特許 7592047 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】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022079305

(22)【出願日】2022-05-13

(65)【公開番号】P2023167820

(43)【公開日】2023-11-24

【審査請求日】2024-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000103208

【氏名又は名称】コーセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095430

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 勲

(72)【発明者】

【氏名】川高 伸人

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－００７０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５１５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８８４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１７７７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０１１４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０４４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９５９０５１０（ＵＳ，Ｂ１）

(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】

主スイッチング素子のスイッチング動作によって入力電圧を所定の出力電圧に変換し、負荷に向けて前記出力電圧及び出力電流を出力する電力変換回路と、前記出力電圧又はこれに対応した電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出回路と、前記出力電流又はこれに対応した電流を検出して出力電流検出信号を出力する出力電流検出回路と、出力電圧目標値情報を取得し、前記出力電圧目標情報に基づくデジタル信号処理を行って基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧目標値情報を取得し、前記出力電圧目標値情報に基づくデジタル信号処理を行って電流信号上限値を決定する電流信号上限値決定部と、主スイッチング素子のオンデューティを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記主スイッチング素子のオンデューティを、前記出力電圧検出信号が前記基準電圧に近づくように調節する出力電圧制御部と、前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値に達すると、前記出力電圧制御部の動作に関係なく前記主スイッチング素子のオンデューティを小さくし、前記出力電圧を低下させることによって前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値を超えるのを阻止する出力電流制御部とを備え、
前記電流信号上限値決定部は、前記出力電圧目標値情報から認識される出力電圧目標値が高い時ほど、前記電流信号上限値を小さい値に決定し、且つ前記出力電圧目標値と前記電流信号上限値との積が一定の値になるように、又は、前記出力電圧目標値情報から認識される出力電圧目標値が高い時ほど、前記出力電圧目標値と前記電流信号上限値との積が大きくなるように、前記電流信号上限値を決定することを特徴とするスイッチング電源装置。

【請求項2】

前記電力変換回路は、前記主スイッチング素子に流れるスイッチング電流の波高値が前記出力電流に対応した値になるインバータ方式であり、前記出力電流検出回路は、スイッチング電流の波高値を検出して前記出力電流検出信号を出力し、前記出力電流制御部は、前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値に達すると、前記スイッチング素子のオンデューティをパルス・バイ・パルス方式で小さくする請求項１記載のスイッチング電源装置。

【請求項3】

ユーザが前記出力電圧目標値情報を外部入力するための外部入力端子を備える請求項１又は２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、出力電圧可変機能及び過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

＜従来のスイッチング電源装置１０＞
従来、図５に示すスイッチング電源装置１０があった。スイッチング電源装置１０は、主スイッチング素子１２ａのスイッチング動作によって入力電圧Viを所定の出力電圧Voに変換し、負荷１４に向けて出力電圧Vo及び出力電流Ioを出力する電力変換回路１２を備えている。また、出力電圧Voを検出して出力電圧検出信号Vo1を出力する出力電圧検出回路１６と、負荷１４が接続されている出力ラインに流れる出力電流Ioを検出して出力電流検出信号Io1を出力する出力電流検出回路１８とを備え、さらに、コントロール端子２２を介して入力された出力電圧目標値情報J(Vref)を取得し、出力電圧目標情報J(Vref)に基づくデジタル信号処理を行って基準電圧Vrefを生成する基準電圧生成部２２と、主スイッチイング素子のオンデューティを制御する制御回路２４とを備えている。基準電圧生成部２２が取得する出力電圧目標値情報J(Vref)は、アナログ電圧でもよいし、デジタル信号でもよい。

