JP2019176612A - Switching power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランスの一次コイルに接続されたスイッチング素子に対し、スイッチング制御を行うスイッチング電源に関する。 The present invention relates to a switching power supply that performs switching control on a switching element connected to a primary coil of a transformer.
従来、トランスの一次巻線に接続されたスイッチング素子を備え、スイッチング素子のスイッチング動作によってトランスの二次巻線に誘起される交流電圧を直流電圧に変換し、一定の出力電圧に保つスイッチング電源がある。
そのスイッチング電源では、トランスの二次側の出力電圧に対応する一次側の補助巻線の電圧が過電圧検出レベルを超えると、スイッチング素子へのスイッチング制御が停止され、二次側の過電圧に対する保護が図られる。
Conventionally, a switching power supply that includes a switching element connected to a primary winding of a transformer, converts an AC voltage induced in the secondary winding of the transformer by a switching operation of the switching element into a DC voltage, and maintains a constant output voltage. is there.
In the switching power supply, when the voltage of the primary side auxiliary winding corresponding to the output voltage on the secondary side of the transformer exceeds the overvoltage detection level, switching control to the switching element is stopped, and protection against the secondary side overvoltage is performed. Figured.
ここで、スイッチング電源が一定の出力電圧を二次側へ出力する際、出力先の負荷の違い、例えば、画像形成部の使用の有無などによって負荷の違いが生じる。一定負荷の場合と軽負荷の場合とでは、トランスの二次コイルと上記補助巻線との結合係数が変わる。この結果、軽負荷時の補助巻線の電圧は、一定負荷時の補助巻線の電圧より低くなる。 Here, when the switching power supply outputs a constant output voltage to the secondary side, a difference in load occurs depending on a load of an output destination, for example, whether or not an image forming unit is used. The coupling coefficient between the secondary coil of the transformer and the auxiliary winding varies depending on whether the load is constant or light. As a result, the voltage of the auxiliary winding at a light load is lower than the voltage of the auxiliary winding at a constant load.
特許文献1に記載のスイッチング電源では、軽負荷検出回路を用いて軽負荷であるか否かを検出した後、軽負荷である場合にはスイッチング素子を間欠発振動作させる制御に切り替えたうえで過電圧検出レベルを変更する技術が開示されている。
In the switching power supply described in
しかし、上記特許文献1のスイッチング電源は、過電圧検出レベルを変更するために、軽負荷検出回路が別途必要となるという問題があった。
However, the switching power supply disclosed in
本発明の目的は、軽負荷検出回路を用いることなく、過電圧検出レベルを適切に変更してスイッチング電源の過電圧保護が可能となるスイッチング電源を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a switching power supply that can appropriately change an overvoltage detection level and protect an overvoltage of the switching power supply without using a light load detection circuit.
上記目的を達成するために、本願発明は、負荷部と、前記負荷部に二次側の出力電圧を出力するトランスと、前記トランスの一次コイルに接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に入力されるパルスのデューティ比を用いて前記トランスの二次側の出力電圧が目標電圧となるスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、前記トランスの一次側に設けられた補助巻線に誘起される交流電圧を整流および平滑し、直流電圧として出力する電圧発生回路部と、前記直流電圧が所定電圧を超える場合、過電圧であることを示す信号を前記スイッチング制御部に入力する過電圧保護回路部と、を備え、前記スイッチング制御部は、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を第1電圧、又は第2電圧に切替可能であって、前記過電圧であることを示す信号が入力されるときに前記スイッチング制御を停止させ、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧が前記第1電圧であるときに前記パルスのデューティ比が第1所定範囲から前記第1所定範囲外である第2所定範囲への変位である第1の変位をした際に、前記第1の変位後の第1所定期間中、前記過電圧であることを示す信号が入力されない場合、前記第1所定期間経過後、前記過電圧保護回路部の前
記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替える、ことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention relates to a load unit, a transformer that outputs a secondary output voltage to the load unit, a switching element connected to a primary coil of the transformer, and an input to the switching element. A switching control unit that performs switching control in which the output voltage on the secondary side of the transformer becomes a target voltage by using a duty ratio of the generated pulse, and an AC voltage induced in an auxiliary winding provided on the primary side of the transformer A voltage generation circuit unit that rectifies and smoothes and outputs as a DC voltage, and an overvoltage protection circuit unit that inputs a signal indicating an overvoltage to the switching control unit when the DC voltage exceeds a predetermined voltage. The switching control unit can switch the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit to the first voltage or the second voltage, and the overvoltage is the overvoltage. The switching control is stopped when a signal indicating that the duty ratio of the pulse is within the first predetermined range from the first predetermined range when the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is the first voltage. If a signal indicating the overvoltage is not input during a first predetermined period after the first displacement when a first displacement that is a displacement to a second predetermined range that is outside the range is performed, the first After a predetermined period, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is switched from the first voltage to the second voltage.
スイッチング制御部は、過電圧であることを示す信号が入力されるときスイッチング素子に対するスイッチング制御を停止させる。そしてスイッチング制御部は、過電圧保護回路部の所定電圧を第1電圧、又は第2電圧に切替可能である。
スイッチング制御部は、例えば、パルスのデューティ比が第1所定範囲であれば軽負荷といったように、パルスのデューティ比を用いて、スイッチング制御部は負荷部が軽負荷であることは判別することができる。
The switching control unit stops switching control for the switching element when a signal indicating an overvoltage is input. The switching control unit can switch the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit to the first voltage or the second voltage.
The switching control unit can determine that the load unit is a light load using the pulse duty ratio, for example, a light load if the pulse duty ratio is in the first predetermined range. it can.
しかし、パルスのデューティ比が第1所定範囲外である第2所定範囲に変位した場合、負荷部が軽負荷においてトランスの二次側の出力電圧が過電圧状態になったのか、それとも、負荷部が一定負荷に切り替わっただけなのか、いずれの場合なのかについてスイッチング制御部は、パルスのデューティ比だけでは判別することができない。 However, if the pulse duty ratio is displaced to the second predetermined range which is outside the first predetermined range, whether the output voltage on the secondary side of the transformer is in an overvoltage state when the load is lightly loaded, or the load is The switching control unit cannot determine whether or not it is only switched to a constant load only by the duty ratio of the pulse.
そこで、本発明の構成では、前記パルスのデューティ比が第1所定範囲から前記第1所定範囲外である第2所定範囲へ変位した場合、直ちに過電圧保護回路部の所定電圧を第1電圧から第2電圧へ切り替えるのではなく、スイッチング制御部が、第1所定範囲から前記第1所定範囲外である第2所定範囲へ変位した時点から第1所定期間の間に過電圧であることを示す信号が入力されたかどうかを検出する。 Therefore, in the configuration of the present invention, when the duty ratio of the pulse is displaced from the first predetermined range to the second predetermined range that is outside the first predetermined range, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is immediately changed from the first voltage to the first voltage. Instead of switching to the two voltages, a signal indicating that the switching control unit is overvoltage during the first predetermined period from the time when the switching control unit is displaced from the first predetermined range to the second predetermined range outside the first predetermined range. Detect whether it was entered.
