JPS6349100Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はフライホイールダイオードのオープン
やシヨート事故への対策を施したスイツチング電
源装置に関する。

スイツチ素子を断続することにより出力の制御
されるスイツチング電源装置、いわゆるスイツチ
ングレギユレータとしては例えば第１図の回路図
で示すようなチヨツパ式のものがある。第１図の
スイツチングレギユレータは交流源１の交流電力
をトランスの２次側の整流回路２で整流した後、
スイツチ素子であるトランジスタQ1を制御回路
３で断続し、チヨークコイルL1、平滑コンデン
サC1、フライホイールダイオードD1からなる回
路を経て出力端４，４′に直流電圧を得る。図示
されていないが出力端４，４′の直流電圧は誤差
増幅回路により基準電圧と比較されてその結果が
制御回路３に加えられ、出力端４，４′に接続さ
れる負荷が変動しても断続時間の割合等を変化し
て一定の値が得られる。チヨークコイルL1はト
ランジスタQ1がオフの時フライバツク電圧を生
じ、フライホイールダイオードD1に電流を流し
て出力端４，４′に連続した直流電圧を得る役割
をする。

ところが従来のこのような電源装置ではフライ
ホイールダイオードD1が破損して完全にオープ
ンした場合、チヨークコイルL1のフライバツク
電圧により接続点P1は異常に高い（−）電圧と
なる。この（−）電圧は負荷電流に比例するが、
出力端４，４′に25W程度を得る電源装置で−
100V程度にも達する。そしてトランジスタQ1の
コレクターエミツタ間の電圧が最大定格以上にな
り一瞬にして破損したり、異常電流が流れて発熱
して破損しやすくなる。無論異常電流が流れれば
その間の電力損失は大きくなる。又フライホイー
ルダイオードD1がシヨートした場合にもトラン
ジスタQ1には大きな電流が流れ損失が増大し、
破損しやすくなる。従つて従来はこのような事故
を想定してスイツチ素子の電力容量にゆとりを持
たせていたが、事故が生じても電源装置が動作し
ているかぎり電力損失は大きくなるし、スイツチ
素子の発熱による他の回路素子への悪影響を防ぐ
ための放熱設計が面倒であつた。又スイツチ素子
の電力容量にこのような事故を想定してはじめか
らゆとりを持たせることはスイツチ素子の価格も
高くなり無駄である。

本考案は従来の欠点を除き、フライホイールダ
イオードがオープンしたりシヨートする事故が生
じても速やかに動作を停止し出力が得られないよ
うにしたスイツチング電源装置を提供する。

本考案はチヨークコイルに接続されているフラ
イホイールダイオードと直列に過電流検出用の抵
抗を接続し、フライホイールダイオードとチヨー
クコイルの接続点にフライホイールダイオードの
オープン状態を検出する第１の検出回路を接続
し、フライホイールダイオードと電流検出用の抵
抗の接続点にフライホイールダイオードのシヨー
ト状態を検出する第２の検出回路を接続し、さら
にいずれかの検出回路の信号によりスイツチ素子
の制御回路の駆動を停止させるための駆動停止回
路を設けてあることを特徴とするスイツチング電
源装置にある。

以下本考案のスイツチング電源装置の実施例を
示す回路図である第２図を参照しながら説明す
る。第２図はチヨツパ式の電源装置であり、第１
図と同一部分は同じ符号を付与してある。

第２図において、スイツチ素子であるトランジ
スタQ1のエミツタはチヨークコイルL1を介して
（＋）の出力端４に接続され、チヨークコイルL1
の両端は夫々フライホイールダイオードD1と過
電流検出用の抵抗R8の直列回路及び平滑コンデ
ンサC1を介してアースされている出力端４′に接
続される。チヨークコイルL1とフライホイール
ダイオードD1の接続点P1にはツエナダイオード
Z1、ダイオードD2、抵抗R1を順次直列接続して
なる検出回路５が接続され、その一端の電流制限
用の抵抗R1はトランジスタQ2のベースに接続さ
れる。トランジスタQ2のエミツタは基準電源S1
に接続され、コレクタは分圧用の抵抗R4，R5に
接続される。抵抗R4，R5の接続点はコンデンサ
C2の一端とサイリスタSAのゲートに接続され
る。サイリスタSAのカソードはトランジスタQ1
の制御回路３に接続され、又アノードとコンデン
サC2、抵抗R5の一端はアースされている。トラ
ンジスタQ2のコレクタは電流制限用の抵抗R2、
ツエナダイオードZ3を介して出力端４に接続さ
れると共にベース、エミツタ間はバイアス用の抵
抗R3を介して接続されている。又フライホイー
ルダイオードD1と過電流検出用の抵抗R8の接続
点P3にはツエナダイオードZ4と電流制限用の抵
抗R9を直列接続してなる検出回路１０が接続さ
れ、抵抗R9はトランジスタQ2のコレクタに接続
される。抵抗R8の両端は夫々電圧比較器１１の
正入力端子と負入力端子に接続され、負入力端子
には基準電源S2が接続される。又電圧比較器１
１の出力側は図示を省略されているが制御回路３
に接続される。トランジスタQ2、サイリスタSA
を主とする部分は制御回路３の駆動停止回路６を
構成する。

