JP5024345B2 - Overcurrent control device - Google Patents

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JP5024345B2 JP2009218453A JP2009218453A JP5024345B2 JP 5024345 B2 JP5024345 B2 JP 5024345B2 JP 2009218453 A JP2009218453 A JP 2009218453A JP 2009218453 A JP2009218453 A JP 2009218453A JP 5024345 B2 JP5024345 B2 JP 5024345B2
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Description

本発明は、過電流制御装置に関し、特に負荷電流の瞬時電流が平均電流よりも大きなス
イッチング電源の出力電流制御回路に好適に利用できるものである。
The present invention relates to an overcurrent control device, and in particular, can be suitably used for an output current control circuit of a switching power supply in which an instantaneous current of a load current is larger than an average current.

従来のスイッチング電源装置の過電流制御装置においては、出力負荷に異常があり短絡
などの事態が発生しても、スイッチング電源が破壊しないように出力電流をある一定値以
上流れないように電流制御回路を使用することが一般的である。
In an overcurrent control device for a conventional switching power supply device, a current control circuit prevents the output current from flowing beyond a certain value so that the switching power supply will not be destroyed even if there is an abnormality in the output load and a short circuit occurs. Is generally used.

出力負荷電流は、その負荷形態により様々で、中には平均電流よりも多い瞬時的なピー
ク電流が流れるものがある。一般的に数十マイクロ秒から数百マイクロ秒周期でスイッチ
ングする素子に対して、このピーク電流は数mSから数十mSすなわち数十から数千パル
スに及ぶ場合がある。
The output load current varies depending on the load form, and some of them output an instantaneous peak current larger than the average current. In general, for an element that switches at a period of several tens of microseconds to several hundreds of microseconds, this peak current may range from several milliseconds to several tens of milliseconds, that is, several tens to several thousand pulses.

このような負荷電流の流れるスイッチング電源は瞬時ピーク電流がスイッチングトラン
ジスタ、トランス、整流ダイオード等のスイッチング素子に流れると、そのピーク電流を
定常的な連続負荷として供給できるような規模の大きな電源が必要となるため、平均電流
より多い瞬時ピーク電流は整流コンデンサに蓄積された電荷で負荷電流を供給し、スイッ
チング素子には流れないようにすることが多い。
A switching power supply in which such a load current flows requires a large-scale power supply that can supply the peak current as a steady continuous load when an instantaneous peak current flows through a switching element such as a switching transistor, transformer, or rectifier diode. Therefore, an instantaneous peak current larger than the average current often supplies a load current with the charge accumulated in the rectifying capacitor and does not flow to the switching element.

この場合、平均電流と瞬時ピーク電流との差が大きければ大きいほど前述の整流コンデ
ンサの容量は大きいものが必要となるため、整流コンデンサに電荷の蓄積がない起動時に
はスイッチング素子から見ると負荷短絡と同様の状態が継続するため、ますます電流制御
回路が重要となってくる。
In this case, since the larger the difference between the average current and the instantaneous peak current, the larger the capacity of the rectifier capacitor described above is required. As similar conditions continue, current control circuits become increasingly important.

そこでスイッチングトランジスタに流れる電流を直接検知し電流制御を行った場合には
、入力電圧が変動すると検知電流が変化するため、安定な電流制御を行うことが出来ない。
この場合には出力負荷に直列に電流検知手段を設けざるを得ないが、平均電流より多い瞬
時ピーク電流は許容して流すことができ、平均電流よりも多く電流が連続的に流れる場合
もスイッチング素子に規定電流以上の電流が流れないように電流制御を行う必要がある。
Therefore, when current control is performed by directly detecting the current flowing through the switching transistor, the detected current changes when the input voltage fluctuates, so that stable current control cannot be performed.
In this case, current detection means must be provided in series with the output load, but instantaneous peak current greater than the average current can be allowed and allowed to flow, and switching can be performed even when current flows continuously higher than the average current. It is necessary to perform current control so that a current exceeding a specified current does not flow through the element.

