JP2003244962A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】損失の低減、制御及び力率の改善並びに出力電
圧の安定化制御が単一の制御系で可能なスイッチング電
源装置を提供する。 【解決手段】スイッチング素子ＳＷは、交流電源ＡＣの
周波数より高い周波数でオン・オフ制御され、スイッチ
ング素子ＳＷのオン期間に、整流出力をインダクタＬに
供給してエネルギーを蓄えるとともに、コンデンサＣを
放電させて入力巻線Ｔ１に電力を供給し、スイッチング
素子ＳＷのオフ期間に、インダクタＬに蓄えられていた
エネルギーを放出して、コンデンサＣを充電する。出力
回路３は出力巻線Ｔ２に誘起した電圧を直流に変換して
出力する。制御回路４は、入力側と電気的に絶縁されて
出力側に配置され、力率改善型電力変換回路２と同期整
流回路３１との両方を同期制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディザ回路を応用
した力率改善型電力変換回路を備えた同期整流型のスイ
ッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源装置は、交流電源を入
力整流平滑回路によって整流・平滑して直流電圧に変換
し、この直流電圧をスイッチング素子によって断続し、
スイッチング出力を出力整流平滑回路に供給し、整流・
平滑して任意の直流出力電圧を得るようになっている。
このようなスイッチング電源装置において、入力側の平
滑回路がコンデンサインプット型であると、入力電流が
流れるのは、整流電圧が入力平滑コンデンサの充電電圧
より高い期間のみとなり、力率を低下させるという問題
があった。この問題を解決するため、従来から、ＤＣ−
ＤＣコンバータの前段に昇圧型力率改善回路を備えたス
イッチング電源装置が用いられている。

【０００３】昇圧型力率改善回路は、チョークコイル
と、スイッチング素子と、整流平滑回路と、制御回路と
を含んでいる。チョークコイルには交流電源を整流した
電圧が供給される。スイッチング素子は、チョークコイ
ルを通して供給される整流電圧を交流電源の周波数より
高い周波数でスイッチングし、昇圧して出力する。整流
平滑回路は、スイッチングされた出力を整流・平滑し、
入力の整流電圧より高い直流電圧に変換して出力する。
制御回路は、スイッチング素子のスイッチングを制御す
る。

【０００４】スイッチング素子は、入力の整流電圧を交
流電源の周波数より高い周波数でスイッチングし、昇圧
して出力するから、交流一周期の全期間を通じて入力電
流を分散して流すことができる。スイッチング素子に流
れる電流を、前記交流電源の電圧波形に比例するように
制御すれば、スイッチング電源装置の力率を改善するこ
とができる。

【０００５】また、近年スイッチング電源装置には、上
述の力率の改善とあわせ、変換効率の向上が求められて
いる。この要求に対処するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ
の出力整流回路を構成する整流ダイオードに代えて、そ
れよりも電圧降下の低い電界効果トランジスタ等を用い
て同期整流回路を構成し、出力整流回路の損失を低減す
る手段が提案されている。

【０００６】しかしながら、このような同期整流回路を
備えたＤＣ−ＤＣコンバータの前段に、上述の如くの昇
圧型力率改善回路を設けてスイッチング電源装置を構成
すると、力率改善回路、ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変
換回路および同期整流回路に対して、それぞれ制御回路
を必要とし、回路構成が極めて複雑になる。

【０００７】他方、力率改善回路の一形態として、ディ
ザ回路もしくはディザ回路を応用した回路が知られてい
る（例えば、特許第２８０８１９０号、特開平８−２９
４２７９号、特開平８−１７２７７４号、特開平９−２
１５３３２号、特開平１１−１９１９６０号各公報
等）。このような、ディザ回路もしくはディザ回路を応
用した力率改善型電力変換回路は、力率改善と出力電圧
の安定化制御が単一の制御系で行える利点がある。しか
し、出力整流回路を同期整流回路とした場合、制御対象
が入力側と出力側とに存在するため、整流ダイオードを
用いた従来の出力整流回路を単に同期整流回路に置き換
えただけでは二系統の制御系が必要となり、依然として
回路構成が複雑になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、同期
整流回路による損失の低減と力率の改善が可能なスイッ
チング電源装置を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、単一の制御系
で制御できるスイッチング電源装置を提供することであ
る。

