JPH0315422B2 - - Google Patents

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JPH0315422B2
JPH0315422B2 JP20013984A JP20013984A JPH0315422B2 JP H0315422 B2 JPH0315422 B2 JP H0315422B2 JP 20013984 A JP20013984 A JP 20013984A JP 20013984 A JP20013984 A JP 20013984A JP H0315422 B2 JPH0315422 B2 JP H0315422B2
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JP
Japan
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thyristor
converter
overvoltage
switching transistor
ringing
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JP20013984A
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Mitsutsune Tsumura
Noboru Kato
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FDK Corp
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FDK Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、リンギングチヨーク型DC−DCコン
バータの過電圧保護に関し、更に詳しくは、過電
圧を検出したときスイツチングトランジスタの導
通期間中にトランスの二次側出力巻線間を短絡す
ることによりコンバータの発振動作を停止させる
ようにしたリンギングチヨークコンバータの過電
圧保護回路に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to overvoltage protection for a ringing chain type DC-DC converter, and more specifically, the present invention relates to overvoltage protection for a ringing chain type DC-DC converter. The present invention relates to an overvoltage protection circuit for a ringing choke converter that stops the oscillation operation of the converter by short-circuiting the secondary output windings.

［従来の技術］ リンギングチヨークコンバータは、ブロツキン
グ発振を利用した自励型シングル・スイツチング
レギユレータの一種であり、部品点数が少ないと
いう利点があり、出力容量の小さい電源に広く利
用されている。[Prior art] A ringing chain converter is a type of self-excited single switching regulator that uses blocking oscillation.It has the advantage of having a small number of parts and is widely used in power supplies with small output capacity. There is.

しかし電源入力電圧が異常に上昇した時、ある
いは定電圧電源の主要各部に故障が生じて定電圧
制御回路が機能しなくなつた場合、出力電圧が跳
ね上がつてしまう。因みに12V−2A程度の電源
の場合、無制御状態では30〜40Vにも達する。そ
のような過電圧状態が発生すると、出力平滑用コ
ンデンサの破損、スイツチングトランジスタや抵
抗等の異常発熱、あるいは負荷の破損等の問題が
発生する。特に、出力平滑用の大容量コンデンサ
には、エチレングリコール等の液体電解質材料が
充填されているため、それがパンクして焼損し大
事故を起こす虞れさえある。従つて過電圧が生じ
たならばそれを検知し、直ちに出力を一旦遮断す
る必要がある。そのために組み込まれているのが
過電圧保護回路である。 However, when the power supply input voltage rises abnormally, or when a failure occurs in each main part of the constant voltage power supply and the constant voltage control circuit ceases to function, the output voltage jumps. Incidentally, in the case of a power supply of about 12V-2A, the voltage can reach 30 to 40V in an uncontrolled state. When such an overvoltage condition occurs, problems such as damage to the output smoothing capacitor, abnormal heat generation of the switching transistor, resistor, etc., and damage to the load occur. In particular, since a large capacity capacitor for output smoothing is filled with a liquid electrolyte material such as ethylene glycol, there is a risk that the capacitor may become punctured and burnt out, causing a major accident. Therefore, if an overvoltage occurs, it is necessary to detect it and immediately cut off the output. For this purpose, an overvoltage protection circuit is incorporated.

従来の過電圧保護回路は、例えば第２図に示す
ように構成されていた。同図において破線で囲ま
れ符号１１が付されている部分が従来の過電圧保
護回路である。即ち、トランスＴに検出巻線N1
を設け、その出力をダイオードD1で整流すると
ともに、コンデンサC1でピーク・チヤージし、
その出力を過電圧検出用のツエナーダイオード
ZD1に印加する。他方コンバータの一次側入力部
には、抵抗R2、サイリスタSCR1、および抵抗R3
からなる直列回路が挿入され、該抵抗R3の端子
電圧が、発振用のスイツチングトランジスタQ1
のベース−エミツタ間に接続された過電圧保護用
トランジスタQ2のベースに印加される。そして
前記過電圧検出用ツエナーダイオードZD1の電流
がトリガー電流としてサイリスタSCR1のゲート
に供給される構成である。 A conventional overvoltage protection circuit is configured as shown in FIG. 2, for example. In the figure, a portion surrounded by a broken line and designated by the reference numeral 11 is a conventional overvoltage protection circuit. That is, the detection winding N 1 in the transformer T
The output is rectified by diode D 1 , peak-charged by capacitor C 1 ,
Its output is connected to a Zener diode for overvoltage detection.
Apply to ZD 1 . On the other hand, the primary input of the converter includes a resistor R 2 , a thyristor SCR 1 and a resistor R 3
A series circuit consisting of is inserted, and the terminal voltage of the resistor R3 is applied to the switching transistor Q1 for oscillation.
is applied to the base of overvoltage protection transistor Q2 connected between the base and emitter of Q2. The current of the Zener diode ZD 1 for overvoltage detection is supplied to the gate of the thyristor SCR 1 as a trigger current.

