特許 6146812 スイッチング電源装置

(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】6146812

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】スイッチング電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20170607BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 H

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-212016(P2013-212016)

(22)【出願日】2013年10月9日

(65)【公開番号】特開2015-77002(P2015-77002A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】猪股 希

(72)【発明者】

【氏名】藤村 直哉

(72)【発明者】

【氏名】大島 正樹

【審査官】 神田 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４２６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３７９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０９１７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８１３２２（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】

トランスおよび前記トランスの一次側に接続されたスイッチング手段を備え、前記スイッチング手段のスイッチング動作により一次側直流電圧から交流電圧を生成し、当該交流電圧を直流化して二次側直流電圧を生成し、前記トランスの二次側に設けられた負荷が通常動作状態である場合に前記二次側直流電圧を前記負荷に供給し、前記負荷が待機状態である場合に前記二次側直流電圧が前記負荷に供給されるのを停止させるスイッチング電源装置であって、
前記二次側直流電圧の電圧値を検出して前記トランスの一次側にフィードバックする電圧検出部と、
前記負荷が待機状態である場合に、前記二次側直流電圧の電圧値と予め設定された最小スイング電圧値との大小関係に基づいてオン指令を出力する一方、前記二次側直流電圧の電圧値と予め設定された最大スイング電圧値との大小関係に基づいてオフ指令を出力し、かつ前記負荷が通常動作状態である場合に、前記オン指令を出力するスイッチング動作指令部と、
前記オン指令が入力された場合に、前記スイッチング動作を実行させるとともに、前記電圧検出部からフィードバックされた電圧値が予め設定された目標電圧範囲に収まるように前記スイッチング手段のデューティ比またはスイッチング周波数を制御する一方、前記オフ指令が入力された場合に、前記スイッチング動作を停止させる制御部と、
前記負荷が待機状態である場合に前記電圧検出部への電圧供給を遮断する遮断部と、
を有し、
前記遮断部により前記電圧検出部への電圧供給が遮断されると、前記電圧検出部からフィードバックされる電圧値が前記二次側直流電圧の実際の電圧値とは無関係になり、
前記最大スイング電圧値は前記目標電圧範囲の下限値よりも大きく、前記最小スイング電圧値は前記目標電圧範囲の下限値よりも小さいことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記スイッチング動作指令部は、前記負荷が待機状態である場合に、前記二次側直流電圧の電圧値が前記最小スイング電圧値を下回ったのをきっかけとして前記オン指令を出力し、当該電圧値が前記最大スイング電圧値を上回るまで前記オン指令を出力し続ける一方、前記二次側直流電圧の電圧値が前記最大スイング電圧値を上回ったのをきっかけとして前記オフ指令を出力し、当該電圧値が前記最小スイング電圧値を下回るまで前記オフ指令を出力し続けることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

前記電圧検出部は、
フォトカプラの発光ダイオードおよびシャントレギュレータからなる直列回路と、
前記直列回路に対して並列に接続され、かつ分圧点が前記シャントレギュレータのリファレンス端子に接続された分圧抵抗回路と、
前記制御部に接続された前記フォトカプラのフォトトランジスタと、
を有し、
前記直列回路の一端が前記遮断部に接続され、かつ他端が前記トランス二次側の低電位ラインに接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源装置。

【請求項4】

前記遮断部は、前記負荷が待機状態である場合にオフ状態となるスイッチング素子からなり、
前記スイッチング素子は、電流路の一端が前記トランス二次側の高電位ラインに接続され、かつ前記電流路の他端が前記直列回路の一端に接続されてい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】

前記遮断部は、前記負荷が待機状態である場合に、前記二次側直流電圧が前記負荷に供給されるのを遮断するスイッチング素子からなり、
前記電圧検出部は、前記スイッチング素子よりも前記負荷側に設けられてい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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、主出力電圧と当該主出力電圧を降圧して得た従出力電圧とを出力する２出力型スイッチング電源装置が知られており（例えば、特許文献１参照）、近年では、負荷が待機状態である場合にスイッチング動作の実行と停止を交互に繰り返す（スイング動作を行う）図６に示すような２出力型スイッチング電源装置１Ｃも知られている。

