(57)【要約】【課題】入力電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることで自機を保護することができ、信頼性を向上することができるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】トランス１２の補助巻線ｎ３に生じる電圧に応じてオンおよびオフが切り替わるトランジスタ８のスイッチング動作によって、直流の入力電圧をトランス１２の１次巻線ｎ１へ供給し、トランス１２の２次巻線ｎ２側から安定化した直流の出力電圧を得る自励式のスイッチング電源装置１００であって、トランジスタ８のゲート端子に電気的に接続され、上記入力電圧をトランジスタ８のゲート端子に印加することでトランジスタ８を起動させる起動抵抗７と、上記入力電圧の低下を検出することにより、起動抵抗７をトランジスタ８のゲート端子から切り離すスイッチ回路１９とを備えている。【選択図】図１
2012161188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの補助巻線に生じる電圧に応じてオンおよびオフが切り替わるスイッチング素子のスイッチング動作によって、直流の入力電圧をトランスの１次巻線へ供給し、トランスの２次巻線側から安定化した直流の出力電圧を得る自励式のスイッチング電源装置であって、
上記スイッチング素子の制御端子に電気的に接続され、上記入力電圧を上記スイッチング素子の制御端子に印加することで該スイッチング素子を起動させる起動抵抗と、
上記入力電圧の低下を検出することにより、上記起動抵抗を上記スイッチング素子の制御端子から切り離すスイッチ回路とを備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
上記スイッチ回路は、
上記入力電圧を分圧する２つの抵抗と、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記分圧された電圧の低下によりオフするトランジスタとを有し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装置。
【請求項３】
上記スイッチ回路は、
上記入力電圧を分圧する２つの抵抗と、
上記分圧された電圧の低下により発光を停止する発光ダイオード、および、該発光ダイオードの発光停止によりオフするフォトトランジスタを含むフォトカプラと、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記フォトトランジスタのオフによりオフするトランジスタとを有し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装置。
【請求項４】
上記スイッチ回路は、
上記入力電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオードと、
上記定電圧ダイオードのアノードからの出力電流がゼロになることにより発光を停止する発光ダイオード、および、該発光ダイオードの発光停止によりオフするフォトトランジスタを含むフォトカプラと、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記フォトトランジスタのオフによりオフするトランジスタとを有し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装置。
【請求項５】
外部から供給された交流電圧を整流および平滑することで生成した直流電圧を、上記入力電圧として上記トランスの１次巻線へ供給する交流直流変換部を備え、
上記スイッチ回路は、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、少なくとも上記交流直流変換部に構成された電子部品を含んだ総発熱量が基準値以上になるとオフするサーモスタットを有す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６】
上記スイッチ回路は、
上記入力電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオードと、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記定電圧ダイオードのアノードからの出力電流がゼロになることによりオフするリレーとを有している
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項７】
上記スイッチ回路は、
上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記入力電圧の低下によりオフするリレーを有し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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自励式の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、自励式のスイッチング電源装置（スイッチング・レギュレータ）が広く用いられている。自励式のスイッチング電源装置としては、例えば、トランスの補助巻線（帰還巻線）に生じる電圧に応じてスイッチング素子のオンおよびオフを切り替えることにより、安定化した直流電圧を出力するものがある。また、過負荷および出力短絡への対処を目的として、様々な保護機能が備えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、過負荷および出力短絡により出力電圧が低下した状態であっても、負荷状態に影響されることなく、スイッチング素子のスイッチング動作を安定的に行う自励式フライバックコンバータが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、過負荷状態において電源回路の動作を停止させることにより、負荷回路の安全を確保する安定化電源回路が記載されている。この安定化電源回路では、電源回路起動後に起動抵抗をスイッチング素子から切り離すことにより、電源回路起動時以外は負荷状態に拘らず、電源からスイッチング素子への電力供給を遮断している。これにより、過負荷による出力電圧の低下が生じると、トランスの帰還巻線からスイッチング素子に電力が供給されなくなり、また電源からの電力供給も停止されているため、自励発振が継続できなくなり、電源回路の動作を停止することが可能となっている。
【０００５】
