スイッチング電源装置
【課題】 異常が生じた場合であっても、内部素子を破壊することなく出力電圧の上昇を防止して出力電圧を供給する負荷の過電圧保護を図ることができるとともに、小型化、低コスト化することができるスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】 入力直流電圧Ｖｉｎが与えられコイル２２に流れる電流をスイッチングするＦＥＴ１３と、ＦＥＴ１３のオン期間にコイル２２に蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成するダイオード２１と、コイル２２に流れる電流で充電される平滑コンデンサ２３とを備え、平滑コンデンサ２３の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとするステップダウン型のスイッチング電源装置１０において、ＦＥＴ１３とコイル２２との間に接続され、導通状態／遮断状態とに切り換わるＦＥＴ１５と、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合にＦＥＴ１５を遮断状態にする過電圧検出器１７とを設ける。
【解決手段】 入力直流電圧Ｖｉｎが与えられコイル２２に流れる電流をスイッチングするＦＥＴ１３と、ＦＥＴ１３のオン期間にコイル２２に蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成するダイオード２１と、コイル２２に流れる電流で充電される平滑コンデンサ２３とを備え、平滑コンデンサ２３の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとするステップダウン型のスイッチング電源装置１０において、ＦＥＴ１３とコイル２２との間に接続され、導通状態／遮断状態とに切り換わるＦＥＴ１５と、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合にＦＥＴ１５を遮断状態にする過電圧検出器１７とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力直流電圧をそれよりも低い直流電圧に変換して出力するステップダウン型のスイッチング電源装置に関するものであり、特に、出力電圧の上昇を防止して出力電圧を供給する負荷の過電圧保護を図ったスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータやＩＰ(Internet Protocol)電話機等の各種電子機器に使用されるＡＣアダプタやバッテリから供給される直流電圧は、一般に、電子機器内のマイクロコンピュータに代表されるロジック回路部品等を動作させるのに必要な電圧よりも高い電圧になっている。
【０００３】
そこで、ＡＣアダプタやバッテリから供給される直流電圧をロジック回路部品等の動作電圧まで降下させるための電源装置として、少数の素子で構成できるとともに電源効率が良く、小型化、低消費電力化に有利なチョッパ方式のステップダウン型スイッチング電源装置が広く用いられている。
【０００４】
このようなスイッチング電源装置には、入力直流電圧が変動しても出力電圧は一定となるように制御されているものが多く、スイッチング電源装置が正常に動作している場合は、このスイッチング電源装置の出力ラインに接続されているロジック回路部品等に過電圧が印加されることはないが、スイッチング電源装置に異常が発生した場合、入力直流電圧がそのままロジック回路部品等に印加され、ロジック回路部品等が過電圧で破壊されてしまうということがあった。
【０００５】
そこで、スイッチング電源装置に異常が発生した場合であっても、入力直流電圧がそのままロジック回路部品等に印加されてしまうのを防止するため、従来より、過電圧保護機能を有したスイッチング電源装置が用いられている。
【０００６】
図２は、従来のスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。図２において、５０はスイッチング電源装置であり、スイッチング電源装置５０は、入力端子５１、出力端子５２、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５３、ＦＥＴ５５、コントローラＩＣ(Integrated Circuit)５６、及び、ダイオード６１とコイル６２と平滑コンデンサ６３とから成る整流平滑回路５４を備えている。
【０００７】
入力端子５１は、ＡＣアダプタやバッテリ等である外部の直流電源１に接続されており、入力端子５１には直流電源１から入力直流電圧Ｖｉｎが供給されている。また、出力端子５２には、ロジック回路部品等の負荷２に負荷２の動作電圧であり入力直流電圧Ｖｉｎより低い直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力ライン３が接続されている。
【０００８】
スイッチング電源装置５０の内部では、ＦＥＴ５３の主端子の一端は入力端子５１に接続され、ＦＥＴ５３の主端子の他端はアノードをグランドに接続したダイオード６１のカソードとコイル６２の一端とに接続されている。そして、コイル６２の他端は平滑コンデンサ６３を介してグランドに接続されるとともに、ＦＥＴ５５を介して出力端子５２に接続されている。
【０００９】
また、ＦＥＴ５３の制御端子は、入力直流電圧Ｖｉｎを動作電源としてＦＥＴ５３のオン／オフ制御を行うコントローラＩＣ５６に接続され、コントローラＩＣ５６には平滑コンデンサ６３の電圧がフィードバックされるようになっている。また、ＦＥＴ５５の制御端子にも平滑コンデンサ６３の電圧が与えられるようになっている。
【００１０】
次に、このような構成のスイッチング電源装置５０の動作を説明する。入力直流電圧Ｖｉｎが与えられるとコントローラＩＣ５６は動作を開始し、フィードバックされた平滑コンデンサ６３の電圧に基づいたパルス信号をＦＥＴ５３の制御端子に与える。ＦＥＴ５３はこのパルス信号に応じてオン／オフを繰り返し、入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングしたパルス電圧を生成する。
【００１１】
そして、このパルス電圧が整流平滑回路５４で整流、平滑された後、負荷２に供給される。この場合、ＦＥＴ５３がオンのときは、入力端子５１からコイル６２に電流が流れ、これによりコイル６２にエネルギーが蓄積されるとともに、ＦＥＴ５５を介して負荷２にエネルギーが供給される。
【００１２】
一方、ＦＥＴ５３がオフのときは、コイル６２に蓄積されたエネルギーがダイオード６１を通じＦＥＴ５５を介して負荷２に供給される。尚、平滑コンデンサ６３はコイル６２を流れる電流で充電され、出力端子５２にはこの平滑コンデンサ６３によって平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔが発生し、この出力電圧Ｖｏｕｔが出力ライン３を介して負荷２に供給される。
【００１３】
出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、ＦＥＴ５３のオン／オフのデューティによって定まり、ＦＥＴ５３のオン／オフのデューティはコントローラＩＣ５６によって平滑コンデンサ６３の電圧に応じて調整されるので、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧値に一定に保たれることになる。
【００１４】
