JP3095238U - 待機モード機能を有するスイッチング電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 待機モード機能を有するスイッチング電源回
路において、簡単かつ安価な構成にて、省エネルギーの
ために待機モードとした時に、トランスから異音を発す
ることがないようにする。 【解決手段】 待機モード時に、制御回路１０の第２の
スイッチング素子Ｑ２が導通してフォトカプラ９を動作
させ、この動作により、制御部８により第１のスイッチ
ング素子Ｑ１が間欠発振動作する時のトランス４の１次
側電流を抑制する。これにより、簡単な制御回路１０を
付加するだけで、待機時の消費電力を小さくしつつ、耳
障りなトランスの異音（うなり）を抑制することができ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、テレビ等の電源回路に関し、特に、省エネルギーのために待機モー ド機能を有するスイッチング電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、商用交流を整流・平滑化して得られた直流電流を高周波でスイッチ ングしてトランスにより所望の電圧に変換するスイッチング電源装置が知られて いる。

【０００３】 上記スイッチング電源装置における出力電圧の制御方式としては、スイッチン グパルスのデューティ比を制御するＰＷＭ制御方式や、スイッチングパルスの周 波数や位相を制御する共振等の周波数制御方式や、位相制御方式等が採用されて いる。この種のスイッチング電源装置において、出力電流が軽負荷な待機状態に おいて間欠的なスイッチング動作とすることで、待機電力消費を抑制することが 知られている（例えば、特許文献１参照）。

【０００４】 そして、ＰＷＭ制御方式等において、負荷に電流を供給しない待機時に負荷電 力が小さくなった場合、出力電圧を一定にするために、ＯＮデューティを狭める 制御を行っている。その結果、出力電圧が上がると出力電圧を一定にするために ＯＮデューティがゼロとなり発振が停止し、発振が停止することにより出力電圧 が下がる動作を繰り返し、５〜１０ＫＨｚの間欠発振を起こす。この間欠発振に より、スイッチング周波数が可聴周波数帯域まで低下すると、トランスより耳障 りな異音（うなり）を発することがある。

【０００５】 そこで、このようなスイッチング電源装置の問題に対処するために、待機モー ドにおいて可聴周波数帯域よりも低い超低周波でのスイッチング動作とすること により、耳障りな異音を発することがないようにした電源装置が知られている（ 例えば特許文献２参照）。

【０００６】

【特許文献１】 特開２００２−１５３０５７号公報

【特許文献１】 特開２００１−２１８４６１号公報

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記特許文献１に示されるものは、待機モードにおいて耳障り な異音を発することを防止するものではない。また、特許文献２に示されるもの は、通常動作モードで２次側から１次側に制御信号を帰還するフォトカプラ回路 と、待機モードで２次側から１次側にモード切換制御信号を供給するフォトカプ ラ回路とを用いており、構成が複雑で高価となる問題がある。

【０００８】 本考案は、上記問題点を解消するものであり、簡単かつ安価な構成にて、省エ ネルギーのために待機モードとした時に、トランスから耳障りな異音を発するこ とがないようにした待機モード機能を有するスイッチング電源回路を提供するこ とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び考案の効果】

上記目的を達成するために、請求項１の考案は、交流電源から交流を直流に変 換する整流回路と、この整流回路で整流された電流をスイッチングする第１のス イッチング素子と、このスイッチング素子でスイッチングされる電流が供給され る１次巻線、及びこの１次巻線に供給される電流に応じた電力を誘起する２次巻 線を有するトランスと、このトランスの２次巻線に誘起される電力を整流して２ 次直流電力を出力する直流出力手段と、上記スイッチング素子のスイッチング動 作を制御するスイッチング制御手段と、上記直流出力手段から所定の電圧が出力 されるように２次側から１次側のスイッチング制御手段に信号を戻すフォトカプ ラを含む制御回路とを備え、待機モード時に省エネルギーのために上記スイッチ ング素子を間欠的に動作させるスイッチング電源回路において、 上記制御回路は、上記フォトカプラの発光素子に直列に接続され、ツェナーダ イオードによる所定電圧を基準に導通して、フォトカプラの動作を制御する第２ のスイッチング素子と、上記フォトカプラの動作に応じて上記第１のスイッチン グ素子のスイッチング動作を制御する第３のスイッチング素子と、待機モード時 にオン状態とされる第４のスイッチング素子と、この第４のスイッチング素子の オン状態時で、２次側出力電圧の状態に応じて上記第２のスイッチング素子を導 通させて、フォトカプラを動作させる第５のスイッチング素子とを備え、 上記スイッチング制御手段は、待機モード時で上記第１のスイッチング素子を 間欠動作させる時に、上記フォトカプラの動作により１次側電流を抑制するもの である。

