(57)【要約】【課題】３端子型スイッチングレギュレータを用いた非絶縁型電源回路として、電圧制御フィードバック用のフォトカプラへ電源電圧を供給する回路部分を、従来より少ない部品点数で構成することができ、より小型でかつ低コストに実現することができるスイッチング電源回路を提供する。【解決手段】出力部２の電圧変動をフィードバックするフォトカプラ９に対して電源電圧を供給する補助電源手段１０は、出力部２の正電圧端子２１からフォトトランジスタ９２のコレクタへのみ電流を流すダイオード１０４と、３端子型スイッチングレギュレータ３のソース端子３４とコイル５との接続点とダイオード１０４とフォトトランジスタ９２のコレクタとの接続点との間に挿入された容量１０５のみの回路構成で実現される。【選択図】図１
2009106140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をスイッチングするスイッチと、
前記スイッチのスイッチングによるエネルギーを充電および出力するエネルギー伝達要素と、
前記エネルギー伝達要素から出力されるエネルギーを充電しつつ電圧出力する出力生成部と、
前記出力生成部の出力電圧を検出し、前記出力電圧に応じた検出信号を生成する出力電圧検出部と、
前記出力電圧検出部で生成された前記検出信号の値に応じた伝達信号を出力する伝達手段と、
前記出力生成部の出力電圧を基に、前記伝達手段に前記伝達信号を生成するための電源電圧を供給する補助電源手段と、
前記伝達手段からの前記伝達信号の値に応じて前記スイッチのスイッチングを制御するための駆動信号を生成するコントローラとを備えたスイッチング電源回路において、
前記補助電源手段は、
前記出力生成部の一方と前記伝達手段との間に接続され、前記出力生成部の一方から前記伝達手段へのみ電流を流す整流素子と、
前記スイッチのスイッチング出力を基準電位として、前記整流素子の前記伝達手段との接続側の電位を保持して平滑する平滑手段のみにより構成した
ことを特徴とするスイッチング電源回路。
【請求項２】
前記コントローラは、前記駆動信号を生成するための電源電圧と前記伝達信号が同一端子に供給され、前記伝達信号として電流が流入する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項３】
前記伝達手段は、フォトダイオードとフォトトランジスタからなるフォトカプラであり、前記フォトトランジスタのコレクタを前記補助電源手段と接続し、前記フォトトランジスタのエミッタを前記コントローラと接続し、前記伝達信号を前記エミッタから出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源回路。
【請求項４】
前記出力電圧検出部は、
前記出力生成部の両端子間に直列接続で挿入された第１の抵抗器および第２の抵抗器と、
前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器の接続点の分割電圧値に応じた電流信号を前記検出信号として前記伝達手段に出力する電流信号出力手段とにより構成した
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項５】
前記電流信号出力手段は、前記分割電圧値をリファレンス電圧とし、前記伝達手段に接続したカソードと前記出力生成部の一方に接続したアノードとを有するシャントレギュレータにより構成した
ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源回路。
【請求項６】
前記電流信号出力手段は、
前記出力生成部の両端子間に直列接続で挿入された第３の抵抗器およびツェナーダイオードと、
前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器の接続点にベースを接続し、前記伝達手段にコレクタを接続し、前記第３の抵抗器と前記ツェナーダイオードの接続点にエミッタを接続したトランジスタとにより構成した
ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチング電源回路。
【請求項７】
前記出力電圧検出部は、前記出力生成部の一方と前記伝達手段の間に挿入されたツェナーダイオードで構成した
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源回路。
【請求項８】
前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのオン時間を制御するための前記駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【請求項９】
前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのオン期間に前記スイッチから前記エネルギー伝達要素に流入する電流のピーク値を制御するための前記駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのスイッチング周波数を制御するための前記駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのスイッチング動作期間とスイッチング停止期間を制御するための前記駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【請求項１２】
前記入力電圧の正電圧側を前記スイッチに接続し、前記入力電圧の負電圧側を前記出力電圧検出部で検出される出力電圧の負電圧側に接続した、正電圧出力型とした
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載のスイッチング電源回路。
【請求項１３】
