JPS5847047B2 - 電源電圧安定化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスイッチング方式を使用した電源電圧安定化回
路に関し、特に２次側回路に多大な電流を必要としてコ
ンバータトランス固有の磁束密度が飽和した時にこの１
次側巻線に多大な電流が流れて１次側回路の破壊が招来
することを未然に防止する回路手段を備えた電源電圧安
定化回路にある。

また、本発明は前記防止のための回路手段とし、１次側
の過電流を検知してスイッチング動作を行わせていると
ころの発振回路を制御し、異常電流が流れるのを未然に
防止するものとなっているところである。

ところでスイッチング方式を使用した電源電圧安定化回
路は例えば第１図に示す様に印加される商用電源■に対
してコンバータトランスＴの１次側に設けられた発振回
路Ｏ８Ｃを介して２次側に所定電圧■。

を出力するものである。同図に於て、商用電源■は整流
回路Ｅを介して整流されコンデンサＣ１に印加される。

アースにおとされた一側端子に対してコンデンサＣ０の
＋側端子は、トランスＴの第１巻線Ｎ１ を介してスイ
ッチング素子の役目を果すトランジスタＱ５ のコレク
タ側に接続されている。

トランジスタＱ５のベースには発振回路Ｏ８Ｃが接続さ
れて、発振回路Ｏ８Ｃに所定レベルの電圧が印加された
状態で発振動作し、トランジスタＱ５ にオン・オフ指
令を与えて第１巻線をスイッチングし、整流回路Ｅで直
流に変換された電源電圧をトランスＴの第２巻線Ｎ２及
び第３の補助巻線Ｎ３ に夫々伝達する。

上記トランスの第３の補助巻線Ｎ３はダイオードＤ１
を介してコンデンサＣ３と並列に接続されている。

コンデンサＣ３の＋側端子は上記発振回路Ｏ８Ｃに接続
されて動作電圧ｖＣ３を供給し、一側端子は上記トラン
ジスタＱ５のエミッタ端子に接続されてアースされてい
る。

またコンデンサＣ３の＋側端子と上記第１巻線Ｎ１間に
はダイオードＤ２ を介してコンデンサＣ２が接続され
、発振回路Ｏ８Ｃのイニシャルスタート時の安定化を企
っている。

トランスＴの２次側である第２巻線Ｎ２は出力部をなし
、商用電源の投入に対して一定電圧Ｖ。

を導出するもので、ダイオードＤ。

を介して平滑用コンデンサＣ８が接続され、更に該コン
デンサＣ８に抵抗Ｒ８を介して発光ダイオードＤｉが並
列に接続されている。

上記発光ダイオードＤｉはその発光が発振回路Ｏ８Ｃに
設げられたフォトトランジスタＱ８ に入射されるよう
に設計されている。

発光ダイオードＤｉ とフォトトランジスタＱ８は例え
ばフォトカプラーとして同一パッケージ内に実装された
光結合半導体装置を用いて構成される。

発光ダイオードＤｉは、第２巻線Ｎ２の出力部に導出さ
れる出力電圧Ｖ。

の増減に対応する光量で発光し、その発光をフォトトラ
ンジスタＱ８に入射する。

フォトトランジスタＱ８ は入射光量の増減に対応する
インピーダンスを呈し、そのインピーダンスの増減で発
振回路Ｏ８Ｃの発振同波数を制御して、トランジスタＱ
５ のオン・オフを制御し、結果的に出力電圧Ｖ。

を制御して安定電圧を供給するものである。

上述した電源電圧安定化回路は同出願人から特願昭５１
−７１８６８号として提案している。

この様な安定化回路にあってはスイッチングを安定にす
るため２次側回路から１次側回路（発振回路０ＳＣ）へ
の帰環ループ回路を設け、なおかつ１次側、２次側をフ
ローティングにすべく、例えばフォトカプラーの様なア
イソレーターを備えて発振を安定化させている。

ところで、この安定化回路にあって２次側の回路の異常
で２次側に多大な電流を必要とした場合、トランスのパ
ワーが追従できる領域までは必要な電力を供給できるが
、トランス固有の磁束密度が飽和した時１次側の巻線に
多大な電流が流れることになる。

