JP7198169B2 - switching power supply - Google Patents

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Description

本発明は、直流電圧を降圧または昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置に関する。 The present invention relates to a switching power supply device having a DC-DC converter for stepping down or stepping up a DC voltage.

たとえば電気自動車やハイブリッドカーには、走行用モータを駆動するための高電圧バッテリが搭載されるとともに、このバッテリの電圧を降圧して各部へ供給するための電源装置が搭載される。この電源装置としては、直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換し、この交流電圧を整流して所定の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータを備えたスイッチング電源装置が一般に用いられている。 For example, an electric vehicle or a hybrid car is equipped with a high-voltage battery for driving a driving motor, and a power supply device for stepping down the voltage of the battery and supplying it to each part. As this power supply, a switching power supply equipped with a DC-DC converter that switches a DC voltage to convert it to an AC voltage, rectifies the AC voltage, and converts it to a DC voltage of a predetermined voltage value is generally used. there is

このようなスイッチング電源装置においては、過電流や過電圧による異常が発生した場合に、これを検出して回路を保護する機能が備わっている。たとえば、特許文献１のスイッチング電源装置では、入力電流検出回路、入力電圧検出回路、および出力電圧検出回路が設けられている。そして、これらの各検出回路で検出された入力電流、入力電圧、および出力電圧の値に基づいて、出力電流の値を見積り、出力電圧に加えて出力電流も考慮したうえで、故障か否かの判断を行うようにしている。 Such a switching power supply device has a function of detecting an abnormality due to an overcurrent or an overvoltage to protect the circuit. For example, the switching power supply device of Patent Document 1 is provided with an input current detection circuit, an input voltage detection circuit, and an output voltage detection circuit. Based on the values of the input current, input voltage, and output voltage detected by each of these detection circuits, the value of the output current is estimated. I am trying to make a decision.

また、特許文献２のスイッチング電源装置では、電流検出回路と第１開閉素子を含む過電流保護回路と、電圧検出回路と第２開閉素子を含む過電圧保護回路とが設けられている。スイッチング素子を流れる電流が過大になると、第１開閉素子がオンし、過電流保護回路がスイッチング素子を強制的にオフして１次直流電源回路を停止させることで、スイッチング素子を過電流から保護する。また、２次直流電源電圧が設定電圧値以上となると、第２開閉素子がオンし、過電圧保護回路がスイッチング素子を強制的にオフして１次直流電源回路を停止させることで、スイッチング素子を過電圧から保護する。 Further, in the switching power supply device of Patent Document 2, an overcurrent protection circuit including a current detection circuit and a first switching element, and an overvoltage protection circuit including a voltage detection circuit and a second switching element are provided. When the current flowing through the switching element becomes excessive, the first switching element turns on, and the overcurrent protection circuit forcibly turns off the switching element to stop the primary DC power supply circuit, thereby protecting the switching element from overcurrent. do. In addition, when the secondary DC power supply voltage reaches or exceeds the set voltage value, the second switching element is turned on, and the overvoltage protection circuit forcibly turns off the switching element to stop the primary DC power supply circuit. Protect against overvoltage.

特開２００７－９７３６８号公報JP-A-2007-97368 特開平７－２１３０５１号公報JP-A-7-213051

スイッチング電源装置で発生する異常には、短絡による電流の異常（過電流）や、回路の断線・故障等に起因する電圧の異常（出力電圧低下）のほか、スイッチング素子が異常に発熱して高温となる過熱異常もある。このような各種の異常を検出して、それぞれの異常に対応した保護を行うため、従来は、異常の種類に応じて電流検出回路、電圧検出回路、および過熱検出回路を設け、各検出回路から出力される検出信号を制御部へ送り、制御部が異常の有無や異常の種類を判別して、それぞれの異常に応じた保護のための制御を実行していた。しかしながら、これによると、異常の種類の数だけ検出回路が必要となるので、回路構成が複雑になるという問題がある。 Abnormalities that occur in switching power supplies include current abnormalities (overcurrent) due to short circuits, voltage abnormalities (output voltage drops) caused by circuit disconnection or failure, and abnormally high temperatures due to excessive heat generated by switching elements. There is also an overheating anomaly. In order to detect these various types of abnormalities and provide protection corresponding to each abnormality, conventionally, a current detection circuit, a voltage detection circuit, and an overheat detection circuit are provided according to the type of abnormality. The output detection signal is sent to the control unit, and the control unit determines the presence or absence of abnormality and the type of abnormality, and executes control for protection according to each abnormality. However, according to this method, the number of detection circuits corresponding to the number of types of abnormality is required, so there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.

本発明の課題は、回路構成が簡単でありながら、異常に対する保護を正確に行えるスイッチング電源装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a switching power supply device that has a simple circuit configuration and can accurately protect against abnormalities.

