JPH04216112A - 過電圧及び過熱防止電源回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過電圧及び過熱防止電
源回路に係り、特にラップトップコンピュータ等に使わ
れる平板素子、すなわち、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉ
ｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃ
ｒｉｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＣＦＴ（Ｃｏｌｄ
　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｔｕｂｅ
　）又は、ＥＬディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍ
ｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等の電源回路に
過電圧が発生されるとき、この過電圧が素子に直接印加
されることを防止することによって素子を保護するのみ
ならず、電源回路内のインバータコイルの内部ショート
によって過電流及び過電圧状態を生じることがなく温度
が上昇する場合、機器のケーシング等の樹脂部分が変形
されることを防止する過電圧及び過熱防止回路に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来には非常に高いＡＣまたはＤＣ電圧
の要求されるラップトップコンピュータなどの平板素子
、すなわちＰＤＰ、ＬＣＤ、ＣＣＦＴ又はＥＬディスプ
レイの電源回路に過電圧が生じるとき、過電圧から素子
を保護する適切な回路が無かった。また、電源回路内の
インバーターコイルの内部ショートにより過電流及び過
電圧状態を生じてシステムが過熱される場合、システム
のケーシング樹脂部分の変形を防止する適切な過熱防止
回路が無かった。従来は、図１及び図２に示したように
平板素子などの電源回路であって、通常的に入力端から
入力される直流電圧を調整された直流電圧として出力さ
せる電圧調整部１１０と、この直流出力電圧をハートレ
ー発振器（Ｈａｒｔｌｙ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　）と
インバータコイルとを通じて交流電圧として出力させる
交流電圧変換部１２０と、この交流電圧が設定電圧以上
の過電圧の場合、この過電圧が素子に直接印加されるこ
とを防止する過電圧除去部１３０を含めていた。このと
き、ＥＬディスプレイ等の電源回路に過電圧が生じたと
き、出力端の前端に設置されている過電圧除去部１３０
はツェナーダイオードＤ２を通じてツェナー電圧以上の
過電圧が出力されることを防止できたが、この場合、非
常に高い電圧を減殺させるツェナーダイオードを入手し
にくいのみならず、ツェナーダイオードを複数個直列に
接続してツェナー電圧を増加させた場合、その許容誤差
が接続されたツェナーダイオードの個数に応じて大きく
なるという問題点があった。

【０００３】また、入力端に過電圧が印加さた時には、
電源回路の電力消耗が大きくなり、ツェナーダイオード
に流れる電流が増加され、回路自体が長く耐えられなく
、そのツェナーダイオードが不良で作用不能であるか、
またそのことが判らなくて長時間放置した場合、過電圧
からの持続的な保護対策が足りなかったので完璧に回路
及び素子が保護できないという問題が指摘されてきた。 しかも、電源回路内のインバータコイルＴ１の内部ショ
ートによって過電流及び過電圧状態を生じることなくシ
ステム内部の温度が上昇する場合、システムのケーシン
グの樹脂部分を変形させるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は前記したような問題点を解決するため、電源回路
内に生じた過電圧状態が素子に直接印加されるのを防止
するのみならず、電源回路内のインバーターコイルの内
部ショートによる温度上昇のためにシステムケーシング
が変形されることを防止するための過電圧及び過熱防止
回路を提供することである。また、本発明の他の目的は
、システムが過熱したり電源回路内に過電圧が生じた場
合、小容量のＳＣＲ及びツェナーダイオードを用いて過
熱状態及び過電圧状態を除去し、別途にヒューズや過電
流遮断機のような回路を必要としなく、長時間過電圧現
象が現れても信頼性の高い過電圧及び過熱防止電源回路
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための本発明にあっては、調整されていないＤＣ電
圧を受けて調整されたＤＣ電圧を出力するための電圧調
整部と、前記調整されたＤＣ電圧を受けてＡＣ電圧に変
換し前記電圧調整部に結合された交流電圧変換部と、前
記交流電圧変換部からＡＣ出力電圧を整流し電圧分割抵
抗、前記分割抵抗に結合された整流ダイオード、サージ
電圧を除去するために前記整流ダイオードに結合された
フィルタ用コンデンサーに並列に接続された放電抵抗を
含んでおり、前記交流電圧変換部に結合された整流部と
、前記整流された電圧が所定の電圧を越えているかをチ
ェックし、１つのツェナーダイオードと、前記ツェナー
ダイオードと直列に接続された２個のバイアス抵抗を含
んでおり、前記整流部に結合された過電圧チェック部と
、前記交流電圧変換部内に内部ショートにより温度が上
昇されることを感知し前記交流電圧変換部に結合された
過熱チェック部と、前記出力端子上の電圧を制御するた
めに前記電圧調整部の調整端に結合され、前記過電圧チ
ェック部または前記過熱チェック部の出力により制御さ
れるスイッチング部を含むことによって、電源回路の出
力電圧が前記整流部、過電圧チェック部及びスイッチン
グ部を通じて前記電圧調整部の調整端にフィードバック
されており、前記交流電圧変換部内の温度上昇が前記過
熱チェック部により感知され前記スイッチング部を通じ
て前記電圧調整部の調整端にフィードバックされている
ことを特徴とする

