(57)【要約】【課題】小型化・低コスト化の要求に応えることができる多出力型スイッチング電源装置を提供する。【解決手段】スイッチング素子Ｑ１を制御回路４による制御下でスイッチング動作させて主出力電圧Ｖｂｂを出力する主出力回路２と、主出力電圧Ｖｂｂを降圧して得た従出力電圧Ｖｃｃを出力する従出力回路３とを備えた多出力型スイッチング電源装置１であって、主出力回路２は、主出力電圧Ｖｂｂの過電圧状態および従出力電圧Ｖｃｃの減電圧状態を検出する電圧検出回路５を有する。電圧検出回路５は、主出力電圧Ｖｂｂが過電圧状態になるか、従出力電圧Ｖｃｃが減電圧状態になるとオフ状態からオン状態に切り替わるトランジスタＱ２を含み、制御回路４は、トランジスタＱ２がオン状態になった場合に、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させ、主出力回路２および従出力回路３からの出力を停止させる。【選択図】図１
2013013299.tif 000002
【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を制御回路の制御下でスイッチング動作させて前記トランスの二次巻線に交流電圧を誘起させ、該交流電圧を直流化して得た主出力電圧を出力する主出力回路と、
前記主出力電圧を降圧して得た従出力電圧を出力する従出力回路と、
を備えた多出力型スイッチング電源装置であって、
前記主出力回路は、
前記主出力電圧の過電圧状態および前記従出力電圧の減電圧状態を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が過電圧状態または減電圧状態を検出すると、過電圧状態または減電圧状態を示す信号を前記制御回路に伝達する伝達手段と、
を有し、
前記電圧検出回路は、前記主出力電圧が過電圧状態になるか、または前記従出力電圧が減電圧状態になるとオフ状態からオン状態に切り替わる切替手段を含み、
前記制御回路は、前記切替手段がオン状態になった場合に、前記伝達手段から前記信号を受けて前記スイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、前記主出力回路および前記従出力回路からの出力を停止させることを特徴とする多出力型スイッチング電源装置。
【請求項２】
前記電圧検出回路は、
前記主出力回路と前記従出力回路との間に介装され、前記主出力電圧と前記従出力電圧との電圧差を検出し、該電圧差に応じて導通状態と非導通状態とが切り替えられる電圧差検出素子をさらに含み、
前記電圧差検出素子が非導通状態から導通状態になることで前記主出力電圧の過電圧状態または前記従出力電圧の減電圧状態を検出し、前記切替手段をオフ状態からオン状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の多出力型スイッチング電源装置。
【請求項３】
前記電圧差検出素子は定電圧ダイオードであり、
前記定電圧ダイオードのカソード側が前記主出力回路に接続される一方、アノード側が前記従出力回路に接続されることを特徴とする請求項２に記載の多出力型スイッチング電源装置。
【請求項４】
前記切替手段はＰＮＰ型のトランジスタであり、
前記トランジスタのベースが第１抵抗を介して前記主出力回路の出力の高電位側に接続されるとともに、第２抵抗を介して前記定電圧ダイオードのカソード側に接続され、
前記トランジスタのエミッタが前記主出力回路の出力の高電位側に接続され、
前記トランジスタのコレクタが前記伝達手段に接続されることを特徴とする請求項３に記載の多出力型スイッチング電源装置。
【請求項５】
前記伝達手段はフォトカプラであり、
前記フォトカプラはオン状態とされた前記切替手段から供給される電流を検知することで前記制御回路に前記信号を伝達することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多出力型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、主出力電圧と該主出力電圧を降圧して得た少なくとも１つの従出力電圧とを出力する多出力型スイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多出力型スイッチング電源装置は、主出力回路と少なくとも１つの従出力回路とを有し、複数の負荷回路に同時に電力を供給するものである。この種の多出力型スイッチング電源装置においては、安全上の理由から、いずれかの負荷回路に短絡等の異常が発生し、その負荷回路に電力を供給する従出力電圧が減電圧状態となった場合や主出力電圧が過電圧状態となった場合に、そのことを素早く検知して電力の供給を停止させることが重要である。
【０００３】
図２に、従来の多出力型スイッチング電源装置１’を示す（例えば、特許文献１参照）。この多出力型スイッチング電源装置１’は、主出力電圧として例えば＋２４[Ｖ]を出力する主出力回路２’と、従出力電圧として例えば＋５[Ｖ]を出力する従出力回路３とを備えている。
