JP5124179B2 - Power supply - Google Patents
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Description
この発明は、入力された直流電圧を断続して直流電圧を生成する電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply apparatus that generates a DC voltage by intermittently inputting an input DC voltage.
従来から、図2に示す電源装置が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a power supply device shown in FIG. 2 is known (see Patent Document 1).
図2において、1はトランスHの1次側巻線2に印加される直流電圧を断続して交流電圧に変換するためのスイッチング素子3を有するスイッチング回路である。このスイッチング回路1は、スイッチング素子3をオフさせるための制御IC1と、この制御IC1を動作させるためのコンデンサ5と、このコンデンサ5を充電していく補助巻線Haと、スイッチング素子3に直列接続された過電流検出用の抵抗R1とを有している。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a switching circuit having a switching element 3 for intermittently converting a DC voltage applied to the
この抵抗R1に生じる電圧が制御IC1の入力端子P1に入力されるようになっている。 The voltage generated in the resistor R1 is input to the input terminal P1 of the control IC1.
6はトランスHの2次側巻線7に誘起される交流電圧を整流する整流素子、8は整流素子6の整流電圧を平滑する平滑コンデンサである。9は出力端子A1の出力電圧を検出する検出回路であり、この検出回路9の検出電圧に応じた電流はホトカプラの発光ダイオードPH2およびフォトトランジスタPH1を介して制御IC1の入力端子P2に入力されるようになっている。 6 is a rectifying element that rectifies the AC voltage induced in the secondary winding 7 of the transformer H, and 8 is a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage of the rectifying element 6. A detection circuit 9 detects the output voltage of the output terminal A1, and a current corresponding to the detection voltage of the detection circuit 9 is input to the input terminal P2 of the control IC 1 through the light emitting diode PH2 of the photocoupler and the phototransistor PH1. It is like that.
制御IC1は、入力端子P2の入力電流に基づいたパルス幅のパルスを出力端子S1から出力させて、スイッチング素子3のオン・オフを制御して出力端子A1の出力電圧を一定にするものである。また、入力端子P1に入力される入力電圧から出力端子A1から過電流が流れたか否かを判断し、過電流が流れたと判断したときスイッチング素子3のオン・オフの制御を停止させて、出力端子A1からの出力電圧を停止させるものである。 The control IC 1 outputs a pulse having a pulse width based on the input current of the input terminal P2 from the output terminal S1, and controls on / off of the switching element 3 to make the output voltage of the output terminal A1 constant. . Further, it is determined whether or not an overcurrent has flowed from the output terminal A1 from the input voltage input to the input terminal P1, and when it is determined that an overcurrent has flowed, the on / off control of the switching element 3 is stopped and output. The output voltage from the terminal A1 is stopped.
また、この電源装置は、一次側巻線2に入力する直流電圧が例えば100Vの場合と200Vの場合があり、このどちらの電圧を入力しても出力端子S1のパルスのパルス幅を調整することにより、出力端子A1から一定の出力電圧を出力するようになっている。
ところで、このような電源装置にあっては、例えば100Vの入力電圧の場合、出力端子A1の過電流を検出するための基準電圧Vdが制御IC1の内部に設定されており、この制御IC1は、入力端子P1に入力される入力電圧Vaとこの基準電圧Vdとを比較し、入力電圧Vaが基準電圧Vd以上になったとき過電流が発生したものと判断して、スイッチング素子3のオン・オフの制御を停止させる。 By the way, in such a power supply device, for example, in the case of an input voltage of 100V, a reference voltage Vd for detecting an overcurrent of the output terminal A1 is set inside the control IC1, and the control IC1 The input voltage Va input to the input terminal P1 is compared with the reference voltage Vd, and when the input voltage Va becomes equal to or higher than the reference voltage Vd, it is determined that an overcurrent has occurred, and the switching element 3 is turned on / off. Stop the control.
