(57)【要約】【課題】 ブリーダ電流が流れることによる電力損失を少なくして、待機電力を減少させることの可能なスイッチング電源の電圧安定化回路を提供する。【解決手段】  トランス(Ｔ)の一次巻線(Ｗ１)に接続されたスイッチング素子(Ｓ１)と、該トランスの複数の二次巻線(Ｗ２,Ｗ３)から複数の直流出力電圧を得るために、前記複数の直流出力電圧の少なくとも１つをフィードバックして前記スイッチング素子のオンオフを制御して出力電圧を安定化するスイッチング電源の安定化回路であって、  前記フィードバックされている第１の直流出力端子（Ｖ１）と、フィードバックされていない第２の直流出力端子(Ｖ２)間に電流制御手段(Ｓ２)を接続し、前記第１の直流出力電圧を基準とし、第２の直流出力電圧の一定比率を差動増幅器(ＩＣ)の入力端子に接続し、該差動増幅器の出力によって前記電流制御手段の導通を制御する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、該トランスの複数の二次巻線から複数の直流出力電圧を得るために、前記複数の直流出力電圧の少なくとも１つをフィードバックして前記スイッチング素子のオンオフを制御して出力電圧を安定化するスイッチング電源の安定化回路であって、
前記フィードバックされている第１の直流出力端子と、フィードバックされていない、もしくは、一部フィードバックされた第２の直流出力端子間に電流制御手段を接続し、
前記第１の直流出力電圧を基準とし、第２の直流出力電圧の一定比率を差動増幅器の入力端子に接続し、
該差動増幅器の出力によって前記電流制御手段の導通を制御することを特徴とするスイッチング電源の安定化回路。
【請求項２】
前記電流制御手段は、トランジスタと抵抗の直列回路で構成されてい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の安定化回路。
【請求項３】
前記電流制御手段を介して流れる電流は、第２の直流出力電流が所定値以上では零になること、また、第１の直流出力電流及び第２の直流出力電流がゼロ付近で零にな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の安定化回路。
【請求項４】
前記第２の直流出力電圧の一定比率は、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２で第２の直流出力電圧を分圧し、前記電流制御手段の能動領域では、第２の直流出力電圧Ｖ２は、
Ｖ２＝（Ｒ１＋Ｒ２）Ｖ１／Ｒ２
に維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチング電源の安定化回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力電圧を有するスイッチング電源の軽負荷時における電圧安定化回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に従来の複数の出力電圧を有するスイッチング電源の電圧安定化回路の例を示す。
図１において、トランスＴの一次巻線Ｗ１に接続された直流電源ｅと直列接続されたスイッチング素子Ｓ１を制御回路１からのスイッチング信号に応じてスイッチングする。
前記スイッチング素子Ｓ１のスイッチングによって発生するトランスＴの第１の二次巻線Ｗ３の誘起電圧は整流素子Ｄ１で整流され、平滑コンデンサＣ１により平滑され第１の直流出力電圧Ｖ１として出力される。
この第１の出力電圧Ｖ１は、電圧検出回路２で検出されて前記制御回路１にフィードバックされて第１の出力電圧Ｖ１が負荷電流Ｉ１の変化に関わらずに安定化される。
【０００３】
前記トランスＴの第２の二次巻線Ｗ２の誘起電圧は整流素子Ｄ２で整流され、平滑コンデンサＣ２により平滑され第２の直流出力電圧Ｖ２として出力されるが、この出力電圧にはフィードバックがかかってはいない。
そして、この第２の直流出力電圧端子とアース間には常時電流が流れるブリーダ抵抗ＲＢが接続されて軽負荷時のトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等による出力電圧Ｖ２の急上昇を抑えている。
