(57)【要約】【課題】トランスの二次巻線を積み上げて多出力を得る電源装置において、第１の出力電圧を低く制御しても第２の出力電圧が低下しない電源回路をコンパクトな構成で安価に提供する。【解決手段】スイッチングトランスＳＴ１の二次巻線を積み上げて第１の出力ａよりも高い電圧の第２の出力ｂを取り出すように構成された多出力電源装置であって、第１の出力ａの出力回路に、省電力モード時に通常モード時よりも低い電圧を出力させる出力電圧制御回路２が備えられたものにおいて、第２の出力ｂの出力回路に、省電力モード時に、第１の出力ａの出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して第２の出力ｂとして出力するダイオードとコンデンサで構成された倍電圧回路を設ける。【選択図】図１
2013051815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を取り出すように構成された多出力電源装置であって、
前記第１の出力の出力回路に、省電力モード時に通常モード時よりも低い電圧を出力させる出力電圧制御回路が備えられたものにおいて、
前記第２の出力の出力回路に、前記省電力モード時に、前記第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して前記第２の出力として出力する、ダイオードとコンデンサとで構成された倍電圧回路が備えられていることを特徴とする多出力電源装置。
【請求項２】
前記第２の出力回路には、前記倍電圧回路を動作させる出力切替手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の多出力電源装置。
【請求項３】
前記倍電圧回路は、前記第２の出力回路において通常モード時に平滑用として用いられるコンデンサを倍電圧生成時の充電用のコンデンサの一つに兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の多出力電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は多出力電源装置に関し、より詳細には、トランスの二次巻線を積み上げて多出力を得る電源装置において、１の出力について通常の出力電圧よりも低い電圧を出力させる省電力モードを備えた多出力電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の給湯装置においては、給湯待機時の消費電力を削減するために、給湯運転時などの通常の動作モード（通常モード）に加えて、消費電力を抑制した動作モード（省電力モード）を備えたものが提案されている。給湯装置は、この省電力モードにあるとき、給湯装置に備えられたリモコンの表示を消灯させたり（あるいは表示を暗くしたり）するなどして給湯装置で消費される電力が少なくなるように制御される。そのため、この種の給湯装置に用いられる電源装置には、上記省電力モード時に通常モードに比べて低い電圧を出力できる電源装置が使用されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２（ａ）は、このような省電力モードを有する給湯装置に用いられる多出力電源装置の一例を示している。この図２（ａ）に示す電源装置１００は、スイッチングトランスＳＴ１の二次巻線を積み上げることによって出力電圧ａ（たとえば、ＤＣ１５Ｖ）と出力電圧ｂ（たとえば、ＤＣ２５Ｖ）の２つの出力電圧を取り出すように構成された電源装置であって、図にはフライバック方式のスイッチングレギュレータの二次側のみを示している（スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて多出力を得る構成は、たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
この電源装置１００の出力電圧ａ側には、トランスＳＴ１の二次巻線の端子Ｂ−Ｃ間の電圧を整流するダイオードＤ１と、このダイオードＤ１で整流された電圧を平滑するコンデンサＣ１と、出力用のコンデンサＣ３とが備えられている。また、出力電圧ｂ側には、トランスＳＴ１の二次巻線の端子Ａ−Ｃ間の電圧を整流するダイオードＤ２と、このダイオードＤ２で整流された電圧を平滑するコンデンサＣ２と、出力電圧ｂを出力するための三端子レギュレータＩＣ１と、出力用のコンデンサＣ４とが備えられている。そして、出力電圧ａ側には、省電力モード時において通常モード時の出力電圧（ＤＣ１５Ｖ）よりも低い電圧（たとえば、ＤＣ９．３Ｖ）を出力できるようにするために、給湯装置の制御手段を兼ねるマイコン１によって制御される出力電圧制御回路２が備えられている。
【０００５】
ところで、この図２（ａ）に示すように、出力電圧ｂをトランスＳＴ１の二次巻線の積み上げによって得る構成の電源装置において、出力電圧ａ側に出力電圧制御回路２を設けて出力電圧ａの出力電圧を低く制御する構成を採用すると、出力電圧ａの電圧を低く制御することに伴ってトランスＳＴ１の端子Ａの巻線電圧も低下してしまい、出力電圧ｂに所定の電圧（ＤＣ２５Ｖ）を供給することができない。そのため、たとえば、この出力電圧ｂに省電力モード時においても所定の電圧（ＤＣ２５Ｖ）を必要とする回路（たとえば、通信回路など）が接続されるような場合には、当該回路が電圧不足によって動作不能に陥るという問題があった。
【０００６】
