JPS6011546B2 - 直流安定化電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スイッチング方式による直流安定化電源装置
に関し、特に入力電源投入時にィンバータ回路が誤動作
を起して破壊したりする贋れのない様に構成された直流
安定化電源装置に関する。

直流安定化電源装置は大別すると、（１｝出力量を連続
的に制御する連続方式による装置と、｛２脚力量をＯＮ
・ＯＦＦさせて制御する断続制御方式（スイッチング方
式）による装置の二種に区分されるが、電子計算機およ
びその入出力機器等の電子装置における電源の様に、小
型軽量で、かつ比較的大電流が要求され‐る場合には、
電力損失が少く、高効率で発熱量が少し、スイッチング
方式が適している。 ．
スイッチング方式による安定化電源装置は、その出力電
圧安定化の制御機構により各種方式のものが存在し、そ
れぞれ特長をもっているが、上述の如き電子装置の電源
としては、ィンバータ制御方式と呼ばれる方式が多用さ
れている。

この方式は、交流入力電源（一般に商用電源が使用され
る）を整流平滑した直流電圧を、再び交流電圧に交換す
る出力制御可能なィンバータ（以後、制御ィンバータと
呼ぶ）を有し、この制御ィンバータの動作状態を制御回
路によって帰還信号に応じて制御することにより出力電
圧を所定の電圧値に安定化させるものである。ィンバー
タ制御方式による直流安定化電源装置においては、出力
電圧の安定化制御に複雑なパルス波形を取扱う関係上、
その制御回路はディジタルＩＣ、リニアに、オベアンプ
等の半導体集積回路を含んでいる。

これらの半導体集積回路は規定の駆動電圧が供給されて
いる場合に所定の動作を行うものであり、駆動電圧が規
定の値し、より低い場合にはその動作は不安定なものと
なる。このため従釆のこの種の安定化電源装魔において
は、入力電源を投入した場合、その立上り時に上記制御
回路が一時的に誤動作を起こし、パルス波形が乱れるな
どの障害を発生する塵れがあった。上記の如く、入力電
源投入時に制御回路が誤動作を起した場合には、ィンバ
ータの動作を瞬間的に不安定なものとし、出力電圧に好
ましくない影響を与えるばかりでなく、特に２個の半導
体スイッチング素子をプッシュプルに接続して構成した
インバ−夕を使用している装置などでは、上記スイッチ
ング素子が同時にＯＮ状態となってィンバータ回路がシ
ョート状態となり装置が破壊する隠れがある。本発明は
上記の点に鑑みなされたもので「その目的とするところ
は、入力電源投入時において、決して不安定な動作を起
す廃れのないスイッチング方式直流安定化電源装置を提
供することである。

本発明は、入力電源投入時において、制御回路に規定の
電圧値が供給されるまでの期間、制御ィンバ−夕の動作
を停止させるとともに、ィンバータが起動される状態に
なった後、出力電圧安定化の基準となる基準電圧を発生
させる如く動作する保護回路を設けることを特徴とする
ものである。

以下、本発明を図面の実施例を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明を実施した電源装置における電気的構
成を示すブロック図で、１は入力端子で、２は出力端子
である。入力端子には入力電源が接続されて交流入力電
圧Ｖ，が供給される。入力電圧Ｖ，はメイン電圧整流平
滑回路３を介して直流電圧虫，に変換された後、制御イ
ンバータ４によって再び交流電圧Ｖｏに変換され、しか
る後、出力電圧整流平滑回路５で直流出力電圧Ｅｏに変
換されて出力端子２に接続された負荷に供給される。上
記〆ィン電圧整流平滑回路３、制御ィンバータ４、およ
び出力電圧整流平滑回路５は電力変換系回路６を構成す
る。上記出力電圧Ｅはまた、誤差検出回路７で出力安定
化の基準となる基準電圧Ｅｓと比較され、その誤差電圧
に対応した誤差信号△ｅがパルス幅制御回路８に供聯合
される。

パルス幅制御回路８は発振回路９で発生された発振出力
を、誤差信号に応じたパルス幅のパルス信号に変換して
ドライブ回路１Ｄ‘こ供給する。ドライブ回路１川ま、
供給されるパルス信号に応じて制御ィンバータ４を駆動
する。上記誤差検出回路７、パルス幅制御回路８、発振
回路９およびドライブ回路１０は制御系回路１１を構成
する。上記制御系回路１１を駆動する電源は、入力電圧
Ｖ，をサブ電源回路１２によって直流電圧ｅｓに変換し
て供給している。

