JP5444896B2 - Isolated switching power supply - Google Patents
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Description
本発明は、1次−2次間の電力伝送・電圧変換機能や1次−2次間の信号伝送機能等を有する複合トランスを備えた絶縁型スイッチング電源に関するものである。 The present invention relates to an isolated switching power supply including a composite transformer having a primary-secondary power transmission / voltage conversion function, a primary-secondary signal transmission function, and the like.
1対のコアを用いて互いに独立と見なせる複合トランスと、それを用いた絶縁型スイッチング電源が特許文献1、特許文献2、及び特許文献3が開示されている。
Patent Document 1,
図1(A),図1(B)は、特許文献3の第2の実施形態に示された複合トランスをプリント基板に形成した際の配線例を示している。また、図2(A)は信号伝送トランス部の磁路、図2(B)は電力伝送トランス部の磁路を示している。図1(A)は両面基板100aの平面図、図1(B)は両面基板100bの平面図であり、これらが積層されて4層基板が構成される。図1(A),図1(B)には、5本脚のトランスコア(E−I形状、もしくはE−E形状の)の磁脚部分106aa,106ab,106b,106ca,106cbの断面が表れている。中心の磁脚106bの周囲には、3ターンの渦巻き状の1次コイル101aが両面基板100aに形成されている。また、2ターンの渦巻き状の2次コイル103aが両面基板100bに形成されている。そのため、両面基板100a,100bを同軸状に積層すると、1次側3ターン:2次側2ターンの電力伝送トランスが構成される。
1A and 1B show wiring examples when the composite transformer shown in the second embodiment of Patent Document 3 is formed on a printed board. 2A shows the magnetic path of the signal transmission transformer unit, and FIG. 2B shows the magnetic path of the power transmission transformer unit. FIG. 1A is a plan view of a double-
両面基板100a,100b上において、磁脚106aaと磁脚106abに反対方向に1ターンずつ巻かれたコイルが直列接続され、第1の信号伝送トランス部の1次コイル102aと2次コイル104aが形成されている。磁脚106aaと磁脚106abは中心の磁脚106bからの距離が等しく、断面積も同じため、電力伝送トランスによって磁脚106aaに巻かれたコイルに誘起される電圧と、磁脚106abに巻かれたコイルに誘起される電圧とが、逆極性で、かつ同一電圧値になり打ち消しあう。これによって、前記第1の信号伝送トランス部の1次コイル102a、2次コイル104aの出力端には電力伝送トランスによって誘起された電圧が表れない。一方、第1の信号伝送トランス部の磁脚106aaに巻かれたコイルで発生する磁束と、磁脚106abに巻かれたコイルで発生する磁束とは、逆方向であり、かつ磁束量が等しいため、中心の磁脚106bでは打ち消しあう。前述の動作により、電力伝送トランス部と第1の信号伝送トランス部は、見かけ上、互いに独立であるかのように動作する。
On the double-
同様の原理で、磁脚106caと磁脚106cbには反対方向に1ターンずつ巻かれた1次コイル122aと2次コイル123aとで形成された第2の信号伝送トランスと、電力伝送トランス部とは見かけ上、互いに独立であるかのように動作する。また、第1の信号伝送トランス部と第2の信号伝送トランス部は位置的に離れて形成されているので、互いにほとんど影響を与えない。このような原理で、1対のコアで、見かけ上独立な、1個の電力伝送トランス部と、2個の信号伝送トランス部が構成できる。
Based on the same principle, a second signal transmission transformer formed of a
特許文献3には、出力過電圧保護、出力低電圧保護、過熱保護回路等の保護回路への適用が言及されているものの、その具体的な構成例は示されていない。 Although Patent Document 3 mentions application to protection circuits such as output overvoltage protection, output undervoltage protection, and overheat protection circuit, a specific configuration example is not shown.
本発明の目的は、複合トランスを用いた絶縁型スイッチング電源の保護回路についての具体的な回路構成を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a specific circuit configuration of a protection circuit for an insulated switching power supply using a composite transformer.
本発明は前記課題を解決するために次のように構成する。
本発明の絶縁型スイッチング電源は、電力伝送トランスによって入出力が絶縁され、1次側に少なくとも1個の電力スイッチを備えて入力電力をスイッチングし、2次側に少なくとも1個の整流器と、出力フィルタとを備え、負荷装置に電力を供給するものであって、
実質的に互いに独立な、電力伝送トランス部及び信号伝送トランス部を一対のコアを共用して一体形成した複合トランスを備え、
絶縁型スイッチング電源又は前記負荷回路の異常を検出する異常検出回路、及び前記異常検出回路が異常を検出すると前記信号伝送トランス部を介して2次側から1次側へ、正常状態の信号とは異なる異常状態信号を伝送する異常状態信号伝送回路を2次側に備え、
前記異常状態信号を受けて、絶縁型スイッチング電源又は前記負荷装置の保護動作を行う保護動作実施回路を1次側に備える。
The present invention is configured as follows to solve the above-described problems.
The isolated switching power supply of the present invention has an input / output isolated by a power transmission transformer, and has at least one power switch on the primary side to switch input power, at least one rectifier on the secondary side, and an output Comprising a filter and supplying power to the load device,
A power transformer unit and a signal transmission transformer unit, which are substantially independent of each other, are provided with a composite transformer integrally formed by sharing a pair of cores,
An abnormality detection circuit for detecting an abnormality of the isolated switching power supply or the load circuit, and a signal in a normal state from the secondary side to the primary side via the signal transmission transformer unit when the abnormality detection circuit detects an abnormality. An abnormal condition signal transmission circuit for transmitting different abnormal condition signals is provided on the secondary side,
In response to the abnormal state signal, the primary side is provided with a protection operation execution circuit that performs protection operation of the isolated switching power supply or the load device.
また、本発明の別の絶縁型スイッチング電源は、電力伝送トランスによって入出力が絶縁され、1次側に少なくとも1個の電力スイッチを備えて入力電力をスイッチングし、2次側に少なくとも1個の整流器と、出力フィルタとを備え、負荷装置に電力を供給するものであって、
実質的に互いに独立な、電力伝送トランス部及び信号伝送トランス部を一対のコアを共用して一体形成した複合トランスを備え、
絶縁型スイッチング電源又は前記負荷回路の異常を検出する異常検出回路、及び前記異常検出回路が異常状態を検出すると絶縁型スイッチング電源又は前記負荷装置の保護動作を実施する保護動作実施回路を1次側に備え、
前記異常検出回路が異常を検出すると前記信号伝送トランス部を介して1次側から2次側へ、正常状態の信号とは異なる異常状態信号を伝送する異常状態信号伝送回路を1次側に備え、
前記異常状態信号の発生時に警報信号を出力する警報信号出力回路を2次側に備える。
In another insulation type switching power supply of the present invention, the input / output is insulated by a power transmission transformer, and at least one power switch is provided on the primary side to switch the input power, and at least one power switch is provided on the secondary side. A rectifier and an output filter are provided to supply power to the load device,
A power transformer unit and a signal transmission transformer unit, which are substantially independent of each other, are provided with a composite transformer integrally formed by sharing a pair of cores,
An abnormality detection circuit that detects an abnormality of the isolated switching power supply or the load circuit, and a protection operation execution circuit that performs a protection operation of the isolated switching power supply or the load device when the abnormality detection circuit detects an abnormal state. In preparation for
When the abnormality detection circuit detects an abnormality, an abnormality state signal transmission circuit for transmitting an abnormality state signal different from a normal state signal from the primary side to the secondary side via the signal transmission transformer unit is provided on the primary side. ,
An alarm signal output circuit that outputs an alarm signal when the abnormal state signal is generated is provided on the secondary side.