そのため、出力電圧ｂ側に出力電圧の低下が許されない回路を接続する場合には、図２（ｂ）に示すような回路構成、すなわち、トランスＳＴ１の二次巻線の端子Ｂ−Ｃの出力をダイオードＤ１，コンデンサＣ１で整流・平滑した電力をＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧して出力電圧ｂを得る構成が採用されていた。つまり、出力電圧ｂ側には、チョークコイルＬ１と、このチョークコイルＬ１とグランドとの間に接続されるスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１のスイッチングを制御する昇圧制御回路５と、この昇圧制御回路５に出力電圧ｂを分圧して供給する分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２とからなる昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路が設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４７５７６号公報
【特許文献１】特開２０００−３２７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような図２（ｂ）に示す構成の電源装置には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【０００９】
すなわち、図２（ｂ）に示すように出力電圧ｂ側に昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ回路を設ける構成では、このような昇圧用の回路に、昇圧制御回路５を構成するＩＣや、スイッチング素子Ｑ１を構成するＦＥＴ、さらにはチョークコイルＬ１といった比較的大きな部品が備えられることから、これらの実装に伴う基板のサイズアップや部品調達のコストアップの問題が生じていた。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、トランスの二次巻線を積み上げて多出力を得る電源装置において、第１の出力電圧を低く制御しても第２の出力電圧が低下しない電源回路をコンパクトな構成で安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の多出力電源装置は、スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を取り出すように構成された多出力電源装置であって、上記第１の出力の出力回路に、省電力モード時に通常モード時よりも低い電圧を出力させる出力電圧制御回路が備えられたものにおいて、上記第２の出力の出力回路に、上記省電力モード時に、上記第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して上記第２の出力として出力する、ダイオードとコンデンサとで構成された倍電圧回路が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１に係る多出力電源装置では、スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を取り出すように構成された多出力電源装置において、第１の出力の出力回路が通常モード時よりも低い電圧を出力する省電力モードに制御された場合に、第２の出力の出力回路では、第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して第２の出力として出力する倍電圧回路が動作するので、第１の出力を省電力モードに制御しても第２の出力の出力電圧は低下しない。
【００１３】
なお、上記倍電圧回路は、比較的小さくかつ安価な部品であるコンデンサとダイオードとで構成されることから、倍電圧回路を付加することによる実装面積の拡大は最小限に抑制されるとともに、これらの部品調達によるコスト上昇も最小限に抑制される。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の多出力電源装置は、請求項１に記載の多出力電源装置において、上記第２の出力回路には、上記倍電圧回路を動作させる出力切替手段が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
この請求項２に係る多出力電源装置では、第２の出力回路に倍電圧回路を動作させる出力切替手段が備えられているので、この出力切替手段により、上記第２の出力の出力回路は、通常モード時には積み上げられた二次巻線から取り出される電力を、また、省電力モード時には倍電圧回路から出力される電力を、それぞれ出力電圧として出力することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項３に記載の多出力電源装置は、請求項１または請求項２に記載の多出力電源装置において、上記倍電圧回路は、上記第２の出力回路において通常モード時に平滑用として用いられるコンデンサを倍電圧生成時の充電用のコンデンサの一つに兼用することを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に係る多出力電源装置では、倍電圧回路を構成するコンデンサの一つが通常モード時には平滑用に用いられるコンデンサで兼用されているので、倍電圧回路の付加に伴う部品点数の増加を抑制でき、倍電圧回路の負荷に伴うコスト上昇をより一層少なく抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る多出力電源装置によれば、スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を取り出すように構成された多出力電源装置であって、上記第１の出力の出力回路に、省電力モード時に通常モード時よりも低い電圧を出力させる出力電圧制御回路が備えられたものにおいて、上記第２の出力の出力回路に、上記省電力モード時に上記第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して上記第２の出力として出力するダイオードとコンデンサとで