JP2011035987A - Switching power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチング電源装置に係り、特に、リンギング・チョーク・コンバータ方式のDC−DCコンバータを有し、過電圧から負荷を保護することができる過電圧保護機能を備えたスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device having an overvoltage protection function that has a ringing choke converter type DC-DC converter and can protect a load from overvoltage.
従来から、この種のスイッチング電源装置として、図2の回路図に示す構成のスイッチング電源装置が提案されている。 Conventionally, as this type of switching power supply, a switching power supply having the configuration shown in the circuit diagram of FIG. 2 has been proposed.
図2に示すスイッチング電源装置には、家電機器等の負荷101と、交流電源(商用電源)102と、交流電源102からの交流電圧(入力電圧)Vinが印加される電源入力制御部103と、負荷101を動作(駆動)させる出力電圧Voutを生成するための電源出力制御部104と、1次側である電源入力制御部103及び2次側である電源出力制御部104間を絶縁し、1次側の直流電圧を2次側に伝達するためのスイッチングトランス105とが設けられている。
The switching power supply device shown in FIG. 2 includes a
スイッチングトランス105には、1次側である電源入力制御部103によって交流電圧Vinが整流・平滑された直流電圧を2次側である電源出力制御部104に伝達するための1次巻線150及び2次巻線151と、1次巻線150へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電力供給する補助巻線152とが備えられている。
The
また、電源入力制御部103には、交流電源102からの交流電圧Vinを整流・平滑して直流電圧に変換するための1次側整流・平滑回路130と、スイッチングトランス105の補助巻線152からの電力供給に基づいて1次巻線150のスイッチング動作を行うための(FET等の)トランジスタ131と、電源出力制御部104の後述する定電圧制御回路141からのフィードバック(フィードバック制御)によりトランジスタ131のスイッチング動作、すなわち、オン状態又はオフ状態を切り換えるためのスイッチング制御回路132と、電源出力制御部104の後述する過電圧検出回路142からのフィードバックによりスイッチング制御回路132を制御し、過電圧から負荷101を保護するための過電圧保護回路133とが備えられている。
The power input control unit 103 includes a primary side rectification / smoothing circuit 130 for rectifying and smoothing the AC voltage Vin from the
この電源入力制御部103において、過電圧保護回路133は、抵抗R101、R102、コンデンサC101、ダイオードD101、サイリスタSCR101、フォトカプラPC101を構成する(NPN型の)トランジスタ(以下、受光トランジスタという。)Q101を有している。
In the power input control unit 103, the
さらに、電源出力制御部104には、スイッチングトランス105の1次巻線150から誘起された後、2次巻線151にて受電される直流電圧を整流・平滑して出力電圧Voutを生成し、負荷101に電力供給するための2次側整流・平滑回路140と、2次側整流・平滑回路140からの直流電圧(の電圧レベル)を検出して電源入力制御部103のスイッチング制御回路132をフィードバック制御し、出力電圧Voutを一定の電圧レベルで保持するための定電圧制御回路141と、2次巻線151の電圧が過電圧となったことを検出して電源入力制御部103の過電圧保護回路133をフィードバック制御するための過電圧検出回路142とが備えられている。
Further, the power output control unit 104 generates an output voltage Vout by rectifying and smoothing a DC voltage induced from the
この電源出力制御部4において、過電圧検出回路142は、抵抗R103、ツェナーダイオードZD101、フォトカプラPC101を構成するダイオード(以下、発光ダイオードという。)D102を有している。
In this power supply
このように構成された従来例のスイッチング電源装置において、例えば、負荷101にて故障、破損等が発生し、スイッチングトランス105の1次巻線150から誘起された後、2次巻線151にて受電される直流電圧が過電圧となり、その電圧レベルが電源出力制御部104の過電圧検出回路142を構成するツェナーダイオードZD101に予め設定されたツェナー電圧を超えると、このツェナーダイオードZD101に電流が流れ、フォトカプラPC101の発光ダイオードD102がオフ状態からオン状態に切り換わる。
In the conventional switching power supply apparatus configured as described above, for example, a failure or breakage occurs in the
