JPH04150763A - Dc―dcコンバータの過電流制限回路 - Google Patents

Dc―dcコンバータの過電流制限回路

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JPH04150763A
JPH04150763A JP27282190A JP27282190A JPH04150763A JP H04150763 A JPH04150763 A JP H04150763A JP 27282190 A JP27282190 A JP 27282190A JP 27282190 A JP27282190 A JP 27282190A JP H04150763 A JPH04150763 A JP H04150763A
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JP
Japan
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voltage
switching element
output voltage
converter
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JP27282190A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Matsuo
博文 松尾
Fujio Kurokawa
不二雄 黒川
Takashi Koga
古賀 高志
Hideki Hayashi
林 秀喜
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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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〕 電子機器等の電源装置として用いられるDC−DCコン
バータに係り、特に負荷短絡などの事故電流を所定の値
以下に制限する機能を有するDC−DCコンバータの過
電流制限回路に関するものである。
〔従来の技術〕
DC−DCコンバータにおける降圧形の例は第7図の如
くである。
第7図はDC−DCコンバータの基本回路構成例を示す
ものであり、1は入力となる直流電源、2は具体的には
各種のトランジスタやサイリスタが使用されるスイッチ
ング素子、3は抵抗器や変流器が使用されるスイッチン
グ素子2の電流検出器、4はダイオード%5.6は出力
電圧を平滑するリアクトル、コンデンサ、7は負荷装置
である。
第7図においてスイッチング素子2が閉路すると、直流
電源lよりリアクトル5とコンデンサ6゜コンデンサ6
に蓄えられた電力がダイオード4を通して負荷装置7へ
供給される。
ここで、スイッチング素子2の開閉周期をT、。
閉路時間をTo)J I直流電源1の電圧をE、とする
と、出力電圧BOは衆知の如く式(1)で表わされる。
Bo = (Tow/Ts ) Ex  ”−”””・
・・=(1)したがって、その開閉周期Tsまたは閉路
時間TONを調整することにより、出力電圧E、の制御
が可能である。このための制御回路を第8図に示す0第
8図は従来の制御回路例を示すもので・31は電流検出
器3の出力電圧C8を増幅するゲインACCをもつ増幅
器、32は出力電圧Eoの瞬時値e。
を増幅するゲインAcvをもつ増幅器、33は増幅器3
1 、32の出力を加算する加算器、詞は比較器、35
はフリ、プフロ、プである。
第8図において、加算器33は出力の信号vsVs =
 Ace−es +Acv ・eo ”” −” ・・
・・”(2)を与える。
比較器34は出力の信号vzと基準値−を比較し、(V
IB>Em)のときに出力の信号島を高レベルとするO フリ、プフロ、グ35は入力の信号S言が高レベルにな
ると、出力の信号Gを低レベルに、入力の信号S1が高
レベルになると出力の信号Gを高レベルにする。その信
号8.には一定周波数のクロック信号が使用され、信号
Gが高レベルになると図示せぬドライブ回路を通してス
イッチング素子2が閉路される。
第9図は第8図回路の各部波形を示すもので、ビ)は加
算器33出力の信号vsを、<CI、(ハ)、に)はそ
れぞれ信号81.8. 、 Gを示す・ いま、時刻Tlにおいてクロック信号Slが高レベルと
なり、これに信号Gが高レベルとなりスイ。
チング素子2が閉路されて直ちに素子電流がステ、プ状
に上昇するが、電流検出器3や増幅器31がデッドタイ
ムTDIの遅れ時定数を有するためt加算器33出力の
信号vsは時刻Ttとなってから上昇を始めて時刻T3
