JPS6126302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流―直流交換型の電源回路に係り、
特に過負荷対策を一次側にて行なつた電源回路に
関するものである。

第１図は従来の直流―直流交換型の電源回路
（DC―DCコンバータ）の１例で、一次側で発振
を起こさせ、その誘起電圧を利用して二次側に電
圧の異なつた電力を供給させるものである。即ち
電源１２０を接続すると、抵抗１２３を通じて初
期ベース電流がトランジスタ１０５に流れ、この
ためトランジスタ１０５のコレクタ電流が流れは
じめるので巻線１０２に電流が流れはじめる。こ
れに伴つて、巻線１０２と磁気的に結合された巻
線１０３に誘起電圧が生じ、コンデンサ１０９を
通じてベース電流がふえ、トランジスタ１０５は
ON状態となる。しかし、完全にON状態になると
巻線１０２を流れる電流は時間的な変化が少なく
なり、このため巻線１０３の誘起電圧は急激に減
少しトランジスタ１０５はOFF状態に追いこま
れる。すると巻線１０２を流れていて電流が急激
に阻止されるので、インダクタンスの性質から巻
線１０２に逆起電力が生じ、再び抵抗１２３を通
じてベース電力が供給されトランジスタ１０５は
ON状態に向う。このように発振を開始すると巻
線１０２と磁気的に結合された他の巻線１０４に
も交流電圧が誘起され、これをダイオード１２４
とコンデンサ１２５で整流平滑して負荷に電力を
供給する。

しかしこの様な回路でたとえば負荷側が短絡事
故を起こすなど過負荷状態になると、発振トラン
ス１０１を焼損したりトランジスタ１０５を損傷
する。これは負荷側の誘起電圧が発振トランスの
巻線の比でほぼ規定され、かつトランスの一次側
電力（電流と電圧の積）と二次側電力とはほぼ等
しいため、上述の如く負荷電流が増加すると一次
側でも高電圧が発生したり、大きい電流が流れた
りするためである。

本発明は上記欠点に鑑み、負荷の増大に併つて
発振波形が歪み、トランジスタ１０５のコレクタ
―エミツタ間にかかる尖頭電圧が増加することに
着目して、トランジスタ１０５のコレクタ電圧を
検出することによつて発振を阻止し回路を保護す
るものであり、以下本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の原理図で発振トランス１の３
つの巻線２，３，４は相互に磁気結合され、第１
の巻線２を流れる電流をトランジスタ５で制御
し、第２の巻線３に誘起される電圧によつてトラ
ンジスタ５のベース電圧を制御することによつて
発振を起こし、その発振により第３の巻線４に接
続された負荷（図示せず）に電力を供給するのは
上述の従来例と同じである。６は電圧を検出し、
基準電源７の電圧との比較を行なう。たとえば演
算増巾器からなる比較器で、入力をトランジスタ
５のコレクタに接続してこのトランジスタ５のコ
レクタ―エミツタ間電圧を検出するようになつて
おり、出力はリレー８を駆動出来るように配線さ
れている。このリレー８の接点はトランジスタ５
のベースとエミツタ間に通常開の状態で接続して
ある。

従来例と同様にこの回路が正常に動作している
時トランジスタ５のコレクタ―エミツタ間には一
定周期をもつてほぼ０ボルトと入力電源２０の電
圧値が交互に略矩形状となつてあらわれる。（実
際にはトランジスタ５の動作状態におけるコレク
タ―エミツタ間電圧及び第１の巻線２の逆起電力
のため上記電圧とは多少異なる。）ここで第３の
巻線４を流れる電流が負荷の増大に伴つて増加す
ると、第３の巻線４からの磁気的反作用が生じ、
第１の巻線２に電気磁気的に影響を与えるので発
振周波数も変化し、発振周波も歪む。従つてトラ
ンジスタ５のコレクタ―エミツタ間電圧も上述の
矩形波でなくなり、負荷の増加に伴つて略三角波
状の電圧波形となり、尖頭電圧も増大する。通常
負荷の時におけるこの尖頭電圧より少し高い値に
前記基準電源７の電圧を設定しておけば、この設
定電圧より高い尖頭電圧になるような負荷が第３
の巻線４にかかつた時、はじめて前記比較器６が
作動し、前記リレー８に電流が供給される。この
ようにしてリレー８が働くことにより、トランジ
スタ５のベースは強制的にエミツタと同じ電位と
なり、トランジスタ５は動作しなくなるので発振
が停止し第３の巻線４からの電力供給が停止され
る。尚抵抗２３は一般に高抵抗なのでリレー接点
を損傷することはありえない。

