制御回路
【課題】本発明は、スイッチング電源の起動動作を安定的に制御する制御回路を提供する。
【解決手段】起動スイッチＱ３０１をオンさせてコンデンサＣ１１を充電させ、該コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部１００にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、該発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、該コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように該発振駆動部を制御する発振起動制御部４００と、該発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、該コンデンサの両端電圧が該起動開始電圧よりも低く、且つ、該第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、該コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう該起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部６００と、を備えた。
【解決手段】起動スイッチＱ３０１をオンさせてコンデンサＣ１１を充電させ、該コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部１００にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、該発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、該コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように該発振駆動部を制御する発振起動制御部４００と、該発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、該コンデンサの両端電圧が該起動開始電圧よりも低く、且つ、該第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、該コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう該起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部６００と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源を安定的に制御する制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点からスイッチング電源の高効率化の要求が高まり、特に、デジタル機器用電源の分野では、電流共振型スイッチング電源やフライバック型スイッチング電源等の高効率化、とりわけ、微少負荷時の高効率化として待機電力削減の要求が強くなってきている。ここで、特許文献１に記載のスイッチング電源装置を例に取り、待機電力削減の要求に対応するフライバック型スイッチング電源について簡単に説明する。
【０００３】
特許文献１に開示されているスイッチング電源装置では、マイコンからのスタンバイ信号がＬＯＷからＨＩＧＨになると、モード切替制御回路のホトカプラがオンし、発振と停止を繰り返す、いわゆるバーストモード動作となる。このバーストモードの発振期間においては、スイッチング電源装置がソフトドライブと部分共振とを組み合わせた動作となることで、スイッチング損失が低減される。また、発振停止期間においては、主スイッチであるＭＯＳＦＥＴのスイッチング損失およびその駆動部品のドライブ損失は低減される。その結果、スイッチング電源装置の待機電力の削減を図ることができる。
【０００４】
しかし、最近ではデジタル機器の待機電力削減要求が更に高まり、起動抵抗等の損失が問題となった。そこで、スイッチング電源の起動後に起動回路を切り離す制御回路が用いられるようになり、図１２や特許文献２に示すような構成のスイッチング電源が普及してきている。
【０００５】
図１２のスイッチング電源５で用いられる制御回路１５の例では、ＡＣ入力電源が投入され制御回路１５が動作開始した後は、起動部３０の内部の起動スイッチＱ３１により起動部３０自体がＡＣ入力電源の整流ラインから電気的に切り離されるようになっている。そのため、スイッチング電源５の起動のために消費される電力が削減される。また、特許文献２に示されているスイッチング電源回路においても、起動時には抵抗から供給される動作電流で動作を開始し、起動後の定常動作では上記抵抗による電流供給が遮断されるため、図１２のスイッチング電源５と同様に、起動のために消費される電力が削減される。
【０００６】
ここで、図１２に示したスイッチング電源５の起動の動作について説明する。スイッチング電源５においては、ＡＣ入力電源が投入されると、制御回路１５のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３２を介して電流が流れ、起動スイッチＱ３１のゲート・ソース間電圧が起動スイッチＱ３１のオン閾値に達すると、起動スイッチＱ３１はオン状態となり抵抗Ｒ３１、起動スイッチＱ３１、Ｖｃｃ端子を経由してコンデンサＣ１１が充電される。この充電により、コンデンサＣ１１の両端電圧が制御回路１５の起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、制御回路１５は主スイッチＱ１０をスイッチングさせ、スイッチング電源５の発振が開始される。スイッチング電源５の発振が開始すると、所定の電圧Ｖｏに達するまで出力電圧が増加していき、これに伴って補助巻線Ｌ１１の電圧も上昇する。
【０００７】
一方、制御回路１５内部の起動部３０では、コンデンサＣ１１の両端電圧が制御回路１５の起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、起動スイッチＱ３１はオフ状態に制御される。そのため、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃは、図１３に示したように、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達した後に（図１３の時刻ｔ６）、制御回路１５の電力消費により一時低下した後、補助巻線Ｌ１１からの電力供給により再度増加し出力電圧が所定の値Ｖｏに達すると共に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃも所定値に保たれる（図１３の時刻ｔ７）。このようにして、スイッチング電源５では、図１３に示したように、ＡＣ入力電源が投入されてから出力電圧が所定の値Ｖｏまで、時刻ｔ１から時刻ｔ７の期間で立ち上がることとなる。
【特許文献１】特開２００２−３１５３３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＡＣ入力電源の投入時において、出力電流が大きいほど出力電圧の立ち上がりが遅くなる。この場合、出力電圧の立ち上がりと共に増加する補助巻線Ｌ１１の電圧も上昇が遅くなり、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃは、図１４に示したように、制御回路１５の電力消費による一時低下が複数回繰り返された後、補助巻線Ｌ１１からの電力供給により図１３に示した場合よりもゆっくり増加する。すなわち、ＡＣ入力電源投入時の出力電流が大きい場合には、補助巻線Ｌ１１からの電流供給が開始できる電圧まで上昇する時間が長くかかるため、制御回路１５の消費電流によりコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１５の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下し易くなり、スイッチング電源５は、制御回路１５によって再起動制御が掛けられながら、起動することとなる。
【０００９】
このように、従来の制御回路１５を用いたスイッチング電源５においては、出力電流が大きい場合には、上記一連の再起動動作を何度か繰り返し、出力電圧が所定の値Ｖｏまで立ち上ることとなるが、再起動動作の繰り返しによって、起動時間（図１４の時刻ｔ１〜ｔ７の時間）が長くなるという欠点がある。また、上記のような再起動の繰り返し現象は、出力電流の大きさによって２回繰り返す場合や３回繰り返す場合、或いはそれ以上の回数繰り返すといったように、起動動作の不安定性に繋がるといった欠点もある。この欠点は、特に、出力電流が大きいほど、再起動の繰り返し回数が多くなるため、顕著になり易い。
【００１０】
また、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合においても、以下のような欠点がある。すなわち、スイッチング電源５において、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合には、起動時に出力電圧が所定の値Ｖｏを超える値まで過上昇してしまう、いわゆる起動時オーバーシュートという現象が起こり易い（図１５の時刻ｔ８）。この起動時オーバーシュートが発生した場合、スイッチング電源５では、出力電圧制御部８０等により、出力電圧が所定の値Ｖｏよりも低くなるまでの期間は、制御回路１５が主スイッチＱ１０の発振を停止させ（図１５の時刻ｔ８〜ｔ９）、出力電圧が所定の値Ｖｏよりも低くなったら再び主スイッチＱ１０を発振させるという制御が行われる。
【００１１】
この発振停止制御が行われる間、制御回路１５は制御に必要な電力を消費しており、また、発振停止期間は補助巻線Ｌ１１からの電流供給が停止するため、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１５の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下してしまうことがある。そのような場合、スイッチング電源５では、制御回路１５によって再起動制御が掛けられることとなり、起動時間が長くなるという欠点がある。また、最悪のケースにおいては、発振と、出力のオーバーシュートによる発振停止と、を繰り返し正常な起動ができないということも考えられる。
【００１２】
以上のように、従来技術においては、スイッチング電源の出力電流が無負荷から重負荷という広い領域で起動動作を安定化することが困難であった。
【００１３】
本発明は、スイッチング電源の起動動作を安定的に制御する制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、スイッチング電源のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサを有する制御電源部が接続され、前記スイッチング電源のスイッチング発振駆動を行う発振駆動部と、前記発振駆動部によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチを有し前記起動スイッチがオンされる期間中に前記コンデンサを充電し前記コンデンサの両端電圧が予め設定された起動開始電圧に達すると前記起動スイッチがオフする起動部と、を備えた制御回路において、前記起動スイッチをオンさせて前記コンデンサを充電させ、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧に達すると、前記発振駆動部にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御する発振起動制御部と、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧よりも低く、且つ、前記第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、前記コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう前記起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部と、を備えたことを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１５】
このような構成の本発明では、発振起動制御部によって、起動スイッチがオンされてコンデンサが充電され、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。また、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く第１設定電圧よりも高く予め設定された第２設定電圧まで低下した場合、コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御が行われる。
【００１６】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部を制御させ、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御切替部を備えたことを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１７】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御され、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。
【００１８】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部は、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えることを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１９】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えられる。
【００２０】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部は、前記コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えることを特徴とする制御回路を対象とする。
【００２１】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部によって、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えられる。
【００２２】
更に、本発明にあっては、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１を生成する微少負荷信号生成部と、微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されると、第１設定電圧および第２設定電圧をそれぞれ所定値低下させる制御を行う設定値制御部と、を備えたものである。
【００２３】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号が生成され、設定値制御部に微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されて、設定値制御部によって、第１設定電圧および第２設定電圧がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。
【００２４】
本発明にあっては、微少負荷信号生成部は、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号を生成するものである。
