JPS614416A - スイツチング電源装置のための過電流検出回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチング電源装置全過電流から保護するた
めの過電流検出回路に関する。

〔従来の技術〕

直流−直流変換電源装置として、従来から第２図に示さ
れているようなスイッチング電源装置が用いられている
。すなわち、スイッチングトランジスタ１と、このトラ
ンジスタ１のコレクタに１次側コイルの一端が接続され
たスイッチングトランス２を備えている。そしてスイッ
チングトランス２の１次側コイルの他端とトランジスタ
１のエミッタとの間に直流電源３を接続して、トランノ
スタ１のベースにドライブ回路４からパルス信号を印加
すると、直流電源３からの直流入力電圧に対応してスイ
ッチングトランス２の１次側コイルを流れる直流電流が
トランジスタ１によりスイッチングされて・ぐルス電流
工を発生し、これによりスイッチングトランス２の２次
側コイルに７クルス電圧が誘起される。この・ぐルス電
圧は整流・平滑回路５で整流かつ平滑され、出力端子６
から所望の直流電圧が取り出されるようになされている
。

一方、出力端子６に得られる直流出力電圧は、出力電圧
検出回路７によって監視され、その変動が検出されれば
この出力電圧検出回路７に出力が発生して制御回路８に
印加され、制御回路８は、ドライブ回路４からトランジ
スタ１のベースに与えられるパルス信号の周波数および
デー−ティを変化させることにより、直流出力電圧を安
定化している。

さらに、第２図に示されているスイッチング電源装置に
は、出力端短絡等によってスイッチングトランス２およ
びスイッチングトランジスタ１に過大な電流が流れるの
を防止するために、保護回路が設けられており、そのだ
めの過電流検出回路９を備えている。

ところで、この過電流検出に関し、低電力のスイッチン
グ電源においては、一般に流れる電流も少ないため、保
護すべき部品を流れる電流の通路に抵抗を挿入して、こ
れにより過電流を検出しているが、大電力のスイッチン
グ電源では、流れる電流も多いため、高価な大電力用抵
抗を必要とするのみでなく、電流通路への抵抗の挿入は
電源全体の変換効率を低下させ、スイッチング電源の特
長である高効率を損う不都合がある。また制御回路８が
一般にスイッチングトランス２の２次側回　　　　路に
接続されているため、過電流に対する保護の対象がスイ
ッチングトランス２の１次側にある場合、その１次側で
検出された電流値をあられす電圧を２次側まで伝えなけ
ればならないが、このこ譬 とは１次・２次間の絶縁性を低めることになり、世界各
国の安全規格で定められている１次・２次間の絶縁性に
関する規格を満足しないことにもなった。

そこで従来より過電流検出回路９に、第２図に示すよう
に、１次・２次間の絶縁性が高く、かつ挿入損失も少な
いカレントトランス１０が用いられるようになった。第
２図においては、カレントトランス１０の１次側コイル
が、スイッチングトランジスタ１のコレクタとスイッチ
ングトランス２の１次側コイルとの間（で挿入され、カ
レントトランス１０の２次側コイルにダイオードＤ１と
コンデンサＣ１とよりなる整流回路が接続きれ、この整
流回路の出力電圧を誤差増幅回路１１に印加し、過電流
が検出されれば誤差増幅回路１１の出力が制御回路８に
与えられ、これによりスイッチングトランジスタｌおよ
びスイッチングトランス２０１次側コイルを流れる・ぐ
ルス電流が減少するようにトランジスタ１が制御でれる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第２図に示されている従来の過電流検出
回路９においても、以下に述べるような′問題点を有す
る。すなわち、カレントトランス１０の１次側コイルを
流れるパルス電流工の波高値が一定であっても、スイッ
チング電源の入力直流電圧の変化によりパルス電流■の
デー−ティが変化すると、過電流検出回路９の整流回路
の出力電圧が変動し、したがって過電流検出回路９の動
作点が設定値よりずれることである。

いま、カレントトランス１０の１次側コイルに第６図（
ａ）に示すようなｉｅルス電流■が流れている場合、こ
のパルス電流Ｉの各周期のうちの電流流通時間Ｉｔ、、
非流通時間をｔ２とすると、そのデユーティｄは下記の
（１）式であられされる。

