WO1990010338A1 - Circuit for protecting switching regulator - Google Patents

Description

明 細 書

ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の保護回路

技 術 分 野

本発明は、 ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ ー タ の保護回路に 関 し、 特に、 異常発生を一次側で検出する プラ イ マ リ 方 式の ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 に搭載さ れかつ 自動復 旧機能を備えた保護回路に関する。

背 景 技 術

—次側の直流電源に直列接続 した ス ィ ツ チ ン グ素子の ス イ ッ チ ン グ動作を制御する こ と に よ り、 安定化 した出 力電圧を二次側で発生さ せる ス ィ ツ チ ン グ . レ ギ ユ レ一 夕 にお いて、 過電流， 過電圧， 電圧低下 （瞬時停電） 等 の異常の発生を一次側で検出する プラ イ マ リ 方式の も の が知 ら れている。

—般に、 プラ イ マ リ 方式の ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ — 夕 は、 異常発生時に リ セ ッ ト 回路に内蔵の ラ ッ チ回路に セ ッ ト した異常検出信号に応 じて レ ギ ユ レ 一 タ の ス ィ ッ チ ン グ動作を停止さ せ、 レ ギ ユ レ — タ構成部品 の保護及 び二次側回路の誤動作防止を図っ ている。 そ して、 異常 状態か ら正常状態への復帰後、 ラ ッ チ回路に復帰信号を 外部か ら印加 して当該ラ ツ チ回路にセ ッ ト した異常検出 信号を ク リ アす る こ と に よ り、 或は、 レ ギ ユ レ 一 タ に接 続 した外部電源を一旦オ フ した後に再度ォ ン し て レ ギ ュ レ 一 タ を初期化する こ と に よ り、 ス ィ ツ チ ン グ動作を再 開させて い る。 こ のため、 復帰信号印加手段又は レ ギ ュ レ ー タ初期化手段 （強電回路） な ど の外部復帰手段が必 須で、 装置構成が複雑にな る。 外部復帰手段の構成によ つては手動操作を要 し、 煩雑であ る。

ま た、 過大電流検出時にス イ ッ チ ン グ動作を停止す る と共に一次電流を制限す る電流 リ ミ ッ ト方式の ス ィ ツ チ ン グ . レ ギ ユ レ 一 夕 が知 ら れて い る。 し か し、 こ の レ ギ ユ レ一 夕 には、 例えば、 二次側での短絡発生に起因する ス イ ッ チ ング動作停止時にあ っ て も、 制限 さ れた電流が 一次側及び二次側の双方に流れ銃けて発熱が生 じ る と云 う欠点があ る。 ま た、 二次側での一時的な短絡発生に起 因 して二次側電圧が一時的に低下 した場合に、 集積回路 ( I C ) を含む二次側回路が誤動作する こ と が あ る。

発 明 の 開 示

本発明の目的 は、 異常発生検出時に ス イ ッ チ ン グ . レ ギユ レ — タ の ス イ ッ チ ン グ動作を自動停止可能で、 かつ 異常状態か ら正常状態への復帰時にス ィ ツ チ ン グ動作を 自動的に再開可能な ス ィ ツ チ ン グ . レ ギ ユ レ — 夕 の保護 回路を提供する こ と にあ る。

上述の 目的を達成する ため、 本発明の ス イ ッ チ ン グ - レ ギ ユ レ 一 夕 の保護回路は、 ス イ ッ チ ン グ . レ ギ ユ レ 一 夕 において異常状態が継続 している間、 異常検出信号を 発生す るため の異常検出回路と、 異常検出信号に応動す る再 ト リ ガ可能な タ イ マ と、 タ イ マの作動 に応動 して ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の ス ィ ツ チ ン グ動作を停止さ せる と共に、 タ イ マの作動停止後に ス イ ッ チ ン グ動作を 自動的に再開さ せ るためのゲー ト 回路 と を備え る。

上述のよ う に、 本発明によれば、 異常状態が継続 して いる限 り 異常検出回路か ら送出さ れる異常検出信号に応 じ て ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の ス ィ ツ チ ン グ動作を 停止さ せ る よ う に した の で、 ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ一 夕 の構成部品の保護な ら びに誤動作防止が図 られる。 さ らに、 異常状態か ら正常状態への復帰後に ス ィ ツ チ ン グ 動作を 自動的に再開させ る よ う に した の で、 復帰時の手 動操作が不要であ る と共に、 外部復帰手段が不要で、 装 置構成が簡易にな る。

