JP2002135967A - 安定化電源における過電圧保護回路 - Google Patents

安定化電源における過電圧保護回路

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JP2002135967A
JP2002135967A JP2000321116A JP2000321116A JP2002135967A JP 2002135967 A JP2002135967 A JP 2002135967A JP 2000321116 A JP2000321116 A JP 2000321116A JP 2000321116 A JP2000321116 A JP 2000321116A JP 2002135967 A JP2002135967 A JP 2002135967A
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JP
Japan
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overvoltage
power supply
stabilized power
voltage
circuit
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JP2000321116A
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Hideshi Matsuda
英志 松田
Yoshifumi Shimizu
芳文 清水
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NEC Corp
TDK Lambda Corp
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NEC Corp
TDK Lambda Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外的要因による誤動作のない信頼性の高い安
定化電源における過電圧保護回路を提供すること。 【解決手段】 過電圧検出により安定化電源の動作を一
時的に停止させる第1の保護手段15Aと、第1の過電
圧保護手段15Aにより過電圧が所定時間内に少なくと
も2回以上連続して検出された場合に、安定化電源の動
作をラッチ停止させる第2の保護手段15Bとを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安定化電源におけ
る過電圧保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の安定化電源における過電
圧保護回路の一例を示す回路図である。安定化電源は、
入力端子1,2、平滑コンデンサ3、メインスイッチ用
MOSFET4およびトランス5の一次巻線からなる一
次側駆動回路と、整流スイッチ用MOSFET6、還流
スイッチ用MOSFET7、チョークコイル8、出力コ
ンデンサ9、出力端子10,11、分圧抵抗12,1
3、および制御回路14からなる二次側出力回路とから
構成されるフォワード型スイッチング電源である。
【0003】過電圧保護回路15は、出力端子10に接
続された分圧抵抗16,17と、分圧抵抗15,16に
よる分圧電圧Voが一方の入力端子に入力されるコンパ
レータ18と、コンパレータ18の他方の入力端子に接
続され、第1の過電圧検出用基準電圧Vref1を有す
る基準電圧源19と、コンパレータ18の出力端子に接
続されたフォトダイオード20aとフォトトランジスタ
20bとからなるフォトカップラ20と、フォトカップ
ラ20のフォトトランジスタ20bと接地間に接続され
た誤動作防止用コンデンサ21と、入力端子がフォトト
ランジスタ20bとコンデンサ21の接続点に接続され
かつ出力端子が制御回路14の動作制御ポートに接続さ
れたラッチ回路22とからなる。
【0004】上述の構成において、メインスイッチ用M
OSFET4は、制御回路14により、出力端子10,
11から得られる出力電圧が安定するようにPWM制御
される。
【0005】過電圧保護回路15の保護動作は、次のよ
うに行われる。まず、負荷(図示しない)が接続された
出力端子10,11における出力電圧が、通常の範囲内
にある場合は、過電圧保護回路15は動作しない。この
場合は、制御回路14の動作制御ポートに接続されたラ
ッチ回路22の出力電圧、すなわち制御電圧Vgは、ハ
イレベルになっており、制御回路14のPWM制御動作
に影響を与えない。
【0006】次に、出力端子10,11から得られる出
