JPH01174270A - コンバータ型直流電源の保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、トランスの一次側に接続されているスイッチ
ング素子と、上記トランスの二次側に接続されている整
流回路部と、上記スイッチング素子を開閉駆動する駆動
回路部と、上記駆動回路部に与える駆動パルスを発生す
るパルス発生回路部とを備えて成るコンバータ型直流電
源の保護装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、トランスの一次側に接続されているスイッチ
ング素子と、上記トランスの二次側に接続されている整
流回路部と、上記スイッチング素子を開閉駆動する駆動
回路部と、上記駆動回路部に与える駆動パルスを発生す
るパルス発生回路部とを備えて成るコンバータ型直流電
源において、上記駆動回路部に与える駆動パルスの不安
定状態を検出して上記スイッチング素子をオフ状態にさ
せるように上記駆動回路部の駆動制御を行うことにより
、上記駆動パルスが不安定状態になることに起因する破
壊から上記スイッチング素子を保護することできるよう
にしたものである。

Ｃ９従来の技術 一般に、コンバータ型直流電源は、変換効率が高く、任
意の直流電圧を得ることが容易であることから、各種電
子機器内の作動電源として広く用いられている。

この種のコンバータ型直流電源は、例えば第３図に示す
スイッチングレギュレータのように、電源トランス（Ｐ
　Ｔ）の１次巻線（Ｌ、）に流れる電流をスイッチング
素子（Ｑ、、）にてスイッチングして、上記電源トラン
ス（Ｐ　Ｔ）の２次巻線（Ｒ２）に得られる出力を整流
回路部（ＲＥＣ）にて整流することにより出力端子（Ｔ
ｏｕｒ）に任意の直流電圧出力を得る構成となっている
。

すなわち、第３図に示す従来のスイッチングレギュレー
タにおいて、安定化していない直流電源の供給される入
力端子（ＴＩＮ）は、上記電源トランス（Ｐ　Ｔ）の１
次巻線（Ｌ　、）とスイッチング素子（Ｑ！ｌ、Ｉ）を
介して接地されているともに、上記スイッチング素子（
Ｑ　ｓ□）の駆動回路部（ＤＲＶ）および該駆動回路部
（ＤＲＶ）に駆動パルス与える制御回路部（ＣＮＴ）の
各電源入力端に起動回路（Ｓ　Ｔ）を介して接続されて
いる。

上記駆動回路部（ＤＲＶ）は、ＰＮＰ　Ｉ−ランジスタ
（Ｑ、）とＮＰＮ　）ランジスタ（Ｑ、）によるＳＥＰ
回路にて構成されている。

上記起動回路（Ｓ　Ｔ）は、上記入力端子（ＴＩＮ）と
接地間に直列接続した抵抗（Ｒ）とツェナーダイオード
（Ｚ　Ｄ）との接続点にヘースが接続されたＮＰＮトラ
ンジスタ（Ｑｏ）を備え、上記ＮＰＮ　）ランジスタ（
Ｑｏ）のコレクタが抵抗（Ｒ２）を介して上上記入力端
子（Ｔ＋ｓ）に接続され、また、上記ＮＰＮトランジス
タ（Ｑｏ）のエミッタがコンデンサ（Ｃ１）を介して接
地された構成となっている。

また、上記電源トランス（ＰＴ）は、その２次巻線（Ｒ
２）に整流ダイオード（Ｄｏ）と平滑コンデンサ（Ｃ０
）との直列接続回路にて構成した整流回路（ＲＥＣ）が
接続されている。そして、上記整流回路（ＲＥ　Ｃ）の
出力端すなわち上記整流ダイオード（Ｄ、）と平滑コン
デンサ（Ｃｏ）との接続点が、出力端子（Ｔｏｏｒ）に
接続されているとともに検出回路部（ＤＥＴ）に接続さ
れている。

