JPH05300731A - スイッチング電源の過電流保護回路 - Google Patents

スイッチング電源の過電流保護回路

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JPH05300731A
JPH05300731A JP10274392A JP10274392A JPH05300731A JP H05300731 A JPH05300731 A JP H05300731A JP 10274392 A JP10274392 A JP 10274392A JP 10274392 A JP10274392 A JP 10274392A JP H05300731 A JPH05300731 A JP H05300731A
Authority
JP
Japan
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turned
transistor
power supply
switching
switch element
Prior art date
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Pending
Application number
JP10274392A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Sakuma
則幸 佐久間
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間の過電流状態やノイズなどによる誤動
作を防止できるスイッチング電源の過電流保護回路を実
現することにある。 【構成】 電流検出回路の出力信号が予め設定されたレ
ベルを越えることによりスイッチング電源のスイッチン
グ周波数に同期してオンになる第1のスイッチ素子と、
第1のスイッチ素子に連動してオンになりPWMコント
ロール回路に発振停止信号を出力する第2のスイッチ素
子と、第2のスイッチ素子に連動してオンになり第2の
スイッチ素子をオン状態に保持する第3のスイッチ素子
を備えたスイッチング電源の過電流保護回路において、
前記第3のスイッチ素子に、第2のスイッチ素子のスイ
ッチング動作が予め設定された時間連続した時点でオン
にする時定数回路を設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング電源の過電
流保護回路に関するものであり、詳しくは、ノイズに起
因する誤動作の防止に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源には、過電流が流れた
場合に電源の回路部品や負荷を保護するために、過電流
を検出してスイッチ素子のスイッチング動作を停止させ
るように構成されたものがある。図6はこのようなスイ
ッチング電源の要部の一例を示す回路図である。図にお
いて、トランス1の1次巻線W1の一端には図示しない
直流電圧が加えられ、他端はスイッチ素子2と電流検出
回路3の直列回路を介して共通電位点に接続されてい
る。なお、電流検出回路3としては抵抗値の小さい抵抗
やカーレントトランスが用いられ、電流を電圧に変換し
て過電流保護回路5に出力する。トランス1の2次巻線
W2には整流平滑回路が接続されるが図示しない。スイ
ッチ素子2は例えばNEC社により型名μPC494と
してIC化されているPWMコントロール回路4の出力
端子Dから出力されるパルス幅(PWM)駆動信号SD
によりオン,オフが制御される。PWMコントロール回
路4は入力端子DTに入力される過電流保護回路5の発
振停止信号SDTにより駆動信号SDの発振動作が制御さ
れ、Lレベルであれば発振出力してHレベルになると発
振停止する。
【0003】図7は図6で用いられる従来の過電流保護
回路5とその周辺の一例を示す回路図である。電流検出
回路3として抵抗rが接続されている。抵抗R1とコン
デンサC1は電流検出回路3で発生する高周波ノイズ
(主にスイッチ素子2のスイッチングノイズ)を除去す
るローパスフィルタを構成するものであり、抵抗R1の
一端は抵抗rの一端に接続され、他端はコンデンサC1
を介して共通電位点に接続されるとともにトランジスタ
Q1のベースに接続されている。トランジスタQ1のエ
ミッタは共通電位点に接続され、コレクタはトランジス
タQ3のコレクタに接続されるとともに抵抗R3を介し
てトランジスタQ2のベースに接続されている。トラン
ジスタQ2のベースは抵抗R2を介してトランジスタQ
2のコレクタに接続され、トランジスタQ2のコレクタ
はPWMコントロール回路4の基準電圧(+5V)の出
力端子Vrefに接続されている。トランジスタQ2のエ
ミッタはPWMコントロール回路4の入力端子DTに接
続されるとともに抵抗R4を介してトランジスタQ3の
ベースに接続されている。トランジスタQ3のベースは
抵抗R5を介して共通電位点に接続され、トランジスタ
Q3のエミッタは共通電位点に接続されている。
【0004】このような構成において、一定値以上の電
