JPH06292033A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＭＯＳ型ＦＥＴを使用したチョッパー型電圧
制御回路において、簡単かつ確実に出力電圧の供給を停
止することができる電源回路を提供する。 【構成】 高圧ＥＨＴが上昇すると、これに比例してパ
ルスＶｐ及び参照電圧Ｅrfが上昇し、参照電圧Ｅrfが閾
値回路２０で定められている閾値を越すと、電圧Ｅｏが
急減し、ｎｐｎトランジスタ２２は遮断状態になる。す
ると、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のソース・ゲート間の順バイア
スがなくなるので、これも遮断状態となり、直流電圧Ｅ
b2及び高圧ＥＨＴはゼロとなる。閾値回路２０は、一度
参照電圧Ｅrfが閾値を割り込むと、電源再投入等のリセ
ット動作を行わない限り、その出力Ｅｏは低下したまま
の状態が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン受像機等
に利用するチョッパー型電圧制御回路を含む電源回路の
改良に係り、特に、機器内に安全性を損なうような異常
状態が生じた時、効果的に出力電圧を遮断することので
きる電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機等の内部で、主直流
電源からの第１の直流電圧をチョッパーレギュレータを
通して、より低い値の第２の直流電圧を生成し、機器内
回路の電源電圧として供給することがある。図５は、そ
の一例を示した回路図である。

【０００３】図５において、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のソース
端子に第１の直流電圧Ｅb1を加えると、良く知られた原
理により、矩形波発生器１から出力される断続用パルス
Ｖｒに応じてＭＯＳ型ＦＥＴ３がチョッピング作用を行
い、そのドレイン端子には、図６のように波高値Ｅb1の
矩形波Ｖswが生じる。この矩形波Ｖswは、フライホイー
ルダイオード６，チョークコイル７の働きによって直流
に変換され、平滑コンデンサ８の両端にＥb1より低い値
の第２の直流電圧Ｅb2となって現れる。なお、抵抗４，
５は、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のゲートバイアス抵抗である。

【０００４】この直流電圧Ｅb2は、機器内の回路の必要
な部分に供給されるが、この図５では、テレビジョン受
像機等における高圧発生回路に供給するようにした場合
を一例として揚げている。ここで、符号９は高圧出力ト
ランジスタ，符号１０はダンパーダイオード，符号１１
は共振コンデンサ，符号１２はフライバックトランス，
符号１３は高圧整流ダイオードである。このような構成
で、高圧出力トランジスタ９のベースに、励振波形の駆
動パルスＶｄを加えると、これも良く知られた原理によ
り、そのコレクタに正弦半波のパルスＶｃを生じ、これ
がフライバックトランス１２で昇圧されて高圧パルスＶ
hvとなり、更に、高圧整流ダイオード１３で直流高圧Ｅ
ＨＴとなって、ここには図示されない受像管の陽極に加
えられる。

【０００５】ここで、前述の直流電圧Ｅb2は、この高圧
発生回路の電源電圧として、フライバックトランス１２
の１次側１２ａの一端に供給されるから、直流高圧ＥＨ
Ｔの値はほぼ直流電圧Ｅb2に比例する。この時、ＭＯＳ
型ＦＥＴ３のドレイン波形Ｖswは、図６に示すような矩
形波になり、直流電圧Ｅb2はその平均値となる。従っ
て、この波形ＶswがハイレベルになっているＭＯＳ型Ｆ
ＥＴ３のオン期間ｔonと、ゼロレベルになっているオフ
期間ｔoff との比を変えてやれば、直流電圧Ｅb2の値は
自在に調整することができる。

