スイッチング電源装置
【課題】トランスの巻線の数を増やすことなく、定電圧回路における電力損失を低減する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】スイッチング電源装置１の補助電源部は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧Ｖ1を生成する第１の直流化手段Ｄ4と、該誘起電圧を直流化するとともに第１の直流化電圧Ｖ1よりも高い第２の直流化電圧Ｖ２に昇圧する第２の直流化手段（Ｄ3、Ｃ3）と、昇圧後の第２の直流化電圧Ｖ2を既定電圧を超えないように制限しながら出力する定電圧回路５とを備え、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇すると、第１の直流化手段Ｄ4からの電圧供給に先立って定電圧回路５からアクティブフィルタ制御回路４に電圧を供給した後、第１の直流化電圧Ｖ1が定電圧回路５からの出力電圧Ｖ３を超えると、定電圧化手段５の動作を停止させるとともに、第１の直流化手段Ｄ4からアクティブフィルタ制御回路４に電圧を供給する。
【解決手段】スイッチング電源装置１の補助電源部は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧Ｖ1を生成する第１の直流化手段Ｄ4と、該誘起電圧を直流化するとともに第１の直流化電圧Ｖ1よりも高い第２の直流化電圧Ｖ２に昇圧する第２の直流化手段（Ｄ3、Ｃ3）と、昇圧後の第２の直流化電圧Ｖ2を既定電圧を超えないように制限しながら出力する定電圧回路５とを備え、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇すると、第１の直流化手段Ｄ4からの電圧供給に先立って定電圧回路５からアクティブフィルタ制御回路４に電圧を供給した後、第１の直流化電圧Ｖ1が定電圧回路５からの出力電圧Ｖ３を超えると、定電圧化手段５の動作を停止させるとともに、第１の直流化手段Ｄ4からアクティブフィルタ制御回路４に電圧を供給する。
【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、補助巻線の誘起電圧に基づいて、アクティブフィルタを制御する制御回路に電源電圧を供給するための直流の補助電圧を生成するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電圧を整流した後にアクティブフィルタに供給して力率を改善するとともに、世界各国の各種商用交流電圧においても使用できるよう構成したワールドワイドなスイッチング電源装置として、例えば、図３に示すスイッチング電源装置が知られている。
【０００３】
図３に示すように、このスイッチング電源装置１０は、１００Ｖ／２００Ｖ系の商用交流電源から供給された商用交流電圧ＶACIN（８５〜１３２Ｖ／１８７Ｖ〜２６４Ｖ）を整流する整流手段（ダイオードブリッジ回路Ｄ1）を備えている。そして、このダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧は、アクティブフィルタ２に供給されている。
【０００４】
アクティブフィルタ２は、チョーク等のリアクトルを介してダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力端子間に接続されたスイッチング手段を有し、このスイッチング手段のスイッチング動作はアクティブフィルタ制御回路４からの制御信号によって制御される。アクティブフィルタ２によれば、ダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧を整形して正弦波状とすることにより、力率を改善することができる。
【０００５】
アクティブフィルタ２の出力端子間には、平滑用コンデンサＣ1と、トランスＴの一次巻線Ｔ1およびスイッチング手段（例えば、電力用ＦＥＴＱ1）のドレイン・ソース導電路とからなる直列回路が接続されている。電力用ＦＥＴＱ1のゲートにはＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３からの制御信号が入力される。これにより、電力用ＦＥＴＱ1の導通期間が制御され、一次巻線Ｔ1にスイッチング電圧が供給される。
【０００６】
トランスＴは二次巻線Ｔ2を有し、その一端には整流手段をなすダイオードＤ2のアノードが接続されている。また、ダイオードＤ2のカソードは平滑手段をなす平滑用コンデンサＣ2の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ2の他端は二次巻線Ｔ2の他端に接続されている。平滑用コンデンサＣ2の両端からは、不図示の負荷に供給するための直流の二次側出力電圧ＶDCOUTが出力される。
【０００７】
図３に示すように、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に補助巻線Ｔ3を有している。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図３には示されていないが一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図３において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【０００８】
補助巻線Ｔ3の誘起電圧に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4を生成する補助電源部には、例えば、非特許文献１に記載の定電圧回路５とダイオードＤ6とが備えられている。ダイオードＤ6のアノードは補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ6のカソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。
【０００９】
トランジスタＱ2のベースは、定電圧素子（例えば、ツェナーダイオードＺＤ）のカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続され、エミッタは平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。また、平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００１０】
そして、平滑用コンデンサＣ4の両端からは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が出力される。
【００１１】
前記の通り、スイッチング電源装置１０に入力される商用交流電圧ＶACINは８５Ｖ〜２６４Ｖの広い範囲で変動するが、このスイッチング電源装置１０によれば、補助巻線Ｔ3の誘起電圧がある程度上昇するとツェナーダイオードＺＤが導通状態となり、補助電圧Ｖ4が制限される。これにより、過電圧が供給されることによるＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の破損等が防がれている。
【００１２】
図４は、上記スイッチング電源装置１０を改良・発展させたスイッチング電源装置である（例えば、特許文献１参照）。この図に示すように、スイッチング電源装置１１では、商用交流電圧ＶACINの入力が開始された起動直後にのみ定電圧回路５が動作し、その後、定電圧回路５は停止するようになっている。したがって、このスイッチング電源装置１１によれば、定電圧回路５における損失発生を低減することができる。
【００１３】
より詳しくは、このスイッチング電源装置１１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に２つの補助巻線Ｔ3、Ｔ4を有している。補助巻線Ｔ3、Ｔ4は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図４には示されていないが一次巻線Ｔ1と補助巻線Ｔ3とは直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図４において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。また、補助巻線Ｔ4の２つの端部のうち、補助巻線Ｔ3と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図４において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【００１４】
