JPH0340719A - 電源回路の保護装置 - Google Patents

電源回路の保護装置

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JPH0340719A
JPH0340719A JP1174749A JP17474989A JPH0340719A JP H0340719 A JPH0340719 A JP H0340719A JP 1174749 A JP1174749 A JP 1174749A JP 17474989 A JP17474989 A JP 17474989A JP H0340719 A JPH0340719 A JP H0340719A
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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 本発明は電気機器の電源回路に係り、特に出力異常時に
出力回路素子および出力負荷にかかるエネルギーを仰え
る機能を有した電源回路の保護装置に関するものである
従来の技術 電源回路の保護装置として、一般に第8図に示すような
回路が使用されている、第10図において8は静止型変
換器としてDC−DCコンバータを使用したもので、出
力端子に接続されている。
上記DC−DCコンバータ8の入出力特性は、その入力
が上昇すると出力も上昇し、かつ2人力の低い方で出力
が決定される特性である。9はDC−DCコンバータ8
の出力側に接続され、出力検出信号10と出力異常検出
信号11を発生する出力検出回路である。1は第1の入
力に基準電源2゜第2の入力に上記出力検出信号10が
接続され、上記第1と第2の入力の差を増幅し、電源回
路の出力制御を行う出力制御用誤差増幅器で、その出力
から入力側に局部負帰還する位相補償回路3が接続され
ている。そして上記出力制御用誤差増幅器1の出力は、
上記DC−DCC−式−タ8の入力に接続されている。
4aば、第1の入力が接地レベル、第2の入力に上記出
力異常検出信号11が接続され、その出力により、電源
回路の出力保護を行う保護用誤差増幅器で、その出力か
ら入力側に局部負帰還する位相補償回路6が接続されて
いる。そして上記保護用誤差増幅器41Lの出力は上記
DC−DCC−式−タ8の入力に接続されている。
上記回路構成において以下回路動作について説明する。
出力制御用誤差増幅器1とlo−DCコンバータ8と出
力検出回路9の抵抗91,92は負帰還ループを構成し
て訃り、電源出力電圧を安定化させている。保護用誤差
増幅器4aも、上記DC−DCC−式−タ8と上記出力
検出回路9の抵抗94で負帰還ループを構成しているが
、上記検出回路9の抵抗94に発生する出力異常検出信
号11は(1)式のようになり、基準電源2と上記抵抗
94で減算回路を構成し、上記保護用誤差増幅器。IL
の比較レベルを接地レベルで行い抵抗94の電圧降下が
基準電圧と等しくなることにより、電源出力電流を安定
化させている。
出力異常検出信号11=基準電圧2− 抵抗94×出力電流 ・・・・・・・・・・・・・・(
1)式第11図に従来の電源回路の保護装置の電源出力
短絡時の出力電流波形を示す。
発明が解決しようとする課題 ところがこのような従来の構成では、保護用誤差増幅器
4aの過渡応答が位相補償回路6によ)その時定数分だ
け遅れてしまい、その遅れ時間の間は上記DC−DCC
−式−タ8の出力回路素子に過大なストレスが加わって
し1うことになり、また、電源出力短絡時における出力
電流の実効値が第11図に示すように大きいため、出力
回路素子の損焼を1ねく恐れがある。そのため、出力回
路素子に大きな定格の高価なものを使用する必要がある
。また出力保護動作を行わせる手段として誤差増幅器を
使用するため、保護用誤差増幅器4aにも位相補償回路
6が必要で、回路が複雑となり、部品点数が多く、コス
トの低減が困難である。
課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明の電源回路の保護装置
は、誤差増幅器により制御される静止型変換器と、この
静止型変換器の出力側に出力検出回路を設け、この出力
検出回路の出力検出信号と基準電圧との差を上記誤差増
幅器により増幅するどともに、出力異常検出回路の信号