【００２５】
このような構成の本発明にあっては、微少負荷信号生成部によって、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号が生成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発振起動制御部によって、起動スイッチがオンされてコンデンサが充電され、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。また、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く、且つ、第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御が行われる。そのため、無負荷から重負荷領域に亘る広い出力電流範囲でスイッチング電源の起動動作を安定させることができる。すなわち、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーが解消され、また、出力電流が小さい軽負荷の条件でスイッチング電源が起動され出力電圧オーバーシュートによる発振停止期間が長くなっても、制御電源部のコンデンサの両端電圧が制御回路の発振停止電圧まで低下して起動エラーとなることが防止される。更に、スイッチング電源の出力電圧が従来技術に比べ短時間で所定の値まで安定的に立ち上げることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御され、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合には、発振が止まり起動電流が流れたままになることによって起動回路が発熱することを防止し、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００２８】
更に、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合には、起動電流が流れたままになることによって起動回路が発熱することを確実に防止し、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部によって、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合に、制御回路で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００３０】
また、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号が生成され、設定値制御部に微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されて、設定値制御部によって、第１設定電圧および第２設定電圧がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、制御電源部のコンデンサの両端電圧を低くしてスイッチング制御を行うことで、制御回路の損失を極めて小さくすることができ、スタンバイ時効率を大幅に改善することができる。これらの効果に加え、制御電源部のコンデンサの両端電圧を低く設定できるので、制御電源部のコンデンサに外部周辺回路からの電源供給をする構成において、当該電源供給の電圧範囲を広範囲で許容でき、当該電源供給の電圧範囲を狭くするためのドロッパ回路等が不要となるという点で、低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００３１】
更に、本発明によれば、微少負荷信号生成部によって、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号が生成される。そのため、スイッチング電源の外部から微少負荷信号の入力を必要とせずに、上記起動安定化等の効果を得ることができるので、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態としての制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図
【図２】本発明の一実施の形態としての制御回路図
【図３】図２の制御回路における起動部の内部回路図
【図４】図２の制御回路における発振起動制御部の内部回路図
【図５】図２の制御回路における設定値制御部の内部回路図
【図６】図２の制御回路における起動補充制御部の内部回路図
【図７】図２の制御回路における制御切替部の内部回路図
【図８】図１のスイッチング電源１の通常時の動作フローチャート
【図９】図１のスイッチング電源１の異常時の動作フローチャート
【図１０】図１のスイッチング電源１の重負荷起動時の動作タイミングチャート
【図１１】図１のスイッチング電源１の軽負荷起動時の動作タイミングチャート
【図１２】従来の制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図
【図１３】図１２のスイッチング電源５の起動時のタイミングチャート
【図１４】図１２のスイッチング電源５の重負荷起動時のタイミングチャート
【図１５】図１２のスイッチング電源５の軽負荷起動時のタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の一実施の形態としての制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図である。スイッチング電源１は、ＡＣ入力電源を整流する一次整流部６０と、直流整流して出力する二次整流部９０と、スイッチング電源１の一次側と二次側とを絶縁し電力変換するトランスＴ１０と、スイッチング素子としての主スイッチＱ１０と、主スイッチＱ１０をスイッチング制御する制御回路１０と、制御回路１０によるスイッチング制御に必要な電力源としての制御電源部７０と、二次側の直流電圧出力をフィードバック制御する出力電圧制御部８０と、を備えている。
【００３４】
一次整流部６０は、ブリッジダイオードＤ１０およびコンデンサＣ１０で構成され、ＡＣ入力電源を一次側で全波整流するものである。二次整流部９０は、ダイオードＤ１２およびコンデンサＣ１２で構成され、トランスＴ１０の二次側出力を整流するものである。トランスＴ１０は、一次巻線Ｌ１０と、制御巻線Ｌ１１と、二次巻線Ｌ１２および図示しない磁性コア部材と、で組み立てられている。主スイッチＱ１０は、例えば、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）が使用される。制御電源部７０は、トランスＴ１０の制御巻線Ｌ１１、ダイオードＤ１１およびコンデンサＣ１１で構成されている。
【００３５】
次に、本発明の一実施の形態としての制御回路図の構成について説明する。図２は、本発明の一実施の形態としての制御回路図である。図２に示す制御回路１０は、スイッチング電源１のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサＣ１１等を有する制御電源部７０が接続されている。更に、制御回路１０は、発振駆動部１００と、微少負荷信号生成部２００と、起動部３００と、発振起動制御部４００と、設定値制御部５００と、起動補充制御部６００と、制御切替部７００と、を備えている。これらに加え、制御回路１０は、オン幅制御部８００を備えている。
【００３６】
発振駆動部１００は、スイッチング電源１のスイッチング発振駆動を行うものである。微少負荷信号生成部２００は、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定の電流値Ｉ１以下である場合には、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１を生成するものである。起動部３００の一例を図３に示す。図３に示す起動部３００の構成については後述する。起動部３００は、発振駆動部１００によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチＱ３０１を有する。また、起動部３００は、起動スイッチＱ３０１がオンされる期間中に制御電源部７０に備えたコンデンサＣ１１を充電し、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、起動スイッチＱ３０１をオフさせるようになっている。
【００３７】
発振起動制御部４００の一例を図４に示す。図４に示す発振起動制御部４００の構成については後述する。発振起動制御部４００は、起動スイッチＱ３０１をオンさせてコンデンサＣ１１を充電させ、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振駆動部１００にスイッチング発振駆動を開始させ、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御するものである。
【００３８】
設定値制御部５００の一例を図５に示す。図５に示す設定値制御部５００の構成については後述する。設定値制御部５００は、微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力されると、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２をそれぞれ所定値低下させる制御を行うものである。
【００３９】
起動補充制御部６００の一例を図６に示す。図６に示す起動補充制御部６００の構成については後述する。起動補充制御部６００は、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）よりも低く、且つ、第１設定電圧Ｖ１よりも高く設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせ起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を行うものである。
【００４０】
制御切替部７００の一例を図７に示す。図７に示す制御切替部７００の構成については後述する。制御切替部７００は、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御させ、起動部３００に対しては起動スイッチＱ３０１をオフさせておき、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御に切替えるものである。オン幅制御部８００は、出力電圧制御部８０によるフィードバック制御において、主スイッチＱ１０のスイッチング電流の電流時間幅を制御してトランスＴ１０へ蓄積するエネルギーを調整し、二次側への出力電力を制御するものである。
【００４１】
なお、制御切替部７００は、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御させると共に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合には、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御を行うと共に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えるように構成しても良い。
【００４２】
ここで、スイッチング電源１の回路接続関係について図１を参照して説明する。ブリッジダイオードＤ１０の４つの各端子は、ＡＣ入力電源のＬＩＶＥ、ＮＥＵＴＲＡＬ、コンデンサＣ１０のプラス端子およびコンデンサＣ１０のマイナス端子にそれぞれ接続されている。コンデンサＣ１０のプラス端子は、一次巻線Ｌ１０の一端と制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。一方、Ｃ１０のマイナス端子は、主スイッチＱ１０のソース端子、制御回路１０のＧＮＤ端子、コンデンサＣ１１のマイナス端子、および制御巻線Ｌ１１の一端に接続されている。
【００４３】
主スイッチＱ１０のドレイン端子は、一次巻線Ｌ１０の他端に接続されている。主スイッチＱ１０のゲート端子は、制御回路１０のＶＧ端子に接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは、制御巻線Ｌ１１の他端に接続されている。ダイオードＤ１１のカソードは、制御回路１０のＶｃｃ端子およびコンデンサＣ１１のプラス端子に接続されている。
【００４４】
トランスＴ１０の二次巻線Ｌ１２の一端は、コンデンサＣ１２のマイナス端子、およびＧＮＤ２に接続され、他端はダイオードＤ１２のアノードに接続されている。ダイオードＤ１２のカソードは、コンデンサＣ１２のプラス端子、出力電圧制御部８０の一端、および出力端子ＯＵＴに接続されている。出力電圧制御部８０の他端は、スイッチング電源１の一次側と二次側とを電気的に絶縁するようにして制御回路１０内のオン幅制御部８００に接続されている。
【００４５】
続いて、制御回路１０の構成について図２乃至図７を参照して説明する。発振駆動部１００は、発振起動制御部４００およびオン幅制御部８００等の制御により、主スイッチＱ１０をスイッチング駆動するものであり、主スイッチＱ１０のゲート端子に接続されている。
【００４６】
微少負荷信号生成部２００は、制御回路１０のＯＣＬ端子を介して主スイッチＱ１０のソース端子に接続され、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号を生成するようになっている。また、微少負荷信号生成部２００は、設定値制御部５００の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の一端に接続され、微少負荷信号Ｓ１を設定値制御部５００の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子に出力するようになっている。
【００４７】
起動部３００は、起動スイッチＱ３０１の他に、スイッチＱ３０２と、抵抗Ｒ３０１〜Ｒ３０３と、を備えている。本実施の形態において、起動スイッチＱ３０１およびスイッチＱ３０２は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴが使用されている。スイッチＱ３０２のソース端子は、制御回路１０のＧＮＤ端子に接続され、抵抗Ｒ３０３を介してスイッチＱ３０１のソース端子、制御回路１０のＶｃｃ端子、発振起動制御部４００内の抵抗Ｒ４０１に接続されている。スイッチＱ３０２のゲート端子は、制御切替部７００内の反転素子ＩＮＶ７０４の出力端子に接続されている。スイッチＱ３０２のドレイン端子は、起動スイッチＱ３０１のゲート端子に接続され、抵抗Ｒ３０２を介して制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。起動スイッチＱ３０１のドレイン端子は、抵抗Ｒ３０１を介して制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。
【００４８】
発振起動制御部４００は、比較器ＣＭＰ４０１と、スイッチＱ４０１と、スイッチＱ４０２と、抵抗Ｒ４０１〜Ｒ４０７と、を備えている。スイッチＱ４０１およびスイッチＱ４０２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを使用して構成されている。比較器ＣＭＰ４０１の出力端子は、スイッチＱ４０２のゲート端子、設定値制御部５００内の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子、発振駆動部１００および抵抗Ｒ４０７の一端に接続され、抵抗Ｒ４０７の他端は基準電圧源ＶＲＥＦに接続されている。更に、比較器ＣＭＰ４０１の出力端子は、制御切替部７００内のインバータＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。
