スイッチング電源装置
【課題】負荷への過電圧保護のためのラッチ停止機能を利用し、負荷が待受状態とされる無負荷時における省電力化を図るとともに、スイッチングトランスの鳴きを防止して静粛性を高める。
【解決手段】負荷１が待受状態とされる無負荷時に、負荷を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ４２０ｃに印加される端子電圧を負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させることにより、トランジスタ４１のスイッチング動作をラッチ停止する。また、負荷を制御する主制御部からラッチ解除回路４４への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子に印加される端子電圧を、制御ＩＣ４２０が動作する最低動作電圧と比較して電圧降下させることにより、ラッチ停止を解除し、トランジスタ４１のスイッチング動作を再開する。
【解決手段】負荷１が待受状態とされる無負荷時に、負荷を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ４２０ｃに印加される端子電圧を負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させることにより、トランジスタ４１のスイッチング動作をラッチ停止する。また、負荷を制御する主制御部からラッチ解除回路４４への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子に印加される端子電圧を、制御ＩＣ４２０が動作する最低動作電圧と比較して電圧降下させることにより、ラッチ停止を解除し、トランジスタ４１のスイッチング動作を再開する。
【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係り、特に、負荷への過電圧保護機能を有するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のスイッチング電源装置として、（ＤＣ−ＤＣコンバータの）出力電流が過大となるのを防止しつつ低コスト化を図ることができるスイッチング電源装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、背景技術に記載した特許文献１のスイッチング電源装置によれば、負荷（同文献における図２に示された符号１０１、１０２）が待受状態とされる無負荷時においてもトランジスタ（符号Ｑ１）のスイッチング動作が継続されるため、無負荷であるのにもかかわらず、スイッチングトランス（符号２０）やトランジスタ（符号Ｑ１）の動作ロスが発生し、待機状態の消費電力が増大する難点があった。また、低負荷時における消費電力を削減して省電力化を図るにあたっては、トランジスタ（符号Ｑ１）を間欠発振させることが多いものの、この間欠発振に伴い、スイッチングトランス（符号２０）に鳴きが発生して静粛性に欠ける難点があった。
【０００５】
本発明は、これらの難点を解消するためになされたもので、負荷への過電圧保護のためのラッチ停止機能を利用し、負荷が待受状態とされる無負荷時における省電力化を図るとともに、スイッチングトランスの鳴きを防止して静粛性を高め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目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するため、本発明の第１の態様であるスイッチング電源装置は、１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達するための１次巻線及び２次巻線並びに１次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給する補助巻線を有するスイッチングトランスと、補助巻線の出力電圧に基づいてスイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタと、トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷への過電圧保護を行うための制御ＩＣを有するスイッチング制御回路と、スイッチングトランスの２次巻線の電圧を整流・平滑して負荷に電源供給するための２次側整流平滑回路と、２次側整流平滑回路の出力電圧を制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路と、負荷が待受状態とされる無負荷時においてトランジスタのスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路と、ラッチ停止を解除しトランジスタのスイッチング動作を再開させるにあたり、電源端子に印加される端子電圧を制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路とを備えるものである。
【０００７】
また、本発明の第２の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第１の態様において、電圧上昇回路は、負荷を制御するための主制御部によりオン／オフが切換わる電圧上昇用トランジスタと、電圧上昇用トランジスタがオン状態のとき制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を上昇させるための電圧調整抵抗とを有するものである。
【０００８】
また、本発明の第３の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第１の態様において、ラッチ解除回路は、負荷を制御するための主制御部によりオン／オフが切換わるラッチ解除用トランジスタと、スイッチング動作時にスイッチング制御回路のコンデンサに蓄えられた電荷をラッチ解除用トランジスタがオン状態のときに放電するための放電抵抗とを有するものである。
【０００９】
また、本発明の第４の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第２の態様において、主制御部は、電圧上昇用トランジスタをオン／オフ切換えるための電圧上昇用ダイオードを有するものである。
【００１０】
また、本発明の第５の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第３の態様において、主制御部は、ラッチ解除用トランジスタをオン／オフ切換えるためのラッチ解除用ダイオードと、スイッチング動作時に電荷を蓄えるための蓄電池、コンデンサ等の蓄電部と、蓄電部に蓄えられた電荷をラッチ解除用ダイオードに電源供給するためのスイッチとを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置によれば、負荷が待受状態とされる無負荷時に、当該負荷を制御する主制御部から電圧上昇回路への制御により、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させることにより、トランジスタのスイッチング動作がラッチ停止し、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタを間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランスの鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。また、同様に当該負荷を制御する主制御部からラッチ解除回路への制御により、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を、当該制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下（電圧降下）させることにより、ラッチ停止が解除され、トランジスタのスイッチング動作が再開する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例によるスイッチング電源装置の具体的な構成を示す回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のスイッチング電源装置を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例によるスイッチング電源装置の具体的な構成を示す回路ブロック図である。このスイッチング電源装置には、家電機器等の負荷１と、負荷１を制御するための主制御部２と、交流電源（商用電源）３と、交流電源３からの交流電圧Ｖinが印加され、この交流電圧Ｖinを直流電圧に変換するための電源入力制御部４と、負荷１及び主制御部２をそれぞれ動作させるための出力電圧Ｖoutを生成する電源出力制御部５と、１次側である電源入力制御部４及び２次側である電源出力制御部５の間を絶縁し、１次側の直流電圧を２次側に伝達するためのスイッチングトランス６と、負荷１及び主制御部２がそれぞれ接続される２つの端子（以下、それぞれ出力端子、ＧＮＤ端子という。）Ｐ1、Ｐ2とが設けられている。
【００１５】