まで遅れ時定数番こより制限された傾斜で上昇する。こ
こで簡単化して信号vsの波形は直線で近似してあり、
゛また瞬時値eoは一定値を保っているものとしである
。時刻Ts以後は実際の素子電流の上昇に従って信号v
sも上昇する・時刻T4に詔いて(Vs=1m)となる
が、比較器34にも動作遅れのデッドタイムTD2があ
るため、出力の信号島が高レベルとなりフリ、グフロ雫
プ35出力の信号Gが低レベルでスイッチング素子2が
開路されるのは時刻T$となってからであるO時刻T@
において再び信号S1が高レベルとなると以下同様の動
作を繰り返し、出力電圧goは(Ts=TsTs)と(
TOM=T!l  Tt )に従った式(1)の値とな
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
DC−DCコンバータが負荷短絡や過負荷状態となり過
大電流が流れた場合には、諸機器の損傷を防止するため
出力電圧式を低下させて出力・電流恥を制限することが
一般に行われている。
ところが、前述の従来装置に右いては過電流状態となり
素子電流が増加してもデッドタイムや遅れ時定数が存在
するため、素子の閉路時間ToNをある値以下にするこ
とはできず、従って式(1)から明らかなように出力電
圧Boの最低限界があり十分に過電流を抑制することが
できない。
第9図によりこの様子を見ると、時刻TIにおいてスイ
ッチング素子2が閉路した直後に過電流状態となったと
しても、信号V、によりこのことが検出できるのはデ9
ドタイムTDIと遅れ時定数による立ち上り時間T、の
ために時刻Tsになってからであり−さらにスイッチン
グ素子が閉路されるのは比較器具のデ、ドタイムTD禦
の動作遅れのあとであるOよってt閉路時間’I’ox
は(TD1+Ti+Tpx )より短くすることができ
ない。
第10図は従来回路の過電流特性を出力電流と出力電圧
との関係により示したものである。
第10図に示される夷測例〈おいては、出力電圧Eoが
1(V)付近に低下するまでは出力電流ムが約l(6)
に制限されているが、この時点で閉路時間To)1が最
小値に達してこれ以下にすることができず、出力電圧B
oが1(v)以下になると出力電流Ioは急速に増大し
ている。
本発明は上述したような点に鑑み・低電圧の領域におい
ても十分に出力電流を限流することができるDC−DC
コンバータの過電流制限回路を提供せんとするものであ
る。
〔課題を解決するための手段と作用〕
しかして、本発明の第1の特徴とするところは、従来常
に一定であったクロック信号S1の周波数F。
を出力電圧ちの低下に併なり低下させ、閉路時間Tol
lがある値以下とならない場合にても、(Tm =(1
/Fl))の増加により式(1)の恥を低下させて十分
な限流動作を行わせんとするものである。
さらに1本発明の第2の特徴とするところは、従来回路
例の第8図により作成された開閉信号のGとは別個く、
出力電圧Beの低電圧領域化では信号GのもつTo)i
よりも狭いToNパルス幅をもつ開閉信号を作成し、両
信号のうち狭いToNをもつものを最終的な開閉信号と
して採用し、式(1)のEoを低下させんとするもので
ある。
以下、本発明をさらに図面に基づいて詳細説明する。
〔実 施 例〕
第1図は本発明が適用された一実施例を示すもので、3
11は増幅器、312は差動増幅器、313はツェナー
ダイオード%30は電圧制御発振器(VaO)である。
すなわち、第1図において差動増幅器312は出力電圧
−をゲインA、にて増幅する増幅器311の出力と定電
圧B、とを減算し、差動増幅器312は出力V、を一定
電圧VZに制限するためのツェナーダイオード313を
出力端子に接続している。
さらに、差動増幅@312の出力側に出力vrを入力と
して入力信号に比例した周波数をもつクロック信号81
′を出力するVOO314が配されてなる。
第2図は第1rlA回路の出力電圧Boと差動増幅器の
出力V、の関係を示している。すなわち、出力電圧go
が2(至)以上ではツェナーダイオード313の動きに
より(Vy=Vz)の一定値となり、2(v)以下では
ゲインA、に従りた傾斜で減少し、(Eo=0(V))
で(VF=EF)となる、VOO314出力のクロック
信号S!′の周波数は出力Vνに比例するゆえ・出力電
圧B、が2C%り以下ではクロック信号81′の周波数
F、も第2図と同様の特性に従って低下する。このクロ
ック信号81′が第8図に示されるフリ、プフロ、プ3
5人力の8として使用することによりて式(1)のT。
を増大させ、出力電圧の低下を可能にしている◎これを
第3図に示す。
第3図は第1図回路で作成されたクロック信号81′を
使用した場合の限流特性を示したものである@すなわち
