(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】P2022011399
(43)【公開日】2022-01-17
(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 20060101AFI20220107BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020112522
(22)【出願日】2020-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000191238
【氏名又は名称】新日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】三添 公義
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AS01
5H730BB43
5H730DD04
5H730EE02
5H730EE07
5H730EE58
5H730EE59
5H730FD01
5H730FD25
5H730FD51
5H730FF19
5H730FG03
5H730FG04
(57)【要約】
【課題】ＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置においてトランスに補助巻線を設けないでフライバック動作を適確に行えるようにすること。
【解決手段】このスイッチング電源装置において、制御回路１６は、スイッチングトランジスタ１２のターンオンを制御するために、一次側に巻線電圧監視回路２８を備えている。この巻線電圧監視回路２８は、一次巻線Ｌ１の両端に接続される第１および第２の入力端子２８ａ，２８ｂと、スイッチング制御回路２４に接続される出力端子２８ｃを有し、オフ時間中に一次巻線Ｌ１に発生するフライバック電圧を両入力端子２８ａ，２８ｂを通じて監視し、両入力端子２８ａ，２８ｂが等電位になった瞬間またはその直後に、フライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる反転検出信号を出力端子２８ｃより出力する。
【選択図】 図１
【解決手段】このスイッチング電源装置において、制御回路１６は、スイッチングトランジスタ１２のターンオンを制御するために、一次側に巻線電圧監視回路２８を備えている。この巻線電圧監視回路２８は、一次巻線Ｌ１の両端に接続される第１および第２の入力端子２８ａ，２８ｂと、スイッチング制御回路２４に接続される出力端子２８ｃを有し、オフ時間中に一次巻線Ｌ１に発生するフライバック電圧を両入力端子２８ａ，２８ｂを通じて監視し、両入力端子２８ａ，２８ｂが等電位になった瞬間またはその直後に、フライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる反転検出信号を出力端子２８ｃより出力する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流の入力電圧が印加される一次巻線と前記一次巻線に磁気的に結合している二次巻線とを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されているスイッチングトランジスタと、前記二次巻線に接続されている整流平滑回路と、前記スイッチングトランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを有するＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線に発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路を有し、
前記反転検出信号に基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせる、
スイッチング電源装置。
前記制御回路は、
前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線に発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路を有し、
前記反転検出信号に基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせる、
スイッチング電源装置。
【請求項2】
前記巻線電圧監視回路は、
その正極側端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、一定のバイアス電圧を与えるバイアス電圧源と、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記バイアス電圧源の負極側端子に接続されているトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記トランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記トランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
その正極側端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、一定のバイアス電圧を与えるバイアス電圧源と、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記バイアス電圧源の負極側端子に接続されているトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記トランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記トランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項3】
前記第２のノードと前記トランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられている、請求項２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項4】
前記巻線電圧監視回路は、
その一方の端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、その他方の端子が定電流源を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記他方の端子に接続されている第１のトランジスタと、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して前記一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記第１のトランジスタの制御端子に接続されている第２のトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第２のトランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記第２のトランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
その一方の端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、その他方の端子が定電流源を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記他方の端子に接続されている第１のトランジスタと、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して前記一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記第１のトランジスタの制御端子に接続されている第２のトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第２のトランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記第２のトランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項5】
前記第２のノードと前記第２のトランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられている、請求項４に記載のスイッチング電源装置。
【請求項6】
前記巻線電圧監視回路は、
一端が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、他端が第３のノードに接続されている第１の抵抗と、
一端が前記第３のノードに接続され、他端が一次側グランド電位端子に接続されている第２の抵抗と、
一端が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、他端が第４のノードに接続されている第３の抵抗と、
一端が前記第４のノードに接続され、他端が前記一次側グランド電位端子に接続されている第４の抵抗と、
前記第３のノードの電圧と前記第４のノードの電圧とを比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第４のノードの電圧が前記第３のノードの電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
一端が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、他端が第３のノードに接続されている第１の抵抗と、
一端が前記第３のノードに接続され、他端が一次側グランド電位端子に接続されている第２の抵抗と、
一端が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、他端が第４のノードに接続されている第３の抵抗と、
一端が前記第４のノードに接続され、他端が前記一次側グランド電位端子に接続されている第４の抵抗と、
前記第３のノードの電圧と前記第４のノードの電圧とを比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第４のノードの電圧が前記第３のノードの電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項１に記載のスイッチング電源装置。
【請求項7】
