JPH0217860A

JPH0217860A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JPH0217860A
Application number: JP16669488A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yasumura; 昌之安村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-07-06
Filing date: 1988-07-06
Publication date: 1990-01-22
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JP2725291B2

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）本発明は、例えばテレビジョン受像機等に用いられるス
イッチング電源装置に関し、特に直流電源出力ラインに
設けられている負荷の短絡を検出して保護動作を行わせ
る負荷短絡検出保護回路を有スるスイッチング電源装置
に関するものである。

〔発明の概要〕

商用交流入力電源を整流平滑し、この整流平滑した直流
電源をスイッチングして安定化された複数の直流電源出
力を得るスイッチング電源装置において、複数の電源出
力側に異常電流検出用抵抗をそれぞれ設け、これらの異
常電流検出抵抗にそれぞれダイオードの一端を接続し、
これらのダイオードの各他端を共通接続して、この共通
接続端子からの出力レベルを弁別するような負荷短絡検
出保護回路を設けることによって、回路構成部品の減少
、基板面積の縮小化及びそれに伴うコストダウンが達成
され、周囲の温度変化により、バラツキのあった異常電
流検出レベルの安定化をはかることができる。

（従来の技術〕従来のスイッチング電源装置は、例えば特開昭６２−６
４１７１号公報に開示されているようなものが広く知ら
れており、このスイッチング電源装置に負荷短絡保護回
路を設けたスイッチング電源装置を第５図に示す。

この第５図において、スイッチング電源装置は、例えば
商用交流入力ｆｉｌ！Ｘ５１をダイオードブリッジ形の
全波整流器５２及び平滑コンデンサ５３にて整流平滑す
ることにより、直流電源に変換し、発振駆動回路５４の
直流入力部に供給している。

上記交流入力型ａ５１と全波整流器５２の間には、電源
スィッチ５５及び突入電流（インラッシュ環２ｉｔ）制
限用の抵抗５６がそれぞれ直列に接続されている。

上記直流入力電源は、電源レギュレーショントランス（
ＰＲＴ）５７の１次側巻線Ｎ、を介し、電源絶縁トラン
ス（ＰＩＴ）５Ｂの１次側巻線Ｎ５及び直列共振コンデ
ンサＣ２に供給されている。

上記ｉｔ源レギュレーショントランス５７は、１次巻線
Ｎ８．２つの２次巻線Ｎ０、Ｎｌ＋２及び制御巻線Ｎｃ
を有している。そして、この電源レギュレーショントラ
ンス５７と関連して、発振駆動回路５４によって、上記
直流入力Ｔｉ源の電流をオン、オフスイッチング制御し
ている。

この発振駆動回路５４は、スイッチングトランジスタＱ
１１及びこのスイッチングトランジスタＱ１のエミッタ
ベース間に接続されたダイオードＤＳ１の組と、もう−
組のトランジスタＱ２とダイオードＤ！２の組とが直列
に接続され、トランジスタＱ１は上記直流入力電源と電
源レギュレーショントランス５７の１次巻線Ｎ、との間
に挿入接続され、トランジスタＱ、は電源レギュレーシ
ョントランス５７のＮ３と接地との間に挿入接続されて
いる。トランジスタＱ１のエミッタベース間には、ダイ
オードＩ）ｓ＋と並列に電源レギュレーショントランス
５７の２次巻線Ｎ１１．と抵抗Ｒ３ＩとコンデンサＣ３
との直列共振回路が接続され、トランジスタＱ２のエミ
ッタベース間には、ダイオードＤＳＺと並列に電源レギ
ュレーショントランス５７の２次巻線Ｎ８□と抵抗Ｒ１
とコンデンサＣ２との直列共振回路が接続されている。

更に、上記直流入力電源と各スイッチングトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２の各ベースとの間にはそれぞれ起動用の抵抗
Ｒ３３、Ｒ５４が挿入接続されている。

次に、電源絶縁トランス５８の２次巻線Ｎ８、Ｎｘ、Ｎ
ａには、それぞれ整流平滑回路５９．６０．６１が設け
られており、それぞれの定電圧直流電流を出力ラインよ
り供給している。

