JP3501147B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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- JP3501147B2 JP3501147B2 JP2001398237A JP2001398237A JP3501147B2 JP 3501147 B2 JP3501147 B2 JP 3501147B2 JP 2001398237 A JP2001398237 A JP 2001398237A JP 2001398237 A JP2001398237 A JP 2001398237A JP 3501147 B2 JP3501147 B2 JP 3501147B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に関し、特に、複数のトランスを用いて小型であり
ながら大きな出力容量を供給することができ、かつ、装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
に関する。
装置に関し、特に、複数のトランスを用いて小型であり
ながら大きな出力容量を供給することができ、かつ、装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、スイッチング電源装置に対して、
要望に応じて出力容量を大きくするためには、トランス
の容量を大きくするか、または、複数のトランスを接続
するかして対応していた。ところが、トランスの容量を
大きくする場合、その都度、トランスに用いるボビン、
コア、金型などが新規に必要になり、コストの上昇と調
達のための時間を要するといった問題があった。そこ
で、従来のスイッチング電源装置にあっては、図５に示
すように、既存のトランスを複数個接続して総合容量を
大きくしておき、１つのスイッチング素子Ｑ１を用いて
駆動するようにしていた。
要望に応じて出力容量を大きくするためには、トランス
の容量を大きくするか、または、複数のトランスを接続
するかして対応していた。ところが、トランスの容量を
大きくする場合、その都度、トランスに用いるボビン、
コア、金型などが新規に必要になり、コストの上昇と調
達のための時間を要するといった問題があった。そこ
で、従来のスイッチング電源装置にあっては、図５に示
すように、既存のトランスを複数個接続して総合容量を
大きくしておき、１つのスイッチング素子Ｑ１を用いて
駆動するようにしていた。
【０００３】従来のスイッチング電源装置１００では、
トランスＴ１１，Ｔ１２のそれぞれの１次巻線Ｐ１１，
Ｐ１２を並列に共通接続し、この１次巻線Ｐ１１，Ｐ１
２に直列にスイッチング素子Ｑ１のドレインを接続し、
トランスＴ１１，Ｔ１２のそれぞれの２次巻線Ｓ１１，
Ｓ１２の両端を共通接続し、２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２の
一端をダイオードＤ１のアノードに接続し、２次巻線Ｓ
１１，Ｓ１２の他端をコンデンサＣ１の負極側に共通接
続し、ダイオードＤ１のカソードをコンデンサＣ１の正
極側に接続し、トランスＴ１１の３次巻線Ｂ１１にダイ
オードＤ３のアノードを接続するようにして構成されて
いる。
トランスＴ１１，Ｔ１２のそれぞれの１次巻線Ｐ１１，
Ｐ１２を並列に共通接続し、この１次巻線Ｐ１１，Ｐ１
２に直列にスイッチング素子Ｑ１のドレインを接続し、
トランスＴ１１，Ｔ１２のそれぞれの２次巻線Ｓ１１，
Ｓ１２の両端を共通接続し、２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２の
一端をダイオードＤ１のアノードに接続し、２次巻線Ｓ
１１，Ｓ１２の他端をコンデンサＣ１の負極側に共通接
続し、ダイオードＤ１のカソードをコンデンサＣ１の正
極側に接続し、トランスＴ１１の３次巻線Ｂ１１にダイ
オードＤ３のアノードを接続するようにして構成されて
いる。
【０００４】従来のスイッチング電源装置に対して、直
流電源１から直流電圧が加えられた場合、まず、直流電
源１から起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に電流が
流れ始め、コンデンサＣ３の電圧が上昇して制御部３が
起動し、ハイレベルとローレベルを交互に繰り返すＰＷ
Ｍ信号が制御部３からスイッチング素子Ｑ１のゲートに
出力される。
流電源１から直流電圧が加えられた場合、まず、直流電
源１から起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に電流が
流れ始め、コンデンサＣ３の電圧が上昇して制御部３が
起動し、ハイレベルとローレベルを交互に繰り返すＰＷ
Ｍ信号が制御部３からスイッチング素子Ｑ１のゲートに
出力される。
【０００５】この結果、スイッチング素子Ｑ１がオンオ
フ制御されてトランスＴ１１，Ｔ１２に設けられた１次
巻線Ｐ１１，Ｐ１２から２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２に順次
にエネルギーが誘起され、２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２に誘
起されたエネルギーがダイオードＤ１とコンデンサＣ１
により整流平滑されて負荷に出力電圧Ｖout が供給され
る。
フ制御されてトランスＴ１１，Ｔ１２に設けられた１次
巻線Ｐ１１，Ｐ１２から２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２に順次
にエネルギーが誘起され、２次巻線Ｓ１１，Ｓ１２に誘
起されたエネルギーがダイオードＤ１とコンデンサＣ１
により整流平滑されて負荷に出力電圧Ｖout が供給され
る。
【０００６】さらに、コンデンサＣ１の両端に生じる出
力電圧Ｖout が誤差増幅器５により検出されてその誤差
信号がフォトカプラを構成するフォトダイオードＰＤ１
及びフォトトランジスタＰＴ１から制御部３に帰還する
ことで、制御部３は出力電圧Ｖout が一定になるように
スイッチング素子Ｑ１のオン期間を制御する。
力電圧Ｖout が誤差増幅器５により検出されてその誤差
信号がフォトカプラを構成するフォトダイオードＰＤ１
及びフォトトランジスタＰＴ１から制御部３に帰還する
ことで、制御部３は出力電圧Ｖout が一定になるように
スイッチング素子Ｑ１のオン期間を制御する。
【０００７】このような従来のスイッチング電源装置に
よれば、複数のトランスを用いて小型でありながら大き
な出力容量を供給することができるという利点を有して
いる。
よれば、複数のトランスを用いて小型でありながら大き
な出力容量を供給することができるという利点を有して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スイッチング電源装置にあっては、単に、１次巻線およ
び２次巻線をそれぞれ並列に接続しているので、トラン
スＴ１１，Ｔ１２のコア特性の差や巻線インダクタンス
及びリーケージインダクタンスの差に起因したバラツキ
により、どちらか一方のトランスに電流が集中するとい
った電流不平衡によるトランスの発熱という問題が考え
られ、例えばトランスを２個用いた場合でも、２個分だ
け出力電流を増大させることが難しいといった問題があ
った。
スイッチング電源装置にあっては、単に、１次巻線およ
び２次巻線をそれぞれ並列に接続しているので、トラン
スＴ１１，Ｔ１２のコア特性の差や巻線インダクタンス
及びリーケージインダクタンスの差に起因したバラツキ
により、どちらか一方のトランスに電流が集中するとい
った電流不平衡によるトランスの発熱という問題が考え
られ、例えばトランスを２個用いた場合でも、２個分だ
け出力電流を増大させることが難しいといった問題があ
った。
【０００９】また、トランスＴ１１に磁気結合されてい
る３次巻線Ｂ１１から制御部３の電源を得るような構成
では、制御部３の電源を得ていない方のトランスＴ１２
の１次巻線Ｐ１２または２次巻線Ｓ１２が何らかの理由
で開放状態に陥っても、制御部３はそのまま動作を続け
て負荷が必要としている出力電流を供給するので、トラ
ンスＴ１１に余分な発熱を発生させて多大なストレスを
与え、発煙や発火といった危険状態に近づくことが考え
られる。
る３次巻線Ｂ１１から制御部３の電源を得るような構成
では、制御部３の電源を得ていない方のトランスＴ１２
の１次巻線Ｐ１２または２次巻線Ｓ１２が何らかの理由
で開放状態に陥っても、制御部３はそのまま動作を続け
て負荷が必要としている出力電流を供給するので、トラ
ンスＴ１１に余分な発熱を発生させて多大なストレスを
与え、発煙や発火といった危険状態に近づくことが考え
られる。
【００１０】 本発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、その目的としては、複数のトランスを用いてスイッ
チング電源装置を構成した場合に、小型でありながら大
きな出力容量を供給することができ、かつ、トランスの
短絡開放アブノーマル試験に対してスイッチング電源装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
を提供することにある。
で、その目的としては、複数のトランスを用いてスイッ
チング電源装置を構成した場合に、小型でありながら大
きな出力容量を供給することができ、かつ、トランスの
短絡開放アブノーマル試験に対してスイッチング電源装
置を安全に保護することができるスイッチング電源装置
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、直流電源から入力された直流
電圧を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電
