JP2001339941A - Protection circuit for voltage-conversion circuit - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protection circuit for a voltage-conversion circuit capable of preventing mostly the damage to an element and a part, or a bad influence to the surrounding quickly coping with an abnormal condition caused by not only a defect of a load but also a defect of a circuit element, an electronic part and the like that constitute the voltage-conversion circuit. SOLUTION: In the voltage-conversion circuit that converts a DC-power voltage Vin fed from an exterior, by means of a switching circuit 13b that is switching-controlled based on a pulse-width modulation signal, to an DC voltage of a predetermined level by intermittently leading the DC-power voltage to a rectifier circuit 13c and feeds the DC voltage to a load Lo, the voltage- conversion circuit comprises a gate circuit 12 that allows and blocks the feeding of the DC-power voltage Vin to the voltage conversion circuit and a feed-back circuit 15 that controls the gate circuit 12 in a break condition detecting that the allowing condition of the gate circuit 12 has become an abnormal condition by a defect of the load Lo or a defect of the voltage-conversion circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、所定レベルの直
流電圧を異なるレベルの直流電圧に変換して負荷に出力
する電圧変換回路に係り、特にその異常状態に対処する
ための保護回路の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage conversion circuit for converting a DC voltage of a predetermined level into a DC voltage of a different level and outputting the same to a load, and more particularly to an improvement of a protection circuit for coping with an abnormal state. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】周知のように、首記の如き電圧変換回路
にあっては、トランジスタ及びコイルよりなるスイッチ
ング回路をパルス幅変調信号に基づいてスイッチング制
御し、基準直流電源電圧を断続的にダイオード及びコン
デンサよりなる整流回路に導くことによって所望のレベ
ルの直流電圧を得るようにした、いわゆるスイッチング
レギュレータ方式が一般的に広く採用されている。2. Description of the Related Art As is well known, in a voltage conversion circuit as described above, switching control of a switching circuit composed of a transistor and a coil is performed based on a pulse width modulation signal, and a reference DC power supply voltage is intermittently switched to a diode. In general, a so-called switching regulator system in which a DC voltage of a desired level is obtained by leading to a rectifier circuit including a capacitor and a capacitor is widely used.

【０００３】そして、この種の電圧変換回路において
は、例えば出力短絡等の過剰負荷に対処するために、保
護回路が付加されている。この保護回路は、抵抗及びコ
ンデンサよりなる出力電圧検出回路によって整流回路の
出力電圧レベルを検出し、この検出されたレベルと予め
設定された基準レベルとを比較することにより、出力電
圧のレベル低下等の異常状態を検出した時点で、スイッ
チング回路の動作を停止させて電圧出力を停止させるよ
うに機能する。In this type of voltage conversion circuit, a protection circuit is added in order to cope with an excessive load such as an output short circuit. This protection circuit detects the output voltage level of the rectifier circuit by an output voltage detection circuit composed of a resistor and a capacitor, and compares the detected level with a preset reference level to reduce the output voltage level. When the abnormal state is detected, the operation of the switching circuit is stopped to stop the voltage output.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電圧変換回路に付加された従来の保護回路では、負荷の
不具合により過剰負荷となった場合には、その保護機能
が発揮されるが、例えば電圧変換回路を構成する回路素
子や電子部品に故障が発生する等のように、電圧変換回
路自体に不具合が発生した場合には、保護回路が機能し
ても防ぐことのできない異常事態が生じる。By the way, in the conventional protection circuit added to such a voltage conversion circuit, when an overload is caused by a load defect, the protection function is exhibited. When a failure occurs in the voltage conversion circuit itself, such as when a failure occurs in a circuit element or an electronic component included in the voltage conversion circuit, an abnormal situation that cannot be prevented even if the protection circuit functions occurs.

【０００５】例えば、スイッチング回路におけるトラン
ジスタに対して、そのスイッチング極性がオン状態に固
定されてしまい、オフ状態に反転しなくなるような故障
が生じた場合には、トランジスタやコイル等の各回路素
子や電子部品の破損を招くだけでなく、素子や部品によ
っては発熱やひいては発火をも生じ、周囲に悪影響をも
たらすことが知られている。[0005] For example, when a switching polarity of a transistor in a switching circuit is fixed to an ON state and a failure occurs in which the transistor does not reverse to an OFF state, each circuit element such as a transistor and a coil is used. It is known that not only electronic components are damaged, but also some elements and components generate heat and eventually fire, which adversely affects the surroundings.