スイッチング制御部は、その変位の時点から第1所定期間の間に過電圧であることを示す信号が入力された場合、負荷部が軽負荷の状態にてトランスの二次側の出力電圧が過電圧状態となったことによるパルスのデューティ比の変動であることがわかる。
他方、スイッチング制御部は、その変位の時点から第1所定期間経過しても過電圧であることを示す信号が入力されない場合、負荷部が軽負荷の状態から一定負荷に変化したことがわかるため、その後、過電圧保護回路部の前記所定電圧を第1電圧から第2電圧に切り替える。
When the switching control unit receives a signal indicating that the voltage is overvoltage during the first predetermined period from the time of the displacement, the output voltage on the secondary side of the transformer is in the overvoltage state when the load unit is in a light load state. It can be seen that this is a variation in the duty ratio of the pulse due to the above.
On the other hand, the switching control unit knows that the load unit has changed from a light load state to a constant load when a signal indicating an overvoltage is not input even after the first predetermined period from the time of the displacement, Thereafter, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is switched from the first voltage to the second voltage.
本構成のスイッチング電源は、従来のスイッチング電源と異なり、過電圧検出レベルを適切に変更してスイッチング電源の過電圧保護が可能となる。 Unlike the conventional switching power supply, the switching power supply of this configuration can appropriately change the overvoltage detection level to enable overvoltage protection of the switching power supply.
本発明によれば、過電圧検出レベルを適切に変更してスイッチング電源の過電圧保護を行うことができる。 According to the present invention, the overvoltage protection of the switching power supply can be performed by appropriately changing the overvoltage detection level.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<実施形態の回路概要>
本発明の一実施形態に係るスイッチング電源の回路構成を図1に示す。図1において、このスイッチング電源1は、商用交流電源ACから一対の給電線PS1,PS2を介して供給される交流電圧を直流電圧に変換するものであり、たとえば、プリンタなどの電子機器に搭載される。スイッチング電源1は、トランス11を備えており、このトランス11を境に、一次巻線L1が設けられる図示左側の一次側と二次巻線L2が設けられる図示右側の二次側とに分かれている。また、トランス11には、補助巻線L3が一次側に設けられている。一次巻線L1が一次コイルの一例である。
<Circuit Overview of Embodiment>
FIG. 1 shows a circuit configuration of a switching power supply according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, this
<一次側の構成その1>
スイッチング電源1は、トランス11の一次側に、一次側整流平滑回路12およびスイッチング素子13を備えている。
<
The
<一次側整流平滑回路>
一次側整流平滑回路12には、ダイオードブリッジ14および平滑コンデンサC1が含まれる。
<Primary rectification smoothing circuit>
The primary side rectifying /
ダイオードブリッジ14は、4個のダイオードD1,D2,D3,D4をブリッジ接続した構成の回路である。具体的には、ダイオードブリッジ14では、2個のダイオードD1,D2の直列回路と残りの2個のダイオードD3,D4の直列回路とが並列に接続されている。一方の直列回路におけるダイオードD1,D2の接続点および他方の直列回路におけるダイオードD3,D4の接続点には、それぞれ給電線PS1,PS2が接続されている。ダイオードD1,D2の直列回路とダイオードD3,D4の直列回路との一方の接続点は、配線W1を介してトランス11の一次巻線L1の図示上端である一端に接続され、他方の接続点は、一次側のグランドラインG3に接続されている。
The
平滑コンデンサC1の一方の電極は、配線W1に接続され、他方の電極は、グランドラインG3に接続されている。 One electrode of the smoothing capacitor C1 is connected to the wiring W1, and the other electrode is connected to the ground line G3.
商用交流電源ACから供給される交流電圧は、ダイオードブリッジ14により全波整流され、その全波整流後の電圧が平滑コンデンサC1で平滑化されることにより、配線W1とグランドラインG3との間に直流電圧が発生する。
The AC voltage supplied from the commercial AC power supply AC is full-wave rectified by the
<スイッチング素子>
スイッチング素子13は、Nチャネル型のMOSFET(NMOS)からなり、そのドレイン端子が配線W2を介して一次巻線L1の図示下端である他端に接続されている。スイッチング素子13のソース端子は、抵抗R1を介してグランドラインG3に接続されている。スイッチング素子13は、ゲート端子に入力される電圧により、スイッチング動作(オン/オフ)する。
<Switching element>
The switching element 13 is composed of an N-channel MOSFET (NMOS), and its drain terminal is connected to the other end, which is the lower end in the figure of the primary winding L1, via the wiring W2. The source terminal of the switching element 13 is connected to the ground line G3 via the resistor R1. The switching element 13 performs a switching operation (ON / OFF) by the voltage input to the gate terminal.
スイッチング素子13がオンにされると、トランス11の一次巻線L1に電流が流れ、一次巻線L1にエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子13がオフにされると、一次巻線L1に蓄積されたエネルギーが開放されて、一次巻線L1に起電力が生じ、トランス11の二次巻線L2に一次巻線L1と二次巻線L2との巻数比に応じた二次電圧が発生する。スイッチング素子13のオン/オフが繰り返されることにより、二次電圧がパルス的に発生する。 When the switching element 13 is turned on, a current flows through the primary winding L1 of the transformer 11, and energy is stored in the primary winding L1. Thereafter, when the switching element 13 is turned off, the energy accumulated in the primary winding L1 is released, an electromotive force is generated in the primary winding L1, and the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer 11 A secondary voltage corresponding to the turn ratio with the secondary winding L2 is generated. By repeatedly turning on / off the switching element 13, a secondary voltage is generated in a pulse manner.
<二次側の構成>
スイッチング電源1は、トランス11の二次側に、二次側整流平滑回路15および定電圧回路16を備えている。
<Secondary configuration>
The switching
<二次側整流平滑回路>
二次側整流平滑回路15は、整流ダイオードD5および平滑コンデンサC2を含む。トランス11の二次巻線L2の図示上端である一端は、配線W3を介して出力端子に接続され、その他端は、図示「0V」で表記する二次側のグランドラインG2に接続されている。整流ダイオードD5は、アノードを二次巻線L2側に向けて、配線W3の途中部に介装されている。平滑コンデンサC2の一方の電極は、整流ダイオードD5のカソード側で配線W3に接続され、他方の電極は、グランドラインG2に接続されている。二次巻線L2にパルス的に発生する二次電圧は、二次側整流平滑回路15により整流および平滑化されて、直流電圧に変換される。
<Secondary rectification smoothing circuit>
The secondary side rectifying / smoothing
<定電圧回路>
定電圧回路16は、シャントレギュレータIC(Integrated Circuit)17、抵抗R2,R3,R4およびフォトカプラPCを含む。抵抗R2,R3は、直列に接続されている。抵抗R2,R3の直列回路の一端は、配線W3に接続され、他端は、グランドラインG2に接続されている。シャントレギュレータIC17には予め基準電圧が設定され、出力端子から出力される電圧が分圧された電圧であって抵抗R2と抵抗R3との接続点である電圧がフィードバック電圧として入力される。フォトカプラPCの発光ダイオードPDは、アノードが抵抗R4を介して配線W3に接続され、カソードがシャントレギュレータIC17に接続されている。この構成により、一定の電圧(Output)が出力端子から出力され、出力端子に接続された負荷部90へと出力される。また、フィードバック電圧が基準電圧を超えると、フォトカプラPCの発光ダイオードPDが発光する。
<Constant voltage circuit>
The
<一次側の構成その2>
スイッチング電源1は、トランス11の一次側に、スイッチング制御部21を備えている。スイッチング制御部21は、CPUなどを内蔵するICからなり、第1端子FB、第2端子OUT、第3端子VCC、および第4端子SWを有している。
<
The switching
フォトカプラPCの受光側のフォトトランジスタPTは、抵抗R5を介して、第1端子FBに接続されている。これにより、二次側のフィードバック電圧が基準電圧を超えて、フォトカプラPCの発光ダイオードPDが発光すると、フォトトランジスタPTが導通し、第1端子FBに電圧が入力される。二次側のフィードバック電圧と基準電圧との電位差に応じて、発光ダイオードPDに流れる電流が増減するので、発光ダイオードPDの発光量が増減する。発光量の増減に応じて、フォトトランジスタPTを流れる電流が変化するので、第1端子FBに入力される電圧が変化する。 The phototransistor PT on the light receiving side of the photocoupler PC is connected to the first terminal FB via the resistor R5. Thus, when the secondary-side feedback voltage exceeds the reference voltage and the light emitting diode PD of the photocoupler PC emits light, the phototransistor PT is turned on, and the voltage is input to the first terminal FB. Since the current flowing through the light emitting diode PD increases or decreases according to the potential difference between the feedback voltage on the secondary side and the reference voltage, the light emission amount of the light emitting diode PD increases or decreases. Since the current flowing through the phototransistor PT changes according to the increase or decrease in the amount of light emission, the voltage input to the first terminal FB changes.
