JPH0363806A - 定電圧発生装置 - 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］ 本発明は定電圧発生装置に関し、特に、負荷の異常によ
る回路破損を防止するための保護装置を備えた定電圧発
生装置に関する。

［従来の技術］ 電気製品の多くは、一般に１００ｖ商用電源等の外部の
交流電源から供給された交流電圧を直接適用することが
できない機能部を含む。このため、このような電気製品
は、外部の交流電源から供給された交流電圧を、上記の
ような機能部が必要とする所定の定電圧に変換して出力
する、定電圧発生装置である電源回路を含む。

第２図は、従来の一般的な電源回路の回路図である。

図を参照して、電源回路２００は、外部の１００ｖ交流
電源に接続されるべき１次コイル２ａと２次コイル２ｂ
とトランスコア２Ｃとから構成されるトランス１と、２
次コイル２ｂの両端間に設けられ、４つのダイオードが
ブリッジ回路を構成するダイオードブリッジ３と、ダイ
オードブリッジ３の一端と接地との間に設けられるリッ
プル防止用のフィルタコンデンサ４と、ヒユーズ５と、
出力端子８と、ヒユーズ５と出力端子８との間に設けら
れるＮＰＮ型トランジスタＱ１と、前記トランジスタＱ
１のベースと接地との間に設けられるツェナーダイオー
ドＤ１と、トランジスタＱ１のコレクタとベースとの間
に設けられる抵抗ｒとを含む。ヒユーズ５はコンデンサ
４とトランジスタＱ１との間に設けられ、ダイオードブ
リッジ３の他の一端は接地される。なお、電源回路２０
０の出力端子８と接地との間には所定の機能ブロックが
負荷りとして設けられる。

次に、？！電源回路２００回路動作について説明する。

外部電源から１次コイル２ａに交流電圧が与えられると
、トランスコア１を介して２次コイル２ｂに１次コイル
２ａに与えられた電圧よりも低い電圧が導出される。こ
のようにして２次コイル２ｂに導出された交流電圧は、
ダイオードブリッジ３およびフィルタコンデンサ４によ
って全波整流される。この全波整流された電圧は、ヒユ
ーズ５を介してトランジスタＱ１のコレクタに与えられ
るとともに、抵抗「を介してツェナーダイオードＤ１に
これを降伏状態とすべく与えられる。したがって、トラ
ンジスタＱ１のベースにはツェナーダイオードＤ１から
出力される一定の降伏電圧が付与され、この結果トラン
スコア１のエミッタからは定電圧が出力される。この、
トランジスタＱ１のエミッタ出力電圧は出力端子８を介
して負荷りに、電源回路２００の出力電圧として供給さ
れる。通常時に負荷りに流れる負荷電流の大きさは設計
時に予め計算されており、ヒユーズ５は、負荷電流が設
計値である通常時に電源回路に流れる電流によって溶断
されないような特性を有する。

ところで、負荷りが何らかの原因で短絡状態あるいは短
絡状態に近い状態になると、トランジスタＱ１のエミッ
タから負荷りを介して接地にかなりの大きさの電流が流
れ負荷電流が設計値を大幅に上回る。このような状態が
続くと、トランジスタＱ１の焼損や、エミッタ電流の増
加に伴なうコレクタ電流の増加、すなわち、２次コイル
２ｂに流れる電流の増加によるトランス１の異常発熱な
どの現象が生じ、電源回路２００は破損する。そこで、
このような現象を回避し、電源回路を保護するために設
けられたのがヒユーズ５である。つまり、負荷りの短絡
等によってトランジスタＱ１のエミッタ電流が異常に増
加した場合、それに伴なう、トランジスタＱ１のコレク
タ電流の増加によって、ヒユーズ５が溶断される。これ
によって、トランジスタＱ１は電流供給源である、トラ
ンス１およびダイオードブリッジ３から遮断されるため
、トランジスタＱ１の焼損やトランス１の異常発熱等が
回避されて電源回路が保護される。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように電気製品に備えられている従来の電源回路
には、過大電流によって溶断されるヒユーズが回路保護
のために用いられる。一方、溶断に必要な電流の大きさ
を示す溶断特性が完全に同一なヒユーズは少なく、ヒユ
ーズの溶断特性にはばらつきがある。このため、ヒユー
ズを回路保護手段として用いた場合、用いられたヒユー
ズの溶断特性によっては、電源回路が破損されるに十分
な大きさの電流が流れているにもかかわらずヒユーズが
溶断されずその結果電源回路が破損されるという現象が
生じる。

このように、回路をヒユーズによって確実に保護するこ
とは、ヒユーズの溶断特性のばらつきという観点から見
ても極めて困難である。また、ヒユーズそのものの性質
という観点からもヒユーズによる確実な回路保護は困難
である。したがって、回路保護という観点から見て、従
来の電源回路の信頼性は低い。さらに、電源回路の異常
によってヒユーズが溶断されると、その都度、電源回路
の機能を回復させるためにヒユーズの交換という面倒な
作業が必要となる。

