(57)【要約】【課題】始動時に電力コンバータの出力側に現れる電流のピーク値を低くして始動時でも安定して電源供給装置を動作させることのできるソフトスタート回路を提供する。【解決手段】本願発明のソフトスタート回路は、基準電圧Ｖｒｅｆを用いて電圧Ｖｄｔを生成してＤＴＣ端子に出力するデューティー比設定部４１０と、ＲＥＦ端子から提供される電流を充電する第１キャパシタＣ１と第１キャパシタＣ１の充電電圧を用いて導通と遮断が行われるスイッチＱ１とを含む可変スイッチ部４３０と、ＲＴ端子に並列連結された抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６と、ＣＴ端子に固定された電圧を提供する第２キャパシタＣ２とを含み、スイッチＱ１の遮断時に抵抗Ｒ６に電流を流し、スイッチＱ１の導通時に抵抗Ｒ５、Ｒ６に電流が流れるようにする周波数調節部４２０とを含むことを特徴とする。【選択図】図８
2009011144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号を生成して振幅をパルスの幅に変換する機能を持ち、基準電源を提供する第１端子と、前記キャリア信号の振幅を決定する電圧が入力される第２端子と、前記キャリア信号の周波数を決定する第１値が入力される第３端子と、前記キャリア信号の周波数を決定する第２値が入力される第４端子とが形成されたＰＷＭ制御部に連結されたソフトスタート回路であって、
前記基準電源を用いて第１電圧を生成し、前記第１電圧を前記第２端子に出力するデューティー比設定部と、
前記第１端子から提供される電流を充電する第１キャパシタと前記第１キャパシタの充電電圧を用いて導通と遮断が行われる第１スイッチとを含む可変スイッチ部と、
前記第３端子に並列連結された第１抵抗と第２抵抗と、前記第４端子に固定された電圧を提供する第２キャパシタとを含み、前記第１スイッチの遮断時に前記第２抵抗に電流を流し、前記第１スイッチの導通時に前記第１及び第２抵抗に電流が流れるようにする周波数調節部と
を含むことを特徴とするソフトスタート回路。
【請求項２】
前記デューティー比設定部は、前記第１端子と接地端子との間に直列連結された第３抵抗と第４抵抗とを含み、前記第２端子は前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のソフトスタート回路。
【請求項３】
前記可変スイッチ部は、
前記第１端子に一端が連結された前記第１キャパシタと、前記第１キャパシタの他端に一端が連結された第５抵抗と、前記第５抵抗の他端と接地端子との間に連結された第６抵抗と、前記第５抵抗と前記第６抵抗との接続点に制御端子が連結されて接地端子に出力端が連結されて前記第１抵抗に入力端が連結され、ＰＮＰトランジスターで構成された前記第１スイッチとを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のソフトスタート回路。
【請求項４】
前記周波数調節部は、
前記第１スイッチの入力端と前記第３端子との間に連結された前記第１抵抗と、前記第１抵抗と前記第３端子との接続点と接地端子との間に連結された前記第２抵抗と、前記第４端子と接地端子との間に連結された前記第２キャパシタとから構成されていることを特徴とする請求項３に記載のソフトスタート回路。
【請求項５】
前記第１キャパシタの電流充電時間によってソフトスタート時間を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のソフトスタート回路。
【請求項６】
基準電圧を入力する第１端子と接地端子との間に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗と、
前記第１端子に一端が連結された第１キャパシタと、
前記第１キャパシタの他端に一端が連結された第３抵抗と、
前記第３抵抗の他端と接地端子との間に連結された第４抵抗と、
前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点電圧によってスイッチング動作し、接地端子に出力端が連結されたスイッチと、
前記スイッチの入力端に一端が連結された第５抵抗と、
前記第５抵抗の他端と接地端子との間に連結された第６抵抗と、
接地端子に一端が連結された第２キャパシタと、
前記第１抵抗と第２抵抗との接続点に連結された第２端子と、
前記第５抵抗と前記第６抵抗との接続点に連結された第３端子と、
前記第２キャパシタの他端に連結された第４端子と
を含むことを特徴とするソフトスタート回路。
【請求項７】
前記スイッチは、前記第１キャパシタの充電電圧を用いて遮断されるＰＮＰトランジスターであることを特徴とする請求項６に記載のソフトスタート回路。
【請求項８】
前記第１キャパシタの電流充電時間によってソフトスタート時間を設定することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のソフトスタート回路。
【請求項９】
