JPH0832166B2 - 過電流検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチングレギュレータ等のメイン回路
の出力電圧が短絡等により垂下したとき、これを検出し
て該スイッチングレギュレータ等の出力を遮断させるよ
うにした、過電流検出回路に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えばスイッチングレギュレータ等において
は、入力される直流電圧をパルス制御することにより所
望の出力を得るようにしているが、この出力が例えば短
絡等の理由により低下したりゼロになったような場合、
これを過電流検出回路により検出して、上記パルス制御
を行なう制御回路を適宜制御することにより、該スイッ
チングレギュレータ等の出力を遮断するようにして、該
スイッチングレギュレータ等を保護している。

このようなスイッチングレギュレータとしては例えば
第２図に示す構成のものが知られている。即ち、第２図
のスイッチングレギュレータ１においては、鎖線図示の
部分が過電流検出回路1aを構成しており、スイッチング
レギュレータの交流部分のメイン回路２から、カレント
トランス３を介してダイオードにより全波整流された検
出出力の電圧が、平滑コンデンサ４及び平滑抵抗５によ
り平滑されて、制御IC6に内蔵された差動アンプ７の一
方の入力端子7aに入力され、また該差動アンプ７の他方
の入力端子7bには定電圧電源から抵抗により分圧された
基準電圧が入力されており、該着動アンプ７が、双方の
入力端子7a,7bに入力される電圧を比較して、その差を
出力端子８を介して、スイッチングレギュレータ１のス
イッチング用トランジスタTrのベースに出力するように
なっている。

このように構成されたスイッチングレギュレータ１に
よれば、スイッチングレギュレータ１の出力が所定電圧
以上である場合には、カレントトランス３の二次側コイ
ルには正常値の検出出力が発生し、この出力がダイオー
ドと平滑コンデンサ４及び平滑抵抗５により全波整流，
平滑されて、差動アンプ７の一方の入力端子7aに入力さ
れるので、該差動アンプ７は、この検出出力の電圧を他
方の入力端子7bに入力される基準電圧と比較し、この場
合検出出力の電圧の方が高いことから、その出力端子か
らは信号が出力され、従ってスイッチング用トランジス
タTrはオンとなり、スイッチングレギュレータの動作を
継続させることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、上記スイッチングレギュレータ１の出力が短
絡，破損等によって低下したりゼロになったときには、
カレントトランス３の二次側コイルに発生する検出出力
の電圧V₀が低下することになり、差動アンプ７の入力端
子7aへの入力も低下するので、出力端子８からは信号が
出力されず、これによりスイッチング用トランジスタTr
がオフとなり、該トランジスタTrの破損が防止される
が、このとき差動アンプ７は入力される電圧の差が大き
くなることから、出力電圧の降下に伴ってスイッチング
レギュレータ１の出力を増大させるように図示しないパ
ルス幅制御回路へ上記電圧差に応じた信号を出力するこ
とになる。

従って、カレントトランス３の二次側コイルに発生す
る出力、そしてスイッチングレギュレータ１のメイン回
路２においては、第３図に点線Ａで示すように垂下開始
のＢ点から勾配をもって電圧V₀が降下し、その際電圧V₀
がゼロの付近においては垂下開始時の電流I₀に比較して
かなり大きな電流I₁が流れることになってしまう。

このため、カレントトランス3,ダイオードや差動アン
プ７を含む制御IC6、そしてスイッチング用トランジス
タTr、さらにスイッチングレギュレータ１の本体を構成
するダイオードD,チョークコイルＬ等の回路素子は、上
述した電流I₁に対して充分に耐え得る電流容器のものを
使用する必要があり、装置全体が大型化すると共に、コ
スト高になってしまうという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑み、スイッチングレギュレー
タ等の出力の垂下時に大きな電流が流れないようにし
た、過電流検出回路を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

