JPS62277070A - 電源装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、出力短絡時に間欠動作で出力を制限する保
護回路をもった電源装置に関するものである。

（従来の技術〕 第６図はスイッチング電源装置の原理を示した図であり
、第７図ａ、ｂは前記スイッチング電源装置の人力波形
対出力波形の関係を示した図である。

第６図において、１はトランス、２は整流用グイオート
、３はコ・ｒル、４はコンデンサー、５は前記トランス
にパルスを送りこむ制御トランジスター、６は前記制御
トランジスター５へ送るパルスを制御−ｊ−るパルス幅
制御回路、７はＤＣ出力を検出する検出回路、８は基準
電圧、９は１１１ｒ記検出回路の出力と基型電圧とを比
較し、差出力を前記パルス幅ｉ（制御回路６に送る比較
器である。

以−トの構成において、前記パルス幅制御回路６より出
力されたパルスは前記制御トランジスター５に送られる
。そのため１１丁「記制御トランジスター５はパルスを
発生し、前記トランス１の１次側にもパルスが発生する
。前記トランス１の１次側にパルスか発生することで、
２次側にもパルスか発生する。そして発生した前記整流
ダイオード２によって整流されて、前記コイル３に送ら
れる６館記コイル３に送られたパルスは、前記コイル３
によって変）べされて１１７「記コンデンサー４にｔ滑
される。前記コンテンサー４によって゛ト滑されてＤＣ
出力となる。

一方、前記比較器９は、１）ｔＣ記ノ、６準電圧８と前
記分圧愕よりｊ（ｔた出力を比較して、ＤＣ出力か所定
値になるへく、前記パルス幅−制御回路６に出力を与え
、前記パルス幅ｌ制御回路６は１ｉ７「記トランジスタ
ー５へのパルス幅を制御１−る。

又、第７図においては、前記制御トランジスター５のヘ
ースにｖａなるパルス電１ｔが印されたときに、前記ト
ランスｌの１次側に前記制御トランジスター５のコレク
ター′Ｉ電流夏。が流れる。そして前記トランス１の２
次側には１次側と同相の波形の電へ−か発生し、電流【
。、が前記ダイオードのＤｌに流れ、したがって前記電
流■。、は１１１記トランス３に流れる。一方、＠記制
御トランジスターｌのヘースに送られる、前記パルス電
圧ＶＢがＯＦＦの場合は、１１「記パルス’ｔａ圧ｖｎ
がＯＮのときに前記トランス１の２次側に蓄えられたエ
ネルギーか、　＋ｉｉ＋−記ダイオート２のＤ２を介し
て電流Ｉ。２となって流わる。したかって前記電流■。

２も前記トランス３に流れる。以上、前記パルス電圧ｖ
、ｌがＯＮのときに前記電流■。、が前記トランス３に
流れ、０１’Ｆのときには前記′４流■。２が前記トラ
ンスに流れて電流ＩＬとなり、コンデンサー４に電イゴ
か蓄えられ、その放′１′に電圧が出力Ｖ。どなる。

電源装置における保護回路は、過負荷や出力端短から電
源装置を保護したり、負荷側の破損を防ｌ−する回路で
あり、大別すると、出力電流を制限するものと、出力電
流をしゃ断するものとの２種類かあり、面者を電流ル１
限方式、後者を′１に流しゃ新方式と呼んでいる。

電流制限カ一式は、主として中容量以下の、出力電圧か
低い？「源に使われており、負荷電流かその規定値に達
すると保護回路が働き、規定値以にの電流を負荷に流さ
ない方式である。

７ｔｊ流しゃ新方式は、大電流や高電圧を扱う電源に使
われ、ｆ′Ｊ荷電流か規定値を越えると、負荷への電流
をしゃ断する方式である。

又、電流制限方式には、拘束型と定電流型と低減型とか
ある。各々過負荷時において、拘束型は出力電流が増加
するのを押さえ、定電流型は出力′１π流を安定化し、
又低減型は出力電流を低減するよう作動する。