ここで、自励式のスイッチング電源装置の従来例として、図８に示すスイッチング電源装置２００の構成および動作を説明する。図８は、スイッチング電源装置２００の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置２００は、自励型直流安定電圧を出力するフライバックコンバータであり、いわゆるＡＣ−ＤＣコンバータなどとして好適に実施される。
【０００６】
＜構成＞
図８に示すように、スイッチング電源装置２００は、入力端子１ａ・１ｂ、ヒューズ２、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、１次平滑電解コンデンサ６（以下、電解コンデンサ６と略記する）、起動抵抗７、トランジスタ８、コンデンサ９、抵抗１０、制御回路１１、トランス１２、２次整流ダイオード１３（以下、整流ダイオード１３と略記する）、２次平滑電解コンデンサ１４（以下、電解コンデンサ１４と略記する）、抵抗１５、比較回路１６、抵抗１７、および、出力端子１８ａ・１８ｂを備えている。
【０００７】
入力端子１ａは、ヒューズ２を介して、フィルタ回路３の第１入力端子に接続されている。入力端子１ｂは、フィルタ回路３の第２入力端子に接続されている。フィルタ回路３は、所定の帯域の周波数成分を通過させるフィルタである。フィルタ回路３は、少なくとも、２つの入力端子（第１入力端子、第２入力端子）と、２つの出力端子（第１出力端子、第２出力端子）とを有しており、その具体的構成は特に限定されない。フィルタ回路３の第１出力端子は、サーミスタ４を介して、ブリッジダイオード５の第１入力端子に接続されている。フィルタ回路３の第２出力端子は、ブリッジダイオード５の第２入力端子に接続されている。
【０００８】
ブリッジダイオード５および電解コンデンサ６は、供給される交流電圧（ＡＣ電圧）を整流および平滑する１次整流平滑回路を構成している。１次整流平滑回路により、ＡＣ電圧が直流電圧（ＤＣ電圧）に変換される。ブリッジダイオード５は、２つの入力端子（第１入力端子、第２入力端子）と、２つの出力端子（第１出力端子、第２出力端子）とを有している。ブリッジダイオード５の第１出力端子は、電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。ブリッジダイオード５の第２出力端子は、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。
【０００９】
起動抵抗７は、トランジスタ８のゲート端子に起動用の電圧を印加するものである。起動抵抗７は、２つの端子（第１端子、第２端子）を有している。起動抵抗７の第１端子は、電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。起動抵抗７の第２端子は、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。
【００１０】
トランジスタ８は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）である。トランジスタ８のドレイン端子は、トランス１２の１次巻線ｎ１を介して、電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。トランジスタ８のゲート端子は、起動抵抗７に接続されるとともに、コンデンサ９、抵抗１０、およびトランス１２の補助巻線ｎ３をこの順番に介して、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。トランジスタ８のソース端子は、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。
【００１１】
トランス１２は、１次巻線ｎ１、２次巻線ｎ２、および補助巻線ｎ３を有している。１次巻線ｎ１、２次巻線ｎ２、および補助巻線ｎ３は、同一の鉄芯に巻かれている。１次巻線ｎ１と２次巻線ｎ２とは、逆極性で巻かれている。２次巻線ｎ２と補助巻線ｎ３とは、同極性で巻かれている。各巻線の極性方向は、図８に示すとおりである。各巻線間の巻線比は、設計に応じて決定される。
【００１２】
整流ダイオード１３および電解コンデンサ１４は、供給されるＤＣ電圧を整流および平滑する２次整流平滑回路を構成している。整流ダイオード１３のアノードは、トランス１２の２次巻線ｎ２（トランジスタ８がオフ状態のときの出力側）に接続されている。整流ダイオード１３のカソードは、電解コンデンサ１４の陽極端子に接続されている。電解コンデンサ１４の陰極端子は、トランス１２の２次巻線ｎ２（トランジスタ８がオフ状態のときの入力側）に接続されている。つまりは、２次巻線ｎ２および整流ダイオード１３が直列接続された回路に、電解コンデンサ１４が並列接続されている。また、電解コンデンサ１４の陽極端子は、出力端子１８ａに接続されている。電解コンデンサ１４の陰極端子は、出力端子１８ｂに接続されている。
【００１３】
制御回路１１、抵抗１５、比較回路１６、および抵抗１７は、過負荷および出力短絡から回路を保護するための保護回路（出力電圧値を安定化させるための保護回路）を構成している。抵抗１５、比較回路１６、および抵抗１７は、この順番に直列接続されており、この直列回路は、電解コンデンサ１４、すなわち出力端子１８ａ・１８ｂ間に並列接続されている。制御回路１１は、比較回路１６に接続されるとともに、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。保護回路は、負荷側が過負荷状態や出力短絡状態となった場合に出力端子１８ａ・１８ｂ間の出力電圧が低下またはゼロになるという現象を利用して、保護動作を行う。つまりは、抵抗１５、比較回路１６、および抵抗１７が、出力端子１８ａ・１８ｂ間の出力電圧の低下またはゼロを検出し、制御回路１１が、上記検出をトリガとしてトランジスタ８をオフに切り替えることで、スイッチング電源装置２００の動作を停止させている。
【００１４】
＜動作＞
次に、上記の構成を有するスイッチング電源装置２００の動作について説明する。
【００１５】
入力端子１ａ・１ｂに外部の商用電源が接続され、ＡＣ電圧が供給される。入力端子１ａ・１ｂに供給されたＡＣ電圧は、フィルタ回路３により、雑音などの不要な帯域の周波数成分が除去された後、ブリッジダイオード５に供給される。ブリッジダイオード５に供給されたＡＣ電圧は、ブリッジダイオード５および電解コンデンサ６で構成される１次整流平滑回路によって整流および平滑される。これにより、電解コンデンサ６の陽極端子に、入力端子１ａ・１ｂに供給されたＡＣ電圧に応じたＤＣ電圧が現れる。
【００１６】
電解コンデンサ６に生じたＤＣ電圧は、起動抵抗７を介して、トランジスタ８のゲート端子に印加される。このとき、ＤＣ電圧によってコンデンサ９が充電され、トランジスタ８のゲート電圧が上昇する。ゲート電圧が閾値に達すると、トランジスタ８はオンに切り替わる。