、従来回路による第10図に示したものと異なり、(B
o=O)の場合まで、出力電流Ioは約1(A)に限流
されていることは明らかである・第4図は本発明が適用
された別の実施例を示すもので、3!5は増幅器、31
6は差動増幅器、317はTOo、318はアンドゲー
トである。
第4図においては、増幅器315と差動増幅器316の
部分はゲインAT 、一定電圧E!の差以外は第1図と
同様な動作を行う。
VOO317は異体的には第5図に示した特性を有する
。すなわち、VOO317は図示の特性のTOMをもつ
スイッチング素子2の開閉を行う信号缶を発生する。
アンドゲート318は信号働と第8図により作成された
信号Gとの論理積をとることにより、結果的に狭いTo
Hの/寸ルス幅を有する方の信号を最終的な開閉出力と
して信号G′を与えるよう動作する。
ここで、信号G、G丁の立ち上がり時刻は論理積が正常
に行われるよう同期しているものとする。
これより、従来回路では出力電圧式が1(v)以下の領
域においては前述した通りToHの最小値が存在するこ
とにより、第5に破線で示した特性となって十分な限流
が行えないものであったが、出力電圧ちの1(v)以下
の領域ではより狭いToNをもつ留号G!を採用し得る
ものである。よって、第6図化示す如き限流特性を奏し
得る。
第6図は第4図回路を使用したときの限流特性を示した
ものであり、これは第1図回路を使用したときの限流特
性を示した第3図と同様に、十分な限流動作が行われて
いることは明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、降圧形DC−DC
コンバータにおいて制御に使用する電流検出器、増幅器
、比較器などにデッドタイムや遅れ時定数のある場合に
おいても、十分な限流動作を発揮する格別な装置を提供
できることは勿論、従来不可能であった低電圧領域にお
いても出力電流の値を一定の値以下に抑制可能になり、
諸機器の保護動作が確実となる産業上の利用価値が大な
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用された一実施例を示す要部構成図
、第2図は出力電圧と差動増幅出力との関係を示す特性
図、第3図は第1図回路の限流特性を示す図、第4図は
本発明が適用された別の実施例を示す構成図、第5図は
第4図のvCOの特性を示す図、第6図は第4図回路の
限流特性を示す図である。また、第7図はDC−DCコ
ンバータの基本回路構成例を示す図、第8図および第9
図は従来の制御回路例を示す構成図およびその各部波形
図、第1O図は従来回路の過電流特性を出力電流と出力
電圧との関係により示した図である。 31 、32 、311 、315・・・・・・増幅器
、312 、316−・・・・・差動増幅器、314 
、317−・・・・電圧制御発振器(VOO)、co・
・・・・・出力電圧Eoの瞬時値、工0・・・・−・出
力電流。 特許出顯人 東洋電機製造株式会社 代表者 上 村   哲 系1図 第3図 一→xorA) 箒2図 第6紀 □ 1g(A) 第7図 1P:J8肥

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電圧をスイッチング素子の開閉動作により異な
    る電圧の直流出力電圧に変換するDC−DCコンバータ
    、該DC−DCコンバータのスイッチング素子もしくは
    負荷電流の値が所定の値に達したことを検出してスイッ
    チング素子を閉路させ、かつ一定周波数のクロック信号
    にてスイッチング素子を開路させるものにおいて、過電
    流時にクロック信号の周波数を出力電圧の値に応じて低
    下させる手段を設けたことを特徴とするDC−DCコン
    バータの過電流制限回路。 2 直流電圧をスイッチング素子の開閉動作により異な
    る電圧の直流出力電圧に変換するDC−DCコンバータ
    、該DC−DCコンバータのスイッチング素子もしくは
    負荷電流の値が所定の値に達したことを検出してスイッ
    チング素子を閉路させ、かつ一定周波数のクロック信号
    にてスイッチング素子を開路させるものにおいて、過電
    流時にスイッチング素子の閉路時間を出力電圧の値に応
    じて低下させる手段を設けたことを特徴とするDC−D
    Cコンバータの過電流制限回路。
JP27282190A 1990-10-11 1990-10-11 Dc―dcコンバータの過電流制限回路 Pending JPH04150763A (ja)

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