図 面 の 簡 単 な 説 明

図は、 本発明の一実施例によ る保護回路を搭載 した ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ — タ も示す概略ブ ロ ッ ク 回路図で め る o

発明を実施する ため の最良の形態

添付図面を参照する と、 パルス幅変調式の ス イ ッ チ ン グ . レ ギ ユ レ一 夕 は、 外部交流電源 1 に接続された整流 回路 1 1 と そ の両端に接続した平滑コ ン デ ン サ 1 2 と を 有する 直流電源回路 1 0 を備え、 直流電源回路 1 0 の正 出力側は、 ト ラ ン ス 2 0 の一次巻線 2 1 の一端に接続さ れて い る。 一次巻線 2 1 の他端は、 ス イ ッ チ ン グ素子と し て の電界効果 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 の ソ ー ス 端子に接続さ れ、 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 の ド レ イ ン端子は、 抵抗 5 1 を介 して直流電源回路 1 0 の負出力側に接続さ れてい る。

ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ ー タ は、 電界効果 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 のオ ン . オ フ時間の比を制御する た めの制御回路 4 0 と、 ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の一次側で の電圧， 電流の異常が発生 してい る間、 異常検出信号 S 1 を周期 的に発生する よ う にされた異常検出回路 5 0 と、 異常検 出信号 S 1 を入力 した時点か ら所定タ イ マ時間の経過時 点まで停止信号 S 2 を発生する再 ト リ ガ可能な タ イ マ 6 0 と を有 してい'る。 タ イ マ 6 0 は、 例えば、 再 ト リ ガ可 能なダ ウ ン カ ウ ン ト式タ イ マか ら な り、 周期的に発生す る異常検出信号 S 1 の 々 を入力する度に、 異常検出信 号 S 1 の発生周期よ り も相当に長い所定タ イ マ時間に対 応す る プ リ セ ッ ト 値がセ ッ ト さ れる よ う に な っ てい る。

そ し て、 抵抗 6 1 と コ ンデ ンサ 6 2 と か ら な る作動電 圧発生用の直列回路が平滑コ ン デ ン サ 1 2 と並列に接続 され、 抵抗 6 1 と コ ン デ ン サ 6 2 と の接続点には ト ラ ン ス 2 0 の作動電圧発生用補助巻線 2 3 の一端が接続され、 補助巻線 2 3 の他端.は直流電源回路 1 0 の負出力端子に 接続さ れている。

ト ラ ン ス 2 0 の二次巻線 2 2 は、 整流回路 7 0 及び平 滑回路 8 0 を介 してス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ュ レ ー タ の両出 力端子及び誤差検出回路 9 0 の入力側の夫々 に接続され ている。 誤差検出回路 9 0 は、 内蔵の電圧源 （図示略） か ら の基準電圧 と レギユ レー タ の二次側出力電圧 （平滑 回路 8 0 の出力） と を比較する よ う に さ れ、 誤差検出回 路 9 0 の出力側は、 ホ ト カ ップラ 9 1 を介 して制御回路 4 0 の入力側に接続されてい る。 詳 し く は、 制御回路 4 0 は、 入力側がホ ト カ ッ プラ 9

1 の出力側に接続され誤差検出回路 9 0 の出力に応 じた 幅のパ ル ス を発生する た め のパ ル ス幅制御部 4 1 と、 論 理積回路 4 2 と、 ド ラ イ バ回路 4 3 と を有 している。 論 理積回路 4 2 の両入力端子はパル ス幅制御部 4 1 の出力 端子及びタ イ マ 6 0 の出力端子に夫々接続 さ れ、 論理積 回路 4 2 の出力端子は ド ラ イ バ回路 4 3 の入力側に接続 されて い る。 そ し て、 ド ラ イ ノ、'回路 4 3 の出力側は電界 効果 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 のゲ一 ト端子に接続 さ れて い る。 さ ら に、 異常検出回路 5 0 はそ の電流入力端子が抵抗 5 1 の両端に夫々 接続され、 電圧入力端子が抵抗 5 2 を介 して直流電源回路 1 0 の正出力端子に接続 されてい る。 ま た、 パ ル ス幅制御部 4 1 , ド ラ イ バ回路 4 3 , 異常検 出回路 5 0 及びタ イ マ 6 0 の夫々 の電源入力端子は、 抵 抗 6 1 ·と コ ン デ ン サ 6 2 と補助巻線 2 3 と の接続点に接 続されて い る。 上記要素 4 2， 5 0 〜 5 2 及び 6 0 は、 ス イ ッ チ ン グ . レ ギ ユ レ 一 夕 の保護回路を構成 してい る。