【００１７】
トランジスタ８がオンすると、トランス１２の１次巻線ｎ１に電流が流れる。このとき、２次巻線ｎ２は１次巻線ｎ１と逆極性で巻かれているので、整流ダイオード１３に逆電圧が加わり、２次巻線ｎ２に電流は流れない。トランス１２は、エネルギーを蓄積する。
【００１８】
一方、トランジスタ８がオンすることによって、トランス１２の補助巻線ｎ３に電流が流れる。これにより、コンデンサ９が放電され、トランジスタ８のゲート電圧が下降している。ゲート電圧が閾値を下回ると、トランジスタ８はオフに切り替わる。
【００１９】
トランジスタ８がオフすると、トランジスタ８のオン期間にトランス１２に蓄えられたエネルギーにより２次巻線ｎ２に逆起電力が生じ、２次巻線ｎ２から整流ダイオード１３に向かう方向に電流が流れる。このとき２次巻線ｎ２に発生したＤＣ電圧は、整流ダイオード１３および電解コンデンサ１４で構成される２次整流平滑回路によって整流および平滑され、安定化したＤＣ電圧として、出力端子１８ａ・１８ｂ間から出力される。
【００２０】
一方、２次巻線ｎ２に逆起電力が発生している間、補助巻線ｎ３は２次巻線ｎ２と同極性で巻かれているので、誘起電圧が発生する。それゆえ、コンデンサ９は、誘起電圧と、電解コンデンサ６からの起動抵抗７を介したＤＣ電圧とによって充電されており、トランジスタ８のゲート電圧は上昇している。ゲート電圧が閾値に達すると、トランジスタ８はオンに切り替わる。以後、同様にトランジスタ８のオンおよびオフが交互に切り替わる。こうして、トランジスタ８のスイッチング動作、すなわち自励発振により、出力端子１８ａ・１８ｂ間から、安定化したＤＣ電圧が出力され続ける。
【００２１】
なお、自励発振により出力端子１８ａ・１８ｂ間からＤＣ電圧が出力されている間、制御回路１１、抵抗１５、比較回路１６、および抵抗１７で構成される保護回路は、この出力電圧を検出している。つまりは、出力端子１８ａ・１８ｂ間の出力電圧は、抵抗１５・１７により比較回路１６に出現させられ、比較回路１６によって予め定められた基準電圧と比較されている。そして、比較回路１６は、出力電圧が基準電圧を下回ったことを検出すると、検出したことを通知するための検出信号を制御回路１１に出力する。制御回路１１は、検出信号が供給されると、トランジスタ８のゲート電圧を低下させ、トランジスタ８をオフに切り替える。このようにして、過負荷状態や出力短絡状態となった場合、強制的に発振を停止することが可能となっている。
【００２２】
以上のように、従来のスイッチング電源装置２００は、外部電源から供給されるＡＣ電圧を、自励発振により安定化したＤＣ電圧として出力しつつ、過負荷や出力短絡に対する保護を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開平５−１５１５５号公報（１９９３年１月２２日公開）
【特許文献２】特開平６−６２５６５号公報（１９９４年３月４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、上記従来のスイッチング電源装置２００では、入力端子１ａ・１ｂの入力電源電圧、すなわち電解コンデンサ６の電圧が低下した場合、補助巻線ｎ３によるトランジスタ８のゲート電圧を上げる動作が停止しても、起動抵抗７からトランジスタ８のゲート端子にＤＣ電圧が常時加わっているため、トランジスタ８が直流オンし破壊することがあるという問題を有している。
【００２５】
例えば、スイッチング電源装置２００では、長い時間をかけて入力電源電圧を徐々に低下させる試験の要求がある。このような試験では、入力電源電圧が徐々に低下していく過程で、補助巻線ｎ３からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給は停止するが、トランジスタ８のゲート端子には、起動抵抗７が接続されているので電圧が常時供給される。このため、トランジスタ８がオンし続けることで、最悪トランジスタ８の発熱・発火などの可能性があり、信頼性に乏しい。
【００２６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、入力電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることで自機を保護することができ、信頼性を向上することができるスイッチング電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明のスイッチング電源装置は、上記課題を解決するために、トランスの補助巻線に生じる電圧に応じてオンおよびオフが切り替わるスイッチング素子のスイッチング動作によって、直流の入力電圧をトランスの１次巻線へ供給し、トランスの２次巻線側から安定化した直流の出力電圧を得る自励式のスイッチング電源装置であって、上記スイッチング素子の制御端子に電気的に接続され、上記入力電圧を上記スイッチング素子の制御端子に印加することで該スイッチング素子を起動させる起動抵抗と、上記入力電圧の低下を検出することにより、上記起動抵抗を上記スイッチング素子の制御端子から切り離すスイッチ回路とを備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、入力電圧が低下すると、スイッチ回路により起動抵抗がスイッチング素子の制御端子から切り離される。それゆえ、入力電圧の低下により補助巻線に生じる電圧が低下したときは、スイッチング素子の制御端子に起動抵抗を介した入力電圧が印加されることがないので、安全に発振を停止させることが可能となる。よって、入力電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることで自機を保護することができ、信頼性を向上することができる。
【００２９】
また、本発明のスイッチング電源装置では、上記スイッチ回路は、簡易な構成で入力電圧の低下を検出し、起動抵抗をスイッチング素子の制御端子から容易に切り離すために、以下のように構成することが好ましい。
【００３０】
上記スイッチ回路は、上記入力電圧を分圧する２つの抵抗と、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記分圧された電圧の低下によりオフするトランジスタとを有していることが好ましい。
【００３１】
上記スイッチ回路は、上記入力電圧を分圧する２つの抵抗と、上記分圧された電圧の低下により発光を停止する発光ダイオード、および、該発光ダイオードの発光停止によりオフするフォトトランジスタを含むフォトカプラと、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記フォトトランジスタのオフによりオフするトランジスタとを有していることが好ましい。
【００３２】