源装置において、直流電源に直列に接続される複数のト
ランスの１次巻線と、前記複数のトランスの１次巻線に
直列に接続されるスイッチング素子と、それぞれにダイ
オードを介して並列に共通接続される前記複数のトラン
スの２次巻線と、前記複数のトランスの２次巻線に誘起
される電圧を整流平滑する第１の整流平滑回路と、該第
１の整流平滑回路からの電圧と第１の基準電圧との誤差
電圧を帰還信号として出力する誤差増幅器と、直列に接
続される前記複数のトランスの３次巻線と、前記複数の
トランスの３次巻線に誘起される電圧を整流平滑する第
２の整流平滑回路と、前記第２の整流平滑回路からの電
圧が下限基準電圧よりも低電圧になったときに第１停止
信号を出力する低電圧検出回路と、前記第２の整流平滑
回路からの電圧が上限基準電圧よりも過電圧になったと
きに第２停止信号を出力する過電圧検出回路と、前記第
２の整流平滑回路からの電圧を動作電源とし前記誤差増
幅器からの帰還信号に応じて前記スイッチング素子のオ
ン期間を制御するとともに、前記低電圧検出回路から出
力される第１停止信号または前記過電圧検出回路から出
力される第２停止信号に応じて前記スイッチング素子の
動作を停止する制御部と、を備えたことを要旨とする。
上記課題を解決するため、直流電源から入力された直流
電圧を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電
源装置において、直流電源に直列に接続される複数のト
ランスの１次巻線と、前記複数のトランスの１次巻線に
直列に接続されるスイッチング素子と、それぞれにダイ
オードを介して並列に共通接続される前記複数のトラン
スの２次巻線と、前記複数のトランスの２次巻線に誘起
される電圧を整流平滑する第１の整流平滑回路と、該第
１の整流平滑回路からの電圧と第１の基準電圧との誤差
電圧を帰還信号として出力する誤差増幅器と、直列に接
続される前記複数のトランスの３次巻線と、前記複数の
トランスの３次巻線に誘起される電圧を整流平滑する第
２の整流平滑回路と、前記第２の整流平滑回路からの電
圧が下限基準電圧よりも低電圧になったときに第１停止
信号を出力する低電圧検出回路と、前記第２の整流平滑
回路からの電圧が上限基準電圧よりも過電圧になったと
きに第２停止信号を出力する過電圧検出回路と、前記第
２の整流平滑回路からの電圧を動作電源とし前記誤差増
幅器からの帰還信号に応じて前記スイッチング素子のオ
ン期間を制御するとともに、前記低電圧検出回路から出
力される第１停止信号または前記過電圧検出回路から出
力される第２停止信号に応じて前記スイッチング素子の
動作を停止する制御部と、を備えたことを要旨とする。
【００１２】 請求項２記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの１次巻線又は
２次巻線又は３次巻線に対して短絡試験を行った場合に
は、前記低電圧検出回路から出力される第１停止信号に
応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを要
旨とする。
するため、前記制御部は、前記トランスの１次巻線又は
２次巻線又は３次巻線に対して短絡試験を行った場合に
は、前記低電圧検出回路から出力される第１停止信号に
応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを要
旨とする。
【００１３】 請求項３記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの１次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第１停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
するため、前記制御部は、前記トランスの１次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第１停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
【００１４】 請求項４記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの２次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記過電圧検出回路か
ら出力される第２停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
するため、前記制御部は、前記トランスの２次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記過電圧検出回路か
ら出力される第２停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
【００１５】 請求項５記載の発明は、上記課題を解決
するため、前記制御部は、前記トランスの３次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第１停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
するため、前記制御部は、前記トランスの３次巻線に対
して開放試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第１停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを要旨とする。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
なお、図１に示すスイッチング電源装置は、図５に示す
従来のスイッチング電源装置の構成と同一または相当部
分には同じ符号を付している。
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図である。
なお、図１に示すスイッチング電源装置は、図５に示す
従来のスイッチング電源装置の構成と同一または相当部
分には同じ符号を付している。
【００１９】直流電源１には、トランスＴ１の１次巻線
Ｐ１が接続され、さらに、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２
が直列にスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、
このスイッチング素子Ｑ１のソースが直流電源１に接続
されている。トランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２
の一方の端子には、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２のア
ノードが接続されており、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソ
ードが共通接続されコンデンサＣ１の正極側に接続され
ている。トランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２の他
方の端子がコンデンサＣ１の負極側に共通接続されてい
る。そして、ダイオードＤ１，Ｄ２およびコンデンサＣ
１により、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電圧が整流
平滑されて出力電圧Ｖout として負荷に出力される。な
お、ダイオードＤ１，Ｄ２およびコンデンサＣ１は、ト
ランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電
圧をそれぞれ整流平滑する第１整流平滑回路７を構成し
ている。
Ｐ１が接続され、さらに、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２
が直列にスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続され、
このスイッチング素子Ｑ１のソースが直流電源１に接続
されている。トランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２
の一方の端子には、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２のア
ノードが接続されており、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソ
ードが共通接続されコンデンサＣ１の正極側に接続され
ている。トランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２の他
方の端子がコンデンサＣ１の負極側に共通接続されてい
る。そして、ダイオードＤ１，Ｄ２およびコンデンサＣ
１により、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電圧が整流
平滑されて出力電圧Ｖout として負荷に出力される。な
お、ダイオードＤ１，Ｄ２およびコンデンサＣ１は、ト
ランスＴ１，Ｔ２の２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電
圧をそれぞれ整流平滑する第１整流平滑回路７を構成し
ている。
【００２０】コンデンサＣ１の両端子には、その電圧と
基準電圧Ｖref との誤差電圧を検出して帰還信号をフォ
トカプラを構成するフォトダイオードＰＤ１及びフォト
ランジスタＰＴ１から制御部３に出力する誤差増幅器５
が設けられている。上述したトランスＴ１，Ｔ２には、
図１に示すように、それぞれ１次巻線Ｐ１，Ｐ２と磁気
結合された３次巻線Ｂ１，Ｂ２が直列接続されてダイオ
ードＤ３のアノードに接続されている。ダイオードＤ３
