JPH11168829A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH11168829A
JPH11168829A JP9347031A JP34703197A JPH11168829A JP H11168829 A JPH11168829 A JP H11168829A JP 9347031 A JP9347031 A JP 9347031A JP 34703197 A JP34703197 A JP 34703197A JP H11168829 A JPH11168829 A JP H11168829A
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JP
Japan
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switching
power supply
overcurrent
current
supply device
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Application number
JP9347031A
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English (en)
Inventor
Takuma Oya
琢磨 大矢
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Hioki EE Corp
Original Assignee
Hioki EE Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源投入時において負荷に流れる突入電流に
起因しての装置の起動異常を招くことなく、過電流から
装置を確実に保護し得る電源装置を提供することを主目
的とする。 【解決手段】 スイッチング用トランス2の一次巻線2
aを介して入力直流をスイッチングするスイッチング部
4と、装置外部に出力される電流値を検出する電流検出
手段12と、電流検出手段12によって検出された検出
電流値が所定値を超えたときにスイッチング部4による
スイッチングを停止させるためのスイッチング停止制御
を実行可能な過電流制御部13とを備えている電源装置
1において、過電流制御部13は、電源投入後の所定時
間を経過した時からスイッチング停止制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる過電流か
ら装置を保護する機能を有している電源装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電源装置の負荷が短絡状態や過負荷状態
になった場合、定常状態と比較して大電流が電源装置か
ら出力される。この際に、電源装置の許容出力電流を超
えた過電流が出力されると、場合によっては、電源装置
の破壊を招くことがある。このため、一般的には、過電
流の出力を防止するための過電流防止回路が電源装置に
備えられている。
【0003】この種の過電流防止回路を備えた電源装置
として、図3に示す電源装置31が従来から知られてい
る。同図に示す電源装置31は、スイッチング用のトラ
ンス2を備えており、トランス2の一次巻線2a側の一
次回路には、直流電源Uから電源装置31に直流を入力
するためのスイッチ3と、入力された直流をトランス2
の一次巻線2aを介してスイッチングするFET4と、
FET4のスイッチングを制御する制御IC5とが配設
されている。一方、トランス2の二次巻線2b側の二次
回路には、二次巻線2bに誘起した誘起電圧を整流平滑
して負荷回路Lに出力する整流平滑回路11と、過電流
検出用の抵抗12と、過電流を防止するための過電流防
止回路32と、一次回路および二次回路間を絶縁すると
共に過電流が流れた際に過電流検出信号SI を制御IC
5に出力するためのホトカップラ14とが配設されてい
る。ここで、過電流防止回路32は、PNP型のトラン
ジスタ21および抵抗23を備えて構成されている。
【0004】この電源装置31では、スイッチ3が投入
されて直流電源Uから直流が入力されると、制御IC5
が起動してFET4にスイッチング制御信号を出力す
る。この結果、FET4がスイッチングを開始すること
により、トランス2の二次巻線2bにパルス電圧が誘起
する。次いで、二次巻線2bの誘起電圧は、整流平滑回
路11によって整流平滑された後に、負荷回路Lに出力
される。
【0005】一方、負荷回路L内が短絡したり過負荷状
態になったりした場合には、定常状態と比較して大電流
が電源装置31から出力される。この際に、抵抗12の
両端には、出力電流が流れることに起因する電圧降下に
よって電圧差が発生する。この場合、この電源装置31
では、過電流が流れた際に抵抗12の両端電圧が0.6
5Vを超えるように予め規定されており、過電流が流れ
た際には、トランジスタ21は、オン状態になり、抵抗
23を介してホトカップラ14内のホトダイオード14
aに電流を供給する。次いで、ホトカップラ14内のホ
トトランジスタ14bが作動することにより、制御IC
5に過電流検出信号SI が出力される。これにより、制
御IC5は、FET4に対するスイッチング制御信号の
出力を停止することによってFET4の作動を停止させ
