TW201322576A - 具備保護功能之切換電源電路 - Google Patents

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Abstract

具備保護功能之切換電源電路係具備：變壓器(104)，係具有一次繞組(N1)、二次繞組(N2)及三次繞組(N3)；一次側整流平滑化電路(103)，係將交流電力變換成直流電力並使其平滑化；二次側整流平滑化電路(106)，係使二次側之電力平滑化；三次側整流平滑化電路(107)，係使三次繞組之電力平滑化；切換電路(108)，係使一次繞組開閉；脈寬控制電路(109)，係控制該切換電路的開閉；輸出誤差檢測電路(110)，係檢測出二次側直流輸出電壓與基準電壓的偏差；及漣波電壓偵測控制電路(171)，係檢測出該二次側直流輸出電壓的漣波電壓，並控制該輸出誤差檢測電路之停止；根據該漣波電壓偵測控制電路的停止控制信號，停止該輸出誤差檢測電路的輸出，並停止往該切換電路之驅動信號，而使切換電源電路停止動作。

Description

具備保護功能之切換電源電路
本發明係有關於檢測出切換電源裝置所具有之平滑化電路用之電解電容器的劣化，以預先避免損壞事故的技術。
在切換電源裝置，平滑化電路所使用之電解電容器係因重複大電流的充放電或經年使用，而逐漸劣化。因此，若超過壽命還繼續使用，則隨著電解電容器的劣化，而切換電源裝置發生損壞，具有視情況以至於發生冒煙、起火事故的危險性。
又，亦各式各樣地檢討藉由在切換電源電路的電路上下工夫，偵測電解電容器的劣化並採取對策的技術。
在專利文獻1，揭示一種技術，該技術係在切換電源電路所具有之變壓器的二次側電路已整流平滑化之交流電力的正極配線，根據平滑化用線圈之兩端之電壓的差分，檢測出電解電容器的劣化所伴隨之等價串聯電阻(ESR：Equivalent Series Resistance)的增大，並使用該檢測電路專用的光耦合器(Photo Coupler)向一次側電路回授並偵測。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2000-32747號公報
可是，事先檢測出電解電容器的劣化所伴隨之切換電源裝置之損壞的對策具有可說未必充分的問題。
又，在專利文獻1所揭示之方法，需要追加使用電晶體的漣波電壓偵測電路與更專用的光耦合器，進而亦需要與其對應的電路，而具有所造成之耗費上昇與為了採取對策而要求比較大之空間的問題。
因此，本發明之目的在於提供一種低耗費的切換電源裝置， 該切換電源裝置係具有只是附加簡單的電路，偵測平滑化電路之電解電容器的劣化，並預先避免電解電容器之劣化所引起之損壞事故的功能。
為了解決上述的課題，並達成本發明的目的，在各發明採用如以下所示的構成。
即，本發明之具備保護功能的切換電源電路，預防電解電容器的劣化所伴隨之切換電源裝置的損壞，其特徵在於包括：變壓器，係具有一次繞組、二次繞組及三次繞組；一次側整流電路，係將交流電力變換成直流電力；一次側電解電容器，係使該一次側整流電路的直流電力平滑化；二次側整流電路，係將該變壓器之二次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力；二次側電解電容器，係使該二次側整流電路所輸出之直流電力平滑化；三次側整流平滑化電路，係將該變壓器之三次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力並使其平滑化；切換電路，係使輸入該一次側電解電容器的電壓之該變壓器之一次繞組重複開閉；脈寬控制電路，係控制用以控制該切換電路的開閉之驅動信號的脈寬；輸出誤差檢測電路，係檢測出藉該二次側整流電路與該二次側電解電容器所輸出之二次側直流輸出電壓與既定基準電壓的偏差，並控制該脈寬控制電路；及漣波電壓偵測控制電路，係抽出該二次側直流輸出電壓的漣波電壓成分，該漣波電壓成分超過既定電壓時，控制該輸出誤差檢測電路之停止；根據該漣波電壓偵測控制電路的停止控制信號，停止該輸出誤差檢測電路的輸出，並停止從該脈寬控制電路往該切換電路之驅動信號 的供給，藉此，使切換電源電路停止動作。
根據該構成，在該二次側電解電容器劣化至超過限度的情況，該漣波電壓偵測控制電路偵測到該二次側電解電容器的劣化後，控制該輸出誤差檢測電路停止，而該輸出誤差檢測電路使往脈寬控制電路的信號停止，該脈寬控制電路停止向該切換電源電路供給驅動信號，藉此，使切換電源電路停止動作，以保護之。
若依據本發明，可提供一種低耗費且省空間的切換電源裝置，該切換電源裝置係只是附加簡單的電路，就具有偵測平滑化電路之電解電容器的劣化，並預先避免電解電容器之劣化所引起之損壞事故的功能。又，本發明的電路係亦可與脈寬控制電路一體化並積體電路化。
101‧‧‧一次側整流電路
102‧‧‧一次側電解電容器
103‧‧‧一次側整流平滑化電路
104‧‧‧變壓器
105‧‧‧二次側電解電容器
106‧‧‧二次側整流平滑化電路
107‧‧‧三次側整流平滑化電路
108‧‧‧切換電路、N型MOSFET
109‧‧‧脈寬控制電路(PWM)
110‧‧‧輸出誤差檢測電路
121、122、123、124、233、236‧‧‧二極體
125‧‧‧二極體、二次側整流電路
126‧‧‧二極體、三次側整流電路
127‧‧‧平滑化電容器
131‧‧‧電阻(R1)
132‧‧‧電阻(R2)
133、160、161、162、232、234、237、242、245、247‧‧‧電阻