従って、スイッチング電源装置５０が正常に動作している場合は、負荷２に出力電圧Ｖｏｕｔの前記所定の電圧値を越える電圧が印加されることはないが、スイッチング電源装置５０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ５３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ５６がＦＥＴ５３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合等には、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま負荷２に印加されることになる。
【００１５】
このようにスイッチング電源装置５０に異常が発生した場合、例えば、ＩＰ電話機に搭載されるスイッチング電源装置は、４８Ｖの入力直流電圧からＩＰ電話機に搭載された動作電圧３．３Ｖのマイクロコンピュータ等のロジック回路部品等に供給する出力電圧を生成するようになっており、動作電圧３．３Ｖのロジック回路部品等の耐圧はそれほど高く設定されていないので、４８Ｖが印加されたロジック回路部品等は、過電圧で破壊されてしまうことになる。
【００１６】
そこで、スイッチング電源装置５０に異常が発生した場合であっても、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま負荷２に印加されることを防止するために、ＦＥＴ５５が整流平滑回路５４と出力端子５２との間に設けられており、平滑コンデンサ６３の電圧が所定の電圧、例えば、負荷２の耐圧を超える電圧になったときにはＦＥＴ５５が遮断状態となって整流平滑回路５４と出力端子５２との接続を遮断する。
【００１７】
これにより、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま、負荷２に印加されることがなくなり、このようにして、負荷２の過電圧保護が図られている。
【００１８】
また、同期整流方式非絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、平滑コンデンサ間の端子間電圧と所定の基準電圧とを比較して前記端子間電圧値が前記基準電圧値以上であることを検出するとオン駆動信号を転流用トランジスタに向けて出力する過電圧保護回路を備えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１―１８７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述したように、図２に示すスイッチング電源装置５０において、何らかの異常でＦＥＴ５３がオンし続けている場合、ＦＥＴ５５が遮断状態となることにより、出力端子５２に接続された出力ライン３に入力直流電圧Ｖｉｎが印加されることはなく、負荷２が過電圧により破壊されることは防止できるが、このとき、平滑コンデンサ６３には入力直流電圧Ｖｉｎが印加される。
【００２０】
即ち、平滑コンデンサ６３には、ＦＥＴ５３が所定のオン／オフを繰り返している正常時には出力電圧Ｖｏｕｔの所定の電圧値を超える電圧が印加されることはないが、何らかの異常でＦＥＴ５３がオンし続ける場合には入力直流電圧Ｖｉｎが印加されることになる。
【００２１】
そこで、入力直流電圧Ｖｉｎが印加されても平滑コンデンサ６３が破壊されないように、平滑コンデンサ６３には入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値を超える耐圧のコンデンサを用いる必要があるが、上述したように、ＩＰ電話機の場合では入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値は４８Ｖにもなるので、それを超える耐圧のコンデンサは体積が大きくなるとともにコストが高くなり、スイッチング電源装置の大型化、高コスト化を招いてしまうという問題があった。
【００２２】
また、特許文献１に記載の従来技術では、過電圧検出部は、出力電圧が基準電圧以上になったことを検出すると、転流用トランジスタにオン駆動信号を与えて転流用トランジスタを強制的にオン状態にさせる。これにより、出力端子間がチョークコイルを介して短絡状態となり出力電圧の発生が停止するので、出力端子間に接続された負荷に過電圧が印加されることは防止できるが、このとき、入力端子間が短絡状態となることにより、スイッチング用トランジスタ及び転流用トランジスタに過大な電流が流れることになり、スイッチング用トランジスタや転流用トランジスタ等の内部素子がこの過大な電流により破壊されてしまう可能性があるという問題があった。
【００２３】
本発明は、上記の問題点に鑑み、異常が生じた場合であっても、内部素子を破壊することなく出力電圧の上昇を防止して出力電圧を供給する負荷の過電圧保護を図ることができるとともに、小型化、低コスト化することができ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】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、入力直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に変換するスイッチング素子と、前記パルス電圧を整流、平滑して出力電圧となる前記入力直流電圧よりも低い直流電圧を生成する整流平滑回路とを備えるステップダウン型のスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子と前記整流平滑回路との間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記切換手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段とを設けたものである。
【００２５】
この構成によれば、出力電圧が前記所定の電圧よりも高くなった場合には前記スイッチ手段が遮断状態になり前記スイッチング素子からのパルス電圧が前記整流平滑回路に与えられなくなるので、前記スイッチング素子、整流平滑回路、スイッチ手段等の内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が前記所定の電圧より高くなることがなくなる。また、前記整流平滑回路に印加される電圧が前記所定の電圧より高くなることもなくなる。
【００２６】
また、請求項２の発明は、入力直流電圧が与えられコイルに流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン期間に前記コイルに蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成する整流素子と、前記コイルに流れる電流で充電される平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧を出力電圧とするステップダウン型のスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子と前記コイルとの間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段とを設けたものである。
【００２７】
この構成によれば、出力電圧が前記所定の電圧よりも高くなった場合には前記スイッチ手段が遮断状態になり前記スイッチング素子からのパルス電圧が前記コイルに与えられなくなるので、前記スイッチング素子、コイル、平滑コンデンサ、スイッチ手段等の内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が前記所定の電圧より高くなることがなくなる。また、前記平滑コンデンサに印加される電圧が前記所定の電圧より高くなることもなくなる。
【００２８】
