特開 2015-228727 スイッチング電源装置及びそれを備えた表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-228727(P2015-228727A)

(43)【公開日】2015年12月17日

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置及びそれを備えた表示装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20151120BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-112944(P2014-112944)

(22)【出願日】2014年5月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000201113

【氏名又は名称】船井電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】人西 淳

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA02

5H730AA14

5H730AS01

5H730BB23

5H730BB43

5H730BB57

5H730DD04

5H730EE59

5H730FD01

5H730FF19

5H730FG05

5H730FG25

(57)【要約】

【課題】ロスを低減してトランスの唸り音を低減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１０は、一次巻線Ｎ１と二次巻線Ｎ２とを有するトランスＴｒと、一次巻線Ｎ１への入力電圧の印加をオンオフするＮチャネル型の電界効果トランジスタＱ４と、トランスＴｒの二次側の出力電圧に応じたフィードバック信号を生成するフィードバック部と、フィードバック信号に基づいて電界効果トランジスタＱ４を制御する電源制御ＩＣ１２と、を備え、フィードバック部はシャントレギュレータＳ１と、トランスＴｒの二次側に配置されてシャントレギュレータＳ１に流入する電流を可変する電流可変部１１とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
前記一次巻線への入力電圧の印加をオンオフするスイッチング素子と、
前記トランスの二次側の出力電圧に応じたフィードバック信号を生成するフィードバック部と、
前記フィードバック信号に基づいて前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、前記フィードバック部はシャントレギュレータと、前記トランスの二次側に配置されて前記シャントレギュレータに流入する電流を可変する電流可変部とを有するスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記電流可変部は、第１抵抗を有して前記シャントレギュレータに接続される第１電流通路と、第１抵抗の一端側で第１電流通路から分岐して第１抵抗の他端側で第１電流通路に合流する第２電流通路とを備え、
第２電流通路は第２抵抗と、第２電流通路の導通と遮断とを切り替えるスイッチとを有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

駆動対象を駆動する駆動回路と前記駆動回路を制御する駆動制御回路とに接続可能に構成され、前記駆動制御回路から前記駆動回路へ出力される制御信号に基づいて前記スイッチがオンオフされることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記駆動対象の駆動時に前記スイッチがオンされるとともに、前記駆動対象の駆動待機時に前記スイッチがオフされることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング電源装置。

【請求項5】

表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスイッチング電源装置とを備え、前記スイッチング電源装置の出力電圧に基づいて前記照明装置を駆動させることを特徴とする表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチング電源装置及びそれを備えた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、従来のスイッチング電源装置が開示されている。このスイッチング電源装置は、一次巻線及び二次巻線を有するトランスの一次側にスイッチング素子、電源ＩＣ、電流検出抵抗及びフォトカプラのフォトトランジスタが配置される。トランスの二次側にはシャントレギュレータ及びフォトカプラの発光ダイオードが配置される。

【0003】

上記構成のスイッチング電源装置において、電源をオンにすると、入力電圧はトランスの一次巻線及びスイッチング素子に入力され、スイッチング素子は電源ＩＣによりオン／オフ制御される。電源ＩＣからの駆動信号によりスイッチング素子はスイッチング動作する。スイッチング素子のスイッチング動作によりトランスの二次巻線に誘起された電圧が出力電圧となる。出力電圧は分圧後にシャントレギュレータのリファレンス端子に入力され、シャントレギュレータの内部の基準電圧値と比較される。そして、出力電圧の分圧値がシャントレギュレータの基準電圧値を超えた際に、フォトカプラがオンしてトランスの一次側へ信号をフィードバックする。これにより、出力電圧が一定に維持される。

【0004】

この時、電流検出抵抗はトランスに流れる電流を検出する。電流検出抵抗の抵抗値は従来よりも高く設定される。このため、軽負荷時ではトランスに一度に流れる電流値が低下する。これにより、トランスのコアの電磁力が弱くなり、軽負荷時のトランスの唸り音を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−２４４８７８号公報（第１０頁、第１１頁、第１図、第７図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１のスイッチング電源装置では電流検出抵抗の抵抗値を固定しているため、重負荷時には電流検出抵抗でのロスが大きくなる問題があった。

【0007】

本発明は、重負荷時のロスを低減できるとともに軽負荷時のトランスの唸り音を低減できるスイッチング電源装置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】

