JPH0246130A - Overload protective circuit for switching regulator - Google Patents

Overload protective circuit for switching regulator

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JPH0246130A
JPH0246130A JP19490588A JP19490588A JPH0246130A JP H0246130 A JPH0246130 A JP H0246130A JP 19490588 A JP19490588 A JP 19490588A JP 19490588 A JP19490588 A JP 19490588A JP H0246130 A JPH0246130 A JP H0246130A
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正仁 吉田
Koichi Ueki
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Abstract

PURPOSE:To reduce shortcircuit current by providing a second conduction ratio suppression circuit for suppressing the conduction ratio of intermittent input current when the voltage detected through a voltage detecting means is lower than a predetermined lower limit. CONSTITUTION:When the current (i) flowing through an input side circuit 2 exceeds over a rated current (in) and reaches to the overcurrent set value (io) of a first conduction ratio suppression circuit 20, the first conduction ratio suppression circuit 20 starts to function with protection characteristic (c) where the voltage V drops abruptly but the current (i) continues to increase slightly. When the voltage V drops to the lower limit (vm) according to the characteristic C, a second conduction ratio suppression circuit 40 starts to function. protective characteristic A1 is achieved for maximum suppression of the second conduction ratio suppression circuit 40 and protective characteristic A2 is achieved for minimum suppression of the second conduction ratio suppression circuit 40. By such arrangement, shortcircuit current can be reduced below the overcurrent set value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は種々の電子装置等に給電する直流安定回路電源
として用いられるスイッチングレギュレータ、すなわち
変圧器の入力側に供給する断続電流の通流率を制御する
ことにより出力側電圧を一定に調整するスイッチングレ
ギュレータを過負荷から保護するための保護回路に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching regulator used as a DC stable circuit power supply to supply power to various electronic devices, that is, a conduction rate of intermittent current supplied to the input side of a transformer. The present invention relates to a protection circuit for protecting a switching regulator from overload, which adjusts the output side voltage to a constant level by controlling the voltage.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

上述のスイッチングレギュレータから電子装置等の負荷
に対して、それに通する単一ないしは複数個の出力電圧
が供給され−るが、なんらかの原因で負荷回路に短絡が
発生したり負荷に流れる電流が過大になることがあり、
かかる短絡や過電流からスイッチングレギュレータ自体
はもちろん負荷も守るために、従来から過負荷保護回路
がスイッチングレギュレータ内に組み込まれている。第
3図は過負荷保護回路を組み込んだスイッチングレギュ
レータの従来例を示すものである。
Single or multiple output voltages are supplied from the above-mentioned switching regulator to a load such as an electronic device, but if for some reason a short circuit occurs in the load circuit or the current flowing to the load becomes excessive. It may happen,
In order to protect not only the switching regulator itself but also the load from such short circuits and overcurrents, overload protection circuits have conventionally been built into switching regulators. FIG. 3 shows a conventional example of a switching regulator incorporating an overload protection circuit.

まず、スイッチングレギュレータの概要を説明する0図
示の例では変圧器1としていわゆるフライバック形が用
いられており、入力側回路2は直流の入力電圧v1を受
けてそのスイッチング回路2cによって変圧器lの一次
コイルに流す電流を断続する、この例は2出力の場合で
あって、2個の出力側回路3および4は変圧器lの二次
コイルから受ける断続する誘起電圧をそれぞれダイオー
ド3aおよび4aで整流し、かつ二次コイルのインダク
タンスとキャパシタ3bおよび4bで平滑化した上で、
ふつうは互いに異なる出力電圧Voをそれぞれ出力する
First, to explain the outline of a switching regulator, in the example shown in FIG. This example is a two-output case in which the current flowing through the primary coil is intermittent, and the two output side circuits 3 and 4 handle the intermittent induced voltage received from the secondary coil of the transformer l using diodes 3a and 4a, respectively. After rectifying and smoothing with the inductance of the secondary coil and capacitors 3b and 4b,
Usually, they each output different output voltages Vo.

出力側回路3がいわば主出力回路であって、制御回路5
0はこの出力側回路3の出力電圧の実際値Vを受け、入
力側回路2のスイッチング回路2Cを操作して実際値V
が所定の目標値になるように変圧器1の入力側に流す断
続@流の通流率を制御する。出力側回路4はいわば軸出
力回路であって、その出力電圧は上の制御回路50によ
り一応は制御されているがその負荷の条件によっては主
出力回路とは別の電圧変動が生じうるので、ふつうは補
助的な電圧制御手段としていわゆる3端子レギユレータ
60が図示のようにこの軸出力回路に組み込まれる。こ
の3端子レギユレータ60は、いわゆるシリーズドロッ
パであるトランジスタ61.そのベース電位設定用のツ
ェナダイオード62およびツェナダイオードTi流とト
ランジスタのベース電流を供給する抵抗63を含む。
The output side circuit 3 is the main output circuit, so to speak, and the control circuit 5
0 receives the actual value V of the output voltage of the output side circuit 3 and operates the switching circuit 2C of the input side circuit 2 to obtain the actual value V.
The conduction rate of the intermittent @ current flowing to the input side of the transformer 1 is controlled so that the current becomes a predetermined target value. The output side circuit 4 is a so-called shaft output circuit, and its output voltage is controlled by the control circuit 50 above, but depending on the load conditions, voltage fluctuations different from those of the main output circuit may occur. As an auxiliary voltage control means, a so-called three-terminal regulator 60 is usually incorporated into this shaft output circuit as shown. This three-terminal regulator 60 includes transistors 61. It includes a Zener diode 62 for setting the base potential and a resistor 63 for supplying the Zener diode Ti current and the base current of the transistor.

