JP2001145338A - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】負荷電流の定格値を大幅に越える度合に応じて
適切な過電流保護動作を行えるようにする。 【解決手段】第１過電流保護回路１１は、定格値を大幅
に越える第１過電流値以上の負荷電流が流れた場合、第
１過電流値以上となった時点で過電流保護動作をする。
第２過電流保護回路１２は、負荷電流の定格を越える度
合いが小さい第１過電流値未満の第２過電流値以上の負
荷電流が流れた場合、所定時間経過した時点で過電流保
護動作をする。
適切な過電流保護動作を行えるようにする。 【解決手段】第１過電流保護回路１１は、定格値を大幅
に越える第１過電流値以上の負荷電流が流れた場合、第
１過電流値以上となった時点で過電流保護動作をする。
第２過電流保護回路１２は、負荷電流の定格を越える度
合いが小さい第１過電流値未満の第２過電流値以上の負
荷電流が流れた場合、所定時間経過した時点で過電流保
護動作をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷電流の変化に
対し出力電圧を一定電圧に制御するスイッチング電源装
置に関し、特に定格値を越えて流れる過電流を検出して
保護動作を行う保護回路を備えたスイッチング電源装置
に関する。
対し出力電圧を一定電圧に制御するスイッチング電源装
置に関し、特に定格値を越えて流れる過電流を検出して
保護動作を行う保護回路を備えたスイッチング電源装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のスイッチング電源装置の
保護回路としては、例えば第４図に示すような回路があ
る。
保護回路としては、例えば第４図に示すような回路があ
る。
【０００３】図４において、入力端子１０１ａ，１０１
ｂの交流入力電圧はダイオードブリッジ１０２で整流さ
れ、コンデンサＣ１０で平滑され、コンバータ１０３に
直流電圧として入力される。コンバータ１０３はフォー
ワードコンバータを例にとっており、トランス１０４、
スイッチ素子ＴＲ、整流平滑回路１０５、誤差増幅・ア
イソレート部１０７、制御回路１０８で構成される。
ｂの交流入力電圧はダイオードブリッジ１０２で整流さ
れ、コンデンサＣ１０で平滑され、コンバータ１０３に
直流電圧として入力される。コンバータ１０３はフォー
ワードコンバータを例にとっており、トランス１０４、
スイッチ素子ＴＲ、整流平滑回路１０５、誤差増幅・ア
イソレート部１０７、制御回路１０８で構成される。
【０００４】整流平滑回路１０５は、ダイオードＤ１
０，Ｄ１１、チョークＬ１及びコンデンサＣ１１を備
え、出力端子１０５ａ，１０５ｂから負荷１０６に一定
の出力電圧Ｖoutを供給する。
０，Ｄ１１、チョークＬ１及びコンデンサＣ１１を備
え、出力端子１０５ａ，１０５ｂから負荷１０６に一定
の出力電圧Ｖoutを供給する。
【０００５】制御回路１０８には、制御ＩＣ１１０が設
けられる。制御ＩＣ１１０は、誤差増幅・アイソレート
部１０７で求めた出力電圧と基準電圧の誤差信号を入力
し、例えば内蔵した三角波発生器からの三角波信号と誤
差信号を比較して誤差に応じてデューティの変化するド
ライブ信号（矩形パルス信号）をスイッチ素子ＴＲに出
力し、誤差信号を零に近づけるようにフィードバック制
御し、負荷電流が定格値以内で変化しても出力電圧を一
定に保つように制御する。
けられる。制御ＩＣ１１０は、誤差増幅・アイソレート
部１０７で求めた出力電圧と基準電圧の誤差信号を入力
し、例えば内蔵した三角波発生器からの三角波信号と誤
差信号を比較して誤差に応じてデューティの変化するド
ライブ信号（矩形パルス信号）をスイッチ素子ＴＲに出
力し、誤差信号を零に近づけるようにフィードバック制
御し、負荷電流が定格値以内で変化しても出力電圧を一
定に保つように制御する。
【０００６】更に制御ＩＣ１１０には、過電流保護端子
ＯＣＰ(Over Current Protection)が設けられ、過電流
保護端子端子ＯＣＰにスイッチ素子ＴＲを流れる電流の
検出電圧を印加することで過電流保護動作を行うことが
できる。
ＯＣＰ(Over Current Protection)が設けられ、過電流
保護端子端子ＯＣＰにスイッチ素子ＴＲを流れる電流の
検出電圧を印加することで過電流保護動作を行うことが
できる。
【０００７】このためスイッチ素子ＴＲと直列に電流検
出抵抗Ｒ１を接続している。電流検出抵抗Ｒ１には負荷
電流に比例した電流が流れるため、負荷電流に比例した
検出電圧ＶR1が発生する。この検出電圧ＶR1は、抵抗Ｒ
２と抵抗Ｒ３によって分圧され、制御ＩＣ１１０の過電
流保護端子ＯＣＰに印加される。
出抵抗Ｒ１を接続している。電流検出抵抗Ｒ１には負荷
電流に比例した電流が流れるため、負荷電流に比例した
検出電圧ＶR1が発生する。この検出電圧ＶR1は、抵抗Ｒ
２と抵抗Ｒ３によって分圧され、制御ＩＣ１１０の過電
流保護端子ＯＣＰに印加される。
【０００８】制御ＩＣ１１０の過電流保護端子ＯＣＰに
印加される検出電圧ＶR1が、所定の過電流値に対応した
ある基準電圧ＶCLMを越えると、その時点で制御ＩＣ１
１０は、スイッチ素子ＴＲのオン・デューティを抑える
ようにドライブ信号を制御し、速やかに負荷電流を制限
するように動作する。
印加される検出電圧ＶR1が、所定の過電流値に対応した
ある基準電圧ＶCLMを越えると、その時点で制御ＩＣ１
１０は、スイッチ素子ＴＲのオン・デューティを抑える
ようにドライブ信号を制御し、速やかに負荷電流を制限
するように動作する。
【０００９】従って、過電流保護動作をさせたい負荷電