本発明に係るスイッチング電源装置は、入力された直流電圧をスイッチングして所定電圧値の直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータの動作を制御する制御部とを備えている。コンバータは、直流電圧をスイッチングするスイッチング回路と、このスイッチング回路を駆動する駆動回路と、スイッチングされて交流に変換された電圧を整流する整流回路と、スイッチング回路と整流回路との間に設けられた絶縁トランスとを含む。絶縁トランスの二次巻線は、主巻線と補助巻線とからなり、整流回路は、主巻線とコンバータの出力端子との間に設けられた第１整流回路と、補助巻線に接続された第２整流回路とからなる。また、第１整流回路の出力電圧を検出する第１電圧検出回路と、第２整流回路の出力電圧を検出する第２電圧検出回路と、スイッチング素子の過熱状態を検出する過熱検出回路と、コンバータの出力電圧が目標値となるように、駆動回路に対してフィードバック制御を行うフィードバック回路とが設けられている。過熱検出回路は、スイッチング素子の温度が閾値を超えた場合に、スイッチング回路のスイッチング動作を停止させて過熱保護を行うための停止信号を出力する。制御部は、第１電圧検出回路で検出された電圧の変化と、第２電圧検出回路で検出された電圧の変化との比較結果に基づいて、コンバータの出力に短絡が発生したこと、またはコンバータの出力が低電圧になったことを判定し、当該判定結果に応じて、出力短絡保護または出力低電圧保護のための制御を実行する。 A switching power supply device according to the present invention includes a converter that switches an input DC voltage to convert it into a DC voltage of a predetermined voltage value, and a control unit that controls the operation of the converter. The converter includes a switching circuit that switches a DC voltage, a drive circuit that drives the switching circuit, a rectifier circuit that rectifies the switched and converted AC voltage, and is provided between the switching circuit and the rectifier circuit. Including isolation transformer. The secondary winding of the isolation transformer consists of a main winding and an auxiliary winding, and the rectifying circuit is connected to the first rectifying circuit provided between the main winding and the output terminal of the converter and the auxiliary winding. and a second rectifier circuit. a first voltage detection circuit that detects the output voltage of the first rectifier circuit; a second voltage detection circuit that detects the output voltage of the second rectifier circuit; an overheat detection circuit that detects an overheat state of the switching element; A feedback circuit is provided for performing feedback control on the drive circuit so that the output voltage of the drive circuit becomes a target value. The overheat detection circuit outputs a stop signal for overheat protection by stopping the switching operation of the switching circuit when the temperature of the switching element exceeds a threshold. Based on the result of comparison between the change in voltage detected by the first voltage detection circuit and the change in voltage detected by the second voltage detection circuit, the control unit detects that a short circuit has occurred in the output of the converter or has become low voltage, and control for output short circuit protection or output low voltage protection is executed according to the determination result.

このようにすると、スイッチング素子が過熱状態となった場合に、過熱検出回路から出力される停止信号によって、制御部を介さずにスイッチング回路のスイッチング動作を停止させ、過熱保護を行うことができる。また、制御部は、第１電圧検出回路と第２電圧検出回路の各検出電圧の変化を比較することにより、コンバータの出力に短絡または電圧低下が発生したと判定することができる。このため、過熱検出回路と制御部との間にインターフェイス回路などが不要となり、また、短絡検出のための過電流検出回路も不要となって、回路構成が簡素化される。しかも、簡単な回路構成でありながら、異常の種別に応じた保護を正確に行うことができる。 In this way, when the switching element is overheated, the stop signal output from the overheat detection circuit stops the switching operation of the switching circuit without going through the control unit, thereby performing overheat protection. Further, the control unit can determine that a short circuit or a voltage drop has occurred in the output of the converter by comparing changes in the detected voltages of the first voltage detection circuit and the second voltage detection circuit. This eliminates the need for an interface circuit or the like between the overheat detection circuit and the control unit, and also eliminates the need for an overcurrent detection circuit for short-circuit detection, thereby simplifying the circuit configuration. Moreover, although the circuit configuration is simple, it is possible to accurately perform protection according to the type of abnormality.

本発明において、制御部は、たとえば以下のような処理を実行する。
Ａ．第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、一定時間継続した後、所定の第１時間が経過する前に、各検出電圧が上昇した場合は、過熱検出回路による過熱保護が行われたと判定する。
Ｂ．第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも上昇した状態が、所定の第２時間継続した場合は、コンバータの出力に短絡が発生したと判定して、出力短絡保護のための制御を実行する。
Ｃ．第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、第１時間より長い第３時間継続した場合は、コンバータの出力が低電圧になったと判定して、出力低電圧保護のための制御を実行する。 In the present invention, the control unit executes, for example, the following processes.
A. After the state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage continues for a certain period of time, If each detected voltage rises before the predetermined first time elapses, it is determined that overheat protection has been performed by the overheat detection circuit.
B. A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is higher than the normal voltage continues for a predetermined second time. If so, it is determined that a short-circuit has occurred in the output of the converter, and control for output short-circuit protection is executed.
C. A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage lasts longer than the first time. If it continues for 3 hours, it is determined that the output of the converter has become low voltage, and control for output low voltage protection is executed.

本発明において、制御部は、上記のＡ～Ｃのうち、ＡとＢ、ＡとＣ、またはＢとＣの機能のみを備えていてもよい。 In the present invention, the control unit may have only functions A and B, A and C, or B and C among the functions A to C described above.

