(57)【要約】【課題】オープン検知プロテクト機能を備えた制御ＩＣにてスイッチングトランスの発振制御を行っている電源回路において、ＡＣ電圧の瞬停時に制御ＩＣがスイッチングトランスの発振制御を停止しないようにする。【解決手段】  スイッチングトランス２０と制御ＩＣ１０とフィードバック回路３０とを備える電源回路１００においてスイッチングトランス２０の１次巻線２０ａの端子２０ａ１に入力される直流電圧＋Ｂが、制御ＩＣ１０のスタートアップ電圧未満になるとフィードバック信号を生成してフィードバック端子ＦＢに入力するＡＣディップ検知回路４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランスと、
所定端子を備え、当該所定端子に所定信号を入力されているときは前記スイッチングトランスの発振制御を行い、前記所定端子に所定信号を入力されていないときは前記スイッチングトランスの発振制御を行わない制御ＩＣと、
前記スイッチングトランスから出力される整流平滑電圧が第１閾値より大きいときは前記所定端子に所定信号を入力し、前記スイッチングトランスから出力される整流平滑電圧が前記第１閾値以下のときは前記所定端子に所定信号を入力しないフィードバック回路と、
を備える電源回路において、
前記スイッチングトランスの１次巻線に入力される直流電圧が第２閾値未満に落ち込むと前記所定信号を生成して前記所定端子に入力する減電圧検出部を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記制御ＩＣは、前記スイッチングトランスの補助巻線から駆動電圧を供給され、
前記フィードバック回路は、フォトカプラを介して前記所定端子に所定信号を入力し、
前記減電圧検出部は、前記直流電圧の伝送ラインとグランドとの間に前記直流電圧の伝送ラインにカソードを向けつつグランドにアノードを向けて接続されたツェナダイオードと、前記ツェナダイオードのアノードにベースを接続されエミッタをグランドに接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタのコレクタにベースを接続され、第１抵抗を介して前記駆動電圧をベースに入力され、前記フォトカプラのフォトトランジスタのコレクタにコレクタを接続され前記フォトトランジスタのエミッタにエミッタを接続された第２トランジスタと、を備え、
前記ツェナダイオードは前記直流電圧が前記第２閾値以上になると降伏し、前記第１トランジスタと前記第２トランジスタは前記ツェナダイオードが降伏するとオンすることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記スイッチングトランスの補助巻線から前記制御ＩＣに駆動電圧を供給する伝送ラインと、
前記伝送ラインとグランドとの間に前記伝送ラインに正極を向けつつグランドに負極を向けて介挿された電解コンデンサと、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記スイッチングトランスの補助巻線から前記制御ＩＣに駆動電圧を供給する伝送ラインを備え、
前記減電圧検出部は、前記直流電圧が前記制御ＩＣのスタートアップ電圧未満のときは前記所定端子に前記所定信号を入力せず、前記直流電圧が前記制御ＩＣのスタートアップ電圧以上になると前記所定端子に前記所定信号を入力することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源回路に関し、特にスイッチングトランスと当該スイッチングトランスの発振制御を行う制御ＩＣと当該制御ＩＣに２次電圧をフィードバックするフィードバック回路とを備える電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器、電子機器において、入力電圧の瞬間的な停止（以下、瞬停と記載する）等による減電圧が起こると誤動作の可能性があり、減電圧を監視して機器を保護する各種の回路が知られている。例えば、特許文献１に記載の減電保護回路は、インバータ回路において、整流回路から供給される直流電圧を監視し、この直流電圧が大きく低下するとマイコンに信号を出力し、これを受けたマイコンが機器の非常停止動作を行う。また、例えば特許文献２には、瞬停時にオン時間が大きくなることを利用して、当該オン時間をＭＡＸ−ＤＵＴＹ検出器で検出し、過負荷保護回路による過負荷保護動作を抑制するスイッチング電源装置が開示されている。また、例えば特許文献３には、１次側の電圧と基準電圧とを比較するコンパレータが１次側の電圧が基準電圧より低下したときに電圧低下信号を出力し、当該電圧低下信号を受信すると電源制御マイコンが制御マイコンを動作状態からリセット状態へ移行させることにより制御エラーを防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４５４１３号公報