力電圧が、何らかの原因で過電圧になると、図4に示す
ように、分圧抵抗16,17による分圧電圧Voが、基
準電圧源19の過電圧検出電圧Vref1を超える。そ
れにより、コンパレータ18の出力電圧Vcがハイレベ
ルからローレベルになり、フォトカップラ20のフォト
ダイオード20aに+Vcc電源から電流が流れて発光
し、フォトトランジスタ20bはオンする。フォトトラ
ンジスタ20bがオンすると、ラッチ回路22の入力側
は、ローレベルからハイレベルになる。
【0007】それにより、ラッチ回路22の出力電圧、
すなわち制御回路停止信号Vgは、遅延時間t後にハイ
レベルからローレベルにラッチされ、制御回路14のP
WM制御をラッチ停止させ、出力端子10,11におけ
る過電圧が解消される。なお、遅延時間tは、フォトカ
ップラ20、誤動作防止用コンデンサ21およびラッチ
回路2による遅れである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述の電圧保護回路1
5の保護動作としては、出力電圧が過電圧になった時、
出力端子10,11に接続される負荷(図示しない)に
過大な電圧が印加されないようにするため、過電圧を検
出してから停止までできるだけ早く保護動作を行う必要
がある。すなわち、遅延時間tをできるだけ小さくする
必要がある。
【0009】しかし、その停止動作を早く応答させれば
させるほど、真の過電圧だけでなく、その他の外的要因
(たとえば、ノイズ、雷サージ、垂下開放時等)による
誤動作を引き起こす可能性が高くなり、システム上の信
頼性が低くなるという問題がある。
【0010】そこで、本発明の目的は、外的要因による
誤動作のない信頼性の高い安定化電源における過電圧保
護回路を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した目的に鑑みて、
本発明による安定化電源における過電圧保護回路は、過
電圧検出により安定化電源の動作を一時的に停止させる
第1の保護手段と、第1の過電圧保護手段により過電圧
がある時間内に少なくとも2回以上連続して検出された
場合に、安定化電源の動作をラッチ停止させる第2の保
護手段とを備えている。
【0012】それにより、真の過電圧時のみラッチ停止
し、その他の外的要因(たとえば、ノイズ、雷サージ、
垂下開放時等)においては自動復旧する信頼性の高い過
電圧防止が行われる。
【0013】また、他の発明は、上述の発明の安定化電
源における過電圧保護回路に加えて安定化電源は、フォ
ワード型スイッチング電源である。それにより、スイッ
チング電源形式の安定化電源回路における信頼性の高い
過電圧防止が行われる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。
【0015】図1は、本発明による安定化電源における
過電圧保護回路の実施の形態を示す回路図である。図1
において、図3の従来回路図と同一の構成要素は同一符
号を付して説明するが、安定化電源は、図3の従来回路
図と同一構成のフォワード型スイッチング電源である。
【0016】過電圧保護回路15は、出力端子10に接
続された分圧抵抗16,17と、分圧抵抗15,16に
よる分圧電圧Voが一方の入力端子に入力されるコンパ
レータ18と、コンパレータ18の他方の入力端子に接
続され、第1の過電圧検出用基準電圧Vref1を有す
る基準電圧源19と、コンパレータ18の出力端子と+
Vcc1電源間に接続されたフォトダイオード20aを
有するフォトカップラ20と、一端がフォトカップラ2
0のフォトトランジスタ20bと制御回路14の動作制
御ポートとに接続された抵抗23と、一端が抵抗23に
接続され、他端が接地された抵抗24とからなる第1の
保護手段15Aを有する。この第1の保護手段15A
は、後述するように、過電圧検出により安定化電源の動
作を一時的に停止させるものである。
【0017】過電圧保護回路15は、さらに、抵抗23
と抵抗24の接続点に接続されたコンデンサ25と、一
方の入力端子が抵抗23と抵抗24の接続点に接続され
たコンパレータ26と、コンパレータ26の他方の入力
端子に接続され、第2の過電圧検出用基準電圧Vref
2を有する基準電圧源27と、入力端子がコンパレータ
26の出力端子に接続されかつ出力端子が制御回路14
の動作制御ポートに接続されたラッチ回路28とからな
る第2の保護手段15Bを有する。この第2の保護手段
15Bは、後述するように、第1の過電圧保護手段15
Aにより過電圧がある時間内に少なくとも2回以上連続
して検出された場合に、安定化電源の動作をラッチ停止
させるものである。
【0018】上述の構成において、過電圧保護回路15
