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TW201509106A - 切換電源電路及其控制方法 - Google Patents

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TW201509106A
TW201509106A TW103108605A TW103108605A TW201509106A TW 201509106 A TW201509106 A TW 201509106A TW 103108605 A TW103108605 A TW 103108605A TW 103108605 A TW103108605 A TW 103108605A TW 201509106 A TW201509106 A TW 201509106A
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power supply
circuit
switching
voltage
time
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TW103108605A
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English (en)
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TWI527355B (zh
Inventor
Yoshitomo Hayashi
Yoji Tsutsumishita
Tomokazu Ogawa
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of TW201509106A publication Critical patent/TW201509106A/zh
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Abstract

本發明之切換電源電路係具備：切換元件7，係串聯於變壓器6的1次線圈11；電容器C21~C24，係經由二極體D21~D24而連接於變壓器6的2次線圈21~23與B1；以及電源控制用IC8，係根據電容器C21~C24的充電電壓，控制切換元件7的導通/關斷動作。控制全體之控制電路2係進行下述控制：從供應電源於主電源5起，於電容器C21~C24進行指令電壓之充電，更於經過預先設定的延遲時間之後，使主電路3及週邊機器電路4開始動作。

Description

切換電源電路及其控制方法
本發明係有關於切換電源電路及其控制方法之相關技術。
一般而言，家電、產業用機器、車載用機器之各種電子機器係由複數的電路所構成。例如，可變速控制馬達(motor)之變頻器(inverter)裝置所代表之電力變換裝置係由下列所構成：主電路，係包含將交流電力供應於馬達之功率模組(power module)；週邊機器電路，係為了冷卻發熱之功率模組而驅動冷卻扇(fan)，或使無直接相關於馬達的控制、動作的機器作動；控制電路，係載裝有微電腦(micro-computer)、CPU、ASIC、FPGA之演算處理裝置，將馬達驅動信號傳送於驅動馬達之主電路，或控制週邊機器電路的動作等，電力變換裝置的全體動作；以及電源電路，係供應成為此等之各電路的動力源之電力。
通常，電源電路係使用變換效率高之切換電源電路。前述之電力變換裝置之情形時，因為了去除自電源電路的動力源之主電源傳達之雜訊(noise)之影響，或 為了防止感電等之理由，則採用使用絕緣變壓器(transformer)之切換電源電路。
切換電源電路係由下列所構成：切換元件；絕緣變壓器，係具備1次線圈、以及1或複數個2次線圈，並經由切換元件而連接主電源於1次線圈；二極體(diode)，係連接於絕緣變壓器的2次線圈；電容器(capacitor)，係經由二極體而連接於絕緣變壓器的2次線圈；以及電源控制用IC之零件，係控制切換元件的導通(on)/關斷(off)之動作。電源控制用IC係根據電容器的電壓值而控制切換元件的導通/關斷之動作。基本上，切換電源電路係根據該導通/關斷之動作而控制電力之流通。
絕緣變壓器的2次線圈為1個時，電源控制用IC係根據經由二極體而連接於該2次線圈之電容器的電壓值而進行切換元件的導通/關斷之控制。相對於此，絕緣變壓器有複數個2次線圈時，一般地，電源控制用IC係係根據經由二極體而連接於某一個之2次線圈之電容器的電壓值而進行切換元件的導通/關斷之控制。
一般而言，電源控制用IC係具有下列功能：根據經由二極體而連接於2次線圈之電容器的電壓而進行切換元件的導通/關斷之控制的功能；以及監視流通於1次線圈及切換元件的電流，於流通過大的電流時，則進行強制地將切換元件關斷之過電流保護的功能。
切換電源電路係具有下列狀態：電源導入時，無經由二極體而連接於絕緣變壓器的2次線圈之電容 器的電壓之狀態(以下，稱為「起動時或起動中」；以及安定供應由絕緣變壓器的2次線圈所產生的電力，電容器的電壓成為預先設定之預定電壓(以下，稱為「指令電壓」)之狀態(以下，稱為「穩定時或穩定狀態」)。
起動時，由於蓄積於絕緣變壓器的1次線圈之電力能量(energy)變大，故1次線圈及切換元件則流通過大的電流。因此，電源控制用IC的過電流保護動作開始作動，切換元件係強制地關斷。此後，過電流保護動作被解除，切換元件再度導通，惟，藉由再度的過電流保護動作，切換元件係關斷。重複此動作，於經由二極體連接於2次線圈之電容器進行電壓之充電，成為穩定狀態。
相對於此，穩定狀態係由於經由二極體而連接於2次線圈之電容器的電壓為充電成指定電壓，故不會流通過大的電流於1次線圈及切換元件。惟，當切換電源電路、連接於2次線圈之電路等有某些異常，過大的電流流通於1次線圈及切換元件時，則開始進行過電流保護動作。
電源控制用IC的過電流保護動作係用以防止切換電源電路的構成零件之切換元件及二極體的熱破壞、以及絕緣變壓器的磁氣飽和等。如果能降低使過電流保護作用動作之電流值(以下，稱為「過電流保護準位(level)電流值IDOC」)，則於切換電源電路、連接於2次線圈之電路等有產生某些異常，過大的電流流通於1次線圈或切換元件時，即能快速地遮斷切換元件之動作。因此，由於 能採用熱容量小之切換元件及二極體，並且亦能防止絕緣變壓器的磁氣飽和，故亦能謀求絕緣變壓器之小型化。
例如，由於經由二極體而連接於2次線圈之電路負載有某些異常而增大時，則過大的電流流通於2次線圈及二極體的同時，流通於1次線圈及切換元件的電流亦增大。若流通於1次線圈及切換元件的電流到達過電流保護準位電流值IDOC時，則切換元件係強制地成為關斷，停止供應電力於2次線圈。
然而，當降低過電流保護準位電流值IDOC時，則於切換電源電路的起動時，無法蓄積充分的電力能量於1次線圈，且對經由二極體而連接於2次線圈之電容器，亦無法充電至預定電壓。因此，有必要為能於電容器充電至指定電壓之過電流保護準位電流值IDOC。
基於前述理由，為了設定為起動時所必需之過電流保護準位電流值IDOC，則需要於穩定時所不需要的熱容量大之切換元件及二極體。同時，為了防止絕緣變壓器的磁氣飽和，則亦有絕緣變壓器大型化、切換電源電路大型化、成本提高(cost increase)之問題。
針對上述之問題，下述專利文獻1係揭示變更電源控制用IC的過電流保護準位電流值IDOC之技術，成為電源控制用IC的電力源，以電源控制用IC監視以二極體連接於輔助線圈之電容器的電壓值，並對流通於1次線圈和切換元件的電流變更過電流保護準位電流之技術。例如，前述電容器的電壓值較低時，則判斷為起動時、或 產生連接於2次線圈之電路的過載、短路等，並設定小的過電流保護準位電流值IDOC(以下，稱為「過載時過電流保護準位電流值IDOC」)，當前述電容器的電壓值到達指定電壓時，則判斷為穩定狀態，設定原本之過電流保護準位電流值IDOC(以下，稱為「原本之過電流保護準位電流值IDOC」，設定成大於過負載時過電流保護準位電流值IDOC之值)，以使電源控制用IC作動。此外，僅於起動時，禁止過電流保護準位電流值IDOC的變更，以能迅速進行切換電源電路的起動。根據上述動作，由於能降低二極體及切換元件的熱容量，故能將切換電源電路的構成零件達成小型化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利公開公報特開2003-299351號
然而，上述專利文獻1所示之技術係使用由1次線圈、1個之2次線圈、以及產生電源控制用IC的電力源之輔助線圈所構成的絕緣變壓器之切換電源電路雖為有效，惟，不適合於使用具備複數之2次線圈的絕緣變壓器的情況。如前述，切換電源電路係以電源控制用IC監視經由二極體而連接於某1個2次線圈之電容器的電壓，進行切換元件的導通/關斷之控制。連接於電源控制用IC 未監視之其他的2次線圈之電路產生過載、短路等異常，而電源控制用IC所監視之電容器的電壓未降低時，則過電流保護之動作的電流值係不會變更為過載時過電流保護準位電流值IDOC，而保持原本之過電流保護準位電流值IDOC，過大的電流亦持續流通於切換元件、以及連接於產生過載、短路等異常的電路之二極體，使得切換元件及二極體發熱。因此，為了防止熱破損，則必須使用熱容量大之零件。
此外，專利文獻1所示之技術，如前述，由於係以監視由輔助線圈產生的電壓值為前提之技術，故無法適用於將DC12V電源、DC24V電源等之低電壓直流電源作為主電源，於絕緣變壓器不具備輔助線圈，而直接將低電壓直流電源與電源控制用IC的電源端子相連接之未具備輔助線圈的絕緣變壓器之切換電源電路。亦即，必須具備輔助線圈，而妨礙絕緣變壓器之小型化。
此外，專利文獻1所示之技術係將電源控制用IC的動作複雜化，且亦導致電源控制用IC本身的成本提高。
本發明係有鑑於上述課題而創作者，其目的在於提供一種切換電源電路及其控制方法，係謀求切換電源電路的構成零件之切換元件、二極體、以及絕緣變壓器小型化、以及低成本(low-cost)化。
為了解決上述之課題，達成目的，本發明 係進行根據主電源的電力而產生對控制電子機器的全體動作之控制電路、進行前述電子機器的實際動作之主電路、以及無關於前述電子機器的實際動作之其他電路之動作電力之動作的切換電源電路，該切換電源電路係具備：絕緣變壓器，係包含1次線圈、以及1個以上的2次線圈；切換元件，係串聯於前述絕緣變壓器之1次線圈，並藉由導通/關斷之控制而自前述主電源進行電力供應於前述1次線圈；電容器，係經由二極體而連接於前述絕緣變壓器的2次線圈；電源控制用IC，係根據前述電容器的充電電壓而控制前述切換元件的導通/關斷之動作；以及2次線圈導通時間檢測部，係檢測能推定電流流通於前述2次線圈及前述二極體的時間之時間要素，並將檢測結果輸出於前述控制電路，前述控制電路係，從電源供應於前述主電源起，對前述電容器充電至預先設定的預定電壓，從充電至前述預定電壓起，根據前述2次線圈導通時間檢測部的輸出信號，控制前述主電路及前述其他電路之動作。
根據本發明，即能發揮謀求切換電源電路的構成零件之切換元件、二極體、以及絕緣變壓器之小型化、低成本化的功效。
1‧‧‧切換電源電路
2‧‧‧控制電路
3‧‧‧主電路
4‧‧‧週邊機器電路
5‧‧‧主電源
6‧‧‧返馳型絕緣變壓器(變壓器)
7‧‧‧切換元件
8‧‧‧電源控制用IC
9‧‧‧誤差放大器
11‧‧‧1次線圈
21‧‧‧2次線圈
22‧‧‧2次線圈
23‧‧‧2次線圈
50‧‧‧電源電壓檢測部
51‧‧‧電壓抽出部
52‧‧‧反相放大部
70‧‧‧切換動作檢測部
71‧‧‧比較器
80‧‧‧電源電壓判定部
81‧‧‧電源端子
82‧‧‧GND端子
83‧‧‧輸入端子
84‧‧‧信號輸出端子
90‧‧‧切換動作判定部
100‧‧‧時間寬幅量測部
110‧‧‧自由計數器
120‧‧‧擷取部
130‧‧‧時間寬幅算出部
210‧‧‧演算處理部
220‧‧‧記憶保持部
230‧‧‧控制電路起動用IC
521‧‧‧運算放大器
810‧‧‧比較器
820‧‧‧比較器
830‧‧‧AND邏輯閘
840‧‧‧延遲電路
860‧‧‧NPN電晶體
910‧‧‧比較器
920‧‧‧比較器
930‧‧‧AND邏輯閘
940‧‧‧延遲電路
960‧‧‧NPN電晶體
1000‧‧‧2次線圈導通時間檢測部
B1‧‧‧輔助線圈
C21‧‧‧電容器
C22‧‧‧電容器
C23‧‧‧電容器
C24‧‧‧電容器
C512‧‧‧電容器
D21‧‧‧二極體
D22‧‧‧二極體
D23‧‧‧二極體
D24‧‧‧二極體
D511‧‧‧二極體
D1001‧‧‧二極體
OI‧‧‧光耦合器
R1‧‧‧電阻
R2‧‧‧電阻
R3‧‧‧電阻
4‧‧‧電阻
R513‧‧‧電阻
R514‧‧‧電阻
R522‧‧‧電阻
R523‧‧‧電阻
R1002‧‧‧電阻
R1003‧‧‧電阻
第1圖係表示載裝實施形態1的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊(block)圖。
第2圖係表示控制電路的構成例之方塊圖。
第3圖係說明電源控制用IC的動作之圖。
第4圖係說明電源控制用IC的過電流保護動作之圖。
第5圖係表示自電源導入時起，變遷至穩定狀態時之切換電源電路的動作之變化之圖。
第6圖係說明穩定時之切換電源電路的動作之圖。
第7a圖係說明對主電源之電源電壓的變化之切換電源電路的1次側之動作的變化之圖。
第7b圖係說明對主電源之電源電壓的變化之切換電源電路的2次側之動作的變化之圖。
第8a圖係表示過電流保護準位電流值IDOC的設定為IDOC1時的電流ID及電壓V2的動作波形之圖。
第8b圖係表示過電流保護準位電流值IDOC的設定為IDOC2(<IDOC1)時的電流ID及充電電壓V2的動作波形之圖。
第9圖係說明實施形態1之切換電源電路的功效之圖。
第10圖係表示載裝實施形態2的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。
第11圖係表示在演算處理部內，由取樣(sampling)時間sT的離散時間系統構成電源電壓判定部時之一例之圖。
第12圖係說明實施形態2之切換電源電路的動作及功效之圖。
第13圖係表示實施形態3的電源電壓檢測部的構成例之方塊圖。
第14圖係表示電壓抽出部的內部構成例之方塊圖。
第15圖係表示反相放大部的內部構成例之方塊圖。
第16圖係說明電源電壓檢測部的動作之圖。
第17圖係表示載裝實施形態4的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。
第18圖係表示設置於控制電路之切換動作判定部的內部構成例之方塊圖。
第19圖係說明實施形態4之切換電源電路的動作及功效之圖。
第20圖係表示實施形態4的切換動作檢測部的構成例之圖。
第21圖係說明實施形態4的切換動作檢測部的動作之圖。
第22圖係表示量測時間寬幅之時間寬幅量測部的構成例之圖。
第23圖係說明擷取(capture)部的動作之圖。
第24圖係表示載裝實施形態5的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。
第25圖係表示實施形態5之控制電路的構成例之方塊圖。
第26圖係說明經變更之第1步驟(step)的動作之圖。
第27圖係表示載裝實施形態6的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。
第28圖係表示2次線圈導通時間檢測部的內部構成之 方塊圖。
第29a圖係表示控制電路的消耗電流為較小時之該控制電路的要部之動作波形之圖。
第29b圖係表示控制電路的消耗電流為中等程度時之該控制電路的要部之動作波形之圖。
第29c圖係表示控制電路的消耗電流為較大時之該控制電路的要部之動作波形之圖。
第30圖係表示2次線圈導通時間檢測部之輸入信號與輸出信號的動作之圖。
以下，根據附加之圖式說明本發明的實施形態之切換電源電路及其控制方法。又，本發明不限定於以下所示之實施形態。
實施形態1.