【0003】

制御回路２４は、出力電圧制御部２６と出力電流制御部２８とで構成される。出力電圧制御部２６は、誤差増幅回路３０及び駆動パルス生成回路３２を備えている。誤差増幅回路３０は、出力電圧信号Vo1から基準電圧Vrefを差し引いた電圧を反転増幅した誤差増幅信号V30を出力する。駆動パルス生成回路３２は比較器で成り、非反転入力端子に誤差増幅信号V30が入力され、反転入力端子に基準三角波Voscが入力され、出力端子から、誤差増幅信号V30をパルス幅変調した駆動パルスVgを出力する。主スイッチング素子１２ａは、駆動パルスVgがハイレベルの時にオンし、ローレベルの時にオフする。したがって、主スイッチング素子１２ａのオンデューティ（駆動パルスVgのハイレベルのデューティ）は、誤差増幅信号V30が低い時ほど小さくなり、誤差増幅信号V30が高い時ほど大きくなる。

【0004】

出力電圧制御部２６は、上記の構成により、主スイッチング素子１２ａのオンデューティを、出力電圧検出信号Vo1が基準電圧Vrefに近づくように調節する制御を行い、その結果、出力電圧Voが出力電圧目標値情報J(Vref)に対応した目標値Vrに保持される。

【0005】

出力電流制御部２８は、出力電流検出信号Io1（電圧）から電流信号上限値Ith（電圧）を差し引いた電圧を反転増幅する増幅回路であり、出力端子がダイオード３４を介して駆動パルス生成回路３２の非反転入力端子に接続されている。電流信号上限値Ithは、あらかじめ規定された一定の電圧である。

【0006】

Io1＜Ithの時、出力電流制御部２８は、出力端がハイレベルに保持され、ダイオード３４が非導通になって誤差増幅回路３０から切り離されるので、出力電圧制御部２６の動作に影響を与えない。

【0007】

Io1がIthに達すると、出力電流制御部２８の出力が低下してダイオード３４が導通し、駆動パルス生成回路３２の非反転入力端子の電圧を強制的に低下させる。つまり、出力電流制御部２８は、Io1がIthに達すると（過電流状態になったことを検知すると）、出力電圧制御部２６の動作に関係なく、主スイッチング素子１２ａのオンデューティを小さくし、出力電圧Voを低下させることによってIo1がIthを超えるのを阻止する動作（過電流保護の動作）を行う。

【0008】

なお、図５では、出力電流制御部２８の出力端を駆動パルス生成回路３２の非反転入力端子に接続しているが、スイッチで表しているように、出力電流制御部２８の出力を誤差増幅回路３０の非反転入力端子に接続しても、ほぼ同様の動作が行われる。

【0009】

スイッチング電源装置１０と類似した構成は、例えば特許文献１の図７に開示されている。特許文献１（図７）の電源装置では、各演算増幅器１０３，１０４，１０５の反転入力端子及び非反転入力端子の関係がスイッチング電源装置１０と少し違っているが、出力電圧制御及び過電流保護の基本的な動作は同じである。ただし、スイッチング電源装置１０は、外部から出力電圧目標値情報J(Vref)を入力することによって出力電圧Voの目標値Vrを可変する機能（出力電圧可変機能）を備えているが、特許文献１（図７）の電源装置は、出力電圧可変機能を備えていない。

【0010】

＜従来のスイッチング電源装置３２＞
また、従来、図６に示すスイッチング電源装置３６があった。スイッチング電源装置３６は、スイッチング電源装置１０と共通点が多いので、スイッチング電源装置１０と同様の構成は同一の符号を付して説明を省略し、構成が異なる点を中心に説明する。

【0011】

スイッチング電源装置３６の場合、電力変換回路１２がシングルエンディッドフォワード方式（主スイッチング素子１２ａに流れるスイッチング電流Iswの波高値が出力電流Ioに略比例した値になるインバータ方式）である点に鑑みて、上記の出力電流検出回路１８に代えて、スイッチング電流Iswの波高値を検出して出力電流検出信号Io1を出力する出力電流検出回路３８が設けられている。また、これに合わせて、上記の制御回路２４（出力電圧制御部２６及び出力電流制御部２８）が、新規な制御回路４０（出力電圧制御部４２及び出力電流制御部４４）に置き換えられている。