【０００４】
次に図１の回路における第２の直流出力電圧Ｖ２及びブリーダ電流ＩBと負荷電流Ｉ２との関係を図２を用いて説明する。
図２（ａ）は、図１の回路における負荷電流Ｉ２に変化に対する第２の直流出力電圧Ｖ２の関係を示す図であって、Ｖ２０は定常時の直流出力電圧Ｖ２を示している。
図２（ａ）に示すように、出力電流Ｉ２は軽負荷時（Ｉ２が小さい時）にトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等により第２の直流出力電圧Ｖ２が急上昇する。
その第２の直流出力電圧Ｖ２の上昇の傾向は、フィードバックのかかった第１の直流出力電圧に応じた負荷電流Ｉ１が大きい程大きくなり、ブリーダ抵抗ＲＢを流れるブリーダ電流ＩBが小さい程大きくなる。
また、第２の直流出力電圧Ｖ２の上昇の傾向は、フィードバックのかかった第１の出力電圧に応じた負荷電流Ｉ１が小さい程小さくなり、ブリーダ抵抗ＲＢを流れるブリーダ電流ＩBが大きい程小さくなる。
【０００５】
図２（ｂ）は、図１の回路における負荷電流Ｉ２に変化に対するブリーダ電流ＩBの関係を示す図であって、ＩB＝Ｖ２／ＲＢを示している。
図２（ａ）に示すように、負荷電流Ｉ２は軽負荷時（Ｉ２が小さい時）にトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等による出力電圧Ｖ２が急上昇するので、ブリーダ電流ＩBも軽負荷時に急上昇する。
【０００６】
また、負荷電流検出回路での電力損失の低減、ブリーダ抵抗での余分な電力損失の低減、定格負荷電流に対して十分に小さな待機時の負荷電流の検出における十分な検出感度の実現、誤検出等のない安定した待機時電流検出回路を有するスイッチング電源装置及びスイッチング制御方法を提供することを目的とするスイッチング電源装置としては以下のものが知られている。
【０００７】
「直流電源及びトランスの１次側巻線と共に閉回路を構成するスイッチング素子をオン／オフすることで前記トランスの２次側巻線に誘起される波形を整流平滑して少なくとも１つ以上の直流電圧を供給し、待機出力モードに移行するか否かを規定する規定値より所定の出力ラインの負荷電流が小さくなった場合に前記スイッチング素子のオン／オフ周波数を低下させる機能を有するスイッチング電源装置であって、前記所定の出力ラインの負荷電流検出用として前記トランスの２次側巻線から整流平滑されて供給される電流とは別に前記規定値よりも大きな電流を供給する経路を設けると共に前記所定の出力ラインと結合し、該結合点の検出電圧を基準電圧と比較する機能を有する負荷電流検出手段を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。」（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−３５０４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１のスイッチング電源の電圧安定化回路では、フィードバックがかかっていない出力回路にブリーダ抵抗ＲＢが常時接続されて、軽負荷時の電圧の急上昇を防止しているが、図２（ａ）より解るように、ブリーダ抵抗の接続のみでは電圧の急上昇の防止には不十分で、レギュレーションも悪い。
また、ブリーダ抵抗が常時接続されているため、負荷電流の大きさに関わらずに常時ブリーダ電流が流れるので、常に電力損失が発生して効率が悪く、待機電力を増大させるという問題があった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題としては、ブリーダ電流が流れることによる電力損失を少なくして、待機電力を減少させることの可能なスイッチング電源の電圧安定化回路を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載のスイッチング電源の安定化回路は、トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、該トランスの複数の二次巻線から複数の直流出力電圧を得るために、前記複数の直流出力電圧の少