【０００６】実際には、この直流電圧Ｅb2の電圧値の調
整は、矩形波発生器１を調整して、その断続用パルスＶ
ｒのデューティサイクルを変える事で行われる。即ち、
手動で矩形波発生器１の内部の定数の一部を変えるか、
あるいは外部よりの制御電圧Ｖctを加えて、断続用パル
スＶｒ及びドレイン波形Ｖswのデューティサイクルを変
更し、結果として、直流電圧Ｅb2及び直流高圧ＥＨＴの
値を変えれば良い。勿論、この制御電圧Ｖctを高圧ＥＨ
Ｔの変動に応じて、その変化を相殺するような方向に電
圧Ｅb2を動かすように構成し、高圧値の安定化の動作を
させることも可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この図５に示す回路に
おいて、もし、何らかの原因により矩形波発生器１から
の断続用パルスＶｒが途絶えた場合、ＭＯＳ型ＦＥＴ３
は常時導通状態になってしまうので、そのドレイン電圧
は、図６のＥb2からＥb1に上昇してしまう。これは、そ
のまま同じ割合で高圧ＥＨＴが上昇してしまうことを意
味し、回路の安全性上、あるいは受像管のＸ線放射の点
で問題である。

【０００８】このチョッパ型レギュレータにおけるＭＯ
Ｓ型ＦＥＴのゲートのバイアスの方法としては、図７の
ような回路も考えられる。ここで、符号１４はクランプ
ダイオード、符号１５は放電抵抗を示す。このようにす
ると、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のゲート電圧Ｖｇは図８のよう
になり、印加される断続用パルスＶｒのハイレベル部
分、即ちＭＯＳ型ＦＥＴ３のオフ期間ｔoff に相当する
部分が電圧Ｅb1にクランプされる。すると、オン期間で
あるｔonでは、ソースよりゲートが負になるので、この
部分でＭＯＳ型ＦＥＴ３が導通し、チョッパ作用を行
う。

【０００９】この図７の場合は、万一断続用パルスＶｒ
が無くなった場合には、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のゲート電圧
は、Ｅb1即ちソース電圧と等しくなる。その結果、ソー
ス・ドレイン間は遮断状態になり、ドレイン電圧はゼロ
になるので、前述したように断続用パルスＶｒの消滅に
より、高圧が上昇してしまうような不都合はない。しか
し、一方図７に示す回路では、電源投入時にＥb2がゼロ
のところからスタートするので、もし矩形波発生器１の
動作が電圧Ｅb2の有無に関係するのであると、回路全体
が動作開始をしない恐れがある。特に、ここには図示し
ないが、フライバックトランスの３次巻線で、小パルス
を作って整流、平滑して得た低電圧直流を機器内各部の
回路の動作電源として使用する場合が多く、このような
構成では、電源投入時は矩形波発生器１が動作しないの
で問題になる。

【００１０】また、この他にもテレビジョン回路に応用
する場合には、もし水平あるいは垂直偏向が停止した場
合、高圧が正常のままであると受像管のごく一部に電子
ビームが集中し、蛍光面を焼いてしまう恐れがある。そ
こで、このような場合は、水平あるいは垂直の偏向の停
止を検出して、速やかに高圧の発生を停止しなければな
らない。また、特に、矩形波発生器１は、水平偏向に起
因するパルスを基にして動作することが多いので、水平
偏向が停止すると前述したように更に高圧が上昇するこ
ともあり、受像管の保護の点で望ましくない。

