JPH03226227A - Power source protecting circuit - Google Patents

Power source protecting circuit

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JPH03226227A
JPH03226227A JP2283990A JP2283990A JPH03226227A JP H03226227 A JPH03226227 A JP H03226227A JP 2283990 A JP2283990 A JP 2283990A JP 2283990 A JP2283990 A JP 2283990A JP H03226227 A JPH03226227 A JP H03226227A
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voltage
circuit
gate
fet
source
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JP2283990A
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Inventor
Kazushige Kobayashi
小林 一兄
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Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Japan Radio Co Ltd
Nagano Japan Radio Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To suppress an overcurrent and a surge voltage by a simple circuit by connecting an FET on the input side of a smoothing circuit and by fixing a gate-source voltage of the FET to be a prescribed voltage, in a switching regulator or the like. CONSTITUTION:In a power source protecting circuit 1, an FET 5 etc., are connected between a rectifying circuit 3 and a smoothing circuit 2. The source of the FET 5 is connected to a switching circuit 9, while the gate thereof is connected to the grounding line 4 through a Zener diode 8. Between the source and the gate of the FET 5 a shunt regulator 7 is connected. While making currents Ia and Ib flow when a power switch 13 is made, a gate-source voltage of the FET 5 is fixed to be a prescribed voltage by the shunt regulator 7. Accordingly, an output current Io of the FET 5 is controlled to be a constant current. Although an external surge voltage is impressed on the gate of the FET 5 through a resistor 6, it is absorbed by the Zener diode 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチングレギュレータ等における過電流及
びサージ電圧を制限する電源保護回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a power supply protection circuit that limits overcurrent and surge voltage in switching regulators and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

スイッチングレギュレータ等の電源装置においては、整
流平滑回路に比較的容量の大きい平滑コンデンサを接続
するため、電源スィッチの投入時に一時的な突入電流(
過電流)が流れたり、また、過大な外来サージ電圧が印
加されることにより、整流平滑回路の平滑コンデンサや
負荷側のスイッチング回路等を破損する場合がある。こ
のため、通常は平滑回路の入力側に電源保護回路を接続
し、突入電流又は外来サージ電圧を制限している。
In power supplies such as switching regulators, a smoothing capacitor with a relatively large capacity is connected to the rectifying and smoothing circuit, so a temporary inrush current (
The smoothing capacitor of the rectifying and smoothing circuit, the switching circuit on the load side, etc. may be damaged due to the flow of excessive current (overcurrent) or the application of an excessive external surge voltage. For this reason, a power supply protection circuit is usually connected to the input side of the smoothing circuit to limit inrush current or external surge voltage.

従来の突入電流防止回路を第3図に、また、サージ電圧
防止回路を第4図に示す。
A conventional inrush current prevention circuit is shown in FIG. 3, and a conventional surge voltage prevention circuit is shown in FIG.

第3図に示す突入電流防止回路30はサイリスタ31と
抵抗32の並列回路を、ブリッジ形の整流回路33の出
力側と平滑コンデンサ34間に接続して構成したもので
ある。同回路30によれば、′電源スイッチ35の投入
時には、サイリスタ3Iは無バイアスのため、スイッチ
ング回路(負荷)36に流れる電流は抵抗32を流れ、
過電流が制限される。そして、スイッチング回路36に
電圧が印加されれば、サイリスタ31のゲートがバイア
スされ、電流はサイリスタ31を流れる。
The inrush current prevention circuit 30 shown in FIG. 3 is constructed by connecting a parallel circuit of a thyristor 31 and a resistor 32 between the output side of a bridge type rectifier circuit 33 and a smoothing capacitor 34. According to the circuit 30, 'When the power switch 35 is turned on, the thyristor 3I has no bias, so the current flowing to the switching circuit (load) 36 flows through the resistor 32,
Overcurrent is limited. When a voltage is applied to the switching circuit 36, the gate of the thyristor 31 is biased, and current flows through the thyristor 31.

