(57)【要約】【課題】電力を無駄に消費することなく、出力電圧が過電圧状態となるのを防ぐことができるスイッチング電源装置を提供する。【解決手段】本発明に係るスイッチング電源装置１は、フィードバック制御が行われない第２の二次側出力Ｂと、フィードバック制御が行われる第１の二次側出力Ａとの間に接続され、第２の二次側出力Ｂから第１の二次側出力Ａに向かってダミー電流ＩＢ１を流し得るダミー負荷回路３と、フィードバック制御が行われない二次側出力電圧（１５［Ｖ］）と、フィードバック制御が行われる二次側出力電圧（７［Ｖ］）の電圧差をツェナーダイオードＺＤで検出し、この電圧差が所定値を超えた場合にツェナーダイオードＺＤが導通状態に切り換わり、ダミー負荷回路３にダミー電流ＩＢ１を流させるダミー電流制御回路４と、を備える。【選択図】図１
2009165323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスイッチング素子と複数の二次側巻線を有するトランスとを用いて直流電圧を複数の二次側出力電圧に変換するとともに、前記二次側出力電圧の１つがフィードバック制御によって一定に保たれるスイッチング電源装置であって、
前記フィードバック制御が行われる二次側出力電圧を出力する第１の二次側出力と、前記フィードバック制御が行われない二次側出力電圧を出力する第２の二次側出力との間に直列に接続された、第２のスイッチング素子とダミー負荷とを有し、前記第２のスイッチング素子がＯＮ状態とされることにより前記ダミー負荷にダミー電流が流れるダミー負荷回路と、
前記第２のスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるダミー電流制御回路とを備え、
前記ダミー電流制御回路は、前記第１の二次側出力の出力電圧と前記第２の二次側出力の出力電圧との電圧差を検出する検出素子を有し、前記電圧差が所定値を超えると前記検出素子が非導通状態から導通状態に切り換わることにより、前記第２のスイッチング素子がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記ダミー電流制御回路から流れ出る電流が、前記ダミー電流とともに前記第１の二次側出力に向かって流れることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記検出素子が、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記第１の二次側出力の出力電圧は、前記第２の二次側出力の出力電圧よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の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、スイッチング電源装置に関し、特に、出力電圧が過電圧状態となるのを防止するためのダミー負荷回路を備えたスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源装置として、例えば、特許文献１に係るスイッチング電源装置を図３に示す。
このスイッチング電源装置１’において、トランスＴは１つの一次側巻線Ｔ１と２つの二次側巻線Ｔ２ａ及びＴ２ｂを有し、一次側巻線Ｔ１にＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１を介して直流電源Ｅが接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲートには、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ時間のデューティ比を制御するスイッチング制御回路２が接続されている。
【０００３】
トランスＴの二次側巻線Ｔ２ａには、整流用ダイオードＤａと平滑用コンデンサＣａが接続されている。そして、これらの接続点に備えられた第１の二次側出力Ａからは、二次側出力電圧ＶＡが出力される。また、トランスＴの二次側巻線Ｔ２ｂには、整流用ダイオードＤｂと平滑用コンデンサＣｂが接続されている。そして、これらの接続点に備えられた第２の二次側出力Ｂからは、二次側出力電圧ＶＢが出力される。
【０００４】
二次側出力電圧ＶＡ、ＶＢは、トランスＴの各巻線の巻数比によって決定され、一例として、二次側出力電圧ＶＡ、ＶＢは、それぞれ、７［Ｖ］、１５［Ｖ］である。また、第１の二次側出力Ａには７［Ｖ］で駆動される負荷回路（図示を省略）が接続され、第２の二次側出力Ｂには１５［Ｖ］で駆動される負荷回路（図示を省略）が接続される。
【０００５】
平滑用コンデンサＣａには分圧抵抗Ｒ１及びＲ２が並列に接続され、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２の分圧点がスイッチング制御回路２に接続される。これにより、二次側出力電圧ＶＡがスイッチング制御回路２にフィードバックされ、スイッチング制御回路２は二次側出力電圧ＶＡが一定となるようにスイッチング素子Ｑ１を制御する。