134‧‧‧分路調整器
135‧‧‧分路調整器REF端子
137‧‧‧光耦合器
138‧‧‧發光二極體
139‧‧‧光電晶體
141、142‧‧‧交流電源端子
143、144‧‧‧二次側直流輸出端子
145‧‧‧一次側接地
146‧‧‧二次側接地
147‧‧‧一次側直流端子
151‧‧‧脈寬控制電路的輸出端子
152‧‧‧三次側整流平滑化電路的輸出端子
154‧‧‧控制用輸入端子
171‧‧‧漣波電壓偵測控制電路
172‧‧‧漣波電壓偵測控制電路的第1端子(輸入端子)
173‧‧‧漣波電壓偵測控制電路的第2端子(輸出端子)
174‧‧‧偵測信號端子
210、211、212、213、214‧‧‧漣波電壓偵測部
220、221、222‧‧‧停止控制部
231、235、243‧‧‧電容器
241‧‧‧閘流器
244‧‧‧PNP雙極性電晶體
246‧‧‧NPN雙極性電晶體
433‧‧‧溫度保險絲
533‧‧‧正熱敏電阻
A、B、C、D‧‧‧連接點
A1‧‧‧交流電壓、輸入電壓
E2‧‧‧二次側直流輸出電壓
N1‧‧‧一次繞組、一次繞組數
N2‧‧‧二次繞組、二次繞組數
N3‧‧‧三次繞組、三次繞組數
第1圖係表示本發明之第1實施形態之構成的電路圖。
第2圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第1構成例的電路圖。
第3圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第2構成例的電路圖。
第4圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第3構成例的電路圖。
第5圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第4構成例的電路圖。
第6圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第5構成例的電路圖。
第7圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第6構成例的電路圖。
第8圖係表示本發明之第1實施形態的漣波電壓偵測控制電路之第7構成例的電路圖。
第9圖係表示本發明之第1實施形態的脈寬控制電路驅動切換電路之脈波波形與二次側之直流輸出電壓的示意關係之特性的模式圖，圖(a)係導 通、不導通之控制波形為High之區間比Low之區間長的情況，圖(b)係導通、不導通之控制波形為High之區間和Low之區間相等的情況，圖(c)係導通、不導通之控制波形為High之區間比Low之區間短的情況。
第10圖係表示本發明之第2實施形態之構成的電路圖。
第11圖係表示本發明之第3實施形態之構成的電路圖。
以下，參照圖面，說明本發明之實施形態。
(第1實施形態)
首先，說明本發明之第1實施形態的電路構成。
<電路構成>
第1圖係表示本發明之具備保護功能之切換電源電路的第1實施形態之示意構成的電路圖。
在第1圖，一次側整流電路101係藉二極體121~124之電橋電路構成對從交流電源端子141、142所輸入之交流電力(交流電壓A1)進行全波整流後將含有漣波(ripple)的直流電力輸出至一次側直流端子147與一次側接地145之間。
一次側電解電容器102係接在一次側直流端子147與一次側接地145之間，使一次側整流電路101所輸出之含有漣波的直流電力平滑化。
此外，藉一次側整流電路101與一次側電解電容器102構成一次側整流平滑化電路103。
變壓器104具有一次繞組N1、二次繞組N2及三次繞組N3。在此，將一次繞組N1、二次繞組N2及三次繞組N3之圈數比設為N1：N2：N3。此時，作用於一次繞組N1之兩端的交流電壓係在二次繞組N2之兩端以約N2/N1倍的交流電壓輸出。又，在三次繞組N3之兩端輸出二次繞組N2之兩端的電壓之約N3/N2倍的交流電壓。
此外，將與一次繞組N1相關的電路適當地表示為一次側電路，將與二次繞組N2相關的電路表示為二次側電路，將與三次繞組N3相關的電路表示為三次側電路。
一次繞組N1的第1端子係與一次側直流端子147連接，另一端的第2端子係與構成切換電路108的N型MOSFET(Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect Transistor)的汲極連接，N型MOSFET的源極係經由電阻162與一次側接地145連接。
二次繞組N2的第1端子係與二極體125的陽極連接，二極體125的陰極係與二次側直流輸出端子143連接。二次繞組N2的第2端子係與接地(二次側接地146)側的二次側直流輸出端子144連接。又，二次側電解電容器105係接在二次側直流輸出端子143與接地(二次側接地146)側的二次側直流輸出端子144之間。
二極體125係構成二次側整流電路(125)，並對二次繞組N2所感應之交流電力進行整流。二次側電解電容器105係使二極體125所輸出之已整流之含有漣波的直流電力平滑化。
又，利用由二極體125所構成之二次側整流電路(125)與二次側電解電容器105，構成二次側整流平滑化電路106。藉該二次側整流平滑化電路106將直流電力(二次側直流輸出電壓E2)輸出至二次側直流輸出端子143和與二次側接地146連接的二次側直流輸出端子144之間。
又，如上述所示，二次側直流輸出端子144係與二次側接地146連接。一次側接地145與二次側接地146都是接地，但是在直流上被絕緣。
