JP2004048867A - Multi-output switching power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多出力スイッチング電源装置に関するものである。特に、多出力スイッチング電源装置の過電流保護に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の多出力スイツチング電源装置の一構成例を図4に示す。まず、図4の多出力スイッチング電源装置の一次側について説明する。商用電源等の交流電源1が、四つのダイオードをブリッジ接続してなる整流回路2の入力側に接続される。また、整流回路2の出力側が平滑コンデンサC0の両端に接続される。
【0003】
そして、スイッチングトランス3の1次巻線3aと、n形チャネルFET(Field Effect Transistor)であるスイッチングトランジスタQ1と、電流検出用抵抗R0とによって構成される直列回路が平滑コンデンサC0の両端に接続される。すなわち、平滑コンデンサC0の正極性側にスイッチングトランス3の1次巻線3aの一端が接続され、スイッチングトランス3の1次巻線3aの他端がスイッチングトランジスタQ1のドレインに接続され、スイッチングトランジスタQ1のソースが電流検出用抵抗R0を介して平滑コンデンサC0の負極性側に接続される。
【0004】
また、スイッチングトランジスタQ1のゲートと、電流検出用抵抗R0の両端と、スイッチングトランス3の補助巻線3dの両端とが、制御回路4に接続されている。
【0005】
次に、図4の多出力スイッチング電源装置の二次側について説明する。スイッチングトランス3の2次巻線3bの一端が整流ダイオードD1を介して平滑コンデンサC1の正極性側に接続され、スイッチングトランス3の2次巻線3bの他端が平滑コンデンサC1の負極性側に接続される。平滑コンデンサC1の両端には負荷5が接続される。なお、平滑コンデンサC1の負極性側はグランド電位になっている。
【0006】
また、スイッチングトランス3の2次巻線3cの一端が整流ダイオードD2を介して平滑コンデンサC2の正極性側に接続され、スイッチングトランス3の2次巻線3cの他端が平滑コンデンサC2の負極性側に接続される。平滑コンデンサC2の両端には負荷6が接続される。なお、平滑コンデンサC2の負極性側はグランド電位になっている。
【0007】
このような構成である図4の多出力スイッチング電源装置は次のように動作する。交流電源1から出力される交流電圧が整流回路2によって整流され、平滑コンデンサC0によって平滑され直流入力電圧になる。スイッチングトランジスタQ1がオン状態の時、平滑コンデンサC0から出力される直流入力電圧がスイッチングトランス3の1次巻線3aに供給され、スイッチングトランス3の1次巻線3aに励磁エネルギーが蓄積される。一方、スイッチングトランジスタQ1がオフ状態の時、スイッチングトランス3の1次巻線3aに蓄積された励磁エネルギーがスイッチングトランス3の2次巻線3b及び3cから取り出される。したがって、スイッチングトランス3の2次巻線3b及び3cから出力される電圧は矩形波状の交流電圧となる。
【0008】
スイッチングトランス3の2次巻線3bから出力される矩形波状の交流電圧は整流ダイオードD1及び平滑コンデンサC1からなる整流平滑回路によって整流且つ平滑されて直流出力電圧V1となる。そして、この直流出力電圧V1が負荷5に供給される。また、スイッチングトランス3の2次巻線3cから出力される矩形波状の交流電圧は整流ダイオードD2及び平滑コンデンサC2からなる整流平滑回路によって整流且つ平滑されて直流出力電圧V2となる。そして、この直流出力電圧V2が負荷6に供給される。
【0009】
制御回路4は、スイッチングトランス3の補助巻線3dから出力される電圧を電源電圧とし、PWM信号等の制御信号を生成し、その制御信号をスイッチングトランジスタQ1のゲートに送出することによってスイッチングトランジスタのオン/オフを制御する。また、制御回路4は、電流検出用抵抗R0の両端電圧に基づいて2次側の出力電力の総和を検知し、2次側の出力電力の総和がある制限値を超えるとスイッチングトランジスタQ1のオン期間又は動作周波数を制御してスイッチングトランジスタQ1に流れる電流を制限するようにしている。これにより、過電流になることによってスイッチングトランジスタQ1が破壊することを防止している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、2次側の出力電力の総和から過電流を検出するだけでは、負荷5に出力される直流出力電圧V1と負荷6に出力される直流出力電圧V2との差異が大きい場合に整流ダイオードD1又は整流ダイオードD2に過電流が流れるおそれがある。
【0011】
すなわち、直流出力電圧値の大きい方の負荷が重くなつたときは、2次側の出力電力の総和は大きくなり、スイツチングトランジスタQ1を流れる電流も増加し制御回路4は電流検出用抵抗R0の両端電圧から過電流を検出するので何ら問題は生じないが、直流出力電圧値の小さい方の負荷が重くなつた場合は2次側の出力電力の総和がさほど大きくならないため制御回路4は電流検出用抵抗R0の両端電圧から過電流を検知しない。このため、直流出力電圧値の小さい方の出力系統において整流ダイオードの熱破壊やPCBのパターン焼け等の重大な問題が生じるおそれがある。
【0012】
なお、実開平6−17389号公報で開示されているスイッチング電源は、各出力系統の電流の過電流を検出する構成であるので、直流出力電圧値の小さい方の出力系統において整流ダイオードの熱破壊やPCBのパターン焼け等の重大な問題が生じるおそれはないが、1次側電流の過電流は検出していないのでスイッチングトランジスタが破壊するおそれがあるという問題点を有していた。また、実開平6−17389号公報で開示されているスイッチング電源は、出力系統各々の電流を検出する各々のコンパレータと、2次側出力電流の総和を検出するコンパレータとを具備する構成であるので、小型化及び低コスト化を図ることができなかった。