前記入力電圧の正電圧側を前記スイッチに接続し、前記入力電圧の負電圧側を前記出力電圧検出部で検出される出力電圧の正電圧側に接続した、負電圧出力型とした
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに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、直流出力電圧を安定化するための非絶縁型電源回路として、３端子型スイッチングレギュレータを用いて出力電圧を安定化するスイッチング電源回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電子機器組み込み用の電源回路で直流出力電圧を安定化するための非絶縁型電源回路として、３端子型スイッチングレギュレータを用いて出力電圧を安定化するスイッチング電源回路が、広く利用されている。
【０００３】
以上のような従来のスイッチング電源回路を以下に説明する。
図７は従来のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図である。従来のスイッチング電源回路は、例えば、図７に示すように、入力部１、出力部２、入力部１から入力電圧ＶＩＮが印加される３端子型スイッチングレギュレータ３、３端子型スイッチングレギュレータ３の電源電圧を供給する容量４、３端子型スイッチングレギュレータ３と出力部２の間に挿入した第１のコイル５１、第１のコイル５１から出力部２へ出力される電圧を平滑する容量６、３端子型スイッチングレギュレータ３と第１のコイル５１の接続点にカソードを接続し、出力部２の負電圧端子２２にアノードを接続したダイオード７、出力部２の出力電圧ＶＯを検出する出力電圧検出部８、出力電圧検出部８で検出された出力電圧ＶＯに対応した電流信号を、３端子型スイッチングレギュレータ３にフィードバックするフォトカプラ９、フォトカプラ９のフォトトランジスタ９２のエミッタ−コレクタ間電圧を供給する補助電源手段１０により構成される。
【０００４】
まず、３端子型スイッチングレギュレータ３について説明する。
３端子型スイッチングレギュレータ３は、その内部にスイッチ３１とコントローラ３２が構成され、３つの端子３３、３４、３５を有している。スイッチ３１は例えばパワーＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタで構成され、スイッチ３１の発振（スイッチング）はコントローラ３２により制御される。３端子型スイッチングレギュレータ３の各端子は、それぞれ、入力部１に接続される端子がドレイン端子３３、第１のコイル５１に接続される端子がソース端子３４、フォトカプラ９に接続される端子がコントロール端子３５と呼ばれ、この３端子型スイッチングレギュレータ３は、フォトトランジスタ９２からコントロール端子３５に流れ込む電流量に応じて、スイッチ３１のオンデューティを変化させるＰＷＭ制御を行う。また、コントロール端子３５は、コントローラ３２内の制御回路の電源電圧ＶＣを供給するための端子でもある。
【０００５】
次に、フォトカプラ９内のフォトトランジスタ９２に対して電源供給する補助電源手段１０について説明する。
この補助電源手段１０は、第１のコイル５１に電磁結合した第２のコイル１０１と、第２のコイル１０１からの電流を平滑してフォトトランジスタ９２のコレクタに流入させるダイオード１０２と容量１０３からなる平滑回路とで構成される。
【０００６】
以上のように構成された従来のスイッチング電源回路について、その動作を以下に説明する。
図８は従来のスイッチング電源回路の動作を示す各部の波形図である。図８において、波形（１）ＩＬは第１のコイル５１に流れる電流、波形（２）ＶＬは第１のコイル５１に生じる電位差、波形（３）ＶＢは第２のコイル１０１のダイオード１０２側の電圧（図７のＢ点）、波形（４）ＶＢ’はフォトトランジスタ９２のコレクタの電圧（図７のＢ’点）のイメージ図である。
【０００７】
図８中のＴＯＮはスイッチ３１のオン期間、ＴＯＦＦはスイッチ３１のオフ期間、ＶＳはソース端子３４の電圧、ＶＣはコントロール端子３５の電圧であり、波形（３）ＶＢと波形（４）ＶＢ’はソース端子３４の電圧ＶＳを基準とした場合の動作波形である。また、図８の動作波形は、図７の第１のコイル５１の電流ＩＬに対する矢印の方向を順方向とする。
【０００８】
ここで、入力電圧ＶＩＮが入力部１に印加されると、３端子型スイッチングレギュレータ３のドレイン端子３３に入力電圧ＶＩＮが印加される。第１のコイル５１のインダクタンスをＬとすると、第１のコイル５１に流れる電流ＩＬの時間変化の傾きはＶＬ／Ｌに比例するので、図８の波形（２）のように、スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、ドレイン端子３３−ソース端子３４間が導通し入力電圧ＶＩＮが第１のコイル５１のソース端子３４側に印加されるため、第１のコイル５１にソース端子３４側から出力部２側への電位差（ＶＩＮ−ＶＯ）が生じ、順方向の電流ＩＬの値が増加し、第１のコイル５１にエネルギーが充電される。
【０００９】
スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦには、ドレイン端子３３−ソース端子３４間の導通が切断されてダイオード７に電流が流れるため、ソース端子３４の電位はＧＮＤからダイオード７の順方向降下電圧ＶＦ分低くなった電位となり、出力部２の正電圧端子２１の電位がソース端子３４側の電位より高くなるので、第１のコイル５１に流れる電流ＩＬの値は減少し、第１のコイル５１に充電されていたエネルギーは出力部２へ出力される。容量６は、この電流を平滑して、出力電圧ＶＯを生成し、出力電流ＩＯは第１のコイル５１に流れる電流ＩＬの平均値となる。
【００１０】
