JPH11234892A - スイッチング電源装置の過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷電流が所定量だけ一時的に過大になって
も出力電圧が変動することなく、また、過電流の度合が
小さい過電流状態が所定時間継続した場合には過電流保
護機能を動作させることができ、さらに、定格出力電流
を大幅に超える過電流が流れた場合には過電流保護機能
を速やかに動作させることができるようにしたスイッチ
ング電源装置の過電流保護回路を提供する。 【解決手段】 １次側過電流検出回路３は、電力変換部
２の１次側回路の電流が瞬時許容値を超えた場合に、過
電流検出信号３ａを直ちに出力する。２次側過電流検出
回路４は、電力変換部２の２次側回路の電流または負荷
電流が、定格出力電流を所定量以上超えた状態が過電流
許容継続時間を超えて継続した場合に、過電流検出信号
４ａを出力する。制御部５は、各過電流検出信号３ａ，
４ａに基づいてスイッチング素子２２のスイッチングを
停止させ、または、スイッチングのオン時間を低減させ
ることで、過電流保護を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スイッチング電
源装置を過電流から保護するための過電流保護回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング電源装置の過電流保護回路
として、電力変換用トランス（以下、トランスと記す）
の１次側電流を監視する方式と、トランスの２次側電流
（または負荷電流）を監視する方式と、１次側電流なら
びに２次側電流の双方を監視する方式が知られている。
また、電流の検出方式としては、瞬時電流検出型（ピー
ク電流検出型）のものと平均電流検出型のものが知られ
ている。

【０００３】例えば、特開昭５４−５７６４７号公報に
は、トランスの１次巻線の異常電流を検出して発振回路
の動作を停止させる過電流検知手段を有した電源電圧安
定化回路が記載されている。特公平１−８５２５号公報
には、１次側電流をカレントトランスを用いて検出する
ようにした過電流検出回路が記載されている。特開平８
−１８２３１２号公報には、１次側電流の過電流を検出
すると、スイッチング周期毎に主スイッチ（スイッチン
グトランジスタ）のオン期間を狭くする過電流保護機能
（パルスバイパルス過電流保護機能）を備えたスイッチ
ング電源用過電流保護回路が記載されている。

【０００４】特開平５−６４３５１号公報には、２次側
負荷電流の過電流を検知して１次側スイッチングトラン
ジスタのスイッチング動作を停止させるようにした過電
流保護回路が記載されている。また、本出願人は、２次
側電流の過電流の大きさに対応した過電流検出信号を出
力するようにした過電流検出回路を、特開平９−１１３
５４６号公報で提案している。

【０００５】特開昭６２−８９４７７号公報には、１次
側過電流比較回路と２次側過電流比較回路とを備えた多
出力コンバータの出力過電流抑制回路が記載されてい
る。特開平２−７３８５号公報には、１次側過電流検出
手段と２次側過電流検出手段とを備えた高周波加熱装置
の過電流保護回路が記載されている。戸川治郎著「実用
電源回路設計ハンドブック」（ＣＱ出版社）第３章 Ｒ
ＣＣ方式レギュレータの設計法（過電流保護回路の構成
ならびに強化した過電流保護回路）には、ＲＣＣ方式に
おいては１次回路に電流制限回路を設け、これを利用し
て過電流保護を行なうのが一般的であるが、出力電流と
１次回路のスイッチング電流とは完全な比例関係とはな
らないこと、入力電圧が変化すると過電流保護特性の動
作点も変化してしまうこと、ならびに、過電流保護特性
を改善した過電流保護回路の具体例が記載されている。

【０００６】特開平８−６６０２１号公報には、入力電
圧に対する過電流保護特性の垂下開始点の変動を抑制す
るようにしたスイッチング電源装置が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】１次側電流を監視する
方式は、スイッチングトランジスタに流れる電流を直接
検出しているので、スイッチングトランジスタを過電流
から速やかに保護することができる。しかし、出力電流
と１次回路のスイッチング電流とは完全な比例関係とは
ならないために、２次側の過電流を精度良く保護するこ
とは難しい。

【０００８】２次側電流を監視する方式は、負荷へ供給
される電流を直接検出しているので、負荷側の過電流を
精度良く保護することができる。ここで、特開平９−１
１３５４６号公報の２図に記載されているようなピーク
整流型の過電流検出回路を用いて負荷電流のピークを検
出する構成を取った場合、負荷電流が一時的に設定値を
超えたときでも過電流として検出され、出力直流電圧が
垂下されるため、負荷へ供給する直流電圧が大きく変動
する問題がある。