【0003】

この２出力型スイッチング電源装置１Ｃは、トランスＴ１の一次側に接続されたｎチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング手段Ｑ１と、スイッチング手段Ｑ１を制御する制御部ＩＣ１と、主出力電圧となる二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値を検出して制御部ＩＣ１にフィードバックする電圧検出部２と、制御部ＩＣ１に対してオン／オフ指令を出力するスイッチング動作指令部３と、トランスＴ１の二次側に接続された負荷が待機状態である場合にオフ状態となるスイッチング素子Ｑ４と、負荷の状態に応じてＯＵＴ端子の状態を変える負荷状態通知回路ＩＣ４と、二次側直流電圧Ｖｃｃ３を降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＩＣ５とを備えている。２出力型スイッチング電源装置１Ｃは、負荷が通常動作状態である場合に主出力電圧（例えば、２４．０Ｖ）および従出力電圧（例えば、５．０Ｖ）を出力し、負荷が待機状態である場合に従出力電圧（例えば、５．０Ｖ）のみを出力する。

【0004】

制御部ＩＣ１は、ＯＮ／ＯＦＦ端子を有しており、ＯＮ／ＯＦＦ端子の電位がローレベルになると、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる一方、ＯＮ／ＯＦＦ端子の電位がハイレベルになると、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。

【0005】

スイッチング動作指令部３は、負荷が通常動作状態である場合、制御部ＩＣ１に対してオン指令を出力する。具体的には、負荷状態通知回路ＩＣ４のＯＵＴ端子の状態に応じてスイング回路ＩＣ３がローレベルの信号を出力し、フォトカプラＰＣ２がオフ状態となり、ｎチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ２がオン状態となる。これにより、制御部ＩＣ１のＯＮ／ＯＦＦ端子の電位がローレベルとなり、制御部ＩＣ１がスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる。

【0006】

一方、負荷が待機状態である場合、スイッチング動作指令部３は、制御部ＩＣ１に対してオン指令とオフ指令を交互に出力する。オン指令に基づいて制御部ＩＣ１がスイッチング動作を実行させると、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が上昇する一方、オフ指令に基づいて制御部ＩＣ１がスイッチング動作を停止させると、電圧検出部２、スイッチング動作指令部３、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＩＣ５および負荷等で発生する電力損失により、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値は徐々に低下する。その結果、２出力型スイッチング電源装置１Ｃでは、図７に示すように、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が予め設定された最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘ（例えば、２２．４Ｖ）と予め設定された最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎ（例えば、８．０Ｖ）との間でスイングする。このように、スイッチング動作の実行と停止を交互に繰り返して二次側直流電圧Ｖｃｃ３をスイングさせる動作のことを「スイング動作」という。

【0007】

図８は、図７の期間Ｔａにおける二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値およびスイッチング手段Ｑ１の状態を示す図である。同図に示すように、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎを下回るまでは（時間ｔ_１以前）、スイッチング動作指令部３はオフ指令を出力し、制御部ＩＣ１はスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎを下回ってから最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを上回るまでは（時間ｔ_１〜時間ｔ_２）、スイッチング動作指令部３はオン指令を出力し、制御部ＩＣ１はスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる。そして、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを上回ると（時間ｔ_２以降）、スイッチング動作指令部３はオフ指令を出力し、制御部ＩＣ１はスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−１７０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、上記従来の２出力型スイッチング電源装置１Ｃでは、スイッチング動作指令部３からオン指令が出力されている間、制御部ＩＣ１は、電圧検出部２からフィードバックされた二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が予め設定された目標電圧範囲に収まるように、スイッチング手段Ｑ１のデューティ比を制御する。

【0010】

具体的には、フィードバックされた電圧値が図７に示す目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎ（例えば、２３．４Ｖ）よりも小さい場合、制御部ＩＣ１は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が大きくなるようにスイッチング手段Ｑ１のデューティ比を大きくする。一方、フィードバックされた電圧値が目標電圧範囲の上限値Ｖｏ１＿ｍａｘ（例えば、２４．６Ｖ）よりも大きい場合、制御部ＩＣ１は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が小さくなるようにスイッチング手段Ｑ１のデューティ比を小さくする。