流の大きさをＩOCPとすれば、負荷電流の大きさがＩOCP
となった時に制御ＩＣ１１０の過電流保護端子ＯＣＰに
印加される電圧が基準電圧ＶCLMとなるように抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の値を調整することにより、負荷電流値
がＩOCPになった時点で速やかに過電流保護動作が行わ
れる。
流の大きさをＩOCPとすれば、負荷電流の大きさがＩOCP
となった時に制御ＩＣ１１０の過電流保護端子ＯＣＰに
印加される電圧が基準電圧ＶCLMとなるように抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の値を調整することにより、負荷電流値
がＩOCPになった時点で速やかに過電流保護動作が行わ
れる。
【００１０】例えば負荷電流の定格値が１０アンペアで
あったとすると、過電流保護動作させたい負荷電流値Ｉ
OCPを１５アンペアに設定し、負荷電流が１５アンペア
を越えた場合は、直ちに過電流保護動作を行う。
あったとすると、過電流保護動作させたい負荷電流値Ｉ
OCPを１５アンペアに設定し、負荷電流が１５アンペア
を越えた場合は、直ちに過電流保護動作を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来回路においては、定格値を大幅に越える負荷電
流が流れた場合には、速やかに過電流保護動作を行うこ
とができるが、負荷電流が定格値を越えて流れた場合で
も、負荷電流の定格を越える度合いが小さく過電流保護
動作をさせたい負荷電流値ＩOCPに達しない場合には、
定格値を越えた負荷電流が流れていても過電流保護動作
は行われず、継続的に定格値を越える負荷電流が流れる
ことを許容してまうという問題があった。
うな従来回路においては、定格値を大幅に越える負荷電
流が流れた場合には、速やかに過電流保護動作を行うこ
とができるが、負荷電流が定格値を越えて流れた場合で
も、負荷電流の定格を越える度合いが小さく過電流保護
動作をさせたい負荷電流値ＩOCPに達しない場合には、
定格値を越えた負荷電流が流れていても過電流保護動作
は行われず、継続的に定格値を越える負荷電流が流れる
ことを許容してまうという問題があった。
【００１２】この問題を解消するためには、定格電流値
１０アンペアに対し過電流保護動作をさせたい負荷電流
値ＩOCPを１５アンペアから例えば１２アンペアという
ように低めに設定すればよい。しかし、定格値に対し低
目に過電流保護動作の負荷電流値を設定していると、例
えば負荷の変動に伴う時間的に短い負荷電流の増加で過
電流保護動作が行われてしまい、安定性に欠ける問題が
ある。
１０アンペアに対し過電流保護動作をさせたい負荷電流
値ＩOCPを１５アンペアから例えば１２アンペアという
ように低めに設定すればよい。しかし、定格値に対し低
目に過電流保護動作の負荷電流値を設定していると、例
えば負荷の変動に伴う時間的に短い負荷電流の増加で過
電流保護動作が行われてしまい、安定性に欠ける問題が
ある。
【００１３】本発明は、負荷電流の定格値を大幅に越え
る度合に応じて適切な過電流保護動作を行えるようにし
たスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
る度合に応じて適切な過電流保護動作を行えるようにし
たスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。本発明は、制御回路によ
りスイッチ素子をオン、オフ制御して負荷電流の定格値
以内での変化に対し出力電圧を一定電圧に制御するスイ
ッチング電源装置を対象とする。
本発明は次のように構成する。本発明は、制御回路によ
りスイッチ素子をオン、オフ制御して負荷電流の定格値
以内での変化に対し出力電圧を一定電圧に制御するスイ
ッチング電源装置を対象とする。
【００１５】このようなスイッチング電源装置につき本
発明は、定格値を大幅に越える第１過電流値以上の負荷
電流が流れた場合、第１過電流値以上となった時点で過
電流保護動作をする第１過電流保護回路と、負荷電流の
定格を越える度合いが小さい第１過電流値未満の第２過
電流値以上の負荷電流が流れた場合、所定時間継続した
流れた時点で過電流保護動作をする第２過電流保護回路
とを設けたことを特徴とする。
発明は、定格値を大幅に越える第１過電流値以上の負荷
電流が流れた場合、第１過電流値以上となった時点で過
電流保護動作をする第１過電流保護回路と、負荷電流の
定格を越える度合いが小さい第１過電流値未満の第２過
電流値以上の負荷電流が流れた場合、所定時間継続した
流れた時点で過電流保護動作をする第２過電流保護回路
とを設けたことを特徴とする。
【００１６】このため本発明によれば、定格値を大幅に
越える負荷電流が流れた場合には、速やかに過電流保護
動作が行われ、一方、負荷電流が定格値を越えて流れた
場合でも、負荷電流の定格を越える度合いが小さい場合
には、所定時間経過した時点で過電流保護動作が行わ
れ、定格値を越えた過電流の度合に応じて適切な過電流
保護動作が実現できる。
越える負荷電流が流れた場合には、速やかに過電流保護
動作が行われ、一方、負荷電流が定格値を越えて流れた
場合でも、負荷電流の定格を越える度合いが小さい場合
には、所定時間経過した時点で過電流保護動作が行わ
れ、定格値を越えた過電流の度合に応じて適切な過電流
保護動作が実現できる。
【００１７】ここで本発明のスイッチング電源装置に設
けた制御回路（制御ＩＣ）は、過電流保護端子ＯＣＰの
入力電圧が所定の基準値以上となったときにスイッチ素
子のオン・デューティを抑制して負荷電流を定格値以下
