JP3338770B2 - 電源回路の短絡保護方法及び短絡保護回路並びに短絡保護機能付電源回路 - Google Patents

電源回路の短絡保護方法及び短絡保護回路並びに短絡保護機能付電源回路

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JP3338770B2 JP21674097A JP21674097A JP3338770B2 JP 3338770 B2 JP3338770 B2 JP 3338770B2 JP 21674097 A JP21674097 A JP 21674097A JP 21674097 A JP21674097 A JP 21674097A JP 3338770 B2 JP3338770 B2 JP 3338770B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、短絡保護回路等を
具備した電源回路における、短絡保護動作の誤動作防止
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、入力電力を異なる電圧及び電流の
出力電力へエネルギー変換出力する各種の電源回路が存
在しており、一般的な電源回路は、負荷装置の短絡等の
回路事故発生時に電源回路の回路素子を保護する為、短
絡保護回路を具備している。
【0003】この短絡保護回路のノイズ等による誤動作
を防止する為、次のような誤動作防止技術が存在する。
ここでは特にスイッチング電源回路を例示して説明す
る。
【0004】特開平5−300731号公報には、スイ
ッチング電源の過電流保護回路において、電流検出回路
の出力にローパスフィルタを接続し、スイッチング素子
から発生する高周波スイッチングノイズを阻止して過電
流保護回路の誤動作を防止する技術が開示されている。
【0005】特開平5−111249号公報には、スイ
ッチングトランスの一次巻線に直列接続された過電流検
出用抵抗に帯域阻止ろ波器を並列接続し、スイッチング
トランスの入力フィルタと共振周波数が一致した過電流
やノイズを通過させ過電流保護器の誤動作を防止する技
術が開示されている。
【0006】このような従来例の短絡保護機能付スイッ
チング電源回路を図面を参照しつつ説明する。図3は従
来例の短絡保護機能付スイッチング電源回路の回路構成
図、図4は同・各部電圧を示すタイミングチャートであ
る。
【0007】従来例の短絡保護機能付電源回路は、スイ
ッチング電源部と、電圧供給部と、制御部と、短絡検出
部とから構成されている。
【0008】スイッチング電源部は、商用電源入力端子
10と、当該商用電源入力端子10に接続されたACス
イッチ回路11と、ACスイッチ回路11に接続された
全波整流回路20と、全波整流回路20の出力に第1、
第2の一次巻線22a1,22b1が接続されたコンバ
ータトランス22と、第1、第2の二次巻線22a2,
22b2の各出力にそれぞれ接続された整流回路30,
31と、整流回路30,31出力にそれぞれ接続された
直流電源出力端子32,33からなる。
【0009】電圧供給部は、商用電源入力端子10へ接
続されたトランス51と、トランス51の二次巻線出力
に接続された整流回路52と、整流回路52出力に接続
されたレギュレータ回路53とからなる。
【0010】制御部は、短絡保護動作を制御する制御回
路41と、制御回路41出力により制御されるACスイ
ッチ駆動回路40とからなる。
【0011】短絡検出部は、負荷短絡発生時に前記スイ
ッチング制御部の回路素子を保護する為に設けられてお
り、短絡検出回路42からなる。
【0012】短絡検出回路42は、直流電源出力端子3
2,33にカソード端子がそれぞれ接続されたダイオー
ドD1,D2と、ダイオードD1,D2の両アノード端
子に一端が共通接続された抵抗R2と、抵抗R2の他端
にベース端子が接続され、5V定電圧ラインVrm5へ
抵抗R1を介してエミッタ端子が接続されたトランジス
タQ1と、トランジスタQ1のコレクタ端子に一端が接