三次繞組N3的第1端子係與二極體126的陽極連接，三次繞組N3的第2端子係與一次側接地145連接。在二極體126的陰極與一次側接地145之間連接平滑化電容器127。二極體126係構成三次側整流電路126，並對在三次繞組N3所感應之交流電力進行整流。平滑化電容器127係使二極體126所輸出之已整流之含有漣波的直流電力平滑化。
又，利用由二極體126所構成之三次側整流電路(126)與平滑化電容器127構成三次側整流平滑化電路107。藉該三次側整流平滑化電路107得到已從三次繞組N3所感應之交流電力進行整流平滑化的直流電力。
輸出誤差檢測電路110係藉電阻131、132將被輸出至二次側直流輸出端子143、144之間的直流電壓(二次側直流輸出電壓E2)分壓，並檢測出該分壓之電壓與分路調整器(shunt regulator)134所內建的基準電壓之誤差(偏差)的電路。
又，輸出誤差檢測電路110構成為具有電阻131、132、133、 分路調整器134、發光二極體(Light Emitting Diode)138、及由光電晶體(Photo Transistor)139所構成之光耦合器(Photo Coupler)137。
以電阻131與電阻132對二次側直流輸出電壓E2所分壓的電壓輸入分路調整器134的REF端子135。分路調整器134的陽極係與二次側接地146連接。分路調整器134的陰極係與發光二極體138的陰極連接。發光二極體138的陽極係與電阻133的第1端子連接。電阻133的第2端子係與二次側直流輸出端子143連接。
又，發光二極體138係將所發光之光的輸出輸入至光電晶體139的基極。光電晶體139的射極係與一次側接地145連接，集極係成為輸出誤差檢測電路110的輸出端子。
此外，使用由發光二極體138與光電晶體139所構成之光耦合器137，這是由於需要將一次側接地145與二次側接地146進行直流性絕緣，因為在分別以不同之接地所使用的電路間無法直接以電性信號交換，所以變換成光信號後交換。
在以上的構成，判定二次側直流輸出電壓E2比基準電壓(歸屬於分路調整器134)之(R1+R2)/R2倍的電壓高或低。
在二次側直流輸出電壓E2高的情況，分路調整器134變成導通(ON)，電流流至發光二極體138，而發光二極體138發光，並輸出光信號，光電晶體139對其受光(ON狀態)。
此外，電阻133係用以調整流至發光二極體138的電流量。
又，在二次側直流輸出電壓E2低的情況，分路調整器134變成不導通(OFF)，無電流流至發光二極體138。因此，因為發光二極體138不發光，所以光電晶體139變成不導通(OFF狀態)。
以上之光電晶體139之導通、不導通(ON、OFF)的檢測信號從光電晶體139的集極，即輸出誤差檢測電路110的輸出端子被送至脈寬控制電路(PWM)109的控制用輸入端子154。
根據以上之輸出誤差檢測電路110的電路構成，動作成將二次側直流輸出電壓E2保持於適當值。
此外，使用輸出誤差檢測電路110之本來的理由係如上述所示為了二次側直流輸出電壓E2的穩定化，並不是為了偵測後述之二次側電 解電容器105的劣化所設置。
脈寬控制電路109之正側的電源係在切換電源電路之起動時經由電阻160被供給一次側直流端子的正電位，但是在電源起動後主要從三次側整流平滑化電路107的輸出端子所供給。又，脈寬控制電路109之輸出端子151係與是切換電路108之N型MOSFET的閘極(閘極輸入端子)連接，控制N型MOSFET的導通、不導通。
此外，從脈寬控制電路109的輸出端子151所輸出之驅動信號波形的脈寬係被控制成可變。
又，脈寬控制電路109之負側的電源係從一次側接地145及經由電阻162的一次側接地145所供給。
根據以上的構成，基本上構成既有之切換電源電路。
在第1圖，漣波電壓偵測控制電路171係關於是本實施形態的特徵之保護功能的電路，但是因為與作為切換電源電路之基本功能無直接相關，所以後述。其次，首先先說明既有之切換電源電路的基本動作。
<切換電源電路之概略的動作>
如上述所示，藉一次側整流平滑化電路103已從交流電力進行整流平滑化的直流電力被施加於變壓器104之一次繞組N1與是切換電路108之N型MOSFET之串聯電路的兩端。
N型MOSFET108的閘極係經由電阻161與脈寬控制電路109的輸出端子151連接，而被控制導通、不導通。
因此，根據脈寬控制電路109所輸出之驅動信號，電流流至或不流至變壓器104的一次繞組N1。這是由於電流從一次側電解電容器所儲存之直流電力繼續地流動或不流動，而相當於值直流產生交流。
又，所產生之交流成分係從變壓器104的一次繞組N1向二次繞組N2感應並傳播。以二次側整流平滑化電路106將在該變壓器104之二次側所感應的交流電力再變換成直流電力，而在二次側直流輸出端子143、144之間產生二次側直流輸出電壓E2的直流電力。
比較該二次側直流輸出電壓E2係比藉輸出誤差檢測電路110之分路調整器134所內建的基準電壓和分壓電阻R1、R2所分壓的電壓高或低。
然後，將其結果作為輸出誤差檢測電路110的輸出信號，送至脈寬控制電路109。又，如上述所示，脈寬控制電路109係反映輸出誤差檢測電路110的輸出信號，改應脈寬，以控制切換電路108的導通、不導通時間。
藉此，調整二次側直流輸出電壓E2，並保持於所設定之電壓。
<二次側直流輸出電壓E2之概略特性>
第9圖係表示切換電路108的導通、不導通所造成之有無電流流至變壓器104之一次繞組N1的結果之二次側直流輸出電壓E2的變化狀況之概略特性的模式圖。
