JPH0445434Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案はスイツチング制御型電源装置に係り、
特にブロツキング発振方式の此種電源装置の保護
回路に関する。

(ロ) 従来技術 スイツチング制御型電源装置は種々の方式のも
のが従来より提案されており、その一つに本出願
人が提案した特開昭56−145775号公報に示される
ものがある。即ち、それは直流入力断続用のスイ
ツチングトランジスタとコンバータトランスとで
ブロツキング発振を行なわせると共に、そのスイ
ツチングトランジスタのターンオフタイミングを
上記トランスの検出巻線から得る直流電圧に応じ
て可変制御することにより定電圧が得られるよう
にしたものである。

斯る方式の電源装置では、コンバータトランス
の出力巻線に接続した負荷回路が何等かの原因で
短絡したり、負荷インピーダンスが極端に低下し
た場合は、検出巻線から得る直流電圧が所定値以
下に低下して先のターンオフタイミングの制御動
作が停止するため、スイツチングトランジスタの
オン期間の長さが固定されてしまい、上記トラン
スに蓄えられるエネルギーが一定となる。このた
め、出力（負荷）電流の増大につれて直流出力電
圧が低下して行くことになる。このことは、単に
定電圧出力が得られないと言うだけでなく、過大
な出力電流が流れるため負荷回路の破壊等が更に
進むことを意味する。

また、出力電源装置への入力電圧が極端に低下
して定電圧制御が行なわれなくなつた場合も、前
述の負荷短絡時と同様に、直流入力電圧は当然低
下し、且つ、入力電圧の交流リツプル分が出力側
に現われるので機器に正常な電源を供給できない
ことになる。

そこで、上記のような場合に電源装置の動作を
停止させる保護回路を設ける必要があるが、例え
ば負荷短絡時の保護のために過大な出力電流を直
接検出する方法では、電源装置の入力側と出力側
の絶縁に別個の絶縁トランスやフオトカプラーが
必要となり、また、この保護回路とは別に入力電
圧の異常低下時（定格範囲以下に低下した時）に
対する保護回路を構成しなければならないので、
安価に実現できないと言う問題があった。

(ハ) 考案の目的 本考案は上記の点に鑑みなされたものであり、
前述の如きブロツキング発振方式のスイツチング
制御型電源装置に於いて、負荷回路の短絡時及び
入力電圧の異常低下時に電源装置の動作を停止せ
しめる保護回路を簡単な回路構成により安価に実
現することを目的とする。

(ニ) 考案の構成 本考案による保護回路は、ブロツキング発振方
式のスイツチング制御型電源装置に於いて、この
電源装置のコンバータトランスの検出巻線から得
る直流電圧が所定値以下に低下したとき及び直流
入力電圧が所定値以下に低下したときに反転する
保護用のトランジスタを設け、このトランジスタ
が反転したときに直流入力の入力端からスイツチ
ングトランジスタのターンオフ用の制御トランジ
スタの制御電極への電流路が形成され、この電流
路を通る電流によつて上記制御トランジスタが動
作して前記スイツチングトランジスタがターンオ
フされるようにした構成を特徴としている。

(ニ) 実施例 第１図は本考案を採用したスイツチング制御型
電源装置の一実施例を示しており、この装置は大
別して入力整流部１と、ブロツキング発振部２
と、制御回路部３と、保護回路部４と、出力整流
部５から構成されている。

前記入力整流部１はラインフイルタLF、ブリ
ツジ整流回路BD、平滑コンデンサC₂等を備えて
おり、その出力ラインL₁，L₂間にブロツキング
発振部２を構成するコンバータトランスＴの入力
巻線N₁、スイツチングトランジスタTR₁のコレ
クタ・エミツタ間、及び入力電源Iiの検出用の抵
抗R₁₁が直列に接続されている。

前記ブロツキング発振部２において、スイツチ
ングトランジスタTR₁のベースとコンバータトラ
ンジスタＴの帰還巻線N₂間にはベース電流設定
用の直並列回路SK、ターンオフ用コンデンサC₉、
及びダイオードD₉を図示のように接続して次の
動作を行なわせるようになつている。

