JP2572155Y2 - スイッチング電源の異常低電圧検出回路 - Google Patents

スイッチング電源の異常低電圧検出回路

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JP2572155Y2
JP2572155Y2 JP1991098155U JP9815591U JP2572155Y2 JP 2572155 Y2 JP2572155 Y2 JP 2572155Y2 JP 1991098155 U JP1991098155 U JP 1991098155U JP 9815591 U JP9815591 U JP 9815591U JP 2572155 Y2 JP2572155 Y2 JP 2572155Y2
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利廣 清水
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、スイッチング電源装置
の出力電圧の異常低下を検出して保護信号を送出する低
電圧検出回路に関するものである。更に詳しく述べる
と、スイッチングトランスから通常の出力側整流平滑回
路とは別の経路で抵抗とコンデンサとの遅延部に給電す
ることにより、該遅延部の時定数を利用して電源の立ち
上がり時には保護信号が送出されないようにしたスイッ
チング電源の異常低電圧検出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電源装置の出力電圧が何らかの原因で定
格値よりも低下すると、負荷の誤動作を招くことがあ
る。そこで、この種の誤動作が障害となる精密な負荷装
置に給電するシステムでは、異常低電圧発生時に電源の
出力を遮断する保護機能を電源側に組み込んでいる。異
常低電圧の保護回路は、スイッチング電源装置の出力電
圧の異常低下を検出して保護信号を送出する低電圧検出
回路と、その保護信号を受けてスイッチング電源の発振
を停止させ電源出力を遮断する制御回路からなる。ここ
で問題となるのは、電源の立ち上がり時に、出力電圧は
必ず異常低電圧状態を経て定格電圧まで上昇するという
ことである。その結果、単に電源出力の異常低電圧状態
のみを検出するのでは、電源が立ち上がる時に異常低電
圧検出回路が作動して保護機能が働き出力を遮断してし
まうことになるため、電源が立ち上がれなくなってしま
う。そこで電源投入時は、意識的に異常低電圧の保護信
号の発生を遅らせ、その間に定格値まで出力電圧を上昇
させて、電源の出力遮断が生じないように工夫してい
る。
【0003】従来技術の一例を図2に示す。スイッチン
グ電源本体は、スイッチングトランスTと、その一次側
に設けた主スイッチング部10と、二次側に設けた整流
平滑回路12とを備えている。電源の出力端に接続した
異常低電圧検出回路30は、低電圧検出部32と保護信
号発生部33と遅延部34とからなる。低電圧検出部3
2は、電流制限抵抗抵抗R4 と定電圧ダイオードZD3
とバイアス抵抗R5 をこの順に直列に配し、該バイアス
抵抗R5 の両端間にNPN形トランジスタQ1のベース
・エミッタを接続したものである。保護信号発生部33
は、トランジスタQ1 のコレクタ−エミッタ間に挿入し
たフォトカプラの発光部LEDからなる。遅延部34
は、遅延用IC36とPNP形トランジスタQ2 と抵抗
8 ,R9と、コンデンサC3 を有する。遅延用IC3
6は、信号入力に対して一定の遅延時間を経て出力する
機能を持ち、この遅延時間は抵抗R8 ,R9 、コンデン
サC3 により任意に設定できる。遅延時間は数100m
秒〜数秒程度に設定されるのが一般的である。PNP形
トランジスタQ2 は、該遅延用IC36からの出力信号
を受けたトランジスタQ2 及びフォトカプラ発光部LE
Dへの電流を制御している。
【0004】スイッチング電源の出力電圧が立ち上がり
始めた時、定電圧ダイオードZD3はオフ状態であり、
トランジスタQ1 のベースに電流が流れないため、トラ
ンジスタQ1 もオフ状態である。一方、遅延部の遅延用
IC36は、出力電圧の立ち上がりを検出する。この
時、直ちにトランジスタQ2 のベースから電流を引き込
