JP2004153944A

JP2004153944A - Safety power supply device

Info

Publication number: JP2004153944A
Application number: JP2002317230A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Itojima; 浩糸島; Yohei Takashima; 洋平高嶋; Michihiro Yamamoto; 通博山本; Ryoichi Okuda; 量一奥田; Teruhiro Oe; 彰宏大江
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP4158487B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To assure safety by surely cutting a power supply circuit if a short-circuit failure occurs between a terminal and a high voltage part of a hybrid IC. <P>SOLUTION: A control unit 14 that controls a switching element 4 is provided for controlling the on-off interval of the switching element 4 so that an output voltage from a rectifying/smoothing circuit connected to a secondary coil of a transformer is kept at a fixed voltage. A detected current by a current detecting resistor 5 is inputted in the control unit 14 to limit the operation of the switching element 4 so that an output current value does not rise to or exceed a prescribed value. A surge-resistant current element 10 which is not fused by a surge current caused by a short-circuit failure occurring between a terminal and a high voltage part of the hybrid IC, is provided in series between the switching element 4 and a ground line, and a fuse is applied with the surge current for fusing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング素子を利用して出力電圧を一定に制御する電源装置、特にハイブリッドＩＣの短絡故障時に安全に電源回路を切断可能な安全電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源装置における従来の電源回路として、例えば図２に示すように、交流電圧入力端子間に、スイッチｂ、スイッチｂを制御する制御部ｃおよびパワーデバイスｄから構成されるハイブリッドＩＣ、電流検出抵抗ｅ、ヒューズａ等を、それぞれ設けたものが知られている。
【０００３】
ところが、このような従来の装置では、ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間に短絡故障が発生すると、電流検出抵抗ｅに過大な電流が流入し、これにより電流検出抵抗ｅがオープン破壊を起こしヒューズａが安全に溶断しないため、パワーデバイスｄの印加電圧が急激に上昇してパワーデバイスが破裂するというおそれがあった。
【０００４】
そこで、電流検出抵抗と並列に、スイッチング素子のショート故障時に逆耐圧を超える電圧を受けてショート破壊することによりヒューズに大きな電流を流して切る保護用ダイオードを逆極性に接続したスイッチング電源装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４５３３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、パワーデバイスであるスイッチング素子に印加される電圧がダイオードを破壊させる電圧よりも小さい場合には、電流検出抵抗がオープン破壊してヒューズにサージ電流が流入しないため、スイッチング素子を制御する制御部に過電圧が印加されることとなって制御部の破壊を防止することができず、言い換えれば、ダイオードが破壊する電圧とスイッチング素子が破壊する電圧との調整が困難という課題が残されている。
【０００７】
