JP3322372B2 - トランス結合型2次直流電源生成装置 - Google Patents

トランス結合型2次直流電源生成装置

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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、1次直流電源回路と2
次直流電源回路とをトランスを介して接続結合し、かつ
過電圧保護機能を備えたトランス結合型2次直流電源生
成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3において、1次直流電源回路10と
2次直流電源回路30とはトランス20を介して接続結
合されている。1次直流電源回路10は、交流電源1
1,電源スイッチ12,ノイズフィルター13,整流回
路14,平滑コンデンサC10,スイッチング素子1
5,電圧制御素子40を含み形成され、スイッチング素
子15はトランス20の1次巻線L11と整流回路14
の負極電路Lnとの間に接続されている。18は限流抵
抗である。また、制御電源(電圧Vc)は、補助巻線L
12から誘起され、ダイオードD10を介して発振生成
されるとともに抵抗R10を通して供給される。
【0003】また、2次直流電源回路30は、トランス
20の2次巻線L21に接続されたダイオードD21、
平滑コンデンサC21,C22を含み形成され、負荷3
5に接続される。45は安定化回路で、フィードバック
信号fを生成出力させるための電圧検出信号Fをホトカ
プラ(フィードバック信号発生回路)46に入力する。
【0004】かくして、かかるRCC方式の自励発振型
(周波数変動型)のトランス結合型2次直流電源生成装
置では、電圧制御素子(トランジスタ)40を過電圧検
出信号Fに基づくフィードバック信号fでON−OFF
させることにより制御電源(Vc)を用いてスイッチン
グ素子15をON−OFF制御して1次巻線L11から
2次巻線L21に電力エネルギーを供給する。2次直流
電源回路30では、ダイオードD21で整流しかつ平滑
コンデンサC21,C22で平滑して2次直流電源V2
を生成し、負荷35に供給する。負荷35の変動は、2
次直流電源電圧V2の変動として安定化回路45で検出
されフィードバック信号生成回路(46)に出力され
る。これにより、2次直流電源電圧V2が安定化され
る。
【0005】したがって、負荷35が軽い場合には、ス
イッチング素子15に流れる電流Iが減少して発振周波
数が高くなる。一方、負荷35が重くなると、スイッチ
ング素子15に流れる電流Iが増大し発振周波数は低く
なる。電圧制御素子40によるスイッチング素子15の
ONデューティーが一定のためによる。
【0006】ところで、負荷35の大きな変動や安定化
回路45の故障によって2次直流電圧V2が過電圧とな
ることがある。これを放置していたのでは、各構成要素
(D21,C21,C22等),安定化回路45や負荷
35の過熱や焼損を招く。
【0007】そこで、過電圧検出回路51(過電圧検出
素子ZD51,抵抗R51)とホトカプラ52とからな
る過電圧保護回路50を設けている。過電圧検出素子Z
D51は、ツェナーダイオードからなり、定常負荷時に
おける2次直流電源電圧V2(例えば、24V)に対し
て設定検出過電圧値Vz51を例えば25〜27Vに選
択設定している。
【0008】したがって、過電圧検出素子ZD51が設
定検出過電圧値Vz51以上の過電圧となったことを検
出すると、過電圧検出信号Pをホトカプラ52に入力す
る。すると、ホトカプラ52から過電圧検出信号Pと実
質的に同じ過電圧保護信号pが生成出力され、1次直流
電源回路10側に設けられた過電圧保護用素子53をO
Nする。すなわち、スイッチング素子15に流れ込む電
流Ibの一部を負極電路Ln側へ落し込む。
【0009】よって、電圧制御素子40による電圧制御
に優先しまた電圧制御素子40による電圧制御が不能に
なった場合でも1次側(10)から2次側(30)への
供給電力エネルギー量を減衰できるから、2次直流電源
電圧V2が設定検出過電圧値Vz51以上の過電圧に上
昇してしまうことを防止できる。これは、1次直流電源
回路10側の過電流保護にもなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、過電圧保
護回路50は、2次直流電源電圧V2を過電圧検出回路
51(ZD51)の設定検出過電圧値(25〜27V)
以上に暴走上昇してしまうことを抑制して過電圧保護を
図るものである。換言すれば、過電圧保護回路50〔5
1(ZD51,R51)、52〕が過電圧保護動作をし
ている間は、2次直流電源電圧V2は定格電圧値(24
V)以上の過電圧となっている。したがって、各構成要
素(D21,C21,C22等),安定回路45や負荷
35を形成する制御回路等の電圧ストレスが高く急速な
