JPS61142925A

JPS61142925A - 電圧検出保護回路

Info

Publication number: JPS61142925A
Application number: JP26446484A
Authority: JP
Inventors: 哲男大森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-06-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野Ｊ本発明は、高速スイッチ素子を使用し、昇圧形チョッパ
ー回路の構成とした場合に、特に有効な回路保護、素子
保護に有用である。

Ｌ発明の背景〕従来この檀の保護回路は、ノイズ吸収回路と電圧検出回
路がそれぞれ独立して構成されていた。たとえば日本工
業技術センター発行の「スイッチングレギュレータ応用
マニュアル」３４２ページに示すスパイク吸収回路、電
圧検出は、同文献の３６５ページに示す回路が使用され
、スイッチング素子の保護に供用されてきた。

しかし個々に回路を設置する為、コンデンサにて吸収す
る、スパイクエネルギーの放出用抵抗にて消費する損失
が、出力電圧の増加及びスイッチング周波数の増加に伴
ない、大きな値となシ、また、電圧検出部においても、
耐ノイズ対策のために低入力抵抗とならざるを得す、こ
こでもブリーダ抵抗等による損失が大きな値となり、共
に効率低下の一因となっていた。また、−出力電圧検出
回路は、出力電圧を監視しているので、制御素子が複数
個あると、その中の１個が異常となりだとき、スイッチ
ング素子に、過電圧が印加されても検出できない問題が
あった。

以下第３図により従来回路の回路動作な説明する。直流
電源Ｅ１’１’の（＋）側に、直流リアクトルＬ１’２
’、ダイオードＤ１’５’、負荷抵抗Ｒ１す′を直列に
接続コ、リアクトルＬ１とダイオードＤ１の接続点と、
直流電源Ｅ１の（−）側に、オン／オフ制御を行う、ス
イッチング素子Ｑ１　’４’が接続され、かつ、負荷抵
抗Ｒ１“７′の両端の電圧が接続しないようにコンデン
サＣＩ　’６’を抵抗Ｒ１の両端に接続し、コンデンサ
ＣＩ　’６’の両端の電圧を分圧用抵抗Ｒ３’１４’、
　Ｒ４”１５’、　Ｒ１’８’、　Ｒ２’９’にて所望
の電圧に分割し、それぞれＡＭＰ　（Ａ２）’１４’。

Ａ　Ｍ　Ｐ　（ＡＩ　）　’１０’の一方の入力に印加
し、他の入力ｔｃ　−ｔ−ｈ　ソｔｔ、基準電圧Ｖｒｅ
ｔ２”１６’及びＶｒａｆｌ　’１５’を印加し、これ
との差分出力なＡＭＰ出力とし、この出力を電圧パルス
巾変換回路１１にてパルス巾に変換し、増巾回路”１５
′にて電力増巾しこの出力をスイッチング素子Ｑ１　’
４’に印加する。いま、・ＡＭＰ（ＡＩ）を誤差増巾、
ＡＭＰ（Ａ２）を過電圧検出として使用する場合、常時
ＡＭＰ（ＡＩ）が動作状態にあり、出力電圧ｖ０の変動
に対して、スイッチング素子Ｑ１　’４’のオンデユー
テイを変化させ、出力電圧■。を一定に維持する。動作
原理は、上記文献スイッチングレギュータ応用マニアル
２．１章を参照されたい。もし出力電圧ｖ０が、規定値
を越えた場合には、ＡＭＰ（Ａ２）を動作させ、スイッ
チング素子Ｑ１　’４’へのパルスを停止させる。

一般的に、このような回路では、回路の線長によるイン
ダクタンス分り、　’５’が存在しておシ、このインダ
クタンス分による、スパイクが、スイッチング素子が、
導通状態よりしゃ断状態となったときに発生する。仁の
スパイク電圧がスイッチング素子の耐圧を越えない様、
スパイク吸収回路１７を、スイッチング素子の両端に接
続している。このスパイク吸収回路としては、第４図に
示すものがもっばら用いられているが、いずれもスパイ
ク吸収用コンデンサＣ，の吸収エネルギーを放出するた
め抵抗Ｒ１を付加している。

この抵抗Ｒ１による電力損失は、スイッチングの周波数
に比例し、かつ電圧の２乗に比例する為出力電圧５００
Ｖ、スイッチング周波数１００　ＫＨｚというような動
作条件で使用すると、１０数Ｗの損失となってしまい不
経済である。かつ、前述の過電圧検出用分圧抵抗Ｒ５’
１４’、　Ｒ４’１５’による損失も、出力電圧■。が
３００ｖと太きいため数Ｗの値となる。また、ダイオー
ドＤＩ　’５’が破損し、回路が開放状態等で出力電圧
が低下してきた状態では、°誤差増巾器ＡＭＰ（Ａ１）
とリアクトルＬｌ　’２’の働きにより、スイッチジグ
素子Ｑｌ　’４’の両端の電圧は、異常電圧どなるが、
過電圧検出回路は、出力電圧■。を監視しているため動
作せず、スイッチング素子は、破壊されてしまい、保護
されないという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ブースト形チョッパー回路において、
配線のインダクタンスに起因して発生するスイッチング
ノイズの抑制と、回路素子の破損等により発生するスイ
ッチング素子の両端電圧が規定値以上とならないように
これを検出し、保護することにある。