流Iが流れた場合には過電流としてトランジスタQ1が
オンになるように抵抗r,R1およびコンデンサC1を
選定する。過電流が流れることによりトランジスタQ1
はスイッチング電源のスイッチング周波数に同期してオ
ンになる。トランジスタQ1がオンになるとトランジス
タQ2もオンになり、PWMコントロール回路4の入力
端子DTに加えられる発振停止信号SDTはスイッチング
周波数に同期してHレベル(+5V)になる。ここで、
トランジスタQ2がオンになるとトランジスタQ3もオ
ンになる。そして、トランジスタQ3がオンになること
によりトランジスタQ2はオン状態に保持されて発振停
止信号SDTはHレベルに保持され、PWMコントロール
回路4の発振動作は停止する。この状態は電源の再投入
によりリセットされるまで持続される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6の構成の
過電流保護回路5を用いた場合、瞬間的な過電流やロー
パスフィルタでは除去されないノイズによりトランジス
タQ1がオンになると必ずトランジスタQ3もオンにな
って電源出力はシャットダウンすることになり、その電
源出力で動作している装置もシャットダウンしてしま
う。
【0006】例えばラインサーマルヘッドを用いたレコ
ーダの場合、例えば400μs程度の周期でパルス駆動
されるので全ての発熱素子が同時に発熱駆動されても電
源の平均電力容量としては余裕があるにもかかわらず過
電流保護回路5が作動すると電源がシャットダウンして
しまい、それ以降の測定記録動作が停止して連続性が得
られなくなるという問題が発生する。
【0007】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、短時間の過電流状態やノイズなど
による誤動作を防止できるスイッチング電源の過電流保
護回路を実現することにある。
【0008】
【課題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に、電流検出回路の出力信号が予め
設定されたレベルを越えることによりスイッチング電源
のスイッチング周波数に同期してオンになる第1のスイ
ッチ素子と、第1のスイッチ素子に連動してオンになり
PWMコントロール回路に発振停止信号を出力する第2
のスイッチ素子と、第2のスイッチ素子に連動してオン
になり第2のスイッチ素子をオン状態に保持する第3の
スイッチ素子を備えたスイッチング電源の過電流保護回
路において、前記第3のスイッチ素子に、第2のスイッ
チ素子のスイッチング動作が予め設定された時間連続し
た時点でオンにする時定数回路を設けたことを特徴とす
る。
【0009】
【作用】第3のスイッチ素子は時定数回路により設定さ
れた時間第2のスイッチ素子のスイッチング動作が連続
した時点でオンになり、第2のスイッチ素子をオン状態
に保持する。これにより、短時間の過電流状態やノイズ
によって電源がシャットダウンするのを防止できる。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の基本回路図であり、図6と共通する
部分には同一符号を付けている。図1が図6と異なる点
は、抵抗R5と並列にコンデンサC2を接続して時定数
回路を設けていることである。
【0011】図2は図1の具体例を示す回路図であり、
図1と共通する部分には同一符号を付けている。図にお
いて、6はカーレントトランスであり、その1次巻線W
1はトランス1の1次巻線W1と直列に接続され、その
2次巻線W2の両端a,b間にはダイオードD1と抵抗
rで構成された電流検出回路3が接続されている。図2
のスイッチング電源のスイッチング周波数を例えば10
0kHz(f0=1/T0)とする。カーレントトランス
6には100kHzのパルス電流が流れるため、電流検
出回路3の出力電圧は100kHz(10μs)のパル
ス電圧になる。ここで、抵抗R1およびコンデンサC1
で構成されるローパスフィルタはこのパルス電圧のノイ
ズ除去を目的としているので、その時定数(τ1=R1
・C1)は、 τ1=T0/5〜T0/100 の値になるようにする。
【0012】一方、抵抗R4,R5およびコンデンサC
2で構成されるローパスフィルタの時定数(τ2=(R
4・R5)C2/(R4+R5))は、トランジスタQ
2が数10回〜数100回オンになった時点でトランジ
スタQ3がオンになるように選定する。すなわち、例え
ばノイズなどによりトランジスタQ1,Q2が1回や2
回オンになってもトランジスタQ3はオンにならないよ
うにする。具体的な設定時間は用途に応じて適宜決定す
る。
【0013】このように構成された回路の動作をタイミ
ングチャートを用いて説明する。図3は定常時のタイミ
ングチャートであり、(a)はスイッチ素子2のスイッ
チング信号SDを示し、(b)はトランス1の1次巻線
W1に流れる電流Iを示し、(c)は過電流保護回路5
からPWMコントロール回路4に入力される発振停止信
号SDTを示している。この場合、発振停止信号SDTは常
にLレベルに保たれているのでスイッチング電源からは
