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公開番号2025001309
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023100820
出願日2023-06-20
発明の名称スイッチング電源装置
出願人四変テック株式会社
代理人弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20241225BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力電流がある値を超えると、出力制御を定電圧制御から定電力制御に切り替えることの出来るスイッチング電源装置を少ない部品で提供する。
【解決手段】トランジスタQ1に並列に所定の抵抗値のクランプ抵抗R6が接続されている。FB端子の端子電圧VFBは、クランプ抵抗6によってクランプ電圧βにクランプされる。すなわち、端子電圧VFBは、時間taよりも早い時間tbにおいてクランプ電圧βにクランプされ、以後、一定のクランプ電圧βに維持される。クランプ抵抗R6は、クランプ電圧βに対応して流れる出力電流Ioutが、CS端子電圧VcsがOCP閾値電圧αになる出力電流Ioutよりも低くなる、所定の抵抗値に設定されている。このため、時間tb以後、IC10は、MOSFET5のゲートに出力する制御信号のオン幅を一定に保つ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１次側巻線に蓄えられた電力を２次側巻線で放出し、補助巻線に前記２次側巻線に生じる電圧に比例する電圧が発生するトランスと、
前記２次側巻線に生じる交流電圧を整流平滑して負荷に出力する整流平滑回路と、
前記負荷に出力される出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記出力電圧検出回路によって検出される出力電圧に応じた検出信号を生成し、前記検出信号が、前記トランスの１次側に設けられたトランジスタに、前記検出信号によって定まる大きさの電流を流すことで、前記出力電圧を前記トランスの１次側へフィードバックするフィードバック回路と、
前記トランジスタに並列に接続される所定の抵抗値のクランプ抵抗と、
前記１次側巻線に接続されて前記１次側巻線に蓄えられる電力を断続することで前記２次側巻線で放出される電力を制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に流れる電流に応じた電圧を生じさせる電流検出素子と、
前記電流検出素子に生じる電圧が入力される電流検出端子、前記トランジスタと前記クランプ抵抗との並列回路が接続され、所定の電流を前記並列回路に流すフィードバック端子、および、前記フィードバック端子の端子電圧に応じて前記スイッチング素子の断続を制御する制御信号を前記スイッチング素子へ出力する制御端子を有し、前記フィードバック端子または前記電流検出端子に入力される電圧が所定の閾値になると前記スイッチング素子をオフ制御し、前記クランプ抵抗によって前記フィードバック端子の端子電圧がクランプされる電圧に対応して流れる出力電流が、前記フィードバック端子または前記電流検出端子に入力される電圧が前記所定の閾値になる出力電流よりも低く設定されている、スイッチング電源コントロール用の集積回路と
を備えるスイッチング電源装置。
続きを表示（約 180 文字）【請求項２】
前記補助巻線に生じる電圧を検出して前記補助巻線に生じる電圧が所定の電圧に低下すると電圧低下検出信号を出力する補助巻線電圧低下検出回路を備え、
前記集積回路は、前記補助巻線電圧低下検出回路から前記電圧低下検出信号が入力されると、前記集積回路の動作を停止するラッチ端子を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電流がある値を超えると、出力の制御方式を定電圧制御から定電力制御に切り替える機能を有するスイッチング電源装置（直流安定化電源装置）に関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、出力の制御方式が定電圧制御のスイッチング電源装置として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このスイッチング電源装置では、出力電圧が電圧検出回路で検出され、検出される出力電圧に応じて、スイッチング電源コントロール用集積回路（ＩＣ）におけるフィードバック端子の電圧が変化する。スイッチング電源コントロール用ＩＣは、このフィードバック端子に検出される電圧、つまりスイッチング電源装置の出力電圧の大きさに応じて、スイッチング素子のオン時間とオフ時間とを制御して、トランスの１次側巻線に流れる電流および印加される電圧を断続する。１次側巻線に印加される電圧が断続されることで、トランスの２次側巻線にはスイッチング素子のオン時間とオフ時間とに応じた大きさの電圧が誘起され、それが整流平滑化されて、一定の出力電圧が出力される。
【０００３】
