特許 6563729 絶縁同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器

(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】6563729

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】絶縁同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20190808BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 X

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-151194(P2015-151194)

(22)【出願日】2015年7月30日

(65)【公開番号】特開2017-34812(P2017-34812A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】菊池 弘基

(72)【発明者】

【氏名】清水 亮

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２６８９１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−３０８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８１７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３８４５８（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】

絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、
１次巻線および２次巻線を有するトランスと、
負荷と接続される出力ラインと、
前記１次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、
前記２次巻線と前記出力ラインの間に設けられる同期整流トランジスタと、
前記スイッチングトランジスタを駆動する１次側コントローラと、
前記同期整流トランジスタを駆動する２次側コントローラと、
前記２次巻線と前記同期整流トランジスタを接続する第１ノードと接続される第１電極を有する第１キャパシタと、
前記出力ラインの電圧によって前記第１キャパシタを充電するとともに、前記第１キャパシタの両端間の電圧を安定化する補助電源と、
を備え、
前記補助電源は、
一端が前記出力ラインに直接接続される第１抵抗と、
アノードが前記第１抵抗の他端に接続される第１ダイオードと、
一端が前記出力ラインに直接接続される第２抵抗と、
カソードが前記第２抵抗の他端に接続され、アノードが前記第１キャパシタの前記第１電極に接続されるツェナーダイオードと、
ドレインが前記第１ダイオードのカソードに接続され、ソースが前記第１キャパシタの第２電極に接続され、ゲートが前記第２抵抗の前記他端および前記ツェナーダイオードの前記カソードに接続されるトランジスタと、
を含み、
前記２次側コントローラの接地電圧が、前記第１ノードから供給され、前記２次側コントローラの電源電圧が前記第１キャパシタの前記第２電極から供給されることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項2】

前記補助電源の少なくとも一部と前記２次側コントローラは、同一のモジュールにパッケージ化されることを特徴とする請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項3】

フィードバック用フォトカプラと、
前記フィードバック用フォトカプラの入力側と接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に応じた誤差電流を発生するシャントレギュレータと、
をさらに備え、
前記１次側コントローラは、前記フィードバック用フォトカプラの出力側と接続され、前記フィードバック用フォトカプラからのフィードバック信号に応じて前記スイッチングトランジスタを駆動することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項4】

前記出力ラインと接続される第２キャパシタをさらに備え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ＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項5】

商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項１から４のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えることを特徴とする電源装置。

【請求項6】

負荷と、
商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項１から４のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えることを特徴とする電子機器。

【請求項7】

商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、
前記フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、
前記ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、
前記直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する請求項１から４のいずれかに記載のＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備えることを特徴とする電源アダプタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁同期整流型ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

テレビや冷蔵庫をはじめとするさまざまな家電製品は、外部からの商用交流電力を受けて動作する。ラップトップ型コンピュータ、携帯電話端末やタブレット端末をはじめとする電子機器も、商用交流電力によって動作可能であり、あるいは商用交流電力によって、機器に内蔵の電池を充電可能となっている。こうした家電製品や電子機器（以下、電子機器と総称する）には、商用交流電圧をＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換する電源装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）が内蔵される。あるいはＡＣ／ＤＣコンバータが、電子機器の外部の電源アダプタ（ＡＣアダプタ）に内蔵される場合もある。

【0003】

図１は、本発明者が検討したＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒの基本構成を示すブロック図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００ｒは主としてフィルタ１０２、整流回路１０４、平滑キャパシタ１０６およびＤＣ／ＤＣコンバータ２００ｒを備える。

【0004】

商用交流電圧Ｖ_ＡＣは、ヒューズおよび入力キャパシタ（不図示）を介してフィルタ１０２に入力される。フィルタ１０２は、商用交流電圧Ｖ_ＡＣのノイズを除去する。整流回路１０４は、商用交流電圧Ｖ_ＡＣを全波整流するダイオードブリッジ回路である。整流回路１０４の出力電圧は、平滑キャパシタ１０６によって平滑化され、直流電圧Ｖ_ＩＮに変換される。

【0005】

絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータ２００ｒは、入力端子Ｐ１に直流電圧Ｖ_ＩＮを受け、それを降圧して、目標値に安定化された出力電圧Ｖ_ＯＵＴを生成し、出力端子Ｐ２と接地端子Ｐ３の間に接続される負荷（不図示）に供給する。