なくとも１つをフィードバックして前記スイッチング素子のオンオフを制御して出力電圧を安定化するスイッチング電源の安定化回路であって、前記フィードバックされている第１の直流出力端子と、フィードバックされていない、もしくは、一部フィードバックされた第２の直流出力端子間に電流制御手段を接続し、前記第１の直流出力電圧を基準とし、第２の直流出力電圧の一定比率を差動増幅器の入力端子に接続し、該差動増幅器の出力によって前記電流制御手段の導通を制御することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３に本発明の実施の形態に係る複数の出力電圧を有するスイッチング電源の電圧安定化回路の例を示す。
図３において、トランスＴの一次巻線Ｗ１に接続された直流電源ｅと直列接続されたスイッチング素子Ｓ１を制御回路１からのスイッチング信号に応じてスイッチングする。
前記スイッチング素子Ｓ１のスイッチングによって発生するトランスＴの第１の二次巻線Ｗ３の誘起電圧は整流素子Ｄ１で整流され、平滑コンデンサＣ１により平滑され第１の直流出力電圧Ｖ１として出力される。
この第１の直流出力電圧は、電圧検出回路２で検出されて前記制御回路１にフィードバックされて第１の直流出力電圧Ｖ１が負荷電流Ｉ１の変化に関わらずに安定化される。
【００１２】
前記トランスＴの第２の二次巻線Ｗ２の誘起電圧は整流素子Ｄ２で整流され、平滑コンデンサＣ２により平滑され第２の直流出力電圧Ｖ２として出力されるが、この出力電圧にはフィードバックがかけられてはいない。
ここで、第１の直流出力電圧Ｖ１と第２の直流出力電圧Ｖ２の関係は、（Ｖ１＜Ｖ２）である。
この第２の直流出力電圧端子と第１の直流出力電圧端子間には、第２の直流出力電圧の負荷電流Ｉ２が少ない軽負荷時に第２の直流出力電圧端子から第１の直流出力電圧端子へブリーダ電流ＩBを流すための抵抗ＲＢ及び制御素子（トランジスタ）Ｓ２の直列回路が接続されて軽負荷時のトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等による第２の直流出力電圧Ｖ２の急上昇を抑えている。
【００１３】
そして、制御素子Ｓ２の制御端子（トランジスタのベース）には、誤差増幅器ＩＣの出力が抵抗Ｒ４を介して接続され、該誤差増幅器の一方の入力端子（マイナス端子）には、第２の直流出力電圧端子とアース間に接続された抵抗Ｒ１とＲ２の直列接続点が接続されている。
また、誤差増幅器の他方の入力端子（プラス端子）には、第１の直流出力電圧端子が抵抗Ｒ３を介して接続されている。
さらに、前記抵抗Ｒ１とＲ２の直列接続点は誤差増幅器の出力端子にコンデンサＣ３を介して接続され安定度を確保している。
抵抗ＲＢは、ブリーダ電流ＩBが過大になるのを防止すると共に、制御素子Ｓ２との電力分担を行う。
【００１４】
次に図３の電圧安定化回路の動作を説明する。
誤差増幅器ＩＣは、第１の直流出力電圧Ｖ１を基準にして、第２の直流出力電圧Ｖ２の一定比率との差を増幅して制御素子Ｓ２の導通を制御して、抵抗Ｒ４を介して第２の直流出力電圧端子から第１の直流出力電圧端子へブリーダ電流を流して第２の直流出力電圧Ｖ２が負荷電流Ｉ２のある範囲内（軽負荷時）において一定になるように制御する。
即ち、軽負荷時のトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等による第２の直流出力電圧Ｖ２の急上昇を抑えられる。
【００１５】
図３の回路における第２の直流出力電圧Ｖ２及びブリーダ電流ＩBと負荷電流Ｉ２との関係を図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、図３の回路における負荷電流Ｉ２に変化に対する第２の直流出力電圧Ｖ２の関係を示す図であって、Ｖ２０は正規電圧（定格電圧）である。
軽負荷時に維持される第２の直流出力電圧ＶTHは、
ＶTH＝Ｖ１×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
で決定さる。
ＶTH−Ｖ２０は、誤差増幅器ＩＣの入力オフセット電圧以上に設定され、通常数ｍＶ〜１００ｍＶの範囲である。