第1圖係表示載裝本發明之實施形態1的切換電源電路及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。第1圖中係表示載裝於變頻器裝置之例，具有切換電源電路1、控制電路2、主電路3、週邊機器電路4、以及主電源5而構成。控制電路2係控制電子機器的全體動作，切換電源電路1係根據主電源的電力而產生對進行電子機器的實際動作之主電路3及無關於電子機器的實際動作之主電路3以外的電路(其他電路)之動作電力。
在此說明切換電源電路1的構成。切換電源電路1係具有：具備1次線圈11、3個2次線圈21、22、 23、及1個輔助線圈B1的返馳(fly-back)型絕緣變壓器(以下，簡稱為「變壓器」)6、以及切換元件7。
變壓器6之1次線圈11的捲繞開始側係連接於主電源5之+端子，變壓器6之1次線圈11的捲繞結束側係連接於切換元件7之汲極(drain)端子，切換元件7之源極(source)端子與主電源5之-端子相連接。切換元件7之閘極(gate)端子係連接於電源控制用IC8之信號輸出端子84。
變壓器6之2次線圈21的捲繞結束側係連接於將2次線圈21的輸出電壓進行整流之二極體D21之陽極(anode)端子，二極體D21之陰極(cathode)端子係連接於使用經二極體D21整流之電壓進行充電之電容器C21的一端。電容器C21的另一端係與變壓器6之2次線圈21的捲繞開始側相連接。此外，2次線圈21的捲繞開始側亦與接地線(ground)GND2相連接。又，電容器C21的充電電壓V2係施加於控制電路2，作為控制電路2的電力而被使用。
變壓器6之2次線圈22的捲繞結束側係連接於將2次線圈22的輸出電壓進行整流之二極體D22之陽極端子，二極體D22之陰極端子係連接於使用經二極體D22整流之電壓進行充電之電容器C22的一端。電容器C22的另一端係與變壓器6之2次線圈22的捲繞開始側相連接。此外，2次線圈22的捲繞開始側亦與接地線GND3相連接。又，由於電容器C22的充電電壓V3係作為主電路3 的電力而使用，故連接於主電路3。
變壓器6之2次線圈23的捲繞結束側係連接於將2次線圈23的輸出電壓進行整流之二極體D23之陽極端子，二極體D23之陰極端子係連接於使用經二極體D23整流之電壓進行充電之電容器C23的一端。電容器C23的另一端係與變壓器6之2次線圈23的捲繞開始側相連接。此外，2次線圈23的捲繞開始側亦與接地線GND4相連接。又，由於電容器C23的充電電壓V4係作為週邊機器電路4的電力而使用，故連接於週邊機器電路4。
變壓器6之輔助線圈B1的捲繞結束側係連接於將輔助線圈B1的輸出電壓進行整流之二極體D24之陽極端子，二極體D24之陰極端子係連接於使用經二極體D24整流之電壓進行充電之電容器C24的一端。電容器C24的另一端係與變壓器6之輔助線圈B1的捲繞開始側相連接。此外，輔助線圈B1的捲繞開始側亦與主電源5之-端子相連接。又，由於電容器C24的充電電壓V5係作為電源控制用IC8的電力而使用，故連接於電源控制用IC8之電源端子81。電源控制用IC8之電源端子81係經由電阻R4而連接於主電源5之正(plus)端子。此外，電源控制用IC8之接地端子82係連接於主電源5之負(minus)端子。
又，變壓器6之各常數如下。
‧線圈數：1次線圈11：N11、2次線圈21：N21、2次線圈22：N22、2次線圈23：N23、輔助線圈：NB1
‧電感(inductance)：1次線圈11：L11、2次線圈21：L21、 2次線圈22：L22、2次線圈23：L23、輔助線圈：LB1
‧鐵芯(core)之有效截面積：Ae
此外，切換電源電路1的動作之相關之各常數如下。
‧切換頻率：fsw(定為動作頻率固定的PWM控制方式)
‧切換電源電路1之輸入/輸出的效率：η(η=輸出電力/輸入電力)
使用電阻R1與電阻R2將電容器C21的充電電壓V2予以分壓，並產生回授(feedback)電壓VFB。回授電壓VFB係輸入於誤差放大器(error amplifier)9之負端子。誤差放大器9之正端子係連接於基準電源Vref之正端子。又，回授電壓VFB係以於充電電壓V2成為指令電壓時與基準電源Vref成為相同電壓值之方式，藉由電阻R1和電阻R2予以分壓。
基準電源Vref之負端子係連接於接地線。誤差放大器9之輸出端子係經由電阻R3而連接著光耦合器(photo-coupler)OI之二極體側陰極端子。又，光耦合器OI之二極體側陽極端子係施加充電於電容器C21的充電電壓V2。
光耦合器OI之電晶體(transistor)側集極(collector)端子係與電源控制用IC8之輸入端子83相連接，光耦合器OI之電晶體側射極(emitter)端子係與主電源5之負端子及電源控制用IC8之接地端子82相連接。
在此說明控制電路2的構成和動作。第2 圖係表示控制電路2的構成例之方塊圖。控制電路2係具備控制第1圖所示之變頻器裝置的全體動作之功能，由具備微電腦、CPU、ASIC、FPGA等之演算處理部210、以及具備EEPROM、快閃(flash)記憶體ROM等之記憶保持部220所構成。
演算處理部210係具備控制變頻器裝置全體的動作之功能。對主電路3輸出控制信號sout，並且對週邊機器電路4輸出控制信號fout。此外，藉由信號線(line)而與記憶保持部220相連接，互相進行資訊之接收傳送。記憶保持部220中係儲存切換電源電路1之相關的資訊。列舉如前述變壓器6之各常數、切換電源電路1之各常數、經由二極體D21、D22、D23而連接於各2次線圈21、22、23之電路的消耗電力之相關的資訊等。此等之資訊係適當地對演算處理部210傳送。
在此說明主電路3。一般而言，主電路3係具備：為了可變速控制馬達(未圖示)而能供應交流電力於馬達之功率模組(未圖示)；用以驅動該功率模組之驅動電路(未圖示)等。驅動電路係根據電容器C22的電力、自控制電路2輸出之控制信號sout而作動，驅動功率模組，供應交流電力於馬達，使馬達旋轉。
在此說明週邊機器電路4的構成及動作。週邊機器電路4係驅動與馬達的驅動無直接關聯的機器等(例如，冷卻扇等)之電路，根據自控制電路2輸出之控制信號fout而作動。
在此說明主電源5。主電源5係成為切換電源電路1的動力源。實施形態1雖將直流電源記載為主電源5，但亦可為使用二極體等將單相交流電源或三相交流電源進行整流之後，對平滑用電容器進行充電，將平滑用電容器使用作為動力源之構成。此外，亦可為將直流電源的電力對平滑用電容器進行充電，將平滑用電容器使用作為動力源之構成。
在此說明切換元件7。切換元件7係將主電源5作為動力源，藉由切換之導通/關斷狀態而控制電力之流通，根據自電源控制用IC8輸出之導通/關斷信號而進行動作。實施形態1中，切換元件7雖以MOSFET表示，但亦可使用其他之切換元件7。
在此說明切換電源電路1的動作。切換電源電路1係藉由切換元件7之導通/關斷動作而控制自主電源5供應的電力，藉此而能使變壓器6之3個2次線圈21、22、23及輔助線圈B1產生電力，並經由各整流二極體D21、D22、D23、D24而產生各個之電容器C21、C22、C23、C24的電壓。電源控制用IC8係控制切換元件7之導通/關斷動作。電源控制用IC8係根據電容器C21的充電電壓V2，控制切換元件7之導通時間Ton、關斷時間Toff、或者切換頻率fsw。
(電源控制用IC的動作說明之1：導通關斷信號輸出)
在此詳細說明電源控制用IC8的動作。第3圖係說明 電源控制用IC8的動作之圖。電源控制用IC8的動作係由誤差放大器9及光耦合器OI的動作而決定。電容器C21之充電電壓V2係藉由電阻R1、R2而予以分壓，經分壓之電壓係作為回授電壓VFB而輸入於誤差放大器9之負端子。誤差放大器9係進行輸入於正端子之基準電源Vref的電壓值與輸入於負端子之回授電壓VFB的比較，以回授電壓VFB與基準電源Vref的差值變小之方式，自輸出端子將輸出V9out予以輸出。關於輸出V9out，當回授電壓VFB小於基準電源Vref時(亦即，充電電壓V2小於指令電壓V2ref時)，則V9out係增加。另一方面，當回授電壓VFB大於基準電源Vref時(亦即，充電電壓V2大於指令電壓V2ref時)，則V9out係減少。
依據電容器C21之充電電壓V2與輸出V9out的電壓差、以及電阻R3，流通於光耦合器OI之二極體的電流IF即能以式(1)而予以表示。
IF=(V2-V9out)/R3…(1)
充電電壓V2大於指令電壓V2ref時，由於誤差放大器9之輸出V9out變大，故電流IF變小。另一方面，充電電壓V2小於指令電壓V2ref時，由於誤差放大器9之輸出V9out變小，故電流IF變大。
流通於光耦合器OI的電晶體之電流IT係根據電流IF的大小而決定。電流IF大時，亦即，充電電壓V2與輸出V9out的差值大時，則流通於光耦合器OI的電 晶體之電流IT係變大。當電流IT增加時，電源控制用IC8係以縮短導通時間Ton之方式進行控制，縮短切換元件7之導通時間Ton。另一方面，充電電壓V2與輸出V9out的差值小，而電流IF小時，則流通於光耦合器OI的電晶體之電流IT係變小，電源控制用IC8係以延長導通時間Ton之方式進行控制，延長切換元件7之導通時間Ton。
根據上述，電源控制用IC8係具備下述功能：為了使電容器C21之充電電壓V2成為指令電壓V2ref，藉由誤差放大器9、光耦合器OI監視電容器C21之充電電壓V2，根據其監視結果，將切換元件7之導通信號和關斷信號輸出於切換元件7之閘極端子。
(電源控制用IC的動作之2：過電流保護動作)
接著，說明電源控制用IC8的過電流保護動作。第4圖係說明電源控制用IC8的過電流保護動作之圖。實線係表示電源控制用IC8的過電流保護動作為有效時的動作，虛線係表示電源控制用IC8的過電流保護動作為無效時的動作。
自電源控制用IC8的信號輸出端子84輸出導通信號於切換元件7之閘極端子時，則切換元件7係導通。藉由切換元件7之導通而將主電源5的電力供應於1次線圈11，於1次線圈11及切換元件7流通電流ID。電流ID係由電源控制用IC8所監視。電源控制用IC8的過電流保護準位電流值為IDOC時，若電流ID達到電流 IDOC、或者超過該值，則藉由過電流保護動作，將自信號輸出端子84輸出之導通信號遮斷，切換元件7係被強制性的控制成關斷狀態(參考圖中A部分所示的波形)。
根據上述，電源控制用IC8係具備下述功能：監視流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID，且與過電流保護準位電流值IDOC進行比較。當電流ID成為過電流保護準位電流值IDOC以上時，則將切換元件7強制性地關斷。
接著，使用第5圖，說明從供應電源至連接於切換電源電路1的主電源5起，至電容器C21之充電電壓V2成為指令電壓V2ref為止的動作。第5圖係表示自電源導入時起，變遷至穩定狀態時之切換電源電路的動作之變化之圖，且表示流通於1次線圈11與切換元件7的電流ID、以及電容器C21之充電電壓V2的動作。時刻t 00係供應電源於主電源5的時間。時刻t 00~時刻t 01之期間係電容器C21之電壓V2尚未充電至指令電壓V2ref為止之期間(以下，稱為「起動時或起動中」)，時刻t 01以後之期間係電容器C21之電壓V2維持於指令電壓V2ref之期間(以下，稱為「穩定時或穩定狀態」)。
在此說明時刻t 00。如前述，時刻t 00係供應電源於主電源5的時刻，且為切換電源電路1之開始動作的時刻。此時，電容器C24中電壓尚未充電，電源控制用IC8無法動作。因此，切換電源電路1之開始動作時，係自主電源5經由電阻R4而供應電力於電源控制用IC8， 而開始電源控制用IC8之動作。當電源控制用IC8開始動作時，則根據前述式(1)，切換元件7開始導通/關斷動作。切換元件7導通時，電流ID係流通1次線圈11及切換元件7，且電力蓄積於1次線圈11。此時，電力係不蓄積於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1。切換元件7關斷時，則蓄積於1次線圈11的能量係傳送於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1，且電流經由二極體D21、D22、D23、D24而流通於電容器C21、C22、C23、C24並進行充電。
在此說明時刻t 00~t 01。此期間係由於電容器C21中電壓尚未充電，故由前述式(1)而亦可得知，IF大致為不流通之狀態。此情形時，切換元件7的導通時間係導通至電源控制用IC8的最大容許導通時間為止。若導通時間變長，則流通於切換元件7的電流ID變大，並到達電源控制用IC8的過電流保護準位電流值IDOC。當電流ID到達過電流保護準位電流值IDOC時，則藉由過電流保護動作，如圖中B部分所示，電源控制用IC8係使切換元件7的切換動作關斷。然後，切換元件7係保持關斷狀態至其次的導通時間為止。至電容器C21之充電電壓V2到達指令電壓V2ref為止，重複此等之動作。
在此說明時刻t 01以後的動作。當電容器C21之電壓V2充電至指令電壓V2ref時，則切換元件7的導通時間係成為適當的時間，亦不會流通過大的電流。並且，同樣地，其他的電容器(C22~C24)的電壓亦成為電壓已充分地充電之狀態。當電容器C24之電壓充分地充電時， 則電源控制用IC8係將電容器C24之充電電壓V5作為電源而動作。
接著，說明穩定狀態之切換電源電路1的動作。第6圖係說明穩定時之切換電源電路1的動作之圖，表示穩定狀態之變壓器6的1次線圈11之端子間電壓V11、2次線圈21之端子間電壓V21、流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID、以及流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21的動作。又，由於2次線圈22、23、輔助線圈B1、以及分別連接之二極體D22、D23、D24的動作，係與第6圖所示之2次線圈21及二極體D21等為相同的動作，故省略說明。
(切換元件7為導通時的動作)
切換元件7為導通狀態時，1次線圈11之端子間電壓V11係成為與主電源5的電源電壓V1相同，1次線圈11及切換元件7中係流通電流ID，能量係蓄積於1次線圈11，變壓器6的鐵芯被磁化。此時，2次線圈21之端子間係於負方向產生線圈比N21/N11×V11的電壓，但藉由二極體D21，電流係不流通於2次線圈21及二極體D21。
(切換元件7已關斷時的動作)
切換元件7為關斷狀態時，電力被供應於2次線圈21、22、23及輔助線圈B1。因此，2次線圈21之端子間電壓V21係於正方向產生電壓。相對於此，1次線圈11之端子間電壓V11係於負方向產生線圈比N11/N21×V21的電壓。此時，由於切換元件7為關斷狀態，故電流不流 通於切換元件7。相對於此，電流I21係流通於二極體D21。
接著，使用第7圖說明主電源5的電源電壓與切換電源電路1的動作之關係。第7圖係說明對主電源之電源電壓的變化之切換電源電路1之動作的變化之圖。又，切換電源電路1之動作條件係如下。
(切換電源電路1之動作條件)
‧切換頻率係fsw而固定
‧連接於2次線圈的電路負載為固定，亦即，切換電源電路1所供應的電力負載為固定
‧僅主電源5的電源電壓變化
第7a圖係表示1次線圈11之端子間電壓V11與流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之動作波形。第7b圖係表示2次線圈21之端子間電壓V21與流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21之動作波形。實線係表示主電源5的電源電壓為Vin時之動作波形。虛線係表示主電源5的電源電壓為(1+α)×Vin(α為正的實數)時之動作波形。
在此說明第7a圖。如前述，切換元件7導通時，主電源5的電力係供應於1次線圈11，電流ID係流通於1次線圈11及切換元件7。主電源5的電源電壓為Vin時，切換元件7的導通時間為Ton，相對於此，電源電壓為(1+α)×Vin時，切換元件7的導通時間為Ton-△Ton而變短。切換元件7關斷時，電流則不流通於1次線圈11及切換元件7。主電源5的電源電壓為Vin時，切換 元件7的關斷時間為Toff，相對於此，電源電壓為(1+α)×Vin時，切換元件7的關斷時間為Toff+△Toff而變長。
(使用數學式之第7a圖的原理說明)
接著，使用數式說明第7a圖的原理。切換電源電路1之動作係根據施加於1次線圈的電壓值、連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電路之總電力負載而決定。將切換電源電路1為穩定時的2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的總電力負載定為Pall，將切換電源電路1全體之效率定為η時，則穩定時之1次線圈11所必需之電力Pin係能以式(2)予以表示。
Pin=Pall/η…(2)
將流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之峰值(peak)電流定為IDp，將切換元件7的導通時間定為Ton，將1次線圈11的電感定為L11時，則IDp即能以式(3)予以表示。
IDp=V1/L11×Ton…(3)
將流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之峰值電流定為IDp，將平均電流定為IDave，將切換元件7的導通時間定為Ton，將切換元件7的關斷時間定為Toff時，則平均電流IDave即能以式(4)予以表示。
