JP2954443B2 - Dc/dcコンバータ - Google Patents

Dc/dcコンバータ

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JP2954443B2
JP2954443B2 JP5074390A JP7439093A JP2954443B2 JP 2954443 B2 JP2954443 B2 JP 2954443B2 JP 5074390 A JP5074390 A JP 5074390A JP 7439093 A JP7439093 A JP 7439093A JP 2954443 B2 JP2954443 B2 JP 2954443B2
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庸二 今井
秀文 中込
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷回路に過電流が流
れたことによって負荷回路に対する電流供給が遮断され
るようにしたDC/DCコンバータに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種のDC/DCコンバータとして図
2に示す回路がある。
【0003】同図において、VINは直流入力電源、Lは
負荷回路、1は直流入力電圧(これを入力電圧VINで表
す)を交流に変換して負荷回路L側に出力するインバー
タ回路、2はインバータ回路1の出力を整流して入力電
圧VINと逆極性の直流を負過回路Lに供給する整流回
路、3は負荷回路Lに電力供給する出力端子VOUT の電
圧(これを出力電圧VOUT で表す)に基づいてインバー
タ回路1の入力電流を制御する入力電流制御回路、4は
インバータ回路1の出力電流が所定値以上のときにイン
バータ回路1の作動を停止させる過電流スイッチ回路で
ある。
【0004】インバータ回路1は、ブロッキング発振回
路によって構成されている。即ち、PNP型のトランジ
スタQ1は、そのエミッタが直流入力電源VINに、コレ
クタがトランスTrの一次巻線n1の一端にそれぞれ接
続され、トランスTrの二次巻線n2は、一次巻線n1
の一端と同一極性をなしたその一端が直流入力電源VIN
に接続され、他端が抵抗R1とコンデンサC1を介して
トランジスタQ1のベースに接続されている。
【0005】整流回路2は、ダイオードDのカソードが
トランスTrの一次巻線n1の一端に接続され、アノー
ドが出力端子VOUT に接続され、コンデンサC2が出力
端子VOUT と接地端子GNDとの間に接続されていて、
一次巻線n1の一端が接地レベル(0電位点)に対して
入力電圧VINと逆レベルになったときに負荷回路Lに対
して一次巻線n1による電流供給回路を形成し、コンデ
ンサC2によって出力電圧VOUT を平滑して、入力電圧
VINと逆極性の直流を負過回路Lに供給する。
【0006】入力電流制御回路3は、出力電圧VOUT を
検出して、該出力電圧VOUT が予め設定された所定の電
圧値を維持するようにインバータ回路1をフィードバッ
ク制御する。該入力電流制御回路3において、NPN型
のトランジスタQ2は、そのコレクタが抵抗R2を介し
てトランジスタQ1のベースに接続され、エミッタが接
地端子GNDに接続され、ベースが抵抗R3を介して直
流入力電源VINに接続されていて、ベース電位が0電位
より高いときオンになってその電位に応じてトランジス
タQ1のベースの低レベルの度合いを調節する。そして
NPN型のトランジスタQ3は、そのコレクタがトラン
ジスタQ2のベースに接続され、エミッタがツェナーダ
イオードZDを介して出力端子VOUT に接続され、出力
電圧分圧抵抗R4,R5によって出力電圧VOUT を分圧
してなる電圧Vref をベースに受けていて、電圧Vref
がツェナーダイオードZDの電位Vz よりも高いときオ
ンになって電圧Vref に応じてトランジスタQ2のベー
スの低レベルの度合いを調節する。尚、R6はツェナー
ダイオードZDの電位Vz を0電位点に対して一定にす
るための抵抗である。
【0007】過電流スイッチ回路4は、抵抗R7よりな
る電流検出回路によってトランスTrの一次巻線n1の
電流を検出して0電位点を基準とした電圧に変換し、そ
の検出電圧をスイッチ素子としてのNPN型のトランジ
スタQ4のベースに受けて、そのベース電圧が所定値以
上のときに該トランジスタQ4をオンさせて入力電流制
御回路3によるトランジスタQ3の制御に優先させてイ
ンバータ回路1による発振を停止させる。抵抗R8,R
9はトランジスタQ3のベース電圧を調整している電流
検出値分圧抵抗、C3はトランスTrの一次巻線n1に
発生するピーク電圧を吸収するためのコンデンサであ
る。
【0008】図3は図2のDC/DCコンバータによる
負荷電流−出力電圧特性図である。このDC/DCコン
バータは、所定の電圧範囲の適宜の入力電圧VINに対し
て共用して使用される。
【0009】所定電圧の直流の入力電圧VINが印加され
ると、トランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧が上
昇し、トランジスタQ2が活性化してトランジスタQ1