補助電源部には、主に定電圧回路５とダイオードＤ6とが備えられている。ダイオードＤ6のアノードは補助巻線Ｔ4の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ6のカソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。
【００１５】
トランジスタＱ2のベースは、ツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続され、エミッタは順方向に接続されたダイオードＤ5を介して平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。補助巻線Ｔ3の非相互接続端も、順方向に接続されたダイオードＤ4を介して平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。また、平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００１６】
そして、平滑用コンデンサＣ4の両端からは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が出力される。
【００１７】
図５に示すように、時間ｔ0において商用交流電圧ＶACINの入力が開始され、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が上昇すると、それに伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ４で直流化した電圧Ｖ1と、補助巻線Ｔ3および補助巻線Ｔ4の誘起電圧の和電圧をダイオードＤ６で直流化した電圧Ｖ2（＝定電圧回路５の入力電圧）も上昇する。図５（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、電圧Ｖ2は電圧Ｖ1よりも上昇率が高いので、ダイオードＤ5が導通状態となり、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3によって平滑用コンデンサＣ4が充電される。そして、補助電圧Ｖ4は、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４を正常に動作させるのに必要な電圧まで比較的短時間で上昇する。
【００１８】
その後、時間ｔ1になり、ツェナーダイオードＺＤが導通状態となると、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3はそれ以上上昇することなく一定電圧ＶZDに維持される。そして、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇を続け、時間ｔ2において電圧Ｖ1が電圧Ｖ3を超えると、ダイオードＤ4は導通状態となる。そして、平滑用コンデンサＣ4は、ダイオードＤ4を通じて充電されるようになる。
【００１９】
また、ダイオードＤ5は非導通状態となり、定電圧回路５の動作は停止する。したがって、これ以後、定電圧回路５において損失が発生することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−１６８５１号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】実用電子回路ハンドブック１「トランジスタと組み合わせた定電圧回路」、ＣＱ出版社、１９７２年９月、ｐ．３７５、図４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、一般に、スイッチング電源装置で使用されるトランスは、サイズ、その他の要因により、設けることができる巻線の数量が制限される場合が多い。この点、図４に示す従来のスイッチング電源装置１１では、上昇率の異なる２つの電圧Ｖ1、Ｖ2を生成するために、トランスＴに、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ２の他に２つの補助巻線（Ｔ３、Ｔ4）を設ける必要がある。したがって、小形のトランスを使用せざるを得ないスイッチング電源装置には、図４に示す従来の構成を適用することはできなかった。
【００２３】
そこで、本発明は、トランスの巻線の数を増やすことなく、定電圧回路における電力損失を低減する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】
【００２４】
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、外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、アクティブフィルタから出力される出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、一次巻線、二次巻線および前記一次巻線に直列に接続されて前記一次側直流電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇する補助巻線を有し、前記一次巻線に前記スイッチング電圧が供給されるトランスと、前記二次巻線に誘起された電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、前記補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成して該補助電圧を電源電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、前記補助電源部は、前記補助巻線と前記アクティブフィルタ制御回路との間に介装され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧を生成し、該第１の直流化電圧を前記補助電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な第１の直流化手段と、前記補助巻線に接続され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化するとともに前記第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧に昇圧する第２の直流化手段と、前記第２の直流化電圧を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な定電圧化手段とを備え、前記アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って前記補助巻線の誘起電圧が上昇すると、前記第１の直流化手段からの電圧供給に先立って前記定電圧化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給した後、前記第１の直流化電圧が前記定電圧化手段からの出力電圧を超えると、前記定電圧化手段の動作を停止させるとともに、前記第１の直流化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給することを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、補助巻線の誘起電圧を直流化する第１の直流化手段と、定電圧化手段とからアクティブフィルタ制御回路に電源電圧を供給可能となっている。ここで、定電圧化手段には、第２の直流化手段によって補助巻線の誘起電圧が直流化されるとともに第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧が入力される。また、定電圧化手段は、第２の直流電圧を予め設定された既定電圧を超えないように制限しながらアクティブフィルタ制御回路に供給可能となっている。