以下、 上述の構成のス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の作 励を 明する。

外部交流電 1 が投入 される と、 交流電源出力が直流 電源回路 1 0 に お いて整流， 平滑された後に抵抗 6 1 を 介 して コ ン デ ン サ 6 2 に印加さ れ、 コ ン デ ン サ 6 2 が充 電さ れる。 こ の コ ン デ ン サ 6 2 の充電電圧力；、 ス ィ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ — タ の一次側の要素 4 1， 4 3 , 5 0 及 び 6 0 に夫々 の作動電圧 と して供給され、 ス イ ッ チ ン グ • レギ ユ レ 一 夕 の作動が開始する。

ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ュ レ ー 夕 の作動中、 所定のオ ン · オ フ時間の比のパ ル ス が、 論理積回路 4 2 及び ド ラ イ バ 回路 4 3 を介 してパ ル ス 幅制御部 4 1 か ら電界効果 ト ラ ン ジ ス 夕 3 0 に印加され、 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 力 オ ン オ フ 動作 （ ス ィ ツ チ ン グ動作） する。 こ の ス ィ ツ チ ン グ動作 に伴っ て、 ト ラ ン ス 2 0 の一次巻線 2 1 に パ ル ス 状の電 流が流れ、 二次巻線 2 2 に誘起電圧が発生する。 整流回 路 7 0 及び平滑回路 8 0 において誘起電圧を整流， 平滑 して得た二次側出力電圧は、 ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ュ レ ー 夕 の出力端子を介 して外部に出力 される。 なお、 ト ラ ン ス 2 0 の補助巻線 2 3 に発生する誘起電圧によ り、 作動 電圧供給用の コ ンデンサ 6 2 が充電される。

さ ら に、 ΰギユ レ 一 夕 の二次側出力電圧が誤差検出回 路 9 0 において基準電圧 と比較さ れ、 両電圧の偏差がホ ト カ ッ プラ 9 1 を介 してパ ル ス幅制御部 4 1 に フ ィ ー ド ノ、、 ッ ク さ れ る。 パ ル ス幅制御部 4 1 は、 レ ギ ユ レ 一 夕 の 二次側出力電圧が基準電圧にな る よ う に、 電圧偏差に応 じてパ ル ス幅を制御する。 こ の結果、 安定化さ れた電圧 が ス ィ ツ チ ン グ ' レ ギ ユ レ一 夕 か ら外部に供給さ れる。 そ し て、 ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 が こ の様に作動 し て い る 間、 異常検出回路 5 0 は、 レギ ユ レ 一 夕 の一次側 電圧を表す抵抗 5 1 の両端電圧と、 レ ギ ユ レ — タ の一次 側電流を表す抵抗 5 2 に流れる電流と を常時監視す る。

異常検出回路 5 0 は、 例えば、 ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ュ レー タ の一次側での電圧又は電流が過大又は過小にな る と、 一次側での異常状態の発生を表す異常検出信号 S 1 を発生する。 こ の異常検出信号 S 1 は、 異常状態が継続 してい る 限り、 継続 して周期的に発生される。 再 ト リ ガ 可能な タ イ マ 6 0 は、 異常検出信号 S 1 を入力する度に 所定タ イ マ時間の計時を開始し、 タ イ マ時間が経過する ま での間、 停止信号 S 2 を発生する。

停止信号 S 2 が論理積回路 4 2 の入力端子に印加され る と、 論理積回路 4 2 のゲー 卜 が閉 じてパ ル ス幅制御部 4 1 か ら ド ラ イ バ回路 4 3 へのパ ル ス供給が遮断される。 こ の結果、 電界効果 ト ラ ン ジ ス タ 3 0 のス イ ッ チ ン グ動 作が自動的に停止 し、 ト ラ ン ス 2 0 の二次巻線 2 2 には 誘起電圧が発生 し な く な る。

