JPH0130846Y2

JPH0130846Y2 -

Info

Publication number: JPH0130846Y2
Application number: JP1984000295U
Authority: JP
Priority date: 1984-01-05
Filing date: 1984-01-05
Publication date: 1989-09-21
Also published as: JPS60114531U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、予め設定されている電圧よりも低い
入力電圧が印加されている時に、自動的に電源と
しての動作を停止しつづけるような回路を設けた
電源装置に関するものである。

電源装置の仕様として「入力電圧範囲」という
ものが規定されている。例えばAC100V入力の場
合、ラインの電圧変動を考慮して定められた、入
力電圧AC100V±10％あるいは±20％という範囲
がそれである。そして、そのように予め定められ
た範囲内の入力電圧が印加されている間、その電
源装置は正常に動作するように保証されている。
ところが、従来の電源装置は、この入力電圧範囲
よりも低い電圧が印加されたからといつて動作し
なくなるということはなく、実際には入力電圧範
囲の下限を外れても動作している。

このような従来の電源装置において、入力電圧
が仕様で定められている入力電圧範囲よりも低い
ときには、出力電圧も仕様を外れるのが一般的で
ある。例えば出力電圧の仕様が＋5V±0.25Vとな
つているとすると、それは入力電圧が仕様で定め
られている入力電圧範囲に入つていることが条件
であり、前記入力電圧範囲から外れていれば、そ
のような出力電圧精度は保証しえない。ところ
が、通常電源スイツチを投入した時あるいは遮断
した時のような過渡時には、入力側平滑回路の出
力は徐々に上昇もしくは下降するものであり、入
力電圧は前記入力電圧範囲を外れてしまう。つま
り、電源の出力もOVから＋5Vあるいは＋5Vか
ら0Vに瞬時に切り換わるのではなく、その中間
の電圧状態を経過しつつ遷移することになる。と
ころが、このような過程においては、その電源に
よつて動作する各種機器が誤動作をおこすことが
あり、信頼性並びに安全性の面で大きな問題とな
る。また、このような問題を極力避けるため、入
力電圧範囲を超えてかなり広い電圧範囲で正常に
動作させようとすれば、部品のマージンが少なく
なり、回路構成も複雑化しがちであり、設計も難
しくなる等の問題が生じ、電源装置は必要以上に
高価なものとなる。

ところで従来技術としては、特開昭58−215919
号公報に見られるように、低入力電圧に対する保
護回路としてツエナーダイオードのような電圧検
出素子と、ホトカプラのような制御回路への伝達
素子と、制御回路の動作を断続させる機能を備え
た回路がある。しかしここでトランジスタスイツ
チは駆動トランジスタに接続され、電源用のスイ
ツチングトランジスタのターンオフ時間の短縮に
ついては特に考慮されていない。

本考案の目的は、上記のような技術的課題を解
決し、電源装置の仕様で定められている入力電圧
範囲に達しない過小な入力電圧が印加された場合
に、電源装置の負荷となる機器の正常な動作を保
証し、それらの安全性と信頼性を高めると共に、
電源装置本体の使用部品を共用して部品点数を削
減した電源装置を提供することにある。

このような目的を達成できる本考案は、過小入
力電圧を検出する回路と、それに基づきオン・オ
フ制御されるスイツチ回路とを有し、該スイツチ
回路のトランジスタスイツチと電源用のスイツチ
ングトランジスタのターンオフ時のベース電流引
き抜き用トランジスタとを兼用し、前記スイツチ
回路のオン動作によつて過小入力電圧時における
電源装置の動作を強制的に停止させるように構成
したものである。

以下、図面に基づき本考案について更に詳しく
説明する。第１図は本考案にかかる電源装置の一
実施例を示す回路図であり、１石式オン・オンコ
ンバータに適用した場合の例である。この種のコ
ンバータは周知であるが、予め概略説明してお
く。まず交流入力ACはダイオードブリツジ１で
整流され、平滑コンデンサC₁によつて平滑化さ
れて直流入力となる。この直流入力は、トランス
Ｔの一次巻線とスイツチングトランジスタQ₁と
直列回路に供給される。トランスＴの二次側に
は、整流ダイオードD₁と、チヨークコイルＬお
よび平滑コンデンサC₂等が設けられ、直流出力
DCが取り出される。この直流電圧は、パルス幅
制御部２を介して前記スイツチングトランジスタ
Q₁のベースに帰還される。

