JP2012005305A

JP2012005305A - 保護回路

Info

Publication number: JP2012005305A
Application number: JP2010139862A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 徹佐々木
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】部品選定にかかる労力や部品コストが大きく、また、突入電流でヒューズが溶断することがあった。
【解決手段】直流を入力する直流入力部と当該直流に含まれるリップルを除去して平坦化するコンデンサと当該平坦化された直流を入力端子から入力する制御ＩＣとを含み当該制御ＩＣによる制御によって値が変換された直流電圧を出力する電圧変換回路、の保護回路であって、ヒューズを上記直流入力部と上記制御ＩＣの入力端子とを結ぶ経路の途中位置であって、上記コンデンサよりも上記入力端子側の位置に配設したことを特徴とする保護回路とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧変換回路の保護回路に関する。

図３は、従来の電圧変換回路および保護回路を含む回路１００を示している。回路１００においては、入力部１０１は図示しない電源回路と接続しており、入力部１０１には電源回路から整流後の直流ＤＣが入力される。電圧変換回路は、ＤＣ‐ＤＣコンバータであり、ＤＣ‐ＤＣコンバータとしての中核をなす制御ＩＣ１０２を含む。制御ＩＣ１０２の入力端子１０３は、電線１０４を介して入力部１０１と接続している。電線１０４の途中には、ＩＣ保護用のヒューズＦ１が配設されており、さらにヒューズＦ１の出力側（ヒューズＦ１よりも制御ＩＣ１０２側）の電線１０４上の分岐点からは、電界コンデンサＣ１、コンデンサＣ２が接続されている。電源回路から入力部１０１に入力される直流は完全に平坦な直流とはなっておらず、波形の乱れ（リップル）が含まれているため、リップルを除去するために電界コンデンサＣ１等が備えられている。制御ＩＣ１０２は、入力端子１０３の他にも複数の入力・出力端子を備え、電圧変換回路（あるいは回路１００）を構成する周囲の回路部品と接続している。

このような構成において、例えば、外的要因によって制御ＩＣ１０２内で端子間が短絡した場合、入力部１０１側から制御ＩＣ１０２の入力端子１０３に対して過剰に大きな電流が流れ込み、制御ＩＣ１０２が破壊されることがある。上記短絡が発生すると、過剰に大きな電流の流れ込みによって制御ＩＣ１０２が発熱し、発火、発煙にも繋がり得るが、流れ込む電流量がある程度まで増加するとヒューズＦ１が溶断されることで、このような発火、発煙を防止している。

なお、直流電流が流れる正側直流母線と負側直流母線との間において、正側直流母線との間にインバータユニット保護用のヒューズを介して２つのインバータユニットが並列接続されており、各インバータユニットでは、ヒューズを介してコンデンサが接続されるとともに半導体スタックが接続された構成において、一方のインバータユニットの半導体スタックが短絡事故を発生させた場合、２つのヒューズは２つのコンデンサ間に直列接続されているために各ヒューズへの印加電圧を軽減することができる電力変換装置が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００７‐７４８２３号公報

上述した回路１００においては、電源入力時（回路１００を搭載している装置の電源入力時）、瞬間的にいわゆる突入電流（ラッシュ電流とも言う）が入力部１０１から流入することがある。このような突入電流は電界コンデンサＣ１に充電されるが、定格値よりも大きな電流であるため、突入電流によりヒューズＦ１が溶断してしまうことが考えられる。そのため従来においては、制御ＩＣ１０２内での短絡による大電流の流れ込みによって溶断する一方で突入電流によっては溶断しない特性を有するヒューズＦ１を選定して回路１００を構成する必要があり、部品選定にかかる労力や部品コストが大きかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、部品選定にかかる労力や部品コストが低く、それでいてＩＣの短絡による発火や発煙を確実に防ぐことが可能な電圧変換回路の保護回路を提供する。

本発明の態様の一つは、直流を入力する直流入力部と当該直流に含まれるリップルを除去して平坦化するコンデンサと当該平坦化された直流を入力端子から入力する制御ＩＣとを含み当該制御ＩＣによる制御によって値が変換された直流電圧を出力する電圧変換回路、の保護回路であって、ヒューズを上記直流入力部と上記制御ＩＣの入力端子とを結ぶ経路の途中位置であって、上記コンデンサよりも上記入力端子側の位置に配設した構成としてある。

