JP3405539B2 - 他励式コンバータの過電流保護回路 - Google Patents
他励式コンバータの過電流保護回路Info
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Description
の過電流保護回路に関する。 【0002】 【従来の技術】図4は、従来例1における他励式コンバ
ータの過電流保護回路図である。図において、スイッチ
ング素子Q1は直流入力電圧をスイッチングし、発振器
1はスイッチング素子Q1のスイッチング周波数を生成
する。トランスT1は1〜3次巻線n1〜3からなり、
2次側出力はダイオード(整流器)D3,コンデンサC
2により直流に変換されて負荷に供給される。3次側出
力は発振器1への供給電源となる。抵抗R1は発振器1
の起動抵抗である。 【0003】過電流保護回路5は抵抗R2,3、トラン
ジスタQ2から構成されている。トランスT1の2次側
の負荷電流が増加した場合には、抵抗R3に流れるスイ
ッチング電流も増加し、この増加によるスイッチング電
流が規定値を超えるとトランジスタQ2が動作を開始す
る。トランジスタQ2に電流が流れることによってスイ
ッチング素子Q1のバイアス電圧を低下させ、スイッチ
ング電圧を減少させる。 【0004】図5は、従来例1における他励式コンバー
タの過電流保護回路の出力電圧/出力電流特性図であ
る。図において、縦軸はトランスT1の1次側における
スイッチングの出力電圧Vであり、横軸は同じくトラン
スT1の1次側に流れるスイッチングの出力電流Iであ
る。通常は、出力電流Iの電流値に関係なく出力電圧V
は一定に保たれている。しかし、短絡などにより、トラ
ンスT1の2次側の負荷電流が異常に増加した場合に
は、出力電圧Vは低下するにもかかわらず、出力電流I
は増加傾向となっている。 【0005】図4に示すような、ICを使わないトラン
ジスタ発振器による他励式コンバータは、IC使用に比
べコスト的に安価にできるメリットがあった。しかし、
過電流に対する保護回路はスイッチング素子Q1の直列
抵抗R3による定電力制御のみであった。そのために、
短絡時には過大な電流によりダイオードD3やスイッチ
ング素子Q1などの回路部品の破損を招いていた。 【0006】図6は、従来例2における他励式コンバー
タの過電流保護回路図である。なお、既に説明した図と
同一符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示してお
り、説明を省略する(以下、同じ)。従来例1の過電流
保護回路5とこの過電流保護回路6との相違は、ホトカ
プラPHC−1,2によってトランスT1の2次負荷電
圧の安定を図っていることである。 【0007】図7は、従来例3における他励式コンバー
タの過電流保護回路図である。他励電源用IC7は、メ
インスイッチ,過電流保護,OR回路,発振器,比較回
路等から構成され、回路構成が複雑な分コスト高になっ
ている。過電流保護の電圧降下がHor/andホトカ
プラの出力電圧がHであれば、OR回路からはHが出力
され、発振器からの出力と比較回路で比較され、この比
較回路からの出力によってメインスイッチは制御され
る。すなわち、過電流保護の電圧降下がHor/and
ホトカプラの出力電圧がHであれば、メインスイッチは
トランスT1の1次側電圧を低下させるように動作す
る。 【0008】他励電源用IC7は通常、下記のようにI
C内部で独立した発振器(三角波が多い)を持ち、これ
に同期した信号でメインスイッチ(トランジスタorF
ET)を動作させる。これに2次からの帰還信号や、過
電流検出信号をコンパレータに加え発振器からのパルス
信号の幅を任意に変化させることにより出力電圧の安
定、及び過電流保護を行っている。過電流保護回路は過
電流で出力電圧が低下し、かつある電圧になるとIC自
体を停止させる(図8参照)。過電流の検出にスイッチ
ング・トランジスタのエミッタ抵抗の電圧降下を利用す
る。ここの波形は三角波であり、過電流検出用トランジ
スタのベースにはコンデンサで結合する。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ICを使わな
いトランジスタ発振器による従来例の他励式コンバータ
は、過電流に対する保護が不十分であった。また、IC
を使用したトランジスタ発振器による従来例の他励式コ
ンバータはその分コスト高になる、という問題があっ
た。 【0010】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ICを使わないトランジスタ発振器による他
励式コンバータにおいて、過電流に対する保護機能を充
実させた他励式コンバータの過電流保護回路を提供する
ことを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の他励式コンバータの過電流保護回路は、1次
巻線を具備するトランスと、前記トランスの1次巻線の
一端に第1の端子が接続され、第2の端子に第1の抵抗
が接続され、かつ、この第1の端子と第2の端子との間
を、第3の端子に入力されたパルス状の発振波形によっ
てスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチ
ング素子の第2の端子に、第2の抵抗を介してベースが
接続され、前記スイッチング素子の第3の端子にコレク
タが接続され、かつ、前記第1の抵抗にエミッタが接続
されたトランジスタとを備え、前記トランスの1次巻線
の他端と前記第1の抵抗との間に直流入力電圧が加えら
れると、前記トランスの2次巻線に2次側出力を発生す
る他励式コンバータの過電流保護回路において、前記第
2の抵抗に並列にコンデンサを接続し、前記トランスの
3次巻線の一端であり、かつ、このトランスの1次巻線
と同じ極性である端子と、前記トランジスタのベースと
の間に、第3の抵抗とダイオードとを直列に接続した第
1の直列回路を接続し、第4の抵抗とツェナーダイオー
ドとを直列に接続した第2の直列回路を、前記第1の直
列回路と並列に接続して、前記スイッチング素子のバイ
アス電圧を制御し、前記トランスの1次電圧と電流とを
減少させるフの字特性を持つことに特徴を有している。 【0012】本発明の他励式コンバータの過電流保護回
路は、3次巻線の誘起電圧の増加に対応した電圧と、誘
起電圧の減少に対応した電圧とをトランジスタのベース
に印加する2組のダイオード、抵抗およびツェナーダイ
オード、抵抗は、3次巻線の同極性側に接続されている
ので、ICを使用しなくても他励コンバータにおけるフ
の字特性が得られ、過電流時の回路破損を防ぐとともに
わずかなコストアッブで対応できる。 【0013】 【発明の実施の形態】本発明の他励式コンバータの過電
流保護回路は、スイッチング素子が発振作用とスイッチ
ングの両方の動作を行う自励式とは異なり、内部に独立
した発振回路をもち、この発振電圧に同期した信号でス
イッチング素子を駆動する他励式である。また、回路構
成が複雑でコスト高になる他励電源用ICを使用しない
代わりに、ダイオードと抵抗を用いて過電流保護回路に
フの字特性を持たせるようにしている。 【0014】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の実施例における他励式コンバ
ータの過電流保護回路を説明する図である。図におい
て、T1は1次巻線n1,2次巻線n2,3次巻線n3
を有するトランス、Q1は直流入力電圧をスイッチング
するスイッチング素子、1はスイッチング素子Q1のス
イッチング周波数を生成する発振器、2はトランジスタ
Q2,ダイオードD1,ツェナーダイオードD2,抵抗
R2〜5,コンデンサC1から構成される過電流保護回
路であり、直流出力回路は2次巻線n2,ダイオードD
3,コンデンサC2から構成されている。 【0015】起動抵抗R1を通して発振器1に電圧が入
力されるとパルス状の発振波形が出力され、スイッチン
グ素子Q1をONさせる。スイッチング素子Q1がON
の時は3次巻線n3には直流入力電圧に比例した電圧が
誘起される。そしてツェナーダイオードD2,抵抗R5
を通した電圧と抵抗R3の電圧降下の合成された電圧が
コンデンサC1に充電され、それがトランジスタQ2の
バイアス電圧となる。 【0016】スイッチング素子Q1がOFFの時(2次
電圧が発生している時)は3次巻線n3の電圧はプラス
とマイナスが逆転して、ダイオードD1,ツェナーダイ
オードD2,抵抗R4,R5を通してコンデンサC1に
充電されたバイアス電圧を放電する。 【0017】従って入力電圧の増減によりコンデンサC
1を充電する時定数が変化し、これは過電流開始点のズ
レを発生させることになる。 入力電圧→大 過電流点が小さい(少ない電流で過電流
に入る) 入力電圧→小 過電流点が大きい(大きな電流で過電流
に入る) 但し、入力電圧が大きい時は入力電流が減少するため抵
抗R3の電圧降下が小さくなり入力電圧が小さい時はそ
の逆となる。よってそれぞれ相殺され過電流点のズレが
小さくなる。 【0018】この調整により過電流点のズレを無いよう
にすることや低い電圧の時は早く、高い電圧の時は遅く
すること、またその逆のバターンも任意に設定できる。
通常の過電流保護回路2ではダイオードD1,抵抗R4
は必要としないが、有った方が調整が容易になる。さら
に、トランジスタQ2の温度変動をダイオードD1でキ
ャンセルさせることができる。 【0019】図2は、本発明における他励式コンバータ
の過電流保護回路の出力電圧/出力電流特性図である。
図において、縦軸はトランスT1の1次側におけるスイ
ッチングの出力電圧Vであり、横軸は同じくトランスT
1の1次側に流れるスイッチングの出力電流Iである。
通常は、出力電流Iの電流値に関係なく出力電圧Vは一
定に保たれている。短絡などにより、トランスT1の2
次側の負荷電流が異常に増加した場合には、出力電圧V
と出力電流Iはともに減少する。 【0020】図3は、本発明の実施例における他励式コ
ンバータの過電流保護回路を用いたAC/DCコンバー
タの回路図である。起動抵抗R5を通して発振回路4
(Q6,Q7,C7,C8,R9〜13にて構成)に電
圧が入力されるとダイオードD6にパルス状の発振波形
が出力される。これがダイオードD6,D5,抵抗R8