の保護動作は、次のように行われる。まず、負荷(図示
しない)が接続された出力端子10,11における出力
電圧が、通常の範囲内にある場合は、過電圧保護回路1
5は動作しない。この場合は、フォトカップラ20のフ
ォトトランジスタ20bはオフとなっているので、フォ
トトランジスタ20bと抵抗23の接続点の電圧はロー
レベルであり、また、ラッチ回路22の出力電圧もロー
レベルになっている。したがって、制御回路14の動作
制御ポートに印加される制御回路停止信号Vgはローレ
ベルであり、PWM制御動作に影響を与えない。
【0019】次に、出力端子10,11から得られる出
力電圧が、何らかの原因で過電圧になると、図2に示す
ように、分圧抵抗16,17による分圧電圧Voが、基
準電圧源19の過電圧検出電圧Vref1を超える。そ
れにより、コンパレータ18の出力電圧Vcがハイレベ
ルからローレベルになり、フォトカップラ20のフォト
ダイオード20aに+Vcc1電源から電流が流れて発
光し、フォトトランジスタ20bはオンする。フォトト
ランジスタ20bがオンすると、+Vcc1電源から抵
抗23,24に電流が流れ、フォトトランジスタ20b
と抵抗23の接続点の電圧がハイレベルになり、制御回
路停止信号Vgとして制御回路14の動作制御ポートに
遅延なく印加される。
【0020】それにより、制御回路14は動作停止とな
るように制御され、メインスイッチ用FET4のPWM
制御が停止され、出力端子10,11における出力電圧
が低下する。
【0021】出力電圧が低下すると、分圧抵抗16,1
7による分圧電圧Voが、基準電圧源19の過電圧検出
電圧Vref1以下になり、コンパレータ18の出力電
圧Vcがローレベルからハイレベルに戻る。それによ
り、フォトカップラ20のフォトダイオード20aに電
流が流れなくなり、フォトトランジスタ20bはオフ
し、フォトトランジスタ20bと抵抗23の接続点の電
圧がローレベルとなる。したがって制御回路停止信号V
gは、ハイレベルからローレベルにもどり、制御回路1
4は、再びメインスイッチ用FET4のPWM制御を開
始し、出力端子10,11における出力電圧が上昇す
る。
【0022】上述の動作において、コンパレータ18の
出力電圧Vcがローレベルになっている期間、言い換え
るとフォトトランジスタ20bがオンしている期間の
間、コンパレータ26の一方の入力端子には、抵抗23
とコンデンサ25による第1の時定数で立ち上がる充電
電圧が印加される。しかし、第1の時定数は、上述の期
間中に充電電圧が基準電圧源27の第2の過電圧検出用
基準電圧Vref2を超えないように選定されているの
で、コンパレータ27およびラッチ回路28は働かな
い。そして、フォトトランジスタ60bがオンからオフ
になると、第1の時定数により充電された充電電圧は、
抵抗24とコンデンサ25により第1の時定数より大き
く選定されている第2の時定数で放電され、減少してい
く。
【0023】次に、出力電圧が上昇したとき、過電圧状
態が検出されなければ、保護回路15は動作せず、安定
化電源は正常動作に復帰する。
【0024】一方、出力電圧が上昇したとき過電圧状態
が継続していると、再びコンパレータ18で過電圧が検
出され、この2回目の過電圧検出により、フォトトラン
ジスタ20bがオンし、制御回路14の動作制御ポート
はハイレベルになる。
【0025】フォトトランジスタ20bのオンにより、
コンパレータ26の一方の入力端子に印加される充電電
圧は、第2の時定数による放電途中から再び第1の時定
数で充電され、フォトトランジスタ20bがオン状態に
ある間に第2の過電圧検出用基準電圧Vref2を超え
る。
【0026】それにより、コンパレータ26の出力電圧
Vcがローレベルからハイレベルになり、ラッチ回路2
8をラッチ動作させる。ラッチ動作により、ラッチ回路
28の出力電圧は、ローレベルからハイレベルにラッチ
される。
【0027】したがって、制御回路停止信号Vgは、フ
ォトトランジスタ20bのオフ後もハイレベルにラッチ
され、したがって、制御回路14のPWM制御をラッチ
停止させ、出力端子10,11における過電圧が解消さ
れる。
【0028】以上のように、第1の保護手段15Aによ
る1回目の過電圧検出では、安定化電源を一旦停止さ
せ、再び起動をかけ、第1の保護手段15Aにより再度
(2回目)過電圧を連続的に検出したら、第2の保護手
段15bによりラッチ停止させている。それにより、真
の過電圧時にはラッチ停止ができ、その他の外的要因
(たとえば、ノイズ、雷サージ、垂下開放時等)による
過電圧検出誤動作時には、一旦停止後再起動にて、正常
動作に戻る動作となるので、システム上の信頼性が高く
なる。
