特許第5748276号(P5748276)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5748276
(24)【登録日】2015年5月22日
(45)【発行日】2015年7月15日
(54)【発明の名称】スイッチング電源の制御回路
(51)【国際特許分類】
   H02M 3/28 20060101AFI20150625BHJP
【FI】
   H02M3/28 H
【請求項の数】7
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2011-171155(P2011-171155)
(22)【出願日】2011年8月4日
(65)【公開番号】特開2013-38857(P2013-38857A)
(43)【公開日】2013年2月21日
【審査請求日】2014年4月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002037
【氏名又は名称】新電元工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122426
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 清志
(72)【発明者】
【氏名】品川 盛治
(72)【発明者】
【氏名】岡田 洋一
(72)【発明者】
【氏名】久田 茂
【審査官】 下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】 特開2005−137160(JP,A)
【文献】 特開2004−072992(JP,A)
【文献】 国際公開第2011/065024(WO,A1)
【文献】 特開2009−017629(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02M 3/28
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
スイッチング電源に設けられたスイッチ素子をスイッチング制御して、必要な出力電圧に入力電圧から変換制御させる制御回路であって、
前記制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間に前記スイッチ素子をスイッチング制御する制御手段と、
通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードにおいて、前記スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線の巻線電圧に基づいて、前記制御手段への制御電力の供給を制御する電力供給制御手段と、を備え、
前記電力供給制御手段は、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、予め定められた第1の閾値電圧まで上昇した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を停止し、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、前記第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧まで低下した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を開始し、
前記制御手段には、前記制御電力として、前記制御巻線の巻線電圧が供給されるとともに、前記制御巻線の巻線電圧が前記制御回路において予め定められた起動電圧以下であれば、前記スイッチング電源に設けられた起動回路から電力が供給され、
前記制御手段は、予め定められた上限オン幅を上限として時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くするソフトスタート制御と、前記制御巻線の巻線電圧が前記起動電圧以下になると前記ソフトスタート制御の初期化を行う初期化制御と、を行い、
前記制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、当該ソフトスタート制御を行う時間を制御するソフトスタート制御手段を備え、
前記ソフトスタート制御手段は、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が当該上限回数未満である場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くすることを特徴とするスイッチング電源の制御回路。
【請求項2】
スイッチング電源に設けられたスイッチ素子をスイッチング制御して、必要な出力電圧に入力電圧から変換制御させる制御回路であって、
前記制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間に前記スイッチ素子をスイッチング制御する制御手段と、
通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードにおいて、前記スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線の巻線電圧に基づいて、前記制御手段への制御電力の供給を制御する電力供給制御手段と、を備え、
前記電力供給制御手段は、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、予め定められた第1の閾値電圧まで上昇した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を停止し、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、前記第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧まで低下した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を開始し、
前記制御手段には、前記制御電力として、前記制御巻線の巻線電圧が供給されるとともに、前記制御巻線の巻線電圧が前記制御回路において予め定められた起動電圧以下であれば、前記スイッチング電源に設けられた起動回路から電力が供給され
前記制御手段は、予め定められた上限オン幅を上限として時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くするソフトスタート制御と、前記制御巻線の巻線電圧が前記起動電圧以下になると前記ソフトスタート制御の初期化を行う初期化制御と、を行い、
前記制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、当該ソフトスタート制御を行う時間を制御するソフトスタート制御手段を備え、
前記ソフトスタート制御手段は、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードで前記スイッチング電源を起動させる場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くすることを特徴とするスイッチング電源の制御回路。
【請求項3】
スイッチング電源に設けられたスイッチ素子をスイッチング制御して、必要な出力電圧に入力電圧から変換制御させる制御回路であって、
前記制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間に前記スイッチ素子をスイッチング制御する制御手段と、
通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードにおいて、前記スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線の巻線電圧に基づいて、前記制御手段への制御電力の供給を制御する電力供給制御手段と、を備え、
前記電力供給制御手段は、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、予め定められた第1の閾値電圧まで上昇した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を停止し、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、前記第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧まで低下した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を開始し、
前記制御手段には、前記制御電力として、前記制御巻線の巻線電圧が供給されるとともに、前記制御巻線の巻線電圧が前記制御回路において予め定められた起動電圧以下であれば、前記スイッチング電源に設けられた起動回路から電力が供給され、