＝一般には定電流型の保護回路が、線型負荷、非線型負
荷を問わずに対応できるため、よく用いられている。第
４図は定電流型保護回路の一例と動作状、聾を示してい
る。第８図ａ、ｂにおいて、出力ｔ［流■。か増加して
、やがて設定電流値ＩＭに達すると、アンプＡは制御用
信号を発生して、第６図のｉｆ記パルス幅制御回路６に
前記制御用信号を送り、前記設定電流値■２で定７「流
化される。

（発明か解決しようとする問題点） しかしながら、保護回路か作動している状態においては
、特に出力短絡時において、第６図に示すように、出力
側のコイルやダイオードには過電流か流れる。そしてト
ランスの１次側と２次側にも同様に過電流が流ねるため
、過大なストレスをり−えるという問題点があった。

又、前記トランスの１次側の制御トランジスターか［］
ＦＦの時には、入力端子が印加されており、過電流か流
れると過大な発熱を起こすという問題点かあった。

そして、前述の発熱のために放熱効果を考慮した場合に
おいても′電源装置全体が大型になり、高価になるとい
う問題点もあった。

この発明は前記問題点に着ＣＩ　したもので、出力短絡
時における過電流から、電源装置全体を保護てきる保護
回路を備えた電源装置の提供を［１的とするものである
。

〔問題点を解決するための下段〕

この発明は、出力短絡時、過電流検出手段の出力と間欠
勤作点設定毛段の出力を比較してＰＷＭＮ路からのパル
ス出力を間欠パルスで発生させる。

〔作用〕

出力短絡時、過′ｆに流検出り段か作動して１′ｔた出
力と、間欠動作点設定下段より得た出力とを比較二「段
で比較して、前記比較手段より発生した出力によってＰ
ＷＭ回路か間欠パルスを発生し、間欠動作か行なわれる
ことで電源装置全体を保護する。

〔実ｈ１例） 第１　ｊＪは本発明の一実ｈｈ例を示し、又第２図は１
）１ｆ記第１図の一実施例の通常動作時における各点の
波形を示す波形図、第３図は定電流動作時、第４図は間
欠動作時における各点の波形を示す波形図である。第５
図は、前記一実施例の出力対出力電流を示す図である。

第１図において、Ｔ１はトランス、Ｄｌ、２は前記トラ
ンスの２次側の出力を整流する整流ダイオード、し、は
コイル、Ｃ１は平滑用コンデンサー、８は電源装置の出
力端、１はＱｌのベースを駆動するベース駆動回路、２
は出力電圧検出回路、３はＱｌのスイッチングノイズを
除去するフィルター、４は制御ＩＣｌ３は過電流検出信
号経路、６は過電流制御信号経路、７は入力端、Ｑｌは
制御トランジスター、Ｑ２は過電流検出手段としてのト
ランジスター、Ｑ３はリセット・トランジスター、Ｒ，
は過電流検出手段としての抵抗、Ｒ５とＲ６はデユーテ
ィ比の最大値を設定する抵抗、Ｒ７とＲ８は、低入力端
子を検出する抵抗、Ｒ９とＲ１゜は間欠動作点設定手段
としての抵抗、Ｒ１入力電圧補正抵抗、Ｃ２はソフトス
タート用コンデンサーである。

以トの構成において、前記入力端７に電Ｊ上が印加され
ると、前記トランスＴ、と＋’６ｆ記制御トランジスタ
ーＱ、に電圧が印加される。他方＋ｉｆｆ記低入力電圧
検出抵抗Ｒ７とＲ８にも７Ｈ圧が印加され、Ｒ７とＲ８
の分圧で得られた電圧がダイオードＤ３を介して、前記
リセット・トランジスターＱ１のベースに印加される。

