JP5057283B2 - 各出力電流を各出力チョークコイルにて検出し、一括構成部にてｏｃｐ保護する多出力スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、各出力回路において、それぞれの出力電流を検出する電流検出部を備えた多出力スイッチング電源装置に関する。

一般に、多出力のスイッチング電源装置にあっては、一次巻線と複数の二次巻線とを磁気的に結合してなるトランスを備えると共に、トランスの各二次巻線に出力整流回路および出力平滑回路からなる出力回路を接続してなり、スイッチング素子のスイッチング動作に伴ない、トランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加することで、各出力回路から所定の直流出力電圧を負荷に供給するように構成している。また、それぞれの出力回路において、特にメインの主出力回路から発生する出力電圧は、この出力電圧を監視してスイッチング素子をフィードバック制御する主制御回路により安定化が図られ、またそれ以外の出力回路から発生する出力電圧は、出力回路毎に設けられたそれぞれの制御回路によって、個々に安定化が図られる。

一方、こうしたスイッチング電源装置では、負荷に流れる出力電流に応じた電流検出信号を生成する電流検出部を備え、この電流検出信号が所定の電圧レベルを越えたときに、出力電流を強制的に制限する過電流保護（ＯＣＰ）機能を備えている。

図２は、こうした電流検出回路を、多出力のスイッチング電源装置に適用した従来例を示している。これらの各図において、１，２は直流電源Ｅの両端間に接続する入力端子であり、この入力端子１，２間には、トランス３の一次巻線３Ａとスイッチング素子であるＭＯＳ型ＦＥＴ４の直列回路が接続される。

一方、多出力のスイッチング電源装置において、トランス３は出力数に応じて複数の二次巻線３Ｂ，３Ｃを備えている。ここでは、２つの出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２をそれぞれの負荷Ｚ１，Ｚ２に供給することを想定して、二次巻線３Ｂに接続される主出力回路１１と、二次巻線３Ｃに接続される出力回路２１とを備えている。勿論、トランス３の二次巻線や、それに対応した出力回路（主出力回路１１および出力回路２１）の数は、３つ以上であっても構わない。

メインの二次巻線３Ｂに接続される主出力回路１１は、整流ダイオード１２および転流ダイオード１３からなる出力整流回路１４と、この出力整流回路１４の出力端に接続され、チョークコイル１５および出力コンデンサ１６からなる出力平滑回路１７とにより構成される。そして、出力電圧Ｖｏ１が発生する出力コンデンサ１６の両端間には、負荷Ｚ１が接続可能な出力端子１８，１９が接続される。

また、別なサブの二次巻線３Ｃに接続される出力回路２１も、整流ダイオード２２および転流ダイオード２３からなる出力整流回路２４と、この出力整流回路２４の出力端に接続され、チョークコイル２５および出力コンデンサ２６からなる出力平滑回路２７とを備えている。そして、出力電圧Ｖｏ２が発生する出力コンデンサ２６の両端間には、負荷Ｚ２が接続可能な出力端子２８，２９が接続される。また出力回路２１には、二次巻線３Ｃの一端と出力整流回路２４の入力端との間に挿入接続されるマグアンプ（可飽和リアクトル）３０をさらに備えている。このマグアンプ３０は周知のように、出力回路２１において出力電圧Ｖｏ２を独自に調整する磁気スイッチとして機能するもので、後述する副制御回路３２から与えられるリセット電流によってスイッチ動作するようになっている。

なお、トランス３の出力側において、主出力回路１１の出力端子１９に繋がるマイナス側電圧ラインと、出力回路２１の出力端子２９に繋がるマイナス側電圧ラインは何れも接地され、同電位が保たれている。

主出力回路１１からの出力電圧Ｖｏ１を安定化させるために、トランス３の入力（一次）側には、出力電圧Ｖｏ１を監視して、この出力電圧Ｖｏ１の変動に見合う導通幅のパルス駆動信号をＭＯＳ型ＦＥＴ４に供給する主制御回路３１が設けられる。また出力回路２１も、ＭＯＳ型ＦＥＴ４に供給されるパルス駆動信号の導通幅に左右されることなく、出力電圧Ｖｏ２を独自に安定化させるために、出力電圧Ｖｏ２を監視して、この出力電圧Ｖｏ２の変動に見合うリセット電流をマグアンプ３０に供給するマグアンプ制御回路３２を、トランス３の出力（二次）側に設けている。

