JP5126967B2 - Switching power supply - Google Patents
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Description
本発明はスイッチング電源装置に関し、特に、二次側出力の過電圧状態及び過電流状態を検出することができるスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply, and more particularly to a switching power supply capable of detecting an overvoltage state and an overcurrent state of a secondary output.
スイッチング電源装置は、その用途に応じて種々のものが使用されている。例えば、図4に示すスイッチング電源装置1’は、交流電圧Vin(例えば、100V〜240V)を所定の直流電圧Voutに変換するものであり、二次側出力の過電圧状態及び過電流状態を検出した場合に、スイッチング素子のスイッチング動作を停止し、スイッチング電源装置1’自身の損傷、及び二次側出力に接続された負荷3の損傷を防いでいる(例えば、非特許文献1参照)。
Various switching power supply devices are used depending on the application. For example, the switching
スイッチング電源装置1’は制御回路2を備える。図2に示すように、制御回路2は、スイッチング素子Q1と、そのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部21と、スイッチング素子Q1に流れる電流を監視する電流監視部22と、制御回路2に供給される駆動電圧を監視する電圧監視部23とを備える。制御回路2としては、例えば、サンケン電気株式会社製のIC「STR−A6251」が使用可能である。
The switching
図2及び図4を参照して、スイッチング電源装置1’はトランスTを備え、トランスTは一次巻線T1、二次巻線T2、及び補助巻線TSを有する。一次巻線T1は、制御回路2の端子Dを介してスイッチング素子Q1のドレインに接続されている。また、スイッチング素子Q1のソースは、端子OCPを介して抵抗R1に接続されている。
Referring to FIGS. 2 and 4, the switching power supply unit 1 'includes a transformer T, transformer T has a primary winding T 1, the secondary winding T 2, and an auxiliary winding T S. The primary winding T 1 is connected to the drain of the switching element Q 1 via the terminal D of the
トランスTの二次巻線T2には、整流ダイオードD2と平滑コンデンサC2が接続され、二次巻線T2に誘起された交流電圧が整流及び平滑されて二次側出力電圧Voutとして出力される。二次側出力電圧Voutの多寡は分圧抵抗R2、R3、及びフォトカプラPC、PC’によって一次側にフィードバックされる。そして、制御回路2のスイッチング制御部21は、二次側出力電圧Voutに応じて変化する端子FBの電圧に基づいて、スイッチング素子Q1のデューティ比を制御する。これにより、二次側出力電圧Voutは一定に保たれる。
The secondary winding T 2 of the transformer T, a rectifier diode D 2 and the smoothing capacitor C 2 is connected, the induced AC voltage is rectified and smoothed in the secondary winding T 2 and the secondary-side output voltage V out Is output as The amount of the secondary output voltage V out is fed back to the primary side by voltage dividing resistors R 2 and R 3 and photocouplers PC and PC ′. Then,
また、補助巻線TSには、整流ダイオードDS、及び平滑コンデンサCSが接続される。スイッチング電源装置1’は、補助巻線TSに誘起される交流電圧を整流及び平滑して直流電圧VCCを生成する。電圧VCCは、制御回路2の駆動電圧として使用される。
In addition, a rectifier diode D S and a smoothing capacitor C S are connected to the auxiliary winding T S. Switching power supply unit 1 'generates a DC voltage VCC AC voltage induced in the auxiliary winding T S rectifies and smoothes. The voltage VCC is used as a drive voltage for the
前記の通り、スイッチング電源装置1’は、二次側出力の過電流状態、すなわち二次側出力から負荷3に流れ込む電流IOが過度に多い状態を検出することができる。
具体的には、二次側出力が過電流状態になると、制御回路2のスイッチング素子Q1にも過電流が流れる。この電流は端子OCPを通って抵抗R1に流れ、端子OCPの電圧が上昇する。電流監視部22は、端子OCPの電圧が所定値を超えると過電流状態であると判定する。そして、スイッチング制御部21は、スイッチング素子Q1のデューティ比を変化させ、二次側出力電圧Voutを低下させることにより、過電流状態を緩和する。
As described above, the switching
Specifically, when the secondary-side output is in an overcurrent state, even overcurrent flowing through the switching element to Q 1 control circuit 2. This current flows through the resistor R 1 through terminal OCP, the voltage at the terminal OCP is increased. The
二次側出力電圧Voutが低下すると、これに比例して制御回路2の駆動電圧VCCも低下する。そして、駆動電圧VCCが制御回路2の動作下限電圧に達すると、スイッチング素子Q1のスイッチング動作は停止し、過電流状態が完全に解消される。
なお、過電流状態になると、過電流が流れる経路にある部品(二次巻線T2、整流ダイオードD2)が発熱し、損傷するおそれがある。
When the secondary output voltage Vout decreases, the drive voltage VCC of the
If an overcurrent state occurs, components (secondary winding T 2 , rectifier diode D 2 ) on the path through which the overcurrent flows may generate heat and be damaged.
