JPH0246232Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はスイツチングレギユレータに関し、特
に規定値以上の過電圧が入力された場合に於ける
保護に関するものである。

背景技術 スイツチングレギユレータは、直流電源をスイ
ツチングすることにより脈流とし、この脈流をト
ランスに供給して変圧した後に整流することによ
つて所望の直流電圧に変換するものであつて、テ
レビジヨン受像機等の各種電子回路装置に多用さ
れている。

第１図はテレビジヨン受像機に用いられるスイ
ツチングレギユレータの一例を示す回路図であ
る。同図に於いて１は電源投入時にスイツチング
レギユレータを自動的に起動させる起動用トラン
ジスタであつて、電源入力端２ａ，２ｂ間に例え
ばDC24Vの電源が供給されると、コンデンサ３
と抵抗４の値によつて決まる所定時間にわたつて
オンとなることにより、抵抗５および逆流防止用
のダイオード６を介してパルス幅可変出力回路７
に電源を供給する。パルス幅可変出力回路７はト
ランジスタ８，９とコンデンサ１０，１１および
抵抗１２〜１５とによつてマルチバイブレータ回
路を構成しており、コンデンサ１０，１１と抵抗
１３，１４の値によつて定まる一定周期の短形波
信号が出力される。そして、このマルチバイブレ
ータ回路の短形波出力信号は、ダイオード１６お
よび抵抗１７を介して電源を積分する抵抗１８と
コンデンサ１９の接続点Ｐに供給される。このた
め、積分回路はトランジスタ８がオフとなる期間
に於いて積分を行ない、トランジスタ８がオンに
なると抵抗１７、ダイオード１６およびトランジ
スタ８を介してコンデンサ１９の充電電荷が急速
に放電されることになる。従つて、抵抗１８とコ
ンデンサ１９による積分回路からは、トランジス
タ８のオフ期間に於いて徐々にレベルが上昇し、
トランジスタ８がオンになると急減するマルチバ
イブレータの発振周期に同期した鋸歯状の積分信
号が発生されることになる。この積分信号は抵抗
２０を介してトランジスタ２１に供給されること
により、設定レベル以下の積分信号が供給される
期間に於いてのみオンとなつてパルス信号Ａを発
生する。そして、このパルス信号Ａのパルス幅は
後述するスイツチングレギユレータの出力レベル
に応じて、積分回路を構成する抵抗１８とコンデ
ンサ１９の接続点Ｐの電位に応じて可変されるこ
とになり、接続点Ｐの電位が高い場合には積分出
力の立ち上がりが急峻となることからトランジス
タ２１のオン期間が長くなるとパルス信号Ａのパ
ルス幅が広いものとなる。また、接続点Ｐの電位
が低い場合には、積分出力の立ち上りが緩やかと
なることから、トランジスタ２１のオン期間が短
かくなつてパルス信号Ａのパルス幅が狭いものと
なる。ただし、起動開始時に於いてはスイツチン
グレギユレータの出力は零であることから、パル
ス幅可変出力回路７からは予め定められた幅のパ
ルス信号Ａが発生されることとなり、このパルス
信号Ａによつてトランジスタ２２がオン・オフ動
作を行なう。この様にしてトランジスタ２２がパ
ルス信号Ａによつて駆動されると、起動用トラン
ジスタ１から供給される起動電源が抵抗２３を介
してパルストランス２４の１次側にパルス信号Ａ
に応じて流されることになり、その２次側出力に
よつて出力トランジスタ２５がオン・オフ駆動さ
れる。出力トランジスタ２５がオン・オフ動作を
行なうと、電源入力端２ａに供給される電源が出
力トランス２６の１次側に断続電流として流れる
ことになり、その２次側の両端間には１次電流の
オン期間、つまりパルス幅可変出力回路７から発
生されるパルス出力信号Ａのデユーテイーに対応
したレベルの交流が出力されることになり、この
交流出力はダイオード２７，２８に於いて整流さ
れた後にコンデンサ２９によつて平滑されること
により、出力端３０ａ，３０ｃ間に例えば
DC22Vの電源として出力されることになる。従
つて、ダイオード２７，２８およびコンデンサ２
９は出力トランス２６の出力を整流および平滑す
る整流回路を構成していることになる。また、出
力トランスの２次側に於ける中間タツプの出力
は、ダイオード３１によつて整流されることによ
りDC12Vの電源として出力される。