そして、定常時には主制御回路３１からＭＯＳ型ＦＥＴ４にパルス駆動信号が供給され、直流電源Ｅからの入力電圧Ｖｉがトランス３の一次巻線３Ａに断続的に印加される。これにより主出力回路１１では、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオンすると、整流ダイオード１２がオンすると共に転流ダイオード１３がオフするような誘起電圧がトランス３の二次巻線３Ｂに発生し、この誘起電圧が整流ダイオード１２からチョークコイル１５を通して、出力コンデンサ１６および負荷Ｚ１に供給される。その後、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオフになると、今度は転流ダイオード１３がオンすると共に整流ダイオード１２がオフするような誘起電圧がトランス３の二次巻線３Ｂに発生し、それまでチョークコイル１５や出力コンデンサ１６に蓄えられたエネルギーが、転流ダイオード１３を通して主出力回路１１に接続する負荷Ｚ１に供給されることで、負荷Ｚ１の両端間に所定の出力電圧Ｖｏ１が与えられる。

ここで、主制御回路３１は出力電圧Ｖｏ１を監視して、この出力電圧Ｖｏ１の変動に見合う導通幅のパルス駆動信号をＭＯＳ型ＦＥＴ４に供給している。こうした主制御回路３１による電圧フィードバック制御により、主出力回路１１が負荷Ｚ１に供給する出力電圧Ｖｏの安定化が図られる。

また、主出力回路１１以外の出力回路２１では、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオンすると、トランス３の二次巻線３Ｃに発生した誘起電圧により、整流ダイオード２２がオンすると共に転流ダイオード２３がオフし、当該誘起電圧がマグアンプ３０，整流ダイオード２２およびチョークコイル２５を順に通って、出力コンデンサ２６および負荷Ｚ２に供給される。その後、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオフになると、トランス３の二次巻線３Ｃに発生する誘起電圧の極性が反転し、今度は転流ダイオード２３がオンすると共に整流ダイオード２２がオフする。そのため、それまでチョークコイル２５や出力コンデンサ２６に蓄えられていたエネルギーが、転流ダイオード２３を通して出力回路２１に接続する負荷Ｚ２に供給される。ここでは、トランス３により電力変換された二次巻線３Ｃからの矩形波交流をマグアンプ３０により導通角制御し、これを出力回路２１で整流平滑することで、負荷Ｚ２の両端間に所定の出力電圧Ｖｏ２が与えられる。

また、マグアンプ制御回路３２は出力電圧Ｖｏ２を監視して、この出力電圧Ｖｏ２が予め決められた値よりも高くなったときに、マグアンプ３０にリセット電流を流す。そして、このマグアンプ３０に対するリセット電流をマグアンプ制御回路３２で制御することにより、出力回路２１独自に出力電圧Ｖ０２の安定化を図っている。なお、こうした多出力スイッチング電源装置の出力電圧制御方式として、マグアンプ３０を採用した例は、例えば特許文献１などにおいて知られている。

図２に示す回路例では、負荷Ｚ１を流れる電流、すなわち主出力回路１１からの出力電流Ｉｏ１を検出する電流検出器として、カレントトランス３５を用い、また、負荷Ｚ２を流れる電流、すなわち出力回路２１からの出力電流Ｉｏ２を検出する電流検出器として、別なカレントトランス４５を用いている。こうした回路構成は、例えば特許文献２などで知られている。

主出力回路１１において、トランス３の二次巻線３Ｂから出力端子１９に至るマイナス側の出力電圧ライン間には、カレントトランス３５の一次巻線３５Ａが挿入接続される。電流検出部３６は、カレントトランス３５の二次巻線３５Ｂの両端間に発生する電圧を増幅し、この増幅した電流検出信号が所定の電圧レベルを越えると、トランスやフォトカプラなどの入力側と出力側とを電気的に絶縁する信号伝達素子３７を介して、トランス３の入力側にある主制御回路３１に過電流発生信号を出力するようになっている。