〔発明の概要〕

高電圧入力ブースト形チョッパー回路に使用するスイッ
チング素子は、部品の開発レベル。

コストの点よシ出力電圧に比し、素子耐圧の余裕がとれ
ない為、素子保護の点より異常電圧を検出する機能が必
要となる。また、配線のインダクタンスによシスイツチ
ング素子のスイッチング時に発生するスパイク電圧も吸
収する必要がある。本発明は、この両機能が、従来はそ
れぞれ専用の回路で構成していたが、一つの回路で、こ
の両機能をもたせたものである。

（発明の実施例〕以下図面を用いて本発明の一実施例（こついて説明する
。

第１図は、本発明に係る電源回路の一実施例である。−
綾的な回路動作は、従来例と同一なので説明を省略し、
過電圧保護回路のみ説明する。

スイッチング素子Ｑ１　’４’が導通状態よりしゃ断状
態に移行するとき、線路のインダクタンス分り、’５’
によ多発生する、スパイク電圧は、タイオードＤ、　’
１６’を経由して、コンデンサＣ，’１８’にて吸収す
る。スパイク電圧のエネルギーによるコンデンサの電圧
増加分は、プリーダ抵抗Ｒ５″″１４’　、　Ｒ４”１
５’にて放電させると同時にＲ１１、Ｒ４の中点電圧を
ＡＭＰ（Ａ２）の一方の入力に印加し、他方に印加しで
ある。基準電圧Ｖｒａｆｚ’１６’と比較し、この電圧
を越えるとＡＭＰ（Ａ２）を動作させ、スイッチング素
子Ｑ１　’４’のペース電圧をＬＯＷとし、スイッチン
グ動作をストップさせる。

本実施例によると、過電圧検出は真にスイッチング素子
の両端電圧を監視していることになυ、実際に起シ得る
障害に対して十分な検出。

保護能力を待ち、かつ、スパイク抑制コンデンサの放電
用も兼用しているので、効率向上が図られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スイッチング時に発生する、スパイク
電圧を吸収するスパイク吸収回路と、。

出力電圧の異常上昇検出回路を別々に設置する必要がな
く、一つの回路で２つの機能をもたせることができる為
、次に示す効果がある。

（１）少ない部品点数で構成できることによる、コスト
の低減、少ない実装スペース（２）素子保護の保護率の向上（１）の場合には、約Ａαコスト、部品点数にて、構成
できることにより、保護回路で重要となる信頼性が約２
倍となる。

（２）の場合、検出点が従来回路と異なる為、その間に
挿入される部品の故障による異常電圧も検出でき信頼性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるブースト形チョッパー
電源の回路図、第２図は本発明の一実施例である過電圧
検出保護回路を示す回路図、第３図は従来のブースト形
チョッパーを使用した電源の回路図、第４図はスパイク
吸収回路の例を示す回路図である。１・・・直流電源（Ｅｌ）、２・・・リアクトル（Ｌｌ
）、６・・・線路のインダクタンス（Ｌ、）、４・・・
スイッチング素子（Ｑｌ）、５・・・ダイオード（Ｄｌ）、６・・・コンデンサ（Ｃ
Ｉ　）７・・抵抗（Ｒ１）、　　　　８．９・・・抵抗
１０・・・ＡＭＰ（ＡＩ　）　、　　　　　１１・・・
電圧、パルス変換回路、１３・・・増巾回路、　　　　
　１４・・・ＡＭＰ（Ａ２）、１５・・・基準電圧（”
ｒｅｔ＋　）、１６−・・基準電圧（Ｖｒ＊ｔ２）、１
７・・・スパイク吸収回路。躬　１　口第２η

Claims

【特許請求の範囲】

１、直流電源とリアクトル、ダイオード、負荷を直列に
接続し、負荷の両端に、オン／オフ機能を持つスイッチ
ング素子を接続し、このスイッチング素子のオンデュー
ティを変化させて、負荷の電圧を制御するブースト形チ
ョッパー回路において、スイッチング素子の両端に、ダ
イオードを通してコンデンサを接続し、コンデンサの両
端に、抵抗を２ヶ直列に接続し、その中点の電圧を電圧
検出回路の入力とし、該電圧検出回路の出力により、ス
イッチング素子の動作を停止させるように構成した電圧
検出保護回路。