JP3286875B2 - 電源装置の過電流保護回路 - Google Patents

電源装置の過電流保護回路

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JP3286875B2 JP21796394A JP21796394A JP3286875B2 JP 3286875 B2 JP3286875 B2 JP 3286875B2 JP 21796394 A JP21796394 A JP 21796394A JP 21796394 A JP21796394 A JP 21796394A JP 3286875 B2 JP3286875 B2 JP 3286875B2
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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、スイッチング電源回路
等に使用される電源装置の過電流保護回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の回路図を示し、Tはスイッ
チング電源回路のインバータの出力トランスを示し、該
出力トランスTの出力巻線NO には整流用のダイオード
1 と平滑用のコンデンサC1 からなる整流平滑回路1
が接続してある。そして、整流平滑回路1と負荷との間
の出力ライン上にはヒューズF2 が介装してある。すな
わち、従来の回路においては過電流負荷時に溶断電流以
上の過電流が負荷に流れた場合にヒューズF2 を溶断し
て過電流保護を行っているものである。
【0003】しかしながら、図7に示すように出力安定
化のために安定化回路2により制御されるトランジスタ
1 を出力ライン上に介装させる場合がある。この場合
の回路は、一方の出力ライン上にトランジスタQ1 を介
装し、他方の出力ラインからベース抵抗R1 を介してト
ランジスタQ1 を駆動している。そして、他方の出力ラ
イン上には過電流保護回路としてのヒューズF2 を介装
し、また負荷側の出力電圧を安定化回路2により検出
し、その検出結果によりトランジスタQ1 のベース電流
を制御して出力電圧の安定化を図るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、トランジス
タQ1 を介装している同じ出力ライン上にヒューズF2
を介装しているために、過電流負荷時にヒューズF2
溶断電流はトランジスタQ1 の最大電流値を越える場合
がある。これにより出力ライン上のトランジスタQ1
劣化、破壊を招くという問題があった。
【0005】また、モータドライバ回路などの負荷は、
破損した直後は過電流が流れる。しかし、一旦電源の過
電流がかかり、出力が停止し、ドライバ回路が冷えると
インピーダンスが上昇し、再度電源を起動させても過電
流が動作するまで電流が流れない。このため破損した箇
所が高温となり、非常に危険な状態となる。また、ヒュ
ーズを入れない回路構成として過電流保護を行う場合、
交流電源の再入力により再起動し、負荷に負担をかけて
しまう。
【0006】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、出力ライン上に出力安定化用のトランジスタを
有する回路でも、過電流状態にはトランジスタの駆動部
に設けられたヒューズを溶断して出力を確実に停止させ
ることを目的とした電源装置の過電流保護回路を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の電源装置
の過電流保護回路では、整流平滑回路1の一方の出力ラ
イン上に出力安定化用のトランジスタQ1 を介装し、他
方の出力ラインと上記トランジスタQ1 のベースとの間
にヒューズF1 と該ヒューズF1 の溶断電流よりは小さ
くて上記トランジスタQ1 にベース電流を供給するため
のベース抵抗R 1 との直列回路を接続し、上記出力ライ
ンに負荷電流検出用の抵抗R7 を介装し、この抵抗R7
に流れる負荷電流を検出して所定電流以上の過電流とな
った時に上記ヒューズF1 に溶断電流を流すスイッチ要
素Q3 を備えた過電流保護回路3を設けていることを特
徴としている。
【0008】
【作用】本発明の電源装置の過電流保護回路によれば、
通常時ではヒューズF1 の溶断電流以下のベース電流を
ベース抵抗R1 を介して出力安定化用のトランジスタQ
1 に流し、所定以上の負荷電流が流れた場合には、過電
流保護回路の負荷電流検出用の抵抗R7 を介して過電流
を検出し、その検出出力によりスイッチ要素Q3をオン
駆動する。これによりスイッチ要素Q3 を介して流れる
電流によりヒューズF1 を溶断する。ヒューズF1 が溶
断することで、トランジスタQ1 のベース電流が遮断さ
れてトランジスタQ1 は不動作となる。したがって、出
力ライン上に出力安定化用のトランジスタQ1 を有する
回路の場合でも、過電流状態にはトランジスタの駆動部
に設けられたヒューズF1 を切ることができて、確実に
