JPH0680385U - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＴＶ用スイッチング電源装置における待機状
態における電力損失を低減させる。 【構成】 直流電圧をスイッチング素子７でオン・オフ
し、出力トランス５を介して主負荷及びリモコン受信回
路に電力を供給するスイッチング電源装置において、待
機時にＰＷＭパルスの周波数を下げてスイッチング素子
７のスイッチング回数を減らして電力損失の低減を図
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はリモ−トコントロ−ル機能を持つテレビジョン受像機（ＴＶ）用電源 や電力コントロ−ル機能を持つモニタ−用電源に好適なスイッチング電源装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般のＴＶ受像機はリモートコントロール（以下、リモコンと言う）回路を有 するので、この電源装置には主負荷のための電源回路とリモコン負荷（副負荷） のための電源回路を設けなければならない。主負荷用電源回路とリモコン負荷用 の電源回路を全く独立に形成すると、電源部分がコスト高且つ大型になるので、 スイッチング電源装置の出力トランスの１次巻線側を共通に使用することが多い 。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、スイッチング電源装置のスイッチング周波数は、トランスの小型化 及び可聴周波数のノイズの抑制を目的として４０〜１００kHz 程度に設定されて いる。従来装置ではリモコン受信回路（副負荷）のみの駆動時においても上記の ような高い周波数でスイッチング素子をオン・オフしたので、スイッチング回数 に応じたスイッチング損失が発生し、効率の悪化を招いた。

【０００４】 そこで、本考案の目的は副負荷時のみの駆動時における効率を高めることがで きるスイッチング電源装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、直流電圧をスイッチング素子でオン・オ フし、前記スイッチング素子に接続された出力トランスを介して主負荷及びこれ よりも小さい副負荷を駆動するように構成されたスイッチング電源装置において 、前記スイッチング素子をオン・オフするためのパルス幅変調パルスの周波数を 前記主負荷又は前記主負荷と前記副負荷の駆動時に第１の値とし、前記副負荷の みを駆動する時に前記第１の値よりも小さい第２の値にするための手段が設けら れていることを特徴とするスイッチング電源装置に係わるものである。

【０００６】

【考案の作用及び効果】

本考案に従って副負荷のみを駆動する時にスイッチング周波数を低下させると 、単位時間当りのスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失が少なくな る。従って、効率が高くなる。また、待機時に周波数が低下すると、この分だけ ＰＷＭパルスの幅を広げることが可能になり、ＰＷＭパルスを安定的に発生させ ることができる。

【０００７】

【実施例】

次に、本考案に係わるＴＶ用のスイッチング電源装置を説明する。

【０００８】 図１において、交流電源端子１に接続された整流平滑回路から成る直流電源２ の出力端子即ち直流電源端子３とグランド端子４との間には、トランス５の１次 巻線６とトランジスタ７との直列回路が接続されている。トランス５には２次巻 線８、３次巻線９及び４次巻線１０が設けられ、２次巻線８と３次巻線９には出 力回路１１が接続されている。定電圧制御を行うために出力回路１１には出力電 圧に対応する光を発生する発光ダイオード１２が含まれている。

【０００９】 スイッチング素子７をオン・オフするために、ＰＷＭ（パルス幅変調）パルス 発生回路１３が設けられている。このＰＷＭパルス発生回路１３は定電圧制御を 行うためにホトトランジスタ１４を含み、これが発光ダイオード１２に光結合さ れている。ＰＷＭパルス発生回路１３は駆動回路１５を介してスイッチング素子 ７のベース（制御端子）に接続されている。

【００１０】 比較器１６はＰＷＭパルス発生回路１３の出力周波数の切換え制御手段として 設けられている。このスイッチング電源装置は後述から明らかになるように、リ モコン受信回路のみを駆動する時即ち待機時に２次巻線８の電圧が約１／５に低 下するように形成されている。比較器１６は、この電圧低下を検出してＰＷＭパ ルスの周波数を低下させる。

【００１１】 ４次巻線１０は制御駆動回路の電源電圧を得るためのものであり、ここにはダ イオード１７を介してコンデンサ１８が接続され、この出力が定電圧化回路１９ ａを介してＰＷＭパルス発生回路１３、駆動回路１５、比較器１６の電源端子に 接続されている。なお、１９は起動抵抗であって、電源端子３とコンデンサ１８ との間に接続されている。