【0013】
本発明は、上記の問題点に鑑み、過電流による破壊を確実に防止できる多出力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】
上記目的を達成するために、本発明に係る多出力スイッチング電源装置においては、複数の2次巻線を有するスイッチングトランスと、オン/オフ動作により直流入力電圧を交流電圧に変換して前記スイッチングトランスの1次巻線に供給するスイッチング素子と、出力系統毎に設けられ前記スイッチングトランスの2次巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換して出力する変換手段と、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御手段と、出力系統毎の出力電流を検出する電流検出手段と、2次側の出力電力の総和を検出する電力検出手段と、前記電流検出手段及び前記電力検出手段の検出結果から過電流を検出する過電流検出手段と、を備える構成とするとともに、前記過電流検出手段の検出結果に基づいて過電流保護を行うようにする。
【0015】
このような構成にすると、2次側の出力電力の総和から1次側の過電流を検出することができるので、前記スイッチング素子の破壊を防止することができる。また、各出力系統の過電流を検出しているので、各出力系統に設けられる整流ダイオードの熱破壊や各出力系統におけるPCBのパターン焼け等を防止することができる。したがって、過電流による破壊を確実に防止できる。
【0016】
また、前記制御手段が、前記過電流検出手段の検出結果を入力し、過電流が検出されているときは動作を停止するようにしてもよい。
【0017】
このようにすることで、過電流が検出されているときは二次側の全出力を停止することができるので、最も安全な過電流保護を実現できる。
【0018】
また、前記制御手段が、前記過電流検出手段の検出結果を入力し、過電流が検出されているときは前記スイッチング素子のオン期間を短くするか、又は前記スイッチング素子の動作周波数を高くするかの制御を行うようにしてもよい。
【0019】
このようにすることで、過電流が検出されていると1次側及び2次側の双方において電流を小さくすることができ、過電流保護を実現できる。
【0020】
また、前記電流検出手段及び前記電力検出手段が、各出力系統において負荷と直列接続される抵抗と、各出力系統において閉成状態になることで前記抵抗を短絡するスイッチと、を備えるようにしてもよい。
【0021】
このような構成にすることで、前記過電流検出手段が複数のコンパレータを具備する必要がなくなるので、小型化及び低コスト化を図ることができる。
【0022】
また、前記変換手段から出力される電圧に応じて前記変換手段から出力される電圧が所定値となるように前記制御手段の動作を制御する電圧制御手段を定格出力電力が最大である出力系統に設け、前記電圧制御手段が前記制御手段の動作を制御するために前記制御手段に出力する信号を前記過電流検出手段の検出結果に応じて補正するようにしてもよい。
【0023】
このようにすることで、前記電圧制御手段として、一般によく用いられる低廉な既存の電圧制御回路を用いることができる。したがって、多出力スイッチング電源装置のコストを低減することができる。
【0024】
過電流による破壊を確実に防止することを目的とするのではなく、省電力化回路の動作切り替えを確実にすることを目的として、本発明に係る多出力スイッチング電源装置において、複数の2次巻線を有するスイッチングトランスと、オン/オフ動作により直流入力電圧を交流電圧に変換して前記スイッチングトランスの1次巻線に供給するスイッチング素子と、出力系統毎に設けられ前記スイッチングトランスの2次巻線に誘起された交流電圧を直流電圧に変換して出力する変換手段と、前記スイッチング素子をオン/オフ制御する制御手段と、所定の出力系統に設けられる省電力化回路と、前記所定の出力系統の出力電流を検出する電流検出手段と、備える構成とするとともに、前記省電力化回路が前記電流検出手段の検出結果に応じて動作状態の切り替えを行うようにする。
【0025】
このような構成にすることによって、省電力化回路が設けられている出力系統を流れる電流を検出して、その検出結果に基づいて待機時か通常動作時かを判定し省電力化回路の動作を制御するようになる。これにより、待機時と通常動作時の切替ポイントがずれることがなくなる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る多出力スイッチング電源装置の一構成例を図1に示す。なお、図1において図4と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【0027】
まず1次側の構成について説明する。図1の多出力スイッチング電源装置の1次側は図4の多出力スイッチング電源装置から電流検出用抵抗R0を除いた構成である。
【0028】
続いて、2次側の構成について説明する。コンデンサC1の負極性側と負荷5とが抵抗R1を介して接続される。そして、コンパレータ7の反転入力端子が抵抗R11を介してコンデンサC1と抵抗R1との接続ノードに接続される。また、スイッチSW1が抵抗R1に並列接続される。
【0029】
コンデンサC2の負極性側と負荷6とが抵抗R2を介して接続される。そして、コンパレータ7の反転入力端子が抵抗R22を介してコンデンサC2と抵抗R2との接続ノードに接続される。また、スイッチSW2が抵抗R2に並列接続される。
【0030】
コンパレータ7の非反転入力端子がスイッチSW3を介して基準電圧源8〜10それぞれの負極側に接続される。基準電圧源8〜10の正極側はグランド電位になっている。また、コンパレータ7の出力端子がフリップフロップFF1のセット端子に接続される。フリップフロップFFの非反転出力端子がフォトカプラ(図示せず)を介して制御回路4に接続される。
【0031】
また、切替制御回路11がスイッチSW1、SW2及びSW3それぞれの制御端子に接続される。