上記目的は、本発明によれば、過電流を検出すべき一
つの入力端子からメイントランスの一次側と接続された
スイッチング素子を介して、カレントトランスの一次側
と接続された入力側と、前記メイントランスの二次側か
ら出力端子に接続される回路とからなるメイン回路を有
すると共に、上記カレントトランスの二次側コイルに発
生する出力電圧を平滑回路を介して一方の入力端子入力
し、かつ、他方の入力端子には定電圧を抵抗により分圧
された基準電圧として入力する差動アンプとを有してい
て、該差動アンプの出力端子に接続された外部出力端子
を検出器用トランスの一次側に接続し、かつ、前記検出
器用トランスの二次側を前記メイン回路の駆動回路用に
接続してなる過電流検出回路において、前記カレントト
ランスの二次側に接続された整流器の出力側に二次コイ
ルと並列に接続した平滑回路の平滑抵抗に対して、並列
に接続された補助抵抗と、該補助抵抗に対して直列に接
続されていて、かつ、上記メイン回路の出力電圧が所定
電圧以下になったときオフに駆動されるスイッチング素
子が、上記整流器の出力側に接続されて、メイン回路の
出力側に全体として並列に接続されていることによって
達成される。

この発明によれば、スイッチングレギュレータ等のメ
イン回路の出力が正常である場合には、その出力電圧が
所定電圧以上であることから、スイッチング素子はオン
であるので、差動アンプの一方の入力端子には、出力電
圧が平滑抵抗及び補助抵抗の合成抵抗を介して入力され
ることとなり、カレントトランスの二次側コイルに発生
する検出出力が差動アンプにより上記基準電圧と比較さ
れ、その差の信号が外部出力端子から出力されることに
より、検出器用トランス、スイッチング素子を介してメ
イン回路の入力側を制御してこのメイン回路の動作を継
続させるようにするが、該メイン回路の出力電圧が短
絡，破損等により垂下した場合には、該出力電圧が所定
電圧以下になったとき、スイッチング素子がオフとな
り、これにより出力電圧に対して補助抵抗は遮断され、
平滑抵抗及び補助抵抗の合成抵抗が実質的に高くなるこ
とにより、カレントトランスに対する負荷インピーダン
スが上昇することから、差動アンプの一方の入力端子に
入力される出力電圧は高くなり、従って検出出力の垂下
に伴って該差動アンプの作用によりメイン回路の出力電
流が増大する際、実質的に該差動アンプの基準電圧が比
較的低い基準電圧に切り換えられることになるので、メ
イン回路の出力電圧がゼロ付近にまで垂下したときの差
動アンプに入力される電圧差があまり大きくならず、こ
れにより、差動アンプから検出器用トランスに入力され
る信号も比較的小さい信号になり、従ってメイン回路の
出力電流はあまり増大することがない。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。

第１図は本発明による過電流検出回路を組み込んだメ
イン回路としてのスイッチングレギュレータを一実施例
を示している。

スイッチングレギュレータ10は、鎖線図示の部分が過
電流検出回路11を構成しており、本スイッチングレギュ
レータ10の過電流を検出すべき交流部分の回路12に一次
側コイル13aが直列に接続されたカレントトランス13
と、該カレントトランス13の二次側コイル13bの両端に
それぞれ−側が接続され＋側が互いに接続されている二
つのダイオード14,14′と該ダイオード14,14′の＋側と
上記カレントトランス13の二次側コイル13bの中間点と
の間にそれぞれ接続されたコンデンサ15及び平滑抵抗16
と、該平滑抵抗16の＋側が一方の入力端子17aに接続さ
れていると共に、他方の入力端子17bには定電圧が抵抗1
9,20により分圧されて基準電圧として入力されている制
御IC18に内蔵された差動アンプ17と、該差動アンプ17の
出力端子に接続され且つスイッチングレギュレータ10の
スイッチング用トランジスタTrのベースに信号を出力す
る外部接続端子21とを含んでいる。