このスイッチング電源装置において、スイッチングトランス６には、１次側である電源入力制御部４からの直流電圧を２次側である電源出力制御部５に伝達するための１次巻線６０及び２次巻線６１と、１次巻線６０へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給する補助巻線６２とが備えられている。
【００１６】
次に、電源入力制御部４には、交流電源３からの交流電圧Ｖinを整流・平滑して直流電圧に変換するための１次側整流平滑回路４０と、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２からの電源供給に基づいて１次巻線６０のスイッチング動作を行うための（ＮＰＮ型の）トランジスタ４１と、トランジスタ４１のスイッチング動作、すなわち、オン／オフの切換えを制御するための制御ＩＣ４２０を有するスイッチング制御回路４２と、負荷１が待受状態とされる無負荷時においてトランジスタ４１のスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路４３と、前述のラッチ停止を解除しトランジスタ４１のスイッチング動作を再開させるにあたり、電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を制御ＩＣ４２０が動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路４４とが備えられている。
【００１７】
この電源入力制御部４において、１次側整流平滑回路４０は、ダイオードブリッジＤＢ、コンデンサＣ1を有している。また、スイッチング制御回路４２は、ダイオードＤ1、コンデンサＣ2、抵抗Ｒ1、第１のフォトカプラＰＣ1を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、スイッチング制御用トランジスタという。）Ｑ1、制御ＩＣ４２０を有している。また、電圧上昇回路４３は、抵抗（以下、電圧調整抵抗という。）Ｒ2、第２のフォトカプラＰＣ2を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、電圧上昇用トランジスタという。）Ｑ2を有している。さらに、ラッチ解除回路４４は、抵抗（以下、放電抵抗という。）Ｒ3、第３のフォトカプラＰＣ3を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、ラッチ解除用トランジスタ）Ｑ3を有している。
【００１８】
電源入力制御部４の具体的な接続の態様として、１次側整流平滑回路４０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方間には、交流電源３が並列接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子及び（−）端子の両端子間には、コンデンサＣ1が並列接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子には、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０（の両端）を経由して、スイッチング制御回路４２を構成するトランジスタ４１のコレクタが接続されており、このトランジスタ４１のエミッタには、スイッチング制御回路４２を構成する抵抗Ｒ1を経由して基準電位点が接続されている。また、トランジスタ４１のベースには、制御ＩＣ４２０の制御端子Ｐ420aが接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子と１次巻線６０との間には、電圧上昇回路４３を構成する電圧調整抵抗Ｒ2を経由して第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2のコレクタが接続されており、このトランジスタＱ2のエミッタには、スイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2を経由して基準電位点が接続されている。
【００１９】
スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０において、フィードバック端子Ｐ420bには、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1を経由して基準電位点が接続されている。また、電源端子Ｐ420cには、ダイオードＤ1、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２（の両端）を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、ＯＣＰ端子Ｐ420dには、抵抗Ｒ1を経由して基準電位点が接続されている。
【００２０】
ラッチ解除回路４４において、放電抵抗Ｒ3の一端側は、電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2のエミッタとスイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2との間に接続されており、この抵抗Ｒ3の他端側には、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3を経由して基準電位点が接続されている。
【００２１】
次に、電源出力制御部５には、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０から誘起された後、２次巻線６１にて受電される直流電圧を整流・平滑して出力電圧Ｖoutを生成し、負荷１及び主制御部２にそれぞれ電源供給するための２次側整流平滑回路５０と、２次側整流平滑回路５０の出力電圧Ｖoutを、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０を経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路５１とが備えられている。
【００２２】
この電源出力制御部５において、２次側整流平滑回路５０は、ダイオードＤ2、コンデンサＣ3を有している。また、定電圧制御回路５１は、抵抗（分圧抵抗を含む。）Ｒ4〜Ｒ7、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するダイオード（以下、スイッチング制御用ダイオードという。）Ｄ3、シャントレギュレータＳＲを有している。
【００２３】
電源出力制御部５の具体的な接続の態様として、２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のアノードには、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１（の両端）を経由して基準電位点が接続されており、このダイオードＤ2のカソードには、出力端子Ｐ1が接続されている。また、ダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間には、コンデンサＣ3が並列接続されているとともに、定電圧制御回路５１を構成する抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、２次巻線６１の他端及びＧＮＤ端子Ｐ2間には、基準電位点が接続されている。
【００２４】
定電圧制御回路５１において、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3のアノードは、抵抗Ｒ4を経由して２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間に接続されている。また、スイッチング制御用ダイオードＤ3のカソード及びシャントレギュレータＳＲのカソード間は、抵抗Ｒ5を経由して、２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間に接続されている。また、シャントレギュレータＳＲのリファレンスは、直列接続された抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7の間に接続されており、出力端子Ｐ1の電位を分圧して当該シャントレギュレータのリファレンスに供給している。さらに、シャントレギュレータＳＲのアノードには、基準電位点が接続されている。
【００２５】
次に、主制御部２には、ダイオードＤ4、コンデンサＣ4、抵抗Ｒ8、スイッチＳＷ、第２のフォトカプラＰＣ2を構成するダイオード（以下、電圧上昇用ダイオードという。）Ｄ5、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するダイオード（以下、ラッチ解除用ダイオードという。）Ｄ6、ＣＰＵ２００を有している。なお、コンデンサＣ4は、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作時において、電源端子Ｐ1に印加される出力電圧Ｖoutに基づく電荷を蓄えるための蓄電部を構成するものであり、このような蓄電部としては、コンデンサＣ3の態様のみならず、例えば、蓄電池を適用することもできる。
【００２６】
