JP2011176977A - スイッチング電源装置および該装置の起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時にアクティブフィルタの負担が増大するのを防ぎ、しかもアクティブフィルタ制御回路を確実に起動させることができるスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に電源電圧を供給する補助電源部は、補助巻線Ｔ₃の誘起電圧を整流・平滑して第１直流化電圧を生成する第１直流化手段（Ｄ₃、Ｃ₃）と、補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄の誘起電圧の和電圧を整流・平滑して第２直流化電圧Ｖ_C4を生成する第２直流化手段（Ｄ₄、Ｃ₄）と、既定電圧を超えないように第２直流化電圧Ｖ_C4を定電圧化して第３直流化電圧を生成する定電圧回路７と、バイパス抵抗Ｒ₅とを有し、アクティブフィルタ制御回路４には、第１直流化電圧および第３直流化電圧のうちのいずれか高い方の電圧が電源電圧として供給されるとともに、バイパス抵抗Ｒ₅を介して第２直流化電圧Ｖ_C4が供給される。
【選択図】図１

Description

本発明はアクティブフィルタを備えたスイッチング電源装置とその起動方法に関し、特に、補助巻線の誘起電圧に基づいて、アクティブフィルタの制御回路とスイッチング制御回路の電源電圧となる直流の補助電圧を生成するスイッチング電源装置とその起動方法に関する。

商用交流電圧を整流した整流後の電圧をアクティブフィルタに供給して力率を改善するとともに、世界各国の各種商用交流電圧においても使用できるよう構成したワールドワイドなスイッチング電源装置として、例えば、図３に示すスイッチング電源装置が知られている（特許文献１参照）。

図３に示すように、このスイッチング電源装置１０は、１００[Ｖ]／２００[Ｖ]系の商用交流電源から供給された商用交流電圧Ｖ_ACIN（８５〜１３２[Ｖ]／１８７〜２６４[Ｖ]）を整流する整流手段（ダイオードブリッジ回路Ｄ₁）を備え、その出力電圧（以下、「一次側直流電圧」という）はアクティブフィルタ２に供給されている。

アクティブフィルタ２は、チョーク等のリアクトルを介してダイオードブリッジ回路Ｄ₁の出力端子間に接続されたスイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチング動作はアクティブフィルタ制御回路４からの制御信号によって制御される。アクティブフィルタ２によれば、一次側直流電圧を整形して正弦波状とすることにより、力率を改善することができる。

アクティブフィルタ２の出力端子間には、コンデンサＣ₁と、トランスＴの一次巻線Ｔ₁および電力用ＦＥＴＱ₁（スイッチング手段）のドレイン・ソース導電路とからなる直列回路が接続されている。電力用ＦＥＴＱ₁のゲートにはスイッチング制御回路３からの制御信号が入力される。これにより、電力用ＦＥＴＱ₁の導通期間が制御され、一次巻線Ｔ₁にスイッチング電圧が供給される。

トランスＴの二次巻線Ｔ₂の一端には整流手段をなすダイオードＤ₂のアノードが接続されている。また、ダイオードＤ₂のカソードは平滑手段をなす平滑用コンデンサＣ₂の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ₂の他端は二次巻線Ｔ₂の他端に接続されている。平滑用コンデンサＣ₂の両端からは、不図示の負荷に供給するための直流の二次側出力電圧Ｖ_DCOUTが出力される。

平滑用コンデンサＣ₂には、抵抗Ｒ₂と抵抗Ｒ₃を直列に接続してなる電圧検知手段５が並列に接続されている。抵抗Ｒ₂と抵抗Ｒ₃の接続点に接続されたフィードバック回路６は、二次側出力電圧Ｖ_DCOUTの多寡に関する信号をスイッチング制御回路３に出力する。スイッチング制御回路３は、二次側出力電圧Ｖ_DCOUTが一定となるように電力用ＦＥＴＱ₁のスイッチング動作を制御する。