以上の構成は従来の即ち第２図に示すスイッチングレ
ギュレータ１と同じ構成であり、本発明によるスイッチ
ングレギュレータ10においては、過電流検出回路11は、
さらに平滑抵抗16の＋側即ち差動アンプ17の入力端子17
a側に補助抵抗22を介してコレクタが接続され且つエミ
ッタが平滑抵抗16の−側即ちアースに接続されていると
共に、ベースが抵抗23を介してアースに、またツェナー
ダイオード24及び抵抗25を介してスイッチングレギュレ
ータ10の出力に接続されているスイッチング素子として
のトランジスタ26とを含んでいる。

尚、補助抵抗22の抵抗値は、平滑抵抗16との合成抵抗
の抵抗値が従来例における平滑抵抗５の抵抗値に等しく
なるように選定されている。

本発明によるスイッチングレギュレータ10は以上のよ
うに構成されており、スイッチングレギュレータ10の出
力が正常である場合には、スイッチングレギュレータ10
の出力電圧は所定電圧以上であることから、抵抗25及び
ツェナーダイオード24を介してトランス26のベースには
Ｈレベルの信号が入力されることになる。従って該トラ
ンジスタ26はオンになっており、これにより平滑抵抗16
に対して並列に補助抵抗22が接続されることになるの
で、差動アンプ17の入力端子17aには、カレントトラン
ス12の二次側コイル12bに発生した正常値の検出出力
が、ダイオード14,14′により全波整流され、コンデン
サ15,平滑抵抗16及び補助抵抗22ににより平滑されて入
力される。これにより、該差動アンプ17は他方の入力端
子17bに入力される基準電圧との差の信号を出力端子21
を介して検出器用トランスT₁の一次側に出力し、スイッ
チングレギュレータ10の動作を継続させるように制御さ
せる。

ここで、スイッチングレギュレータ10の出力電圧が短
絡、破損等により垂下すると、該出力が所定電圧V₁以下
になったとき、ツェナーダイオード24がオフとなり、こ
れによりトランジスタ26のベースにＬレベルの信号が入
力される。これにより、該トランジスタ26がオフとな
り、平滑抵抗16に対して補助抵抗22が切り離されること
となり、実質的に平滑抵抗の抵抗値が平滑抵抗16及び補
助抵抗22の合成抵抗の抵抗値から平滑抵抗16の単独の抵
抗値へ上昇する。従って、カレントトランス13に対する
負荷インピーダンスが増大することから、カレントトラ
ンス13の二次側コイルに発生した検出出力は、より高い
出力電圧レベルで差動アンプ17の入力端子17aに入力さ
れる。このため、差動アンプ17はスイッチングレギュレ
ータ10の出力が一定電圧以下になったとき、実質的には
基準電圧が比較的低い電圧に切り換えられることになる
ので、カレントトランス13の二次側コイル13bに発生す
る検出出力、そしてスイッチングレギュレータ10のメイ
ン回路においては、第３図に実線Ｃで示すように、最初
は垂下開始のＢ点から勾配をもって電圧V₀が降下する
が、一定電圧V₁以下になったときには補助抵抗22が切り
離されることにより、差動アンプ17の入力端子17aに入
力される検出出力の出力電圧レベルが上昇するので、制
御IC18の出力端子21から出力される信号は、検出器用ト
ランスT₁に対してより低い出力となるように制御され、
これにより垂下特性が電流が小さくなる方向にシフトさ
れることになり、かくして出力電圧V₀がゼロの付近にお
いても垂下開始時の電流I₀に比較してあまり大きな電流
I₁が流れず、このI₁よりも低い電流I₂が流れることにな
る。