そのため、市「記リセット・トランジスターＱ３はＯＦ
Ｆするので、前記過電流検出信号経路の電位は低トし、
　ｆａｉｒ記制御ＩＣ４に内蔵ざわている、比較手段と
してのＡＭＰ２のｌｊ力も低ドする。前記ＡＭＰ２の出
力は前記制御ＩＣ４に同様に、内蔵されているＰＷＭ回
路に印加され、パルス出力を発生する。前記リセット・
トランジス−Ｑ３かＯＦＦ　Ｌ／た時、前記ソフト・ス
タート・コンデンサー０２が充電を開始し、１）「主通
電流−制御信号経路の電位は低ドする。前記過電流制御
信号経路は過電流保護手段としてのＡＭＰ３に接続され
ており、前記過電流制御信号経路の電位の低下に従って
、前記ＡＭＰ３の出力も低下する。そのため、前記ＡＭ
Ｐ３の出力を受けるＰＷＭはパルスのデユーティ比を除
々に増して出力する。前記ＰＷＭから出力されたパルス
信号は、前記ベース駆動回路１に印加され、前記制御ト
ランジスターＱ１を駆動する。それによって前記トラン
スＴ１の２次側にもパルスが発生することで、前記出力
端８に出力が表われる。

次に定格負荷時では、前記制御トランジスターＱ１には
第２図のＡに示す様な波形の電流が流れており、同様に
過電流検出手段としての抵抗Ｒ３にも同し波形の電流か
流れているため、前記抵抗Ｒ，には第２図Ｂに示す形の
電圧波形が表われる。しかし前記トランジスターＱ２を
ＯＮさせる電圧には達していないため、保護回路は働か
ない。

その時の前記過電流検出信号経路５及び前記過電流制御
信号経路６の′Ｉπ位は第２図のＣとＤに示す様に一定
値で、その値は前記抵抗Ｒ１とＲ６の分圧比によって決
められている。一方、１１η記出力端８に表われる出力
の増減は前記出力電圧検出回路２によって検出されてい
て、＋ｉｉｆ記出力主出力電圧検出回路２力された信号
は、前記制御ＩＣＪ内のＡＭＰＩに印加される。前記Ａ
ＭＰＩは前記出力電圧検出回路２からの信号を受けて出
力を発生して、＋ｉｆｆ記−制御ＩＣ４内のＰＷＭに印
加される。前記ＰＷＭは１前記ＡＭＰＩの信号を受けて
出力を発生し、面記ヘース駆動回路ｌに印加され、そし
て１１１記制御トランジスターＱ、へと導かれる。この
ようにして出力電圧は定電圧制御されている。

次に過負荷時の場合、ｎｉｆ記制御トランジスターＱ、
のコレクター電流は増加するため、前記抵抗Ｒ６に表わ
れる電圧も第３図のＢの様に増加する。この時の電圧は
、前記トランジスターＱ２をＯＮさせるため、１ｉ７１
記トランジスターＱ３もＯＮする。従って、前記Ｉａ電
流検Ｌ［１信号経路の′電位も高くなり、市ｆ記制御Ｉ
Ｃｄ内の基準電圧５Ｖに達する。そしてＱ２→Ｑ３→Ａ
ＭＰ２→ＰＷＭ→ヘース駆動回路１→Ｑ１のループを経
たＴ　ｓＬｓ時間接に、前記制御トランジスターＱ１の
出力パルスは橿１になる。その後、前記トランジスター
Ｑ３がＯＦＦになると同時に、［１１記コンデンサー０
２は充電を開始し、１１１「配湯電流検出信号経路５に
は、Ａｉｒ記コンデンサー０２の充放電時の電位の変化
か抵抗Ｒ４を介して表われ（第３図のＣ）　、　＋ｉｆ
記過重過電流制御信号経路６前記コンデンサー０２の充
放電時の電位の変化が表われる。そして前記ＡＭＰ２と
ｎη記ＡＭＰ３には、定格負荷時に得られた信号電圧よ
りも高い電圧が印加ざわるため、前記ＰＷＭはデユーテ
ィ比の低いパルスを発生して前記出力端８に発生する出
力電圧が降）゛する。その時、ｎ「記ＡＭＰ３は定電流
動作を、前記Ｑ２→Ｑ３→ＡＭＰ３→ＰＷＭ→ヘース駆
動回路１→Ｑ、のループで、前記出力電圧が所定値ｖＬ
に達するまで行なう。（第５図） 次に出力端短絡時は、平滑用コンデンサーＣＩが短絡さ
れて、前記コイルＬ１も直接前記出力端８のＯ側に短絡
される。従って、前記出力電圧検出回路２には人力が印
加されない為、前記出力電圧検出回路２の出力は減少し
、前記制御ＩＣｄ内のＡＭＰｌの出力も減少する。

