JP3790392B2

JP3790392B2 - スイッチング電源の保護回路

Info

Publication number: JP3790392B2
Application number: JP29334099A
Authority: JP
Inventors: 晃永瓶子
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2001119932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は交流電源から直流電源を得る場合等に用いられるスイッチング電源の保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のスイッチング電源の保護回路の一例である。トランス１の一次側コイルにはスイッチング素子駆動回路１７により駆動されるスイッチング素子１４が接続されている。スイッチング素子１４のエミッタ出力とグランド間には過電流検出回路１６が挿入されており、この過電流検出回路１６の出力はスイッチング素子駆動回路１７に接続されている。トランス１の二次側コイルは２つの出力＋Ｂ１，＋Ｂ２を備えており＋Ｂ１には＋Ｂ２より大きい負荷が接続される。Ｄ１，Ｄ２は整流用のダイオードであり、Ｃ１，Ｃ２は平滑用コンデンサである。
【０００３】
以上のように構成されたスイッチング電源の保護回路について、以下その動作を説明する。一次側整流電圧入力端子からの入力電圧によりスイッチング素子駆動回路１７がスイッチング素子１４を駆動する。これにより一次側コイルにスイッチング電流が流れ、トランス二次側出力＋Ｂ１，＋Ｂ２から二次側コイルに電圧が生じる。
二次側コイルでコイル巻線同士等による部分短絡（以下これをレアショートと称す）が生じると短絡部分に異常過熱が生じる。レアショートが生じると、二次側コイルの巻数が減少するため一次側コイル電流Ｉが増加する。過電流検出回路１６はレアショート発生により二次側コイルが異常過熱するときの電流を過電流として検出し、スイッチング素子駆動回路１７にスイッチング素子１４の駆動を停止させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、多出力スイッチング電源の保護回路では、過電流検出回路１６により検出される一次側コイル電流Ｉの検出レベルがトランス二次側出力＋Ｂ１，＋Ｂ２のそれぞれのコイルが異常加熱するときに一次側コイルに流れる電流の合計であるため、負荷が小さい出力＋Ｂ１のコイルでレアショートが生じても過電流検出回路１６はこのときの一次側コイル電流の増加を検出することは困難である。
【０００５】
この発明は、上述のような問題を解消するためになされたもので、複数の出力が存在するスイッチング電源において、一次側コイルの過電流検出回路では検出が困難な負荷が軽い二次側出力巻線に生じるレアショートを確実に検出し、トランスが異常過熱温度に至る前に確実に安定して保護動作に至る保護回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明におけるスイッチング電源の保護回路は、スイッチング素子を介して通電される一次側コイルと複数の出力端子を有する二次側コイルとから構成されたトランス及び前記スイッチング素子と一次側コイルに流れるスイッチング電流を検出する手段を備え、前記トランスの複数の二次側出力のうち負荷が最小の巻線の出力電力が負極性出力である時に、負荷最大の正極性出力電圧と負荷最小の負極性出力電圧間で正側の中点電圧を生成すると共に、その生成された中点電圧を検出するように構成し、負荷最小の負極性出力電圧の絶対値が所定値以下になると共に、前記の生成された中点電圧が所定値以上となった場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止するもののである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この過負荷時の保護回路をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。尚、従来のものと同一または相当のものについては同一符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１．
図１は本発明実施の形態におけるスイッチング電源の保護回路の構成を示す図である。図において、１９は電圧検出回路でありトランス二次側出力＋Ｂ２の電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧した電圧が入力される。また、電圧検出回路１９の出力はスイッチング素子駆動回路１７に接続されている。
【０００８】
