JPS6169370A - スイツチング・レギユレ−タの保護回路 - Google Patents

スイツチング・レギユレ−タの保護回路

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JPS6169370A
JPS6169370A JP19096084A JP19096084A JPS6169370A JP S6169370 A JPS6169370 A JP S6169370A JP 19096084 A JP19096084 A JP 19096084A JP 19096084 A JP19096084 A JP 19096084A JP S6169370 A JPS6169370 A JP S6169370A
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JP
Japan
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voltage
circuit
transistor
pulse
characteristic
Prior art date
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JP19096084A
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English (en)
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Takehisa Sato
武久 佐藤
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Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明はスイッチング・レギュレータの保護回路、特に
遮断特性を持つスイッチング・レギュレータの保護回路
に関する。
(ロ)従来の技術 一般に安定化電源回路では負荷短絡時等の過負荷に対し
てパワートランジスタに過大な電力が印加されない様に
保護回路が設けられる。この保護回路の保護特性は第4
図に示す如く、フの字形垂下特性を持たせるのが一般的
である。
低周波電源トランスを除去し安定化電源回路の小型化軽
量化するものにスイッチング・レギュレータが知られて
いる。第5図はこのスイッチング・レギュレータの基本
的回路を示す。第5図に於いて、(1)は整流平滑回路
であり、商用交流電源を直接ブリッジ型整流回路で整流
してコンデンサで平滑化している。(2)はスイッチン
グトランジスタであり、整流平滑回路(1)の直流電圧
をコレクタ・エミッタ間に印加し、ペースに20 K1
1z〜50 K11zの高周波制御パルスを印加して高
速スイッチング動作を行なわせている。(3)は高周波
用のフェライトトランスであり、スイッチングトランジ
スタ(2)のコレクタ負荷として接続され、2次側より
安定化電圧を取り出し整流平滑回路(4)で直流に変換
している。
斯るスイッチング・レギュレータに用いるフの字形垂下
特性を持つ保護回路を第6図に示す(特公昭56−35
209号公報参照)。即ち、トランス13)の−次側に
設げた補助巻線(5)とスイッチングトランジスタ(2
)のエミッタに接続した電流検出用の抵抗R7と高周波
制御パルスを発生する制御回路(6)のパルス巾変調手
段を備え、補助巻線(5)からの補助電源の交流電圧を
整流平滑回路儲で変換した直流電圧と抵抗R8の両端の
電圧を検出してこの検出手段によってパルス巾変調を行
う様に構成されている。
この検出手段は検出トランジスタ(1功とバイアス抵抗
R2・R8で構成され、検出トランジスタ021   
    のベース・エミッタ間の電圧(■□)を制御し
てトランジスタ(1りのインピーダンスを変えることに
よりパルス巾変調を行なわせる。即ち検出トランジスタ
(12)のベースは補助電源の直流電圧−Vg  とス
イッチングトランジスタ(2)のエミッタ間に直列に接
続されたバイアス抵抗R7・R3の中間に接続されてい
る。
次に斯上した保護回路の動作について説明する。
正常動作時には補助電源の負の直流電圧−V8  によ
って検出トランジスタ(1つは遮断状態になる様にバイ
アス抵抗R2・R8でベースを負にバイアスしている。
負荷短絡等で保瞭回路が動作し始めるスイッチングトラ
ンジスタ(2)のエミッタ′雌流丁。
は ■□=Tt、II−酊す酊(R+ I−+ Vm )上
式を展開して I、 == R+11.、 y、、 十〜シー■8R5
・R,R,・R3 で与えられる。即ち出力が過負荷となり、スイッチング
トランジスタ(2)のエミッタ電流■。が上式の値を越
えると検出トランジスタa2は導通状態となりパルス巾
を減少させて保護動作を行う。これに伴い補助巻肪(5