【0006】

ＤＣ／ＤＣコンバータ２００ｒは、１次側コントローラ２０２、フォトカプラ２０４、シャントレギュレータ２０６、出力回路２１０、２次側コントローラ３００ｒ、およびその他の回路部品を備える。出力回路２１０は、トランスＴ１、ダイオードＤ１、出力キャパシタＣ２、スイッチングトランジスタＭ１、同期整流トランジスタＭ２を含む。出力回路２１０のトポロジーは、一般的な同期整流型のフライバックコンバータのそれであるため、説明を省略する。

【0007】

トランスＴ１の１次巻線Ｗ１と接続されるスイッチングトランジスタＭ１がスイッチングすることにより、入力電圧Ｖ_ＩＮが降圧され、出力電圧Ｖ_ＯＵＴが生成される。そして１次側コントローラ２０２は、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングのデューティ比を調節する。

【0008】

ＤＣ／ＤＣコンバータ２００ｒの出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧される。シャントレギュレータ２０６のカソード（Ｋ）端子は、フォトカプラ２０４の入力側の発光素子（発光ダイオード）と接続され、アノード（Ａ）端子は接地される。シャントレギュレータ２０６の基準（ＲＥＦ）端子には、分圧された電圧（電圧検出信号）Ｖ_{ＯＵＴ＿Ｓ}が入力される。シャントレギュレータ２０６は誤差増幅器を含み、電圧検出信号Ｖ_{ＯＵＴ＿Ｓ}と所定の基準電圧Ｖ_ＲＥＦ（不図示）の誤差を増幅し、誤差に応じた誤差電流Ｉ_ＥＲＲを生成し、フォトカプラ２０４の入力側の発光素子（発光ダイオード）から引き込む（シンク）。

【0009】

フォトカプラ２０４の出力側の受光素子（フォトトランジスタ）には、２次側の誤差電流Ｉ_ＥＲＲに応じたフィードバック電流Ｉ_ＦＢが流れる。このフィードバック電流Ｉ_ＦＢが、抵抗およびキャパシタにより平滑化され、１次側コントローラ２０２のフィードバック（ＦＢ）端子に入力される。１次側コントローラ２０２は、ＦＢ端子の電圧（フィードバック電圧）Ｖ_ＦＢにもとづいてスイッチングトランジスタＭ１のデューティ比を調節する。

【0010】

２次側コントローラ３００ｒは、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングと同期して、同期整流トランジスタＭ２をスイッチングする。２次側コントローラ３００ｒは、同期整流コントローラ、ドライバを備える。同期整流コントローラは、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングと同期したパルス信号を生成する。たとえば同期整流コントローラは、スイッチングトランジスタＭ１がターンオフすると、パルス信号を、同期整流トランジスタＭ２のオンを指示する第１状態（たとえばハイレベル）とする。また同期整流コントローラは、同期整流トランジスタＭ２のオン期間に２次巻線Ｗ２に流れる２次電流Ｉ_Ｓが実質的にゼロになると、パルス信号を同期整流トランジスタＭ２のオフを指示する第２状態（ローレベル）とする。ドライバはパルス信号に応じて同期整流トランジスタＭ２をスイッチングする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１０−０７４９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

同期整流トランジスタＭ２をターンオンするためには、同期整流トランジスタＭ２のゲートに、ソース電位Ｖ_Ｓよりもある電圧、高いゲート電圧を印加する必要がある。図１において同期整流トランジスタＭ２は、２次巻線Ｗ２の高電位側つまり出力端子Ｐ２側に設けられ、同期整流トランジスタＭ２のソース電位Ｖ_Ｓは、スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングに応じて変動する。このトポロジニーにおいて同期整流トランジスタＭ２をスイッチングするためには、２次側コントローラ３００ｒの接地（ＧＮＤ）端子を、同期整流トランジスタＭ２のソースと接続し、２次側コントローラ３００ｒを、ソース電位Ｖ_Ｓを基準として動作させる必要がある。

【0013】

そして２次側コントローラ３００ｒの電源（ＶＣＣ）端子には、同期整流トランジスタＭ２のソース電位Ｖ_Ｓを基準とした電源電圧Ｖ_ＣＣ１を供給する必要がある。電源電圧Ｖ_ＣＣ１を生成するために、トランスＴ１の２次側には補助巻線Ｗ４が設けられる。補助巻線Ｗ４、ダイオードＤ４およびキャパシタＣ４は、補助コンバータを形成しており、出力電圧Ｖ_ＯＵＴよりも高い直流電圧Ｖ_ＣＣ１を発生する。図１のＤＣ／ＤＣコンバータ２００ｒでは、補助巻線Ｗ４付きのトランスＴ１が必要であるが、このようなトランスＴ１は高価である。

