JPH041588B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は直流入力からスイツチングによつて直
流出力を得るためのスイツチング電源における過
電流保護回路に関する。

具体的には、スイツチング素子を用いた直流安
定化電源であつて、出力電圧の安定化のための信
号をフオト・カプラによつてフイードバツクする
回路における出力の過電流保護回路を提供せんと
するものである。

［従来の技術］ 従来の回路を第３図に示し説明する。ここで１
０は電池あるいは交流電源を整流して得た直流電
源、１１，１２は第１の直流出力の出力端子、１
３，１４は第２の直流出力の出力端子、１５はス
イツチング・トランス、１６はスイツチング・ト
ランス１５の１次巻線、１７はベース巻線、１８
は第１の出力巻線、１９は第２の出力巻線であ
る。

２０は１次巻線１６にスイツチング電流を流す
ためのスイツチング用のトランジスタであり、そ
のベースには、ベース巻線１７からダイオード３
０および抵抗５１を介して、１次巻線１６からの
スイツチング電圧が正帰還されるように接続され
ている。さらに、トランジスタ２０のベースに
は、バイアス用の電流が抵抗５０を通して供給さ
れており、トランジスタ２０のベースと直流電源
１０の負側との間には、トランジスタ２２が接続
されて、トランジスタ２０のエミツタ電流が増加
したとき、それを抵抗５４で検出し、抵抗５３を
介してトランジスタ２２に印加することにより、
トランジスタ２２を導通せしめて、トランジスタ
２０へのベース電流をバイパスして、トランジス
タ２０のコレクタのスイツチング電流を減ずるも
のである。

ダイオード３１とコンデンサ４５はベース巻線
１７から直流電圧を得る回路であり、この直流電
圧はホト・トランジスタ２９のコレクタに抵抗５
２を介して供給され、ホト・トランジスタ２９に
印加される光量に応じてそのエミツタ電流が増減
するから、このホト・トランジスタ２９のエミツ
タ電流をベース電流とするトランジスタ２１のコ
レクタ電流も、その光量によつて制御される。こ
のトランジスタ２１のコレクタとエミツタは、ト
ランジスタ２２のコレクタとエミツタに並列接続
されているから、トランジスタ２２の作用と同様
に、光量が大きいほどトランジスタ２０のベース
電流を減ずるように作用し、そのスイツチング電
流を減ずる。

第１の出力巻線１８の出力は、ダイオード３２
とコンデンサ４６で整流され平滑されて、出力端
子１１および１２に、第１の出力が得られる。

第２の出力巻線１９の出力は、ダイオード３３
とコンデンサ４７とで整流され平滑されて、出力
端子１３および１４に出力を得ている。３８は発
光ダイオードであり、抵抗５５とプログラマブ
ル・シヤント・レギユレータ３９によつて電流を
供給されている。出力端子１３および１４間の電
圧は、抵抗５７および５８で分割し検出して、プ
ログラマブル・シヤント・レギユレータ３９の参
照電圧入力端子に印加されており、出力端子１３
および１４間の電圧が上昇すると、参照電圧も上
昇するから、シヤント・レギユレータ３９のシヤ
ント電流も増加し、発光ダイオード３８の発光を
強くし、この発光を受けたホト・トランジスタ２
９のエミツタ電流を増加せしめ、トランジスタ２
１のコレクタ電流を増加せしめて、トランジスタ
２０のベース電流を減じて、１次巻線１６に流れ
るスイツチング電流を減少せしめて、出力端子１
３および１４の出力電圧V₀₂を一定に保つように
している。

出力端子１３および１４から取り出される出力
電流I₀₂が増大すると、出力電圧V₀₂は減少しよう
とし、プログラマブル・シヤント・レギユレータ
３９のシヤント電流を減少し、発光ダイオード３
８の発光を弱め、ホト・トランジスタ２９のエミ
ツタ電流を減少し、トランジスタ２１のコレクタ
電流を減少せしめ、トランジスタ２０のベース電
流を増大せしめて、１次巻線１６のスイツチング
電流を増大して、第２の出力巻線１９の、出力電
圧V₀₂を増大し、出力電圧V₀₂を一定に保持する
ように動作する。