この結果、１次側回路の破壊につながるものであった。

本発明は上述の様な電源電圧安定化回路の附帯する不都
合な問題を解決するために提案されたものであり、以下
図面と共に本発明を詳述する。

第２図は本発明に係る電源電圧安定化回路の構成を示す
回路図である。

故国に於て、商用交流電源Ｖは整流回路Ｅを介して整流
され、コンデンサＣ７に印加される。

コンデンサＣ１の＋側端子はトランスＴの第１巻線Ｎ１
を介してドライバー回路１内のスイッチング素子の役
目を果すトランジスタＱ５ のコレクタ側に接続される
。

また、前記トランスＴには補助巻線Ｎ３を有し、該補助
巻線Ｎ３はダイオードＤ１ を介してコンデンサＣ３と
並列に接続されている。

コンデンサＣ３の＋側端子はドライバー回路１、発振回
路Ｏ８Ｃに接続されて動作電圧を供給するところの補助
電源回路を構成する。

上記したドライバー回路１のトランジスタＱ５のベース
には発振回路Ｏ８Ｃの出力端子が接続されて、発振回路
Ｏ８Ｃに所定レベルの電圧が印加された状態で発振動作
し、トランジスタＱ５ にオン・オフ指令を与えて第１
巻線Ｎ１ をスイッチングし、整流回路Ｅで直流に変換
された電源電圧をトランスＴの第２巻線Ｎ２及び補助巻
線Ｎ３に夫夫伝達する。

そして、上記補助電源回路と上記第１巻線Ｎ１間にはダ
イオードＤ２を介してコンデンサＣ２そしてコンデンサ
Ｃ２と並列に抵抗Ｒ２が接続され、発振回路Ｏ８Ｃのイ
ニシャルスタート時の安定化を企っている。

上述したトランスＴの２次側である第２巻線Ｎ２は出力
部をなし、商用交流電源の投入に対して一定電圧を導出
するもので、ダイオードＤ。

を介して出力部に導出される出力電圧の増減を検出する
検出手段２が接続されており、該検出手段２の検出値に
応答して発振回路Ｏ８Ｃの発振周波数を制御して、トラ
ンジスタＱ５のオン・オフを制御し、結果的に出力電圧
を制御して安定電圧を供給する。

前記検出手段２と発振回路Ｏ８Ｃの制御構成は具体的に
は第１図と同様に発光ダイオードとフォトトランジスタ
からなる。

他方、上記ドライバー回路１のトランジスタＱ５のエミ
ッタは抵抗Ｒ５から○側におとされている。

そして、前記抵抗Ｒ５による電圧降下を利用した過電流
検知回路手段３を備え、この検知出力によって発振回路
Ｏ８Ｃの動作を停止させる。

前記過電流検出回路３の具体的構成は第３図に示してい
る。

第３図においてａ点は整流回路Ｅで直流に変換された後
の電圧である第２図のａ点に対応し、前記ａ点から抵抗
Ｒ１ｏ、Ｒ１、を介してアースにおとされ、前記抵抗Ｒ
１ｏ、Ｒ１□の中点から抵抗Ｒ１２゜Ｒ’ｔ３を介して
トランジスタＱ１ｏのコレクタに接続され、このエミッ
タはアース おとされている。

また前記トランジスタＱ１ｏのベースはドライバー１の
トランジスタＱ５ と抵抗Ｒ５の中点に抵抗Ｒ１４を介
して接続されている。

そして、プログラマブル ユニジャンクション トラン
ジスタＰ１のアノードが抵抗Ｒ１ｏとＲ１１の中点に接
続されてなると共にこのゲートは抵抗Ｒ１□とＲ１３の
中点に接続され、カソードは発振回路Ｏ８Ｃへ接続され
ている。

このため、トランジスタＱ５ のエミッタに電流が流れ
、抵抗Ｒ５に生じる電圧降下がトランジスタＱ１ｏを活
性領域にする迄大きくなると、該トランジスタＱ１ｏが
オンし、そのためプログラマブルユニジャンクション
トランジスタＰ１ がオンして発振回路Ｏ８Ｃを停止さ
せる。