過電流や短絡等の過負荷状態を検出するため、出力側回
路3内には電流検出抵抗3Cが挿入されており、それか
ら電itを表す電流信号が制御回路50に与えられる。
In order to detect overload conditions such as overcurrent or short circuit, a current detection resistor 3C is inserted in the output side circuit 3, and a current signal representing the electric current it is given to the control circuit 50.

制御回路50は、この電流信号の値か過電流検出のため
の設定値を越えるとき、入力側回路2のスイッチング回
路2Cを介して前述の断続電流の通流率を低下させない
しは抑制するごとにより電流iを制限する。出力側回路
4にも同様に電流検出抵抗4cが挿入されているが、こ
れからの電流信号は3端子レギユレータ60のツェナダ
イオード62を図ではM略に示されたスイッチ64によ
って短絡し゛ζ出力電圧を強制的に降下させるために用
いられる。スイッチ64は所定の動作しきい値をもつト
ランジスタ回路である。
When the value of this current signal exceeds a set value for overcurrent detection, the control circuit 50 reduces or suppresses the conduction rate of the above-mentioned intermittent current via the switching circuit 2C of the input side circuit 2. The current i is limited by A current detection resistor 4c is similarly inserted in the output side circuit 4, but the current signal from now on is output by short-circuiting the Zener diode 62 of the three-terminal regulator 60 by a switch 64, which is indicated by M in the figure. Used to force descent. Switch 64 is a transistor circuit with a predetermined operating threshold.

この第3図の従来例では出力側回路に過電流を検出する
ための電流検出抵抗を挿入しているが、充分な過電流検
出感度を得るには電流検出抵抗の抵抗値をかなり大きく
取る必要があり、この抵抗内に常時電力損失が発生して
スイッチングレギュレータの効率が低下する問題がある
。この例のように出力側回路が複数個あるとき、効率低
下はとくに大きくなる1次の第4図に示す従来例はこの
点の解決を図ったものである。
In the conventional example shown in Figure 3, a current detection resistor is inserted into the output circuit to detect overcurrent, but the resistance value of the current detection resistor must be set quite large to obtain sufficient overcurrent detection sensitivity. There is a problem in that power loss constantly occurs within this resistor, reducing the efficiency of the switching regulator. When there are a plurality of output side circuits as in this example, the decrease in efficiency becomes particularly large.The prior art example shown in FIG.

第4図には第3図と同じ部分に同じ符号が付けられてお
り、この例では図示のように入力側回路2内に単一の電
流検出抵抗2dが挿入される。ふつうスイッチングレギ
ュレータへの入力電圧Viの方が出力電圧Voよりもず
っと高いので、入力側電流は出力側電流よりもかなり小
さく、過電流時に所望の電圧降下を発生するようにこの
電流検出抵抗2dの抵抗値を選んでも電力損失が少なく
なり、また単一の抵抗で済むことからもスイッチングレ
ギュレータの効率向上に有利になる。
In FIG. 4, the same parts as in FIG. 3 are given the same reference numerals, and in this example, a single current detection resistor 2d is inserted in the input side circuit 2 as shown. Since the input voltage Vi to the switching regulator is usually much higher than the output voltage Vo, the input current is much smaller than the output current, and the current detection resistor 2d is adjusted so as to generate the desired voltage drop in the event of an overcurrent. Regardless of the resistance value selected, power loss is reduced, and since only a single resistor is required, it is advantageous for improving the efficiency of switching regulators.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述の第3図の従来例Cは前述のように電流検出抵抗内
の電力損失が大きくスイッチングレギュレータの効率が
低下する問題があったが、第4図の従来例にも短絡電流
がかなり大きくなる問題がまだ残っ′ζいる。以下、こ
れを第2図を参照して説明する。
Conventional example C shown in Fig. 3 above has the problem of large power loss in the current detection resistor and reduced efficiency of the switching regulator as described above, but the conventional example shown in Fig. 4 also has a considerably large short-circuit current. Problems still remain. This will be explained below with reference to FIG.

第2図には上述の従来例における過負荷保護時の電圧・
電流特性がBおよびCで示されている。
Figure 2 shows the voltage and voltage during overload protection in the conventional example mentioned above.
Current characteristics are shown in B and C.

特性Bは第3図の出力側回路4の3端子レギユレータ6
0を利用した場合でありで、電流iが定格電流Inより
大きく設定された過電流検出のための設定値ioに達し
たとき、電圧Vが強制的に下げられるので電流lも同時
に減少することになり、従って短絡電流ibは図示のよ
うに定格電流inよりもさらに低い値になる。
Characteristic B is the three-terminal regulator 6 of the output side circuit 4 in Fig. 3.
In this case, when the current i reaches the set value io for overcurrent detection, which is set larger than the rated current In, the voltage V is forcibly lowered, so the current l also decreases at the same time. Therefore, the short circuit current ib becomes a value even lower than the rated current in as shown in the figure.