【００１０】本発明の更にもう一つの課題は、単一のス
イッチング周波数で駆動できるスイッチング電源装置を
提供することである。

【００１１】本発明の更にもう一つの課題は、回路構成
が簡単で、安定した動作が得られるスイッチング電源装
置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るスイッチング電源装置は、整流回路
と、力率改善型電力変換回路と、出力回路と、制御回路
とを含む。

【００１３】前記整流回路は、交流電源を整流して整流
出力を生成し、生成した整流出力を前記力率改善型電力
変換回路に供給する。

【００１４】前記力率改善型電力変換回路は、変換トラ
ンスと、スイッチング素子と、インダクタと、コンデン
サと、ダイオードとを含む。

【００１５】前記変換トランスは、入力巻線と出力巻線
とを含み、前記出力巻線に電圧を誘起する。

【００１６】前記ダイオードは前記インダクタに加わる
逆電圧を阻止する如く接続される。

【００１７】前記スイッチング素子は、前記交流電源の
周波数より高い周波数でオン・オフ制御され、前記スイ
ッチング素子のオン期間に、前記整流出力を前記インダ
クタに供給してエネルギーを蓄えるとともに、前記コン
デンサを放電させて前記入力巻線に電力を供給し、前記
スイッチング素子のオフ期間に、前記インダクタに蓄え
られていたエネルギーを放出して、前記コンデンサを充
電する如く接続される。

【００１８】前記出力回路は、同期整流回路と出力平滑
回路とを含み、前記出力巻線に接続され、前記出力巻線
に誘起した電圧を整流・平滑し、直流に変換して出力す
る。

【００１９】前記制御回路は、入力側と電気的に絶縁さ
れて出力側に配置され、前記力率改善型電力変換回路と
前記同期整流回路との両方を同期制御する。

【００２０】本発明は、ディザ回路もしくはディザ回路
を応用した力率改善型電力変換回路において、力率改善
と出力電圧の安定化制御が単一の制御系で行えることに
着目し、ディザ回路もしくはディザ回路を応用した力率
改善型電力変換回路に同期整流回路を組み合わせたと
き、ディザ回路もしくはディザ回路を応用した力率改善
型電力変換回路の制御を出力側から行うことが、同期整
流回路の制御を入力側から行うことと較べ、回路構成を
簡単にできるとの着想に至りなされたものである。

【００２１】即ち、上述したスイッチング電源装置にお
いて、前記整流回路は、交流電源を整流して整流出力を
生成し、生成した整流出力を前記力率改善型電力変換回
路に供給する。前記力率改善型電力変換回路は、変換ト
ランスと、スイッチング素子と、インダクタと、コンデ
ンサと、ダイオードとを含む。前記ダイオードは前記イ
ンダクタに加わる逆電圧を阻止する如く接続される。

【００２２】前記スイッチング素子は、前記交流電源の
周波数より高い周波数でオン・オフ制御され、前記スイ
ッチング素子のオン期間に、前記整流出力を前記インダ
クタに供給してエネルギーを蓄えるとともに、前記コン
デンサを放電させて前記入力巻線に電力を供給し、前記
スイッチング素子のオフ期間に、前記インダクタに蓄え
られていたエネルギーを放出して、前記コンデンサを充
電する如く接続されるから、交流一周期の全期間を通じ
て入力電流をオン・オフし、入力電流を分散して流すこ
とができる。

【００２３】前記出力回路は、同期整流回路と出力平滑
回路とを含み、前記出力巻線に接続され、前記入力巻線
に供給された電力を整流・平滑し、直流に変換して出力
する。

【００２４】前記制御回路は、入力側と電気的に絶縁さ
れて出力側に配置され、前記力率改善型電力変換回路と
前記同期整流回路との両方を同期制御するから一系統の
制御系で力率の改善と出力電圧の安定化制御が可能とな
る。

【００２５】このように、本発明のスイッチング電源装
置は、同期整流回路により損失の低減が図れ、同期整流
回路の制御、力率の改善および出力電圧の安定化制御が
単一の制御系で可能であり、しかも単一のスイッチング
周波数で駆動できるので、回路構成が簡単で、安定した
動作を得ることができる。

【００２６】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添
付図面は、単なる例示に過ぎない。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るスイッチン
グ電源装置の一実施例を示す電気回路図である。図示さ
れたスイッチング電源装置は、整流回路１と、力率改善
型電力変換回路２と、出力回路３と、制御回路４とを含
んでいる。ＡＣは交流電源、５は入力側と出力側とを電
気的に絶縁して制御信号を伝送する絶縁結合回路であ
る。