【0008】

上記目的を達成するために本発明のスイッチング電源装置は、
一次巻線と二次巻線とを有するトランスと、
前記一次巻線への入力電圧の印加をオンオフするスイッチング素子と、
前記トランスの二次側の出力電圧に応じたフィードバック信号を生成するフィードバック部と、
前記フィードバック信号に基づいて前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、前記フィードバック部はシャントレギュレータと、前記トランスの二次側に配置されて前記シャントレギュレータに流入する電流を可変する電流可変部とを有することを特徴としている。

【0009】

この構成によれば、フィードバック部により出力電圧が一定に維持される。また、電流可変部によって例えば軽負荷時にはシャントレギュレータに流入する電流を制限し、重負荷時には電流制限を解除する。

【0010】

また本発明は、上記構成のスイッチング電源装置において、前記電流可変部は、第１抵抗を有して前記シャントレギュレータに接続される第１電流通路と、第１抵抗の一端側で第１電流通路から分岐して第１抵抗の他端側で第１電流通路に合流する第２電流通路とを備え、第２電流通路は第２抵抗と、第２電流通路の導通と遮断とを切り替えるスイッチとを有すると好ましい。

【0011】

この構成によれば、スイッチをオフにすると第２電流通路が遮断されて、シャントレギュレータに流入する電流が制限される。一方、スイッチをオンにすると第２電流通路が導通し、シャントレギュレータに流入する電流の制限が解除される。

【0012】

また本発明は、上記構成のスイッチング電源装置において、駆動対象を駆動する駆動回路と前記駆動回路を制御する駆動制御回路とに接続可能に構成され、前記駆動制御回路から出力される制御信号に基づいて前記スイッチをオンオフすると好ましい。

【0013】

この構成によれば、駆動制御回路から駆動回路へ送信される制御信号に基づいてスイッチがオンオフされ、第２電流通路の導通と遮断とが切り替えられる。

【0014】

また本発明は、上記構成のスイッチング電源装置において、前記駆動対象の駆動時に前記スイッチをオンするとともに、前記駆動対象の駆動待機時に前記スイッチをオフすると好ましい。

【0015】

この構成によれば、駆動制御回路から駆動回路へ出力される制御信号により駆動対象が駆動制御される。駆動対象の駆動時（重負荷時）に、制御信号によりスイッチがオンされて第２電流通路が導通する。駆動制御回路から駆動回路へ制御信号が出力されていない場合（軽負荷時）にはスイッチはオフされて第２電流通路は遮断される。

【0016】

また本発明の表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明装置と、上記構成のスイッチング電源装置とを備え、前記スイッチング電源装置の出力電圧に基づいて前記照明装置を駆動させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、シャントレギュレータに流入する電流を可変する電流可変部を備えている。これにより、軽負荷時にはシャントレギュレータに流入する電流を制限してトランスの唸り音を低減することができる。また、重負荷時にはシャントレギュレータに流入する電流の制限を解除してロスを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置の正面図

【図2】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の回路構成図

【図3】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置のシャントレギュレータに流入するバイアス電流と伝達利得との関係を示す図

【図4】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の制御系の開ループ伝達関数の周波数特性を示す図

【図5A】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の重負荷時のフィードバック信号の発振波形を示す図

【図5B】図５ＡのＧ部の拡大図

【図5C】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の重負荷時のトランスのコアに発生する磁歪力の波形を示す図

【図6】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の重負荷時のトランスのコアに発生する磁歪力の周波数成分とエネルギーとの関係を示す図

【図7A】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の軽負荷時のフィードバック信号の発振波形を示す図

【図7B】図７ＡのＨ部の拡大図

【図7C】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の軽負荷時のトランスのコアに発生する磁歪力の波形を示す図

【図8】本発明の第１実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の軽負荷時のトランスのコアに発生する磁歪力の周波数成分とエネルギーとの関係を示す図

【図9】本発明の第２実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の回路構成図

【図10】本発明の第３実施形態のテレビジョン受像装置のスイッチング電源装置の回路構成図

【発明を実施するための形態】

【0019】

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態のテレビジョン受像装置を示す正面図である。テレビジョン受像装置１（表示装置）はラック７０等に設置される設置部２０により支持される本体部２を有し、ＴＶ放送信号を受信する。本体部２の前面には表示部３及び音声出力部４が設けられる。