【００１２】 比較器１６の一方の入力端子に出力電圧に対応した電圧を与えるために抵抗２ ０、２１の分圧回路がコンデンサ１８に並列に接続され、この分圧点が比較器１ ６の一方の入力端子に接続されている。比較器１６の他方の入力端子にはツエナ ーダイオードから成る定電圧源２２が接続されている。スイッチング素子７のオ フ期間にダイオード１７がオンになり、この時の４次巻線１０の電圧は出力電圧 に対応するように設計されているので、出力電圧の高低を比較器１６で検出し、 ＰＷＭパルス発生回路１３の出力周波数を切換えることができる。

【００１３】 図２は図１の２次巻線８及び３次巻線９に接続された出力回路１１の詳細を示 す。２次巻線８はほぼ中間にタップ２３を有し、第１の巻線８ａと第２の巻線８ ｂに分割されている。なお、タップ２３を設ける代りに第１及び第２の巻線８ａ 、８ｂを独立に設けることができる。２次巻線８は第１の出力巻線（主負荷用巻 線）として機能し、整流ダイオード２４と平滑コンデンサ２５とから成る第１の 整流平滑回路２６を介して第１の出力端子２７に接続されている。第１の出力端 子２７とグランド端子２８との間にはＴＶの内部電源スイッチ２９を介してＴＶ の主電源回路から成る第１の負荷即ち主負荷３０が接続されている。

【００１４】 ２次巻線８よりも巻数の少ない３次巻線９は第２の出力巻線即ちリモコン用補 助出力巻線として機能し、整流ダイオード３１と平滑コンデンサ３２とから成る 第２の整流平滑回路３３を介して第２の負荷（副負荷）としてのリモコン受信回 路３４に接続されている。

【００１５】 タップ２３は待機（スタンバイ）時にリモコン受信回路３４に電力を供給する ためのものであり、ここにはダイオード３５とコンデンサ３６とから成る第３の 整流平滑回路３７が接続されている。この第３の整流平滑回路３７の出力ライン ３８はｐｎｐ型の第１のトランジスタ３９を介してリモコン受信回路３４に接続 されている。第１のトランジスタ３９を待機時のみに動作させるために、このベ ースとグランドとの間にｎｐｎ型の第２のトランジスタ４０が接続され、このト ランジスタ４０のベースが第３のトランジスタ４１を介して切替信号供給端子４ ２に接続されている。ライン３８と第２のトランジスタ４０のベースとの間には リモコン電圧調整用抵抗４３と電圧安定化用ツエナーダイオード４４が接続され ている。切替信号は主動作時に高レベルとなり、待機時には低レベルになる。従 って、主動作時には第３のトランジスタ４１がオンになり、第１及び第２のトラ ンジスタ３９、４０がオフになり、第３の整流平滑回路３７はリモコン受信回路 ３４から切り離される。主動作時に第１のトランジスタ３９がオフになっても、 リモコン受信回路３４は第２の整流平滑回路３３によって動作する。

【００１６】 主出力電圧の変化に応じて図１のホトトランジスタ１４を制御するために出力 電圧検出抵抗４５、４６と基準電圧源用ツエナーダイオード４７と誤差増幅用ト ランジスタ４８と抵抗４９とから成る誤差信号形成回路５０が設けられ、ここに 発光ダイオード１２と電流制限抵抗５１が接続されている。電圧検出抵抗４５、 ４６は出力端子２７とグランド端子２８間に接続され、この電圧分割点が誤差増 幅用トランジスタ４８のベースに接続されている。ツエナーダイオード４７は抵 抗４９を介して出力端子２７、２８間に接続され、ここに得られる基準電圧をト ランジスタ４８のエミッタに与える。この実施例では出力電圧が高くなると誤差 増幅用トランジスタ４８のコレクタ電位が低くなる。ホトトランジスタ１４に光 結合されている発光ダイオード１２のアノードは抵抗５１を介して第２の整流平 滑回路３３の出力端子に接続され、カソードは誤差増幅用トランジスタ４８のコ レクタに接続されている。

