JP3145442B2 - スイッチング式直流電源装置 - Google Patents

スイッチング式直流電源装置

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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、2以上の負荷に直流を
供給するスイッチング式直流電源装置に関し、特にその
過負荷保護に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種の電子機器の電源装置と
してスイッチング方式の電源装置が用いられている。特
に直流電源としては、スイッチング方式は小型,軽量,
高効率であると言う利点から広く採用されている。
【0003】図5は、2系統の出力を有する従来型のス
イッチング式直流電源装置の回路図である。
【0004】図5において、符号1,2で示すものは入
力電源端子であり、入力電源端子1,2は入力コンデン
サC1に接続され、更に抵抗R1,スイッチングトラン
ジスタQ1を介してトランスT1の1次巻線N1に接続
されている。
【0005】トランスT1の2次巻線N2は、整流用の
ダイオードQ3を介して平滑用のコンデンサC2に導か
れている。このフィルタ回路による平滑出力は出力端子
4,5を介して第1の負荷に供給される。
【0006】同様にして、2次巻線N3は、整流用のダ
イオードQ4を介して平滑用のコンデンサC3に導かれ
ている。このフィルタ回路による平滑出力は出力端子
6,7を介して第2の負荷に供給される。
【0007】第1の負荷に対する出力電圧を検出するた
め、出力端子4,5に接続される不図示の負荷に並列に
出力電圧検出回路8が接続されている。その検出値は、
フォトカプラQ5を介してPWM(pulse width modula
tion) 回路3からなる制御回路に帰還される。
【0008】PWM回路3は、前記検出値に応じてスイ
ッチングトランジスタQ1のベースに与える駆動パルス
のスイッチングデューティ比あるいは周波数などを制御
する。このようにしてPWM回路3の出力でスイッチン
グトランジスタQ1が駆動され、出力端子4,5の電圧
は所要の値に制御される。
【0009】保護機能として、抵抗R1によりスイッチ
ングトランジスタQ1のスイッチング電流の瞬時値に比
例した電圧を検出電圧として得る。抵抗R2,R3は抵
抗分圧回路を構成しており、抵抗R1で検出した検出電
圧を適当な値に分圧する。
【0010】抵抗R4,R5は、過負荷検出のしきい値
電圧設定用の抵抗分圧回路である。Q2は、比較回路の
コンパレータであり、検出電圧としきい値電圧を比較す
る。
【0011】次に、図5の回路における過負荷保護の動
作を説明する。入力電源端子1,2に直流電源を接続す
ると、トランスT1の1次巻線N1に対する電圧印加が
スイッチングトランジスタQ1により断続される。スイ
ッチングトランジスタQ1の断続により発生した交流出
力はトランスT1により絶縁ならびに変圧される。
【0012】絶縁,変圧された交流出力は、ダイオード
Q3により整流される。整流出力は平滑コンデンサC2
によって平滑された後、出力端子4,5から第1の負荷
に供給される。
【0013】同様にして、ダイオードQ4により整流さ
れ、整流出力は平滑コンデンサC3によって平滑された
後、出力端子6,7から第2負荷に供給される。
【0014】負荷が重くなりスイッチングトランジスタ
Q1の電流が大きくなると、抵抗R1に発生する電圧も
大きくなり、しきい値を越えるとコンパレータQ2はP
WM回路3に信号を出力する。PWM回路3はコンパレ
ータQ2からの信号によってパルス出力を停止し過負荷
保護が行われる。この動作は、各パルス毎に行われる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
従来例においては、過負荷保護は、全ての出力系統の和
の電力(以下総電力という)を制限する動作をしてい
る。
【0016】したがって、特定の2次側回路に負荷が集
中した場合、総電力値まで電力を取り出すことができる
ため、特定の部品が異常過熱したり、負荷に過大電流が
流れて発煙したりするといった問題がある。
【0017】本発明は、このような問題を解決するため
なされたもので、常時は総電力を所定値内に制限し、過
負荷検出が行われる負荷(以下所要の負荷という)が1
つでも過負荷になると、総電力を前記所定値より更に制
