JP2011130588A - Power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電源回路に関し、特に、定格電圧以上の電源と接続した場合に、製品を保護する電源回路に関する。 The present invention relates to a power supply circuit, and more particularly to a power supply circuit that protects a product when connected to a power supply having a rated voltage or higher.
従来、製品を駆動するために交流電源から直流電源を生成し、供給する電源回路が知られている。例えば、電源回路は交流100ボルトの商用電源から直流電源を生成し、製品を構成する各部に供給する(例えば、特許文献1−3参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply circuit that generates and supplies DC power from AC power to drive a product is known. For example, the power supply circuit generates a DC power from a commercial power supply of
電源回路において、ユーザーが誤って定格電圧以上の電源と接続してしまった場合に、回路内の一部をショート(又は破壊)させることで製品に被害を及ぼさないようにする電源回路が知られている。このような保護機能を有する電源回路においては、ダイオードを用いるなどして過電圧検出を行っているが、ダイオードのみの過電圧検出は検出誤差がありより精度よく過電圧を検出することが難しかった。また、サイリスタ等の素子を用いた場合は製品のコストアップに影響を与えていた。 In power supply circuits, when a user accidentally connects to a power supply that exceeds the rated voltage, a power supply circuit is known that prevents damage to the product by short-circuiting (or destroying) a part of the circuit. ing. In a power supply circuit having such a protection function, overvoltage detection is performed by using a diode or the like, but overvoltage detection using only a diode has a detection error and it is difficult to detect overvoltage with higher accuracy. Further, when an element such as a thyristor is used, the cost of the product is increased.
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも製品を保護する保護回路を備えた電源回路において、検出制度を高めつつコストアップを抑制することが可能な保護回路を用いた電源回路の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a power supply circuit having a protection circuit for protecting a product even when erroneously connected to a power supply of a rated voltage or higher, suppressing an increase in cost while increasing a detection system. An object of the present invention is to provide a power supply circuit using a protection circuit capable of performing the above.
上記課題を解決するために、本発明では、外部電源からの電源供給を受付け、FETをスイッチングさせて電源を生成する電源回路において、電源供給を受けて所定電圧を出力するトランスと、トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線と、前記帰還巻線の出力側にアノードで接続され、前記出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力するツェナーダイオードと、前記降伏電流が流れた際、前記FETのゲート電流を常時ハイレベルに保つ保護回路と、を有する構成としてある。 In order to solve the above problems, in the present invention, in a power supply circuit that receives power supply from an external power supply and generates power by switching an FET, a transformer that receives power supply and outputs a predetermined voltage, and an output of the transformer A feedback winding that outputs a feedback voltage based on the value, a Zener diode that is connected to the output side of the feedback winding with an anode and outputs a breakdown current when the output value reaches a predetermined voltage, and the breakdown And a protection circuit that always keeps the gate current of the FET at a high level when a current flows.
上記のように構成された発明では、トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線の出力側にツェナーダイオードがアノードで接続され、帰還巻線の出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力する。そして、保護回路は、降伏電流が流れた際、FETのゲート電流を常時ハイレベルに保つ。その結果、FETをショートさせ、電源回路の駆動を停止させる。 In the invention configured as described above, a Zener diode is connected to the output side of the feedback winding that outputs the feedback voltage based on the output value of the transformer at the anode, and the output value of the feedback winding reaches a predetermined voltage. Output a breakdown current. The protection circuit always keeps the gate current of the FET at a high level when the breakdown current flows. As a result, the FET is short-circuited and driving of the power supply circuit is stopped.
そのため、トランスの出力値と一定の関係を有した電圧を出力する帰還巻線の出力電圧を用いて過電圧検出を行うため、画電圧の検出制度を高めることができる。また、過電圧検出にサイリスタ等の効果な素子を使用しないためコストアップを抑制することができる。 Therefore, since the overvoltage detection is performed using the output voltage of the feedback winding that outputs a voltage having a certain relationship with the output value of the transformer, the detection system of the image voltage can be enhanced. Moreover, since an effective element such as a thyristor is not used for overvoltage detection, an increase in cost can be suppressed.
また、前記FETのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同FETをスイッチングする制御回路を有し、前記保護回路は前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させる構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、制御回路の動きを制御してゲート電圧をFETに供給しつづけるため、既存の回路を流用した簡易な構成により本発明を実現することができる。
In addition, a control circuit for switching the FET by controlling a gate voltage supplied to the gate of the FET, the protection circuit stops the operation of the control circuit when the breakdown current is input, The gate voltage may be constantly supplied.