【００４９】
比較器ＣＭＰ４０１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ４０１を介して起動部３００内の抵抗Ｒ３０３および起動スイッチＱ３０１のソースに接続され、また、抵抗Ｒ４０２を介して基準電位源ＧＮＤに接続され、更に、起動補充制御部６００内の比較器ＣＭＰ６０１の非反転入力端子に接続されている。比較器ＣＭＰ４０１の反転入力端子は、抵抗Ｒ４０３を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続され、また、抵抗Ｒ４０６を介してスイッチＱ４０２のドレイン端子に接続され、さらに、抵抗Ｒ４０５を介してスイッチＱ４０１のドレイン端子に接続されている。加えて、抵抗Ｒ４０４を介してスイッチＱ４０１のソース端子とスイッチＱ４０２のソース端子と基準電位源ＧＮＤとに接続されている。スイッチＱ４０１のゲート端子は、設定値制御部５００のインバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の出力端子および起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０１のゲート端子に接続されている。
【００５０】
設定値制御部５００は、否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１と、インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３と、を備えている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の一端は、発振駆動部１００、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子、および制御切替部７００内のＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の他端は、微小負荷信号生成部２００に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の出力端子は、インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の入力端子に接続される。インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の出力端子は、発振起動制御部４００内のスイッチＱ４０１のゲート端子、および起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０１のゲート端子に接続されている。
【００５１】
起動補充制御部６００は、比較器ＣＭＰ６０１と、スイッチＱ６０１と、スイッチＱ６０２と、抵抗Ｒ６０１〜Ｒ６０５と、を備えている。スイッチＱ６０１およびスイッチＱ６０２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを使用して構成されている。比較器ＣＭＰ６０１の出力端子は、抵抗Ｒ６０５を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続されているとともに、制御切替部７００内のインバータＩＮＶ７０２の入力端子に接続されている。比較器ＣＭＰ６０１の非反転入力端子は、発振起動制御部４００の比較器ＣＭＰ４０１の非反転入力端子、抵抗Ｒ４０１およびＲ４０２に接続されている。比較器ＣＭＰ６０１の反転入力端子は、抵抗Ｒ６０１を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続されている。また、抵抗Ｒ６０２を介して基準電位源ＧＮＤとスイッチＱ６０１のソース端子とスイッチＱ６０２のソース端子に接続されている。さらに、抵抗Ｒ６０３を介してスイッチＱ６０１のドレイン端子に接続されているとともに、抵抗Ｒ６０４を介してスイッチＱ６０２のドレイン端子に接続されている。スイッチＱ６０１のゲート端子は、発振起動制御部４００内のＱ４０１のゲート端子、および設定値制御部５００内のインバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３出力端子に接続されている。スイッチＱ６０２のゲート端子は、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、発振駆動部１００、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、設定値制御部５００内のＮＡＮＤ５０１の入力端子、および制御切替部７００内のＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。
【００５２】
制御切替部７００は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１〜ＮＡＮＤゲート７０３と、インバータＩＮＶ７０１〜ＩＮＶ７０４と、を備えている。インバータＩＮＶ７０４の出力端子は、起動部３００のスイッチＱ３０２のゲートに接続されている。インバータＩＮＶ７０４の入力端子は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の出力端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の入力端子の一端は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の出力端子に接続され、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の入力端子の他端は否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の出力端子に接続されている。
【００５３】
否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の入力端子の一端は、インバータＩＮＶ７０１を介して発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、発振駆動部１００、設定値制御部５００内のＮＡＮＤ５０１の入力端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の入力端子の他端は、インバータＩＮＶ７０３を介して否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の一端に接続され、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の一端には、スイッチング電源１の異常発生時にＨＩＧＨ信号が入力されるようになっている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の他端は、インバータＩＮＶ７０２を介して起動補充制御部６００の比較器ＣＭＰ６０１の出力端子および抵抗Ｒ６０５に接続されている。
【００５４】
上記微少負荷信号生成部２００は、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号Ｓ１を生成することが望ましい。また、微少負荷信号生成部２００は、例えば、主スイッチＱ１０のスイッチング電流ピークを検出しスイッチング電流閾値Ｉ２以下の状態で一定時間経過した場合に設定制御部５００に微小負荷信号Ｓ１を出力するようにすれば、より安定した制御を行うことができる。
【００５５】
なお、上記制御回路１０、スイッチング電源１、コンデンサＣ１１、制御電源部７０、発振駆動部１００、起動スイッチＱ３０１、起動部３００、発振起動制御部４００、起動補充制御部６００、制御切替部７００、微少負荷信号生成部２００および設定値制御部５００は、それぞれ、本発明に係る制御回路、スイッチング電源、コンデンサ、制御電源部、発振駆動部、起動スイッチ、起動部、発振起動制御部、起動補充制御部、制御切替部、微少負荷信号生成部および設定値制御部に相当する。
【００５６】
続いて、スイッチング電源１および制御回路１０の各構成部の作用について、図８乃至図１１に示す動作フローチャートおよび動作タイミングチャートを用いて説明する。
【００５７】
本実施形態の制御回路１０を使用したスイッチング電源１では、図１０の時刻ｔ１においてＡＣ入力電源が投入されると（ＳＴＥＰ１）、制御回路１０のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３０２を介して電流が流れ、起動スイッチＱ３０１のゲート・ソース端子間が充電される。そして、起動スイッチＱ３０１のゲート・ソース端子間電圧が起動スイッチＱ３０１のオン閾値に達すると、起動スイッチＱ３０１はオン状態となり、制御回路１０のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３０１、Ｖｃｃ端子を経由してコンデンサＣ１１が充電される（ＳＴＥＰ２）。
【００５８】
この充電により、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振起動制御部４００の比較器ＣＭＰ４０１がＨＩＧＨ信号を発振駆動部１００等へ出力する。このＨＩＧＨ信号が発振駆動部１００に入力されると、時刻ｔ２において、発振駆動部１００から主スイッチＱ１０に駆動電流が供給されて主スイッチＱ１０が発振開始すると共に、起動スイッチＱ３０１がオフ状態となる（ＳＴＥＰ３）。
【００５９】
この時、スイッチＱ４０２はオン状態となり、比較器ＣＭＰ４０１の閾値が抵抗Ｒ４０３およびＲ４０４で合成された抵抗値で決まる電圧値から、抵抗Ｒ４０３、Ｒ４０４、Ｒ４０６で合成された抵抗値で決まる電圧値となる。その結果、基準電圧源Ｖｒｅｆを分圧して設定される閾値が第１設定電圧Ｖ１に低下することとなる。これにより、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）と、発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）としての第１設定電圧Ｖ１と、にヒステリシスが設けられることとなる。
【００６０】
例えば、本実施例では、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）が１２Ｖ、発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）が７Ｖに設定されている。主スイッチＱ１０が発振開始すると、トランスＴ１０によって電力変換され、ダイオードＤ１２によって整流された電圧がコンデンサＣ１２に充電される。この時、出力電流が大きい場合には、出力電圧Ｖｏの立ち上がりが遅れ、その一方で制御回路１０が電力を消費するので、コンデンサＣ１１両端電圧が低下し易くなる。図１０の時刻ｔ３に於いて、コンデンサＣ１１両端電圧が第２設定電圧Ｖ２まで低下すると、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるアシストスイッチング制御が行われる。
【００６１】
この時、具体的には、スイッチＱ６０２がオンし、Ｑ６０１がオフしているので、比較器ＣＭＰ６０１の閾値は、抵抗Ｒ６０１、Ｒ６０２、Ｒ６０４で合成された抵抗値で決まる電圧値に設定されている。従って、比較器ＣＭＰ６０１はコンデンサＣ１１両端電圧を抵抗Ｒ４０１、Ｒ４０２で分圧した電圧と、抵抗Ｒ６０１、Ｒ６０２、Ｒ６０４で合成された抵抗値で決まる電圧値と、を比較する。例えば、本実施例では、第２設定電圧Ｖ２は８Ｖに設定されている。
【００６２】
この比較に基づいて、制御回路１０では、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう、時刻ｔ３からｔ４の期間中、起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるアシストスイッチング制御が行われる（ＳＴＥＰ４）。このアシストスイッチング制御が行われる期間中、発振駆動部１００は、主スイッチＱ１０のスイッチング駆動を継続しているため、出力電圧は徐々に上昇し、巻線Ｌ１１からの電力供給によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しなくなったら、アシストスイッチング制御が停止される（ＳＴＥＰ５）。その後、更に出力電圧は上昇していき、時刻ｔ５で所定の値Ｖｏに達する（ＳＴＥＰ６）。
【００６３】
このように、制御回路１０を用いたスイッチング電源１では、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、図１０に示したように、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーは起きず、起動時間が極端に遅延することは起こらない。また、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合にも、図１１に示したように、出力電圧のオーバーシュートにより発振停止期間が発生し、制御回路１０の電力消費によりコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが低下するが、上記重負荷の場合と同様に、制御回路１０では、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないように、アシストスイッチング制御が行われる。その結果、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合においても、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１０の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下して起動エラーとなることが防止される。
【００６４】
このように、図２に示した制御回路１０では、発振起動制御部４００によって、起動スイッチＱ３０１がオンされてコンデンサＣ１１が充電され、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された第１設定電圧Ｖ１まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御される。
【００６５】
また、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）よりも低く第１設定電圧Ｖ１よりも高く予め設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、起動スイッチＱ３０１がスイッチングさせられてコンデンサＣ１１が充電される。これにより、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう、アシストスイッチング制御が行われる。そのため、軽負荷でも重負荷でもコンデンサＣ１１の両端電圧ＶｃｃがＶ１まで低下して発振停止することが防止される。
【００６６】
次に、スイッチング電源１に異常が発生した場合（例えば、加熱異常）の作用について、図９を参照しながら説明する。この場合、図示しない保護回路から、スイッチング電源１の異常情報としての異常信号（例えば、ＨＩＧＨからＬＯＷの信号）が制御切替部７００に入力される（ＳＴＥＰ１）。この異常信号が入力されると、図示しない回路が発振起動制御部４００を制御し、発振駆動部１００によるスイッチング発振駆動を停止させる。これと共に、制御切替部７００では、ＮＡＮＤ７０２により起動補充制御部６００内の比較器ＣＭＰ６０１の出力からの信号が無効にされ、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力からの信号が有効とされる。