主制御部２の具体的な接続の態様として、ダイオードＤ4のアノードには、出力端子Ｐ1が接続されており、そのカソードには、コンデンサＣ4を経由して基準電位点が接続されている。また、ダイオードＤ4のカソード及びコンデンサＣ4間には、スイッチＳＷ、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用ダイオードＤ6を順次経由して基準電位点が接続されている。また、ＣＰＵ２００において、電源端子Ｐ200aには、出力端子Ｐ1が接続されており、第１の制御端子Ｐ200bには、抵抗Ｒ8、第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用ダイオードＤ5を順次経由して基準電位点が接続され、さらに、第２の制御端子Ｐ200cには、スイッチＳＷをオン／オフ切換えるように当該スイッチが接続されている。
【００２７】
このように構成された本発明の実施例によるスイッチング電源装置において、以下、具体的な動作について説明する。
【００２８】
図１において、電源入力制御部４の１次側整流平滑回路４０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方の両端間に、交流電源３からの交流電圧Ｖinが印加されると、この交流電圧Ｖinは、ダイオードブリッジＤＢを経由して整流された後、コンデンサＣ1を経由して平滑されることにより、直流電圧が生成される。また、前述の直流電圧は、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０に印加されるため、スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cの端子電圧は所定の最低動作電圧が確保されることにより、この制御ＩＣ４２０が駆動して動作状態となり、当該制御ＩＣの制御端子Ｐ420aからトランジスタ４１にベース電流が電源供給され、このトランジスタ４１がオフ状態からオン状態に切換えられる。さらに、前述のようにスイッチングトランス６を構成する１次巻線６０に直流電圧が印加されると、この１次巻線６０から誘起された（＋）電圧が補助巻線６２にて受電されるとともに、同様に誘起された（−）電圧が２次巻線６１にて受電される。
【００２９】
また、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２にて受電された（＋）電圧は、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成するダイオードＤ1、コンデンサＣ2を経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加されることにより、この電源端子Ｐ420cの端子電圧は、当該制御ＩＣを動作させる最低動作電圧の電圧レベルよりも十分に高い一方、後述する負荷１への過電圧保護に必要な閾値電圧（以下、スレッシュ電圧という。）の電圧レベルよりも十分に低い値で確保される。このような電源供給が行われると、制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオン状態のまま保持することができる。
【００３０】
一方、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１にて受電された（−）電圧は、電源出力制御部５の２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2に逆方向の電圧で印加されるため、出力電圧Ｖoutが生成されることはなく、これと同時に、補助巻線６２に接続された（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０の制御端子Ｐ420cまでの電源供給路が形成され、形成された電源供給路上のコンデンサＣ2を充電させ電荷を蓄える。このとき、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧は、前述の最低動作電圧の電圧レベルよりも十分に高い一方、スレッシュ電圧の電圧レベルよりも十分に低い値で確保されているため、これを検出した制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオン状態からオフ状態に切換えることで１次巻線６０に逆起電力が発生する。これにより、１次巻線６０から誘起された（−）電圧が補助巻線６２にて受電されるとともに、同様に誘起された（＋）電圧が２次巻線６１にて受電される。
【００３１】
また、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２にて受電された（−）電圧は、前述の（＋）電圧の電源供給時と同様、ダイオードＤ1、コンデンサＣ2を順次経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加されることになる。このような電源供給が行われると、制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオフ状態のまま保持することができる。
【００３２】
さらに、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１にて受電された（＋）電圧は、電源出力制御部５の２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2に順方向の電圧で印加されるため、コンデンサＣ3が充電されるとともに放電状態となって出力電圧Ｖoutを生成し、この後、２次巻線６１のエネルギーが放出され、当該２次巻線の（−）電圧及び補助巻線６２の（＋）電圧がそれぞれ「０Ｖ」になると、トランジスタ４１はオフ状態から反転して、再びオン状態に切換えられる。
【００３３】
すなわち、前述までの動作が繰返されることによって、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のオン（オン状態）／オフ（オフ状態）が切換えられるようなスイッチング動作が継続する。
【００３４】
次に、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１を構成する抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7を経由して分圧された出力電圧Ｖoutにより、シャントレギュレータＳＲに流れ込むシャント電流が所定の閾値（電流量）を超えると、このシャントレギュレータＳＲはオフ状態からオン状態に切換えられ、抵抗Ｒ9を経由してアノード電流が流れ込む第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２の第１のフォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1は、オフ状態からオン状態に切換えられる。
【００３５】
ここで、出力電圧Ｖoutが上昇した場合には、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１を構成するシャントレギュレータＳＲが電流を引き込み、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3に電流を流すことにより、（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２の第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1のインピーダンスを下げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を低下させて定電圧制御を行うことができる。一方、出力電圧Ｖoutが低下した場合には、シャントレギュレータＳＲが電流を引込まず、スイッチング制御用ダイオードＤ4に電流を流さないことにより、スイッチング制御用トランジスタＱ1のインピーダンスを上げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を上昇させて定電圧制御を行うことができる。
【００３６】
なお、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１により定電圧制御された出力電圧Ｖoutは、電源端子Ｐ1を経由して負荷１に印加され当該負荷の動作電源となるばかりでなく、同様な電源端子Ｐ1を経由して主制御部２を構成するＣＰＵ２００の電源端子Ｐ200aに印加され当該ＣＰＵの動作電源となり、さらには、ダイオードＤ4、コンデンサＣ4を経由して整流・平滑された後、このコンデンサＣ4を充電させて電荷を蓄えることができる。
【００３７】
次に、前述のような電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作が継続している状態において、出力端子Ｐ1及びＧＮＤ端子Ｐ2にそれぞれ接続された負荷１にて例えば、故障、破損等が発生し、出力電圧Ｖoutが異常上昇して（例えば、軽度の）過電圧になると、この過電圧は、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１から誘起された後、補助巻線６２にて受電される。なお、補助巻線６２にて受電された過電圧の電圧レベルは、当該補助巻線の巻数及び２次巻線６１の巻数に対応して、当該２次巻線に発生した（＋）電圧の電圧レベルよりも低い値であり、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成するダイオードＤ1を導通させ、このダイオードＤ1、コンデンサＣ2を経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される。