本発明において、制御部は、スイッチング回路のスイッチング動作を許可する場合は、許可信号を出力し、コンバータの出力に短絡が発生したと判定した場合は、許可信号を停止するか、または許可信号とは別の禁止信号を出力することにより、スイッチング回路のスイッチング動作を停止させて出力短絡保護を行ってもよい。 In the present invention, the control unit outputs a permission signal when permitting the switching operation of the switching circuit, and when it determines that a short-circuit has occurred in the output of the converter, stops the permission signal or outputs the permission signal. may output another prohibition signal to stop the switching operation of the switching circuit and perform output short-circuit protection.

本発明において、制御部は、コンバータの出力に短絡が発生した回数が所定回数に達した場合に、許可信号を停止するか、または禁止信号を出力してもよい。 In the present invention, the control unit may stop the permission signal or output the prohibition signal when the number of times the output of the converter is short-circuited reaches a predetermined number of times.

本発明において、制御部は、出力低電圧保護のための制御として、故障検出信号を出力してもよい。 In the present invention, the control unit may output a failure detection signal as control for output low voltage protection.

本発明のスイッチング電源装置によれば、回路構成が簡単でありながら、異常に対する保護を正確に行うことができる効果がある。 According to the switching power supply device of the present invention, although the circuit configuration is simple, there is an effect that protection against abnormalities can be performed accurately.

本発明のスイッチング電源装置の一例を示したブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a switching power supply device of the present invention; FIG. 図１の要部の回路図である。2 is a circuit diagram of a main part of FIG. 1; FIG. スイッチング電源装置の過熱保護時の動作を示したフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the switching power supply during overheat protection. 過熱保護時の各巻線電圧の変化を示したタイムチャートである。4 is a time chart showing changes in each winding voltage during overheat protection; スイッチング電源装置の出力短絡保護時の動作を示したフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the switching power supply during output short-circuit protection. 出力短絡保護時の各巻線電圧の変化を示したタイムチャートである。4 is a time chart showing changes in winding voltages during output short-circuit protection; スイッチング電源装置の出力低電圧保護時の動作を示したフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the switching power supply during output low voltage protection. 出力低電圧保護時の各巻線電圧の変化を示したタイムチャートである。5 is a time chart showing changes in each winding voltage during output low voltage protection; スイッチング電源装置における回路状態と保護機能と巻線電圧との関係を示したテーブルである。4 is a table showing the relationship between circuit states, protection functions, and winding voltages in a switching power supply; 比較例によるスイッチング電源装置の要部の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a main part of a switching power supply device according to a comparative example;

本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。以下では、自動四輪車などの車両に搭載されるスイッチング電源装置を例に挙げる。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a switching power supply device mounted on a vehicle such as a four-wheeled motor vehicle will be taken as an example.

図１において、スイッチング電源装置１００は、入力端子Ｔ１、Ｔ２と、出力端子Ｔ３、Ｔ４と、出力端子Ｔ５、Ｔ６と、第１コンバータ１０１と、第２コンバータ１０２とを備えている。 In FIG. 1, the switching power supply device 100 includes input terminals T1 and T2, output terminals T3 and T4, output terminals T5 and T6, a first converter 101 and a second converter .

第１コンバータ１０１は、メイン側のＤＣ－ＤＣコンバータであり、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを所定電圧値の直流電圧Ｖ１に変換して、出力端子Ｔ３、Ｔ４へ出力する。第２コンバータ１０２は、サブ側のＤＣ－ＤＣコンバータであり、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを前記所定電圧値と異なる電圧値の直流電圧Ｖ２に変換して、出力端子Ｔ５、Ｔ６へ出力する。 The first converter 101 is a DC-DC converter on the main side, converts the DC voltage Vi input to the input terminals T1 and T2 into a DC voltage V1 having a predetermined voltage value, and outputs the DC voltage V1 to the output terminals T3 and T4. The second converter 102 is a DC-DC converter on the sub side, and converts the DC voltage Vi input to the input terminals T1 and T2 into a DC voltage V2 having a voltage value different from the predetermined voltage value, and outputs the voltage at the output terminal T5, Output to T6.

一例として、入力端子Ｔ１、Ｔ２の入力電圧Ｖｉは２００Ｖ、出力端子Ｔ３、Ｔ４の出力電圧Ｖ１は１２Ｖ、出力端子Ｔ５、Ｔ６の出力電圧Ｖ２は１０Ｖである。すなわち、本例の場合、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２は、いずれも、高電圧を低電圧に変換する降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータである。 As an example, the input voltage Vi of the input terminals T1 and T2 is 200V, the output voltage V1 of the output terminals T3 and T4 is 12V, and the output voltage V2 of the output terminals T5 and T6 is 10V. That is, in the case of this example, both the first converter 101 and the second converter 102 are step-down DC-DC converters that convert a high voltage to a low voltage.

