JP3122060B2 - 常駐出力を有するスイッチング電源 - Google Patents
常駐出力を有するスイッチング電源Info
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Description
スイッチング電源に関し、特に平滑コンデンサの残留電
荷を放電するためのダミー抵抗を備えたものに関する。
源について典型的な例を図3に示す。同図に示すよう
に、整流回路DBが交流電源を全波整流することで脈流
出力を得る。この脈流出力間には平滑コンデンサC1が
接続されてここから平滑された直流出力を得る。この平
滑コンデンサC1にはその端子間電圧を入力として適宜
なDC−DCコンバータを接続し、得られた直流出力を
変換することで所定の安定した直流電圧とし、これを主
出力として負荷に供給する。ここで採り上げたDC−D
Cコンバータは、よく知られた構成であって、平滑コン
デンサC1の端子間にスイッチング素子Q1とともに絶
縁トランスT1の一次巻線が直列に接続されている。こ
の絶縁トランスT1の2次巻線の端子間には整流平滑回
路が接続され、この整流平滑回路から負荷へ供給するた
めの主出力が得られる。この主出力を所定の安定した直
流電圧とするために、これを検出する電圧検出回路およ
び主出力制御部が設けられ、主出力制御部は電圧検出回
路の出力に応じてスイッチング素子Q1の駆動パルス幅
を制御する。
として別のDC−DCコンバータRCCが接続されてい
る。ここでは一例としてRCC(リンギングチョークコ
ンバータ)方式のものを挙げている。このRCCから安
定な直流電圧が、主出力の供給の有無に関わらずに、常
駐出力として常時出力されるようになっている。この常
駐出力を供給する目的について説明すると、主出力が供
給される負荷として、例えばテレビやビデオおよびエア
コンなどがあり、これらの負荷はリモコンによって操作
されるものが多い。したがって、負荷の主電源がオフと
なっていてもリモコンからの信号を受け付けてオンにな
る機能が必要である。この機能を達成するために、リモ
コン受信回路を負荷に設け、主電源がオフであってもこ
のリモコン受信回路には電力が常時供給されてリモコン
からの操作信号を待ち受けているようになっている。
からリモコン受信回路へ向けて発信されると、このリモ
コン受信回路は、図3のスイッチング電源の切替回路を
構成するリレー回路のコイルRLへリモートオン信号を
送出するように働きかける。ここでは分かりやすくする
ための便宜として切替回路としては電磁式のリレー回路
を採り上げる。リモートオン信号をコイルRLが受ける
とリレー回路のスイッチrlaがオンして主出力制御部
は動作を開始し、負荷に向けて主出力が供給される(主
出力モード)。一方、負荷の主電源をオフにする信号を
リモコン受信回路が受けると、リレー回路のコイルRL
へリモートオフ信号が送出されてスイッチrlaがオフ
して主出力制御部は動作を停止し、負荷への主出力が停
止する(常駐出力モード)。このとき、主出力制御部に
は、非動作中であっても駆動電源が供給されており、動
作開始の待機状態として電力を僅かながらも消費してい
る。
ては、平滑コンデンサC1には常に脈流出力が供給され
て所定の端子間電圧を有している。したがって、外部か
らのオフ信号によりリレー回路RL,rlaが常駐出力
モードにし、そのあとのオン信号で主出力モードに切り
替える際には、平滑コンデンサC1が所定の端子間電圧
を常時有していることで主出力の立ち上がりを高速にで
きる。これがこの種のスイッチング電源の長所である。
コンデンサC1の端子間にダミー抵抗RD が接続されて
いる。このダミー抵抗RD の配設は、よく知られている
ようにIEC950などの安全規格において定められて
いるものであり、スイッチング電源全体の動作を全て停
止させた際などに、平滑コンデンサC1に残留している
電荷を安全に放電させて消費させるためである。
よる平滑コンデンサC1の放電は当然ながら電力消費を
伴う。このダミー抵抗RD の電力消費が問題である。主
出力モードではDCーDCコンバータが主体となって動
作するためこの電力消費では効率に対する影響は少な
い。ところが主出力が停止して常駐モードとなったとき
