JP5499683B2 - 電源回路 - Google Patents

Description

本発明は電源回路に関し、特に、定格電圧以上の電源と接続した場合に、製品を保護する電源回路に関する。

従来、製品を駆動するために交流電源から直流電源を生成し、供給する電源回路が知られている。例えば、電源回路は交流１００ボルトの商用電源から直流電源を生成し、製品を構成する各部に供給する（例えば、特許文献１−３参照）。

特開平４−２００２７６号公報 特開平５−７６１８５号公報 特開２００８−１９９７２８号公報

電源回路において、ユーザーが誤って定格電圧以上の電源と接続してしまった場合に、回路内の一部をショート（又は破壊）させることで製品に被害を及ぼさないようにする電源回路が知られている。このような保護機能を有する電源回路においては、ダイオードを用いるなどして過電圧検出を行っているが、ダイオードのみの過電圧検出は検出誤差がありより精度よく過電圧を検出することが難しかった。また、サイリスタ等の素子を用いた場合は製品のコストアップに影響を与えていた。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも製品を保護する保護回路を備えた電源回路において、検出制度を高めつつコストアップを抑制することが可能な保護回路を用いた電源回路の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、外部電源からの電源供給を受付け、ＦＥＴをスイッチングさせて電源を生成する電源回路において、電源供給を受けて所定電圧を出力するトランスと、トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線と、前記帰還巻線の出力側にカソードで接続され、前記出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力するツェナーダイオードと、前記降伏電流が流れた際、前記ＦＥＴのゲート電流を常時ハイレベルに保つ保護回路と、を有する構成としてある。

上記のように構成された発明では、トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線の出力側にツェナーダイオードがカソードで接続され、帰還巻線の出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力する。そして、保護回路は、降伏電流が流れた際、ＦＥＴのゲート電流を常時ハイレベルに保つ。その結果、ＦＥＴをショートさせ、電源回路の駆動を停止させる。

そのため、トランスの出力値と一定の関係を有した電圧を出力する帰還巻線の出力電圧を用いて過電圧検出を行うため、画電圧の検出制度を高めることができる。また、過電圧検出にサイリスタ等の効果な素子を使用しないためコストアップを抑制することができる。

また、前記ＦＥＴのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同ＦＥＴをスイッチングする制御回路を有し、前記保護回路は前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させる構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、制御回路の動きを制御してゲート電圧をＦＥＴに供給しつづけるため、既存の回路を流用した簡易な構成により本発明を実現することができる。

そして、前記制御回路は、ＰＷＭ信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、他励発振方式の電源回路において本発明を適用することができる。

さらに、安全回路として作用するヒューズを有する構成としてもよい。
上記のように構成された発明では、ヒューズを溶断させることでより安全に電源回路の駆動を停止することができる。

また、本発明の他の局面として、前記ＦＥＴのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同ＦＥＴをスイッチングする制御回路と、安全回路として作用するヒューズとを有し、前記制御回路は、ＰＷＭ信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御し、前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させる構成としてもよい。

以上説明したように本発明によれば、定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも製品を保護する保護回路を備えた電源回路において、検出制度を高めつつコストアップを抑制することができる。
また請求項２にかかる発明では、制御回路の動きを制御してゲート電圧をＦＥＴに供給しつづけるため、既存の回路を流用した簡易な構成により本発明を実現することができる。
そして請求項３にかかる発明では、他励発振方式の電源回路において本発明を適用することができる。
さらに請求項４にかかる発明では、ヒューズを溶断させることでより安全に電源回路の駆動を停止することができる。

本実施形態にかかる電源回路１００の構成を説明する図である。

以下、図を参照しつつ下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．その他の実施形態：

１．第１の実施形態：
図１は、本実施形態にかかる電源回路１００の構成を説明する図である。電源回路１００は、トランス９５の出力側でテレビジョン受信機を構成する各回路に接続され、また、コンセント９０を介して供給された電源から安定化電源を生成し、各回路に出力する。また、本実施形態にかかる電源回路１００は、他励発振方式によりＦＥＴ９４の動作を制御する。

