JP2007159344A - Current limiting circuit, power-supply circuit, and current limiting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電流制限回路、電源回路及び電流制限方法に係り、特に過電流保護回路の動作を向上させると共に、過電流検出保護回路を電流制限回路で兼用し、小型化と低価格化を図ることが可能な電流制限回路、これを用いた電源回路及び電流制限方法に関する。 The present invention relates to a current limiting circuit, a power supply circuit, and a current limiting method. In particular, the operation of the overcurrent protection circuit is improved, and the overcurrent detection protection circuit is also used as a current limiting circuit to reduce the size and the cost. The present invention relates to a current limiting circuit capable of performing the above, a power supply circuit using the current limiting circuit, and a current limiting method.
従来、電子装置などの制御電源回路として、スイッチング電源回路が使用されているが、このスイッチング電源回路を用いた制御電源回路には、負荷短絡などで過電流が生じたときの保護回路としてヒューズを用いたものが有る。ヒューズによる保護回路は回路が簡単で小型、安価であるという特徴をもっている。 Conventionally, a switching power supply circuit has been used as a control power supply circuit for electronic devices, etc., but the control power supply circuit using this switching power supply circuit is provided with a fuse as a protection circuit when an overcurrent occurs due to a load short circuit or the like. There is something used. The fuse protection circuit has a feature that the circuit is simple, small and inexpensive.
図3は、スイッチング電源回路を用いた制御電源回路の一例であり、過電流保護回路としてヒューズが用いられている例を示したものである。 FIG. 3 is an example of a control power supply circuit using a switching power supply circuit, and shows an example in which a fuse is used as an overcurrent protection circuit.
図3において、ACは受電用の交流電源を示している。また、25は過電流保護用のヒューズである。また、11は交流を直流に整流するダイオードブリッジである。交流電源ACはヒューズ25を介してダイオードブリッジ11の入力端子に接続されている。
In FIG. 3, AC indicates an AC power supply for receiving power.
また、17はダイオードブリッジ11の出力端子に接続された直流平滑用コンデンサであり、ダイオードブリッジ11の一方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の正極端子が接続される。
また、6はスイッチング電源回路の主スイッチング素子である。また、18はスイッチング電源回路のスイッチングトランスである。主スイッチング素子6とスイッチングトランスの一次巻線は直列接続されて直流平滑用コンデンサ17に並列接続されている。
Reference numeral 6 denotes a main switching element of the switching power supply circuit.
また、21、22はダイオードである。また、19は直流出力部の直流平滑用リアクトル、23は直流出力部の直流平滑用コンデンサである。主スイッチング素子6、スイッチングトランス18、ダイオード21、22、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23はスイッチングトランス18の二次側に接続され、直流平滑用コンデンサ17の直流電圧を入力とし直流平滑用コンデンサ23の直流電圧を出力とするスイッチング電源回路を構成している。スイッチング電源回路の動作は従来技術として既知なので、以下、ここでの詳細説明は省略する。
10は突入電流制限回路であり、電流制限抵抗1、スイッチング素子2、入力抵抗5などから構成される。電流制限抵抗1はダイオードブリッジ11の他方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の負極端子の間に接続されている。スイッチング素子2(NチャンネルMOS・FET)は一方の端子(ソース)がダイオードブリッジ11の他方の出力端子と電流制限抵抗1の一方の端子の接続点に接続され、他方の端子(ドレイン)が直流平滑用コンデンサ17の負極端子と電流制限抵抗1の他方の端子の接続点に接続されている。
Reference numeral 10 denotes an inrush current limiting circuit, which includes a current limiting
また、入力抵抗5は突入電流制限回路10内のスイッチング素子2をオフ、オンさせる電流制限ON信号の入力部とスイッチング素子2のゲート端子との間に挿入されている。
The
スイッチング素子2は、電流制限ON信号の電圧VonをHIGH,LOWと切換えることにより、電源投入初期にオフされ、定常状態になったときはオンされる。すなわち、突入電流制限回路10は、電源投入初期に電流制限ON信号の電圧VonがLOWとなってスイッチング素子2がオフとなり、電流制限抵抗1の高インピーダンス状態になってコンデンサ17に流れ込む電流による過電流の発生を抑制する。また、定常状態になったときは電流制限ON信号の電圧VonがHIGHとなってスイッチング素子2がオンとなり、電流制限抵抗1がスイッチング素子2で短絡され、低インピーダンス状態になって電流損失を抑制するように動作する。
The
図3に示された制御電源回路の動作を簡単に説明する。 The operation of the control power supply circuit shown in FIG. 3 will be briefly described.
