JP5972127B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング電源に関する。

従来、共振回路を有するスイッチング電源が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

［スイッチング電源１００の構成］
図９は、従来例に係るスイッチング電源１００の回路図である。スイッチング電源１００は、トランスＴと、トランスＴの１次巻線Ｗ１に接続された１次側回路と、トランスＴの２次巻線Ｗ２、Ｗ３に接続された２次側回路と、を備える。

まず、１次側回路について説明する。１次側回路は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２と、制御回路１１０と、キャパシタＣ１と、インダクタＬと、フォトトランジスタＰＣ２と、を備える。

スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２はハーフブリッジ回路を形成しており、スイッチ素子Ｑ１のドレインには、入力端子ＩＮが接続される。スイッチ素子Ｑ２のソースには、基準電位源に接続された入力端子ＧＮＤが接続される。スイッチ素子Ｑ１のソースと、スイッチ素子Ｑ２のドレインとには、キャパシタＣ１およびインダクタＬを介して、１次巻線Ｗ１の一端が接続される。キャパシタＣ１とインダクタＬと１次巻線Ｗ１とは、ＬＬＣ共振回路を形成する。１次巻線Ｗ１の他端には、入力端子ＧＮＤが接続される。

スイッチ素子Ｑ１のゲートと、スイッチ素子Ｑ２のゲートと、には制御回路１１０が接続される。この制御回路１１０には、入力端子ＧＮＤが接続されるとともに、第１の端子Ｐ１においてフォトトランジスタＰＣ２のエミッタが接続される。フォトトランジスタＰＣ２のコレクタには、電圧源Ｖ１が接続される。

次に、２次側回路について説明する。２次側回路は、ダイオードＤ１、Ｄ２と、キャパシタＣ２、Ｃ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、基準電圧源Ｖｒｅｆと、誤差増幅器ＡＭＰと、フォトダイオードＰＣ１と、を備える。

ダイオードＤ１のアノードには、２次巻線Ｗ２の一端が接続され、ダイオードＤ２のアノードには、２次巻線Ｗ３の他端が接続される。ダイオードＤ１のカソードと、ダイオードＤ２のカソードとには、出力端子ＯＵＴ１が接続される。２次巻線Ｗ２の他端と、２次巻線Ｗ３の一端とには、出力端子ＯＵＴ２が接続される。出力端子ＯＵＴ１と出力端子ＯＵＴ２とは、キャパシタＣ２を介して接続されるとともに、抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して接続される。

抵抗Ｒ３の一端には、出力端子ＯＵＴ１が接続され、抵抗Ｒ３の他端には、抵抗Ｒ４の一端が接続され、抵抗Ｒ４の他端には、出力端子ＯＵＴ２が接続される。抵抗Ｒ３の他端と、抵抗Ｒ４の一端とには、誤差増幅器ＡＭＰの反転入力端子が接続されるとともに、キャパシタＣ３および抵抗Ｒ２を介して誤差増幅器ＡＭＰの出力端子が接続される。誤差増幅器ＡＭＰの非反転入力端子には、基準電圧源Ｖｒｅｆの正極が接続され、基準電圧源Ｖｒｅｆの負極には、出力端子ＯＵＴ２が接続される。

誤差増幅器ＡＭＰの出力端子には、フォトダイオードＰＣ１のカソードが接続され、フォトダイオードＰＣ１のアノードには、抵抗Ｒ１を介して出力端子ＯＵＴ１が接続される。このフォトダイオードＰＣ１は、フォトトランジスタＰＣ２と対に設けられており、フォトダイオードＰＣ１およびフォトトランジスタＰＣ２は、フォトカプラを構成する。

［スイッチング電源１００の動作］
以上の構成を備えるスイッチング電源１００は、第１の端子Ｐ１の電圧に応じて制御回路１１０によりスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御して、入力端子ＩＮ、ＧＮＤから入力された入力電圧を所定の電圧に変換して、出力電圧として出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力する。