ここで、ダイオード３１を介して出力される
12Vの出力電源は、ダイオード３２を介してパル
ス幅可変出力回路７およびパルストランス２４に
電源として供給されることになる。従つて、起動
用トランジスタ１は、スイツチングレギユレータ
の出力が電源としてパルス幅可変出力回路７およ
びパルストランス２４に供給されるまでの短時間
にわたつてのみこれらの回路に起動時の電源を供
給すれば良いことになり、そのオン期間の設定は
コンデンサ３と抵抗４の値によつて決定される。

一方、スイツチングレギユレータの＋22V出力
は、抵抗３３、可変抵抗器３４および抵抗３５に
よつて分圧され、その分圧出力は可変抵抗器３４
の摺動片からエラーアンプを構成するトランジス
タ３６に供給されることにより、このトランジス
タ３６の出力が抵抗３７を介して接続点Ｐに供給
される。そして、この接続点Ｐの電位はトランジ
スタ３６により出力電圧に反比例して制御される
ことにより、フイードバツク制御されて出力電圧
が一定化される。

次に負荷が増大すると、電源入力端２ａ−出力
トランス２６の１次側−出力トランス２５−微少
抵抗３８−電源入力端２ｂを介してコンデンサ４
０ａ，４０ｂによつて平均化された過電流が流れ
ることから、微少抵抗３８の両端電位をベース入
力とするリミツター用のトランジスタ３９がオン
となる。ここで、トランジスタ３９がオンになる
と、接続点Ｐがアースに落されることから、トラ
ンジスタ２１がオン状態を続けることになり、こ
れに伴なつてパルス信号Ａは“Ｈ”状態を保持し
続けることになる。この結果、パルストランス２
４にはパルス信号が流れなくなることから、出力
トランジスタ２５のオン・オフ動作が中止されて
出力の発生が阻止されることから、過負荷に対す
る保護が行なわれることになる。なお、４０ａ，
４０ｂは電源入力端２ａとアース間に接続された
平滑用のコンデンサである。

しかしながら、上記構成によるスイツチングレ
ギユレータに於いて、例えば最大24Vの規定値を
越えて例えば48Vの過電圧があやまつて入力され
ると、出力トランジスタに過大電流が流れて破損
するとともに、過電圧のレベルによつては他の回
路部分も損傷してしまう問題を有している。

考案の開示 従つて、本考案による目的は、過電圧が印加さ
れた場合に於ける保護が確実に行え、かつ外来ノ
イズ等による所定時間内の過電流には保護動作が
動作しないスイツチングレギユレータを提供する
ことである。

この様な目的を達成するために本考案は、ツエ
ナーダイオードと抵抗の直列体を直流電源の正極
入力端とリミツター用トランジスタの入力端との
間に設けたものである。

よつて、この様に構成されたスイツチングレギ
ユレータに於いては、規定値を越える直流電源が
印加されるとツエナーダイオードがオンとなつて
その出力がリミツター用トランジスタをオンさせ
ることから、出力トランジスタが強制的にカツト
オフされて過電圧入力による破損が防止されるこ
とになる。

考案を実施するための最良な形態 第２図は本考案によるスイツチングレギユレー
タの一実施例を示す回路図であつて、第１図と同
一部分は同一記号を用いて示してある。同図に於
いて４１は出力トランジスタ２５とアース間に設
けられた例えば0.1Ω程度の微少値を有する電流
検出用の抵抗、４２，４３は抵抗４１の両端電圧
を分圧する抵抗、４４は分圧信号をレベルシフト
するダイオード、４５はダイオード４４の出力信
号を平滑・平均化するコンデンサ、４６は抵抗４
７を介してパルス幅可変出力回路７の接続点Ｐと
アース間に接続されたリミツター用のトランジス
タであつて、抵抗４８を介して供給されるコンデ
ンサ４５による平滑信号をベース入力としてい
る。４９はカソード側が電源入力端（＋）２ａに
接続されたツエナーダイオード、５０はツエナー
ダイオード４９とダイオード４４のカソード側と
の間に接続された抵抗である。そして、ツエナー
ダイオード４９は、最大許容電圧を越える過電圧
が入力された時にオンとなる様にその特性および
抵抗５０の値が設定されている。

