JPH0213066A - 高圧トランス保護回路 - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は高圧トランス保護回路、特に異常発生時にお
ける電流停止機能の改善に関する。

［従来の技術］ 従来から、高電圧発生のためにフライバックトランスな
どの高圧トランスが広く利用されている。

例えば、ＣＲＴ　（陰極線管）の高圧電極への電圧供給
には、このような高圧トランスが必須であり、コンピュ
ータ機器の発達に伴うデイスプレィ装置としてのＣＲＴ
の需要増大に応じ、高圧トランスの重要性もますます増
大してきている。

ここで、このような高圧トランスの一例について第３図
を用いて説明する。高圧トランス１０は、一対のＵ形コ
アを組合せたコア脚に一次側コイル及び二次側コイルが
同心円状に装着されており、その断面形状は軸を中心に
対象となるため、第３図においては一方側のみを示しで
ある。

コア脚１２の周囲には筒状の一次側ボビン１４が配置さ
れており、この−次側ボビンエ４に低圧コイルである一
次側コイルＮ、が巻回されている。

また、−次側ボビン１４の端面に形成した端子部に固定
された端子ビン１６は例えば−次側コイルＮ１に電力を
供給するためのものである。

そして、−次側ボビン１４の周囲には所定距離隔てて同
じく筒状の二次側ボビン１８が配置されている。この二
次側ボビン１８の周囲には高圧コイルを形成する多巻数
の二次側コイルＮｏが巻回されている。

二こで、この例においては、二次側コイルＮＨは、第１
層Ｎｌ１１から第６層ＮＨ６までの６層構造となってい
る。そして、二次側コイルＮｏの各層間には、絶縁性の
ポリエチレンテレフタレート等のシートからなる層間紙
２０が介在されている。また、二次側コイルＮｌ１ｌか
らＮＨ６は、それぞれダイオードＤＩ＋を介し直列に接
続されている。

第４図にこの高圧トランス１０を用いた回路の一例を示
す。高圧トランス１０の一次側コイルＮ　の一端には直
流電源ＰＢが接続され、他端にはドライブ回路３０が接
続されている。一方、高圧トランス１０の二次側の一端
は基準線ＡＢＬに接続され、他端はＣＲＴ３２の高圧電
極３４に接続されている。また、ドライブ回路３０の入
力端子３０ａは、水平発振回路（図示せず）からの高周
波パルスを受は入れるようになっている。

このような回路において、ドライブ回路３０が入力端子
３０ａから受は入れた高周波パルスによってオンオフさ
れると、高圧トランス１０の一次側コイルＮ１には、入
力端子３０ａから入力されるパルスの周波数に応じてフ
ライバック・パルスが発生する。そして、高圧トランス
１０の二次側コイルＮＩ＋に誘起された高圧電圧がダイ
オードＤ１１６を通して高圧電極３４に印加される。

このような高圧トランス１０において、何らかの原因に
よって、二次側コイルＮ１１において短絡が発生すると
、ここにおいて電流量が増大し、発火発煙等の事故にも
繋がる。

このため、従来の装置においても、このような発火発煙
を防止するための手段が講じられている。

そこで、従来の保護回路について第５図に基づいて説明
する。この例においては、第４図における電源ＰＢで過
大電流を検出し、電流供給を制限するようになっている
。これは、二次側コイルにおいて短絡が発生すると一次
側電流もそれに応じて増大するからである。

すなわち、この例において電源ＰＢは次のような構成を
有している。入力端Ｐは、電力の入力端であって、通常
交流の１００Ｖの電源に接続される。そして、この入力
端４０はブリッジ結合された４つのダイオードＤ２１”
２２”２３”２４からなる整流器４２に接続されている
。また、この整流回路４２の出力側には、電圧安定化回
路４４が接続され、所定の直流電力を高圧トランス１０
に供給するようになっている。すなわち、出力端４６が
第４図における一次側コイルＮｌの一端に接続されてい
る。なお、コンデンサＣ２１は電圧を平滑させるための
ものである。

