JPH10323036A - 過電流制限回路 - Google Patents

過電流制限回路

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JPH10323036A
JPH10323036A JP13057497A JP13057497A JPH10323036A JP H10323036 A JPH10323036 A JP H10323036A JP 13057497 A JP13057497 A JP 13057497A JP 13057497 A JP13057497 A JP 13057497A JP H10323036 A JPH10323036 A JP H10323036A
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JP
Japan
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output
switching
analog switch
current
resistor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13057497A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Noda
寛 野田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流検出抵抗における電力損失を少なくする
ことができる過電流制限回路を提供する。 【解決手段】 フォワード型スイッチング電源におい
て、1次側のスイッチング電流をオン・オフするスイッ
チングFET3と、1次側のスイッチング電流を検出す
る抵抗5と、この抵抗5の出力側に接続されるアナログ
スイッチ7と、このアナログスイッチ7の出力側にその
コントロール端子が接続されるとともに、スイッチング
FET3を制御するドライブ回路4とを備え、抵抗5に
より得られた信号をドライブ出力波形が与えられている
期間のみ導通し、それ以外は非導通状態であるアナログ
スイッチ7に入力し、アナログスイッチ7の出力を積分
した後、ドライブ回路4に与え、積分出力電圧が所定の
電圧を越えた時にドライブ出力のオン時間を短くして過
電流保護動作を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置における過電流制限回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、以下に示されるようなものがあった。図5は従
来のスイッチング電源装置における過電流制限回路図で
ある。この図において、入力端子31はトランス32の
1次巻線に接続されている。トランス32の1次巻線は
FET33のドレインに接続されている。FET33の
ソースはグランドに接続されている。
【0003】FET33のゲートはドライブ回路34の
出力端子34bと接続されている。アナログスイッチ4
2の入力端子42aと出力端子42bは電流検出抵抗4
0に接続されている。トランス2の2次巻線には、ダイ
オード36のアノードが接続され、ダイオード36のカ
ソードにはダイオード37のカソードとチョークコイル
38が接続されている。チョークコイル38の他の一端
は、コンデンサ39及び負荷41へと接続されている。
【0004】また、2次巻線の他端にはダイオード37
のアノード、コンデンサ39の他の一端、負荷41の他
の一端が接続されている。この図に示すように、出力電
流を電流検出抵抗40で直接検出し、その信号によって
過電流制限を行う方法は、電流検出抵抗40の値さえ安
定であれば、入力電圧やスイッチング周波数の変化によ
らず、過電流制限値が変化しないと言う精度上の利点が
あるため、従来から広く使用されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出力電
流を直接検出し、その信号によって過電流制限を行う方
法は、精度上の利点が有るものの、電流検出抵抗におけ
る電力損失が大きく、電源効率が85%程度であれば問
題とならないが、90%近い効率を得ようとした場合に
問題となる。
【0006】また、最近は、3.3Vや2.5Vで電流
10Aクラスの電源の要求も多くなり、これら低電圧大
電流の回路においては、効率の面から上記した回路構成
を使用することができなかった。そこで、本発明は上記
問題点を除去し、電流検出抵抗における電力損失を少な
くすることができる過電流制限回路を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕フォワード型スイッチング電源において、1次側
のスイッチング電流をオン・オフするスイッチングFE
Tと、1次側のスイッチング電流を検出するスイッチン
