JP2643490B2 - リンギングチョークコンバータの過電流保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は安定化電源として用いられるリンギングチョ
ークコンバータの過負荷電流保護回路に関する。

〔従来の技術〕

変圧器の一次コイルに断続直流電流を流し、この変圧
器の出力コイルに得られる電圧を整流してコンデンサを
充電し、この充電電圧を直流安定化電源として利用する
リンギングチョークコンバータ（以下単にコンバータと
略称する）の従来例を第３図に示す。ここでコンバータ
は直流電源１、変圧器２、主電流回路３、ベース電流制
御回路４、スイッチング制御回路５、保護トランジスタ
６、出力回路７、などから構成されている。直流電源１
は、交流電源を整流する整流回路８とをこの整流回路８
の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ９からなり、こ
のコンバータに給電する。変圧器２は一次コイル2a、制
御コイル2b、出力コイル2cを有し、この一次コイル2a
と、一次コイル2aにコレクタが接続された主トランジス
タ10と電流検出抵抗11との直列回路が主電流回路３を構
成し、一次コイル2aの一端が直流電源１のプラス端子
に、抵抗11の一端がマイナス端子にそれぞれ接続されて
いる。制御コイル2bの一端はベース電流制御回路４を介
して主トランジスタ10のベースに接続され、他端は電源
１のマイナス端子に接続されている。また主トランジス
タ10のベースは始動抵抗12を介して電源１のプラス端子
に接続されている。スイッチング制御回路５は主トラン
ジスタ10のベースと電源１のマイナス端子との間に接続
され、後で述べる出力回路７の出力電圧で制御されるよ
うに接続されている。保護トランジスタ６はこのコレク
タが主トランジスタ10のベースに、エミッタが電源１の
マイナス端子にそれぞれ接続され、このベースは抵抗13
を介して主トランジスタ10と抵抗11との接続点に接続さ
れている。出力回路７は出力コイル2cの両端に接続され
たダイオード14と出力コンデンサ15との直列回路からな
り、コンデンサ15の両端に図示しない負荷が接続され
る。またコンデンサ15の両端に電圧検出回路16が接続さ
れ、この電圧検出回路16の検出電圧はホトトランジスタ
カプラ17を介して既に述べたスイッチング制御回路５に
接続されている。

電源１が投入され、主トランジスタ10に抵抗12を介し
てベース電流が流れると主トランジスタ10が導通し始
め、主トランジスタ10を介して一次コイル2aに電流が流
れるから、制御コイル2b、出力コイル2cに電圧が誘起す
る。この制御コイル2bの電圧で主トランジスタ10のベー
ス電流がさらに増し、主トランジスタ10は正帰還作用に
より瞬時に完全なオン状態に転ずる。このため一次コイ
ル2aの電流は直線的に増加し、変圧器２に電磁エネルギ
ーを蓄える。一次コイル2aの電流が最大値に達し、変圧
器鉄心が磁気飽和を起こすと制御コイル2bと出力コイル
2cの誘起電圧は零になるから主トランジスタ10は瞬時に
オフに転ずる。このとき出力コイル2cに蓄えられたエネ
ルギーはダイオード14を介して出力コンデンサ15に蓄積
される。ダイオード14の極性は出力コンデンサ15の電荷
が出力コイル2cに放出されるのを防止するように接続さ
れている。こうして出力コイル2cの蓄積エネルギーが放
出し終ると最初に戻り、主トランジスタ10が導通し始
め、電源１の電力は変圧器２を介して出力コンデンサ15
の出力電圧Ｖとして負荷に供給される。ここで出力電圧
Ｖが高くなると電圧検出回路15の出力電圧が上昇し、ホ
トトランジスタカプラ17を介して主トランジスタ10の通
電時間を短くし、出力電圧Ｖを低減させる。出力電圧Ｖ
が低くなるとこの逆の動作により出力電圧Ｖは安定化す
る。

