JPS6096131A - 保護回路 - 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】 （ａｌ　発明の技術分野 本発明は、　ＤＣ−ＤＣコンバータの変成器と整流平滑
回路よりなる直流変換ブロックの保護回路に関する。

（ｂ）　技術の背景 従来、電子機器に供給する電源装置は、電子機器の大型
化、高性能化、高密度化に伴い消費電力が増大し、供給
電源も大電力となるため、電源の供給回路として電源変
成器その他周辺の電子部品が小型化でき電源電圧の昇降
制御容易なりＣ−ＤＣコンバータ電源回路方式が広く実
用化されている。

このＤＣ−ＤＣコンバータ電源回路方式は、商用電源を
変圧器で変圧し、電源整流平滑回路により直流電源をｆ
ｉて、この直流電源を入力電源として制御回路の制御に
よりスイッチング素子のゲートをオン／オフし、直流電
源を断続し゛ζ高周波矩形波電圧に変換するインパーク
回路と、このインバータ回路からの高周波矩形波電圧を
変成器で変成し。

整流平滑回路により直流に変換して出力を得る方式であ
る。スイッチング素子のゲートをオン／オフする周期は
２０１ｆＨｚ〜１００Ｋｌｌｚ程度の高周波スイッチン
グ動作が行われる。

通常、電子機器は半導体集積回路、大規模半導体集積回
路等を使用している為、大電力を供給する電源装置の電
源電圧は５ボルト程度の低電圧であるが、数百〜数千ア
ンペアの大電流を供給している。その為、このＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータのインパーク回路からの出力高周波矩形波
電圧を、一旦複数の変成器に分割してから整流平滑回路
で直流に変換する直流変換ブロック群を複数ブロック持
ち。

それぞれ変換された直流出力を再度まとめて負荷に大電
流を供給する方式が取られている。この方式は部品の大
きさ制限、整流平滑回路の標準化による量産化と製造原
価低減、各種電源負荷容量に対する流通・性等の理由に
より分割されている。直流変換ブロック単位は１台当た
り百アンペア程度の容量を持っている。従って、　ＤＣ
−ＤＣコンバータの直流変換ブロック数は負荷容量によ
りブロック数が設定される。

（Ｃ）　従来技術と問題点 従来の、この種のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明す
る。第１図は従来のＤＣ−ＤＣコンバータ回路の回路構
成ブロック図を示す。１はインハーク部。

インバータ部１には直流入力電源をオン／オフするスイ
ッチング素子２１とスイッチング素子２２があり、スイ
ッチング素子２１．２２はパルス幅制御部３の制御によ
りオン／オフし、直流入力電源を高周波矩形波電圧に変
換する。変換された高周波矩形波電圧は、複数の直流変
換ブロック群４ａ−４０に分割して変成、整流平滑され
直流に変換する。それぞれの直流変換ブロック４ａ−４
ｎで変換された直流をまとめて大電流の直流出力を負荷
側（図示せず）に供給する。直流出力端子側に接続され
た電圧監視部５は、直流出力の低電圧状態や過電圧状態
を監視し、電圧監視部５より低電圧信号、過電圧信号等
の信号をパルス幅制御部３に送出する。パルス幅制御部
３は低電圧、過電圧信号等の信号により、スイッチング
素子２１．２２のオン／オフのパルス幅を変化させ、定
電圧直流出力が得られるよう制御する。また、インバー
タ部１には過電流を保護するための過電流保護回路が設
けられ、過電流保護回路はインバータ部１の電流を検出
する変流器６を有し、変流器６で検出された電流は二次
変流巻線６ｂより検出電圧として比較回路７の十入力側
に人力し、比較回路７の一入力端の基準電圧と比較し、
二次変流巻線６ｂの検出電圧が基準電圧を越えた場合に
、比較回路７の出力側から異常信号をパルス幅制御部３
に送出し、パルス幅制御部３の制御によりスイッチング
素子２１．２２をオフしてインバータ部１の動作を停止
する。また、比較回路７より同時に外部制御装置（図示
せず）へ異常信号を送出する。

