JP2008097204A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路によって負荷短絡時の素子の発熱を防止できる電源回路を提供する。
【解決手段】トランスＴの二次側から取り出される電源ラインＦに、ＮＰＮ型トランジスタＱ１とＰＮＰ型トランジスタＱ２を直列に接続し、トランジスタＱ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するＮＰＮ型トランジスタＱ３と、このトランジスタＱ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータＭとを設ける。通常動作時は、マイクロコンピュータＭから出力されるＨ（High）信号でトランジスタＱ３をＯＮにし、トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮにして負荷Ｌへ通電する。負荷の短絡時は、トランジスタＱ３のベースにＬ（Low）信号が入力され、トランジスタＱ１〜Ｑ３が全てＯＦＦとなることで回路の電流を断ち、発熱を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）レコーダに用いられる電源回路に関するものである。

ＤＶＤレコーダに搭載される電源回路は、一般に、トランスの二次側から取り出される電源ラインにトランジスタを介して負荷を接続し、トランジスタのＯＮ／ＯＦＦにより負荷への電源供給を制御するように構成されている。このような電源回路に対しては、ショートテストの安全規格が定められている。すなわち、生産現場での検査において、半導体素子やコンデンサなどの回路部品を順次ショート（短絡）状態とし、このときに流れる電流による発熱に基づく回路の温度上昇が所定温度を超えないように規格が定められている。

しかしながら、従来の電源回路のように、負荷へ電源を供給するトランジスタを設けるだけでは、出力端子（負荷端子）に接続されているコンデンサの両端をショートすると、トランジスタに大電流が流れてトランジスタが異常に発熱し、温度上昇が安全規格を満たさなくなる。

これに対して、後掲の特許文献１には、負荷の短絡時にトランジスタに過電流が流れないようにした電源回路が記載されているが、本文献の回路では、トランジスタのコレクタ・エミッタ間が何らかの原因によりショート状態にあると、負荷の短絡時にトランジスタの前段の回路で発熱が生じ、電力ロスが発生するという問題がある。

また、後掲の特許文献２には、負荷の短絡時にトランジスタに流れる過電流を抑制する電源回路が記載されているが、本文献の回路では、トランジスタは所定のデューティでＯＮ／ＯＦＦ動作を行うので、トランジスタに電流が流れる。したがって、トランジスタが発熱するため、特許文献１と同様に電力ロスが発生する。

一方、後掲の特許文献３には、負荷の短絡時にトランジスタが発熱しないようにした電源回路が記載されている。図３は、特許文献３の電源回路を示している。１１は電源端子、１２は電源スイッチ、１３は電源トランス、１４は整流回路、１５は平滑用コンデンサ、１６および１７は負荷に電源を供給するトランジスタ、１８は負荷、１９および２０は抵抗、２１はフィルタ用コンデンサ、２２はツェナーダイオード、２３はトランジスタ１６の動作を制御するトランジスタ、２４はダイオードである。

図３において、負荷１８が短絡すると、トランジスタ２３のベースが接地されてベース電流が流れるので、トランジスタ２３がＯＮとなる。トランジスタ２３がＯＮになると、トランジスタ１６のベース電位が降下してトランジスタ１６はＯＦＦとなり、負荷１８への電源供給が断たれるので、負荷１８が短絡されてもトランジスタ１７には過電流が流れることがない。したがって、負荷１８の短絡時にトランジスタ１７が発熱しないようにすることができる。

特開昭６２−２６３５１８号公報 特開平６−１８７０５７号公報 実開昭５８−１７９５１９号公報

しかしながら、図３に示した特許文献３の回路では、負荷１８の短絡時にトランジスタ１６，１７に電流が流れないようにすることはできるが、トランジスタ１６，１７をＯＦＦ状態にするためには、トランジスタ２３をＯＮ状態にする必要がある。このため、抵抗１９、ダイオード２４およびトランジスタ２３の経路で電流が流れ、これらの素子で発熱による電力ロスが生じる。

以上のように、特許文献１〜３の電源回路では、いずれも負荷の短絡時に回路の電流を完全に断ち切ることができず、発熱による電力ロスが生じるという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するものであって、その目的とするところは、簡単な回路によって負荷短絡時の素子の発熱を防止できる電源回路を提供することにある。

