JP3574214B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はビデオ装置用の電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ装置で使用される電源装置は、この電源装置によって給電される負荷回路が要求通りに動作するように正確に調整された電源電圧レベルを呈することが要求される。スイッチング形式の代表的な電源装置は、１次巻線と多数の２次巻線とを有する変成器を具備しており、上記２次巻線には負荷回路が結合されている。トランジスタのようなスイッチング装置が、ＡＣラインから取出された未調整電源電圧を上記変成器の１次巻線に供給する。２次巻線の１つからの帰還によってスイッチング装置の導通角を制御することにより２次券線の両端間に発生する電圧を調整する。
【０００３】
ビデオ装置にユーザーが触れることができる入力端子や出力端子が設けられている場合は、ユーザーが感電によるショックを受けるのを防止するために上記ユーザーが触れることができる端子とＡＣラインとの間に電気的絶縁が施される。この電気的絶縁は、ＡＣラインとユーザーが触れることができる端子との間に流れ得る最大電流が認められた安全レベル以下となるような大きさのインピーダンスとして定義されている。前述の電気的絶縁は、電源変成器に所定量の絶縁材料を使用し、また巻線相互間を充分に物理的に分離することにより、上記電源変成器の１次“ホット（ｈｏｔ）”巻線と２次“コールド（ｃｏｌｄ）”巻線とを絶縁することにより経済的に行われる。
【０００４】
ホット接地点を基準とする電圧調整器を具えた電源装置では、一般に、ホット接地点を基準とする変成器の１次巻線にある電圧が発生し、この電圧はダイオードを経て整流されて調整器（レギュレータ）の制御端子に供給される整流された帰還制御信号が生成される。満足できる調整効果を得るためには、上記整流された帰還信号は電源装置の出力レベルに追従することが要求される。
【０００５】
故障状態により整流された制御信号が失われると、電圧調整器は電源装置の出力レベルを上昇させる。これは帰還電圧が存在しないと、出力電圧レベルは低過ぎるという誤った指示が生ずることに起因する。
【０００６】
映像管を含むビデオ表示装置用の電源装置は、一般に、過電圧状態が検出されると電源装置を停止させるＸ線保護回路を具えている。従って、映像管用の高電圧を発生する電源装置は、元来、Ｘ線保護回路の動作により整流された帰還電圧の消失に対して保護が与えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オーディオ装置の電源装置や、テレビジョン受像機から離れて動作し、映像管を含まず、従ってＸ線保護回路を含まないサテライト・デコーダ・ユニット用のビデオ電源装置においては、帰還電圧の消失の可能性はより重大である。このことは、特にコストの点から電源装置中に過電圧検出回路や保護回路が設けられていない場合は重大である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明を実施した電源装置では、調整器（レギュレータ）の制御端子に代替帰還路が設けられている。この代替帰還路にはスイッチが設けられており、該スイッチは故障状態が生じたときに調整器の制御端子に整流された電圧を供給する。例えば、正規の動作帰還電圧を発生するダイオードが切断して、それによって正規動作の帰還路が遮断された場合に故障状態が生じる。このようにして、冗長性が与えられている。代替帰還路が設けられているために、故障状態が生じたときも調整が行われ、従って、電源装置に過大な出力レベルの電圧が発生するのを防止することができる。
【０００９】
【実施例】
図１および図２は本発明によるビデオ表示装置用の電源装置の一実施例を示す回路図である。図１におけるＡＣ電源１０によって発生されたＡＣ電圧は整流回路１１によって整流され、コンデンサ１２によって濾波されて未調整ＤＣ電源電圧ＶＵＲが発生される。このＤＣ電圧は図２の電源変成器１４の１次巻線１３の１個の端子に供給される。１次巻線１３の他方の端子は端子１５ａを経て図１のスイッチングトランジスタ１５のドレイン電極に結合されている。トランジスタ１５が導通すると電流が流れて１次巻線１３の両端間に電圧が発生し、トランジスタ１５が遮断状態に切り換えられる各サイクル毎に変成器作用により２次巻線１７、１８、２０の両端間に電圧ＶＳ１、ＶＳ２、ＶＳ３がそれぞれ発生する。
【００１０】
巻線１７の両端間に発生した電圧はダイオード２１によって整流され、コンデンサ２２によって濾波されて、実施例では＋１５．５ボルト程度のＤＣ電圧が生成され、このＤＣ電圧は外部装置に電力を供給するために使用される。同様に、巻線１８の両端間に発生した電圧はダイオード２３によって整流され、コンデンサ２４によって濾波されて第２のＤＣ電圧が生成される。巻線２０の両端間に発生した電圧はダイオード３２によって整流され、コンデンサ３３によって濾波されて第３のＤＣ電圧が生成される。