のカソードには、起動抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３および
制御部３が接続されており、トランスＴ１，Ｔ２の３次
巻線Ｂ１，Ｂ２に誘起される電圧をダイオードＤ３およ
びコンデンサＣ３により整流平滑して制御部３に設けら
れたＯＶＰ（過電圧検出回路）３ａとＵＶＬＯ（低電圧
検出回路）３ｂに出力する。なお、ダイオードＤ３およ
びコンデンサＣ３は、トランスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ
１，Ｂ２に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑する第２
整流平滑回路９を構成している。
基準電圧Ｖref との誤差電圧を検出して帰還信号をフォ
トカプラを構成するフォトダイオードＰＤ１及びフォト
ランジスタＰＴ１から制御部３に出力する誤差増幅器５
が設けられている。上述したトランスＴ１，Ｔ２には、
図１に示すように、それぞれ１次巻線Ｐ１，Ｐ２と磁気
結合された３次巻線Ｂ１，Ｂ２が直列接続されてダイオ
ードＤ３のアノードに接続されている。ダイオードＤ３
のカソードには、起動抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３および
制御部３が接続されており、トランスＴ１，Ｔ２の３次
巻線Ｂ１，Ｂ２に誘起される電圧をダイオードＤ３およ
びコンデンサＣ３により整流平滑して制御部３に設けら
れたＯＶＰ（過電圧検出回路）３ａとＵＶＬＯ（低電圧
検出回路）３ｂに出力する。なお、ダイオードＤ３およ
びコンデンサＣ３は、トランスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ
１，Ｂ２に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑する第２
整流平滑回路９を構成している。
【００２１】ＯＶＰ３ａは、制御部３が動作可能な上限
基準電圧Ｖorefを発生するツェナーダイオード（図示し
ない）を有し、トランスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ１，Ｂ
２に誘起される電圧がツェナーダイオードの上限基準電
圧Ｖorefよりも大きくなると、過電圧が入力されている
ので第２停止信号を制御部３内部に出力する。ＵＶＬＯ
３ｂは、制御部３が動作可能な下限基準電圧Ｖurefを発
生するツェナーダイオード（図示しない）を有し、トラ
ンスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ１，Ｂ２に誘起される電圧
がツェナーダイオードの下限基準電圧Ｖurefよりも小さ
くなると、低電圧が入力されているので第１停止信号を
制御部３内部に出力する。
基準電圧Ｖorefを発生するツェナーダイオード（図示し
ない）を有し、トランスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ１，Ｂ
２に誘起される電圧がツェナーダイオードの上限基準電
圧Ｖorefよりも大きくなると、過電圧が入力されている
ので第２停止信号を制御部３内部に出力する。ＵＶＬＯ
３ｂは、制御部３が動作可能な下限基準電圧Ｖurefを発
生するツェナーダイオード（図示しない）を有し、トラ
ンスＴ１，Ｔ２の３次巻線Ｂ１，Ｂ２に誘起される電圧
がツェナーダイオードの下限基準電圧Ｖurefよりも小さ
くなると、低電圧が入力されているので第１停止信号を
制御部３内部に出力する。
【００２２】制御部３は、フォトカプラを構成するフォ
トダイオードＰＤ１及びフォトランジスタＰＴ１からの
帰還信号に応じてスイッチング素子Ｑ１のオン期間を制
御する。また制御部３は、ＯＶＰ３ａからの第２停止信
号、又は、ＵＶＬＯ３ｂからの第１停止信号に応じてＰ
ＷＭ信号の発振動作を停止してローレベルの信号をスイ
ッチング素子Ｑ１のゲートに出力してスイッチング動作
を停止する。なお、本実施の形態においては、説明を簡
略化するため、トランスＴ１，Ｔ２を用いて構成してい
るが、３つ以上のトランスを用いて構成してもよい。
トダイオードＰＤ１及びフォトランジスタＰＴ１からの
帰還信号に応じてスイッチング素子Ｑ１のオン期間を制
御する。また制御部３は、ＯＶＰ３ａからの第２停止信
号、又は、ＵＶＬＯ３ｂからの第１停止信号に応じてＰ
ＷＭ信号の発振動作を停止してローレベルの信号をスイ
ッチング素子Ｑ１のゲートに出力してスイッチング動作
を停止する。なお、本実施の形態においては、説明を簡
略化するため、トランスＴ１，Ｔ２を用いて構成してい
るが、３つ以上のトランスを用いて構成してもよい。
【００２３】次に、図２を参照して、本発明の一実施の
形態に係るスイッチング電源装置の通常時の動作につい
て説明する。まず、図２に示すｔ0 〜ｔ1 のように、直
流電源１から直流電圧が加えられた場合、直流電源１か
ら起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に電流が流れ始
め、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが徐々に上昇する。
形態に係るスイッチング電源装置の通常時の動作につい
て説明する。まず、図２に示すｔ0 〜ｔ1 のように、直
流電源１から直流電圧が加えられた場合、直流電源１か
ら起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に電流が流れ始
め、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが徐々に上昇する。
【００２４】次いで、図２に示すｔ1 〜ｔ2 のように、
コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも
低く、制御部３を構成する半導体素子が動作可能な電圧
に達し、
コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも
低く、制御部３を構成する半導体素子が動作可能な電圧
に達し、
【数１】Ｖuref ＞ Ｖｃ （１）
になると、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略
同電圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。
この結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Ｑ１のゲートに出力するので継続してスイッチング
動作が停止されている。
同電圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。
この結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Ｑ１のゲートに出力するので継続してスイッチング
動作が停止されている。
【００２５】次いで、図２に示すｔ2 〜ｔ3 のように、
コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも
高く上限基準電圧Ｖorefよりも低い範囲に達し、
コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも
高く上限基準電圧Ｖorefよりも低い範囲に達し、
【数２】Ｖoref ＞ Ｖｃ ＞ Ｖuref （２）
になると、ＵＶＬＯ３ｂから出力されていたハイレベル
の第１停止信号がローレベルになり、制御部３が正常に
起動され、制御部３からＰＷＭ信号がスイッチング素子
Ｑ１のゲートに周期的に出力される。この結果、スイッ
チング素子Ｑ１がオンオフ制御されてトランスＴ１，Ｔ
２に設けられた１次巻線Ｐ１，Ｐ２から２次巻線Ｓ１，
Ｓ２にエネルギーが誘起され、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘
起されたエネルギーがそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２と
コンデンサＣ１により整流平滑されて負荷に出力電圧Ｖ
outが供給される。
の第１停止信号がローレベルになり、制御部３が正常に
起動され、制御部３からＰＷＭ信号がスイッチング素子
Ｑ１のゲートに周期的に出力される。この結果、スイッ
チング素子Ｑ１がオンオフ制御されてトランスＴ１，Ｔ
２に設けられた１次巻線Ｐ１，Ｐ２から２次巻線Ｓ１，
Ｓ２にエネルギーが誘起され、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘
起されたエネルギーがそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２と
コンデンサＣ１により整流平滑されて負荷に出力電圧Ｖ
outが供給される。
【００２６】なお、上述した下限基準電圧Ｖurefは、上
限基準電圧Ｖorefに対して、
限基準電圧Ｖorefに対して、
【数３】Ｖuref ＞ Ｖoref／２ （３）
となり、上限基準電圧Ｖorefの１／２よりも高く設定す
ることで、トランスＴ１，Ｔ２の何れか一方が使用不可
能になった状態かどうかをＵＶＬＯ３ｂにより判断する
ことができる。
ることで、トランスＴ１，Ｔ２の何れか一方が使用不可
能になった状態かどうかをＵＶＬＯ３ｂにより判断する
ことができる。
【００２７】この結果、スイッチング素子Ｑ１がオンオ
フ制御されてトランスＴ１，Ｔ２に設けられた１次巻線
Ｐ１，Ｐ２から２次巻線Ｓ１，Ｓ２にエネルギーが誘起
され、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起されたエネルギーがそ
れぞれダイオードＤ１，Ｄ２とコンデンサＣ１により整
流平滑されて負荷に出力電圧Ｖout が供給される。