このため、瞬時ピーク電流よりもさらに電流が流れると動作する電流制御回路と、瞬時
電流以下平均電流以上の電流で動作する電流制御回路とを合わせ持ち、後者の電流制御回
路にはタイマーを設けることにより、連続的な平均電流近傍の過電流に対しても対応して
いる。(例えば、特許文献1参照。)
スイッチング電源回路で、電圧検出手段をチョークコイルの抵抗成分による電圧効果に
より電流量を検出して過電流保護を行うことが記載されている。(特許文献2)
特開2001−119933号公報 特開平6−269159号公報
For this reason, the current control circuit that operates when the current flows further than the instantaneous peak current and the current control circuit that operates at a current equal to or higher than the average current below the instantaneous current are combined, and a timer is provided for the latter current control circuit. Therefore, it can cope with an overcurrent in the vicinity of a continuous average current. (For example, refer to Patent Document 1.)
In the switching power supply circuit, it is described that the voltage detection means detects the amount of current by the voltage effect due to the resistance component of the choke coil and performs overcurrent protection. (Patent Document 2)
JP 2001-119933 A JP-A-6-269159

しかしながら、従来の構成では、電流制御回路が平均電流近傍用と、瞬時電流近傍用と
の2つ必要なだけでなく、前述のように平均電流と瞬時電流の差が大きな場合には電源内
部の整流コンデンサの容量の大きいものが必要なため、電源起動時には負荷短絡と同様の
事態となり、スイッチング素子が破壊に至る可能性がある。さらにこの問題を解決するた
めには第3の電流制御回路が必要であるという課題を有していた。
However, in the conventional configuration, not only two current control circuits are required for the vicinity of the average current and the vicinity of the instantaneous current, but if the difference between the average current and the instantaneous current is large as described above, Since a rectifier capacitor having a large capacity is required, a situation similar to a load short-circuit occurs when the power supply is started, and the switching element may be destroyed. Furthermore, in order to solve this problem, the third current control circuit is required.

また、従来例では電流制御回路に誤差増幅器を用いているが、この場合応答速度を早く
しないと負荷短絡時のスイッチング素子破壊を招くため、高速動作可能な誤差増幅器を選
択する必要があるため、非常に高価なものになるという課題を有していた。
In the conventional example, an error amplifier is used in the current control circuit. In this case, if the response speed is not increased, the switching element is destroyed when the load is short-circuited. Therefore, it is necessary to select an error amplifier that can operate at high speed. It had the problem of becoming very expensive.

本発明は、以上の従来の課題を解決するもので、簡潔な構成により平均電流よりも多い
瞬時電流が流れる負荷電流を有するスイッチング電源においてスイッチング素子にストレ
スのない過電流制御装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an overcurrent control device having no stress on a switching element in a switching power supply having a load current in which an instantaneous current larger than an average current flows with a simple configuration. Objective.

前記課題を解決するために、本発明の過電流制御装置は、第一のトランジスタをスイッ
チングすることにより矩形波が印加されるトランスと、そのトランスの2次側出力を直流
電圧に整流するための整流ダイオードと平滑コンデンサと、過電流の検知手段を前記トラ
ンスの2次側にてトランスと前記平滑コンデンサの間に備え、負荷電流を検出して、直流
負荷電圧を定電圧化するために前記第一のトランジスタのスイッチング周波数を変化する
スイッチング電源装置の過電流制御装置において、前記第一トランジスタのベース電極に接続された前記トランジスタのスイッチング周波数を変化させる帰還回路と、前記過電流検知手段にて検知された結果を前記帰還回路に帰還させることによって前記第一のトランジスタを制御するために前記帰還回路へ接続された第二のトランジスタと、前記第二のトランジスタのエミッタ電極とコレクタ電極間に直列に接続された抵抗とコンデンサと、を備え、定常的な負荷電流が流れている定常状態において、前記過電流検知手段にて検知された過電流検出時から、前記スイッチング周波数を高くすることによって過電流を抑制する電流制御状態へ移行し、前記電流制御状態から、前記定常状態への復帰時間を、前記定常状態の前記第一のトランジスタのスイッチング周波数の1周期期間以上とし、前記復帰時間が、前記直列に接続された抵抗とコンデンサの時定数によって定まることを特徴としたものである。
In order to solve the above-described problem, an overcurrent control device according to the present invention is for rectifying a transformer to which a rectangular wave is applied by switching a first transistor and a secondary output of the transformer into a DC voltage. A rectifier diode, a smoothing capacitor, and an overcurrent detection means are provided between the transformer and the smoothing capacitor on the secondary side of the transformer to detect the load current and make the DC load voltage constant. In an overcurrent control device for a switching power supply device that changes a switching frequency of one transistor, a feedback circuit that changes a switching frequency of the transistor connected to a base electrode of the first transistor and detection by the overcurrent detection means The result is fed back to the feedback circuit to control the first transistor. In a steady state, comprising a second transistor connected to the circuit, a resistor and a capacitor connected in series between the emitter electrode and the collector electrode of the second transistor, and a steady load current flows, From the time of overcurrent detection detected by the overcurrent detection means, a transition is made to a current control state in which overcurrent is suppressed by increasing the switching frequency, and the return time from the current control state to the steady state is set. The period of the switching frequency of the first transistor in the steady state is not less than one period, and the recovery time is determined by the time constant of the resistor and the capacitor connected in series .