そして、アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って補助巻線の誘起電圧が上昇すると、第１の直流化手段からの電圧供給に先立って定電圧化手段からアクティブフィルタ制御回路に電圧を供給するので、起動時に補助電圧を急激に上昇させることができ、該電圧を電源電圧とするアクティブフィルタ制御回路の動作を早期に開始させることができる。しかも、補助電圧は、定電圧化手段によって既定電圧を超えないように制限されるので、外部から入力される交流電圧の範囲が広い場合でも、補助電圧が高くなりすぎるのを防止してアクティブフィルタ制御回路に安定して電源電圧を供給することができる。
さらに、第１の直流化電圧が定電圧化手段からの出力電圧を超えると、定電圧化手段の動作を停止させるとともに、第１の直流化手段からアクティブフィルタ制御回路に電圧を供給するので、定電圧化手段の消費電力を削減することができる。すなわち、補助電圧を急激に上昇させる必要がない起動完了後においては、定電圧化手段の動作が停止し、定電圧化手段における電力損失を低減することができる。しかも、上記動作を単一の補助巻線で実現しているので、トランスの巻線の数を増やすことなく、トランスの小形化を図ることができる。
【００２６】
また、上記スイッチング電源装置の第２の直流化手段は、具体的には、補助巻線の両端のうち補助巻線と一次巻線とが相互に接続される相互接続端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、他端が補助巻線の両端のうち相互接続端と異なる非相互接続端に接続されたコンデンサとを有し、ダイオードのカソードを定電圧化手段に接続させることで構成することができる。
また、第１の直流化手段は、補助巻線の両端のうちの補助巻線と一次巻線とが相互に接続される非相互接続端にアノードが接続され、カソードがアクティブフィルタ制御回路に接続されたダイオードで構成することができる。
【００２７】
また、前記既定電圧は、ツェナーダイオードの降伏電圧によって簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、トランスの巻線の数を増やすことなく、定電圧回路における電力損失を低減する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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源装置の各部電圧波形を単純化したグラフである。
【図３】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図４】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図５】図４に示すスイッチング電源装置の各部電圧波形を単純化したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図１および図２を参照して、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。なお、図１において、図３と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
図１に示すように、本発明に係るスイッチング電源装置１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に１つの補助巻線Ｔ3を有している。そして、この補助巻線Ｔ3、定電圧化手段としての定電圧回路５、コンデンサＣ3および複数のダイオードＤ3〜Ｄ5で補助電源部が構成されている。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図１には示されていないが一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図１において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【００３２】
補助電源部において、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を整流するダイオードＤ4（本発明の「第１の直流化手段」に相当）のアノードが補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、カソードがＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源端子に接続されている。このため、ダイオードＤ4は補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化して生成された補助電圧（本発明の「第１の直流化電圧」に相当）を電源電圧としてＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３とアクティブフィルタ制御回路４とに供給可能となっている。
【００３３】
一方、ダイオードＤ3のアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続され、カソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。また、ダイオードＤ3のカソードはコンデンサＣ3の一端に接続され、コンデンサＣ3の他端は補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続されている。ダイオードＤ3とコンデンサＣ3は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化するとともに第１の直流化電圧Ｖ1よりも高い電圧（本発明の「第２の直流化電圧」に相当）に昇圧する。このように、ダイオードＤ3とコンデンサＣ3が本発明の「第２の直流化手段」を構成している。
【００３４】
定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のベースには、ツェナーダイオードＺＤのカソードが接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続されている。トランジスタＱ2のエミッタにはダイオードＤ5のアノードが接続され、ダイオードＤ5のカソードは平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。ダイオードＤ5はトランジスタＱ2に逆電圧が印加されるのを防止する。平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００３５】
また、平滑用コンデンサＣ4の一端には、ダイオードＤ4のカソードが接続されている。つまり、平滑用コンデンサＣ4の一端には、ダイオードＤ4のカソードとダイオードＤ5のカソードとが接続されており、平滑用コンデンサＣ4は、補助巻線Ｔ3からダイオードＤ4を介して供給される第１の直流化電圧Ｖ1と、ダイオードＤ5を介して供給される定電圧回路５の出力電圧Ｖ3とによって選択的に充電される。
【００３６】
そして、この充電により、平滑用コンデンサＣ4の両端には、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が発生する。なお、図１に示すように、定電圧回路５には、補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ３で直流化した電圧とコンデンサＣ3の両端電圧との和電圧、すなわち第２の直流化手段によって第１の直流化電圧よりも高く昇圧された電圧（第２の直流化電圧）Ｖ2が入力される。
【００３７】
続いて、図２を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置１の起動時の動作について説明する。
【００３８】