【0014】

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、トランスの２次側の補助巻線を用いずに２次側コントローラに電源供給なＤＣ／ＤＣコンバータの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明のある態様は、絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータに関する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次巻線および２次巻線を有するトランスと、負荷と接続される出力ラインと、１次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、２次巻線と出力ラインの間に設けられる同期整流トランジスタと、スイッチングトランジスタを駆動する１次側コントローラと、同期整流トランジスタを駆動する２次側コントローラと、２次巻線と同期整流トランジスタを接続する第１ノードと接続される第１電極を有する第１キャパシタと、出力ラインの電圧によって第１キャパシタを充電するとともに、第１キャパシタの両端間の電圧を安定化する補助電源と、を備える。２次側コントローラの接地電圧を第１ノードから供給し、２次側コントローラの電源電圧を第１キャパシタの第２電極から供給する。

【0016】

この態様によると、トランスの２次側の補助巻線が不要となるため、コストを下げることができる。

【0017】

補助電源は、出力ラインと第１キャパシタの第２電極の間に設けられた第１抵抗を含んでもよい。これにより、第１抵抗を介して第１キャパシタを充電できる。

【0018】

補助電源は、出力ラインと第１キャパシタの第２電極の間に、カソードが第１キャパシタ側となる向きにて第１抵抗と直列に設けられたダイオードをさらに含んでもよい。
スイッチングトランジスタＭ１のスイッチングに応じて第１ノードの電圧が跳ね上がり、第１キャパシタの第２電極の電圧は、出力ラインの電圧より高くなる場合がある。充電経路にダイオードを挿入することで、第１キャパシタが放電するのを防止でき、第１キャパシタの両端間の電圧を維持できる。

【0019】

補助電源は、出力ラインと第１キャパシタの第２電極の間に、カソードが第１キャパシタ側となる向きにて設けられたダイオードを含んでもよい。

【0020】

補助電源は、第１キャパシタの両端間電圧を、所定の電圧を超えないようにクランプするクランプ回路を含んでもよい。これにより第１キャパシタの両端間電圧を安定化できる。

【0021】

補助電源は、出力ラインと第１キャパシタの第２電極の間に設けられ、そのソース／エミッタが第１キャパシタの第２電極と接続され、そのゲート／ベースに定電圧が入力されたトランジスタを含んでもよい。この場合、定電圧をＶ_Ａ、トランジスタのゲートソース電圧（ベースエミッタ間電圧）をＶ_Ｂとするとき、第１キャパシタの両端間電圧を、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂに安定化できる。

【0022】

補助電源は、第１キャパシタの第１電極とトランジスタのゲート／ベースの間に設けられた第１ツェナーダイオードをさらに含んでもよい。

【0023】

補助電源は、第１キャパシタと並列に接続された第２ツェナーダイオードを含んでもよい。これにより第１キャパシタの両端間電圧を、第２ツェナーダイオードのツェナー電圧に安定化できる。

【0024】

補助電源は、出力ラインと第１キャパシタの間に設けられ、出力ラインから第１キャパシタに向かう電流が流れ、逆電流を阻止する充電回路と、第１キャパシタの両端間電圧を安定化するクランプ回路と、を含んでもよい。

【0025】

補助電源の少なくとも一部と２次側コントローラは、同一のモジュールにパッケージ化されてもよい。

【0026】

本発明の別の態様もまた、絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータに関する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次巻線および２次巻線を有するトランスと、負荷と接続される出力ラインと、１次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、２次巻線と出力ラインの間に設けられる同期整流トランジスタと、スイッチングトランジスタを駆動する１次側コントローラと、同期整流トランジスタを駆動する２次側コントローラと、２次巻線と同期整流トランジスタを接続する第１ノードと接続される第１電極を有する第１キャパシタと、そのソース／エミッタが第１キャパシタの第２電極と接続されるトランジスタと、出力ラインとトランジスタのドレイン／コレクタの間に直列に設けられた第１抵抗およびダイオードと、カソードがトランジスタのゲート／ベースと接続され、アノードが第１キャパシタの第１電極と接続される第１ツェナーダイオードと、出力ラインとトランジスタのゲート／ベースの間に設けられる第２抵抗と、を備える。２次側コントローラの接地電圧を第１ノードから供給し、２次側コントローラの電源電圧を第１キャパシタの第２電極から供給する。