【００３８】
また、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０は、電源端子Ｐ420cに印加された端子電圧が、負荷１への過電圧保護に必要なスレッシュ電圧よりも高いことを検出し、制御端子Ｐ420aにベースが接続されたトランジスタ４１へのスイッチング動作を制御して、その動作をラッチ停止させることができる。これにより、安全かつ確実に過電圧の発生から負荷１が保護される。
【００３９】
次に、前述と同様、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作が継続している状態において、負荷１の動作を監視・制御している主制御部２のＣＰＵ２００は、この負荷１が無負荷の待受状態であると検出すると、第１の制御端子Ｐ200bに接続された抵抗Ｒ8を経由して例えば、ワンパルスのアノード電流が流れ込む第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用ダイオードＤ54をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2は、オフ状態からオン状態に切換えられる。
【００４０】
ここで、前述のように、（電源入力制御部４の）電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2がオフ状態からオン状態に切換えられると、１次側整流平滑回路４０にて生成された直流電圧の電圧レベルが、電圧上昇回路４３の電圧調整抵抗Ｒ2を経由して調整され、オン状態の電圧上昇用トランジスタＱ2を経由して制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される。この電源端子Ｐ420cの端子電圧は、負荷１への過電圧保護に必要なスレッシュ電圧と比較して上昇するため、これを確認した制御ＩＣ４２０は、制御端子Ｐ420aにベースが接続されたトランジスタ４１のスイッチング動作を制御して、その動作をラッチ停止させることができる。これにより、負荷１が無負荷の待受状態であるとき、負荷１を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御によって速やかにトランジスタ４１のスイッチング動作を制御し、その動作をラッチ停止させることができるため、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタ４１を間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランス６の鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。
【００４１】
なお、ラッチ停止中において、主制御部２のＣＰＵ２００は、二次電池やコンデンサ等の図示しない蓄電部により動作する。
【００４２】
次に、前述のようなラッチ停止された電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作を再開させるにあたって、主制御部２のＣＰＵ２００は、第２の制御端子Ｐ200cからスイッチＳＷに例えば、ワンパルスの制御信号を送出して当該スイッチをオフ状態からオン状態に切換えることにより、前述のスイッチング動作時においてコンデンサＣ4に蓄えられた電荷が放電し、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用ダイオードＤ6をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）ラッチ解除回路４４の第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3は、オフからオンに切換えられる。
【００４３】
ここで、前述のように、（電源入力制御部４の）ラッチ解除回路４４の第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3がオフ状態からオン状態に切換えられると、前述のスイッチング動作時においてスイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2に蓄えられた電荷が放電し、抵抗3にて消費されることにより、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cの端子電圧が降下（電圧降下）する。この端子電圧が、制御ＩＣ４２０を動作させる最低動作電圧と比較して下回ると、制御ＩＣ４２０の動作が再開するため、ラッチ停止は解除され、トランジスタ４１のスイッチング動作についても再開されることになる。
【００４４】
前述までの説明から明らかなように、本発明のスイッチング電源装置における実施例によれば、負荷１が待受状態とされる無負荷時に、当該負荷を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧（スレッシュ電圧）と比較して上昇させることにより、トランジスタ４１のスイッチング動作がラッチ停止し、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタ４１を間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランス６の鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。また、同様に当該負荷を制御する主制御部２からラッチ解除回路４４への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を、当該制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下（電圧降下）させることにより、ラッチ停止が解除され、トランジスタ４１のスイッチング動作が再開する。
【００４５】
なお、本発明のスイッチング電源装置においては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成のスイッチング電源装置であっても採用できるということはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４６】
１……負荷
２……主制御部
Ｄ4……ダイオード
Ｃ4……コンデンサ（蓄電部）
ＳＷ……スイッチ
６……スイッチングトランス
６０……１次巻線
６１……２次巻線
６２……補助巻線
４１……トランジスタ
４２……スイッチング制御回路
Ｃ2……コンデンサ
４２０……制御ＩＣ
Ｐ420c…電源端子
４３……電圧上昇回路
Ｒ2……電圧調整抵抗
Ｑ2……電圧上昇用トランジスタ
４４……ラッチ解除回路
Ｒ3……放電抵抗
Ｑ3……ラッチ解除用トランジスタ
５０……２次側整流平滑回路
５１……定電圧制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置に係り、特に、負荷への過電圧保護機能を有するスイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のスイッチング電源装置として、（ＤＣ−ＤＣコンバータの）出力電流が過大となるのを防止しつつ低コスト化を図ることができるスイッチング電源装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、背景技術に記載した特許文献１のスイッチング電源装置によれば、負荷（同文献における図２に示された符号１０１、１０２）が待受状態とされる無負荷時においてもトランジスタ（符号Ｑ１）のスイッチング動作が継続されるため、無負荷であるのにもかかわらず、スイッチングトランス（符号２０）やトランジスタ（符号Ｑ１）の動作ロスが発生し、待機状態の消費電力が増大する難点があった。また、低負荷時における消費電力を削減して省電力化を図るにあたっては、トランジスタ（符号Ｑ１）を間欠発振させることが多いものの、この間欠発振に伴い、スイッチングトランス（符号２０）に鳴きが発生して静粛性に欠ける難点があった。
【０００５】