上記構成によれば、ヒューズはコンデンサよりも制御ＩＣの入力端子に近い位置に配設されているため、突入電流によって溶断することは無い。従って、ヒューズの選定にあたっては、制御ＩＣの短絡時の電流の大きさのみを考慮して最適な溶断特性を持ったヒューズを選定すればよく、結果、部品選定にかかる労力や部品コストを抑えることができ、かつ制御ＩＣの短絡による発火や発煙を防止する保護回路が得られる。

本実施形態にかかる回路を示した図である。変形例にかかる回路を示した図である。従来の回路を示した図である。

本発明の実施形態として、保護回路は、上記直流入力部との間に上記コンデンサを介在させ、上記コンデンサ側にコレクタを接続させたトランジスタであって、上記ヒューズが溶断した場合にオフ状態となるトランジスタを備える構成を採用してもよい。
さらに本発明の実施形態として、電源回路から供給された整流後の直流を入力する直流入力部と当該直流に含まれるリップルを除去して平坦化する電界コンデンサと当該平坦化された直流を入力端子から入力するとともに出力端子から方形波を出力する制御ＩＣとを含み当該制御ＩＣが出力する方形波のデューティ比に応じて降圧された直流電圧を出力する電圧変換回路、の保護回路であって、ヒューズを上記直流入力部と上記制御ＩＣの入力端子とを結ぶ経路の途中位置であって、上記電界コンデンサよりも上記入力端子側の位置に配設し、さらに、上記直流入力部との間に上記電界コンデンサを介在させ、上記電界コンデンサ側にコレクタを接続させ、上記ヒューズの出力側に接続した抵抗分圧回路により分圧された電圧をベースに入力するトランジスタであって、上記ヒューズが溶断した場合にオフ状態となるトランジスタを備える構成を採用してもよい。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかる回路１０を示している。回路１０は、電圧変換回路（ＤＣ‐ＤＣコンバータ）および保護回路を含む概念である。回路１０は、ＤＣ‐ＤＣコンバータを搭載する製品であれば、あらゆる製品（例えばテレビジョン）に搭載可能である。本実施形態では電圧変換回路と保護回路とを明確に区切っていないが、保護回路は少なくともヒューズＦ２を含み、電圧変換回路は少なくとも制御ＩＣ１２やダイオードＤ２やチョークコイルＬ２などを含む。入力部（直流入力部）１１は、電源回路２０と接続している。電源回路２０では、交流ＡＣを入力し、交流に対しての電圧変換、整流、さらには平滑化処理を施すことにより直流ＤＣを取り出し、この直流を入力部１１に対して入力する。入力部１１、制御ＩＣ１２、入力端子１３、電線１４、電界コンデンサＣ７、コンデンサＣ８などは、基本的に、図３に示した入力部１０１、制御ＩＣ１０２、入力端子１０３、電線１０４、電界コンデンサＣ１、コンデンサＣ２などと同じ働きをする。

制御ＩＣ１２は、ＤＣ‐ＤＣ変換を制御するためのＩＣである。つまり、制御ＩＣ１２は、リップルが除去されて平坦化された直流を入力端子１３から入力するとともに、スイッチ端子（出力端子）１５から所定のデューティ比のパルス信号（方形波）を出力する。すると、この方形波のデューティ比に応じて降圧（変換）された直流電圧がチョークコイルＬ２の後段に出力される。回路１０においては、従来の回路１００（図３）と異なり、ＩＣ保護用のヒューズＦ２は、入力部１１と制御ＩＣ１２の入力端子１３とを結ぶ電線１４の途中位置であって、リップル除去のための電界コンデンサＣ７よりも入力端子１３側の位置に配設されている。このように、電界コンデンサＣ７よりもヒューズＦ２を制御ＩＣ１２に近い位置に配設すれば、電源入力時（回路１０を搭載している装置（例えばテレビジョン）の電源入力時）に、電源回路２０側から瞬間的に突入電流が発生、流入したとしても、電界コンデンサＣ７に充電される突入電流によってヒューズＦ２が溶断することが無い。