また出力回路２１では、トランス３の二次巻線３Ｃから出力端子２９に至るマイナス側の出力電圧ライン間に、カレントトランス４５の一次巻線４５Ａが挿入接続される。電流検出部４６は、カレントトランス４５の二次巻線４５Ｂの両端間に発生する電圧を増幅しこの増幅した電流検出信号が所定の電圧レベルを越えると、マグアンプ制御回路３２に過電流発生信号を出力するようになっている。

こうした回路構成により、主出力回路１１の出力端子１８，１９間が短絡または過負荷状態になり、出力電流Ｉ０１ひいてはカレントトランス３５の一次巻線３５Ａを流れる電流が増加して、電流検出部３６で生成した電流検出信号が所定の電圧レベルを越えると、電流検出部３６から主制御回路３１に過電流発生信号が出力される。これを受けて主制御回路３１は、ＭＯＳ型ＦＥＴ４へのパルス駆動信号の導通幅を狭め、主出力回路１１からの出力電流Ｉ０１を強制的に制限する。

また、別な出力回路２１の出力端子２８，２９間が短絡または過負荷状態になり、出力電流Ｉ０２ひいてはカレントトランス４５の一次巻線４５Ａを流れる電流が増加した場合には、電流検出部４６で生成した電流検出信号が所定の電圧レベルを越えると、当該電流検出部４６からマグアンプ制御回路３２に過電流発生信号が出力される。これを受けてマグアンプ制御回路３１は、マグアンプ３０が非飽和（スイッチオフ）状態となるように当該マグアンプ３０を制御し、これにより出力回路２１からの出力電流Ｉ０２を、各出力回路２１で個々に強制的に制限することができる。
特開２００２−３２０３８３号公報 特開２００５−３１２２０３号公報

上述したように、多出力のスイッチング電源装置では、主出力回路１１に電流検出部３６を設けると共に、この電流検出部３６とは別個に、他の出力回路２１にも独自の電流検出部３６を設けている。しかし、これでは出力数が増加するに従い、その出力数に応じた電流検出部３６，４６，…が必要になり、装置の省スペース化を図ることができない。

また、上述したスイッチング電源装置では、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を検出する電流検出器として、カレントトランス３５，４５や、他にシャント抵抗が用いられる。しかし、こうしたカレントトランス３５，４５やシャント抵抗は、出力電流Ｉｏの値を満足する巻線径や定格電力を常に考慮して部品を選定しなければならず、検出すべき出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２の値が大きくなる程、それに比例して部品サイズも大きくなる。そのため、部品スペースを大きく確保する必要があり、やはりここでも装置の省スペース化を図ることができない。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、それぞれの出力回路に独自の電流検出部を設けることなく過電流保護機能を動作させることができ、装置の省スペース化を図ることが可能な多出力スイッチング電源装置を提供することを、その主な目的とする。

請求項１の発明では、スイッチング素子と、一次巻線と複数の二次巻線とを磁気的に結合してなるトランスと、前記二次巻線の各々に接続される出力回路とを有し、前記スイッチング素子のスイッチングにより、前記トランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前記トランスの各二次巻線に発生した電圧を、それぞれの前記出力回路により整流平滑して負荷に電力を供給する多出力スイッチング電源装置において、前記各出力回路にそれぞれ設けられ、前記出力回路から前記負荷に流れる出力電流を監視して、この出力電流に比例した電流検出信号を生成する電流監視部と、前記各出力回路に共通して設けられ、前記各電流監視部からの電流検出信号の中で、少なくとも一つの電流検出信号が一定値以上に達したら、過電流発生信号を出力する過電流判定部と、前記過電流判定部から過電流発生信号が出力されると、前記出力電流を制限するように前記スイッチング素子の動作を制御する過電流保護部とを備え、前記出力回路は、前記トランスの二次巻線に発生する電圧を整流する出力整流回路と、この出力整流回路で整流した電圧を平滑するチョークコイルを備えた出力平滑回路とからなり、前記チョークコイルを通して前記負荷に電力を供給するものであると共に、前記出力回路のプラス側出力電圧ラインに挿入接続された前記チョークコイルに接続され、前記負荷を流れる出力電流を、前記チョークコイルの内部抵抗による電圧降下分の信号として出力する電圧降下検出回路と、前記電圧降下検出回路から出力される信号を増幅し、前記出力電流に比例した前記電流検出信号を生成する増幅回路とにより、前記電流監視部を構成し、それぞれの前記出力回路のマイナス側出力電圧ライン同士を接続して、それぞれの前記出力回路のマイナス側出力電圧ラインをグランドとする。

