JPH0510554Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 技術分野 この考案は、DC／DCコンバータ等に用いるた
めに、スイツチング素子にパルスを加えて直流電
源からスイツチング出力を得るスイツチング電源
に関する。

(b) 従来技術とその欠点 スイツチング電源は、スイツチング素子にパル
スを加えてON・OFFさせることにより直流電源
からスイツチング出力を得るための回路であり、
このスイツチング出力をトランスの一次側に加え
二次側出力を整流・平滑することによりDC／DC
コンバータを構成することができる。このような
スイツチング電源には、スイツチング素子に加え
るパルスを発生するためのパルス発生回路の電源
として起動時電源回路と動作時電源回路とを有す
るものである。起動時電源回路は、起動時に直流
電源から定電圧を取り出し、これを起動電圧とし
てパルス発生回路に供給する回路である。また、
動作時電源回路は、スイツチング出力から帰還さ
せて動作電圧をパルス発生回路に供給する回路で
あり、起動後は起動時電源回路に優先して働くこ
とになる。これは、起動時電源回路が起動後もパ
ルス発生回路をそのまま駆動したのではこの起動
時電源回路の電力トランジスタ等に大きな電流が
長時間流れるため過熱するおそれがあるからであ
る。

このようなスイツチング電源では、従来から負
荷等の原因によりスイツチング素子やこれより負
荷側が過熱しまたは過電流、過電圧等の異常が発
生したような場合に、パルス発生回路のパルスリ
ミツトを働かせパルスを強制的に停止させる回路
を設けていた。ところが、この回路の働きにより
パルスが停止しスイツチング素子がOFF状態と
なると、動作時電源回路も動作電圧を供給しなく
なるので、パルス発生回路には再び起動時電源回
路の起動電圧が加わることになる。しかしなが
ら、この場合、パルス発生回路は、パルスリミツ
トが働いているために動作時電源回路に切り換わ
ることなくいつまでも起動状態を続けて電力を消
費するので、起動時電源回路の電力トランジスタ
等に長時間大きな電流が流れ続けることになる。
したがつて、従来のスイツチング電源は、スイツ
チング素子やさらに負荷回路の保護動作時にパル
ス発生回路のパルスが停止すると、過熱により起
動時電源回路の素子が破壊されたりその他の事故
を引き起こすおそれがあつた。

(c) 考案の目的 この考案は、このような事情に鑑みなされたも
のであつて、負荷側の異常時にパルスリミツトを
働かせるとともに起動時電源回路の起動電圧をし
や断させることにより、起動時電源回路の電力ト
ランジスタ等が過熱するおそれがないスイツチン
グ電源を提供することを目的とする。

(d) 考案の構成および効果 この考案のスイツチング電源は、スイツチング
素子にパルスを加えるパルス発生回路に、端子電
圧を低電位とすることによりパルスリミツトを働
かせ強制的にパルスを停止させることができるパ
ルスリミツタ端子を設け、かつ、このパルス発生
回路の電源として、起動時に起動電圧を供給する
ために、定電圧素子とこの定電圧素子によつて定
まる電圧を出力する電力素子とからなる起動時電
源回路と、起動後にスイツチング出力から帰還さ
せて動作電圧を供給する動作時電源回路とを有す
るスイツチング電源において、 スイツチング素子やこれより負荷側の過熱、過
電流または過電圧等の異常を検出すると導通して
低電位となる保護回路で、起動電源回路の定電圧
素子をバイパスするように接続するとともに、パ
ルス発生回路のパルスリミツタ端子をこの保護回
路に接続したことを特徴とする。

この考案のスイツチング電源の動作を第１図の
ブロツク図に基づいて説明する。

起動前には、保護回路がしや断し、スイツチン
グ素子もOFF状態である。そして、起動時電源
回路に直流電源を加えると、パルス発生回路に起
動電圧が供給される。そして、パルス発生回路か
らパルスが発せられるとスイツチング素子が
ON・OFFを繰り返し直流電源にスイツチング出
力が発生する。すると、動作時電源回路は、例え
ばスイツチング出力が一次側に加わるトランスの
三次側等から動作電圧が供給されるようになつて
いるので、これを直流に交換してパルス発生回路
に帰還して供給する。この動作時電源回路から動
作電圧が供給されるようになると、切換回路がこ
れを優先するので起動時電源回路は起動電圧を供
給しなくなる。したがつて、起動時電源回路の電
力トランジスタ等には起動時しか電流が流れない
ために過熱するおそれは生じない。次ぎに、過負
荷等の原因により、スイツチング素子やこれより
負荷側が過熱したり過電流または過電圧等の異常
が発生した場合には、保護回路がこれを検出し回
路が導通される。すると、定電圧素子は端子電圧
が低電位となるために、電力素子がほぼしや断状
態となり、起動時電源回路はパルス発生回路に起
動電圧を供給しなくなる。また、このとき同時に
パルスリミツタ端子も低電位となるのでパルスリ
ミツトが働き、パルス発生回路がパルスを強制的
に中断させられてスイツチング素子がOFF状態
となる。このため、スイツチング出力も停止し過
熱や過電流等による事故を防止することができ
る。なお、このようにスイツチング出力が発生し
なくなると、動作時電源回路もパルス発生回路に
動作電圧を供給しなくなる。

