JPS6387173A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電源装置、特に変圧器の１次側を励振し、２次
側に励起した電力を負荷に給電するスイッチングレギュ
レータ等の電源装置に関する。

［従来の技術］ 上記のようなスイッチング方式の電Ｍ装近はＤＣＤＣコ
ンバータ、あるいは各種の負荷のための高圧電源等に用
いられる。この種の装置では。

負荷の変動、短絡等の原因により生じる過電流によって
回路素子が破壊されるのを防止するため、負荷電流、電
圧あるいは変圧器の励振状態等を検出し、この検出値に
基づいて装置の動作を制御する各種の保護あるいは安全
装置が実施されている。

［発１！１１が解決しようとする問題点］特に、この種
の装置では変圧器の１次側を励振するトランジスタ等の
スイッチング素子の波形最大電流値を一定値以上になら
ないように制御するものが知られているが、このような
！Ｓａでは負荷側の出力特性が定電流垂下特性となり、
長時間負荷の短絡状態が続くと負荷給電用の整流ダイオ
ードに電流制限値に比例した大電流が流れるため、素子
が破壊されたり、あるいは発熱により信頼性が低下する
等の問題が生じた。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の問題を解決するため、本発明においては、変圧器
の１次側を励振し、２次側に励起された電力を負荷に給
電する電源装置において、負荷に対する過電流給電状態
を検出し、前記変圧器の１次側の励振手段を制御するこ
とにより負荷電流を定電流制御する手段と、前記負荷短
絡を検出し、前記励振手段を間欠的に動作させる手段を
設けた構成を採用した。

［作　用］ 以上の構成によれば、負荷の変動による過電流動作時に
おいては負荷に対する給電を定電流制御するとともに、
負荷短絡時には給電動作を間欠的に行なわせ、負荷給電
用の整流ダイオード等に対する熱的あるいは電気的なス
トレスを低減させることができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明を採用した電源装置の構成を示した回路
図である０図において符号ｌは昇圧用のトランスで、ト
ランスｌの１次巻線には端子ＴＩを介して所定の電源電
圧が印加される。

トランスｌの１次側に対する電源電圧の印加はスイッチ
ングトランジスタ２によって制御される。トランスｌの
２次側に巻線比に応じて昇圧された交流が発生するが、
この出力は整流用のダイオード１７．１７を介して整流
され、チョークコイル１８及び電界コンデンサ１９から
なる平滑回路を経て端子Ｔ２から所定の負荷に対する給
電が行なわれる。

上記構成において、スイッチングトランジスタ２による
スイッチング波形は、装置の出力効率を制御するための
ＰＷＭ　（パルス幅変調器）１５によって制御される。

ＰＷＭ１５の出力はＮＡＮＤゲート１６を介してスイッ
チングトランジスタ２のベースに入力され、これにより
トランジスタ２を介してトランス１の通電効率が制御さ
れる。

スイッチングトランジスタ２と共通電位間には、スイッ
チングトラジスタ２のベース電流を検出するための抵抗
３が接続されており、この抵抗により検出された電流検
出値はＡ点からフィルタ２５によってノイズを除去され
た後トランジスタ４のベースに入力される。トランジス
タ４のコレクタには抵抗２６．２７の直列接続を介して
電源電圧Ｖｃｃが入力される。抵抗２６．２７の接続点
にはトランジスタ５のベースが接続され、このトランジ
スタ５のエミッタは電源ラインに接続される。

このトンジスタ５は、装置起動時に負荷電流を徐々に増
大させるソフトスタート制御のためのコンデンサ９の充
放電動作を制御するためのものである。

コンデンサ９の一端は電源ラインに接続され、またその
他端は電源電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗１０．１１の分圧
点に接続される。この分圧点Ｃは、放電用の抵抗７と放
電路を形成するためのダイオード６の直列接続を介して
トランジスタ５のコレクタと接続される。ダイオード６
及び抵抗７の内端には、ダイオード６と逆向きにダイオ
ード８が接続される。前記の抵抗１０．１１はコンデン
サ９の充電電位を与えるもので、この電圧は後述するよ
うにスイッチング給電のデユーティ比を制限するもので
ある。

トランジスタ５のコレクタ及びダイオード６の７ノード
の接続点Ｂの電圧は過電流を検出してスイッチング動作
を停止させるためのコンパレータ１２に入力される。コ
ンパレータ１２の他方の入力端子には、スイッチングを
停止させる場合の基Ｎ５７ｔｔ圧Ｖｉが接続される。コ
ンパレータ１２に対する＋側入力端子の入力電位がこの
基準電圧Ｖ１を越えると、コンパレータ１２はゲート１
６を介してＰＷＭ１５の出力を遮断し、スイッチングト
ランジスタ２の発振を停止させる。

一方、前記０点の電圧は過電流検出信号をバッファする
オペアンプ等を用いた差動増幅器１３に入力される。さ
らに、負荷に対する給電電圧は抵抗２０．２１で分割さ
れ、分圧点りに生じる負荷′１シ圧圧検出呼は前記と同
様の差動増幅器１４に入力される。差動増幅器１４の一
人力には所定の基準電圧ｖ３が接続される。に？！幅器
１３．１４の出力はダイオード２８．２９によるＯＲ結
合によりＰＷＭ１５に入力され、この入力信号に応じて
ＰＷＭの動作が制御される。