前記制御手段は、予め定められた上限オン幅を上限として時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くするソフトスタート制御と、前記制御巻線の巻線電圧が前記起動電圧以下になると前記ソフトスタート制御の初期化を行う初期化制御と、を行い、
前記制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、当該ソフトスタート制御を行う時間を制御するソフトスタート制御手段を備え、
前記ソフトスタート制御手段は、
前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が当該上限回数未満である場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くするとともに、
前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードで前記スイッチング電源を起動させる場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くすることを特徴とするスイッチング電源の制御回路。
【請求項4】
前記第1の閾値電圧および前記第2の閾値電圧は、前記起動電圧より高く設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のスイッチング電源の制御回路。
【請求項5】
前記制御手段と、前記電力供給制御手段と、前記ソフトスタート制御手段とは、一体に形成されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のスイッチング電源の制御回路。
【請求項6】
前記スイッチング電源は、直列接続された2つのスイッチ素子の接続点に、当該スイッチング電源に設けられたトランスの1次巻線とキャパシタとが直列接続された電流共振型のスイッチング電源であって、
前記制御手段は、前記スタンバイモードおいて、前記2つのスイッチ素子のそれぞれのオン幅を互いに異ならせることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のスイッチング電源の制御回路。
【請求項7】
スイッチング電源に設けられたスイッチ素子をスイッチング制御して、必要な出力電圧に入力電圧から変換制御させる制御回路であって、
前記制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間に前記スイッチ素子をスイッチング制御する制御手段と、
通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードにおいて、前記スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線の巻線電圧に基づいて、前記制御手段への制御電力の供給を制御する電力供給制御手段と、を備え、
前記電力供給制御手段は、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、予め定められた第1の閾値電圧まで上昇した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を停止し、
前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、前記第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧まで低下した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を開始し、
前記スイッチング電源は、直列接続された2つのスイッチ素子の接続点に、当該スイッチング電源に設けられたトランスの1次巻線とキャパシタとが直列接続された電流共振型のスイッチング電源であって、
前記制御手段は、前記スタンバイモードおいて、前記2つのスイッチ素子のそれぞれのオン幅を互いに異ならせることを特徴とするスイッチング電源の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチング電源の制御回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、スイッチング電源は、スイッチ素子をスイッチングさせることで、入力された電圧を所望の電圧に変換して出力する。
【0003】
このスイッチング電源において、スタンバイモードでスイッチ素子をバースト制御する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示されているスイッチング電源によれば、スタンバイモードにおいて、スイッチ素子をスイッチングさせるスイッチング期間と、スイッチ素子のスイッチングを一時停止させるスイッチング休止期間と、が交互に繰り返される。このため、スタンバイモードにおいて、単位時間当たりのスイッチング回数を減らすことができるので、単位時間当たりのスイッチング損失を削減できる。したがって、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力を低減できる。
【0004】
また、上述のスイッチ素子としてハイサイドスイッチ素子とローサイドスイッチ素子が設けられているスイッチング電源において、バースト制御を行っている期間に、ハイサイドスイッチ素子のオン幅と、ローサイドスイッチ素子のオン幅と、を異なったオン幅にする非対称制御手法も提案されている(例えば、特許文献2に参照)。特許文献2に示されているスイッチング電源によれば、バースト制御を行っている期間における励磁電流ピークを抑制できる。このため、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2009−189108号公報
【特許文献2】特開2010−206949号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、特許文献1や特許文献2には、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力を低減する手法が示されている。しかしながら、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をより一層低減することが要請されていた。
【0007】
上述の課題を鑑み、本発明は、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をより一層低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1) 本発明は、スイッチング電源(例えば、図1のスイッチング電源AAに相当)に設けられたスイッチ素子(例えば、図1のスイッチ素子Q1、Q2に相当)をスイッチング制御して、必要な出力電圧に入力電圧から変換制御させる制御回路(例えば、図1の制御回路1に相当)であって、前記制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間に前記スイッチ素子をスイッチング制御する制御手段(例えば、図1の制御部10に相当)と、通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードにおいて、前記スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線(例えば、図1の補助巻線W2に相当)の巻線電圧に基づいて、前記制御手段への制御電力の供給を制御する電力供給制御手段(例えば、図1の間欠制御部20に相当)と、を備え、前記電力供給制御手段は、前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧(例えば、図2の巻線電圧VW2に相当)が、予め定められた第1の閾値電圧(例えば、図2の第1の閾値電圧VONに相当)まで上昇した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を停止し、前記スタンバイモードにおいて、前記制御巻線の巻線電圧が、前記第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧(例えば、図2の第2の閾値電圧VOFFに相当)まで低下した場合には、前記制御手段への制御電力の供給を開始することを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0009】
ここで、スタンバイモードにおいて、上述のスイッチング休止期間では、スイッチ素子のスイッチングを一時停止させるため、スイッチ素子のスイッチング制御が不要である。
【0010】
