特許 7198163 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】

(24)【登録日】2022-12-20

(45)【発行日】2022-12-28

(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 20060101AFI20221221BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 W

H02M3/28 B

H02M3/28 X

H02M3/28 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019116013

(22)【出願日】2019-06-24

(65)【公開番号】P2021002951

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】日本電産モビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】山上 正寛

(72)【発明者】

【氏名】古井 崇介

(72)【発明者】

【氏名】安田 政幸

(72)【発明者】

【氏名】今井 基裕

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１２５５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３１４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２４０８５４（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】

直流電圧が入力される入力端子と、
前記入力端子に入力された直流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換する第１コンバータと、
前記入力端子に入力された直流電圧を前記所定電圧値と異なる電圧値の直流電圧に変換する第２コンバータと、
前記第１コンバータで変換された直流電圧が出力される第１出力端子と、
前記第２コンバータで変換された直流電圧が出力される第２出力端子と、
前記第１コンバータの出力電圧を電源として動作し、外部から与えられる第１信号に基づいて前記第２コンバータを駆動する制御部と、
前記第１コンバータの出力電圧の消失時または低下時に、前記第２コンバータの出力電圧を前記制御部に供給して、当該制御部の電源をバックアップするバックアップ制御回路と、を備え、
前記第２コンバータは、前記入力端子に入力された直流電圧をスイッチングするスイッチング回路と、前記スイッチング回路でスイッチングされた電圧を整流する整流回路とを含み、
前記第１信号に基づいて前記制御部が出力する第２信号により、前記スイッチング回路が動作し、前記第１コンバータの出力電圧の消失時または低下時に前記制御部が出力する第３信号により、前記バックアップ制御回路が動作する、スイッチング電源装置において、
前記制御部は、前記第１信号の入力がなくなった時点から一定時間の間は、前記第１信号が再び入力されても前記第２信号の出力を禁止するとともに、前記第３信号を出力することにより前記バックアップ制御回路を動作状態とし、
前記一定時間が経過するまでに、前記バックアップ制御回路を介して、前記整流回路に備わるコンデンサの電荷が放電される、ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、前記一定時間が経過した時点で、前記第１信号が入力されている場合は、前記第２信号を出力するとともに、前記第３信号の出力を停止する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部からの前記第２信号に基づいて、前記スイッチング回路を駆動する駆動回路と、
前記第２コンバータの出力電圧に応じて、前記駆動回路に対するフィードバック制御を行うフィードバック回路と、をさらに備え、
前記一定時間の間、前記第２信号の出力が禁止されることにより、前記駆動回路および前記スイッチング回路が非動作状態となって、前記第２コンバータは動作を停止し、当該状態下で、前記コンデンサの電荷が前記バックアップ制御回路を介して放電される、ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスイッチング電源装置において、
前記バックアップ制御回路は、
前記第２コンバータの出力電圧を前記制御部へ供給するための供給路を形成する第１スイッチング素子と、
前記制御部からの前記第３信号によりオンして、第１スイッチング素子をオンさせる第２スイッチング素子と、を含み、
前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子によって、前記コンデンサの放電経路が形成される、ことを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項5】

請求項４に記載のスイッチング電源装置において、
前記第１スイッチング素子は、前記第２出力端子と前記制御部との間に設けられた第１トランジスタであり、
前記第２スイッチング素子は、前記第１トランジスタのベースとグランドとの間に設けられた第２トランジスタであり、
前記放電経路は、前記第１トランジスタのエミッタから、前記第２トランジスタのコレクタおよびエミッタを介してグランドに至る放電経路である、ことを特徴とする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、直流電圧を降圧または昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば電気自動車やハイブリッドカーには、走行用モータを駆動するための高電圧バッテリが搭載されるとともに、このバッテリの電圧を降圧して各部へ供給するための電源装置が搭載される。この電源装置としては、直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換し、この交流電圧を整流して所定の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置が一般に用いられている。このようなスイッチング電源装置は、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されている。

【0003】

特許文献１のスイッチング電源装置は、出力電圧の異常時に動作停止を保持する保護機能と、動作停止保持を解除するリセット機能とを備えている。異常時に保護機能が働いてから所定時間が経過すると、リセット信号発生器からリセット信号が出力される。このリセット信号により制御されるスイッチがオンすると、ＤＣ－ＤＣコンバータを制御する制御ＩＣの電源となるコンデンサが放電され、制御ＩＣの電源電圧が低下して、動作停止保持が解除される。