図３に示すように、トランスＴは、一次巻線Ｔ₁、二次巻線Ｔ₂の他に２つの補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄を有している。補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ₁と同一の極性で巻回されており、直列に接続されている。また、補助巻線Ｔ₃の一端は電力用ＦＥＴＱ₁のソースに接続されている。なお、以下の説明では、補助巻線Ｔ₃の２つの端部のうち、電力用ＦＥＴＱ₁のソースに接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（図３において、●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。また、補助巻線Ｔ₄の２つの端部のうち、補助巻線Ｔ₃に接続されている側の端部を「相互接続端」と呼び、その反対側の端部を「非相互接続端」（●が付されている側の端部）と呼ぶこととする。

補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄の誘起電圧に基づいて、スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧を生成する補助電源部には、例えば、非特許文献１に記載の定電圧回路７と、ダイオードＤ₃、Ｄ₄と、平滑用コンデンサＣ₃、Ｃ₄とが備えられている。

補助電源部において、ダイオードＤ₄のアノードは補助巻線Ｔ₄の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ₄のカソードは定電圧回路７を構成するトランジスタＱ₂のコレクタに接続されている。トランジスタＱ₂のベースは、ツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは補助巻線Ｔ₃の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ₂のコレクタとベースとの間には抵抗Ｒ₄が接続され、エミッタは平滑用コンデンサＣ₃の一端に接続されている。補助巻線Ｔ₃の非相互接続端も、順方向に接続されたダイオードＤ₃を介して平滑用コンデンサＣ₃の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ₃の他端は補助巻線Ｔ₃の相互接続端に接続されている。また、補助巻線Ｔ₃の相互接続端とダイオードＤ₄のカソードとの間には平滑用コンデンサＣ₄が接続されている。

平滑用コンデンサＣ₃の両端からは、スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧が出力される。補助電圧は、ダイオードＤ₅を介してスイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源ラインＰに供給される。電源ラインＰとダイオードブリッジ回路Ｄ₁の出力端子との間には、起動抵抗Ｒ₁が接続されている。また、電源ラインＰと補助巻線Ｔ₃の相互接続端との間にはコンデンサＣ₅が接続されている。

このスイッチング電源装置１０では、商用交流電圧Ｖ_ACINの入力が開始されると一次側直流電圧が上昇し、起動抵抗Ｒ₁を介してコンデンサＣ₅が充電される。そして、電源ラインＰの電圧がスイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の各起動電圧まで上昇すると、両回路はそれぞれ動作を開始し、アクティブフィルタ２および電力用ＦＥＴＱ₁を制御し始める。

アクティブフィルタ制御回路４の制御下でアクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ_C1が上昇すると、それに伴って補助巻線Ｔ₃の誘起電圧をダイオードＤ₃で直流化した電圧と、補助巻線Ｔ₃および補助巻線Ｔ₄の誘起電圧の和電圧をダイオードＤ₄で直流化した電圧Ｖ_C4（＝定電圧回路７の入力電圧）も上昇する。当然ながら、補助巻線Ｔ₃の誘起電圧をダイオードＤ₃で直流化した電圧は電圧Ｖ_C4よりも上昇速度が遅いので、起動当初は定電圧回路７の出力電圧によって平滑用コンデンサＣ₃が充電される。なお、定電圧回路７の出力電圧は、ツェナーダイオードＺＤが導通状態となると、それ以上上昇することなく一定電圧に維持される。

その後、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ_C1がさらに上昇して、補助巻線Ｔ₃の誘起電圧をダイオードＤ₃で直流化した電圧が定電圧回路７の出力電圧よりも高くなると、平滑用コンデンサＣ₃はダイオードＤ₃を通じて充電されるようになる。このとき、定電圧回路７は動作を停止する。

つまり、このスイッチング電源装置１０において、スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４は、起動当初は起動抵抗Ｒ₁および定電圧回路７を介して必要な電力が供給されるが、アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ_C1が十分上昇した後（定常時）は、補助巻線Ｔ₃の誘起電圧から生成された電圧により電力が供給される。したがって、スイッチング電源装置１０によれば、起動抵抗Ｒ₁および定電圧回路７による定常時の電力損失を削減にすることができる。

