JPH09201049A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH09201049A
JPH09201049A JP8257474A JP25747496A JPH09201049A JP H09201049 A JPH09201049 A JP H09201049A JP 8257474 A JP8257474 A JP 8257474A JP 25747496 A JP25747496 A JP 25747496A JP H09201049 A JPH09201049 A JP H09201049A
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清一 高橋
Koji Nishi
晃司 西
Yasuo Ohashi
靖生 大橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路電流が小さくなっても、ノイズの悪影響
を受けないスイッチング電源装置を提供する。 【解決手段】 抵抗体３２で形成した重畳回路２をトラ
ンス６の一次コイル３に並列接続し、スイッチ素子７の
オン期間に、重畳電流ｉ1 を電流センス回路９に加え
る。スイッチオン期間に、電流センス回路９は一次コイ
ル３に流れる電流ｉを検出し、その検出電流に基づいて
スイッチ制御回路１９は出力電圧Ｖout を安定化すべく
スイッチ素子７のオン・オフを制御する。回路が軽負荷
や高入力電圧の状態となり電流ｉが小さくなるとノイズ
の悪影響が大きくなるが、電流センス回路９の検出電流
は電流ｉに重畳回路２の重畳電流ｉ1 が重畳されて大き
くなっているので、電流ｉが小さくなってもノイズの悪
影響を受けずに出力電圧の安定化を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主にＤＣ−ＤＣコン
バータとして用いられるスイッチング電源装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図２０にはフライバックコンバータタイ
プのスイッチング電源装置の主要回路構成例が示されて
おり、一次コイル３と二次コイル４と三次コイル５を有
するトランス６と、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で
形成されたスイッチ素子７と、抵抗体８から成る電流セ
ンス回路９と、交流の入力電源１０と、ダイオードブリ
ッジ回路１１と、平滑コンデンサ１２と、起動抵抗体１
３と、ＩＣ入力コンデンサ１４と、ダイオード１５と、
ＯＳＣ（オシレータ）１６とＲＳフリップフロップ回路
１７とコンパレータ１８を有しＩＣ化されているスイッ
チ制御回路１９と、ダイオード２０と、コンデンサ２１
と、分圧抵抗体２２，２３とエラーアンプ２４とフォト
カプラ２５と基準電源２６を有する出力電圧検出回路２
７とを有して構成されている。
【０００３】上記図２０に示す回路の回路動作を図２１
のタイムチャートに基づいて簡単に説明する。スイッチ
制御回路１９のＯＳＣ１６は図２１の（ｄ）に示す一定
周期のパルス信号をＲＳフリップフロップ回路１７のセ
ット入力端子（Ｓ）側に加えており、ＲＳフリップフロ
ップ回路１７は、セット入力端子（Ｓ）側にＯＳＣ１６
のパルス信号のオン出力（セットパルス）が加えられる
と同時に、出力端子（Ｑ）側から図２１の（ｆ）に示す
パルス信号（ゲートパルス信号）のオン出力をスイッチ
素子７のゲートＧに加え、スイッチ素子７はそのゲート
パルス信号のオン出力を受けてスイッチオンする。スイ
ッチ素子７がスイッチオンすると、入力電源１０と平滑
コンデンサ１２の充電電圧に基づいた電流ｉがトランス
６の一次コイル３と電流センス回路９（抵抗体８）を通
る経路で流れ、一次コイル３には電流ｉの通電による電
磁エネルギーが蓄積され、また、電流センス回路９は電
流ｉを電圧に変換し図２１の（ｃ）に示す検出電圧Ｖcs
としてコンパレータ１８の非反転入力端子側に出力す
る。
【０００４】このスイッチオン期間、トランス６の出力
側ではコンデンサ２１の両端電圧が図２１の（ａ）に示
す出力電圧Ｖout として出力されると共に、この出力電
圧Ｖout は出力電圧検出回路２７の分圧抵抗体２２，２
３により分圧検出されエラーアンプ２４の反転入力端子
側に加えられる。エラーアンプ２４の非反転入力端子側
には予め定められた基準電源２６の基準電圧が加えられ
ており、エラーアンプ２４は前記出力電圧Ｖout の検出
電圧と基準電源２６の基準電圧との差に基づいて図２１
の（ｂ）に示す電圧Ｖe をフォトカプラ２５を介し図２
１の（ｃ）に示す出力電圧検出回路２７の検出電圧Ｖf
として前記コンパレータ１８の反転入力端子側に加え
る。
【０００５】コンパレータ１８は、前記電流センス回路
９の検出電圧Ｖcsが前記出力電圧検出回路２７の検出電
圧Ｖf に達すると、図２１の（ｅ）に示すパルス信号の
オン出力（リセットパルス）をＲＳフリップフロップ回
路１７のリセット入力端子（Ｒ）側に加える。ＲＳフリ
ップフロップ回路１７は、前記リセットパルスを受ける
と同時に、図２１の（ｆ）に示すようにスイッチ素子７
へのゲートパルス信号のオン出力を停止し、スイッチ素
子７をスイッチオフさせる。
【０００６】スイッチ素子７がスイッチオフすると、ト
ランス６に蓄えられたエネルギーの電流が二次コイル４
とダイオード２０を通るループで出力電圧Ｖout として
