(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電圧の供給に基づくトランスの誘起電圧をダイオード及び平滑コンデンサにより整流平滑して負荷に供給する出力電圧を得る出力回路と、この出力回路に接続した前記平滑コンデンサの放電抵抗とを備えた電源装置において、
出力電圧の設定値付近のリニア動作及び前記出力電圧の設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行う出力制御素子を用いて前記出力電圧を監視し、出力電圧の高低に応じて前記スイッチング電圧の電圧幅を変化させることでこの出力電圧を設定値に制御する出力電圧制御回路と、
前記出力電圧制御回路の前記出力制御素子における出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作を検出して前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させるとともに、前記出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して前記平滑コンデンサの電荷の放電経路を断つ放電回路と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
スイッチング電圧の供給に基づくトランスの誘起電圧をダイオード及び平滑コンデンサにより整流平滑して負荷に供給する出力電圧を得る出力回路と、この出力回路に接続した前記平滑コンデンサの放電抵抗とを備えた電源装置において、出力電圧の設定値付近のリニア動作及び前記出力電圧の設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行う出力制御素子を用いて前記出力電圧を監視し、出力電圧の高低に応じて前記スイッチング電圧の電圧幅を変化させることでこの出力電圧を設定値に制御する出力電圧制御回路と、前記放電抵抗と接地との間に接続した第１のトランジスタと、前記出力制御素子の出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作によりオンして前記第１のトランジスタをオンさせ前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させるとともに、出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して前記第１のトランジスタをオフさせ、前記放電抵抗から接地に至る回路を断つ第２のトランジスタとを備えた放電回路と、を有することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電源装置には負荷へ所定の出力電圧を供給する出力回路に放電抵抗を接続している。
【０００３】
出力電圧が可変タイプの場合、出力電圧を上昇させる場合は問題ないが、下降させる場合、出力電圧は負荷電流及び電源装置内に設けられた放電抵抗により電圧降下が生じて設定値になろうとする。
【０００４】
また、電源装置の負荷がパルス電流で動作する場合、そのパルス電流をなまらす意株で出力回路に設ける平滑コンデンサ（電解コンデンサ）として静電容量値の大きいものを選定する。
【０００５】
このような電源装置の場合、出力電圧を設定値まで下降させようとしてもかなりの時間を要することになる。
【０００６】
図３を参照して従来の電源装置の一例を説明する。
【０００７】
図３に示す従来の電源装置は、電源Ｅからの直流電圧をスイッチングトランジスタＱ1 のスイッチング動作に基づいてスイッチング電圧とし、このスイッチング電圧をトランスＴの一次巻線に供給し、二次巻線の誘起電圧を整流素子であるダイオードＤ1 及び平滑コンデンサＣ1 により整流平滑して負荷に供給する出力電圧Ｖを得る出力回路と、この出力回路における平滑コンデンサＣ1 のプラス極と接地との間に接続した前記平滑コンデンサＣ1 の電荷を放電させる放電抵抗Ｒ6 とを備えている。
【０００８】
スイッチングトランジスタＱ1 は、スイッチング制御部ＩＣ1 の制御の基に電圧幅可変のスイッチング動作を行うようになっている。
【０００９】
