JPH0739140A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＤＣ−ＤＣ変換回路において、電源スイッチ
をオフにし直後オンに切換えた時、出力電圧が供給でき
ない不都合がなくなり、信頼性向上ができる。 【構成】 第１電源電圧Ｖ１をオフした時、コンデンサ
３８による電圧Ｖ３はツェナーダイオード３７により低
下せず、レギュレータ４０はＶ１の低下を補償するため
トランジスタ４１のオン、オフデューティー比を増大さ
せる。なおＶ１が低下しＶ１＝Ｖ３となると両電圧は同
一レベルで出力電圧Ｖ２迄低下し、過負荷検出動作が開
始される。デューティ比の増大によりコンデンサ３８の
電位が上昇し、レギュレータ４０は所定の電位を越える
とトランジスタ４１に制御信号を出力しオフし過負荷か
ら保護する。Ｖ３がレギュレータ４０の動作電圧以下に
なるとその動作はリセットされ、トランジスタ４１の強
制的オフ状態は解除される。これにより電源スイッチを
オフ後オンに切換えても出力電圧の供給が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源回路に関し、更に
詳しくは、直流電源からの直流電圧に基づいて、トラン
ジスタなどのスイッチング素子のスイッチング動作によ
り、該直流電圧と異なるレベルの直流電圧を発生するＤ
Ｃ−ＤＣ変換回路を用いた電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】第１レベルの直流電圧を有する第１電源
電圧を、第２レベルの直流電圧を有する第２電源電圧に
変換するために、ＤＣ−ＤＣ変換器（以下、変換器）が
用いられる。この変換器は、前記第１レベルと第２レベ
ルとの比に対応するデュ−ティ−比の制御信号を出力す
る電圧安定化用集積回路素子（以下、レギュレ−タ）
と、第１レベルの直流電圧が供給され、前記制御信号に
よってオン／オフ駆動されるトランジスタなどのスイッ
チング素子と、スイッチング素子からの交流電圧を平滑
化し、前記第２レベルの直流電圧を出力する、ＬＰＦ
（ロ−パスフィルタ）などから構成される平滑化回路と
を含んで構成される。

【０００３】このような変換器において、前記第２電源
電圧が予め定める設計値以上となる過負荷状態となる場
合がある。従来の変換器は、この過負荷状態を検出する
ようにしており、過負荷状態となったときに、前記スイ
ッチング素子を保護するために、スイッチング素子を強
制的にオフ状態にするようにしている。このような過負
荷の検出は、下記のいずれかの方法が用いられている。

【０００４】（１）変換器内部の電流あるいは変換器か
らの出力電流を測定する。

【０００５】（２）前記スイッチング素子のデュ−ティ
−比を監視する。

【０００６】図３は、前記（２）の過負荷検出方法を実
現する回路を備える従来技術の変換器１の回路図であ
る。変換器１は、第１電源からの第１電源電圧Ｖ１が供
給されるトランジスタ２と、トランジスタ２の出力が供
給され、第２電源電圧Ｖ２を出力する平滑化回路３とを
有している。トランジスタ２は、前記デュ−ティ−比を
有する制御信号とフリップフロップ回路４からの反転信
号とが入力されるＡＮＤ回路５からの出力信号によって
オン／オフ駆動される。

【０００７】フリップフロップ回路４はセット／リセッ
ト型であり、セット入力端子に比較器６からの信号が入
力される。比較器６の各入力端子に、定電流源７と一端
が接地されたコンデンサ８との接続点９からの電圧と基
準電圧Ｖｔｈとがそれぞれ入力される。前記接続点９に
エミッタ接地形式のトランジスタ１０のコレクタが接続
され、トランジスタ１０のベ−スにオフ信号が供給され
る。オフ信号は、前記トランジスタ２のオン／オフに対
応してオフ／オン状態となる信号である。

【０００８】前記トランジスタ２がオン／オフ駆動され
る各期間において、トランジスタ１０は、オフ／オン駆
動される。従って、トランジスタ２のオン期間に、コン
デンサ８は定電流源７によって充電され、トランジスタ
２のオフ期間に、コンデンサ８の充電電荷は放電され
る。

【０００９】ここで、前記過負荷状態となると、トラン
ジスタ２のオン期間が過剰に増大し、あるいはオン状態
が継続する。このとき、コンデンサ８の電位が上昇し、
前記基準電圧Ｖｔｈを超えると、比較器６は過負荷検出
信号を出力する。これにより、フリップフロップ回路４
は、ロ−レベルの信号を出力し、ＡＮＤ回路５はオフ状
態となる。これにより、トランジスタ２は遮断され、ト
ランジスタ２の過負荷からの保護が図られる。