供給され、同時に、スイッチオン期間に三次コイル５に
蓄積されたエネルギーの電流がダイオード１５を通って
ＩＣ入力コンデンサ１４に充電され、次のスイッチ素子
７のスイッチオンに備える。
【０００７】例えば、出力電圧Ｖout が、図２１の
（ａ）に示すように、設定の電圧値Ｖaよりも上昇し電
圧値Ｖb となったときには、図２１の（ｂ）に示すよう
に、出力電圧検出回路２７のエラーアンプ２４の出力電
圧Ｖe が低くなり、図２１の（ｃ）に示すように、出力
電圧検出回路２７の検出電圧Ｖf が低くなり、電流セン
ス回路９の検出電圧Ｖcsが前記検出電圧Ｖf に達するま
での時間が短くなる。つまり、ＲＳフリップフロップ回
路１７がスイッチ素子７へオン出力を開始してからコン
パレータ１８のリセットパルスを受けるまでの時間（ス
イッチ素子７のスイッチオン期間）が短くなり、一次コ
イル３に蓄積される電磁エネルギーが少なくなり、出力
電圧Ｖout は設定電圧値Ｖa に対する上昇分が補正され
安定化が成される。
【０００８】また、反対に、出力電圧Ｖout が設定の電
圧値Ｖa よりも低くなったときには、上記とは逆に、ス
イッチ素子７のスイッチオン期間を長くして一次コイル
３に蓄積される電磁エネルギーが増加することで、出力
電圧Ｖout は設定の電圧値Ｖa に対する下降分が補償さ
れ安定化が行われることになる。
【０００９】上記のように、回路に流れる電流を検出し
て電圧に変換し、この検出電圧と出力電圧に基づいてス
イッチ素子７のスイッチオン期間を制御して出力電圧の
安定化を行う制御方式は、一般に、カレントモード制御
方式として知られており、例えば、ボルテージモード制
御方式等の他の制御方式に比べ、回路電流を用いている
ために、出力電圧Ｖout の変動に対して安定制御の応答
性に優れたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回路が
軽負荷や高入力電圧の状態になると、回路に流れる電流
ｉが小さくなり、必然的に電流ｉに対するノイズ成分の
割合が非常に大きくなる。つまり、電流ｉのＳＮ比が大
幅に悪化する。電流センス回路９はそのＳＮ比の悪化し
た電流ｉを電圧に変換して検出電圧Ｖcsとして出力する
ので、検出電圧ＶcsのＳＮ比は大幅に悪化し、その検出
電圧Ｖcsが加えられたスイッチ制御回路１９は、検出電
圧Ｖcsのノイズ成分の悪影響を受けて、スイッチ素子７
のスイッチオン・オフ制御を正確に行うことができず、
出力電圧Ｖout の安定化が確実に行われないという問題
がある。
【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、軽負荷時や高入力電圧時に
おいても、電流センス回路の検出電圧のノイズ成分の悪
影響を受けずに、出力電圧を安定化すべくスイッチ素子
のスイッチオン・オフ制御を正確に行うことができるカ
レントモード制御タイプのスイッチング電源装置を提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、オン・オ
フのスイッチング動作によって出力電圧を供給するスイ
ッチ素子と、回路に流れる電流を電圧に変換して検出出
力する電流センス回路と、出力電圧を検出出力する出力
電圧検出回路と、前記出力電圧検出回路の検出電圧と前
記電流センス回路の検出電圧に基づいて前記出力電圧を
安定化すべく前記スイッチ素子のスイッチオン期間を制
御するカレントモード制御タイプのスイッチ制御回路と
を備えたスイッチング電源装置において、前記スイッチ
素子のスイッチオン期間に電流センス回路に重畳電流あ
るいは重畳電圧を加える重畳回路が設けられている構成
をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１３】また、第２の発明は、オン・オフのスイッ
チング動作によって出力電圧を供給するスイッチ素子
と、回路に流れる電流を電圧に変換して検出出力する電
流センス回路と、出力電圧を検出出力する出力電圧検出
回路と、前記出力電圧検出回路の検出電圧と前記電流セ
ンス回路の検出電圧に基づいて前記出力電圧を安定化す
べく前記スイッチ素子のスイッチオン期間を制御するカ
レントモード制御タイプのスイッチ制御回路とを備えた
スイッチング電源装置において、前記スイッチ素子のス
イッチオン期間に電流センス回路に重畳電流および重畳
電圧を加える重畳回路が設けられている構成をもって前
記課題を解決する手段としている。
【００１４】さらに、第３の発明は、上記第１又は第２
の発明を構成する重畳電圧を加える回路は重畳電圧を発
生する重畳用ダイオードを有する構成をもって前記課題
を解決する手段としている。
【００１５】さらに、第４の発明は、上記第１又は第２
又は第３の発明の構成に加えて、回路電流を検出し、こ
の回路電流の検出値が設定値よりも低下したときのみ重
畳回路の重畳動作を行わせる重畳制御回路が設けられて
いる構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】上記構成の発明において、例えば、重畳回
路はスイッチ素子のスイッチオン期間に電流センス回路
に設定の重畳電流を加え、電流センス回路は回路電流に
重畳電流を加えた電流を電圧に変換して検出出力し、一
方、出力電圧検出回路は出力電圧を検出出力する。前記
電流センス回路の検出電圧は重畳電流に基づく重畳成分
を含み、この重畳成分により下駄をはかされていること
