JP4013162B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子装置に直流電力を供給するスイッチング電源装置に係り、特にスイッチング電源装置に接続された電子回路の出力側が短絡されたときに、短絡電流による電子回路の発熱・焼損を防止することができるスイッチング電源装置に関する。
一般に、テレビ装置、ビデオ装置、ディスク装置等の電源装置としてスイッチング電源装置が多く用いられている。斯かるスイッチング電源装置は、何らかの原因によりスイッチング電源装置の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源装置の出力電圧の低下を検出してラッチ回路を動作させ、スイッチング電源装置のスイッチング動作を停止させて、短絡電流によるスイッチング電源装置の発熱・焼損を防止するようになっている。しかし、スイッチング電源装置の出力側に接続された３端子レギュレータ等の電子回路の出力側が短絡された場合、ラッチ回路が動作しないため、スイッチング電源装置のスイッチング動作が停止されず、スイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路が短絡電流により発熱・焼損するという問題点があった。
背景技術としては、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの２次側巻線の各出力側の整流用ダイオードのカソード電圧の異常低下を検知して、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への電流の供給を停止させるようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチングトランスの２次側巻線の出力側に接続された電圧異常検出用ダイオードを導通させてスイッチング電源回路の出力側の短絡を検知し、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への出力電圧を抑えてスイッチングトランスの２次側巻線の出力電圧を低下させるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。
特開平４−２５１５２０号公報
特開平６−３２７２４１号公報
背景技術としては、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの２次側巻線の各出力側の整流用ダイオードのカソード電圧の異常低下を検知して、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への電流の供給を停止させるようにしたものがあった（例えば、特許文献１参照）。
また、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチングトランスの２次側巻線の出力側に接続された電圧異常検出用ダイオードを導通させてスイッチング電源回路の出力側の短絡を検知し、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への出力電圧を抑えてスイッチングトランスの２次側巻線の出力電圧を低下させるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、背景技術で述べたもののうち前者においては、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの２次側巻線の各出力側の整流用ダイオードのカソード電圧の異常低下を検知して、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への電流の供給を停止させることができたが、スイッチング電源装置の出力側短絡時に、スイッチング電源回路の出力を停止させるようにしたものであって、スイッチング電源装置の出力側に接続されている電子回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源装置の出力を停止させて電子回路の発熱・焼損を防止するようにしたものではなかった。
また、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチングトランスの２次側巻線の出力側に接続された電圧異常検出用ダイオードを導通させてスイッチング電源回路の出力側の短絡を検知し、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への出力電圧を抑えてスイッチングトランスの２次側巻線の出力電圧を低下させることができたが、上記同様、スイッチング電源装置の出力側短絡時に、スイッチング電源回路の出力を停止させるようにしたものであって、スイッチング電源装置の出力側に接続されている電子回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源装置の出力を停止させて電子回路の発熱・焼損を防止するようにしたものではなかった。
本発明は、背景技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側が短絡されたときに、スイッチング電源装置のスイッチング動作を停止させて、短絡電流による電子回路の発熱・焼損を防止することができるスイッチング電源装置を提供しようとするものである。
また、スイッチング電源回路の出力側が短絡されたとき、スイッチングトランスの２次側巻線の出力側に接続された電圧異常検出用ダイオードを導通させてスイッチング電源回路の出力側の短絡を検知し、スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次側巻線への出力電圧を抑えてスイッチングトランスの２次側巻線の出力電圧を低下させることができたが、上記同様、スイッチング電源装置の出力側短絡時に、スイッチング電源回路の出力を停止させるようにしたものであって、スイッチング電源装置の出力側に接続されている電子回路の出力側が短絡されたとき、スイッチング電源装置の出力を停止させて電子回路の発熱・焼損を防止するようにしたものではなかった。
本発明は、背景技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側が短絡されたときに、スイッチング電源装置のスイッチング動作を停止させて、短絡電流による電子回路の発熱・焼損を防止することができるスイッチング電源装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成するため、本発明のスイッチング電源装置においては、主スイッチング素子が、これの制御端子に直流電源から常時供給されている正極性の電圧によりＯＮし、且つそのＯＮ時にスイッチングトランスの１次側巻線に流れる電流により前記１次側の制御巻線に発生する負極性の電圧が前記制御端子に印加されて前記主スイッチング素子がＯＦＦし、前記主スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦを繰り返して前記スイッチングトランスの少なくとも３つの第１〜第３の２次側巻線のそれぞれに交流電力を発生させる自励発振式のスイッチング手段と、前記第１の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力が供給される電子回路の出力側に、コンデンサおよび前記出力側に向け順方向配置の複数のダイオードがそれぞれ接続され、前記ダイオードの導通に基づき前記電子回路の出力側の短絡を検出する短絡検出手段と、前記第２の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力の電圧から得られた誤差電圧が印加されるシャントレギュレータ素子のリファレンス端子に前記ダイオードのアノード側が接続され、