また、請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記スイッチ手段を電界効果トランジスタとしている。この構成によれば、前記スイッチング素子と前記整流平滑回路または前記コイルとの間の導通状態／遮断状態の切り換えを高速、且つ低消費電力で行うことができる。さらに、機械的接点を有さないので、寿命が長く、切り換えの信頼性を高くすることができる。
【００２９】
また、請求項４の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを前記過電圧検出手段が検出したときから所定の初期化処理が行われるまで前記スイッチ手段が遮断状態に保持されるようにしている。これにより、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったときから所定の初期化処理が行われるまで出力電圧は０Ｖとなり、出力電圧が供給される負荷の過電圧保護を図ることができるとともに、この負荷にこの負荷本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され続けて、発熱等の問題が生じる可能性を無くすことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が所定の電圧よりも高くなることがなくなるので、例えば、何らかの異常等によってスイッチング素子が導通し続ける状態となっても、入力直流電圧がそのまま、出力電圧が供給される負荷に印加されるということがなくなり、この負荷の過電圧保護を図ることができる。
【００３１】
また、前記整流平滑回路に印加される電圧が前記所定の電圧よりも高くなることもなくなるので、前記整流平滑回路を構成する素子として耐圧の低い素子を使用することができ、前記整流平滑回路を小型化、低コスト化することができ、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３２】
また、前記平滑コンデンサに印加される電圧が前記所定の電圧よりも高くなることもなくなるので、前記平滑コンデンサとして耐圧の低いコンデンサを使用してこの平滑コンデンサを小型化、低コスト化することができ、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。図１において、１０はスイッチング電源装置であり、スイッチング電源装置１０は、入力端子１１、出力端子１２、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、コントローラＩＣ１６、過電圧検出器１７、及び、ダイオード２１とコイル２２と平滑コンデンサ２３とから成る平滑回路１４を備えている。
【００３４】
入力端子１１は、ＡＣアダプタやバッテリ等である外部の直流電源１に接続されており、入力端子１１には直流電源１から入力直流電圧Ｖｉｎが供給されている。また、出力端子１２には、ロジック回路部品等の負荷２に入力直流電圧Ｖｉｎより低い直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力ライン３が接続されている。
【００３５】
スイッチング電源装置１０の内部では、ＦＥＴ１３の主端子の一端が入力端子１１に接続され、ＦＥＴ１３の主端子の他端はＦＥＴ１５の主端子の一端に接続されている。そして、ＦＥＴ１５の主端子の他端はアノードをグランドに接続したダイオード２１のカソードとコイル２２の一端とに接続され、コイル２２の他端は出力端子１２に接続されている。さらに、コイル２２の前記他端は平滑コンデンサ２３を介してグランドに接続されるとともに、過電圧検出器１７の信号入力端子に接続され、過電圧検出器１７の信号出力端子はＦＥＴ１５の制御端子に接続されている。
【００３６】
また、ＦＥＴ１３の制御端子は、入力直流電圧Ｖｉｎを動作電源としてＦＥＴ１３のオン／オフ制御を行うコントローラＩＣ１６に接続され、コントローラＩＣ１６には平滑コンデンサ２３の電圧がフィードバックされるようになっている。
【００３７】
次に、このような構成のスイッチング電源装置１０の動作を説明する。先ず、ＦＥＴ１５は、過電圧検出器１７からの過電圧検出信号が与えられていないときはオン状態（導通状態）、過電圧検出信号が与えられたときはオフ状態（遮断状態）となり、過電圧検出器１７は平滑コンデンサ２３の電圧、即ち、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の閾値電圧とを比較して、出力電圧Ｖｏｕｔが前記所定の閾値電圧を超えたときに過電圧検出信号を出力するようになっている。この過電圧検出器１７の閾値電圧は、入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値及び負荷２の耐圧より低い電圧値に設定されている。
【００３８】
入力直流電圧Ｖｉｎが与えられるとコントローラＩＣ１６は動作を開始し、フィードバックされた平滑コンデンサ２３の電圧に基づいたパルス信号をＦＥＴ１３の制御端子に与える。ＦＥＴ１３はこのパルス信号に応じてオン／オフを繰り返し、入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングしたパルス電圧を生成する。
【００３９】
そして、このパルス電圧がオン状態であるＦＥＴ１５を介して整流平滑回路１４に与えられ、整流平滑回路１４で整流、平滑された後、負荷２に供給される。この場合、ＦＥＴ１３がオンのときは、入力端子１１からＦＥＴ１３及びＦＥＴ１５を介してコイル２２に電流が流れ、これによりコイル２２にエネルギーが蓄積されるとともに、負荷２にエネルギーが供給される。一方、ＦＥＴ１３がオフのときは、コイル２２に蓄積されたエネルギーがダイオード２１を通じて負荷２に供給される。
【００４０】
そして、平滑コンデンサ２３はコイル２２を流れる電流で充電され、出力端子１２にはこの平滑コンデンサ２３によって平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔが発生し、この出力電圧Ｖｏｕｔが出力ライン３を介して負荷２に供給される。
【００４１】
出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、ＦＥＴ１３のオン／オフのデューティによって定まり、ＦＥＴ１３のオン／オフのデューティはコントローラＩＣ１６によって平滑コンデンサ２３の電圧に応じて調整されるので、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧値に一定に保たれることになる。
【００４２】
従って、スイッチング電源装置１０が正常に動作している場合は、負荷２に出力電圧Ｖｏｕｔの前記所定の電圧値を越える電圧が印加されることはない。
【００４３】
一方、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ１３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ１６がＦＥＴ１３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは前記所定の電圧値を越えて上昇する。
【００４４】
そして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧を超えたときに過電圧検出器１７が過電圧検出信号を出力し、過電圧検出信号が与えられたＦＥＴ１５はオフ状態となる。これにより、ＦＥＴ１３とコイル２２との接続が遮断され、ＦＥＴ１３からの電流がコイル２２に流れなくなり、出力電圧Ｖｏｕｔは降下する。
【００４５】