電圧安定化回路４４は、トランジスタＴＲ２１、抵抗Ｒ
２ｏ及び制御回路４８からなっている。そして、制御回
路４８には、電圧安定化回路４４の出力側の電圧が入力
され、制御回路４８はこの電圧が所定の一定値になるよ
うにトランジスタ”Ｒ２□のベース電圧を制御する。従
って、電圧安定化回路４４から出力される電圧はほぼ一
定値に制御され、出力端４６における電圧ＥＢもほぼ一
定値となる。なお、コンデンサＣ２３は、電圧平滑、特
に過渡応答改善のためのものである。

更に、この例においては、電圧安定化回路４４と出力端
４６の間に異常電流検出回路５０を設け、これに流れる
電流Ｉｎを監視するようになっている。この異常電流検
出回路５０は、電圧安定化回路４４と出力端４６の間に
挿入配置された抵抗Ｒ２□の両端電圧を検出し、この両
端電圧が所定値以上になった際に、トランジスタＴＲ２
２をオンすることによって、異常電流を検出するもので
ある。

このため、抵抗Ｒ２２の上流側端にはトランジスタＴ１
７２２のエミッタが接続され、抵抗Ｒ２２の下流側端に
は抵抗Ｒを介しトランジスタＴや２２のべ一スが接続さ
れている。なお、コンデンサＣ２２は電流■８の微小時
間における変化を吸収するためのものである。

このような構成において、電流ＩＢが増加し、抵抗Ｒ２
□の両端の電位差が所定値を越えると、トランジスタ”
　Ｒ２２のベース・エミッタ間の電位差が所定値を越え
、トランジスタ”　Ｒ２２が導通される。ここで、この
ＴＲ２２のコレクタは抵抗Ｒ２４及びＲ２５を介しアー
スされている。そこで’　”Ｒ２２が導通され、ここに
電流が流れると、抵抗Ｒ２４とＲの接続点の電位は、抵
抗Ｒ２５の電圧降下分だけ上昇することになる。なお、
コンデンサＣ２４は、Ｒ２４とＲ２，の接続点における
交流成分を除去するためのものである。

一方、Ｒ２４とＲ２５の接続点はトランジスタＴＲ２３
のベースに接続されている。そして、このトランジスタ
”　Ｒ２３のコレクタにはフォトカプラ５２の入力端の
一端側が接続され、トランジスタＴＩ？２３のエミッタ
はアースされている。また、フォトカプラ５２の入力端
の他端側には抵抗Ｒ２Ｂを介し７ヒ源Ｅｃ２□が接続さ
れている。このため、トランジスタＴＲ２３がオンされ
ると、フォトカプラ５２の入力端に接続された発光ダイ
オード５２ａがオンされる。また、フォトカプラ５２の
受光側のトランジスタ５２ｂのベースは抵抗Ｒ２□を介
しアースに接続され、コレクタは電源ＥＣ２２に接続さ
れ、エミッタは水平発振回路５４に接続されている。

そこで、フォトカプラ５２の発光ダイオード５２ａの発
光によりトランジスタ５２ｂがオンすると水平発振回路
５４に発振停止信号が入力される。そして、水平発振回
路５４は発振停止信号を受は入れたときに発振を停止す
る。この水平発振回路からの発振パルスは、第４図にお
けるドライブ回路３０の入力端子に入力されるものなの
で、これが停止されることによってドライブ回路３０の
動作が停止される。これによって高圧トランス１０には
フライバック・パルスが発生しない。そこで、高圧トラ
ンス１０の発火、発煙などを防止することができる。

［発明が解決しようとする課８］ 上述のように従来の高圧トランス保護回路において理論
的には高圧トランスの発火、発煙を防止することができ
る。しかし、このような保護回路を有するにも拘らず、
高圧トランスが発火、発煙を起こす場合もある。そこで
これについて詳細に検討したところ次のようなことが明
らかとなった。