コンバータが正常な動作をしている間はサイリ
スタSCR1および過電圧保護用トランジスタQ2は
いずれもオフの状態にある。しかし何らかの原因
により過電圧状態になると、異常に高い電圧が検
出巻線N1に誘起され、コンデンサC1に充電され
る。すると過電圧検出用ツエナーダイオードZD1
が導通し、それによつてサイリスタSCR1が点孤
し導通することになる。そのため抵抗R3が電流
に流れ、電圧降下が生じ、その端子電圧が過電圧
保護用トランジスタQ2のベースに印加される。
それによつて該過電圧保護用トランジスタQ2は
導通し、コンバータのスイツチングトランジスタ
Q1のベース電位を引き下げ、その発振動作を停
止させるのである。 While the converter is operating normally, both thyristor SCR 1 and overvoltage protection transistor Q 2 are in an off state. However, if an overvoltage condition occurs due to some reason, an abnormally high voltage will be induced in the detection winding N1 and will charge the capacitor C1 . Then Zener diode ZD 1 for overvoltage detection
conducts, thereby causing thyristor SCR 1 to fire and conduct. Therefore, a current flows through the resistor R 3 , a voltage drop occurs, and the terminal voltage is applied to the base of the overvoltage protection transistor Q 2 .
The overvoltage protection transistor Q2 is thereby made conductive and the switching transistor of the converter is
This lowers the base potential of Q1 and stops its oscillation.

［発明が解決しようとする問題点］ ところがこのような構成としたのでは、コンバ
ータ本体は極めて部品点数が少ない簡単な構成で
あるのに対し、過電圧保護回路は、抵抗R1〜R4、
サイリスタSCR1、過電圧保護用トランジスタ
Q2、過電圧検出用ツエナーダイオードZD1、ダイ
オードD1、コンデンサC1およびトランス検出巻
線N1等の、部品点数が著しく多くなりコストア
ツプの大きな要因となつていた。また部品点数が
多く、回路が複雑化する分、組み立ても面倒であ
り、信頼性が低下するといつた欠点があつた。[Problems to be Solved by the Invention] However, with this configuration, the converter main body has a simple configuration with an extremely small number of parts, whereas the overvoltage protection circuit consists of resistors R 1 to R 4 ,
Thyristor SCR 1 , overvoltage protection transistor
The number of components such as Q 2 , Zener diode ZD 1 for overvoltage detection, diode D 1 , capacitor C 1 and transformer detection winding N 1 is significantly increased, which is a major factor in increasing costs. Furthermore, since the number of parts is large and the circuit is complicated, assembly is troublesome and reliability is reduced.