そして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より低くなると、過電圧検出器１７は過電圧検出信号の出力を停止し、過電圧検出信号が与えられなくなったＦＥＴ１５はオン状態となり、ＦＥＴ１３とコイル２２とが導通し、ＦＥＴ１３からの電流がコイル２２に流れ、出力電圧Ｖｏｕｔは再び上昇するが、上述のようにして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧を超えたときにＦＥＴ１５はオフ状態となるので、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より高くなることはない。
【００４６】
過電圧検出器１７の所定の閾値電圧は負荷２の耐圧よりも低い電圧値に設定されているので、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合であっても、負荷２にその耐圧以上の電圧が印加されて負荷２が破壊されるということが防止できる。即ち、負荷２の過電圧保護が図られている。
【００４７】
また、平滑コンデンサ２３にも過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より高い電圧が印加されることがないので、平滑コンデンサ２３には入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値よりも高い耐圧を有するコンデンサを使用する必要はなく、低い耐圧のコンデンサを使用して平滑コンデンサ２３を小型化、低コスト化することができる。
【００４８】
また、異常によりＦＥＴ１３がオンし続けているときに、過電圧保護のため、上述したようにＦＥＴ１５がオン／オフを繰り返しても、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、及び他の内部素子に短絡電流等の過大な電流が流れることはなく、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、及び他の内部素子が破壊されてしまうことがなく安全である。
【００４９】
ところで、過電圧保護のため、上述したようにＦＥＴ１５がオン／オフを繰り返すことにより、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、出力電圧Ｖｏｕｔの所定の電圧よりも高く設定されている過電圧検出器１７の所定の閾値電圧となる。これにより、負荷２に負荷２の本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され続けることになり、場合によっては、負荷２に発熱等の問題が生じる可能性がある。
【００５０】
そこで、過電圧検出器１７は、一旦、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値電圧を超えたことを検出すると、所定の初期化処理が行われるまで過電圧検出信号を出力し続けるようにしても良い。このようにすると、一旦、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値電圧を超えると、過電圧検出器１７は過電圧検出信号を出力し続け、過電圧検出信号が与え続けられるＦＥＴ１５はオフ状態に保持されることになる。
【００５１】
これにより、出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖとなり、負荷２の過電圧保護を図ることができるとともに、負荷２に負荷２の本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され、負荷２に発熱等の問題が生じる可能性を無くすことができる。
【００５２】
尚、ＦＥＴ１５の方に、一旦、過電圧検出信号が与えられてから所定の初期化処理が行われるまでＦＥＴ１５がオフ状態になるように保持する機能を持たせるようにすることも可能である。また、前記所定の初期化処理は、入力直流電圧Ｖｉｎが与えられたときに行われるようにしても良いし、図示しない操作部でリセット操作等の所定の操作が行われたときに行われるようにしても良い。
【００５３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ１３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ１６がＦＥＴ１３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合であっても、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が過電圧検出器１７に設定されている所定の閾値電圧以上に高くなることを防止して、負荷２に過電圧が印加されて破壊されてしまうことを防止することができる。即ち、負荷２の過電圧保護を図ることができる。
【００５４】
また、上記のような異常が発生した場合であっても、平滑コンデンサ２３に入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま印加されることはなく、印加される電圧は過電圧検出器１７に設定されている所定の閾値電圧以上に高くなることはないので、平滑コンデンサ２３に耐圧の低いコンデンサを使用することが可能となる。これにより、平滑コンデンサ２３を小型化、低コスト化して、スイッチング電源装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１５はいずれも電界効果トランジスタであるが、いずれか一方、または両方ともがバイポーラトランジスタであっても構わない。また、ＦＥＴ１５は、リレー等の機械的接点を有するスイッチに置き換えることも可能である。その場合、そのリレー等の機械的接点を有するスイッチに保持機能を有するようにしても構わない。
【００５６】
また、ダイオード２１をＦＥＴ１３と相補的にオン／オフするトランジスタに置き換えるか、または、ダイオード２１と並列にＦＥＴ１３と相補的にオン／オフするトランジスタを設けるようにした同期整流方式のスイッチング電源装置においても、本発明が適用できることは言うまでもない。
【００５７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の構成等を適宜に変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。
【図２】従来のスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 直流電源
２ 負荷
３ 出力ライン
１０ スイッチング電源装置
１１ 入力端子
１２ 出力端子
１３ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、スイッチング素子）
１４ 整流平滑回路
１５ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、スイッチ手段）
１６ コントローラＩＣ
１７ 過電圧検出器（過電圧検出手段）
２１ ダイオード（整流素子）
２２ コイル
２３ 平滑コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力直流電圧をそれよりも低い直流電圧に変換して出力するステップダウン型のスイッチング電源装置に関するものであり、特に、出力電圧の上昇を防止して出力電圧を供給する負荷の過電圧保護を図ったスイッチング電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータやＩＰ(Internet Protocol)電話機等の各種電子機器に使用されるＡＣアダプタやバッテリから供給される直流電圧は、一般に、電子機器内のマイクロコンピュータに代表されるロジック回路部品等を動作させるのに必要な電圧よりも高い電圧になっている。
