JPH1080138A - 過電流検出回路 - Google Patents

過電流検出回路

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JPH1080138A
JPH1080138A JP8233758A JP23375896A JPH1080138A JP H1080138 A JPH1080138 A JP H1080138A JP 8233758 A JP8233758 A JP 8233758A JP 23375896 A JP23375896 A JP 23375896A JP H1080138 A JPH1080138 A JP H1080138A
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JP
Japan
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output
circuit
overcurrent
current
voltage
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JP8233758A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Fuchigami
和利 渕上
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Fujitsu Telecom Networks Ltd
Original Assignee
Fujitsu Telecom Networks Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の出力回路を有するスイッチング電源にお
いて、補助出力の負荷状態のいかんにかかわらず、主出
力の過電流検出点が一定になるようにする。 【解決手段】同一のトランスの複数の二次巻線から主出
力と複数の補助出力とを取り出し、主出力電圧に基づく
電圧制御信号を制御回路4に帰還して一次巻線電流のパ
ルス幅を変調して主出力電圧を安定化し、一次巻線の過
電流状態に基づく過電流検出信号によってパルス幅を制
限することによって主出力電圧を垂下させ、各補助出力
回路にそれぞれ電流検出部12,…1n を設け、加算器2
を設けて各電流検出部の出力を加算し、減算器3を設け
て一次巻線の電流検出部11 の出力から加算器2の出力
を減算し、制御回路4に設けられた増幅器6において、
減算器3の出力が所定閾値電圧を超えたとき過電流検出
信号を発生することによって、主出力回路の過電流状態
のみに基づいて過電流検出信号を発生するように構成す
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
における過電流保護回路に関し、特に複数の出力回路を
有するスイッチング電源において、補助出力の負荷状態
のいかんにかかわらず、主出力の過電流検出点が一定
な、過電流検出回路に関するものである。
【0002】複数の出力回路を有するスイッチング電源
において、トランスの一次側で過電流検出を行って主出
力の過電流保護を行う場合、主出力の過電流に基づく垂
下点は、他の出力が無負荷のとき、一般に高電流側に移
動する。そのため、主出力回路の電流容量等を、不必要
に大きくすることを強いられている。
【0003】そこで、他の出力の負荷状態のいかんにか
かわらず、主出力のみに対する過電流検出を正しく行え
るような、過電流検出回路が要求されている。
【0004】
【従来の技術】図3は、従来の過電流検出回路の構成例
を示したものであって、フォワードコンバータ回路に適
用した場合を例示している。図中、Tはトランスであっ
て、一次巻線Nに対して、複数の二次巻線N1,2,,
n を有し、それぞれの二次巻線に整流用のダイオード
11, 12, 21, 22, , n1, n2と、平滑チョ
ークL1,2,, n と、平滑コンデンサC1,2,,
n を備えることによって、それぞれに整流出力を発生
する。
【0005】このうち、二次巻線N1 の回路は、主出力
回路であって、その出力電圧V1 をパルス幅変調を行う
制御回路PWMを経て、FET等からなるスイッチング
素子Sに帰還して、一次電流のスイッチングのパルス幅
を制御することによって定電圧制御を行って、安定化し
た出力電圧V1 を発生する。
【0006】また、トランスの一次側に挿入されたカレ
ントトランスCT1 によって一次電流を検出して、過電
流時、制御回路PWMにおいてパルス幅を狭くする制御
を行うことによって、主出力の過電流保護を行う。
【0007】他の二次巻線N2,, n の回路は、制御
用電源等の補助出力回路であって、それぞれシリーズレ
ギュレータまたはスイッチングレギュレータ等からなる
安定化回路ST2,, STn を経て定電圧化して、出力
電圧V2,…,Vn を発生する。安定化回路ST2,,
n は、それぞれの出力電流が規定値を超えたとき、出
力電圧を垂下させて過電流を制限する作用も行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図3に示された回路に