前記制御回路は、前記スイッチングトランジスタがオンしている時に、前記スイッチングトランジスタを流れる電流を検出する電流監視回路を有し、前記電流監視回路の出力信号に基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオフさせる、請求項１～６のいずれか一項に記載のスイッチング電源装置。
【請求項8】
前記制御回路は、前記整流平滑回路より出力される出力電圧の状態をフィードバックする出力電圧監視回路を有し、前記巻線電圧監視回路の出力信号と前記出力電圧監視回路の出力信号とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせ、前記電流監視回路の出力信号と前記出力電圧監視回路の出力信号とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオフさせる、請求項７に記載のスイッチング電源装置。
【請求項9】
入力電圧が印加される一次巻線と前記一次巻線に磁気的に結合している二次巻線とを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されているスイッチングトランジスタと、前記二次巻線に接続されている整流平滑回路と、前記スイッチングトランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを有するＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置であって、
前記制御回路は、
前記スイッチングトランジスタと直列に接続されるセンス抵抗を有し、前記スイッチングトランジスタがオンしている時に、前記スイッチングトランジスタを流れる電流に比例するセンス電圧を出力する電流監視回路と、
前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線で発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路と、
前記整流平滑回路より出力される出力電圧を基準値と比較して前記出力電圧の状態をフォトカプラを通じてフィードバックする出力電圧監視回路と、
を有し、前記反転検出信号と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせ、前記センス電圧と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオフさせる、
スイッチング電源装置。
前記制御回路は、
前記スイッチングトランジスタと直列に接続されるセンス抵抗を有し、前記スイッチングトランジスタがオンしている時に、前記スイッチングトランジスタを流れる電流に比例するセンス電圧を出力する電流監視回路と、
前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線で発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路と、
前記整流平滑回路より出力される出力電圧を基準値と比較して前記出力電圧の状態をフォトカプラを通じてフィードバックする出力電圧監視回路と、
を有し、前記反転検出信号と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせ、前記センス電圧と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオフさせる、
スイッチング電源装置。
【請求項10】
前記巻線電圧監視回路は、
その正極側端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、一定のバイアス電圧を与えるバイアス電圧源と、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記直流電圧源の負極側端子に接続されているトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記トランジスタの前記一方の端子の電位が前記制御端子の電位に前記トランジスタの閾値電圧を加えた電位以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
その正極側端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、一定のバイアス電圧を与えるバイアス電圧源と、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記直流電圧源の負極側端子に接続されているトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記トランジスタの前記一方の端子の電位が前記制御端子の電位に前記トランジスタの閾値電圧を加えた電位以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
【請求項11】
前記第２のノードと前記トランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられている、請求項１０に記載のスイッチング電源装置。
【請求項12】
前記巻線電圧監視回路は、
その一方の端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、その他方の端子が定電流源を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記一方の端子に接続されている第１のトランジスタと、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して前記一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記第１のトランジスタの制御端子に接続されている第２のトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第２のトランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記第２のトランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
その一方の端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、その他方の端子が定電流源を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記一方の端子に接続されている第１のトランジスタと、
その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して前記一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記第１のトランジスタの制御端子に接続されている第２のトランジスタと、
前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと、
を有し、前記第２のトランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記第２のトランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
【請求項13】
前記第２のノードと前記第２のトランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられている、請求項１２に記載のスイッチング電源装置。
【請求項14】
前記巻線電圧監視回路は、
一端が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、他端が第３のノードに接続されている第１の抵抗と、
一端が前記第３のノードに接続され、他端が一次側グランド電位端子に接続されている第２の抵抗と、
一端が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、他端が第４のノードに接続されている第３の抵抗と、
一端が前記第４のノードに接続され、他端が前記一次側グランド電位端子に接続されている第４の抵抗と、
前記第３のノードの電圧と前記第４のノードの電圧とを比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと
を有し、前記第４のノードの電圧が前記第３のノードの電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９に記載のスイッチング電源装置。
一端が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、他端が第３のノードに接続されている第１の抵抗と、
一端が前記第３のノードに接続され、他端が一次側グランド電位端子に接続されている第２の抵抗と、
一端が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、他端が第４のノードに接続されている第３の抵抗と、
一端が前記第４のノードに接続され、他端が前記一次側グランド電位端子に接続されている第４の抵抗と、
前記第３のノードの電圧と前記第４のノードの電圧とを比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータと
を有し、前記第４のノードの電圧が前記第３のノードの電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる、
請求項９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、トランスを用いる絶縁型のスイッチング電源装置に係り、特にＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＲＣＣ（Ringing Choke Converter）方式の絶縁型スイッチング電源装置は、特別な発振回路をもたない自励式のフライバック型ＤＣ－ＤＣコンバータである。このタイプのスイッチング電源装置は、基本構成として、トランスと、トランスの一次巻線に直列に接続されているスイッチングトランジスタと、トランスの二次巻線に接続されている整流平滑回路と、スイッチングトランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを有している。
【0003】