スイッチング素子を用いて入力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記インバータ部から出力された電圧を所望のレベルの電圧に変換する変圧器部と、前記変圧器部の出力を直流電圧に変換して出力する整流器部とを含む電力コンバータと、
前記電力コンバータの出力に対応したフィードバック電圧を出力する出力電圧検出部と、
キャリア信号を生成して振幅をパルスの幅に変換する機能を持ち、前記出力電圧検出部のフィードバック電圧に対応したデューティー比を有するパルス幅制御信号を出力するＰＷＭ制御部と、
前記パルス幅制御信号に同期したゲート駆動信号を生成して、前記電力コンバータのスイッチング素子を駆動するゲート駆動部と、
前記ＰＷＭ制御部から入力される基準電源によって充電される第１キャパシタと前記第１キャパシタの充電電圧によって導通と遮断が行われる第１スイッチと前記第１スイッチに連結された少なくとも一つの第１抵抗とを含み、前記第１スイッチの導通時に前記第１抵抗に電流が流れるようにするとともに、前記第１スイッチの遮断時に前記第１抵抗に電流が流れないようにして、前記キャリア信号の周波数を調節するソフトスタート回路と
を備えていることを特徴とする電源供給装置。
【請求項１０】
前記ソフトスタート回路は、前記ＰＷＭ制御部の第１〜第４端子に接続され、
前記基準電源を用いて第１電圧を生成し、前記第１電圧を前記第２端子に出力するデューティー比設定部と、
前記第１端子から提供される電流を充電する前記第１キャパシタと前記第１キャパシタの充電電圧を用いて導通と遮断が行われる前記第１スイッチとを含む可変スイッチ部と、
前記第３端子に並列連結された第１抵抗と第２抵抗と、前記第４端子に固定された電圧を提供する第２キャパシタとを含み、前記第１スイッチの遮断時に前記第２抵抗に電流を流し、前記第１スイッチの導通時に前記第１抵抗と前記第２抵抗に電流が流れるようにする周波数調節部と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の電源供給装置。
【請求項１１】
前記デューティー比設定部は、前記第１端子と接地端子との間に直列連結された第３抵抗及び第４抵抗を含み、前記第２端子は前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点に連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の電源供給装置。
【請求項１２】
前記可変スイッチ部は、
前記第１端子に一端が連結された前記第１キャパシタと、前記第１キャパシタの他端に一端が連結された第５抵抗と、前記第５抵抗の他端と接地端子との間に連結された第６抵抗と、前記第５抵抗と前記第６抵抗との接続点に制御端子が連結されて接地端子に出力端が連結されて前記第１抵抗に入力端が連結され、ＰＮＰトランジスターで構成された前記第１スイッチとを含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電源供給装置。
【請求項１３】
前記周波数調節部は、
前記第１スイッチの入力端と前記第３端子との間に連結された前記第１抵抗と、前記第１抵抗と前記第３端子との接続点と接地端子との間に連結された前記第２抵抗と、前記第４端子と接地端子との間に連結された前記第２キャパシタとから構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の電源供給装置。
【請求項１４】
前記第１キャパシタの電流充電時間によってソフトスタート時間を設定することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅変調制御器の出力を調節するソフトスタート回路及びこのソフトスタート回路を含んだ電源供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源供給装置は、一定レベルの電源を必要とするプラズマ表示装置や液晶表示装置のような平板表示装置、各種電気電子装置などに備えられている。これら電源供給装置の中でＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を使用する電源供給装置は電力コンバータとパルス幅変調制御装置を含んでいる。
【０００３】
電力コンバータは、所定の入力電圧から所望の出力電圧を出力する装置であって、高いスイッチング周波数で動作しながらも、スイッチング損失が比較的少なくて、非対称的に動作するハーフブリッジコンバータ、能動クランプフォワードコンバータ及び位相遷移型フルブリッジコンバータなどがある。
【０００４】
また、パルス幅変調制御装置は、電力コンバータの出力を監視して出力が一定となるように電力コンバータの動作を制御する。つまり、パルス幅変調制御装置は初期始動から正常動作及び動作中止前まで電力コンバータの動作及び出力を制御する。
【０００５】
パルス幅変調方式の電力コンバータは正常動作時に設定されたデューティー比で動作するが、正常動作時のデューティー比は設計によって任意に設定されている。例えば、正常動作時のデューティー比は３５％や４０％、４５％等に設定されて最大５０％まで設定されている。そして、場合によっては正常動作時のデューティー比は５０％を超えて設定することもできる。
