JPH02119529A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流安定化電源として各種電子機、器に使
用されるスイッチングレギュレータの過電流保護回路に
関する。

〔従来の技術〕

一般に、スイッチングレギュレータは、電源トランスの
１次側に設けられたスイッチング素子を、出力電圧に応
じたスイッチングパルス幅で駆動制御して、安定化した
直流の出力電圧を得ようとするものである。このような
スイッチングレギュレータには、１次側の過電流状態を
検出する機能等が付加され、過電流が検出されたときに
パルス幅制御を行ったり、あるいはスイッチングパルス
の供給を一時的に停止して過電流状右から脱出したとき
再びパルス幅制御を開始するように動作する過電ニアＭ
保護回路が設けられている。第２図に、この種の過電流
保護回路を有する従来のスイッチングレギュレータの要
部回路系統図を示す、第２図において、参照符号１０は
、図示しない商用交流電源からブリッジ整流回路等を介
して入力される脈流電圧を直流電圧に平滑する平滑コン
デンサであり、この平滑コンデンサ１０は電源トランス
Ｔの１次側コイルし、の一端に接続され、コイルＬ　ｐ
＋の他端はスイッチング素子１２のコレクタに接続され
る。スイッチング素子１２のベースは抵抗２０を介して
制御回路２２の出力端子に接続し、エミッタは過電流検
出用抵抗１４とフィルタ用抵抗１６の接続点に接続する
。抵抗１４の他端は、フィルタ用コンデンサ１８および
平滑コンデンサ１０の他端と共に制御回路２２の過電流
検出端子の一方に接続する。

フィルタ用コンデンサ１８と抵抗１６との接続点は、制
御口Ｉ￥８２２の他方の過電流検出端子に接続する。電
源トランスＴの２次側コイルＬｓには、ダイオード２４
の整流回路とコンデンサ２６の平滑回路を接続する。出
力電圧検出回路２８の入力端子はコンデンサ２６の両端
に接続し、出力端子は絶縁回路３０に接続する。そして
、絶縁回路３０の出力端子は制御回路２２に接続するよ
う構成されている。

なお、制御回路２２は過電流保護機能を有するパルス幅
コントロールＩＣであり、例えば三菱製Ｍ５１９７７や
松下製ＡＮ８０９０等の市販品を使用することができる
。また、絶縁回路３０は、フォトカプラ等の光結合回路
を用いて、１次側と２次側とを電気的に絶縁した回路で
ある。

このように構成された過電流保護回路を有するスイッチ
ングレギュレータの動作について、以下説明する。コン
デンサ１０によって平滑された直流電圧は、電源トラン
スＴの１次側コイルＬｐｌを通してスイッチング素子１
２に供給される。スイッチング素子１２のベースには、
制御口ｉ￥８２２の出力端子からパルス幅コントロール
されたパルス信号が加えられ、スイッチング制御が行わ
れる。これにより、電源トランスＴの２次側コイルＬ３
に、スイッチング制御に対応したパルス電圧が発生する
。このパルス電圧は、ダイオード２４とコンデンサ２６
により整流・平滑され、直流電圧として出力される。出
力電圧検出回路２８は、平滑コンデンサ２６の両端の出
力電圧を検出して得な誤差電圧を絶縁回路３０を介して
制御回路２２に帰還する。制御回路２２はこの検出信号
に基づき、出力電圧が所定の電圧より低い場合はパルス
幅を拡げ、出力電圧が高い場合はその逆の動作をして、
出力電圧を所定の電圧に安定化するようスイッチング素
子１２に加えられるパルス信号のパルス幅を制御する。