第１の端子Ｐ１の電圧は、出力電圧に応じて変化する。具体的には、出力電圧の電圧値と、基準電圧源Ｖｒｅｆの電源電圧により定まる出力電圧の目標値と、の誤差である誤差電圧を誤差増幅器ＡＭＰにより検出し、検出結果に応じた光量の光をフォトダイオードＰＣ１からフォトトランジスタＰＣ２に出射する。フォトトランジスタＰＣ２は、フォトダイオードＰＣ１から受光した光量に応じた電流を、電圧源Ｖ１から第１の端子Ｐ１に向かって流す。これによれば、誤差電圧に応じて、第１の端子Ｐ１の電圧が変化することになる。

ところで、上述のようなスイッチング電源において、軽負荷時や無負荷時にスイッチ素子を間欠発振させる技術が提案されている。スイッチ素子を間欠発振させると、スイッチング動作が一時的に休止する。このため、単位時間当たりのスイッチング回数を減少させて、単位時間当たりのスイッチング損失を低減することができるので、軽負荷時や無負荷時における電力変換効率を向上させることができる。

例えば、図９に示した従来例に係るスイッチング電源１００において、間欠発振制御を開始する場合について以下に説明する。

負荷が軽くなると、ダイオードＤ１の寄生容量と、ダイオードＤ２の寄生容量と、により、スイッチング電源１００の発振周波数ｆｓｗが上昇する。そして、発振周波数ｆｓｗが、予め定められた発振周波数ｆｓｗの上限である最大発振周波数ｆｍａｘまで上昇しても、さらに負荷が軽くなると、発振周波数ｆｓｗは上昇できないため、図１２に示すように出力電圧Ｖｏが上昇する。そして、出力電圧Ｖｏが上昇すると、図１３に示すように誤差電圧に応じて第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１も上昇して制御回路１１０内に予め設定した閾値電圧Ｖｂｓｔ以上になる。第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１が閾値電圧Ｖｂｓｔ以上になると、制御回路１１０は、間欠発振制御を開始して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の発振を一時的に休止させる。なお、図１１は、軽負荷時における出力電圧Ｖｏの変化を示す図であり、縦軸は、出力電圧Ｖｏを示し、横軸は、時刻を示す。図１２は、出力電圧Ｖｏと発振周波数ｆｓｗとの関係を示す図である。図１２において、縦軸は、出力電圧Ｖｏを示し、横軸は、スイッチング電源１００の発振周波数ｆｓｗを示す。図１３は、軽負荷時におけるスイッチング電源１００の第１の端子Ｐ１の電圧の変化を示す図であり、縦軸は、第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１を示し、横軸は、時刻を示す。

図１２において、出力電圧ＶｏがＶ１であるときの発振周波数ｆｓｗをｆ１、出力電圧ＶｏがＶ２であるときの発振周波数ｆｓｗをｆ２とする。すると、発振周波数ｆｓｗが最大発振周波数ｆｍａｘになってから、出力電圧Ｖｏに応じた第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１が上述の閾値電圧Ｖｂｓｔ以上になるまでの負荷電流は、出力電圧ＶｏがＶ１である場合でもＶ２である場合でも、等しい。このため、発振周波数ｆｓｗが最大発振周波数ｆｍａｘになってから、間欠発振制御を開始するまでの負荷電流は、出力電圧ＶｏがＶ１である場合でもＶ２である場合でも、等しくなる。

しかしながら、負荷が軽くなり始めてから、発振周波数ｆｓｗが最大発振周波数ｆｍａｘになるまでの負荷電流は、Δ１およびΔ２で示したように、出力電圧ＶｏがＶ１である場合とＶ２である場合とで、異なる。

このため、上述のように、間欠発振制御を開始するタイミングは、出力電圧Ｖｏの電圧値によって、異なってしまう。

また、スイッチング電源の発振周波数と出力電圧Ｖｏとの間には、相関関係があると同様に、スイッチング電源の発振周波数と入力電圧との間にも、相関関係がある。そのため、間欠発振制御を開始するタイミングは、入力電圧の電圧値によっても、異なってしまう。