【0004】

特許文献２のスイッチング電源装置では、異常検出時に出力されるラッチ信号によりスイッチング動作を強制的に停止させた後、スイッチング素子の制御回路を再起動するに際して、当該制御回路に電源を供給するコンデンサの電荷を放電回路を介して予め放電させることで、再起動時間を短くするようにしている。

【0005】

特許文献１、２におけるコンデンサの放電回路は、コンデンサの電荷を放電するためだけに設けられた専用の回路となっている。また、スイッチング電源装置においては、後で詳述するように、ＤＣ－ＤＣコンバータを再起動するまでの時間が短い場合に、トランスの二次側に設けられた出力コンデンサの電荷に基因して、コンバータの出力に過電圧が発生する場合があるが、この対策について特許文献１、２では言及されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１７４６３３号公報

【文献】特開２０１４－６４３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、専用の放電回路を設けることなく、コンバータの再起動時に過電圧が発生するのを抑制できるスイッチング電源装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るスイッチング電源装置は、直流電圧が入力される入力端子と、この入力端子に入力された直流電圧を所定電圧値の直流電圧に変換する第１コンバータと、入力端子に入力された直流電圧を前記所定電圧値と異なる電圧値の直流電圧に変換する第２コンバータと、第１コンバータで変換された直流電圧が出力される第１出力端子と、第２コンバータで変換された直流電圧が出力される第２出力端子と、第１コンバータの出力電圧を電源として動作し、外部から与えられる第１信号に基づいて第２コンバータを駆動する制御部と、第１コンバータの出力電圧の消失時または低下時に、第２コンバータの出力電圧を制御部に供給して、当該制御部の電源をバックアップするバックアップ制御回路とを備えている。第２コンバータは、入力端子に入力された直流電圧をスイッチングするスイッチング回路と、スイッチング回路でスイッチングされた電圧を整流する整流回路とを含む。第１信号に基づいて制御部が出力する第２信号により、スイッチング回路が動作し、第１コンバータの出力電圧の消失時または低下時に制御部が出力する第３信号により、バックアップ制御回路が動作する。制御部は、第１信号の入力がなくなった時点から一定時間の間は、第１信号が再び入力されても第２信号の出力を禁止するとともに、第３信号を出力することによりバックアップ制御回路を動作状態とする。そして、一定時間が経過するまでに、バックアップ制御回路を介して、整流回路に備わるコンデンサの電荷が放電される。

【0009】

このようにすると、第１信号が停止してから再び入力されるまでの時間が短くても、第２信号が出力されない一定時間の間は、第２コンバータが再起動せず、この間にコンデンサの電荷はバックアップ制御回路を通して放電されるので、第２コンバータは再起動時に過電圧を発生しなくなる。また、既存のバックアップ制御回路を利用してコンデンサの電荷を放電させるので、専用の放電回路を設ける必要がなくなり、部品点数の増加を抑えて、安価なスイッチング電源装置を実現することができる。

【0010】

本発明において、制御部は、上記一定時間が経過した時点で、第１信号が入力されている場合は、第２信号を出力するとともに、第３信号の出力を停止してもよい。

【0011】

本発明において、制御部からの第２信号に基づいて、スイッチング回路を駆動する駆動回路と、第２コンバータの出力電圧に応じて、駆動回路に対するフィードバック制御を行うフィードバック回路とがさらに備わっていてもよい。この場合、前記一定時間の間、第２信号の出力が禁止されることにより、駆動回路およびスイッチング回路が非動作状態となって、第２コンバータは動作を停止し、当該状態下で、コンデンサの電荷がバックアップ制御回路を介して放電される。

【0012】

本発明において、バックアップ制御回路は、第２コンバータの出力電圧を制御部へ供給するための供給路を形成する第１スイッチング素子と、制御部からの第３信号によりオンして、第１スイッチング素子をオンさせる第２スイッチング素子とを含んでいてもよい。この場合、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子によって、コンデンサの放電経路が形成される。