むことはせずに、出力電圧が定格値に達するまで電流の
引き込みを遅らせる。従って、遅延部34で設定した遅
延時間内にはベース電流が流れず、トランジスタQ2
オフ状態にあり、フォトカプラの発光部LEDは発光し
ない。この間に電源の出力電圧が上昇して定格電圧を超
え、定電圧ダイオードZD3 がオンしてトランジスタQ
1 にベース電流が流れ始める。遅延時間が終了し、遅延
用IC36からトランジスタQ2 のベースに電流が流れ
始め、トランジスタQ2 とトランジスタQ1 がオンし
て、電流が流れる。このため発光部LEDには電流は流
れず、発光部LEDが点灯することはない。こうして、
電源の立ち上がり時にスイッチング電源の動作が停止す
るのを低電圧検出回路が防止している。
【0005】スイッチング電源が立ち上がった後、低電
圧検出回路の動作は以下のようになる。電源の出力電圧
が定格値以上であれば、定電圧ダイオードZD3 はオン
となり、トランジスタQ1 のベースに電流が流れてトラ
ンジスタQ1 はオンとなる。トランジスタQ2 からの電
流はトランジスタQ1 へ流れ、発光部LEDには流れ
ず、発光することはない。電源の出力電圧が何らかの原
因で定格値より下がった場合、定電圧ダイオードZD3
がオフ状態となり、トランジスタQ1 もオフ状態とな
る。一方、トランジスタQ2 はオン状態のままであり、
トランジスタQ1 には電流は流れず、直ちに発光部LE
Dは電流が流れ発光する。この光がスイッチング電源の
入力側に接続する制御回路28のフォトカプラの受光部
PTに入力する。それに応答して制御回路28が主スイ
ッチング部10の発振を停止する。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術の場合は、電源の出力端から異常低電圧検出回
路に給電する構成だから、異常低電圧状態でも正常に動
作する遅延用ICを使用する必要がある。また異常低電
圧検出回路への給電電圧は電源の出力電圧に影響される
ため、急激に出力電圧が短絡状態になった場合には発光
部LEDの点灯時間が極端に短くなり、そのため厳しい
回路条件が課せられ、動作の信頼性の点でも問題があ
る。電源装置の低価格化、簡素化、高信頼性の要請の中
で、上記構成の異常低電圧検出回路は、それに十分対応
しているとは言い難く、遅延部に使用している遅延用I
Cは高価であり、これが障害となっている。
【0007】更に検査時に人為的なミスなどにより瞬間
的に出力ショートを起こすと、直ちに反応して電源の発
振が停止する。すると電源を再投入することから始めな
ければならず、検査作業に時間がかかる問題もある。
【0008】本考案の目的は、給電電圧が早期に確立し
且つ安定しており、そのため遅延用ICを使用する必要
がなく、低廉化できると共に信頼性も向上し、検査時な
ども効率よく実施できるようなスイッチング電源の異常
低電圧検出回路を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案は、低電圧検出部
と給電部と遅延部と保護信号発生部とを具備しているス
イッチング電源の異常低電圧検出回路である。低電圧検
出部は、スイッチング電源の出力端間の異常低電圧を検
出する第1の定電圧ダイオード及びそれに応答してオン
・オフするトランジスタを有する。給電部は、電源出力
側の整流平滑回路とは別の経路でスイッチングトランス
の交流出力を整流平滑化する。遅延部は、該給電部に接
続した抵抗とコンデンサとの直列回路からなり、該コン
デンサが前記低電圧検出部のトランジスタと並列に接続
されていて、その充放電が制御される。保護信号発生部
は、第2の定電圧ダイオードと信号伝送素子を有し、前
記遅延部のコンデンサと並列に接続される。
【0010】異常低電圧検出回路は、低電圧検出部と遅
延部と保護信号発生部とが以下に述べる関係を有する構
成とするのが、好ましい。低電圧検出部は、スイッチン
グ電源の出力端間に設けた電流制限抵抗と第1の定電圧
ダイオードとバイアス抵抗の直列回路と、該バイアス抵
抗の両端間にベース・エミッタを接続したトランジスタ
からなる。該トランジスタのコレクタ・エミッタに遅延
部のコンデンサが接続され、また保護信号発生部の信号