上記整流平滑回路５９．６０．６１には、異常電流検出
用抵抗Ｒ＋　、Ｒｚ　、Ｒｚ　、がそれぞれ設けられて
おり、上記抵抗Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，からの検出出力は、そ
れぞれの負荷短絡検出保護回路６２．６３．６４に送ら
れる。

例えば、上記負荷短絡検出保護回路６２は、トランジス
タＱ　Ｌ　ｌと、このトランジスタＱ　Ｌｌのペースエ
ミッタ間に接続されたペースエミッタ電圧（Ｖａｔ）の
逆耐保護用ダイオードＤ、と、上記トランジスタＱＬ＋
のベース電流制限用に設置との間に設けられた抵抗Ｒ１
と、上記ダイオードＤＬ＋のアノードと設置との間に設
けられた誤動作防止用の大容量の平滑電解コンデンサＣ
ＬＩとで構成されている。

なお、他の負荷短絡保護回路６３．６４も上記の負荷短
絡保護回路６２と同し構成である。

そして、上記負荷短絡保護回路６２．６３．６４のトラ
ンジスタＱ　Ｌ　ｌ、Ｑ　ｔ　ｔ、Ｑｔ、のコレクタは
共通接続されており、この検出保護回路６２．６３．６
４からの検出出力は制御回路６５に送られる。

この制御回路６５は、上記複数の直流電源出力の少なく
とも１つの出力に応じて制御巻線Ｎ、への電源を制御す
ることにより、上記スイッチング動作を制御して出力電
圧を安定化させるものであるが更に、上記検出出力に応
じて制御電流を上記電源レギュレーショントランス５７
の制御巻線Ｎ。

に送り、上記電源絶縁トランス５８の１次側巻線Ｎ、へ
の供給電流を制限することによってスイッチング電源装
置を保護している。

又、上記向し商用交流電源から交流電源を供給される低
電圧トランス６６は、整流平滑回路６７及びツェナーダ
イオード６８により、整流平滑し定電圧化された電流を
スイッチ駆動回路６９に供給している。このスイッチ駆
動回路は入力端子７０から入力される信号によって、リ
レー７１が作動し、上記スイッチ５５をオン、オフ制御
するようになっている。

めに、誤動作防止用の平滑電界コンデンサが設けである
にもかかわらず誤動作がおきていた。

本発明はこのような実情に鑑みて成されたものであり、
少数部品で構成できるがゆえに、設置基板面積の縮小化
、低コストが実現でき又、機能的面においても、周囲の
温度変化に影響されない負荷短絡検出保護回路の設けら
れたスイッチング電源装置の提供を目的とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来のスイッチング電源装置は負荷短絡時の異
常電流を検出する負荷短絡検出保護回路をそれぞれの直
流定電圧出カラインに設けており、これに使用される誤
動作防止用の平滑電解コンデンサとして、例えば１００
０μ／６．３Ｖの大容量のものが必要であった。又、上
記負荷短絡検出保護回路の構成部品点数が多く、これら
を設置する基板面積が大きくなり高コストであった。

更に、周囲の温度の上昇に伴って、トランジスタのペー
スエミッタ間電圧（Ｖ□）が低下するた〔課題を解決す
るための手段〕本発明に係るスイッチング電源装置は、上述の課題を解
決するために、商用交流入力電源を整流平滑し、この整
流平滑した直流電源をスイッチング制御して安定化され
た複数の直流電源出力を得るスイッチング電源装置にお
いて、上記複数の電源出力側にそれぞれ設けられた電流
検出用抵抗と、これらの電流検出用抵抗にそれぞれ一端
が接続され、各他端が共通接続されたダイオードと、こ
れらのダイオードの共通接続端子からの出力レヘルを弁
別するスイッチング手段から成る負荷短絡検出保護回路
を有して成るスイッチング電源装置を用いることにより
、上述の課題は解決される。

〔作　用〕

本発明に係るスイッチング電源装置では、負荷短絡検出
保護回路を少数部品で構成できるため、設置基板の縮小
化及び低コスト化が達成できる。

又、上記負荷短絡検出保護回路が周囲の温度変化に影響
されずに動作するため、確実なスイッチング電源装置の
保護ができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係るスイッチングを源装置の実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例となるスイッチング電源装置を
示す回路図である。