図２に示すように、時間ｔ0において商用交流電圧ＶACINの入力が開始され、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が上昇し始めると、それに伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇し始める。また、これとともに、ダイオードＤ3を介してコンデンサＣ3が充電される。前記の通り、第２の直流化電圧（定電圧回路５の入力電圧）Ｖ2は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ３で直流化した第１の直流化電圧Ｖ1とコンデンサＣ3の両端電圧の和電圧である。したがって、図２（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、第２の直流化電圧Ｖ2は第１の直流化電圧Ｖ1よりも急激に上昇する。そして、ダイオードＤ5が導通状態となり、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3によって平滑用コンデンサＣ4が充電され、補助電圧Ｖ4が上昇する。すなわち、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0の上昇に伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇すると、ダイオードＤ4を介した電圧供給に先立って、定電圧回路５からＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に電源電圧が供給される。
【００３９】
第２の直流化電圧Ｖ2が上昇を続けると、それに応じてツェナーダイオードＺＤの逆バイアス電圧も上昇して行く。そして、時間ｔ1になると、第２の直流化電圧Ｖ2がツェナーダイオードＺＤの降伏電圧ＶZDを超え、ツェナーダイオードＺＤは導通状態となる。したがって、第２の直流化電圧Ｖ2が上昇を続けても定電圧回路５の出力電圧Ｖ3はそれ以上上昇することなく一定電圧（≒ＶZD）に維持される。なお、降伏電圧ＶZDは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４を正常に動作させるのに最低限必要となる電圧よりも高めに設定される。すなわち、定電圧回路５は、第２の直流化電圧Ｖ2を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら電源電圧としてＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給可能になっている。
【００４０】
その後、補助巻線Ｔ3の誘起電圧がさらに上昇し、時間ｔ2において第１の直流化電圧Ｖ1が定電圧回路５の出力電圧Ｖ3を超えると、ダイオードＤ5に代わってダイオードＤ4が導通状態となる。そして、それ以降、平滑用コンデンサＣ4は、ダイオードＤ4を介して供給される電圧（第１の直流化電圧）Ｖ1によって充電される。
【００４１】
一方、ダイオードＤ5が非導通状態となると、定電圧回路５の動作は停止する。したがって、時間ｔ2以降、定電圧回路５において電力損失が発生することはない。
【００４２】
その後、時間ｔ3においてアクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が安定すると、第１の直流化電圧Ｖ1は電圧ＶT3で一定となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給される補助電圧Ｖ4も、電圧ＶT3にほぼ等しい電圧で一定となる。
【００４３】
つまり、本発明に係るスイッチング電源装置１では、起動直後は定電圧回路５の出力電圧（第２の直流化電圧Ｖ2を定電圧回路５で既定電圧を超えないように制限した電圧）Ｖ3を利用して平滑用コンデンサＣ4の充電が行われ、補助電圧Ｖ4が急激に上昇する。そして、その後、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇してくると、定電圧回路５の動作が停止し、第１の直流化電圧Ｖ1を利用して平滑用コンデンサＣ4の充電が行われる。これにより、起動完了後（時間ｔ2以降）に、定電圧回路５が動作して電力損失が発生するのを防ぐことができる。しかも、上記動作を単一の補助巻線Ｔ3で実現しているので、トランスの巻線の数を増やすことなく、トランスの小形化を図ることができる。
【００４４】
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てきたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１に示すスイッチング電源装置１では、補助電圧Ｖ4をＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給しているが、アクティブフィルタ制御回路４にのみ供給してもよい。
【００４５】
また、ダイオードＤ5は、トランジスタＱ2のエミッタ−ベース間に逆バイアスがかかるのを防止するためのものであり、そのような心配がない場合は省略することができる。
【００４６】
また、定電圧回路５は、以下の条件を満たす他の公知の定電圧回路に置き換えることができる。
条件１：入力電圧が既定電圧（例えば、降伏電圧ＶZD）を超えるまでは、入力電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。
条件２：入力電圧が既定電圧を超えると、入力電圧の如何に拘わらず、既定電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。
【符号の説明】
【００４７】
１ スイッチング電源装置
２ アクティブフィルタ
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路
４ アクティブフィルタ制御回路
５ 定電圧回路
Ｔ トランス
Ｔ1 一次巻線
Ｔ2 二次巻線
Ｔ3 補助巻線
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチング電源装置に関し、特に、補助巻線の誘起電圧に基づいて、アクティブフィルタを制御する制御回路に電源電圧を供給するための直流の補助電圧を生成するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用交流電圧を整流した後にアクティブフィルタに供給して力率を改善するとともに、世界各国の各種商用交流電圧においても使用できるよう構成したワールドワイドなスイッチング電源装置として、例えば、図３に示すスイッチング電源装置が知られている。
【０００３】
図３に示すように、このスイッチング電源装置１０は、１００Ｖ／２００Ｖ系の商用交流電源から供給された商用交流電圧ＶACIN（８５〜１３２Ｖ／１８７Ｖ〜２６４Ｖ）を整流する整流手段（ダイオードブリッジ回路Ｄ1）を備えている。そして、このダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧は、アクティブフィルタ２に供給されている。
【０００４】
アクティブフィルタ２は、チョーク等のリアクトルを介してダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力端子間に接続されたスイッチング手段を有し、このスイッチング手段のスイッチング動作はアクティブフィルタ制御回路４からの制御信号によって制御される。アクティブフィルタ２によれば、ダイオードブリッジ回路Ｄ1の出力電圧を整形して正弦波状とすることにより、力率を改善することができる。
【０００５】
アクティブフィルタ２の出力端子間には、平滑用コンデンサＣ1と、トランスＴの一次巻線Ｔ1およびスイッチング手段（例えば、電力用ＦＥＴＱ1）のドレイン・ソース導電路とからなる直列回路が接続されている。電力用ＦＥＴＱ1のゲートにはＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３からの制御信号が入力される。これにより、電力用ＦＥＴＱ1の導通期間が制御され、一次巻線Ｔ1にスイッチング電圧が供給される。
【０００６】
トランスＴは二次巻線Ｔ2を有し、その一端には整流手段をなすダイオードＤ2のアノードが接続されている。また、ダイオードＤ2のカソードは平滑手段をなす平滑用コンデンサＣ2の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ2の他端は二次巻線Ｔ2の他端に接続されている。平滑用コンデンサＣ2の両端からは、不図示の負荷に供給するための直流の二次側出力電圧ＶDCOUTが出力される。
【０００７】