【００２８】整流回路１は、交流電源ＡＣを整流して整
流出力を生成する回路であり、ダイオードブリッジ等で
構成される。交流電源ＡＣは商用交流以外のその他の交
流電源であってもよい。

【００２９】力率改善型電力変換回路２は、ディザ回路
を応用した力率改善型電力変換回路であって、変換トラ
ンスＴと、スイッチング素子ＳＷと、インダクタＬと、
コンデンサＣと、第１、第２のダイオードＤ１、Ｄ２と
を含んでいる。変換トランスＴは、入力巻線Ｔ１と出力
巻線Ｔ２とを含んでいる。

【００３０】第１、第２のダイオードＤ１、Ｄ２はイン
ダクタＬに加わる逆電圧を阻止するよう方向付けられて
接続される。

【００３１】インダクタＬは、一端が整流回路１の正側
出力端に接続され、他端が第１のダイオードＤ１とコン
デンサＣとを介して整流回路１の負側出力端ｂに接続さ
れるとともに、前記他端が第２のダイオードＤ２とスイ
ッチング素子ＳＷとを介して、同様に整流回路１の負側
出力端に接続される。

【００３２】変換トランスＴの入力巻線Ｔ１は、一端が
コンデンサＣの正側端に接続され、他端がスイッチング
素子ＳＷを介してコンデンサＣの負側端に接続される。

【００３３】スイッチング素子ＳＷは、交流電源ＡＣの
周波数より高い周波数でオン、オフ制御される。

【００３４】スイッチング素子ＳＷは、供給された電力
を交流電源ＡＣの周波数より高い周波数でスイッチング
できればよく、典型的には、バイポーラトランジスタや
電界効果トランジスタ等の半導体素子が用いられる。本
実施例は電界効果トランジスタを用いている。

【００３５】上述の構成では、スイッチング素子ＳＷの
オン期間に、第２のダイオードＤ２とスイッチング素子
ＳＷとを介して整流出力をインダクタＬに供給してエネ
ルギーを蓄えるとともに、入力巻線Ｔ１とスイッチング
素子ＳＷとを介してコンデンサＣを放電させて入力巻線
Ｔ１に電力を供給する。

【００３６】スイッチング素子ＳＷのオフ期間には、イ
ンダクタＬに蓄えられていたエネルギーを第１のダイオ
ードＤ１を介して放出し、コンデンサＣを充電する。こ
の構成は、スイッチング電源装置の力率改善の基礎とな
る。

【００３７】出力回路３は、同期整流回路３１と出力平
滑回路３２とを含み、変換トランスＴの出力巻線Ｔ２に
接続される。同期整流回路３１は同期整流素子３１１、
３１２を含んでいる。同期整流素子３１１、３１２は、
整流ダイオードと比較して電圧降下が低い半導体素子が
用いられ、制御電極を有している。本実施例は電界効果
トランジスタを用いている。

【００３８】出力平滑回路３２は、チョークコイル３２
１と出力平滑コンデンサ３２２とを含み、チョークイン
プット型に構成される。同期整流素子３１１はその一端
が出力巻線Ｔ２の一端に接続され、他端がチョークコイ
ル３２１を介して出力平滑コンデンサ３２２の一端に接
続されるとともに、スイッチング電源装置の一方の出力
端子に接続される。同期整流素子３１２はその一端が同
期整流素子３１１とチョークコイル３２１との接続点に
接続され、他端が出力巻線Ｔ２の他端に接続されるとと
もに、出力平滑コンデンサ３２２の他端に接続され、ス
イッチング電源装置の他方の出力端子に接続される。

【００３９】制御回路４は、出力電圧を出力電圧信号と
して検出し、その検出出力に応じてパルス幅制御信号を
生成し、スイッチング素子ＳＷおよび同期整流素子３１
１、３１２をオン、オフ制御するための駆動信号Ｓ１お
よびＳ３１１、Ｓ３１２を出力する。

【００４０】制御回路４は、一般的に制御用のＩＣを含
んで構成される。本実施例のスイッチング電源装置は、
制御回路４を入力側と電気的に絶縁して出力側に配置
し、入力側に配置される力率改善型電力変換回路２のス
イッチング素子ＳＷおよび出力側に配置される同期整流
素子３１１、３１２の両方を一個の制御回路４で同期制
御することを特徴としている。このため、スイッチング
素子ＳＷの駆動信号Ｓ１は、絶縁結合回路５を介して入
力側に伝送される。絶縁結合回路５は、本実施例ではパ
ルストランスを用いているが、フォトカプラ等の絶縁結
合回路を用いることもできる。