特開２００１−１６８５１号公報

実用電子回路ハンドブック１「トランジスタと組み合わせた定電圧回路」、ＣＱ出版社、１９７２年９月、ｐ．３７５、図４

しかしながら、この従来のスイッチング電源装置１０は、起動時にアクティブフィルタ２の負担が増大するという問題があった。

より詳しくは、このスイッチング電源装置１０では、起動抵抗Ｒ₁が一次側直流電圧を供給することによってスイッチング制御回路３とアクティブフィルタ制御回路４とがほぼ同時に起動するため、アクティブフィルタ２は、出力電圧Ｖ_C1を０Ｖから設定電圧（例えば、３７３[Ｖ]（＝２６４[Ｖ]×√２））にまで上昇させるべく平滑コンデンサＣ₁を長時間に亘って全力で充電しなければならない。その結果、アクティブフィルタ２は過電流状態となり、構成素子が劣化したり、損傷したりするおそれがあった。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、起動時にアクティブフィルタの負担が増大するのを防ぐことができるスイッチング電源装置、および該装置の起動方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
（Ａ）外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、（Ｂ）アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、（Ｃ）アクティブフィルタの出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、（Ｄ）スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路と、（Ｅ）一次側直流電圧をスイッチング制御回路に供給する起動抵抗と、（Ｆ）スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、一次巻線電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇するように一次巻線と同一極性に巻回された第１および第２補助巻線とを有するトランスと、（Ｇ）トランスの二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、（Ｈ）第１および第２補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧としてスイッチング制御回路およびアクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置であって、
上記補助電源部は、（ａ）第１補助巻線の誘起電圧を整流および平滑して第１直流化電圧を生成する第１直流化手段と、（ｂ）第１および第２補助巻線の誘起電圧の和電圧を整流および平滑して第２直流化電圧を生成する第２直流化手段と、（ｃ）第２直流化手段の出力側に設けられ、第２直流化電圧を制限して定電圧化することで第３直流化電圧を生成する定電圧化手段と、（ｄ）定電圧化手段をバイパスするように第２直流化手段の出力とアクティブフィルタ制御回路とを繋ぐバイパスライン上に介装されたバイパス抵抗とを有し、
スイッチング制御回路およびアクティブフィルタ制御回路を起動させる際に、スイッチング制御回路には起動抵抗を介して一次側直流電圧が供給され、アクティブフィルタ制御回路にはバイパス抵抗を介して第２直流化電圧が供給されることを特徴としている。

また、本発明に係るスイッチング電源装置の起動方法は、
（Ａ）外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、（Ｂ）アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、（Ｃ）アクティブフィルタの出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、（Ｄ）スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路と、（Ｅ）一次側直流電圧をスイッチング制御回路に供給する起動抵抗と、（Ｆ）スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、一次巻線電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇するように一次巻線と同一極性に巻回された第１および第２補助巻線とを有するトランスと、（Ｇ）二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、（Ｈ）第１および第２補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧としてスイッチング制御回路およびアクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部とを備えたスイッチング電源装置の起動方法であって、
上記補助電源部を、（ａ）第１補助巻線の誘起電圧を整流および平滑して第１直流化電圧を生成する第１直流化手段と、（ｂ）第１および第２補助巻線の誘起電圧の和電圧を整流および平滑して第２直流化電圧を生成する第２直流化手段と、（ｃ）第２直流化手段の出力側に設けられ、第２直流化電圧を制限して定電圧化することで第３直流化電圧を生成する定電圧化手段と、（ｄ）定電圧化手段をバイパスするように第２直流化手段の出力とアクティブフィルタ制御回路とを繋ぐバイパスライン上に介装されたバイパス抵抗とから構成し、
交流電圧の入力が開始されると、起動抵抗を介して供給された一次側直流電圧を利用してスイッチング制御回路が起動し、その後、第３直流化電圧に加えてバイパス抵抗を介して供給された第２直流化電圧を利用してアクティブフィルタ制御回路が起動することを特徴としている。

この構成（スイッチング電源装置および該装置の起動方法）では、一次側直流電圧をスイッチング制御回路に供給する起動抵抗を備えているので、外部からの交流電圧が入力されて一次側直流電圧が上昇すると、スイッチング制御回路が起動する。一方、起動抵抗は、アクティブフィルタ制御回路には一次側直流電圧を供給しないので、アクティブフィルタ制御回路はスイッチング制御回路よりも必ず遅れて起動する。したがって、この構成によれば、両制御回路の同時起動に起因してアクティブフィルタの負担が増大するのを防ぐことができる。