交流電源ACから入力された交流電力は、ダイオードブリッジ11で整流され直流電力に変換される。このとき、電源投入初期に直流平滑用コンデンサ17に流れ込む電流が過大とならないように電流制限抵抗1により突入電流が抑制される。このために電源投入初期には電流制限ON信号の電圧VonがLOW電圧となり、スイッチング素子2はオフされている。
The AC power input from the AC power supply AC is rectified by the
直流平滑用コンデンサ17がほぼ満充電になると電流制限ON信号の電圧VonがHIGH電圧となり、電流制限抵抗1が短絡され、定常状態に移行する。
When the
定常状態に移行後、主スイッチング素子6がオン、オフ動作を開始する。これにより、スイッチングトランス18の二次側に電圧が発生し、ダイオード21、22の整流作用と、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23の平滑作用により、滑らかな直流電圧(DC出力)が得られる。突入電流制限回路10内のスイッチング素子2は、入力抵抗5を介して入力される電流制限ON信号によって、オン、オフが制御される。
After shifting to the steady state, the main switching element 6 starts an on / off operation. As a result, a voltage is generated on the secondary side of the
また、DC出力に接続された負荷、あるいは制御電源回路自身の主スイッチング素子6などに異常が生じて過電流が流れると、ヒューズ25が溶断して保護するようになっている。
Further, when an abnormality occurs in the load connected to the DC output or the main switching element 6 of the control power supply circuit itself and an overcurrent flows, the
上記従来技術のヒューズに代わり、過電流検出回路と過電流を遮断するリレーを追加したものが特許文献1に挙げた号実開平5−62147号公報で提案されている。また、他の従来技術として、特許文献2に挙げた実開平4−39035公報で提案されたものがある。
図3に示された上記従来技術のヒューズ25を用いた過電流保護回路は、小型、安価ではあるが、保護動作が遅く(ヒューズの溶断が遅い)、また、過電流レベルの設定に対して柔軟性に欠けるという問題がある。ヒューズの溶断が遅い場合には、他の部品の故障、更には制御回路の基板パターンを損傷する可能性があった。
The overcurrent protection circuit using the above-described
これに対し特許文献1に挙げた従来技術には、ヒューズに代わり、過電流検出回路と過電流を遮断するリレーを追加したものが提案されている。しかし、過電流レベルの設定に対する柔軟性は向上しているものの、高速動作リレーを必要としたり、過電流保護のために追加された部品点数が多く、またリレーも小型化が難しいという問題がある。したがって、大型化とコストアップは避けられない。
On the other hand, in the prior art cited in
また、他の従来技術の特許文献2に挙げたものは、この公報の第2図などから分かるように、過電流保護回路がかなりの部品点数で構成されており、大型化とコストアップは避けられない。
本願発明は、上記従来技術の問題に鑑み、過電流保護回路の動作を高速化すると同時に、回路部品点数の増加を抑え、小型で安価な過電流保護回路を兼用した電流制限回路、及びこれを備えた制御電源回路を提供することにある。
In addition, as disclosed in
In view of the above-described problems of the prior art, the present invention speeds up the operation of the overcurrent protection circuit, suppresses an increase in the number of circuit components, and combines a small and inexpensive overcurrent protection circuit, and It is to provide a control power supply circuit provided.
本発明の請求項1に係る発明の要旨は、交流電源から交流電力を受電して直流電力に変換し、該直流電力を出力する電源回路の電流制限回路において、主スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力により高インピーダンスとされ、内部に備わる直流平滑用コンデンサに流入する突入電流を制限する突入電流制限回路と、前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする過電流保護手段を備えたことを特徴とする電流制限回路に存する。
また、本発明の請求項2に係る発明の要旨は、前記突入電流制限回路は、前記主スイッチング素子に直列に接続された電流制限抵抗と該電流制限抵抗に並列接続されたスイッチング手段を備え、前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記電流制限ON信号をオンして前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする過電流保護手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電流制限回路に存する。
また、本発明の請求項3に係る発明の要旨は、前記スイッチング手段はトランジスタであることを特徴とする請求項2に記載の電流制限回路に存する。
また、本発明の請求項4に係る発明の要旨は、前記電流検出回路は前記電流制限抵抗の両端の電圧を検出して該検出された検出値を所定の電圧の基準電圧と比較することにより、前記検出値が前記基準電圧を超えたとき前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする信号を出力し、前記電流制限ON信号をオンすることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電流制限回路に存する。
また、本発明の請求項5に係る発明の要旨は、前記電流検出回路は前記電流制限抵抗の両端の電圧を差動アンプで検出して、該検出された検出値を所定の電圧の基準電圧と比較することにより、前記検出値が前記基準電圧を超えたとき前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする信号を出力し、前記電流制限ON信号をオンすることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の電流制限回路に存する。
また、本発明の請求項6に係る発明の要旨は、交流電源から交流電力を受電して直流電力に変換し、該直流電力を出力する電源回路において、主スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力により高インピーダンスとされ、内部に備わる直流平滑用コンデンサに流入する突入電流を制限する突入電流制限回路と、前記電流検出回路で所定値以上の電流を検出したとき、前記電流検出回路の出力により前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする手段を備えたことを特徴とする電源回路に存する。
また、本発明の請求項7に係る発明の要旨は、前記突入電流制限回路は、前記主スイッチング素子に直列に接続された電流制限抵抗と該電流制限抵抗に並列接続されたスイッチング手段を備え、前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記電流制限ON信号をオンして前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする手段を備えたことを特徴とする請求項6に記載の電源回路に存する。