【０００３】
そこで、ＡＣアダプタやバッテリから供給される直流電圧をロジック回路部品等の動作電圧まで降下させるための電源装置として、少数の素子で構成できるとともに電源効率が良く、小型化、低消費電力化に有利なチョッパ方式のステップダウン型スイッチング電源装置が広く用いられている。
【０００４】
このようなスイッチング電源装置には、入力直流電圧が変動しても出力電圧は一定となるように制御されているものが多く、スイッチング電源装置が正常に動作している場合は、このスイッチング電源装置の出力ラインに接続されているロジック回路部品等に過電圧が印加されることはないが、スイッチング電源装置に異常が発生した場合、入力直流電圧がそのままロジック回路部品等に印加され、ロジック回路部品等が過電圧で破壊されてしまうということがあった。
【０００５】
そこで、スイッチング電源装置に異常が発生した場合であっても、入力直流電圧がそのままロジック回路部品等に印加されてしまうのを防止するため、従来より、過電圧保護機能を有したスイッチング電源装置が用いられている。
【０００６】
図２は、従来のスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。図２において、５０はスイッチング電源装置であり、スイッチング電源装置５０は、入力端子５１、出力端子５２、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５３、ＦＥＴ５５、コントローラＩＣ(Integrated Circuit)５６、及び、ダイオード６１とコイル６２と平滑コンデンサ６３とから成る整流平滑回路５４を備えている。
【０００７】
入力端子５１は、ＡＣアダプタやバッテリ等である外部の直流電源１に接続されており、入力端子５１には直流電源１から入力直流電圧Ｖｉｎが供給されている。また、出力端子５２には、ロジック回路部品等の負荷２に負荷２の動作電圧であり入力直流電圧Ｖｉｎより低い直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力ライン３が接続されている。
【０００８】
スイッチング電源装置５０の内部では、ＦＥＴ５３の主端子の一端は入力端子５１に接続され、ＦＥＴ５３の主端子の他端はアノードをグランドに接続したダイオード６１のカソードとコイル６２の一端とに接続されている。そして、コイル６２の他端は平滑コンデンサ６３を介してグランドに接続されるとともに、ＦＥＴ５５を介して出力端子５２に接続されている。
【０００９】
また、ＦＥＴ５３の制御端子は、入力直流電圧Ｖｉｎを動作電源としてＦＥＴ５３のオン／オフ制御を行うコントローラＩＣ５６に接続され、コントローラＩＣ５６には平滑コンデンサ６３の電圧がフィードバックされるようになっている。また、ＦＥＴ５５の制御端子にも平滑コンデンサ６３の電圧が与えられるようになっている。
【００１０】
次に、このような構成のスイッチング電源装置５０の動作を説明する。入力直流電圧Ｖｉｎが与えられるとコントローラＩＣ５６は動作を開始し、フィードバックされた平滑コンデンサ６３の電圧に基づいたパルス信号をＦＥＴ５３の制御端子に与える。ＦＥＴ５３はこのパルス信号に応じてオン／オフを繰り返し、入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングしたパルス電圧を生成する。
【００１１】
そして、このパルス電圧が整流平滑回路５４で整流、平滑された後、負荷２に供給される。この場合、ＦＥＴ５３がオンのときは、入力端子５１からコイル６２に電流が流れ、これによりコイル６２にエネルギーが蓄積されるとともに、ＦＥＴ５５を介して負荷２にエネルギーが供給される。
【００１２】
一方、ＦＥＴ５３がオフのときは、コイル６２に蓄積されたエネルギーがダイオード６１を通じＦＥＴ５５を介して負荷２に供給される。尚、平滑コンデンサ６３はコイル６２を流れる電流で充電され、出力端子５２にはこの平滑コンデンサ６３によって平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔが発生し、この出力電圧Ｖｏｕｔが出力ライン３を介して負荷２に供給される。
【００１３】
出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、ＦＥＴ５３のオン／オフのデューティによって定まり、ＦＥＴ５３のオン／オフのデューティはコントローラＩＣ５６によって平滑コンデンサ６３の電圧に応じて調整されるので、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧値に一定に保たれることになる。
【００１４】
従って、スイッチング電源装置５０が正常に動作している場合は、負荷２に出力電圧Ｖｏｕｔの前記所定の電圧値を越える電圧が印加されることはないが、スイッチング電源装置５０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ５３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ５６がＦＥＴ５３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合等には、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま負荷２に印加されることになる。
【００１５】
このようにスイッチング電源装置５０に異常が発生した場合、例えば、ＩＰ電話機に搭載されるスイッチング電源装置は、４８Ｖの入力直流電圧からＩＰ電話機に搭載された動作電圧３．３Ｖのマイクロコンピュータ等のロジック回路部品等に供給する出力電圧を生成するようになっており、動作電圧３．３Ｖのロジック回路部品等の耐圧はそれほど高く設定されていないので、４８Ｖが印加されたロジック回路部品等は、過電圧で破壊されてしまうことになる。
【００１６】
そこで、スイッチング電源装置５０に異常が発生した場合であっても、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま負荷２に印加されることを防止するために、ＦＥＴ５５が整流平滑回路５４と出力端子５２との間に設けられており、平滑コンデンサ６３の電圧が所定の電圧、例えば、負荷２の耐圧を超える電圧になったときにはＦＥＴ５５が遮断状態となって整流平滑回路５４と出力端子５２との接続を遮断する。
【００１７】
これにより、入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま、負荷２に印加されることがなくなり、このようにして、負荷２の過電圧保護が図られている。
【００１８】
また、同期整流方式非絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、平滑コンデンサ間の端子間電圧と所定の基準電圧とを比較して前記端子間電圧値が前記基準電圧値以上であることを検出するとオン駆動信号を転流用トランジスタに向けて出力する過電圧保護回路を備えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１―１８７６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述したように、図２に示すスイッチング電源装置５０において、何らかの異常でＦＥＴ５３がオンし続けている場合、ＦＥＴ５５が遮断状態となることにより、出力端子５２に接続された出力ライン３に入力直流電圧Ｖｉｎが印加されることはなく、負荷２が過電圧により破壊されることは防止できるが、このとき、平滑コンデンサ６３には入力直流電圧Ｖｉｎが印加される。
【００２０】