る。この結果、電源装置1からの過電流の出力が阻止さ
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の電源
装置31には、以下の問題点がある。すなわち、入力部
に大容量のコンデンサが配設された負荷を電源装置31
の負荷回路Lとしたときなどに問題が生じる。具体的に
は、このような負荷回路Lを接続した状態において、ス
イッチ3を投入すると、整流平滑回路11から出力され
る出力電流がコンデンサに突入することによって、一時
的に大きな値の突入電流が流れることになる。かかる場
合には、抵抗12の両端電圧がトランジスタ21がオン
状態となる所定の値(例えば、0.65V)を超えてし
まう。このため、過電流検出信号SI が出力されること
により、制御IC5によるFET4のスイッチング制御
が行われない結果、負荷回路Lに出力電流が供給されな
いことになる。この場合、出力電流が遮断されると、抵
抗12の両端電圧が低下することによって過電流検出信
号SI が出力されなくなる結果、制御IC5によるスイ
ッチング制御が再開される。しかし、負荷回路Lのコン
デンサが充電されていないため、突入電流が再び流れ、
この結果、制御IC5は、再度、FET4の作動を停止
させる。このようなことが繰り返される結果、電源装置
31には、負荷に異状が生じたのではないにも拘わら
ず、いつまでたっても負荷回路Lに出力電流を供給する
こことができないという、いわゆる起動異常が発生する
という問題点がある。
【0007】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、電源投入時において負荷に流れる突入電流
に起因しての装置の起動異常を招くことなく、過電流か
ら装置を確実に保護し得る電源装置を提供することを主
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載の電源装置は、スイッチング用のトランスの
一次巻線を介して入力直流をスイッチングするスイッチ
ング部と、装置外部に出力される電流値を検出する電流
検出手段と、電流検出手段によって検出された検出電流
値が所定値を超えたときにスイッチング部によるスイッ
チングを停止させるためのスイッチング停止制御を実行
可能な過電流制御部とを備えている電源装置において、
過電流制御部は、電源投入後の所定時間を経過した時か
らスイッチング停止制御を実行することを特徴とする。
【0009】この電源装置では、過電流制御部は、電源
投入後から、例えば、負荷内の入力コンデンサなどを充
電する初期突入電流が流れると予測される時間までの
間、スイッチング部に対するスイッチング停止制御を停
止する。このため、スイッチング部は、電源投入時の初
期において負荷に流れる突入電流に起因してスイッチン
グ動作を停止させられることなく、安定してスイッチン
グ動作を継続する。一方、電源投入後の所定時間を経過
した状態では、過電流制御部は、例えば負荷の短絡など
に起因して電流検出手段による検出電流値が所定値を超
えたときには、スイッチング部のスイッチング動作を直
ちに停止させる。これにより、過電流による装置内部品
の破損を確実に保護することが可能となる。
【0010】請求項2記載の電源装置は、請求項1記載
の電源装置において、過電流制御部は、検出電流値が所
定値を超えたときに作動可能な第1のスイッチ回路と、
電源投入時後の所定時間を経過したときに作動可能状態
を維持する第2のスイッチ回路とを備え、第2のスイッ
チ回路が作動可能状態で、かつ第1のスイッチ回路が作
動したときにスイッチング停止制御を実行することを特
徴とする。
【0011】請求項3記載の電源装置は、請求項2記載
の電源装置において、第2のスイッチ回路は、スイッチ
ング部のスイッチングによって生成された出力電圧によ
って充電されると共に充電電圧が所定電圧を超えている
ときに第2のスイッチ回路を作動可能状態に維持する時
定数回路とを備えていることを特徴とする。
【0012】この電源装置では、電源投入時において、
時定数回路は、装置によって生成された出力電圧によっ
て充電され、その充電電圧が時定数で決定される所定時
間を経過した時に、第2のスイッチ回路を作動可能な状
態に維持する。この状態では、過電流制御部は、電流検
出手段による検出電流値が所定値を超えることにより第
1のスイッチ回路が作動したときには、スイッチング部
に対するスイッチング停止制御を直ちに実行する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る電源装置の好適な実施の形態について説明す
る。なお、従来の電源装置31と同一の構成要素につい
ては、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0014】最初に、図2を参照して、電源装置1の構
成について説明する。
【0015】電源装置1は、スイッチング用のトランス
2を備えており、トランス2の一次巻線2a側の一次回
路には、スイッチ3、本発明におけるスイッチング部に
相当するFET4、および制御IC5が配設されてい
る。一方、トランス2の二次巻線2b側の二次回路に
は、整流平滑回路11、本発明における電流検出手段に
相当する抵抗12、過電流制御回路13、ホトカップラ
14が配設されている。ここで、抵抗12の抵抗値は、