一般にｔｌば２〜１０μ５ｅｃ５　ｔ２は１０〜３０μ
ｓｅｃ、程度に選ばれており、このようなノＥルス電流
■がカレントトランス１０の１次側コイルに流れると、
その２次側コイルの両端には、第６図（ｂ）【示すよう
に、ノｅルス電流■に対応する波形を有しかつパルス電
流■の波高値に対応したｐ−ｐ値を有する・ぐルス電圧
Ｖが誘起される。この・ぞルス電圧Ｖは・Ｐルス電流■
の電流流通時に対応する正の電圧分ｖ１と、非流通時に
対応する負の電圧分ｖ２と全含み、電圧Ｖ１．Ｖ２は下
記の（２）式の関係を有する。

したがって（］、）、　（２ｉ式より 電圧ｖ１とデー−ティｄとの関係は第４図に示されてい
る。

ところで、第２図に示されたスイッチング電源装置にお
いて、入力直流電圧が１０％変化すると、一般にパルス
電流■のデユーティｄが１０％程度の変化を受けるよう
に制御されている。したかって、デー−ティｄを０，３
として、入力直流電圧が１、０　％高くなった場合の電
圧Ｖｌ、Ｖ２をそれぞれＶｌ’　、　　Ｖ２’　　とす
ると、 ここでＶ４　＋Ｖ２二ｖ１’　＋　ｖ２’　　（〕ぞル
ス電流■の波高値一定）であるから、■、′／ｖ１−０
．９５７　となり、約４％の変動を生じることになる。

したがって、過電流検出回路９のダイオードＤ１とコン
デンサＣ１とよりなる整流回路によって、第４図のよう
にデー−ティｄの変化によって変動する電圧ｖ１を検出
した場合、過電流検出回路９の動作に誤差を生じること
になる。

したがって、上述した従来のスイッチング電源装置にお
いては、若干の過電流が流れることを考慮して保護すべ
き部品、例えばスイッチングトランスおよびスイッチン
グトランジスタ等の耐力を必要以上に大きくとらざ・る
を得なかったため、スイッチング電源装置の価格を上昇
させる一因となっていた。

〔問題点を解決するだめの手段〕

そこで本発明者は、パルス電流のデユーティｄの変化に
影響されることなく、保護すべき部分を流れる・七ルス
電流の変動を正確に検出するには、如何なる手段を用い
ればよいかにつき種々考察１−た結果、カレン））ラン
スの１次側コイルを流れるパルス電流の波高値が一定の
場合、カレントトランスの２次側コイルに誘起されるパ
ルス電圧のｐ　−ｐ　値が・ぐルス電流のデー−ティｄ
の変化に関係なく一定であることに着目して本発明に想
到した。

すなわち、本発明は、カレントトランスの１次側コイル
を流れるパルス電流の各周期のうちの電流流通時および
非流通時にそれぞれ対応してカレントトランスの２次側
コイルに誘起きれる互いに逆方向の電流をそれぞれ整流
しかつこれにより得られる第１および第２の直流電圧を
加算する手段をカレントトランスの２次側コイルに接続
し、この整流・加算手段より得られる電圧に基づいて制
御回路を動作させるようにしたものである。

〔作　用〕

このようにカレントトランスの２次側コイルに誘起され
る互いに逆方向の電流をそれぞれ整流しかつこれにより
得られる第１および第２の直流電圧を加算する手段を設
けることにより、カレントトランスの２次側コイルに誘
起されるパルス電圧のｐ−ｐ値が検出されることになる
。

〔実施例〕

第１図は本発明によ−ろ過電流検出回路を備えたスイッ
チング電源装置を示し、その過電流検出回路が備えてい
る整流回路を除いては第２図に示された装置と同一の構
成を有している。このため、第１図においては、第２図
との対応部分に同一の符号が付してあり、対応部分の詳
細な説明は省略するが、第１図の装置における過電流検
出回路９は、その整流回路が２個のダイオードＤ１およ
びＤ２と、２個のコンデンサＣ７およびＣ２とによって
構成されている。すなわち、ダイオードＤ１のアノード
とダイオードＤ２のカソードが接続され、その接続点Ａ
とカレントトランス１０の２次側コイルの一端との間に
コンデンサＣ２が接続されている。またダイオードＤ１
のカソードにコンデンサＣ１の一端が接続きれ、コンデ
ンサＣ１の他端およびダイオードＤ２のアノードがカレ
ントトランス１００２次側コイルの他端に接続されてい
る。

