JPH0698532A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH0698532A
JPH0698532A JP24390792A JP24390792A JPH0698532A JP H0698532 A JPH0698532 A JP H0698532A JP 24390792 A JP24390792 A JP 24390792A JP 24390792 A JP24390792 A JP 24390792A JP H0698532 A JPH0698532 A JP H0698532A
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JP
Japan
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power supply
voltage
control circuit
supply voltage
input power
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JP24390792A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Shiomi
務 塩見
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力電源電圧が所定値以上となったときに、
制御回路部への電源供給を停止し、制御回路部への供給
電圧が入力電源電圧の値の大小にかかわらず、常に一定
電圧で動作する。 【構成】 入力電源1と、少なくとも1つの高速スイッ
チング動作を行うスイッチング素子及びインダクタ,コ
ンデンサなどで構成される電源主回路部2と、その電源
主回路部2のスイッチング素子を制御する制御回路部3
とで構成される電源装置において、入力電源電圧が所定
値以上となったときに、制御回路部3への電源供給を停
止する機能を有する保護装置8を、その制御回路部3の
直前に具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波スイッチング動
作を行うスイッチング素子を有する電源装置であって、
そのスイッチング素子を制御する制御部を具備する装置
の入力電源電圧の過電圧対策を行う電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング素子とインダクタ,コンデ
ンサ等の部品及び制御回路で構成される電源装置を図5
のブロック図に示しており、この図において、1は入力
電源,2は主回路,3は制御回路部である。図6の
(A)は図5のブロック図の具体的な電気回路図の一例
を示している。
【0003】入力電源1は、例えば12V系の蓄電池,
主回路2は単巻トランスを使用したフライバック式の直
流−直流変換回路であり、電源電圧V1 に比較して高い
電圧V2 を発生させるスイッチング電源の一つである。
負荷LD は、例えば高周波インバータを接続してHID
ランプのような放電灯を点灯するなど、色々な負荷が適
用されるのである。制御回路部3は電圧V2 を抵抗
1 ,R2 で分圧して電圧VS を検出し、この検出され
た電圧VS とノコギリ波発振器RAMPの電圧Vr とを電圧
比較器CMP で比較してスイッチング素子(電界効果トラ
ンジスタ)Q0 の導通時間tonを電圧V2 に応じて変化
させるのである{図6の(C),(D)参照}。換言す
れば、導通時間tonは電圧V2 が高いときは短くなり、
また電圧V2 が低いときは長くなり、所謂PWM制御動
作を行って電圧V2 を略一定値に制御することができ
る。
【0004】ここで図6の(A)において、Dはダイオ
ード,Cはコンデンサ,R0 はスイッチング素子Q0
ゲート抵抗,Q1 ,Q2 は駆動トランジスタ,Vdsはス
イッチング素子Q0 のドレイン−ソース間の電圧,
1 ,I2 は電流,Vg は駆動トランジスタQ1 ,Q2
の電圧である。なお主回路2の動作は周知であるので省
略する。
【0005】図6の(A)のような単巻トランスT(N
1 ,N2 はトランスの一次巻線,二次巻線)を使用した
電源回路方式では、図の(B)に示す等価回路のよう
に、スイッチング素子Q0 と直列に、トランスTの漏れ
磁束に起因してリーケージインダクタLが発生するため
に、スイッチング素子Q0 が導通状態から開放状態とな
った瞬間に、そのリーケージインダクタLによりスパイ
ク電圧が発生することになるので、スイッチング素子Q
0 の電圧耐量はこのスパイク電圧に充分耐えるものを使
用する必要がある。また電源電圧が高くなるに従ってス
パイク電圧が高くなる傾向がある。
【0006】上記のようにスイッチング素子とインダク
タ,コンデンサなどの部品及び制御回路で構成される電
源装置の電気回路では、スイッチング動作させることに
より回路の各部において高電圧を発生することができ、
また電源電圧V1 により回路の各部における電圧値が高
低することが知られている。ところで、例えば自動車な
どの車載機器に電源装置として図6の(A)の電源回路
を使用した場合に、入力電源1として、例えば12V系