従って、カレントトランス13,ダイオード14,14′や差
動アンプ17を含む制御IC18、そしてスイッチング用トラ
ンジスタTr、さらにスイッチングレギュレータ１の本体
を構成するダイオードD,チョークコイルＬ等の回路素子
は、上述した比較的低い電流I₂に対して充分に耐え得る
電流容量のものを使用すればよいので、上記各回路素子
は低容量で且つ小型のものを使用することが可能とな
り、従って装置全体が小型化されると共に、コストが低
減され得ることになる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、スイッチングレ
ギュレータ等のメイン回路の出力が正常である場合に
は、その出力電圧が所定電圧以上であることから、スイ
ッチング素子はオンであるので、差動アンプの一方の入
力端子には、出力電圧が平滑抵抗及び補助抵抗の合成抵
抗を介して入力されることとなり、カレントトランスの
二次側コイルに発生する検出出力が差動アンプにより上
記基準電圧と比較され、その差の信号が外部出力端子か
ら出力されることにより、上記メイン回路の出力を制御
する例えばパルス幅制御回路を構成する検出器用トラン
ス、スイッチング素子を制御させて、スイッチングレギ
ュレータ等の動作を継続させるようにする。

一方、該メイン回路の出力電圧が短絡，破損等により
垂下した場合には、該出力電圧が所定電圧以下になった
とき、スイッチング素子がオフとなり、これにより出力
電圧に対して補助抵抗は遮断され、平滑抵抗及び補助抵
抗の合成抵抗が実質的に高くなることにより、カレント
トランスに対する負荷インピーダンスが上昇することか
ら、差動アンプの一方の入力端子に入力される出力電圧
は高くなり、従って検出出力の垂下に伴って該差動アン
プの作用によりメイン回路の出力電流が増大する際、実
質的に該差動アンプの基準電圧が比較的低い基準電圧に
切り換えられることになるので、メイン回路の出力電圧
がゼロ付近にまで垂下したときの差動アンプに入力され
る電圧差があまり大きくならず、パルス幅制御回路を構
成する検出器用トランスに入力される信号も比較的小さ
い信号となり、従ってスイッチングレギュレータの出力
電流はあまり増大することがない。

かくして、本発明によれば、メイン回路の出力が垂下
した場合に、該出力の電流値があまり増大することな
く、これによりメイン回路を構成するダイオード，トラ
ンジスタ等の回路素子が比較的低い電流容量のもので済
み、従って装置全体が小型化されると共に、コストが低
減され得る、極めて優れた過電流検出回路が提供され得
ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過電流検出回路を組み込んだスイ
ッチングレギュレータの一実施例を示す回路図である。 第２図は従来の過電流検出回路を組み込んだスイッチン
グレギュレータの一例を示す回路図、 第３図は本発明と従来の過電流検出回路による出力垂下
の状態を比較したグラフである。 10…スイッチングレギュレータ;11…過電流検出回路;12
…検出回路;13…カレントトランス;14,14′…ダイオー
ド;15…コンデンサ;16,19,20,22,23,25…抵抗;17…差動
アンプ;18…制御IC;21…出力端子;24…ツェナーダイオ
ード;26…トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】過電流を検出すべき一つの入力端子からメ
   イントランスの一次側と接続されたスイッチング素子を
   介して、カレントトランスの一次側と接続された入力側
   と、前記メイントランスの二次側から出力端子に接続さ
   れる回路とからなるメイン回路を有すると共に、上記カ
   レントトランスの二次側コイルに発生する出力電圧を平
   滑回路を介して一方の入力端子に入力し、かつ、他方の
   入力端子には定電圧を抵抗により分圧された基準電圧と
   して入力する差動アンプとを有していて、該差動アンプ
   の出力端子に接続された外部出力端子を検出器用トラン
   スの一次側に接続し、かつ、前記検出器用トランスの二
   次側を前記メイン回路の駆動回路用に接続してなる過電
   流検出回路において、 前記カレントトランスの二次側に接続された整流器の出
   力側に二次コイルと並列に接続した平滑回路の平滑抵抗
   に対して、並列に接続された補助抵抗と、該補助抵抗に
   対して直列に接続されていて、かつ、上記メイン回路の
   出力電圧が所定電圧以下になったときオフに駆動される
   スイッチング素子が、上記整流器の出力側に接続され
   て、メイン回路の出力側に全体として並列に接続されて
   いることを特徴とする過電流検出回路。