そこで、このような課題を解決するために、図１０で示すようなスイッチング電源１００Ａにおいて、軽負荷時や無負荷時にスイッチ素子を間欠発振させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このスイッチング電源１００Ａは出力電圧を検出し、絶縁回路１３０を介して、間欠発振信号発生部１２０に信号が出力される。スイッチング電源１００Ａの出力電圧により駆動される負荷が軽負荷状態や無負荷状態になると、間欠発振信号発生部１２０から間欠発振信号が制御回路１１０Ａに出力され、間欠発振制御を開始する。

特開２００８−１０９７６６号公報

ＮＣＰ１３９７Ａ、［online］、［平成２４年８月６日検索］、インターネット<URL: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP1397JP.rev4.pdf>

しかしながら、図１０に図示するスイッチング電源１００Ａは絶縁回路１３０を設ける必要があり、しかも絶縁回路１３０は構成が複雑であるため、その結果、スイッチング電源１００Ａ全体の回路構成が複雑になる課題を有することとなる。

上述の課題を鑑み、本発明は、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１） 本発明は、共振回路（例えば、図１のキャパシタＣ１とインダクタＬと１次巻線Ｗ１とで形成されるＬＬＣ共振回路に相当）およびスイッチ素子（例えば、図１のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に相当）を有するスイッチング電源（例えば、図１のスイッチング電源１に相当）であって、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段（例えば、図１の入力電圧検出部２０に相当）と、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段（例えば、図１の制御回路１０に相当）と、を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段により間欠発振制御を開始する時点の電圧を検出し、この電圧に応じて、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定する補正手段（例えば、図１の補正部１１に相当）と、第１の端子（例えば、図１の第１の端子Ｐ１に相当）と、を有し、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、前記第１の端子の電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源に、電圧検出手段および制御手段を設けた。そして、電圧検出手段により、入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出した。また、制御手段に、補正手段および第１の端子を設け、補正手段により、電圧検出手段により間欠発振制御を開始する時点の電圧を検出し、この電圧に応じて、間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することとした。そして、制御手段により、補正手段により設定した間欠発振制御を開始する時点における周波数と、第１の端子の電圧と、に基づいてスイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することとした。

これによれば、補正手段は、出力電圧または出力電圧に応じた電圧に応じて、間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することになる。したがって、出力電圧の電圧値が異なっていても、この出力電圧に応じて間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定して、負荷が軽くなり始めてから、スイッチング電源の発振周波数が間欠発振制御を開始する時点における周波数になるまでの負荷電流を等しくすることができる。よって、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制できる。

（２） 本発明は、（１）のスイッチング電源について、前記スイッチング電源の発振周波数の上限である最大発振周波数を、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数とすることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）のスイッチング電源において、出力電圧の電圧値が異なっていても、この出力電圧に応じて最大発振周波数を設定して、負荷が軽くなり始めてから、スイッチング電源の発振周波数が最大発振周波数になるまでの負荷電流を等しくすることができる。よって、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制できる。

（３） 本発明は、（１）または（２）のスイッチング電源について、前記制御手段は、第２の端子（例えば、図４の第２の端子Ｐ２に相当）を備え、前記補正手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて、前記第２の端子に接続された抵抗（例えば、図４の可変抵抗Ｒ０に相当）の抵抗値または当該抵抗に流れる電流値を制御し、当該抵抗値または当該電流値に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）または（２）のスイッチング電源において、制御手段に第２の端子を設け、補正手段により、電圧検出手段により検出された電圧に応じて、第２の端子に接続された抵抗の抵抗値またはこの抵抗に流れる電流値を制御し、抵抗値または電流値に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することとした。このため、補正手段により抵抗値または電流値を制御して、その結果、出力電圧または出力電圧に応じた電圧に応じて間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（４） 本発明は、（１）または（２）のスイッチング電源について、前記補正手段は、前記電圧検出手段により検出される電圧と、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、の関係を示す情報（例えば、後述のテーブルに相当）を予め保持しており、前記情報を用いて、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）または（２）のスイッチング電源において、補正手段は、電圧検出手段により検出される電圧と、間欠発振制御を開始する時点における周波数と、の関係を示す情報を予め保持しているものとした。そして、この補正手段により、上述の情報を用いて、電圧検出手段により検出された電圧に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することとした。このため、出力電圧または出力電圧に応じた電圧に応じて間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することができる。したがって、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（５） 本発明は、（１）〜（４）のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の１次側に設けられ、前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段（例えば、図１のフォトダイオードＰＣ１およびフォトトランジスタＰＣ２に相当）を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）〜（４）のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の１次側に設け、出力電圧または出力電圧に応じた電圧をスイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を設けた。このため、制御手段がスイッチング電源の１次側にある場合であっても、出力電圧または出力電圧に応じた電圧を制御手段に伝達することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（６） 本発明は、（１）〜（４）のいずれかのスイッチング電源について、前記制御手段は、前記スイッチング電源の２次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段（例えば、図７の絶縁回路４１に相当）を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）〜（４）のいずれかのスイッチング電源において、制御手段をスイッチング電源の２次側に設け、この制御手段により、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を介して、スイッチ素子に伝達することとした。このため、制御手段がスイッチング電源の２次側にある場合であっても、スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御手段により制御することができ、上述した効果と同様の効果を奏することができる。