【0011】

また、フィードバックされた電圧値が目標電圧範囲内に収まっている場合、すなわち、フィードバックされた電圧値が所定の目標電圧値（例えば、２４．０Ｖ）とほぼ一致している場合、制御部ＩＣ１は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が維持されるようにスイッチング手段Ｑ１のデューティ比をほとんど変化させない。このため、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘが目標電圧値に近い値に設定されていると、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘに近づくにつれて当該電圧値の変化率（デューティ比の変化率）が小さくなり、当該電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘに達するのに過大な時間がかかったり、当該電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘに達することなくスイング動作が行われなかったりするおそれがある。そこで、２出力型スイッチング電源装置１Ｃでは、確実にスイング動作が行われるように、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎよりも小さな値に設定している（図７参照）。

【0012】

その結果、２出力型スイッチング電源装置１Ｃでは、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘと最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎとの差が小さくなり、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる期間（図７のＴｂ２の期間）を十分に確保できず、スイング動作時のスイッチング損失を十分に低減させることができないという問題があった。

【0013】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、スイング動作時における効率を改善し得るスイッチング電源装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、（１）トランスおよびトランスの一次側に接続されたスイッチング手段を備え、スイッチング手段のスイッチング動作により一次側直流電圧から交流電圧を生成し、当該交流電圧を直流化して二次側直流電圧を生成し、トランスの二次側に設けられた負荷が通常動作状態である場合に二次側直流電圧を負荷に供給し、負荷が待機状態である場合に二次側直流電圧が負荷に供給されるのを停止させるスイッチング電源装置であって、二次側直流電圧の電圧値を検出してトランスの一次側にフィードバックする電圧検出部と、負荷が待機状態である場合に、二次側直流電圧の電圧値と予め設定された最小スイング電圧値との大小関係に基づいてオン指令を出力する一方、二次側直流電圧の電圧値と予め設定された最大スイング電圧値との大小関係に基づいてオフ指令を出力し、かつ負荷が通常動作状態である場合に、オン指令を出力するスイッチング動作指令部と、オン指令が入力された場合に、スイッチング動作を実行させるとともに、電圧検出部からフィードバックされた電圧値が予め設定された目標電圧範囲に収まるようにスイッチング手段のデューティ比またはスイッチング周波数を制御する一方、オフ指令が入力された場合に、スイッチング動作を停止させる制御部と、負荷が待機状態である場合に電圧検出部への電圧供給を遮断する遮断部と、を有し、遮断部により電圧検出部への電圧供給が遮断されると、電圧検出部からフィードバックされる電圧値が二次側直流電圧の実際の電圧値とは無関係になり、最大スイング電圧値は目標電圧範囲の下限値よりも大きく、最小スイング電圧値は目標電圧範囲の下限値よりも小さいことを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、負荷が待機状態である場合に電圧検出部への電圧供給を遮断することで、電圧検出部での電力損失をなくすことができる。その結果、スイッチング動作停止時における二次側直流電圧の電圧値の低下がより緩やかになり、スイッチング動作を停止させる期間が長くなるので、スイング動作時におけるスイッチング損失を低減させることができる。

【0016】

また、この構成によれば、負荷が待機状態である場合に、電圧検出部からフィードバックされる電圧値が二次側直流電圧の実際の電圧値とは無関係になるので、二次側直流電圧の電圧値が目標電圧範囲に近づくにつれて当該電圧値の変化率（デューティ比の変化率）が小さくなるということがなくなり、最大スイング電圧値を目標電圧範囲の下限値よりも小さな値に設定しなければならないという制限をなくすことができる。

【0017】

さらに、この構成によれば、最大スイング電圧値と最小スイング電圧値との差が大きくなり、スイッチング動作を停止させる期間がより長くなるので、スイング動作時におけるスイッチング損失をより低減させることができる。

【0019】

上記（１）のスイッチング電源装置では、（２）スイッチング動作指令部は、負荷が待機状態である場合に、二次側直流電圧の電圧値が最小スイング電圧値を下回ったのをきっかけとしてオン指令を出力し、当該電圧値が最大スイング電圧値を上回るまでオン指令を出力し続ける一方、二次側直流電圧の電圧値が最大スイング電圧値を上回ったのをきっかけとしてオフ指令を出力し、当該電圧値が最小スイング電圧値を下回るまでオフ指令を出力し続けるよう構成できる。