【０００６】
ところで、初期始動時に正常動作時のデューティー比で電力コンバータを動作させると、電力コンバータの出力側に突然の過負荷が発生することがある。この問題を解決するという理由でソフトスタート方式が提案された。ソフトスタート方式は、小さいデューティー比の駆動信号で電力コンバータを駆動させた後、時間が経過するにつれて徐々にデューティー比を増やして正常動作時のデューティー比にする方式である。
【０００７】
ここで、図１と図２を参照して、正常動作時の電流変化とソフトスタート方式による始動時の電流変化を説明する。
【０００８】
図１は、一般的な電力コンバータの正常動作時におけるデューティー電圧と出力電流の波形図であって、Ｖｄはスイッチング素子の導通／遮断を制御する動作信号であり、ＩＬＫは動作信号のデューティー比に対応した変圧器の１次側電流である。
【０００９】
正常動作時の動作信号（Ｖｄ）は一周期（Ｔｓ）に対してハイ区間（ＤＴｓ）とロー区間（（１−Ｄ）Ｔｓ）に区分されているが、ハイ区間（ＤＴｓ）の長さをロー区間（（１−Ｄ）Ｔｓ）の長さに比して同程度にし、大きな違いが生じないようにしている。これにより変圧器の１次側に現れる電流（ＩＬＫ）は、図１に示すようにハイ区間（ＤＴｓ）の長さだけ徐々に上昇し、最大でｐｅａｋ１の大きさを有することになる。
【００１０】
図２は一般的な電力コンバータをソフトスタート方式で始動する場合のデューティー電圧と出力電流の波形図であり、Ｖｄはスイッチング素子の導通／遮断を制御する動作信号（Ｖｄ）であり、ＩＬＫ’は動作信号のデューティー比に対応した変圧器の１次側電流である。
【００１１】
始動時の動作信号（Ｖｄ）は、正常動作時と同様に一周期（Ｔｓ）においてハイ区間（ＤＴｓ）とロー区間（（１−Ｄ）Ｔｓ）に区分されるが、２次側に突然の過負荷が生じることを防止するために、ハイ区間（ＤＴｓ）の長さがロー区間（（１−Ｄ）Ｔｓ）の長さに比べて非常に小さい。つまり、始動時の動作信号は、正常動作時の動作信号よりもデューティー比が小さくなる。これにより、１次側に現れる電流（ＩＬＫ’）は図２に示すように、ハイ区間（ＤＴｓ）が短い分だけ非常に速く上昇し、最大でｐｅａｋ２の大きさになるが、このピーク値（ｐｅａｋ２）は正常動作時のピーク値（ｐｅａｋ１）よりも高い。
【００１２】
そして、電力コンバータの特徴により変圧器の１次側に流れる電流は変圧器の２次側に誘導され、それによって変圧器の２次側にも変圧器の１次側に現れる電流（ＩＬＫ’、ＩＬＫ）の波形が現れる。
【００１３】
この結果、変圧器の２次側には正常動作時よりも始動時に高いピーク値の電流が現れ、ソフトスタート方式を使わない電力コンバータでは変圧器の２次側に更に高いピーク値の電流が現れる。このような理由により電力コンバータでは始動時に現れる高いピーク値の電流によって素子が焼損するという危険がある。
【特許文献１】韓国登録特許５９１０３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、ソフトスタート方式で電力コンバータを始動する場合に変圧器の２次側に低いピーク値の電流が発生するようにしたソフトスタート回路及びこのソフトスタート回路を含んだ電源供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の一つの特徴によれば、キャリア信号を生成して振幅をパルスの幅に変換する機能を持ち、基準電源を提供する第１端子と、前記キャリア信号の振幅を決定する電圧が入力される第２端子と、前記キャリア信号の周波数を決定する第１値が入力される第３端子と、前記キャリア信号の周波数を決定する第２値が入力される第４端子とが形成されたＰＷＭ制御部に連結されたソフトスタート回路が提供される。このソフトスタート回路は、前記基準電源を用いて第１電圧を生成し、前記第１電圧を前記第２端子に出力するデューティー比設定部と、前記第１端子から提供される電流を充電する第１キャパシタと前記第１キャパシタの充電電圧を用いて導通と遮断が行われる第１スイッチとを含む可変スイッチ部と、前記第３端子に並列連結された第１抵抗と第２抵抗と、前記第４端子に固定された電圧を提供する第２キャパシタとを含み、前記第１スイッチの遮断時に前記第２抵抗に電流を流し、前記第１スイッチの導通時に前記第１及び第２抵抗に電流が流れるようにする周波数調節部とを含んでいる。
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の他の特徴によれば、ソフトスタート回路が提供される。このソフトスタート回路は、基準電圧を入力する第１端子と接地端子との間に直列連結された第１抵抗及び第２抵抗と、前記第１端子に一端が連結された第１キャパシタと、前記第１キャパシタの他端に一端が連結された第３抵抗と、前記第３抵抗の他端と接地端子との間に連結された第４抵抗と、前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点電圧によってスイッチング動作し、接地端子に出力端が連結されたスイッチと、前記スイッチの入力端に一端が連結された第５抵抗と、前記第５抵抗の他端と接地端子との間に連結された第６抵抗と、接地端子に一端が連結された第２キャパシタと、前記第１抵抗と第２抵抗との接続点に連結された第２端子と、前記第５抵抗と前記第６抵抗との接続点に連結された第３端子と、前記第２キャパシタの他端に連結された第４端子とを含んでいる。