【０００６】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、負荷の不具合による異常状態だけでな
く、電圧変換回路を構成する回路素子や電子部品等の不
具合によって発生した異常状態にも速やかに対処して、
素子や部品の破損や周囲への悪影響を極力防止すること
を可能とした極めて良好な電圧変換回路の保護回路を提
供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is not limited to an abnormal state caused by a defect of a load, but also to an abnormal state caused by a defect of a circuit element or an electronic component constituting a voltage conversion circuit. Take immediate action,
It is an object of the present invention to provide a very good protection circuit for a voltage conversion circuit that can prevent damage to elements and components and adverse effects on surroundings as much as possible.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電圧変換
回路の保護回路は、パルス幅変調信号に基づいてスイッ
チング制御されるスイッチング回路により、外部から与
えられる直流電源電圧を断続的に整流回路に導いて所定
レベルの直流電圧に変換し、負荷に供給する電圧変換回
路を大衆としている。A protection circuit for a voltage conversion circuit according to the present invention intermittently intermittently supplies an externally supplied DC power supply voltage to a rectifier circuit by a switching circuit that is switched and controlled based on a pulse width modulation signal. The voltage conversion circuit that guides and converts the DC voltage to a predetermined level and supplies the DC voltage to the load is regarded as a public.

【０００８】そして、直流電源電圧を電圧変換回路に供
給することを許容及び阻止するゲート手段と、このゲー
ト手段の許容状態で負荷または電圧変換回路の不具合に
よる異常状態になったことを検出してゲート手段を遮断
状態に制御する制御手段とを備えるようにしたものであ
る。A gate means for permitting and preventing the supply of the DC power supply voltage to the voltage conversion circuit, and detecting an abnormal state due to a failure of the load or the voltage conversion circuit in an allowable state of the gate means. And control means for controlling the gate means to be in a cut-off state.

【０００９】上記のような構成によれば、負荷または電
圧変換回路の不具合による異常状態になったことを検出
して、直流電源電圧を電圧変換回路に供給することを許
容及び阻止するゲート手段を遮断状態に制御するように
したので、負荷の不具合による異常状態だけでなく、電
圧変換回路を構成する回路素子や電子部品等の不具合に
よって発生した異常状態にも速やかに対処して、素子や
部品の破損や周囲への悪影響を極力防止することが可能
となる。また、負荷の瞬間的な変動による誤動作が生じ
ることもない。According to the above-described configuration, the gate means for allowing and preventing the supply of the DC power supply voltage to the voltage conversion circuit upon detecting that the load or the voltage conversion circuit has become abnormal due to the malfunction is detected. Since the control is performed in the cut-off state, not only the abnormal state due to the load failure, but also the abnormal state caused by the failure of the circuit elements and the electronic components constituting the voltage conversion circuit is promptly dealt with. It is possible to minimize damage to the surroundings and adverse effects on the surroundings. In addition, malfunction does not occur due to instantaneous fluctuation of the load.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。図1において、符
号１１は電源端子で、一定レベルの直流電源電圧Ｖinが
印加されている。この電源端子１１に印加された直流電
源電圧Ｖinは、抵抗Ｒ１及びゲートトランジスタＧＴよ
りなるゲート回路１２を介して、電圧変換回路１３に供
給されるようになっている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a power supply terminal to which a constant level DC power supply voltage Vin is applied. The DC power supply voltage Vin applied to the power supply terminal 11 is supplied to a voltage conversion circuit 13 via a gate circuit 12 including a resistor R1 and a gate transistor GT.

【００１１】この電圧変換回路１３は、パルス幅変調信
号を出力する制限ＩＣ（IntegratedCircuit）１３ａ
と、コイルＬ及びトランジスタＴ１よりなりパルス幅変
調信号によってトランジスタＴ１をスイッチング制御す
ることにより、ゲート回路１２を介して供給された直流
電源電圧Ｖinを断続的に導出するスイッチング回路１３
ｂと、ダイオードＤ１及びコンデンサＣ１よりなりスイ
ッチング回路１３ｂの出力を整流することにより、直流
電圧を生成して負荷Ｌｏに供給する整流回路１３ｃとか
ら構成されており、パルス幅変調信号のデューティ比を
制御することによって所望のレベルの直流電圧を得るこ
とが可能になっている。The voltage conversion circuit 13 includes a limiting IC (Integrated Circuit) 13a for outputting a pulse width modulation signal.
And a switching circuit 13 which comprises a coil L and a transistor T1 and controls the switching of the transistor T1 by a pulse width modulation signal to intermittently derive the DC power supply voltage Vin supplied via the gate circuit 12.
b, and a rectifier circuit 13c comprising a diode D1 and a capacitor C1 to rectify the output of the switching circuit 13b to generate a DC voltage and supply it to the load Lo. By controlling, a desired level of DC voltage can be obtained.

