JPH0731146A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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Publication number
JPH0731146A
JPH0731146A JP19796393A JP19796393A JPH0731146A JP H0731146 A JPH0731146 A JP H0731146A JP 19796393 A JP19796393 A JP 19796393A JP 19796393 A JP19796393 A JP 19796393A JP H0731146 A JPH0731146 A JP H0731146A
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JP
Japan
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switching element
overvoltage
voltage
output
circuit
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Withdrawn
Application number
JP19796393A
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English (en)
Inventor
Takao Konishi
貴朗 小西
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0731146A publication Critical patent/JPH0731146A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/20Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the material in which the electroluminescent material is embedded

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  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電圧の発生時における回路内の部品破損の
防止、及び負荷側への過電圧印加を防止させること。 【構成】 ツエナーダイオードZD1 のツエナー電圧を
越えた電圧が印加されると、ツエナーダイオードZD1
がオンしてフォトカプラPC2 の発光ダイオードPDに
電流が流れる。すると、フォトカプラPC2 のフォトト
ランジスタPTに電流が流れて、コンデンサC3 を充電
してサイリスタQ3 のゲートに電圧を印加する。この電
圧によりサイリスタQ3 がオンすると、オン電流がトラ
ンジスタQ2 のベースに流れて、該トランジスタQ2
オン動作する。そして、スイッチング素子Q1 のベース
電流を引き込み、スイッチング素子Q1 をオフさせて該
スイッチング素子Q1 の発振動作を停止させる。これに
より過電圧が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リンギング・チョーク
・コンバータ(RCC)方式を用いたスイッチング電源
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3にこの種の従来のリンギング・チョ
ーク・コンバータ(RCC)方式を用いたスイッチング
電源装置の具体回路図を示す。起動用抵抗R1 、発振用
スイッチング素子Q1 、出力トランスT等でスイッチン
グ回路を構成し、出力トランスTの1次巻線N1 の一端
は電源の正極側に接続され、1次巻線N1 の他端は上記
スイッチング素子Q1 のコレクタに接続されている。そ
して、このスイッチング素子Q1 のエミッタは電源の負
極側に接続されている。
【0003】出力トランスTの2次巻線N2 からの出力
は、整流用のダイオードD1 と、平滑用のコンデンサC
1 を介して負荷に電力を供給するようになっている。
尚、上記ダイオードD1 とコンデンサC1 とで整流平滑
回路1を構成している。出力トランスTの2次巻線N2
側には定電圧制御用の出力電圧検出回路2が設けられて
おり、この出力電圧検出回路2は、抵抗R2 、フォトカ
プラPC1 、シャントレギュレータIC1 、可変抵抗R
3 、抵抗R4 等で構成されている。
【0004】また、出力トランスTの帰還巻線NB 側に
は、上記出力電圧検出回路2からの信号を受けてスイッ
チング素子Q1 のオン期間を制御して定電圧制御を行う
定電圧制御回路3が設けてある。この定電圧制御回路3
は、ダイオードD2 、上記フォトカプラPC1 の発光ダ
イオードPDと対となるフォトトランジスタPT、スイ
ッチング素子Q1 のベース・エミッタ間に並列に接続し
た制御用トランジスタQ2 等で構成されている。
【0005】次に、図3に示す回路の動作について説明
する。まず、起動時において、入力電圧VINが印加され
ると、抵抗R1 を介してスイッチング素子Q1 にベース
電流が流れ、スイッチング素子Q1 がターンオンする。