図３に示すように、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に補助巻線Ｔ3を有している。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図３には示されていないが一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図３において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【０００８】
補助巻線Ｔ3の誘起電圧に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4を生成する補助電源部には、例えば、非特許文献１に記載の定電圧回路５とダイオードＤ6とが備えられている。ダイオードＤ6のアノードは補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ6のカソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。
【０００９】
トランジスタＱ2のベースは、定電圧素子（例えば、ツェナーダイオードＺＤ）のカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続され、エミッタは平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。また、平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００１０】
そして、平滑用コンデンサＣ4の両端からは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が出力される。
【００１１】
前記の通り、スイッチング電源装置１０に入力される商用交流電圧ＶACINは８５Ｖ〜２６４Ｖの広い範囲で変動するが、このスイッチング電源装置１０によれば、補助巻線Ｔ3の誘起電圧がある程度上昇するとツェナーダイオードＺＤが導通状態となり、補助電圧Ｖ4が制限される。これにより、過電圧が供給されることによるＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の破損等が防がれている。
【００１２】
図４は、上記スイッチング電源装置１０を改良・発展させたスイッチング電源装置である（例えば、特許文献１参照）。この図に示すように、スイッチング電源装置１１では、商用交流電圧ＶACINの入力が開始された起動直後にのみ定電圧回路５が動作し、その後、定電圧回路５は停止するようになっている。したがって、このスイッチング電源装置１１によれば、定電圧回路５における損失発生を低減することができる。
【００１３】
より詳しくは、このスイッチング電源装置１１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に２つの補助巻線Ｔ3、Ｔ4を有している。補助巻線Ｔ3、Ｔ4は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図４には示されていないが一次巻線Ｔ1と補助巻線Ｔ3とは直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図４において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。また、補助巻線Ｔ4の２つの端部のうち、補助巻線Ｔ3と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図４において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【００１４】
補助電源部には、主に定電圧回路５とダイオードＤ6とが備えられている。ダイオードＤ6のアノードは補助巻線Ｔ4の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ6のカソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。
【００１５】
トランジスタＱ2のベースは、ツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続され、エミッタは順方向に接続されたダイオードＤ5を介して平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。補助巻線Ｔ3の非相互接続端も、順方向に接続されたダイオードＤ4を介して平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。また、平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００１６】
そして、平滑用コンデンサＣ4の両端からは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が出力される。
【００１７】
図５に示すように、時間ｔ0において商用交流電圧ＶACINの入力が開始され、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が上昇すると、それに伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ４で直流化した電圧Ｖ1と、補助巻線Ｔ3および補助巻線Ｔ4の誘起電圧の和電圧をダイオードＤ６で直流化した電圧Ｖ2（＝定電圧回路５の入力電圧）も上昇する。図５（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、電圧Ｖ2は電圧Ｖ1よりも上昇率が高いので、ダイオードＤ5が導通状態となり、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3によって平滑用コンデンサＣ4が充電される。そして、補助電圧Ｖ4は、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４を正常に動作させるのに必要な電圧まで比較的短時間で上昇する。
【００１８】
その後、時間ｔ1になり、ツェナーダイオードＺＤが導通状態となると、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3はそれ以上上昇することなく一定電圧ＶZDに維持される。そして、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇を続け、時間ｔ2において電圧Ｖ1が電圧Ｖ3を超えると、ダイオードＤ4は導通状態となる。そして、平滑用コンデンサＣ4は、ダイオードＤ4を通じて充電されるようになる。
【００１９】
また、ダイオードＤ5は非導通状態となり、定電圧回路５の動作は停止する。したがって、これ以後、定電圧回路５において損失が発生することはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−１６８５１号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】実用電子回路ハンドブック１「トランジスタと組み合わせた定電圧回路」、ＣＱ出版社、１９７２年９月、ｐ．３７５、図４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、一般に、スイッチング電源装置で使用されるトランスは、サイズ、その他の要因により、設けることができる巻線の数量が制限される場合が多い。この点、図４に示す従来のスイッチング電源装置１１では、上昇率の異なる２つの電圧Ｖ1、Ｖ2を生成するために、トランスＴに、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ２の他に２つの補助巻線（Ｔ３、Ｔ4）を設ける必要がある。したがって、小形のトランスを使用せざるを得ないスイッチング電源装置には、図４に示す従来の構成を適用することはできなかった。
【００２３】
そこで、本発明は、トランスの巻線の数を増やすことなく、定電圧回路における電力損失を低減する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】
【００２４】