【０００９】そこで、特開平９−１１３５４６号公報の
１図または３図に記載されているような平均電流（平均
化された負荷電流）検出型の過電流検出回路を用いるこ
とで、一時的なピーク負荷電流を過電流として検出させ
ないようにし、負荷に安定した直流電圧を供給すること
ができる。しかし、平均電流検出型の過電流検出回路を
用いた場合、設定値を超える過電流が流れても過電流検
出信号が出力されるまでに時間遅れを生ずる。このた
め、負荷側短絡等によって設定値を大きく超える過電流
が流れた場合、過電流検出信号が出力されるまでの間に
１次側電流が過大になり、スイッチングトランジスタの
定格を超える虞れがある。

【００１０】そこで、２次側に平均電流検出型の過電流
検出回路を設けるとともに、１次側に瞬時電流検出型の
過電流検出回路を設けることが考えられる。しかしなが
ら、１次側に設けた瞬時電流検出型の過電流検出回路の
過電流検出設定値を、２次側電流（出力電流）が定格電
流を超えたときに１次側に流れる電流に設定した場合に
は、負荷電流が一時的に設定値を超えた際に１次側の過
電流検出回路が過電流として検出し、出力直流電圧が垂
下されるため、負荷へ供給する直流電圧が大きく変動す
る問題を生ずる。

【００１１】特に、出力側に新たな負荷が追加接続され
た場合、追加された負荷に対する突入電流によって負荷
電流が一時的に過大になることがある。この新たな負荷
に接続に伴う負荷電流の一時的な増加によって発生する
１次側電流の一時的な増加を過電流として検出し、出力
直流電圧を垂下させてしまうと、既に接続されている負
荷の動作が不安定になる虞れがある。

【００１２】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、新たな負荷の接続等によって負荷電流
が所定量だけ一時的に過大になっても出力直流電圧が変
動することなく、また、負荷側の異常等によって過電流
の度合が小さい過電流状態が所定時間継続した場合には
過電流保護機能を動作させることができ、さらに、負荷
側の異常によってさらに過大な負荷電流が流れた場合に
は過電流保護機能を速やかに動作させることができるよ
うにしたスイッチング電源装置の過電流保護回路を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係るスイッチング電源装置の過電流保護回路
は、電力変換用トランスの１次側電流が予め設定した１
次側許容値を超えた場合に１次側過電流検出信号を出力
する１次側過電流検出回路と、電力変換用トランスの２
次側電流が予め設定した２次側許容値を超えた状態が予
め設定した過電流許容継続時間を超えて継続した場合に
２次側過電流検出信号を出力する２次側過電流検出回路
と、１次側過電流検出信号ならびに２次側過電流検出信
号に基づいてスイッチング素子のスイッチング動作を停
止、または、スイッチングのオン時間を低減させる制御
回路とを備えたことを特徴とする。

【００１４】なお、１次側許容値は、出力側に新たな負
荷が追加接続された際に、追加された負荷に流れる突入
電流に伴う１次側電流のピーク値よりも高い値に設定す
るのが望ましい。また、２次側許容値は定格出力電流に
基づいて設定し、過電流許容継続時間は出力側に新たな
負荷が追加接続された際に追加された負荷に突入電流が
流れる時間よりも長い時間に設定するのが望ましい。

【００１５】請求項４に係るスイッチング電源装置の過
電流保護回路は、負荷電流が予め設定した定常状態許容
値を超えた状態が予め設定した過電流許容継続時間を超
えて継続した場合に過電流検出信号を出力するととも
に、負荷電流が予め設定した瞬時許容値を超えた場合に
過電流検出信号を出力する過電流検出回路と、過電流検
出信号に基づいてスイッチング素子のスイッチング動作
を停止、または、スイッチングのオン時間を低減させる
制御回路とを備えたことを特徴とする。

【００１６】なお、定常状態許容値は定格出力電流に基
づいて設定し、過電流許容継続時間は、出力側に新たな
負荷が追加接続された際に、追加接続された負荷に突入
電流が流れる時間よりも長い時間に設定し、瞬時許容値
は出力側に新たな負荷が追加接続された際に追加された
負荷に流れる突入電流に伴う負荷電流のピーク値よりも
高い値に設定するのが望ましい。

