JP3508022B2 - 待機時電力の小さい電源装置 - Google Patents

待機時電力の小さい電源装置

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JP3508022B2 JP2002077279A JP2002077279A JP3508022B2 JP 3508022 B2 JP3508022 B2 JP 3508022B2 JP 2002077279 A JP2002077279 A JP 2002077279A JP 2002077279 A JP2002077279 A JP 2002077279A JP 3508022 B2 JP3508022 B2 JP 3508022B2
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守男 佐藤
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大平電子株式会社
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

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Description

【発明の詳細な説明】
【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、より具体的には、待機時の電力を限りなく小
さくすることが可能な手段に関する。
【0002】
【従来の技術】待機時の電力を下げる手段の1例とし
て、従来スイッチ素子のオン期間が所定の値より下回る
ときに、スイッチング周波数を下げるという方法が用い
られてきた。スイッチングの周波数を下げることによ
り、スイッチ素子をはじめトランスや整流ダイオードの
ロスが小さくなり、待機時電力が改善された。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、スイッ
チングの信号を作り出す専用の回路を持つ他励式スイッ
チング電源に応用することは可能であるが自励式スイッ
チング電源には応用できない。また、スイッチング信号
を作り出す専用の回路に対して回路の動作を維持するた
めの最小限の電力をスイッチング電源が作らなければな
らないので待機時電力を限りなく小さくすることはでき
ない。
【0004】そこで本発明は他励式スイッチング電源装
置にも自励式スイッチング電源装置にも応用が可能で、
かつ、待機時電力を限りなく小さくできる技術を提供す
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明にお
いては、自励式コンバータの実施例を図1に示すよう
に、補助巻線21cの両端に第2のトランスの1次巻線
11aと第1のダイオード12とコンデンサ13からな
る直列回路を接続し、第2のトランスの2次巻線11b
にはスイッチ15が接続されている。
【0006】
【発明の実施の形態】図1において、第2のトランスの
1次巻線11a両端のインダクタンスは、スイッチ15
が開いているときと閉じているときでは異なる値を示
す。スイッチ15が開いているときは1次巻線11aの
インダクタンスであり、閉じているときは1次巻線11
a側からみたリーケージインダクタンスである。補助巻
線21cの電圧は1次巻線11aと第1のダイオード1
2を通りコンデンサ13を充電する。コンデンサ13の
電圧が第2のダイオード14の順方向電圧とトランジス
タ28のベース・エミッタ間電圧の和より高くなればト
ランジスタ28はオン状態になってスイッチングは停止
する。1次巻線11aのインダクタンスによってコンデ
ンサ13両端の電圧は変わるが、スイッチ15が開いて
いるときはインダクタンスが大きいので低くなり、スイ
ッチ15が閉じているときはインダクタンスがリーケー
ジインダクタンスとなって小さくなるので高くなる。
【0007】スイッチ15が開いているときと閉じてい
るときのインダクタンスが適当な値になるように第2の
トランス11を作れば、スイッチ15が開いているとき
はコンデンサ13の電圧が低いのでスイッチングを停止
させず、閉じているときはコンデンサ13の電圧が高く
なってスイッチングを停止させることができる。
【0008】スイッチングが停止したとき、コンデンサ
13の電荷が放電すると再びスイッチングを開始する
が、コンデンサ13の容量を適当に選ぶことによって停
止をより長く保つことができる。
【0009】請求項2記載の発明においては、反転回路
を加えることによりスイッチ15の開閉とスイッチング
の開始停止の関係を逆にできる。
【0010】請求項3記載の発明において、スイッチ1
5を取り除き、代わりに第2のトランスの2次巻線11
bを負荷24に直列に挿入することにより負荷24が無
負荷になったときに請求項2記載の発明のスイッチ15
が開になったときと同じ状態を作り、これによってスイ
ッチングを停止させることができる。
【0011】
【実施例】図1は請求項1記載の発明に係る自励式スイ
ッチング電源を示す回路図である。図2は請求項1記載
の発明に係る他励式スイッチング電源を示す回路図であ
る。図3は請求項2記載の発明に係る自励式スイッチン
グ電源を示す回路図である。図4は請求項3記載の発明
に係る自励式スイッチング電源を示す回路図である。
【0012】図1に示した回路において、補助巻線21
cは主スイッチ素子22の制御電極に正帰還信号を加え
て自励発振を起こす正帰還巻線を兼ねている。トランス
21の2次巻線21bに生じる電圧は整流平滑回路23
によって直流電圧に変換されて、負荷24に供給され
る。負荷24に供給される電圧はコンパレータ26と基
準電圧源25によって検出され、コンパレータ26の出
力信号はトランジスタ28のベースに送られる。トラン
ジスタ28は主スイッチ素子22の制御電極の電圧を制
御して主スイッチ素子22のオン期間を変化させる。
【0013】補助巻線21cの正帰還信号は、第2のト
ランスの1次巻線11aと第1のダイオード12を通
り、コンデンサ13を充電するが、スイッチ15が開い
ているときは1次巻線11aのインダクタンスが大きい
ために、コンデンサ13の電圧は上昇せず、従ってコン
デンサ13の電圧によってトランジスタ28がオン状態
になることはなくスイッチングは連続して行われる。
【0014】スイッチ15が閉じると1次巻線11aの
インダクタンスが下がり、コンデンサ13の電圧が上昇
し、トランジスタ28はオン状態になってスイッチング
が停止する。コンデンサ13の電圧が下がると再びスイ
ッチングが開始される。停止から開始までの間はコンデ
ンサ13の容量によって決まるが、第2のダイオード1
4に直列に抵抗を挿入してコンデンサ13の放電のスピ
ードを緩めて間を広くすることもできる。
【0015】図2に示した回路において、主スイッチ素
子22は発振回路と発振のデューティ比を制御できる回
路を有する制御回路31によって駆動され制御信号入力
端子31aに加わる信号によってオン期間が変わる。2
次巻線21bに生じる電圧は整流平滑回路23によって
直流電圧に変換されて、負荷24に供給される。負荷2
4に供給される電圧はコンパレータ26と基準電圧源2
5によって検出され、コンパレータ26の出力信号は制
御回路31の制御信号入力端子31aに加えられる。負
荷24両端の電圧が基準電圧源25の電圧より高くなる
と、コンパレータ26の出力信号は電流の吸い込みを始
め、制御信号入力端子31aの電圧が下がり、オン期間
が短くなる。制御信号入力端子31aの電圧が十分下が
れば、オン期間はゼロになり発振を停止した状態にな
る。
【0016】補助巻線21cは制御回路31に電力を供
給するための巻線の働きを兼ねているが、第1のダイオ
ード12とコンデンサ13は補助巻線21cに生じる電
圧から負の直流電圧を作り出している。スイッチ15が
開いているときはコンデンサ13の負の電圧の絶対値は
小さく制御信号入力端子31aの電圧を変えることはな
い。
【0017】スイッチ15が閉じるとコンデンサ13の
負の電圧の絶対値が大きくなり、制御信号入力端子31
aの電圧を下げるのでオン期間がゼロになってスイッチ
ングが停止する。
【0018】図2では制御信号入力端子31aの電圧が
下がると主スイッチ素子22のオン期間が短くなり、更
に下がるとスイッチングの停止になる構成になっている
が、逆に、制御信号入力端子31aの電圧が上がると主
スイッチ素子22のオン期間が短くなり、更に上がると
スイッチングの停止になる構成の場合は、第1のダイオ
ード12と第2のダイオード14の向きを逆にすればよ
い。
【0019】請求項2記載の発明に係る実施例を示す図
3において、トランジスタ18と抵抗17は反転回路を
構成し、コンデンサ13の電圧が高いときはトランジス
タ18がオン状態になり、低いときはオフ状態になるの
で、スイッチ15が閉じているときはスイッチングを続
け、開いているときはスイッチングを停止する。
【0020】請求項3記載の発明に係る実施例を示す図
4において、第2のトランスの2次巻線11bは、負荷
24に直列に挿入されているので、無負荷のときは開放
状態と同じであり、第2のトランスの1次巻線11aの
インダクタンスが高い値となってコンデンサ13の電圧
が下がり、トランジスタ18がオフ状態になるのでスイ
ッチングは停止する。すなわち、無負荷時には自動的に
スイッチングが停止するのでスイッチ15を省くことが
できる。
【0021】
【発明の効果】自励式他励式を問わず広い範囲のスイッ
チング電源に応用でき、かつ通常のスイッチング動作と
待機時の動作の切換を、切換回路用の別電源なしでもで
きるので待機時の電力は小さくなる。上の2つの利点を
生かすことにより経済的な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の実施例に係る自励式スイ
ッチング電源装置を示す回路図である。
【図2】請求項1記載の発明の実施例に係る他励式スイ
ッチング電源装置を示す回路図である。
【図3】請求項2記載の発明の実施例に係る自励式スイ
ッチング電源装置を示す回路図である。
【図4】請求項3記載の発明の実施例に係る自励式スイ
ッチング電源装置を示す回路図である。
【符号の説明】
11 第2のトランス 11a 第2のトランスの1次巻線 11b 第2のトランスの2次巻線 12 第1のダイオード 13、30、33 コンデンサ 14 第2のダイオード 15 スイッチ 17、29 抵抗 18、28 トランジスタ 20 直流電源 21 第1のトランス 21a 第1のトランスの1次巻線 21b 第1のトランスの2次巻線 21c 第1のトランスの補助巻線 22 主スイッチ素子 23 整流平滑回路 24 負荷 25 基準電圧源 26 コンパレータ 31 制御回路 31a 制御信号入力端子 32 ダイオード