に抑える過電流保護回路と、過電圧保護端子ＯＶＰ(Ove
r Voltage Protection) の入力電圧が所定の基準値以上
となったときにスイッチ素子のオン、オフ制御を停止す
る過電圧保護回路とを備える。
けた制御回路（制御ＩＣ）は、過電流保護端子ＯＣＰの
入力電圧が所定の基準値以上となったときにスイッチ素
子のオン・デューティを抑制して負荷電流を定格値以下
に抑える過電流保護回路と、過電圧保護端子ＯＶＰ(Ove
r Voltage Protection) の入力電圧が所定の基準値以上
となったときにスイッチ素子のオン、オフ制御を停止す
る過電圧保護回路とを備える。
【００１８】この制御回路がもっている過電流保護回路
と過電圧保護回路を利用し、第１過電流保護回路は、ス
イッチ素子と直列接続された第１電流検出抵抗と、第１
電流検出抵抗の検出電圧を分圧して前記過電流保護回路
の過電流保護端子ＯＣＰに印加する分圧回路とで構成す
る。
と過電圧保護回路を利用し、第１過電流保護回路は、ス
イッチ素子と直列接続された第１電流検出抵抗と、第１
電流検出抵抗の検出電圧を分圧して前記過電流保護回路
の過電流保護端子ＯＣＰに印加する分圧回路とで構成す
る。
【００１９】また第２過電流検出回路は、スイッチ素子
と直列接続された第２電流検出抵抗と、第２電流検出抵
抗の検出電圧が所定時間継続して第２過電流値に対応し
た過電流閾値以上となっていた場合に、過電圧保護回路
の過電圧保護端子ＯＣＰに基準値を越える電圧を印加す
る過電流検出遅延回路とで構成する。
と直列接続された第２電流検出抵抗と、第２電流検出抵
抗の検出電圧が所定時間継続して第２過電流値に対応し
た過電流閾値以上となっていた場合に、過電圧保護回路
の過電圧保護端子ＯＣＰに基準値を越える電圧を印加す
る過電流検出遅延回路とで構成する。
【００２０】このようにスイッチング電源装置に使用さ
れる制御回路、具体的には制御ＩＣのもつ過電流保護回
路と過電圧保護回路の機能を本発明の第１及び第２過電
流保護回路に有効に利用することで、簡潔な回路構成で
適切な過電流保護動作を得ることができる。
れる制御回路、具体的には制御ＩＣのもつ過電流保護回
路と過電圧保護回路の機能を本発明の第１及び第２過電
流保護回路に有効に利用することで、簡潔な回路構成で
適切な過電流保護動作を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるスイッチング
電源装置の実施形態を示した回路図である。
電源装置の実施形態を示した回路図である。
【００２２】図１において、本発明のスイッチング電源
装置は、入力端子１ａ，１ｂに対する交流入力をダイオ
ードブリッジ２で整流し、コンデンサＣ１０で平滑して
コンバータ３に直流電圧を入力している。
装置は、入力端子１ａ，１ｂに対する交流入力をダイオ
ードブリッジ２で整流し、コンデンサＣ１０で平滑して
コンバータ３に直流電圧を入力している。
【００２３】コンバータ３は、この実施形態にあっては
フォワードコンバータを例にとっており、トランス４、
ＭＯＳ−ＦＥＴを用いたスイッチ素子ＴＲ３、整流平滑
回路５及び制御ＩＣ８で構成される。トランス４の１次
巻線４ａにはスイッチ素子ＴＲ３が接続され、制御ＩＣ
８からの制御信号によりオン、オフ制御される。整流平
滑回路５はダイオードＤ１０，Ｄ１１、チョークＬ１、
コンデンサＣ１１を備え、出力端子５ａ，５ｂから負荷
６に一定の直流電圧を供給する。
フォワードコンバータを例にとっており、トランス４、
ＭＯＳ−ＦＥＴを用いたスイッチ素子ＴＲ３、整流平滑
回路５及び制御ＩＣ８で構成される。トランス４の１次
巻線４ａにはスイッチ素子ＴＲ３が接続され、制御ＩＣ
８からの制御信号によりオン、オフ制御される。整流平
滑回路５はダイオードＤ１０，Ｄ１１、チョークＬ１、
コンデンサＣ１１を備え、出力端子５ａ，５ｂから負荷
６に一定の直流電圧を供給する。
【００２４】フォワードコンバータ３にはあっては、ス
イッチ素子ＴＲ３のオン、オフ動作によって２次側の整
流平滑回路５に２次巻線４ｂよりスイッチ素子ＴＲ３の
オン時間の時間幅を持つ矩形波の電圧が加えられ、その
矩形波電圧の平均値が直流出力電圧となる。
イッチ素子ＴＲ３のオン、オフ動作によって２次側の整
流平滑回路５に２次巻線４ｂよりスイッチ素子ＴＲ３の
オン時間の時間幅を持つ矩形波の電圧が加えられ、その
矩形波電圧の平均値が直流出力電圧となる。
【００２５】このときチョークＬ１には大きな直流電流
の上に小さな三角形の交流電流を重畳した形の電流が流
れる。チョークＬ１を流れる直流電流は負荷に対する出
力電流となり、三角波電流は平滑コンデンサＣ１１を流
れることで吸収される。平滑コンデンサＣ１１に流れる
三角波電流の振幅は小さく、このため出力電圧に表れる
リップル成分を十分低い値に抑えることができる。
の上に小さな三角形の交流電流を重畳した形の電流が流
れる。チョークＬ１を流れる直流電流は負荷に対する出
力電流となり、三角波電流は平滑コンデンサＣ１１を流
れることで吸収される。平滑コンデンサＣ１１に流れる
三角波電流の振幅は小さく、このため出力電圧に表れる
リップル成分を十分低い値に抑えることができる。
【００２６】スイッチ素子ＴＲ３のオン、オフ制御によ
り、負荷電流の変化に対して出力電圧を一定電圧に保つ
ための制御は、誤差増幅・アイソレート部７と制御ＩＣ
８により行われる。
り、負荷電流の変化に対して出力電圧を一定電圧に保つ
ための制御は、誤差増幅・アイソレート部７と制御ＩＣ
８により行われる。
【００２７】誤差増幅・アイソレート部７は負荷６に対
する出力電圧を取り込んで基準電圧と比較し、基準電圧
に対する誤差を増幅し、フォトカプラ等のアイソレート