劣化や焼損の原因となる。
【0011】だからと言って、過電圧保護回路50が一
旦動作したときに、例えば電源スイッチ12を自動的か
つ強制的にOFFするように構成することは、大幅なコ
スト高を招くので採用し難い。
【0012】本発明の目的は、過電圧保護回路が一旦動
作した場合には2次直流電源電圧を過電圧検出素子の設
定検出過電圧値よりも低い電圧にクランプして、各構成
要素,安定化回路や負荷の電圧ストレスを軽減できかつ
その急速な劣化や焼損を防止することのできるトランス
結合型2次直流電源生成装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係るトランス結
合型2次直流電源生成装置は、整流回路,平滑コンデン
サ,スイッチング素子,電圧制御素子を含む1次直流電
源回路と、安定化回路を含む2次直流電源回路とをトラ
ンスを介して接続結合し、安定化回路から電圧制御素子
へフィードバック信号を加えつつスイッチング素子をO
N−OFF制御して2次直流電源を生成するように形成
され、かつ2次直流電源回路側に設けられた過電圧検出
素子で過電圧が検出された場合に出力される過電圧検出
信号を用いて1次直流電源回路側の電圧制御素子と並列
接続された過電圧保護用素子をONしてスイッチング素
子への流れ込み電流を減衰させることにより過電圧保護
可能に形成された過電圧保護回路を具備したトランス結
合型2次直流電源生成装置において、前記2次直流電源
回路に、前記過電圧検出素子と並列接続されかつ前記過
電圧検出素子の設定検出過電圧値よりも小さな設定検出
低電圧値とされた低電圧検出素子と、前記過電圧検出素
子が過電圧検出動作したことを条件に低電圧検出素子の
低電圧検出動作をクランプするとともに前記過電圧検出
素子が過電圧検出動作不能状態になった後も前記過電圧
検出信号を出力保持可能に形成された設定低電圧クラン
プ回路とを設けた、ことを特徴とする。
【0014】
【作用】上記構成による本発明では、負荷変動等によっ
て2次直流電源電圧の値が過電圧保護回路の設定検出過
電圧値よりも高くなると、過電圧検出素子がこれを検出
して過電圧検出信号を出力する。すると、過電圧保護用
素子がONしてスイッチング素子への流れ込み電流を減
衰させる過電圧保護動作に入る。これと同時的に、過電
圧検出素子が過電圧検出動作したことを条件に、設定低
電圧クランプ回路が過電圧検出素子と並列接続された設
定低電圧検出素子の低電圧検出動作をクランプする。
【0015】すると、過電圧検出信号のレベルが上りス
イッチング素子への流れ込み電流の減衰作用を一段と加
速する。したがって、2次直流電源電圧は急速に過電圧
検出素子の設定検出過電圧値よりも低電圧に垂下するか
ら過電圧検出素子の過電圧検出動作は停止するが、低電
圧検出素子の低電圧検出動作はクランプされたままであ
る。つまり、過電圧検出動作不能状態になった後も過電
圧検出信号を出力保護可能である。
【0016】したがって、2次直流電源電圧は、設定検
出過電圧値よりも低い設定検出低電圧値以下の電圧値に
クランプされる。よって、2次側の安定化回路や各構成
要素等の電圧ストレスを軽減できかつその急速な劣化や
焼損を防止することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本トランス結合型2次直流電源生成装置は、図1
に示す如く、基本的構成が従来例(図3)の場合と同じ
とされ、かつ低電圧検出素子ZD61と,設定低電圧ク
ランプ回路60とを設け、過電圧保護回路50の過電圧
検出素子ZD51が一旦過電圧検出動作した場合には低
電圧検出素子ZD61の低電圧検出動作状態をクランプ
し、その後に過電圧検出動作が不能状態となった場合で
も2次直流電源電圧V2を設定検出過電圧値(例えば、
27V)よりも低い設定検出低電圧値(例えば、10
V)以下の電圧値にクランプ可能に構成されている。
【0018】なお、従来例(図3)の場合と共通する部
分については同一の符号を付し、それらについての説明
は簡略化または省略する。
【0019】図1において、低電圧検出素子(ツェナー
ダイオード)ZD61は、過電圧保護回路50(過電圧
検出回路51)を形成する過電圧検出素子(ツェナーダ
イオード)ZD51に並列接続され、この設定検出低電
圧値Vz61は過電圧検出素子ZD51の設定検出過電
圧値Vz51(例えば、27V)よりも小さな値(例え
ば、10V)に選択設定されている。
【0020】設定低電圧クランプ回路60は、図1に示
す通りの接続とされた2つのトランジスタ62,63と
2つの抵抗R61,R64とから形成され、過電圧検出
素子ZD51が過電圧検出動作したことを条件に低電圧
検出素子ZD61の低電圧検出動作をクランプするとと
もに、2次直流電源電圧V2が設定検出過電圧値(27
V)よりも低下したために過電圧検出動作不能状態にな