また、スイッチング電源装置1’は、二次側出力の過電圧状態、すなわち二次側出力電圧Voutが所定値を大きく超えている状態を検出することができる。
例えば、フォトカプラPC、PC’に何らかの異常が発生して、二次側出力電圧Voutが一次側にフィードバックされなくなると、端子FBの電圧が低下する。このとき、制御回路2は、二次側出力電圧Voutが所定値よりも下がっていると判定し、二次側出力電圧Voutを上昇させ続け、過電圧状態となる。
Further, the switching
For example, if some abnormality occurs in the photocouplers PC and PC ′ and the secondary output voltage V out is not fed back to the primary side, the voltage at the terminal FB decreases. At this time, the
二次側出力電圧Voutが上昇すると、これに比例して制御回路2の駆動電圧VCCも上昇する。そして、駆動電圧VCCが所定値(以下、「過電圧保護設定電圧」)を超えると、制御回路2の電圧監視部23が過電圧状態であると判定し、スイッチング素子Q1のスイッチング動作を停止させて、過電圧状態を解消する。
なお、過電圧状態になると、負荷3を損傷するおそれがある。
Note that the load 3 may be damaged if an overvoltage state occurs.
前記の通り、図4に示すスイッチング電源装置1’において、過電流状態及び過電圧状態は、いずれも駆動電圧VCCに基づいて判定される。図5に、制御回路2としてサンケン電気株式会社製のIC「STR−A6251」を使用した場合の、定常時の駆動電圧VCC、制御回路2の動作下限電圧、及び過電圧保護設定電圧の関係を示す。
As described above, in the switching
図5(A)では、定常時の駆動電圧VCC(=15[V])が動作下限電圧(=10[V])に近い値に設定され、過電流状態を早期に解消するようにしている。この場合は、定常時の駆動電圧VCCと過電圧保護設定電圧(=32[V])との差電圧が大きいので、過電圧状態が長時間続くとともに、負荷3に印加される過電圧が大きくなる。
一方、図5(B)では、定常時の駆動電圧VCC(=25[V])が過電圧保護設定電圧(=32[V])に近い値に設定され、過電圧状態を早期に解消するようにしている。この場合は、定常時の駆動電圧VCCと動作下限電圧(=10[V])との差電圧が大きいので、過電流状態が長時間続くこととになる。
つまり、従来のスイッチング電源装置1’では、過電流状態の早期解消と、過電圧状態の早期解消とを両立させることはできなかった。
In FIG. 5A, the driving voltage VCC (= 15 [V]) in the steady state is set to a value close to the operation lower limit voltage (= 10 [V]), so that the overcurrent state is eliminated early. . In this case, since the difference voltage between the drive voltage VCC during normal operation and the overvoltage protection setting voltage (= 32 [V]) is large, the overvoltage state continues for a long time and the overvoltage applied to the load 3 increases.