また、この電源装置の出力回路には、出力電圧Ｖの設定値Ｖｏ付近のリニア動作及び前記出力電圧Ｖの設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行い、スイッチング制御部ＩＣ1 を制御する出力制御素子ＩＣ2 を用いた出力電圧制御回路１１と、前記平滑コンデンサＣ1 の電荷を前記放電抵抗Ｒ6 を介して放電させる放電回路１２と接続している。
【００１０】
出力電圧制御回路１１は、平滑コンデンサＣ1 のプラス極に接続した発光ダイオードＤ2 及びフォトトランジスタＱP を組み合わせたフォトカプラＰＣ1 と、フォトカプラＰＣ1 と接地との間に接続した抵抗Ｒ3 及び出力制御素子ＩＣ2 とを具備している。
【００１１】
また、出力電圧制御回路１１は、出力制御素子ＩＣ2 によるフォトカプラＰＣ1 の出力電流制御により、スイッチング制御部ＩＣ1 による前記スイッチングトランジスタＱ1 のオン幅を可変させるための出力制御素子駆動回路を具備している。
【００１２】
出力制御素子駆動回路は、フォトカプラＰＣ1 における発光ダイオードＤ2 のアノードと接地との間に直列接続した抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の直列回路と、この抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の直列回路に並列接続した抵抗Ｒ4 、スイッチＳＷ11及びスイッチＳＷ12からなる２連構成の電圧降下スイッチＳＷ10、抵抗Ｒ5 、電圧上昇スイッチＳＷ2 の直列回路と、抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の接続点と、抵抗Ｒ3 、出力制御素子ＩＣ2 の接続点との間に接続した結合コンデンサＣ2 とを具備している。
【００１３】
前記抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の接続点及び電圧降下スイッチＳＷ10、抵抗Ｒ5 の接続点はともに前記出力制御素子ＩＣ2 のゲートに接続されている。
【００１４】
前記放電回路１２は、前記放電抵抗Ｒ6 と接地との間にコレクタ、エミッタを接続した第１のトランジスタＱ2 と、前記放電抵抗Ｒ6 の前記平滑コンデンサＣ1 側の端子と前記電圧降下スイッチＳＷ10における他方のスイッチＳＷ12の一方の端子との間に接続した抵抗Ｒ10と、スイッチＳＷ12の他方の端子と接地との間に接続した抵抗Ｒ9 と、第１のトランジスタＱ2 のベースと接地との間に接続した抵抗Ｒ7 と、スイッチＳＷ12の他方の端子と第１のトランジスタＱ2 のベースとの間に接続したコンデンサＣ3 、抵抗Ｒ8 の直列回路とを具備している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した電源装置における出力電圧Ｖの放電時間ｔは、平滑コンデンサＣ1 の静電容量値をＣ10、放電抵抗Ｒ6 の抵抗値をＲ60、出力電圧Ｖの初期値Ｖｏｕｔ、ダイオードＤ1 の整流出力オフ後時間ｔ時の出力電圧をＶｔとするとき、ｔ＝−Ｃ10・Ｒ60・ｌｎ（Ｖｏｕｔ／Ｖｔ）により決定される。
【００１６】
しかしながら、上述した電源装置においては、以下の問題があった。
【００１７】
即ち、図３に示す電源装置では、放電抵抗Ｒ6 に常時は出力電圧Ｖは印加されず、ダイオードＤ1 の整流出力オフ時にのみコンデンサＣ1 の放電に基づく電圧が印加され、これにより、コンデンサＣ1 の電荷の短時間放電が可能になる。
【００１８】
しかし、その動作を有効にするめに、図３に示すように、第１のトランジスタＱ2 をオンにする信号を生成する２連構成の電圧降下スイッチＳＷ10を出力制御素子駆動回路に設けることが必要となり、回路構成が複雑になるという問題がある。
【００１９】
また、図３に示す電源装置では、出力電圧Ｖが設定値（設定電圧）Ｖｏより上昇した場合に、２連構成の電圧降下スイッチＳＷ10のスイッチＳＷ11、スイッチＳＷ12をオンして出力電圧を降下させると、第１のトランジスタＱ2 は、前記コンデンサＣ3 の静電容量値、抵抗Ｒ8 の抵抗値で定まる時定数により決定される一定の時間ｔ2 だけオンになり、放電抵抗Ｒ6 への印加電圧は図３の下欄に示す波形となって、この結果、出力電圧Ｖは図３の上欄に示すように一定の時間ｔ2 の間に設定値Ｖｏよりも低い０（Ｖ）まで一旦低下し、アンダーシュートの状態となって、負荷を誤動作させる等の支障が生じてしまう。