そこで、この発明によれば、スイッチング電源の制御回路に、制御手段および電力供給制御手段を設けた。そして、制御手段により、制御回路を動作させるのに必要な制御電力が供給されている期間にスイッチ素子をスイッチング制御することとした。また、電力供給制御手段により、スタンバイモードにおいて、スイッチング電源に設けられたコイルの制御巻線の巻線電圧に基づいて、制御手段への制御電力の供給を制御することとした。具体的には、スタンバイモードにおいて、制御巻線の巻線電圧が第1の閾値電圧まで上昇した場合には、電力供給制御手段により、制御手段への制御電力の供給を停止し、制御巻線の巻線電圧が第1の閾値電圧よりも低い第2の閾値電圧まで低下した場合には、電力供給制御手段により、制御手段への制御電力の供給を開始することとした。
【0011】
このため、スタンバイモードにおいて、電力供給制御手段により制御手段への制御電力の供給が開始されると、スイッチング期間となり、出力電圧が上昇し、制御巻線の巻線電圧も上昇する。そして、制御巻線の巻線電圧が第1の閾値電圧まで上昇すると、電力供給制御手段により制御手段への制御電力の供給が停止され、制御手段によるスイッチ素子のスイッチング制御が停止される。これによれば、スイッチング休止期間となり、出力電圧が低下し、制御巻線の巻線電圧も低下する。そして、制御巻線の巻線電圧が第2の閾値電圧まで低下すると、電力供給制御手段により制御手段への制御電力の供給が再開され、再度、スイッチング期間となる。
【0012】
以上より、スタンバイモードにおいて、スイッチング期間とスイッチング休止期間とが交互に繰り返される。このため、スタンバイモードにおいて、スイッチング電源に設けられたスイッチ素子をバースト制御することができる。
【0013】
また、スイッチ素子のスイッチング制御が不要であるスイッチング休止期間では、制御手段への制御電力の供給が停止される。このため、スイッチング休止期間における制御手段の消費電力を低減できるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をより一層低減できる。
【0014】
なお、電力供給制御手段による制御手段への制御電力の供給の制御を、制御巻線の巻線電圧に基づいて行うのではなく、仮に出力電圧に基づいて行っても、上述のようにスイッチ素子をバースト制御することができ得る。しかしながら、出力電圧の供給される負荷の負荷状態が変化すると、出力電圧も変化する。このため、電力供給制御手段による制御手段への制御電力の供給の制御を、出力電圧に基づいて行ってしまうと、スタンバイモードにおいて、負荷が必要としている電力よりも大きな電力が、スイッチング電源から出力されてしまうおそれがある。
【0015】
ところが、この発明によれば、上述のように、電力供給制御手段による制御手段への制御電力の供給の制御を、制御巻線の巻線電圧に基づいて行う。出力電圧の供給される負荷の負荷状態が変化したことによる影響は、出力電圧と比べて、制御巻線の巻線電圧の方が小さいため、スタンバイモードにおいて、負荷の負荷状態の変化の影響を小さくすることができる。このため、負荷が必要としている電力よりも大きな電力がスイッチング電源から出力されてしまうのを防止できる。
【0016】
(2) 本発明は、(1)のスイッチング電源の制御回路について、前記制御手段には、前記制御電力として、前記制御巻線の巻線電圧が供給されるとともに、前記制御巻線の巻線電圧が前記制御回路において予め定められた起動電圧(例えば、図2の起動電圧VSTARTに相当)以下であれば、前記スイッチング電源に設けられた起動回路(例えば、図1の起動回路部40に相当)から電力が供給されることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0017】
この発明によれば、(1)のスイッチング電源の制御回路において、制御手段には、制御電力として、制御巻線の巻線電圧が供給されることとした。また、制御巻線の巻線電圧が起動電圧以下であれば、制御電力として、スイッチング電源に設けられた起動回路からも電力が供給されることとした。
【0018】
このため、スタンバイモードにおいて、制御巻線の巻線電圧が仮に起動電圧以下にまで低下してしまった場合には、起動回路から制御手段に電力を供給して、制御手段に供給される制御電力が不足してしまうのを防止できる。したがって、スタンバイモードにおいて、制御巻線の巻線電圧が起動電圧以下にまで低下してしまっても、制御手段を動作させて、スイッチ素子のバースト制御を継続することができる。
【0019】
(3) 本発明は、(2)のスイッチング電源の制御回路について、前記第1の閾値電圧および前記第2の閾値電圧は、前記起動電圧より高く設定されることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0020】
この発明によれば、(2)のスイッチング電源の制御回路において、第1の閾値電圧および第2の閾値電圧を、起動電圧より高く設定することとした。
【0021】
ここで、スタンバイモードでは、制御巻線の巻線電圧は、上述のように第1の閾値電圧と第2の閾値電圧との間で遷移するため、起動電圧以下にはならない。このため、スイッチング休止期間になるたびに起動回路が動作してしまうのを防止して、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【0022】
(4) 本発明は、(2)または(3)のスイッチング電源の制御回路について、前記制御手段は、予め定められた上限オン幅を上限として時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くするソフトスタート制御と、前記制御巻線の巻線電圧が前記起動電圧以下になると前記ソフトスタート制御の初期化を行う初期化制御と、を行い、前記制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、当該ソフトスタート制御を行う時間を制御するソフトスタート制御手段(例えば、図1のソフトスタート制御部30に相当)を備え、前記ソフトスタート制御手段は、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数(例えば、後述の1回に相当)に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が当該上限回数未満である場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くすることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0023】
ここで、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が上限回数未満である場合と比べて、出力電圧の電圧レベルが確立されているため、ソフトスタート期間を短く設定できる。
【0024】
そこで、この発明によれば、(1)〜(3)のいずれかのスイッチング電源の制御回路において、制御手段によりソフトスタート制御および初期化制御を行うこととした。ソフトスタート制御では、予め定められた上限オン幅を上限として、時間が経過するに従ってスイッチ素子のオン幅を広くすることとした。また、制御巻線の巻線電圧が起動電圧以下になると、初期化制御を行って、ソフトスタート制御の初期化を行うこととした。また、ソフトスタート制御手段を設け、このソフトスタート制御手段により、制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従ってスイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、ソフトスタート制御を行う時間を制御することとした。具体的には、ソフトスタート制御手段により、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が上限回数未満である場合と比べて、ソフトスタート制御を行う時間を短くすることとした。
【0025】
このため、スイッチング期間においてソフトスタート制御を行うと、時間が経過するに従ってスイッチ素子のスイッチング周波数が低くなるため、上述のように出力電圧および制御巻線の巻線電圧が上昇する。そして、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、短時間でソフトスタート制御が終了する。これによれば、制御巻線の巻線電圧が第1の閾値電圧まで上昇する時間が、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が上限回数未満である場合と比べて短くなる。したがって、スタンバイモードにおいて、1回あたりのスイッチング期間の継続時間が短くなるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【0026】
また、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が上限回数未満である場合においては、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間と比べて、長めにソフトスタート制御を行うことができる。このため、スタンバイモードに切り替わった直後において、共振はずれが発生してしまうのを防止できる。