定常発振時は、以上のオン期間ＴＯＮとオフ期間ＴＯＦＦを繰り返し、エネルギーが出力部２に接続された負荷（図示せず）へ供給される。
出力電圧検出部８は、出力部２の出力電圧ＶＯを検出し、その出力電圧ＶＯと電源仕様で設定された出力電圧との誤差を電流信号変換してフォトカプラ９のフォトダイオード９１に流入する。このようにフォトダイオード９１に電流が流れると、フォトカプラ９のフォトトランジスタ９２が導通し、出力電圧ＶＯの誤差に応じた電流をコントロール端子３５に流入する。コントローラ３２は、コントロール端子３５に流入する電流量に応じてスイッチ３１のスイッチングを制御するため、出力電圧ＶＯの誤差が小さくなるようにスイッチ３１のオンデューティを変化させることにより、出力電圧ＶＯは一定に保たれる。
【００１１】
また、フォトトランジスタ９２に流れた電流はコントロール端子３５とソース端子３４との間の容量４を充電し、コントロール端子３５とソース端子３４との間の電位差を確保してコントローラ３２の電源電圧を形成する役割もある。
【００１２】
ここで、フォトカプラ９のフォトトランジスタ９２を導通（ＯＮ）するためには、フォトトランジスタ９２のコレクタ−エミッタ間電圧を保ち、フォトトランジスタ９２に流れる電流を供給する補助電源手段１０が必要となる。
【００１３】
補助電源手段１０において、第２のコイル１０１は第１のコイル５１と図７に示す極性を持って電磁結合しているため、図８の波形（３）に示すように、スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは第１のコイル５１の電位変動に応じてソース端子電圧ＶＳがダイオード１０２側の電圧ＶＢよりも高くなり、スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦには逆にダイオード１０２側の電圧ＶＢがソース端子電圧ＶＳより高くなる。
【００１４】
定常発振時は、フォトトランジスタ９２のコレクタ電圧ＶＢ’がＶＢよりもダイオード１０２の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い場合にのみ、Ｂ点からＢ’点に電流を供給しＶＢ’が形成される。つまりこのＶＢ’はＶＢを平滑して形成された電圧であり、同時にフォトトランジスタ９２の電源電圧となりうる。
【００１５】
スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦでは、第２のコイル１０１のダイオード１０２側の電圧ＶＢはソース端子電圧ＶＳやコントロール端子電圧ＶＣよりも高くなるため、図８の波形（４）に示すように、ダイオード１０２に電流が流れ、電圧ＶＢ’が形成される。
【００１６】
その形成されたＶＢ’はＶＢよりもダイオード１０２の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い電位になる。その形成されたＶＢ’がソース端子電圧ＶＳやコントロール端子電圧ＶＣよりも高くなるように、第１のコイル５１の巻数に対する第２のコイル１０１の巻数比が設計される。
【００１７】
スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、第２のコイル１０１のダイオード１０２側の電圧ＶＢがコントロール端子電圧ＶＣより低くなるためダイオード１０２の電流は流れないが、ＶＢ’はコントロール端子電圧ＶＣよりも低くなることがないように、容量１０３により保たれる。その結果、ＶＢ’がコントロール端子電圧ＶＣより常に高くなり、フォトトランジスタ９２の電源電圧が確保される。
【００１８】
従来のスイッチング電源回路（例えば、特許文献１を参照）では、第１のコイル５１に電磁結合した第２のコイル１０１と、ダイオード１０２と容量１０３からなる平滑回路とにより、フォトトランジスタ９２の電源電圧を常に確保するようにしている。
【００１９】
そのため、フォトトランジスタ９２は、定常的に電源電圧の誤差に応じた電流をコントローラ３２にフィードバックすることと、コントローラ３２の電源電圧を供給することが同時に可能となり、上記の電源制御を実現している。
【特許文献１】特開２００２−６９６４号公報（第１頁、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記のような従来のスイッチング電源回路では、補助電源手段１０を構成するための部品点数が多くなっており、それだけでなく、補助電源手段１０の構成部品の中でも第１のコイル５１と第２のコイル１０１で構成されるトランスについては、電源仕様に合わせて都度適正な特性が得られるように設計製作する必要があり、製品の省スペース化および低コスト化の妨げとなっていた。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、３端子型スイッチングレギュレータを用いた非絶縁型電源回路として、電圧制御フィードバック用のフォトカプラ（伝達手段）へ電源電圧を供給する回路部分を、従来より少ない部品点数で構成することができ、より小型でかつ低コストに実現することができるスイッチング電源回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のスイッチング電源回路は、入力電圧をスイッチングするスイッチと、前記スイッチのスイッチングによるエネルギーを充電および出力するエネルギー伝達要素と、前記エネルギー伝達要素から出力されるエネルギーを充電しつつ電圧出力する出力生成部と、前記出力生成部の出力電圧を検出し、前記出力電圧に応じた検出信号を生成する出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部で生成された前記検出信号の値に応じた伝達信号を出力する伝達手段と、前記出力生成部の出力電圧を基に、前記伝達手段に前記伝達信号を生