この様に構成されたスイツチングレギユレータ
に於いて、出力トランジスタ２５がスイツチング
制御されると、出力トランス２６の１次側に鋸歯
状の電流が流れることによりその２次側に巻数比
に応じて変圧された出力が発生され、この２次側
出力がダイオード２７，２８およびコンデンサ２
９により整流・平滑されて所望電圧の直流電源と
して電源出力端３０ａ，３０ｃから図示しない電
子機器に供給されることになる。また、この電源
出力は、抵抗３３、可変抵抗３４および抵抗３５
に於いて分圧された後に、エアーランプを構成さ
れるトランジスタ３６を介してパルス幅可変出力
回路７の接続点Ｐに供給されて、出力トランジス
タ２５をスイツチング制御するパルス信号Ａのパ
ルス幅が可変されることにより、出力電圧一定化
のためのフイードバツク制御が行なわれる。

一方、電流検出用の抵抗４１は、出力トランジ
スタ２５とアース間に接続されていることから、
出力トランジスタ２５に流れる電流そのもの、つ
まりコンデンサ４０ａ，４０ｂによつて平滑され
る以前の電流を検出することになる。このため
に、抵抗４１の両端には、出力トランジスタ２５
に流れる電流値に応じた鋸歯状の電流検出信号Ｂ
が第３図ａに示す様に発生されることになる。そ
して、この電流検出信号は、抵抗４２，４３に於
いて分圧されることにより第３図ｂに示す信号Ｃ
となる。次にこの信号Ｃはダイオード４４に供給
されることにより、第３図ｂに点線で示すV_D分
がレベルシフトされて第３図ｃに示す様にピーク
部分のみが信号Ｄとして出力される。この信号Ｄ
は、コンデンサ４５に於いて平滑・平均化される
ことにより、第３図ｄに示す信号Ｅとなる。この
様にして取り出された信号Ｅは、出力トランジス
タ２５に流れる電流波形のピーク部分を注目して
取り出したものであるために、鋸歯状の波形形状
による影響は少なく、ピータ値に対する影響を最
も強く受ける信号となる。そして、出力トランジ
スタ２５に過電流が流れて出力信号Ｅが予め設定
された基準値を越えると、トランジスタ４６がオ
ンとなることによつて、パルス幅可変制御回路７
に於ける接続点Ｐを抵抗４７を介してアースに落
すことになる。この結果、トランジスタ２１がオ
ン状態を続けることから、パルス幅可変出力回路
７の動作が強制的に停止されることにより、出力
トランジスタ２５がオフとなつて過電流による破
損が防止されることになる。

次に何かの原因によつて、電源入力端２ａ，２
ｂ間に許容電圧を越える過電圧が入力されると、
ツエナーダイオード４９がオンとなる。そして、
このツエナーダイオード４９がオンになると、そ
の出力が抵抗５０，４３を介してアースに流れる
ことにより抵抗分割されて出力されることにな
り、この分割出力信号がダイオード４４、抵抗４
８を介してトランジスタ４６をオンにする。トラ
ンジスタ４６がオンなると、パルス幅可変出力回
路７の接続点Ｐが抵抗４７を介してアースに落さ
れることにより、トランジスタ２１がオン状態を
続けてパルス幅可変出力回路７の動作が強制的に
停止される。この結果、パルス幅可変出力回路７
から発生されるパルス信号Ａによりスイツチング
動作を行なう出力トランジスタ２５がカツトオフ
となることから、過電圧入力による破損が防止さ
れる。