本発明の更に別の絶縁型スイッチング電源は、電力伝送トランスによって入出力が絶縁され、1次側に少なくとも1個の電力スイッチを備えて入力電力をスイッチングし、2次側に少なくとも1個の整流器と、出力フィルタとを備え、負荷装置に電力を供給するものであって、
実質的に互いに独立な、電力伝送トランス部及び信号伝送トランス部を一対のコアを共用して一体形成した複合トランスを備え、
絶縁型スイッチング電源の異常状態又は前記負荷回路の異常を検出し、異常のとき、前記信号伝送トランス部に正常状態の信号とは異なる異常状態信号を励起し、前記信号伝送トランスに励起された信号が1次側から2次側へ、及び2次側から1次側へ、双方向伝送する異常検出伝送回路を備え、
前記異常状態信号を受けて、絶縁型スイッチング電源又は前記負荷装置の保護動作を実施する保護動作実施回路を1次側に備える。
Still another isolated switching power supply according to the present invention has an input / output isolated by a power transmission transformer and includes at least one power switch on the primary side to switch input power and at least one rectifier on the secondary side. And an output filter to supply power to the load device,
A power transformer unit and a signal transmission transformer unit, which are substantially independent of each other, are provided with a composite transformer integrally formed by sharing a pair of cores,
An abnormal state of the isolated switching power supply or an abnormality of the load circuit is detected, and in the case of an abnormality, an abnormal state signal different from a normal state signal is excited in the signal transmission transformer unit, and the signal excited in the signal transmission transformer Comprises an anomaly detection transmission circuit for bi-directional transmission from the primary side to the secondary side and from the secondary side to the primary side,
In response to the abnormal state signal, the primary side is provided with a protection operation execution circuit that performs the protection operation of the isolated switching power supply or the load device.
前記異常検出回路は、必要に応じて1次側又は2次側に備えて、絶縁型スイッチング電源における異常状態を検出する。絶縁型スイッチング電源における異常状態とは、入力の低電圧状態、入力の過電圧状態、出力の低電圧状態、出力の過電圧状態、入力電流の過電流状態、出力電流の過電流状態、又は回路素子の過熱状態の少なくとも何れかである。 The abnormality detection circuit is provided on the primary side or the secondary side as necessary, and detects an abnormal state in the insulated switching power supply. An abnormal state in an isolated switching power supply is an input undervoltage state, input overvoltage state, output undervoltage state, output overvoltage state, input current overcurrent state, output current overcurrent state, or circuit element It is at least one of overheating conditions.
また、異常状態と判定すると、電力スイッチのデューティの低減、前記電力スイッチのラッチ停止、又はヒカップ動作などによって絶縁型スイッチング電源及び負荷装置を保護する保護動作実施回路を1次側に備える。 Further, when it is determined as an abnormal state, a protection operation execution circuit for protecting the isolated switching power supply and the load device by reducing the duty of the power switch, stopping the latch of the power switch, or hiccup operation is provided on the primary side.
必要に応じて警報信号出力回路を1次側又は2次側に備え、前記異常検出回路が絶縁型スイッチング電源の異常状態を検出すると、絶縁型スイッチング電源の外部に警報信号を出力する。 If necessary, an alarm signal output circuit is provided on the primary side or the secondary side, and when the abnormality detection circuit detects an abnormal state of the insulating switching power supply, an alarm signal is output to the outside of the insulating switching power supply.
前記異常検出回路、保護動作実施回路、及び警報信号出力回路が、1次側にのみ配置できるか、2次側にのみ配置できる場合には、1次−2次間の信号伝送は不要である。しかし、前記異常検出回路、保護動作実施回路、又は警報信号出力回路が1次−2次間に分離されて配置される場合には、1次−2次間で保護動作に関連する信号のやり取りが必要になる。本発明は、複合トランスの信号伝送トランス部を用いて、保護動作に関連する信号をやり取りする。 When the abnormality detection circuit, the protection operation execution circuit, and the alarm signal output circuit can be arranged only on the primary side or only on the secondary side, signal transmission between the primary and secondary is not necessary. . However, when the abnormality detection circuit, the protection operation execution circuit, or the alarm signal output circuit is arranged separately between the primary and secondary, the exchange of signals related to the protection operation between the primary and secondary Is required. In the present invention, signals related to the protection operation are exchanged using the signal transmission transformer unit of the composite transformer.
本発明によれば次のような効果を奏する。
異常検出回路、保護動作実施回路、警報信号出力回路を必要に応じて1次−2次間に分離して配置でき、異常発生の可能性がある部位を直接検出できるので、高精度の異常検出が可能である。
The present invention has the following effects.
Abnormality detection circuit, protection operation execution circuit, alarm signal output circuit can be separated between primary and secondary as necessary, and parts that may cause abnormality can be directly detected, so highly accurate abnormality detection Is possible.
異常を検出した部位に関わらず、警報信号を1次側、2次側のどちらにも出力できるので、絶縁型スイッチング電源、及びその周辺回路の保護、メンテナンスに都合が良い。 Regardless of the location where an abnormality is detected, an alarm signal can be output to either the primary side or the secondary side, which is convenient for protection and maintenance of the isolated switching power supply and its peripheral circuits.
最高使用温度が100℃程度に限定されて、CTRの経年劣化もあるフォトカプラを1次−2次間の信号伝送に使用する必要がないので高信頼性が確保できる。 Since the maximum use temperature is limited to about 100 ° C., and it is not necessary to use a photocoupler having CTR deterioration over time for primary-secondary signal transmission, high reliability can be ensured.
基板のパターンでコイルを形成した複合トランスを用いる事で、小型、低コストの絶縁型スイッチング電源を実現できる。 By using a composite transformer in which a coil is formed with a substrate pattern, a small and low-cost isolated switching power supply can be realized.
