JP4698567B2 - スイッチング電源 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電圧を得るスイッチング電源に関する。
従来のスイッチング電源は、出力電圧を一定に制御するため、例えばシャントレギュレータを用いて基準電圧を監視している。このシャントレギュレータにはフォトカップラを構成する発光ダイオードが接続されており、シャントレギュレータを流れる電流に比例して光量が増加するように構成されている。フォトカップラを構成するフォトトランジスタは１次側の電源制御回路に接続されており、フォトトランジスタが受光する光量が増加してフォトトランジスタを流れる電流が増加すると、電源制御回路は１次側の供給電力を減少させる。このように２次側の基準電圧が監視され１次側へフィードバックされるので、基準電圧は一定に制御される。
なお、電源制御回路には過電力保護回路が設けられており、１次側の供給電力が所定値を超えるとスイッチング動作を停止させ、スイッチング電源の安全を担保するように構成されている。
また、基準電圧−ＧＮＤ間には過電圧検出用にツェナーダイオードが接続されており、電源制御回路の故障等により基準電圧がツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードがショートし電力が増大する事によって、最終的に過電力保護回路が作動する。
さらに、変圧後の電圧ラインにも別の過電圧検出回路があり、過電圧を検出すると、シャントレギュレータのリファレンス端子の電位を下げて電源制御回路に基準電圧が低いように見せかけ、基準電圧を所定値を超えるまで増加させ、基準電圧−ＧＮＤ間のツェナーダイオードをオンさせて１次側の供給電力を増大させ、最終的に過電力保護回路を作動させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−５９３４１号公報（図１）
例えばガス給湯装置では、水量サーボなどの負荷を駆動するために１３Ｖ系の電源を必要とし、更にマイコン用の５Ｖ系の電源を必要とする。このような場合、上記のスイッチング電源の基準電圧として１３Ｖの電源を得ると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの変圧手段を用いて、１３Ｖから５Ｖの電源を得るようにしている。
基準電圧がツェナーダイオードで設定した過電圧よりも高電圧になると、上述のように過電力保護回路が作動して水量サーボ等の１３Ｖ系の負荷に高電圧が供給されることが防止される。これに対して、変圧手段に異常が生じて５Ｖの電圧が増加した場合、上述の過電力保護回路は作動しない。そのため、変圧手段の出力側にも過電圧検出回路を追加して過電力保護回路を作動させる手段を設けなければならない。ところが、このような構成はコストの高騰を招き、スイッチング電源の価格が上昇するという不具合が生じる。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、変圧手段の出力電圧が上昇した場合に低コストで過電力保護回路を作動させることのできるスイッチング電源を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明によるスイッチング電源は、変圧トランスの２次側に基準電圧を検出する電圧検知手段を設け、この電圧検出手段からの信号を１次側へフィードバックし、１次側の供給電力を制御して上記基準電圧を一定に制御する電源制御回路を有するとともに、この基準電圧が所定値を超えたことを過電圧検出回路で検出して、１次側に設けた過電力保護回路を作動させるスイッチング電源において、２次側に基準電圧とは異なる電圧を発生させる変圧手段を備えると共に、変圧手段の出力電圧が所定値を超えると間接的に上記過電圧検出回路を作動させて上記過電力保護回路を作動させることを特徴とする。
変圧手段の出力側に過電圧検出回路を設けて過電力保護回路を作動させるのではなく、１，２次側への供給電力を増加させることによりシャントレギュレータのリファレンス端子の電位を低下させ、これにより基準電圧を上昇させて、基準電圧の過電圧検出回路を利用して過電力保護回路を作動させるようにした。
具体的には、上記電圧検知手段としてシャントレギュレータを用い、フォトカップラの発光ダイオードをこのシャントレギュレータに直列に接続して電源制御回路にフィードバックするように構成し、基準電圧から変圧した出力電圧が所定値を超えると、上記シャントレギュレータのリファレンス端子の電位を低下させることにより１次側の供給電力を増加させることが考えられる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、基準電圧から変圧した出力電圧用に別途過電圧検出回路から過電力保護回路を作動させるのではなく、シャントレギュレータのリファレンス端子を低下させて、基準電圧を所定値まで上昇させてから、基準電圧用に設けられている過電圧検出回路を利用して過電力保護回路を作動させるので、部品点数が少なく、コストを抑えることができる。
図１を参照して、１は変圧トランスであり、１次側にＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１１を介して電力が供給される。ＦＥＴ１１はスイッチング素子として機能するものであり、電源制御回路２によってオン・オフのデューティー比が増減制御される。すなわち、ＦＥＴ１１のオン時間の割合が増加すれば、変圧トランス１の１次側の電力供給量が増加し、変圧トランス１の２次側の電圧が上昇する。逆にオン時間の割合が減少すれば、変圧トランス１の１次側の電力供給量が減少し、２次側の電圧が低下する。
