JPH10136644A - スイッチング電源回路 - Google Patents

スイッチング電源回路

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JPH10136644A
JPH10136644A JP30740096A JP30740096A JPH10136644A JP H10136644 A JPH10136644 A JP H10136644A JP 30740096 A JP30740096 A JP 30740096A JP 30740096 A JP30740096 A JP 30740096A JP H10136644 A JPH10136644 A JP H10136644A
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JP
Japan
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circuit
voltage
short
smoothing capacitor
choke coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP30740096A
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English (en)
Inventor
Tetsushi Otake
徹志 大竹
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
Application filed by Toko Inc filed Critical Toko Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御回路に負荷されている短絡保護機能を確
実に作動させることのできるスイッチング電源回路を得
る。 【解決手段】 平滑コンデンサC2とダイオードD1の
接続点と出力端子2との間にチョークコイルL1を接続
し、出力端子2とアースとの間にコンデンサC3を接続
する。このコンデンサC3と共にフィルタ回路を形成す
るチョークコイルL1に対してダイオードD2を並列接
続する。なお、制御回路3へフィードバックする定電圧
制御と短絡保護のための検出電圧は、平滑コンデンサC
2の端子間電圧とする。このような構成とすると、負荷
が正常な状態ではチョークコイルL1に電流が流れて出
力電圧のリップル低減が行われ、負荷が短絡状態となる
とダイオードD2に電流が流れて平滑コンデンサC2の
端子間電圧が低下し、確実に短絡保護機能を作動させる
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源回路の短絡保
護を確実に行わせることのできるスイッチング電源回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング素子のオン、オフ動作によ
ってエネルギー通過量を制御するスイッチング電源回路
においては、回路中の所定の点における電圧値を検出
し、その電圧値に相当する信号を制御回路にフィードバ
ックして出力電圧の定電圧制御を行う。ここで制御回路
の内部には、スイッチング素子の動作を制御する制御系
統の他に各種の保護系統が構成されることが多い。この
保護系統としては、例えば、出力端子間が短絡された場
合に過大な出力電流が流れることによって電源回路が破
損しないようにする、タイマーラッチ方式に代表される
ような短絡保護回路が設けられる。このような短絡保護
機能を有する制御回路を組み込んだスイッチング電源回
路の従来の一例を図2に示した。図2に示すスイッチン
グ電源回路は、以下のような構成となっている。
【0003】図2において1、2はそれぞれ高電位側の
入力端子と出力端子を示しており、低電位側の入力端子
と出力端子はアースに接続されることから図示は省略し
ている。入力端子1とアースとの間にはスイッチングト
ランジスタQ1とトランスTの1次巻線N1が直列接続
され、さらに入力端子1とアースとの間にコンデンサC
1が接続されている。トランスTの2次巻線N2の一端
は整流素子としてのダイオードD1のアノードに接続さ
れ、他端はアースに接続されている。ダイオードD1の
カソードとアースとの間には平滑コンデンサC2が接続
され、ダイオードD1のカソードと出力端子2との間に
はチョークコイルL1が接続され、出力端子2とアース
との間にコンデンサC3が接続されている。このスイッ