また、前述の動作に連動したフィードバック制御により、電源入力制御部103の過電圧保護回路133を構成するフォトカプラPC101の受光トランジスタQ101に対して、抵抗R101、当該受光トランジスタ、抵抗R102の経路で電流が流れるため、受光トランジスタQ101がオフ状態からオン状態に切り換わるばかりでなく、抵抗R102に発生する電圧によってサイリスタSCR101がオフ状態からオン状態に切り換わり、ダイオードD101を経由してトランジスタ131のゲートに印加されるゲート電圧が基準電位点のGNDレベルとなる。
Also, by feedback control linked to the above-described operation, a current is passed through the path of the resistor R101, the light receiving transistor, and the resistor R102 with respect to the light receiving transistor Q101 of the photocoupler PC101 that constitutes the
ここまでの動作により、電源入力制御部103のトランジスタ131がラッチ停止されるため、安全かつ確実に過電圧から負荷101を保護することができる。
By the operation so far, the
また、図2に示すスイッチング電源装置と同様、出力トランス(スイッチングトランス105に相当。)を経由して絶縁される力率改善回路(電源入力制御部103に相当。)及びフォワードコンバータ(電源出力制御部104に相当。)のうち、フォワードコンバータの出力電圧が異常上昇し、過電圧検出閾値を越えたときの制御として、フォトカプラを利用したスイッチング電源の過電圧保護方法が開示されている。 Similarly to the switching power supply apparatus shown in FIG. 2, a power factor correction circuit (corresponding to the power input control unit 103) and a forward converter (power output control) that are insulated via an output transformer (corresponding to the switching transformer 105). As a control when the output voltage of the forward converter rises abnormally and exceeds the overvoltage detection threshold, a switching power supply overvoltage protection method using a photocoupler is disclosed.
しかしながら、背景技術に記載した従来例のスイッチング電源装置において、電源入力制御部103の過電圧保護回路133を構成するフォトカプラPC101の(受光ダイオードQ101の)コレクタは、抵抗R101を経由して1次側整流・平滑回路130のダイオードブリッジに接続されており、この接続の態様は、特許文献1に記載した発明も同様であって、通常、ダイオードブリッジの出力は高電圧であるため、特殊で高耐圧のフォトカプラを用いねばならず、過電圧保護回路133の施工コストが増大する難点があった。
However, in the conventional switching power supply described in the background art, the collector (of the light receiving diode Q101) of the photocoupler PC101 constituting the
本発明は、この難点を解消するためになされたもので、一般的な耐圧性を有するフォトカプラを用いた過電圧保護回路を適用して施工コストを低減させ、安全かつ確実に過電圧から負荷を保護することができるスイッチング電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve this problem, and by applying an overvoltage protection circuit using a photocoupler having a general pressure resistance, the construction cost is reduced, and the load is safely and reliably protected from the overvoltage. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can be used.
前述の目的を達成するため、本発明の態様であるスイッチング電源装置は、交流電圧を直流電圧に変換するための1次側整流・平滑回路と、1次側の直流電圧の電力を2次側へ伝達するための1次巻線及び2次巻線、1次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電力供給する補助巻線を有するスイッチングトランスと、補助巻線の出力電圧に基づいてスイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタと、トランジスタのスイッチング動作を制御するためのスイッチング制御回路と、スイッチングトランスの2次巻線の電圧を整流・平滑して負荷へ電力供給するための2次側整流・平滑回路と、2次側整流・平滑回路からの電圧を検出してスイッチング制御回路をフィードバック制御し、直流電圧の電圧レベルを一定に保持するための定電圧制御回路と、2次巻線の電圧が過電圧となったことを検出するための過電圧検出回路と、過電圧検出回路からのフィードバックによりスイッチング制御回路を制御し過電圧から負荷を保護するための過電圧保護回路とを備えている。過電圧検出回路は、2次巻線の電圧が過電圧となったときにオン状態となる発光ダイオードを備えている。過電圧保護回路は、過電圧検出回路の発光ダイオードとともにフォトカプラを形成し、発光ダイオードからのフィードバック制御によりオン状態となる受光トランジスタと、補助巻線の電圧を整流・平滑して受光トランジスタのコレクタに出力するための保護整流・平滑回路とを備えるものである。 