【0012】

出力電流制御部４４は比較器で成り、反転入力端子に出力電流検出信号Io1（電圧）が入力され、非反転入力端子に電流信号上限値Ith（電圧）が入力され、出力端子からハイレベル又はローレベルの出力信号V44を出力する。電流信号上限値Ithは、上記と同様に、あらかじめ規定された一定の電圧である。

【0013】

出力電圧制御部４２は、上記の誤差増幅回路３０と新規な駆動パルス生成回路４６とで構成される。駆動パルス生成回路４６は、後述する特許文献２に記載されている駆動パルス生成回路と同様のものであり、図７に示すように、発振器４６ａ、比較器４６ｂ、ＮＡＮＤゲート４６ｃ、ＲＳフリップフロップ４６ｄ等を組み合わせて構成され、a1端子に誤差増幅回路３０が出力した誤差増幅信号V30が入力され、a2端子に出力電流制御部４４の出力信号V44が入力され、a0端子から駆動パルスVgを出力する。

【0014】

Io1＜Ithの時、出力電流制御部４４の出力信号V44がハイレベルになるので、出力電圧制御部４２（誤差増幅回路３０及び駆動パルス生成回路４６）は、ＮＡＮＤゲート４６ｃ及びＲＳフリップフロップ４６ｄを通じて上記の出力電圧制御部２６と同様の動作を行い、その結果、出力電圧Voが出力電圧目標値情報J(Vref)に対応した目標値Vrに保持される。

【0015】

Io1がIthに達すると、過電流保護の動作を行う。まず、スイッチングの１周期が開始して駆動パルスVgがハイレベルに転じて主スイッチング素子１２ａがオンし、スイッチング電流Iswが流れ始める。そして、Io1の波高値がIthに達した時、出力電流制御部４４の出力信号V44がローレベルに転じる。すると、駆動パルス生成回路４６内のＮＡＮＤゲート４６ｃの出力が、誤差増幅信号V30の値に関係なくハイレベルとなり、ＲＳフリップフロップ４６ｄが動作して駆動パルスVgを強制的にローレベルに反転させ、主スイッチング素子１２ａがオフに転じる。主スイッチング素子１２ａがオフするとスイッチング電流Iswの波高値が瞬時にゼロアンペアになり、出力電流制御部４４の出力信号V44がハイレベルに戻るが、ＲＳフリップフロップ４６ｄのラッチ動作により、次のスイッチング周期が開始されるまでの間、駆動パルスVgがローレベルに固定され、主スイッチング素子１２ａがオフに保持される。

【0016】

このように、出力電流制御部４４は、Io1がIthに達すると（過電流状態になったことを検知すると）、出力電圧制御部３８の動作に関係なく、主スイッチング素子１２ａのオンデューティを小さくし、出力電圧Voを低下させることによってIo1がIthを超えるのを阻止する動作（過電流保護の動作）を行う。このスイッチング電源装置３６の過電流保護は、いわゆるパルス・バイ・パルス方式の過電流保護と呼ばれ、上記のスイッチング電源装置１０の過電流保護よりも動作が非常に高速であるという特徴がある。

【0017】

スイッチング電源装置３６と類似した構成は、例えば特許文献２（図１２、図１３）に開示されている。ただし、スイッチング電源装置３６は、外部から出力電圧目標値情報J(Vref)を入力することによって出力電圧Voの目標値Vrを可変する機能（出力電圧可変機能）を備えているが、特許文献２（図１２、図１３）の電源装置は、出力電圧可変機能を備えていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0018】

【文献】特開２００１－１１９９３３号公報

【文献】特開２０１６－７７１３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

汎用スイッチング電源装置に設けられる出力電圧可変機能は、多くの場合、出力電圧Voを微調整するためのものである。したがって、出力電圧Voの可変範囲はそれほど広くはなく、可変範囲の上限値Vr2は下限値Vr1の約1.1～1.2倍程度である。