【０００６】

【作用】本発明は、入力端子に瞬間的な過電圧が生じて
も入力電圧自体を遮断すると同時に、分割抵抗を用いて
その過電圧保護レベルの誤差を最大限減少させて平板素
子などにその過電圧が直接印加されるのを防止するのみ
ならず、過電圧の発生が長時間続いても回路に全然過電
圧を印加させない。また、過電圧防止電源回路に温度感
知回路を追加することによって、電圧及び温度における
異常発生時の保護をする役割を果たす。

【０００７】

【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明による
過電圧及び過熱防止電源回路について詳細に説明する。 まず、本発明の好適な一実施例を説明する前に図２を参
照して従来の構成及び動作を説明し、これによる問題点
を説明する。図２で図１に示した電圧調整部１１０はＩ
Ｃチップより構成された可変電圧調整器Ｕ１に定電圧安
定化コンデンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とＩＣ保護用
ダイオードＤ１及び電圧を可変させ得る抵抗Ｒ１，Ｒ２
，ＶＲ１を接続しており、図１の交流電圧変換部１２０
はトランジスタＱ１，コンデンサーＣ６，Ｃ７、抵抗Ｒ
３，Ｒ４及びインバータコイルＴ１より構成される半結
合発振器部とインバータ回路よりなされており、この出
力端にマッチングコンデンサーＣ８と保護ダイオード用
のツェナーダイオードＤ２を接続させて過電圧除去部１
３０を構成している。

【０００８】図２で一定した電圧Ｖｉが電圧調整器Ｕ１
に入力されれば、その出力電圧は可変抵抗ＶＲ１に可変
されて電圧調整器Ｕ１のピン２には可変された直流電圧
が現れ、この電圧により半結合発振回路は作動され、イ
ンバータコイルＴ１の出力端子４′には数百Ｈｚの交流
電圧が現れる。このとき、この電圧が設定値以上の過電
圧の場合はツェナーダイオードＤ２によりツェナー電圧
以上の過電圧が出力されるのを防止する。しかし、この
場合に出力端子４′の以上電圧を除去するために適切な
使用を有するツェナーダイオードを求め難く、ツェナー
ダイオードを複数個直列に接続する場合、その許容誤差
が接続された個数に応じて大きくなり、電源回路内のイ
ンバータコイルＴ１、トランジスタＱ１、電圧調整器Ｕ
１などの電力消耗が大きくなり、ツェナーダイオードに
流れる電流が増加され長く耐えられない問題があった。 また、交流電圧変換部１２０内のトランスフォーマなど
の内部コイルの短絡により出力端に過電圧及び過電流を
生ぜずに温度が上昇される場合、樹脂などよりなるケー
シングが変形される問題点があった。