【００１１】また、フライバックトランス１２の巻線の
一部が短絡事故を起こすと、発火の恐れがある。そこ
で、この短絡事故の際には、Ｅb1あるいはＥb2からフラ
イバックトランス１次側１２ａに流れ込む電流が急増す
るのを検知して、このチョッパー型電圧制御回路が自己
復帰しない遮断状態にする必要がある。これらのことか
ら、必要なときに簡単に出力を遮断でき、かつ正常時に
は確実にチョッパー動作が行えるようなＭＯＳ型ＦＥＴ
のチョッパー型電圧制御回路が必要であった。本発明は
これらの課題を良好に解決する電源回路を提供するもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の技術の課題を解決するため、 (1) 第１の直流電圧を、ＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに断続
用パルスを印加してチョッピングすることによって、第
２の直流電圧に変換するチョッパー型電圧制御回路と、
前記ＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに順方向直流バイアスを与
えるためのバイアス抵抗に直列に接続されたスイッチ素
子と、機器内の異常を検出すると、前記スイッチ素子を
遮断し、そのまま検出後の状態を保持する検出回路とか
ら構成されることを特徴とする電源回路を提供し、 (2) 前記検出回路は、テレビジョン機器内で前記第２の
直流電圧を電源電圧として動作する高圧発生回路の高圧
出力電圧の異常を検出することを特徴とする(1)記載の
電源回路を提供し、 (3) 前記検出回路は、テレビジョン機器内の水平または
垂直の偏向動作に関連する水平または垂直周期のパルス
が停止したことを検出することを特徴とする(1)記載の
電源回路。 (4) 前記検出回路は、前記チョッパー型電圧制御回路に
流れる電流の異常増大を検出することを特徴とする(1)
記載の電源回路を提供するものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の電源回路について、添付図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す回
路図である。なお、従来回路を示した図５と同一部分に
は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１４】図１において、符号１６は、矩形波Ｖosc
を出力する発振回路、また、符号１７は、出力トランジ
スタ９のスイッチング作用を行わせるための励振波形Ｖ
ｄを生成する励振回路である。なお、この発振回路１６
による矩形波Ｖosc の周期は水平偏向周期に一致させる
ことが多く、その場合にはこの矩形波Ｖosc は図示しな
い水平偏向回路にも導かれ、同様に水平出力回路のスイ
ッチング作用を行わせることも可能である。

【００１５】また、図１において、フライバックトラン
ス１２に新たに３次巻線１２ｃ（検出回路）を設け、高
圧パルスＶhvにほぼ比例する小パルスＶｐを得ている。
この小パルスＶｐは整流ダイオード（検出回路）１８で
整流され、コンデンサ（検出回路）１９の両端に参照電
圧Ｅrfを生じ、これはほぼ高圧ＥＨＴの値に比例して動
くことになる。更に、符号２０は閾値回路（検出回路）
であり、参照電圧Ｅrfがある閾値を越えるとその出力電
圧Ｅｏが急減する。この電圧Ｅｏは、抵抗（検出回路）
２１を通してｎｐｎトランジスタ（スイッチ素子）２２
のベースに加えられているので、参照電圧Ｅrfが閾値を
越えない間は、電圧Ｅｏが高く、トランジスタ２２のコ
レクタ・エミッタ間が導通状態になっているが、参照電
圧Ｅrfが閾値を越えて出力電圧Ｅｏが急減すると、その
コレクタ・エミッタ間は遮断状態になるように設定され
ている。

【００１６】従って、通常動作時においては、抵抗５の
一端は接地されたのと同じ状態であって、従来回路と同
様にＭＯＳ型ＦＥＴ３がチョッパー動作を行って直流電
圧Ｅb2を生じ、更に高圧ＥＨＴも正常に出力される。と
ころが、もし励振波形Ｖｄの周波数が異常に低下したな
どの原因で、高圧パルスＶhvの波高値が上昇し、高圧Ｅ
ＨＴが規定値以上になってしまうことがある。すると、
受像管からのＸ線の放射が問題になってくるので、この
ような場合は、この高圧の上昇を検知して確実に高圧を
遮断しなければならない。

