JPS589513Y2 - 過電流保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、スイッチングレギュレータにおける過電流保
護装置に関するものである。

スイッチングレギュレータにおいで、電源投入時や出力
短絡時等には過電流が流れ、スイッチング素子を破壊し
でしまうことがある。

特１こ、電源投入時には出力コンデンサの充電電圧が零
の状態であるので、定常時の数倍の充電電流が流れる可
能性があり、また、パルス幅変調型のスイッチングレギ
ュレータにおいで６も出力電圧が立上がっていないので
大きな帰還がかかり、最大のパルス幅でスイッチングを
行なおうとする。

このため、電源投入後、出力電圧が立上がるまでの間は
大電流が大きなパルス幅で流れることになり、過電流と
なってしまう。

従来、このような電源投入時の過電流を防止するためｔ
こ、ソフトスタートと呼ばれる機能を有するものが多い
。

これは、電源投入時には出力電圧の大きさ１こ関係なく
、パルス幅を最小に制限しでおき、その後徐々にパルス
幅を広げで、スイッチング素子ｔこ大電流が大きなパル
ス幅で流れることを防止するようｔこしたものである。

ところで、電源回路が過電流の状態【こなると、何らか
の方法で出力電圧を制限するのが一般的な保護方法であ
るが、この状態から正常状態に復帰する時にも電源投入
時と同様の負担がスイッチング素子にかかる。

すなわち、低い値に制限されていた出力電圧を通常の値
まで上昇させようとするために、大きな帰還がかかり、
大電流が大きなパルス幅で流れでしまう。

しかしながら、従来このような過電流保護動作からの復
帰時における安全対策はほとんどとられでいないのが実
状である。

本考案は、上記のような従来装置の欠点をなくし、電源
投入時のみではなく、過電流保護動作からの復帰時１こ
もソフトスタートを行ない、スイッチング素子を保護す
るとともＧこ、自己復帰性を有する過電流保護装置を簡
単な構成により実現することを目的としたものである。

第１図は本考案の過電流保護装置の一実施例を示す構成
図である。

図においで、ＩＮＳは入力電圧Ｖｉｎが規定の大きさｔ
こなっているかどうかを検出する入力電圧検出回路、Ｓ
ＷＣは入力電圧Ｖｉｎを断続して交流電圧を発生するス
イッチング回路、ＴＲＡはこの交流電圧を絶縁および昇
圧するトランス、ＲＥＣは直流出力電圧Ｖｏｕｔを発生
する整流平滑回路である。

ＰＷＭはスイッチング回路ＳＷＣのスイッチング周期、
すなわち発生する交流電圧のパルス幅を決定するパルス
幅信号発生回路、ＳＳＣはンフトスタート回路である。

Ａ１は誤差増幅器、Ｅｌは基準電圧であり、これらの各
回路によりパルス幅変調型のスイッチノダレギュレータ
を構成している。

誤差増幅器Ａ１ は直流出力電圧Ｖｏｕ ｔが所望の値
となるようにパルス幅信号発生回路ＰＷＭに帰還を施し
、パルス幅を制御するものである。

ソフトスタート回路ＳＳＣは誤差増幅器Ａ１による帰還
とは独立に、パルス幅を最小の値から徐々をこ広くしで
行くものである。

Ｒは過電流検出用の抵抗、Ａ２は比較器、Ｅ２は基準電
圧、ＴＩＭはタイマー回路、ＡＮＤ、。

ＡＮ’Ｄ２はアンド回路である。

抵抗Ｒにおける電圧降下は比較器Ａ２により基準電圧Ｅ
２と比較され、比較器Ａ２の出力Ｓ２は入力電圧検出回
路ＩＮＳのの出力Ｓ１とともＱこアンド回路ＡＮＤＩ
Ｉｔこ印加されでいる。

アンド回路ＡＮＤ、の出力Ｓ３はアンド回路ＡＮＤ２の
片方の入力ｆこ直接印加され、また、アンド回路ＡＮＤ
２の他方の入力ｔこはタイマー回路ＴＩＭを介しておは
りアンド回路ＡＮＤ１の出力Ｓ３が印加されでいる。