それゆえに本発明の目的は上記のような問題点を財決し
、信頼性の高い回路保護および回路の機能回復が自動的
に行なわれる定電圧発生装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために本発明にかかる定電
圧発生装置は、交流電源と、交流電源出力を全波整流す
る全波整流手段と、全波整流手段の全波整流出力を定電
圧化して負荷に定電圧を与える定電圧化手段と、全波整
流手段と、定電圧化手段との間に接続され、その両端の
電位差の変化を検出する電位差変化検出手段と、電位差
変化検出手段からの所定以上の変化検出出力に応答して
、定電圧回路を遮断して負荷への定電圧の供給を停止す
る手段とを備える。

［作用］ 上記のように、本発明にかかる定電圧発生装置は、従来
と異なり、全波整流手段と定電圧化手段との間に接続さ
れてその両端の電位差の変化を検出する電位差変化検出
手段を含む。したがって、負荷の短絡等によって負荷電
流が以上に増加した場合には、全波整流手段と定電圧化
手段との間に流れる電流が増加し、前記両端の電位差が
大きくなるため、電位差変化検出手段の変化検出出力が
所定以上となる。一方、本発明にかかる定電圧発生装置
は、さらに、電位差変化検出手段からの所定以上の変化
検出出力に応答して、定電圧回路を遮断して負荷への定
電圧の供給を停止する手段を含む。したがって、負１＝
ｊの短絡等による負荷電流の増加に伴なって、上述のよ
うな現象が生じると、定電圧化回路が遮断され負荷への
定電圧の供給が自動的に停止される。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の電源回路の構成を示す回路
である。

図を参照して、この電源回路１００は、第２図に示され
る従来の電源回路２００と異なり、ダイオードブリッジ
３とトランジスタＱ１との間に、ヒユーズではなく、保
護回路１００ａが設けられる。電源回路１００の、保護
回路１００ａ以外の部分の回路構成および動作は、第２
図に示される従来の電源回路２００におけるものと同一
である。

保護回路１００ａは、ダイオードブリッジ３と接地との
間に設けられる、抵抗Ｒ１およびＲ２の直列接続と、ダ
イオードブリッジ３およびコンデンサ４の接続点とトラ
ンジスタＱ１のコレクタとの間に設けられる抵抗Ｒ「と
、トランジスタＱ１のコレクタと接地との間に設けられ
る、抵抗Ｒ３およびＲ４の直列接続と、抵抗Ｒ１および
Ｒ２の接続点の電位を反転入力端子に受は抵抗Ｒ３およ
びＲ４の接続点の電位を非反転入力端子に受けるコンパ
レータ１５と、コンパレータ１５の出力端とトランジス
タＱ１のベースとの間に、カソードがコンパレータ１５
の出力端に接続されるように設けられるダイオードＤ２
とを含む。したがって、ダイオードブリッジ３およびコ
ンデンサ４によって全波整流された電圧（以下、これは
全波整流電圧と呼ぶ。）は、抵抗Ｒｒを介してトランジ
スタＱ１に与えられる。このため、抵抗Ｒｒの抵抗値は
、全波整流電圧を著しく降下させないような値に設定さ
れる。

抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４の抵抗値は、負荷り
が正常状態にあり出力端子８から供給される電圧によっ
て負荷りに所定の設計値の負荷電流が流れている通常状
態において、全波整流電圧が抵抗Ｒ１およびＲ２によっ
て分圧されて得られる電圧の方が、抵抗Ｒｒによる電圧
降下を受けた全波整流電圧が抵抗Ｒ３およびＲ４によっ
て分圧されて得られる電圧よりも低くなるように設定さ
れる。したがって、通常状態においては、コンパレータ
１５の非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧より
も高くなる。この場合、コンパレータ５はツェナーダイ
オードＤ１の出力電圧よりも高いハイレベルの電圧を出
力する。これによってコンパレータ１５の出力端とツェ
ナーダイオードＤ１の出力端との間に設けられたダイオ
ードＤ２は逆バイアス状態となり、トランジスタＱ１の
ベースから流れ出る電流は生じない。このため、トラン
ジスタＱ１のベース電圧はツェナーダイオードＤ１の出
力電圧に固定され、出力端子８には所定の定電圧が導出
される。

さて、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４の抵抗値は、さ
らに、負荷りが短絡状態あるいはそれに近い状態になり
負荷電流が設計値を大きく越える異常状態において、全
波整流電圧が抵抗Ｒ１およびＲ２によって分圧されて得
られる電圧の方が、抵抗Ｒ「による電圧降下を受けた全
波整流電圧が抵抗Ｒ３およびＲ４によって分圧されて得
られる電圧よりも高くなるように設定される。