によって動作する第1のスイッチ素子を上記誤差増幅器
の出力側に上記第1のスイッチ素子がオンしたとき、出
力が停止するように接続し、上記誤差増幅器に誤差増幅
器の出力を入力側に帰還させる位相補償回路を設け、直
流固定電位と上記位相補償回路と上記第1のスイッチ素
子に直列に第2のスイッチ素子を接続したものである。
また本発明の他の構成の電源回路の保護装置は。
第2のスイッチ素子として整流器を使ったものである。
作用 上記構成とすることにより、出力異常時の過渡期にかけ
る出力回路素子および出力負荷にかかるストレスを抑制
する機能を簡単かつ安価に得ることができる。
実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第1図は本発明の第1の構成の一実施例にふ・け
るプラス定電圧電源回路の保護装置を示すものである。
な訃第10図と同等のものは同符号を付し、その構成の
説明を省略する。第8図と異なる点は、保護用誤差増幅
器41Lが保護用コンパレータ4bになった点と、上記
保護用コンパレータ4bが単なる電圧コンパレータのた
め、位相補償回路6が不要となった点と、上記保護用コ
ンパレータ4bの出力により連動でオン、オフ制御され
る第1のスイッチ素子12と第2のスイッチ素子13が
接続された点である。上記第1のスイッチ素子12は出
力制御用誤差増幅器1の出力に、この出力を短絡するよ
うに接続されている。上記第2のスイッチ素子13は基
準電源2と位相補償回路3と第1のスイッチ素子12に
直列に接続されている。
上記位相補償回路3は、コンデンサ31と抵抗32で構
成され、抵抗32の抵抗値は、出力検出回路9の抵抗9
1.92の台底インピーダンスより充分小さいものであ
る。
また、上記出力制御用誤差増幅器1は電流出力型(トラ
ンスコンダクタンスアンプ)を使用しているので特性上
出力インピーダンスが非常に高く、その出力短絡時に大
電流が流れないものである。
上記回路構成において以下回路動作について説明する。
ここに電源出力が短絡で出力検出回路9の抵抗94に発
生した出力異常検出信号11が接地レベルに達すると、
上記保護用コンパレータ4bは第1のスイッチ素子12
と第2のスイッチ素子13を連動でオンにするため、出
力制御用誤差増幅器1の出力を強制的にローにし、DC
−IICコンバータ8の入力も同じくローとなるため電
源出力は瞬時に停止する。本発明の場合、4bは単なる
電圧コンパレータであるので、その過渡応答は誤差増幅
器に比べて非常に早く、遅れ時間がほとんどないため、
上記DC−DCコンバータ8の出力回路に過大なストレ
スをほとんど加えずに電源出力を瞬時に停止させること
ができる。上記停止する過渡期に訃いては、位相補償回
路3のコンデンサ31は、一方が第2のスイッチ素子1
3を通じて基準電源2に接続され、他方が抵抗32と第
1のスイッチ素子12を通じて接地レベルに接続される
ため上記基準電源2の電位筐で第1図に示す極性でコン
デンサ31と抵抗32の時定数で急速に充電される。そ
して電源出力が停止すると出力異常検出信号11が0と
なり保護用コンパレータ4bは第1.第2のスイッチ素
子12.13を連動でオフにするため出力は上昇する方
向に向かう。上記上昇する方向にふ・いて上記位相補償
回路3のコンデンサ31は、上記出力検出回路9の抵抗
91.92の台底インピーダンスとによる時定数でゆっ
くう放電する。そして再び出力電流が設定したレベルに
達すると同様の動作を繰り返す。
従って上記出力制御用誤差増幅器1の出力波形は第2図
に示すような波形となる。すなわち急速停止ソフトスタ
ートを繰り返す動作となる。
第3図は本発明の第1の構成のマイナス定電流電源回路
の保護装置を示すものである。なお第1図と同等のもの
は同符号を付し、その構成の説明を省略する。電源出力
が定電流の場合には特に短絡保護を施こさなくても良い
が、出力回路素子にかかるストレスを極少にしたいとか
、あるいは電子写真装置用の高圧電源等で負荷の短絡ま
たはアーク等で感光ドラムに傷をつけるのを最小にした
いとか、感電お・よび火災防止の面で、短絡・アーク時
の電流の実効値を下げたい場合に非常に有効である。第
3図において電源出力電流は出力検出回路9の91.9
2の直列合成抵抗により出力検出信号10として検出さ
れる。出力制御用誤差増幅器1の第2の入力へ出力検出
