(57)【要約】【課題】交流スイッチの無い電子機器に備えられ制御回路を備えるスイッチング電源回路において、二次側回路の電源がオフの場合に制御回路への給電を維持しつつ消費電力を削減する。【解決手段】一次側回路が、交流電源からの交流電圧が全波整流された直流電圧を平滑するコンデンサＣ１から出力された直流電力が抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を介して制御ＩＣ５３へと供給される第一の経路の他に、交流電源からの交流電圧を半波整流するダイオードＤ１から出力された直流電力が抵抗Ｒ１を介して制御ＩＣ５３へと供給される第二の経路と、補助電源監視回路５１とを備える。補助電源監視回路５１が、補助電源５５に電圧が発生している場合に、第一の経路を通電し且つ第二の経路を電気的に遮断し、補助電源５５に電圧が発生していない場合に、第一の経路を電気的に遮断し且つ第二の経路を通電する。【選択図】図１
2009201330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源のオン／オフを制御するための交流スイッチの無い電子機器に搭載されるスイッチング電源回路において、
交流電源に接続された一次側回路と、
負荷側に接続される二次側回路と、
前記一次側回路に備えられた一次巻線及び補助巻線と、前記二次側回路に備えられた二次巻線とを有するトランスと
を備え、
前記二次側回路の電源がオフの場合に、前記補助巻線に電圧が発生せず、前記二次側回路の電源がオンの場合に、前記補助巻線に電圧が発生し、
前記一次側回路が、
制御回路と、
前記補助巻線に発生した電力を前記制御回路に供給する電源回路である補助電源と、
前記交流電源からの交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する第一の整流手段と、
前記第一の整流手段から出力された直流電圧を平滑する平滑手段と、
前記交流電源からの交流電圧を整流して直流電圧に変換する第二の整流手段と、
前記平滑手段から出力された直流電力が第一の抵抗を介して前記制御回路へと供給される第一の経路と、
前記第二の整流手段から出力された非平滑の直流電力が第二の抵抗を介して前記制御回路へと供給される第二の経路と、
前記補助電源に所定値以上の電圧が発生している場合に、前記第一の経路を通電し且つ前記第二の経路を電気的に遮断し、前記補助電源に所定値以上の電圧が発生していない場合に、前記第一の経路を電気的に遮断し且つ前記第二の経路を通電する補助電源監視回路と
を備える、
スイッチング電源回路。
【請求項２】
前記第二の整流手段は、前記交流電力を半波整流する手段である、
請求項１記載のスイッチング電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スイッチング電源回路は、交流電源に接続された一次側回路と、負荷側に接続される二次側回路と、トランスとを備えている。トランスの一次巻線は、一次側回路に備えられ、トランスの二次巻線は、二次側回路に備えられている。一次側回路には、更に、トランスの補助巻線が備えられることもある。補助巻線を備えたスイッチング電源回路として、例えば特許文献１に開示の回路が知られている。特許文献１に開示の回路によれば、補助巻線に電圧が発生した場合に、起動抵抗による電力損失をほとんど発生させない構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７５４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、補助巻線を備えたスイッチング電源回路は、二次側回路の電源がオンの場合に補助巻線に電圧を発生し、二次側回路の電源がオフの場合に補助巻線に電圧を発生しない構成となっている。従って、特許文献１によれば、二次側回路の電源がオンの場合での消費電力を削減することができる。
【０００５】
しかし、二次側回路の電源がオフの場合に消費電力を削減することが望ましい場合もある。具体的には、補助巻線を備えるスイッチング電源回路が、商用交流電源のオン／オフを制御するための交流スイッチの無い電子機器に搭載され、且つ、一次巻線への電力供給を制御する制御回路（例えばＩＣ（Integrated Circuit））を一次側回路に備えていることがある。このスイッチング電源回路では、二次側回路の電源がオンであるかオフであるかに関わらず、商用交流電源からの交流電力が変換された直流電力が抵抗を介して制御回路に供給され続けることになる。そのため、少なくとも二次側回路の電源がオフの場合に消費電力を削減することが望ましい。一方で、制御回路には、二次側回路の電源がオフであっても、二次側回路の電源がターンオンしたときに立ち上がるための電力を供給し続ける必要がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、交流スイッチの無い電子機器に備えられ制御回路を備えるスイッチング電源回路において、二次側回路の電源がオフの場合に制御回路への給電を維持しつつ消費電力を削減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