【００４１】このように構成された本実施例のスイッチ
ング電源装置は、単一の制御系で力率の改善と出力電圧
の安定化制御が可能である。以下に、この点について説
明する。

【００４２】図２は、図１に図示されたスイッチング電
源装置のオン、オフタイミングを示す図である。図にお
いて、スイッチング素子ＳＷおよび同期整流素子３１
１、３１２のそれぞれのオン期間をハイレベル、オフ期
間をローレベルで示してある。図２に示すように、スイ
ッチング素子ＳＷと同期整流素子３１１は、基本的にオ
ン、オフタイミングが同相（図２（ａ）、（ｂ参照）と
なり、同期整流素子３１２は逆相（図２（ａ）、（ｃ）
参照）となるよう制御される。より実際的には各素子固
有のターンオン、ターンオフ時間のばらつきによる同期
整流素子３１１、３１２の同時オン防止等を考慮し、遅
延回路等を介して各素子のオン、オフタイミングが設定
される。出力電圧の安定化は、スイッチング素子ＳＷと
同期整流素子３１１とのオフタイミング及び同期整流素
子３１２のオンタイミングを出力電圧に応じて矢印で示
すように前後させるパルス幅制御により行われる。スイ
ッチング素子ＳＷのオフタイミングには、同期整流素子
３１１のオフタイミングと同期整流素子３１２のオンタ
イミングが同期するように制御される。

【００４３】図１に図示されたスイッチング電源装置に
おいて、制御回路４は、出力電圧を出力電圧信号として
検出し、その検出出力に応じてパルス幅制御信号を生成
し、スイッチング素子ＳＷおよび同期整流素子３１１、
３１２をオン、オフ制御するための駆動信号Ｓ１および
Ｓ３１１、Ｓ３１２を出力する。

【００４４】スイッチング素子ＳＷがオンすると、イン
ダクタＬと第２のダイオードＤ２とスイッチング素子Ｓ
Ｗとを介して整流出力がインダクタＬに供給されエネル
ギーを蓄える。他方、コンデンサＣは、前のスイッチン
グ素子ＳＷのオフ期間に充電されていた電荷をスイッチ
ング素子ＳＷのオン期間に入力巻線Ｔ１とスイッチング
素子ＳＷとを介して放電させて入力巻線Ｔ１に電力を供
給し、出力巻線Ｔ２に電圧を誘起する。

【００４５】この時、出力回路３では同期整流素子３１
１がオンであり、出力巻線Ｔ２に誘起した電圧は、出力
平滑コンデンサ３２２、チョークコイル３２１および同
期整流素子３１１を介して電流を流し、出力平滑コンデ
ンサ３２２を充電するとともに、チョークコイル３２１
にエネルギーを蓄える。出力平滑コンデンサ３２２の充
電電圧はスイッチング電源装置の出力端子に供給される
とともに、出力電圧信号として制御回路４に供給され
る。

【００４６】スイッチング素子ＳＷがオフすると、イン
ダクタＬに蓄えられていたエネルギーが第１のダイオー
ドＤ１を介して放出され、コンデンサＣを充電する。こ
の時、出力回路３では、同期整流素子３１２がオンとな
り、チョークコイル３２１に蓄えられていたエネルギー
が放出されて同期整流素子３１２を介して電流が流れ、
出力平滑コンデンサ３２２を充電する。

【００４７】上述の如く構成された本実施例のスイッチ
ング電源装置は、スイッチング素子ＳＷが交流電源ＡＣ
の周波数より高い周波数でオン、オフ制御され、交流一
周期の全期間を通じて入力電流をオン、オフし、入力電
流を分散して流すことができるから力率を改善できる。
また、スイッチング素子ＳＷ及び同期整流素子３１１、
３１２が出力電圧に応じたパルス幅制御信号にもとづき
駆動されるので、出力電圧の安定化ができる。更に、上
述の制御は単一の制御系で行われ、スイッチング周波数
も、種々の周波数が混在することなく単一のスイッチン
グ周波数で駆動できるので、制御系が簡単で、動作も安
定する。