１３は、本発明の要旨に係る保護回路で、サブ電源回路
１２の出力電圧ｅＢを供給されて次に述べる様に動作す
る。

すなわち、入力電源投入時の直流電圧ｅＢの立ち上り時
において、電圧ｅ８の電圧値が制御系回路を正常に動作
させるのに必要な値に達しない期間に動作して、ドライ
ブ回路１０を動作させない状態に維持させる。そして電
圧ｅｓが所定の電圧値に達した場合、保護回路１３は動
作を停止すると同時に、誤差検出回路７に作用して、基
準電圧Ｅｓを立ち上がらせる。すなわち、保護回路によ
って基準電圧Ｅｓはィンバータが動作して後、立ち上が
る構成になっている。上記の如き構成によれば、入力電
源投入時に制御系回路の動作が不安定であっても、ィン
バー夕が誤動作を起す虜れは全くなく、またィンバー夕
が起動を開始する状態となると同時に基準電圧を立ち上
がらせる構成であるから、ィンバータの起動時にスイッ
チング素子に急激に大きな電流が流れ、回路の信頼性を
低下させる等の虜れも全く解消される。以下に本発明を
実施した装置要部の具体回路例の構成およびその動作を
説明する。

第２図は、本発明を実施した装置要部の回路構成を示す
図面で、第１図に示した装置と同じ作用を行う部分は同
じ記号で示してある。同図において、制御ィンバータ４
は１対のパワートランジスタＴｒ．，Ｔｒ２をプッシュ
プルに接続して構成されており、これを駆動するドライ
ブ回路１０も４個のトランジスタＴら，Ｔｒ４，Ｔｒ５
，Ｔｒ６による２段のプッシュプルタイプに構成されて
いる。そして、トランジスタＴｒ，，Ｔらは、それぞれ
ドライブトランスＴ，，Ｌを介して、ドライブ回路１０
の２段目のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４がＯＮ状態とな
った時にＯＦＦし、ＯＦＦ状態となった時にＯＮする様
に接続されている。なお、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４
は、それぞれベースにパルス幅制御回路８からのパルス
信号ｅｐおよびこれと位相の異なる信号ｅ′ｐが供給さ
れて動作するトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６がＯＦＦ状態
のときＯＮとなる様に接続されている。それゆえ、トラ
ンジスタＴｒ，，ＴらはそれぞれトランジスタＴｒ５，
Ｔｒ６がＯＦＦのときＯＦＦとなり、ＯＮのときＯＮと
なる。上記トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のベースには、
上述の如く、それぞれベース抵抗を介してパルス幅制御
回路８からの信号が供給される（図中、Ｂ，Ｃの点）。

パルス幅制御回路８は誤差検出回路７からの誤差信号△
ｅに応じて、発振回路９の発振出力のパルス幅を制御す
るもので、トランジスタＴらの内部抵抗を信号△ｅに応
じて変化させることにより、コンデンサＣ，の充電回路
の時定数を変化させて信号△ｅに応じたパルス信号を得
ている。

第２図の回路は、制御ィンバータがプッシュプルに接続
されているので、パルス信号もこれを動作させるに必要
な、それぞれ位相を異にする２種類の信号を出力する構
成になっている。誤差検出回路７は、基準電圧と出力電
圧との誤差信号△ｅを出力する作用をなすもので、その
内部に基準電圧発生部イを有している。

基準電圧発生部は、サブ電圧ＥＢとアース間に挿入され
た、抵抗とッェナーダィオード血，との直列回路（抵抗
とダイオードの接続点をＡ点と呼ぶ）と、ッェナーダィ
オードＺＤ，と並列に接続されたコンデンサＣ２によっ
て構成されており、ッェナーダィオードのッェナー電位
を基準電圧として使用している。以上の構成は、周知の
直流安定化電源装置の構成と同じであるので、その構成
および動作の詳細な説明は省略する。つぎに、本発明の
要旨に係る保護回路１３の構成を説明する。

