JP4329341B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチング電源に関する。詳しくは、スイッチング素子の駆動開始時に入力電圧が所定電圧に達していないとき、スイッチング素子の駆動を停止させるものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯可能な電気製品等を商用電源電圧の異なる場所で用いる場合、例えば国内向けの機器を海外で使用する場合、機器側が各国の商用電源電圧に対応していないときには、トラベルコンバータ等と呼ばれている小型軽量の電子式変圧器を用いて電圧変換を行い、海外でも国内向けの機器が使用可能とされている。
【0003】
この電子式変圧器の出力電圧波形や出力電流波形は、例えば図3に示すようにパルス状ものとなっている。また、負荷に供給する電力が大きい場合、出力電圧波形や出力電流波形は、図4に示すものとなり、図3に比べてパルス幅が広くなるとともにピーク電圧値やピーク電流値も高くなる。なお、図3および図4は、出力波形を説明するためのものであり、ピーク値やパルス幅は例示的なものである。
【0004】
このようなパルス状の波形の電圧がスイッチング電源に供給された場合、スイッチング電源の部品例えば入力段に設けられたラインフィルタトランスに大きなラッシュ電流が流れて、ラインフィルタトランスでの発熱量が大きくなってしまう場合がある。このため、特許文献1に示すように、ラインフィルタトランスに温度ヒューズ等の温度検出素子を一体に設けて、ラインフィルタトランスの温度が一定以上の温度となったときに機器の動作を停止させることが行われる。また、他の方法としては、ラインフィルタトランスの入力側にヒューズを設け、温度上昇によってラインフィルタトランスでの巻線ショートが発生したときに流れる過大電流でヒューズを溶断することで、機器の動作を停止させることも可能である。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−66036号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度ヒューズやヒューズを用いて保護を行う場合、温度ヒューズやヒューズが溶断されてしまうと、温度ヒューズが一体とされたラインフィルタトランスの交換、あるいはヒューズとラインフィルタトランスの交換が完了するまで機器を使用できなくなってしまう。
【0007】
そこで、この発明では電子式変圧器に接続されたとき、部品の過大な発熱を防止できるスイッチング電源を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るスイッチング電源は、入力電圧を所望の電圧に変換して出力するスイッチング素子と、負荷の大小で出力される電圧が変化する電子式変圧器が入力端子に接続されたとき、スイッチング素子の駆動が開始される前で、電子式変圧器では負荷が軽く電子式変圧器から出力される電圧が低下した状態で、入力端子に供給される入力電圧が所定電圧に達していないときに、スイッチング素子の駆動を停止させると共に、入力端子に供給される入力電圧が所定電圧よりも高い商用電源が供給されると、スイッチング素子の駆動を開始させる制御手段を設けたものである。
【0009】
この発明においては、スイッチング電源の駆動開始時に、入力電圧がスイッチング電源に供給可能な商用電源電圧の最低値に対する所定の割合に達していないとき、スイッチング素子の駆動停止状態が維持される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図1は、スイッチング電源の構成を示す図である。商用電源電圧が供給される入力端子101は、ヒューズ102を介してラインフィルタトランス103とコンデンサ104に接続される。このラインフィルタトランス103とコンデンサ104によって、外来ノイズを減衰されるとともにスイッチング電源内で生じたノイズが外部に出力されてしまうことを防止する。なお、コンデンサ104の端子間には、コンデンサ104に蓄積された電荷を放電するための抵抗器105が接続される。
【0011】
ラインフィルタトランス103の出力側端子は、ダイオードブリッジ110の交流入力端子と接続される。また、ダイオードブリッジ110の正極側出力端子と負極側出力端子間には、平滑用コンデンサ111が接続される。さらに、ダイオードブリッジ110の正極側出力端子は、トランス120の一次巻線120aの一端とサージアブソーバ121のアノードおよび制御部130の抵抗器131の一端が接続される。
【0012】
トランス120の一次巻線120aの他端は、トランジスタをスイッチング素子として用いたスイッチング素子部143とダイオード122のアノードに接続される。サージアブソーバ121のカソードは、ダイオード122のカソードと接続されて、サージアブソーバ121とダイオード122によって一次巻線120aの端子間に生ずるサージ電圧が吸収される。
【0013】