伝送素子はフォトカプラの発光部であって、それが第2
の定電圧ダイオードと直列に接続されている。
【0011】
【作用】スイッチング電源の投入直後、まず給電部が立
ち上がる。次に、出力電圧が立ち上がり始めた時、第1
の定電圧ダイオードはオフとなり、トランジスタはベー
ス電流が流れずオフ状態となる。給電部からの電流は遅
延部の抵抗を通ってコンデンサへ流れる。従って、該コ
ンデンサの端子間電圧は、抵抗とコンデンサの時定数に
したがって上昇する。第2の電圧ダイオードはオフ状態
であるので、信号伝送素子は保護信号を入力側の制御回
路には伝送しない。第2の定電圧ダイオードがオンする
前に、電源の出力電圧が上昇して第1の定電圧ダイオー
ドをオンするように、遅延部の時定数が設定されてい
る。即ち、トランジスタがオンするまで、保護信号発生
部への給電を遅らせる遅延時間を設定して、その間保護
信号発生を阻止するということである。トランジスタが
オンすれば、コンデンサの放電電流が流れ、信号発生部
の端子間電圧は下がり、信号伝送素子は保護信号を発生
しない。
【0012】
【実施例】図1は本考案にかかる低電圧検出回路を組み
込んだスイッチング電源の一実施例を示す回路図であ
る。低電圧検出回路を除けば、基本的な構成は図2に示
す従来技術と同様にしてある。主スイッチング部10で
スイッチングして直流を交流化し、スイッチングトラン
スTで所定の電圧に変圧した後、整流平滑回路12で別
の直流出力を得る。ここで、整流平滑回路12は、2個
の整流ダイオードと、コイル及びコンデンサで構成され
ている。
【0013】異常低電圧検出回路20は、スイッチング
トランスTの二次側に組み込まれ、低電圧検出部22と
給電部25と遅延部24と保護信号発生部23とからな
る。低電圧検出部22は、スイッチング電源の出力端間
に設けた電流制限抵抗R1 と第1の定電圧ダイオードZ
1 とバイアス抵抗R2 の直列回路と、該バイアス抵抗
2 の両端間にベース・エミッタを接続したトランジス
タQからなり、スイッチング電源の出力端間の異常低電
圧を検出する。給電部25は、スイッチングトランスT
と整流平滑回路12の間に接続した整流平滑用のダイオ
ードDとコンデンサC1 からなり、電源出力側の整流平
滑回路12とは別の経路でスイッチングトランスの交流
出力を整流平滑化する。遅延部24は、該給電部25に
接続した抵抗R3 とコンデンサC2 との直列回路からな
り、コンデンサC2 が前記低電圧検出部22のトランジ
スタQのコレクタ・エミッタに接続されてコンデンサC
2の充放電が制御され、保護信号発生部23への給電を
遅延させる。保護信号発生部23は、第2の定電圧ダイ
オードZD2 とフォトカプラの発光部LEDとの直列回
路からなり、前記遅延部24のコンデンサC2 と並列に
接続され、異常低電圧検出の時に入力側の制御回路28
へ保護信号を送出する。
【0014】スイッチング電源の投入直後、まず給電部
25が立ち上り、コンデンサC1 の端子間電圧VA は上
昇する。次に、出力電圧Vout が立ち上がり始め、異常
低電圧状態を経て定格電圧に達するまでの間、第1の定
電圧ダイオードZD1 はオフとなり、トランジスタQは
ベース電圧が流れずオフ状態となる。給電部25からの
電流は抵抗R3 を通ってコンデンサC2 へ流れる。従っ
て遅延コンデンサC2の端子間電圧は、抵抗R3 とコン
デンサC2 の時定数にしたがって上昇する。次にコンデ
ンサC2 の端子間電圧VB が上昇する。第2の定電圧ダ
イオードZD2はオフ状態であるので、フォトカプラの
発光部LEDは発光せず、保護信号を制御回路28には
伝送しない。第2の定電圧ダイオードZD2 がオンする
前に、電源の出力電圧が上昇して第1の定電圧ダイオー
ドZD1 をオンするように、遅延部25の時定数が設定
されている。即ち、トランジスタQ1 がオンするまで、
保護信号発生部23への給電を遅らせる遅延時間を設定
して、その間保護信号発生を阻止するということであ
る。トランジスタQがオンすれば、コンデンサC2 の放
電電流が流れ、コンデンサC2 の端子間電圧VB は下が
り、発光部LEDが発光することはない。
【0015】スイッチング電源の出力電圧が立ち上がっ
た後、異常低電圧検出回路20は以下のように動作をす