信号伝送トランスはフォトカプラと異なり、2次側から1次側へ、1次側から2次側へ、の双方向で伝送が可能なため、保護回路の設計自由度が高くなる。 Unlike a photocoupler, a signal transmission transformer can perform bidirectional transmission from the secondary side to the primary side, and from the primary side to the secondary side, so that the degree of freedom in designing the protection circuit is increased.
更に、特許文献3の第2の実施形態に示された複合トランスは、電力伝送トランス部の他に、複数の信号伝送トランス部を形成できるので、他の信号伝送トランス部を同期整流器の駆動や、出力電圧の安定化制御などに用いる事ができる。このことによって高機能な絶縁型スイッチング電源を実現できる。 Furthermore, since the composite transformer shown in the second embodiment of Patent Document 3 can form a plurality of signal transmission transformer units in addition to the power transmission transformer unit, the other signal transmission transformer units can be driven by a synchronous rectifier. It can be used for output voltage stabilization control. As a result, a highly functional isolated switching power supply can be realized.
《第1の実施形態》
図3は第1の実施形態に係る絶縁型スイッチング電源91の回路図、図4はその絶縁型スイッチング電源91の各部の波形図である。
第1の実施形態の絶縁型スイッチング電源91は、出力電圧が規格値以下に低下した場合にヒカップ保護動作を行うとともに、外部に警報信号を出力する機能を備えている。
<< First Embodiment >>
FIG. 3 is a circuit diagram of the isolated
The insulated
図3に示す絶縁型スイッチング電源91は、+入力端子「+Vin」、−入力端子「−Vin」、+出力端子「+Vout」、−出力端子「−Vout」を備えている。また、絶縁型スイッチング電源91は、絶縁型スイッチング電源の動作/停止を外部から制御するリモートコントロール端子RC、絶縁型スイッチング電源の出力電圧が一定値以下に低下した際に電流を引き込む警報信号出力端子VALMを備えている。
3 includes a + input terminal “+ Vin”, a −input terminal “−Vin”, a + output terminal “+ Vout”, and a −output terminal “−Vout”. The insulating
絶縁型スイッチング電源91は次の構成要素を備えている。
それぞれNチャネルMOSFETであるスイッチ素子Q1、Q2、Q3、Q14、
ダイオードD1,D2,D3、
コンデンサC1,C2,C3,C4、
抵抗R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8、
コンパレータCMP1,CMP2、
NORゲートで構成したマルチバイブレータMV1,MV2,MV3、
一つの複合トランスに構成されたトランス部T1,T2,T3、
入力フィルタ51、
入力低電圧監視及びリモートコントロール回路52、
ヒカップ制御回路53、
遅延回路54、
電流・電圧増幅回路55、
クランプスイッチQ2の駆動回路56、
ゼロ電圧状態検出回路57、
出力フィルタ58、
及び過電流保護回路59。
The insulating
Switch elements Q1, Q2, Q3, Q14, each of which is an N-channel MOSFET,
Diodes D1, D2, D3,
Capacitors C1, C2, C3, C4,
Resistors R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8,
Comparators CMP1, CMP2,
Multivibrators MV1, MV2, MV3 composed of NOR gates,
Transformers T1, T2, T3 configured in one composite transformer
Input low voltage monitoring and
Current /
Drive
Zero voltage
And an
前記スイッチ素子Q1は電力スイッチ(主スイッチ)、スイッチ素子Q2はクランプスイッチである。前記ダイオードD1は絶縁型スイッチング電源91の整流ダイオードである。前記抵抗R8は出力電流検出抵抗である。前記マルチバイブレータMV1,MV2,MV3のそれぞれは、発振/停止の制御端子cnt及び出力端子outを備えている。
The switch element Q1 is a power switch (main switch), and the switch element Q2 is a clamp switch. The diode D1 is a rectifier diode of the insulating
前記トランス部T1は電力伝送トランス部であり、1次コイルn11、2次コイルn12、3次コイルn13、4次コイルn14、及び5次コイルn15を備えている。また、前記トランス部T2は第1の信号伝送トランス部であり、1次コイルn21及び2次コイルn22を備えている。さらに、前記トランス部T3は第2の信号伝送トランス部であり、1次コイルn31及び2次コイルn32を備えている。 The transformer T1 is a power transmission transformer, and includes a primary coil n11, a secondary coil n12, a tertiary coil n13, a quaternary coil n14, and a quintic coil n15. The transformer T2 is a first signal transmission transformer, and includes a primary coil n21 and a secondary coil n22. Furthermore, the transformer T3 is a second signal transmission transformer, and includes a primary coil n31 and a secondary coil n32.
図4には、絶縁型スイッチング電源91の出力電圧波形(a)、電力スイッチQ1のゲート−ソース間電圧波形(b)、電力スイッチQ1のドレイン−ソース間電圧波形(c)、電圧伝送トランス部T1の1次コイルn11の電流波形(=電力スイッチQ1のドレイン電流波形)(d)、電圧伝送トランス部T1の2次コイルn12の電流波形(=整流ダイオードD1の電流波形)(e)、第1の信号伝送トランス部T2の入出力電圧波形(f)、第2の信号伝送トランス部T3の入出力電圧波形(g)、ヒカップ制御回路53の出力電圧波形(h)がそれぞれ示されている。
4 shows an output voltage waveform (a) of the isolated
図4は、A点で出力が短絡して過電流保護回路59が作動し、その結果、絶縁型スイッチング電源91の出力電圧が垂下した様子を示している。
FIG. 4 shows a state where the output is short-circuited at point A and the
ヒカップ制御回路53は単安定マルチバイブレータで構成されていて、パルス信号が入力された後、一定時間だけ出力電圧をHレベルにする。出力電圧がLレベルからHレベルになると、マルチバイブレータMV1の自由発振が停止してスイッチング動作が停止する。
The
第1の実施形態に係る絶縁型スイッチング電源91は、電流臨界モードで動作し、ゼロ電圧スイッチングするフライバックコンバータである。絶縁型スイッチング電源91の入力端子「+Vin」−「−Vin」間に入力された直流電力は、電力スイッチQ1でスイッチングされて交流電力に変換される。電力スイッチQ1がオンすると、図4で波形(d)に示すように、電力伝送トランス部T1の1次コイルn11の電流が直線的に増加し、励磁インダクタンスに電磁エネルギーが蓄積される。電力スイッチQ1がオフすると、Q1と並列に存在する寄生容量に電荷が充電され、電力スイッチQ1のドレイン−ソース間電圧が増加する。Q1のドレイン−ソース間電圧がコンデンサC1の両端電圧Vc1を越えると、クランプスイッチQ2の寄生ダイオードが導通してコンデンサC1に電流が流れ込み、電力伝送トランス部T1の電磁エネルギーがコンデンサC1の静電エネルギーに変換される。
The isolated