第１の直流出力電圧Ｖ１が多少ばらつくことがあっても、ＶTHは同率で動くので動作には不具合が生じない。
したがって、図４ａに示すように、出力電流Ｉ２は軽負荷時（Ｉ２が小さい時）にトランスＴの漏洩磁束（リーケージ）の影響等による第２の直流出力電圧Ｖ２の急上昇が抑制される。
【００１６】
図４（ｂ）は、図３の回路における負荷電流Ｉ２に変化に対するブリーダ電流ＩBの関係を示す図である。
図４（ｂ）の矢印で示すように、ブリーダ電流ＩBは負荷電流Ｉ２が軽負荷時（Ｉ２がＩTHよりも小さい時）に流れ、負荷電流Ｉ２がＩTHよりも大きくなると零になる。
また、ブリーダ電流ＩBの傾向は、フィードバックのかかった第１の直流出力電圧Ｖ１に応じた負荷電流Ｉ１が大きい程大きくなり、負荷電流I１が小さい程小さくなる。即ち、ＩTHは負荷電流Ｉ１に比例依存し、負荷電流I１が零付近ではＩTH≒０、つまりブリーダ電流ＩBもゼロとなる。
ＩTHは、トランス巻線や回路条件によって決まる。
【００１７】
以上、詳述したように、本発明の実施の形態に係るスイッチング電源の安定化回路は、トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子と、該トランスの複数の二次巻線から複数の直流出力電圧を得るために、前記複数の直流出力電圧の少なくとも１つをフィードバックして前記スイッチング素子のオンオフを制御して出力電圧を安定化するスイッチング電源の安定化回路であって、前記フィードバックされている第１の直流出力端子と、フィードバックされていない、もしくは、一部フィードバックされた第２の直流出力端子間に電流制御手段を接続し、前記第１の直流出力電圧を基準とし、第２の直流出力電圧の一定比率を差動増幅器の入力端子に接続し、該差動増幅器の出力によって前記電流制御手段の導通を制御する。
これにより、負荷電流Ｉ１，Ｉ２の変化によらず第２の出力電圧Ｖ２が負荷電流Ｉ２が小さく（ＩTH以下）なっても電圧の急上昇を抑制でき、一定値（ＶTH）に維持できる。
機能としては、第１の出力電圧端子と第２の出力電圧端子間にシャントレギュレータが接続されたのと等価である。
また、第１の出力電圧Ｖ１がばらついても、第２の出力電圧Ｖ２は同比率で動くので、動作に不具合は生じない。
負荷電流Ｉ２がＩTH以上になると、制御素子S２はカットオフして、ＩB＝０となるので、電力ロスはなくなる。
負荷電流Ｉ１，Ｉ２がゼロ近辺になると、第２の出力電圧Ｖ２はＶTH以下になる（リーケージによるスパイクが小さくなるため）ので、制御素子S２は同様にカットオフして、ブリーダ電流ＩBによる電力ロスはゼロとなるので、待機電力削減に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は従来の複数の出力電圧を有するスイッチング電源の電圧安定化回路示す図である。
【図２】図１の回路における第２の出力電圧Ｖ２及びブリーダ電流ＩBと負荷電流Ｉ２との関係を示す図である。
【図３】図１は本発明の複数の出力電圧を有するスイッチング電源の電圧安定化回路示す図である。
【図４】図３の回路における第２の出力電圧Ｖ２及びブリーダ電流ＩBと負荷電流Ｉ２との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｔ              トランス
Ｗ１            一次巻線
Ｗ２，Ｗ３      二次巻線
ｅ              直流電源
Ｄ１，Ｄ２      整流素子
Ｃ１，Ｃ２      平滑コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  抵抗
ＲＢ            ブリーダ抵抗    
Ｓ１            スイッチング素子
Ｓ２            制御素子（トランジスタ）
ＩＣ            誤差増幅器
１              制御回路
２              電圧検出回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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