すなわち、何らかの原因により、二次側コイルＮ　の一
つの層、例えば−層目Ｎ■１の中間の一巻回がショート
すると、この部分において短絡電流に起因する発熱が起
こる。二次側より数＋Ｗ（２０Ｗ〜５０Ｗ）程度の電力
を出力する場合において、二次側コイルＮＩＩの一巻に
おいて２Ｗ程度の電力を消費することになる。すると、
第１図において斜線で示すようにこの熱によって両隣の
巻回Ｎ１１もショート状態になり、更に発熱が増加する
。

そして、このような発熱状態は、ショート領域が広がる
につれ更に大きくなり、二次側コイルＮ１１の一層目に
おける５、６巻回のショートによって約ＬＯＷ程度の発
熱エネルギーが生じる。

この程度の発熱が起こると、第３図に示すように一層目
と二層目の二次側コイルＮＨ１とＮＨ２を絶縁している
層間紙２０の溶解も始まる。すなわち、この層間紙２０
は通常の場合ポリエチレン等の材料が用いられておりそ
の融点は２５０℃程度である。そこで、−層目内のショ
ートによって発熱量が増加すると、この層間紙２０が溶
け、−層目と二層目のコイル同士の短絡も生じることに
なる。

一方、高圧トランス１０の二次側コイルは６つの二次側
コイルＮＨ１からＮ１１８の直列接続からなっている。

このため、Ｎｌ１ｌとＮ１１２の間には出力電圧Ｅ１１
の６分の１の直流電圧がかかっていることになる。そし
て、通常のＣＲＴ３２の高圧電極３４に印加する電圧が
３０ｋＶ程度なので、−層目の二次側コイルＮ　と二次
側コイルＮＨ２の間には５旧 ｋＶ近くの電圧がかかっていることになる。

そこで、層間紙２０が溶け、層間のショートが発生する
ということは、ＳｋＶもの高電圧におけるショートとな
り、このときに消費される電力は非常に大きなものとな
ってしまう。従って、高圧トランス１０において、この
ような状態が生起されると、その瞬間に大電流が流れて
しまい、発火、発煙が生じ、その後電流が停止されても
臭い、煙等の発生を十分に防止することはできなかった
。

この短絡の一態様を第６図に示しており、図中Ｔ１にお
いて第１層における最初の短絡が起こり、時間Ｔ２まで
徐々に層内における短絡が進んでいく。そして、時間Ｔ
２において層間の短絡が起こるとその電流値は直線的に
上昇し発火発煙等の危険を生じるのである。このように
゛、従来の高圧トランス保護回路においては、短絡が起
こった際に十分な対処が行われないという問題点があっ
た。

そして、高圧トランス１０の一次側に供給する電流Ｉｎ
は、一定値ではない。すなわち、ＣＲＴ３２における明
るさ調整等によって電流ＩＢはかなり大きく変化する。

従って、異常電流検出回路５０おけるトランジスタ２２
の動作するタイミングは、電流ＩＢがかなり上昇したと
きになってしまう。そこで、電流ＩＢが層内の短絡によ
り上昇してもこれを検知し、電流を遮断することができ
ない場合が多い。このため、従来の高圧トランス保護回
路は十分な機能を発揮できない場合があった。

更に、従来の高圧トランス保護回路によれば、−度フオ
ドカブラ５２が動作し水平発振回路５４が停止しても主
電源をオフしその後にもう一度電源を投入した際に、再
度フォトカブラ５２が動作するまで電流■８が流れてし
まうという問題点もあった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題
として為されたものであり、高圧トランスへの電流値を
規制しながら、電流供給を遮断するため、高圧トランス
の発火等を確実に防止できる高圧トランス保護回路を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、−次側に電圧安
定化回路が接続された高圧トランスへの過大電流の供給
を防止する高圧トランス保護回路において、上記高圧ト
ランスの一次側に供給される電流値を検出する電流検出
器と、この電流検出器によって検出した電流値が所定値
を越えた時に上記高圧トランスの一次側電流を制限する
電流制御回路と、高圧トランスの一次側入力電圧が所定
値以下となったことを検出する電圧低下検出回路と、こ
の電圧低下検出回路において所定の電圧低下を検出した
時に、上記高圧トランスへの電流供給を停止する電流停
止回路と、を有し、電流制御回路による電流制限中に上
記高圧トランスの一次側入力電圧の低下を検出し、異常
発生時における高圧トランスへの電流供給を発熱量の少
ないうちに停止できることを特徴とする。