【００１７】請求項１に係るスイッチング電源装置の過
電流保護回路は、比較的大きな過電流を検出した際に１
次側過電流検出信号を出力する１次側過電流検出回路を
電力変換用トランスの１次側に設けたので、負荷短絡等
によって１次側電流が過大になった場合はそれを速やか
に検出して１次側過電流検出信号を出力することができ
る。制御回路は、１次側過電流検出信号に基づいてスイ
ッチング素子のスイッチング動作を停止、または、スイ
ッチングのオン時間を低減させるので、スイッチング電
源装置を過電流から保護することができる。

【００１８】また、請求項１に係るスイッチング電源装
置の過電流保護回路は、比較的小さな過電流状態であっ
てもその過電流状態が継続している場合に２次側過電流
検出信号を出力する２次側過電流検出回路を電力変換用
トランスの２次側に設けたので、比較的小さな過電流状
態あっても継続している場合にはそれを検出して、スイ
ッチング電源装置を過電流から保護することができる。

【００１９】なお、１次側許容値は、出力側に新たな負
荷が追加接続された際に、追加された負荷に流れる突入
電流に伴う１次側電流のピーク値よりも高い値に設定
し、２次側許容値は定格出力電流に基づいて設定し、過
電流許容継続時間は出力側に新たな負荷が追加接続され
た際に追加された負荷に突入電流が流れる時間よりも長
い時間に設定することで、新たな負荷が追加接続された
場合にその負荷への突入電流によって一時的に比較的小
さな過電流状態となっても、それを許容することができ
る。よって、新たな負荷の接続等によって負荷電流が所
定量だけ一時的に過大になっても出力直流電圧が変動す
ることがない。また、負荷側の異常等によって過電流の
度合が小さい過電流状態が所定時間継続した場合には過
電流保護機能を動作させることができ、さらに、負荷側
の異常によってさらに過大な負荷電流が流れた場合には
過電流保護機能を速やかに動作させることができる。

【００２０】請求項４に係るスイッチング電源装置の過
電流保護回路は、負荷電流が予め設定した定常状態許容
値を超えた状態が予め設定した過電流許容継続時間を超
えて継続した場合に過電流検出信号を出力するととも
に、負荷電流が予め設定した瞬時許容値を超えた場合に
過電流検出信号を出力する過電流検出回路を備えたの
で、比較的小さな過電流状態が継続している場合はそれ
を検出してスイッチング電源装置を保護するとともに、
比較的大きな過電流が発生した場合はそれを直ちに検出
してスイッチング電源装置を保護することができる。

【００２１】なお、定常状態許容値は定格出力電流に基
づいて設定し、過電流許容継続時間は、出力側に新たな
負荷が追加接続された際に、追加された負荷に突入電流
が流れる時間よりも長い時間に設定し、瞬時許容値は出
力側に新たな負荷が追加接続された際に追加された負荷
に流れる突入電流に伴う負荷電流のピーク値よりも高い
値に設定することで、新たな負荷が追加接続された場合
にその負荷への突入電流によって一時的に比較的小さな
過電流状態となっても、それを許容することができる。
よって、新たな負荷の接続等によって負荷電流が所定量
だけ一時的に過大になっても出力直流電圧が変動するこ
とがない。また、負荷側の異常等によって過電流の度合
が小さい過電流状態が所定時間継続した場合には過電流
保護機能を動作させることができ、さらに、負荷側の異
常によってさらに過大な負荷電流が流れた場合には過電
流保護機能を速やかに動作させることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は請求項１に係る過電流
保護回路を備えたスイッチング電源装置のブロック構成
図である。本実施の形態では、スイッチング電源装置と
してフォワード・コンバータを例示しているが、スイッ
チング電源装置は他の形式のものであってもよい。図１
に示すスイッチング電源装置１は、電力変換部２と、１
次側過電流検出回路３と、２次側過電流検出回路４と、
制御部５と、アイソレート部６と、出力電圧を分圧する
各分圧用抵抗７ａ，７ｂと、図示しない回路用電源部と
からなる。符号１ａ，１ｂは直流電源８の入力端子であ
る。符号１ｃ，１ｄは出力端子であり、出力端子１ｃ，
１ｄから負荷９への直流電力の供給がなされる。直流電
源８は、商用電源を整流・平滑して直流電源を供給する
構成であってもよい。

