JPH05284740A - 直流電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成が簡単となり、基板設計時における
パターンの引き回しが少なく、部品コストおよび製造コ
ストそれぞれについてコストメリットの大きな直流電源
回路を提供する。 【構成】 負荷回路５の電圧変化に対しては、この電圧
変化に応動するプログラマブル・ユニジャンクション・
トランジスタPUT により、フォトカプラ２の発光ダイオ
ードLED の通電電流を調整する。過電流状態が生じた場
合は、トランジスタQ1が動作し、発光ダイオードLED に
流れる電流値を増大させる。過電流検出と定電圧制御と
を１つのフォトカプラ２で共通に行ない、トランスTrの
１次巻線Tr1 側を制御する。短絡が生じて、正極Ｐの電
圧が大幅に低下しても、電圧低下に影響されない補助電
源回路９によりフォトカプラ２に対する電源を確保す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷に過電流が生ずる
と出力を制御する直流電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の直流電源回路を図４を参
照して説明する。

【０００３】図４において、Trは電源用のトランスで、
このトランスTrは１次巻線Tr1 、２次巻線Tr2 、３次巻
線Tr3 を有している。そして、この１次巻線Tr1 には、
この１次巻線Tr1 の通電電流を制御するＭＯＳ型の電界
効果トランジスタFET が直列に設けられており、この電
界効果トランジスタFET の制御回路１はフォトカプラ２
₁ ，２₂ のフォトトランジスタPTr1，PTr2の出力信号に
従って動作する。したがって、これらフォトカプラ
２₁ ，２₂ は、１次巻線Tr1 に対する入力制御用として
機能する。

【０００４】そして、トランスTrの２次巻線Tr2 の両端
には、ダイオードD1，D2のアノードが接続され、カソー
ドは共通接続されて、整流回路３を構成している。ま
た、各ダイオードD1，D2のカソード側には平滑インダク
タL1が直列接続され、この平滑インダクタL1を経た正極
Ｐと負極Ｎとの間に設けられたコンデンサC1と共に整流
平滑回路４を構成している。この正極Ｐと負極Ｎとの間
は負荷回路５が接続されており、この負荷回路５に直流
出力を供給する。

【０００５】一方、６は過電流検出回路で、この過電流
検出回路６は、過電流検出用のトランジスタQ1を持って
おり、このトランジスタQ1のコレクタと正極Ｐとの間に
は、この正極Ｐから見てそれぞれ順方向のダイオードD3
およびフォトカプラ２₁ の発光ダイオードLED1が順次直
列接続される。また、このトランジスタQ1のエミッタは
負極Ｎに接続され、さらに、トランジスタQ1のベースは
抵抗R1を介して負極Ｎと接続され、エミッタと負極との
間には抵抗R2を接続する。そして、これら抵抗R1，R2の
組み合わせにより、トランジスタQ1は、負荷回路に過電
流状態が生じるとオン動作するように構成されている。

【０００６】また、７は定電圧回路で、この定電圧回路
７は正極Ｐと負極Ｎとの間に直列に接続された分圧用の
抵抗R3，R4を有する。また、これら抵抗R3，R4間に接続
され、抵抗R4によって正極Ｐと負極Ｎとの間の電圧変化
に応動して通電電流値を調整するように構成されたシャ
ントレギュレータとしてのプログラマブル・ユニジャン
クション・トランジスタPUT を有する。そして、このプ
ログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタPUT
を、正極Ｐと負極Ｎとの間に、正極Ｐから見て順方向の
ダイオードD4およびフォトカプラ２₂ の発光ダイオード
LED2を順次直列に介して接続している。

【０００７】さらに、３次巻線Tr3 の出力側には、ダイ
オードD5と平滑用コンデンサC2からなる整流回路８が構
成されており、ダイオードD5および平滑コンデンサC2の
接続点は発光ダイオードLED1，LED2のアノード側に接続
し、また、３次巻線Tr3 および平滑コンデンサC2の接続
点は負極Ｎに接続して、発光ダイオードLED1，LED2に直
流出力を供給する。すなわち、３次巻線Tr3 、整流回路
８からなる補助電源回路９は、発光ダイオードLED1，LE
D2に対する補助電源として機能する。