を介して誤差信号を制御ＩＣ８の制御入力ＩＮに入力し
ている。制御ＩＣ８は、内蔵回路に誤差信号を零とする
ようなパルス幅変調（ＰＷＭ）により得られたオン、オ
フ信号をスイッチ素子ＴＲ３に出力してオン、オフ制御
する。
する出力電圧を取り込んで基準電圧と比較し、基準電圧
に対する誤差を増幅し、フォトカプラ等のアイソレート
を介して誤差信号を制御ＩＣ８の制御入力ＩＮに入力し
ている。制御ＩＣ８は、内蔵回路に誤差信号を零とする
ようなパルス幅変調（ＰＷＭ）により得られたオン、オ
フ信号をスイッチ素子ＴＲ３に出力してオン、オフ制御
する。
【００２８】この制御ＩＣ８は、このような誤差信号を
誤差とするようにスイッチ素子ＴＲ３をオン、オフ制御
する機能に加え、負荷６に対する負荷電流が定格値を大
幅に越えて流れたときに動作する過電流保護のための過
電流保護端子ＯＣＰと、負荷６に対する出力電圧が定格
電圧を大幅に越えて増加したときにスイッチ素子ＴＲ３
のオン、オフ制御を停止させるための過電圧保護端子Ｏ
ＶＰを備えている。
誤差とするようにスイッチ素子ＴＲ３をオン、オフ制御
する機能に加え、負荷６に対する負荷電流が定格値を大
幅に越えて流れたときに動作する過電流保護のための過
電流保護端子ＯＣＰと、負荷６に対する出力電圧が定格
電圧を大幅に越えて増加したときにスイッチ素子ＴＲ３
のオン、オフ制御を停止させるための過電圧保護端子Ｏ
ＶＰを備えている。
【００２９】図２は、図１の制御ＩＣ８の内部回路のブ
ロック図である。図２において、制御ＩＣ８は、三角波
発生器１３、パルス幅変調回路１４、ドライバ１５、比
較器１６，１７を持ち、比較器１６、基準電圧Ｖｒ１、
ダイオードＤ１３によって課電流保護回路１８を構成
し、また基準電圧Ｖｒ２と比較器１７によって過電圧保
護回路１９を構成している。
ロック図である。図２において、制御ＩＣ８は、三角波
発生器１３、パルス幅変調回路１４、ドライバ１５、比
較器１６，１７を持ち、比較器１６、基準電圧Ｖｒ１、
ダイオードＤ１３によって課電流保護回路１８を構成
し、また基準電圧Ｖｒ２と比較器１７によって過電圧保
護回路１９を構成している。
【００３０】過電流保護回路１８には入力端子として過
電流保護端子ＯＣＰが設けられ、この過電流保護端子Ｏ
ＣＰに対する検出電圧が基準電圧Ｖｒ１を越えると比較
器１６の出力がＨレベルとなり、オア回路を構成するダ
イオードＤ１３を介してパルス変調回路１４に対する制
御入力ＩＮからの誤差信号を強制的にシフト（アップ）
させ、誤差信号と三角波発生器１３からの三角波信号と
の比較で得ているパルス幅変調信号のオンデューティを
小さくし、これによって負荷電流を抑え込む。
電流保護端子ＯＣＰが設けられ、この過電流保護端子Ｏ
ＣＰに対する検出電圧が基準電圧Ｖｒ１を越えると比較
器１６の出力がＨレベルとなり、オア回路を構成するダ
イオードＤ１３を介してパルス変調回路１４に対する制
御入力ＩＮからの誤差信号を強制的にシフト（アップ）
させ、誤差信号と三角波発生器１３からの三角波信号と
の比較で得ているパルス幅変調信号のオンデューティを
小さくし、これによって負荷電流を抑え込む。
【００３１】また過電圧保護回路１９は過電圧保護端子
ＯＶＰを備えており、過電圧保護端子ＯＶＰに対する検
出電圧が基準電圧Ｖｒ２を越えると比較器１７がＨレベ
ル出力を生じ、このＨレベル出力によって三角波発生器
１３の発振動作を停止する。
ＯＶＰを備えており、過電圧保護端子ＯＶＰに対する検
出電圧が基準電圧Ｖｒ２を越えると比較器１７がＨレベ
ル出力を生じ、このＨレベル出力によって三角波発生器
１３の発振動作を停止する。
【００３２】再び図１を参照するに、本発明のスイッチ
ング電源装置にあっては、制御ＩＣ８に設けられている
図２に示した過電流保護回路１８と、これに対する外付
け回路によって第１過電流保護回路１１を構成してい
る。第１過電流保護回路１１は、負荷電流の定格値を大
幅に越える第１過電流値以上の過電流が流れた場合に、
その時点で過電流保護動作を行う。
ング電源装置にあっては、制御ＩＣ８に設けられている
図２に示した過電流保護回路１８と、これに対する外付
け回路によって第１過電流保護回路１１を構成してい
る。第１過電流保護回路１１は、負荷電流の定格値を大
幅に越える第１過電流値以上の過電流が流れた場合に、
その時点で過電流保護動作を行う。
【００３３】また図２に示した過電圧保護回路１９とこ
れに対する外付け回路によって、第２過電流保護回路１
２を構成している。第２過電流保護回路１２は、負荷電
流の定格値を越える度合が小さい第２過電流値以上の負
荷電流が流れた場合に、所定時間継続した流れた時点で
過電流保護動作を行う。
れに対する外付け回路によって、第２過電流保護回路１
２を構成している。第２過電流保護回路１２は、負荷電
流の定格値を越える度合が小さい第２過電流値以上の負
荷電流が流れた場合に、所定時間継続した流れた時点で
過電流保護動作を行う。
【００３４】第１過電流保護回路１１は、スイッチ素子
ＴＲ３に流れる電流を検出するため、電流検出抵抗Ｒ１
１（第１電流検出抵抗）を接続し、電流検出抵抗Ｒ１１
には負荷電流に比例した電流が流れて電圧ＶR11が発生
することから、この検出電圧ＶR11を抵抗Ｒ１２とＲ１
３の分圧回路で分圧して、検出電圧ＶOCPPとして制御Ｉ
Ｃ８の過電流保護端子ＯＣＰに印加している。
ＴＲ３に流れる電流を検出するため、電流検出抵抗Ｒ１
１（第１電流検出抵抗）を接続し、電流検出抵抗Ｒ１１
には負荷電流に比例した電流が流れて電圧ＶR11が発生
することから、この検出電圧ＶR11を抵抗Ｒ１２とＲ１
３の分圧回路で分圧して、検出電圧ＶOCPPとして制御Ｉ
Ｃ８の過電流保護端子ＯＣＰに印加している。