電源回路１００は以下の要部を備えて構成されている。符号９１は、ヒューズであり、電源回路１００内に規定以上の電流が流れた際、安全回路として作用する。符号９２は、整流回路であり、コンセント９０を通じて供給された交流電源を整流する。符号９３は、電界コンデンサー（平滑化回路）であり、整流された電源を平滑化して出力する。符号９４は、ＦＥＴであり、スイッチング動作により平滑化された電源から交流電源を発生させてトランス９５の一次側巻線に供給する。符号９５は、トランスであり、一次側巻線に供給された交流電源の電圧値を巻き線比に応じて増加させ、二次側巻線に接続された回路に供給する。符号９６は、帰還巻線であり、トランス９５の出力電圧に応じたフィードバック信号を生成し、出力する。符号８０は、発振回路であり、ＰＷＭ信号に応じてＦＥＴ９４のゲート電圧の供給を制御して、ＦＥＴ９４のスイッチング動作を制御する。

さらに、電源回路１００は、以下の部位を備えている。符号７０は、ツェナーダイオードであり、カソードが帰還巻線９６の出力側に接続されている。また、符号６０は、保護回路であり、ツェナーダイオード７０のアノードに接続されるとともに、発振回路８０、及びＦＥＴ９４にゲート電圧を供給するゲート電圧供給線９８とそれぞれ接続されている。

発振回路８０は、制御回路８１と、ブリッジ回路８２と、を備えて構成されている。制御回路８１は、ＰＷＭ信号出力端子を介してブリッジ回路８２を構成するトランジスターＱ２のベースに接続されている。また、ブリッジ回路８２は、トランジスターＱ２のコレクターで、入力線９７に接続されている。そのため、制御回路８１からＰＷＭ信号が出力されると、トランジスターＱ２はＰＷＭ信号のデューティに合わせてオン・オフを切り替え、入力線９７に印加された整流・平滑後の入力電圧をゲート電圧としてＦＥＴ９４のゲートに供給する。更に、制御回路８１は、帰還巻線９６と接続されており、この帰還巻線９６から出力されるフィードバック信号によりＰＷＭ信号のデューティ比を制御する。

帰還巻線９６は、トランス９５の一部として構成され、二次巻線と巻線比がＮ：Ｍ（Ｎ＜Ｍ）となるよう設定されている。そのため、トランス９５の二次巻線に出力電圧が発生すると、帰還巻線９６には、この出力電圧のＮ／Ｍ倍のフィードバック信号が出力される。

ツェナーダイオード７０は、帰還巻線９６の出力側とダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介してカソードで接続され、アノードで保護回路６０に接続されている。ここで、ツェナーダイオード７０が降伏する条件としては、トランス９５の出力電圧が「出力電圧Ｖｏ１・Ｎ／Ｍ」以上となるよう設定されている。ここで出力電圧値Ｖｏ１は、例えば、電源回路１００が２００ボルトの外部電源と接続した際出力される出力電圧を元に設定された値である。またＮ／Ｍはトランス９５における二次側巻線と帰還巻線９６の巻き線比である。

保護回路６０は、トランジスターＱ１と、抵抗Ｒ２及びＲ３を備えて構成されている。トランジスターＱ１は、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点とベースで接続され、コレクターは制御回路８１のＰＷＭ信号出力端子とトランジスターＱ２との接続線に並列に接続され、エミッターが接地されている。また、抵抗Ｒ２はグランドに接続された抵抗Ｒ３と接続され、ツェナーダイオード７０が降伏電流を流した際、この電流値を分圧してトランジスターＱ１のベースにベース電流を出力する。そのため、トランジスターＱ１がオンすると、トランジスターＱ２はオフするため、制御回路８１はＰＷＭ信号を出力しない。

＝＝＝電源回路１００の作用＝＝＝
上記構成により、電源回路１００は、コンセント９０を通じて交流１００ボルトの入力電圧が供給されると、整流回路９２及び平滑化回路９３は、この入力電圧を整流・平滑化して出力する。また、発振回路８０はＰＷＭ信号のデューティに合わせてＦＥＴ９４にゲート電圧を供給し、ＦＥＴ９４をスイッチングさせる。そのため、整流・平滑化された入力電圧は、ＦＥＴ９４により交流電圧に変換されてトランス９５の一次側巻線に供給される。そして、トランス９５は、入力電圧を変圧して二次側巻線から出力する。また、帰還巻線９６は、巻き線比に応じたフィードバック信号を発振回路８０に出力する。そのため、発振回路８０はこのフィードバック信号に応じてＰＷＭ信号のデューティを変化させて、ＦＥＴ９４のスイッチングを調整する。