)に発生する補助1!源の交流電圧は減少し、整流平滑
回路(3alの負の直流電圧は零電位に近づき検出トラ
ンジスタa″!Jのベースは増々順バイアスになり、検
出トランジスタ(12のインピーダンスは下がり、パル
ス巾は最小限のパルス巾まで減少する。この結果斯上の
保護回路では〕の字形垂下特性が得られる。
p→ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら斯上したフの字画下特性を有する保護回路
では第7図に示す如く、保護動作に入ると出力電流は一
度減少するが再び上昇し、出力電圧が小さくなると出力
電流は定格を超える危惧があった。これは保護回路が電
力制限をベースに保護動作することに依る。従って斯る
状態が持続すると、出力回路の部品やプリント配線板の
パターンが異常加熱することがある。
に)問題点を解決するための手段 本発明は断点に鑑みてなされ、−次側に設けた補助巻線
から得られる補助電源の電圧が一定値以下に減少する連
断手段により高周波制御パルスのパルス巾を零にして出
力電圧をシャットオフすることにより遮断型特性を持つ
保護回路を実現するものである。
(ホ) 作用 本発明の保護回路はトランスの1次側に設けた補助巻線
による補助電源の電圧が二次側の出力電圧と比例した関
係にあることを利用し、補助電源の電圧が一定値以下に
減少すると遮断手断により高周波制御パルスのパルス巾
を零にして出力電圧をシャットオフしている。
(へ)実施例 本発明に依る保護回路を第1図に示す。(1)は整流平
滑回路であり、商用交流電源を直接ブリッジ整流回路で
整流してコンデンサで平滑化している。
(2)はスイッチングトランジスタであり、整流平滑回
路(1)の直流電圧をコレクタ・エミッタ間に印加し、
ベースに20KH2〜50KI′Izの高周波制御パル
スを印加して高速スイッチング動作を行なわせている。
(3)は高周波用のフェライトトランスであり、スイッ
チングトランジスタ(2)のコレクタ負荷として接続さ
れ、2次側より安定化電圧を取り出し整流平滑回路(4
)で直流に変換している。(5)は本発明の特徴とする
1次側に設けた補助巻線であり、整流して補助電源電圧
上■8  を形成している。(6)は制御回路であり、
基準の高周波制御パルスをパルス巾変調してスイッチン
グトランジスタ(2)に印加している。
起動回路(7)は起動トランジスタ(8)、抵抗(9)
およびツェナーダイオード(1(11で構成され、起動
トランジスタ(8)のベースは整流平滑回路(1)の直
流電圧を抵抗(9)とツェナーダイオード(101で分
割してツェナー電圧(v2)で固定バイアスされている
。従って電源投入時起動トランジスタ(8)は順方向バ
イアスされて導通となり、起動トランジスタ(8)を介
して制御回路(6鷹電圧が供給される。続いてトランス
(3)K設けた補助巻線(5)にはスイッチングトラン
ジスタ(2)の動作開始と同時に電圧が発生し、補助電
源の整流電圧■8 が得られる。この整流電圧が次゛ 
    第に立ち上がり起動トランジスタ(8)のエミ
ッタにV、 −V□ を越える電圧が印加されると、起
動トランジスタ(8)は逆バイアスされて遮断し、制御
回路(6)は整流電圧■8 で駆動される。具体的には
起動電圧を7vに、整流電圧v3 を9Vに設定してい
る。
フの字型下特性を有する保護回路(11)は抵抗R7・
R2・R9および検出トランジスタ(1りで構成され、
第6図に示したものと同一構成に形成されている。
本発明の特徴である遮断特性を有する保護回路(13)
は抵抗f14)、ツェナーダイオードQFi)(16)
および遮断トランジスタ07)で構成されており、補助
電源電圧+78間に抵抗0滲とツェナーダイオード(I
5)とを直列に接続し、その中点電圧をツェナーダイオ
ード(16)を介して遮断トランジスタ07)のベース
に印加している。遮断トランジスタ(+71は制御回路
(6)のパルス巾変調回路に接続され、高周波制御パル
スのパルス巾を零にする。
第3図に制御回路(6)の具体例を示す。(20)はパ
ルス発振回路であり、20KI(z〜50KHzの基準
パルスを発生している。(2υはパルス巾変調回路であ
り、コンデンサ(221と抵抗(23)による微分回路
とインバータQ4Jで構成され、更に検出トランジスタ
(I2および遮断トランジスタ(+71が抵抗のと並列
に接続されて保護動作時の微分回路の時定数を変えてパ
ルス巾変調を行っている。(25)はパルス増巾回路で
あり、スイッチングトランジスタ(2)をドライブでき
る様にパルスの増巾を行っている。
次に本発明の動作について説明する。負荷異常が発生す
ると補助電源電圧±V、は出力電圧に応答して比例して
低下し、フの字型下特性を有する保護回路01)が動作
して第2図に示す如くフの字垂下を始め出力電流が制限
される様にパルス巾変調を検出トランジスタ021で行