（７） 本発明は、（１）〜（６）のいずれかのスイッチング電源について、前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路（例えば、図６の力率改善回路３０に相当）を備えることを特徴とするスイッチング電源を提案している。

この発明によれば、（１）〜（６）のいずれかのスイッチング電源において、スイッチング電源の入力部に力率改善回路を設けた。このため、力率改善回路に電力が供給されている期間では、力率改善回路により、スイッチング電源の電源特性の劣化を抑制できる。

本発明によれば、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 前記スイッチング電源の出力電圧と発振周波数との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源の回路図である。 従来例に係るスイッチング電源の回路図である。 図９とは異なる従来例に係るスイッチング電源の回路図である。 軽負荷時における前記スイッチング電源の出力電圧の変化を示す図である。 前記スイッチング電源の出力電圧と発振周波数との関係を示す図である。 軽負荷時における前記スイッチング電源の第１の端子の電圧の変化を示す図である。 図１３とは異なる実施例に係る軽負荷時における前記スイッチング電源の第１の端子の電圧の変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
［スイッチング電源１の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１の回路図である。スイッチング電源１は、図９に示した従来例に係るスイッチング電源１００とは、入力電圧検出部２０を備える点と、制御回路１１０の代わりに制御回路１０を備える点と、が異なる。なお、スイッチング電源１において、スイッチング電源１００と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０は、第１の端子Ｐ１、第２の端子Ｐ２、および補正部１１を備える。第２の端子Ｐ２には、可変抵抗Ｒ０を介して、入力端子ＧＮＤが接続される。また、入力電圧検出部２０は可変抵抗Ｒ０に接続し、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて抵抗値を設定できるようにしてある。

［スイッチング電源１の動作］
スイッチング電源１において、入力電圧検出部２０は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を可変抵抗Ｒ０に送る。

ここで、入力電圧に応じた電圧とは、入力電圧の変化に追随して変化する電圧のことであり、例えば、抵抗を用いて入力電圧を抵抗分圧したものや、増幅回路を用いて入力電圧を増幅したもののことである。

また、制御回路１０は、補正部１１により、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて可変抵抗Ｒ０の抵抗値を設定し、設定した抵抗値に応じて、スイッチング電源１の発振周波数の上限である最大発振周波数を設定する。具体的には、補正部１１が、入力電圧検出部２０により検出される電圧と、最大発振周波数と、を参照して、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じた最大発振周波数の値を求め、求めた値に最大発振周波数を設定する。

なお、入力電圧検出部２０により検出される電圧ごとに、発振周波数と、最大発振周波数と、の差分が等しくなるようになっている。例えば、図２に示すように、出力電圧ＶｏがＶ１であるときの発振周波数ｆ１と、このときの最大発振周波数ｆｍａｘ１と、の差分をΔ０とする。すると、出力電圧ＶｏがＶ２であるときの発振周波数ｆ２と、このときの最大発振周波数ｆｍａｘ２と、の差分も、Δ０となる。

また、制御回路１０は、補正部１１により設定された最大発振周波数と、第１の端子Ｐ１の電圧と、に基づいてスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１によれば、以下の効果を奏することができる。