【０００６】
このスイッチング電源装置１’において、フィードバック制御されていない側の二次側出力電圧、すなわち二次側出力電圧ＶＢで駆動される負荷回路の消費電流が減少し、第２の二次側出力Ｂから当該負荷回路に向かって供給される電流が過度に減少すると、図４の破線に示すように、二次側出力電圧ＶＢはトランスＴの巻数比に比例せずに過電圧状態となってしまう。
そこで、スイッチング電源装置１’は、ダミー負荷回路３’及びダミー電流制御回路４’を備え、二次側出力電圧ＶＢが所定の条件を満たした場合にダミー負荷回路３’を介してダミー電流ＩＢ１が流れ、二次側出力電圧ＶＢの過電圧状態が防止されるようになっている。
【０００７】
具体的には、ダミー負荷回路３’は直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２とダミー抵抗Ｒ３からなり、第２の二次側出力Ｂと第１の二次側出力Ａとの間に接続される。また、ダミー電流制御回路４’は、スイッチング素子Ｑ２のベース・エミッタ間に接続される抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ５を介してスイッチング素子Ｑ２のベースに接続されるＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３を備える。さらに、ダミー電流制御回路４’は、第２の二次側出力ＢとＧＮＤの間に直列に接続される分圧抵抗Ｒ６及びＲ７と、これらの接続点に接続されるとともにスイッチング素子Ｑ３を制御するマイクロコンピュータ５を備える。
【０００８】
マイクロコンピュータ５は、分圧抵抗Ｒ６及びＲ７の分圧点の電圧を通して二次側出力電圧ＶＢを監視している。この電圧値が所定値以下である場合、すなわち定常状態（図４参照）の場合、スイッチング素子Ｑ３はマイクロコンピュータ５によってＯＦＦされている。また、スイッチング素子Ｑ２もＯＦＦされているので、ダミー負荷回路３’にダミー電流ＩＢ１は流れない。
【０００９】
一方、二次側出力電圧ＶＢによって駆動される負荷回路の消費電流が過度に減少して過電圧状態（図４参照）となると、これを検出したマイクロコンピュータ５はスイッチング素子Ｑ３をＯＮさせる。これにより、抵抗Ｒ４及びＲ５に電流ＩＢ３が流れるとともに、ダミー負荷回路３’のスイッチング素子Ｑ２にベース電流（駆動電流ＩＢ２）が流れ、スイッチング素子Ｑ２がＯＮする。そして、ダミー負荷回路３’を介して、第２の二次側出力Ｂから第１の二次側出力Ａに向かってダミー電流ＩＢ１が流れ、二次側出力電圧ＶＢが過電圧状態となるのを防いでいる。
【００１０】
なお、ダミー電流ＩＢ１が分圧抵抗Ｒ１及びＲ２に流れることにより二次側出力電圧ＶＡは上昇しようとするが、二次側出力電圧ＶＡはスイッチング制御回路２によってフィードバック制御されているので、過電圧状態となることはない。
【特許文献１】特開２００５−３４１６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、（１）図３に示す従来のスイッチング電源装置１’では、過電圧状態抑制時におけるスイッチング素子Ｑ２の駆動電流ＩＢ２が、抵抗Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ３を通ってＧＮＤに流れ込んでいた。（２）また、スイッチング電源装置１’では、第２の二次側出力ＢとＧＮＤの間に接続された分圧抵抗Ｒ６及びＲ７を流れる電流ＩＢ４が、過電圧状態、定常状態を問わず常にＧＮＤに流れ込んでいた。（３）さらに、スイッチング電源装置１’では、二次側出力電圧ＶＢの過電圧状態を検出するためにマイクロコンピュータ５を使用しているので、マイクロコンピュータ５自体を駆動するための電力も必要となっていた。
【００１２】
すなわち、図３に示す従来のスイッチング電源装置１’は、上記３つの点で電力を無駄に消費しており、さらなる低消費電力化が求められていた。
【００１３】
そこで本発明は、電力を無駄に消費することなく、出力電圧が過電圧状態となるのを防ぐことができるスイッチング電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
