JPH031908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、各種電子機器に使用される電圧安
定化用のスイツチングレギユレータに関する。

［従来の技術］ 各種電子機器において使用される安定化電源と
して、最近スイツチングレギユレータが使用され
る。

このスイツチングレギユレータは、周知のよう
に電源トランスの１次側に設けられたスイツチン
グ素子をスイツチングパルスで駆動するにあた
り、このスイツチングパルスのパルス幅を出力電
圧に応じて制御することにより、出力電圧の安定
化を図ろうとするものである。

スイツチングレギユレータには、１次側の過電
流状態を検出したりする機能が付加され、スイツ
チングレギユレータに対し安全対策を施してい
る。

このような過電流保護機能を有するスイツチン
グレギユレータにおいては、過電流が検出された
ときにパルス制御を行なつたり、あるいはスイツ
チングパルスの供給を一時的に停止し、過電流状
態から脱出したとき、再びパルス幅制御して所定
の安定化出力電圧を得るようにしたいわゆる過電
流保護回路を有したスイツチングレギユレータが
知られている。

第３図はこのような過電流保護を行なうための
制御回路１０を有したスイツチングレギユレータ
１の要部の系統図である。

同図において、７はブリツジ整流回路で商用交
流源（図示しない）から商用交流電圧が入力され
る。このブリツジ整流回路７は、平滑回路８を介
して電源トランス２の１次側のコイル２ａの一端
に接続される。コイル２ａの他端は、スイツチン
グ素子（トランジスタ等で構成される。図は
MOS型FETトランジスタ）２１のドレーンに接
続される。スイツチング素子２１のゲートは積分
回路９（この図のものでは、抵抗器２３ａとコン
デンサ２３ｂとからなる）に接続され、さらに、
制御回路10内のパルス幅判別回路１１に接続され
る。制御回路１０は通常集積化されるものであつ
て、実用の集積回路としては、三菱M51977や松
下AN8090等の市販品を使用することができる。
パルス幅判別回路１１は、アンド回路１２、タイ
マ回路１３、電源のオン、オフ制御回路１４等に
順次接続されたのち、ICの内部電源回路１５に
接続される。また、スイツチング素子２１のソー
スは、電流電圧変換手段として機能する抵抗器２
２を介して接地され、ソース端子は、抵抗器２４
ａとノイズ吸収用コンデンサ２４ｂの接続点は、
制御回路１０内の過電流検出回路１６に接続さ
れ、さらに、アンド回路１２に接続される。ま
た、電源トランス２の２次側にはコイル２ｂが設
けられている。２次側のコイル２ｂには、ダイオ
ードの整流回路３とコンデンサの平滑回路４が接
続される。この整流回路３には、出力電圧検出回
路５を介在して負荷６が接続される。出力電圧検
出回路５は、電源トランス２の１次側と２次側を
光結合回路で絶縁接続した後、制御回路１０内の
パルス幅制御回路１７に接続される。パルス幅制
御回路１７には、パルス発振器１８が接続され、
連続したパルス信号が供給される。パルス発振器
１８及び過電流検出回路１６はICの内部電源回
路１５に接続され、ここから所定の直流電圧Vcc
の供給を受けている。