上記スイッチ回路は、上記入力電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオードと、上記定電圧ダイオードのアノードからの出力電流がゼロになることにより発光を停止する発光ダイオード、および、該発光ダイオードの発光停止によりオフするフォトトランジスタを含むフォトカプラと、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記フォトトランジスタのオフによりオフするトランジスタとを有していることが好ましい。
【００３３】
また、本発明のスイッチング電源装置では、外部から供給された交流電圧を整流および平滑することで生成した直流電圧を、上記入力電圧として上記トランスの１次巻線へ供給する交流直流変換部を備え、上記スイッチ回路は、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記交流直流変換部に構成された電子部品の発熱が基準値以上になるとオフするサーモスタットを有することが好ましい。
【００３４】
また、上記スイッチ回路は、上記入力電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオードと、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記定電圧ダイオードのアノードからの出力電流がゼロになることによりオフするリレーとを有していることが好ましい。
【００３５】
また、上記スイッチ回路は、上記起動抵抗と上記スイッチング素子の制御端子との間に設けられ、上記入力電圧の低下によりオフするリレーを有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明のスイッチング電源装置は、スイッチング素子の制御端子に接続され、入力電圧をスイッチング素子の制御端子に印加することで該スイッチング素子を起動させる起動抵抗と、上記入力電圧の低下を検出することにより、上記起動抵抗を上記スイッチング素子の制御端子から切り離すスイッチ回路とを備えている構成を有しているので、入力電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることで自機を保護することができ、信頼性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明におけるスイッチング電源装置の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明におけるスイッチング電源装置の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明におけるスイッチング電源装置の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明におけるスイッチング電源装置の第４実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明におけるスイッチング電源装置の第５実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明におけるスイッチング電源装置の第６実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明におけるスイッチング電源装置の第７実施形態を示す回路図である。
【図８】従来のスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の各実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、各実施の形態において、図８に示した従来のスイッチング電源装置２００の部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００３９】
以下の実施の形態１では、本発明のスイッチング電源装置を実現する上で、基礎となる構成を有するスイッチング電源装置について説明しており、その他の実施の形態は、実施の形態１で説明するスイッチ回路を具体的構成で実現しているものである。なお、各実施の形態において説明すること以外の構成は、前述の実施の形態と同じである。それゆえ、説明の便宜上、各実施の形態においては、前述の実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００４０】
〔実施の形態１〕
図１は、本実施の形態のスイッチング電源装置１００の一構成例を示す回路図である。スイッチング電源装置１００は、自励型直流安定電圧を出力するフライバックコンバータであり、いわゆるＡＣ−ＤＣコンバータなどとして好適に実施される。
【００４１】
図１に示すように、スイッチング電源装置１００は、入力端子１ａ・１ｂ、ヒューズ２、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、１次平滑電解コンデンサ６（以下、電解コンデンサ６と略記する）、起動抵抗７、トランジスタ８（スイッチング素子）、コンデンサ９、抵抗１０、制御回路１１、トランス１２、２次整流ダイオード１３（以下、整流ダイオード１３と略記する）、２次平滑電解コンデンサ１４（以下、電解コンデンサ１４と略記する）、抵抗１５、比較回路１６、抵抗１７、出力端子１８ａ・１８ｂ、および、スイッチ回路１９を備えている。すなわち、スイッチング電源装置１００は、図８に示した従来のスイッチング電源装置２００の構成に加えて、スイッチ回路１９を備えている。
【００４２】
スイッチ回路１９は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路１９は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子（制御端子）との間に設けられている。これにより、起動抵抗７の第２端子は、スイッチ回路１９を介して、トランジスタ８のゲート端子に電気的に接続されている。
【００４３】
次に、上記の構成を有するスイッチング電源装置１００の動作について説明する。ここでは、長い時間をかけて入力電源電圧を徐々に低下させる試験が実施されているとし、スイッチ回路１９を備えたことによる動作を中心に説明する。通常の出力動作は、図８のスイッチング電源装置２００を用いて既に述べた通りである。
【００４４】
入力端子１ａ・１ｂに電源電圧が供給され、自励発振により出力端子１８ａ・１８ｂ間からＤＣ電圧（出力電圧）が出力されている。このとき、長い時間をかけて電源電圧を徐々に低下させると、これに応じて、電解コンデンサ６の電圧が低下する。これにより、トランス１２の１次巻線ｎ１に蓄積されるエネルギーが減少するので、補助巻線ｎ３に発生する誘起電圧が徐々に低下し、トランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。