さらに、この構成では、補助電源部が第２直流化手段の出力とアクティブフィルタ制御回路とを繋ぐバイパスライン上に介装されたバイパス抵抗を有しているので、アクティブフィルタ制御回路を起動させる際に、アクティブフィルタ制御回路に、第２直流化電圧を供給することができる。すなわち、［背景技術］の項で説明したように、スイッチング制御回路とアクティブフィルタ制御回路とを正常に動作させるためには、（i）第３直流化電圧および第１直流化電圧を、スイッチング制御回路とアクティブフィルタ制御回路の耐電圧（許容入力電圧）を超えない電圧値に設定するとともに、（ii）第３直流化電圧を第１直流化電圧より低い電圧値に設定する必要がある。このため、従来技術では、アクティブフィルタ制御回路を起動させる際に、第３直流化電圧では電圧値が不足し、起動不良を引き起こす場合があった。これに対し、本発明によれば、アクティブフィルタ制御回路を起動させる際に、バイパス抵抗を介してアクティブフィルタ制御回路に第２直流化電圧を供給して不足電圧を補うことができる。したがって、スイッチング制御回路およびアクティブフィルタ制御回路の耐電圧との関係で、第３直流化電圧を十分に高くできない場合であっても、アクティブフィルタ制御回路を確実に起動することができる。

上記の構成において、第３直流化電圧は、ツェナーダイオードの降伏電圧によって第２直流化電圧を制限して定電圧化することにより簡易に生成することができる。

本発明によれば、起動時にアクティブフィルタの負担が増大するのを防ぐことができ、しかもアクティブフィルタ制御回路を確実に起動させることができるスイッチング電源装置および該装置の起動方法を提供することができる。

本発明に係るスイッチング電源装置の回路図である。 本発明に係るスイッチング電源装置の各部電圧波形を簡略化したグラフである。 従来のスイッチング電源装置の回路図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るスイッチング電源装置およびその起動方法の好ましい実施形態について説明する。なお、図１に示されている各構成要素のうち、図３と同一の符号を付した構成要素については従来技術で説明したものと同様なので、ここでは説明を一部省略する。また、以下の説明において、符号Ｖ_C1、Ｖ_C3、Ｖ_C4、Ｖ_C5は、それぞれ平滑用コンデンサＣ₁、Ｃ₃、Ｃ₄、Ｃ₅の両端の電圧を意味するものとする。

［スイッチング電源装置の構成］
図１に示すように、本発明に係るスイッチング電源装置１において、トランスＴは、一次巻線Ｔ₁、二次巻線Ｔ₂の他に第１および第２補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄を有している。第１および第２補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄は、トランスＴのコアに一次巻線Ｔ₁と同一の極性で巻回されており、直列に接続されている。また、第１補助巻線Ｔ₃の一端（相互接続端）は電力用ＦＥＴＱ₁のソースに接続されている。

第１および第２補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄の誘起電圧に基づいて、スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる補助電圧を生成する補助電源部には、定電圧回路７と、ダイオードＤ₃、Ｄ₄と、平滑用コンデンサＣ₃、Ｃ₄と、バイパス抵抗Ｒ₅とが備えられている。

このうち、ダイオードＤ₃および平滑用コンデンサＣ₃は本発明の「第１直流化手段」を構成し、第１補助巻線Ｔ₃の誘起電圧を整流および平滑して「第１直流化電圧」を生成する。ダイオードＤ₄および平滑用コンデンサＣ₄は本発明の「第２直流化手段」を構成し、第１および第２補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄の誘起電圧の和電圧を整流および平滑して「第２直流化電圧」（＝Ｖ_C4）を生成する。また、定電圧回路７は本発明の「定電圧化手段」を構成し、予め設定された既定電圧を超えないように第２直流化電圧Ｖ_C4を制限して定電圧化することで「第３直流化電圧」を生成する。そして、平滑用コンデンサＣ₃は、定電圧化手段で生成された第３直流化電圧と、第１直流化手段で生成された第１直流化電圧とによって選択的に充電される。