入力端子Ｔ１は、直流電圧Ｖｉを供給するバッテリ（図示省略）の正極に接続され、入力端子Ｔ２は、同バッテリの負極に接続される。出力端子Ｔ３、Ｔ４には、出力電圧Ｖ１を電源として作動する負荷や、出力電圧Ｖ１によって充電されるバッテリなどが接続される（図示省略）。出力端子Ｔ５、Ｔ６には、出力電圧Ｖ２を電源として作動する制御回路などが接続される（図示省略）。端子Ｔ１～Ｔ６のうち、出力端子Ｔ４と出力端子Ｔ６は、スイッチング電源装置１００の外部において電気的に接続されて、共通のグランドに接地される（図示省略）。 The input terminal T1 is connected to the positive terminal of a battery (not shown) that supplies a DC voltage Vi, and the input terminal T2 is connected to the negative terminal of the battery. The output terminals T3 and T4 are connected to a load powered by the output voltage V1, a battery charged by the output voltage V1, and the like (not shown). A control circuit or the like that operates using the output voltage V2 as a power source is connected to the output terminals T5 and T6 (not shown). Out of the terminals T1 to T6, the output terminal T4 and the output terminal T6 are electrically connected outside the switching power supply device 100 and grounded to a common ground (not shown).

スイッチング電源装置１００は、さらに、電圧検出回路６と、電源回路７と、バックアップ制御回路８と、制御部９と、ダイオードＤ１、Ｄ２とを備えている。 The switching power supply device 100 further includes a voltage detection circuit 6, a power supply circuit 7, a backup control circuit 8, a control section 9, and diodes D1 and D2.

電圧検出回路６は、出力端子Ｔ３と制御部９との間に設けられていて、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１を検出する。電源回路７は、バックアップ制御回路８と制御部９との間に設けられていて、通常時は、出力電圧Ｖ１に基づいて制御部９に電源電圧を供給する。バックアップ制御回路８は、出力端子Ｔ５と電源回路７との間に設けられていて、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１が、断線や故障により消失したり所定値未満まで低下したりした場合に、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を、バックアップ用電源として電源回路７へ供給する。 The voltage detection circuit 6 is provided between the output terminal T3 and the control section 9 and detects the output voltage V1 of the first converter 101 . The power supply circuit 7 is provided between the backup control circuit 8 and the control section 9, and normally supplies power supply voltage to the control section 9 based on the output voltage V1. The backup control circuit 8 is provided between the output terminal T5 and the power supply circuit 7, and when the output voltage V1 of the first converter 101 disappears due to disconnection or failure or drops below a predetermined value, The output voltage V2 of the second converter 102 is supplied to the power supply circuit 7 as a backup power supply.

ダイオードＤ１は、出力端子Ｔ３と電源回路７との間に設けられていて、第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１を電源回路７へ供給するための供給路を形成する。ダイオードＤ２は、バックアップ制御回路８と電源回路７との間に設けられていて、バックアップ制御回路８からのバックアップ用電源（出力電圧Ｖ２）を電源回路７へ供給するための供給路を形成する。 Diode D<b>1 is provided between output terminal T<b>3 and power supply circuit 7 and forms a supply path for supplying output voltage V<b>1 of first converter 101 to power supply circuit 7 . Diode D2 is provided between backup control circuit 8 and power supply circuit 7 and forms a supply path for supplying backup power (output voltage V2) from backup control circuit 8 to power supply circuit 7 .

制御部９は、マイクロコンピュータから構成されており、第１コンバータ１０１、第２コンバータ１０２、およびバックアップ制御回路８の各動作を制御する。制御部９には、車載ＥＣＵ（電子制御ユニット）などの外部装置から、外部信号Ｓ１が入力される。この外部信号Ｓ１は、第２コンバータ１０２の動作を要求する信号である。また、制御部９は、外部信号Ｓ１を受けて、許可信号Ｓ２を第２コンバータ１０２へ出力する。この許可信号Ｓ２は、第２コンバータ１０２のスイッチング動作を許可する信号である。さらに、制御部９は、出力電圧Ｖ１が所定値未満となったことが電圧検出回路６により検出された場合に、バックアップ指令信号Ｓ３をバックアップ制御回路８へ出力する。このバックアップ指令信号Ｓ３は、バックアップ制御回路８に備わるスイッチング素子（図示省略）をオンさせるための信号である。 The control unit 9 is composed of a microcomputer and controls each operation of the first converter 101 , the second converter 102 and the backup control circuit 8 . An external signal S1 is input to the control unit 9 from an external device such as an in-vehicle ECU (electronic control unit). This external signal S1 is a signal requesting the operation of the second converter 102 . Control unit 9 also receives external signal S<b>1 and outputs permission signal S<b>2 to second converter 102 . This permission signal S2 is a signal that permits the switching operation of the second converter 102 . Furthermore, the control unit 9 outputs the backup command signal S3 to the backup control circuit 8 when the voltage detection circuit 6 detects that the output voltage V1 is less than the predetermined value. This backup command signal S3 is a signal for turning on a switching element (not shown) provided in the backup control circuit 8 .