【0032】
このような構成である図1の多出力スイッチング電源装置の動作について説明する。切替制御回路11は、スイッチSW1及びSW2をオフにし、基準電圧源8に接続されているスイッチSW3の接点を閉じる第1制御状態と、スイッチSW1をオフにし、スイッチSW2をオンにし、基準電圧源9に接続されているスイッチSW3の接点を閉じる第2制御状態と、スイッチSW1をオンにし、スイッチSW2をオフにし、基準電圧源10に接続されているスイッチSW3の接点を閉じる第3制御状態とを時系列に切り替えている。
【0033】
まず切替制御回路11が第1制御状態である場合について説明する。グランド電位を零、コンパレータ7の反転入力端子の電位を−V0とすると、以下の(1)式が成り立つ。ただし、R1、R2、R11、及びR22はそれぞれ抵抗R1、R2、R11、及びR22の抵抗値であり、I1は抵抗R1を流れる電流値、I2は抵抗R2を流れる電流値である。
【数1】
【0034】
一方、2次側の出力電力の総和Pは、以下の(2)式で表すことができる。
P=V1×I1+V2×I2…(2)
【0035】
ここで、(1)式及び(2)式よりP∝V0が成り立つための条件は、以下の(3)式となる。
V1/(R22×R1)=V2/(R11×R2)…(3)
【0036】
直流出力電圧V1及びV2は設計開始段階での要求値であるから、(3)式を満たすように、抵抗値R1、R2、R11、及びR22を設定する。これにより、V0は2次側の出力電力の総和Pに正比例した合成検出電圧となる。また、コンパレータ7の非反転入力端子に印加される基準電圧源8の基準電圧−VREF8を取り出し得る最大電力Pmのときの−V0に一致させる。これにより、コンパレータ7は2次側の出力電力の総和Pが最大電力Pmを越えた時点でHighレベルの信号を出力する。すなわち、第1制御状態の場合においては、コンパレータ7はスイッチングトランジスタQ1の破壊を引き起こす1次側の過電流を検出することができる。
【0037】
続いて、切替制御回路11が第2制御状態である場合について説明する。この場合、以下の(4)式が成り立つ。
V0=R22×R1×I1/(R11+R22)…(4)
【0038】
(4)式より、第2制御状態の場合においては、V0は電流値I1に正比例した検出電圧となることがわかる。また、コンパレータ7の非反転入力端子に印加される基準電圧源9の基準電圧−VREF9を電流値I1が許容上限値のときの−V0に一致させる。これにより、コンパレータ7は電流値I1が許容上限値を越えた時点でHighレベルの信号を出力する。すなわち、第2制御状態の場合においては、コンパレータ7はダイオードD1の破壊や負荷5が設けられる出力系統のPCBのパターン焼け等を引き起こす過電流を検出することができる。
【0039】
続いて、切替制御回路11が第3制御状態である場合について説明する。この場合、以下の(5)式が成り立つ。
V0=R11×R2×I2/(R11+R22)…(5)
【0040】
(5)式より、第3制御状態の場合においては、V0は電流値I2に正比例した検出電圧となることがわかる。また、コンパレータ7の非反転入力端子に印加される基準電圧源10の基準電圧−VREF10を電流値I2が許容上限値のときの−V0に一致させる。これにより、コンパレータ7は電流値I2が許容上限値を越えた時点でHighレベルの信号を出力する。すなわち、第3制御状態の場合においては、コンパレータ7はダイオードD2の破壊や負荷6が設けられる出力系統のPCBのパターン焼け等を引き起こす過電流を検出することができる。
【0041】
フリップフロップFF1はコンパレータ7の出力信号が一旦Highレベルになると、その後は非反転出力端子から制御回路4に出力する信号をHighレベルに保持する。これにより、制御回路4はフリップフロップFF1からHighレベルの信号を受け取ると、スイッチングトランジスタQ1のオン期間を短くするか、又はスイッチングトランジスタQ1の動作周波数を高くするかの制御を行う。これにより、過電流による破壊を防ぐことができる。また、1次側電流の過電流判定及び2次側の各出力系統の電流の過電流判定を一つのコンパレータで行う構成としているので、小型化及び低コスト化を図ることができる。さらに、1次側電流及び2次側の各出力系統の電流をそれぞれ検出しているので、2次側に設けられるダイオードの破壊等を防止するために1次側電流の過電流設定を厳しくする必要がない。したがって、過負荷とならない範囲の限界までスイッチングトランジスタQ1を効果的に動作させることができる。
【0042】
なお、抵抗値R11と抵抗値R22が等しくなるように設定すると、(3)式の条件が以下の(3)’式となるので、抵抗R1、R2、R11、及びR22の抵抗値を容易に設定できるという利点がある。
V1/R1=V2/R2…(3)’
【0043】
次に、本発明に係る多出力スイッチング電源装置の他の構成例を図2に示す。なお、図2において図1と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。また、抵抗値R1、R2、R11、及びR22の設定も図1の多出力スイッチング電源装置と同一とする。
【0044】
図2の多出力スイッチング電源装置が図1の多出力スイッチング電源装置と異なる点は、フリップフロップFF1の反転出力端子を新たに設けた電圧制御回路15に接続し、尚かつ整流回路2、平滑コンデンサC0、スイッチングトランジスタQ1、及びスイッチングトランス3の補助巻線3dの接続ノードと制御回路4との間にフォトトランジスタ14を設けたことである。
【0045】