また、本発明の請求項8に係る発明の要旨は、前記スイッチング手段はトランジスタであることを特徴とする請求項7に記載の電源回路に存する。
また、本発明の請求項9に係る発明の要旨は、前記電流検出回路は前記電流制限抵抗の両端の電圧を検出して該検出された検出値を所定の電圧の基準電圧と比較することにより、前記検出値が前記基準電圧を超えたとき前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする信号を出力し、前記電流制限ON信号をオンすることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の電源回路に存する。
また、本発明の請求項10に係る発明の要旨は、前記電流検出回路は前記電流制限抵抗の両端の電圧を差動アンプで検出して、該検出された検出値を所定の電圧の基準電圧と比較することにより、前記検出値が前記基準電圧を超えたとき前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする信号を出力し、前記電流制限ON信号をオンすることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の電源回路に存する。
また、本発明の請求項11に係る発明の要旨は、スイッチング電源回路であることを特徴とする請求項6乃至請求項10に記載された電源回路に存する。
また、本発明の請求項12に係る発明の要旨は、交流電源から交流電力を受電して直流電力に変換し、該直流電力を出力する電源回路の故障時電流を制限する電流制限方法において、前記電源回路の主スイッチング素子に流れる電流を検出し、前記電流検出回路で所定値以上の電流を検出したとき、前記主スイッチング素子に直列に接続された突入電流制限回路が高インピーダンスになるよう回路切換えを行うことを特徴とする電流制限方法に存する。
また、本発明の請求項13に係る発明の要旨は、前記電流検出回路で所定値以上の電流を検出したとき、前記主スイッチング素子に直列に接続された突入電流制限回路のインピーダンスを電流制限抵抗の値となるように切換えることを特徴とする請求項12に記載の電流制限方法に存する。
また、本発明の請求項14に係る発明の要旨は、前記電流制限抵抗に並列接続されたスイッチング手段をオフさせ、前記突入電流制限回路のインピーダンスを電流制限抵抗の値となるように切換えることを特徴とする請求項13に記載の電流制限方法に存する。
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to claim 3 of the present invention resides in the current limiting circuit according to
According to a fourth aspect of the present invention, the current detection circuit detects the voltage across the current limiting resistor and compares the detected value with a reference voltage of a predetermined voltage. 4. The method according to
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to claim 6 of the present invention is that a current for detecting a current flowing through a main switching element in a power supply circuit that receives AC power from an AC power source and converts it into DC power and outputs the DC power. A detection circuit, an inrush current limiting circuit for limiting an inrush current flowing into a DC smoothing capacitor provided in the internal circuit and having a high impedance by the output of the current detection circuit, and a current of a predetermined value or more detected by the current detection circuit A power supply circuit comprising means for setting the inrush current limiting circuit to a high impedance by the output of the current detection circuit.
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to
The gist of the invention according to claim 10 of the present invention is that the current detection circuit detects a voltage across the current limiting resistor with a differential amplifier, and the detected value is a reference voltage of a predetermined voltage. When the detected value exceeds the reference voltage, a signal for setting the inrush current limiting circuit to a high impedance is output and the current limit ON signal is turned on. It exists in the power supply circuit of any one of claim |
A gist of the invention according to claim 11 of the present invention resides in a power supply circuit according to claims 6 to 10, which is a switching power supply circuit.
The gist of the invention according to claim 12 of the present invention is a current limiting method for receiving alternating current power from an alternating current power source and converting it into direct current power, and limiting a current at the time of failure of a power supply circuit that outputs the direct current power. A circuit that detects the current flowing through the main switching element of the power supply circuit, and that the inrush current limiting circuit connected in series with the main switching element has a high impedance when the current detection circuit detects a current greater than a predetermined value. A current limiting method is characterized by switching.