また、第4図に示すサージ電圧防止回路40はトランジ
スタ41.42、ツェナーダイオード43、抵抗44、
逆流阻止用ダイオード45を含む回路をブリッジ形の整
流回路46の出力側と平滑コンデンサ47間に接続して
構成したものである。
The surge voltage prevention circuit 40 shown in FIG. 4 also includes transistors 41 and 42, a Zener diode 43, a resistor 44,
A circuit including a reverse current blocking diode 45 is connected between the output side of a bridge type rectifier circuit 46 and a smoothing capacitor 47.

同回路40によれば、整流回路46の入力に印加される
外来サージ電圧は整流回路46、抵抗44、ダイオード
45を介してツェナーダイオード43に印加されるため
、サージ電圧はツェナーダイオード43により吸収され
、ツェナー電圧にクランプされる。また、同時に外来サ
ージ電圧はトランジスタ41.42のコレクタにも印加
されるが、トランジスタ41,42のベース電圧がツェ
ナー電圧となるため、トランジスタ42のエミッタには
外来サージ電圧は発生しない。なお、通常はトランジス
タ4Iのベースを逆流阻止用ダイオード51と抵抗52
の回路を介してスイッチング回路(負荷)48側に接続
し、トランジスタ41のベース電圧をコレクタ電圧より
も高くすることにより、損失防止を図っている。また、
トランジスタ53と抵抗54は過電流防止回路である。
According to the circuit 40, the external surge voltage applied to the input of the rectifier circuit 46 is applied to the Zener diode 43 via the rectifier circuit 46, the resistor 44, and the diode 45, so that the surge voltage is absorbed by the Zener diode 43. , clamped to the Zener voltage. At the same time, the external surge voltage is also applied to the collectors of the transistors 41 and 42, but since the base voltages of the transistors 41 and 42 become Zener voltages, no external surge voltage is generated at the emitter of the transistor 42. Note that normally the base of the transistor 4I is connected to a reverse current blocking diode 51 and a resistor 52.
The transistor 41 is connected to the switching circuit (load) 48 side through the circuit, and the base voltage of the transistor 41 is made higher than the collector voltage to prevent loss. Also,
Transistor 53 and resistor 54 are an overcurrent prevention circuit.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上述した従来の電源保護回路は次のような難点
があった。
However, the conventional power supply protection circuit described above has the following drawbacks.

第一に、突入電流防止回路30の場合、過電流はある程
度制限されるものの、流れる電流の大きさは発生する電
圧差等によって不定となり、負荷側に対する安定した電
流制限を行うことができない。
First, in the case of the inrush current prevention circuit 30, although overcurrent is limited to some extent, the magnitude of the flowing current is unstable due to the generated voltage difference, etc., and stable current limitation on the load side cannot be performed.

第二に、突入電流防止回路30とサージ電圧防止回路4
0を組合わせた場合には、出力電流の流れる回路に抵抗
54、トランジスタ41,42、サイリスタ3Iが回路
中に存在することになり、抵抗、トランジスタ及びサイ
リスタによる電力損失が大きくなるとともに、回路構成
が複雑化し、電源装置の大型化及びコストアップを招く
Second, inrush current prevention circuit 30 and surge voltage prevention circuit 4
0, the resistor 54, transistors 41, 42, and thyristor 3I are present in the circuit through which the output current flows, and the power loss due to the resistor, transistor, and thyristor increases, and the circuit configuration becomes complicated, leading to an increase in the size and cost of the power supply device.

