JP2008148404A - Switching power supply device - Google Patents

Switching power supply device Download PDF

Info

Publication number
JP2008148404A
JP2008148404A JP2006330260A JP2006330260A JP2008148404A JP 2008148404 A JP2008148404 A JP 2008148404A JP 2006330260 A JP2006330260 A JP 2006330260A JP 2006330260 A JP2006330260 A JP 2006330260A JP 2008148404 A JP2008148404 A JP 2008148404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
starting
capacitor
short
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006330260A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Suzuki
雅彦 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2006330260A priority Critical patent/JP2008148404A/en
Publication of JP2008148404A publication Critical patent/JP2008148404A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply device which will not elongate a starting time at powering on, while keeping the rise in the temperature of a transformer to be within an allowance, when the output load is short-circuited. <P>SOLUTION: At steady state, a PWM control circuit U1, which feeds an input DC current to a secondary winding S1 by converting it to a pulse current by an on/off-operation, obtains its starting voltage from a capacitor C1 charged with the input DC current flowing through a first starting resistor R1, by taking a prescribed time; whereas, when the output load Z of a secondary circuit is short-circuited and overcurrent flows to the transformer T1, short-circuiting of a second starting resistor R10 which is short-circuited at the stationary time is released, and the starting voltage of the PWM control circuit U1 is obtained by the currents flowing via a composite resistor formed of the first and the second resistors, by taking a time that is longer than a prescribed time at the stationary time. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、負荷短絡という異常時の回路保護機能を有するスイッチング電源装置に関するものである。   The present invention relates to a switching power supply device having a circuit protection function in case of an abnormality such as a load short circuit.

図4はスイッチング電源装置の一例を示す回路図である。スイッチング電源装置10は、ダイオードDBとアルミ電解コンデンサCBにて整流平滑された電圧(エネルギー)をトランスT1を介してメインスイッチQ1で駆動する。かかるスイッチング電源装置の基本的な構成は、例えば特許文献1(特開2006−246681号公報)に記載されている。   FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the switching power supply device. The switching power supply 10 drives the voltage (energy) rectified and smoothed by the diode DB and the aluminum electrolytic capacitor CB by the main switch Q1 via the transformer T1. The basic configuration of such a switching power supply device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-246681.

トランスT1は少なくとも1次メイン巻線P1と2次出力巻線S1と1次巻線P2とを有し、メインスイッチQ1のON/OFFをPWM制御する1次PWM(Pulse Width Modulation)制御回路U1で動作する。PWM制御回路U1は、ON/OFF動作により、入力直流電流をパルス電流に変換して2次巻線S1に供給するスイッチング素子である。PWM制御回路U1は、アルミ電解コンデンサCBにて整流平滑された入力直流電流が起動抵抗R1を介してコンデンサC1に充電されて得られる電圧により、起動時の電圧を得る構成となっている。PWM制御回路U1が起動するとメインスイッチQ1のON/OFFの制御が始まり、巻線P2に電圧が発生して、このVCC電圧を電源としてPWM制御回路U1が動作する。   The transformer T1 has at least a primary main winding P1, a secondary output winding S1, and a primary winding P2, and a primary PWM (Pulse Width Modulation) control circuit U1 that performs PWM control of ON / OFF of the main switch Q1. Works with. The PWM control circuit U1 is a switching element that converts an input DC current into a pulse current by ON / OFF operation and supplies the pulse current to the secondary winding S1. The PWM control circuit U1 has a configuration in which a voltage at the time of start-up is obtained by a voltage obtained by charging the input DC current rectified and smoothed by the aluminum electrolytic capacitor CB to the capacitor C1 via the start-up resistor R1. When the PWM control circuit U1 is activated, ON / OFF control of the main switch Q1 starts, a voltage is generated in the winding P2, and the PWM control circuit U1 operates using this VCC voltage as a power source.