【0027】
(5) 本発明は、(2)〜(4)のいずれかのスイッチング電源の制御回路について、前記制御手段は、予め定められた上限オン幅を上限として時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くするソフトスタート制御と、前記制御巻線の巻線電圧が前記起動電圧以下になると前記ソフトスタート制御の初期化を行う初期化制御と、を行い、前記制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従って前記スイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、当該ソフトスタート制御を行う時間を制御するソフトスタート制御手段(例えば、図1のソフトスタート制御部30に相当)を備え、前記ソフトスタート制御手段は、前記スタンバイモードに切り替わった後に前記ソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数(例えば、後述の1回に相当)に達してから、当該スタンバイモードが終了するまでの間においては、前記スタンバイモードで前記スイッチング電源を起動させる場合と比べて、前記ソフトスタート制御を行う時間を短くすることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0028】
ここで、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、スタンバイモードでスイッチング電源を起動させる場合と比べて、出力電圧の電圧レベルが確立されているため、ソフトスタート期間を短く設定できる。
【0029】
そこで、この発明によれば、(2)〜(4)のいずれかのスイッチング電源の制御回路において、制御手段によりソフトスタート制御および初期化制御を行うこととした。ソフトスタート制御では、予め定められた上限オン幅を上限として、時間が経過するに従ってスイッチ素子のオン幅を広くすることとした。また、制御巻線の巻線電圧が起動電圧以下になると、初期化制御を行って、ソフトスタート制御の初期化を行うこととした。また、ソフトスタート制御手段を設け、このソフトスタート制御手段により、制御手段によるソフトスタート制御時に、時間が経過するに従ってスイッチ素子のオン幅を広くする度合いを制御して、ソフトスタート制御を行う時間を制御することとした。具体的には、ソフトスタート制御手段により、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、スタンバイモードでスイッチング電源を起動させる場合と比べて、ソフトスタート制御を行う時間を短くすることとした。
【0030】
このため、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間においては、短時間でソフトスタート制御が終了する。これによれば、制御巻線の巻線電圧が第1の閾値電圧まで上昇する時間が、スタンバイモードでスイッチング電源を起動させる場合と比べて短くなる。したがって、スタンバイモードにおいて、1回あたりのスイッチング期間の継続時間が短くなるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【0031】
また、スタンバイモードでスイッチング電源を起動させる場合においては、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が予め定められた上限回数に達してから、スタンバイモードが終了するまでの間と比べて、長めにソフトスタート制御を行うことができる。このため、スタンバイモードに切り替わった直後において、共振はずれが発生してしまうのを防止できる。
【0032】
(6) 本発明は、(4)または(5)のスイッチング電源の制御回路について、前記制御手段と、前記電力供給制御手段と、前記ソフトスタート制御手段とは、一体に形成されることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0033】
この発明によれば、(4)または(5)のスイッチング電源の制御回路において、制御手段と電力供給制御手段とソフトスタート制御手段とを、一体に形成することとした。
【0034】
このため、制御回路を小型化できる。また、制御手段と電力供給制御手段とソフトスタート制御手段とを、例えば1つのチップに搭載することで、基板の配線パターンを減少させてノイズの発生を抑制でき、スイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【0035】
(7) 本発明は、(1)〜(6)のいずれかのスイッチング電源の制御回路について、前記スイッチング電源は、直列接続された2つのスイッチ素子(例えば、図1のスイッチ素子Q1、Q2に相当)の接続点に、当該スイッチング電源に設けられたトランスの1次巻線(例えば、図1の1次巻線W1に相当)とキャパシタ(例えば、図1のキャパシタC1に相当)とが直列接続された電流共振型のスイッチング電源であって、前記制御手段は、前記スタンバイモードおいて、前記2つのスイッチ素子のそれぞれのオン幅を互いに異ならせることを特徴とするスイッチング電源の制御回路を提案している。
【0036】
この発明によれば、(1)〜(6)のいずれかのスイッチング電源の制御回路において、前記スイッチング電源は、電流共振型のスイッチング電源であり、直列接続された2つのスイッチ素子の接続点に、トランスの1次巻線とキャパシタとが直列接続されるものとした。また、制御手段により、スタンバイモードおいて、2つのスイッチ素子のそれぞれのオン幅を互いに異ならせることとした。
【0037】
このため、交互にオン状態になる2つのスイッチ素子のオン幅は、スタンバイモードでは、互いに異なっており、非対称となる。したがって、スタンバイモードにおける励磁電流ピークを抑制できるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【発明の効果】
【0038】
本発明によれば、スイッチング休止期間における制御手段の消費電力を低減できるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の消費電力をより一層低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
図1】本発明の第1実施形態に係る制御回路を備えるスイッチング電源の回路図である。
図2】スタンバイモードにおける前記スイッチング電源のタイミングチャートである。
図3】前記制御回路が備える間欠制御部およびソフトスタート制御部の回路図である。
図4】前記間欠制御部および前記ソフトスタート制御部のタイミングチャートである。
図5】本発明の第2実施形態に係る制御回路が備える間欠制御部およびソフトスタート制御部の回路図である。
図6】本発明の第3実施形態に係る制御回路を備えるスイッチング電源の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【0041】
<第1実施形態>
[スイッチング電源AAの構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る制御回路1を備えるスイッチング電源AAの回路図である。スイッチング電源AAは、いわゆる電流共振型のスイッチング電源であり、負荷200に直流電力を供給する。
【0042】
スイッチング電源AAは、上述の制御回路1に加えて、起動回路部40と、出力電圧検出部50と、トランスTと、NチャネルMOSFETで構成されるスイッチ素子Q1、Q2と、抵抗R1と、キャパシタC1〜C3と、ダイオードD1〜D3と、フォトダイオードPC1と、直流電源Vinと、を備える。制御回路1は、制御部10と、間欠制御部20と、ソフトスタート制御部30と、キャパシタC4、C5と、フォトダイオードPC1と対に設けられたフォトトランジスタPC2と、を備える。ソフトスタート制御部30は、SS制御部31およびキャパシタC6を備える。
【0043】
まず、トランスTの1次側の構成について説明する。制御部10には、P1〜P6の6つの端子が設けられている。
【0044】
端子P1には、キャパシタC5を介して基準電位源GNDが接続されるとともに、間欠制御部20および起動回路部40が接続される。起動回路部40には、直流電源Vinの正極が接続される。間欠制御部20には、SS制御部31およびダイオードD1のカソードが接続されるとともに、キャパシタC2を介して基準電位源GNDが接続される。ダイオードD1のアノードには、トランスTの補助巻線W2の一端が接続され、補助巻線W2の他端には、基準電位源GNDが接続される。
【0045】
端子P2には、フォトトランジスタPC2を介して基準電位源GNDが接続される。
【0046】