【００１２】この場合、電圧変換回路１３としては、同
様な構成のものを複数個設置し、それぞれのパルス幅変
調信号を制御することによって、同じ直流電源電圧Ｖin
から相互に異なるレベルの複数の直流電圧を得るように
することも可能である。In this case, a plurality of voltage conversion circuits 13 having the same configuration are provided, and the same DC power supply voltage Vin is controlled by controlling the respective pulse width modulation signals.
It is also possible to obtain a plurality of DC voltages of mutually different levels from.

【００１３】ここで、上記ゲート回路１２は、ゲート起
動回路１４により制御されている。このゲート起動回路
１４は、電源端子１１に直流電源電圧Ｖinが印加された
ことを検出して、ゲート回路１２のゲートトランジスタ
ＧＴをオフ状態からオン状態に起動させるとともに、こ
のゲートトランジスタＧＴのオン状態を、後述するフィ
ードバック回路１５が完全に機能されるまで継続させる
ように作用する。The gate circuit 12 is controlled by a gate starting circuit 14. The gate activation circuit 14 detects that the DC power supply voltage Vin is applied to the power supply terminal 11, activates the gate transistor GT of the gate circuit 12 from the off state to the on state, and activates the gate transistor GT in the on state. Is operated until the feedback circuit 15 described later is fully functioned.

【００１４】すなわち、このゲート起動回路１４は、電
源端子１１の電圧を、抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２及びリ
セット回路１４ａにて監視しており、該電圧が所定のレ
ベルに到達した状態で、抵抗Ｒ３の作用によりトランジ
スタＴ２をオン状態に反転させる。これにより、ゲート
回路１２のゲートトランジスタＧＴがオン状態に起動さ
れ、電圧変換回路１３に直流電源電圧Ｖinが印加される
ことになる。That is, the gate starting circuit 14 monitors the voltage of the power supply terminal 11 with the resistor R2, the capacitor C2 and the reset circuit 14a. The action turns the transistor T2 on. As a result, the gate transistor GT of the gate circuit 12 is turned on, and the DC power supply voltage Vin is applied to the voltage conversion circuit 13.

【００１５】このようにして、電圧変換回路１３が起動
され、そこから所定レベルの直流電圧が発生されるよう
になると、その出力電圧は、フィードバック回路１５に
供給される。このフィードバック回路１５は、電圧変換
回路１３から出力された直流電圧レベルを、抵抗Ｒ４，
ツェナーダイオードＤ２及びダイオードＤ３により監視
しており、該直流電圧が規定のレベルに達した状態で、
抵抗Ｒ５の作用によりトランジスタＴ３をオン状態に反
転させる。In this way, when the voltage conversion circuit 13 is started and a DC voltage of a predetermined level is generated from the voltage conversion circuit 13, the output voltage is supplied to the feedback circuit 15. The feedback circuit 15 converts the DC voltage level output from the voltage conversion circuit 13 into a resistor R4
It is monitored by the Zener diode D2 and the diode D3, and when the DC voltage reaches a specified level,
The transistor T3 is turned on by the action of the resistor R5.

【００１６】そして、以後、電圧変換回路１３から規定
レベルの直流電圧が安定に得られている状態において
は、トランジスタＴ３のオン状態が継続され、これによ
り、ゲート回路１２のゲートトランジスタＧＴがオン状
態に維持され、電圧変換回路１３に直流電源電圧Ｖinが
印加され続けることになる。Thereafter, in a state in which the DC voltage of the specified level is stably obtained from the voltage conversion circuit 13, the on state of the transistor T3 is continued, whereby the gate transistor GT of the gate circuit 12 is turned on. , And the DC power supply voltage Vin is continuously applied to the voltage conversion circuit 13.

【００１７】なお、上記ゲート起動回路１４は、そのト
ランジスタＴ２がオン状態になされた時点から、ゲート
トランジスタＧＴがオン状態となり、電圧変換回路１３
が起動されて規定レベルの直流電圧が出力され、その結
果、トランジスタＴ３がオン状態となってゲートトラン
ジスタＧＴのオン状態が維持されるようになるまでの
間、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ３よりなる時定数回路１
４ｂによって、トランジスタＴ２をオン状態に保持する
ようにしている。The gate starting circuit 14 turns on the gate transistor GT from the point in time when the transistor T2 is turned on, and the voltage conversion circuit 13
Is activated to output a specified level of DC voltage. As a result, a time constant consisting of the resistor R6 and the capacitor C3 is maintained until the transistor T3 is turned on and the on state of the gate transistor GT is maintained. Circuit 1
4b keeps the transistor T2 in the ON state.