整流出力はコンデンサＣ１の両端から取シ出される。

以上の構成において、い捷カレントトランス１００２次
側コイルに第６図（ｂ）に示されている負の電圧ｖ２が
誘起これる非流通時間ｔ２においては、ダイオードＤ２
からコンデンサＣ２に向う充電電流が流れ、コンデンサ
Ｃ２は電圧ｖ２に充電される。

次に正の電圧ｖ１が誘起される電流流通時間ｔ１におい
ては、ダイオードＤ１からコンデンサＣ１に向う充電電
流が流れ、コンデンサＣ１はこの充電電流による電圧ｖ
１と、コンデンサＣ２に充電されていた電圧■２とを加
算した電圧ｖ１＋ｖ２に充電される。この電圧ｖ１　＋
　Ｖ２はコンデンサＣ１の両端から取り出されて誤差増
幅回路１１に印加され、この誤差増幅回路１１の出力が
制御回路８に力えられる。

−〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、カレントトラン
ス１０の２次側コイルに誘起されるｉｅルス電圧のｐ−
ｐ値を、きわめて簡単な構成によって検ｍすることがで
きる。このパルス電圧のｐ＝ｐ値は、カレントトランス
１０の１次側コイルに流れるパルス電流■の波高値に対
応し７、パルス電流■のデユーティｄの変化に影響され
ることがないから、スイッチング電源の直流入力電圧の
変動によってデー−ティｄが変化しても、過電流として
設定した電流のポイントがずれることはなく、したがっ
てあらかじめ設定した値の過電流が正確に検出できる。

そのため保護すべき部品に設定値以上の電流が流れるお
それがなくなるから、それら部品の耐力を小さくできる
のみでなく、スイッチング電源の設計が容易になり、か
つその調整・検査に要する時間を短縮で、きるから、ス
イッチング電源装置を安価に製作できる利点がある。

また、本発明によれば、第３図（ａ）に示すような一方
向に流れるパルス電流のみでなく、反対方向に交互に流
れるパルス電流に対し、その一方の　　　　　　４方向
もしくは双方の方向の電流に過電流が発生した場合でも
これを検出することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による過電流検出回路を備えたスイッチ
ング電源装置のブロック図、第２図は従来の過電流検出
回路を備えたスイッチング電源装置のブロック図、第６
図（ａ）はカレントトランスの１次側コイルを流れるパ
ルス電流の波形図、第６図（ｂ）はカレントトランスの
２次側コイルに誘起されるパルス電圧の波形図、第４図
はパノＣス電流のデユーティとカレントトランスの２次
側コイルに誘起される正の電圧との関係を示すグラフで
　ドある。 図中・　１３″・チア′トラ″″″′″″・　２″′″
″′　ｉイノｆングトランス、４はドライブ回路、８は
制御回路、９は過電流検出回路、１０はカレンｌ−）ラ
ンス、１１は誤差増幅回路をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流入力電圧に対応して流れる直流電流をスイッチング
   回路によりスイッチングして得られるパルス電流に基づ
   いてパルス電圧を発生し、このパルス電圧を直流電圧に
   変換して取り出しうるようになされたスイッチング電源
   装置のための過電流検出回路であって、前記スイッチン
   グ時に発生しうる過電流の通路内に１次側が接続された
   カレントトランスを具備し、このカレントトランスの１
   次側に前記パルス電流を流し、これにより前記カレント
   トランスの２次側に誘起されるパルス電流を整流して直
   流電圧を得、この直流電圧に基づいて前記スイッチング
   回路を制御するようになされた過電流検出回路において
   、 前記カレントトランスの１次側を流れるパルス電流の各
   周期のうちの電流流通時および非流通時にそれぞれ対応
   して前記カレントトランスの２次側に誘起される互いに
   逆方向の電流をそれぞれ整流しかつこれにより得られる
   第１および第２の直流電圧を加算する手段を前記カレン
   トトランスの２次側に接続し、前記整流・加算手段より
   得られる電圧に基づいて前記スイッチング回路を制御す
   るようにしたことを特徴とするスイッチング電源装置の
   ための過電流検出回路。