【特許文献２】特開２００９−１００４９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８６３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源回路の備えるスイッチングトランスの発振制御を行う制御ＩＣには、オープン検知プロテクト機能を備えたものがある。オープン検知プロテクト機能とは、スイッチングトランスの２次電圧が十分に上昇していないことを示すフィードバック信号をフィードバック回路から入力される状態が一定時間以上連続した場合に、フィードバック経路上に不具合が発生したものとみなして、スイッチングトランスの発振制御を停止する機能である。
【０００５】
ここで、電源回路に対するＡＣ電圧の入力が瞬停してＡＣ電圧が落ち込んだときに、オープン検知プロテクト機能が働いてしまう場合がある。すなわち、ＡＣ電圧の入力が瞬停してＡＣ電圧が落ち込むとスイッチングトランスの１次側の整流平滑電圧も落ち込み、スイッチングトランスの２次出力も落ち込む。このとき、ＡＣ電圧の落ち込みは一瞬であっても、２次出力の落ち込みが一定時間以上継続する可能性があり、制御ＩＣがオープン検知して発振を停止することがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、オープン検知プロテクト機能を備えた制御ＩＣにてスイッチングトランスの発振制御を行っている電源回路であって、ＡＣ電圧の瞬停時に制御ＩＣがスイッチングトランスの発振制御を停止しない電源回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様の１つは、スイッチングトランスと、所定端子を備え、当該所定端子に所定信号を入力されているときは前記スイッチングトランスの発振制御を行い、前記所定端子に所定信号を入力されていないときは前記スイッチングトランスの発振制御を行わない制御ＩＣと、前記スイッチングトランスから出力される整流平滑電圧が第１閾値より大きいときは前記所定端子に所定信号を入力し、前記スイッチングトランスから出力される整流平滑電圧が前記第１閾値以下のときは前記所定端子に所定信号を入力しないフィードバック回路と、を備える電源回路において、前記スイッチングトランスの１次巻線に入力される直流電圧が第２閾値未満に落ち込むと前記所定信号を生成して前記所定端子に入力する減電圧検出部を備える構成としてある。
【０００８】
なお、上述した電源回路は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オープン検知プロテクト機能を備えた制御ＩＣにてスイッチングトランスの発振制御を行っている電源回路であって、ＡＣ電圧の瞬停時に制御ＩＣがスイッチングトランスの発振制御を停止しない電源回路を提供することができる。
請求項２にかかる発明によれば、ＡＣ電圧の瞬停を検出する回路を簡潔かつ具体的な回路構成で実現できる。
請求項３にかかる発明によれば、ＡＣ電圧が瞬停したときにも制御ＩＣの駆動電圧が落ち込みにくく、第２トランジスタを確実に動作させることができる。
請求項４にかかる発明によれば、電源回路の起動時にＡＣ電圧の瞬停を誤検出する可能性を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電源回路の構成を示す要部回路図である。
【図２】ツェナダイオードＤの降伏電圧の説明図である。
【図３】ＡＣディップ検知回路４０を備えない場合の電源回路１００の動作を説明する図である。
【図４】ＡＣディップ検知回路４０を備える場合の電源回路１００の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）本実施形態の構成：
（２）その他変形例：
【００１２】
（１）本実施形態の構成： 
図１は、電源回路の構成を示す要部回路図である。同図において、電源回路１００は、概略、制御ＩＣ１０と、スイッチングトランス２０と、フィードバック回路３０と、ＡＣディップ検知回路４０と、整流平滑回路５０と、整流平滑回路６０と、整流平滑回路７０と、を備えている。なお、本実施形態では、ＡＣディップ検知回路４０が減電圧検出部を構成する。