【0020】

上記（１）または（２）のスイッチング電源装置では、（３）電圧検出部は、フォトカプラの発光ダイオードおよびシャントレギュレータからなる直列回路と、直列回路に対して並列に接続され、かつ分圧点がシャントレギュレータのリファレンス端子に接続された分圧抵抗回路と、制御部に接続されたフォトカプラのフォトトランジスタと、を有し、直列回路の一端が遮断部に接続され、かつ他端がトランス二次側の低電位ラインに接続されるよう構成できる。

【0021】

上記（３）のスイッチング電源装置では、（４）遮断部は、負荷が待機状態である場合にオフ状態となるスイッチング素子からなり、スイッチング素子は、電流路の一端がトランス二次側の高電位ラインに接続され、かつ電流路の他端が直列回路の一端に接続されていてもよい。

【0022】

また、上記（３）のスイッチング電源装置では、（５）遮断部は、負荷が待機状態である場合に、二次側直流電圧が負荷に供給されるのを遮断するスイッチング素子からなり、電圧検出部は、スイッチング素子よりも負荷側に設けられていてもよい。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、スイング動作時における効率を改善し得るスイッチング電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。

【図2】本発明における負荷状態通知回路の回路図である。

【図3】本発明におけるスイング回路の回路図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置におけるスイング動作を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置の回路図である。

【図6】従来のスイッチング電源装置の回路図である。

【図7】従来のスイッチング電源装置におけるスイング動作を示す図である。

【図8】図７の期間Ｔａにおけるスイッチング手段の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について、フライバックコンバータの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ回路を接続した２出力型スイッチング電源装置（２出力絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ）を例に挙げて説明する。

【0026】

［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａを示す。同図に示すように、スイッチング電源装置１Ａは、一次側主巻線Ｎ１、二次側主巻線Ｎ２および補助巻線Ｎ３を有するトランスＴ１を備え、当該トランスＴ１の二次側に設けられた負荷（不図示）が通常動作状態である場合に、負荷に主出力電圧（例えば、２４．０Ｖ）および従出力電圧（例えば、５．０Ｖ）を供給し、負荷が待機状態（軽負荷状態）である場合に、負荷に従出力電圧（例えば、５．０Ｖ）のみを供給する。

【0027】

スイッチング電源装置１Ａは、トランスＴ１（なおトランスＴ１については、●印の側を一端側、反対側を他端側とする）の他、トランスＴ１の一次側主巻線Ｎ１に接続されたｎチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング手段Ｑ１と、スイッチング手段Ｑ１を制御する制御部ＩＣ１と、主出力電圧となる二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値を検出して制御部ＩＣ１にフィードバックする電圧検出部２と、制御部ＩＣ１に対してオン／オフ指令を出力するスイッチング動作指令部３と、ｐチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ３を有する遮断部４と、ｐチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ４と、負荷状態通知回路ＩＣ４と、二次側直流電圧Ｖｃｃ３を降圧して従出力電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＩＣ５と、を備えている。

【0028】

制御部ＩＣ１は、Ｖｃｃ端子、ＧＮＤ端子、ＦＢ端子およびＯＮ／ＯＦＦ端子を有するスイッチング電源制御用ＩＣである。Ｖｃｃ端子は、起動用抵抗Ｒ１を介して一次側主巻線Ｎ１の一端に接続され、かつ整流ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ２からなる整流平滑回路を介して補助巻線Ｎ３の一端に接続されている。ＦＢ端子は、電圧検出部２を構成する第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタのコレクタに接続されている。ＯＮ／ＯＦＦ端子は、スイッチング動作指令部３を構成するスイッチング素子（本実施形態では、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ）Ｑ２の電流路の一端（ドレイン）に接続されている。

【0029】

制御部ＩＣ１は、ＯＮ／ＯＦＦ端子の電位がローレベルになると、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる一方、ＯＮ／ＯＦＦ端子の電位がハイレベルになると、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。また、制御部ＩＣ１は、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる際、電圧検出部２からフィードバックされた電圧値が予め設定された目標電圧範囲に収まるように、スイッチング手段Ｑ１のデューティ比（オン幅）またはスイッチング周波数を制御する。なお、本実施形態では、制御部ＩＣ１は、スイッチング手段Ｑ１のデューティ比を制御するものとする。