補助電源部において、ダイオードＤ₄のアノードは第２補助巻線Ｔ₄の非相互接続端に接続され、ダイオードＤ₄のカソードは定電圧回路７を構成するトランジスタＱ₂のコレクタに接続されている。トランジスタＱ₂のベースは、ツェナーダイオードＺＤのカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードは第１補助巻線Ｔ₃の相互接続端に接続されている。トランジスタＱ₂のコレクタとベースとの間には抵抗Ｒ₄が接続され、エミッタは平滑用コンデンサＣ₃の一端に接続されている。第１補助巻線Ｔ₃の非相互接続端も、順方向に接続されたダイオードＤ₃を介して平滑用コンデンサＣ₃の一端に接続され、平滑用コンデンサＣ₃の他端は第１補助巻線Ｔ₃の相互接続端に接続されている。また、第１補助巻線Ｔ₃の相互接続端とダイオードＤ₄のカソードとの間には平滑用コンデンサＣ₄が接続されている。

平滑用コンデンサＣ₃の両端からは、スイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧となる直流の補助電圧Ｖ_C3が出力される。補助電圧Ｖ_C3は、ダイオードＤ₅を介してスイッチング制御回路３の電源ラインＰ₃（スイッチング制御回路３の電源入力端子に繋がるライン）に供給される。電源ラインＰ₃とダイオードブリッジ回路Ｄ₁の出力端子との間には、起動抵抗Ｒ₁が接続されている。また、電源ラインＰ₃と第１補助巻線Ｔ₃の相互接続端との間にはコンデンサＣ₅が接続されている。

平滑用コンデンサＣ₃の両端から出力される補助電圧Ｖ_C3は、ダイオードＤ₆を介してアクティブフィルタ制御回路４の電源ラインＰ₄（アクティブフィルタ制御回路４の電源入力端子に繋がるライン）にも供給される。図１に示すように、アクティブフィルタ制御回路４の電源ラインＰ₄には、起動抵抗Ｒ₁が接続されていない。また、電源ラインＰ₃と電源ラインＰ₄の間には、電源ラインＰ₃の電圧（＝スイッチング制御回路３の電源電圧）が電源ラインＰ₄の電圧（＝アクティブフィルタ制御回路４の電源電圧。以下、この電圧を「電源電圧Ｖ_IC2」とする）に影響を及ぼすのを防ぐための、逆方向に接続されたダイオードＤ₅が存在している。したがって、図１に示す構成によれば、電源電圧Ｖ_IC2が一次側直流電圧の影響を受けて上昇することに起因したスイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４の同時起動を防ぎ、アクティブフィルタ２の負担を低減することができる。

その一方で、電源電圧Ｖ_IC2は、第２直流化電圧Ｖ_C4の影響を受けるよう構成されている。具体的には、アクティブフィルタ制御回路４の電源ラインＰ₄の端部（アクティブフィルタ制御回路４の電源入力端子に繋がる側と反対側の端部）はバイパスラインＰ₅の一端に接続されている。バイパスラインＰ₅の他端は第２直流化手段、より詳しくは平滑用コンデンサＣ₄の一端に接続されている。また、バイパスラインＰ₅にはバイパス抵抗Ｒ₅が介装されている。したがって、電源電圧Ｖ_IC2よりも第２直流化電圧Ｖ_C4が高い場合は、第２直流化手段からアクティブフィルタ制御回路４に向けてバイパス抵抗Ｒ₅を介して電流が流れ、アクティブフィルタ制御回路４の電源電圧Ｖ_IC2が上昇する。

電源電圧Ｖ_IC2をより高く上昇させたい場合は、第２直流化電圧Ｖ_C4の設定電圧を高くして電源電圧Ｖ_IC2と第２直流化電圧Ｖ_C4の電圧差を大きくするか、またはバイパス抵抗Ｒ₅の抵抗値を小さくして、アクティブフィルタ制御回路４に向かって流れる電流量を増やせばよい。しかし、バイパス抵抗Ｒ₅の抵抗値を小さくした場合には、抵抗損失が大きくなるため、アクティブフィルタ制御回路４の起動を十分に補える範囲で大きな抵抗値に設定することが好ましい。

