JPH0487516A - 過電流保護方法およびリンギングチョークコンバータ式スイッチング電源 - Google Patents

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］ 本発明はリンギングチョークコンバータ式スイッチング
電源に関し、特に、その過電流保護の技術に関するもの
である。

［従来の技術］ たとえば、従来の、多出力リンギングチョークコンバー
タ式スイッチング電源の過電流保護の技術としては、特
開昭６２−１８１６２８号公報に記載の過電流保護回路
が知られている。

この回路は、複数の２次側回路のうち、定電圧回路によ
り安定化された２次側回路以外の回路における出力電圧
を監視する監視手段と、スイッチングトランジスタの動
作を停止させる停止手段とを設けたものとなっており、
定電圧回路により安定化された２次側回路の過電流を前
記監視手段で検出し、所定の電圧値を越えた時に、前記
停止手段により、スイッチングトランジスタの動作を停
止させ電源の過電流を保護するものである。

［発明が解決しようとする課Ｗｉ］ ところで、前記従来の多出力リンギングチョークコンバ
ータ式スイッチング電源において、定電圧化されていな
い２次側回路の負荷は必ずしも固定的ではなく、使用状
況等に応じて変動することがある。特に、この２次側回
路から電力の供給を受ける機器を取替える場合等に、こ
の変動は顕著である。

しかし、前記従来技術に係る過電流保護回路は、定電圧
回路で安定化された２次側回路の過電流により、他の２
次側回路において出力電圧が上昇するのを検知しようと
するものであるため、この出力電圧の上昇を検知しよう
とする２次側回路の消費電力が大きい時には、定電圧回
路で安定化された２次側回路に過電流が流れているにも
かかわらず、出力電圧の上昇を検知しようとする２次側
回路の出力電圧が上昇せず、結果的に過電流保護回路が
動作しないという問題が生じる。

そこで、本発明は、２次側回路の消費電力によらずに適
切に過電流保護を行うことのできるリンギングチョーク
コンバータ式スイッスイッチング電源を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的達成のために１本発明は、備えられたスイッチ
ングトランジスタやスイッチングＭＯ５ＦＥＴ等のスイ
ッチングデバイスの鄭動信号の連続オン時間に応じて、
該スイッチングトランジスタを制御することを特徴とす
る、リンギングチョークコンバータ式スイッスイッチン
グ電源の過電流保護方法を提供する。

また、本発明は、前記目的達成のために、二次側回路を
定電圧化する定電圧回路を備えたリンギングチョークコ
ンバータ式スイッチング電源であって、 スイッチングトランジスタ駆動信号のスイッチングパル
ス幅を監視し、郵動信号の連続オン時間が所定の値を超
えた場合に前記スイッチングトランジスタの動作の抑止
を指示する監視部と、監視部の指示に応じて、前記スイ
ッチングトランジスタの動作を抑止する抑止手段とを備
えたことを特徴とするリンギングチョークコンバータ式
スイッチング電源を提供する。

なお、このリンギングチョークコンバータ式スイッチン
グ電源においては、 前記監視部は、スイッチングトランジスタ駆動信号を積
分する積分回路と、積分値が所定の値を超えた場合に、
前記抑止手段にスイッチングトランジスタの動作の抑止
を指示する、しきい値回路より構成するようにしても良
い。

または、前記監視部を、スイッチングトランジスタ駆動
信号の連続オン時間を計数するカウンタと、計数値が、
所定の値を超えた場合に前記抑止手段にスイッチングト
ランジスタの動作の抑止を指示する検出回路より構成す
るようにしても良い。

また、前記抑止手段は、スイッチングトランジスタ能動
信号を強制的にオフ信号とすることによりスイッチング
トランジスタの動作を停止する手段としても良い。

または、前記抑止手段を、定電圧回路と共用される。ス
イッチングトランジスタのベース電流を下げることによ
りスイッチングトランジスタの動作を抑制する手段とし
ても良い。

また、前記スイッチングトランジスタに代えて、スイッ
チングＭＯ５ＦＥＴを用いるようにしても良い。

［作　用］ 本発明に係るリンギングチョークコンバータ式スイッチ
ング電源の過電流保護方法によれば、備えられたスイッ
チングデバイスの駆動信号の連続オン時間、すなわち、
２次側回路に与えられるエネルギーに応じて、該スイッ
チングデバイスを制御するため、２次側回路の消費電力
によらずに適切に過電流保護を行うことができる。

また１本発明に係るリンギングチョークコンバータ式ス
イッチング電源によれば、 監視部は、２次側回路にエネルギーを与える、スイッチ
ングトランジスタ駆動信号の連続オン時間が所定の値を
超えた場合に、過電流と判断し。