には、RCCが主体となって動作し、DCーDCコンバ
ータの方は待機中で動作しないため、このRCCがダミ
ー抵抗の役割を代行できる。したがって、常駐モードに
おいてダミー抵抗RD が電力消費してまでこのような役
割をわざわざ担うのは無駄なことである。
電源においては、主出力の立ち上がりの高速化と高効率
化との両方が求められている。前述したものにあっては
高速化は確保されているものの、ダミー抵抗RD による
電力消費の点において効率に問題がある。
めになされたものであり、その目的は、主出力の立ち上
がりの高速化と効率向上との双方が図れるスイッチング
電源を提供することにある。
め、本発明にあっては、交流電源を全波整流して脈流出
力を得る整流回路と、この脈流出力間に接続されて平滑
された直流出力を得る平滑コンデンサと、この平滑コン
デンサの端子間に接続されて当該コンデンサの残留電荷
を放電するためのダミー抵抗と、前記交流電源より充分
に高い周波数でオン/オフ駆動されるスイッチング素子
と、前記平滑コンデンサの前記端子間にこのスイッチン
グ素子とともに一次巻線が直列に接続された絶縁トラン
スと、この絶縁トランスの2次巻線の端子間に接続され
た整流平滑回路と、この整流平滑回路から得られる直流
の主出力を検出する電圧検出回路と、この電圧検出回路
の出力に応じて前記スイッチング素子の駆動パルス幅を
制御して前記主出力を所定の安定な電圧値とする主出力
制御部と、前記整流回路の前記脈流出力を入力として直
流出力を常時供給可能な常駐出力用のDC−DCコンバ
ータと、外部からのオンオフ信号を受けて前記主出力制
御部を動作状態あるいは非動作状態に切り替える切替回
路とを備えたスイッチング電源において、ダミー抵抗用
のスイッチを前記平滑コンデンサの前記端子間に前記ダ
ミー抵抗と直列に接続し、前記切替回路は、前記DC−
DCコンバータ(RCC)が動作開始すると前記ダミー
抵抗用スイッチを閉じる一方、前記DC−DCコンバー
タ(RCC)が非動作状態となった場合、前記ダミー抵
抗用スイッチを開くようにする。
間にインダクタとともに直列接続された力率改善用のス
イッチング素子と、このスイッチング素子を前記交流電
源より充分に高い周波数でオン/オフ駆動する力率改善
制御部とを備え、この力率改善制御部および前記主出力
制御部は前記DC−DCコンバータから所定の伝送路を
通じて供給される駆動電源により動作するとともに、前
記切替回路を構成するフォトカプラが前記伝送路を断続
し、前記外部から前記オン信号が得られると前記フォト
カプラはオンして前記伝送路を接続する一方、前記外部
から前記オフ信号が得られると前記フォトカプラはオフ
して前記伝送路を遮断する。
チは、前記DC−DCコンバータ(RCC)の動作の有
無に応じてオンオフするトランジスタであって、前記D
C−DCコンバータ(RCC)が動作開始することで前
記駆動電源が得られて前記トランジスタはオフする一
方、前記DC−DCコンバータ(RCC)が動作停止す
ることで前記駆動電源が失われて前記トランジスタはオ
ンする。
源について、図3で示した前記の従来技術に改良を加え
た本発明の実施の一形態を図1に示している。その主な
改良点は、ダミー抵抗RD 用のスイッチTr1を平滑コ
ンデンサC1の端子間にダミー抵抗RD と直列に接続し
た点である。この改良点を含む本発明の特徴事項以外の
構成及び動作については前述した通りであるため当該特
徴事項を中心にして説明する。
Cの動作と同期してオンオフ動作するスイッチである。
RCCが動作し、負荷からリモートオン信号をコイルR
Lが受けると、スイッチrlaはオンとなり、およびダ
ミー抵抗RD 用スイッチTr1はオフとなることで主出
力モードになり、常駐出力および主出力がともに供給さ
れ、なおかつ平滑コンデンサC1の残留電荷がダミー抵
抗RD に流れてここで消費されることはない。
けると、スイッチTr1はオフしてスイッチrlaもオ
フすることで、常駐出力モードになり、常駐出力のみが
供給されるとともに主出力が停止する。このとき、ダミ
ー抵抗RD 用スイッチTr1がオフとなっていること
で、平滑コンデンサC1の残留電荷がダミー抵抗RD に
流れてここで消費されることはない。このダミー抵抗の
役割は前述したようにRCCが代行する。