グ電流検出手段と、このスイッチング電流検出手段の出
力側に接続されるアナログスイッチと、このアナログス
イッチの出力側にそのコントロール端子が接続されると
ともに、前記スイッチングFETを制御するドライブ回
路とを備え、前記スイッチング電流検出手段により得ら
れた信号をドライブ出力波形が与えられている期間のみ
導通し、それ以外は非導通状態である前記アナログスイ
ッチに入力し、前記アナログスイッチの出力を積分した
後前記ドライブ回路に与え、積分出力電圧が所定の電圧
を越えた時に前記ドライブ出力のオン時間を短くして過
電流保護動作を行わせるようにしたことを特徴とする過
電流制限回路。
【0008】〔2〕上記〔1〕記載の過電流制限回路に
おいて、前記スイッチング電流検出手段として抵抗を用
いるようにしたものである。 〔3〕上記〔1〕記載の過電流制限回路において、前記
スイッチング電流検出手段としてカレントトランスを用
いるようにしたものである。 〔4〕上記〔1〕記載の過電流制限回路において、前記
スイッチング電流検出手段は、カレントトランスを用い
た非絶縁型スイッチング電源に用いるようにしたもので
ある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
第1実施例を示すスイッチング電源装置における過電流
制限回路図、図2はその各部の波形を示すタイミングチ
ャートである。この図に示すように、入力端子1はトラ
ンス2の1次巻線2aに接続されている。トランス2の
1次巻線2aはFET3のドレインに接続されている。
【0010】FET3のソースには抵抗5と増幅器6の
入力が接続されている。FET3のゲートはドライブ回
路4の出力端子4b及びアナログスイッチ7のコントロ
ール入力端子7cと接続されている。アナログスイッチ
7の入力端子7a、出力端子7bはそれぞれ、増幅器6
の出力、抵抗8と接続されている。抵抗8の他の一端は
コンデンサ9及びドライブ回路4のコントロール入力端
子4aと接続されている。コンデンサ9の他の一端はグ
ランドと接続されている。
【0011】トランス2の1次巻線2aと同極性の2次
巻線2bには、ダイオード10のアノードが接続され、
ダイオード10のカソードにはダイオード11のカソー
ドとチョークコイル12が接続されている。チョークコ
イル12の他の一端は、コンデンサ13及び出力端子1
4a、負荷15へと接続されている。また、2次巻線2
bの他端にはダイオード11のアノード、コンデンサ1
3の他の一端、出力端子14b、負荷15の他の一端が
接続されている。
【0012】なお、ダイオード11はフライホイル用の
ダイオード、チョークコイル12とコンデンサ13は平
滑回路である。次に、そのスイッチング電源装置におけ
る過電流制限回路の動作について説明する。図1は本発
明のフォワード型スイッチング電源に適用した例であっ
てドライブ回路4の出力により、FET3をオン・オフ
させ、トランス2の2次側に発生した電圧をダイオード
10,11、チョークコイル12、コンデンサ13によ
り、整流平滑して直流出力を得ている。
【0013】FET3がオンすることにより、図2
(A)に示すような台形波状の電流が断続して流れる。
また、FET3のソースに接続された抵抗5には、波形
Aと相似である電圧波形Cが得られる。この時、2次側
のチョークコイル12には、図2(B)に示すような波
形で示した電流が流れ、出力電流はこの平均で与えら
れ、次の関係が成り立つ。
【0014】 IO =N×(IA +IB )/2 …(1) 但し、IO :出力電流 IA :1次側スイッチング電流の最小値 IB :1次側スイッチング電流の最大値 N:トランス巻線比(1次/2次) 図2(C)に示す電圧波形は増幅器6で利得G倍された
後に、アナログスイッチ7の入力端子7aに与えられ
る。アナログスイッチ7のコントロール入力端子7cに
は、波形Aと同位相である図2(F)に示すドライブ出
力波形が与えられ、電圧が高くなった時に7a〜7b間
が導通し、それ以外は非導通状態にある。その結果、増
幅器6の出力電圧が現れている期間のみ、抵抗8とコン
デンサ9からなるフィルタに電圧が送られ積分される。
積分出力電圧は次の式で与えられる。
【0015】 V(C9)=(IA +IB )×R5×G/2 …(2) V(C9):積分出力電圧 R5:抵抗5の値 G:増幅器6の利得 上記式(1)と(2)より前記積分出力電圧は、出力電
流の一定倍の比例関係にあるから、この積分出力電圧を
ドライブ回路4のコントロール入力端子4aに与え、所
定の電圧を越えたらドライブ出力のオン時間を短くする
ことにより、過電流保護動作を行わせることができる。
【0016】因みに、増幅器6の出力電圧をそのまま抵
抗8とコンデンサ9からなるフィルタで積分した場合、
積分出力電圧は次の式で与えられ、デューティーの関数
となってしまい、電源入力電圧の変化により、デューテ