【0013】

また、第１スイッチング素子は、第２出力端子と制御部との間に設けられた第１トランジスタであり、第２スイッチング素子は、第１トランジスタのベースとグランドとの間に設けられた第２トランジスタであり、コンデンサの放電経路は、第１トランジスタのエミッタから、第２トランジスタのコレクタおよびエミッタを介してグランドに至る放電経路であってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明のスイッチング電源装置によれば、専用の放電回路を設けることなく、コンバータの再起動時に過電圧が発生するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明によるスイッチング電源装置を示したブロック図である。

【図2】図１の要部の回路図である。

【図3】図２の回路における放電経路を示した図である。

【図4】図２の回路の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図5】従来の問題点を説明するための回路図である。

【図6】従来の問題点を説明するためのタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下では、自動四輪車などの車両に搭載されるスイッチング電源装置を例に挙げる。

【0017】

図１において、スイッチング電源装置１００は、入力端子Ｔ１、Ｔ２と、出力端子Ｔ３、Ｔ４と、出力端子Ｔ５、Ｔ６と、第１コンバータ１０１と、第２コンバータ１０２とを備えている。

【0018】

第１コンバータ１０１は、メイン側のＤＣ－ＤＣコンバータであり、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを所定電圧値の直流電圧Ｖ１に変換して、出力端子Ｔ３、Ｔ４へ出力する。第２コンバータ１０２は、サブ側のＤＣ－ＤＣコンバータであり、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを前記所定電圧値と異なる電圧値の直流電圧Ｖ２に変換して、出力端子Ｔ５、Ｔ６へ出力する。出力端子Ｔ３、Ｔ４は、本発明における「第１出力端子」に相当し、出力端子Ｔ５、Ｔ６は、本発明における「第２出力端子」に相当する。

【0019】

一例として、入力端子Ｔ１、Ｔ２の入力電圧Ｖｉは２００Ｖ、出力端子Ｔ３、Ｔ４の出力電圧Ｖ１は１２Ｖ、出力端子Ｔ５、Ｔ６の出力電圧Ｖ２は１０Ｖである。すなわち、本例の場合、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２は、いずれも、高電圧を低電圧に変換する降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータである。

【0020】

入力端子Ｔ１は、直流電圧Ｖｉを供給するバッテリ（図示省略）の正極に接続され、入力端子Ｔ２は、同バッテリの負極に接続される。出力端子Ｔ３、Ｔ４には、出力電圧Ｖ１を電源として作動する負荷や、出力電圧Ｖ１によって充電されるバッテリなどが接続される（図示省略）。出力端子Ｔ５、Ｔ６には、出力電圧Ｖ２を電源として作動する制御回路などが接続される（図示省略）。端子Ｔ１～Ｔ６のうち、出力端子Ｔ４と出力端子Ｔ６は、スイッチング電源装置１００の外部において電気的に接続されて、共通のグランドに接地される（図示省略）。

【0021】

スイッチング電源装置１００は、さらに、電圧検出回路６と、内部電源回路７と、バックアップ制御回路８と、制御部９と、ダイオードＤ１～Ｄ３とを備えている。

【0022】

電圧検出回路６は、出力端子Ｔ３と制御部９との間に設けられていて、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１を検出する。内部電源回路７は、バックアップ制御回路８と制御部９との間に設けられていて、通常時は出力電圧Ｖ１に基づいて制御部９に電源電圧を供給する。バックアップ制御回路８は、出力端子Ｔ５と内部電源回路７との間に設けられていて、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１が、断線や故障により消失したり閾値未満まで低下したりした場合（異常時）に、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を、制御部９のバックアップ電源として内部電源回路７へ供給する。

【0023】

ダイオードＤ１は、出力端子Ｔ３と内部電源回路７との間に設けられていて、通常時において、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１を内部電源回路７へ供給するための供給路を形成する。ダイオードＤ２は、バックアップ制御回路８と内部電源回路７との間に設けられていて、出力電圧Ｖ１の異常時に、バックアップ制御回路８からのバックアップ電源（出力電圧Ｖ２）を内部電源回路７へ供給するための供給路を形成する。ダイオードＤ３は、出力端子Ｔ５とバックアップ制御回路８との間に設けられていて、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２をバックアップ制御回路８へ供給するための供給路を形成する。なお、ダイオードＤ３は省略してもよい。

