JPH0583934A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 別々に構成されたトランジスタを１個で構成
した電源回路を提供することである。 【構成】 スイッチング素子と、このスイッチング素子
をオン・オフ制御する第１のスイッチと、スイッチング
素子に過電流が流れたときにこれを検出して、このスイ
ッチング素子をオフする第２のスイッチとを備えた電源
回路であって、第１のスイッチと第２のスイッチとを共
用するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子の過
電流保護回路を備えたスイッチング電源に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源のスイッチング素子に
は、その性格上短時間に大電流が流れるので、過大電流
によるスイッチング素子の破損を防止するために過電流
保護回路を設けている。これはスイッチング素子のソー
ス端子に抵抗器を直列に挿入して電流を電圧として検出
し、過電流が流れた場合に過電流保護トランジスタをオ
ンさせてスイッチング素子のゲートをグラウンドレベル
に引き下げ、スイッチング素子を強制的にオフすること
によりスイッチング素子を保護しようというものであ
る。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来の電源回路
の一例について説明する。図３に従来の電源回路の一例
として回生制御型電源の構成を示す。図３において、１
は電源回路に電源電圧を供給する入力端子、２は入力端
子１から供給された電源電圧を平滑するコンデンサ、３
はエネルギー回生用コンデンサ、４はスイッチングトラ
ンス、５は１次巻線、６はハイサイド側バイアス巻線、
７はハイサイド側スイッチング素子、８はスイッチング
素子７に寄生的に内蔵されているボディダイオード、９
はスイッチング素子７のゲート抵抗器、10はスイッチン
グ素子７に流れる電流を電圧として検出する抵抗器、11
は電流検出抵抗器10によって検出された電圧がある値に
達するとオンしスイッチング素子７のゲート電圧をグラ
ウンドレベルに引き下げる過電流保護トランジスタ、12
はバイアス巻線６から与えられた電圧を整流して正電圧
のみスイッチング素子７のゲートに加える整流ダイオー
ド、13はスイッチング素子７の逆耐圧保護ダイオード、
14はスイッチング素子７のオン期間を決めるコンデン
サ、15はコンデンサ14の充電電圧がある電圧になるとオ
ンし電流を流すトランジスタ、16はトランジスタ15がオ
ンすることによりオンし、スイッチング素子７のゲート
電圧をグラウンドレベルに引き下げスイッチング素子７
をオフさせるトランジスタ、17はトランジスタ15の逆耐
圧保護ダイオード、18はオンすることにより電流を流し
コンデンサ14を充電させるトランジスタ、19はローサイ
ド側バイアス巻線、20はスイッチング素子７と逆位相で
オン・オフするスイッチング素子、21はスイッチング素
子20に寄生的に内蔵されているボディダイオード、22は
スイッチング素子20を決められたオン期間でオン動作さ
せ、スイッチング素子20のオフ期間を前述のバイアス巻
線19の誘起電圧の極性が反転するまで持続するようにオ
フ動作させ、このオン・オフの繰り返しにより発振を続
ける同期発振回路、23は２次巻線、24は２次側整流ダイ
オード、25は２次側平滑コンデンサ、26は２次側電圧出
力である。

