JPH09113546A - 過電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電流検出回路に関し、過電流の大きさに対
応した過電流検出信号を出力する。 【解決手段】 スイッチング電源部１から負荷２に供給
する電流を検出するカレントトランス３と、このカレン
トトランス３の検出信号をダイオード４を介して加える
第１のコンデンサ５と、この第１のコンデンサ５の端子
電圧を抵抗７，８で分圧した電圧と設定電圧１６とを比
較し、分圧電圧が設定電圧を超えた時に出力端子をハイ
レベルとする比較器１４と、この比較器１４の出力端子
に接続した第２のコンデンサ１５と、第１のコンデンサ
５の端子電圧を第２のコンデンサ１５に加えるように接
続した抵抗９と、第２のコンデンサ１５の端子電圧を抵
抗１１，１２により分圧した電圧が所定値となるとオン
状態となり、フォトカプラ１８の発光ダイオード１９に
電流を流すシャントレギュレータ１７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過電流の大きさに
対応した検出信号を出力する過電流検出回路に関する。
スイッチング電源は、出力直流電圧を一定化するように
スイッチング制御するものであり、定電圧電源となるか
ら、負荷が短絡状態となっても出力直流電圧を一定に維
持するように動作するから、過大な電流が流れることに
なる。そこで、このような過電流を検出して出力直流電
圧を垂下させる構成が採用されている。従って、過電流
を迅速に且つ正確に検出することが必要となる。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来例のピーク整流による過電流
検出回路の説明図であり、３１はスイッチング電源部、
３２は各種電子機器等の負荷、３３はカレントトラン
ス、３４はダイオード、３５はコンデンサ、３６は抵
抗、３７は比較器、３８は設定電圧、３９は過電流検出
回路、４０はスイッチングトランジスタ、４１はパルス
幅制御回路、４２はトランス、４３，４４はダイオー
ド、４５はチョークコイル、４６はコンデンサである。
又ＯＵＴはスイッチング制御信号の出力端子、ＩＮは出
力直流電圧を検出する為の入力端子、ＤＴはデッドタイ
ム制御端子である。

【０００３】スイッチング電源部３１は、トランス４２
の一次巻線に接続されたスイッチングトランジスタ４０
のオン，オフがパルス幅制御回路４１の出力端子からの
スイッチング制御信号によって制御され、トランス４２
の二次巻線に誘起した電圧が、ダイオード４３，４４と
チョークコイル４５とコンデンサ４６とからなる整流平
滑回路によって整流されて平滑化され、負荷３２に出力
直流電圧が印加され、この出力直流電圧はパルス幅制御
回路４１の入力端子ＩＮに加えられて、設定基準電圧と
比較され、出力直流電圧を安定化するようにスイッチン
グトランジスタ４０のオン期間が制御される。

【０００４】又負荷電流はカレントトランス３３によっ
て検出され、ダイオード３４を介してコンデンサ３５に
加えられ、コンデンサ３５の端子電圧は、負荷電流のピ
ーク値に対応したものとなり、比較器３７により設定電
圧３８と比較され、過電流状態では、コンデンサ３５の
端子電圧が高くなるから、比較器３７からパルス幅制御
回路４１のデッドタイム制御端子ＤＴに過電流検出信号
が加えられ、パルス幅制御回路４１はデッドタイムを延
長する。即ち、スイッチングトランジスタ４０のオフ期
間を長くするように制御する。それによって、出力直流
電圧が垂下されて、過電流を防止することができる。

【０００５】図３は従来例の過電流検出回路の説明図で
あり、５１はスイッチング電源部、５２は各種電子機器
等の負荷、５３はカレント、５４はダイオード、５５は
コンデンサ、５６〜６３は抵抗、６４は比較器、６５は
コンデンサ、６６は設定電圧、６７はシャントレギュレ
ータ、６８はフォトカプラ、６９は発光ダイオード、７
０はフォトダイオードである。