また、新たに保護用ダイオードを追加しなければならず、部品点数の増加によるコストの上昇が避けられなかった。
【０００８】
従来から安全性を確保する上で、異常状態においても装置（回路）として危険な状態にならないよう安全性を設計に反映させている。それを第３者機関であるＵＬ（アメリカ）、ＣＳＡ（カナダ）、ＶＤＥ（ドイツ）などに評価を依頼し、それぞれの規格に適合していることの認証を受け、安全規格適合商品であることを商品価値としてユーザーへ提供している。すなわち、グローバル商品として電源製品を供給する場合、安全規格の遵守は避けて通れないものとなっている。
【０００９】
しかしながら、昨今の安全性の要求の高まりや、製造業者としてのＰＬ／ＰＳに関する責任の重要性の高まりを背景に、より安全性確保が重要になりつつある。
【００１０】
一方で装置の小型化の要求などに伴い、電源装置に用いるパワーデバイスなども部品の集積化（ハイブリッドＩＣ化）が盛んに行われ、部品の単一故障も複雑化してきている。
【００１１】
複雑化してきた故障モードの全てに安全にヒューズを溶断し、装置として安全性を確保するには、ヒューズ特性の選定などに困難が生ずる。ヒューズの溶断特性として安全を維持しようとした場合に、通常使用時のヒューズ寿命が短くなったりするトレードオフが生じるからである。
【００１２】
ヒューズが安全に溶断しない場合に、集積化されたパワーデバイス部に異常（端子間ショート）が発生すると、大きな電気エネルギーとなって***に至り、火の粉を散らすことになる。
【００１３】
このときの***のメカニズムは次のようであることが解明されている。▲１▼端子間のショートによる異常発生、▲２▼電流検出抵抗に過大な電流が流入、▲３▼電流検出抵抗値が増大してオープン破壊、▲４▼パワーデバイスの印加電圧の上昇、▲５▼パワーデバイスが破裂して火の粉が発生。
【００１４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハイブリッドＩＣに異常が発生しても安全に電源回路が切れる安価な安全電源装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣに設けられたパワーデバイスとグランドラインとの間に直列に設けることにより前記ヒューズにサージ電流を流して溶断可能に構成する。
【００１６】
従って、本発明は、サージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子をパワーデバイスとグランドラインとの間に直列に設けるため、ハイブリッドＩＣと端子間で短絡故障が発生して高耐サージ電流素子に過大な電流が流入しても高耐サージ電流素子は、スイッチング素子等のパワーデバイスに印加される電圧の大小にかかわらず溶断しないため、必ずヒューズが溶断されることになり、よって安定した安全性の確保が可能になる。また、高耐サージ電流素子は電流検出抵抗としての機能を有するため、安全性が確保されるにもかかわらず部品点数の増加を招くことがなく、よってコスト低減が可能となる。さらに、高耐サージ電流素子を直列に設けるだけであるから、電源回路を簡素に構成することができる。
【００１７】
また、本発明は、電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けることにより、前記低耐サージ電流素子または前記ヒューズのいずれかが溶断可能に構成する。
【００１８】
従って、本発明は、サージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けたので、ヒューズ側の端子間においてハイブリッドＩＣに短絡故障が生じた場合に、サージ電流は低電圧部である制御部に流入するため、低耐サージ電流素子またはヒューズのいずれかが確実に溶断可能であり、よって安定した安全性を確保することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子を、前記スイッチング素子とグランドラインとの間に設けることにより前記ヒューズにサージ電流を流して溶断可能に構成すると共に、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けることにより、前記低耐サージ電流素子または前記ヒューズのいずれかが溶断可能に構成する。
【００２０】
従って、本発明は、パワーデバイスの一次側およびヒューズ側のいずれの側においてハイブリッドＩＣに短絡故障が生じても安価かつ安定的にパワーデバイスの破壊を防止することが可能である。
【００２１】
さらにまた、本発明は、前記高耐サージ電流素子は、金属抵抗、耐サージ抵抗又は金属から選定することや前記低耐サージ電流素子は角チップ抵抗、炭素皮膜抵抗又はヒューズ抵抗から構成することが考えられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る安全電源装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