その後、 異常状態か ら正常状態に復帰す る と、 異常状 態継続中に周期的に発生 した異常検出信号 S 1 の発生が 停止す る。 従っ て、 最後の異常検出信号 S 1 の発生時点 か ら所定タ イ マ時間が経過する と、 タ イ マ 6 0 か ら の停 止信号 S 2 が消減する。 結果と して、 正常状態への復帰 時か ら所定タ イ マ時間が経過した と き に論理積回路 4 2 のゲー ト が開いてパ ル ス幅制御部 4 1 か ら ド ラ イ バ回路 4 3 へ の パ ル ス供袷が再開され、 従っ て、 電界効果 ト ラ ン ジ ス 夕 3 0 の ス ィ ツ チ ン グ動作が自動的 に再開される _t そ して、 制御回路 4 0 において上述の出力電圧制御動作 が行われ、 ス ィ ツ チ ン グ ' レギユ レ一タ カ ^ ら一定電圧が 外部に供給される。 本発明は上記実施例に限定されず、 種々 の変形が可能 であ る。

例えば、 上記実施例ではパルス幅変調式の ス ィ ッ チ ン グ · レ ギ ユ レ — 夕 に適用 した場合につ い て説明 したが、 本発明はパ ル ス周波数変調式のス イ ッ チ ン グ · レ ギ ユ レ 一 夕 に も瑋用可能である。

また、 異常状態継続中に異常検出信号を周期的に発生 する異常検出回.路と再 ト リ ガ可能なタ イ マ と論理積回路 とか ら成る上記実.施例の保護回路に代えて、 例えば、 異 常状態発生時に立ち上が り かつ異常状態消滅時に立ち下 がる異常検出信号を発生する異常検出回路 と、 異常検出 信号の立ち上が り 時にセ ッ 卜 され当該信号の立ち下がり 時に リ セ ッ ト さ れる フ リ ッ プフ ロ ッ プ回路 と、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プ回路の リ セ ッ ト 出力端子に接続 し たタ イ マ と、 フ リ ッ プ フ ロ ッ プ回路のセ ッ ト 出力端子及びタ イ マ の出 力端子に接続 した論理積回路と によ り構成 した保護回路 を用いて も良い。

Claims

請 求 の 範 囲

ス イ ッ チ ン グ ' レギ ユ レ ー タ に お いて異常状態が継 続 している間、 異常検出信号を発生する ため の異常検 出回路 と、 前記異常検出信号に応動する再 ト リ ガ可能 な タ イ マ と、 前記タ イ マの作動に応動 し て ス ィ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 の ス イ ッ チ ン グ素子の ス イ ッ チ ン グ 動作を停止さ せる と共に、 前記タ イ マ の作動停止後に 前記ス ィ ツ チ ン グ動作を自動的に再開さ せ るためのゲ ー ト 回路と を備え る ス イ ッ チ ン グ . レ ギ ユ レ一タ の保 護回路。

. 前記異常検出回路は、 前記ス イ ッ チ ン グ · レ ギ ユ レ 一タ の一次側での異常状態を検出す る請求の範囲第 1 項記載のス ィ ツ チ ン グ ' レギ ユ レ 一 夕 の保護回路。

. 前記異常検出回路は、 前記ス イ ッ チ ン グ · レ ギ ユ レ 一 夕 の一次側での過大電圧， 電圧低下及び過大電流の 少な く と もいずれかを検出す る請求の範囲第 2 項記載 の ス ィ ツ チ ン グ ·· レ ギ ユ レ 一 夕 の保護回路。

. 前記ス イ ッ チ ン グ ' レ ギ ユ レ 一 夕 は前記ス ィ ッ チ ン グ動作を制御するため の制御出力を発生する制御部を 含み、 前記ゲー ト 回路は、 前記タ イ マ の作動に応 じて. 前記制御出力を阻止す る請求の範囲第 1 項記載の ス ィ ツ チ ン グ . レ ギ ユ レ 一 夕 の保護回路。

. 前記制御部は、 前記制御出力 と し て の パ ル ス を発 生す る請求の範囲第 4 項記載の ス イ ッ チ ン グ · レ ギ ュ レ ー 夕 の保護回路。