【0020】

表示部３は液晶表示パネル３ａ（表示パネル）及びバックライト３ｂ（照明装置）を有する。バックライト３ｂは複数の棒状の冷陰極管（ＣＣＦＬ）から成り、液晶表示パネル３ａの長手方向に延びて液晶表示パネル３ａよりも後方に配される。バックライト３ｂが点灯され、液晶表示パネル３ａにＴＶ放送局から受信した映像信号に基づく映像が表示される。なお、冷陰極管に替えて、基板に実装したＬＥＤによりバックライト３ｂを構成してもよい。音声出力部４はスピーカから成り、音声等を出力する。

【0021】

本体部２の上面や側面には複数の操作ボタン（不図示）が配され、各操作ボタンの操作により本体部２への電源投入、チャンネルの変更、音声出力部４から出力される音量の調節等を行うことができる。

【0022】

また、本体部２はリモートコントローラ５０と赤外線やＢｌｕｅｔооｔｈ（登録商標）規格に従った無線通信を行い、リモートコントローラ５０によって遠隔操作される。

【0023】

テレビジョン受像装置１において、通常動作時（重負荷時）にはバックライト３ｂが駆動されて液晶表示パネル３ａにＴＶ放送信号に基づいた映像が表示され、音声出力部４から音声が出力される。これにより、使用者は放送番組を視聴することができる。

【0024】

また、テレビジョン受像装置１は高速起動スタンバイモード（軽負荷モード）を有する。高速起動スタンバイモードでは、主電源がオンされた状態でバックライト３ｂ及び音声出力部４の駆動が停止された駆動待機状態になっている。高速起動スタンバイモード時に、使用者が本体部２の操作ボタンやリモートコントローラ５０を操作すると、通常動作に素早く移行する。

【0025】

図２はスイッチング電源装置の回路構成図を示している。フライバック方式のスイッチング電源装置１０は本体部２に設けられ、本体部２に配されたバックライト駆動回路２０（駆動回路）及びメイン回路３０（駆動制御回路）に出力電圧Ｖｏｕｔを供給する。バックライト駆動回路２０はバックライト３ｂを駆動し、メイン回路３０はバックライト駆動回路２０を制御する。

【0026】

スイッチング電源装置１０は、トランスＴｒ、Ｎチャネル型の電界効果トランジスタＱ４（スイッチング素子）、電源制御ＩＣ１２（制御部）、フォトカプラＰ１、シャントレギュレータＳ１、電流可変部１１、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ７を有する。フォトカプラＰ１、シャントレギュレータＳ１、電流可変部１１、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ７はフィードバック部を構成する。

【0027】

トランスＴｒは一次側及び二次側にそれぞれ一次巻線Ｎ１及び二次巻線Ｎ２を有する。一次巻線Ｎ１の一端には直流電源Ｂが接続されて直流電圧である入力電圧Ｖｉｎが入力され、他端には電界効果トランジスタＱ４のドレインが接続される。二次巻線Ｎ２の一端は接地され、他端はダイオードＤ１のアノードに接続される。ダイオードＤ１のカソードには電解コンデンサＣ１の正極及び出力端子Ｔ１が接続され、電解コンデンサＣ１の負極は接地される。出力端子Ｔ１はバックライト駆動回路２０及びメイン回路３０に接続され、出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。

【0028】

電界効果トランジスタＱ４のソースは抵抗Ｒ９を介して接地され、ゲートは電源制御ＩＣ１２の出力端子ＯＵＴに接続される。

【0029】

電源制御ＩＣ１２はＰＷＭ回路から成り、ＯＵＴ端子、ＦＢ（フィードバック）端子及びＧＮＤ端子を有する。ＦＢ端子はフォトカプラＰ１のフォトトランジスタのコレクタに接続され、ＧＮＤ端子は接地線を介してフォトカプラＰ１のフォトトランジスタのエミッタに接続される。電源制御ＩＣ１２はＦＢ端子に入力されるフィードバック信号の電圧レベルに応じてパルス幅変調されたパルス信号を電界効果トランジスタＱ４への駆動信号としてＯＵＴ端子から出力する。