【0030】

電圧検出部２は、一端が遮断部４を構成するスイッチング素子Ｑ３の電流路の他端（ドレイン）に接続され、かつ他端が二次側主巻線Ｎ２の一端に接続された分圧抵抗回路Ｒ４、Ｒ５と、アノードが分圧抵抗回路Ｒ４、Ｒ５の一端に接続された第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードと、アノードが分圧抵抗回路Ｒ４、Ｒ５の他端に接続され、カソードが第１発光ダイオードのカソードに接続され、かつリファレンス端子が分圧抵抗回路Ｒ４、Ｒ５の分圧点に接続されたシャントレギュレータＩＣ２と、コレクタが制御部ＩＣ１のＦＢ端子に接続され、かつエミッタが制御部ＩＣ１のＧＮＤ端子に接続された第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタと、を有する。

【0031】

電圧検出部２は、スイッチング素子Ｑ３がオン状態（負荷が通常動作状態）の場合、二次側主巻線Ｎ２に誘起された交流電圧を整流ダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ３からなる整流平滑回路で直流化した二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値を検出して制御部ＩＣ１にフィードバックする。

【0032】

より詳しくは、電圧検出部２は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が予め設定された目標電圧値（例えば、２４．０Ｖ）よりも大きい場合、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値と目標電圧値との差分に応じて第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードに流れる電流を増加させ、第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタが吸い込むコレクタ電流を増加させる。その結果、制御部ＩＣ１のＦＢ端子の電位が下がるため、制御部ＩＣ１は、下がった量に応じてスイッチング手段Ｑ１のデューティ比を小さくする。

【0033】

一方、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が目標電圧値よりも小さい場合、電圧検出部２は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値と目標電圧値との差分に応じて第１発光ダイオードに流れる電流を減少させ、第１フォトトランジスタのコレクタ電流を減少させる。その結果、制御部ＩＣ１のＦＢ端子の電位が上がるため、制御部ＩＣ１は、上がった量に応じてスイッチング手段Ｑ１のデューティ比を大きくする。

【0034】

さらに、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が目標電圧値とほぼ一致している場合、すなわち、当該電圧値が目標電圧範囲の上限値Ｖｏ１＿ｍａｘ（例えば、２４．６Ｖ）と目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎ（例えば、２３．４Ｖ）との間にある場合、第１発光ダイオードに流れる電流はほとんど変化することなく、第１フォトトランジスタのコレクタ電流もほとんど変化しない。その結果、制御部ＩＣ１のＦＢ端子の電位がほとんど変化しないため、制御部ＩＣ１は、スイッチング手段Ｑ１のデューティ比をほとんど変化させない。

【0035】

また、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態（負荷が待機状態）の場合、電圧検出部２は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値を検出することができないため、制御部ＩＣ１にフィードバックする電圧値が二次側直流電圧Ｖｃｃ３の実際の電圧値とは無関係になる。

【0036】

より詳しくは、電圧検出部２では、第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードに電流が流れなくなるので、第１フォトカプラＰＣ１の第１フォトトランジスタが吸い込むコレクタ電流がゼロになる。その結果、制御部ＩＣ１のＦＢ端子の電位が大幅に上がるため、制御部ＩＣ１は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が目標電圧値よりもはるかに小さいと認識して、スイッチング手段Ｑ１のデューティ比を最大にする。このため、スイッチング電源装置１Ａでは、従来のスイッチング電源装置１Ｃとは異なり、後述する最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎよりも小さな値に設定しなければならないという制限をなくすことができる。

【0037】

遮断部４を構成するスイッチング素子Ｑ３は、ソースが整流平滑回路を構成する整流ダイオードＤ２のカソードに接続され、ドレインが第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードのアノードに接続され、かつゲートがスイッチング素子Ｑ４のゲートおよび分圧抵抗回路Ｒ７、Ｒ８の分圧点に接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、負荷が通常動作状態である場合にオン状態となる一方、負荷が待機状態である場合にオフ状態となる。