また、ここで、1次コイルn1のターン数をn1、2次コイルのターン数をn2で表すと、前記コンデンサC1の両端電圧Vc1と絶縁型スイッチング電源91の出力電圧Voutとは以下の関係があるため、クランプスイッチQ2の寄生ダイオードの導通と同時に整流ダイオードD1も導通して出力フィルタ58に電力が伝送される。
Here, when the number of turns of the primary coil n1 is represented by n1 and the number of turns of the secondary coil is represented by n2, the voltage Vc1 across the capacitor C1 and the output voltage Vout of the insulated
Vc1≒n11/n12・Vout
整流ダイオードD1を介して供給される直流電流は、出力フィルタ58によってリップル成分が低減されて、+Vout、−Vout端子から出力される。クランプスイッチQ2の寄生ダイオードの導通期間中にクランプスイッチQ2をオンすると、電力伝送トランス部T1の電磁エネルギーが全てコンデンサC1の静電エネルギーに変換された後もLC共振が継続し、クランプスイッチQ2のドレインからソース方向に電流が流れる。クランプスイッチQ2の駆動回路56は内部に時定数回路を有しており、クランプスイッチQ2の寄生ダイオードが導通してから一定の期間を経るとQ2をオフさせる。
Vc1≈n11 / n12 · Vout
The direct current supplied via the rectifier diode D1 is output from the + Vout and −Vout terminals after the ripple component is reduced by the
クランプスイッチQ2の駆動回路56がクランプスイッチQ2をオフすると、電力伝送トランス部T1のインダクタンスと共にLC共振するコンデンサの容量は“Q1に対して並列に存在する寄生容量”+“コンデンサC1の容量”から“Q1に対して並列に存在する寄生容量”に変化する。そのため、電力スイッチQ1のドレイン−ソース間電圧が急激に低下する。
When the
前記LC共振によって電力スイッチQ1のドレイン−ソース間電圧がほぼゼロボルトになると、ゼロ電圧状態検出回路57がHレベルのパルス信号を発生する。このパルス信号がダイオードD2を介してマルチバイブレータMV1に加わると、マルチバイブレータMV1の出力が反転する。その結果、電流・電圧増幅回路55を介して電力スイッチQ1のゲートに電荷が充電されて、電力スイッチQ1がオンする。
When the drain-source voltage of the power switch Q1 becomes approximately zero volts due to the LC resonance, the zero voltage
前述の動作によってゼロ電圧スイッチング動作が繰り返されるが、電力スイッチQ1のオフタイミングは、第1の信号伝送トランス部T2を経由して2次側から1次側に伝送されるパルス信号によって規定される。 The zero voltage switching operation is repeated by the above-described operation, but the OFF timing of the power switch Q1 is defined by a pulse signal transmitted from the secondary side to the primary side via the first signal transmission transformer T2. .
整流ダイオードD1の電圧を抵抗R4,R5、コンデンサC2で積分する事で、平均値が絶縁型スイッチング電源91の出力電圧に比例するランプ波が形成される。前記ランプ波は、コンパレータCMP1で基準電圧Vrefと比較され、前記ランプ波電圧が基準電圧Vrefを超えたとき(タイミング)で、コンパレータCMP1の出力電圧がHレベルからLレベルに反転する。
By integrating the voltage of the rectifier diode D1 with the resistors R4 and R5 and the capacitor C2 , a ramp wave whose average value is proportional to the output voltage of the insulating
一方、電力伝送トランス部T1の5次コイルn15の電圧を抵抗R2,R3で分圧された電圧がダイオードD3を介してマルチバイブレータMV2に入力される。したがって、マルチバイブレータMV2は、電力スイッチQ1のオン期間で、かつコンパレータCMP1の出力電圧がLレベルになると自由発振して、out端子からパルス信号が発生される。 On the other hand, a voltage obtained by dividing the voltage of the fifth coil n15 of the power transmission transformer T1 by the resistors R2 and R3 is input to the multivibrator MV2 via the diode D3. Therefore, the multivibrator MV2 freely oscillates when the power switch Q1 is on and the output voltage of the comparator CMP1 becomes L level, and a pulse signal is generated from the out terminal.
前記パルス信号は、第1の信号伝送トランス部T2の2次コイルn22から1次コイルn21に伝送され、スイッチ素子Q3をオンする。スイッチ素子Q3がオンすると、マルチバイブレータMV1が反転し、電流・電圧増幅回路55を介して電力スイッチQ1のゲートの蓄積電荷が放電され、電力スイッチQ1がオフする。前述のように、Q1のオフするタイミングがコンパレータCMP1で制御される事で電力スイッチQ1のオンデューティが制御され、出力電圧がほぼ一定値になるよう安定化される。
The pulse signal is transmitted from the secondary coil n22 to the primary coil n21 of the first signal transmission transformer T2, and turns on the switch element Q3. When the switch element Q3 is turned on, the multivibrator MV1 is inverted, the accumulated charge at the gate of the power switch Q1 is discharged via the current /
絶縁型スイッチング電源91において、正常時には、抵抗R6,R7で分圧された電圧が基準電圧Vrefより大きいため、コンパレータCMP2の出力電圧はLレベルである。そのため、マルチバイブレータMV3が自由発振して矩形波状のパルス信号を発生する。このパルス信号が第2の信号伝送トランス部T3の2次コイルn32及び1次コイルn31を介して遅延回路54へ伝送される。(パルス信号が伝送される状態が継続される。)
前記パルス信号が遅延回路54を介してヒカップ制御回路53に加わっている間は、ヒカップ制御回路53の出力電圧はLレベルを維持し、マルチバイブレータMV1の発振動作を妨げないので、電力スイッチQ1のスイッチング動作が継続される。
In the insulated
While the pulse signal is applied to the
図4中の波形(a)に示すように、A点において絶縁型スイッチング電源の出力が短絡されると、出力電流検出抵抗R8の降下電圧が増加して過電流保護回路59によって第1の信号伝送トランスで2次側から1次側に伝送されるパルス信号の伝送タイミングが早められて電力スイッチQ1のデューティが低減される。
As shown in the waveform (a) in FIG. 4, when the output of the isolated switching power supply is short-circuited at the point A, the voltage drop of the output current detection resistor R8 increases and the
電力スイッチQ1のオンデューティの低減によって出力電圧が垂下すると、抵抗R6,R7で分圧された電圧が低下して、その電圧が基準電圧Vref以下になると、コンパレータCMP2の出力電圧がLレベルからHレベルに反転する。コンパレータCMP2出力電圧がHレベルになると、マルチバイブレータMV3の発振が停止して、パルス信号が出力されなくなる。同時にスイッチ素子Q14がオンして警報信号出力端子VALMから電流が引き込まれる事で、絶縁型スイッチング電源91の外部に警報信号が出力される。前記警報信号は、負荷装置の保護動作やメンテナンスに利用される。