図5は、図4のスイッチング電源装置10における出力負荷Zが何らかの異常により短絡してしまった場合の制御動作を示す波形図である。図5(a)は、スイッチQ1のスイッチングと、これによって1次巻線P2に発生するVCC電圧とを示す。図5(b)は、スイッチQ1の間欠動作期間(スイッチング動作時)に対して停止期間(スイッチング停止)を延長することによってトランスT1に流れる電流を低減する場合のスイッチQ1のスイッチングと、そのとき1次巻線P2に発生するVCC電圧とを示す。   FIG. 5 is a waveform diagram showing a control operation when the output load Z in the switching power supply device 10 of FIG. 4 is short-circuited due to some abnormality. FIG. 5A shows the switching of the switch Q1 and the VCC voltage generated in the primary winding P2 thereby. FIG. 5B shows the switching of the switch Q1 when the current flowing through the transformer T1 is reduced by extending the stop period (switching stop) with respect to the intermittent operation period (switching operation) of the switch Q1, and at that time The VCC voltage generated in the primary winding P2 is shown.

スイッチング電源装置10の2次出力負荷Zが短絡された場合には、電流検出抵抗R2に過大電流が流れ、検出電圧(抵抗R2の両端電圧)をPWM制御回路U1が検出して、PWM制御回路U1の過電流保護が働き、図5(a)の間欠動作期間に示すように、メインスイッチQ1のパルス幅を絞る。パルス幅が絞られ、供給電力が不足するため、1次の巻線P2に発生する電圧が低下し、VCC電圧も低下し、PWM制御回路U1の間欠動作ストップ電圧(ここでは9V)まで低下すると、PWM制御回路U1は電源を停止し、スタンバイモード(停止期間)になる。   When the secondary output load Z of the switching power supply device 10 is short-circuited, an excessive current flows through the current detection resistor R2, and the PWM control circuit U1 detects the detection voltage (the voltage across the resistor R2). The overcurrent protection of U1 works, and the pulse width of the main switch Q1 is narrowed as shown in the intermittent operation period of FIG. When the pulse width is narrowed and the supply power is insufficient, the voltage generated in the primary winding P2 is lowered, the VCC voltage is also lowered, and the intermittent operation stop voltage (9 V in this case) of the PWM control circuit U1 is lowered. The PWM control circuit U1 stops the power supply and enters a standby mode (stop period).

スタンバイモードになると、PWM制御回路U1の消費電流が減るため、起動抵抗R1を介して流れる電流が整流用コンデンサ(VCCコンデンサ)C1を充電し始める。VCC電圧がPWM制御回路U1の間欠動作スタート電圧(ここでは15V)まで上昇すると、PWM制御回路U1は起動し、再びメインスイッチQ1を駆動するパルス信号を出力する。電源は動作し始めるが、出力負荷Zが短絡されているので、再び間欠動作期間にてパルス幅が絞られ、電源は停止し、スタンバイモード(停止期間)になる。このように、停止期間と間欠動作期間とが繰り返される。   When the standby mode is entered, the current consumed by the PWM control circuit U1 decreases, and the current flowing through the starting resistor R1 begins to charge the rectifying capacitor (VCC capacitor) C1. When the VCC voltage rises to the intermittent operation start voltage (15V in this case) of the PWM control circuit U1, the PWM control circuit U1 is activated and outputs a pulse signal for driving the main switch Q1 again. Although the power supply starts to operate, since the output load Z is short-circuited, the pulse width is narrowed again in the intermittent operation period, the power supply is stopped, and the standby mode (stop period) is entered. Thus, the stop period and the intermittent operation period are repeated.

しかし、図5(a)に示すように、間欠動作期間(Q1スイッチング動作時)100m秒に対して停止期間(Q1スイッチング停止)がこれに等しい100m秒である場合、停止期間は短く、トランスT1に流れる電流が大きくなり、安全規格上の温度許容値をオーバーしてしまう。温度を下げるには、トランスT1に流れる電流を抑える必要がある。電流を抑えるには、(1)間欠モードの動作時の電流を小さくすること、(2)停止期間を長くすること、の2つの対策が考えられる。   However, as shown in FIG. 5A, when the stop period (Q1 switching stop) is equal to 100 ms for the intermittent operation period (Q1 switching operation) of 100 ms, the stop period is short and the transformer T1 The current flowing in the current increases, exceeding the temperature tolerance value in safety standards. In order to lower the temperature, it is necessary to suppress the current flowing through the transformer T1. In order to suppress the current, two measures are conceivable: (1) reducing the current during operation in the intermittent mode, and (2) extending the stop period.