【０００６】スイッチング電源部５１は、図２に示すス
イッチング電源部３１と同様な構成を有し、負荷５２に
供給する電流をカレントトランス５３により検出し、ダ
イオード５４により整流してコンデンサ５５を充電す
る。従って、コンデンサ５５の端子電圧は、ピーク負荷
電流に対応したものとなる。このコンデンサ５５の端子
電圧を抵抗５７，５８により分圧し、設定電圧６６と比
較器６４により比較し、分圧電圧が設定電圧６６より低
い場合、即ち、過電流状態でない場合は、比較器６４の
出力信号はローレベルとなり、コンデンサ６５の充電電
荷は、抵抗６０を介して放電し、且つ抵抗６１，６２を
介して放電し、ほぼ零となる。

【０００７】抵抗５７，５８による分圧電圧が設定電圧
６６を超えた場合、即ち、過電流状態となった場合は、
比較器６４の出力信号はハイレベルとなるから、コンデ
ンサ６５は抵抗５９，６０を介して電源電圧により充電
される。このコンデンサ６５の端子電圧を抵抗６１，６
２により分圧し、この分圧電圧が所定値を超えると、シ
ャントレギュレータ６７がオン状態となる。それによっ
て、抵抗６３を介してフォトカプラ６８の発光ダイオー
ド６９に電流が流れ、過電流検出の光信号としてスイッ
チング電源部５１のフォトダイオード７０に入射され、
スイッチング電源部５１のデッドタイムが延長されて、
スイッチング電源部５１の出力直流電圧が垂下される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図２に示す従来例は、
ピーク負荷電流を検出する構成であるから、何らかの原
因で負荷電流が一時的に設定値を超えた場合でも、過電
流検出として、スイッチング電源部３１の出力直流電圧
を垂下させるから、負荷３２に供給する直流電圧が大き
く変動する問題がある。

【０００９】これに対して、図３に示す従来例は、コン
デンサ５５の端子電圧がピーク負荷電流に対応したもの
となるが、コンデンサ６５の充放電時定数の設定によっ
て平均化することにより、過電流状態が継続した時に、
過電流検出信号をスイッチング電源部５１に加えて、出
力直流電圧を垂下させるもので、一時的なピーク負荷電
流に対しては過電流検出としないから、負荷５２に安定
化した直流電圧を供給することができる。しかし、負荷
電流が設定値を大きく超えた場合も僅かに超えた場合も
同様にコンデンサ６５の充放電時定数に従った時間後
に、過電流検出信号を送出することになり、過電流保護
に於いて時間遅れが生じる問題がある。本発明は、負荷
電流の大小に対応した時間遅れで過電流を検出し、過電
流保護の最適化を図ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の過電流検出回路
は、スイッチング電源部１から負荷２に供給する電流を
検出する電流検出部３と、この電流検出部３の検出信号
をダイオード４を介して加える第１のコンデンサ５と、
この第１のコンデンサ５の端子電圧が設定電圧を超えて
過電流状態を示す時に出力端子をハイレベルとする比較
器１４と、この比較器１４の出力端子に接続した第２の
コンデンサ１５と、この第２のコンデンサ１５に第１の
コンデンサ５の端子電圧を印加するように接続した抵抗
９と、第２のコンデンサ１５の端子電圧が所定値を超え
た時に過電流検出信号を送出する検出信号出力部とを備
えている。

【００１１】スイッチング電源部１から負荷２に供給す
る電流が過電流状態でない場合は、比較器１４の出力端
子はローレベルであり、第２のコンデンサ１５は放電状
態となってその端子電圧はほぼ零である。又負荷２に供
給する電流が過電流状態となると、第１のコンデンサ５
の端子電圧が設定電圧を超えるから、比較器１４の出力
端子はハイレベルとなり、第１のコンデンサ５の端子電
圧が抵抗９を介して第２のコンデンサ１５に印加され
る。この時、負荷電流の大きさに対応したダイオード４
の出力電圧となるから、第２のコンデンサ１５の端子電
圧の上昇は、負荷電流の大きさに対応したものとなり、
この第２のコンデンサ１５の端子電圧が所定値を超える
と、シャントレギュレータ１７，フォトカプラ１８等か
らなる検出信号出力部からスイッチング電源部１に過電
流検出信号が送出される。従って、負荷電流が設定値を
僅かに超えた場合に比較して、大きく超えた場合は、過
電流検出信号は短時間で出力される。