しかし、入力電圧が200Vの場合、出力端子A1から一定の出力電圧を出力するものであるから、トランスHの一次側巻線2に流れる電流は小さく、このため過電流が生じた場合にも抵抗R1に生じる電圧が小さく、入力電圧Vaが基準電圧Vd以上にならず、過電流を検出することができない。 However, when the input voltage is 200 V, a constant output voltage is output from the output terminal A1, so that the current flowing through the primary side winding 2 of the transformer H is small, so that even if an overcurrent occurs, the resistance The voltage generated at R1 is small, the input voltage Va does not exceed the reference voltage Vd, and an overcurrent cannot be detected.
このため、破線で示すように抵抗R2を接続して制御IC1の入力端子P1に加わる電圧を引き上げておき、入力電圧が200Vの場合でも過電流を検出することができるようにしてある。 For this reason, as indicated by the broken line, the resistor R2 is connected to increase the voltage applied to the input terminal P1 of the control IC 1 so that an overcurrent can be detected even when the input voltage is 200V.
しかしながら、抵抗R1に抵抗R2を接続するため、抵抗R2,R1に常時電流が流れることになり無駄な電力が消費され、この結果出力効率が低下することになる。この出力効率の低下を防止するために抵抗R2の値を大きく設定すると、制御IC1の入力端子P1に加わる電圧は抵抗R1と抵抗R2による分圧抵抗で決まることにより、入力端子P1に加わる電圧を十分に引き上げることができなくなる。すなわち、入力端子P1に加わる電圧を補正することができない。このため、抵抗R2の値を大きく設定することができず、入力に対する出力効率の低下を防止することはできない。 However, since the resistor R2 is connected to the resistor R1, a current always flows through the resistors R2 and R1, and wasteful power is consumed. As a result, the output efficiency is lowered. If the value of the resistor R2 is set large in order to prevent the output efficiency from being lowered, the voltage applied to the input terminal P1 of the control IC 1 is determined by the voltage dividing resistor by the resistor R1 and the resistor R2, so that the voltage applied to the input terminal P1 is It cannot be raised sufficiently. That is, the voltage applied to the input terminal P1 cannot be corrected. For this reason, the value of the resistor R2 cannot be set large, and a decrease in output efficiency with respect to the input cannot be prevented.
この発明の目的は、トランスの一次側巻線に入力する入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力(入力電力)に対する出力効率の低下を防止することができる電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power supply capable of reliably detecting an overcurrent even when the input voltage input to the primary winding of the transformer is different, and preventing a reduction in output efficiency with respect to the input (input power). To provide an apparatus.
請求項1の発明は、トランスの一次側に設けられるスイッチング素子と、このスイッチング素子のオン・オフによって二次側に発生する交流電圧を直流電圧に変換して出力する出力回路と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる制御ICと、この制御ICを動作させるための1次側補助巻線と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記スイッチング素子に直列接続されるとともに前記出力回路の過電流を検出するための過電流検出抵抗とを備え、
前記制御ICは、前記過電流検出抵抗に生じる電圧を入力する第1入力端子と、前記電圧検出回路が検出する電圧に応じた電流を入力する第2入力端子と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる一定周期のパルスを出力する出力端子とを有し、前記第2入力端子に入力される電流に基づいて前記一定周期のパルスのパルス幅を制御して前記出力回路の出力電圧を一定にするとともに、前記第1入力端子に入力される電圧が内部基準電圧を越えたとき前記一定周期のパルスの出力を停止して前記スイッチング素子のオン・オフを停止させ、前記トランスの一次側に印加する電圧を2倍の電圧に切り換えた場合、前記一定周期のパルスのパルス幅を調整することにより前記出力回路の出力電圧を一定にする電源装置であって、
前記トランスの一次巻線に入力する電圧に比例した電圧を発生させる副補助巻線を設け、