【００６７】
従って、比較器ＣＭＰ４０１の出力がＨＩＧＨの時は、反転素子ＩＮＶ７０４の出力はＨＩＧＨとなり、起動部３００内のスイッチＱ３０２を駆動させ起動スイッチＱ３０１がオフとなり、起動電流が切断される。逆に比較器ＣＭＰ４０１の出力がＬＯＷの時は、反転素子ＩＮＶ７０４の出力はＬＯＷとなり起動部３００内のスイッチＱ３０２はオフし起動スイッチＱ３０１がオンとなり起動電流が流れる。すなわち、上記異常信号が制御切替部７００に入力されると、第１設定電圧Ｖ１のみ有効となり、第２設定電圧Ｖ２が無効とされる（ＳＴＥＰ２）。これにより、上述のアシストスイッチング制御は禁止され、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下し、主スイッチＱ１０のスイッチング発振が停止する（ＳＴＥＰ３）。
【００６８】
また、上記異常信号は、発振駆動部１００に入力されており、これを受けて、発振駆動部１００は主スイッチＱ１０の駆動を禁止しているので、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、スイッチング電源１は安全に停止する。なお、制御回路１０は、図示しない停止解除部を有しており、この停止解除部が第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２よりも低いラッチ解除電圧ＶＵＬを検出（ＳＴＥＰ４）したら、主スイッチＱ１０の停止を解除する（ＳＴＥＰ５）。従って、スイッチング電源１のＡＣ入力を切り離し、且つ、異常信号が入力されないようにスイッチング電源１を正常な状態に修復させれば、停止解除部が停止を解除するので、スイッチング電源１を正常に起動させることができる。
【００６９】
上記のように、本実施例では、異常信号が入力された場合に、制御切替部７００により、第１設定電圧Ｖ１のみ有効となり、第２設定電圧Ｖ２が無効とされる。その結果、制御切替部７００によって、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御され、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。なお、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００は、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオフにさせておく制御に切替えるようにしても好適である。この場合には、スイッチング電源に異常が発生した場合には、起動部３００が発熱することを確実に防止できる。
【００７０】
更に、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合において、制御切替部７００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御に切り替えられるにしても好適である。この場合には、スイッチング電源１に異常が発生した場合に、制御回路１０で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７１】
また、本実施の形態における上記第１設定電圧Ｖ１、第２設定電圧Ｖ２および第３設定電圧については、それぞれの値として、例えば、８Ｖ、９Ｖおよび７Ｖとしたり、８Ｖ、９Ｖおよび８Ｖとしたり、或いは、８Ｖ、９Ｖおよび９Ｖと設定する等して、制御回路１０の内部に設定された上記基準電圧源ＶＲＥＦ（例えば、本実施の形態では５Ｖと設定）よりも高い値に設定しておくことが望ましい。これにより、スイッチング電源に異常が発生した場合でも、制御回路１０で異常信号に基づく制御を保持するための制御保持電圧として、上記基準電圧源ＶＲＥＦを安定的に保つことができる。更に、異常信号は本実施例では一例としてＨＩＧＨからＬＯＷの信号として説明したが、ＬＯＷからＨＩＧＨの信号で動作するように構成しても良い。
【００７２】
スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、設定値制御部５００に微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力される。そして、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値（例えば、本実施例では１Ｖ）低下させられる制御が行われる。
【００７３】
なお、微少負荷信号生成部２００を用いない構成とした場合には、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以下である場合、制御回路１０の外部から、例えば、マイコン等により出力電流が所定値以下である情報を含む微負荷信号Ｓ１を生成させて、この微少負荷信号Ｓ１を設定値制御部５００に入力しても良い。このような構成にした場合でも、上記と同様に、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値（例えば、本実施例では１Ｖ）低下させられる制御が行われる。
【００７４】
本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、発振起動制御部４００によって、起動スイッチＱ３０１がオンされてコンデンサＣ１１が充電され、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。更に、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く第１設定電圧Ｖ１よりも高く予め設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、コンデンサＣ１１の両端電圧が第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるスイッチング制御が行われる。そのため、無負荷から重負荷領域に亘る広い出力電流範囲でスイッチング電源１の起動動作を安定させることができる。すなわち、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーが解消され、また、出力電流が小さい軽負荷の条件でスイッチング電源１が起動され、スイッチング電源１がバースト制御状態となっても、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１０の発振停止電圧まで低下して起動エラーとなることが防止される。更に、スイッチング電源１の出力電圧を従来技術に比べて短時間に所定まで安定的に立ち上げることができる。
【００７５】
また、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００によって、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御され、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、発振が止まり起動電流が流れたままになることによって起動部３００が発熱することを防止し、スイッチング電源１のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路１０の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７６】
更に、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００によって、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオフにさせておく制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、起動電流が流れたままになることによって起動部３００が発熱することを確実に防止し、スイッチング電源１のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路１０の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７７】
また、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合において、制御切替部７００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御に切り替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合に、制御回路１０で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７８】
スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以Ｉ１下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値Ｉ１以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、設定値制御部５００に微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力される。そして、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、軽負荷条件でスイッチング電源１がバースト制御状態となり、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが低下し易くなっても、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２に達し難くなり、発振停止や再起動が起こり難くなる。従って、軽負荷条件でスイッチング電源１の発振制御を安定化することができるという効果を奏する。
【００７９】
この効果に加え、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、この微少負荷信号Ｓ１が設定値制御部に入力され、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃを低くしてスイッチング制御を行うことができるため、制御回路１０の損失を極めて小さくすることができ、スタンバイ時効率を大幅に改善することができる。また、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃを低く設定できるので、制御電源部７０のコンデンサＣ１１に外部周辺回路からの電源供給をする構成において、当該電源供給の電圧範囲を広範囲で許容でき、当該電源供給の電圧範囲を狭くするためのドロッパ回路等が不要となるという点で、低コスト化、省スペース化および設計容易化という効果をも奏する。
【００８０】
以上の効果に加え、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、微少負荷信号生成部２００によって、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値Ｉ１以下の場合に、微少負荷信号Ｓ１が生成されるので、スイッチング電源１の外部から微少負荷信号Ｓ１の入力を必要とせずに、上記の起動安定化等の効果を得ることができるので、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００８１】
なお、図１に示すスイッチング電源１はフライバック方式の構成を一例としたものであるが、本発明に係る制御回路は、電流共振方式等の他の方式のスイッチング電源に適用しても良い。
【００８２】
本実施形態の制御回路１０は、１チップに制御回路を搭載した集積回路として、そのまま適用しても良い。また、本実施形態の制御回路１０および主スイッチＱ１０等を単一のパッケージに搭載したモジュールや、制御回路１０および主スイッチＱ１０等を１チップに搭載し単一のパッケージに搭載したモジュールにしても良い。これらのような構成にすることで、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００８３】
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値等による限定は受けない。
【符号の説明】
【００８４】
１： スイッチング電源
１０：制御回路
１００：発振駆動部
２００：微少負荷信号生成部
３００：起動部
４００：発振起動制御部
５００：設定値制御部
６００：起動補充制御部
７００：制御切替部
８００：オン幅制御部
Ｑ１０：主スイッチ
Ｃ１１：コンデンサ
Ｑ３０１：起動スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源を安定的に制御する制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点からスイッチング電源の高効率化の要求が高まり、特に、デジタル機器用電源の分野では、電流共振型スイッチング電源やフライバック型スイッチング電源等の高効率化、とりわけ、微少負荷時の高効率化として待機電力削減の要求が強くなってきている。ここで、特許文献１に記載のスイッチング電源装置を例に取り、待機電力削減の要求に対応するフライバック型スイッチング電源について簡単に説明する。
【０００３】
特許文献１に開示されているスイッチング電源装置では、マイコンからのスタンバイ信号がＬＯＷからＨＩＧＨになると、モード切替制御回路のホトカプラがオンし、発振と停止を繰り返す、いわゆるバーストモード動作となる。このバーストモードの発振期間においては、スイッチング電源装置がソフトドライブと部分共振とを組み合わせた動作となることで、スイッチング損失が低減される。また、発振停止期間においては、主スイッチであるＭＯＳＦＥＴのスイッチング損失およびその駆動部品のドライブ損失は低減される。その結果、スイッチング電源装置の待機電力の削減を図ることができる。
【０００４】
しかし、最近ではデジタル機器の待機電力削減要求が更に高まり、起動抵抗等の損失が問題となった。そこで、スイッチング電源の起動後に起動回路を切り離す制御回路が用いられるようになり、図１２や特許文献２に示すような構成のスイッチング電源が普及してきている。
【０００５】
図１２のスイッチング電源５で用いられる制御回路１５の例では、ＡＣ入力電源が投入され制御回路１５が動作開始した後は、起動部３０の内部の起動スイッチＱ３１により起動部３０自体がＡＣ入力電源の整流ラインから電気的に切り離されるようになっている。そのため、スイッチング電源５の起動のために消費される電力が削減される。また、特許文献２に示されているスイッチング電源回路においても、起動時には抵抗から供給される動作電流で動作を開始し、起動後の定常動作では上記抵抗による電流供給が遮断されるため、図１２のスイッチング電源５と同様に、起動のために消費される電力が削減される。
【０００６】
ここで、図１２に示したスイッチング電源５の起動の動作について説明する。スイッチング電源５においては、ＡＣ入力電源が投入されると、制御回路１５のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３２を介して電流が流れ、起動スイッチＱ３１のゲート・ソース間電圧が起動スイッチＱ３１のオン閾値に達すると、起動スイッチＱ３１はオン状態となり抵抗Ｒ３１、起動スイッチＱ３１、Ｖｃｃ端子を経由してコンデンサＣ１１が充電される。この充電により、コンデンサＣ１１の両端電圧が制御回路１５の起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、制御回路１５は主スイッチＱ１０をスイッチングさせ、スイッチング電源５の発振が開始される。スイッチング電源５の発振が開始すると、所定の電圧Ｖｏに達するまで出力電圧が増加していき、これに伴って補助巻線Ｌ１１の電圧も上昇する。