から、回路が軽負荷や高入力電圧の状態になり回路電流
が小さくなっても、前記重畳成分を含むことで電流セン
ス回路で検出される電圧が大きくなり、検出電圧のＳＮ
比の大幅な悪化が回避される。したがって、軽負荷時や
高入力電圧時であっても、スイッチ制御回路は、電流セ
ンス回路の検出電圧のノイズ成分の悪影響を受けずに、
前記電流センス回路の検出電圧と前記出力電圧検出回路
の検出電圧に基づいて、出力電圧を安定化すべくスイッ
チ素子のスイッチオン・オフを正確に制御し、安定した
出力電圧を供給する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態例を図面
に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態
例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号
を付し、その重複説明は省略する。
【００１８】図１には第１の実施形態例におけるスイッ
チング電源装置の主要回路構成が示されている。なお、
図１に示すスイッチ制御回路１９は、従来例同様、図２
０に示すＯＳＣ１６とＲＳフリップフロップ回路１７と
コンパレータ１８を有して構成されＩＣ化されているも
のであり、そのスイッチ素子７のスイッチ制御動作は従
来例で述べた動作と同様である。また、図１に示す出力
電圧検出回路２７は、従来例同様、図２０に示す分圧抵
抗体２２，２３とエラーアンプ２４とフォトカプラ２５
と基準電源２６を有して構成されるもので、その出力電
圧検出動作は従来例で述べた動作と同様である。
【００１９】第１の実施形態例が従来例と異なる特徴的
なことは、抵抗体３２で形成された重畳回路２を一次コ
イル３に並列に接続したことであり、スイッチ素子７の
スイッチオン期間に、一次コイル３に流れる図２の
（ｂ）に示す電流ｉに同図の（ｃ）に示す重畳回路２の
重畳電流ｉ1を加えて（重畳させて）、同図の（ｄ）に
示す電流ｉ＋ｉ1を電流センス回路９に流れ込ませる構
成にしたことであり、上記以外の構成は従来例と同様で
ある。
【００２０】前記重畳回路２は、前記の如く、抵抗体３
２を有して形成され、スイッチ素子７のスイッチオン期
間に、図２の（ｃ）に示す設定の重畳電流ｉ1を電流セ
ンス回路９に加えるように構成されている。
【００２１】第１の実施形態例では、重畳回路２である
抵抗体３２を一次コイル３に並列接続したので、スイッ
チ素子７のスイッチオン期間に、一次コイル３に電流ｉ
が流れると共に、抵抗体３２に重畳電流ｉ1 が流れ、前
記一次コイル３を流れる電流ｉに重畳回路２から重畳電
流ｉ1 が付加されて電流センス回路９には電流ｉ＋ｉ1
が流れ込むことになる。例えば、回路が軽負荷や高入力
電圧の状態になり、一次コイル３に流れる電流ｉの値が
図２の（ｂ）に示す電流ｉ'のように小さくなっても、
電流センス回路９に流れ込む電流は、前記の如く、前記
一次コイル３の電流ｉに一定の重畳電流ｉ1 が付加され
た電流ｉ'＋ｉ1 であり、重畳電流ｉ1により下駄をはか
され大きくなっていることから、重畳電流ｉ1 によって
ＳＮ比の悪化が防止され、電流センス回路９は、軽負荷
時や高入力電圧時であっても、ＳＮ比がよい検出電圧Ｖ
csをスイッチ制御回路１９に加えることができ、スイッ
チ制御回路１９は検出電圧Ｖcsのノイズ成分の悪影響を
殆ど受けずにスイッチ素子７のスイッチオン・オフ制御
を行い、出力電圧Ｖout の安定化を確実に行うことがで
きる。
【００２２】図３には第２の実施形態例が示されてい
る。第２の実施形態例が前記第１の実施形態例と異なる
特徴的なことは、抵抗体３２で形成した重畳回路２を一
次コイル３に並列接続するのではなく、重畳回路２をス
イッチ素子７のゲートＧ・ソースＳ間に並列に設け、重
畳回路２の電力損失の低減を図ったことであり、それ以
外の構成は前記第１の実施形態例と同様である。なお、
図３では、図１に示す入力電源１０、ダイオードブリッ
ジ回路１１、平滑コンデンサ１２、起動抵抗体１３、Ｉ
Ｃ入力コンデンサ１４、三次コイル５、ダイオード１５
の図示が省略されている。
【００２３】第２の実施形態例では、重畳回路２は、ス
イッチ素子７のスイッチオン期間に、スイッチ制御回路
１９からスイッチ素子７のゲートＧに加えられるオン出
力を用いて、設定の重畳電流ｉ1を電流センス回路９に
加えるように構成されている。
【００２４】第２の実施形態例では、重畳回路２を設け
ることにより、前記第１の実施形態例同様に、スイッチ
素子７のスイッチオン期間に、一次コイル３に電流ｉが
流れると共に、重畳回路２の抵抗体３２に重畳電流ｉ1
が流れ、一次コイル３の電流ｉに重畳回路２の重畳電流
ｉ1 が付加されて電流ｉ＋ｉ1 が電流センス回路９に流
れ込むことになる。したがって、回路が軽負荷や高入力
電圧の状態となったときにも、前記第１の実施形態例同
様に、重畳電流ｉ1 によって、電流センス回路９に流れ
込む電流のＳＮ比の悪化が防止され、電流センス回路９
はＳＮ比がよい検出電圧Ｖcsをスイッチ制御回路１９に
加えることができ、スイッチ制御回路１９は検出電圧Ｖ
csのノイズ成分の悪影響を殆ど受けずにスイッチ素子７
のスイッチオン・オフ制御を行い、軽負荷時や高入力電
圧時であっても、出力電圧Ｖoutの安定化を確実に行う
ことができる。
【００２５】ところで、スイッチ素子７のスイッチオン
期間に、一次コイル３の入側点Ｘは、例えば、約１００
Ｖの電圧であるのに対して、スイッチ素子７のゲート