請求項１の発明では、各出力回路における出力電流を、出力回路毎に設けた電流監視部で監視し、出力電流に比例した電流検出信号をそれぞれの電流監視部で生成する。これらの電流検出信号は、各出力回路に共通して設けられた過電流判定部によって一定値との比較が行なわれ、電流検出信号の一つが一定値に達したならば、出力回路のどれかが過電流状態であると判定して過電流発生信号を出力し、この信号を受けた過電流保護部が出力電流を制限するようにスイッチング素子の動作を制御する。

このように、出力回路の数に拘らず、電流検出信号を生成した後は、それぞれの出力回路に独自の電流検出部を設けることなく、各出力回路に共通した過電流判定部と過電流保護部によって、適切な過電流保護機能を動作させることができ、装置の省スペース化を図ることが可能になる。

また、一乃至複数の出力回路において、チョークコイルに電圧降下検出回路を接続することで、負荷を流れる出力電流を、チョークコイルの内部抵抗による電圧降下分の信号として増幅回路に出力し、当該増幅回路から出力電流に比例した電流検出信号を生成することができる。つまり、従来のようなカレントトランスやシャント抵抗を一切用いず、本来は出力平滑回路として機能しているチョークコイルの抵抗を利用して、このチョークコイルの両端間に電圧降下検出回路を接続するだけで、出力電流を検出できるので、検出すべき出力電流がある程度大きな値であっても、装置の省スペース化を容易に実現できる。また、各増幅回路の増幅度を可変設定することで、それぞれの出力回路における過電流保護動作点を簡単に設定できる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明におけるスイッチング電源装置の好ましい実施例を説明する。なお、従来例と共通する箇所には共通する符号を付し、その共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。

図１は、スイッチング電源装置の好ましい実施形態の一つを示す回路構成図である。同図において、ここでは、前記カレントトランス３５に代わって、チョークコイル１５の両端間の電圧降下を検出する電圧降下検出回路５１が設けられ、また同様にカレントトランス４５に代わって、チョークコイル２５の両端間の電圧降下を検出する電圧降下検出回路６１が設けられる。電圧降下検出回路５１は、チョークコイル１５に含まれる固有の抵抗成分（図示せず）と組み合わせて、この抵抗に発生する電圧降下分を検出するもので、具体的には、抵抗５２とコンデンサ５３の直列回路をチョークコイル１５の両端間に接続することで構成され、出力整流回路１４の出力端に繋がるチョークコイル１５の一端が、抵抗５２の一端に接続され、この抵抗５２の他端とコンデンサ５３の一端どうしが接続されると共に、出力端子１８に至るチョークコイル１５の他端が、コンデンサ５３の他端と接続される。

なお、ここでは出力端子１９に対して正極性の電圧を発生し、且つ出力整流回路１４の出力端から出力端子１８に至るプラス側出力電圧ラインに、チョークコイル１５を挿入接続しているが、出力整流回路１４の出力端から出力端子１９に至るマイナス側出力電圧ラインにチョークコイル１５を接続し、その両端間に電圧降下検出回路５１を並列に接続してもよい。

同様に、電圧降下検出回路６１は、チョークコイル２５に含まれる固有の抵抗成分（図示せず）と組み合わせて、この抵抗に発生する電圧降下分を検出するもので、具体的には、抵抗６２とコンデンサ６３の直列回路をチョークコイル２５の両端間に接続することで構成され、出力整流回路２４の出力端に繋がるチョークコイル２５の一端が、抵抗６２の一端に接続され、この抵抗６２の他端とコンデンサ６３の一端どうしが接続されると共に、出力端子２８に至るチョークコイル２５の他端が、コンデンサ６３の他端と接続される。