スイッチング制御部21の第2端子OUTは、抵抗R6を介して、スイッチング素子13のゲート端子に接続されている。スイッチング制御部21は、二次側のフィードバック電圧に応じて変化する第1端子FBの入力電圧に基づいて、スイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比を制御する。これにより、二次側のフィードバック電圧が、目標電圧としての一定値に保たれる。
The second terminal OUT of the switching
<一次側の構成その3>
さらに、スイッチング電源1は、トランス11の一次側に、電圧発生回路22および過電圧保護回路23を備えている。電圧発生回路22は、電圧発生回路部の一例であり、過電圧保護回路23は、過電圧保護回路部の一例である。
<
Further, the switching
<電圧発生回路>
電圧発生回路22は、整流ダイオードD6、抵抗R7および平滑コンデンサC3を含む。補助巻線L3の図示上端である一端には、出力線の一例としての配線W4が接続されている。整流ダイオードD6は、アノードを補助巻線L3側に向けて、配線W4の途中に介装される。抵抗R7は、整流ダイオードD6のアノードと補助巻線L3の一端との間に介装されている。平滑コンデンサC3の一方の電極は、整流ダイオードD6のカソード側で配線W4に接続され、他方の電極は、一次側のグランドラインG1に接続される。二次巻線L2に二次電圧がパルス的に発生すると、補助巻線L3に交流電圧がパルス的に発生する。その補助巻線L3に発生する交流電圧は、整流ダイオードD6により交流電圧の正又は負のいずれかである一方の電圧が出力され、さらにその正又は負のいずれかである一方の電圧が平滑コンデンサC3により平滑化され、直流電圧として出力される。なお、整流ダイオードD6が整流回路の一例に相当し、平滑コンデンサC3が平滑回路の一例に相当している。
<Voltage generation circuit>
The
<過電圧保護回路>
過電圧保護回路23は、NPNトランジスタTr1および3個のツェナーダイオードZD1,ZD2,ZD3を含む。NPNトランジスタTr1のコレクタは、配線W4に接続されている。NPNトランジスタTr1のエミッタは、スイッチング制御部21の第3端子VCCに接続されている。ツェナーダイオードZD1,ZD2は、直列に接続されて、一方のツェナーダイオードZD2のカソードがNPNトランジスタTr1のコレクタに接続され、他方のツェナーダイオードZD1のアノードがNPNトランジスタTr1のエミッタに接続されている。ツェナーダイオードZD3のカソードは、NPNトランジスタTr1のベースに接続され、ツェナーダイオードZD3のアノードは、グランドラインG1に接続されている。また、NPNトランジスタTr1のコレクタとツェナーダイオードZD3のカソードとの間には、抵抗Rcが介在されている。
<Overvoltage protection circuit>
The
<スイッチング電源の基本動作>
上記構成において、トランス11の出力端子から出力される電圧が定常状態の正常電圧であるときには、配線W4の直流電圧によりツェナーダイオードZD3および抵抗Rcに電流が流れ、スイッチング制御部21の第3端子VCCに、ツェナーダイオードZD3の降伏電圧からNPNトランジスタTr1のベース−エミッタ間電圧だけ低下した定電圧が、駆動電圧として入力される。
<Basic operation of switching power supply>
In the above configuration, when the voltage output from the output terminal of the transformer 11 is a normal voltage in a steady state, a current flows through the Zener diode ZD3 and the resistor Rc by the DC voltage of the wiring W4, and the third terminal VCC of the switching
たとえば、スイッチング電源1にフォトカプラPCの故障を含む回路故障などの異常が発生し、スイッチング制御部21によるスイッチング素子13のスイッチング動作の正常な制御が不能になり、スイッチング素子13が最大デューティ比でスイッチング動作すると、出力端子から出力される電圧が上昇し始め、これに伴って、補助巻線L3に誘起される電圧が上昇し、配線W4の直流電圧が上昇し始める。配線W4の直流電圧の上昇により、ツェナーダイオードZD1,ZD2が導通すると、スイッチング制御部21の第3端子VCCに、配線W4の直流電圧からツェナーダイオードZD1,ZD2の降伏電圧を差し引いた分の電圧が入力される。第3端子VCCに入力される信号の電圧が、過電圧と識別される所定電圧値を超えたことに応じて、スイッチング制御部21は、過電圧保護機能を作動させ、スイッチング素子13のスイッチング動作を停止して、出力端子から出力される電圧を低下させる。以上の結果、補助巻線L3に誘起される電圧が過電圧検出レベルを超えると、スイッチング素子13のスイッチング動作が停止され、二次側の過電圧に対する保護が図られる。
For example, an abnormality such as a circuit failure including a failure of the photocoupler PC occurs in the switching
<二次コイルと補助巻線との結合率低下による保護遅れ>
ところで、上記のようにしてスイッチング電源1が一定の出力電圧を二次側へ出力する
際、出力先である負荷部90における負荷の違い、例えばプリンタにおける画像形成部を使用するかしないか、等によって負荷の大小が生じる。そして、一定負荷の場合と軽負荷の場合とでは、トランス11の二次巻線L2と補助巻線L3との結合率が変わる。すなわち、一般に、トランス11の二次巻線L2と補助巻線L3との結合率は、トランス11の二次側に加わる負荷が小さいと低くなる。このため、軽負荷の場合には、前述のようにトランス11の出力端子から出力される電圧が増大しても補助巻線L3に誘起される交流電圧が低くなる結果、スイッチング電源1のスイッチング制御部21の第3端子VCCに入力される電圧が、過電圧と識別される所定電圧値に到達するまでに時間がかかる。このため、一定負荷の場合に比べて、前述したスイッチング素子13のスイッチング動作の停止をなかなか実行できず、二次側の出力電圧が過電圧に到達して保護機能の実行が遅れるおそれがある。
<Protection delay due to lower coupling ratio between secondary coil and auxiliary winding>
By the way, when the switching
例えば図2(a)に示す例では、一点鎖線で示す一定負荷時においては、時間t0で回路故障等の異常が発生して二次側の出力端子から出力される電圧が約25[V]から上昇を開始したのに伴い、補助巻線L3に誘起される電圧が約80[V]から上昇を開始する。そして、その後の時間t2において補助巻線L3に誘起される電圧が、約100[V]に設定された過電圧保護動作電圧Vpに達すると、スイッチング素子13のスイッチング動作が停止されることで二次側の出力端子から出力される電圧は約35[V]に設定された危険電圧Vdに達することなく低下する。この結果、二次側の過電圧に対する保護が図られる。 For example, in the example shown in FIG. 2A, at a constant load indicated by a one-dot chain line, an abnormality such as a circuit failure occurs at time t0, and the voltage output from the secondary output terminal is about 25 [V]. As the voltage starts to rise, the voltage induced in the auxiliary winding L3 starts to rise from about 80 [V]. Then, when the voltage induced in the auxiliary winding L3 at the subsequent time t2 reaches the overvoltage protection operation voltage Vp set to about 100 [V], the switching operation of the switching element 13 is stopped, so that the secondary voltage is reduced. The voltage output from the output terminal on the side decreases without reaching the dangerous voltage Vd set to about 35 [V]. As a result, protection against overvoltage on the secondary side is achieved.