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、外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、アクティブフィルタから出力される出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、一次巻線、二次巻線および前記一次巻線に直列に接続されて前記一次側直流電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇する補助巻線を有し、前記一次巻線に前記スイッチング電圧が供給されるトランスと、前記二次巻線に誘起された電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、前記補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成して該補助電圧を電源電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、前記補助電源部は、前記補助巻線と前記アクティブフィルタ制御回路との間に介装され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧を生成し、該第１の直流化電圧を前記補助電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な第１の直流化手段と、前記補助巻線に接続され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化するとともに前記第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧に昇圧する第２の直流化手段と、前記第２の直流化電圧を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な定電圧化手段とを備え、前記アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って前記補助巻線の誘起電圧が上昇すると、前記第１の直流化手段からの電圧供給に先立って前記定電圧化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給した後、前記第１の直流化電圧が前記定電圧化手段からの出力電圧を超えると、前記定電圧化手段の動作を停止させるとともに、前記第１の直流化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給することを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、補助巻線の誘起電圧を直流化する第１の直流化手段と、定電圧化手段とからアクティブフィルタ制御回路に電源電圧を供給可能となっている。ここで、定電圧化手段には、第２の直流化手段によって補助巻線の誘起電圧が直流化されるとともに第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧が入力される。また、定電圧化手段は、第２の直流電圧を予め設定された既定電圧を超えないように制限しながらアクティブフィルタ制御回路に供給可能となっている。
そして、アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って補助巻線の誘起電圧が上昇すると、第１の直流化手段からの電圧供給に先立って定電圧化手段からアクティブフィルタ制御回路に電圧を供給するので、起動時に補助電圧を急激に上昇させることができ、該電圧を電源電圧とするアクティブフィルタ制御回路の動作を早期に開始させることができる。しかも、補助電圧は、定電圧化手段によって既定電圧を超えないように制限されるので、外部から入力される交流電圧の範囲が広い場合でも、補助電圧が高くなりすぎるのを防止してアクティブフィルタ制御回路に安定して電源電圧を供給することができる。
さらに、第１の直流化電圧が定電圧化手段からの出力電圧を超えると、定電圧化手段の動作を停止させるとともに、第１の直流化手段からアクティブフィルタ制御回路に電圧を供給するので、定電圧化手段の消費電力を削減することができる。すなわち、補助電圧を急激に上昇させる必要がない起動完了後においては、定電圧化手段の動作が停止し、定電圧化手段における電力損失を低減することができる。しかも、上記動作を単一の補助巻線で実現しているので、トランスの巻線の数を増やすことなく、トランスの小形化を図ることができる。
【００２６】
また、上記スイッチング電源装置の第２の直流化手段は、具体的には、補助巻線の両端のうち補助巻線と一次巻線とが相互に接続される相互接続端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、他端が補助巻線の両端のうち相互接続端と異なる非相互接続端に接続されたコンデンサとを有し、ダイオードのカソードを定電圧化手段に接続させることで構成することができる。
また、第１の直流化手段は、補助巻線の両端のうちの補助巻線と一次巻線とが相互に接続される非相互接続端にアノードが接続され、カソードがアクティブフィルタ制御回路に接続されたダイオードで構成することができる。
【００２７】
また、前記既定電圧は、ツェナーダイオードの降伏電圧によって簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、トランスの巻線の数を増やすことなく、定電圧回路における電力損失を低減する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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。
【図２】図１に示すスイッチング電源装置の各部電圧波形を単純化したグラフである。
【図３】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図４】従来のスイッチング電源装置の回路図である。
【図５】図４に示すスイッチング電源装置の各部電圧波形を単純化したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図１および図２を参照して、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。なお、図１において、図３と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
図１に示すように、本発明に係るスイッチング電源装置１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ1、二次巻線Ｔ2の他に１つの補助巻線Ｔ3を有している。そして、この補助巻線Ｔ3、定電圧化手段としての定電圧回路５、コンデンサＣ3および複数のダイオードＤ3〜Ｄ5で補助電源部が構成されている。補助巻線Ｔ3は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ1と同一の極性で巻回されており、図１には示されていないが一次巻線Ｔ1に直列に接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ3の２つの端部のうち、一次巻線Ｔ1と相互に接続される側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図１において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。
【００３２】
補助電源部において、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を整流するダイオードＤ4（本発明の「第１の直流化手段」に相当）のアノードが補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続され、カソードがＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源端子に接続されている。このため、ダイオードＤ4は補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化して生成された補助電圧（本発明の「第１の直流化電圧」に相当）を電源電圧としてＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３とアクティブフィルタ制御回路４とに供給可能となっている。