アンド回路ＡＮＤ２の出力Ｓ４はパルス幅信号発生回路
ＰＷＭおよびソフトスタート回路ＳＳＣ＋こ印加されて
いる。

以上のように構成された本考案の過電流保護装置の動作
を第２図の波形図を用いで説明する。

第２図（こおいで、ａは入力電圧検出回路ＩＮＳの出力
ｓ１．ｂは比較器Ａ２の出力８２ 、 ｃはアンド回路
ＡＮＤ１の出力Ｓ３．ｄはアンド回路ＡＮＤ２の出力Ｓ
４．ｅは直流出力電圧Ｖｏｕｔをそれぞれ示しでいる。

まず、時刻ｔ。３こおいで入力端子Ｖｉｎが印加された
とすると、入力電圧検出回路ＩＮＳの出力Ｓ１がＨレベ
ルとなる。

この時、電源回路の出力に過電流が流れでいなければ、
比較器Ａ２の出力Ｓ２はＨレベルとなっており、アンド
回路路ＡＮＤ １の出力Ｓ３は入力電圧検出回路ＩＮＳ
の出力Ｓ１と同時にＨレベルとなる。

ここで、アンド回路ＡＮＤ２の片方の入力にはアンド回
路ＡＮＤ１の出力Ｓ、がタイマー回路ＴＩＭを介しで印
加されているので、アット回路ＡＮＤ２の出力Ｓ４はタ
イマー回路ＴＩＭの遅延時間Ｔ１を経過した後にＨレベ
ルとなる。

したがつで、アンド回路ＡＮＤ２の出力Ｓ４はアンド回
路ＡＮＤ１の出力Ｓ３がＨレベルとなった後、時間Ｔ１
の遅れを待つｒＨレベルとなり、パルス幅信号発生回路
ＰＷＭおよびソフトスタート回路ＳＳＣ＋こ印加される
。

このため、パルス幅信号発生回路■Ｎは電源投入から時
間Ｔ１の遅れを持つで動作を開始し、スイッチング回路
ＳＷＣを駆動するが、この時のパルス幅はソフトスター
ト回路ＳＳＣにより制御され、最小の値から徐々に広く
なって行く。

スイッチング回路ＳＷＣが駆動され交流電圧がトランス
ＴＲＡを介して整流平滑回路ＲＥＣｆＣ印力日されると
、直流出力電圧Ｖｏｕ ｔが発生し、この大きさはソフ
トスタート回路ＳＳＣの働きｔこ応じて徐々に増加する
。

直流出力電圧Ｖｏｕｔが定格値に達し、ソフトスタート
回路ＳＳＣの動作が終了すると、誤差増幅器Ａ１による
帰還が行なわれ、直流出力電圧Ｖｏｕ ｔを定格値ｔこ
維持するよう１こパルス幅の制御が行なわれろ○ このようをこして直流出力電圧Ｖｏｕ ｔが定格値に維
持されでいる状態において、時刻ｔ１ で負荷の短絡等
により過電流が生じたとする。

この過電流は抵抗Ｒにより検出され、比較器Ａ２の出力
Ｓ２をＬレベルとする。

このため、アンド回路ＡＮＤ １の出力Ｓ３およびアン
ド回路ＡＮＤ２の出力Ｓ４もＬレベルとなり、パルス幅
信号発生回路ＰＷＮの動作が停止されで、スイッチング
回路ＳＷＣの駆動が中断されるので、直流出力電圧Ｖｏ
ｕｔは零をこりセットされる。

このような過電流保護動作が行なわれて、直流出力電圧
Ｖｏｕ ｔが制限されると、過電流も流れなくなり、比
較器Ａ２の出力Ｓ２は再びＨレベルに復帰する。

比較器Ａ２の出力Ｓ２がＨレベルとなった後は、前記し
た如くタイマー回路ＴＩＭの遅延時間Ｔ１の遅れを持っ
てアンド回路ＡＮＤ２の出力Ｓ４がＨレベルとなり、パ
ルス幅信号発生回路ＰＷＭが再び動作を開始する。