一定の電圧が出力されることになる。
【0014】図4は過電流状態でトランジスタQ3が時
定数回路の作用によってオフに保たれている時のタイミ
ングチャートであり、(a)はスイッチ素子2のスイッ
チング信号SDを示し、(b)はトランス1の1次巻線
W1に流れる電流Iを示し、(c)は過電流保護回路5
からPWMコントロール回路4に入力される発振停止信
号SDTを示し、(d)はトランジスタQ3のベース・エ
ミッタ電圧VQ3beを示している。この場合、スイッチン
グ信号SDのパルス幅は定常時よりも狭くなって出力電
圧は定常時よりも低くなり、発振停止信号SDTはスイッ
チング信号SDに同期してHレベルになるパルス信号に
なる。
【0015】図5は過電流状態でトランジスタQ3がオ
フからオンに遷移する過程のタイミングチャートであ
り、(a)はスイッチ素子2のスイッチング信号SD
示し、(b)は過電流保護回路5からPWMコントロー
ル回路4に入力される発振停止信号SDTを示し、(c)
はトランジスタQ3のベース・エミッタ電圧VQ3beを示
している。この場合、トランジスタQ3のベース・エミ
ッタ電圧VQ3beが5・R5/(R4+R5)に達するま
では図4と同様に動作するが、トランジスタQ3のベー
ス・エミッタ電圧VQ3beが5・R5/(R4+R5)に
達した後はトランジスタQ3がオンになって発振停止信
号SDTはHレベルに保持される。これにより、スイッチ
ング信号SDはオフになり、スイッチング電源の出力電
圧は0になる。
【0016】なお、図2の電流検出回路3は図7のよう
なものであってもよい。また、過電流保護回路を構成す
るスイッチ素子はトランジスタに限るものではなく、例
えば論理ゲートを組み合わせてもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
短時間の過電流状態やノイズなどによる誤動作を防止で
きるスイッチング電源の過電流保護回路が実現でき、シ
ャットダウンを避けたい各種の装置のスイッチング電源
の過電流保護回路として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本回路図である。
【図2】図1の具体例の回路図である。
【図3】図2の動作の一例を示すタイミングチャートで
ある。
【図4】図2の動作の他の例を示すタイミングチャート
である。
【図5】図2の動作の他の例を示すタイミングチャート
である。
【図6】スイッチング電源の要部の一例を示す回路図で
ある。
【図7】図6で用いられる従来の過電流保護回路とその
周辺の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
3 電流検出回路 4 PWMコントロール回路 5 過電流保護回路 Q1〜Q3 スイッチ素子(トランジスタ) R1〜R5 抵抗 C1,C2 コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電流検出回路の出力信号が予め設定された
    レベルを越えることによりスイッチング電源のスイッチ
    ング周波数に同期してオンになる第1のスイッチ素子
    と、第1のスイッチ素子に連動してオンになりPWMコ
    ントロール回路に発振停止信号を出力する第2のスイッ
    チ素子と、第2のスイッチ素子に連動してオンになり第
    2のスイッチ素子をオン状態に保持する第3のスイッチ
    素子を備えたスイッチング電源の過電流保護回路におい
    て、 前記第3のスイッチ素子に、第2のスイッチ素子のスイ
    ッチング動作が予め設定された時間連続した時点でオン
    にする時定数回路を設けたことを特徴とするスイッチン
    グ電源の過電流保護回路。
JP10274392A 1992-04-22 1992-04-22 スイッチング電源の過電流保護回路 Pending JPH05300731A (ja)

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JP (1) JPH05300731A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100486352B1 (ko) * 1997-11-13 2005-07-07 페어차일드코리아반도체 주식회사 과전류 보호회로
KR100593761B1 (ko) * 1999-02-09 2006-06-26 페어차일드코리아반도체 주식회사 에스엠피에스의 시스템 보호 회로

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100486352B1 (ko) * 1997-11-13 2005-07-07 페어차일드코리아반도체 주식회사 과전류 보호회로
KR100593761B1 (ko) * 1999-02-09 2006-06-26 페어차일드코리아반도체 주식회사 에스엠피에스의 시스템 보호 회로

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