前記Ｐ１ が一旦オンするとａ点の電位がＰｌ に対し
て保持電流を供給できなくなるまで発振を停止させる。

即ち、１次巻線Ｎ１に過電流が流れるとトランジスタＱ
４ｏがオンしてＰｌ をオン動作させて発振回路Ｏ８Ｃ
の発振動作を停止させ、この１次側の回路が多大な電流
が流れることによる回路の破壊を未然に防止する。

なお、前述においてはプログラマブル ユニジャンクシ
ョン トランジスタＰ１ を例示したが、それ以外にラ
ッチング作用のある素子（負性抵抗素子）及び回路を使
用することができる。

上述の発振回路Ｏ８Ｃは第４図に示す如く、トランジス
タＱ１．Ｑ２．Ｑ３等から構成される無安定マルチバイ
ブレータで、上記コンデンサＣ３の両端電圧ｖＣ３が印
加されて、動作電圧ｖＣ３が所定レベルに達した状態で
自励発振して回路条件に基づく周波数の出力信号を形成
する。

該出力信号は更にトランジスタＱ４等からなる出力端を
介して発振回路Ｏ８ＣからトランジスタＱ５ のベース
に導入されてトランジスタＱ５を対応する周波数でオン
・オフ制御し、トランスの第１巻線Ｎ１をスイッチング
する。

また、トランジスタＱ３のベースとアース間にコレクタ
とエミッタを接続したトランジスタＱ。

のベースに過電流検知回路手段３からの出力信号が導入
され、過電流検出時にトランジスタＱ９をオンさせてト
ランジスタＱ３ をオフし、発振を停止させる。

第４図に示す発振回路Ｏ８Ｃの発振動作を簡単に説明す
る。

今コンデンサＣ３の両端電圧を■Ｃ３とすると、電源投
入に伴うイニシャルスタート時の電圧ｖＣ３０時間的変
化は第５図に示す曲線Ｘの変化を呈する。

電圧ｖＣ３が発振回路Ｏ８Ｃに予め設定された所定レベ
ルに達すると、抵抗によってバイパスされている無安定
マルチバイブレーク回路が発振を開始する。

その発振の順序を追って説明すると、無安定マルチバイ
ブレータの一方のトランジスタＱ１ のベースには比
較的インピーダンスの低いコンデンサＣ４が接続されて
いるため、まずトランジスタＱ１ がオンに遷移する。

（この状態で他方のトランジスタＱ２ はオフ。

）トランジスタＱ１がオン状態で抵抗Ｒ４を通して上記
コンデンサＣ４が徐々に充電され、それに伴ってトラン
ジスタＱ１ のベース電圧が上昇する。

ベース電圧の上昇はまたトランジスタＱ１ のエミッタ
電圧をも上昇させ、他方のトランジスタＱ２をオンに遷
移させる。

トランジスタＱ２がオン状態になるとトランジスタＱ３
もまたオンに遷移する。

その結果抵抗Ｒ１でバイパスされているトランジスタＱ
２ のベース電圧が低くなりトランジスタＱ２は安定な
オン状態になる。

尚、この状態でトランジスタＱ１ はオフに遷移してい
る。

上記トランジスタＱ３がオンに遷移することにより、ト
ランジスタＱ３のコレクタ端子にベースが接続されたト
ランジスタＱ４ もまたオン状態となって、該オン状
態の信号が発振回路から出力されトランジスタＱ５ の
ベースに導入されてオン状態に遷移させる。

次にトランジスタＱ５ をオンリオフにスイッチングす
る動作を説明する。

上記の動作によってトランジスタＱ３がオンになると、
既にコンデンサＣ４に充電された電荷は図中矢印で示す
回路を経て除々に放電され、それに伴ってトランジスタ
Ｑ１ のベース電圧もまた下降する。

所定レベルまで下降するとトランジスタＱ１がオン状態
になり、この変化と共に各トランジスタＱ２．Ｑ３．Ｑ
４ がいずれもオフになる。

その結果トランジスタＱ５がオフに遷移する。

該トランジスタＱ５ のオフ動作は上記オン動作と共に
トランスＴのスイッチングに寄与し、トランスの２次側
に出力電圧を誘起する。

上記イニシャルスタートがかげられた発振回路は、トラ
ンスＴのスイッチングが開始されるに従って補助巻線Ｎ
３により動作電圧■Ｃ３が供給されて第５図の曲線Ｙで
示す電圧を保持し、発振動作を継続する。