スイッチング電源１は、入力電圧に応じた電圧に応じて、最大発振周波数を設定する。このため、入力電圧が異なっていても、負荷が軽くなり始めてから、スイッチング電源１の発振周波数ｆｓｗが最大発振周波数になるまでの負荷電流を等しくすることができる。したがって、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制できる。

＜第２実施形態＞
［スイッチング電源１Ａの構成］
図３は、本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａの回路図である。スイッチング電源１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１とは、制御回路１０の代わりに制御回路１０Ａを備える点と、入力電圧検出部２０が可変抵抗Ｒ０の代わりに制御回路１０Ａに接続される点と、が異なる。なお、スイッチング電源１Ａにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０Ａは、第１の端子Ｐ１および補正部１１Ａを備える。

［スイッチング電源１Ａの動作］
スイッチング電源１において、入力電圧検出部２０は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出し、検出結果に応じた信号を制御回路１０に送る。

制御回路１０Ａは、補正部１１Ａにより、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて最大発振周波数を設定する。

具体的には、補正部１１Ａが、入力電圧検出部２０により検出される電圧と、最大発振周波数と、の関係を示すテーブルを予め記憶している。そして、このテーブルを参照して、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じた最大発振周波数を求め、求めた値に最大発振周波数を設定する。

なお、補正部１１Ａが記憶している上述の２種類のテーブルに定められている情報は、入力電圧検出部２０により検出される電圧ごとに、発振周波数と、最大発振周波数と、の差分が等しくなるようになっている。例えば、図２に示すように、出力電圧ＶｏがＶ１であるときの発振周波数ｆ１と、このときの最大発振周波数ｆｍａｘ１と、の差分をΔ０とする。すると、出力電圧ＶｏがＶ２であるときの発振周波数ｆ２と、このときの最大発振周波数ｆｍａｘ２と、の差分も、Δ０となるように、上述のテーブルには上述の情報が定められている。

また、制御回路１０Ａは、補正部１１Ａにより設定された最大発振周波数と、第１の端子Ｐ１の電圧と、に基づいてスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ａによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
［スイッチング電源１Ｂの構成］
図４は、本発明の第３実施形態に係るスイッチング電源１Ｂの回路図である。スイッチング電源１Ｂは、図１に示した本発明の第１実施形態に係るスイッチング電源１とは、フォトトランジスタＰＣ２の接続が異なる。そのため、負荷が軽くなり、発振周波数ｆｓｗが上昇できなくなると、図１４に示すように誤差電圧に応じて第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１は下降して制御回路内に予め設定した閾値電圧Ｖｂｓｔ以下になる。第１の端子Ｐ１の電圧ＶＰ１が閾値電圧Ｖｂｓｔ以下になると、制御回路１１０は、間欠発振制御を開始して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の発振を一時的に休止させる。なお、スイッチング電源１Ｂにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

フォトトランジスタＰＣ２のコレクタには、第１の端子Ｐ１が接続され、フォトトランジスタＰＣ２のエミッタには、入力端子ＧＮＤが接続される。

以上のスイッチング電源１Ｂによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
［スイッチング電源１Ｃの構成］
図５は、本発明の第４実施形態に係るスイッチング電源１Ｃの回路図である。スイッチング電源１Ｃは、図３に示した本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａとは、フォトトランジスタＰＣ２の接続が異なる。なお、スイッチング電源１Ｃにおいて、スイッチング電源１Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

フォトトランジスタＰＣ２のコレクタには、第１の端子Ｐ１が接続され、フォトトランジスタＰＣ２のエミッタには、入力端子ＧＮＤが接続される。

以上のスイッチング電源１Ｃによれば、スイッチング電源１Ａが奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
［スイッチング電源１Ｄの構成］
図６は、本発明の第５実施形態に係るスイッチング電源１Ｄの回路図である。スイッチング電源１Ｄは、図３に示した本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａとは、入力部に力率改善回路３０を設けられている点が異なる。なお、スイッチング電源１Ｄにおいて、スイッチング電源１Ａと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

［スイッチング電源１Ｄの動作］
力率改善回路３０は、昇圧コンバータを構成し、スイッチング電源１Ｄの入力電圧が予め定められた閾値より高い場合に動作する。このため、入力電圧が閾値より高い場合には、力率改善回路３０が入力電圧を昇圧して、入力電圧範囲を狭くする。一方、入力電圧が閾値以下である場合（例えば、停電時など）には、力率改善回路３０は動作しない。