過電流が流れた際に抵抗12の両端に発生する電圧が
0.65Vになるように予め規定されている。また、過
電流制御回路13は、本発明における第1のスイッチ回
路に相当するPNP型のトランジスタ21と、本発明に
おける第2のスイッチ回路に相当するNPN型のトラン
ジスタ22と、抵抗23〜25と、コンデンサ26とを
備えて構成されている。なお、抵抗25,25とコンデ
ンサ26とが、本発明における時定数回路を構成する。
【0016】次に、図1を参照して、電源装置1の全体
的な動作について説明する。なお、電源装置1による出
力電圧生成のためのスイッチング動作については、電源
装置31と同一のため、ここでは、過電流制御回路13
による過電流に対する制御動作を主として説明する。
【0017】この電源装置1では、大容量のコンデンサ
が入力部に配設された負荷を負荷回路Lとした場合、ス
イッチ3が投入されると、FET4によるスイッチング
が開始され、同図(b)に示す出力電圧V0 が整流平滑
回路11から出力される。この際に、負荷回路Lに突入
電流が流れると、同図(a)に示すように、抵抗12の
両端には、瞬時に高電圧が発生する。この場合、抵抗1
2の両端電圧が、トランジスタ21のオン電圧であるベ
ース−エミッタ間の電圧VBE21(約0.65V)を超え
ている時間t1の時から時間t2までの間において、ト
ランジスタ21が、同図(d)に示すようにオン状態と
なる。ところが、このときには、コンデンサ26が抵抗
24を介して流れ込む電流によって充電中のため、その
端子間電圧は、同図(c)に示すように、トランジスタ
22のオン電圧であるベース−グランド間の電圧VBG22
に達していない。したがって、トランジスタ22が、同
図(e)に示すように、作動停止状態を維持する結果、
ホトカップラ14のホトダイオード14aには電流が流
れない。このため、ホトカップラ14のホトトランジス
タ14bも、同図(f)に示すように、作動停止状態を
維持する。この結果、制御IC5は、突入電流に影響さ
れずに、FET4のスイッチングを制御し続ける。
【0018】この後、負荷回路Lに対する電流の突入が
なくなると、定常の負荷電流になり、同図(b)に示す
ように、出力電圧V0 も、定格出力電圧である電圧V1
に安定化される。この状態では、抵抗12の両端電圧
は、同図(a)に示すように、電圧VBE21よりも低電圧
に維持される。
【0019】一方、コンデンサ26は、時間t2を経過
した後に、その容量値と抵抗24,25の両抵抗値で決
定される時定数に応じた時間を経過した時間t3の時に
電圧VBG22に達し、その後に、ほぼ満充電状態になる。
この状態では、コンデンサ26は、抵抗24および抵抗
25の抵抗値をそれぞれR24およびR25とし、出力電圧
V0 が電圧V1 に安定化されているとすれば、下記の
式で表される端子間電圧VC を維持する。 VC =V1 ×R25/(R24+R25)・・・・式 一方、抵抗値R24,R25は、下記の式を満たすように
予め規定されている。ここで、VF は、ホトカップラ1
4内のホトダイオード14aが作動状態のときの順方向
電圧を意味し、VBE22は、トランジスタ22がオン状態
になるときのベース−エミッタ間の電圧を意味する。 VF +VBE22≦VBG22≦VC =V1 ×R25/(R24+R25)・・・式
【0020】したがって、時間t3を経過した後では、
トランジスタ22は、同図(e)に示すように、オン状
態を維持する。ただし、この状態では、トランジスタ2
1がオン状態でないため、コレクタ電流が流れない結
果、トランジスタ22は、実際には、作動可能な状態を
維持する。
【0021】一方、負荷回路Lの短絡などによって、同
図(a)に示すように、抵抗12の両端電圧が電圧VBE
21を超えた時間t4の時には、トランジスタ21は、同
図(d)に示すように、オン状態になる。この状態で
は、同図(e)に示すように、トランジスタ22が作動
可能な状態を維持しているため、トランジスタ21のエ
ミッタおよびコレクタ、抵抗23、トランジスタ22の
コレクタおよびエミッタ、並びにホトカップラ14のホ
トダイオード14aという電流経路で電流が瞬時に流れ
る。このため、ホトカップラ14のホトトランジスタ1
4bが、同図(f)に示すように作動することにより、
過電流検出信号SI が制御IC5に出力される。この結
果、制御IC5は、スイッチング制御信号の出力を停止
することにより、FET4のスイッチング動作を停止さ
せる。これにより、同図(b)に示すように、出力電圧
V0 の負荷回路Lへの出力が遮断される。
【0022】このように、電源装置1によれば、電源投
入時からコンデンサ26が電圧VBG22に充電されるまで
の所定時間の間において、トランジスタ22の作動を停
止させて制御IC5に対する過電流検出信号SI の出力
を停止させることにより、突入電流に起因しての起動異
常を有効に防止することができる。一方、負荷回路Lの
短絡や過負荷状態に起因して過電流が出力されようとす
るときには、トランジスタ22が既に作動可能な状態の
ため、過電流制御回路13がホトカップラ14を直ちに
作動させることができ、これにより、過電流の出力が瞬
時に阻止される。この結果、電源装置1内の各部品の破
損を有効に防止することができる。
【0023】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に示した構成に限定されない。例えば、本発明におけ