ィーも変化するから、過電流保護動作ポイントも変わっ
てしまう。 V(C9)=(IA +IB )×R5×G×(T1/2)×(T1+T2) …(3) このように第1実施例によれば、フォワード型スイッチ
ング電源において、スイッチングFETのソースに接続
された抵抗に発生する電圧を増幅し、得られた信号を、
ドライブ出力波形が与えられている期間のみ導通し、そ
れ以外は非導通状態であるアナログスイッチの入力に与
え、アナログスイッチ出力を積分し、積分出力電圧をド
ライブ回路に与え、積分出力電圧が所定の電圧を越えた
時にドライブ出力のオン時間を短くして過電流保護動作
を行わせるようにし、かつ、過電流保護動作のための電
流検出抵抗を1次側の電流の少ない所に挿入したので、
出力電流を直接検出し、その信号によって過電流制限を
行う従来方法と同一の精度を保ちながら、電流検出抵抗
における電力損失を少なくすることができる。
【0017】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図3は本発明の第2実施例を示すスイッチング電源
装置における過電流制限回路図である。なお、第1実施
例と同じ回路要素については、同じ符号を付してその説
明は簡略化する。第1実施例では出力電流の検出素子と
して、スイッチングFETのソースに接続された抵抗を
利用したが、この実施例では、カレントトランスを用い
るようにしたものである。
【0018】この図において、16はカレントトラン
ス、16aはカレントトランスの1次巻線、16bはカ
レントトランスの2次巻線、17は小信号ダイオード、
18は抵抗である。前記した第1実施例においては、出
力電流の検出素子として、スイッチングFET3のソー
スに接続された抵抗5を利用したが、第2実施例よう
に、カレントトランス16を用いれば、更に電力損失を
減らすことができる。
【0019】すなわち、カレントトランス16の1次側
巻線16aを1ターン、2次側巻線16bを100ター
ンとすると、2次側巻線16bには1次側巻線16aの
1/100の電流が流れ、抵抗18にもそれに比例した
電流が流れ、抵抗18にもそれに比例した電圧が得られ
る。したがって、この電圧を、第1実施例と同様に、増
幅器6、アナログスイッチ7、抵抗8とコンデンサ9か
らなる積分回路、ドライブ回路4により、スイッチング
FET3を動作させて、過電流保護動作を行わせること
ができる。
【0020】このように、カレントトランスを用いるこ
とにより、更に、電流検出における電力損失を減らすこ
とができる。次に、本発明の第3実施例について説明す
る。図4は本発明の第3実施例を示すスイッチング電源
装置における過電流制限回路図である。なお、第1実施
例及び第2実施例と同じ回路要素については、同じ符号
を付してその説明は簡略化する。
【0021】この実施例では、図4に示すように、カレ
ントトランスを用いた非絶縁型のフォワード型電源であ
る通称チョッパー型と言われる電源に応用した例を示し
ている。すなわち、この実施例では、入力電流をカレン
トトランス16を用いて検出し、増幅器6、アナログス
イッチ7、抵抗8とコンデンサ9からなる積分回路、ド
ライブ回路4により、ドライブ信号を得るところまで
は、第2実施例と同じ構成であるが、スイッチングFE
T22にPチャンネル型を用いる必要があるため、イン
バータ21により反転したものを最終ドライブ出力とし
ている。
【0022】なお、Pチャンネル型FETはソースに対
してゲート電圧が低い時にオン状態になる。また、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明
の範囲から排除するものではない。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 〔1〕請求項1記載の発明によれば、精度を保ちなが
ら、電流検出抵抗における電力損失を低減させることが
できる。
【0024】〔2〕請求項2記載の発明によれば、フォ
ワード型スイッチング電源において、スイッチングFE
Tのソースに接続された抵抗に発生する電圧を増幅し、
得られた信号を、ドライブ出力波形が与えられている期
間のみ導通し、それ以外は非導通状態であるアナログス
イッチの入力に与え、アナログスイッチ出力を積分し、
積分出力電圧をドライブ回路に与え、積分出力電圧が所
定の電圧を越えた時にドライブ出力のオン時間を短くし
て過電流保護動作を行わせるようにし、かつ、過電流保
護動作のための電流検出抵抗を1次側の電流の少ない所
に挿入したので、出力電流を直接検出し、その信号によ
って過電流制限を行う従来方法と同一の精度を保ちなが
ら、電流検出抵抗における電力損失を少なくすることが
できる。
【0025】〔3〕請求項3記載の発明によれば、カレ
ントトランスを用いることにより、更に、電流検出にお