一方、例えば、外的要因によって制御ＩＣ１２内で端子間が短絡し（例えば、スイッチ端子１５とフィードバック端子１６とがショートし）、電源回路２０から入力部１１を介して制御ＩＣ１２の入力端子１３に対して大電流が流れ込み、入力端子１３‐グラウンド端子１７間に大電流が流れて制御ＩＣ１２が破壊される場合、ヒューズＦ２が溶断されるため、結果、制御ＩＣ１２への大電流の流れ込みによる制御ＩＣ１２からの発火、発煙が的確に防止される。すなわち従来の回路構成（図３）では、ヒューズＦ１の選定にあたって、制御ＩＣ内での短絡による大電流の流れ込みによって溶断するが突入電流によっては溶断しないという厳しい（狭い）条件を満たすヒューズを選定しなければならかなった。しかし、本実施形態の回路構成を採用すれば、制御ＩＣ内での短絡による電流の流れ込みによって溶断するという条件を満たすヒューズをヒューズＦ２として選定し採用すればよいため、部品選定にかかる労力や部品コストを従来よりも低下させることができる。具体的には、従来のヒューズＦ１よりも低い温度で溶断するヒューズをヒューズＦ２として採用することができる。

図２は、本実施形態の変形例にかかる回路３０を示している。回路１０と回路３０とで同じ構成に対しては、同じ符号を付している。回路３０と回路１０との違いは、抵抗Ｒ７，Ｒ８を有する抵抗分圧回路およびトランジスタＴｒ１が追加された点である。回路３０においては、トランジスタＴｒ１は、入力部１１との間に電界コンデンサＣ７を介在させた位置にて、電界コンデンサＣ７のマイナス側にコレクタを接続させている。また、ヒューズＦ２の出力側（ヒューズＦ２よりも制御ＩＣ１２側）の電線１４上の分岐点から、抵抗Ｒ７，Ｒ８が直列に接続されており、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との間の分岐点がトランジスタＴｒ１のベースと接続している。従って、電源回路２０から入力部１１に直流が入力されてヒューズＦ２が溶断されていない状況においては、抵抗分圧回路により分圧された電圧がトランジスタＴｒ１のベースに入力されてトランジスタＴｒ１はオン状態（コレクタ−エミッタ間に電流が流れる状態）であるが、ヒューズＦ２が溶断した場合にはトランジスタＴｒ１はオフ状態となり、入力部１１からグラウンドに無駄な電流が流れなくなる。

１０，３０…回路、２０…電源回路、１１…入力部、１２…制御ＩＣ、１３…入力端子、１４…電線、１５…スイッチ端子

Claims

直流を入力する直流入力部と当該直流に含まれるリップルを除去して平坦化するコンデンサと当該平坦化された直流を入力端子から入力する制御ＩＣとを含み当該制御ＩＣによる制御によって値が変換された直流電圧を出力する電圧変換回路、の保護回路であって、
ヒューズを上記直流入力部と上記制御ＩＣの入力端子とを結ぶ経路の途中位置であって、上記コンデンサよりも上記入力端子側の位置に配設したことを特徴とする保護回路。
上記直流入力部との間に上記コンデンサを介在させ、上記コンデンサ側にコレクタを接続させたトランジスタであって、上記ヒューズが溶断した場合にオフ状態となるトランジスタを備えることを特徴とする請求項１に記載の保護回路。
電源回路から供給された整流後の直流を入力する直流入力部と当該直流に含まれるリップルを除去して平坦化する電界コンデンサと当該平坦化された直流を入力端子から入力するとともに出力端子から方形波を出力する制御ＩＣとを含み当該制御ＩＣが出力する方形波のデューティ比に応じて降圧された直流電圧を出力する電圧変換回路、の保護回路であって、
ヒューズを上記直流入力部と上記制御ＩＣの入力端子とを結ぶ経路の途中位置であって、上記電界コンデンサよりも上記入力端子側の位置に配設し、
さらに、上記直流入力部との間に上記電界コンデンサを介在させ、上記電界コンデンサ側にコレクタを接続させ、上記ヒューズの出力側に接続した抵抗分圧回路により分圧された電圧をベースに入力するトランジスタであって、上記ヒューズが溶断した場合にオフ状態となるトランジスタを備えることを特徴とする保護回路。