒ２３を介して電流検出抵抗Ｒ２２が接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２１のコレクタ端子には、フォトカプラＰＣ２１のフォトダイオードが接続されている。また、制御回路ＩＣ７１の電源入力端子ＶＣＣと電圧入力端子ＶＩＮの間には、フォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタが接続されている。このフォトカプラＰＣ２１のフォトダイオードで受信した信号を、制御用スイッチング素子であるフォトトランジスタで受信することにより、制御回路ＩＣ７１のパルス信号の出力を停止させ、主スイッチング素子Ｑ１の発振を停止するようにしている。
【０００７】
上述のようなスイッチング電源装置は、電子機器等の比較的小電力の機器に搭載されることが多く、待機時の消費電力を低減する省電力回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この省電力回路では、整流コンデンサで制御回路ＩＣに供給される電力の供給時間をコントロールすることにより、制御回路ＩＣの発振・停止時間を設定して、電力損失を削減するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１５１６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のスイッチング電源装置では、電流検出回路としてスイッチング電源回路１の出力ラインに電流検出抵抗Ｒ２２を挿入しているため、その電流検出抵抗Ｒ２２に電流が流れると抵抗による電力損失が発生し、スイッチング電源装置としての出力効率が悪化し、消費電力が増大するという問題があった。このような問題は、上述した特許文献１の省電力回路によっても解決できない。
【０００９】
また、従来の電流検出回路では、変化の大きいパルス負荷に対しては遅延回路を設けることができず、電流検出抵抗の抵抗値を変えることで対応することになり、必要以上に抵抗素子の電力値を増大させる必要があり、更に消費電力の増大と出力効率の低下を招くという問題もあった。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電流検出回路における電力消費を低減し、変化の大きいパルス負荷に対しても電力消費を低減するスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置は、主スイッチング素子を備えるスイッチング電源回路と、前記主スイッチング素子にパルス信号を供給するとともに、パルス負荷に応じたフィードバック信号が入力されるフィードバック端子を有するパルス発振回路と、を備えたスイッチング電源装置であって、前記パルス発振回路のフィードバック端子に過電流ラッチ回路の入力部を接続し、前記過電流ラッチ回路は、前記フィードバック端子から供給されるフィードバック信号の電圧レベルを検出する検出回路を備え、該検出回路により検出される電圧レベルの変化に基づいて前記主スイッチング素子の発振を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記スイッチング電源装置によれば、電流検出回路における電力消費を低減し、変化の大きいパルス負荷に対しても電力消費を低減することができる。
【００１３】
また、本発明のスイッチング電源装置は、請求項１に記載のスイッチング電源装置において、前記検出回路は、前記フィードバック端子から供給されるフィードバック信号の電圧レベルの変化を遅延させる遅延回路を備え、前記フィードバック信号の電圧レベルの変化を一定時間遅延させることを特徴とする。
【００１４】
上記スイッチング電源装置によれば、パルス負荷の電流変化を遅延回路によってキャンセルすることができるため、必要以上に検出電流値を遅延させる必要が無く、変化の大きいパルス負荷に対しても二次側の電力消費を低減することができる。
【００１５】
また、本発明のスイッチング電源装置は、請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置において、前記遅延回路は抵抗とコンデンサにより構成され、前記過電流ラッチ回路は、前記遅延回路において前記フィードバック信号により充電される電圧レベルと基準電圧とを比較し、前記充電電圧レベルが前記基準電圧以上になると前記主スイッチング素子の発振動作を停止させることを特徴とする。
【００１６】
上記スイッチング電源装置によれば、スイッチング電源回路の過電流状態を検出して、主スイッチング素子の発振動作を確実に停止させることができる。
【００１７】
また、本発明のスイッチング電源装置は、請求項３に記載のスイッチング電源装置において、前記遅延回路は、前記遅延時間を前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量により設定することを特徴とする。
【００１８】
上記スイッチング電源装置によれば、パルス負荷に応じて遅延回路の遅延時間の設定を容易に変更することができる。
【００１９】