【０００４】
このうち、主出力回路２’は、トランスＴの一次巻線Ｔ１に接続されたスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路４とを備え、制御回路４がスイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させると二次巻線Ｔ２に交流電圧が誘起されるようになっている。この交流電圧はダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１で整流・平滑され、直流の主出力電圧Ｖｂｂ（＋２４[Ｖ]）として出力される。また、主出力電圧Ｖｂｂの多寡は不図示のフィードバック回路によって制御回路４にフィードバックされ、これにより主出力電圧Ｖｂｂはほぼ一定に保たれる。
【０００５】
従出力回路３は、主にＤＣ−ＤＣコンバータ回路から構成され、主出力電圧Ｖｂｂを降圧して生成した直流の従出力電圧Ｖｃｃ（＋５[Ｖ]）を不図示の負荷回路に出力する。
【０００６】
また、主出力回路２’は、従出力電圧Ｖｃｃの減電圧状態を検出する減電圧検出回路５’と、主出力電圧Ｖｂｂの過電圧状態を検出し、装置を過電圧から保護する過電圧保護回路６とを有する。過電圧保護回路６が有するフォトカプラＰＣは、過電圧のみならず、減電圧検出回路５’で減電圧状態が検出されたことを一次側に伝達する伝達手段としての役割も兼ねている。
【０００７】
この従来の多出力型スイッチング電源装置１’では、何ら異常が発生していない定常時には、減電圧検出回路５’のトランジスタＱ３がオンするのでフォトカプラＰＣに電流は流れないが、従出力電圧Ｖｃｃが減電圧状態になると、トランジスタＱ３がオフするので、ダイオードＤ３および抵抗Ｒ４を通ってフォトカプラＰＣに電流が流れることになる。これにより、減電圧状態となったことが二次側から一次側の制御回路４に伝達され、制御回路４はスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。そして、主出力回路２’および従出力回路３による電力供給は停止する。
【０００８】
一方、この従来の多出力型スイッチング電源装置１’では、主出力電圧Ｖｂｂが過電圧状態になると、過電圧保護回路６の定電圧ダイオードＺＤ２が非導通状態から導通状態になるので、定電圧ダイオードＺＤ２および抵抗Ｒ４を通ってフォトカプラＰＣに電流が流れることになる。これにより、過電圧状態となったことが二次側から一次側の制御回路４に伝達され、従出力電圧Ｖｃｃが減電圧状態になった場合と同様に、主出力回路２’および従出力回路３による電力供給は停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の多出力型スイッチング電源装置１’は、従出力電圧Ｖｃｃの減電圧状態を検知するための減電圧検出回路５’と、主出力電圧Ｖｂｂの過電圧状態を検知するための過電圧保護回路６とを別々に備えているので、部品点数が増加して、実装スペースやコストの増大を招くおそれがあった。このため、従来の多出力型スイッチング電源装置１’では、小型化・低コスト化の要求に応えることが困難であった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、小型化・低コスト化の要求に応えることができる多出力型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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る多出力型スイッチング電源装置は、トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子を制御回路の制御下でスイッチング動作させてトランスの二次巻線に交流電圧を誘起させ、該交流電圧を直流化して得た主出力電圧を出力する主出力回路と、主出力電圧を降圧して得た従出力電圧を出力する従出力回路と、を備えた多出力型スイッチング電源装置であって、
主出力回路は、主出力電圧の過電圧状態および従出力電圧の減電圧状態を検出する電圧検出回路と、電圧検出回路が過電圧状態または減電圧状態を検出すると、過電圧状態または減電圧状態を示す信号を制御回路に伝達する伝達手段と、を有し、
電圧検出回路は、主出力電圧が過電圧状態になるか、または従出力電圧が減電圧状態になるとオフ状態からオン状態に切り替わる切替手段を含み、
制御回路は、切替手段がオン状態になった場合に、伝達手段から信号を受けてスイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、主出力回路および従出力回路からの出力を停止させることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、従来別々の回路により検出されていた主出力電圧の過電圧状態と従出力電圧の減電圧状態とが、一つの電圧検出回路により検出されるので、部品点数を削減することができ、小型化・低コスト化の要求に応えることができる。