上記の対策(1)をとるには、具体的には、過電流保護用入力電圧補正抵抗R3を例えば94kΩから80kΩにして、過電流保護のスレッショルド(電流設定値)を下げればよい。なお、70kΩ程度まで下げると、電源起動時にパルスが拡げられず、起動不良の可能性があるため、過電流設定値は80kΩ程度までしか下げられない。   In order to take the above measure (1), specifically, the overcurrent protection input voltage correction resistor R3 may be changed from 94 kΩ to 80 kΩ, for example, to lower the overcurrent protection threshold (current set value). If the power is lowered to about 70 kΩ, the pulse is not expanded at the time of starting the power source, and there is a possibility of starting failure, so the overcurrent set value can only be lowered to about 80 kΩ.

上記の対策(2)をとるには、具体的には、起動抵抗R1を6kΩから27kΩにし、停止期間を延長すればよい。これら部品の定数は、電源の仕様に応じて最適値に調整される。   In order to take the above measure (2), specifically, the starting resistance R1 may be changed from 6 kΩ to 27 kΩ and the stop period may be extended. The constants of these parts are adjusted to optimum values according to the power supply specifications.

これらの対策(1)(2)をとった場合、図5(b)に示すように、間欠動作期間(Q1スイッチング動作時)に対して停止期間(Q1スイッチング停止)が延長され、トランスT1に流れる電流が低減される。
特開2006−246681号公報
When these countermeasures (1) and (2) are taken, as shown in FIG. 5B, the stop period (Q1 switching stop) is extended with respect to the intermittent operation period (during Q1 switching operation), and the transformer T1 The flowing current is reduced.
JP 2006-246681 A

しかし、上記2点の対策を施すことによって、トランスT1の温度を許容値以内に抑えることはできるものの、電源投入時の起動時間(入力電圧投入から、2次出力電圧が立ち上がるまでの時間)が5秒程度(対策前の5倍の時間)と長時間かかるようになってしまう。このようなディグレードが生じると、使用者に、故障であるとの疑義を抱かせるおそれがある。   However, by taking the above two measures, the temperature of the transformer T1 can be suppressed to within an allowable value, but the startup time when the power is turned on (the time from when the input voltage is turned on until the secondary output voltage rises) is reduced. It takes about 5 seconds (5 times the time before the measure). When such a degradation occurs, there is a risk that the user may be suspected of having a malfunction.

本発明はこのような課題に鑑み、出力負荷短絡時のトランスの温度上昇を許容値以内に抑えつつ、電源投入時の起動時間を、上記の対策前と同レベルにするスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   In view of such a problem, the present invention provides a switching power supply apparatus that keeps the temperature rise of the transformer when the output load is short-circuited within an allowable value and sets the startup time at power-on to the same level as before the above countermeasures. For the purpose.

本発明は上述の課題を解決するために、1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
ON/OFF動作により入力直流電流をパルス電流に変換して2次巻線に供給するスイッチング素子とを含むスイッチング電源装置において、入力直流電流を、第1の起動抵抗を介して充電してスイッチング素子の起動電圧を所定の時間をかけて生成するコンデンサと、第1の起動抵抗に直列接続され、定常時には短絡されている第2の起動抵抗と、2次回路の出力負荷が短絡されトランスに過電流が流れると、第2の起動抵抗の短絡を解放し、入力直流電流を、第1および第2の抵抗の合成抵抗を介してコンデンサに充電し、定常時における所定の時間より長い時間をかけて起動電圧をコンデンサに生成させる起動抵抗増大手段とを含むことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a transformer having a primary winding and a secondary winding;
In a switching power supply apparatus including a switching element that converts an input DC current into a pulse current by ON / OFF operation and supplies the pulse current to a secondary winding, the switching element is charged by charging the input DC current via a first starting resistor. A capacitor that generates a starting voltage for a predetermined time, a second starting resistor that is connected in series to the first starting resistor and is short-circuited in a steady state, and the output load of the secondary circuit is short-circuited and excessively passed to the transformer. When the current flows, the short circuit of the second starting resistor is released, the input DC current is charged to the capacitor via the combined resistance of the first and second resistors, and the time longer than the predetermined time in the steady state is taken. And a starting resistance increasing means for generating a starting voltage in the capacitor.