この第１図のスイッチング電源装置において、例えば、
１００■の商用文流電Ｒ１からの交流出力を、ダイオー
ドブリッジ型の全波整流器２及び′平滑コンデンサ３に
て整流し平滑することにより、上記交流電源を直流電源
に変換し、発振駆動回路４の直流入力部に供給している
。

上記商用文流電Ｒ１と金波整流器２との間には、電源ス
ィッチ５が又、突入電流（インラッシュ電流）制限用の
抵抗６がそれぞれ直列に接続されている。

上記発振駆動回路４の直流入力部に供給された直流入力
電源は電源レギュレーショントランス（ＰＲＴ）７の１
次巻線Ｎ、を介し、電源絶縁トランス（ＰＩＴ）８の１
次側巻線Ｎｌｌと該電源絶縁トランス８の直列共振コン
デンサ９とで形成される直列共振回路に供給されている
。

上記電源レギュレーショントランス７は、１次巻線Ｎ１
．２つの２次巻線Ｎ０、Ｎｏ及び制御巻線Ｎ、を有して
いる。そして、この電源レギュレーショントランス７と
関連して、上記直流入力電源の電流をオン、オフスイッ
チング制御するための発振駆動回路４が設けられている
。この発振駆動回路４は、スイッチングトランジスタＱ
１及びこのスイッチングトランジスタＱ１のエミッタベ
ース間に接続されたダイオード［ｌｓ＋の組と、もう−
組のトランジスタＱｔとダイオードＯＳＺの組とが直列
に接続され、トランジスタＱ１は上記直流入力電源と電
源レギュレーショントランス７の１次巻線Ｎ、との間に
挿入接続され、トランジスタＱ、は電源レギュレーショ
ントランス７の１次巻線Ｎ、と接地との間に挿入接続さ
れている。トランジスタＱ１のエミッタベース間には、
ダイオードＤ！ｌと並列に電源レギュレーショントラン
ス７の２次巻線Ｎｍｌと抵抗Ｒ３＋とコンデンサＣ３と
の直列共振回路が接続され、トランジスタＱ２のエミッ
タベース間には、ダイオードＤＳＺと並列に電源レギュ
レーショントランス７の２次巻線Ｎ０と抵抗１’？ｓｚ
とコンデンサＣ２との直列共振回路が接続されている。

更に、上記直流入力電源と各スイッチングトランジスタ
Ｑ、　、Ｑ、の各ベースとの間には、それぞれ起動用の
抵抗Ｒ１，Ｒ３４が挿入接続されている。

電源絶縁トランス８の２次巻線Ｎ２には整流用のダイオ
ードＤ、、Ｄ、及び平滑コンデンサＣ３よりなる整流平
滑回路１０が、電源絶縁トランス８の２次巻８５　Ｎ　
３にはダイオードＤ、　、Ｄ４及び平滑コンデンサＣ４
よりなる整流平滑回路１１が、電源絶縁トランス８の２
次巻線Ｎ４にはダイオードＤＳ、ＤＡ及び平滑コンデン
サＣ２よりなる整流平滑回路ｌＯ〜１２がそれぞれ接続
されており、例えば、この整流平滑回路１１からの直流
出力電源（例えば１５Ｖ出力電圧）は、制御回路１３に
より制御電流に変換されて電源レギュレーショントラン
ス７の制御巻線Ｎｃに送られている。

上記電源絶縁トランス８の２次巻線Ｎｔ、Ｎ３、Ｎ４に
は、負荷短絡時に異常電流を検出する異常電流検出用抵
抗Ｒ＋　、Ｒｔ　、Ｒｉがそれぞれ設けられておりこの
異常電流検出用抵抗Ｒ＋　、Ｒｚ、Ｒ３によって検出さ
れた検出出力は、負荷短絡検出保護回路１４に送られる
。