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明のまた他の特徴によれば、電源供給装置が提供される。この電源供給装置は、スイッチング素子を用いて入力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記インバータ部から出力された電圧を所望のレベルの電圧に変換する変圧器部と、前記変圧器部の出力を直流電圧に変換して出力する整流器部とを含む電力コンバータと、前記電力コンバータの出力に対応したフィードバック電圧を出力する出力電圧検出部と、キャリア信号を生成して振幅をパルスの幅に変換する機能を持ち、前記出力電圧検出部のフィードバック電圧に対応したデューティー比を有するパルス幅制御信号を出力するＰＷＭ制御部と、前記パルス幅制御信号に同期したゲート駆動信号を生成して、前記電力コンバータのスイッチング素子を駆動するゲート駆動部と、前記ＰＷＭ制御部から入力される基準電源によって充電される第１キャパシタと前記第１キャパシタの充電電圧によって導通と遮断が行われる第１スイッチと前記第１スイッチに連結された少なくとも一つの第１抵抗とを含み、前記第１スイッチの導通時に前記第１抵抗に電流が流れるようにするとともに、前記第１スイッチの遮断時に前記第１抵抗に電流が流れないようにして、前記キャリア信号の周波数を調節するソフトスタート回路とを備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、始動時に電力コンバータの出力側に現れる電流のピーク値を低くできるので、始動時にも安定して電源供給装置を動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様に異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分については類似した図面符号を付するものとする。
【００２０】
また、ある部分が何らかの構成要素を“含む”とする場合、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素を更に包含できるものであることを意味する。
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係るソフトスタート回路及びこのソフトスタート回路を含んだ電源供給装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態に係る電源供給装置の概略的な構成図である。図３に示すように、本発明の実施形態に係る電源供給装置は、電力コンバータ１００と、出力電圧検出部２００と、ＰＷＭ制御部３００と、ソフトスタート回路４００と、ゲート駆動部５００とを含んでいる。
【００２３】
電力コンバータ１００は、キャパシタと電力用スイッチング素子とを含み、入力される直流電圧（Ｖｓ）を交流電圧に変えるインバータ部１１０と、インバータ部１１０の出力を変圧して２次側に出力する変圧器部１２０と、変圧器部１２０の２次側に連結されて１次側から誘導された電圧を直流電圧に変える整流器部１３０とを含んでいる。電力コンバータ１００は、インバータ部１１０の電力用スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比率（デューティー比）を調節することで入力される電圧（Ｖｓ）を所望の電圧に変換して出力している。
【００２４】
出力電圧検出部２００は、電力コンバータ１００の出力端に連結され、電力コンバータ１００の出力電圧（Ｖｏ）を検出して出力電圧（Ｖｏ）に正比例するフィードバック電圧（Ｖ１）をＰＷＭ制御部３００に出力している。
【００２５】
ＰＷＭ制御部３００は、出力電圧検出部２００から入力されるフィードバック電圧（Ｖ１）と、設定されているデューティー比基準電圧とを比較して、その比較差に相当するパルス幅制御信号（Ｖ２）をゲート駆動部５００に出力する。
【００２６】
ソフトスタート回路４００は、ＰＷＭ制御部３００に連結され、始動時にパルス幅制御信号（Ｖ２）のデューティー比を制御して、電源供給装置をソフトスタートさせるようにしており、その後設定されたソフトスタート時間が終わるとパルス幅制御信号（Ｖ２）のデューティー比を正常動作時のデューティー比にするように制御している。
【００２７】
ゲート駆動部５００は、ＰＷＭ制御部３００から出力されたパルス幅制御信号（Ｖ２）によりゲート駆動信号（Ｖｇ）を生成する。そして、このゲート駆動信号（Ｖｇ）をインバータ部１１０に含まれている電力用スイッチング素子のゲートに印加する。これにより、電力用スイッチング素子はゲート駆動信号（Ｖｇ）の値に応じて導通又は遮断されることになる。