更に、本発明の過電流制御装置は、前記電流検知手段からの電位変位を抵抗を介して、温度補償されたエミッタ電位を有する第三のトランジスタのエミッタ電極に接続し、前記第三のトランジスタの基準正電位に抵抗を介してプルアップされるコレクタを前記第二のトランジスタのベース電極に接続し、前記第二のトランジスタのコレクタ電極は、アース電位に接続され、前記第二のトランジスタのエミッタ電位変化に基づいて前記第一のトランジスタを制御
することを特徴としたものである。
Furthermore, the overcurrent control device of the present invention connects the potential displacement from the current detection means to the emitter electrode of a third transistor having a temperature-compensated emitter potential via a resistor. A collector that is pulled up to a reference positive potential through a resistor is connected to a base electrode of the second transistor, and a collector electrode of the second transistor is connected to a ground potential, and an emitter potential of the second transistor Control the first transistor based on changes
It is characterized by doing .

本発明の過電流保護装置によれば、平均電流の何倍もの瞬時電流が流れる負荷に対して
も、1つの電流保護装置で、スイッチング素子にダメージを与えることのないスイッチン
グ電源を提供することができる。
According to the overcurrent protection device of the present invention, it is possible to provide a switching power source that does not damage a switching element with a single current protection device even for a load in which an instantaneous current that is many times the average current flows. it can.

本発明の実施例における過電流制御装置の回路構成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an overcurrent control device in an embodiment of the present invention 本発明の実施例における負荷電流、平滑コンデンサ電圧、電源供給電流の動作波形を説明するための図The figure for demonstrating the operation waveform of the load current in the Example of this invention, a smoothing capacitor voltage, and a power supply current 本発明の実施例における電流動作の概略を説明するための図The figure for demonstrating the outline of the electric current operation | movement in the Example of this invention. フライバック方式のコンバーターでの検知抵抗電流波形を説明するための図Diagram for explaining the detected resistance current waveform in a flyback converter 電流共振型コンバーターの概略の回路図Schematic circuit diagram of current resonant converter 時定数回路R300、C300がない場合の過電流検出時(図5の回路における)の動作波形を説明するための図The figure for demonstrating the operation waveform at the time of the overcurrent detection (in the circuit of FIG. 5) when there is no time constant circuit R300, C300 時定数回路R300、C300を挿入した場合の過電流検出時(図5の回路における)の動作波形を説明するための図The figure for demonstrating the operation waveform at the time of overcurrent detection (in the circuit of FIG. 5) when the time constant circuits R300 and C300 are inserted.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施例1)
図1は、本発明の第1の実施例における過電流制御装置を示すものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 shows an overcurrent control apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図1において、1次側は直流電源B1につながるスイッチングトランスT1の一次巻き
線L1とそれにつながるスイッチングトランジスタQ1のコレクタとからなる。スイッチ
ングトランジスタQ1のエミッタは直流電源B1の負極に接続される。スイッチングトラ
ンジスタQ1のベースは、帰還回路U1により周波数もしくはパルス幅を制御した矩形波
が入力される。
In FIG. 1, the primary side includes a primary winding L1 of a switching transformer T1 connected to a DC power source B1 and a collector of a switching transistor Q1 connected thereto. The emitter of the switching transistor Q1 is connected to the negative electrode of the DC power supply B1. A rectangular wave whose frequency or pulse width is controlled by the feedback circuit U1 is input to the base of the switching transistor Q1.

二次側にはスイッチングトランスT1を介して電力が伝達され、二次巻き線L2に巻き
線比に応じた矩形波が発生する。二次巻き線L2の一端にはダイオードD1のアノードが
接続され、カソードには平滑コンデンサC1の正極と負荷につながる。コンデンサC1の
負極は電流検出抵抗R1を介してスイッチングトランスT1の他端につながると同時に負
荷の接地電位につながる。
Electric power is transmitted to the secondary side via the switching transformer T1, and a rectangular wave corresponding to the winding ratio is generated in the secondary winding L2. One end of the secondary winding L2 is connected to the anode of the diode D1, and the cathode is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1 and the load. The negative electrode of the capacitor C1 is connected to the other end of the switching transformer T1 through the current detection resistor R1 and at the same time to the ground potential of the load.

