JP2000322133A - 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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JP2000322133A
JP2000322133A JP11126868A JP12686899A JP2000322133A JP 2000322133 A JP2000322133 A JP 2000322133A JP 11126868 A JP11126868 A JP 11126868A JP 12686899 A JP12686899 A JP 12686899A JP 2000322133 A JP2000322133 A JP 2000322133A
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power supply
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voltage
switching power
supply voltage
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Tetsuya Ishii
哲弥 石井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多出力電源電圧系を有し、高い方の電源電圧
が低下して低い方の電源電圧近傍になったときに電源全
体をシャットダウンするようにしたスイッチング電源回
路を提供する。 【解決手段】 高い出力電源電圧5V系と低い出力電源
電圧3.3V系で構成され、5V系はシャントレギュレー
タ機能を持った3端子レギュレータ144で構成されて
いる多出力タイプのスイッチング電源回路であって、5
V系の出力が過負荷状態になって出力電圧が低下し、
3.3V系の出力電圧よりも低くなりそうなときには、
3.3V系の過電流保護回路151と連動させて電源全
体をシャットダウンさせる。これにより、供給先の2電
源タイプの半導体デバイスのラッチアップ現象による破
壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置等に
搭載されているスイッチング電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、画像形成装置等に搭載されてい
る従来のスイッチング電源回路の構成図である。このス
イッチング電源回路の構成は良く知られるところのフォ
ーワード方式の多出力タイプのスイッチング電源回路で
ある。このスイッチング電源回路は、ロジック系の出力
電圧が、3.3Vの低い電源電圧系と5Vの高い電源電
圧系で構成される2出力タイプの電源である。
【0003】商用電源101は、ダイオードブリッジ1
02とコンデンサ103とによりDC電源に変換され、
このDC電源をパワーMOS106とトランス104と
により断続的に2次側へエネルギを伝達する。
【0004】スイッチング電源コントロール107で
は、フォトカプラ150からの情報を元にパワーMOS
106のオンデューティをコントロールする。スナバ回
路105は、トランス104のリセットを行う。以上の
一連の動作により出力端子127、137への出力は、
一定電圧にコントロールされる。この場合、スイッチン
グ電源コントロール107は、一定周波数で発振し、オ
ンデューティでコントロールする。スイッチング電源コ
ントロール107の電源は、以下のように構成される。
スイッチング電源が立ち上がる前は、ダイオードブリッ
ジ102から抵抗108を通してコンデンサ110が充
電されてその両端に電圧が発生し、この電圧が規定電圧
以上になると発振がスタートする。発振がスタートする
と、トランス104の補助巻線AUXに電圧が発生し、
ダイオード109を通してコンデンサ110の両端に供
給され、スイッチング電源コントロール107の電源と
なる。
【0005】トランス104の24V系出力の2次側で
は、2次側巻線120に発生する断続的なエネルギをダ
イオード121と122及びチョークコイル123とコ
ンデンサ124により平滑してDC電源として出力端子
127へ出力する。同様に、3.3V系出力の2次側で
は、2次側巻線130に発生する断続的なエネルギをダ
イオード131と132及びチョークコイル133とコ
ンデンサ134により平滑してDC電源として出力端子
137へ出力する。
【0006】5V系出力の2次側では、2次側コイル1
40に発生する断続的なエネルギをダイオード141と
142及びコンデンサ143により平滑して9V前後の
DC電源を作り、この電圧を3端子レギュレータ144
の入力端子に入力し、5V電圧に変換し、コンデンサ1
45により平滑し、DC電源として出力端子146へ出
力する。
【0007】次に、24V系出力の過電流検出(OC
P)回路の動作について説明する。
【0008】24Vの過電流を検出するOCP回路とし
てのコンパレータ156が「アクティブロー」になるよ
うに検知するポイントの関係は、以下のようになる。 IL=24V*(抵抗159)/(抵抗125*抵抗1
57) そして、このコンパレータ156の−端子に入力してい
る基準電圧を分圧している抵抗157、抵抗159の抵
抗値の比率が、予めターゲット値とされた過電流検出値
ILに基づいて決定されている。
【0009】そして、抵抗125を流れる電流値が過電
流検出値ILに到達したらコンパレータ156の出力は
Lレベルになり、3.3V用過電流検出(OCP)用のコ
ンパレータ151の−端子に入力され、コンパレータ1
51の出力が「アクティブハイ」になり、フォトカプラ
150をオンさせ、1次側のスイッチング電源コントロ
ール107へ伝達させ、回路全体をシャットダウンさせ
る。