常時抵抗11の電圧降下は低いから保護トランジスタ６
はオフの状態にある。負荷に大電流が流れると当然主ト
ランジスタ10には比較的長い時間大電流が流れる。この
とき抵抗11にも大電流が流れるから、この抵抗11の両端
の電圧降下は上昇し保護トランジスタ11がオンする。し
たがって主トランジスタ10のベースエミッタ間が保護ト
ランジスタ６のオン時間だけ短絡されるから主トランジ
スタ10の電流は抑制される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のコンバータは出力電圧が100V程度と高い場合、
負荷回路が短絡すると主トランジスタ10に大電流が流
れ、この大電流が流れる瞬間保護トランジスタ６がオン
し、主トランジスタ10をオフするが、変圧器２の負荷は
出力コイル2cの銅損と、整流ダイオード14の内部損失の
みなので主トランジスタ10のオフ時間は正常時の50〜10
0倍にも伸びねばならない。しかし保護トランジスタ６
は主トランジスタ10の電流が増加した各通電時間の終期
にオンし、主トランジスタ10の電流が零になると直ちに
オフするため、主トランジスタ10は各通電初期の保護ト
ランジスタ６がオンする以前には大きな損失が発生す
る。したがって主トランジスタ10が過熱やこの過熱によ
り損傷するという欠点があり、過熱を防ぐためには冷却
フインを大きくする必要があった。

本発明の目的は、負荷回路の短絡や過負荷に対してコ
ンバータの発振を停止し、故障拡大を防止できるリンギ
ングチョークコンバータの過負荷保護回路を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上述の課題を解決するため、一次コイルと制
御コイルと少なくとも１個の出力コイルを有する変圧器
と、前記一次コイルと主トランジスタと電流検出抵抗と
を直列に接続した主電流回路と、前記制御コイルに誘起
する電圧で前記主トランジスタのベース電流を制御する
ベース電流制御回路と、前記電流検出抵抗の電流が所定
値を超えると主トランジスタのベース電流を側路する保
護トランジスタと、前記出力コイルに誘起するそれぞれ
の電圧を整流して負荷に給電するそれぞれの出力回路
と、この出力回路のうちの任意の１個の出力回路の出力
電圧により前記主トランジスタの通電時間を制御するス
イッチング制御回路とを備えたリンギングチョークコン
バータの過電流保護回路において、前記変圧器の出力側
に補助コイルを設け、この補助コイルの誘起電圧を整流
する補助回路と、この補助回路の出力電圧と前記各出力
回路の出力電圧とを比較する電圧検出回路とを設け、前
記電圧検出回路の出力で前記主トランジスタのベース電
流をカットオフするものである。

〔作用〕 補助回路の出力電圧を出力回路の出力電圧とほぼ同じ
電圧とし、両回路の間をホトサイリスタカプラの発光ダ
イオードとダイオードからなる電圧検出回路で接続して
おけば、負荷回路の短絡のような過電流により、その出
力回路の電圧が低下するから電圧検出回路がこれを検出
し、発光ダイオードが発光する。したがってこの発光ダ
イオードの発光でホトサイリスタを点弧し、補助トラン
ジスタをオンして主トランジスタのベース電流を側路す
るか、主トランジスタの始動電流（ベース電流）を直接
カットオフしてコンバータの発振を停止し、コンバータ
を保護する。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示し、第３図と同一のもの
には第３図と同一の符号を付している。第１図におい
て、直流電源１、主電流回路３、ベース電流制御回路
４、スイッチング制御回路５、保護トランジスタ６など
の構成と動作は従来のものと同一であるから、この説明
は省略し、主として保護回路とその動作について説明す
る。なおこの実施例では同一電圧の出力回路が２個で構
成されているものとする。すなわち変圧器２は一次コイ
ル2a,制御コイル2b,出力コイル2cのほかに出力コイル2c
と同巻数の出力コイル2dと本発明による補助コイル2eが
設けられている。そして出力コイル2cにはダイオード14
a、コンデンサ15aの直接回路からなる出力回路7aが、出
力コイル2dにはダイオード14d、コンデンサ15bの直列回
路からなる出力回路7bがそれぞれ接続され、コンデンサ
15aの両端には電圧検出回路16が接続されている。勿論
電圧検出回路16の出力端はホトトランジスタカプラ17を
介してスイッチング制御回路５に接続されている。補助
コイル2eには、ダイオード18、抵抗19、コンデンサ20を
直列に接続した補助回路21が接続され、コンデンサ20の
マイナス端は両出力回路7a,7bの両コンデンサ15a,15bの
各マイナス端に接続され、コンデンサ20のプラス端はホ
トサイリスタカプラの発光ダイオード22aのアノードに
接続され、発光ダイオード22aのカソードはそれぞれダ
イオード23a,23bを介して各出力回路7a,7bの出力コンデ
ンサ15a,15bのプラス端に接続されて発光ダイオード22a
と各ダイオード23a,23bとで電圧検出回路24を構成して
いる。ホトサイリスタカプラのホトサイリスタ22bは抵
抗25と直列に接続されて電源１のプラス端と保護トラン
ジスタ６のベースとの間に接続されている。