【００２８】
次に、図３に示した電源供給装置に含まれる電力コンバータ１００の一例を図４に基づいて説明する。
【００２９】
図４に示すように、電力コンバータ１００は電源供給装置に用いられる公知な全種類の電力コンバータを適用することができる。全ての種類のコンバータの中で、特に変圧器部１２０の１次側電流波形がフィルタリングなしに変圧器部１２０の２次側に現れる形式、つまり出力インダクタがない電力コンバータにおいて、本発明の効果は顕著に発揮されることになる。
【００３０】
図４に示す電力コンバータは、出力インダクタがない形式の共振コンバータであって、発明の名称を“出力インダクタが不要な高効率電力変換回路”とする特許文献１（韓国登録特許５９１０３３号）に記載されている。
【００３１】
特許文献１に記載されている形式の共振コンバータ１００を簡略に説明すれば、この種の共振コンバータに用いられるインバータ部１１０は、入力電圧を交流電圧に変える電力用スイッチング素子のトランジスター（ＱＡ、ＱＭ）を具備し、図３に示すゲート駆動部５００から提供されるゲート駆動信号を受信して導通及び遮断の動作が行われ、トランジスター（ＱＡ、ＱＭ）によって変換された交流電圧をクランプして出力するキャパシタ（ＣＨ）とインダクタ（ＬＫ）とを含んでいる。このような共振コンバータ１００の変圧器部１２０は１次側インダクタ（ＬＫ）に流れる電流の大部分を変圧器の相互誘導作用によって２次側に流し、捲線比によって２次側に形成される電圧を変化させる。この共振コンバータ１００の整流器部１３０は、２次側に流れる電流の方向によってキャパシタ（ＣＳＡ）とキャパシタ（ＣＳＢ）にそれぞれ電流を充電し、出力キャパシタ（ＣＯ）に一定の充電電圧を形成させている。
【００３２】
このような動作によって、共振コンバータ１００は、整流器部１３０に出力インダクタを使わないので、スイッチング損失を減少させて高効率化を可能にしている。しかしながら、この共振コンバータ１００では、トランジスター（ＱＭ）の導通／遮断によって１次側インダクタ（ＬＫ）に現れる電流波形が、図１及び図２に示すように整流器部１３０にそのまま現れる特徴があり、それによって始動時には図２に示すような高いピーク値の電流が出力キャパシタ（ＣＯ）に印加される。
【００３３】
次に、図３に示す電源供給装置の構成のうちＰＷＭ制御部３００の一例を図５に基づいて説明する。図５は、本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御部３００の内部構成を示す図である。
【００３４】
本発明のＰＷＭ制御部３００は、振幅をパルスの幅に変換する機能（パルス幅変調機能）を持った全てのＰＷＭ制御器を適用することができ、一般に集積回路の形態で製作され、例えば図５に示す内部構成を有している。
【００３５】
本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御部３００は、基準電圧提供部３１０と、周波数生成部３２０と、デューティー演算部３３０と、デューティー制御信号生成部３４０とを含んでいる。
【００３６】
基準電圧提供部３１０は、三角波又はのこぎり波などのキャリア信号を生成するためにソフトスタート回路４００に基準電圧（Ｖｒｅｆ）を提供する。
【００３７】
周波数生成部３２０は、ソフトスタート回路４００から入力された第１変数値（Ｒｔ）と、第２変数値（Ｃｔ）と、第３変数値（Ｖｄｔ）とを用いて、図６に示すキャリア信号を生成する。この時、生成されるキャリア信号の周波数をｆｃとすれば、ｆｃ＝１/（２πＲＣ）という周波数公式で表される。ここでＲは抵抗値変数、Ｃはキャパシタンス変数である。
【００３８】
第１変数値（Ｒｔ）は前記周波数公式の抵抗値（Ｒ）に対応する変数値であり、抵抗によって生成された電流値である。そして、第２変数値（Ｃｔ）は前記周波数公式のキャパシタンス（Ｃ）に対応する変数値であって、キャパシタによって生成される電圧値である。第３変数値（Ｖｄｔ）はキャリア信号のピーク値を決める変数値であって、抵抗によって生成される電圧値である。ここで、第１変数値（Ｒｔ）と第３変数値（Ｖｄｔ）を決定する抵抗は互いに違っている。
【００３９】
キャリア信号では図６の（ａ）に示すようにスロープ充電形態ののこぎり波（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｓａｗｔｏｏｔｈ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）と、図６の（ｂ）に示すような対称な３角形（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ  ｔｒｉａｎｇｌｅ）の三角波があり、図示していないスロープ放電形態ののこぎり波（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓａｗｔｏｏｔｈ  ｗａｖｅｆｏｒｍ）やデュアルスロープ（ｄｕａｌ  ｓｌｏｐｅ）の三角波などもある。
【００４０】