［作用〕 この発明においては、高圧トランスの一次側に供給する
電流値を電流検出器によって検出する。

そして、高圧トランス内部におけるショートなどに起因
して高圧トランスの一次側電流が所定値を越えた場合は
、電流ｆＬす限回路によりこれを自動的に制限する。す
なわち、この電流制限回路によって高圧トランスの一次
側電流自体を過大にならないように制限することができ
る。

このように電流値を制限した場合には高圧トランスの一
次側入力電圧は自動的に低下することになる。そして、
高圧トランスの一次側入力電圧が所定値以下となったこ
とを電圧低下検出回路で検出した場合には、高圧トラン
スの電力供給を停止する。

このように高圧トランスの一次側電流値が増加し始めた
場合に、第１段階として電流値そのものを制限する。こ
のため、瞬間的に入電流が高圧トランスに流れることを
防止できる。従って、発火等が生じるまでの時間を大幅
に遅延させることができる。そして、入力端子が所定値
以下となった場合には電流供給を停止する。そこで、異
常発生後高圧トランスへ供給する電流量は発熱量が少な
いうちに零となり、高圧トランスの発火等を効果的に防
止することができる。

［実施例］ 次に、この発明に係る高圧トランス保護回路の一実施例
について図面に基づいて説明する。第１図は、実施例の
回路図である。

交流人力Ｐはブリッジ構成の４つのダイオードＤ１、Ｄ
２、Ｄ３、Ｄ４からなる整流回路６２に接続されている
。そして、この整流回路６２からの直流出力はヒユーズ
Ｆ１を介し電圧安定化回路６４に入力される。なお、コ
ンデンサＣ１は、直流電圧を平滑するためのものである
。

電圧安定化回路６４は、電圧安定化用のトランジスタ”
Ｒ１及び抵抗Ｒ１を高圧トランス１０への電力供給ライ
ンに有している。そして、トランジスタＴＲ１の下流側
の電圧を２つの分圧用の抵抗Ｒ２、Ｒ３によって比較増
幅器６６に入力する。

この比較増幅器６６は基準電圧Ｅ８とトランジスタＴ）
？１の下流側の電圧を比較する。そして、この比較結果
に応じてトランジスタＴＲ２のベース電圧を制御する。

ここで、トランジスタＴＲ２はそのエミッタがアースさ
れるとともに、コレクタが２つの直列接続された抵抗Ｒ
４、Ｒ５の接続点に接続されている。

そして、抵抗Ｒ５の他端はトランジスタＴＩ？１のベー
スに接続されている。そこで、比較増幅器６６の出力電
圧が高くなり、トランジスタ”Ｒ２のベース電圧が高く
なれば、トランジスタ”Ｒ２のコレクタ・エミッタ間に
流れる電流量は多くなる。従って、トランジスタＴＲ１
のベース電位は低くなり、トランジスタ”Ｒ１を流れる
電流量が減少し、これによってトランジスタ”Ｒ１の下
流側の電圧が低下する。

一方、比較増幅器６６の出力電圧が低下すれば、上述の
場合とは反対にトランジスタＴＲ１を流れる電流量が増
大し、トランジスタ”Ｒ１の下流側の電圧か上昇する。

このように、比較増幅器６６は検出した電圧が下がった
場合にはその出力を減少し、上った場合にはその出力電
圧を増加するように動作すれば、電圧安定化回路６４の
出力電圧はほぼ一定に制御されることになる。なお、電
圧安定化回路６４の出力側をアースに接続するコンデン
サＣ２は電圧平滑、特に過渡応答改善のためのものであ
る。