成するための電源電圧を供給する補助電源手段と、前記伝達手段からの前記伝達信号の値に応じて前記スイッチのスイッチングを制御するための駆動信号を生成するコントローラとを備えたスイッチング電源回路において、前記補助電源手段は、前記出力生成部の一方と前記伝達手段との間に接続され、前記出力生成部の一方から前記伝達手段へのみ電流を流す整流素子と、前記スイッチのスイッチング出力を基準電位として、前記整流素子の前記伝達手段との接続側の電位を保持して平滑する平滑手段のみにより構成したことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項２に記載のスイッチング電源回路は、請求項１に記載のスイッチング電源回路であって、前記コントローラは、前記駆動信号を生成するための電源電圧と前記伝達信号が同一端子に供給され、前記伝達信号として電流が流入することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項３に記載のスイッチング電源回路は、請求項２に記載のスイッチング電源回路であって、前記伝達手段は、フォトダイオードとフォトトランジスタからなるフォトカプラであり、前記フォトトランジスタのコレクタを前記補助電源手段と接続し、前記フォトトランジスタのエミッタを前記コントローラと接続し、前記伝達信号を前記エミッタから出力することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項４に記載のスイッチング電源回路は、請求項１に記載のスイッチング電源回路であって、前記出力電圧検出部は、前記出力生成部の両端子間に直列接続で挿入された第１の抵抗器および第２の抵抗器と、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器の接続点の分割電圧値に応じた電流信号を前記検出信号として前記伝達手段に出力する電流信号出力手段とにより構成したことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項５に記載のスイッチング電源回路は、請求項４に記載のスイッチング電源回路であって、前記電流信号出力手段は、前記分割電圧値をリファレンス電圧とし、前記伝達手段に接続したカソードと前記出力生成部の一方に接続したアノードとを有するシャントレギュレータにより構成したことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項６に記載のスイッチング電源回路は、請求項４に記載のスイッチング電源回路であって、前記電流信号出力手段は、前記出力生成部の両端子間に直列接続で挿入された第３の抵抗器およびツェナーダイオードと、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器の接続点にベースを接続し、前記伝達手段にコレクタを接続し、前記第３の抵抗器と前記ツェナーダイオードの接続点にエミッタを接続したトランジスタとにより構成したことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の請求項７に記載のスイッチング電源回路は、請求項１に記載のスイッチング電源回路であって、前記出力電圧検出部は、前記出力生成部の一方と前記伝達手段の間に挿入されたツェナーダイオードで構成したことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の請求項８に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのオン時間を制御するための前記駆動信号を生成することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の請求項９に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのオン期間に前記スイッチから前記エネルギー伝達要素に流入する電流のピーク値を制御するための前記駆動信号を生成することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の請求項１０に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのスイッチング周波数を制御するための前記駆動信号を生成することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の請求項１１に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記コントローラは、前記伝達信号の値に応じて、前記出力電圧検出部で検出される出力電圧が一定となるように、前記スイッチのスイッチング動作期間とスイッチング停止期間を制御するための前記駆動信号を生成することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の請求項１２に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記入力電圧の正電圧側を前記スイッチに接続し、前記入力電圧の負電圧側を前記出力電圧検出部で検出される出力電圧の負電圧側に接続した、正電圧出力型としたことを特徴とする。
【００３４】
また、本発明の請求項１３に記載のスイッチング電源回路は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のスイッチング電源回路であって、前記入力電圧の正電圧側を前記スイッチに接続し、前記入力電圧の負電圧側を前記出力電圧検出部で検出される出力電圧の正電圧側に接続した、負電圧出力型としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように本発明によれば、３端子型スイッチングレギュレータを用いた非絶縁型電源回路として、出力電圧の安定化を、整流素子と容量のみで構成した補助電源手段から電源電圧が供給される伝達手段により、出力部の電圧変動をフィードバックすることにより制御することができる。