【００２３】電力変換部２は、電力変換用トランス（高
周波トランス）２１と、電力用電界効果トランジスタ，
電力用バイポーラトランジスタ等の電力用スイッチング
素子２２と、整流用ダイオード２３と、環流用ダイオー
ド２４と、チョークコイル２５と、電源安定化用コンデ
ンサ２６とからなる。整流用ダイオード２３，環流用ダ
イオード２４，チョークコイル２５ならびに電源安定化
用コンデンサ２５でチョークインプット型の整流・平滑
回路を構成している。

【００２４】制御部５から出力されるスイッチング制御
信号（ＰＷＭ信号）５ａは、アイソレート部６を介して
電力用スイッチング素子２２の制御電極（ゲート，ベー
ス等）へ供給される。アイソレート部６は、パルストラ
ンス等を備え、電力変換部２側と制御部５側との電源を
分離した状態で、制御部５から出力されるスイッチング
制御信号（ＰＷＭ信号）５ａを電力変換部２へ伝達す
る。

【００２５】電力変換部２は、スイッチング制御信号５
ａに基づいて電力用スイッチング素子２２をスイッチン
グ動作させることで、直流電源８から電力変換用トラン
ス２１の１次巻線２１ａを介して流れる電流をスイッチ
ングさせ、このスイッチング動作によって２次巻線２１
ｂに発生する電圧をチョークインプット型の整流・平滑
回路で整流・平滑して安定化した直流電源を出力する。

【００２６】電力変換部２の出力電圧（各出力端子ｃ，
１ｄ間の電圧）は、各分圧用抵抗７ａ，７ｂで分圧さ
れ、分圧された電圧は制御部５の出力電圧モニタ入力端
子５ｂへ供給される。制御部５は、出力電圧モニタ入力
端子５ｂに供給される出力電圧の分圧電圧に基づいて出
力電圧を監視し、定格出力電圧と実際の出力電圧との誤
差に基づいてスイッチング制御信号５ａの周波数（周
期），デューティを変化させることで、負荷９に供給す
る電圧を安定化する。なお、制御部５は、初期状態（電
源の立ち上げ状態）においては、予め設定した電源立ち
上げ用の周期，デューティのスイッチング制御信号５ａ
を出力して電力変換部２の動作を立ち上げた後に、定格
出力電圧と実際の出力電圧との誤差に基づくフィードバ
ック制御に移行するようにしている。

【００２７】制御部５は、各過電流検出回路３，４から
過電流検出信号３ａ，４ａが供給された場合、スイッチ
ング制御信号８ａの出力を停止、または、スイッチング
のオン時間を低減させることで、スイッチング電源装置
１を過電流から保護する。１次側過電流検出回路３は、
電力変換用トランス２１の１次巻線２１ａならびに電力
用スイッチング素子２２からなる１次側回路に流れる１
次側電流を監視し、１次側電流が１次側許容値を超えた
場合に、１次側過電流検出信号３ａを出力する。１次側
許容値は、負荷９へ定格出力電流を供給している状態に
おける１次側電流の例えば１．５倍程度に設定してい
る。

【００２８】１次側過電流検出回路３は、カレントトラ
ンス（電流変成器）３１と、電流−電圧変換用抵抗３２
と、ダイオード３３と、コンデンサ３４と、放電用抵抗
３５と、電圧比較器３６と、逆流防止用ダイオード３７
と、１次側過電流検出しきい値電圧Ｖ１の供給回路とを
備える。カレントトランス３１の１次側巻線３１ａを１
次側回路に介設して、カレントトランス３１の２次側巻
線３１ｂに１次側電流に比例した電流を発生させ、カレ
ントトランス３１の２次側巻線３１ｂに発生した１次側
電流に比例した電流を電流−電圧変換用抵抗３２によっ
て１次側電流に対応した電圧に変換し、１次側電流に対
応した電圧をダイオード３３で整流してコンデンサ３４
を急速充電して、コンデンサ３４の両端に１次側電流に
対応した電圧を発生させる。