本発明は、これらの難点を解消するためになされたもので、負荷への過電圧保護のためのラッチ停止機能を利用し、負荷が待受状態とされる無負荷時における省電力化を図るとともに、スイッチングトランスの鳴きを防止して静粛性を高め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目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するため、本発明の第１の態様であるスイッチング電源装置は、１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達するための１次巻線及び２次巻線並びに１次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給する補助巻線を有するスイッチングトランスと、補助巻線の出力電圧に基づいてスイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタと、トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷への過電圧保護を行うための制御ＩＣを有するスイッチング制御回路と、スイッチングトランスの２次巻線の電圧を整流・平滑して負荷に電源供給するための２次側整流平滑回路と、２次側整流平滑回路の出力電圧を制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路と、負荷が待受状態とされる無負荷時においてトランジスタのスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路と、ラッチ停止を解除しトランジスタのスイッチング動作を再開させるにあたり、電源端子に印加される端子電圧を制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路とを備えるものである。
【０００７】
また、本発明の第２の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第１の態様において、電圧上昇回路は、負荷を制御するための主制御部によりオン／オフが切換わる電圧上昇用トランジスタと、電圧上昇用トランジスタがオン状態のとき制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を上昇させるための電圧調整抵抗とを有するものである。
【０００８】
また、本発明の第３の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第１の態様において、ラッチ解除回路は、負荷を制御するための主制御部によりオン／オフが切換わるラッチ解除用トランジスタと、スイッチング動作時にスイッチング制御回路のコンデンサに蓄えられた電荷をラッチ解除用トランジスタがオン状態のときに放電するための放電抵抗とを有するものである。
【０００９】
また、本発明の第４の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第２の態様において、主制御部は、電圧上昇用トランジスタをオン／オフ切換えるための電圧上昇用ダイオードを有するものである。
【００１０】
また、本発明の第５の態様であるスイッチング電源装置は、本発明の第３の態様において、主制御部は、ラッチ解除用トランジスタをオン／オフ切換えるためのラッチ解除用ダイオードと、スイッチング動作時に電荷を蓄えるための蓄電池、コンデンサ等の蓄電部と、蓄電部に蓄えられた電荷をラッチ解除用ダイオードに電源供給するためのスイッチとを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスイッチング電源装置によれば、負荷が待受状態とされる無負荷時に、当該負荷を制御する主制御部から電圧上昇回路への制御により、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させることにより、トランジスタのスイッチング動作がラッチ停止し、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタを間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランスの鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。また、同様に当該負荷を制御する主制御部からラッチ解除回路への制御により、制御ＩＣの電源端子に印加される端子電圧を、当該制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下（電圧降下）させることにより、ラッチ停止が解除され、トランジスタのスイッチング動作が再開する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例によるスイッチング電源装置の具体的な構成を示す回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のスイッチング電源装置を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例によるスイッチング電源装置の具体的な構成を示す回路ブロック図である。このスイッチング電源装置には、家電機器等の負荷１と、負荷１を制御するための主制御部２と、交流電源（商用電源）３と、交流電源３からの交流電圧Ｖinが印加され、この交流電圧Ｖinを直流電圧に変換するための電源入力制御部４と、負荷１及び主制御部２をそれぞれ動作させるための出力電圧Ｖoutを生成する電源出力制御部５と、１次側である電源入力制御部４及び２次側である電源出力制御部５の間を絶縁し、１次側の直流電圧を２次側に伝達するためのスイッチングトランス６と、負荷１及び主制御部２がそれぞれ接続される２つの端子（以下、それぞれ出力端子、ＧＮＤ端子という。）Ｐ1、Ｐ2とが設けられている。
【００１５】
このスイッチング電源装置において、スイッチングトランス６には、１次側である電源入力制御部４からの直流電圧を２次側である電源出力制御部５に伝達するための１次巻線６０及び２次巻線６１と、１次巻線６０へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給する補助巻線６２とが備えられている。
【００１６】
次に、電源入力制御部４には、交流電源３からの交流電圧Ｖinを整流・平滑して直流電圧に変換するための１次側整流平滑回路４０と、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２からの電源供給に基づいて１次巻線６０のスイッチング動作を行うための（ＮＰＮ型の）トランジスタ４１と、トランジスタ４１のスイッチング動作、すなわち、オン／オフの切換えを制御するための制御ＩＣ４２０を有するスイッチング制御回路４２と、負荷１が待受状態とされる無負荷時においてトランジスタ４１のスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路４３と、前述のラッチ停止を解除しトランジスタ４１のスイッチング動作を再開させるにあたり、電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を制御ＩＣ４２０が動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路４４とが備えられている。
【００１７】
この電源入力制御部４において、１次側整流平滑回路４０は、ダイオードブリッジＤＢ、コンデンサＣ1を有している。また、スイッチング制御回路４２は、ダイオードＤ1、コンデンサＣ2、抵抗Ｒ1、第１のフォトカプラＰＣ1を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、スイッチング制御用トランジスタという。）Ｑ1、制御ＩＣ４２０を有している。また、電圧上昇回路４３は、抵抗（以下、電圧調整抵抗という。）Ｒ2、第２のフォトカプラＰＣ2を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、電圧上昇用トランジスタという。）Ｑ2を有している。さらに、ラッチ解除回路４４は、抵抗（以下、放電抵抗という。）Ｒ3、第３のフォトカプラＰＣ3を構成する（ＮＰＮ型の）トランジスタ（以下、ラッチ解除用トランジスタ）Ｑ3を有している。
【００１８】
電源入力制御部４の具体的な接続の態様として、１次側整流平滑回路４０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方間には、交流電源３が並列接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子及び（−）端子の両端子間には、コンデンサＣ1が並列接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子には、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０（の両端）を経由して、スイッチング制御回路４２を構成するトランジスタ４１のコレクタが接続されており、このトランジスタ４１のエミッタには、スイッチング制御回路４２を構成する抵抗Ｒ1を経由して基準電位点が接続されている。また、トランジスタ４１のベースには、制御ＩＣ４２０の制御端子Ｐ420aが接続されている。また、ダイオードブリッジＤＢの（＋）端子と１次巻線６０との間には、電圧上昇回路４３を構成する電圧調整抵抗Ｒ2を経由して第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2のコレクタが接続されており、このトランジスタＱ2のエミッタには、スイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2を経由して基準電位点が接続されている。
【００１９】
スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０において、フィードバック端子Ｐ420bには、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1を経由して基準電位点が接続されている。また、電源端子Ｐ420cには、ダイオードＤ1、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２（の両端）を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、ＯＣＰ端子Ｐ420dには、抵抗Ｒ1を経由して基準電位点が接続されている。
【００２０】
ラッチ解除回路４４において、放電抵抗Ｒ3の一端側は、電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2のエミッタとスイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2との間に接続されており、この抵抗Ｒ3の他端側には、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3を経由して基準電位点が接続されている。
【００２１】
次に、電源出力制御部５には、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０から誘起された後、２次巻線６１にて受電される直流電圧を整流・平滑して出力電圧Ｖoutを生成し、負荷１及び主制御部２にそれぞれ電源供給するための２次側整流平滑回路５０と、２次側整流平滑回路５０の出力電圧Ｖoutを、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０を経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路５１とが備えられている。
【００２２】
この電源出力制御部５において、２次側整流平滑回路５０は、ダイオードＤ2、コンデンサＣ3を有している。また、定電圧制御回路５１は、抵抗（分圧抵抗を含む。）Ｒ4〜Ｒ7、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するダイオード（以下、スイッチング制御用ダイオードという。）Ｄ3、シャントレギュレータＳＲを有している。
【００２３】
電源出力制御部５の具体的な接続の態様として、２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のアノードには、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１（の両端）を経由して基準電位点が接続されており、このダイオードＤ2のカソードには、出力端子Ｐ1が接続されている。また、ダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間には、コンデンサＣ3が並列接続されているとともに、定電圧制御回路５１を構成する抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、２次巻線６１の他端及びＧＮＤ端子Ｐ2間には、基準電位点が接続されている。
【００２４】
定電圧制御回路５１において、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3のアノードは、抵抗Ｒ4を経由して２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間に接続されている。また、スイッチング制御用ダイオードＤ3のカソード及びシャントレギュレータＳＲのカソード間は、抵抗Ｒ5を経由して、２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2のカソード及び出力端子Ｐ1間に接続されている。また、シャントレギュレータＳＲのリファレンスは、直列接続された抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7の間に接続されており、出力端子Ｐ1の電位を分圧して当該シャントレギュレータのリファレンスに供給している。さらに、シャントレギュレータＳＲのアノードには、基準電位点が接続されている。
【００２５】
次に、主制御部２には、ダイオードＤ4、コンデンサＣ4、抵抗Ｒ8、スイッチＳＷ、第２のフォトカプラＰＣ2を構成するダイオード（以下、電圧上昇用ダイオードという。）Ｄ5、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するダイオード（以下、ラッチ解除用ダイオードという。）Ｄ6、ＣＰＵ２００を有している。なお、コンデンサＣ4は、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作時において、電源端子Ｐ1に印加される出力電圧Ｖoutに基づく電荷を蓄えるための蓄電部を構成するものであり、このような蓄電部としては、コンデンサＣ3の態様のみならず、例えば、蓄電池を適用することもできる。
【００２６】
主制御部２の具体的な接続の態様として、ダイオードＤ4のアノードには、出力端子Ｐ1が接続されており、そのカソードには、コンデンサＣ4を経由して基準電位点が接続されている。また、ダイオードＤ4のカソード及びコンデンサＣ4間には、スイッチＳＷ、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用ダイオードＤ6を順次経由して基準電位点が接続されている。また、ＣＰＵ２００において、電源端子Ｐ200aには、出力端子Ｐ1が接続されており、第１の制御端子Ｐ200bには、抵抗Ｒ8、第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用ダイオードＤ5を順次経由して基準電位点が接続され、さらに、第２の制御端子Ｐ200cには、スイッチＳＷをオン／オフ切換えるように当該スイッチが接続されている。
【００２７】
このように構成された本発明の実施例によるスイッチング電源装置において、以下、具体的な動作について説明する。
【００２８】
図１において、電源入力制御部４の１次側整流平滑回路４０を構成するダイオードブリッジＤＢの整流側の一方及び他方の両端間に、交流電源３からの交流電圧Ｖinが印加されると、この交流電圧Ｖinは、ダイオードブリッジＤＢを経由して整流された後、コンデンサＣ1を経由して平滑されることにより、直流電圧が生成される。また、前述の直流電圧は、スイッチングトランス６を構成する１次巻線６０に印加されるため、スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cの端子電圧は所定の最低動作電圧が確保されることにより、この制御ＩＣ４２０が駆動して動作状態となり、当該制御ＩＣの制御端子Ｐ420aからトランジスタ４１にベース電流が電源供給され、このトランジスタ４１がオフ状態からオン状態に切換えられる。さらに、前述のようにスイッチングトランス６を構成する１次巻線６０に直流電圧が印加されると、この１次巻線６０から誘起された（＋）電圧が補助巻線６２にて受電されるとともに、同様に誘起された（−）電圧が２次巻線６１にて受電される。
【００２９】
また、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２にて受電された（＋）電圧は、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成するダイオードＤ1、コンデンサＣ2を経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加されることにより、この電源端子Ｐ420cの端子電圧は、当該制御ＩＣを動作させる最低動作電圧の電圧レベルよりも十分に高い一方、後述する負荷１への過電圧保護に必要な閾値電圧（以下、スレッシュ電圧という。）の電圧レベルよりも十分に低い値で確保される。このような電源供給が行われると、制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオン状態のまま保持することができる。
【００３０】
一方、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１にて受電された（−）電圧は、電源出力制御部５の２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2に逆方向の電圧で印加されるため、出力電圧Ｖoutが生成されることはなく、これと同時に、補助巻線６２に接続された（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０の制御端子Ｐ420cまでの電源供給路が形成され、形成された電源供給路上のコンデンサＣ2を充電させ電荷を蓄える。このとき、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧は、前述の最低動作電圧の電圧レベルよりも十分に高い一方、スレッシュ電圧の電圧レベルよりも十分に低い値で確保されているため、これを検出した制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオン状態からオフ状態に切換えることで１次巻線６０に逆起電力が発生する。これにより、１次巻線６０から誘起された（−）電圧が補助巻線６２にて受電されるとともに、同様に誘起された（＋）電圧が２次巻線６１にて受電される。