従来、この種の定電圧制御を行うスイッチング電源装置を、定電圧制御から定電力制御に切り替える機能を有する電源装置として使用するには、出力電流の大きさを監視する回路が必要とされた。これは、スイッチング電源コントロール用ＩＣが過負荷保護機能を有し、負荷へ出力する電流がある閾値を超えると、スイッチング電源コントロール用ＩＣがその動作を停止してしまうためである。
【０００４】
出力電流の大きさを監視する回路は、従来、出力電流を検出する検出抵抗と、この検出抵抗で検出される電圧を増幅する差動アンプと、差動アンプの出力側に設けられてインピーダンス変換を行うボルテージフォロアと、差動アンプおよびボルテージフォロアにそれらの動作電源を供給する電源回路等が、トランスの２次側に設けられて構成される。差動アンプで増幅された検出抵抗電圧は、ボルテージフォロアを介して、スイッチング電源装置の出力電圧を検出する電圧検出回路に与えられ、出力電圧制御用基準電圧源（シャントレギュレータ）の基準電圧に、出力電流に比例した電圧が加算される。これにより、出力電圧が降下させられて、出力電力が一定になる定電力制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１１－２３４５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の、定電圧制御から定電力制御に切り替える機能を有するスイッチング電源装置では、定電力制御を行うために、出力電流の大きさを監視する回路として、トランスの２次側に上記の多くの部品が必要とされる。
【０００７】
本発明は、このような多くの部品を使用することなく、少ない部品で、出力電流がある値を超えると、出力制御を定電圧制御から定電力制御に切り替えることの出来るスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、
１次側巻線に蓄えられた電力を２次側巻線で放出し、補助巻線に２次側巻線に生じる電圧に比例する電圧が発生するトランスと、
２次側巻線に生じる交流電圧を整流平滑して負荷に出力する整流平滑回路と、
負荷に出力される出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
出力電圧検出回路によって検出される出力電圧に応じた検出信号を生成し、検出信号が、トランスの１次側に設けられたトランジスタに、検出信号によって定まる大きさの電流を流すことで、出力電圧をトランスの１次側へフィードバックするフィードバック回路と、
トランジスタに並列に接続される所定の抵抗値のクランプ抵抗と、
１次側巻線に接続されて１次側巻線に蓄えられる電力を断続することで２次側巻線で放出される電力を制御するスイッチング素子と、
スイッチング素子に流れる電流に応じた電圧を生じさせる電流検出素子と、
電流検出素子に生じる電圧が入力される電流検出端子、トランジスタとクランプ抵抗との並列回路が接続され、所定の電流を並列回路に流すフィードバック端子、および、フィードバック端子の端子電圧に応じてスイッチング素子の断続を制御する制御信号をスイッチング素子へ出力する制御端子を有し、フィードバック端子または電流検出端子に入力される電圧が所定の閾値になるとスイッチング素子をオフ制御し、クランプ抵抗によってフィードバック端子の端子電圧がクランプされる電圧に対応して流れる出力電流が、フィードバック端子または電流検出端子に入力される電圧が前記所定の閾値になる出力電流よりも低く設定されている、スイッチング電源コントロール用の集積回路（ＩＣ）と
を備えるスイッチング電源装置を構成した。
【０００９】
本構成によれば、出力電流が増加して、フィードバック回路で生成される検出信号が小さくなると、検出信号が、トランスの１次側に設けられたトランジスタに流すことが出来る電流が小さくなる。検出信号がさらに小さくなり、検出信号の大きさによって定まる、トランジスタに流せる電流の限界に達すると、電流をトランジスタに出力するフィードバック端子の端子電圧は上昇する。フィードバック端子の端子電圧が上昇すると、トランジスタに並列に接続されるクランプ抵抗に流れる電流は増加する。検出信号がさらに小さくなってフィードバック端子の端子電圧がさらに上昇し、フィードバック端子から電流を出力できる能力の限界にＩＣが達すると、そのときにおけるフィードバック端子の端子電圧に応じた電流がクランプ抵抗に流れ続ける。そして、フィードバック端子の端子電圧は、クランプ抵抗に流れる電流によって定まるクランプ電圧に維持される。
【００１０】
一方、出力電力が大きくなり、フィードバック端子の端子電圧が上昇すると、ＩＣは、スイッチング素子のオン時間を長くする断続制御をスイッチング素子に対して行い、トランスの２次側巻線で放出される電力を大きくして、出力電力が大きくなったのにも拘わらず、出力電圧を一定電圧に保つ定電圧制御を行う。フィードバック端子の端子電圧がさらに上昇してクランプ電圧に達し、出力電流がある値を超えて、フィードバック端子の端子電圧が一定のクランプ電圧に維持されると、ＩＣは、スイッチング素子のオン時間を一定にする断続制御を行う。その結果、１次側巻線に蓄えられて２次側巻線で放出される電力が一定になり、出力制御が定電圧制御から定電力制御に切り替えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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