このように構成された電源装置ではトランス
T1の２次側で整流回路２と平滑コンデンサC3に
より得られた直流電圧をトランジスタQ1により
断続して第１図と同じようにして出力端４，４′
に一定の直流電圧を得る。さてフライホイールダ
イオードD1がオープンし、チヨークコイルL1に
フライバツク電圧が生じた時に接続点P1に異常
に高い（−）の電圧が発生しツエナダイオード
Z1のツエナ電圧を越えた場合、検出回路５には
抵抗R3からの電流を生ずる。この電流は駆動停
止回路６のトランジスタQ2をオンし、抵抗R4と
抵抗R5の接続点の電圧を上昇させ、サイリスタ
SAをオンする。そしてカソードのアース電圧が
制御回路３に加えられその駆動を停止させ、トラ
ンジスタQ1を連続してオフ状態にする。このこ
とにより全体の動作が停止し、フライバツク電圧
は急激に消滅すると共に出力端４，４′の直流電
圧もなくなる。接続点P1の電圧がツエナ電圧以
下であればダイオードD2の働きにより検出回路
５に電流は生じない。又駆動停止回路６のコンデ
ンサC2はサイリスタSAのゲートの電圧を定まつ
た時定数によつて上昇させ、ノイズ等によりサイ
リスタSAが誤つてオンすることを防ぐ役割をす
る。さらにツエナダイオードZ3は出力端４に生
ずる過電圧を検出する役割を有しており、過電圧
がツエナ電圧以上であれば電流が流れサイリスタ
SAのゲート電圧を上昇させてオンする。従つて
駆動停止回路６はチヨークコイルL1のフライバ
ツク電圧と過電圧に対する保護回路の両方を兼ね
ており、いずれの場合もスイツチ素子を継続して
停止し電源装置の動作を停止する。

さらに駆動停止回路６はフライホイールダイオ
ードD1のシヨート時に対する保護回路も兼ねて
おり次に説明する。

フライホイールダイオードD1がシヨートした
場合、フライホイールダイオードD1と抵抗R8の
接続点P3にはほぼ出力端４の電圧に等しい電圧
が生ずる。この電圧がツエナダイオードZ4のツ
エナ電圧以上になるようにしておき、検出回路１
０に電流を生じさせる。そして抵抗R4と抵抗R5
の接続点の電圧を上昇させ、サイリスタSAをオ
ンし、前記したと同じようにして全体の動作を停
止させる。無論過電流検出用の抵抗R8の両端の
電圧は電圧比較器１１に加えられており、出力端
４，４′に接続される負荷が重くなり、設定され
た以上の電流が流れてその電圧が上昇した場合に
は、比較器１１の出力が制御回路３に加えられて
全体の動作を停止させる。

このようにして駆動停止回路６は検出回路５、
検出回路１０のいずれかの信号によりトランジス
タQ1の制御回路３の駆動を停止し、電源装置を
保護する。

第３図は本考案のスイツチング電源装置の他の
実施例を示す回路図であり、１石式のフオワード
方式で２チヤンネルの直流出力が得られる。第２
図と同一部分は同じ符号を付与してある。

第３図において、交流源１には整流回路９が接
続され、整流回路９は突入電流防止用の時定数回
路を構成する抵抗R7、コンデンサC5を介してト
ランスT2の１次巻線、スイツチ素子であるトラ
ンジスタQ3に接続する。トランスT2の片方の２
次巻線は整流ダイオードD3、チヨークコイルL2、
フライホイールダイオードD4、平滑コンデンサ
C4からなる回路を経て出力端７，７′へ接続され
チヤンネル１を形成する。出力端７′はアースさ
れ、出力端７に（−）の直流電圧が得られる。残
りの２次巻線は整流ダイオードD5、平滑コンデ
ンサC3、スイツチ素子であるトランジスタQ1、
チヨークコイルL1、フライホイールダイオード
D1と過電流検出用の抵抗R8の直列回路、平滑コ
ンデンサC1を経て出力端４，４′へ接続されチヤ
ンネル２を形成する。出力端４′はアースされ、
出力端４に（＋）の直流電圧が得られる。駆動停
止回路６、検出回路５、検出回路１０は第２図と
同じように構成され、検出回路５がチヤンネル２
の接続点P1、検出回路１０が接続点P3に夫々接
続される。又過電圧検出用のツエナダイオード
Z3が出力端４に接続され、電流制限用の抵抗R2
を介して駆動停止回路のトランジスタQ2のコレ
クタに接続される。駆動停止回路のサイリスタ
SAのカソードは第２図とは異りトランジスタQ3
の制御回路８に接続され、さらにトランジスタ
Q2のベースは電流制限用の抵抗R6、過電圧検出
用のツエナダイオードZ2を介してチヤンネル１
の出力端７に接続される。抵抗R8と電圧比較器
１１による過電流保護機能は第２図と同様に構成
されるが電圧比較器１１の出力は制御回路８に加
えられる。

