JP2008042966A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの１次側コイルに接続された１次側回路とトランスの２次側コイルに接続された２次側回路とをフォトカプラによって結合した構成とされた電源回路に関し、フォトカプラの受光素子側と発光素子側とが短絡することを防止し、トランスの１次側回路と２次側回路との絶縁状態を維持できる電源回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、トランス（１１３）の１次側コイル（Ｌ１）に接続された１次側回路（１１１）とトランス（１１３）の２次側コイル（Ｌ２）に接続された２次側回路（１１２）とをフォトカプラ（１１４）によって結合した構成とされた電源回路において、フォトカプラ（１１４）の受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）に並列に、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）が破壊する電圧より低い電圧で破壊し、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）の両端を短絡させる破壊短絡型素子（１１５）を接続したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電源回路に係り、特に、トランスの１次側コイルに接続された１次側回路とトランスの２次側コイルに接続された２次側回路とをフォトカプラによって結合した構成とされた電源回路に関する。

電力線などの交流電源を直流電源に変換して機器に供給するＡＣアダプタなどには、スイッチング電源が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図３は従来のスイッチング電源回路の一例の回路構成図を示す。

スイッチング電源回路１０は、１次側回路１１、２次側回路１２、トランス１３、フォトカプラ１４を含む構成とされている。

１次側回路１１には、整流平滑回路２１、制御回路２２を含む構成とされており、入力端子Ｔin+、Ｔin-に交流電源が印加される。整流平滑回路２１は、入力端子Ｔin+、Ｔin-に印加された交流電源を整流平滑化して、トランス１３の１次コイルＬ１の一端に印加する。トランス１３の１次コイルＬ１の他端は、制御回路２２に接続されている。制御回路２２は、フォトカプラ１４から供給される検出信号に応じたデューティー比あるいは周波数で１次側コイルＬ１に流れる電流をスイッチングする。

トランス１３は、２次側コイルＬ２の両端に１次側コイルＬ１に流れる電流のデューティー比あるいは周波数に応じた電圧が発生する。トランス１３の２次側コイルＬ２は、２次側回路１２に接続されている。２次側回路１２は、整流平滑回路３１及び出力検出回路３２から構成されている。整流平滑回路３１は、トランス１３の２次側コイルＬ２の両端に発生する電圧を整流、平滑化して出力端子Ｔout+、Ｔout-から出力する。

また、出力検出回路３２は、出力端子Ｔout+の出力電圧を検出し、出力電圧に応じた検出信号を生成し、フォトカプラ１４を制御する。

フォトカプラ１４は、発光ダイオードＤp及びフォトトランジスタＱpから構成されている。発光ダイオードＤpは、出力検出回路３２から供給される検出信号に応じて駆動されて、検出信号に応じた光量の光を発光する。発光ダイオードＤpから出射した光は、フォトトランジスタＱpに供給される。フォトトランジスタＱpは、発光ダイオードＤpから供給された光の光量に応じた電流を制御回路２２から引き込む。

制御回路２２は、フォトトランジスタＱpから引き込まれた電流に応じたデューティー比あるいは周波数でトランス１３の１次側コイルＬ１に流れる電流をスイッチングする。このとき、制御回路２２は、出力検出回路３２から供給される検出信号に応じて出力端子Ｔout+、Ｔout-から出力される出力電圧が一定となるように１次側コイルＬ１に流れる電流をスイッチングする。

以上の動作によって、スイッチング電源回路１０は、出力端子Ｔout+、Ｔout-から一定の出力電圧を出力している。
特開２００１−２５１８５０号公報

しかるに、従来の電源回路では、フォトカプラが破壊すると、フォトカプラの受光素子側と発光素子側とが短絡し、トランスの１次側回路と２次側回路との絶縁状態が破られる可能性があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、フォトカプラの受光素子側と発光素子側とが短絡することを防止し、トランスの１次側回路と２次側回路との絶縁状態を維持できる電源回路を提供することを目的とする。

本発明は、トランス（１１３）の１次側コイル（Ｌ１）に接続された１次側回路（１１１）とトランス（１１３）の２次側コイル（Ｌ２）に接続された２次側回路（１１２）とをフォトカプラ（１１４）によって結合した構成とされた電源回路において、フォトカプラ（１１４）の受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）に並列に、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）が破壊する電圧より低い電圧で破壊し、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）の両端を短絡させる破壊短絡型素子（１１５）を接続したことを特徴とする。

破壊短絡型素子（１１５）は、破壊型ツェナーダイオードから構成されていることを特徴とする。

フォトカプラ（１１４）は、２次側回路（１１２）に発光素子（Ｄp）が接続されており、１次側回路（１１１）に受光素子（Ｑp）が接続されており、破壊短絡型素子（１１５）は受光素子（Ｑp）に並列に接続されることを特徴とする。