【００４８】このように、本実施例のスイッチング電源
装置は、同期整流回路により損失の低減が図れ、同期整
流回路の制御、力率の改善および出力電圧の安定化制御
が単一の制御系で可能であり、しかも単一のスイッチン
グ周波数で駆動できるので、回路構成が簡単で、安定し
た動作を得ることができる。

【００４９】図３は、本発明に係るスイッチング電源装
置の別の実施例を示す電気回路図である。図示されたス
イッチング電源装置は、図１に図示した実施例と同様、
整流回路１と、力率改善型電力変換回路２と、出力回路
３と、制御回路４とを含んでいるが、力率改善型電力変
換回路２の構成が異なっている。以下この点を主体にし
て説明する。

【００５０】力率改善型電力変換回路２は、変換トラン
スＴと、第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２
と、インダクタＬと、コンデンサＣと、ダイオードＤと
を含んでいる。変換トランスＴは、入力巻線Ｔ１と出力
巻線Ｔ２とを含んでいる。

【００５１】ダイオードＤはインダクタＬに加わる逆電
圧を阻止するよう方向付けられて接続される。

【００５２】インダクタＬは、一端が整流回路１の正側
出力端に接続され、他端がダイオードＤとコンデンサＣ
とを介して整流回路１の負側出力端に接続されるととも
に、前記他端が第２のスイッチング素子ＳＷ２を介し
て、同様に整流回路１の負側出力端ｂに接続される。

【００５３】変換トランスＴの入力巻線Ｔ１は、一端が
コンデンサＣの正側端に接続され、他端が第１のスイッ
チング素子ＳＷ１を介してコンデンサＣの負側端に接続
される。

【００５４】第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１、Ｓ
Ｗ２は、交流電源ＡＣの周波数より高い周波数で同期し
てオン、オフ制御される。

【００５５】上述の構成では、第１、第２のスイッチン
グ素子ＳＷ１、ＳＷ２は、そのオン、オフが同期して制
御され、そのオン期間に、第２のスイッチング素子ＳＷ
２を介して整流出力をインダクタＬに供給してエネルギ
ーを蓄えるとともに、入力巻線Ｔ１と第１のスイッチン
グ素子ＳＷ１とを介してコンデンサＣを放電させて入力
巻線Ｔ１に電力を供給する。

【００５６】第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１、Ｓ
Ｗ２のオフ期間には、インダクタＬに蓄えられていたエ
ネルギーをダイオードＤを介して放出し、コンデンサＣ
を充電する。

【００５７】出力回路３と制御回路４の構成は、図１に
図示した実施例と同様であり、第１、第２のスイッチン
グ素子ＳＷ１、ＳＷ２と同期整流素子３１１、３１２と
のオン、オフの関係は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ
２のオン、オフが同期していることから、図２と等価な
ので説明を省略する。

【００５８】本実施例のスイッチング電源装置において
も、同期整流回路により損失の低減が図れ、同期整流回
路の制御、力率の改善および出力電圧の安定化制御が単
一の制御系で可能であり、しかも単一のスイッチング周
波数で駆動できるので、回路構成が簡単で、安定した動
作を得ることができる。また、力率改善用のスイッチン
グ素子ＳＷ２と電力変換用のスイッチング素子ＳＷ１を
それぞれ個別に設けているため、それぞれのスイッチン
グ素子ＳＷ１、ＳＷ２に流れる電流が分散し、電流容量
の小さい適切な素子でスイッチング電源装置を構成する
ことができる。

【００５９】図４は、本発明に係るスイッチング電源装
置の更に別の実施例を示す電気回路図である。図示され
たスイッチング電源装置は図３に図示した実施例にデュ
ーティー設定回路６を付加したものである。デューティ
ー設定回路６は第１のスイッチング素子ＳＷ１のオンデ
ューティーを所定値に固定するための回路であって、本
実施例では、第１のスイッチング素子ＳＷ１の駆動信号
経路上に付加されている。図示されたスイッチング電源
装置はデューティー設定回路６により、第１のスイッチ
ング素子ＳＷ１のオンデューティーを例えば５０％に固
定し、同期整流素子３１１、３１２のそれぞれのオン期
間を出力電圧に応じて制御する方式により出力電圧の安
定化ができる。

