JPH08191565A - スイッチング電源 - Google Patents

スイッチング電源

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Publication number
JPH08191565A
JPH08191565A JP7000253A JP25395A JPH08191565A JP H08191565 A JPH08191565 A JP H08191565A JP 7000253 A JP7000253 A JP 7000253A JP 25395 A JP25395 A JP 25395A JP H08191565 A JPH08191565 A JP H08191565A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
circuit
control circuit
power supply
pwm control
Prior art date
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Pending
Application number
JP7000253A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyuki Komatsu
明幸 小松
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH08191565A publication Critical patent/JPH08191565A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング電源に関し、入力電源として電
池を使用したときに、電池の過放電を防止したり、出力
側が短絡したときなど、内部回路を保護するために、従
来のコンパレータ等の回路をなくし、回路構成を簡単に
する。 【構成】 入力電源1の立ち上げ時は、スタート信号発
生回路3からのパルスにより、PWM制御回路2が発振
してパルス幅変調された交流を出力し、スイッチング電
源は継続して動作する。入出力電圧の低下時は、PWM
制御回路2は、出力するオンパルス幅を長くするよう制
御する。入力電圧が出力電圧に近付いたとき、あるいは
負荷6が大きい時には、PWM制御回路2から出力され
るパルス波は直流となり、その結果、入出力保護回路4
によってPWM制御回路2へのフィードバックが遮断さ
れ、スイッチング電源は停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力された直流電圧
を、スイッチング動作を利用して電圧変換し、所望の出
力電圧を得るスイッチング電源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、可搬型の電子機器の増加はめざま
しく、電池を入力電源として動作させる商品には、小
型、軽量のスイッチング電源を利用したものが多く生産
されるようになってきている。
【0003】このような電子機器に使用されるスイッチ
ング電源においては、電池を過放電すると性能が劣化
し、再度充電ができなくなるおそれがあるので、電池を
保護するために、スイッチング電源の動作を停止させる
必要がある。またスイッチング電源の出力側に過負荷の
ものが接続されたり、その出力側が短絡したときも、ス
イッチング電源の内部回路を保護するために、スイッチ
ング電源の動作を停止させる機能が必要となる。
【0004】以下、従来のスイッチング電源について図
面を参照しながら説明する。図4において、11は入力
電源であり通常は電池が使用される。12はPWM(パ
ルス幅変調)制御回路であり、直流入力を交流にして出
力する。17は平滑回路であり、PWM制御回路12か
らの交流出力に対し、直流を出力している。13は基準
電圧発生回路であり、平滑回路17の電圧と基準電圧と
の差から、PWM制御回路12は、安定した出力を得て
いる。
【0005】14は入力電源回路11の入力電圧を検出
するコンパレータであり、入力電圧が所定の電圧よりも
低いときには、PWM制御回路12への信号を遮断し、
スイッチング動作を停止させる。16は出力電圧を検出
するコンパレータであり、平滑回路17の出力電圧を検
出し、所定の電圧より低いときには、PWM制御回路1
2の動作を停止させる。15はスイッチング電源の起動
時、および停止時に作動するタイマー回路である。18
は出力側に接続される負荷である。
【0006】以上の様に構成されたスイッチング電源に
ついて、以下その動作を説明する。まず、電源が入力さ
れると、コンパレータ14では、入力電圧が所定の電圧
以上であるかどうかの確認をし、コンパレータ16で
は、出力電圧が所定の電圧以上であるかどうかの確認を
行う。しかし電源投入直後は、平滑回路17から出力が
発生していないので、コンパレータ16が誤ってそれを
検出しないようにするため、タイマー回路15を一定時
間だけ作動させ、コンパレータ16の動作を無視してい
る。そして、入力電圧が高く、タイマー回路15の作動
後の出力電圧が安定した状態では、PWM制御回路12
の動作が継続して行われる。
【0007】次に、電池の放電が進み、入力電圧が所定
の電圧より低下すると、コンパレータ14がこれを検出
し、PWM制御回路12を遮断することにより、過放電