第１コンバータ１０１は、入力フィルタ１、スイッチング回路２、絶縁トランス３、整流回路４、および平滑回路５を備えている。これらの各部の構成は公知であり、また、第１コンバータ１０１自体は本発明と直接関係しないので、第１コンバータ１０１についての詳細な説明は割愛する。なお、本例の第１コンバータ１０１は、絶縁トランス３によって入力側と出力側が絶縁された、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである。 The first converter 101 has an input filter 1 , a switching circuit 2 , an isolation transformer 3 , a rectifying circuit 4 and a smoothing circuit 5 . Since the configuration of each of these parts is known and the first converter 101 itself is not directly related to the present invention, detailed description of the first converter 101 is omitted. The first converter 101 of this example is an insulation type DC-DC converter in which the input side and the output side are insulated by the insulation transformer 3 .

第２コンバータ１０２は、スイッチング回路２０、絶縁トランス２１、第１整流回路２２、第２整流回路２３、絶縁回路２６、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路２７、フィードバック回路２８、および過熱検出回路２９を備えている。第２コンバータ１０２は、前述したように、入力端子Ｔ１、Ｔ２に入力された直流電圧Ｖｉを降圧して出力する機能と、第１コンバータ１０１の出力異常時に電源回路７へバックアップ用電源を供給する機能とを有している。本例の第２コンバータ１０２も、絶縁トランス２１によって入力側と出力側が絶縁された、絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである。 The second converter 102 includes a switching circuit 20, an isolation transformer 21, a first rectifier circuit 22, a second rectifier circuit 23, an isolation circuit 26, a PWM (Pulse Width Modulation) circuit 27, a feedback circuit 28, and an overheat detection circuit 29. ing. As described above, the second converter 102 has the function of stepping down and outputting the DC voltage Vi input to the input terminals T1 and T2, and supplying backup power to the power supply circuit 7 when the output of the first converter 101 is abnormal. It has a function. The second converter 102 of this example is also an insulation type DC-DC converter in which the input side and the output side are insulated by the insulation transformer 21 .

図２は、第２コンバータ１０２におけるスイッチング回路２０、絶縁トランス２１、第１整流回路２２、および第２整流回路２３の具体的な回路を示している。ここに示した回路は一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、図２においては、図１の第２コンバータ１０２を構成するブロックのうち、絶縁回路２６を省略してある。 FIG. 2 shows specific circuits of the switching circuit 20, the isolation transformer 21, the first rectifying circuit 22, and the second rectifying circuit 23 in the second converter 102. As shown in FIG. The circuits shown here are examples, and the present invention is not limited to these. 2, the isolation circuit 26 among the blocks constituting the second converter 102 in FIG. 1 is omitted.

スイッチング回路２０は、スイッチング素子Ｑ３および測温素子Ｋを有している。本例では、スイッチング素子Ｑ３はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であり、絶縁トランス２１の一次巻線Ｌａとグランドとの間に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のゲートはＰＷＭ回路２７に接続されており、ＰＷＭ回路２７からゲートに与えられるＰＷＭ信号により、スイッチング素子Ｑ３はオンオフ動作を行う。測温素子Ｋは、たとえばサーミスタからなり、スイッチング素子Ｑ３の近傍に配置されて、スイッチング素子Ｑ３の温度を検出する。測温素子Ｋの出力（検出温度）は、後述の過熱検出回路２９へ送られる。 The switching circuit 20 has a switching element Q3 and a temperature measuring element K. In this example, the switching element Q3 is an FET (Field Effect Transistor) and is connected between the primary winding La of the isolation transformer 21 and the ground. The gate of the switching element Q3 is connected to the PWM circuit 27, and the PWM signal given to the gate from the PWM circuit 27 causes the switching element Q3 to turn on and off. The temperature measuring element K is, for example, a thermistor, is arranged near the switching element Q3, and detects the temperature of the switching element Q3. The output (detected temperature) of the temperature measuring element K is sent to the overheat detection circuit 29, which will be described later.

絶縁トランス２１は、一次巻線Ｌａと、二次巻線Ｌｂ、Ｌｃとを有している。二次巻線のうち、巻線Ｌｂは主巻線であり、巻線Ｌｃは補助巻線である。一次巻線Ｌａにはスイッチング回路２０が接続され、主巻線Ｌｂには第１整流回路２２が接続され、補助巻線Ｌｃには第２整流回路２３が接続されている。絶縁トランス２１の一次側と二次側は、電気的に絶縁されている。一次巻線Ｌａに印加される入力電圧Ｖｉは、スイッチング素子Ｑ３のオンオフによりスイッチングされて交流電圧（パルス電圧）となり、絶縁トランス２１の一次巻線Ｌａから主巻線Ｌｂおよび補助巻線Ｌｃへ伝達される。 The isolation transformer 21 has a primary winding La and secondary windings Lb and Lc. Of the secondary windings, winding Lb is the main winding and winding Lc is the auxiliary winding. A switching circuit 20 is connected to the primary winding La, a first rectifying circuit 22 is connected to the main winding Lb, and a second rectifying circuit 23 is connected to the auxiliary winding Lc. The primary side and secondary side of the isolation transformer 21 are electrically insulated. The input voltage Vi applied to the primary winding La is switched by turning on and off the switching element Q3 to become an alternating voltage (pulse voltage), which is transmitted from the primary winding La of the isolation transformer 21 to the main winding Lb and the auxiliary winding Lc. be done.