このような電源装置において、基本的な動作は
次の如くである。まず、スイツチングトランジス
タQ₁がスイツチングすることによつて、トラン
スＴの二次側に交番電圧が誘起される。つまり、
スイツチングトランジスタQ₁の導通時において
は、トランスＴの一次巻線には励磁電流と負荷回
路の電流が流れ、それによりトランスＴの二次巻
線には、誘起電圧が生じ、整流ダイオードD₁お
よびチヨークコイルＬを通してコンデンサC₂お
よび負荷回路に電流が供給される。また、スイツ
チングトランジスタQ₁が非導通となつている間
は、チヨークコイルＬの電流がフライホイールダ
イオードD₂を通して負荷回路に供給される。こ
の出力電圧はパルス幅制御部２で検出され、それ
に基づいてスイツチングトランジスタQ₁のパル
ス幅が制御され出力の定電圧化が図られるのであ
る。

さて本考案では一次側に過小入力電圧を阻止す
る回路が組み込まれている。第１図において、符
号３で示すブロツクがこれに該当する。この過小
入力電圧検出制御回路３は、電流制限抵抗R₁と
下限入力電圧以上の電圧が印加された時に導通す
るツエナーダイオードZDと、抵抗R₂とを直列に
接続した回路を入力側に並列に設けるとともに、
前記ツエナーダイオードZDのオン・オフ動作に
よつて切り換えられるトランジスタスイツチQ₂
およびQ₃からなるスイツチ回路を設けた構成で
あり、トランジスタスイツチQ₃のオン動作によ
つて過小入力電圧時にスイツチングトランジスタ
Q₁のスイツチング動作を強制的に停止させるよ
うに構成したものである。つまりこのスイツチ回
路は、２個のトランジスタスイツチQ₂，Q₃を直
結した非反転増幅スイツチであり、スイツチング
トランジスタQ₁のベース回路に組込まれる。こ
こで、ツエナーダイオードZDは、前記のように
下限入力電圧以上の電圧の印加時に導通する特性
のものが選ばれ、過小入力電圧を検出する機能を
果たす。例えば、入力電圧範囲がAC100V±10％
であるとした時、AC90V以上の電圧が印加され
た場合に導通するようなものである。また抵抗
R₁は、ツエナーダイオードZDが導通した時に過
大な電流が流れないようにするための電流制限抵
抗であり、抵抗R₂はトランジスタスイツチQ₂の
ベースバイアス用の抵抗である。

ところでこの種のスイツチング電源において
は、スイツチングトランジスタQ₁のターンオフ
時間が短くなるようにすることが重要である。ス
イツチングトランジスタQ₁のコレクタ−エミツ
タ間電圧の立ち上がり波形をできるだけ急峻にし
て、スピードを上げることによつて、電力損失を
抑えることができるからである。このために、ス
イツチングトランジスタQ₁のベース−エミツタ
間にベース電流引き抜き用のトランジスタを設け
てターンオフ時にベースに蓄積されている電荷を
抜き取り、ターンオフ時間を短縮させる回路が用
いられる。本考案の特徴は、このベース電流引き
抜き用トランジスタをスイツチ回路のトランジス
タスイツチと兼用させた点にある。

このため抵抗R₂の端子電圧をトランジスタス
イツチQ₂、ダイオードD₃を介してトランジスタ
スイツチQ₃のベースに印加するとともに、駆動
トランスT₁の出力をダイオードD₄を介して前記
トランジスタスイツチQ₃のベースに印加する。
トランジスタスイツチQ₃のコレクタはスイツチ
ングトランジスタQ₁のベースに接続する。