フ制御されてトランスＴ１，Ｔ２に設けられた１次巻線
Ｐ１，Ｐ２から２次巻線Ｓ１，Ｓ２にエネルギーが誘起
され、２次巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起されたエネルギーがそ
れぞれダイオードＤ１，Ｄ２とコンデンサＣ１により整
流平滑されて負荷に出力電圧Ｖout が供給される。
【００２８】さらに、コンデンサＣ１の両端に生じる出
力電圧Ｖout を誤差増幅器５により検出してその誤差電
圧を帰還信号として制御部３に帰還することで、制御部
３は出力電圧が一定になるようにスイッチング素子Ｑ１
のオン期間を制御する。
力電圧Ｖout を誤差増幅器５により検出してその誤差電
圧を帰還信号として制御部３に帰還することで、制御部
３は出力電圧が一定になるようにスイッチング素子Ｑ１
のオン期間を制御する。
【００２９】次いで、図２に示すｔ3 〜のように、後述
する理由により、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが上限基準
電圧Ｖorefよりも高い範囲に達し、
する理由により、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃが上限基準
電圧Ｖorefよりも高い範囲に達し、
【数４】Ｖｃ ＞ Ｖoref （４）
になると、ＯＶＰ３ａからハイレベル（電圧Ｖｃと略同
電圧）の第２停止信号が制御部３内部に出力される。こ
の結果、制御部３は動作を停止し、図２に示すように、
制御部３から発振されていたＰＷＭ信号が停止するの
で、スイッチング素子Ｑ１のゲートに出力されていた駆
動信号が停止されてローレベルになり、スイッチング素
子Ｑ１がオフされる。
電圧）の第２停止信号が制御部３内部に出力される。こ
の結果、制御部３は動作を停止し、図２に示すように、
制御部３から発振されていたＰＷＭ信号が停止するの
で、スイッチング素子Ｑ１のゲートに出力されていた駆
動信号が停止されてローレベルになり、スイッチング素
子Ｑ１がオフされる。
【００３０】このように、直流電源から入力される直流
電圧をスイッチング素子のオン期間を制御することによ
り所定の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源
装置において、複数のトランスの１次巻線を直列接続
し、複数のトランスの２次巻線をそれぞれダイオードを
介して並列接続し、複数のトランスの３次巻線を直列接
続してなるように構成することで、トランスのコア特性
の差や巻線インダクタンス及びリーケージインダクタン
スの差に起因したバラツキにより、どちらか一方のトラ
ンスに電流が集中するといった電流不平衡の発生要因を
解消することができ、例えば本実施の形態のように２個
のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、２次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。
電圧をスイッチング素子のオン期間を制御することによ
り所定の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源
装置において、複数のトランスの１次巻線を直列接続
し、複数のトランスの２次巻線をそれぞれダイオードを
介して並列接続し、複数のトランスの３次巻線を直列接
続してなるように構成することで、トランスのコア特性
の差や巻線インダクタンス及びリーケージインダクタン
スの差に起因したバラツキにより、どちらか一方のトラ
ンスに電流が集中するといった電流不平衡の発生要因を
解消することができ、例えば本実施の形態のように２個
のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、２次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。
【００３１】また、スイッチング素子のオン期間を制御
する制御部を備え、複数のトランスの３次巻線を直列接
続して誘起される電圧を整流平滑し、制御部の動作電源
とすることで、どちらか一方の３次巻線に誘起された電
圧だけでは制御部が正常に動作しないように構成するこ
とができる。
する制御部を備え、複数のトランスの３次巻線を直列接
続して誘起される電圧を整流平滑し、制御部の動作電源
とすることで、どちらか一方の３次巻線に誘起された電
圧だけでは制御部が正常に動作しないように構成するこ
とができる。
【００３２】さらに、直流電源から入力された直流電圧
を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源装
置において、直流電源に複数のトランスの１次巻線を順
に直列に接続させ、トランスの１次巻線に直列にスイッ
チング素子を接続させておき、さらに、複数のトランス
の２次巻線をそれぞれにダイオードを介して並列に共通
接続させ、複数のトランスの２次巻線に誘起される電圧
を第１の整流平滑回路により整流平滑し、第１の整流平
滑回路からの電圧と第１の基準電圧との誤差電圧を誤差
増幅器から帰還信号として出力し、複数のトランスの３
次巻線を直列に接続してこの３次巻線に誘起される電圧
を第２の整流平滑回路により整流平滑して制御部の電源
として用い、誤差増幅器からの帰還信号に応じてスイッ
チング素子のオン期間を制御部により制御することで、
トランスのコア特性の差や巻線インダクタンスの差に起
因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電流
が集中するといった電流不平衡による発熱という問題を
解消することができ、例えば本実施の形態のように２個
のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、２次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。
を別の直流電圧に変換して出力するスイッチング電源装
置において、直流電源に複数のトランスの１次巻線を順
に直列に接続させ、トランスの１次巻線に直列にスイッ
チング素子を接続させておき、さらに、複数のトランス
の２次巻線をそれぞれにダイオードを介して並列に共通
接続させ、複数のトランスの２次巻線に誘起される電圧
を第１の整流平滑回路により整流平滑し、第１の整流平
滑回路からの電圧と第１の基準電圧との誤差電圧を誤差
増幅器から帰還信号として出力し、複数のトランスの３
次巻線を直列に接続してこの３次巻線に誘起される電圧
を第２の整流平滑回路により整流平滑して制御部の電源
として用い、誤差増幅器からの帰還信号に応じてスイッ
チング素子のオン期間を制御部により制御することで、
トランスのコア特性の差や巻線インダクタンスの差に起
因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電流
が集中するといった電流不平衡による発熱という問題を
解消することができ、例えば本実施の形態のように２個
のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個の
トランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ分
配され、２次巻線が並列に接続されていることで、トラ
ンスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個のト
ランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単一
のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。
【００３３】この結果、複数のトランスを用いてスイッ
チング電源装置を構成することができ、小型でありなが
ら大きな出力容量を供給することができ、かつ、従来の
スイッチング電源装置のようにトランスに余分な発熱を
発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火とい
った危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電
源装置を安全に保護することができる。
チング電源装置を構成することができ、小型でありなが
ら大きな出力容量を供給することができ、かつ、従来の
スイッチング電源装置のようにトランスに余分な発熱を
発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火とい
った危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電
源装置を安全に保護することができる。
【００３４】次に、図３に示す６種類の試験項目からな
るトランスの短絡開放アブノーマル試験を行なった場合
の本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の
動作について説明する。
るトランスの短絡開放アブノーマル試験を行なった場合
の本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源装置の
動作について説明する。
【００３５】（１）１次巻線の短絡
図３（１）に示すように、スイッチＳＷp1s を一時的に
開放状態で１次巻線Ｐ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１に並
列接続されているスイッチＳＷp1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の２次巻線Ｓ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。このた
め、スイッチング素子Ｑ１がオン期間では、直流電源１