上記負荷短絡検出保護回路１４は、検出ダイオードＤ＋
　、Ｄｚ　、Ｄｘ　と、トランジスタＱＦと、該トラン
ジスタＱＦのベースエミッタ間電圧の逆耐保護用のダイ
オードＤ、と、上記トランジスタＱｒのベース電流制限
用の抵抗ＲＦと、小容量（例えば１０μＦ程）の誤動作
防止用平滑電解コンデンサＣＦ　とで構成されている。

上記検出ダイオードＤ＋　、Ｄｔ　、Ｄｚのそれぞれの
アノードは共通接続されており、上記トランジスタＱ、
のエミッタに接続されている。このトランジスタＱＦの
エミッタベース間には、上記ダイオードＤＦが挿入接続
されており又、抵抗Ｒ１がベースと接地との間に設けら
れている。

そして、ダイオードＤ、と抵抗Ｒ４の直列回路と並列に
、上記平滑電解コンデンサＣＦが接続されている。上記
検出出力は、この負荷短絡検出保護回路１４のトランジ
スタＱ、のコレクタ出力として制御ｎ回路１３に送られ
る。

この制御回路１３は、定電圧直流出力を分圧して検出す
るための分圧抵抗ＲＫＩ、ＲＫ２がベースに接続された
トランジスタＱ１と、このトランジスタＱｘ＋のエミッ
タに接続された抵抗Ｒ１及び基準電圧用のツェナーダイ
オードＤ、と、このトランジスタＱ＋＋　＋のコレクタ
に抵抗Ｒ工、を介してベースが接続されたトランジスタ
Ｑ。と、上記トランジスタＱ、１１のコレクタと上記ト
ランジスタＱｘｚのエミッタ間に接続された抵抗ＲＫＳ
とで構成されており、上記トランジスタＱ０のコレクタ
出力が上記電源レギュレーシグントランス７の制御巻線
Ｎ。

に供給されるようになっている。

上記商用交流電源１からの交流電源は、回路電源供給用
の低電圧トランス１５にも供給されており、この低電圧
トランス１５を介した低電圧交流電源は整流平滑回路１
６で直流電源に変換され、突入電流制限用の抵抗１７を
介してツェナーダイオード１８によって定電圧化されス
イッチ駆動回路！９に供給されている。

上記スイッチ駆動回路１９は入力端子２０に入力される
制御信号によってトランジスタＱｓがスイッチング駆動
し、リレー２１により上記スイッチ５がオン、オフ制御
される。

次に、以上のような構成を有するスイッチング電源装置
の概略的な動作を説明する。

先ず、電源スィッチ５をオン操作し交流電源を投入する
と、突入電流制限用抵抗６を介し、全波整流器及び平滑
コンデンサ３によって直流入力電源に変換され、発振駆
動回路４の起動抵抗Ｒ５３、Ｒｓａを介してスイッチン
グトランジスタＱ１　　Ｑｚの各ベースに起動電流が流
れ、これらのトランジスタＱ、、Ｑ、がキックされてス
イッチング動作が開始される。定常時には、電源レギュ
レーショントランス７の２次巻線Ｎ□のインダクタンス
と抵抗Ｒ□及びコンデンサＣＩとの直列共振回路により
、２次巻線Ｎ□を流れる正弦波交流電流によってスイッ
チングトランジスタＱ１が駆動され、その電流がＯにな
ると電源レギュレーショントランス７の２次巻線Ｎ、の
インダクタンスと、抵抗Ｒ５２及びコンデンサＣ２との
直列共振回路によりスイッチングトランジスタＱ２が駆
動されてオン状態となり、これを繰り返してスイッチン
グ動作が継続する。

上記電源レギュレーショントランス７の制御巻線Ｎｃに
は、制御回路１３からの制御電流が供給されている。こ
の制御電流は、電源絶縁トランス８の直流出力電圧を検
出して得られるものである。

すなわち、制御回路１３によって、直流出力電圧の変動
に対して電源絶縁トランス８からの直流出力電圧が常に
一定となるように、電源レギュレーショントランス７の
制御巻線Ｎ、を流れる制御電流が制御され、２次巻！Ｉ
Ａ　Ｎ　ａ　＋、Ｎａ２のインダクタンスが制御され、
発振駆動回路４の発振周波数が制御される。