In the invention configured as described above, since the gate voltage is continuously supplied to the FET by controlling the operation of the control circuit, the present invention can be realized with a simple configuration using an existing circuit.
そして、前記制御回路は、PWM信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、他励発振方式の電源回路において本発明を適用することができる。
The control circuit may be configured to control the supply of the gate voltage by outputting a PWM signal.
In the invention configured as described above, the present invention can be applied to a separately excited oscillation type power supply circuit.
さらに、安全回路として作用するヒューズを有する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、ヒューズを溶断させることでより安全に電源回路の駆動を停止することができる。
Furthermore, it is good also as a structure which has a fuse which acts as a safety circuit.
In the invention configured as described above, the driving of the power supply circuit can be stopped more safely by blowing the fuse.
また、本発明の他の局面として、前記FETのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同FETをスイッチングする制御回路と、安全回路として作用するヒューズとを有し、前記制御回路は、PWM信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御し、前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させる構成としてもよい。 According to another aspect of the present invention, the control circuit includes a control circuit that controls a gate voltage supplied to the gate of the FET to switch the FET, and a fuse that functions as a safety circuit. The gate voltage supply may be controlled by a signal output, and the protection circuit may stop the operation of the control circuit and always supply the gate voltage when the breakdown current is input.
以上説明したように本発明によれば、定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも製品を保護する保護回路を備えた電源回路において、検出制度を高めつつコストアップを抑制することができる。
また請求項2にかかる発明では、制御回路の動きを制御してゲート電圧をFETに供給しつづけるため、既存の回路を流用した簡易な構成により本発明を実現することができる。
そして請求項3にかかる発明では、他励発振方式の電源回路において本発明を適用することができる。
さらに請求項4にかかる発明では、ヒューズを溶断させることでより安全に電源回路の駆動を停止することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in cost while enhancing a detection system in a power supply circuit including a protection circuit for protecting a product even when the power supply is accidentally connected to a power supply having a rated voltage or higher.
In the invention according to claim 2, since the gate voltage is continuously supplied to the FET by controlling the operation of the control circuit, the present invention can be realized with a simple configuration using an existing circuit.
In the invention according to claim 3, the present invention can be applied to a separately excited oscillation type power supply circuit.
Furthermore, in the invention according to claim 4, the driving of the power supply circuit can be stopped more safely by blowing the fuse.
以下、図を参照しつつ下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
1.第1の実施形態:
2.その他の実施形態:
Embodiments of the present invention will be described below in the following order with reference to the drawings.
1. First embodiment:
2. Other embodiments:
1.第1の実施形態:
図1は、本実施形態にかかる電源回路100の構成を説明する図である。電源回路100は、トランス95の出力側でテレビジョン受信機を構成する各回路に接続され、また、コンセント90を介して供給された電源から安定化電源を生成し、各回路に出力する。また、本実施形態にかかる電源回路100は、他励発振方式によりFET94の動作を制御する。
1. First embodiment:
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a
電源回路100は以下の要部を備えて構成されている。符号91は、ヒューズであり、電源回路100内に規定以上の電流が流れた際、安全回路として作用する。符号92は、整流回路であり、コンセント90を通じて供給された交流電源を整流する。符号93は、電界コンデンサー(平滑化回路)であり、整流された電源を平滑化して出力する。符号94は、FETであり、スイッチング動作により平滑化された電源から交流電源を発生させてトランス95の一次側巻線に供給する。符号95は、トランスであり、一次側巻線に供給された交流電源の電圧値を巻き線比に応じて増加させ、二次側巻線に接続された回路に供給する。符号96は、帰還巻線であり、トランス95の出力電圧に応じたフィードバック信号を生成し、出力する。符号80は、発振回路であり、PWM信号に応じてFET94のゲート電圧の供給を制御して、FET94のスイッチング動作を制御する。