なお、ここでは出力端子２９に対して正極性の電圧を発生し、且つ出力整流回路２４の出力端から出力端子２８に至るプラス側出力電圧ラインに、チョークコイル２５を挿入接続しているが、出力整流回路２４の出力端から出力端子２９に至るマイナス側出力電圧ラインにチョークコイル２５を接続し、その両端間に電圧降下検出回路６１を並列に接続してもよい。

電圧降下検出回路５１は、負荷Ｚ１を流れる出力電流Ｉ０１を、チョークコイル１５の内部抵抗による電圧降下分の信号としてコンデンサ５３の両端間に発生させるものであり、また電圧降下検出回路６１は、負荷Ｚ２を流れる出力電流Ｉ０２を、チョークコイル２５の内部抵抗による電圧降下分の信号としてコンデンサ６３の両端間に発生させるものである。前記コンデンサ５３の両端間に発生する信号は、増幅回路５４により増幅され、出力電流Ｉ０１の電流検出信号として出力される。同様に、前記コンデンサ６３の両端間に発生する信号は、別な増幅回路６４により増幅され、出力電流Ｉ０２の電流検出信号として出力される。ここでの電圧降下検出回路５１および増幅回路５４は、主出力回路１１から負荷Ｚ１に流れる出力電流Ｉ０１を監視して、この出力電流Ｉ０１に比例した電流検出信号を生成する第１の電流監視部５５に相当し、また電圧降下検出回路６１および増幅回路６４は、主出力回路１１から負荷Ｚ１に流れる出力電流Ｉ０１を監視して、この出力電流Ｉ０１に比例した電流検出信号を生成する第２の電流監視部６５に相当する。これらの電流監視部５５，６５は、出力回路（主出力回路１１および出力回路２１）のそれぞれに一つずつ設けられる。

一方、７１は各増幅回路５４，６４から出力される電流検出信号の中で、少なくとも一つの電流検出信号が一定値以上に達したら、過電流発生信号を出力する過電流判定部である。この過電流判定部７１は、出力回路（主出力回路１１および出力回路２１）の数に拘らず一つだけ設けられるもので、各増幅回路５４，６４からの電流検出信号が、それぞれ逆流防止用のダイオード５６，６６を介して、共通する一方の入力端子（ここでは非反転入力端子）に印加される比較器７２と、この比較器７２の他方の入力端子（ここでは反転入力端子）に接続する基準電源７３と、各電流検出信号の電圧レベルの少なくとも一つが、基準電源７３より発生する基準電圧以上に達して、比較器７２の出力端子における電圧レベルが反転した時に、信号伝達素子３７を介して主制御回路３１に過電流発生信号を出力するＯＣＰ（過電流保護）回路７４とにより構成される。そして、この過電流判定部７１からの過電流発生信号を受けて、過電流保護部としての主制御回路３１が、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を制限するようにＭＯＳ型ＦＥＴ４の動作を制御する構成となっている。

次に、上記構成についてスイッチング電源装置としての動作は前述した通りであり、ＭＯＳ型ＦＥＴ４には、主制御回路３１からパルス駆動信号が供給され、トランス３の一次巻線３Ａに直流電源Ｅからの入力電圧Ｖｉが断続的に印加される。これにより主出力回路１１では、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオンすると、トランス３の二次巻線３Ｂに発生する誘起電圧によって、整流ダイオード１２がオンする一方で、転流ダイオード１３はオフし、この誘起電圧が整流ダイオード１２からチョークコイル１５を通して、出力コンデンサ１６および負荷Ｚ１に供給される。その後、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオフになると、今度はトランス３の二次巻線３Ｂに逆極性の誘起電圧が発生し、整流ダイオード１２がオフする一方で、転流ダイオード１３はオンし、それまでチョークコイル１５や出力コンデンサ１６に蓄えられたエネルギーが、転流ダイオード１３を通して負荷Ｚ１に供給される。こうした動作を繰り返すことで、出力端子１１，１２間に所定の出力電圧Ｖｏ１が発生し、これが負荷Ｚ１の両端間に与えられる。