【００３３】
一方、ダイオードＤ3のアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続され、カソードは定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のコレクタに接続されている。また、ダイオードＤ3のカソードはコンデンサＣ3の一端に接続され、コンデンサＣ3の他端は補助巻線Ｔ3の非相互接続端に接続されている。ダイオードＤ3とコンデンサＣ3は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧を直流化するとともに第１の直流化電圧Ｖ1よりも高い電圧（本発明の「第２の直流化電圧」に相当）に昇圧する。このように、ダイオードＤ3とコンデンサＣ3が本発明の「第２の直流化手段」を構成している。
【００３４】
定電圧回路５を構成するトランジスタＱ2のベースには、ツェナーダイオードＺＤのカソードが接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ2のコレクタとベースとの間には抵抗器Ｒが接続されている。トランジスタＱ2のエミッタにはダイオードＤ5のアノードが接続され、ダイオードＤ5のカソードは平滑用コンデンサＣ4の一端に接続されている。ダイオードＤ5はトランジスタＱ2に逆電圧が印加されるのを防止する。平滑用コンデンサＣ4の他端は補助巻線Ｔ3の相互接続端に接続されている。
【００３５】
また、平滑用コンデンサＣ4の一端には、ダイオードＤ4のカソードが接続されている。つまり、平滑用コンデンサＣ4の一端には、ダイオードＤ4のカソードとダイオードＤ5のカソードとが接続されており、平滑用コンデンサＣ4は、補助巻線Ｔ3からダイオードＤ4を介して供給される第１の直流化電圧Ｖ1と、ダイオードＤ5を介して供給される定電圧回路５の出力電圧Ｖ3とによって選択的に充電される。
【００３６】
そして、この充電により、平滑用コンデンサＣ4の両端には、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧Ｖ4が発生する。なお、図１に示すように、定電圧回路５には、補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ３で直流化した電圧とコンデンサＣ3の両端電圧との和電圧、すなわち第２の直流化手段によって第１の直流化電圧よりも高く昇圧された電圧（第２の直流化電圧）Ｖ2が入力される。
【００３７】
続いて、図２を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置１の起動時の動作について説明する。
【００３８】
図２に示すように、時間ｔ0において商用交流電圧ＶACINの入力が開始され、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が上昇し始めると、それに伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇し始める。また、これとともに、ダイオードＤ3を介してコンデンサＣ3が充電される。前記の通り、第２の直流化電圧（定電圧回路５の入力電圧）Ｖ2は、補助巻線Ｔ3の誘起電圧をダイオードＤ３で直流化した第１の直流化電圧Ｖ1とコンデンサＣ3の両端電圧の和電圧である。したがって、図２（Ｂ）（Ｃ）の比較から明らかなように、第２の直流化電圧Ｖ2は第１の直流化電圧Ｖ1よりも急激に上昇する。そして、ダイオードＤ5が導通状態となり、定電圧回路５の出力電圧Ｖ3によって平滑用コンデンサＣ4が充電され、補助電圧Ｖ4が上昇する。すなわち、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0の上昇に伴って補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇すると、ダイオードＤ4を介した電圧供給に先立って、定電圧回路５からＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に電源電圧が供給される。
【００３９】
第２の直流化電圧Ｖ2が上昇を続けると、それに応じてツェナーダイオードＺＤの逆バイアス電圧も上昇して行く。そして、時間ｔ1になると、第２の直流化電圧Ｖ2がツェナーダイオードＺＤの降伏電圧ＶZDを超え、ツェナーダイオードＺＤは導通状態となる。したがって、第２の直流化電圧Ｖ2が上昇を続けても定電圧回路５の出力電圧Ｖ3はそれ以上上昇することなく一定電圧（≒ＶZD）に維持される。なお、降伏電圧ＶZDは、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４を正常に動作させるのに最低限必要となる電圧よりも高めに設定される。すなわち、定電圧回路５は、第２の直流化電圧Ｖ2を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら電源電圧としてＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給可能になっている。
【００４０】
その後、補助巻線Ｔ3の誘起電圧がさらに上昇し、時間ｔ2において第１の直流化電圧Ｖ1が定電圧回路５の出力電圧Ｖ3を超えると、ダイオードＤ5に代わってダイオードＤ4が導通状態となる。そして、それ以降、平滑用コンデンサＣ4は、ダイオードＤ4を介して供給される電圧（第１の直流化電圧）Ｖ1によって充電される。
【００４１】
一方、ダイオードＤ5が非導通状態となると、定電圧回路５の動作は停止する。したがって、時間ｔ2以降、定電圧回路５において電力損失が発生することはない。
【００４２】
その後、時間ｔ3においてアクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ0が安定すると、第１の直流化電圧Ｖ1は電圧ＶT3で一定となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給される補助電圧Ｖ4も、電圧ＶT3にほぼ等しい電圧で一定となる。
【００４３】
つまり、本発明に係るスイッチング電源装置１では、起動直後は定電圧回路５の出力電圧（第２の直流化電圧Ｖ2を定電圧回路５で既定電圧を超えないように制限した電圧）Ｖ3を利用して平滑用コンデンサＣ4の充電が行われ、補助電圧Ｖ4が急激に上昇する。そして、その後、補助巻線Ｔ3の誘起電圧が上昇してくると、定電圧回路５の動作が停止し、第１の直流化電圧Ｖ1を利用して平滑用コンデンサＣ4の充電が行われる。これにより、起動完了後（時間ｔ2以降）に、定電圧回路５が動作して電力損失が発生するのを防ぐことができる。しかも、上記動作を単一の補助巻線Ｔ3で実現しているので、トランスの巻線の数を増やすことなく、トランスの小形化を図ることができる。
【００４４】
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てきたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１に示すスイッチング電源装置１では、補助電圧Ｖ4をＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給しているが、アクティブフィルタ制御回路４にのみ供給してもよい。
【００４５】
また、ダイオードＤ5は、トランジスタＱ2のエミッタ−ベース間に逆バイアスがかかるのを防止するためのものであり、そのような心配がない場合は省略することができる。
【００４６】
また、定電圧回路５は、以下の条件を満たす他の公知の定電圧回路に置き換えることができる。
条件１：入力電圧が既定電圧（例えば、降伏電圧ＶZD）を超えるまでは、入力電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。
条件２：入力電圧が既定電圧を超えると、入力電圧の如何に拘わらず、既定電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。