In order to achieve the above-described object, a switching power supply device according to an aspect of the present invention includes a primary side rectification / smoothing circuit for converting an AC voltage into a DC voltage, and a primary side DC voltage power on the secondary side. A switching transformer having an auxiliary winding for supplying an operating voltage for controlling a switching operation to the primary winding, the secondary winding, and the primary winding for transmitting to the output voltage of the auxiliary winding. A transistor for driving the switching transformer based on the switching circuit, a switching control circuit for controlling the switching operation of the transistor, and a secondary for rectifying and smoothing the voltage of the secondary winding of the switching transformer to supply power to the load. The voltage from the side rectification / smoothing circuit and the secondary side rectification / smoothing circuit is detected and the switching control circuit is feedback controlled to keep the DC voltage level constant. A constant voltage control circuit for detecting the overvoltage, an overvoltage detection circuit for detecting that the voltage of the secondary winding is overvoltage, and a feedback from the overvoltage detection circuit to control the switching control circuit to protect the load from the overvoltage. And an overvoltage protection circuit. The overvoltage detection circuit includes a light emitting diode that is turned on when the voltage of the secondary winding becomes an overvoltage. The overvoltage protection circuit forms a photocoupler together with the light emitting diode of the overvoltage detection circuit, rectifies and smoothes the voltage of the light receiving transistor that is turned on by feedback control from the light emitting diode and the auxiliary winding, and outputs it to the collector of the light receiving transistor And a protective rectification / smoothing circuit.
本発明のスイッチング電源装置によれば、スイッチングトランスの2次巻線の電圧が過電圧となったことを検出する過電圧検出回路によりフィードバック制御される過電圧保護回路として、スイッチングトランスの補助巻線に印加される電圧を整流・平滑させた当該電圧が動作電圧となる一般的な耐圧性を有するフォトカプラを用いることにより、過電圧保護回路の施工コストを低減させた状態で、安全かつ確実に過電圧から負荷を保護することができる。 According to the switching power supply device of the present invention, an overvoltage protection circuit that is feedback-controlled by an overvoltage detection circuit that detects that the voltage of the secondary winding of the switching transformer has become an overvoltage is applied to the auxiliary winding of the switching transformer. By using a photocoupler with a general withstand voltage that rectifies and smoothes the voltage to be the operating voltage, the load from the overvoltage can be safely and reliably reduced while reducing the construction cost of the overvoltage protection circuit. Can be protected.