側と重畳回路２の接続点Ｙは、例えば、１０〜２０Ｖの
電圧であるという如く、点Ｙの電圧は点Ｘの電圧よりも
非常に低いことから、前記第１の実施形態例のように重
畳回路２を一次コイル３に並列接続するよりも、第２の
実施形態例のように重畳回路２をスイッチ素子７のゲー
トＧ・ソースＳ間に並列に設けた方が、重畳回路２での
電力損失を抑制することができる。
【００２６】図４には第３の実施形態例が示されてい
る。第３の実施形態例では、重畳回路２がダイオード２
８と抵抗体３２の直列接続体により形成され、前記ダイ
オード２８のアノード側が起動抵抗体１３とＩＣ入力コ
ンデンサ１４の直列接続点Ａに接続され、ダイオード２
８のカソード側が前記抵抗体３２の一端側に接続され、
抵抗体３２の他端側はスイッチ素子７のドレインＤ側に
接続されている。重畳回路２以外の回路構成は前記第
１、第２の実施形態例と同様である。なお、図４では図
１に示す入力電源１０、ダイオードブリッジ回路１１、
平滑コンデンサ１２の図示が省略されている。
【００２７】図４に示す重畳回路２は、スイッチ素子７
のスイッチオン期間に、ＩＣ入力コンデンサ１４の充電
電圧を用いて設定の重畳電流ｉ1 を電流センス回路９に
流れ込ませるように構成されている。したがって、前記
第１、第２の実施形態例同様に、電流センス回路９に
は、スイッチオン期間に、一次コイル３に流れた電流ｉ
に重畳回路２の重畳電流ｉ1 が付加された電流ｉ＋ｉ1
が流れ込むことになり、軽負荷時や高入力電圧時であっ
ても、電流センス回路９はＳＮ比がよい検出電圧Ｖcsを
検出出力することができ、出力電圧Ｖout の安定化が確
実に行われることになる。また、前記第２の実施形態例
同様に、スイッチ素子７のスイッチオン期間に、一次コ
イル３の入側点Ｘよりも重畳回路２の入側点Ａの電圧は
低いことから、第１の実施形態例に比べて重畳回路２で
の電力損失を低く抑えることができる。
【００２８】図５には第４の実施形態例が示されてい
る。第４の実施形態例において特徴的なことは、重畳回
路２がコンデンサ３０とトランジスタ３４，３５を有し
て構成され、スイッチ素子７のスイッチオン期間に、図
６の（ｃ）に示す重畳電圧Ｖcを電流センス回路９に加
えるように構成されていることである。重畳回路２以外
の回路構成は前記各実施形態例と同様であるため、重複
説明は省略する。なお、図５では、図１に示す入力電源
１０、ダイオードブリッジ回路１１、平滑コンデンサ１
２、起動抵抗体１３、ＩＣ入力コンデンサ１４、ダイオ
ード１５、三次コイル５の図示が省略されている。
【００２９】図５に示す重畳回路２は、前記の如く、コ
ンデンサ３０とトランジスタ３４，３５を有して構成さ
れ、点Ｐの位置で前記入力電源１０とは別の電源に接続
されており、スイッチ素子７のゲートＧ・ソースＳ間に
並列に設けられている。この重畳回路２は、スイッチ素
子７のスイッチオン期間に、コンデンサ３０の両端電圧
が図６の（ｃ）に示す設定の電圧Ｖc となり、この電圧
Ｖc が重畳電圧となって電流センス回路９に加える構成
になっている。したがって、電流センス回路９は、一次
コイル３を流れた図６の（ｂ）に示す電流ｉに対応する
電圧に、前記重畳回路２の重畳電圧Ｖc を加えた電圧を
図６の（ｄ）に示すような検出電圧Ｖcsとしてスイッチ
制御回路１９に加えることになる。上記検出電圧Ｖcsは
前記重畳電圧Ｖc が重畳され下駄をはかされていること
から、回路が軽負荷や高入力電圧の状態となっても、重
畳電圧Ｖc によって、検出電圧ＶcsのＳＮ比の悪化を回
避することができる。
【００３０】第４の実施形態例では、図５に示す重畳回
路２を設けたので、前記各実施形態例同様に、軽負荷時
や高入力電圧時であっても、電流センス回路９の検出電
圧ＶcsのＳＮ比の悪化を防止することができ、スイッチ
制御回路１９はノイズ成分の悪影響を受けずにスイッチ
素子７のスイッチオン・オフ動作を制御し、出力電圧Ｖ
out の安定化を正確に行うことができる。また、この第
４の実施形態例では重畳回路２をスイッチ素子７のゲー
トＧ・ソースＳ間に並列に設けたので、前記第２の実施
形態例同様に、重畳回路２での電力損失を前記第１の実
施形態例よりも低く抑えることができる。
【００３１】図７には第５の実施形態例が示されてい
る。第５の実施形態例では、電流センス回路９がカレン
トトランス３８とリセット抵抗体３９とセンス抵抗体４
０と整流ダイオード４１を有して構成されており、この
ような電流センス回路９を備えたスイッチング電源装置
に重畳回路２を設けたときの回路構成の一例を示す。前
記電流センス回路９は、周知のように、スイッチ素子７
のスイッチオン期間に、一次コイル３に流れる電流ｉが
カレントトランス３８の一次側に流れて二次側に誘起さ
れ、その二次側の電流が整流ダイオード４１を通ってセ
ンス抵抗体４０に流れ電圧に変換され、その電圧を検出
電圧Ｖcsとして検出出力するものである。電流センス回
路９と重畳回路２以外の回路構成は前記各実施形態例と
同様であるため、重複説明は省略する。
【００３２】図７に示す重畳回路２は抵抗体３２により
構成されており、スイッチ素子７のゲートＧ側と電流セ
ンス回路９のセンス抵抗体４０との間に設けられてお
り、スイッチ素子７のスイッチオン期間に、スイッチ制
御回路１９からスイッチ素子７のゲートＧに加えられる
オン出力を用いて、設定の重畳電流ｉ1 を電流センス回
路９のセンス抵抗体４０に加える構成になっている。
【００３３】第５の実施形態例では、スイッチ素子７の