IDave=1/2×IDp×Ton/(Ton+Toff)…(4)
電力Pin係可根據主電源5的電源電壓V1與平均電流IDave，以式(5)予以表示。
Pin=IDave×V1…(5)
將切換元件7的動作之周期定為Tall時，周期Tall即能以式(6)予以表示。
Tall=Ton+Toff…(6)
此外，切換電源電路1作動中之切換頻率fsw與周期Tall係具有式(7)的關係。
fsw=1/Tall…(7)
電力Pin係可根據峰值電流IDp、切換頻率fsw、以及1次線圈的電感L11，以式(8)予以表示。
Pin=1/2×L11×IDp2×fsw…(8)
根據式(8)，峰值電流IDp係能以式(9)予以表示。
IDp=√(2×Pin/(fsw×L11))…(9)
根據前述第7圖之切換電源電路1之動作條件及式(2)，若效率η為固定時，則電力Pin係無關乎主電源5的電源電壓V1而為固定。如前述，式(9)係表示峰值電流IDp。由於式(9)的構成要素之fsw、L11為固定值，故 電力Pin若為固定，則峰值電流IDp亦為固定。
式(5)係如前述，根據主電源5的電源電壓V1與平均電流IDave而算出電力Pin。將主電源5的電源電壓V1為Vin時的平均電流定為IDave1，將電源電壓為(1+α)×Vin時的平均電流定為IDave2時，即能如下予以表示。
IDave1=Pin/Vin…(10)
IDave2=Pin/((1+α)×Vin)…(11)
此等之式(10)及式(11)係表示當主電源5的電源電壓V1高時，1次線圈11及切換元件7所必需之平均電流IDave則變小之情形。
將式(6)的結果使用於式(4)時，式(4)即能如下予以表示。
IDave=1/2×IDp×Ton/Tall…(12)
將式(12)變化為切換元件7的導通時間Ton之式時，即能以式(13)予以表示。
Ton=2×IDave×Tall/IDp=2×IDave/fsw/IDp…(13)
將分別於式(10)及式(11)所算出之IDave1、IDave2輸入於式(13)，分別將算出之切換元件7的導通時 間定為Ton1、Ton2時，即能如下予以表示。
Ton1=2×IDave1/fsw/IDp=2×Pin/Vin/fsw/IDp…(14)
Ton2=2×IDave2/fsw/IDp=2×Pin/((1+α)×Vin)/fsw/IDp=1/(1+α)×2×Pin/Vin/fsw/IDp=1/(1+α)×Ton1…(15)
將導通時間Ton1與導通時間Ton2的差值定為△Ton時，即能如下予以表示。
△Ton=Ton1-Ton2=Ton1-1/(1+α)×Ton1=(α/(1+α))×Ton1…(16)
此外，將式(16)的Ton1置換成Ton時，即能如下予以表示。
△Ton=(α/(1+α))×Ton…(17)
此外，將式(15)的Ton1置換成Ton時，即能如下予以表示。
Ton2=(1/(1+α))×Ton…(18)
式(17)、式(18)係表示當主電源5的電源電 壓V1上升時，則切換元件7之導通時間變短之情形。例如，表示將主電源5的電源電壓V1定為(1+α)倍時，則切換元件7之導通時間即變成(1/(1+α))倍之情形。
(使用數學式之第7b圖的原理說明)
接著，與第7a圖之情形相同地，使用數學式說明第7b圖的原理。如前述，切換元件7為導通狀態時，電流係不流通於2次線圈21及二極體D21。切換元件7為關斷狀態時，電流I21係流通於2次線圈21及二極體D21。與第7a圖相同地，主電源5的電源電壓為Vin時，切換元件7為關斷的時間成為Toff，在Toff的期間流通電流I21。相對於此，主電源5的電源電壓為(1+α)×Vin時，切換元件7為關斷的時間成為Toff+△Ton，電流I21流通之期間係僅Toff之期間且△Ton之期間中，電流I21係成為0。
流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21係根據連接於2次線圈21的電路負載，亦即控制電路2的電力而決定。控制電路2的電源電壓為V2，將流通於控制電路2的電流定為I2時，則控制電路2的電力負載P2即能以式(19)予以表示。
P2=V2×I2…(19)
將藉由2次線圈21及二極體D21而流通的電流I21之峰值電流定為I21p時，則2次線圈21的電力P21即能以式(20)予以表示。
P21=1/2×L21×I21p2×fsw…(20)
由於電力P21和電力P2為相同，故具有以下所示的關係。
P21=P2…(21)
根據前述第7圖的動作條件，由於P2及P21為固定，故根據式(20)，峰值I21p為固定。因此，電流I2與峰值電流I21p係具有以下所示的關係。
I2=1/2×I21p×Toff/Tall…(22)
將式(22)變化為如式(23)所示。
Toff=2×I2×Tall/I21p…(23)
式(23)之Toff係表示電流I21流通之時間。表示由於電流I2、切換週期Tall、峰值電流I21p均為固定，故Toff亦成為固定之狀態。
根據上述，如前述所示，當主電源5的電源電壓上升時，則切換元件7的關斷時間變長，惟，根據式(23)而得以理解，即使切換元件7的關斷時間變長，流通於2次線圈21的電流I21之流通期間亦不會改變。
根據上述，切換電源電路1係進行如下之動作。
(1)起動時，經由電阻R4使電源控制用IC8動作，且使切換元件7動作，惟，起動時，由於電容器C21之電壓V2 尚未到達指令電壓，故於電容器C21之電壓V2到達指令電壓為止之間，根據過電流狀態而重複過電流保護動作。
(2)穩定時，切換元件7為導通之時，則電流係流通於1次線圈11及切換元件7。1次線圈11的端子間電壓V11係成為與電源電壓Vin相同，2次線圈21的端子間電壓V21係於負方向產生於1次線圈11的端子間電壓V11乘線圈比N21/N11之值。
(3)穩定時，切換元件7為關斷之時，則電流成為不流通於1次線圈11及切換元件7。1次線圈11的端子間電壓V11係於負方向產生於2次線圈21的端子間電壓V21乘上線圈比N11/N21之值。另一方面，2次線圈21係於正方向產生電壓，電流係流通於2次線圈21及二極體D21。
(4)穩定時，1次線圈11所必需之電力Pin、1次線圈11的電感L11、切換元件7的切換頻率fsw為相同時，則流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之電流峰值IDp為固定。
(5)穩定時，主電源5的電源電壓V1增加時，則切換元件7之導通時間Ton係以其倒數而縮短導通時間。相反地，電源電壓V1減少時，則導通時間Ton係以其倒數而延長導通時間。
(6)穩定時，2次線圈21所必需之電力P21、2次線圈21的電感L21、切換頻率fsw為相同時，則流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21的電流峰值I21p為固定。
(7)穩定時，藉由主電源5的電源電壓之增加，則即使切 換元件7之導通時間Ton係縮短△Ton，流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21之時間係依舊為Toff，△Ton之間電流不流通。
(有關於過電流保護準位的設定之問題點)
接著，說明進行電源控制用IC8的過電流保護動作之過電流保護準位的設定。如亦於第4圖所示，起動時，切換電源電路1係一邊重複進行過電流保護動作與解除動作，一邊將電壓充電於連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24，若電源控制用IC8監視的電容器C21的電壓已充分被充電，則切換電源電路1的動作係成為穩定狀態。
第8a、8b圖係說明過電流保護準位的設定之切換電源電路1的動作之圖。第8a圖係表示過電流保護準位電流值IDOC的設定為IDOC1時的電流ID及電壓V2的動作波形之圖。第8b圖係表示過電流保護準位電流值IDOC的設定為IDOC2時的電流ID和電壓V2的動作波形。
在此說明第8a圖。時刻t00係表示供應電源於主電源5的時刻，時刻t01係表示充電電壓V2到達指令電壓V2ref，切換電源電路1成為穩定狀態的時刻。時刻t00~t01係表示一邊重複進行過電流保護動作與解除動作，一邊將充電電壓V2進行充電之期間，亦即顯示起動時的動作之期間。在第8a圖當中，依過電流保護準位電流值IDOC1，由於起動時已蓄積充分的電力能量於1次線圈11，故在時刻t01當中，即能將充電電壓V2充電至指令電 壓V2ref。
在此說明第8b圖。與第8a圖同樣地，時刻t00係表示供應電源於主電源5的時刻。在第8b圖當中，過電流保護準位電流值IDOC2的情況下，於起動時，蓄積於1次線圈11的電力能量並不充分，而持續維持無法將電壓V2充電至指令電壓V2ref之狀態。
根據第8a圖、第8b圖可理解，必須設定能將指令電壓V2ref充電於經由二極體D21而連接於2次線圈21的電容器C21之過電流保護準位電流值IDOC。
另一方面，當過電流保護準位電流值IDOC上升時，於穩定時連接於2次線圈21的電路產生異常現象，持續流通過大的電流於2次線圈21，即使有必要停止切換元件7的動作，流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID亦不到達過電流保護準位電流值IDOC，而有持續切換元件7的動作之可能性。
此時，連接於2次線圈21的二極體D21持續流通過大的電流。因此，為了防止二極體的熱破壞，必須將二極體的熱容量增大。此外，關於切換元件7，亦必須考量過電流保護準位電流的動作，為了減低起因於過電流保護準位電流的發熱情形，亦必須和二極體相同地將熱容量增大。此外，關於變壓器6，亦由於1次線圈11流通過大的電流，為了防止磁性飽和而必須將鐵芯增大，或增加線圈數等。其結果，成為切換電源電路1的構成零件大型化、基板尺寸(size)大型化，進而成為裝置全體之成本 提高。
因此，本實施形態1中，控制電路2係具備控制主電路3、週邊機器電路4的動作之開始/停止之手段，其係根據以下所示之3個步驟而控制切換電源電路1的動作。
(第1步驟)
第1步驟係自供應電源於主電源5起至電壓V2到達指令電壓V2ref為止之期間，亦即起動期間中的動作。此期間係對控制電路2及電源控制用IC8供應電力。此時，主電路3及週邊機器電路4並未開始動作，亦即主電路3及週邊機器電路4係成為無電力消耗之狀態。
(第2步驟)
第2步驟係電壓V2到達指令電壓V2ref，控制電路2及電源控制用IC8動作中之期間，亦即穩定期間中的動作。此期間係至經過預先設定的延遲(delay)時間△t1為止，主電路3及週邊機器電路4並未開始動作。
(第3步驟)
第3步驟係主電路3及週邊機器電路4開始動作，且全部電路進行動作之期間中的動作。此期間係經過延遲時間△t1之後，由控制電路2對主電路3及週邊機器電路4分別輸出輸出信號sout、fout，而主電路3及週邊機器電路4係開始動作。
(第1~第3步驟的功效)
第9圖係說明本實施形態1之切換電源電路1的功效 之圖。第9圖係表示電流ID、電壓V2、自控制電路2往主電路3的輸出信號sout、以及自控制電路2往週邊機器電路4的輸出信號fout之動作波形。
時刻t00係供應電源於主電源5之電源電壓V1的時刻，時刻t00~t01係前述第1步驟，切換電源電路1的起動時，亦即經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24被充電之期間，此期間係控制電路2及電源控制用IC8係於驅動中。時刻t01係電壓V2到達指令電壓V2ref之時刻。時刻t01~t02係前述第2步驟，於穩定狀態下，控制電路2及電源控制用IC8動作中之期間。時刻t02係前述第3步驟，自控制電路2將輸出信號sout、fout輸出於主電路3及週邊機器電路4之時刻。時刻t03以後係於穩定狀態下，全部電路動作中之狀態。以下，進一步而說明第1~第3步驟之詳細的動作。
(第1步驟：時刻t00~t01)
如前述，第1步驟中，進行連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24的充電，以及對控制電路2、電源控制用IC8進行電力供應。在時刻t00中，供應電源於主電源5，且切換電源電路1開始動作。起動時，由於重複進行電源控制用IC8的過電流保護動作與解除動作，故電流ID係流通至過電流保護準位電流IDOC為止，且將電壓V2進行充電，於時刻t01，電壓V2到達指令電壓V2ref。如前述，第1步驟中係對控制電路2 及電源控制用IC8進行電力供應，惟此外，亦對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24，進行充電至個別的指令電壓的動作。將過電流保護準位電流IDOC定為IDOC，將對於電容器C22的指令電壓定為V3ref，將對於電容器C23的指令電壓定為V4ref，將對於電容器C24的指令電壓定為V5ref，將時刻t00~時刻t01之期間定為△ts1，將電源控制用IC8消耗的電流定為I5時，即能如下式予以表示。
1/2×L11×IDOC2×fsw×△ts1=(1/2×C21×V2ref2+1/2×C22×V3ref2+1/2×C23×V4ref2+1/2×C24×V5ref2+V2ref×I2×△ts1+V5ref×I5×△ts1)/η…(24)
(第2步驟：時刻t01~t02)
如前述，第2步驟中，至經過預先設定的延遲時間△t1為止，不開始主電路3與週邊機器電路4的動作。切換電源電路1係於穩定狀態，且控制電路2及電源控制用IC8於動作中。此期間中電容器C21、C22、C23、C24係已完成指令電壓的充電，電流ID亦不流通過大的電流，至經過預先設定的延遲時間△t1(此處係定為△t1=t02-t01)為止，不開始主電路3與週邊機器電路4的動作。又，將流通於此期間之1次線圈11及切換元件7的電流之電流峰值定為ID2p時，則1次線圈11的消耗電力即能如下式予以表示。
1/2×L11×ID2p2×fsw=(V2×I2+V5×I5)/η…(25)
(第3步驟：時刻t02~t03)
如前述，第3步驟中，依據來自控制電路2的輸出信號sout、fout而開始主電路3、週邊機器電路4的動作。在經過延遲時間△t1之時刻t02，自控制電路2對主電路3、週邊機器電路4分別輸出輸出信號sout、fout。t02~t03之期間中，電流ID係增加。此係因為主電路3及週邊機器電路4開始動作，而對於2次線圈22、23之電力負載增加之故。在時刻t03中，連接於切換電源電路1之全部電路動作之狀態下而成為穩定狀態。將流通於時刻t03以後的1次線圈11及切換元件7的電流之電流峰值定為ID3p，將主電路3的消耗電流定為I3，將週邊機器電路4的消耗電流定為I4時，則1次線圈11的消耗電力即能如下式予以表示。
1/2×L11×ID3p2×fsw=(V2×I2+V3×I3+V4×I4+V5×I5)/η…(26)
如以上說明，根據實施形態1之切換電源電路1及其控制方法，則於控制電路2具備控制主電路3、週邊機器電路4等的動作之手段，起動時，進行對於經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、以及對於控制電路2及電源控制用IC8的電力供應，從成 為穩定狀態起，架構使主電路3、週邊機器電路4等動作之程序(sequence)控制，藉此即能使切換電源電路1於起動時的電力負載減低，且不增大過電流保護準位電流值IDOC，亦即不切換過電流保護準位電流值，可藉由將連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24充電至指令電壓，亦即切換電源電路1的動作成為穩定狀態。
此外，根據實施形態1之切換電源電路1及其控制方法，則穩定狀態下，即使連接於各2次線圈21、22、23的電路有異常之情形等，切換電源電路1有異常之情形時，由於未將過電流保護準位電流值IDOC升高，故能迅速停止切換元件7的動作。因此，能減少連接於各2次線圈及輔助線圈B1的各二極體D21、D22、D23、D24及切換元件7的熱容量，並且亦能防止變壓器6的磁氣飽和。其結果，能縮小切換電源電路1的構成零件，而能謀求切換電源電路1的小型化、低成本化。
此外，根據實施形態1之切換電源電路1及其控制方法，則由於能以電源控制用IC8進行切換元件7的導通/關斷控制及過電流保護動作，以控制電路2控制分別連接於各2次線圈21、22、23的電路之動作的開始/停止，以控制各2次線圈21、22、23的消耗電力之增減，故無需使用高功能且進行複雜的動作之電源控制用IC8，而能使用廉價之電源控制用IC8。
此外，由於無需如前述專利文獻1般地監視 連接於輔助線圈之電容器的電壓，故以DC24V電源或DC15V電源之定電壓直流電源作為主電源之構成時，由於能從變壓器移除輔助線圈，故能謀求變壓器的小型化。
又，實施形態1中，如第9圖所示，表示輸出信號sout及fout同時輸出之一例，惟，亦可先輸出sout，此後再輸出fout，以進行進一步的電力負載分散。此外，不僅是其他的連接於2次線圈21、22、23的主電路3、週邊機器電路4，亦能控制載裝於控制電路2之其他電路之動作開始。例如，亦可構成為於起動時僅使演算處理部210及記憶保持部220動作，而從成為穩定狀態起，使載裝於控制電路2之其他電路開始動作之程序控制系統。此程序控制系統係可在控制電路2中以使用比較器、計時器(timer)電路等之硬體(hardware)而構成，亦可在演算處理部210內以軟體(software)、邏輯(logic)電路等而構成。
實施形態2.