When the output voltage droops due to the reduction of the on-duty of the power switch Q1, the voltage divided by the resistors R6 and R7 decreases. When the voltage falls below the reference voltage Vref, the output voltage of the comparator CMP2 changes from the L level to the H level. Invert to level. When the comparator CMP2 output voltage becomes H level, the oscillation of the multivibrator MV3 stops and the pulse signal is not output. At the same time, the switch element Q14 is turned on and a current is drawn from the alarm signal output terminal VALM, so that an alarm signal is output to the outside of the insulated
前述のように、絶縁型スイッチング電源91の出力電圧が低下し、マルチバイブレータMV3が発振しなくなると、正常時に第2の信号伝送トランス部T3を介して2次側から1次側に伝送されていた信号が伝送されなくなる。第2の信号伝送トランス部T3からパルス信号が出力されなくなると、遅延回路54で規定される遅延時間の後に、ヒカップ制御回路53の出力電圧はLレベルからHレベルに反転する。ヒカップ制御回路53の出力電圧がHレベルになると、マルチバイブレータMV1の発振が停止し、電力スイッチQ1のスイッチング動作が停止する。
As described above, when the output voltage of the insulating
ヒカップ制御回路53は、出力電圧をHレベルにする事でスイッチング動作を休止させた後、一定の休止期間を経て、再び、出力電圧をHレベルからLレベルに反転させる。ヒカップ制御回路53の出力電圧がHレベルからLレベルに反転すると、マルチバイブレータMV1が再度発振する。その結果、電力スイッチQ1のスイッチング動作が再開される。
The
電力スイッチQ1のスイッチング動作の再開後も出力の短絡状態が維持されていると、出力電圧が垂下された状態であるので、マルチバイブレータMV3が発振せず、第2の信号伝送トランス部T3を介するパルス信号が伝送されない。そのため、遅延回路54で規定される遅延時間の後に、ヒカップ制御回路53の出力電圧(マルチバイブレータMV1のcnt端子電圧)がLレベルからHレベルに反転し、電力スイッチQ1のスイッチング動作が再び停止する。
If the output short circuit state is maintained even after the switching operation of the power switch Q1 is resumed, the output voltage is in a drooped state, so that the multivibrator MV3 does not oscillate and passes through the second signal transmission transformer T3. Pulse signal is not transmitted. Therefore, after the delay time defined by the
出力の短絡状態が維持されている間は、前述のサイクルに従って動作→停止→動作→停止が繰り返され、ヒカップ保護動作が行われる。出力の短絡状態が解除されると、再起動時にコンパレータCMP2の出力がLレベルに反転する。そのため、マルチバイブレータMV3が発振してパルス信号が発生し、第2の信号伝送トランス部T3を介して2次側から1次側にパルス信号が伝送され。その結果、正常なスイッチング動作に復帰する。 While the output short circuit state is maintained, the operation → stop → operation → stop is repeated according to the above-described cycle, and the hiccup protection operation is performed. When the short circuit state of the output is released, the output of the comparator CMP2 is inverted to the L level upon restarting. Therefore, the multivibrator MV3 oscillates to generate a pulse signal, and the pulse signal is transmitted from the secondary side to the primary side via the second signal transmission transformer unit T3. As a result, the normal switching operation is restored.
絶縁型スイッチング電源91の入力電圧が規定値未満である場合や、リモートコントロール端子RCに絶縁型スイッチング電源91を停止させる信号が入力されていると、入力低電圧監視及びリモートコントロール回路52がマルチバイブレータMV1のcnt端子の電圧をHレベルにする。そのため、マルチバイブレータMV1の発振が停止して、電力スイッチQ1のスイッチング動作は行われない。入力電圧が規定値以上になり、かつリモートコントロール端子RCに停止信号が入力されないと、電力スイッチQ1がスイッチング動作を開始する。
When the input voltage of the insulation type switching
絶縁型スイッチング電源91の正常な起動時、及びヒカップ動作の再起動時には、出力フィルタ58内の平滑コンデンサの充電が行われ、出力電圧が緩やかに増加するので、起動直後の一定期間は出力低電圧保護回路のしきい値未満になる。また、起動直後は2次側にマルチバイブレータMV3を駆動する電力源が形成されていないので、絶縁型スイッチング電源91が起動してからマルチバイブレータMV3が発振を始めるまでにも、遅延時間が生じる。前記平滑コンデンサの充電期間及びマルチバイブレータMV3の起動遅延時間より、遅延回路54で形成される遅延時間の方が長くなるように設定しておけば、起動直後でもヒカップ制御回路53の出力電圧がLレベルに維持される。そのため、マルチバイブレータMV1の発振動作は妨げられず、電力スイッチQ1のスイッチング動作が継続される。
When the isolated
《第2の実施形態》
図5は第2の実施形態に係る絶縁型スイッチング電源92の回路図、図6はその絶縁型スイッチング電源92の各部の波形図である。
第2の実施形態の絶縁型スイッチング電源92は、回路素子の温度が規格値以上に上昇した場合にラッチ停止する保護動作機能を備えている。また、1次側の回路素子である電力スイッチが過熱した場合だけでなく、2次側回路素子である同期整流器が過熱した場合にもラッチ停止するので、安全性の高い過熱保護動作を行う事ができる。
<< Second Embodiment >>
FIG. 5 is a circuit diagram of the isolated
The insulated
図5に示す絶縁型スイッチング電源92は、絶縁型スイッチング電源の+入力端子「+Vin」、絶縁型スイッチング電源の−入力端子「−Vin」、絶縁型スイッチング電源の+出力端子「+Vout」、絶縁型スイッチング電源の−出力端子「−Vout」、1次制御回路を駆動するための補助電源入力端子Vccを備えている。 5 includes an + input terminal “+ Vin” of the isolated switching power supply, a −input terminal “−Vin” of the isolated switching power supply, a + output terminal “+ Vout” of the isolated switching power supply, an isolated type The output terminal “−Vout” of the switching power supply is provided with an auxiliary power input terminal Vcc for driving the primary control circuit.
絶縁型スイッチング電源92は次の構成要素を備えている。
それぞれNチャネルMOSFETであるスイッチ素子Q1、Q4、Q5、Q6、
NPNトランジスタQ7,Q10、
PNPトランジスタQ8,Q11、
サイリスタQ9、
ダイオードD4,D5,D6、
第1のポジティブサーミスタPTH1、
第2のポジティブサーミスタPTH2、
コンデンサC5,C6,C7,C8,C9,C10,C11、
チョークコイルL1、
抵抗R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16,R17、
一つの複合トランスに構成されたトランス部T1,T2,T3、
PWM制御IC60、
及び警報信号出力回路61。
The insulating
Switch elements Q1, Q4, Q5, Q6, which are N-channel MOSFETs, respectively.