これに対して、特性Cは第4図および第3図の出力側回
路3の場合であって、制御回路50は電流検出抵抗2d
ないしは3cで検出された電流lの値が過電流検出設定
値ioを上回ったことをあくまで条件として電流抑制動
作を行なうので、原理上からも短vII電[1cを設定
値io以下に抑えることは不可能で、ふつう短絡:li
流icの値が図のように定格電流inの1.5倍以上に
も増えてしまう。
On the other hand, characteristic C is for the output side circuit 3 in FIGS. 4 and 3, and the control circuit 50 has a current detection resistor 2d.
Or, since the current suppression operation is performed only on the condition that the value of the current l detected at 3c exceeds the overcurrent detection set value io, it is theoretically impossible to suppress the short vII current [1c below the set value io]. Impossible and usually shorted: li
As shown in the figure, the value of current ic increases to more than 1.5 times the rated current in.

この短絡時には電圧Vがないので電力損失はあまり大き
くはならないが、短絡電流が変圧器lの二次コイルや整
流ダイオード等を流れるので、これらに大電流に連続的
に耐える定格容量を持たせねばならな(なって非常に不
経済になる。なお、第3図および第4図ではダイオード
3aおよび4aは簡略に単一のダイオードで示されてい
るが、ふつう全波整流回路が用いられるので、最低4個
のダイオードが必要である。また、スイッチングレギュ
レータがフライバック形でない場合は、出力側回路にふ
つう平滑リアクトルを挿入する要があるので、その定格
容量をも増加させなければならないことになる。
During this short circuit, there is no voltage V, so power loss is not very large, but since the short circuit current flows through the secondary coil of transformer L, rectifier diodes, etc., these must have a rated capacity that can withstand large currents continuously. (This would be extremely uneconomical.Although diodes 3a and 4a are simply shown as single diodes in Figures 3 and 4, normally a full-wave rectifier circuit is used, so At least four diodes are required.Also, if the switching regulator is not a flyback type, it is usually necessary to insert a smoothing reactor into the output circuit, so its rated capacity must also be increased. .

本発明は従来技術がもつかかる問題点を解決して、電流
検出抵抗内の電力損失を少なく、かつ短絡電流を小さく
することができるスイッチングレギュレータの過負荷保
護回路を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and provide an overload protection circuit for a switching regulator that can reduce power loss in a current detection resistor and short circuit current.

(課題を解決するための手段〕 この目的は本発明によれば、冒頭記載のように変圧器の
入力側に供給する断続電流の通流率の制御により出力側
電圧が調整されるスイッチングレ覧 ギュレータを過負荷から保護するための回路を、入力側
電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検
出された電流値が過電流検出設定値を上回ったとき入力
側断続電流の通流率を抑制する第1の通流率抑制回路と
、出力側電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段
により検出された電圧値が所定の下限値を下回ったとき
入力側断続電流の通流率を抑制する第2の通流率抑制回
路とで構成することにより達成される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, this purpose is to provide a switching system in which the output side voltage is adjusted by controlling the conduction rate of the intermittent current supplied to the input side of the transformer, as described at the beginning. A circuit to protect the regulator from overload is configured with a current detection means that detects the input current, and a conduction rate of the input side intermittent current when the current value detected by the current detection means exceeds the overcurrent detection setting value. a first conduction rate suppression circuit that suppresses the conduction rate of the input side intermittent current; a voltage detection means that detects the output side voltage; and a voltage detection means that detects the output side voltage; This is achieved by comprising a second conduction rate suppression circuit that suppresses the current conduction rate.

上記構成中の第1および第2の通流率抑制回路は、原理
的には互いに独立にかつ相加的に通流率制限動作を行な
うようにすることができるが、回路構成を筒車化する上
では、第2の通流率抑制回路によって第1の通流率抑制
回路の動作を強めるように、とくに第1の通流率抑制回
路の動作しきい値である過電流検出設定値を下げること
によって強めるようにするのが有利である0両道流率抑
制回路中のそれぞれに行なわせる抑制動作の強さも、所
望の保護特性が得られるように互いに独立に選択するこ
とができるが、多くの場合第2の通流率抑制回路の抑制
動作の方を第1の通流率抑制回路のそれよりも強めるの
が望ましい。
In principle, the first and second conduction rate suppressing circuits in the above configuration can perform conduction rate limiting operations independently and additively, but the circuit configuration may be changed to an hour wheel. In order to strengthen the operation of the first conduction rate suppression circuit by the second conduction rate suppression circuit, in particular, the overcurrent detection setting value, which is the operating threshold of the first conduction rate suppression circuit, is adjusted. The strength of the suppression action performed by each of the two-way flow rate suppression circuits, which is advantageously increased by decreasing the current rate, can also be selected independently of each other to provide the desired protection characteristics; In this case, it is desirable that the suppression operation of the second conduction rate suppression circuit be stronger than that of the first conduction rate suppression circuit.