路の動作を簡単に説明するために便宜上採り上げたもの
であり、切替回路を実現する構成を限定するものではな
い。
場合のみ(破損も含む)Tr1がオンとなる。
例について図2を参照しながら説明する。先ず突入防止
回路を経た交流入力が整流回路DBで脈流に変換され、
この脈流出力は、リプル除去用コンデンサC2を経た
後、力率改善回路に入力される。この力率改善回路にあ
っては、整流回路DBの脈流出力電圧の波形と、インダ
クタL1を流れる電流の波形とを適宜な検出器でそれぞ
れ検出し、電流波形が電圧波形に追従して変化するよう
に、PFC制御部でもってスイッチング素子Q2の駆動
パルス幅を制御する。この力率改善回路からの出力は、
平滑コンデンサC1で平滑されて絶縁トランスT1の一
次巻線とスイッチング素子Q1との直列回路に印加され
る。絶縁トランスT1の二次側からの出力は、整流平滑
回路を構成するダイオードD1,D2およびチョークコ
イルL2を経て直流の主出力が得られる。
く知られた回路であって、分圧抵抗R1,R2の直列回
路と、抵抗R3、発光ダイオードLED1およびシャン
トレギュレータの直列回路と、シャントレギュレータの
カソードおよびリファレンス間に接続されたコンデンサ
C3とを含み、シャントレギュレータのリファレンスは
分圧抵抗R1と同R2との接続点に接続されている。ま
たこの電圧検出回路は、発光ダイオードLED1の光信
号を受光する受光トランジスタPT1を含んでおり、こ
れら発光ダイオードLED1および受光トランジスタP
T1でもってフォトカプラが構成される。分圧抵抗R
1,R2で検出した主出力電圧はシャントレギュレータ
のスレッショルド電圧と比較され、誤差信号として発光
ダイオードLED1からの光信号が受光トランジスタP
T1に受光されて生じたコレクタ電流が主出力制御部に
入力される。主出力制御部は、得られた当該コレクタ電
流に基づいてスイッチング素子Q1の駆動パルスのデュ
ーティ比を決定することで、主出力を所定の直流電圧に
維持する。
は、前述したように、RCCを経て常駐出力にも変換さ
れる。このRCCは、よく知られた回路であって、絶縁
トランスT2の一次側には、起動抵抗R4、スピードア
ップコンデンサC4、抵抗R5およびスイッチングトラ
ンジスタQ3が接続されている。この絶縁トランスT2
の二次側からは、ダイオードD3およびコンデンサC3
からなる整流平滑回路でもって所定の常駐出力が得られ
る。
して発光ダイオードLED2のアノードが接続されてお
り、この発光ダイオードLED2のカソード側にはリモ
ートオンオフ信号が入力されるようになっている。この
発光ダイオードLED2の光信号は、絶縁トランスT2
の一次側に設けられた受光トランジスタPT2で受光す
るようになっている。これら発光ダイオードLED2お
よび受光トランジスタPT2でもってフォトリレー回路
としてのフォトカプラが構成される。この受光トランジ
スタPT2のコレクタには、抵抗R7および抵抗R8を
介してトランジスタQ4のベースが接続され、このトラ
ンジスタQ4のエミッタと抵抗R8との間には抵抗R9
が接続されている。トランジスタQ4のエミッタと受光
トランジスタPT2のエミッタとの間には、絶縁トラン
スT2の補助巻線からの出力をダイオードD4およびコ
ンデンサC6で整流平滑した直流電圧Vccが印加され
る。
直流電圧Vccが、PFC制御部および主出力制御部が
動作するための駆動電源となる。すなわち駆動電源Vc
cは、トランジスタQ4を介してPFC制御部および主
出力制御部に入力される。そしてトランジスタQ4を中
心とする抵抗R6〜R9、フォトカプラ、補助巻線、ダ
イオードD4およびコンデンサC6でもって、主出力制
御部およびPFC制御部を動作状態あるいは非動作状態
に切り替える切替回路を構成する。
直流電圧Vccは、ダミー抵抗RD用のスイッチがオン
オフ動作するための駆動電源ともなっている。すなわ
ち、駆動電源Vccは抵抗R10、R11、およびトラ
ンジスタTr2に入力される。詳しくは、駆動電源Vc
cは抵抗R10、R11で分圧されて、この分圧された
電圧がトランジスタTr2のベースエミッタ間に印加さ
れる。このトランジスタTr2のコレクタとダミー抵抗
RD との間には、バイアス電圧を得るための抵抗R12