【００２０】
本発明は、上記の問題を容易に解決し、出力電圧が設定値（設定電圧）より上昇した場合に、放電抵抗による無駄な電力浪費を回避しつつ出力電圧Ｖを設定値に迅速に戻すことが可能な電源装置を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、スイッチング電圧の供給に基づくトランスの誘起電圧をダイオード及び平滑コンデンサにより整流平滑して負荷に供給する出力電圧を得る出力回路と、この出力回路に接続した前記平滑コンデンサの放電抵抗とを備えた電源装置において、出力電圧の設定値付近のリニア動作及び前記出力電圧の設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行う出力制御素子を用いて前記出力電圧を監視し、出力電圧の高低に応じて前記スイッチング電圧の電圧幅を変化させることでこの出力電圧を設定値に制御する出力電圧制御回路と、前記出力電圧制御回路の前記出力制御素子における出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作を検出して前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させるとともに、前記出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して前記平滑コンデンサの電荷の放電経路を断つ放電回路と、を有することを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、出力電圧が設定値より上昇した場合に、放電回路により、前記出力制御素子における出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作を検出し、前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させることで出力電圧を降下させ、また、出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して平滑コンデンサの電荷の放電経路を断ち出力電圧のそれ以上の降下を阻止するようにしたので、出力電圧が設定値より上昇した場合に、放電抵抗による無駄な電力浪費を回避しつつ出力電圧を迅速に設定値に戻すことが可能となる。
【００２３】
請求項２記載の発明は、スイッチング電圧の供給に基づくトランスの誘起電圧をダイオード及び平滑コンデンサにより整流平滑して負荷に供給する出力電圧を得る出力回路と、この出力回路に接続した平滑コンデンサの放電抵抗とを備えた電源装置において、出力電圧の設定値付近のリニア動作及び前記出力電圧の設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行う出力制御素子を用いて前記出力電圧を監視し、出力電圧の高低に応じて前記スイッチング電圧の電圧幅を変化させることでこの出力電圧を設定値に制御する出力電圧制御回路と、前記放電抵抗と接地との間に接続した第１のトランジスタと、前記出力制御素子の出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作によりオンして前記第１のトランジスタをオンさせ前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させるとともに、出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して前記第１のトランジスタをオフさせ、前記放電抵抗から接地に至る回路を断つ第２のトランジスタとを備えた放電回路とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明によれば、出力電圧が設定値より上昇した場合に、放電回路の第２のトランジスタにより、前記出力制御素子における出力電圧の設定値より高い状態のオフ動作を検出し、第１のトランジスタをオンさせることで、前記平滑コンデンサの電荷を前記放電抵抗を介して放電させることで出力電圧を降下させる。
【００２５】