〔作用〕[Effect]

本発明では、まず上記構成中の第1の通流率抑制回路に
入力側断続電流の通流率抑制動作を開始させるための過
電流状態を、上記構成にいうように電流検出手段によっ
て変圧器への入力側電流から検出させることにより、電
流検出手段内に発生する電力損失を低く抑える。従って
、本発明の場合のスイッチングレギュレータの効率は前
の第4図の従来例差みに向上される。
In the present invention, first, the overcurrent state for causing the first conduction rate suppressing circuit in the above configuration to start the conductivity rate suppressing operation of the input side intermittent current is detected by the current detecting means in the transformer. By detecting the input current to the current detecting means, power loss generated within the current detecting means can be suppressed to a low level. Therefore, the efficiency of the switching regulator in the case of the present invention is improved compared to the conventional example shown in FIG.

しかし、過電流状態を条件とするこの第1の通流率抑制
回路による通流率の制限動作だけでは、前述のように短
絡電流を過電流検出設定値以下に減少させることは原理
的に不可能なので、本発明においては出力側電圧が入力
側電流の増加とともに減少する特性をもつことに着目し
て、上記構成にいう電圧検出手段と第2の通流率抑制回
路とを設け、電圧検出手段により検出された出力側電圧
が所定の下限値を下回っ吹とき第2の通流率抑制回路に
よって入力側断続電流の通流率をさらに抑制させる。
However, it is theoretically impossible to reduce the short-circuit current below the overcurrent detection set value as described above only by limiting the conduction rate by the first conduction rate suppression circuit under the condition of an overcurrent state. Therefore, in the present invention, paying attention to the fact that the output side voltage has a characteristic that decreases as the input side current increases, the voltage detection means and the second conduction rate suppressing circuit as described above are provided, and the voltage detection When the output side voltage detected by the means falls below a predetermined lower limit value, the second conduction rate suppressing circuit further suppresses the conduction rate of the input side intermittent current.

もちろん、スイッチングレギュレータであるからには常
時は出力側電圧が下がると入力側断続電流の通流率を上
げることによって出力側電圧を回復さ゛せるのではある
が、出力電圧値が上記の下限値を下回ったときに限って
、それまでとは逆に通流率を抑制して減少させることに
より出力電圧を低下させる。
Of course, since it is a switching regulator, when the output side voltage drops, the output side voltage is normally recovered by increasing the conduction rate of the input side intermittent current, but if the output voltage value falls below the lower limit value above. Only occasionally will the output voltage be lowered by suppressing and reducing the current conduction rate.

この電圧検出手段と第2の通流率抑制回路とにより、過
負荷保護回路に過電流状態を条件としない電流抑制効果
を新しく付与することができ、これによって短絡電流を
少な(とも過電流検出設定値以下に制限し、あるいは前
の第2図のBで示したと同等な過負荷保護特性をこれに
もたせて短絡電流を定格電流値以下のごく低い値にまで
減少させることができる。
By this voltage detection means and the second conduction rate suppression circuit, it is possible to newly provide the overload protection circuit with a current suppression effect that is not conditioned on the overcurrent state, thereby reducing the short circuit current (also known as overcurrent detection). The short circuit current can be reduced to a very low value below the rated current value by limiting it to a set value or less, or by providing it with an overload protection characteristic similar to that shown in B in FIG. 2 above.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第1
図は本発明による過負荷保護回路の一実施例をスイッチ
ングレギュレータに組み込んだ状態で示すもので、この
例ではスイッチングレギュレータは前の第3図および第
4図と同じくフライバック形でかつ他励形であるが、本
発明回路はもちろんこれに限らずフォワード形や自助形
のスイッチングレギュレータにも同様に適用することが
できる。なお、第1図の第3図および第4図と同じ部分
には同じ符号が付されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1st
The figure shows an embodiment of the overload protection circuit according to the present invention incorporated into a switching regulator. In this example, the switching regulator is of the flyback type and separately excited type as in the previous figures 3 and 4. However, the circuit of the present invention is of course not limited to this, and can be similarly applied to forward type and self-help type switching regulators. Note that the same parts in FIG. 1 as in FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals.

第1図において、入力側回路2には変圧器lの一次コイ
ルを流れる入力側電流を断続するスイッチングトランジ
スタ2aとそのベースを駆動する駆動回路2bが含まれ
ており、これらは前の第3図および第4図のスイッチン
グ回路2cに対応するものである。この入力側回路2に
は、本発明における電流検出手段lOの電流検出抵抗1
1が挿入されており、それを流れる入力側電流lを表す
信号を発生するが、入力側電流量が断続電流なので、そ
の平滑回路12ないしはピークホールド回路を介して脈
動のない安定した直流の電流信号の形で電流検出手段I
Oから出力される。
In FIG. 1, the input side circuit 2 includes a switching transistor 2a that switches on and off the input side current flowing through the primary coil of the transformer l, and a drive circuit 2b that drives the base of the switching transistor 2a. This corresponds to the switching circuit 2c in FIG. This input side circuit 2 includes a current detection resistor 1 of the current detection means lO in the present invention.
1 is inserted and generates a signal representing the input current l flowing through it, but since the input current is an intermittent current, a stable DC current without pulsation is generated through the smoothing circuit 12 or peak hold circuit. Current detection means I in the form of a signal
Output from O.