【０００４】次に図４を参照して動作説明を行う。図４
において(a)は同期発振回路22の駆動パルス電圧波形Ｖ
_GS1、(b)はスイッチング素子20を流れる電流波形Ｉ_D2、
(c)はスイッチング素子７の両端電圧波形Ｖ_DS2、(d)は
ハイサイド側バイアス巻線の両端電圧波形Ｖ_HI、(e)は
トランジスタ15のベース電圧波形Ｖ_BE15、(f)はスイッ
チング素子７の駆動パルス電圧波形Ｖ_GS2、(g)はスイッ
チング素子７を流れる電流波形Ｉ_D2、(h)はトランジス
タ11のベース電圧波形Ｖ_BE11、(i)はトランジスタ16の
ベース電圧波形Ｖ_BE16、(j)は１次巻線５を流れる１次
電流Ｉ_P、(k)は２次巻線23を流れる２次電流Ｉ_Sを示し
ている。同期発振回路22により決められたオン期間で動
作するスイッチング素子20のオン期間に１次巻線５を介
して流れる１次電流により、トランス４に磁束が発生し
エネルギーが蓄積される。このときトランス４の１次巻
線５に誘起電圧が発生するが、スイッチング素子７のボ
ディダイオード８を逆バイアスする方向に電圧が印加さ
れるように構成されると共に、バイアス巻線６にはダイ
オード12を逆バイアスする方向に誘起電圧が発生するよ
うに構成されているので、スイッチング素子７はオフす
るようになっている。同時に２次巻線23にも２次側整流
ダイオード24を逆バイアスする方向に誘起電圧が発生す
るので、このときには２次電流は流れない。同期発振回
路22のオフ信号でスイッチング素子20がオフすると、１
次巻線５にフライバック電圧が発生すると同時に、２次
巻線23にもフライバック電圧が発生し、２次側整流ダイ
オード24を順バイアスする方向に電圧が印加されるた
め、トランス４に蓄積されたエネルギーが２次巻線23を
介して２次電流として放出され、平滑コンデンサ25によ
って平滑され電源電圧26として供給される。このとき１
次側バイアス巻線６にもフライバック電圧が発生し、ス
イッチング素子７はゲート抵抗器９を介してフライバッ
ク電圧が供給されるためオンし１次電流が流れ、コンデ
ンサ３に蓄積される。トランス４に蓄積されたエネルギ
ーがすべて放出され１次電流がゼロになると、すでにオ
ンしているスイッチング素子７を介してコンデンサ３の
両端電圧が前記１次巻線５に印加されるため、コンデン
サ３より逆方向に電流が流れ、トランス４には前記とは
逆方向の磁束が発生しエネルギーが蓄積される。この状
態ではトランス４の各巻線に発生する誘起電圧の極性は
変化しないので、バイアス巻線19のフライバック電圧も
変化せず同期発振回路22はスイッチング素子20のオフ期
間を接続させる。この間トランジスタ18がオンしてコン
デンサ14に充電電流が流れ、トランジスタ15のベース電
圧Ｖ_BE15は下降して行く。ベース電圧Ｖ_BE15がある値に
達するとトランジスタ15がオンして電流が流れ、トラン
ジスタ16がオンする。トランジスタ16がオンすることに
より、スイッチング素子７の駆動パルスがグラウンドレ
ベルに引き下げられスイッチング素子７はオフする。ス
イッチング素子７がオフするとトランス４の各巻線に発
生する誘起電圧は極性が反転し、２次巻線23に発生する
誘起電圧は２次側整流ダイオードを逆バイアスするので
２次電流は流れなくなる。１次巻線５に発生する誘起電
圧はスイッチング素子20の接続端を負電圧に、電源電圧
１の接続端を正電圧にする方向に発生するため、ボディ
ダイオード21を介して平滑コンデンサ２を充電する方向
に１次電流が流れ、オフ期間中にトランス４に蓄積され
たエネルギーを電源電圧１の電源にエネルギー回生す
る。このときバイアス巻線19に発生する誘起電圧も反転
するため、同期発振回路22はスイッチング素子20をオン
させる。オフ期間中にトランス４に蓄積されたエネルギ
ーがすべて放出され１次電流がゼロになると、すでにオ
ンしているスイッチング素子20を介して電源電圧１より
前記とは逆方向に放電するように１次電流が流れてトラ
ンス４に磁束が発生しエネルギーが蓄積される。この状
態ではトランス４の各巻線に発生する誘起電圧の極性は
変化せず、同期発振回路22によりスイッチング素子20は
オン状態を持続する。同期発振回路22により決められた
オン期間で動作するスイッチング素子７がオフすると、
トランス４に蓄積されたエネルギーは２次巻線23を介し
て２次電流として放出される。これらの動作を繰り返す
ことで電源電圧26は連続的に供給される。

【０００５】次に過電流が流れた場合の動作について説
明する。スイッチング素子７がオンしているときに図４
(g)に破線で示すように過電流が流れたとすると、その
ときトランジスタ11のベース電圧Ｖ_BE11は図４(h)に破
線で示すように上昇して行く。Ｖ_BE11がある電圧になる
とトランジスタ11はオンし、スイッチング素子７の駆動
パルスはグラウンドレベルに引き下げられ、スイッチン
グ素子７はオフする。スイッチング素子７がオフしてか
らの動作は上述の動作と何ら変わりはない。スイッチン
グ素子７のオン期間はコンデンサ14の充電時間で決めら
れているが、過電流保護が働いてコンデンサ14で決めら
れた時間と異なる時間でスイッチング素子７がオフして
も、コンデンサ14に充電された電荷はスイッチング素子
７がオフしている間に放電されるので、以後の動作に何
ら影響しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、トランジスタ11とトランジスタ16は同じ働きを
しているにもかかわらず、別々に構成されており原価が
高くなるという欠点を有していた。

【０００７】本発明の目的は上記欠点を解消し、別々に
構成されていたトランジスタを１個で構成した電源回路
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電源回路は、過
電流検出抵抗器から抵抗器を介してスイッチング素子の
オン・オフ制御トランジスタのベースに接続したもので
ある。

【０００９】

【作用】本発明の電源回路によれば、電源回路を構成し
ていたトランジスタを削減することができ、電源回路の
原価を下げることができる。

【００１０】

【実施例】図面により本発明の一実施例を説明する。図
１は本実施例である回生制御型電源回路の構成図であ
る。

【００１１】図１において11を除き１から26までは図３
に示した従来例と同じである。図３のトランジスタ11は
図１ではトランジスタ16と共用されている。27は過電流
保護トランジスタのベース抵抗器、28はトランジスタ16
のブリーダ抵抗器である。