【0024】

制御部９は、マイクロコンピュータから構成されており、第１コンバータ１０１、第２コンバータ１０２、およびバックアップ制御回路８の各動作を制御する。制御部９には、車載ＥＣＵ（電子制御ユニット）などの外部装置から、外部信号として出力要求信号Ｓ１が入力される。この信号Ｓ１は、第２コンバータ１０２の動作を要求する信号であり、本発明における「第１信号」に相当する。また、制御部９は、出力要求信号Ｓ１を受けて、出力許可信号Ｓ２を第２コンバータ１０２へ出力する。この信号Ｓ２は、第２コンバータ１０２に対して動作を許可する信号であり、本発明における「第２信号」に相当する。さらに、制御部９は、電圧検出回路６が出力電圧Ｖ１の消失または低下を検出したときに、バックアップ指令信号Ｓ３をバックアップ制御回路８へ出力する。この信号Ｓ３は、バックアップ制御回路８に備わるスイッチング素子（後述）をオンさせるための信号であり、本発明における「第３信号」に相当する。

【0025】

第１コンバータ１０１は、入力フィルタ１、スイッチング回路２、絶縁トランス３、整流回路４、および平滑回路５を備えている。これらの各部の構成は公知であり、また、第１コンバータ１０１自体は本発明と直接関係しないので、第１コンバータ１０１についての詳細な説明は割愛する。なお、本例の第１コンバータ１０１は、絶縁トランス３によって入力側と出力側が絶縁された、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである。

【0026】

第２コンバータ１０２は、スイッチング回路２０、絶縁トランス２１、主巻線側の整流回路２２、補助巻線側の整流回路２３、絶縁回路２６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路２７、およびフィードバック回路２８を備えている。第２コンバータ１０２は、前述したように、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを降圧して出力する機能と、第１コンバータ１０１の出力異常時に制御部９へバックアップ電源を供給する機能とを有している。本例の第２コンバータ１０２も、絶縁トランス２１によって入力側と出力側が絶縁された、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである。なお、図１では、補助巻線側の整流回路２３の後段の回路を省略してある。

【0027】

図２は、第２コンバータ１０２におけるスイッチング回路２０、絶縁トランス２１、および主巻線側の整流回路２２の具体的な回路を示している。また、図２には、バックアップ制御回路８の具体的な回路も示されている。ここに示した回路は一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、図２においては、図１の第２コンバータ１０２を構成するブロックのうち、補助巻線側の整流回路２３および絶縁回路２６を省略してある。

【0028】

スイッチング回路２０は、スイッチング素子Ｑ３を有している。本例では、このスイッチング素子Ｑ３はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、絶縁トランス２１の一次巻線Ｌａとグランドとの間に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のゲートはＰＷＭ回路２７に接続されており、ＰＷＭ回路２７からゲートに与えられるＰＷＭ信号により、スイッチング素子Ｑ３はオンオフ動作を行う。

【0029】

絶縁トランス２１は、一次巻線Ｌａと、二次巻線Ｌｂ、Ｌｃとを有している。二次巻線のうち、巻線Ｌｂは主巻線であり、巻線Ｌｃは補助巻線である。補助巻線Ｌｃは本発明と直接関係しないため、巻線の後段の回路は省略してある。絶縁トランス２１の一次側と二次側は、電気的に絶縁されている。一次巻線Ｌａに印加される入力電圧Ｖｉは、スイッチング素子Ｑ３のオンオフによりスイッチングされて交流電圧（パルス電圧）となり、絶縁トランス２１の二次巻線Ｌｂ、Ｌｃに伝達される。

【0030】

二次巻線Ｌｂの後段に設けられた整流回路２２は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ１とを有している。ダイオードＤ４は、二次巻線Ｌｂに生じる交流電圧を整流して、直流電圧にするための整流ダイオードである。コンデンサＣ１は、ダイオードＤ４で整流された直流電圧を平滑して、出力端子Ｔ５、Ｔ６から出力するための出力コンデンサである。ダイオードＤ４は、二次巻線Ｌｂの一端と出力端子Ｔ５との間に接続されており、コンデンサＣ１は、出力端子Ｔ５、Ｔ６間に接続されている。