おいては、主出力回路の電流I1 は、各補助出力回路の
電流I2,…,In に比べて大きく、二次巻線側に、電流
1 の過電流検出を行うためのカレントトランスや、検
出抵抗を持つことができないため、上述のように、トラ
ンスの一次側において過電流検出を行って、過電流時、
制御回路PWMにおいて、パルス幅制御によって出力電
圧を垂下させて、主出力の過電流保護を行うようにして
いる。また、各補助出力回路においても、過電流時、そ
れぞれの安定化回路において出力電圧を垂下させて、補
助出力の過電流保護を行うようにしている。
【0009】この場合、一次側に設けられたカレントト
ランスCT1 で検出される電流ICTは、簡単のため、各
二次巻線の巻数比をすべてN:1とすると、次のように
なる。 ICT=1/N(I1 +I2 +…+In
【0010】そこで、主出力V1 に対する過電流時の垂
下特性は、各補助出力V2,…,Vnが無負荷の場合は、
各補助出力電流の和(I2 +…+In )の分まで、主出
力電流が増加しないと現れない。
【0011】図4は、過電流垂下特性の変化を説明する
ものであって、実線は補助出力V2,…,Vn が定格負荷
より大きくなったときの各出力の垂下特性(V1,V2,
…,V n )を示し、破線は、補助出力V2,…,Vn が無
負荷になったときの、主出力V 1 の垂下特性(V1')を
示している。
【0012】このように、トランスの一次側において主
出力の過電流検出を行う方式では、補助出力が無負荷な
いし低負荷になった場合に、主出力に対する過電流検出
の電流値が変化するので、次のような各種の問題を生じ
る。
【0013】(1) トランス2次側の主出力回路の巻線径
を、補助出力に対応する電流を含む電流値に耐えるもの
としなければならず、従って、定格出力電流の場合と比
較して、増大した電流と定格電流との電流比の、2乗倍
の損失を見込んだものとしなければならない。
【0014】(2) 主出力回路の出力平滑チョークやプリ
ント基板(PCB)のパターン設計に対しても、同様
に、増大した電流と定格電流との電流比の、2乗倍の損
失を見込んだものとしなければならない。 (3) 主出力回路の出力端子やコネクタ等も、同様に、増
大した電流と定格電流との電流比の、2乗倍の損失を見
込んだものとしなければならない。
【0015】(4) 主出力回路の整流ダイオードとその放
熱器として、補助出力を含む電流値に耐えるものを使用
しなければならない。 (5) これらに対する対策が必要となるため、機器の小型
化が困難になるとともに、コストが上昇することを避け
られない。
【0016】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、複数の出力回路を有する
スイッチング電源において、トランスの一次側で過電流
検出を行って主出力の過電流保護を行う場合、補助出力
の負荷状態にかかわらず、主出力のみの過電流状態を正
しく検出することができ、従って、補助出力の無負荷状
態を考慮して、主出力回路の電流容量を規定する必要が
ないようにすることが可能な、過電流検出回路を提供す
ることを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するため、以下のような具体的手段を備えて
いる。
【0018】(1) 同一のトランスに設けられた異なる二
次巻線からそれぞれ主出力と補助出力とを取り出すスイ
ッチング電源において、主出力電圧に基づく電圧制御信
号を制御回路4に帰還して、一次巻線電流をスイッチン
グするパルス幅を変調することによって、主出力電圧を
安定化し、一次巻線に設けられた電流検出部11 におけ
る過電流状態に基づく過電流検出信号によって、制御回
路4におけるパルス幅を制限することによって、主出力
電圧を垂下させ、補助出力回路に電流検出部1 2 を設け
るとともに、一次巻線の電流検出部11 の出力から補助
出力回路の電流検出部12 の出力を減算する減算器3を
設け、制御回路4に設けられた増幅器6において、減算
器3の出力が所定閾値電圧を超えたとき過電流検出信号
を発生することによって、主出力回路の過電流状態のみ
に基づいて過電流検出信号を発生するように構成する。
【0019】(2) 同一のトランスに設けられた複数の二
次巻線からそれぞれ主出力と複数の補助出力とを取り出
すスイッチング電源において、主出力電圧に基づく電圧
制御信号を制御回路4に帰還して、一次巻線電流をスイ
ッチングするパルス幅を変調することによって、主出力
電圧を安定化し、一次巻線に設けられた電流検出部1 1
における過電流状態に基づく過電流検出信号によって、
制御回路4におけるパルス幅を制限することによって、
主出力電圧を垂下させ、各補助出力回路にそれぞれ電流
検出部12,…1n を設けるとともに、各電流検出部の出
力を加算する加算器2と、一次巻線の電流検出部11
出力から加算器2の出力を減算する減算器3とを設け、
制御回路4に設けられた増幅器6において、減算器3の
出力が所定閾値電圧を超えたとき過電流検出信号を発生
