JPH0524748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 スイツチング電源の出力電流が過大になつた時
に、整流平滑回路を経由して供給される出力電流
による電圧降下が大きくなり、出力電圧は一定と
なるように制御されているが、メイントランスの
二次巻線に誘起する電圧はその電圧降下分だけ高
くなる。従つて、二次巻線に誘起する電圧と出力
電圧との関係により、過電流状態を検出して、出
力電圧を定電流垂下させ、スイツチング電源を過
電流から保護するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、スイツチング電源に於ける過電流保
護回路に関するものである。

各種の電子機器の安定化電源として、スイツチ
ング電源が使用されている。このようなスイツチ
ング電源に於いて、負荷が短絡状態の時に過電流
が流れて焼損する場合がある。従つて、このよう
な過電流からスイツチング電源を保護する必要が
ある。

〔従来の技術〕

従来例のスイツチング電源に於いても、出力電
流を検出して、所定電流以上に増加した時に、出
力電圧を垂下させて、過電流から保護する過電流
保護回路が設けられている。第４図は従来例の過
電流保護回路の一例を示し、メイントランス２１
の一次巻線に直流電源２３から供給される電流
を、トランジスタ２２によつてオン、オフし、メ
イントランス２１の二次巻線に誘起した電圧を、
ダイオードＤ１，Ｄ２により整流し、リアクトル
Ｌ１とコンデンサＣ１とからなる平滑回路により
平滑化して負荷に供給し、その出力電圧を出力電
圧検出回路２５により検出し、検出信号を制御回
路２４に加えて、出力電圧が一定となるように、
ドライブトランス２６を介してトランジスタ２２
のオン、オフを制御する。

このような定電圧制御は、一定周期内のトラン
ジスタ２２のオン期間を制御するパルス幅制御方
式が一般的であり、出力電流が増加するに従つて
オン期間が長くなるように制御される。

負荷に供給する出力電流が増加すると、メイン
トランス２１の一次巻線に流れる電流も増加する
から、カレントトランス２７によりこの一次側の
電流を検出し、整流平滑回路２８を介して制御回
路２４に加える。制御回路２４は、出力電流が予
め設定された値より小さい場合は、出力電圧が一
定となるように、トランジスタ２２のオン期間を
制御し、出力電流が予め設定された値以上となる
と、トランジスタ２２のオン期間を短縮して、出
力電圧を垂下させ、出力電流の増大を阻止して、
過電流保護を行うものである。

又負荷との間に電流検出用の抵抗を接続し、そ
の抵抗に流れる電流に比例した電圧降下を検出す
ることにより、出力電流を検出し、所定値以上の
過電流状態となつた時に、前述の場合と同様に出
力電圧を垂下制御させる構成も知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

スイツチング電源の出力電流が比較的小さい場
合は、電流検出用の抵抗に於ける電圧降下として
出力電流を検出することも可能であるが、定格出
力電流が数100A以上のスイツチング電源の場合
は、電流検出用として低抵抗を用いたとしても、
流れる電流が大きいので、大型の抵抗を使用しな
ければならず、且つ発熱の問題もあるから、小型
化が困難である。従つて、出力電流が大きい場合
は、第４図に示すように、メイントランス２１の
一次巻線に流れる電流をカレントトランス２７で
検出する構成が採用されるものである。

しかし、カレントトランス２７は、メイントラ
ンス２１の一次側と、制御回路２４等が接続され
るメイントランス２１の二次側との間に接続され
る構成となるから、一次側と二次側との異なる電
圧レベルの回路を分離する為の絶縁構成が必要と
なり、小型化が困難であると共に、コストアツプ
の原因となる欠点があつた。

本発明は、簡単な構成で過電流を検出して、ス
イツチング電源を保護することを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の過電流保護回路は、スイツチング電源
の出力回路のインピーダンスによる電圧降下を利
用して出力電流を検出し、スイツチング電源を保
護するものであり、第１図を参照して説明する。

メイントランス１の一次巻線にトランジスタ等
のスイツチング素子２を接続し、二次巻線に整流
用ダイオードとリアクトルとコンデンサとを含む
整流平滑回路３を接続し、この整流平滑回路３の
出力電圧を検出してスイツチング素子２を制御す
る制御回路４により、出力電圧を一定化するスイ
ツチング電源に於ける過電流保護回路に於いて、
メイントランス１の二次巻線に誘起した電圧を補
助整流用ダイオードにより整流し、その整流電圧
を整流平滑回路３と共通の端子側のリアクトルを
介して出力する補助整流回路５と、この補助整流
回路５の出力電圧を加えて平均値整流出力電圧と
するコンデンサ６と、このコンデンサ６の端子電
圧又はそれに比例した電圧と、整流平滑回路３の
出力電圧又はそれに比例した電圧とを比較して、
整流平滑回路３を経由して出力される出力電流に
よる電圧降下が所定値以上となつたことを識別し
た時に、前記制御回路４を制御して整流平滑回路
３の出力電圧を定電流垂下制御する過電流検出部
７とを備えたものである。