【0031】

バックアップ制御回路８は、第１トランジスタＱ１と、第２トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ１とを有している。第１トランジスタＱ１は、出力端子Ｔ５と制御部９との間に設けられ、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を制御部９へ供給するための供給路を形成する。第２トランジスタＱ２は、第１トランジスタＱ１のベースとグランドとの間に設けられ、制御部９からのバックアップ指令信号Ｓ３によりオンして、第１トランジスタＱ１をオンさせる。抵抗Ｒ１は、第１トランジスタＱ１のベースに接続されたベース抵抗である。第１トランジスタＱ１は、本発明における「第１スイッチング素子」に相当し、第２トランジスタＱ２は、本発明における「第２スイッチング素子」に相当する。

【0032】

第１トランジスタＱ１のエミッタは、ダイオードＤ３を介して、出力端子Ｔ５に接続されている。第１トランジスタＱ１のコレクタは、ダイオードＤ２を介して、内部電源回路７（図１）に接続されている。第１トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ１を介して第２トランジスタＱ２のコレクタに接続されている。第２トランジスタＱ２のベースは、制御部９に接続されており、第２トランジスタＱ２のエミッタは、グランドに接地されている。第１トランジスタＱ１および第２トランジスタＱ２によって、コンデンサＣ１の放電経路が形成される。これについては、後で詳しく説明する。

【0033】

図１に戻って、絶縁回路２６は、制御部９から出力された出力許可信号Ｓ２を電気的に絶縁しつつＰＷＭ回路２７へ伝達する回路であって、アイソレータから構成される。

【0034】

ＰＷＭ回路２７は、絶縁回路２６からの出力許可信号Ｓ２を受けて、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号を生成し、これをスイッチング回路２０へ出力する。このＰＷＭ信号は、前述のようにスイッチング素子Ｑ３（図２）のゲートに与えられる。フィードバック回路２８は、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を目標値と比較し、出力電圧Ｖ２が目標値と一致するように、ＰＷＭ回路２７に対してフィードバック制御を行う。すなわち、出力電圧Ｖ２が目標値より高い場合は、ＰＷＭ信号のデューティを下げ、出力電圧Ｖ２が目標値より低い場合は、ＰＷＭ信号のデューティを上げるように、フィードバック制御が行われる。

【0035】

次に、以上の構成を備えたスイッチング電源装置１００において、第２コンバータ１０２の再起動に伴う問題点とその解決策について説明する。

【0036】

最初に、図５および図６に基づいて、第２コンバータ１０２の再起動に伴う問題点を説明する。図６のタイムチャートにおいて、（ａ）は第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２、（ｂ）は外部から制御部９に入力される出力要求信号Ｓ１、（ｃ）は制御部９から出力される出力許可信号Ｓ２、（ｄ）は制御部９から出力されるバックアップ指令信号Ｓ３を表している。ｔ１～ｔ４は時刻を表している。信号Ｓ１～Ｓ３の「Ｈ」（High）は、信号が出力されている状態を表し、「Ｌ」（Low）は、信号が出力されていない状態を表している。

【0037】

時刻ｔ１～ｔ２の間は、出力要求信号Ｓ１が「Ｈ」であり、これを受けて出力許可信号Ｓ２も「Ｈ」となっている。この区間では、制御部９から出力される出力許可信号Ｓ２によってＰＷＭ回路２７が駆動され、第２コンバータ１０２が動作状態となっている。

【0038】

時刻ｔ２において、出力要求信号Ｓ１が「Ｌ」になると、これを受けて出力許可信号Ｓ２も「Ｌ」となる。すなわち、制御部９から出力許可信号Ｓ２が出力されなくなって、第２コンバータ１０２は非動作状態となる。この非動作状態が時間Ｗ１だけ継続した後、時刻ｔ３において、再び出力要求信号Ｓ１が「Ｈ」になると、これに応じて出力許可信号Ｓ２も「Ｈ」となる。このため、制御部９から出力される出力許可信号Ｓ２によって、第２コンバータ１０２は再び動作状態となる。すなわち、時刻ｔ３で第２コンバータ１０２が再起動する。

【0039】

ここで、第２コンバータ１０２の再起動までの時間Ｗ１が短い場合、再起動の時点（時刻ｔ３）において、図６（ａ）に示すような過電圧Ｚが、第２コンバータ１０２の出力に発生する。これは、時間Ｗ１が短いために、この間に整流回路２２のコンデンサＣ１の電荷を完全に放電することができないことに基因している。以下、その詳細について説明する。