以上のスイッチング電源１Ｄによれば、スイッチング電源１Ａが奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。

スイッチング電源１Ｄは、入力電圧が閾値より高い場合に、力率改善回路３０により入力電圧範囲を狭くして、スイッチング電源１Ｄの電源特性の劣化を抑制できる。

＜第６実施形態＞
［スイッチング電源１Ｅの構成］
図７は、本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源１Ｅの回路図である。スイッチング電源１Ｅは、図３に示した本発明の第２実施形態に係るスイッチング電源１Ａとは、制御回路１０Ａ、フォトトランジスタＰＣ２、フォトダイオードＰＣ１、および抵抗Ｒ１の代わりに、制御回路１０Ｂおよび絶縁回路４１、４２を備える点が異なる。なお、スイッチング電源１Ｅにおいて、スイッチング電源１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０Ｂは、第１の端子Ｐ１および補正部１１Ｂを備え、スイッチング電源１Ｅの２次側に設けられている。具体的には、制御回路１０Ｂは、第１の端子Ｐ１において、誤差増幅器ＡＭＰの出力端子に直接接続されている。また、制御回路１０Ｂは、絶縁回路４１を介して、スイッチ素子Ｑ１のゲートと、スイッチ素子Ｑ２のゲートと、に接続されるとともに、絶縁回路４２を介して入力電圧検出部２０に接続される。

［スイッチング電源１Ｅの動作］
制御回路１０Ｂは、補正部１１Ｂにより、入力電圧検出部２０により検出された電圧を絶縁回路４２を介して受信し、制御回路１０Ａと同様に、この電圧に応じて最大発振周波数を設定する。

また、制御回路１０Ｂは、補正部１１Ｂにより設定された最大発振周波数と、第１の端子Ｐ１の電圧と、に応じた制御信号を、絶縁回路４１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に送信して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ｅによれば、スイッチング電源１が奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
［スイッチング電源１Ｆの構成］
図８は、本発明の第７実施形態に係るスイッチング電源１Ｆの回路図である。スイッチング電源１Ｆは、図７に示した本発明の第６実施形態に係るスイッチング電源１Ｅとは、制御回路１０Ｂ、入力電圧検出部２０、および絶縁回路４２の代わりに、制御回路１０Ｃを備える点が異なる。なお、スイッチング電源１Ｆにおいて、スイッチング電源１Ｅと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。

制御回路１０Ｃは、第１の端子Ｐ１および補正部１１Ｃを備え、スイッチング電源１Ｆの２次側に設けられている。具体的には、制御回路１０Ｃは、第１の端子Ｐ１において、誤差増幅器ＡＭＰの出力端子に直接接続されている。また、制御回路１０Ｃは、出力端子ＯＵＴ１に接続されるとともに、絶縁回路４１を介して、スイッチ素子Ｑ１のゲートと、スイッチ素子Ｑ２のゲートと、に接続される。

［スイッチング電源１Ｆの動作］
制御回路１０Ｃは、補正部１１Ｃにより、検出された出力電圧を受信し、この出力電圧に応じて最大発振周波数を設定する。

また、制御回路１０Ｃは、補正部１１Ｃにより設定された最大発振周波数と、第１の端子Ｐ１の電圧と、に応じた制御信号を、絶縁回路４１を介してスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２に送信して、スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２のオン・オフの周波数を制御する。

以上のスイッチング電源１Ｆによれば、スイッチング電源１Ｅが奏することのできる上述の効果と同様の効果を奏することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の各実施形態では、補正部１１，１１Ａによりスイッチング電源の発振周波数の上限である最大発振周波数を設定している。これは、最大発振周波数を、間欠発振制御を開始する時点における周波数とみなして設定している。本発明に係る補正手段は、間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定するものは、全て含まれる。