【００３１】
また、スイッチングトランス６を構成する補助巻線６２にて受電された（−）電圧は、前述の（＋）電圧の電源供給時と同様、ダイオードＤ1、コンデンサＣ2を順次経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加されることになる。このような電源供給が行われると、制御ＩＣ４２０は、トランジスタ４１をオフ状態のまま保持することができる。
【００３２】
さらに、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１にて受電された（＋）電圧は、電源出力制御部５の２次側整流平滑回路５０を構成するダイオードＤ2に順方向の電圧で印加されるため、コンデンサＣ3が充電されるとともに放電状態となって出力電圧Ｖoutを生成し、この後、２次巻線６１のエネルギーが放出され、当該２次巻線の（−）電圧及び補助巻線６２の（＋）電圧がそれぞれ「０Ｖ」になると、トランジスタ４１はオフ状態から反転して、再びオン状態に切換えられる。
【００３３】
すなわち、前述までの動作が繰返されることによって、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のオン（オン状態）／オフ（オフ状態）が切換えられるようなスイッチング動作が継続する。
【００３４】
次に、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１を構成する抵抗Ｒ6、抵抗Ｒ7を経由して分圧された出力電圧Ｖoutにより、シャントレギュレータＳＲに流れ込むシャント電流が所定の閾値（電流量）を超えると、このシャントレギュレータＳＲはオフ状態からオン状態に切換えられ、抵抗Ｒ9を経由してアノード電流が流れ込む第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２の第１のフォトカプラＰＣを構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1は、オフ状態からオン状態に切換えられる。
【００３５】
ここで、出力電圧Ｖoutが上昇した場合には、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１を構成するシャントレギュレータＳＲが電流を引き込み、第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用ダイオードＤ3に電流を流すことにより、（電源入力制御部４の）スイッチング制御回路４２の第１のフォトカプラＰＣ1を構成するスイッチング制御用トランジスタＱ1のインピーダンスを下げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を低下させて定電圧制御を行うことができる。一方、出力電圧Ｖoutが低下した場合には、シャントレギュレータＳＲが電流を引込まず、スイッチング制御用ダイオードＤ4に電流を流さないことにより、スイッチング制御用トランジスタＱ1のインピーダンスを上げることで、出力電圧Ｖout（の電圧レベル）を上昇させて定電圧制御を行うことができる。
【００３６】
なお、電源出力制御部５の定電圧制御回路５１により定電圧制御された出力電圧Ｖoutは、電源端子Ｐ1を経由して負荷１に印加され当該負荷の動作電源となるばかりでなく、同様な電源端子Ｐ1を経由して主制御部２を構成するＣＰＵ２００の電源端子Ｐ200aに印加され当該ＣＰＵの動作電源となり、さらには、ダイオードＤ4、コンデンサＣ4を経由して整流・平滑された後、このコンデンサＣ4を充電させて電荷を蓄えることができる。
【００３７】
次に、前述のような電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作が継続している状態において、出力端子Ｐ1及びＧＮＤ端子Ｐ2にそれぞれ接続された負荷１にて例えば、故障、破損等が発生し、出力電圧Ｖoutが異常上昇して（例えば、軽度の）過電圧になると、この過電圧は、スイッチングトランス６を構成する２次巻線６１から誘起された後、補助巻線６２にて受電される。なお、補助巻線６２にて受電された過電圧の電圧レベルは、当該補助巻線の巻数及び２次巻線６１の巻数に対応して、当該２次巻線に発生した（＋）電圧の電圧レベルよりも低い値であり、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成するダイオードＤ1を導通させ、このダイオードＤ1、コンデンサＣ2を経由して整流・平滑された後、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される。
【００３８】
また、電源入力制御部４のスイッチング制御回路４２を構成する制御ＩＣ４２０は、電源端子Ｐ420cに印加された端子電圧が、負荷１への過電圧保護に必要なスレッシュ電圧よりも高いことを検出し、制御端子Ｐ420aにベースが接続されたトランジスタ４１へのスイッチング動作を制御して、その動作をラッチ停止させることができる。これにより、安全かつ確実に過電圧の発生から負荷１が保護される。
【００３９】
次に、前述と同様、電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作が継続している状態において、負荷１の動作を監視・制御している主制御部２のＣＰＵ２００は、この負荷１が無負荷の待受状態であると検出すると、第１の制御端子Ｐ200bに接続された抵抗Ｒ8を経由して例えば、ワンパルスのアノード電流が流れ込む第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用ダイオードＤ54をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2は、オフ状態からオン状態に切換えられる。
【００４０】
ここで、前述のように、（電源入力制御部４の）電圧上昇回路４３の第２のフォトカプラＰＣ2を構成する電圧上昇用トランジスタＱ2がオフ状態からオン状態に切換えられると、１次側整流平滑回路４０にて生成された直流電圧の電圧レベルが、電圧上昇回路４３の電圧調整抵抗Ｒ2を経由して調整され、オン状態の電圧上昇用トランジスタＱ2を経由して制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される。この電源端子Ｐ420cの端子電圧は、負荷１への過電圧保護に必要なスレッシュ電圧と比較して上昇するため、これを確認した制御ＩＣ４２０は、制御端子Ｐ420aにベースが接続されたトランジスタ４１のスイッチング動作を制御して、その動作をラッチ停止させることができる。これにより、負荷１が無負荷の待受状態であるとき、負荷１を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御によって速やかにトランジスタ４１のスイッチング動作を制御し、その動作をラッチ停止させることができるため、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタ４１を間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランス６の鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。
【００４１】
なお、ラッチ停止中において、主制御部２のＣＰＵ２００は、二次電池やコンデンサ等の図示しない蓄電部により動作する。
【００４２】
次に、前述のようなラッチ停止された電源入力制御部４を構成するトランジスタ４１のスイッチング動作を再開させるにあたって、主制御部２のＣＰＵ２００は、第２の制御端子Ｐ200cからスイッチＳＷに例えば、ワンパルスの制御信号を送出して当該スイッチをオフ状態からオン状態に切換えることにより、前述のスイッチング動作時においてコンデンサＣ4に蓄えられた電荷が放電し、第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用ダイオードＤ6をオフ状態からオン状態に切換えることができる。また、この動作に連動するフィードバック制御によって、（電源入力制御部４の）ラッチ解除回路４４の第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3は、オフからオンに切換えられる。
【００４３】
ここで、前述のように、（電源入力制御部４の）ラッチ解除回路４４の第３のフォトカプラＰＣ3を構成するラッチ解除用トランジスタＱ3がオフ状態からオン状態に切換えられると、前述のスイッチング動作時においてスイッチング制御回路４２を構成するコンデンサＣ2に蓄えられた電荷が放電し、抵抗3にて消費されることにより、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cの端子電圧が降下（電圧降下）する。この端子電圧が、制御ＩＣ４２０を動作させる最低動作電圧と比較して下回ると、制御ＩＣ４２０の動作が再開するため、ラッチ停止は解除され、トランジスタ４１のスイッチング動作についても再開されることになる。