上記のスイッチング素子は、起動電圧が生成されてから、所定の値に低下するまで、パルス電流のパルス幅を絞る間欠動作を継続し、これによって、過電流によってトランスに生じる温度の高騰を抑制する。   The above switching element continues the intermittent operation of narrowing the pulse width of the pulse current from when the starting voltage is generated until the voltage decreases to a predetermined value, thereby suppressing the rise in temperature generated in the transformer due to overcurrent. .

本発明によれば、定常時には起動時間を延長することなく、出力負荷短絡などの異常時のみ起動時間(停止期間)を延長し、トランスに流れるスイッチング電流を低減できる。その結果、損失を減らし、温度上昇を抑えることができる。   According to the present invention, the startup time (stop period) can be extended only when an abnormality such as an output load short-circuit occurs without extending the startup time in a steady state, and the switching current flowing through the transformer can be reduced. As a result, loss can be reduced and temperature rise can be suppressed.

次に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図中、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、同様の要素は同一の参照符号によって表示する。さらに、信号や電流はそれらが通る線路の符号によって表記するものとする。   Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the figure, elements not directly related to the present invention are not shown. Similar elements are denoted by the same reference numerals. Further, signals and currents are expressed by the codes of the lines through which they pass.

図1は本発明の実施形態を示すスイッチング電源装置の回路図であり、図4の回路図に対して、点線で示す追加部分を追加したものである。図4と共通の部分については説明を省略し、点線で示す追加部分について、以下、説明する。   FIG. 1 is a circuit diagram of a switching power supply device showing an embodiment of the present invention, in which an additional portion indicated by a dotted line is added to the circuit diagram of FIG. Description of the parts common to FIG. 4 will be omitted, and additional parts indicated by dotted lines will be described below.

図1のスイッチング電源装置100は、第1の起動抵抗R1に直列に、出力負荷短絡時用の第2の起動抵抗R10を追加接続したものであり、起動抵抗R10の両端をオープン/ショートするためのスイッチQ10、スイッチQ10のベース電圧をON/OFF制御するためのスイッチQ31、コンパレータU10、U11等で構成される。これらスイッチQ10、Q31、コンパレータU10、U11が、後述するように、負荷短絡時に起動抵抗をR1単独の状態から、R1とR10との直列合成抵抗になるよう、起動抵抗を増大させる手段となっている。   The switching power supply device 100 of FIG. 1 is obtained by additionally connecting a second starting resistor R10 for short-circuiting the output load in series with the first starting resistor R1 to open / short the both ends of the starting resistor R10. Switch Q10, a switch Q31 for controlling ON / OFF of the base voltage of the switch Q10, comparators U10 and U11, and the like. As will be described later, these switches Q10, Q31 and comparators U10, U11 serve as means for increasing the starting resistance so that the starting resistance is changed from a single R1 state to a series combined resistance of R1 and R10 when the load is short-circuited. Yes.

定常動作時、起動時はスイッチQ10をONにしておき、起動抵抗R10をショートして、起動抵抗R1のみで、VCCコンデンサC1を充電する。出力負荷短絡時にトランスT1に過電流が流れると、スイッチQ10をOFFにして(起動抵抗R10の短絡を解放)、起動抵抗R1と起動抵抗R10との直列合成抵抗を介してVCCコンデンサC1を充電する。この場合、抵抗値が数倍に増大するため、定常時に必要とされる起動時間より長い起動時間(停止期間)が必要とされ、トランスT1に流れる電流を低減できる。   At the time of steady operation and startup, the switch Q10 is turned ON, the startup resistor R10 is short-circuited, and the VCC capacitor C1 is charged only by the startup resistor R1. If an overcurrent flows through the transformer T1 when the output load is short-circuited, the switch Q10 is turned OFF (the short-circuit of the starting resistor R10 is released), and the VCC capacitor C1 is charged via the series combined resistor of the starting resistor R1 and the starting resistor R10. . In this case, since the resistance value increases several times, a start time (stop period) longer than the start time required in the steady state is required, and the current flowing through the transformer T1 can be reduced.