この実施例においても、スイッチングレギュレータは2
個の出力側回路3および4を変圧器1の出力側に備えて
おり、この例では両出力側回路に本発明にイ、ける電圧
検出手段30が設けβれる。この電圧検出手段30は出
力側回路3について詳しく示されたようにその1対の出
力端子間にフォトカプラ42のフォトダイオード42a
と直列に接続された抵抗31とツェナダイオード32と
からなり、出力電圧Voの値が第2の通流率抑制回路4
0が動作開始する下限値vm以上のときは、ツェナダイ
オード32が導通してフォトダイオード42aが点灯し
ているが、出力電圧Voが下限値vwを下回ると、ツェ
ナダイオード32が不導通状態になってフォトダイオー
ド42aが消灯するようになっている。
In this embodiment as well, the switching regulator has two
Output side circuits 3 and 4 are provided on the output side of the transformer 1, and in this example, both output side circuits are provided with voltage detection means 30 according to the present invention. This voltage detection means 30 has a photodiode 42a of a photocoupler 42 between its pair of output terminals, as shown in detail regarding the output side circuit 3.
It consists of a resistor 31 and a Zener diode 32 connected in series, and the value of the output voltage Vo is the same as that of the second conduction rate suppressing circuit 4.
0 is equal to or higher than the lower limit value vm at which the operation starts, the Zener diode 32 is conductive and the photodiode 42a is lit. However, when the output voltage Vo falls below the lower limit value vw, the Zener diode 32 becomes non-conductive. The photodiode 42a is turned off.

なお、スイッチングレギュレータの主出力回路であるこ
の出力側回路3については、上のような形で電圧検出回
路30を設ける要は必ずしもなく、そのかわりに出力電
圧の実際値Vを作るための電圧分割回路3dを用いて、
その出力電圧の実際値Vを第2の通流率抑制回路40に
与えるようにすることもできる。
Note that for this output side circuit 3, which is the main output circuit of the switching regulator, it is not necessarily necessary to provide the voltage detection circuit 30 in the above form. Using circuit 3d,
It is also possible to provide the actual value V of the output voltage to the second duty ratio suppression circuit 40.

しかし、スイッチングレギュレータの軸出力回路である
出力側回路4には、上と同構成の電圧検出手段30を設
けるのが望ましく、その出力電圧値がそれに対する下限
値以上か否かを、これからフォトダイオードの点滅の形
で第2の通流率抑制回路40に送らせる。なお、この出
力側回路4内には前述の3端子レギエレータ60および
その入側のキャパシタ4dが設けられている。
However, it is desirable to provide the output side circuit 4, which is the shaft output circuit of the switching regulator, with a voltage detection means 30 having the same configuration as above. The signal is sent to the second conduction rate suppression circuit 40 in the form of blinking. In this output side circuit 4, the above-mentioned three-terminal regiator 60 and the capacitor 4d on its input side are provided.

第1図には前の第3図および第4図では簡略に示されて
いた制御回路50の内部が示されているので、まずこれ
を簡単に説明する。主出力回路である出力側回路3から
の電圧実際値Vは差動増幅回路5に与えられ、その電圧
目標値νrとの差が例えばPID動作をする電圧調整回
路6に与えられる。
Since FIG. 1 shows the inside of the control circuit 50, which was shown briefly in FIGS. 3 and 4, this will be briefly explained first. The actual voltage value V from the output side circuit 3, which is the main output circuit, is given to the differential amplifier circuit 5, and the difference from the voltage target value νr is given to the voltage adjustment circuit 6, which performs PID operation, for example.

この電圧調整回路6の出力は入力側断続電流の基準通流
率を設定する設定回路7により定電圧Vcから作られた
正の設定電圧と重ね合わされ、ダイオード8aを介して
コンパレータ8の一方の入力に与えられる。
The output of this voltage adjustment circuit 6 is superimposed on a positive setting voltage created from the constant voltage Vc by a setting circuit 7 that sets the reference conduction rate of the input intermittent current, and is connected to one input of the comparator 8 via a diode 8a. given to.

このコンパレータ8は前述の駆動回路2bに通流率を指
定するスイッチング指令を与えるもので、その他方の人
力にはパルス発生回路9aからのパルスに同期して動作
する三角波発生回路9からその枠内に簡略に示されたよ
うな三角波信号を操り返えして受けており、この例では
三角波信号値が一方の入力に受けている電圧値を上回る
時間だけスイッチングトランジスタ2aをオンさせるこ
とを指定するPln1方式のスイッチング指令を出力す
る。
This comparator 8 gives a switching command specifying the conduction rate to the above-mentioned drive circuit 2b, and the other human power is supplied from a triangular wave generating circuit 9 which operates in synchronization with the pulse from the pulse generating circuit 9a within that frame. In this example, the switching transistor 2a is specified to be turned on only for the time when the triangular wave signal value exceeds the voltage value received at one input. Outputs Pln1 type switching command.