〔作用〕

スイツチング電源に於いては、制御回路４によ
り出力電圧が一定となるように、スイツチング素
子２のオン、オフが制御されるものである。従つ
て、メイントランス１の二次巻線に誘起する電圧
は、整流平滑回路３のインピーダンスによる電圧
降下分だけ高くなるように制御される。

又補助整流回路５には、負荷に供給する出力電
流は流れないから、その電圧降下分は無視できる
ことになり、その整流出力電圧は、メイントラン
ス１の二次巻線の誘起電圧を示すものとなる。又
コンデンサ６は、補助整流回路５により平均値整
流を行わせると共に、負荷９の短絡又はそれに近
い状態の時の出力電圧の急激な低下の場合でも、
補助整流回路５の出力電圧をコンデンサ６により
保持するものである。

従つて、この補助整流回路５の出力電圧と、整
流平滑回路３の出力電圧とを、過電流検出部７で
比較することにより、負荷が急激に短絡又はそれ
に近い状態になつて過電流状態となつた場合でも
過電流検出を行うことができ、それによつて、制
御回路４によりスイツチング素子２のオン期間を
短縮して、出力電圧の定電流垂下制御を行い、ス
イツチグ電源の保護を行うことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳
細に説明する。

第２図は本発明の実施例の回路図であり、１１
はメイントランス、１２はスイツチング素子とし
てのトランジスタ、１３は直流電源、１４は制御
回路、１５は出力電圧検出回路、１６はドライブ
トランス、１７は過電流検出部、１８は演算増幅
器、１９は帰還抵抗、Ｄ１，Ｄ２は整流平滑回路
の整流用ダイオード、Ｄ３，Ｄ４は補助整流回路
の補助整流用ダイオード、Ｌ１，Ｃ１は整流平滑
回路のリアクトル及びコンデンサ、Ｃ２は補助平
滑回路の出力電圧を加えるコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ
４は分圧抵抗である。

出力電圧検出回路１５により検出された出力電
圧を一定化するように、制御回路１４によりドラ
イブトランス１６を介してトランジスタ１２のオ
ン、オフを制御し、メイントランス１１の二次巻
線の誘起電圧をダイオードＤ１，Ｄ２、リアクト
ルＬ１、コンデンサＣ１からなる整流平滑回路に
より整流平滑して負荷に供給する構成及び作用は
従来例と同様である。

この実施例に於いては、補助整流用ダイオード
Ｄ３，Ｄ４からなる補助整流回路と、コンデンサ
Ｃ２と、過電流検出部１７とを設けたものであ
り、整流回路と補助整流回路との共通端子側のリ
アクトルＬ１を共用しており、補助整流回路の整
流電圧をコンデンサＣ２に加え、平均値整流出力
電圧とするものである。このコンデンサＣ２の端
子電圧V₂は、抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧され、
その分圧電圧V₄は過電流検出部１７の演算増幅
器１８の＋端子に加えられる。又整流平滑回路の
出力電圧V₁は、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、
分圧電圧V₃は過電流検出部１７の演算増幅器１
８の−端子に加えられる。

第３図は本発明の実施例の動作説明図であり、
出力電流が設定電流I₁以下の時に、V₄＜V₃の関
係となるように、分圧用の抵抗Ｒ１〜Ｒ４を設定
すると、分圧電圧V₃は出力電圧V₁が定電圧制御
されるから、実線で示すように、出力電流が設定
電流I₁以下に於いては一定となるが、分圧電圧V₄
は、点線で示すように、出力電流の増加に対応し
て上昇する。即ち、出力電流の増加に従つて整流
平滑回路等による電圧降下分を補償するように、
メイントランス１１の二次巻線の誘起電圧が上昇
することになる。

又演算増幅器１８の出力電圧V₅、即ち、過電
流検出信号は、V₄≦V₃の状態の時に零であるが、
V₄＞V₃の状態となると、その差に対応した値と
なる。従つて、制御回路１４は、出力電流が設定
電流I₁以下の場合に、出力電圧検出回路１５によ
る出力電圧V₁の検出値を一定化するように制御
する定電圧制御を行うことになる。そして、出力
電流が設定電流I₁を超えると、演算増幅器１８の
出力電圧V₅が上昇し、制御回路１４は定電圧制
御から定電流制御に移行する。従つて、出力電圧
V₁は垂下され、それに対応して分圧電圧V₃，V₄
も垂下する。