【０００７】
一方、制御回路１５内部の起動部３０では、コンデンサＣ１１の両端電圧が制御回路１５の起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、起動スイッチＱ３１はオフ状態に制御される。そのため、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃは、図１３に示したように、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達した後に（図１３の時刻ｔ６）、制御回路１５の電力消費により一時低下した後、補助巻線Ｌ１１からの電力供給により再度増加し出力電圧が所定の値Ｖｏに達すると共に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃも所定値に保たれる（図１３の時刻ｔ７）。このようにして、スイッチング電源５では、図１３に示したように、ＡＣ入力電源が投入されてから出力電圧が所定の値Ｖｏまで、時刻ｔ１から時刻ｔ７の期間で立ち上がることとなる。
【特許文献１】特開２００２−３１５３３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＡＣ入力電源の投入時において、出力電流が大きいほど出力電圧の立ち上がりが遅くなる。この場合、出力電圧の立ち上がりと共に増加する補助巻線Ｌ１１の電圧も上昇が遅くなり、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃは、図１４に示したように、制御回路１５の電力消費による一時低下が複数回繰り返された後、補助巻線Ｌ１１からの電力供給により図１３に示した場合よりもゆっくり増加する。すなわち、ＡＣ入力電源投入時の出力電流が大きい場合には、補助巻線Ｌ１１からの電流供給が開始できる電圧まで上昇する時間が長くかかるため、制御回路１５の消費電流によりコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１５の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下し易くなり、スイッチング電源５は、制御回路１５によって再起動制御が掛けられながら、起動することとなる。
【０００９】
このように、従来の制御回路１５を用いたスイッチング電源５においては、出力電流が大きい場合には、上記一連の再起動動作を何度か繰り返し、出力電圧が所定の値Ｖｏまで立ち上ることとなるが、再起動動作の繰り返しによって、起動時間（図１４の時刻ｔ１〜ｔ７の時間）が長くなるという欠点がある。また、上記のような再起動の繰り返し現象は、出力電流の大きさによって２回繰り返す場合や３回繰り返す場合、或いはそれ以上の回数繰り返すといったように、起動動作の不安定性に繋がるといった欠点もある。この欠点は、特に、出力電流が大きいほど、再起動の繰り返し回数が多くなるため、顕著になり易い。
【００１０】
また、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合においても、以下のような欠点がある。すなわち、スイッチング電源５において、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合には、起動時に出力電圧が所定の値Ｖｏを超える値まで過上昇してしまう、いわゆる起動時オーバーシュートという現象が起こり易い（図１５の時刻ｔ８）。この起動時オーバーシュートが発生した場合、スイッチング電源５では、出力電圧制御部８０等により、出力電圧が所定の値Ｖｏよりも低くなるまでの期間は、制御回路１５が主スイッチＱ１０の発振を停止させ（図１５の時刻ｔ８〜ｔ９）、出力電圧が所定の値Ｖｏよりも低くなったら再び主スイッチＱ１０を発振させるという制御が行われる。
【００１１】
この発振停止制御が行われる間、制御回路１５は制御に必要な電力を消費しており、また、発振停止期間は補助巻線Ｌ１１からの電流供給が停止するため、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１５の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下してしまうことがある。そのような場合、スイッチング電源５では、制御回路１５によって再起動制御が掛けられることとなり、起動時間が長くなるという欠点がある。また、最悪のケースにおいては、発振と、出力のオーバーシュートによる発振停止と、を繰り返し正常な起動ができないということも考えられる。
【００１２】
以上のように、従来技術においては、スイッチング電源の出力電流が無負荷から重負荷という広い領域で起動動作を安定化することが困難であった。
【００１３】
本発明は、スイッチング電源の起動動作を安定的に制御する制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、スイッチング電源のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサを有する制御電源部が接続され、前記スイッチング電源のスイッチング発振駆動を行う発振駆動部と、前記発振駆動部によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチを有し前記起動スイッチがオンされる期間中に前記コンデンサを充電し前記コンデンサの両端電圧が予め設定された起動開始電圧に達すると前記起動スイッチがオフする起動部と、を備えた制御回路において、前記起動スイッチをオンさせて前記コンデンサを充電させ、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧に達すると、前記発振駆動部にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御する発振起動制御部と、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧よりも低く、且つ、前記第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、前記コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう前記起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部と、を備えたことを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１５】
このような構成の本発明では、発振起動制御部によって、起動スイッチがオンされてコンデンサが充電され、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。また、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く第１設定電圧よりも高く予め設定された第２設定電圧まで低下した場合、コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御が行われる。
【００１６】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部を制御させ、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御切替部を備えたことを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１７】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御され、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。
【００１８】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部は、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えることを特徴とする制御回路を対象とする。
【００１９】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えられる。
【００２０】
また、本発明は、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部は、前記コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えることを特徴とする制御回路を対象とする。
【００２１】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部によって、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えられる。
【００２２】
更に、本発明にあっては、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１を生成する微少負荷信号生成部と、微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されると、第１設定電圧および第２設定電圧をそれぞれ所定値低下させる制御を行う設定値制御部と、を備えたものである。
【００２３】
このような構成の本発明にあっては、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号が生成され、設定値制御部に微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されて、設定値制御部によって、第１設定電圧および第２設定電圧がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。
【００２４】
本発明にあっては、微少負荷信号生成部は、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号を生成するものである。
【００２５】
このような構成の本発明にあっては、微少負荷信号生成部によって、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号が生成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、発振起動制御部によって、起動スイッチがオンされてコンデンサが充電され、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。また、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く、且つ、第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御が行われる。そのため、無負荷から重負荷領域に亘る広い出力電流範囲でスイッチング電源の起動動作を安定させることができる。すなわち、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーが解消され、また、出力電流が小さい軽負荷の条件でスイッチング電源が起動され出力電圧オーバーシュートによる発振停止期間が長くなっても、制御電源部のコンデンサの両端電圧が制御回路の発振停止電圧まで低下して起動エラーとなることが防止される。更に、スイッチング電源の出力電圧が従来技術に比べ短時間で所定の値まで安定的に立ち上げることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御され、更に、起動補充制御部に対しては起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合には、発振が止まり起動電流が流れたままになることによって起動回路が発熱することを防止し、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００２８】
更に、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合には、制御切替部によって、起動部に対して起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合には、起動電流が流れたままになることによって起動回路が発熱することを確実に防止し、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、スイッチング電源に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路に入力された場合において、制御切替部によって、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えられる。そのため、スイッチング電源に異常が発生した場合に、制御回路で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００３０】
また、スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号が生成され、設定値制御部に微少負荷信号生成部が生成した微少負荷信号が入力されて、設定値制御部によって、第１設定電圧および第２設定電圧がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、制御電源部のコンデンサの両端電圧を低くしてスイッチング制御を行うことで、制御回路の損失を極めて小さくすることができ、スタンバイ時効率を大幅に改善することができる。これらの効果に加え、制御電源部のコンデンサの両端電圧を低く設定できるので、制御電源部のコンデンサに外部周辺回路からの電源供給をする構成において、当該電源供給の電圧範囲を広範囲で許容でき、当該電源供給の電圧範囲を狭くするためのドロッパ回路等が不要となるという点で、低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００３１】
更に、本発明によれば、微少負荷信号生成部によって、スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号が生成される。そのため、スイッチング電源の外部から微少負荷信号の入力を必要とせずに、上記起動安定化等の効果を得ることができるので、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態としての制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図
【図２】本発明の一実施の形態としての制御回路図
【図３】図２の制御回路における起動部の内部回路図
【図４】図２の制御回路における発振起動制御部の内部回路図
【図５】図２の制御回路における設定値制御部の内部回路図
【図６】図２の制御回路における起動補充制御部の内部回路図
【図７】図２の制御回路における制御切替部の内部回路図
【図８】図１のスイッチング電源１の通常時の動作フローチャート
【図９】図１のスイッチング電源１の異常時の動作フローチャート
【図１０】図１のスイッチング電源１の重負荷起動時の動作タイミングチャート
【図１１】図１のスイッチング電源１の軽負荷起動時の動作タイミングチャート
【図１２】従来の制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図
【図１３】図１２のスイッチング電源５の起動時のタイミングチャート
【図１４】図１２のスイッチング電源５の重負荷起動時のタイミングチャート