この副補助巻線の出力電圧をダイオードおよび抵抗を介して前記制御ICの第1入力端子に入力させ、前記トランスの一次側に印加する電圧を2倍の電圧に切り換えた場合に、前記過電流検出抵抗が過電流を検出したとき、前記第1入力端子に入力する電圧が内部基準電圧を越えるようにすることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching element provided on a primary side of a transformer, an output circuit for converting an AC voltage generated on a secondary side by turning on / off the switching element into a DC voltage, and outputting the DC voltage A control IC for turning on / off the power supply, a primary auxiliary winding for operating the control IC , a voltage detection circuit for detecting an output voltage of the output circuit, and the output connected to the switching element in series With an overcurrent detection resistor to detect the overcurrent of the circuit,
The control IC includes a first input terminal for inputting a voltage generated in the overcurrent detection resistor, a second input terminal for inputting a current corresponding to a voltage detected by the voltage detection circuit, and turning on and off the switching element. An output terminal for outputting a pulse having a constant cycle, and controlling a pulse width of the pulse having the constant cycle based on a current input to the second input terminal to make the output voltage of the output circuit constant. At the same time, when the voltage input to the first input terminal exceeds the internal reference voltage, the output of the pulse of the fixed period is stopped to stop the on / off of the switching element and applied to the primary side of the transformer When the voltage is switched to twice the voltage, the power supply device makes the output voltage of the output circuit constant by adjusting the pulse width of the pulse of the constant period ,
A secondary auxiliary winding for generating a voltage proportional to the voltage input to the primary winding of the transformer is provided,
When the output voltage of the auxiliary auxiliary winding is input to the first input terminal of the control IC through a diode and a resistor, and the voltage applied to the primary side of the transformer is switched to a double voltage, the overcurrent When the detection resistor detects an overcurrent, a voltage input to the first input terminal exceeds an internal reference voltage .
この発明によれば、入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力に対する出力効率の低下を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably detect an overcurrent even when the input voltages are different, and to prevent a decrease in output efficiency with respect to the input.
以下、この発明に係る電源装置の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は電源装置20の構成を示した回路図である。図1において、22はスイッチング回路であり、このスイッチング回路22はトランスTの1次側巻線21の一方の端子に接続されたスイッチング素子Q1と、このスイッチング素子Q1のオン・オフを制御する制御IC(制御装置)23と、スイッチング素子Q1に直列接続された過電流検出用の抵抗Raと、制御IC23を動作させるためのコンデンサC2と、このコンデンサC2をダイオードD2を介して充電していく第1補助巻線24とを有している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the
抵抗Raの一方の端子は制御IC23の入力端子(第1入力端子)I1に接続され、抵抗Raの他方の端子は接地されている。
One terminal of the resistor Ra is connected to an input terminal (first input terminal) I1 of the
また、トランスTには1次側巻線21より巻数の少ない第2補助巻線(副補助巻線)25が設けられており、この第2補助巻線25の一方の端子は接地され、他方の端子がダイオードD3および抵抗Rbを介して制御IC23の入力端子I1に接続されている。
The transformer T is provided with a second auxiliary winding (sub auxiliary winding) 25 having a smaller number of turns than the primary side winding 21, and one terminal of the second
制御IC23は、入力端子(第2入力端子)I2に入力される電流に基づいてスイッチング素子Q1のオン・オフを制御して、後述する出力端子33から出力される出力電圧を一定にするものである。スイッチング素子Q1のオン・オフは、制御IC23の出力端子U1から一定周期のパルスが出力されることにより行われる。
The
また、制御IC23は、入力端子I1に入力される入力電圧V1(図示せず)と予め設定されている内部基準電圧Vr(図示せず)とを比較して後述する出力端子33から過電流が流れているか否かを判断し、流れていると判断したときスイッチング素子Q1のオン・オフの制御を停止する。
Further, the