さらに、上記電源トランス（ＰＴ）は、３次巻線（Ｒ３
）が設けてあり、この３次巻線（Ｌ、）が整流ダイオー
ド（Ｄ）を介して上記駆動回路部（ＤＲＶ）および制御
回路部（ＣＮＴ）の各電源入力端に接続されている。

このような構成のスイッチングレギュレータでは、上記
入力端子（ＴＩＮ）に電源電圧が印加されると、上記起
動回路（Ｓ　Ｔ）が上記ツェナーダイオード（Ｚ　Ｄ）
のツェナー電圧にて規定される所定の電圧まで上記抵抗
（ＲＩ）とコンデンサ（Ｃ１）による時定数で決まる立
ち上がり特性をもって次第に上昇する駆動電圧を上記制
御回路部（ＣＮＴ）および駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）の各
電源入力端に供給して、上記各回路部（ＣＮ　Ｔ）、　
（Ｄ　ＲＶ）を起動する。そして、起動後は上記電源ト
ランス（Ｐ　Ｔ）の３次巻線（Ｌ、）に得られる出力の
上記整流ダイオード（Ｄ）による整流出力にて上記駆動
回路部（Ｄ　ＲＶ）および制御回路部（ＣＮＴ）が駆動
される。

そして、上記制御回路部（ＣＮＴ）は、上記検出回路部
（ＤＥＴ）による検出出力に応したパルス幅の駆動パル
スを形成して上記駆動回路部（ＤＲＶ）に供給し、所謂
パルス幅変調（ＰＷＭ：　Ｐｕ１ｓｅ　ＷｉｄｔｈＭｏ
ｄｕｌａｔｉｏｎ　）方式の制御動作を行って、上記出
力端子（Ｔｏｕｒ）から出力する直流出力の電圧を安定
化するようになっている。

Ｄ９発明が解決しようとする問題点 ところで、上述のスイッチングレギュレータのように電
源トランス（Ｐ　Ｔ）の１次コイル（Ｌｌ）に流れる電
流をスイッチング素子（Ｑ　Ｓ、Ａ）にてスイッチング
して、上記電源トランス（Ｐ　Ｔ）の２次コイル（Ｒ２
）に得られる出力を整流回路部（ＲＰ　Ｃ’）にて整流
することによって出力端子（ＴＯＩＩ７）に任意の直流
電圧出力を得る構成の従来のコンバータ型直流電源では
、上記制御回路部（ＣＮＴ）および駆動回路部（ＤＲＶ
）の各電源入力端に与えられる駆動電圧が低い期間、例
えば第４図に示すように起動期間（Ｔ、）や動作終了期
間（Ｔ、）中に、ＰＷＭ方式の制御動作を行う上記制御
回路部（ＣＮ　Ｔ）にて形成される駆動パルスの波形や
発振周波数が乱れるために上記スイッチング素子（Ｑｓ
−）に大きな電流が流れてしまい、上記スイッチング素
子（Ｑ、、）の劣化や破壊等の虞れがある。特に、上記
スイッチング素子（Ｑ、、）として高増幅度特性を有す
る電界効果型トランジスタを用いた場合には、上記駆動
パルスの波形や発振周波数の乱れによる悪影響を被り易
く上記スイッチング素子（Ｑｓｗ）の劣化や破壊等の虞
れが大きい。

そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、ト
ランスの一次側に接続されているスイッチング素子と、
上記トランスの二次側に接続されている整流回路部と、
上記スイッチング素子を開閉駆動する駆動回路部と、上
記駆動回路部に与える駆動パルスを発生するパルス発生
回路部とを備えて成るコンバータ型直流電源において、
上記パルス発生回路部が上記駆動回路部に与える駆動パ
ルスの波形や発振周波数の乱れに起因する破壊から上記
スイッチング素子を保護するようにした新規な構成のコ
ンバータ型直流電源の保護装置を提供するものである。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明は、トランスの一次側に接続されているスイッチ
ング素子と、上記トランスの二次側に接続されている整
流回路部と、上記スイッチング素子を開閉駆動する駆動
回路部と、上記駆動回路部に与える駆動パルスを発生す
るパルス発生回路部とを備えて成るコンバータ型直流電
源において、上記駆動回路部に与えられる駆動パルスの
電圧変化により上記駆動パルスの不安定状態を検出する
検出回路部と、上記検出回路部による検出出力により上
記スイッチング素子がオフ状態となるように上記駆動回
路部の動作制御を行う制御回路部とを設け、上記検出回
路部が上記駆動パルスの不安定状態を検出したときに上
記スイッチング素子をオフ状態にさせることを特徴とし
ている。