トランス120の一次巻線120bの一端は整流用ダイオード123のカソードに接続されるとともに、他端はダイオードブリッジ110の負極側出力端子と接続される。整流用ダイオード123のカソードとアノード間には、平滑コンデンサ124が接続される。この整流用ダイオード123のカソード側から得られる直流電圧は、制御部130および後述する発振部141と駆動部142に供給される。なお、スイッチング素子部143のスイッチング素子が駆動されて整流用ダイオード123のカソード側から電力供給が行われるまでは、起動抵抗125を介して制御部130や発振部141および駆動部142に対する電力供給が行われる。
【0014】
制御部130における抵抗器131の他端は、抵抗器132を介してダイオードブリッジ110の負極側出力端子と接続される。また、抵抗器131と抵抗器132の接続点は、NPN形トランジスタ133のベースと接続されており、平滑用コンデンサ111の端子間の直流電圧を抵抗器131と抵抗器132によって分圧した電圧がトランジスタ133のベースに供給される。
【0015】
トランジスタ133のエミッタはダイオードブリッジ110の負極側出力端子に接続されるとともに、コレクタは抵抗器135を介して整流用ダイオード123のカソードに接続される。また、コレクタと抵抗器135の接続点には、NPN形トランジスタ136のベースが接続される。抵抗器135の他端は整流用ダイオード123のカソードと接続される。
【0016】
トランジスタ136のエミッタはダイオードブリッジ110の負極側出力端子に接続されるとともに、コレクタは駆動部142と接続される。また、トランジスタ136のエミッタとコレクタ間には、スイッチング電源をソフトスタートさせるためのソフトスタート用コンデンサ144が接続される。
【0017】
トランス120の二次巻線120cの一方の端子は整流用ダイオード201のアノードに接続される。整流用ダイオード201のカソードは平滑用コンデンサ202の一方の端子に接続されるとともに、平滑用コンデンサ202の他方の端子は二次巻線120cの他方の端子に接続されて、この平滑用コンデンサ202の端子間に接続された負荷230に対して電力供給が行われる。
【0018】
整流用ダイオード201のカソードは、電流制限用抵抗器210を介してホトカプラ215の発光ダイオード215aのアノードと接続される。また、整流用ダイオード201のカソードは、誤差検出部220と接続される。
【0019】
平滑用コンデンサ202の端子間には直列接続された抵抗器221,222が設けられており、誤差検出部220は、抵抗器221と抵抗器222との接続点の電圧と基準電源223の電圧との電圧差に応じて発光ダイオード215aを駆動する。
【0020】
ホトカプラ215のホトトランジスタ215bは、エミッタがダイオードブリッジ110の負極側出力端子と接続されるとともに、コレクタが駆動部142と接続される。
【0021】
発振部141は、固定周波数の三角波発振信号を生成して駆動部142に供給する。駆動部142では、三角波発振信号とソフトスタート用コンデンサ144の端子電圧およびホトトランジスタ215bのコレクタ電圧を比較して、パルス幅変調駆動信号を生成してスイッチング素子部143に供給する。すなわち、駆動部142では、ソフトスタート用コンデンサ144の端子電圧と三角波発振信号を比較してパルス幅変調駆動信号のデューティを制御し、端子電圧の上昇に従いスイッチング素子のオン期間を広げて、ソフトスタートを行わせる。また、ソフトスタート用コンデンサ144の端子電圧の上昇後は、ホトトランジスタ215bのコレクタ電圧に基づいてパルス幅変調駆動信号のデューティを制御して、抵抗器221と抵抗器222との接続点の電圧と基準電源223の電圧が等しくなるようにスイッチング素子を駆動することで、所望の電圧で負荷230に対して電力供給を行う。
【0022】
また、制御部130の抵抗器131と抵抗器132の抵抗値は、入力端子101に供給される入力電圧が、スイッチング電源に供給可能な商用電源電圧の最低値に対して所定の割合に達しているとき、トランジスタ133がオン状態となるように決定する。例えば、スイッチング電源を使用可能とする地域において供給される商用電源電圧の最低値に対して70%程度以上の電圧が供給されたとき、トランジスタ133がオン状態となるように決定する。また、入力電圧が動作を保証する電源電圧以下であるとき、トランジスタ133がオフ状態となるように抵抗値を設定するものとしても良い。
【0023】
ここで、商用電源電圧が入力端子101に供給されたとき、入力電圧が所定電圧よりも高いことからトランジスタ133がオン状態となり、トランジスタ136はオフ状態となる。このため、スイッチング素子の駆動開始時には、ソフトスタート用コンデンサ144の端子電圧の上昇に伴いスイッチング素子のオン期間が広げられて、ソフトスタートが行われる。さらに、ソフトスタート後は、負荷230に対して所望の電圧で電力供給を行うようにスイッチング素子部143が駆動されるので、スイッチング電源を正しく動作させることができる。
【0024】
