JP2653796B2 - スイッチング電源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチング電源の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来より、商用AC電源から所望の値の直流電圧を得る
為の直流電源として、スイッチング電源が知られてい
る。このスイッチング電源は、適用電源を直流整流して
一旦直流電圧を得、この直流電圧をスイッチングして高
周波電圧に変換し、高周波トランスによりレベル変換し
てこれを整流検波し、所望のレベルの直流電圧を得るよ
う構成されている。この場合、直流出力電圧を一定に保
持するため、直流出力電圧の誤差電圧を検出し、この誤
差電圧に基づいてスイッチング動作をフィードバック制
御する制御回路が使用される。また、このようなスイッ
チング電源では、誤動作等により過電圧を生じた場合、
例えばSCR（シリコン制御整流器）等のサイリスタその
他スイッチング素子を駆動させて、前記高周波電圧の発
生を停止することにより回路を保護する保護回路が用い
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この様なスイッチング電源では、一旦
保護回路が動作すると、これを解除するには電源スイッ
チをオフにして、保護回路を駆動する直流電源の電圧を
ゼロにしなくてはならない。しかるに、一般に直流電源
には、大容量の平滑用コンデンサが使用されている為、
電源スイッチをオフにした後、例えば30秒〜１分間程度
経過しないと保護回路がオフにならず、保護動作の解除
に時間がかかり過ぎる欠点があった。

従って、本発明の目的は、スイッチング電源における
このような欠点を改良し、保護動作を短時間に解除でき
るようにしたスイッチング電源を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るスイッチング電源は、入力低周波電圧を
第１の直流電圧に変換する手段と、前記第１の直流電圧
をスイッチング制御して高周波電圧に変換するスイッチ
ング手段と、該高周波電圧を第２の直流電圧に変換する
手段と、前記第２の直流電圧の誤差電圧を検出して前記
スイッチング手段のフィードバック制御を行う制御回路
と、さらに前記第２の直流電圧の過電圧状態を検出して
得た過電圧検出信号により前記制御回路を介して前記ス
イッチング手段の動作を停止する保護回路とを備えてな
るスイッチング電源において、 前記入力低周波電圧の遮断を検出して入力電圧遮断検
出信号を発生する手段と、該入力電圧遮断検出信号と前
記過電圧検出信号との論理積を得るアンド回路と、該ア
ンド回路の出力に応じて前記保護回路を駆動する電源の
平滑用のコンデンサを放電する手段とを設けることを特
徴とする。

〔作用〕

本発明に係るスイッチング電源によれば、保護動作が
行われた後に電源を遮断すると、保護動作の為の直流電
源電圧が直ちに低下して保護動作を停止するので、殆ん
ど時間を要せずにスイッチング電源を再始動させること
ができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るスイッチング電源の実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図は、本発明によるスイッチング電源の一実施例を示
す回路図である。図において、商用AC電源入力端子1,2
間に加えられたAC電圧は、スイッチ３およびノイズを除
去する為のラインフィルタ４を介してブリッジ整流回路
５に加えられる。該ブリッジ整流回路５の整流出力は、
コンデンサ６により平滑されて高周波トランス７の１次
側巻線とスイッチングトランジスタ12のコレクタ・エミ
ッタ間端子との直列回路に加えられる。なお、前記整流
出力は、補助電源として使用するDC−AC変換回路15にも
供給される。高周波トランジスタ７の２次側出力は、全
波整流回路８に加えられ、その整流出力はチョークコイ
ル9a,9cおよび平滑用コンデンサ9b,9dからなる周知の平
滑回路９により平滑され、この平滑出力は、スイッチン
グ電源出力として直流出力端子10,11間に導出されると
共に、電圧検出回路19に加えられる。電圧検出回路19の
誤差電圧出力端子19aは、スイッチング20を介してパル
ス幅変調器23の制御端子23cに加えられる。過電圧検出
信号出力端子19bは、ゲート回路21の端子21fに加えられ
ると共にアンド回路24の一方の入力端子に加えられる。
前記パルス幅変調器23は、低抗器23a及びコンデンサ23b
を時定数回路としてもつ鋸歯状波発振器で、その出力端
子23eに現われる矩形波の発振出力は、高周波トランジ
スタ13及び波形整形回路14を介してトランジスタ12のベ
ースに加えられる。前記DC−AC変換回路15は、入力直流
電圧をスイッチング制御して交流電圧に変換し、これを
高周波トランス16の１次側巻線に加える。高周波トラン
ス16の２次側巻線の一端は接地され、他端はダイオード
17のアノード及び電圧検出回路26の端子26aに接続され
る。ダイオード17のカソードに現われる整流出力は、コ
ンデンサ18により平滑にされ、前記パルス幅変調器23の
電源入力端子23d、ゲート回路21の端子21g、電圧検出回
路26の端子26b及び放電制御回路25の端子25bに加えられ
る。スイッチングトランジスタ22のコレクタ・エミッタ
間端子は前記コンデンサ23bに並列に接続され、ベース
端子は前記ゲート回路21の端子21hに接続される。前記
アンド回路24の他方の入力端子は前記電圧検出回路26の
端子26cに接続され、出力端子は放電制御回路25の端子2
5aに接続される。