又，第9圖之特性的模式圖係表示變化狀況，二次側直流輸出電壓E2之值或控制信號的波形未必對應於實態。
此外，關於第2圖至第8圖將後述。
在第9圖，圖(b)係導通、不導通之控制波形912為High之區間912H和Low之區間912L相等的情況，此時二次側直流輸出電壓E2的平均值是平均值910。
在第9圖，圖(a)係導通、不導通之控制波形911為High之區間911H比Low之區間911L長的情況，此時二次側直流輸出電壓E2的平均值成為平均值921，比上述之High的區間912H和Low的區間912L相等之情況的平均值910更高。
在第9圖，圖(c)係導通、不導通之控制波形913為High之區間913H比Low之區間913L短的情況。此時二次側直流輸出電壓E2的平均值是平均值923，比上述之High的區間212H和Low的區間912L相等之情況的平均值910更低。
依此方式，藉由控制切換電路108的導通、不導通所造成之電流流至變壓器104之一次繞組N1的時間(脈寬)，而二次側直流輸出電壓E2變化。
藉由如以上所示控制，既有之切換電源裝置係將二次側直流輸出電壓E2保持於所設定之電壓。
<切換電源電路的保護電路>
其次，說明切換電源電路的保護電路。首先，說明在是需要保護電路之原因的切換電源電路所使用之電解電容器。
<電解電容器>
切換電源電路(裝置)係如上述所示，分別將一次側電解電容器102與二次側電解電容器105作為平滑用電容器，搭載於一次側整流平滑化電路103與二次側整流平滑化電路106。這些電解電容器係逐漸劣化時，等價串聯電阻值增大，而發生靜電電容降低。
在電解電容器，發生等價串聯電阻之電阻值(R)的增大，而且使電流(i)流動時，由於焦耳熱(i2R)而電解電容器本身變成高熱，或因內部壓力的上昇而可能發生爆炸。
又，電解電容器之靜電電容的降低亦可能引起切換電源電路(裝置)之輸出特性的降低或其他元件的異常發熱。
因此，如上述所示，在電解電容器之劣化達到極限的情況，需要偵測該劣化並採取對策。
<保護電路的概要>
由於以上的理由，在第1圖，具有漣波電壓偵測控制電路171。
漣波電壓偵測控制電路171係將其第1端子172(第4圖)與是和二次側直流輸出端子143大致同電位的A點(連接點)連接，並將其第2端子173(第4圖)與是輸出誤差檢測電路110中之發光二極體138之陽極的B點(連接點)連接。
又，漣波電壓偵測控制電路171係根據後述的電路構成，檢測出從第1端子172(第4圖)所輸入之二次側直流輸出電壓E2的漣波電壓，若漣波電壓超過既定值，則將與二次側接地146大致同電位作為停止控制信號，從第2端子173(第4圖)輸出。
從漣波電壓偵測控制電路171之第2端子173(第4圖)輸出與二次側接地146大致同電位時，輸出誤差檢測電路110的B點係大致成為二次側接地146的電位，而光耦合器137成為不導通狀態。
結果，脈寬控制電路109之控制用輸入端子154的電壓位準上昇，在達到既定基準電壓時，脈寬控制電路109的輸出停止，而是切換 電路108之N型MOSFET的切換動作停止。由於該切換動作停止，無法從一次側電路向二次側電路傳達能量，而二次側的輸出電壓降低(停止)。
依此方式，由於切換電源電路的動作停止，而無電流流至一 次側電解電容器102與二次側電解電容器105，焦耳熱的產生停止。因此，預防電解電容器的發熱與內部壓力的上昇(進而爆炸)，又，亦避免其他的元件的異常發熱，藉此，保護切換電源電路。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第1例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路171之具體的電路構成。
第2圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第1構成例的電路圖。
在第2圖，漣波電壓偵測控制電路171構成為具有漣波電壓偵測部210與停止控制部220。
漣波電壓偵測控制電路171的第1端子172成為漣波電壓偵測部210的輸入端子。
又，漣波電壓偵測部210的偵測信號係從偵測信號端子174輸入停止控制部220。
又，停止控制部220的停止控制信號係停止控制部220的輸出端子，而且從是漣波電壓偵測控制電路171之輸出端子的第2端子173，作為漣波電壓偵測控制電路171的輸出信號(停止控制信號)輸出。
此外，分別適當地將漣波電壓偵測控制電路171的第1端子(輸入端子)172、漣波電壓偵測控制電路171的第2端子(輸出端子)173只表示為第1端子172、第2端子173。
其次，依序說明漣波電壓偵測部210與停止控制部220之具體的電路構成與動作。
<漣波電壓偵測部>
說明第2圖之漣波電壓偵測部210之詳細的電路構成與動作。
電容器231的一端係與第1端子172連接，另一端係與電阻232的一端連接。電阻232的另一端係與二極體233的陰極連接。二極體233的陽極係與二次側接地146連接。
電容器231係抽出從第1端子172所輸入之在二次側電解電容器105所產生的漣波電壓成分。
又，二極體233係除去上述之漣波電壓成分的負成分，而僅取出正成分。
又，電阻232係與後述之停止控制部220的電阻242進行因應於電阻值的電阻分割，並將已調整之電壓的信號作為偵測信號(偵測信號端子174)，向停止控制部220輸出。
<停止控制部>
說明第2圖之停止控制部220之詳細的電路構成與動作。
閘流器(Thyristor)241的陽極係與第2端子173連接，陰極係與二次側接地146連接。