【００２９】充電時定数は、電力用スイッチング素子２
２のスイッチング周期よりも短くなるように、コンデン
サ３４の容量を設定している。また、コンデンサ３４に
並列に放電用抵抗３５を接続して、コンデンサ３４に充
電された電荷を所定の放電時定数で放電させるようにし
ている。放電時定数は、電力用スイッチング素子２２の
スイッチング周期とほぼ同程度に設定している。これに
より、スイッチング動作毎に流れるパルス電流の瞬時値
に対応した電圧がコンデンサ３４の両端に発生するよう
にしている。コンデンサ３４に発生した１次側電流に対
応した電圧は、電圧比較器３６で１次側過電流検出しき
い値電圧ＶＴ１と比較され、１次側電流に対応した電圧
が１次側過電流検出しきい値電圧ＶＴ１を超えている場
合は、電圧比較器３６からＨレベルの信号が出力され、
このＨレベルの信号が逆流防止用ダイオード３７を介し
て制御部５の過電流検出信号入力端子５ｃへ供給され
る。

【００３０】なお、本実施の形態ではカレントトランス
を用いて１次側電流を検出する回路例を示したが、電流
検出用抵抗を１次回路に介設しこの電流検出用抵抗の両
端に発生する電圧に基づいて１次側電流を検出する構成
としてもよい。この場合、１次側過電流検出信号をフォ
トカプラ等を介して制御部５へ供給する構成にすること
で、１次側過電流検出回路側と制御部側との電源分離を
行なう。

【００３１】２次側過電流検出回路４は、電力変換用ト
ランス２１の２次巻線２１ｂに流れる電流（または負荷
９に流れる負荷電流）を監視し、２次側電流（または負
荷電流）が２次側許容値を超えた状態が過電流許容継続
時間を超えて継続した場合に、２次側過電流検出信号４
ａを出力する。２次側許容値は、このスイッチング電源
装置１の定格出力電流の例えば１．１〜１．２倍程度に
設定している。過電流許容継続時間は、出力側に新たな
負荷が追加接続された際に、その負荷への突入電流が流
れる時間よりも長く設定している。

【００３２】２次側過電流検出回路４は、カレントトラ
ンス（電流変成器）４１と、電流−電圧変換用抵抗４２
と、ダイオード４３と、コンデンサ４４と、放電用抵抗
４５と、電圧比較器４６と、タイマ回路４７と、逆流防
止用ダイオード４８と、２次側過電流検出しきい値電圧
ＶＴ２の供給回路とを備える。カレントトランス４１の
１次側巻線４１ａを電力変換用トランス２１の２次巻線
２１ｂに直列に介設して、カレントトランス４１の２次
側巻線４１ｂに２次側電流に比例した電流を発生させ
る。カレントトランス４１の２次側巻線４１ｂに発生し
た２次側電流に比例した電流を電流−電圧変換用抵抗４
２によって２次側電流に対応した電圧に変換し、２次側
電流に対応した電圧をダイオード４３で整流してコンデ
ンサ４４を充電して、コンデンサ４４の両端に２次側電
流に対応した電圧を発生させる。

【００３３】充電時定数は、２次側電流の平均値が検出
できるようにするために、電力用スイッチング素子２２
のスイッチング周期よりも充分に長くなるように、コン
デンサ４４の容量を設定している。また、コンデンサ４
４に並列に放電用抵抗４５を接続して、コンデンサ４４
に充電された電荷を所定の放電時定数で放電させるよう
にしている。放電時定数は、電力用スイッチング素子２
２のスイッチング周期よりも充分に長く設定している。
これにより、コンデンサ４４の両端に２次側電流の平均
値に対応した直流電圧が得られるようにしている。コン
デンサ４４に発生した２次側電流（平均値）に対応した
電圧は、電圧比較器４６で２次側過電流検出しきい値電
圧ＶＴ２と比較され、２次側電流（平均値）に対応した
電圧が２次側過電流検出しきい値電圧ＶＴ２を超えてい
る場合は、電圧比較器４６からＨレベルの信号が出力さ
れる。このＨレベルの信号はタイマ回路４７へ供給され
る。

