JPH0638520A - Dc−dcコンバータの過電流保護回路 - Google Patents

Dc−dcコンバータの過電流保護回路

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JPH0638520A
JPH0638520A JP20605992A JP20605992A JPH0638520A JP H0638520 A JPH0638520 A JP H0638520A JP 20605992 A JP20605992 A JP 20605992A JP 20605992 A JP20605992 A JP 20605992A JP H0638520 A JPH0638520 A JP H0638520A
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JP
Japan
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circuit
transistor
output voltage
output
oscillation
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JP20605992A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Morishima
靖之 森島
Naoto Sano
直人 佐野
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電流や短絡時等の異常に発振を停止させて
スイッチング素子の破壊を防止し、また回路の劣化を防
止して信頼性を向上させること。 【構成】 出力電圧低下検出回路4のトランジスタQ4
のベースに、入力電圧と出力電圧の差分を抵抗R7 とR
8 とで分割して印加する。通常状態では、トランジスタ
4 はオフ状態となっている。過電流や短絡等の異常時
において、出力電流が増加し、出力電圧の絶対値が下が
ってくると、トランジスタQ4 のベースは0.6Vを越
えてオンする。トランジスタQ4 がオンすると、トラン
ジスタQ2はオフするので、スイッチングトランジスタ
1 がオフとなって発振を停止する。従って、出力は遮
断されて回路が保護される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源部に用いられ、ブ
ロッキング発振を利用した自励発振方式のDC−DCコ
ンバータの過電流保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の自励発振式反転型コンバ
ータ(負出力)の基本回路図を示し、図6は、その具体
回路図を示すものである。スイッチング素子用のトラン
ジスタQ1 、トランスT、コンデンサC2 及び抵抗R3
等でブロッキング発振回路が構成され、その出力はダイ
オードD1 で整流され、コンデンサC3 で平滑されて直
流電圧(負出力)が出力される。上記スイッチングトラ
ンジスタQ1 は制御回路1によりオン期間が制御されて
所定の周波数で発振を行うものであり、この制御回路1
は、トランジスタQ2 、起動用の抵抗R1 等で構成され
ている。
【0003】DC−DCコンバータの定電圧制御を行う
べく、出力端間には出力電圧を検出する抵抗R5 とR6
が接続されており、この抵抗R5 とR6 の接続点に生じ
る出力電圧に応じた電圧を誤差増幅回路2に送ってい
る。そして、この誤差増幅回路2の出力を制御回路1に
送り、トランジスタQ2 を制御してスイッチングトラン
ジスタQ1 のオン期間を制御することで、定電圧化を図
っている。上記誤差増幅回路2は、ツエナーダイオード
ZD1 、トランジスタQ3 及び抵抗R4 等で構成されて
いる。出力電圧とツエナーダイオードZD1 のツエナー
電圧とを比較してトランジスタQ3 によりトランジスタ
2 のベース電流を制御し、スイッチングトランジスタ
1 のベース電流を制御して該スイッチングトランジス
タQ1 のオン期間を制御して出力電圧を定電圧化してい
る。
【0004】今、電源が投入されると、抵抗R1 を介し
てトランジスタQ2 が駆動され、このトランジスタQ2
の駆動によりスイッチングトランジスタQ1 のベース電
流が流れだし、トランスTの主巻線Npに電流が流れ
る。この主巻線Npに流れる電流により電圧が発生し、
また、トランスTの正帰還巻線Nfには、スイッチング
トランジスタQ1 のベース電流を引き込む方向(増加す
る方向)に電圧が発生する。この正帰還巻線Nfに発生
する電圧によりスイッチングトランジスタQ1 のベース
電流が増加すると共に、主巻線Npにも起電力が発生す
る。そして、スイッチングトランジスタQ1 が飽和する
と、先程ベース電流が流れて充電されていたコンデンサ
2 の電荷によりスイッチングトランジスタQ1 のベー
スは逆バイアスされてスイッチングトランジスタQ1
急激にオフする。上記の動作が繰り返されることによ
り、ブロッキング発振が持続する。
【0005】上記のようにブロッキング発振が生じ、ス
イッチングトランジスタQ1 がスイッチングを繰り返
す。そして、スイッチングトランジスタQ1 のオン時に
主巻線Npにエネルギーが蓄積され、スイッチングトラ
ンジスタQ1 のオフ時に出力側に放出される。この例で
は出力側に負電圧(−Vo)が出力される。出力電圧
は、誤差増幅回路2によってツエナーダイオードZD1
のツエナー電圧による内部基準電圧と比較され、その差
分が増幅され、制御回路1へと伝達される。制御回路1