すなわち、スイツチングトランジスタTR₁のタ
ーンオン時は、上記帰還巻線N₂からの正帰還電
流Ifが上記直並列回路SKを通つて該トランジス
タTR₁のベースに流れ、またスイツチングトラン
ジスタTR₁のオフ期間では上記帰還巻線N₂から
前述のダイオードD₉を通つてターンオフ用コン
デンサC₉の充電電流Irが流れるのである。なお、
R₁₄はスイツチングトランジスタの起動抵抗であ
る。

また、前記制御回路部３は誤差検出用トランジ
スタTR₂及び制御用トランジスタTR₃，TR₄を備
えており、コンバータトランスＴの検出巻線N₃
からの矩形波電圧をダイオードD₇とコンデンサ
C₃で整流平滑して得た直流電圧に応じてＢ点に
発生する正の一定電圧V₀と、前述のコレクタ電
流検出用抵抗R₁₁によつてＡ点に生じコレクタ電
流Iiに応じて増大する負電圧を得て後述するよう
にスイツチングトランジスタTR₁のターンオフタ
イミングを制御するようになつている。

次に、前記保護回路４は、前記入力整流部１の
一方の出力ラインL₁と制御回路部３のトランジ
スタTR₄のベースとの間に分圧抵抗R₁₅，R₁₆と逆
流防止用ダイオードD₁₂を直列に接続し、このダ
イオードD₁₂と上記抵抗R₁₆との接続点Ｄと基準
ラインL₄との間に保護用トランジスタTR₅を接
続すると共に、このトランジスタのベースと検出
電圧ラインL₃との間にツエナダイオードD₁₁及び
電流制限用抵抗R₁₃を接続し、且つ、上記分圧抵
抗R₁₅，R₁₆の分圧中点Ｅとの間に抵抗R₁₇とコン
デンサC₁₀を接続し、前記接続点Ｄとの間にコン
デンサC₁₁を接続した構成である。

なお、出力整流部５はスイツチングトランジス
タTR₁がオフの時にコンバータトランスＴの出力
巻線N₄に発生する電圧をダイオードD₁₃とコンデ
ンサC₁₂で整流平滑して直流出力電圧を得るよう
になつている。

斯る実施例に於いて、保護回路４及び出力整流
部５以外の部分は先の特開昭56−145775号公報の
電源装置と同一であり、電源装置自体の動作は上
記公報に詳しく記載されているので、以下、先ず
定常状態での動作を簡単に説明してから、保護動
作について詳細に説明する。

（） 定常状態の動作 定常状態では、制御回路部３内のＣ点には直流
電圧が発生し、この直流電圧に応じた一定の正電
圧V₀がＢ点に現われており、また、このＢ点に
はＡ点に発生する電圧イが抵抗R₂₀とコンデンサ
C₁₄を通つて導かれている。従つて、今、スイツ
チングトランジスタTR₁のオン期間では、結局、
Ｂ点の電圧ロは上記トランジスタTR₁のコレクタ
電流Iiに応じて減少する図示の如き正電圧とな
る。そして、この電圧が、ターンオフ用コンデン
サC₉に前述の充電動作によつて保持された一定
電圧（図示の極性）よりも、制御用トランジスタ
TR₃のベース・エミツタ間電圧V_BEだけ低下する
と、このトランジスタTR₃及び次のトランジスタ
TR₄がオンとなる。その結果、この両トランジス
タTR₃，TR₄を介して上記コンデンサC₉の電圧が
スイツチングトランジスタTR₁のベース・エミツ
タ間に逆バイアスとして印加されるので、スイツ
チングトランジスタTR₁がターンオフするのであ
る。