前記スイッチングトランジスタの動作の抑止を指し、こ
れを受は抑止手段は、スイッチングトランジスタの動作
を抑止する。したがい、２次側回路の消費電力によらず
に適切に過電流保護を行うことができる。

また、このとき、前記監視部を、スイッチングトランジ
スタ駆動信号を積分する積分回路と、積分値が所定の値
を超えた場合に前記抑止手段にスイッチングトランジス
タの動作の抑止を指示する、しきい値回路より構成すれ
ば、簡易な回路により監視部を実現できる。

また、前記監視部を、スイッチングトランジスタ駆動信
号の連続オン時間を計数するカウンタと。

計数値が、所定の値を超えた場合に前記抑止手段にスイ
ッチングトランジスタの動作の抑止を指示する検出回路
より構成すれば、より精度の高い制御を行うことができ
る。

また、前記抑止手段を、スイッチングトランジスタ駆動
信号を強制的にオフ信号とすることによりスイッチング
トランジスタの動作を停止する手段とすれば、確実な過
電流保護を行うことができ。

たとえば、情報処理装置等の繊細な装置を過電流から保
護できる。

また、前記抑止手段を、定電圧回路と共用される、スイ
ッチングトランジスタのベース電流を下げることにより
スイッチングトランジスタの動作を抑制する手段とすれ
ば、回路の省略化が図れ、また、融通性のある過電流保
護動作を行うことができる。

なお、前記スイッチングトランジスタに代えて。

スイッチングＭＯＳＦＥＴを用いても同様である。

［実施例］ 以下、本発明に係る過電流保護回路の第１の実施例を説
明する。

第１図に、本第１実施例に係る多出力リンギングチョー
クコンバータ式スイッチング電源回路を示す。

図中、１は一次側巻線、２はスイッチングトランジスタ
、５はスイッチングトランス、６は定電圧回路３，４に
より出力電圧を安定化した＋５ｖを出力する２次側回路
、７は安定化されていない＋１２Ｖを出力する２次側回
路であり、本多呂力リンギングチョークコンバータ式ス
イッチング電源回路の主要部である。なお、各巻線の巻
き方向は１図中に・印で示す。

３．４は定電圧回路であり、連動して二次側回路６の電
圧を一定に保ようにスイッチングトランジスタ２を制御
する。

監視部８は、スイッチングトランジスタ２のスイッチン
グ動作によりスイッチングトランス５の巻線ｌに発生す
るパルス電圧を積分する積分回路１３．１４．１５．積
分回路１３．１４．１５の出力電圧のピーク値が所定の
値を越えると動作するツェナーダイオード１６により構
成されている。

停止手段９．１８は、停止部９と、停止部９のサイリス
タ１７がオンすると、スイッチングトランジスタ２のベ
ースを短絡させるトランジスタ１８により構成されてい
る。

サイリスタ１７はツェナーダイオード１６が動作すると
オンする。

ダイオード１１．１２は、カップリングコンデンサ１０
を介して得た巻１１Ａ１に発生するパルス電圧に、巻線
１９よりの電力を基に適当な直流バイアス電圧を与える
。直流バイアス電圧を加えられたパルス電圧は、積分回
路１３．１４．１５に供給される。

以下、過電流保護動作について説明する。

第１図において、＋５Ｖを出力する２次側回路６に流れ
る電流が増加した場合、巻線１に発生するスイッチング
パルス幅がこの電流に比例して拡がる。

これは定電圧回路３．４の動作により＋５ｖを出力する
２次側回路６の出力電圧を一定にするために、スイッチ
ングトランジスタ２の通電時間が長くなるためである。

その結果、積分回路１３．１４．１５の出力電圧のピー
ク値は巻線１に発生するスイッチングパルス幅に比例し
て上昇する。

すなわち、第２図に示すように、横軸に＋５Ｖを出力す
る２次側回路６の電流を、縦軸に積分回路１３．１４．
１５の出力電圧のピーク値をとると、＋５ｖを出力する
２次側回路６の電流が増加するのに従い、積分回路１３
．１４．１５の出力電圧のピーク値が上昇する。

したがって、＋５Ｖを出力する２次側回路の最大定格電
流値をｉ□とした時、積分回路１３．１４．１５の出力
電圧のピーク値をＶ、とすると、＋５■を出力する２次
側回路６の過電流保護動作電流値が１２であれば、積分
回路１３．１４．１５の出力電圧のピーク値はｖ２とな
る。

ツェナーダイオード１６は、この電圧ｖ２において動作
し、サイリスタ１７をオンさせる。

サイリスタ１７がオンすることにより、トランジスタ１
８がスイッチングトランジスタ２のベースを短絡させる
。

したがって、スイッチングトランジスタ２は動作を停止
し、２次側回路６．７へのエネルギーの送出を停止する
ため、過電流から保護されることになる。

ところで、検出部９内の抵抗とコンデンサは、サイリス
タ１７のゲート信号に遅延を与え、電源回路の起動時に
、スイッチングトランジスタ２が支障なくスタートでき
るようにするために設けたものである。