【００４４】
前述までの説明から明らかなように、本発明のスイッチング電源装置における実施例によれば、負荷１が待受状態とされる無負荷時に、当該負荷を制御する主制御部２から電圧上昇回路４３への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧（スレッシュ電圧）と比較して上昇させることにより、トランジスタ４１のスイッチング動作がラッチ停止し、省電力化が図られるばかりでなく、トランジスタ４１を間欠発振させる必要がないため、スイッチングトランス６の鳴きの発生を防止でき静粛性が高められる。また、同様に当該負荷を制御する主制御部２からラッチ解除回路４４への制御により、制御ＩＣ４２０の電源端子Ｐ420cに印加される端子電圧を、当該制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下（電圧降下）させることにより、ラッチ停止が解除され、トランジスタ４１のスイッチング動作が再開する。
【００４５】
なお、本発明のスイッチング電源装置においては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成のスイッチング電源装置であっても採用できるということはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４６】
１……負荷
２……主制御部
Ｄ4……ダイオード
Ｃ4……コンデンサ（蓄電部）
ＳＷ……スイッチ
６……スイッチングトランス
６０……１次巻線
６１……２次巻線
６２……補助巻線
４１……トランジスタ
４２……スイッチング制御回路
Ｃ2……コンデンサ
４２０……制御ＩＣ
Ｐ420c…電源端子
４３……電圧上昇回路
Ｒ2……電圧調整抵抗
Ｑ2……電圧上昇用トランジスタ
４４……ラッチ解除回路
Ｒ3……放電抵抗
Ｑ3……ラッチ解除用トランジスタ
５０……２次側整流平滑回路
５１……定電圧制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達するための１次巻線（６０）及び２次巻線（６１）並びに前記１次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給するための補助巻線（６２）を有するスイッチングトランス（６）と、
前記補助巻線の出力電圧に基づいて前記スイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタ（４１）と、
前記トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷（１）への過電圧保護を行うための制御ＩＣ（４２０）を有するスイッチング制御回路（４２）と、
前記スイッチングトランスの前記２次巻線の電圧を整流・平滑して前記負荷に電源供給するための２次側整流平滑回路（５０）と、
前記２次側整流平滑回路の出力電圧を前記制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路（５１）と、
前記負荷が待受状態とされる無負荷時において前記トランジスタのスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、前記制御ＩＣの電源端子（Ｐ420c）に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路（４３）と、
前記ラッチ停止を解除し前記トランジスタのスイッチング動作を再開させるにあたり、前記電源端子に印加される前記端子電圧を前記制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路（４４）とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記電圧上昇回路は、前記負荷を制御するための主制御部（２）によりオン／オフが切換わる電圧上昇用トランジスタ（Ｑ2）と、前記電圧上昇用トランジスタがオン状態のとき前記制御ＩＣの前記電源端子に印加される前記端子電圧を上昇させるための電圧調整抵抗（Ｒ2）とを有することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記ラッチ解除回路は、前記負荷を制御するための主制御部（２）によりオン／オフが切換わるラッチ解除用トランジスタ（Ｑ3）と、前記スイッチング動作時に前記スイッチング制御回路のコンデンサ（Ｃ2）に蓄えられた電荷を前記ラッチ解除用トランジスタがオン状態のときに放電するための放電抵抗（Ｒ3）とを有することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記主制御部は、前記電圧上昇用トランジスタをオン／オフ切換えるための電圧上昇用ダイオード（Ｄ5）を有することを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記主制御部は、前記ラッチ解除用トランジスタをオン／オフ切換えるためのラッチ解除用ダイオード（Ｄ6）と、前記スイッチング動作時に電荷を蓄えるための蓄電池、コンデンサ等の蓄電部（Ｃ4）と、前記蓄電部に蓄えられた電荷を前記ラッチ解除用ダイオードに電源供給するためのスイッチ（ＳＷ）とを有することを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
【請求項１】
１次側の直流電圧の電力を２次側に伝達するための１次巻線（６０）及び２次巻線（６１）並びに前記１次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電源供給するための補助巻線（６２）を有するスイッチングトランス（６）と、
前記補助巻線の出力電圧に基づいて前記スイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタ（４１）と、
前記トランジスタのスイッチング動作を制御して負荷（１）への過電圧保護を行うための制御ＩＣ（４２０）を有するスイッチング制御回路（４２）と、
前記スイッチングトランスの前記２次巻線の電圧を整流・平滑して前記負荷に電源供給するための２次側整流平滑回路（５０）と、
前記２次側整流平滑回路の出力電圧を前記制御ＩＣを経由して一定に保つ制御を行うための定電圧制御回路（５１）と、
前記負荷が待受状態とされる無負荷時において前記トランジスタのスイッチング動作をラッチ停止させるにあたり、前記制御ＩＣの電源端子（Ｐ420c）に印加される端子電圧を当該負荷への過電圧保護に必要な閾値電圧と比較して上昇させるための電圧上昇回路（４３）と、
前記ラッチ停止を解除し前記トランジスタのスイッチング動作を再開させるにあたり、前記電源端子に印加される前記端子電圧を前記制御ＩＣが動作する最低動作電圧と比較して降下させるためのラッチ解除回路（４４）とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
前記電圧上昇回路は、前記負荷を制御するための主制御部（２）によりオン／オフが切換わる電圧上昇用トランジスタ（Ｑ2）と、前記電圧上昇用トランジスタがオン状態のとき前記制御ＩＣの前記電源端子に印加される前記端子電圧を上昇させるための電圧調整抵抗（Ｒ2）とを有することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記ラッチ解除回路は、前記負荷を制御するための主制御部（２）によりオン／オフが切換わるラッチ解除用トランジスタ（Ｑ3）と、前記スイッチング動作時に前記スイッチング制御回路のコンデンサ（Ｃ2）に蓄えられた電荷を前記ラッチ解除用トランジスタがオン状態のときに放電するための放電抵抗（Ｒ3）とを有することを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記主制御部は、前記電圧上昇用トランジスタをオン／オフ切換えるための電圧上昇用ダイオード（Ｄ5）を有することを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
【請求項５】
前記主制御部は、前記ラッチ解除用トランジスタをオン／オフ切換えるためのラッチ解除用ダイオード（Ｄ6）と、前記スイッチング動作時に電荷を蓄えるための蓄電池、コンデンサ等の蓄電部（Ｃ4）と、前記蓄電部に蓄えられた電荷を前記ラッチ解除用ダイオードに電源供給するためのスイッチ（ＳＷ）とを有することを特徴とする請求項３記載のスイッチング電源装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−７０５７６（Ｐ２０１３−７０５７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９０２０（Ｐ２０１１−２０９０２０）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００１００９０８）アイホン株式会社 (777)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００１００９０８）アイホン株式会社 (777)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]