即ち、平滑コンデンサ６３には、ＦＥＴ５３が所定のオン／オフを繰り返している正常時には出力電圧Ｖｏｕｔの所定の電圧値を超える電圧が印加されることはないが、何らかの異常でＦＥＴ５３がオンし続ける場合には入力直流電圧Ｖｉｎが印加されることになる。
【００２１】
そこで、入力直流電圧Ｖｉｎが印加されても平滑コンデンサ６３が破壊されないように、平滑コンデンサ６３には入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値を超える耐圧のコンデンサを用いる必要があるが、上述したように、ＩＰ電話機の場合では入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値は４８Ｖにもなるので、それを超える耐圧のコンデンサは体積が大きくなるとともにコストが高くなり、スイッチング電源装置の大型化、高コスト化を招いてしまうという問題があった。
【００２２】
また、特許文献１に記載の従来技術では、過電圧検出部は、出力電圧が基準電圧以上になったことを検出すると、転流用トランジスタにオン駆動信号を与えて転流用トランジスタを強制的にオン状態にさせる。これにより、出力端子間がチョークコイルを介して短絡状態となり出力電圧の発生が停止するので、出力端子間に接続された負荷に過電圧が印加されることは防止できるが、このとき、入力端子間が短絡状態となることにより、スイッチング用トランジスタ及び転流用トランジスタに過大な電流が流れることになり、スイッチング用トランジスタや転流用トランジスタ等の内部素子がこの過大な電流により破壊されてしまう可能性があるという問題があった。
【００２３】
本発明は、上記の問題点に鑑み、異常が生じた場合であっても、内部素子を破壊することなく出力電圧の上昇を防止して出力電圧を供給する負荷の過電圧保護を図ることができるとともに、小型化、低コスト化することができ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】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、入力直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に変換するスイッチング素子と、前記パルス電圧を整流、平滑して出力電圧となる前記入力直流電圧よりも低い直流電圧を生成する整流平滑回路とを備えるステップダウン型のスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子と前記整流平滑回路との間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記切換手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段とを設けたものである。
【００２５】
この構成によれば、出力電圧が前記所定の電圧よりも高くなった場合には前記スイッチ手段が遮断状態になり前記スイッチング素子からのパルス電圧が前記整流平滑回路に与えられなくなるので、前記スイッチング素子、整流平滑回路、スイッチ手段等の内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が前記所定の電圧より高くなることがなくなる。また、前記整流平滑回路に印加される電圧が前記所定の電圧より高くなることもなくなる。
【００２６】
また、請求項２の発明は、入力直流電圧が与えられコイルに流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン期間に前記コイルに蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成する整流素子と、前記コイルに流れる電流で充電される平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧を出力電圧とするステップダウン型のスイッチング電源装置において、前記スイッチング素子と前記コイルとの間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段とを設けたものである。
【００２７】
この構成によれば、出力電圧が前記所定の電圧よりも高くなった場合には前記スイッチ手段が遮断状態になり前記スイッチング素子からのパルス電圧が前記コイルに与えられなくなるので、前記スイッチング素子、コイル、平滑コンデンサ、スイッチ手段等の内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が前記所定の電圧より高くなることがなくなる。また、前記平滑コンデンサに印加される電圧が前記所定の電圧より高くなることもなくなる。
【００２８】
また、請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記スイッチ手段を電界効果トランジスタとしている。この構成によれば、前記スイッチング素子と前記整流平滑回路または前記コイルとの間の導通状態／遮断状態の切り換えを高速、且つ低消費電力で行うことができる。さらに、機械的接点を有さないので、寿命が長く、切り換えの信頼性を高くすることができる。
【００２９】
また、請求項４の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを前記過電圧検出手段が検出したときから所定の初期化処理が行われるまで前記スイッチ手段が遮断状態に保持されるようにしている。これにより、前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったときから所定の初期化処理が行われるまで出力電圧は０Ｖとなり、出力電圧が供給される負荷の過電圧保護を図ることができるとともに、この負荷にこの負荷本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され続けて、発熱等の問題が生じる可能性を無くすことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、内部素子に過大な電流を流すことなく出力電圧の上昇が防止され、出力電圧が所定の電圧よりも高くなることがなくなるので、例えば、何らかの異常等によってスイッチング素子が導通し続ける状態となっても、入力直流電圧がそのまま、出力電圧が供給される負荷に印加されるということがなくなり、この負荷の過電圧保護を図ることができる。
【００３１】
また、前記整流平滑回路に印加される電圧が前記所定の電圧よりも高くなることもなくなるので、前記整流平滑回路を構成する素子として耐圧の低い素子を使用することができ、前記整流平滑回路を小型化、低コスト化することができ、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３２】
また、前記平滑コンデンサに印加される電圧が前記所定の電圧よりも高くなることもなくなるので、前記平滑コンデンサとして耐圧の低いコンデンサを使用してこの平滑コンデンサを小型化、低コスト化することができ、スイッチング電源装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。図１において、１０はスイッチング電源装置であり、スイッチング電源装置１０は、入力端子１１、出力端子１２、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、コントローラＩＣ１６、過電圧検出器１７、及び、ダイオード２１とコイル２２と平滑コンデンサ２３とから成る平滑回路１４を備えている。
【００３４】