On the other hand, in FIG. 5B, the driving voltage VCC (= 25 [V]) in the steady state is set to a value close to the overvoltage protection setting voltage (= 32 [V]), so that the overvoltage state is eliminated early. ing. In this case, since the difference voltage between the driving voltage VCC in the steady state and the operation lower limit voltage (= 10 [V]) is large, the overcurrent state continues for a long time.
That is, in the conventional switching
そこで本発明は、過電流状態及び過電圧状態の双方の早期解消が可能なスイッチング電源装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a switching power supply device that can quickly resolve both an overcurrent state and an overvoltage state.
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチング電源装置は、
トランスの一次巻線に接続される第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子を制御するスイッチング制御部とを有する制御回路を備え、前記第1のスイッチング素子のスイッチング動作によって前記トランスの二次巻線に誘起される交流電圧を整流及び平滑して二次側出力電圧を生成しながら、前記スイッチング制御部に前記二次側出力電圧をフィードバックして前記二次側出力電圧を一定に保つとともに、前記トランスの一次側に設けられた第1の補助巻線に誘起される交流電圧を整流及び平滑して前記制御回路を駆動するための第1の直流電圧を生成し、前記第1の直流電圧が過電圧保護設定電圧に達した場合に、前記二次側出力電圧を低下させるスイッチング電源装置であって、前記第1の直流電圧と前記制御回路の動作下限電圧との差電圧が、前記過電圧保護設定電圧と前記第1の直流電圧との差電圧よりも小さくなるように、前記第1の直流電圧が設定され、前記トランスの一次側にはさらに第2の補助巻線が設けられ、前記第1の補助巻線に誘起される交流電圧と前記第2の補助巻線に誘起される交流電圧との和電圧を整流及び平滑して第2の直流電圧を生成し、前記第2の直流電圧の多寡を検出する検出素子により、前記第2の直流電圧が所定電圧を超えたことが検知されると、前記第1の直流電圧が前記第2の直流電圧に向かって強制的に引き上げられて前記過電圧保護設定電圧に達することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a switching power supply device according to the present invention provides:
A control circuit having a first switching element connected to a primary winding of the transformer and a switching control unit that controls the first switching element; While rectifying and smoothing the AC voltage induced in the secondary winding to generate the secondary output voltage, the secondary output voltage is fed back to the switching control unit to keep the secondary output voltage constant. And generating a first DC voltage for driving the control circuit by rectifying and smoothing an AC voltage induced in a first auxiliary winding provided on the primary side of the transformer, If the DC voltage has reached the overvoltage protection setting voltage, wherein a switching power supply device that reduces the secondary side output voltage, the dynamic of the first DC voltage and the control circuit Voltage difference between the lower limit voltage, the to be smaller than the difference between the voltage of the overvoltage protection setting voltage and said first DC voltage, said first DC voltage is set, further first the primary side of the transformer Two auxiliary windings are provided to rectify and smooth the sum voltage of the AC voltage induced in the first auxiliary winding and the AC voltage induced in the second auxiliary winding to generate a second DC When the detection element that generates a voltage and detects the amount of the second DC voltage detects that the second DC voltage exceeds a predetermined voltage, the first DC voltage is changed to the second DC voltage. The overvoltage protection set voltage is reached by forcibly pulling up toward the DC voltage.
好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記検出素子は定電圧ダイオードであることを特徴とする。 Preferably, in the switching power supply device, the detection element is a constant voltage diode.