することによって、主出力回路の過電流状態のみに基づ
いて過電流検出信号を発生するように構成する。
【0020】(3) (1) または(2) の場合に、減算器3の
出力に一定基準電圧を加算して増幅器6に入力して、過
電流検出信号を発生するように構成する。
【0021】従って、本発明によれば、複数の出力回路
を有するスイッチング電源において、トランスの一次側
で過電流検出を行って、主出力における過電流保護を行
う場合に、主出力における過電流保護の垂下点を、他の
補助出力の負荷状態に無関係に一定にすることができ
る。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態を示
したものであって、図3の場合と同じものを同じ番号で
示し、11 は一次側に設けられた電流検出部、12,…,
n は、二次巻線N2,…,Nn の回路に設けられた電流
検出部であって、電流電圧変換部および整流回路からな
り、それぞれカレントトランスCT1,CT2,, CTn
に接続されている。
【0023】2は加算器であって、二次側の各電流検出
部12,…,1n の出力を加算する。3は減算器であっ
て、電流検出部11 の出力から、加算器2の出力を減算
する。4は制御回路であって、電圧制御信号に応じて、
トランスTの一次側に挿入されたスイッチング素子Sに
おけるオン,オフのパルス幅を制御することによって、
主出力電圧V1 に対する定電圧制御を行うとともに、主
出力電流の過電流時、過電流検出信号に応じて主出力電
圧を垂下させる過電流制限制御を行う。
【0024】制御回路4において、5は電圧制御信号発
生用の増幅器であって、主出力電圧に応じて変化する電
圧制御信号を発生する。6は過電流検出信号発生用の増
幅器であって、主出力回路における過電流状態に応じ
て、過電流検出信号を発生する。7はパルス幅変調回路
等を含むPWM制御部であって、内部的に発生した鋸歯
状波信号と電圧制御信号とを比較して、主出力電圧の大
小に応じて、スイッチング素子Sをオンするパルス幅を
変化させる制御を行うことによって、主出力電圧V1
一定に保つ定電圧制御を行うとともに、オア回路を経て
過電流検出信号を与えられることによって、過電流状態
発生時、スイッチング素子Sをオンするパルス幅を0に
して、出力電圧を垂下させる制御を行う。
【0025】図2は、過電流検出信号発生回路の詳細構
成を示したものであって、図1におけると同じものを同
じ番号で示している。電流検出部12,…,1n において
は、それぞれ一次回路に挿入されたカレントトランスC
1 、および二次回路に挿入されたカレントトランスC
2 〜CTn によって検出された出力を電圧に変換し整
流して、それぞれの回路の電流に比例する電流検出信号
v1,v2,…,vnを発生する。
【0026】加算器2は、演算増幅器OP1 を有し、電
流検出信号v2,…,vnを加算して、出力(A) を発生
する。なお図2においては、電流検出信号v2,vnの
みが示されている。
【0027】減算器3は、演算増幅器OP2 を有し、電
流検出信号v1に基づく入力(C) から、加算器2からの
入力(A) を減算することによって、主出力電流I1 を表
す出力(D) を発生する。抵抗R1,2 は電圧加算回路を
構成し、減算器3の出力(D)に対して、一定の基準電圧
r1を加算した出力(B) を発生する。
【0028】制御回路4において、増幅器6は演算増幅
器OP3 を有し、入力(B) が閾値電圧Er2より小さいと
きは、その出力はローレベル(“L”)であるが、入力
(B)が閾値電圧Er2を超えると、その出力がハイレベル
(“H”)になって、過電流検出信号を発生する。前述
の基準電圧Er1は、正常時に増幅器6を出力反転寸前の
状態に維持して、主出力電流I1 が規定値を僅かに超え
たとき、過電流検出信号を発生するようにする。
【0029】図2に示す過電流検出信号発生回路におい
ては、補助出力電流I2,…,In がすべて最大負荷に対
応する値の場合に、主出力電流I1 がその最大負荷に対
応する値を僅かに超えたとき、増幅器6が過電流検出信
号を発生するように各部を設定されている。
【0030】補助出力電流I2,…,In のうちの1つま
たは複数の電流が、無負荷または軽負荷の状態では、加
算器2の出力(A) は低下し、従って、過電流検出信号を
発生すべき主出力電流I1 を示す出力(C) の値も小さく
なる。このように、図2の回路によれば、各補助出力電
流の状態のいかんにかかわらず、正しく主出力電流の過
電流状態を検出することができるので、図4のV1'に示
されたように、補助出力電流が小さくなったとき、主出
力電流の垂下特性が延びることはない。
【0031】また、減算器3の出力に対して、一定電圧
を加算することによって、増幅器6の出力反転が早期に
発生するようにして、主出力における過電流検出の限界
値を低下させているので、主出力負荷における短絡状態
の発生等、迅速な保護動作を要求される場合にも、直ち
に制御回路4における過電流遮断動作を起動することが
できる。
【0032】なお、本発明は、図1に示された補助出力