出力を停止することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は具体回路図を示し、例えばスイッチング電
源回路の出力トランスTの2次側を示している。この出
力トランスTの出力巻線NO には整流用のダイオードD
1 と、平滑用のコンデンサC1 からなる整流平滑回路1
が設けられている。そして、出力ライン上には図外の安
定化回路から制御されるトランジスタQ1が介装され、
またこのトランジスタQ1 のエミッタと出力巻線NO
一端との間に負荷電流Io検出用の抵抗R7 が介装され
ている。
【0010】上記トランジスタQ1 を介装したのとは反
対側の出力ラインとトランジスタQ1 のベースとの間
に、所定以上の過電流となった場合に回路を遮断するヒ
ューズF1 と、トランジスタQ1 にベース電流を流すベ
ース抵抗R1 との直列回路が接続されている。また、負
荷側にはコンデンサC2 が接続されている。
【0011】所定以上の過電流が流れた場合に上記ヒュ
ーズF1 を溶断させる過電流保護回路3は、トランジス
タQ2 、ツエナーダイオードD2 ,D3 、サイリスタQ
3 、抵抗R2 〜R8 、コンデンサC3 等から構成されて
いる。ヒューズF1 とベース抵抗R1 との接続点から抵
抗R2 とサイリスタ(スイッチ要素)Q3 の直列回路が
出力ラインに接続されており、このサイリスタQ3 がオ
ンした場合に、サイリスタQ3 に流れる電流により上記
ヒューズF1 を溶断するようにしている。
【0012】上記サイリスタQ3 のゲートにはコンデン
サC3 、抵抗R3 等が接続されていて、抵抗R3 と直列
に接続したツエナーダイオードD2 のカソードが抵抗R
6 を介して出力ライン(A点)に接続してある。また、
トランジスタQ1 のベースと抵抗R7 との間にトランジ
スタQ2 が並列に接続され、このトランジスタQ2 のベ
ース側に抵抗R4 ,R5 が設けられている。また、出力
ラインとトランジスタQ2 のベースの間にはツエナーダ
イオードD3 と抵抗R8 との直列回路が接続されてい
る。
【0013】次に、動作について説明する。通常時にお
いては、ヒューズF1 、ベース抵抗R1 を通してトラン
ジスタQ1 のベースに十分なベース電流を供給し、トラ
ンジスタQ1 をオンさせて負荷側に安定した出力電圧を
供給している。この時、ヒューズF1 、ベース抵抗R1
に流れる電流は、ヒューズF1 の定格電流以下であり、
この通常時ではヒューズF1 は溶断しないようにしてい
る。また、通常出力時では、後述するようにサイリスタ
3 をオンさせる信号がゲートには印加されないので、
サイリスタQ3 はオフ状態となっている。したがってヒ
ューズF1 は溶断せず、トランジスタQ1 にベース抵抗
1 を介してベース電流を供給している。
【0014】ここで、負荷電流(出力電流)Ioが徐々
に増加し、過電流点に近付いていくと、次のような動作
を行なう。まず、負荷電流Ioが増加することにより、
出力ライン上に介装した抵抗R7 を流れる電流が増加す
るので、抵抗R7 の両端電圧も比例して増加していく。
抵抗R4 とR5 は、上記抵抗R7 の両端電圧とトランジ
スタQ1 のベース・エミッタ間電圧の和を分圧してい
る。したがって、抵抗R4 の両端電圧がトランジスタQ
2 のベース・エミッタ間飽和電圧を越えると、トランジ
スタQ2 が徐々にオンし始める。
【0015】よってトランジスタQ2 は徐々にトランジ
スタQ1 のベース電流を引き込み始め、これにより、ト
ランジスタQ1 はベース電流不足になり、トランジスタ
1はエミッタ・コレクタ間に電圧を持ち始め、抵抗R4
とR5 の両端電圧は益々増加する。これが正帰還とな
り、トランジスタQ1 がオフ状態になっていく。トラン
ジスタQ1 がオフ状態に近付く過程で、図示のA−B間
の電圧は増加していく。A−B間の電位差が増加し、ツ
エナーダイオードD3 の両端電圧が、ツエナーダイオー
ドD3 のツエナー電圧を越えると、ツエナーダイオード
3 、抵抗R8 を通ってトランジスタQ2 のベースに電
流が供給される。このベースへの電流により、トランジ
スタQ2 は益々トランジスタQ1 のベース電流を引き込
み、正帰還を強める。
【0016】A−B間の電圧は、抵抗R6 、ツエナーダ
イオードD2 、抵抗R3 により分圧されているが、C点
の電圧がサイリスタQ3 のゲートのオン電圧を越える
と、サイリスタQ3 は導通し、抵抗R2 を介して電流を
引き込む。このサイリスタQ3を流れる電流は、ヒュー
ズF1 の溶断電流値を越えるように設定されているの
で、ヒューズF1 はサイリスタQ3 の導通によりオープ
ンとなり、トランジスタQ1 へのベース電流は完全に0
となり、この回路の出力は完全にオフとなる。したがっ
て、ヒューズF1 の溶断により、ヒューズF1 を交換し
なければ、この回路の出力は定格負荷以内でも動作しな
い。
【0017】このように、出力ライン上に出力安定化用
のトランジスタQ1 を有する出力回路でも、過電流状態
にはトランジスタQ1 のベース側(駆動部)に設けたヒ