電圧制御回路15は、抵抗R3〜R5、発光ダイオード12、及びシャントレギュレータ13によって構成される。平滑コンデンサC2の両端に、抵抗R3、発光ダイオード12、及びシャントレギュレータ13から成る直列回路と、抵抗R4及び抵抗R5から成る直列回路とが並列に接続される。抵抗R3の一端は平滑コンデンサC2の正極性側に接続され、抵抗R3の他端は発光ダイオード12のアノードに接続され、発光ダイオード12のカソードはシャントレギュレータ13のカソードに接続され、シャントレギュレータ13のアノードは平滑コンデンサC2の負極性側に接続される。また、シャントレギュレータ13のリファレンス端子が抵抗R4と抵抗R5との接続ノードに接続される。さらに、フリップフロップFF1の反転出力端子が発光ダイオード12とシャントレギュレータ13との接続ノードに接続される。なお、電圧制御回路15は最も出力電力の多い出力系統に設けるものとする。すわなち図2の多出力スイッチング電源装置では負荷5の定格電力よりも負荷6の定格電力の方が大きい設定となっている。
【0046】
そして、フォトトランジスタ14のコレクタが制御回路4に接続され、フォトトランジスタ14のエミッタが整流回路2、平滑コンデンサC0、スイッチングトランジスタQ1、及びスイッチングトランス3の補助巻線3dの接続ノードに接続される。なお、発光ダイオード12とフォトトランジスタ14とがフォトカプラを形成している。
【0047】
このような構成である図2の多出力スイッチング電源装置の動作について説明する。一次側電流、電流I1、電流I2のいずれかが過電流になった後は、フリップフロップFF1の反転出力端子から出力される信号はLowレベルに保持される。これにより、発光ダイオード12が強制的にオンになり、それに伴ってフォトトランジスタ14も強制的にオンになる。
【0048】
制御回路4は、フォトトランジスタ14がオンになると動作を停止する。その際、スイッチングトランジスタQ1がオフの状態を保持し、2次側の全出力が停止状態になる。このため、発光ダイオード12がオフになり、フォトトランジスタ14のオンが解除され、制御回路4が動作を開始することになり、スイッチングトランジスタQ1のオン/オフ制御が再開され、2次側への電力供給が再開される。さらに、過電流の状態のままであれば再度上記動作を繰り返すことになる。すなわち、図2の多出力スイッチング電源装置は断続的な電流制限動作を行う。
【0049】
電圧制御回路15は一般によく用いられる既存の電圧制御回路であるので低廉である。したがって、図2の多出力スイッチング電源装置はコストを低減することができる。
【0050】
次に、本発明に係る多出力スイッチング電源装置の更に他の構成例を図3に示す。図3の多出力スイッチング電源装置は、過電流による破壊を確実に防止することを目的とするのではなく、省電力化回路の動作切り替えを確実にすることを目的としている。なお、図3において図2と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【0051】
図3の多出力スイッチング電源装置が図2の多出力スイッチング電源装置と異なる点は、スイッチSW1〜SW3と、基準電圧源9及び10と、切替制御回路11と、フリップフロップFF1とを設けず、n形チャネルFETであるトランジスタQ2と、抵抗9と、省電力化回路16とを新たに設け、コンパレータ7の非反転入力端子を基準電圧源8に直接接続し、コンパレータ7の出力端子をトランジスタQ2のゲート及び抵抗R9の一端に接続し、抵抗R9の他端を平滑コンデンサC2の正極性側に接続し、トランジスタQ2のソースがシャントレギュレータ13のリファレンス端子に接続され、トランジスタQ2のドレインが省電力化回路16に接続されていることである。
【0052】
省電力化回路16は、コンデンサC3及びC4と、ダイオードD3と、抵抗R6〜R8とによって構成される。抵抗R6の一端はトランジスタQ2のドレインに接続される。抵抗R6の他端はコンデンサC3の一端に接続され、コンデンサC3の他端は、抵抗R7を介してダイオードD3のカソードに、抵抗R8を介してダイオードD3のアノードに、コンデンサC4を介して平滑コンデンサC2の負極性側にそれぞれ接続される。また、ダイオードD3のカソードが整流ダイオードD2のアノードに接続される。
【0053】
図3の多出力スイッチング電源装置において、上述した(1)式が成立する。ここで、R1≒0とすると、V0は電流値I2に正比例した検出電圧となる。そして、コンパレータ7の非反転入力端子に印加される基準電圧源8の基準電圧−VREF8を負荷6が待機状態であるときの−V0に一致させる。
【0054】
これにより、負荷6が待機状態のときにコンパレータ7がLowレベルの信号を出力し、それに伴いトランジスタQ2がオンになる。トランジスタQ2がオンになると、省電力化回路16が動作する。一方、負荷6が待機状態でないときにコンパレータ7がHighレベルの信号を出力し、それに伴いトランジスタQ2がオフになる。トランジスタQ2がオフになると、省電力化回路16が動作を停止する。
【0055】
従来は特願2001−097284号明細書に記載されているように軽負荷時の揺らぎ波形を検出し、その検出結果に基づいて待機時か通常動作時かを判定し省電力化回路16の動作を制御していた。しかしながら、この揺らぎ波形はばらつきが大きく待機時と通常動作時の切替ポイントがずれるという問題があった。この問題点は、特にW/Wタイプのスイッチング電源装置において顕著であった。
【0056】
これに対して、図3の多出力スイッチング電源装置では、省電力化回路16が設けられている出力系統を流れる電流を検出して、その検出結果に基づいて待機時か通常動作時かを判定し省電力化回路16の動作を制御する。これにより、待機時と通常動作時の切替ポイントがずれることがなくなる。
【0057】
【発明の効果】
本発明によると、過電流による破壊を確実に防止できる多出力スイッチング電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多出力スイッチング電源装置の一構成例を示す図である。
【図2】本発明に係る多出力スイッチング電源装置の他の構成例を示す図である。
【図3】本発明に係る多出力スイッチング電源装置の更に他の構成例を示す図である。
【図4】従来の多出力スイッチング電源装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
3 スイッチングトランス