【００１７】 待機時に第１の出力端子２７の出力電圧を下げるための第２のトランジスタ４ ０のコレクタは抵抗５２を介して第１のトランジスタ３９のベースに接続されて いると共にダイオード５３を介してホトトランジスタ１４のカソードに接続され 、このエミッタはグランドに接続されている。

【００１８】 リモコン電源端子即ち第２の出力端子５４に接続されたリモコン受信回路３４ はＴＶ受像機の種々の操作を行うものであり、負荷３０のスイッチ２９のオン・ オフ制御も行う。リモコン受信回路３４がスイッチ２９をオフ制御している期間 に端子４２に低レベルのリモコン待機信号が得られる。

【００１９】 図１のＰＷＭパルス発生回路１３は図３に示すように、大別して電圧比較器５ ５と、オフ幅制御回路５６と、オン幅制御回路５７と、基準電圧源５８とを有し 、ＰＷＭパルスを駆動回路１５に送る。各部を更に詳しく説明すると、オフ幅制 御回路５６は、コンデンサＣ1 と、第１、第２、第３及び第４の抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 と、トランジスタＱ10、Ｑ11と、３つのダイオードＤ1 、Ｄ2 、Ｄ 3 とから成る。コンデンサＣ1 は電源端子５９とグランドとの間にトランジスタ Ｑ11とダイオードＤ1 とを介して接続されている。第１の抵抗Ｒ1 は放電回路を 形成するためにコンデンサＣ1 に並列に接続されている。コンデンサＣ1 の上端 は、比較器５５の負入力端子に接続されている。トランジスタＱ11のベースは抵 抗Ｒ3 を介して基準電圧源５８に接続されていると共に、抵抗Ｒ2 とダイオード Ｄ2 とから成るコンデンサＣ1 の充電停止制御回路を介して比較器５５の出力端 子に接続されている。比較器５５の正入力端子は抵抗Ｒ3 を介して基準電圧源５ ８に接続されていると共に、抵抗Ｒ2 とダイオードＤ2 を介して比較器５５の出 力端子にも接続されている。トランジスタＱ10はコンデンサＣ1 の放電時定数を 切換えるために抵抗Ｒ4 を介してコンデンサＣ1 に並列に接続されている。

【００２０】 オン幅制御回路５７は、コンデンサＣ2 と、トランジスタＱ12と、トランジス タＱ13と、ＮＯＴ回路（インバータ）６０と、出力電圧制御のための充電制御素 子としてのフォトトランジスタ１４とから成る。

【００２１】 コンデンサＣ2 の上端はフォトトランジスタ１４を介して電源端子５９に接続 され、下端はグランドに接続されている。このコンデンサＣ2 の電圧ＶC2を比較 器５５に関係付けるために、比較器５５の正入力端子とグランドとの間にトラン ジスタＱ12が接続され、このトランジスタＱ12のベースがコンデンサＣ2 の上端 に接続されている。また、コンデンサＣ2 の放電を比較器５５の出力に関係付け るために、コンデンサＣ2 に対して並列に放電制御素子としてトランジスタＱ13 が接続され、比較器５５の出力端子がＮＯＴ回路６０を介してトランジスタＱ13 のベースに接続されている。

【００２２】 図２のスイッチ２９がオン状態の時には、切替信号端子４２は高レベルであり 、トランジスタ３９、４０はオフ状態にある。従って、発光ダイオード１２に基 づく制御は一般的な定電圧制御と同一であり、出力電圧に対応した強さに発光ダ イオード１２が発光し、ホトトランジスタ１４が発光ダイオード１２の光に対応 した導通状態となる。例えば、出力電圧が基準値よりも高くなると、ホトトラン ジスタ１４の抵抗が小さくなる。これにより、ＰＷＭパルス発生回路１３から発 生する出力パルスの幅が狭くなり、出力電圧は基準値に戻される。主負荷３０を 駆動している期間には２次巻線８に主負荷３０の駆動用電圧が発生し、これは比 較的に高い値である。また、スイッチングトランジスタ７のオフ期間において図 ２の第１の整流平滑回路２６の出力電圧及び巻線８ａと巻線１０の巻数比に基づ いて決定された電圧が４次巻線１０に得られ、第１の整流平滑回路２６の出力電 圧が高い時には、図１の比較器１６は出力電圧が高いことを示す高レベル信号を 出力する。比較器１６の出力ライン１６ａは図３のトランジスタＱ10のベースに 接続されているので、主負荷３０の駆動時には図３のトランジスタＱ10がオンに なり、抵抗Ｒ4 がコンデンサＣ1 に並列に接続され、三角波の周波数が高くなる 。これにより、ＰＷＭパルス発生回路１３から４０〜１００kHz 程度の高い周波 数のパルスが発生する。スイッチングトランジスタを高い周波数でオン・オフす れば、スイッチング損失が大きくなるという欠点が生じる反面、トランス５の損 失が小さくなり、これを小型化できるという長所が生じる。