構成された倍電圧回路が備えられているので、トランスの二次巻線を積み上げて多出力を得る構成を採用しつつ、第１の出力電圧を低く制御しても第２の出力電圧が低下しない電源回路をコンパクトに、かつ、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る多出力電源装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】従来の多出力電源装置の概略構成を示す回路図であって、図２（ａ）はトランスの二次巻線を積み上げて第２の出力を取り出すように構成された電源装置を、また、図２（ｂ）は第２の出力回路に昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを備えた電源装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る多出力電源装置の概略構成の一例を図１に示す。この図１に示す多出力電源装置１０は、スイッチングトランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を出力できるようにしてなる電源装置であって、たとえば、給湯装置のように、異なる電圧の直流電源を必要とし、かつ、消費電力を抑制する制御を行わない通常の動作モード（通常モード）と、消費電力を抑制する制御を行う動作モード（省電力モード）とを備えた機器の電源に用いられる。
【００２１】
この多出力電源装置１０は、フライバック方式のスイッチングレギュレータで構成されており、電源入力側となるスイッチングトランスＳＴ１（以下、「トランスＳＴ１」と称する）の一次巻線には発振制御回路４によって高速にスイッチングされるスイッチング素子Ｑ２が直列に接続されている。
【００２２】
トランスＳＴ１の電源出力側は、二次巻線の端子Ｂ−Ｃ間（端子Ｃは接地）から出力電圧ａを取り出す第１の出力回路と、端子Ａ−Ｃ間から出力電圧ｂを取り出す第２の出力回路とで構成されている。
【００２３】
第１の出力回路には、二次巻線の端子Ｂ−Ｃ間の電圧を整流するダイオードＤ１と、このダイオードＤ１で整流された電圧を平滑するコンデンサＣ１と、出力用のコンデンサＣ３とを備えており、ダイオードＤ１で整流され、コンデンサＣ３で平滑された電圧が出力電圧ａとして出力されるようになっている。本実施形態では、この第１の出力回路は、後述する通常モード時に出力電圧ａとしてＤＣ１５Ｖを出力するようになっており、上記端子Ｂ−Ｃ間の二次巻線の巻数はこの出力電圧に基づいて設定されている。
【００２４】
この第１の出力回路には、当該第１の出力回路から出力される出力電圧ａを制御する出力電圧制御回路２が備えられている。出力電圧制御回路２は、マイコン１から与えられる制御信号に応じて、上記第１の出力回路から出力される出力電圧ａを制御する電圧制御回路であって、この出力電圧制御回路２によって上記第１の出力回路は、通常モード時には出力電圧ａとしてＤＣ１５Ｖを出力する一方、省電力モード時にはＤＣ１５Ｖよりも低い所定の電圧（本実施形態では、ＤＣ９．３Ｖ）を出力するようになっている。
【００２５】
マイコン１は、上記出力電圧制御回路２および後述する出力切替手段の駆動回路３に対して制御信号を与える制御装置であって、本実施形態では、このマイコン１は図示しない給湯装置の制御手段と兼用されている。具体的には、このマイコン１は、上記出力電圧制御回路２および駆動回路３に対して制御信号を与えるためのプログラムの他に、給湯装置の各部を制御する制御プログラムを備えており、給湯装置があらかじめ設定された省電力モードへの移行条件を満たしたときに、当該給湯装置を通常モードから省電力モードに切り替えるようになっている。そして、給湯装置の動作モードを通常モードから省電力モードに切り替えたときには、マイコン１は、上記多出力電源装置１０の出力電圧制御回路２および駆動回路３に対しても省電力モードへの切り替えを指示する制御信号を出力するようになっている。なお、給湯装置の省電力モードが解除される場合には、このマイコン１は、上記多出力電源装置１０の出力電圧制御回路２および駆動回路３に対しても通常モードへの切り替えを指示する制御信号を出力する。
【００２６】
ここで、給湯装置を通常モードから省電力モードに切り替える省電力モードへの移行条件としては、たとえば、給湯装置のリモコン（図示せず）の運転スイッチがオフされたことや、運転スイッチはオン状態であるが給湯待機状態（燃焼部が非燃焼の状態）にあり、かつ、リモコン（図示せず）に対して無操作の状態が一定時間継続したことなどが条件とされる。
【００２７】
そして、この省電力モードは、あらかじめ設定された通常モードへの復帰条件が満たされたときに解除され、給湯装置は通常モードに復帰するようになっている。ここで、この通常モードへの復帰条件としては、たとえば、上記リモコンの運転スイッチをオンにする操作がなされたことや、運転スイッチがオンの状態で省電力モードに入っているときには、燃焼部での燃焼開始やリモコンでの運転スイッチ以外のスイッチ操作がなされたことなどが条件とされる。
【００２８】
一方、第２の出力回路には、二次巻線の端子Ａ−Ｃ間の電圧を整流するダイオードＤ２と、このダイオードＤ２で整流された電圧を平滑するコンデンサＣ２と、三端子レギュレータＩＣ１と、出力用のコンデンサＣ４とが備えられており、ダイオードＤ２で整流され、コンデンサＣ２で平滑された電圧が三端子レギュレータＩＣ１で安定化されて出力電圧ｂとして出力されるようになっている。本実施形態では、この第２の出力回路は、出力電圧ｂとしてＤＣ２５Ｖを出力するようになっており、上記端子Ａ−Ｃ間の二次巻線の巻数はこの出力電圧に設定されている。
【００２９】