【００３６】
そのため、３端子型スイッチングレギュレータを用いた非絶縁型電源回路として、電圧制御フィードバック用の伝達手段へ電源電圧を供給する回路部分を、従来より少ない部品点数で構成することができ、より小型でかつ低コストに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を示すスイッチング電源回路について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うため、再度の説明を省略する場合がある。また、添付の図面は、本発明の一実施例として詳細に図示したものであり、本発明は添付の図面に限定するものではない。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のスイッチング電源回路を説明する。
【００３８】
図１は本実施の形態１のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図である。本実施の形態１のスイッチング電源回路は、図１に示すように、入力部１、出力部２、入力部１から入力電圧ＶＩＮが印加される３端子型スイッチングレギュレータ３、３端子型スイッチングレギュレータ３の電源電圧を供給する容量４、３端子型スイッチングレギュレータ３と出力部２の間に挿入したコイル５、コイル５から出力部２へ出力される電圧を平滑する容量６、３端子型スイッチングレギュレータ３とコイル５の接続点にカソードを接続し、出力部２の負電圧端子２２にアノードを接続したダイオード７、出力部２の出力電圧ＶＯを検出する出力電圧検出部８、出力電圧検出部８で検出された出力電圧に対応する信号を３端子型スイッチングレギュレータ３にフィードバックするフォトカプラ９、フォトカプラ９のフォトトランジスタ９２のエミッタ−コレクタ間電圧を供給する補助電源手段１０により構成される。
【００３９】
出力電圧検出部８は、出力部２の正電圧端子２１と負電圧端子２２との間に直列接続されて挿入された第１の抵抗器８１および第２の抵抗器８２と、基準電圧検知用端子を第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２の接続点に接続し、カソードをフォトカプラ９のフォトダイオード９１に接続し、アノードを出力部２の負電圧端子２２に接続したシャントレギュレータ８３とにより構成される。
【００４０】
補助電源手段１０は、出力部２の正電圧端子２１からフォトトランジスタ９２のコレクタへのみ電流を流す整流素子１０４と、３端子型スイッチングレギュレータ３のソース端子３４とコイル５との接続点と整流素子１０４とフォトトランジスタ９２のコレクタとの接続点との間に挿入された容量１０５とにより構成される。
【００４１】
以上のように構成されたスイッチング電源回路の動作を以下に説明する。
図２は本実施の形態１のスイッチング電源回路の動作を示す波形図である。ここでは従来例と異なる出力電圧検出回路８と補助電源手段１０の動作についてのみ説明し、従来例と同様の構成である部分の動作についての説明は省略する。また、３端子型スイッチングレギュレータ３とコイル５の動作は従来例と同様であるため、図２の波形（１）で示すコイルを流れる電流ＩＬと波形（２）で示すコイルに生じる電位差ＶＬは、図８の従来例の波形（１）で示すコイルを流れる電流ＩＬと波形（２）で示すコイルに生じる電位差ＶＬと同様の動作波形になる。
【００４２】
図２において、波形（１）ＩＬはコイル５を流れる電流、波形（２）ＶＬはコイル５に生じる電位差、波形（３）ＶＡは出力部２の正電圧端子２１の電圧（図１のＡ点）、波形（４）ＶＡ’はフォトトランジスタ９２のコレクタの電圧（図１のＡ’点、）のイメージ図である。
【００４３】
図中のＴＯＮはスイッチ３１のオン期間、ＴＯＦＦはスイッチ３１のオフ期間、ＶＳはソース端子３４の電圧、ＶＣはコントロール端子３５の電圧であり、波形（３）ＶＡと波形（４）ＶＡ’はソース端子３４の電圧ＶＳを基準とした場合の動作波形である。図２の動作波形は図１のコイル５の電流ＩＬに対応する矢印の方向を順方向とする。
【００４４】
出力電圧検出部８の第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２は、出力部２の出力電圧ＶＯが電源仕様の出力電圧と一致したとき、その第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２との接続点Ｃの電圧が、シャントレギュレータ８３に予め設定された基準電圧と一致するように、各抵抗値が設定される。
【００４５】
ここで、出力電圧ＶＯが増減すると、その増減と同様に第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２との接続点Ｃの電圧も増減し、接続点Ｃの電圧がシャントレギュレータ８３の基準電圧検知用端子に印加される。接続点Ｃの電圧とシャントレギュレータ８３の基準電圧との誤差に合わせて、シャントレギュレータ８３のカソードからアノードに流れる電流量が変化する。
【００４６】
シャントレギュレータ８３に電流が流れると、フォトカプラ９のフォトダイオード９１にも同じ電流量が流れ、フォトトランジスタ９２が導通し、フォトトランジスタ９２の電流が、出力電圧ＶＯの誤差の電流信号として３端子型スイッチングレギュレータ３のコントロール端子３５に流入する。コントローラ３２は、コントロール端子３５に流入する電流量に応じて、スイッチ３１のスイッチングを制御するため、出力電圧ＶＯの誤差が小さくなるようにスイッチ３１のオンデューティが変化し、それにより出力電圧ＶＯは一定に保たれる。