ここでゲート回路21は抵抗器21a,21c,21e,コンデンサ
21d及びSCR21bを有し、その端子21gは抵抗器21aを介し
てSCR21bのアノードに接続され、端子21hは抵抗器21eに
より接地されると共にSCR21bのカソードに接続され、端
子21fはSCR21bのゲートに接続されると共に、抵抗器21c
とコンデンサ21dとの並列回路を介してSCR21bのカソー
ドに接続される。

次に、電圧検出回路26は抵抗器26f,26g,コンデンサ26
d,ダイオード26e及びトランジスタ26hを有し、その端子
26cと接地間にトランジスタ26hのコレクタ・エミッタ間
端子が接続され、端子26bとトランジスタ26hのベース端
子との間には抵抗器26fが接続され、端子26aにはダイオ
ード26eのカソードが接続され、ダイオード26eのアノー
ドはコンデンサ26dを介して接地されると共に、抵抗器2
6gを介してトランジスタ26hのベース端子に接続され
る。

また、放電制御回路25は、端子25aと接地間に接続さ
れた抵抗器25c,25e及び25fを有し、端子25bに抵抗器25d
を介してコレクタ端子が接続されたエミッタ接地のトラ
ンジスタ25hを有し、前記抵抗器25c,25eの接続中点と接
地間にはコンデンサ25gが接続されており、トランジス
タ25hのベース端子は抵抗器25e,25fの接続中点に接続さ
れている。

以上の構成を有するスイッチング電源の動作について
説明する。

今、スイッチ３及び20がオン状態にあるものとする
と、印加された商用AC電源出力は、ブリッジ整流回路５
及びコンデンサ６により直流に変換される。この直流電
圧は、スイッチングトランジスタ12によりスイッチング
制御されて高周波電圧となり、高周波トランス７に加え
られて、所望の電圧値に変換され、全波整流回路８及び
平滑回路９により整流・平滑されて直流出力となり、直
流出力端子10,11間に現われる。この直流電圧は、電圧
検出回路19に加えられる。

この電圧検出回路19は、直流出力端子10,11間に現わ
れる直流出力電圧の、制御目標電圧からのずれを検出し
て誤差電圧を発生して、これを誤差電出力端子19aに出
力すると共に、前記直流出力電圧が上昇し過ぎて所定の
過電圧値に達すると、これを検出して、その検出信号を
過電圧検出信号出力端子19bに出力する。これら誤差電
圧及び過電圧検出信号の発生は、前記直流出力電圧を基
準電圧と比較する等の周知の手段によりなしうる。こう
して得られた誤差電圧により、パルス幅変調器23は制御
されて出力端子23eに現われる一定周波数（50K〜160KH
z）の矩形波のデューティ比が変化する。この矩形波
は、トランス13によりレベル変換され、波形整形回路14
で波形整形されて、スイッチングトランジスタ12の導通
期間を制御する。こうして高周波トランス７に加えられ
る前記高周波電圧のパルス幅は、前記直流出力端子10,1
1間に現われる直流出力レベルが大きい程狭く、小さい
程広くなるように制御されるので、前記直流出力レベル
は常にほぼ一定の値に保持される。なお、コンデンサ６
に現われる直流電圧は、DC−AC変換回路15により交流出
力に変換され、トランス16で適当にレベル変換され、ダ
イオード17及びコンデンサ18により直流に変換されて、
パルス幅変調器23の駆動電源となる。