【００１７】図１において、もし高圧ＥＨＴが上昇する
と、これに比例して小パルスＶｐ、参照電圧Ｅrfが上昇
し、これが閾値回路２０で定められている閾値を越す
と、電圧Ｅｏが急減し、ｎｐｎトランジスタ２２は遮断
状態になる。すると、ＭＯＳ型ＦＥＴ３のソース・ゲー
ト間の順バイアスがなくなるので、ＭＯＳ型ＦＥＴ３も
遮断状態となり、直流電圧Ｅb2及び高圧ＥＨＴはゼロと
なる。閾値回路２０は、一度参照電圧Ｅrfが閾値を割り
込むと、電源再投入等のリセット動作を行わない限り、
その出力Ｅｏは低下したままなのである。従って、一旦
異常を検出して高圧ＥＨＴを遮断すれば、そのままの状
態が維持される。

【００１８】図２にこの閾値回路２０の具体的な回路例
を示す。図２において、符号２３はコンパレータ（検出
回路）、符号２４は反転回路（検出回路）、符号２５は
ダイオード（検出回路）である。ここで、コンパレータ
２３の非反転入力に加えられた参照電圧Ｅrfが、反転入
力に加えられた基準電圧Ｅｓを越えると、その出力電圧
Ｅo1が上昇し、同時に、反転回路２４を経た出力電圧Ｅ
ｏが低下する。電圧Ｅo1の上昇は、ダイオード２５を導
通させ、これによって、更に一層非反転入力の電圧値が
上昇するから、一旦参照電圧Ｅrfが基準電圧Ｅｓを越え
ると、反転回路２４の出力Ｅｏは低下した状態を維持す
る。

【００１９】ところで、図１及び図２にでは、高圧ＥＨ
Ｔの異常上昇が起きた場合、直流電圧Ｅb2を低下させる
ことによって、高圧を遮断する例を示した。しかし、本
発明はこの高圧の異常上昇の対策以外にも応用が可能で
ある。例えば、テレビジョン等受像管を使用した機器に
おいて、もし偏向動作が停止した場合、高圧ＥＨＴが存
在し続けると受像管受像面のごく一部に電子ビームが集
中し、蛍光体を焼損してしまうが、これを防止すること
も可能である。

【００２０】図３は閾値回路２０の別の例を示したもの
である。即ち、ここで、符号２６はコンパレータ（検出
回路）、符号２７，２８，２９はダイオード（検出回
路）、符号３０は平滑コンデンサ（検出回路）、符号３
１は反転回路（検出回路）である。図２の場合と異なっ
て、ここでのコンパレータ２６の入力は、反転入力側に
参照電圧Ｅrfを、非反転入力側に基準電圧Ｅｓを接続し
ている。その結果、出力は参照電圧Ｅrfが基準電圧Ｅｓ
を越えたとき低下するので、コンパレータ２６の出力Ｅ
ｏは、図２のコンパレータ２３の場合と逆、即ち常時コ
ンパレータ２６の電源電圧付近の高い電圧であって、高
圧ＥＨＴの異常上昇時にゼロ付近に急減する。従って、
この出力Ｅｏは、そのまま抵抗２１を通してトランジス
タ２２のベースに加え、目的の動作を達成することがで
きる。

【００２１】更に、この出力電圧Ｅｏは、ダイオード２
７を通して発振出力の矩形波Ｖoscに接続され、また、
この矩形波Ｖosc はダイオード２８とコンデンサ３０と
で整流平滑され、そのｐｐ値に相当する直流電圧Ｅosc
を作る。そして、この直流電圧Ｅosc は、反転回路３１
とダイオード２９を通してコンパレータ２６の反転入力
端子に加えられる。このようにすると、まず高圧ＥＨＴ
の上昇に伴って参照電圧Ｅrfが基準電圧Ｅｓより上昇す
るとＥｏが急減し、これによってトランジスタ２２が導
通状態から遮断状態になるのは、図２と同じである。一
方、Ｅｏが急減すると、ダイオード２７が遮断状態から
導通状態に変わり、水平発振出力Ｖosc を短絡してしま
う。従って、図１において、励振回路１７に加わる矩形
波が消滅し、当然遮断動作を行うことになる。