スイッチング素子Q1 がオンすると、出力トランスTの
1次巻線N1 には入力電圧VINが印加され、同時に出力
トランスTの帰還巻線NB には巻数比に応じた電圧が発
生する。
【0006】この帰還巻線NB に発生した電圧によりス
イッチング素子Q1 をオン方向に駆動すると共に、該ス
イッチング素子Q1 をオン状態に維持する。この時のス
イッチング素子Q1 のベース電流は定電流が流れ続ける
が、スイッチング素子Q1 のコレクタ電流が増加してい
くに従い、直流電流増幅率との関係からベース電流が不
足してくる。そのため、スイッチング素子Q1 がオン状
態からオフ状態へと移行し、コレクタ電位の上昇により
1次巻線N1 の印加電圧の低下により、帰還巻線NB
発生する電圧も低下して、ベース電流が減少する。
【0007】このスイッチング素子Q1 のベース電流の
不足の状態がさらに助長されて、スイッチング素子Q1
は急激にオフ状態へ移行する。スイッチング素子Q1
オフすると、スイッチング素子Q1 のオン期間中に蓄積
されていたエネルギーを出力トランスTの2次巻線N2
を介して放出する。すなわち、スイッチング素子Q1
オフすると、出力トランスTの2次巻線N2 にはダイオ
ードD1 が導通する方向に電圧が発生し、該ダイオード
1 により整流され、更に、コンデンサC1 により平滑
されて、負荷に出力電圧Voが負荷に供給されることに
なる。
【0008】そして、ある期間後にエネルギーを放出し
終わるが、2次巻線N2 の残留エネルギーによりバック
スウイングして帰還巻線NB に電圧を発生させ、この電
圧によりスイッチング素子Q1 を再びオンさせ、上記の
同様の動作を繰り返してスイッチング動作を継続し、定
常状態へと移行する。
【0009】次に、出力電圧Voの定電圧制御について
説明する。定常状態において、負荷側の出力電圧は、抵
抗R3 とR4 とで常時分圧して検出されており、この分
圧した検出電圧とシャントレギュレータIC1 が有する
基準電圧とを比較している。そして、出力電圧の変動量
をシャントレギュレータIC1 で増幅し、フォトカプラ
PC1 の発光ダイオードPDに流す電流を変化させて、
発光ダイオードPDの発光量に応じてフォトカプラPC
1 のフォトトランジスタPTのインピーダンスを変化さ
せることで、出力電圧が一定となるように制御を行う。
【0010】すなわち、出力電圧Voが上昇すると、フ
ォトカプラPC1 の発光ダイオードPDに電流が多く流
れて発光量が大となり、フォトトランジスタPTのコレ
クタ電流が大となって、フォトトランジスタPTのイン
ピーダンスが下がるために、トランジスタQ2 のベース
電流が多くなり、該トランジスタQ2 をオン方向に制御
する。よって、トランジスタQ2 のコレクタ電流が増加
することで、スイッチング素子Q1 のベース電流を引き
込み、スイッチング素子Q1 を早くオフさせることで、
スイッチング素子Q1 のオン期間を短くして出力電圧V
oを低下させるように制御する。
【0011】また、出力電圧Voが低下した場合には、
フォトカプラPC1 の発光ダイオードPDに流れる電流
が減少して発光量が減少する。そのため、フォトカプラ
PC1 のフォトトランジスタPTに流れる電流が減少し
て、該フォトトランジスタPTのインピーダンスが増加
する。フォトトランジスタPTのインピーダンスが増加
すると、トランジスタQ2 のベース電流が減少して、該
トランジスタQ2 をオフ方向に制御する。
【0012】トランジスタQ2 がオフ方向に制御される
と、該トランジスタQ2 のコレクタ電流が減少してスイ
ッチング素子Q1 のベース電流の引き込み量が少なくな
り、スイッチング素子Q1 のベース電流が増加する。従
って、スイッチング素子Q1 のオン期間が長くなること
で、出力電圧Voを上昇させるように制御する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のスイッチ
ング電源装置において、シャントレギュレータIC1
フォトカプラPC1 等で定電圧回路を構成しているた
め、制御回路を構成する部品の破壊による過電圧が発生
したり、また、負荷側からの高い電圧印加等が考えられ
る。こういった過電圧の防止をしない場合、出力電圧が
高くなれば、スイッチング素子Q1 のコレクタ・エミッ
タ間の電圧VCEのピーク値も高くなり、コレクタ・エミ
ッタ間の電圧VCEオーバーによるスイッチング素子Q1
の電圧破壊が生じることになる。また、負荷側に印加で
きる最大電圧が規定されている場合、過電圧により規定
電圧を越えて負荷側へ悪影響を与えるという問題があ
る。
【0014】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、過電圧が発生した場合にスイッチング素子の発
振を制限させて回路内の部品破損の防止、及び負荷側へ
の過電圧印加を防止させることを目的としたスイッチン
グ電源装置を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源装置は、電源が印加される一次巻線N1 、この一次巻
線N1 とは逆極性に巻回された二次巻線N2 及び上記一
次巻線N1 と同極性に巻回された帰還巻線NB からなる
出力トランスTと、この出力トランスTの一次巻線N1
に一端が接続された発振用のスイッチング素子Q1 と、
このスイッチング素子Q1 の制御端子にコレクタを接続