The
さらに、電源回路100は、以下の部位を備えている。符号70は、ツェナーダイオードであり、アノードが帰還巻線96の出力側に接続されている。また、符号60は、保護回路であり、ツェナーダイオード70のカソードに接続されるとともに、発振回路80、及びFET94にゲート電圧を供給するゲート電圧供給線98とそれぞれ接続されている。
Furthermore, the
発振回路80は、制御回路81と、ブリッジ回路82と、を備えて構成されている。制御回路81は、PWM信号出力端子を介してブリッジ回路82を構成するトランジスターQ2のベースに接続されている。また、ブリッジ回路82は、トランジスターQ2のコレクターで、入力線97に接続されている。そのため、制御回路81からPWM信号が出力されると、トランジスターQ2はPWM信号のデューティに合わせてオン・オフを切り替え、入力線97に印加された整流・平滑後の入力電圧をゲート電圧としてFET94のゲートに供給する。更に、制御回路81は、帰還巻線96と接続されており、この帰還巻線96から出力されるフィードバック信号によりPWM信号のデューティ比を制御する。
The
帰還巻線96は、トランス95の一部として構成され、二次巻線と巻線比がN:M(N<M)となるよう設定されている。そのため、トランス95の二次巻線に出力電圧が発生すると、帰還巻線96には、この出力電圧のN/M倍のフィードバック信号が出力される。
The feedback winding 96 is configured as a part of the
ツェナーダイオード70は、帰還巻線96の出力側とダイオードD1及び抵抗R1を介してアノードで接続され、カソードで保護回路60に接続されている。ここで、ツェナーダイオード70が降伏する条件としては、トランス95の出力電圧が「出力電圧Vo1・N/M」以上となるよう設定されている。ここで出力電圧値Vo1は、例えば、電源回路100が200ボルトの外部電源と接続した際出力される出力電圧を元に設定された値である。またN/Mはトランス95における二次側巻線と帰還巻線96の巻き線比である。
The Zener
保護回路60は、トランジスターQ1と、抵抗R2及びR3を備えて構成されている。トランジスターQ1は、抵抗R2と抵抗R3の接続点とベースで接続され、コレクターは制御回路81のPWM信号出力端子とトランジスターQ2との接続線に並列に接続され、エミッターが接地されている。また、抵抗R2はグランドに接続された抵抗R3と接続され、ツェナーダイオード70が降伏電流を流した際、この電流値を分圧してトランジスターQ1のベースにベース電流を出力する。そのため、トランジスターQ1がオンすると、トランジスターQ2はオフするため、制御回路81はPWM信号を出力しない。
The protection circuit 60 includes a transistor Q1 and resistors R2 and R3. The transistor Q1 is connected to the connection point between the resistor R2 and the resistor R3 at the base, the collector is connected in parallel to the connection line between the PWM signal output terminal of the
===電源回路100の作用===
上記構成により、電源回路100は、コンセント90を通じて交流100ボルトの入力電圧が供給されると、整流回路92及び平滑化回路93は、この入力電圧を整流・平滑化して出力する。また、発振回路80はPWM信号のデューティに合わせてFET94にゲート電圧を供給し、FET94をスイッチングさせる。そのため、整流・平滑化された入力電圧は、FET94により交流電圧に変換されてトランス95の一次側巻線に供給される。そして、トランス95は、入力電圧を変圧して二次側巻線から出力する。また、帰還巻線96は、巻き線比に応じたフィードバック信号を発振回路80に出力する。そのため、発振回路80はこのフィードバック信号に応じてPWM信号のデューティを変化させて、FET94のスイッチングを調整する。
=== Operation of the
With the above configuration, when an input voltage of 100 VAC is supplied to the
ここで、ユーザーがコンセント90を介して電源回路100を定格電圧以下(例えば、100ボルトの商用電源)の電源と接続した場合は、トランス95の出力値は出力電圧Vo1を上回らず、帰還巻線96から出力されるフィードバック信号によりツェナーダイオード70は降伏しない。そのため、保護回路60は働かず、FET94は正常に動作する。
Here, when the user connects the
一方、ユーザーがコンセント90を介して電源回路100を定格電圧以上の電源に接続した場合は、トランス95の出力値は通常より大きな値となる。例えば、ユーザーがコンセント90を誤って200ボルトの交流電源に接続した場合、トランス95が出力する出力電圧は出力電圧Vo1以上となり、100ボルトの商用電源に接続したときに比べ高い値となる。
On the other hand, when the user connects the
そのため、帰還巻線96からは、トランス95の出力電圧に応じたVo1・(N/M)以上の電圧値を備えるフィードバック信号が出力され、ツェナーダイオード70を降伏させる。すると、ツェナーダイオード70から流れる降伏電流により保護回路60のトランジスターQ1がオン状態を保持し、トランジスターQ2をオフさせる。そのため、入力線97を通じてFET94のゲートにゲート電圧が供給され続ける。そして、一定期間が経過した後、FET94がショートし、更には、ヒューズ91を溶断する。その結果、ヒューズ91の溶断により電源回路100の駆動を安全に停止する。
Therefore, a feedback signal having a voltage value equal to or higher than Vo1 · (N / M) corresponding to the output voltage of the
以上説明したように、ユーザーが定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも、この電源回路100は、この誤接続により値が変化するフィードバック信号により、保護回路60は、FET94をショートさせて、電源回路100を停止させる。そのため、この電源回路100に接続される回路に対して過電圧を供給しない。また、電源回路100は、トランス95の出力値と一定の関係(Vo1・(N/M))を保ったフィードバック信号を用いてFET94をショートさせるため、ツェナーダイオード等のみで検出回路を構成する場合に比べて、より検出精度を高めることが可能となる。さらには、サイリスタ等を用いて検出精度を向上させる構成ではないため、コストアップを抑制することができる。
As described above, even when the user mistakenly connects to a power supply that exceeds the rated voltage, the
2.その他の実施形態:
本発明は様々な変形例が存在する。
電源回路100が他励発振方式により駆動することは一例であり、自励発振方式により駆動するものであってもよい。
また、降伏電流により保護回路を動作させる回路構成は一例であり、これに限定されない。
2. Other embodiments:
