(57)【要約】【課題】  極めて簡便且つ安価に構成のもとに、規定以上の入力電圧がトランスに入力されるのを適切に防止することができるスイッチング式電源装置を提供する。【解決手段】  スイッチング式電源装置は、一次巻線１４及び自励発振用の帰還巻線１７が巻装されたトランス１３と、整流された入力電圧をトランス１３に入力するように一次巻線１４に接続された主スイッチング素子１５と、帰還巻線１７に接続され、主スイッチング素子１５を制御する制御素子１６とを備える。制御素子１６は、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力されたときに主スイッチング素子１５を停止させるように作動する。【選択図】  図１
2007043776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を整流して直流電圧に変換するスイッチング式電源装置において、
一次巻線及び自励発振用の帰還巻線が巻装されたトランスと、
整流された入力電圧を前記トランスに入力するように前記一次巻線に接続された主スイッチング素子と、
前記帰還巻線に接続され、前記主スイッチング素子を制御する制御素子とを備え、
前記制御素子は、規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときに前記主スイッチング素子を停止させるように作動することを特徴とするスイッチング式電源装置。
【請求項２】
前記制御素子は、前記規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときの前記帰還巻線の両端電圧に応じて、前記主スイッチング素子を停止させるように作動することを特徴とする請求項１記載のスイッチング式電源装置。
【請求項３】
前記帰還巻線と前記制御素子との間に接続された定電圧素子を備え、
前記制御素子は、前記規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときに前記定電圧素子に電流が流れるのに応じて、前記主スイッチング素子を停止させるように作動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式電源装置。
【請求項４】
前記定電圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項４記載のスイッチング式電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧を整流して直流電圧に変換するスイッチング式電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スイッチング式電源装置は、電源トランスを用いる電源装置と比較して小型化及び軽量化が可能であることから、多くの家電機器やパーソナルコンピュータ等の電力供給手段として使用されている（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００３】
このようなスイッチング式電源装置は、例えば図２に示すように、所定の交流電源１０１から供給される交流電圧を、ノイズフィルタ１０２を介して入力するように構成されたＡＣ（Alternating current）アダプタ１００に適用される。すなわち、ＡＣアダプタ１００は、入力した電圧を、ダイオードブリッジ１０３によって整流するとともに図示しないコンデンサによって平滑した上で、一次巻線が巻装されたトランス１０４に入力する。このとき、ＡＣアダプタ１００は、平滑した電圧を、制御回路１０５によって制御されるトランジスタ等のスイッチング素子１０６によってオン／オフ制御しながらトランス１０４に入力することにより、方形波からなる交流電圧に変換する。そして、ＡＣアダプタ１００は、トランス１０４によって電圧を調整した後、図示しない二次巻線側回路によって直流電圧に変換する。このようなＡＣアダプタ１００は、スイッチング素子１０６のスイッチング動作を制御回路１０５によって制御して方形波の時間幅を変化させるとともに、トランス１０４の一次巻線及び二次巻線の巻数比を選択することにより、任意の出力電圧を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１８７６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１をはじめとする従来のスイッチング式電源装置においては、出力電圧にノイズの影響が出ないようにするために、入力側にノイズフィルタ１０２を設けるとともに、規定以上の入力電圧がトランス１０４に入力されるのを防止するために、トランス１０４に入力される入力電圧を制御回路１０５によって検出し、規定以上の入力電圧が検出された場合には、スイッチング素子１０６の動作を停止するような制限をかけていた。入力電圧は１００Ｖ以上と高圧である。そのため、従来のスイッチング式電源装置は、回路構成が複雑化し、これにともない、製品価格の高騰を招来するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、極めて簡便且つ安価に構成のもとに、規定以上の入力電圧がトランスに入力されるのを適切に防止することができるスイッチング式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】
【０００６】
上述した目的を達成する本発明に係るスイッチング式電源装置は、交流電圧を整流して直流電圧に変換するスイッチング式電源装置において、一次巻線及び自励発振用の帰還巻線が巻装されたトランスと、整流された入力電圧を前記トランスに入力するように前記一次巻線に接続された主スイッチング素子と、前記帰還巻線に接続され、前記主スイッチング素子を制御する制御素子とを備え、前記制御素子は、規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときに前記主スイッチング素子を停止させるように作動することを特徴としている。
【０００７】
このような本発明に係るスイッチング式電源装置においては、入力電圧が高くなるのに応じてトランスに入力される電圧が高くなり、これにともない、自励発振用の帰還巻線の両端にかかる電圧も高くなることから、帰還巻線に制御素子を接続することにより、当該帰還巻線の両端電圧に応じて当該制御素子を作動させることができる。したがって、本発明に係るスイッチング式電源装置においては、規定以上の入力電圧がトランスに入力されたときに、主スイッチング素子を停止させるように制御素子を作動させることにより、規定以上の入力電圧がトランスに入力されるのを適切に防止することができる。具体的には、前記制御素子は、前記規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときの前記帰還巻線の両端電圧に応じて、前記主スイッチング素子を停止させるように作動すればよい。