【0038】

スイッチング素子Ｑ４は、ソースが整流ダイオードＤ２のカソードおよびスイッチング素子Ｑ３のソースに接続され、ドレインが主出力電圧を出力する高電位側の出力端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、スイッチング素子Ｑ３と同様に、負荷が通常動作状態である場合にオン状態となる一方、負荷が待機状態である場合にオフ状態となる。

【0039】

負荷状態通知回路ＩＣ４は、負荷の状態に応じた外部信号が入力されるＩＮ端子と、従出力電圧を出力する低電位側の出力端子に接続されたＧＮＤ２端子と、スイッチング動作指令部３を構成するスイング回路ＩＣ３のＯＮ／ＯＦＦ端子および抵抗Ｒ７を介してスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の制御端子（ゲート）に接続されたＯＵＴ端子と、を有する。より詳しくは図２に示すように、負荷状態通知回路ＩＣ４は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ５で構成されている。スイッチング素子Ｑ５の制御端子（ゲート）がＩＮ端子に相当し、スイッチング素子Ｑ５の電流路の一端（ドレイン）がＯＵＴ端子に相当し、スイッチング素子Ｑ５の電流路の他端（ソース）がＧＮＤ２端子に相当する。

【0040】

負荷状態通知回路ＩＣ４では、負荷が通常動作状態である場合、ハイレベルの外部信号がＩＮ端子に入力される。これにより、スイッチング素子Ｑ５がオン状態（導通状態）になるので、ＯＵＴ端子の電位がローレベルになり、整流ダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ３からなる整流平滑回路から出力された電流が分圧抵抗回路Ｒ７、Ｒ８を流れる。その結果、抵抗Ｒ８で電圧降下が発生してスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のゲート−ソース間電圧が増大して、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオン状態となる。一方、負荷が待機状態である場合、ローレベルの外部信号がＩＮ端子に入力される。これにより、スイッチング素子Ｑ５がオフ状態（非導通状態）になるので、ＯＵＴ端子の電位がハイレベルになり、上記整流平滑回路から出力された電流は分圧抵抗回路Ｒ７、Ｒ８を流れなくなる。その結果、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４のゲート−ソース間電圧が低下して、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオフ状態となる。

【0041】

再び図１を参照して、スイッチング動作指令部３は、スイング回路ＩＣ３と、第２フォトカプラＰＣ２と、スイッチング素子（ｎチャネルＭＯＳトランジスタ）Ｑ２とを有し、負荷が通常動作状態である場合に制御部ＩＣ１に対してオン指令を出力する一方、負荷が待機状態である場合に制御部ＩＣ１に対してオン指令とオフ指令とを交互に出力する。

【0042】

スイッチング素子Ｑ２は、ドレインが制御部ＩＣ１のＯＮ／ＯＦＦ端子に接続され、ソースが低電位側の入力端子に接続され、かつゲートが抵抗Ｒ２を介して制御部ＩＣ１のＶｃｃ端子に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間には、抵抗Ｒ３が介装されている。

【0043】

第２フォトカプラＰＣ２の第２フォトトランジスタは、コレクタがスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続されており、かつエミッタがスイッチング素子Ｑ２のソースに接続されている。第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードは、アノードが抵抗Ｒ６を介してスイング回路ＩＣ３のＯＵＴ端子に接続され、かつカソードがスイング回路ＩＣ３のＧＮＤ１端子に接続されている。

【0044】

スイング回路ＩＣ３は、スイッチング素子Ｑ３のソースとスイッチング素子Ｑ４のソースとの接続点に接続されたＶｃｃ３端子と、負荷状態通知回路ＩＣ４のＯＵＴ端子に接続されたＯＮ／ＯＦＦ端子と、主出力電圧を出力する低電位側の出力端子に接続されたＧＮＤ１端子と、抵抗Ｒ６を介して第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードに接続されたＯＵＴ端子と、を有する。