以下、本発明のスイッチング電源装置を適用した最良の実施の形態例について、図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments to which a switching power supply device of the invention is applied will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例によるスイッチング電源装置の具体的な構成を示す回路図である。このスイッチング電源装置には、家電機器等の負荷1と、交流電源(商用電源)2と、交流電源2からの交流電圧Vinが印加される電源入力制御部3と、負荷1を動作(駆動)させる出力電圧Voutを生成するための電源出力制御部4と、1次側である電源入力制御部3及び2次側である電源出力制御部4間を絶縁し、1次側の直流電圧を2次側に伝達するためのスイッチングトランス5と、負荷1が接続される2つの端子(以下、それぞれ出力端子、GND端子という。)P1、P2とが設けられている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific configuration of a switching power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. This switching power supply device operates (drives) a
スイッチングトランス5には、1次側である電源入力制御部3によって交流電圧Vinが整流・平滑された直流電圧を2次側である電源出力制御部4に伝達するための1次巻線50及び2次巻線51と、1次巻線50へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電力供給する補助巻線52とが備えられている。
The switching transformer 5 includes a
また、電源入力制御部3には、交流電源2からの交流電圧Vinを整流・平滑して直流電圧に変換するための1次側整流・平滑回路30と、スイッチングトランス5の補助巻線52からの電力供給に基づいて1次巻線50のスイッチング動作を行うための(FET等の)トランジスタ31と、電源出力制御部4の後述する定電圧制御回路41からのフィードバック(フィードバック制御)によりトランジスタ31のスイッチング動作、すなわち、オン状態又はオフ状態を切り換えるためのスイッチング制御回路32と、電源出力制御部4の後述する過電圧検出回路42からのフィードバックによりスイッチング制御回路32を制御し、過電圧から負荷1を保護するための過電圧保護回路33とが備えられている。
The power
この電源入力制御部3において、1次側整流・平滑回路30は、ダイオードブリッジDB、コンデンサC1を有している。また、スイッチング制御回路32は、抵抗R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、コンデンサC2、C3、C4、ダイオードD1、ツェナーダイオードZD1、(NPN型の)トランジスタQ1、フォトカプラPC1を構成する(NPN型の)受光トランジスタQ2を有している。さらに、過電圧保護回路33は、抵抗R8、R9、R10、コンデンサC5、C6、ダイオードD2、D3、サイリスタSCR1、フォトカプラPC2を構成する(NPN型の)受光トランジスタQ3を有している。
In the
電源入力制御部3の構成各部/回路に関する具体的な接続の態様として、1次側整流・平滑回路30を構成するダイオードブリッジDBの整流側の一方及び他方間には、交流電源2が並列接続されている。また、ダイオードブリッジDBの(+)端子及び(−)端子の両端子間には、コンデンサC1が並列接続されている。また、ダイオードブリッジDBの(+)端子には、スイッチングトランス5の1次巻線50を経由してトランジスタ31のドレインが接続されており、このトランジスタ31のソースには、スイッチング制御回路32を構成する抵抗(電流検出用抵抗)R1を経由して基準電位点が接続されている。また、ダイオードブリッジDBの(+)端子及びスイッチングトランス5の1次巻線50(の一端)間には、スイッチング制御回路32を構成する抵抗(起動抵抗)R3、抵抗R4を順次経由して基準電位点が接続されているとともに、過電圧保護回路33を構成する抵抗R8、サイリスタSCR1を順次経由して基準電位点が接続されている。また、トランジスタ31のゲートには、過電圧保護回路33を構成するコンデンサC3、抵抗R5、スイッチングトランジスタ5の補助巻線52を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、ダイオードブリッジDBの(−)端子には、基準電位点が接続されている。
As a specific connection mode regarding each component / circuit of the power
スイッチング制御回路32において、トランジスタQ1のベースは、抵抗R2を経由してトランジスタ31のソース及び抵抗R1間に接続されている。また、フォトカプラPC1を構成する受光トランジスタQ2のコレクタは、抵抗R7を経由してダイオードD1のカソード及びコンデンサC4間に接続されている。また、受光トランジスタQ2のエミッタは、コンデンサC2を経由してトランジスタ31のソース及び抵抗R1間に接続されている。また、受光トランジスタQ2のエミッタ及びコンデンサC2間には、抵抗R6、ツェナーダイオードZD1を順次経由してスイッチングトランス5の補助巻線52(の一端)及び抵抗R5間に接続されている。さらに、抵抗R5及びスイッチングトランス5の補助巻線52(の一端)間には、ダイオードD1、コンデンサC4を順次経由して基準電位点が接続されているとともに、過電圧保護回路33を構成するダイオードD2、コンデンサC5を順次経由して基準電位点が接続されている。