【００４７】
また、フォトトランジスタ９２に流れた電流はコントロール端子３５とソース端子３４との間の容量４を充電し、コントロール端子３５とソース端子３４との間の電位差を確保して、コントローラ３２の電源電圧を形成する役割もある。ここでフォトカプラ９のフォトトランジスタ９２を導通するためには、フォトトランジスタ９２のコレクタ−エミッタ間電圧を保ち、フォトトランジスタ９２に流れる電流を供給する補助電源手段１０が必要となる。
【００４８】
ソース端子３４の電圧ＶＳを基準に考えると、図２の波形（３）のように、スイッチ３１のオン期間ＴＯＮではコイル５に順方向に電圧が生じるためソース端子電圧ＶＳが出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＡよりも高くなり、スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦにはコイル５に順方向とは逆に電圧が生じるため出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＡがソース端子電圧ＶＳより高くなる。
【００４９】
定常発振時は、フォトトランジスタ９２のコレクタ電圧ＶＡ’がＶＡよりもダイオード１０４の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い場合にのみ、Ａ点からＡ’点に電流を供給しＶＡ’が形成される。
【００５０】
スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦでは、図２の波形（３）に示すように、出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＡはソース端子電圧ＶＳやコントロール端子電圧ＶＣよりも高くなるため、図２の波形（４）に示すように、ダイオード１０４に電流が流れ、電圧ＶＡ’が形成される。その形成されたＶＡ’はＶＡよりもダイオード１０４の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い電位になる。ここで出力電圧ＶＯは、その形成されたＶＡ’がソース端子電圧ＶＳやコントロール端子電圧ＶＣよりも高くなる値である必要がある。
【００５１】
スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＡがコントロール端子電圧ＶＣより低くなるためダイオード１０４には電流が流れないが、ＶＡ’はコントロール端子電圧ＶＣよりも低くなることがないように、容量１０５により保たれる。その結果、ＶＡ’がコントロール端子電圧ＶＣより常に高くなり、フォトトランジスタ９２の電源電圧が確保される。フォトトランジスタ９２は、定常的に電源電圧の誤差に応じた電流をコントローラ３２にフィードバックすることと、コントローラ３２の電源電圧を供給することが同時に可能となり、上記の電源制御を実現することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態１によれば、１個のダイオード１０４と１個の容量１０５のみで、フォトトランジスタ９２の電源電圧を供給することができる。従来では第１のコイル５１とその第１のコイル５１に電磁結合した第２のコイル１０１で構成されたトランスが必要であったが、本実施の形態では、トランスが不要となりコイル５のみで構成できるため、低コスト化、および小型化を実現することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態１によれば、コントローラ３２によるスイッチ３１の制御方法は、デューティを変化させるＰＷＭ制御方式で説明しているが、それに限定するものではない。ドレイン端子３３−ソース端子３４間に流れる電流ピークを変化させる電流モードＰＷＭ制御方式や、周波数を変化させるＰＦＭ制御方式や、発振期間と発振停止期間とを繰り返す間欠制御方式などでも実現可能であり、その制御方法は問わない。
【００５４】
また、本実施の形態１によれば、出力電圧検出部８は抵抗器８１、８２とシャントレギュレータ８３により構成されているが、それに限定するものではない。出力部２の出力電圧ＶＯの誤差を検知し、その誤差を電流信号に変換し、フォトカプラ９のフォトダイオード９１にその電流を流すことができる回路であれば、その構成は問わない。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２のスイッチング電源回路を説明する。
【００５５】
図３は本実施の形態２のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図である。上記の実施の形態１において、出力部２の出力電圧ＶＯの誤差を検知し、その誤差を電流信号に変換し、フォトカプラ９のフォトダイオード９１にその電流を流すことができる回路として、例えば、図３のように、第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２とツェナーダイオード８４とトランジスタ８５とによる構成でも可能である。
【００５６】
図３の出力電圧検出部８では、出力部２の出力電圧ＶＯの変動に応じて、第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２の接続点Ｃの電圧が変動し、その接続点Ｃの電圧がトランジスタ８５のベースに印加される。そのベースに印加される電圧の変動に応じてトランジスタ８５のコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、その電流はフォトダイオード９１のカソードから流出するため、出力部２の出力電圧ＶＯの誤差に応じて、フォトダイオード９１に電流が流れる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３のスイッチング電源回路を説明する。