この時、ソフトスタート回路ＳＳＣも動作し、直流出力
電圧Ｖｏｕ ｔは第２図ｅに示される如く徐々に増加す
る。

すなわち、過電流保護動作からの復帰時にもソフトスタ
ートが行なわれるのである。

次をこ、過電流保護動作から直流出力電圧Ｖｏｕ ｔが
復帰した際、以前に過電流を生じさせた原因がまだ解消
されでいなかった場合には再び過電流が流れることにな
る。

例えば、過電流保護動作からの復帰後、時刻ｔ２におい
て過電流が検出されたならば、再び前述と同様の過電流
保護動作が行なわれる。

本考案の過電流保護装置では、過電流保護動作を行なっ
て直流出力電圧Ｖｏｕ ｔを零をこりセットすると、タ
イマー回路ＴＩＭの遅延時間Ｔ１を経過した後、再び直
流出力電圧Ｖｏｕ ｔを発生し、過電流が検出されなけ
ればそのまま正常動作状態に移行する。

このよう１こ、回路は過電流保護動作からの復帰をタイ
マー回路ＴＩＭの遅延時間Ｔ１を周期としで繰り返すの
で、スイッチング素子等にかかる過負荷の場合はＴ１．
Ｔ２の時間比によって定まることになり、タイマー回路
ＴＩＭの遅延時間Ｔ１を適当に選べば、過電流保護動作
からの復帰を繰り返してもスイッチング素子等を破壊し
でしまうことはない。

なお、上記の説明なこおいで、ソフトスタート回路ＳＳ
Ｃは誤差増幅器Ａｌｔこよる帰還とは独立にパルス幅を
制御する場合を例示したが、誤差増幅器Ａ１の基準電圧
Ｅ１を変緩させるように構成しでもソフトスタートを行
なわせることができる。

以上説明したよう１こ本考案の過電流保護装置では、過
電流検出信号と入力電圧検出信号とのアンド出力をソフ
トスタート機能を有するスイッチングレギュレータのス
タート信号としで利用するととも１こ、このスタート信
号の復帰をタイマー回路を使用して一定時間遅延させる
ようにしでいるので、電源投入時のみではなく、過電流
保護動作からの復帰時にもソフトスタートを行ない、ス
イッチング素子を保護するとともに、自己復帰性を有す
る過電流保護装置を簡単な構成（こより実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の過電流保護装置の一実施例を示す構成
図、第２図はその動作を説明する波形図である。 ＩＮＳ・・・・・・入力電圧検出回路、ＳＷＣ・・・・
・・スイッチング回路、ＴＲＡ・・・・・・トランス、
ＲＥＣ・・・・・・整流平滑回路、界Ｎ・・・・・・パ
ルス幅信号発生回路、ＳＳＣ・・・・・・ソフトスター
ト回路、ＡＩ・・・・・・誤差増幅器、Ａ２・・・・・
・比較器、Ｅ□、Ｅ２・・・・・・基準電圧、ＴＩＭ・
・・・・・タイマー回路、ＡＮＤｌ、ＡＮＤ２・・・・
・・アンド回路、Ｒ・・−・・・過電流検出用抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ソフトスタート機能を有するスイッチングレギュレータ
   においで、過電流検出信号を発生する比較器と、この比
   較器の出力信号と前記スイッチングレギュレータの入力
   電圧が規定の値となっていることを示す入力電圧検出信
   号とが印加された第１のアンド回路と、この第１のアン
   ド回路の出力信号が片方の入力１こ印加されまた他方の
   入カンこは同出力信号がタイマー回路を介しで印加され
   るとともにその出力・信号を前記スイッチングレギュレ
   ータにスタート信号として印加する第２のアンド回路と
   を具備してなる過電流保護装置。