端子P3には、キャパシタC4およびキャパシタC6を介して、基準電位源GNDが接続される。キャパシタC4とキャパシタC6との接続点には、SS制御部31が接続される。
【0047】
端子P4には、基準電位源GNDが接続される。基準電位源GNDには、直流電源Vinの負極も接続される。端子P5には、スイッチ素子Q1のゲートが接続され、端子P6には、スイッチ素子Q2のゲートが接続される。
【0048】
スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とは、直列接続されており、これらスイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2との接続点には、トランスTの1次巻線W1およびキャパシタC1が直列接続されている。具体的には、スイッチ素子Q1のドレインには、直流電源Vinの正極が接続され、スイッチ素子Q1のソースには、スイッチ素子Q2のドレインと、トランスTの1次巻線W1の一端と、が接続される。スイッチ素子Q2のソースには、基準電位源GNDが接続される。また、1次巻線W1の他端には、キャパシタC1を介して基準電位源GNDが接続される。
【0049】
次に、トランスTの2次側の構成について説明する。トランスTの第1の2次巻線W3の一端には、ダイオードD2のアノードが接続され、ダイオードD2のカソードには、負荷200の一端が接続されるとともに、キャパシタC3を介して基準電位源GNDが接続される。第1の2次巻線W3の他端には、負荷200の他端と、基準電位源GNDと、が接続されるとともに、トランスTの第2の2次巻線W4の一端が接続される。第2の2次巻線W4の他端には、ダイオードD3のアノードが接続され、ダイオードD3のカソードには、負荷200の一端が接続されるとともに、キャパシタC3を介して基準電位源GNDが接続される。
【0050】
ダイオードD2のカソードと、ダイオードD3のカソードとには、出力電圧検出部50の第1端子が接続されるとともに、抵抗R1およびフォトダイオードPC1を介して出力電圧検出部50の第2端子が接続される。出力電圧検出部50の第3端子には、基準電位源GNDが接続される。
【0051】
[スイッチング電源AAの動作]
以上の構成を備えるスイッチング電源AAは、制御回路1により、スイッチ素子Q1、Q2をスイッチング制御し、直流電源Vinの電源電圧を所望の電圧に変換して、負荷200に出力する。制御回路1は、間欠制御部20およびSS制御部31に入力されるバースト信号に基づいて、通常動作モードと、通常動作モードと比べて出力に必要な負荷電流の小さいスタンバイモードと、を切り替える。
【0052】
まず、通常動作モードにおけるスイッチング電源AAの動作について説明する。通常動作モードでは、スイッチング電源AAの出力電圧に応じてスイッチ素子Q1、Q2をスイッチング制御する。これによれば、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが、交互にオン状態になる。
【0053】
具体的には、スイッチ素子Q1をオン状態にするとともにスイッチ素子Q2をオフ状態にしたり、スイッチ素子Q1をオフ状態にするとともにスイッチ素子Q2をオン状態にしたりすると、1次巻線W1に磁束が発生し、この磁束が、補助巻線W2、第1の2次巻線W3、および第2の2次巻線W4を貫く。このため、補助巻線W2、第1の2次巻線W3、および第2の2次巻線W4には、起電力が発生する。第1の2次巻線W3および第2の2次巻線W4に発生した起電力は、ダイオードD2、D3で整流され、キャパシタC5で平滑されて、負荷200に供給される。補助巻線W2に発生した起電力は、詳細については後述するが、間欠制御部20を介して制御部10の端子P1に供給される。
【0054】
スイッチング電源AAの出力電圧は、出力電圧検出部50により検出される。この出力電圧検出部50は、検出したスイッチング電源AAの出力電圧が高くなるに従って、フォトダイオードPC1を流れる電流を増加させて、フォトダイオードPC1から出射される光の光量を増加させる。
【0055】
フォトダイオードPC1から出射された光は、フォトトランジスタPC2で受光される。フォトトランジスタPC2は、受光した光量が増加するに従って、端子P2から引き抜く電流量を増加させる。
【0056】
以上によれば、端子P2から引き抜かれる電流量は、スイッチング電源AAの出力電圧が高くなるに従って、増加する。制御部10は、スイッチ素子Q1、Q2を、端子P2から引き抜かれる電流量に応じてスイッチング制御することで、スイッチング電源AAの出力電圧に応じてスイッチング制御する。
【0057】
次に、スタンバイモードにおけるスイッチング電源AAの動作について説明する。スタンバイモードでは、補助巻線W2の巻線電圧に応じてスイッチ素子Q1、Q2をバースト制御する。これによれば、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが交互にオン状態になるスイッチング期間と、スイッチ素子Q1、Q2のスイッチングが一時停止するスイッチング休止期間と、が交互に繰り返される。
【0058】
図2は、スタンバイモードにおけるスイッチング電源AAのタイミングチャートである。VW2は、ダイオードD1およびキャパシタC2で整流および平滑された補助巻線W2の巻線電圧を示し、VP1は、端子P1の電圧を示し、VP3は、端子P3の電圧を示す。VGSQ1は、スイッチ素子Q1のゲート−ソース間電圧を示し、VGSQ2は、スイッチ素子Q2のゲート−ソース間電圧を示す。Voは、スイッチング電源AAの出力電圧を示す。時刻t1〜t2の期間と、時刻t3〜t4の期間とは、上述のスイッチング休止期間を示し、時刻t2〜t3の期間と、時刻t4〜t5の期間とは、上述のスイッチング期間を示す。
【0059】
詳細については後述するが、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇すると、間欠制御部20により制御部10への制御電力の供給を停止する。これによれば、スイッチ素子Q1、Q2のスイッチングが停止し、スイッチング休止期間となるので、電圧VW2は、時間が経過するに従って低下する。そして、電圧VW2が第1の閾値電圧VONよりも低い第2の閾値電圧VOFFまで低下すると、間欠制御部20により制御部10への制御電力の供給を開始する。これによれば、スイッチ素子Q1、Q2のスイッチングが開始されるので、電圧VW2は、時間が経過するに従って上昇する。以上によれば、補助巻線W2の巻線電圧に応じてスイッチ素子Q1、Q2がバースト制御され、電圧VW2が第1の閾値電圧VONと第2の閾値電圧VOFFとの間で遷移する。
【0060】
また、詳細については後述するが、制御部10によりソフトスタート制御を行う時間を、ソフトスタート制御部30により制御する。
【0061】
以上の間欠制御部20およびソフトスタート制御部30の構成について、図3を用いて以下に説明する。図3は、間欠制御部20およびソフトスタート制御部30の回路図である。
【0062】
[間欠制御部20の構成]
間欠制御部20は、スイッチ素子SW1、SW2と、抵抗R2、R3と、ダイオードD4と、インバータINV1と、比較器CMPと、リファレンス電圧源Vrefと、を備える。
【0063】
ダイオードD4のアノードには、ダイオードD1のカソードが接続される。ダイオードD4のカソードには、スイッチ素子SW1を介して、制御部10の端子P1が接続される。スイッチ素子SW1には、インバータINV1の出力端子から制御信号が入力される。インバータINV1の入力端子には、比較器CMPの出力端子が接続される。比較器CMPの反転入力端子には、リファレンス電圧源Vrefの正極が接続され、リファレンス電圧源Vrefの負極には、基準電位源GNDが接続される。比較器CMPの非反転入力端子には、抵抗R2を介してダイオードD1のカソードが接続されるとともに、抵抗R3を介して基準電位源GNDが接続される。抵抗R3には、制御信号としてバースト信号が入力されるスイッチ素子SW2が、並列接続される。
【0064】
バースト信号は、例えば負荷200の負荷状態を検出可能なマイコンから出力される。このバースト信号は、通常動作モードではHレベル電圧となり、スタンバイモードではLレベル電圧となる。
【0065】
[ソフトスタート制御部30の構成]
ソフトスタート制御部30は、図1を用いて上述したように、SS制御部31およびキャパシタC6を備える。SS制御部31は、スイッチ素子SW3と、フリップフロップFF1、FF2と、インバータINV2と、を備える。
【0066】
フリップフロップFF1のクロック端子には、インバータINV1の出力端子が接続され、フリップフロップFF2のクロック端子には、比較器CMPの出力端子が接続される。フリップフロップFF1の入力端子には、インバータINV2の出力端子が接続され、インバータINV2の入力端子には、上述のバースト信号が印加される。このバースト信号は、フリップフロップFF1のクリア端子と、フリップフロップFF2のクリア端子と、にも印加される。フリップフロップFF1の非反転出力端子には、フリップフロップFF2の入力端子が接続される。スイッチ素子SW3は、キャパシタC6に並列接続されており、スイッチ素子SW3には、フリップフロップFF2の反転出力端子から制御信号が入力される。
