JP2000354368A

JP2000354368A - スイッチング電源装置

Info

Publication number: JP2000354368A
Application number: JP11163905A
Authority: JP
Inventors: Takuji Shishime; 卓治志々目
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】過電圧の発生を防止することによって、過電
圧保護回路の個数を減少させる。【解決手段】直流電圧をスイッチングして交流電圧に
変換するFET40 を有し、変圧器32の一次巻線に前記交流
電圧が供給される。変圧器32の一方の二次巻線36に誘起
された交流電圧をダイオード42、平滑コンデンサ44が直
流電圧に変換する。変圧器32の他方の二次巻線38に誘起
された交流電圧をダイオード48、平滑コンデンサ50が直
流電圧に変換する。平滑コンデンサ50間の電圧を表して
いる抵抗器54の両端間電圧がシャントレギュレータ56の
ゲート・アノード間に供給されている。レギュレータ56
のカソードがフォトカプラ58に接続され、その出力がFE
T40を制御する制御回路60に供給されている。レギュレ
ータ56とフォトカプラ58の直列回路には抵抗器62を介し
て平滑コンデンサ44から直流電圧が供給されている上
に、抵抗器64を介して平滑コンデンサ50からも直流電圧
が供給されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に関し、特に、これを構成する部品の短絡、開放等
の異常状態において発生する過電圧を抑制するものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のスイッチング電源には、例
えば図２に示すようなものがあった。このスイッチング
電源は、直流電源２の両端が、変圧器４の一次巻線Ｎ１
とスイッチング素子６との直列回路に接続されている。
変圧器４は２つの二次巻線Ｎ２、Ｎ３を有し、二次巻線
Ｎ２には、ダイオード７と平滑コンデンサ８とからなる
直流化回路が設けられている。また二次巻線Ｎ３にもダ
イオード１０と平滑コンデンサ１２が接続されている。
この平滑コンデンサ１２の両端間電圧が分圧用抵抗器１
４，１６によって分圧され、シャントレギュレータ１８
に供給されている。このシャントレギュレータ１８は、
フォトカプラ２０の発光ダイオード２０ａと直列に接続
され、この直列回路は、平滑コンデンサ８の両端間に接
続されている。分圧用抵抗器１６の両端間には、平滑コ
ンデンサ１２の両端間電圧に比例した電圧が供給され、
これがシャントレギュレータ１８の基準電圧よりも大き
くなったとき、発光ダイオード２０ａが発光し、フォト
カプラ２０の受光トランジスタ２０ｂに電気信号が発生
する。これが制御回路２２に供給されて、スイッチング
素子６が制御される。平滑コンデンサ８の両端間と、平
滑コンデンサ１２の両端間には、それぞれ過電圧保護回
路２４、２６が取り付けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このスイッチング電源
装置では、２つの過電圧保護回路２４、２６が設けられ
ている。これは、次の理由による。例えば二次巻線Ｎ２
またはダイオード６が開放となったとき、平滑コンデン
サ８の両端間には電圧が発生しなくなる。その結果、フ
ォトカプラ２０及びシャントレギュレータ１８が動作し
なくなり、制御回路２２は、スイッチング素子６を制御
不能となり、変圧器４の二次巻線Ｎ２、Ｎ３に過大な電
圧が発生するからである。

【０００４】しかし、このように各出力系にそれぞれ過
電圧保護回路２４、２６を設けることは、部品点数の増
大、かつコスト高となる。

【０００５】本発明は、過電圧の発生を防止することに
よって、過電圧保護回路の個数を減少させたスイッチン
グ電源装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるスイッチン
グ電源装置は、直流電圧をスイッチングして交流電圧に
変換するスイッチング素子を有し、一次巻線と少なくと
も２つの二次巻線とを有する変圧器において、前記一次
巻線に前記交流電圧が供給される。この変圧器の一方の
二次巻線に誘起された交流電圧を第１の直流化手段が、
直流化する。前記変圧器の他方の二次巻線に誘起された
交流電圧を第２の直流化手段が直流化する。前記第１の
直流化手段の出力電圧を表す電圧と基準電圧とを比較手
段が比較する。この比較手段における比較結果に基づい
て前記スイッチング手段を制御手段が制御する。前記第
１及び第２の直流化手段それぞれから前記比較手段に動
作電圧を動作電圧供給手段が供給する。