又，電阻242的一端係與上述之漣波電壓偵測部210之電阻232的另一端連接，電阻242的另一端係與二次側接地146連接。
又，從電阻242與電阻232之連接點所輸出的偵測信號(偵測信號端子174)係與閘流器241的閘極連接。
此外，該偵測信號之電壓超過閘流器241之在閘極的觸發電壓(既定電壓)時，閘流器241動作，而與閘流器241之陽極連接的第2端子173係與是閘流器241之陰極的二次側接地146導通。此時，成為與二次側接地146大致同電位的信號從第2端子173成為作為停止控制信號的輸出信號。
<漣波電壓偵測控制電路的動作>
根據以上的構成，從第1端子172輸入在二次側電解電容器105所產生之漣波電壓成分，並以漣波電壓偵測部210偵測漣波電壓的正成分，作為偵測信號(偵測信號端子174)供給至停止控制部220中之閘流器241的閘極，若偵測信號超過閘流器241的觸發電壓，則停止控制部220輸出與二次側接地146大致同電位的停止控制信號。
停止控制部220的輸出信號亦是漣波電壓偵測控制電路171的輸出信號，從作為漣波電壓偵測控制電路171的第2端子173輸出是大約二次側接地146之電位的停止控制信號。
藉由第2端子173成為大約二次側接地146之電位，而使輸 出誤差檢測電路110的動作停止。
此外，關於第2端子173與B點連接的情況，雖然說明部分重複，但是更詳細的動作係如下所示。
在第1圖，第2端子173與B點連接，藉由對B點施加大約二次側接地146之電位的停止控制信號，發光二極體138的電流不流動，而光耦合器137成為不導通狀態，輸出信號(154)的電壓位準上昇，在達到既定基準電壓時，脈寬控制電路109之輸出端子151的驅動信號停止。
此時，將N型MOSFET108之閘極固定於一次側接地145的電位，使N型MOSFET108成為不導通狀態。由於N型MOSFET108成為不導通狀態，電流不流至一次繞組N1，電流亦不流至二次繞組N2。結果，自一次側電路往二次側電路的能量無法傳達，二次側的輸出電壓降低(停止狀態)。即，切換電源電路停止動作。
又，在以上之使切換電源電路之動作停止的過程，使用光耦合器137，但是光耦合器137係為了將如上述所示使二次側直流輸出電壓E2穩定化之輸出誤差檢測電路110的輸出信號送至脈寬控制電路109而本來需要的。因此，並不是為了向脈寬控制電路109傳達漣波電壓偵測控制電路171之停止控制信號(第2端子173，第2圖)而新追加光耦合器。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第2例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第2例。
第3圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第2構成例的電路圖。
在第3圖，漣波電壓偵測控制電路171之漣波電壓偵測部211的部分電路構成與第2圖之漣波電壓偵測部210相異。即，漣波電壓偵測部211係由電容器231與二極體233所構成，未具備在第2圖的電阻232。
因為第2圖的電阻232係如上述所示，與停止控制部220中的電阻242進行電阻分割而調整電壓，所以在閘流器241之觸發電壓與在二次側電解電容器105所產生之漣波電壓成分的關係，有時不需要電阻232。作為無電阻232的電路是第3圖之漣波電壓偵測控制電路171的第2構成例。在該第3圖的情況，具有元件數、元件所佔之空間及耗費可減少的效果。
此外，因為其他的電路構成係與第2圖相同，所以省略重複說明。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第3例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第3例。
第4圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第3構成例的電路圖。
在第4圖，漣波電壓偵測控制電路171之漣波電壓偵測部212的部分電路構成與上述之漣波電壓偵測部210、211相異。即，漣波電壓偵測部211係由電容器231與電阻232所構成，未具備在第1圖、第2圖的二極體233。
在第2圖、第3圖的二極體233具有除去漣波電壓成分的負成分，而僅取出正成分的功用，但是在第4圖，負成分亦仍然施加於閘流器241的閘極。
在閘流器241之閘極電壓(逆電壓)的特性上容許的情況，亦可不除去(削除)藉電容器231所抽出之漣波電壓的負成分，而施加於閘流器241的閘極。在此情況，不需要二極體233(第2圖)。未使用該二極體的電路係第4圖之漣波電壓偵測控制電路171的第3構成例。在該第4圖的情況，具有元件數、元件所佔之空間及耗費可減少的效果。
此外，因為所說明以外之其他的電路構成係與第2圖、第3圖相同，所以省略重複說明。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第4例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第4例。
第5圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第4構成例的電路圖。