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、部品点数が極めて少なく回路も簡素化
され、それ故信頼性が高く、組み立ても容易で小
型化しうるような改良されたリンギングチヨーク
コンバータの過電圧保護回路を提供することにあ
る。 The object of the present invention is to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide an improved ringing circuit which has a very small number of components, a simple circuit, and is therefore highly reliable, easy to assemble and can be miniaturized. An object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit for a yoke converter.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、一次側巻線と二次側出力巻線とが異
極性のトランスと、一次側巻線に直列に接続した
スイツチングトランジスタと、整流ダイオードと
平滑コンデンサからなる二次側整流平滑化回路を
具備し、スイツチングトランジスタの導通時にト
ランスにエネルギーを蓄積し、そのエネルギーに
よつてスイツチングトランジスタの非導通時に二
次側出力巻線にリンギング電圧を発生させ、整流
ダイオードＤが導通して負荷に電力を供給するリ
ンギングチヨークコンバータの過電圧保護回路で
ある。上記の目的を達成するため本発明では、ト
ランスの二次側出力巻線間にサイリスタを挿入す
ると共に、二次側整流平滑化出力と前記サイリス
タのゲートとの間に過電圧検出素子を接続し、過
電圧検出時に該過電圧検出素子によつてサイリス
タを点弧して、スイツチングトランジスタの導通
期間中にトランスの二次側出力巻線間を前記サイ
リスタで短絡し、コンバータの自励発振動作を停
止させるように構成されている。[Means for Solving the Problems] The present invention includes a transformer whose primary winding and secondary output winding have different polarities, a switching transistor connected in series to the primary winding, and a rectifier diode. Equipped with a secondary rectification and smoothing circuit consisting of a smoothing capacitor, energy is stored in the transformer when the switching transistor is conductive, and that energy is used to generate a ringing voltage in the secondary output winding when the switching transistor is non-conductive. This is an overvoltage protection circuit for a ringing choke converter in which the rectifier diode D conducts and supplies power to the load. In order to achieve the above object, the present invention inserts a thyristor between the secondary output windings of the transformer, and connects an overvoltage detection element between the secondary rectified smoothed output and the gate of the thyristor, When an overvoltage is detected, a thyristor is fired by the overvoltage detection element, and the thyristor short-circuits the secondary output winding of the transformer during the conduction period of the switching transistor, thereby stopping the self-oscillation operation of the converter. It is configured as follows.

ここで二次側整流平滑化出力と前記サイリスタ
のゲートとの間に接続される過電圧検出素子とし
ては、通常、過電圧時に導通するような所定の定
電圧特性を有するツエナーダイオードが用いられ
る。またサイリスタに対して直列にダイオードを
挿入し、該サイリスタを逆電圧がかからないよう
に保護するのが望ましい。 Here, as the overvoltage detection element connected between the secondary side rectified and smoothed output and the gate of the thyristor, a Zener diode having a predetermined constant voltage characteristic that becomes conductive at the time of overvoltage is usually used. It is also desirable to insert a diode in series with the thyristor to protect the thyristor from reverse voltage.

［作用］ このような構成とすると、何らかの原因により
定電圧化制御ができなくなり、出力に過電圧が発
生すると、過電圧検出素子、例えばツエナーダイ
オードが導通し、それによつてサイリスタにトリ
ガー電流が流れ、該サイリスタを導通させる。こ
れによつてスイツチングトランジスタの導通期間
中にトランスに蓄えられるはずのエネルギーは、
その二次側出力巻線間が短絡されたことにより蓄
積されずに直ちに放出されてしまうため、該スイ
ツチングトランジスタは自励発振動作を停止し、
そのままの状態が持続される。このような動作に
よつて出力電圧は遮断され、負荷の保護のみなら
ずコンバータ自身の破損の防止を図ることができ
るのである。[Function] With such a configuration, if constant voltage control becomes impossible for some reason and an overvoltage occurs at the output, the overvoltage detection element, such as a Zener diode, becomes conductive, thereby causing a trigger current to flow through the thyristor. Make the thyristor conductive. As a result, the energy that would be stored in the transformer during the conduction period of the switching transistor is
Due to the short circuit between the secondary output windings, the switching transistor stops its self-oscillation operation because it is not accumulated and is immediately released.
The state remains as it is. This operation cuts off the output voltage, making it possible not only to protect the load but also to prevent damage to the converter itself.