【００１１】
オーディオ回路において設けられることのあるユーザーが触れることのできる端子は、ＡＣ電源、通常はＡＣ線路電源から電気的に絶縁されていることが望ましい。この電気的絶縁は、絶縁されたコンポーネント間を流れることができる最大電流が予め設定された安全レベル以下となるような大きさの、上記絶縁されたコンポーネント間インピーダンスとして定義されている。このため、ＡＣ電源に付帯して設けられたコンポーネントあるいは回路に関連して発生する電圧は、第１の基準電位、すなわちホット接地点を基準としており、一方、ユーザーが触れることができる端子に関連するコンポーネントあるいは回路に関連して発生する電圧は第２の基準電位点、すなわちコールド接地点あるいはシャーシ接地点を基準としている。
【００１２】
図１および図２の回路では、前述の電気的絶縁は、例えばアンダーライターズ・ラボラトリーズ（保険会社研究所）によって指定されている適正な絶縁要求に適合するのに充分な物理的分離と絶縁材料とを具えた変成器１４によって与えられている。巻線１３に結合されたコンポーネントおよび回路はホット接地点を基準としており、例えば図１中の６５で示されるような特定の接地記号で表わされている。巻線１７、１８および１９に結合されたコンポーネントおよび回路はコールド接地点を基準としており、例えば図２中の６６で示されるような上記とは異なる接地記号で示されている。
【００１３】
前述のように、トランジスタ１５が非導通のときに発生するスイッチング・フライバック電圧は、巻線１７、１８および２０の両端間に電圧を発生させるように作用する。上記の各巻線の各両端間に発生した電圧は、これらの各巻線に結合された負荷回路が適正に動作するように正確に調整されていることが望ましい。スイッチングトランジスタ１５の導通期間を制御し、それによって巻線１７、１８および２０の両端間に発生する電圧の大きさを決定することにより、容易に調整を維持することができる。トランジスタ１５の導通は、調整器制御回路４２から供給されるパルス幅変調されたベース駆動スイッチング信号ＶＯによって制御される。調整器制御回路４２は集積回路ＵＣ３８４４によって実現される。
【００１４】
図２の変成器１４の巻線４３はＡＣ電圧源の基準電位、すなわちホット接地点を基準としたサンプル電圧ＶＬＢを発生する。巻線４３の両端間に発生するサンプル電圧ＶＬＢは巻線１７、１８および２０の両端間に発生する電圧に密接に追従する。巻線４３の両端間の電圧は図１中のダイオード４４によって整流され、コンデンサ４５によって濾波されてＤＣ電圧ＲＳＵＰが生成される。ＤＣ電圧ＲＳＵＰは抵抗器１１０を経てスイッチングモード電源調整器制御回路４２を付勢するための電源電圧ＶＣＣを供給する。
【００１５】
電圧ＶＬＢはまた濾波コイル１１３を経て整流ダイオード５４に供給され、該ダイオード５４は濾波コンデンサ５５の端子１１４に帰還信号ＳＥＮＳＥ１を発生する。端子１１４における信号ＳＥＮＳＥ１は抵抗器５１、５２および可変抵抗器５３によって構成される分圧器を経て制御回路４２の帰還制御端子５０に供給され、該端子５０に調整器制御帰還信号ＳＥＮＳＥ２を発生させる。帰還信号ＳＥＮＳＥ２はトランジスタ１５の導通期間を制御して、巻線１７、１８、２０および４３の両端間の調整された電圧を維持するために使用される。
【００１６】
信号ＳＥＮＳＥ２は誤差増幅器４２ａにおいて通常の態様で基準レベルにある信号と比較される。増幅器４２ａの出力端子４２ａ１は比較器４２ｂの第１の入力に結合されている。比較器４２ｂの第２の入力にはランプ信号ＶＣＵＲが供給される。トランジスタ１５のソース抵抗器１１６から供給される上記ランプ信号ＶＣＵＲはトランジスタ１５のソースードレイン電流ｉＤを表わしている。その結果、調整器４２の出力信号ＶＯはパルス幅変調され、通常の電流モードの態様で発生される。
【００１７】
故障状態が生じた結果、コイル１１３あるいはダイオード５４のいずれかが帰還路中で遮断状態になったと仮定する。このため、信号ＳＥＮＳＥ１は減少して０になる。その結果、調整器４２は信号ＶＯのデューティサイクル、すなわちトランジスタ１５のデューティサイクルを増加させようとする。これによってコンデンサ２２および２４の出力電源電圧は、例えば安全レベル以上のレベルに上昇する。もしこのような故障状態が相殺されなければ、回路コンポーネントは過電圧状態にさらされて損傷を受けることになる。従って、過大な出力レベルが生じるのを防止するように出力電源電圧を制御するのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の特徴を具えた装置によれば、調整器用のＤＣ電圧ＲＳＵＰを発生する濾波コンデンサ４５と端子１１４との間に１対のダイオード１１１と１１２とが直列に結合されている。