【００１３】
制御ＩＣ１０は、駆動電圧入力端子Ｖｃｃを備えている。駆動電圧入力端子Ｖｃｃは、整流平滑回路５０を介してスイッチングトランス２０の補助巻線２０ｃが接続されている。補助巻線２０ｃは、一端をグランドに接続され、他端を整流平滑回路５０に接続されている。整流平滑回路５０は、アノードを補助巻線２０ｃの他端に接続しつつカソードを駆動電圧入力端子Ｖｃｃに接続されたダイオード５１と、ダイオード５１のカソードに正極を接続されつつグランドに負極を接続された電解コンデンサ５２と、を備える。当該構成により、駆動電圧入力端子Ｖｃｃには、補助巻線２０ｃに発生する電圧を整流平滑した電圧が駆動電圧として供給される。
【００１４】
制御ＩＣ１０は、制御ＩＣ１０は内部にＦＥＴを内蔵し、フィードバック端子ＦＢとドレイン端子Ｄｒａｉｎと電流検出端子ＣＳとを備えている。制御ＩＣ１０の内部で、ドレイン端子ＤｒａｉｎはＦＥＴのドレイン端子に接続され、電流検出端子ＣＳはＦＥＴのソース端子に接続されている。また、制御ＩＣ１０の外部で、ドレイン端子Ｄｒａｉｎは、スイッチングトランス２０の１次巻線２０ａの一方の端子２０ａ２に接続され、電流検出端子ＣＳは、センス抵抗を介してグランドに接続されている。
【００１５】
スイッチングトランス２０の１次巻線２０ａの他方の端子２０ａ１は、整流平滑回路７０に接続されている。整流平滑回路７０は、例えば外部の商用交流電源から電源回路１００に供給されたＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ回路７１と、ダイオードブリッジ回路７１の出力する脈流を平滑化する電解コンデンサ７２と、を備える。当該構成により、端子２０ａ１には、ＡＣ電源を整流平滑した直流電圧＋Ｂが入力される。
【００１６】
制御ＩＣ１０は、内蔵するＦＥＴのオンオフ制御を行うことにより、１次巻線２０ａに流れる電流の向きが正方向と負方向とで交互に反転させる。オンオフ制御は、例えばＰＷＭ制御により行われる。制御ＩＣ１０は、１次巻線２０ａに流れる電流を電流検出端子ＣＳの電圧に基づいて検出し、当該電圧に基づいてＦＥＴのオンオフ制御を行う。
【００１７】
このとき、スイッチングトランス２０の２次巻線２０ｂには、電磁誘導により、流れる向きが正方向と負方向とで交互に反転する電流が流れる。このようにして２次巻線２０ｂに発生した電流は、整流平滑回路６０にて整流平滑される。整流平滑回路６０は、アノードを２次巻線２０ｂの一方の端子２０ｂ１に接続したダイオード６１と、ダイオード６１のカソードに正極を接続されつつグランドに負極を接続された電解コンデンサ６２と、を備える。以下、整流平滑回路６０にて整流平滑された電圧を整流平滑電圧Ｖｏｕｔと呼ぶことにする。なお、整流平滑電圧Ｖｏｕｔは、例えば、レギュレータ等にて適宜の電圧に調整されて負荷に供給される。
【００１８】
フィードバック回路３０は、整流平滑電圧Ｖｏｕｔを監視しており、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが所望の出力電圧Ｖｔｈ（不図示）を超えるとフィードバック信号をフィードバック端子ＦＢへ入力し、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが出力電圧Ｖｔｈ以下のときはフィードバック信号をフィードバック端子ＦＢへ入力しない。
【００１９】
フィードバック回路３０は、図１において、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、シャントレギュレータ３１、フォトカプラ（図では、発光素子としてのフォトダイオードＰＣ１と受光素子としてのフォトトランジスタＰＣ２）を備えている。整流平滑電圧Ｖｏｕｔの伝送ラインとグランドとの間に、抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列接続しており、整流平滑電圧Ｖｏｕｔを所定割合に分圧した電圧Ｖｄを抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に発生させる。シャントレギュレータ３１はリファレンス端子に電圧Ｖｄを入力されており、抵抗Ｒ３を介してカソードを整流平滑電圧Ｖｏｕｔの伝送ラインに接続され、アノードをグランドに接続されている。シャントレギュレータ３１は、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが出力電圧Ｖｔｈを超えたときにリファレンス端子に入力される電圧Ｖｄによってオンし、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが出力電圧Ｖｔｈ以下のときにリファレンス端子に入力される電圧Ｖｄによってオフする。フォトダイオードＰＣ１は、アノードを抵抗Ｒ４を介して整流平滑電圧Ｖｏｕｔの伝送ラインに接続され、カソードをシャントレギュレータのカソードに接続されている。
