JPH104677A - 過電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過電圧動作して電源を再投入するまでの時間の
短縮と、その再投入のタイミングの容易な判別と、出力
電圧の出力されないのが過電圧保護動作によるかどうか
の容易な判別を可能とする。 【解決手段】出力電圧が過電圧であるとの検出入力に応
答してフォトサイリスタ２６を導通させ、このフォトサ
イリスタ２６に動作電流が流れることで制御トランジス
タ２８を導通させてスイッチングトランジスタ１０を不
動作とし、電源を遮断後は交流入力を整流回路３８で整
流し、この整流出力を平滑コンデンサ６よりも小さな容
易の平滑コンデンサ４０で平滑し、この平滑出力を抵抗
３２を介してフォトサイリスタ２６に供給する。これに
よって、電源を遮断した後、電源再投入できるまでの時
間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
から負荷に供給される出力電圧が過電圧とならないよう
に制御して該負荷を過電圧から保護する過電圧保護回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照して従来の過電圧保護回路に
ついてそれを組み込んだスイッチング電源に基づいて説
明する。このスイッチング電源の一対の入力端子２，２
間に供給される図示していない電源からの交流入力は整
流回路４で整流される。整流回路４の出力は、平滑コン
デンサ６で平滑されたうえでコンバータトランス８の一
次側巻線８ａに与えられる。コンバータトランス８の一
次側巻線８ａに直列に接続されたスイッチ素子としての
スイッチングトランジスタ１０はそのベースにコンバー
タトランス８の帰還巻線８ｂからの帰還電圧が与えられ
てスイッチング動作している。このスイッチトランジス
タ１０のスイッチング動作によってコンバータトランス
１０の二次側巻線８ｃ両端間には、その一次側巻線８ａ
と二次側巻線８ｃとの変成比に応じた電圧が誘起され
る。コンバータトランス８の二次側巻線８ｃ両端の誘起
電圧は整流ダイオード１２で整流された後、平滑コンデ
ンサ１４で平滑されて直流化される。こうして直流化さ
れた出力電圧は当該スイッチング電源の一対の出力端子
１６，１６間に接続された負荷１８に供給されることに
なる。

【０００３】一方、このスイッチング電源は過電圧の出
力電圧が負荷に供給されないように制御動作する過電圧
保護回路２０を具備している。この過電圧保護回路２０
は、コンバータトランス８の二次側において破線で囲ま
れる回路部２０ａと一次側において破線で囲まれる回路
部２０ｂとで構成されている。回路部２０ａは、出力端
子１６，１６に並列の出力電圧検出部２２と、フォトダ
イオード２４とから構成され、回路部２０ｂはフォトサ
イリスタ２６と、制御トランジスタ２８と、バイアス抵
抗３０などで構成されている。このフォトサイリスタ２
６はアノードが第１の平滑コンデンサ６に対して起動抵
抗３２を介して接続され、カソードが制御トランジスタ
２８のベースに接続され、かつゲートが抵抗３４とコン
デンサ３６との並列回路を介して制御トランジスタ２８
のベースに接続されている。そして、フォトダイオード
２４とフォトサイリスタ２６は両者でフォトサイリスタ
カプラを構成し、フォトダイオード２４からの発光をフ
ォトサイリスタ２６が受光すると、このフォトサイリス
タ２６が導通するようになっている。

【０００４】過電圧保護回路２０の動作を説明すると、
出力電圧検出部２２は負荷１８へのスイッチング電源か
らの出力電圧が過電圧のときはフォトダイオード２４に
これに対応した検出出力を出力する。この検出出力によ
ってフォトダイオード２４は発光する。フォトサイリス
タ２６はこの発光を受光して導通状態となる。このフォ
トサイリスタ２６が導通すると、起動抵抗３２を介して
フォトサイリスタ２６には動作電流が流れ込むととも
に、その動作電流はバイアス抵抗３０に流れ込む。これ
によって、制御トランジスタ２８はベースバイアスされ
て導通する。制御トランジスタ２８が導通すると、スイ
ッチングトランジスタ１０はそのベース電流を導通状態
の制御トランジスタ２８のコレクタエミッタ側に引き抜
かれてスイッチング動作を停止させられてしまう。そう
すると、コンバータトランス８の二次側巻線８ｃには電
圧が誘起されなくなる。これにより、負荷１８には平滑
コンデンサ１４から放電されて供給されてくる出力電圧
のみになる結果、平滑コンデンサ１４の放電に伴い出力
電圧は低下し、負荷１８は出力電圧が過電圧状態にある
ことから保護されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、出力電圧が
過電圧になった場合、スイッチング電源の入力端子２，
２への交流電源の投入を一旦遮断し、この遮断後から一
定時間の経過後に負荷１８を駆動するために交流電源を
再投入してもスイッチング電源が動作しないことがあ
る。

