JPH01295670A - 過電流保護回路 - Google Patents

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】 ［発明の利用分野］ 本発明は過電流保護回路に係り、特に磁気増幅器を用い
たスイッチング電源に好適な過ｍｍ保護回路に関する。

［従来の技術１ 磁気増幅器を用いた従来のスイッチング電源としては、
例えば特開昭６２−１７８１６３＠公報に示すようなも
のが知られている。この技術は、自動インバータの出力
をトランスにて出力変換した後、磁気増幅器の制御によ
り整流平滑後の直流出力を安定化するものである。自励
インバータは部品点数が少なく、磁気増幅器と組合せて
使用する場合、価格、効率の面で有効な電力変換方式で
あり、簡単な回路構成で、負荷短絡等から、電源を保護
する方式である。

第２図は特開昭６２−１７８１６３号公報に開示された
スイッチング電源の過電流保護回路を示す回路図である
。

この回路図において大容量のコンデンサ１には入力を４
１流した後の電位が充電されている。これに接続される
パワートランジスタ２．可飽和電流トランス３．電力変
換トランス５およびｉＩ流阻止コンデンサ４によりて電
流帰還自励インバータが構成される。このインバータの
動作周波数は、パワートランジスタ２のペースエミッタ
順電圧および可飽和電流トランス３のベース巻線数と磁
路断面積により決定される。また、トランジスタ２のベ
ース電流は、負荷電流と電力変換トランス５の巻数比お
よび可飽和電流トランス３の巻数比により決められる。

すなわち負荷電流に比例したベース電流が供給される。

電力変換トランス５の２次回路には、磁気増幅器６．！
１１流ダイオード９．ダイオード１１．転流ダイオード
１２．平滑コイル１３．平滑コンデンサ１４が接続され
、出力として直流電圧ＶＯ及び電流１０が得られる。こ
の直流電圧Ｖｏは、磁気増幅器６．ツェナーダイオード
７および制ｔＩ′Ｆｉ流用ダイオード９により、はぼ基
準電圧（ツェナーダイオードの電圧）Ｖｚとなる。この
ＶＺを得る原理は次の通りである。すなわち磁気増幅器
６に逆方向に印加される電圧は変換トランス５の出力電
圧から電圧Ｖｚを差し引いた電圧であり、極性が反転し
た後に磁気増幅器６が阻止する電圧時間積は反転する前
に印加された電圧と時間との算術積のため、マグアンプ
の出力電圧の平均値はほぼＶＺとなるというものである
。このＶＺによる電圧安定化は、回路直流抵抗弁の補正
をしないので出力電圧■０は出力電流により若干の変動
はするが、電子機器を入力端子の変動に対して安定的な
動作を行うためには充分な精度である。

保護回路は次の様に構成される。即ち、ツェナーダイオ
ード７と並列にＮＰＮトランジスタ８が接続される。マ
イナス側路°電線には電流検出抵抗１５が接続され、こ
の電流検出抵抗１５の両端には、ベース、エミッタを接
続し、そのコレクタを前述のＮＰＮトランジスタ８のベ
ースに接続したＰＮＰトランジスタ１６が挿入される。

この過電流保護回路は、電流検出抵抗１５を平滑回路の
転流ダイオード１２の後段に配置したため、この転流ダ
イオード１２と平滑コイル１３の作用によりほぼ直流の
電流が流れる。この電流検出抵抗１５の両端の電位差が
トランジスタ１６のベース、エミッタ順電圧に達すると
、トランジスタ１６はトランジスタ８ヘベース電流を供
給し、ツェナーダイオード７を短絡する。すなわち、出
力電圧ＶＯはほぼ基準電圧ＶＺであるため、出力電圧が
下り、結果的には第３図の電圧、電流特性で点線で示す
ような垂下特性が得られる。第１図の回路においでは電
流検出抵抗１５を出力平滑コンデンサー４の前段に配置
しているため出力電流の急激な変動畦 に対応しない構成となっているが、目的によっては出力
平滑コンデンサー４の後段に配置することも可能である
とされている。なお、第３図は、出力電流／ＮＮ時特性
示す図であり、ここでΔＶは出力電圧ｖＯの出力電流変
化による電圧変動である。

し発明が解決しようとする課題］ 従来の過電流保護回路は、出力電流／電圧特性を示した
第３図で明らかなように負荷が軽い場合、出力電圧が異
常に上昇するという問題点があり、出力電圧の負荷電流
特性は必ずしも満足できるものではなく、磁気増幅器の
リセットにも大きい電圧が必要であった。