【0040】

図５は、第２コンバータ１０２の再起動の時点（時刻ｔ３）における回路状態を示している。再起動時には、ＰＷＭ回路２７に「Ｈ」の出力許可信号Ｓ２が与えられるので、ＰＷＭ回路２７によりスイッチング回路２０のスイッチング素子Ｑ３はオンオフ動作を行う。これにより、第２コンバータ１０２は動作状態となる。一方、出力許可信号Ｓ２が出力されなくなった時点（時刻ｔ２）で、バックアップ指令信号Ｓ３は、図６（ｄ）に示すように「Ｌ」のままであり、この状態は第２コンバータ１０２の再起動時（時刻ｔ３）でも変わらない。したがって、時刻ｔ２～ｔ３（時間Ｗ１）の間は、バックアップ指令信号Ｓ３が出力されないので、バックアップ制御回路８の第１トランジスタＱ１と第２トランジスタＱ２は、図５に示すように共にオフとなっている。このため、第２コンバータ１０２の再起動までの時間Ｗ１が短いと、コンデンサＣ１の電荷が放電されず、コンデンサＣ１の両端電圧は高い状態を維持するので、これが再起動時の過電圧Ｚとなって現れる（図６（ａ））。

【0041】

次に、本発明による上記問題点の解決策について、図３および図４を参照しながら説明する。

【0042】

本発明では、図４（ｃ）に示すように、制御部９に出力要求信号Ｓ１が入力されなくなった時点（時刻ｔ２）から、一定時間Ｗ２（Ｗ２＞Ｗ１）の間は、時刻ｔ３で再び出力要求信号Ｓ１が制御部９に入力されても、出力許可信号Ｓ２が「Ｌ」に維持される。すなわち、この間、制御部９は出力許可信号Ｓ２の出力を禁止する。また、図４（ｄ）に示すように、一定時間Ｗ２の間は、バックアップ指令信号Ｓ３が「Ｈ」となる。すなわち、この間、制御部９はバックアップ指令信号Ｓ３を出力する。

【0043】

図３は、図４の時間Ｗ２（時刻ｔ２～ｔ４）における回路状態を示している。この間、出力許可信号Ｓ２は「Ｌ」となって、ＰＷＭ回路２７に出力許可信号Ｓ２が与えられないので、ＰＷＭ回路２７は動作しない。このため、スイッチング回路２０のスイッチング素子Ｑ３はオフしており、第２コンバータ１０２は動作を停止する。一方、時間Ｗ２の間は、バックアップ指令信号Ｓ３が「Ｈ」となって、制御部９からバックアップ制御回路８にバックアップ指令信号Ｓ３が与えられるので、バックアップ制御回路８の第１トランジスタＱ１と第２トランジスタＱ２が、共にオンとなる。

【0044】

２つのトランジスタＱ１、Ｑ２がオンすることで、図３に太線の矢印で示したような、コンデンサＣ１に蓄積された電荷の放電経路が形成される。詳しくは、コンデンサＣ１→ダイオードＤ３→第１トランジスタＱ１のエミッタ→ベース抵抗Ｒ１→第２トランジスタＱ２のコレクタ→第２トランジスタＱ２のエミッタ→グランドの経路で、コンデンサＣ１の電荷が放電される。

【0045】

この場合、放電経路の時定数を適切に選定することにより、図４の時間Ｗ２内、すなわちバックアップ制御回路８の各トランジスタＱ１、Ｑ２がオンしている間に、コンデンサＣ１の放電を完了させることができる。また、時刻ｔ３で出力要求信号Ｓ１が「Ｈ」になっても、この時点では第２コンバータ１０２が再起動しないので、時刻ｔ３で第２コンバータ１０２の出力に図６（ａ）のような過電圧Ｚが発生することはない。

【0046】

その後、時間Ｗ２が経過した時点（時刻ｔ４）で、出力要求信号Ｓ１が「Ｈ」となっている場合、すなわち制御部９に出力要求信号Ｓ１が入力されている場合は、制御部９は、図４（ｃ）に示すように再び出力許可信号Ｓ２を出力するとともに、図４（ｄ）に示すようにバックアップ指令信号Ｓ３の出力を停止する。制御部９から出力される出力許可信号Ｓ２により、第２コンバータ１０２は、図４（ａ）に示すように時刻ｔ４で再起動する。この時点では、前述したように、コンデンサＣ１の電荷の放電が完了しているので、第２コンバータ１０２の出力に過電圧は発生しない。また、時刻ｔ４においては、制御部９からのバックアップ指令信号Ｓ３の出力がなくなることで、バックアップ制御回路８の各トランジスタＱ１、Ｑ２は、オンからオフに切り替わる。