かかる構成においては、制御回路がスイッチングトランジスタをターンオンさせて一次巻線に励磁電流を流すと、トランスに磁気エネルギーが蓄積され、次いでスイッチングトランジスタをターンオフさせると、トランスに蓄積されていた電磁エネルギーが二次電流として二次巻線および整流平滑回路を介して負荷側に放出（供給）され、以後も同様のオン動作およびオフ動作が繰り返される。同じ絶縁型のスイッチング電源装置でも、ＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置は、フォワード方式のものに比べて、トランスの設計・製作が難しい反面、二次側でチョークコイルを省略できるとともに、入力電圧を広くとれる利点があり、ＡＣアダプタ等の小電力用途で多く用いられている。
【0004】
従来のＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置は、トランスに一次巻線および二次巻線に加えて補助巻線を備えている。一般に、補助巻線の極性は、一次巻線と同じで、二次巻線と逆になっている。スイッチングトランジスタがオンしている時は、補助巻線に一方向の誘導起電力が発生する。この誘導起電力は、制御回路の各部の動作に用いられる。そして、スイッチングトランジスタがオフしている時は、補助巻線に逆方向の誘導起電力またはフライバック電圧が発生する。補助巻線に発生するフライバック電圧は二次巻線のフライバック電圧に同期して消滅するので、制御回路は、補助巻線のフライバック電圧または補助巻線を流れる電流に基づいてスイッチングトランジスタを適確なタイミングでターンオフさせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１０－２０７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、スイッチング電源用のトランスは、殆どがカスタム品で、高品質のものは熟練工による手巻きで製作されており、巻線の数が多いほどピン端子等を含めてトランス全体のサイズが増すとともに製作の手間も増え、価格が高くなる。このため、ＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置においては、全部品の中でトランスがサイズおよびコストの面で際立っている。
【0007】
そこで、ＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置において一次巻線および二次巻線だけのトランスを用いて上記のようなフライバック動作を適確に行えるようにすれば、この種の絶縁型スイッチング電源の顕著な小型化および低コスト化を実現し、フォワード方式などの他の方式に対して優位性を高められる。
【0008】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、トランスに補助巻線を設けないでフライバック動作を適確に行えるようにしたＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の観点におけるスイッチング電源装置は、入力電圧が印加される一次巻線と前記一次巻線に磁気的に結合している二次巻線とを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されているスイッチングトランジスタと、前記二次巻線に接続されている整流平滑回路と、前記スイッチングトランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを有するＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置であって、前記制御回路は、前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線に発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路を有し、前記反転検出信号に基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせる。
【0010】
上記の装置構成においては、スイッチングトランジスタがオフしている時は、一次巻線および二次巻線に電磁エネルギーを放出させる誘導起電力またはフライバック電圧がそれぞれ発生し、二次側では二次巻線および整流平滑回路を介して負荷側に二次電流が流れる。一方、一次側では、巻線電圧監視回路が第１および第２の入力端子を通じて一次巻線のフライバック電圧を監視し、両入力端子が等電位になった瞬間またはその直後にフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる反転検出信号を出力する。制御回路は、この反転検出信号に基づいてスイッチングトランジスタをターンオンさせる。
【0011】
本発明の第２の観点におけるスイッチング電源装置は、入力電圧が印加される一次巻線と前記一次巻線に磁気的に結合している二次巻線とを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されているスイッチングトランジスタと、前記二次巻線に接続されている整流平滑回路と、前記スイッチングトランジスタのオン・オフを制御する制御回路とを有するＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置であって、前記制御回路は、前記スイッチングトランジスタと直列に接続されるセンス抵抗を有し、前記スイッチングトランジスタがオンしている時に、前記スイッチングトランジスタを流れる電流に比例するセンス電圧を出力する電流監視回路と、前記一次巻線の両端に接続され、前記スイッチングトランジスタがオフしている時に、前記一次巻線に発生するフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出して、その検出したタイミングを示す反転検出信号を出力する巻線電圧監視回路と、前記整流平滑回路より出力される出力電圧を基準値と比較して前記出力電圧の状態をフォトカプラを通じてフィードバックする出力電圧監視回路とを有し、前記反転検出信号と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオンさせ、前記センス電圧と前記フォトカプラの出力とに基づいて前記スイッチングトランジスタをターンオフさせる。
【0012】
上記の装置構成においては、スイッチングトランジスタがオンしている時は、一次側で時間に比例して略リニアに増大する電流が一次巻線およびスイッチングトランジスタを流れ、電流監視回路よりその電流に比例するセンス電圧が出力される。この時、一次巻線には入力電圧に対して逆らう極性の誘導起電力が発生する。一方、二次側では、二次巻線に発生する誘導起電力の極性が整流平滑回路の整流素子の極性と対抗するため、二次巻線および該整流素子には電流が流れない。もっとも、負荷に対しては、整流平滑回路の容量素子より放電の電流が供給される。出力電圧監視回路は、二次側の出力電圧の状態をフォトカプラを介して一次側にフィードバックする。制御回路は、電流監視回路からのセンス電圧と出力電圧監視回路のフォトカプラの出力とに基づいてスイッチングトランジスタをターンオフさせる。
【0013】
スイッチングトランジスタがターンオフすると、一次巻線および二次巻線に電磁エネルギーを放出させる誘導起電力またはフライバック電圧がそれぞれ発生し、二次側では二次巻線および整流平滑回路を介して負荷側に二次電流が流れる。出力電圧監視回路は、二次側の出力電圧の状態をフォトカプラを介して一次側にフィードバックする。
【0014】
一方、一次側では、巻線電圧監視回路が第１および第２の入力端子を通じて一次巻線のフライバック電圧を監視し、両入力端子が等電位になった瞬間またはその直後にフライバック電圧の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる反転検出信号を出力する。制御回路は、この反転検出信号とフォトカプラの出力とに基づいてスイッチングトランジスタをターンオンさせる。
【0015】
本発明の好適な一実施形態における巻線電圧監視回路は、その正極側端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、一定のバイアス電圧を与えるバイアス電圧源と、その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記バイアス電圧源の負極側端子に接続されているトランジスタと、前記第３のノード上の電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータとを有し、前記トランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記トランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる。この実施形態において、さらに好ましくは、前記第２のノードと前記第２のトランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられる。
【0016】
別の好適な実施形態における巻線電圧監視回路は、その一方の端子が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、その他方の端子が定電流源を介して一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記他方の端子に接続されている第１のトランジスタと、その一方の端子が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、その他方の端子が第３のノードおよび第１の抵抗を介して前記一次側グランド電位端子に接続され、その制御端子が前記第１のトランジスタの制御端子に接続されている第２のトランジスタと、前記第３のノードの電圧を基準電圧と比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータとを有し、前記第２のトランジスタの前記一方の端子の電圧が前記制御端子の電圧に前記第２のトランジスタの閾値電圧を加えた電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる。この実施形態において、さらに好ましくは、前記第２のノードと前記第２のトランジスタの前記一方の端子との間に第２の抵抗が設けられる。
【0017】