【０００６】この理由について説明する。

【０００７】すなわち、過電圧保護回路２０が動作する
と、出力電圧が低下しているからフォトダイオード２４
は非発光状態にあり、フォトサイリスタ２６はフォトダ
イオード２４から発光を受光することはない。しかし、
フォトサイリスタ２６は電源が遮断されても平滑コンデ
ンサ６からの放電電流が動作電流として供給されて保持
されているので導通状態を保持している。したがって、
交流電源を遮断し一定時間の経過後に再投入した時点で
も平滑コンデンサ６からの放電電流が起動抵抗３２を介
して動作電流としてフォトサイリスタ２６に供給されて
いる限りは、フォトサイリスタは導通状態になってい
る。そのため、交流電源を再投入してもフォトサイリス
タ２６が導通して制御トランジスタ２８が導通している
ために、スイッチングトランジスタ１０は動作しないの
で、負荷１８には電源が供給されないことになる。

【０００８】したがって、このようなスイッチング電源
では、それを使用するユーザにとっては、交流電源を再
投入したのに負荷１８に電源が供給されないので、交流
電源の再投入を繰り返してしまったり、あるいは平滑コ
ンデンサ６からの放電電流が少なくなりフォトサイリス
タ２６が非導通となって負荷１８に電源の供給が可能と
なるタイミングを図る必要がある。

【０００９】しかしながら、このようなタイミングは一
般にユーザには不明であるので、交流電源の再投入を反
復させる結果となるなどして、スイッチング電源がたい
へん取り扱いにくくなっているという課題がある。

【００１０】また、平滑コンデンサ６の容量によっては
フォトサイリスタ２６の導通状態が保持される時間も相
当に長くなってくるので、交流電源の再投入までの待ち
時間も長いものになっているという課題がある。

【００１１】さらには、交流電源の再投入ができない原
因が過電圧によるものか、その他の要因によるものかの
判別がユーザにはつかず、このこともスイッチング電源
の取り扱いを不便なものにしているという課題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の過電圧保護回路
においては、交流入力を整流回路で整流するとともに平
滑コンデンサで平滑してトランスの一次側に供給し、こ
の一次側に接続されたスイッチ素子の動作によって前記
トランスの二次側に誘起されてくる電圧から出力電圧を
生成して負荷に供給するスイッチング電源に備えられる
過電圧保護回路において、前記出力電圧の過電圧検出入
力に応答して導通し、この導通に伴う動作電流が供給さ
れている間は導通状態を保持する動作素子と、前記動作
素子からの動作電流に基づいて前記スイッチ素子を不動
作に制御する制御手段と、前記動作電流を前記平滑コン
デンサの容量の影響しない回路位置からの前記交流入力
の整流平滑で生成して前記動作素子に供給する動作電流
生成手段とを備えた構成によって上述した課題を解決し
ている。

【００１３】好ましくは前記回路位置を前記整流回路の
入力側とし前記動作電流の生成のための平滑を少なくと
も前記平滑コンデンサの容量よりも小さな容量の平滑コ
ンデンサを用いて行う。

【００１４】より好ましくは前記出力電圧が過電圧かど
うかを検出する出力電圧検出部と、この出力電圧検出部
からの検出出力に応答して発光する発光素子とをさらに
有しており、前記動作素子は、前記発光を受光して導通
する受光素子で構成されている。

【００１５】より好ましくは前記制御手段が、前記スイ
ッチ素子に接続されかつ前記動作素子の導通動作によっ
て導通して該スイッチ素子を不動作にする制御トランジ
スタを含む。

【００１６】より好ましくは前記動作素子が動作状態に
保持されていることに応答して発光する発光手段を備え
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態に係るスイッ
チング電源の回路図であり、同図を参照して、このスイ
ッチング電源は、一対の入力端子２，２間に与えられる
交流電源を整流する全波整流回路などからなる整流回路
４と、この整流回路４出力を平滑する平滑コンデンサ６
と、平滑コンデンサ６からの平滑出力が一次側巻線８ａ
に供給されるコンバータトランス８と、このコンバータ
トランス８の二次側巻線８ｃに誘起された電圧を整流す
る整流ダイオード１２と、この整流ダイオード１２出力
を平滑する平滑コンデンサ１４と、コンバータトランス
８の一次側巻線８ａに接続されかつ帰還巻線８ｃからの
ベースへの帰還電圧でスイッチング動作するスイッチ素
子としてのスイッチングトランジスタ１０とを有してい
る。

【００１９】そして、このような基本構成を備えて平滑
コンデンサ１４からの平滑出力を一対の出力端子１６，
１６間に接続された負荷１８に供給する構成のスイッチ
ング電源は、過電圧保護回路２０として、次の構成を具
備している。