好ましくは、上記スイッチング電源装置は、前記第2の補助巻線の高電位側に接続されたエミッタと、前記第1の補助巻線の高電位側に接続されたコレクタとを有する第2のスイッチング素子をさらに備え、前記定電圧ダイオードのカソード側と前記第2のスイッチング素子のベースとが接続され、前記定電圧ダイオードのアノード側と前記第1の補助巻線の低電位側とが接続され、前記第2の直流電圧が上昇して前記定電圧ダイオードが非導通状態から導通状態に切り換わることにより、前記第2のスイッチング素子がONし、該第2のスイッチング素子を介して前記第1の直流電圧を前記過電圧保護設定電圧まで引き上げることを特徴とする。 Preferably, the switching power supply device includes a second switching device including an emitter connected to a high potential side of the second auxiliary winding and a collector connected to a high potential side of the first auxiliary winding. Further comprising an element, the cathode side of the constant voltage diode and the base of the second switching element are connected, the anode side of the constant voltage diode and the low potential side of the first auxiliary winding are connected, When the second DC voltage rises and the constant voltage diode is switched from a non-conductive state to a conductive state, the second switching element is turned on, and the first switching element is turned on via the second switching element. The DC voltage is raised to the overvoltage protection set voltage.
また、好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記所定電圧は前記過電圧保護設定電圧以上に設定されていることを特徴とする。 Preferably, in the switching power supply device, the predetermined voltage is set to be equal to or higher than the overvoltage protection set voltage.
また、好ましくは、上記スイッチング電源装置において、前記制御回路は1パッケージ化されたICであることを特徴とする。 Preferably, in the switching power supply device, the control circuit is an IC packaged in one package.
本発明によれば、定常時の駆動電圧VCCを制御回路の動作下限電圧に近い値に設定した場合においても、二次側出力の過電圧状態を早期に解消し、負荷に印加される過電圧を低減可能なスイッチング電源装置を提供することができる。 According to the present invention, even when the drive voltage VCC at the time of steady state is set to a value close to the operation lower limit voltage of the control circuit, the overvoltage state of the secondary output is eliminated early, and the overvoltage applied to the load is reduced. A possible switching power supply device can be provided.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスイッチング電源装置の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a switching power supply according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に、本発明に係るスイッチング電源装置の一実施形態を示す。
スイッチング電源装置1は制御回路2を備える。図2に示すように、制御回路2は、スイッチング素子Q1(本発明の「第1のスイッチング素子」に相当)と、そのスイッチング動作を制御するスイッチング制御部21と、スイッチング素子Q1に流れる電流を監視する電流監視部22と、制御回路2に供給される駆動電圧を監視する電圧監視部23とを備える。本実施形態では、制御回路2としてサンケン電気株式会社製のIC「STR−A6251」を使用している。
FIG. 1 shows an embodiment of a switching power supply device according to the present invention.
The switching
スイッチング電源装置1はトランスTを備え、トランスTは一次巻線T1、二次巻線T2、一次側に設けられた第1の補助巻線TS1と、さらに一次側に設けられた第2の補助巻線TS2を有する。一次巻線T1は、制御回路2の端子Dを介してスイッチング素子Q1のドレインに接続されている。スイッチング素子Q1のソースは、端子OCPを介して抵抗R1に接続されている。
また、スイッチング電源装置1は、整流ダイオードD1と平滑コンデンサC1とからなる整流平滑回路を備え、入力された交流電圧Vinは、該整流平滑回路で直流電圧に変換された後、スイッチング素子Q1のスイッチング動作により再び交流電圧に変換される。
The switching
The switching
トランスTの二次巻線T2には、整流ダイオードD2と平滑コンデンサC2が接続され、二次巻線T2に誘起された交流電圧が整流及び平滑されて二次側出力電圧Vout(本実施形態では10[V])として出力される。二次側出力電圧Voutの多寡は分圧抵抗R2、R3、及びフォトカプラPC,PC’によって一次側にフィードバックされる。
具体的には、二次側出力電圧Voutが変化すると、発光側のフォトカプラPCの発光量が増減する。これにより、受光側のフォトカプラPC’のコレクタ−エミッタ間電圧が変動して、端子FBの電圧が変化する。そして、制御回路2のスイッチング制御部21は、二次側出力電圧Voutに応じて変化する端子FBの電圧に基づいて、スイッチング素子Q1のデューティ比を制御する。これにより、二次側出力電圧Voutは一定に保たれる。
The secondary winding T 2 of the transformer T, a rectifier diode D 2 and the smoothing capacitor C 2 is connected, the induced AC voltage is rectified and smoothed in the secondary winding T 2 and the secondary-side output voltage V out (10 [V] in this embodiment) is output. The amount of the secondary output voltage Vout is fed back to the primary side by voltage dividing resistors R 2 and R 3 and photocouplers PC and PC ′.