った後も過電圧検出信号Pを出力保持可能に形成されて
いる。
【0021】すなわち、2次直流電源電圧V2が定常負
荷時における定格電圧(例えば、24V)である場合、
両トランジスタ62,63がOFFであるから、低電圧
検出素子ZD61は設定検出低電圧値Vz61が上記2
4Vよりも低い例えば10Vであっても低電圧検出動作
はできない。
【0022】しかし、2次直流電源電圧V2が設定検出
過電圧値Vz51(27V)以上になり、過電圧検出素
子ZD51が一旦過電圧検出動作すると、抵抗R64の
作用によりベース電圧Vbが上昇するのでトランジスタ
63がONとなる。
【0023】そして、過電圧検出素子ZD51,抵抗R
51,トランジスタ63を介して過電圧検出信号(電
流)Pが流れると、トランジスタ62がONとなる。こ
こに、低電圧検出素子ZD61が低電圧検出動作する。
【0024】かくして、過電圧検出素子ZD51が過電
圧検出動作不能となっても両トランジスタ62,63が
ON状態に保持つまりクランプされる。したがって、低
電圧検出素子ZD61は、2次直流電源電圧V2が当該
設定検出低電圧値Vz51(10V)となるまで低電圧
検出動作状態となり、過電圧検出信号Pを継続して出力
保持可能となる。
【0025】かかる構成の実施例において、定常負荷時
における2次直流電源電圧V2は、例えば24Vに安定
化制御されている。なお、負荷35が軽いと図2(A)
に示す如く周波数が高く、重いと同(B)に示すように
低い周波数で安定化制御される。
【0026】ここにおいて、同(C)に示す如く、安定
化回路45の故障あるいは負荷の急激な変動やショート
によって、2次直流電源電圧V2の値が設定検出過電圧
値Vz51(27V)以上になると、過電圧保護回路5
0が働く。すなわち、過電圧検出素子ZD51が過電圧
検出動作(ON)するので、過電圧検出信号(電流)P
の一部が抵抗R51,抵抗R64を通して流れる。した
がって、ベース電圧Vbが上昇してトランジスタ63が
ONされるから、過電圧保護回路50を形成するホトカ
プラ52から過電圧保護用素子53に過電圧保護信号p
が生成出力される。
【0027】すると、過電圧保護用素子53がONとな
り、スイッチング素子15に流れ込む電流Ibの一部を
負極電路Lnに落し込む。したがって、1次側(10)
から2次側(30)への供給電力エネルギー量が減少さ
れ、2次直流電源電圧V2は設定検出過電圧値VZ51
(27V)よりも低くなる。
【0028】ところで、設定低電圧クランプ回路60を
形成するトランジスタ63がONとなると、これと同時
的にトランジスタ62がONとなるから、低電圧検出素
子ZD61が低電圧検出動作(ON)する。この際、設
定検出低電圧値Vz61は、過電圧検出素子ZD51の
設定検出過電圧値Vz51(27V)よりも非常に低い
値(10V)に選択設定されているから、低電圧検出素
子ZD61〜抵抗R61〜トランジスタ63を通してホ
トカプラ52へ流れる過電圧検出信号(電流)Pは、そ
の電圧差(17V=27−10)だけ増大される。
【0029】つまり、過電圧保護用素子53により、負
極電路Lnに落し込まれる電流(Ib)の量が増大する
から、2次直流電源電圧V2を急速に低下させることが
できる。
【0030】この際、抵抗R64にも、低電圧検出素子
ZD61,トランジスタ62を通して電流が流れるか
ら、トランジスタ63はトランジスタ62とともにON
状態にクランプされる。2次直流電源電圧V2が低電圧
(例えば、26V以下)となって過電圧検出素子ZD5
1の過電圧検出動作が不能状態となった後でもON状態
が保持される。すなわち、低電圧検出動作をクランプし
過電圧検出信号Pを出力保持できる。
【0031】したがって、過電圧保護回路50の一部
(52)を利用して過電圧保護用素子53をONさせ、
スイッチング素子15への流れ込み電流Ibを減衰させ
かつ2次側(30)への供給電力エネルギー量を大幅か
つ急速に減少できるから、2次直流電源電圧V2を、図
2(D)に示す如く、低電圧検出素子ZD61の設定検
出低電圧値Vz61(10V)にクランプすることがで
きる。よって、安定化回路45,各構成要素(D21,
C21,C22等々)や負荷35を形成する制御回路の
電圧ストレスを極減できるとともに、これらの急速な劣
化や焼損を確実に防止できる。
【0032】なお、以上の設定検出低電圧(Vz61)
のクランプ状態は、1次側(10)の電源スイッチ12
をOFFすることにより解除される。
【0033】しかして、この実施例によれば、過電圧保
護回路50(51)を形成する過電圧検出素子ZD51
と並列接続された低電圧検出素子ZD61と,この低電
圧検出素子ZD61の低電圧検出動作をクランプする設
定低電圧クランプ回路60とを設け、過電圧検出素子Z
D51が一旦過電圧検出動作した場合には低電圧検出素
子ZD61の低電圧検出動作状態をクランプし、その後