次に以上の構成における動作につき第２図を参照して詳
細に説明する。第２図は第１図のＡ。

Ｃ，Ｄ点の波形を示している。

まず、端子Ｔ２に定格の負荷が接続され、端子ＴＩ及び
各印加点に低圧の電源電圧Ｖｃｃを印加すると、０点の
電圧は第２図に符号Ｃで示すようにコンデンサ９の充電
によって漸減し、この電圧変化により増幅器１３の出力
が増大する。これによってＰＷＭ１５に対する入力電圧
がＰＷＭ１５の発振基準電圧■２を越えると徐々にパル
ス振幅が増大する。一方、Ｂ点の過電流検出信号は所定
の基準電圧■１よりも低いので、コンパレータ１２の出
力はハイレベルとなっており、ゲート１６は開いた状態
であり、ＰＷＭ１５の出力はスイッチングトランジスタ
２に印加される。

出力電圧が増大し、これが目標値に達すると、抵抗２０
．２１で検出され、増幅器１４に入力される負荷電圧に
応じて、ＰＷＭ１５が制御され、出力電圧が一定になる
ように定電圧制御が行なわれる。この動作は第２図に示
すように、負荷の抵抗値が定格範囲内にある領域で行な
われる。

伺らかの理由で負荷抵抗値が小さくなり、出力系が過電
流となった場合には、次のような動作が行なわれる。

負荷電流が増大すると、スイッチングトランジスタ２の
スイッチング電流が増大し、検出抵抗３の端子電圧（第
１図のＡ点の電圧）がトランジスタ４のベース−エミッ
タ電圧を降伏させるレベルに達すると、トランジスタ４
により制御されるトランジスタ５が導通し、ダイオード
６、抵抗７を介したコンデンサ９の放電路が形成される
。これによって、０点の電圧は第２図に示すように、Ｐ
ＷＭ１５の基準電圧Ｖ２よりもダイオード６の電圧分だ
け高い値になる。ここでＰＷＭ　ｌ　５の基準電圧ｖ２
は、出力電流を一定に保つ制ｇ４＠であり、この値は負
荷抵抗値に依存する。

従って、出力制御は過電流検出用のトランジスタ４のベ
ース−エミッタ電圧を）＆準とした定電流制御に移行す
る。

さらに、負荷に短絡が生じた場合には次のような動作が
行なわれる。

負荷が短絡すると、Ｄ点の波形は出力デユーティ比を小
さくするように働く結果、第２図のように電圧Ｖ２のレ
ベルに近づき、かつ負荷短絡による制御系のオーバーシ
ュートにより、０点の波形は基準電圧Ｖ１を越えるため
、コンパレータ１２によりフィー２チングル制御信号の
入力が停止されると同時に、前記のダイオード６と抵抗
７によるコンデンサ９の放電によって前記のソフトスタ
ート動作時と同様に、徐々に発振のデユーティ比が大き
くなる０以上の動作を繰り返すことにより、ソフトスタ
ート時の出力漸増を繰り返す間欠発振モードとなる。

以上のようにして定格負荷状態では定電圧制御が行なわ
れ、何らかの理由で過電波出力となると、定電流制御が
行なわれ、さらに負荷が短絡するとソフトスタートを繰
り返す間欠発振モードとなる。従って、特に過電流及び
出力短絡状態では整流用のダイオード１７等の出力素子
を保護することが可能になる。

［効　果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、変圧
器の１次側を励振し、２次側に励起された電力を負荷に
給電する電源装置において、負荷に対する過電流給電状
態を検出し、前記変圧器の１次側の励振手段を制御する
ことにより負荷電流を定電流制御する手段と、前記負荷
短絡を検出し、前記励振手段を間欠的に動作させる手段
を設けた構成を採用しているので、過電流出力状態にお
いては負荷電流が所定のイめに制御され、また負荷短絡
時においては間欠出力動作を行なうので、出力素子を熱
的あるいは電気的なストレスから保護し、素子の破壊を
防止できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電源装置の構成を示したブロ
ック図、第２図は第１図の装置における給゛心動作を示
した説明図である。 ｌ・・・トランス ２．４．５・・・トランジスタ ３．１０．ｌ　１．２０．２１・・・抵抗６．８・・・
ダイオード ９・・・コンデンサ　　　１２・・・コンパレータ１３
．１４・・・増幅器 １５・・・ＰＷＭ　　　　　１７・・・ダイオード１８
・・・千冒−クコイル １９・・・コンデンサ 電翌装置の７゛ロ一７７回 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変圧器の１次側を励振し、２次側に励起された電力を負
   荷に給電する電源装置において、負荷に対する過電流給
   電状態を検出し、前記変圧器の１次側の励振手段を制御
   することにより負荷電流を定電流制御する手段と、前記
   負荷短絡を検出し、前記励振手段を間欠的に動作させる
   手段を設けたことを特徴とする電源装置。