【００２０】
すなわち、図１のフィードバック回路３０は、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが所望の出力電圧Ｖｔｈを超えるとシャントレギュレータ３１がオンするため、フォトダイオードＰＣ１が発光し、フォトトランジスタＰＣ２がオンする。その結果、フィードバック端子ＦＢをグランドに引き込み、フィードバック端子ＦＢにはグランド電圧が入力される。このグランド電位が、本実施形態においてフィードバック信号を構成する。一方、整流平滑電圧Ｖｏｕｔが所望の出力電圧Ｖｔｈ以下のときはシャントレギュレータ３１がオフするため、フォトダイオードＰＣ１が発光せず、フォトトランジスタＰＣ２もオンしない。なお、フィードバック端子ＦＢは制御ＩＣ１０の内部で所定電圧にプルアップされており、外部から電圧が入力されていない場合は、フィードバック端子ＦＢの電圧は当該所定電圧となる。
【００２１】
制御ＩＣ１０は、フィードバック端子ＦＢがグランド電圧のとき（フィードバック信号が入力されているとき）はスイッチングトランス２０の発振制御を行い、フィードバック端子ＦＢがプルアップ先の所定電圧のとき（フィードバック信号が入力されていないとき）はスイッチングトランス２０の発振制御を行わない。よって、電源回路の出力する整流平滑電圧Ｖｏｕｔは、ほぼ一定の所望の出力電圧Ｖｔｈ前後に収束する。
【００２２】
また、制御ＩＣ１０は、オープン検知プロテクト機能を備えている。オープン検知プロテクト機能とは、フィードバック回路３０からフィードバック信号を入力される状態が一定時間以上連続した場合に、フィードバック経路上に不具合が発生したものとみなし、出力の異常な上昇を防止するためにスイッチングトランス２０の発振制御を停止する機能である。制御ＩＣ１０は、オープン検知プロテクト機能を備えているため、電源回路１００に対するＡＣ電圧の入力が瞬停して直流電圧＋Ｂが落ち込んだときに、オープン検知してしまう場合がある。
【００２３】
そこで、制御ＩＣ１０のフィードバック端子ＦＢには、ＡＣディップ検知回路４０が接続されている。なお、以下では、フィードバック端子ＦＢが内部で５Ｖにプルアップされ、フィードバック端子の電圧が４．５Ｖ以上の状態（フィードバック回路３０からフィードバック信号を入力されているとみなされる状態）が４０ｍｓ以上連続した場合に、制御ＩＣ１０が、スイッチングトランス２０の発振制御を停止する場合を例に取り説明を行う。
【００２４】
ＡＣディップ検知回路４０は、ツェナダイオードＤと、抵抗Ｒ５〜Ｒ７と、トランジスタＴｒ１と、トランジスタＴｒ２と、を備えている。なお、本実施形態において、トランジスタＴｒ１は第１トランジスタを構成し、トランジスタＴｒ２は第２トランジスタを構成する。
【００２５】
ツェナダイオードＤは、直流電圧＋Ｂの伝送ラインとグランドとの間に、前記直流電圧の伝送ラインにカソードを向けつつグランドにアノードを向けて接続されている。直流電圧＋Ｂの伝送ラインとカソードとは抵抗Ｒ５を介して接続され、グランドとアノードとは抵抗Ｒ６を介して接続されている。トランジスタＴｒ１は、ツェナダイオードＤのアノードにベースを接続され、エミッタをグランドに接続されている。トランジスタＴｒ２は、トランジスタＴｒ１のコレクタにベースを接続され、抵抗Ｒ７を介して駆動電圧入力端子Ｖｃｃにベースを接続され、フォトカプラのフォトトランジスタＰＣ２のコレクタにコレクタを接続され、フォトトランジスタのエミッタにエミッタを接続されている。
【００２６】
ツェナダイオードＤの降伏電圧は、以下のようにして決定される。図２は、ツェナダイオードＤの降伏電圧の説明図である。同図に示す電圧Ｖｂは、直流電圧＋Ｂが十分に上昇して安定したときの電圧であり、電圧Ｖｏｎは駆動電圧入力端子Ｖｃｃに入力したときに制御ＩＣ１０をターンオン可能な駆動電圧（０＜Ｖｏｎ＜Ｖｂ）である。電圧Ｖｏｎは、本実施形態において制御ＩＣ１０のスタートアップ電圧を構成する。ここで、ツェナダイオードＤの降伏電圧は、直流電圧＋Ｂが電圧Ｖｂより小さいときには降伏せず、直流電圧＋ＢがＶｏｎを超えると降伏するように決定される。