からスイッチＳＷp1s 、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２を
介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間に電
流が流れる。
開放状態で１次巻線Ｐ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１に並
列接続されているスイッチＳＷp1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の２次巻線Ｓ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。このた
め、スイッチング素子Ｑ１がオン期間では、直流電源１
からスイッチＳＷp1s 、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２を
介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間に電
流が流れる。
【００３６】また、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１が有す
るインダクタンスＬ成分が最小になるので、ダイオード
Ｄ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ２に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードＤ
３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２になる。すな
わち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限基準電圧
Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のようになるた
め、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電
圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。この
結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。
るインダクタンスＬ成分が最小になるので、ダイオード
Ｄ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ２に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードＤ
３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２になる。すな
わち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限基準電圧
Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のようになるた
め、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電
圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。この
結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。
【００３７】このように、第２の整流平滑回路９からの
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
１次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの１
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
１次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの１
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
【００３８】（２）２次巻線の短絡
図３（２）に示すように、スイッチＳＷs1s を一時的に
開放状態で２次巻線Ｓ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に並
列接続されているスイッチＳＷs1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の１次巻線Ｐ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。このた
め、スイッチング素子Ｑ１がオン期間では、直流電源１
からトランスＴ１の１次巻線Ｐ１（インダクタンス成分
Ｌが最小）、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２を介してスイ
ッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間に電流が流れ
る。
開放状態で２次巻線Ｓ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に並
列接続されているスイッチＳＷs1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の１次巻線Ｐ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。このた
め、スイッチング素子Ｑ１がオン期間では、直流電源１
からトランスＴ１の１次巻線Ｐ１（インダクタンス成分
Ｌが最小）、トランスＴ２の１次巻線Ｐ２を介してスイ
ッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間に電流が流れ
る。
【００３９】また、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１が有す
るインダクタンスＬ成分が最小になるので、ダイオード
Ｄ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ２に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードＤ
３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２になる。すな
わち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限基準電圧
Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のようになるた
め、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電
圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。この
結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。
るインダクタンスＬ成分が最小になるので、ダイオード
Ｄ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ２に誘起
されたエネルギーのみが供給されるため、ダイオードＤ
３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２になる。すな
わち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限基準電圧
Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のようになるた
め、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電
圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。この
結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発
振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子
Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が停止
される。
【００４０】このように、第２の整流平滑回路９からの
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するうＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
２次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの２
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するうＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
２次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの２
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
【００４１】（３）３次巻線の短絡
図３（３）に示すように、スイッチＳＷb1s を一時的に
開放状態で３次巻線Ｂ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１に並