従って、電圧実際値Vが目標値vrより高くてコンパレ
ータ8の一方の入力側子が上がると、駆動回路2bに与
えられるスイッチング指令が指定する通流率が下げられ
て出力電圧の減少が指令され、逆に電圧実際値が目標値
より低いときには出力電圧の増加が指令される。
Therefore, when the actual voltage value V is higher than the target value vr and one input side of the comparator 8 rises, the conduction rate specified by the switching command given to the drive circuit 2b is lowered, and a reduction in the output voltage is commanded. Conversely, when the actual voltage value is lower than the target value, an increase in the output voltage is commanded.

第1の通流率抑制回路20は、その差動増幅回路21の
正の出力電圧をダイオード8bを介してコンパレータ8
の一方の人力に与えることにより、通流率を減少させる
ものである。差動増幅回路21はその非反転入力に前述
の電流検出回路10からの電流信号値を受け、その反転
入力に過電流検出設定値を受けて常に両値の差を出力す
るが、電流信号値の方が過電流検出設定値より高い過電
流状態であって、従ってその出力電圧が正の場合にのみ
、それがダイオード8bを介してコンパレータ8に与え
られて通流率が抑制される。
The first duty ratio suppression circuit 20 connects the positive output voltage of the differential amplifier circuit 21 to the comparator 8 via the diode 8b.
This reduces the throughput rate by giving one hand to the human power. The differential amplifier circuit 21 receives the current signal value from the above-mentioned current detection circuit 10 at its non-inverting input, receives the overcurrent detection setting value at its inverting input, and always outputs the difference between the two values, but the current signal value is in an overcurrent state higher than the overcurrent detection setting value, and therefore, only when its output voltage is positive, it is applied to the comparator 8 via the diode 8b, and the conduction rate is suppressed.

この通流率抑制動作の開始点を指定する過電流検出設定
値は、定電圧Vcをうける直列接続の1対の抵抗22お
よび23からなる電圧分割回路によって作られる。ただ
し、この実施例ではこれらの抵抗22および23の間に
第2の通流率抑制回路40のフォトカブラ42のフォト
トランジスタ42bに並列接続された抵抗41が挿入さ
れているが、出力側回路3および4のいずれもその出力
電圧値が第2の通流率抑制回路40が動作を開始する下
限値以上である間は、フォトトランジスタ42bがオン
状態で抵抗41が短絡されているので、過電流検出設定
値は抵抗22と23による分圧比で決められる。
The overcurrent detection set value that specifies the starting point of this conduction rate suppression operation is created by a voltage divider circuit consisting of a pair of series-connected resistors 22 and 23 receiving a constant voltage Vc. However, in this embodiment, a resistor 41 connected in parallel to the phototransistor 42b of the photocoupler 42 of the second conduction rate suppressing circuit 40 is inserted between these resistors 22 and 23, but the output side circuit 3 and 4, while the output voltage value is equal to or higher than the lower limit value at which the second duty ratio suppression circuit 40 starts operating, the phototransistor 42b is on and the resistor 41 is short-circuited, so the overcurrent The detection set value is determined by the voltage division ratio of resistors 22 and 23.

この実施例での第2の通流率抑制回路40は、第1の通
流率抑制回路20の上述の過電流検出設定値を下げるこ
とにより、通流率を抑制するように構成されている。出
力側回路3および4に設けられた電圧検出回路30にフ
ォトダイオード42aが直列接続されたフォトカプラ4
2のフォトトランジスタ42bは、抵抗41に例えば図
示のように接続されており、いずれかの出力側回路の出
力電圧が前述の下限値を下回ると、抵抗41が短絡状態
から釈放されて過電流検出設定値が下がる。これによっ
て、第1の通流率抑制回路20の差動増幅回路21の出
力電圧が上がって、通流率がより強力に抑制されること
になる。この第2の通流率抑制回路40により通流率を
抑制する程度は、もちろん抵抗22.23および41の
抵抗値の比によつて適宜に設定することができる。
The second conduction rate suppression circuit 40 in this embodiment is configured to suppress the conduction rate by lowering the above-mentioned overcurrent detection setting value of the first conduction rate suppression circuit 20. . A photocoupler 4 in which a photodiode 42a is connected in series to a voltage detection circuit 30 provided in output side circuits 3 and 4.
The second phototransistor 42b is connected to the resistor 41, for example, as shown in the figure, and when the output voltage of any of the output side circuits falls below the above-mentioned lower limit value, the resistor 41 is released from the short-circuited state and detects an overcurrent. The setting value decreases. As a result, the output voltage of the differential amplifier circuit 21 of the first conduction rate suppression circuit 20 increases, and the conduction rate is suppressed more strongly. The degree to which the conduction rate is suppressed by the second conduction rate suppression circuit 40 can of course be appropriately set by the ratio of the resistance values of the resistors 22, 23 and 41.

第2図には以上の本発明による過負荷保護回路によって
得られる保護特性がAで示されている。
In FIG. 2, the protection characteristic obtained by the above-described overload protection circuit according to the present invention is indicated by A.