チングトランジスタQ1、トランスT、ダイオードD1
及び平滑コンデンサC2によって基本的なスイッチング
方式の電源回路が構成され、チョークコイルL1とコン
デンサC3によって出力電圧のリップルを低減するため
のフィルタ回路が形成されている。
【0004】平滑コンデンサC2の端子間に抵抗R1と
R2の直列回路が並列接続され、抵抗R1とR2の接続
点がエラーアンプERの反転入力端子(−)に接続され
ている。エラーアンプERの正入力端子(+)には基準
電圧源REFが接続され、エラーアンプERの出力端子
は比較器COMPの反転入力端子(−)に接続されてい
る。比較器COMPの正入力端子(+)は発振回路OS
Cに接続され、比較器COMPの出力端子はバッファB
UFを介してスイチングトランジスタQ1のベースに接
続されている。さらにエラーアンプERとバッファBU
Fの間に短絡保護回路SCPが設けられている。このエ
ラーアンプER、基準電圧源REF、比較器COMP、
発振回路OSC、バッファBUF及び短絡保護回路SC
Pによって制御回路3が構成されている。
【0005】このような図2の電源回路における制御回
路3の基本動作は以下のようになる。先ずエラーアンプ
ERにおいて、正入力端子(+)に入力される基準電圧
と反転入力端子(−)に入力される平滑コンデンサC2
の端子間電圧に相当する検出電圧が比較され、この2つ
の電圧の差分に相当する電圧レベル信号VLが発生す
る。この電圧レベル信号VLは比較器COMPに入力さ
れ、比較器COMPにおいて発振回路OSCからの三角
波電圧と比較される。すると比較器COMPの出力端子
には電圧レベル信号VLに応じたパルス幅を有するパル
ス信号POが発生し、このパルス信号POはバッファB
UFを介してスイッチングトランジスタQ1のベースに
入力される。スイッチングトランジスタQ1はパルス信
号POに応じてオン、オフ動作を行い、トランスTの2
次巻線N2に電圧を誘起させ、所定の出力電圧が得られ
るように作用する。
【0006】ここで外部負荷が短絡状態となり、平滑コ
ンデンサC2の端子間電圧が大きく低下すると、出力電
圧を一定に保つための定電圧制御動作の一環として、エ
ラーアンプERは検出電圧と基準電圧の差に応じて電圧
レベル信号VLを大きくする。すると短絡保護回路SC
Pは、電圧レベル信号VLが所定の値より大きくなった
時点でバッファBUFに対して出力遮断のラッチ信号を
送信する。バッファBUFはラッチ信号を受信すると比
較器COMPからスイッチングトランジスタQ1のベー
スに入力されるパルス信号POの通過を阻止し、スイッ
チングトランジスタQ1の動作を停止させる。その結
果、トランスTの1次側から2次側へのエネルギー伝達
が行われなくなり、負荷短絡によって過大な電流が流れ
ることが防止される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年では回路の小型化
と低コスト化の要請に対応するために、図2のチョーク
コイルL1に形状の小さなコイル部品を使用することが
多い。形状の小さなコイル部品は一般に細線を巻回して
製造されるために内部抵抗が大きくなる。ここで、図2
に示す電源回路が運転状態にある時、負荷が正常であれ
ばチョークコイルL1を通過する電流は小さく、チョー
クコイルL1の内部抵抗と電流の積による端子間の電圧
降下も小さい。しかし負荷が短絡状態になるとチョーク
コイルL1には大きな電流が流れ、この大きな電流と大
きな内部抵抗によってチョークコイルL1の端子間に大
きな電圧降下が生じてしまう。するとチョークコイルL
1の出力端子2側の電位は低くとも、チョークコイルL
1の平滑コンデンサC2側の電位は高い状態に保持され
てしまうことになる。
【0008】図2に示す電源回路では、出力電圧を一定
に制御するのと同時に短絡保護を行うための電圧の検出
点は、平滑コンデンサC2の端子間となっている。しか
し先の記述から分かるように、チョークコイルL1によ
って平滑コンデンサC2の端子間電圧は正確には出力電
圧と同一とはならない。特に、電流の大きくなる負荷短
絡時にはその差が大きくなってしまうため、短絡保護回
路SCPが負荷が短絡状態であると検知できる電圧まで
平滑コンデンサC2の端子間電圧が低下しないという事
態が発生する可能性がある。負荷が短絡された状態で電
源回路の運転が継続されれば、回路の各構成部品にかか
る負担が大きくなり、いずれかの部品が破損してしまう
危険があった。
【0009】このような事態を回避するためには、定電