【００２７】
このようにツェナダイオードＤの降伏電圧を決定することにより、ＡＣディップ検知回路４０は、直流電圧＋Ｂが制御ＩＣ１０のスタートアップ電圧未満のときは、仮にＡＣディップが発生してもフィードバック端子ＦＢにグランド電圧を入力せず、直流電圧＋Ｂが制御ＩＣ１０のスタートアップ電圧以上になると、ＡＣディップが発生したときにフィードバック端子ＦＢにグランド電圧を入力する。すなわち、電源回路１００の起動時であって、直流電圧＋Ｂの上昇が不十分なときは、ＡＣディップ検知回路４０は動作しないようになっている。
【００２８】
図３は、ＡＣディップ検知回路４０を備えない場合の電源回路１００の動作を説明する図であり、図４は、以上のように構成されたＡＣディップ検知回路４０を備える場合の電源回路１００の動作を説明する図である。
【００２９】
ＡＣディップ検知回路４０を備えない電源回路１００では、図３に示すように、ＡＣ電源が瞬停すると直流電圧＋Ｂにディップが発生し、当該ディップの影響により、２次側の整流平滑電圧Ｖｏｕｔもディップが発生する。このとき、整流平滑電圧Ｖｏｕｔの落ち込み時間ｔｄｉｐが４０ｍｓ以上になると、フィードバック端子ＦＢに４０ｍｓ以上連続してフォードバック信号が入力され、制御ＩＣ１０が発振を停止する。
【００３０】
これに対し、ＡＣディップ検知回路４０を備える電源回路１００では、図４に示すように、ＡＣ電源が瞬停すると直流電圧＋Ｂにディップが発生し、当該ディップの影響により、２次側の整流平滑電圧Ｖｏｕｔにもディップが発生する。しかし、直流電圧＋ＢのディップによってＡＣディップ検知回路４０のツェナダイオードＤが降伏し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がターンオンするため、フィードバック端子ＦＢにはグランド電圧が入力される。よって、整流平滑電圧Ｖｏｕｔの落ち込み時間ｔｄｉｐが４０ｍｓ以上であっても、この間にフィードバック端子ＦＢにフォードバック信号が入力されるため、制御ＩＣ１０は発振を停止しない。
【００３１】
以上説明した実施形態にかかる電源回路１００は、スイッチングトランス２０と制御ＩＣ１０とフィードバック回路３０とを備え、スイッチングトランス２０の１次巻線２０ａの端子２０ａ１に入力される直流電圧＋Ｂが、制御ＩＣ１０のスタートアップ電圧未満になるとフィードバック信号を生成してフィードバック端子ＦＢに入力するＡＣディップ検知回路４０を備える。よって、オープン検知プロテクト機能を備えた制御ＩＣにてスイッチングトランスの発振制御を行っている電源回路において、ＡＣ電圧の瞬停時に制御ＩＣがスイッチングトランスの発振制御を停止しなくなる。
【００３２】
（２）その他変形例： 
なお、上述したＡＣディップ検知回路４０は、上述した実施形態の構成に限るものではなく、他の回路構成で実現してもよく、例えば、ＡＣディップを検出するＡＣディップ検出ＩＣ等で構成してもよい。ＡＣディップ検出ＩＣを用いてＡＣディップを検出する場合は、タイマー回路やディレイ回路を用いることにより、電源回路の起動中にＡＣディップを検出しないようにする。
【００３３】
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０…制御ＩＣ、２０…スイッチングトランス、２０ａ…１次巻線、２０ｂ…２次巻線、２０ｃ…補助巻線、２０ａ１…端子、２０ａ２…端子、２０ｂ１…端子、３０…フィードバック回路、３１…シャントレギュレータ、４０…ＡＣディップ検知回路、５０…整流平滑回路、５１…ダイオード、５２…電解コンデンサ、６０…整流平滑回路、６１…ダイオード、６２…電解コンデンサ、７０…整流平滑回路、７１…ダイオードブリッジ回路、７２…電解コンデンサ、１００…電源回路、ＣＳ…電流検出端子、Ｄｒａｉｎ…ドレイン端子、ＦＢ…フィードバック端子、Ｖｃｃ…駆動電圧入力端子、Ｄ…ツェナダイオード、ＰＣ１…フォトダイオード、ＰＣ２…フォトトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗、Ｔｒ１，Ｔｒ２…トランジスタ、＋Ｂ…直流電圧、Ｖｂ…電圧、Ｖｄ…電圧、Ｖｏｎ…電圧、Ｖｏｕｔ…整流平滑電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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