う。フの字垂下をしてA点に達すると本発明の特徴であ
る遮断特性を有する保護回路θ3)が動作する。即ち補
助電源電圧上■8は出力電圧に比例して低下するが、補
助電源電圧+V8 側は前述した起動回路(7)に接続
されているので初期値+9■から約7Vに達すると起動
回路(7)のバイアスに自動的に・切換りほぼ一ドアV
に維持される。このため抵抗a力とツェナーダイオード
0ωの直列回路の中点電圧は出力電圧の低下に伴い補助
電源電圧−■8 も低下するため、過負荷状態になると
+■8 側に偏る。この中点電圧がツェナーダイオード
(16)のツェナー電圧に達するとツェナーダイオード
(161は導通し遮断トランジスタ(17)にベース電
流が流れ導通する。遮断トランジスタ(17)によりパ
ルス中変調回路で高周波制御パルスのパルス巾は零とな
り、出力電圧はシャットオフされる。なお過負荷状態に
於いては補助電源電圧上V。
は完全に零となるが、補助電源電圧+V、側は起動回路
(力からのバイアスで+7Vに維持されているので、遮
断トランジスタ0ηは導通したままとなり出力電圧も遮
断状態のままである。この結果本発明の保護回路(13
1では第2図に示す如く、〕の字垂下特性のA点から出
力電流零まで垂下して出力電流を完全に遮断するのであ
る。
遮断トランジスタ(I7)のベースに接続される抵抗C
30)およびコンデンサC3’++はノイズスパイク除
去用のものであり、コンデンサ(3つは電源投入時に補
助電源電圧上v、! の過渡時に遮断トランジスタ(+
71が導通するのを防市するためのものである。
(ト)発明の効果 本発明の第1の効果はフの字垂下特性を有する保護回路
01)では保護できない領域を本発明の遮断特性を有す
る保護回路(131で保護できるので、全領域を安全に
保護できる保護回路を実現できる。
本発明の第2の効果は本発明の遮断特性を有する保護回
路(131をすべてトランスの1次側で実現できるので
、ホトカプラー等の一次二次間の絶縁素子を不要にでき
簡単な構成の保護回路を実現できる。
本発明の第3の効果は過電流領域では速効性を有する〕
の字垂下特性を有する保護回路(11)で保護できるの
で自動復帰特性を得ることができ、低電圧過電流領域で
は本発明の遮断特性を有する保護回路(131で保護で
きるので、負荷異常に応じた保護特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】 ・d      第1図は本発明に依る保護回路を説明
する回路図、第2図は本発明の保護回路の動作特性を説
明する特性図、第3図は本発明の制御回路を説明するブ
ロック図、第4図は一般的な保護回路の)の字垂下特性
を説明する特性図、第5図は一般的なスイッチング嗜し
ギーレータを説明する回路図、第6図は従来のスイッチ
ング・レギュレータのフの字垂下特性を有する保護回路
を説明する回路図、第7図は第6図に示す保護回路の保
護特性を示す特性図である。 主な図番の説明 (1)は整流平滑回路、 (2)はスイッチングトラン
ジスタ、 (3)はトランス、 (5)は補助巻線、 
(6)は制御回路、 (11)はフの字垂下特性を有す
る保護回路、 02は検出トランジスタ、 03)は遮
断特性を有する保護回路、 aηは遮断トランジスタで
ある。 出願人 三洋電機株式会社 外1名 代理人 弁理士  佐 野 静 夫 齢マ智眞 Σ さ 法 植W争眞 区 \t

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)商用交流電源に接続された整流平滑回路と制御回
    路から出力される高周波制御パルスによりスイッチング
    動作するトランジスタと該トランジスタの負荷となるト
    ランスとを備え該トランスの2次側から安定化電圧を得
    るスイッチング・レギュレータに於いて、前記トランス
    の1次側に補助巻線を設け該補助巻線から前記トランス
    の1次側の電圧に応答して補助電源の電圧を発生させ、
    該補助電源の電圧が一定値以下に減少すると遮断手段に
    より前記制御回路からの高周波制御パルスのパルス巾を
    零にして出力電圧をシャットオフすることを特徴とする
    スイッチング・レギュレータの保護回路。
JP19096084A 1984-09-12 1984-09-12 スイツチング・レギユレ−タの保護回路 Pending JPS6169370A (ja)

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JPS63316665A (ja) * 1987-06-19 1988-12-23 Sanyo Electric Co Ltd スイッチング電源装置
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