は、送られてきた情報に基づいて、上述のようにスイッ
チングトランジスタQ1 のオン時間を調整し、出力電圧
を一定に保つようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図8は出力
電流の保護回路がない場合の自励型DC−DCコンバー
タの出力特性を示している。すなわち、トランスTの主
巻線Npに蓄積されるエネルギーには限界があるため、
出力電流を増やしていくと出力電圧は低下していく。こ
の場合、条件によってはスイッチングトランジスタQ1
の発熱、更には破壊に至ることになる。
【0007】これを防止する方法として、従来、図7及
び図6に示すように、出力側の主回路に抵抗Rsを挿入
し、この抵抗Rsに流れる電流を電圧に変換する電流−
電圧変換回路3を設け、この電流−電圧変換回路3の出
力で制御回路1を制御するものである。すなわち、DC
−DCコンバータの出力電流を上記抵抗Rsで検出して
電圧に変換し、一定電流値以上となった場合、トランジ
スタQsをオンして制御回路1を動作させ、スイッチン
グトランジスタQ1 がリニア動作して出力電圧を低下さ
せるという保護型式がよく使われてきた。この方式の場
合、図9に示すような垂下型の出力特性となり、スイッ
チングトランジスタQ1 は保護されるものの、特に、短
絡時には一定電流値Isが流れ続けるので、場合によっ
ては回路の劣化につながるという問題がある。
【0008】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、過電流や短絡時等の異常に発振を停止させてス
イッチング素子の破壊を防止し、また回路の劣化を防止
して信頼性を向上させることを目的としたDC−DCコ
ンバータの過電流保護回路を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブロッキング
発振を利用した自励発振方式のDC−DCコンバータに
おいて、過負荷や短絡時等の異常時に出力電圧の低下を
検出し、出力電圧値が所定値以下となった場合に上記ス
イッチング素子の発振を停止させる出力電圧低下検出回
路と、入力電源の投入時における起動時のみ上記出力電
圧低下検出回路の動作を停止させる起動時検出動作停止
回路とを備えたものである。
【0010】
【作用】本発明により、過負荷や短絡等の異常が発生し
た場合には、出力電圧低下検出回路が出力電圧の低下を
検出してスイッチング素子の発振を停止させることで、
スイッチング素子の破壊を防止でき、また、過電流や短
絡電流が流れ続けることがないため、回路を劣化させる
こともない。従って、信頼性を向上させることができ
る。しかも、入力電源投入の起動時は、出力電圧が低下
しているものの、起動時検出動作停止回路により出力電
圧低下検出回路の動作を停止させているので、起動時に
スイッチング素子の発振が停止するという誤動作もな
く、安全且つ確実に出力を保護することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の保護回路を備え、ブロッキング発
振を利用した自励発振方式のDC−DCコンバータのブ
ロック回路図を示し、図2は図1の具体回路図を示して
いる。尚、DC−DCコンバータ自体の動作は従来例と
同じなので、要旨の部分について詳述する。すなわち、
図5に示す従来の回路に、出力電圧の低下を検出すると
共に、出力電圧の低下時にスイッチングトランジスタQ
1 の発振を停止させる出力電圧低下検出回路4と、この
出力電圧低下検出回路4が起動時に誤動作するのを防止
する起動時検出動作停止回路5とを加え、自励式のDC
−DCコンバータにおいて、その本来の出力垂下特性を
利用し、安全且つ確実に出力を保護するシャットダウン
型の過電流保護回路を設けたものである。
【0012】図2に示すように、出力電圧低下検出回路
4はトランジスタQ4 、抵抗R7 ,R8 とで構成され、
また、起動時検出動作停止回路5は抵抗R7 とコンデン
サC4 とで構成されている。ここで、DC−DCコンバ
ータの出力電流が何らかの異常(例えば、短絡、過負
荷)で増加した場合、図8に示すように出力電圧の絶対
値は下がってくる。予め回路定数にて決められた電圧値
以下になると、出力電圧低下検出回路4が動作し、制御
回路1に信号を送り、スイッチングトランジスタQ1
オフさせて回路を保護するものである。また、上記起動
時検出動作停止回路5は、起動時に「出力電圧が低下し
た」として出力電圧低下検出回路4が誤って判断しない
ように、起動時のみ出力電圧低下検出回路4の動作を停
止させる機能を持たせているものである。
【0013】すなわち、出力電圧低下検出回路4のトラ
ンジスタQ4 のベースには、入力電圧と出力電圧の差分
を抵抗R7 とR8 とで分割して印加している。そして、
通常状態では、トランジスタQ4 のベース電圧は、約
0.6V以下になるように抵抗R7 ,R8 の値を調整し
て設定しており、該トランジスタQ4 は通常状態ではオ
フ状態になっている。過電流や短絡等の異常時におい
て、出力電流が増加し、図3に示すように、出力電圧の
絶対値が下がってくると(この実施例の場合は、負出力
電圧であるから値そのものは上がってくる)、トランジ
スタQ4 のベースは0.6Vを越えてオンする。トラン
ジスタQ4 がオンすると、トランジスタQ2 はオフする
ので、スイッチングトランジスタQ1 はオフする。スイ
ッチングトランジスタQ1 がオフすることで発振が停止
する。従って、出力は遮断されて回路が保護される。
【0014】図3に示すように、出力電圧が下がってき
てK点を少し越えた時点で、上記トランジスタQ4 がオ