［スイッチング電源装置の起動時の動作］
次に、図２を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置１の起動時の動作について具体的に説明する。なお、図２は、下記条件の下でスイッチング電源装置１を起動させた場合の各部電圧波形の一例であって、条件が異なれば異なった電圧波形となることは言うまでもない。
・商用交流電圧Ｖ_ACIN＝ＡＣ９０[Ｖ]
・トランスＴの巻数比Ｔ₁：Ｔ₂：Ｔ₃：Ｔ₄＝４４：１０：２：７
・スイッチング制御回路３の起動電圧／耐圧＝１６[Ｖ]／３０[Ｖ]
・アクティブフィルタ制御回路４の起動電圧／耐圧＝１２．７[Ｖ]／２２[Ｖ]
・Ｒ₁＝２００[ｋΩ]
・Ｒ₅＝１０[ｋΩ]
・ツェナーダイオードＺＤの設定電圧（降伏電圧）＝２０[Ｖ]
・アクティブフィルタ２の設定電圧＝３７３[Ｖ]（＝２６４[Ｖ]×√２）

図２に示すように、時間ｔ₀において商用交流電圧Ｖ_ACINの入力が開始され、一次側直流電圧が上昇すると、それに伴ってアクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ_C1が１２７[Ｖ]（＝９０[Ｖ]×√２）まで上昇するとともに、起動抵抗Ｒ₁を通って、ダイオードブリッジ回路Ｄ₁の出力端子からスイッチング制御回路３の電源ラインＰ₃に電流が流れる。そして、この電流によってコンデンサＣ₅が充電され、スイッチング制御回路３の電源電圧Ｖ_C5が上昇する。

電源電圧Ｖ_C5が上昇を続け、時間ｔ₁において１６[Ｖ]になるとスイッチング制御回路３が起動し、スイッチング制御回路３は電力用ＦＥＴＱ₁を制御し始める。これにより、第１および第２補助巻線Ｔ₃、Ｔ₄に誘起電圧が発生して第２直流化電圧Ｖ_C4が上昇し、トランジスタＱ₂が導通状態となる。そして、補助電圧Ｖ_C3は、第２直流化電圧Ｖ_C4にやや遅れて上昇する。

図１に示すように、第２直流化電圧Ｖ_C4はバイパス抵抗Ｒ₅を介してアクティブフィルタ制御回路４の電源ラインＰ₄に供給される。また、補助電圧Ｖ_C3はダイオードＤ₆を介して電源ラインＰ₄に供給される。したがって、第２直流化電圧Ｖ_C4および補助電圧Ｖ_C3が上昇すると、それに伴ってアクティブフィルタ制御回路４の電源電圧Ｖ_IC2も上昇する。

電源電圧Ｖ_IC2が上昇を続け、時間ｔ₂において１２．７[Ｖ]になるとアクティブフィルタ制御回路４が起動し、アクティブフィルタ制御回路４はアクティブフィルタ２を制御し始める。そして、図２（Ｂ）に示すように、アクティブフィルタ２は出力電圧Ｖ_C1を１２７Ｖから設定電圧である３７３[Ｖ]にまで上昇させる。

ここで、仮に起動抵抗Ｒ₅によるバイパス経路を省略した場合でも、補助電圧Ｖ_C3によって電源電圧Ｖ_IC2が上昇し、アクティブフィルタ制御回路４は起動するとも考えられる。しかしながら、この場合の電源電圧Ｖ_IC2の上昇率は、バイパス抵抗Ｒ₅を備えた場合の上昇率よりも低く、しかも、電源電圧Ｖ_IC2と補助電圧Ｖ_C3との電圧差が小さくなるにつれて電源電圧Ｖ_IC2の上昇率は次第に低下する。したがって、スイッチング制御回路３またはアクティブフィルタ制御回路４の耐圧が低く、補助電圧Ｖ_C3を高めに設定できない場合は、電源電圧Ｖ_IC2がアクティブフィルタ制御回路４の起動電圧まで上昇せず、アクティブフィルタ制御回路４の起動に失敗するおそれがある。この点、第２直流化電圧Ｖ_C4は両制御回路に直接的に供給される電圧ではないため、両制御回路の耐圧との関係で制限を受けることなく、高めに設定することができる。したがって、バイパス抵抗Ｒ₅を介してアクティブフィルタ制御回路４に第２直流化電圧Ｖ_C4を供給して不足電圧を補うことにより、アクティブフィルタ制御回路４を確実に起動させることができる。

