JPH02114858A - 過電圧保護回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スイッチングレギュレータの過電圧保護回
路にｆ系り、特にフライバック方式のスイッチングレギ
ュレータにおける補助電源用の１次側補助巻線を使用す
る過電圧保護回路に関する６ 〔従来の技術〕 従来、スイッチングレギュレータの出力電圧か定格以上
になった場合に過電圧を防止するよう動作する過電圧（
’ｉＡ’Ｆ１回路としては、第３図および第４図に示す
ものが知られている。

第３図において、参照符号１０は直流電源であり、この
直流電源１０に対してトランスＴの１次側主巻線１２と
スイッチング１〜ランジスタ１４との直列回路が並列に
接続され、スイッチングトランジスタ１４のゲー１〜に
は図示しないスイッチングコントロールＩＣ内のパルス
幅コントロール回路からの駆動パルスが印加される。ス
イッチング１−ランジスタ１４の０Ｎ−ＯＦＦ動作によ
って、トランスＴの２次側巻線２０に誘起される高周波
電圧は、タイオード２２で整流された後コンデンサ２４
で平滑され、直流電圧として出力端子に導出される。こ
の出力電圧を抵抗３７３８によって分圧して、ツェナタ
イオード３６のカソードに印加する。出力電圧が定格値
を越えて過電圧となった時には、ツェナタイオード３６
を介してサイリスク３０のゲー１−にターンオン電流が
流れ、サイリスタ３０かＯＮ状態となり、過電圧が発生
した瞬間に出力を短絡する。これによって、過電圧が出
力端子に発生して負荷を損傷するのを防止している。な
お、サイリスク３０のゲー）〜・カソード間に接続され
ている抵抗３２とコンデンサ３４の並列回路は、サイリ
スク３０がノイズ等により誤動作するのを防止するため
のゲートノイズ吸収用回路である。また、トランスＴの
１次側直流電源１０は、商用交流電源をブリッジ整流し
て平滑回路を通ずことによって得ても良い。

第４図は、別の従来の過電圧保護回路を示すものであり
、出力電圧を過電圧検出回路４０によって常に監視し、
過電圧を検出した際には、フォトカプラ４２を介して電
気的に絶縁した状態で、１次側のスイッチングコン１へ
ロールＩＣ５０に過電圧検出信号を帰還する。この過電
圧検出信号によってスイッチングコントロールＩＣ５０
内の過電圧保護回路５２は、パルス幅コントロール回路
５４からゲート保護抵抗１６を介してスイッチング１〜
ランジスタ１４を駆動しているパルス出力を停止するよ
う動作する。これによって、出力端子に過電圧が発生し
た場合には、直ちに出力がＯＦＦ状態となるので、負荷
を過電圧から保護することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述したようにサイリスクを用いて出力
端子を短絡する従来の過電圧保護回路では、１次側の過
電流保護回路が動作し続は発熱し温度が上昇するなどの
問題がある上に、実装部品も大きくなりコスト高となる
難点を有している。

また、２次側出力電圧の過電圧を検出し、フォトカプラ
を使用して１次側のコントロール回路に帰還する方法で
は、１次側と２次側を構成する回路をそれぞれス、イツ
チングレギュレータ装置内で確実に絶縁配置する必要か
あり、回路が複雑となってコスト高になる欠点がある。

そこで、本発明の目的は、簡単な回路構成で実装部品か
少なく、製造コストの低減も可能な、スイッチングレギ
ュレータにおける過電圧保護回路を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る過電圧保護回路は、トランスの１次側主巻
線にスイッチング素子と該スイッチング素子をパルス幅
制御する制御回路を接続すると共に２次側巻線に整流・
平滑回路を接続し、１゜次側補助巻線を用いた補助電源
を前記制御回路に接続してなるフライバック方式のスイ
ッチングレギュレータにおいて、２次側出力に比例し前
記補助電源とは逆極性の直流電圧を前記１次側補助巻線
より得る整流・平滑回路と、該直流電圧か所定の過電圧
設定値を越した際に前記制御回路に対し前記スイッチン
グ素子への駆動パルス出力を停止するための過電圧検出
信号を出力する過電圧検出回路とからなることを特徴と
する。