続された抵抗R3と、抵抗R3の他端に一端が接続され
かつ他端が接地された抵抗R4と、抵抗R3と抵抗R4
の接続点にベース端子が接続され、エミッタ端子が接地
され、5V定電圧ラインVrm5に抵抗R5を介してコ
レクタ端子が接続されたトランジスタQ2とからなる。
【0013】次に従来例の動作を説明する。商用電源入
力端子10に商用電源電圧Vacが供給されると、制御
回路41はACスイッチ制御信号SctをHIGHレベ
ル出力し、ACスイッチ駆動回路40はACスイッチ駆
動信号SdrをHIGHレベル出力してACスイッチ回
路111を閉成駆動する。これによりスイッチング制御
回路21に電力が供給され、直流電源出力端子32,3
3から直流出力電圧Vo1,Vo2が出力される。
【0014】ここで直流電源出力端子32又は33が短
絡すると、5V定電圧ラインVrm5から抵抗R1,ト
ランジスタQ1,ダイオードD1又はD2を介して直流
電源出力端子32又は33へ電流が流れ、トランジスタ
Q1はオン状態となる。
【0015】5V定電圧ラインVrm5からトランジス
タQ1のエミッタ−ベース間を介して抵抗R3・R4で
分圧されてトランジスタQ2のベース端子へ印加され、
トランジスタQ2はオン状態となる。
【0016】5V定電圧ラインVrm5から抵抗R5・
トランジスタQ2のコレクタ−エミッタ間を介して、短
絡検出端子45はHIGHレベルからLOWレベルへ遷
移する。
【0017】制御回路41は、短絡検出端子45がLO
Wレベルとなると、ACスイッチ制御信号SctをLO
Wレベル出力する。よって駆動回路40はACスイッチ
駆動信号SdrをLOWレベル出力しACスイッチ回路
11を開成駆動するので、スイッチング制御回路21へ
の電源供給が遮断され、短絡保護機能付電源回路の回路
素子を保護する。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例の
短絡保護機能付電源回路には、次に列挙するような問題
点があった。第1点として、短絡検出端子42において
短絡状態を判定する為の基準電圧であるトランジスタQ
1のエミッタ電圧を、商用電源電圧Vacを降圧整流し
て得た5V定電圧ラインVrm5から生成しているの
で、商用電源電圧Vac印加後の5V定電圧ラインVr
m5の立ち上がり期間に基準電圧は商用電源電圧Vac
に比例して上昇していく。
【0019】しかしながらスイッチング制御回路21は
商用電源電圧Vacがスイッチング制御回路21の動作
可能電圧へ上昇する迄スイッチング動作を開始できない
為、直流電源出力端子32,33から直流出力電圧Vo
1,Vo2が出力されない期間が存在する。
【0020】この期間に、5V定電圧ラインVrm5か
ら抵抗R1・トランジスタQ1・抵抗R2・ダイオード
D1,D2を介して直流電源出力端子32,33へ電流
が流れてトランジスタQ1,Q2が順次動作し、短絡検
出電圧VpをLOWレベルに維持する為、制御回路41
は短絡状態であると判断しACスイッチ駆動回路40を
制御してACスイッチ回路11を開成動作するので、短
絡検出端子42の誤動作が発生していた。
【0021】即ち、短絡検出端子42の基準電圧を、商
用電源電圧Vacに比例する5V定電圧ラインVrm5
から生成している為、誤動作が発生していた。
【0022】第2点として、この誤動作対策として、短
絡保護部に、図3中に示す出力電圧検出回路43と短絡
検出信号制御回路44とを新たに追加構成する必要があ
り、これらも回路は多数の回路素子を必要とするので回
路構成が複雑化し作製コストが上昇していた。
【0023】ここにおいて本発明の第1の目的は、スイ
ッチング電源回路の出力電圧上昇時における短絡保護回
路の誤動作をなくし、安定した出力電力を供給しシステ
ム信頼性・特性・性能を向上させることにある。
【0024】本発明の第2の目的は、短絡保護回路以外
の回路要素を削減し電源回路の小型化・軽量化・経済化
を図ることにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決する