また、本発明のスイッチング電源装置は、請求項３に記載のスイッチング電源装置において、前記遅延回路は、電源切断時に前記充電された電荷を放電する放電回路を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記スイッチング電源装置によれば、交流電源再投入時の主スイッチング素子の発振動作を確実に実行させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１〜５記載のスイッチング電源装置によれば、電流検出回路における電力消費を低減し、変化の大きいパルス負荷に対しても電力消費を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】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明を適用した一実施の形態のスイッチング電源装置の回路構成を示す図であって、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一構成を表わし、基本的な構成は図２に示す従来のものと同様である。
【００２４】
図１において、１はスイッチング電源回路、Ｑ１は主スイッチング素子、Ｔ１はトランス、ＩＣ７１はパルス発振回路、ＰＣはフォトカプラ、Ｃはコンデンサ、Ｄはダイオード、Ｄ１、Ｄ７１は整流ブリッジ、Ｒは抵抗、１０１は過電流ラッチ回路、１０２は検出回路である。
【００２５】
図１のスイッチング電源装置１００において、スイッチング電源回路１が備えたトランスＴ１の一次巻線の一端には、ＦＥＴからなる主スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子が接続されている。また、トランスＴ１の一次巻線の他端には、第１の整流ブリッジＤ１の一方の直流出力端子が接続され、この第１の整流ブリッジＤ１の一方の交流入力端子には、入力フィルタとしてのチョークコイルＬ１の一極が接続されている。また、第１の整流ブリッジＤ１の他方の直流出力端子には、主スイッチング素子Ｑ１のソース端子が接続されている。また、第１の整流ブリッジＤ１の直流出力端子間には、その直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサＣ５が接続されている。
【００２６】
チョークコイルＬ１の負荷側には、直列コンデンサＣ８、Ｃ９が接続され、この直列コンデンサＣ８、Ｃ９には、第２の整流ブリッジＤ７１の各交流入力端子が接続されている。また、第２の整流ブリッジＤ７１の直流出力端子間には、その直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサＣ７１が接続されている。
【００２７】
また、抵抗Ｒ８は、トランスＴ１の一次巻線及び主スイッチング素子Ｑ１に流れる一次電流を検出する一次電流検出用抵抗である。
【００２８】
また、第２の整流ブリッジＤ７１の直流出力端子間には、パルス発振回路ＩＣ７１が接続されている。具体的には、第２の整流ブリッジＤ７１の一方の直流出力端子がパルス発振回路ＩＣ７１の電源入力端子ＶＣＣに接続され、第２の整流ブリッジＤ７１の他方の直流出力端子がパルス発振回路ＩＣ７１のＧＮＤ端子に接続されている。また、パルス発振回路ＩＣ７１の出力端子ＯＵＴが主スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続されている。また、パルス発振回路ＩＣ７１は、パルス負荷に対応したフィードバック信号が入力されるフィードバック端子ＦＢを備えている。このフィードバック端子の入力インピーダンスはハイインピーダンスであるため、フィードバック端子に流れる電流は微小であり、フィードバック信号による電力消費も微小である。
【００２９】
本実施の形態のスイッチング電源装置１００では、パルス発振回路ＩＣ７１のフィードバック端子ＦＢから供給されるフィードバック信号を検出してスイッチング電源回路１の主スイッチング素子Ｑ１の発振を停止する過電流ラッチ回路１０１を設けている。
【００３０】
この過電流ラッチ回路１０１は、パルス発振回路ＩＣ７１のフィードバック端子ＦＢから供給されるフィードバック信号を検出する検出回路１０２を備えている。この検出回路１０２は、抵抗Ｒ８５、コンデンサＣ７６及びダイオードＤ７５を備えており、抵抗Ｒ８５の入力段がパルス発振回路ＩＣ７１のフィードバック端子ＦＢに接続されている。なお、これらの抵抗Ｒ８５及びコンデンサＣ７６により構成される遅延回路１０３では、抵抗値及び容量値を任意に設定することにより、フィードバック信号の検出値を任意に設定できる。また、検出回路１０２は、交流電源切断時に遅延回路１０３に充電される電荷を急速に放電させるための放電回路としてダイオードＤ７５を備えている。
【００３１】
また、過電流ラッチ回路１０１は、検出回路１０２により検出されるフィードバック信号に基づく電圧を、基準電圧と比較するコンパレータＩＣ７２と、コンパレータＩＣ７２の出力によりＯＮ／ＯＦＦされるトランジスタＱ７１を備えている。コンパレータＩＣ７２は、検出回路１０２により検出されるフィードバック信号の電圧が基準電圧より低い場合は、その出力端子から出力される信号が"Ｌｏｗ"レベルとなってトランジスタＱ７１をＯＦＦとして主スイッチング素子Ｑ１の発振動作を維持させ、フィードバック信号の電圧が基準電圧以上になった場合は、出力端子から出力される信号が反転して"Ｈｉ"となってトランジスタＱ７１をＯＮさせて主スイッチング素子Ｑ１の発振動作を停止させる。