【００１８】ここで、例えば、負荷Ｌｏの不具合により
過剰負荷になったり、電圧変換回路１３を構成する回路
素子や電子部品に故障が発生して電圧変換回路１３自体
に不具合が発生することにより、電圧変換回路１３の出
力電圧が規定レベルよりも低くなったとする。Here, for example, an excessive load due to a failure of the load Lo, or a failure of a circuit element or an electronic component constituting the voltage conversion circuit 13 to cause a failure of the voltage conversion circuit 13 itself, It is assumed that the output voltage of the voltage conversion circuit 13 has become lower than a specified level.

【００１９】この場合、フィードバック回路１５は、そ
の抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ４よりなる時定数回路１５
ａによって規定される時間の間、トランジスタＴ３をオ
ン状態に維持し、ゲートトランジスタＧＴのオン状態を
継続させ、電圧変換回路１３への直流電源電圧Ｖinの印
加を継続させる。In this case, the feedback circuit 15 is a time constant circuit 15 composed of the resistor R7 and the capacitor C4.
During the time specified by a, the transistor T3 is kept on, the on state of the gate transistor GT is continued, and the application of the DC power supply voltage Vin to the voltage conversion circuit 13 is continued.

【００２０】換言すれば、例えば、負荷Ｌｏが瞬間的に
過剰負荷となり、その結果生じる出力直流電流の異常状
態が、時定数回路１５ａで規定される時間を超えなけれ
ば、フィードバック回路１５のトランジスタＴ３はオン
状態を維持し、ゲート回路１２が遮断されないように保
持される。In other words, for example, if the load Lo becomes momentarily overloaded and the resulting abnormal state of the output DC current does not exceed the time specified by the time constant circuit 15a, the transistor T3 of the feedback circuit 15 Maintain an on state, and are held so that the gate circuit 12 is not cut off.

【００２１】一方、電圧変換回路１３の出力電圧が規定
レベルよりも低くなった状態が、時定数回路１５ａで規
定される時間を超えた場合には、トランジスタＴ３がオ
フ状態に反転され、該トランジスタＴ３とゲート起動回
路１４のトランジスタＴ２とが共にオフ状態になるの
で、ゲート回路１２のゲートトランジスタＧＴもオフ状
態となって、電圧変換回路１３への直流電源電圧Ｖinの
印加が停止されるようになる。On the other hand, when the state where the output voltage of the voltage conversion circuit 13 has become lower than the specified level exceeds the time specified by the time constant circuit 15a, the transistor T3 is inverted to the off state, and the transistor T3 is turned off. Since both T3 and the transistor T2 of the gate activation circuit 14 are turned off, the gate transistor GT of the gate circuit 12 is also turned off, and the application of the DC power supply voltage Vin to the voltage conversion circuit 13 is stopped. Become.

【００２２】上記した実施の形態によれば、フィードバ
ック回路１５により、電圧変換回路１３の出力電圧が規
定レベルよりも低くなった状態が、時定数回路１５ａで
規定される時間を超えた場合に、ゲート回路１２を遮断
状態として電圧変換回路１３に直流電源電圧Ｖinが印加
されないようにしたので、負荷Ｌｏの不具合による異常
状態だけでなく、電圧変換回路１３を構成する回路素子
や電子部品等の不具合によって発生した異常状態にも速
やかに対処して、素子や部品の破損、発熱や発火による
周囲への悪影響等を防止することが可能となる。また、
負荷Ｌｏの瞬間的な変動による誤動作が生じることもな
い。According to the above-described embodiment, when the state in which the output voltage of the voltage conversion circuit 13 becomes lower than the specified level by the feedback circuit 15 exceeds the time specified by the time constant circuit 15a, Since the gate circuit 12 is turned off to prevent the DC power supply voltage Vin from being applied to the voltage conversion circuit 13, not only the abnormal state due to the failure of the load Lo, but also the failure of the circuit elements and the electronic components constituting the voltage conversion circuit 13 It is possible to promptly cope with an abnormal state caused by the above, and to prevent damage to elements and components, adverse effects on the surroundings due to heat generation and ignition, and the like. Also,
There is no malfunction due to instantaneous fluctuation of the load Lo.

【００２３】なお、この発明は上記した実施の形態に限
定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and implemented without departing from the spirit and scope of the invention.