〔作　用〕

本発明に係る過電圧保護回路によれは、補助電源用の１
次側補助巻線に対し付加した整流・平滑回路は、前記補
助電源用とは逆極性の直流電圧を有し、かつ、２次側出
力電圧に比例することにより、この逆極性の直流電圧は
２次側出力の過電圧検出電圧として動作する。この直流
電圧を入力とする１−ランリスク。

ツェナタイオード、抵抗等からなる過電圧検出回路は、
前記直流電圧が所定の過電圧設定値を越えた際に、スイ
ッチングコントロールＩＣの過電圧保護回路に対し過電
圧検出信号を出力する。これにより、スイッチングコン
トロールＩＣからスイッチングトランジスタに対し出力
される駆動パルスを停止し、スイッチングトランジスタ
をＯＦＦ状態にすることによって、負荷を過電圧から保
護することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る過電圧保護回路の実施例につき、添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す過電圧保護回路を有
するフライバック方式のスイッチングレギュレータの要
部回路図である。なお、第１図において、従来例の第３
図と第４図で示したものと同一の構成部分については、
同一の参照符号を付して説明する。トランスＴの１次側
主巻線１２の一端は、直流電源１０の正極側に接続し、
他端はスイッチングトランジスタ１４を介して直流電源
１０の負極側に接続する。スイッチングトランジスタ］
４のゲートは、ゲート保護抵抗１６を介してスイッチン
グコントロールＩＣ５０内のパルス幅コン１〜ロール回
路５４の出力端子に接続する６トランスＴの１次側補助
巻線６０の一端にはタイオード６１のアノードを接続し
、他端はコンデンサ６２の一端とコンデンサ７１の一端
との接続点、およびツェナタイオード６４のアノー゛ド
と抵抗７７の一端とスイッチングコントロールＩＣ５０
の接地端子ＧＮＤのそれぞれに接続する。ダイオード６
１のカソードは、ｎｐｒ＋１−ランジスタロ５のコレク
タおよびコンデンサ６２の他端に接続すると共に、抵抗
６３を介してｎ　ｐ　ｎ　ｌ□シランスタロ５のベース
とツェナダイオード６４のカソードに接続する。ｎｐｎ
トランジスタ６５のエミッタは、抵抗７３と電解コンデ
ンサ７４の並列回路を介して、ｐｎｐｌ−ランジスタフ
６のベースに接続すると共に抵抗７２の一端に接続する
。さらに、ｎ　ｌ）　ｎ　トランジスタ６５のエミッタ
は、ツェナタイオードア５のカソードとスイッチングコ
ントールＩＣ５０の電源接続端子ＶＣＣに接続する。

１）　ｎ　ｐ　トランジスタ７６のエミッタはツェナダ
イオード７５のアノードに接続し、コレクタは抵抗７７
の他端に接続すると共にスイッチングコントロールＩＣ
５０の過電圧保護回路５２の入力端子に接続する。抵抗
７２の他端はコンデンサ７１の他端とダイオード７０の
アノードとの接続点に接続し、ダイオード７０のカソー
ドは１次側補助巻線６０の一端とダイオード６１のアノ
ードとの接続点に接続する。ここで１次側補助巻線６０
．ダイオード６１．コンデンサ６２．抵抗６３．ツェナ
ダイオード６４およびｎｐｎトランジスタ６５からなる
回路は、従来の１次側補助電源回路であり、スイッチン
グコントロールＩＣ５０の電源として使用される。トラ
ンスＴの２次側巻線２０にはタイオード２２とコンデン
サ２４の直列回路が並列に接続され、コンデンサ２４の
両端から出力が取り出される。