In the switching control circuit 32, the base of the transistor Q1 is connected between the source of the
過電圧保護回路33において、ダイオードD2のカソード及びコンデンサC5間には、抵抗R10を経由してフォトカプラPC2を構成する受光トランジスタQ3のコレクタが接続されており、この受光トランジスタQ3のエミッタには、コンデンサC6を経由して基準電位点が接続されている。また、受光トランジスタQ3及びコンデンサC6間には、サイリスタSCR1のカソードと、基準電位点に接続された抵抗R9とがそれぞれ接続されている。また、抵抗R8及びサイリスタSCR1のアノード間には、ダイオードD3のカソードが接続されており、このダイオードD3のアノードは、トランジスタ31のゲート及びスイッチング制御回路32を構成するコンデンサC3間に接続されている。
In the overvoltage protection circuit 33, the collector of the light receiving transistor Q3 constituting the photocoupler PC2 is connected between the cathode of the diode D2 and the capacitor C5 via the resistor R10. The emitter of the light receiving transistor Q3 is connected to the capacitor. A reference potential point is connected via C6. Further, the cathode of the thyristor SCR1 and the resistor R9 connected to the reference potential point are connected between the light receiving transistor Q3 and the capacitor C6. The cathode of the diode D3 is connected between the resistor R8 and the anode of the thyristor SCR1. The anode of the diode D3 is connected between the gate of the
さらに、電源出力制御部4には、スイッチングトランス5の1次巻線50から誘起された後、2次巻線51にて受電される直流電圧を整流・平滑して出力電圧Voutを生成し、負荷1に電力供給するための2次側整流・平滑回路40と、2次側整流・平滑回路40からの直流電圧(の電圧レベル)を検出して電源入力制御部3のスイッチング制御回路32をフィードバック制御し、出力電圧Voutを一定の電圧レベルで保持するための定電圧制御回路41と、2次巻線51の電圧が過電圧となったことを検出して電源入力制御部3の過電圧保護回路33をフィードバック制御するための過電圧検出回路42とが備えられている。
Further, the power supply
この電源出力制御部4において、2次側整流・平滑回路40は、ダイオードD4、コンデンサC7を有している。また、定電圧制御回路41は、抵抗R11、R12、R13、フォトカプラPC1を構成する発光ダイオードD5、シャントレギュレータSRを有している。さらに、過電圧検出回路42は、抵抗R14、ツェナーダイオードZD2、フォトカプラPC2を構成する発光ダイオードD6を有している。
In the power
電源出力制御部4の構成各部/回路に関する具体的な接続の態様として、2次側整流・平滑回路40を構成するダイオードD4のアノードには、スイッチングトランス5の2次巻線51を経由して基準電位点が接続されており、このダイオードD4のカソードには、出力端子P1が接続されている。また、ダイオードD4のカソード及び出力端子P1間には、コンデンサC7が並列接続されているとともに、定電圧制御回路41を構成する抵抗R12、R13を順次経由して基準電位点が接続されており、さらには過電圧検出回路42を構成する(フォトカプラPC2の)発光ダイオードD6、抵抗R14、ツェナーダイオードZD2を順次経由して基準電位点が接続されている。さらに、2次巻線51(の他端)及びGND端子P2間には、基準電位点が接続されている。
As a specific connection mode regarding each component / circuit of the power supply
定電圧制御回路41において、フォトカプラPC1を構成する発光ダイオードD5のアノードは、抵抗R11を経由して2次側整流・平滑回路40を構成するダイオードD3のカソード及び出力端子P1間に接続されており、この発光ダイオードD5のカソードには、シャントレギュレータSRを経由して基準電位点が接続されている。さらに、シャントレギュレータSRのリファレンスは、直列接続された抵抗R12、R13間に接続されており、出力端子P2の電位を分圧して当該シャントレギュレータのリファレンスに供給している。
In the constant voltage control circuit 41, the anode of the light emitting diode D5 constituting the photocoupler PC1 is connected between the cathode of the diode D3 constituting the secondary side rectifying / smoothing
このように構成された本発明の実施例によるスイッチング電源装置において、以下、具体的な動作について説明する。 In the switching power supply according to the embodiment of the present invention configured as described above, a specific operation will be described below.