そして、本実施形態では、この第２の出力回路に、省電力モード時に、上記第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧を生成して第２の出力回路の出力電圧ｂとして出力する倍電圧回路と、この倍電圧回路を動作させる出力切替手段とが備えられている。
【００３０】
倍電圧回路は、ダイオードとコンデンサとで構成された回路であって、コンデンサＣ２，Ｃ７およびダイオードＤ３，Ｄ４とで構成されている。また、出力切替手段は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ３とその駆動回路３とで構成されている。なお、コンデンサＣ２は、倍電圧回路が動作しないとき（通常モード時）は、上述したように第２の出力回路の平滑用に用いられるコンデンサであるが、倍電圧回路動作時（倍電圧生成時）には後述するように充電用のコンデンサの一つとして用いられている。
【００３１】
具体的には、図１に示すように、ゲート端子が上記駆動回路３に接続されたＦＥＴＱ３のドレイン端子が上記トランスＳＴ１の二次巻線の端子Ｂに接続されるとともに、ソース端子がコンデンサＣ７とダイオードＤ４とを介して三端子レギュレータＩＣ１の入力端子に接続されている。また、コンデンサＣ７とダイオードＤ４のアノード端子との接続部にはアノード端子が接地されたダイオードＤ３のカソード端子が接続されるとともに、ダイオードＤ４のカソード端子と三端子レギュレータＩＣ１の入力端子との接続部には一端が接地されたコンデンサＣ２が接続されている。
【００３２】
また、ＦＥＴＱ３のゲート端子と接続される駆動回路３は、上記マイコン１と接続されており、上記マイコン１からの制御信号に応じてＦＥＴＱ３のオン／オフを制御するように構成されている。つまり、マイコン１から省電力モードに切り替える制御信号を受け付けたときには上記ＦＥＴＱ３をオン（導通）させるとともに、マイコン１から通常モードに切り替える（復帰する）制御信号を受け付けたときには上記ＦＥＴＱ３をオフさせるように構成されている。換言すれば、上記ＦＥＴＱ３は給湯装置の動作モードに連動してオン／オフするように構成されており、給湯装置が省電力モードになるとＦＥＴＱ３がオンして倍電圧回路が動作し、給湯装置が通常モードになるとＦＥＴＱ３もオフして倍電圧回路の動作が停止するように構成されている。
【００３３】
しかして、このように構成された多出力電源装置１０では、給湯装置が省電力モードになるとＦＥＴＱ３がオンして倍電圧回路が動作するので、トランスＳＴ１の一次側のスイッチング素子Ｑ２がオンのときにはトランスＳＴ１の一次巻線と同極性である二次巻線の端子Ｃが高電位となり、コンデンサＣ７がダイオードＤ３によって端子Ｂ−Ｃ間の負の巻線電圧の尖頭値近くまで充電される。一方、スイッチング素子Ｑ２がオフのときにはトランスＳＴ１の一次巻線と逆極性である二次巻線の端子Ｂが高電位となるので、端子Ｂ−Ｃ間の正の巻線電圧とコンデンサＣ７の充電電圧とが直列になってダイオードＤ４によりコンデンサＣ２が充電される。
【００３４】
その結果、トランスＳＴ１の二次巻線の端子Ｂ−Ｃ間の巻線電圧の正負両極の電圧の尖頭値を加算した電圧（第１の出力の出力回路の正極性電圧と負極性電圧とを合算した倍電圧）が三端子レギュレータＩＣ１の入力端子に入力され、出力電圧ｂとして取り出される。
【００３５】
したがって、本実施形態の多出力電源装置では、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータのように高価でサイズアップを伴う回路を用いることなく、第１の出力回路を通常時よりも低い電圧を出力するように制御した場合であっても、第２の出力を低下させることなく安定して取り出すことができる。
【００３６】
なお、第２の出力回路に倍電圧回路を設ける構成では、第１の出力の倍電圧が第２の出力の定格を超えることもあるが、そのような場合には本実施形態に示したように第２の出力に三端子レギュレータのような出力電圧を制限する素子を介することで、第２の出力が定格を超えることを防止することができる。
【００３７】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００３８】
たとえば、上述した実施形態では、本発明の多出力電源装置を給湯装置の電源に用いた場合を示したが、この電源装置は、通常時よりも消費電力を抑制する省電力モードを備えた機器であれば、たとえば、待機時に表示パネルの消灯などを行う待機モードを有する複写機など、給湯装置以外の機器に適用することも可能である。
【００３９】
また、上述した実施形態では、出力電圧ａと出力電圧ｂの２出力の電源装置について示したが、本発明は、トランスの二次巻線を積み上げて第１の出力よりも高い電圧の第２の出力を取り出すように構成された電源装置であれば、第１の出力の出力回路の出力が２以上あってもよく、また、第２の出力の出力回路が２以上設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１                        マイコン
２                        出力電圧制御回路
３                        駆動回路
４                        発振制御回路
ＳＴ１                    スイッチングトランス
Ｃ１，Ｃ２                平滑用コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２                整流用ダイオード
Ｑ２                      スイッチング素子
Ｑ３                      出力切替用ＦＥＴ（出力切替手段）
Ｃ２，Ｃ７，Ｄ３，Ｄ４    倍電圧回路
【図１】
2013051815.tif 000003
【図２】
2013051815.tif 000004