以上説明したように、この考案は、負荷側の異
常時にパルスリミツトを働かせてスイツチング素
止を強制的にOFF状態とすると同時に、起動時
電源回路がパルス発生回路に起動電圧を供給する
ことができないようにするので、この起動時電源
回路の電力トランジスタ等に長時間電流が流れ続
け過熱するということがなくなる。したがつて、
この考案は、起動時電源回路の素子が熱により破
壊したりその他の事故は発生するのを未然に防止
することができる。

なお、第１図では、起動時電源回路として、電
力トランジスタTr（電力素子）とシエナダイオー
ドＺ（定電圧素子）と抵抗Ｒとからなる電圧安定
化回路を示してあるが、定電圧素子によつて定ま
る電圧を電力素子が出力するようにした回路であ
れば必ずしもこれに限るものではない。

(e) 実施例 第２図はこの考案の実施例であるスイツチング
電源の回路図である。

この実施例のスイツチング電源は、パルス発生
ICI，FET２、起動時電源回路３、動作時電源回
路４および保護回路５で構成される。パルス発生
ICI（パルス発生回路）は、起動時電源回路３また
は動作時電源回路４から電圧を供給されてFET
２のゲートＧにパルスを発するICである。また、
このパルス発生ICIには、端子電圧を低電位とす
ることによりパルスリミツトを働かせ強制的にパ
ルスを停止させることができるパルスリミツタ端
子６が設けられている。なお、使用するICが、
端子電圧を高電位となることによりパルスリミツ
トを働かせるようになつている場合には、この端
子をインバータを介して引き出すことによりパル
スリミツタ端子６を構成すればよい。FET２
（スイツチング素子）は、パルス発生ICIからパル
スが発せられるとドレーンＤ・ソースＳ間を導通
するスイツチング素子であり、このドレーンＤ・
ソースＳ間が導通するとトランス７の一次巻線に
直流電源８からの電流が流れるように接続されて
いる。このため、パルス発生ICIからのパルスに
よりFET２がON・OFFを繰り返すと、この
FET２とトランス７との回路にスイツチング出
力が発生する。このトランス７は、一次巻線にス
イツチング出力が加わることにより、二次側に直
流電源８とは絶縁された任意の電圧の電力を得る
ことができ、これを整流・平滑することにより
CDC／DCコンバータとして動作させることがで
きる。なお、このトランス７の一次巻線に並列に
接続したＲ，ＣおよびダイオードＤの回路は、
FET２のスイツチング動作によつて発生する導
電雑音を減少させるための回路である。起動時電
源回路３は、直流電源８の電圧を抵抗Ｒを介して
ツエナダイオードＺで安定させ入力電圧とした電
力トランジスタTrからなる電圧安定化回路であ
り、直流電源８の130Vの電圧からツエナ電圧を
ベースＢに加えエミツタＥから12Vの定電圧を得
てパルス発生ICIに供給する。動作時電源回路４
は、トランス７の三次巻線から13.5Vの交流電圧
を得て、ダイオードＤで整流し電界コンデンサ
Ｃ，Ｃで平滑してパルス発生ICIに供給する回路
であり、スイツチング出力が発生している場合に
のみ動作電圧を供給することができる。また、こ
の動作時電源回路４が動作電圧を供給する場合に
は、動作電圧の方が起動電圧よりも高電位である
ために起動時電源回路３との間に接続したダイオ
ードＤからなる切換回路９がしや断するので、起
動時電源回路３は、パルス発生ICIに起動電圧を
供給しなくなる。保護回路５は、スイツチング出
力の過電流を検出すると導通して低電位となる回
路であり、変流器CTとツエナダイオードＺとサ
イリスタSCRとからなる。変流器CTは、FET２
の出力回路に設けられ、スイツチング出力の電流
の大きさに応じた電圧を発生する。ツエナダイオ
ードＺは、変流器CTの検出電圧がツエナ電圧を
越えるとサイリスタSCRのゲートＧに電流を流
すように接続されている。サイリスタSCRは、
アノードＡを起動時電源回路３の電力トランジス
タTrのベースＢとツエナダイオードＺとの間に
接続するとともにカソードＫを接地し、ツエナダ
イオードＺからゲートＧにゲートトリガ電流が流
れ込むことにより導通することになる。パルス発
生ICIのパルスリミツタ端子６は、この保護回路
５におけるサイリスタSCRのアノードＡに接続
される。このため、サイリスタSCRが導通する
と端子電圧が接地電位となつてパルスリミツトが
働くことになる。なお、１３はパルス発生ICIを
保護するためのバリスタである。