し該スイッチング素子Q1 のオン期間を制御する制御用
トランジスタQ2 と、上記出力トランスTの二次巻線N
2 の出力を整流平滑して負荷に電源を供給する整流平滑
回路1と、負荷側に印加される出力電圧を検出する出力
電圧検出回路2と、この出力電圧検出回路2の出力によ
り上記制御用トランジスタQ2 を介してスイッチング素
子Q1 のオン期間を制御して定電圧制御を行う定電圧制
御回路3とを備えたスイッチング電源装置において、負
荷側の過電圧を検出する過電圧検出回路4と、この過電
圧検出回路4からの信号により上記スイッチング素子Q
1 の発振を制限する制御手段とを設けたことを特徴とし
ている。
【0016】また、請求項2記載の本発明のスイッチン
グ電源装置は、上記過電圧検出回路4からの信号により
制御用トランジスタQ2 をオンさせてスイッチング素子
1の発振を停止させるようにしたことを特徴としてい
る。
【0017】
【作用】本発明のスイッチング電源装置によれば、定電
圧制御回路3の異常等による出力電圧の上昇や、負荷側
から高い電圧が印加された場合等による過電圧を検出し
た場合には、スイッチング素子Q1 の発振を制限するこ
とで、出力電圧の上昇を抑えて、回路内の部品破損、及
び負荷側への過電圧印加を防止することができるもので
ある。
【0018】また、請求項2記載のスイッチング電源装
置によれば、発振用のスイッチング素子Q1 の制御端子
を制御している制御用トランジスタQ2 の1個で、定電
圧制御と過電圧保護の両特性をカバーしているものであ
り、そのため、部品点数の増加を抑えて、回路を簡素化
すると共に、コストの上昇も抑えることができる。
【0019】
【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に本発明のスイッチング電源装置の具体回路
図を示す。本発明は、フォトカプラPC1 、シャントレ
ギュレータIC1 、トランジスタQ2 等で構成される従
来の定電圧制御回路に、ツエナーダイオードZD1 、フ
ォトカプラPC2 、サイリスタQ3 、トランジスタQ2
で構成した過電圧保護回路を追加したものである。
【0020】図1に示すように、出力トランスTの2次
巻線N2 の両端に整流用のダイオードD1 と平滑用のコ
ンデンサC1 を接続すると共に、コンデンサC1 と並列
に、抵抗R2 、フォトカプラPC1 、シャントレギュレ
ータIC1 との直列回路を接続している。
【0021】また、出力トランスTの2次巻線N2 の中
間タップより、整流用のダイオードD3 を介して平滑用
のコンデンサC2 を接続し、該コンデンサC2 にて平滑
して負荷に電力を供給するようにしている。上記コンデ
ンサC2 と並列に、出力電圧Voを検出する可変抵抗R
3 と抵抗R 4 との直列回路を接続し、抵抗R3 ,R4
よる分圧電圧を上記シャントレギュレータIC1 に送っ
ている。また、コンデンサC2 と並列に、ツエナーダイ
オードZD1 、フォトカプラPC2 の発光ダイオードP
D及び抵抗R5 との直列回路で構成される過電圧検出回
路4を接続している。
【0022】一方、出力トランスTの1次側において
は、起動抵抗をR1 とR6 とで構成し、その接続点から
サイリスタQ3 及び抵抗R7 の直列回路を接続し、サイ
リスタQ3 のカソードをトランジスタQ2 のベースに接
続している。また、サイリスタQ3 のアノードとゲート
間に、フォトカプラPC2 のフォトトランジスタPTを
並列に接続し、サイリスタQ3 のゲートとアース間に抵
抗R8 とコンデンサC3 の並列回路を接続している。
【0023】次に、回路の動作を説明するが、定電圧制
御は従来と同様なので説明は省略し、本発明の要旨であ
る過電圧防止回路の動作について詳述する。ここで、検
出して動作させる過電圧の値は、ツエナーダイオードZ
1 のツエナー電圧により設定している。そして、ツエ
ナーダイオードZD1 のツエナー電圧を越えた電圧が印
加されると、ツエナーダイオードZD1 がオンしてフォ
トカプラPC2 の発光ダイオードPDに電流が流れる。
【0024】フォトカプラPC2 の発光ダイオードPD
に電流が流れると、フォトカプラPC2 のフォトトラン
ジスタPTに電流が流れて、コンデンサC3 を充電して
サイリスタQ3 のゲートに電圧を印加する。この電圧に
よりサイリスタQ3 がオンすると、サイリスタQ3 のオ
ン電流がトランジスタQ2 のベースに流れて、該トラン
ジスタQ2 がオン動作する。そして、トランジスタQ2
がオンすることで、スイッチング素子Q1 のベース電流
を引き込み、スイッチング素子Q1 をオフさせて該スイ
ッチング素子Q1 の発振動作を停止させる。これにより
過電圧を防止することができる。
【0025】ここで、図2に示すように、過電圧保護回
路の動作点(過電圧レベル)を、レギュレーション特性
(Reg特性)より若干高めに調整設定しておき、定電
圧制御回路の異常等による出力電圧上昇を検知してスイ
ッチング素子Q1 の発振を停止させるようにしている。
尚、図2において、横軸のIcは出力電流を示し、縦軸
のVoは出力電圧を示している。また、0%は無負荷の
場合を、100%は定格最大出力電流を示している。
【0026】また、本実施例では、発振用のスイッチン
グ素子Q1 のベースを制御しているトランジスタQ2
個で、定電圧制御を過電圧保護の両特性をカバーしてお