【００６０】次に、図５を参照してこの点について説明
する。図５は、図４に図示したスイッチング電源装置の
別のオン、オフタイミングを示す図であって、同期整流
素子３１１、３１２を制御して出力電圧を安定化する場
合を示している。図において、第１、第２のスイッチン
グ素子ＳＷ１、ＳＷ２、および同期整流素子３１１、３
１２のそれぞれのオン期間をハイレベル、オフ期間をロ
ーレベルで示してある。

【００６１】図５に示すように、第１のスイッチング素
子ＳＷ１はオンデューティーが固定されており、例えば
５０％で制御される。同期整流素子３１１は、第１のス
イッチング素子ＳＷ１のオンと同時にオンとなり、出力
電圧に応じてオフとなるタイミングを矢印で示すように
前後させ、オンデューティー５０％未満で制御され、出
力電圧を安定化する。第２のスイッチング素子ＳＷ２
は、同期整流素子３１１のオン、オフと同じタイミング
で制御される。同期整流素子３１２は、基本的にオン、
オフタイミングが同期整流素子３１１と逆相になるよう
制御される。

【００６２】本実施例においても、より実際的には各素
子固有のターンオン、ターンオフ時間のばらつきを考慮
し、遅延回路等を介して各素子のオン、オフタイミング
が設定される。

【００６３】本実施例のスイッチング電源装置は、出力
電圧の安定化制御が同期整流回路３１で行えるので、変
換トランスＴに複数の出力巻線Ｔ２を設け、それぞれに
同期整流回路３１を備えた出力回路３を接続して多出力
スイッチング電源装置を構成した場合、それぞれの同期
整流回路３１をそれぞれの出力電圧に応じて制御できる
ので、安定精度の高い多出力スイッチング電源装置を構
成できる。

【００６４】図６は、本発明に係るスイッチング電源装
置の更に別の実施例を示す電気回路図であって、図３に
図示した実施例の力率改善型電力変換回路２にピーク電
流制限回路２０を付加した例を示している。その他の構
成は、図３に図示した実施例と同様である。図７は、図
６に図示されたスイッチング電源装置のオン、オフタイ
ミングを示す図であって、第１、第２のスイッチング素
子ＳＷ１、ＳＷ２のオン、オフタイミングを示してい
る。図６において、第１、第２のスイッチング素子ＳＷ
１、ＳＷ２のオン期間をハイレベル、オフ期間をローレ
ベルで示している。

【００６５】以下図６、図７を参照しながらピーク電流
制限回路２０を主体にして説明する。ピーク電流制限回
路２０は第２のスイッチング素子ＳＷ２に流れる電流を
検出して所定値以下に制限する回路である。ピーク電流
制限回路２０は、第１のスイッチング素子ＳＷ１を駆動
する駆動信号Ｓ１が供給されて、第２のスイッチング素
子ＳＷ２を駆動する駆動信号Ｓ２を出力する。駆動信号
Ｓ２は第２のスイッチング素子ＳＷ２に流れるピーク電
流に応じて、第２のスイッチング素子ＳＷ２のオフタイ
ミングを図６の矢印で示す如く制御して、オン期間を制
限し得る信号である。

【００６６】本実施例のスイッチング電源装置は、イン
ダクタＬに供給される電流が制限できるため、力率の改
善が適切に行え、更に、スイッチング電源装置の負荷が
軽い時であってもコンデンサＣの充電電圧を所定値に制
限でき、第１、第２のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２
およびコンデンサＣに、耐圧の低いものが使用できる利
点がある。

【００６７】本実施例における出力電圧の安定化は、第
１のスイッチング素子ＳＷ１、同期整流素子３１１、３
１２をパルス幅制御する方式や、第１のスイッチング素
子ＳＷ１のオンデューティーを例えば５０％に固定し、
同期整流素子３１１、３１２のそれぞれのオン期間を制
御する方式のいずれでもよい。同期整流素子３１１、３
１２を制御して出力電圧を安定化する場合、第２のスイ
ッチング素子ＳＷ２は、同期整流素子３１１と同時にオ
ンとなり、同期整流素子３１１がオフする以前にオフと
なるよう制御される。

【００６８】以上、好ましい実施例を参照して本発明を
詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるもので
はなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教
示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明であ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果を得ることができる。 （Ａ）同期整流回路による損失の低減と力率の改善が可
能なスイッチング電源装置を提供することができる。 （Ｂ）単一の制御系で制御できるスイッチング電源装置
を提供することができる。 （Ｃ）単一のスイッチング周波数で駆動できるスイッチ
ング電源装置を提供することができる。 （Ｄ）回路構成が簡単で、安定した動作が得られるスイ
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】