この実施例のスイツチング電源の動作を説明す
る。

起動前には、保護回路５のサイリスタSCRが
しや断し、FET２もOFF状態となつている。そ
して、起動時電源回路３に直流電源８の電圧を加
えると、パルス発生ICIに起動電圧が供給されパ
ルスが発生する。すると、FET２がON・OFFを
繰り返してスイツチング出力が発生し、トランス
７の二次側に電力の供給が開始される。このと
き、トランス７の三次巻線にも電圧が発生するの
で、動作時電源回路４によつて帰還されパルス発
生ICIに動作電圧の供給が開始される。この動作
時電源回路４からの動作電圧の供給が開始される
と、起動時電源回路３は切換回路９によつて切り
離されるので、電力トランジスタTrに電流が流
れるのは起動時のわずかな時間だけになり過熱す
ることはない。

次ぎに、スイツチング出力が過電流となつた場
合には、保護回路５の変流器CTの検出電圧がツ
エナ電圧以上となりツエナダイオードＺを通して
ゲートＧにゲートトリガ電流が流れサイリスタ
SCRが導通する。すると、パルス発生ICIのパル
スリミツタ端子６が低電位となるのでパルスリミ
ツトが働き、強制的にパルスを中断させられて
FET２がOFF状態となる。このため、スイツチ
ング出力が停止され過電流による事故等を防止す
ることができる。また、保護回路５のサイリスタ
SCRが導通することにより、起動時電源回路３
におけるツエナダイオードＺが両端を接地される
ので電力トランジスタTrがしや断する。このた
め、この起動時電源回路３も起動電圧の供給を停
止するので、電力トランジスタTrに無駄に電流
が流れることがない。なお、このようにスイツチ
ング出力が発生しなくなるので、動作時電源回路
４もパルス発生ICIに動作電圧を供給しなくなる。

なお、保護回路５のサイリスタSCRは、直流
電源８を切り離すことにより再びしや断状態に復
帰させることができる。しかしながら実際には、
直流電源８のスイツチを切つたとしても平滑コン
デンサの放電が終了するまでしや断状態にはなら
ず、再起動に長時間を要する場合がある。この欠
点を解消するためには、実施例に示すようにサイ
リスタSCRのアノードＡに再起動回路１０を接
続しておけばよい。この再起動回路１０は、別系
統の放電時間の短い直流電源１１の電圧がしや断
されるとアノードＡを接地しサイリスタSCRを
しや断状態に復帰させる回路である。したがつ
て、別系統の直流電源１１とこの再起動回路１０
との間に操作スイツチ１２を設け、この操作スイ
ツチ１２を一瞬切つた後に再び投入すれば瞬時に
再起動を行うことができる。

以上説明したように、この実施例は、スイツチ
ング出力が過電流となつた場合にパルスリミツト
を働かせて強制的にFET２をOFF状態とすると
同時に、起動時電源回路３の電力トランジスタ
Trをしや断するので、この電力トランジスタTr
に長時間電流が流れ続け過熱するというようなこ
とがなくなる。したがつて、この実施例は、起動
時電源回路３の電力トランジスタTr等が熱によ
り破壊したりその他の事故が発生するのを未然に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のスイツチング電源の構成を
示すブロツク図、第２図はこの考案の実施例であ
るスイツチング電源の回路図である。 １……パルス発生IC（パルス発生回路）、２…
…FET（スイツチング素子）、３……起動時電源
回路、４……動作時電源回路、５……保護回路、
６……パルスリミツタ端子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スイツチング素子にパルスを加えるパルス発生
   回路に、端子電圧を低電位とすることによりパル
   スリミツトを働かせ強制的にパルスを停止させる
   ことができるパルスリミツタ端子を設け、かつ、
   このパルス発生回路の電源として、起動時に起動
   電圧を供給するために、定電圧素子とこの定電圧
   素子によつて定まる電圧を出力する電力素子とか
   らなる起動時電源回路と、起動後にスイツチング
   出力から帰還させて動作電圧を供給する動作時電
   源回路とを有するスイツチング電源において、 スイツチング素子やこれより負荷側の過熱、過
   電流または過電圧等の異常を検出すると導通して
   低電位となる保護回路で、起動電源回路の定電圧
   素子をバイパスするように接続するとともに、パ
   ルス発生回路のパルスリミツタ端子をこの保護回
   路に接続したことを特徴とするスイツチング電
   源。