る過電流制御部は、本発明の実施の形態において説明し
た過電流制御回路13の構成に限定されず、電界効果ト
ランジスタを用いるなど必要に応じて適宜変更すること
ができる。また、本発明の実施の形態では、制御IC5
がFET4に対するスイッチング動作を停止させる構成
について説明したが、本発明は、これに限定されず、制
御IC5を介さないでFET4のスイッチング動作を停
止させる構成を採用することもできる。さらに、本発明
の実施の形態では、電流検出手段としての抵抗12を整
流平滑回路11のプラス電圧出力側に配設したが、本発
明における電流検出手段は、整流平滑回路11のマイナ
ス電圧出力側に配設するなど、その配設位置を適宜変更
することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の電源装置
によれば、過電流制御部が電源投入後の所定時間を経過
した時からスイッチング停止制御を実行することによ
り、電源投入時において負荷に初期の突入電流が流れる
ことに起因しての起動不良を招くことなく、装置外部に
電力を供給することができると共に、電源投入後の所定
時間を経過した後に過電流が流れようとした際にはスイ
ッチング部のスイッチング動作を直ちに停止させること
ができ、これにより、過電流による装置内部品の破損を
確実に保護することができる。
【0025】また、請求項2記載の電源装置によれば、
第2のスイッチ回路が作動可能状態で、かつ第1のスイ
ッチ回路が作動したときにスイッチング停止制御を実行
するように過電流制御部を構成したことにより、簡易に
構成できると共に、瞬時に過電流を阻止することができ
る。
【0026】さらに、請求項3記載の電源装置によれ
ば、電源投入時において負荷に初期の突入電流が流れる
時間に応じて、第2のスイッチ回路における時定数回路
の時定数を任意に決定することができ、これにより、過
電流制御部に対して電源投入後の任意の時間からスイッ
チング停止制御を実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電源装置の動作を説
明するためのタイミングチャートであって、(a)は抵
抗12の両端の電圧差を示す電圧波形図、(b)は電源
装置1によって生成される出力電圧V0 の電圧波形図、
(c)はコンデンサ26の充電電圧を示す電圧波形図、
(d)はトランジスタ21の作動状態図、(e)はトラ
ンジスタ22の作動状態図、(f)はホトカップラ14
におけるホトトランジスタ14bの作動状態図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る電源装置の回路図で
ある。
【図3】従来の電源装置の回路図である。
【符号の説明】
1 電源装置 2 トランス 2a 一次巻線 4 FET 5 制御IC 12 抵抗 13 過電流制御回路 21,22 トランジスタ 23〜25 抵抗 26 コンデンサ L 負荷回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング用トランスの一次巻線を介
    して入力直流をスイッチングするスイッチング部と、装
    置外部に出力される電流値を検出する電流検出手段と、
    当該電流検出手段によって検出された検出電流値が所定
    値を超えたときに前記スイッチング部によるスイッチン
    グを停止させるためのスイッチング停止制御を実行可能
    な過電流制御部とを備えている電源装置において、 前記過電流制御部は、電源投入後の所定時間を経過した
    時から前記スイッチング停止制御を実行することを特徴
    とする電源装置。
  2. 【請求項2】 前記過電流制御部は、前記検出電流値が
    前記所定値を超えたときに作動可能な第1のスイッチ回
    路と、前記電源投入時後の所定時間を経過したときに作
    動可能状態を維持する第2のスイッチ回路とを備え、当
    該第2のスイッチ回路が作動可能状態で、かつ前記第1
    のスイッチ回路が作動したときに前記スイッチング停止
    制御を実行することを特徴とする請求項1記載の電源装
    置。
  3. 【請求項3】 前記第2のスイッチ回路は、前記スイッ
    チング部のスイッチングによって生成された出力電圧に
    よって充電されると共に当該充電電圧が所定電圧を超え
    ているときに当該第2のスイッチ回路を作動可能状態に
    維持する時定数回路とを備えていることを特徴とする請
    求項2記載の電源装置。
JP9347031A 1997-12-02 1997-12-02 電源装置 Pending JPH11168829A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011030376A (ja) * 2009-07-27 2011-02-10 Sanken Electric Co Ltd 過電流保護回路、及び直流安定化電源装置
EP3229229A1 (en) 2016-04-06 2017-10-11 Rohm Co., Ltd. Overcurrent detection circuit

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