【0030】

電解コンデンサＣ１と出力端子Ｔ１との間には、分圧用の抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７が直列接続され、抵抗Ｒ７の一端は接地される。抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７との接続点には、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子が接続される。シャントレギュレータＳ１のカソード端子はフォトカプラＰ１の発光ダイオードのカソードに接続され、シャントレギュレータＳ１のアノード端子は接地される。

【0031】

また、シャントレギュレータＳ１のカソード端子はコンデンサＣ２の一端に接続され、コンデンサＣ２の他端には抵抗Ｒ６の一端が接続されるとともに抵抗Ｒ６の他端は抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ７に接続される。これにより、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ６とは直列接続される。

【0032】

抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ５との接続点には抵抗Ｒ８の一端が接続され、抵抗Ｒ８の他端にはトランジスタＱ３のコレクタが接続される。トランジスタＱ３のベースはメイン回路３０に接続され、エミッタは接地される。

【0033】

電流可変部１１は、第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂを有する。第１電流通路１１ａの一端（上流側）は出力端子Ｔ１に接続され、他端（下流側）はシャントレギュレータＳ１のカソード端子に接続される。第１電流通路１１ａは直列接続される抵抗Ｒ２（第１抵抗）及び抵抗Ｒ３（第１抵抗）を有する。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点にはフォトカプラＰ１の発光ダイオードのアノードが接続される。

【0034】

第２電流通路１１ｂは抵抗Ｒ２の一端側（上流側）で第１電流通路１１ａから分岐して抵抗Ｒ３の他端側（下流側）で第１電流通路１１ａに合流する。第２電流通路１１ｂは抵抗Ｒ１（第２抵抗）及びトランジスタＱ１（スイッチ）を有する。これにより、抵抗Ｒ１は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３と並列接続される。トランジスタＱ１のエミッタは第１電流通路１１ａに接続されるとともにコレクタは抵抗Ｒ１の一端に接続され、抵抗Ｒ１の他端は抵抗Ｒ３の他端側（下流側）に接続される。

【0035】

トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ４の一端に接続され、抵抗Ｒ４の他端にはトランジスタＱ２のコレクタが接続される。トランジスタＱ２のベースはメイン回路３０に接続され、エミッタは接地される。後述のように、トランジスタＱ２のオンオフによりトランジスタＱ１がオンオフし、トランジスタＱ１のオンオフにより第２電流通路１１ｂの導通と遮断とが切り替えられる。

【0036】

上記構成のスイッチング電源装置１０において、直流電源Ｂをオンにすると、入力電圧ＶｉｎはトランスＴｒの一次巻線Ｎ１と電界効果トランジスタＱ４に入力される。これにより、電界効果トランジスタＱ４は、電源制御ＩＣ１２のＯＵＴ端子からの出力によりオン／オフ制御される。

【0037】

電源制御ＩＣ１２からの駆動信号により電界効果トランジスタＱ４はスイッチング動作する。電界効果トランジスタＱ４のスイッチング動作によりトランスＴｒの二次巻線Ｎ２に誘起された電圧は、ダイオードＤ１及び電解コンデンサＣ１によって整流・平滑化された後に出力電圧Ｖｏｕｔとなる。出力電圧Ｖｏｕｔは出力端子Ｔ１から出力され、バックライト駆動回路２０及びメイン回路３０へ供給される。

【0038】

また、出力電圧Ｖｏｕｔは抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７とにより分圧され、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子に入力される。そして、シャントレギュレータＳ１は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７とによる出力電圧Ｖｏｕｔの分圧値と、シャントレギュレータＳ１の内部の基準電圧値とを比較し、その差に応じた電流を流す。

【0039】

これにより、出力電圧Ｖｏｕｔに応じてフォトカプラＰ１の発光ダイオードを流れる電流値が変化し、この電流値に対応する光が発光ダイオードから出射される。発光ダイオードの出射光は、フォトカプラＰ１のフォトトランジスタに入射される。この入射光に対応する電流がフォトトランジスタを流れ、フィードバック信号として電源制御ＩＣ１２のＦＢ端子に与えられる。

【0040】

例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ７との接続点の電圧が上昇し、シャントレギュレータＳ１への入力電圧が上昇し、より多くの電流を流そうとする。シャントレギュレータＳ１に流れる電流が増えると、フォトカプラＰ１の発光ダイオードに流れる電流も増え、発光ダイオードからの発光量も増える。発光ダイオードからの発光量が増えると、フォトカプラＰＣのフォトトランジスタを流れる電流も増える。