【００２０】すなわち、この過電圧保護回路２０は、コ
ンバータトランス８の二次側の回路部２０ａにおいて
は、出力電圧検出部２２と、この出力電圧検出部２２か
らの出力電圧が過電圧であることの検出出力に応答して
発光する発光素子としてのフォトダイオード２４とを具
備する一方、コンバータトランス８の一次側の回路部２
０ｂにおいては、このフォトダイオード２４と共に受光
素子としてのフォトサイリスタカプラを構成して、出力
電圧が過電圧であるとのフォトダイオード２４からの発
光による検出入力に応答して導通動作しかつ導通に伴う
動作電流が流れている間は前記検出入力の有無とは無関
係に導通状態の保持が可能な動作素子としてのフォトサ
イリスタ２６と、このフォトサイリスタ２６に動作電流
が流れている間は、この動作電流によってスイッチング
トランジスタ１０の動作の停止を制御する制御手段とし
ての制御トランジスタ２８と、フォトサイリスタ２６の
動作電流を平滑コンデンサ６の容量の影響しない回路位
置である整流回路４の入力側から取り出し生成してフォ
トサイリスタ２６に供給する動作電流生成手段としての
整流ダイオードからなる整流回路３８および平滑コンデ
ンサ４０と、フォトサイリスタ２６に平滑コンデンサ４
０からの平滑出力を動作電流として供給する起動抵抗３
２と、フォトサイリスタ２６からの動作電流が流れ込み
制御トランジスタ２８のベースにバイアスを与えるバイ
アス抵抗３０とを具備している。動作電流生成手段内の
平滑コンデンサ４０は、平滑コンデンサ６の容量よりも
後述された小さな容量を有している。

【００２１】上記構成のスイッチング電源の動作を過電
圧保護回路２０の過電圧動作を中心にして以下説明す
る。

【００２２】出力電圧が過電圧になると、出力電圧検出
部２２からの検出出力によってフォトダイオード２４が
発光する。この発光でフォトサイリスタ２６が導通し、
整流回路３８で整流され平滑コンデンサ４０で平滑化さ
れた交流入力は起動抵抗３２およびフォトサイリスタ２
６のアノードカソード間を介してバイアス抵抗３０に流
れ込む。これにより制御トランジスタ２８が導通する。
制御トランジスタ２８が導通すると、スイッチングトラ
ンジスタ１０はスイッチング動作ができないので、コン
バータトランス８の二次側巻線８ｃ側には電圧が誘起さ
れず、したがって、出力端子１６，１６間に接続された
負荷１８に供給される出力電圧は低下して負荷１８は過
電圧から保護されることになる。

【００２３】次に、出力電圧が過電圧になるため交流電
源を遮断すると、フォトサイリスタ２６に対する動作電
流は、平滑コンデンサ４０からの放電電流のみになる
が、平滑コンデンサ４０の容量が小さいために、この動
作電流は急速に小さくなる。その結果、フォトサイリス
タ２６は従来の平滑コンデンサ６からの放電電流に基づ
く動作電流の場合よりも早い時間内で導通状態を維持で
きなくなって非導通となる。そのため交流電源を再投入
した際には、既にフォトサイリスタ２６が非導通になっ
て制御トランジスタ２８も非導通となっており、したが
って、スイッチングトランジスタ１０は直ちにスイッチ
ング動作を開始する結果、負荷１８に電源を供給できる
ことになる。

【００２４】このようにして本実施の形態によれば、交
流電源を遮断後から一定時間経過後に再投入するに際し
て、その一定時間を従来よりも大幅に短縮できることに
なる。その一定時間も平滑コンデンサ４０の容量を調整
することも任意に設定できるものとなるので、ユーザに
とっては、平滑コンデンサ４０の容量設定次第で上記一
定時間つまり交流電源の再投入までの待ち時間を考慮す
る必要がない程度の時間にすることが可能となってスイ
ッチング電源の使用が容易となる。

【００２５】次に、出力電圧が過電圧になったかどうか
とか、交流電源の再投入ができないのが過電圧によるも
のか、その他の原因によるものかの判別とか、交流電源
の再投入が可能なタイミングをユーザが外部から視覚的
に容易に確認できるように、出力電圧が過電圧の際に発
光し、交流電源の再投入が可能になった時点で非発光と
なる発光素子を設けてもよい。例えば図２ａで示すよう
に、フォトサイリスタ２６に直列に発光素子４２を設け
たり、図２ｂで示すようにバイアス抵抗３０に直列に発
光素子４２を設けたり、図２ｃで示すように制御トラン
ジスタ２８のコレクタに直列に発光素子４２を設けた
り、図２ｄで示すように制御トランジスタ２８のエミッ
タに直列に発光素子４２を設けたりするとよい。