4 制御回路
5、6 負荷
7 コンパレータ
8〜10 基準電圧源
11 切替制御回路
12 発光ダイオード
13 シャントレギュレータ
14 フォトトランジスタ
C1,C2 平滑コンデンサ
C3、C4 コンデンサ
D1、D2 整流ダイオード
D3 ダイオード
FF1 フリップフロップ
Q1 スイッチングトランジスタ
R1〜R8、R11、R22 抵抗
SW1〜SW3 スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiple output switching power supply. In particular, it relates to overcurrent protection of a multi-output switching power supply.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional multi-output switching power supply. First, the primary side of the multiple output switching power supply of FIG. 4 will be described. An AC power supply 1 such as a commercial power supply is connected to an input side of a rectifier circuit 2 formed by bridge-connecting four diodes. The output side of the rectifier circuit 2 is connected to both ends of the smoothing capacitor C0.
[0003]
Then, a series circuit including a
[0004]
Further, the gate of the switching transistor Q1, both ends of the current detection resistor R0, and both ends of the
[0005]
Next, the secondary side of the multiple output switching power supply of FIG. 4 will be described. One end of the
[0006]
One end of the
[0007]
The multi-output switching power supply of FIG. 4 having such a configuration operates as follows. An AC voltage output from the AC power supply 1 is rectified by the rectifier circuit 2 and smoothed by the smoothing capacitor C0 to become a DC input voltage. When the switching transistor Q1 is on, the DC input voltage output from the smoothing capacitor C0 is supplied to the
[0008]
The rectangular wave AC voltage output from the
[0009]
The control circuit 4 uses the voltage output from the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, simply detecting the overcurrent from the sum of the output powers on the secondary side, when the difference between the DC output voltage V1 output to the
[0011]
That is, when the load with the larger DC output voltage value becomes heavier, the total output power on the secondary side increases, the current flowing through the switching transistor Q1 also increases, and the control circuit 4 sets the current detection resistor R0 to Since no overcurrent is detected from the voltage between both ends, no problem occurs. However, when the load with the smaller DC output voltage value becomes heavier, the total output power on the secondary side does not increase so much. No overcurrent is detected from the voltage across the resistor R0. For this reason, there is a possibility that a serious problem such as thermal destruction of the rectifier diode or burnt pattern of the PCB may occur in the output system having the smaller DC output voltage value.