ける電力損失を減らすことができる。 〔4〕請求項4記載の発明によれば、非絶縁型のチョッ
パータイプの電源の出力電流を、入力に挿入したカレン
トトランスにより間接的に検出し保護回路の制御を行っ
たので、出力電流を直接検出する従来と同様の精度を保
ちながら、電流検出における電力損失を減らすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すスイッチング電源装
置における過電流制限回路図である。
【図2】本発明の第1実施例を示すスイッチング電源装
置における過電流制限回路の各部の波形を示すタイミン
グチャートである。
【図3】本発明の第2実施例を示すスイッチング電源装
置における過電流制限回路図である。
【図4】本発明の第3実施例を示すスイッチング電源装
置における過電流制限回路図である。
【図5】従来のスイッチング電源装置における過電流制
限回路図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 トランス 2a 1次巻線 2b 2次巻線 3,22 スイッチングFET 4 ドライブ回路 4a ドライブ回路のコントロール入力端子 4b ドライブ回路の出力端子 5,8 抵抗 6 増幅器 7 アナログスイッチ 7a アナログスイッチの入力端子 7b アナログスイッチの出力端子 7c アナログスイッチのコントロール入力端子 9,13 コンデンサ 10,11 ダイオード 12 チョークコイル 14a,14b 出力端子 15 負荷 16 カレントトランス 16a カレントトランスの1次巻線 16b カレントトランスの2次巻線 17 小信号ダイオード 18 抵抗 21 インバータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォワード型スイッチング電源におい
    て、(a)1次側のスイッチング電流をオン・オフする
    スイッチングFETと、(b)1次側のスイッチング電
    流を検出するスイッチング電流検出手段と、(c)該ス
    イッチング電流検出手段の出力側に接続されるアナログ
    スイッチと、(d)該アナログスイッチの出力側にその
    コントロール端子が接続されるとともに、前記スイッチ
    ングFETを制御するドライブ回路とを備え、(e)前
    記スイッチング電流検出手段により得られた信号をドラ
    イブ出力波形が与えられている期間のみ導通し、それ以
    外は非導通状態である前記アナログスイッチに入力し、
    前記アナログスイッチの出力を積分した後前記ドライブ
    回路に与え、積分出力電圧が所定の電圧を越えた時に前
    記ドライブ出力のオン時間を短くして過電流保護動作を
    行わせるようにしたことを特徴とする過電流制限回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の過電流制限回路におい
    て、前記スイッチング電流検出手段は、抵抗であること
    を特徴とする過電流制限回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の過電流制限回路におい
    て、前記スイッチング電流検出手段は、カレントトラン
    スであることを特徴とする過電流制限回路。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の過電流制限回路におい
    て、前記スイッチング電流検出手段は、カレントトラン
    スを有する非絶縁型スイッチング電源に用いたことを特
    徴とする過電流制限回路。
JP13057497A 1997-05-21 1997-05-21 過電流制限回路 Withdrawn JPH10323036A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010110190A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Sharp Corp スイッチング制御回路及びこれを用いたスイッチング電源装置
JP2017122631A (ja) * 2016-01-07 2017-07-13 株式会社 日立パワーデバイス 電流検出装置及びそれを用いた半導体装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010110190A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Sharp Corp スイッチング制御回路及びこれを用いたスイッチング電源装置
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Effective date: 20040803