本発明では、トランスの二次側から取り出される電源ラインにトランジスタを介して負荷を接続し、このトランジスタのＯＮ／ＯＦＦにより負荷への電源供給を制御する電源回路において、前記トランジスタが、電源ラインに直列に接続されたＮＰＮ型の第１のトランジスタと、この第１のトランジスタの前段にあって電源ラインに直列に接続されたＰＮＰ型の第２のトランジスタとからなる。また、第２のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するＮＰＮ型の第３のトランジスタと、この第３のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとが設けられる。そして、マイクロコンピュータから出力されるＨ（High）信号で第３のトランジスタをＯＮにすることにより、第１および第２のトランジスタをＯＮにし、負荷の短絡時には、第３のトランジスタのベースにＬ（Low）信号が入力されることにより、第１ないし第３のトランジスタが全てＯＦＦとなるようにしている。

このようにすることで、負荷の短絡時には、全てのトランジスタがＯＦＦとなり、電流の流れる経路がなくなるので、トランジスタ等の回路素子が発熱せず、電力ロスをなくすことができる。この結果、ショートテストの安全規格を満たすことができる。

本発明においては、マイクロコンピュータが、負荷の短絡時に前記Ｌ信号を検出することに基づいて、パワーオフ信号を出力するように構成してもよい。これによると、負荷が短絡した場合に、パワーオフ信号により装置の電源をＯＦＦにして、自動的にスタンバイ（待機）モードへ移行させることができる。

また、本発明において、マイクロコンピュータは、入力ポートと出力ポートの切換が可能な第１のポートと、パワーオフ信号を出力する第２のポートとを備えていてもよい。この場合、第３のトランジスタのコレクタは第１の抵抗を介して第２のトランジスタのベースに接続され、第３のトランジスタのベースは第２の抵抗を介して第１のトランジスタのエミッタに接続され、第１のポートはダイオードおよび第２の抵抗を介して第３のトランジスタのベースに接続される。マイクロコンピュータは、出力ポートとしての第１のポートからＨ（High）信号を出力して第３のトランジスタをＯＮにすることにより、第１および第２のトランジスタをＯＮにし、第１および第２のトランジスタがＯＮした後は第１のポートを入力ポートに切り換える。また、負荷の短絡時には、第３のトランジスタのベースにＬ（Low）信号が入力されることにより、第１ないし第３のトランジスタが全てＯＦＦとなるとともに、マイクロコンピュータは、入力ポートとしての第１のポートにＬ信号が入力されると、第２のポートからパワーオフ信号を出力する。

本発明によれば、簡単な回路によって負荷短絡時の素子の発熱を防止でき、ショートテストの安全規格を満たした電源回路を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電源回路を示す回路図である。この電源回路は、例えばＤＶＤレコーダに搭載される。Ｔは電源トランスであって、一次巻線Ｗ１と二次巻線Ｗ２１〜Ｗ２３を備えている。一次巻線Ｗ１は図示しない交流電源や整流回路等に接続されている。二次巻線Ｗ２１〜Ｗ２３からは、それぞれ異なる電圧Ｖ１〜Ｖ３が取り出される。Ｆは取り出された電圧Ｖ１を負荷側に供給するための電源ライン、Ｄ１は整流用のダイオード、Ｃ１は平滑用のコンデンサである。

Ｑ１はスイッチング用のＮＰＮ型トランジスタ（第１のトランジスタ）であって、そのコレクタ・エミッタ回路が電源ラインＦに直列に接続され、コレクタとベース間には抵抗Ｒ１が接続されている。また、トランジスタＱ１のベースは、ツェナーダイオードＺを介して接地されている。Ｑ２はトランジスタＱ１の前段に設けられたスイッチング用のＰＮＰ型トランジスタ（第２のトランジスタ）であって、そのエミッタ・コレクタ回路が電源ラインＦに直列に接続され、エミッタとベース間には抵抗Ｒ２が接続されている。Ｑ３はトランジスタＱ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するＮＰＮ型トランジスタ（第３のトランジスタ）であって、このトランジスタＱ３のコレクタは抵抗Ｒ３（第１の抵抗）を介してトランジスタＱ２のベースに接続されているとともに、トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ４（第２の抵抗）を介してトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。また、トランジスタＱ３のエミッタは接地されている。