公知のように、キャリア信号の一周期（Ｔｓ）の長さは周波数公式によって発振器（図９参照）に連結された抵抗とキャパシタとによって決定される。従って、周波数生成部３２０から出力されるキャリア信号は第１変数値（Ｒｔ）と第２変数値（Ｃｔ）とによって一周期（Ｔｓ）の長さと周波数が決定される。そして、知られたＰＷＭ回路でキャリア信号のピーク値とキャリア信号の振幅を決定する。従って、図６に示すように周波数生成部３２０から出力されるキャリア信号は、第３変数値（Ｖｄｔ）によってピーク値（Ｖｋ）と振幅が決定される。例えば、第３変数値（Ｖｄｔ）が高ければキャリア信号の振幅は広くなって、第３変数値（Ｖｄｔ）が小さければキャリア信号の振幅は狭くなる。
【００４１】
デューティー演算部３３０は周波数生成部３２０で生成されたキャリア信号と、出力電圧検出部２００から出力されたフィードバック電圧（Ｖ１））とを入力にし、この二つの信号を比較する。
【００４２】
例えば、図６に示すようにデューティー演算部３３０は、ピーク値（Ｖｋ）に上昇する第１区間の電圧と、入力されたフィードバック電圧（Ｖ１）とを比較し、第１区間の電圧がフィードバック電圧（Ｖ１）と同じになる時点で第１出力を生成する。そして、デューティー演算部３３０は第１区間の電圧と第３変数値（Ｖｄｔ）とを比較して、第１区間の電圧が第３変数値（Ｖｄｔ）、つまりピーク値（Ｖｋ）になる時の出力を第２出力として生成する。
【００４３】
デューティー制御信号生成部３４０は、デューティー演算部３３０から入力される第１出力と第２出力とを用いてＰＷＭ信号、つまりパルス幅制御信号（Ｖ２）を生成して出力する。この時、デューティー制御信号生成部３４０は第１出力に同期してパルス幅制御信号（Ｖ２）をオフの状態からオンの状態にトグルさせ、第２出力に同期してパルス幅制御信号（Ｖ２）をオンの状態からオフの状態にトグルさせる。従って、パルス幅制御信号（Ｖ２）は第１出力と第２出力とによってデューティー比を決定する。
【００４４】
次に、図３に示す電源供給装置の構成のうちソフトスタート回路４００の構成を図７及び図８に基づいて説明する。
【００４５】
図７は、本発明の実施形態に係るソフトスタート回路の概略的な構成図である。
【００４６】
図７に示すように、本発明の実施形態に係るソフトスタート回路４００は、デューティー比設定部４１０と、周波数調節部４２０と、可変スイッチ部４３０とを含んでいる。
【００４７】
デューティー比設定部４１０は、ＰＷＭ制御部３００から基準電圧（Ｖｒｅｆ）を受信し、始動及び正常動作中にいつも固定したレベルの第３変数値（Ｖｄｔ）を周波数生成部３２０に提供する。例えば、正常動作時にパルス幅制御信号（Ｖ２）のデューティー比が５０％であれば、５０％のデューティー比を有するパルス幅制御信号（Ｖ２）が生成されるような第３変数値（Ｖｄｔ）が常に出力される。
【００４８】
周波数調節部４２０は、パルス幅制御信号（Ｖ２）の周波数を決定する第１変数値（Ｒｔ）と第２変数値（Ｃｔ）を周波数生成部３２０に提供し、始動時点と正常動作時点で第１変数値（Ｒｔ）のレベルを別にして提供する。始動時である場合には周波数調節部４２０は始動時から設定された第１時間の間だけ第１変数値（Ｒｔ）を第１レベルで出力し、キャリア信号の一周期（Ｔｓ）の長さを短くする。そして、第１時間が経過した後には第１変数値（Ｒｔ）を第２レベルで出力して、キャリア信号の一周期（Ｔｓ）の長さを長くする。この時、周波数調節部４２０は、始動時及び正常動作時ともに常時固定した第２変数値（Ｃｔ）を出力する。
【００４９】
可変スイッチ部４３０は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を入力として周波数調節部４２０に連結され、始動時点から第１時間が経過すると、第１変数値（Ｒｔ）が第２レベルになるように周波数調節部４２０の動作を制御する。
【００５０】
以下、図８を参照して、図７に示すソフトスタート回路４００についての具体的な例をＰＷＭ制御部３００と共に説明する。図８は本発明の実施形態に係るソフトスタート回路４００の回路図であって、ＴＬ４９４ＩＣであるＰＷＭ制御器と一緒に使用する場合を示す図面である。ここで、ＴＬ４９４ＩＣは米国のテキサスインスツルメント社で開発されて市場に発表されたＰＷＭ  ＩＣであり、製品の内部回路及び製品の仕様とチップの各ピンに対する説明書が公開されている製品である。理解を助けるために、図９にＴＬ４９４ＩＣの内部構成を、図５に示すＰＷＭ制御部３００の内部構成と関連付けて示した。図９に示すＴＬ４９４ＩＣは既に公知されたものであるので、詳細な説明は省略する。
【００５１】
デューティー比設定部４１０は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）が入力されるＲＥＦ端子と第３変数値（Ｖｄｔ）を出力するＤＴＣ端子とを有し、ＲＥＦ端子とＤＴＣ端子との間に連結された抵抗（Ｒ１）と、ＤＴＣ端子と接地端子との間に連結された抵抗（Ｒ２）とを含んでいる。ここで、抵抗（Ｒ１）と抵抗（Ｒ２）との接続点に連結されたＤＴＣ端子からは第３変数値（Ｖｄｔ）が出力される。抵抗（Ｒ１）と抵抗（Ｒ２）は、正常動作時に出力されるパルス幅制御信号（Ｖ２）のデューティー比に対応した第３変数値（Ｖｄｔ）となるように各抵抗値が設定されている。ここで、ＲＥＦ端子とＤＴＣ端子はＴＬ４９４ＩＣのＲＦＥ端子とＤＴＣ端子にそれぞれ連結されている。