本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決し
た電源保護回路の提供を目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a power supply protection circuit that solves the problems existing in the conventional technology.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明にかかる電源保護回路1は平滑回路2の入力側に
接続して過電流を制限する保護回路を構成するに際して
、整流回路3の出力側、平滑回路2の入力側及び接地ラ
イン4側に、FET5のドレイン5d、ソース5s及び
ゲート5gをそれぞれ接続し、かつドレイン5dとゲー
ト5g間を、抵抗6を介して接続するとともに、ゲート
5gとソース55間にゲート・ソース間電圧Vgsを一
定電圧に固定する定電圧化機能部、望ましくはシャント
レギュレータ7を接続したことを特徴とする。
The power supply protection circuit 1 according to the present invention is connected to the input side of the smoothing circuit 2 to form a protection circuit that limits overcurrent. , the drain 5d, the source 5s, and the gate 5g of the FET 5 are connected, and the drain 5d and the gate 5g are connected via a resistor 6, and the gate-source voltage Vgs is set at a constant voltage between the gate 5g and the source 55. It is characterized in that a constant voltage function unit, preferably a shunt regulator 7, is connected to fix the voltage.

また、本発明の他の形態に係る電源保護回路Iは、FE
T5におけるゲート5gを、外来サージ電圧を吸収する
定電圧素子、例えばツェナーダイオード8を介して接地
ライン4側に接続して構成する。
Further, a power supply protection circuit I according to another embodiment of the present invention includes an FE
The gate 5g at T5 is connected to the ground line 4 via a constant voltage element, such as a Zener diode 8, that absorbs external surge voltage.

〔作  用〕[For production]

本発明に係る電源保護回路lによれば、電源スィッチの
投入時に発生する過電流は整流回路3から抵抗6、ツェ
ナーダイオード8を介して流れるとともに、FET5の
ゲート・ソース間電流となって流れる。この結果、サー
ジ電圧はツェナーダイオード8によって吸収され、ツェ
ナー電圧にクランプされる。一方、ゲート・ソース間電
流によって、ゲート・ソース間電圧はVgsとなるが、
ンヤントレギュレータ7により同電圧Vgsはシャント
レギュレータ7によって決まる一定電圧に固定される。
According to the power supply protection circuit 1 according to the present invention, an overcurrent generated when the power switch is turned on flows from the rectifier circuit 3 via the resistor 6 and the Zener diode 8, and also flows as a gate-source current of the FET 5. As a result, the surge voltage is absorbed by the Zener diode 8 and clamped to the Zener voltage. On the other hand, the gate-source voltage becomes Vgs due to the gate-source current, but
The shunt regulator 7 fixes the voltage Vgs to a constant voltage determined by the shunt regulator 7.

これにより、FET5のドレイン・ソース間電流、即ち
、平滑回路2及びスイッチング回路9に流れる出力電流
が制限されると同時に定電流化される。
As a result, the drain-source current of the FET 5, that is, the output current flowing through the smoothing circuit 2 and the switching circuit 9, is limited and at the same time made constant.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下には、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基
づき詳細に説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

まず、電源保護回路lの構成について第1図を参照して
説明する。
First, the configuration of the power supply protection circuit 1 will be explained with reference to FIG.

11は電源保護回路lを内蔵したスイッチングレギュレ
ータである。3はブリッジ形の整流回路であり、入力側
は電源スィッチI3を介して商用交流電源I4に接続す
る。また、整流回路3における出力側の一方は接地し、
他方は電源保護回路1を構成するFET (電界効果ト
ランジスタ)5のドレイン5dに接続する。一方、FE
T5のソース5sはスイッチング回路(負荷)9に接続
するとともに、ゲート5gは例えば二個のツェナーダイ
オードを直列接続してなるツェナーダイオード8を介し
て接地ライン4側に接続する。さらに、FET5のドレ
イン5dとゲート5g間には抵抗6と逆流阻止用ダイオ
ードI6の直列回路を接続する。
Reference numeral 11 denotes a switching regulator with a built-in power supply protection circuit l. 3 is a bridge type rectifier circuit, and the input side thereof is connected to a commercial AC power source I4 via a power switch I3. In addition, one of the output sides of the rectifier circuit 3 is grounded,
The other end is connected to the drain 5d of an FET (field effect transistor) 5 that constitutes the power protection circuit 1. On the other hand, FE
The source 5s of T5 is connected to a switching circuit (load) 9, and the gate 5g is connected to the ground line 4 via a Zener diode 8 formed by connecting two Zener diodes in series, for example. Furthermore, a series circuit of a resistor 6 and a reverse current blocking diode I6 is connected between the drain 5d and gate 5g of the FET 5.