【０００７】前記比較手段は、導通素子を有し、導通素
子は、第１乃至第３の端子を有し、第２及び第３の端子
間に前記第１の直流化手段の出力電圧を表す電圧が供給
され、これが予め定めた基準電圧を超えたとき、第１及
び第３の端子間が導通する。比較手段は、さらに電圧発
生素子を有し、これは、導通素子と直列に接続されてい
る。動作電圧供給手段は、導通素子及び電圧発生素子の
直列回路と第１の直流化手段の出力との間に接続された
第１の電流制限素子と、前記直列回路と第２の直流化手
段の出力との間に接続された第２の電流制限素子とを有
する。

【０００８】本スイッチング電源装置によれば、比較手
段には、第１及び第２の直流化手段の双方から動作電圧
供給手段を介して動作電圧が供給されている。従って、
第１及び第２の直流化手段、これら第１及び第２の直流
化手段に接続されている変圧器の二次巻線のいずれかに
故障が生じても、一方の直流化手段から比較手段には動
作電圧が供給され、比較手段は正常に動作する。よっ
て、制御手段も、正常にスイッチング手段を制御するの
で、いずれの二次巻線に誘起される交流電圧も異常に高
圧となることはない。よって、過電圧保護回路を第１及
び第２の直流化手段の出力側にそれぞれ設ける必要がな
く、スイッチング電源装置の部品点数を減少させること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この実施の形態のスイッチング電
源装置は、直流電源３０を有し、この直流電源３０は、
例えば商用交流電源を整流、平滑することによって得ら
れる。このスイッチング電源装置３０は、この他に変圧
器３２を有している。変圧器３２は、一次巻線３４と、
複数、例えば２つの二次巻線３６、３８を有している。
一次巻線３４は、スイッチング素子、例えば電力ＦＥＴ
４０のドレイン・ソース導電路と直列に接続され、この
直列回路は、直流電源３０に接続されている。ＦＥＴ４
０をオン・オフ制御することによって、一次巻線３４に
は、スイッチングされた直流電圧、即ち矩形波電圧が印
加される。なお、スイッチング素子としては、ＦＥＴの
他に、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ等を使用する
こともできる。また、単一のスイッチング素子に代え
て、複数のスイッチング素子からなるダイオードブリッ
ジを用いたインバータを構成してもよい。

【００１０】二次巻線３６には、ダイオード４２と平滑
コンデンサ４４とからなる直流化回路が設けられてい
る。この直流化回路の出力が、非制御系出力として、図
示していない負荷に供給される。なお、この直流化回路
の出力端子間、即ち平滑コンデンサ４４の両端間に過電
圧保護回路４６が設けられている。

【００１１】もう１つの二次巻線３８にも、ダイオード
４８と平滑コンデンサ５０とからなる直流化回路が設け
られている。この直流化回路の出力が制御系出力であ
る。いずれの直流化回路の出力端子の一端も、共に接地
されている。なお、いずれの直流回路も、単一のダイオ
ードを整流回路として使用するものを示した。しかし、
これらに代えて複数のダイオードによって構成されたダ
イオードブリッジ回路をそれぞれ使用することもでき
る。また、二次巻線３６、３８は、中間タップを有する
ものとすることもできる。

【００１２】平滑コンデンサ５０の両端間に、分圧器と
して抵抗器５２、５４が直列に接続されている。抵抗器
５４の両端間電圧は、平滑コンデンサ５０の電圧、即ち
制御系の出力電圧に比例した電圧を表している。この電
圧が、比較手段の一部を構成する導通素子、例えばシャ
ントレギュレータ５６の第２及び第３端子、即ちアノー
ドとゲートとの間に供給されている。シャントレギュレ
ータ５６の第１及び第２の端子間、即ちカソード・アノ
ード間は、電圧発生手段、例えばフォトカプラ５８の発
光ダイオード５８ａと直列に接続されている。フォトカ
プラ５８は、受光トランジスタ５８ｂを有し、この受光
トランジスタ５８ｂで受光された信号が制御回路６０に
供給され、制御回路６０が、ＦＥＴ４０のオン・オフそ
れぞれの期間を制御し、平滑コンデンサ５０の両端間の
電圧、即ち制御系の出力電圧が予め定めた値に維持され
るようにする。これに伴い平滑コンデンサ４４間の電圧
も予め定められた電圧となる。