第３図は、第２図で説明した原理に基ずく本発
明の一実施例を示す回路図で第２図と同じ部品に
は同じ番号を付してある。また第２の巻線３とト
ランジスタ５のベースに接続されたコンデンサ９
との間に挿入された抵抗１０は、コンデンサ９の
大きさやトランジスタ５の電流増巾率あるいは第
２の巻線３の誘起電圧の大きさ等との相乗作用で
発振周波を規定するための低抵抗である。

前記基準電源７と前記比較器６に相当するもの
として定電圧ダイオード１１を設け、この定電圧
ダイオード１１が誤動作しない様にトランジスタ
５のコレクタにダイオード１２を接続してコレク
タ電圧を取り出すと共に整流し、ダイオード１２
の他端とトランジスタ５のエミツタの間にコンデ
ンサ１３を挿入することによつて、整流したコレ
クタ電圧の微小変動分を吸収させる。ダイオード
１２の接続の方向（極性）はトランジスタ５の種
類によつて異なり、図の如くトランジスタ５が
nPn型であればダイオード１２のアノードをトラ
ンジスタ５のコレクタに接続する。定電圧ダイオ
ード１１は耐圧が低いものが利用できる様に、抵
抗分割法を用いて、上述のダイオード１２で整流
したコレクタ電圧を、低い電圧値とし、定電圧ダ
イオード１１に印加する。

一方トランジスタ５のベースとエミツタに第２
のトランジスタ１６のコレクタとエミツタをそれ
ぞれ接続し、第２のトランジスタ１６のベースは
前記定電圧ダイオード１１の一端に接続する。定
電圧ダイオード１１の接続の方向（極性）は第２
のトランジスタ１６の種類によつて決定され、図
の如く第２のトランジスタ１６がnPn型であれば
アノード側を第２のトランジスタ１６のベース
に、カソード側を前記抵抗分割法における抵抗１
４と抵抗１５の接続点にそれぞれ接続する。この
第２のトランジスタ１６は前記リレー８の働きを
するものである。

第３図の実施例では上述の様な構成でなつてい
るので、トランジスタ５のコレクタ―エミツタ間
電圧から、ダイオード１２の順方向電圧を差引
き、そののち抵抗１４と抵抗１５とによつて分割
された電圧（即ち抵抗１５にかかる直流電圧）の
大きさが定電圧ダイオード１１の閾値を越えると
第２のトランジスタ１６のベースに電流が供給さ
れ、所定の電流値に達した時はトランジスタ５の
ベースとエミツタが第２のトランジスタ１６の為
に短絡され発振が阻止される。尚、入力電源２０
を接続した時に、第１の巻線２ダイオード１２抵
抗１４および１５のために閉回路が形成されるの
で、この状態で第２のトランジスタ１６がON状
態にならない様、各素子の定数を選ぶ必要があ
る。

本発明は上述の如く過負荷時に一次側の発振を
阻止して機器の損傷を防ぐもので、負荷の変動に
対して敏感に作動し極めて有効なものであるが、
負荷としてモーター等をスイツチング動作させる
など、瞬間的に重負荷を繰り返す回路を用いた場
合には、いわゆるチヤタリング動作が行なわれる
ため、発振の阻止に際して保持機能をもたせた方
がよい場合もある。

第４図は第３図の実施例に保持機能を附加し、
しかも第３図の例に比べ、より確実に動作するも
のである。図において、第３図と対応する個所に
は同じ番号を付してある。尚、第２の巻線３又は
トランジスタ５のベース―エミツタ間に並列に、
コンデンサ９と抵抗１０をはさんで挿入された定
電圧ダイオード１７ダイオード１８抵抗１９およ
びコンデンサ２６からなるブロツクは、トランジ
スタ５のベースに一定の電圧以上が印加されない
様に設けられたもので、特に入力電源２０が不安
定な電圧を出力する時に有効である。

保持機能は、定電圧ダイオード１１の両端に挿
入された二つのコンデンサ、即ち抵抗１５と並列
に接続されたコンデンサ２１と、第２のトランジ
スタ１６のベース―エミツタ間に挿入されたコン
デンサ２２とによつて得られる。

入力電源２０が接続されると、第１の巻線２、
ダイオード１２、抵抗１４，１５により閉回路が
形成されコンデンサ２１に充電が行なわれるが、
この充電電位では定電圧ダイオード１１は導通さ
れないよう、各素子の定数が設定されている為、
コンデンサ２２の充電は行なわれず第２のトラン
ジスタ１６がON状態となることはなく、発振ト
ランジスタ５は前述と同様に発振を開始し、二次
側の第３の巻線４に所定の出力電圧を発生する。