また、フォトカプラ（１１４）は、受光素子（Ｑp）と発光素子（Ｄp）とが一体化された部品とされており、破壊短絡型素子（１１５）はフォトカプラ（１１４）とは独立した部品であることを特徴とする。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明によれば、トランス（１１３）の１次側コイル（Ｌ１）に接続された１次側回路（１１１）とトランス（１１３）の２次側コイル（Ｌ２）に接続された２次側回路（１１２）とをフォトカプラ（１１４）によって結合した構成とされた電源回路において、フォトカプラ（１１４）の受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）に並列に、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）が破壊する電圧より低い電圧で破壊し、受光素子（Ｑp）及び／又は発光素子（Ｄp）の両端を短絡させる破壊短絡型素子（１１５）を接続することにより、フォトカプラ（１１４）の破壊を防止できる。

図１は本発明の一実施例の回路構成図を示す。

本実施例の電源回路１００は、１次側回路１１１、２次側回路１１２、トランス１１３、フォトカプラ１１４、破壊短絡型素子１１５から構成されている。

１次側回路１１１は、トランス１１３の１次側コイルＬ１に接続されており、ヒューズ１２１、ダイオード整流回路１２２、平滑回路１２３、１次側制御回路１２４から構成されている。

１次側回路１１１には、入力端子Ｔin+と入力端子Ｔin-との間に交流電源が供給される。入力端子Ｔin+は、ヒューズ１２１を介してダイオード整流回路１２２のアノード側の端子に接続されている。また、入力端子Ｔin-は、直接、ダイオード整流回路１２２のカソード側の端子に接続されている。

ダイオード整流回路１２２は、ダイオードブリッジ回路から構成されており、入力端子Ｔin+と入力端子Ｔin-との間に印加される交流電源を整流する。ダイオード整流回路１２２で整流された電源は、平滑回路１２３に印加される。平滑回路１２３は、コンデンサＣ11から構成されている。コンデンサＣ11は、ダイオード整流回路１２２の出力側の両端の間に接続されており、ダイオード整流回路１２２で整流された電圧を平滑化して、トランス１１３の１次側コイルＬ１の一端に印加する。

トランス１１３の１次側コイルＬ１の他端は、１次側制御回路１２４に接続されている。１次側制御回路１２４は、トランス１１３の１次側コイルＬ１に流れる電流をフォトカプラ１１４から供給される検出信号に応じて制御する。これにより、トランス１１３の２次側コイルＬ２には、検出信号に応じた電圧が発生する。２次側コイルＬ２は、２次側回路１１２に接続されている。

２次側回路１１２は、整流平滑回路１３１、出力電圧検出回路１３２、２次側制御回路１３３から構成されている。

整流平滑回路１３１は、ダイオードＤ21及びコンデンサＣ21から構成されている。ダイオードＤ21は、アノードが２次側コイルＬ２の一端に接続され、カソードは出力端子Ｔout+に接続されており、２次側コイルＬ２に発生する電圧を整流する。コンデンサＣ21は、出力端子Ｔout+と出力端子Ｔout-との間に接続されており、出力電圧を平滑化する。

出力電圧検出回路１３２は、出力端子Ｔout+と出力端子Ｔout-との間に接続されている。出力電圧検出回路１３２は、抵抗Ｒ21、Ｒ22を出力端子Ｔout+と出力端子Ｔout-との間に直列に接続した構成とされている。

抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22との接続点は、２次側制御回路１３３に接続されている。上記構成によって、出力電圧検出回路１３２は、出力端子Ｔout+と出力端子Ｔout-との間に印加される出力電圧を抵抗Ｒ21、Ｒ22により分圧して、２次側制御回路１３３に供給する。

２次側制御回路１３３は、フォトカプラ１１４に接続されており、出力電圧検出回路１３２から供給される検出電圧に応じてフォトカプラ１１４を制御する。

フォトカプラ１１４は、発光素子である発光ダイオードＤpと受光素子であるフォトトランジスタＱpとを１つのパッケージに内蔵したチップ部品である。発光ダイオードＤpはアノードが端子Ｔ21を介して出力端子Ｔout+に接続されており、カソードは端子Ｔ22を介して２次側制御回路１３３に接続されている。

フォトカプラ１１４の発光ダイオードＤpは検出電圧に応じて流れる電流が制御され、検出電圧に応じた光量で発光する。発光ダイオードＤpから出射した光は、フォトトランジスタＱpに供給される。

フォトトランジスタＱpは、コレクタが発光ダイオードＤpから供給された光の光量に応じた電流を１次側制御回路１２４から引き込む。フォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpは、コレクタが端子Ｔ11を介して１次側制御回路１２４に接続され、エミッタは端子Ｔ12を介して接地されている。