第１のスイッチング素子と複数の二次側巻線を有するトランスとを用いて直流電圧を複数の二次側出力電圧に変換するとともに、前記二次側出力電圧の１つがフィードバック制御によって一定に保たれるスイッチング電源装置であって、前記フィードバック制御が行われる二次側出力電圧を出力する第１の二次側出力と、前記フィードバック制御が行われない二次側出力電圧を出力する第２の二次側出力との間に直列に接続された、第２のスイッチング素子とダミー負荷とを有し、前記第２のスイッチング素子がＯＮ状態とされることにより前記ダミー負荷にダミー電流が流れるダミー負荷回路と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるダミー電流制御回路とを備え、前記ダミー電流制御回路は、前記第１の二次側出力の出力電圧と前記第２の二次側出力の出力電圧との電圧差を検出する検出素子を有し、前記電圧差が所定値を超えると前記検出素子が非導通状態から導通状態に切り換わることにより、前記第２のスイッチング素子がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換わることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記ダミー電流制御回路から流れ出る電流は、前記ダミー電流とともに前記第１の二次側出力に向かって流れることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記検出素子はツェナーダイオードであることを特徴とする。
【００１７】
また、好ましくは、前記第１の二次側出力の出力電圧は、前記第２の二次側出力の出力電圧よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電力を無駄に消費することなく、出力電圧が過電圧状態となるのを防ぐことができるスイッチング電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る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。
【００２０】
本発明に係るスイッチング電源装置を図１に示す。
このスイッチング電源装置１において、トランスＴは１つの一次側巻線Ｔ１と２つの二次側巻線Ｔ２ａ及びＴ２ｂを有し、一次側巻線Ｔ１にＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１（本発明の「第１のスイッチング素子」に相当）を介して直流電源Ｅが接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲートには、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦ時間のデューティ比を制御するスイッチング制御回路２が接続されている。
【００２１】
トランスＴの二次側巻線Ｔ２ａには、整流用ダイオードＤａと平滑用コンデンサＣａが接続されている。そして、これらの接続点に備えられた第１の二次側出力Ａからは、二次側出力電圧ＶＡが出力される。また、トランスＴの二次側巻線Ｔ２ｂには、整流用ダイオードＤｂと平滑用コンデンサＣｂが接続されている。そして、これらの接続点に備えられた第２の二次側出力Ｂからは、二次側出力電圧ＶＢが出力される。
【００２２】
二次側出力電圧ＶＡ、ＶＢは、トランスＴの各巻線の巻数比によって決定され、一例として、二次側出力電圧ＶＡ、ＶＢは、それぞれ、７［Ｖ］、１５［Ｖ］である。また、第１の二次側出力Ａには７［Ｖ］で駆動される負荷回路（図示を省略）が接続され、第２の二次側出力Ｂには１５［Ｖ］で駆動される負荷回路（図示を省略）が接続される。
【００２３】
平滑用コンデンサＣａには分圧抵抗Ｒ１及びＲ２が並列に接続され、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２の分圧点がスイッチング制御回路２に接続される。これにより、二次側出力電圧ＶＡがスイッチング制御回路２にフィードバックされ、スイッチング制御回路２は二次側出力電圧ＶＡが一定となるようにスイッチング素子Ｑ１を制御する。
【００２４】
二次側出力電圧ＶＢの過電圧状態を防ぐためのダミー負荷回路３は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２（本発明の「第２のスイッチング素子」に相当）とダミー抵抗Ｒ３（本発明の「ダミー負荷」に相当）からなり、第２の二次側出力Ｂと第１の二次側出力Ａとの間に接続される。また、ダミー電流制御回路４は抵抗Ｒ４、Ｒ５及びツェナーダイオードＺＤ（本発明の「検出素子」に相当）を備えている。抵抗Ｒ４はスイッチング素子Ｑ２のベース・エミッタ間に接続され、抵抗Ｒ５及びツェナーダイオードＺＤはスイッチング素子Ｑ２のベース及び第１の二次側出力Ａの間に直列に接続される。
【００２５】
図１に示すスイッチング電源装置１において、ツェナーダイオードＺＤは二次側出力電圧ＶＡとＶＢの電圧差を検出する役割を担っている。すなわち、フィードバック制御によって一定に保たれている二次側出力電圧ＶＡを基準電圧とし、基準電圧との電圧差を検出することによって、二次側出力電圧ＶＢが過電圧状態であるか否かが判定される。