以上は、一般のスイッチングレギュレータの動作である
が、この制御回路２２には、負荷に何らかの異常が発生
して過電流が生じた場合の保護回路が設けられている。

すなわち、１次側に設けた過電流検出用抵抗１４の両端
の電圧を検出することによって、予め設定された電流値
を越える電流が流れたことを検知した際には、制御回路
２２にスイッチング素子１２をＯＦＦさせて、スイッチ
ングレギュレータの保護を行う回路である。抵抗１６と
コンデンサ１８は、スイッチング素子１２のスイッチン
グにより発生するスパイクノイズで、制御回路２２内の
過電流検出回路が誤動作しないようにするだめのノイズ
除去用フィルタ回路を構成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した過電流保護回路における過電流
の検出は、抵抗１４による１次側の電流を検出する方法
であるため、２次側の出力電圧を広く変化させて使用す
るようなスイッチングレギュレータに対しては、全出力
電圧範囲において出力型カー窓で過電流保護を動作させ
るには難点があった。すなわち、電源トランスＴの巻線
抵抗や２次側ダイオード２４の電圧降下などの影響で、
２次側の出力電圧の大きさによりスイッチングレギュレ
ータの効率が変化し、出力電圧の高い方が効率が良くな
る傾向があり、このため１次側の過電流検出値を一定（
すなわち入力電カ一定）として保護回路を動作させても
、その時の２次側の電力は出力電圧を低い電圧で使用し
ている場合と高い電圧で使用している場合とでは異なり
、高い電圧の方の出力電力が大きくなるので、確実に出
力型カー穴の条件で保護回路を動作させることはできな
かった。従って、広い範囲の出力電圧を保証するスイッ
チングレギュレータの場合、高い出力電圧使用時での保
護回路動作点の２次側電力が、低い出力電圧使用時での
動作点の２次側電力よりも増加することを考慮して、電
力マージンの大きい高価な部品の使用を必要とし、さら
に実装時の熱設計にも充分なマージンを必要とするため
、使用出力電圧範囲が広くて低回な小型スイッチングレ
ギュレータの実現が難しかった。

そこで、本発明の目的は、出力電圧を広く変化させるこ
とができるスイッチングレギュレータにおいて、過電流
保護回路の動作点を２次側電カ一定となるように出力電
圧に応じて移動させることによって、余分なマージンを
無くし最適な素子および実装が可能となり、低回小型な
スイッチングレギュレータを実現できる過電流保護回路
を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る過電流保護回路は、電源トランスの１次側
コイルに印加される第１の直流電圧をスイッチング制御
して高周波電圧に変換するスイッチング手段と、電源ト
ランスの２次側コイルに誘起された高周波電圧を第２の
直流電圧に変換する手段と、前記第２の直流電圧の誤差
電圧を検出して前記スイッチング手段のスイッチングパ
ルス幅を制御する制御回路と、さらに１次側コイルを流
れる過電流状態を検出して得た過電流検出信号により前
記制御回路を介して前記スイッチング手段の動作を停止
する保護回路とを備えてなるスイッチングレギュレータ
において、 ２次側の出力型カー穴で前記保護回路が動作するように
、前記第２の直流電圧に比例して変化する第３の直流電
圧を前記過電流検出信号に対して重畳する回路を設けた
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る過電流保護回路によれば、２次側コイルと
同極性に巻回した１次側補助コイルに誘起される電圧を
整流・平滑して得な補助電源の直流電圧は２次側出力電
圧に比例して変化するため、この補助電源の直流電圧を
帰還抵抗を介して１次側過電流検出部に印加することに
よって、過電流保護回路の過電流検出動作点を２次側出
力電圧に反比例して移動することができる。従って、出
力電圧か変動しても、出力型カー穴で過電流保護回路を
動作させることができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る過電流ｃＡ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、本発明に係る過電流ｉ護回路を有するスイッ
チングレギュレータの要部回路系統図である。なお、本
実施例において、第２図に示す従来例と同一の構成部分
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１図において、電源トランスＴ
の１次側補助コイルＬｔ２は、２次側コイルしｓと同極
性になるよう巻回したコイルであり、一端にダイオード
３４のアノードを接続し、コンデンサ３２をこのコイル
し、２とダイオード３４の直列回路に並列接続すると共
に制御回路２２にも接続し、さらにダイオード３４とコ
ンデンサ３２の接続点と、抵抗１６とコンデンサ１８の
接続点とを抵抗４０を介して接続するよう構成している
点が第２図と異なる。