図1に示す電源入力制御部3の1次側整流・平滑回路30を構成するダイオードブリッジDBの整流側(の一方及び他方)の両端間に、交流電源2からの交流電圧Vinが印加されると、この交流電圧Vinは、ダイオードブリッジDBを経由して整流された後、コンデンサC1を経由して平滑されることにより直流電圧が生成される。また、前述の直流電圧が生成されると、スイッチング制御回路32を構成する抵抗(起動抵抗)R3と抵抗R4との分圧比に応じたゲート電圧がトランジスタ31(のゲート)に印加されることにより、このゲート電圧が所定の閾値レベルを超えると、トランジスタ31がオフ状態からオン状態に切り換わり、その起動を開始する。この動作によって、スイッチングトランス5の1次巻線50に直流電圧が印加されるため、1次巻線50から誘起された(+)電圧が補助巻線52にて受電されるとともに、同様に誘起された(−)電圧が2次巻線51にて受電される。
The AC voltage Vin from the AC power supply 2 is applied between both ends (one and the other) of the rectification side of the diode bridge DB constituting the primary side rectification / smoothing
また、スイッチングトランス5の補助巻線52にて受電された(+)電圧は、電源入力制御部3のスイッチング制御回路32を構成する抵抗R5、コンデンサC3を順次経由してゲート電流をトランジスタ31(のゲート)に流れ込ますことにより、このトランジスタ31は、オン状態が継続される。
Further, the (+) voltage received by the auxiliary winding 52 of the switching transformer 5 is passed through the resistor R5 and the capacitor C3 constituting the switching control circuit 32 of the power
一方、スイッチングトランス5の2次巻線51にて受電された(−)電圧は、電源出力制御部4の2次側整流・平滑回路40を構成するダイオードD4に逆方向の電圧で印加されるため、出力電圧Voutが生成されることはなく、この動作と同時に、補助巻線52に接続された電源入力制御部3のスイッチング制御回路32を構成するツェナーダイオードZD1から抵抗R6、コンデンサC2を順次経由して抵抗R1までの電源供給路と、補助巻線52に接続されたダイオードD1から抵抗R7、フォトカプラPC1を構成する受光トランジスタQ2、コンデンサC2を順次経由して抵抗R1までの電源供給路とがそれぞれ形成され、形成された電源供給路上のコンデンサC2を充電させることによって、トランジスタQ1のベース電圧が所定の閾値レベルを超えることから、トランジスタQ1がオフ状態からオン状態に切り換わる。ここまでの動作によって、トランジスタ31のゲート電圧が所定の閾値レベルと比較して低くなるため、トランジスタ31がオン状態からオフ状態に切り換わることで1次巻線50に逆起電力が発生することから、1次巻線50から誘起された(−)電圧が補助巻線52にて受電されるとともに、同様に誘起された(+)電圧が2次巻線51にて受電される。
On the other hand, the (−) voltage received by the secondary winding 51 of the switching transformer 5 is applied to the diode D4 constituting the secondary side rectification / smoothing
さらに、スイッチングトランス5の補助巻線52にて受電された(−)電圧は、電源入力制御部3のスイッチング制御回路32を構成するトランジスタQ1、コンデンサC3を順次経由して抵抗R5までの電源供給路を形成させることにより、コンデンサC3が充電されるため、トランジスタ31は、オフ状態が継続される。
Further, the (−) voltage received by the auxiliary winding 52 of the switching transformer 5 is supplied to the resistor R5 via the transistor Q1 and the capacitor C3 constituting the switching control circuit 32 of the power
一方、スイッチングトランス5の2次巻線51にて受電された(+)電圧は、電源出力制御部4の2次側整流・平滑回路40を構成するダイオードD4に順方向の電圧で印加されるため、コンデンサC7が放電状態となって出力電圧Voutを生成し、この後、2次巻線51のエネルギーが放出され、当該2次巻線の(−)電圧及び補助巻線52の(+)電圧がそれぞれ「0V」となり、電源入力制御部3のトランジスタ31のゲート電圧が所定の閾値レベルを超えると、トランジスタ31はオフ状態から切り換わり、再びオン状態となる。
On the other hand, the (+) voltage received by the secondary winding 51 of the switching transformer 5 is applied as a forward voltage to the diode D4 constituting the secondary side rectification / smoothing
すなわち、前述までの動作が繰り返されることによって、電源入力制御部3のトランジスタ31のオン状態/オフ状態が切り換わる。
That is, by repeating the operation described above, the on / off state of the