【0020】

図８（ａ）は、スイッチング電源装置１０，３６の、Vo＝Vr1に設定された時のVo-Io特性と、Vo＝Vr2＝Vr1×1.1～1.2倍に設定された時のVo－Io特性を表している。Vo＝Vr1で過電流状態になった時の最大出力電流Ioth1と、Vo＝Vr2で過電流状態になった時の最大出力電流Ioth2は、同じ電流信号上限値Ithに対応した一定の値Iothに制限される（Ioth1＝Ioth2＝Ioth）。したがって、Vo＝Vr1で過電流状態になった時の最大出力電力Poth1と、Vo＝Vr2で過電流状態になった時の最大出力電力Poth2との関係は、Poth2≒Poth1×1.1～1.2倍となる。

【0021】

スイッチング電源装置１０，３６は、最大出力電力Pothを出力している状態（過電流状態）が一定の期間継続しても安全性が確保されるように、内部部品の放熱設計等を行うことが求められるところ、Poth1に対するPoth2の増加量が１０～２０％程度であれば、放熱設計等はそれほど難しくはない。

【0022】

しかしながら、出力電圧Voの可変範囲を広くして、１台のスイッチング電源装置を様々な用途に使用できるようにする場合、上記の放熱設計等が非常に難しくなる。例えば、スイッチング電源装置１０，３６において、可変範囲の上限値Vr2を下限値Vr1の約2倍にした場合、図８（ｂ）のVo-Io特性に示すように、最大出力電力Poth2は、最大出力電力Poth1の約２倍にまで増加し、内部部品に加わる電力ストレスや発熱が非常に大きくなる。そのため、最大出力電力Poth2を出力している状態（過電流状態）でも安全性が確保されるように、内部部品をハイスペックの大型品に変更したり放熱構造を格段に強化したりしなければならず、大きなコストアップが生じる。また、これらの対策は、出力電圧Voを上限値Vr2付近に設定して使用するユーザにとって有益であるが、出力電圧Voを専ら下限値Vr1付近に設定して使用するユーザにとっては過剰品質であり、無駄に高価な製品となってしまう。

【0023】

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、出力電圧の可変範囲を広くしつつ、過電流状態になった時の安全性を容易に確保できるスイッチング電源装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0024】

本発明は、主スイッチング素子のスイッチング動作によって入力電圧を所定の出力電圧に変換し、負荷に向けて前記出力電圧及び出力電流を出力する電力変換回路と、前記出力電圧又はこれに対応した電圧を検出して出力電圧検出信号を出力する出力電圧検出回路と、前記出力電流又はこれに対応した電流を検出して出力電流検出信号を出力する出力電流検出回路と、出力電圧目標値情報を取得し、前記出力電圧目標情報に基づくデジタル信号処理を行って基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記出力電圧目標値情報を取得し、前記出力電圧目標値情報に基づくデジタル信号処理を行って電流信号上限値を決定する電流信号上限値決定部と、主スイッチング素子のオンデューティを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記主スイッチング素子のオンデューティを、前記出力電圧検出信号が前記基準電圧に近づくように調節する出力電圧制御部と、前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値に達すると、前記出力電圧制御部の動作に関係なく前記主スイッチング素子のオンデューティを小さくし、前記出力電圧を低下させることによって前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値を超えるのを阻止する出力電流制御部とを備え、
前記電流信号上限値決定部は、前記出力電圧目標値情報から認識される出力電圧目標値が高い時ほど、前記電流信号上限値を小さい値に決定し、且つ前記出力電圧目標値と前記電流信号上限値との積が一定の値になるように、又は、前記出力電圧目標値情報から認識される出力電圧目標値が高い時ほど、前記出力電圧目標値と前記電流信号上限値との積が大きくなるように、前記電流信号上限値を決定するスイッチング電源装置である。