【００２３】 リモコン受信回路３４がスイッチ２９をオフ制御し、切替信号端子４２に低レ ベル出力を発生すると、トランジスタ３９及び４０がオンになる。トランジスタ ４０がオンになると、発光ダイオード１２のカソードがダイオード５３とトラン ジスタ４０を介してグランドに接続され、誤差増幅用トランジスタ４８と実質的 に無関係に発光する。即ち、発光ダイオード１２は実質的に飽和又はこれに近い 発光状態となり、フィードバック制御が中断される。この結果、ホトトランジス タ１４も実質的に飽和又はこれに近い状態となり、ＰＷＭパルスの幅が狭くなり 、第１の整流平滑回路２６の出力電圧が例えば１／５になる。これにより、待機 時に第１の整流平滑回路２６から高い電圧が発生し続けることを防ぐことができ る。２次巻線８の出力ラインにスイッチを接続し、待期時にオフにすることによ って待機時の高電圧を阻止する方法も考えられるが、スイッチが高価であるので 、電源装置がコスト高になる。

【００２４】 第１の整流平滑回路２６の出力電圧が低下すると、第２の整流平滑回路３３の 出力電圧も低下するが、第３の整流平滑回路３７がリモコン受信回路３４に接続 されるので、リモコン受信回路３４を駆動状態に保つことができる。

【００２５】 待機時には図１の４次巻線１０の電圧も低下し、比較器１６から待機時を示す 低レベル出力が発生し、図３のトランジスタＱ10がオフになり、三角波の周波数 が例えば１８kHz 程度に低くなる。これにより、ＰＷＭパルスの周波数も低くな り、スイッチングトランジスタ７の損失が小さくなり、待機時の効率が向上する 。また、待期時に周波数が低下すると、この分だけＰＷＭパルスの幅を広げるこ とが可能になり、ＰＷＭパルスを安定的に発生させることができる。

【変形例】

本考案は上述の実施例に限定されるものでなく、変形可能なものである。例え ば、ＰＷＭパルス発生回路１３、出力回路１１等を種々変形することができる。 また、図３のトランジスタＱ10を切替信号端子４２の信号を利用してオン・オフ してもよい。

【提出日】平成５年１１月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】 待機時に第１の出力端子２７の出力電圧を下げるための第２のトランジスタ４ ０のコレクタは抵抗５２を介して第１のトランジスタ３９のベースに接続されて いると共にダイオード５３を介して発光ダイオ−ド１２のカソードに接続され、 このエミッタはグランドに接続されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のスイッチング電源装置を示す回路図で
ある。

【図２】図１の２次巻線及び３次巻線に接続された出力
回路を詳しく示す回路図である。

【図３】図１のＰＷＭパルス形成回路とこの出力段を示
す回路図である。

【符号の説明】

７ スイッチングトランジスタ １３ ＰＷＭパルス発生回路 １６ 比較器 Ｑ11 周波数切換用トランジスタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧をスイッチング素子でオン・オ
   フし、前記スイッチング素子に接続された出力トランス
   を介して主負荷及びこれよりも小さい副負荷を駆動する
   ように構成されたスイッチング電源装置において、 前記スイッチング素子をオン・オフするためのパルス幅
   変調パルスの周波数を前記主負荷又は前記主負荷と前記
   副負荷の駆動時に第１の値とし、前記副負荷のみを駆動
   する時に前記第１の値よりも小さい第２の値にするため
   の手段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。