電流検出素子R1の位置は、スイッチングトランスT1の2次巻き線L2と平滑コンデ
ンサC1の間に配置するが、ダイオードD1のアノード電極と2次巻き線L2との間、ダ
イオードD1のカソード電極とコンデンサC1の間の配置しても同じである。
The position of the current detection element R1 is arranged between the secondary winding L2 of the switching transformer T1 and the smoothing capacitor C1, but between the anode electrode of the diode D1 and the secondary winding L2, the cathode electrode of the diode D1 and the capacitor The same applies to the arrangement between C1.

また、図1は、半波整流回路方式の例を示しているが、全波整流方式の場合も同様であ
る。例えば、図5の場合において2次巻き線L2とコンデンサC1の間に電流検出素子R
1を配置する。
FIG. 1 shows an example of the half-wave rectification circuit method, but the same applies to the case of the full-wave rectification method. For example, in the case of FIG. 5, the current detection element R is interposed between the secondary winding L2 and the capacitor C1.
1 is placed.

このときの動作波形を図2と図3を用いて説明する。図3において、負荷電流はIL、
負荷の平均電流はIav、電解コンデンサC2の両端電圧をVc、検出抵抗R1に流れる
電流をIr1、電流制御閾値電流をIthとして説明する。
The operation waveforms at this time will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the load current is IL,
The description will be made assuming that the average current of the load is Iav, the voltage across the electrolytic capacitor C2 is Vc, the current flowing through the detection resistor R1 is Ir1, and the current control threshold current is Ith.

定常的な負荷電流が流れているときは、図2のaの期間となる。この場合には、スイッ
チング電源の供給電力は負荷電流に等しい電流が供給される電力となり、すなわち、図3
での二次側での電力の供給は、aの電流の流れのループが支配的な動作となる。
When a steady load current is flowing, the period of FIG. In this case, the power supplied to the switching power supply is the power supplied with the current equal to the load current, that is, FIG.
In the secondary side, the supply of power on the secondary side is dominated by the current flow loop of a.

次に瞬時ピーク電流が流れると、過電流を抑制する電流を制御する動作となりスイッチングトランスT1からの電流は制限され、電源からの供給電流よりも負荷電流のほうが大きくなるので、整流コンデンサC1に充電された電荷を放電して負荷電流を補おうとする。図3ではbの電流の流れのループが支配的となる。そのために平滑コンデンサC1の電圧Vcは、降下し始める。このときの降下電圧は、平滑コンデンサ電圧をVc、負荷電流をIL、印加時間をt、平滑コンデンサ容量をCとすると
Vc=IL×t/C
であらわされるので、所定の電圧範囲に平滑コンデンサ電圧Vcを維持するためには、上
記式より導かれる平滑コンデンサの容量が必要となる。
その後、瞬時ピーク電流が流れなくなると、電源は定電流状態のまま平滑コンデンサへ
の充電を続ける。図3ではcの電流の流れのループが支配的となる。このようにして、電
源は平均電流から大きくかけ離れた電力を供給することなく、瞬時的な電流に対応するこ
とができる。
このようにスイッチング電源は瞬時的な負荷電流に追従することなく、瞬時的な負荷電流の変化を積分化した電流が流れる。このことにより、平均電流値を基準にした電源設計
が可能となり、瞬時ピーク電流を無視した小型の電源設計が可能となる。
Next, when the instantaneous peak current flows, the current is controlled to suppress the overcurrent, the current from the switching transformer T1 is limited, and the load current becomes larger than the supply current from the power source, so that the rectifying capacitor C1 is charged. The generated electric charge is discharged to supplement the load current. In FIG. 3, the current flow loop of b is dominant. Therefore, the voltage Vc of the smoothing capacitor C1 starts to drop. The drop voltage at this time is as follows: smoothing capacitor voltage is Vc, load current is IL, application time is t, and smoothing capacitor capacity is C.
Vc = IL × t / C
Therefore, in order to maintain the smoothing capacitor voltage Vc within a predetermined voltage range, the capacity of the smoothing capacitor derived from the above equation is required.
Thereafter, when the instantaneous peak current stops flowing, the power source continues to charge the smoothing capacitor in a constant current state. In FIG. 3, the current flow loop of c is dominant. In this way, the power supply can handle an instantaneous current without supplying power far from the average current.
As described above, the switching power supply does not follow the instantaneous load current, but flows a current obtained by integrating the change in the instantaneous load current. As a result, the power supply can be designed based on the average current value, and a small power supply can be designed ignoring the instantaneous peak current.