【００２２】また、発振出力の矩形波Ｖosc は、通常状
態ではダイオード２８とコンデンサ３０によって整流さ
れてＥosc となるが、これを反転回路３１を通したその
出力はローレベルになっている。従って、このときダイ
オード２９は遮断状態で回路には何ら影響は及ぼさな
い。ところが、前述のように高圧ＥＨＴが規定値以上に
上昇して電圧Ｅｏが急減し、結果としてＶosc ，Ｅosc
が無くなると、反転回路３１の出力は、ハイレベルにな
る。すると、ダイオード２９が導通し、コンパレータ２
６の反転入力の電圧を強制的に引き上げることになり、
一旦この動作が起きると高圧ＥＨＴがまた再度低下して
も、参照電圧Ｅrfはハイレベルに保持される。

【００２３】上述のように、矩形波Ｖosc の低下が、高
圧遮断動作を引き起こすので、先に説明したように、こ
の発振出力の矩形波を水平偏向回路の励振として共有し
ているような場合、事故によって発振回路１６が停止し
て水平偏向動作が行われず、受像管の電子ビームが集中
してしまうようなときでも、高圧ＥＨＴが無くなるの
で、蛍光面の焼損が防止できる。この場合、水平偏向の
停止の際の対応について説明したが、垂直偏向停止の際
のビーム集中対策についても本発明を応用することがで
きる。即ち、図３の発振回路１６のイネーブル端子ａ
に、常時ハイレベルで、垂直偏向動作停止の際はローレ
ベルになるような、垂直偏向検知信号Ｖdfを加えるよう
にすれば良い。垂直偏向動作停止と共に、水平発振波形
Ｖosc がゼロになるので、前述した一連の動作により、
高圧発生が停止する。勿論、このイネーブル端子ａに水
平偏向動作の停止と共に、ローレベルになるような信号
を加えても良い。

【００２４】また、フライバックトランス１２の負荷の
短絡事故や、巻線のレヤーショート事故等の際、発煙発
火の問題を起こすことがある。従って、このような場合
も速やかに高圧を遮断して安全を図らねばならない。こ
のような時は、１次巻線１２ａに流れ込む直流電流Ｉb2
が急増するので、これを検知して高圧発生を停止してや
れば良い。

【００２５】図４にこの電流Ｉb2を検知する回路の一例
を示す。ここで符号３２は電流検知抵抗（検出回路）、
符号３３は電流検知用ｐｎｐトランジスタ（スイッチ素
子）、符号３４はそのコレクタ抵抗（検出回路）であ
り、この電流検知抵抗３２を直流電流Ｉb2が流れる結線
の途中に挿入してやれば良い。このようにすると、抵抗
３２の両端には、図に示す極性で直流電流Ｉb2に比例し
た電圧ＥR が生じる。電流Ｉb2が増加して、この電圧Ｅ
R がｐｎｐトランジスタ３３のベース・エミッタ間の順
電圧Ｖbe（約０．６Ｖ）を越えると、そのコレクタ電流
Ｉc1がコレクタ抵抗３４を通して流れる。

【００２６】この抵抗３４の一端は、図３で説明したコ
ンパレータ２６の反転端子の方に参照電圧Ｅrfと共に加
えられているので、もし電流Ｉb2が増加して電圧ＥR が
Ｖbeを越えると、電流Ｉc1によって、この反転端子の電
圧が強制的に上昇させられる。従って、このときの参照
電圧Ｅrf（高圧ＥＨＴ）の値にかかわらず、コンパレー
タ２６の出力電圧Ｅｏの値が急減し、前述のような動作
でＭＯＳ型ＦＥＴ３を遮断、電圧Ｅb2が無くなって高圧
ＥＨＴの発生も停止する。そして、これも前述したよう
に、一旦電圧が低下して、ダイオード２９が導通する
と、この状態の保持作用が働くので、ＭＯＳ型ＦＥＴ３
の遮断によって電流Ｉb2が途絶えても、また高圧ＥＨＴ
の発生が自動的に復活することはない。