この回路の動作は次の如くである。入力電圧が
正常な範囲内にある場合には、ツエナーダイオー
ドZDは導通しており、トランジスタスイツチQ₂
はオンの状態にある。そして、パルス幅制御部２
の出力により、駆動トランジスタQ₄が出力電圧
に応じたパルス幅でオン・オフ制御され、駆動ト
ランスT₁を介してスイツチングトランジスタQ₁
のオン幅を制御して出力電圧の定電圧化を図る。
スイツチングトランジスタQ₁のターンオフ時に
は、駆動トランスT₁の別の巻線にパルスが生じ、
ダイオードD₄を介してトランジスタスイツチQ₃
を駆動し、スイツチングトランジスタQ₁のベー
スに蓄積されている電荷を引き抜き、スイツチン
グのスピードアツプを図り、電力損失を低減化さ
せるのである。これに対して、過小入力電圧が印
加された場合には、ツエナーダイオードZDが非
導通となり、抵抗R₂の電流が遮断される。その
時トランジスタスイツチQ₂がオフし、ダイオー
ドD₃が導通し、トランジスタスイツチQ₃をオン
してスイツチングトランジスタQ₁を強制的にオ
フさせるのである。これによつて、電源装置の動
作は強制的に停止しつづけ、電源装置の保護が図
られることになる。つまり、トランジスタスイツ
チQ₃は、正常な入力電圧時においては、スイツ
チングトランジスタQ₁のベース引き抜き用回路
の一部となり、また過小入力電圧時においては、
スイツチングトランジスタQ₁を強制的にオフさ
せるためのスイツチとして動作するため、常時使
用されることになり、部品使用効率は高いものと
なる。なお、ダイオードD₃，D₄は逆流防止用で
あり、トランジスタスイツチQ₃の入力回路にお
いてオア回路を構成するものである。

以上本考案の実施例について詳述したが、本考
案はかかる回路構成のみに限定されるものでない
こと無論であり、様々なスイツチング電源に適用
することができる。

本考案は上記のように構成した過小入力電圧を
阻止する電源装置であるから、電源スイツチのオ
ン・オフ時あるいはなんらかの障害等によつて電
源装置の仕様で定められている範囲に達しない過
小な入力電圧が印加されたような場合、電源装置
そのものの動作を強制的に停止させることができ
るので、電源本体のみならずそれを用いる各種機
器の異常な動作を防止し、障害発生を未然に防止
でき、それら装置の信頼性、安全性を著しく高め
ることができるなど実用的効果は極めて大であ
る。

また本考案では、スイツチ回路のトランジスタ
スイツチと電源用のスイツチングトランジスタの
ターンオフ時のベース電流引き抜き用トランジス
タを兼用しているため、正常な入力電圧時にはス
イツチングトランジスタのベース電流引き抜き回
路の一部となり、また過小入力電圧時にはスイツ
チングトランジスタを強制的にオフさせるための
スイツチとして動作するから、タイミングによつ
て機能が異なり部品の有効活用が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電源装置の一実施例を示
す回路図である。１……ダイオードブリツジ、２……パルス幅制
御部、３……過小入力電圧検出制御回路、Ｔ……
トランス、Q₁……スイツチングトランジスタ、
R₁……電流制限抵抗、ZD……ツエナーダイオー
ド、Q₂，Q₃……トランジスタスイツチ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

トランスの一次巻線に直列にスイツチングトラ
ンジスタを接続し、そのスイツチングにより直流
入力をオン・オフし、トランスで電圧変換し、二
次巻線に接続した整流平滑回路から直流出力を取
り出す電源装置において、電流制限抵抗と下限入
力電圧以上の電圧が印加された時に導通するツエ
ナーダイオードとを直列に接続した回路を電源の
入力側に設けるとともに、前記ツエナーダイオー
ドの導通時に導通するよう制御されるトランジス
タスイツチを有するスイツチ回路を設け、該スイ
ツチ回路のトランジスタスイツチはスイツチング
トランジスタのターンオフ時のベース電流引き抜
き用トランジスタを兼ねていて前記スイツチング
トランジスタのベース−エミツタ間に接続され、
且つトランジスタスイツチのベースにはツエナー
ダイオードによる制御信号とターンオフ時のベー
ス電流引き抜き信号がそれぞれダイオードを介し
て入力するように接続され、前記スイツチ回路の
オン動作によつて過小入力電圧時にスイツチング
トランジスタのスイツチング動作を強制的に停止
させるようにした過小入力電圧を阻止する電源装
置。