交流電圧の入力端子間には、ヒューズＦ、サーミスタ抵抗１、ノイズフィルタ２および整流ブリッジ３が直流接続され、さらに整流ブリッジ３に続いて変圧器の一次巻線Ｌ１、ＭＯＳＦＥＴから構成される第１スイッチング素子４および電流検出抵抗５が直流接続されている。
【００２４】
さらに、昇圧インダクタ９と変圧器の一次巻線Ｌ１との間には、グランドラインに接続されたハイブリッドＩＣが設けられている。ハイブリッドＩＣは、入力電流を、交流電圧の相似形であるサイン波形状に整え、通常発生する高調波電流を抑制するためのもので、ＭＯＳＦＥＴから構成される第２スイッチング素子６、整流素子７および第２スイッチング素子６のオン・オフを制御する第１制御部８を備えており、さらに本発明ではこれらに加えて低耐サージ電流素子１５を備えている。
【００２５】
低耐サージ電流素子１５は整流ブリッジ３とハイブリッドＩＣの端子１０３との間に直列に接続されている。この低耐サージ電流素子１５はサージ電流で溶断し易い抵抗、例えば、サージ耐量が、電流Ｉの二乗に時間ｔをかけた値が２０〜６０［Ａの二乗・ＳＥＣ］程度の範囲内にある角チップ抵抗、炭素皮膜抵抗又はヒューズ抵抗を用いる。
【００２６】
また第２スイッチング素子６は昇圧インダクタ９と整流素子７の間と後述するハイブリッドＩＣの端子１０４との間に接続されており、第２スイッチング素子６とグランドラインとの間には高耐サージ電流素子１０が接続されている。この高耐サージ電流素子１０は耐サージ量が十分に大きい抵抗、例えば、サージ耐量が、電流Ｉの二乗に時間ｔをかけた値が４００〜８００［Ａの二乗・ＳＥＣ］程度の範囲内にある金属板抵抗、耐サージ抵抗ないし金属等の内から選定される。さらに第１制御部８には、低耐サージ電流素子１５および整流素子７の両端の電圧が入力されている。
【００２７】
ハイブリッドＩＣはパッケージ素子から構成されており、昇圧インダクタ９と整流素子７との間に第１端子１０１、整流素子７とトランスの一次巻線Ｌ１との間に第２端子１０２、低耐サージ電流素子１５と第１制御部８との間に第３端子１０３、第２スイッチング素子６と高耐サージ電流素子１０との間に第４端子１０４、第１制御部８とグランドラインに接続されたコンデンサＣ１との間に第５接点１０５が、グランドライン側に位置してグランドラインに直接接続される第６端子１０６が、それぞれ設けられている。
【００２８】
一方、変圧器の二次巻線Ｌ２には、ダイオード１１とコンデンサ１２とから構成される整流平滑回路が接続され、出力端子から負荷に出力電圧が供給される。この出力電圧は電圧検出部１３により検出されて基準電圧と比較され、その誤差は制御量として第２制御部１４へフォトカプラを介してフィードバックされる。第２制御部１４は制御量に応じて第１スイッチング素子４のオン・オフの間隔を変えることにより、出力電流を要求値に一致させる。
【００２９】
出力電圧が所定の電圧値以上の過電圧になった場合には、過電圧検出部１３ａに検出されてその検出信号が第２制御部１４にフィードバックされる。すると第２制御部１４は第１スイッチング素子４をオフさせて出力電圧を零に制御する。
【００３０】
一方、電流検出抵抗５によりトランスの一次側に過電流が検出されると、その検出信号が第２制御部１４にフィードバックされる。これにより第２制御部１４は第１スイッチング素子４のオン・オフの間隔を変えることにより、出力電流を制限する。
【００３１】
次に、ハイブリッドＩＣが短絡故障した場合にどのようにして安全性が確保されるかについて説明する。低耐サージ電流素子１５と整流素子７を含む領域は高電圧になっており、例えば、この高電圧部と第４端子１０４との間、すなわち第２端子１０２と第４端子１０４との間で短絡故障が発生した場合、仮に高耐サージ電流素子１０のサージ耐量が小さいとすると、図２によりフローチャートで示される経過をたどってハイブリッドＩＣが破裂するに至る。すなわち、高耐サージ電流素子１０に過大な電流が流入した場合に、ヒューズＦが溶断すれば回路が切り離されて安全が保たれるが、高耐サージ電流素子１０のサージ耐量が小さい場合には、高耐サージ電流素子１０が溶断してヒューズが溶断しないため、ハイブリッドＩＣが高電圧に印加されて破裂に至る。
【００３２】
しかしながら、本発明では、高耐サージ電流素子１０はサージ耐量が十分にある抵抗から構成されているため溶断することがなくヒューズＦが溶断する。従って、図３にフローチャートで示すように、第２スイッチング素子６に高電圧が印加されることがなく、よってパワーデバイスとしての整流素子７の破壊が防止される。
【００３３】
一方、高電圧部と他の端子との間、例えば、第１端子１０３と第５端子１０５との間で短絡故障が発生した場合、仮に低耐サージ電流素子１５が設けられていないとすると、図４によりフローチャートで示される経過をたどってハイブリッドＩＣが破裂する。すなわち、低電圧部である第１制御部８に過大な電流が流入した場合に、ヒューズＦが溶断すれば安全が保たれるが、ヒューズＦが溶断しない場合には、ハイブリッドＩＣが破裂するに至る。
【００３４】
しかし、本発明では、低耐サージ電流素子１５が設けられているため、第１制御部８に高電圧が印加されて過大電流が流入した場合に、図５によりフローチャートで示すように、ヒューズＦが溶断しなくても低耐サージ電流素子１５が溶断するため安全性が確保される。