【0041】

電源制御ＩＣ１２は、発振周波数の三角波を内部で作成し、その三角波とＦＢ端子に与えられたフィードバック信号の電圧とを比較し、その比較結果に基づいてＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号（駆動信号）が電源制御ＩＣ１２のＯＵＴ端子から出力される。このように、電界効果トランジスタＱ４のスイッチング動作により、上昇した出力電圧Ｖｏｕｔが低下して出力電圧Ｖｏｕｔが一定に維持される。

【0042】

また、出力電圧Ｖｏｕｔが低下した場合には、電界効果トランジスタＱ４のスイッチング動作により、低下した出力電圧Ｖｏｕｔが上昇して出力電圧Ｖｏｕｔが一定に維持される。

【0043】

次に、電流可変部１１の動作について説明する。電流可変部１１は通常動作時（重負荷時）と高速起動スタンバイ時（軽負荷時）とで動作が異なっている。

【0044】

通常動作時において、メイン回路３０からバックライト駆動回路２０への制御信号ＢＬ‐ＳＷがＨｉｇｈとなって、トランジスタＱ２に入力される。これにより、トランジスタＱ２がオンされるとともにトランジスタＱ１もオンされて、第２電流通路１１ｂは導通される。

【0045】

したがって、通常動作時において、電流は第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの両方を通過することができる。これにより、シャントレギュレータＳ１のカソード端子には第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの両方を通過した電流が流入する。

【0046】

高速起動スタンバイ時には、メイン回路３０からバックライト駆動回路２０への制御信号ＢＬ‐ＳＷはＬｏｗとなる。このため、トランジスタＱ１、Ｑ２はオフになり、第２電流通路１１ｂには電流は流れない。すなわち、第２電流通路１１ｂは遮断される。

【0047】

以上のように、通常動作時には電流は第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの両方を通過し、高速起動スタンバイ時には第２電流通路１１ｂを通過せずに第１電流通路１１ａを通過する。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値をそれぞれＲａ〜Ｒｃとすると、第１電流通路１１ａの合成抵抗値はＲｂ＋Ｒｃとなり、第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの合成抵抗値はＲａ（Ｒｂ＋Ｒｃ）／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ）となる。すなわち、電流通路１１ａの合成抵抗値は、第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの合成抵抗値よりも大きい。電圧は一定であることから、高速起動スタンバイ時にシャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入する電流（バイアス電流）は、通常動作時のシャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入する電流よりも少なくなる。すなわち、電流可変部１１は抵抗値を変えることにより、高速起動スタンバイ時にシャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入する電流を制限する。

【0048】

図３は、シャントレギュレータＳ１のバイアス電流と伝達利得との関係を示す図である。縦軸は、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子とカソード端子との間の伝達利得の大きさを示す。シャントレギュレータＳ１のカソード端子側及びリファレンス端子側の電圧をそれぞれＶｃ及びＶｒとすると、伝達利得はΔＶｃ／ΔＶｒで表される。横軸は、シャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入するバイアス電流の大きさを示す。

【0049】

図３に示すように、シャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入するバイアス電流が小さくなるほど、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子とカソード端子との間の伝達利得は小さくなる。したがって、高速起動スタンバイ時には電流可変部１１によって通常動作時よりも伝達利得が小さくなる。

【0050】

図４は、制御系の開ループ伝達関数の周波数特性を示すボード線図である。ここで、制御系の開ループ伝達関数とは、フィードバック部によるフィードバック制御系の一巡伝達関数を示す。縦軸は開ループ伝達利得の大きさを示し、横軸は周波数の大きさを示している。実線Ａ及び実線Ｂはそれぞれ通常動作時及び高速起動スタンバイ時の開ループ伝達利得の変化を示している。

【0051】

また、矢印Ｘ及び矢印Ｙは、それぞれ高速起動スタンバイ時及び通常動作時に有効に制御できる周波数帯域を示している。なお、フィードバック部はフィードバック制御系のため、通常動作時の開ループ伝達利得が０ｄＢの時の周波数（実線Ａと横軸との交点）までが通常動作時に有効に制御できる周波数帯域Ｙとなり、高速起動スタンバイ時の開ループ伝達利得が０ｄＢの時の周波数（実線Ｂと横軸との交点）までが高速起動スタンバイ時に有効に制御できる周波数帯域Ｘとなる。