入力端子101に電子式変圧器が接続された場合、電子式変圧器では負荷が軽いとき、すなわちスイッチング電源の動作が行われていないとき、出力電圧が図2に示すように電圧レベルの低下した正弦波状となり、トランジスタ133はオフ状態が保持される。また、トランジスタ133がオフ状態であることから、発振部141や駆動部142に電源電圧が供給されてスイッチング素子の駆動が開始されるときに、トランジスタ136がオン状態となる。このため、ソフトスタート用コンデンサ144の端子間が短絡されて、駆動部142でのソフトスタート動作が開始されることがなく、スイッチング素子の駆動動作は停止された状態が保持される。すなわち、電子式変圧器とスイッチング電源が接続されて、スイッチング素子の駆動開始時に入力端子101に供給されている電圧が所定電圧レベルに達していないとき、スイッチング素子の駆動が停止されるので、ラインフィルタトランスでの発熱を防止できる。
【0025】
【発明の効果】
この発明によれば、負荷の大小で出力される電圧が変化する電子式変圧器が入力端子に接続されたとき、スイッチング素子の駆動が開始される前で、電子式変圧器では負荷が軽く電子式変圧器から出力される電圧が低下した状態で、入力端子に供給される入力電圧が所定電圧に達していないときに、スイッチング素子の駆動を停止させると共に、入力端子に供給される入力電圧が所定電圧よりも高い商用電源が供給されると、スイッチング素子の駆動を開始させる制御手段が設けられる。このため、電子式変圧器とスイッチング電源が接続されたとき、入力電圧が所定電圧に達しないため、スイッチング素子の駆動が停止されたままとなり、部品の発熱を防止できるとともに、温度ヒューズ等の溶断も防止できる。また、電子式変圧器を介することなく商用電源がスイッチング電源に供給されたときには、入力電圧が所定電圧に達するため、スイッチング素子の駆動が行われて、所望の電圧で負荷に対して電力供給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スイッチング電源の構成を示す図である。
【図2】スイッチング電源を接続したときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【図3】電力を供給している負荷が軽いときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【図4】電力を供給している負荷が重いときの電子式変圧器の出力波形を示す図である。
【符号の説明】
101・・・入力端子、103・・・ラインフィルタトランス、110・・・ダイオードブリッジ、111,124,202・・・平滑用コンデンサ、120・・・トランス、123,201・・・整流用ダイオード、130・・・制御部、141・・・発振部、142・・・駆動部、143・・・スイッチング素子部、144・・・ソフトスタート用コンデンサ、215・・・ホトカプラ、220・・・誤差検出部、223・・・基準電源、230・・・負荷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply. Specifically, when the input voltage does not reach a predetermined voltage at the start of driving of the switching element, the driving of the switching element is stopped.
[0002]
[Prior art]
When a portable electrical product is used in a place with a different commercial power supply voltage, for example, when a domestic device is used overseas, or when the device does not support the commercial power supply voltage of each country, it is called a travel converter. Voltage conversion is performed using a small and lightweight electronic transformer, and domestic equipment can be used overseas.
[0003]
The output voltage waveform and output current waveform of this electronic transformer are pulsed as shown in FIG. 3, for example. When the power supplied to the load is large, the output voltage waveform and output current waveform are as shown in FIG. 4, and the pulse width becomes wider and the peak voltage value and peak current value become higher than those in FIG. 3 and 4 are for explaining the output waveform, and the peak value and pulse width are exemplary.