入力端子１１は、ＡＣアダプタやバッテリ等である外部の直流電源１に接続されており、入力端子１１には直流電源１から入力直流電圧Ｖｉｎが供給されている。また、出力端子１２には、ロジック回路部品等の負荷２に入力直流電圧Ｖｉｎより低い直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔを供給する出力ライン３が接続されている。
【００３５】
スイッチング電源装置１０の内部では、ＦＥＴ１３の主端子の一端が入力端子１１に接続され、ＦＥＴ１３の主端子の他端はＦＥＴ１５の主端子の一端に接続されている。そして、ＦＥＴ１５の主端子の他端はアノードをグランドに接続したダイオード２１のカソードとコイル２２の一端とに接続され、コイル２２の他端は出力端子１２に接続されている。さらに、コイル２２の前記他端は平滑コンデンサ２３を介してグランドに接続されるとともに、過電圧検出器１７の信号入力端子に接続され、過電圧検出器１７の信号出力端子はＦＥＴ１５の制御端子に接続されている。
【００３６】
また、ＦＥＴ１３の制御端子は、入力直流電圧Ｖｉｎを動作電源としてＦＥＴ１３のオン／オフ制御を行うコントローラＩＣ１６に接続され、コントローラＩＣ１６には平滑コンデンサ２３の電圧がフィードバックされるようになっている。
【００３７】
次に、このような構成のスイッチング電源装置１０の動作を説明する。先ず、ＦＥＴ１５は、過電圧検出器１７からの過電圧検出信号が与えられていないときはオン状態（導通状態）、過電圧検出信号が与えられたときはオフ状態（遮断状態）となり、過電圧検出器１７は平滑コンデンサ２３の電圧、即ち、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の閾値電圧とを比較して、出力電圧Ｖｏｕｔが前記所定の閾値電圧を超えたときに過電圧検出信号を出力するようになっている。この過電圧検出器１７の閾値電圧は、入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値及び負荷２の耐圧より低い電圧値に設定されている。
【００３８】
入力直流電圧Ｖｉｎが与えられるとコントローラＩＣ１６は動作を開始し、フィードバックされた平滑コンデンサ２３の電圧に基づいたパルス信号をＦＥＴ１３の制御端子に与える。ＦＥＴ１３はこのパルス信号に応じてオン／オフを繰り返し、入力直流電圧Ｖｉｎをスイッチングしたパルス電圧を生成する。
【００３９】
そして、このパルス電圧がオン状態であるＦＥＴ１５を介して整流平滑回路１４に与えられ、整流平滑回路１４で整流、平滑された後、負荷２に供給される。この場合、ＦＥＴ１３がオンのときは、入力端子１１からＦＥＴ１３及びＦＥＴ１５を介してコイル２２に電流が流れ、これによりコイル２２にエネルギーが蓄積されるとともに、負荷２にエネルギーが供給される。一方、ＦＥＴ１３がオフのときは、コイル２２に蓄積されたエネルギーがダイオード２１を通じて負荷２に供給される。
【００４０】
そして、平滑コンデンサ２３はコイル２２を流れる電流で充電され、出力端子１２にはこの平滑コンデンサ２３によって平滑化された出力電圧Ｖｏｕｔが発生し、この出力電圧Ｖｏｕｔが出力ライン３を介して負荷２に供給される。
【００４１】
出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、ＦＥＴ１３のオン／オフのデューティによって定まり、ＦＥＴ１３のオン／オフのデューティはコントローラＩＣ１６によって平滑コンデンサ２３の電圧に応じて調整されるので、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧値に一定に保たれることになる。
【００４２】
従って、スイッチング電源装置１０が正常に動作している場合は、負荷２に出力電圧Ｖｏｕｔの前記所定の電圧値を越える電圧が印加されることはない。
【００４３】
一方、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ１３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ１６がＦＥＴ１３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは前記所定の電圧値を越えて上昇する。
【００４４】
そして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧を超えたときに過電圧検出器１７が過電圧検出信号を出力し、過電圧検出信号が与えられたＦＥＴ１５はオフ状態となる。これにより、ＦＥＴ１３とコイル２２との接続が遮断され、ＦＥＴ１３からの電流がコイル２２に流れなくなり、出力電圧Ｖｏｕｔは降下する。
【００４５】
そして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より低くなると、過電圧検出器１７は過電圧検出信号の出力を停止し、過電圧検出信号が与えられなくなったＦＥＴ１５はオン状態となり、ＦＥＴ１３とコイル２２とが導通し、ＦＥＴ１３からの電流がコイル２２に流れ、出力電圧Ｖｏｕｔは再び上昇するが、上述のようにして、出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧検出器１７の所定の閾値電圧を超えたときにＦＥＴ１５はオフ状態となるので、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より高くなることはない。
【００４６】
過電圧検出器１７の所定の閾値電圧は負荷２の耐圧よりも低い電圧値に設定されているので、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合であっても、負荷２にその耐圧以上の電圧が印加されて負荷２が破壊されるということが防止できる。即ち、負荷２の過電圧保護が図られている。
【００４７】
また、平滑コンデンサ２３にも過電圧検出器１７の所定の閾値電圧より高い電圧が印加されることがないので、平滑コンデンサ２３には入力直流電圧Ｖｉｎの電圧値よりも高い耐圧を有するコンデンサを使用する必要はなく、低い耐圧のコンデンサを使用して平滑コンデンサ２３を小型化、低コスト化することができる。
【００４８】
また、異常によりＦＥＴ１３がオンし続けているときに、過電圧保護のため、上述したようにＦＥＴ１５がオン／オフを繰り返しても、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、及び他の内部素子に短絡電流等の過大な電流が流れることはなく、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１５、及び他の内部素子が破壊されてしまうことがなく安全である。
【００４９】
ところで、過電圧保護のため、上述したようにＦＥＴ１５がオン／オフを繰り返すことにより、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値は、出力電圧Ｖｏｕｔの所定の電圧よりも高く設定されている過電圧検出器１７の所定の閾値電圧となる。これにより、負荷２に負荷２の本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され続けることになり、場合によっては、負荷２に発熱等の問題が生じる可能性がある。
【００５０】
そこで、過電圧検出器１７は、一旦、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値電圧を超えたことを検出すると、所定の初期化処理が行われるまで過電圧検出信号を出力し続けるようにしても良い。このようにすると、一旦、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値電圧を超えると、過電圧検出器１７は過電圧検出信号を出力し続け、過電圧検出信号が与え続けられるＦＥＴ１５はオフ状態に保持されることになる。