30はトランスTの2次側巻線31の一方の端子に接続された整流素子、32は整流素子30から出力される整流電圧を平滑する平滑コンデンサであり、この平滑コンデンサ32は出力端子33とアース間に接続されている。そして、整流素子30とコンデンサ32とで直流電圧を出力する出力回路が構成されている。
30 is a rectifier connected to one terminal of the secondary winding 31 of the transformer T, 32 is a smoothing capacitor that smoothes the rectified voltage output from the
また、出力端子33とアースラインには出力端子33の出力電圧を検出する電圧検出回路35が接続されている。
A
この電圧検出回路35が検出する検出電圧に応じて、定電圧IC36がホトカプラPHの発光ダイオードPDおよびフォトトランジスタPTを介して制御IC23の入力端子12に電流を流すようになっている。
[動 作]
次に、上記のように構成される電源装置20の動作を説明する。
In accordance with the detection voltage detected by the
[Operation]
Next, the operation of the
トランスTの1次側巻線21に印加される例えば100Vの直流電圧はスイッチング素子Q1により断続され、この断続によりトランスTの2次側巻線31に交流電圧が誘起される。そして、整流素子30から整流電圧が出力され、この整流電圧が平滑コンデンサ32により平滑されて出力端子33から所定電圧の直流電圧(出力電圧)が出力される。
A DC voltage of, for example, 100 V applied to the primary side winding 21 of the transformer T is interrupted by the switching element Q1, and an AC voltage is induced in the secondary side winding 31 of the transformer T by this interruption. Then, a rectified voltage is output from the rectifying
この出力電圧は電圧検出回路35によって検出され、ホトカプラPHの発光ダイオードPDおよびフォトトランジスタPTを介して制御IC23の入力端子12にその出力電圧に応じた電流が流れる。
This output voltage is detected by the
制御IC23は、入力端子I2に入力される電流に基づいてスイッチング素子Q1のオン・オフを制御して出力端子33から出力される出力電圧を一定にするものである。すなわち、出力端子33の電圧が高くなるとスイッチング素子Q1のオンしている時間を短くし、出力端子33の電圧が低くなるとスイッチング素子Q1のオンしている時間を長くして、出力端子33の電圧を一定にするものである。
The
そして、例えば負荷(図示せず)の短絡などにより出力端子Pから過電流が流れると、トランスTの一次巻線21に流れる電流も増加し、これにより抵抗Raに生じる電圧V1が上昇し、この電圧V1が制御IC23の入力端子I1に入力される。この入力電圧V1が内部基準電圧Vrを越えると、制御IC23は出力端子33から過電流が流れていると判断し、スイッチング素子Q1のオン・オフの制御を停止させる。これにより、出力端子33からの出力電圧の出力は停止されることになる。
When an overcurrent flows from the output terminal P due to, for example, a short circuit of a load (not shown), the current flowing in the
ところで、トランスTの1次側巻線21に印加される直流電圧が例えば200Vの場合、出力端子33の出力電圧は一定であることにより、トランスTの一次巻線21に流れる電流は小さくなる。このため、過電流が発生しても抵抗Raに生じる電圧V1が内部基準電圧Vrを越えないことになるが、トランスTの1次側巻線21に電流が流れると第2補助巻線25に電圧が発生し、この電圧がダイオードD3および抵抗Rbを介して制御IC23の入力端子I1に入力し、この入力端子I1に入力していた電圧V1を上昇させることができる。
By the way, when the DC voltage applied to the primary side winding 21 of the transformer T is, for example, 200V, the current flowing through the
入力端子I1の電圧が内部基準電圧Vrを越えるように、抵抗Rbの値や第2補助巻線25の巻数を予め設定しておけば、トランスTの1次側巻線21に印加される直流電圧が200Vの場合であっても、過電流を確実に検出することができる。 If the value of the resistor Rb and the number of turns of the second auxiliary winding 25 are set in advance so that the voltage of the input terminal I1 exceeds the internal reference voltage Vr, the direct current applied to the primary winding 21 of the transformer T Even when the voltage is 200 V, the overcurrent can be reliably detected.
また、ダイオードD3により、トランスTの1次側巻線21に電流が流れる期間のときだけ抵抗Rbに電流が流れ、第2補助巻線25の巻数が1次側巻線21より少ないことによって、抵抗Rbに印加される電圧も入力電圧(200V)以下である。このため、従来の抵抗R2(図2参照)に比較して抵抗Rbで消費される電力は小さなものとる。すなわち、入力電力に対する出力電力の効率、つまり、出力効率の低下を防止することができる。 Further, due to the diode D3, the current flows through the resistor Rb only during the period when the current flows through the primary winding 21 of the transformer T, and the number of turns of the second auxiliary winding 25 is smaller than that of the primary winding 21. The voltage applied to the resistor Rb is also equal to or lower than the input voltage (200V). For this reason, the power consumed by the resistor Rb is smaller than that of the conventional resistor R2 (see FIG. 2). That is, the output power efficiency with respect to the input power, that is, the output efficiency can be prevented from decreasing.