第10圖係表示載裝實施形態2的切換電源電路1及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖。與實施形態1同樣地，表示載裝於變頻器裝置之例，惟，與實施形態1之不同點在於附加了監視主電源5的電源電壓之電源電壓檢測部50之點。電源電壓檢測部50係具有檢測主電源5的電源電壓V1，且對控制電路2輸出表示檢測結果之輸出信號V50的功能。又，有關於與第1圖相同或相等的部分係標記並表示相同符號，重複的內容係進行適當省略之說明。
第11圖係表示電源電壓判定部80的內部構成例之方塊圖。電源電壓判定部80係根據電源電壓檢測部50之輸出信號V50，進行主電源5的電源電壓V1的診斷、判定，且對主電路3、週邊機器電路4等分別將輸出信號sout、fout輸出，或者，不將輸出信號sout、fout輸出而輸出警報(alarm)信號。亦即，電源電壓判定部80係具有下述功能：根據電源電壓判定部80的判定、診斷結果，進行主電路3與週邊機器電路4之開始/停止控制。
第11圖係表示在演算處理部210內，由取樣時間sT的離散時間系統構成電源電壓判定部80之情形之一例，具有比較器810、820、AND邏輯閘830、延遲電路840、以及NPN電晶體860而構成。又，第11圖中係於演算處理部210內構成電源電壓判定部80，惟，當然地亦可有別於演算處理部210(亦即演算處理部210的外部)而構成。
比較器810的負端子及比較器820的正端子係輸入電源電壓檢測部50之輸出信號V50。比較器810的正端子係輸入電壓上限臨界值之V50max，比較器820的負端子係輸入電壓下限臨界值之V50min。比較器810及比較器820之輸出信號係輸入於AND邏輯閘830，AND邏輯閘830之輸出信號vout係輸入於延遲電路840。延遲電路840的輸出信號s80係輸入於NPN電晶體860的基極(base)端子，NPN電晶體860的集極端子係輸入自控制電路2往主電路3之輸出信號sout、以及自控制電路2往週邊機器電 路4之輸出信號fout。NPN電晶體860的射極端子係分別將輸出信號sout、輸出信號fout輸出於主電路3、週邊機器電路4而構成。
接著，說明電源電壓判定部80的動作。首先，以比較器810、820、AND邏輯閘830確認電源電壓檢測部50之輸出信號V50之值為V50min≦V50≦V50max。若為V50min≦V50≦V50max時，則AND邏輯閘830係輸出“H”。
延遲電路840係AND邏輯閘830的輸出vout為“H”時，於經過預先設定的延遲時間d×sT之後，將“H”輸出於NPN電晶體860的基極端子，使NPN電晶體860導通。當NPN電晶體860導通時，則對主電路3將輸出信號sout輸出，並且對週邊機器電路4將輸出信號fout輸出。此時，主電路3開始動作，並且週邊機器電路4亦開始動作。
亦即，電源電壓判定部80係成為下述之構成：電源電壓檢測部50之輸出信號V50滿足條件：V50min≦V50≦V50max，且於經過延遲時間d×sT之後，自控制電路2分別將輸出信號sout、fout輸出於主電路3及週邊機器電路4。又，電源電壓檢測部50並不限於此構成，亦可為下述之構成：定為d=1，滿足條件：V50min≦V50≦V50max，且於1取樣時間sT之後，使NPN電晶體860成為導通狀態等，此外，亦可採用將判定臨界值僅以下限臨界值來判定之構成。此外，此處係例示於演算處理部210 內而由離散時間系統構成之情形，惟，亦可為在控制電路2中由電路等之硬體而成之構成。
實施形態2中，與實施形態1同樣地，控制電路2係具備控制主電路3、週邊機器電路4的動作之開始/停止之手段，根據以下所示之3個的步驟，控制切換電源電路1的動作。
(第1步驟)
第1步驟係自供應電源於主電源5起，至電壓V2到達指令電壓V2ref為止之期間，亦即起動期間中的動作。此期間中，對控制電路2及電源控制用IC8供應電力。此時，主電路3及週邊機器電路4並未開始動作，亦即主電路3及週邊機器電路4係成為無電力消耗之狀態。
(第2步驟)
第2步驟係電壓V2到達指令電壓V2ref，且控制電路2及電源控制用IC8動作中之期間，亦即穩定期間中的動作。此期間中，設置於控制電路2的電源電壓判定部80係根據來自電源電壓檢測部50之輸出信號V50，進行主電源5之電源電壓V1之診斷、判定。
(第3步驟)
第3步驟係執行因應於電源電壓判定部80的診斷、判定結果之處理。具體而言，若電源電壓判定部80的診斷、判定結果滿足診斷、判定基準，則由控制電路2對主電路3及週邊機器電路4分別將輸出信號sout、fout輸出，且主電路3及週邊機器電路4係開始動作。另一方面，若電源 電壓判定部80的診斷、判定結果未滿足診斷、判定基準，則對未滿足診斷、判定基準之主電路3、週邊機器電路4不輸出來自控制電路2的輸出信號sout、fout，而輸出警報信號以取代之，傳達主電源5之電源電壓有異常之情形。
第12圖係說明實施形態2之切換電源電路1的動作及功效之圖，表示電流ID、電壓V2、電源電壓判定部80內之延遲電路840的輸出信號s80、自控制電路2往主電路3的輸出信號sout、以及自控制電路2往週邊機器電路4的輸出信號fout的動作。
在第12圖中，時刻t00係供應電源於主電源5之電源電壓的時刻。時刻t00~t01係前述第1步驟，切換電源電路1的起動時，亦即經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24被充電之期間，此期間係控制電路2及電源控制用IC8於驅動中。時刻t01係電壓V2到達指令電壓V2ref之時刻，時刻t00~t01係前述第2步驟，穩定狀態下控制電路2及電源控制用IC8動作中之期間，並且以電源電壓判定部80判定電源電壓檢測部50之輸出信號V50之期間。時刻t02係前述第3步驟，自控制電路2將輸出信號sout、fout輸出於主電路3及週邊機器電路4之時刻。時刻t03以後，於穩定狀態下全部電路動作中之狀態。
(第1步驟：時刻t00~t01)
第1步驟中，進行分別經由二極體D21、D22、D23、 D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24的充電，以及對控制電路2、電源控制用IC8的電力供應。在時刻t00中，供應電源於主電源5，切換電源電路1開始動作。如前述，起動時，由於重複進行電源控制用IC8的過電流保護動作和與除動作，故電流ID係流通至過電流保護準位電流IDOC為止，且將電壓V2進行充電，而於時刻t01，電壓V2到達指令電壓V2ref。如前述，第1步驟中，對控制電路2及電源控制用IC8進行電力供應，惟此外，亦對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24進行充電至個別的指令電壓的動作。
(第2步驟：時刻t01~t02)
第2步驟中，以控制電路2確認主電源5的電源電壓V1，並決定其他電路之動作的可否。切換電源電路1係於穩定狀態，且控制電路2及電源控制用IC8於動作中。此期間，由於電容器C21、C22、C23、C24已完成指令電壓的充電，此外，以電源電壓判定部80進行對電源電壓檢測部50之輸出信號V50之判定處理，故不流通過大的電流。若電源電壓檢測部50之輸出信號V50(亦即主電源5的電源電壓V1)無異常，在時刻t02，開始主電路3及週邊機器電路4的動作，惟，電源電壓V1有異常時，則輸出警報信號，將主電源5的電源電壓V1異常之意旨通知主電路3及週邊機器電路4。
(第3步驟：時刻t02~t03)
第3步驟中，依據來自控制電路2的輸出信號sout、fout，主電路3、週邊機器電路4的動作開始。在時刻t02，藉由來自電源電壓判定部80的輸出信號s80，自控制電路2對主電路3、週邊機器電路4分別將輸出信號sout、fout輸出。t02~t03之期間，電流ID係增加。此係因為主電路3及週邊機器電路4開始動作，而對於2次線圈22、23之電力負載增加之故。在時刻t03中，連接於切換電源電路1之全部電路進行動作之狀態而成為穩定狀態。
如以上說明而得以理解，在實施形態2之切換電源電路1及其控制方法中，亦能取得與實施形態1相同的功效。具體而言則如下述。
首先，根據實施形態2之切換電源電路1及其控制方法，則於控制電路2具備控制主電路3及週邊機器電路4的動作之手段，起動時，進行經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、以及對於控制電路2及電源控制用IC8的電力供應，從成為穩定狀態起，根據電源電壓檢測部50之輸出信號V50，亦即主電源5的電源電壓V1，架構使主電路3、週邊機器電路4等動作之程序控制，藉此即能使切換電源電路1於起動時的電力負載減低，且不增大過電流保護準位電流值IDOC，可藉由將連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24充電至指令電壓，亦即切換電源電路1的動作成為穩定狀態。
此外，根據實施形態2之切換電源電路1及其控制方法，則穩定狀態下，即使連接於各2次線圈21、22、23的電路有異常之情形等，切換電源電路1有異常之情形時，由於未將過電流保護準位電流值IDOC升高，故能迅速停止切換元件7的動作。因此，能減少連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的各二極體D21、D22、D23、D24及切換元件7的熱容量，並且亦能防止變壓器6的磁氣飽和。其結果，能縮小切換電源電路1的構成零件，而能謀求切換電源電路1的小型化、低成本化。
此外，根據實施形態2之切換電源電路1及其控制方法，則由於進行根據切換電源電路1的電力源之主電源5的電源電壓V1的控制，故於控制電路2開始安定動作之後，當電源電壓V1為電子機器的規格範圍外時，則能於使主電路3、週邊機器電路4等開始動作之前，使用警報信號等傳達主電源5的電源異常，故能於事前防止起因於電源異常之主電路3的異常動作。
此外，根據實施形態2之切換電源電路1及其控制方法，則與實施形態1相同地，由於能以電源控制用IC8進行切換元件7的導通/關斷控制及過電流保護動作，以控制電路2控制分別連接於各2次線圈21、22、23的電路之動作的開始/停止，以控制各2次線圈21、22、23的消耗電力之增減，故無需使用高功能且進行複雜的動作之電源控制用IC8，而能使用廉價之電源控制用IC8。
又，亦可變更電源電壓判定部80的構成， 以使前述第3步驟的時刻t03以後的動作，亦即切換電源電路1成為穩定狀態以後的動作，變成如下之動作。
例如，即使主電源5的電壓有異常之情形時，亦可變更為僅進行無直接相關於實際動作之週邊機器電路4之動作的開始/停止，而執行實際動作之主電路3則持續動作。更具體地說明時，主電源5的電源電壓V1因停電等，使得V50下降至低於電壓下限臨界值V50min時，使執行實際動作之主電路3的動作持續進行，而僅使無直接相關於實際動作之週邊機器電路4的動作停止。若架構此構成，即能提升停電承受度。例如，在驅動馬達的變頻器裝置中，即使起因於停電等電源異常之異常產生時，亦能延長馬達的可動作時間。
此外，亦可變更電壓上限臨界值V50max及電壓下限臨界值V50min之中之至少一個。例如，若變更電壓下限臨界值V50min，即使起因於電源降低之異常的異常產生時，亦能延長主電路3、週邊機器電路4的動作。
又，在使主電路3、週邊機器電路4動作以後，變更電壓上限臨界值V50max及電壓下限臨界值V50min之中之至少一個之後，例如，當V50下降至低於電壓下限臨界值V50min時，則以停止主電路3、週邊機器電路4之至少1個的電路為佳。若進行如此之控制，即使起因於電源降低之異常的異常產生時，亦具有能延長由全體電路來看之動作時間之功效。
實施形態3.