【0025】

前記電力変換回路は、前記主スイッチング素子に流れるスイッチング電流の波高値が前記出力電流に対応した値になるインバータ方式であり、前記出力電流検出回路は、スイッチング電流の波高値を検出して前記出力電流検出信号を出力し、前記出力電流制御部は、前記出力電流検出信号が前記電流信号上限値に達すると、前記スイッチング素子のオンデューティをパルス・バイ・パルス方式で小さくする構成にしてもよい。また、ユーザが前記出力電圧目標値情報を外部入力するための外部入力端子を備える構成にしてもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明のスイッチング電源装置は、出力電圧目標値情報に基づくデジタル信号処理を行って電流信号上限値を自動的に変更し、過電流状態における最大出力電力を適切な大きさに制限する動作を行う。したがって、出力電圧の可変範囲を広くした場合でも、過電流状態になった時の安全性を、放熱構造を格段に強化する等の特別な対策を行うことなく、容易に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態を示す回路図である。

【図2】第一～第三の実施形態のスイッチング電源装置のVo-Io特性を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。

【図3】本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態を示す回路図である。

【図4】本発明のスイッチング電源装置の第三の実施形態を示す回路図である。

【図5】従来のスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。

【図6】従来のスイッチング電源装置の他の例を示す回路図である。

【図7】図６の中の駆動パルス生成回路の内部構成を示す回路図である。

【図8】従来のスイッチング電源装置のVo-Io特性を示すグラフ（ａ）、（ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

＜第一の実施形態のスイッチング電源装置４８＞
以下、本発明のスイッチング電源装置の第一の実施形態について、図１、図２に基づいて説明する。ここで、従来のスイッチング電源装置１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

【0029】

この実施形態のスイッチング電源装置４８は、出力電圧Voの可変範囲が広く、上限値Vr2を下限値Vr1の約2倍としている。図１の回路図に示すように、スイッチング電源装置４８の全体の構成はスイッチング電源装置１０と類似しているが、大きく異なるのは、独特な電流信号上限値決定部５０が設けられている点である。

【0030】

電流信号上限値決定部５０は、出力電圧目標値情報J(Vref)を取得し、出力電圧目標値情報J(Vref)に基づくデジタル信号処理を行って、電流信号上限値Ithを決定する。具体的には、出力電圧目標値情報J(Vref)から認識される出力電圧目標値Vrが高い時ほど、電流信号上限値Ithを小さい値にする。

【0031】

つまり、従来のスイッチング電源装置１０の過電流保護は、出力電流制御部２８が、あらかじめ規定された一定の電圧Ithと出力電流検出信号Io1とを比較することによって行われるのに対し、スイッチング電源装置４８の過電流保護は、出力電圧目標値Vrに応じて変更される電流信号上限値Ithと出力電流検出信号Io1とを比較することによって行われるという特徴がある。

【0032】

図２（ａ）は、スイッチング電源装置４８の、Vo＝Vr1に設定された時のVo-Io特性と、Vo＝Vr2≒Vr1×2倍に設定された時のVo－Io特性の一例を表している。この例の場合、電流信号上限値決定部５０は、出力電圧目標値Vrと電流信号上限値Ithとの積が一定の値Pxになるように電流信号上限値Ithを決定している。そのため、出力電流Ioが電流信号上限値Ithに対応した値Iothに制限され、Vo＝Vr1で過電流状態になった時の最大出力電力Poth1と、Vo＝Vr2で過電流状態になった時の最大出力電力Poth2との関係は、Poth2＝Poth1＝Pxとなる。したがって、最大出力電力Poth2を出力している状態（過電流状態）でも、内部部品に加わる電力ストレスや発熱が適切に抑えられ、従来のスイッチング電源装置１０のように特別な対策を行わなくても、安全性が確保される。

【0033】

図２（ｂ）は、スイッチング電源装置４８の、Vo＝Vr1に設定された時のVo-Io特性と、Vo＝Vr2＝Vr1×2倍に設定された時のVo－Io特性の他の例を表している。この例の場合、電流信号上限値決定部５０は、Ith2＜Ith1（Ioth2＜Ioth1）の関係を満たすように電流信号上限値Ithを決定しているが、Poth2＝Poth1＝Pxではなく、あえてPoth2＞Poth1＝Pxとしている。図２（ｂ）の設定は、図２（ａ）の設定よりも、スイッチング電源装置４８の使用可能な範囲を広くしたものであり、次のような場合に使用できる。

