JPH02155466A - 直流電源装置 - 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〕 この発明はインバータ回路と整流・平滑回路とを組み合
わせて＠流電力を得る直流電源装置でスイッチング動作
異常時の保護の改善に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の直流電源装置の１例を示すもので（りは
直流電力を供給する１次電源、Ｃ２）は電流のオン・オ
フを行なうためのスイッチングｇ子、（３１は高周波ト
ランス、Ｃ４）はこの高周波トランスからの出力を整流
するだめの整流回路、（５）はこの整流回路の出力を平
滑するための平滑回路、（６１は負荷。

（７）は基準電圧を出力するための基準電圧発生回路。

（８）はこの基準電圧発生回路の出力と上記平滑回路（
５）の出力信号との差を検出・増幅するための誤差増幅
器、（９）は上記平滑回路＋５１の位相特性を改善する
ための位相補償回路、ＩＩｌ］はパルス幅制御の基準と
なる三角波？出力するための三角波発振回路。

αυけこの三角波発振回路の出方と上記位相補償回路（
９）の出力信号とによってパルス幅に変換するためのパ
ルス幅変調回路、ａｚはこのパルス幅変調回路の出力信
号を上記スイッチング素子（２）の駆動信号に増幅する
ためのドライバである。

また、第５図は従来のこの種の装置の動作図を示したも
ので、０′）け三浄波信号ＶＴと位相補償回路出力電圧
ｖｅの動作波形図、（イ）はパルス幅変調回路出力電圧
Ｖｐの動作波形図、（つ）は整流回路出力電圧ＶＲＯと
平滑回路出力電圧ｖＯの動作波形図。

に）はスイッチング電流Ｉの動作波形図である。これよ
り第４図及び第５図に基づいて説明する。

従来のこの種の装置においては、１次電源（１）から供
給される電力をスイッチング素子（２）によってパルス
状の電力に変換し高周波トランス＋３１　Ｋ入力する。

この高周波トランス（３）によって所定の電圧に降圧又
は昇圧した電力に変換し、これを整流回路（４）により
逆電圧ｆ：ｍ止した後さらに平滑回路（５）Ｋよって直
流に変換し、平滑回路出力電圧Ｖｏの直流電力を負荷ｔ
ａ）に供給する。

また、前記平滑回路出力電圧ｖＯけ誤差増幅器（８１に
入力すると共に、一方基準電圧発生回路（７）からの出
力である基準電圧ｖＲを上記誤差増幅器（８）に入力す
る。

この誤差増幅器（８）によって基準電圧ＶＲに対する平
滑回路出力電圧ＶＯの電位差に比例し九信号を出力し０
位相補償回路（９）に入力する。この位相補償回路（９
）によって上記平滑回路＋５１の位相特性を改善して、
第５図の動作図の（７）に示す様に位相補償回路出力電
圧Ｖｅ　としてパルス幅変調回路ａ１１に入力すると共
に、一方三角波発振回路へαからの出力である三角波信
号ＶＴをパルス幅変調回路ａｌｌに入力する。このパル
ス幅変調回路ａｌｌによって、第５図の動作図の（イ）
に示す様に前記位相補償回路出力電圧Ｖｅが前記三角波
信号ＶＴ　　より大きり場合はスイッチング素子＋２）
　全ＯＦ’　Ｆの状態、逆に小さい場合は上記スイッチ
ング素子（２）をＯＮの状態。

を可能にするパルス信号に変換してパルス幅変調回路出
力電圧Ｖｐ　としてドライバａｚに入力する。

このドライバ０３によって入力された前記パルス幅変調
回路出力電圧Ｖｐをスイッチング素子（２）の駆動信号
に増幅して上記スイッチング素子（２）のオン・オフ制
御を行なう。この結果、第５図の動作図のに）Ｋ示す様
にスイッチング電流Ｉが高周波トランス（３）に流入し
、役）に示す様に整流回路出力電圧ＶＲＯはパルス状の
電圧波形となり、したがって平滑回路出力電圧Ｖｏは基
準電圧発生回路（７）からの基準電圧ＶＲに対応した直
流電圧に安定化することになる。

いまこの様な構成において６第５図の動作図の時間ｔ１
　以後に示す俤に時間ｔ１　の時点で三角波信号ＶＴが
ピーク電圧で一定になるラッチアップ現象になった場合
、第５図の（７）に示す様に三角波信号ＶＴが平滑回路
出力電圧ＶＯに対して常に大きい状態になる。前記三角
波信号ＶＴ　と前記平滑回路出力電圧ｖＯとの相関関係
で第５図の（イ）Ｋ示す様にパルス幅変調回路出力電圧
ＶＰはスイッチング素子（２）を常にＯＮ状態可能にす
る信号となる。

