JPH0753031B2 - スイッチング電源の保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、同一巻線からタップを設け２つの異なる電圧
出力を取り出すように巻線されたスイッチングトランス
を用いたスイッチング電源において、スイッチングトラ
ンスの巻線間ショート（レアーショート）からトランス
を保護すると同時に、整流出力の負荷ショートに対して
も回路を保護するように構成し２つの異常状態に対して
もスイッチング電源を破壊、または発煙から保護するこ
とを兼ねたスイッチング電源の保護回路に関するもので
ある。

（従来の技術） 近年、電子機器は、消費電力および重量などの関係か
ら、スイッチング電源で動作するものが殆どである。

また、電子機器の複雑化、多機能化しておりこれらの電
子機器の内部では複数の異なる電圧が供給されている。

このような機器にあっては、スイッチング電源のスイッ
チングトランスの巻線にタップを設け必要とする複数の
電圧出力を得ている。複数の出力をもつスイッチング電
源にあっては、それぞれの出力の負荷ショートに対して
保護回路を設けるのは煩雑であり原価的にも不利であ
る。そのためにこれらの負荷ショートに対しては従来は
スイッチング素子の電流を検出し保護するようになって
いる。

しかるにこのようなスイッチングトランスでは、巻線間
のショート（以後、レアーショートと呼ぶ）に対して特
に出力電圧が低いときには、保護回路の効きが悪く動作
しないことがある。

以下図面を参照しながら、上述した従来のスイッチング
電源装置の１例について説明する。

第２図は、従来のスイッチング電源の保護回路を示すも
のである。第２図において１はスイッチングトランス、
2,3は２次側の整流ダイオード、4,5はスイッチングトラ
ンス１の２次側巻線の出力端子、50はスイッチング素
子、51は１次側巻線である。52はスイッチング素子50の
ドライブ回路、53は発振回路、54は保護回路、100は供
給電源を示す。以上のように構成されたスイッチング電
源装置について、以下保護回路の動作について説明す
る。

第２図において、スイッチングトランス１の巻線の出力
端子4,5間でレアーショートが発生したときを考える。
このとき、出力端子4,5間がレアーショートしたことに
より１次側の巻線のインダクタンスＬは、リーケージイ
ンダクタンスＬ′だけとなりその値は、小さなものとな
る。

（Ｌ′≪Ｌ） 周知のようにスイッチング素子50に流れる電流Idは、供
給電源100の電圧Vccとしたとき Id＝（Vcc/L）×ｔ （ｔ＝時間） となる。

したがって、前述したように出力端子4,5間でレアーシ
ョートしたときは、インダクタンスＬは、リーケージイ
ンダクタンスＬ′と小さくなるためスイッチング素子の
電流Idは、増大する。電流Idが増大するとこの電流Idを
検出している保護回路が動作し発振回路53を止めスイッ
チング素子50を遮断させスイッチング電源全体の動作を
止めて全体の保護を行っている。

このように、従来の保護回路では、スイッチングトラン
ス１のレアーショートに対しては、トランス１の１次側
巻線のインダクタンスが減少することを利用している。

同様に２次側の負荷がショートしたときは、ショート時
に流れる２次側の電流が、スイッチングトランス１の１
次、２次間の巻線比に逆比例して増加することを利用し
て前述のメカニズムで保護回路を動作させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記のような構成では、２次側の出力電圧
が低いときには、スイッチングトランスの１次、２次間
の巻線比が小さくなり過ぎてしまう。

このようなときには、２次側の巻線の出力端子4,5間で
レアーショートが生じても１次側からみたリーケージイ
ンダクタンスＬ′は、充分小さくならず、そのためにス
イッチング素子50の電流Idは、余り大きくならないた
め、保護回路54が動作しないことがある。

また、２次側の負荷がショートしたときにも、前述した
ようにこのときは、負荷ショート時に流れる電流の巻線
比に逆比例して電流Idが流れるため、僅かしか電流Idが
増加せず保護回路が動作しないことがある。