【0010】次に、3.3V系出力の過電流検出(OP
C)回路の動作について説明する。
【0011】3.3Vの過電流を検出するOCP回路とし
てのコンパレータ151が「アクティブハイ」になるよ
うに検知するポイントの関係は、以下のようになる。 IL=3.3V*(抵抗153)/(抵抗135*抵抗
154) そして、このコンパレータ151の+端子に入力される
基準電圧を分圧している抵抗153、抵抗154の抵抗
値の比率が、予めターゲット値とされた過電流検出値I
Lに基づいて決定されている。
【0012】そして、抵抗135を流れる電流値が過電
流検出値ILに到達したらコンパレータ151の出力は
Hレベルになり、フォトカプラ150をオンさせ、1次
側のスイッチング電源コントロール107へ伝達させ、
回路全体をシャットダウンさせる。
【0013】5V系出力電源電圧は、出力電流容量の低
さ、出力精度の安定化、実装面積を確保すべく部品点数
の簡素化を満足させるために、トランス104の2次側
巻線140から発生する電圧から3端子レギュレータ1
44を用いて5V系出力電圧を作っている。そして、3
端子レギュレータ144としてシャントレギュレータが
内蔵されているものを使用すれば、出力端が過負荷状態
や出力短絡になったときでも負荷電流が制限され、出力
電圧が低下する特性を持ち、3端子レギュレータ144
の発煙や発火を防ぐ安全性上問題なく機能する。従っ
て、この出力ラインに過電流防止回路を組み込む構成と
することは、コストアップや実装密度上の障害が伴うの
で回路の簡素化のためにわざわざ組み込む構成にはして
いなかった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では、5V系出力電源の出力電圧が低下していく一
方で、3.3V系の出力電源は定格内の出力電圧値を維
持しているので、5V系出力電圧が過負荷モードにな
り、徐々に下降していき、これが3.3V近辺以下に低
下し、両出力の電圧の大小が逆転したとき、このロジッ
ク系2電源を供給している先例えば、コントローラ基板
等に搭載されているIC等の電子部品がラッチアップ現
象等による破壊を起こす虞が生じていた。
【0015】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、多出力電源電圧系を有し、高い方の電源電圧が低下
して低い方の電源電圧近傍になったときに電源全体をシ
ャットダウンするようにしたスイッチング電源回路を提
供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係わるスイッチング電源回路
は、多出力電源電圧で構成されているスイッチング電源
回路において、高い方の電源電圧が低い方の電源電圧よ
りも低くなりそうなとき、電源全体をシャットダウンす
る手段を備えたことを特徴とする。
【0017】請求項2に係わるスイッチング電源回路
は、請求項1に係わるスイッチング電源回路において、
少なくとも低い方の電源電圧の出力端にシリアルに抵抗
を接続し、この抵抗に電流が流れるときに両端に発生す
る電位差の情報から過電流を検出する過電流検出手段を
有し、高い方の電源電圧は3端子レギュレータを用いて
作ることを特徴とする。
【0018】請求項3に係わるスイッチング電源回路
は、請求項2に係わるスイッチング電源回路において、
前記3端子レギュレータは、シャントレギュレータを備
え、高い方の電源電圧の出力値が低い方の電源電圧の出
力値より低下したときに電源全体をシャットダウンする
ことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【0020】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
るスイッチング電源回路の第1の実施の形態を示す構成
図である。尚、図1において図5と同一構成要素には同
一符号を付してその説明を省略する。図1のスイッチン
グ電源回路が、図5のスイッチング電源回路と異なる点
は、図1のスイッチング電源回路において低い出力電源
電圧3.3V系の過電流を検出する検出回路の抵抗155
とコンパレータ151の−端子との接続点と高い出力電
源電圧5V系出力端子146との間に、抵抗155から
出力端子146方向に順方向にダイオード160が接続
されている点であり、その他の構成においては同じであ
る。
【0021】次に、図1、図3及び図4により回路動作
を説明する。図3は、図1のスイッチング電源回路の5
V系電源の負荷電流と出力電圧との関係を示す特性図、
図4は、図1のスイッチング電源回路の作動を説明する
フローチャートである。
【0022】図1、図3及び図4において、電源がオン
されると(ステップS401)、各出力端子127、1
37及び146は、定格負荷電流状態となり(ステップ
S402)、正常出力状態を保っている。ここで、何ら
かの影響により5V系出力が過負荷状態になると、出力
電圧は、低下の一途をたどる(ステップS403)。そ
して、5V系(高い出力電源)の出力電圧が、3.3V
系(低い出力電源)の出力電圧3.3V以下になると
(ステップS404)、3.3V系出力端子137から
抵抗155、ダイオード160を経て5V系出力端子1
46へ向かって順電流が流れ、これに伴い3.3V系出
力電圧がドロップし、3.3V用OCPコンパレータ1
51の−端子に加わる電圧が低下し、当該コンパレータ
151の+端子に加わる電圧よりも電圧値が低くなるこ
とで、コンパレータ151の出力端子がハイ(H)にな
る。これにより、フォトカプラ150がオンとなり(ス
テップS405)、スイッチング電源コントロール10
7にその情報が伝達され、スイッチング電源コントロー
ル107が電源回路全体をシャットダウンする(ステッ
プS406)。
【0023】このように、電源のロジック系出力が3.