Ｆ９作用 本発明に係るコンバータ型直流電源の保護装置では、ス
イッチング素子を駆動する駆動回路部に与えられる駆動
パルスの不安定状態を検出回路部にて検出し、上記検出
回路部の検出出力にて制御回路部によって上記駆動回路
部の動作制御を行い、上記駆動パルスが不安定状態にあ
るとき上記スイッチング素子をオフ状態にさせる。

Ｇ、実施例 以下、本発明をスイッチングレギュレータに適用した一
実施例について、図面に従い詳細に説明する。

第１図のブロック回路図に示す第１の実施例は、本発明
を上述の第３図に示した従来のスイッチングレギュレー
タに適用したものである。

なお、この実施例において、上記従来例と同一構成要素
については、共通符号を図面中に付して詳細な説明を省
略する。

この実施例のスイッチングレギュレータは、制御回路部
（ＣＮＴ）と駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）とがツェナーダイ
オード（ＺＤ、）を介して接続されているとともに、上
記制御回路部（ＣＮＴ）の出力端に微分回路（ＤＦ）を
介して検波回路（ＤＥＴＰ）が接続され、さらに、上記
検波回路（ＤＥＴ、）の出力にて制御されるスイッチ回
路（ＳＷＰ）が上記駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）の入力端に
接続されている。

上記微分回路（ＤＦ）は、上記制御回路部（ＣＮＴ）の
出力端と接地間に直列接続されたコンデンサ（Ｃ０）と
抵抗（Ｃ９）にて構成されている。

また、上記検波回路（ＤＥＴ、）は、上記微分回路（Ｄ
Ｆ）の出力端すなわち上記コンデンサ（ＣＤ）と抵抗（
Ｒｏ）との接続点と接地間に直列接続されたダイオード
（Ｄ、）とコンデンサ（Ｃ８）にて構成されている。

さらに、上記スイッチ回路（ＳＷ、）は、２個のＮＰＮ
　）ランジスタ（Ｑ、）、（Ｃ２＞　にて構成されてい
る。上記スイッチ回路（ＳＷ、）の一方のＮＰＮトラン
ジスタ（Ｑｌ）は、そのベースが上記検波回路（ＤＥＴ
、）の出力端すなわち上記ダイオード（ＤＦ）　とコン
デンサ（Ｃ０）の接続点に接続され、また、そのエミッ
タが接地され、さらに、そのコレクタが上記制御回路部
（ＣＮ　Ｔ）の電源入力端に抵抗（Ｒ５）を介して接続
されている。また、上記スイッチ回路（ＳＷ、）の他方
のＮＰＮトランジスタ（Ｃ２）は、そのベースが上記Ｎ
ＰＮトランジスタ（Ｑｌ）のコレクタにベースが接続さ
れ、また、そのエミッタが接地され、さらに、そのコレ
クタが上記駆動回路部（ＤＲＶ）の入力端に接続されて
いる。

また、この実施例において、上記駆動回路部（ＤＲＶ）
は、ＰＮＰ　）ランジスタ（Ｑ、）　とＮＰＮトランジ
スタ（Ｑ、）によるＳＥＰ回路にＮＰＮ　トランジスタ
（Ｑ、）による入力段を設けた構成となっている。また
、上記駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）の電源入力端すなわち上
記ＰＮＰ　トランジスタ（Ｑ、）のエミッタは、コンデ
ンサ（Ｃ２）を介して接地されているとともに抵抗（Ｒ
２）を介して上記駆動回路部（ＤＲＶ）の入力端に接続
されている。