【0027】

本発明のさらに別の態様もまた、ＤＣ／ＤＣコンバータである。このＤＣ／ＤＣコンバータは、１次巻線および２次巻線を有するトランスと、負荷と接続される出力ラインと、１次巻線と接続されるスイッチングトランジスタと、２次巻線と出力ラインの間に設けられる同期整流トランジスタと、スイッチングトランジスタを駆動する１次側コントローラと、同期整流トランジスタを駆動する２次側コントローラと、２次巻線と同期整流トランジスタを接続する第１ノードと接続される第１電極を有する第１キャパシタと、そのソース／エミッタが第１キャパシタの第２電極と接続されるトランジスタと、出力ラインとトランジスタのドレイン／コレクタの間に直列に設けられた第１抵抗およびダイオードと、カソードが第１キャパシタの第２電極と接続され、アノードが第１キャパシタの第１電極と接続される第２ツェナーダイオードと、を備える。２次側コントローラの接地電圧を第１ノードから供給し、２次側コントローラの電源電圧を第１キャパシタの第２電極から供給する。

【0028】

ある態様のＤＣ／ＤＣコンバータは、フィードバック用フォトカプラと、フィードバック用フォトカプラの入力側と接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧に応じた誤差電流を発生するシャントレギュレータと、をさらに備えてもよい。１次側コントローラは、フィードバック用フォトカプラの出力側と接続され、フィードバック用フォトカプラからのフィードバック信号に応じてスイッチングトランジスタを駆動してもよい。

【0029】

ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力ラインと接続される第２キャパシタをさらに備えてもよい。

【0030】

本発明の別の態様は、電源装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）に関する。電源装置は、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する上述のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。

【0031】

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、負荷と、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、負荷に供給する上述のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。

【0032】

本発明の別の態様は、ＡＣアダプタに関する。ＡＣアダプタは、商用交流電圧をフィルタリングするフィルタと、フィルタの出力電圧を全波整流するダイオード整流回路と、ダイオード整流回路の出力電圧を平滑化し、直流入力電圧を生成する平滑キャパシタと、直流入力電圧を降圧し、直流出力電圧を生成する上述のＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。

【0033】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0034】

本発明のある態様によれば、絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、トランスの２次側の補助巻線が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明者が検討したＡＣ／ＤＣコンバータの基本構成を示すブロック図である。

【図2】実施の形態に係る絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータを備えるＡＣ／ＤＣコンバータの回路図である。

【図3】補助電源の構成例を示す回路図である。

【図4】補助電源の別の回路図である。

【図5】補助電源の別の回路図である。

【図6】ＡＣ／ＤＣコンバータを備えるＡＣアダプタを示す図である。

【図7】図７（ａ）、（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える電子機器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0037】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合や、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0038】

図２は、実施の形態に係る絶縁同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータ２００を備えるＡＣ／ＤＣコンバータ１００の回路図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００の基本構成は図１のそれと同様であり、またＤＣ／ＤＣコンバータ２００の基本構成も図１のそれと同様である。

【0039】

２次側コントローラ３００の構成、動作は特に限定されず、公知の、あるいは将来利用可能な技術を用いればよい。たとえば２次側コントローラ３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２００の１次側のスイッチングトランジスタＭ１のターンオフを検出すると同期整流トランジスタＭ２をターンオンし、トランスＴ１の２次巻線Ｗ２の電流Ｉ_Ｓが実質的にゼロになったことを検出すると、同期整流トランジスタＭ２をターンオフする。

【0040】

スイッチングトランジスタＭ１のオン期間において、２次巻線Ｗ２の両端間電圧は、−Ｖ_ＩＮ×Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｐであるから、同期整流トランジスタＭ２のドレイン電圧Ｖ_Ｄ＿Ｓ（つまりドレインソース間電圧Ｖ_ＤＳ）は、Ｖ_Ｄ＿Ｓ＝Ｖ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＩＮ×Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｐとなる。Ｎ_Ｐ，Ｎ_Ｓは、１次巻線Ｗ１、２次巻線Ｗ２の巻数である。