別の好適な形態における巻線電圧監視回路は、一端が前記入力電圧を入力する正極側の入力端子と前記一次巻線の一方の端との間の第１のノードに接続され、他端が第３のノードに接続されている第１の抵抗と、一端が前記第３のノードに接続され、他端が一次側グランド電位端子に接続されている第２の抵抗と、一端が前記一次巻線の他方の端と前記スイッチングトランジスタとの間の第２のノードに接続され、他端が第４のノードに接続されている第３の抵抗と、一端が前記第４のノードに接続され、他端が前記一次側グランド電位端子に接続されている第４の抵抗と、前記第３のノードの電圧と前記第４のノードの電圧とを比較してその大小関係を表す二値の論理レベルを出力するコンパレータとを有し、前記第４のノードの電圧が前記第３のノードの電圧以下になった時に、前記コンパレータの出力の論理レベルが反転して、その論理レベルの反転エッジが前記反転検出信号となる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、上記のような構成により、ＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置において補助巻線の無い一次巻線および二次巻線のトランスを用いてフライバック動作を適確に行うことが可能であり、この種の電源装置の顕著な小型化および低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図2】第２の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図3】第３の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【図6】第３の実施形態におけるスイッチング電源の全体の作用を説明するための各部の波形図である。
【図7】第３の実施形態においてフォカトカプラの出力が無い場合の作用を説明するための各部の波形図である。
【図8】第４の実施形態における巻線電圧監視回路の構成を示す回路図である。
【図9】第５の実施形態における巻線電圧監視回路の構成を示す回路図である。
【図10】第６の実施形態によるスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
［実施形態１］
［実施形態１］
【0021】
図１に、本発明の第１の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す。このスイッチング電源装置は、トランス１０、スイッチングトランジスタ１２、整流平滑回路１４および制御回路１６を基本要素とするＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置として構成されている。
【0022】
トランス１０は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２を有し、補助巻線を設けていない。両巻線Ｌ１，Ｌ２は、共通のコアまたはボビンにそれぞれの極性を互いに逆にして巻き付けられ、磁気的に結合されている。
【0023】
トランス１０の一次側において、入力端子１８＋，１８－には、図示しない直流電源（たとえばバッテリ、ＤＣ－ＤＣコンバータまたはＡＣ－ＤＣコンバータ）より直流の電圧ＶＩＮが入力される。この直流の入力電圧ＶＩＮは、平滑用のコンデンサＣ１を介して一次巻線Ｌ１に常時印加される。
【0024】
基準電位端子である負極側の入力端子１８－は一次側グランド電位端子に接続され、正極側の入力端子１８＋と一次側グランド電位端子との間で一次巻線Ｌ１、スイッチングトランジスタ１２およびセンス抵抗２０が直列に接続されている。スイッチングトランジスタ１２は、たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴからなり、制御回路１６の制御の下でオン・オフする。
【0025】
トランス１０の二次側において、二次巻線Ｌ２は、整流平滑回路１４および出力端子２２＋，２２－を介して負荷（図示せず）に接続される。整流平滑回路１４は、整流用のダイオードＤ２と平滑用のコンデンサＣ２とで構成されている。負極側の出力端子２２－は二次側グランド電位の端子に接続されている。
【0026】
このスイッチング電源装置において、スイッチングトランジスタ１２がオンしている時は、正極側の入力端子１８＋から一次巻線Ｌ１、スイッチングトランジスタ１２およびセンス抵抗２０を介して一次側グランド電位端子に至る経路（以下、「電流経路ＪＳ」と称する。）で時間に比例して略リニアに増大する直流の電流Ｉｓが流れ、一次巻線Ｌ１およびセンス抵抗２０で電圧降下が生じる。ここで、一次巻線Ｌ１の電圧降下は誘導起電力であり、入力電圧ＶＩＮに対して逆らう極性を有している。センス抵抗２０の電圧降下は、センス抵抗２０の抵抗値が非常に低いため、一次巻線Ｌ１の電圧降下（誘導起電力）に比べて無視できるほど小さい。
【0027】
一方、二次側では、二次巻線Ｌ２に発生する誘導起電力の極性が整流平滑回路１４のダイオードＤ２の極性と対抗するため、二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２には電流が流れない。もっとも、負荷に対しては、コンデンサＣ２より放電の電流が供給される。こうして、スイッチングトランジスタ１２がオンしている時は、一次巻線Ｌ１に励磁電流が流れ、トランス１０に電磁エネルギーが蓄えられる。
【0028】
スイッチングトランジスタ１２がオフしている時は、一次側の電流経路ＪＳで電流が遮断される。一方、二次側では、トランス１０に蓄積されている電磁エネルギーを放出するための誘導起電力またはフライバック電圧ＶＦＢ２（図示せず）が二次巻線Ｌ２に発生する。このフライバック電圧ＶＦＢ２の極性はダイオードＤ２の極性と同じであり、二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２を電流Ｉ２が流れ、この二次電流Ｉ２は平滑コンデンサＣ２を介して負荷に供給される。
【0029】
制御回路１６は、スイッチングトランジスタ１２のオン・オフを直接制御するスイッチング制御回路２４と、オン・オフ制御に必要な各種モニタ信号をスイッチング制御回路２４に与える３つの監視回路、すなわち電流監視回路２６、巻線電圧監視回路２８および出力電圧監視回路３０を有している。
【0030】
電流監視回路２６は、オン時間制御用のモニタ信号を与える監視回路であり、上記センス抵抗２０を含んでいる。スイッチングトランジスタ１２がターンオンすると、電流経路ＪＳで電流Ｉｓが流れる。この電流Ｉｓは、一次巻線Ｌ１のインダクタンスに反比例し入力電圧ＶＩＮに比例する傾きで時間の経過とともに略リニアに増大する。センス抵抗２０からは、電流Ｉｓに比例して略リニアに上昇するセンス電圧ＶＳＥＮＳが得られる。スイッチング制御回路２４は、電流監視回路２６からのセンス電圧ＶＳＥＮＳをオン時間制御用のモニタ信号として取り込み、センス電圧ＶＳＥＮＳが比較参照値に到達したタイミングでスイッチングトランジスタ１２をターンオフさせる。
【0031】
なお、本発明において、「オン時間」とはスイッチングトランジスタ１２がターンオンしてからターンオフするまでの期間（オン状態の持続時間）であり、「オフ時間」とはスイッチングトランジスタ１２がターンオフしてからターンオンするまでの期間（オフ状態の持続時間）である。「オン時間」の長さはスイッチングトランジスタ１２がターンオフするタイミングに依存し、「オフ時間」の長さはスイッチングトランジスタ１２がターンオンするタイミングに依存する。
【0032】
巻線電圧監視回路２８は、スイッチング制御回路２４にオフ時間制御用のモニタ信号を与える監視回路であり、一次巻線Ｌ１の両端に接続される第１および第２の入力端子２８ａ，２８ｂと、スイッチング制御回路２４に接続される出力端子２８ｃを有している。より詳しくは、第１の入力端子２８ａは、正極側の入力端子１８＋と一次巻線Ｌ１の一端との間のノードＮ１に接続されている。第２の入力端子２８ｂは、一次巻線Ｌ１の他端とスイッチングトランジスタ１２との間のノードＮ２に接続されている。
【0033】
巻線電圧監視回路２８は、オフ時間中に一次巻線Ｌ１に発生する電圧、特にフライバック電圧ＶＦＢ１（図示せず）を両入力端子２８ａ，２８ｂを通じて監視し、両入力端子２８ａ，２８ｂが等電位になった瞬間またはその直後に、フライバック電圧ＶＦＢ１の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる信号（以後、「反転検出信号」と称する。）ＰＲを出力端子２８ｃより出力するように構成されている。スイッチング制御回路２４は、巻線電圧監視回路２８からの反転検出信号ＰＲをオフ時間終了の頃合いを知らせるモニタ信号またはタイミング信号として入力し、反転検出信号ＰＲに基づいてスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0034】
このスイッチング電源装置においては、スイッチングトランジスタ１２がオン状態からオフ状態に切り替わると、トランス１０に蓄積されていた電磁エネルギーを放出するための誘導起電力またはフライバック電圧ＶＦＢ１，ＶＦＢ２が一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２にそれぞれ発生し、それまで一次巻線Ｌ１で流れていた励磁電流に対して一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２の巻数比に比例して二次巻線Ｌ２に二次電流Ｉ２が流れ始める。
【0035】
ここで、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２の巻線数をそれぞれＴ１，Ｔ２とすると、両巻線Ｌ１，Ｌ２のフライバック電圧ＶＦＢ１，ＶＦＢ２の間にはＶＦＢ１：ＶＦＢ２＝Ｔ１：Ｔ２の関係がある。また、二次側において、オフ時間中に二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２を二次電流Ｉ２が流れている時は、ダイオードＤ２に生じる電圧降下をＶＤ２、出力端子２２＋，２２－間の電圧または出力電圧をＶＯＵＴとすると、ＶＦＢ２＝ＶＤ２＋ＶＯＵＴである。
【0036】
この実施形態では、上記のように一次側でノードＮ１，Ｎ２に巻線電圧監視回路２８が接続されている。この巻線電圧監視回路２８においては、オフ時間中に、第１の入力端子２８ａにノードＮ１より入力電圧ＶＩＮが印加され、第２の入力端子２８ｂにノードＮ２より入力電圧ＶＩＮとフライバック電圧ＶＦＢ１とが重畳して印加される。
【0037】