に過電圧検出動作が不能状態となった場合でも2次直流
電源電圧V2を設定検出過電圧値(例えば、27V)よ
りも低い設定検出低電圧値(例えば、10V)以下の電
圧値にクランプ可能に構成されているので、安定化回路
45,各構成要素(D21,C21,C22等々)や負
荷35を形成する制御回路等の電圧ストレスを極減でき
るとともに、これらの急速な劣化や焼損を確実に防止で
きる。
【0034】また、低電圧検出素子ZD61は、過電圧
検出素子ZD51が一旦過電圧検出動作したことを条件
に設定低電圧クランプ回路60のクランプ動作により低
電圧検出動作が継続されるものである。つまり、定常負
荷時には、低電圧検出動作しないように設定低電圧クラ
ンプ回路60を介して2次直流電源回路30に接続され
ているから、設定検出低電圧値Vz51を適宜な電圧値
に選択しても長期的に安定して検出動作させることがで
きる。
【0035】また、設定低電圧クランプ回路60が、2
つのトランジスタ62,63と2つの抵抗R61,R6
4とから形成されているので、構造簡単でかつ低コスト
である。したがって、過電圧検出により1次直流電源回
路10側の例えば電源スイッチ12を自動的に強制して
OFFさせる等の策に対して、具現化が容易であり実用
性が高い。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、過電圧保護回路を形成
する過電圧検出素子と並列接続された低電圧検出素子
と,この低電圧検出素子の低電圧検出動作をクランプす
る設定低電圧クランプ回路とを設け、過電圧検出素子が
一旦過電圧検出動作した場合には低電圧検出素子の低電
圧検出動作状態をクランプしその後に過電圧検出動作が
不能状態となった場合でも2次直流電源電圧を設定検出
過電圧値よりも低い設定検出低電圧値以下の電圧値にク
ランプ可能に構成されているので、安定化回路,各構成
要素や負荷を形成する制御回路等の電圧ストレスを極減
できるとともに、これらの急速な劣化や焼損を確実に防
止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図である。
【図2】同じく、動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。
【図3】従来例を説明するための回路図である。
【符号の説明】
10 1次直流電源回路 C10 平滑コンデンサ 11 交流電源 12 電源スイッチ 13 ノイズフィルター 14 整流回路 Ln 負極電路 15 スイッチング素子 I 電流 Ib 流れ込み電流 16 過電流保護用素子 20 トランス L12 補助巻線 30 2次直流電源回路 D21 ダイオード C21,C22 平滑コンデンサ 35 負荷 40 電圧制御素子 45 安定化回路 F 過電圧検出信号 46 ホトカプラ f フィードバック信号 50 過電圧保護回路 51 過電圧検出回路 ZD51 過電圧検出素子 Vz51 設定検出過電圧値 R51 抵抗 P 過電圧検出信号 52 ホトカプラ p 過電圧保護信号 53 過電圧保護用素子 60 設定低電圧クランプ回路 ZD61 低電圧検出素子 Vz61 設定検出低電圧値 R61,R64 抵抗 62,63 トランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流回路,平滑コンデンサ,スイッチン
    グ素子,電圧制御素子を含む1次直流電源回路と、安定
    化回路を含む2次直流電源回路とをトランスを介して接
    続結合し、安定化回路から電圧制御素子へフィードバッ
    ク信号を加えつつスイッチング素子をON−OFF制御
    して2次直流電源を生成するように形成され、かつ2次
    直流電源回路側に設けられた過電圧検出素子で過電圧が
    検出された場合に出力される過電圧検出信号を用いて1
    次直流電源回路側の電圧制御素子と並列接続された過電
    圧保護用素子をONしてスイッチング素子への流れ込み
    電流を減衰させることにより過電圧保護可能に形成され
    た過電圧保護回路を具備したトランス結合型2次直流電
    源生成装置において、 前記2次直流電源回路に、前記過電圧検出素子と並列接
    続されかつ前記過電圧検出素子の設定検出過電圧値より
    も小さな設定検出低電圧値とされた低電圧検出素子と、
    前記過電圧検出素子が過電圧検出動作したことを条件に
    低電圧検出素子の低電圧検出動作をクランプするととも
    に前記過電圧検出素子が過電圧検出動作不能状態になっ
    た後も前記過電圧検出信号を出力保持可能に形成された
    設定低電圧クランプ回路とを設けた、ことを特徴とする
    トランス結合型2次直流電源生成装置。
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