【００３４】タイマ回路４７は、電圧比較器４６の出力
がＨレベルである状態（２次側過電流検出状態）が、過
電流許容継続時間に亘って継続している場合はＨレベル
の信号を出力する。タイマ回路４７は、電圧比較器４６
の出力がＨレベルである時に抵抗を介してコンデンサを
充電するとともに、電圧比較器４６の出力がＬレベルで
ある時にコンデンサの電荷を放電させる充放電回路と、
コンデンサの電圧が予め設定した電圧を超えた場合にＨ
レベルの信号を出力する電圧比較器とで構成することが
できる。また、タイマ回路４７は、電圧比較器４６の出
力がＨレベルである時に計時を行なう計時回路を備え、
計時回路の計時結果が過電流許容継続時間を超えたとき
にＨレベルの出力を発生させる構成としてもよい。タイ
マ回路４７から出力されたＨレベルの信号は、逆流防止
用ダイオード４８を介して制御部５の過電流検出信号入
力端子５ｃへ供給される。

【００３５】なお、本実施の形態ではカレントトランス
を用いて２次側電流を検出する回路例を示したが、電流
検出用抵抗を２次側回路に介設しこの電流検出用抵抗の
両端に発生する電圧に基づいて２次側電流を検出する構
成としてもよい。また、図１ではカレントトランス４１
を電源安定化用コンデンサ２６の前段側（電力変換用ト
ランス２１側）に設ける回路構成を示したが、図２に示
すように、カレントトランス４１を電源安定化用コンデ
ンサ２６の後段側に介設して、負荷９に供給される負荷
電流を検出する構成としてもよい。

【００３６】次にこの発明に係る過電流保護回路の動作
を説明する。負荷短絡等によって過大な負荷電流（例え
ば定格出力電流の１．５倍以上）が流れると、電力変換
用トランスを介して２次側へ供給する電力を増加させる
ために、電力変換部２の１次側電流が増加する。１次側
過電流検出回路３は、１次側電流の瞬時電流を監視して
おり、１次側電流が１次側許容値を超えた時点で１次側
過電流検出信号３ａを出力する。制御部５は、１次側過
電流検出信号３ａに基づいてスイッチング制御信号５ａ
の出力を停止、または、スイッチングのオン時間を低減
させる。よって、電力変換トランス２１を介して負荷側
への電力供給が停止、または、電力供給量が減少され
る。負荷短絡等によって過大な負荷電流が流れた場合に
それを速やかに検出してスイッチング制御信号５ａの出
力を停止、または、スイッチングのオン時間を低減させ
るので、１次側の電力用スイッチング素子２２，２次側
の各ダイオード２３，２４を過電流から保護することが
できる。

【００３７】新たな負荷が追加接続された際に、その負
荷への突入電流が流れることがある。この突入電流によ
って負荷電流が定格出力電流の例えば１．４倍以下程度
に一時的に増加しても、１次側過電流検出回路３は１次
側過電流検出信号３ａを出力しない。２次側過電流検出
回路４は、過電流状態が過電流許容時間を超えて継続し
ている場合に２次側過電流検出信号４ａを出力する構成
としているので、突入電流が流れる時間が過電流許容継
続時間以内であれば、２次側過電流検出信号４ａは出力
されるない。したがって、新たな負荷の追加接続によっ
て負荷電流が定格電流を一時的に超えても、負荷へ所定
に出力電圧を継続して供給できる。

【００３８】定格出力電流を超える負荷電流が継続的に
流れると、１次側の電力用スイッチング素子２２，２次
側の各ダイオード２３，２４の発熱量が増加し、各素子
２２，２３，２４の温度が過度に上昇する虞れがある。
接続される負荷が多くなったり負荷側の異常等によって
定格出力電流を超える負荷電流が流れる状態が継続した
場合、２次側過電流検出回路４は過電流状態が過電流許
容継続時間を超えた時点で２次側過電流検出信号４ａを
出力する。制御部５は、２次側過電流検出信号４ａに基
づいてスイッチング制御信号５ａの出力を停止、また
は、スイッチングのオン時間を低減させる。これによ
り、１次側の電力用スイッチング素子２２，２次側の各
ダイオード２３，２４の温度が過度に上昇することを防
止することができる。

【００３９】図３は請求項４に係る過電流保護回路を備
えたスイッチング電源装置のブロック構成図である。図
３に示すスイッチング電源装置１１は、電力変換部２
と、制御部５と、アイソレート部６と、出力電圧分圧用
の各抵抗７ａ，７ｂと、過電流検出回路１２とからな
る。過電流検出回路１２以外の各回路部の構成は図１に
示したスイッチング電源装置１と同じである。