これに同期して上記スイッチング素子（２）もＯＮ状態
を維持する動作となる結果、第５図のに）Ｋ示す様にス
イッチング電流Ｌ流■が定常値に対して増大すると共に
、＠に示す様に整流回路出力電圧ＶＲＯはパルス状電圧
の波高値で一定となり、したがって平滑回路出力電圧Ｖ
ｏは前記波高値に漸近する様増加する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この従来の装置においては三角波発振回路（
１１）の異常等による三角波信号７丁のラッチアップ現
象によって過大なスイッチング電流Ｉが流れてスイッチ
ング素子（２）、高周波トランス（３）等の劣化や破壊
を起こすこと、また平滑回路出力電圧ｖＯの過電圧で負
荷（６）が劣化や破壊を起こすなどの課題があった。

この発明は、従来のこの種の装置の課題を解決するため
になされたもので、三角波信号ＶＴのラッチアップ現象
時において、スイッチング素子。

高周波トランス等の劣化や二次的要素による破壊を防止
し、ま九負荷等に悪影響を与えずに保護することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる直流電源装置は、三角波信号の最終立
下がり時点から所定の一定時間経過後に立下がるパルス
を出力する定パルス幅発生回路と。

前記パルス出力とパルス幅変調回路出力電圧との論理積
を行なう論理積回路とを設け、上記論理回路の出力をド
ライバの入力端に与えるように構成し九ものである。

〔作用〕

仁の発明においては、三角波信号のラッチアップ現象時
点から一定時間経過後スイツチング素子を強制的にＯＦ
Ｆ状態に保持させることによって。

スイッチング電流の増加を抑制後０にしてスイッチング
素子等の劣化・破壊や負荷等への悪影響を与えない保護
動作となる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は＠
１図の内の一部分詳細回路例を示す図。

第３図はこの発明の詳細な説明するための図であり、以
下詳細に説明する。

第１図で（１）〜ａ３は上記従来の装置と同一のもので
あり１口３は三角波信号の最終立下がり時点から所定の
一定時間経過後に立下がるパルスを出力するための定パ
ルス幅発生回路、ｆｉ＠は２つの入力信号の論理積を行
なう論理積回路であり、第２園で（１９は定パルス幅発
生回路ａ１のＮ０７回路、　ｔＩＳは単安定マルチバイ
ブレータである。ｔた第３図はこの発明の動作図を示し
ｔもので、１７）は三角波信号ＶＴ　と位相補償回路出
力電Ｒａｖｅの動作波形図。

（イ）はパルスＩｌ！変調回路出力電圧ＶＰの動作波形
図。

（ロ）は整流回路出力電圧ＶＲＱと平滑回路出力電圧Ｖ
ｎ　ｃＱ＠ｈ作波形図、に）はスイッチング電流Ｃ流！
の動作波形図、に）はＮＯＴ回路出力Ｖｎの動作波形図
。

←）は単安定マルチバイブレータ出力つまり定パルス幅
発生回路出力電ＩＥｖ、の動作波形図、（ホ）は論理積
回路出力電圧ＶＤの動作波形図である。

いまこの様な構成において、第３図の動作図の時間ｔ１
　以前の（６）に示す様に定パルス幅発生回路０３＃ｉ
内部で設定している立下がり遅延経過時間ｔｇを三角波
信号７丁の１周期時間、つまりスイッチング周期時間で
より少し長くすると共に、前記立下がり遅延経過時間ｔ
ｇ　’ＫＡ閣内にｆｒたな三角波信号台が立下がった時
点で前記立下がり遅延経過時間ｔｇの新開始点に移行す
る様動作する。この結果定パルス幅発生回路出力電圧Ｖ
ａは有意条件で一定になるが、８ｇ２図に示した回路例
で実施し次場合は第３図の（７）に示す三角波信号ＶＴ
　　をＮＯＴ回路１１！ＤＣ入力することＫよって第３
図のに）に示す様にＮＯＴ回路出力ｖｎは前記三角波信
号７丁の立上がりしきい値及び立下がりに対応したパル
ス信号となり、この信号を単安定マルチバイブレータ（
Ｉ８のトリガ人力にすることによって第３図の（ロ）に
示す様に単安定マルチバイブレータ出力つまり定パルス
幅発生回路出力電圧ＶＧ　を有意条件で一定にすること
ができる。

この定パルス幅発生回路出力電圧ＶＧ　とパルス幅変調
回路出力電圧ｖｐとを論理積回路１１４によって論理積
して＃ｃ３図の（ホ）に示す様に論理積回路出力電圧Ｖ
ｎは（−ｒ）に示す前記パルス幅変調回路出力電圧ＶＰ
と相似で同期した動作波形となる。この論理積回路出力
電圧ｖＤｆ：ドライバａ３に入力することによって以下
従来装置と同じ動作をして安定化した直流電圧を出力す
る。