【００２６】このような発光素子４２によれば過電圧に
なってフォトサイリスタ２６が導通して動作電流が流れ
ると、発光素子４２が発光し、交流電源を遮断してもた
だちには発光素子４２は非発光にはならず、平滑コンデ
ンサ４０からの放電電流が低下してフォトサイリスタ２
６が非導通になると発光素子４２が非発光になる。した
がって、ユーザにとっては、平滑コンデンサ６からの放
電電流がフォトサイリスタ２６の動作電流として保持さ
れて流れていて、交流電源を再投入してもスイッチング
トランジスタ１０が動作せず負荷１８に電源が供給され
ないことが視覚的に確認できる。また、発光素子４２が
発光状態から非発光状態になったことを視覚的に確認
し、これによりフォトサイリスタ２６が非導通となって
交流電源を再投入して負荷１８に電源を供給できるの
で、交流電源の再投入のタイミングを容易に知ることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、交流入力
を整流し、この整流出力を平滑する平滑コンデンサの容
量の影響しない回路位置からの整流平滑により動作電流
を生成し、生成した動作電流を動作素子に供給すること
から、過電圧によって動作素子が導通して制御手段がス
イッチ素子を不動作に制御して負荷が過電圧から保護さ
れた際、電源の遮断後も動作素子に動作電流が流れて該
動作素子が導通している場合、前記平滑コンデンサの容
量よりもこの動作電流の生成のために用いる平滑コンデ
ンサの容量を小さくすることで動作素子をより短時間で
非導通にできることになり、電源を再投入する際にはス
イッチ素子を動作可能とし、負荷に電源を供給できるか
ら、従来のように電源の再投入を繰り返したり、あるい
は電源の再投入までの長く待ったりする必要がなくな
り、過電圧保護回路を備えたスイッチング電源としては
ユーザにとっては扱い易いものにすることができる。

【００２８】また、動作素子が動作状態にあるときは発
光する発光素子があることによって、ユーザのこの発光
素子の発光状態を視覚で認識して負荷に過電圧がかかっ
ているかどうか、出力電圧が出力されていないのが過電
圧保護動作によるものか、それとも他の原因によるもの
かの判別とか、あるいはまた、電源を再投入できるタイ
ミングであるかどうかを容易に判別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る過電圧保護回路を備
えたスイッチング電源の回路図である。

【図２】発光素子を組み込んだ本発明の実施の形態に係
る過電圧保護回路の変形例を示す図である。

【図３】従来の過電圧保護回路を備えたスイッチング電
源の回路図である。

【符号の説明】

２ 入力端子 ４ 整流回路 ６ 平滑コンデンサ ８ コンバータトランス １０ スイッチングトランジスタ １８ 負荷 ２０ 過電圧保護回路 ２２ 出力電圧検出部 ２４ フォトダイオード ２６ フォトサイリスタ ２８ 制御トランジスタ ３０ バイアス抵抗 ３８ 整流ダイオード（整流回路） ４０ 平滑コンデンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流入力を整流回路で整流するとともに
   平滑コンデンサで平滑してトランスの一次側に供給し、
   この一次側に接続されたスイッチ素子の動作によって前
   記トランスの二次側に誘起されてくる電圧から出力電圧
   を生成して負荷に供給するスイッチング電源に備えられ
   る過電圧保護回路において、 前記出力電圧の過電圧検出入力に応答して導通し、この
   導通に伴う動作電流が供給されている間は導通状態を保
   持する動作素子と、前記動作素子からの動作電流に基づ
   いて前記スイッチ素子を不動作に制御する制御手段と、
   前記動作電流を前記平滑コンデンサの容量の影響しない
   回路位置からの前記交流入力の整流平滑で生成して前記
   動作素子に供給する動作電流生成手段とを備えたことを
   特徴とする過電圧保護回路。
2. 【請求項２】 前記回路位置を前記整流回路の入力側と
   し前記動作電流の生成のための平滑を少なくとも前記平
   滑コンデンサの容量よりも小さな容量の平滑コンデンサ
   を用いて行なうことを特徴とする請求項１記載の過電圧
   保護回路。
3. 【請求項３】 前記出力電圧が過電圧かどうかを検出す
   る出力電圧検出部と、この出力電圧検出部からの検出出
   力に応答して発光する発光素子とをさらに有し、前記動
   作素子は、前記発光を受光して導通する受光素子で構成
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の過
   電圧保護回路。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記スイッチ素子に接
   続されかつ前記動作素子の導通動作によって導通して該
   スイッチ素子を不動作にする制御トランジスタを含むこ
   とを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の過電圧
   保護回路。
5. 【請求項５】 前記動作素子が動作状態に保持されてい
   ることに応答して発光する発光手段を備えたことを特徴
   とする請求項１ないし４いずれか記載の過電圧保護回
   路。