【００３５】
図６はハイブリッドＩＣパッケージを収容する防爆カバーを示すもので、パワーデバイス７や第１制御部８等が実装されるハイブリッドＩＣ基板を載置する底板５０の外周部から周壁５１を起立し、かつ周壁５１の一部をパワーデバイスの破裂によって破壊可能な脆弱部に形成している。
【００３６】
仮に脆弱部を設けないとすれば、パワーデバイスの破裂でカバーは四方に吹き飛ばされることになり危険であるが、脆弱部を設けることにより爆風は脆弱部方向に流出するため、火の粉の飛散方向を安全な方向に向けることができる。
【００３７】
なお、脆弱部の代わりに開口部を形成してもよく、あるいは脆弱部を爆風により変形可能に形成してもよい。変形することにより破裂のエネルギーを吸収することができるからである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、サージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子をスイッチング素子とグランドラインとの間に直列に設けるため、ハイブリッドＩＣと端子間で短絡故障が発生して高耐サージ電流素子に過大な電流が流入しても高耐サージ電流素子は、スイッチング素子等のパワーデバイスに印加される電圧の大小にかかわらず溶断しないため、必ずヒューズが溶断されることになり、よって安定した安全性の確保が可能になる。また、高耐サージ電流素子は電流検出抵抗としての機能を有するため、安全性が確保されるにもかかわらず点数の増加を招くことがなく、よってコスト低減が可能となる。さらに、高耐サージ電流素子を直列に設けるだけであるから、電源回路を簡素に構成することができる。
【００３９】
請求項２に係る発明は、サージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けたので、ヒューズ側の端子間においてハイブリッドＩＣに短絡故障が生じた場合に、サージ電流は低電圧部である制御部に流入するため、低耐サージ電流素子またはヒューズのいずれかが確実に溶断可能であり、よって安定した安全性を確保することができる。
【００４０】
請求項３に係る発明は、パワーデバイスの一次側およびヒューズ側のいずれの側においてハイブリッドＩＣに短絡故障が生じても安価かつ安定的にパワーデバイスの破壊を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る安全電源装置の回路構成図である。
【図２】ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子１０４間に短絡故障が発生した場合の従来構成によるフローチャートである。
【図３】ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子１０４間に短絡故障が発生した場合の本発明に係る構成によるフローチャートである。
【図４】ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子１０５間に短絡故障が発生した場合の従来構成によるフローチャートである。
【図５】ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子１０５間に短絡故障が発生した場合の本発明に係る構成によるフローチャートである。
【図６】本発明に係る安全電源装置におけるハイブリッドＩＣの防爆カバーを示す斜視図ある。
【図７】従来の電源装置における回路の概略を示す回路図である。
【符号の説明】
４第１スイッチング素子
５電流検出抵抗
６第２スイッチング素子
８第１制御部
９昇圧インダクタ
１０高耐サージ電流素子
１４第２制御部
１５低耐サージ電流素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device that controls an output voltage to be constant using a switching element, and more particularly to a safety power supply device that can safely disconnect a power supply circuit when a short circuit fault occurs in a hybrid IC.
[0002]
[Prior art]
As a conventional power supply circuit in a power supply device, for example, as shown in FIG. 2, a hybrid IC including a switch b, a control unit c for controlling the switch b, and a power device d between AC voltage input terminals, a current detection resistor e , Fuse a, etc. are known.