る。電源の出力電圧Vout が定格電圧に達した場合、第
1の定電圧ダイオードZD1 がオンして、トランジスタ
Qにはベース電流が流れる。トランジスタQはオンし
て、コンデンサC2 の端子間電圧VB が下がり約0Vに
近い値となる。従って、保護信号発生部23の第2の定
電圧ダイオードZD2 がオフとなり、発光部LEDには
電流が流れず、当然発光しない。電源の出力電圧Vout
が下降し定格値より下がった場合、定電圧ダイオードZ
1 はオフとなり、ベース電流が流れずトランジスタQ
1 もオフとなる。そのためコンデンサC2へ電流が流
れ、コンデンサC2 の端子間電圧VB が時定数にしたが
って上昇し第2の定電圧ダイオードZD2 の定格電圧に
達する。定電圧ダイオードZD2 がオン状態となり、フ
ォトカプラの発光部LEDが発光する。この保護信号が
制御回路28のフォトカプラの受光部PTに入力し、制
御回路28を動作させて主スイッチング部10の発振を
停止させる。
【0016】検査時に人為的ミス等により出力側を瞬間
的にショートする場合があり、この時は電源を停止させ
ない方が望ましく電源を再度立ち上げないで済むため検
査時間を短縮できる。出力電圧の低下が発生すると、上
記で説明したように、トランジスタQはオフ状態となる
が、一旦電流は遅延コンデンサC2 に流れ、信号発生部
へは流れない。このように遅延部の動作している遅延時
間内に、出力電圧が回復すれば、電源の動作を停止せず
に済ますことができる。
【0017】
【考案の効果】本考案は、上記のように、電源出力側の
整流平滑回路とは別の経路でスイッチングトランスの交
流出力を整流平滑化する給電部を有しており、給電電圧
が早期に確立し且つ安定化できるため、抵抗とコンデン
サによる時定数を利用することで遅延用ICを使用せず
に済み、低廉化できると共に信頼性も向上する。また、
検査時に人為的なミスなどにより瞬間的に出力ショート
を起こした場合、遅延時間内であれば電源は停止せず、
電源を再投入することから始める必要がなくなるため、
検査作業の時間が短縮でき、作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る低電圧検出回路を組み込んだスイ
ッチング電源の一実施例を示す回路図。
【図2】従来の低電圧検出回路を組み込んだスイッチン
グ電源の一例を示す回路図。
【符号の説明】
20 異常低電圧検出回路 22 低電圧検出部 23 保護信号発生部 24 遅延部 25 給電部 R1 電流制限抵抗 ZD1 第1の定電圧ダイオード R2 バイアス抵抗 Q トランジスタ ZD2 第2の定電圧ダイオード LED 発光部 C2 コンデンサ R3 抵抗

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング電源の出力端間の異常低電
    圧を検出する第1の定電圧ダイオード及びそれに応答し
    てオン・オフするトランジスタを有する低電圧検出部
    と、電源出力側の整流平滑回路とは別の経路でスイッチ
    ングトランスの交流出力を整流平滑化する給電部と、該
    給電部に接続した抵抗とコンデンサとの直列回路からな
    り該コンデンサが前記低電圧検出部のトランジスタと並
    列に接続されていてその充放電が制御される遅延部と、
    第2の定電圧ダイオードと信号伝送素子を有し前記遅延
    部のコンデンサと並列に接続される保護信号発生部とを
    具備しているスイッチング電源の異常低電圧検出回路。
  2. 【請求項2】 低電圧検出部は、スイッチング電源の出
    力端間に設けた電流制限抵抗と第1の定電圧ダイオード
    とバイアス抵抗の直列回路と、該バイアス抵抗の両端間
    にベース・エミッタを接続したトランジスタからなり、
    該トランジスタのコレクタ・エミッタに遅延部のコンデ
    ンサが接続され、また保護信号発生部の信号伝送素子は
    フォトカプラの発光部であって、それが第2の定電圧ダ
    イオードと直列に接続されている請求項1記載の異常低
    電圧検出回路。
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