り、部品点数を少なくして過電圧の保護をも行っている
ものである。
【0027】ここで、本実施例では過電圧の検出時には
スイッチング素子Q1 の発振を停止させるようにしてい
たが、出力電圧を低下させるようにスイッチング素子Q
1 の発振周波数を制御するようにしても良い。
【0028】
【発明の効果】本発明のスイッチング電源装置によれ
ば、電源が印加される一次巻線、この一次巻線とは逆極
性に巻回された二次巻線及び上記一次巻線と同極性に巻
回された帰還巻線からなる出力トランスと、この出力ト
ランスの一次巻線に一端が接続された発振用のスイッチ
ング素子と、このスイッチング素子の制御端子にコレク
タを接続し該スイッチング素子のオン期間を制御する制
御用トランジスタと、上記出力トランスの二次巻線の出
力を整流平滑して負荷に電源を供給する整流平滑回路
と、負荷側に印加される出力電圧を検出する出力電圧検
出回路と、この出力電圧検出回路の出力により上記制御
用トランジスタを介してスイッチング素子のオン期間を
制御して定電圧制御を行う定電圧制御回路とを備えたス
イッチング電源装置において、負荷側の過電圧を検出す
る過電圧検出回路と、この過電圧検出回路からの信号に
より上記スイッチング素子の発振を制限する制御手段と
を設けたことを特徴としているので、定電圧制御回路の
異常等による出力電圧の上昇や、負荷側から高い電圧が
印加された場合等による過電圧を検出した場合には、ス
イッチング素子の発振を制限することで、出力電圧の上
昇を抑えて、回路内の部品破損、及び負荷側への過電圧
印加を防止することができる効果を奏するものである。
【0029】また、請求項2記載の本発明のスイッチン
グ電源装置によれば、上記過電圧検出回路からの信号に
より制御用トランジスタをオンさせてスイッチング素子
の発振を停止させるようにしているので、発振用のスイ
ッチング素子の制御端子を制御している制御用トランジ
スタ1個で、定電圧制御と過電圧保護の両特性をカバー
しているものであり、そのため、部品点数の増加を抑え
て、回路を簡素化すると共に、コストの上昇も抑えるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のスイッチング電源装置の具体
回路図である。
【図2】本発明の実施例の過電圧レベルとレギュレーシ
ョン特性の関係を示す図である。
【図3】従来例のスイッチング電源装置の具体回路図で
ある。
【符号の説明】
1 整流平滑回路 2 出力電圧検出回路 3 定電圧制御回路 4 過電圧検出回路 T 出力トランス N1 1次巻線 N2 2次巻線 NB 帰還巻線 Q1 スイッチング素子 Q2 制御用トランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源が印加される一次巻線(N1 )、こ
    の一次巻線(N1 )とは逆極性に巻回された二次巻線
    (N2 )及び上記一次巻線(N1 )と同極性に巻回され
    た帰還巻線(NB )からなる出力トランス(T)と、こ
    の出力トランス(T)の一次巻線(N1 )に一端が接続
    された発振用のスイッチング素子(Q1)と、このスイ
    ッチング素子(Q1 )の制御端子にコレクタを接続し該
    スイッチング素子(Q1 )のオン期間を制御する制御用
    トランジスタ(Q2 )と、上記出力トランス(T)の二
    次巻線(N2 )の出力を整流平滑して負荷に電源を供給
    する整流平滑回路(1)と、負荷側に印加される出力電
    圧を検出する出力電圧検出回路(2)と、この出力電圧
    検出回路(2)の出力により上記制御用トランジスタ
    (Q2 )を介してスイッチング素子(Q1 )のオン期間
    を制御して定電圧制御を行う定電圧制御回路(3)とを
    備えたスイッチング電源装置において、負荷側の過電圧
    を検出する過電圧検出回路(4)と、この過電圧検出回
    路(4)からの信号により上記スイッチング素子
    (Q1 )の発振を制限する制御手段とを設けたことを特
    徴とするスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 上記過電圧検出回路(4)からの信号に
    より制御用トランジスタ(Q2 )をオンさせてスイッチ
    ング素子(Q1 )の発振を停止させるようにしたことを
    特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
JP19796393A 1993-07-14 1993-07-14 スイッチング電源装置 Withdrawn JPH0731146A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990052422A (ko) * 1997-12-22 1999-07-05 김영환 스위칭 모드 파워 서플라이

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990052422A (ko) * 1997-12-22 1999-07-05 김영환 스위칭 모드 파워 서플라이

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Effective date: 20001003