したがつて、出力電流I₀₂をどんどん増加せし
めると、トランジスタ２０のコレクタのスイツチ
ング電流もどんどん増大し、遂には熱的に破壊さ
れてしまう。このような過電流からトランジスタ
２０を保護するために、トランジスタ２２と抵抗
５３，５４の回路が用いられており、抵抗５４に
生ずる電圧が、トランジスタ２０のエミツタ電流
の増大によりトランジスタ２２のベース・エミツ
タ間電圧を越えると、トランジスタ２２をその越
えた電圧に応じて導通せしめる。トランジスタ２
２の導通の程度に応じて、ベース巻線１７からダ
イオード３０と抵抗５１を介して得られる正の電
流パルスは、トランジスタ２２によつてバイパス
されるので、トランジスタ２０のベースに印加さ
れる正の電流パルスの振幅は、小さくなり、トラ
ンジスタ２０のコレクタのスイツチング電流は一
定値を越えないように制限されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、第３図に示すように、複数の出力を
得ている場合には、第１および第２の出力巻線１
８および１９の双方から得られる出力の合計で、
スイツチング電流の値が定まるから、たとえば第
１の出力巻線１８の電力容量が小さい場合、すな
わち正常時の出力電流I₀₁が小さく、出力電圧V₀₁
も小さい場合に、この出力電流I₀₁が急に増大し
たとしても、第２の出力電圧V₀₂と出力電流I₀₂と
の積I₀₂・V₀₂にくらべて、異常に増大したI₀₁・
V₀₁が小さな値であれば、トランジスタ２２およ
び抵抗５３，５４からなる保護回路は動作せず、
ダイオード３２が破壊されてしまうことになる。
これを防止するためには、異常に増大した出力電
流I₀₁を流し得る容量のダイオード３２を必要と
したり、十分な巻線容量の第１の出力巻線が要求
されることとなり、ひいてはスイツチング・トラ
ンス１５の大型化にもつながり、好ましくない。
そこで、これを防止するために、出力端子１１，
１２に別個にシリーズ・レギユレータを付加し
て、これの過電流保護作用によつて、このような
小さな電力しか取り出さない巻線の過電流を保護
するようにしていた。

このように、複数の出力電力を得る場合の、小
電力を得る回路の過電流保護は、極めて不十分で
あるという、問題点があつた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点を解決するためのも
ので、出力巻線で生じた異状過電流を１次巻線
側、すなわち、スイツチング用のトランジスタの
コレクタ電流の異状な増加によつて検出していた
ことに問題点があつたことに鑑みなされたもので
ある。

本発明においては、過電流からの保護を必要と
する各直流出力毎に設定した過電流を検出する回
路を設け、この検出出力のすくなくとも１つが動
作すると、それによつて発光ダイオードの電流を
増加するように制御する。

［作用］ したがつて、過電流からの保護を必要のする各
出力ごとに、それぞれの出力電流値に応じた過電
流の値を定めることができるようになつたから、
すくなくとも１つの出力が過電流となつたときに
は動作して、発光ダイオードの発光出力を増大せ
しめて、それによりスイツチング電流を減少せし
めるようにし、熱的破壊などの不都合を生じない
ものとした。

［実施例］ 本発明の一実施例の回路図を第１図に示し、説
明する。ここで、第３図に示した各構成要素に対
応するものについては、同じ記号を付した。

直流電源１０はスイツチング・トランス１５の
１次巻線１６を通してスイツチング用のトランジ
スタ２０のコレクタに接続されている。トランジ
スタ２０のベースには、スイツチング・トランス
１５のベース巻線１７から１次巻線１６から正帰
還された正のパルスが、ダイオード３０と抵抗５
１を介して印加され、さらに、抵抗５０によつ
て、電源１０からベース電流が供給されるように
接続されている。