【００２７】また、上記の説明では、電流Ｉb2の増加で
フライバックトランス回路の短絡事故の有無を検出して
いるが、これは勿論ＭＯＳ型ＦＥＴ３の入力側の電流Ｉ
b1についても同じ傾向で増加するので、同じ方法で検出
しても同様に高圧遮断動作が行われる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の電
源回路は、ＭＯＳ型ＦＥＴを使用したチョッパー型電圧
制御回路において、簡単かつ確実に出力電圧の供給を停
止することができ、高圧の異常上昇、偏向動作の停止、
及びフライバックトランス１次電流の増加等に対応して
速やかに回路動作を停止させ、そのままの状態を保持す
るので、回路各部の素子が損なわれることがなく、安全
性を確保するという実用上極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】図１に示す閾値回路の具体的な回路例である。

【図３】図１に示す閾値回路の別の具体的な回路例であ
る。

【図４】図１に示す電流Ｉb2を検知する回路の一例を示
す図である。

【図５】従来の回路の一例を示す回路図である。

【図６】従来の回路の動作を説明するための波形図であ
る。

【図７】従来の回路の他の例を示す回路図である。

【図８】従来の回路の動作を説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 矩形波発生器（チョッパー型電圧制御回路） ３ ＭＯＳ型ＦＥＴ（チョッパー型電圧制御回路） ４ バイアス抵抗（チョッパー型電圧制御回路） ５ バイアス抵抗（チョッパー型電圧制御回路） ６ フライホイールダイオード（チョッパー型電圧制御
回路） ７ チョークコイル（チョッパー型電圧制御回路） ８ 平滑コンデンサ（チョッパー型電圧制御回路） ９ 高圧出力トランジスタ １０ ダンパーダイオード １２ フライバックトランス １２ｃ ３次巻線（検出回路） １８ 整流ダイオード（検出回路） １９ コンデンサ（検出回路） ２０ 閾値回路（検出回路） ２２ ｎｐｎトランジスタ（スイッチ素子） ２３，２６ コンパレータ（検出回路） ２４，３１ 反転回路（検出回路） ２５，２７〜２９ ダイオード（検出回路） ３０ 平滑コンデンサ（検出回路） ３２ 電流検知抵抗（検出回路） ３３ ｐｎｐトランジスタ（スイッチ素子） ３４ コレクタ抵抗（検出回路） Ｅb1 第１の直流電圧 Ｅb2 第２の直流電圧 Ｉb2 フライバックトランス２次側直流電流（チョッパ
ー型電圧制御回路に流れる電流） Ｖｒ 断続用パルス

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の直流電圧を、ＭＯＳ型ＦＥＴのゲー
   トに断続用パルスを印加してチョッピングすることによ
   って、第２の直流電圧に変換するチョッパー型電圧制御
   回路と、 前記ＭＯＳ型ＦＥＴのゲートに順方向直流バイアスを与
   えるためのバイアス抵抗に、直列に接続されたスイッチ
   素子と、 機器内の異常を検出すると、前記スイッチ素子を遮断
   し、そのまま検出後の状態を保持する検出回路とから構
   成されることを特徴とする電源回路。
2. 【請求項２】前記検出回路は、テレビジョン機器内で前
   記第２の直流電圧を電源電圧として動作する高圧発生回
   路の高圧出力電圧の異常を検出することを特徴とする請
   求項１記載の電源回路。
3. 【請求項３】前記検出回路は、テレビジョン機器内の水
   平または垂直の偏向動作に関連する水平または垂直周期
   のパルスが停止したことを検出することを特徴とする請
   求項１記載の電源回路。
4. 【請求項４】前記検出回路は、前記チョッパー型電圧制
   御回路に流れる電流の異常増大を検出することを特徴と
   する請求項１記載の電源回路。