JPH08280172A - スイッチング電源装置のダミー負荷回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 理想的な出力電圧の立上がり特性を得るとと
もに、スイッチング電源装置の損失を減らす。 【構成】 電源投入後、出力電圧Ｖout が安定化するま
での間に、抵抗24およびトランジスタ25を介して負荷電
流ｉＬが流れ込む。これにより、電源投入時いかなる負
荷状態においても負荷電流ｉＬが流れ、理想的な出力電
圧Ｖout の立上がり特性を得ることができる。また、出
力電圧Ｖout が安定化すると、コンデンサ23の充電によ
りトランジスタ25がオフ状態となる。したがって、負荷
電流ｉＬが流れなくなり、定常時における電源装置の損
失は皆無になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に無負荷時や軽負荷
時における出力電圧の立上がり特性改善を目的としたソ
フトスタート回路を備えたスイッチング電源装置のダミ
ー負荷回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のスイッチング電源装置
は、制御回路によりスイッチング素子をスイッチングし
て、トランスの一次巻線に直流入力電圧を断続的に印加
し、このトランスの二次巻線から誘起された電圧を整流
平滑して、所定の直流出力電圧を得るようにしている
が、電源投入時に出力コンデンサの充電電流によりスイ
ッチング素子が破損したり、出力電圧の立上がり波形が
オーバーシュートするなどの不具合を防止するために、
制御回路からの駆動信号のデューティーすなわちパルス
導通幅を制御するソフトスタート回路をトランスの一次
側に備えたものがある。このソフトスタート回路は、電
源投入後、制御回路によるフィードバック制御により出
力電圧が安定化するまでの間、スイッチング素子への駆
動信号のパルス導通幅を少しずつ拡げるように制御回路
を制御して、出力電圧を略直線的に傾斜上昇させるもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
スイッチング電源装置の問題点を、図３の波形図を参照
にして説明する。この図３は、無負荷時と負荷時におけ
る出力電圧Ｖout の立上がり特性を示したものである
が、出力電圧Ｖout が安定化するまでのソフトスタート
領域において、適当な負荷を接続した場合には、略理想
的な特性で出力電圧Ｖout を直線的に立上がらせること
ができるものの、負荷を接続していない場合には、送り
出したエネルギーが出力コンデンサにのみ印加されるた
め、出力コンデンサの充電速度が負荷接続時よりも速く
なり、図３の波形図に示すように、出力電圧Ｖout が段
状に立ち上がったり、あるいはオーバーシュートを起こ
すようになる。特に、定格出力電圧が２Ｖ乃至３．３Ｖ
程度と低い場合、出力電圧Ｖout がこの段状の立上がり
点で定格出力電圧の８０％以上に変動し、許容できない
などの問題点を生じていた。

【０００４】こうした問題点に対処するために、従来
は、出力端子間にダミーの固定抵抗を接続し、電源投入
時に負荷電流を強制的に発生させて、無負荷時あるいは
軽負荷時における出力電圧Ｖout の立上がり特性を改善
する方法がある。しかし、こうした固定抵抗があると、
定常時においても電源装置の損失を招き、効率が低下す
るという欠点があった。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、いか
なる負荷状態においても、理想的な出力電圧の立上がり
特性を得ることができ、しかも、損失の少ないスイッチ
ング電源装置のダミー負荷回路を得ることをその目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明におけるスイッチ
ング電源装置のダミー負荷回路は、上記目的を達成する
ために、制御回路からの駆動信号によりスイッチング素
子をスイッチングして、トランスの一次巻線に直流入力
電圧を断続的に印加し、このトランスの二次巻線から誘
起された電圧を整流平滑して所定の直流出力電圧を得る
とともに、電源投入時に前記制御回路からの駆動信号の
デューティーを制御するソフトスタート回路を備えたス
イッチング電源装置において、ダイオードおよびコンデ
ンサからなる直列回路と、抵抗およびトランジスタから
なる直列回路とを出力端子間に各々接続し、前記トラン
ジスタのベースに前記ダイオードと前記コンデンサとの
接続点を接続して構成されるものである。