The gist of the invention according to claim 13 of the present invention is that when the current detection circuit detects a current of a predetermined value or more, the impedance of the inrush current limiting circuit connected in series to the main switching element is the current limiting resistance. The current limiting method according to
The gist of the invention according to claim 14 of the present invention is to switch off the switching means connected in parallel to the current limiting resistor so that the impedance of the inrush current limiting circuit becomes the value of the current limiting resistor. A current limiting method according to
本発明によれば、制御電源回路のDC出力に接続された負荷、あるいは制御電源回路自身の主スイッチ素子6などに異常が生じて過電流が流れると、突入電流制限回路10のインピーダンスが高速に高インピーダンスになり、入力電流が制限される。これにより、他の部品や制御回路の基板パターンの損傷を防止することができる。
また、本発明によれば、過電流保護回路が突入電流制限回路10で兼用されるので、従来過電流保護回路に必要とされた過電流を遮断する回路部品は不要となる。したがって、小型で安価な過電流保護回路とこの電流制限回路を備えた制御電源回路を提供することができる。
According to the present invention, when an abnormality occurs in the load connected to the DC output of the control power supply circuit or the main switch element 6 of the control power supply circuit itself and an overcurrent flows, the impedance of the inrush current limiting circuit 10 is increased at high speed. It becomes high impedance and input current is limited. Thereby, it is possible to prevent damage to other components and the substrate pattern of the control circuit.
In addition, according to the present invention, since the overcurrent protection circuit is also used as the inrush current limiting circuit 10, a circuit component for interrupting the overcurrent conventionally required for the overcurrent protection circuit becomes unnecessary. Therefore, it is possible to provide a small and inexpensive overcurrent protection circuit and a control power supply circuit including this current limiting circuit.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態のスイッチング電源回路を用いた制御電源回路の一例である。 FIG. 1 is an example of a control power supply circuit using the switching power supply circuit according to the first embodiment of the present invention.
図1において、ACは受電用の交流電源を示している。また、11は交流を直流に整流するダイオードブリッジである。交流電源ACはダイオードブリッジ11の入力端子に接続されている。
In FIG. 1, AC indicates an AC power supply for receiving power.
また、17はダイオードブリッジ11の出力側に接続された直流平滑用コンデンサであり、ダイオードブリッジ11の一方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の正極端子が接続されている。直流平滑用コンデンサ17の負極端子は電流制限抵抗1を介してダイオードブリッジ11の他方の出力端子に接続されている。
また、6はスイッチング電源回路の主スイッチング素子である。また、18はスイッチング電源回路のスイッチングトランスである。主スイッチング素子6、スイッチングトランスの一次巻線、及び後述の電流検出回路20に備わる電流検出抵抗7は直列接続されて、直流平滑用コンデンサ17に並列接続されている。
Reference numeral 6 denotes a main switching element of the switching power supply circuit.
また、21、22はダイオードである。また、19は直流出力部の直流平滑用リアクトル、23は直流出力部の直流平滑用コンデンサである。主スイッチング素子6、スイッチングトランス18、ダイオード21、22、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23はスイッチングトランス18の二次側に接続され、直流平滑用コンデンサ17の直流電圧を入力とし直流平滑用コンデンサ23の直流電圧を出力とするスイッチング電源回路を構成している。
10は突入電流制限回路であり、電流制限抵抗1、スイッチング素子2、入力抵抗5などから構成される。電流制限抵抗1はダイオードブリッジ11の他方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の負極端子との間に接続されている。スイッチング素子2(NチャンネルMOS・FET)は一方の端子(ソース)がダイオードブリッジ11の他方の出力端子と電流制限抵抗1の一方の端子の接続点に接続され、他方の端子(ドレイン)が直流平滑用コンデンサ17の負極端子と電流制限抵抗1の他方の端子の接続点に接続されている。
Reference numeral 10 denotes an inrush current limiting circuit, which includes a current limiting
また、入力抵抗5は突入電流制限回路10内のスイッチング素子2をオン、オフさせる電流制限ON信号の入力部とスイッチング素子2のゲート端子との間に挿入されている。
The
スイッチング素子2は、電流制限ON信号の電圧VonをHIGH,LOWと切換えることにより、電源投入初期にオフされ、定常状態になったときはオンされる。すなわち、突入電流制限回路10は、電源投入初期に電流制限ON信号の電圧VonがLOWとなってスイッチング素子2がオフとなり、電流制限抵抗1の高インピーダンス状態になってコンデンサ17に流れ込む電流による過電流の発生を抑制する。また、定常状態になったときは電流制限ON信号の電圧VonがHIGHとなってスイッチング素子2がオンとなり、電流制限抵抗1がスイッチング素子2で短絡され、低インピーダンス状態になって電流損失を抑制するように動作する。
The switching