これに対し、実線で示す負荷時においては、時間t0で回路故障等の異常が発生して二次側の出力端子から出力される電圧が約25[V]から上昇を開始したとき、補助巻線L3に誘起される電圧は一定負荷時よりも低い約70[V]から上昇を開始する。そして、補助巻線L3に誘起される電圧は、時間t2よりも遅い時間t1においてようやく過電圧保護動作電圧Vpに達しスイッチング素子13のスイッチング動作が停止される。そのため、その時間t1のタイミングでは、二次側の出力端子から出力される電圧は危険電圧Vdを超過してしまい、二次側の過電圧に対する十分な保護を図ることができなくなる。 On the other hand, at the time of the load indicated by the solid line, when an abnormality such as a circuit failure occurs at time t0 and the voltage output from the secondary output terminal starts to rise from about 25 [V], the auxiliary winding The voltage induced in the line L3 starts to rise from about 70 [V], which is lower than that at the time of constant load. The voltage induced in the auxiliary winding L3 finally reaches the overvoltage protection operation voltage Vp at time t1 later than time t2, and the switching operation of the switching element 13 is stopped. Therefore, at the timing of time t1, the voltage output from the secondary output terminal exceeds the dangerous voltage Vd, and sufficient protection against the secondary overvoltage cannot be achieved.
<軽負荷時の保護機能作動タイミングの早期化>
そこで、上記に対応し、本実施形態のスイッチング電源1では、軽負荷時においては、配線W4の直流電圧の上昇により導通させるツェナーダイオードを、2つのツェナーダイオードZD1,ZD2に代えて1つのツェナーダイオードZD2のみとし、第3端子VCCに配線W4の直流電圧からツェナーダイオードZD2の降伏電圧を差し引いた分の電圧を入力するようにすることで、過電圧保護機能の作動タイミングを早める。
<Early timing of protection function activation at light load>
Accordingly, in response to the above, in the switching
その際の、一定負荷であるか軽負荷であるかの見極めには、前述のスイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比を用いることができる。すなわち、例えば図3に示すように、負荷が大きい場合には、スイッチング制御部21の第2端子OUTからの制御信号によるスイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比が大きくなるとともに二次側の出力電流の値も大きくなり、負荷が小さい場合には、スイッチング制御部21の第2端子OUTからの制御信号によるスイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比が小さくなるとともに二次側の出力電流の値も小さくなる。
In this case, the duty ratio of the switching operation of the switching element 13 can be used to determine whether the load is constant or light. That is, for example, as shown in FIG. 3, when the load is large, the duty ratio of the switching operation of the switching element 13 by the control signal from the second terminal OUT of the switching
そこで、本実施形態では、図4(a)に示すように、スイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比が大きくなる一定負荷のときには、2つのツェナーダイオードZD1,ZD2によってそれら全体の降伏電圧であるツェナー電圧を高い値に維持することで、過電圧保護機能の作動タイミングを通常通りとする。その一方、図4(b)に示すように、スイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比が小さくなる軽負荷のときには、ツェナーダイオードZD1のアノード側とカソード側とを導通させることで、残
りの1つのツェナーダイオードZD2のみの降伏電圧となるツェナー電圧を低い値に下げ、過電圧保護機能の作動タイミングを早めることができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, when the duty ratio of the switching operation of the switching element 13 is large, the zener diode ZD1 and ZD2 is a Zener that is the breakdown voltage of the whole. By maintaining the voltage at a high value, the operation timing of the overvoltage protection function is made normal. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the duty ratio of the switching operation of the switching element 13 is small, the anode side and the cathode side of the Zener diode ZD1 are made conductive to make the remaining one The Zener voltage, which is the breakdown voltage of only the Zener diode ZD2, can be lowered to a low value, and the operation timing of the overvoltage protection function can be advanced.