【００１０】図４は、第２の従来例の電源回路１１の回
路図である。本従来例の電源回路１１は、前記レギュレ
−タを備え、第１電源電圧をレギュレ−タの耐圧よりも
高く選んでいる。従って、電源回路１１に於いて、第１
電源電圧とレギュレ−タとの間に、レギュレ−タの耐圧
よりも低い第３電源電圧を出力する第３電源が設けられ
る。

【００１１】電源回路１１に於いて、第１電源電圧Ｖ１
と接地電位とがそれぞれ供給される電源ライン１２，１
３の間にコンデンサ１４が設けられる。このコンデンサ
１４が前記第１電源電圧Ｖ１を出力する第１電源２５を
構成する。コンデンサ１４と並列に抵抗１５とツェナ−
ダイ−ド１６との直列回路が接続される。ツェナ−ダイ
オ−ド１６と並列にコンデンサ１７とレギュレ−タ１９
とが接続される。これらツェナ−ダイオ−ド１６とコン
デンサ１７とが、第３電源電圧Ｖ３を出力する第３電源
１８を構成し、レギュレ−タ１９は第３電源１８によっ
て駆動電力が供給される。

【００１２】電源ライン１２，１３の間に、トランジス
タ２０とダイオ−ド２１との直列回路が接続され、トラ
ンジスタ２０とダイオ−ド２１との接続点に、電源ライ
ン２６が接続され、電源ライン２６にコイル２２が直列
に配置される。コイル２２の出力側の電源ライン２６，
１３間に、コンデンサ２３が接続される。コイル２２と
コンデンサ２３とからなる回路はロ−パスフィルタであ
り、第２電源電圧Ｖ２を出力する第２電源２４を構成す
る。この従来例においても、トランジスタ２０のオン期
間に、コンデンサ１７は充電され、トランジスタ２０の
オフ期間に、コンデンサ１７の充電電荷は放電される。

【００１３】以下に、電源回路１１に於いて、第１電源
電圧Ｖ１の入力をオフするなどして、電源回路１１の動
作を停止する場合の回路の動作を説明する。まず、第１
電源２５からの第１電源電圧Ｖ１のレベルが低下する。
従って、レギュレ−タ１９は第１電源電圧Ｖ１の低下を
補償するために前記デュ−ティ−比を増大する。第１電
源電圧Ｖ１の低下と、第２電源電圧Ｖ２の増大によっ
て、電圧Ｖ１，Ｖ２が等しくなる。このとき、前記デュ
−ティ−比は１００％である。このとき、電源回路１１
は、過負荷状態の検出動作を開始する。

【００１４】前記デュ−ティ−比の増大により、コンデ
ンサ１７の電位が増大する。レギュレ−タ１９はコンデ
ンサ１７の電位が所定の電位を超えた場合、トランジス
タ２０にロ−レベルの制御信号を出力し、トランジスタ
２０を強制的にオフ状態とする。トランジスタ２０がオ
フ状態となることによって、コンデンサ１７は放電を開
始する。これにより、コンデンサ１７の電位、即ち第３
電源１８からの第３電源電圧Ｖ３が低下する。第３電源
電圧Ｖ３がレギュレ−タ１９の動作電圧以下になると、
前記コンデンサ１７がリセットされる。

【００１５】これにより、トランジスタ２０の過負荷か
らの保護を図ることができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前記電源回路１１にお
いて、前述した動作を停止する動作に於いて、コンデン
サ１７の電位が上昇して、過負荷に対する保護動作を開
始した時点で、電源スイッチを再投入するなどして、前
記第１電源電圧Ｖ１の供給を再開すると、レギュレ−タ
１９によって前記保護動作が行われているので、前記ト
ランジスタ２０はオフ状態を継続し、第２電源電圧Ｖ２
が出力されないことになる。

【００１７】即ち、電源回路１１を用いる装置の電源ス
イッチをオフに切換え、その直後にオンに切換えても、
該装置に電源電圧が供給されないという不都合を生じ
る。従って、従来技術の電源回路１１は、その動作上の
信頼性が低いという課題を有している。