【００４５】
一方、スイッチ回路１９は、電解コンデンサ６の電圧（入力電圧）を検出している。スイッチ回路１９は、電解コンデンサ６の電圧が、予め定められた基準電圧を下回ったことを検出すると、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間を遮断する。これにより、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。
【００４６】
よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。したがって、トランジスタ８に発熱・発火などを発生させること無く、トランジスタ８の破壊を防止し、スイッチング電源装置１００を保護することが可能となる。
【００４７】
このように、スイッチング電源装置１００では、スイッチ回路１９が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出することにより、起動抵抗７をトランジスタ８のゲート端子から切り離す。それゆえ、入力電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１００を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００４８】
〔実施の形態２〕
図２は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０１の一構成例を示す回路図である。図２に示すように、スイッチング電源装置１０１は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてスイッチ回路２０を備えている。
【００４９】
スイッチ回路２０は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路２０は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。スイッチ回路２０は、トランジスタ２１、抵抗２２、および抵抗２３により構成されている。
【００５０】
トランジスタ２１は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。トランジスタ２１のコレクタ端子は、起動抵抗７の第２端子に接続されている。トランジスタ２１のベース端子は、抵抗２２を介して電解コンデンサ６の陽極端子に接続されるとともに、抵抗２３を介して電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。トランジスタ２１のエミッタ端子は、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。
【００５１】
抵抗２２および抵抗２３が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出する検出部を構成し、トランジスタ２１が、起動抵抗７とトランジスタ８との間の導通および遮断を切り替える切替部を構成している。
【００５２】
次に、スイッチ回路２０の動作について説明する。出力動作の間、スイッチ回路２０は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、電解コンデンサ６の分圧抵抗となる抵抗２２・２３によって、分圧抵抗比に応じた電解コンデンサ６の電圧が、トランジスタ２１のベース端子に印加されている。このとき、電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、トランジスタ２１はオン状態となっている。
【００５３】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、トランジスタ２１のベース電圧が低下する。そして、ベース電圧が閾値を下回ると、トランジスタ２１はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００５４】
このように、スイッチング電源装置１０１では、スイッチ回路２０が、電解コンデンサ６の電圧を分圧する２つの抵抗２２・２３と、上記分圧された電圧（分圧電圧）の低下によりオフするトランジスタ２１とを有している。よって、電解コンデンサ６の電圧低下により分圧電圧が低下すると、トランジスタ２１がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０１を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００５５】
〔実施の形態３〕
図３は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０２の一構成例を示す回路図である。図３に示すように、スイッチング電源装置１０２は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてスイッチ回路２４を備えている。
【００５６】
スイッチ回路２４は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路２４は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。スイッチ回路２４は、抵抗２５、抵抗２６、フォトカプラ２７、トランジスタ２８、および抵抗２９により構成されている。
【００５７】
フォトカプラ２７は、発光ダイオード２７ａおよびフォトトランジスタ２７ｂを含む。発光ダイオード２７ａのアノードは、抵抗２５を介して電解コンデンサ６の陽極端子に接続されるとともに、抵抗２６を介して電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。発光ダイオード２７ａのカソードは、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。フォトトランジスタ２７ｂのコレクタ端子は、抵抗２９を介して電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。フォトトランジスタ２７ｂのエミッタ端子は、トランジスタ２８のベース端子に接続されている。トランジスタ２８は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。トランジスタ２８のコレクタ端子は、起動抵抗７の第２端子に接続されている。トランジスタ２８のエミッタ端子は、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。