【０００８】
また、本発明に係るスイッチング式電源装置は、前記帰還巻線と前記制御素子との間に接続された定電圧素子を備えるのが望ましい。このとき、前記制御素子は、前記規定以上の入力電圧が前記トランスに入力されたときに前記定電圧素子に電流が流れるのに応じて、前記主スイッチング素子を停止させるように作動する。具体的には、前記定電圧素子としては、ツェナーダイオードを用いることができる。これにより、本発明に係るスイッチング式電源装置は、極めて簡便且つ安価に構成のもとに、規定以上の入力電圧がトランスに入力されるのを適切に防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、極めて簡便且つ安価に構成のもとに、規定以上の入力電圧がトランスに入力されるのを適切に防止することができ、トランスが破壊される事態を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
本発明の実施の形態として示すスイッチング式電源装置は、図１に示すように、所定の交流電源１１から供給される交流電圧を整流するダイオードブリッジ１２と、図示しないコンデンサによって平滑された電圧が入力されるトランス１３と、このトランス１３に巻装された一次巻線１４に対する電圧印加を制御する主スイッチング素子１５とを備える。
【００１２】
主スイッチング素子１５は、例えばトランジスタ等からなり、入力電圧をトランス１３に入力するように一次巻線１４に接続されている。この主スイッチング素子１５は、例えばトランジスタ等からなる制御素子１６によってオン／オフ制御される。具体的には、主スイッチング素子１５及び制御素子１６をともにＮＰＮ型トランジスタを用いて構成した場合には、主スイッチング素子１５は、そのコレクタ端子が一次巻線１４の一端に接続されるとともに、そのエミッタ端子がダイオードブリッジ１２に接続され、そのベース端子が制御素子１６のコレクタ端子に接続されている。すなわち、主スイッチング素子１５は、制御素子１６のコレクタ電流によって制御される。
【００１３】
また、スイッチング式電源装置において、トランス１３には、自励発振用の帰還巻線１７が巻装され、この帰還巻線１７には、制御素子１６が接続されている。すなわち、主スイッチング素子１５及び制御素子１６をともにＮＰＮ型トランジスタを用いて構成した場合には、制御素子１６は、そのコレクタ端子が主スイッチング素子１５のベース端子に接続されるとともに、そのエミッタ端子が帰還巻線１７の他端に接続されている。また、制御素子１６のベースと帰還巻線１７の一端との間には、定電圧素子としてのツェナーダイオード１８が抵抗器１９を介して接続されている。具体的には、ツェナーダイオード１８は、そのアノード端子が抵抗器１９を介して制御素子１６のベース端子に接続され、そのカソード端子が帰還巻線１７の一端に接続されている。また、主スイッチング素子１５のベースと帰還巻線１７の一端との間には、帰還素子２０が接続されている。なお、制御素子１６のベースには、図示しない出力電圧を制御するための帰還信号が入力されており、出力電圧を制御する回路の一部分として動作しているもので、本発明の機能を追加するためにあらた追加した素子ではない。
【００１４】
このような回路構成からなるスイッチング式電源装置において、帰還巻線１７に接続された制御素子１６は、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力されたときに、主スイッチング素子１５を停止させるように作動する。より具体的には、制御素子１６は、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力されたときの帰還巻線１７の両端電圧に応じて、主スイッチング素子１５を停止させるように作動する。
【００１５】
すなわち、スイッチング式電源装置においては、入力電圧が高くなるのに応じてトランス１３に入力される電圧が高くなり、これにともない、帰還巻線１７の両端にかかる電圧も高くなる。ここで、スイッチング式電源装置においては、帰還巻線１７の両端にかかる電圧がツェナーダイオード１８のツェナー電圧を超えた場合、すなわち、当該ツェナーダイオード１８にツェナー電圧を超える逆電圧が印加された場合には、当該ツェナーダイオード１８が導通し、電流が流れることになる。そして、スイッチング式電源装置においては、ツェナーダイオード１８に電流が流れるのにともない、制御素子１６がオン状態となり、主スイッチング素子１５をオフ状態とするように作動する。
【００１６】
したがって、スイッチング式電源装置においては、トランス１３に入力する入力電圧の規定値に基づいて、適切なツェナーダイオード１８を選択することにより、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力され、破壊されるのを防止することができる。
【００１７】
このように、本発明の実施の形態として示すスイッチング式電源装置においては、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力されたときに、主スイッチング素子１５を停止させるように制御素子１６が作動することにより、規定以上の入力電圧がトランス１３に入力されたときに保護がかかり、規定以下の入力電圧に戻したときには正常状態に復帰するような動作を行うことができ、非破壊での保護を実現することができる。
【００１８】
また、スイッチング式電源装置においては、制御素子１６による主スイッチング素子１５の制御を実現するために、ツェナーダイオード１８と抵抗器１９とを追加するのみでよいことから、極めて簡便且つ安価に構成することができ、トランス１３に帰還巻線１７を巻装してスイッチング動作を繰り返す通常のＲＣＣ（Ringing Choke Converter）方式のスイッチング回路に適用して好適である。
【００１９】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、定電圧素子としてツェナーダイオードを用いて説明したが、本発明は、同様の動作を行うデバイスであれば、いかなるものであっても適用することができる。
【００２０】
このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態として示すスイッチング式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式電源装置を適用したＡＣアダプタの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  交流電源、１２  ダイオードブリッジ、１３  トランス、１４  一次巻線、１５  主スイッチング素子、１６  制御素子、１７  帰還巻線、１８  ツェナーダイオード、１９  抵抗器、２０  帰還素子
【図１】
2007043776.tif 000003
【図２】
2007043776.tif 000004