【００５２】
周波数調節部４２０は、周波数生成部３２０に第１変数値（Ｒｔ）を提供するＲＴ端子と、周波数生成部３２０に第２変数値（Ｃｔ）を提供するＣＴ端子とを有し、ＣＴ端子と接地端子との間に連結されたキャパシタ（Ｃ２）と、ＲＴ端子と接地端子との間に連結された抵抗（Ｒ６）と、ＲＴ端子と抵抗（Ｒ６）との間の接続点と可変スイッチ部４３０との間に連結された抵抗（Ｒ５）とを含んでいる。ここで、ＲＴ端子とＣＴ端子はＴＬ４９４ＩＣのＲＴ端子とＣＴ端子にそれぞれ連結されている。
【００５３】
可変スイッチ部４３０は、ＲＥＦ端子に連結されたキャパシタ（Ｃ１）と、キャパシタ（Ｃ１）に一端が連結された抵抗（Ｒ３）と、抵抗（Ｒ３）の他端と接地端子との間に連結された抵抗（Ｒ４）と、抵抗（Ｒ３）と抵抗（Ｒ４）との接続点にベースが連結され、抵抗（Ｒ５）の一端にコレクタが連結され、エミッタが接地端子に連結されたトランジスター（Ｑ１）とを含んでいる。
【００５４】
以下、ソフトスタート回路４００の動作を説明する。
【００５５】
まず、始動時にＰＷＭ制御部３００から基準電圧（Ｖｒｅｆ）が印加される。これによりＲＦＥ端子に電流が印加され、この電流は抵抗（Ｒ１）と抵抗（Ｒ２）で構成される第１電流経路を通じて接地端に流れ、同時にキャパシタ（Ｃ１）と抵抗（Ｒ３）と抵抗（Ｒ４）で構成される第２電流経路を通じて接地端に流れる。
【００５６】
第１電流経路を通じて流れる電流は、抵抗（Ｒ１）と抵抗（Ｒ２）の接続点で基準電圧（Ｖｒｅｆ）を分圧する分圧電圧を生成し、この分圧電圧はＤＴＣ端子から第３変数値（Ｖｄｔ）として出力される。
【００５７】
そして、第２電流経路を通じて流れる電流は、先ずキャパシタ（Ｃ１）を充電させながら抵抗（Ｒ３）と抵抗（Ｒ４）を通じて接地端に流れる。この時、抵抗（Ｒ３）と抵抗（Ｒ４）の接続点で電圧を形成し、トランジスター（Ｑ１）を導通させる。ここで、キャパシタ（Ｃ１）の充電が完了するとトランジスター（Ｑ１）が遮断されるが、この遮断されるタイミングはキャパシタ（Ｃ１）の充電が完了した直後であることが分かる。従って、キャパシタ（Ｃ１）の容量を小さくすればトランジスター（Ｑ１）の遮断時点は早くなり、キャパシタ（Ｃ１）の容量を大きくすればトランジスター（Ｑ１）の遮断時点は遅くなる。
【００５８】
一方、始動時にＲＴ端子に提供された電流はキャパシタ（Ｃ１）が充電中である間、つまり、トランジスター（Ｑ１）が導通状態である間には抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）に流れるが、その後トランジスター（Ｑ１）が遮断状態になれば、抵抗（Ｒ６）にだけ流れることになる。ここで、トランジスター（Ｑ１）が遮断される時点はソフトスタートが完了して、正常動作が始まる時点となる。
【００５９】
そして、始動時にＣＴ端子に提供された電流はキャパシタ（Ｃ２）を充電してキャパシタ（Ｃ２）の充電電圧が第２変数値（Ｃｔ）となってＣＴ端子に出力される。
【００６０】
従って、始動時に第１変数値（Ｒｔ）を決定する抵抗値は、並列連結された抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）の合成値となり、第１変数値（Ｒｔ）、つまり電流値は抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）の各々の逆数の合計に反比例する値である第１レベルとなる。ここで、並列連結された抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）の合成抵抗値は一つの抵抗（Ｒ５またはＲ６）が有する抵抗値よりも小さい。
【００６１】
第２変数値（Ｃｔ）が固定された状態で第１変数値（Ｒｔ）に連結された抵抗値が小さくなれば、ＰＷＭ制御部３００の周波数生成部３２０から出力されるキャリア信号は一周期の長さが短くなって、それによりデューティー制御信号生成部３４０から出力されるパルス幅制御信号（Ｖ２）は正常動作時のデューティー比を有しながら周波数が高くなることになる。
【００６２】
このように高い周波数の前記パルス幅制御信号（Ｖ２）が出力されることによって、前記共振コンバータ１００のトランジスター（ＱＭ）は、パルス幅制御信号（Ｖ２）の周波数に同期して図１１に示すような正常動作時よりも速い導通／遮断動作を行う。図１１では正常動作時のデューティー比が５０％である場合に対する始動時のデューティー比を示した図面であり、始動時にもデューティー比が５０％で維持されながら一周期の長さが図１０に示す正常動作時の一周期長さよりも短くなることを示している。
【００６３】
従って、図４に示す共振コンバータ１００の１次側インダクタ（Ｌｋ）の電流波形はピーク値（ｐｅａｋ３）が正常動作時のピーク値（ｐｅａｋ１）より低い波形を示す。
【００６４】