このようにしてスイツチングトランジスタTR₁
がオフになると、出力巻線N₄に発生する正電圧
によつて出力整流部５内の整流用ダイオードD₁₃
を介して平滑用コンデンサC₁₂に電流が流れ、こ
の電流が時間の経過と共に減少して行く。そし
て、これが略零となつた時点で、コンバータトラ
ンスの入力巻線N₁とその分布容量Cpによる共振
電流が流れ、この電流がコレクタ電流Iiと同方向
になると、帰還巻線N₂からスイツチングトラン
ジスタTR₁のベースへの正帰還電流が流れるの
で、この時点でスイツチングトランジスタTR₁が
ターンオンする。そして、以後は前述の動作を行
ない、このような動作を繰り返して行くのであ
る。そして、例えば、入力電圧の変動等によりＣ
点の電圧が上昇した場合には、Ｂ点の電圧ロの直
流レベルV₀が図中破線のように低下するので、
それだけスイツチングトランジスタTR₁のターン
オフタイミングが早くなり、従つて、そのオン期
間が短くなる。このため、入力巻線N₁に蓄積さ
れるエネルギーが減少して検出巻線N₃及び出力
巻線N₄から取り出される直流電圧が一定になる
ように制御されるのである。

ところで、斯る定常状態では、Ｃ点の直流電圧
は保護回路４内のツエナーダイオードD₁₁のツエ
ナー電圧VzとトランジスタTR₅のベース・エミ
ツタ間電圧VBEの和よりも充分大になつている
ので、上記ツエナーダイオードD₁₁が導通してト
ランジスタTR₅がオンしている。このため、ライ
ンL₁から分圧抵抗R₁₅，R₁₆を通つて供給される
電流は全て上記トランジスタTR₅のコレクタ・エ
ミツタ間に流れる。また、この状態で制御回路部
３内のトランジスタTR₃，TR₄が前述の定常動作
によつてターンオフすると、Ｆ点の電位はＤ点の
電位よりも高くなるから、ダイオードD₁₂がオフ
となつてＦ点からトランジスタTR₅に電流が流れ
るのを阻止する。従つて、定常状態では保護回路
４は電源装置の動作に全く影響を与えない。

（） 保護動作 今、前述の如く出力整流部５に接続された負荷
回路（図示せず）の短絡等によつて、この出力整
流部からの直流出力電圧が第２図のＰ点に向かつ
て低下して行くと、３次巻線N₃に加わる電圧が
低下し、Ｃ点の直流電圧が同様に低下する。そし
て、ツエナーダイオードD₁₁がオフして、先の電
圧（Vz＋V_BE）よりも低くなつた時（この時点は
第２図はＰ点に対応）にトランジスタTR₅がオフ
になる。すると、入力電流が分圧抵抗R₁₅，R₁₆
を介して流れ、ダイオードD₁₂を導通させる。そ
して、このダイオードD₁₂を通つてトランジスタ
TR₄のベース電流として流れるので、このトラン
ジスタTR₄がオンになる。その結果、スイツチン
グトランジスタTR₁は定常状態と同様に逆バイア
スされターンオフする。ここで、上記ベース電流
はラインL₁から供給されているので、電源スイ
ツチSWを開放するまで、スイツチングトランジ
スタTR₁を引続きオフさせることができ、従つ
て、電源装置を停止状態に保持できる。

一方、前述した如くラインL₁，L₂間の直流電
圧が定格範囲以下に低下した時には、保護回路４
内のＥ点の電位も低くなる。このため、トランジ
スタTR₅のオン状態により図示の極性に充電され
たコンデンサC₁₀の放電ループが、C₁₀→R₁₇→R₁₅
→入力整流部１内のC₂→ブロツキング発振部２
内のＡ点→R₁₁→ラインL₄→TR₅のエミツタ・ベ
ース間→C₁₀の経路で形成されるので、トランジ
スタTR₅は逆バイアス状態となつてターンオフす
る。なお、このとき、抵抗R₁₁は、非常に小さな
値に設定されているため、Ａ点の電位とL₄のラ
インとは、ほぼ同電位に近くなつているため、先
ほど説明した放電ループが形成できる。さらに、
入力電圧が低下すると、当然の如く出力電圧も低
下する。このため、３次巻線N₃に発生する電圧
が低下し、Ｃ点の電圧が低下しツエナーダイオー
ドD₁₁がオフし、トランジスタTR₅がオフとなる。
すると、前述の負荷短絡時と同様にトランジスタ
TR₄がオンとなつて電源装置の動作を停止させる
訳である。なお、この停止状態は入力電圧が定格
範囲に戻ると自動的に復帰するが、復帰時の動作
については次に説明する。