在第5圖，漣波電壓偵測控制電路171之漣波電壓偵測部213由電容器231所構成，在閘流器241之觸發電壓與檢測出(抽出)在二次側電解電容器105所產生之漣波電壓成分之電壓位準的關係，進而有時不需要電阻232(第4圖)，僅電容器231即可。該進而未使用電阻的電路是第5圖之漣波電壓偵測控制電路171的第4構成例。
在該第5圖的情況，具有元件數、元件所佔之空間及耗費可 減少的效果。
此外，因為所說明以外之其他的電路構成係與第2圖至第4圖相同，所以省略重複說明。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第5例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第5例。
第6圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第5構成例的電路圖。
在第6圖，漣波電壓偵測控制電路171之漣波電壓偵測部214與第2圖至第5圖之漣波電壓偵測部(210~213)的構成相異。
即，電容器231係與電阻234的一端連接，電阻234的另一端係與二次側接地146連接。電容器235的一端係與電容器231和電阻234的連接點連接，電容器235的另一端係與二極體236的陰極連接。二極體236的陽極係與二次側接地146連接，電阻237的一端係與二極體236的陰極連接，從電阻237的另一端輸出漣波電壓偵測部214的偵測信號(偵測信號端子174)。
在以上的構成，藉電容器235與二極體236將以電容器231與電阻234一度檢測出的漣波電壓定電位(0V，二次側接地電位)，使檢測位準變大。又，電阻237係進而調整檢測電壓。
根據以上的構成，具有可檢測出比較小之漣波電壓的效果。
此外，因為所說明以外之其他的電路構成係與第2圖至第4圖相同，所以省略重複說明。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第6例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第6例。
第7圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第6構成例的電路圖。
在第7圖，漣波電壓偵測控制電路171之停止控制部221的電路構成與第2圖至第6圖相異。此外，漣波電壓偵測部210的構成係與第2圖相同。
在停止控制部221，閘流器241與電阻242的構成係與第2圖相同，新具有的電容器243與電阻242並聯。電容器243係用以除去閘流 器241之閘極部分的雜訊。
根據以上的構成，具有雜訊之影響降低、可更高精度地動作的效果。
此外，因為所說明以外之其他的電路構成係與第2圖相同，所以省略重複說明。
<漣波電壓偵測控制電路之電路構成的第7例>
其次，說明漣波電壓偵測控制電路的第7例。
第8圖係表示漣波電壓偵測控制電路171之第7構成例的電路圖。
在第8圖，漣波電壓偵測控制電路171之停止控制部222的電路構成與第1圖至第7圖相異。此外，漣波電壓偵測部210的構成係與第2圖及第7圖相同。
在停止控制部222，電阻247的一端與PNP雙極性電晶體244的射極係與漣波電壓偵測控制電路171的第2端子173連接。電阻247的另一端係與PNP雙極性電晶體244的基極及NPN雙極性電晶體246的集極連接。NPN雙極性電晶體246的射極係與二次側接地146及電阻245的一端連接。電阻245的另一端係與NPN雙極性電晶體246的基極及PNP雙極性電晶體244的集極連接。在PNP雙極性電晶體244之集極與電阻245的連接點輸入是漣波電壓偵測部210之輸出的偵測信號(偵測信號端子174)。
輸入停止控制部222之偵測信號(偵測信號端子174)係輸入NPN雙極性電晶體246的基極，成為既定電壓時，NPN雙極性電晶體246成為導通(ON)，將漣波電壓偵測控制電路171的第2端子173設為大致二次側接地146的電位。
藉由第2端子173成為二次側接地146的電位，而使輸出誤差檢測電路110的動作停止。
又，因為藉上述之PNP雙極性電晶體244、NPN雙極性電晶體246及電阻245、247構成回授電路，所以偵測信號被閂鎖(保持、維持)。
以上的構成表示不使用閘流器241亦可構成漣波電壓偵測控制電路171。
此外，因為停止控制部222以外之構成係與第2圖相同的構 成，所以省略重複說明。
(第2實施形態)
其次，說明本發明之第2實施形態。
第10圖係表示本發明之具備保護功能的切換電源電路之第2實施形態之示意構成的電路圖。
在第10圖，與第1圖相異的係插入與輸出誤差檢測電路110之電阻133串聯的溫度保險絲433。
溫度保險絲433係配置於二次側電解電容器105的附近。因此，二次側電解電容器105因劣化而發熱時，溫度保險絲433的溫度亦上昇，達到既定溫度時，溫度保險絲433就熔斷。
於是，電流不流至電阻133，向光耦合器137流動的電流亦受到限制。在此情況，以與在第1圖漣波電壓偵測控制電路171檢測出既定漣波電壓並動作，而將光耦合器137設為不導通狀態時相同的機構，使切換電源電路停止動作。因此，切換電源電路受到保護。
此外，在第10圖，因為溫度保險絲433以外的構成係與第1圖相同，所以省略重複說明。
(第3實施形態)
其次，說明本發明之第3實施形態。
第11圖係表示本發明之具備保護功能的切換電源電路之第3實施形態之示意構成的電路圖。
在第11圖，與第1圖相異的係將輸出誤差檢測電路110中之電阻133替換成正熱敏電阻533。正熱敏電阻(Posister)係超過既定溫度時電阻值急速上昇的元件。