【００１３】これら発光ダイオード５８ａとシャントレ
ギュレータ５６との直列回路は、動作電圧供給手段、例
えば電流制限用抵抗器６２を介して平滑コンデンサ４４
の両端に接続されている。また、発光ダイオード５８ａ
とシャントレギュレータ５６との直列回路は、同じく動
作電圧供給手段、例えば電流制限用抵抗器６４を介して
平滑コンデンサ５０の両端に接続されている。

【００１４】図２に示した従来のスイッチング電源装置
では、平滑コンデンサ１２の両端間に過電圧保護回路が
設けられている。このスイッチング電源装置では、平滑
コンデンサ１２に相当する平滑コンデンサ５０の両端間
に、過電圧保護回路は設けられていない。その代わりに
抵抗器６４を介して平滑コンデンサ５０の電圧が発光ダ
イオード５８ａとシャントレギュレータ５６の直列回路
に供給されている。

【００１５】このように構成されたスイッチング電源装
置では、通常状態では、コンデンサ４４の両端間の電圧
またはコンデンサ５０の両端間の電圧のうち、いずれか
高いものによって発光ダイオード５８ａとシャントレギ
ュレータ５６とに動作電圧が供給され、平滑コンデンサ
５０の電圧が予め定めた電圧となるように制御回路６０
によってＦＥＴ４０が制御されている。

【００１６】なんらかの理由で、例えば二次巻線３６ま
たはダイオード４２が開放されると、平滑コンデンサ４
４から発光ダイオード５８ａとシャントレギュレータ５
６とには動作電圧は供給されない。しかし、平滑コンデ
ンサ５０の両端間電圧によって、発光ダイオード５８ａ
とシャントレギュレータ５６とに抵抗器６４を介して動
作電圧が供給されるので、これらは正常に動作する。従
って、制御回路６０は、二次巻線３６またはダイオード
４２が開放されていても、平滑コンデンサ５０の両端間
電圧が予め定めた値となるように、ＦＥＴ４０を正常に
制御するので、平滑コンデンサ５０の両端間に過電圧保
護回路を設ける必要がなく、スイッチング電源装置の回
路部品点数を減少させることができる。

【００１７】なお、上記の実施の形態では、比較手段と
して、シャントレギュレータ５６とフォトカプラ５８と
を使用したが、これに限ったものではなく、例えば分圧
抵抗器５４の電圧と予め定めた基準電圧との誤差を出力
する誤差増幅器を使用することもできる。この場合で
も、誤差増幅器への動作電圧は、平滑コンデンサ４４、
５０それぞれから供給するようにする。また、フォトカ
プラ５８に代えて、変圧器を使用することもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、過電圧
保護回路の個数を減少させて、部品点数を減少させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態のスイッチング電源装置
のブロック図である。

【図２】従来のスイッチング電源装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

３０直流電源３２変圧器３４一次巻線３６３８二次巻線４０ＦＥＴ（スイッチング素子）４２４８ダイオード（直流化回路）４４５０平滑コンデンサ（直流化回路）５６シャントレギュレータ（比較手段）５８フォトカプラ（比較手段）６２６４抵抗器（動作電圧供給手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧をスイッチングして交流電圧に
変換するスイッチング素子と、一次巻線と少なくとも２つの二次巻線とを有し、前記一
次巻線に前記交流電圧が供給される変圧器と、この変圧器の一方の二次巻線に誘起された交流電圧を直
流化する第１の直流化手段と、前記変圧器の他方の二次巻線に誘起された交流電圧を直
流化する第２の直流化手段と、前記第１の直流化手段の出力電圧を表す電圧と基準電圧
とを比較する比較手段と、この比較手段における比較結果に基づいて前記スイッチ
ング手段を制御する制御手段と、前記第１及び第２の直流化手段それぞれから前記比較手
段に動作電圧を供給する動作電圧供給手段とを、具備す
るスイッチング電源装置。
【請求項２】請求項１記載のスイッチング電源におい
て、前記比較手段は、第１乃至第３の端子を有し第２及
び第３の端子間に前記第１の直流化手段の出力電圧を表
す電圧が供給され、これが予め定めた基準電圧を超えた
とき、第１及び第３の端子間が導通する導通素子と、こ
れと直列に接続された電圧発生素子とを有し、前記動作
電圧供給手段は、前記導通素子及び電圧発生素子の直列
回路と第１の直流化手段の出力との間に接続された第１
の電流制限素子と、前記直列回路と第２の直流化手段の
出力との間に接続された第２の電流制限素子とを、有す
るスイッチング電源装置。