また、上述の各実施形態では、１次側回路にはハーフブリッジ回路が設けられるものとしたが、これに限らず、例えばフルブリッジ回路が設けられるものであってもよい。

また、上述の各実施形態では、トランスＴはいわゆるセンタタップを有するものとしたが、これに限らない。

また、上述の各実施形態では、１次側回路には共振回路としてＬＬＣ共振回路が設けられるものとしたが、これに限らない。

また、上述の第１実施形態や第３実施形態における入力電圧検出部２０は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出するものとしたが、これに限らず、出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧を検出してもよい。出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧を検出するものとした場合にも、出力電圧の電圧値が異なっていても、この出力電圧に応じて最大発振周波数を設定して、負荷が軽くなり始めてから、スイッチング電源の発振周波数が最大発振周波数になるまでの負荷電流を等しくすることができる。よって、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制できる。

また、上述の第１実施形態では、補正部１１は、入力電圧検出部２０により検出された電圧に応じて、可変抵抗Ｒ０の抵抗値を設定するものとしたが、これに限らず、例えば可変抵抗Ｒ０に流れる電流値を設定するものとしてもよい。この場合には、可変抵抗Ｒ０の代わりに、抵抗値が固定である抵抗と、この抵抗に並列に設けられたスイッチと、を設け、スイッチのオン・オフで抵抗に流れる電流値を設定してもよい。

また、上述の第２実施形態や第４実施形態における入力電圧検出部２０は、入力電圧、または、入力電圧に応じた電圧を検出するものとしたが、これに限らず、出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧を検出してもよい。出力電圧、または、出力電圧に応じた電圧の検出結果に応じて最大発振周波数を設定する場合にも、負荷が軽くなり始めてから、スイッチング電源の発振周波数が最大発振周波数になるまでの負荷電流を等しくすることができる。よって、間欠発振制御を開始するタイミングが変化してしまうのを抑制できる。

また、上述の第５実施形態において、力率改善回路３０を設けた例を説明したが、他の実施形態においても、力率改善回路３０を設けることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１００、１００Ａ；スイッチング電源
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１０、１１０Ａ；制御回路
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ；補正部
２０；入力電圧検出部
３０；力率改善回路
４１、４２、１３０；絶縁回路
ＡＭＰ；誤差増幅器
ＰＣ１；フォトダイオード
ＰＣ２；フォトトランジスタ
Ｐ１；第１の端子
Ｐ２；第２の端子
Ｑ１、Ｑ２；スイッチ素子
Ｒ０；可変抵抗
Ｔ；トランス

Claims (7)

1. 共振回路およびスイッチ素子を有するスイッチング電源であって、
   入力電圧、入力電圧に応じた電圧、出力電圧、または出力電圧に応じた電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記電圧検出手段により間欠発振制御を開始する時点の電圧を検出し、この電圧に応じて、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定する補正手段と、
   前記出力電圧に応じて電圧が変化する第１の端子と、を有し、
   前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、前記第１の端子の電圧と、に基づいて前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御することを特徴とするスイッチング電源。
2. 前記スイッチング電源の発振周波数の上限である最大発振周波数を、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と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。
3. 前記制御手段は、第２の端子を備え、
   前記補正手段は、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じて、前記第２の端子に接続された抵抗の抵抗値または当該抵抗に流れる電流値を制御し、当該抵抗値または当該電流値に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
4. 前記補正手段は、
   前記電圧検出手段により検出される電圧と、前記間欠発振制御を開始する時点における周波数と、の関係を示す情報を予め保持しており、
   前記情報を用いて、前記電圧検出手段により検出された電圧に応じた間欠発振制御を開始する時点における周波数の値を求め、求めた値に前記間欠発振制御を開始する時点における周波数を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング電源。
5. 前記制御手段は、前記スイッチング電源の１次側に設けられ、
   前記出力電圧または出力電圧に応じた電圧を、前記スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスイッチング電源。
6. 前記制御手段は、前記スイッチング電源の２次側に設けられ、前記スイッチ素子のオン・オフの周波数を制御する制御信号を、当該スイッチング電源の２次側から１次側に信号伝達する伝達手段を介して、前記スイッチ素子に伝達することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスイッチング電源。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のスイッチング電源において、
   前記スイッチング電源の入力部に力率改善回路を備えることを特徴とするスイッチング電源。

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