を防ぐ。また、出力電圧の低下時、すなわち、出力側が
短絡したり、過負荷のものが接続されると、コンパレー
タ16がそれを検出し、タイマー回路15の作動後、P
WM制御回路12の動作を停止し、回路の保護を図って
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、コンパレータにおけるノイズ対策
のためのヒステリシス幅を、小さく設定した場合には次
のような問題がある。すなわち、電池の電圧の低下にと
もなって、スイッチング電源の動作が停止すると、電池
に接続された負荷がなくなるので、電池の電圧が上昇
し、再びスイッチング電源が動作を開始することとな
り、不安定な動作を繰り返すことになる。逆に、ヒステ
リシス幅を大きく設定した場合には、電池の放電が十分
に進んでいない電池であっても、電源が立ち上がらない
という問題が生じるため、設計が難しいという難点があ
る。
【0009】そこで本発明は、このような設計の難しい
コンパレータやタイマーを用いないで、回路構成が簡単
で設計が容易であり、安価なスイッチング電源を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスイッチング電源は、入力電源が立ち上が
った時に得られる電流を微分するスタート信号発生回路
と、前記スタート信号発生回路の出力パルスにより駆動
され、パルス波を発振し、そのパルス幅を目標電圧に近
付けるように変調するPWM制御回路と、前記PWM制
御回路から出力される交流を平滑し出力側に直流を得る
平滑回路と、前記PWM制御回路を連続的に駆動するた
めに、PWM制御回路の出力をPWM発振回路をフィー
ドバックする経路に配置され、前記PWM制御回路の出
力が交流である場合はそれを通過し、直流である場合は
遮断する入出力保護回路とよりなることを特徴とするも
のである。
【0011】
【作用】上記構成によれば、入力電源の立ち上げ時は、
スタート信号発生回路から出力されるパルスにより、P
WM制御回路はパルス波を発振しPWMして出力する。
その交流出力は、入出力保護回路を通過してPWM発振
回路にフィードバックされ、スイッチング電源が継続し
て動作する。
【0012】入出力電圧の低下時には、PWM制御回路
は、出力するパルス幅が長くなるように制御する。この
ため入力電圧が出力電圧に近付いたとき、あるいは負荷
が大きく出力電圧が目標電圧に達しない時には、長くな
ったオンパルスは連続して直流となる。その結果、入出
力保護回路により直流はカットされ、PWM制御回路に
フィードバックされなくなるので、スイッチング電源の
動作は停止する。
【0013】
【実施例】以下、本発明のスイッチング電源について、
その実施例を図面を参照しながら具体的に説明する。図
1は本発明の一実施例を示すものであり、図において、
1は入力電源であり、通常は電池である。2はPWM制
御回路であり、パルス波を発振するとともに、発振され
たパルス幅を目標電圧に応じて変調し出力する。5は平
滑回路であり、PWM制御回路2からの交流出力に対
し、直流を出力している。3は微分回路で構成されるス
タート信号発生回路であり、電源が投入されたとき駆動
信号をPWM制御回路2に出力する。4はコンデンサで
構成される入出力保護回路であり、PWM制御回路2か
ら出力される信号に応じて、PWM制御回路2へのフィ
ードバックを遮断する。6は出力側に接続される負荷で
ある。
【0014】以上のように構成したスイッチング電源に
ついてその動作を説明する。スイッチング電源を立ち上
げると、すなわち入力電源1のスイッチをオンすると、
スタート信号発生回路3は、そのとき流れる電流を微分
し、1個のパルスをPWM制御回路2に出力する。
【0015】このパルスにより、PWM制御回路2のト
ランジスタTr1が導通し、トランジスタTr2,Tr3
の差動アンプと、コンデンサC3,抵抗R2とからなる回
路が発振するとともに、トランジスタTr5がスイッチ
ング動作を行ない、入力電圧に応じて変調された交流の
パルスを出力する。すなわちトランジスタTr2がオン
の期間はTr5はオンし、トランジスタTr3がオフとな
る。逆にトランジスタTr3がオンの期間は、トランジ
スタTr2,Tr5がオフとなっている。
【0016】入出力保護回路4のコンデンサC2は、交
流を通過するので、PWM制御回路2からの出力はトラ
ンジスタTr1にフィードバックされ、PWM制御回路
2は動作を継続する。
【0017】次に、電池の放電が進んだときの、電池保
護の動作について図2を参照しながら説明する。図はP
WM制御回路2の出力波形を示している。図(a)は充
分な入力電圧が得られる状態を示している。
【0018】電池の放電が進み図(b)に示すように入
力電圧が低下してくると、PWM制御回路2では、抵抗
R2,コンデンサC3への供給電圧が小さくなる。このた
めコンデンサC3の充電に時間がかかり、トランジスタ
Tr3のオフからオンへの立ち上がりが遅くなり、トラ
ンジスタTr2,Tr5のオン期間は長くなる。このため
オンパルス幅の長い信号が平滑回路6に出力されること
となり、入力電圧と目標電圧との差を解消するように、
パルス幅の変調された信号が出力される。
【0019】電池の放電によりさらに入力電圧が低下す
ることにともなって、オンパルス幅が長くなり続けてい
くと、やがては図(c)に示すように、入力電圧が目標