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明について更に詳しく
説明する。第１図は本発明にかかる過電圧保護回
路を組み込んだリンギングチヨークコンバータの
一実施例を示す回路図である。リンギングチヨー
クコンバータ自体の構成並びに動作は従来公知の
ものと全く同様である。トランスＴの帰還巻線
P2の誘起電圧を利用してスイツチングトランジ
スタQ1をオン・オフさせて直流を交流に変換し、
コレクタ巻線P1と二次側出力巻線S1とで電圧変
換し、その出力を整流ダイオードＤと平滑コンデ
ンサＣとで整流平滑化するのである。出力電圧を
安定化するには、例えばスイツチングトランジス
タQ1のベースエミツタ間に制御用トランジスタ
Q3を設け、該制御用トランジスタQ3のベースに
制御信号を与えることによつて行うことができ
る。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a ringing choke converter incorporating an overvoltage protection circuit according to the present invention. The structure and operation of the ringing chain converter itself are exactly the same as those conventionally known. Feedback winding of transformer T
Switching transistor Q1 is turned on and off using the induced voltage of P2 to convert direct current to alternating current,
The voltage is converted by the collector winding P1 and the secondary output winding S1 , and the output is rectified and smoothed by the rectifier diode D and the smoothing capacitor C. To stabilize the output voltage, for example, connect a control transistor between the base and emitter of switching transistor Q1 .
This can be done by providing a control transistor Q3 and applying a control signal to the base of the control transistor Q3 .

さて第１図において破線で囲つた部分が本発明
にかかる過電圧保護回路１である。この回路図か
ら明らかなように、本発明にかかる過電圧保護回
路１は、リンギングチヨークコンバータの二次側
出力巻線S1の両端子間にダイオードD2とサイリ
スタSCRとの直列接続を挿入するとともに、二
次側整流ダイオードＤの出力と前記サイリスタ
SCRのゲート端子との間に過電圧検出素子とし
てツエナーダイオードZDを接続し、またサイリ
スタSCRのゲート−カソード端子間に抵抗Ｒを
接続した構成である。 Now, in FIG. 1, the part surrounded by the broken line is the overvoltage protection circuit 1 according to the present invention. As is clear from this circuit diagram, the overvoltage protection circuit 1 according to the present invention includes a series connection of a diode D 2 and a thyristor SCR inserted between both terminals of the secondary output winding S 1 of the ringing chain converter. In addition, the output of the secondary rectifier diode D and the thyristor
A Zener diode ZD is connected as an overvoltage detection element between the gate terminal of the SCR and a resistor R is connected between the gate and cathode terminals of the thyristor SCR.

この過電圧保護回路は次のように動作する。
今、何らかの原因によつてリンギングチヨークコ
ンバータの定電圧動作が制御できなくなり出力電
圧が上昇したとする。上昇した出力電圧が過電圧
として予め設定された電圧値以上になると、ツエ
ナーダイオードZDが導通し、それによつてサイ
リスタSCRを点孤し、導通させる。するとトラ
ンスＴの二次側出力巻線S1はサイリスタSCRお
よびダイオードD2を通じてそれらの順方向に短
絡されたことになる。その結果、スイツチングト
ランジスタQ1の導通期間中、トランスＴに蓄え
られるはずのエネルギーは二次側出力巻線S1間の
短絡により放出されてしまう（蓄積されない）た
め、前記スイツチングトランジスタQ1は発振動
作を停止し、その状態を持続することになる。従
つて出力電圧は遮断され、負荷の保護並びにコン
バータ自体の損傷防止を実現することができるの
である。 This overvoltage protection circuit operates as follows.
Now, suppose that for some reason the constant voltage operation of the ringing choke converter becomes uncontrollable and the output voltage increases. When the increased output voltage exceeds a preset voltage value as an overvoltage, the Zener diode ZD conducts, thereby firing the thyristor SCR and making it conductive. Then, the secondary output winding S1 of the transformer T is short-circuited in the forward direction through the thyristor SCR and the diode D2 . As a result, during the conduction period of the switching transistor Q1 , the energy that should be stored in the transformer T is released (not stored) due to the short circuit between the secondary output winding S1 . will stop its oscillation operation and continue in that state. Therefore, the output voltage is cut off, making it possible to protect the load and prevent damage to the converter itself.