主巻線Ｌｂに接続された第１整流回路２２は、ダイオードＤ３とコンデンサＣ１とを有しており、これらの後段に第１電圧検出回路２４が設けられている。ダイオードＤ３は、主巻線Ｌｂに生じる交流電圧を整流して、直流電圧にするための整流ダイオードである。コンデンサＣ１は、ダイオードＤ３で整流された直流電圧を平滑して、出力端子Ｔ５、Ｔ６から出力するための出力コンデンサである。ダイオードＤ３は、主巻線Ｌｂの一端と出力端子Ｔ５との間に接続されており、コンデンサＣ１は、出力端子Ｔ５、Ｔ６間に接続されている。 A first rectifier circuit 22 connected to the main winding Lb has a diode D3 and a capacitor C1, and a first voltage detection circuit 24 is provided in the latter stage of these. The diode D3 is a rectifying diode for rectifying the AC voltage generated in the main winding Lb into a DC voltage. The capacitor C1 is an output capacitor for smoothing the DC voltage rectified by the diode D3 and outputting it from the output terminals T5 and T6. Diode D3 is connected between one end of main winding Lb and output terminal T5, and capacitor C1 is connected between output terminals T5 and T6.

第１電圧検出回路２４は、コンデンサＣ１と並列に接続されており、コンデンサＣ１の両端電圧、すなわち第１整流回路２２の出力電圧を検出する。この出力電圧は、主巻線Ｌｂに発生する電圧に応じた電圧であるため、以下では「主巻線電圧」と呼ぶ。この主巻線電圧Ｖａは、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２でもある（Ｖａ＝Ｖ２）。第１電圧検出回路２４で検出された主巻線電圧Ｖａは、制御部９へ送られる。 The first voltage detection circuit 24 is connected in parallel with the capacitor C<b>1 and detects the voltage across the capacitor C<b>1 , that is, the output voltage of the first rectifier circuit 22 . Since this output voltage is a voltage corresponding to the voltage generated in the main winding Lb, it is hereinafter referred to as "main winding voltage". This main winding voltage Va is also the output voltage V2 of the second converter 102 (Va=V2). The main winding voltage Va detected by the first voltage detection circuit 24 is sent to the controller 9 .

補助巻線Ｌｃに接続された第２整流回路２３は、ダイオードＤ４とコンデンサＣ２とを有しており、これらの後段に第２電圧検出回路２５が設けられている。ダイオードＤ４は、補助巻線Ｌｃに生じる交流電圧を整流して、直流電圧にするための整流ダイオードである。コンデンサＣ２は、ダイオードＤ４で整流された直流電圧を平滑するためのコンデンサである。 The second rectifier circuit 23 connected to the auxiliary winding Lc has a diode D4 and a capacitor C2, and a second voltage detection circuit 25 is provided after these. The diode D4 is a rectifying diode for rectifying the AC voltage generated in the auxiliary winding Lc into a DC voltage. A capacitor C2 is a capacitor for smoothing the DC voltage rectified by the diode D4.

第２電圧検出回路２５は、コンデンサＣ２と並列に接続されており、コンデンサＣ２の両端電圧、すなわち第２整流回路２３の出力電圧を検出する。この出力電圧は、補助巻線Ｌｃに発生する電圧に応じた電圧であるため、以下では「補助巻線電圧」と呼ぶ。第２電圧検出回路２５で検出された補助巻線電圧Ｖｂは、制御部９へ送られる。なお、本例では、第２整流回路２３の後段に負荷は接続されておらず、第２整流回路２３は、補助巻線電圧Ｖｂの検出のためだけに設けられているが、第２整流回路２３の後段に負荷を接続してもよいことは言うまでもない。 The second voltage detection circuit 25 is connected in parallel with the capacitor C2 and detects the voltage across the capacitor C2, that is, the output voltage of the second rectifier circuit 23 . Since this output voltage is a voltage corresponding to the voltage generated in the auxiliary winding Lc, it is hereinafter referred to as "auxiliary winding voltage". The auxiliary winding voltage Vb detected by the second voltage detection circuit 25 is sent to the controller 9 . Note that in this example, no load is connected to the subsequent stage of the second rectifier circuit 23, and the second rectifier circuit 23 is provided only for detecting the auxiliary winding voltage Vb. It goes without saying that a load may be connected to the stage after 23 .

図１に戻って、バックアップ制御回路８は、制御部９から出力されるバックアップ指令信号Ｓ３により動作する。第１コンバータ１０１の出力電圧Ｖ１の消失や低下が電圧検出回路６で検出されると、制御部９はバックアップ指令信号Ｓ３を出力する。この信号により、バックアップ制御回路８のトランジスタ（図示省略）がオンして、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２をバックアップ用電源として電源回路７へ供給する供給路が形成される。 Returning to FIG. 1, the backup control circuit 8 operates according to the backup command signal S3 output from the control section 9. FIG. When the voltage detection circuit 6 detects that the output voltage V1 of the first converter 101 has disappeared or decreased, the controller 9 outputs a backup command signal S3. This signal turns on a transistor (not shown) of the backup control circuit 8 to form a supply path for supplying the output voltage V2 of the second converter 102 to the power supply circuit 7 as a backup power supply.