検出抵抗R1のトランス側の端子は抵抗R100を解してNPNトランジスタQ10
0のエミッタとコンデンサC100につながる。C100の他端は接地電位となる。トラ
ンジスタQ100のベースはPNPトランジスタQ101のエミッタと抵抗R101につ
ながり、R101の他端は正電位の基準電圧B100につながる。トランジスタQ101
のコレクタは負電位の基準電圧B101につながり、ベースは基準電圧B101を抵抗R
102、R103で接地電位との間で分圧された電圧につながり、接地電位との間に電圧
安定化のためのコンデンサC101が接続される。
The terminal on the transformer side of the detection resistor R1 is connected to the resistor R100 and connected to the NPN transistor Q10.
Connected to zero emitter and capacitor C100. The other end of C100 is at ground potential. The base of the transistor Q100 is connected to the emitter of the PNP transistor Q101 and the resistor R101, and the other end of R101 is connected to the reference voltage B100 having a positive potential. Transistor Q101
Is connected to the negative reference voltage B101, and the base is connected to the reference voltage B101 as a resistor R.
The voltage is divided between the ground potential at 102 and R103, and a capacitor C101 for voltage stabilization is connected between the ground potential.

トランジスタQ100のコレクタは、基準電圧B100に第一のプルアップ抵抗R10
4を介して接続されるとともにトランジスタQ300を介して帰還回路U1へつながる。
The collector of the transistor Q100 has a first pull-up resistor R10 connected to the reference voltage B100.
4 and connected to the feedback circuit U1 via the transistor Q300.

トランジスタQ101のエミッタは、基準電圧B101をR102、R103で分圧し
たベース電位からトランジスタQ101のエミッタ−ベース間電圧分高い電位の基準電位
となるとなる定電圧特性を示す。一方トランジスタQ100のベースはこれと同電位であ
り、エミッタはこれよりエミッタ−ベース間電位だけ低い電位となる。
The emitter of the transistor Q101 exhibits a constant voltage characteristic that becomes a reference potential that is higher than the base potential obtained by dividing the reference voltage B101 by R102 and R103 by the emitter-base voltage of the transistor Q101. On the other hand, the base of the transistor Q100 has the same potential, and the emitter has a potential lower than the emitter-base potential.

よって、負荷電流ILが流れ、検出抵抗R1に電流が流れると抵抗R1のトランス側の
電位は、接地電位に比べて負荷電流ILに応じた電位降下が発生する。この検出抵抗R1
には整流ダイオードD1等のスイッチングノイズや負荷からの高周波のスイッチングノイ
ズが存在するので、抵抗R100とコンデンサC100で低域通過フィルタを構成し、ト
ランジスタQ100のエミッタに接続されている。
Therefore, when the load current IL flows and the current flows through the detection resistor R1, the potential on the transformer side of the resistor R1 drops according to the load current IL as compared with the ground potential. This detection resistor R1
Since there is switching noise of the rectifier diode D1 and the like and high-frequency switching noise from the load, the resistor R100 and the capacitor C100 constitute a low-pass filter and is connected to the emitter of the transistor Q100.

負荷Lに流れる電流を検出抵抗R1で検出し、負荷電流ILが所定の閾値Ithを超えて、その検出抵抗R1による降下電位がトランジスタQ100のベース電位以上になると、
トランジスタQ100のコレクタ電流が流れ始める。そして第一のプルアップ抵抗R10
4でプルアップされているので、トランジスタQ100は定電流回路として動作し、コレ
クタ電位は降下しトランジスタQ300が導通し初め、帰還回路U1に出力電力を抑制す
るように作用し、電流制御回路として動作する。即ち、帰還回路U1はスイッチングトラ
ンジスタQ1の出力電流を制限して電流制御回路動作を行うものである。
When the current flowing through the load L is detected by the detection resistor R1, the load current IL exceeds a predetermined threshold value Ith, and the potential dropped by the detection resistor R1 becomes equal to or higher than the base potential of the transistor Q100,
The collector current of transistor Q100 begins to flow. And the first pull-up resistor R10
4 so that the transistor Q100 operates as a constant current circuit, the collector potential drops, the transistor Q300 begins to conduct, and the feedback circuit U1 operates to suppress output power and operates as a current control circuit. To do. That is, the feedback circuit U1 limits the output current of the switching transistor Q1 and performs a current control circuit operation.