實施形態3中，說明將電源電壓檢測部50設置於2次側之構成。實施形態1、2中係如前述，電源電壓檢測部50係具有檢測連接於變壓器6的1次線圈11之主電源5的電源電壓V1，且將檢測結果V50傳送於控制電路2的功能，電源電壓檢測部50係輸入連接於1次線圈11之主電源5的電源電壓V1，且對控制電路2輸出根據電源電壓V1之檢測值V50之構成。
一般而言，為了檢測連接於1次線圈11之電源電壓V1，且將檢測值V50輸出於以絕緣之另外的電源而驅動之控制電路2，必須使用光耦合器、隔離放大器(isolation amplifier)等之專用的絕緣機構。此係因為若將以連接於1次線圈11之電源作為基準之信號態樣(pattern)與以驅動控制電路2的電源作為基準之信號態樣相連接時，藉由變壓器6的絕緣會消失之故。
當然，藉由專用的絕緣機構，雖亦能構成電源電壓檢測部50，但使用專用的絕緣機構時，在電源基準不同的信號態樣之間，則必須確保絕緣距離，並增大基板尺寸。因此，變頻器裝置之尺寸亦變大。
在切換電源電路1中，切換元件7係例如進行如第6圖所示之切換動作時，變壓器6的1次線圈11之端子間電壓V11係產生主電源5的電源電壓V1。此時，2次線圈21之端子間電壓V21係於負方向產生線圈比N21/N11×V1的電壓。因此，在實施形態3中，定為以電源電壓檢測部50，根據切換元件7進行切換導通時的2次線 圈21所產生之端子間電壓V21，檢測主電源5的電源電壓V1之構成。
第13圖係表示實施形態3的電源電壓檢測部50的構成例之方塊圖。電源電壓檢測部50係具備電壓抽出部51、及反相放大部52。電壓抽出部51係監視變壓器6的2次線圈21之端子間電壓V21，且檢測僅於切換元件7進行切換導通時的端子間電壓V21而輸出於反相放大部52。此端子間電壓V21係2次線圈21之端子間電壓，亦即以二極體D21予以整流化之前的電壓。反相放大部52係將電壓抽出部51的輸出值(信號)V51予以反相放大，且將經反相放大之輸出值V50輸出於控制電路2。
第14圖係表示電壓抽出部51的內部構成例之方塊圖。電壓抽出部51係具有二極體D511、電阻R513、電阻R514、以及電容器C512而構成。電壓抽出部51係連接2次線圈21的捲繞結束側與二極體D511的陰極，二極體D511的陽極係連接於電容器C512的一端及電阻R513的一端。電阻R513的另一端係與電阻R514的一端相連接，電阻R514的另一端係連接於電容器C512的另一端與2次線圈21的捲繞開始側。藉由此等之構成，僅抽出切換元件7切換導通時的2次線圈21之端子間電壓V21。
第15圖係表示反相放大部52的內部構成例之方塊圖。反相放大部52係具有運算放大器(operational amplifier)521、電阻R522、以及電阻R523而構成。反相放大部52中，電壓抽出部51的輸出值V51經由電阻R522 輸入於運算放大器521的負端子，運算放大器521的正端子係與電源電壓V2的基準電位之GND2相連接。運算放大器521的輸出端子係反相放大部52之輸出，並且亦經由電阻R523而電性連接於運算放大器521的負端子。藉由此等之構成，轉放大部52係實現將電壓抽出部51的輸出予以反相放大之功能。藉由此反相放大部52即能算出主電源5的電源電壓V1。
第16圖係說明電源電壓檢測部50的動作之圖，表示1次線圈11之端子間電壓V11、2次線圈21之端子間電壓V21、電壓抽出部51的輸出V51、以及反相放大部52之輸出V50的動作波形。如前述，由於切換元件7導通中時，1次線圈11中施加有主電源5的電源電壓V1，故1次線圈11之端子間電壓V11係成為V1。此時，2次線圈21之端子間電壓V21係於負方向產生N21/N11×V1的電壓。切換元件7為關斷中時，2次線圈21之端子間係產生正方向的電壓，1次線圈11之端子間係於負方向產生N11/N21×V21的電壓。
將2次線圈21之端子間電壓V21，亦即以二極體D21予以整流化之前的電壓輸入於電壓抽出部51。以二極體D511僅抽出2次線圈21之端子間電壓V21為產生於負方向的電壓，亦即僅抽出切換元件7為導通中時的電壓，且輸入於電容器C512。此外，以電阻R513、電阻R514產生電壓V51。電阻R513、電阻R514係實現將於電容器C512充電的電壓予以分壓的功能、以及防止放電的 功能。如此處理，藉由電壓抽出部51產生負方向的直流電壓。
電壓抽出部51所產生之電壓V51係輸入於反相放大部52。由於反相放大部52係如前述地構成反相放大電路，故輸出將電壓V51予以反相放大之電壓。以藉由電阻R522、電阻R523設定的放大率，而使電壓V51反相放大，並輸出具有正方向的直流電壓值之V50。又，藉由電阻R522、電阻R523之電阻值，當然亦能將與主電源5的電源電壓V1等價的電壓值作為V50而輸出。
此外，藉由前述R513、R514、R522、R523的電阻值之組合，亦能算出限定於切換電源電路1之動作電壓下限值V50min附近之電壓值的電壓。藉由如此處理，則主電源5的電源電壓V1於停電等產生電源切斷之情形時，即能更高精度地進行檢測。
如以上說明，根據實施形態3的切換電源電路1，則根據於控制電路2進行電力供應之2次線圈21之端子間電壓V21的監視結果，設置檢測主電源5的電源電壓V1之電源電壓檢測部50，故無需使用隔離放大器、光耦合器等之專用的絕緣機構，能謀求零件數削減之可靠性提升和低成本化。
此外，根據實施形態3的切換電源電路1，由於將藉由與控制電路2相同之2次線圈21產生之電源電壓V2的GND2作為基準，故能降低對信號態樣的絕對距離之要求，謀求基板尺寸的小型化。
實施形態4.
第17圖係表示載裝實施形態4的切換電源電路1及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖，與實施形態1、2同樣地，表示載裝於變頻器裝置之例。相對於實施形態2中係對控制電路2輸入電源電壓檢測部50的輸出信號，實施形態4中係設置切換動作檢測部70以取代電源電壓檢測部50，成為對控制電路2輸入切換動作檢測部70的輸出信號tPout之構成。又，與第1圖相同或同等的部分係標記並表示相同的符號，重複的內容係進行適當省略之說明。
切換動作檢測部70係監視2次線圈21之端子間電壓V21，亦即被整流化之前的電壓，並將根據其監視電壓之信號作為tPout，輸出於控制電路2。又，此信號tPout係用以檢測切換元件7的動作或動作狀態之信號，能對應算出切換元件7的切換導通時間Ton、切換關斷時間Toff、電流I21流通於2次線圈21和二極體D21的時間、或切換頻率fsw(與切換週期Tall等價)之中之至少一項之情形。又，有關於切換動作檢測部70的構成係敘述於後。
第18圖係表示設置於控制電路2之演算處理部210的切換動作判定部90的內部構成例之方塊圖。切換動作判定部90係具有根據切換動作檢測部70所檢測的信號tPout，將輸出信號sout、fout輸出之功能。
第18圖係表示在演算處理部210內，由取樣時間sT的離散時間系統構成切換動作判定部90之情形 之一例，具有時間寬幅量測部100、比較器910、920、AND邏輯閘930、延遲電路940、以及NPN電晶體960而構成。又，第18圖係於演算處理部210內而構成切換動作判定部90，惟，亦可有別於演算處理部210(亦即演算處理部210的外部)而構成。
自切換動作檢測部70輸出的信號tPout係輸入於時間寬幅量測部100。使用此信號tPout，於時間寬幅量測部100所產生的信號tout係輸入於比較器910的負端子及920比較器的正端子。比較器910的正端子係輸入時間上限臨界值之toutmax，比較器920的負端子係輸入時間下限臨界值之toutmin。比較器910及比較器920之輸出信號係輸入於AND邏輯閘930，AND邏輯閘930之輸出信號t930係輸入於延遲電路940。延遲電路940的輸出信號t90係輸入於NPN電晶體960的基極端子，NPN電晶體960的集極端子係輸入自控制電路2往主電路3之輸出信號sout、以及自控制電路2往週邊機器電路4之輸出信號fout。NPN電晶體960的射極端子係分別將輸出信號sout、輸出信號fout輸出於主電路3、週邊機器電路4而構成。
接著，說明有關於切換動作判定部90的動作原理。時間寬幅量測部100係使用自切換動作檢測部70輸出的信號tPout，產生表示切換元件7的導通時間之信號tout，並輸出於比較器910、920。又，信號tout並不限定於切換元件7的導通時間Ton，就與此相關之時間信號而言，亦可算出例如切換元件7的關斷時間Toff、電流I21 流通於2次線圈21和二極體D21的時間、切換週期Tall、切換頻率fsw等。
比較器910、920、及AND邏輯閘930係輸入來自時間寬幅量測部100的信號tout。判定信號tout是否為toutmin≦tout≦toutmax之情形。若為toutmin≦tout≦toutmax時，則AND邏輯閘930係輸出“H”作為輸出信號t930。
延遲電路940係於AND邏輯閘930的輸出信號t930為“H”時，於經過預先設定的延遲時間d×dT之後，將“H”輸出於NPN電晶體960的基極端子，使NPN電晶體960導通。當NPN電晶體960導通時，對主電路3將輸出信號sout輸出，並且亦對週邊機器電路4將輸出信號fout輸出。此時，主電路3開始動作，並且週邊機器電路4亦開始動作。
亦即，切換動作判定部90係成為下述構成：時間寬幅量測部100所產生之信號tout滿足條件：toutmin≦tout≦toutmax，且於經過延遲時間d×sT之後，自控制電路2分別將輸出信號sout、fout輸出於主電路3及週邊機器電路4。又，切換動作判定部90並不限於此構成，亦可為下述之構成：定為d=1，滿足條件：toutmin≦tout≦toutmax，且於1取樣時間sT之後，使NPN電晶體960導通等。此外，此處係例示於演算處理部210內由離散時間系統所構成之情形，惟，亦可為在控制電路2中由電路等之硬體而成之構成。
第19圖係說明實施形態4之切換電源電路1的動作及功效之圖。表示電流ID、電壓V2、切換動作判定部90內的延遲電路940之輸出信號t90、自控制電路2往主電路3之輸出信號sout、以及自控制電路2往週邊機器電路4之輸出信號fout的動作。
在第19圖中，時刻t00係供應電源於主電源5之電源電壓的時刻。時刻t00~t01係前述第1步驟，切換電源電路1的起動時，亦即經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24被充電之期間，此期間係控制電路2及電源控制用IC8於驅動中。時刻t01係電壓V2到達指令電壓V2ref之時刻。時刻t01~t02係前述第2步驟，穩定狀態下控制電路2及電源控制用IC8動作中之期間，並且以切換動作判定部90判定切換動作檢測部70的輸出信號tPout之期間。時刻t02係前述第3步驟，自控制電路2將輸出信號sout、fout輸出於主電路3及週邊機器電路4之時刻。時刻t03以後係於穩定狀態下全部電路於動作中之狀態。
(第1步驟：時刻t00~t01)
第1步驟中，進行分別經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24的充電，以及對控制電路2、電源控制用IC8之電力供應。在時刻t00中，供應電源於主電源5，切換電源電路1開始動作。如前述，起動時，由 於重複進行電源控制用IC8的過電流保護動作與解除動作，故電流ID係流通至過電流保護準位電流IDOC為止，將電壓V2進行充電，於時刻t01電壓V2到達指令電壓V2ref。如前述，第1步驟係對控制電路2及電源控制用IC8進行電力供應，惟，另外亦對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24進行充電至個別的指令電壓的動作。又，由於此期間之1次線圈11所必需之電力能量係如實施形態1所示之式(23)，故省略說明。
(第2步驟：時刻t01~t02)
第2步驟中，在控制電路2確認主電源5的電源電壓V1，並決定其他電路之動作的可否。切換電源電路1係於穩定狀態，且控制電路2及電源控制用IC8係於動作中。此期間係由於電容器C21、C22、C23、C24已完成指令電壓的充電，此外，以切換動作判定部90對判定切換動作檢測部70的輸出信號tPout進行判定處理，故亦不會流通過大的電流。若切換元件7的動作(亦即時間寬幅量測部100的輸出信號tout)產生異常，在時刻t02中，雖開始主電路3及週邊機器電路4的動作，惟，切換元件7的動作產生異常時，則輸出警報信號，將主電源5的電源電壓V1產生異常之意旨通知主電路3及週邊機器電路4。又，由於此期間之1次線圈11所必需之電力係如實施形態1所示之式(24)，故省略說明。
(第3步驟：時刻t02~t03)
第3步驟中，藉由來自控制電路2的輸出信號sout、fout，開始主電路3、週邊機器電路4的動作。在時刻t02，藉由來自切換動作判定部90的輸出信號t90，自控制電路2對主電路3、週邊機器電路4分別將輸出信號sout、fout輸出。時刻t02~t03之期間中，電流ID係增加。此係因為主電路3及週邊機器電路4開始動作，而對於2次線圈22、23之電力負載增加之故。在時刻t03中，連接於切換電源電路1之全部電路為進行動作之狀態下而成為穩定狀態。又，由於時刻t03以後之1次線圈11所必需之電力係如實施形態1所示之式(25)，故省略說明。
如以上說明而得以理解，在實施形態4之切換電源電路1及其控制方法當中，亦能獲得與實施形態1相同的功效。具體而言則如下述。
首先，根據實施形態4之切換電源電路1及其控制方法，則於控制電路2具備控制主電路3及週邊機器電路4的動作之手段，起動時，進行經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、以及對於控制電路2及電源控制用IC8的電力供應，自成為穩定狀態起，根據切換動作檢測部70的輸出信號tPout，亦即切換元件7的動作而構成使主電路3、週邊機器電路4動作之程序控制，藉此即能減低切換電源電路1之起動時的電力負載，且不增大使過電流保護準位電流值IDOC，可藉由將連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、 C22、C23、C24充電至指令電壓，亦即將切換電源電路1的動作成為穩定狀態。
此外，根據實施形態4之切換電源電路1及其控制方法，則穩定狀態下，即使連接於各2次線圈21、22、23的電路有異常之情形等，切換電源電路1有異常之情形時，亦由於未將過電流保護準位電流值IDOC升高，故能迅速停止切換元件7的動作。因此，能減少連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的各二極體D21、D22、D23、D24及切換元件7的熱容量，並且亦能防止變壓器6的磁氣飽和。其結果，能縮小切換電源電路1的構成零件，且能謀求切換電源電路1的小型化、低成本化。
此外，根據實施形態4之切換電源電路1及其控制方法，則與實施形態1~3同樣地，由於能以電源控制用IC8而進行切換元件7的導通/關斷控制及過電流保護動作，以藉由控制電路2控制分別連接於各2次線圈21、22、23的各電路之動作的開始/停止，以控制各2次線圈21、22、23的消耗電力之增減，故無需使用高功能且進行複雜的動作之電源控制用IC8，而能使用廉價之電源控制用IC8。
又，實施形態4中，如第19圖所示，表示輸出信號sout及fout同時輸出之情形時之一例，惟，與實施形態1同樣地，亦可先輸出sout，此後再輸出fout，以進行進一步的電力負載分散。此外，不僅是其他的連接於2次線圈21、22、23之主電路3、週邊機器電路4，亦能 控制載裝於控制電路2之其他電路之動作開始。例如，亦可構成為起動時僅使演算處理部210及記憶保持部220作動，而從成為穩定狀態起，使載裝於控制電路2之其他電路開始動作之程序控制系統。此程序控制系統係可在控制電路2中以使用比較器、計時器電路等之硬體而構成，亦可在演算處理部210內以軟體、邏輯電路等而構成。
接著，說明切換動作檢測部70的構成。如前述，切換動作檢測部70係具備產生切換元件7的導通時間Ton之相關的信號之功能。
檢測切換元件7的動作，可考量檢測切換元件7的汲極端子-源極端子間的電壓之方法、檢測自電源控制用IC8輸出於切換元件7的閘極端子之切換導通信號、切換關斷信號等之方法。然而，與前述電源電壓檢測部50同樣地，必需隔離放大器、光耦合器之專用的絕緣機構。當然，亦可構成使用專用的絕緣機構之切換動作檢測部70，惟，此情形時，具有與實施形態1所示之電源電壓檢測部50同樣的問題，導致基板尺寸的大型化、以及變頻器裝置的大型化。
在切換電源電路1中，例如進行第6圖所示之切換動作時，變壓器6之1次線圈11的端子間電壓V11係產生主電源5的電源電壓V1。此時，2次線圈21之端子間電壓V21係於負方向產生線圈比N21/N11×V1的電壓。檢測切換元件7於切換關斷中時，2次線圈21之端子間電壓V21係於正方向產生電壓。因此，在實施形態4中， 成為下述構成：根據2次線圈21之端子間電壓V21，檢測切換元件7的導通時間Ton、關斷時間Toff、電流流通於2次線圈21及二極體D21的時間、切換頻率fsw之中之至少一者。
第20圖係表示切換動作檢測部70的構成例之圖，係由比較器71所構成。2次線圈21的捲繞開始側與比較器71的正端子相連接，此外，2次線圈21的捲繞結束側與比較器71的負端子相連接，比較器71的輸出係作為切換動作檢測部70的輸出信號tPout而使用。2次線圈21的捲繞開始側係與GND2相連接，比較器71的正端子係連接於GND2，根據此等之構成，當於正方向產生2次線圈21之端子間電壓V21時，則輸出比較器71的輸出tPout，亦即切換動作檢測部70的輸出信號tPout係輸出“H”，當於負方向產生2次線圈21之端子間電壓V21時，則tPout係輸出“L”。又，在此構成當中，端子間電壓V21為0時，tPout亦輸出“L”。
接著，說明切換動作檢測部70的構成。第21圖係說明切換動作檢測部7的動作之圖，表示切換電源係以穩定狀態而進行動作，連接於各2次線圈的負載及效率η固定下，主電源5的電源電壓V1產生變化時的動作，且表示2次線圈21之端子間電壓V21、流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21、以及切換動作檢測部70的輸出tPout之動作波形。又，實線係表示主電源5的電源電壓為Vin時，虛線係表示電源電壓為(1+α)×Vin(α為正的實 數)時之動作。
亦如第21圖所示，即使主電源5的電源電壓V1產生變化，而tPout之輸出值為L→H→L的期間之Toff亦不會改變。此係如前述切換電源電路1的動作之說明所示，在切換電源電路1的穩定狀態中，連接於各2次線圈21、22、23的負載及效率η為固定時，則即使主電源5的電源電壓V1變化，流通於2次線圈21和二極體D21的電流I21的時間亦不會改變之故。亦即，Toff係與流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21的時間等價。此外，tPout之輸出值為L→H→L→H或者H→L→H→L的期間，係與切換元件7的切換週期Tall等價。惟，第21圖之構成例之情形時，tPout係僅輸出“H”或L”，並未表示具體的時間要素。因此，採取以設置於控制電路2的切換動作判定部90之時間寬幅量測部100，量測可推定切換元件7的導通時間之時間要素之方式。