【００３５】過電流保護端子ＯＣＰに印加される検出電
圧ＶOCPPが、図２に示した過電流保護回路１８の基準電
圧Ｖr1で与えられる所定電圧ＶCLMとなるように抵抗Ｒ
１１，Ｒ１２，Ｒ１３の値を調整することで、負荷電流
値が定格値を大幅に越えた第１過電流値ＩOCPとなった
時点で過電流保護動作を行うことができる。この第１過
電流保護回路１１による保護動作は、図４に示した従来
装置と基本的に同じである。
圧ＶOCPPが、図２に示した過電流保護回路１８の基準電
圧Ｖr1で与えられる所定電圧ＶCLMとなるように抵抗Ｒ
１１，Ｒ１２，Ｒ１３の値を調整することで、負荷電流
値が定格値を大幅に越えた第１過電流値ＩOCPとなった
時点で過電流保護動作を行うことができる。この第１過
電流保護回路１１による保護動作は、図４に示した従来
装置と基本的に同じである。
【００３６】図１の第２過電流保護回路１２は、本発明
により新たに設けられたもので、図２に示した制御ＩＣ
８の過電圧保護回路１９と図１に示す制御ＩＣ８に対す
る外付け回路で構成されている。
により新たに設けられたもので、図２に示した制御ＩＣ
８の過電圧保護回路１９と図１に示す制御ＩＣ８に対す
る外付け回路で構成されている。
【００３７】第２過電流保護回路１２は、まずスイッチ
素子ＴＲ３のオンにより負荷電流に比例した電流が流れ
ることから、この電流を検出するため電流検出抵抗Ｒ１
（第２電流検出抵抗）をスイッチ素子ＴＲ３と直列に接
続している。このため抵抗Ｒ１の両端に負荷電流に比例
した検出電圧ＶR1が発生する。
素子ＴＲ３のオンにより負荷電流に比例した電流が流れ
ることから、この電流を検出するため電流検出抵抗Ｒ１
（第２電流検出抵抗）をスイッチ素子ＴＲ３と直列に接
続している。このため抵抗Ｒ１の両端に負荷電流に比例
した検出電圧ＶR1が発生する。
【００３８】電流検出抵抗Ｒ１に発生した検出電圧ＶR1
は抵抗Ｒ２，Ｒ３によって分圧され、ダイオードＤ１と
コンデンサＣ２により整流された検出電圧ＶRとしてシ
ャントＩＣ２０の入力端子Ｒに印加される。
は抵抗Ｒ２，Ｒ３によって分圧され、ダイオードＤ１と
コンデンサＣ２により整流された検出電圧ＶRとしてシ
ャントＩＣ２０の入力端子Ｒに印加される。
【００３９】図３は図１の第２過電流保護回路１２に設
けたシャントＩＣ２０の回路図である。シャントＩＣ２
０は比較器２１とトランジスタ２２を備え、入力端子Ｒ
に加わる検出電圧ＶRを内部の基準電圧Ｖr3と比較し、
基準電圧Ｖr3以上であれば比較器２１のＨレベル出力に
よりトランジスタ２２をオンし、出力端子ＫをＬレベル
に引き込む。
けたシャントＩＣ２０の回路図である。シャントＩＣ２
０は比較器２１とトランジスタ２２を備え、入力端子Ｒ
に加わる検出電圧ＶRを内部の基準電圧Ｖr3と比較し、
基準電圧Ｖr3以上であれば比較器２１のＨレベル出力に
よりトランジスタ２２をオンし、出力端子ＫをＬレベル
に引き込む。
【００４０】これに対し検出電圧ＶRが基準電圧Ｖr3よ
り小さい場合には、比較器２１の出力はＬレベル出力に
あり、スイッチ素子２２がオフとなることで出力端子Ｋ
をＨレベルに維持する。尚、図３はシャントＩＣ２０の
回路を等価的に表している。
り小さい場合には、比較器２１の出力はＬレベル出力に
あり、スイッチ素子２２がオフとなることで出力端子Ｋ
をＨレベルに維持する。尚、図３はシャントＩＣ２０の
回路を等価的に表している。
【００４１】再び図１を参照するに、シャントＩＣ２０
の出力端子Ｋは駆動電源９に抵抗Ｒ４を介して接続され
ると共に、抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧回路を介してトランジ
スタＴＲ１のベースに接続される。トランジスタＴＲ１
はコレクタを、抵抗Ｒ７，Ｒ８及びコンデンサＣ３を直
列接続した充電回路の抵抗Ｒ７とＲ８の間に接続してい
る。
の出力端子Ｋは駆動電源９に抵抗Ｒ４を介して接続され
ると共に、抵抗Ｒ５，Ｒ６の分圧回路を介してトランジ
スタＴＲ１のベースに接続される。トランジスタＴＲ１
はコレクタを、抵抗Ｒ７，Ｒ８及びコンデンサＣ３を直
列接続した充電回路の抵抗Ｒ７とＲ８の間に接続してい
る。
【００４２】シャントＩＣ２０の出力端子ＫがＨレベル
にある過電流保護を行わない状態では、トランジスタＴ
Ｒ１はシャントＩＣ２０からのＨレベル出力をベースに
受けてオンし、これによって抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３
の直列回路をバイパスし、コンデンサＣ３に対する充電
動作をリセットしている。
にある過電流保護を行わない状態では、トランジスタＴ
Ｒ１はシャントＩＣ２０からのＨレベル出力をベースに
受けてオンし、これによって抵抗Ｒ８とコンデンサＣ３
の直列回路をバイパスし、コンデンサＣ３に対する充電
動作をリセットしている。
【００４３】過電流保護動作のためにシャントＩＣ２０
の出力端子ＫがＬレベルになると、トランジスタＴＲ１
はオフとなり、このためコンデンサＣ３が抵抗Ｒ７，Ｒ
８を介して駆動電源９からの電流により充電を開始す
る。このときのコンデンサＣ３の両端電圧ＶC3は、補助
電源９の電源電圧Ｖccから抵抗Ｒ７，Ｒ８，コンデンサ
Ｃ３で決まる時定数τ１で上昇する。
の出力端子ＫがＬレベルになると、トランジスタＴＲ１
はオフとなり、このためコンデンサＣ３が抵抗Ｒ７，Ｒ
８を介して駆動電源９からの電流により充電を開始す
る。このときのコンデンサＣ３の両端電圧ＶC3は、補助
電源９の電源電圧Ｖccから抵抗Ｒ７，Ｒ８，コンデンサ
Ｃ３で決まる時定数τ１で上昇する。
【００４４】コンデンサＣ３に続いてはトランジスタＴ