結局、本発明は始動時に図４に示す共振コンバータ１００の１次側インダクタ（Ｌｋ）に正常動作時よりも低いピーク値の電流を発生させることができるので、２次側の素子に対して焼損を防止することができる。
【００６５】
一方、正常動作時のソフトスタート回路４００の動作及びそのときの図４に示す共振コンバータ１００の動作を説明すると、次のようになる。
【００６６】
キャパシタ（Ｃ１）は、第１時間が経過すれば充電が完了するように容量が設定されている。従って、始動から第１時間が経過するとキャパシタ（Ｃ１）は充電され、キャパシタ（Ｃ１）を含む第２電流経路には電流が流れなくなる。その反面、第１電流経路には引き続き電流が流れ、それによって固定された値を有する第３変数値（Ｖｄｔ）がＤＴＣ端子に出力される。
【００６７】
第１時間が経過して、第２電流経路に電流が流れなくなれば、抵抗（Ｒ３）と抵抗（Ｒ４）との接続点には電圧が形成されなくなり、これによってトランジスター（Ｑ１）は遮断されて、ＲＴ端子から抵抗（Ｒ５）に流れる電流は遮断される。
【００６８】
従って、第１時間経過後に第１変数値（Ｒｔ）を決める抵抗値は抵抗（Ｒ６）の抵抗値となり、第１変数値（Ｒｔ）、つまり電流値は抵抗（Ｒ６）の抵抗値に反比例した値である第２レベルとなる。ここで、抵抗（Ｒ６）の抵抗値は並列連結された抵抗（Ｒ５）と抵抗（Ｒ６）の合計よりも大きい。従って、第１時間経過後の第１変数値（Ｒｔ）は第１レベルから第２レベルに下降することになる。この時ＣＴ端子に出力される第２変数値（Ｃｔ）は、固定値が引き続き提供されている。
【００６９】
従って、第１時間経過後には周波数生成部３２０から出力されるキャリア信号は一周期の長さが長くなる。
【００７０】
その結果、デューティー制御信号生成部３４０から出力されるパルス幅制御信号（Ｖ２）は、正常動作時のデューティー比を有しながら始動時よりも長い一周期（Ｔｓ）の長さを有し、このパルス幅制御信号（Ｖ２）によって図４に示す共振コンバータ１００のトランジスター（ＱＭ）は、図１０に示すような正常動作時のスイッチング動作を行うことになる。図１０は正常動作時のトランジスター（ＱＭ）のスイッチング信号を示しているが、始動時の一周期の長さよりも長くなっていることが分かる。
【００７１】
以上で説明した本発明の実施形態は、装置及び方法だけを実現するものではなく、本発明の実施形態に対応した機能を実現するためのプログラム又はそのプログラムが記録された記録媒体を通じて実現されてもよく、このようなプログラムや記録媒体は前述した実施形態の記載から当業者であれば簡単に実現できるものである。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、このような変形もまた本発明の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】一般的な電力コンバータの正常動作時におけるデューティー電圧と出力電流の波形図である。
【図２】一般的な電力コンバータをソフトスタート方式で始動させる場合のデューティー電圧と出力電流の波形図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源供給装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】図３に示す共振形式の電力コンバータの一実施形態に係る回路図である。
【図５】図３に示すＰＷＭ制御部の一実施形態に係る内部構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御部で生成されるキャリア信号とパルス幅制御信号の波形図である。
【図７】本発明の実施形態に係るソフトスタート回路の概略的な構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るソフトスタート回路の一実施形態に係る回路図である。
【図９】図６のソフトスタート回路と連結されたＰＷＭ制御部の内部構成図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る共振コンバータの正常動作時におけるデューティー電圧と出力電流の波形図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る共振コンバータの始動時におけるデューティー電圧と出力電流の波形図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００  電力コンバータ
１１０  インバータ部
１２０  変圧器部
１３０  整流器部
２００  出力電圧検出部
３００  ＰＷＭ制御部
３１０  基準電圧提供部
３２０  周波数生成部
３３０  デューティー演算部
３４０  デューティー制御信号生成部
４００  ソフトスタート回路
４１０  デューティー比設定部
４２０  周波数調節部
４３０  可変スイッチ部
５００  ゲート駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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