そして、オフ時間中にトランス１０に蓄積されていた電磁エネルギーがすべて放出されると、二次側でダイオードＤ２を流れる二次電流がゼロになる。この瞬間、二次巻線Ｌ２でフライバック電圧ＶＦＢ２が消滅し、同時に一次巻線Ｌ１でもフライバック電圧ＶＦＢ１が消滅する。巻線電圧監視回路２８は、一次巻線Ｌ１でフライバック電圧ＶＦＢ１が消滅して両入力端子２８ａ，２８ｂが等電位になった瞬間を検出して反転検出信号ＰＲを出力し、さらにオフ時間を引き延ばすときはフライバック電圧ＶＦＢ１の消滅直後に一次巻線Ｌ１で発生する電圧振動または自由振動の極性反転を検出して反転検出信号ＰＲを出力する。これらの反転検出信号ＰＲは、たとえば二値信号のＬレベルからＨレベルへの立ち上がりエッジ（反転エッジ）として出力される。スイッチング制御回路２４は、反転検出信号ＰＲを入力すると、それに応動して直ちに、あるいは他の条件との掛け合わせでスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0038】
出力電圧監視回路３０は、オン時間およびオフ時間を通じて出力電圧ＶＯＵＴの状態を一次側にフィードバックする監視回路であり、一次側と二次側との間の絶縁用にフォトカプラ（フォトダイオードＰＤ／フォトトランジスタＰＴ）を用いている。出力電圧ＶＯＵＴが上昇すると、このフォトカプラにおいては、フォトダイオードＰＤの発光出力または光強度が上昇して、フォトトランジスタＰＴの出力するフォトカプラ電流ＩＰＣが増大する。反対に、出力電圧ＶＯＵＴが低下すると、フォトダイオードＰＤの発光出力が低下して、フォトカプラ電流ＩＰＣが減少する。出力電圧監視回路３０は、周知の回路構成を有し、典型的には、出力電圧ＶＯＵＴを一定の基準電圧と比較して比較誤差を増幅して出力する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力に応じてフォトダイオードＰＤを発光駆動する駆動回路とを含んでいる。
【0039】
スイッチング制御回路２４は、一次側でフォトトランジスタＰＴが出力するフォトカプラ電流ＩＰＣをフィードバック制御用のモニタ信号として入力し、そのフィードバック量をオン時間制御およびオフ時間制御に反映させる。より詳しくは、オン時間制御では、センス電圧ＶＳＥＮＳに対する比較参照値にフォトカプラ電流ＩＰＣの電流量を反映させ、フォトカプラ電流ＩＰＣの増減に応じて比較参照値を逆方向に変化させる。すなわち、フォトカプラ電流ＩＰＣが増大するときは比較参照値を低下させ、フォトカプラ電流ＩＰＣが減少するときは比較参照値を上昇させる。
【0040】
また、オフ時間制御では、フライバック電圧ＶＦＢ１が消滅した時点で出力電圧ＶＯＵＴが高すぎる時は、スイッチングトランジスタ１２のターンオンを保留し、フォトカプラ電流ＩＰＣの電流量に応じてオフ時間を引き延ばす。この間に二次側ではコンデンサＣ２より放電の負荷電流が出力されてコンデンサＣ２の端子間電圧つまり出力電圧ＶＯＵＴが低下し、フォトカプラ電流ＩＰＣの電流量がある値以下に減少してから、スイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0041】
制御回路１６は、一次側に電圧レギュレータ１００を備えている。この電圧レギュレータ１００はたとえばリニアレギュレータからなり、ノードＮ１より入力電圧ＶＩＮを取り込んで、安定した動作電圧用の電源電圧ＶＲＥＧを生成し、この電源電圧ＶＲＥＧをスイッチング制御回路２４内の各部および巻線電圧監視回路２８内の各部に供給する。
【0042】
上記のように、この実施形態におけるＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２だけのトランス１０を使用し、一次巻線Ｌ１の両端に接続される巻線電圧監視回路２８を備えている。この巻線電圧監視回路２８は、スイッチングトランジスタ１２がオフしている時に一次巻線Ｌ１に発生する誘導起電力またはフライバック電圧ＶＦＢ１を第１および第２の入力端子２８ａ，２８ｂを通じて監視し、両入力端子２８ａ，２８ｂが等電位になった瞬間またはその直後にフライバック電圧ＶＦＢ１の消滅またはその直後の自由振動の極性変換を知らせる反転検出信号ＰＲを出力する。スイッチング制御回路２４はこの反転検出信号ＰＲに基づいてスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。このように補助巻線を設けない小型簡便なトランス１０を用いてフライバック動作を適確に行うことができるため、この種のスイッチング電源装置の顕著な小型化および低コスト化を実現することができる。
［実施形態２］
［実施形態２］
【0043】
図２に、第２の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す。この実施形態は、上記第１の実施形態のスイッチング電源装置における巻線電圧監視回路２８の具体的な回路構成を特徴とする。この実施形態における巻線電圧監視回路２８は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４、バイアス電圧源３５、抵抗３８、コンパレータ４２および基準電圧源４４を有している。
【0044】
より詳しくは、直流の電圧源からなるバイアス電圧源３５の正極側端子は、巻線電圧監視回路２８の第１の入力端子２８ａとしてノードＮ１に接続されている。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４は、そのソースが巻線電圧監視回路２８の第２の入力端子２８ｂとしてノードＮ２に接続され、そのドレインがノードＮ３および抵抗３８を介して一次側グランド電位端子に接続され、そのゲートがバイアス電圧源３５の負極側端子に接続されている。
【0045】
バイアス電圧源３５は、その出力電圧またはバイアス電圧ＶＢＩＡＳをノードＮ１上の電圧つまり入力電圧ＶＩＮに逆らう極性でＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートに与える。これによって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４は、その閾値電圧をＶＴＨ３４とすると、ゲート電圧Ｖｇ（ただし、Ｖｇ＝Ｖａ－ＶＢＩＡＳ＝ＶＩＮ－ＶＢＩＡＳ）とソース電圧Ｖｂとの電圧差（Ｖｂ－Ｖｇ）であるゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４が閾値電圧ＶＴＨ３４より大きいときはオン状態となり、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４が閾値電圧ＶＴＨ３４より小さいときはオフ状態となる。
【0046】
バイアス電圧ＢＩＡＳは、好ましくは閾値電圧ＶＴＨ３４近辺に設定されてよい。たとえば、ＶＢＩＡＳ＝ＶＴＨ３４であるとすると、ゲート電圧ＶｇはＶｇ＝ＶＩＮ－ＶＴＨ３４である。この場合、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４のソース電圧つまり第２の入力端子２８ｂの電圧Ｖｂが第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａ（ＶＩＮ）より高いときは、ゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４が閾値電圧ＶＴＨ３４より大きいため、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４はオンしている。しかし、第２の入力端子２８ｂの電圧ＶｂがＶａ（ＶＩＮ）以下になると、ＶＧＳ３４≦ＶＴＨ３４となって、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４はオフする。
【0047】
コンパレータ４２は、その反転入力端子（－）がノードＮ３に接続され、その非反転入力端子（＋）が基準電圧源４４に接続され、その出力端子が巻線電圧監視回路２８の出力端子２８ｃとしてスイッチング制御回路２４の対応する入力端子に接続されている。コンパレータ４２は、ノードＮ３の電圧ＶＭを基準電圧源４４からの比較基準電圧ＶＲＥＦと比較し、ＶＭ＞ＶＲＥＦのときは出力をＬレベルとし、ＶＭ≦ＶＲＥＦのときは出力をＨレベルとする。ノードＮ３の電圧ＶＭが比較基準電圧ＶＲＥＦより高い状態から比較基準電圧ＶＲＥＦ以下まで低下した時に、コンパレータ４２の出力がＬレベルからＨレベルに変化し、その立ち上がりエッジ（反転エッジ）が反転検出信号ＰＲとなる。比較基準電圧ＶＲＥＦは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４および抵抗３８に実質的な電流が少しでも流れていれば、ＶＭ＞ＶＲＥＦとなるような低い値に設定されてよい。
【0048】
この実施形態の巻線電圧監視回路２８は、一次巻線Ｌ１の両端間（ノードＮ１，Ｎ２間）電圧の変化、特にフライバック電圧ＶＦＢ１の消滅またはその直後の自由振動の極性反転を検出するために、第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａと第２の入力端子２８ｂの電圧Ｖｂとの大小関係（差分）をＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４に反映させる。そして、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４をゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４に応じてオンまたはオフさせ、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４がオン状態からオフ状態に変わった時に、コンパレータ４２より反転検出信号ＰＲを出力するようにしている。
【0049】
この巻線電圧監視回路２８において、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４のソース（入力端子２８ｂ）の電圧Ｖｂは、スイッチングトランジスタ１２がターンオフした直後が最大で、およそ（ＶＩＮ＋Ｔ１／Ｔ２×ＶＯＵＴ）となり、スイッチングトランジスタ１２がターンオンした直後が最小で、グランドレベル付近まで下がる。つまり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３４は、スイッチングトランジスタ１２のターンオフ直後が最大で、ターンオン直後が最小になる。
【0050】