同様に、別な出力回路２１でも、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオンすると、トランス３の二次巻線３Ｃに発生する誘起電圧によって、整流ダイオード２２がオンする一方で、転流ダイオード２３はオフし、この誘起電圧がマグアンプ３０，整流ダイオード２２およびチョークコイル２５を順に通って、出力コンデンサ２６および負荷Ｚ２に供給される。その後、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオフになると、今度はトランス３の二次巻線３Ｃに逆極性の誘起電圧が発生し、整流ダイオード２２がオフする一方で、転流ダイオード２３はオンし、それまでチョークコイル２５や出力コンデンサ２６に蓄えられたエネルギーが、転流ダイオード２３を通して負荷Ｚ２に供給される。ここでは、トランス３により電力変換された二次巻線３Ｃからの矩形波交流をマグアンプ３０により導通角制御し、これを出力回路２１で整流平滑することで、負荷Ｚ２の両端間に所定の出力電圧Ｖｏ２が与えられる。

上記一連の動作中に、主出力回路１１は出力電圧Ｖｏ１を監視して、この出力電圧Ｖｏ１が低下するに従って、ＭＯＳ型ＦＥＴ４に供給するパルス駆動信号の導通幅を広げ、逆に出力電圧Ｖｏ１が上昇するに従って、当該パルス駆動信号の導通幅を狭めるいわゆるＰＷＭ制御を行なっている。こうした主出力回路１１の電圧フィードバック制御により、出力電圧Ｖｏの安定化が図られる。

また、マグアンプ制御回路３２は出力回路２１からの出力電圧Ｖｏ２を監視し、この出力電圧Ｖｏ２が予め決められた値よりも高くなったときに、マグアンプ３０にリセット電流を流す。そして、このマグアンプ３０に対するリセット電流をマグアンプ制御回路３２で制御することにより、出力回路２１独自に出力電圧Ｖ０２の安定化を図っている。

主出力回路１１においては、ＭＯＳ型ＦＥＴ４のオン期間中に、チョークコイル１５にエネルギーが蓄えられる関係で、出力端子１８に繋がるチョークコイル１５の他端を基準として、出力整流回路１４の出力端に繋がるチョークコイル１５の一端に正極性の電圧が発生する。そのため、電圧降下検出回路５１は、抵抗５２介してコンデンサ５３に電荷が蓄えられ、コンデンサ５３の両端間電圧は一方的に上昇する。

やがて、ＭＯＳ型ＦＥＴ４がオフ期間になると、それまでチョークコイル１５に蓄えられていたエネルギーが負荷Ｚ１側に送り出されるので、チョークコイル１５の他端を基準として、チョークコイル１５の一端に負極性の電圧が発生する。こうなると、コンデンサ５３はそれまで蓄えていた電荷を放出し、コンデンサ２５の両端間電圧は一方的に下降する。つまり、ここでの電圧降下検出回路５１は、ＭＯＳ型ＦＥＴ４のオン・オフ動作に伴い、チョークコイル１５の両端間に発生する電圧を利用してコンデンサ２５が充放電し、当該コンデンサ５３の両端間電圧が上昇または下降を繰り返すようになっている。

ここで、負荷Ｚ１を流れる出力電流Ｉｏ１が変化すると、チョークコイル１５に含まれる固有の内部抵抗によって、チョークコイル１５の両端間に発生する内部抵抗の電圧降下分が変化する。そのため、コンデンサ５３の両端間電圧の平均値は、出力電流Ｉｏ１が増大するに従って上昇し、逆に出力電流Ｉｏ１が減少するに従って下降することになり、チョークコイル１５の内部抵抗による電圧降下分の変化が、コンデンサ５３の両端間電圧の変化として、電圧降下検出部５１から増幅回路５４に出力される。増幅回路５４は、コンデンサ５３の両端間電圧を増幅した電流検出信号を、ダイオード５６を通して比較器７２の非反転入力端子に供給する。

またこれは、出力回路２１のチョークコイル２５に接続する電圧降下検出回路６１についても同じことがいえる。つまり、負荷Ｚ２を流れる出力電流Ｉｏ２が変化すると、チョークコイル２５に含まれる固有の内部抵抗によって、チョークコイル２５の両端間に発生する内部抵抗の電圧降下分が変化する。そのため、コンデンサ６３の両端間電圧の平均値は、出力電流Ｉｏ２が増大するに従って上昇し、逆に出力電流Ｉｏ２が減少するに従って下降することになり、チョークコイル２５の内部抵抗による電圧降下分の変化が、コンデンサ６３の両端間電圧の変化として、電圧降下検出部６１から増幅回路６４に出力される。増幅回路６４は、コンデンサ６３の両端間電圧を増幅した電流検出信号を、ダイオード６６を通して比較器７２の非反転入力端子に供給する。