Ｒ２が設けられ、トランジスタＴＲ２のベースにツェナ
ダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ９を介してコンデンサＣ３
のプラス側を接続している。トランジスタＴＲ２のコレ
クタは抵抗Ｒ１０を介して駆動電源９に接続され、エミ
ッタは制御ＩＣ８の過電圧保護端子ＶOCPに接続されて
いる。
Ｒ２が設けられ、トランジスタＴＲ２のベースにツェナ
ダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ９を介してコンデンサＣ３
のプラス側を接続している。トランジスタＴＲ２のコレ
クタは抵抗Ｒ１０を介して駆動電源９に接続され、エミ
ッタは制御ＩＣ８の過電圧保護端子ＶOCPに接続されて
いる。
【００４５】過電流保護のためのシャントＩＣ２０のＬ
レベル出力でトランジスタＴＲ１がオフしてコンデンサ
Ｃ３の充電が開始されると、コンデンサＣ３の両端電圧
ＶC3がツェナダイオードＺＤ１より小さい間は、ツェナ
ダイオードＺＤ１はカットオフ状態にあり、トランジス
タＴＲ２はオフとなっている。
レベル出力でトランジスタＴＲ１がオフしてコンデンサ
Ｃ３の充電が開始されると、コンデンサＣ３の両端電圧
ＶC3がツェナダイオードＺＤ１より小さい間は、ツェナ
ダイオードＺＤ１はカットオフ状態にあり、トランジス
タＴＲ２はオフとなっている。
【００４６】コンデンサＣ３の両端電圧ＶC3が上昇して
ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧を越えると、トラ
ンジスタＴＲ２のベースにベース電流ＩB2が流れ込み、
トランジスタＴＲ２がオンして制御ＩＣ８の過電圧保護
端子ＯＶＰにエミッタ電流Ｉ E2を流し込む。
ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧を越えると、トラ
ンジスタＴＲ２のベースにベース電流ＩB2が流れ込み、
トランジスタＴＲ２がオンして制御ＩＣ８の過電圧保護
端子ＯＶＰにエミッタ電流Ｉ E2を流し込む。
【００４７】これによって図２の制御ＩＣ８の過電圧保
護回路１９の比較器１７の入力電圧が基準電圧Ｖr2を越
え、比較器１７がＨレベル出力となることで三角波発生
器１３の発振動作を停止し、これによって制御ＩＣ８に
よるスイッチ素子ＴＲ３のオン、オフが停止し、電源装
置の負荷６に対する出力を停止する。
護回路１９の比較器１７の入力電圧が基準電圧Ｖr2を越
え、比較器１７がＨレベル出力となることで三角波発生
器１３の発振動作を停止し、これによって制御ＩＣ８に
よるスイッチ素子ＴＲ３のオン、オフが停止し、電源装
置の負荷６に対する出力を停止する。
【００４８】ここで第２過電流保護回路１２にあって
は、所定時間経過したときの過電流保護動作を行うため
の負荷電流として、定格値を越えるがその度合が小さい
負荷電流値をＩOCPMとすると、負荷電流の大きさがＩ
OCPMとなったときにシャントＩＣ２０の入力端子Ｒに印
加される検出電圧ＶRが図３の内部の基準電圧Ｖr3以上
となるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の定数を調整す
る。
は、所定時間経過したときの過電流保護動作を行うため
の負荷電流として、定格値を越えるがその度合が小さい
負荷電流値をＩOCPMとすると、負荷電流の大きさがＩ
OCPMとなったときにシャントＩＣ２０の入力端子Ｒに印
加される検出電圧ＶRが図３の内部の基準電圧Ｖr3以上
となるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の定数を調整す
る。
【００４９】これによって負荷電流の大きさがＩOCPM以
上流れた状態がコンデンサＣ３の充電時定数τ１とツェ
ナダイオードＺＤ１のツェナ電圧で決まる所定時間継続
すると、トランジスタＴＲ２のオンにより制御ＩＣ８の
過電圧保護端子ＯＶＰに抵抗Ｒ１０を介して補助電源９
より電源電圧Ｖccに近い電圧が加わり、これが図２の過
電圧保護回路１９の比較器１７に与えられて基準電圧Ｖ
r2を越えることで、スイッチ素子ＴＲ３のオン、オフを
停止して電源出力を停止する。
上流れた状態がコンデンサＣ３の充電時定数τ１とツェ
ナダイオードＺＤ１のツェナ電圧で決まる所定時間継続
すると、トランジスタＴＲ２のオンにより制御ＩＣ８の
過電圧保護端子ＯＶＰに抵抗Ｒ１０を介して補助電源９
より電源電圧Ｖccに近い電圧が加わり、これが図２の過
電圧保護回路１９の比較器１７に与えられて基準電圧Ｖ
r2を越えることで、スイッチ素子ＴＲ３のオン、オフを
停止して電源出力を停止する。
【００５０】このような第２過電流保護回路１２の構成
と動作によって、過電流が定格値を越えて流れた場合で
も、負荷電流の定格を越える度合いが小さい場合には、
所定時間経過した時点で過電流保護動作を行うことがで
きる。
と動作によって、過電流が定格値を越えて流れた場合で
も、負荷電流の定格を越える度合いが小さい場合には、
所定時間経過した時点で過電流保護動作を行うことがで
きる。
【００５１】また第２過電流保護回路１２のコンデンサ
Ｃ３の充電時定数とツェナダイオードＺＤ１のツェナ電
圧で決まる過電流保護動作を行うための時間は、負荷電
流Ｉ OCPMを継続して流しても電源装置及び負荷６側に悪
影響を及ぼすことのない必要最小限の時間とすれば良
い。
Ｃ３の充電時定数とツェナダイオードＺＤ１のツェナ電
圧で決まる過電流保護動作を行うための時間は、負荷電
流Ｉ OCPMを継続して流しても電源装置及び負荷６側に悪
影響を及ぼすことのない必要最小限の時間とすれば良
い。