さらに、この電圧調整回路６４の出力は電流制御回路６
８に人力される。この電流制御回路６８は、高圧トラン
スへの電流供給ラインに電流検出用の抵抗Ｒ６を有して
いる。また、この抵抗Ｒ６と並列にコンデンサＣ３が接
続されている。そして、抵抗Ｒの両端はトランジスタＴ
Ｒ３のベース及びエミッタに接続されている。従って、
抵抗Ｒ６の両端の電位差が所定値を越えるとトランジス
タＴＲ３が導通されることになる。ここで抵抗Ｒは、ト
ランジスタ”Ｒ３の動作を調整するためのものである。

一方、トランジスタＴＲ３のコレクタは、２つの分圧抵
抗Ｒ８、Ｒ９を介しアースされ、この抵抗Ｒ８、Ｒ９の
接続点が比較増幅器６６の出力に接続されている。なお
、この抵抗Ｒ８、Ｒ９の接続点に接続されたコンデンサ
Ｃ４は交流分除去用のものである。

電流制御回路６８はこのような構成を有しているため、
高圧トランスの一次側に供給する電流■８が増加すると
、抵抗Ｒ６の両端における電圧降下も増大する。そして
、電圧降下が所定値を越えると、トランジスタＴＲ３が
導通される。このため、Ｒ６の上流側からトランジスタ
”Ｒ３のエミッタコレクタ及び抵抗Ｒ８，Ｒ９を介しア
ースに向けて所定の電流が流れる。これによって抵抗Ｒ
８とＲ９の接続点はアースと同電位であったのが抵抗Ｒ
１□に流れる電流に対応してその電位が上昇すると共に
、この電位上昇によりトランジスタ”Ｒ２のベース電位
が上昇し、ここにＴＲ２電流量が増加する。これによっ
て、トランジスタＴＲ１のベース電位は低下し、ここを
流れる電流が制限されることになる。このように電流制
限回路６８により、大電流が流れることを防止できる。

このため、高圧コイルに異常が発生した場合における発
火等に至るまでの時間を遅延させることができる。

更に、この発明においては電圧低下検出回路７０を有し
ている。この電圧低下検出回路７０にはトランジスタＴ
Ｒ１の上流側の電圧Ｅ。及びその下流側の電圧Ｅｎ−が
供給される。そして、この両者の電圧はツェナーダイオ
ードＺＤ１の両端に接続されている。なお、抵抗Ｒ１ｏ
及びコンデンサＣ５はツェナーダイオードＺＤ１の動作
電流を検出し、また誤動作を防止するためのものである
。

そして、ツェナーダイオードＺＤｌの下流側には分圧抵
抗Ｒ１１及びＲ１□が接続され、この中間点がトランジ
スタ”Ｒ４のベースに接続されている。また、ツェナー
ダイオードＺＤ１の上流側はトランジスタＴＩ？４のコ
レクタに接続され、トランジスタＴＲ４のエミッタはア
ースされている。なお、トランジスタＴＲ４のベースと
アースを接続するコンデンサＣ６はトランジスタ”Ｒ４
のベース電位中の交流成分を除去するためのものである
。

このような電圧低下検出回路７０において電圧安定化回
路６４の入力側電圧Ｅ。と出力側電圧Ｅｕ−との電位差
ΔＥ゛が所定値を上回った場合、ツェナーダイオードＺ
Ｄｌが導通されることになる。

そして、ツェナーダイオードＺＤ１を通りアースに向け
て電流が流れる。すると、抵抗Ｒ１１とＲ１２の接続点
はＲ１２に流れる電流に対応してその電位が上昇する。

そこで、トランジスタＴＲ４のベース電位が上昇し、こ
のトランジスタ”Ｒ４のコレクタエミッタ間が導通され
ることになる。従って、電圧安定化回路６４の入力側は
トランジスタ”Ｒ４を介しアースされることになり、こ
こに大Ｍ’ｔＴｔが流れることになる。そして、この電
流に起因してヒユーズＦｌが切れ、高圧トランスへの電
力供給は完全に断たれることになる。