入力側回路2に流れる電流lがその定格電流inを越え
て第1の通流率抑制回路20の過電流検出設定値toに
達したとき、第1の通流率抑制回路20の動作が開始さ
れるが、その際の保護特性は前述の特性Cになり、電圧
Vはかなり急激に立ち下がるが電流iはまだ若干増加を
続ける。
When the current l flowing through the input circuit 2 exceeds its rated current in and reaches the overcurrent detection setting value to of the first conduction rate suppression circuit 20, the first conduction rate suppression circuit 20 starts operating. However, the protection characteristic at that time becomes the above-mentioned characteristic C, in which the voltage V falls quite rapidly, but the current i still continues to increase slightly.

特性線Cに沿って電圧Vが下限値V−にまで下がると、
今度は第2の通流率抑制回路40が動作を開始する0図
ではこのこの第2の通流率抑制回路40による抑制を最
大に効かせたときの保護特性がAIで、効果が最小のと
きの保護特性がA2でそれぞれ示されており、本発明に
おいては両特性線間の図にハツチラグを施した範囲の特
性Aを例えば前述の3個の抵抗の抵抗値比の設定によっ
て選択することができる。
When the voltage V drops to the lower limit value V- along the characteristic line C,
This time, the second conduction rate suppression circuit 40 starts operating. In Figure 0, the protection characteristic when the second conduction rate suppression circuit 40 is maximally suppressed is AI, and the protection characteristic is AI when the effect is the lowest. In the present invention, the characteristic A in the range indicated by hatching in the figure between the two characteristic lines is selected by setting the resistance value ratio of the three resistors described above, for example. Can be done.

図かられかるように、第2の通流率抑制回路による最小
効果特性A2は短絡電流が過電流検出設定値ioになる
ように設定するのが望ましく、最大効果特性AIの場合
の短絡電流は前述の特性線Bに対応する低い値まで下げ
ることが可能で、この場合の通流率はlO%程度まで落
とすのが適当である。
As can be seen from the figure, it is desirable to set the minimum effect characteristic A2 of the second duty ratio suppressing circuit so that the short circuit current becomes the overcurrent detection setting value io, and the short circuit current in the case of the maximum effect characteristic AI is It is possible to reduce the conduction rate to a low value corresponding to the characteristic line B described above, and in this case, it is appropriate to reduce the conduction rate to about 10%.

なお、出力電圧の下限値vsはふつうその定格値vnを
10%程度下回る値に設定するのがよい。
Note that the lower limit value vs of the output voltage is preferably set to a value that is approximately 10% lower than the rated value vn.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明においては、変圧器の入力側に供給する断続電流
の通流率の制御により出力側電圧が調整されるスイッチ
ングレギュレータの過負荷保護回路を、入力側電流を検
出する電流検出手段と、電流検出手段により検出された
電流値が過電流検出設定値を上回ったとき入力側断続電
流の通流率を抑制する第1の通流率抑制回路と、出力側
電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検
出された電圧値が所定の下限値を下回ったとき入力側断
続電流の通流率を抑制する第2の通流率抑制回路とで構
成したので、電力損失を電流値の小さな入力側電流を受
ける電流検出手段内で発生する僅かな値に抑えるととも
に、過負荷状態が発生して出力側電圧が下限値を下回る
るまで低下したとき、第2の通流率抑制回路によって入
力側電流の通流率を有効に抑制して短絡電ffi値を過
電流検出設定値以下に減少させることができる。
In the present invention, an overload protection circuit for a switching regulator in which the output side voltage is adjusted by controlling the conduction rate of intermittent current supplied to the input side of the transformer is provided with a current detecting means for detecting the input side current and a current detecting means for detecting the input side current. a first conduction rate suppression circuit that suppresses the conduction rate of the input side intermittent current when the current value detected by the detection means exceeds an overcurrent detection set value; a voltage detection means that detects the output side voltage; The second conduction rate suppression circuit suppresses the conduction rate of the input side intermittent current when the voltage value detected by the voltage detection means is below a predetermined lower limit value, so power loss can be reduced by reducing the conduction rate of the input side intermittent current. In addition to suppressing the current generated in the current detection means that receives the input side current to a small value, when an overload condition occurs and the output side voltage decreases to below the lower limit value, the input current is suppressed by the second duty ratio suppression circuit. It is possible to effectively suppress the conduction rate of the side current and reduce the short-circuit current ffi value to below the overcurrent detection setting value.

