JPH01194862A

JPH01194862A - 過電流保護回路

Info

Publication number: JPH01194862A
Application number: JP1545788A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ikeda; 正明池田; Mitsuo Kuwaki; 桑木　光雄
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-08-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける過電流や負荷
短絡により当該コンバータ自体が破壊されるのを防止す
るための過電流保護回路に関する。

（発明の概要）本発明は、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータにおける負荷電流
の過大や負荷短絡により当該コンバータ自体が破壊され
るのを防止するための過電流保護回路において、ＤＣ／
ＤＣコンバータの出力側に挿入された平滑用フィルタの
内部抵抗を利用して負荷電流の過電流検出を行い、電流
制限動作を安定かつ確実に実行できるようにしたらであ
る。

（従来の技術及び問題点）従来、ＤＣ／ＤＣコンバータを負荷短絡から保護するた
めの回路として第３図に示すものがあった。この図にお
いて、Ｃ２１はスイッチング用トランジスタ、Ｃ２２は
制御用トランジスタ、Ｄｌｌは定電圧ダイオード、Ｄｌ
２及びＤｌ３はダイオード、Ｃ１１はコンデンサ、Ｒｅ
は抵抗、Ｔはトランス、１は電流源、２は負荷である。

ここで、トランジスタＱ２１のエミッタとグランドＧＮ
Ｄとの間に直流入力電圧Ｖｉｎが供給され、トランジス
タＱ２２のベースとグランドとの間には前記定電圧ダイ
オードＤ１１による基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている
。また、トランジスタＱ２１のコレクタ電流をＩｃ、ト
ランジスタＱ２２のエミ・ンタ電流をＩｅ、負荷２に加
わる出力電圧をＶｏｕｔ、負荷電流をＩＬ　　とする。

なお、スイッチング用トランジスタＱ２１をスイッチン
グさせるための帰還回路の図示は省略した。

この回路において、トランジスタＱ２１のコレクタ電流
Ｉｃは次式で示される。

Ｉ　ｃ　＝　ｈＦＥ（Ｑ　２１　）　Ｘ　　Ｉ　ｅ（但
し、ＩＩＦＥ　（Ｑ　２１　）：Ｑ　２１の電Ｍこ増幅
率、η：コンバータの効率、Ｐｏｕｔ：出力電力）式（
１）よりＩｃは一定であるから、ＩＬが増えたときＶｏ
ｕｔが低下する。また、（但し、■ＢＥ　（Ｑ　２２　）：Ｑ　２２のベース、
エミッタ間電圧）そして、＼’ｒｅｒＶｏｕｔ　＞　　Ｖ「（Ｄ　１３）　　　−
（３）（但し、ＶＦ　（Ｄｌ３）：グイオードＤ１３の
順方向電圧）のとき、ダイオードＤ１３がオンとなり、トランジスタ
Ｑ２２のＩｅを減らし、この結果、トランジスタＱ２１
のＩｃが減り、Ｐｏｕｔも減る。よって、Ｖｏｕｔが下
がり、さらにＩｅを減らすことになる。

ところで、上記第３図の回路構成であると、以下のよう
なＩ！！Ｊ題７σがある。

（１）負荷２が短絡したときのように出力電圧ＶｏｕＬ
の低下が者しいときには出力電圧対負荷電流特性の第４
図の動作点■、■、■の順に移行し、回路保護動作が可
能であるが、Ｖｏｕｔ、の低下が少ないＰｔ５４図の領
域Ａでは、動作が不安定であり、トランジスタＱ２１の
破壊を引き起こすこともある。

（２）動作がＶｉ口に依存する。

（３）動作がトランジスタＱ２１の１１．Ｅに依存する
。

（４）出力に逆電圧が印加されると起動できない。

本発明は、上記の従来技術の欠点を除去し、電流制限動
作が安定かつ確実で、スイッチング用トランジスタの破
損を引き起こすことのない過電流保護回路を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、負荷電流過大時にＤＣ／ＤＣコンバータのス
イッチング用トランジスタのベース電流を制御する過電
流保護回路において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力
側に配置された平滑用チョークコイルの内部抵抗を利用
して過電流の検出を行うことを特徴とするものである。

（作用）本発明の過電流保護回路においては、負荷電流について
の過電流をＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータの出力側の平滑用
チョークコイルの内部抵抗に起因する電圧降下で検出す
るから、負荷電流を制限する点が入力電圧に依存しない
。また、電流制限を開始する点から出力電圧が零になる
点まで安定に動作する回路構成となっている。

（実施例）以下、本発明に係る過電流保護回路の実施例を図面に従
って説明する。

第１図は本発明を降圧型チョッパー型自励式コンバータ
に適用した場合の実施例である。この図において、Ｑｌ
はスイッチング用トランジスタ、Ｃ２乃至Ｃ１４はトラ
ンジスタ、Ｄｌ乃至Ｄ４はダイオード、Ｃ１乃至Ｃ３は
コンデンサ、Ｒ１乃至Ｒ１２は抵抗、Ｔはトランス、３
乃至５は電流源、Ｌは平滑用チョークコイルである。

ココテ、チョッパー型自励式コンバータの基本ｈ！成は
、トランジスタＱ１、トランスＴ、自励発振のための共
振回路Ｒ１２，ＣＩを有し、さらにコンバータ出力のリ
ップル電圧除去のための平滑用π型フィルタ（チョーク
コイル上１コンデンサＣ２、Ｃ３）及びフライホイール
ダイオードＤ２を設けたものである。前記トランジスタ
Ｑ１のエミッタは入力端子Ｔｍｌに接続され、入力端子
Ｔω１とグランド（Ｇ　Ｎ　Ｄ　）との間に直流入力電
圧Ｖｉｎが供給されている。