トランジスタ２０のエミツタ電流は、抵抗５４
で検出され、抵抗５３を介してトランジスタ２２
に印加されて、トランジスタ２０の過電流がある
と、トランジスタ２２を導通して、トランジスタ
２０のベースへ流れ込む電流をバイパスしてい
る。トランジスタ２１も、トランジスタ２２に並
列に接続されている。ダイオード３１とコンデン
サ４５で得た正の電源が抵抗５２を介してホト・
トランジスタ２９に印加されており、このエミツ
タ電流がトランジスタ２１のベース電流となる。
したがつて、ホト・トランジスタが受ける光量の
増大によつてトランジスタ２１のコレクタ電流が
増加し、ベース巻線１７からダイオード３０と抵
抗５１を介して得られる正の電流パルスは、トラ
ンジスタ２１にバイパスされ、より小さな正の振
幅の電流パルスが、トランジスタ２０のベースに
印加されることになり、トランジスタ２０のコレ
クタのスイツチング電流を減少せしめる。

第１の出力巻線１８に接続されたダイオード３
２とコンデンサ４６によつて、第１の直流出力が
出力電流I₀₁、出力電圧V₀₁として出力端子１１，
１２に得られる。

第２の出力巻線１９には、ダイオード３３とコ
ンデンサ４７とダイオード３４とコンデンサ４８
が接続されており、ダイオード３３とコンデンサ
４７によつて正の電圧の電源を、ダイオード３４
とコンデンサ４８によつては負の電圧の電源を得
ている。

この正の電源は、トランジスタ２４のベース・
エミツタ間に接続された抵抗６０を介して、第２
の直流出力が出力端子１３，１４から、出力電流
I₀₂、出力電圧V₀₂として得られる。

発光ダイオード３８の電流は、抵抗５５とプロ
グラマブル・シヤント・レギユレータ３９を介し
て得られる。このプログラマブル・シヤント・レ
ギユレータ３９の参照電圧入力端子には、出力電
圧V₀₂を抵抗５７，５８で分割した電圧が印加さ
れている。もし、出力電圧V₀₂が上昇すると、プ
ログラマブル・シヤント・レギユレータ３９のシ
ヤント電流を増加し、発光ダイオード３８の発光
強度を強めるから、この発光を受けたホト・トラ
ンジスタ２９は、そのエミツタ電流を増加し、そ
れがトランジスタ２１のコネクタ電流を増加せし
め、トランジスタ２０のベース電流を減少せしめ
て、１次巻線１６に流れるスイツチング電流を減
少せしめ、出力電圧V₀₂を下げて、出力電圧V₀₂
が一定になるようにしている。

ここで第３図に示した従来例と異なるのは、ト
ランジスタ２３，２４とダイオード３４、コンデ
ンサ４８、抵抗５６，５９，６０の付加である。

抵抗６０の抵抗値をＲ、トランジスタ２４のエ
ミツタ・ベース間電圧をV_EBとすると、 V_EB＞I₀₂・Ｒ となる範囲に出力電流I₀₂がある間は、トランジ
スタ２４はオフのままであるから、トランジスタ
２３もオフのままであり、この場合には第３図に
示した従来例と同様に出力電圧V₀₂に定電圧を得
ることができる。

ところが、 V_EB＞I₀₂・Ｒ となるような出力電流I₀₂が流れると、トランジ
スタ２４はオンとなり、トランジスタ２３もオン
となるため、発光ダイオード３８に流れる電流を
増加せしめ、その発光を強める。それによつて、
トランジスタ２０のスイツチング電流は減少せし
められるから、 V_EB＞I₀₂・Ｒ となる出力電流I₀₂を越えて流れる過電流から保
護がなされる。

ここで出力端子１３，１４がかりに短絡された
としても、ダイオード３４とコンデンサ４８によ
つて十分な負の電圧である発光用電源を得ること
はできるから、トランジスタ２４，２３はオンと
なつて、発光ダイオード３８を十分に発光せしめ
るから、前述の保護作用は妨げられることはな
い。ここでトランジスタ２４は過電流検出手段と
して作用し、トランジスタ２３は過電流時にのみ
発光を強めるように作用する過電流発光制御手段
として作用する。