の蓄電池を使用しているので、電源電圧V1 は10V〜
16V程度変動することがある。しかし寒冷地では、蓄
電池の温度特性により電源電圧V1 <10Vに低下する
ことがあるので、二個の蓄電池を直列接続することによ
り車載機器のエンジンを始動させている。
【0007】このような場合、エンジン動作の暖気によ
ってその蓄電池の温度も上昇するから、そのうち一個の
蓄電池の電圧が12V程度まで復帰すると、二個の蓄電
池を直列接続したものの電源電圧V1 は約24Vとな
る。換言すれば、電源電圧V1が10V〜16Vの範囲
で設計されていた電源回路に、定格の約二倍の電源電圧
が印加されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように図6の
(A)の電源回路を持つ電源装置では、制御回路の部品
として電源電圧V1 は24Vの電圧に充分耐えるものが
必要であるが、ICの耐圧はその種類によっては最大1
8V程度のものがあるために、使用選択の幅が狭く、使
用目的によっては過剰耐量のICを使用しなければなら
ないことがある。また主回路2ではスイッチング素子Q
0 のスパイク電圧が上昇するため、通常使用する電圧の
二倍程度の耐圧を持つスイッチング素子Q0 が必要とな
り、このために設計が過剰品質となって電源装置全体と
しては大型化し、製作コスト的にも高価となる欠点があ
る。
【0009】また商用電源100Vの電圧で設計した装
置を200Vの電圧で使用した場合でも装置が破損しな
いようにするために、設計が過剰品質となり、さらに車
載機器に使用されている蓄電池が何らかの原因で外れて
しまった場合には、かなり高いパルス状の電圧が発生す
ることがある。これらを解決する従来例として、図7に
示すブロック図の電源装置があるが、この図の(A)に
示すように酸化亜鉛バリスタのようなサージ吸収素子4
を電源1と並列に挿入したもの、(B)に示すように限
流抵抗5を入力電源1と直列に、ツェナーダイオード6
を電源1と並列に挿入したもの、(C)に示すようにシ
ャント用ダイオード7を挿入したものなどがある。しか
し、(A)のものは長時間にわたる高電圧印加のもとで
破壊とかヒューズ溶断が起こり、また(B)のものは限
流抵抗5により常に電力損失を発生して装置全体の効率
を低下させ、さらにまた(C)のものは主回路2は動作
状態を継続するので、この主回路2においては効果的で
はないなどの問題点がある。
【0010】上記従来例では過電圧を印加することは、
異常状態となるから電源装置として動作させる必要がな
い場合が多いことに鑑み、本発明はこのような問題点を
解決するものであって、過電圧を保護する保護装置を具
備した電源装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明は、入力電源と少なくとも1つの高速スイッ
チング動作を行うスイッチング素子及びインダクタ,コ
ンデンサなどで構成される電源主回路部と、その電源主
回路部のスイッチング素子を制御する制御回路部とで構
成される電源装置であるが、このような電源装置におい
て、入力電源電圧が所定値以上となったときに、制御回
路部への電源供給を停止する保護装置を具備しているも
ので、この保護装置は制御回路部への供給電圧を入力電
源電圧にかかわらず一定とし、入力電源電圧が所定値以
上となったことを検出し、制御回路部によりスイッチン
グ素子を完全に停止させるものである。
【0012】
【作用】次に本発明の作用について述べる。保護装置は
入力電源電圧が所定値以上となったときに、制御回路部
への電源供給を停止し、この保護装置は制御回路部への
供給電圧が入力電源電圧の値の大小にかかわらず、常に
一定電圧で動作するのである。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
具体的に説明する。図1は本発明の基本構成のブロック
図を示しているが、この図において従来例を示す図5の
ブロックと異なる点は、制御回路部3の直前に制御回路
保護装置8を設けていることである。
【0014】図1のブロック図についてその動作を説明
する。 電源電圧V1 が所定値以上となると、制御回路部3
への電圧V3 の供給を停止する。 電源電圧V1 が正常動作範囲内では、制御回路部3
に供給する電圧V3 を一定電圧とする。 電源電圧V1 が所定値以上となると、制御回路部3
に対して主回路2の動作を停止する信号を発生させる。 そしてだけの動作、との組み合わせ動作、と
の組み合わせ動作、だけの動作などを行うのである。
【0015】図2の(A)は本発明の第1実施例を示す
電気回路図、図2の(B)は同上の電源電圧に対する電
気回路図の各部における電圧の関係を示す特性図であ
る。この図2の(A),(B)を参照しながら動作を説
明する。電圧比較器CMP により電源電圧V1 を抵抗
1 ,R2 で分圧した電圧VR とツェナーダイオードZ
Dで決まる電圧VZ を比較して、VZ >VR の間、スイ
ッチングトランジスタQをオン動作し、制御回路3の電
圧をV3 としてV3 ≒V1 とすることでその制御回路3
を動作させる。電源電圧V1 が上昇してVX 以上とな
り、VZ ≦VR となると、スイッチングトランジスタQ