スイッチング素子2は、本実施の形態ではNMOS・FETの例を挙げているが、PMOS・FET、バイポーラトランジスタ、その他小電力の制御電力でメイン電流をオン、オフできるスイッチング手段であれば利用することができる。
In this embodiment, the switching
また、20は、電流検出回路であり、電流検出抵抗7、基準電源8、コンパレータ9などから構成される。
Reference numeral 20 denotes a current detection circuit, which includes a
電流検出抵抗7は主スイッチング素子6のソース端子と直流平滑用コンデンサ17の負極端子との間に接続されている。電流検出抵抗7が主スイッチング素子6のソース端子に接続された接続点がコンパレータ9の−入力端子(反転入力端子)に接続されている。
The
また、電流検出抵抗7が直流平滑用コンデンサ17の負極端子に接続された接続点は基準電源8の負極端子に接続され、基準電源8の正極端子はコンパレータ9の+入力端子に接続されている。
The connection point where the
コンパレータ9の出力は、制御電源Vccにプルアップされたホトカプラ26一次側ホトダイオードのカソードに接続されている。また、ホトカプラ26の二次側(ホトトランジスタ側)は電流制限ON信号入力端子間に接続されている。したがって、コンパレータ9の出力がLOWになるとホトカプラ26の二次側ホトトランジスタはオンして、電流制限信号の電圧VonをLOWにする。このときスイッチング素子2はオフされる。これに対しコンパレータ9の出力がHIGHになるとホトカプラ26の二次側ホトトランジスタはオフして、電流制限信号の電圧VonをHIGHにする。このときスイッチング素子2はオンされる。
The output of the
次に、図1に示された制御電源回路の動作を説明する。 Next, the operation of the control power supply circuit shown in FIG. 1 will be described.
交流電源ACから入力された交流電力は、ダイオードブリッジ11で整流され直流電力に変換される。このとき、電源投入初期にコンデンサ17に流れ込む電流が過大とならないように電流制限抵抗1により突入電流が抑制される。このためにスイッチング素子2は電源投入初期には電流制限ON信号の電圧VonがLOW電圧になることによりオフされている。但しこの場合、電流制限ON信号の電圧VonがLOW電圧になるのは、電流制限信号信号自身がLOW電圧になったためであり、ホトカプラ26がオンした為ではない。
The AC power input from the AC power supply AC is rectified by the
直流平滑用コンデンサ17がほぼ満充電になると電流制限ON信号の電圧VonがHIGH電圧となり、電流制限抵抗1が短絡され、定常状態に移行する。
When the
定常状態に移行後、主スイッチング素子6がオン、オフ動作を開始する。これにより、スイッチングトランス18の二次側に電圧が発生し、ダイオード21、22の整流作用と、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23の平滑作用により、滑らかな直流電圧(DC出力)が得られる。突入電流制限回路10内のスイッチング素子2は、入力抵抗5を介して入力される電流制限ON信号によって、オン、オフが制御される。
After shifting to the steady state, the main switching element 6 starts an on / off operation. As a result, a voltage is generated on the secondary side of the switching
また、DC出力に接続された負荷、あるいは制御電源回路自身の主スイッチング素子6などに異常が生じて過電流が流れ、あるいは流れようとして電流増加が起こると、電流検出抵抗7の両端に基準電源8の電圧を上回る電圧降下が生じる。このときの電圧降下は、コンパレータ9の−入力端子(反転入力端子)側がコンパレータ9の+入力端子に対し高電位となるように作用するので、コンパレータ9の出力は正電圧から負電圧(LOWレベル)に反転する。この場合、電流検出回路20は電源投入初期の突入電流では動作しないような基準電圧となっていることは言うまでもない。
Further, when an abnormality occurs in the load connected to the DC output or the main switching element 6 of the control power supply circuit itself, an overcurrent flows or an increase in current occurs, the reference power supply is connected to both ends of the
コンパレータ9の出力LOW電圧はホトカプラ26に入力され、ホトカプラ26の二次側ホトトランジスタをオンさせ、スイッチング素子2はオフさせられる。これにより、スイッチング素子2はオープン状態となり電流制限抵抗1のインピーダンスがダイオードブリッジ11の出力側に挿入された状態となる。したがって、過電流は電流制限抵抗1で減流され過電流が防止される。この場合、図の右側から入力されている電流制限ON信号の電圧VonがHIGH,LOWいずれであっても、ホトカプラ26の二次側によって短絡され、強制的にLOWレベルとされる。
The output LOW voltage of the
本実施の形態によれば、簡単な電流検出回路20を追加するのみで、突入電流制限回路10を代用して高速な過電流保護回路を実現することができる。この場合、電源投入初期の突入電流では電流検出回路20のコンパレータ9の出力は反転しないように基準電圧8の電圧が選定されているので、突入電流制限回路10の動作に支障は生じない。
According to the present embodiment, it is possible to realize a high-speed overcurrent protection circuit by substituting the inrush current limiting circuit 10 only by adding a simple current detection circuit 20. In this case, since the voltage of the
[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施の形態のスイッチング電源回路を用いた制御電源回路の一例である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is an example of a control power supply circuit using the switching power supply circuit according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態は、上記第1の実施の形態に対し、電流検出を更に工夫している。即ち、本実施の形態は図2に示すように、電流検出をオペアンプ12で構成される差動増幅器で行っているので、回路上のどこでも自由に検出抵抗を挿入することができ、他のどの部品でも故障検出が行えるという利点がある。図2を参照して以下詳細に説明する。
The present embodiment further devise current detection with respect to the first embodiment. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2, since current detection is performed by a differential amplifier composed of an
図2において、ACは受電用の交流電源を示している。また、11は交流を直流に整流するダイオードブリッジである。交流電源ACはダイオードブリッジ11の入力端子に接続されている。
In FIG. 2, AC indicates an AC power supply for receiving power.