為、本発明は次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手
段を採用する。すなわち、本発明方法の特徴は、出力電
圧(Vo1,Vo2)の低下を検出して短絡保護動作す
る電源回路において、電源回路への電力供給後から出力
電圧(Vo1,Vo2)が所定電圧に達する迄の期間、
短絡保護動作を禁止することにある。
【0026】本発明装置の第1の特徴は、電源回路の入
力電圧(Vac)を降圧整流して得られる基準電圧(ト
ランジスタQ1のエミッタ電圧VE)に対して、電源回
路の出力電圧(Vo1,Vo2)が低い場合に、負荷短
絡状態であるとして電源回路の出力を停止する制御信号
(Sct,Sdr)を出力する短絡保護回路(140,
141,142)と、入力電圧(Vac)印加後から出
力電圧(Vo1,Vo2)が所定電圧に達する迄の期
間、制御信号(Sct,Sdr)を無効とする出力電圧
検出回路(147)とを具備することにある。本発明装
置の第2の特徴は、入力電力をエネルギー変換し出力電
力を生成出力する電源回路において、入力電力を降圧整
流して得られる基準電圧(トランジスタQ1のエミッタ
電圧VE)に対して、電源回路の出力電圧(Vo1,V
o2)が低い場合に、負荷短絡状態であるとして電源回
路の動作を停止する制御信号(Sct,Sdr)を出力
する短絡保護回路(140,141,142)と、入力
電力供給後から出力電圧(Vo1,Vo2)が所定電圧
に達する迄の期間、制御信号(Sct,Sdr)を無効
とする出力電圧検出回路(147)とを具備することに
ある。
【0027】本発明は、電源回路へ入力電圧印加後の所
定期間に検出された短絡状態を無視するので、入力電圧
が安定する迄の期間に発生する短絡検出誤動作を防止で
きる。
【0028】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ詳細に説明する。
【0029】図1は本発明の実施の形態の短絡保護機能
付電源回路の回路構成図、図2は同・各部電圧を示すタ
イミングチャートである。
【0030】図1に示す本実施の形態の短絡保護機能付
電源回路は、スイッチング電源部、電圧供給部、制御
部、短絡保護部から構成されている。
【0031】スイッチング電源部は、商用電源入力端子
110と、商用電源入力端子110に接続されたACス
イッチ回路111と、ACスイッチ回路111に接続さ
れた全波整流回路120と、全波整流回路120の出力
に第1、第2の一次巻線122a1,122b1が接続
されたコンバータトランス122と、第1、第2の二次
巻線122a2,122b2の各出力にそれぞれ接続さ
れた整流回路130,131と、整流回路130,13
1出力にそれぞれ接続された直流電源出力端子132,
133からなる。
【0032】電圧供給部は、商用電源入力端子110へ
接続されたトランス151と、トランス151の二次巻
線出力に接続された整流回路152と、整流回路152
出力に接続されたレギュレータ回路153とからなる。
【0033】制御部は、制御回路141と、ACスイッ
チ駆動回路140とからなり、制御回路141は、短絡
検出端子145と出力電圧検出端子146を具備し、短
絡検出端子145は短絡検出回路142のトランジスタ
Q2のコレクタ端子へ接続され、出力電圧検出端子14
6は抵抗R6,R7の接続点へ接続され、短絡検出電圧
Vp1がLOWレベル、即ち短絡検出状態にあり、かつ
出力電圧検出電圧Vp2がHIGHレベル、即ち出力電
圧が得られている時のみ、制御信号SctをLOWレベ
ル出力し、これ以外の条件では制御信号SctをHIG
Hレベル出力する。
【0034】また駆動回路140は、制御回路141か
らのACスイッチ制御信号SctがHIGHレベルの期
間のみ、ACスイッチ駆動回路40へACスイッチ駆動
信号SdrをHIGHレベル出力する。短絡保護部は、
短絡検出回路142と、直流電圧検出回路147とから