すなわち、電源装置の起動時及び負荷短絡後の
電源再起動時に電源スイツチSWを投入したと
き、或いは、入力電圧が定格範囲内に復帰したと
きは、ラインL₁から抵抗R₁₅，R₁₇及びコンデン
サC₁₀を通つてトランジスタTR₅のベースに電流
が流れ、このトランジスタTR₅はそれによつてオ
ンとなる。その間に、電源装置が充分に立ち上が
つてＣ点の電圧が前述のVz＋V_BEを越え、以後は
このＣ点からのベース電流の供給によつて上記ト
ランジスタTR₅のオン状態が保持される。従つ
て、電源装置の起動及び復帰動作が円滑に行なわ
れるのである。

また、保護回路４内のコンデンサC₁₁は、負荷
回路内のスパーク等によつてＣ点の電圧が瞬間的
に低下した場合に、これに応答してトランジスタ
TR₅が直ちにオフになるのを防止するためのもで
あり、Ｃ点から上記トランジスタTR₅へのベース
電流が一時的に遮断されても、このコンデンサ
C₁₁を通してベース電流を供給するようになつて
いる。

(ヘ) 考案の効果 以上の如く本考案の保護回路に依れば、ブロツ
キング発振方式のスイツチング制御型電源装置に
於いて、負荷回路が短絡または負荷インピーダン
スが極端に低下したとき、及び入力電圧が定格範
囲以下に低下したときに、電源装置の動作を簡単
且つ確実に停止させることができる。しかも、こ
の保護動作をコンバータトランスの出力巻線から
絶縁された側で行なうようにしているので、電源
入力側と出力側の絶縁に別個の絶縁トランスやフ
オトカプラー等を必要としない。また、負荷回路
の短絡時及び入力電圧の異常低下時それぞれの保
護動作を単一の簡単な回路で達成しているので、
安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を使用したスイツチング制御型
電源装置の一実施例を示し、第２図はその動作説
明のための出力電流対出力電圧特性図である。 １……入力整流部、２……ブロツキング発振
部、３……制御回路部、４……保護回路部、５…
…出力整流部、TR４……制御トランジスタ、
TR５……保護用トランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. スイツチングトランジスタのコレクタ・エミツ
   タ間を直流入力に対してコンバータトランスの入
   力巻線と直列に接続し、このトランジスタの帰還
   巻線に発生する電圧を前記トランジスタのベース
   に正帰還させて、ブロツキング発振を行わせしめ
   ると共に、制御トランジスタによつて前記コンバ
   ータトランスの検出巻線から得る直流電圧に応じ
   て前記スイツチングトランジスタのターンオフタ
   イミングを制御するようにした電源装置に於い
   て、前記検出巻線を前記コンバータトランスの３
   次側に設け、該検出巻線から得る直流電圧が所定
   値以下に低下したとき及び直流入力電圧が所定値
   以下に低下したときに反転する保護用トランジス
   タを設け、上記直流入力の一方の入力端を前記制
   御トランジスタの制御電極と前記保護用トランジ
   スタのコレクタに接続し、この保護用トランジス
   タのベースに定電圧ダイオードを介して前記検出
   巻線から得る直流電圧を印加すると共に、上記ベ
   ースと上記直流入力の入力端子間との間にコンデ
   ンサを接続してなる電流路を設け、この電流路を
   通る電流によつて上記制御トランジスタが動作し
   て前記スイツチングトランジスタがターンオフさ
   れるようにしてなるスイツチング制御型電源装置
   の保護回路。