[0003]
However, in such a conventional device, when a short-circuit fault occurs between the high-voltage part and the terminal of the hybrid IC, an excessive current flows into the current detection resistor e, thereby causing the current detection resistor e to open and break down. Since a does not melt safely, there is a fear that the applied voltage of the power device d sharply rises and the power device bursts.
[0004]
Therefore, in parallel with the current detection resistor, a switching power supply device is proposed that has a protection diode connected in reverse polarity, in which a protection diode that cuts off by passing a large current to the fuse by receiving a voltage exceeding the reverse withstand voltage when the switching element short-circuits and a short-circuit is destroyed. (For example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-145339 A
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Patent Document 1, when a voltage applied to a switching element that is a power device is smaller than a voltage that breaks a diode, a current detection resistor is openly broken and a surge current does not flow into a fuse. Overvoltage is applied to the control unit that controls the power supply, and it is not possible to prevent the destruction of the control unit. In other words, it is difficult to adjust the voltage at which the diode breaks down and the voltage at which the switching element breaks down. Is left.
[0007]
Further, a new protection diode had to be added, and an increase in cost due to an increase in the number of parts was inevitable.
[0008]
Conventionally, in order to ensure safety, safety is reflected in a design so that a device (circuit) does not become dangerous even in an abnormal state. Request the evaluation from UL (USA), CSA (Canada), VDE (Germany), etc., a third-party organization, and obtain certification as conforming to each standard, and be a product conforming to safety standards Is provided to users as product value. In other words, when supplying power products as global products, compliance with safety standards is unavoidable.
[0009]
However, with the recent increase in safety requirements and the increasing importance of PL / PS responsibilities as a manufacturer, ensuring safety is becoming more important.
[0010]
On the other hand, with the demand for downsizing of devices and the like, power devices used in power supply devices and the like have been actively integrated with components (hybrid ICs), and single failure of components has also become complicated.
[0011]
In order to safely blow the fuse in all of the increasingly complicated failure modes and secure the safety of the device, it is difficult to select fuse characteristics and the like. This is because, when trying to maintain safety as a fusing characteristic of the fuse, a trade-off occurs such that the life of the fuse during normal use is shortened.
[0012]
If the fuse is not safely blown, if an abnormality (short between terminals) occurs in the integrated power device portion, it becomes large electric energy, blasts, and scatters sparks.
[0013]
It has been clarified that the mechanism of the blast at this time is as follows. (1) Abnormality caused by short circuit between terminals, (2) Excessive current flows into current detection resistor, (3) Open current destruction due to increase in current detection resistance, (4) Rise of applied voltage to power device, (4) 5 ▼ The power device ruptures and sparks are generated.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive safety power supply device in which a power supply circuit can be safely cut off even if an abnormality occurs in a hybrid IC.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided. Surge current is supplied to the fuse by providing, in series, between the power device provided in the hybrid IC and the ground line, a high withstand surge current element which cannot be blown by a surge current caused by a short-circuit failure occurring between the terminals. It is configured to be able to flow and melt.
[0016]
Therefore, in the present invention, since a high surge current element that cannot be blown by a surge current is provided in series between the power device and the ground line, a short-circuit fault occurs between the hybrid IC and the terminal, and the high surge current element is provided. Even if an excessive current flows, the high surge current resistance element does not blow regardless of the voltage applied to the power device such as the switching element, so the fuse is blown without fail, thus ensuring stable safety. Can be secured. Further, since the high surge withstand current element has a function as a current detection resistor, the number of components does not increase even though safety is ensured, so that the cost can be reduced. Furthermore, since only a high surge current resistance element is provided in series, the power supply circuit can be simply configured.
[0017]
Further, the present invention is a safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided, wherein the safety power supply is generated between a high-voltage portion of the hybrid IC and a terminal. By providing a low surge withstand current element capable of being blown by a surge current caused by a short-circuit failure in a high voltage portion of the hybrid IC, either the low surge withstand current element or the fuse can be blown.