なり、短絡検出回路142は、直流電源出力端子13
2,133にカソード端子がそれぞれ接続されたダイオ
ードD1,D2と、ダイオードD1,D2の両アノード
端子に一端が共通接続された抵抗R2と、抵抗R2の他
端にベース端子が接続され、5V定電圧ラインVrm5
へ抵抗R1を介してエミッタ端子が接続されたトランジ
スタQ1と、トランジスタQ1のコレクタ端子に一端が
接続された抵抗R3と、抵抗R3の他端に一端が接続さ
れかつ他端が接地された抵抗R4と、抵抗R3と抵抗R
4の接続点にベース端子が接続され、エミッタ端子が接
地され、5V定電圧ラインVrm5に抵抗R5を介して
コレクタ端子が接続されたトランジスタQ2とからな
る。また直流電圧検出回路147は、アノードの一端が
それぞれ直流電源出力端子132,133に接続された
ダイオードD4,D5と、一端がダイオードD4,D5
の両カソードに共通接続された抵抗R6と、一端が抵抗
R6の他端に接続され他端が接地された抵抗R7とから
なる。次に動作を説明する。商用電源入力端子110に
商用電源電圧Vacが供給されると、制御回路141は
ACスイッチ制御信号SctをHIGHレベル出力す
る。ACスイッチ駆動回路111はACスイッチ駆動信
号SdrをHIGHレベル出力してACスイッチ回路1
11を閉成駆動する。これによりスイッチング制御回路
21へ電源が供給される。
【0035】しかしながらスイッチング制御回路21は
商用電源電圧Vacがスイッチング制御回路121の動
作可能電圧へ上昇する迄スイッチング動作を開始できな
い為、直流電源出力端子132,133から直流出力電
圧Vo1,Vo2が出力されない期間が存在する。この
期間に、5V定電圧ラインVrm5から抵抗R1・トラ
ンジスタQ1・抵抗R2ダイオードD1,D2を介して
直流電源出力端子132,133へ電流が流れてトラン
ジスタQ1,Q2が順次動作し、短絡検出電圧Vp1を
LOWレベルに維持する。この時、出力電圧検出端子1
46の出力電圧検出電圧Vp2は、直流出力電圧Vo
1,Vo2が出力されないのでLOWレベルを維持して
いる。この状態において制御回路141は短絡検出端子
145がLOWレベル、即ち短絡検出状態を出力して
も、短絡保護動作を行わず、ACスイッチ回路111は
閉成状態を維持し、スイッチング制御回路121が停止
するような誤動作は発生しない。商用電源電圧Vac印
加後所定時間が経過し、商用電源電圧Vacが所定電圧
へ達すると、スイッチング制御回路121は発振及びス
イッチング動作を開始し、コンバータトランス122の
一次巻線122a1,122b1へ所定周波数の交流ス
イッチングパルス電力を出力し、コンバータトランス1
22の二次巻線122a2,122b2出力は、整流回
路130,131で整流されて直流出力電圧Vo1,V
o2として出力される。この時、出力電圧検出端子14
6の出力電圧検出電圧Vp2は、直流出力電圧Vo1,
Vo2が出力されているのでHIGHレベルを維持す
る。この状態において制御回路141は短絡検出端子1
45がLOWレベル、即ち短絡検出状態を出力すると、
短絡保護動作を行い、ACスイッチ回路111は開成駆
動され、スイッチング制御回路121を停止させて短絡
保護動作する。
【0036】本実施の形態では、このような手段及び手
法を採用したことにより、電源オン直後の負荷端子電圧
上昇時における短絡保護回路の誤動作をなくし、負荷装
置への安定な電力供給を可能とした。
【0037】尚、本実施の形態では、出力電圧検出端子
146へ印加する直流電圧検出電圧Vp2を直流出力電
圧Vo1,Vo2から得ているが、全波整流回路120
の直流出力電圧から得ても良い。
【0038】またスイッチングレギュレータ電源回路へ
の適用例を説明したが、シリーズレギュレータ電源回路
や他の方式の電源回路にも適用可能である。
【0039】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の短絡保護機
能付電源回路は次に列挙するような優れた効果を発揮す
る。