【００５７】
図４は本実施の形態３のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図である。上記の実施の形態１において、出力部２の出力電圧ＶＯの誤差を検知し、その誤差を電流信号に変換し、フォトカプラ９のフォトダイオード９１にその電流を流すことができる回路として、例えば、図４のように、ツェナーダイオード８６を使用した構成でも可能である。
【００５８】
出力部２の出力電圧ＶＯの変動に応じて、ツェナーダイオード８６にツェナー降伏による電流が流れ、その電流はフォトダイオード９１のカソードから流出するため、出力部２の出力電圧ＶＯの誤差に応じてフォトダイオード９１に電流が流れる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４のスイッチング電源回路を説明する。
【００５９】
図５は本実施の形態４のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図である。上記の実施の形態１では、入力部１の正電圧端子１１を３端子型スイッチングレギュレータ３に接続し、入力部１の負電圧端子１２を出力部２の負電圧端子２２と接続した降圧型の非絶縁型電源回路であるが、例えば、図５のように、入力部１の正電圧端子１１を３端子型スイッチングレギュレータ３に接続し、入力部１の負電圧端子１２を出力部２の正電圧端子２１と接続した極性反転型の非絶縁型電源回路とした構成でも可能である。
【００６０】
以上のように構成されたスイッチング電源回路の動作を以下に説明する。
図６は本実施の形態４のスイッチング電源回路の動作を示す波形図である。図６において、波形（１）ＩＬはコイル５を流れる電流、波形（２）ＶＬはコイル５に生じる電位差、波形（３）ＶＤは出力部２の正電圧端子２１の電圧、波形（４）ＶＤ’はフォトトランジスタ９２のコレクタの電圧のイメージ図である。
【００６１】
図中のＴＯＮはスイッチ３１のオン期間、ＴＯＦＦはスイッチ３１のオフ期間、ＶＳはソース端子３４の電圧、ＶＣはコントロール端子３５の電圧であり、波形（３）ＶＤと波形（４）ＶＤ’はソース端子３４の電圧ＶＳを基準とした場合の動作波形である。なお、図６の動作波形は図５のコイル５の電流ＩＬに対する矢印の方向を順方向とする。
【００６２】
ここで、入力電圧ＶＩＮが入力部１に印加されると、３端子型スイッチングレギュレータ３のドレイン端子３３に入力電圧ＶＩＮが印加される。コイル５のインダクタンスをＬとすると、コイル５に流れる電流ＩＬの時間変化の傾きはＶＬ／Ｌに比例するので、図６の波形（２）のように、スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、ドレイン端子３３−ソース端子３４間が導通して入力電圧ＶＩＮがコイル５のソース端子３４側に印加されるため、コイル５にソース端子３４側から出力部２側への電位差ＶＩＮが生じ、順方向の電流ＩＬの値が増加し、コイル５にエネルギーが充電される。
【００６３】
スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦには、ドレイン端子３３−ソース端子３４間の導通が切断されてダイオード７に電流が流れるため、ソース端子３４の電位ＶＳは、出力部２の負電圧端子２２の電圧−ＶＯからダイオード７の順方向降下電圧ＶＦ分低くなった電位（−ＶＯ−ＶＦ）となり、出力部２の正電圧端子２１の電位ＶＤがソース端子３４の電位ＶＳより高くなるので、コイル５に流れる電流ＩＬの値は減少し、コイル５に充電されていたエネルギーは出力部２へ出力される。容量６はこの電流ＩＬを平滑して、出力電圧−ＶＯを生成し、出力電流ＩＯは電流ＩＬの平均値となる。
【００６４】
定常発振時は、以上のオン期間ＴＯＮとオフ期間ＴＯＦＦを繰り返し、エネルギーが出力部２へ供給される。
ソース端子３４の電圧ＶＳを基準に考えると、図６の波形（３）に示すように、スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、コイル５に順方向に電圧が生じるためソース端子３４の電圧ＶＳが出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＤよりも高くなり、スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦには、コイル５に順方向とは逆に電圧が生じるため出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＤがソース端子電圧ＶＳより高くなる。定常発振時は、フォトトランジスタ９２のコレクタ電圧ＶＤ’がＶＤよりもダイオード１０４の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い場合にのみ、出力部２の正電圧端子２１からフォトトランジスタ９２のコレクタに電流を供給しＶＤ’が形成される。
【００６５】
スイッチ３１のオフ期間ＴＯＦＦでは、図６の波形（３）に示すように、出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＤは、ソース端子３４の電圧ＶＳやコントロール端子３５の電圧ＶＣよりも高くなるため、図６の波形（４）に示すように、ダイオード１０４に電流が流れ、電圧ＶＤ’が形成される。その形成されたＶＤ’はＶＤよりもダイオード１０４の順方向降下電圧ＶＦＯ分低い電位になる。ここで出力電圧ＶＯは、その形成されたＶＤ’がソース端子３４の電圧ＶＳやコントロール端子３５の電圧ＶＣよりも高くなる値である必要がある。