3Vと5Vで構成され、5V系はシャントレギュレータ
機能を持った3端子レギュレータで構成されている2出
力タイプの電源において、5V系出力電源電圧が過負荷
状態になって、出力電圧値が低下し、3.3V系出力電
源電圧よりも低くなりそうなときには、3.3V系出力
電源電圧回路の過電流保護回路と連動させ、電源回路全
体をシャットダウンさせることで、供給先の例えば、コ
ントローラ基板等に搭載されているIC等の2電源タイ
プの半導体デバイスのラッチアップ現象等による破壊を
防止することができる。
【0024】(第2の実施の形態)図2は、本発明に係
るスイッチング電源回路の第2の実施の形態を示す構成
図である。尚、図2において図5と同一構成要素には同
一符号を付してその説明を省略する。図2のスイッチン
グ電源回路が、図5のスイッチング電源回路と異なる点
は、図2のスイッチング電源回路において、5V系出力
電源の3端子レギュレータ144の出力とコンパレータ
151の−端子とフォトカプラ150の入力端子との間
にコンパレータ161とダイオード162が接続されて
いる点である。即ち、コンパレータ161の−端子が3
端子レギュレータ144の出力側に、+端子がコンパレ
ータ151の−端子に接続され、出力端子がダイオード
162を介してフォトカプラ150の入力端子に接続さ
れている。その他の構成においては図5と同じである。
【0025】次に、図2、図3及び図4により回路動作
を説明する。
【0026】電源がオンされると(ステップS40
1)、各出力端子127、137及び146は、定格負
荷電流状態となり(ステップS402)、正常出力状態
を保っている。ここで、何らかの影響により、5V系出
力が過負荷状態になると、出力電圧は、低下の一途をた
どる(ステップS403)。そして、5V系出力電源の
出力電圧が、3.3V系出力電源の出力電圧3.3V以下
になると(ステップS404)、5V系出力端子146
とコンパレータ161の出力がハイ(H)になる。これ
により、ダイオード162経路でフォトカプラ150が
オンとなり(ステップS405)、スイッチング電源コ
ントロール107にその情報が伝達され、スイッチング
電源コントロール107が電源回路全体をシャットダウ
ンする(ステップS406)。これにより、供給先のI
C等の2電源タイプの半導体デバイスのラッチアップ現
象等による破壊を防止することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い出力電源電圧系と低い出力電源電圧系で構成され、
高い出力電源電圧系はシャントレギュレータ機能を持っ
た3端子レギュレータで構成され、高い出力電源電圧系
の出力が過負荷状態になって出力電圧が低下し、低い出
力電源電圧系の出力電圧よりも低くなりそうなときに
は、低い出力電源電圧系の過電流保護回路と連動させて
電源回路全体をシャットダウンさせることで、供給先の
2電源タイプの半導体デバイスのラッチアップ現象によ
る破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスイッチング電源回路の第1の実
施の形態を示す構成図である。
【図2】本発明に係るスイッチング電源回路の第2の実
施の形態を示す構成図である。
【図3】図1のスイッチング電源回路の5V系電源の負
荷電流と出力電圧との関係を示す特性図である。
【図4】図1のスイッチング電源回路の作動を説明する
フローチャートである。
【図5】画像形成装置等に搭載されている従来のスイッ
チング電源回路の構成図である。
【符号の説明】
101 商用電源 102 ダイオードブリッジ 103、110、124、134、143、145、152、158 コンデサ 104 トランス 105 スナバ回路 106 パワーMOS 107 スイッチング電源コントロール 109、121、122、131、132、141、142、160、162 ダイオ
ード 150 フォトカプラ 120、130、140 2次側巻線 123、133 チョークコイル 125、135、153、154、155、159 抵
抗 126、136 ブリーダ抵抗 144 3端子レギュレータ 151、156 コンパレータ(過電流検出回路) 161 コンパレータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多出力電源電圧で構成されているスイッ
    チング電源回路において、 高い方の電源電圧が低い方の電源電圧よりも低くなりそ
    うなとき、電源全体をシャットダウンする手段を備えた
    ことを特徴とするスイッチング電源回路。
  2. 【請求項2】 請求項1のスイッチング電源回路におい
    て、少なくとも低い方の電源電圧の出力端にシリアルに
    抵抗を接続し、この抵抗に電流が流れるときに両端に発
    生する電位差の情報から過電流を検出する過電流検出手
    段を有し、高い方の電源電圧は3端子レギュレータを用
    いて作ることを特徴とするスイッチング電源回路。
  3. 【請求項3】 前記3端子レギュレータは、シャントレ
    ギュレータを備え、高い方の電源電圧の出力値が低い方
    の電源電圧の出力値より低下したときに電源全体をシャ
    ットダウンすることを特徴とする請求項2項に記載のス
    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
US7161783B2 (en) 2003-04-08 2007-01-09 Funai Electric Co., Ltd. Overcurrent protection circuit for switching power supply
EP2743792A3 (en) * 2012-12-14 2015-01-07 Sensormatic Electronics LLC Intelligent adaptive power supply

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