【００２６】
具体的には、二次側出力電圧ＶＡが７［Ｖ］で、二次側出力電圧ＶＢが１５［Ｖ］の場合、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧は８（＝１５−７）［Ｖ］に設定される。そして、ツェナーダイオードＺＤの両端にこれを超える電圧が印加されると二次側出力電圧ＶＢが過電圧状態であると判定され、ツェナーダイオードＺＤが非導通状態から導通状態に切り換わり、電流が流れる。
なお、二次側出力電圧ＶＡ、ＶＢの微小な変動を考慮して、ツェナー電圧を８［Ｖ］よりもやや高い値に設定する場合もある。
【００２７】
二次側出力電圧ＶＢが定常状態（図４参照）の場合、ツェナーダイオードＺＤの両端に８［Ｖ］を超える電圧が印加されることはないので、ツェナーダイオードＺＤに電流は流れない（非導通状態）。したがって、スイッチング素子Ｑ２の駆動電流ＩＢ２は流れず、スイッチング素子Ｑ２はＯＦＦのままで、ダミー負荷回路３にダミー電流ＩＢ１は流れない。
【００２８】
一方、二次側出力電圧ＶＢによって駆動される負荷回路の消費電流が減少して二次側出力電圧ＶＢが過電圧状態（図４参照）となると、ツェナーダイオードＺＤの両端に８［Ｖ］を超える電圧が印加され、ツェナーダイオードＺＤは導通状態となり、電流が流れ始める。これにより、抵抗Ｒ５及びツェナーダイオードＺＤを通ってスイッチング素子Ｑ２の駆動電流ＩＢ２が流れ、スイッチング素子Ｑ２がＯＮする。そして、ダミー負荷回路３を介して、第２の二次側出力Ｂから第１の二次側出力Ａに向かってダミー電流ＩＢ１が流れ、二次側出力電圧ＶＢの過電圧状態が防止される。
【００２９】
図１に示すスイッチング電源装置１では、定常状態において、スイッチング素子Ｑ２及びツェナーダイオードＺＤがいずれもＯＦＦとなるので、ダミー負荷回路３及びダミー電流制御回路４には一切電流が流れない。
また、過電圧状態抑制時においては、ダミー電流制御回路４に流れる電流ＩＢ３と、スイッチング素子Ｑ２の駆動電流ＩＢ２は全て第２の二次側出力Ｂから第１の二次側出力Ａに向かって流れる。そして、ダミー電流ＩＢ１及び電流ＩＢ２、ＩＢ３は、抵抗Ｒ１及びＲ２からなる分圧回路及び第１の二次側出力Ａに接続される負荷回路（図示を省略）が必要とする電流として有効に活用されることになるので、スイッチング電源装置１全体として一切無駄な電流が流れない。
さらに、図１に示すスイッチング電源装置１は、マイクロコンピュータ（図３参照）を必要としないので、その分の消費電力を低減することもできる。
【００３０】
以上、本発明に係る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、本発明は上記構成に限定されるものではない。
【００３１】
例えば、スイッチング電源装置１は、図２に示すように３つ以上の二次側出力Ａ、Ｂ…Ｎを有するものであってもよい。この場合でも、ダミー負荷回路３ｂ〜３ｎから流れ出るダミー電流ＩＢ１〜ＩＮ１、及びダミー電流制御回路４ｂ〜４ｎから流れ出る全ての電流は、出力電圧がフィードバック制御される第１の二次側出力Ａに流され、有効に活用される。
なお、第２の二次側出力Ｂ…Ｎから出力される二次側出力電圧ＶＢ〜ＶＮは、いずれも二次側出力電圧ＶＡよりも高いことが必要である。また、複数備えられた第２の二次側出力Ｂ…Ｎのいずれかから第１の二次側出力Ａに向かってダミー電流が流れた場合でも、二次側出力電圧ＶＡはフィードバック制御によって一定に保たれているので、他の二次側出力電圧に影響を及ぼすことはない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】変形例に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図３】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図４】スイッチング電源装置の出力電圧と、当該電圧で駆動される負荷回路の消費電流の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１    スイッチング電源装置
２    スイッチング制御回路
３    ダミー負荷回路
４    ダミー電流制御回路
５    マイクロコンピュータ
Ｑ１    第１のスイッチング素子
Ｑ２    第２のスイッチング素子
Ｒ３    ダミー抵抗（ダミー負荷）
ＺＤ    ツェナーダイオード（検出素子）
【図１】
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【図２】
2009165323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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