列接続されているスイッチＳＷb1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の１次巻線Ｐ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。
開放状態で３次巻線Ｂ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１に並
列接続されているスイッチＳＷb1s を短絡した場合、ト
ランスＴ１の１次巻線Ｐ１が有するインダクタンス成分
Ｌが最小になる。同時に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１
が有するインダクタンス成分Ｌが最小になる。
【００４２】このため、スイッチング素子Ｑ１がオン期
間では、直流電源１からトランスＴ１の１次巻線Ｐ１
（インダクタンス成分Ｌが最小）、トランスＴ２の１次
巻線Ｐ２を介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソ
ース間に電流が流れる。また、トランスＴ１の３次巻線
Ｂ１がスイッチＳＷb1s により短絡されているので、ダ
イオードＤ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ
２に誘起されたエネルギーのみが供給されるため、ダイ
オードＤ３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２にな
る。すなわち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限
基準電圧Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のように
なるため、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略
同電圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。
この結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が
停止される。
間では、直流電源１からトランスＴ１の１次巻線Ｐ１
（インダクタンス成分Ｌが最小）、トランスＴ２の１次
巻線Ｐ２を介してスイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソ
ース間に電流が流れる。また、トランスＴ１の３次巻線
Ｂ１がスイッチＳＷb1s により短絡されているので、ダ
イオードＤ３のアノードにはトランスＴ２の３次巻線Ｂ
２に誘起されたエネルギーのみが供給されるため、ダイ
オードＤ３のカソード電圧Ｖｃは正常時の略１／２にな
る。すなわち、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが下限
基準電圧Ｖurefよりも低く、上述した（１）式のように
なるため、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略
同電圧）の第１停止信号が制御部３内部に出力される。
この結果、制御部３は第１停止信号に応じてＰＷＭ信号
の発振動作を停止してローレベルの信号をスイッチング
素子Ｑ１のゲートに出力するので、スイッチング動作が
停止される。
【００４３】このように、第２の整流平滑回路９からの
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するうＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
３次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの３
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに
第１停止信号を出力するうＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスＴ１，Ｔ２の
３次巻線に対して短絡試験を行った場合には、ＵＶＬＯ
３ｂから出力される第１停止信号に応じてスイッチング
素子Ｑ１の動作を停止することで、一方のトランスの３
次巻線が短絡した場合でも、トランスに余分な発熱を発
生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発火といっ
た危険状態に近づくことを防止でき、スイッチング電源
装置を安全に保護することができる。
【００４４】 （４）１次巻線の開放
図３（４）に示すように、スイッチＳＷp1o を一時的に
短絡状態で１次巻線Ｐ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１に直
列接続されているスイッチＳＷp1oを開放した場合、直
流電源１、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１、トランスＴ２
の１次巻線Ｐ２、スイッチング素子Ｑ１のドレイン、ス
イッチング素子Ｑ１のソースの順に流れていたオン時の
電流ループが切断されるため、スイッチング動作が停止
される。同時に、直流電源１から起動抵抗Ｒ１を介して
コンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３に生じる
電圧Ｖｃが、図２に示すｔ 1 〜ｔ 2 のように、コンデン
サＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖ uref よりも低く、制
御部３を構成する半導体素子が動作可能な電圧に達した
ときに、上述した（１）式のようになると、ＵＶＬＯ３
ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電圧）の第１停止信
号が制御部３内部に出力される。この結果、制御部３は
第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発振動作を停止して
ローレベルの信号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに出
力するので、スイッチング動作が停止される。
短絡状態で１次巻線Ｐ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１に直
列接続されているスイッチＳＷp1oを開放した場合、直
流電源１、トランスＴ１の１次巻線Ｐ１、トランスＴ２
の１次巻線Ｐ２、スイッチング素子Ｑ１のドレイン、ス
イッチング素子Ｑ１のソースの順に流れていたオン時の
電流ループが切断されるため、スイッチング動作が停止
される。同時に、直流電源１から起動抵抗Ｒ１を介して
コンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３に生じる
電圧Ｖｃが、図２に示すｔ 1 〜ｔ 2 のように、コンデン
サＣ３の電圧Ｖｃが下限基準電圧Ｖ uref よりも低く、制
御部３を構成する半導体素子が動作可能な電圧に達した
ときに、上述した（１）式のようになると、ＵＶＬＯ３
ｂからハイレベル（電圧Ｖｃと略同電圧）の第１停止信
号が制御部３内部に出力される。この結果、制御部３は
第１停止信号に応じてＰＷＭ信号の発振動作を停止して
ローレベルの信号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに出
力するので、スイッチング動作が停止される。
【００４５】従って、トランスの１次巻線に対して、開
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。
【００４６】（５）２次巻線の開放
図３（５）に示すように、スイッチＳＷs1o を一時的に
短絡状態で２次巻線Ｓ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に直
列接続されているスイッチＳＷs1o を開放した場合、開
放した側の１次巻線Ｐ１に過大なサージ電圧が発生す
る。このサージ電圧は１次巻線Ｐ１と磁気結合している
３次巻線Ｂ１にも同時に発生する。
短絡状態で２次巻線Ｓ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に直
列接続されているスイッチＳＷs1o を開放した場合、開
放した側の１次巻線Ｐ１に過大なサージ電圧が発生す
る。このサージ電圧は１次巻線Ｐ１と磁気結合している
３次巻線Ｂ１にも同時に発生する。
【００４７】そして、３次巻線Ｂ１にサージ電圧が誘起
して過電圧が発生し、ダイオードＤ３を介してコンデン
サＣ３を充電してＯＶＰ３ａの上限基準電圧Ｖorefより
も高い過電圧に到達すると、ＯＶＰ３ａは第２停止信号
を制御部３内部に出力する。この結果、制御部３はＯＶ
Ｐ３ａからの第２停止信号に応じてＰＷＭ信号の発振動
作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子Ｑ１
に出力するので、スイッチング素子Ｑ１の動作が停止さ
れる。
して過電圧が発生し、ダイオードＤ３を介してコンデン
サＣ３を充電してＯＶＰ３ａの上限基準電圧Ｖorefより
も高い過電圧に到達すると、ＯＶＰ３ａは第２停止信号
を制御部３内部に出力する。この結果、制御部３はＯＶ
Ｐ３ａからの第２停止信号に応じてＰＷＭ信号の発振動
作を停止してローレベルの信号をスイッチング素子Ｑ１
に出力するので、スイッチング素子Ｑ１の動作が停止さ
れる。
【００４８】このように、第２の整流平滑回路９からの
電圧Ｖｃが上限基準電圧Ｖorefよりも過電圧になったと
きに第２停止信号を出力するＯＶＰ３ａ（過電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスの２次巻線に
対して開放試験を行った場合には、ＯＶＰ３ａから出力
される第２停止信号に応じてスイッチング素子Ｑ１の動