【００１２】又検出信号出力部は、第２のコンデンサ１
５の端子電圧を分圧した電圧を加え、この電圧が所定値
を超えた時にオン状態となるシャントレギュレータ１７
と、このシャントレギュレータ１７と直列に接続して過
電流検出信号を光信号としてスイッチング電源部１に加
えるフォトカプラ１８の発光ダイオード１９とを含む構
成とした。

【００１３】シャントレギュレータ１７は、第２のコン
デンサ１５の端子電圧を抵抗１１，１２により分圧した
電圧が印加され、この電圧が所定値を超えると、オン状
態となる。即ち、負荷２に供給する電流が過電流状態と
なると、シャントレギュレータ１７がオン状態となり、
フォトカプラ１８を構成する発光ダイオード１９に電流
が流れて発光し、この光信号がスイッチング電源部１の
フォトダイオード２０に入射され、スイッチング電源部
１の出力直流電圧が垂下される。

【００１４】

【実施の形態】図１は本発明の実施例の説明図であり、
１はスイッチング電源部、２は各種電子機器等の負荷、
３は電流検出部を構成するカレントトランス、４はダイ
オード、５は第１のコンデンサ、６〜１３は抵抗、１４
は比較器、１５は第２のコンデンサ、１６は設定電圧、
１７はシャントレギュレータ、１８はフォトカプラ、１
９は発光ダイオード、２０はフォトダイオードである。

【００１５】スイッチング電源部１は、既に知られてい
る各種の構成を採用できるものであり、負荷２に安定化
した直流電圧を印加するものである。この負荷２に供給
する電流をカレントトランス３により検出し、ダイオー
ド４により整流して第１のコンデンサ５に充電する。こ
の第１のコンデンサ５の端子電圧を抵抗７，８により分
圧して設定電圧１６と比較器１４により比較し、分圧電
圧が設定電圧１６より低い場合、即ち、負荷電流が設定
値以下で過電流状態ではない時に、比較器１４の出力端
子はローレベルとなる。

【００１６】従って、第１のコンデンサ５の端子電圧を
第２のコンデンサ１５に印加するように抵抗９，１０を
接続してあっても、比較器１４の出力端子がローレベル
であるから、第２のコンデンサ１５は抵抗１０を介して
放電する状態となり、その端子電圧はほぼ零となる。又
シャントレギュレータ１７は、第２のコンデンサ１５の
端子電圧を抵抗１１，１２により分圧した電圧がゲート
に印加され、この電圧が所定値を超えるとオン状態とな
るが、前述のように、第２のコンデンサ１５の端子電圧
がほぼ零であると、シャントレギュレータ１７はオフ状
態である。

【００１７】又負荷電流が上昇し、第１のコンデンサ５
の端子電圧がその負荷電流に対応して上昇し、抵抗７，
８による分圧電圧が設定電圧１６を超えると、比較器１
４の出力端子はハイレベルとなる。それにより、第１の
コンデンサ５の端子電圧は、抵抗９，１０を介して第２
のコンデンサ１５に印加されることになり、第２のコン
デンサ１５の端子電圧が充電時定数に従って上昇する。

【００１８】この第２のコンデンサ１５の端子電圧を抵
抗１１，１２により分圧した電圧が所定値を超えると、
シャンドレギュレータ１７がオン状態となり、フォトカ
プラ１８の発光ダイオード１９に抵抗１３を介して電源
電圧が印加され、発光ダイオード１９は発光する。即
ち、過電流検出の光信号が送出される。スイッチング電
源部１に於いては、フォトカプラ１８のフォトダイオー
ド２０により過電流検出の光信号を受光し、例えば、デ
ッドタイムを延長して出力直流電圧を垂下させ、負荷電
流を減少させる。即ち、過電流保護を行うことができ
る。