にベース電流が流れ、ブロッキング発振が開始されてイ
ンバータ回路1が動作を開始する。よってトランスTr
の一次巻線n1には二次巻線n2による発振に基づいて
交流電圧が発生し、この交流電圧は整流回路2によって
整流され且つ平滑されて、出力端子VOUT に負の出力電
圧VOUT が印加され、これに接続された負荷回路Lに電
流供給される。また、電流制御回路3においては、出力
電圧VOUT を分圧した電圧Vref がツェナーダイオード
Dのツェナー電圧Vz と比較され、これらの誤差成分が
トランジスタQ3によって増幅されて、トランジスタQ
2のベースに負帰還される。従って、トランジスタQ2
によって出力電圧VOUT の変化を打ち消すようにトラン
ジスタQ1のベース電流が制御されてトランジスタQ1
のコレクタ電流が制御されて、出力電圧VOUT は常に一
定値に保たれる。
【0010】負荷回路Lが過負荷状態になって負荷電流
IO が所定値以上になると、トランジスタQ4のベース
電位が上昇してそのコレクタ電位が0電位に引き込まれ
てトランジスタQ2のベース電位が電流制御回路3によ
っては制御できなくなり、トランジスタQ2はオフにな
ってトランジスタQ1もオフになって出力電圧VOUT
(絶対値)が急激に低下する。よって負荷電流IO が遮
断されて回路が保護される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のDC/DCコン
バータにおいては、入力電圧VINが、共用される使用範
囲のうちの比較的に高い電圧のものにあっては、低い電
圧のものよりも0電位点に対してトランジスタQ2のベ
ース電位が高く設定されるので、トランジスタQ2をオ
フになし得るトランジスタQ4のベース電位が高い値に
なり、よって遮断作動時の負荷電流IO が過大になるな
ど、回路の保護条件が異なって好ましくなかった。ま
た、負荷電流IO により出力電圧VOUT (絶対値)が低
下すると、トランジスタQ2のベース電位を上昇すべく
フィードバック制御されるので、遮断作動時に負荷電流
IO が引き続き増大して回路の保護上、好ましくなかっ
た。
【0012】本発明の目的は、互いに電圧が異なった直
流入力電源で適用しても互いに同等の過負荷電流に対応
して的確に遮断されるようにしたDC/DCコンバータ
を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、直流入力電圧を受けてなる発振回路によ
る発振に基づいて直流入力を交流に変換するインバータ
回路と、インバータ回路の出力を整流して直流入力電圧
と逆極性の直流を負荷回路に供給する整流回路と、負荷
回路の端子電圧に基づいて発振回路の発振稼働を調節し
てインバータ回路の入力電流を制御する入力電流制御回
路と、インバータ回路の出力電流を直流入力電圧の0電
位点を基準とした電圧に変換して出力する電流検出回路
とその検出信号を制御端子に受けてオン・オフするスイ
ッチ素子とを含んでなりインバータ回路の出力電流が所
定値以上のときに入力電流制御回路による制御に優先さ
せて発振回路による発振を停止させる過電流スイッチ回
路とを備えたDC/DCコンバータにおいて、直流入力
端子と負荷回路の端子との相互間の電圧を分圧しその分
電圧を前記スイッチ素子の制御端子に対して検出信号に
重畳させてなる分圧抵抗を備えた。
【0014】
【作用】本発明によれば、インバータ回路によって直流
入力が交流に変換され、入力電流制御回路によって負荷
回路の端子電圧に基づいてインバータ回路の入力電流が
制御され、電流検出回路によってインバータ回路の出力
電流が直流入力電圧の0電位点を基準とした電圧に変換
され、スイッチ素子が、その変換された検出信号と、分
圧抵抗によって分圧された直流入力端子と負荷回路の端
子との相互間電圧の分電圧との重畳信号を制御端子に受
けてオン・オフ制御される。スイッチ素子は、直流入力
電圧に応じて分圧抵抗による分電圧によって制御端子の
電位が調整されて、遮断作動時の負荷電流が互いに同等
になるように調整され、そして負荷回路の過電流による
遮断作動時に、端子電圧の絶対値の減少に応じて該制御
端子の電位がインバータ回路の出力電流増大相当の値に
なって入力電流制御回路によるフィードバック制御が抑
制されて、負荷電流が急激に低下して遮断される。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すDC/DCコ
ンバータの回路図、図4は図1のDC/DCコンバータ
による負荷電流−出力電圧特性図である。図1におい
て、図2と同等の部分には同一の符号を付して示し、以
下に異なる部分について説明する。
【0016】抵抗R10,R11はトランジスタQ4の
ベース電位を出力電圧VOUT に応じて補正するための分
圧抵抗で、抵抗R10がトランジスタQ4のベースと直
流入力電源VINとの間に接続され、抵抗R11が該ベー
スと出力端子VOUT に接続されていて、直流入力電源V
INと出力端子VOUT との相互間電圧を該各抵抗R10,
R11によって分圧して、その分電圧を、抵抗R7によ
る電流検出電圧に重畳させてトランジスタQ4のベース
に与えている。そして図2の回路におけると同等の遮断
作動時の負荷電流IO に対して、そのベース電圧が互い