【００１４】
上記多出力型スイッチング電源装置は、電圧検出回路が、主出力回路と従出力回路との間に介装され、主出力電圧と従出力電圧との電圧差を検出し、該電圧差に応じて導通状態と非導通状態とが切り替えられる電圧差検出素子をさらに含み、電圧差検出素子が非導通状態から導通状態になることで主出力電圧の過電圧状態または従出力電圧の減電圧状態を検出し、切替手段をオフ状態からオン状態に切り替えるように構成してもよい。
【００１５】
この構成によれば、電圧差検出素子が主出力電圧と従出力電圧との電圧差を検出し、該電圧差に応じて非導通状態から導通状態になることで、確実に主出力電圧の過電圧状態および従出力電圧の減電圧状態を検出することができる。しかも、電圧差検出素子が非導通状態から導通状態になることにより、切替手段がオフ状態からオン状態に切り替えられるので、簡素な構成で伝達手段を介して過電圧状態または減電圧状態を示す信号を制御回路に伝達することができる。
【００１６】
このような電圧差検出素子として定電圧ダイオードを用いるのが好ましく、定電圧ダイオードのカソード側を主出力回路に接続する一方、アノード側を従出力回路に接続すればよい。
【００１７】
また、電圧検出回路の部品点数を削減する観点からは、切替手段としてＰＮＰ型のトランジスタを用いて、次のように回路を構成することが好ましい。すなわち、トランジスタのベースが第１抵抗を介して主出力回路の出力の高電位側に接続されるとともに、第２抵抗を介して定電圧ダイオードのカソード側に接続され、トランジスタのエミッタが主出力回路の出力の高電位側に接続され、トランジスタのコレクタが伝達手段に接続されるように構成することが好ましい。
【００１８】
また、上記多出力型スイッチング電源装置における伝達手段をフォトカプラとし、該フォトカプラがオン状態とされた切替手段から供給される電流を検知することで制御回路に信号を伝達するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小型化・低コスト化の要求に応えることができる多出力型スイッチング電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る多出力型スイッチング電源装置の回路図である。
【図２】従来の多出力型スイッチング電源装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る多出力型スイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明する。
【００２２】
図１に、本発明の一実施形態に係る多出力型スイッチング電源装置１の回路図を示す。同図に示すように、本実施形態に係る多出力型スイッチング電源装置１は、主出力電圧として例えば＋２４[Ｖ]を出力する主出力回路２と、従出力電圧として例えば＋５[Ｖ]を出力する従出力回路３とを備えている。
【００２３】
主出力回路２は、トランスＴの一次巻線Ｔ１に接続されたスイッチング素子（本実施形態では、ＦＥＴを使用）Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路４とを備え、制御回路４がスイッチング素子Ｑ１をスイッチング動作させると二次巻線Ｔ２に交流電圧が誘起されるようになっている。
【００２４】
この交流電圧はダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１で整流・平滑され、直流の主出力電圧Ｖｂｂ（＋２４[Ｖ]）として出力される。主出力電圧Ｖｂｂの多寡は不図示のフィードバック回路によって制御回路４にフィードバックされ、これにより主出力電圧Ｖｂｂはほぼ一定に保たれる。
【００２５】
従出力回路３は、主にＤＣ−ＤＣコンバータ回路から構成され、主出力電圧Ｖｂｂを降圧して生成した直流の従出力電圧Ｖｃｃ（＋５[Ｖ]）を不図示の負荷回路に出力する。
【００２６】
また、主出力回路２には、従出力電圧Ｖｃｃの減電圧状態および主出力電圧Ｖｂｂの過電圧状態を検出する電圧検出回路５が備えられている。
【００２７】
電圧検出回路５は、エミッタが主出力回路２の出力（以下「主出力」という）の高電位側に接続されたＰＮＰ型のトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間に接続された抵抗Ｒ１（本発明の“第１抵抗”に相当）と、アノード側が従出力回路３の出力（以下「従出力」という）の高電位側に接続された定電圧ダイオードＺＤ１（本発明の“電圧差検出手段”に相当）と、トランジスタＱ２のベースと定電圧ダイオードＺＤ１のカソード側との間に接続された抵抗Ｒ２（本発明の“第２抵抗”に相当）と、を備えている。
【００２８】