【0034】

例えば、Vo＝Vr1に設定されて最大出力電力Poth1＝Vr1・Ioth1を出力している時、内部部品の中で最も電力ストレスが大きいものが抵抗性パワー部品（例えば、損失の多くが銅損であるトランスやインダクタ等）である場合等である。抵抗性パワー部品に加わる電力ストレスは、概ね出力電流Ioの２乗に比例するので、Vo＝Vr2に設定された時、Ioth2＜Ioth1の関係を満たしていれば、Poth2＞Poth1＝Pxであっても、抵抗性パワー部品に加わる電力ストレスや発熱が適切に抑えられ、安全性が確保される可能性がある。

【0035】

上記の２つの例から分かるように、電流信号上限値Ithの値は、一般的にはVrとIthとの積が一定になるように設定することと好ましいが、常にこの設定方法が最良というわけではなく、最終的には、個々の電源装置の事情に合わせて設定すればよい。

【0036】

以上説明したように、スイッチング電源装置４８は、出力電圧目標値情報J(Vref)に基づくデジタル信号処理を行って電流信号上限値Ithを自動的に変更し、過電流状態における最大出力電力Pothを適切な大きさに制限する動作を行う。したがって、出力電圧Voの可変範囲を広くした場合でも、過電流状態になった時の安全性を、放熱構造を格段に強化する等の特別な対策を行うことなく、容易に確保することができる。

【0037】

＜第二の実施形態のスイッチング電源装置５２＞
次に、本発明のスイッチング電源装置の第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。ここで、従来のスイッチング電源装置３６と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

【0038】

この実施形態のスイッチング電源装置５２は、出力電圧Voの可変範囲が広く、上限値Vr2を下限値Vr1の約2倍としている。図３の回路図に示すように、スイッチング電源装置５２の全体の構成はスイッチング電源装置３６と類似しているが、大きく異なるのは、独特な電流信号上限値決定部５４が設けられている点である。

【0039】

電流信号上限値決定部５４は、出力電圧目標値情報J(Vref)を取得し、出力電圧目標値情報J(Vref)に基づくデジタル信号処理を行って、電流信号上限値Ithを決定する。具体的には、出力電圧目標値情報J(Vref)から認識される出力電圧目標値Vrが高い時ほど、電流信号上限値Ithを小さい値にする。

【0040】

つまり、従来のスイッチング電源装置３６の過電流保護は、出力電流制御部４４が、あらかじめ規定された一定の電圧Ithと出力電流検出信号Io1とを比較することによって行われるのに対し、スイッチング電源装置５２の過電流保護は、出力電圧目標値Vrに応じて変更される電流信号上限値Ithと出力電流検出信号Io1とを比較することによって行われるという特徴がある。

【0041】

スイッチング電源装置５２のVo-Io特性は、図２（ａ）、（ｂ）と同様であり、スイッチング電源装置５２においても、第一の実施形態のスイッチング電源装置４８と同様の作用効果が得られる。また、スイッチング電源装置５２は、主スイッチング素子１２ａのスイッチング電流Iswを検出してパルス・バイ・パルス方式の過電流保護を行うので、スイッチング電源装置４８の過電流保護よりも応答速度が高速である。

【0042】

＜第三の実施形態のスイッチング電源装置５６＞
次に、本発明のスイッチング電源装置の第三の実施形態について、図４に基づいて説明する。ここで、第一の実施形態のスイッチング電源装置４８と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

【0043】

この実施形態のスイッチング電源装置５６は、出力電圧Voの可変範囲が広く、上限値Vr2を下限値Vr1の約2倍としている。図４の回路図に示すように、スイッチング電源装置５６の全体の構成はスイッチング電源装置４８と類似しており、異なるのは、上記の出力電流検出回路１８に代えて、出力電流Ioに略比例する入力電流Iiを検出して出力電流検出信号Io1を出力する出力電流検出回路５８が設けられている点である。