<NPNトランジスタの追設>
過電圧保護機能の作動タイミングの早期化のために、本実施形態では、図1に示すように、トランス11の一次側に、さらに、NPNトランジスタTr2が設けられる。NPNトランジスタTr2のコレクタは、2個のツェナーダイオードZD1,ZD2の接続点、すなわちツェナーダイオードZD1のカソード側でかつツェナーダイオードZD2のアノード側に接続されている。NPNトランジスタTr2のエミッタは、スイッチング制御部21の第3端子VCCに接続されている。NPNトランジスタTr2のベースは、スイッチング制御部21の第4端子SWに接続されている。なお、NPNトランジスタTr2が導通部の一例に相当している。
<Additional NPN transistor>
In this embodiment, an NPN transistor Tr2 is further provided on the primary side of the transformer 11 in order to accelerate the operation timing of the overvoltage protection function, as shown in FIG. The collector of the NPN transistor Tr2 is connected to the connection point of the two Zener diodes ZD1 and ZD2, that is, the cathode side of the Zener diode ZD1 and the anode side of the Zener diode ZD2. The emitter of the NPN transistor Tr2 is connected to the third terminal VCC of the switching
スイッチング制御部21は、第4端子SWから、ツェナーダイオードZD1のアノード側とカソード側とを導通させるか否かを示す信号をNPNトランジスタTr2のベースへと出力する。
The switching
第4端子SWからの信号がツェナーダイオードZD1のアノード側とカソード側とを導通させることを示す場合は、NPNトランジスタTr2がオンになる。NPNトランジスタTr2がオンすると、配線W4からツェナーダイオードZD2を介した電流が、ツェナーダイオードZD1を介すことなく短絡してNPNトランジスタTr2のコレクタから流入し、NPNトランジスタTr2のエミッタからスイッチング制御部21の第3端子VCCへと出力される。この場合、ツェナー電圧を低い値に下げることができる。すなわち、上昇した配線W4の直流電圧が1つのツェナーダイオードZD2の降伏電圧を超えたときに、対応する信号がスイッチング制御部21の第3端子VCCに入力され、スイッチング制御部21は過電圧保護機能を作動させる。なお、このときのツェナーダイオードZD2の降伏電圧が第1電圧の一例に相当している。
When the signal from the fourth terminal SW indicates that the anode side and the cathode side of the Zener diode ZD1 are conducted, the NPN transistor Tr2 is turned on. When the NPN transistor Tr2 is turned on, the current from the wiring W4 via the Zener diode ZD2 is short-circuited without passing through the Zener diode ZD1, flows from the collector of the NPN transistor Tr2, and flows from the emitter of the NPN transistor Tr2 to the switching
第4端子SWからの信号がツェナーダイオードZD1のアノード側とカソード側とを導通させることを示さない場合は、NPNトランジスタTr2はオフ状態のままになる。NPNトランジスタTr2がオフの場合、配線W4からツェナーダイオードZD2を介した電流は、ツェナーダイオードZD1,ZD2を介してスイッチング制御部21の第3端子VCCへと出力される。この場合、ツェナー電圧は高い値に維持される。すなわち、上昇した配線W4の直流電圧が2つのツェナーダイオードZD1,ZD2の降伏電圧を超えたときに、対応する信号がスイッチング制御部21の第3端子VCCに入力され、スイッチング制御部21は過電圧保護機能を作動させる。なお、このときのツェナーダイオードZD2の降伏電圧が第2電圧の一例に相当している。
When the signal from the fourth terminal SW does not indicate that the anode side and the cathode side of the Zener diode ZD1 are conducted, the NPN transistor Tr2 remains in the OFF state. When the NPN transistor Tr2 is off, the current from the wiring W4 via the Zener diode ZD2 is output to the third terminal VCC of the switching
なお、ツェナーダイオードZD1,ZD2の2つだけでなくツェナーダイオードを3つ以上設けてもよい。その場合、前述のようにツェナーダイオードZD1のみのアノード側とカソード側とを導通させるのではなく、それら3つ以上のツェナーダイオードのうち一部を除く、少なくとも1つのツェナーダイオード全体のアノード側とカソード側とを導通させることで、上記同様の作動を行うことができる。 Note that three or more Zener diodes may be provided in addition to the two Zener diodes ZD1 and ZD2. In that case, the anode side and the cathode side of only the Zener diode ZD1 are not conducted as described above, but the anode side and the cathode of the entire at least one Zener diode excluding a part of the three or more Zener diodes. The same operation as described above can be performed by connecting the side.
<過電圧発生時のデューティ比挙動の特殊性>
しかしながら、過電圧が発生した時は、負荷の大小にかかわらずスイッチング動作のデューティ比が増大する。そのため、デューティ比の大小だけでは、一定負荷なのか軽負荷なのかを正確に識別することはできない。例えば図5は、軽負荷の場合を示しているが、図示左側の定常状態においてはスイッチング素子13のスイッチング動作のデューティ比は小さく、回路故障などの異常により過電圧が発生すると図示右側に示すようにスイッチ
ング素子13のスイッチング動作のデューティ比が大きくなる。したがって、スイッチング動作のデューティ比が大きくなった場合であっても、負荷部90が一定負荷の状態となったからであるのか、負荷部90が軽負荷である状態で二次側が過電圧状態となったからであるのか、はそれだけでは判別できない。
<Speciality of duty ratio behavior when overvoltage occurs>
However, when an overvoltage occurs, the duty ratio of the switching operation increases regardless of the size of the load. For this reason, it is impossible to accurately identify whether the load is a constant load or a light load only by the magnitude of the duty ratio. For example, FIG. 5 shows the case of a light load. In the steady state on the left side of the figure, the duty ratio of the switching operation of the switching element 13 is small, and when an overvoltage occurs due to an abnormality such as a circuit failure, as shown on the right side of the figure. The duty ratio of the switching operation of the switching element 13 is increased. Therefore, even if the duty ratio of the switching operation is increased, it is because the
<本実施形態の手法の概要>
そこで、本実施形態では、まず、NPNトランジスタTr2をオンにしてツェナーダイオードZD1のアノード側とカソード側とを導通させてツェナー電圧を低下させた状態とする。図2(a)に対応する図2(b)に示すように、この低下したツェナー電圧に対応する、軽負荷用の過電圧保護動作電圧Vlが約90[V]に設定されている。
<Outline of the method of the present embodiment>
Therefore, in the present embodiment, first, the NPN transistor Tr2 is turned on so that the anode side and the cathode side of the Zener diode ZD1 are electrically connected to reduce the Zener voltage. As shown in FIG. 2B corresponding to FIG. 2A, the light load overvoltage protection operating voltage Vl corresponding to the lowered Zener voltage is set to about 90 [V].
そして、例えば時間t0でスイッチング動作のデューティ比が大きくなったときに、直ちにそのタイミングでNPNトランジスタTr2をオフにしてツェナー電圧を上昇させて高い値とするのではなく、時間t0より後の時間t3までの間に、配線W4の直流電圧がツェナーダイオードZD2の降伏電圧を超えてスイッチング制御部21の第3端子VCCに入力されたかどうかを検出する。このことは、言い替えれば、補助巻線L3に誘起される電圧が、軽負荷用の過電圧保護動作電圧Vlに達したか否か、を検出することになる。なお、このときの時間t3は、予め、軽負荷の状態で過電圧が生じた場合に、補助巻線L3の電圧が過電圧保護動作電圧Vlに達するのに必要な時間以上の長さに決められている。これにより、時間t0から時間t3までの間に第3端子VCCへの過電圧であることを示す信号入力がなされた場合には、デューティ比が大きくなった原因が、スイッチング制御部21は、負荷部90が軽負荷の状態にてトランス11の二次側の出力電圧が過電圧状態になったからであることがわかる。したがって、NPNトランジスタTr2をオンのままとすることでツェナー電圧は、低い値のまま維持される。この結果、補助巻線L3に誘起される電圧が軽負荷用の過電圧保護動作電圧Vlに達したことでスイッチング素子13のスイッチング動作が停止されるので、図2(b)の実線で示すように、二次側の出力端子から出力される電圧は危険電圧Vdに達することなく低下する。この結果、二次側の過電圧に対する保護が図られる。