アクティブフィルタ２の出力電圧Ｖ_C1が上昇すると、それに伴って各巻線の誘起電圧も上昇し、第２直流化電圧Ｖ_C4および第３直流化電圧（補助電圧Ｖ_C3）が上昇する。そして、第２直流化電圧Ｖ_C4がツェナーダイオードＺＤの設定電圧である２０[Ｖ]を超えると、ツェナーダイオードＺＤが導通状態となり、第３直流化電圧はそれ以上上昇することなく約２０[Ｖ]で一定となる。一方、図２（Ｃ）に示すように、第２直流化電圧Ｖ_C4は上昇を続け、７６[Ｖ]となる。

また、第１補助巻線Ｔ₃の誘起電圧が上昇すると第１直流化電圧も上昇する。そして、第１直流化電圧が約２０[Ｖ]を超えると、定電圧化回路７で生成された第３直流化電圧ではなく、第１直流化手段で生成された第１直流化電圧によって平滑用コンデンサＣ₃が充電されるようになる。すなわち、平滑用コンデンサＣ₃は、第１直流化電圧および第３直流化電圧のいずれか高い方の電圧によって充電され、当該高い方の電圧が補助電圧Ｖ_C3としてスイッチング制御回路３およびアクティブフィルタ制御回路４に供給される。

以上をまとめると、本発明に係るスイッチング電源装置１では、ダイオードブリッジ回路Ｄ₁の出力電圧（一次側直流電圧）をスイッチング制御回路３に供給する起動抵抗Ｒ₁を備えているので、商用交流電圧Ｖ_ACINが入力されて一次側直流電圧が上昇すると、スイッチング制御回路３が起動する。一方、起動抵抗Ｒ₁は、アクティブフィルタ制御回路４には一次側直流電圧を供給しないので、アクティブフィルタ制御回路４はスイッチング制御回路３よりも必ず遅れて起動する。したがって、この構成によれば、両制御回路の同時起動に起因してアクティブフィルタ２の負担が増大するのを防ぐことができる。

さらに、本発明に係るスイッチング電源装置１では、補助電源部が第２直流化手段とアクティブフィルタ制御回路４との間に介装されたバイパス抵抗Ｒ₅を有しているので、アクティブフィルタ制御回路４には、補助電圧Ｖ_C3のみならず、第２直流化電圧Ｖ_C4も供給される。また、第１直流化電圧および第３直流化電圧とは異なり、第２直流化電圧Ｖ_C4は両制御回路に直接的に供給される電圧ではないため、両制御回路の耐圧等との関係で制限を受けることなく、アクティブフィルタ制御回路４の起動電圧よりも十分高めに設定することができる。そして、バイパス抵抗Ｒ₅の抵抗値を調整することで、起動電圧よりも高く、かつ耐圧を超えないような電圧をアクティブフィルタ制御回路４に供給することができる。したがって、スイッチング電源装置１によれば、第１直流化電圧および第３直流化電圧を十分に高くできない場合であっても、アクティブフィルタ制御回路４を確実に起動することができる。

以上、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形例が考えられる。

定電圧回路７は、以下の条件を満たす他の定電圧回路に置き換えることができる。
条件１：入力電圧が既定電圧（例えば、ツェナーダイオードＺＤの設定電圧）を超えるまでは、入力電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。
条件２：入力電圧が既定電圧を超えると、入力電圧の如何に拘わらず、既定電圧にほぼ等しい出力電圧を出力する。

トランジスタＱ₂のエミッタ−ベース間に逆バイアスがかかるのを防止したい場合は、エミッタと平滑用コンデンサＣ₃との間にダイオードを接続することができる。

１ スイッチング電源装置
２ アクティブフィルタ
３ スイッチング制御回路
４ アクティブフィルタ制御回路
５ 電圧検知手段
６ フィードバック回路
７ 定電圧回路（定電圧化手段）
Ｑ₁ 電力用ＦＥＴ（スイッチング手段）
Ｒ₁ 起動抵抗
Ｒ₅ バイパス抵抗
Ｔ トランス
Ｔ₁ 一次巻線
Ｔ₂ 二次巻線
Ｔ₃ 補助巻線（第１補助巻線）
Ｔ₄ 補助巻線（第２補助巻線）