第２図にこの実施例の高圧トランス保護回路の出力型ｍ
　Ｉ　ｎ　、電圧Ｅｒ３の特性を示す。このように所定
の電流Ｉ　までは、出力電圧Ｅｏ（電圧室定住回路７０
の出力側電圧Ｅｎ−に対応する）は電圧安定化回路６４
の作用によってほぼ一定に保たれる。そして、電流がＩ
Ｂｌを越えると、出力電圧ＥＢは電流制限回路６８の作
用によって急激に低下する。これによって、電圧安定化
回路の入力側電圧Ｅ　と出力側電圧ＥＢの差が、所定値
を越えた場合には、電流が遮断される。

なお、電流ＩＢ−通常の使用における高圧トランスの一
次側に流れる最大電流（規格内最大電流）であり、電流
制限を開始する電流値Ｉｎ工はこの電流ＩＢ−り若干大
きめに設定される。

以上のように、この発明に係る高圧電源保護回路によれ
ば、高圧トランスの２次側コイルのショートなどに起因
して１次側電流Ｉｎが増大すると、電流制御回路、６８
によって、トランジスタＴＲ１における電流量自体が制
限される。そこで、高圧トランスの一次側電流ＩＢは、
第６図において破線で示すように急激に増加することは
ない。このため、高圧トランスに発火等が発生するまで
の時間は大幅に遅延される。そして、このような電流制
限下において、電圧低下検出回路７０によって、電圧安
定化回路６４の入力側と出力側の電位差を検出し、この
電位差が所定値を上回った場合にはヒユーズＦ１を切断
して電流の遮断を行える。このため、電流遮断までに流
れる電流量は総量として大幅に減少することができる。

そこで、高圧トランスにおける発火等を効果的に防止す
ることができる。また、ヒユーズＦ１を切断するため、
主電源を再投入しても、高圧トランスに電流が流れるこ
とはない。なお、電流の遮断は、ヒユーズに限らず、半
導体、各種導体などが適宜採用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る高圧トランス保護
回路によれば、高圧トランスの二次側コイルのショート
等が発生した場合に、−次側電流をまず制限し、この制
限状態において電流を遮断できるため、高圧トランスの
発火等の危険を効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る高圧トランス保護回路の一実施
例を示す回路図、 第２図は同実施例における高圧トランスの−次制電圧及
び電流の特性図、 第３図は高圧トランスの内部構造を示す構成図、第４図
は高圧トランスの使用例を示す構成図、第５図は従来の
高圧トランス保護回路を説明するだめの回路図、 第６図は高圧トランスの異常発生時における電流の変化
を示す特性図である。 １０　・・・　高圧トランス ６４　・・・　電圧安定化回路 ６８　・・・　電流制御回路 ７０　・・・　電圧低下検出回路 Ｆｌ　・・・　ヒユーズ（停止手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一次側に電圧安定化回路が接続された高圧トランスへの
   過大電流の供給を防止する高圧トランス保護回路におい
   て、 上記高圧トランスの一次側に供給される電流値を検出す
   る電流検出器と、 この電流検出器によって検出した電流値が所定値を越え
   た時に上記高圧トランスの一次側電流を制限する電流制
   御回路と、 高圧トランスの一次側入力電圧が所定値以下となったこ
   とを検出する電圧低下検出回路と、この電圧低下検出回
   路において所定の電圧低下を検出した時に、上記高圧ト
   ランスへの電流供給を停止する電流停止回路と、 を有し、 電流制御回路による電流制限中に上記高圧トランスの一
   次側入力電圧の低下を検出し、異常発生時における高圧
   トランスへの電流供給を発熱量の少ないうちに停止でき
   ることを特徴とする高圧トランス保護回路。