図2は図1に示すスイッチング電源装置が定常時から出力負荷短絡時に至る場合の動作を示す波形図である。図2(a)に示すように、定常時はVCC電圧が約13Vに保たれている。この値はコンパレータU10のスレッショルド10Vを超えているため、図2(b)のコンパレータU10の出力U10−OUTはLowレベルであり、図2(d)のコンパレータU11の出力U11−OUTはHighレベルとなり、スイッチQ31はON状態であり、次段のスイッチQ10もON状態であるため、起動抵抗R10はショート状態にあり、無いものと見なせる。   FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation in the case where the switching power supply device shown in FIG. As shown in FIG. 2 (a), the VCC voltage is maintained at about 13V in a steady state. Since this value exceeds the threshold 10V of the comparator U10, the output U10-OUT of the comparator U10 in FIG. 2B is at a low level, and the output U11-OUT of the comparator U11 in FIG. 2D is at a high level. Since the switch Q31 is in the ON state and the switch Q10 in the next stage is also in the ON state, the starting resistor R10 is in a short state and can be regarded as not present.

出力負荷Zが短絡されると、図4および図5について説明したように、VCC電圧が低下する。VCC電圧がコンパレータU10のスレッショルド(10V)以下まで低下すると、コンパレータU10の出力U10−OUTはHighレベル(14V)となる。   When the output load Z is short-circuited, the VCC voltage decreases as described with reference to FIGS. When the VCC voltage falls below the threshold (10V) of the comparator U10, the output U10-OUT of the comparator U10 becomes a high level (14V).

VCC電圧がさらに間欠動作ストップ電圧(9V)まで低下するとPWM制御回路U1はスタンバイモードになり、再度起動抵抗R1を介してVCCコンデンサC1を充電し始め、10Vまで上昇するとコンパレータU10の出力U10−OUTはLowレベル(0V)に低下する。これが繰り返される。   When the VCC voltage further decreases to the intermittent operation stop voltage (9V), the PWM control circuit U1 enters the standby mode, starts to charge the VCC capacitor C1 again via the starting resistor R1, and rises to 10V, the output U10-OUT of the comparator U10 Decreases to a low level (0 V). This is repeated.

コンパレータU10の出力U10−OUTのパルス電圧は、抵抗R24を介してコンデンサC21に印加される。なおダイオードD20は逆流防止用のダイオードであり、これは、コンパレータU10の出力U10−OUTがHighレベルの時にコンデンサC21に充電された電荷が、Lowレベルの時に放電してしまうのを防止するものである。また、抵抗R25はコンデンサC21に蓄えられた電荷の放電用抵抗である。コンデンサC21の両端電圧は、図2(c)に示す通りである。   The pulse voltage of the output U10-OUT of the comparator U10 is applied to the capacitor C21 via the resistor R24. The diode D20 is a backflow prevention diode, which prevents the electric charge charged in the capacitor C21 when the output U10-OUT of the comparator U10 is at a high level from being discharged when the output is at a low level. is there. The resistor R25 is a discharge resistor for charges stored in the capacitor C21. The voltage across the capacitor C21 is as shown in FIG.

充電流が流れる抵抗R24を150kΩ程度とし、放電流が流れる抵抗R25を470kΩ程度とすることで、充電の方が放電より急速に行われる。これにより、コンデンサC21の電圧が上昇して、コンパレータU11のスレッショルド(5V)に達すると、出力U11−OUTはLowレベルになり、スイッチQ31をOFFとし、次段スイッチQ10もOFFとする。   By setting the resistance R24 through which the charging current flows to about 150 kΩ and the resistance R25 through which the discharging current flows to about 470 kΩ, charging is performed more rapidly than discharging. As a result, when the voltage of the capacitor C21 rises and reaches the threshold (5V) of the comparator U11, the output U11-OUT becomes a low level, the switch Q31 is turned off, and the next-stage switch Q10 is also turned off.

これにより、起動抵抗は、(起動抵抗R1+起動抵抗R10)の直列抵抗となり、再起動時間(停止期間)が延長されることとなる。したがって、図1のトランスT1に流れる電流は低減され、トランスT1の温度上昇が抑えられる。   As a result, the starting resistance becomes a series resistance of (starting resistance R1 + starting resistance R10), and the restart time (stop period) is extended. Therefore, the current flowing through the transformer T1 in FIG. 1 is reduced, and the temperature rise of the transformer T1 is suppressed.