【００４０】過電流検出回路１２は、負荷電流検出用抵
抗１３と、負荷電流検出用抵抗１３の両端に発生した電
圧を直流増幅する直流増幅器１４と、直流増幅器１４か
ら出力される負荷電流に対応した電圧と過電流の瞬時許
容値に対応する電圧ＶＴ３とを比較して負荷電流が瞬時
許容値を超えている場合にＨレベルの第１の過電流検出
信号１５ａを出力する第１の電圧比較器１５と、直流増
幅器１４から出力される負荷電流に対応した電圧と過電
流の定常状態許容値に対応する電圧ＶＴ４とを比較して
負荷電流が定常状態許容値を超えている場合にＨレベル
の過電流状態検出信号１６ａを出力する第２の電圧比較
器１６と、過電流状態検出信号１６ａが出力されている
状態が過電流許容継続時間に亘って継続したことを検出
してＨレベルの第２の過電流検出信号１７ａを出力する
タイマ回路１７と、各過電流検出信号１５ａ，１７ａの
論理和を出力する論理和（オア）回路１８と、過電流の
瞬時許容値に対応する電圧ＶＴ３を供給する回路と、過
電流の定常状態許容値に対応する電圧ＶＴ４を供給する
回路とを備える。論理和（オア）回路１８の出力は過電
流検出信号１８ａとして制御部５の過電流検出信号入力
端子５ｃへ供給される。

【００４１】負荷電流が定格出力電流の例えば１．５倍
を超えた場合に、第１の過電流検出信号１５ａが出力さ
れるよう過電流の瞬時許容値に対応する電圧ＶＴ３を設
定している。負荷電流が定格出力電流の例えば１．１〜
１．２倍を超えた場合に、過電流状態検出信号１６ａが
出力されるよう過電流の定常状態許容値に対応する電圧
ＶＴ４を設定している。過電流許容継続時間は、新たな
負荷が追加接続された際に追加された負荷に突入電流が
流れる時間よりも長い時間に設定している。

【００４２】負荷側の短絡等によって過大な負荷電流
（定格出力電流の例えば１．５倍以上）が流れると、第
１の電圧比較器１５から第１の過電流検出信号１５ａが
過大な負荷電流（定格出力電流の例えば１．５倍以上）
が発生した時点で速やかに出力され、論理和（オア）回
路１８を介して過電流検出信号１８ａが制御部５へ供給
される。制御部５は、過電流検出信号１８ａに基づいて
電力用スイッチング素子２２のスイッチングを動作を停
止、または、スイッチングのオン時間を低減させるの
で、出力電圧の供給が停止または出力電圧が低減され
る。これによって、負荷９へ流れる電流が停止または低
減され、スイッチング電源装置１１を過電流から保護す
ることができる。

【００４３】定格出力電流の１．１〜１．２倍程度の過
電流が流れると、第２の電圧比較器１６から過電流状態
検出信号１６ａが直ちに出力される。過電流状態の継続
時間が過電流許容継続時間を超えた時点でタイマ回路１
７から第２の過電流検出信号１７ａが出力され、論理和
（オア）回路１８を介して過電流検出信号１８ａが制御
部５へ供給される。制御部５は、過電流検出信号１８ａ
に基づいて電力用スイッチング素子２２のスイッチング
を動作を停止、または、スイッチングのオン時間を低減
させるので、出力電圧の供給が停止または出力電圧が低
減される。これによって、負荷９へ流れる電流が停止ま
たは低減され、スイッチング電源装置１１を過電流から
保護することができる。

【００４４】新たな負荷の追加接続によって追加接続さ
れた負荷に対する突入電流が流れ、定格出力電流を超え
る負荷電流が一時的に流れても、負荷電流が瞬時許容値
以下であって、かつ、過電流状態が過電流許容継続時間
以内であれば、過電流検出信号１７ａ，１８ａは発生し
ないので、出力電圧が変動することがない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るスイ
ッチング電源装置の過電流保護回路は、定格出力電流を
大幅に超える過電流を検出した際には直ちに過電流保護
動作を行なうとともに、定格出力電流を少し超える過電
流が過電流許容継続時間を超えて継続した時点で過電流
保護動作を行なう構成としたので、新たな負荷の接続等
によって負荷電流が所定量だけ一時的に過大になっても
出力直流電圧が変動することなく、また、負荷側の異常
等によって過電流の度合が小さい過電流状態が所定時間
継続した場合には過電流保護機能を動作させることがで
き、さらに、負荷側の異常によってさらに過大な負荷電
流が流れた場合には過電流保護機能を速やかに動作させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る過電流保護回路を備えたスイッ
チング電源装置のブロック構成図である。