【０００９】図３は、以上のような従来技術の問題点を
解決するための過電圧及び過熱防止電源回路を図示した
ものであって、従来の電圧調整部３１０、交流電圧変換
部３２０を含み、電源回路内に生じる過電圧が出力端に
印加されることを防止するためにその出力電圧が整流部
３３０、過電圧チェック部３４０及びスイッチング部３
５０を経て電圧調整部３１０にフィードバックされ、交
流電圧変換部３２０内の温度上昇により過熱されること
を防止するための過熱チェック部３６０を交流変換部３
２０とスイッチング部３５０の間に接続して温度上昇時
スイッチング部３５０を動作させる構成を有している。

【００１０】図４は図３に図示した本発明の過電圧及び
過熱防止電源回路の一例を図示した細部回路図である。 図４には図２の出力端に接続され過電圧が直接出力され
ることを防止する役割を果たすツェナーダイオードＤ２
を電源回路から分離させ、ここに、分割抵抗Ｒ８、Ｒ９
、整流ダイオードＤ２、コンデンサーＣ９及び放電抵抗
Ｒ７が直・並列より接続されている整流部３３０と、バ
イアス抵抗Ｒ５、Ｒ６とツェナーダイオードＤ３より構
成された過電圧チェック部３４０と、このチェックされ
た過電圧によりスイッチングされるスイッチング部３５
０をその出力電圧Ｖ０　を電圧調整器Ｕ１の一端１にフ
ィードバックさせる構成を図示している。図４で、非調
整の直流電圧が入力電圧Ｖｉに流入されれば、フィルタ
用コンデンサーＣ１、Ｃ２を通じてよりリップルとノイ
ズのない完全な直流にした後、電圧調整器Ｕ１を通じて
ピン３出力端には可変させ得る完全な直流電圧が生じ、
この時、出力電圧は可変抵抗ＶＲ１と分割抵抗Ｒ１、Ｒ
２により電圧調整器Ｕ１の調整ピン１に流入される。こ
の電圧の変化量がピン２の出力電圧を可変させる。すな
わち、ピン１の調整電圧が高ければピン２の出力電圧が
高く、調整電圧が低ければピン２の出力電圧は低くなる
。このピン２の出力電圧によりスイッチングトランジス
タＱ１のベースとコレクタの間にコイルを入れ、コイル
の中間タップ２′をトランジスタＱ１のエミッタに接続
して構成した半結合発振器であるハートレー発振器（Ｈ
ａｒｔｌｙ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）でインバータコイ
ルを直列で巻き上げて所望の出力電圧Ｖ０　を出力する
。この時、発振周波数（ｆ）は

【００１１】

【数１】

【００１２】に計算され、ここで、Ｌｅ、Ｌｃ；コイル
のインダクタンスＭ；コイルの相互インダクタンスであ
る。発振電圧の大きさはＬｅと巻線の中間タップ位置に
より大きく左右されるのでこの電圧がまさに出力電圧Ｖ
０　とも比例する。

【００１３】このような動作をする回路において、出力
電圧Ｖ０　が異常過電圧に生じた場合（ＥＬディスプレ
イの場合、Ｖｃｃｍａｘ　＝１３０ＶＡＣ）にこの過電
圧を直接印加する場合、回路のみならず素子自体も問題
になるので分割抵抗Ｒ８、Ｒ９に分割して分割抵抗Ｒ９
により降下される電圧を用いる。すなわち、