この従来の回路構成において、直流出力電圧の異常を電
圧監視部５で監視し、低電圧信号や過電圧信号等の異常
信号をパルス幅制御部３に送出して、パルス幅制御部３
の制御によりインバータ部１の出力高周波矩形波電圧を
制御し、また、インバータ部１に過電流が流れた場合は
変流器６で検出し、比較回路７より異常信号を送出し、
インバータ部Ｉを停止し、同時に外部制御装置に異常信
号を通知する等の処置を取っているが、若し１発生した
何等かの異常により、複数の直流変換ブロック４ａ−４
ｎの内の１つ１例えば直流変換ブロック４ｎが開放状態
となる故障が発生した場合、他のｎ−１ブロツクの直流
変換ブロック４ａ−４ｎ−１が正常であるため、電圧監
視部５からは異常信号を送出しない。また、インバータ
部１の変流器６も同様過電流が流れていないため、比較
回路７より異常信号を送出しない。従って、直流変換ブ
ロック４ｎが開放状態となる故障が発生した場合には、
電圧監視部５や変流器６では故障を検出できない。この
ため正常な直流変換ブロック４ａ−４０−１で、この故
障した直流変換プロ、り４ｎが負担していた出力負担電
流（１／ｎ）分を負担することとなり、当然正常な直流
変換ブロック４　ａ−４ｎ−１の白河れかの直流変換ブ
ロックに負担が懸かり、過負荷となり内部回路部品が過
熱し、整流素子の短絡や変成器又はチョークコイルのｍ
損等の重大な障害に発展する危険性がある。このように
、従来のＤＣ−ＤＣコンハークには、電圧監視部や変流
器が設けられてもへるものの、何れかの直流変換ブロッ
クが開放状態となる異常現象については検出できない欠
点を有していた。

（ｄｉ　発明の目的 本発明は、この従来の直流変換プロ・ツクが開放状態と
なる異常現象について検出できなかった欠点を解決する
ことを目的としている。

（ｅｌ　発明の構成 上記目的は、直流入力電源をスイ・ノチング素子でオン
／オフするインバータと、前記インノ−−りの電流を検
出する二次巻線を有する変流器と。

前記インバータの出力電圧を変成する変成器を介し、整
流平滑する整流平滑回路の平滑用チョークコイルに二次
巻線を有する直流変換プロ・ツクを並列に接続した複数
の直流変換プロ・ツク群と、前記各平滑用チョークコイ
ルの二次巻線電圧と前記変流器の二次巻線電圧を比較し
て異常信号を送出する比較回路と１前記インバ一タ部を
制御する制御回路を具備したＤＣ−ＤＣＣコンパ−夕で
あって、前記比較回路で前記複数の各平滑用チョークコ
イルの二次巻線電圧と前記変流器の二次巻線電圧を比較
し、前記比較回路より異常信号を前記制御回路に送出し
、前記制御回路の制御により前記インバータの作動を停
止するよう構成した本発明によって達成される。

即ち、複数の直流変換ブロック群を持ったＤ（、−ＤＣ
コンバータにおいて、複数の直流変換ブロック群各々の
平滑用チョークコイルに二次巻線を設け。

この二次巻線電圧と変流器の二次巻線電圧を比較し、平
滑用チョークコイルの何れかの二次巻線電圧が発生しな
くなった場合に、比較回路が反転して異常信号を送出す
るよう構成され、直流変換ブロック群の白河れか１つの
直流変換ブロックに開放状態の異常状態が発生した場合
に、制御回路の制御によりインバータの動作を停止し、
正常な直流変換ブロック群の過電流による整流素子の短
絡や、変成器又はチョークコイルの焼損等の重大な障害
を未然に防止する保護回路を提供するものである。

（ｆｌ　発明の実施例 以下本発明の一実施例に゛ついて説明する。第２図は本
発明によるＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成ブロック図
を示し、同一対象物は第１図と同一符号で示す。８ａ−
−８ｎは直流変換ブロック、　９ａ−９ｎはチョークコ
イルの一次側巻線、　１０ａ−４Ｏｎはチョークコイル
の二次側巻線、　１ｌａ−−−１１ｎ及び１２ａ　−１
２ｎは抵抗、　１３ａ　７１３ｎはダイオードを示す。

本図において電圧監視部５は省略する。チョークコイル
の二次側巻線１０ａ−４Ｏｎ各々の電流は整流回路を経
て、各々の抵抗１１ａ−４Ｉｎ及び抵抗１２ａ　−１２
ｎを介して接地される。各々の抵抗１１ａ−４１ｒ＋と
抵抗１２ａ−４２ｎの接続点より各々のダイオード１３
ａ−４３ｎを介して比較回路７の一入力端に一括接続さ
れる。変流器６の二次変流巻線６ｂの検出電圧は、従来
通り比較回路７の十入力側に接続されている。

本発明の回路構成において、直流入力電源をスイッチン
グ素子２１．２２でオン／オフして高周波矩形波電圧と
し５その高周波矩形波電圧を直流変換ブロック８　ａ−
８ｎで直流変換して直流出力を負荷側に供給するＤＣ−
ＤＣコンバータ機能は、前記述と同様なので省略する。