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。本実施例においては、電源トランスＴの１次
側補助コイルＬＩ１２は、２次側コイルしｓと同極性に
なるよう巻回しているため、１次側補助コイルＬ　Ｐ２
に誘起される電圧は、２次側コイルＬｓに誘起される電
圧と比例して変化する。この１次側補助コイルＬＰ２に
誘起される高周波電圧をダイオード３４で整流し、さら
にコンデンサ３２により平滑して直流の補助電圧源を形
成する。補助電圧源の直流電圧は、抵抗４０を介して制
御回路２２の過電流検出端子に重畳する。これによって
、２次側の出力電圧を高くした場合、出力電圧に比例し
て変化する直流電圧が過電流検出端子に加わり、過電流
検出部の電圧が上昇するため、上昇した分だけ過電流検
出抵抗１４を流れる電流か小さな値でも過電流保護回路
が動作する電圧となる。すなわち、出力電圧に反比例し
て過電流保護回路の動作点が移動したことになり、抵抗
４０の値を適当に選択することによって出力電力一定と
なるように過電流ｃＡ護回路を動作させることができる
。

さらに、抵抗４０を適当に調整することによって、高い
出力電圧で使用する際に供給できる出力電力を逆により
小さく設定することも可能であり、高い直流電圧は欲し
いが、電流は少なくても良い電源用途などには最適であ
る。

なお、本実施例で用いた補助電源は、制御回路２２用の
電源として従来回路でも使用される制御用補助電源であ
り、本発明に係る過電流保護回路のために特に新たな電
源を必要とするものではなく、２次側出力電圧に比例し
て変化する直流電圧が、抵抗４０を介して過電流検出端
子に帰還される電源であれば良い 〔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、
スイッチングレギュレータの２次側出力電圧に比例して
変化する補助電源の直流電圧を帰還抵抗を介して、１次
側の制御回路の過電流検出部に重畳するよう構成したこ
とにより、出力電圧に反比例して過電流保護回路の動作
点を移動することができるなめ、出力電圧を広い範囲に
変化させても確実に出力電力一定で過電流保護回路を動
作させることができる。

従って、従来のように過電流保護回路の動作する出力電
力値が、出力電圧を高い電圧にして使用する場合には低
い電圧にして使用する場合に比べてより大きくなるとい
うことを考慮する必要がなくなり、過大なマージンを取
り過ぎた大電力の高価な部品を使用しなくて済むと共に
余分なマージンを見た放熱設計も行わずに済むので、使
用出力電圧範囲の広い小型で廉価なスイッチングレギュ
レータを実現することが可能となる。また、従来構成に
対して、わずか帰還抵抗−本を追加するだけで容易に実
現できる利点を有している。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例における帰還抵抗による電圧重畳方法に
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流保護回路を有するスイッチ
ングレギュレータの一実施例を示す要部回路系統図、第
２図は従来の過電流保護回路を有するスイッチングレギ
ュレータを示す要部回路系統図である。 １０・・・平滑用コンデンサ １２・・−スイッチング素子 １４・・・過電流検出用抵抗 １６．２０・・・抵抗　　　　１８・・・コンデンサ２
２・・・制御回路　　　　２４・・・ダイオード２６・
・・平滑用コンデンサ ２８・・・出力電圧検出回路 ３０・・・絶縁回路 ３２・・・平滑用コンデンサ ３４・・・ダイオード ４０・・・帰還用抵抗 Ｔ・・・電源トランス Ｌ　ｐ　Ｉ・・・１次側コイル ＩＧ Ｌ、２・・・補助コイル し。 ・・・２次側コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源トランスの１次側コイルに印加される第１の
   直流電圧をスイッチング制御して高周波電圧に変換する
   スイッチング手段と、電源トランスの２次側コイルに誘
   起された高周波電圧を第２の直流電圧に変換する手段と
   、前記第２の直流電圧の誤差電圧を検出して前記スイッ
   チング手段のスイッチングパルス幅を制御する制御回路
   と、さらに１次側コイルを流れる過電流状態を検出して
   得た過電流検出信号により前記制御回路を介して前記ス
   イッチング手段の動作を停止する保護回路とを備えてな
   るスイッチングレギュレータにおいて、２次側の出力電
   力一定で前記保護回路が動作するように、前記第２の直
   流電圧に比例して変化する第３の直流電圧を前記過電流
   検出信号に対して重畳する回路を設けたことを特徴とす
   る過電流保護回路。