接著，說明時間寬幅量測部100的動作。如前述，將tPout輸入於控制電路2，量測tPout為L→H→L的期間、以及成為L→H→L→H或者H→L→H→L的期間。第22圖係表示進行時間寬幅的量測之時間寬幅量測部100的構成例。
時間寬幅量測部100係作為取樣時間sT的離散時間系統，具有自由計數器(free-running counter)110、擷取部120、以及時間寬幅算出部130而構成。自由計數器110係每1取樣則計數1次之計數器(counter)，並將輸 出fc輸入於擷取部120。擷取部120係由自由計數器110與tPout輸入，並記憶tPout於L→H及H→L變化時的計數值，並將記憶結果輸出於時間寬幅算出部130。時間寬幅算出部130係根據擷取部120的輸出，算出電流I21流通於2次線圈21和二極體D21的時間Toff或切換週期Tall。然後，將時間寬幅算出部130的輸出予以輸入於切換動作判定部90內的比較器910、920，判定切換元件7的動作。
第23圖係說明擷取部120的動作之圖，表示自由計數器110的輸出fc及tPout的動作波形。將tPout成為第1次的L→H時之計數值定為fc1(L→H)，將成為第1次的H→L時之計數值定為fc1(H→L)，將成為第2次的L→H時之計數值定為fc2(L→H)，將成為第2次的H→L時之計數值定為fc2(H→L)。如前述，藉由擷取部120而記憶tPout於L→H、H→L變化時的計數值，並輸入於時間寬幅算出部130。
在此說明時間寬幅算出部130的動作。使用擷取部120的輸出之前述fc1(L→H)、fc1(H→L)、fc2(L→H)、fc2(H→L)來說明。根據第23圖，測定fc1(L→H)至fc1(H→L)的時間寬幅時，即能算出Toff。如前述，由於自由計數器110係於1取樣時間sT進行1計數，故Toff即能如下式而算出。
Toff=(fc1(H→L)-fc1(L→H))×sT…(27)
此外，根據第23圖，測定fc1(L→H)至fc2(L→H)的時間寬幅時，由於能算出切換週期Tall，故Tall即能如下式而算出。
Tall=(fc2(L→H)-fc1(L→H))×sT…(28)
或者，亦可測定fc1(H→L)至fc2(H→L)的時間寬幅算出Tall，故Tall亦能如下式而算出。
Tall=(fc2(H→L)-fc1(H→L))×sT…(29)
如上述，藉由監視2次線圈21的端子間電壓V21(亦即被整流化之前的電壓)，即能算出流通於2次線圈21及二極體D21的電流的時間Toff或切換週期Tall之表示切換元件7為導通狀態的時間之時間要素。如前述，時間寬幅算出部130的輸出，亦即時間寬幅量測部100的輸出係輸入於切換動作判定部90內的比較器910、920，但，亦可輸入Toff、Tall之中之任意一方，或亦可輸入雙方。
此外，第20圖所示之切換動作檢測部70的構成，雖無法檢測表示切換元件7為導通狀態的時間之時間要素，惟，藉由變更內部構成，則亦能檢測。例如，可使用將端子間電壓V21予以反轉之反轉電路的構成或各種構成。又，以切換動作檢測部70而能檢測表示切換元件7為導通狀態的時間之時間要素之情形時，則可省略切換動作判定部90內的時間寬幅量測部100，而將切換動作檢 測部70的輸出輸入於比較器910、920。
如以上說明，根據實施形態4的切換電源電路1，根據2次線圈21的端子間電壓V21的監視結果，而構成檢測切換元件7的動作之切換動作檢測部70及時間寬幅量測部100，故無需使用隔離放大器或光耦合器等專用之絕緣機構，可謀求零件點數削減之可靠性提升或成本(cost)削減。
此外，根據實施形態4的切換電源電路1，則由於與控制電路2相同，以藉由2次線圈21所產生的電源電壓V2的GND2作為基準，故無需確保信號態樣的絕緣距離，可謀求基板尺寸的小型化。
實施形態5.
第24圖係表示載裝實施形態5的切換電源電路1及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖，與實施形態1~4同樣地，表示載裝於變頻器裝置之例。實施形態2中係揭示對控制電路2輸入電源電壓檢測部50的輸出信號V50，此外，實施形態4中係揭示對控制電路2輸入切換動作檢測部70的輸出信號tPout之構成，惟，實施形態5中係揭示輸入電源電壓檢測部50的輸出信號V50及切換動作檢測部70的輸出信號tPout的雙方之構成。又，關於與第1圖或第10圖相同或同等的部分係標記並表示相同符號，重複的內容係進行適當省略之說明。
實施形態5中，控制電路2係具備根據輸出信號V50及tPout而算出、診斷切換電源電路1的動作之 電路診斷部500，根據電路診斷部500的輸出，控制電路2係進行主電路3及週邊機器電路4的動作開始及停止。
電路診斷部500係根據由輸出信號V50算出之主電源5的電源電壓V1、由tPout算出之切換元件7的動作狀態、流通於1次線圈11及切換元件7之電流的峰值電流值、經由二極體D21、D22、D23而連接於控制電路2所掌握的各2次線圈21、22、23之電路的消耗電力、以及變壓器6的磁通密度等，進行切換電源電路1的動作之診斷。
由前述式(2)~式(22)可理解，使用主電源5的電源電壓V1、切換元件7的動作狀態、連接於各2次線圈21、22、23之電路的消耗電力、變壓器6的各線圈的電感、效率η等之值，而能診斷切換電源電路1的動作。
此處，將切換電源電路1的動作之診斷項目表示如下。
(1)主電源5的電源電壓V1
(2)切換元件7的動作(切換元件7的導通時間Ton、關斷時間Toff、切換頻率fsw、流通於2次線圈21及二極體D21的電流)
(3)流通於1次線圈11及切換元件7之電流ID的電流峰值IDp
(4)連接於各2次線圈之電路的消耗電力Pall、主電源的電源電壓V1、切換元件7的動作之整合性確認
(5)變壓器6的磁通密度△B
上述的診斷項目之中，關於(1)、(2)係能由和前述實施形態2~4相同的構成而進行診斷。
關於診斷項目(3)之電流峰值IDp係能使用式(30)而算出。
IDp=V1/L11×Ton…(30)
電流峰值IDp係可使用於與電源控制用IC8設定之過電流保護準位電流值IDOC的比較、或1次線圈11的銅損及伴隨銅損之發熱量的算出等之各種診斷。
進一步說明有關於診斷項目(3)。有關於連接於各2次線圈21、22、23之電路的消耗電力Pall、主電源的電源電壓V1、及切換元件7的動作，若使用切換元件7的導通時間Ton，可藉由式(2)、式(8)而表示如下。
Pall/η=1/2×L11×IDp2×fsw=1/2×L11×(V1/L11×Ton)2×fsw…(31)
以式(31)，確認經由二極體而連接於控制電路2所掌握的各2次線圈之電路的消耗電力Pall、IDp取得整合性之情形。又，L11、fsw為已知之值，Pall、η亦為設計階段中可掌握之值。
在此說明有關於診斷項目(4)。將變壓器6的鐵芯之截面積定為Ae時，則磁通密度△B可由下式表示。
△B=V1×Ton/N11/Ae…(32)
磁通密度△B係算出變壓器6的磁通密度，當△B上升時，則由於變壓器6係形成磁通飽和，故藉由診斷△B，即能對磁通飽和進行界限(margin)之確認。
如上述，使用式(30)~(32)而監視切換電源電路1的動作狀態。
在實施形態5中，亦與實施形態1~4同樣地，藉由3個步驟而控制切換電源電路1的動作。又，藉由第2步驟與第3步驟，診斷切換電源電路1的動作狀態。
(第1步驟：時刻t00~t01)
第1步驟中，進行分別經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24的充電，以及對控制電路2、電源控制用IC8的電力供應。在時刻t00當中，供應電源於主電源5，且切換電源電路1開始動作。如前述，起動時，由於重複進行電源控制用IC8的過電流保護動作與解除動作，故電流ID係流通至過電流保護準位電流IDOC為止，將電壓V2進行充電，於時刻t01，使電壓V2到達指令電壓V2ref。如前述，第1步驟中係對控制電路2及電源控制用IC8進行電力供應，惟，另外亦對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24分別進行充電至指令電壓的動作。又，由於此期間之1次線圈11所必需之電力能量係如實施形態1所示之式(24)，故省略說明。
(第2步驟：時刻t01~t02)
第2步驟中，以控制電路2診斷切換電源電路1的動作狀態。切換電源電路1係於穩定狀態，且控制電路2及電源控制用IC8於動作中。此期間係由於電容器C21、C22、C23、C24已完成往指令電壓的充電，此外，由於進行電源電壓檢測部50的輸出信號V50、以及切換動作檢測部70的輸出信號tPout之相關的診斷處理，故不會流通過大的電流ID。
有關於前述診斷條件(1)之主電源5的電源電壓V1、診斷條件(2)之切換元件7的動作狀態，由於能以實施形態2或實施形態4同樣的動作來實現，故省略說明。
在此說明前述診斷條件(3)。根據電源電壓檢測部50的輸出信號V50、以及切換動作檢測部70的輸出信號tPout，將主電源5的電源電壓定為Vin，將切換元件7的導通時間定為Ton2s時，根據1次線圈11的電感L11及式(30)而能算出流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之電流峰值ID2sp。
ID2sp=V1/L11×Ton2s…(33)
在此說明前述診斷條件(4)。由1次線圈11的電感L11、效率η、切換頻率fsw，可使用式(30)而表示如下。
(V2×I2+V5×I5)×η=1/2×ID2sp2×fsw…(34)
由式(33)、式(34)算出的結果係確認連接於控制電路2所掌握之各2次線圈的電路之消耗電力與整合性。
在此說明前述診斷條件(5)。將第2步驟之期間中的磁通密度定為△B2s時，此△B2s係可使用主電源5的電源電壓Vin及Ton2s、變壓器6的鐵芯之有效截面積Ae、以及1次線圈11的線圈數N11、式(31)而算出如下。
△B2s=Vin×Ton2s/N11/Ae…(35)
確認式(33)~3(35)的算出結果是否正確，若為正確，則輸出來自控制電路2的輸出信號sout、fout，使主電路3、週邊機器電路4動作，若算出結果為不正確，則輸出信號sout或fout則不被輸出，而輸出警報信號，並通知切換電源電路1的動作為不正確之情形。
(第3步驟：時刻t02~t03)
第3步驟中，藉由來自控制電路2的輸出信號sout、fout，開始主電路3、週邊機器電路4的動作。在時刻t02，藉由來自切換動作判定部90的輸出信號t90，自控制電路2對主電路3、週邊機器電路4分別將輸出信號sout、fout輸出。時刻t02~t03之期間中，電流ID係增加。此係因為主電路3及週邊機器電路4開始動作，而對於2次線圈22、23之電力負載增加之故。在時刻t03中，連接於切換電源電路1之全部電路為動作中之狀態而成為穩定狀態。又， 對於時刻t03以後，亦定期的診斷切換電源電路1的動作狀態。
有關於前述診斷條件(1)之主電源5的電源電壓V1、診斷條件(2)之切換元件7的動作狀態，由於能以與實施形態2及實施形態4同樣的動作來實現，故省略說明。此處，將算出之主電源5的電源電壓定為V1，將切換元件7的導通時間定為Ton3s。
在此說明前述診斷條件(3)。將流通於1次線圈11及切換元件7的電流之電流峰值定為ID3sp時，則ID3sp係能表示如下。
ID3sp=V1/L11×Ton3s…(36)
在此說明前述診斷條件(4)。由1次線圈11的電感L11、效率η、切換頻率fsw，可使用式(30)而表示如下。
(V2×I2+V3×I3+V4×I4+V5×I5)×η=1/2×ID3sp2×fsw…(37)
由式(35)、式(36)所算出的結果，係確認連接於控制電路2所掌握之各2次線圈的電路之消耗電力與整合性。
在此說明前述診斷條件(5)。將第3步驟之期間的磁通密度定為△B3s，依據主電源5的電源電壓Vin及Ton3s、變壓器6的鐵芯之有效截面積Ae、以及1次線 圈11的線圈數N11，即可將式(31)算出如下。
△B3s=Vin×Ton3s/N11/Ae…(38)
各診斷條件的結果係就切換電源電路1的動作狀態而言，可定期的記憶於載裝於控制電路2的記憶保持部220。亦可保存於如EEPROM之非揮發性記憶體(memory)，與下次導入電源時之切換電源電路1的動作狀態相比較。
在前述第3步驟的t03以後的期間中，切換電源電路1的動作狀態有變動時，並非立即停止主電路3或週邊機器電路4的動作，若為能動作之狀態，則持續主電路3或週邊機器電路4的動作，若不符合預先設定之各診斷條件的基準臨界值，則於最初停止週邊機器電路4的動作，並藉由電路診斷部500進行切換電源電路1的動作之診斷。診斷結果若無問題，則於持續動作的同時，亦以警報信號通知於週邊機器電路4具有異常之情形。
此外，電源電壓檢測部50係與實施形態2同樣地，能成為根據2次線圈21的端子間電壓V21之構成。相同的，切換動作檢測部70亦與實施形態4同樣地，可為根據2次線圈21的端子間電壓V21之構成。
如以上說明而得以理解，即使在實施形態5之切換電源電路1及其控制方法當中，亦能獲得與實施形態1~4相同的功效。具體而言則如下述。
首先，根據實施形態5之切換電源電路1 及其控制方法，則於控制電路2具備控制主電路3或週邊機器電路4等的動作之手段，進行經由二極體D21、D22、D23、D24而連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、以及對於控制電路2及電源控制用IC8的電力供應，從形成穩定狀態起，根據電路診斷部500之輸出，亦即切換電源電路1的動作狀態之診斷結果，構成使主電路3、週邊機器電路4等動作之程序控制，藉此即能減低切換電源電路1之起動時的電力負載，且不使過電流保護準位電流值變大，而可將連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24充電至指令電壓，亦即能將切換電源電路1的動作形成穩定狀態。
此外，根據實施形態5之切換電源電路1及其控制方法，則穩定狀態當中，即使連接於各2次線圈21、22、23的電路有異常之情形等，切換電源電路1有異常之情形時，亦由於過電流保護準位電流值IDOC不會升高，故能迅速停止切換元件7的動作。因此，能減少連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的各二極體D21、D22、D23、D24及切換元件7的熱容量，並且亦能防止變壓器6的磁氣飽和。其結果，能減少切換電源電路1的構成零件，謀求切換電源電路1的小型化、低成本化。
此外，根據實施形態5之切換電源電路1及其控制方法，則與實施形態1~3相同地，藉由電源控制用IC8而進行切換元件7的導通/關斷控制及過電流保護 動作，且藉由控制電路2而控制分別連接於各2次線圈21、22、23的各電路之動作的開始/停止，以控制各2次線圈21、22、23的消耗電力之增減，故無需使用高功能且進行複雜的動作之電源控制用IC8，而能使用廉價之電源控制用IC8。
此外，根據實施形態5之切換電源電路1及其控制方法，則由於進行根據切換電源電路1之電力源的主電源5的電源電壓V1以及切換元件7的動作狀態之診斷，故能監視切換電源電路1的動作狀態，亦能迅速進行異常動作時之診斷。
又，實施形態5所示之切換電源電路1及其控制方法中，根據載裝切換電源電路1之電子機器的規格，亦能省略前述診斷項目的一部分。具體而言則如下述。
自2次線圈供應的電力為固定，亦即2次線圈的消耗電力為固定的電子機器，其電流流通於2次線圈及二極體的時間為固定，若能監視主電源5的電源電壓V1，即可算出切換元件7之導通時間、關斷時間之切換元件7的動作之相關的時間要素，且能診斷切換電源電路1的動作狀態。
主電源5的電源電壓V1為固定的電子機器若能掌握切換元件7的動作狀態，即能診斷切換電源電路1的動作狀態。
亦即，根據電子機器的規格，即使僅使用電源電壓檢測部50及切換動作檢測部70之中之任一方， 亦能進行相同的切換電源電路1的動作診斷。
惟，前述第1步驟係為了於經由二極體而連接於各2次線圈的電容器充電至預定電壓，並且亦使控制電路2及電源控制用IC8動作而進行電力供應之期間。可將第1步驟的動作變更如後述。
第25圖係表示實施形態5之控制電路2的構成例之方塊圖。與第2圖作比較時，係附加有控制電路起動用IC230，將經由變壓器6的2次線圈21與二極體D21而連接的電容器C21之兩端，輸入於控制電路起動用IC230。以控制電路起動用IC230監視充電於電容器C21之電壓V2，V2到達指令電壓V2ref，在時間△tc之後，則將起動信號RESET1輸出於演算處理部210及記憶保持部220，使演算處理部210及記憶保持部220進行動作。
在此說明具體的動作。第26圖係說明經變更之第1步驟的動作之圖，表示電流ID、電壓V2、起動信號RESET、以及電源電壓檢測部50的輸出V50之動作波形。又，亦可將切換動作檢測部70的輸出信號tPout、或者V50及tPout的雙方取代電源電壓檢測部50的輸出V50，輸入於演算處理部210。
時刻t00係表示開始供應電源於主電源5，切換電源電路1開始動作的時刻。時刻t00~t01係進行對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、以及對控制電路2、電源控制用IC8的電力供應。除此之外，以控制電路起動用IC230監 視電壓V2的電壓。
在時刻t01，於各電容器C21、C22、C23、C24充電至指令電壓，電壓V2亦到達指令電壓V2ref。在時刻t02，起動信號RESET1係由控制電路起動用IC230輸出於演算處理部210、記憶保持部220而開始動作。又，起動信號RESET1輸出“H”時，如圖中C部分所示，保持特定的延遲時間。
時刻t02~t03係演算處理部210、記憶保持部220進入安定動作為止之期間，如圖中D部分所示，在時刻t03，演算處理部210、記憶保持部220係成為安定動作狀態，成為能監視電源電壓檢測部50的輸出V50之狀態。
根據上述，經變更之第1步驟係進行如下之動作。
‧步驟1：進行對連接於各2次線圈21、22、23及輔助線圈B1的電容器C21、C22、C23、C24之充電、對電源控制用IC8的電力供應、以及電路起動用IC230中的電壓V2之監視
‧步驟2：由控制電路起動用IC230將起動信號RESET輸出於演算處理部210、記憶保持部220，開始演算處理部210、記憶保持部220的動作
‧步驟3：演算處理部210、記憶保持部220的安定動作之後，實施電源電壓檢測部50的輸出信號V50之判定
如前述，演算處理部210係由微電腦或 CPU、ASIC等所構成，記憶保持部220係由快閃記憶體ROM或EEPROM所構成。一般而言，此等係於所供應的電源電壓到達預定電壓之後才予以起動。例如，以演算處理部210進行主電源的電源電壓V1、切換元件7的動作、切換電源電路1的動作診斷，必須於演算處理部210為安定動作狀態下而進行。於前述經變更之第1步驟中，能以演算處理部210實現實施形態1~5所示的動作程序。
實施形態6.
