JPS5956871A - 多出力電源の過負荷保護システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は多数の出力回路を有する電源、特に単インバー
タによる多出力スイッチング電源において過負荷による
半導体素子等の破損を防止するための、多出力電源の過
負荷保護システムに関するものである。

従来技術と問題点 単インバータによる多出力スイッチング電源は、１個の
ＤＣ／ＡＣインバータを有し、その出力をトランスを介
して多数の出力回路に分岐したのち直流化することによ
って多数の出力を得るものであって、各種装置の電源と
して広く用いられている。

このような単インバータによる多出力スイッチング電源
における過負荷保護システムとしては、従来、主インバ
ータの電流増加を検出する方法、各出力電流の増加を検
出する方法、および各出力回路を自己垂下形として過負
荷時の電圧低下を検出する方法等が用いられている。こ
れらのうち主インバータの電流検出を行う方法では、小
容量出力回路の過負荷時これを検出することができず半
導体素子を破損することがあり、また各出力電流の検出
を行う方法では回路が複雑化する。さらに各出力の電圧
低下を検出する方法では投入、切断時に発生する電圧低
下検出出力を禁止する回路が必要であった。

第１図は従来の多出力電源σ過負荷保護システムの構成
を示し、各出力回路における電圧低下を検出して過負荷
保護を行う方式に属するものである。同図において１は
ＡＣ入力整流平滑部、２は主インバータ、３はトランス
、４−１．４−３は垂下形安定器、５はパルス幅変調部
、６−１．６−２はコンパレータ、７−１はオア回路、
８は投入、切断時誤出力防止部、９は発振部、１０は補
助？！源である。

第１図において、ＡＣ入力整流平滑部１は交流入力を整
流し平滑して直流出力を発生して主インバータ２に入力
する。主インバータ２はパルス幅変調部５を介して加え
られる発振部９の励振信号に応じて直流入力を変換して
変流出力を発生し、トランス乙の１次巻線Ｎｏに入力す
る。トランス３０２次巻線Ｎ、、Ｎ２にはそれぞれ垂下
形安定器４−１．４−２が接続され、各垂下形安定器か
ら例えば＋１２Ｖおよび＋２４Ｖの各出力を発生ずる。

一方２次巻線Ｎ３にはダイオードＩ）１．Ｊ）２、チョ
ークコイルＬ１．平滑コンデンサＣ１からなる非安定形
出力回路が接続されて例えば＋５Ｖ出力を発生するとと
もに、非安定形出力回路の出力はパルス幅変調部５に入
力されて主インバータ１に供給されるスイッチングパル
ス幅を変調し、こｆｔによって帰還作用が行われて主イ
ンバータ２の出力電圧を一定に保っている。

各垂下形安定器４−１．４−２は第２図に示すごとく垂
下特性を有し、定格負荷の範囲内では出力電流値に拘ら
ず出力電圧が一定になるように安定化を行うが、過負荷
時は出力電圧が急激に低下して保護作用を行う。垂下形
安定器４−１．４−２の出力■、■はそれぞれコンパレ
ータ６−１．６−２の一方の入力に加えられ、他方の入
力に加えられている基準電圧と比較される。これらの基
準電圧は各垂下形安定器（二ついて許容される電圧低下
の限界に応じて定められるものであり、第２図の特性に
おける低電圧保護設定レベルに対応している。各コンパ
レータ＜５−１　、６−２は垂下形安定器の出力電圧が
基準電圧以下になったときハイレベルの出力を発生し、
この出力はオア回路７−１を経て投入、切断時誤出力防
止部８に加えられる。誤出力防止部８はこれによって発
振停止信号を発生して発振部９に入力する。発振部９は
発振停止信号が加えられたとき発振を停止し、従って主
インバータ２は励振を失って動作を停止し、各垂下形安
定部４−１．４−２の出力における過負荷保護が行われ
る。投入、切断時誤出力防止部８は電源の投入、切断時
における低電圧に基づく各コンパレータの出力を防止し
て、主インバータにおける動作不安定を防止する作用を
行う。補助電源１０は交流入力を整流平滑し直流化して
投入、切断時誤出力防止回路８に対して電源として供給
する。

第３図は＠１図の多出力電源において用いられている過
負荷保護回路、の−構成例を示し、第１図において破線
で囲んで示した部分に対応している。

同図において、ＣＭ’Ｐ　１は例えば演算増幅器からな
るコンパレータであって第１図にＭけるコンパレータ６
−１に対応し、垂下形安定器４−１の出力■が低電圧保
護設定レベル以下になるとハイレベルの出力を発生する
。０１１はオア回路であって第１ト］におけるオア回路
７−１に対応し、コンパレータＣＭＰ１および第１図に
おけるコンパレータ６−２に対応する図示されないコン
パレータの出力によってハイレベルの出力を発生する。

オア回路ＯＲの出力は抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点ａを
経てトランジスタＱ２のベースに接続されている。抵抗
Ｒ１１゜Ｒ１２にはトランジスタＱ１がオンのとき電流
が流れ、従って接続点αはある正電位に保たれており。