が接続され、この抵抗R12とコレクタとの接続点に
は、ダミー抵抗用スイッチとしてのトランジスタTr1
のベースが接続されている。このトランジスタTr1の
コレクタにはダミー抵抗RD が接続されている。
チング電源について、リモートオンオフ信号に応じた動
作について述べる。リモートオン信号が得られると発光
ダイオードLED2は発光して受光トランジスタPT2
はオンし、トランジスタQ4もオンする。するとコンデ
ンサC6から供給される駆動電源VccのPFC制御
部、主出力制御部への伝送路が接続されることになり、
これら制御部は駆動電源Vccを得て動作を開始する。
すなわちRCCの動作モードになるとトランジスタTr
2はオンする。するとトランジスタTr1はオフし、ダ
ミー抵抗RD は、平滑コンデンサC1の端子間に接続さ
れないことになり、平滑コンデンサC1の残留電荷がダ
ミー抵抗RD に向けて放電されない状態となる。
フ信号が得られると発光ダイオードLED2は消灯して
受光トランジスタPT2はオフし、トランジスタQ4は
カットオフする。するとコンデンサC6から供給される
駆動電源VccのPFC制御部、主出力制御部およびト
ランジスタTr2への伝送路が遮断されたことになり、
これら制御部は駆動電源Vccを失って動作が不可能に
なって完全に停止する。すなわち常駐出力モードになる
とともにトランジスタTr2はオンとなる。するとトラ
ンジスタTr1もカットオフし、ダミー抵抗RD は平滑
コンデンサC1の残留電荷がダミー抵抗RD に流れ込む
ことはなくなる。すなわちRCCの動作と切替回路のオ
ンオフ動作に連動してダミー抵抗RD 用スイッチを構成
するトランジスタTr1がオンオフ動作する。
に適用して、これと図3で示した従来例とで常駐出力モ
ードにおける電力消費を比較した。従来例では、主出力
制御部に加えて実施例と同様に図示しない力率改善回路
も設け、常駐出力モードでは主出力制御部とともに力率
改善回路にも駆動電力が供給されて動作開始の待機状態
となっている。比較結果として、従来例が12Wの消費
があったのに対し、実施例では、従来例の42%に相当
する5Wまで低減させることができ、圧倒的な電力消費
低減効果が得られた。また主出力モードへ切り替えたと
きの立ち上がり時間は両者とも600mSであり、実施
例は従来同様に十分な高速性を有している。
明の構成は多種多様に考えられる。例えばRCCに代え
て他のFCC(フォワードカップルドコンバータ)方式
のものや非絶縁型のものなど適宜なDC−DCコンバー
タが適用できる。このほか、主出力を供給するDC−D
CコンバータにしてもRCC方式のものなどが適用でき
る。切替回路にしても、フォトカプラや他の適宜な半導
体リレー回路で構成できるし、負荷から直接にダミー抵
抗RD 用スイッチTr1およびスイッチrlaをオンオ
フ制御するようにしてもよい。
タの入力側が接続された整流回路の脈流出力間には平滑
コンデンサが接続されており、ここから絶縁トランスな
どを介して主出力が得られる。この平滑コンデンサには
常に脈流出力が供給されて所定の端子間電圧を有してい
る。したがって、外部からのオフ信号により切替回路が
主出力制御部を非動作状態にして主出力が停止し(常駐
出力モード)、そのあと外部からのオン信号で切替回路
が主出力制御部を動作状態にして主出力が得られるよう
(主出力モード)に切り替える際には、平滑コンデンサ
が所定の端子間電圧を有していることで主出力の立ち上
がりを高速にできる。
回路は主出力制御部を非動作状態にすることで、RCC
が動作した場合にはダミー抵抗に平滑コンデンサからの
残留電荷が放電されることがなくなる。この放電の役割
は常駐出力用のDC−DCコンバータが担う。したがっ
て、RCCが動作している場合にダミー抵抗で電力が消
費されることがなくなり、スイッチング電源全体として
効率を向上させることができる。
あっては、平滑コンデンサの残留電荷の放電機能を失う
ことなく、常駐出力モードから主出力モードへの切り替
え時における主出力の立ち上がりを高速にでき、なおか
つ高効率化が図れる。
部からオフ信号が得られると、切替回路はDC−DCコ
ンバータからの伝送路を遮断することで力率改善制御部
および主出力制御部はその駆動電源を失い、動作待機状