【0067】
[間欠制御部20およびソフトスタート制御部30の動作]
以上の間欠制御部20およびソフトスタート制御部30の動作について、図4を用いて以下に説明する。図4は、間欠制御部20およびソフトスタート制御部30のタイミングチャートである。VBURSTは、バースト信号の電圧を示し、STSW1は、スイッチ素子SW1の状態を示す。VFF1_CKは、フリップフロップFF1のクロック端子の電圧を示し、VFF2_CKは、フリップフロップFF2のクロック端子の電圧を示す。VFF1_Dは、フリップフロップFF1の入力端子の電圧を示し、VFF2_Dは、フリップフロップFF2の入力端子の電圧を示す。STSW3は、スイッチ素子SW3の状態を示す。また、VHは、Hレベル電圧を示し、VLは、Lレベル電圧を示す。また、時刻t11において、スタンバイモードでスイッチング電源AAを起動させ、時刻t12において、間欠制御部20およびソフトスタート制御部30が起動したものとする。
【0068】
[通常動作モードにおける間欠制御部20の動作]
まず、時刻t17〜t18の期間を参照して、通常動作モードにおける間欠制御部20の動作について説明する。
【0069】
通常動作モードでは、Hレベルのバースト信号が入力される。このため、バースト信号の電圧VBURSTはVHであり、スイッチ素子SW2に、Hレベル電圧のバースト信号が制御信号として入力される。
【0070】
スイッチ素子SW2は、例えばNチャネルMOSFETで構成され、制御信号としてHレベル電圧が入力されるとオン状態になり、制御信号としてLレベル電圧が入力されるとオフ状態になる。スイッチ素子SW2がオン状態になると、比較器CMPの非反転入力端子が基準電位源GNDと導通するため、比較器CMPからLレベル電圧が出力される。このLレベル電圧は、インバータINV1で極性が反転され、制御信号としてHレベル電圧がスイッチ素子SW1に入力される。
【0071】
スイッチ素子SW1は、例えばNチャネルMOSFETで構成され、制御信号としてHレベル電圧が入力されるとオン状態になり、制御信号としてLレベル電圧が入力されるとオフ状態になる。
【0072】
以上より、通常動作モードでは、スイッチ素子SW1がオン状態となる。このため、端子P1には、ダイオードD1およびキャパシタC2で整流および平滑された補助巻線W2の巻線電圧VW2が、制御電力として供給される。また、起動回路部40は、電圧VW2を監視しており、電圧VW2が起動電圧VSTART以下であれば、端子P1に制御電力を供給する。
【0073】
以上によれば、通常動作モードでは、補助巻線W2または起動回路部40から端子P1に制御電力が供給される。端子P1に制御電力が供給されると、制御部10は、スイッチ素子Q1、Q2をスイッチング制御して、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが、交互にオン状態になる。これによれば、電圧VW2は、時間が経過するに従って上昇した後に、予め定められた設定電圧で維持される。
【0074】
[通常動作モードにおけるソフトスタート制御部30の動作]
次に、時刻t17〜t18の期間を参照して、通常動作モードにおけるソフトスタート制御部30の動作について説明する。
【0075】
通常動作モードでは、上述のように、Hレベルのバースト信号が入力される。このHレベルのバースト信号は、フリップフロップFF1、FF2のそれぞれのクリア端子に印加されるため、フリップフロップFF1、FF2がともにリセット状態になる。このため、フリップフロップFF2の反転出力端子から、Hレベル電圧が出力され、このHレベル電圧が、制御信号としてスイッチ素子SW3に入力される。
【0076】
スイッチ素子SW3は、例えばNチャネルMOSFETで構成され、制御信号としてHレベル電圧が入力されるとオン状態になり、制御信号としてLレベル電圧が入力されるとオフ状態になる。
【0077】
以上より、通常動作モードでは、スイッチ素子SW3がオン状態となる。これによれば、キャパシタC6の一方の電極と他方の電極とが導通し、キャパシタC6は端子P3に接続されていないに等しくなる。
【0078】
以上によれば、通常動作モードでは、端子P3に接続されているキャパシタは、キャパシタC4のみとみなすことができる。ここで、通常動作モードでは、上述のように、制御部10は、スイッチ素子Q1、Q2をスイッチング制御して、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2とが、交互にオン状態になる。また、制御部10は、スイッチ素子Q1、Q2をスイッチング制御している期間において、端子P3に接続されているキャパシタ、すなわち通常動作モードではキャパシタC4に、充電電流を流す。このため、端子P3の電圧VP3は、時間が経過するに従って上昇した後に、予め定められた電圧で維持される。
【0079】
なお、制御部10は、端子P3の電圧VP3に応じてソフトスタート制御を行う。具体的には、端子P3の電圧VP3が高くなるに従って、スイッチ素子Q1、Q2のそれぞれのオン幅を広くする。また、制御部10は、電圧VW2が起動電圧VSTART以下になると、ソフトスタート制御の初期化を行う。このソフトスタート制御の初期化では、端子P3に接続されているキャパシタに放電電流を流して、端子P3の電圧VP3を低下させる。
【0080】
[スタンバイモードにおける間欠制御部20の動作]
次に、時刻t11〜t17の期間や、時刻t18〜t25の期間を参照して、スタンバイモードにおける間欠制御部20の動作について説明する。
【0081】
スタンバイモードでは、Lレベルのバースト信号が入力される。このため、バースト信号の電圧VBURSTはVLであり、スイッチ素子SW2に、Lレベル電圧のバースト信号が制御信号として入力される。このため、スイッチ素子SW2がオフ状態になるので、比較器CMPの非反転入力端子には、電圧VW2を抵抗R2と抵抗R3とで抵抗分割したものが印加されることになる。
【0082】
ここで、比較器CMPは、ヒステリシス特性を有しており、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇して、非反転入力端子の電圧が上限電圧まで上昇すると、Hレベル電圧を出力する。また、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下して、非反転入力端子の電圧が上述の上限電圧よりも低い下限電圧まで低下すると、Lレベル電圧を出力する。
【0083】
このため、スタンバイモードにおいて、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇する期間では、比較器CMPからLレベル電圧が出力され、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下する期間では、比較器CMPからHレベル電圧が出力される。
【0084】
比較器CMPからHレベル電圧が出力される期間では、スイッチ素子SW1がオフ状態になる。これによれば、補助巻線W2から端子P1への制御電力の供給が停止されるため、制御部10によるスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング制御が停止され、電圧VW2は、時間が経過するに従って低下する。
【0085】
一方、比較器CMPからLレベル電圧が出力される期間では、スイッチ素子SW1がオン状態になる。これによれば、補助巻線W2から端子P1への制御電力の供給が開始されるため、制御部10によるスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング制御が開始され、電圧VW2は、時間が経過するに従って上昇する。
【0086】
以上によれば、スタンバイモードでは、電圧VW2が、第1の閾値電圧VONと第2の閾値電圧VOFFとの間で遷移する。そして、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFから第1の閾値電圧VONまで上昇する期間では、補助巻線W2から端子P1に制御電力が供給され、スイッチング期間となる。一方、電圧VW2が第1の閾値電圧VONから第2の閾値電圧VOFFまで低下する期間では、補助巻線W2から端子P1に制御電力が停止され、スイッチング休止期間となる。
【0087】
ただし、詳細については後述するが、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御が行われた回数が1回に達してから、スタンバイモードが終了するまでの期間、すなわち図4では時刻t14〜t17の期間および時刻t20〜t25の期間では、他の期間と比べて、ソフトスタート制御が行われる時間が短い。すなわち、時刻t14〜t17の期間および時刻t20〜t25の期間では、他の期間と比べて、時間が経過するに従ってスイッチ素子Q1、Q2のオン幅を広くする度合いが大きくなる。このため、時刻t14〜t17の期間および時刻t20〜t25の期間では、他の期間と比べて、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFから第1の閾値電圧VONまで短時間で上昇し、スイッチング期間が短くなる。