ここで、サイリスタSCRに対してと直列に挿
入されているダイオードD2は、原理的には設け
る必要のないものであるが、正常動作時にサイリ
スタに過大な逆電圧がかからないように、該サイ
リスタを保護する機能を果たすものである。また
サイリスタのゲート−カソード間に挿入されてい
る抵抗Ｒは、ゲート並列抵抗であり、サイリスタ
の耐圧を確保するとともに誤動作を防止する機能
を果たすものである。 Here, the diode D2 inserted in series with the thyristor SCR is not necessary in principle, but it is necessary to connect the thyristor so that an excessive reverse voltage is not applied to the thyristor during normal operation. It fulfills the function of protection. Further, the resistor R inserted between the gate and cathode of the thyristor is a gate parallel resistor, and functions to ensure the withstand voltage of the thyristor and prevent malfunction.

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成したリンギングチヨ
ークコンバータの過電圧保護回路であるから、部
品点数が非常に少なく、回路構成も簡素化され、
そのため信頼性が極めて高く、かつ組み立ても容
易であり、小型化を図ることができる等、優れた
効果を奏しうるものである。[Effects of the Invention] Since the present invention is an overvoltage protection circuit for a ringing choke converter configured as described above, the number of parts is extremely small, the circuit configuration is simplified,
Therefore, it has extremely high reliability, is easy to assemble, and can achieve excellent effects such as miniaturization.

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

第１図は本発明に係る過電圧保護回路を組み込
んだリンギングチヨークコンバータの一実施例を
示す回路図、第２図は従来技術の回路図である。 １，１１……過電圧保護回路、Ｔ……トラン
ス、Q1……発振用のスイツチングトランジスタ、
P1……コレクタ巻線、P2……帰還巻線、S1……
二次側出力巻線、Ｄ……整流ダイオード、Ｃ……
平滑用コンデンサ、SCR……サイリスタ、ZD…
…過電圧検出用ツエナーダイオード。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a ringing choke converter incorporating an overvoltage protection circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional technique. 1, 11...Overvoltage protection circuit, T...Transformer, Q1 ...Switching transistor for oscillation,
P 1 ... Collector winding, P 2 ... Feedback winding, S 1 ...
Secondary output winding, D... Rectifier diode, C...
Smoothing capacitor, SCR...Thyristor, ZD...
...Zener diode for overvoltage detection.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 一次側巻線と二次側出力巻線とが異極性のト
ランスと、一次側巻線に直列に接続したスイツチ
ングトランジスタと、整流ダイオードと平滑コン
デンサからなる二次側整流平滑化回路を具備し、
スイツチングトランジスタの導通時にトランスに
エネルギーを蓄積し、そのエネルギーによつてス
イツチングトランジスタの非導通時に二次側出力
巻線にリンギング電圧を発生させ、整流ダイオー
ドＤが導通して負荷に電力を供給するリンギング
チヨークコンバータにおいて、前記リンギングチ
ヨークコンバータの二次側出力巻線間にサイリス
タを挿入すると共に、二次側整流平滑化出力と前
記サイリスタのゲートとの間に過電圧検出素子を
接続し、過電圧検出時に該過電圧検出素子によつ
てサイリスタを点弧して、スイツチングトランジ
スタの導通期間中にトランスの二次側出力巻線間
を前記サイリスタで短絡し、コンバータの自励発
振動作を停止させるようにしたリンギングチヨー
クコンバータの過電圧保護回路。1 Equipped with a transformer whose primary winding and secondary output winding have different polarities, a switching transistor connected in series with the primary winding, and a secondary rectification and smoothing circuit consisting of a rectifier diode and a smoothing capacitor. death,
Energy is stored in the transformer when the switching transistor is turned on, and this energy generates a ringing voltage in the secondary output winding when the switching transistor is turned off, causing the rectifier diode D to conduct and supply power to the load. In the ringing chain converter, a thyristor is inserted between the secondary output windings of the ringing chain converter, and an overvoltage detection element is connected between the secondary rectified smoothed output and the gate of the thyristor, When overvoltage is detected, a thyristor is fired by the overvoltage detection element, and the thyristor short-circuits the secondary output windings of the transformer during the conduction period of the switching transistor, thereby stopping the self-oscillation operation of the converter. An overvoltage protection circuit for a ringing choke converter.
JP20013984A 1984-09-25 1984-09-25 Overvoltage protecting circuit of ringing choke converter Granted JPS6181176A (en)

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