[0012]
Note that the switching power supply disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-17389 detects overcurrent of the current of each output system, so that the rectifier diode is thermally damaged in the output system with the smaller DC output voltage value. However, there is no possibility that a serious problem such as pattern burning of the PCB or the like may occur, but there is a problem that the switching transistor may be destroyed because the overcurrent of the primary current is not detected. Further, the switching power supply disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-17389 has a configuration including each comparator for detecting the current of each output system and a comparator for detecting the sum of the secondary-side output currents. However, miniaturization and cost reduction could not be achieved.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a multi-output switching power supply that can reliably prevent destruction due to overcurrent.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a multi-output switching power supply according to the present invention comprises a switching transformer having a plurality of secondary windings, and a switching transformer for converting a DC input voltage to an AC voltage by on / off operation. A switching element to be supplied to the primary winding of the switching transformer, a conversion means for converting an AC voltage induced in the secondary winding of the switching transformer into a DC voltage and outputting the DC voltage, and turning on the switching element. Control means for controlling output / off, current detection means for detecting an output current for each output system, power detection means for detecting the sum of output power on the secondary side, detection results of the current detection means and the power detection means And an overcurrent detecting means for detecting an overcurrent from the above, and perform overcurrent protection based on a detection result of the overcurrent detecting means. To.
[0015]
With such a configuration, the overcurrent on the primary side can be detected from the sum of the output power on the secondary side, so that the switching element can be prevented from being destroyed. Further, since the overcurrent of each output system is detected, it is possible to prevent the thermal destruction of the rectifier diode provided in each output system and the burning of the PCB pattern in each output system. Therefore, destruction due to overcurrent can be reliably prevented.
[0016]
Further, the control means may input a detection result of the overcurrent detection means and stop the operation when an overcurrent is detected.
[0017]
In this way, when overcurrent is detected, all outputs on the secondary side can be stopped, so that the safest overcurrent protection can be realized.
[0018]
Further, the control unit inputs a detection result of the overcurrent detection unit, and when an overcurrent is detected, whether to shorten an ON period of the switching element or increase an operating frequency of the switching element. May be controlled.
[0019]
By doing so, if an overcurrent is detected, the current can be reduced on both the primary side and the secondary side, and overcurrent protection can be realized.
[0020]
Further, the current detection means and the power detection means, in each output system, includes a resistor connected in series with a load, and in each output system, a switch that short-circuits the resistance by being closed. Is also good.
[0021]
With such a configuration, it is not necessary for the overcurrent detection means to include a plurality of comparators, so that downsizing and cost reduction can be achieved.
[0022]
Further, the voltage control means for controlling the operation of the control means such that the voltage output from the conversion means becomes a predetermined value in accordance with the voltage output from the conversion means is connected to the output system having the maximum rated output power. The voltage control means may correct the signal output to the control means in order to control the operation of the control means in accordance with the detection result of the overcurrent detection means.
[0023]
In this way, an inexpensive existing voltage control circuit generally used can be used as the voltage control means. Therefore, the cost of the multi-output switching power supply can be reduced.
[0024]
The purpose of the present invention is not to reliably prevent destruction due to overcurrent, but to ensure the operation switching of the power saving circuit. A switching transformer having a line, a switching element for converting a DC input voltage into an AC voltage by an on / off operation and supplying the AC voltage to a primary winding of the switching transformer, and a secondary winding of the switching transformer provided for each output system. A converter for converting an AC voltage induced in the line into a DC voltage and outputting the DC voltage; a control unit for controlling ON / OFF of the switching element; a power saving circuit provided in a predetermined output system; Current detecting means for detecting the output current of the system, and the power saving circuit is configured in accordance with the detection result of the current detecting means. To perform the switching of the work state.
[0025]
With such a configuration, the current flowing through the output system provided with the power saving circuit is detected, and based on the detection result, whether the apparatus is in the standby mode or the normal operation mode is determined, and the operation of the power saving circuit is performed. Control. Thus, the switching point between the standby state and the normal operation does not shift.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a multi-output switching power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG.
[0027]
First, the configuration of the primary side will be described. The primary side of the multi-output switching power supply device of FIG. 1 has a configuration in which the current detection resistor R0 is removed from the multi-output switching power supply device of FIG.