【図１５】図１２のスイッチング電源５の軽負荷起動時のタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の一実施の形態としての制御回路を使用したスイッチング電源を示した回路図である。スイッチング電源１は、ＡＣ入力電源を整流する一次整流部６０と、直流整流して出力する二次整流部９０と、スイッチング電源１の一次側と二次側とを絶縁し電力変換するトランスＴ１０と、スイッチング素子としての主スイッチＱ１０と、主スイッチＱ１０をスイッチング制御する制御回路１０と、制御回路１０によるスイッチング制御に必要な電力源としての制御電源部７０と、二次側の直流電圧出力をフィードバック制御する出力電圧制御部８０と、を備えている。
【００３４】
一次整流部６０は、ブリッジダイオードＤ１０およびコンデンサＣ１０で構成され、ＡＣ入力電源を一次側で全波整流するものである。二次整流部９０は、ダイオードＤ１２およびコンデンサＣ１２で構成され、トランスＴ１０の二次側出力を整流するものである。トランスＴ１０は、一次巻線Ｌ１０と、制御巻線Ｌ１１と、二次巻線Ｌ１２および図示しない磁性コア部材と、で組み立てられている。主スイッチＱ１０は、例えば、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）が使用される。制御電源部７０は、トランスＴ１０の制御巻線Ｌ１１、ダイオードＤ１１およびコンデンサＣ１１で構成されている。
【００３５】
次に、本発明の一実施の形態としての制御回路図の構成について説明する。図２は、本発明の一実施の形態としての制御回路図である。図２に示す制御回路１０は、スイッチング電源１のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサＣ１１等を有する制御電源部７０が接続されている。更に、制御回路１０は、発振駆動部１００と、微少負荷信号生成部２００と、起動部３００と、発振起動制御部４００と、設定値制御部５００と、起動補充制御部６００と、制御切替部７００と、を備えている。これらに加え、制御回路１０は、オン幅制御部８００を備えている。
【００３６】
発振駆動部１００は、スイッチング電源１のスイッチング発振駆動を行うものである。微少負荷信号生成部２００は、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定の電流値Ｉ１以下である場合には、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１を生成するものである。起動部３００の一例を図３に示す。図３に示す起動部３００の構成については後述する。起動部３００は、発振駆動部１００によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチＱ３０１を有する。また、起動部３００は、起動スイッチＱ３０１がオンされる期間中に制御電源部７０に備えたコンデンサＣ１１を充電し、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、起動スイッチＱ３０１をオフさせるようになっている。
【００３７】
発振起動制御部４００の一例を図４に示す。図４に示す発振起動制御部４００の構成については後述する。発振起動制御部４００は、起動スイッチＱ３０１をオンさせてコンデンサＣ１１を充電させ、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振駆動部１００にスイッチング発振駆動を開始させ、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御するものである。
【００３８】
設定値制御部５００の一例を図５に示す。図５に示す設定値制御部５００の構成については後述する。設定値制御部５００は、微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力されると、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２をそれぞれ所定値低下させる制御を行うものである。
【００３９】
起動補充制御部６００の一例を図６に示す。図６に示す起動補充制御部６００の構成については後述する。起動補充制御部６００は、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）よりも低く、且つ、第１設定電圧Ｖ１よりも高く設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせ起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を行うものである。
【００４０】
制御切替部７００の一例を図７に示す。図７に示す制御切替部７００の構成については後述する。制御切替部７００は、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御させ、起動部３００に対しては起動スイッチＱ３０１をオフさせておき、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御に切替えるものである。オン幅制御部８００は、出力電圧制御部８０によるフィードバック制御において、主スイッチＱ１０のスイッチング電流の電流時間幅を制御してトランスＴ１０へ蓄積するエネルギーを調整し、二次側への出力電力を制御するものである。
【００４１】
なお、制御切替部７００は、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００を制御させると共に、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合には、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御を行うと共に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えるように構成しても良い。
【００４２】
ここで、スイッチング電源１の回路接続関係について図１を参照して説明する。ブリッジダイオードＤ１０の４つの各端子は、ＡＣ入力電源のＬＩＶＥ、ＮＥＵＴＲＡＬ、コンデンサＣ１０のプラス端子およびコンデンサＣ１０のマイナス端子にそれぞれ接続されている。コンデンサＣ１０のプラス端子は、一次巻線Ｌ１０の一端と制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。一方、Ｃ１０のマイナス端子は、主スイッチＱ１０のソース端子、制御回路１０のＧＮＤ端子、コンデンサＣ１１のマイナス端子、および制御巻線Ｌ１１の一端に接続されている。
【００４３】
主スイッチＱ１０のドレイン端子は、一次巻線Ｌ１０の他端に接続されている。主スイッチＱ１０のゲート端子は、制御回路１０のＶＧ端子に接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは、制御巻線Ｌ１１の他端に接続されている。ダイオードＤ１１のカソードは、制御回路１０のＶｃｃ端子およびコンデンサＣ１１のプラス端子に接続されている。
【００４４】
トランスＴ１０の二次巻線Ｌ１２の一端は、コンデンサＣ１２のマイナス端子、およびＧＮＤ２に接続され、他端はダイオードＤ１２のアノードに接続されている。ダイオードＤ１２のカソードは、コンデンサＣ１２のプラス端子、出力電圧制御部８０の一端、および出力端子ＯＵＴに接続されている。出力電圧制御部８０の他端は、スイッチング電源１の一次側と二次側とを電気的に絶縁するようにして制御回路１０内のオン幅制御部８００に接続されている。
【００４５】
続いて、制御回路１０の構成について図２乃至図７を参照して説明する。発振駆動部１００は、発振起動制御部４００およびオン幅制御部８００等の制御により、主スイッチＱ１０をスイッチング駆動するものであり、主スイッチＱ１０のゲート端子に接続されている。
【００４６】
微少負荷信号生成部２００は、制御回路１０のＯＣＬ端子を介して主スイッチＱ１０のソース端子に接続され、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号を生成するようになっている。また、微少負荷信号生成部２００は、設定値制御部５００の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の一端に接続され、微少負荷信号Ｓ１を設定値制御部５００の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子に出力するようになっている。
【００４７】
起動部３００は、起動スイッチＱ３０１の他に、スイッチＱ３０２と、抵抗Ｒ３０１〜Ｒ３０３と、を備えている。本実施の形態において、起動スイッチＱ３０１およびスイッチＱ３０２は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴが使用されている。スイッチＱ３０２のソース端子は、制御回路１０のＧＮＤ端子に接続され、抵抗Ｒ３０３を介してスイッチＱ３０１のソース端子、制御回路１０のＶｃｃ端子、発振起動制御部４００内の抵抗Ｒ４０１に接続されている。スイッチＱ３０２のゲート端子は、制御切替部７００内の反転素子ＩＮＶ７０４の出力端子に接続されている。スイッチＱ３０２のドレイン端子は、起動スイッチＱ３０１のゲート端子に接続され、抵抗Ｒ３０２を介して制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。起動スイッチＱ３０１のドレイン端子は、抵抗Ｒ３０１を介して制御回路１０のＶｉｎ端子に接続されている。
【００４８】
発振起動制御部４００は、比較器ＣＭＰ４０１と、スイッチＱ４０１と、スイッチＱ４０２と、抵抗Ｒ４０１〜Ｒ４０７と、を備えている。スイッチＱ４０１およびスイッチＱ４０２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを使用して構成されている。比較器ＣＭＰ４０１の出力端子は、スイッチＱ４０２のゲート端子、設定値制御部５００内の否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子、発振駆動部１００および抵抗Ｒ４０７の一端に接続され、抵抗Ｒ４０７の他端は基準電圧源ＶＲＥＦに接続されている。更に、比較器ＣＭＰ４０１の出力端子は、制御切替部７００内のインバータＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。
【００４９】
比較器ＣＭＰ４０１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ４０１を介して起動部３００内の抵抗Ｒ３０３および起動スイッチＱ３０１のソースに接続され、また、抵抗Ｒ４０２を介して基準電位源ＧＮＤに接続され、更に、起動補充制御部６００内の比較器ＣＭＰ６０１の非反転入力端子に接続されている。比較器ＣＭＰ４０１の反転入力端子は、抵抗Ｒ４０３を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続され、また、抵抗Ｒ４０６を介してスイッチＱ４０２のドレイン端子に接続され、さらに、抵抗Ｒ４０５を介してスイッチＱ４０１のドレイン端子に接続されている。加えて、抵抗Ｒ４０４を介してスイッチＱ４０１のソース端子とスイッチＱ４０２のソース端子と基準電位源ＧＮＤとに接続されている。スイッチＱ４０１のゲート端子は、設定値制御部５００のインバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の出力端子および起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０１のゲート端子に接続されている。
【００５０】
設定値制御部５００は、否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１と、インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３と、を備えている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の一端は、発振駆動部１００、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子、および制御切替部７００内のＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の入力端子の他端は、微小負荷信号生成部２００に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート５０１の出力端子は、インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の入力端子に接続される。インバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３の出力端子は、発振起動制御部４００内のスイッチＱ４０１のゲート端子、および起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０１のゲート端子に接続されている。
【００５１】
起動補充制御部６００は、比較器ＣＭＰ６０１と、スイッチＱ６０１と、スイッチＱ６０２と、抵抗Ｒ６０１〜Ｒ６０５と、を備えている。スイッチＱ６０１およびスイッチＱ６０２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを使用して構成されている。比較器ＣＭＰ６０１の出力端子は、抵抗Ｒ６０５を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続されているとともに、制御切替部７００内のインバータＩＮＶ７０２の入力端子に接続されている。比較器ＣＭＰ６０１の非反転入力端子は、発振起動制御部４００の比較器ＣＭＰ４０１の非反転入力端子、抵抗Ｒ４０１およびＲ４０２に接続されている。比較器ＣＭＰ６０１の反転入力端子は、抵抗Ｒ６０１を介して基準電圧源ＶＲＥＦに接続されている。また、抵抗Ｒ６０２を介して基準電位源ＧＮＤとスイッチＱ６０１のソース端子とスイッチＱ６０２のソース端子に接続されている。さらに、抵抗Ｒ６０３を介してスイッチＱ６０１のドレイン端子に接続されているとともに、抵抗Ｒ６０４を介してスイッチＱ６０２のドレイン端子に接続されている。スイッチＱ６０１のゲート端子は、発振起動制御部４００内のＱ４０１のゲート端子、および設定値制御部５００内のインバータＩＮＶ５０１〜ＩＮＶ５０３出力端子に接続されている。スイッチＱ６０２のゲート端子は、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、発振駆動部１００、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、設定値制御部５００内のＮＡＮＤ５０１の入力端子、および制御切替部７００内のＩＮＶ７０１の入力端子に接続されている。
【００５２】
制御切替部７００は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１〜ＮＡＮＤゲート７０３と、インバータＩＮＶ７０１〜ＩＮＶ７０４と、を備えている。インバータＩＮＶ７０４の出力端子は、起動部３００のスイッチＱ３０２のゲートに接続されている。インバータＩＮＶ７０４の入力端子は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の出力端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の入力端子の一端は、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の出力端子に接続され、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０３の入力端子の他端は否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の出力端子に接続されている。