スイッチオン期間に、重畳電流ｉ1を電流センス回路９
のセンス抵抗体４０に加えることにより、センス抵抗体
４０には、前記一次コイル３に流れる電流ｉに対応する
カレントトランス３８の二次側の電流に、前記重畳電流
ｉ1 が付加された電流が流れることになり、回路が軽負
荷や高入力電圧の状態となり前記カレントトランス３８
の二次側の電流が小さくなっても、センス抵抗体４０の
電流は前記重畳電流ｉ1 によって下駄をはかされ大きく
なっているので、前記各実施形態例同様に、軽負荷時や
高入力電圧時に電流センス回路９の検出電圧ＶcsのＳＮ
比の悪化を防止することができ、軽負荷時や高入力電圧
時であっても、出力電圧Ｖout の安定化を確実に行うこ
とができる。また、重畳回路２の入側はスイッチ素子７
のゲートＧ側に接続されているので、前記第２の実施形
態例同様に、重畳回路２での電力損失の低減を図ること
ができる。
【００３４】図８には第６の実施形態例が示されてい
る。第６の実施形態例が前記第１の実施形態例と異なる
特徴的なことは、重畳制御回路４２を設けたことであ
り、回路電流が設定の電流値よりも低下したときのみ
（つまり、軽負荷時と高入力電圧時のみ）重畳制御回路
４２が重畳回路２の重畳動作を行わせるようにし、軽負
荷時と高入力電圧時以外のときの重畳回路２での電力損
失を零にしたことである。上記以外の構成は前記第１の
実施形態例と同様である。
【００３５】上記重畳制御回路４２は、抵抗体４３と、
コンデンサ４４と、コンパレータ４５と、フォトトラン
ジスタ４６とフォトダイオード４７から成るフォトカプ
ラであるスイッチ素子４８と、基準電源４９とを有して
構成されており、同図に示すように、抵抗体４３とコン
デンサ４４の並列接続点Ｅ側がコンパレータ４５の非反
転入力端子側に接続され、抵抗体４３とコンデンサ４４
の並列接続点Ｆ側が基準電源４９を介してコンパレータ
４５の反転入力端子側に接続され、コンパレータ４５の
出力側はスイッチ素子（フォトカプラ）４８のフォトダ
イオード４７に接続され、スイッチ素子４８のフォトト
ランジスタ４６は重畳回路２の出側に設けられている。
【００３６】上記重畳制御回路４２では、抵抗体４３が
回路電流を電圧に変化して検出し、コンパレータ４５
が、その検出電圧（つまり、抵抗体４３とコンデンサ４
４の並列接続体の両端電圧）と、予め定められている基
準電源４９の基準電圧との差に基づいた電圧をスイッチ
素子４８に加える。本実施形態例では、前記検出電圧が
基準電圧よりも低下したとき、つまり、回路が軽負荷や
高入力電圧の状態となり回路電流が設定の電流値よりも
低下したときのみ、コンパレータ４５の出力低下によっ
てフォトダイオード４７が通電し、フォトトランジスタ
４６がスイッチオン（つまり、スイッチ素子４８がスイ
ッチオン）するように構成されており、スイッチ素子４
８がスイッチオンすると、前記第１の実施形態例同様
に、スイッチ素子７のスイッチオン期間に、重畳回路２
に重畳電流ｉ1 が流れ、一次コイル３に流れた電流ｉに
重畳電流ｉ1 が付加され、電流ｉ＋ｉ1 が電流センス回
路９に流れ込むことになる。
【００３７】第６の実施形態例では、重畳制御回路４２
を設け、回路が軽負荷や高入力電圧の状態となり回路電
流が設定値よりも低下したときのみ重畳回路２の電流重
畳動作を行わせるように構成したので、軽負荷時と高入
力電圧時以外のときに重畳回路２での電力損失はなくな
り、重畳回路２の電力損失の低減を図ることができる。
もちろん、前記第１の実施形態例同様、軽負荷時や高入
力電圧時であっても、出力電圧Ｖout の安定化を確実に
行うことができる。
【００３８】図９には第７の実施形態例が示されてい
る。第７の実施形態例において特徴的なことは、前記第
２の実施形態例の構成に加えて、重畳制御回路４２を設
け、軽負荷時と高入力電圧時だけ重畳回路２の電流重畳
動作を行わせるようにしたことである。重畳制御回路４
２以外の構成は前記第２の実施形態例と同様であるた
め、それらの説明は省略する。
【００３９】前記重畳制御回路４２は、抵抗体５１と、
コンデンサ５２と、コンパレータ５３と、基準電源５４
と、トランジスタ５５とを有して構成されており、抵抗
体５１とコンデンサ５２による積分回路がスイッチ素子
７のスイッチオン期間にスイッチ素子７のゲート電圧を
積分検出し、その積分値（積分電圧値）が予め定められ
た基準電源５４の基準電圧よりも低下したとき、つま
り、回路が軽負荷や高入力電圧の状態となり出力電圧Ｖ
out の安定化のためにスイッチ素子７のスイッチオン期
間を短くすべくスイッチ素子７のゲートパルス信号のパ
ルス幅が短くなったとき、トランジスタ５５がスイッチ
オンし、重畳電流ｉ1 を電流センス回路９に加えること
で、重畳回路２の電流重畳動作を行わせるように構成さ
れている。
【００４０】第７の実施形態例によれば、第２の実施形
態例の構成に加えて、重畳制御回路４２を設けたので、
前記第２の実施形態例同様の優れた効果を奏する上に、
さらに、軽負荷時と高入力電圧時以外のときに重畳回路
２での電力損失を零にすることができ、重畳回路２の電
力損失をより一層低減させることができる。
【００４１】図１０には第８の実施形態例が示されてい
る。この実施形態例において特徴的なことは、重畳回路
２を重畳用ダイオード６０により構成したことであり、
重畳回路２は、スイッチ素子７のスイッチオン期間に、
図１１の（ｃ）に示す重畳電圧Ｖd を電流センス回路９