次に、このように構成された本実施例回路の動作につき
説明する。スイッチング１〜ランジスタ１４は、ゲート
保護抵抗１６を介してスイッチングコントロールＩＣ５
０内のパルス幅コントロール回路５４からの出力パルス
によりＯＮ・○ＦＦ１％ｌＫ動される。このフライバッ
ク方式のスイッチングレギュレータはスイッチングトラ
ンジスタ１４がＯＮ状態のときに、トランスＴにエネル
ギを蓄え、ＯＦＦ状態となったときに出力へ電力を送る
よう動作する。２次側巻線２０に誘起された電圧は、タ
イオード２２により整流され、コンデンサ２４によって
平滑されて直流出力電圧Ｖｏを得る。この２次側の直流
出力電圧Ｖｏの変動を図示しない検出回路で検出し、図
示しないフォトカプラ等を介して１次側のスイッチング
コントロールＩＣ５０に検出信号を帰還し、パルス幅コ
ントロール回路５４の出力パルス幅を検出信号に基づい
て２次側出力電圧ＶＯが一定となるように制御する。ト
ランスＴの］　０ １　次ｒｍＭ助巻Ｂ　６０　ハ、１次側主巻Ｍ１２と同
極性に巻回されており、スイッチングトランジスタ１４
の０Ｎ−ＯＦＦ動作によって高周波電圧が誘起される。

この高周波電圧はダイオード６１により整流され、コン
デンサ６２によって平滑されて正極性の直流電圧となり
、ｎｐｎ）ランジスタロ５のコレクタに印加されると共
に抵抗６３を介してベースとツェナダイオード６４に印
加される。ｌ’ｌ　ｌ）ロトランリスタ６５のベース電
圧はツェナダイオード６４により定電圧に保たれるため
、ｎｐｎ）ランジスタロ５のエミッタからスイッチング
コントロールＩＣ５０の電源端子Ｖｃｃに供給される電
流はほぼ一定となる。また、電源端子Ｖｃｃの電圧Ｖｃ
ｃ１は、スイッチングトランジスタ１４がｎチャネル・
パワーＭＯ３ＦＥＴの場合には、ゲート電圧を少なくと
もしきい値電圧よりも１０Ｖ以上高い電圧で駆動しない
と、ｎチャネル・パワーＭＯ３ＦＥＴを低オン抵抗でス
イッチングさせることができないため、１５〜２０Ｖの
電圧となるように補助電源を構成するのが良い。１次側
補助巻線６０に誘起される電圧をダイオード７０により
整流し、コンデンサ７１によって平滑した負極性の直流
電圧ＶＢは、２次側出力電圧ＶＯに比例して変化する。

この負極性の電圧ＶＢと正極性の電圧Ｖｃｃ１との間の
電位差は、抵抗７３と抵抗７２により分圧されて、ｌ）
　ｎ　ｐ　トランジスタ７６のベースに印加されている
。しかし、抵抗７３の両端にかかる電圧は、出力電圧Ｖ
Ｏが正常動作範囲においてはツェナタイオード７５の降
伏電圧よりも低くなるよう設定しているので、ｐｎｐト
ランジスタ７６はＯＦＦ状態であり、スイッチングコン
トロールＩＣ５０内の過電圧保護回路５２の入力端子は
抵抗７７により接地されてローレベル入力となる。

ここで、何等かの原因によりトランスＴの２次側出力電
圧Ｖｏが定格出力を越えて過電圧状態になった場合には
、１次側補助巻線６０から得た負極性の直流電圧ＶＢか
出力電圧■０の大きさに比例してより一層負側へ移動す
るために、抵抗７３の両端にかかる電圧が増加する。抵
抗７３の両端の電圧がツェナダイオード７５の降伏電圧
まで増加すると、補助電源ＶＣＣからツェナタイオード
７５を介してｐｎｐトランジスタ７６のベース・エミッ
タ間に電流が流れ、ｐｎｐ）’ランジスタフ６がＯＮ状
態となる。従って、ｐｎｐトランジスタ７６のコレクタ
電位か上昇し、過電圧保護回ｌ？８５２の入力端子にハ
イレベル信号、すなわち、過電圧検出信号が入力される
。これにより、スイッチングコントロールＩＣ５０内の
過電圧保護回Ｆ＃Ｉ５２は、パルス幅コントロール回路
５４の出力パルスを停止させ、スイッチングトランジス
タ１４をＯＦＦ状態として出力電圧Ｖｏを零に落とし負
荷を過電圧から保護する。このとき、ツェナダイオード
７５の降伏電圧を与える抵抗７２と抵抗７３との分圧電
圧は、出力電圧ＶＯが所定の過電圧設定値のときの負極
性電圧ＶＢでもって動作するようそれぞれの抵抗値を適
当に選択しておく。なお、ｐｎｐトランジスタ７６のベ
ースに接続されている電解コンデンサ７４は、ノイズ等
により誤動作を防止するために、ｐｎｐトランジスタ７
６のベースに入力される電圧パルスを緩和する働きをし
ている。また、ここで用いられるスイッチングコントロ
ールＩＣ５０は、過電圧検出信号により、スイッチング
パルス出力を停止する過電圧保護回路機能を有するスイ
ッチングコントロールＩＣであれば良い。入力端子の極
性がハイレベルからローレベルに変わったときに過電圧
保護回路か動作する丁Ｃの場合には、入力端子にインバ
ータを１段介して入力すれば良い。