なお、本回路によれば、巻線１に発生するスイッチング
パルス電圧に、カップリングコンデンサ１０およびダイ
オード１１．１２により適当な直流バイアス電圧を加え
ているため、ツェナーダイオード１６のツェナー電圧に
よらず実現することができる。

また、ツェナーダイオード１６、サイリスタ１７等の温
度変動を補償する温度特性を持つダイオードをダイオー
ド１１．１２として用いることにより、回路の温度上昇
等による動作変動を排除することができる。

また、積分回路１３．１４．１５の可変抵抗１４を調整
することにより、ツェナーダイオード１６、スイッチン
グトランス５等の、製造バラツキにより起る過電流保護
回路の動作点のバラツキを吸収することができる。

次に、本発明に係る過電流保護回路の第２の実施例を説
明する。

第３図に１本第２実施例に係る多出カリンギングチヨー
クコンバータ式スイッチング電源回路を示す。

図示するように２本第２実施例に係る電源回路は、前記
第１実施例に係る電源回路において、スイッチングトラ
ンジスタ２の代わりにスイッチングＭＯＳＦＥＴ２３を
使用した構成になっている。

また、前記第１実施例における停止手段９゜１８を、停
止部９と、サイリスタ１７がオンするとスイッチングＭ
ＯＳＦＥＴ２３の動作を停止させる抵抗２４、ダイオー
ド２５により構成している。

このような構成によっても、前記第１実施例と同様な効
果を得ることができる。

次に、本発明に係る過電流保護回路の第３の実施例を説
明する。

第４図に、本第３実施例に係る多出力リンギングチョー
クコンバータ式スイッチング電源回路を示す。

図示するように、本実施例に係る電源回路において、監
視部８は、巻線１に発生するパルス電圧をレベル変換し
、スイッチングトランジスタのＯＮ期間、信号レベルｐ
ｐ　Ｈ”をカウンタ２０のリセット端子に出力する信号
レベル変換器２６（第５図参照）巻線１に発生するパル
ス電圧のｔ１期間内に入力される発振器２１からのクロ
ック数をカウントするカウンタ２０、パルス電圧の周期
より十分小さい周期を持つクロックを発振する発振器２
１およびカウンタ２０の出力するカウント数が所定の値
になったことを検圧し、停止部９に信号を出力する検出
器２２により構成されている。

他の構成は、前記第１実施例に係る電源回路（第１図参
照）と同様である。

以下、その動作を説明する。

第４図において、＋５Ｖを出力する２次側回絡６に流れ
る電流が増加した場合、前記したように。

巻線１に発生するスイッチングパルス幅が、この電流に
比例して拡がる。

そのため、カウンタ２０のリセット端子に入力されてい
る信号レベル変換器２６比力のｔ１期間も拡がり、カウ
ンタ２０の動作時間も長くなるため、カウンタ２０のカ
ウントする最大値も増加する。

すなわち、第６図に示すように、横軸に＋５ｖを出力す
る２次側回路６の電流を、縦軸にカウンタ２０のクロッ
クカウント数をとり、＋５Ｖを出力する２次側回路６の
最大定格電流をｉ、としたとき、カウンタ２０のカウン
ト数をｍとすると。

＋５Ｖを出力する２次側回路６の過電流保護動作、電流
値が１２であれば、カウンタ２０のカウント数はｎとな
る。

ここで、検出器２２はカウンタ２０出力がｎになったの
を検知して、サイリスタ１７をオンする。

これによりスイッチングトランジスタ２の動作を停止さ
せ、２次側回路６．７へのエネルギーの送出を停止する
。

以上のように、本第３実施例においては、巻線１に発生
するスイッチングパルス幅を周期の小さいクロックで監
視しているため１発振器２１に精度の高い安定なものを
使用することにより、精度の高い安定した過電流保護回
路を実現できる。

なお、本第３実施例では、信号レベル変換器２６出力の
　ｔ１期間を監視しているが、信号レベル変換器２６出
力より、第７図に示すパルス電圧の立ち上がりに対応し
たパルス信号を作り、これをカウンタ２０のリセット端
子に入力することにより、信号レベル変換器２６出力の
１１＋　１．−Δｔの期間の長さを監視するようにして
も良い。すなわち、＋５Ｖを出力する２次側回路６に流
れる電流が増加した場合、パルス幅ｔユはパルス周期ｔ
□＋ｔ２と共に増加するからである。