【0052】

図３に示すように、シャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入するバイアス電流が減少するのに従って、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子とカソード端子との間の伝達利得が減少する。すなわち、前述したように、高速起動スタンバイ時には電流可変部１１によって通常動作時よりもシャントレギュレータＳ１のカソード端子に流入するバイアス電流が小さくなり、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子とカソード端子との間の伝達利得が小さくなる。

【0053】

そして、シャントレギュレータＳ１のリファレンス端子とカソード端子との間の伝達利得が減少すると、図４に示すように制御系（フィードバック制御系）の開ループ伝達利得も減少する。すなわち、図４の実線Ｂの高速起動スタンバイ時には実線Ａの通常動作時よりも開ループ伝達利得が小さくなる。この結果、高速起動スタンバイ時に有効に制御できる周波数帯域Ｘは、通常動作時に有効に制御できる周波数帯域Ｙよりも狭くなる。

【0054】

図５Ａは通常動作時の電源制御ＩＣ１２のフィードバック信号の波形を示し、図５Ｂは図５ＡのＧ部の拡大図を示している。図５ＣはトランスＴｒのコアに発生する磁歪力の波形を示している。図４に示すように、通常動作時の有効に制御できる周波数帯域Ｙは高速起動スタンバイ時よりも広くなる。このため、通常動作時には電源制御ＩＣ１２のフィードバック信号の波形は矩形になるとともに、トランスＴｒのコアに発生する磁歪力の波形も矩形になる。これにより、トランスＴｒのコアに発生する磁歪力はフィードバック信号の周期に合わせて可聴周波数で間歇的に繰り返して発生し、一次巻線Ｎ１及びコアを振動させる。これにより、トランスＴｒに唸り音が発生する。

【0055】

図６は、通常動作時のトランスＴｒのコアに発生する磁歪力の周波数成分とエネルギーとの関係を示す図である。縦軸はトランスＴｒのコアに作用するエネルギーの大きさを示し、横軸は周波数を示している。エネルギーが大きくなるほど、磁歪によるコアの収縮が大きくなる。矢印Ｅは各周波数成分におけるエネルギーの大きさを示し、実線Ｃは周波数成分に対するエネルギーの大きさの変化を示している。周波数が大きくなるほどエネルギーは減少する。

【0056】

図７Ａは高速起動スタンバイ時の電源制御ＩＣ１２のフィードバック信号の波形を示し、図７Ｂは図７ＡのＨ部の拡大図を示している。図７ＣはトランスＴｒのコアに発生する磁歪力の波形を示している。

【0057】

図４に示すように、フィードバック部において高速起動スタンバイ時に有効に制御できる周波数帯域Ｘは、通常動作時に有効に制御できる周波数帯域Ｙよりも狭くなる。すなわち、電流可変部１１により高速起動スタンバイ時には有効に制御できる周波数帯域の狭小化が生じる。この時、一部の周波数成分は周波数帯域の狭小化に追従できない。このため、通常動作時とは異なり、高速起動スタンバイ時には図７Ａに示すように電源制御ＩＣ１２のフィードバック信号の波形は矩形波の角部分を丸ませた波形（矩形波を鈍らせた波形）になる。同様に、図７Ｃに示すように、高速起動スタンバイ時にはトランスＴｒのコアに発生する磁歪力の波形も矩形波の角部分を丸ませた波形（矩形波を鈍らせた波形）になる。

【0058】

図８は、高速起動スタンバイ時のトランスＴｒのコアに発生する磁歪力の周波数成分とエネルギーとの関係を示す図である。縦軸はトランスＴｒのコアに作用するエネルギーの大きさを示し、横軸は周波数を示している。エネルギーが大きくなるほど、磁歪によるコアの収縮が大きくなる。矢印Ｆは各周波数成分におけるエネルギーの大きさを示し、破線Ｄは周波数成分に対するエネルギーの大きさの変化を示している。