スイッチング電源回路の一次側回路が、交流電源からの交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する第一の整流手段と、その第一の整流手段から出力された直流電圧を平滑する平滑手段と、その平滑手段から出力された直流電力が第一の抵抗を介して制御回路へと供給される第一の経路との他に、交流電源からの交流電圧を整流して直流電圧に変換する第二の整流手段と、その第二の整流手段から出力された非平滑の直流電力が第二の抵抗を介して前記制御回路へと供給される第二の経路と、補助電源監視回路とを備える。補助電源監視回路が、補助電源（補助巻線に発生した電力を前記制御回路に供給する電源回路）に所定値以上の電圧が発生している場合に、第一の経路を通電し且つ第二の経路を電気的に遮断し、補助電源に所定値以上の電圧が発生していない場合に、第一の経路を電気的に遮断し且つ第二の経路を通電する。
【０００８】
補助電源監視回路は、例えば、複数のスイッチ手段を備える。スイッチ手段は、例えば、スイッチング素子である。複数のスイッチング素子には、第一の経路の通電／遮断を制御するための第一のスイッチング素子と、第二の経路の通電／遮断を制御するための第二のスイッチング素子と、補助電源での所定値以上の電圧の発生の有無に応じてオン／オフする第三のスイッチング素子とを備える。補助電源監視回路は、第三のスイッチング素子がオンの場合に、第一のスイッチング素子をオンとし第二のスイッチング素子をオフとし、第三のスイッチング素子がオフの場合に、第一のスイッチング素子をオフとし第二のスイッチング素子をオンとするよう構成される。この場合、「所定値以上の電圧」とは、第三のスイッチング素子をオンするのに必要な値の電圧である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る他励発振型スイッチング電源回路を示す。
【００１０】
この他励発振型スイッチング電源回路は、ＯＮ／ＯＦＦ方式の電源回路である。この電源回路は、商用交流電源のオン／オフを制御するための交流スイッチの無い電子機器に搭載することができる。この電源回路は、商用電源１０１に接続された一次側回路５０１と、負荷（図示せず）側に接続された二次側回路５０３と、トランス４とを備える。一次側回路５０１に、トランス４の一次巻線４ａ及び補助巻線４ｃが備えられており、二次側回路５０３に、トランス４の二次巻線４ｂが備えられている。二次巻線４ｂの一端に、整流用のダイオードＤ２のアノード端子が接続されており、ダイオードＤ２のカソード端子に、コンデンサＣ３の高電位側出力端が接続されている。
【００１１】
二次側回路５０３には、図示しないが、二次側回路５０３の電源のスイッチ（以下、二次側電源スイッチ）が備えられている。二次側電源スイッチ（例えば、図１のスイッチング電源回路を搭載した電子機器に備えられている主電源スイッチ）がオンであると、補助巻線４ｃに電圧が発生し、オフであると、補助巻線４ｃに電圧は発生しない。
【００１２】
一次側回路５０１は、ＥＭＩ（electromagnetic
immunity）フィルタ回路１と、ダイオードブリッジ２と、平滑コンデンサＣ１と、ＭＯＳ  ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）６１と、制御ＩＣ５３と、補助電源５５と、補助電源監視回路５１とを備える。
【００１３】
ＥＭＩフィルタ回路１は、商用電源１０１に接続されており、ＥＭＩノイズを抑制するためのフィルタである。
【００１４】
ダイオードブリッジ２は、商用電源１０１からＥＭＩフィルタ回路１を介しての交流電圧を全波整流する。平滑コンデンサＣ１は、ダイオードブリッジ２の両出力端間に接続され、全波整流後の直流電力を平滑する（蓄える）。
【００１５】
ＭＯＳ  ＦＥＴ６１のドレイン端子が、トランス４の一次巻線４ａの一端に接続されており、ゲート端子が、制御ＩＣ５３の二次側出力電圧制御端子（以下、ＯＵＴ端子）に接続されている。
【００１６】