[0018]
Therefore, according to the present invention, since a low surge withstand current element capable of being blown by a surge current is provided in the high voltage portion of the hybrid IC, when a short-circuit fault occurs in the hybrid IC between the terminals on the fuse side, the surge current is reduced. Flows into the control section, which is a low voltage section, so that either the low surge current resistant element or the fuse can be reliably blown, so that stable safety can be secured.
[0019]
Further, the present invention is a safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided, wherein the safety power supply is generated between a high-voltage portion of the hybrid IC and a terminal. A high surge current resistance element that cannot be blown by a surge current caused by a short-circuit fault is provided between the switching element and the ground line, so that a surge current can be flown to the fuse and blown. Either the low surge current element or the fuse can be provided by providing a low surge current element capable of being blown by a surge current caused by a short circuit fault occurring between the high voltage section and the terminal in the high voltage section of the hybrid IC. Is configured to be able to be blown.
[0020]
Therefore, the present invention can stably and inexpensively prevent the destruction of the power device even if a short circuit fault occurs in the hybrid IC on either the primary side or the fuse side of the power device.
[0021]
Still further, according to the present invention, the high surge withstand current element may be selected from a metal resistor, a surge withstand resistor or a metal, and the low surge withstand current element may be formed from a square chip resistor, a carbon film resistor or a fuse resistor. Conceivable.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a safety power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
A fuse F, a thermistor resistor 1, a noise filter 2, and a rectifying bridge 3 are DC-connected between the input terminals of the AC voltage, and a first winding L1 of a transformer and a first MOSFET composed of a MOSFET following the rectifying bridge 3. The switching element 4 and the current detection resistor 5 are DC-connected.
[0024]
Furthermore, a hybrid IC connected to a ground line is provided between the boost inductor 9 and the primary winding L1 of the transformer. The hybrid IC adjusts the input current into a sine wave shape similar to an AC voltage, and suppresses a normally generated harmonic current. The hybrid IC includes a second switching element 6, a rectifying element 7, and a MOSFET. A first control unit 8 for controlling ON / OFF of the second switching element 6 is provided, and the present invention further includes a low surge current resistance element 15 in addition to the first control unit 8.
[0025]
The low withstand surge current element 15 is connected in series between the rectifier bridge 3 and the terminal 103 of the hybrid IC. The low withstand surge current element 15 has a resistance that is easily blown by a surge current, for example, a surge withstand value within a range of about 20 to 60 [A square · SEC] when the time t is squared with the current I. Use square chip resistors, carbon film resistors or fuse resistors.
[0026]
The second switching element 6 is connected between the step-up inductor 9 and the rectifying element 7 and a terminal 104 of a hybrid IC described later, and has a high surge withstand current between the second switching element 6 and the ground line. Element 10 is connected. The surge withstand current element 10 has a resistance with a sufficiently large surge withstand, for example, a surge withstand within a range of about 400 to 800 [A square · SEC] when the time t is squared with the current I. It is selected from a certain metal plate resistance, surge resistance or metal. Further, the first controller 8 is supplied with the voltage across the low surge current withstanding element 15 and the rectifying element 7.
[0027]
The hybrid IC is composed of a package element, and has a first terminal 101 between the boost inductor 9 and the rectifying element 7, a second terminal 102 between the rectifying element 7 and the primary winding L1 of the transformer, and a low surge withstand current. The third terminal 103 is connected between the element 15 and the first control unit 8, the fourth terminal 104 is connected between the second switching element 6 and the high withstand current element 10, and the first control unit 8 is connected to the ground line. A fifth contact 105 is provided between the capacitor C1 and a sixth terminal 106 which is located on the ground line side and is directly connected to the ground line.
[0028]
On the other hand, a rectifying / smoothing circuit including a diode 11 and a capacitor 12 is connected to the secondary winding L2 of the transformer, and an output voltage is supplied to a load from an output terminal. This output voltage is detected by the voltage detector 13 and compared with the reference voltage, and the error is fed back as a control amount to the second controller 14 via a photocoupler. The second control unit 14 changes the on / off interval of the first switching element 4 according to the control amount, so that the output current matches the required value.