また、FET5のソース5sとゲート5g間にはノヤン
トレギュレータ7を接続する。シャントレギュレータ7
は基準電源を内蔵するICであり、その両端電圧Vcを
一定電圧に固定(定電圧化)する機能を有する。即ち、
シャントレギュレータ7の両端電圧Vcは、内蔵する基
準電源の電圧をEo (2,5V等)とすれば、抵抗R
1と抵抗R2により、 Vc=Eo・(R1+R2)/R2”’(a)となり、
一定電圧となる。この場合、可変式の抵抗R1と抵抗R
2を用いれば、固定する一定電圧を変更できる。
Furthermore, a Noyant regulator 7 is connected between the source 5s and gate 5g of the FET 5. Shunt regulator 7
is an IC with a built-in reference power supply, and has a function of fixing the voltage Vc across it to a constant voltage (constant voltage). That is,
The voltage Vc across the shunt regulator 7 is determined by the resistance R
1 and resistance R2, Vc=Eo・(R1+R2)/R2''(a),
It becomes a constant voltage. In this case, variable resistor R1 and resistor R
2, the fixed constant voltage can be changed.

なお、17はスイッチング回路9の入力側に接続した平
滑回路2を構成する平滑コンデンサである。また、抵抗
I8と逆流阻止用ダイオードI9はスイッチング回路9
において設定された電圧ESをFET5のゲート5gに
付与し、ゲート電圧Vgをドレイン電圧Vdよりも通常
高くすることにより、電力損失を低減する回路である。
Note that 17 is a smoothing capacitor that constitutes the smoothing circuit 2 connected to the input side of the switching circuit 9. In addition, the resistor I8 and the reverse current blocking diode I9 are connected to the switching circuit 9.
This circuit reduces power loss by applying the voltage ES set in 1 to the gate 5g of the FET 5 and making the gate voltage Vg normally higher than the drain voltage Vd.

次に、電源保護回路lの動作について第1図及び第2図
を参照して説明する。
Next, the operation of the power supply protection circuit 1 will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

まず、電源スィッチ13を投入することにより、整流回
路3の出力側には電圧Vjが現れ、この電圧Viに基づ
く投入電流Ia、Ibが流れる。電流Iaは抵抗6、ダ
イオード16、ツェナーダイオード8の経路で流れ、ま
た、電流Ibは抵抗6、ダイオードI6、FET5のゲ
ート・ソース間、平滑コンデンサ17の経路で流れる。
First, by turning on the power switch 13, a voltage Vj appears on the output side of the rectifier circuit 3, and injection currents Ia and Ib based on this voltage Vi flow. The current Ia flows through the resistor 6, the diode 16, and the Zener diode 8, and the current Ib flows through the resistor 6, the diode I6, between the gate and source of the FET 5, and through the smoothing capacitor 17.

この結果、FET5のゲート5gにはVg=Vi−Vf
(Vf:抵抗6とダイオード16による電圧降下)が印
加される。初期には平滑コンデンサ17の両端電圧、即
ち、出力電圧Voは零であるから、FET5のゲート・
ソース間電圧VgsはVgs:Vgとなる。この結果、
シャントレギュレータ7は電圧Vgsにより作動し、同
時にゲート・ソース間電圧Vgsは前記(a)式により
決まる電圧Vcに固定される。よって、FET 5の出
力電流Ioは電圧Vcで決まる定電流に制御される。
As a result, Vg=Vi-Vf at the gate 5g of FET5.
(Vf: voltage drop due to resistor 6 and diode 16) is applied. Initially, the voltage across the smoothing capacitor 17, that is, the output voltage Vo, is zero, so the gate of the FET5
The source-to-source voltage Vgs is Vgs:Vg. As a result,
The shunt regulator 7 is operated by the voltage Vgs, and at the same time, the gate-source voltage Vgs is fixed to the voltage Vc determined by the equation (a). Therefore, the output current Io of the FET 5 is controlled to be a constant current determined by the voltage Vc.