【０００８】そして、負荷回路５に電圧変化が生じる
と、定電圧回路７では、正極Ｐと負極Ｎとの間に接続さ
れた抵抗R3，R4からプログラマブル・ユニジャンクショ
ン・トランジスタPUT がこれを検出し、この電圧変化に
対応して、フォトカプラ２₂ の発光ダイオードLED2の通
電電流値を調整する。この結果、負荷回路５の電圧変化
に対応する信号が、フォトカプラ２₂ によってトランス
Trの１次巻線Tr1 に設けられた制御回路１に入力され、
電界効果トランジスタFET を制御して正極Ｐおよび負極
Ｎ間の電圧を一定に保つ動作をする。

【０００９】また、負荷回路５に過電流状態が生じる
と、過電流検出回路６に設けたトランジスタQ1がオン動
作し、フォトカプラ２₁ の発光ダイオードLED1に通電し
て、発光ダイオードLED1を発光させる。この発光に基づ
く信号は、フォトカプラ２₁ の出力信号として制御回路
１に入力される。すなわち、負荷回路５の過電流状態が
フォトカプラ２₁ の出力信号として制御回路１に入力さ
れ、電界効果トランジスタFET を制御して、回路全体を
過電流状態から保護する。

【００１０】ここで、３次巻線Tr3 、ダイオードD5およ
び平滑用コンデンサC2からなる補助電源回路９が無い
と、負荷回路５が短絡された場合、正極Ｐの電圧が大幅
に低下するので、フォトカプラ２₁ ，２₂ に対する電源
が喪失した状態となる。このため、例えば、過電流を検
出してトランジスタQ1がオン動作しても発光ダイオード
LED1は発光せず、過電流保護が行なわれなくなってしま
う。そこで、負荷回路５の短絡に影響されない３次巻線
Tr3 を主体とした補助電源回路９を設け、負荷回路５の
短絡時であっても、フォトカプラ２₁ ，２₂ に対する電
源を確保し、確実に動作するように構成している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、過電流検出用
および定電圧制御用としてそれぞれ専用のフォトカプラ
２₁ ，２₂ を設けているため回路構成が複雑となると共
に、これらを構成する基板の設計時におけるパターンの
引き回しが多くなり、部品コストおよび製造コストが共
に高くなってしまうという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、過電流検出用および定電
圧制御用として共通のフォトカプラを用いることによ
り、回路構成が簡単となり、基板設計時におけるパター
ンの引き回しが少なく、部品コストおよび製造コストそ
れぞれについてコストメリットの大きな直流電源回路を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力巻線側に
入力制御用のフォトカプラの受光素子が設けられ、出力
巻線側には整流回路および前記フォトカプラの受光素子
を制御する発光素子が接続されたトランスを有し、前記
整流回路の正極および負極に負荷を接続し、この負荷に
直流出力を供給する直流電源回路において、前記正極お
よび前記負極間に接続された前記発光素子および前記負
荷に過電流状態が生じるとオン動作するスイッチング素
子を有する過電流検出回路と、前記正極および前記負極
間の電圧変化を検出し、この電圧変化に対応して通電電
流値を調整するレギュレータを有し、このレギュレータ
を前記スイッチング素子に並列接続した定電圧回路と、
前記フォトカプラの発光素子に接続されこの発光素子に
直流電圧を供給する補助電源回路とを備えたものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明では、負荷の電圧変化に対しては、この
電圧変化に応動するレギュレータにより、フォトカプラ
の発光素子の通電電流を調整し、また過電流状態が生じ
た場合は、レギュレータと並列に接続されたスイッチン
グ素子が動作し、発光素子に流れる電流値を増大させる
ようにして過電流検出と定電圧制御とを１つのフォトカ
プラで共通に行ない、この共通のフォトカプラの出力信
号によりトランスの１次巻線側を制御している。また、
短絡が生じて正極の電圧が大幅に低下しても、この電圧
低下に影響されない補助電源回路によりフォトカプラに
対する電源を確保できるので、過電流検出と定電圧制御
とを確実に行なうことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の直流電源回路の一実施例を図
面を参照して説明する。

【００１６】なお、図４で示した従来例と対応する部分
には同一の符号を付して説明する。

【００１７】図１に示す直流電源回路は、トランスTrを
有し、このトランスTrの入力巻線としての１次巻線Tr1
側には、電流制御用の電界効果トランジスタFET と制御
回路１が設けられ、この制御回路１の入力信号用として
は、１つのフォトカプラ２の受光素子としてのフォトト
ランジスタPTr を設けている。

【００１８】また、トランジスタTrの出力巻線としての
２次巻線Tr2 側には、ダイオードD1，D2による整流回路
３が構成され、さらに、これらダイオードD1，D2のカソ
ード側に平滑インダクタL1を直列接続して、負荷回路５
に直流出力を供給する。この平滑インダクタ18を介した
正極Ｐと負極Ｎとの間には整流平滑回路４を構成するコ
ンデンサC1が設けられている。