【図１】本発明に係るスイッチング電源装置の一実施例
を示す電気回路図である。

【図２】図１に図示したスイッチング電源装置のオン、
オフタイミングを示す図である。

【図３】本発明に係るスイッチング電源装置の別の実施
例を示す電気回路図である。

【図４】本発明に係るスイッチング電源装置の更に別の
実施例を示す電気回路図である。

【図５】図４に図示したスイッチング電源装置のオン、
オフタイミングを示す図である。

【図６】本発明に係るスイッチング電源装置の更に別の
実施例を示す電気回路図である。

【図７】図６に図示したスイッチング電源装置のオン、
オフタイミングを示す図である。

【符号の説明】

１ 整流回路 ２ 力率改善型電力変換回路 ３ 出力回路 ３１ 同期整流回路 ３２ 出力平滑回路 ４ 制御回路 Ｔ 変換トランス Ｔ１ 入力巻線 Ｔ２ 出力巻線 ＳＷ スイッチング素子 Ｌ インダクタ Ｃ コンデンサ Ｄ ダイオード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整流回路と、力率改善型電力変換回路
   と、出力回路と、制御回路とを含むスイッチング電源装
   置であって、 前記整流回路は、交流電源を整流して整流出力を生成
   し、生成した整流出力を前記力率改善型電力変換回路に
   供給し、 前記力率改善型電力変換回路は、変換トランスと、スイ
   ッチング素子と、インダクタと、コンデンサと、ダイオ
   ードとを含み、 前記変換トランスは、入力巻線と出力巻線とを含んでお
   り、前記出力巻線に電圧を誘起し、 前記ダイオードは前記インダクタに加わる逆電圧を阻止
   する如く接続され、 前記スイッチング素子は、前記交流電源の周波数より高
   い周波数でオン・オフ制御され、前記スイッチング素子
   のオン期間に、前記整流出力を前記インダクタに供給し
   てエネルギーを蓄えるとともに、前記コンデンサを放電
   させて前記入力巻線に電力を供給し、前記スイッチング
   素子のオフ期間に、前記インダクタに蓄えられていたエ
   ネルギーを放出して、前記コンデンサを充電する如く接
   続され、 前記出力回路は、同期整流回路と出力平滑回路とを含
   み、前記出力巻線に接続され、前記出力巻線に誘起した
   電圧を整流・平滑し、直流に変換して出力し、 前記制御回路は、入力側と電気的に絶縁されて出力側に
   配置され、前記力率改善型電力変換回路と前記同期整流
   回路との両方を同期制御するスイッチング電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記ダイオードは、第１のダイオードと、第２のダイオ
   ードとを含み、 前記インダクタは、一端が前記整流回路の一方の出力端
   に接続され、他端が前記第１のダイオードと前記コンデ
   ンサとを介して前記整流回路の他方の出力端に接続され
   るとともに、前記他端が前記第２のダイオードと前記ス
   イッチング素子とを介して、前記整流回路の他方の出力
   端に接続され、 前記入力巻線は、一端が前記コンデンサの一端に接続さ
   れ、他端が前記スイッチング素子を介して前記コンデン
   サの他端に接続される、スイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されたスイッチング電源
   装置であって、 前記スイッチング素子は、第１のスイッチング素子と、
   第２のスイッチング素子とを含み、 前記インダクタは、一端が前記整流回路の一方の出力端
   に接続され、他端が前記ダイオードと前記コンデンサと
   を介して前記整流回路の他方の出力端に接続されるとと
   もに、前記他端が第２のスイッチング素子を介して、前
   記整流回路の他方の出力端に接続され、 前記入力巻線は、一端が前記コンデンサの一端に接続さ
   れ、他端が前記第１のスイッチング素子を介して前記コ
   ンデンサの他端に接続される、スイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されたスイッチング電源
   装置であって、前記力率改善型電力変換回路はピーク電
   流制限回路を含み、 前記ピーク電流制限は、前記第２のスイッチング素子に
   流れる電流を検出して所定値以下に制限する、スイッチ
   ング電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載されたス
   イッチング電源装置であって、 前記同期整流回路の同期整流素子のオン・オフ時比率を
   制御して出力電圧を安定化する、スイッチング電源装
   置。