また、印加される外来サージ電圧は抵抗6、ダイオード
16を介してFET5のゲート5gに印加されるが、ゲ
ート5gに接続したツェナーダイオード8によって吸収
され、ツェナー電圧にクランプされる。一方、出力電流
Ioが流れると平滑コンデンサt 7の端子電圧も上昇
し、定常電圧まで上昇すれば、出力電圧はVo=Vi−
(Vgs+Vf)となる。電源スィッチ13の投入時に
おけるこのような出力電圧Voと出力電流IOの関係を
第2図に示す。
Further, the applied external surge voltage is applied to the gate 5g of the FET 5 via the resistor 6 and the diode 16, but is absorbed by the Zener diode 8 connected to the gate 5g and clamped to the Zener voltage. On the other hand, when the output current Io flows, the terminal voltage of the smoothing capacitor t7 also rises, and if it rises to a steady voltage, the output voltage becomes Vo=Vi-
(Vgs+Vf). FIG. 2 shows the relationship between the output voltage Vo and the output current IO when the power switch 13 is turned on.

ところで、この状態では電圧ViとVoの電圧差が第2
図中点線で示すように大きくなり、電力損失を生ずる。
By the way, in this state, the voltage difference between the voltages Vi and Vo is the second
This increases as shown by the dotted line in the figure, causing power loss.

このため、出力電圧VOがある程度まで上昇し、スイッ
チング回路9が作動した場合には、前述したように、ス
イッチング回路9側からFET5のゲート5gに電圧E
sを付与し、ゲート電圧Vgを上昇させる。これにより
、出力電圧VOも上昇し、定常時における電圧VOとV
iの電圧差は0.2V〜0.3V程度となる。よって、
FET5による電力損失は大幅に低減し、効率が改善さ
れる。
Therefore, when the output voltage VO rises to a certain level and the switching circuit 9 is activated, the voltage E is applied from the switching circuit 9 side to the gate 5g of the FET 5, as described above.
s is applied to increase the gate voltage Vg. As a result, the output voltage VO also increases, and the voltage VO and V
The voltage difference between i is approximately 0.2V to 0.3V. Therefore,
Power losses through FET 5 are significantly reduced and efficiency is improved.

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこの
ような実施例に限定されるものではない。
Although the embodiments have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、シャントレギュレータの端子電圧は固定式であ
ってもよい。また、例示の構成以外のシャントレギュレ
ータ、−船釣には定電圧IC等の任意の定電圧化機能部
を利用できる。また、定電圧素子としてツェナーダイオ
ードを用いたが、定電圧ICやシャントレギュレータ等
の任意の定電圧素子(回路を含む)を利用できる。さら
にまた、定電圧素子を用いることなしに、過電流防止回
路のみの構成としてもよい。その他、細部の回路構成等
において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更
できる。
For example, the terminal voltage of the shunt regulator may be fixed. In addition, for shunt regulators other than the configuration shown in the example, any constant voltage function unit such as a constant voltage IC can be used for boat fishing. Further, although a Zener diode is used as a constant voltage element, any constant voltage element (including a circuit) such as a constant voltage IC or a shunt regulator can be used. Furthermore, the structure may include only an overcurrent prevention circuit without using a constant voltage element. Other details such as the circuit configuration can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように、本発明に係る電源保護回路はFETと定電
圧化機能部を利用することにより、過電流防止回路、さ
らにはサージ電圧防止回路を構成したため、次のような
顕著な効果を奏する。
As described above, the power supply protection circuit according to the present invention utilizes the FET and the voltage regulating function section to constitute an overcurrent prevention circuit and furthermore a surge voltage prevention circuit, and therefore has the following remarkable effects.