また、17はダイオードブリッジ11の出力端子に接続された直流平滑用コンデンサであり、ダイオードブリッジ11の一方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の正極端子が接続される。直流平滑用コンデンサ17の負極端子は電流制限抵抗1を介してダイオードブリッジ11の他方の出力端子に接続されている。
また、6はスイッチング電源回路の主スイッチング素子である。また、18はスイッチング電源回路のスイッチングトランスである。主スイッチング素子6、スイッチングトランスの一次巻線、及び後述の電流検出回路24に備わる電流検出抵抗7は直列接続されて、直流平滑用コンデンサ17に並列接続されている。
Reference numeral 6 denotes a main switching element of the switching power supply circuit.
また、21、22はダイオードである。また、19は直流出力部の直流平滑用リアクトル、23は直流出力部の直流平滑用コンデンサである。主スイッチング素子6、スイッチングトランス18、ダイオード21、22、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23はスイッチングトランス18の二次側に接続され、直流平滑用コンデンサ17の直流電圧を入力とし直流平滑用コンデンサ23の直流電圧を出力とするスイッチング電源回路を構成している。
10は突入電流制限回路であり、電流制限抵抗1、スイッチング素子2、入力抵抗5などから構成される。電流制限抵抗1はダイオードブリッジ11の他方の出力端子と直流平滑用コンデンサ17の負極端子との間に接続されている。スイッチング素子2(NチャンネルMOS・FET)は一方の端子(ソース)がダイオードブリッジ11の他方の端子と電流制限抵抗1の一方の端子の接続点に接続され、他方の端子(ドレイン)が直流平滑用コンデンサ17の負極端子と電流制限抵抗1の他方の端子の接続点に接続されている。
Reference numeral 10 denotes an inrush current limiting circuit, which includes a current limiting
また、入力抵抗5は、突入電流制限回路10内のスイッチング素子2をオン、オフさせる電流制限ON信号の入力部とスイッチング素子2のゲート端子との間に挿入されている。
The
スイッチング素子2は、電流制限ON信号の電圧VonをHIGH,LOWと切換えることにより、電源投入初期にオフされ、定常状態になったときはオンされる。すなわち、突入電流制限回路10は、電源投入初期に電流制限ON信号の電圧VonがLOWとなってスイッチング素子2がオフ状態となり、電流制限抵抗1の高インピーダンスになってコンデンサ17に流れ込む電流による過電流の発生を抑制する。また、定常状態になったときは電流制限ON信号の電圧VonがHIGHとなってスイッチング素子2がオン状態となり、電流制限抵抗1がスイッチング素子2で短絡され、低インピーダンス状態になって電流損失を抑制するように動作する。
The switching
スイッチング素子2はNMOS・FETの例であるが、PMOS・FET、バイポーラトランジスタ、その他小電力の制御電力でメイン電流をオン、オフできる半導体スイッチなどが利用できる。
The switching
また、24は電流検出回路であり、電流検出抵抗7、基準電源8、コンパレータ9、オペアンプ12、抵抗13、14、15、16などから構成される。抵抗13、14、15、16は等しい値に選ばれ、オペアンプ12と抵抗13、14、15、16で構成された回路は、基準電圧8の負極側を基準電位として、電流検出抵抗7の電圧降下に等しい電圧を出力する差動アンプとなっている。
Reference numeral 24 denotes a current detection circuit which includes a
電流検出抵抗7は主スイッチング素子6のソース端子と直流平滑用コンデンサ17の負極端子との間に接続されている。電流検出抵抗7が主スイッチング素子6のソース端子に接続された接続点は、抵抗13を介してオペアンプ12の+入力端子に接続されている。そしてオペアンプ12の+入力端子は、抵抗15を介して、電流検出抵抗7が直流平滑用コンデンサ17の負極端子に接続された接続点に接続されている。
The
また、電流検出抵抗7が直流平滑用コンデンサ17の負極端子に接続された接続点は基準電源8の負極端子に接続され、基準電源8の正極端子はコンパレータ9の+入力端子に接続されている。
The connection point where the
コンパレータ9の出力は、制御電源Vccにプルアップされたホトカプラ26一次側ホトダイオードのカソードに接続されている。また、ホトカプラ26の二次側のホトトランジスタは電流制限ON信号入力端子間に接続されている。したがって、コンパレータ9の出力がLOWになるとホトカプラ26の二次側はオンして、電流制限信号の電圧VonをLOWにする。このときスイッチング素子2はオフされる。これに対しコンパレータ9の出力がHIGHになるとホトカプラ26の二次側はオフして、電流制限信号の電圧VonをHIGHにする。このときスイッチング素子2はオンされる。
The output of the
次に、図2に示された制御電源回路の動作を説明する。 Next, the operation of the control power supply circuit shown in FIG. 2 will be described.