制御回路ＩＣ５３は、例えば、第１電源端子（以下、ＶＨ端子）、第２電源端子（以下、ＶＣＣ端子）、ＯＵＴ端子、電力制限入力端子（以下、ＩＳ端子）、及び、電圧制御信号入力端子（以下、ＦＢ端子）を備える。ＶＨ端子は、商用電源からの交流電圧が整流された直流電圧が入力される端子であり、後述する第一の経路及び第二の経路が接続されている。ＶＣＣ端子は、補助電源５５からの直流電圧が入力される端子であり、補助電源５５におけるコンデンサＣ３の高電位側出力端が接続されている。ＯＵＴ端子は、一次巻線４ａへの電力供給（二次側回路５０３への電力供給）を制御するための電圧信号（ＭＯＳ  ＦＥＴ６１のゲート端子に入力される電圧信号）が出力される端子である。ＩＳ端子は、平滑コンデンサＣ１から出力された直流電力が後述の第四のトランジスタＴｒ４、抵抗Ｒ３及びＲ４を介して入力される端子である。ＦＢ端子は、フォトカプラ７からの電圧制御信号が入力される。フォトカプラ７は、図示しない電圧検出回路に備えられている。電圧検出回路は、二次側出力電圧安定化を行うコンデンサＣ２（二次巻線４ｂからの誘導電流がダイオードＤ２を介して入力されるコンデンサＣ２）の両端電圧をトランス４の二次側出力電圧として監視する回路である。その監視結果に従う電圧制御信号が、フォトカプラ７から出力される。フォトカプラ７を構成するフォトトランジスタのコレクタ端子は、制御ＩＣ５３のＦＢ端子に接続され、エミッタ端子は、ダイオードブリッジ２の低電位側出力端に接続されている。
【００１７】
補助電源５５は、補助巻線４ｃ、逆流防止ダイオードＤ３及びコンデンサＣ２を備えた電源回路である。逆流防止ダイオードＤ３のアノード端子は、補助巻線４ｃの一端に接続され、カソード端子は、ＶＣＣ端子に接続されている。コンデンサＣ３の高電位側出力端は、ＶＣＣ端子に接続され、低電位側出力端は、ダイオードブリッジ２の低電位側出力端や補助巻線４ｃの他端に接続されている。この構成により、補助巻線４ｃに電圧が発生すると、逆流防止ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３に充電され、コンデンサＣ３から、コンデンサＣ１からの直流電圧（例えば、１４０Ｖ）よりも低い直流電圧（例えば２０Ｖ）がＶＣＣ端子に入力される。
【００１８】
補助電源監視回路５１は、補助電源５５（つまりは補助巻線４ｃ）に電圧が発生しているか否かを監視する回路である。具体的には、例えば、補助電源監視回路５１は、第一乃至第四のバイポーラトランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ４を有する（バイポーラトランジスタに代えて他種のスイッチング素子が採用されても良い）。
【００１９】
第一のトランジスタＴｒ１は、補助電源５５での所定値以上の電圧の発生の有無に応じてオン／オフするトランジスタである。第一のトランジスタＴｒ１のベース端子に、補助巻線４ｃに電圧が発生した場合に補助電源５５から出力された電力が供給される。第一のトランジスタＴｒ１のコレクタ端子が、第二のトランジスタＴｒ２及び第三のトランジスタＴｒ３のそれぞれのベース端子に接続され、エミッタ端子が、ダイオードブリッジ２の低電位側出力端に接続されている。従って、第一のトランジスタＴｒ１がオンの場合、第二及び第三のトランジスタＴｒ２及びＴｒ３はそれぞれオフであり、第一のトランジスタＴｒ１がオフの場合、第二及び第三のトランジスタＴｒ２及びＴｒ３はそれぞれオンである。
【００２０】
第二のトランジスタＴｒ２は、第二の経路の通電／遮断を制御するためのトランジスタである。第二のトランジスタＴｒ２がオンの場合、第二の経路が通電し、第二のトランジスタＴｒ２がオフの場合、第二の経路が電気的に遮断される。ここで、「第二の経路」とは、商用電源１０１のライブ側経路から制御ＩＣ５３のＶＨ端子へと繋がる経路である。第二の経路には、その上流側（商用電源１０１側）から下流側（制御ＩＣ５３側）にかけて、商用電源１０１からＥＭＩフィルタ回路１を介しての交流電圧を半波整流するダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１と、第二のトランジスタＴｒ２とが存在する。ダイオードＤ１のアノード端子が、ダイオードブリッジ２の一方の入力端に接続され、カソード端子が、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。第二のトランジスタＴｒ２のコレクタ端子が、抵抗Ｒ１の他端に接続され、エミッタ端子が、制御ＩＣ５３のＶＨ端子に接続されている。
【００２１】
第三のトランジスタＴｒ３は、第四のトランジスタＴｒ４のオン／オフを制御するためのトランジスタである。第三のトランジスタＴｒ３のコレクタ端子が、第四のトランジスタＴｒ４のベース端子に接続され、エミッタ端子が、ダイオードブリッジ２の低電位側出力端に接続されている。
【００２２】