この状態でオア回路ＯＲの出力が発生したときトランジ
スタＱ２がオンになる。トランジスタＱ２のオンによる
コレクタ電流は発振停止信号出力として発振部９に供給
されてその動作を停止させる。

このようにして各垂下形安定器の出力電圧低下時主イン
バータの動作を停止させることによって、過負荷の保護
を行うことができる。しかしながら電源投入後数十〜数
＠　ｍｓ間および電源切断後は垂下形安定器の出力電圧
が低下しているため過負荷保護回路が動作して発振停止
信号が発生する。

トランス７“、全波整流用ダイオードＤ１１〜Ｄ１４、
平滑コンデンサＣ１１からなる回路は第１図における補
助電源１０に対応している。ＣＭＰ２は例えば演算増幅
器からなるコンパレータであって、補助電源出力を定電
圧素子Ｄ１５と比較することによって補助電源に対する
電源入力の投入時は一定時間正の出力を発生し、また電
源入力の切断時も正の出力を発生する。コンパレータＣ
ＭＰ　２の正の出力によってトランジスタＱ１はオフと
なり接続点αの電位は低下して、この状態ではオア回路
ＯＲからハイレベルの出力が発生してもトランジスタＱ
１はオンしない。従って電源入力投入後一定時間および
電源入力切断後は発振停止信号は発生せず。

垂下形安定部の動作遅れに基づく過負荷保護回路の誤動
作が防止される。

このように従来の過負荷保護回路においては、各出力の
電圧低下を検出するに当って、投入、切断時読出力防止
回路を必要とし構成が複雑であるだけでなく、投入、切
断時読出力防止回路は設計、調整上微妙な点が多く、安
定な動作を常に期待し難い欠点があった。

発明の目的 本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであって、その目的は、各出力容量の異なる多出
力スイッチング電源において、各出力の過負荷状態を単
純な検出回路によって検出し、確実に電源を遮断するこ
とができる回路形式を提供すること（−ある。

発明の構成 本発明は、炙出カスイツチング′准源において高出力非
安定形出力回路の出力電圧を利用して、他の自己垂下形
安定器を具えた出力回路の電源投入、切断時における動
作遅れ（二基づく過負荷保護回路の誤動作を防止するよ
うにしたものである。

発明の実施例 第４図は本発明の一実施例の構成を示したものである。

同図において、第１図におけると同じ部分は同じ番号で
示されており、１１はコンパレータ、１２は低電圧検出
受付回路である。

第４区（１示された過負荷保護システムにおいて、トラ
ンス乙の２θ（巻線光に接続されたダイオードＤ１．Ｄ
２、ブーヨークコイルＬ１、平滑コンデンサＣ１からな
る非安定形出力回路は、他の巻線Ｎ、　、　Ｎ２に接続
された出力回路に比べて高出力を有する。抵抗Ｒ１はこ
の非安定形出力回路に直列に挿入されていて、出力電流
に比例した１−Ｌ圧降下を発生する。

コンパレータ１１は抵抗Ｒ１の両端に接続されていて、
抵抗Ｒ２，Ｒ５により一定の正バイアスをかけられてい
る。この状態で抵抗Ｒ１の電圧降下が一定値を超えたと
きハイレベルの出力を発生し、この出力は過電流信号と
してアンド回路７’−２を経て発振部９に与えられてそ
の発振を停止させる。低電圧検出受付回路１２には、巻
線＃、　、　Ｎ２に接続された各垂下形安定器４−１　
、４−２のそれぞれの出力■、■および巻線Ｎ３に接続
された非安定形出力回路の出力■が入力されていて、出
力■、■のいずれかが過負荷によって基準値よりも低下
したとき低電圧信号を発生ずる。低電圧伯−号はアンド
回路７−２を経て発振部９に加えられてその発振を停止
させる。主インバータは発振ｇ１３９の発振停止（二上
ってその動作を停止し、過負荷保護が行われる。

第５図は第４図の実施例（二おける低電圧検出受付回路
１２の具体的構成例を示している。第４図（二おける垂
下形安定器４−１　、４−２の出力■、■は、それぞれ
ツェナダイオードＤ２１　、　Ｄ２２を経てツェナダイ
オードＤ２６の一方の端子に接続され、ツェナダイオー
ドＤ２６の他方の端子はトランジスタＱ１１のベースに
接続されている。垂下形安定器の出力■、■のいずれか
が低電圧保護設定レベルより低下したとき、その出力に
接続されているツェナダイオードが順方向（二導通し、
従ってツェナダイオードＤ２３も導通して、トランジス
タＱ１１はベース電位が低下しオフとなる。ザイリスタ
Ｔｌ１１はそのゲートがトランジスタＱ１１のコレクタ
に接続されるととも（二、ツェナダイオードＤ２４．抵
抗Ｒ２１を介して非安定形出力回路の出力■（二接続さ
れている。トランジスタＱ１１がオフになったときその
コレクタ電位の上昇によってサイリスタＴＨ１にゲート
電流が流れてサイリスタＴＨ１がオンし、その電流は低
電圧信号としてアンド回路７−２に供給され、これによ
って発振部９の発振停止を介して主インバータが動作停
止して過負荷保護が行われる。