There are various modifications of the present invention.
The
Further, the circuit configuration for operating the protection circuit by the breakdown current is an example, and the present invention is not limited to this.
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments. It goes without saying for those skilled in the art,
・ Applying mutually interchangeable members and configurations disclosed in the above embodiments by appropriately changing the combination thereof.− Although not disclosed in the above embodiments, it is a publicly known technique and the above embodiments. The members and configurations that can be mutually replaced with the members and configurations disclosed in the above are appropriately replaced, and the combination is changed and applied. It is an embodiment of the present invention that a person skilled in the art can appropriately replace the members and configurations that can be assumed as substitutes for the members and configurations disclosed in the above-described embodiments, and change the combinations and apply them. It is disclosed as.
60…保護回路、70…ツェナーダイオード、80…発振回路、81…制御回路、82…ブリッジ回路、90…コンセント、91…ヒューズ、92…整流回路、93…平滑化回路(電界コンデンサー)、94…FET、95…トランス、96…帰還巻線、97…入力線、98…ゲート電圧供給線、100…電源回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 60 ... Protection circuit, 70 ... Zener diode, 80 ... Oscillation circuit, 81 ... Control circuit, 82 ... Bridge circuit, 90 ... Outlet, 91 ... Fuse, 92 ... Rectification circuit, 93 ... Smoothing circuit (electric field capacitor), 94 ... FET, 95 ... transformer, 96 ... feedback winding, 97 ... input line, 98 ... gate voltage supply line, 100 ... power supply circuit
Claims (5)
電源供給を受けて所定電圧を出力するトランスと、
トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線と、
前記帰還巻線の出力側にアノードで接続され、前記出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力するツェナーダイオードと、
前記降伏電流が流れた際、前記FETのゲート電圧を常時ハイレベルに保つ保護回路と、を有することを特徴とする電源回路。 In a power supply circuit that accepts power supply from an external power supply and generates power by switching FETs,
A transformer for receiving a power supply and outputting a predetermined voltage;
A feedback winding that outputs a feedback voltage based on the output value of the transformer;
A Zener diode connected to the output side of the feedback winding at the anode and outputting a breakdown current when the output value reaches a predetermined voltage;
And a protection circuit that keeps the gate voltage of the FET always at a high level when the breakdown current flows.
前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させることを特徴とする請求項1に記載の電源回路。 A control circuit for controlling the gate voltage supplied to the gate of the FET to switch the FET;
2. The power supply circuit according to claim 1, wherein when the breakdown current is input, the protection circuit stops the operation of the control circuit and constantly supplies the gate voltage.
安全回路として作用するヒューズとを有し、
前記制御回路は、PWM信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御し、
前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させることを特徴とする請求項1に記載の電源回路。 A control circuit for controlling the gate voltage supplied to the gate of the FET to switch the FET;
A fuse that acts as a safety circuit,
The control circuit controls the supply of the gate voltage by the output of a PWM signal,
2. The power supply circuit according to claim 1, wherein when the breakdown current is input, the protection circuit stops the operation of the control circuit and constantly supplies the gate voltage.
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