又補助整流回路の出力電圧V₂がコンデンサＣ
２に加えられているから、急激に負荷短絡の状態
が発生して、メイントランス１１の二次巻線が整
流平滑回路を介して短絡された状態となり、二次
巻線の電圧も零近傍に低下した場合、コンデンサ
Ｃ２の端子電圧は、短絡直前の補助整流回路の出
力電圧V₂に保持されるから、V₃＜V₄の関係とな
り、制御回路１４は、直ちに出力電圧V₁を垂下
させて、定電流制御に移行し、過電流からスイツ
チング電源を保護することができる。

前述の実施例に於いては、出力電圧V₁を抵抗
Ｒ１，Ｒ２により分圧した電圧V₃と、補助整流
回路の出力電圧V₂を抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧
した電圧V₄とを比較する構成を示すものである
が、出力電圧V₁，V₂が低い場合は、分圧するこ
となく、直接的に比較することができる。又定電
圧制御を行う為の出力電圧検出回路１５の検出電
圧を、過電流検出部１７に加える分圧電圧V₃と
することも可能である。又分圧電圧V₃，V₄の関
係は、前述の実施例以外の関係に選定することも
可能である。例えば、出力電流が零の状態に於い
てV₃＝V₄とし、設定電流I₁に於ける分圧電圧V₃，
V₄の差のV₃−V₄＝V₀が所定値以上となることを
検出して、過電流検出を行う構成とすることも可
能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、メイントラン
ス１の二次巻線の電圧を検出する為の補助整流回
路５とコンデンサ６と過電流検出部７とを設け、
過電流検出部７により、コンデンサ６の端子電圧
又はその端子電圧に比例した電圧と、出力電圧又
はその出力電圧に比例した電圧とを比較して、過
電流状態を検出し、定電圧制御を行う為の制御回
路４を制御して、定電流制御による出力電圧の垂
下を行わせ、過電流からの保護を行わせるもので
あり、メイントランス１の二次側で過電流検出を
可能とするから、メイントランス１の一次側と二
次側との分離絶縁等の問題がなくなり、且つカレ
ントトランスを必要としないから、小型化が可能
となる利点がある。又負荷短絡時には、一次側で
過電流検出により制御する場合に比較して、出力
電圧垂下制御を高速化してスイツチング電源を保
護することができる。

又過電流検出部７に於いては、補助整流回路５
の平均値整流出力電圧と、メインの整流平滑回路
３の平均値整流出力とを比較して、過電流である
か否かを識別するものであるから、入力電圧が変
動した場合でも、過電流検出部７を構成する演算
増幅器１８への入力条件は同じものとなり、従つ
て、定電流垂下制御を行う垂下点を一定にするこ
とができる利点がある。又メインの整流平滑回路
３のリアクトルと補助整流回路５の平均値整流出
力電圧を得る為のリアクトルとを共用化した構成
であるから、コストダウンを図ることができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
の実施例の回路図、第３図は本発明の実施例の動
作説明図、第４図は従来例の回路図である。 １はメイントランス、２はトランジスタ等のス
イツチング素子、３は整流平滑回路、４は制御回
路、５は補助整流回路、６はコンデンサ、７は過
電流検出部、８は直流電源、９は負荷、１１はメ
イントランス、１２はトランジスタ、１３は直流
電源、１４は制御回路、１５は出力電圧検出回
路、１６はドライブトランス、１７は過電流検出
部、１８は演算増幅器、１９は帰還抵抗、Ｄ１〜
Ｄ４はダイオード、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｌ
１はリアクトル、Ｒ１〜Ｒ４は抵抗である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メイントランス１の一次巻線にスイツチング
   素子２を接続し、二次巻線に整流用ダイオードと
   リアクトルとコンデンサとを含む整流平滑回路３
   を接続し、該整流平滑回路３の出力電圧を検出し
   て前記スイツチング素子２を制御する制御回路４
   により、前記出力電圧を一定化するスイツチング
   電源に於ける過電流保護回路に於いて、 前記メイントランス１の前記二次巻線に誘起し
   た電圧を補助整流用ダイオードにより整流し、整
   流電圧を前記整流平滑回路３と共通の端子側の前
   記リアトルを介して出力する補助整流回路５と、 該補助整流回路５の出力電圧を加えて平均値整
   流出力電圧とするコンデンサ６と、 該コンデンサ６の端子電圧又は該端子電圧に比
   例した電圧と、前記整流平滑回路３の出力電圧又
   は該出力電圧に比例した電圧とを比較して、前記
   整流平滑回路３を経由して出力される出力電流に
   よる電圧降下が所定値以上となつたことを識別し
   た時に、前記制御回路４を制御して、前記整流平
   滑回路３の出力電圧を定電流垂下制御する過電流
   検出部７とを備えた ことを特徴とする過電流保護回路。