【００１０】 上記構成においては、通常動作モードでは、スイッチング制御手段は第１のス イッチング素子を連続的に発振動作させ、そのとき、第２のスイッチング素子が ツェナーダイオードによる所定電圧を基準に導通してフォトカプラの動作を制御 することで、２次側から１次側のスイッチング制御手段に信号を帰還し、トラン スの２次側の直流出力手段から所定の電圧が出力される。また、２次側出力電流 が少なくなって待機モード、すなわち、スタンバイ状態に入ると、スイッチング 制御手段は第１のスイッチング素子を間欠動作させる。そのとき、第２のスイッ チング素子が導通してフォトカプラを動作させ、第１のスイッチング素子の発振 による間欠動作時のトランスの１次側電流を抑制する。このため、簡単な制御回 路構成を付加するだけで、安価に、待機時の消費電力を小さくしつつ、耳障りな トランスの異音（うなり）を抑制することができる。

【００１１】 請求項２の考案は、交流電源から交流を直流に変換する整流回路と、この整流 回路で整流された電流をスイッチングする第１のスイッチング素子と、このスイ ッチング素子でスイッチングされる電流が供給される１次巻線、及びこの１次巻 線に供給される電流に応じた電力を誘起する２次巻線を有するトランスと、この トランスの２次巻線に誘起される電力を整流して２次直流電力を出力する直流出 力手段と、上記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するスイッチング制 御手段と、上記直流出力手段から所定の電圧が出力されるように２次側から１次 側のスイッチング制御手段に信号を戻すフォトカプラを含む制御回路とを備え、 待機モード時に省エネルギーのために上記スイッチング素子を間欠的に動作させ るスイッチング電源回路において、上記スイッチング制御手段は、待機モード時 で上記第１のスイッチング素子を間欠動作させる時に、上記フォトカプラの動作 により１次側電流を抑制するものである。

【００１２】 この構成においては、待機モード、すなわち、スタンバイ状態に入ると、スイ ッチング制御手段は第１のスイッチング素子を間欠動作させ、そのとき、フォト カプラを動作させ、第１のスイッチング素子の発振による間欠動作時のトランス の１次側電流を抑制し、このため、待機時の消費電力を小さくしつつ、耳障りな トランスの異音（うなり）を抑制することができる。

【００１３】 上記制御回路は、通常動作モードで２次側出力電圧が出力されている状態にお いて上記フォトカプラの動作を抑制する回路構成を有するものとすればよい。

【００１４】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について図面を参照して説明する。本考案に係るス イッチング電源回路は、例えば図１に示すように構成される。このスイッチング 電源回路は、商用電源入力端子１に接続された整流回路２を備える。この整流回 路２の整流出力には、起動回路３が接続されているとともに、トランス４の１次 巻線４ａが第１のスイッチング素子Ｑ１を介して接続されている。トランス４は 、１次巻線４ａに供給されたスイッチング電流に応じた電力を誘起する２次巻線 ４ｂを有する。

【００１５】 上記トランス４の２次巻線４ｂには、ダイオード５からなる整流回路が接続さ れ、この整流回路には負荷が接続される直流出力６（直流出力手段）が設けられ ている。このスイッチング電源回路は、上記スイッチング素子Ｑ１のスイッチン グ動作を例えばパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)方式により制御する 制御部８（スイッチング制御手段）を備え、また、トランス４の２次側から１次 側の制御部８に信号を戻す、発光素子９ａと受光素子９ｂとからなるフォトカプ ラ９を含む制御回路１０を備えている。

【００１６】 上記制御部８は、通常動作モード時には第１のスイッチング素子Ｑ１を連続的 に基本発振周波数でスイッチング動作させ、スタンバイ時すなわち、待機モード 時には、省エネルギーのために間欠的にスイッチング素子Ｑ１をスイッチング動 作させる。