異常状態においては、ダイオードブリッジ３からトラン
ジスタＱ１に流れる電流が増加するため、抵抗Ｒｒにお
ける電圧降下量が通常時よりも大きくなる。したがって
、この場合には抵抗Ｒ３およびＲ４の接続点の電圧が通
常時よりも低下する。

そこで、抵抗Ｒ「の抵抗値を上記のように設定すること
によって、異常時においてコンノくレータ１５の非反転
入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低くなる。

この場合にはコンパレータ１５はＯｖというローレベル
の電圧を出力する。これによって、ダイオードＤ２は順
バイアス状態となって導通し、トランジスタＱ１のベー
スからダイオードＤ２へ流れ出る電流が生じる。つまり
、トランジスタＱ１のベース電圧がコンパレータ１５の
出力電圧程度まで引き下げられる。実際には、ダイオー
ドＤ２の両端間の電圧は、その導通時において０．６ｖ
程度となるため、ダイオードＤ２の導通によってトラン
ジスタＱ１のベース電圧はコンパレータ１５の出力電圧
ＯＶに完全に等しくはならない。しかし、導通状態にあ
るトランジスタＱ１のベース電圧はエミッタ電圧よりも
高いため、ダイオードＤ２の両端にかかる電圧はトラン
ジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧によりキャンセル
される。このため、トランジスタＱ１のベース電圧はほ
ぼＯＶとなる。このようなベース電圧の低下によってト
ランジスタＱ１は非導通状態となり、出力端子８には定
電圧は導出されない。

すなわち、２次コイル２およびダイオードブリッジ３か
らトランジスタＱ１に電流は流れなくなり電源回路１０
０が保護される。

一方、このような異常状態から負荷りが正常状態に回復
した場合には、抵抗Ｒｒに流れる電流の大きさが通常の
設計値に戻る。したがって、この場合にはコンパレータ
１５の出力が通常状態におけるレベル、すなわち、ハイ
レベルとなり、トランジスタＱ１のベース電圧はツェナ
ーダイオードＤ１の出力電圧に固定される。したがって
、トランジスタＱ１のエミッタからは再び所定の定電圧
が出力される。

このように、本実施例では、出力端子に定電圧を導出す
るための定電圧化トランジスタに流れ込む電流の大きさ
の変化を、定電圧化トランジスタと金波整流回路部との
間に接続される抵抗における電圧降下量の変化として捉
え、この電圧降下量の変化をコンパレータによって検知
することによって、異常時に定電圧化トランジスタを自
動的に非導通状態とすることを可能とした。これによっ
て、負荷の短絡という異常時において回路内部には電流
が自動的に流れなくなり、負荷が正常状態に回復すると
回路内部には電流が再び自動的に流れ始める。つまり、
電源回路は、保護回路の働きによって、異常時にとられ
るべき状態と通常時にとられるべき状態とに自動的に切
換えられる。

さらに、電源回路の状態を決定する定電圧化トランジス
タのベース電圧は、安定した動作をするコンパレータの
出力によって制御される。したがって、電源回路の状態
は負荷の状態の変化に追従して確実に切換えられる。つ
まり、電源回路の保護が確実に行なわれる。

［発明の効果］ 本発明にかかる定電圧発生装置は以上のように構成され
ており以下のような効果をもたらす。

装置内部に流れる電流の大きさの変化に応答して、装置
の状態が正確に自動的に切換えられるため、装置は、破
損の危険から自動的に確実に保護されるとともに破損の
危険がなくなると自動的に通常の動作を確実に再開する
。この結果、従来のように回路保護機能が動作する毎に
回路保護のための部品を交換する必要がなくなり、かつ
、従来よりも信頼性の高い回路保護が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電源回路の回路図、第２図
は従来の電源回路の一般的な構成を示す回路図である。 図において、１はトランス、３はダイオードブリッジ、
４はコンデンサ、８は出力端子、Ｒ１〜Ｒ４，Ｒｒ、お
よび「は抵抗、Ｄｌはツェナーダイオード、Ｄ２はダイ
オード、ＱｌはＮＰＮ型トランジスタ、１５はコンパレ
ータ、１００は本発明にかかる電源回路、 １００ａは保護回路である。 なお、 図中、 同一符号は同一または相当部分を 示す。 代 理 人 大吉 増 雄 −２（ ：ｆ！ＪＩ図 ８２図 ＯＯ Ｓ：ヒューズ′ ２ｏＯ：電淳目座

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電源と、 前記交流電源出力を全波整流する全波整流手段と、 前記全波整流手段の全波整流出力を定電圧化して負荷に
   定電圧を与える定電圧化手段と、前記全波整流手段と、
   前記定電圧化手段との間に接続され、その両端の電位差
   の変化を検出する電位差変化検出手段と、 前記電位差変化検出手段からの所定以上の変化検出出力
   に応答して、前記定電圧化手段を遮断して負荷への定電
   圧の供給を停止する手段とを備えた、定電圧発生装置。