次に動作について説明する。図示しない商用交
流電源から入力された商用交流電圧は、ブリツジ
整流回路７、平滑回路８により、電源トランス２
の１次側のコイル２ａを介在してスイツチング素
子２１に直流電圧を供給する。スイツチング素子
２１には、制御回路Vout端子から第４図Ａに示
すように連続したパルス信号（以下スイツチング
パルスと称す）が供給され、断続（スイツチン
グ）制御が行なわれる。これにより、電源トラン
スの２次側のコイル２ｂには、前述の断続制御に
対応したパルス電圧が発生する。このパルス電圧
は、整流回路３と平滑回路４に供給されて再び直
流電圧に再生され、出力電圧検出回路５及び負荷
６に供給される。出力電圧検出回路５は負荷６に
供給される出力電圧の変動を示す出力を光結合回
路を通じて、電源トランス２の１次側に設けた制
御回路１０内のパルス幅制御回路１７に供給す
る。また、パルス幅制御回路１７には、パルス発
振器１８から連続したパルス信号が供給されてお
り、このパルス信号は出力電圧の変動に応じてパ
ルス幅が制御される。こうしてパルス幅制御され
たスイツチングパルスは、制御回路１０のVout
端子から出力されてスイツチング素子２１に供給
される。以上は、一般のスイツチングレギユレー
タの動作であるが、この制御回路中では、負荷に
安定化した電圧を供給しているときに負荷が短絡
することによる重負荷状態、または、それに近い
過負荷状態のときに負荷への給電を停止してスイ
ツチングレギユレータ装置の保護を行なう目的で
以下に述べるタイマ式保護回路を設けている。即
ち、スイツチング素子２１のソース・接地間に
は、電流電圧変換手段として機能する抵抗器２２
が接続されており、ソース端子（接続点ａ）には
抵抗器２２に流れる電流ｉに基づきコイル２ａに
流れる電流状態が電圧の変動分として現れる。そ
して、このソース電圧は、抵抗器２４ａとノイズ
吸収用のコンデンサ２４ｂを介して制御回路１０
の過電流検出回路１６に供給され、ここで、過電
流状態か否かが検出される。ところで、過電流状
態が、検出される場合について説明を加えると、
例えば容量性負荷の場合、電源投入時に過電流状
態になる。また、モータのような負荷は、正常動
作中に瞬時に過電流状態となることを繰り返すこ
とがある。また、スイツチング素子２１のゲート
には抵抗器２３ａとコンデンサ２３ｂとからなる
積分回路９が接続されており、ゲートに供給され
るスイツチングパルスを積分し、スイツチングパ
ルスのパルス幅に応じた直流レベルの積分出力を
パルス幅判別回路１１に供給する。第４図Ｂは、
第４図Ａに示すスイツチングパルスを積分回路９
で積分して得られる正負荷状態（破線で示す）と
過負荷状態（実線で示す）の積分出力を示す。さ
てパルス幅判別回路１１では、断続制御中におけ
るスイツチング素子２１の導通期間が許容範囲以
下であるか否かを積分出力の直流レベルから判別
する。しかしながら負荷の種類によつては、正常
動作中に一時的に軽負荷状態になることがあり、
この場合、スイツチングパルスのパルス幅が狭く
なるために積分出力の直流レベルが許容範囲以下
となる場合がある。負荷を接続せず電源を投入し
た場合（無負荷）も同様に積分出力の直流レベル
が許容範囲以下となる。そこで、この制御回路１
０では、過電流検出回路１６から過電流状態であ
ることを示す検出出力とパルス幅判別回路１１か
ら断続制御中におけるスイツチング素子２１の導
通期間の許容範囲以下であることを示す判別出力
の双方がアンド回路１２に供給されたときのみタ
イマ回路１３を駆動する。駆動されたタイマ回路
１３は、一定時間だけタイマ制御出力を電源のオ
ン、オフ制御回路１４に供給して内部電源回路１
５の動作を一定時間停止させる。これより、パル
ス発振器１８には、内部電源回路１５からの給電
が一定時間停止され、発振を停止する。したがつ
て、上述した重負荷状態（または、それに近い過
負荷状態）のときには、負荷への給電は一定時間
の間を限つて瞬時に停止される。以下、同様の動
作を繰り返す。したがつて、負荷の短絡等により
重負荷状態が継続するときには、負荷への給電は
停止したままとなり、過負荷状態が一時的なもの
であれば、過負荷状態が解消されれば再び負荷へ
の給電が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この種のスイツチングレギユレータ
においては、負荷の種類によつては、正常動作中
に一時的に若干負荷が過大になつても直ぐに負荷
が軽くなる場合、タイマ式保護回路がその都度動
作しないようにタイマ式保護回路の感度を下げた
い場合がある。しかしながら、このスイツチング
レギユレータでは、上述したように抵抗器とコン
デンサとから積分回路を構成しているため、充電
経路が放電経路を共用し、積分出力の直流レベル
が正常動作時のスイツチングパルスのパルス幅に
制限される。その結果、正負荷状態か過負荷状態
かの判断の基準となる積分出力の直流レベルが極
めて限定された範囲にあるため、正負荷状態にお
ける積分出力の直流レベルが大きく設定できず、
タイマ式保護回路の感度を自由に下げることがで
きないという問題があつた。

［問題点を解決するための手段］ そこでこの発明では、上述したタイマ式保護回
路を有するスイツチングレギユレータにおいて、
スイツチングパルスを積分する積分回路の充電経
路と放電経路を異ならせるように構成したことを
特徴とする。

［作用］ 積分回路の充電経路と放電経路を異ならせたの
で、正負荷状態における積分出力の直流レベルを
正常動作時のスイツチングパルスのパルス幅に制
限されず自由に設定できる。