図１に示したスイッチング電源の保護回路において、トランス二次側出力＋Ｂ２コイルがレアショートするとレアショート発生部に定格電流を超える電流が流れ、これにより＋Ｂ２の出力電圧が低下する。電圧検出回路１９はレアショートにより＋Ｂ２の出力電圧が所定値を下回って検出されるとスイッチング素子駆動回路１７に、スイッチング素子１４の駆動を停止させる。これによってトランス１は異常過熱状態に至らずに保護される。
例えば、＋Ｂ１および＋Ｂ２の出力電圧がそれぞれ１８０Ｖ，８Ｖである場合を想定する。ここで、負荷電力が小さい＋Ｂ２コイルにレアーショートが生じるとレアーショート発生部に過電流が流れ、異常過熱が発生する。レアーショートにより＋Ｂ２コイルに異常過熱が生じるときの＋Ｂ２コイルの出力電圧を６Ｖとすると、＋Ｂ出力電圧が６Ｖ以下になった場合、電圧検出回路１９がスイッチング素子駆動回路１７にスイッチング素子１４の駆動を停止する命令を送るよう、分圧抵抗Ｒ１, Ｒ２および電圧検出回路１９の検出電圧レベルを設定する。
ここで、レアショート検出時の電圧低下レベルは、電源トランス１の各２次巻線のレアショート発生時において、温度上昇が規格内でおさまるような過電流レベルを測定し、その時の電圧低下量に基づいて設定することができる。
【０００９】
また、出力が３系統以上あるものについても負荷が軽い二次側出力巻線に電圧検出回路を設けることで、電源トランス巻線のレアショートに対応できる。また、負荷が軽い二次側出力が複数存在するには二次側出力毎に電圧検出回路を複数設けてもよい。尚、図１の電圧検出回路１９はマイコン等によって構成することもできる。
【００１０】
また、図２に示すスイッチング電源の保護回路のように出力に負荷が軽い負極性出力−Ｂ２が含まれる場合、負荷が最も大きい出力＋Ｂ１と出力−Ｂ２間に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を設け、分圧点にスイッチング素子１５のベース入力を接続する構成としてもよい。この構成によれば、出力−Ｂ２コイルにレアショートが発生し、負極性電圧の低下により通常ローレベルのスイッチング素子１５のベース入力がハイレベルとなることにより電流検出回路２０に電流が流れる。電流検出回路２０はこのときスイッチング素子駆動回路１７にスイッチング素子１４の駆動を停止させる。
ここで、＋Ｂ１および−Ｂ２の出力電圧がそれぞれ１８０Ｖ，−８Ｖである場合を想定する。レアショートにより−Ｂ２コイルに異常過熱が生じるときの−Ｂ２コイルの出力電圧を約−６Ｖとすると、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値は例えば、それぞれ２５０ＫΩ，１０ＫΩとすることができる。この場合、−Ｂ２コイルにレアショートが発生し、−Ｂ２出力電圧の負極性出力が−６Ｖより小さくなると、スイッチング素子１５のベース入力電圧がオンレベルまで上昇し、電流検出回路２０に電流が流れる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明が提供するスイッチング電源の保護回路は、複数の出力が存在するスイッチング電源において、一次側コイルの過電流検出回路では検出が困難な負荷が軽い二次側出力巻線に生じるレアショートを確実に検出し、トランスが異常過熱温度に至る前に確実に安定して保護動作に至る保護回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源の保護回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるスイッチング電源の保護回路の構成を示す図である。
【図３】従来の過負荷時の保護回路を示す図である。
【符号の説明】
１トランス、１４，１５スイッチング素子、１６過電流検出回路、
１７スイッチング素子駆動回路、１９電圧検出回路、
＋Ｂ１，＋Ｂ２，−Ｂ２トランス二次側出力、
Ｄ１，Ｄ２整流用ダイオード、Ｃ１，Ｃ２平滑用コンデンサ、
Ｒ１，Ｒ２抵抗。

Claims

スイッチング素子を介して通電される一次側コイルと複数の出力端子を有する二次側コイルとから構成されたトランス及び前記スイッチング素子と一次側コイルに流れるスイッチング電流を検出する手段を備え、前記トランスの複数の二次側出力のうち負荷が最小の巻線の出力電力が負極性出力である時に、負荷最大の正極性出力電圧と負荷最小の負極性出力電圧間で正側の中点電圧を生成すると共に、その生成された中点電圧を検出するように構成し、負荷最小の負極性出力電圧の絶対値が所定値以下になると共に、前記の生成された中点電圧が所定値以上となった場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止することを特徴とするスッチング電源の保護回路。