【００１８】本発明の目的は、上述の技術的課題を解決
し、動作上の信頼性が格段に向上された電源回路を提供
することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１レベルの
第１直流電圧を発生する第１電源手段と、該第１直流電
圧が供給され、該制御信号によって第１直流電圧を該デ
ュ−ティ−比で導通／遮断するスイッチ素子と、該スイ
ッチ素子の出力を平滑化して第２レベルの直流電圧を出
力する第２電源手段と、該スイッチ素子のオン期間に充
電され、スイッチ素子のオフ期間に充電電荷が放電され
る蓄電素子と、該第１電源手段からの該第１直流電圧が
供給され、該第１直流電圧の変化に連動する第３レベル
の第３直流電圧を出力する第３電源手段と、第１電源手
段と第３電源手段との間に設けられ、第３直流電圧の第
３レベルを該第１直流電圧の第１レベルよりも低く調整
する整流手段と、該第３直流電圧が供給され、第３直流
電圧の第３レベルに対応したデュ−ティ−比の制御信号
を出力する制御手段とを備える電源回路である。

【００２０】

【作用】本発明に従えば、第１電源手段から第１レベル
の第１直流電圧が発生される。第３電源手段には、該第
１電源手段からの該第１直流電圧が供給され、第３電源
手段は、該第１直流電圧の変化に連動する第３レベルの
第３直流電圧を出力する。第１電源手段と第３電源手段
との間には整流手段が設けられ、第３直流電圧の第３レ
ベルを該第１直流電圧の第１レベルよりも低く調整す
る。制御手段には、該第３直流電圧が供給され、制御手
段は、第３直流電圧の第３レベルに対応したデュ−ティ
−比の制御信号を出力する。スイッチ素子には第１直流
電圧が供給され、該制御信号によって第１直流電圧を該
デュ−ティ−比で導通／遮断して、交流電圧を出力す
る。この交流出力は、第２電源手段によって平滑化さ
れ、第２電源手段によって、第２レベルの直流電圧が出
力される。

【００２１】本発明の電源回路に於いて、第１直流電圧
が遮断された場合、まず、第１直流電圧の第１レベルが
低下し、第３直流電圧の第３レベルと同電圧になる。こ
のとき、制御手段はスイッチ素子の保護のために過負荷
の検出を開始する。整流手段によって、第３直流電圧の
第３レベルが第１直流電圧の第１レベルよりも低く調整
されているので、第１及び第３直流電圧の第１レベル及
び第３レベルは共に低下し、第２直流電圧の第２レベル
と同一レベルになる。これ以降、第１、第２及び第３直
流電圧が共に低下する。第１直流電圧が低下するので、
蓄電手段が充電され、これにより、制御手段は、前記ス
イッチ素子を強制的にオフするするが、第３直流電圧も
低下するので、制御手段はリセットされる。これによ
り、前記スイッチ素子の強制的オフ状態は解除される。
従って、第１直流電圧の遮断の直後に第１直流電圧を供
給する場合などに於いて、前記スイッチ素子の強制的オ
フ状態が解除され、第２直流電圧の出力が可能になる。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の電源回路３１の
回路図である。本実施例の電源回路３１は、出力電圧安
定化用のレギュレ−タを備え、第１電源電圧をレギュレ
−タの耐圧よりも高く選んでいる。従って、後述するよ
うに、電源回路３１に於いて、第１電源電圧とレギュレ
−タとの間に、レギュレ−タの耐圧よりも低い第３電源
電圧を出力する第３電源が設けられる。

【００２３】電源回路３１に於いて、第１電源電圧Ｖ１
と接地電位とがそれぞれ供給される電源ライン３２，３
３の間にコンデンサ３４が設けられる。このコンデンサ
３４が前記第１電源電圧Ｖ１を出力する第１電源３５を
構成する。コンデンサ３４と並列に抵抗３６とツェナ−
ダイ−ド３７との直列回路が接続される。抵抗３６と並
列に、かつ電源ライン３２にカソ−ドが接続されたダイ
オ−ド４７が配置され、ツェナ−ダイオ−ド３７と並列
にコンデンサ３８とレギュレ−タ４０とが接続される。
これらツェナ−ダイオ−ド３７とコンデンサ３８とが、
第３電源電圧Ｖ３を出力する第３電源３９を構成し、レ
ギュレ−タ４０は第３電源３９によって駆動電力が供給
される。

【００２４】電源ライン３２，３３の間に、トランジス
タ４１とダイオ−ド４２との直列回路が接続され、トラ
ンジスタ４１とダイオ−ド４２との接続点に、電源ライ
ン４６が接続され、電源ライン４６にコイル４３が直列
に配置される。コイル４３の出力側の電源ライン４６，
３３間に、コンデンサ４４が接続される。コイル４３と
コンデンサ４４とからなる回路はロ−パスフィルタであ
り、第２電源電圧Ｖ２を出力する第２電源４５を構成す
る。本実施例の電源回路３１において、トランジスタ４
１のオン期間に、コンデンサ３８は充電され、トランジ
スタ４１のオフ期間に、コンデンサ３８の充電電荷は放
電される。