上記回路中のＢ，Ｃ点は、それぞれアノードが接続され
たダイオード○，，Ｄ２を介して、ェミツタが援地され
たトランジスタＴｒｇのコレクタに接続されている。ト
ランジスタＴｒ９のベースは抵抗Ｒ，，Ｒ２を介してサ
ブ電圧ＥＢに接続されるとともに抵抗Ｒ，を介してェミ
ッタが接地されたトランジスタＴｒ，ｏのコレク外こ接
続されている。トランジスタＴｒ，ｏのベースは抵抗Ｒ
４を介して接地されるとともに抵抗Ｒ２およびッェナー
ダイオードＺＤ２を介してサブ電圧ＥＢが印加される。
なお、上記トランジスタＴｒ９のコレクタはまた、抵抗
父５を介して電圧Ｅ８が供Ｖ給されるとともに、カソー
ドが接続されたダイオードＤ３と抵抗馬を介して上記回
路中のＡ点に接続される。上記保護回路１３は、入力電
源投入時のサブ電圧の立ち上がり時、サブ電圧がッェナ
ーダイオードＺＤ２のッェナー電位で規制される所定の
値にならない期間、トランジスタＴｒｓがＯＮ状態とな
り、そのコレクタ（図中、Ｄ点）の電位をアースに落す
。したがって、点Ａ，Ｂ，ＣはトランジスタＴもがＯＮ
状態の期間はアース電位となる。このため、前記ドライ
ブ回路の１段目のトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６はＯＦＦ
状態となり、その結果、トランジスタＴら，Ｔｒ４はＯ
Ｎ状態を維持し、ィンバ−夕４は動作しない。また基準
電圧発生部のッェナーダイオードＺＤ，には電圧が印加
されず基準電圧は発生しない。サブ電圧が所定の値とな
り、ッェナーダィオードＺＤ２を介して抵抗Ｒ３に電流
が流れるとトランジスタＴｒ，ｏがＯＮとなりトランジ
スタＴｔ９をＯＦＦ状態とする。

したがって、点Ａ，Ｂ，Ｃは、保護回路がない場合と同
様の状態になる。すなわち、ドライブ回路１０にはパル
ス幅制御回路８からのパルス信号が供Ｖ給されて、ィン
バータをパルス信号に応じて動作させるとともに、ッェ
ナーダィオードＺＤ，には電圧が印加され、基準電圧が
立ち上りを開始する。このため、上記の装置においては
、半導体集積回路を有する制御系回路の動作が入力電源
投入時に不安定な状態となっても、ィンバータは誤動作
を起す虞れはなく、またィンバータが動作を開始して後
、基準電圧が立ち上がる構成であるから、ィンバータの
動作開始時に半導体スイッチング素子に急激に大きな電
流が流れ、回路の信頼性、耐久性等を劣化させる塵れは
解消される。

なお、本発明は上記の実施例に限定されないことは言う
までもなく、特に保護回路の構成はィンバータ．ドライ
ブ回路等の他の回路構成に応じて様々なものが考えられ
る。

要は、サプ電圧が所定の値となるまでは、ィンバータの
動作を停止させること、ィンバータが動作を開始後、基
準電圧を立ち上がらせることを実現できる回路構成であ
れば良いｏ以上説明した様に、本発明の直流安定化電源
装置は、入力電源投入時、ィンバータが誤動作する廃れ
はなく、またィンバータの起動時に急激に大きな電流が
流れることもないから、この種の装置の信頼性、耐久性
等を向上させる手段として極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した電源装置における電気的構
成を示すブロック図、第２図は、本発明を実施した電源
装置の菱部回路構成を示す図面である。 図中、４は制御ィンバータ、７は誤差検出回路、８はパ
ルス幅制御回路、９は発振回路、１０はドライブ回路、
１３は保護回路、イは基準電圧発生部を示す。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御インバータを備える電力変換系回路と、前記制
   御インバータの動作状態を制御する制御系回路とを有す
   る直流安定化電源装置において、前記制御系回路は、前
   記電力変換系回路の出力と基準電圧を比較して誤差信号
   を発生する誤差検出回路と、誤差信号に応じたパルス幅
   のパルス信号を発生するパルス幅制御回路と、パルス信
   号に応じて前該制御インバータを駆動するドライブ回路
   と、前記パルス幅制御回路に一定周期のパルス信号を供
   給する発振回路とから構成され、前記制御系回路に電力
   を供給するサブ電源回路と、前記ドライブ回路および誤
   差検出回路を制御する保護回路とを設け、該保護回路は
   前記サブ電源回路から供給される電圧が所定値に達した
   ときその動作を停止し前記ドライブ回路を動作状態にす
   ると共に前記誤差検出回路の基準電圧を生起させる構成
   としたことを特徴とする直流安定化電源装置。