態も維持することなく完全に動作を停止する。このた
め、主出力が停止状態の場合に、ダミー抵抗による電力
消費がなくなることに加えて、力率改善制御部および主
出力制御部による電力消費もなくなる。したがってさら
に高効率化が図れる。
CCの動作により切替回路のオンオフ動作に応じてダミ
ー抵抗用スイッチとしてのトランジスタはオンオフ動作
する。またRCCの動作と、外部からのオンオフ信号に
応じたフォトカプラのオンオフ動作により、力率改善制
御部および主出力制御部の電力消費がない状態に全て切
り替えることができる。
ブロック回路である。
図である。
ロック回路図である。
D2 発光ダイオード C1 平滑コンデンサ PT1,PT2
受光トランジスタ C2〜C6 コンデンサ Tr1,Tr2
トランジスタ D1〜D4 ダイオード D1,D2 ダ
イオード RD ダミー抵抗 R1〜12 抵
抗 Q1〜Q4 スイッチング素子 Vcc 駆動電
圧 L1 インダクタ T1,T2 絶
縁トランス L2 チョークコイル RL コイル RCC DC−DCコンバータ rla スイッ
チ rlb ダミー抵抗RD 用スイッチ
Claims (3)
- 【請求項1】 交流電源を全波整流して脈流出力を得る
整流回路(DB)と、この脈流出力間に接続されて平滑
された直流出力を得る平滑コンデンサ(C1)と、この
平滑コンデンサ(C1)の端子間に接続されて当該コン
デンサ(C1)の残留電荷を放電するためのダミー抵抗
(RD )と、該交流電源より充分に高い周波数でオン/
オフ駆動されるスイッチング素子(Q1)と、該平滑コ
ンデンサ(C1)の該端子間にこのスイッチング素子
(Q1)とともに一次巻線が直列に接続された絶縁トラ
ンス(T1)と、この絶縁トランス(T1)の2次巻線
の端子間に接続された整流平滑回路と、この整流平滑回
路から得られる直流の主出力を検出する電圧検出回路
と、この電圧検出回路の出力に応じて該スイッチング素
子(Q1)の駆動パルス幅を制御して該主出力を所定の
安定な電圧値とする主出力制御部と、該整流回路(D
B)の該脈流出力を入力として直流出力を常時供給可能
な常駐出力用のDC−DCコンバータ(RCC)と、外
部からのオンオフ信号を受けて該主出力制御部を動作状
態あるいは非動作状態に切り替える切替回路(RL,r
la)とを備えたスイッチング電源において、該DC−
DCコンバータ(RCC)の動作に応じて開閉するダミ
ー抵抗(RD )用のスイッチ(Tr1)を該平滑コンデ
ンサ(C1)の該端子間に該ダミー抵抗(RD )と直列
に接続し、該切替回路(RL,rla)は、該外部から
該オン信号が得られると該主出力制御部を該動作状態に
する一方、該オフ信号が得られると該主出力制御部を該
非動作状態にすることを特徴とする常駐出力を有するス
イッチング電源。 - 【請求項2】 前記整流回路(DB)の前記脈流出力間
にインダクタ(L1)とともに直列接続された力率改善
用のスイッチング素子(Q2)と、このスイッチング素
子(Q2)を前記交流電源より充分に高い周波数でオン
/オフ駆動する力率改善制御部(PFC制御部)とを備
え、この力率改善制御部(PFC制御部)および前記主
出力制御部は前記DC−DCコンバータから所定の伝送
路を通じて供給される駆動電源(Vcc)により動作す
るとともに、前記切替回路を構成するフォトカプラ(L
ED2,PT2)が該伝送路を断続し、該外部から該オ
ン信号が得られると該フォトカプラはオンして該伝送路
を接続する一方、該外部から該オフ信号が得られると該
フォトカプラはオフして該伝送路を遮断するようにして
なることを特徴とする請求項1に記載の常駐出力を有す
るスイッチング電源。 - 【請求項3】 前記ダミー抵抗用スイッチは、前記DC
−DCコンバータから前記伝送路を通じて得られる前記
駆動電源(Vcc)の有無に応じてオンオフするトラン
ジスタ(Tr1)であって、該駆動電源(Vcc)が得
られて該トランジスタ(Tr1)はオフする一方、該駆
動電源(Vcc)が失われて該トランジスタ(Tr1)
はオンするようにしてなることを特徴とする請求項2に
記載の常駐出力を有するスイッチング電源。
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