【００２５】本実施例に於いて、各電源電圧Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３は、下式を満足するように、それぞれのレベル
が選ばれている。

【００２６】Ｖ１＞Ｖ３≧Ｖ２ 以下に、電源回路３１に於いて、第１電源電圧Ｖ１の入
力をオフするなどして、電源回路３１の動作を停止する
場合の回路の動作を説明する。まず、第１電源３５から
の第１電源電圧Ｖ１のレベルが低下する。このとき、第
３電源電圧Ｖ３は、ダイオ−ド４８の整流作用により、
同一レベルを保持する。レギュレ−タ４０は第１電源電
圧Ｖ１の低下を補償するために前記デュ−ティ−比を増
大する。第１電源電圧Ｖ１の低下により、第１電源電圧
Ｖ１が、第３電源電圧Ｖ３と同レベルになる。これ以
降、第１電源電圧Ｖ１が低下すると、ダイオ−ド４８の
整流作用により、第１電源電圧Ｖ１と第３電源電圧Ｖ３
とは、同一レベルで低下し、第２電源電圧Ｖ２と同レベ
ルになる。この時点で、過負荷の検出動作が開始され
る。これ以降、各電源電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は同一レベ
ルで低下する。

【００２７】前記デュ−ティ−比の増大により、コンデ
ンサ３８の電位が上昇する。レギュレ−タ４０はコンデ
ンサ３８の電位が所定の電位を超えた場合、トランジス
タ４１にロ−レベルの制御信号を出力し、トランジスタ
４１を強制的にオフ状態とする。これにより、トランジ
スタ４４の過負荷からの保護を図ることができる。

【００２８】このとき、前述したように、第３電源４５
からの第３電源電圧Ｖ３は、第１電源電圧Ｖ１のレベル
低下に伴ってレベルが低下する。第３電源電圧Ｖ３がレ
ギュレ−タ４１の動作電圧以下になると、レギュレ−タ
４１の動作がリセットされる。これにより、トランジス
タ４１の強制的オフ状態が解除される。従って、第１電
源電圧Ｖ１の遮断の直後に第１電源電圧Ｖ１を供給する
場合などに於いて、トランジスタ４１の強制的オフ状態
が解除され、第２電源電圧Ｖ２の出力が可能になる。従
って、電源回路３１を用いる装置の電源スイッチをオフ
に切換え、その直後にオンに切換えても、該装置に電源
電圧が供給されないという従来技術に於ける不都合を解
消することができ、電源回路３１の動作上の信頼性を向
上することができる。

【００２９】図２は、本発明の他の実施例であって、図
１に示した電源回路３１を含む電源装置７０の回路図で
ある。前記電源回路３１の構成と対応する部分には、同
一の参照符号を付す。本実施例の電源装置７０は、スイ
ッチング電源回路として説明されるが、本発明は、その
他、一般の電源回路にも実施可能であり、その種類を限
定するものではない。以下に、本実施例の構成を説明す
る。

【００３０】交流電源４８からの交流電源電圧は、電源
スイッチＳＷを介して、トランス４９に供給され、この
交流電源電圧は、トランス４９を介して変圧され、ダイ
オ−ドブリッジ回路５０に入力される。ダイオ−ドブリ
ッジ回路５０の一対の出力端には、それぞれ電源ライン
３２，３３が接続される。電源ライン３２，３３の間に
は、例として電解コンデンサなどからなる平滑用のコン
デンサ３４が接続される。コンデンサ３４の両端にそれ
ぞれ接続された電源ライン３２，３３に、第１電源電圧
Ｖ１及び接地電位が出力される。

【００３１】前記電源ライン３２，３３の間に、前記図
１の抵抗３６とツェナ−ダイ−ド３７との直列回路と等
価な作用を有する集積回路素子から構成される第３電源
３９が接続される。第３電源３９の出力端と電源ライン
３３との間には、コイル５１とコンデンサ５２との直列
回路が接続され、これらの接続点から、前記第３電源電
圧Ｖ３が出力され、抵抗６７を介してトランジスタ５６
のベ−スに入力される。前記第３電源電圧Ｖ３は、集積
回路素子として構成されるレギュレ−タ４０に駆動電圧
として供給される。