圧制御と短絡保護を行うための電圧の検出点を、最も出
力端子2に近い、フィルタ回路を構成するコンデンサC
3の端子間とすることも考えられる。しかしコンデンサ
C3の端子間電圧を検出しようとすると、チョークコイ
ルL1のインダクタンス成分のために、図2の回路内に
形成される定電圧制御のためのフィードバックループに
位相回転を生じ、その結果、定電圧制御が行われずに出
力電圧が不安定に変動する恐れがあった。従って本発明
は、出力電圧のリップルを低減するためにフィルタ回路
を回路の出力側に設けたスイッチング電源回路におい
て、制御回路に付加された短絡保護機能を確実に作動さ
せることのできるスイッチング電源回路を得ることを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、インダクタン
ス部品に直列接続したスイッチング素子にオン、オフ動
作を行わせ、インダクタンス部品の所定の巻線に現れる
電圧を整流素子と平滑容量とによって整流・平滑し、所
望の出力電圧を得るスイッチング電源回路において、平
滑容量の端子間電圧に応じてスイッチング素子のオン、
オフ動作を制御すると同時に、平滑容量の端子間電圧か
ら短絡状態を検出して短絡保護機能を作動させる制御回
路、平滑容量の出力側に接続された、チョークコイルを
有するフィルタ回路及び、フィルタ回路のチョークコイ
ルに並列接続されたダイオードを具備することを特徴と
する。
【0011】
【発明の実施の形態】トランス等のインダクタンス部品
の所定の巻線に整流素子と平滑容量を接続し、さらにそ
の平滑容量の出力側にチョークコイルとコンデンサを有
するフィルタ回路を接続する。そしてフィルタ回路のチ
ョークコイルに対して、平滑容量から電源回路の出力端
子側の方向を順方向としたダイオードを並列に接続す
る。平滑容量の端子間電圧を検出する手段を設け、平滑
容量の端子間電圧に相当する信号を、短絡保護機能を有
する制御回路の構成要素であるエラーアンプの入力端子
に入力する。
【0012】
【実施例】制御回路に付加されている短絡保護機能を負
荷短絡時において確実に作動させるようにした、本発明
によるスイッチング電源回路の実施例を図1に示した。
図1に示す回路では、そのチョークコイルL1に対し
て、平滑コンデンサC2から出力端子2の方向を順方向
としたダイオードD2を並列に接続した点が特徴となっ
ており、その他の回路構成については従来の技術の項で
説明した図2の回路を同一となっている。このような構
成とした図1の回路では、ダイオードD2の作用によっ
て以下のような動作となる。
【0013】先ず、負荷の状態が正常である時、トラン
スTの2次巻線N2に発生した電圧はダイオードD1と
平滑コンデンサC2によって整流・平滑され、さらにチ
ョークコイルL1とコンデンサC3とによってリップル
が低減されて出力端子2より外部の負荷に供給される。
ここで、負荷が正常であれば出力端子2から外部へ供給
される電流は小さく、このため電流と内部抵抗との積で
表されるチョークコイルL1の端子間の電圧降下は小さ
くなる。また、平滑コンデンサC2の端子間電圧につい
ては多少のリップルが含まれている。しかし、このリッ
プルの大きさは数十mV程度であり、ダイオード素子の
順方向降下電圧よりもはるかに小さい。従って、ダイオ
ードD2の順方向降下電圧により電流はチョークコイル
L1を流れ、ダイオードD2には電流はほとんど流れ
ず、チョークコイルL1とコンデンサC3のフィルタ回
路の動作に悪影響を与えない。つまり、負荷が正常であ
る時には、図1と図2の回路の動作は実質的に同一とな
る。
【0014】次に、負荷が短絡状態となると、出力端子
2に現れる電圧は低下し、出力端子2から外部へ供給さ
れる電流は大きくなる。するとチョークコイルL1の端
子間に現れる電圧降下は大きくなり、ダイオードD2は
導通する。このダイオードD2の導通により出力端子2
に現れる電圧と平滑コンデンサC2の端子間電圧はほぼ
同じ値となり、実際にはダイオードD2の順方向降下電
圧分だけ異なることになる。その結果、平滑コンデンサ
C2の端子間電圧は負荷短絡が発生した時、チョークコ
イルL1の内部抵抗に影響されずに低下する。平滑コン
デンサC2の端子間電圧が低下すると制御回路3の内部
に設けられた短絡保護回路SCPが動作し、スイッチン
グトランジスタQ1のオン、オフ動作は短絡保護動作の
結果として停止することになる。
【0015】なお、図1に示す回路ではチョークコイル
L1に並列接続するダイオードD2はダイオード素子、
1つとして示しているが、正常運転時における電流阻止