ンとなるように設定している。そして、再度、入力電源
が投入され、回路がリセットされるまで、保護回路は動
作したままである。このように、過電流、短絡等の異常
時において、発振が停止し、異常が取り除かれて、再
度、電源が投入されるまで動作しないので、非常に信頼
性が高い。また、回路の起動時は、起動時検出動作停止
回路5の抵抗R7 、コンデンサC4 によって、トランジ
スタQ4 のベース電圧には徐々に電圧が加わるので、抵
抗R7 、コンデンサC4 で決まる時定数の時間内に出力
電圧が立ち上がりを完了すれば、出力電圧低下検出回路
4が誤動作することはない。
【0015】このように、従来方式の場合、図9、図3
に示すK点(過負荷)の状態が続いた場合、スイッチン
グトランジスタQ1 が発熱して破壊に至る危険性が高い
が、本発明による方式では、発熱→スイッチングトラン
ジスタQ1 のドライブ能力不足→出力電圧低下→保護回
路動作というパターンになるので安全である。また、保
護回路(出力電圧低下検出回路4、起動時検出動作停止
回路5)は、トランジスタ、コンデンサ、抵抗等の簡単
な回路で実現できるので、安価に構成することができ
る。
【0016】(実施例2)図4は他の実施例を示し、ト
ランスT1 を用いたRCC(リンギング・チョーク・コ
ンバータ)方式である。図2とは使用するトランジスタ
の種類が異なっているが、保護回路の原理は全く同一で
ある。トランスT1 は一次巻線N1 、二次巻線N2 、正
帰還巻線N3 で構成され、一次巻線N1 の一端にスイッ
チングトランジスタQ1 が接続されている。スイッチン
グトランジスタQ1 のベースにはコンデンサC2 及び抵
抗R2 を介して正帰還巻線N3 に接続され、また、スイ
ッチングトランジスタQ1 のベース・エミッタ間には制
御用トランジスタQ2 が接続されている。ここで、制御
回路1は、起動用の抵抗R1 とトランジスタQ2 とで構
成されている。
【0017】また、出力電圧低下検出回路4は抵抗
5 ,R6 、トランジスタQ5 等で構成され、起動時検
出動作停止回路5は抵抗R7 とコンデンサC6 とで構成
されている。
【0018】通常状態においては、トランジスタQ5
オフ状態であり、制御用のトランジスタQ2 は誤差増幅
回路2からの信号により制御されている。過電流、短絡
等の異常状態においては、出力電圧が低下するため、ト
ランジスタQ5 がオンする。このトランジスタQ5 がオ
ンすることで、トランジスタQ2 がオンとなり、スイッ
チングトランジスタQ1 はオフとなる。従って、スイッ
チングトランジスタQ1 は発振を停止し、回路を保護す
る。
【0019】
【発明の効果】本発明は上述のように、ブロッキング発
振を利用した自励発振方式のDC−DCコンバータにお
いて、過負荷や短絡時等の異常時に出力電圧の低下を検
出し、出力電圧値が所定値以下となった場合に上記スイ
ッチング素子の発振を停止させる出力電圧低下検出回路
と、入力電源の投入時における起動時のみ上記出力電圧
低下検出回路の動作を停止させる起動時検出動作停止回
路とを備えていることにより、過負荷や短絡等の異常が
発生した場合には、出力電圧低下検出回路が出力電圧の
低下を検出してスイッチング素子の発振を停止させるこ
とで、スイッチング素子の破壊を防止でき、また、過電
流や短絡電流が流れ続けることがないため、回路を劣化
させることもない。従って、信頼性を向上させることが
できる。しかも、入力電源投入の起動時は、出力電圧が
低下しているものの、起動時検出動作停止回路により出
力電圧低下検出回路の動作を停止させているので、起動
時にスイッチング素子の発振が停止するという誤動作も
なく、安全且つ確実に出力を保護することができるとい
う効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の自励型DC−DCコンバータ
のブロック回路図である。
【図2】本発明の実施例の図1に示す具体回路図であ
る。
【図3】本発明の保護回路による出力特性を示す図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例のRCC方式の具体回路図
である。
【図5】従来例の自励型DC−DCコンバータの基本回
路図である。
【図6】従来例の図5の具体回路図である。
【図7】保護回路を備えた他の従来例のブロック回路図
である。
【図8】従来の保護回路がない場合の自励型DC−DC
コンバータの出力特性を示す図である。
【図9】従来の保護回路を備えた場合の過電流保護特性
を示す図である。
【符号の説明】
1 制御回路 2 誤差増幅回路 4 出力電圧低下検出回路 5 起動時検出動作停止回路 Q1 スイッチングトランジスタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロッキング発振を利用した自励発振方
    式のDC−DCコンバータにおいて、過負荷や短絡時等
    の異常時に出力電圧の低下を検出し、出力電圧値が所定
    値以下となった場合に上記スイッチング素子の発振を停
    止させる出力電圧低下検出回路と、入力電源の投入時に
    おける起動時のみ上記出力電圧低下検出回路の動作を停
    止させる起動時検出動作停止回路とを備えたことを特徴
    とするDC−DCコンバータの過電流保護回路。
JP20605992A 1992-07-09 1992-07-09 Dc−dcコンバータの過電流保護回路 Pending JPH0638520A (ja)

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