[0004]
When such a pulsed waveform voltage is supplied to the switching power supply, a large rush current flows through the components of the switching power supply, for example, the line filter transformer provided in the input stage, and the amount of heat generated in the line filter transformer increases. May end up. For this reason, as shown in Patent Document 1, a temperature detection element such as a temperature fuse is integrally provided in the line filter transformer, and the operation of the device is stopped when the temperature of the line filter transformer becomes a predetermined temperature or more. Is done. Another method is to install a fuse on the input side of the line filter transformer and blow the fuse with an excessive current that flows when a winding short-circuit occurs in the line filter transformer due to a temperature rise. It can also be stopped.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-66036 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when protection is performed using a thermal fuse or fuse, if the thermal fuse or fuse is blown, the replacement of the line filter transformer in which the thermal fuse is integrated or the replacement of the fuse and the line filter transformer is completed. The device can no longer be used.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a switching power supply that can prevent excessive heat generation of components when connected to an electronic transformer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Switching power supply according to the present invention, a switching element for converting the input voltage to a desired voltage, when the electronic transformer voltage output from the load magnitude changes is connected to the input terminal, the switching before the driving of the device is started, with the voltage outputted from the load is light electronic transformer has decreased by electronic transformers, when the input voltage supplied to the input terminal does not reach the predetermined voltage Control means for stopping the driving of the switching element and starting the driving of the switching element when a commercial power supply whose input voltage supplied to the input terminal is higher than a predetermined voltage is supplied .
[0009]
In the present invention, when the driving of the switching power supply is started, if the input voltage does not reach a predetermined ratio with respect to the minimum value of the commercial power supply voltage that can be supplied to the switching power supply, the driving stop state of the switching element is maintained.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a switching power supply. An
[0011]
The output side terminal of the
[0012]
The other end of the
[0013]
One end of the
[0014]
The other end of the
[0015]
The emitter of the
[0016]
The emitter of the
[0017]
One terminal of the secondary winding 120 c of the
[0018]
The cathode of the rectifying
[0019]
[0020]
The phototransistor 215 b of the
[0021]
The
[0022]
Further, the resistance values of the
[0023]
Here, when the commercial power supply voltage is supplied to the
[0024]
When an electronic transformer is connected to the
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, when an electronic transformer that changes the voltage output depending on the magnitude of the load is connected to the input terminal, the electronic transformer is lightly loaded with an electronic load before driving of the switching element is started. When the input voltage supplied to the input terminal does not reach the predetermined voltage in a state where the voltage output from the transformer is lowered , the driving of the switching element is stopped and the input voltage supplied to the input terminal is When commercial power higher than a predetermined voltage is supplied, a control unit is provided that starts driving the switching element . For this reason, when the electronic transformer and the switching power supply are connected, the input voltage does not reach the predetermined voltage, so that the driving of the switching element remains stopped, and heat generation of the parts can be prevented, and a thermal fuse or the like is blown. Can also be prevented. In addition, when the commercial power supply is supplied to the switching power supply without going through the electronic transformer, the input voltage reaches a predetermined voltage, so that the switching element is driven to supply power to the load at a desired voltage. It can be carried out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a switching power supply.
FIG. 2 is a diagram showing an output waveform of an electronic transformer when a switching power supply is connected.
FIG. 3 is a diagram showing an output waveform of an electronic transformer when a load supplying power is light.
FIG. 4 is a diagram showing an output waveform of an electronic transformer when a load supplying power is heavy.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
負荷の大小で出力される電圧が変化する電子式変圧器が入力端子に接続されたとき、前記スイッチング素子の駆動が開始される前で、前記電子式変圧器では負荷が軽く前記電子式変圧器から出力される電圧が低下した状態で、前記入力端子に供給される入力電圧が所定電圧に達していないときに、前記スイッチング素子の駆動を停止させると共に、前記入力端子に供給される入力電圧が所定電圧よりも高い商用電源が供給されると、前記スイッチング素子の駆動を開始させる制御手段を設けた
スイッチング電源。 A switching element for converting the input voltage to a desired voltage,
When an electronic transformer that changes the output voltage depending on the magnitude of the load is connected to the input terminal, the electronic transformer is lightly loaded before the switching element starts to be driven. in a state in which the voltage drops that are output from when the input voltage supplied to the input terminals does not reach the predetermined voltage, stops the driving of the switching element, an input voltage supplied to the input terminal When high commercial power is supplied than a predetermined voltage, provided with a control means for starting the driving of the switching element
Switching power supply.
請求項1記載のスイッチング電源。Wherein the predetermined voltage, the switching power supply of claim 1 wherein the set based on the minimum value of the supply can be a commercial power source voltage to the switching power supply.
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