このとき、トランジスタのエミッタ−ベース間電圧の温度による電圧変化はPNPトラ
ンジスタとNPNトランジスタの接続のため、打ち消されて温度変化に対して非常に安定
した特性を持つこととなる。
At this time, the voltage change due to the temperature of the emitter-base voltage of the transistor is canceled due to the connection of the PNP transistor and the NPN transistor, and has a very stable characteristic with respect to the temperature change.

また、トランジスタQ300のコレクタ−エミッタ間には抵抗R300とコンデンサC
300が直列に接続されており、負荷電流ILが閾値Ithを超えると、トランジスタQ
300がオンしR300とC300の時定数で帰還回路U1に作用し、スイッチング周波
数を高くすることで、スイッチングトランジスタQ1からの供給電力を抑制する。検出抵
抗R1に流れる電流Ir1がIth以下となると、トランジスタQ300がオフしても、
抵抗R300とコンデンサC300とR301の時定数でコンデンサC300が充電され
るまで、電流制御作用が帰還回路U1に対して影響が継続することで、電流制御状態から
の復帰を緩やかに行い、制御回路の動作を安定させることができる。
A resistor R300 and a capacitor C are provided between the collector and emitter of the transistor Q300.
When 300 is connected in series and the load current IL exceeds the threshold value Ith, the transistor Q
300 is turned on, acts on the feedback circuit U1 with the time constant of R300 and C300, and raises the switching frequency, thereby suppressing the power supplied from the switching transistor Q1. When the current Ir1 flowing through the detection resistor R1 is equal to or less than Ith, even if the transistor Q300 is turned off,
Until the capacitor C300 is charged with the time constants of the resistor R300 and the capacitors C300 and R301, the influence of the current control action continues on the feedback circuit U1, so that the current control state is gradually restored, and the control circuit The operation can be stabilized.

これは、図1に示すいわゆるフライバック方式のコンバーターでは、図4に示す三角波
電流波形が電流検知抵抗R1に流れる。すなわち検知電流は時間とともにそのスイッチン
グ周期の間はR1に流れる電流は増加し続ける。そのため一旦検知電流が閾値Ithを超
えると、その時点で電流制御動作を行っても問題は発生しないが、図1の回路図のトラン
スT1の1次巻き線L1とスイッチングトランジスタQ1の間に共振コンデンサC3が挿
入される図5に示すような電流共振型コンバータの場合には、R300、C300が無い
と、図6に示す電流Ir1が電流検出抵抗R1に流れる。
In the so-called flyback converter shown in FIG. 1, the triangular wave current waveform shown in FIG. 4 flows through the current detection resistor R1. In other words, the detected current continues to increase with time during the switching period. For this reason, once the detected current exceeds the threshold value Ith, there is no problem even if the current control operation is performed at that time, but the resonant capacitor between the primary winding L1 of the transformer T1 and the switching transistor Q1 in the circuit diagram of FIG. In the case of the current resonance type converter as shown in FIG. 5 in which C3 is inserted, the current Ir1 shown in FIG. 6 flows to the current detection resistor R1 without R300 and C300.

前述したように、スイッチング素子の保護を目的とした電流制御の場合、電流制御の応
答はスイッチング周期よりも早い必要があるので、図6に破線で示す閾値Ithを超える
電流Ir1が流れると、トランジスタQ300のエミッタ電圧Veは、図6下図に示す様
に直ちに下降する。それにより帰還回路に作用し、スイッチング周波数を高め、出力電流
は抑制されることとなる。そのことにより1パルス周期期間にIth以上となった後再び
Ith以下となるため、1パルス周期の期間の時間内で電流制御が行われた後電流制御を
行わないという動作となる。本図において、Vesより低下すると電流制御が働くことに
なる。この動作は、スイッチング周波数を変調することにより出力電力制御を行う回路に
おいてはスイッチング周波数が安定しないために、極めて不安定な動作となる。
As described above, in the case of current control for the purpose of protecting the switching element, the response of the current control needs to be faster than the switching cycle. Therefore, when the current Ir1 exceeding the threshold value Ith shown by the broken line in FIG. The emitter voltage Ve of Q300 immediately decreases as shown in the lower diagram of FIG. This acts on the feedback circuit, increases the switching frequency, and suppresses the output current. As a result, the current becomes equal to or higher than Ith in one pulse cycle period and then becomes lower than Ith again. Therefore, the current control is performed after the current control is performed within the period of one pulse cycle, and the current control is not performed. In this figure, current control works when it falls below Ves. This operation is extremely unstable because the switching frequency is not stable in a circuit that controls the output power by modulating the switching frequency.