For example, when the duty ratio of the switching operation becomes large at time t0, the NPN transistor Tr2 is not immediately turned off at that timing to increase the Zener voltage to a high value, but at time t3 after time t0. In the meantime, it is detected whether the DC voltage of the wiring W4 exceeds the breakdown voltage of the Zener diode ZD2 and is input to the third terminal VCC of the switching
一方、スイッチング制御部21は、時間t0から時間t3までの間に過電圧であることを示す第3端子VCCへの信号入力がなされない場合には、デューティ比が大きくなった原因が、負荷部90が軽負荷の状態から一定負荷に変化したからであることがわかる。したがって、その後、NPNトランジスタTr2をオフにしてツェナー電圧を上昇させて、ツェナー電圧が高い値に維持される。そしてその後、前述の図2(a)と同様、時間t2において、図2(b)の一点鎖線で示すように、配線W4の直流電圧がツェナーダイオードZD1,ZD2の降伏電圧を超えてスイッチング制御部21の第3端子VCCに入力される。言い替えれば、補助巻線L3に誘起される電圧が、一定負荷用の過電圧保護動作電圧Vcに達する。なお、この過電圧保護動作電圧Vcは、図2(a)に示した過電圧保護動作電圧Vpと同様、例えば約100[V]に設定されている。補助巻線L3に誘起される電圧が一定負荷用の過電圧保護動作電圧Vcに達したことでスイッチング素子13のスイッチング動作が停止されるので、図示のように二次側の出力端子から出力される電圧は危険電圧Vdに達することなく低下し、二次側の過電圧に対する保護が図られる。
On the other hand, when the switching
<制御手順>
上述の手法を実現するために、スイッチング制御部21によって実行される制御手順を、図6及び図7のフローチャートにより説明する。
<Control procedure>
A control procedure executed by the switching
図6において、まずステップS5で、スイッチング制御部21は、予め定められている適宜の初期動作を行う。
In FIG. 6, first, in step S5, the switching
その後、ステップS10で、スイッチング制御部21は、デューティ比の計測を開始する。この例では、デューティ比として、例えば、信号のパルスがHighである状態とLowである状態との比であるオンデューティ比が計測される。
Thereafter, in step S10, the switching
そして、ステップS15で、スイッチング制御部21は、NPNトランジスタTr2のベースに対し、オン状態とするための信号を出力する。これにより、前述のツェナー電圧は、ツェナーダイオードZD2のみによる、軽負荷用の低い電圧にされる。その後、ステップS20に移る。
In step S15, the switching
ステップS20では、ステップS10での計測開始後に計測されさているデューティ比が、閾値として予め定められた所定値より大きいか否かを決定する。所定値よりも大きければ条件が満たされ(S20:Yes)、後述のステップS30に移行し、所定値以下であれば条件が満たされず(S20:No)、ステップS25に移行する。なお、この所定値以下の範囲が第1所定範囲の一例に相当し、所定値より大きな範囲が第2所定範囲の一例に相当する。また、ステップS20の条件が満たされる状態が、デューティ比が第1の変位をしたことの一例に相当する。 In step S20, it is determined whether the duty ratio measured after the start of measurement in step S10 is greater than a predetermined value that is predetermined as a threshold value. If it is larger than the predetermined value, the condition is satisfied (S20: Yes), and the process proceeds to step S30 described later. If it is equal to or smaller than the predetermined value, the condition is not satisfied (S20: No), and the process proceeds to step S25. Note that a range equal to or smaller than the predetermined value corresponds to an example of a first predetermined range, and a range larger than the predetermined value corresponds to an example of a second predetermined range. Moreover, the state where the condition of step S20 is satisfied corresponds to an example in which the duty ratio has made the first displacement.
ステップS25では、スイッチング制御部21は、第3端子VCCに対し、図2(b)に示す軽負荷用の過電圧保護動作電圧Vlに対応する電圧、言い換えれば軽負荷時における過電圧検出値が入力されたか否かを決定する。なお、この軽負荷時における過電圧検出値を、以下適宜、「第1過電圧検出値」と称し、図6においても同様に示す。第1過電圧検出値が入力されていれば条件が満たされ(S25:Yes)、後述のステップS50に移る。第1過電圧検出値が入力されていなければ条件が満たされず(S25:No)、前述のステップS20に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S25, the switching
一方、ステップS30では、スイッチング制御部21は、例えば図示しないタイマーを用いることで、これ以降の経過時間の計測を開始する。その後、ステップS35に移る。
On the other hand, in step S30, the switching
ステップS35では、スイッチング制御部21は、ステップS25と同様、第3端子VCCに対し、第1過電圧検出値が入力されたか否かを決定する。第1過電圧検出値が入力されていなければ条件が満たされず(S35:No)、後述のステップS40に移る。第1過電圧検出値が入力されていれば条件が満たされ(S35:Yes)、ステップS50に移行する。
In step S35, the switching
ステップS50では、スイッチング制御部21は、スイッチング素子13に対し、発振停止を指示する。その後、このフローを終了する。
In step S50, the switching
一方ステップS40では、スイッチング制御部21は、ステップS20と同様、計測されているデューティ比が所定値より大きいか否かを決定する。所定値よりも大きければ条件が満たされ(S40:Yes)、後述のステップS45に移行し、所定値以下であれば条件が満たされず(S40:No)、前述のステップS20に戻って同様の手順を繰り返す。
On the other hand, in step S40, the switching
ステップS45では、スイッチング制御部21は、ステップS30での計測開始後に計測されている経過時間が、予め定められた所定期間を経過したか否か、を決定する。この所定期間は、図2(b)に示した時間t0から時間t3までの間に相当する時間であり、第1所定期間の一例に相当する。なお、この所定期間を、以下適宜、単に「第1所定期間」と称し、図6においても同様に示す。第1所定期間が経過していなければ条件が満たされず(S45:No)、前述のステップS35に戻って同様の手順を繰り返す。第1所定期間が経過していれば条件が満たされ、図7のステップS55に移る。
In step S45, the switching
図7において、ステップS55では、スイッチング制御部21は、NPNトランジスタTr2のベースに対し、オフ状態とするための信号を出力する。これにより、前述のツェナー電圧は、2つのツェナーダイオードZD1,ZD2による、一定負荷用の高い電圧にされる。その後、ステップS60に移る。
In FIG. 7, in step S55, the switching
ステップS60では、スイッチング制御部21は、ステップS10での計測開始後に計測されさているデューティ比が、閾値として予め定められた前述の所定値以下であるか否かを決定する。所定値以下であれば条件が満たされ(S60:Yes)、後述のステップS70に移行し、所定値より大きければ条件が満たされず(S60:No)、ステップS65に移行する。なお、ステップS60の条件が満たされる状態が、デューティ比が第2の変位をしたことの一例に相当する。
In step S60, the switching
ステップS65では、スイッチング制御部21は、第3端子VCCに対し、図2(b)に示す一定負荷用の過電圧保護動作電圧Vcに対応する電圧、言い換えれば一定負荷時における過電圧検出値が入力されたか否かを決定する。なお、この一定負荷時における過電圧検出値を、以下適宜、「第2過電圧検出値」と称し、図7においても同様に示す。第2過電圧検出値が入力されていれば条件が満たされ(S65:Yes)、図6で前述したステップS50に移る。第2過電圧検出値が入力されていなければ条件が満たされず(S65:No)、前述のステップS60に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S65, the switching
一方、ステップS70では、前述のステップS30と同様、スイッチング制御部21は、例えばタイマーを用いることで、これ以降の経過時間の計測を開始する。その後、ステップS75に移る。
On the other hand, in step S70, like the above-described step S30, the switching
ステップS75では、スイッチング制御部21は、ステップS65と同様、第3端子VCCに対し、第2過電圧検出値が入力されたか否かを決定する。第2過電圧検出値が入力されていなければ条件が満たされず(S75:No)、後述のステップS80に移る。第2過電圧検出値が入力されていれば条件が満たされ(S75:Yes)、図6で前述したステップS50に移る。
In step S75, the switching
ステップS80では、スイッチング制御部21は、ステップS60と同様、計測されているデューティ比が所定値以下であるか否かを決定する。所定値以下であれば条件が満たされ(S80:Yes)、後述のステップS85に移行し、所定値より大きければ条件が満たされず(S80:No)、前述のステップS60に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S80, the switching
ステップS85では、スイッチング制御部21は、ステップS70での計測開始後に計測されている経過時間が、予め定められた所定期間を経過したか否か、を決定する。この所定期間は、例えば、図2(b)に示した時間t0から時間t3までの間に相当する時間とすればよく、第2所定期間の一例に相当する。なお、この所定期間を、以下適宜、単に「第2所定期間」と称し、図7においても同様に示す。第2所定期間が経過していなければ条件が満たされず(S85:No)、前述のステップS75に戻って同様の手順を繰り返す。第2所定期間が経過していれば条件が満たされ、図6のステップS15に戻って同様の手順を繰り返す。
In step S85, the switching
<実施形態の効果>
以上説明したように、本実施形態のスイッチング電源1においては、スイッチング制御部21のスイッチング動作のデューティ比が所定値より大きい場合に、直ちにNPNトランジスタTr2をオンからオフにしてツェナー電圧を高い値へ切り替えるのではなく、時間t0からt3までの第1所定期間の間に、過電圧であることを示す信号がスイッチング
制御部21の第3端子VCCへ入力されたか否かが検出される。