Ｃ２は電源回路の出力段に接続されたコンデンサ、Ｌはモータ等の負荷、ＭはＤＶＤレコーダの動作を制御するマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータＭは、トランジスタＱ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための信号を出力するポートＰ１（第１のポート）と、パワーオフ信号を出力するポートＰ２（第２のポート）とを備えている。ポートＰ１は、入力ポートと出力ポートとの切換が可能となっており、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のベースに接続されている。ダイオードＤ２は、逆流防止用のダイオードである。マイクロコンピュータＭには、例えばトランスＴの二次側の電圧Ｖ２から＋５Ｖの電源が供給されている。なお、マイクロコンピュータＭには、このほかにも多数のポートを備えているが、それらは本発明と直接関係しないので、図示を省略してある。

次に、上記構成からなる電源回路の動作について説明する。通常動作時において、リモコン等の操作によりパワーオン信号（Ｐ−ＯＮ信号）がマイクロコンピュータＭに与えられると、マイクロコンピュータＭは、ポートＰ１を出力ポートにして、ポートＰ１からＨ（High）信号を出力する。このＨ信号は、ダイオードＤ２および抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のベースに与えられ、これによってトランジスタＱ３はＯＮとなる。トランジスタＱ３がＯＮすると、トランジスタＱ２のエミッタからベースへ電流が流れるので、トランジスタＱ２がＯＮとなる。トランジスタＱ２がＯＮすると、抵抗Ｒ１を通してトランジスタＱ１のベースからエミッタへ電流が流れるので、トランジスタＱ１がＯＮとなる。こうして、トランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮすることにより、トランスＴの二次側の電圧Ｖ１が、ダイオードＤ１およびトランジスタＱ１，Ｑ２を介して負荷Ｌに供給され、負荷Ｌが動作状態となる。

トランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮすると、抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ３のベースに電流が供給されるので、トランジスタＱ３はＯＮ状態を維持し、トランジスタＱ１〜Ｑ３は全てＯＮ状態となる。このため、トランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮした後は、マイクロコンピュータＭからのＨ信号の出力は不要となるので、図２のタイムチャートに示すように、マイクロコンピュータＭは、タイミングｔ１でトランジスタＱ１，Ｑ２がＯＮした後、タイミングｔ２でポートＰ１を出力ポートから入力ポートに切り換える。これにより、ポートＰ１は高インピーダンスとなり、信号入力を受け付ける状態となる。

次に、負荷Ｌが短絡されると、トランジスタＱ３のベースは抵抗Ｒ４を介して接地されるので、トランジスタＱ３のベースにはＬ（Low）信号が入力される。これによりトランジスタＱ３はＯＦＦになる。トランジスタＱ３がＯＦＦになると、トランジスタＱ２のエミッタからベースへ電流が流れなくなるので、トランジスタＱ２がＯＦＦとなる。トランジスタＱ２がＯＦＦすると、抵抗Ｒ１を通してトランジスタＱ１のベースからエミッタへ電流が流れなくなるので、トランジスタＱ１がＯＦＦとなる。こうして、負荷短絡時には、図２のタイミングｔ３に示すように、全てのトランジスタＱ１〜Ｑ３がＯＦＦ状態となる。

このように、本実施形態の電源回路においては、負荷の短絡時に全てのトランジスタＱ１〜Ｑ３がＯＦＦとなり、電流の流れる経路が断たれるので、前述の特許文献１〜３のように負荷短絡時に回路に電流が流れて発熱が生じることがない。したがって、簡単な回路構成によって、トランジスタ等の素子における温度上昇を防止し、ショートテストの安全規格を満たすことができる。

一方、負荷短絡時には、マイクロコンピュータＭのポートＰ１（入力ポート）がダイオードＤ２を介して接地されるので、ポートＰ１には図２のようなＬ信号が入力される。マイクロコンピュータＭは、ポートＰ１にＬ信号が入力されると、ポートＰ２から図２のようなパワーオフ信号（Ｐ−ＯＦＦ信号）を出力する。このパワーオフ信号は、ＤＶＤレコーダの各部への電源供給を制御するスイッチング素子（図示省略）に与えられ、この信号によってマイクロコンピュータＭを除く各部の電源はＯＦＦになる。この結果、ＤＶＤレコーダはスタンバイ（待機）モードへ移行する。こうして、負荷が短絡した場合は、マイクロコンピュータＭがＬ信号を検出してパワーオフ信号を出力することで、自動的に装置をスタンバイ状態にすることができる。