また、第２のトランジスタにより、出力制御素子における前記出力電圧の降下によるリニア動作への復帰状態を検出して、第１のトランジスタをオフさせ、前記放電抵抗から接地に至る回路を断つことで、平滑コンデンサの電荷の放電を停止して出力電圧のそれ以上の降下を阻止するようにしたので、出力電圧が設定値より上昇した場合に、放電抵抗による無駄な電力浪費を回避しつつ出力電圧を迅速に設定値に戻すことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２を参照して本発明の電源装置の実施の形態について詳細に説明する。尚、図１に示す本実施の形態の電源装置において、図３に示す従来の電源装置と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して以下の説明を行う。
【００２７】
図１に示す電源装置は、従来装置と同様、電源Ｅからの直流電圧をスイッチングトランジスタＱ1 のスイッチング動作に基づいてスイッチング電圧とし、このスイッチング電圧をトランスＴの一次巻線に供給し、二次巻線の誘起電圧を整流素子であるダイオードＤ1 及び平滑コンデンサＣ1 により整流平滑して負荷に供給する出力電圧Ｖを得る出力回路と、この出力回路における平滑コンデンサＣ1 のプラス極と接地との間に接続した前記平滑コンデンサＣ1 の電荷を放電させる放電抵抗Ｒ6 とを備えている。
【００２８】
スイッチングトランジスタＱ1 は、スイッチング制御部ＩＣ1 の制御の基に電圧幅可変のスイッチング動作を行うようになっている。
【００２９】
また、この電源装置の出力回路には、出力電圧Ｖの設定値Ｖｏ付近のリニア動作及び前記出力電圧Ｖの設定値より高い状態又は低い状態でオン動作又はオフ動作を行い、スイッチング制御部ＩＣ1 を制御する出力制御素子ＩＣ2 を用いた出力電圧制御回路１１と、前記平滑コンデンサＣ1 の電荷を前記放電抵抗Ｒ6 を介して放電させる放電回路１と接続している。
【００３０】
出力電圧制御回路１１は、平滑コンデンサＣ1 のプラス極に接続した発光ダイオードＤ2 及びフォトトランジスタＱP を組み合わせたフォトカプラＰＣ1 と、フォトカプラＰＣ1 と接地との間に接続した抵抗Ｒ3 及び出力制御素子ＩＣ2 とを具備している。
【００３１】
また、出力電圧制御回路１１は、出力制御素子ＩＣ2 によるフォトカプラＰＣ1 の出力電流制御により、スイッチング制御部ＩＣ1 による前記スイッチングトランジスタＱ1 のオン幅を可変させるための出力制御素子駆動回路を具備している。
【００３２】
出力制御素子駆動回路は、フォトカプラＰＣ1 における発光ダイオードＤ2 のアノードと接地との間に直列接続した抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の直列回路と、この抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の直列回路に対して並列接続した抵抗Ｒ4 、電圧降下スイッチＳＷ1 、抵抗Ｒ5 、電圧上昇スイッチＳＷ2 の直列回路と、抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の接続点と、抵抗Ｒ3 、出力制御素子ＩＣ2 の接続点との間に接続した結合コンデンサＣ2 とを具備している。
【００３３】
前記抵抗Ｒ1 、抵抗Ｒ2 の接続点及び電圧降下スイッチＳＷ1 、抵抗Ｒ5 の接続点はともに前記出力制御素子ＩＣ2 のゲートに接続されている。
【００３４】
前記放電回路１は、前記放電抵抗Ｒ6 と接地との間にコレクタ、エミッタを接続した第１のトランジスタＱ2 と、放電抵抗Ｒ6 、第１のトランジスタＱ2 の直列回路に対して並列に接続した第２のトランジスタＱ3 、抵抗Ｒ11、抵抗Ｒ12の直列回路と、抵抗Ｒ3 、出力制御素子ＩＣ2 の接続点と第２のトランジスタＱ3 のベースとの間に接続した抵抗Ｒ14と、第２のトランジスタＱ3 のエミッタ、ベース間に接続した抵抗Ｒ13とを具備している。さらに、抵抗Ｒ11、抵抗Ｒ12の接続点と第１のトランジスタＱ2 のベースとを接続している。
【００３５】
即ち、本実施の形態の電源装置においては、出力電圧制御回路１１における出力制御素子駆動回路の電圧降下スイッチＳＷ1 を従来装置に比べ簡略化したこと、出力制御素子ＩＣ2 の出力電圧Ｖの設定値Ｖｏ付近のリニア動作及び前記出力電圧Ｖの設定値より高い状態又は低い状態でのオン動作又はオフ動作を、抵抗Ｒ14を介して放電回路１の第２のトランジスタＱ3 により監視し、第１のトランジスタＱ2 をオン、オフ駆動するようにしたことが特徴である。