【符号の説明】
【００４７】
１ スイッチング電源装置
２ アクティブフィルタ
３ ＤＣ−ＤＣコンバータ制御回路
４ アクティブフィルタ制御回路
５ 定電圧回路
Ｔ トランス
Ｔ1 一次巻線
Ｔ2 二次巻線
Ｔ3 補助巻線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、
前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、
アクティブフィルタから出力される出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、
一次巻線、二次巻線および前記一次巻線に直列に接続されて前記一次側直流電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇する補助巻線を有し、前記一次巻線に前記スイッチング電圧が供給されるトランスと、
前記二次巻線に誘起された電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、
前記補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成して該補助電圧を電源電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記補助電源部は、
前記補助巻線と前記アクティブフィルタ制御回路との間に介装され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧を生成し、該第１の直流化電圧を前記補助電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な第１の直流化手段と、
前記補助巻線に接続され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化するとともに前記第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧に昇圧する第２の直流化手段と、
前記第２の直流化電圧を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な定電圧化手段と、
を備え、
前記アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って前記補助巻線の誘起電圧が上昇すると、前記第１の直流化手段からの電圧供給に先立って前記定電圧化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給した後、前記第１の直流化電圧が前記定電圧化手段からの出力電圧を超えると、前記定電圧化手段の動作を停止させるとともに、前記第１の直流化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記第２の直流化手段は、前記補助巻線の両端のうち前記補助巻線と前記一次巻線とが相互に接続される相互接続端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、他端が前記補助巻線の両端のうち前記相互接続端と異なる非相互接続端に接続されたコンデンサとを有し、
前記ダイオードのカソードが前記定電圧化手段に接続されてい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】
前記第１の直流化手段は、前記補助巻線の両端のうち前記補助巻線と前記一次巻線とが相互に接続される非相互接続端にアノードが接続され、カソードが前記アクティブフィルタ制御回路に接続されたダイオードを有す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】
前記既定電圧は、ツェナーダイオードの降伏電圧によって設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項１】
外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、
前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、
アクティブフィルタから出力される出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、
一次巻線、二次巻線および前記一次巻線に直列に接続されて前記一次側直流電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇する補助巻線を有し、前記一次巻線に前記スイッチング電圧が供給されるトランスと、
前記二次巻線に誘起された電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、
前記補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成して該補助電圧を電源電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記補助電源部は、
前記補助巻線と前記アクティブフィルタ制御回路との間に介装され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化して第１の直流化電圧を生成し、該第１の直流化電圧を前記補助電圧として前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な第１の直流化手段と、
前記補助巻線に接続され、前記補助巻線の誘起電圧を直流化するとともに前記第１の直流化電圧よりも電圧が高い第２の直流化電圧に昇圧する第２の直流化手段と、
前記第２の直流化電圧を、予め設定された既定電圧を超えないように制限しながら前記アクティブフィルタ制御回路に供給可能な定電圧化手段と、
を備え、
前記アクティブフィルタの出力電圧の上昇に伴って前記補助巻線の誘起電圧が上昇すると、前記第１の直流化手段からの電圧供給に先立って前記定電圧化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給した後、前記第１の直流化電圧が前記定電圧化手段からの出力電圧を超えると、前記定電圧化手段の動作を停止させるとともに、前記第１の直流化手段から前記アクティブフィルタ制御回路に電圧を供給することを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記第２の直流化手段は、前記補助巻線の両端のうち前記補助巻線と前記一次巻線とが相互に接続される相互接続端にアノードが接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソードに一端が接続され、他端が前記補助巻線の両端のうち前記相互接続端と異なる非相互接続端に接続されたコンデンサとを有し、
前記ダイオードのカソードが前記定電圧化手段に接続されてい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】
前記第１の直流化手段は、前記補助巻線の両端のうち前記補助巻線と前記一次巻線とが相互に接続される非相互接続端にアノードが接続され、カソードが前記アクティブフィルタ制御回路に接続されたダイオードを有す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】
前記既定電圧は、ツェナーダイオードの降伏電圧によって設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５２４８１（Ｐ２０１０−２５２４８１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９７９３８（Ｐ２００９−９７９３８）
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１４日（２００９．４．１４）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
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