前記第３の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力が定電圧素子を介してシャントレギュレータ素子の出力側に印加され、前記シャントレギュレータ素子の出力側から前記誤差電圧に対応したスイッチング制御信号を出力する電圧検出手段と、前記主スイッチング素子の制御端子の印加電圧を可変制御する従スイッチング素子の制御端子に前記電圧検出手段からのスイッチング制御信号を光学的に伝達して前記各２次側巻線に発生する交流電圧を定電圧化するフィードバック手段と、前記短絡検出手段により前記電子回路の出力側の短絡が検出されたときに前記スイッチング制御信号に基づき作動して前記スイッチング手段のスイッチング動作を停止させたのちに停止状態に保持する停止手段とを備え、前記電子回路の出力側のコンデンサが短絡されたときに、前記コンデンサの端子電圧が０Ｖになって前記各ダイオードが導通するのに伴い前記シャントレギュレータ素子のリファレンス端子の印加電圧が異常低下し、前記スイッチング制御信号を受けた前記従スイッチング素子が前記主スイッチング素子の制御端子の印加電圧を増大させて前記スイッチングトランスの１次側巻線の電流が増大し、且つ前記各２次側巻線の発生電圧が上昇するのに伴い前記定電圧素子がブレークダウンすることにより、前記スイッチング制御信号が異常低下して前記停止手段が作動するように構成されている。
本発明に係るスイッチング電源装置によれば、自励発振式のスイッチング手段によりスイッチングトランスの２次側巻線に交流電力を発生させ、その交流電力を整流平滑した直流電圧の所定電圧に対する誤差電圧を電圧検出手段で検出してスイッチング制御信号をフィードバック回路を介してスイッチング手段の従スイッチング素子にフィードバックすることにより、２次側巻線の発生電圧を定電圧化する構成を備えたものにおいて、第１の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力が供給される電子回路の出力側に接続されたコンデンサが短絡されたときに、この電子回路の出力側に向け順方向に接続された複数のダイオードが導通することにより、電圧検出手段のシャントレギュレータ素子のリファレンス端子の印加電圧がダイオードの順方向電圧に異常低下することによって電子回路の出力側の短絡発生を検出し、これによって電圧検出手段から出力するスイッチング制御信号が低下してスイッチング手段の従スイッチング素子が主スイッチング素子の制御端子の印加電圧を増大させ、それに伴いスイッチングトランスの１次側巻線の電流が増大して各２次側巻線の発生電圧が上昇し、第３の２次側巻線の発生した交流電力を整流平滑した直流電圧の上昇に伴い定電圧素子がブレークダウンしてスイッチング制御信号が異常低下したときに、停止手段が作動してスイッチング手段のスイッチング動作を停止させたのちに停止状態に保持する。したがって、スイッチングトランスの２次側巻線の発生電圧を定電圧化するための既存の電圧検出手段およびフィードバック手段を効果的に活用して、電子回路の出力側に短絡が発生したときにスイッチング手段の動作を停止させ、短絡電流による電子回路の発熱・焼損を防止することができる。
以下、適宜図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を詳述する。図１は本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回路図であり、図２は本発明の他の実施例のスイッチング電源装置の回路図である。
まず、図１の本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回路図を基に説明する。
スイッチング電源装置１０は、交流電源ＡＣから供給された交流電力を整流平滑して直流電力に変換するダイオードブリッジＤＢ１、コンデンサＣ１からなる整流平滑回路１１と、整流平滑回路１１により整流平滑された直流電力をスイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に供給して、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流をスイッチングし、制御巻線Ｎ２に発生した電圧に応じてスイッチング動作をＯＮ／ＯＦＦして、スイッチングトランスＴ１の複数の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ交流電力を発生するスイッチングトランジスタＱ１、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ２からなる自励発振式のスイッチング回路１２と、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ１、コンデンサＣ３により整流平滑した電圧Ｖ１の直流電力を電圧Ｖｏの直流電力に安定化してコンデンサＣ６に接続された負荷（図示せず）に出力する３端子レギュレータ１３と、短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７の導通の有無により３端子レギュレータ１３の出力側の短絡を検出する短絡検出回路１４と、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ５に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ３、コンデンサＣ５により整流平滑してツェナダイオードＺＤ１に印加された電圧Ｖ３の直流電力が抵抗Ｒ４を介して供給され、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ２、コンデンサＣ４により整流平滑した直流電力の電圧Ｖ２を抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧した電圧Ｖｒｅｆと短絡検出回路１４からの信号とに応じてスイッチング制御信号を出力するシャントレギュレータＩＣ１、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６からなる電圧検出回路１５と、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１、制御巻線Ｎ２と複数の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５とをそれぞれ電気的に絶縁し、電圧検出回路１５からのスイッチング制御信号をスイッチング回路１２に光学的に伝達するホトカプラＰＣ１、ダイオードＤ４からなるフィードバック回路１６と、短絡検出回路１４により３端子レギュレータ１３の出力側の短絡が検出されたとき、スイッチング回路１２に制御信号を出力して、スイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング回路１２のスイッチング動作の停止状態を保持するラッチ回路１７とで構成されている。なお、ＧＮＤ１はスイッチングトランスＴ１の１次側接地であり、ＧＮＤ２はスイッチングトランスＴ１の２次側接地であり、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１、制御巻線Ｎ２と２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５とはそれぞれ電気的に絶縁されている。
以上のように構成されたスイッチング電源装置について、以下その動作について説明する。