Specifically, when the secondary output voltage V out changes, the light emission amount of the light-emitting photocoupler PC increases or decreases. As a result, the collector-emitter voltage of the photocoupler PC ′ on the light receiving side varies, and the voltage at the terminal FB changes. Then, switching
第1の補助巻線TS1には、整流ダイオードDS1、及び平滑コンデンサCS1が接続される。スイッチング電源装置1は、第1の補助巻線TS1に誘起される交流電圧を整流及び平滑して直流電圧VCC(「第1の直流電圧」に相当)を生成する。電圧VCCは、制御回路2の駆動電圧として使用される。
さらに、スイッチング電源装置1は、主に、第2の補助巻線TS2、整流ダイオードDS2、平滑コンデンサCS2、定電圧ダイオードZD(本発明の「検出素子」に相当)、及びスイッチング素子Q2(本発明の「第2のスイッチング素子」に相当)からなる電圧引上回路4を備えている。定電圧ダイオードZDの降伏電圧は33[V](本発明の「所定電圧」に相当)である。また、スイッチング素子Q2のコレクタは、ダイオードD3を介して制御回路2のVCC端子に接続される。電圧引上回路4の動作については後で詳述する。
A rectifier diode D S1 and a smoothing capacitor C S1 are connected to the first auxiliary winding T S1 . The switching
Furthermore, the switching
ここで、ダイオードD3は、起動時にスイッチング素子Q2に対して逆電圧が印加されるのを防止する。また、抵抗R4は、スイッチング素子Q2のリーク電流による誤動作を防止するための抵抗であり、抵抗R5は、スイッチング素子Q2のベース電流を制限するための抵抗であり、抵抗R6、R7は、定電流垂下特性設定用の抵抗である。 Here, the diode D 3 is the reverse voltage is prevented from being applied to the switching element Q 2 during startup. The resistor R 4 is a resistor for preventing malfunction due to the leakage current of the switching element Q 2 , and the resistor R 5 is a resistor for limiting the base current of the switching element Q 2 , and the resistors R 6 , R 7 is a resistor for setting a constant current drooping characteristic.
本実施形態では、二次巻線T2の巻数:第1の補助巻線TS1の巻数:第2の補助巻線TS2の巻数=6:9:7に設定されている。前記の通り、定常時に二次巻線T2で生成される二次側出力電圧Voutは10[V]なので、第1の補助巻線TS1で生成される駆動電圧VCCは15[V]、第2の補助巻線TS2で生成される直流電圧は11.7[V]である。 In this embodiment, the secondary winding T 2 of the number of turns: number of turns of the first auxiliary winding T S1: number of turns of the second auxiliary winding T S2 = 6: 9: is set to 7. As above, the secondary-side output voltage V out is because 10 [V] at the time of steady generated in the secondary winding T 2, the driving voltage VCC generated by the first auxiliary winding T S1 is 15 [V] DC voltage generated by the second auxiliary winding T S2 is 11.7 [V].