このように構成された電源装置ではトランス
T2の１次側のトランジスタQ3の断続状態の制御
を制御回路８で制御することによりチヤンネル１
の直流電圧が一定になる。又チヤンネル２は２次
側のトランジスタQ1の断続状態の制御を制御回
路３で行うことにより直流電圧が一定になる。そ
してチヤンネル２においてフライバツクダイオー
ドD1がオープンした時のフライバツク電圧は検
出回路５で検出され、駆動停止回路のサイリスタ
SAがオンし、アース電圧が制御回路８に加えら
れる。フライバツクダイオードD1がシヨートし
た時は検出回路１０で検出され、同様にサイリス
タSAがオンする。これによつてトランジスタQ3
は継続してオフし、トランスT2の２次巻線の誘
起電圧がなくなる。サイリスタSAは出力端４の
過電圧によつてもオンし、又チヤンネル１の出力
端７の過電圧によつてもトランジスタQ2がオン
することによりオンする。従つて駆動停止回路６
はフライホイールダイオードD1のオープンやシ
ヨート事故の場合や過電圧の発生した場合のいず
れでもトランジスタQ3を接続してオフすること
により電源装置を保護する。無論チヤンネル１の
フライホイールダイオードD4のオープン事故が
生じる可能性もある。チヤンネル１はチヤンネル
２のようにチヨツパ式による制御ではないので、
トランスT2の２次巻線に直列にトランジスタが
接続されておらずその破損の恐れはないが、１次
巻線のトランジスタQ3を破損する恐れがあり、
異常な回路の状態を見つける目的で接続点P2に
検出回路を接続してもよい。その場合には検出回
路５のツエナダイオードZ1、ダイオードD2の向
きを逆にして構成した新たな検出回路を接続し、
一端を駆動停止回路のトランジスタQ2のコレク
タに接続すればよい。又シヨート事故に対しては
過電流検出用の抵抗を接続し、接続点に検出回路
１０に相当する回路を接続すればよい。

このようにすればチヤンネル１とチヤンネル２
のいずれで過電圧が生じたり、フライホイールダ
イオードの事故が生じても直ちに電源装置の動作
を停止させることができる。なおいずれの実施例
においても検出回路５や検出回路１０はツエナダ
イオードを用いたがこのような構成に限定する必
要はなく、例えば電圧比較器を用いて基準電圧と
比較するようにしてもよい。

以上述べたように本考案のスイツチング電源装
置はフライホイールダイオードが破損してオープ
ンしたりシヨートしてもその状態を検出しスイツ
チ素子の動作を停止し、電源装置の働き自体を止
めることができる。従つて従来のようにスイツチ
素子が破損し電源装置が故障することはない。し
かもスイツチ素子の制御回路の駆動を停止するた
めの駆動停止回路は過電圧保護回路も兼ねてお
り、又シヨート事故は過電流検出用の抵抗を利用
して検出するので全体の回路構成を複雑にする必
要はなくきわめて実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチング電源装置の回路図
であり、第２図、第３図は本考案のスイツチング
電源装置の実施例を示す回路図である。 １：交流源、２，９：整流回路、３，８：制御
回路、４，４′，７，７′：出力端、５，１０：検
出回路、６：駆動停止回路、１１：電圧比較器、
D1，D4：フライホイールダイオード、D2：ダイ
オード、D3，D5：整流ダイオード、Z1，Z2，
Z3，Z4：ツエナダイオード、１，P2，P3：接続
点、S1，S2：基準電源、SA：サイリスタ、L1，
L2：チヨークコイル、Q1，Q2，Q3：トランジス
タ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) チヨークコイルに接続されているフライホイ
   ールダイオードと直列に過電流検出用の抵抗を
   接続し、フライホイールダイオードとチヨーク
   コイルの接続点にフライホイールダイオードの
   オープン状態を検出する第１の検出回路を接続
   し、フライホイールダイオードと過電流検出用
   の抵抗の接続点にフライホイールダイオードの
   シヨート状態を検出する第２の検出回路を接続
   し、さらにいずれかの検出回路の信号によりス
   イツチ素子の制御回路の駆動を停止させるため
   の駆動停止回路を設けてあることを特徴とする
   スイツチング電源装置。 (2) 該駆動停止回路は過電圧保護回路を兼ねてい
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載のスイツ
   チング電源装置。