に一致するように抵抗R8,R9,R10,R11等の
値が設定されている。
【0017】以上の図1の構成において、入力電圧VIN
が共用される使用範囲のうちの比較的に高い電圧のもの
にあっては、低い電圧のものよりも0電位点に対してト
ランジスタQ2のベース電位が抵抗R3を介して押し上
げられるが、抵抗R10,R11による分電圧によっ
て、トランジスタQ2をオフになし得るトランジスタQ
4のベース電位が上昇して、以下の遮断作動時の負荷電
流IO が互いに同等になる。負荷回路Lが過負荷状態に
なって負荷電流IO が所定値以上になると、図2の回路
におけると同様に、トランジスタQ4のベース電位が上
昇してそのコレクタ電位が0電位に引き込まれて低下す
る。この引き込み過程においてインバータ回路1の出力
が低下して出力電圧VOUT の絶対値が低下し、トランジ
スタQ3がトランジスタQ2のベース電位を上昇させて
インバータ回路1の出力を上昇すべくフィードバック作
用するが、同時に抵抗R10,R11にる分電圧によっ
て、トランジスタQ4のベース電位が上昇して該フィー
ドバック作用が相殺され、そのコレクタ電位が0電位に
急激に引き込まれる。その結果、トランジスタQ2のベ
ース電位が電流制御回路3によっては制御できなくな
り、トランジスタQ2はオフになってトランジスタQ1
もオフになり、インバータ回路1による発振を停止させ
る。このようにしてトランジスタQ4が入力電流制御回
路3による制御に優先させてインバータ回路1の作動を
停止させて負荷電流IO が遮断されて回路が保護され
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
流入力電圧を受けて直流入力を交流に変換するインバー
タ回路と、インバータ回路の出力を整流して直流入力電
圧と逆極性の直流を負荷回路に供給する整流回路と、負
荷回路の端子電圧に基づいてインバータ回路の入力電流
を制御する入力電流制御回路と、インバータ回路の出力
電流を直流入力電圧の0電位点を基準とした電圧に変換
して検出しその検出信号をスイッチ素子の制御端子に受
けてインバータ回路の出力電流が所定値以上のときに入
力電流制御回路による制御に優先させてインバータ回路
の作動を停止させるようにした過電流スイッチ回路とを
備え、直流入力端子と負荷回路の端子との間に分圧抵抗
を接続し、その分電圧をスイッチ素子の制御端子に対し
て検出信号に重畳させたので、入力電圧の異なるものに
適用されても、スイッチ素子の制御電位が調整されて、
スイッチ素子は、遮断作動時の負荷電流が互いに同等に
なるように調整され、そして遮断作動時に入力電流制御
回路によるフィードバック制御が抑制されて負荷電流が
急激に低下して遮断される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すDC/DCコンバータ
の回路図
【図2】従来のDC/DCコンバータの回路図
【図3】図2のDC/DCコンバータによる負荷電流−
出力電圧特性図
【図4】図1のDC/DCコンバータによる負荷電流−
出力電圧特性図
【符号の説明】
VIN…直流入力電源(入力電圧)、L…負荷回路、VOU
T …出力端子(出力電圧)、IO …負荷電流、1…イン
バータ回路、2…整流回路、3…入力電流制御回路、4
…過電流スイッチ回路、Q1,Q2,Q3,Q4…トラ
ンジスタ、Tr…トランス、R1,R2,R3,R4,
R5,R6,R7,R8,R9…抵抗、C1,C2,C
3…コンデンサ、D…ダイオード、ZD…ツェナーダイ
オード、R10,R11…分圧抵抗。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/28 H02H 7/12 H02M 7/537

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧を受けてなる発振回路によ
    る発振に基づいて直流入力を交流に変換するインバータ
    回路と、インバータ回路の出力を整流して直流入力電圧
    と逆極性の直流を負荷回路に供給する整流回路と、負荷
    回路の端子電圧に基づいて発振回路の発振稼働を調節し
    てインバータ回路の入力電流を制御する入力電流制御回
    路と、インバータ回路の出力電流を直流入力電圧の0電
    位点を基準とした電圧に変換して出力する電流検出回路
    とその検出信号を制御端子に受けてオン・オフするスイ
    ッチ素子とを含んでなりインバータ回路の出力電流が所
    定値以上のときに入力電流制御回路による制御に優先さ
    せて発振回路による発振を停止させる過電流スイッチ回
    路とを備えたDC/DCコンバータにおいて、 直流入力端子と負荷回路の端子との相互間の電圧を分圧
    しその分電圧を前記スイッチ素子の制御端子に対して検
    出信号に重畳させてなる分圧抵抗を備えた、 ことを特徴とするDC/DCコンバータ。
JP5074390A 1993-03-31 1993-03-31 Dc/dcコンバータ Expired - Lifetime JP2954443B2 (ja)

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