上述した実施形態においては、マイクロコンピュータＭのポートＰ１を入力ポートと出力ポートに切換可能としたが、ポートＰ１はＨ信号を出力する出力専用ポートとし、負荷短絡時のＬ信号が入力される入力ポートを別に設けてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の電源回路をＤＶＤレコーダに搭載した例を挙げたが、本発明の電源回路は、ＤＶＤレコーダだけに限らず、テレビジョン受像機や、ビデオカセットレコーダ、あるいはこれらの複合機など、各種の電気機器に用いることができる。

本発明の実施形態に係る電源回路を示す回路図である。 電源回路の動作を説明するためのタイムチャートである。 従来の電源回路の例を示す回路図である。

符号の説明

Ｔ トランス
Ｆ 電源ライン
Ｑ１ トランジスタ（第１のトランジスタ）
Ｑ２ トランジスタ（第２のトランジスタ）
Ｑ３ トランジスタ（第３のトランジスタ）
Ｍ マイクロコンピュータ
Ｌ 負荷
Ｒ３ 抵抗（第１の抵抗）
Ｒ４ 抵抗（第２の抵抗）
Ｐ１ ポート（第１のポート）
Ｐ２ ポート（第２のポート）

Claims (3)

1. トランスの二次側から取り出される電源ラインにトランジスタを介して負荷を接続し、前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦにより前記負荷への電源供給を制御する電源回路において、
   前記トランジスタは、前記電源ラインに直列に接続されたＮＰＮ型の第１のトランジスタと、この第１のトランジスタの前段にあって前記電源ラインに直列に接続されたＰＮＰ型の第２のトランジスタとからなり、
   前記第２のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するＮＰＮ型の第３のトランジスタと、この第３のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとが設けられ、
   前記第３のトランジスタのコレクタは第１の抵抗を介して第２のトランジスタのベースに接続されているとともに、第３のトランジスタのベースは第２の抵抗を介して第１のトランジスタのエミッタに接続されており、
   前記マイクロコンピュータは、入力ポートと出力ポートの切換が可能な第１のポートと、パワーオフ信号を出力する第２のポートとを備え、
   前記第１のポートはダイオードおよび前記第２の抵抗を介して第３のトランジスタのベースに接続されており、前記マイクロコンピュータは、出力ポートとしての第１のポートからＨ（High）信号を出力して第３のトランジスタをＯＮにすることにより、第１および第２のトランジスタをＯＮにし、第１および第２のトランジスタがＯＮした後は第１のポートを入力ポートに切り換え、
   負荷の短絡時に、第３のトランジスタのベースにＬ（Low）信号が入力されることにより、第１ないし第３のトランジスタが全てＯＦＦとなるとともに、前記マイクロコンピュータは、入力ポートとしての第１のポートに前記Ｌ信号が入力されると、前記第２のポートからパワーオフ信号を出力することを特徴とする電源回路。
2. トランスの二次側から取り出される電源ラインにトランジスタを介して負荷を接続し、前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦにより前記負荷への電源供給を制御する電源回路において、
   前記トランジスタは、前記電源ラインに直列に接続されたＮＰＮ型の第１のトランジスタと、この第１のトランジスタの前段にあって前記電源ラインに直列に接続されたＰＮＰ型の第２のトランジスタとからなり、
   前記第２のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するＮＰＮ型の第３のトランジスタと、この第３のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦを制御するマイクロコンピュータとが設けられ、
   前記マイクロコンピュータから出力されるＨ（High）信号で第３のトランジスタをＯＮにすることにより、第１および第２のトランジスタをＯＮにし、
   負荷の短絡時に、第３のトランジスタのベースにＬ（Low）信号が入力されることにより、第１ないし第３のトランジスタが全てＯＦＦとなるようにしたことを特徴とする電源回路。
3. 請求項２に記載の電源回路において、
   前記マイクロコンピュータは、負荷の短絡時に前記Ｌ信号を検出することに基づいて、パワーオフ信号を出力することを特徴とする電源回路。

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