に必要な電圧差(順方向降下電圧)を得るために、複数
のダイオード素子を接続して使用しても良い。また、通
常のダイオード素子でなく、定電圧ダイオード素子をチ
ョークコイルL1に並列に接続しても良い。さらに、図
1に示す電源回路はトランスを使用したスイッチング電
源回路であるが、トランスを使用しない、例えばチョッ
パ方式のスイッチング電源回路にも本発明が適用できる
ことは言うまでもない。
【0016】
【発明の効果】以上に述べたように本発明は、平滑容量
のさらに出力側にチョークコイルを有するフィルタ回路
を設け、平滑容量の端子間電圧を検出することで出力電
圧の定電圧制御と短絡保護を行うスイッチング電源回路
において、フィルタ回路のチョークコイルにダイオード
素子を並列接続したことを特徴としている。この構成に
よれば、正常な負荷状態の時にはフィルタ回路の機能を
損なわずに正常な運転を行わせることができ、負荷が短
絡状態になった時には平滑容量の端子間電圧を出力電圧
とほぼ同じ値まで低下させ、制御回路の短絡保護機能を
作動させることが可能となる。従って本発明によれば、
負荷短絡時には確実に短絡保護機能が作動する、信頼性
の高いスイッチング電源回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるスイッチング電源回路の実施例
の回路図。
【図2】 従来のスイッチング電源回路の回路図。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3 制御回路 REF 基準電圧源 OSC 発振回路 ER エラーアンプ COMP 比較器 BUF バッファ SCP 短絡保護回路 T トランス Q1 スイッチングトランジスタ C2 平滑コンデンサ(平滑容量) D1 整流素子としてのダイオード L1 フィルタ回路を構成するチョークコイル C3 フィルタ回路を構成するコンデンサ D2 ダイオード素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インダクタンス部品に直列接続したスイ
    ッチング素子にオン、オフ動作を行わせ、該インダクタ
    ンス部品の所定の巻線に現れる電圧を整流素子と平滑容
    量とによって整流・平滑し、所望の出力電圧を得るスイ
    ッチング電源回路において、 該平滑容量の端子間電圧に応じて該スイッチング素子の
    オン、オフ動作を制御すると同時に、該平滑容量の端子
    間電圧から短絡状態を検出して短絡保護機能を作動させ
    る制御回路、 該平滑容量の出力側に接続された、チョークコイルを有
    するフィルタ回路、 該フィルタ回路のチョークコイルに並列接続されたダイ
    オード素子、 を具備することを特徴とするスイッチング電源回路。
JP30740096A 1996-10-31 1996-10-31 スイッチング電源回路 Pending JPH10136644A (ja)

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JP30740096A JPH10136644A (ja) 1996-10-31 1996-10-31 スイッチング電源回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007028083A1 (de) * 2007-06-09 2008-12-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg pi-Filter mit Begrenzung des Eingangsstroms
US8295020B2 (en) 2006-11-30 2012-10-23 Rohm Co., Ltd. Electronic circuit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8295020B2 (en) 2006-11-30 2012-10-23 Rohm Co., Ltd. Electronic circuit
DE102007028083A1 (de) * 2007-06-09 2008-12-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg pi-Filter mit Begrenzung des Eingangsstroms

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