スイッチング電源装置１０に交流電源ＡＣから交流電力が供給され、整流平滑回路１１により直流電力に整流平滑されて、スイッチング回路１２の抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに正極性の電圧が印加されると、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮになってスイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に電流が流れ、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ電流が流れる。スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に電流が流れると、スイッチングトランスＴ１の制御巻線Ｎ２に負極性の電圧が発生して、コンデンサＣ２を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに負極性の電圧が印加され、スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦになる。スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦになると、抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに正極性の電圧が印加されているので、スイッチングトランジスタＱ１が再びＯＮになり、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦを繰り返してスイッチング回路１２のスイッチング動作が継続され、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ交流電力が発生する。スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のスイッチング動作によりスイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に交流電力が発生すると、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生した交流電力が整流用ダイオードＤ１、コンデンサＣ３、整流用ダイオードＤ２、コンデンサＣ４、整流用ダイオードＤ３、コンデンサＣ５によりそれぞれ整流平滑されて電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の直流電力が出力される。
スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力から整流平滑された直流電力の電圧Ｖ２が所定の電圧より高くなり、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが高くなると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が増加して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が増加し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が強くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が増加し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流を増加して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が低くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が減少し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が減少して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生する交流電力の電圧が所定の電圧になるように制御される。
また、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力から整流平滑された直流電力の電圧Ｖ２が所定の電圧より低くなり、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが低くなると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が減少して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が減少し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が減少し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流を減少して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が高くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が増加し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が増加して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生する交流電力の電圧が所定の電圧になるように制御される。
そして、何らかの原因により３端子レギュレータ１３の出力側に接続されたコンデンサＣ６が短絡された場合、コンデンサＣ６の端子電圧Ｖｏが０Ｖになる。コンデンサＣ６の端子電圧Ｖｏが０Ｖになると、通常導通していない短絡検出回路１４の短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７が導通して、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが短絡検出ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７の順電圧まで異常低下する。電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが異常低下すると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が減少して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が減少し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が減少し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流が減少して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が高くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が増加し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が増加して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ５に発生する交流電力の電圧Ｖ３が上昇してツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧を越え、ツェナダイオードＺＤ１がブレークダウンする。ツェナダイオードＺＤ１がブレークダウンすると、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が異常減少して、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなり、フィードバック回路１６のホトトランジスタのコレクタ電流が異常に減少して、ラッチ回路１７が動作してスイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源装置１０からの出力を停止する。これにより、スイッチング電源装置１０の出力側の短絡時にスイッチング電源装置１０の発熱・焼損を防止するラッチ回路１７をスイッチング電源装置１０の出力側に接続された３端子レギュレータ１３の出力側が短絡された場合にも動作させることができ、スイッチング電源装置１０の出力側に接続された３端子レギュレータ１３の発熱・焼損を防止することができる。なお、交流電源ＡＣからの交流電力がスイッチング電源装置に供給されている間、ラッチ回路１７の動作が継続されて、スイッチング回路１２のスイッチング動作の停止状態が保持されるようになっている。