が1つだけの場合にも、適用可能であることは明らかで
あり、この場合は当然、加算器2が不要となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の出力回路を有するスイッチング電源において、トラ
ンスの一次側で過電流検出を行って、主出力における過
電流保護を行う場合に、主出力における過電流保護の垂
下点を、他の補助出力の負荷状態に無関係に一定にする
ことができるので、従来回路のように、補助出力が無負
荷ないし軽負荷の場合の、主出力の垂下点の変動を見込
んで、主出力回路の各部の電流容量や損失耐量を増加さ
せる必要がなく、経済的な回路設計を行って、機器の小
型化,低価格化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す図である。
【図2】過電流検出信号発生回路の詳細構成を示す図で
ある。
【図3】従来の過電流検出回路の構成例を示す図であ
る。
【図4】過電流垂下特性の変化を説明する図である。
【符号の説明】
1,2,, n 電流検出部 2 加算器 3 減算器 4 制御回路 5 増幅器 6 増幅器 7 PWM制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02H 7/12 H02H 7/12 G H02J 1/00 309 H02J 1/00 309Q

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一のトランスに設けられた異なる二次
    巻線からそれぞれ主出力と補助出力とを取り出すスイッ
    チング電源において、 主出力電圧に基づく電圧制御信号を制御回路に帰還して
    一次巻線電流をスイッチングするパルス幅を変調するこ
    とによって主出力電圧を安定化し、該一次巻線に設けら
    れた電流検出部における過電流状態に基づく過電流検出
    信号によって前記制御回路における前記パルス幅を制限
    することによって主出力電圧を垂下させ、 補助出力回路に電流検出部を設けるとともに、前記一次
    巻線の電流検出部の出力から該補助出力回路の電流検出
    部の出力を減算する減算器を設け、 前記制御回路に設けられた増幅器において、前記減算器
    の出力が所定閾値電圧を超えたとき前記過電流検出信号
    を発生することによって、主出力回路の過電流状態のみ
    に基づいて前記過電流検出信号を発生するようにしたこ
    とを特徴とする過電流検出回路。
  2. 【請求項2】 同一のトランスに設けられた複数の二次
    巻線からそれぞれ主出力と複数の補助出力とを取り出す
    スイッチング電源において、 主出力電圧に基づく電圧制御信号を制御回路に帰還して
    一次巻線電流をスイッチングするパルス幅を変調するこ
    とによって主出力電圧を安定化し、該一次巻線に設けら
    れた電流検出部における過電流状態に基づく過電流検出
    信号によって前記制御回路における前記パルス幅を制限
    することによって主出力電圧を垂下させ、 各補助出力回路にそれぞれ電流検出部を設けるととも
    に、該各電流検出部の出力を加算する加算器と、前記一
    次巻線の電流検出部の出力から該加算器の出力を減算す
    る減算器とを設け、 前記制御回路に設けられた増幅器において、前記減算器
    の出力が所定閾値電圧を超えたとき前記過電流検出信号
    を発生することによって、主出力回路の過電流状態のみ
    に基づいて前記過電流検出信号を発生するようにしたこ
    とを特徴とする過電流検出回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の過電流検出回
    路において、前記減算器の出力に一定基準電圧を加算し
    て前記増幅器に入力して、前記過電流検出信号を発生す
    るようにしたことを特徴とする過電流検出回路。
JP8233758A 1996-09-04 1996-09-04 過電流検出回路 Pending JPH1080138A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009098886A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 National Institute For Materials Science 電力供給回路、電源装置および磁場発生装置
CN102778601A (zh) * 2011-09-08 2012-11-14 中国科学院光电研究院 用于高压脉冲电源的过电流抖动检测方法和保护电路
CN107085131A (zh) * 2017-04-27 2017-08-22 东莞中子科学中心 一种非侵入式慢电流测量仪及其制备方法
JP2018004474A (ja) * 2016-07-04 2018-01-11 日本特殊陶業株式会社 電流測定装置および微粒子検出装置

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