【0059】

通常動作時（図６参照）と同様に、高速起動スタンバイ時にも周波数が大きくなるほどエネルギーが減少する。また、高速起動スタンバイ時（破線Ｄ）では、通常動作時（実線Ｃ）よりも磁歪力の高調波成分が減少する。これにより、人体の耳に聞こえやすい周波数帯域（２ｋＨｚ〜３ｋＨｚ）のノイズ成分を減少させることができる。したがって、高速起動スタンバイ時のトランスＴｒの唸り音を低減することができる。その結果、高速起動スタンバイ時のように比較的静かな環境において、トランスＴｒの唸り音による不快感を軽減することができる。

【0060】

なお、通常動作時には、音声出力部４から音声が出力されているため、トランスＴｒの唸り音はマスクされる。このため、通常動作時にトランスＴｒの唸り音を低減しなくとも大きな支障はない。また、通常動作時には電流可変部１１によって第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂの両方に電流を流すことができるため、抵抗によるロスを低減することができる。

【0061】

本実施形態によると、トランスＴｒの一次巻線Ｎ１への入力電圧Ｖｉｎの印加をオンオフする電界効果トランジスタＱ４（スイッチング素子）と、トランスＴｒの二次側の出力電圧Ｖｏｕｔに応じたフィードバック信号を生成するフィードバック部と、フィードバック信号に基づいて電界効果トランジスタＱ４を制御する電源制御ＩＣ１２とを備える。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔを一定にすることができる。したがって、メイン回路３０及びバックライト駆動回路２０に安定して出力電圧Ｖｏｕｔを供給することができる。

【0062】

また、シャントレギュレータＳ１に流入する電流を可変する電流可変部１１を設けている。これにより、電流可変部１１によりシャントレギュレータＳ１に流入する電流を少なくする（制限する）と、トランスＴｒのコアの振動の周波数の高調波成分が減少する。したがって、トランスＴｒの唸り音を低減することができる。

【0063】

一方、電流可変部１１によりシャントレギュレータＳ１に流入する電流を多くすると、シャントレギュレータＳ１に流入する電流を少なくする（制限する）場合よりも抵抗によるロスを低減することができる。したがって、電流効率の高いスイッチング電源装置１０を容易に実現することができる。

【0064】

また、電流可変部１１は、直列接続された抵抗Ｒ２（第１抵抗）及び抵抗Ｒ３（第１抵抗）を有してシャントレギュレータＳ１に接続される第１電流通路１１ａと、抵抗Ｒ２の上流側で第１電流通路１１ａから分岐して抵抗Ｒ３の下流側で第１電流通路１１ａに合流する第２電流通路１１ｂとを備え、第２電流通路１１ｂは抵抗Ｒ１（第２抵抗）と、第２電流通路１１ｂの導通と遮断とを切り替えるトランジスタＱ１（スイッチ）とを有する。

【0065】

これにより、シャントレギュレータＳ１に流入する電流を制限する場合にはトランジスタＱ１をオフにすると、第２電流通路１１ｂが遮断される。シャントレギュレータＳ１に流入する電流の制限を解除する場合にはトランジスタＱ１をオンにすると、第２電流通路１１ｂが導通される。したがって、シャントレギュレータＳ１に流入する電流の制限及び制限解除を容易に行うことができる。

【0066】

また、メイン回路３０からバックライト駆動回路２０へ出力される制御信号ＢＬ−ＳＷに基づいてトランジスタＱ１がオンオフされる。これにより、シャントレギュレータＳ１に流入する電流の制限及び制限解除を簡単な構成で実現することができる。

【0067】

また、バックライト３ｂ（駆動対象）の駆動待機時（高速起動スタンバイ時）にトランジスタＱ１がオフされるため、シャントレギュレータＳ１に流入する電流を容易に制限することができる。一方、バックライト３ｂの駆動時（通常動作時）にはトランジスタＱ１がオンされる。これにより、通常動作時にはシャントレギュレータＳ１に流入する電流の制限を容易に解除することができる。

【0068】

また、バックライト駆動回路２０はスイッチング電源装置１０に接続されているため、安定してバックライト３ｂを駆動させることができる。

【0069】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は第２実施形態のスイッチング電源装置の回路構成を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図８に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態のスイッチング電源装置１０はトランスＴｒの二次側の回路トポロジーが第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