また、図２の本発明の他の実施例のスイッチング電源装置の回路図を基に説明する。
図２において図１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、その説明を省略する。図２のスイッチング電源装置１０は、図１のスイッチング電源装置の３端子レギュレータ１３を駆動回路１８とした点が図１と異なる。また、図２のスイッチング電源装置の動作については、図１で説明したものと同様であるので重複する説明は省略する。何らかの原因によりスイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡され場合、駆動回路１８の負荷を駆動する出力電圧Ｖｄが異常低下する。スイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡された場合、短絡検出回路１４の短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７が導通して、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが異常低下するので、上述したように、ラッチ回路１７が動作してスイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源装置１０からの出力を停止する。これにより、スイッチング電源装置１０の出力側の短絡時にスイッチング電源装置１０の発熱・焼損を防止するラッチ回路１７をスイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡された場合にも動作させることができ、スイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の発熱・焼損を防止することができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の通常の知識の範囲内でその変形や改良が可能であることはいうまでもない。例えば、３個の短絡検出用ダイオードの導通の有無によりスイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側の短絡を検出することを説明したが、ツェナダイオードの導通の有無によりスイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側の短絡を検出するようにしてもよい。
まず、図１の本発明の一実施例のスイッチング電源装置の回路図を基に説明する。
スイッチング電源装置１０は、交流電源ＡＣから供給された交流電力を整流平滑して直流電力に変換するダイオードブリッジＤＢ１、コンデンサＣ１からなる整流平滑回路１１と、整流平滑回路１１により整流平滑された直流電力をスイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に供給して、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流をスイッチングし、制御巻線Ｎ２に発生した電圧に応じてスイッチング動作をＯＮ／ＯＦＦして、スイッチングトランスＴ１の複数の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ交流電力を発生するスイッチングトランジスタＱ１、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ２からなる自励発振式のスイッチング回路１２と、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ１、コンデンサＣ３により整流平滑した電圧Ｖ１の直流電力を電圧Ｖｏの直流電力に安定化してコンデンサＣ６に接続された負荷（図示せず）に出力する３端子レギュレータ１３と、短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７の導通の有無により３端子レギュレータ１３の出力側の短絡を検出する短絡検出回路１４と、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ５に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ３、コンデンサＣ５により整流平滑してツェナダイオードＺＤ１に印加された電圧Ｖ３の直流電力が抵抗Ｒ４を介して供給され、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力を整流用ダイオードＤ２、コンデンサＣ４により整流平滑した直流電力の電圧Ｖ２を抵抗Ｒ５、Ｒ６により分圧した電圧Ｖｒｅｆと短絡検出回路１４からの信号とに応じてスイッチング制御信号を出力するシャントレギュレータＩＣ１、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６からなる電圧検出回路１５と、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１、制御巻線Ｎ２と複数の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５とをそれぞれ電気的に絶縁し、電圧検出回路１５からのスイッチング制御信号をスイッチング回路１２に光学的に伝達するホトカプラＰＣ１、ダイオードＤ４からなるフィードバック回路１６と、短絡検出回路１４により３端子レギュレータ１３の出力側の短絡が検出されたとき、スイッチング回路１２に制御信号を出力して、スイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング回路１２のスイッチング動作の停止状態を保持するラッチ回路１７とで構成されている。なお、ＧＮＤ１はスイッチングトランスＴ１の１次側接地であり、ＧＮＤ２はスイッチングトランスＴ１の２次側接地であり、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１、制御巻線Ｎ２と２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５とはそれぞれ電気的に絶縁されている。
以上のように構成されたスイッチング電源装置について、以下その動作について説明する。