この場合、入力電源ラインには他の機器に対す
る電源のオン・オフ等によつて多くのノイズが含
まれており、この電源をツエナーダイオードを介
してリミツター制御用の信号とすることには問題
が生ずるが、この場合にはコンデンサ４５がノイ
ズを吸収することから何ら問題とはならない。

なお、抵抗５０は、ツエナーダイオード４９が
オンしたときのツエナーダイオード電流を制限す
るために入れたものであつて、ツエナーダイオー
ドの定確許容電力によつては、必ずしも挿入する
必要はない。

なお、上記実施例に於いては、リミツター用の
トランジスタ４７がパルス幅可変出力回路７の接
続点Ｐを制御した場合について説明したが、出力
トランジスタ２５の動作を強制的にオフ制御する
ことが出来る部分であればいかなる部分を制御し
ても良いことは言うまでもない。

以上説明した様に、本考案によるスイツチング
レギユレータに於いては出力トランジスタに流れ
る電流をダイレクトに検出し、この電流検出信号
のピーク部分を取り出して平滑し平均化した信号
を用いて過電圧が入力されたことを検出し、ツエ
ナーダイオードの出力信号をリミツター用のトラ
ンジスタに供給することによつて、出力トランジ
スタを強制的にオフさせるものであるために、迅
速にかつ確実に過電圧入力に対する出力トランジ
スタおよびその関連回路の破損を防止できるとい
う効果がある。

また本願は、検出した電流に外来ノイズ等が含
まれていて電流検出信号のパルスの一サイクル分
だけ異常になつたとしても応答せず、電流検出信
号がある程度の連続した異常電流である時に応答
するので、通常のスイツチングレギユレータの使
用において、必要なときにだけ動作するという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチングレギユレータの一
例を示す回路図、第２図は本考案によるスイツチ
ングレギユレータの一実施例を示す回路図、第３
図ａ〜ｄは第２図に示す回路の動作を説明するた
めの各部波形図である。 １……起動トランジスタ、３，１０，１１，１
９，２９，４０ａ，４０ｂ……コンデンサ、４５
……平滑・平均化するコンデンサ（コンデンサ）、
４，５，１２，１３，１４，１５，１７，１８，
２０，２３，３３，３５，３７，４１，４２，４
３，４７，４８，５０……抵抗、６，１６，２
７，２８，３１，３２，４１，４４……ダイオー
ド、８，９，２１，２２，２５，３６，３９，４
６……トランジスタ、２４……パルストランス、
２６……出力トランス、４９……ツエナーダイオ
ード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外部制御によりパルス幅が可変されるパルス信
   号を出力するパルス幅可変出力回路と、このパル
   ス幅可変出力回路から発生されるパルス信号に応
   じて開閉することにより出力トランスに断続電流
   を供給する出力トランジスタと、この出力トラン
   ジスの出力を整流平滑することにより目的とする
   電圧の直流電源を出力する整流回路と、前記直流
   電源出力の電圧に応じて前記パルス幅可変出力回
   路を制御することによつて発生されるパルス信号
   のパルス幅を制御するエラーアンプと、前記出力
   トランジスタを直接流れる電流を検出するために
   前記出力トランジスタに対して直列に接続された
   微小抵抗と、この微小抵抗の両端間に発生される
   電流検出信号のピーク部をレベルシフトによつて
   取り出すダイオードと、このダイオードの出力信
   号を平滑・平均化するコンデンサと、このコンデ
   ンサによる平滑信号レベルが設定値を越えた時に
   前記出力トランジスタを強制的にオフするリミツ
   ター用のトランジスタを強制的にオフするリミツ
   ター用のトランジスタとを備えたスイツチングレ
   ギユレータに於いて、前記リミツター用のトラン
   ジスタのベース側に接続されたツエナーダイオー
   ドであつて、規定値以上の電源電圧が供給された
   時にオンとなつてその出力により前記リミツター
   用のトランジスタをオンするツエナーダイオード
   とを備えたことを特徴とするスイツチングレギユ
   レータ。