【0088】
[スタンバイモードにおけるソフトスタート制御部30の動作]
次に、時刻t11〜t17の期間や、時刻t18〜t25の期間を参照して、スタンバイモードにおけるソフトスタート制御部30の動作について説明する。
【0089】
フリップフロップFF1は、入力端子の電圧VFF1_DがVHである期間において、クロック端子の電圧VFF1_CKがVHになったタイミングで、Hレベル電圧を出力する。
【0090】
フリップフロップFF1の入力端子の電圧VFF1_DがVHとなるタイミングとしては、通常動作モードからバーストモードに遷移したタイミングと、スタンバイモードにおいて間欠制御部20およびソフトスタート制御部30が起動したタイミングと、がある。
【0091】
例えば時刻t18のように、通常動作モードからバーストモードに遷移したタイミングでは、バースト信号の電圧VBURSTがVHからVLに変化するので、フリップフロップFF1の入力端子の電圧VFF1_DがVHになる。
【0092】
また、例えば時刻t12のように、スタンバイモードにおいて間欠制御部20およびソフトスタート制御部30が起動したタイミングでは、バースト信号の電圧VBURSTがVLであるため、フリップフロップFF1の入力端子の電圧VFF1_DがVHになる。
【0093】
また、フリップフロップFF1のクロック端子の電圧VFF1_CKがVHとなるタイミングとしては、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下したタイミングと、スタンバイモードにおいてソフトスタート制御部30が起動したタイミングと、がある。
【0094】
例えば時刻t15や時刻t23のように、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下したタイミングでは、比較器CMPからLレベル電圧が出力されるので、フリップフロップFF1のクロック端子の電圧VFF1_CKがVHになる。
【0095】
また、例えば時刻t12のように、スタンバイモードにおいてソフトスタート制御部30が起動したタイミングでは、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFF以下であるため、比較器CMPからLレベル電圧が出力され、フリップフロップFF1のクロック端子の電圧VFF1_CKがVHになる。
【0096】
以上によれば、スタンバイモードにおいてソフトスタート制御部30が起動したタイミング(例えば時刻t12参照)と、通常動作モードからバーストモードに遷移した後に電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下したタイミング(例えば、時刻t19参照)と、において、フリップフロップFF1の非反転出力端子からHレベル電圧が出力され、フリップフロップFF2の入力端子の電圧VFF2_DがVHになる。
【0097】
一方、フリップフロップFF2のクロック端子の電圧VFF2_CKがVHとなるタイミングとしては、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇するタイミングがある。このタイミングでは、比較器CMPからHレベル電圧が出力されるので、フリップフロップFF2のクロック端子の電圧VFF2_CKがVHになる。
【0098】
以上によれば、スタンバイモードにおいて電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇したタイミング(例えば時刻t14や時刻t20参照)で、フリップフロップFF2の反転出力端子からLレベル電圧が出力され、スイッチ素子SW3がオフ状態になる。
【0099】
なお、スイッチ素子SW3がオン状態になるタイミングは、フリップフロップFF2の反転出力端子からHレベル電圧が出力されるタイミングであり、以下の2つがある。
【0100】
第1のタイミングは、例えば時刻t17のように、通常動作モードに切り替わって、バースト信号の電圧VBURSTがVHになるタイミングである。この第1のタイミングでは、フリップフロップFF2がリセット状態になるので、フリップフロップFF2の反転出力端子からは、Hレベル電圧が出力される。
【0101】
第2のタイミングは、例えば時刻t12のように、ソフトスタート制御部30が起動したタイミングである。この第2のタイミングでは、フリップフロップFF2がリセット状態になるので、フリップフロップFF2の反転出力端子からは、Hレベル電圧が出力される。
【0102】
以上によれば、以下の3つの期間において、スイッチ素子SW3がオン状態となる。
【0103】
第1の期間は、例えば時刻t12〜t14の期間のように、スタンバイモードにおいてソフトスタート制御部30が起動してから、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇するまでの期間であり、スイッチング電源AAの起動時である。
【0104】
第2の期間は、例えば時刻t17〜t18の期間のように、通常動作モードである期間である。
【0105】
第3の期間は、例えば時刻t18〜t20の期間のように、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御が行われた回数が1回に達するまでの期間である。
【0106】
スイッチ素子SW3がオン状態である期間、すなわち上述の第1の期間と、上述の第2の期間と、上述の第3の期間とでは、キャパシタC6の一方の電極と他方の電極とが導通するため、キャパシタC6は、端子P3に接続されていないものとみなすことができる。このため、スイッチ素子SW3がオン状態である期間では、端子P3に接続されているキャパシタは、キャパシタC4のみとみなすことができる。
【0107】
一方、スイッチ素子SW3がオフ状態である期間、すなわち上述の第1の期間と第2の期間と第3の期間とを除く期間、言い換えるとスタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御が行われた回数が1回に達してからスタンバイモードが終了するまでの期間では、端子P3に接続されているキャパシタは、キャパシタC4およびキャパシタC6となる。ここで、これらキャパシタC4とキャパシタC6とは、直列接続されている。このため、スイッチ素子SW3がオフ状態である期間では、スイッチ素子SW3がオン状態である期間と比べて、端子P3に接続されているキャパシタの容量が小さくなるので、端子P3の電圧VP3が変化しやすくなる。
【0108】
端子P3に接続されているキャパシタは、制御部10により充放電される。端子P3に接続されているキャパシタが充電されるタイミングとしては、例えば時刻t17のように通常動作モードに切り替わったタイミングと、例えば時刻t15のように電圧VW2が第2の閾値電圧VOFF以下であるタイミングと、がある。一方、端子P3に接続されているキャパシタが放電されるタイミングとしては、例えば時刻t14や時刻t18のようにスタンバイモードにおいて電圧VW2が第1の閾値電圧VON以上であるタイミングがある。
【0109】
以上によれば、上述の第1の期間と第2の期間と第3の期間とを除く期間では、上述の第1の期間と、上述の第2の期間と、上述の第3の期間と、と比べて、端子P3の電圧VP3が急激に上昇する。ここで、制御部10は、上述のように端子P3の電圧VP3に応じてソフトスタート制御を行う。このため、上述の第1の期間と第2の期間と第3の期間とを除く期間では、上述の第1の期間と、上述の第2の期間と、上述の第3の期間と、と比べて、制御部10がソフトスタート制御を行う時間が短くなり、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFから第1の閾値電圧VONまで短時間で上昇する。したがって、上述の第1の期間と第2の期間と第3の期間とを除く期間では、上述の第1の期間と、上述の第2の期間と、上述の第3の期間と、と比べて、スイッチング期間が短くなる。
【0110】
以上の制御回路1によれば、以下の効果を奏することができる。
【0111】
スタンバイモードにおいて、ダイオードD1およびキャパシタC2で整流および平滑された補助巻線W2の巻線電圧VW2が、第1の閾値電圧VON未満である期間では、制御部10に制御電力が供給され、制御部10によるスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング制御が行われる。これによれば、スイッチング期間となり、電圧VW2が上昇する。そして、電圧VW2が第1の閾値電圧VONまで上昇すると、制御部10への制御電力の供給が停止され、制御部10によるスイッチ素子Q1、Q2のスイッチング制御が停止される。これによれば、スイッチング休止期間となり、電圧VW2が低下する。そして、電圧VW2が第2の閾値電圧VOFFまで低下すると、制御部10への制御電力の供給が再開され、再度、スイッチング期間となる。