この第１の実施例において、上記制御回路部（ＣＮ　Ｔ
）と駆動回路部（［）ＲＶ）との間に設けたツェナーダ
イオード（ＺＤＩ）は、上記制御回路部（ＣＮＴ）から
出力される駆動パルスの電圧がそのツェナー電圧以上あ
ることを検出して、上記ツェナー電圧以上の駆動パルス
を上記駆動回路部（ＤＲＶ）に供給するように動作する
。

また、上記検波回路（ＤＥＴＰ）は、上記制御回路部（
ＣＮＴ）から出力される駆動パルスについで、上記微分
回路（ＤＦ）による微分出力を検波することによって、
上記駆動パルスの波形が歪んだ場合に上記駆動回路部（
ＤＲＶ）の入力端を接地するように上記スイッチ回路（
ＳＷＰ）を作動させる。すなわち、上記駆動パルスが歪
むと上記微分回路（ＤＦ）による微分出力電圧が低下し
て、上記検波回路（ＤＥＴＰ）による検波出力電圧も低
下するので、上記スイッチ回路（ＳＷＰ）の一方のＮＰ
Ｎトランジスタ（Ｑｌ）がオフ状態となって他方のＮＰ
Ｎトランジスタ（Ｃ２）がオン状態となり、上記駆動回
路部（Ｄ　ＲＶ）の入力端が接地される。

従って、この第１の実施例のスイッチングレギュレータ
では、起動期間や終了期間等において、上記制御回路部
（ＣＮＴ）の電源入力端に印加される駆動電圧が低下す
ることにより、上記制御回路部（ＣＮ　Ｔ）から出力さ
れる駆動パルスにパルス電圧の低下や波形歪みあるいは
周波数変動等が発生する不安定な状態になると、上記ツ
ェナーダイオード（ＺＤ、）や上記スイッチ回路（Ｓ　
Ｗ、）の動作により、上記駆動回路部（ＤＲＶ）の入力
段のＮＰＮトランジスタ（Ｃ３）がオフ状態となる。そ
して、上記駆動回路部（ＤＲＶ）は、上記入力段のＮＰ
Ｎトランジスタ（Ｑ、）がオフ状態となると、ＳＥＰ回
路を構成しているＰＮＰ　）ランジスタ（Ｑ、）がオフ
でＮＰＮ　トランジスタ（ＱＨ）がオンの状態になって
、上記スイッチング素子（Ｑ、、）をオフさせた状態で
駆動停止状態となる。

このように、この実施例では、上記制御回路部（ＣＮＴ
）から出力される駆動パルスにパルス電圧の低下や波形
歪みあるいは周波数変動等が発生する不安定な状態にな
ったときに、上記スイッチング素子（Ｑ、、）をオフさ
せた状態で上記駆動回路部（ＤＲＶ）が駆動停止状態と
なるので、上記スイッチング素子（Ｑ、１．ｌ）を破壊
から保護することができる。

次に、第２図のブロック回路図に示す第２の実施例は、
本発明を上述の第３図に示した従来のスイッチングレギ
ュレータに適用したもので、この実施例においても、上
記従来例と同一構成要素については、共通符号を図面中
に付して詳細な説明を省略する。

この第２の実施例では、制御回路部（ＣＮ　Ｔ）と駆動
回路部（ＤＲＶ）との間に２個のＰＮＰトランジスタ（
Ｑａ）、（Ｑｓ）による差動回路（ＤＥＦ）が設けられ
ている。