をオフ動作してV3 ≒0となり、制御回路3は全く動作
しないのである。
【0016】ここで、V1 <VX のとき V3 ≒V1
となり、V1 >VX のとき V3 =0 となる。この
ようにして電源電圧V1 が異常に上昇しても、制御回路
3は全く動作しないので主回路2が停止してスイッチン
グ動作に起因する電圧サージの発生がなくなり、全回路
が保護されることになる。
【0017】図3の(A)は本発明の第2実施例を示す
電気回路図、図3の(B)は電源電圧に対する電気回路
図の各部における電圧の関係を示す特性図である。この
図3の(A),(B)を参照しながら動作を説明する。
制御回路3の電圧V3 を抵抗R6 ,R7 で分圧した電圧
をVR7とし、ツェナ電圧VZ2と増幅器AMPでスイッチ
ング素子Q0 を制御することにより、電源電圧V1 の大
きさに関係なく制御回路3の電圧V3 を一定に保持す
る。そして図2の(A)に示す本発明の第1実施例の電
気回路図で、スイッチングトランジスタQをスイッチン
グトランジスタQ1 に置き換えているので、VR1≧VZ1
となると、VZ1≒0となるのでV3 ≒0となる。
【0018】ここで、VT <V1 <VX のとき V3
=Vtyp となり、V1 >VX のとき V3 =0 と
なる。このようにして前記実施例1で説明した回路の保
護機能とともに、定電圧で制御回路3を動作させて回路
の安定度が向上する。図4は本発明の第3実施例を示す
電気回路図であるが、本発明の第2実施例を示す図3の
(A)の電気回路図に、3端子レギュレータ9を接続
し、その3端子レギュレータ9により、制御回路3の電
圧V3 は電源電圧V1 の大きさに関係なく一定値を保持
するのである。電源電圧V1 が上昇してツェナーダイオ
ードZDがオン動作すると、スイッチングトランジスタ
3 がオン動作するためにANDゲートは常時、低出力
となるので、スイッチング素子Q0 は導通しなくなり、
第2実施例,第3実施例と同様に回路保護の効果が得ら
れるのである。
【0019】
【発明の効果】本発明は前記のように構成されているの
で、以下のような効果を奏する。入力電源電圧が所定値
以上となったときに、保護装置は制御回路部への電源供
給を停止し、この保護装置は制御回路部への供給電圧が
入力電源電圧の値の大小にかかわらず、常に一定電圧で
動作することにより、入力電源電圧が異常に上昇して
も、過電圧を保護できることになり、装置全体の設計が
過剰品質とならず簡易な機構で経済的である特長があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源装置の基本構成を示すブロック
図。
【図2】本発明の第1実施例を示すもので、(A)はそ
の電気回路図、(B)は同上の電源電圧に対する電気回
路図(A)の各部における電圧の関係を示す特性図。
【図3】本発明の第2実施例を示すもので、(A)はそ
の電気回路図、(B)は同上の電源電圧に対する電気回
路図(A)の各部における電圧の関係を示す特性図。
【図4】本発明の第3実施例を示す電気回路図。
【図5】従来例の電源装置の基本構成を示すブロック
図。
【図6】(A)は従来例の電源装置の電気回路図,
(B)は同上の単巻トランスの等価電気回路図,(C)
は電気回路図(A)中の各部における電圧,電流の波形
図,(D)は電気回路図(A)中において電源電圧に対
するスイッチング素子のドレイン−ソース間の電圧の波
形図。
【図7】従来例の電源装置を示すもので、(A)はその
一例を示すブロック図,(B)は同上の他の例を示すブ
ロック図,(C)は同上のさらに他の例を示すブロック
図。
【符号の説明】
1 入力電源 2 主回路 3 制御回路部 8 制御回路保護装置 V3 制御回路部の電圧 V1 電源電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電源と、少なくとも1つの高速スイ
    ッチング動作を行うスイッチング素子及びインダクタ,
    コンデンサなどで構成される電源主回路部と、その電源
    主回路部のスイッチング素子を制御する制御回路部とで
    構成される電源装置において、入力電源電圧が所定値以
    上となったときに、制御回路部への電源供給を停止する
    機能を有する保護装置を具備していることを特徴とする
    電源装置。
  2. 【請求項2】 保護装置は、制御回路部への供給電圧が
    入力電源電圧にかかわらず一定となって動作することを
    特徴とする請求項1記載の電源装置。
JP24390792A 1992-09-14 1992-09-14 電源装置 Pending JPH0698532A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817076A (en) * 1986-10-13 1989-03-28 U.S. Philips Corp. Electro-optical scanning device having bridge members through tracking coils
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011211