過電流判定部７１では、各増幅回路５４，６４からの電流検出信号と、基準電源７３の基準電圧とを比較器７２により比較し、少なくとも一つの電流検出信号の電圧レベルが基準電圧以上に達したら、比較器７２の出力端子における電圧レベルを反転（この場合は、ＬからＨ）させた過電流発生信号を出力する。この過電流発生信号を受けて、主制御回路３１がＭＯＳ型ＦＥＴ４に供給するパルス駆動信号の導通幅を狭めることで、出力電流Ｉｏを強制的に制限することが可能になる。

以上のように、本実施例では、スイッチング素子としてのＭＯＳ型ＦＥＴ４と、一次巻線３Ａと複数の二次巻線３Ｂ，３Ｃとを磁気的に結合してなるトランス３と、二次巻線３Ｂ，３Ｃの各々に接続される出力回路としての主出力回路１１および出力回路２１とを有し、ＭＯＳ型ＦＥＴ４のスイッチングにより、トランス３の一次巻線３Ａに入力電圧Ｖｉを断続的に印加し、トランス３の各二次巻線３Ｂ，３Ｃに発生した電圧を、それぞれ主出力回路１１および出力回路２１により整流平滑して、負荷Ｚ１，Ｚ２に電力を供給する多出力スイッチング電源装置において、主出力回路１１および出力回路２１のそれぞれに設けられ、主出力回路１１から負荷Ｚ１に流れる出力電流Ｉｏ１と、出力回路２１から負荷Ｚ２に流れる出力電流Ｉｏ２を監視して、この出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２に比例した電流検出信号を生成する電流監視部５５，６５と、主出力回路１１および出力回路２１に共通して設けられ、各電流監視部５５，６５からの電流検出信号の中で、少なくとも一つの電流検出信号が一定値以上に達したら、過電流発生信号を出力する過電流判定部７１と、過電流判定部７１から過電流発生信号が出力されると、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を制限するようにＭＯＳ型ＦＥＴ４の動作を制御する過電流保護部としての主制御回路３１とを備えている。

こうすると、主出力回路１１および出力回路２１の各出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を、主出力回路１１および出力回路２１毎に設けた電流監視部５５，６５で監視し、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２に比例した電流検出信号をそれぞれの電流監視部５５，６５で生成する。これらの電流検出信号は、主出力回路１１および出力回路２１に共通して設けられた過電流判定部７１によって一定値との比較が行なわれ、電流検出信号の一つが一定値に達したならば、主出力回路１１および出力回路２１のどれかが過電流状態であると判定して過電流発生信号を出力し、この信号を受けた主制御回路３１が出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を制限するようにＭＯＳ型ＦＥＴ４の動作を制御する。

このように、出力回路（主出力回路１１および出力回路２１）の数に拘らず、電流検出信号を生成した後は、それぞれの出力回路に独自の電流検出部を設けることなく、主出力回路１１および出力回路２１に共通した過電流判定部７１と主制御回路３１とによって、適切な過電流保護機能を動作させることができ、装置の省スペース化を図ることが可能になる。

また、本実施例における主出力回路１１および出力回路２１は、トランス３の二次巻線３Ｂ，３Ｃに発生する電圧を整流する出力整流回路１４，２４と、この出力整流回路１４，２４で整流した電圧を平滑するチョークコイルを備えた出力平滑回路１７，２７とからなり、チョークコイル１５，２５を通して負荷Ｚ１，Ｚ２に電力を供給するものであると共に、チョークコイル１５，２５に接続され、負荷Ｚ１，Ｚ２を流れる出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を、チョークコイル１５，２５の内部抵抗による電圧降下分の信号として出力する電圧降下検出回路５１，６１と、この電圧降下検出回路５１，６１から出力される信号を増幅し、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２に比例した前記電流検出信号を生成する増幅回路５４，６４とにより、前記電流監視部５５，６５を構成している。