【0041】

スイッチングトランジスタＭ１がオフすると、同期整流トランジスタＭ２のソースからドレインに向かって２次電流Ｉ_Ｓが流れるため、ドレインソース間電圧は負電圧となる。連続モードでは、スイッチングトランジスタＭ１がターンオンすることにより、２次電流Ｉ_Ｓがゼロとなり、ドレイン電圧が再びＶ_Ｄ＝Ｖ_ＯＵＴ＋Ｖ_ＩＮ×Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｐに跳ね上がる。不連続モードでは、同期整流トランジスタＭ２のオン状態においてトランスＴ１に蓄えられたエネルギーの減少にともない２次電流Ｉ_Ｓが減少していくと、ドレインソース間電圧Ｖ_ＤＳの絶対値は小さくなり、やがて２次電流Ｉ_Ｓが実質的にゼロになると、ドレインソース間電圧Ｖ_ＤＳも実質的にゼロとなり、ドレイン電圧Ｖ_Ｄ＿Ｓはリンギングする。

【0042】

これらの性質を利用して２次側コントローラ３００は、同期整流トランジスタＭ２のドレイン電圧（ドレインソース間電圧）にもとづいて、同期整流トランジスタＭ２をスイッチングすることができる。

【0043】

本実施の形態では、２次側コントローラ３００への電源供給が、図１と異なっており、２次側コントローラ３００への電源電圧Ｖ_ＣＣ１を供給するために、第１キャパシタＣ１および補助電源４００が設けられる。第１キャパシタＣ１の一端（第１電極）は、２次巻線Ｗ２と同期整流トランジスタＭ２を接続する第１ノードＮ１（つまり同期整流トランジスタＭ２のソース）と接続される。

【0044】

補助電源４００は、第１キャパシタＣ１および出力ライン２１２と接続されており、出力ライン２１２の電圧Ｖ_ＯＵＴによって第１キャパシタＣ１を充電するとともに、第１キャパシタＣ１の両端間の電圧を安定化する。

【0045】

２次側コントローラ３００のＧＮＤ端子は、第１ノードＮ１と接続され、２次側コントローラ３００のＶＣＣ端子は、第１キャパシタＣ１の他端（第２電極）と接続される。これにより２次側コントローラ３００の接地電圧を、第１ノードＮ１から供給し、２次側コントローラ３００の電源電圧Ｖ_ＣＣ１を第１キャパシタＣ１の第２電極から供給する。

【0046】

本発明は、図２のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。

【0047】

図３は、補助電源４００の構成例を示す回路図である。補助電源４００は、充電回路４０２およびクランプ回路４０４を備える。充電回路４０２は、出力ライン２１２と第１キャパシタＣ１の第２電極の間に設けられ、出力ライン２１２から第１キャパシタＣ１に向かう電流が流れ、逆電流を阻止する。クランプ回路４０４は、第１キャパシタＣ１の両端間電圧を安定化する。

【0048】

図４は、補助電源４００ａの別の回路図である。補助電源４００は、第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＭ１１、第２抵抗Ｒ２、第１ツェナーダイオードＺＤ１を含む。トランジスタＭ１１は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、そのソースが第１キャパシタＣ１の第２電極と接続される。第１抵抗Ｒ１およびダイオードＤ１は、出力ライン２１２とトランジスタＭ１のドレインの間に直列に設けられる。第１ツェナーダイオードＺＤ１のカソードはトランジスタＭ１１のゲートと接続され、そのアノードは第１キャパシタＣ１の第１電極と接続される。第２抵抗Ｒ２は、出力ライン２１２とトランジスタＭ１１のゲートの間に設けられる。

【0049】

第１キャパシタＣ１は、第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＭ１１を含む経路によって充電される。そして第１キャパシタＣ１の両端間電圧は、第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧をＶ_Ｚと書くとき、Ｖ_Ｚ−Ｖ_ＧＳを超えないようにクランプされる。Ｖ_ＧＳはトランジスタＭ１１のゲートソース間電圧である。ダイオードＤ１は、トランジスタＭ１１のボディダイオードを介して第１キャパシタＣ１から出力ライン２１２に流れる電流を阻止する。

【0050】

第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、トランジスタＭ１１は、図３の充電回路４０２と対応づけることができる。また第２抵抗Ｒ２、第１ツェナーダイオードＺＤ１、トランジスタＭ１１は、図３のクランプ回路４０４と対応づけることができる。

【0051】

図４において第１抵抗Ｒ１を省略してもよい。また第１ツェナーダイオードＺＤ１に代えて、別の定電圧素子を設けてもよい。たとえば定電圧素子としては、複数のダイオードをアノードがトランジスタＭ１１のゲート側となる向きで縦積みした構成を用いてもよい。