［実施例］ 第１図、第２図は、本発明の好適な実施例を示
す回路図であり、各図とも第３図と略同様の構成
となつており、符号３０，４０で示す積分回路の
構成が異なるのみであるので、ここでは、第３図
で説明したものについては省略する。なお、各図
に付した符号は、同じものを示している。

第１図における積分回路３０では、スイツチン
グ素子２１のゲートに抵抗器３１及び抵抗器３３
が接続され、抵抗器３１はさらにダイオード３２
のアノードに接続される。そして、ダイオード３
２のカソードは抵抗器３３に接続され、その接続
点はコンデンサ３４に接続されるとともにパルス
幅判別回路１１に接続される。

次に積分回路３０の動作について説明する。コ
ンデンサ３４は、抵抗器３３を流れる電流と抵抗
器３１及びダイオード３２を流れる電流により充
電され、抵抗器３３を介してのま放電される。こ
の積分回路３０では、コンデンサ３４の充電経路
と放電経路が異なるため抵抗器３３、抵抗器３１
及びダイオード３２で設定される充電時定数を抵
抗器３３で設定される放電時定数によらず自由に
設定できる。そのため、スイツチング素子２１の
ゲートから供給されるスイツチングパルスを積分
するに当たり、正負荷状態における積分出力の直
流レベルをかなり自由に大きく設定できる。

また、第２図における積分回路４０では、スイ
ツチング素子２１のゲートに抵抗器４１及び抵抗
器４３が接続され、抵抗器４１はさらにダイオー
ド４２のアノードに接続される。また、抵抗器４
３はさらにダイオード４４のカソードに接続され
る。そして、ダイオード４２のカソードはダイオ
ード４４のアノードに接続され、その接続点はコ
ンデンサ４５接続されるとともにパルス幅判別回
路１１に接続される。

次に積分回路４０の動作について説明する。コ
ンデンサ４５は、抵抗器４１及びダイオード４２
を流れる電流によつてのみ充電され、ダイオード
４４及び抵抗器４３を介してのみ放電される。こ
の積分回路４０でも、コンデンサ４５の充電経路
と放電経路が異なるため抵抗器４１及びダイオー
ド４２で設定される充電時定数を抵抗器４３及び
ダイオード４４で設定される放電時定数を別々に
自由に設定できる。この場合も同様に、スイツチ
ング素子２１のゲートから供給されるスイツチン
グパルスを積分するに当たり、正負荷状態におけ
る積分出力の直流レベルをかなり自由に大きく設
定できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、タイマ
式保護回路を有するスイツチングレギユレータに
おいて、積分回路の充電経路と放電経路を異なら
せたので、又負荷状態における積分出力の直流レ
ベルを正常動作時のスイツチングパルスのパルス
幅に制限されずに自由に大きく設定でき、タイマ
式保護回路の感度を自由に下げることができる。
したがつて、負荷の種類によつて、正常動作中に
一時的に若干負荷が過大となつても直ぐに負荷が
下がる場合には、タイマ式保護回路がその都度動
作しないようにすることが可能となる等優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な第１実施例の回路図、
第２図は本発明の好適な第２実施例の回路図、第
３図は従来例の回路図、第４図は第３図の動作を
説明する波形図である。 ２……電源トランス、２ａ……１次側のコイ
ル、６……負荷、１１……パルス幅判別手段、１
２，１３，１４……保護回路、１６，２２……過
電流検出手段、２１……スイツチング素子、３
０，４０……積分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電圧を電源トランスの１次側のコイルに
   印加し、該１次側のコイルに接続されたスイツチ
   ング素子をスイツチングパルスで断続制御するこ
   とにより、前期電源トランスの２次側から負荷へ
   供給する直流電圧を得る構成を採り、 前期スイツチング素子に流れる電流を電圧に変
   換し、これに基づいて１次側の過電流を検出する
   ようにした過電流検出手段が設けられると共に、
   前期スイツチングパルスを積分して得られる直流
   レベルに基づいて断続制御中における前期スイツ
   チング素子の導通期間が許容範囲以下か否かを判
   別するパルス幅判別手段が設けられ、前記過電流
   検出手段が１次側の過電流を検出したときに前期
   パルス幅判別手段が断続制御中における前期スイ
   ツチング素子の導通期間が許容範囲以下と判別し
   たときには前期スイツチング素子の断続制御を一
   定時間停止する保護回路を有するスイツチングレ
   ギユレータであつて、 前期スイツチングパルスを積分する積分回路の
   充電経路と放電経路を異ならせたことを特徴とす
   るスイツチングレギユレータ。