絶縁回路２６は、制御部９から出力された許可信号Ｓ２を電気的に絶縁しつつＰＷＭ回路２７へ伝達する回路であって、アイソレータから構成される。 The isolation circuit 26 is a circuit that electrically isolates the permission signal S2 output from the control section 9 and transmits it to the PWM circuit 27, and is composed of an isolator.

ＰＷＭ回路２７は、絶縁回路２６からの許可信号Ｓ２を受けて、所定のデューティを持ったＰＷＭ信号を生成し、これをスイッチング回路２０へ出力する。このＰＷＭ信号は、前述のようにスイッチング素子Ｑ３（図２）のゲートに与えられる。フィードバック回路２８は、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２を目標値と比較し、出力電圧Ｖ２が目標値となるように、ＰＷＭ回路２７に対してフィードバック制御を行う。すなわち、出力電圧Ｖ２が目標値より高い場合は、ＰＷＭ信号のデューティを下げ、出力電圧Ｖ２が目標値より低い場合は、ＰＷＭ信号のデューティを上げるように、フィードバック制御が行われる。ＰＷＭ回路２７は、本発明における「駆動回路」の一例である。 The PWM circuit 27 receives the permission signal S2 from the isolation circuit 26, generates a PWM signal having a predetermined duty, and outputs it to the switching circuit 20. FIG. This PWM signal is applied to the gate of switching element Q3 (FIG. 2) as described above. The feedback circuit 28 compares the output voltage V2 of the second converter 102 with a target value, and performs feedback control on the PWM circuit 27 so that the output voltage V2 becomes the target value. That is, feedback control is performed so that the duty of the PWM signal is reduced when the output voltage V2 is higher than the target value, and the duty of the PWM signal is increased when the output voltage V2 is lower than the target value. The PWM circuit 27 is an example of the "drive circuit" in the present invention.

過熱検出回路２９は、測温素子Ｋ（図２）で検出されたスイッチング素子Ｑ３の温度を、所定の閾値と比較することによって、スイッチング素子Ｑ３が過熱状態であることを検出する。詳しくは、過熱検出回路２９は、測温素子Ｋの検出温度が閾値を超えてなければ、スイッチング素子Ｑ３の過熱状態を検出せず、測温素子Ｋの検出温度が閾値を超えていれば、スイッチング素子Ｑ３の過熱状態を検出する。過熱検出回路２９は、過熱状態を検出すると、絶縁回路２６を介してＰＷＭ回路２７へ停止信号Ｓ４を出力する。この停止信号Ｓ４は、スイッチング回路２０のスイッチング動作を停止させて、スイッチング素子Ｑ３に対する過熱保護を行うための信号である。 The overheat detection circuit 29 detects that the switching element Q3 is in an overheated state by comparing the temperature of the switching element Q3 detected by the temperature measuring element K (FIG. 2) with a predetermined threshold value. Specifically, the overheat detection circuit 29 does not detect the overheating state of the switching element Q3 unless the temperature detected by the temperature measuring element K exceeds the threshold. An overheating state of the switching element Q3 is detected. The overheat detection circuit 29 outputs a stop signal S4 to the PWM circuit 27 via the isolation circuit 26 when detecting the overheat state. The stop signal S4 is a signal for stopping the switching operation of the switching circuit 20 to protect the switching element Q3 from overheating.

次に、上記の構成を備えたスイッチング電源装置１００の動作を説明する。以下では、過熱保護、出力短絡保護、および出力低電圧保護の３つの場合に分けて、それぞれの動作を詳細に説明する。 Next, the operation of the switching power supply device 100 having the above configuration will be described. Three cases of overheat protection, output short-circuit protection, and output low-voltage protection will be described below, and their operations will be described in detail.

（１）過熱保護
過熱保護は、スイッチング素子Ｑ３が異常に発熱して高温となった場合に、当該素子の熱破壊を防止するために必要な保護機能である。過熱保護の動作を図３のフローチャートを参照しながら説明する。 (1) Overheat Protection Overheat protection is a protection function necessary to prevent thermal destruction of the switching element Q3 when the switching element Q3 abnormally heats up to a high temperature. The operation of overheat protection will be described with reference to the flow chart of FIG.

図３において、スイッチング素子Ｑ３に異常が発生すると（Ａ１）、素子が発熱して温度が上昇してゆき（Ａ２）、測温素子Ｋで検出されたスイッチング素子Ｑ３の温度が閾値を超えると、過熱検出回路２９が過熱を検出して、停止信号Ｓ４を出力する（Ａ３）。この停止信号Ｓ４は、絶縁回路２６を介してＰＷＭ回路２７へ与えられ、これを受けてＰＷＭ回路２７は、ＰＷＭ信号の出力を停止する（Ａ４）。これにより、スイッチング素子Ｑ３がオフ状態となるので、スイッチング回路２０はスイッチング動作を停止する（Ａ５）。 In FIG. 3, when an abnormality occurs in the switching element Q3 (A1), the element generates heat and the temperature rises (A2). When the temperature of the switching element Q3 detected by the temperature measuring element K exceeds the threshold, The overheat detection circuit 29 detects overheating and outputs a stop signal S4 (A3). The stop signal S4 is applied to the PWM circuit 27 through the isolation circuit 26, and the PWM circuit 27 stops outputting the PWM signal (A4). As a result, the switching element Q3 is turned off, and the switching circuit 20 stops the switching operation (A5).