スイッチング電源装置１０に交流電源ＡＣから交流電力が供給され、整流平滑回路１１により直流電力に整流平滑されて、スイッチング回路１２の抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに正極性の電圧が印加されると、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮになってスイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に電流が流れ、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ電流が流れる。スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に電流が流れると、スイッチングトランスＴ１の制御巻線Ｎ２に負極性の電圧が発生して、コンデンサＣ２を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに負極性の電圧が印加され、スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦになる。スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦになると、抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに正極性の電圧が印加されているので、スイッチングトランジスタＱ１が再びＯＮになり、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦを繰り返してスイッチング回路１２のスイッチング動作が継続され、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５にそれぞれ交流電力が発生する。スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のスイッチング動作によりスイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に交流電力が発生すると、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生した交流電力が整流用ダイオードＤ１、コンデンサＣ３、整流用ダイオードＤ２、コンデンサＣ４、整流用ダイオードＤ３、コンデンサＣ５によりそれぞれ整流平滑されて電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の直流電力が出力される。
スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力から整流平滑された直流電力の電圧Ｖ２が所定の電圧より高くなり、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが高くなると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が増加して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が増加し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が強くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が増加し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流を増加して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が増加し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が低くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が減少し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が減少して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生する交流電力の電圧が所定の電圧になるように制御される。
また、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ４に発生した交流電力から整流平滑された直流電力の電圧Ｖ２が所定の電圧より低くなり、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが低くなると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が減少して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が減少し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が減少し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流を減少して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が高くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が増加し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が増加して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５に発生する交流電力の電圧が所定の電圧になるように制御される。
そして、何らかの原因により３端子レギュレータ１３の出力側に接続されたコンデンサＣ６が短絡された場合、コンデンサＣ６の端子電圧Ｖｏが０Ｖになる。コンデンサＣ６の端子電圧Ｖｏが０Ｖになると、通常導通していない短絡検出回路１４の短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７が導通して、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが短絡検出ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７の順電圧まで異常低下する。電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが異常低下すると、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１のカソード電流が減少して、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が減少し、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなって、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電流が減少し、ダイオードＤ４を介してスイッチング回路１２のトランジスタＱ２のベースに流れ込むベース電流が減少して、トランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し、スイッチング回路１２のスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が高くなって、スイッチングトランジスタＱ１のドレイン電流が増加し、スイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れる電流が増加して、スイッチングトランスＴ１の２次側巻線Ｎ５に発生する交流電力の電圧Ｖ３が上昇してツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧を越え、ツェナダイオードＺＤ１がブレークダウンする。ツェナダイオードＺＤ１がブレークダウンすると、フィードバック回路１６のホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノード電流が異常減少して、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードの発光強度が弱くなり、フィードバック回路１６のホトトランジスタのコレクタ電流が異常に減少して、ラッチ回路１７が動作してスイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源装置１０からの出力を停止する。これにより、スイッチング電源装置１０の出力側の短絡時にスイッチング電源装置１０の発熱・焼損を防止するラッチ回路１７をスイッチング電源装置１０の出力側に接続された３端子レギュレータ１３の出力側が短絡された場合にも動作させることができ、スイッチング電源装置１０の出力側に接続された３端子レギュレータ１３の発熱・焼損を防止することができる。なお、交流電源ＡＣからの交流電力がスイッチング電源装置に供給されている間、ラッチ回路１７の動作が継続されて、スイッチング回路１２のスイッチング動作の停止状態が保持されるようになっている。