限し、過負荷による部品の異常発熱,発煙等を防止す
る、スイッチング式直流電源装置を提供するものであ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明ではスイッチング式直流電源装置をつぎの
(1)〜(3)のとおりに構成する。
【0019】(1)直流入力をスイッチング素子で断続
して発生した交流を直流に変換し、2以上の負荷に供給
するスイッチング式直流電源装置であって、スイッチン
グの周期ごとに前記スイッチング素子のピーク電流を検
出する電流検出手段と、前記2以上の負荷における1以
上の負荷の過負荷を検出する過負荷検出手段と、前記電
流検出手段の出力を前記過負荷検出手段の出力によりオ
フセットするオフセット手段と、前記オフセット手段の
出力を予め定められたしきい値と比較する比較手段とを
有し、該オフセット手段の出力がしきい値を超えると
記スイッチング素子の駆動パルス幅を制限するスイッチ
ング式直流電源装置。
【0020】(2)過負荷検出手段は、負荷の電流,電
圧,温度のうちの1つ以上の過剰を検出するものである
前記(1)記載のスイッチング式直流電源装置。
【0021】(3)過負荷検出手段の出力を当該負荷の
突入電流の継続時間に相当する時間だけ遅延させてオフ
セット手段に供給する信号遅延手段を更に備えた前記
(1)記載のスイッチング式直流電源装置。
【0022】
【作用】前記(1)〜(3)の構成により、所要の負荷
が全て過負荷でないときは、電流検出手段の出力にもと
づいて総電力を所定値内に制限し、所要の負荷が1つで
も過負荷になると、オフセットにより総電力を前記所定
値より更に制限する。
【0023】前記(3)の構成によれば、更に、負荷が
モータ等の突入電流の大きい負荷であっても、この突入
電流による過負荷保護動作により負荷電圧降下が生ずる
といった不具合が発生することがない。
【0024】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
ただし、前述の従来例と同様の部分には同一符号を付
し、その詳細な説明は省略する。
【0025】(実施例1)図1は実施例1である“スイ
ッチング式直流電源装置”の回路図である。図1におい
て、図5の従来例と異なっている部分は、負荷の状態検
出手段として、各々の負荷と直列に抵抗R6及びR7が
設けられるとともに、過負荷検出回路9及びホトカプラ
Q6からなる、フィードバック回路を備えている点であ
る。
【0026】トランスT1の2次巻線N2は、整流用の
ダイオードQ3を介して平滑用のコンデンサC2に導か
れている。このフィルタ回路による平滑回路は、抵抗R
6を介して出力端子4,5に導かれている。出力端子
4,5から平滑化された直流が不図示の第1の負荷に供
給される。
【0027】同様にして、2次巻線N3は、整流用のダ
イオードQ4を介して平滑用のコンデンサC3に導かれ
ている。このフィルタ回路による平滑出力は、抵抗R7
を介して出力端子6,7に導かれている。出力端子6,
7を介して不図示の第2の負荷に供給される。
【0028】過負荷検出回路9は、オペアンプ,トラン
ジスタ等で構成され、抵抗R6,R7に発生する負荷電
流に比例した電圧にもとづき、第1の負荷,第2の負荷
の過負荷を検出する。過負荷検出回路9の出力は、ホト
カプラQ6を介して抵抗R2,R3により構成されるオ
フセット回路10に出力される。
【0029】オフセット回路10は、抵抗R1による検
出出力に、過負荷検出回路9の出力を加算するもので、
本明細書ではこの加算による検出出力の変化を“オフセ
ット”という。
【0030】次に本実施例の過負荷保護動作について説
明する。第1の負荷,第2の負荷の負荷電流が共に正常
値の場合は、過負荷検出回路9は信号出力をせず、比較
回路Q2の+入力は、図2(a)に示すように、−入力
のしきい値に対して低いレベルにある。
【0031】何れかの負荷に、過大な負荷電流が流れ過
負荷になると過負荷検出回路9は、ホトカプラQ6を介
してオフセット回路10に信号を出力する。オフセット
回路10は、抵抗R1によって検出されたスイッチング
トランジスタQ1の電流に比例した信号を過負荷検出回
路9の出力によって所定の値Sだけオフセットして比較
回路2に出力する。
【0032】そして、比較回路2は、図2(b)に示す
ように、オフセット回路10の出力がしきい値に達する
と、PWM回路3に信号を出力して、出力パルス幅を制
限する。このようにして、前記過負荷による部品の異常