【0045】

より詳しくは図３に示すように、スイング回路ＩＣ３は、一端がＶｃｃ３端子に接続され、かつ他端がＧＮＤ１端子に接続された抵抗Ｒ１２およびツェナーダイオードＺＤ１からなる直列回路と、当該直列回路に並列に接続された分圧抵抗回路Ｒ１０、Ｒ１１と、反転入力端子（−端子）が抵抗Ｒ１２およびツェナーダイオードＺＤ１の接続点に接続され、非反転入力端子（＋端子）が分圧抵抗回路Ｒ１０、Ｒ１１の分圧点に接続され、かつ出力端子がＯＵＴ端子および抵抗Ｒ９を介して非反転入力端子（＋端子）に接続されたオペアンプＡｍｐ１と、を有する。なお、オペアンプＡｍｐ１は、ＯＮ／ＯＦＦ端子にも接続されている。

【0046】

ＯＮ／ＯＦＦ端子からオペアンプＡｍｐ１にローレベルの信号が入力された場合、すなわち負荷状態通知回路ＩＣ４のＯＵＴ端子の電位がローレベルの場合（負荷が通常動作状態である場合）、オペアンプＡｍｐ１の出力はローレベルに固定される。これにより、スイング回路ＩＣ３のＯＵＴ端子からローレベルの信号が出力されて、第２フォトカプラＰＣ２はオフ状態となる。第２フォトカプラＰＣ２がオフ状態となると、スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間には、抵抗Ｒ３で発生する電圧降下分の電圧差が生じるので、スイッチング素子Ｑ２がオン状態となる。その結果、制御部ＩＣ１のＯＮ／ＯＦＦ端子がローレベルとなり、制御部ＩＣ１はスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる。

【0047】

一方、ＯＮ／ＯＦＦ端子からオペアンプＡｍｐ１にハイレベルの信号が入力された場合、すなわち負荷状態通知回路ＩＣ４のＯＵＴ端子の電位がハイレベルの場合（負荷が待機状態である場合）、オペアンプＡｍｐ１は、後述するヒステリシス動作を行う。

【0048】

すなわち、オペアンプＡｍｐ１は、Ｖｃｃ３端子の電圧値（二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値）が予め設定された最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎ（例えば、８．０Ｖ）を下回ったのをきっかけとしてローレベルの信号を出力し、Ｖｃｃ３端子の電圧値が予め設定された最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘ（例えば、２３．６Ｖ）を上回るまでローレベルの信号を出力し続ける一方、Ｖｃｃ３端子の電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを上回ったのをきっかけとしてハイレベルの信号を出力し、Ｖｃｃ３端子の電圧値が最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎを下回るまでハイレベルの信号を出力し続ける。

【0049】

これにより、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎを下回ってから最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを上回るまでの間は、第２フォトカプラＰＣ２がオフ状態となり、スイッチング素子Ｑ２がオン状態となるので、制御部ＩＣ１は、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させる。一方、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを上回ってから最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎを下回るまでの間は、第２フォトカプラＰＣ２がオン状態となり、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態となるので、制御部ＩＣ１は、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させる。

【0050】

制御部ＩＣ１がスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行させると、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値は上昇し、制御部ＩＣ１がスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させると、スイッチング動作指令部３、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路ＩＣ５および負荷等で発生する電力損失により、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値は徐々に低下する。その結果、図４に示すように、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘと最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎの間でスイングする。

【0051】

スイッチング電源装置１Ａでは、負荷が待機状態である場合、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態となり制御部ＩＣ１にフィードバックされる電圧値が二次側直流電圧Ｖｃｃ３の実際の電圧値とは無関係になるので、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値が目標電圧範囲に近づくにつれて当該電圧の変化率（デューティ比の変化率）が小さくなるということはなくなる。このため、スイッチング電源装置１Ａでは、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎよりも大きな値に設定することができる。なお、負荷が待機状態から通常動作状態に切り替わった際に目標電圧範囲の上限値Ｖｏ１＿ｍａｘを超える主出力電圧が負荷に供給されないように、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の上限値Ｖｏ１＿ｍａｘ以下の値に設定することが好ましい。

【0052】

また、スイッチング電源装置１Ａでは、負荷が待機状態である場合、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態となることにより電圧検出部２への電圧供給が遮断されるので、電圧検出部２で電力損失が発生しない。このため、スイッチング電源装置１Ａでは、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作停止時における二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値の低下を、従来のスイッチング電源装置１Ｃよりも緩やかにすることができる。