上記のように、オフ期間中は、二次側で二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２を二次電流Ｉ２が流れる。この時、一次側では、一次巻線Ｌ１にフライバック電圧ＶＦＢ１が発生して、第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａと第２の入力端子２８ｂの電圧Ｖｂとの大小関係はＶａ＜Ｖｂであり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４においてはＶＧＳ３４＞ＶＴＨ３４であり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４はオンしている。電流経路ＪＢ上では電流Ｉｂが流れ、抵抗３８の抵抗値をＲ３８とすると、ノードＮ３の電圧ＶＭはＶＭ＝Ｒ３８×Ｉｂ（＞ＶＲＥＦ）であり、コンパレータ４２の出力はＬレベルになっている。
【0051】
そして、オフ時間中にトランス１０に蓄積されていた電磁エネルギーがすべて放出されると、二次側でダイオードＤ２を流れる二次電流Ｉ２がゼロになる。この瞬間、二次巻線Ｌ２でフライバック電圧ＶＦＢ２が消滅し、同時に一次巻線Ｌ１でもフライバック電圧ＶＦＢ１が消滅し、Ｖａ＝Ｖｂとなる。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４においては、ＶＧＳ３４≦ＶＴＨ３４の関係が成立し、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４はオフする。これにより、電流経路ＪＢ上では電流Ｉｂが遮断され、ノードＮ３の電圧ＶＭはグランドレベルになり、コンパレータ４２の出力がＬレベルからＨレベルに変わり、その立ち上がりエッジ（反転エッジ）が反転検出信号ＰＲとしてスイッチング制御回路２４に与えられる。
【0052】
スイッチング制御回路２４は、最初の反転検出信号ＰＲに応動して直ちにスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせてもよいが、後述するように出力電圧ＶＯＵＴについてフィードバック制御を行う場合にはフォトカプラ［ＰＤ／ＰＴ］の出力（フォトカプラ電流）ＩＰＣに応じてターンオフを保留してオフ時間を引き延ばすことがある。
【0053】
この引き延ばしの間に、トランス１０の寄生容量、寄生インダクタンス、抵抗等により一次側で共振現象が起こり、自由振動（電圧振動）が発生する。この自由振動においてＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４のソース（入力端子２８ｂ）の電圧Ｖｂが入力電圧ＶＩＮより高い半サイクルと低い半サイクルとが交互に繰り返され、前者の半サイクルから後者の半サイクルに変わる度毎に巻線電圧監視回路２８より反転検出信号ＰＲが出力される。スイッチング制御回路２４は、出力電圧ＶＯＵＴが基準値以下に低下したことをフォトカプラ［ＰＤ／ＰＴ］の出力ＩＰＣを通じて検出すると、その直後に入力する反転検出信号ＰＲに応じてスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0054】
上記のように、この第２の実施形態におけるＲＣＣ方式の絶縁型スイッチング電源装置は、第１の実施形態と同様の巻線電圧監視回路２８を備えているので、補助巻線の無い小型簡便なトランス１０を用いてフライバック動作を適確に行うことが可能であり、この種の電源装置の顕著な小型化および低コスト化を実現することができる。
【0055】
さらに、この実施形態における巻線電圧監視回路２８は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４、バイアス電圧源３５、抵抗３８、コンパレータ４２および基準電圧源４４を有する比較的小規模な回路構成でありながら、フライバック電圧ＶＦＢ１の消滅した瞬間さらにはその直後の自由振動の極性変換を精確に検出し、スイッチングトランジスタ１２を適確にターンオンさせることができる。
［実施形態３］
［実施形態３］
【0056】
図３に、第３の実施形態におけるスイッチング電源装置の構成を示す。この実施形態は、上記第１の実施形態のスイッチング電源装置における誘導起電力監視回路２８の具体的な回路構成とスイッチング制御回路２４の具体的な回路構成とを特徴とする。
《巻線電圧監視回路の構成及び作用》
《巻線電圧監視回路の構成及び作用》
【0057】
この実施形態における巻線電圧監視回路２８は、上記第２の実施形態のものと同様の回路構成を有している。ただし、電流経路ＪＢ上でノードＮ２と巻線電圧監視回路２８の第２の入力端子２８ｂとの間に抵抗５０を設けている。
【0058】
かかる構成においては、オフ期間中にＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４がオンしている時、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４のソース（入力端子２８ｂ）の電圧Ｖｂは最大値（ＶＩＮ－ＶＢＩＡＳ＋ＶＧＳ３４）にクランプされる。抵抗５０の抵抗値をＲ５０、ノードＮ２の電圧をＶＮ２とすると、電流経路ＪＢ上の抵抗５０には［ＶＮ２－（ＶＩＮ－ＶＢＩＡＳ＋ＶＧＳ３４）］／Ｒ５０で表される電流Ｉｂが流れる。この時、ノードＮ３の電圧ＶＭは、Ｒ３８×Ｉｂ（＞ＶＲＥＦ）であり、コンパレータ４２の出力はＬレベルである。
【0059】
そして、二次側でダイオードＤ２の導通が止まって、ノードＮ２の電圧ＶＮ２がドロップすると、抵抗５０（電流経路ＪＢ）を流れる電流Ｉｂが急激に減少し、電圧ＶＮ２が入力電圧ＶＩＮ以下になると、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４がオフして抵抗５０（電流経路ＪＢ）には電流Ｉｂが流れなくなり、上記第２の実施形態と同様にコンパレータ４２より反転検出信号ＰＲが出力される。オフ時間の引き延ばしがない場合は、それ以降コンパレータ４２の出力はＨレベルの状態を保つ。
【0060】
このように、オフ期間の終了間際にノードＮ２の電圧ＶＮ２がドロップした時にＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４をオフにするタイミングを抵抗５０によって調整することができる。そして、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４のソース（入力端子２８ｂ）の電圧Ｖｂが最大電圧（ＶＩＮ－ＶＢＩＡＳ＋ＶＧＳ３４）でクランプされるため、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４は素子耐性の低いトランジスタであってもよい。これにより、後述する同一の半導体チップ６４上で、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３４を巻線電圧監視回路２８内の他のトランジスタやスイッチング制御回路２４内のトランジスタ等と同程度の耐圧性を有するトランジスタとして作製することができる。
《スイッチング制御回路の構成及び作用》
《スイッチング制御回路の構成及び作用》
【0061】
この実施形態の制御回路１６において、スイッチング制御回路２４は、オン時間制御部５２、オフ時間制御部５４、定電流源５６、コンデンサ５８、ＲＳフリップフロップ６０、ドライバ回路６２を含んでいる。外付けのコンデンサ５８を除いて、スイッチング制御回路２４は、巻線電圧監視回路２８および電圧レギュレータ１００等と共に同一の半導体チップ６４上に集積回路として構築される。
【0062】
図４に示すように、オン時間制御部５２は、一構成例として、増幅回路６５、スイッチ６６、定電圧源６８、バッファ回路７０、抵抗７１およびコンパレータ７２を有している。電流監視回路２６（図３）からのセンス電圧ＶＳＥＮＳは増幅回路６５で増幅されてからコンパレータ７２の非反転入力端子（＋）に入力される。コンパレータ７２の反転入力端子（－）には、スイッチ６６と抵抗７１との間のノードＮ４に得られる可変の参照電圧ＶＳＴが入力される。
【0063】
定電圧源６８は一定の基準電圧Ｖｒｅｆを発生し、バッファ回路７０の出力端子に上記基準電圧Ｖｒｅｆが得られる。ノードＮ４は、抵抗７１を介してバッファ回路７０の出力端子に接続されるとともに、スイッチ６６を介してフォトトランジスタＰＴ（図３）の出力端子に接続されている。ここで、スイッチ６６は、ＲＳフリップフロップ６０（図３）の出力信号ＳＳＷの論理レベルに応じてオン・オフし、ＳＳＷがＬレベルのときはオフしてフォトカプラ電流ＩＰＣを遮断し、ＳＳＷがＨレベルのときはオンして抵抗７１にフォトカプラ電流ＩＰＣを流す。
【0064】
これにより、ＳＳＷがＨレベルで、スイッチ６６がオンすると、ノードＮ４上の可変参照電圧ＶＳＴはフォトカプラ電流ＩＰＣの電流量に依存し、ＩＰＣが流れないときはＶＳＴが基準電圧Ｖｒｅｆのレベルを保ち、ＩＰＣが流れるときはＶＳＴが抵抗７１の電圧降下だけ基準電圧Ｖｒｅｆより低い値になる。
【0065】
コンパレータ７２は、センス電圧ＶＳＥＮＳと可変参照電圧ＶＳＴとを比較し、ＶＳＥＮＳ＜ＶＳＴのときは出力をＬレベルとし、ＶＳＥＮＳ≧ＶＳＴのときは出力をＨレベルとする。コンパレータ７２からのＨレベルの出力は、スイッチングトランジスタ１２をターンオフさせるためのターンオフ指示信号ＳＯＦＦとしてＲＳフリップフロップ６０のリセット端子（Ｒ）に与えられる。
【0066】
なお、オン時間制御部５２よりターンオフ指示信号ＳＯＦＦがＲＳフリップフロップ６０のリセット端子（Ｒ）に与えられると、後述するように、ＲＳフリップフロップ６０の出力信号ＳＳＷがＨレベルからＬレベルに変わる。すると、オン時間制御部５２においては、スイッチ６６がオフして、ノードＮ４の可変参照電圧ＶＳＴが瞬時に基準電圧Ｖｒｅｆのレベルまで上昇し、コンパレータ７２の出力がＨレベルからＬレベルに戻る。このように、ターンオフ指示信号ＳＯＦＦは、パルス幅の非常の狭いＨレベルのパルスとして生成される。
【0067】
図５に示すように、オフ時間制御部５４は、一構成例として、定電流源５６、コンデンサ５８、スイッチ７４、バッファ回路７６、抵抗７８、コンパレータ８０、基準電圧源８２およびＤフリップフロップ８４を含んでいる。
【0068】
より詳しくは、バッファ回路７６の入力端子側のノードＮ５と一次側グランド電位端子との間にコンデンサ５８とスイッチ７４が並列に接続され、電源電圧ＶＲＥＧの電源電圧端子とノードＮ５との間に定電流源５６が接続されている。バッファ回路７６の出力端子は、抵抗７８およびノードＮ６を介してコンパレータ８０の非反転入力端子（＋）に接続されている。ノードＮ６は、フォトトランジスタＰＴ（図３）の出力端子に接続されている。
【0069】
スイッチ７４は、ＲＳフリップフロップ６０（図３）の出力信号ＳＳＷの論理レベルに応じてオン・オフし、ＳＳＷがＨレベルのときはオンしてノードＮ５を一次側グランド電位端子に接続し、ＳＳＷがＬレベルのときはオフしてノードＮ５を一次側グランド電位端子から電気的に分離する。ノードＮ５が一次側グランド電位端子から電気的に分離されると、定電流源５６より一定の充電電流ＩＫがコンデンサ５８に流れ込み、ノードＮ５には時間に比例して一定の傾きで上昇する基準のランプ電圧ＶＲＡＭＰが発生する。