本発明の目的は、自動インバータと磁気増幅器により構
成されたスイッチング電源において、充分な出力安定度
を有し、また簡単な構成にて負荷短絡等から電源を保護
する過電流保護回路を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記磁気増幅器の制御回路において負荷電流
の増加に対し簡単な回路構成で過電流を検知し、出力電
流／電圧特性において垂下特性を得るようにしたもので
ある。即ち、自励インバータの出力電圧を基準電圧発生
素子とトランジスタと２巻線の磁気増幅器により安定化
し、交流又は直流電圧から安定化直流電圧を得るスイッ
チング電源において、電力供給線を直列に接続した抵抗
と、該抵抗にかかる電圧を検出するトランジスタを有し
、出力過４荷および短絡に対し出力電流を制限する如く
構成したことを特徴とする過電流保護回路である。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は電圧共振型自動インバータと磁気増幅器を組合ゼ、
磁気増幅器の制御回路として簡単なシャントレギュレー
タとトランジスタによるスイッチング電源に本発明によ
る過電流保護回路を付加した回路図である。

第１図において、第２図と同一箇所は同一の参照符号が
付しである。本発明は、基準電圧発生素子としてツェナ
ーダイオードの代りにＩＣを使ったシャントレギュレー
タを用いて高性能化し、また磁気増幅器を１巻線でな（
２巻線にしたものである。このインバータの動作周波数
は共振コンデンサ１と電力変換トランス５のインダクタ
ンスにより決定される。

電力変換トランス５０２次回路には、磁気増幅器６ａ、
６ｂ、整流ダイオード９ａ、９ｂ、ダイオード１１、転
流ダイオード１２、平滑コイル１３、平滑コンデンサ１
４が接続され、出力として直流電圧ＶＯ及び電流■０が
得られる。この直流電圧ｙｏは、磁気増幅器５ａ、５ｂ
、ＶＺの基準電圧を持つシャントレギュレータ７′およ
び制Ｗ電流用ダイオード９ａ、９ｂにより、はぼＶｏ−
Ｖｚｘ（Ｒ＋Ｒ）／Ｒ１となる。

すなわち磁気増幅器６ａに逆方向に印加されるリセット
電圧は、トランス５の逆極性側の出力に付加された磁気
増幅器６ｂの阻止電圧とダイオード９ａ、９ｂ＠流れる
′１１ｉ流により発生ずる電圧の和であるため（１１気
増幅器が２巻線であり、２巻線同志を直列につないでい
るため）、リセット電圧が僅かで済む。

ここで、本整流回路は対称であり、２つの磁気増幅器が
逆位相に接続され、制御巻線に対しては直列となってい
る。このため、被制御交流入力は、互いに打ち消し合い
制御側にあられれず、直流のみを扱うことで足りる利点
がある。

従って入出力の効率がよくなる。トランジスタ１６は小
型のもので済み、安価になる。

本回路は、出力電圧を検出して制御しているため非常に
安定であり、出力電流変化による電圧変動Δ■と出力電
圧ＶＯの比ΔＶ／Ｖは０．５％以下である。

従って出力安定度は１００％−０，５％−９９゜５％以
上である。

また、過電流に対しては、抵抗１５を流れる電流により
電圧降下が生じ、トランジスタ１６が導通状態となるた
め、磁気増幅器６ｂの阻止期間が増加し、垂下特性を持
つ。第３図の実線に負荷特性を示す。

第３図に示されたように、本発明は良好な負荷特性を有
している。

［発明の効果］ 本発明によれば、自励インバータと磁気増幅器を組合せ
た小形、高効率なスイッチング′ｉ４ｓに対して、極め
て簡単な構成で過電流保護回路を構成することができ、
増幅器のリセット電圧が僅かで済み、充分な出力安定度
を有する。従って、経済性を損うことなく機鼎の性能お
よび保守性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例によるスイッチング電源の過
電流保護回路を示す回路図、第２図は従来のスイッチン
グ電源の過電流保護回路を示す回路図、第３図は出力′
Ｒ流／Ｍ圧特性を示す図である。 １・・・コンデンサ、２・・・パワートランジスタ、５
・・・電力変換トランス、６．６ａ、６ｂ・・・磁気増
幅器、７・・・ツェナーダイオード、７′・・・シャン
トレギュレータ、９．９ａ、９ｂ・・・ダイオード、１
１・・・ダイオード、１２・・・転流ダイオ−・ド、１
３・・・平滑コイル、１４・・・平滑コンデンサ、１５
・・・電流検出抵抗、１６・・・トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自励インバータの出力電圧を基準電圧発生素子とトラン
   ジスタと２巻線の磁気増幅器により安定化し、交流又は
   直流電圧から安定化直流電圧を得るスイッチング電源に
   おいて、電力供給線を直列に接続した抵抗と、該抵抗に
   かかる電圧を検出するトランジスタを有し、出力過負荷
   および短絡に対し出力電流を制限する如く構成したこと
   を特徴とする過電流保護回路。