【0052】

トランジスタＭ１１は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであってもよい。この場合、ＭＯＳＦＥＴのようなボディダイオードが存在しないため、ダイオードＤ１を省略してもよい。

【0053】

図５は、補助電源４００ｂの別の回路図である。補助電源４００ｂは、第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、第２ツェナーダイオードＺＤ２を備える。第１抵抗Ｒ１およびダイオードＤ１は、第１キャパシタＣ１の第２電極と出力ライン２１２の間に直列に設けられる。第２ツェナーダイオードＺＤ２は、第１キャパシタＣ１と並列に接続される。
第１キャパシタＣ１は、第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１を含む経路によって充電される。そして第１キャパシタＣ１の両端間電圧は、第２ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧Ｖ_Ｚを超えないようにクランプされる。第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１は、図３の充電回路４０２と対応づけることができる。また第２ツェナーダイオードＺＤ２は、図３のクランプ回路４０４と対応づけることができる。

【0054】

図２〜図５のＤＣ／ＤＣコンバータ２００によれば、トランスＴ１の２次側の補助巻線が不要となるため、コストを下げることができる。

【0055】

高耐圧プロセスを用いることで、第１抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、第２ツェナーダイオードＺＤ２などの回路素子を、半導体基板上に集積化することが可能となる。したがって補助電源４００の少なくとも一部と２次側コントローラ３００は、同一のモジュールにパッケージ化してもよい。これにより補助電源４００のすべての回路素子をディスクリート部品で構成した場合に比べて、部品点数を減らすことができ、一層コストを下げることができる。

【0056】

（用途）
続いて、実施の形態で説明したＤＣ／ＤＣコンバータ２００の用途を説明する。
図６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を備えるＡＣアダプタ８００を示す図である。ＡＣアダプタ８００は、プラグ８０２、筐体８０４、コネクタ８０６を備える。プラグ８０２は、図示しないコンセントから商用交流電圧Ｖ_ＡＣを受ける。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、筐体８０４内に実装される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００により生成された直流出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、コネクタ８０６から電子機器８１０に供給される。電子機器８１０は、ノートＰＣ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、携帯オーディオプレイヤなどが例示される。

【0057】

図７（ａ）、（ｂ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を備える電子機器９００を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）の電子機器９００はディスプレイ装置であるが、電子機器９００の種類は特に限定されず、オーディオ機器、冷蔵庫、洗濯機、掃除機など、電源装置を内蔵する機器であればよい。
プラグ９０２は、図示しないコンセントから商用交流電圧Ｖ_ＡＣを受ける。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、筐体８０４内に実装される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００により生成された直流出力電圧Ｖ_ＯＵＴは、同じ筐体９０４内に搭載される、マイコン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、電源回路、照明機器、アナログ回路、デジタル回路などの負荷に供給される。

【0058】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0059】

（第１変形例）
実施の形態では、フライバックコンバータを説明したが、本発明はフォワードコンバータにも適用可能である。この場合にはトランスＴ１の２次側に、複数の同期整流用のトランジスタが配置されることとなる。２次側コントローラは、複数の同期整流トランジスタをスイッチングするよう構成されてもよい。またコンバータは疑似共振型であってもよい。

【0060】

（第２変形例）
スイッチングトランジスタや同期整流トランジスタの少なくとも一方は、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴであってもよい。

【0061】

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0062】

Ｐ１…入力端子、Ｐ２…出力端子、Ｐ３…接地端子、Ｍ１…スイッチングトランジスタ、Ｍ２…同期整流トランジスタ、Ｃ２…出力キャパシタ、Ｔ１…トランス、Ｗ１…１次巻線、Ｗ２…２次巻線、１００…ＡＣ／ＤＣコンバータ、１０２…フィルタ、１０４…整流回路、１０６…平滑キャパシタ、２００…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０２…１次側コントローラ、２０４…フォトカプラ、２０６…シャントレギュレータ、２１０…出力回路、２１２…出力ライン、３００…２次側コントローラ、Ｃ１…第１キャパシタ、４００…補助電源、４０２…充電回路、４０４…クランプ回路、Ｒ１…第１抵抗、Ｒ２…第２抵抗、Ｄ１…ダイオード、Ｍ１１…トランジスタ、ＺＤ１…第１ツェナーダイオード、ＺＤ２…第２ツェナーダイオード、８００…ＡＣアダプタ、８０２…プラグ、８０４…筐体、８０６…コネクタ、８１０，９００…電子機器、９０２…プラグ、９０４…筐体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】