一方、出力■は抵抗Ｒ２１，コンデンヅ′Ｃ２１からな
る時定数回路を経てツェナダイメートＤ２４に接続され
ており、従って電源投入時、Ｒ２１とツェナダイオード
Ｄ２４の接続点すの電位の上昇は遅れを伴う。今、６点
のへ位が上昇してツェッーダイオードＤ２４が導通に至
るまでの時間ｔ２が、垂下形安定器の出力■、■が上昇
して低電圧保Ｍｉｋ設定レベルに達するまでの時間ｔＩ
より十分長くなるようにしておけば、電源投入時出力■
、■が低電圧状態にある間もトランジスタＱ１１に電源
が供給されないので低電圧信号は発生せず、゛電源投入
時の過負荷保護回路の誤動作が防止される。電源切断時
は６点の電位は急速に低下し、垂下形安定器の出力が低
下する以前にトランジスタＱ１１は電源を失うので、や
はり低電圧信号は発生せず、電源切断時の過負荷保護回
路の誤動作も防止される。

第６図は第５図に示された低電圧検出受付回路における
動作を説明している。同図において（１）は出力■を示
し、Ａ点において電源が投入されて出力■が次第に上昇
して一定値に達することが示されている。（２）はツェ
ナダイオードＤ２４の入力側すなわら６点の゛電位を示
し、抵抗ｌ？２１　、コンデンサＣ２１からなる時定数
回路によってその゛電位は（１）に比べて遅れて上昇し
、Ｂ点（二おいてツェナダイオードＤ２４がイナ通する
ことが示されている。（６）はトランジスタＱ１１のベ
ース電位を示し、垂下形安定器４−１〜４−３の立上り
の遅れに基づいて、０点（二おいてベース電位が上昇し
て低電圧状態が解除されたことが示されている。（４）
は低電圧ｍ号の出力を示し、過負荷によって垂下形安定
器の出力■または■が低下しトランジスタＱ１１のベー
ス電位が（６）のＤ点で低下したこと（二基づいて、Ｅ
点で低電圧信号が発生したことを示している。これによ
って主インバータが停止し、（１）に示す出力■も１点
から低下する。

このように、第４図および第５図に示された多出力電源
の保護システムでは、非安定形出力回路の出力電圧を時
定数回路を経で遅延させた信号が一定電圧を超えたとき
、垂下形安定器の出力低下を検出する回路の電源として
与えるようにしているので、垂下形安定器の電源投入時
の出力電圧゛の立上りの遅れに基づいて電源動作停止の
ための発振停止信号が出力されることが防止される。

発明の効果 以、上説明したように本発明の多出力′電源の過負荷保
護システムによれは、高出力非安定形出力回路の出力′
電流が所定値を超えたときまたは垂下形安定器を具えた
出力回路の出力電圧が所定値以下であるとき検出信号を
発生して電源主インバータを動作停止させるととも（＝
、垂下形安定器を具えた出力回路の出力電圧検出のため
の心証として高出力非安定形出力回路の出力を遅延させ
て与えるようにしているので電源投入、切断時における
垂下形安定器を具えた出力回路の低電圧状態に基づく検
出信号の発生（二よる過負荷保護の誤動作を簡単な回路
によって確実（二防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多出力電源の過負荷保護システムの構成
を示す図、第２図は垂下形安定器の特性を示す図、第６
図は第１図の多出力゛電源における過負荷保護回路の一
構成例を示す図、第４図は本発明の一実施例の構成を示
す図、第５図は第４図の実施例における低電圧検出受付
回路１２の具体的構成の一例を示す図、第６図は低電圧
検出受付回路の動作を説明するタイムチャートである。 １・・・ＡＣ入力整流平滑部、２・・・主インバータ、
６・・・トラン゛ス、４−１　、４−２・・・垂下形安
定器、５・・・パルス幅変調部、６−１　、６−２・・
コンパレータ、７−１・・・オア回路、７−２・・・ア
ンド回路、８・・・投入、切断時誤出力防止部、９・・
・発振部、１０・・・補助電源、１１・・・コンパレー
タ、１２・・・低砿圧検出受付回路代理人　弁理士　玉
蟲久五部（外６名）−３６９− のの８寸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高出力非安定形出六回路と垂下形安定器を具えた出力回
   路とを有する単インバータによる多出力電源において、
   垂下形安定器を具えた出力回路の出力電圧が所定値以下
   のとき検出信号を発生する第１の検出手段と、前記垂下
   形安定器を具えた出力回路の電源投入時の立上り時定数
   より長い時定数によって遅延された前記高出力非安定形
   出六回路の出力電圧が所定値を超えたとき前記第１の検
   出回路にその動作に必要な電源を供給する手段と、前記
   高出力非安定形出六回路の出力電流が所定値を超えたと
   き検出信号を発生する第２の検出手段とを具え、該第１
   または第２の検出手段から検出信号を発生したとき前記
   単インバータの動作を停止させるようにしたことを特徴
   とする多出力電源の過負荷保護システム。