に加えるように構成されている。重畳回路２以外の回路
構成は前記各実施形態例と同様であるため、その重複説
明は省略する。
【００４２】上記の如く、重畳回路２は重畳用ダイオー
ド６０により構成され、重畳用ダイオード６０のアノー
ド側は、電流センス回路９の抵抗体８のグランド側に接
続され、重畳用ダイオード６０のカソード側はグランド
に接続されている。上記重畳用ダイオード６０は、スイ
ッチ素子７のスイッチオン期間、予め定めた順方向電圧
Ｖdが印加するように形成されており、上記順方向電圧
Ｖdが重畳電圧として電流センス回路９に加えられる。
したがって、電流センス回路９は、スイッチ素子７のス
イッチオン期間、図１１の（ｄ）に示すように、上記重
畳電圧Ｖdにより下 駄をはかされた検出電圧Ｖcsをスイ
ッチ制御回路１９に出力する。
【００４３】第８の実施形態例によれば、重畳用ダイオ
ード６０により構成される重畳回路２を設けたので、ス
イッチ素子７のスイッチオン期間、電流センス回路９に
重畳電圧Ｖdを加えることができ、前記各実施形態例同
様に、軽負荷時や高入力時であっても、電流センス回路
９の検出電圧ＶcsのＳＮ比の悪化を防止することができ
る。このため、スイッチ制御回路１９は、検出電圧Ｖcs
のノイズの悪影響を受けずにスイッチ素子７のスイッチ
オン・オフ動作を制御し、出力電圧Ｖoutの安定化を良
好に行なうことができる。
【００４４】ところで、図１０に示す回路構成では、ス
イッチ素子７のスイッチオン期間、重畳回路２と電流セ
ンス回路９で発生する電力損失Ｐ1は、次式（１）によ
り表すことができる。
【００４５】 Ｐ1＝ ｉ2・Ｒ8＋ｉ・Ｖd・・・・・（１）
【００４６】ただし、上記式（１）に示すｉはスイッチ
素子７のスイッチオン期間に重畳回路２と電流センス回
路９に通電する電流値を示し、Ｒ8は電流センス回路９
の抵抗体８の抵抗値を示し、Ｖdはスイッチ素子７のス
イッチオン期間に重畳用ダイオード６０に印加する順方
向電圧を示している。
【００４７】これに対して、前記図１に示す回路では、
重畳回路２と電流センス回路９で発生する電力損失Ｐ2
は、次式（２）により表すことができる。
【００４８】 Ｐ2＝（ｉ＋ｉ1）2・Ｒ8＋ｉ1 2・Ｒ32・・・・・（２）
【００４９】ただし、上記式（２）に示すｉは電流セン
ス回路９の抵抗体８を通電する電流値を表し、ｉ1は重
畳回路２の抵抗体３２を通電する電流値（重畳電流値）
を表し、Ｒ8は抵抗体８の抵抗値を表し、Ｒ32は抵抗体
３２の抵抗値を表す。
【００５０】前記図１と図１０の電流センス回路９の検
出電圧Ｖcsの重畳成分の大きさが等し い場合には、つ
まり、Ｖd＝ｉ1・Ｒ8 である場合には、次式（３）の関
係が成り立つ。
【００５１】 Ｐ2−Ｐ1＝ｉ・ｉ1・Ｒ8＋ｉ1 2・Ｒ8＋ｉ1 2・Ｒ32 ＞０・・・・・（３）
【００５２】すなわち、図１０に示す回路は図１の回路
よりも電力損失を低減することができる。具体的には、
Ｒ8＝３Ω、Ｖd＝３００ｍＡ、Ｒ32＝１ｋΩ、ｉ＝２０
０ｍＡ、ｉ1 ＝１００ｍＡ、スイッチ素子７のオンデュ
ーディー（スイッチ素子７のスイッチン グ周期に対す
るスイッチオン期間）を０．５ とした場合、図１の電
力損失Ｐ2は５．１Ｗになるのに対して、図１０の電力
損失Ｐ1は０．０９Ｗと非常に小さい。
【００５３】このように、第８の実施形態例では、前記
各実施形態例同様の優れた効果を奏することができる上
に、電力損失の大幅な低減を図ることができる。
【００５４】図１２には第９の実施形態例が示されてい
る。この第９の実施形態例において特徴的なことは、前
記図７に示す電流センス回路９を有したスイッチング電
源装置に重畳用ダイオード６０により構成された重畳回
路２を設けたことである。それ以外の構成は前記各実施
形態例同様であるので、その重複説明は省略する。
【００５５】この実施形態例では、重畳回路２は、上記
の如く、重畳用ダイオード６０により構成され、重畳用
ダイオード６０は電流センス回路９のセンス抵抗体４０
のグランド側にアノード側をセンス抵抗体４０側にして
設けられており、スイッチ素子７のスイッチオン期間
に、予め定められた順方向電圧Ｖd が印加するように形
成されている。重畳回路２は、スイッチ素子７のスイッ
チオン期間に、上記重畳用ダイオード６０に印加する順
方向電圧を重畳電圧Ｖdとして電流センス回路９に加
え、電流センス回路９は前記各実施形態例同様に重畳電
圧Ｖdにより下駄をはかされた検出電圧Ｖcsをスイッチ
制御回路１９に出力する。
【００５６】第９の実施形態例によれば、重畳回路２を
設け、電流センス回路９に重畳電圧を加える構成にした
ので、前記各実施形態例同様に、軽負荷時や高入力電圧
時であっても、電流センス回路９の検出電圧ＶcsのＳＮ
比の悪化を防止することができ、スイッチ制御回路１９
は出力電圧Ｖoutの安定化を良好に行なうことができ
る。また、前記第８の実施形態例同様に重畳用ダイオー
ド６０により重畳回路２を構成したので、電力損失を非
常に小さく抑えることができる。
【００５７】以下、第１０の実施形態例を説明する。第
１０の実施形態例において特徴的なことは、図１４や図
１５や図１６や図１７や図１８や図１９に示すように、
抵抗体３２と重畳用ダイオード６０により重畳回路２を
構成したことであり、重畳電流と重畳電圧を共に電流セ
ンス回路９に加える構成とした。それ以外の構成は前記
各実施形態例同様であるので、その重複説明は省略す
る。
【００５８】この実施形態例では、前記の如く、重畳回