【００１４】

【数２】

【００１５】この分割電圧ＶＲＳがスイッチング整流ダ
イオードＤ２とコンデンサーＣ９より抵抗Ｒ７にかかる
電圧ＶＲ７を増加させ、この電圧ＶＲ７がツェナーダイ
オードＤ３のツェナー電圧以上になればツェナーダイオ
ードＤ３は導通する。ツェナーダイオードＤ３の導通の
ため、ＳＣＲはオン状態になって電圧調整器Ｕ１の調整
ピン１はゼロ状態になり、これにより電圧調整器Ｕ１の
ピン２の電圧もゼロになる。結局、ハートレー発振器（
Ｈａｒｔｌｙ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）は動作を止めて
出力電圧Ｖ０　はゼロ電圧が現れる。すなわち、不良原
因が除去されるまでＳＣＲは続けて導通状態になって出
力電圧Ｖ０　はゼロを維持する。ここで、抵抗Ｒ７は放
電抵抗であり、コンデンサーＣ９は瞬間的なインパルス
ノイズ成分がある場合、ＳＣＲが誤動作されるのを防止
するためのサージ電圧除去用として使用している。一方
、本発明は図３及び図４に図示したように、過電圧防止
電源回路を提供するだけでなく、電源回路内の温度上昇
を防止するための過熱防止電源回路を提供している。す
なわち、交流電圧変換部３２０内のインバータコイルＴ
１の温度がコイルの内部ショートにより、回路全体に過
電流及び過電圧状態を生じなく、上昇する場合樹脂　（
ｒｅｓｉｎ）よりなされたシステムのケーシングが変形
される現象が生じることも有り得る。 従って、本発明はインバータコイルＴ１の内部ショート
により過熱状態を防止するため、交流電圧変換部３２０
とスイッチング部３５０との間に過熱チェック部３６０
を接続している。この時、本発明では過熱チェック部３
６０にＮＴＣタイプサーミスター（ＮＴＣ　ｔｙｐｅ　
ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）　を使用している。このＮＴＣ
タイプサーミスターＴＨ１は図５（Ａ）に図示したよう
にインバータコイルのショートによる温度の上昇に応じ
てその内部抵抗値が急激に減少するサーミスターである
。従って、サーミスターＴＨ１の負荷抵抗Ｒｘ　の両端
の電圧Ｖｘ　は図５（Ｂ）に図示したような曲線に上昇
する。この電圧は負荷抵抗Ｒｘ　の電圧であって、この
電圧はツェナー電圧が臨界点まで達すればツェナーダイ
オードは導通されてＳＣＲのゲート端子をトリガーさせ
る。

【００１６】ＳＣＲのゲート端子がトリガーされる場合
、ＳＣＲは導通状態になり、電圧調整器Ｕ１の調整ピン
１をゼロ状態にさせるので、これに応じて電圧調整器Ｕ
１のピン２の電圧もゼロになる。結局、本発明による電
源回路は過熱された温度が下降するまでは主電源をオン
・オフしても動作しない。逆に、本発明の電源回路が正
常動作をする場合はサーミスターＴＨ１の抵抗値が負荷
抵抗Ｒｘの抵抗値より非常に大きくて、すなわちＲＴＨ
》Ｒｘ　（ＲＴＨはサーミスター内部抵抗、Ｒｘ　は負
荷抵抗）なのでツェナーダイオードＤ４は全然動作され
ない。従って、このサーミスターの付着によって所望の
素子の温度上昇から回路及びケーシングなどが保護でき
、温度が下降すればいつでも正常動作できる自己回復機
能がある。また、過熱チェック部３６０に使用されるツ
ェナーダイオードＤ４はツェナー電圧の選択により、あ
るいはサーミスター温度／抵抗曲線（Ｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒｅ／Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ曲線；ＴＲ曲線）を用い
て保護しようとする温度値を任意で可変設定して使用す
ることもできる。ここで、ツェナーダイオードＤ４の電
圧Ｖｚは