【００５２】また第１過電流保護回路１１で過電流保護
動作を行わせるためのＩOCPPと、第２過電流保護回路１
２で過電流保護動作を行わせるためのＩOCPMとの間に
は、定格電流をＩSとすると ＩOCPP＞ＩOCPM＞ＩS となる関係があり、この関係を満足するように適宜に設
定すれば良い。
動作を行わせるためのＩOCPPと、第２過電流保護回路１
２で過電流保護動作を行わせるためのＩOCPMとの間に
は、定格電流をＩSとすると ＩOCPP＞ＩOCPM＞ＩS となる関係があり、この関係を満足するように適宜に設
定すれば良い。
【００５３】例えば定格電流が１０アンペアであった場
合、第１過電流保護回路１１の保護動作のためのＩOCPP
は１５アンペア、第２過電流保護回路１２の所定時間後
の過電流保護動作のためのＩOCPMは１２アンペアという
ように設定すれば良い。
合、第１過電流保護回路１１の保護動作のためのＩOCPP
は１５アンペア、第２過電流保護回路１２の所定時間後
の過電流保護動作のためのＩOCPMは１２アンペアという
ように設定すれば良い。
【００５４】更に図１の実施形態にあっては、負荷電流
の定格を越える状態が所定時間経過したときの過電流保
護動作を行う第２過電流保護回路１２として、制御ＩＣ
８がもともと備えている過電圧保護回路を利用すること
で、現在使用している制御ＩＣ８を変更することなく、
制御ＩＣに対す外付け回路の付加のみで第２過電流保護
回路１２としての機能を容易に実現することができる。
の定格を越える状態が所定時間経過したときの過電流保
護動作を行う第２過電流保護回路１２として、制御ＩＣ
８がもともと備えている過電圧保護回路を利用すること
で、現在使用している制御ＩＣ８を変更することなく、
制御ＩＣに対す外付け回路の付加のみで第２過電流保護
回路１２としての機能を容易に実現することができる。
【００５５】尚、上記の実施形態にあっては、コンバー
タ３としてフォワードコンバータを例にとるものであっ
たが、トランス４の１次巻線４ａと２次巻線４ｂの逆極
性となるプッシュプルコンバータを使用した場合につい
ても同様に適用できる。更にそれ以外のコンバータであ
っても、負荷電流に比例して一次側のスイッチ素子に比
例した電流が流れるものであれば、本発明の過電流保護
回路をそのまま適用することができる。
タ３としてフォワードコンバータを例にとるものであっ
たが、トランス４の１次巻線４ａと２次巻線４ｂの逆極
性となるプッシュプルコンバータを使用した場合につい
ても同様に適用できる。更にそれ以外のコンバータであ
っても、負荷電流に比例して一次側のスイッチ素子に比
例した電流が流れるものであれば、本発明の過電流保護
回路をそのまま適用することができる。
【００５６】また本発明はその目的と利点を損なわない
適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値に
よる限定は受けない。
適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値に
よる限定は受けない。
【００５７】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、定格値を大幅に越える負荷電流が流れた場合には速
やかに過電流保護動作が行われ、一方、負荷電流が定格
値を越えて流れた場合でも定格を越える度合が小さい場
合には所定時間経過した時点で過電流保護動作が行わ
れ、定格値を越えた過電流の度合に応じて適切な過電流
保護動作を行うことができる。
ば、定格値を大幅に越える負荷電流が流れた場合には速
やかに過電流保護動作が行われ、一方、負荷電流が定格
値を越えて流れた場合でも定格を越える度合が小さい場
合には所定時間経過した時点で過電流保護動作が行わ
れ、定格値を越えた過電流の度合に応じて適切な過電流
保護動作を行うことができる。
【図１】本発明の実施形態を示した回路図
【図２】図１の制御ＩＣの回路ブロック図
【図３】図１のシャントＩＣの回路図
【図４】従来装置の回路図
１ａ，１ｂ：入力端子 ２：ダイオードブリッジ ３：インバータ（フォワードインバータ） ４：トランス ５：整流平滑回路 ６：負荷 ７：誤差増幅・アイソレート部 ８：制御ＩＣ ９：補助電源 １０：保護回路部 １１：第１過電流保護回路 １２：第２過電流保護回路 １３：三角波発生器 １４：パルス幅変調回路 １５：ドライバ １６，１７：比較器 １８：過電流検出回路 １９：過電圧検出回路 ２０：シャントＩＣ ２１：比較器 ２２：トランジスタ Ｒ１１：第１電流検出抵抗 Ｒ２：第２電流検出抵抗 ＴＲ１，ＴＲ２：トランジスタ ＴＲ３：スイッチ素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）
Claims (2)
- 【請求項１】制御回路によるスイッチ素子のオン、オフ
制御により負荷電流の定格値以内での変化に対し出力電
圧を一定電圧に制御するスイッチング電源装置に於い
て、 定格値を大幅に越える第１過電流値以上の負荷電流が流
れた場合、前記第１過電流以上となった時点で過電流保
護動作をする第１過電流保護回路と、 負荷電流の定格を越える度合いが小さい前記第１過電流
値未満の第２過電流値以上の負荷電流が流れた場合、所
定時間継続して流れた時点で過電流保護動作をする第２
過電流保護回路と、を備えたことを特徴とするスイッチ
ング電源装置。 - 【請求項２】請求項１記載のスイッチング電源装置に於
いて、 前記制御回路は、過電流保護端子の入力電圧が所定の基
準値以上となったときに前記スイッチ素子のオン・デュ
ーティを抑制して負荷電流を定格値以下に抑える過電流
保護回路と、過電圧保護端子の入力電圧が所定の基準値