【０００７】

【作用】上記構成により、ダミー負荷回路は、電源投入
後出力電圧が安定化するまでの間に、抵抗およびトラン
ジスタを介して負荷電流を流すようにするため、いかな
る負荷状態においても負荷電流が流れて、理想的な出力
電圧の立上がり特性が得られる。しかも、出力電圧が安
定化すると、コンデンサの充電によりトランジスタがオ
フ状態となって負荷電流が流れなくなるため、ダミー負
荷回路を設けたにも拘らず、定常時における電源装置の
損失は皆無になる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面である図１および図２に基づ
き、本発明の一実施例を詳述する。先ず、本実施例にお
けるスイッチング電源装置の回路構成を図１に示す。同
図において、１は一次側と二次側とを絶縁するトラン
ス、２はトランス１の一次巻線に接続されるＭＯＳ型Ｆ
ＥＴからなるスイッチング素子であり、制御回路に相当
する制御用ＩＣ３からの駆動信号により、スイッチング
素子２をスイッチングすることにより、入力端子＋Ｖ
ｉ，−Ｖｉ間の直流入力電圧Ｖinをトランス１の一次巻
線に断続的に印加するようにしている。また４は、例え
ば、整流用のダイオードや、平滑用の出力コンデンサな
どから構成される整流平滑回路であり、これは、トラン
ス１の二次巻線に誘起された電圧を整流平滑して、負荷
（図示せず）を接続する出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に、
所定の直流出力電圧Ｖout を出力するものである。この
出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間には、帰還回路を構成する出
力電圧検出回路５が接続され、出力電圧Ｖout の電圧検
出信号が前記制御用ＩＣ３にフィードバックされるよう
になっている。

【０００９】11は、トランス１の一次側に設けられるソ
フトスタート回路である。このソフトスタート回路11
は、入力電圧Ｖinにより電源投入の有無を監視して、電
源投入時に制御用ＩＣ３からの駆動信号のパルス導通幅
が徐々に拡がるように、デューティーを制御するもので
ある。図１では、ソフトスタート回路11を制御用ＩＣと
別体に設けているが、制御用ＩＣ３に内蔵されるソフト
スタート機能を、そのままソフトスタート回路11として
用いてもよい。また、21は整流平滑回路４の後段に位置
して、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に設けられたダミー負
荷回路である。このダミー負荷回路21は、一方の出力端
子＋Ｖｏにダイオード22のカソードを接続し、このダイ
オード23のアノードをコンデンサ23の一端に接続すると
ともに、前記一方の出力端子＋Ｖｏに抵抗24の一端を接
続し、この抵抗24の他端にＰＮＰ型トランジスタ25のエ
ミッタを接続する。そして、トランジスタ25のベースを
ダイオード22とコンデンサ23との接続点に接続し、コン
デンサ23の他端およびトランジスタ25のコレクタを他方
の出力端子−Ｖｏに接続して得られたものである。すな
わち、ダイオード22およびコンデンサ23からなる第１の
直列回路と、抵抗24およびＰＮＰ型トランジスタ25から
なる第２の直列回路とを出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に各
々接続し、トランジスタ25のベースにダイオード22とコ
ンデンサ23との接続点を接続してダミー負荷回路21を構
成する。

【００１０】次に、上記構成につき、その作用を図２の
波形図をも参照して説明する。先ず、電源を投入する
と、出力電圧Ｖout が最小の状態になるようなパルス導
通幅の駆動信号が制御用ＩＣ３からスイッチング素子２
に供給されるように、ソフトスタート回路11から制御用
ＩＣ３に制御信号を出力する。これにより、スイッチン
グ素子２はスイッチング動作を開始し、トランス１の一
次巻線に入力電圧Ｖinが断続的に印加される。

【００１１】トランス１の二次巻線に誘起された電圧
は、整流平滑回路４を介して出力電圧Ｖout として出力
端子＋Ｖｏ，−Ｖｏに出力されるが、電源投入直後の出
力電圧Ｖout は低いので、ダミー負荷回路21のトランジ
スタ25がオンし、抵抗24およびトランジスタ25のエミッ
タ・コレクタ間を介して負荷電流ｉＬが流れ込む。この
とき、図２の無負荷時における波形図からも明らかなよ
うに、出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に負荷を接続していな
い場合でも、ダミー負荷回路21に発生する負荷電流ｉＬ
により、出力電圧Ｖout の段状の立ち上がり点Ａは、低
い電圧レベルの変動に制限される。