【００５１】
これにより、出力電圧Ｖｏｕｔは０Ｖとなり、負荷２の過電圧保護を図ることができるとともに、負荷２に負荷２の本来の動作電圧よりも高い電圧が印加され、負荷２に発熱等の問題が生じる可能性を無くすことができる。
【００５２】
尚、ＦＥＴ１５の方に、一旦、過電圧検出信号が与えられてから所定の初期化処理が行われるまでＦＥＴ１５がオフ状態になるように保持する機能を持たせるようにすることも可能である。また、前記所定の初期化処理は、入力直流電圧Ｖｉｎが与えられたときに行われるようにしても良いし、図示しない操作部でリセット操作等の所定の操作が行われたときに行われるようにしても良い。
【００５３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、スイッチング電源装置１０に異常が発生した場合、例えば、ＦＥＴ１３が熱暴走や静電気破壊によりショートモードで故障した場合や、コントローラＩＣ１６がＦＥＴ１３をオンさせ続けてしまうような状態で故障した場合であっても、出力電圧Ｖｏｕｔの電圧値が過電圧検出器１７に設定されている所定の閾値電圧以上に高くなることを防止して、負荷２に過電圧が印加されて破壊されてしまうことを防止することができる。即ち、負荷２の過電圧保護を図ることができる。
【００５４】
また、上記のような異常が発生した場合であっても、平滑コンデンサ２３に入力直流電圧Ｖｉｎがそのまま印加されることはなく、印加される電圧は過電圧検出器１７に設定されている所定の閾値電圧以上に高くなることはないので、平滑コンデンサ２３に耐圧の低いコンデンサを使用することが可能となる。これにより、平滑コンデンサ２３を小型化、低コスト化して、スイッチング電源装置１０の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、ＦＥＴ１３及びＦＥＴ１５はいずれも電界効果トランジスタであるが、いずれか一方、または両方ともがバイポーラトランジスタであっても構わない。また、ＦＥＴ１５は、リレー等の機械的接点を有するスイッチに置き換えることも可能である。その場合、そのリレー等の機械的接点を有するスイッチに保持機能を有するようにしても構わない。
【００５６】
また、ダイオード２１をＦＥＴ１３と相補的にオン／オフするトランジスタに置き換えるか、または、ダイオード２１と並列にＦＥＴ１３と相補的にオン／オフするトランジスタを設けるようにした同期整流方式のスイッチング電源装置においても、本発明が適用できることは言うまでもない。
【００５７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各部の構成等を適宜に変更して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。
【図２】従来のスイッチング電源装置の電気的構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 直流電源
２ 負荷
３ 出力ライン
１０ スイッチング電源装置
１１ 入力端子
１２ 出力端子
１３ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、スイッチング素子）
１４ 整流平滑回路
１５ ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、スイッチ手段）
１６ コントローラＩＣ
１７ 過電圧検出器（過電圧検出手段）
２１ ダイオード（整流素子）
２２ コイル
２３ 平滑コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に変換するスイッチング素子と、前記パルス電圧を整流、平滑して出力電圧となる前記入力直流電圧よりも低い直流電圧を生成する整流平滑回路とを備えるステップダウン型のスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子と前記整流平滑回路との間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
入力直流電圧が与えられコイルに流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン期間に前記コイルに蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成する整流素子と、前記コイルに流れる電流で充電される平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧を出力電圧とするステップダウン型のスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子と前記コイルとの間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを前記過電圧検出手段が検出したときから所定の初期化処理が行われるまで前記スイッチ手段が遮断状態に保持されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項１】
入力直流電圧をスイッチングしてパルス電圧に変換するスイッチング素子と、前記パルス電圧を整流、平滑して出力電圧となる前記入力直流電圧よりも低い直流電圧を生成する整流平滑回路とを備えるステップダウン型のスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子と前記整流平滑回路との間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項２】
入力直流電圧が与えられコイルに流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオン期間に前記コイルに蓄積されたエネルギーを放出する電流経路を形成する整流素子と、前記コイルに流れる電流で充電される平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサの電圧を出力電圧とするステップダウン型のスイッチング電源装置において、
前記スイッチング素子と前記コイルとの間に接続され、与えられる信号に基づいて導通状態と遮断状態とに切り換わるスイッチ手段と、
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを検出した場合に前記スイッチ手段を遮断状態にする信号を前記スイッチ手段に与える過電圧検出手段と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
【請求項３】
前記スイッチ手段が電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【請求項４】
前記出力電圧が所定の電圧よりも高くなったことを前記過電圧検出手段が検出したときから所定の初期化処理が行われるまで前記スイッチ手段が遮断状態に保持されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスイッチング電源装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３３９４３（Ｐ２００６−３３９４３Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０６２６５（Ｐ２００４−２０６２６５）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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