上記差動回路（Ｄ　Ｅ　Ｆ）の一方のＰＮＰ　）ランジ
スタ（Ｃ４）は、そのベースが上記制御回路部（ＣＮＴ
）の出力端にコンデンサ（Ｃ９）を介して接続されてい
るともに、上記ベースが上記制御回路部（ＣＮＴ）の電
源入力端に抵抗（Ｒｏ）を介して接続されており、また
、そのコレクタが接地され、さらに、そのエミッタが他
方のＰＮＰ　）ランジスタ（Ｑ、）のエミッタとともに
抵抗（Ｒ８）を介して上記丼虻制御回路部（ＣＮＴ）の
電源入力端に接続されている。また、上記他方のＰＮＰ
　）ランジスタ（Ｑ、）は、そのベースがツェナーダイ
オード（ＺＤ、）を介して接地されているとともに、上
記へ一スが上記制御回路部（ＣＮＴ）の電源入力端に抵
抗（ＲＢ）を介して接続されており、また、そのコレク
タが抵抗（Ｒ６）を介して接地されているとともに、上
記コレクタが上記駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）の入力端に接
続されている。

この第２の実施例のように、上記制御回路部（ＣＮＴ）
からの駆動パルスが上記コンデンサ（Ｃ０）を介して人
力される差動回路（ＤＥＦ）を上記駆動回路部（Ｄ　Ｒ
Ｖ）の入力部分に設け、上記駆動回路部（Ｄ　ＲＶ）に
上記差動回路（ＤＥＦ）を介して駆動パルスを入力する
ようにしても、上述の第１の実施例と同様に、上記制御
回路部（ＣＮＴ）から出力される駆動パルスにパルス電
圧の低下や波形歪みあるいは周波数変動等が発生する不
安定な状態になったときに、上記スイッチング素子（Ｑ
、、Ａ）をオフさせた状態で上記駆動回路部（Ｄ　ＲＶ
）が駆動停止状態となり、上記スイッチング素子（Ｑ！
、）を破壊から保護することができる。

Ｈ９発明の効果 本発明に係るコンバータ型直流電源の保護装置では、ス
イッチング素子を駆動する駆動回路に与えられる駆動パ
ルスの不安定状態を検出回路にて検出し、上記検出回路
の検出出力にて駆動制御回路によって上記駆動回路の動
作制御を行い、上記駆動パルスが不安定状態にあるとき
上記スイッチング素子をオフ状態にさせるので、上記駆
動パルスが不安定状態になることに起因する破壊から上
記スイッチング素子を保護することができ、高増幅度特
性を有する電界効果型トランジスタ等を上記スイッチン
グ素子として用いた場合にも上記破損の虞れ少ない信顛
性の高いコンバータ型直流電源を実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明をスイッチングレギュレータに適用した
第１の実施例を示すブロック回路図であり、第２図は本
発明をスイッチングレギュレータに適用した第２の実施
例を示すブロック回路図である。 ダレギュレータの駆動型ａ電圧の変化状態を模式的に示
す特性線図である。 ＴＩＮ・・・・・入力端子 ＴＯＬＩＴ　　・・・・入力端子 ＰＴ・・・・・トランス Ｌ、・・・・・１次巻線 Ｌ２　・・・・・２次巻線 ＤＦ・・・・・微分回路 り巳Ｔ、・・・検波回路 ＳＷＰ　・　・　・　・スイッチ回路 ＲＥＣ・・・・整流回路部 ＣＮＴ・・・・制御回路部 ＤＲＶ・・・・駆動回路部 Ｑ３□・・・・・スイッチング素子 ＤＥＦ・・・・差動回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トランスの一次側に接続されているスイッチング素子と
   、上記トランスの二次側に接続されている整流回路部と
   、上記スイッチング素子を開閉駆動する駆動回路部と、
   上記駆動回路部に与える駆動パルスを発生するパルス発
   生回路部とを備えて成るコンバータ型直流電源において
   、 上記駆動回路部に与えられる駆動パルスの電圧変化によ
   り上記駆動パルスの不安定状態を検出する検出回路部と
   、上記検出回路部による検出出力により上記スイッチン
   グ素子がオフ状態となるように上記駆動回路部の動作制
   御を行う駆動制御回路部とを設け、 上記検出回路部が上記駆動パルスの不安定状態を検出し
   たときに上記スイッチング素子をオフ状態にさせること
   を特徴とするコンバータ型直流電源の保護装置。