【００５８】
抵抗２５、抵抗２６、フォトカプラ２７（発光ダイオード２７ａおよびフォトトランジスタ２７ｂ）、および抵抗２９が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出する検出部を構成し、トランジスタ２８が、起動抵抗７とトランジスタ８との間の導通および遮断を切り替える切替部を構成している。
【００５９】
次に、スイッチ回路２４の動作について説明する。出力動作の間、スイッチ回路２４は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、電解コンデンサ６の分圧抵抗となる抵抗２５・２６によって、分圧抵抗比に応じた電解コンデンサ６の電圧が、フォトカプラ２７の発光ダイオード２７ａに印加されている。このとき、電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、フォトカプラ２７の発光ダイオード２７ａが導通（発光）し、フォトトランジスタ２７ｂがオンすることにより、トランジスタ２８はオン状態となっている。
【００６０】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、フォトカプラ２７の発光ダイオード２７ａへの印加電圧が低下する。そして、印加電圧が閾値を下回ると、発光ダイオード２７ａが非導通となる（発光を停止する）。このため、フォトカプラ２７のフォトトランジスタ２７ｂがオフに切り替わるので、トランジスタ２８はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００６１】
このように、スイッチング電源装置１０２では、スイッチ回路２４が、電解コンデンサ６の電圧を分圧する２つの抵抗２５・２６と、上記分圧電圧の低下により発光を停止する発光ダイオード２７ａ、および、発光ダイオード２７ａの発光停止によりオフするフォトトランジスタ２７ｂを含むフォトカプラ２７と、フォトトランジスタ２７ｂのオフによりオフするトランジスタ２８とを有している。よって、電解コンデンサ６の電圧低下により分圧電圧が低下すると、フォトカプラ２７が非導通となりトランジスタ２８がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０２を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００６２】
〔実施の形態４〕
図４は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０３の一構成例を示す回路図である。図４に示すように、スイッチング電源装置１０３は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてスイッチ回路３０を備えている。
【００６３】
スイッチ回路３０は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路３０は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。スイッチ回路３０は、抵抗３１、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）３２、フォトカプラ３３、トランジスタ３４、および抵抗３５により構成されている。
【００６４】
フォトカプラ３３は、発光ダイオード３３ａおよびフォトトランジスタ３３ｂを含む。発光ダイオード３３ａのアノードは、定電圧ダイオード３２および抵抗３１をこの順番に介して、電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。定電圧ダイオード３２は、アノードが発光ダイオード３３ａに接続され、カソードが抵抗３１に接続されている。発光ダイオード３３ａのカソードは、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。フォトトランジスタ３３ｂのコレクタ端子は、抵抗３５を介して電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。フォトトランジスタ３３ｂのエミッタ端子は、トランジスタ３４のベース端子に接続されている。トランジスタ３４は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。トランジスタ３４のコレクタ端子は、起動抵抗７の第２端子に接続されている。トランジスタ３４のエミッタ端子は、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。
【００６５】
抵抗３１、定電圧ダイオード３２、フォトカプラ３３（発光ダイオード３３ａおよびフォトトランジスタ３３ｂ）、および抵抗３５が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出する検出部を構成し、トランジスタ３４が、起動抵抗７とトランジスタ８との間の導通および遮断を切り替える切替部を構成している。
【００６６】
次に、スイッチ回路３０の動作について説明する。出力動作の間、スイッチ回路３０は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、電解コンデンサ６の電圧が、抵抗３１により定電圧ダイオード３２に印加されている。このとき、電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、定電圧ダイオード３２が導通するので、フォトカプラ３３の発光ダイオード３３ａが導通し、フォトトランジスタ３３ｂがオンすることにより、トランジスタ３４はオン状態となっている。
【００６７】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、定電圧ダイオード３２への印加電圧が低下する。そして、印加電圧が閾値を下回ると、定電圧ダイオード３２が非導通となる。このため、フォトカプラ３３の発光ダイオード３３ａが非導通となり、フォトトランジスタ３３ｂがオフに切り替わるので、トランジスタ３４はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００６８】