常時両出力回路7a,7bの出力電圧Ｖと補助回路21の出
力電圧はほぼ等しいから発光ダイオード22aには電流が
流れず発光しない。ここで例えば出力回路7aの負荷側に
短絡や過負荷が発生し、大電流が流れるとこの出力端の
電圧Ｖは低下する。したがって発光ダイオード22a,ダイ
オード23aに電流が流れ、発光ダイオード22aが発光す
る。この発光ダイオード22aの発光により、ホトサイリ
スタ22bが点弧し、直流電源１のプラス端と保護トラン
ジスタ６のベースとの間が抵抗25で接続され、保護トラ
ンジスタ６にベース電流が流れるから保護トランジスタ
６がオンし、主トランジスタ10のベース電流がカットオ
フされ、主トランジスタ10がオフされてコンバータの発
振は停止する。出力回路7bの負荷側に短絡や過負荷が発
生したときも全く同じ動作でコンバータは発振を停止す
る。

第２図は異なる実施例を示す。この実施例では勿論リ
ンギングチョークコンバータとしての接続はほぼ従来の
ものと同一であり、補助コイル2eに接続された補助回路
21、ホトサイリスタカプラの発光ダイオード22a、両ダ
イオード23a,23bからなる電圧検出回路などの接続は第
１図と同様であるが、始動抵抗12と直列に抵抗26が接続
され、始動抵抗12と抵抗26との接続点と直流電源１のマ
イナス端との間にホトサイリスタ22bが接続されてい
る。

この回路では、出力回路7aまたは出力回路7bの負荷が
短絡などを起こして大電流が流れると、発光ダイオード
22aが発光するからホトサイリスタ22bが点弧し、ホトサ
イリスタ22bが点弧すると主トランジスタ10のベース電
流がカットオフされてコンバータの発振が停止する。

この実施例では出力回路を２個としたが出力回路の電
圧が同じなら１個以上何個としてもよい。

〔発明の効果〕

変圧器に補助巻線を設け、この直流出力電圧を出力回
路の電圧と比較し、負荷の短絡などにより出力電圧が低
下すると、この電圧の差によりホトサイリスタカプラの
発光ダイオードを発光させ、ホトサイリスタを点弧して
主トランジスタのベース電流をカットオフし、コンバー
タの発振を停止させるので特に高電圧出力のリンギング
チョークコンバータの短絡や過負荷に対して効果が大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明によるリンギングチョーク
コンバーダの過電流保護回路の一実施例を示し、第１図
は一実施例を示す結線図、第２図は異なる実施例を示す
結線図、第３図は従来のリンギングチョークコンバータ
の一例を示す結線図である。 2:変圧器、2a:一次コイル、2b:制御コイル、2c,2d:出力
コイル、2e:補助コイル、3:主電流回路、4:ベース電流
制御回路、5:スイッチング制御回路、6:保護トランジス
タ、7,7a,7b:出力回路、10:主トランジスタ、11:電流検
出抵抗、21:補助回路、24:電圧検出回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−217973（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−63085（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−129184（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−127331（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−179778（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−205288（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次コイルと制御コイルと少なくとも１個
   の出力コイルを有する変圧器と、前記一次コイルと主ト
   ランジスタと電流検出抵抗とを直列に接続した主電流回
   路と、前記制御コイルに誘起する電圧で前記主トランジ
   スタのベース電流を制御するベース電流制御回路と、前
   記電流検出抵抗の電流が所定値を超えると主トランジス
   タのベース電流を側路する保護トランジスタと、前記出
   力コイルに誘起するそれぞれの電圧を整流して負荷に給
   電するそれぞれの出力回路と、この出力回路のうちの任
   意の１個の出力回路の出力電圧により前記主トランジス
   タの通電時間を制御するスイッチング制御回路とを備え
   たリンギングチョークコンバータの過電流保護回路にお
   いて、前記変圧器の出力側に補助コイルを設け、この補
   助コイルの誘起電圧を整流する補助回路と、この補助回
   路の出力電圧と前記各出力回路の出力電圧とを比較する
   電圧検出回路とを設け、前記電圧検出回路の出力で前記
   主トランジスタのベース電流をカットオフすることを特
   徴とするリンギングチョークコンバータの過電流保護回
   路。