【0044】

その他、出力電流制御部２８の出力端が、ダイオード３４を介して誤差増幅回路３０の非反転入力端子に接続されるのではなく、駆動パルス生成回路３２の非反転入力端子に接続されているという相違点があるが、出力電流制御部２８の出力端の接続位置を変更しても、基本的な動作はほぼ同じである。

【0045】

スイッチング電源装置５６のVo-Io特性は、図２（ａ）、（ｂ）と同様であり、スイッチング電源装置５６においても、第一の実施形態のスイッチング電源装置４８と同様の作用効果が得られる。

【0046】

なお、本発明のスイッチング電源装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のスイッチング電源装置４８，５２，５６の動作について、出力電圧Voの可変範囲の上限値Vr2を下限値Vr1の2倍であるという想定で説明したが、2倍というのは、あくまでも説明を理解しやすくするために示した数値例に過ぎず、この数値は自由に変更することができることは言うまでもない。例えば、従来と同様に1.1～1.2倍に設定した場合でも、過電流状態になった時の安全性を従来よりも向上させることができる。

【0047】

第一及び第三の実施形態のスイッチング電源装置４８，５６の構成は、電力変換回路のインバータ方式はシングルエンディッドフォワード方式に限定されず、様々なインバータ方式の電力変換回路に適用することができる。また、スイッチング電源装置４８，５６は、過電流保護の応答速度が比較的低速なので、高速な過電流保護が必要な場合は、高速応答が可能な別の過電流保護回路（例えば、パルス・バイ・パルス方式の過電流保護回路）を付設し、２重の過電流保護を行うようにすることが好ましい。

【0048】

第二の実施形態のスイッチング電源装置５２は、電力変換回路１２がシングルエンディッドフォワード方式であることに鑑みて、スイッチング電流Iswの波高値を検出して出力電流検出信号Io1を出力する出力電流検出回路３８と、これに対応した出力電流信号Ithを決定する出力電流信号上限値決定部５４とを設け、パルス・バイ・パルス方式の過電流保護を行う構成にしている。このように構成にできるのは、シングルエンディッドフォワード方式が、主スイッチング素子１２ａに流れるスイッチング電流Iswの波高値が出力電流Ioに略比例した値になるという性質を有しているからである。したがって、スイッチング電源装置５２の構成は、同様の性質を有した他のインバータ方式（例えば、フルブリッジ方式、ハーフブリッジ方式、プッシュプル方式、降圧チョッパ方式等）の電力変換回路にも適用することができる。

【0049】

上記の各実施形態の説明の中では詳しく述べなかったが、コントロール端子２２に入力される出力電圧目標値情報J(Vref)は、スイッチング電源装置のユーザが入力する場合と、スイッチング電源装置の製造工場の担当者が入力する場合とが想定される。ユーザが入力する場合とは、出力電圧Voの設定値をユーザが自ら切り替えたり変化させたりする場合であり、この場合のコントロール端子２２は、ユーザが出力電圧目標値情報J(Vref)を入力できるように外部入力端子として設けられる。一方、製造工場の担当者が入力する場合とは、製造工程の中で、出力電圧Voをユーザが指定した値に固定する場合（一定の値に設定する場合）等であり、この場合のコントロール端子２２は、電源基板内の配線パターン等の特定部位を利用すればよく、ユーザが使用可能な外部入力端子である必要はない。

【符号の説明】

【0050】

１０，３６，４８，５２，５６ スイッチング電源装置
１２ 電力変換回路
１２ａ 主スイッチング素子
１４ 負荷
１６ 出力電圧検出回路
１８，３８ 出力電流検出回路
２０ 基準電圧生成部
２２ コントロール端子（外部入力端子）
２４，４０ 制御回路
２６，４２ 出力電圧制御部
２８，４４，５８ 出力電流制御部
５０，５４ 電流信号上限値決定部
Ii 入力電流
Io 出力電流
Io1 出力電流検出信号
Isw スイッチング電流
Ith 電流信号上限値
J(Vref) 出力電圧目標値情報
Vi 入力電圧
Vo 出力電圧
Vr 出力電圧目標値
Vo1 出力電圧検出信号
Vref 基準電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】