次に、負荷短絡のおこった場合すなわち、直流電源出力
ラインの電流量が過大となった場合を更に詳しく説明す
る。

先ず、第２図に本発明であるスイッチング電源装置の、
正常時におけるスイッチングトランジスタＱ、のコレク
タ電流１ｃＩ、スイッチングトランジスタＱ２のコレク
タ電流１ｃＩ、負荷短絡検出検出抵抗（例えばＲ，）の
検出電流ＩＤの波形図を示す。

この第２図において、スイッチングトランジスタＱ、の
コレクタ電流１ｃＩ及び、スイッチング１ランジスタＱ
２のコレクタ電流＋ｃｚは、いずれも４ＡＰ−Ｐであり
、負荷短絡検出検出抵抗Ｒ１の検出電流■、は１．５Ａ
Ｐ−Ｆである。

これに対して第３図に、負荷短絡時におけるスイッチン
グトランジスタＱ、のコレクタ電流ｒｃ＋、スイッチン
グトランジスタＱ！のコレクタ電ｍ１ｃ２、負荷短絡検
出検出抵抗（例えばＲ，）の検出電流■、の波形図を示
す。

この第３図において、スイッチングトランジスタＱ、　
、Ｑ、のコレクタ電流′流１　ｃ　＋、ｒｃｔは例えば
、５ＡＰ−Ｐとなり、負荷短絡検出検出抵抗Ｒ３の検出
電流■。は２ＡＰ−Ｐとなり、平常時に比べ負荷短絡が
おこると過大の電流量（異常電流）が流れることが分か
る。

この異常電流が負荷短絡のおこったラインの負荷短絡検
出抵抗Ｒ３を流れるとこの負荷短絡検出抵抗Ｒ１の端子
電圧が正常時に比べ低下して検出ダイオードＤ、が導通
ずる。このダイオードからの検出出力はトランジスタＱ
Ｆのエミッタに送られ、このエミッタ電圧が所定の値を
越えるとトランジスタＱ、が導通ずる。このトランジス
タＱＦが導通ずることによって、制御回路１３のトラン
ジスタＱｌ＋２のベース電圧が低下し、このトランジス
タＱ　１１が導通例に強制制御することによって、低電
圧トランス１５から供給される電流をバックアップダイ
オードＤ、を介して電源レギュレーショントランス７の
制御巻線Ｎｃに供給している。

そして、スイッチング十うンジスタＱ１、Ｑｚのコレク
タ電流を一定値で制限するように制御電流が流れ、最終
的に直流出力電源が抑制されることによって、スイッチ
ング電源装置の構成部品を保護するようになっている。

ところで、トランジスタＱ、の動作条件は、検出ダイオ
ードＤ１〜Ｄ３の少なくとも１つが導通した場合であり
、他の直流電源ラインで負荷短絡が生じた場合にも、ダ
イオードＤ１、あるいは、Ｄ！が導通ずることによって
、トランジスタＱ。

が導通ずるため、上述と同様な保護動作が行われる。

第４図にこの負荷短絡検出保護回路１４の温度特性グラ
フを示す。実線は本発明の実施例における負荷短絡検出
保護回路であり、点線は従来の負荷短絡検出保護回路で
ある。

この第４図において、第５図に示す従来のスイッチング
電源装置に設けられている従来の構成の負荷短絡検出保
護回路６２．６３．６４のトランジスタＱ　Ｌ　ｌ、Ｑ
Ｌ！、ＱＬ３は周囲の温度上昇に伴って各ベースエミッ
タ間電圧Ｖａｔが下降するため、例えば、周囲の温度が
２５℃の時に異常電流検出用抵抗Ｒ１〜Ｒ１の検出電流
が１．５　Ａで負荷短絡検出保護回路６２．６３．６４
が作動するように設定しても、周囲の温度が４０゛Ｃに
なると、誤動作防止用の大容量の電解コンデンサＣＬＩ
、ＣｔＺ、Ｃ１０が設けであるにもかかわらず、負荷短
絡検出保護回路６２．６３．６４は、異常電流検出用抵
抗Ｒ，−Ｒｊの検出電流が１．３　Ａで作動してしまっ
ていた。