[0028]
Subsequently, the configuration on the secondary side will be described. The negative side of the capacitor C1 and the
[0029]
The negative side of the capacitor C2 and the
[0030]
The non-inverting input terminal of the comparator 7 is connected to the negative electrode side of each of the reference voltage sources 8 to 10 via the switch SW3. The positive electrodes of the reference voltage sources 8 to 10 are at the ground potential. The output terminal of the comparator 7 is connected to the set terminal of the flip-flop FF1. The non-inverting output terminal of the flip-flop FF is connected to the control circuit 4 via a photocoupler (not shown).
[0031]
Further, the switching control circuit 11 is connected to respective control terminals of the switches SW1, SW2 and SW3.
[0032]
The operation of the multi-output switching power supply of FIG. 1 having such a configuration will be described. The switching control circuit 11 turns off the switches SW1 and SW2, closes the contact point of the switch SW3 connected to the reference voltage source 8, and turns off the switch SW1 and turns on the switch SW2. 9 and a third control state in which the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off and the contact of the switch SW3 connected to the
[0033]
First, the case where the switching control circuit 11 is in the first control state will be described. Assuming that the ground potential is zero and the potential of the inverting input terminal of the comparator 7 is -V0, the following equation (1) holds. Here, R 1 , R 2 , R 11 , and R 22 are resistance values of the resistors R 1 , R 2 , R 11 , and R 22 , respectively, I 1 is a current value flowing through the resistor R 1, and I 2 is a current value flowing through the resistor R 2. .
(Equation 1)
[0034]
On the other hand, the total sum P of the output power on the secondary side can be expressed by the following equation (2).
P = V1 × I1 + V2 × I2 (2)
[0035]
Here, from the expressions (1) and (2), the condition for P∝V0 to be satisfied is the following expression (3).
V1 / (R 22 × R 1 ) = V2 / (R 11 × R 2) ... (3)
[0036]
Since the DC output voltages V1 and V2 are required values at the stage of starting the design, the resistance values R 1 , R 2 , R 11 and R 22 are set so as to satisfy the expression (3). As a result, V0 becomes a combined detection voltage that is directly proportional to the sum P of the output power on the secondary side. Further, the reference voltage −V REF8 of the reference voltage source 8 applied to the non-inverting input terminal of the comparator 7 is made equal to −V0 at the time of the maximum power Pm at which the reference power can be extracted. Thus, the comparator 7 outputs a High-level signal when the total output P of the secondary side exceeds the maximum power Pm. That is, in the case of the first control state, the comparator 7 can detect an overcurrent on the primary side that causes the destruction of the switching transistor Q1.
[0037]
Subsequently, a case where the switching control circuit 11 is in the second control state will be described. In this case, the following equation (4) holds.
V0 = R 22 × R 1 × I1 / (R 11 + R 22 ) (4)
[0038]
From equation (4), it can be seen that in the case of the second control state, V0 is a detection voltage directly proportional to the current value I1. Further, the reference voltage -V REF9 of the reference voltage source 9 applied to the non-inverting input terminal of the comparator 7 is made equal to -V0 when the current value I1 is at the allowable upper limit. Thus, the comparator 7 outputs a High-level signal when the current value I1 exceeds the allowable upper limit. That is, in the case of the second control state, the comparator 7 can detect an overcurrent that causes destruction of the diode D1 and burns of the pattern of the PCB of the output system provided with the
[0039]
Subsequently, a case where the switching control circuit 11 is in the third control state will be described. In this case, the following equation (5) holds.
V0 = R 11 × R 2 × I2 / (R 11 + R 22 ) (5)
[0040]
From equation (5), it can be seen that in the case of the third control state, V0 is a detection voltage that is directly proportional to the current value I2. Further, the reference voltage -V REF10 of the
[0041]
Once the output signal of the comparator 7 goes high, the flip-flop FF1 keeps the signal output from the non-inverting output terminal to the control circuit 4 high. Thus, when the control circuit 4 receives the High level signal from the flip-flop FF1, it controls whether the ON period of the switching transistor Q1 is shortened or the operating frequency of the switching transistor Q1 is increased. Thus, destruction due to overcurrent can be prevented. Further, since the overcurrent determination of the primary current and the overcurrent determination of the current of each output system of the secondary side are performed by one comparator, downsizing and cost reduction can be achieved. Furthermore, since the primary side current and the current of each output system of the secondary side are detected respectively, the overcurrent setting of the primary side current is made strict to prevent the destruction of the diode provided on the secondary side. No need. Therefore, the switching transistor Q1 can be operated effectively up to the limit of the range where no overload occurs.
[0042]
Incidentally, when the resistance value R 11 the resistance value R 22 is set equal, since (3) of the condition is the following (3) 'formula, resistors R1, R2, R11, and the resistance value of R22 There is an advantage that it can be easily set.
V1 / R 1 = V2 / R 2 (3) ′
[0043]
Next, another configuration example of the multiple output switching power supply device according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. The settings of the resistance values R 1 , R 2 , R 11 , and R 22 are the same as those of the multiple output switching power supply device of FIG.