また、図２の本発明の他の実施例のスイッチング電源装置の回路図を基に説明する。
図２において図１と同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、その説明を省略する。図２のスイッチング電源装置１０は、図１のスイッチング電源装置の３端子レギュレータ１３を駆動回路１８とした点が図１と異なる。また、図２のスイッチング電源装置の動作については、図１で説明したものと同様であるので重複する説明は省略する。何らかの原因によりスイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡され場合、駆動回路１８の負荷を駆動する出力電圧Ｖｄが異常低下する。スイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡された場合、短絡検出回路１４の短絡検出用ダイオードＤ５、Ｄ６、Ｄ７が導通して、電圧検出回路１５のシャントレギュレータＩＣ１に印加されている電圧Ｖｒｅｆが異常低下するので、上述したように、ラッチ回路１７が動作してスイッチング回路１２のスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源装置１０からの出力を停止する。これにより、スイッチング電源装置１０の出力側の短絡時にスイッチング電源装置１０の発熱・焼損を防止するラッチ回路１７をスイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の出力側が短絡された場合にも動作させることができ、スイッチング電源装置１０の出力側に接続された駆動回路１８の発熱・焼損を防止することができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の通常の知識の範囲内でその変形や改良が可能であることはいうまでもない。例えば、３個の短絡検出用ダイオードの導通の有無によりスイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側の短絡を検出することを説明したが、ツェナダイオードの導通の有無によりスイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側の短絡を検出するようにしてもよい。
１０ スイッチング電源装置
１１ 整流平滑回路
１２ スイッチング回路
１３ ３端子レギュレータ
１４ 短絡検出回路
１５ 電圧検出回路
１６ フィードバック回路
１７ ラッチ回路
１８ 駆動回路
Ｑ１ スイッチングトランジスタ
Ｑ２ トランジスタ
ＩＣ１ シャントレギュレータ
ＰＣ１ ホトカプラ
ＤＢ１ 整流用ダイオードブリッジ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 整流用ダイオード
Ｄ４ ダイオード
Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７ 短絡検出用ダイオード
ＺＤ１ ツェナダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ コンデンサ
Ｔ１ スイッチングトランス
Ｎ１ １次側巻線
Ｎ２ 制御巻線
Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５ ２次側巻線
ＧＮＤ１ １次側接地
ＧＮＤ２ ２次側接地
１１ 整流平滑回路
１２ スイッチング回路
１３ ３端子レギュレータ
１４ 短絡検出回路
１５ 電圧検出回路
１６ フィードバック回路
１７ ラッチ回路
１８ 駆動回路
Ｑ１ スイッチングトランジスタ
Ｑ２ トランジスタ
ＩＣ１ シャントレギュレータ
ＰＣ１ ホトカプラ
ＤＢ１ 整流用ダイオードブリッジ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 整流用ダイオード
Ｄ４ ダイオード
Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７ 短絡検出用ダイオード
ＺＤ１ ツェナダイオード
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ コンデンサ
Ｔ１ スイッチングトランス
Ｎ１ １次側巻線
Ｎ２ 制御巻線
Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５ ２次側巻線
ＧＮＤ１ １次側接地
ＧＮＤ２ ２次側接地
Claims (1)
- 主スイッチング素子が、これの制御端子に直流電源から常時供給されている正極性の電圧によりＯＮし、且つそのＯＮ時にスイッチングトランスの１次側巻線に流れる電流により前記１次側の制御巻線に発生する負極性の電圧が前記制御端子に印加されて前記主スイッチング素子がＯＦＦし、前記主スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦを繰り返して前記スイッチングトランスの少なくとも３つの第１〜第３の２次側巻線のそれぞれに交流電力を発生させる自励発振式のスイッチング手段と、
前記第１の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力が供給される電子回路の出力側に、コンデンサおよび前記出力側に向け順方向配置の複数のダイオードがそれぞれ接続され、前記ダイオードの導通に基づき前記電子回路の出力側の短絡を検出する短絡検出手段と、
前記第２の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力の電圧から得られた誤差電圧が印加されるシャントレギュレータ素子のリファレンス端子に前記ダイオードのアノード側が接続され、前記第３の２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力が定電圧素子を介してシャントレギュレータ素子の出力側に印加され、前記シャントレギュレータ素子の出力側から前記誤差電圧に対応したスイッチング制御信号を出力する電圧検出手段と、
前記主スイッチング素子の制御端子の印加電圧を可変制御する従スイッチング素子の制御端子に前記電圧検出手段からのスイッチング制御信号を光学的に伝達して前記各２次側巻線に発生する交流電圧を定電圧化するフィードバック手段と、
前記短絡検出手段により前記電子回路の出力側の短絡が検出されたときに前記スイッチング制御信号に基づき作動して前記スイッチング手段のスイッチング動作を停止させたのちに停止状態に保持する停止手段とを備え、
前記電子回路の出力側のコンデンサが短絡されたときに、前記コンデンサの端子電圧が０Ｖになって前記各ダイオードが導通するのに伴い前記シャントレギュレータ素子のリファレンス端子の印加電圧が異常低下し、前記スイッチング制御信号を受けた前記従スイッチング素子が前記主スイッチング素子の制御端子の印加電圧を増大させて前記スイッチングトランスの１次側巻線の電流が増大し、且つ前記各２次側巻線の発生電圧が上昇するのに伴い前記定電圧素子がブレークダウンすることにより、前記スイッチング制御信号が異常低下して前記停止手段が作動するように構成されていることを特徴とするスイッチング電源装置。
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