本発明によれば、このようにスイッチングレギュレータ
の効率向上とその出力側回路部品の必要定格値の減少と
の要求を同時に満たすことができるほか、実施例からも
わかるように要求に合わせて過負荷保護回路に種々な保
護特性を持たせて、スイッチングレギュレータやその負
荷を損傷や焼損のトラブルから最も合理的かつ安全に守
ることができる。
According to the present invention, it is possible to simultaneously satisfy the demands for improving the efficiency of a switching regulator and reducing the required rating values of its output side circuit components. By providing the protection circuit with various protection characteristics, the switching regulator and its load can be most rationally and safely protected from troubles such as damage and burnout.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図が本発明に関し、第1図は本発明に
よる過負荷保護回路を組み込んだスイッチングレギュレ
ータを例示する回路図、第2図はその保護特性を従来技
術による場合と対比して示す特性線図である。第3図お
よび第4図はそれぞれ異なる従来の過負荷保護回路を組
み込んだスイッチングレギュレータの回路図である0図
において、 l:変圧器、2:入力側回路、2aニスイツチングトラ
ンジスタ、2bニスイツチングトランジスタ駆動回路、
2Cニスイツチング回路、2d:電流検出抵抗、3:出
力側回路ないしは主出力回路、3a:整流ダイオード、
3b:キャパシタ、3C:電流検出抵抗、3d:電圧分
割回路、4:出力側回路ないし軸出力回路、4a:整流
ダイオード、4b=キヤパシタ、4C:電流検出抵抗、
4d:キャパシタ、5:差動増幅回路、6:電圧調整回
路、7:設定回路、8:コンパレータ、 8a、8b:
ダイオード、9 :三角波発生回路、9a:パルス発生
回路、lO:電流検出手段、11:電流検出抵抗、12
:平滑回路、20:第1の通流率抑制回路、21:差動
増幅回路、22゜23:過電流検出値設定抵抗、30:
電圧検出手段、31:抵抗、32:ツェナダイオード、
40:第2の通流率抑制回路、41:抑制効果設定抵抗
、42:フォトカプラ、42a:フォトダイオード、4
2b:フォトトランジスタ、50:制御回路、60:3
端子レギユレータ、61ニジリーズドロツパトランジス
タ、62:ツェナダイオード、63:抵抗、64:トラ
ンジスタスイッチ、A:本発明による保護特性、Al−
通流率抑制効果最大時の保護特性、A2:通流率抑制効
果最小時の保護特性、B、C:従来技術による保護特性
、i:電流、ib、 ic :短絡電流、in:定格電
流、io=過電流検出設定値、vC:定電圧、vi:入
力電圧、vO:出力電圧、■=電圧、v■:第2の通流
率抑制回路が動作開始する下限値、vn:第1図
1 and 2 relate to the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a switching regulator incorporating an overload protection circuit according to the present invention, and FIG. FIG. Figures 3 and 4 are circuit diagrams of switching regulators incorporating different conventional overload protection circuits. ng transistor drive circuit,
2C switching circuit, 2d: current detection resistor, 3: output side circuit or main output circuit, 3a: rectifier diode,
3b: capacitor, 3C: current detection resistor, 3d: voltage division circuit, 4: output side circuit or shaft output circuit, 4a: rectifier diode, 4b = capacitor, 4C: current detection resistor,
4d: Capacitor, 5: Differential amplifier circuit, 6: Voltage adjustment circuit, 7: Setting circuit, 8: Comparator, 8a, 8b:
Diode, 9: Triangular wave generation circuit, 9a: Pulse generation circuit, lO: Current detection means, 11: Current detection resistor, 12
: Smoothing circuit, 20: First conduction rate suppression circuit, 21: Differential amplifier circuit, 22° 23: Overcurrent detection value setting resistor, 30:
voltage detection means, 31: resistor, 32: Zener diode,
40: second conduction rate suppression circuit, 41: suppression effect setting resistor, 42: photocoupler, 42a: photodiode, 4
2b: Phototransistor, 50: Control circuit, 60:3
Terminal regulator, 61 Nigiries dropper transistor, 62: Zener diode, 63: Resistor, 64: Transistor switch, A: Protection characteristics according to the present invention, Al-
Protection characteristics when conduction rate suppression effect is maximum, A2: Protection characteristics when conduction rate suppression effect is minimum, B, C: Protection characteristics according to conventional technology, i: current, ib, ic: short circuit current, in: rated current, io=overcurrent detection setting value, vC: constant voltage, vi: input voltage, vO: output voltage, ■=voltage, v■: lower limit value at which the second conduction rate suppression circuit starts operating, vn: Fig. 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  変圧器の入力側に供給する断続電流の通流率の制御に
より出力側電圧が調整されるスイッチングレギュレータ
を過負荷から保護するための回路であって、入力側電流
を検出する電流検出手段と、電流検出手段により検出さ
れた電流値が過電流検出設定値を上回ったとき入力側断
続電流の通流率を抑制する第1の通流率抑制回路と、出
力側電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によ
り検出された電圧値が所定の下限値を下回ったとき入力
側断続電流の通流率を抑制する第2の通流率抑制回路と
を備えてなるスイッチングレギュレータの過負荷保護回
路。
A circuit for protecting a switching regulator whose output side voltage is adjusted from overload by controlling the conduction rate of an intermittent current supplied to the input side of a transformer, comprising: current detection means for detecting input side current; a first conduction rate suppression circuit that suppresses the conduction rate of the input side intermittent current when the current value detected by the current detection means exceeds an overcurrent detection set value; and a voltage detection means that detects the output side voltage. an overload protection circuit for a switching regulator, comprising: a second conduction rate suppression circuit that suppresses the conduction rate of an intermittent current on the input side when the voltage value detected by the voltage detection means falls below a predetermined lower limit value; .
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