■ 過電流は定電流化され、安定した電流が負荷側に供
給される。
■ Overcurrent is made constant and stable current is supplied to the load side.

■ 出力電流の流れる回路には単一FETが存在するの
みのため、電力損失を著しく低減できるとともに(従来
の1/3〜175程度)、回路が簡略化され、電源装置
の小型化及び低コスト化に寄与できる。
■ Since there is only a single FET in the circuit through which the output current flows, power loss can be significantly reduced (approximately 1/3 to 175 of the conventional value), and the circuit is simplified, making the power supply smaller and cheaper. can contribute to the development of

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図二本発明に係る電源保護回路の電気回路図、 第2図:同電源保護回路における電源スイツチ投入時の
出力電圧及び出力電流特性図、第3図、第4図:従来の
技術に係る電源保護回路の電気回路図。 尚図面中、 l:電源保護回路   2.平滑回路 3・整流回路     4:接地ライン:FET   
     5g:ゲート−ニドレイン    5s:ソ
ース :抵抗 ニジヤントレギュレータ(定電圧化機能部):ツェナー
ダイオード(定電圧素子)
Figure 1.2 Electrical circuit diagram of the power protection circuit according to the present invention. Figure 2: Output voltage and output current characteristics diagram when the power switch is turned on in the power protection circuit. Figures 3 and 4: Conventional technology. FIG. 3 is an electrical circuit diagram of such a power protection circuit. In the drawing, l: power supply protection circuit 2. Smoothing circuit 3/rectifier circuit 4: Ground line: FET
5g: Gate-Nidorain 5s: Source: Resistance nitrogen regulator (constant voltage function part): Zener diode (constant voltage element)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 〔1〕平滑回路の入力側に接続して過電流を制限する電
源保護回路において、整流回路の出力側、平滑回路の入
力側及び接地ライン側に、FETのドレイン、ソース及
びゲートをそれぞれ接続し、かつドレインとゲート間を
、抵抗を介して接続するとともに、ゲートとソース間に
ゲート・ソース間電圧を一定電圧に固定する定電圧化機
能部を接続したことを特徴とする電源保護回路。 〔2〕定電圧化機能部はシャントレギュレータを用いた
ことを特徴とする請求項1記載の電源保護回路。 〔3〕平滑回路の入力側に接続して過電流及びサージ電
圧を制限する電源保護回路において、整流回路の出力側
と平滑回路の入力側に、FETのドレインとソースをそ
れぞれ接続し、かつFETのゲートを、定電圧素子を介
して接地ライン側に接続するとともに、ドレインとゲー
ト間を、抵抗を介して接続し、さらに、ゲートとソース
間にゲート・ソース間電圧を一定電圧に固定する定電圧
化機能部を接続したことを特徴とする電源保護回路。 〔4〕定電圧化機能部はシャントレギュレータを用いた
ことを特徴とする請求項3記載の電源保護回路。
[Scope of Claims] [1] In a power supply protection circuit that is connected to the input side of a smoothing circuit to limit overcurrent, the drain and source of an FET are connected to the output side of the rectifier circuit, the input side of the smoothing circuit, and the ground line side. and the gate are connected to each other, the drain and the gate are connected via a resistor, and a constant voltage function part is connected between the gate and the source to fix the gate-source voltage to a constant voltage. power protection circuit. [2] The power supply protection circuit according to claim 1, wherein the voltage regulating function section uses a shunt regulator. [3] In a power supply protection circuit that is connected to the input side of the smoothing circuit to limit overcurrent and surge voltage, the drain and source of the FET are connected to the output side of the rectifier circuit and the input side of the smoothing circuit, respectively, and the FET The gate of the is connected to the ground line side via a constant voltage element, the drain and gate are connected via a resistor, and a constant voltage is connected between the gate and source to fix the gate-source voltage to a constant voltage. A power supply protection circuit characterized by connecting a voltage converting function section. [4] The power supply protection circuit according to claim 3, wherein the voltage regulating function section uses a shunt regulator.
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