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のトランスの1次巻線と、前記第1
    のトランスの1次巻線に直列に接続された主スイッチ素
    子と、前記第1のトランスの1次巻線に電磁的に結合し
    ている2次巻線と、前記第1のトランスの2次巻線に接
    続された整流平滑回路と、前記整流平滑回路によって作
    り出される直流電圧の供給を受ける負荷と、前記直流電
    圧を一定に保つために前記主スイッチ素子のオン期間を
    変えることができる制御信号入力端子を有する制御回路
    からなるスイッチング電源装置において、前記第1のト
    ランスの1次巻線に電磁的に結合した補助巻線を設け、
    前記補助巻線の両端に第1のダイオードとコンデンサか
    らなる直列回路を接続し、前記第1のダイオードに1次
    巻線と2次巻線からなる第2のトランスの1次巻線を直
    列に挿入し、前記第2のトランスの2次巻線両端にスイ
    ッチを接続し、前記コンデンサの前記第1のダイオード
    側端子と前記制御回路の制御信号入力端子の間に第2の
    ダイオードを接続したことを特徴とするスイッチング電
    源装置。
  2. 【請求項2】 前記コンデンサと前記第2のダイオード
    の間に反転回路を挿入した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。
  3. 【請求項3】 前記スイッチを取り除き、前記第2のト
    ランスの2次巻線を前記負荷に直列に挿入したことを特
    徴とする請求項2記載のスイッチング電源装置。
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