路２は抵抗体３２と重畳用ダイオード６０により構成さ
れ、抵抗体３２により電流センス回路９に重畳電流ｉ1
を加え、重畳用ダイオード６０により重畳電圧Ｖdを電
流センス回路９に加える構成となっている。
【００５９】第１０の実施形態例によれば、電流センス
回路９に重畳電流ｉ1と重畳電圧Ｖdを加える重畳回路２
を設けたので、電流センス回路９は重畳電流ｉ1により
下駄をはかされた電流を電圧に変換し、その電圧にさら
に重畳電圧Ｖdを加えた電圧を検出電圧Ｖcsとしてスイ
ッチ制御回路１９に出力する。このことから、軽負荷時
や高入力電圧時であっても、検出電圧ＶcsのＳＮ比の悪
化を確実に防止することができ、電流センス回路９は、
ＳＮ比がよい検出電圧Ｖcsをスイッチ制御回路１９に加
えることができ、スイッチ制御回路１９は出力電圧Ｖou
tの安定化をより確実に行なうことができる。
【００６０】また、上記の如く、重畳回路２は重畳電流
ｉ1と重畳電圧Ｖdを電流センス回路９に加えるので、前
記のように抵抗体３２だけが設けられているものより
も、重畳電流ｉ1を小さくすることが可能であり、その
ように重畳電流ｉ1を小さくすると、抵抗体３２での電
力損失を低減することが可能である。例えば、図１４に
示す重畳回路２と電流センス回路９での電力損失を、図
１に示す重畳回路２と電流センス回路９での電力損失の
１００分の１と非常に小さくすることができる。
【００６１】そのうえ、図１８や図１９に示すように、
前記第６や第７の実施形態例同様の重畳制御回路４２を
設けた場合には、重畳制御回路４２の動作によって、軽
負荷時や高入力電圧時以外の通常動作時には抵抗体３２
に電流は通電しないので、通常動作時には抵抗体３２で
の電力損失を零にすることができ、より一層電力損失の
低減を図ることができる。
【００６２】ところで、トランス６の巻数比（一次コイ
ル３の巻数に対する二次コイル４の巻数の割合）が小さ
い回路で軽負荷になった場合のように、一次コイル３に
通電する電流が非常に小さくなったときには、前記図１
０や図１２に示す回路（重畳用ダイオード６０だけで重
畳回路２が構成されている回路）では、重畳用ダイオー
ド６０に通電する電流も小さくなる。このように、重畳
用ダイオード６０に通電する電流が、例えば、図１３に
示すIαのように小さくなると、図１３に示すダイオー
ドの順方向電圧Ｖと通電電流Ｉの関係に示すように、重
畳用ダイオード６０に印加する順方向電圧が予め定めた
重畳電圧Ｖdよりも小さくなり、電流センス回路９に予
め定めた重畳電圧Ｖdを加えることができない虞があ
る。
【００６３】これに対して、本実施形態例のように、重
畳用ダイオード６０に加えて抵抗体３２を設けると、抵
抗体３２を通電した重畳電流ｉ1が電流センス回路９と
重畳用ダイオード６０を流れ、重畳用ダイオード６０の
通電電流は重畳電流ｉ1により嵩上される。この嵩上さ
れた電流により、予め定められた順方向電圧が重畳用ダ
イオード６０に印加し、重畳用ダイオード６０は予め定
めた重畳電圧Ｖdを電流センス回路９に加えることがで
きる。
【００６４】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記各実施形態例では、トランス６を有するフライ
バックコンバータタイプのスイッチング電源装置を例に
して説明したが、フライバックコンバータタイプ以外の
他のコンバータタイプでも、カレントモード制御方式に
よりスイッチ素子の制御を行うスイッチング電源装置で
あれば、重畳回路あるいは重畳回路と重畳制御回路を設
けることによって、上記各実施形態例同様の優れた効果
を奏することができる。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、重畳回路を設け、スイ
ッチ素子のスイッチオン期間に電流センス回路に重畳電
流あるいは重畳電圧を加える構成にしたので、重畳回路
が電流センス回路に重畳電流を加える場合には、電流セ
ンス回路は回路電流に重畳電流を重畳した電流を電圧に
変換し検出電圧としてスイッチ制御回路に加えることに
なり、また、重畳回路が電流センス回路に重畳電圧を加
える場合には、電流センス回路は回路電流を電圧に変換
しその電圧に重畳電圧を重畳したものを検出電圧として
スイッチ制御回路に加えることになる。上記のように重
畳回路の重畳動作によって、電流センス回路の検出電圧
には設定の重畳成分が含まれることから、回路が軽負荷
や高入力電圧の状態となり回路電流が小さくなっても、
電流センス回路の検出電圧のＳＮ比の大幅な悪化が防止
され、軽負荷時や高入力電圧時であっても、スイッチ制
御回路は電流センス回路の検出電圧のノイズ成分の悪影
響を殆ど受けずにスイッチ素子のスイッチオン・オフ動
作を制御し、出力電圧の安定化を確実に行うことができ
る。
【００６６】電流センス回路に重畳電流と重畳電圧を共
に加える重畳回路を設ける構成にあっては、重畳回路は
重畳電流と重畳電圧を共に電流センス回路に加え、電流
センス回路は回路電流に重畳電流を加えた電流を電圧に
変換し、さらに、その電圧に重畳電圧を加えた電圧を検
出電圧としてスイッチ制御回路に加える。したがって、
軽負荷時や高入力電圧時であっても、電流センス回路の
検出電圧のＳＮ比の悪化を確実に防止することができ、
スイッチ制御回路は出力電圧の安定化をより正確に行な
うことができる。
【００６７】重畳回路が重畳用ダイオードを有して形成
されている構成にあっては、重畳回路は重畳電圧を電流