<Effect of embodiment>
As described above, in the switching
第1所定期間の間に過電圧であることを示す信号が入力された場合、負荷部90の軽負荷状態でトランス11の二次側が過電圧状態となったことでデューティ比が大きくなっている、ということがわかる。第1所定期間経過しても過電圧であることを示す信号が入力されない場合、負荷部90が軽負荷の状態から一定負荷の状態に変化したことがわかるため、その後、ステップS55に示したように、NPNトランジスタTr2をオンからオフにしてツェナー電圧を高い値へ切り替える。これにより、本実施形態のスイッチング電源1によれば、従来のスイッチング電源と異なり、過電圧検出レベルを適切に変更してスイッチング電源1の過電圧保護が可能となる。
When a signal indicating an overvoltage is input during the first predetermined period, the duty ratio is increased because the secondary side of the transformer 11 is in an overvoltage state in a light load state of the
また、本実施形態では特に、第1所定期間中、過電圧であることを示す信号が入力されることなく、デューティ比が所定値より大きかった場合、第1所定期間経過後、NPNトランジスタTr2をオンからオフにしてツェナー電圧を高い値へ切り替える。逆に、第1所定期間が経過する前に、デューティ比が所定値より大きい状態から所定値以下に変位した場合、ステップS40に示したように、ツェナー電圧を高い値へ切り替えない。
これにより、一時的に、デューティ比が小さくなった場合、ツェナー電圧を高い値へ切り替えないことで、デューティ比の一時的な変動に対応してスイッチング電源1の過電圧の保護をすることができる。
In the present embodiment, in particular, when the duty ratio is larger than a predetermined value without receiving a signal indicating an overvoltage during the first predetermined period, the NPN transistor Tr2 is turned on after the first predetermined period elapses. To turn the Zener voltage to a higher value. On the contrary, when the duty ratio is shifted from the state larger than the predetermined value to the predetermined value or less before the first predetermined period elapses, the Zener voltage is not switched to a high value as shown in Step S40.
Thereby, when the duty ratio is temporarily reduced, the overvoltage of the switching
また、本実施形態では特に、スイッチング制御部21のスイッチング動作のデューティ比が所定値より大きい状態から所定値以下となった場合で、第2所定期間中、過電圧であることを示す信号が入力されない場合には、直ちにNPNトランジスタTr2をオフからオンにしてツェナー電圧を低い値へ切り替えるのではなく、第2所定期間の間に、過電圧であることを示す信号が入力されたか否かが検出される。
In the present embodiment, in particular, when the duty ratio of the switching operation of the switching
第2所定期間の間に過電圧であることを示す信号が入力された場合、負荷部90が一定負荷の状態でトランス11の二次側が過電圧状態となったことでデューティ比が大きくなっている、ということがわかる。第2所定期間経過しても過電圧であることを示す信号が入力されない場合、負荷部90が一定負荷の状態から軽負荷の状態に変化したことがわかるため、その後、ステップS85からステップS15への推移によって示したように、NPNトランジスタTr2をオフからオンにしてツェナー電圧を低い値に切り替える。本実施形態のスイッチング電源1によれば、これによっても、過電圧検出レベルを適切に変更してスイッチング電源1の過電圧保護が可能となる。
When a signal indicating an overvoltage is input during the second predetermined period, the duty ratio is increased because the secondary side of the transformer 11 is in an overvoltage state while the
なお、以上において、図6、図7に示すフローチャートは本発明を上記フローに示す手順に限定するものではなく、発明の趣旨および技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。 In the above, the flowcharts shown in FIGS. 6 and 7 are not intended to limit the present invention to the procedures shown in the above-described flow, and the addition / deletion of the procedures or the order of the procedures are within the scope not departing from the spirit and technical idea of the invention. Changes may be made.
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。 In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
1 スイッチング電源
11 トランス
13 スイッチング素子
21 スイッチング制御部
22 電圧発生回路(電圧発生回路部)
23 過電圧保護回路(過電圧保護回路部)
90 負荷部
C3 平滑コンデンサ(平滑回路)
D6 整流ダイオード(整流回路)
L1 一次巻線(一次コイル)
L3 補助巻線
Tr2 NPNトランジスタ(導通部)
W4 配線(出力線)
DESCRIPTION OF
23 Overvoltage protection circuit (overvoltage protection circuit)
90 Load section C3 Smoothing capacitor (smoothing circuit)
D6 Rectifier diode (rectifier circuit)
L1 Primary winding (primary coil)
L3 Auxiliary winding Tr2 NPN transistor (conduction part)
W4 wiring (output line)
Claims (6)
前記負荷部に二次側の出力電圧を出力するトランスと、
前記トランスの一次コイルに接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に入力されるパルスのデューティ比を用いて前記トランスの二次側の出力電圧が目標電圧となるスイッチング制御を行うスイッチング制御部と、
前記トランスの一次側に設けられた補助巻線に誘起される交流電圧を整流および平滑し、直流電圧として出力する電圧発生回路部と、
前記直流電圧が所定電圧を超える場合、過電圧であることを示す信号を前記スイッチング制御部に入力する過電圧保護回路部と、
を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を第1電圧、又は第2電圧に切替可能であって、前記過電圧であることを示す信号が入力されるときに前記スイッチング制御を停止させ、
前記過電圧保護回路部の前記所定電圧が前記第1電圧であるときに前記パルスのデューティ比が第1所定範囲から前記第1所定範囲外である第2所定範囲への変位である第1の変位をした際に、前記第1の変位後の第1所定期間中、前記過電圧であることを示す信号が入力されない場合、前記第1所定期間経過後、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替える、
ことを特徴とするスイッチング電源。 A load section;
A transformer that outputs a secondary side output voltage to the load section;
A switching element connected to a primary coil of the transformer;
A switching control unit that performs switching control in which the output voltage on the secondary side of the transformer becomes a target voltage using a duty ratio of a pulse input to the switching element;
A voltage generating circuit unit that rectifies and smoothes an AC voltage induced in an auxiliary winding provided on the primary side of the transformer, and outputs the DC voltage as a DC voltage;
When the DC voltage exceeds a predetermined voltage, an overvoltage protection circuit unit that inputs a signal indicating an overvoltage to the switching control unit;
With
The switching controller is
The predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit can be switched to the first voltage or the second voltage, and the switching control is stopped when a signal indicating the overvoltage is input,
A first displacement in which the duty ratio of the pulse is a displacement from a first predetermined range to a second predetermined range outside the first predetermined range when the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is the first voltage. When a signal indicating the overvoltage is not input during the first predetermined period after the first displacement, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is set to the predetermined voltage after the first predetermined period. Switching from the first voltage to the second voltage;
A switching power supply characterized by that.