交流電源ACから入力された交流電力は、ダイオードブリッジ11で整流され直流電力に変換される。このとき、電源投入初期にコンデンサ17に流れ込む電流が過大とならないように電流制限抵抗1により突入電流が抑制される。このためにスイッチング素子2は電源投入初期には電流制限ON信号の電圧VonがLOW電圧になることによりオフされている。但しこの場合、電流制限ON信号の電圧VonがLOW電圧になるのは、電流制限信号信号自身がLOW電圧になったためであり、ホトカプラ26がオンした為ではない。
The AC power input from the AC power supply AC is rectified by the
直流平滑用コンデンサ17がほぼ満充電されると電流制限ON信号の電圧VonがHIGH電圧になりスイッチング素子2はオンされ定常状態に移行する。
When the
定常状態に移行後、主スイッチング素子6がオン、オフ動作を開始する。これにより、スイッチングトランス18の二次側に電圧が発生し、ダイオード21、22の整流作用と、直流平滑用リアクトル19、直流平滑用コンデンサ23の平滑作用により、滑らかな直流電圧(DC出力)が得られる。突入電流制限回路10内のスイッチング素子2は、入力抵抗5を介して入力される電流制限ON信号によって、オン、オフが制御される。
After shifting to the steady state, the main switching element 6 starts an on / off operation. As a result, a voltage is generated on the secondary side of the switching
また、DC出力に接続された負荷、あるいは制御電源回路自身の主スイッチング素子6などに異常が生じて過電流が流れ、あるいは流れようとして電流増加が起こると、電流検出抵抗7の両端に基準電源8の電圧を上回る電圧降下が生じる。このときの電圧降下はオペアンプ12と抵抗13、14、15、16で構成された差動アンプのとしてのオペアンプ12の出力として現れる。
Further, when an abnormality occurs in the load connected to the DC output or the main switching element 6 of the control power supply circuit itself, an overcurrent flows or an increase in current occurs, the reference power supply is connected to both ends of the
オペアンプ12の出力はコンパレータ9の−入力端子(反転入力端子)側に接続され、コンパレータ9の+入力端子には基準電源の正極側が接続されているので、オペアンプ12の出力が基準電源8の電圧を上回ると、コンパレータ9の+入力端子に対し−入力端子が高電位になり、コンパレータ9の出力はHIGH電圧からLOW電圧に反転する。この場合、電流検出回路24は電源投入初期の突入電流では動作しないよう基準電源8の電圧が選定されていることは言うまでもない。コンパレータ9の出力LOW電圧はホトカプラ26に入力され、ホトカプラ26の二次側ホトトランジスタをオンさせ、スイッチング素子2はオフさせられる。これにより、スイッチング素子2はオープン状態となり電流制限抵抗1のインピーダンスがダイオードブリッジ11の出力側に挿入された状態となる。したがって、過電流は電流制限抵抗1で減流され過電流が防止される。この場合、電流制限ON信号の電圧VonがHIGH,LOWいずれであっても、ホトカプラ26の二次側によって短絡され、強制的にLOWレベルとされる。
The output of the
本実施の形態によれば、簡単な電流検出回路24を追加するのみで、突入電流制限回路10を代用して高速な過電流保護回路を実現することができる。この場合、電源投入初期の突入電流では電流検出回路24のコンパレータ9の出力は反転しないので、突入電流制限回路10の動作に支障は生じない。また、本実施の形態によれば、電流検出をオペアンプ12で構成される差動増幅器で行っているので、回路上のどこでも自由に検出抵抗を挿入することができ、他のどの部品でも故障検出が行えるという利点がある。
According to the present embodiment, it is possible to realize a high-speed overcurrent protection circuit by substituting the inrush current limiting circuit 10 only by adding a simple current detection circuit 24. In this case, since the output of the
以上、本発明の実施の形態を具体的な実施の形態で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で変形して実施できることは言うまでもない。また、本発明は、電子装置の制御電源回路に限らず、主電源回路にも適用することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described by specific embodiment, this invention is not limited to this embodiment, It can change and implement in the range which does not change the summary of this invention. Needless to say. The present invention can be applied not only to a control power supply circuit of an electronic device but also to a main power supply circuit.