上述の故障状態が生じた結果、ダイオード５４の作用により信号ＳＥＮＳＥ１を発生させることができず、ダイオード１１１と１１２は順バイアスされて導通状態になる。そのため、ダイオード５４の動作に代わってダイオード１１１と１１２の作用により信号ＳＥＮＳＥ１が発生される。ダイオード１１１および１１２が導通すると、コンデンサ２２と２４の出力電圧の上昇は、上記ダイオード１１１と１１２を経由する代替冗長帰還路が設けられていない場合に比して著しく小さくなる。その結果、図１、図２に示す構成の電源装置によって付勢されるビデオ装置の信頼性が改善される。
【００１９】
正規の動作状態の下では、ダイオード１１１と１１２は非導通であり、ＤＣ電圧ＲＳＵＰは信号ＳＥＮＳＥ１に何らの影響も与えないという利点がある。このことは、ＤＣ電圧ＲＳＵＰはコンデンサ５５よりも相当に大きなコンデンサ４５によって発生され、過渡状態で出力電源電圧に追従しないので望ましい。また、コンデンサ４５にはトランジスタ１５の駆動によるスイッチング・リプルが現れる可能性があるが、このスイッチング・リプルは電圧調整のためには望ましくない。そこで、１個のダイオードの代わりにダイオード１１１と１１２の１対のダイオードを使用することにより、ノイズ不感性を向上させることができる。
【００２０】
滑らかに動作を開始させるために、増幅器４２ａの出力端子４２ａ１はスイッチングダイオード１１７を介してコンデンサ１１８に結合されている。動作開始（スタートアップ）時にコンデンサ１１８は急速に放電し、上記出力端子４２ａ１における出力電圧が急速に上昇するのを防止することができる。その結果、トランジスタ１５のデューティサイクルは初期では短く、コンデンサ１１８がダイオード１１７を経て充電されるにつれて徐々に大きくなる。
【００２１】
滑らかな動作開始期間が終了した後、ダイオード１１７が逆バイアス状態に維持されるように端子１１４に抵抗器１２０が結合されている。コンデンサ１１８に結合されたダイオード１２１は、ＡＣ電源が遮断したとき小さな値の抵抗器５１、５２および５３を経由するコンデンサ１１８に対する急速放電路を与えることができるという効果がある。コンデンサ１１８に急速放電路が設けられているため、電源の遮断状態が終了した後直ちに滑らかな動作の開始が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスイッチングモード電源装置の一部の構成を示す回路図である。
【図２】本発明のスイッチングモード電源装置の残りの一部を示し、図１の回路に接続される部分のす回路図である。
【符号の説明】
１１ 主電源
４２ 調整器
４２ａ１ 中間段
４３ インダクタ
４４ 第２の整流器
５０ 制御端子
５４ 第１の整流器
１１１ ダイオード
１１２ ダイオード
１１７ 第１のダイオード
１２１ 第２のダイオード
１１８ コンデンサ
ＳＥＮＳＥ１ 第１の信号
ＳＥＮＳＥ２ 第２の信号
ＲＳＵＰ 整流された電圧

Claims (1)

1. インダクタンス（１３）と、
   上記インダクタンスに結合されていて、負荷回路に結合される上記インダクタンス中に交流電流を生じさせる調整器であって、制御信号（ＳＥＮＳＥ２）が供給される制御端子（４２のピン２）を有し、上記制御信号と基準レベルにある信号との間の差に従って上記インダクタンスを流れる電流を制御するスイッチング型調整器（４２、１５）と、
   上記インダクタンス中の上記電流により発生する信号（ＶＬＢ）を整流して上記調整器の制御端子に供給される整流された帰還信号（ＳＥＮＳＥ１）を発生し、正規の動作中は電源装置の出力レベルを負帰還形式で制御する上記制御信号を上記制御端子に生じさせる第１の整流器（５４）と、
   上記インダクタンスに結合されていて、該インダクタンス中の上記電流により発生する信号（ＶＬＢ）を整流し、整流された電圧（ＲＳＵＰ）を発生する第２の整流器（４４）と、
   上記整流された電圧を上記制御端子に供給し、上記整流された電圧と上記基準レベルにある信号との差に従って上記インダクタンスに流れる電流を制御するスイッチング手段（１１１、１１２）と、を具え、
   故障状態が生ずると、上記帰還信号は上記調整器の制御端子から分離され、上記調整器の出力レベルは所定のレベル以上に上昇する傾向にあり、
   上記スイッチング手段は、上記故障状態が生ずると上記出力レベルが上昇するのを防止すると共に、正規の動作状態では上記制御端子から上記整流された電圧を切り離すための代替帰還路を与えるものである、電源装置。

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