このように動作するから、出力電流I₀₁の値と
は全く別個に、出力電流I₀₂の最大値を抵抗６０
のＲの値を選択することによつて任意に設定する
ことができる。

第２図には、本発明の他の実施例を示してい
る。ここで第１図と異なるのは、トランジスタ２
５、ダイオード３５，３６と抵抗６１を追加した
点である。

トランジスタ２５とそのエミツタ・ベース間に
接続した抵抗６１とによつて、出力電流I₀₁が一
定値を越えたことを検出するもので、トランジス
タ２４、抵抗６０の作用に対応している。ダイオ
ード３５および３６は、トランジスタ２４，２５
に逆方向電圧が印加されないようにし、過電流検
出動作が確実に行われるようにしている。

出力電流I₀₁，I₀₂のいずれかの一方または両方
が一定値を越えた場合には、トランジスタ２５，
２４のいずれか一方または両方がオンとなるか
ら、第１図において説明したのと同じ動作によつ
て、トランジスタ２０のスイツチング電流は制限
を受けるために、第１および第２の出力ともに過
電流から保護を受けることが可能となる。

第２図に示した実施例のように、すべての出力
電流I₀₁，I₀₂の過電流を検出して保護作用をせし
める場合には、第１図および第３図において示し
たトランジスタ２２と抵抗５３，５４からなる保
護回路は不要となる。

第１図および第２図におけるトランジスタ２４
および２５をオペレーシヨナル・アンプに代える
ならば、抵抗６０，６１の値としてさらに小さな
ものを用いることができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、複数の出力を
有するスイツチング電源において、特定の１出力
の過電流から保護するのみでなく、複数の出力の
過電流をそれぞれ独立に設定して保護することが
できるもので、この種の電源の信頼性を高め、最
低限の容量のダイオードや出力巻線を用いること
が可能となるから、そのコスト低減への影響も大
きい。したがつて、本発明の効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は本発明の他の実施例を示す回路図、第３図は
従来例を示す回路図である。 １０……直流電源、１１〜１４……出力端子、
１５……スイツチング・トランス、１７……ベー
ス巻線、１８……第１の出力巻線、１９……第２
の出力巻線、２０〜２５……トランジスタ、２９
……ホト・トランジスタ、３０〜３６……ダイオ
ード、３８……発光ダイオード、３９……プログ
ラマブル・シヤント・レギユレータ、４５〜４８
……コンデンサ、５０〜６１……抵抗、I₀₁，I₀₂
……出力電流、V₀₁，V₀₂……出力電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源と、スイツチング電流を流すための
   スイツチング・トランジスタ２０と、 前記直流電源と前記スイツチング・トランジス
   タとの間に接続された１次巻線１６と、前記スイ
   ツチング・トランジスタのベースに正帰還をかけ
   るためのスイツチング信号を得るためのベース巻
   線１７と、複数の直流出力を整流平滑して得るた
   めの出力巻線１８，１９とを有するスイツチン
   グ・トランス１５と、 前記複数の直流出力のうちのすくなくとも１つ
   の直流出力の電圧を検出して発光する発光ダイオ
   ード３８を含む発光手段と、 前記発光手段からの発光を受光して、受光出力
   を得るための受光手段２９と、 前記受光手段からの受光出力を印加されて、前
   記スイツチング・トランジスタのスイツチング電
   流を制御して前記直流出力の電圧を一定に保つよ
   うに制御するための制御手段２１，２２と を具備するスイツチング電源において、 前記直流出力の短絡時においても前記発光ダイ
   オードに十分な発光を可能ならしめるための電流
   を供給するための発光用電源３４，４８と、 前記すくなくとも１つの直流出力の出力電流が
   所定値を越えたことを検出するための、前記直流
   出力の電流を流すための抵抗６０，６１と、この
   抵抗の両端にエミツタとベースとを接続し、コレ
   クタから検出信号を得るトランジスタ２４，２５
   を含むすくなくとも１つの過電流検出手段と、 前記すくなくとも１つの過電流検出手段の動作
   によつて、前記発光手段が前記発光用電源からの
   電流により発光可能となるように作用する過電流
   発光制御手段２３と、 を具備することを特徴とするスイツチング電源の
   過電流保護回路。 ２ 前記発光用電源が、前記すくなくとも１つの
   直流出力を得るための出力巻線から、前記直流出
   力とは逆の極性で得られるものである特許請求の
   範囲第１項記載のスイツチング電源の過電流保護
   回路。