トランジスタＱ　７　、Ｑ　８の差動対を含む回路は、
前記π型フィルタとトランスＴの接続点のＰｔ５１出力
電圧ＶｏｕＬ１の変動を検出し、制御するための出力電
圧安定化用誤差増幅器を構成している。そして、トラン
ジスタＱ７のベースには抵抗Ｒ８を介して基準電圧Ｖ　
ｒｅｆが印加されている。

また、トランジスタＱ９．Ｑ１０の差動対を含む回路は
、過電流検出制御用の差動増幅器を構成するものであり
、トランジスタＱ１０のベースには前記π型フィルタの
入力側の第１出力電圧Ｖｏｕし１が抵抗Ｒ７を介して印
加されている。また、トランジスタＱ９のベースには前
記π型フィルタの出力側の第２出力電圧Ｖｏｕｔ２が抵
抗Ｒ６を介して印加されている。但し、トランジスタＱ
９のエミッタ側にはオフセット電圧ＶＲ５を発生するだ
めのオフセット用抵抗Ｒ５が挿入されている。

そして、通常の負荷電流ＩＬの範囲では前記チョークコ
イルＬの内部抵抗ｒにより発生する電圧降下である電圧
Ｖｒ　　（＝Ｖｏｕｔｌ　−Ｖｏｕｔ２　）よりも前記
オフセット電圧Ｖ８５が大きくトランジスタＱ９がオン
しないように設定されている。そして、第２図の出力電
圧対負荷電流特性のＢ点は、Ｖｒがオフセット電圧Ｖｉ
　５を上回りトランジスタＱ１１が導通し始める点であ
る。

以上の実施例の構成において、負荷電流が正常値の範囲
内であれば、チョークコイルＬの両端の電圧降下、すな
わち電圧Ｖ「はオフセット電圧〜７Ｒ５よりも小さく、
過電流検出制御用の差動増幅器のトランジスタＱ９はオ
フ状態を維持する。

従って、トランジスタＱｌｌはオフ状態を維持し、負荷
電流■、は制限されない。

一方、負荷電流工、が過大になると、前記電圧降下Ｖｒ
がオフセット電圧よりも大きくなり、差動増幅器のトラ
ンジスタＱ９がオンに変わる。この結果、トランジスタ
Ｑ１１がオンになり、トランジスタＱ６（スイッチング
用トランジスタＱ１の制御用である）のベース電流を制
限し、ひいてはトランジスタＱ１のベース電流を制限し
てそのコレクタ電流を減じる。第２出力電圧Ｖｏｕｔ２
が下がることにより、第２図のＡ点（前記基準電圧Ｖ　
ｒｅｆよりもダイオードＤ１の順方向電圧だけ下がった
電圧）に達すると、ダイオードＤ１が導通ずることによ
り誤差増幅器のトランジスタＱ７のベース電位を本末の
基準電圧Ｖ　ｒｅｆよりも低くし、この結果、トランジ
スタＱ１のベース電流をさら１こ滅じて、第２図の０点
に動作点を持っていく。

なお、本発明は他励式コンバータにも適用可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の過電流保護回路によれば
、以下の効果を得ることができる。

（１）ＤＣ／ＤＣコンバータの負荷電流を制限する点が
直流入力電圧に依存しない。

（２）電流制限を開始する点から出力電圧が零になる点
まで安定に動作する。

（３）　　ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング用トラ
ンジスタのＩＩＦＥの影響を受けない。

（４）負荷短絡が解除されると自動的に再起動でき、起
動性が良好である。

（５）　　ＤＣ／ＤＣコンバータの基本構成以外の過電
流制御部分は半導体集積回路で構成可能であり、小型化
、低価格化に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る過電流保護回路の実施例を示す回
路図、ｆｊＳ２図は実施例の過電流保護動作を説明する
ための出力電圧対負荷電流特性のグラフ、第３図は従来
のＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータの保護回路を示す回路図、
第４図は第３図の場合の出力電圧対負荷電流特性のグラ
フである。Ｑｌ乃至Ｑｌ　４．Ｑ２１．Ｑ２２・・・トランジスタ
、Ｄｌ乃至Ｄ４．Ｄｌ２．Ｄｌ３・・・ダイオード、Ｄ
ｌｌ・・・定電圧ダイオード、Ｒ１乃至Ｒ１２，Ｒｅ・
・・抵杭、Ｔ・・・トランス、Ｌ・・・チョークコイル
、Ｃ１乃至Ｃ３，Ｃ１ｌ・・・コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負荷電流過大時にＤＣ／ＤＣコンバータのスイッ
チング用トランジスタのベース電流を制御する過電流保
護回路において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に
配置された平滑用チョークコイルの内部抵抗を利用して
過電流の検出を行うことを特徴とする過電流保護回路。
（２）前記過電流の検出制御用にトランジスタ（Ｑ９、
Ｑ１０）の差動対を有する差動増幅器を用い、該差動増
幅器の入力に前記平滑用チョークコイルの入力側及び出
力側の電位をそれぞれ印加し、差動対のいずれか一方の
トランジスタのエミッタ側にオフセット電圧発生用の抵
抗を挿入して動作点の設定を行う請求項１記載の過電流
保護回路。
（３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータはトランジスタ（Ｑ７
、Ｑ８）の差動対を有する出力電圧安定化用誤差増幅器
を有し、該誤差増幅器に抵抗（Ｒ８）を介して基準電圧
を印加するとともに、該抵抗（Ｒ８）に直列で、当該抵
抗（Ｒ８）にアノードが接続されたダイオード（Ｄ１）
のカソードを前記チョークコイルの出力側に接続した請
求項１又は２記載の過電流保護回路。