を通してスイッチング素子Q1をONさせる。スイッチ
ング素子Q1がONの時は3次巻線n3には直流入力電
圧に比例した電圧が誘起される。そしてツェナーダイオ
ードD9,抵抗R16を通した電圧と抵抗R6の電圧降
下の合成された電圧がコンデンサC6に充電され、それ
がトランジスタQ5のバイアス電圧となる。 【0021】スイッチング素子Q1がOFFの時(2次
電圧が発生している時)は3次巻線n3の電圧はプラス
とマイナスが逆転して、ダイオードD8,ツェナーダイ
オードD9,抵抗R15,16を通してコンデンサC6
に充電されたバイアス電圧を放電する。 【0022】従って入力電圧の増減によりコンデンサC
6を充電する時定数が変化し、これは過電流開始点のズ
レを発生させることになる。 入力電圧→大 過電流点が小さい(少ない電流で過電流
に入る) 入力電圧→小 過電流点が大きい(大きな電流で過電流
に入る) 但し、入力電圧が大きい時は入力電流が減少するため抵
抗R3の電圧降下が小さくなり入力電圧が小さい時はそ
の逆となる。よってそれぞれ相殺され過電流点のズレが
小さくなる。 【0023】この調整により過電流点のズレを無いよう
にすることや低い電圧の時は早く、高い電圧の時は遅く
すること、またその逆のバターンも任意に設定できる。 【0024】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の他励式コ
ンバータの過電流保護回路は、ICを使用しなくても他
励コンバータにおけるフの字特性が得られ、過電流時の
回路破損を防ぐとともにわずかなコストアップで対応で
きる。
電流保護回路を説明する図である。 【図2】本発明における他励式コンバータの過電流保護
回路の出力電圧/出力電流特性図である。 【図3】本発明の実施例における他励式コンバータの過
電流保護回路を用いたAC/DCコンバータの回路図で
ある。 【図4】従来例1における他励式コンバータの過電流保
護回路図である。 【図5】従来例1における他励式コンバータの過電流保
護回路の出力電圧/出力電流特性図である。 【図6】従来例2における他励式コンバータの過電流保
護回路図である。 【図7】従来例3における他励式コンバータの過電流保
護回路図である。 【図8】従来例3における他励式コンバータの過電流保
護回路の出力電圧/出力電流特性図である。 【符号の説明】 1 発振器 2,3 過電流保護回路 4 発振回路 5,6 過電流保護回路 7 他励電源用IC C1〜11 コンデンサ D1,3〜8,10〜12 ダイオード D2,9 ツェナーダイオード F1 ヒューズ L1 リアクタ n1〜3 1〜3次巻線 Q1 スイッチング素子 Q2,4〜8 トランジスタ R1〜22 抵抗 PHC−1,2 ホトカプラ T1 トランス
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 1次巻線を具備するトランスと、 前記トランスの1次巻線の一端に第1の端子が接続さ
れ、第2の端子に第1の抵抗が接続され、かつ、この第
1の端子と第2の端子との間を、第3の端子に入力され
たパルス状の発振波形によってスイッチングするスイッ
チング素子と、 前記スイッチング素子の第2の端子に、第2の抵抗を介
してベースが接続され、前記スイッチング素子の第3の
端子にコレクタが接続され、かつ、前記第1の抵抗にエ
ミッタが接続されたトランジスタとを備え、 前記トランスの1次巻線の他端と前記第1の抵抗との間
に直流入力電圧が加えられると、前記トランスの2次巻
線に2次側出力を発生する他励式コンバータの過電流保
護回路において、 前記第2の抵抗に並列にコンデンサを接続し、 前記トランスの3次巻線の一端であり、かつ、このトラ
ンスの1次巻線と同じ極性である端子と、前記トランジ
スタのベースとの間に、第3の抵抗とダイオードとを直
列に接続した第1の直列回路を接続し、 第4の抵抗とツェナーダイオードとを直列に接続した第
2の直列回路を、前記第1の直列回路と並列に接続し
て、 前記スイッチング素子のバイアス電圧を制御し、前記ト
ランスの1次電圧と電流とを減少させるフの字特性を持
つ ことを特徴とする他励式コンバータの過電流保護回
路。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001179978A JP3405539B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 他励式コンバータの過電流保護回路 |
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Family Applications (1)
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2001
- 2001-06-14 JP JP2001179978A patent/JP3405539B2/ja not_active Expired - Fee Related
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