【００２４】[0024]

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
負荷の不具合による異常状態だけでなく、電圧変換回路
を構成する回路素子や電子部品等の不具合によって発生
した異常状態にも速やかに対処して、素子や部品の破損
や周囲への悪影響を極力防止することを可能とした極め
て良好な電圧変換回路の保護回路を提供することができ
る。As described in detail above, according to the present invention,
In addition to abnormal conditions caused by load defects, the abnormal conditions caused by defects in the circuit elements and electronic components that make up the voltage conversion circuit are promptly dealt with, minimizing damage to elements and components and adverse effects on the surroundings. It is possible to provide a very good protection circuit for the voltage conversion circuit that can perform the above-described operations.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明に係る電圧変換回路の保護回路の実施
の形態を説明するために示すブロック回路構成図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a protection circuit for a voltage conversion circuit according to an embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１…電源端子、 １２…ゲート回路、 １３…電圧変換回路、 １４…ゲート起動回路、 １５…フィードバック回路。 11: power supply terminal, 12: gate circuit, 13: voltage conversion circuit, 14: gate starting circuit, 15: feedback circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 パルス幅変調信号に基づいてスイッチン
グ制御されるスイッチング回路により、外部から与えら
れる直流電源電圧を断続的に整流回路に導いて所定レベ
ルの直流電圧に変換し、負荷に供給する電圧変換回路に
おいて、前記直流電源電圧を前記電圧変換回路に供給す
ることを許容及び阻止するゲート手段と、このゲート手
段の許容状態で前記負荷または前記電圧変換回路の不具
合による異常状態になったことを検出して前記ゲート手
段を遮断状態に制御する制御手段とを具備してなること
を特徴とする電圧変換回路の保護回路。1. A switching circuit, which is switched based on a pulse width modulation signal, intermittently guides an externally supplied DC power supply voltage to a rectifier circuit, converts the DC power supply voltage to a predetermined level of DC voltage, and supplies the voltage to a load. In the conversion circuit, a gate means for permitting and blocking supply of the DC power supply voltage to the voltage conversion circuit, and a state in which the load or the voltage conversion circuit is in an abnormal state in an allowable state of the gate means. And a control means for detecting and controlling the gate means to be in a cutoff state. 【請求項２】 前記制御手段は、前記電圧変換回路から
出力される直流電圧のレベルが規定レベルより実質的に
低下した状態が所定時間以上継続したことによって、前
記負荷または前記電圧変換回路の不具合による異常状態
になったと判断することを特徴とする請求項１記載の電
圧変換回路の保護回路。2. The control unit according to claim 1, wherein the level of the DC voltage output from the voltage conversion circuit is substantially lower than a predetermined level for a predetermined time or more. 2. The protection circuit for a voltage conversion circuit according to claim 1, wherein it is determined that an abnormal state has occurred due to the following. 【請求項３】 前記制御手段は、前記電圧変換回路から
出力される直流電圧のレベルが規定レベルに達している
状態でオン状態となり前記ゲート手段を許容状態に制御
する第１のスイッチング素子と、前記電圧変換回路から
出力される直流電圧のレベルが規定レベルより実質的に
低下した状態を検出する第１のレベル検出手段と、この
第１のレベル検出手段の検出結果が所定時間以上継続し
た状態で前記第１のスイッチング素子をオフ状態に制御
して前記ゲート手段を遮断状態に制御する第１の時定数
手段とを具備してなることを特徴とする請求項１記載の
電圧変換回路の保護回路。3. A first switching element which is turned on when the level of the DC voltage output from the voltage conversion circuit has reached a prescribed level, and controls the gate means to be in an allowable state, A first level detecting means for detecting a state in which the level of the DC voltage output from the voltage conversion circuit is substantially lower than a specified level, and a state in which the detection result of the first level detecting means has continued for a predetermined time or more 2. The protection of the voltage conversion circuit according to claim 1, further comprising: first time constant means for controlling said first switching element to be in an off state and controlling said gate means to be in a cutoff state. circuit. 【請求項４】 前記外部から与えられる直流電源電圧の
レベルが所定レベルに達した状態でオン状態となり前記
ゲート手段を許容状態に制御する第２のスイッチング素
子と、前記外部から与えられる直流電源電圧のレベルが
所定レベルに達した状態で前記第２のスイッチング素子
のオン状態を所定時間継続させる第２の時定数手段とを
有するゲート起動手段を具備してなることを特徴とする
請求項１記載の電圧変換回路の保護回路。4. A second switching element which is turned on when the level of the externally supplied DC power supply voltage reaches a predetermined level and controls the gate means to an allowable state, and a DC power supply voltage supplied from the outside. 2. A gate starting means having a second time constant means for keeping the ON state of the second switching element for a predetermined time while the level of the first switching element reaches a predetermined level. Protection circuit of the voltage conversion circuit.