信号1oを接続することにより基準電源2との差を増幅
し、その出力をDC−DCコンバータ8の入力に接続し
、負帰還ループを構成し、出力電流を安定化させている
。tた、保護用コンパレータ4bの第2の入力へ出力異
常検出信号11を接続し、第1の入力へ基準電源2を接
続している。上記回路構成で定電流制御させ、負荷を小
さくしていくと、短絡付近ではDC−DCコンバータ8
は間欠発振状態となり、出力電流リップルが著しく増大
し上記抵抗92に発生する電圧のピーク値が大きくなる
。また出力アーク放電時にふ・いてもスパイク状に電流
が大きく流れるため上記抵抗92に発生する電圧のピー
ク値が大きくなる。すると保護用コンパレータ4bが動
作し、第1図と同様の保護動作が行われる。上記DC−
DCコンバータ8は第2図に示すPレベルを超えるとD
C−DCコンバータ8の出力が上昇し、Pレベルより下
がるとD C−DCコンバータ8の出力が停止するため
、電源出力短絡時に電源出力に流れる電流波形は第4図
に示すように休止期間を含む波形となり、その実効値は
、従来例の第10図、第11図の電流波形に比べて著し
く低くなっている。また電源出力アーキング時に電源出
力に流れる電流波形は、アーク放電が起こると、出力電
圧が一旦OVになりアークを停止させてから再びソフト
スタートにより出力電圧が上昇するので連続しなくなり
、第6図に示すようにスパイク状になり、さらにその実
効値は低くなる。
第6図は本発明の第1の構成の交流電源回路の保護装置
を示すものである。なお第1図と同等のものは同符合を
付し、その構成の説明を省略する。
第6図において8は静止型変換器で内部に入力巻線81
と出力巻線82と検出巻線83で構成されたトランスを
備えたDO−ムCインバータである。
出力検出回路9は上記検出巻線83に発生した交流電圧
をプラスの直流電圧に両波整流するダイオード90と分
圧する抵抗91.92と平滑するコンデンサ93、抵抗
94で構成された出力検出信号10と、上記出力巻線8
2の巻き始め側から出力電流を検出する抵抗96とその
検出電圧をプラスの直流電圧に整流するダイオード97
と平滑するコンデンサ98、抵抗99で構成された出力
異常信号11で構成されている。上記構成とすることで
第1図の実施例と同等の保護動作を行わせることができ
る。
第7図は本発明の第2の構成の実施例に釦けるプラス定
電圧電源回路の保護装置を示すものである。なお第1図
と同等のものは同符合を付し、その構成の説明を省略す
る。第1図と異なる点は基準電源2と位相補償3と第1
のスイッチ素子12に直列に接続されていた第2のスイ
ッチ素子13の化9にダイオード14を接続した点であ
る。
電源出力短絡時には位相補償回路3のコンデンサ31へ
基準電源2の電位からダイオード14の順方向電圧を引
いた電圧1で急速にコンデンサ31と抵抗32の時定数
で充電する。その後、第1のスイッチ素子12がオフに
なると、上記位相補償回路3のコンデンサ31と出力検
出回路9の抵抗91.92との合成インピーダンスによ
る時定数でゆっくり放電する。従って上記出力制御用誤
差増幅器1の出力波形は第8図に示すようにダイオード
14の順方向電圧分だけ高い波形となる。なお、ダイオ
ード14のアノードを基準電源2の代りに直流固定電位
15へ接続し、直流固定電位15の電圧を基準電源2の
電圧よりダイオード14の順方向電圧分だけ高く設定し
ておけば、上記位相補償回路3へ急速に充電する時にダ
イオード14の順方向電圧分をキャンセルできるため、
出力制御用誤差増幅器1の出力波形は第2図に示すもの
が得られる。
第9図は本発明の第1の構成の一実施例におけるプラス
定電圧電源回路の保護装置を示すものである。なお第1
図と同等のものは同符合を付し、その構成の説明を省略
する。第1図と異なる点はDC−DCコンバータ8の入
力レベルが上昇スると電源出力が低下するモードになっ
ている点で第1のスイッチ素子12は直流固定電位16
へ接続され、第2のスイッチ素子13は接地レベルへ接
続されている。渣た、上記第2のスイッチ素子13と基
準電源2の間には抵抗16が接続されており、その抵抗
値は位相補償回路3の抵抗32の抵抗値より充分大きい
ものである。
上記回路構成において以下回路動作について説明する。
ここに電源出力が短絡で出力異常検出信号11により保