そこで抵抗R300とコンデンサC300で時定数をもたすことにより、電流制御動作
への移行は短い時定数で早く行い、電流制御動作からは1パルス周期期間以上の時間の時
定数を持って復帰する。即ち、復帰に対しては、抵抗R300とコンデンサC300の時
定数を持たせて緩やかに電流制御動作から定常状態の制御である定電圧動作への移行を行
うものである。
Therefore, by providing a time constant with the resistor R300 and the capacitor C300, the transition to the current control operation is performed quickly with a short time constant, and the current control operation returns with a time constant of one pulse period or more. . That is, for the return, the time constant of the resistor R300 and the capacitor C300 is given and the transition from the current control operation to the constant voltage operation that is steady state control is performed gradually.

なお、このときの動作を図6と同様に、図7に示す。図7において、過電流を検出する
と、スイッチング周波数が高くなり過電流を抑制する電流制御モードになるが、この電流
制御モードから、緩やかに定常状態である定電圧制御モードに移行していく。このように、
電流制御動作を持続し、かつ動作後も緩やかに周波数変調動作を行うため動作の安定性を
もたらすことができる。
The operation at this time is shown in FIG. 7 as in FIG. In FIG. 7, when the overcurrent is detected, the switching frequency is increased and the current control mode for suppressing the overcurrent is entered, but the current control mode is gradually shifted to the constant voltage control mode which is a steady state. in this way,
Since the current control operation is continued and the frequency modulation operation is gently performed after the operation, the operation stability can be brought about.

即ち、過電流を検出すると、スイッチング周波数が高くなり、次に低くなり、また高く
なりというスイッチング周波数の不安定動作をなくすことができる。本発明においては、
過電流を検出すると、一旦スイッチング周波数が高くなるが、その後は、所定の時定数を
有して、電流制御状態から定常状態の定電圧動作への移行を緩やかにして、緩やかに定常
状態のスイッチング周波数に戻っていくので、スイッチング周波数変調動作が安定になる。
That is, when an overcurrent is detected, an unstable operation of the switching frequency such that the switching frequency increases, then decreases, and increases can be eliminated. In the present invention,
When an overcurrent is detected, the switching frequency once rises, but after that, it has a predetermined time constant, and the transition from the current control state to the steady-state constant voltage operation is made gradual, and the steady-state switching is gradually performed. Since the frequency returns, the switching frequency modulation operation becomes stable.

本発明にかかる電流制御装置は、本発明の過電流保護装置によれば、平均電流の何倍も
の瞬時電流が流れる負荷に対しても、1つの過電流保護装置で、スイッチング素子にダメ
ージを与えることがなく、負荷電流の瞬時電流が平均電流よりも大きなスイッチング電源
の出力電流制御回路等として有用である。
According to the overcurrent protection device of the present invention, the current control device according to the present invention damages the switching element with a single overcurrent protection device even for a load in which an instantaneous current that is many times the average current flows. Therefore, it is useful as an output current control circuit for a switching power supply in which the instantaneous current of the load current is larger than the average current.

B1 入力直流電源
T1 スイッチングトランス
L1 スイッチングトランスの一次巻き線
L2 スイッチングトランスの二次巻き線
Q1 スイッチングトランジスタ
U1 帰還回路
D1、D2 二次側整流ダイオード
C1 二次側平滑コンデンサ
R1 電流検出抵抗
C3 共振コンデンサ
R100 低域通過フィルタ抵抗
C100 低域通過フィルタコンデンサ
Q100 NPNトランジスタ
Q101 PNPトランジスタ
R101 プルアップ抵抗
B100 正電位の基準電圧
B101 負電位の基準電圧
R102、R103 負電位の基準電圧の分圧抵抗
C101 電圧安定化コンデンサ
R104 第一のプルアップ抵抗
Q300 PNPトランジスタ
R300 電流制御動作の応答用の時定数抵抗
R301 帰還回路への抵抗
C300 電流制御動作の応答用の時定数コンデンサ
IL 負荷電流
Ith 電流制御動作を開始する閾値電流
Iav 負荷の平均電流
Vc 電解コンデンサC2の両端電圧
Ir1 検出抵抗R1に流れる電流
B1 Input DC power supply T1 Switching transformer L1 Primary winding of switching transformer L2 Secondary winding of switching transformer Q1 Switching transistor U1 Feedback circuit D1, D2 Secondary side rectifier diode C1 Secondary side smoothing capacitor R1 Current detection resistor C3 Resonance capacitor R100 Low-pass filter resistor C100 Low-pass filter capacitor Q100 NPN transistor Q101 PNP transistor R101 Pull-up resistor B100 Positive reference voltage B101 Negative reference voltage R102, R103 Negative reference voltage dividing resistor C101 Voltage stabilization capacitor R104 First pull-up resistor Q300 PNP transistor R300 Time constant resistor for response of current control operation R301 Resistance to feedback circuit C300 Current control operation Current flowing through the voltage across Ir1 detecting resistor R1 of constant capacitor time for response IL the load current Ith threshold current Iav load average current Vc electrolytic capacitor C2 to start the current control operation