次に、第２図に本発明の過電圧保護回路を有するスイッ
チングレギュレータの別の実施例を示す。なお、本実施
例においては、第１図に示す回路構成と同一の構成部分
については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を
省略する。すなわち、第２図では、過電圧検出信号を出
力する過電圧検出回路部を、ｎｐｎｌ−ランリスタを用
いて構成する点か第１図と異なり、１次側補助巻線６０
からスイッチングコントロールＩＣ５０用正極性の補助
電源を、ダイオード６１．コンデンサ６２゜抵抗６３．
ツェナダイオード６４．ｎｐｎトランジスタ６５により
構成し、過電圧検出用負極性の直流電圧をダイオード７
０．コンデンサ７１．抵抗７２により構成する点は第１
図と同じである。

本実施例の過電圧検出信号を出力する過電圧検出回路部
の構成について説明する。抵抗８４の一端をスイッチン
グコントロールＩＣ５０の電源端子Ｖｃｃに接続し、他
端をｎｐｎトランジスタ８６のコレクタに接続すると共
にスイッチングコントロールＩＣ５０内の過電圧保護回
路５２の入力端子に接続する。

ｎｐｎ）ランリスタ８６のエミッタはスイッチングコン
トロールＩＣの接地端子ＧＮＤに接続すると共に電解コ
ンデンサ８０の負極側端子に接続する。ｎ　ｌ）　ｎ　
トランジスタ７３のベースはツェナダイオード８２のア
ノードに接続し、ツェナダイオード８２のカソードは抵
抗７２と抵抗７３の接続点に接続すると共に電解コンデ
ンサ８０のＪｌｆｆｌ側端子に接続する。

次に、このように構成された本実施例の過電圧検出動作
につき説明する。先ず、２次側出力電圧ＶＯが正常動作
範囲の場合には、正極性の１次側補助電源の電圧Ｖｃｃ
ｌと２次側出力電圧Ｖｏに比例する負極性の電圧ＶＢと
の間の電位差か、抵抗７３と抵抗７２により分圧され、
ツェナダイオード８２を介してトランジスタ８６のベー
スに印加される。このなめ、ｎｐｎ）ランリスタはＯＮ
状態になっており、スイッチングコン１へロールＩ　Ｃ
５０内の過電圧保護回路５２の入力端子はローレベルに
保持される。従って、スイッチングコントロールＩＣ５
０は２次側出力電圧ＶＯか所定の定電圧となるようスイ
ッチングトランジスタ１４に対するパルス幅コントロー
ルを行う。

ここで、２次側出力電圧■０が過電圧状態となった場合
には、負極性の直流電圧ＶＢが出力電圧ｖＯの大きさに
比例してより一層負側へ移動するために、抵抗７２と抵
抗７３との分圧電圧が印加されるツェナダイオード８２
のカソード電圧は、ｎｐｎ）ランリスタ８６のベース電
圧よりも低くなる。ツェナタイオード８２は順方向とな
り、ｎｐｎ）ランリスタ８６のベース電位が低くなると
同時にベース蓄積電荷も急速に引き抜かれるので、ｎｐ
ｎトランジスタ８６はＯＦＦ状態となる。