このように、スイッチング電源装置１０３では、スイッチ回路３０が、電解コンデンサ６の電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオード３２と、定電圧ダイオード３２のアノードからの出力電流がゼロになることにより発光を停止する発光ダイオード３３ａ、および、発光ダイオード３３ａの発光停止によりオフするフォトトランジスタ３３ｂを含むフォトカプラ３３と、フォトトランジスタ３３ｂのオフによりオフするトランジスタ３４とを有している。よって、電解コンデンサ６の電圧低下により分圧電圧が低下すると、定電圧ダイオード３２およびフォトカプラ３３が非導通となりトランジスタ３４がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０３を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００６９】
〔実施の形態５〕
図５は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０４の一構成例を示す回路図である。図５に示すように、スイッチング電源装置１０４は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてサーモスタット３６（スイッチ回路）を備えている。
【００７０】
サーモスタット３６は、発熱の検出に応じて、オンおよびオフ状態が切り替わるものであり、ここでは、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、およびトランジスタ８の発熱を検出している。サーモスタット３６は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。これにより、起動抵抗７の第２端子は、サーモスタット３６を介して、トランジスタ８のゲート端子に電気的に接続されている。サーモスタット３６は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すスイッチ回路として備えられている。
【００７１】
次に、サーモスタット３６の動作について説明する。出力動作の間、サーモスタット３６は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、およびトランジスタ８の発熱が、サーモスタット３６により検出されている。上記発熱は、電源電圧の低下による電流増加によって生じる。電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、通常の発熱となっており、サーモスタット３６はオン状態となっている。
【００７２】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、入力電流が増大する。このため、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、およびトランジスタ８が発熱し、これらの総発熱量が基準値に達すると、サーモスタット３６はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００７３】
このように、スイッチング電源装置１０４では、サーモスタット３６が、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、およびトランジスタ８の総発熱量が基準値以上になるとオフする。よって、電解コンデンサ６の電圧低下により電子部品に所定量の発熱が発生すると、サーモスタット３６がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０４を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００７４】
なお、上述のスイッチング電源装置１０４は、電解コンデンサ６の電圧低下で電子部品が発熱することを利用している。そして、電子部品として、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、およびトランジスタ８の発熱を検出したが、発熱を検出する電子部品は、これに限るわけではない。つまりは、電源電圧の変動によって、流れる電流が影響を受ける電子部品の発熱を検出すればよく、その検出対象は、１つの電子部品であってもよいし、複数の電子部品の総発熱量であってもよい。
【００７５】
また、スイッチング電源装置１０４では、ヒューズ２、フィルタ回路３、サーミスタ４、ブリッジダイオード５、および電解コンデンサ６で構成される回路（交流直流変換部）が、外部から供給されたＡＣ電圧を整流および平滑することで生成したＤＣ電圧を、トランス１２の１次巻線ｎ１へ供給しているが、この部分のＡＣ電圧からＤＣ電圧への変換を行う回路は、これに限らず、種々の構成とすることができる。この回路に構成される電子部品は、発熱の検出対象として好適である。
【００７６】
〔実施の形態６〕
図６は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０５の一構成例を示す回路図である。図６に示すように、スイッチング電源装置１０５は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてスイッチ回路３７を備えている。
【００７７】
スイッチ回路３７は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路３７は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。スイッチ回路３７は、抵抗３８、定電圧ダイオード３９、およびリレー４０により構成されている。
【００７８】
リレー４０は、コイル４０ａおよびスイッチ４０ｂを含む。コイル４０ａの一端は、定電圧ダイオード３９および抵抗３８をこの順番に介して、電解コンデンサ６の陽極端子に接続されている。定電圧ダイオード３９は、アノードがコイル４０ａに接続され、カソードが抵抗３８に接続されている。コイル４０ａの他端は、電解コンデンサ６の陰極端子に接続されている。スイッチ４０ｂの一端は、起動抵抗７に接続されている。スイッチ４０ｂの他端は、トランジスタ８のゲート端子に接続されている。
【００７９】
抵抗３８、定電圧ダイオード３９、およびリレー４０（コイル４０ａ）が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出する検出部を構成し、リレー４０（スイッチ４０ｂ）が、起動抵抗７とトランジスタ８との間の導通および遮断を切り替える切替部を構成している。
【００８０】
次に、スイッチ回路３７の動作について説明する。出力動作の間、スイッチ回路３７は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、電解コンデンサ６の電圧が、抵抗３８により定電圧ダイオード３９に印加されている。このとき、電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、定電圧ダイオード３９が導通するので、コイル４０ａに電流が流れ、スイッチ４０ｂがオンすることにより、リレー４０はオン状態となっている。