[0044]
The difference between the multi-output switching power supply of FIG. 2 and the multi-output switching power supply of FIG. 1 is that the inverted output terminal of the flip-flop FF1 is connected to a newly provided voltage control circuit 15, the rectifier circuit 2, and the smoothing capacitor. A
[0045]
The voltage control circuit 15 includes the resistors R3 to R5, the
[0046]
The collector of the
[0047]
The operation of the multi-output switching power supply of FIG. 2 having such a configuration will be described. After any one of the primary current, the current I1, and the current I2 becomes an overcurrent, the signal output from the inverting output terminal of the flip-flop FF1 is held at the Low level. As a result, the
[0048]
The control circuit 4 stops operating when the
[0049]
The voltage control circuit 15 is inexpensive because it is an existing voltage control circuit that is commonly used. Therefore, the multi-output switching power supply of FIG. 2 can reduce the cost.
[0050]
Next, still another configuration example of the multiple output switching power supply device according to the present invention is shown in FIG. The multi-output switching power supply device of FIG. 3 is not intended to reliably prevent destruction due to overcurrent, but is intended to ensure that the operation of the power saving circuit is switched. Note that, in FIG. 3, the same parts as those in FIG.
[0051]
3 is different from the multi-output switching power supply of FIG. 2 in that switches SW1 to SW3,
[0052]
The
[0053]
In the multi-output switching power supply device of FIG. 3, the above-described expression (1) is satisfied. Here, if R 1 ≒ 0, V0 is a detection voltage directly proportional to the current value I2. Then, the reference voltage −V REF8 of the reference voltage source 8 applied to the non-inverting input terminal of the comparator 7 is made equal to −V0 when the
[0054]
Thus, when the
[0055]
Conventionally, as described in the specification of Japanese Patent Application No. 2001-097284, a fluctuation waveform at the time of light load is detected, and based on the detection result, it is determined whether the standby state or the normal operation is performed, and the operation of the
[0056]
On the other hand, in the multi-output switching power supply device of FIG. 3, the current flowing through the output system in which the
[0057]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multiple output switching power supply device which can prevent destruction by an overcurrent reliably can be implement | achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a multiple output switching power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the multiple output switching power supply device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing still another configuration example of the multiple output switching power supply device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional multi-output switching power supply device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 3 switching transformer 4
Claims (6)
出力系統毎の出力電流を検出する電流検出手段と、2次側の出力電力の総和を検出する電力検出手段と、前記電流検出手段及び前記電力検出手段の検出結果から過電流を検出する過電流検出手段と、を備えるとともに、
前記過電流検出手段の検出結果に基づいて過電流保護を行うことを特徴とする多出力スイッチング電源装置。A switching transformer having a plurality of secondary windings, a switching element for converting a DC input voltage into an AC voltage by an on / off operation and supplying the AC voltage to a primary winding of the switching transformer, and a switching element provided for each output system. A multi-output switching power supply device comprising: a conversion unit that converts an AC voltage induced in a secondary winding of a transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage; and a control unit that controls ON / OFF of the switching element.
Current detection means for detecting an output current for each output system; power detection means for detecting the sum of secondary-side output powers; and overcurrent detection for detecting overcurrent from the detection results of the current detection means and the power detection means Detection means,
A multi-output switching power supply device, wherein overcurrent protection is performed based on a detection result of the overcurrent detection means.
前記電圧制御手段が前記制御手段の動作を制御するために前記制御手段に出力する信号を前記過電流検出手段の検出結果に応じて補正する請求項1〜4のいずれかに記載の多出力スイッチング電源装置。Voltage control means for controlling the operation of the control means such that the voltage output from the conversion means becomes a predetermined value according to the voltage output from the conversion means is provided in the output system where the rated output power is the maximum,
The multi-output switching according to any one of claims 1 to 4, wherein the voltage control means corrects a signal output to the control means for controlling an operation of the control means in accordance with a detection result of the overcurrent detection means. Power supply.
所定の出力系統に設けられる省電力化回路と、前記所定の出力系統の出力電流を検出する電流検出手段と、備え、
前記省電力化回路が前記電流検出手段の検出結果に応じて動作状態の切り替えを行うことを特徴とする多出力スイッチング電源装置。A switching transformer having a plurality of secondary windings, a switching element for converting a DC input voltage into an AC voltage by an on / off operation and supplying the AC voltage to a primary winding of the switching transformer, and a switching element provided for each output system. A multi-output switching power supply device comprising: a conversion unit that converts an AC voltage induced in a secondary winding of a transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage; and a control unit that controls ON / OFF of the switching element.
A power saving circuit provided in a predetermined output system, current detection means for detecting an output current of the predetermined output system,
The multi-output switching power supply device, wherein the power saving circuit switches an operation state according to a detection result of the current detection means.
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