なお、制御回路2(STR−A6251)の動作下限電圧は10[V]、過電圧保護設定電圧は32[V]である。また、前記の通り、駆動電圧VCCは15[V]である。すなわち、本実施形態では、駆動電圧VCCと制御回路2の動作下限電圧との差電圧が、過電圧保護設定電圧と駆動電圧VCCとの差電圧よりも小さくなるように、駆動電圧VCCが設定されている。
The operation lower limit voltage of the control circuit 2 (STR-A6251) is 10 [V], and the overvoltage protection set voltage is 32 [V]. Further, as described above, the drive voltage VCC is 15 [V]. That is, in the present embodiment, the drive voltage VCC is set so that the difference voltage between the drive voltage VCC and the operation lower limit voltage of the
図1に示すスイッチング電源装置1において、二次側出力が過電流状態になると、制御回路2のスイッチング素子Q1にも過電流が流れる。この電流は端子OCPを通って抵抗R1に流れ、端子OCPの電圧が上昇する。電流監視部22は、端子OCPの電圧が所定値を超えると過電流状態であると判定する。そして、スイッチング制御部21は、スイッチング素子Q1のデューティ比を変化させ、定電流垂下特性を呈する過電流保護動作を実行させる。これにより、二次側出力電圧Voutは低下する。
In the switching
二次側出力電圧Voutが低下すると、制御回路2の駆動電圧VCCも低下する。そして、駆動電圧VCCが制御回路2の動作下限電圧(=10[V])に達すると、スイッチング素子Q1のスイッチング動作は停止し、過電流状態が解消される。本実施形態では、定常時の駆動電圧VCC(=15[V])は制御回路2の動作下限電圧に近い値に設定されているので、定電流垂下領域(定常時の二次側出力電圧Voutと制御回路2の動作下限電圧とで挟まれた電圧範囲)を小さくし、過電流状態を早期に解消することができる(図5(A)参照)。
When the secondary output voltage Vout decreases, the drive voltage VCC of the
続いて、図3を参照しつつ、過電圧状態における動作について説明する。なお、図3中の符号VCS2は、平滑コンデンサCS2の両端の電圧である。平滑コンデンサCS2の両端には、第1の補助巻線TS1に誘起される交流電圧と第2の補助巻線TS2に誘起される交流電圧との和電圧を整流及び平滑して生成される電圧(=11.7+15=26.7[V]、「第2の直流電圧」に相当)が印加される。 Next, the operation in the overvoltage state will be described with reference to FIG. Reference numeral V CS2 in Figure 3 is the voltage across the smoothing capacitor C S2. It is generated at both ends of the smoothing capacitor C S2 by rectifying and smoothing the sum voltage of the AC voltage induced in the first auxiliary winding T S1 and the AC voltage induced in the second auxiliary winding T S2. Voltage (= 11.7 + 15 = 26.7 [V], corresponding to “second DC voltage”) is applied.
時間T1においてフォトカプラPC、PC’に異常が発生し、フォトカプラPC、PC’による2次側出力電圧Voutを一定に保つためのフィードバック信号が2次側から1次側へ伝達されなくなると、二次側出力電圧Voutが上昇を始め、これに比例して、駆動電圧VCCと電圧VCS2も上昇する。
そして、時間T2において電圧VCS2が33[V](定電圧ダイオードZDの降伏電圧)に達すると、定電圧ダイオードZDが非導通状態から導通状態に切り換わる。これにより、抵抗R5を通ってスイッチング素子Q2のベース電流を流せるようになるので、スイッチング素子Q2はONする。スイッチング素子Q2及びダイオードD3を通る電流は平滑コンデンサCS2を充電し、駆動電圧VCC(第1の直流電圧)を第2直流電圧に向かって急激に引き上げる。
そして、時間T3において駆動電圧VCCが制御回路2の過電圧保護設定電圧である32[V]に達すると、電圧監視部23が過電圧状態であると判定し、過電圧保護動作が実行される。すなわち、スイッチング素子Q1のスイッチング動作が停止され、二次側出力の過電圧状態が解消される。
At time T 1 , an abnormality occurs in the photocouplers PC and PC ′, and a feedback signal for keeping the secondary output voltage V out by the photocouplers PC and PC ′ constant is not transmitted from the secondary side to the primary side. Then, the secondary side output voltage Vout starts to rise, and the drive voltage VCC and the voltage VCS2 also rise in proportion to this.