【００１２】その後、ソフトスタート回路11からの制御
信号に基づき、制御用ＩＣ３からスイッチング素子２へ
の駆動信号のパルス導通幅が徐々に拡がり、これに伴っ
て出力電圧Ｖout も上昇する。また、ダミー負荷回路21
は、トランジスタ25のベース電流によってコンデンサ23
が充電されるため、このコンデンサ23の両端間電圧が上
昇するのに伴って、負荷24に流れ込む負荷電流ｉＬが減
少する。そして、最終的にトランジスタ25のエミッタ・
コレクタ間がオフ状態になると、負荷電流ｉＬの流れ込
みは遮断され、以後、ダミー負荷回路21による電源装置
の損失は皆無となる。この時点では、制御用ＩＣ３もソ
フトスタート回路11からの制御信号に代わり、出力電圧
検出回路５からの検出信号に基づくフィードバック制御
を行なうため、出力電圧Ｖout は図２のＢ点に示すよう
な安定化した定常状態に切換わる。

【００１３】一方、電源装置への電源供給が遮断され、
出力電圧Ｖout がダウンすると、それまでコンデンサ23
に蓄えられていた電荷は、ダイオード22を介して出力端
子＋Ｖｏ側に素早く送り出される。これにより、ダミー
負荷回路21のコンデンサ23を放電して、次の電源投入時
を待機するようになっている。

【００１４】以上のように、上記実施例のダミー負荷回
路21は、電源投入後、出力電圧Ｖｏが安定化するまでの
間に、抵抗24およびトランジスタ25を介して負荷電流ｉ
Ｌを流すようにしているため、いかなる負荷状態におい
ても負荷電流ｉＬが流れて、理想的な出力電圧Ｖout の
立上がり特性を得ることができる。しかも、出力電圧Ｖ
out が安定化すると、コンデンサ23の充電によりトラン
ジスタ25がオフ状態となって負荷電流ｉＬが流れなくな
るため、ダミー負荷回路21を設けたにも拘らず、定常時
における電源装置の損失は皆無になる。さらに、このダ
ミー負荷回路21は、ダイオード22およびコンデンサ23か
らなる第１の直列回路と、抵抗24およびトランジスタ25
からなる第２の直列回路とを出力端子＋Ｖｏ，−Ｖｏ間
に接続するだけで得られるため、極めて簡単な構成であ
りながら、従来例における諸問題を一掃することができ
る。

【００１５】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可
能である。例えば、上記実施例では、フォワード型のコ
ンバータを例にして説明を行なったが、フライバック型
などの他のタイプのコンバータにも、本発明を適用する
ことができる。また、スイッチング素子は、ＭＯＳ型Ｆ
ＥＴに代わりトランジスタを用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明におけるスイッチング電源装置の
ダミー負荷回路は、制御回路からの駆動信号によりスイ
ッチング素子をスイッチングして、トランスの一次巻線
に直流入力電圧を断続的に印加し、このトランスの二次
巻線から誘起された電圧を整流平滑して所定の直流出力
電圧を得るとともに、電源投入時に前記制御回路からの
駆動信号のデューティーを制御するソフトスタート回路
を備えたスイッチング電源装置において、ダイオードお
よびコンデンサからなる直列回路と、抵抗およびトラン
ジスタからなる直列回路とを出力端子間に各々接続し、
前記トランジスタのベースに前記ダイオードと前記コン
デンサとの接続点を接続して構成されるものであり、簡
単な構成でありながら、いかなる負荷状態においても、
理想的な出力電圧の立上がり特性を得ることができ、し
かも、損失の少ないスイッチング電源装置のダミー負荷
回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すスイッチング電源装置
の回路図である。

【図２】同上無負荷時における電源投入時の出力電圧の
波形図である。

【図３】従来の無負荷時および負荷接続時における電源
投入時の出力電圧の波形図である。

【符号の説明】

１ トランス ２ スイッチング素子 ３ 制御用ＩＣ（制御回路） 11 ソフトスタート回路 21 ダミー負荷回路 22 ダイオード 23 コンデンサ 24 抵抗 25 トランジスタ ＋Ｖｏ，−Ｖｏ 出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御回路からの駆動信号によりスイッチ
   ング素子をスイッチングして、トランスの一次巻線に直
   流入力電圧を断続的に印加し、このトランスの二次巻線
   から誘起された電圧を整流平滑して所定の直流出力電圧
   を得るとともに、電源投入時に前記制御回路からの駆動
   信号のデューティーを制御するソフトスタート回路を備
   えたスイッチング電源装置において、ダイオードおよび
   コンデンサからなる直列回路と、抵抗およびトランジス
   タからなる直列回路とを出力端子間に各々接続し、前記
   トランジスタのベースに前記ダイオードと前記コンデン
   サとの接続点を接続して構成されることを特徴とするス
   イッチング電源装置のダミー負荷回路。