JPS5836592B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過大電流保護回路を有するＤＣ−ＤＣコンバ
ータ方式の直流安定化電源装置に関するものである。

一般にＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、定電圧電源として
の動作を行なうため、過負荷状態や入力電圧が低下して
も定電圧を維持すべく作用し、過大電流によってトラン
ジスタのごときスイッチング素子などが破壊することが
ある。

そこで上記のような異常時には、過大電流を検出し、過
大電流が流れるのを防止してスイッチング素子などを破
壊から保護する過電流保護回路が付加されている。

第１図に従来の過大電流検出回路を含めて構成した直流
安定化電源装置の要部回路構成図を示す。

同図において、１はスイッチング素子であり、ここでは
ＮＰＮ型のトランジスタで示し、以下はこれをスイッチ
ングトランジスタという。

２はコンバータトランス、３はスイッチングトランジス
タ１のエミッタ電極と接地間に挿入された過電流検出用
抵抗器、４は過電流検出用抵抗器３の両端電圧が、或る
設定された電圧より高くなった場合に、その電圧を検出
して前述の目的を達成すべく動作する過電流保護回路、
５はコンバータトランス２で変換と安定化された方形波
状電圧を整流するためのダイオード、６はダイオード５
で整流された電圧の平滑用コンデンサ、７は上記ダイオ
ード５と平滑用コンデンサ６で整流、平滑された安定化
出力電圧を入力とする負荷、８は非安定化の直流入力電
圧端子である。

このような回路構成において、負荷７に過大電流が流れ
る、いわゆる過負荷状態や、直流入力電圧端子８の電圧
が異常に低下するなどの異常状態が発生した場合、ＤＣ
−ＤＣコンバータ回路は出力電圧を設定された電圧に維
持すべく動作して、スイッチングトランジスタ１に過大
電流が流れ始める。

この時、スイッチングトランジスタ１のエミソタ電極に
接続された過電流検出用抵抗器３での電圧降下も徐々に
大きくなる。

さらに過大電流が流れて過電流検出用抵抗器３０両端電
圧が或る設定された電圧以上になった瞬間、過電流保護
回路４が動作して、それ以上の過大電流がスイッチング
トランジスタ１に流れるのを防止する。

しかし、上述のような過大電流検出構成においては、過
電流検出用抵抗器３には常時損失が付随し、なおかつ、
この電力が大きいことから、直流安定化電源回路の効率
が低下したり、過電流検出用抵抗器３に大容量の部品が
必要となるなどの欠点を有していた。

本発明は上述のごとき欠点を除去するようにしたもので
ある。

以下、本発明を図示の実施例に基いて説明するが、その
前に、スイッチングトランジスタの槙失についての説明
と、ここでの用語の定義を行なう。

周知のように、スイッチング動作を行なうトランジスタ
には、トランジスタが導通状態にある時に、そのトラン
ジスタの飽和電圧とコレクタ電流との積で決まる導通時
の損失と、トランジスタが導通状態から遮断状態に移行
する時および遮断状態から導通状態に移行する時に生じ
るスイッチング損失とがあり、このスイッチング損失が
全損失に対し大きな比重を占める。

特にＤＣ−ＤＣコンバータのごとき比較的大きな電流を
扱う回路でのスイッチング損失は大きい。

本発明は、上記スイッチング損失のうち、トランジスタ
が遮断状態から導通状態に移る際に生じる損失（以下、
これをコレクタ電圧立下り損失と定義する）を軽減させ
るのに用いられるコレクタ電圧立下り損失のスイッチン
グ損失軽減回路を具備した直流安定化電源装置を提供す
るものである。

第２図に本発明の一実施例を示す。

同図において第１図と同様の作用をなすものは同一の符
号を付し、ここでの説明は省略する。

１０は前述のスイッチング損失軽減回路である。

このスイッチング損失軽減回路は、一般にインダクタン
ス成分であるコイル１１を主体として構成され、直流入
力電圧端子８とスイッチングトランジスタ１の間に挿入
される。