次に、直流出力端子10,11間に異常な電圧が現われた
場合には、上述の如く過電圧検出信号がゲート回路21に
加わる。すると、ゲート回路21のSCR21bは、抵抗器21c
及びコンデンサ21dによる時定数回路で定まる所定時間
後にオンとなるので、前記コンデンサ18から供給される
直流電圧によりトランジスタ22がオンとなる。この為、
前記コンデンサ23bの両端子間が短絡され、パルス幅変
調器23はその動作を停止する。この結果、前記トランジ
スタ12もそのスイッチング動作を停止するので、上述の
高周波電圧も発生せず、直流出力端子10,11間には直流
出力電圧が現われない。即ち、スイッチング電源は動作
を停止するので、上述の如き異常な電圧を発生したまま
動作し続けることはなく、回路の保護が行われる。

この後、上述のような異常を生ずる原因が取り除かれ
た後も、スイッチ３がオンとなっている限りコンデンサ
18からゲート回路21に直流電圧が供給されるので、ゲー
ト回路21のSCR21bはオン状態を保持し続け、スイッチン
グ電源は動作を開始しない。

一方、電圧検出回路26の端子26aにもトランス16から
交流電圧が供給されており、この交流電圧はダイオード
26eにより整流されコンデンサ26dにより平滑されて、負
の直流電圧が抵抗器26gの一端に供給される。この結
果、トランジスタ26hはオフとなっている。アンド回路2
4は、前記過電圧検出信号が現われると共にトランジス
タ26hもオンとなる場合にのみ、その出力端子が高レベ
ルとなる。従って、上述の如くトランジスタ26hがオフ
である限り、アンド回路24の出力端子は低レベルであ
り、放電制御回路25のトランジスタ25hはオフであり、
上述の保護動作は継続される。

このような保護動作を終了させるには、電源スイッチ
３を一旦オフにする。すると、DC−AC変換回路15に直流
電圧が供給されなくなるので、コンデンサ18及び26dの
端子電圧は減少する。この場合、コンデンサ18の放電時
定数に比較してコンデンサ26dの放電時定数を充分小さ
くしておく。従って、スイッチ３をオフにすると直ちに
抵抗器26gの一端が接地レベルとなり、端子26bのレベル
はあまり下がらないので、トランジスタ26hのベース電
圧が高くなり、トランジスタ26hはオンとなる。この結
果、アンド回路24の出力は高レベルとなるので、放電制
御回路25のトランジスタ25hはオンとなり、コンデンサ1
8は直ちに放電し、ゲート回路21のSCR21bもオフとな
る。このように、保護動作はスイッチ３をオフした後極
めて短時間に終了する。

なお、スイッチ20は、これをオフすることによりスイ
ッチング電源の出力電圧安定化の為の制御ループを開放
することができ、スイッチング電源の動作チェックの際
に有用である。

なお、前述した本発明の実施例回路において、保護動
作の為のスイッチング素子は、必ずしもSCRでなくても
よいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したことからも明らかなように、本発明によ
れば、保護動作が行われた後AC電源の供給を停止すれ
ば、直ちに保護回路の動作が終了するので、スイッチン
グ電源の保護動作後の復帰時間を極めて短くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスイッチング電源の一実施例を示
すブロック回路図である。 ３……スイッチ、５……ブリッジ整流回路 ７……高周波トランス、８……全波整流回路 ９……平滑回路 12……スイッチングトランジスタ 15……DC−AC変換回路 16……トランス、19……電圧検出回路 21……ゲート回路、23……パルス幅変調器 24……アンド回路、25……放電制御回路 26……電圧検出回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力低周波電圧を第１の直流電圧に変換す
   る手段と、前記第１の直流電圧をスイッチング制御して
   高周波電圧に変換するスイッチング手段と、該高周波電
   圧を第２の直流電圧に変換する手段と、前記第２の直流
   電圧の誤差電圧を検出して前記スイッチング手段のフイ
   ードバック制御を行う制御回路と、さらに前記第２の直
   流電圧の過電圧状態を検出して得た過電圧検出信号によ
   り前記制御回路を介して前記スイッチング手段の動作を
   停止する保護回路とを備えてなるスイッチング電源にお
   いて、 前記入力低周波電圧の遮断を検出して入力電圧遮断検出
   信号を発生する手段と、該入力電圧遮断検出信号と前記
   過電圧検出信号との論理積を得るアンド回路と、該アン
   ド回路の出力に応じて前記保護回路を駆動する電源の平
   滑用コンデンサを放電する手段とを設けることを特徴と
   するスイッチング電源。