【００１９】さらに、この直流出力用の正極Ｐと負極Ｎ
との間には、過電流検出回路６が設けられている。この
過電流検出回路６は、過電流検出用のスイッチング素子
としてのトランジスタQ1を持っており、このトランジス
タQ1のコレクタと正極Ｐとの間には、ダイオードD3およ
びフォトカプラ２の発光素子としての発光ダイオードLE
D が順次直列接続され、また、トランジスタQ1のエミッ
タは抵抗R2を介して負極Ｎに接続し、さらに、ベースは
抵抗R1を介して負極Ｎと接続している。そして、これら
抵抗R1，R2の組み合わせにより、トランジスタQ1は、負
荷回路５に過電流状態が生じるとオン動作する。

【００２０】また、定電圧回路７は、正極Ｐと負極Ｎと
の間に接続された抵抗R3，R4を有する。さらに、抵抗R
3，R4間に接続され、正極Ｐと負極Ｎとの間の電圧変化
に応動して、通電電流値を調整するように構成されたシ
ャントレギュレータとしてのプログラマブル・ユニジャ
ンクション・トランジスタPUT を有する。そして、この
プログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタPU
T を、過電流検出回路６用のトランジスタQ1のコレクタ
・エミッタ間に並列接続している。このため、過電流検
出回路６用のトランジスタQ1がオン状態でないとき、プ
ログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタPUT
は負荷回路５の電圧変化に対応して発光ダイオードLED
の通電電流を調整する。すなわち、フォトカプラ２は、
過電流検出回路６用のトランジスタQ1と定電圧回路７用
のプログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ
PUT とに対して共通に設けられている。

【００２１】さらに、３次巻線Tr3 、ダイオードD5およ
び平滑用コンデンサC2からなる補助電源回路９は、ダイ
オードD5およびコンデンサC2の接続点をフォトカプラ２
の発光ダイオードLED のアノード側に接続し、また、３
次巻線Tr3 およびコンデンサC2の接続点を負極Ｎに接続
して、発光ダイオードLED に直流出力を供給する。

【００２２】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００２３】負荷回路５に過電流状態が生じていない定
常状態では、プログラマブル・ユニジャンクション・ト
ランジスタPUT は負荷回路５の電圧変化に対応して発光
ダイオードLED の通電電流を調整する。この結果、負荷
回路５の電圧変化に対応する信号が、フォトカプラ２に
よってトランスTrの１次巻線Tr1 側に設けられた制御回
路１に入力され、電界効果トランジスタFET を制御して
正極Ｐおよび負極Ｎの間の電圧を一定に保つべく動作す
る。

【００２４】また、負荷回路５に過電流状態が生じる
と、過電流検出回路６に設けたトランジスタQ1がオン動
作し、発光ダイオードLED に流れる電流値を増大させ
る。この増大した電流値による発光ダイオードLED の発
光に基づき、フォトカプラ２から過電流検出信号として
の信号が制御回路１に入力される。すなわち、負荷回路
５の過電流状態がフォトカプラ２の出力信号として制御
回路１に入力され、電界効果トランジスタFET を制御し
て、回路全体を過電流状態から保護する。

【００２５】ここで、負荷回路５が短絡された場合、正
極Ｐの電圧は大幅に低下する。しかし、補助電源回路９
を構成するトランスTrの３次巻線Tr3 は、電圧低下の影
響を受けないので、この補助電源回路９は所定の直流出
力電圧をフォトカプラ２の発光ダイオードLED に供給す
ることができる。このため、トランジスタQ1が過電流を
検出してオン動作すると発光ダイオードLED は発光し、
この発光ダイオードLED の発光に伴うフォトカプラ２の
出力は、トランスTrの１次巻線Tr1 側に対する制御回路
１に入力され、電界効果トランジスタFET を制御して、
回路全体を過電流状態から保護する。すなわち、フォト
カプラ２により負荷回路５の過電流状態や電圧変化をト
ランスTrの１次巻線Tr1 側に確実にフィードバックし、
連続的な過電流保護や定電圧制御を可能としている。