【図２】請求項１に係る過電流保護回路を備えた他のス
イッチング電源装置のブロック構成図である。

【図３】請求項４に係る過電流保護回路を備えたスイッ
チング電源装置のブロック構成図である。

【符号の説明】

１，１１ スイッチング電源装置 ２ 電力変換部 ３ １次側過電流検出回路 ４ ２次側過電流検出回路 ５ 制御部 ６ アイソレート部 ９ 負荷 １２ 過電流検出回路 １３ 負荷電流検出用抵抗 ２１ 電力変換用トランス ２２ 電力用スイッチング素子 ３１，４１ カレントトランス ３２，４２ 電流−電圧変換用抵抗 ３３，４３ ダイオード ３４，４４ コンデンサ ３５，４５ 放電用抵抗 １５，１６，３６，４６ 電圧比較器 １７，４７ タイマ回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力直流電圧を電力変換用トランスの１
   次巻線を介して断続するスイッチング素子を備え、この
   スイッチング素子のスイッチング動作によって前記電力
   変換用トランスの２次巻線に発生する電圧を整流平滑し
   て負荷へ直流電圧を供給するスイッチング電源装置にお
   いて、 前記電力変換用トランスの１次側電流が予め設定した１
   次側許容値を超えた場合に１次側過電流検出信号を出力
   する１次側過電流検出回路と、 前記電力変換用トランスの２次側電流が予め設定した２
   次側許容値を超えた状態が予め設定した過電流許容継続
   時間を超えて継続した場合に２次側過電流検出信号を出
   力する２次側過電流検出回路と、 前記１次側過電流検出信号ならびに前記２次側過電流検
   出信号に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング
   動作を停止、または、スイッチングのオン時間を低減さ
   せる制御回路とを備えたことを特徴とするスイッチング
   電源装置の過電流保護回路。
2. 【請求項２】 前記１次側許容値は、出力側に新たな負
   荷が追加接続された際に、追加された負荷に流れる突入
   電流に伴う１次側電流のピーク値よりも高い値に設定し
   たことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装
   置の過電流保護回路。
3. 【請求項３】 前記２次側許容値は定格出力電流に基づ
   いて設定し、前記過電流許容継続時間は出力側に新たな
   負荷が追加接続された際に追加された負荷に突入電流が
   流れる時間よりも長い時間に設定したことを特徴とする
   請求項１記載のスイッチング電源装置の過電流保護回
   路。
4. 【請求項４】 入力直流電圧を電力変換用トランスの１
   次巻線を介して断続するスイッチング素子を備え、この
   スイッチング素子のスイッチング動作によって前記電力
   変換用トランスの２次巻線に発生する電圧を整流平滑し
   て負荷へ直流電圧を供給するスイッチング電源装置にお
   いて、 前記負荷へ供給する負荷電流が予め設定した定常状態許
   容値を超えた状態が予め設定した過電流許容継続時間を
   超えて継続した場合に過電流検出信号を出力するととも
   に、前記負荷へ供給する負荷電流が予め設定した瞬時許
   容値を超えた場合に過電流検出信号を出力する過電流検
   出回路と、 前記過電流検出信号に基づいて前記スイッチング素子の
   スイッチング動作を停止、または、スイッチングのオン
   時間を低減させる制御回路とを備えたことを特徴とする
   スイッチング電源装置の過電流保護回路。
5. 【請求項５】 前記定常状態許容値は定格出力電流に基
   づいて設定し、前記過電流許容継続時間は、出力側に新
   たな負荷が追加接続された際に、追加接続された負荷に
   突入電流が流れる時間よりも長い時間に設定し、前記瞬
   時許容値は出力側に新たな負荷が追加接続された際に追
   加された負荷に流れる突入電流に伴う負荷電流のピーク
   値よりも高い値に設定したことを特徴とする請求項４記
   載のスイッチング電源装置の過電流保護回路。