こうすると、一乃至複数の出力回路（主出力回路１１および出力回路２１）において、チョークコイル１５，２５に電圧降下検出回路５１，６１を接続することで、負荷を流れる出力電流を、チョークコイル１５，２５の内部抵抗による電圧降下分の信号として増幅回路５４，６４に出力し、当該増幅回路５４，６４から出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２に比例した電流検出信号を生成することができる。つまり、従来のようなカレントトランスやシャント抵抗を一切用いず、本来は出力平滑回路１７，２７として機能しているチョークコイル１５，２５の抵抗を利用して、このチョークコイル１５，２５の両端間に電圧降下検出回路５１，６１を接続するだけで、出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２を検出できるので、検出すべき出力電流Ｉｏ１，Ｉｏ２がある程度大きな値であっても、装置の省スペース化を容易に実現できる。また、各増幅回路５４，６４の増幅度を個々に可変設定することで、共通した過電流判定部７１と主制御回路３１とを備えた構成でありながら、それぞれの出力回路である主出力回路１１および出力回路２１における過電流保護動作点をそれぞれ簡単に設定できる。

なお、本実施例は上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、主スイッチング素子としてＭＯＳ型ＦＥＴ４以外の各種半導体素子を用いてもよいし、電圧降下検出回路５１，６１は、実施例に示す回路構成に限定されない。またスイッチング電源装置として、例えばフォワード型以外の例えばセンタタップ，ハーフブリッジ，フルブリッジ型のＤＣ−ＤＣコンバータを適用してもよい。

本発明の好ましい実施形態における各出力電流を各出力チョークコイルにて検出し、一括構成部にてＯＣＰ保護するスイッチング電源装置の回路図である。 従来例におけるスイッチング電源装置の回路図である。

３ トランス
４ ＭＯＳ型ＦＥＴ（主スイッチング素子）
１１ 主出力回路（出力回路）
１４，２４ 出力整流回路
１５，２５ チョークコイル
１７，２７ 出力平滑回路
３１ 主制御回路（過電流保護部）
５１，６１ 電圧降下検出回路
５５，６５ 電流監視部
５４，６４ 増幅回路
７１ 過電流判定部
Ｚ１，Ｚ２ 負荷

Claims (1)

1. スイッチング素子と、一次巻線と複数の二次巻線とを磁気的に結合してなるトランスと、前記二次巻線の各々に接続される出力回路とを有し、
   前記スイッチング素子のスイッチングにより、前記トランスの一次巻線に入力電圧を断続的に印加し、前記トランスの各二次巻線に発生した電圧を、それぞれの前記出力回路により整流平滑して負荷に電力を供給する多出力スイッチング電源装置において、
   前記各出力回路にそれぞれ設けられ、前記出力回路から前記負荷に流れる出力電流を監視して、この出力電流に比例した電流検出信号を生成する電流監視部と、
   前記各出力回路に共通して設けられ、前記各電流監視部からの電流検出信号の中で、少なくとも一つの電流検出信号が一定値以上に達したら、過電流発生信号を出力する過電流判定部と、
   前記過電流判定部から過電流発生信号が出力されると、前記出力電流を制限するように前記スイッチング素子の動作を制御する過電流保護部とを備え、
   前記出力回路は、前記トランスの二次巻線に発生する電圧を整流する出力整流回路と、この出力整流回路で整流した電圧を平滑するチョークコイルを備えた出力平滑回路とからなり、前記チョークコイルを通して前記負荷に電力を供給するものであると共に、
   前記出力回路のプラス側出力電圧ラインに挿入接続された前記チョークコイルに接続され、前記負荷を流れる出力電流を、前記チョークコイルの内部抵抗による電圧降下分の信号として出力する電圧降下検出回路と、
   前記電圧降下検出回路から出力される信号を増幅し、前記出力電流に比例した前記電流検出信号を生成する増幅回路とにより、前記電流監視部を構成し、
   それぞれの前記出力回路のマイナス側出力電圧ライン同士を接続して、それぞれの前記出力回路のマイナス側出力電圧ラインをグランドとすることを特徴とする多出力スイッチング電源装置。

Images