【００１７】

【数３】

【００１８】により計算される。ここで、ＲＴＨは温度
に応じるサーミスターの抵抗値であり、Ｖ０　は電圧調
整器Ｕ１のピン２の電圧である。

【００１９】

【発明の効果】今まで述べてきたように、本発明の過電
圧及び過熱防止電源回路は入力端子に瞬間的な過電圧が
生じても入力電圧自体を遮断すると同時に分割抵抗を用
いてその過電圧保護レベルの誤差を最大限減少させて平
板素子などにその過電圧が直接印加されることを防止す
るのみならず、過電圧の発生が長時間続いても回路に全
然過電圧を印加させない。また、本発明は電源回路内の
インバータコイルなどの内部ショートによる温度上昇か
ら回路自体及びケーシング変形が防止できるように、過
電圧防止電源回路に温度感知回路を追加することによっ
て、電圧及び温度において異常発生時保護する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術の過電圧防止電源回路を図示した構
成ブロック図である。

【図２】図１の細部回路図である。

【図３】本発明による過電圧及び過熱防止電源回路の構
成ブロック図である。

【図４】図３の一例を図示する細部回路図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図４に図示したサ
ーミスターの温度に応じる内部抵抗値及び抵抗Ｒｘ　両
端にかかる電圧を図示したグラフである。

【符号の説明】

１１０、３１０…電圧調整部 １２０、３２０…交流電圧変換部 １３０…過電圧除去部 ３３０…整流部 ３４０…過電圧チェック部 ３５０…スイッチング部 ３６０…過熱チェック部 Ｕ１…電圧調整器 Ｔ１…インバータコイル Ｖｉ…入力電圧 Ｖ０　…出力電圧

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】調整されていないＤＣ電圧を受けて調整さ
   れたＤＣ電圧を出力するための電圧調整部と、前記調整
   されたＤＣ電圧を受けてＡＣ電圧に変換し前記電圧調整
   部に結合された交流電圧変換部と、前記交流電圧変換部
   からＡＣ出力電圧を整流し電圧分割抵抗、前記分割抵抗
   に結合された整流ダイオード、サージ電圧を除去するた
   めに前記整流ダイオードに結合されたフィルタ用コンデ
   ンサーに並列に接続された放電抵抗を含んでおり、前記
   交流電圧変換部に結合された整流部と、前記整流された
   電圧が所定の電圧を越えているかをチェックし、１つの
   ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードと直列
   に接続された２個のバイアス抵抗を含んでおり、前記整
   流部に結合された過電圧チェック部と、前記交流電圧変
   換部内に内部ショートにより温度が上昇されることを感
   知し前記交流電圧変換部に結合された過熱チェック部と
   、前記出力端子上の電圧を制御するために前記電圧調整
   部の調整端に結合され、前記過電圧チェック部または前
   記過熱チェック部の出力により制御されるスイッチング
   部を含むことによって、電源回路の出力電圧が前記整流
   部、過電圧チェック部及びスイッチング部を通じて前記
   電圧調整部の調整端にフィードバックされており、前記
   交流電圧変換部内の温度上昇が前記過熱チェック部によ
   り感知され前記スイッチング部を通じて前記電圧調整部
   の調整端にフィードバックされていることを特徴とする
   過電圧及び過熱防止電源回路。
2. 【請求項２】前記スイッチング部はＳＣＲより構成され
   、そのゲート電極は前記過電圧チェック部及び前記過熱
   チェック部に接続され、そのカソード電極は前記過電圧
   チェック部に接続され、そのアノード電極は前記電圧調
   整部の調整端に接続されることを特徴とする請求項１記
   載の過電圧及び過熱防止電源回路。
3. 【請求項３】前記過熱チェック部は前記電圧調整部の他
   端に直列に接続されたサーミスターと、このサーミスタ
   ーに直列に接続された負荷抵抗と、この負荷抵抗に並列
   に接続されて前記ＳＣＲのゲート電極にその負荷抵抗の
   一端とともに接続されているツェナーダイオードを含む
   ことを特徴とする請求項２記載の過電圧及び過熱防止電
   源回路。