【００１９】この場合、第２のコンデンサ１５の端子電
圧の上昇は、負荷電流が大きい程、速くなるから、過電
流検出信号の送出を短時間で行うことができ、又負荷電
流が僅かに過電流の設定値を超えた程度の場合は、一時
的な過電流であるか継続した過電流であるかを判定でき
る程度の時間をおいて過電流検出信号を送出することが
できる。即ち、過電流の大きさに反比例した関係で過電
流検出信号を送出することができる。

【００２０】本発明の前述の実施例のみに限定されるも
ではなく、種々付加変更することができるものであり、
例えば、電流検出部を構成するカレントトランス３の代
わりに抵抗とすることもできる。又第１，第２のコンデ
ンサ５，１５の端子電圧を抵抗によって分圧した場合を
示すが、分圧することなく、比較することもできる。又
検出信号出力部は、シャントレギュレータ１７とフォト
カプラ１８の発光ダイオード１９と抵抗１３とを含む構
成の場合を示すが、シャントレギュレータ１７を比較器
として、第２のコンデンサ１５の端子電圧の設定電圧と
比較する構成を用いることも可能である。

【００２１】又フォトカプラ１８により過電流検出信号
をスイッチング電源部１に送出する場合を示すが、電気
信号として直接スイッチング電源部１に送出するか、又
はトランスを介して送出することもできる。又ノイズに
よる影響を防止する為に、第１のコンデンサ５と並列に
抵抗を接続し、この第１のコンデンサ５と抵抗７との間
にダイオードを接続し、且つ抵抗７，８と並列にコンデ
ンサを接続することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、負荷電
流を検出して充電する第１のコンデンサ５の端子電圧
を、過電流状態の時に第２のコンデンサ１５に抵抗９，
１０を介して印加することにより、第２のコンデンサ１
５の端子電圧は、過電流状態の電流の大きさに対応して
上昇するから、負荷短絡等の過電流状態に於いては、迅
速に過電流検出信号を送出し、スイッチング電源部１を
保護することができる。従って、スイッチング電源部１
に対する過電流保護を最適化することが可能となり、ス
イッチング電源部１の過負荷時の発熱を低減できるか
ら、小型化を図ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図である。

【図２】従来例のピーク整流による過電流検出回路の説
明図である。

【図３】従来例の過電流検出回路の説明図である。

【符号の説明】

１ スイッチング電源部 ２ 負荷 ３ カレントトランス ４ ダイオード ５ 第１のコンデンサ ６〜１３ 抵抗 １４ 比較器 １５ 第２のコンデンサ １７ シャントレギュレータ １８ フォトカプラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング電源部から負荷に供給する
   電流を検出する電流検出部と、 該電流検出部の検出信号をダイオードを介して加える第
   １のコンデンサと、 該第１のコンデンサの端子電圧が設定電圧を超えて過電
   流状態を示す時に出力端子をハイレベルとする比較器
   と、 該比較器の出力端子に接続した第２のコンデンサと、 該第２のコンデンサに前記第１のコンデンサの端子電圧
   を印加するように接続した抵抗と前記第２のコンデンサ
   の端子電圧が所定値を超えた時に過電流検出信号を送出
   する検出信号出力部と、 を備えたことを特徴とする過電流検出回路。
2. 【請求項２】 前記検出信号出力部は、前記第２のコン
   デンサの端子電圧を分圧した電圧を加え、該電圧が所定
   値を超えた時にオン状態となるシャントレギュレータ
   と、該シャントレギュレータと直列に接続して過電流検
   出信号を光信号として前記スイッチング電源部に加える
   フォトカプラの発光ダイオードとを含む構成としたこと
   を特徴とする請求項１記載の過電流検出回路。