NPN transistors Q7, Q10,
PNP transistors Q8, Q11,
Thyristor Q9,
Diodes D4, D5, D6,
First positive thermistor PTH1,
Second positive thermistor PTH2,
Capacitors C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11,
Choke coil L1,
Resistors R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17,
Transformers T1, T2, T3 configured in one composite transformer
And an alarm
前記スイッチ素子Q1は電力スイッチ(主スイッチ)、前記スイッチ素子Q4は整流側同期整流器、前記スイッチ素子Q5は転流側同期整流器である。 The switch element Q1 is a power switch (main switch), the switch element Q4 is a rectification side synchronous rectifier, and the switch element Q5 is a commutation side synchronous rectifier.
前記ポジティブサーミスタPTH1は電力スイッチQ1の近傍に実装されていて、電力スイッチQ1の温度を検出する。また、前記ポジティブサーミスタPTH2は同期整流器Q4,Q5の近傍に実装されていて、同期整流器Q4,Q5の温度を検出する。
前記コンデンサC5は入力電圧を平滑し、前記コンデンサC10は出力電圧を平滑する。
The positive thermistor PTH1 is mounted in the vicinity of the power switch Q1, and detects the temperature of the power switch Q1. The positive thermistor PTH2 is mounted in the vicinity of the synchronous rectifiers Q4 and Q5, and detects the temperature of the synchronous rectifiers Q4 and Q5.
The capacitor C5 smoothes the input voltage, and the capacitor C10 smoothes the output voltage.
前記トランス部T1は電力伝送トランス部であり、1次コイルn11、2次コイルn12、3次コイルn13を備えている。また、前記トランス部T2は第1の信号伝送トランス部であり、1次コイルn21及び2次コイルn22を備えている。さらに、前記トランス部T3は第2の信号伝送トランス部であり、1次コイルn31及び2次コイルn32を備えている。 The transformer T1 is a power transmission transformer, and includes a primary coil n11, a secondary coil n12, and a tertiary coil n13. The transformer T2 is a first signal transmission transformer, and includes a primary coil n21 and a secondary coil n22. Furthermore, the transformer T3 is a second signal transmission transformer, and includes a primary coil n31 and a secondary coil n32.
前記PWM制御IC60は、補助電源入力端子Vcc、電力スイッチQ1のゲート駆動信号出力端子out、グランド端子gnd、スイッチング動作の制御端子cntを備えている。
The
前記cnt端子の電圧がHレベルだとout端子からゲート駆動信号が出力される。前記cnt端子の電圧がLレベルになるとout端子はgnd端子の電位となって電力スイッチQ1はオフ状態を保つ。 When the voltage at the cnt terminal is at the H level, a gate drive signal is output from the out terminal. When the voltage at the cnt terminal becomes L level, the out terminal becomes the potential of the gnd terminal, and the power switch Q1 is kept off.
図6には、絶縁型スイッチング電源92の電力スイッチQ1のゲート−ソース間電圧波形(a)、電力スイッチQ1のドレイン−ソース間電圧波形(b)、電力伝送トランス部T1の1次コイルn11の電流波形(c)、同期整流器Q5のドレイン−ソース間電圧(d)、第1の信号伝送トランス部T2の入出力電圧波形(e)、第1のポジティブサーミスタPTH1の両端電圧(f)、第2のポジティブサーミスタPTH2の両端電圧(g)、第2の信号伝送トランス部T3の入出力電圧波形(h)、PWM制御IC60のcnt端子の電圧波形(i)がそれぞれ示されている。
In FIG. 6, the gate-source voltage waveform (a) of the power switch Q1 of the isolated
図6において、左半分は、A点において電力スイッチQ1が過熱状態になりポジティブサーミスタPTH1の抵抗値が急増した様子を示している。右半分は、B点において同期整流器Q4又はQ5が過熱状態になりポジティブサーミスタPTH2の抵抗が急増した様子を示している。 In FIG. 6, the left half shows a state in which the power switch Q1 is overheated at point A and the resistance value of the positive thermistor PTH1 increases rapidly. The right half shows how the synchronous rectifier Q4 or Q5 is overheated at point B and the resistance of the positive thermistor PTH2 increases rapidly.
第2の実施形態に係る絶縁型スイッチング電源92は、整流側及び転流側の整流器を同期整流器で構成した共振リセットフォワードコンバータである。絶縁型スイッチング電源92の入力端子「+Vin」−「−Vin」間に入力された直流電力は、コンデンサC5で平滑された後、電力スイッチQ1でスイッチングされて交流電力に変換される。前記交流電力は、電力伝送トランス部T1の1次コイルn11から2次コイルn12に伝送され、相補的なタイミングで駆動される整流側同期整流器Q4及び転流側同期整流器Q5によって整流される。そして、チョークコイルL1とコンデンサC10で構成される出力フィルタによって平滑されて、出力端子「+Vout」−「−Vout」間から直流電力として出力される。
The insulated
絶縁型スイッチング電源92において、整流側同期整流器Q4は、電力伝送トランス部T1の2次コイルn12に発生する電圧によって電力スイッチQ1のオン期間にオン、電力スイッチのオフ期間にオフするように駆動される。
In the isolated
転流側同期整流器Q5は、電力スイッチQ1のオフ直後に電力伝送トランス部T1の3次コイルn13に生じるリセット電圧によって、スイッチ素子Q6のソース→スイッチ素子Q6のドレイン→3次コイルn13→転流側同期整流器Q5のゲートの経路で電流が流れる。そのため、転流側同期整流器Q5の入力容量が充電されて転流側同期整流器Q5がオンする。 The commutation side synchronous rectifier Q5 has a source of the switch element Q6 → the drain of the switch element Q6 → the tertiary coil n13 → commutation by a reset voltage generated in the tertiary coil n13 of the power transmission transformer T1 immediately after the power switch Q1 is turned off. A current flows through the gate path of the side synchronous rectifier Q5. Therefore, the input capacity of the commutation side synchronous rectifier Q5 is charged and the commutation side synchronous rectifier Q5 is turned on.
電力伝送トランス部T1から共振リセット電圧が供給されなくなっても、スイッチ素子Q6がオフしていると、転流側同期整流器Q5のゲート蓄積電荷は放電せずに転流側同期整流器Q5はオンし続ける。PWM制御IC60のout端子にゲート駆動信号が現れると、ゲート駆動信号による電力スイッチQ1の入力容量の充電動作によって、第1の信号伝送トランス部T2にパルス信号が発生する。このパルス信号が、第1の信号伝送トランス部T2の1次コイルn21から2次コイルn22に伝送され、スイッチ素子Q6のゲート−ソース間に加わり、スイッチ素子Q6がオンする。スイッチ素子Q6がオンすると、転流側同期整流器Q5のゲートに蓄積した電荷が、転流側同期整流器Q5のゲート→電力伝送トランス部T1の3次コイルn13→スイッチ素子Q6のドレイン→スイッチ素子Q6のソースの経路で放電し、転流側同期整流器Q5がオフする。
Even if the resonance reset voltage is no longer supplied from the power transmission transformer T1, if the switch element Q6 is turned off, the gate storage charge of the commutation side synchronous rectifier Q5 is not discharged and the commutation side synchronous rectifier Q5 is turned on. to continue. When a gate drive signal appears at the out terminal of the
前述の動作により、電力スイッチQ1のオン直前に転流側同期整流器Q5がオフする事で、転流側同期整流器Q5のターンオフ遅れによる短絡電流が流れず、高効率に電力変換できる。 By the operation described above, the commutation side synchronous rectifier Q5 is turned off immediately before the power switch Q1 is turned on, so that a short-circuit current due to the turn-off delay of the commutation side synchronous rectifier Q5 does not flow and power conversion can be performed with high efficiency.