また、電源出力制御部4の定電圧制御回路41を構成する抵抗(分圧抵抗)R12、R13を経由して分圧された出力電圧Voutにより、シャントレギュレータSRに流れ込むシャント電流が所定の閾値を超えると、このシャントレギュレータSRはオフ状態からオン状態に切り換わり、抵抗R11を経由してアノード電流が流れ込むフォトカプラPC1を構成する発光ダイオードD5をオフ状態からオン状態に切り換えることができ、この動作に連動したフィードバック制御によって、(電源入力制御部3の)スイッチング制御回路32のフォトカプラPC1を構成する受光トランジスタQ2がオフ状態からオン状態に切り換わることで、ダイオードD1を経由してコンデンサC4に蓄電される直流電圧に基づき、ベース電流がトランジスタQ1に流れ込まれる。
Further, the shunt current flowing into the shunt regulator SR has a predetermined threshold value by the output voltage Vout divided through the resistors (voltage dividing resistors) R12 and R13 constituting the constant voltage control circuit 41 of the power supply
ここで、出力電圧Voutが上昇した場合には、電源出力制御部4の定電圧制御回路41を構成するシャントレギュレータSRが電流を引き込み、フォトカプラPC1を構成する発光ダイオードD5に電流を流すことにより、(電源入力制御部3の)スイッチング制御回路32のフォトカプラPC1を構成する受光トランジスタQ2のインピーダンスを下げることで、出力電圧Vout(の電圧レベル)を低下させて定電圧制御を行うことができる。一方、出力電圧Voutが低下した場合には、シャントレギュレータSRが電流を引き込まず、フォトカプラPC1を構成する発光ダイオードD5に電流を流さないことにより、受光トランジスタQ2のインピーダンスを上げることで、出力電圧Vout(の電圧レベル)を上昇させて定電圧制御を行うことができる。
Here, when the output voltage Vout rises, the shunt regulator SR that constitutes the constant voltage control circuit 41 of the power supply
次に、出力端子P1及びGND端子P2にそれぞれ接続された負荷1にて故障、破損等が発生し、出力電圧Voutが上昇(異常上昇)して過電圧になった場合、電源出力制御部4の2次側整流・平滑回路40を構成するダイオードD4、コンデンサC7を経由して整流・平滑された過電圧が、過電圧検出回路42を構成するツェナーダイオードZD2に予め設定されたツェナー電圧を超えるため、このツェナーダイオードZD2が降伏してツェナー電流が流れ、フォトカプラPC2を構成する発光ダイオードD6にアノード電流が流れて発光ダイオードD6がオフ状態からオン状態に切り換わる。
Next, when a failure or breakage occurs in the
また、前述の動作に連動したフィードバック制御により、電源入力制御部3の過電圧保護回路33を構成するフォトカプラPC2の受光トランジスタQ3に対して、スイッチングトランジスタ5の補助巻線52に印加されダイオードD2、コンデンサ5を経由して整流・平滑され直流電圧に基づく電流が抵抗R10を経由して流れ込むため、受光トランジスタQ3がオフ状態からオン状態に切り換わるばかりでなく、抵抗R9に発生する電圧によってサイリスタSCR1がオフ状態からオン状態に切り換わり、ダイオードD1を経由してトランジスタ31のゲートに印加されるゲート電圧が基準電位点のGNDレベルとなる。
Further, the feedback control linked to the above-described operation causes the light receiving transistor Q3 of the photocoupler PC2 constituting the overvoltage protection circuit 33 of the power
ここまでの動作により、電源入力制御部3のトランジスタ31がラッチ停止されるため、安全かつ確実に過電圧から負荷1を保護することができる。
By the operation so far, the
前述までの説明から明らかなように、本発明の実施例によれば、スイッチングトランス5の2次巻線51の電圧が過電圧となったことを検出する過電圧検出回路42によりフィードバック制御される過電圧保護回路33として、スイッチングトランス5の補助巻線52に印加される電圧を整流・平滑させた当該電圧が動作電圧となる一般的な耐圧性を有するフォトカプラPC2(受光トランジスタQ3)を用いることにより、過電圧保護回路33の施工コストを低減させた状態で、安全かつ確実に過電圧から負荷1を保護することができる。
As is apparent from the above description, according to the embodiment of the present invention, the overvoltage protection that is feedback-controlled by the
なお、本発明のスイッチング電源装置においては、特定の実施の形態をもって説明してきたが、この形態に限定されるものでなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られた如何なる構成のスイッチング電源装置であっても採用できるということはいうまでもないことである。 The switching power supply device of the present invention has been described with a specific embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and any configuration of the switching power supply known so far as long as the effect of the present invention is achieved. It goes without saying that even devices can be employed.