このように、入力電圧が100Vから200Vに切り替わっても、すなわち入力電圧が異なっても確実に過電流を検出することができ、しかも入力に対する出力効率の低下を防止することができる。 As described above, even when the input voltage is switched from 100 V to 200 V, that is, even when the input voltage is different, it is possible to reliably detect an overcurrent and to prevent a decrease in output efficiency with respect to the input.
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々に設計変更できることは勿論である。 Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made.
21 一次側巻線
23 制御IC(制御装置)
24 第1補助巻線(1次側補助巻線)
25 第2補助巻線(副補助巻線)
31 二次側巻線
35 電圧検出回路
Q1 スイッチング素子
T トランス
21 Primary winding 23 Control IC (control device)
24 1st auxiliary winding (primary side auxiliary winding)
25 Second auxiliary winding (sub auxiliary winding)
31 Secondary winding 35 Voltage detection circuit Q1 Switching element T Transformer
Claims (1)
前記制御ICは、前記過電流検出抵抗に生じる電圧を入力する第1入力端子と、前記電圧検出回路が検出する電圧に応じた電流を入力する第2入力端子と、前記スイッチング素子をオン・オフさせる一定周期のパルスを出力する出力端子とを有し、前記第2入力端子に入力される電流に基づいて前記一定周期のパルスのパルス幅を制御して前記出力回路の出力電圧を一定にするとともに、前記第1入力端子に入力される電圧が内部基準電圧を越えたとき前記一定周期のパルスの出力を停止して前記スイッチング素子のオン・オフを停止させ、前記トランスの一次側に印加する電圧を2倍の電圧に切り換えた場合、前記一定周期のパルスのパルス幅を調整することにより前記出力回路の出力電圧を一定にする電源装置であって、
前記トランスの一次巻線に入力する電圧に比例した電圧を発生させる副補助巻線を設け、
この副補助巻線の出力電圧をダイオードおよび抵抗を介して前記制御ICの第1入力端子に入力させ、前記トランスの一次側に印加する電圧を2倍の電圧に切り換えた場合に、前記過電流検出抵抗が過電流を検出したとき、前記第1入力端子に入力する電圧が内部基準電圧を越えるようにすることを特徴とする電源装置。 A switching element provided on the primary side of the transformer, an output circuit for converting an AC voltage generated on the secondary side by turning on / off the switching element into a DC voltage, and a control IC for turning on / off the switching element A primary auxiliary winding for operating the control IC , a voltage detection circuit for detecting the output voltage of the output circuit, and an overcurrent of the output circuit that is connected in series to the switching element. And an overcurrent detection resistor for
The control IC includes a first input terminal for inputting a voltage generated in the overcurrent detection resistor, a second input terminal for inputting a current corresponding to a voltage detected by the voltage detection circuit, and turning on and off the switching element. An output terminal for outputting a pulse having a constant cycle, and controlling a pulse width of the pulse having the constant cycle based on a current input to the second input terminal to make the output voltage of the output circuit constant. At the same time, when the voltage input to the first input terminal exceeds the internal reference voltage, the output of the pulse of the fixed period is stopped to stop the on / off of the switching element and applied to the primary side of the transformer When the voltage is switched to twice the voltage, the power supply device makes the output voltage of the output circuit constant by adjusting the pulse width of the pulse of the constant period ,
A secondary auxiliary winding for generating a voltage proportional to the voltage input to the primary winding of the transformer is provided,
When the output voltage of the auxiliary auxiliary winding is input to the first input terminal of the control IC through a diode and a resistor, and the voltage applied to the primary side of the transformer is switched to a double voltage, the overcurrent A power supply apparatus , wherein a voltage input to the first input terminal exceeds an internal reference voltage when a detection resistor detects an overcurrent .
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