【００５３】
否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の入力端子の一端は、インバータＩＮＶ７０１を介して発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力端子、抵抗Ｒ４０７、スイッチＱ４０２のゲート端子、発振駆動部１００、設定値制御部５００内のＮＡＮＤ５０１の入力端子、起動補充制御部６００内のスイッチＱ６０２のゲート端子に接続されている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０１の入力端子の他端は、インバータＩＮＶ７０３を介して否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の一端に接続され、否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の一端には、スイッチング電源１の異常発生時にＨＩＧＨ信号が入力されるようになっている。否定論理積ＮＡＮＤゲート７０２の入力端子の他端は、インバータＩＮＶ７０２を介して起動補充制御部６００の比較器ＣＭＰ６０１の出力端子および抵抗Ｒ６０５に接続されている。
【００５４】
上記微少負荷信号生成部２００は、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流を検出し、スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、微少負荷信号Ｓ１を生成することが望ましい。また、微少負荷信号生成部２００は、例えば、主スイッチＱ１０のスイッチング電流ピークを検出しスイッチング電流閾値Ｉ２以下の状態で一定時間経過した場合に設定制御部５００に微小負荷信号Ｓ１を出力するようにすれば、より安定した制御を行うことができる。
【００５５】
なお、上記制御回路１０、スイッチング電源１、コンデンサＣ１１、制御電源部７０、発振駆動部１００、起動スイッチＱ３０１、起動部３００、発振起動制御部４００、起動補充制御部６００、制御切替部７００、微少負荷信号生成部２００および設定値制御部５００は、それぞれ、本発明に係る制御回路、スイッチング電源、コンデンサ、制御電源部、発振駆動部、起動スイッチ、起動部、発振起動制御部、起動補充制御部、制御切替部、微少負荷信号生成部および設定値制御部に相当する。
【００５６】
続いて、スイッチング電源１および制御回路１０の各構成部の作用について、図８乃至図１１に示す動作フローチャートおよび動作タイミングチャートを用いて説明する。
【００５７】
本実施形態の制御回路１０を使用したスイッチング電源１では、図１０の時刻ｔ１においてＡＣ入力電源が投入されると（ＳＴＥＰ１）、制御回路１０のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３０２を介して電流が流れ、起動スイッチＱ３０１のゲート・ソース端子間が充電される。そして、起動スイッチＱ３０１のゲート・ソース端子間電圧が起動スイッチＱ３０１のオン閾値に達すると、起動スイッチＱ３０１はオン状態となり、制御回路１０のＶｉｎ端子、抵抗Ｒ３０１、Ｖｃｃ端子を経由してコンデンサＣ１１が充電される（ＳＴＥＰ２）。
【００５８】
この充電により、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振起動制御部４００の比較器ＣＭＰ４０１がＨＩＧＨ信号を発振駆動部１００等へ出力する。このＨＩＧＨ信号が発振駆動部１００に入力されると、時刻ｔ２において、発振駆動部１００から主スイッチＱ１０に駆動電流が供給されて主スイッチＱ１０が発振開始すると共に、起動スイッチＱ３０１がオフ状態となる（ＳＴＥＰ３）。
【００５９】
この時、スイッチＱ４０２はオン状態となり、比較器ＣＭＰ４０１の閾値が抵抗Ｒ４０３およびＲ４０４で合成された抵抗値で決まる電圧値から、抵抗Ｒ４０３、Ｒ４０４、Ｒ４０６で合成された抵抗値で決まる電圧値となる。その結果、基準電圧源Ｖｒｅｆを分圧して設定される閾値が第１設定電圧Ｖ１に低下することとなる。これにより、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）と、発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）としての第１設定電圧Ｖ１と、にヒステリシスが設けられることとなる。
【００６０】
例えば、本実施例では、起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）が１２Ｖ、発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）が７Ｖに設定されている。主スイッチＱ１０が発振開始すると、トランスＴ１０によって電力変換され、ダイオードＤ１２によって整流された電圧がコンデンサＣ１２に充電される。この時、出力電流が大きい場合には、出力電圧Ｖｏの立ち上がりが遅れ、その一方で制御回路１０が電力を消費するので、コンデンサＣ１１両端電圧が低下し易くなる。図１０の時刻ｔ３に於いて、コンデンサＣ１１両端電圧が第２設定電圧Ｖ２まで低下すると、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるアシストスイッチング制御が行われる。
【００６１】
この時、具体的には、スイッチＱ６０２がオンし、Ｑ６０１がオフしているので、比較器ＣＭＰ６０１の閾値は、抵抗Ｒ６０１、Ｒ６０２、Ｒ６０４で合成された抵抗値で決まる電圧値に設定されている。従って、比較器ＣＭＰ６０１はコンデンサＣ１１両端電圧を抵抗Ｒ４０１、Ｒ４０２で分圧した電圧と、抵抗Ｒ６０１、Ｒ６０２、Ｒ６０４で合成された抵抗値で決まる電圧値と、を比較する。例えば、本実施例では、第２設定電圧Ｖ２は８Ｖに設定されている。
【００６２】
この比較に基づいて、制御回路１０では、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう、時刻ｔ３からｔ４の期間中、起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるアシストスイッチング制御が行われる（ＳＴＥＰ４）。このアシストスイッチング制御が行われる期間中、発振駆動部１００は、主スイッチＱ１０のスイッチング駆動を継続しているため、出力電圧は徐々に上昇し、巻線Ｌ１１からの電力供給によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しなくなったら、アシストスイッチング制御が停止される（ＳＴＥＰ５）。その後、更に出力電圧は上昇していき、時刻ｔ５で所定の値Ｖｏに達する（ＳＴＥＰ６）。
【００６３】
このように、制御回路１０を用いたスイッチング電源１では、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、図１０に示したように、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーは起きず、起動時間が極端に遅延することは起こらない。また、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合にも、図１１に示したように、出力電圧のオーバーシュートにより発振停止期間が発生し、制御回路１０の電力消費によりコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが低下するが、上記重負荷の場合と同様に、制御回路１０では、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないように、アシストスイッチング制御が行われる。その結果、出力電流が０Ａ又は極微少電流の場合においても、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１０の発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下して起動エラーとなることが防止される。
【００６４】
このように、図２に示した制御回路１０では、発振起動制御部４００によって、起動スイッチＱ３０１がオンされてコンデンサＣ１１が充電され、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）に達すると、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが予め設定された第１設定電圧Ｖ１まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御される。
【００６５】
また、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが起動開始電圧Ｖｃｃ（ｓｔａｒｔ）よりも低く第１設定電圧Ｖ１よりも高く予め設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、起動スイッチＱ３０１がスイッチングさせられてコンデンサＣ１１が充電される。これにより、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう、アシストスイッチング制御が行われる。そのため、軽負荷でも重負荷でもコンデンサＣ１１の両端電圧ＶｃｃがＶ１まで低下して発振停止することが防止される。
【００６６】
次に、スイッチング電源１に異常が発生した場合（例えば、加熱異常）の作用について、図９を参照しながら説明する。この場合、図示しない保護回路から、スイッチング電源１の異常情報としての異常信号（例えば、ＨＩＧＨからＬＯＷの信号）が制御切替部７００に入力される（ＳＴＥＰ１）。この異常信号が入力されると、図示しない回路が発振起動制御部４００を制御し、発振駆動部１００によるスイッチング発振駆動を停止させる。これと共に、制御切替部７００では、ＮＡＮＤ７０２により起動補充制御部６００内の比較器ＣＭＰ６０１の出力からの信号が無効にされ、発振起動制御部４００内の比較器ＣＭＰ４０１の出力からの信号が有効とされる。
【００６７】
従って、比較器ＣＭＰ４０１の出力がＨＩＧＨの時は、反転素子ＩＮＶ７０４の出力はＨＩＧＨとなり、起動部３００内のスイッチＱ３０２を駆動させ起動スイッチＱ３０１がオフとなり、起動電流が切断される。逆に比較器ＣＭＰ４０１の出力がＬＯＷの時は、反転素子ＩＮＶ７０４の出力はＬＯＷとなり起動部３００内のスイッチＱ３０２はオフし起動スイッチＱ３０１がオンとなり起動電流が流れる。すなわち、上記異常信号が制御切替部７００に入力されると、第１設定電圧Ｖ１のみ有効となり、第２設定電圧Ｖ２が無効とされる（ＳＴＥＰ２）。これにより、上述のアシストスイッチング制御は禁止され、コンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが発振停止電圧Ｖｃｃ（ｓｔｏｐ）まで低下し、主スイッチＱ１０のスイッチング発振が停止する（ＳＴＥＰ３）。
【００６８】
また、上記異常信号は、発振駆動部１００に入力されており、これを受けて、発振駆動部１００は主スイッチＱ１０の駆動を禁止しているので、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、スイッチング電源１は安全に停止する。なお、制御回路１０は、図示しない停止解除部を有しており、この停止解除部が第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２よりも低いラッチ解除電圧ＶＵＬを検出（ＳＴＥＰ４）したら、主スイッチＱ１０の停止を解除する（ＳＴＥＰ５）。従って、スイッチング電源１のＡＣ入力を切り離し、且つ、異常信号が入力されないようにスイッチング電源１を正常な状態に修復させれば、停止解除部が停止を解除するので、スイッチング電源１を正常に起動させることができる。
【００６９】
上記のように、本実施例では、異常信号が入力された場合に、制御切替部７００により、第１設定電圧Ｖ１のみ有効となり、第２設定電圧Ｖ２が無効とされる。その結果、制御切替部７００によって、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御され、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。なお、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００は、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオフにさせておく制御に切替えるようにしても好適である。この場合には、スイッチング電源に異常が発生した場合には、起動部３００が発熱することを確実に防止できる。
【００７０】
更に、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合において、制御切替部７００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御に切り替えられるにしても好適である。この場合には、スイッチング電源１に異常が発生した場合に、制御回路１０で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７１】
また、本実施の形態における上記第１設定電圧Ｖ１、第２設定電圧Ｖ２および第３設定電圧については、それぞれの値として、例えば、８Ｖ、９Ｖおよび７Ｖとしたり、８Ｖ、９Ｖおよび８Ｖとしたり、或いは、８Ｖ、９Ｖおよび９Ｖと設定する等して、制御回路１０の内部に設定された上記基準電圧源ＶＲＥＦ（例えば、本実施の形態では５Ｖと設定）よりも高い値に設定しておくことが望ましい。これにより、スイッチング電源に異常が発生した場合でも、制御回路１０で異常信号に基づく制御を保持するための制御保持電圧として、上記基準電圧源ＶＲＥＦを安定的に保つことができる。更に、異常信号は本実施例では一例としてＨＩＧＨからＬＯＷの信号として説明したが、ＬＯＷからＨＩＧＨの信号で動作するように構成しても良い。
【００７２】
スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、設定値制御部５００に微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力される。そして、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値（例えば、本実施例では１Ｖ）低下させられる制御が行われる。
【００７３】
なお、微少負荷信号生成部２００を用いない構成とした場合には、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以下である場合、制御回路１０の外部から、例えば、マイコン等により出力電流が所定値以下である情報を含む微負荷信号Ｓ１を生成させて、この微少負荷信号Ｓ１を設定値制御部５００に入力しても良い。このような構成にした場合でも、上記と同様に、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値（例えば、本実施例では１Ｖ）低下させられる制御が行われる。
【００７４】