正熱敏電阻533係配置於二次側電解電容器105的附近。因此，二次側電解電容器105因劣化而發熱時，正熱敏電阻533的溫度亦上昇，達到既定溫度時，正熱敏電阻533的電阻值大為上昇，向光耦合器137流動的電流亦受到限制。在此情況，以與在第1圖漣波電壓偵測控制電路171檢測出既定漣波電壓並動作，而將光耦合器137設為不導通狀態時相同的機構，使切換電源電路停止動作。因此，切換電源電路受到保護。
此外，在第11圖，因為正熱敏電阻533以外的構成係與第 1圖相同，所以省略重複說明。
(其他的實施形態)
此外，本發明係未限定為上述的實施形態。亦有如以下所示之其他的實施形態。
<漣波電壓偵測控制電路之輸出的連接點>
在第1圖，漣波電壓偵測控制電路171係在A點、與輸出誤差檢測電路110中之發光二極體之陽極的B點之間分別連接第1端子172與第2端子173。
可是，第2端子173的連接點係未限定為上述的B點。
亦可是相當於分路調整器134之陰極的C點(連接點)，或是電阻131與電阻132的連接點，而且相當於分路調整器134之REF端子135的D點(連接點)。
若上述之C點或D點成為與二次側接地146大致同電位，發光二極體138就不進行正常動作，而從光耦合器137往脈寬控制電路109之正常動作的信號亦停止。
例如在C點的情況，光耦合器137成為導通狀態，因為脈寬控制電路109的控制用輸入端子154被固定於大致一次側接地145，所以脈寬控制電路109的輸出停止，而N型MOSFET108的切換動作停止。
此外，在B點的情況，光耦合器137成為不導通狀態，在C點的情況，光耦合器137成為導通狀態，但是因為都保持該狀態，所以在任一情況N型MOSFET108的切換動作都停止。
(輸出誤差檢測電路之其他的構成1)
又，輸出誤差檢測電路110亦未限定為第1圖的構成。未必要使用分路調整器134，亦可利用其他的電路構成實現同等的功能(檢測出二次側直流輸出電壓與基準電壓的偏差)。
(輸出誤差檢測電路之其他的構成2)
又，具備溫度保險絲433或正熱敏電阻533之輸出誤差檢測電路110亦未限定為第10圖、第11圖的構成。亦可利用其他的電路構成實現同等的功能(檢測出二次側直流輸出電壓與基準電壓的偏差)，亦可將溫度保險絲433或正熱敏電阻533設置於在第10圖、第11圖所示之處以外的位 置。
(切換電路的元件)
又，在第1圖，表示切換電路108使用N型MOSFET的例子，但是若改變從脈寬控制電路109的輸出端子151所輸出之驅動信號波形的極性，亦可使用P型MOSFET。
又，未限定為MOSFET，例如亦可使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘極雙極性電晶體)。
(停止控制部的元件)
又，在第8圖，表示使用PNP雙極性電晶體244與NPN雙極性電晶體246的例子，但是未限定為雙極性電晶體。亦可使用N型MOSFET或P型MOSFET構成。
(脈寬控制電路(PWM)之起動用電源的電路構成)
根據脈寬控制電路(PWM)109的特性，亦可起動時之輸入電源不是來自一次側直流端子147的直流電源，而是交流電源端子141、142間的交流電源。亦可是在來自一次側直流端子147之直流電源充分起動而發揮功能的階段切換的電路構成。
(停止控制部之輸出信號的連接)
在已具有過電壓保護功能或過電流保護功能，並可從二次側電路向一次側電路傳達信號之電路(相當於第1圖之包含光耦合器137的電路)的情況，亦可沿用該電路。
(必需元件性1)
又，第1圖之電阻160或電阻161未必是必需元件。
(必需元件性2)
若是在輸出誤差檢測電路110具有第10圖之溫度保險絲433或第11圖之正熱敏電阻533的電路構成，漣波電壓偵測控制電路171未必是必需元件。
(小型化)
又，亦可藉由將漣波電壓偵測控制電路171與輸出誤差檢測電路110之整體或一部分的電路一體化並積體電路化，而整體上使佔有面積(體積)或電路元件數小型化。
(本發明、實施形態的補充)
以上，本實施形態之具備保護功能的切換電源電路係具有保護功能，該保護功能係藉由偵測在二次側電路之平滑化電路之二次側電解電容器105的劣化，並使切換電源電路的動作自動停止，而預先避免由二次側電解電容器105之劣化所引起之損壞事故。
即，採用藉漣波電壓偵測控制電路171檢測出二次側電解電容器105的劣化後，控制輸出誤差檢測電路110之停止的構成。藉由採用該構成，與專利文獻1所揭示之技術相比，具有節省光耦合器137的追力，而且可減少電路元件數、使元件與配線之佔有面積(體積)小型化、耗費亦可減少的大效果。
又，本實施形態之上述的方法與電路的特徵在於：不變更既有切換電源電路，只是附加簡單的電路元件就可實現。
101‧‧‧一次側整流電路
102‧‧‧一次側電解電容器
103‧‧‧一次側整流平滑化電路
104‧‧‧變壓器
105‧‧‧二次側電解電容器
106‧‧‧二次側整流平滑化電路
107‧‧‧三次側整流平滑化電路
108‧‧‧切換電路、N型MOSFET
109‧‧‧脈寬控制電路(PWM)
110‧‧‧輸出誤差檢測電路
121、122、123、124‧‧‧二極體
125‧‧‧二極體、二次側整流電路
126‧‧‧二極體、三次側整流電路
127‧‧‧平滑化電容器
131‧‧‧電阻(R1)
132‧‧‧電阻(R2)
133‧‧‧電阻
134‧‧‧分路調整器
135‧‧‧分路調整器REF端子
137‧‧‧光耦合器
138‧‧‧發光二極體
139‧‧‧光電晶體
141、142‧‧‧交流電源端子