定電圧ダイオードＺＤ１は、上記のように、カソード側が抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を介して主出力に接続される一方、アノード側が従出力に接続されており、主出力電圧Ｖｂｂと従出力電圧Ｖｃｃとの電圧差を検出し、該電圧差に応じて導通状態と非導通状態とが切り替えられる。
【００２９】
フォトカプラＰＣ（本発明の“伝達手段”に相当）は、トランジスタＱ２のコレクタと主出力および従出力の低電位側との間に接続された発光素子ＰＣ１と、制御回路４に接続された受光素子ＰＣ２とを備えている。フォトカプラＰＣは、主出力電圧Ｖｂｂの過電圧状態または従出力電圧Ｖｃｃの減電圧状態が検出されたことを一次側に伝達する。
【００３０】
上記のように、本実施形態における主出力電圧Ｖｂｂおよび従出力電圧Ｖｃｃの一例は、それぞれ＋２４[Ｖ]、＋５[Ｖ]であり、その差は１９[Ｖ]である。したがって、定電圧ダイオードＺＤ１の設定電圧（降伏電圧）を１９[Ｖ]よりも僅かに高い２０[Ｖ]程度に設定しておけば、何ら異常が発生していない定常時に抵抗Ｒ１に電流が流れることはないので、トランジスタＱ２はオフ状態のままである。
【００３１】
従出力回路３によって電力供給されている負荷回路に短絡等の異常が発生し、従出力が減電圧状態になると、定電圧ダイオードＺＤ１が降伏状態となり、主出力の高電位側から従出力の高電位側に向かって、つまり定電圧ダイオードＺＤ１の逆方向に電流が流れる。そして、この電流による抵抗Ｒ１の電圧降下によって、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧が上昇し、トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切り替わる。具体的には、トランジスタＱ２のオン電圧を１．２[Ｖ]とすると、従出力電圧Ｖｃｃが２．８（＝２４−（２０＋１．２））[Ｖ]以下になると、トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切り替わる。このように、本実施形態では、トランジスタＱ２が本発明の「切替手段」として機能する。
【００３２】
オン状態となっているトランジスタＱ２を介して主出力の高電位側から流れてくる電流、すなわちオン状態とされたトランジスタＱ２のコレクタ電流は、フォトカプラＰＣの発光素子ＰＣ１に流れる。これにより、減電圧状態を示す信号が二次側から一次側の制御回路４に伝達され、制御回路４はスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。そして、主出力回路２および従出力回路３からの出力（主出力回路２および従出力回路３による電力供給）は停止する。
【００３３】
一方、主出力が過電圧状態になると、従出力が減電圧状態になった場合と同様に、定電圧ダイオードＺＤ１が降伏状態となり、定電圧ダイオードＺＤ１の逆方向に電流が流れる。これにより、トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切り替わる。具体的には、主出力電圧Ｖｂｂが２６．２（＝５＋２０＋１．２）[Ｖ]以上になると、トランジスタＱ２がオフ状態からオン状態に切り替わる。その結果、トランジスタＱ２のコレクタ電流がフォトカプラＰＣの発光素子ＰＣ１に流れるので、過電圧状態を示す信号が二次側から一次側の制御回路４に伝達され、制御回路４はスイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。そして、主出力回路２および従出力回路３からの出力は停止する。
【００３４】
結局、本実施形態に係る多出力型スイッチング電源装置１によれば、電圧検出回路５により、主出力の過電圧状態と従出力の減電圧状態とを検出することができるので、部品点数を削減することができ、小型化・低コスト化の要求に応えることができる。
【００３５】
以上、本発明に係る多出力型スイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、電圧検出回路５の切替手段としてＰＮＰ型のトランジスタＱ２を使用しているが、別のトランジスタを使用してもよいし、トランジスタ以外の切替手段を使用してもよい。
【００３７】
また、スイッチング素子Ｑ１と、該スイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路４とは、単一のＩＣによって構成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１    多出力型スイッチング電源装置
２    主出力回路
３    従出力回路
４    制御回路
５    電圧検出回路
ＰＣ    フォトカプラ（伝達手段）
Ｑ１    ＦＥＴ（スイッチング素子）
Ｑ２    トランジスタ（切替手段）
Ｒ１    第１抵抗
Ｒ２    第２抵抗
ＺＤ１    定電圧ダイオード（電圧差検出素子）
【図１】
2013013299.tif 000003
【図２】
2013013299.tif 000004