次に第３図の動作図の時間ｔ１以後に示す様に時間ｔ１
　０時点で三角波信号Ｖ？がラッチアップ現象になった
場合、第３図の（イ）に示す様にパルス幅変調回路出力
電圧ＶＰは従来装置の動作と同じく三角波信号７丁と平
滑回路出力電圧ｖＯとの相関関係でスイッチング素子（
２）を常ＫＯＮ状態可能にする信号となる。

一方第３図のφ）に示す様（定パルス幅発生回路出力電
圧ＶＧは時間ｔ１　直前の三角波信号ＶＴ　の立下がり
を最終開始点として遅延経過時間ｔｇ以後有意条件を解
除するが、第２図に示した回路例で実施した場合は１ｇ
３図の（３）に示す様にＮＯＴ回路出力Ｖｎは前記三角
波信号ＶＴの最終立下がり以後パルス信号停止状態とな
り、したがって単安定マルチバイブレータＯｅはｉＪ終
トリガが入力された時点から遅延経過時間ｔｇ経過後有
意条件から無意条件に移行する結果、前記定パルス幅発
生回路出力電圧Ｖａの条件を実現することかできる。

この定パルス・−発生回路出力電圧Ｖａの有意条件解除
以後輪理積回路α巻によって、第３図の（ホ）Ｋ示す様
に論理積回路出力′電圧ＶＤは前記ノくルス幅変調回路
出力電圧ＶＰ　の状態に係わらず強制的に０になる。

これによって第３図のに）Ｋ示す様にスイッチング電流
Ｉは遅延経過時間ｔｇ　の間定常値に対して微増した後
に０になると共に、←）に示す様に整流回路出力電圧Ｖ
ＲＯは前記遅延経過時間ｔｇ以後強制的に０となり、し
たがって平滑回路出力電圧ｖＯは前記遅延経過時間ｔｇ
の開所定電圧に対して微増した後に０に漸近するよう動
作する。

ところで、上記実施例ではスイッチング素子を１個使用
する一石フォワード型の直流電源装置について述べたが
、スイッチング素子を複数個使用するプッシュプル型や
ブリッジ型の直流電源装置についても利用もできるし、
また高周波トランスを使用しないチョッパ型の直流電源
装置にも利用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、三角波信号の最終立下
がり時点から所定の一定時間経過後に立下がるパルスを
出力する定パルス幅発生回路と。

前記パルス出力とパルス幅変調回路出力電圧との論理積
を行なう論理積回路とを設け、この論理積回路の出力を
ドライバの入力として与えることによって、三角波発振
回路の異常等による三角波信号のラッチアップ現象時に
おいてもスイッチング電流の増加を抑制後０にし、また
直流電圧の過電圧を抑圧後０にする様動作する。

したがってこの発明によれば三角波信号等の異常時にお
いてもスイッチング素子等の劣化・破壊を防止でき、か
つ負荷等への悪影響を与えないで保護できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１因はこの発明を適用した直流電源装置の回路例を示
す図、第２図は第１図の内の一部分詳細回路例を示す図
、第３図はこの発明の詳細な説明するための図、第４図
は従来の直流電源装置の回路図、、＠５図は従来の直流
電源装置の動作を説明するための図である。 図中（１１は１次電源、（２）はスイッチング素子、（
３）は高周波トランス、（４）は整流回路、（５）は平
滑回路。 （６）は負荷、（７）は基準電圧発生回路、（８）は誤
差増幅器、（９）は位相補償回路、　ｎｏは三角波発振
回路、（ｌυはパルス幅変調回路、αりはドライバ、　
ｌＩ：Ｉけ定パルス幅発生回路、αｌは論理積回路、０
９はＮＯＴ回路。 ａｅＨ単安定マルチバイブレータである。 なお１図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １次電源から電力をスイッチングするスイッチング素子
   と、前記スイッチング素子の出力を整流する整流回路と
   、前記整流回路の出力を平滑する平滑回路と、前記平滑
   回路の出力を基準電圧信号と比較し負荷への供給電圧を
   制御するための信号を発生する誤差増幅器と、前記誤差
   増幅器の出力及び三角波信号とによりパルス信号に変換
   して負荷への供給電圧の制御を行なうパルス幅変調回路
   と、上記三角波信号の最終立下がり時点から所定の一定
   時間遅延したパルス信号を発生する定パルス幅発生回路
   と、前記定パルス幅発生回路の出力と上記パルス幅変調
   回路の出力との論理積を行なう論理積回路と、前記論理
   積回路の出力を電力増幅すると共に上記スイッチング素
   子を制御するドライバとを備えたことを特徴とする直流
   電源装置。