【００６６】
スイッチ３１のオン期間ＴＯＮでは、出力部２の正電圧端子２１の電圧ＶＤがコントロール端子３５の電圧ＶＣより低くなるためダイオード１０４の電流は流れないが、ＶＤ’はコントロール端子３５の電圧ＶＣよりも低くなることがないように、容量１０５により保たれる。その結果、ＶＤ’がコントロール端子３５の電圧ＶＣより常に高くなり、フォトトランジスタ９２の電源電圧が確保される。フォトトランジスタ９２は、定常的に出力電圧ＶＯの誤差に応じた電流をコントローラ３２にフィードバックすることと、コントローラ３２の電源電圧を供給することが同時に可能となり、上記の電源制御を実現することができる。
【００６７】
このように、極性反転型の非絶縁型電源回路でも、１個のダイオード１０４と１個の容量１０５のみでフォトトランジスタ９２の電源電圧を供給することができ、本実施の形態の補助電源手段１０を応用することができる。
【００６８】
なお、図５の極性反転型の非絶縁型電源回路によれば、出力電圧検出部８は抵抗器８１、８２とシャントレギュレータ８３により構成されているが、それに限定するものではない。出力部２の出力電圧ＶＯの誤差を検知し、その誤差を電流信号に変換し、フォトカプラ９のフォトダイオード９１にその電流を流すことができる回路であれば、その構成は問わない。
【００６９】
例えば、図３の出力電圧検出部８のように、第１の抵抗器８１と第２の抵抗器８２とツェナーダイオード８４とトランジスタ８５の構成や、図４の出力電圧検出部８のように、ツェナーダイオード８６を使用した構成でも可能であることは明らかである。
【００７０】
なお、上記の各実施の形態によれば、補助電源手段１０を１個のダイオード１０４と１個の容量１０５で構成した例を示しているが、その整流手段はダイオードに限定するものではない。その整流手段は、出力部２の正電圧端子２１からフォトトランジスタ９２のコレクタへの方向のみ電流を流す要素を持つものであればその手段は問わない。
【００７１】
また、上記の各実施の形態によれば、非絶縁型電源回路にコイル５を用いて構成した例を示しているが、それに限定するものではない。３端子型スイッチングレギュレータ３から出力部２へのエネルギー伝達要素はインダクタ成分をもつものであればその手段は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のスイッチング電源回路は、３端子型スイッチングレギュレータを用いた非絶縁型電源回路として、電圧制御フィードバック用のフォトカプラ（伝達手段）へ電源電圧を供給する回路部分を、従来より少ない部品点数で構成することができ、より小型でかつ低コストに実現することができるもので、非絶縁型電源回路の低コスト化および小型化技術等に適用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図
【図２】同実施の形態１のスイッチング電源回路の動作を示す波形図
【図３】本発明の実施の形態２のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図
【図４】本発明の実施の形態３のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図
【図５】本発明の実施の形態４のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図
【図６】同実施の形態４のスイッチング電源回路の動作を示す波形図
【図７】従来のスイッチング電源回路の構成を示す概略回路図
【図８】従来のスイッチング電源回路の動作を示す波形図
【符号の説明】
【００７４】
１    入力部
１１    入力部の正電圧端子
１２    入力部の負電圧端子
２    出力部
２１    出力部の正電圧端子
２２    出力部の負電圧端子
３    ３端子型スイッチングレギュレータ
３１    （３端子型スイッチングレギュレータの）スイッチ
３２    （３端子型スイッチングレギュレータのスイッチの）制御用コントローラ
３３    （３端子型スイッチングレギュレータの）ドレイン端子
３４    （３端子型スイッチングレギュレータの）ソース端子
３５    （３端子型スイッチングレギュレータの）コントロール端子
４    （コントローラへの電源供給用の）容量
５    コイル
５１    第１のコイル
６    （出力電力の平滑用の）容量
７    ダイオード
８    出力電圧検出部
８１    第１の抵抗器
８２    第２の抵抗器
８３    シャントレギュレータ
８４    ツェナーダイオード
８５    トランジスタ
８６    ツェナーダイオード
９    フォトカプラ
９１    （フォトカプラの）フォトダイオード
９２    （フォトカプラの）フォトトランジスタ
１０    （フォトカプラのフォトトランジスタの）補助電源手段
１０１    第２のコイル
１０２    ダイオード
１０３    容量
１０４    ダイオード
１０５    容量
ＶＳ    ソース端子電圧
ＶＣ    コントロール端子電圧
ＶＯ    出力電圧
ＶＩＮ    入力電圧
ＶＦ    （ダイオード７の）順方向降下電圧
ＶＦＯ    （ダイオード１０２、１０４の）順方向降下電圧
【図１】
2009106140.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009106140.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009106140.tif 000007
【図６】
2009106140.tif 000008
【図７】
2009106140.tif 000009
【図８】
2009106140.tif 000010