When the voltage V CS2 at time T 2 reaches 33 [V] (the breakdown voltage of the constant voltage diode ZD), a constant voltage diode ZD is switched from the nonconductive state to the conductive state. Thus, since through the resistor R 5 could flow to the base current of the switching element Q 2, the switching element Q 2 is turned ON. The current through the switching element Q 2 and the diode D 3 charges the smoothing capacitor C S2, rapidly pulling drive voltage VCC (first DC voltage) towards the second DC voltage.
When a driving voltage VCC reaches a overvoltage protection setting voltage of the
なお、二次巻線T2の巻数:第1の補助巻線TS1の巻数+第2の補助巻線TS2の巻数=6:9+7=3:8であることから、過電圧保護動作が開始される際の2次側出力電圧Voutは12.4(=33÷8×3)[V]と計算される。しかしながら、過電圧保護動作が実行されてからスイッチング動作が停止されるまでには遅延時間が存在するため、2次側出力電圧Voutは実際には14[V]まで上昇する。一方、電圧VCS2は、2次側出力電圧Voutが14[V]まで上昇することから、37(=14÷3×8)[V]まで上昇する。 Incidentally, the secondary winding T 2 of the number of turns: the first turns = 6 turns + second auxiliary winding T S2 of the auxiliary winding T S1: 9 + 7 = 3: since it is 8, the overvoltage protection operation starts The secondary-side output voltage V out at this time is calculated as 12.4 (= 33 ÷ 8 × 3) [V]. However, since there is a delay time from when the overvoltage protection operation is performed to when the switching operation is stopped, the secondary output voltage Vout actually rises to 14 [V]. On the other hand, the voltage V CS2 rises to 37 (= 14 ÷ 3 × 8) [V] because the secondary output voltage V out rises to 14 [V].
結局、図1に示すスイッチング電源装置1によれば、電圧引上回路4が第1の直流電圧を急激に引き上げることによって、早期に過電圧保護機能を動作させ、過電圧状態を解消することができる。
As a result, according to the switching
一方で、電圧引上回路4を備えていない従来のスイッチング電源装置1’では、二次巻線T2の巻数:補助巻線TSの巻数=6:9に設定され、定常時の二次側出力電圧Voutを10[V]としたときの駆動電圧VCCは15(=10÷6×9)[V]である。過電圧保護設定電圧は32[V]であるから、駆動電圧VCCが15[V]から32[V]に上昇(電圧比で2.13倍)するまで過電圧保護動作が実行されない。
したがって、図4に示す従来のスイッチング電源装置1’では、二次側出力電圧Voutが定常時(10[V])の2.13倍である約21[V]まで上昇して、はじめて過電圧保護動作が実行される。
On the other hand, in the voltage pull-up circuit 4 conventional switching power supply device not equipped with a 1 ', a secondary winding T 2 of the number of turns: turns = 6 of the auxiliary winding T S: set to 9, the secondary of the steady state The drive voltage VCC when the side output voltage Vout is 10 [V] is 15 (= 10 ÷ 6 × 9) [V]. Since the overvoltage protection set voltage is 32 [V], the overvoltage protection operation is not executed until the drive voltage VCC rises from 15 [V] to 32 [V] (2.13 times the voltage ratio).