[0029]
When the output voltage becomes an overvoltage equal to or higher than a predetermined voltage value, the output voltage is detected by the overvoltage detection unit 13 a and the detection signal is fed back to the second control unit 14. Then, the second control unit 14 turns off the first switching element 4 and controls the output voltage to zero.
[0030]
On the other hand, when an overcurrent is detected on the primary side of the transformer by the current detection resistor 5, the detection signal is fed back to the second control unit 14. Accordingly, the second control unit 14 limits the output current by changing the on / off interval of the first switching element 4.
[0031]
Next, how safety is ensured when a short circuit fault occurs in the hybrid IC will be described. The region including the low surge withstand current element 15 and the rectifying element 7 has a high voltage. For example, between the high voltage portion and the fourth terminal 104, that is, between the second terminal 102 and the fourth terminal 104. In the event of a short-circuit failure, assuming that the surge withstand capability of the high surge withstand current element 10 is small, the hybrid IC explodes following the process shown in the flowchart of FIG. In other words, if an excessive current flows into the high surge withstand current element 10 and the fuse F is blown, the circuit is cut off and the safety is maintained, but if the surge withstand capacity of the high surge withstand current element 10 is small, Since the high surge current element 10 is blown and the fuse is not blown, the hybrid IC is applied with a high voltage and ruptures.
[0032]
However, in the present invention, since the high surge withstand current element 10 is formed of a resistor having a sufficient surge withstand capacity, the fuse F is blown without blowing. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 3, a high voltage is not applied to the second switching element 6, and thus the destruction of the rectifying element 7 as a power device is prevented.
[0033]
On the other hand, if a short-circuit fault occurs between the high-voltage part and another terminal, for example, between the first terminal 103 and the fifth terminal 105, assuming that the low withstand surge current element 15 is not provided, The hybrid IC explodes in the course shown by the flowchart in FIG. In other words, if an excessive current flows into the first control unit 8 which is a low-voltage unit, the safety is maintained if the fuse F is blown. However, if the fuse F is not blown, the hybrid IC is ruptured. Reach.
[0034]
However, in the present invention, since the low surge current resistance element 15 is provided, when a high voltage is applied to the first control unit 8 and an excessive current flows, as shown in the flowchart of FIG. Even if the fuse does not blow, the low surge current withstanding element 15 blows, thereby ensuring safety.
[0035]
FIG. 6 shows an explosion-proof cover for housing a hybrid IC package. The explosion-proof cover stands up from the outer peripheral portion of a bottom plate 50 on which a hybrid IC substrate on which the power device 7 and the first control unit 8 are mounted is mounted. A part of the peripheral wall 51 is formed as a fragile portion that can be broken by rupture of the power device.
[0036]
If the fragile part is not provided, the cover will be blown off in all directions due to the rupture of the power device, which is dangerous. You can turn in a safe direction.
[0037]
Note that an opening may be formed instead of the fragile portion, or the fragile portion may be formed so as to be deformable by a blast. This is because the energy of the burst can be absorbed by the deformation.
[0038]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since a high surge withstand current element which cannot be blown by a surge current is provided in series between the switching element and the ground line, a short-circuit fault occurs between the hybrid IC and the terminal and the high surge withstand current Even if an excessive current flows into the element, the high surge withstand current element does not blow regardless of the magnitude of the voltage applied to the power device such as the switching element, so the fuse is blown without fail, and thus stable. Security can be ensured. Further, since the high surge withstand current element has a function as a current detection resistor, the number of points is not increased even though safety is ensured, so that cost can be reduced. Furthermore, since only a high surge current resistance element is provided in series, the power supply circuit can be simply configured.
[0039]
In the invention according to claim 2, the low surge current element capable of being blown by a surge current is provided in the high voltage portion of the hybrid IC. Therefore, when a short circuit fault occurs in the hybrid IC between the terminals on the fuse side, Since the surge current flows into the control section, which is a low voltage section, either the low surge current resistant element or the fuse can be reliably blown, so that stable safety can be secured.