【0070】
この基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰはバッファ回路７６に入力され、バッファ回路７６の出力端子にはランプ電圧ＶＲＡＭＰと同じ電圧が得られる。フォトトカプラ電流ＩＰＣが流れていないときは、基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰがバッファ回路７６、抵抗７８およびノードＮ６を介してコンパレータ８０の非反転入力端子（＋）に入力される。しかし、フォトトカプラ電流ＩＰＣが流れているときは、抵抗７８で電圧降下が生じて、その電圧降下だけ基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰより低い電圧または変形ランプ電圧ＶＲＴがノードＮ６に得られ、この変形ランプ電圧ＶＲＴがコンパレータ８０の非反転入力端子（＋）に入力される。
【0071】
コンパレータ８０の反転入力端子（－）には、基準電圧源８２より一定の比較基準電圧ＶＲＥＭが入力される。コンパレータ８０は、基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰまたは変形ランプ電圧ＶＲＴを比較基準電圧ＶＲＥＭと比較し、ＶＲＡＭＰまたはＶＲＴがＶＲＥＭより低い間は出力をＬレベルとし、ＶＲＡＭＰまたはＶＲＴがＶＲＥＭ以上になると出力をＨレベルとする。
【0072】
コンパレータ８０の出力は、Ｄフリップフロップ８４のデータ端子（Ｄ）に入力される。Ｄフリップフロップ８４のクロック端子（ＣＫ）には、巻線出力監視回路２８（図３）より反転検出信号ＰＲが入力される。Ｄフリップフロップ８４は、反転検出信号ＰＲに応動してコンパレータ８０の出力をラッチする。Ｄフリップフロップ８４の出力（Ｑ）の論理レベルは、巻線出力監視回路２８からの反転検出信号ＰＲがクロック端子（ＣＫ）に入力された時点でのコンパレータ８０の出力の論理レベルに対応し、その時点における基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰまたは変形ランプ電圧ＶＲＴと比較基準電圧ＶＲＥＭとの大小関係によって決まる。
【0073】
すなわち、巻線出力監視回路２８からの反転検出信号ＰＲが入力された時点で、ノードＮ６上の基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰまたは変形ランプ電圧ＶＲＴが比較基準電圧ＶＲＥＭより低いときは、コンパレータ８０の出力がＬレベルで、Ｄフリップフロップ８４の出力（Ｑ）がＬレベルのままである。しかし、巻線出力監視回路２８より反転検出信号ＰＲが入力された時点で、ノードＮ６上の基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰまたは変形ランプ電圧ＶＲＴが比較基準電圧ＶＲＥＭ以上になっているときは、コンパレータ８０の出力がＨレベルで、Ｄフリップフロップ８４の出力（Ｑ）がＬレベルからＨレベルに変わる。出力（Ｑ）のＨレベルは、スイッチングトランジスタ１２をターンオンさせるためのターンオン指示信号ＳＯＮとしてＲＳフリップフロップ６０のセット端子（Ｓ）に与えられる。
【0074】
ＲＳフリップフロップ６０（図３）の出力信号ＳＳＷは、Ｄフリップフロップ８４のリセット端子またはクリア端子（ＣＬＲ）にも与えられる。オフ時間制御部５４よりターンオン指示信号ＳＯＮがＲＳフリップフロップ６０のセット端子（Ｓ）に与えられると、後述するように、ＲＳフリップフロップ６０の出力信号ＳＳＷがＬレベルからＨレベルに変わる。すると、オフ時間制御部５４においては、Ｄフリップフロップ８４がリセットされ、その出力（Ｑ）がＨレベルからＬレベルに戻る。また、スイッチ７４がオンして、ノードＮ５がグランド電位端子に短絡接続され、コンパレータ８０の出力がＨレベルからＬレベルに戻る。このように、ターンオン指示信号ＳＯＮは、パルス幅の非常の狭いＨレベルのパルスとして生成される。
【0075】
再び図３において、ＲＳフリップフロップ６０は、オン時間制御部５２からのターンオフ指示信号ＳＯＦＦをリセット端子（Ｒ）に入力し、オフ時間制御部５４からのターンオン指示信号ＳＯＮをセット端子（Ｓ）に入力し、両信号ＳＯＦＦ，ＳＯＮが入力される度毎に出力（Ｑ）の論理レベルを反転させる。
【0076】
より詳しくは、ＲＳフリップフロップ６０は、オン時間制御部５２からのオン時間を終了させる（つまりオフ時間を開始させる）ためのターンオフ指示信号ＳＯＦＦをリセット端子（Ｒ）に入力すると、出力（Ｑ）の論理レベルをＨレベルからＬレベルに反転させる。そして、オフ時間制御部５４からのオフ時間を終了させる（つまりオン時間を開始させる）ためのターンオン指示信号ＳＯＮをセット端子（Ｓ）に入力すると、出力（Ｑ）の論理レベルをＬレベルからＨレベルに反転させる。
【0077】
ＲＳフリップフロップ６０の出力（Ｑ）はスイッチング制御信号ＳＳＷであり、上記のようにオン時間制御部５２およびオフ時間制御部５４内のスイッチ６８，７４に対して与えられるだけでなく、ドライバ回路６２を介してスイッチングトランジスタ１２に対しても与えられる。ドライバ回路６２は、スイッチング制御信号ＳＳＷに応じたスイッチング駆動信号Ｓｄｒｖをスイッチングトランジスタ１２の制御端子に与える。
《装置全体の作用》
《装置全体の作用》
【0078】
次に、この実施形態におけるスイッチング電源装置の全体の作用を説明する。図６は、このスイッチング電源装置におけるオン時間中およびオフ時間中の各部の波形を示す。図中、ＴＯＮはオン時間、ＴＯＦＦはオフ時間である。
【0079】
たとえば、時点ｔ１～時点ｔ２のオン時間ＴＯＮにおいては、時点ｔ１で、コンパレータ４２の出力がＬレベルからＨレベルに変わり、その立ち上がりエッジが反転検出信号ＰＲとしてスイッチング制御回路２４に与えられ、スイッチング制御回路２４が反転検出信号ＰＲに応動してスイッチング制御信号ＳＳＷをＬレベルからＨレベルに変えてスイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0080】
スイッチングトランジスタ１２がターンオンすると、一次側の電流経路ＪＳでは時間の経過とともに略リニアに増大する電流Ｉｓが流れ、センス電圧ＶＳＥＮＳが略リニアに上昇する。スイッチング制御回路２４のオン時間制御部５２内では、スイッチ６６がオンし、ノードＮ４上には基準電圧（Ｖｒｅｆ）よりフォトカプラ電流ＩＰＣの電流量に応じた抵抗７１の電圧降下だけ低い比較参照電圧ＶＳＴが得られる。オン時間中は出力電圧ＶＯＵＴが漸次的に低下してフォトカプラ電流ＩＰＣが漸次的に減少するため、比較参照電圧ＶＳＴはオン時間の開始直後が極小で、そこから漸次的に上昇する。
【0081】
一方、スイッチング制御回路２４のオフ時間制御部５４内では、スイッチ７４がオン状態にあり、ノードＮ６上には基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰまたは変形ランプ電圧ＶＲＴのいずれも存在せず、コンパレータ８０の出力およびＤフリップフロップ８４の出力（ターンオン指示信号）ＳＯＮはＬレベルのままである。
【0082】
また、オン時間ＴＯＮ中は、入力電圧ＶＩＮに逆らう誘導起電力が一次巻線Ｌ１に発生して、ノードＮ２の電位はグランド付近まで低下する。二次側では、二次巻線Ｌ２に誘導起電力が発生するものの、その極性がダイオードＤ２の極性と逆であるため、二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２には電流が流れず、コンデンサＣ２の放電による電流が負荷に供給される。これにより、上記のように出力電圧ＶＯＵＴが漸次的に低下してフォトカプラ電流ＩＰＣも漸次的に減少する。
【0083】
そして、時点ｔ２で、オン時間制御部５２内の増幅回路６５により増幅されたセンサ電圧ＶＳＥＮＳがノードＮ４上の比較参照電圧ＶＳＴのレベルに追い付くと、コンパレータ７２がＨレベルのターンオフ指示信号ＳＯＦＦを出力し、ＲＳフリップフロップ６０がこれに応動してスイッチング制御信号ＳＳＷをＨレベルからＬレベルに変えて、スイッチングトランジスタ１２をターンオフさせる。こうして、時点ｔ１～時点ｔ２のオン時間ＴＯＮが終了し、代わって時点ｔ２～時点ｔ３のオフ時間ＴＯＦＦが開始される。
【0084】
時点ｔ２で、オフ時間ＴＯＦＦが開始されると、オフ時間制御部５４内では、スイッチ７４がオフすることによって、ノードＮ５には基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰが生成され、ノードＮ６にはフォトカプラ電流ＩＰＣの電流量に応じて基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰより低い変形ランプ電圧ＶＲＴが生成される。この場合、二次側で二次巻線Ｌ２およびダイオードＤ２を流れる二次電流Ｉ２はターンオフの直後が最大でそれから略リニアに減少するが、コンデンサＣ２への充電を経て負荷に供給されるため、出力電圧ＶＯＵＴおよびフォトカプラ電流ＩＰＣは少し遅れて極大になる。
【0085】
一方、一次側では、一次巻線Ｌ２と同じ極性の誘導起電力またはフライバック電圧ＶＦＢ１が発生し、ノードＮ２の電位がターンオフの直後に入力電圧ＶＩＮのレベルを大きく超えて跳ね上がり、以後フライバック電圧ＶＦＢ２が消滅するまで略一定のレベルを維持する。
【0086】
そして、上述したように、二次側でダイオードＤ２の導通が止まると、巻線出力監視回路２８内でコンパレータ４２の出力がＬレベルからＨレベルに変わり、その立ち上がりのエッジ（反転エッジ）が反転検出信号ＰＲとしてスイッチング制御回路２４のオフ時間制御部５４に与えられる。
【0087】
この時、オフ時間制御部５４では、ノードＮ６上の変形ランプ電圧ＶＲＴが比較基準電圧ＶＲＥＭより低いため、コンパレータ８０の出力はＬレベルであり、Ｄフリップフロップ８４のクロック端子（ＣＫ）に反転検出信号ＰＲが入力されても出力（Ｑ）はＬレベルのままであり、ターンオン指示信号ＳＯＮは出力されない。
【0088】
こうしてフライバック電圧ＶＦＢ１が消滅した直後にオフ時間が引き延ばされると、トランス１０の浮遊容量やインダクタンス等によって一次巻線Ｌ１にいわゆる自由振動（電圧振動）が発生し、入力電圧ＶＩＮを基準としてノードＮ２の電圧ＶＮ２が略一定の周期で極性反転を繰り返す。
【0089】