一方、出力負荷短絡が解除されれば、VCC電圧は定常状態の13Vに復帰し、コンパレータU10の出力U10−OUTはLowレベル(0V)に低下する。コンデンサC21に充電されていた電荷は抵抗R25を介して放電され、定常状態に戻る。   On the other hand, when the output load short circuit is released, the VCC voltage returns to the steady state of 13 V, and the output U10-OUT of the comparator U10 falls to the low level (0 V). The electric charge charged in the capacitor C21 is discharged through the resistor R25 and returns to a steady state.

本発明の実施形態の、以上の動作によれば、定常時は、起動抵抗R1の抵抗値を6kΩ程度として電源の起動時間(VCC電圧:0V→15Vまでの時間)を1秒程度とし、出力負荷短絡などによる間欠モードが持続した時に起動抵抗を30kΩ程度(=起動抵抗R1+起動抵抗R10)に切り替えて、間欠モードの停止期間を5秒程度に延ばし、トランスT1に流れる電流を低下させて温度上昇を許容値以内に抑える。   According to the above operation of the embodiment of the present invention, in a steady state, the resistance value of the starting resistor R1 is about 6 kΩ, the power source starting time (VCC voltage: time from 0 V to 15 V) is about 1 second, and the output When the intermittent mode due to load short-circuiting etc. continues, the starting resistance is switched to about 30 kΩ (= starting resistance R1 + starting resistance R10), the intermittent mode stop period is extended to about 5 seconds, and the current flowing through the transformer T1 is reduced to reduce the Limit the rise to within the allowable value.

図3は図1のスイッチング電源装置の起動時の動作を示す波形図である。起動前は、すべての電圧は0Vである。入力電圧が印加されると、図3(a)(b)に示すように、平滑用コンデンサCBとVCC2電圧は瞬時に立ち上がる。   FIG. 3 is a waveform diagram showing an operation at the time of startup of the switching power supply device of FIG. Before startup, all voltages are 0V. When the input voltage is applied, as shown in FIGS. 3A and 3B, the smoothing capacitor CB and the VCC2 voltage rise instantaneously.

図3(c)に示すVCC電圧は起動抵抗を介してVCCコンデンサC1を充電して0Vから上昇していく。VCC電圧立ち上がり時のVCC電圧は、コンパレータU10のスレッショルド(10V)以下であるため、コンパレータU10の出力U10−OUTはHighレベル(14V)を出力し、抵抗R24を介してコンデンサC21を充電する。コンデンサC21の両端電圧は、図3(d)に示す通りである。   The VCC voltage shown in FIG. 3C rises from 0 V by charging the VCC capacitor C1 through the starting resistor. Since the VCC voltage at the rise of the VCC voltage is equal to or lower than the threshold (10V) of the comparator U10, the output U10-OUT of the comparator U10 outputs a high level (14V) and charges the capacitor C21 via the resistor R24. The voltage across the capacitor C21 is as shown in FIG.

コンデンサC21の電圧がコンパレータU11のスレッショルド(5V)に達する前に、VCC電圧がコンパレータU10のスレッショルド(10V)以上になるよう、予め、R24とC21/R25の時定数を設定する。この期間が不感時間となる。起動抵抗R1=6kΩ、VCCコンデンサC1=100μFとすると、コンパレータU10のスレッショルド(10V)に到達するまでの充電時間は、約0.4秒となる。したがって、マージンを考慮して2倍の0.8秒以上に設定しておくとよい。   Before the voltage of the capacitor C21 reaches the threshold (5V) of the comparator U11, the time constants of R24 and C21 / R25 are set in advance so that the VCC voltage becomes equal to or higher than the threshold (10V) of the comparator U10. This period becomes dead time. Assuming that the starting resistance R1 = 6 kΩ and the VCC capacitor C1 = 100 μF, the charging time until the threshold (10V) of the comparator U10 is reached is about 0.4 seconds. Therefore, it is preferable to set it to twice or more 0.8 seconds in consideration of the margin.

このように、コンデンサC21の電圧がコンパレータU11のスレッショルド(5V)に到達する前に、VCC電圧がコンパレータU10のスレッショルド(10V)以上になるため、スイッチQ10はON状態を維持し、起動抵抗R1のみでVCCコンデンサC1を充電することとなり、起動時間が延長することはない。   Thus, since the VCC voltage becomes equal to or higher than the threshold (10V) of the comparator U10 before the voltage of the capacitor C21 reaches the threshold (5V) of the comparator U11, the switch Q10 maintains the ON state and only the starting resistor R1. Thus, the VCC capacitor C1 is charged, and the startup time is not extended.