【0029】以上の通り、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。
【0030】たとえば、上述の実施の形態では、ラッチ
回路28は、入力にハイレベルが印加されたときハイレ
ベルのラッチ信号を出力するものであるが、その他の構
成要素との論理関係に応じて、入力および出力は、ロー
レベルとハイレベルのいずれの組み合わせになるように
構成することができる。
【0031】また、上述の実施の形態では、制御回路1
4は、動作制御ポートにハイレベルの制御電圧Vgが印
加されたとき、動作停止となるものであるが、その他の
構成要素との論理関係に応じて、動作制御ポートにロー
レベルの制御電圧Vgが印加されたとき、動作停止とな
るように構成しても良い。
【0032】また、上述の実施の形態では、2回目の過
電圧検出でラッチ停止させているが、2回以上の回数の
連続検出でラッチ停止させるように構成しても良い。
【0033】また、上述の実施の形態では、フォワード
型スイッチング電源における過電圧保護について説明し
たが、他の形態の安定化電源に適用可能である。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、真の過電圧時のみ動作
し、その他の外的要因(たとえば、ノイズ、雷サージ、
垂下開放時等)においては自動復旧する信頼性の高い過
電圧防止が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による安定化電源における保護回路の実
施の形態を示す回路図である。
【図2】図1の回路図における各部の信号のタイミング
図である。
【図3】従来の安定化電源における保護回路の実施の形
態を示す回路図である。
【図4】図3の回路図における各部の信号のタイミング
図である。
【符号の説明】
15 過電圧保護回路 15A 第1の保護手段 15b 第2の保護手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 芳文 東京都品川区東五反田1丁目11番15号電波 ビルディング デンセイ・ラムダ株式会社 内 Fターム(参考) 5G004 AA04 AB02 BA07 BA08 DB01 DB02 DC01 DC04 DC09 DC14 EA01 5G053 BA04 CA02 EA02 EB02 EC03 5H730 AA20 AS01 BB23 BB57 DD04 EE02 EE08 EE10 EE14 FD01 FF19 FG05 XX03 XX12 XX23 XX32 XX44

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過電圧検出により安定化電源の動作を一
    時的に停止させる第1の保護手段と、上記第1の過電圧
    保護手段により過電圧がある時間内に少なくとも2回以
    上連続して検出された場合に、上記安定化電源の動作を
    ラッチ停止させる第2の保護手段とを備えていることを
    特徴とする安定化電源における過電圧保護回路。
  2. 【請求項2】 前記安定化電源は、フォワード型スイッ
    チング電源であることを特徴とする請求項1記載の安定
    化電源における過電圧保護回路。
JP2000321116A 2000-10-20 2000-10-20 安定化電源における過電圧保護回路 Pending JP2002135967A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7259948B2 (en) 2002-08-09 2007-08-21 Aisin Aw Co., Ltd. Power supply device for driving
JP2011142795A (ja) * 2009-12-09 2011-07-21 Rohm Co Ltd 半導体装置及びこれを用いたスイッチングレギュレータ
WO2022013367A1 (de) * 2020-07-16 2022-01-20 B&R Industrial Automation GmbH Spannungswandler mit überspannungsschutz

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011142795A (ja) * 2009-12-09 2011-07-21 Rohm Co Ltd 半導体装置及びこれを用いたスイッチングレギュレータ
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Effective date: 20040113