ここで上記発振回路において、コンデンサＣ４に蓄積さ
れた電荷の放電経路にはフオ））ランジスタＱ８が接続
され、フォトトランジスタＱ８のインピーダンスに対応
する放電時間で放電動作が行われる。

即ちフォトトランジスタＱ８は出力部に設けられた検知
手段である発光ダイオードと光結合されており、入射光
量に対応したインピーダンスを呈する。

フォトトランジスタＱ８のインピーダンスはコンデンサ
Ｃ４の放電時間を変化させ、それによってトランジスタ
Ｑ１ のオン・オフ時間を変化させる。

即ち発振回路Ｏ８Ｃの発振周波数を増減変化させる。

上述した様に本発明ではスイッチング方式を使用した上
記の電源電圧安定化回路にあって、２次側回路に多大な
電流を必要としてトランス固有の磁束密度が飽和した時
にこの１次側巻線に多大な電流が流れるのを防止するた
め、スイッチング素子と入力電源の他端間に挿入された
インピーダンス素子と、このインピーダンス素子と上記
のスイッチング素子の接続点電位に応答して導通するト
ランジスタ素子と、このトランジスタ素子の出力側がゲ
ート端子に接続されアノード端子側が上記の人力電源の
一端に液抜されカソード端子側が発振回路に接続された
プログラマブルユニジャンクショントランジスタ素子と
を備え、一次巻線に過電流が流れるとトランジスタ素子
がオンしてプログラマブルユニジャンクショントランジ
スタ素子をオン動作させて発振回路の発振動作を停止さ
せ、かつこのプログラマブルユニジャンクショントラン
ジスタ素子が一旦オンすると入力電源の一端（ａ点）の
電位がプログラマブルユニジャンクショントランジスタ
素子に対して保持電流を供給できなくなるまで発振を停
止させるように成しているため、これにより過電流によ
る１次側回路の破壊を防止でき、かつ信頼性の高いこの
種の電源電圧安定化回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願発明に係る電源電圧安定化回路、第２図は
本発明の電源電圧安定化回路を示すブロック構成図、第
３図は本発明に係る過電流検知回路手段の具体的構成を
示す電気回路図、第４図は本発明に係る発振回路の具体
的構成を示す電気回路図、第５図は前記第４図の動作説
明に供する電圧波形図である。 Ｅ：整流回路、Ｔニドランス、Ｎｌ ｔ Ｎ２及びＮ３
：巻線、１ニドライバ一回路、Ｑ５：トランジスタ、Ｏ
ＳＣ：発振回路、２：検出手段、３：過電流検知回路手
段、Ｐｌ：プログラマブル ユニジャンクション トラ
ンジスタ、Ｑｌｏ：トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定レベルの電圧が附勢された状態で発振する発振
   回路と、前記発振回路の出力でオン・オフ動作するスイ
   ッチング素子と、一端が入力電源の一端に接続され他端
   が上記スイッチング素子に接続された一次巻線を有する
   トランスと、該トランスの出力側の電圧変動検出に応答
   して上記発振回路の発振周波数を制御するための出力側
   に設けられた検知手段を備えた電源電圧安定化回路にお
   いて、 上記スイッチング素子と上記入力電源の他端間に挿入さ
   れたインピーダンス素子と、 該インピーダンス素子と上記スイッチング素子の接続点
   電位に応答して導通するトランジスタ素子と、 該トランジスタ素子の出力側がゲート端子に接続されア
   ノード端子側が上記入力電源の一端に接続され、カソー
   ド端子側が上記発振回路に接続されたプログラマフル
   ユニジャックジョン トランジスタ素子とを備え、 上記フログラマプル ユニジャンクション トランジス
   タ素子のオン動作に応答して上記発振回路の動作を停止
   せしめるように成したことを特徴とする電源電圧安定化
   回路。