本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、発振起動制御部４００によって、起動スイッチＱ３０１がオンされてコンデンサＣ１１が充電され、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧に達すると、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始させる制御が行われる。そして、発振駆動部１００がスイッチング発振駆動を開始した後において、起動補充制御部６００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部が制御される。更に、発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、コンデンサの両端電圧が起動開始電圧よりも低く第１設定電圧Ｖ１よりも高く予め設定された第２設定電圧Ｖ２まで低下した場合、コンデンサＣ１１の両端電圧が第２設定電圧Ｖ２より低下しないよう起動スイッチＱ３０１をオンオフさせるスイッチング制御が行われる。そのため、無負荷から重負荷領域に亘る広い出力電流範囲でスイッチング電源１の起動動作を安定させることができる。すなわち、出力電流が大きい重負荷の条件でスイッチング電源が起動されても、出力電圧の立上り遅れによる起動エラーが解消され、また、出力電流が小さい軽負荷の条件でスイッチング電源１が起動され、スイッチング電源１がバースト制御状態となっても、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが制御回路１０の発振停止電圧まで低下して起動エラーとなることが防止される。更に、スイッチング電源１の出力電圧を従来技術に比べて短時間に所定まで安定的に立ち上げることができる。
【００７５】
また、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００によって、発振起動制御部４００に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように発振駆動部１００が制御され、更に、起動補充制御部６００に対しては起動スイッチＱ３０１のスイッチング制御を禁止する制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、発振が止まり起動電流が流れたままになることによって起動部３００が発熱することを防止し、スイッチング電源１のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路１０の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７６】
更に、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合には、制御切替部７００によって、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオフにさせておく制御に切替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合には、起動電流が流れたままになることによって起動部３００が発熱することを確実に防止し、スイッチング電源１のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路１０の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７７】
また、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、スイッチング電源１に異常が発生しスイッチング電源１の異常情報としての異常信号が制御回路１０に入力された場合において、制御切替部７００によって、コンデンサＣ１１の両端電圧が起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、起動部３００に対して起動スイッチＱ３０１をオンさせる制御に切り替えられる。そのため、スイッチング電源１に異常が発生した場合に、制御回路１０で異常信号を保持するための制御電圧が確保できる。これにより、スイッチング電源のスイッチング発振を確実かつ安全に停止させることができ、本発明に係る制御回路の他に外部部品を設けずに、異常時の保護を確実に働かせることができる。
【００７８】
スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定電流値以Ｉ１下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値Ｉ１以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、設定値制御部５００に微少負荷信号生成部２００が生成した微少負荷信号Ｓ１が入力される。そして、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、軽負荷条件でスイッチング電源１がバースト制御状態となり、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃが低下し易くなっても、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２に達し難くなり、発振停止や再起動が起こり難くなる。従って、軽負荷条件でスイッチング電源１の発振制御を安定化することができるという効果を奏する。
【００７９】
この効果に加え、スイッチング電源１の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、微少負荷信号生成部２００によって、出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号Ｓ１が生成され、この微少負荷信号Ｓ１が設定値制御部に入力され、設定値制御部５００によって、第１設定電圧Ｖ１および第２設定電圧Ｖ２がそれぞれ所定値低下させられる制御が行われる。そのため、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃを低くしてスイッチング制御を行うことができるため、制御回路１０の損失を極めて小さくすることができ、スタンバイ時効率を大幅に改善することができる。また、制御電源部７０のコンデンサＣ１１の両端電圧Ｖｃｃを低く設定できるので、制御電源部７０のコンデンサＣ１１に外部周辺回路からの電源供給をする構成において、当該電源供給の電圧範囲を広範囲で許容でき、当該電源供給の電圧範囲を狭くするためのドロッパ回路等が不要となるという点で、低コスト化、省スペース化および設計容易化という効果をも奏する。
【００８０】
以上の効果に加え、本発明を実施するための形態に係る制御回路１０によれば、微少負荷信号生成部２００によって、スイッチング電源１の主スイッチＱ１０に流れるスイッチング電流が検出され、スイッチング電流が所定電流値Ｉ１以下の場合に、微少負荷信号Ｓ１が生成されるので、スイッチング電源１の外部から微少負荷信号Ｓ１の入力を必要とせずに、上記の起動安定化等の効果を得ることができるので、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００８１】
なお、図１に示すスイッチング電源１はフライバック方式の構成を一例としたものであるが、本発明に係る制御回路は、電流共振方式等の他の方式のスイッチング電源に適用しても良い。
【００８２】
本実施形態の制御回路１０は、１チップに制御回路を搭載した集積回路として、そのまま適用しても良い。また、本実施形態の制御回路１０および主スイッチＱ１０等を単一のパッケージに搭載したモジュールや、制御回路１０および主スイッチＱ１０等を１チップに搭載し単一のパッケージに搭載したモジュールにしても良い。これらのような構成にすることで、更なる低コスト化、省スペース化および設計容易化を図ることができる。
【００８３】
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値等による限定は受けない。
【符号の説明】
【００８４】
１： スイッチング電源
１０：制御回路
１００：発振駆動部
２００：微少負荷信号生成部
３００：起動部
４００：発振起動制御部
５００：設定値制御部
６００：起動補充制御部
７００：制御切替部
８００：オン幅制御部
Ｑ１０：主スイッチ
Ｃ１１：コンデンサ
Ｑ３０１：起動スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサを有する制御電源部が接続され、前記スイッチング電源のスイッチング発振駆動を行う発振駆動部と、前記発振駆動部によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチを有し前記起動スイッチがオンされる期間中に前記コンデンサを充電し前記コンデンサの両端電圧が予め設定された起動開始電圧に達すると前記起動スイッチがオフする起動部と、を備えた制御回路において、
前記起動スイッチをオンさせて前記コンデンサを充電させ、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧に達すると、前記発振駆動部にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御する発振起動制御部と、
前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧よりも低く、且つ、前記第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、前記コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう前記起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部と、
を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の制御回路に於いて、
前記スイッチング電源に異常が発生し前記スイッチング電源の異常情報としての異常信号が前記制御回路に入力された場合には、前記発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御させ、更に、前記起動補充制御部に対しては前記起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御切替部を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項３】
請求項２記載の制御回路に於いて、
前記制御切替部は、前記起動部に対して前記起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えることを特徴とする制御回路。
【請求項４】
請求項２又は３記載の制御回路に於いて、
前記制御切替部は、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、前記起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えることを特徴とする制御回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の制御回路に於いて、
前記スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、前記出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号を生成する微少負荷信号生成部と、
前記微少負荷信号生成部が生成した前記微少負荷信号が入力されると、前記第１設定電圧および前記第２設定電圧をそれぞれ所定値低下させる制御を行う設定値制御部と、
を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項６】
請求項５記載の制御回路に於いて、
前記微少負荷信号生成部は、前記スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流を検出し、前記スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、前記微少負荷信号を生成することを特徴とする制御回路。
【請求項１】
スイッチング電源のスイッチング制御に必要な電力源としての電荷を帯電するコンデンサを有する制御電源部が接続され、前記スイッチング電源のスイッチング発振駆動を行う発振駆動部と、前記発振駆動部によるスイッチング発振駆動の制御を起動開始させるための起動スイッチを有し前記起動スイッチがオンされる期間中に前記コンデンサを充電し前記コンデンサの両端電圧が予め設定された起動開始電圧に達すると前記起動スイッチがオフする起動部と、を備えた制御回路において、
前記起動スイッチをオンさせて前記コンデンサを充電させ、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧に達すると、前記発振駆動部にスイッチング発振駆動を開始させる制御を行い、前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が予め設定された第１設定電圧まで低下した場合にはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御する発振起動制御部と、
前記発振駆動部がスイッチング発振駆動を開始した後において、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧よりも低く、且つ、前記第１設定電圧よりも高く設定された第２設定電圧まで低下した場合、前記コンデンサの両端電圧が第２設定電圧より低下しないよう前記起動スイッチをオンオフさせるスイッチング制御を行う起動補充制御部と、
を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の制御回路に於いて、
前記スイッチング電源に異常が発生し前記スイッチング電源の異常情報としての異常信号が前記制御回路に入力された場合には、前記発振起動制御部に対してはスイッチング発振駆動を停止させるように前記発振駆動部を制御させ、更に、前記起動補充制御部に対しては前記起動スイッチのスイッチング制御を禁止する制御に切替える制御切替部を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項３】
請求項２記載の制御回路に於いて、
前記制御切替部は、前記起動部に対して前記起動スイッチをオフにさせておく制御に切替えることを特徴とする制御回路。
【請求項４】
請求項２又は３記載の制御回路に於いて、
前記制御切替部は、前記コンデンサの両端電圧が前記起動開始電圧より低い予め設定された第３設定電圧まで低下した場合、前記起動部に対して起動スイッチをオンさせる制御に切り替えることを特徴とする制御回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の制御回路に於いて、
前記スイッチング電源の出力電流が予め設定された所定の電流値以下である場合には、前記出力電流が所定値以下である情報を含む微少負荷信号を生成する微少負荷信号生成部と、
前記微少負荷信号生成部が生成した前記微少負荷信号が入力されると、前記第１設定電圧および前記第２設定電圧をそれぞれ所定値低下させる制御を行う設定値制御部と、
を備えたことを特徴とする制御回路。
【請求項６】
請求項５記載の制御回路に於いて、
前記微少負荷信号生成部は、前記スイッチング電源の主スイッチに流れるスイッチング電流を検出し、前記スイッチング電流が所定電流値以下の場合に、前記微少負荷信号を生成することを特徴とする制御回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０５５０５（Ｐ２０１２−１０５５０５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３９７１（Ｐ２０１０−２５３９７１）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]