前記第1の変位後の前記第1所定期間中、前記過電圧であることを示す信号が入力されることなく、前記パルスのデューティ比が前記第2所定範囲であった場合、前記第1所定期間経過後、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替え、
前記第1の変位後、前記第1所定期間に到達する前に、前記パルスのデューティ比が前記第2所定範囲から前記第1所定範囲に変位した場合、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替えない、
ことを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 1,
When the duty ratio of the pulse is within the second predetermined range without inputting a signal indicating the overvoltage during the first predetermined period after the first displacement, the first predetermined period After the elapse, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is switched from the first voltage to the second voltage,
If the duty ratio of the pulse is displaced from the second predetermined range to the first predetermined range after the first displacement and before reaching the first predetermined period, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is set to Do not switch from the first voltage to the second voltage;
A switching power supply characterized by that.
前記スイッチング制御部は、
前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第2電圧としているときに前記パルスのデューティ比が前記第2所定範囲から前記第1所定範囲へ変位した第2の変位の場合で、前記第2の変位後の第2所定期間中、前記過電圧であることを示す信号が入力されない場合には、前記第2所定期間経過後、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第2電圧から前記第1電圧に切り替える、
ことを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 1 or 2,
The switching controller is
When the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is the second voltage, the duty ratio of the pulse is a second displacement that is displaced from the second predetermined range to the first predetermined range. When a signal indicating the overvoltage is not input during the second predetermined period after the displacement, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is changed from the second voltage to the first voltage after the second predetermined period has elapsed. Switch to voltage,
A switching power supply characterized by that.
前記スイッチング制御部は、
前記第2の変位後の前記第2所定期間中、前記過電圧であることを示す信号が入力されることなく、前記パルスのデューティ比が前記第1所定範囲であった場合、前記第2所定期間経過後、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替え、
前記第2の変位後、前記第2所定期間に到達する前に、前記パルスのデューティ比が前記第1所定範囲から前記第2所定範囲に変位した場合、前記過電圧保護回路部の前記所定電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り替えない、
ことを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 3,
The switching controller is
When the duty ratio of the pulse is within the first predetermined range without inputting a signal indicating the overvoltage during the second predetermined period after the second displacement, the second predetermined period After the elapse, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is switched from the first voltage to the second voltage,
If the duty ratio of the pulse is displaced from the first predetermined range to the second predetermined range after reaching the second predetermined period after the second displacement, the predetermined voltage of the overvoltage protection circuit unit is Do not switch from the first voltage to the second voltage;
A switching power supply characterized by that.
前記第1所定範囲は、前記負荷部が軽負荷であるときの前記パルスのデューティ比の所定範囲、前記第2所定範囲は、前記負荷部が一定負荷であるときの前記パルスのデューティ比の所定範囲であって、
前記第1電圧は、前記負荷部が前記軽負荷である場合において、前記トランスの二次側の出力電圧が正常電圧から過電圧への変位に伴って前記直流電圧が到達する電圧であって、
前記第2電圧は、前記負荷部が前記一定負荷である場合において、前記トランスの二次側の出力電圧が正常電圧から過電圧への変位に伴って前記直流電圧が到達する電圧である、
ことを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 4,
The first predetermined range is a predetermined range of the duty ratio of the pulse when the load portion is light load, and the second predetermined range is a predetermined of the duty ratio of the pulse when the load portion is a constant load. Range,
The first voltage is a voltage at which the DC voltage reaches the output voltage on the secondary side of the transformer from a normal voltage to an overvoltage when the load unit is the light load,
The second voltage is a voltage at which the DC voltage reaches the secondary output voltage of the transformer from a normal voltage to an overvoltage when the load unit is the constant load.
A switching power supply characterized by that.
前記電圧発生回路部は、
前記補助巻線の一端に出力線を介して接続され、前記補助巻線の一端から出力される交流電圧に対して前記交流電圧の正又は負のいずれかである一方の電圧を出力する整流回路と、
前記整流回路に接続され、前記整流回路から出力する正又は負の電圧を平滑し、前記直流電圧として出力する平滑回路と、を有し、
前記過電圧保護回路部は、
前記平滑回路に接続され、前記平滑回路が出力する前記直流電圧が降伏電圧を超えた際に電流が流れる複数のツェナーダイオード、を有し、
更に、
前記複数のツェナーダイオードのうち、少なくとも1つのツェナーダイオードのアノード側とカソード側とを導通させる導通部を有し、
前記スイッチング制御部は、前記導通部に前記アノード側と前記カソード側とを導通させるか否かを示す信号を送信し、
前記過電圧保護回路部は、
前記導通部により前記少なくとも1つのツェナーダイオードが導通された場合には、前記複数のツェナーダイオードのうち当該少なくとも1つのツェナーダイオードを除くツェナーダイオードの前記降伏電圧である前記第1電圧を超えた際に、前記過電圧であることを示す信号を前記スイッチング制御部に入力し、
前記導通部による前記少なくとも1つのツェナーダイオードの導通がなされない場合には、前記複数のツェナーダイオードの前記降伏電圧である前記第2電圧を超えた際に、前記過電圧であることを示す信号を前記スイッチング制御部に入力する、
ことを特徴とするスイッチング電源。 The switching power supply according to claim 5,
The voltage generation circuit unit includes:
A rectifier circuit that is connected to one end of the auxiliary winding via an output line and outputs one voltage that is either positive or negative of the AC voltage with respect to the AC voltage output from one end of the auxiliary winding. When,
A smoothing circuit connected to the rectifier circuit, smoothing a positive or negative voltage output from the rectifier circuit, and outputting as the DC voltage;
The overvoltage protection circuit unit is
A plurality of zener diodes connected to the smoothing circuit and through which a current flows when the DC voltage output by the smoothing circuit exceeds a breakdown voltage;
Furthermore,
Among the plurality of Zener diodes, having a conduction portion for conducting the anode side and the cathode side of at least one Zener diode,
The switching control unit transmits a signal indicating whether or not to conduct the anode side and the cathode side to the conduction unit,
The overvoltage protection circuit unit is
When the at least one Zener diode is conducted by the conducting part, when the first voltage that is the breakdown voltage of the Zener diode excluding the at least one Zener diode among the plurality of Zener diodes is exceeded. , A signal indicating that the overvoltage is input to the switching control unit,
When the at least one Zener diode is not conducted by the conducting unit, a signal indicating the overvoltage is generated when the second voltage that is the breakdown voltage of the plurality of Zener diodes is exceeded. Input to the switching controller,
A switching power supply characterized by that.
Priority Applications (1)
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JP2018061994A JP2019176612A (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Switching power supply |
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