そこで二次側に負荷としてモータ等をスイツチ
ング動作させるなどの瞬間的に重負荷を繰り返す
回路を用いた場合には、重負荷の時、一次側の抵
抗１５の電位が上昇し定電圧ダイオード１１が導
通されコンデンサ２２の充電が行なわれるが、定
電圧ダイオード１１の充電は瞬間的であり、コン
デンサ２２の充電電位は第２のトランジスタ１６
をON状態にする迄上昇されない為、発振トラン
ジスタ５は発振を継続することができる。したが
つて瞬間的に重負荷を繰り返したとしてもコンデ
ンサ２２の働きにより発振は保持され、発振動作
にいわゆるチヤタリングを発生することはない。

しかしながら、故障により二次側が継続して短
絡されると、コンデンサ２２の充電電位の上昇で
第２のトランジスタ１６がON状態となり発振ト
ランジスタ５の発振を停止させる。第２のトラン
ジスタ１６は過負荷状態が解除され、抵抗１５に
かかる電圧が下がり定電圧ダイオード１１が不導
通になつてもコンデンサ２２の充電電荷により
ON状態となり発振は停止されている。再び発振
を起こすためには入力電源２０を一度取りはず
し、コンデンサ２１および２２に充電された電荷
を放電させる必要がある。

本発明は上述の実施例に限られるものではな
く、いわゆるリンギングチヨーク形発振回路には
全て適用できるものであり、例えばトランジスタ
５がPnP型の場合には、ダイオード１２の極性を
変える等の考慮をすることにより、第２図の原理
に基づく回路が容易に得られる。又負荷に接続す
る巻線の数は上述の例では第３の巻線４ただ一つ
であつたが、複数であつたり、中間端子を有して
いたりしてもよい。さらに入力電源は図に示した
略安定した直流電源に限られるものでなく脈流等
でもよく、特に商用電源等を整流したものを用い
る場合には本発明は極めて高い効果を得られるば
かりでなく、従来の大型でかつ重いトランスにか
わつて小型軽量となり、さらにヒユーズをも不要
とすることができる。

以上の様に本発明は、トランジスタのコレクタ
を第１の巻線に接続し、エミツタを第２の巻線と
入力電源の一端に接続し第２の巻線に生ずる誘起
電圧によつて前記トランジスタのベース電圧を制
御することによつて発振を起こし、この発振によ
り第３あるいは第４等他の巻線に接続された負荷
に電力を供給する電源回路において、第２のトラ
ンジスタのコレクタとエミツタを前記トランジス
タのベースとエミツタにそれぞれ接続し、抵抗分
割法によつて前記トランジスタのコレクタ―エミ
ツタ間電圧に依存した電圧を取り出し、この取り
出した電圧を定電圧ダイオードを介して前記第２
のトランジスタのベースに供給することによつて
過負荷時に発振を阻止して機器を保護するもので
ある。さらに前記第２のトランジスタのベース―
エミツタ間にコンデンサを挿入して、第２のトラ
ンジスタの動作に保持機能をもたせ、前述の効果
をさらに高めた電源回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電源回路原理図、第２図は本発
明の電源回路原理図、第３図および第４図は本発
明実施例の回路図である。 １…発振トランス、２…第１の巻線、３…第２
の巻線、５…トランジスタ、１６…第２のトラン
ジスタ、２０…入力電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気的に結合された少なくとも３つの巻線を
   有する発振トランス１個と、該トランスの一次側
   の第１の巻線の一端にコレクタが接続され、エミ
   ツタが入力電源の一端および前記発振トランスの
   一次側の第２の巻線の一端に接続された発振トラ
   ンジスタ１石とを具備し、前記発振トランスの一
   次側の第１の巻線を流れる電流を前記発振トラン
   ジスタで制御し、一次側の第２の巻線に誘起され
   る電圧によつて前記発振トランジスタのベース電
   圧を制御することによつて発振を起こし、その発
   振により残りの二次側の巻線に接続された負荷に
   電力を供給する電源回路に於て、第２のトランジ
   スタのコレクタとエミツタを前記発振トランジス
   タのベースとエミツタにそれぞれ接続し、抵抗分
   割法によつて前記発振トランジスタのコレクタ―
   エミツタ間電圧に依存した電圧を取り出し、この
   取り出した電圧を定電圧ダイオードを介して前記
   第２のトランジスタのベースに供給すると共に、
   前記第２のトランジスタのベース―エミツタ間に
   コンデンサを接続したことを特徴とする電源回
   路。