【００３６】
次に、本実施の形態の電源装置の作用を図２を参照して説明する。
【００３７】
この電源装置においては、前記出力電圧制御回路１１のフォトカプラＰＣ1 の出力信号に基づいてスイッチング制御部ＩＣ1 により制御されるスイッチングトランジスタＱ1 がオン幅可変のスイッチング動作を行い、これにより、前記トランスＴの二次巻線に誘起され、ダイオードＤ1 、コンデンサＣ1 により整流平滑されて出力される出力電圧Ｖを一定にしている。
【００３８】
ここで、出力電圧Ｖを上昇させる目的の電圧上昇スイッチＳＷ2 の動作についての説明は省略する。
【００３９】
出力電圧Ｖが設定値Ｖｏより上昇した場合において、電圧降下スイッチＳＷ1 をオンにすると、出力電圧制御回路１１の出力電圧制御により、スイッチングトランジスタＱ1 のオン幅は限りなく狭くなり、出力電圧Ｖは下降しようとする。
【００４０】
ここで、出力制御素子ＩＣ2 の動作は、出力電圧Ｖが設定値Ｖｏより高い状態にあるため、リニア動作では無くオン、オフ動作となり完全なオフ状態となる。
出力制御素子ＩＣ2 がオフ状態となると、放電回路１の抵抗Ｒ14に接続された第２のトランジスタＱ3 がオンし、抵抗Ｒ11を経由して第１のトランジスタＱ2 をオンさせる。これにより、放電抵抗Ｒ6 を介して平滑コンデンサＣ1 の電荷が放電され、放電抵抗Ｒ6 の印加電圧の波形は図２の下欄に示す波形のように降下していく。従って、出力電圧Ｖを図２の上欄に示すように設定値Ｖｏに迅速に到達させることができる。
【００４１】
次に、出力電圧Ｖが設定値Ｖｏに到達すると、前記出力制御素子ＩＣ2 は、オン、オフ動作からリニア動作の制御動作に戻り、第２のトランジスタＱ3 及び第１のトランジスタＱ2 が各々オフし、平滑コンデンサＣ1 の放電経路は断たれ、放電は完了し、出力電圧Ｖの降下は無くなる。
【００４２】
以上の動作により、設定値Ｖｏに対し、出力電圧Ｖが高い時のみ第１のトランジスタＱ2 をオンさせることで、放電抵抗Ｒ6 の抵抗損失を最小限に抑制しつつ出力電圧Ｖを設定値Ｖｏに迅速に到達させることが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態の電源装置においては、従来装置のように平滑コンデンサＣ1 の放電時間を一定に固定にすることが無いため、出力電圧Ｖが設定値Ｖｏ以下に下降するアンダーシュート現象も無く、負荷の誤動作を回避することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、出力電圧が設定値より上昇した場合に、この状態を検出し、平滑コンデンサの電荷を放電抵抗を介して放電させることで出力電圧を降下させるとともに、出力電圧が設定値に至った状態を検出して平滑コンデンサの電荷の放電を停止してそれ以上の降下を阻止するようにしたので、放電抵抗による無駄な電力浪費を回避しつつ出力電圧を迅速に設定値に戻すことが可能な電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電源装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態の電源装置における出力電圧を降下させる場合の出力電圧及び放電抵抗の印加電圧の変化を示す波形図である。
【図３】従来の電源装置を示す回路図である。
【図４】従来の電源装置における出力電圧を降下させる場合の出力電圧及び放電抵抗の印加電圧の変化を示す波形図である。
【符号の説明】
１  放電回路
１１  出力電圧制御回路
Ｃ  平滑コンデンサ
Ｄ1   整流ダイオード
Ｅ  電源
ＩＣ1   スイッチング制御部
ＩＣ2   出力制御素子
ＰＣ1   フォトカプラ
Ｑ1   スイッチングトランジスタ
Ｑ2   第１のトランジスタ
Ｑ3   第２のトランジスタ
Ｒ6   放電抵抗
ＳＷ1   電圧降下スイッチ
ＳＷ2   電圧上昇スイッチ
Ｔ  トランス
Ｖ  出力電圧
Ｖｏ  設定値
【図１】
0004153589.tif 000002
【図２】
0004153589.tif 000003
【図３】
0004153589.tif 000004
【図４】
0004153589.tif 000005