しかし、本発明に係るスイッチング電源装置の負荷短絡
検出保護回路１４のような構成をとることによって、誤
動作防止用の平滑電解コンデンサＣ１は１０１ＩＦの小
容量で誤動作しなくなり同時にトランジスタＱ、のベー
スエミッタ間電圧■。

の下降は、検出ダイオードＤ＋　、Ｄｚ　、Ｄｓの順方
向電圧降下■、が上昇し、相殺されるため異常電流の検
出レベルが一１０’Ｃ〜６０°Ｃと変化しても一定とな
る。更に第５図に示す従来の誤動作防止用の大容量の電
解コンデンサＣｔ＋、ＣｔＺ、Ｃ１０には、常に負の電
荷が蓄えられていたが、本実施例の誤動作防止用の小容
量の電解コンデンサＣ。

には負荷短絡電流を検出し、負荷短絡検出用ダイオード
Ｄ、、Ｄ、　、０３を導通してから負の電荷がチャージ
されるためコンデンサの長期的信頬性の向上がはかられ
る。

尚、上記誤動作防止用平滑電解コンデンサＣＬＩ、ＣＬ
ｔ、Ｃ１０及びＣ１はチャンネル切り換え時や、電源投
入時等の瞬時に負荷電流が増えた場合、上記トランジス
タＱ、が誤動作しないように設けられている。

以上の説明から明らかなように、本発明に係るスイッチ
ング電源装置では、上述した構成の負荷短絡検出保護回
路を設けることによって、周囲の温度に影響されること
なく負荷短絡検出保護回路が作動するため、スイッチン
グ電源装置の保護がより確実になる。又、誤動作防止用
の平滑電解コンデンサが小容量のものですみ、更に、負
荷短絡検出保護回路の構成部品を大幅に少なくできるた
め、構成部品設置のための基板面積の縮小及びこれらに
ともなうコストダウンが達成される。

〔発明の効果〕

本発明に係るスイッチング電源装置では、上述した構成
の負荷短絡検出保護回路を設けることによって、周囲の
温度に影響されることなく負荷短絡検出保護回路が作動
するため、スイッチング電源装置の保護がより確実にな
る。また、誤動作防止用の平滑電解コンデンサが小容量
のものですみ、負荷短絡時のみ上記コンデンサにチャー
ジされるため、コンデンサの長期的信較性が向上する。

更に、負荷短絡検出保護回路の構成部品を大幅に少なく
できるため構成部品設置のための基板面積の縮小化及び
これらにともなうコストダウンが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例としてのスイッチング電源装
置を示す回路図、第２図は、正常時の各部の電流波形図
、第３図は、負荷短絡時の各部の電流波形図、第４図は
、本発明の°実施例及び従来における負荷短絡検出保護
回路の温度特性図、第５図は、従来のスイッチング電源
装置を示す回路図である。２．５２・４．５４・７．５７・・・全波整流器・・発振駆動回路・・電源レギュレーショントランス（ＰＲＴ）８．５８・・・電源絶縁トランス（ＰＩＴ）５９〜６１
．１０〜１２・・・整流平滑回路１４．６２〜６４・・
・負荷短絡検出保護回路１３．６５・・・制御回路１９．６９・・・スイッチ駆動回路１６．６７・・・整流平滑回路１５．６６・・・低電圧トランス（ＰＴ）第２図第３図６゜５五度（”Ｃ）− 第４図

Claims

【特許請求の範囲】商用交流入力電源を整流平滑し、この整流平滑した直流
電源をスイッチング制御して安定化された複数の直流電
源出力を得るスイッチング電源装置において、上記複数の電源出力側にそれぞれ設けられた電流検出用
抵抗と、これらの電流検出用抵抗にそれぞれ一端が接続され、各
他端が共通接続されたダイオードと、これらのダイオー
ドの共通接続端子からの出力レベルを弁別するスイッチ
ング手段から成る負荷短絡検出保護回路とを有して成る
スイッチング電源装置。