護用コンパレータ4bが第1.第2のスイッチ素子12
.13を連動でオンにすると、静止型変換器8の入力に
直流固定電位16が接続されるため電源出力は瞬時に停
止する。同時に位相補償回路3のコンデンサ31は第2
のスイッチ素子13を通じて接地レベルへ接続され、上
記直流固定電位16から第9図に示す極性で急速充電さ
れる。その後第1.第2のスイッチ素子12、i3が連
動でオフになると上記位相補隈回路3のコンデンサ31
と抵抗16の時定数でゆっくり放電する。以後同様の動
作を繰り返し、電源出力の保護を行う。
本発明の一連の実施例において、出力制御用誤差増幅器
は全て電流出力型で述べてきたが、電圧出力型にお・い
ても上記出力制御用誤差増幅器1の出力に直列に電流制
限用素子(抵抗)を接続し、出力インピーダンスを上げ
ることにより同様の電源回路の保護装置が構成できるこ
とはいう1でもない。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、次のような利点
がある。
(1)出力回路素子として定格の小さい小型で安価なも
のが使用できる。
(2)短絡、アーク時の電流の実効値を小さくすること
ができるので高圧電源において感電、アークによる火災
、安全規格の面で非常に有利であり、特に電子写真機の
場合、コロナ放電器と感光ドラムの間の短絡、アークに
よるドラム破壊防止に著しい効果がある。
(3)IC化する場合、ソフトスタート機能を出力制御
用誤差増幅器の位相補償回路の時定数と共用することが
できるためビン数を減らすことができ、かつ外付部品を
削減することができるため小型で安価となる。
(4〉  高圧電源に釦いて一旦アーク放電が起こると
、アーク放電時の電圧が低いため、定電流電源の場合で
もアークが連続アークになるが、本発明の場合にはアー
ク放電が一発でも起これば、出力電圧は一旦OVになり
、アークを停−止させてから再びソフトスタートにより
電圧が上昇するのでアークは連続しなくなり、アークの
エネルギーを大幅に小さくできるので、電子写真装置内
における紙の発火による火災防止に著しい効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の構成の電源回路の保護装置の一
実施例を示す回路図、第2図は第1図に示す回路図の動
作を説明する波形図、第3図、第6図、第9図は第1図
に示す一実施例の応用例を示す回路図、第4図、第6図
は第3図に示す実施例の動作を説明する波形図、第7図
は本発明の第2の構成の電源回路の保護装置の一実施例
を示す回路図、第8図は第7図に示す回路図の動作を説
明する波形図、第10図は従来の電源回路の保護装置の
一例を示す回路図、第11図は第10図に示す回路図の
動作を説明する波形図である。 1・・・・・・出力制御用誤差増幅器、2・・・・・・
基準電源、3・・・・・・位相補償回路、4’a・・・
・・・保護用誤差増幅器、4b・・・・・・保護用コン
パレータ、6・・・・・・位相補償回路、8・・・・・
・静止型変換器、9・・・・・・出力検出回路、10・
・・・・・出力検出信号、11・・・・・・出力異常検
出信号、12 ・・・・スイノチ素子、14・・・・・
・ダイオード、13・・・・・・スイソチ素子、16・
・・・・・直流固定電位、16・・・・・抵抗。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誤差増幅器により制御される静止型変換器と、こ
    の静止型変換器の出力側に出力検出回路を設け、この出
    力検出回路の出力検出信号と基準電圧との差を上記誤差
    増幅器により増幅するとともに、出力異常検出回路の信
    号によって動作する第1のスイッチ素子を上記誤差増幅
    器の出力側に上記第1のスイッチ素子がオンしたとき、
    出力が停止するように接続し、上記誤差増幅器に誤差増
    幅器の出力を入力側に帰還させる位相補償回路を設け、
    直流固定電位と上記位相補償回路と上記第1のスイッチ
    素子に直列に第2のスイッチ素子を接続してなる電源回
    路の保護装置。
  2. (2)第2のスイッチ素子として整流器を用いた請求項
    (1)記載の電源回路の保護装置。
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