【００１２】次に図２を参照して動作説明を行う。図２
において(a)から(k)は(h)を除き図４と同じである。図
４の(h)はトランジスタ11が削除されたため図２にはな
い。スイッチング素子20がオンしている間の動作は従来
例と同じである。同期発振回路22のオフ信号でスイッチ
ング素子20がオフすると、１次巻線５にフライバック電
圧が発生すると同時に、２次巻線23にもフライバック電
圧が発生し、２次側整流ダイオード24を順バイアスする
方向に電圧が印加されるため、トランス４に蓄積された
エネルギーが２次巻線23を介して２次電流として放出さ
れ、平滑コンデンサ25によって平滑され電源電圧26とし
て供給される。このときハイサイド側バイアス巻線６に
もフライバック電圧が発生し、スイッチング素子７はゲ
ート抵抗器９を介してフライバック電圧が供給されるた
めオンし１次電流が流れ、コンデンサ３に蓄積される。
トランス４に蓄積されたエネルギーがすべて放出され１
次電流がゼロになると、すでにオンしているスイッチン
グ素子７を介してコンデンサ３の両端電圧が１次巻線５
に印加されるため、コンデンサ３より逆方向に電流が流
れ、トランス４には前記とは逆方向の磁束が発生しエネ
ルギーが蓄積される。この状態ではトランス４の各巻線
に発生する誘起電圧の極性は変化しないので、バイアス
巻線19のフライバック電圧も変化せず同期発振回路22は
スイッチング素子20のオフ期間を接続させる。この間ト
ランジスタ18がオンしてコンデンサ14に充電電流が流
れ、トランジスタ15のベース電圧Ｖ_BE15は下降して行
く。ベース電圧Ｖ_BE15がある値に達するとトランジスタ
15がオンして電流が流れ、トランジスタ16がオンする。
トランジスタ16がオンすることにより、スイッチング素
子７の駆動パルスがグラウンドレベルに引き下げられス
イッチング素子７はオフする。 このとき過電流検出抵
抗器10は過電流保護トランジスタのベース抵抗器27より
十分小さくしているので、過電流によりトランジスタ16
が破壊されることはない。またトランジスタ16のブリー
ダ抵抗器28は、ベース抵抗器27に対し適当な値を選んで
やればトランジスタ16を十分オンさせることができる。
このように構成することにより、トランジスタ16のベー
ス電圧は図２(i)に示すように、トランジスタ15がオフ
している間は過電流検出抵抗器10で検出された電圧が現
れ、トランジスタ15がオンするとトランジスタ15から流
れる電流によりトランジスタ16のベース電圧が上昇しト
ランジスタ16がオンする。

【００１３】スイッチング素子７がオフしてからの動作
は従来例と同じである。

【００１４】次に過電流が流れた場合の動作について説
明する。スイッチング素子７がオンしているときに図２
(g)に破線で示すように過電流が流れたとすると、トラ
ンジスタ16のベース電圧は前述の動作にしたがって(i)
に破線で示すように上昇し、ある電圧に達するとトラン
ジスタ16はオンする。トランジスタ16がオンすると、ス
イッチング素子７の駆動パルスはグラウンドレベルに引
き下げられ、スイッチング素子７はオフする。スイッチ
ング素子７がオフしてからの動作は従来例と何ら変わら
ない。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、電源の動作を何ら変え
ることなく部品点数を削減することができ、原価引下げ
に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電源回路の構成図で
ある。

【図２】図１の電源回路の動作波形説明図である。

【図３】従来の電源回路の構成図である。

【図４】図３の電源回路の動作波形説明図である。

【符号の説明】

１…電源回路に電源電圧を供給する入力端子、 ２…平
滑コンデンサ、 ３…エネルギー回生用コンデンサ、
４…スイッチングトランス、 ５…１次巻線、６…ハイ
サイド側バイアス巻線、 ７…ハイサイド側スイッチン
グ素子、 ８…ボディダイオード、 ９…スイッチング
素子のゲート抵抗器、 10…電流検出抵抗器、 11…過
電流保護トランジスタ、 12…整流ダイオード、 13，
17…逆耐圧保護ダイオード、 14…コンデンサ、 15，
16，18…トランジスタ、 19…ローサイド側バイアス巻
線、 20…ローサイド側スイッチング素子、 21…ボデ
ィダイオード、 22…同期発振回路、 23…２次巻線、
24…２次側整流ダイオード、 25…２次側平滑コンデ
ンサ、 26…２次側電圧出力、 27…ベース抵抗器、
28…ブリーダ抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子と、該スイッチング素
   子をオン・オフ制御する第１のスイッチと、該スイッチ
   ング素子に過電流が流れたときにこれを検出して該スイ
   ッチング素子をオフする第２のスイッチとを備えた電源
   回路であって、該第１のスイッチと該第２のスイッチと
   を共用することを特徴とする電源回路。