発熱,発煙等が防止できる。なおオフセット量は仕様に
応じて適当に決められる。
【0033】(実施例2)図3により実施例2を説明す
る。本実施例は、実施例1の回路の過負荷検出回路9と
ホトカプラQ6の間に遅延回路11に付加したものであ
る。
【0034】遅延回路11は、過負荷検出回路9の信号
出力の遅延を行う。遅延時間は、モータ等の突入電流の
大きい負荷の場合に、突入電流の継続時間と略等しい時
間に設定することにより、突入電流による過負荷保護動
作で電圧降下等の不具合が発生することを防ぐことがで
きる。その他の動作は、実施例1と同様である。
【0035】(実施例3)図4により実施例3を説明す
る。実施例1の回路においては、各々の負荷にトランス
T1の別々の2次巻線から電力を供給しているが、本実
施例では、一つの2次巻線N2から複数の負荷へ分岐す
るようにしたものである。
【0036】図示のように、トランスT1の2次巻線N
2は、整流用のダイオードQ3を介して平滑用のコンデ
ンサC2に導かれている。このフィルタ回路による平滑
出力は、抵抗R6、出力端子4,5を介して第1の負荷
に供給されると同時に、抵抗R7、出力端子6,7を介
して第2の負荷に供給される。動作,効果は、実施例1
と同様である。
【0037】なお、以上の各実施例はフライバック型を
例にあげたが、本発明はこれに限定されるものではなく
フォワード型,プッシュプル型のスイッチング式直流電
源にも適用できる。
【0038】出力数は、2系統の例を示したが、3系統
以上の出力の場合も同様である。また、負荷の状態検出
手段は、保護の必要な1系統以上にあればよい。
【0039】スイッチ素子Q1は、トランジスタを用い
たが、FET,GTO等の他の素子も使用できる。
【0040】スイッチ素子Q1の電流検出手段として
は、抵抗を用いたが、カレントトランス等別の手段を用
いても良い。
【0041】負荷の状態検出手段としては、抵抗を用い
た負荷電流の検出回路を用いたが、負荷電圧検出回路,
負荷温度検出回路等負荷の状態を検出するものであれば
何でも良く、これらを組み合せたものでも良い。
【0042】更に、各実施例は、スイッチング素子Q1
の瞬時値を検出するものであるが、本発明はこれに限定
されるものではなく、短期間の平均値を検出するように
してもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
個々の負荷が正常なときは、総電力を所定値内に制限で
きると共に、所要の負荷が1つでも過負荷になると総電
力を前記所定値より更に制限して過負荷による部品の異
常発熱,発煙等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の回路図
【図2】 実施例1の動作説明図
【図3】 実施例2の回路図
【図4】 実施例3の回路図
【図5】 従来例の回路図
【符号の説明】
3 PWM回路 10 オフセット回路 Q1 スイッチングトランジスタ Q2 コンパレータ R1,R6,R7 抵抗

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力をスイッチング素子で断続して
    発生した交流を直流に変換し、2以上の負荷に供給する
    スイッチング式直流電源装置であって、スイッチングの
    周期ごとに前記スイッチング素子のピーク電流を検出す
    る電流検出手段と、前記2以上の負荷における1以上の
    負荷の過負荷を検出する過負荷検出手段と、前記電流検
    出手段の出力を前記過負荷検出手段の出力によりオフセ
    ットするオフセット手段と、前記オフセット手段の出力
    を予め定められたしきい値と比較する比較手段とを有
    し、該オフセット手段の出力がしきい値を超えると前記
    スイッチング素子の駆動パルス幅を制限することを特徴
    とするスイッチング式直流電源装置。
  2. 【請求項2】 過負荷検出手段は、負荷の電流,電圧,
    温度のうちの1つ以上の過剰を検出するものであること
    を特徴とする請求項1記載のスイッチング式直流電源装
    置。
  3. 【請求項3】 過負荷検出手段の出力を当該負荷の突入
    電流の継続時間に相当する時間だけ遅延させてオフセッ
    ト手段に供給する信号遅延手段を更に備えたことを特徴
    とする請求項1記載のスイッチング式直流電源装置。
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