第27圖係表示載裝實施形態6的切換電源電路1及其他電路之電子機器之相關的要部構成之方塊圖，與實施形態1、2、4同樣地，表示載裝於變頻器裝置之例。實施形態6係設置2次線圈導通時間檢測部1000，係檢測電流流通於與連接於控制電路2的電容器C21相連接之2次線圈21及二極體D21的時間，2次線圈導通時間檢測部1000係具有檢測電流流通於之2次線圈21及二極體D21的時間t21out，且對控制電路2輸出檢測結果的輸出信號t21out的功能。又，有關於與至此為止所表示的實施形態相同或同等的部分係標記並表示相同符號，重複的內容係進行適當省略之說明。
在至此為止的實施形態中，切換電源電路1的控制方法係由3個步驟而進行動作，而謀求電力負載的分散，惟，例如在第1步驟與第2步驟之間，當控制電路2有某些異常，流通超過二極體D21的熱容量之過大的電流時，則二極體D21的發熱變大而有熱破損的可能性。
如前述，電源控制用IC8係具備進行切換元件7的導通/關斷控制，並且亦於流通過大的電流時，進行停止切換動作之過電流保護動作的功能。將進行過電流保護動作之過電流保護準位電流值定為IDOC時，則可供應1次線圈11之最大電力Pinmax即能以式(39)予以表示。
Pinmax=1/2×L11×IDOC2×fsw…(39)
前述第1步驟結束之後，主電路3及週邊機器電路4尚未動作，而動作中者僅為控制電路2及電源控制用IC8。將控制電路2所消耗的電力定為P21，將電源控制用IC8所消耗的電力定為P51。此時之2次線圈的總負載P2all即能以式(40)予以表示。
P2all=P21+P51=P21+V5×I5…(40)
將效率定為η時，第1步驟結束之後的可供應1次線圈11之電力Pin即能以式(41)予以表示。
Pin=η×P2all…(41)
此外，將控制電路2有異常時，其流通之過大的電流值定為I2max，將此時的電力負載定為P21max時，則P21max即能以式(42)予以表示。
P21max=V2×I2max…(42)
如前述，將控制電路2有異常時之2次線圈 的總負載定為P2allmax時，即能以式(43)予以表示。
P2allmax=P21max+P51=V2×I2max+P51…(43)
如前述，第1步驟結束之後，控制電路2有異常，控制電路2所消耗的電流值為I2max，因為此原因，當流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID到達過電流保護準位電流IDOC時，則可供應1次線圈11之電力Pin即與式(41)所示之Pinmax等價。將式(39)所示之Pinmax代入於式(41)之Pin，並且亦將式(43)之P2allmax代入於式(41)之P2all時，即能表示如下。
1/2×L11×IDOC×fsw=η×(V2×I2max+P51)…(44)
此時，流通於控制電路2之電流I2max係能藉由式(44)而算出如下。
I2max=1/2×L11×IDOC×fsw/(η×V2)-P51/V2…(45)
式(45)係表示於控制電路2有某些異常，且此時之流通於1次線圈11及切換元件7至電源控制用IC8之過電流保護準位電流IDOC為止時，控制電路2所消耗的電流值。
如前述，切換元件7係於流通過大的電流時，則不流通由電源控制用IC8所設定之過電流保護準位電流值IDOC以上之電流。因此，可根據過電流保護準位 電流值IDOC而確保切換元件7的熱容量。但，連接於2次線圈的二極體係即使流通超過二極體的熱容量之電流時，亦持續動作至可供應根據過電流保護準位電流值IDOC之1次線圈11的電力Pinmax為止。因此，必須選定熱容量大之二極體、或散熱鰭的大型化等的熱容量的提升。
至此為止之實施形態當中，在前述第1步驟結束之後，控制電路2有某些異常時，可供應根據由電源控制用IC8所設定之過電流保護準位電流值IDOC之1次線圈11的電力Pinmax之大半係成為控制電路2之消耗電力，控制電路2之消耗電流I2max變大。其結果，流通於二極體D21的電流係變得過大。
實施形態6係如第27圖所示，設置有2次線圈導通時間檢測部1000，惟，此2次線圈導通時間檢測部1000係以解決如上述的問題點為佳。
第28圖係表示2次線圈導通時間檢測部1000的內部構成之方塊圖。將2次線圈21的捲繞結束端子與二極體D1001的陽極端子相連接，將二極體D1001的陰極端子與電阻R1002的一端相連接，經由電阻R1003而將電阻R1002的另一端與2次線圈21的基準之GND2相連接。此外，將電阻R1002的另一端之電位定為t21out而輸入於控制電路2。
接著，使用第29a圖~第29c圖說明流通於2次線圈21及二極體D21之電流I21及控制電路2所消耗的電流I2之動作的關係。第29a圖~第29c圖係說明對控 制電路2所消耗的電流I2之切換電源電路1的2次側之動作，亦即2次線圈21及二極體D21的動作的變化之圖，具體而言，係表示1次線圈11的端子間電壓V11、流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID、2次線圈21的端子間電壓V21、以及流通於2次線圈21及二極體D21之電流I21之動作波形。又，切換電源電路1的動作條件則如下述。
(切換電源電路1的動作條件)
‧切換頻率fsw為固定
‧切換電源電路1之動作狀態係前述第1步驟結束之後的狀態，亦即，控制電路2及電源控制用IC8係於動作中，而主電路3及週邊機器電路4未於動作中之狀態
‧主電源5的電源電壓為固定
‧僅控制電路2所消耗的電流I2產生變化
如第29a圖~第29c圖所示，控制電路2所消耗的電流I2係依第29a圖→第29b圖→第29c圖而變大。隨著控制電路2所消耗的電流I2之變大，可知流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之峰值電流IDp、以及流通於2次線圈21及二極體D21之電流I21之峰值電流I21p亦變大。此外，隨著控制電路2所消耗的電流I2之變大，可知切換元件7的導通時間、以及電流I2流通於2次線圈21及二極體D21的時間(以後，稱為2次線圈導通時間)亦變長。
在此說明隨著控制電路2所消耗的電流I2 之增加，流通於前述1次線圈11及切換元件7的電流ID之峰值電流IDp即變大之點、切換元件7的導通時間即變長之點。經由二極體D21、電容器C21而連接於2次線圈21之控制電路2所消耗的電流I2之增加係指控制電路2的消耗電力P2增加，伴隨此，由於2次線圈21的負載增加，故必須使1次線圈11應供應的電力Pin亦增加。1次線圈11的電力Pin係如前述式(8)所示，為了增加Pin，必須增大流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之峰值電流IDp。此外，切換元件7的導通時間變長則如前述式(30)所示，為了將峰值電流IDp變大，必須將切換元件7的導通時間變長。
接著，說明隨著控制電路2所消耗的電流I2之增加，流通於前述2次線圈21及二極體的電流I21之峰值電流I21p變大之點、2次線圈導通時間即變長之點。經由二極體D21、電容器C21而連接於2次線圈21之控制電路2所消耗的電流I2之增加，係必須將2次線圈21所必需之電力P21予以變大。如前述，由於控制電路2的消耗電力P2與2次線圈21所必需之電力P21相同，故如前述式(21)所示，為了將P21變大，必須將峰值電流I21p變大。
接著，根據前述式(19)、(20)、(21)、(22)而說明2次線圈導通時間變長之點。控制電路2所消耗的電流I2成為1.2倍時，將流通於2次線圈21及二極體D21的電流峰值定為I21p1.2，將2次線圈21所必需之電力P21 定為電力P211.2，將控制電路2所消耗的電力定為P21.2時，則I21p1.2即能以式(46)予以表示。
P21.2=P211.2 V2×1.2×I2=1/2×L21×I21p1.2 2×fsw I21p1.2=√(2×V2×1.2×I2/(L21×fsw))…(46)
控制電路2所消耗的電流I2形成1倍時，流通於2次線圈21及二極體D21之電流峰值I21p即能以式(47)予以表示。
P2=P21 V2×I2=1/2×L21×I21p2×fsw I21p=√(2×V2×I2/(L21×fsw))…(47)
根據式(46)、式(47)，則I21p1.2即能以式(48)予以表示。
I21p1.2=√(1.2)×I21p…(48)
將控制電路2所消耗的電流I2為1.2倍時之2次線圈導通時間定為Toff1.2時，根據式(22)、式(48)，即能以式(49)予以表示。
Toff1.2=2×1.2×I2×Tall/I21p1.2 Toff1.2=2×1.2×I2×Tall/√1.2×I21p Toff1.2=1.2/√1.2×Toff…(49)
由於式(49)之1.2/√(1.2)係大於1，故當控制電路2所消耗的電流I2成為1.2倍時，即表示2次線圈導通時間Toff1.2變長。
彙總上述情形時，前述第1步驟結束之後，當控制電路2消耗的電流I2增加時，則切換元件7的導通時間變長，並且電流I21流通於2次線圈21及二極體D21的期間，亦即2次線圈導通時間亦變長。2次線圈導通時間變長時，由於二極體D21的損失變大，故發熱情形亦變大。
第29a圖及第29b圖中，切換元件7為關斷狀態，且為電流不流通於2次線圈21及二極體D21的期間(以下，定為不連續模式(mode)動作)，相對地，第29c圖中，切換元件7為關斷狀態之間係全部電流持續流通於2次線圈21及二極體D21，並且ID及I21亦均不為電流值成為0(zero)的期間之狀態(以下，定為連續模式動作)。特別是連續模式動作時，由於不僅二極體D21的發熱變大，且切換元件7的損失亦增加，故切換元件7的發熱情形亦變大。因此，不僅是二極體D21的發熱對策、切換元件7的發熱對策亦為必要。
因此，本實施形態係藉由檢測電流流通於2次線圈21及二極體D21的時間，亦即2次線圈導通時間，監視控制電路2消耗的電流I2。當2次線圈導通時間變長時，判定控制電路2產生某些異常，電流I2變得過大，判定結束後，自控制電路2輸出警報信號，並且亦開始供應 電力於主電路3及週邊機器電路4，防止過大的電流流通於控制電路2，並且亦防止切換電源電路1之動作成為前述連續模式動作。
根據本實施形態，由於能防止過大的電流流通於二極體D21，故無需增大二極體D21的熱容量，而能抑制成本上升。此外，檢測出異常時，由於切換電源電路1係平衡度(balance)良好地供應電力於供應電力的各電路，故能防止過大的電流流通於進行電力供應於控制電路2之2次線圈21及二極體D21，且能防止連續模式動作。據此，即達成切換元件7的熱容量亦無須增大而可抑制成本上升之功效。
接著，說明第27圖及第28圖所示之2次線圈導通時間檢測部1000的動作。
前述第1步驟結束之後，亦即在僅控制電路2與電源控制用IC8動作，而主電路3及週邊機器電路4未動作之狀態當中，監視切換元件7為關斷時的2次線圈21之端子間電壓V21，並檢測2次線圈導通時間。
由第29a圖~c可理解，切換元件7關斷時，2次線圈21之端子間電壓V21係產生+的電壓，電流I21流通於2次線圈21及二極體D21的期間，端子間電壓V21係產生+的電壓。
第30圖係表示2次線圈導通時間檢測部1000之輸入信號與輸出信號的動作之圖。表示2次線圈21之端子間電壓V21、流通於2次線圈21及二極體D21的電 流I21、以及2次線圈導通時間檢測部1000之輸出信號的t21out。
切換元件7導通時，2次線圈21之端子間電壓V21係產生負的電壓，此時，2次線圈21及二極體D21的電流I21為0。由於藉由二極體D1001可防止電流之流通，故不會產生電壓於t21out。切換元件7導通時，2次線圈21之端子間電壓V21係產生+的電壓。由於二極體D1001係導通，故t21out係產生由電阻R1002與電阻R1003分壓的電壓。藉由二極體D1001，t21out係僅抽出+的電壓，藉由電阻R1002與電阻R1003，限制流通於2次線圈導通時間檢測部1000之電流，並且亦產生經分壓的t21out。
產生之2次線圈導通時間檢測部1000之輸出信號t21out係如第30圖所示，成為正電位的脈衝(pulse)信號。藉由輸入於控制電路2，並分析t21out，即能檢測電流I21流通於2次線圈21及二極體D21的期間。據此即能判定流通於控制電路2的電流I2。
有關於t21out的分析方法係如第22圖、第23圖所示之實施形態4般地，可考量檢測t21out的脈衝寬幅，根據脈衝寬幅而算出流通於2次線圈21及二極體D21的電流I21的峰值電流I21p、或流通於控制電路2的電流I2之方法、或設定脈衝寬幅的臨界值，當脈衝寬幅為臨界值以上時，則使主電路3或週邊機器電路4作動等。
如前述，判定控制電路2消耗的電流I2有 異常時，則自控制電路2將輸出信號sout及fout輸出，使主電路3及週邊機器電路4驅動。
流通於1次線圈11及切換元件7的電流ID之電流峰值為IDOC，亦即過電流保護準位電流值時，則可供應1次線圈11的電力Pinmax係如前述，惟，驅動主電路3與週邊機器電路4時，能以式(50)予以表示。
Pinmax=η×(V2×I2max+V5×I5+V3×I3+V4×I4)…(50)
根據式(50)，流通於控制電路2的電流I2max，即能以式(51)予以表示。
I2max=Pinmax/(η×V2)-(V5×I5+V3×I3×V4×I4)/V2…(51)
與式(45)相比較，在過電流保護準位電流值IDOC之情形時的可供應1次線圈11的電力Pinmax當中，亦由於主電路3與週邊機器電路4進行電力消耗，故能減低流通於控制電路2的電流I2max。
此外，藉由進行電力供應於主電路3或週邊機器電路4等，即可減低電流I21流通於2次線圈21及二極體D21的時間，且能防止如第29c圖所示之連續模式動作。據此，即能減低二極體D21的發熱、亦可減低切換元件7的發熱，且能降低熱容量。
如以上說明，根據實施形態6之切換電源電 路1，即能在第1步驟結束之後，檢測出控制電路2有某些異常現象、以及流通於控制電路2的電流I2變得過大之情形。繼而根據檢測結果而開始停止動作中的主電路3或週邊機器電路等4之動作，據此即能減低控制電路2所消耗的電流I2，且能減低集中於二極體D21的發熱。此外，能防止切換電源電路1形成連續模式動作，且能減低切換元件7的發熱。
又，以上的實施形態1~6所示之構成係本發明的構成之一例，亦可和另外之眾知的技術組合，在不脫離本發明的要旨之範圍內，無需多言地亦可為進行變更例如省略其中一部分等而構成之情形。
[產業上之利用可能性]