【００３２】レギュレ−タ４０は、第３電源電圧Ｖ３が
供給される定電流源５３と、定電流源５３がコレクタに
接続され、エミッタが電源ライン３３に接続されたトラ
ンジスタ５４とを備える。トランジスタ５３のコレクタ
は、コンデンサ３８を介して電源ライン３３に接続され
る。レギュレ−タ４０は、前記電源ライン３２にダイオ
−ド６０を介して直列に接続されたトランジスタ４１の
スイッチング動作を制御する制御信号を出力するトラン
ジスタ５５を有している。トランジスタ５５のエミッタ
は接地され、コレクタは抵抗５７を介してトランジスタ
５６のエミッタに接続される。

【００３３】トランジスタ５６のコレクタは、トランジ
スタ５８，５９の各ベースに共通に接続される。トラン
ジスタ５８のコレクタは電源ライン３２に接続され、エ
ミッタは、トランジスタ５９のエミッタに接続される。
トランジスタ５９のエミッタは、前記トランジスタ４１
のベ−スに接続され、コレクタはトランジスタ４１のコ
レクタに接続される。前記トランジスタ４１のエミッタ
には該エミッタにカソ−ドが接続され、アノ−ドが前記
第３電源電圧Ｖ３に接続されたダイオ−ド４７が接続さ
れる。トランジスタ４１のコレクタと電源ライン３３と
の間にダイオ−ド４２が接続される。ダイオ−ド４２の
トランジスタ４１側のカソ−ドには、コイル４３を直列
に介在する電源ライン４６が接続される。電源ライン４
６，３３の間にコンデンサ４４が接続される。

【００３４】コイル４３とコンデンサ４４との接続点と
レギュレ−タ４０の接地端子との間に抵抗６２が直列に
接続され、抵抗６２のレギュレ−タ４０側の端子と電源
ライン３３との間には、抵抗６１が接続される。

【００３５】本実施例の電源装置７０に於いて、前記電
源スイッチＳＷをオフとした直後にオンとするスイッチ
ング動作を行うことにより、図１に示す電源回路３１に
関して説明した回路動作と同様な回路動作が実行され
る。従って、本実施例においても、前記実施例で述べた
効果と同様な効果を達成することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明に従えば、電源回路に於いて、第
１直流電圧が遮断された場合、まず、第１直流電圧の第
１レベルが低下し、第３直流電圧の第３レベルと同電圧
になる。このとき、制御手段はスイッチ素子の保護のた
めに過負荷の検出を開始する。整流手段によって、第３
直流電圧の第３レベルが第１直流電圧の第１レベルより
も低く調整されているので、第１及び第３直流電圧の第
１レベル及び第３レベルは共に低下し、第２直流電圧の
第２レベルと同一レベルになる。これ以降、第１、第２
及び第３直流電圧が共に低下する。第１直流電圧が低下
するので、蓄電手段が充電され、これにより、制御手段
は、前記スイッチ素子を強制的にオフするするが、第３
直流電圧も低下するので、制御手段はリセットされる。
これにより、前記スイッチ素子の強制的オフ状態は解除
される。従って、第１直流電圧の遮断の直後に第１直流
電圧を供給する場合などに於いて、前記スイッチ素子の
強制的オフ状態が解除され、第２直流電圧の出力が可能
になる。これにより、動作上の信頼性が格段に向上され
た電源回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電源回路１１の電気的構成
を示す回路図である。

【図２】本発明の他の実施例の電源装置７０の回路図で
ある。

【図３】第１の従来例の電源回路１の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図４】第２の従来技術の電源回路２１の回路図であ
る。

【符号の説明】

３１ 電源回路 ３５ 第１電源 ３９ 第３電源 ４０ レギュレ−タ ４１ トランジスタ ４５ 第２電源 ４７ ダイオ−ド Ｖ１ 第１電源電圧 Ｖ２ 第２電源電圧 Ｖ３ 第３電源電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１レベルの第１直流電圧を発生する第１
   電源手段と、 該第１直流電圧が供給され、該制御信号によって第１直
   流電圧を該デューティー比で導通／遮断するスイッチ素
   子と、 該スイッチ素子の出力を平滑化して第２レベルの直流電
   圧を出力する第２電源手段と、 該スイッチ素子のオン期間に充電され、スイッチ素子の
   オフ期間に充電電荷が放電される蓄電素子と、 該第１電源手段からの該第１直流電圧が供給され、該第
   １直流電圧の変化に連動する第３レベルの第３直流電圧
   を出力する第３電源手段と、 第１電源手段と第３電源手段との間に設けられ、第３直
   流電圧の第３レベルを該第１直流電圧の第１レベルより
   も低く調整する整流手段と、 該第３直流電圧が供給され、第３直流電圧の第３レベル
   に対応したデューティー比の制御信号を出力する制御手
   段とを備える電源回路。