電圧と等しくなった状態で、PWM制御回路2からは、
もはやパルス波は得られず、直流が出力されることとな
る。
【0020】このとき、PWM制御回路2の出力をフィ
ードバックする入出力保護回路4のコンデンサC2は、
直流をカットするので、PWM制御回路2に信号が供給
されなくなり、スイッチング電源は自動的に動作を停止
することとなる。このため電池は目標電圧より低下する
ことはなく、過放電を防止することができる。
【0021】次に、出力側の負荷異常によるスイッチン
グ電源の保護動作について説明する。出力側が短絡した
り、大きな負荷が接続されると、図2(d)に示すよう
に、目標電圧に比べて出力電圧が大きく低下する。その
ため出力電圧を目標電圧にまで上昇させなければならな
いのだが、出力電圧が低下した状態は、入力電圧が低下
した状態と同様に考えることができるので、PWM制御
回路2は、上述の図(b)の動作と同様に、オンパルス
幅の長い信号を出力する。
【0022】しかしながらオンパルス幅をいくら長くし
ても、出力電圧が目標電圧に達しないほど負荷が大きい
ときには、PWM制御回路2から出力されるパルス波は
連続し、図(e)に示すように直流となってしまう。こ
のため入出力保護回路4では直流をカットするため、P
WM制御回路2にフィードバックされなくなり、スイッ
チング動作は自動的に停止することとなる。これにより
出力側が短絡したときや負荷の大きなものが接続された
ときの内部の回路の保護を図ることができる。
【0023】なお図3は、本発明の他の実施例を示すも
のであり、上記図1の回路と異なる点は、入出力保護回
路4をスタート信号発生回路3と合成するよう構成した
ことであり、動作は上述のものと同様に動作する。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電池の保
護や、出力側の短絡等による回路の保護のために、入出
力電圧の低下を検出するコンパレータ等の回路を必要と
せず、簡単な回路構成で、しかも複雑な電圧調整の必要
のない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】
【図1】本発明の一実施例を示すスイッチング電源の回
路図
【図2】同スイッチング電源の動作を説明する波形図
【図3】本発明の他の実施例を示すスイッチング電源の
回路図
【図4】従来のスイッチング電源を示すブロック図
【符号の説明】
1,11 入力電源 2,12 PWM制御回路 3 スタート信号発生回路 4 入出力保護回路 5,17 平滑回路 6,18 負荷 13 基準電圧発生回路 14,16 コンパレータ 15 タイマー回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力電源が立ち上がった時に得られる電流
    を微分するスタート信号発生回路と、前記スタート信号
    発生回路の出力パルスにより駆動され、パルス波を発振
    し、そのパルス幅を目標電圧に近付けるように変調する
    PWM制御回路と、前記PWM制御回路から出力される
    交流を平滑し出力側に直流を得る平滑回路と、前記PW
    M制御回路を連続的に駆動するために、PWM制御回路
    の出力をPWM発振回路をフィードバックする経路に配
    置され、前記PWM制御回路の出力が交流である場合は
    それを通過し、直流である場合は遮断する入出力保護回
    路とよりなることを特徴とするスイッチング電源。
JP7000253A 1995-01-05 1995-01-05 スイッチング電源 Pending JPH08191565A (ja)

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JP7000253A JPH08191565A (ja) 1995-01-05 1995-01-05 スイッチング電源

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JP7000253A JPH08191565A (ja) 1995-01-05 1995-01-05 スイッチング電源

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100427591B1 (ko) * 2001-12-05 2004-04-28 주식회사 케이이씨 스타트업 회로의 발진 방지장치
CN100463325C (zh) * 2005-03-03 2009-02-18 中兴通讯股份有限公司 一种具有自恢复功能的短路保护电路
CN103579995A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 艾默生网络能源有限公司 一种直流输入开关电源及其欠压保护电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100427591B1 (ko) * 2001-12-05 2004-04-28 주식회사 케이이씨 스타트업 회로의 발진 방지장치
CN100463325C (zh) * 2005-03-03 2009-02-18 中兴通讯股份有限公司 一种具有自恢复功能的短路保护电路
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