[0040]
The invention according to claim 3 can stably and inexpensively prevent the destruction of the power device even if a short circuit fault occurs in the hybrid IC on either the primary side or the fuse side of the power device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a safety power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart according to a conventional configuration when a short-circuit fault occurs between a high-voltage section of a hybrid IC and a terminal 104;
FIG. 3 is a flowchart according to the configuration of the present invention when a short-circuit fault occurs between a high-voltage section of a hybrid IC and a terminal 104;
FIG. 4 is a flowchart according to a conventional configuration when a short-circuit fault occurs between a high-voltage section of a hybrid IC and a terminal 105;
FIG. 5 is a flowchart according to the configuration of the present invention when a short-circuit fault occurs between the high-voltage section of the hybrid IC and the terminal 105;
FIG. 6 is a perspective view showing an explosion-proof cover of the hybrid IC in the safety power supply device according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram schematically showing a circuit in a conventional power supply device.
[Explanation of symbols]
4 First switching element 5 Current detection resistor 6 Second switching element 8 First control unit 9 Boost inductor 10 High surge withstand current element 14 Second control unit 15 Low withstand surge current element

Claims

電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣに設けられたパワーデバイスとグランドラインとの間に直列に設けることにより前記ヒューズにサージ電流を流して溶断可能に構成したことを特徴とする安全電源装置。A safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided, wherein a surge caused by a short-circuit failure occurring between a high-voltage portion of the hybrid IC and a terminal. A high surge current resistance element which cannot be blown by a current is provided in series between a power device provided in the hybrid IC and a ground line, so that a surge current can flow through the fuse so that the fuse can be blown. Safety power supply.

電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けることにより、前記低耐サージ電流素子または前記ヒューズのいずれかが溶断可能に構成したことを特徴とする安全電源装置。A safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided, wherein a surge caused by a short-circuit failure occurring between a high-voltage portion of the hybrid IC and a terminal. A safety power supply device characterized in that either a low surge current element or the fuse can be blown by providing a low surge current element capable of being blown by a current in a high voltage portion of the hybrid IC. .

電圧入力端子間に、ヒューズ、スイッチング素子および電流検出抵抗を直列接続すると共にハイブリッドＩＣを設けた安全電源装置であって、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断不能な高耐サージ電流素子を、前記スイッチング素子とグランドラインとの間に設けることにより前記ヒューズにサージ電流を流して溶断可能に構成すると共に、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部と端子間で発生する短絡故障に起因するサージ電流で溶断可能な低耐サージ電流素子を、前記ハイブリッドＩＣの高電圧部に設けることにより、前記低耐サージ電流素子または前記ヒューズのいずれかが溶断可能に構成したことを特徴とする安全電源装置。A safety power supply device in which a fuse, a switching element, and a current detection resistor are connected in series between voltage input terminals and a hybrid IC is provided, wherein a surge caused by a short-circuit failure occurring between a high-voltage portion of the hybrid IC and a terminal. A high surge withstand current element, which cannot be blown by a current, is provided between the switching element and the ground line so that a surge current can flow through the fuse so that the fuse can be blown. By providing a low withstand surge current element capable of being blown by a surge current caused by a short circuit fault occurring in the high voltage section of the hybrid IC, either the low withstand surge current element or the fuse can be blown. A safety power supply characterized by the following.

前記高耐サージ電流素子は、金属板抵抗、耐サージ抵抗又は金属から選定することを特徴とする請求項１又は３記載の安全電源装置。4. The safety power supply device according to claim 1, wherein the high surge withstand current element is selected from a metal plate resistance, a surge resistance and a metal.

前記低耐サージ電流素子は角チップ抵抗、炭素皮膜抵抗又はヒューズ抵抗から構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の安全電源装置。4. The safety power supply device according to claim 2, wherein the low withstand surge current element includes a square chip resistor, a carbon film resistor, or a fuse resistor.