【0053】

結局、スイッチング電源装置１Ａでは、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎよりも大きな値に設定することができ、しかも、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作停止時における二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値の低下を緩やかにすることができるので、スイッチング動作を停止させる期間（図４のＴｂ１の期間）を従来のスイッチング電源装置１Ｃよりも長くすることができる。したがって、本実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａによれば、スイング動作時におけるスイッチング手段Ｑ１のスイッチング損失を低減させることができ、スイング動作時における効率を改善することができる。

【0054】

［第２実施形態］
図５に、本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源装置１Ｂを示す。同図に示すように、スイッチング電源装置１Ｂは、スイッチング素子Ｑ４が遮断部４’を構成していること、電圧検出部２がスイッチング素子Ｑ４よりも負荷側に接続されていること、およびスイッチング素子Ｑ３を備えていないこと以外、第１実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａと大部分が共通している。

【0055】

スイッチング電源装置１Ｂでは、負荷が待機状態である場合、スイッチング素子Ｑ４がオフ状態となることにより電圧検出部２への電圧供給が遮断されるので、電圧検出部２で電力損失が発生しない。このため、スイッチング電源装置１Ｂでは、第１実施形態に係るスイッチング電源装置１Ａと同様に、最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘを目標電圧範囲の下限値Ｖｏ１＿ｍｉｎよりも大きな値に設定することができ、しかも、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作停止時における二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値の低下を緩やかにすることができるので、スイッチング動作を停止させる期間を長くすることができる。したがって、本実施形態に係るスイッチング電源装置１Ｂによれば、スイング動作時におけるスイッチング手段Ｑ１のスイッチング損失を低減させることができ、スイング動作時における効率を改善することができる。

【0056】

以上、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態の構成に限定されるものではない。

【0057】

例えば、上記第１実施形態では、遮断部４をｐチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ３で構成し、上記第２実施形態では、遮断部４’をｐチャネルＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ４で構成しているが、遮断部４、４’は、負荷が待機状態である場合に電圧検出部２への電圧供給を遮断することができるのであれば、適宜構成を変更することができる。

【0058】

電圧検出部２は、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値を検出して、当該電圧値を制御部ＩＣ１にフィードバックすることができるのであれば、適宜構成を変更することができる。

【0059】

スイッチング動作指令部３は、負荷が待機状態である場合に、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値と最小スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍｉｎとの大小関係に基づいてオン指令を出力する一方、二次側直流電圧Ｖｃｃ３の電圧値と最大スイング電圧値Ｖｃｃ３＿ｍａｘとの大小関係に基づいてオフ指令を出力し、かつ負荷が通常動作状態である場合に、オン指令を出力するのであれば、適宜構成を変更することができる。

【0060】

制御部ＩＣ１は、スイッチング動作指令部３からオン指令が出力された場合に、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行するとともに電圧検出部２からフィードバックされた電圧値が目標電圧範囲に収まるようにスイッチング手段Ｑ１のデューティ比またはスイッチング周波数を制御する一方、スイッチング動作指令部３からオフ指令が出力された場合に、スイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を停止させることができるのであれば、適宜構成を変更することができる。例えば、ＯＮ／ＯＦＦ端子を流れる電流量に応じてスイッチング手段Ｑ１のスイッチング動作を実行／停止させたり、ＦＢ端子を流れる電流量に応じてスイッチング手段Ｑ１のデューティ比を制御したりする構成をとることができる。

【0061】

スイッチング手段Ｑ１として、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ以外のトランジスタや、その他のスイッチング素子を用いることができる。

【0062】

負荷状態通知回路ＩＣ４は、従出力電圧の電圧値および負荷に供給される負荷電流の電流値に基づいて負荷が通常動作状態であるか待機状態であるかを判定し、外部信号を不要とする構成をとることができる。

【0063】

また、上記各実施形態では、主出力電圧を出力する主出力回路としてフライバックコンバータを例に挙げて説明したが、フライバックコンバータにかえてフォワードコンバータやＬＬＣ共振コンバータ等の任意のコンバータを用いることができる。

【0064】

さらに、本発明は、２出力絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ以外のスイッチング電源装置にも、適宜適用することができる。

【符号の説明】

【0065】

１Ａ、１Ｂ スイッチング電源装置
２ 電圧検出部
３ スイッチング動作指令部
４、４’ 遮断部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】