従って、ｎｐｎ）ランリスタ８６のコレクタ電位は抵抗
８４によって補助電源電圧Ｖ　ｃｃ１近くまで上昇し、
スイッチングコントロールＩＣ５０内の過電圧保護回路
５２の入力端子にはハイレベル信号、すなわち、過電圧
検出信号か入力される。これにより、前記実施例と同様
の過電圧保護動作を実行する。なお、抵抗７２と抵抗７
３の値は、１次側の負極性直流電圧ＶＢが２次側出力電
圧の過電圧設定値に相当する電圧でもって、しかもツェ
ナタイオード８２を順方向とする分圧電圧を得ることが
できる値に設定しておく。また、ツェナタイオード８２
のカソードに接続されている電解コンデンサ８０は、ノ
イズ等による誤動作を防止するために、ｎｐｎトランジ
スタ８６のベースに入力される電圧パルスを緩和する働
きをしている。スイッチングトランジスタ１４について
は、ｎチャネル・パワーＭＯ３ＦＥＴを用いて説明した
が、勿論バイポーラトランジスタを使用することができ
る。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
フライバック方式のスイッチングレギュレータにおいて
使用されるスイッチングコントロールＩＣのための補助
電源用１次側補助巻線に、新たに負極性の直流電圧用整
流・平滑回路を設けることによって、２次側出力電圧に
比例して変化する直流電圧を得ることかでき、さらにこ
の直流電圧を入力とする簡単な回路構成の過電圧検出回
路によってスイッチングコントロールＩＣの過電圧保護
回路を動作させることかできる。また、負極性の直流電
圧用整流・平滑回路および過電圧検出回路を用いて構成
した過電圧保護回路は、従来のサイリスク方式やフォト
カプラ方式に比べて部品点数も少なく簡単な回路構成で
あり、実装部品も大きくなく低コス１−に実現すること
ができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明しなが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る過電圧保護回路を使用したスイッ
チングレギュレータの一実施例を示す要部回路図、第２
図は本発明に係る過電圧保護回路を使用した別の実施例
を示すスイッチングレギュレータの要部回路図、第３図
は従来のサイリスクを使用した過電圧保護回路を有する
スイッチングレギュレータの概略構成を示す回路図、第
４図は従来のフォ１へカプラを使用した過電圧保護回路
を有するス、イッチンクレキュレータの概略回路を示す
回路図である。 １０・・・直流電源　　　　１２・・・１次側主巻線１
４・・・スイッチング１〜ランジスタ１６・・・ゲート
保護抵抗　２０・・・２次側巻線２２・・・タイオード
　　　２４・・・コンデンサ３０・・・サイリスク　　
　３２，３７．３８・・・抵抗３４・・・コンデンサ　
　　３６・・・ツェナタイオード４０・・・過電圧検出
回路　４２・・・フォトカプラ５０・・・スイッチング
コン１〜ロールＩＣ１つ ５２・・・過電圧保護回路 ５４・・・パルス幅コントロール回路 ６０・・・１次側補助巻＊　　６１，７０・・・ダイオ
ード６２．７１・・・コンデンサ　６３．７２．７３．
７７・・・抵抗６４７５・・・ツェナタイオード ６５８６・・・ｎ　Ｉ）　ｎ　トランジスタ７４・・・
電解コンデンサ ７６・・・Ｐｎｌフトランジスタ ８０・・・電解コンデンサ　８２・・・ツェナタイオー
ド８４・・・抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランスの１次側主巻線にスイッチング素子と該
   スイッチング素子をパルス幅制御する制御回路を接続す
   ると共に２次側巻線に整流・平滑回路を接続し、１次側
   補助巻線を用いた補助電源を前記制御回路に接続してな
   るフライバック方式のスイッチングレギュレータにおい
   て、 ２次側出力に比例し前記補助電源とは逆極 性の直流電圧を前記１次側補助巻線より得る整流・平滑
   回路と、該直流電圧が所定の過電圧設定値を越した際に
   前記制御回路に対し前記スイッチング素子への駆動パル
   ス出力を停止するための過電圧検出信号を出力する過電
   圧検出回路とからなることを特徴とする過電圧保護回路
   。