【００８１】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、定電圧ダイオード３９への印加電圧が低下する。そして、印加電圧が閾値を下回ると、定電圧ダイオード３９が非導通となる。このため、コイル４０ａへの電流が遮断され、スイッチ４０ｂがオフに切り替わるので、リレー４０はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００８２】
このように、スイッチング電源装置１０５では、スイッチ回路３７が、電解コンデンサ６の電圧が逆方向に印加される定電圧ダイオード３９と、定電圧ダイオード３９のアノードからの出力電流がゼロになることによりオフするリレー４０（コイル４０ａおよびスイッチ４０ｂ）とを有している。よって、電解コンデンサ６の電圧低下により分圧電圧が低下すると、定電圧ダイオード３９が非導通となりリレー４０がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０５を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００８３】
〔実施の形態７〕
図７は、本実施の形態のスイッチング電源装置１０６の一構成例を示す回路図である。図７に示すように、スイッチング電源装置１０６は、図１のスイッチング電源装置１００の構成において、スイッチ回路１９に替えてスイッチ回路４１を備えている。
【００８４】
スイッチ回路４１は、電解コンデンサ６のＤＣ電圧の低下を検出して、起動抵抗７をトランジスタ８から切り離すものである。スイッチ回路４１は、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間に設けられている。スイッチ回路４１は、抵抗３８、並びに、コイル４０ａおよびスイッチ４０ｂを含むリレー４０により構成されている。すなわち、スイッチ回路４１は、図６に示したスイッチ回路３７から定電圧ダイオード３９を除いた構成を有している。
【００８５】
抵抗３８およびリレー４０（コイル４０ａ）が、電解コンデンサ６の電圧低下を検出する検出部を構成し、リレー４０（スイッチ４０ｂ）が、起動抵抗７とトランジスタ８との間の導通および遮断を切り替える切替部を構成している。
【００８６】
次に、スイッチ回路４１の動作について説明する。出力動作の間、スイッチ回路４１は、電解コンデンサ６の電圧を検出している。具体的には、出力動作の間、電解コンデンサ６の電圧が、抵抗３８によりリレー４０のコイル４０ａに印加されている。このとき、電源電圧の入力値が問題ない範囲にある場合は、コイル４０ａに電流が流れ、スイッチ４０ｂがオンすることにより、リレー４０はオン状態となっている。
【００８７】
電源電圧が低下すると、電解コンデンサ６の電圧が低下し、リレー４０のコイル４０ａへの印加電圧が低下する。そして、この印加電圧がゼロまたはほぼゼロになると、コイル４０ａに電流が流れなくなり、スイッチ４０ｂがオフに切り替わるので、リレー４０はオフに切り替わる。これにより、起動抵抗７とトランジスタ８のゲート端子との間が遮断され、電解コンデンサ６からトランジスタ８のゲート端子への電圧供給が停止する。よって、電源電圧が低下した場合、安全に発振を停止させることが可能となる。
【００８８】
このように、スイッチング電源装置１０６では、スイッチ回路４１が、電解コンデンサ６の電圧の低下によりオフするリレー４０（コイル４０ａおよびスイッチ４０ｂ）を有している。よって、電解コンデンサ６の電圧が低下しゼロまたはほぼゼロになると、リレー４０がオフすることによって、起動抵抗７がトランジスタ８から切り離される。したがって、入力電源電圧が低下したとき、安全に発振を停止させることでスイッチング電源装置１０６を保護することが可能となり、信頼性を向上することが可能となる。
【００８９】
以上、実施の形態１〜７について説明した。ここで、上述の各実施形態では、トランジスタ８としてＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いていたが、これに限らず、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、トランジスタ２１，２８，３４としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いていたが、これに限らず、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。
【００９０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、自励式のスイッチング電源装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、スイッチング電源装置の製造方法やスイッチング電源装置の保護方法に関する分野に好適に用いることができる。さらには、本発明のスイッチング電源装置は、各種電子機器に好適に搭載される。
【符号の説明】
【００９２】
１ａ，１ｂ  入力端子
２  ヒューズ（交流直流変換部）
３  フィルタ回路（交流直流変換部、電子部品）
４  サーミスタ（交流直流変換部、電子部品）
５  ブリッジダイオード（交流直流変換部、電子部品）
６  １次平滑電解コンデンサ（交流直流変換部）
７  起動抵抗
８  トランジスタ（スイッチング素子、電子部品）
９  コンデンサ
１０  抵抗
１２  トランス
１３  ２次整流ダイオード
１４  ２次平滑電解コンデンサ
１８ａ，１８ｂ  出力端子
１９  スイッチ回路
２０，２４，３０  スイッチ回路
２１，２８，３４  トランジスタ
２２，２３，２５，２６  抵抗
２７，３３  フォトカプラ
２７ａ，３３ａ  発光ダイオード
２７ｂ、３３ｂ  フォトトランジスタ
３２  定電圧ダイオード
３６  サーモスタット
３７，４１  スイッチ回路
３９  定電圧ダイオード
４０  リレー
４０ａ  コイル
４０ｂ  スイッチ
１００〜１０６  スイッチング電源装置
ｎ１  １次巻線
ｎ２  ２次巻線
ｎ３  補助巻線
【図１】
2012161188.tif 000003
【図２】
2012161188.tif 000004
【図３】
2012161188.tif 000005
【図４】
2012161188.tif 000006
【図５】
2012161188.tif 000007
【図６】
2012161188.tif 000008
【図７】
2012161188.tif 000009
【図８】
2012161188.tif 000010