Therefore, in the conventional switching
これに対して、本実施形態に係るスイッチング電源装置1では、上述したように、二次側出力電圧Voutは約14[V]までしか上昇しない。つまり、本発明に係るスイッチング電源装置では、早期に過電圧状態を解消することにより、負荷3に印加される過電圧を低減することができる。
On the other hand, in the switching
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、制御回路2としてサンケン電気株式会社製のIC「STR−A6251」を使用しているが、これに限定されず、同社製のSTR−Y6400シリーズや他社製相当品も使用することができる。つまり、本願発明の制御回路としては、(i)第1のスイッチング素子とスイッチング制御部とが1パッケージ化されたICに収容され、(ii)過電圧保護動作が第1の直流電圧(VCC)の大きさに依存し、第1の直流電圧に応じた過電圧保護動作以外にラッチ停止させる機能が内部に存在しないICが好適に使用される。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although IC “STR-A6251” manufactured by Sanken Electric Co., Ltd. is used as the
1 スイッチング電源装置
2 制御回路
21 スイッチング制御部
22 電流監視部
23 電圧監視部
3 負荷
4 電圧引上回路
Q1 第1のスイッチング素子
Q2 第2のスイッチング素子
T トランス
T1 一次巻線
T2 二次巻線
TS1 第1の補助巻線
TS2 第2の補助巻線
VCC 駆動電圧(第1の直流電圧)
VCS2 和電圧を整流及び平滑して生成される電圧(第2の直流電圧)
Vout 2次側出力電圧
ZD 定電圧ダイオード(検出素子)
DESCRIPTION OF
Voltage generated by rectifying and smoothing V CS2 sum voltage (second DC voltage)
V out Secondary output voltage ZD Constant voltage diode (detection element)
Claims (5)
前記第1の直流電圧と前記制御回路の動作下限電圧との差電圧が、前記過電圧保護設定電圧と前記第1の直流電圧との差電圧よりも小さくなるように、前記第1の直流電圧が設定され、
前記トランスの一次側にはさらに第2の補助巻線が設けられ、
前記第1の補助巻線に誘起される交流電圧と前記第2の補助巻線に誘起される交流電圧との和電圧を整流及び平滑して第2の直流電圧を生成し、
前記第2の直流電圧の多寡を検出する検出素子により、前記第2の直流電圧が所定電圧を超えたことが検知されると、前記第1の直流電圧が前記第2の直流電圧に向かって強制的に引き上げられて前記過電圧保護設定電圧に達することを特徴とするスイッチング電源装置。 A control circuit having a first switching element connected to a primary winding of the transformer and a switching control unit that controls the first switching element; While rectifying and smoothing the AC voltage induced in the secondary winding to generate the secondary output voltage, the secondary output voltage is fed back to the switching control unit to keep the secondary output voltage constant. And generating a first DC voltage for driving the control circuit by rectifying and smoothing an AC voltage induced in a first auxiliary winding provided on the primary side of the transformer, When the DC voltage reaches an overvoltage protection setting voltage, the switching power supply device reduces the secondary output voltage,
The first DC voltage is set such that a difference voltage between the first DC voltage and an operation lower limit voltage of the control circuit is smaller than a difference voltage between the overvoltage protection setting voltage and the first DC voltage. Set,
A second auxiliary winding is further provided on the primary side of the transformer,
Rectifying and smoothing the sum voltage of the AC voltage induced in the first auxiliary winding and the AC voltage induced in the second auxiliary winding to generate a second DC voltage;
When it is detected by the detection element that detects the amount of the second DC voltage that the second DC voltage exceeds a predetermined voltage, the first DC voltage is directed toward the second DC voltage. A switching power supply device that is forcibly pulled up to reach the overvoltage protection set voltage.
前記定電圧ダイオードのカソード側と前記第2のスイッチング素子のベースとが接続され、前記定電圧ダイオードのアノード側と前記第1の補助巻線の低電位側とが接続され、前記第2の直流電圧が上昇して前記定電圧ダイオードが非導通状態から導通状態に切り換わることにより、前記第2のスイッチング素子がONし、該第2のスイッチング素子を介して前記第1の直流電圧を前記過電圧保護設定電圧まで引き上げることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。The cathode side of the constant voltage diode and the base of the second switching element are connected, the anode side of the constant voltage diode and the low potential side of the first auxiliary winding are connected, and the second DC When the voltage rises and the constant voltage diode is switched from the non-conductive state to the conductive state, the second switching element is turned on, and the first DC voltage is supplied to the overvoltage via the second switching element. The switching power supply device according to claim 2, wherein the switching power supply device is pulled up to a protection set voltage.
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