作を停止することで、トランスの２次巻線に対して、開
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。
電圧Ｖｃが上限基準電圧Ｖorefよりも過電圧になったと
きに第２停止信号を出力するＯＶＰ３ａ（過電圧検出回
路）を設けておき、制御部３は、トランスの２次巻線に
対して開放試験を行った場合には、ＯＶＰ３ａから出力
される第２停止信号に応じてスイッチング素子Ｑ１の動
作を停止することで、トランスの２次巻線に対して、開
放試験を行った場合にスイッチング素子の動作を停止す
ることができ、従来のスイッチング電源装置のようにト
ランスに余分な発熱を発生させて多大なストレスを与え
たり、発煙や発火といった危険状態に近づくことを防止
でき、スイッチング電源装置を安全に保護することがで
きる。
【００４９】 （６）３次巻線の開放
図３（６）に示すように、スイッチＳＷb1o を一時的に
短絡状態で３次巻線Ｂ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１に直
列接続されているスイッチＳＷb1o を開放した場合、３
次巻線Ｂ１に接続されているダイオードＤ３のアノード
からカソードに流れる順方向電流が０になる。同時に、
直流電源１から起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に
電流が流れ、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが、図２
に示すｔ1 〜ｔ2 のように、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃ
が下限基準電圧Ｖurefよりも低く、制御部３を構成する
半導体素子が動作可能な電圧に達したときに、上述した
（１）式のようになると、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル
（電圧Ｖｃと略同電圧）の第１停止信号が制御部３内部
に出力される。 この結果、制御部３は第１停止信号に
応じてＰＷＭ信号の発振動作を停止してローレベルの信
号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力するので、ス
イッチング動作が停止される。
短絡状態で３次巻線Ｂ１に接続しておき、スイッチング
電源装置が動作中に、トランスＴ１の３次巻線Ｂ１に直
列接続されているスイッチＳＷb1o を開放した場合、３
次巻線Ｂ１に接続されているダイオードＤ３のアノード
からカソードに流れる順方向電流が０になる。同時に、
直流電源１から起動抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ３に
電流が流れ、コンデンサＣ３に生じる電圧Ｖｃが、図２
に示すｔ1 〜ｔ2 のように、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃ
が下限基準電圧Ｖurefよりも低く、制御部３を構成する
半導体素子が動作可能な電圧に達したときに、上述した
（１）式のようになると、ＵＶＬＯ３ｂからハイレベル
（電圧Ｖｃと略同電圧）の第１停止信号が制御部３内部
に出力される。 この結果、制御部３は第１停止信号に
応じてＰＷＭ信号の発振動作を停止してローレベルの信
号をスイッチング素子Ｑ１のゲートに出力するので、ス
イッチング動作が停止される。
【００５０】このように、第２の整流平滑回路９からの
電圧が下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに第１
停止信号を出力するＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回路）を
設けておき、トランスの３次巻線に対して開放試験を行
った場合には、ＵＶＬＯ３ｂから出力される第１停止信
号に応じてスイッチング素子Ｑ１の動作を停止すること
で、一方のトランスの３次巻線が開放された場合でも、
従来のスイッチング電源装置のようにトランスに余分な
発熱を発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発
火といった危険状態に近づくことを防止でき、スイッチ
ング電源装置を安全に保護することができる。なお、上
述したトランスの短絡開放アブノーマル試験の（１）〜
（６）はトランスＴ１に対して行ったが、同様の試験を
トランスＴ２に対して行っても同様の結果が得られるこ
とは言うまでもない。
電圧が下限基準電圧Ｖurefよりも低くなったときに第１
停止信号を出力するＵＶＬＯ３ｂ（低電圧検出回路）を
設けておき、トランスの３次巻線に対して開放試験を行
った場合には、ＵＶＬＯ３ｂから出力される第１停止信
号に応じてスイッチング素子Ｑ１の動作を停止すること
で、一方のトランスの３次巻線が開放された場合でも、
従来のスイッチング電源装置のようにトランスに余分な
発熱を発生させて多大なストレスを与えたり、発煙や発
火といった危険状態に近づくことを防止でき、スイッチ
ング電源装置を安全に保護することができる。なお、上
述したトランスの短絡開放アブノーマル試験の（１）〜
（６）はトランスＴ１に対して行ったが、同様の試験を
トランスＴ２に対して行っても同様の結果が得られるこ
とは言うまでもない。
【００５１】（変形例）図４は、本発明の一実施の形態
に係るスイッチング電源装置の変形例の構成を示す回路
図である。本変形例の特徴は、図４に示すように、トラ
ンスＴ１の２次巻線Ｓ１に接続されているダイオードＤ
１に対して、ダイオードＤ１のカソードの直近位置にコ
ンデンサＣ１を接続しておき、トランスＴ２の２次巻線
Ｓ２に接続されているダイオードＤ２に対して、ダイオ
ードＤ２のカソードの直近位置にコンデンサＣ２を接続
しておくことにある。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２およ
びコンデンサＣ１，Ｃ２は、トランスＴ１，Ｔ２の２次
巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑す
る第３整流平滑回路２３を構成している。
に係るスイッチング電源装置の変形例の構成を示す回路
図である。本変形例の特徴は、図４に示すように、トラ
ンスＴ１の２次巻線Ｓ１に接続されているダイオードＤ
１に対して、ダイオードＤ１のカソードの直近位置にコ
ンデンサＣ１を接続しておき、トランスＴ２の２次巻線
Ｓ２に接続されているダイオードＤ２に対して、ダイオ
ードＤ２のカソードの直近位置にコンデンサＣ２を接続
しておくことにある。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２およ
びコンデンサＣ１，Ｃ２は、トランスＴ１，Ｔ２の２次
巻線Ｓ１，Ｓ２に誘起される電圧をそれぞれ整流平滑す
る第３整流平滑回路２３を構成している。
【００５２】このような第３整流平滑回路２３を用いる
ことで、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に誘起されるエネ
ルギーがダイオードＤ１、コンデンサＣ１を介して整流
平滑された場合に出力電圧Ｖout に生じていた高周波リ
ップル電圧を、従来のスイッチング電源装置よりも低減
することができる。同様に、トランスＴ２の２次巻線Ｓ
２に誘起されるエネルギーがダイオードＤ２、コンデン
サＣ２を介して整流平滑された場合に出力電圧Ｖout に
生じていた高周波リップル電圧を、従来のスイッチング
電源装置よりも低減することができる。
ことで、トランスＴ１の２次巻線Ｓ１に誘起されるエネ
ルギーがダイオードＤ１、コンデンサＣ１を介して整流
平滑された場合に出力電圧Ｖout に生じていた高周波リ
ップル電圧を、従来のスイッチング電源装置よりも低減
することができる。同様に、トランスＴ２の２次巻線Ｓ
２に誘起されるエネルギーがダイオードＤ２、コンデン
サＣ２を介して整流平滑された場合に出力電圧Ｖout に
生じていた高周波リップル電圧を、従来のスイッチング
電源装置よりも低減することができる。
【００５３】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、直流電
源から入力された直流電圧を別の直流電圧に変換して出
力するスイッチング電源装置において、直流電源に複数
のトランスの１次巻線を順に直列に接続させ、トランス
の１次巻線に直列にスイッチング素子を接続させてお
き、さらに、複数のトランスの２次巻線をそれぞれにダ
イオードを介して並列に共通接続させ、複数のトランス
の２次巻線に誘起される電圧を第１の整流平滑回路によ
り整流平滑し、第１の整流平滑回路からの電圧と第１の
基準電圧との誤差電圧を誤差増幅器から帰還信号として
出力し、複数のトランスの３次巻線を直列に接続してこ
の３次巻線に誘起される電圧を第２の整流平滑回路によ
り整流平滑して制御部の電源として用い、誤差増幅器か
らの帰還信号に応じてスイッチング素子のオン期間を制
御部により制御するとともに、制御部により低電圧検出
回路から出力される第１停止信号または過電圧検出回路
から出力される第２停止信号に応じてスイッチング素子
の動作を停止することで、トランスのコア特性の差や巻
線インダクタンス及びリーケージインダクタンスの差に
起因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電
流が集中するといった電流不平衡による発熱という問題
を解消することができ、例えば本実施の形態のように２
個のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個
のトランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ
分配され、２次巻線が並列に接続されていることで、ト
ランスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個の
トランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単
一のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。また、低電圧検出回路から出力される第１停止信号
または過電圧検出回路から出力される第２停止信号に応
じてスイッチング素子の動作を停止することで、スイッ
チング電源装置を安全に保護することができる。この結
果、複数のトランスを用いてスイッチング電源装置を構
成した場合に、小型でありながら大きな出力容量を供給
することができ、かつ、トランスの短絡開放アブノーマ
ル試験に対してスイッチング電源装置を安全に保護する
ことができる。
源から入力された直流電圧を別の直流電圧に変換して出
力するスイッチング電源装置において、直流電源に複数
のトランスの１次巻線を順に直列に接続させ、トランス
の１次巻線に直列にスイッチング素子を接続させてお
き、さらに、複数のトランスの２次巻線をそれぞれにダ
イオードを介して並列に共通接続させ、複数のトランス
の２次巻線に誘起される電圧を第１の整流平滑回路によ
り整流平滑し、第１の整流平滑回路からの電圧と第１の
基準電圧との誤差電圧を誤差増幅器から帰還信号として
出力し、複数のトランスの３次巻線を直列に接続してこ
の３次巻線に誘起される電圧を第２の整流平滑回路によ
り整流平滑して制御部の電源として用い、誤差増幅器か
らの帰還信号に応じてスイッチング素子のオン期間を制
御部により制御するとともに、制御部により低電圧検出
回路から出力される第１停止信号または過電圧検出回路
から出力される第２停止信号に応じてスイッチング素子
の動作を停止することで、トランスのコア特性の差や巻
線インダクタンス及びリーケージインダクタンスの差に
起因したバラツキにより、どちらか一方のトランスに電
流が集中するといった電流不平衡による発熱という問題
を解消することができ、例えば本実施の形態のように２
個のトランスの１次巻線を直列に接続することで、２個
のトランスに蓄積されるエネルギーがそれぞれ半分ずつ
分配され、２次巻線が並列に接続されていることで、ト
ランスのエネルギー放出期間もほぼ同一にでき、２個の
トランスがほぼ同一にエネルギーを分担することで、単
一のトランスよりも大出力の電源を構成することができ
る。また、低電圧検出回路から出力される第１停止信号
または過電圧検出回路から出力される第２停止信号に応
じてスイッチング素子の動作を停止することで、スイッ
チング電源装置を安全に保護することができる。この結
果、複数のトランスを用いてスイッチング電源装置を構
成した場合に、小型でありながら大きな出力容量を供給
することができ、かつ、トランスの短絡開放アブノーマ
ル試験に対してスイッチング電源装置を安全に保護する
ことができる。
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の構成を示す回路図である。
装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の動作を説明するための図である。
装置の動作を説明するための図である。
【図３】スイッチング電源装置に対して、行われるトラ
ンスの短絡開放アブノーマル試験の試験項目と試験内容
を示す図である。
ンスの短絡開放アブノーマル試験の試験項目と試験内容
を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るスイッチング電源
装置の変形例の構成を示す回路図である。
装置の変形例の構成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構成を示す回路
図である。
図である。
１ 直流電源
３ 制御部
３ａ ＯＶＰ
３ｂ ＵＶＬＯ
５ 誤差増幅器
７ 第１整流平滑回路
９ 第２整流平滑回路
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダイオード
Ｐ１，Ｐ２ １次巻線
ＰＤ１ フォトダイオード
ＰＴ１ フォトトランジスタ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｒ１ 起動抵抗
Ｓ１，Ｓ２ ２次巻線
Ｔ１，Ｔ２ トランス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−60370（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−339270（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−274498（ＪＰ，Ａ)
特開2001−157450（ＪＰ，Ａ)
特開2001−161066（ＪＰ，Ａ)
特開2001−119949（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 3/28
Claims (5)
- 【請求項１】 直流電源から入力された直流電圧を別の
直流電圧に変換して出力するスイッチング電源装置にお
いて、 直流電源に直列に接続される複数のトランスの１次巻線
と、 前記複数のトランスの１次巻線に直列に接続されるスイ
ッチング素子と、 それぞれにダイオードを介して並列に共通接続される前
記複数のトランスの２次巻線と、 前記複数のトランスの２次巻線に誘起される電圧を整流
平滑する第１の整流平滑回路と、 該第１の整流平滑回路からの電圧と第１の基準電圧との
誤差電圧を帰還信号として出力する誤差増幅器と、 直列に接続される前記複数のトランスの３次巻線と、 前記複数のトランスの３次巻線に誘起される電圧を整流
平滑する第２の整流平滑回路と、 前記第２の整流平滑回路からの電圧が下限基準電圧より
も低電圧になったときに第１停止信号を出力する低電圧
検出回路と、 前記第２の整流平滑回路からの電圧が上限基準電圧より
も過電圧になったときに第２停止信号を出力する過電圧
検出回路と、 前記第２の整流平滑回路からの電圧を動作電源とし前記
誤差増幅器からの帰還信号に応じて前記スイッチング素
子のオン期間を制御するとともに、前記低電圧検出回路
から出力される第１停止信号または前記過電圧検出回路
から出力される第２停止信号に応じて前記スイッチング
素子の動作を停止する制御部と、を備えたことを特徴と
するスイッチング電源装置。 - 【請求項２】 前記制御部は、 前記トランスの１次巻線又は２次巻線又は３次巻線に対
して短絡試験を行った場合には、前記低電圧検出回路か
ら出力される第１停止信号に応じて前記スイッチング素
子の動作を停止することを特徴とする請求項１記載のス
イッチング電源装置。 - 【請求項３】 前記制御部は、 前記トランスの１次巻線に対して開放試験を行った場合
には、前記低電圧検出回路から出力される第１停止信号
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを
特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項４】 前記制御部は、 前記トランスの２次巻線に対して開放試験を行った場合
には、前記過電圧検出回路から出力される第２停止信号
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを
特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。 - 【請求項５】 前記制御部は、 前記トランスの３次巻線に対して開放試験を行った場合
には、前記低電圧検出回路から出力される第１停止信号
に応じて前記スイッチング素子の動作を停止することを
特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001398237A JP3501147B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001398237A JP3501147B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | スイッチング電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003199335A JP2003199335A (ja) | 2003-07-11 |
| JP3501147B2 true JP3501147B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=27603751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001398237A Expired - Fee Related JP3501147B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3501147B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009213214A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | パワー駆動電源 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001398237A patent/JP3501147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003199335A (ja) | 2003-07-11 |
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