Claims (3)

1. 外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、
   前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、
   前記アクティブフィルタの出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、
   前記スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路と、
   前記一次側直流電圧を前記スイッチング制御回路に供給する起動抵抗と、
   前記スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、前記一次巻線電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇するように前記一次巻線と同一極性に巻回された第１および第２補助巻線とを有するトランスと、
   前記トランスの二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、
   前記第１および第２補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧として前記スイッチング制御回路および前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部と、
   を備えたスイッチング電源装置であって、
   前記補助電源部は、
   前記第１補助巻線の誘起電圧を整流および平滑して第１直流化電圧を生成する第１直流化手段と、
   前記第１および第２補助巻線の誘起電圧の和電圧を整流および平滑して第２直流化電圧を生成する第２直流化手段と、
   前記第２直流化手段の出力側に設けられ、前記第２直流化電圧を制限して定電圧化することで第３直流化電圧を生成する定電圧化手段と、
   前記定電圧化手段をバイパスするように前記第２直流化手段の出力と前記アクティブフィルタ制御回路とを繋ぐバイパスライン上に介装されたバイパス抵抗と、
   を有し、
   前記スイッチング制御回路および前記アクティブフィルタ制御回路を起動させる際に、前記スイッチング制御回路には、前記起動抵抗を介して前記一次側直流電圧が供給され、前記アクティブフィルタ制御回路には、前記バイパス抵抗を介して前記第２直流化電圧が供給されることを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 前記定電圧化手段は、ツェナーダイオードを有し、該ツェナーダイオードの降伏電圧によって前記第２直流化電圧を定電圧化して前記第３直流化電圧を生成することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。
3. 外部から入力された交流電圧を整流および平滑して得た一次側直流電圧が供給されるアクティブフィルタと、
   前記アクティブフィルタを制御するアクティブフィルタ制御回路と、
   前記アクティブフィルタの出力電圧をスイッチングしてスイッチング電圧を生成するスイッチング手段と、
   前記スイッチング手段を制御するスイッチング制御回路と、
   前記一次側直流電圧を前記スイッチング制御回路に供給する起動抵抗と、
   前記スイッチング電圧が供給される一次巻線と、二次巻線と、前記一次巻線電圧の上昇に伴って誘起電圧が上昇するように前記一次巻線と同一極性に巻回された第１および第２補助巻線とを有するトランスと、
   前記二次巻線の誘起電圧を整流および平滑して直流の二次側出力電圧を生成する出力電圧生成手段と、
   前記第１および第２補助巻線の誘起電圧に基づいて直流の補助電圧を生成し、該補助電圧を電源電圧として前記スイッチング制御回路および前記アクティブフィルタ制御回路に供給する補助電源部と、
   を備えたスイッチング電源装置の起動方法であって、
   前記補助電源部を、
   前記第１補助巻線の誘起電圧を整流および平滑して第１直流化電圧を生成する第１直流化手段と、
   前記第１および第２補助巻線の誘起電圧の和電圧を整流および平滑して第２直流化電圧を生成する第２直流化手段と、
   前記第２直流化手段の出力側に設けられ、前記第２直流化電圧を制限して定電圧化することで第３直流化電圧を生成する定電圧化手段と、
   前記定電圧化手段をバイパスするように前記第２直流化手段の出力と前記アクティブフィルタ制御回路とを繋ぐバイパスライン上に介装されたバイパス抵抗と、
   から構成し、
   前記交流電圧の入力が開始されると、
   前記起動抵抗を介して供給された前記一次側直流電圧を利用して前記スイッチング制御回路が起動し、
   その後、前記第３直流化電圧に加えて前記バイパス抵抗を介して供給された前記第２直流化電圧を利用して前記アクティブフィルタ制御回路が起動する、
   ことを特徴とするスイッチング電源装置の起動方法。

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