【００１７】 上記制御回路１０は、主として、フォトカプラ９の動作状態に応じて第１のス イッチング素子Ｑ１のスイッチング動作を制御する第３のスイッチング素子Ｑ３ と、フォトカプラ９の発光素子９ａに直列に接続され、その動作を制御する第２ のスイッチング素子Ｑ２と、第２のスイッチング素子Ｑ２の動作状態を制御する 第４及び第５のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５から成る。フォトカプラ９の受光素 子９ｂはトランス４の３次巻線４ｃと直列に接続され、さらに、抵抗を介して第 ３のスイッチング素子Ｑ３のベースに接続されている。

【００１８】 フォトカプラ９の動作を制御する第２のスイッチング素子Ｑ２は、ツェナーダ イオードＺＤによる所定電圧を基準に導通する。第４のスイッチング素子Ｑ４は 、待機モード時にオン状態とされる。第５のスイッチング素子Ｑ５は、第４のス イッチング素子Ｑ４のオン状態時で、２次側出力電圧の状態に応じて、抵抗Ｒ、 ダイオードＤを経て第２のスイッチング素子Ｑ２を導通させて、フォトカプラ９ を動作させる。待機モード時において、第１のスイッチング素子Ｑ１が間欠動作 する時に、フォトカプラ９の動作により、第３のスイッチング素子Ｑ３が導通す ることで、第１のスイッチング素子Ｑ１の発振動作を抑え、１次側電流を抑制す る。

【００１９】 このような構成のスイッチング電源回路において、整流回路２により商用電源 入力端子１から供給される交流電源を整流・平滑した直流電源が出力されると、 起動回路３の作用により制御部８が比較的に高い周波数で発振動作を開始する。 制御部８の発振出力によりスイッチング素子Ｑ１がスイッチング動作を行い、ト ランス４の１次巻線４ａに流される直流電流をスイッチングすることにより、ト ランス４の２次巻線４ｂ及び３次巻線４ｃに２次出力を誘起させる。このように してトランス４の３次巻線４ｃに得られる３次出力は、制御部８等の駆動電源と して用いられる。

【００２０】 また、トランス４の２次巻線４ｂに得られる２次出力は、整流回路５により整 流されて、直流出力６より負荷に供給される。制御回路１０は２次側の電流消費 に応じてフォトカプラ９を介して制御信号を制御部８に帰還する。制御部８は、 帰還される制御信号に応じて発振出力のパルス幅を可変することにより、スイッ チング素子Ｑ１のスイッチング動作をＰＷＭ制御する。これにより、直流出力６ から負荷に供給される直流出力電圧を安定化することができる。

【００２１】 そして、通常動作モードでは、制御部８は第１のスイッチング素子Ｑ１を連続 的に発振動作させ、そのとき、第２のスイッチング素子Ｑ２がツェナーダイオー ドＺＤによる所定電圧を基準に導通して、フォトカプラ９の動作を制御する。こ れにより、２次側から１次側の制御部８に信号を帰還し、トランス４の２次側の 直流出力６から所定の電圧が出力される。以上がスイッチング電源回路における 通常動作モードの動作である。

【００２２】 上記通常動作モードの動作状態において、負荷に流れる電流すなわち負荷消費 電流が所定値以下になったことが検出され（検出手段は不図示）、又は、スタン バイ信号が供給されると、通常動作モードから待機モードへ切り換えられ、フォ トカプラ９を含む制御回路１０を介して制御信号が帰還されることで待機モード の動作となる。待機モードでは、負荷消費電流の増加、又は、スタンバイ信号の 解除状態を監視し、変化があった場合に、通常動作モードへモード切換が行なわ れる。

【００２３】 待機モード状態に入ると、制御部８は第１のスイッチング素子Ｑ１を間欠動作 させる。待機モード状態では、第２のスイッチング素子Ｑ２が導通してフォトカ プラ９を動作させ、第３のスイッチング素子Ｑ３が導通して、第１のスイッチン グ素子Ｑ１の間欠発振動作を停止させる。これにより、トランス４の１次側電流 が抑制されるので、トランス４のうなりを抑制することができ、待機モードでの 耳障りな異音を発することがなくなる。