このように、従来の保護回路では２次側の出力電圧が小
さいときには、その保護回路の動作が不安定であるとい
う欠点があった。

本発明の目的は従来の欠点を解消し、このように２次側
の出力電圧が小さいときにもスイッチングトランスのレ
アーショートや負荷ショートに対して確実に動作する保
護回路を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のスイッチング電源の保護回路は、２次側巻線の
出力端子4,5の出力電圧そのものを検出し出力端子4,5間
がレアーショートしたとき、出力端子4,5間の電圧差が
無くなることを利用し保護回路を動作させている。

また、出力端子５の負荷ショートが発生したときにも同
様に検出され、保護回路を動作させ電源の保護を行って
いるものである。

（作用） 本発明は、上記した構成によって、スイッチングトラン
スの出力電圧の低い巻線（１次、２次間の巻線比が小さ
い）でレアーショートが発生したときや、負荷ショート
したときにも、確実に保護回路を動作させることができ
るようにしたものである。

（実施例） 以下本発明の一実施例のスイッチング電源の保護回路に
ついて、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の実施例におけるスイッチング電源の
保護回路を示すものである。

第１図において、第２図と同じ部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。20はトランジスタ、21,22は
抵抗器、30,31は出力端子5,4の整流出力を示す。

第１図でトランジスタ20のエミッタは、低電位側の整流
出力31に接続され、ベースは、高電位側の整流出力30の
電圧を抵抗器21,22で分割されて接続されている。ま
た、コレクターは保護回路54の異常検出端子に接続され
ている。

以上のように構成されたスイッチング電源の保護回路に
ついて、以下第１図を用いてその動作を説明する。

まず、正常状態ではトランジスタ20のエミッタ、ベース
の電位は、以下に示すような関係になるように抵抗器2
1,22の値は設定されている。

ベース電極の電位＞エミッタ電極の電位 …（１） このときは、トランジスタ20の極性はPNPであるから、
上記の関係では、逆バイアスとなりカットオフになるの
でトランジスタは回路の動作になんら影響しない。

次に、スイッチングトランスの出力端子4,5がレアーシ
ョートしたときを考える。このとき整流出力30,31の電
圧は等しくなる。

トランジスタ20のベース電極は前述したように抵抗器2
1,22で整流出力30の電圧を分割して与えられているので ベース電極の電位＜エミッタ電極の電位 …（２） となりトランジスタ20は順バイアスとなり導通する。一
方トランジスタ20のコレクタ電極は、保護回路54の検出
端子に接続されているため、トランジスタ20が導通する
と保護回路が動作しスイッチング電源全体の動作を止め
スイッチングトランス１が発煙するのを防止する。

また、整流出力30の負荷がショートしたときは整流出力
30の電位は０になるのでベース電極とエミッタ電極の電
位関係は、前述（２）を満足しトランジスタ20は導通す
ることになる。これにより保護回路54が動作しスイッチ
ング電源を保護できる。

（発明の効果） 本発明によれば、スイッチングトランスのレアーショー
トや出力端子のショートを直接検出しておりスイッチン
グトランスの巻線比に依存することがない。

したがって、出力端子の電圧が低くても確実にスイッチ
ングトランスの発煙を防止、また負荷ショートに対して
も保護することができ、その実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来の同
期式スイッチング電源の構成図である。 １…スイッチングトランス、2,3…２次側の整流ダイオ
ード、4,5…出力端子、20…トランジスタ、21,22…抵抗
器、30,31…整流出力、50…スイッチング素子、51…１
次側巻線、52…ドライブ回路、53…発振回路、54…保護
回路、100…供給電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一巻線からタップを設け２つの異なる電
   圧出力を取り出すようにされたスイッチングトランスが
   あり、電位の低い巻線の整流出力側にエミッタを電位の
   高い巻線の出力側の電圧を分割してベースに印加するよ
   うに接続されたトランジスタがあり、正常状態では前記
   トランジスタは逆バイアスされカットオフしており前記
   巻線がレアーショートしたときに、前記トランジスタが
   順バイアスとなり導通しスイッチング電源の発振を止め
   るようにして、前記スイッチングトランスが発煙するの
   を防止すると同時に前記電位の高い巻線の整流出力の負
   荷がショートしたときにも、前記トランジスタが導通し
   回路の保護をするように構成されたことを特徴とするス
   イッチング電源の保護回路。