本実施形態では、出力負荷の短絡等で間欠動作になった場合、VCC電圧の下降/上昇を検知し、その下降/上昇がある期間、持続した場合に、異常状態であると検知して、停止期間を延長し、損失を低減する。本実施形態では、検出したパルス電圧(コンパレータU10の出力U10−OUT)の持続期間をR24とC21/R25の時定数を利用して検知したが、検出したパルス電圧の持続期間を検知する方法は、上記の方法以外でもよい。例えばパルスカウンタを用いてパルス数をカウントし、規定の回数を超えたら、スイッチQ10をOFFして、停止期間を延長してもよい。   In this embodiment, when an intermittent operation occurs due to a short circuit of the output load or the like, a drop / rise in the VCC voltage is detected, and when the fall / rise continues for a certain period, it is detected as an abnormal state, Extend outages and reduce losses. In this embodiment, the duration of the detected pulse voltage (output U10-OUT of the comparator U10) is detected using the time constants of R24 and C21 / R25. However, a method for detecting the duration of the detected pulse voltage is as follows. Other than the above method. For example, the number of pulses may be counted using a pulse counter, and when the specified number of times is exceeded, the switch Q10 may be turned off to extend the stop period.

また、間欠動作を検知する方法はVCC電圧でなくてもよく、メインスイッチQ1の電圧Vdsや、VCC巻線電圧を直接検出してもよい。   Further, the method for detecting the intermittent operation may not be the VCC voltage, but may directly detect the voltage Vds of the main switch Q1 or the VCC winding voltage.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

本発明は、負荷短絡という異常時の回路保護機能を有するスイッチング電源装置に適用可能である。   The present invention can be applied to a switching power supply device having a circuit protection function in case of an abnormality such as a load short circuit.

本発明の実施形態を示すスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of a switching power supply device showing an embodiment of the present invention. 図1のスイッチング電源装置が定常時から出力負荷短絡時に至る場合の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement in case the switching power supply apparatus of FIG. 図1のスイッチング電源装置の起動時の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the operation | movement at the time of starting of the switching power supply device of FIG. スイッチング電源装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a switching power supply device. 図4のスイッチング電源装置における出力負荷が何らかの異常により短絡してしまった場合の制御動作を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing a control operation when an output load in the switching power supply device of FIG. 4 is short-circuited due to some abnormality.

符号の説明Explanation of symbols

10、100 スイッチング電源装置
R1、R10 起動抵抗
C1、C21 コンデンサ
Q1、Q10、Q31 スイッチ
U1 PWM制御回路
U10、U11 コンパレータ
10, 100 Switching power supply device R1, R10 Starting resistance C1, C21 Capacitor Q1, Q10, Q31 Switch U1 PWM control circuit U10, U11 Comparator

Claims (3)