【0040】第1点として、商用電源電圧の立ち上がり
時に発生する短絡保護回路の誤動作をなくし、負荷装置
へ安定した電力供給を実現できる利点がある。
【0041】第2点として、第1点から派生して、機器
信頼性が高く、負荷装置も含めたシステム全体としての
信頼性を向上できる利点がある。
【0042】第3点として、第1点を達成する為に、保
護回路本来の回路以外に付加構成していた回路を削減で
き、電源回路の小型化、軽量化、簡易構成を実現できる
利点がある。
【0043】第4点として、制御回路で短絡状態の検出
及び出力電圧の検出を一元管理でき、集中制御が可能な
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の短絡保護機能付電源回路
の回路構成図である。
【図2】同上・各部電圧のタイミングチャートである。
【図3】従来例の短絡保護機能付電源回路の回路構成図
である。
【図4】同上・各部電圧のタイミングチャートである。
【符号の説明】
D1〜D5 ダイオード Q1,Q2 トランジスタ R1〜R7 抵抗 10,110 商用電源入力端子 11,111 ACスイッチ回路 20,120 全波整流回路 21,121 スイッチング制御回路 22,122 コンバータトランス 30,31,130,131 整流回路 32,33,132,133 直流電源出力端子 40,140 ACスイッチ駆動回路 41,141 制御回路 42,142 短絡検出回路 43 出力電圧検出回路 44 短絡検出信号制御回路 145 短絡検出端子 146 出力電圧検出端子 147 直流電圧検出回路 51,151 トランス 52,152 整流回路 53,153 レギュレータ回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源回路の入力電圧を降圧整流して得られ
    る基準電圧に対して前記電源回路の商用電源電圧をスイ
    ッチング制御回路によってスイッチングして得られる出
    力電圧の第1の検出電圧が低い場合、短絡保護動作をす
    る電源回路において、 前記スイッチング制御回路からの電力供給後、前記出力
    電圧の第2の検出電圧が所定電圧に達る迄の期間、前
    記短絡保護動作を禁止することを特徴とする電源回路の
    短絡保護回路。
  2. 【請求項2】電源回路の入力電圧を降圧整流して得られ
    る基準電圧に対して前記電源回路の商用電源電圧をスイ
    ッチング制御回路によってスイッチングして得られる出
    力電圧の第1の検出電圧が低い場合に、負荷短絡状態で
    あるとして前記電源回路の出力を停止する制御信号を出
    力する短絡保護回路と、前記出力電圧を前記第1の検出
    電圧とは別個に前記出力電圧の第2の検出電圧を検出す
    る第2の電圧検出手段を有し、 前記スイッチング制御回路からの電力供給後、前記第2
    の電圧検出手段で検出する第2の検出電圧が所定電圧に
    達す迄の期間、前記制御信号を無効とすることを特徴
    とする電源回路の短絡保護回路。
  3. 【請求項3】入力電力をエネルギー変換し出力電力を生
    成出力する電源回路において、 前記入力電力を降圧整流して得られる基準電圧に対し
    て、前記電源回路の商用電源電圧をスイッチング制御回
    路によってスイッチングして得られる出力電圧の第1の
    検出電圧が低い場合に、負荷短絡状態であるとして前記
    電源回路の動作を停止する制御信号を出力する短絡保護
    回路と、前記出力電圧を前記第1の検出電圧とは別個に
    前記出力電圧の第2の検出電圧を検出する第2の電圧検
    出手段を有し、 前記スイッチング制御回路からの電力供給後、前記第2
    の検出電圧が所定電圧に達る迄の期間、前記制御信号
    を無効とすることを特徴とする短絡保護機能付き電源回
    路。
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