ューズF1 を溶断することで、確実に出力を止めること
ができる。また、ヒューズF1 が溶断する過程、溶断後
でも他の素子や負荷に負担をかけることもない。
【0018】図2は他の実施例を示し、図1の場合では
負極側の出力ライン上にNPN型のトランジスタQ1
介装し、それに応じて過電流保護回路3を負極側に設け
ていたが、本実施例では、出力ラインの正極側にPNP
型のトランジスタQ1 を介装し、過電流保護回路3も正
極側に設けたものである。したがって回路構成は本質的
に同じであり、先の実施例と同様に機能するので、説明
は省略する。
【0019】図1及び図2において、ヒューズF1 を溶
断させるためのスイッチ要素としてサイリスタQ3 を用
いていたが、図3に示すようにトランジスタQ4 を用い
ても同様に動作させることができる。
【0020】また、図4はスイッチ要素としてトライア
ックQ5 を用いた場合を示し、この場合にも同様に過電
流時においてヒューズF1 を溶断させることができる。
【0021】図5はスイッチ要素としてリレー4を用い
た場合である。この場合には、リレー4のリレー巻線L
は抵抗R9 を介して接地されているが、通常時はツエナ
ーダイオードD2 がオフなので、リレー巻線Lは励磁さ
れず、接点rはオフ状態となっており、ヒューズF1
は溶断電流は流れない。過電流が流れて上述のようにツ
エナーダイオードD2 がオンすると、リレー巻線Lが励
磁されて、接点rをオンさせる。これによりヒューズF
1 に溶断電流が流れて、ヒューズF1 が溶断する。な
お、ヒューズF1 が溶断すると、リレー巻線Lには電源
が印加されないので、接点rもオフとなり、リレー4は
復帰することになる。
【0022】なお、上記の実施例では電源をスイッチン
グ電源回路で構成した場合について説明したが、スイッ
チング電源回路に限らず、出力回路にヒューズF1 と、
出力ライン上に出力安定化用のトランジスタを使用した
回路ならば、どのような電源回路にも本発明を適用する
ことができる。
【0023】
【発明の効果】本発明の電源装置の過電流保護回路によ
れば、通常時ではヒューズの溶断電流以下のベース電流
をベース抵抗を介して出力安定化用のトランジスタに流
し、所定以上の負荷電流が流れた場合には、過電流保護
回路の負荷電流検出用の抵抗を介して過電流を検出し、
その検出出力によりスイッチ要素をオン駆動する。これ
によりスイッチ要素を介して流れる電流によりヒューズ
を溶断する。ヒューズが溶断することで、トランジスタ
のベース電流が遮断されてトランジスタは不動作とな
る。したがって、出力ライン上に出力安定化用のトラン
ジスタを有する回路の場合でも、過電流状態にはトラン
ジスタの駆動部に設けられたヒューズを切ることができ
て、確実に出力を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の具体回路図である。
【図2】本発明の他の実施例の具体回路図である。
【図3】本発明の実施例のスイッチ要素をトランジスタ
で構成した場合の要部回路図である。
【図4】本発明の実施例のスイッチ要素をトライアック
で構成した場合の要部回路図である。
【図5】本発明の実施例のスイッチ要素をリレーで構成
した場合の要部回路図である。
【図6】従来例の回路図である。
【図7】他の従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 整流平滑回路 2 安定化回路 3 過電流保護回路 F1 ヒューズ Q1 トランジスタ Q3 サイリスタ(スイッチ要素) R1 ベース抵抗 R7 負荷電流検出用抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−130730(JP,A) 特開 平6−78450(JP,A) 実開 昭60−153315(JP,U) 実開 昭58−133820(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/56 320 G05F 1/10 304 H02M 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流平滑回路(1)の一方の出力ライン
    上に出力安定化用のトランジスタ(Q1 )を介装し、他
    方の出力ラインと上記トランジスタ(Q1 )のベースと
    の間にヒューズ(F1 )と該ヒューズ(F1 )の溶断電
    流よりは小さくて上記トランジスタ(Q1 )にベース電
    流を供給するためのベース抵抗(R1)との直列回路を
    接続し、上記出力ラインに負荷電流検出用の抵抗(R
    7 )を介装し、この抵抗(R7 )に流れる負荷電流を検
    出して所定電流以上の過電流となった時に上記ヒューズ
    (F1 )に溶断電流を流すスイッチ要素(Q3 )を備え
    た過電流保護回路(3)を設けていることを特徴とする
    電源装置の過電流保護回路。
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