第四のトランジスタＴｒ４は、第一の経路の通電／遮断を制御するためのトランジスタである。第四のトランジスタＴｒ４がオンの場合、第一の経路が通電し、第四のトランジスタＴｒ４がオフの場合、第一の経路が電気的に遮断される。ここで、「第一の経路」とは、平滑コンデンサＣ１の高電位側出力端から制御ＩＣ５３に繋がる経路である。第一の経路には、第四のトランジスタＴｒ４が存在する。その下流側で、第四のトランジスタＴｒ４のエミッタ端子から抵抗Ｒ２を介してＶＨ端子に繋がる第一のサブ経路と、第四のトランジスタＴｒ４のエミッタ端子から抵抗Ｒ３及びＲ４を介してＩＳ端子に繋がる第二のサブ経路とに枝分かれする（第四のトランジスタＴｒ４のコレクタ端子は、平滑コンデンサＣ１の高電位側出力端に接続されている）。抵抗Ｒ３及びＲ４は直列に接続されている。第四のトランジスタＴｒ４のエミッタ端子に、抵抗Ｒ２及びＲ３のそれぞれの一端が接続されている。抵抗Ｒ２の他端が、ＶＨ端子に接続されている。抵抗Ｒ３の他端が、抵抗Ｒ４の一端に接続され、抵抗Ｒ４の他端が、ＩＳ端子に接続されている。
【００２３】
以下、図１に示したスイッチング電源回路で行われる動作を説明する。
【００２４】
二次側電源スイッチ（図示せず）がターンオンした場合、補助巻線４ｃに電圧が発生し、補助電源５５から、第一のトランジスタＴｒ１のベース端子に、第一のトランジスタＴｒ１がターンオンするのに必要な電力が供給される。故に、第一のトランジスタＴｒ１がターンオンする。また、補助電源５５から、平滑コンデンサＣ１からの直流電圧（例えば、１４０Ｖ）よりも低い直流電圧（例えば２０Ｖ）がＶＣＣ端子に入力される。
【００２５】
第一のトランジスタＴｒ１がターンオンすると、第二及び第三のトランジスタＴｒ２及びＴｒ３がターンオフし、第四のトランジスタＴｒ４がターンオンする。これにより、抵抗Ｒ１を経由する第二の経路が遮断され、ＶＨ端子に繋がる抵抗Ｒ２とＩＳ端子に繋がる抵抗Ｒ３及びＲ４とを有した第一の経路が通電する。このため、平滑コンデンサＣ１から平滑された直流電力が、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３及びＲ４とをそれぞれ介して制御ＩＣ５３に供給される。
【００２６】
この結果、制御ＩＣ５３は、二次側電源スイッチがオンの場合には、平滑コンデンサＣ１からの第一の経路を経由した給電と、補助電源５５からの給電とを受けて、一次巻線４ａへの電力供給を制御することができる（具体的には、ＯＵＴ端子を介してＭＯＳ  ＦＥＴ６１のスイッチングを行い、スイッチングの周波数を制御することで、一次巻線４ａに供給される実効的な電流量を制御することができる）。
【００２７】
一方、二次側電源スイッチ（図示せず）がターンオフした場合、補助巻線４ｃに電圧が発生せず、補助電源５５からは、第一のトランジスタＴｒ１のベース端子に、第一のトランジスタＴｒ１がターンオンするのに必要な電力は供給されなくなる。故に、第一のトランジスタＴｒ１がターンオフする。
【００２８】
第一のトランジスタＴｒ１がターンオフすると、第二及び第三のトランジスタＴｒ２及びＴｒ３がターンオンし、第四のトランジスタＴｒ４がターンオフする。これにより、抵抗Ｒ１を経由する第二の経路が通電し、ＶＨ端子に繋がる抵抗Ｒ２とＩＳ端子に繋がる抵抗Ｒ３及びＲ４とを有した第一の経路が遮断される。このため、商用電源１０１からＥＭＩフィルタ回路１０１を介した交流電力が半波整流された直流電力が、抵抗Ｒ１を介して制御ＩＣ５３のＶＨ端子に供給される。
【００２９】
この結果、制御ＩＣ５３は、二次側電源スイッチがオフの場合には、第二の経路を経由した給電を受けて（半波整流された直流電力を受けて）、スタンバイ状態を維持することができる。
【００３０】
以上、上述した実施形態によれば、二次側電源スイッチがオフの場合、商用電源１０１からの交流電力が全波整流且つ平滑された直流電力に代えて、商用電源１０１からの交流電力が半波整流され且つ非平滑の直流電力が供給される（例えば５０ヘルツ或いは６０ヘルツ周期での電圧供給となる）。これにより、二次側電源スイッチがオフの場合での消費電力を削減することができる。なお、第二の経路において、ダイオードＤ１のような半波整流手段に代えて、全波整流手段が採用されても、消費電力削減は期待できるが、好ましくは、半波整流手段が採用される。
【００３１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。本発明に係るスイッチング電源回路は、プリンタなど種々の電子機器に搭載可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る他励発振型スイッチング電源回路の構成例を示す。
【符号の説明】
【００３３】
２…整流回路  ５１…補助電源監視回路  ５３…制御ＩＣ  ５５…補助電源  Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…コンデンサ  Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ダイオード  Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…バイポーラトランジスタ
【図１】
2009201330.tif 000003