図5においては、図示を省略しているが、絶縁型スイッチング電源92の出力電圧を基準電圧と比較して生成した誤差信号がPWM制御IC60にフィードバックされ、PWM制御IC60が電力スイッチQ1のオンデューティを制御する事で、出力電圧が安定化される。
In FIG. 5, although not shown, an error signal generated by comparing the output voltage of the isolated
前述のような動作のスイッチング電源において、正常動作時は電力スイッチQ1、同期整流器Q4,Q5の温度は十分低く保たれており、ポジティブサーミスタPTH1,PTH2も抵抗値が小さい状態になる。抵抗R9、コンデンサC6、ポジティブサーミスタPTH1の直列回路、及び、抵抗R14、コンデンサC9、ポジティブサーミスタPTH2の直列回路はそれぞれRCスナバ回路を形成しているが、ポジティブサーミスタPTH1,PTH2の抵抗値が抵抗R9,R14の抵抗値に対して小さいので、電力スイッチQ1、転流側同期整流器Q5の両端電圧の変動によるポジティブサーミスタPTH1、PTH2両端電圧の変動幅は小さく、トランジスタQ7,Q10はオフ状態を維持する。 In the switching power supply operating as described above, the temperatures of the power switch Q1 and the synchronous rectifiers Q4 and Q5 are kept sufficiently low during normal operation, and the positive thermistors PTH1 and PTH2 also have a low resistance value. The series circuit of the resistor R9, the capacitor C6, and the positive thermistor PTH1, and the series circuit of the resistor R14, the capacitor C9, and the positive thermistor PTH2 each form an RC snubber circuit. , R14 is smaller than the resistance value, and the fluctuation width of the voltage across the positive thermistors PTH1, PTH2 due to the fluctuation of the voltage across the power switch Q1 and commutation side synchronous rectifier Q5 is small, and the transistors Q7, Q10 maintain the off state. .
何らかの異常により、図6のA点において電力スイッチQ1の温度が上昇すると、電力スイッチQ1の近傍に実装されたポジティブサーミスタPTH1の抵抗値が大きくなる。そのため、図6中の波形(f)に現れているように、電力スイッチQ1のオフ時にポジティブサーミスタPTH1の両端にパルス状の電圧が発生する。 If the temperature of the power switch Q1 rises at point A in FIG. 6 due to some abnormality, the resistance value of the positive thermistor PTH1 mounted in the vicinity of the power switch Q1 increases. Therefore, as shown in the waveform (f) in FIG. 6, a pulse voltage is generated across the positive thermistor PTH1 when the power switch Q1 is turned off.
前記パルス電圧でトランジスタQ7がオンすると、トランジスタQ8がオンしてコンデンサC7を通して第2の信号伝送トランス部T3の1次コイルn31に電流が流れる。このことにより、図6中の波形(h)に現れているように、第2の信号伝送トランス部T3にパルス電圧が発生する。このパルス電圧がトリガーになりサイリスタQ9がオンするので、PWM制御IC60のcnt端子電圧がLレベルにラッチされ、絶縁型スイッチング電源92がラッチ停止する。
When the transistor Q7 is turned on by the pulse voltage, the transistor Q8 is turned on, and a current flows through the capacitor C7 to the primary coil n31 of the second signal transmission transformer T3. As a result, as shown in the waveform (h) in FIG. 6, a pulse voltage is generated in the second signal transmission transformer T3. Since this pulse voltage becomes a trigger and the thyristor Q9 is turned on, the cnt terminal voltage of the
また、何らかの異常により、図6中のB点において同期整流器Q4又はQ5の温度が上昇すると、同期整流器Q4,Q5の近傍に実装されたポジティブサーミスタPTH2の抵抗値が大きくなる。そのため、図6中、波形(f)に現れているように、電力スイッチQ1のオフ時にポジティブサーミスタPTH2の両端にパルス状の電圧が発生する。このパルス状の電圧でトランジスタQ10がオンすると、トランジスタQ11がオンして、コンデンサC11を通して第2の信号伝送トランス部T3の2次コイルn32に電流が流れる。このことにより、図6中、波形(h)に示すように、第2の信号伝送トランス部T3にパルス電圧が発生する。このパルス電圧がトリガーになりサイリスタQ9がオンするので、PWM制御IC60のcnt端子電圧がLレベルにラッチされ、絶縁型スイッチング電源がラッチ停止する。
If the temperature of the synchronous rectifier Q4 or Q5 rises at point B in FIG. 6 due to some abnormality, the resistance value of the positive thermistor PTH2 mounted in the vicinity of the synchronous rectifiers Q4 and Q5 increases. Therefore, as shown in the waveform (f) in FIG. 6, when the power switch Q1 is turned off, a pulsed voltage is generated across the positive thermistor PTH2. When the transistor Q10 is turned on by this pulse voltage, the transistor Q11 is turned on, and a current flows through the capacitor C11 to the secondary coil n32 of the second signal transmission transformer T3. As a result, a pulse voltage is generated in the second signal transmission transformer T3 as shown by the waveform (h) in FIG. Since this pulse voltage becomes a trigger and the thyristor Q9 is turned on, the cnt terminal voltage of the
なお、第2の信号伝送トランス部T3の2次コイルn32に接続されたダイオードD6は、第2の信号伝送トランス部T3が正のパルス信号を伝送した直後の負電圧を導通させて、第2の信号伝送トランス部T3の励磁をリセットさせる。 The diode D6 connected to the secondary coil n32 of the second signal transmission transformer unit T3 conducts a negative voltage immediately after the second signal transmission transformer unit T3 transmits a positive pulse signal, and the second signal transmission transformer unit T3 conducts the second voltage. The excitation of the signal transmission transformer unit T3 is reset.