ところが、出力短絡の為、前記制御トランジスターＱ１
には大電流が流れるため、前記抵抗Ｒ１には前記トラン
ジスターＱ２のスレシュホールド・レベルを越えた電圧
が発生して、前記トランジスターＱ２をＯＮする。その
ため前記トランジスターＱ３もＯＮシて、前記コンデン
サーＣ２を放電させる。そしてその時、前記過電流検出
信号経路５と１ｉ「重過電流制御信号経路６の電位は上
シ１．するので、航記制御ＩＣｄ内のＡＭＰ２の出力は
ト昇する。ここで１ｉ「記ＡＭＰＩの出力とＡＭＰ２の
出力は高い出力か優先されるので５前記ＰＷＭには前記
ＡＭＰ２の出力が印加され、前記制御トランジスターへ
送るパルスをＯＦＦする。又、前記ＡＭＰ３の出力も前
記ＰＷＭへ送られて、前記制御トランジスターＱ、へ送
るパルス幅を縮小することになる。そして出力として送
られるパルスとパルスの間隔は除々に拡大されてゆき、
そのため、前記トランジスターＱ２とＱ３がＯＮする時
間も除々に長くなって出力電圧は減少する。前記パルス
とパルスの間隔が長くなるに従って、前記トランジスタ
ーＱ２とＱ３がＯＦＦ　シている時間も長くなり、１１
ｆ１記コンデンサー０２の充電による前記過電流検出信
号経路の電位は除々に低下してゆく。そのため、前記Ａ
ＭＰ２の反転入力端子には前記抵抗Ｒ９とＲＩｏとで構
成されている間欠動作点設定電圧を下回り、前記ＰＷＭ
から発生されるパルスは間欠的に発生されることになる
。間欠動作が進行すると、第４図に示すように、０「記
制御トランジスターＱ、がＯＮする度に鋸波状電流が、
前記トランスＴ１と前記コイルＬｌの励磁電流によって
流れる。そして前記制御Ｑ、がＯＦＦするが出力短絡で
ある為、出力回路の電力供給が最小と成っており通常の
スイッチング周期のｏｐｐ　Ｉｔｌ１間中では、Ｔ、及
びし、の励磁電流は前回のＯＮ朋間中に発生した三角波
の波高値電流レベルは消滅せず、来たる第２回目のＱ　
２ＯＮ時の初期レベルと成って現われる為、過電流が流
れて前記トランジスターＱ２とＱ、ＩをＯＮさせて前記
コンテンサーＣ２の充放電がくり返され、Ｑ２→Ｑ３→
ＡＭＰ２→ＰＷＭ→Ｑ、のループで間欠動作か打われ、
出力電流が低下する。

以上説明したように、出力に１絡時には、定電流動作か
ら間欠動作へ移行して、トランスの１次側及び２次側の
回路に流わる′Ｉ電流を制限する。

〔発明の効果〕

以−Ｆ実施例で説明したように、間欠動作を行うことで
回路内に過電流が流れないため、コイルやトランスやダ
イオードにストレスをち４犬ない。

又、；し制御トランジスターにも過電流が流れないため
、発熱量が少なく、従って、放熱効果を考慮する必要が
なく、装置か小型になり、安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図である。又第２１２
１から第４１図は各々定格動作時、定電流動作時、間欠
動作時における各部の波形を示す図であり、第５図は、
出力′准圧対出力′屯流のグラフを示す図である。第６
図はスイッチング電源装置の原理図であり、第７図ａ、
ｂは人力波形と出力波形を示す図である。第８図ａ、ｂ
は定電流型保護回路の一例と動作カーブを示す図である
。 第１図中において Ａ・・・過電流検出手段 Ｂ・・・間欠動作点設定手段 Ｃ・・・比較手段 を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御トランジスターに流れる過電流を検出する過電流検
   出手段と、間欠動作点を設定する間欠動作点設定手段と
   、前記過電流検出手段の出力及び前記間欠動作点設定手
   段の出力を比較する比較手段とを備えたことを特徴とす
   る電源装置。