1……負荷
5……スイッチングトランス
50……1次巻線
51……2次巻線
52……補助巻線
30……1次側整流・平滑回路
31……トランジスタ
32……スイッチング制御回路
33……過電圧保護回路
PC2、Q3……フォトカプラ(受光トランジスタ)
D2……ダイオード(保護整流・平滑回路)
C5……コンデンサ(保護整流・平滑回路)
40……2次側整流・平滑回路
41……定電圧制御回路
41……過電圧検出回路
PC2、D6……フォトカプラ(発光ダイオード)
DESCRIPTION OF
D2 …… Diode (Protective rectification / smoothing circuit)
C5: Capacitor (Protective rectification / smoothing circuit)
40 …… Secondary rectification / smoothing circuit 41 …… Constant voltage control circuit 41 …… Overvoltage detection circuit PC2, D6 …… Photo coupler (light emitting diode)
Claims (1)
1次側の直流電圧の電力を2次側へ伝達するための1次巻線(50)及び2次巻線(51)、前記1次巻線へのスイッチング動作を制御するための動作電圧を電力供給する補助巻線(52)を有するスイッチングトランス(5)と、
前記補助巻線の出力電圧に基づいて前記スイッチングトランスを駆動させるためのトランジスタ(31)と、
前記トランジスタのスイッチング動作を制御するためのスイッチング制御回路(32)と、
前記スイッチングトランスの前記2次巻線の電圧を整流・平滑して負荷(1)へ電力供給するための2次側整流・平滑回路(40)と、
前記2次側整流・平滑回路からの電圧を検出して前記スイッチング制御回路をフィードバック制御し、前記直流電圧の電圧レベルを一定に保持するための定電圧制御回路(41)と、
前記2次巻線の電圧が過電圧となったことを検出するための過電圧検出回路(42)と、
前記過電圧検出回路からのフィードバックにより前記スイッチング制御回路を制御し前記過電圧から前記負荷を保護するための過電圧保護回路(33)とを備え、
前記過電圧検出回路は、前記2次巻線の電圧が過電圧となったときにオン状態となる発光ダイオード(PC2、D6)を備え、
前記過電圧保護回路は、前記過電圧検出回路の前記発光ダイオードとともにフォトカプラを形成し、前記発光ダイオードからのフィードバック制御によりオン状態となる受光トランジスタ(PC2、Q3)と、前記補助巻線の電圧を整流・平滑して前記受光トランジスタのコレクタに出力するための保護整流・平滑回路(D2、C5)とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 A primary side rectification / smoothing circuit (30) for converting an AC voltage into a DC voltage;
A primary winding (50) and a secondary winding (51) for transmitting the power of the DC voltage on the primary side to the secondary side, and an operating voltage for controlling the switching operation to the primary winding. A switching transformer (5) having an auxiliary winding (52) for supplying power;
A transistor (31) for driving the switching transformer based on the output voltage of the auxiliary winding;
A switching control circuit (32) for controlling the switching operation of the transistor;
A secondary side rectification / smoothing circuit (40) for rectifying and smoothing the voltage of the secondary winding of the switching transformer and supplying power to the load (1);
A constant voltage control circuit (41) for detecting a voltage from the secondary side rectification / smoothing circuit and feedback-controlling the switching control circuit, and maintaining a constant voltage level of the DC voltage;
An overvoltage detection circuit (42) for detecting that the voltage of the secondary winding has become an overvoltage;
An overvoltage protection circuit (33) for controlling the switching control circuit by feedback from the overvoltage detection circuit and protecting the load from the overvoltage;
The overvoltage detection circuit includes a light emitting diode (PC2, D6) that is turned on when the voltage of the secondary winding becomes an overvoltage,
The overvoltage protection circuit forms a photocoupler together with the light emitting diode of the overvoltage detection circuit, and rectifies the voltages of the light receiving transistors (PC2, Q3) that are turned on by feedback control from the light emitting diode and the auxiliary winding A switching power supply comprising a protective rectification / smoothing circuit (D2, C5) for smoothing and outputting to the collector of the light receiving transistor.
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JP2009177963A JP2011035987A (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Switching power supply unit |
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JP2021044897A (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | 日本電産モビリティ株式会社 | Switching power source device |
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- 2009-07-30 JP JP2009177963A patent/JP2011035987A/en not_active Withdrawn
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