これにより、ノードＮ２の電圧ＶＮ２が入力電圧ＶＩＮに対して正の極性から負の極性に反転する度毎に、巻線電圧監視回路２８においてコンパレータ４２の出力がＬレベルからＨレベルに反転し、その立ち上がりエッジ（反転エッジ）が反転検出信号ＰＲとしてスイッチング制御回路２４のオフ時間制御部５４に与えられる。しかし、オフ時間制御部５４内でノードＮ６上の変形ランプ電圧ＶＲＴが比較基準電圧ＶＲＥＭより低い間は、ターンオン指示信号ＳＯＮは発生されない。また、ノードＮ２の電位が入力電圧ＶＩＮに対して負の極性から正の極性に変わった時は、コンパレータ４２の出力がＨレベルからＬレベルに戻る。
【0090】
こうして、オフ時間を引き延ばしている間に、オフ時間制御部５４内で変形ランプ電圧ＶＲＴが比較基準電圧ＶＲＥＭを超えると、コンパレータ８０の出力がＬレベルからＨレベルに変わり、その直後に巻線電圧監視回路２８からの反転検出信号ＰＲがＤフリップフロップ８４のクロック端子（ＣＫ）に入力されると、このタイミングでＤフリップフロップ８４の出力（Ｑ）がＬレベルからＨレベルに変わり、ターンオン指示信号ＳＯＮが出力される。
【0091】
オフ時間制御部５４からターンオン指示信号ＳＯＮが出力されると、ＲＳフリップフロップ６０はこれに応動してスイッチング制御信号ＳＳＷをＬレベルからＨレベルに変えて、スイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。
【0092】
上記のようにして時点ｔ２～時点ｔ３のオフ時間ＴＯＦＦが終了すると、代わって時点ｔ３～時点ｔ４のオン時間ＴＯＮが開始され、以後も上記と同様のオン時間動作およびオフ時間動作が交互に繰り返される。
【0093】
なお、図６の例では、フォトカプラ電流ＩＰＣが出力されている。しかし、出力電圧ＶＯＵＴの状態如何により、あるいは出力電圧監視回路３０における比較基準値の設定次第では、フォトカプラ電流ＩＰＣが出力されない場合もある。この場合の各部の波形は図７のようになる。
【0094】
すなわち、時点ｔ１１～時点ｔ１２のオン時間ＴＯＮにおいては、フォトカプラ電流ＩＰＣの電流量がゼロであるため、スイッチング制御回路２４のオン時間制御部５２内では、センス電圧ＶＳＥＮＳに対する比較参照電圧ＶＳＴが基準電圧（Ｖｒｅｆ）に保持され、増幅回路６５で増幅されたセンス電圧ＶＳＥＮＳがその基準電圧（Ｖｒｅｆ）まで上昇した時点（ｔ１２）で、ターンオフ指示信号ＳＯＦＦが出力される。そして、スイッチング制御回路２４のＲＳフリップフロップ６０は、そのターンオフ指示信号ＳＯＦＦに応動してスイッチング制御信号ＳＳＷをＨレベルからＬレベルに変えて、スイッチングトランジスタ１２をターンオフさせる。
【0095】
また、時点ｔ１２～時点ｔ１３のオフ時間ＴＯＦＦにおいては、フォトカプラ電流ＩＰＣの電流量がゼロであるため、オフ時間制御部５４では、ノードＮ６上に基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰが得られる。そして、この基準ランプ電圧ＶＲＡＭＰが比較基準電圧ＶＲＥＭを超えてからフライバック電圧ＶＦＢ１が消滅して巻線電圧監視回路２８より反転検出信号ＰＲが出力されると、これに応動してスイッチング制御回路２４がスイッチング制御信号ＳＳＷをＬレベルからＨレベルに立ち上げて、スイッチングトランジスタ１２をターンオンさせる。以後も、上記と同様のオン時間動作およびオフ時間動作が交互に繰り返される。
【0096】
なお、この実施形態におけるスイッチング制御回路２４の構成および機能は、上記第１および第２の実施形態にも適用可能である。
［他の実施形態又は変形例］
［他の実施形態又は変形例］
【0097】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【0098】
図８および図９に、第４および第５の実施形態におけるスッチング電源装置の構成をそれぞれ示す。これら第４および第５の実施形態は、巻線電圧監視回路２８の構成を除いて、上述した第２および第３の実施形態（図２，図３）とそれぞれ同じ構成を有している。図９の第５の実施形態におけるスイッチング電源装置は、図３の第３の実施形態と同様に電流経路ＪＢ上においてノードＮ２と巻線電圧監視回路２８の第２の入力端子２８ｂとの間に抵抗５０を設けている以外は図８の第４の実施形態のスイッチング電源装置と同様の回路構成を有している。
【0099】
図８および図９の巻線電圧監視回路２８では、第１の入力端子２８ａと一次側グランド電位端子との間でＰ型ＭＯＳＦＥＴ３２と定電流源３６が直列に接続され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３２のドレインとゲートが短絡接続（ダイオード接続）されるとともにＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートに共通接続されている。これにより、第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａ（ＶＩＮ）からＰ型ＭＯＳＦＥＴ３２のゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３２を減じた電圧（ＶＩＮ－ＶＧＳ３２）がＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４のゲートに入力される。ここで、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３２のゲート・ソース間電圧ＶＧＳ３２はＰ型ＭＯＳＦＥＴ３２のトランジスタサイズや定電流源３６の出力電流（基準電流）ＩＲＥＦによって調整可能であり、たとえばＰ型ＭＯＳＦＥＴ３４の閾値電圧ＶＴＨ３４付近の値に設定することも可能である。また、出力電流（基準電流）ＩＲＥＦの値を小さくすることにより制御回路１６の消費電流に影響を与えないようにすることができる。このように、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ３２および定電流源３６は、バイアス電圧源３５（図２、図３）と同等の機能を有している。
【0100】
さらに、第６の実施形態におけるスイッチング電源装置として、電圧監視回路２８を図１０に示すように構成することも可能である。図１０において、電圧監視回路２８は、４個の抵抗８６，８８，９０，９２とコンパレータ９４を含んでいる。
【0101】
より詳しくは、第１の入力端子２８ａと一次側グランド電位端子との間に抵抗８６，８８が直列に接続されている。これらの抵抗８６，８８は、第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａに対する分圧回路９６を構成している。両抵抗８６，８８間のノードＮａには、電圧Ｖａをそれぞれの抵抗値Ｒ８６，Ｒ８８で分圧した電圧ＶＮａ＝Ｖａ×Ｒ８８／（Ｒ８６＋Ｒ８８）が得られる。ノードＮａ上の分圧電圧ＶＮａは、コンパレータ９４の非反転入力端子(+)に入力される。
【0102】
一方、第２の入力端子２８ｂと一次側グランド電位端子との間に抵抗９０，９２が直列に接続されている。これらの抵抗９０，９２は第２の入力端子２８ｂの電圧Ｖｂに対する分圧回路９８を構成している。両抵抗９０，９２間のノードＮｂには、電圧Ｖｂをそれぞれの抵抗値Ｒ９０，Ｒ９２で分圧した電圧ＶＮｂ＝Ｖｂ×Ｒ９２／（Ｒ９０＋Ｒ９２）が得られる。ノードＮｂ上の分圧電圧ＶＮｂは、コンパレータ９４の反転入力端子(-)に入力される。
【0103】
好ましくは、分圧回路９６の分圧比Ｒ８８／（Ｒ８６＋Ｒ８８）と分圧回路９８の分圧比Ｒ９２／（Ｒ９０＋Ｒ９２）は同じである。したがって、好ましくは、Ｒ８６＝Ｒ９０，Ｒ８８＝Ｒ９２に設定されてよい。
【0104】
コンパレータ９４は、ノードＮａの分圧電圧ＶＮａとノードＮｂの分圧電圧ＶＮｂとを比較し、ＶＮａ＜ＶＮｂのときは出力をＬレベルとし、ＶＮａ≧ＶＮｂのときは出力をＨレベルとする。
【0105】
ノードＮａの分圧電圧ＶＮａとノードＮｂの分圧電圧ＶＮｂの大小関係は、両入力電圧Ｖａ，Ｖｂの大小関係に対応している。上述したように、第１の入力端子２８ａの電圧Ｖａと第２の入力端子２８ｂの電圧Ｖｂとの間では、オフ期間中はＶａ＜Ｖｂの関係が保たれ、二次側でダイオードＤ２の導通が止まった時にそれまでのＶａ＜Ｖｂの関係からＶａ≧Ｖｂの関係に反転する。分圧電圧ＶＮａと分圧電圧ＶＮｂとの間では、オフ期間中はＶＮａ＜ＶＮｂの関係が保たれ（これによって、コンパレータ９４の出力はＬレベルに保たれ）、二次側でダイオードＤ２の導通が止まった時にそれまでのＶＮａ＜ＶＮｂの関係からＶＮａ≧ＶＮｂの関係に反転し、この時コンパレータ９４の出力はＬレベルからＨレベルに変わり、その立ち上がりエッジ（反転エッジ）が反転検出信号ＰＲとなる。
【0106】
上記のように、本発明のスイッチング電源装置は、補助巻線を設けずに一次巻線および二次巻線だけの小型簡便なトランスを用いてフライバック動作を適確に行うことができるため、スイッチング電源装置の顕著な小型化および低コスト化を実現することができる。
【符号の説明】
【0107】
１０ トランス
１２ スイッチングトランジスタ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）
１４ 整流平滑回路
１６ 制御回路
２０ センス抵抗
２４ スイッチング制御回路
２８ 巻線電圧監視回路
２８ａ，２８ｂ 巻線電圧監視回路の入力端子
３０ 出力電圧監視回路
３２，３４ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
３５ バイアス電圧源
３６ 定電流源
３８ 抵抗
４２ コンパレータ
４４ 基準電圧源
５０ 抵抗
５２ オン時間制御部
５４ オフ時間制御部
６０ ＲＳフリップフロップ
８６，８８，９０，９２ 抵抗
９４ コンパレータ
１００ 電圧レギュレータ
１２ スイッチングトランジスタ（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）
１４ 整流平滑回路
１６ 制御回路
２０ センス抵抗
２４ スイッチング制御回路
２８ 巻線電圧監視回路
２８ａ，２８ｂ 巻線電圧監視回路の入力端子
３０ 出力電圧監視回路
３２，３４ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ
３５ バイアス電圧源
３６ 定電流源
３８ 抵抗
４２ コンパレータ
４４ 基準電圧源
５０ 抵抗
５２ オン時間制御部
５４ オフ時間制御部
６０ ＲＳフリップフロップ
８６，８８，９０，９２ 抵抗
９４ コンパレータ
１００ 電圧レギュレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】