【0047】

以上のように、上述した実施形態では、制御部９への出力要求信号Ｓ１の入力がなくなった時点（時刻ｔ２）から一定時間Ｗ２の間は、出力要求信号Ｓ１が再び入力されても、制御部９は、出力許可信号Ｓ２の出力を禁止する一方、バックアップ指令信号Ｓ３を出力して、バックアップ制御回路８を動作状態とする。そして、一定時間Ｗ２が経過するまでに、バックアップ制御回路８を介して、整流回路２２に備わるコンデンサＣ１の電荷が放電されるようにしている。

【0048】

このため、出力要求信号Ｓ１が停止してから再び入力されるまでの時間Ｗ１が短くても、出力許可信号Ｓ２が出力されない一定時間Ｗ２の間は、第２コンバータ１０２が再起動せず、この間にコンデンサＣ１の電荷はバックアップ制御回路８を通して放電される。その結果、第２コンバータ１０２は再起動時（時刻ｔ４）に過電圧を発生しなくなる。

【0049】

また、バックアップ制御回路８の各トランジスタＱ１、Ｑ２は、本来は第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２をバックアップ用電源として制御部９へ供給するためのものであるが、上述した実施形態では、これらのトランジスタＱ１、Ｑ２をコンデンサＣ１の放電経路として併用している。このため、バックアップ制御回路８とは別に専用の放電回路を設ける必要がなくなり、部品点数の増加を抑えて、安価なスイッチング電源装置１００を実現することができる。

【0050】

本発明では、上述した実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。

【0051】

前記実施形態では、図４（ｄ）に示したように、バックアップ指令信号Ｓ３が出力される期間を、出力許可信号Ｓ２が停止している期間Ｗ２と同じにしたが、バックアップ指令信号Ｓ３の出力期間は、Ｗ２より短くＷ１より長い期間であってもよい。また、Ｗ１の間だけバックアップ指令信号Ｓ３が出力されるようにしてもよい。

【0052】

前記実施形態では、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２が共に降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータである例を挙げたが、各コンバータ１０１、１０２は昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。また、各コンバータ１０１、１０２の一方が降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータで、他方が昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。

【0053】

前記実施形態では、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２が共に絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである例を挙げたが、各コンバータ１０１、１０２は非絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。

【0054】

前記実施形態では、図１に示したように、電圧検出回路６と内部電源回路７が制御部９と別に設けられているが、電圧検出回路６と内部電源回路７を制御部９に組み込んでもよい。

【0055】

前記実施形態では、スイッチング回路２０を駆動する駆動回路として、ＰＷＭ回路２７を例に挙げたが、ＰＷＭ以外の方式によりスイッチング回路２０を駆動する駆動回路を設けてもよい。

【0056】

前記実施形態では、バックアップ制御回路８に備わるスイッチング素子として、トランジスタＱ１、Ｑ２を例に挙げたが、トランジスタに代えてＦＥＴやリレーなどを用いてもよい。

【0057】

前記実施形態では、車両に搭載されるスイッチング電源装置１００を例に挙げたが、本発明のスイッチング電源装置は、車載以外の用途にも適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

８ バックアップ制御回路
９ 制御部
２０ スイッチング回路
２２ 整流回路
２７ ＰＷＭ回路（駆動回路）
２８ フィードバック回路
１００ スイッチング電源装置
１０１ 第１コンバータ
１０２ 第２コンバータ
Ｔ１、Ｔ２ 入力端子
Ｔ３、Ｔ４ 出力端子（第１出力端子）
Ｔ５、Ｔ６ 出力端子（第２出力端子）
Ｑ１ 第１トランジスタ（第１スイッチング素子）
Ｑ２ 第２トランジスタ（第２スイッチング素子）
Ｃ１ コンデンサ
Ｓ１ 出力要求信号（第１信号）
Ｓ２ 出力許可信号（第２信号）
Ｓ３ バックアップ指令信号（第３信号）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】