【0112】
以上より、スタンバイモードにおいて、スイッチング期間とスイッチング休止期間とが交互に繰り返される。このため、スタンバイモードにおいて、スイッチ素子Q1、Q2をバースト制御することができる。
【0113】
また、上述のように、スタンバイモードにおいて、スイッチング期間とスイッチング休止期間とが交互に繰り返され、スイッチ素子Q1、Q2のスイッチング制御が不要であるスイッチング休止期間では、制御部10への制御電力の供給が停止される。このため、スイッチング休止期間における制御部10の消費電力を低減できるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源AAの消費電力をより一層低減できる。
【0114】
また、上述のように、ダイオードD1およびキャパシタC2で整流および平滑された補助巻線W2の巻線電圧VW2に応じて、スイッチ素子Q1、Q2が制御される。ここで、負荷200の負荷状態が変化すると、出力電圧は変化するものの、電圧VW2は、出力電圧と比べてあまり変化しない。このため、スタンバイモードにおいて、負荷200の負荷状態の変化の影響を小さくすることができるので、負荷200が必要としている電力よりも大きな電力がスイッチング電源AAから出力されてしまうのを防止できる。
【0115】
また、制御部10には、制御電力として、ダイオードD1およびキャパシタC2で整流および平滑された補助巻線W2の巻線電圧VW2が供給されるが、この電圧VW2が起動電圧VSTART以下であれば、起動回路部40からも電力が供給される。このため、スタンバイモードにおいて、電圧VW2が仮に起動電圧VSTART以下にまで低下してしまった場合には、起動回路部40から制御部10に電力を供給して、制御部10に供給される制御電力が不足してしまうのを防止できる。したがって、スタンバイモードにおいて、電圧VW2が起動電圧VSTART以下にまで低下してしまっても、制御部10を動作させて、スイッチ素子Q1、Q2のバースト制御を継続することができる。
【0116】
また、スタンバイモードでは、電圧VW2は、第1の閾値電圧VONと第2の閾値電圧VOFFとの間で遷移する。ここで、起動回路部40は、第1の閾値電圧VONおよび第2の閾値電圧VOFFよりも低い起動電圧VSTART以下に電圧VW2がなると、端子P1に制御電力を供給する。このため、スタンバイモードにおいて、電圧VW2が起動電圧VSTART以下になってしまうのを防止できるので、スイッチング休止期間になるたびに起動回路部40が動作してしまうのを防止して、スタンバイモードにおけるスイッチング電源AAの消費電力をさらに低減できる。
【0117】
また、上述の第1の期間と第2の期間と第3の期間とを除く期間では、上述の第1の期間と、上述の第2の期間と、上述の第3の期間と、と比べて、スイッチング期間が短くなる。このため、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が1回以上である場合に、1回あたりのスイッチング期間の継続時間が短くなるので、スタンバイモードにおけるスイッチング電源の1の消費電力をさらに低減できる。一方、スタンバイモードに切り替わった後にソフトスタート制御を行った回数が1回未満である場合と、スイッチング電源AAの起動時と、通常動作モードとでは、長めにソフトスタート制御が行われる。このため、スタンバイモードに切り替わった直後において、共振はずれが発生してしまうのを防止できる。
【0118】
<第2実施形態>
[スイッチング電源BBの構成]
本発明の第2実施形態に係る制御回路1Aを備えるスイッチング電源BBについて、図5を用いて以下に説明する。スイッチング電源BBは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源AAとは、制御回路1の代わりに制御回路1Aを備える点が異なる。制御回路1Aは、制御回路1とは、間欠制御部20の代わりに間欠制御部20Aを備える点と、ソフトスタート制御部30の代わりにソフトスタート制御部30Aを備える点と、が異なる。なお、スイッチング電源BBにおいて、スイッチング電源AAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0119】
[間欠制御部20Aの構成]
間欠制御部20Aは、図3に示した間欠制御部20とは、インバータINV1および比較器CMPの代わりに、スイッチ素子SW4と、抵抗R4と、ツェナーダイオードZDと、シャントレギュレータTLと、を備える点が異なる。
【0120】
[ソフトスタート制御部30Aの構成]
ソフトスタート制御部30Aは、図3に示したソフトスタート制御部30とは、インバータINV3を備える点が異なる。
【0121】
[間欠制御部20Aおよびソフトスタート制御部30Aの動作]
以上の構成を備える間欠制御部20Aおよびソフトスタート制御部30Aは、それぞれ、間欠制御部20およびソフトスタート制御部30と同様に動作する。
【0122】
以上の制御回路1Aによれば、制御回路1が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。
【0123】
<第3実施形態>
[スイッチング電源CCの構成]
図6は、本発明の第3実施形態に係る制御回路1Bを備えるスイッチング電源CCの回路図である。スイッチング電源CCは、図1に示した本発明の第1実施形態に係るスイッチング電源AAとは、スイッチ素子Q1、Q2の代わりにスイッチ素子Q3を備える点と、制御回路1の代わりに制御回路1Bを備える点と、が異なる。制御回路1Bは、制御回路1とは、制御部10の代わりに制御部10Aを備える点が異なる。
なお、スイッチング電源CCにおいて、スイッチング電源AAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0124】
[スイッチング電源CCの構成]
スイッチ素子Q3は、NチャネルMOSFETで構成される。このスイッチ素子Q3のドレインには、1次巻線W1の他端が接続され、スイッチ素子Q3のソースには、基準電位源GNDが接続される。スイッチ素子Q3のゲートには、制御部10Aの端子P5が接続される。制御部10Aは、制御部10と同様に、通常動作モードにおいては、スイッチング電源CCの出力電圧に応じてスイッチ素子Q3をスイッチング制御し、スタンバイモードにおいては、補助巻線W2の巻線電圧に応じてスイッチ素子Q3をバースト制御する。
【0125】
以上の制御回路1Bによれば、制御回路1が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。
【0126】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【0127】
例えば、上述の第1実施形態において、制御部10と間欠制御部20とソフトスタート制御部30とを、一体に形成してもよい。これによれば、制御回路1を小型化できる。また、これら制御部10と間欠制御部20とソフトスタート制御部30とを、例えば1つのチップに搭載することで、基板の配線パターンを減少させてノイズの発生を抑制でき、スイッチング電源の消費電力をさらに低減できる。
【0128】
また、上述の第1実施形態や上述の第2実施形態において、スタンバイモードで、スイッチ素子Q1のオン幅と、スイッチ素子Q2のオン幅と、を互いに異ならせることとしてもよい。これによれば、上述の特許文献2に示されているスイッチング電源と同様に、スイッチ素子Q1のオン幅と、スイッチ素子Q2のオン幅と、が非対称になるので、スタンバイモードにおける励磁電流ピークを抑制できる。このため、スタンバイモードにおけるスイッチング電源AAやスイッチング電源BBの消費電力をさらに低減できる。
【0129】
また、上述の各実施形態では、スイッチング電源AA、BB、CCは、トランスTによって1次側と2次側とが絶縁される絶縁型スイッチング電源であるものとしたが、これに限らず、例えば非絶縁型スイッチング電源であってもよい。非絶縁型スイッチング電源である場合には、コイルの制御巻線とは、例えば出力側のチョークのことである。
【符号の説明】
【0130】
1、1A、1B;制御回路
10、10A;制御部
20、20A;間欠制御部
30、30A;ソフトスタート制御部
31;SS制御部
40;起動回路部
200;負荷
AA、BB、CC;スイッチング電源
C1〜C6;キャパシタ
CMP;比較器
FF1、FF2;フリップフロップ
Q1〜Q3;スイッチ素子
R1〜R4;抵抗
SW1〜SW4;スイッチ素子
ON;第1の閾値電圧
OFF;第2の閾値電圧
START;起動電圧
W2;補助巻線
図1
図2
図3
図4
図5
図6