如以上說明，本發明係有用於謀求將切換電源電路的構成零件之切換元件、二極體、絕緣變壓器予以小型化、低成本化之切換電源電路1及其控制方法。
1‧‧‧切換電源電路
2‧‧‧控制電路
3‧‧‧主電路
4‧‧‧週邊機器電路
5‧‧‧主電源
6‧‧‧反饋返馳型絕緣變壓器(變壓器)
7‧‧‧切換元件
8‧‧‧電源控制用IC
9‧‧‧誤差放大器
11‧‧‧1次線圈
21‧‧‧2次線圈
22‧‧‧2次線圈
23‧‧‧2次線圈
81‧‧‧電源端子
82‧‧‧GND端子
83‧‧‧輸入端子
84‧‧‧信號輸出端子
B1‧‧‧輔助線圈
C21‧‧‧電容器
C22‧‧‧電容器
C23‧‧‧電容器
C24‧‧‧電容器
C512‧‧‧電容器
D21‧‧‧二極體
D22‧‧‧二極體
D23‧‧‧二極體
D24‧‧‧二極體
OI‧‧‧光耦合器
R1‧‧‧電阻
R2‧‧‧電阻
R3‧‧‧電阻
R4‧‧‧電阻

Claims (31)

  1. 一種切換電源電路，係進行根據主電源的電力而產生對控制電子機器的全體動作之控制電路、進行前述電子機器的實際動作之主電路、以及無關於前述電子機器的實際動作之其他電路之動作電力之動作，該切換電源電路係具備：絕緣變壓器，係包含1次線圈、以及1個以上的2次線圈；切換元件，係串聯於前述絕緣變壓器之1次線圈，並藉由導通/關斷之控制而自前述主電源進行電力供應於前述1次線圈；電容器，係經由二極體而連接於前述絕緣變壓器的2次線圈；電源控制用IC，係根據前述電容器的充電電壓而控制前述切換元件的導通/關斷之動作；以及2次線圈導通時間檢測部，係檢測能推定電流流通於前述2次線圈及前述二極體的時間之時間要素，並將檢測結果輸出於前述控制電路，前述控制電路係，從電源供應於前述主電源起，對前述電容器充電至預先設定的預定電壓，從充電至前述預定電壓起，根據前述2次線圈導通時間檢測部的輸出信號，控制前述主電路及前述其他電路之動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係根據前述2次線圈導通時間檢測 部的輸出信號，判定使用前述2次線圈的電力之電路所消耗的電流，並根據其判定值而輸出警報信號，並且使前述主電路及前述其他的電路動作。
  3. 一種切換電源電路，其係進行根據主電源的電力而產生對控制電子機器的全體動作之控制電路、進行前述電子機器的實際動作之主電路、以及無關於前述電子機器的實際動作之其他電路之動作電力之動作，該切換電源電路係具備：絕緣變壓器，係包含1次線圈、以及1個以上的2次線圈；切換元件，係串聯於前述絕緣變壓器之1次線圈，並藉由導通/關斷之控制而自前述主電源進行電力供應於前述1次線圈；電容器，係經由二極體而連接於前述絕緣變壓器的2次線圈；以及電源控制用IC，係根據前述電容器的充電電壓而控制前述切換元件的導通/關斷之動作，並且於前述切換元件為導通狀態時，根據流通於前述1次線圈及前述切換元件的電流值，控制強制地將切換元件關斷之過電流保護動作；前述控制電路係進行下述控制：從電源供應於前述主電源起，對前述電容器充電至預先設定的預定電壓，從充電至前述預定電壓起，經過預先設定的延遲時間之後，使前述主電路及前述其他電路開始動作。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之切換電源電路，其中，前述電源控制用IC係不切換過電流保護準位電流值而進行動作，其中，該過電流保護準位電流值係可否進行前述過電流保護動作的判定值。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之切換電源電路，其中，前述電容器係連接於前述控制電路，並供應前述控制電路的驅動電力。
  6. 如申請專利範圍第3或4項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係包含：控制裝置整體的動作之演算處理部、記憶保持部、以及控制電路起動用IC，前述控制電路起動用IC係監視前述電容器的電壓，當前述電容器到達預定的電壓之後，則對前述演算處理部與前述記憶保持部輸出起動信號。
  7. 一種切換電源電路，其係進行根據主電源的電力而產生對控制電子機器的全體動作之控制電路、進行前述電子機器的實際動作之主電路、以及無關於前述電子機器的實際動作之其他電路之動作電力之動作，該切換電源電路係具備：絕緣變壓器，係包含1次線圈、以及1個以上的2次線圈；切換元件，係串聯於前述絕緣變壓器之1次線圈，並藉由導通/關斷之控制而自前述主電源進行電力供應於前述1次線圈； 電容器，係經由二極體而連接於前述絕緣變壓器的2次線圈；以及電源控制用IC，係根據前述電容器的充電電壓而控制前述切換元件的導通/關斷之動作；前述控制電路係進行下述控制：從電源供應於前述主電源起，對前述電容器充電至預先設定的預定電壓，從充電至前述預定電壓起，經過預先設定的延遲時間之後，使前述主電路及前述其他電路開始動作。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之切換電源電路，更具備電源電壓檢測部，係檢測前述主電源的電源電壓，並將檢測結果輸出於前述控制電路，前述控制電路係根據前述電源電壓檢測部的輸出，控制前述主電路及前述其他電路之動作。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之切換電源電路，其中，前述電源電壓檢測部係將進行電力供應於前述控制電路之前述2次線圈的端子間電壓作為前述檢測結果而予以輸出。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係具備電源電壓判定部，該電源電壓判定部係根據前述電源電壓檢測部的輸出信號，判定對前述主電路及前述其他電路之動作的開始及停止。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之切換電源電路，更具備 切換動作檢測部，係檢測可推定前述切換元件的導通時間之時間要素，並將檢測結果輸出於前述控制電路，前述控制電路係根據前述切換動作檢測部的輸出，控制前述主電路及前述其他電路之動作。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之切換電源電路，其中，前述切換動作檢測部係根據進行電力供應於前述控制電路之前述2次線圈的端子間電壓而檢測出前述時間要素。
  13. 如申請專利範圍第11或12項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係具備切換動作判定部，該切換動作判定部係根據前述切換動作檢測部的輸出信號，判定對前述主電路及前述其他電路之動作的開始及停止。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之切換電源電路，其中，起因於前述切換動作檢測部所檢測之前述切換元件的動作之時間要素，係前述切換元件的切換導通時間、前述切換元件的切換關斷時間、前述切換元件的動作頻率、以及流通於前述絕緣變壓器的2次線圈及連接於2次線圈的二極體之電流的時間之任一者。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之切換電源電路，其中，前述切換動作判定部係具備時間量測部，該時間量測部係根據前述切換動作檢測部的輸出信號，量測前述時間要素的時間。
  16. 如申請專利範圍第7項所述之切換電源電路，更具備：電源電壓檢測部，係檢測前述主電源的電源電壓，並將檢測結果輸出於前述控制電路；以及切換動作檢測部，係檢測可推定前述切換元件的導通時間之時間要素，並將檢測結果輸出於前述控制電路，前述控制電路係根據前述電源電壓檢測部及前述切換動作檢測部的輸出，控制前述主電路及前述其他電路之動作。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之切換電源電路，其中，前述電源電壓檢測部係將進行電力供應於前述控制電路之前述2次線圈的端子間電壓作為前述檢測結果而予以輸出，前述切換動作檢測部係根據進行電力供應於前述控制電路之前述2次線圈的端子間電壓而檢測出前述時間要素。
  18. 如申請專利範圍第16或17項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係具備電路診斷部，該電路診斷部係根據前述電源電壓檢測部的輸出信號及前述切換動作檢測部的輸出信號，判定前述主電路及前述其他電路之動作的開始及停止。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之切換電源電路，其中，前述控制電路係具備演算處理部，該演算處理部 係控制前述電子機器的全體動作，前述演算處理部中係設置有前述電路診斷部，前述電路診斷部係根據前述電源電壓檢測部的輸出信號以及前述切換動作檢測部的輸出信號之中之至少1個的信號來控制前述主電路及前述其他電路之動作。
  20. 一種切換電源電路之控制方法，其係進行根據主電源的電力而產生對控制電子機器的全體動作之控制電路、進行前述電子機器的實際動作之主電路、以及無關於前述電子機器的實際動作之其他電路之動作電力之動作的切換電源電路的控制方法，前述切換電源電路係具備：絕緣變壓器，係包含1次線圈、以及1個以上的2次線圈；切換元件，係串聯於前述絕緣變壓器之1次線圈，並藉由導通/關斷之控制而自前述主電源進行電力供應於前述1次線圈；電容器，係經由二極體而連接於前述絕緣變壓器的2次線圈；以及電源控制用IC，係根據前述電容器的充電電壓而控制前述切換元件的導通/關斷之動作，前述控制電路的處理係包含：使用前述主電源的電力，對前述電容器充電至預先設定的預定電壓之第1步驟， 前述控制電路係進行下述控制：從前述第1步驟的處理結束之後起，經過預先設定的延遲時間之後，將起動信號輸出於前述主電路及前述其他電路，使前述主電路及前述其他電路開始動作。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之切換電源電路之控制方法，其中，前述控制電路的處理係包含：第2步驟，係判定前述主電源的電源電壓值；以及第3步驟，係根據前述第2步驟的判定結果，控制前述主電路及前述其他電路的動作之開始或停止，或者不使動作開始而輸出警報信號。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第2步驟中，將前述主電源的電源電壓值與預先設定之電壓上限臨界值作比較，並且將該電源電壓值與預先設定之電壓下限臨界值作比較，判定前述電源電壓值是否滿足在前述電壓下限臨界值以上且在前述電壓上限臨界值以下之第1條件，或者在前述電壓下限臨界值以上之第2條件，在前述第3步驟中，於前述第2步驟中判定為滿足前述第1條件或前述第2條件之任一者時，在經過預先設定的延遲時間之後，將起動信號輸出於前述主電路及前述其他電路，進行使前述主電路及前述其他 電路的動作開始之控制。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於前述第2步驟中判定為皆不滿足前述第1條件及前述第2條件時，則不將起動信號輸出於前述主電路及前述其他電路，而進行使前述主電路及前述其他電路的動作停止之控制。
  24. 如申請專利範圍第22或23項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於使前述主電路及前述其他電路動作之後，根據前述主電源的電源電壓值，變更前述電壓上限臨界值及前述電壓下限臨界值之中之至少1個。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於使前述主電路及前述其他電路動作之後，在變更前述電壓上限臨界值及前述電壓下限臨界值之中之至少1個之後，無法滿足前述第1條件及前述第2條件之中之一者時，則進行使前述主電路及前述其他電路之中之至少1個電路的動作停止之控制。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之切換電源電路之控制方法，其中，前述控制電路的處理係包含： 第2步驟，係檢測可推定前述切換元件的導通時間之時間要素；以及第3步驟，係根據前述第2步驟的檢測結果，控制前述主電路及前述其他電路的動作之開始或停止，或者不使動作開始而輸出警報信號。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第2步驟中，將前述時間要素與預先設定之時間上限臨界值作比較，並且將該時間要素與預先設定之時間下限臨界值作比較，判定前述時間要素是否滿足在前述時間下限臨界值以上且在前述時間上限臨界值以下之第1條件，或者在前述時間下限臨界值以上之第2條件，在前述第3步驟中，於前述第2步驟中判定為滿足前述第1條件或前述第2條件之中之任一者時，在經過預先設定的延遲時間之後，將起動信號輸出於前述主電路及前述其他電路，進行使前述主電路及前述其他電路的動作開始之控制。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於前述第2步驟中判定為皆不滿足前述第1條件及前述第2條件時，則不將起動信號輸出於前述主電路及前述其他電路，進行使前述主電路及前述其他電路的動作停止之控制。
  29. 如申請專利範圍第27或28項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於使前述主電路及前述其他電路動作之後，根據前述時間要素，變更前述時間上限臨界值及前述時間下限臨界值之中之至少1個。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之切換電源電路之控制方法，其中，在前述第3步驟中，於使前述主電路及前述其他電路動作之後，在變更前述時間上限臨界值及前述時間下限臨界值之中之至少1個之後，無法滿足前述第1條件及前述第2條件之中之一者時，則進行使前述主電路及前述其他電路之中之至少1個電路的動作停止之控制。
  31. 如申請專利範圍第20項所述之切換電源電路之控制方法，其中，前述控制電路的處理係包含：第2步驟，係判定前述主電源的電源電壓值，並且檢測可推定前述切換元件的導通時間之時間要素；以及第3步驟，係根據前述電源電壓值的判定結果以及前述時間要素的檢測結果之中之至少任一者，控制前述主電路及前述其他電路的動作之開始或停止，或者不使動作開始而輸出警報信號。
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