【００３２】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
【００３３】
図１のスイッチング電源装置１００において、交流電圧ＡＣを交流入力段ＣＮ１に印加すると、第１の整流ブリッジＤ１によって整流される。この整流作用により、平滑コンデンサＣ５が充電され、直流電源として機能する。また、交流電圧ＡＣは、チョークコイルＬ１の負荷側に接続された直列コンデンサＣ８に印加される際に、第２の整流ブリッジＤ７１によって整流される。この整流作用により、平滑コンデンサＣ７１が充電されて直流電源として機能する。
【００３４】
平滑コンデンサＣ５に充電された直流電力は、パルス発振回路ＩＣ７１の出力端子ＯＵＴから出力される駆動パルスでＯＮ／ＯＦＦされる主スイッチング素子Ｑ１によって断続する一次電流となる。この一次電流は、トランスＴ１の一次巻線と主スイッチング素子Ｑ１と一次電流検出抵抗Ｒ８とからなる直流回路に流れ、トランスＴ１の二次巻線に誘起する。
【００３５】
パルス発振回路ＩＣ７１のＩＳ(電流検出)端子は、一次電流検出抵抗Ｒ８を介して一次電流が規定値以上流れると、フィードバック端子ＦＢの電圧を上昇させる。このフィードバック端子ＦＢの電圧が過電流ラッチ回路１０１のフィードバック信号を検出する検出回路１０２に送られコンパレータＩＣ７２で比較される。フィードバック信号による検出電圧が基準電圧以上に上昇すると、コンパレータＩＣ７２の出力端子から出力される信号が反転("Ｌｏｗ"→"Ｈｉ")し、トランジスタＱ７１をＯＮさせて、主スイッチング素子Ｑ１の発振を停止させる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態のスイッチング電源装置１００では、パルス発振回路ＩＣ７１のフィードバック端子ＦＢから供給されるフィードバック信号の電圧レベルを検出する検出回路１０２と、その検出された電圧レベルの変化を基準電圧と比較するコンパレータＩＣ７２と、そのコンパレータ出力によりＯＮ／ＯＦＦされるトランジスタＱ７１と、を備えた過電流ラッチ回路１０１を設けて、フィードバック信号の電圧レベルの変化に基づいて主スイッチング素子Ｑ１の発振動作を制御するようにした。このため、スイッチング電源回路１を構成するトランスＴ１の二次側の電圧を一次側の電流に置換えて検出することができ、従来の二次側に電流検出抵抗を挿入する場合に比べて、過電流ラッチ回路１０１を接続したことにより二次側の電力損失を低減することができ、出力効率の向上を図ることができる。
【００３７】
また、本実施の形態の過電流ラッチ回路１０１では、検出回路１０２内に抵抗Ｒ８５とコンデンサＣ７６から構成される遅延回路１０３を設けたことにより、パルス負荷の電流変化を遅延回路１０３の遅延時間設定によってキャンセルすることができるため、必要以上に検出電流値を遅延させる必要が無く、変化の大きいパルス負荷に対しても二次側の電力消費を低減することができる。
【００３８】
したがって、本実施の形態のスイッチング電源装置によれば、電流検出回路における電力消費を低減し、変化の大きいパルス負荷に対しても電力消費を低減して、省電力化を実現するスイッチング電源装置を提供することができる。
【００３９】
また、本実施の形態の過電流ラッチ回路１０１では、遅延回路１０３に充電される電荷を、交流電源切断時に急速に放電させるダイオードＤ７５を検出回路１０２内に接続したため、交流電源再投入時の主スイッチング素子Ｑ１の発振動作を確実に実行させることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、一次−二次間が絶縁されたトランスＴ１の巻線に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ１を備えるスイッチング電源回路を備えたスイッチング電源装置を示したが、必ずしも絶縁型のスイッチング電源回路である必要はなく、チョッパ式非絶縁型電源回路に対しても本実施の形態の過電流ラッチ回路は適用可能である。
【００４１】
また、本発明のスイッチング電源装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のスイッチング電源装置は、省電力化が要求される電子機器等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る一実施の形態のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。
【図２】従来のスイッチング電源装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  スイッチング電源回路
１００  スイッチング電源装置
１０１  過電流ラッチ回路
１０２  検出回路
１０３  遅延回路
Ｃ７６  コンデンサ
Ｄ１、Ｄ７１  整流ブリッジ
Ｄ７５  ダイオード
ＩＣ７１  パルス発振回路
Ｑ１  主スイッチング素子
Ｒ８５  抵抗
Ｔ１  トランス
【図１】
2007300743.tif 000003
【図２】
2007300743.tif 000004