143、144‧‧‧二次側直流輸出端子
145‧‧‧一次側接地
146‧‧‧二次側接地
147‧‧‧一次側直流端子
151‧‧‧脈寬控制電路的輸出端子
152‧‧‧三次側整流平滑化電路的輸出端子
154‧‧‧控制用輸入端子
160、161、162‧‧‧電阻
171‧‧‧漣波電壓偵測控制電路
A、B、C、D‧‧‧連接點
A1‧‧‧交流電壓、輸入電壓
E2‧‧‧二次側直流輸出電壓
N1‧‧‧一次繞組、一次繞組數
N2‧‧‧二次繞組、二次繞組數
N3‧‧‧三次繞組、三次繞組數

Claims (8)

  1. 一種具備保護功能之切換電源電路，預防電解電容器的劣化所伴隨之切換電源裝置的損壞，其特徵在於包括：變壓器，係具有一次繞組、二次繞組及三次繞組；一次側整流電路，係將交流電力變換成直流電力；一次側電解電容器，係使該一次側整流電路的直流電力平滑化；二次側整流電路，係將該變壓器之二次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力；二次側電解電容器，係使該二次側整流電路所輸出之直流電力平滑化；三次側整流平滑化電路，係將該變壓器之三次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力並使其平滑化；切換電路，係使輸入該一次側電解電容器的電壓之該變壓器之一次繞組重複開閉；脈寬控制電路，係控制用以控制該切換電路的開閉之驅動信號的脈寬；輸出誤差檢測電路，係檢測出藉該二次側整流電路與該二次側電解電容器所輸出之二次側直流輸出電壓與既定基準電壓的偏差，並控制該脈寬控制電路；及漣波電壓偵測控制電路，係抽出該二次側直流輸出電壓的漣波電壓成分，該漣波電壓成分超過既定電壓時，控制該輸出誤差檢測電路之停止；根據該漣波電壓偵測控制電路的停止控制信號，停止該輸出誤差檢測電路的輸出，並停止從該脈寬控制電路往該切換電路之驅動信號的供給，藉此，使切換電源電路停止動作。
  2. 如申請專利範圍第1項之具備保護功能的切換電源電路，其中該漣波電壓偵測控制電路係包括：漣波電壓偵測部，係抽出該二次側直流輸出電壓的漣波電壓成分；及停止控制部，係來自該漣波電壓偵測部的偵測信號超過既定電壓時，輸出控制該輸出誤差檢測電路之停止的停止控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項之具備保護功能的切換電源電路，其中該漣波電壓偵測部係具有電容器元件。
  4. 如申請專利範圍第2項之具備保護功能的切換電源電路，其中該漣波電壓偵測部係具有二極體元件。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之具備保護功能之切換電源電路，其中該漣波電壓偵測部係具有該電容器元件、電阻元件及該二極體元件之串聯電路。
  6. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之具備保護功能之切換電源電路，其中該停止控制部係包括電阻元件、及將該電阻元件之一端與閘極連接的閘流器。
  7. 一種具備保護功能之切換電源電路，預防電解電容器的劣化所伴隨之切換電源裝置的損壞，其特徵在於包括：變壓器，係具有一次繞組、二次繞組及三次繞組；一次側整流電路，係將交流電力變換成直流電力；一次側電解電容器，係使該一次側整流電路的直流電力平滑化；二次側整流電路，係將該變壓器之二次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力；二次側電解電容器，係使該二次側整流電路所輸出之直流電力平滑化；三次側整流平滑化電路，係將該變壓器之三次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力並使其平滑化；切換電路，係使輸入該一次側電解電容器的電壓之該變壓器之一次繞組重複開閉；脈寬控制電路，係控制用以控制該切換電路的開閉之驅動信號的脈寬；及輸出誤差檢測電路，係檢測出藉該二次側整流電路與該二次側電解電容器所輸出之二次側直流輸出電壓與既定基準電壓的偏差，並控制該脈寬控制電路，而且具有溫度保險絲；該溫度保險絲係配置於該二次側電解電容器的附近，因該二次側電解電容器的發熱而溫度上昇，達到既定溫度時熔斷，而停止該輸出誤差檢測電路的輸出，並停止從該脈寬控制電路往該切換電路之驅動信號的供給，藉此，使切換電源電路停止動作。
  8. 一種具備保護功能之切換電源電路，預防電解電容器的劣化所伴隨之切換電源裝置的損壞，其特徵在於包括：變壓器，係具有一次繞組、二次繞組及三次繞組；一次側整流電路，係將交流電力變換成直流電力；一次側電解電容器，係使該一次側整流電路的直流電力平滑化；二次側整流電路，係將該變壓器之二次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力；二次側電解電容器，係使該二次側整流電路所輸出之直流電力平滑化；三次側整流平滑化電路，係將該變壓器之三次繞組所輸出之交流電力變換成直流電力並使其平滑化；切換電路，係使輸入該一次側電解電容器的電壓之該變壓器之一次繞組重複開閉；脈寬控制電路，係控制用以控制該切換電路的開閉之驅動信號的脈寬；及輸出誤差檢測電路，係檢測出藉該二次側整流電路與該二次側電解電容器所輸出之二次側直流輸出電壓與既定基準電壓的偏差，並控制該脈寬控制電路，而且具有正熱敏電阻；
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