ＤＣ−ＤＣコンバータの正常動作時は、−次巻線９ａ−
−−９ｎには電流が流れているため二次巻線１０ａ−４
Ｏｎに電圧が発生し、抵抗１１ａ　＝１１ｎと抵抗１２
ａ−４２ｎに電流が流れ、抵抗１２ａ−１２ｎの電圧降
下により抵抗１１ａ−４Ｉｎと抵抗１２ａ−−４２ｎ各
々の接続点ａ−ｎは高レベルとなり、各々のダイオード
１３ａ−４３ｎには電流が流入せず。

比較回路７の一入力端は高レベルを維持し、比較回路７
の十入力側の二次変流巻線６ｂよりの検出電圧より高い
ため、比較回路７の出力側よりパルス幅制御部３に異常
信号は送出しない。従って、パルス幅制御部３は通常の
制御を行ってインバータ部１を正常に動作させ、定電圧
直流出力を負荷側に供給する。

若し１発生した何等かの異常により２例えば。

直流変換ブロック４ｎが開放状態になった場合、直流変
換ブロック８ａ−８ｎ−１の一次巻線９ａ−９ｎ−１に
は電流が流れるが、−次巻線９ｎには電流が流れなくな
るため二次巻線１０ｎに電圧が発生しなくなり。

抵抗１１ｎと抵抗１２ｎに電流が流れず、接続点ｎが低
レベルとなりダイオード１３ｎを介して抵抗１２ｎ側に
電流が流れ、比較回路７の一入力端の電位が低下し、二
次変流巻線６ｂよりは正常の検出電圧が比較回路７の十
入力側に印加されているため、比較回路７が反転し、出
力側より異常信号をパルス幅制御部３に送出する。パル
ス幅制御部３は入力された異常信号によりインバータ部
１を制御し。

インバータ部１の動作を停止する。従って、直流変換ブ
ロック４　ａ−−−４ｎへの高周波矩形波電圧の供給が
停止され、直流変換ブロック４ａ・−４ｎ−１のｎ−１
ブロツクが過負荷になって、焼損等の重大障害に発展す
る恐れを未然に防止する保護回路機能を果たす。本回路
による正常時におりる比較回路７の十入力端と一入力端
の電圧は、変流器６と二次巻線１０ａ−−−４Ｏｎから
与えられ、相互の電圧は比例して増減するため、異常が
発生した場合は正確に現象を検出し適正な処置を取る保
護回路である。

（ｇｌ　発明の詳細 な説明したように、複数の直流変換ブロック群を持った
ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、複数直流変換ブロック
群各々の平滑用チョークコイルに二次巻線を設け、各々
の二次巻線電圧と変流器の二次変流巻線電圧を比較回路
で比較することにより、複数の直流変換ブロック群の白
河れか１つの直流変換ブロックでも、開放状態の異常状
態が発生した場合には、比較回路より異常信号を送出し
てＤＣ−ＤＣコンバータを停止するため、直流変換ブロ
ックの過負荷による焼損等の重大障害を未然に防止する
保護効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成ブロッ
ク図、第２図は本発明によるＤＣ−ＤＣコンバータの回
路構成ブロック図を示す。 図面において、１はインバータ部、　２１．２２はスイ
ッチング素子、３はパルス幅制御部、５ば電圧監視部、
６は変流器、　６ｂは二次変流巻線、７は比較回路、　
８ａ−８０は直流変換ブロック、　９ａ−９ｎは平滑用
チョークコイルの一次巻線、　１０ａ−４Ｏｎは平滑用
チョークコイルの二次巻線、　ｌ１ａ−４１ｎと１２ａ
−４２ｎは抵抗、　１３ａ−１３ｎはダイオードをそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流入力電源をスイッチング素子でオン／オフするイン
   バータと、前記インバータの電流を検出する二次巻線を
   有する変流器と、前記インバータの出力電圧を変成する
   変成器を介し、整流平滑する整流平滑回路の平滑用チョ
   ークコイルに二次巻線を有する直流変換ブロックを並列
   に接続した複数の直流変換ブロック群と、前記各平滑用
   チョークコイルの二次巻線電圧と前記変流器の二次巻線
   電圧を比較して異常信号を送出する比較回路と。 前記インバータ部を制御する制御回路を具備したＤＣ−
   ＤＣコンバータであって、前記比較回路で前記複数の各
   平滑用チョークコイルめ二次巻線電圧と前記変流器の二
   次巻線電圧を比較し、前記比較回路より異常信号を前記
   制御回路に送出し、前記制御回路の制御により前記イン
   バータの作動を停止するよう構成したことを特徴とする
   保護回路。