２次側の電圧は２個の抵抗４１，４２によって分圧され、シャントレギュレータ３のリファレンス端子に入力される。このシャントレギュレータ３にはフォトカップラを構成する発光ダイオード５１が直列に接続されている。従って、リファレンス端子に入力される電圧が上昇すれば発光ダイオード５１の輝度が増加する。発光ダイオード５１から発光される光はフォトトランジスタ５２で受光される。上記電源制御回路２はフォトトランジスタ５２で受光される光量が増加すると、ＦＥＴ１１のオン時間の割合を減少させて変圧トランス１の１次側への電力供給量を減少させる。逆に、リファレンス端子３１に入力される電圧が低下すると、電源制御回路２は変圧トランス１の１次側への電力供給量を増加させる。このように、シャントレギュレータ３で２次側の電圧が常にモニターされ、発光ダイオード５１からフォトトランジスタ５２へとフィードバックされることにより、２次側の電圧が一定に制御される。
また、２次側の基準電圧−ＧＮＤ間には過電圧検出用ツェナーダイオード６が取り付けられている。基準電圧が上昇し、このツェナーダイオード６のツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオード６はオン状態になり、１次側の電力が増大する。
ところが、電力制御回路２には過電力保護回路２１が内蔵されており、１次側の供給電力が所定値を超えると、この過電力保護回路２１が作動して、電源制御回路２の作動を停止させて１次側の電力供給を停止する。このように、２次側の基準電圧がツェナー電圧を超えると、スイッチング電源が停止するように構成されている。
本実施の形態では、２次側の基準電圧を１３Ｖに設定した。本スイッチング電源はガス給湯装置に内蔵されるもので、水量サーボなどの負荷駆動に２次側の１３Ｖの電源が使用される。なお、マイコンの電源として５Ｖの電源が必要であるので、変圧回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、コンバータという）７を用いて１３Ｖから５Ｖを得るようにした。
コンバータ７の出力側にはツェナーダイオード８がベースに接続されたトランジスタ８１が設けられている。コンバータ７の出力電圧が上昇し、このツェナーダイオード８がオン状態になると、トランジスタ８１がオンになる。トランジスタ８１のコレクタは上記シャントレギュレータ３のリファレンス端子３１に接続されており、トランジスタ８１のエミッタはグランドに接続されている。従って、トランジスタ８１がオンすると、リファレンス端子３１がグランドに落とされ基準電圧が増大する。すなわち、上記ツェナーダイオード６がオンする状態が擬似的に作られる。
そのため電源制御回路２の供給電力が増大して過電力保護回路２１が作動して１次側の電力供給が停止される。
このように、コンバータ７に何らかの異常が生じて、コンバータ７の出力電圧が異常に上昇した場合には、基準電圧に設けられている安全のための構成を強制的に作動させてスイッチング電源全体の作動を停止させるようにした。
なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。
１ 変圧トランス
２ 電源制御回路
３ シャントレギュレータ
６ ツェナーダイオード
１１ ＦＥＴ
２ 電源制御回路
３ シャントレギュレータ
６ ツェナーダイオード
１１ ＦＥＴ
Claims (2)
- 変圧トランスの２次側に基準電圧を検出する電圧検知手段を設け、この電圧検出手段からの信号を１次側へフィードバックし、１次側の供給電力を制御して上記基準電圧を一定に制御する電源制御回路を有するとともに、この基準電圧が所定値を超えたことを過電圧検出回路で検出して、１次側に設けた過電力保護回路を作動させるスイッチング電源において、２次側に基準電圧とは異なる電圧を発生させる変圧手段を備えると共に、変圧手段の出力電圧が所定値を超えると間接的に上記過電圧検出回路を作動させて上記過電力保護回路を作動させることを特徴とするスイッチング電源。
- 上記電圧検知手段としてシャントレギュレータを用い、フォトカップラの発光ダイオードをこのシャントレギュレータに直列に接続して電源制御回路にフィードバックするように構成し、上記変圧手段で基準電圧から変圧した出力電圧が所定値を超えると、上記シャントレギュレータのリファレンス端子の電位を低下させることにより、電源制御回路に基準電圧が低いように見せかけ、基準電圧が所定値を超えるように１次側の供給電力を増加させることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング電源。
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| JP2006340048A JP4698567B2 (ja) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | スイッチング電源 |
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Family Applications (1)
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