フォトトランジスタＱpのコレクタ−エミッタが接続されている端子Ｔ11と端子Ｔ12との間には破壊短絡型素子１１５が接続されている。

破壊短絡型素子１１５は、破壊短絡型ツェナーダイオードから構成されており、フォトカプラ１１４とは独立した電子部品であり、フォトカプラ１１４に近接して搭載されている。破壊短絡型素子１１５は、カソードがフォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpのコレクタに接続される端子Ｔ11に接続され、アノードがフォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpのエミッタに接続される端子Ｔ12に接続されている。

破壊短絡型ツェナーダイオードは、例えば、耐圧が３５Ｖ程度であり、印加電圧が３５Ｖ以上になると、破壊し、破壊することによってカソードとアノードとが短絡された状態となる。なお、このとき、フォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpは、例えば、耐圧が５０Ｖ程度であり、破壊短絡型ツェナーダイオードが破壊する電圧はフォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpが破壊する電圧より小さい電圧となっている。

例えば、入力端子Ｔin+、Ｔin-に印加される交流電源の変動などによりフォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpへの印加電圧が増加した場合、フォトトランジスタＱpの耐圧となる前に破壊短絡型素子１１５が破壊され、短絡する。破壊短絡型素子１１５が短絡することによりフォトトランジスタＱpの印加電圧が低下して、フォトトランジスタＱpの破壊が防止される。したがって、フォトカプラ１１４が破壊されることを防止できる。

本実施例によれば、破壊短絡型素子１１５によりフォトカプラ１１４の破壊を防止できる。

本実施例によれば、フォトカプラ１１４のフォトトランジスタＱpに並列に破壊短絡型素子１１５を接続するだけで、フォトカプラ１１４の電源電圧の異常などから破壊することを防止できる。よって、簡単な構成で、フォトカプラ１１４の破壊を防止できる。

なお、本実施例では、フォトカプラ１１４の電源側に接続されるフォトトランジスタＱpのコレクタ−エミッタ間に破壊短絡型素子１１５を接続したが、発光ダイオードＤpのアノード−カソード間に破壊短絡型素子１１５を接続し、発光ダイオードＤpの破壊を防止するようにしてもよい。

図２は本発明の他の実施例の回路構成図である。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例の電源回路２００は、フォトカプラ１１４の発光ダイオードＤpのアノード−カソード間、すなわち、端子Ｔ21、Ｔ22の間に破壊短絡型素子２１１を接続した構成とされている。破壊短絡型素子２１１は、破壊短絡型ツェナーダイオードから構成されており、フォトカプラ１１４とは独立した電子部品であり、フォトカプラ１１４に近接して搭載されている。破壊短絡型素子１１５は、カソードがフォトカプラ１１４の発光ダイオードＤpのアノードが接続される端子Ｔ21に接続され、アノードがフォトカプラ１１４の発光ダイオードＤpのカソードが接続される端子Ｔ22に接続されている。

このとき、破壊短絡型素子１１５が破壊する電圧は、フォトカプラ１１４の発光ダイオードＤpが破壊する電圧より小さい電圧で破壊し、短絡状態となる構成とされている。

本実施例によれば、発光ダイオードＤpが過電圧などによって破壊されることを防止でき、これによって、フォトカプラ１１４の破壊を防止できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形例が考えられることは言うまでもない。

本発明の一実施例の回路構成図である。 本発明の他の実施例の回路構成図である。 従来の一例の回路構成図である。

符号の説明

１００ 電源回路
１１１ １次側回路、１１２ ２次側回路、１１３ トランス、１１４ フォトカプラ
１１５ 破壊短絡型素子
１２１ ヒューズ、１２２ ダイオード整流回路、１２３ 平滑回路
１２４ １次側制御回路
１３１ 整流平滑回路、１３２ 検出回路、１３３ ２次側制御回路
Ｌ１ １次側コイル、Ｌ２ ２次側コイル
Ｑp フォトトランジスタ、Ｄp 発光ダイオード
Ｃ11、Ｃ21 コンデンサ、Ｒ11、Ｒ21、Ｒ22 抵抗、Ｄ21 ダイオード

Claims (4)

1. トランスの１次側コイルに接続された１次側回路と該トランスの２次側コイルに接続された２次側回路とをフォトカプラによって結合した構成とされた電源回路において、
   前記フォトカプラの受光素子及び／又は発光素子に並列に、前記受光素子及び／又は発光素子が破壊する電圧より低い電圧で破壊し、前記受光素子及び／又は発光素子の両端を短絡させる破壊短絡型素子を接続したことを特徴とする電源回路、
2. 前記破壊短絡型素子は、破壊型ツェナーダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
3. 前記フォトカプラは、前記２次側回路に前記発光素子が接続されており、前記１次側回路に前記受光素子が接続されており、
   前記破壊短絡型素子は、前記受光素子に並列に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の電源回路。
4. 前記フォトカプラは、前記受光素子と前記発光素子とが一体化された部品とされており、
   前記破壊短絡型素子は、前記フォトカプラとは独立した部品であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の電源回路。

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