Claims (2)

第一のトランジスタをスイッチングすることにより矩形波が印加されるトランスと、
そのトランスの2次側出力を直流電圧に整流するための整流ダイオードと平滑コンデンサと、
過電流の検知手段を前記トランスの2次側にてトランスと前記平滑コンデンサの間に備え、
負荷電流を検出して、直流負荷電圧を定電圧化するために前記第一のトランジスタのスイッチング周波数を変化するスイッチング電源装置の過電流制御装置において、
前記第一トランジスタのベース電極に接続された前記トランジスタのスイッチング周波
数を変化させる帰還回路と、
前記過電流検知手段にて検知された結果を前記帰還回路に帰還させることによって前記
第一のトランジスタを制御するために前記帰還回路へ接続された第二のトランジスタと、
前記第二のトランジスタのエミッタ電極とコレクタ電極間に直列に接続された抵抗とコンデンサと、
を備え、
定常的な負荷電流が流れている定常状態において、前記過電流検知手段にて検知された過電流検出時から、前記スイッチング周波数を高くすることによって過電流を抑制する電流制御状態へ移行し、
前記電流制御状態から、前記定常状態への復帰時間を、前記定常状態の前記第一のトランジスタのスイッチング周波数の1周期期間以上とし、
前記復帰時間が、前記直列に接続された抵抗とコンデンサの時定数によって定まること

を特徴とする過電流制御装置。
A transformer to which a rectangular wave is applied by switching the first transistor;
A rectifier diode and a smoothing capacitor for rectifying the secondary output of the transformer into a DC voltage;
Overcurrent detection means is provided between the transformer and the smoothing capacitor on the secondary side of the transformer,
In the overcurrent control device of the switching power supply device that detects the load current and changes the switching frequency of the first transistor to make the DC load voltage constant.
The switching frequency of the transistor connected to the base electrode of the first transistor
A feedback circuit that changes the number,
By feeding back the result detected by the overcurrent detection means to the feedback circuit,
A second transistor connected to the feedback circuit to control the first transistor;
A resistor and a capacitor connected in series between the emitter electrode and the collector electrode of the second transistor;
With
In a steady state where a steady load current is flowing, from the overcurrent detection time detected by the overcurrent detection means, a transition is made to a current control state in which the overcurrent is suppressed by increasing the switching frequency,
The return time from the current control state to the steady state is not less than one cycle period of the switching frequency of the first transistor in the steady state,
The recovery time is determined by the time constant of the resistor and capacitor connected in series.
,
An overcurrent control device.
前記電流検知手段からの電位変位を抵抗を介して、温度補償されたエミッタ電位を有すThe potential displacement from the current detection means has a temperature compensated emitter potential through a resistor.
る第三のトランジスタのエミッタ電極に接続し、Connected to the emitter electrode of the third transistor
前記第三のトランジスタの基準正電位に抵抗を介して、プルアップされるコレクタを前記第二のトランジスタのベース電極に接続し、Connecting a collector to be pulled up to a reference positive potential of the third transistor via a resistor to a base electrode of the second transistor;
前記第二のトランジスタのコレクタ電極は、アース電位に接続され、The collector electrode of the second transistor is connected to ground potential;
前記第二のトランジスタのエミッタ電位変化に基づいて前記第一のトランジスタを制御Control the first transistor based on the emitter potential change of the second transistor
すること、To do,
を特徴とする請求項1に記載の過電流制御装置。The overcurrent control device according to claim 1.
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