【００２４】 なお、この例のスイッチング電源回路は、通常動作モード時には、基本発振周 波数で連続的にＰＷＭ制御方式のスイッチング動作し、待機モードには、間欠的 にスイッチング動作を行うことにより、待機モードでの消費電力を抑制する。こ の例における待機モードでの消費電力は、１０ｍＡ、通常動作モードでの消費電 力は１００ｍＡ程度とする。

【００２５】 本考案は、上記実施例の構成に限られることなく、考案の趣旨を変更しない範 囲で種々の変形が可能である。例えば、制御部８は、任意の制御方式を採用する ことができ、また、２次側から１次側への制御信号の帰還を行う制御回路１０の 構成要素、回路等は任意の形態を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施形態によるスイッチング電源
回路の構成図。

【符号の説明】

４ トランス ４ａ １次巻線 ４ｂ ２次巻線 ６ 直流出力（直流出力手段） ８ 制御部（スイッチング制御手段） ９ フォトカプラ １０ 制御回路 Ｑ１ 第１のスイッチング素子 Ｑ２ 第２のスイッチング素子 Ｑ３ 第３のスイッチング素子 Ｑ４ 第４のスイッチング素子 Ｑ５ 第５のスイッチング素子 ＺＤ ツェナーダイオード

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から交流を直流に変換する整流
   回路と、この整流回路で整流された電流をスイッチング
   する第１のスイッチング素子と、このスイッチング素子
   でスイッチングされる電流が供給される１次巻線、及び
   この１次巻線に供給される電流に応じた電力を誘起する
   ２次巻線を有するトランスと、このトランスの２次巻線
   に誘起される電力を整流して２次直流電力を出力する直
   流出力手段と、上記スイッチング素子のスイッチング動
   作を制御するスイッチング制御手段と、上記直流出力手
   段から所定の電圧が出力されるように２次側から１次側
   のスイッチング制御手段に信号を戻すフォトカプラを含
   む制御回路とを備え、待機モード時に省エネルギーのた
   めに上記スイッチング素子を間欠的に動作させるスイッ
   チング電源回路において、 上記制御回路は、 上記フォトカプラの発光素子に直列に接続され、ツェナ
   ーダイオードによる所定電圧を基準に導通して、フォト
   カプラの動作を制御する第２のスイッチング素子と、 上記フォトカプラの動作に応じて上記第１のスイッチン
   グ素子のスイッチング動作を制御する第３のスイッチン
   グ素子と、 待機モード時にオン状態とされる第４のスイッチング素
   子と、 この第４のスイッチング素子のオン状態時で、２次側出
   力電圧の状態に応じて上記第２のスイッチング素子を導
   通させて、フォトカプラを動作させる第５のスイッチン
   グ素子とを備え、 上記スイッチング制御手段は、待機モード時で上記第１
   のスイッチング素子を間欠動作させる時に、上記フォト
   カプラの動作により１次側電流を抑制することを特徴と
   する待機モード機能を有するスイッチング電源回路。
2. 【請求項２】 交流電源から交流を直流に変換する整流
   回路と、この整流回路で整流された電流をスイッチング
   する第１のスイッチング素子と、このスイッチング素子
   でスイッチングされる電流が供給される１次巻線、及び
   この１次巻線に供給される電流に応じた電力を誘起する
   ２次巻線を有するトランスと、このトランスの２次巻線
   に誘起される電力を整流して２次直流電力を出力する直
   流出力手段と、上記スイッチング素子のスイッチング動
   作を制御するスイッチング制御手段と、上記直流出力手
   段から所定の電圧が出力されるように２次側から１次側
   のスイッチング制御手段に信号を戻すフォトカプラを含
   む制御回路とを備え、待機モード時に省エネルギーのた
   めに上記スイッチング素子を間欠的に動作させるスイッ
   チング電源回路において、 上記スイッチング制御手段は、待機モード時で上記第１
   のスイッチング素子を間欠動作させる時に、上記フォト
   カプラの動作により１次側電流を抑制することを特徴と
   する待機モード機能を有するスイッチング電源回路。
3. 【請求項３】 上記制御回路は、通常動作モードで２次
   側出力電圧が出力されている状態において上記フォトカ
   プラの動作を抑制する回路構成を有することを特徴とす
   る請求項２記載の待機モード機能を有するスイッチング
   電源回路。