警報信号出力回路61は第2の信号伝送トランス部T3の2次コイルn32に発生する(又は印加される)パルス信号を検出すれば警報信号を外部へ出力する。第2の信号伝送トランス部T3は異常検出信号を双方向に伝送するものであるので、第2の信号伝送トランス部T3の1次コイルn31に警報信号出力回路を接続することにより、警報信号出力回路を1次側に設けることもできる。
When the alarm
以上に述べたように、1次側の回路素子である電力スイッチQ1が過熱するか、又は2次側の回路素子である同期整流器Q4,Q5が過熱すると、サイリスタQ9がオンしてラッチ停止の保護動作を行う。このように、1次−2次に亘って複数の回路素子の温度を監視するので安全性の高い過熱保護動作を行う事ができる。 As described above, when the power switch Q1 that is the primary side circuit element is overheated or the synchronous rectifiers Q4 and Q5 that are the secondary side circuit elements are overheated, the thyristor Q9 is turned on and the latch is stopped. Perform protective actions. In this way, since the temperatures of the plurality of circuit elements are monitored over the primary and secondary orders, a highly safe overheat protection operation can be performed.
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、様々な応用展開が可能である。保護回路の検知する異常モードは、前記の出力の低電圧状態、回路素子の過熱状態以外にも、入力の低電圧状態、入力の過電圧状態、出力の過電圧状態、入力電流の過電流状態、又は出力電流の過電流状態等に適用可能である。また、異常状態を示す信号は2次側から1次側へ伝送するだけでなく、1次側から2次側へ伝送する事も可能である。また、例えば同期整流器の駆動信号やフィードバック信号と混合して他の信号を1つのパルストランスで伝送し、受信後に各信号を分離する事も可能である。また、異常状態を示す信号をデジタル信号の形態で伝送しても良い。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various application expansion | deployment is possible. In addition to the output undervoltage state and the circuit element overheat state, the abnormal mode detected by the protection circuit includes an input undervoltage state, an input overvoltage state, an output overvoltage state, an input current overcurrent state, or It can be applied to an overcurrent state of the output current. Further, a signal indicating an abnormal state can be transmitted not only from the secondary side to the primary side but also from the primary side to the secondary side. Further, for example, it is possible to mix with a drive signal or feedback signal of a synchronous rectifier and transmit another signal by one pulse transformer, and to separate each signal after reception. Further, a signal indicating an abnormal state may be transmitted in the form of a digital signal.
CMP1,CMP2…コンパレータ
cnt…制御端子
D1…整流ダイオード
gnd…グランド端子
L1…チョークコイル
MV1,MV2,MV3…マルチバイブレータ
n11…1次コイル
n12…2次コイル
n13…3次コイル
n14…4次コイル
n15…5次コイル
n21…1次コイル
n22…2次コイル
n31…1次コイル
n32…2次コイル
out…出力端子
PTH1,PTH2…ポジティブサーミスタ
Q1…スイッチ素子(電力スイッチ)
Q2…スイッチ素子(クランプスイッチ)
Q4…整流側同期整流器
Q5…転流側同期整流器
Q9…サイリスタ
R8…出力電流検出抵抗
RC…リモートコントロール端子
T1…電力伝送トランス部
T2…第1の信号伝送トランス部
T3…第2の信号伝送トランス部
VALM…警報信号出力端子
Vcc…補助電源入力端子
Vref…基準電圧
51…入力フィルタ
52…入力低電圧監視及びリモートコントロール回路
53…ヒカップ制御回路
54…遅延回路
55…電流・電圧増幅回路
56…クランプスイッチQ2の駆動回路
57…ゼロ電圧状態検出回路
58…出力フィルタ
59…過電流保護回路
60…PWM制御IC
91,92…絶縁型スイッチング電源
CMP1, CMP2 ... comparator cnt ... control terminal D1 ... rectifier diode gnd ... ground terminal L1 ... choke coil MV1, MV2, MV3 ... multivibrator n11 ... primary coil n12 ... secondary coil n13 ... tertiary coil n14 ... quaternary coil n15 ... 5th coil n21 ... Primary coil n22 ... Secondary coil n31 ... Primary coil n32 ... Secondary coil out ... Output terminals PTH1, PTH2 ... Positive thermistor Q1 ... Switch element (power switch)
Q2 ... Switch element (clamp switch)
Q4 ... Rectification side synchronous rectifier Q5 ... Commutation side synchronous rectifier Q9 ... Thyristor R8 ... Output current detection resistor RC ... Remote control terminal T1 ... Power transmission transformer T2 ... First signal transmission transformer T3 ... Second signal transmission transformer Unit VAL ... alarm signal output terminal Vcc ... auxiliary power supply input terminal Vref ...
91, 92 ... Insulated switching power supply
Claims (4)
実質的に互いに独立な、電力伝送トランス部及び信号伝送トランス部を一対のコアを共用して一体形成した複合トランスを備え、
絶縁型スイッチング電源又は前記負荷装置の異常を検出する異常検出回路、及び前記異常検出回路が異常を検出すると前記信号伝送トランス部を介して2次側から1次側へ、正常状態の信号とは異なる異常状態信号を伝送する異常状態信号伝送回路を2次側に備え、
前記異常状態信号を受けて、絶縁型スイッチング電源又は前記負荷装置の保護動作を行う保護動作実施回路を1次側に備え、
前記異常状態信号伝送回路は、正常時にパルス信号を繰り返し発生して、そのパルス信号を前記信号伝送トランス部を介して前記保護動作実施回路へ与えるパルス信号発生回路を含み、
前記保護動作実施回路は、前記パルス信号が検知されなくなることで異常状態と判定して、前記保護動作を行い、
前記保護動作実施回路は、絶縁型スイッチング電源の正常な起動直後から前記パルス信号が発生されるまでの期間をマスキングして前記保護動作に至らないようにする遅延回路を含む、
絶縁型スイッチング電源。 An input and an output are electrically isolated by a power transmission transformer, and at least one power switch is provided on a primary side of the power transmission transformer to switch input power; and at least one rectifier element on a secondary side; An isolated switching power supply that includes an output filter and supplies power to a load device,
A power transformer unit and a signal transmission transformer unit, which are substantially independent of each other, are provided with a composite transformer integrally formed by sharing a pair of cores,
An abnormality detection circuit for detecting an abnormality of the isolated switching power supply or the load device, and a signal in a normal state from the secondary side to the primary side via the signal transmission transformer unit when the abnormality detection circuit detects an abnormality. An abnormal condition signal transmission circuit for transmitting different abnormal condition signals is provided on the secondary side,
In response to the abnormal state signal, the primary side is provided with a protection operation execution circuit that performs protection operation of the isolated switching power supply or the load device ,
The abnormal state signal transmission circuit includes a pulse signal generation circuit that repeatedly generates a pulse signal in a normal state and supplies the pulse signal to the protection operation implementation circuit through the signal transmission transformer unit,
The protection operation execution circuit determines that the pulse signal is not detected as an abnormal state and performs the protection operation.
The protection operation implementation circuit includes a delay circuit that masks a period from immediately after the normal startup of the isolated switching power supply to when the pulse signal is generated so as not to reach the protection operation.
Isolated switching power supply.
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