ここで、ユーザーがコンセント９０を介して電源回路１００を定格電圧以下（例えば、１００ボルトの商用電源）の電源と接続した場合は、トランス９５の出力値は出力電圧Ｖｏ１を上回らず、帰還巻線９６から出力されるフィードバック信号によりツェナーダイオード７０は降伏しない。そのため、保護回路６０は働かず、ＦＥＴ９４は正常に動作する。

一方、ユーザーがコンセント９０を介して電源回路１００を定格電圧以上の電源に接続した場合は、トランス９５の出力値は通常より大きな値となる。例えば、ユーザーがコンセント９０を誤って２００ボルトの交流電源に接続した場合、トランス９５が出力する出力電圧は出力電圧Ｖｏ１以上となり、１００ボルトの商用電源に接続したときに比べ高い値となる。

そのため、帰還巻線９６からは、トランス９５の出力電圧に応じたＶｏ１・（Ｎ／Ｍ）以上の電圧値を備えるフィードバック信号が出力され、ツェナーダイオード７０を降伏させる。すると、ツェナーダイオード７０から流れる降伏電流により保護回路６０のトランジスターＱ１がオン状態を保持し、トランジスターＱ２をオフさせる。そのため、入力線９７を通じてＦＥＴ９４のゲートにゲート電圧が供給され続ける。そして、一定期間が経過した後、ＦＥＴ９４がショートし、更には、ヒューズ９１を溶断する。その結果、ヒューズ９１の溶断により電源回路１００の駆動を安全に停止する。

以上説明したように、ユーザーが定格電圧以上の電源に誤って接続した場合でも、この電源回路１００は、この誤接続により値が変化するフィードバック信号により、保護回路６０は、ＦＥＴ９４をショートさせて、電源回路１００を停止させる。そのため、この電源回路１００に接続される回路に対して過電圧を供給しない。また、電源回路１００は、トランス９５の出力値と一定の関係（Ｖｏ１・（Ｎ／Ｍ））を保ったフィードバック信号を用いてＦＥＴ９４をショートさせるため、ツェナーダイオード等のみで検出回路を構成する場合に比べて、より検出精度を高めることが可能となる。さらには、サイリスタ等を用いて検出精度を向上させる構成ではないため、コストアップを抑制することができる。

２．その他の実施形態：
本発明は様々な変形例が存在する。
電源回路１００が他励発振方式により駆動することは一例であり、自励発振方式により駆動するものであってもよい。
また、降伏電流により保護回路を動作させる回路構成は一例であり、これに限定されない。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

６０…保護回路、７０…ツェナーダイオード、８０…発振回路、８１…制御回路、８２…ブリッジ回路、９０…コンセント、９１…ヒューズ、９２…整流回路、９３…平滑化回路（電界コンデンサー）、９４…ＦＥＴ、９５…トランス、９６…帰還巻線、９７…入力線、９８…ゲート電圧供給線、１００…電源回路

Claims (5)

1. 外部電源からの電源供給を受付け、ＦＥＴをスイッチングさせて電源を生成する電源回路において、
   電源供給を受けて所定電圧を出力するトランスと、
   トランスの出力値をもとにフィードバック電圧を出力する帰還巻線と、
   前記帰還巻線の出力側にカソードで接続され、前記出力値が所定電圧に達した場合に降伏電流を出力するツェナーダイオードと、
   前記降伏電流が流れた際、前記ＦＥＴのゲート電圧を常時ハイレベルに保つ保護回路と、を有することを特徴とする電源回路。
2. 前記ＦＥＴのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同ＦＥＴをスイッチングする制御回路を有し、
   前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記制御回路は、ＰＷＭ信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御することを特徴とする請求項２に記載の電源回路。
4. 安全回路として作用するヒューズを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源回路。
5. 前記ＦＥＴのゲートに供給されるゲート電圧を制御して同ＦＥＴをスイッチングする制御回路と、
   安全回路として作用するヒューズとを有し、
   前記制御回路は、ＰＷＭ信号の出力により前記ゲート電圧の供給を制御し、
   前記保護回路は、前記降伏電流が入力されると、前記制御回路の動作を停止させ、前記ゲート電圧を常時供給させることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。

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