センス回路に加えることができ、上記の如く、電流セン
ス回路は回路電流を電圧に変換しその電圧に重畳電圧を
重畳したものを検出電圧としてスイッチ制御回路に加え
ることができ、軽負荷時や高入力電圧時であっても、電
流センス回路の検出電圧のＳＮ比の悪化を確実に防止す
ることができ、スイッチ制御回路は出力電圧の安定化を
確実に行なうことができる。そのうえ、重畳用ダイオー
ドの通電時における該ダイオードでの電力損失は非常に
小さく、重畳回路での電力損失を大幅に低減させること
が可能である。
【００６８】重畳制御回路を設けた構成にあっては、回
路が軽負荷や高入力電圧の状態となり回路電流が設定値
よりも低下したときのみ重畳回路の重畳動作を行わせる
ようにしたので、軽負荷時と高入力電圧時以外のときに
は重畳回路は回路動作を行わず、重畳回路での電力損失
を零にすることができ、重畳回路の電力損失の低減を図
ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態例におけるスイッチング電源装
置の主要構成を示す回路図である。
【図２】図１の重畳回路の電流重畳動作を示すタイムチ
ャートである。
【図３】第２の実施形態例を示す回路図である。
【図４】第３の実施形態例を示す回路図である。
【図５】第４の実施形態例を示す回路図である。
【図６】図５の重畳回路の電圧重畳回路動作を示すタイ
ムチャートである。
【図７】第５の実施形態例を示す回路図である。
【図８】第６の実施形態例を示す回路図である。
【図９】第７の実施形態例を示す回路図である。
【図１０】第８の実施形態例を示す回路図である。
【図１１】図１０の重畳回路の電圧重畳動作を示すタイ
ムチャートである。
【図１２】第９の実施形態例を示す回路図である。
【図１３】ダイオードの順方向電圧と通電電流の関係を
示すグラフである。
【図１４】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路の一実施形態例を示す回路図である。
【図１５】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路のその他の実施形態例を示す回路図である。
【図１６】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路のさらにその他の実施形態例を示す回路図で
ある。
【図１７】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路のさらにその他の実施形態例を示す回路図で
ある。
【図１８】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路のさらにその他の実施形態例を示す回路図で
ある。
【図１９】重畳電流と重畳電圧を電流センス回路に加え
る重畳回路のさらにその他の実施形態例を示す回路図で
ある。
【図２０】従来例を示す回路図である。
【図２１】図２０の回路の回路動作を示すタイムチャー
トである。
【符号の説明】
２ 重畳回路 ７ スイッチ素子 ９ 電流センス回路 １９ スイッチ制御回路 ２７ 出力電圧検出回路 ４２ 重畳制御回路 ６０ 重畳用ダイオード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 オン・オフのスイッチング動作によって
    出力電圧を供給するスイッチ素子と、回路に流れる電流
    を電圧に変換して検出出力する電流センス回路と、出力
    電圧を検出出力する出力電圧検出回路と、前記出力電圧
    検出回路の検出電圧と前記電流センス回路の検出電圧に
    基づいて前記出力電圧を安定化すべく前記スイッチ素子
    のスイッチオン期間を制御するカレントモード制御タイ
    プのスイッチ制御回路とを備えたスイッチング電源装置
    において、前記スイッチ素子のスイッチオン期間に電流
    センス回路に重畳電流あるいは重畳電圧を加える重畳回
    路が設けられていることを特徴とするスイッチング電源
    装置。
  2. 【請求項２】 オン・オフのスイッチング動作によって
    出力電圧を供給するスイッチ素子と、回路に流れる電流
    を電圧に変換して検出出力する電流センス回路と、出力
    電圧を検出出力する出力電圧検出回路と、前記出力電圧
    検出回路の検出電圧と前記電流センス回路の検出電圧に
    基づいて前記出力電圧を安定化すべく前記スイッチ素子
    のスイッチオン期間を制御するカレントモード制御タイ
    プのスイッチ制御回路とを備えたスイッチング電源装置
    において、前記スイッチ素子のスイッチオン期間に電流
    センス回路に重畳電流および重畳電圧を加える重畳回路
    が設けられていることを特徴とするスイッチング電源装
    置。
  3. 【請求項３】 重畳電圧を加える回路は重畳電圧を発生
    する重畳用ダイオードを有して構成されていることを特
    徴とする請求項１又は請求項２記載のスイッチング電源
    装置。
  4. 【請求項４】 回路電流を検出し、この回路電流の検出
    値が設定値よりも低下したときのみ重畳回路の重畳動作
    を行わせる重畳制御回路が設けられている請求項１又は
    請求項２又は請求項３記載のスイッチング電源装置。
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