また、本第３実施例において、前記第２実施例で示した
ように、スイッチングトランジスタ２の代わりにスイッ
チングＭＯＳＦＥＴ２３を使用し、または、停止手段を
、停止部９と、抵抗２４、ダイオード２５により構成す
るようにしても良い（第３図参照）。

または、停止手段を省略し、定電圧回路３が備えている
、スイッチングパルス幅の制御機能を利用するようにし
ても良い、すなわち、検出器２２が、その検出結果を定
電圧回路３に通知するようにし、定電圧回路３において
は、この通知に応じて、定電圧回路４から過電圧の通知
を受けた場合と同様に、スイッチトランジスタのＯＮ時
間を抑圧するようにすれば良い。

また、前記各実施例は、多出力リンギングチョークコン
バータ式スイッチング電源回路を例に取り説明したが、
多呂力でなく、１出力のものでも同様に実現できる。

以上のように、前記各実施例によれば、スイッングトラ
ンスタの不動信号のパルス幅より、定電圧化された二次
側回路に与えられるエネルギを監視し、これにより過電
流を検出するため、２次側＠路の消費電力によらずに適
切に過電流保護動作を実行することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、２次側回路の消費電力
によらずに適切に過電流保護を行うことのできるリンギ
ングチョークコンバータ式スイッチング電源を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る多出力リンギングチ
ョークコンバータ式スイッチング電源の構成を示す回路
図、第２図は第１実施例に係る過電流保護回路の動作原
理を示す説明図、第３図は本発明の第２実施例に係る多
出力リンギングチョークコンバータ式スイッチング電源
の構成を示す回路図、第４図は本発明の第３実施例に係
る多出力リンギングチョークコンバータ式スイッチング
電源の構成を示す回路図、第５図、第６図および第７図
は第３実施例に係る過電流保護回路の動作示す説明図で
ある。 ２・・・スイッチングトランジスタ、３．４・・・定電
圧回路、５・・・スイッチングトランス、６，７・・・
２次側回路、８・・・監視部、９・・・停止部、１７・
・・サイリスタ、１８・・・トランジスタ、２３・・・
スイッチングＭＯ５ＦＥＴ。 出願人　株式会社　日　立　製　作　所（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、備えられたスイッチングデバイスの駆動信号の連続
   オン時間に応じて、該スイッチングデバイスを制御する
   ことを特徴とする、リンギングチョークコンバータ式ス
   イッチング電源の過電流保護方法。 ２、二次側回路を定電圧化する定電圧回路を備えたリン
   ギングチョークコンバータ式スイッチング電源であって
   、 スイッチングトランジスタ駆動信号のスイッチングパル
   ス幅を監視し、駆動信号の連続オン時間が所定の値を超
   えた場合に前記スイッチングトランジスタの動作の抑止
   を指示する監視部と、監視部の指示に応じて、前記スイ
   ッチングトランジスタの動作を抑止する抑止手段とを備
   えたことを特徴とするリンギングチョークコンバータ式
   スイッチング電源。 ３、請求項２記載のリンギングチョークコンバータ式ス
   イッチング電源であって、 前記監視部は、スイッチングトランジスタ駆動信号を積
   分する積分回路と、積分値が所定の値を超えた場合に前
   記抑止手段にスイッチングトランジスタの動作の抑止を
   指示する、しきい値回路より構成されることを特徴とす
   るリンギングチョークコンバータ式スイッチング電源。 ４、請求項２記載のリンギングチョークコンバータ式ス
   イッチング電源であって、 前記監視部は、スイッチングトランジスタ駆動信号の連
   続オン時間を計数するカウンタと、計数値が所定の値を
   超えた場合に、前記抑止手段にスイッチングトランジス
   タの動作の抑止を指示する検出回路より構成されること
   を特徴とするリンギングチョークコンバータ式スイッチ
   ング電源。 ５、請求項２、３または４記載のリンギングチョークコ
   ンバータ式スイッチング電源であって、前記抑止手段は
   、スイッチングトランジスタ駆動信号を強制的にオフ信
   号とすることによりスイッチングトランジスタの動作を
   停止する手段であることを特徴とするリンギングチョー
   クコンバータ式スイッチング電源。 ６、請求項２、３または４記載のリンギングチョークコ
   ンバータ式スイッチング電源であって、前記抑止手段は
   、定電圧回路と共用される、スイッチングトランジスタ
   のベース電流を下げることによりスイッチングトランジ
   スタの動作を抑制する手段であることを特徴とするリン
   ギングチョークコンバータ式スイッチング電源。 ７、請求上項２、３、４、５または６記載のリンギング
   チョークコンバータ式スイッチング電源であって、 前記スイッチングトランジスタに代えて、スイッチング
   ＭＯＳＦＥＴを用いたことを特徴とするリンギングチョ
   ークコンバータ式スイッチング電源。