以上となったときに前記スイッチ素子のオン、オフ制御
を停止する過電圧保護回路とを備え、 前記第１過電流保護回路は、前記スイッチ素子と直列接
続された第１電流検出抵抗と、該第１電流検出抵抗の検
出電圧を分圧して前記過電流保護回路の過電流保護端子
に印加する分圧回路とで構成され、 前記第２過電流検出回路は、前記スイッチ素子と直列接
続された第２電流検出抵抗と、該第２電流検出抵抗の検
出電圧が所定時間継続して前記第２過電流値に対応した
過電流閾値以上となっていた場合に、前記過電圧保護回
路の過電圧保護端子に前記基準値を越える電圧を印加す
る過電流検出遅延回路とで構成されたことを特徴とする
スイッチング電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32802199A JP2001145338A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | スイッチング電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32802199A JP2001145338A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | スイッチング電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001145338A true JP2001145338A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18205642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32802199A Pending JP2001145338A (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | スイッチング電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001145338A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007020394A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Power Integrations Inc | スイッチング電源のスイッチ内の最大スイッチ電流を制限する方法および装置 |
| JP2008092792A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Power Integrations Inc | 制御回路端子に結合されたインピーダンスに応答する制御回路のための方法および装置 |
| JP2011019368A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Tdk-Lambda Corp | スイッチング電源装置 |
| US10348079B2 (en) | 2015-08-27 | 2019-07-09 | Rohm Co., Ltd. | Overcurrent protective device, electronic apparatus, integrated circuit, and signal transmission circuit |
| WO2022190680A1 (ja) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | 富士電機株式会社 | インテリジェントパワーモジュールおよびパワーモジュール |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32802199A patent/JP2001145338A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007020394A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Power Integrations Inc | スイッチング電源のスイッチ内の最大スイッチ電流を制限する方法および装置 |
| JP2008092792A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Power Integrations Inc | 制御回路端子に結合されたインピーダンスに応答する制御回路のための方法および装置 |
| JP2011019368A (ja) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Tdk-Lambda Corp | スイッチング電源装置 |
| US10348079B2 (en) | 2015-08-27 | 2019-07-09 | Rohm Co., Ltd. | Overcurrent protective device, electronic apparatus, integrated circuit, and signal transmission circuit |
| WO2022190680A1 (ja) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | 富士電機株式会社 | インテリジェントパワーモジュールおよびパワーモジュール |
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