本発明は、電源回路に突入電流制限回路を備えた電源回路一般に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be generally used for a power supply circuit provided with a rush current limiting circuit in the power supply circuit.
1・・・電流制限抵抗
2・・・スイッチング素子
5・・・入力抵抗
6・・・主スイッチング素子
7・・・電流検出抵抗
8・・・基準電源
9・・・コンパレータ
10・・・突入電流制限回路
11・・・ダイオードブリッジ
12・・・オペアンプ
13〜16・・・抵抗
17、23・・・直流平滑用コンデンサ
18・・・スイッチングトランス
19・・・直流平滑用リアクトル
20、24・・・電流検出回路
21、22・・・ダイオード
25・・・ヒューズ
26・・・ホトカプラ
AC・・・交流電源
DESCRIPTION OF
Claims (14)
主スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の出力により高インピーダンスとされ、内部に備わる直流平滑用コンデンサに流入する突入電流を制限する突入電流制限回路と、
前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする過電流保護手段を備えたことを特徴とする電流制限回路。 In the current limiting circuit of the power supply circuit that receives AC power from the AC power source, converts it to DC power, and outputs the DC power,
A current detection circuit for detecting a current flowing through the main switching element;
An inrush current limiting circuit that has a high impedance by the output of the current detection circuit and limits an inrush current flowing into a DC smoothing capacitor provided inside,
A current limiting circuit comprising overcurrent protection means for setting the inrush current limiting circuit to a high impedance when the current detecting circuit detects a current exceeding a predetermined value.
前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記電流制限ON信号をオンして前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする過電流保護手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電流制限回路。 The inrush current limiting circuit includes a current limiting resistor connected in series to the main switching element and switching means connected in parallel to the current limiting resistor,
2. The overcurrent protection device according to claim 1, further comprising overcurrent protection means for turning on the current limit ON signal to make the inrush current limit circuit have a high impedance when the current detection circuit detects a current exceeding a predetermined value. The current limiting circuit described.
主スイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の出力により高インピーダンスとされ、内部に備わる直流平滑用コンデンサに流入する突入電流を制限する突入電流制限回路と、
前記電流検出回路で所定値以上の電流を検出したとき、前記電流検出回路の出力により前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする手段を備えたことを特徴とする電源回路。 In a power supply circuit that receives AC power from an AC power source, converts it to DC power, and outputs the DC power,
A current detection circuit for detecting a current flowing through the main switching element;
An inrush current limiting circuit that has a high impedance by the output of the current detection circuit and limits an inrush current flowing into a DC smoothing capacitor provided inside,
A power supply circuit comprising means for setting the inrush current limiting circuit to a high impedance by the output of the current detection circuit when a current of a predetermined value or more is detected by the current detection circuit.
前記電流検出回路が所定値以上の電流を検出したとき、前記電流制限ON信号をオンして前記突入電流制限回路を高インピーダンスにする手段を備えたことを特徴とする請求項6に記載の電源回路。 The inrush current limiting circuit includes a current limiting resistor connected in series to the main switching element and switching means connected in parallel to the current limiting resistor,
7. The power supply according to claim 6, further comprising means for turning on the current limit ON signal to make the inrush current limit circuit have a high impedance when the current detection circuit detects a current exceeding a predetermined value. circuit.
前記電源回路の主スイッチング素子に流れる電流を検出し、
前記電流検出回路で所定値以上の電流を検出したとき、前記主スイッチング素子に直列に接続された突入電流制限回路が高インピーダンスになるよう回路切換えを行うことを特徴とする電流制限方法。 In a current limiting method for receiving AC power from an AC power source, converting it to DC power, and limiting a current during a failure of a power supply circuit that outputs the DC power,
Detecting the current flowing through the main switching element of the power supply circuit;
When the current detection circuit detects a current greater than or equal to a predetermined value, circuit switching is performed so that an inrush current limiting circuit connected in series with the main switching element has a high impedance.
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