【００２６】なお、整流回路３は、トランスTrの２次巻
線Tr2 側に、図２で示すように負極Ｎを２次巻線Tr2 の
中点に接続した回路を用いても構わない。

【００２７】さらに、他の実施例を図３を参照して説明
する。

【００２８】図３に示す回路は、図１に示す回路におい
て、整流回路３を図２に示す構成にし、補助電源回路と
して、図１および図２のようにトランスTrの３次巻線Tr
3 を用いずに、平滑インダクタL1に磁気的に結合、すな
わち平滑インダクタL1に設けられている鉄心Liに巻回さ
れた補助巻線L2を用いた構成である。この補助巻線L2
は、正極Ｐに挿入された平滑インダクタL1に対して電気
的に逆向きに巻回されており、補助巻線L2の一端はダイ
オードD6，D7を介して、フォトカプラ２用の発光ダイオ
ードLED のアノード側に接続し、また、補助巻線L2の他
端は負極Ｎに接続している。なお、ダイオードD6のカソ
ードと負極Ｎとの間には平滑用コンデンサC3が設けられ
ている。

【００２９】上記図３に示す構成において、負荷回路５
が短絡された場合、正極Ｐの電圧は大幅に低下するが、
平滑インダクタL1の補助巻線L2には、平滑インダクタL1
に流れる電流の大きな変化に伴って電圧が誘起され、ダ
イオードD6，D7を通ってフォトカプラ２の発光ダイオー
ドLED に加わる。

【００３０】すなわち、短絡時においても発光ダイオー
ドLED の動作電源を確保できるので、例えばトランジス
タQ1が過電流を検出してオン動作すると発光ダイオード
LEDは確実に発光する。この発光ダイオードLED の発光
に伴うフォトカプラ２の出力は、トランスTrの１次巻線
Tr1 側の制御回路１に入力され、電界効果トランジスタ
FET を制御する。

【００３１】これらの結果、トランスTrは３次巻線Tr3
を省略できるのでトランスTrの巻線数を減らすことがで
き、巻線間の絶縁が容易になり、製造組立ても容易にな
る。また、補助巻線L2を有する平滑インダクタL1は制御
部品に近い構成であるため、従来に比べて基板設計が容
易になる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の直流電源回路によれば、負荷の
電圧変化に対しては、この電圧変化に応動するレギュレ
ータにより、フォトカプラの発光素子の通電電流を調整
し、また過電流状態が生じた場合は、レギュレータと並
列に接続されたスイッチング素子が動作し、発光素子に
流れる電流値を増大させるようにして過電流検出と定電
圧制御とを１つのフォトカプラで共通に行ない、この共
通のフォトカプラの出力信号によりトランスの１次巻線
側を制御している。また、短絡が生じて正極の電圧が大
幅に低下しても、この電圧低下に影響されない補助電源
回路によりフォトカプラに対する電源を確保できるの
で、過電流検出と定電圧制御とを確実に行なうことがで
きる。したがって、回路構成が簡単となり、基板設計時
におけるパターンの引き回しが少なくなる等、部品コス
トおよび製造コストが共に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直流電源回路の一実施例を示す回路図
である。

【図２】同上他の実施例の回路の部分を示す回路図であ
る。

【図３】同上他の実施例を示す回路図である。

【図４】従来例の直流電源回路を示す回路図である。

【符号の説明】

２ フォトカプラ ３ 整流回路 ６ 過電流検出回路 ７ 定電圧回路 ９ 補助電源回路 L2 補助電源回路としての補助巻線 LED 発光素子としての発光ダイオード Ｎ 負極 Ｐ 正極 PUT レギュレータとしてのプログラマブル・ユニジャ
ンクション・トランジスタ Q1 スイッチング素子としてのトランジスタ Tr トランス Tr1 入力巻線としての１次巻線 Tr2 出力巻線としての２次巻線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力巻線側に入力制御用のフォトカプラ
   の受光素子が設けられ、出力巻線側には整流回路および
   前記フォトカプラの受光素子を制御する発光素子が接続
   されたトランスを有し、前記整流回路の正極および負極
   に負荷を接続し、この負荷に直流出力を供給する直流電
   源回路において、 前記正極および前記負極間に接続された前記発光素子お
   よび前記負荷に過電流状態が生じるとオン動作するスイ
   ッチング素子を有する過電流検出回路と、 前記正極および前記負極間の電圧変化を検出し、この電
   圧変化に対応して通電電流値を調整するレギュレータを
   有し、このレギュレータを前記スイッチング素子に並列
   接続した定電圧回路と、 前記フォトカプラの発光素子に接続されこの発光素子に
   直流電圧を供給する補助電源回路と、 を備えたことを特徴とする直流電源回路。