【0070】

本実施形態のスイッチング電源装置１０はフォワード方式により回路構成されている。
トランスＴｒの二次巻線Ｎ２の一端はダイオードＤ１のアノードに接続され、他端は接地される。ダイオードＤ１のカソードはダイオードＤ２のカソード及び磁心入りコイルＬ１の一端に接続され、磁心入りコイルＬ１の他端は電解コンデンサＣ１の正極及び出力端子Ｔ１に接続されるとともに電解コンデンサＣ１の負極は接地される。

【0071】

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スイッチング電源装置１０をフォワード方式により構成するため、小電力から大電力まで幅広い用途に使用することができる。また、低電圧・大電流の用途に適用した場合でも高い変換効率を得ることができる。

【0072】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は第３実施形態のスイッチング電源装置の回路構成を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図８に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態のスイッチング電源装置１０は電流可変部１１の構成が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

【0073】

本実施形態の電流可変部１１は第１電流通路１１ａ及び第２電流通路１１ｂに加えて、第３電流通路１１ｃを有する。第３電流通路１１ｃは抵抗Ｒ２の上流側で第１電流通路１１ａから分岐して抵抗Ｒ３の下流側で第１電流通路１１ａに合流する。この時、第２電流通路１１ｂ及び第３電流通路１１ｃは並列に設けられる。

【0074】

第３電流通路１１ｃは直列接続される抵抗Ｒ１０及びトランジスタＱ５を有する。抵抗Ｒ１０の一端はトランジスタＱ５のコレクタに接続され、他端は抵抗Ｒ１に接続される。トランジスタＱ５のエミッタは電解コンデンサＣ１に接続されるとともにベースは抵抗Ｒ１１の一端に接続され、抵抗Ｒ１１の他端はトランジスタＱ６のコレクタに接続される。トランジスタＱ６のベースはメイン回路３０に接続され、エミッタは接地される。

【0075】

上記構成のスイッチング電源装置１０において、メイン回路３０からの信号によりトランジスタＱ５、Ｑ６はオンオフされる。トランジスタＱ６がオンされるとトランジスタＱ５がオンして第３電流通路１１ｃは導通する。トランジスタＱ６がオフされるとトランジスタＱ５がオフされて第３電流通路１１ｃは遮断される。これにより、通常動作時には第１電流通路１１ａ〜第３電流通路１１ｃに電流を流すとともに、高速起動スタンバイ時には第２電流通路１１ｂ及び第３電流通路１１ｃを遮断して第１電流通路１１ａに電流を流し、他の状態（例えば、表示部３の液晶表示パネル３ａが非表示の状態で、録画装置で放送番組等を録画している場合等）では例えば第２電流通路１１ｂを遮断して第１電流通路１１ａ及び第３電流通路１１ｃに電流を流すことができる。これにより、上記他の状態では電流可変部１１によって通常動作時よりもシャントレギュレータＳ１に流入する電流を制限してトランスＴｒの唸り音を低減することができる。

【0076】

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、電流可変部１１は第２電流通路１１ｂと並列に接続される第３電流通路１１ｃを有し、第３電流通路１１ｃはトランジスタＱ５、Ｑ６のオンオフにより導通と遮断とが切り替えられる。これにより、通常動作時と高速起動スタンバイ時との間の中間状態（例えば、表示部３の液晶表示パネル３ａが非表示の状態で、録画装置で放送番組等を録画している場合等）でもトランスＴｒの唸り音を低減することができる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明によると、スイッチング電源装置及びそれを備えた表示装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0078】

１ テレビジョン受像装置
２ 本体部
３ 表示部
３ａ 液晶表示パネル（表示パネル）
３ｂ バックライト（照明装置、駆動対象）
１０ スイッチング電源装置
１１ 電流可変部
１１ａ 第１電流通路
１１ｂ 第２電流通路
１１ｃ 第３電流通路
１２ 電源制御ＩＣ（制御部）
２０ バックライト駆動回路
３０ メイン回路
Ｑ１ トランジスタ（スイッチ）
Ｑ４ 電界効果トランジスタ（スイッチング素子）
Ｔｒ トランス
Ｎ１ 一次巻線
Ｎ２ 二次巻線
Ｒ１ 抵抗（第２抵抗）
Ｒ２、Ｒ３ 抵抗（第１抵抗）
Ｐ１ フォトカプラ
Ｓ１ シャントレギュレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】