1次巻線および2次巻線を有するトランスと、
ON/OFF動作により入力直流電流をパルス電流に変換して前記2次巻線に供給するスイッチング素子とを含むスイッチング電源装置において、
前記入力直流電流を、第1の起動抵抗を介して充電して前記スイッチング素子の起動電圧を所定の時間をかけて生成するコンデンサと、
第1の起動抵抗に直列接続され、定常時には短絡されている第2の起動抵抗と、
2次回路の出力負荷が短絡され前記トランスに過電流が流れると、第2の起動抵抗の短絡を解放し、前記入力直流電流を、第1および第2の抵抗の合成抵抗を介して前記コンデンサに充電し、定常時における前記所定の時間より長い時間をかけて前記起動電圧を前記コンデンサに生成させる起動抵抗増大手段とを含むことを特徴とする、スイッチング電源装置。
A transformer having a primary winding and a secondary winding;
A switching power supply device including a switching element that converts an input DC current into a pulse current by an ON / OFF operation and supplies the pulse current to the secondary winding;
A capacitor that charges the input direct current through a first starting resistor to generate a starting voltage of the switching element over a predetermined time;
A second starting resistor connected in series to the first starting resistor and short-circuited in a steady state;
When the output load of the secondary circuit is short-circuited and an overcurrent flows through the transformer, the short-circuit of the second starting resistor is released, and the input DC current is supplied to the capacitor via the combined resistance of the first and second resistors. And a starting resistance increasing means for causing the capacitor to generate the starting voltage over a time longer than the predetermined time in a steady state.
前記スイッチング素子は、前記起動電圧が生成されてから、所定の値に低下するまで、前記パルス電流のパルス幅を絞る間欠動作を継続し、これによって、前記過電流によって前記トランスに生じる温度の高騰を抑制することを特徴とする、請求項1に記載のスイッチング電源装置。   The switching element continues the intermittent operation of narrowing the pulse width of the pulse current from when the start-up voltage is generated until the voltage decreases to a predetermined value, thereby increasing the temperature generated in the transformer due to the overcurrent. The switching power supply device according to claim 1, wherein the switching power supply device is suppressed. 前記起動抵抗増大手段は、
前記スイッチング素子の起動電圧が第1のスレッショルド電圧まで低下すると出力をHighレベルとする第1のコンパレータと、
第1のコンパレータの出力がHighレベルとなっている間は充電され、Lowレベルとなっている間は放電を行うコンデンサであって、充電の方が放電より急速に行われるコンデンサと、
前記充電および放電によって前記コンデンサの電圧が第2のスレッショルド電圧まで上昇すると、出力をLowレベルとする第2のコンパレータと、
第2のコンパレータの出力がLowレベルとなるとOFFとなる第1のスイッチと、
第2の起動抵抗の両端に接続され、第1のスイッチがOFFとなるとOFFとなることによって、第2の起動抵抗の短絡を解放する第2のスイッチとで構成されることを特徴とする、請求項1または2に記載のスイッチング電源装置。
The starting resistance increasing means includes
A first comparator that sets the output to a high level when the start-up voltage of the switching element decreases to a first threshold voltage;
A capacitor that is charged while the output of the first comparator is at a high level and is discharged while it is at a low level, and a capacitor that is charged more rapidly than discharging;
A second comparator for setting the output to a low level when the voltage of the capacitor rises to a second threshold voltage by the charging and discharging;
A first switch which is turned off when the output of the second comparator becomes low level;
It is connected to both ends of the second starting resistor, and is configured by a second switch that releases a short circuit of the second starting resistor by being turned off when the first switch is turned off. The switching power supply device according to claim 1 or 2.
JP2006330260A 2006-12-07 2006-12-07 Switching power supply device Pending JP2008148404A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006330260A JP2008148404A (en) 2006-12-07 2006-12-07 Switching power supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006330260A JP2008148404A (en) 2006-12-07 2006-12-07 Switching power supply device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008148404A true JP2008148404A (en) 2008-06-26

Family

ID=39607975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006330260A Pending JP2008148404A (en) 2006-12-07 2006-12-07 Switching power supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008148404A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7495875B2 (en) Power abnormal protection circuit
JP5314111B2 (en) Method and apparatus for conditional response to fault conditions in switching power supplies
US7492614B2 (en) Switching power supply apparatus
US9667140B2 (en) Switching power supply circuit that avoids overheating during a short-circuit
JP4979536B2 (en) Switching power supply
JP5799537B2 (en) Switching power supply control circuit and switching power supply
TW201530998A (en) Switched capacitor DC-DC converter with reduced in-rush current and fault protection
JP2009100591A (en) Switching power supply device
WO2018042937A1 (en) Switching power supply device and semiconductor device
JP2008092639A (en) Power supply unit
WO2018043226A1 (en) Switching power supply device and semiconductor device
JP2013188093A (en) Power source device
JP5639829B2 (en) DC-DC converter
JP5011828B2 (en) Power supply
JP3401238B2 (en) Worldwide power supply
JP2007295800A (en) Power-supply circuit
JP2011083130A (en) Switching power supply device
JP2011062041A (en) Switching control circuit and switching power supply circuit
JP7461253B2 (en) Step-up switching regulator
JP5631161B2 (en) Control circuit
US20210184569A1 (en) Power supply with duty cycle limiting circuit, duty cycle limiting circuit, and method of operating the same
JP5209273B2 (en) Power supply device and electronic apparatus equipped with the same
JP2008148404A (en) Switching power supply device
JP5277706B2 (en) Switching power supply
JP2004320865A (en) Dc power unit