１２はダイオード、１３は抵抗器で、それらのダイオー
ド１２と抵抗器１３の直列接続回路が上記コイル１１に
並列に接続されている。

１４は上記コイル１１と磁気結合するように巻線された
過大電流検出用の検出巻線である。

この検出巻線１４の一端は接地され、他端は過電流保護
回路４に接続されている。

第３図に第２図の主要部の波形を示す。

ａはスイッチングトランジスタ１のコレクタ電圧波形を
示し、ｔ１〜ｔ２期間が導通期間、ｔｏ％ｔ１期間が前
述のコレクタ電圧立下りのスイッチング損失となること
を表わす。

ｂはスイツチングトランジスタ１のコレクタ電流波形を
示し、負荷７に流れる負荷電流とコンバータトランス２
の励磁電流との総和である。

Ｃはコイル１１の両端電圧を示し、ｔ１以後のリンギン
グはダイオード１２、抵抗器１３で制動された電圧であ
る。

次に本実施例の動作を説明する。

なお、ＤＣＤＣコンバータ回路の動作原理は周知である
ので、ここでの詳細な説明は省略する。

スイッチングトランジスタ１が遮断状態から導通状態に
移ろうとすれば（第３図におげるｔ。

−ｔ１期間）コイル１１を介して直流入力電圧端子８か
ら電流が流れ込むことになるが、この時、コイル１１の
インダクタンス成分は、このコイル１１に電流が流れる
のを阻止する方向に逆起電力を生じる。

この逆起電力の作用によってスイッチングトランジスタ
１に流れ込む電流に時間的遅れが生じる。

コレクタ電圧立下り期間に生じるスイッチング損失は、
その立下り期間が短かい程損失が小さくなることは容易
に理解できるところである。

したがって、上記のような作用をなすコイル１１を用い
ることによってスイッチング損失を軽減せしめることが
できる。

さて、上述のコレクタ電圧立下り期間にコイル１１０両
端に発生する逆起電力ｅは、コレクタ電圧立下り期間に
コイル１１を流れる電流ｉと、このコイル１１が有する
インダクタンスＬとで決まｄｉ り、ｅ＝−Ｌ一で表わされることは周知のことｄｔ である。

これは、コレクタ電圧立下り期間にコイル１１を流れる
電流が大きげれば、コイル１１０両端に発生する逆起電
力も大きくなり、逆に流れ込む電流が小さければ発生す
る逆起電力も小さくなるといった現象である。

そこで、上記コイル１１に発生する逆起電力を検出すべ
く、コイル１１に磁気結合してなる検出巻線１４を設け
れば、スイッチングトランジスタ１のコレクタ電流に対
応した電圧を取出すことができる。

そして、この検出巻線１４に誘起する電圧を過電流保護
回路４の過大電流の検出電圧とす礼ば、過大電流からス
イッチングトランジスタなどを保護できる。

以上のように本発明は、スイッチング損失軽減回路のコ
イルに磁気結合させた検出巻線を設け、この検出巻線に
誘起する電圧で過電流保護回路を動作させるようにした
ため、正常動作時は、ほとんど電力損失を伴なわず、異
常時には確実に動作して回路を保護するという優れた効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過大電流検出回路を含む直流安定化電源
装置の要部回路構成図、第２図は本発明の一実施例の要
部回路構成図、第３図ａ，ｂ，ｃは第２図における要部
の信号波形図である。 １・・・・・・スイッチングトランジスタ、４・・・・
・・過電流保護回路、８・・・・・・直流入力電圧端子
、１０・・・・・・スイッチング損失軽減回路、１１・
・・・・・コイル、１４・・・・・・検出巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流入力電圧端子とスイッチング素子との間に接続
   されたコイルを主体としてなるスイッチング損失軽減回
   路と、上記スイッチング素子に流れる電流が設定値を超
   えた時に動作を開始する過電流保護回路とを具備したＤ
   Ｃ−ＤＣコンバータ方式の直流安定化電源装置であって
   、上記スイッチング損失軽減回路のコイルに磁気結合し
   た検出巻線を設け、該検出巻線に誘起する電圧を上記過
   電流保護回路の検出電圧としたことを特徴とする電源装
   置。