スイッチング回路２０のスイッチング動作が停止すると、絶縁トランス２１の一次巻線Ｌａに電圧が印加されなくなるので、主巻線Ｌｂと補助巻線Ｌｂの電圧が低下し、その結果、第１整流回路２２と第２整流回路２３の出力電圧、つまり主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂがいずれも低下する（Ａ６）。主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、それぞれ、第１電圧検出回路２４と第２電圧検出回路２５で検出され、各検出結果が制御部９に送られる。そして、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂがいずれも閾値未満まで低下すると、制御部９はこれを検出してタイマをスタートさせる（Ａ７）。 When the switching operation of the switching circuit 20 stops, voltage is no longer applied to the primary winding La of the isolation transformer 21, so that the voltages of the main winding Lb and the auxiliary winding Lb decrease. Both the output voltage of the second rectifier circuit 23, that is, the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb decrease (A6). The main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb are detected by the first voltage detection circuit 24 and the second voltage detection circuit 25, respectively, and each detection result is sent to the control section 9. When the winding voltages Va and Vb both drop below the threshold values, the controller 9 detects this and starts a timer (A7).

一方、スイッチング回路２０では、スイッチング動作が停止したことで、スイッチング素子Ｑ３の温度が徐々に低下する（Ａ８）。このため、測温素子Ｋの検出温度も低下する。そして、過熱検出回路２９は、スイッチング素子Ｑ３の温度が閾値以下まで低下したことを検出すると、停止信号Ｓ４の出力を停止する（Ａ９）。このため、ＰＷＭ回路２７に停止信号Ｓ４が与えられなくなり、ＰＷＭ回路２７はＰＷＭ信号の出力を再開する（Ａ１０）。これにより、スイッチング素子Ｑ３は再びオンオフ動作を行い、スイッチング回路２０がスイッチング動作を再開するので（Ａ１１）、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、いずれも上昇してゆく（Ａ１２）。そして、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂがいずれも閾値以上まで上昇すると、制御部９はこれを検出してタイマを停止させる（Ａ１３）。 On the other hand, in the switching circuit 20, the switching operation is stopped, so the temperature of the switching element Q3 gradually decreases (A8). Therefore, the detected temperature of the temperature measuring element K also decreases. When the overheat detection circuit 29 detects that the temperature of the switching element Q3 has dropped below the threshold, it stops outputting the stop signal S4 (A9). Therefore, the stop signal S4 is not supplied to the PWM circuit 27, and the PWM circuit 27 resumes outputting the PWM signal (A10). As a result, the switching element Q3 performs the ON/OFF operation again, and the switching circuit 20 resumes the switching operation (A11), so that both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb rise (A12). Then, when the winding voltages Va and Vb both rise above the threshold, the controller 9 detects this and stops the timer (A13).

図４は、過熱保護時の主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂの変化の様子を示したタイムチャートである。図４では、図３のステップＡ１～Ａ１３がどの時点（または期間）に該当するのかが容易にわかるように、これらのステップも併記してある。 FIG. 4 is a time chart showing changes in the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb during overheat protection. In FIG. 4, steps A1 to A13 in FIG. 3 are also illustrated so that it can be easily understood to which point in time (or period) they correspond.

図４において、ＶｍとＶｎは、それぞれ正常時の主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂを表している（後述の図６と図８においても同様）。時刻ｔ１で異常が発生して、スイッチング素子Ｑ３の温度が上昇し、時刻ｔ２で過熱検出回路２９が過熱を検出すると、前記のとおり、スイッチング回路２０のスイッチング動作が停止する。このため、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに正常時の電圧Ｖｍ、Ｖｎから低下してゆく。そして、主巻線電圧Ｖａが閾値Ｖα未満（Ｖａ＜Ｖα）となり、かつ、補助巻線電圧Ｖｂが閾値Ｖβ未満（Ｖｂ＜Ｖβ）となった時刻ｔ３において、制御部９はタイマをスタートさせる。なお、ここでは、閾値Ｖαと閾値Ｖβは、Ｖα＞Ｖβの関係にあるが、Ｖα＝ＶβまたはＶα＜Ｖβであってもよい（後述の図６と図８においても同様）。 In FIG. 4, Vm and Vn respectively represent the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb during normal operation (the same applies to FIGS. 6 and 8 described later). When an abnormality occurs at time t1, the temperature of the switching element Q3 rises, and the overheat detection circuit 29 detects overheating at time t2, the switching operation of the switching circuit 20 stops as described above. Therefore, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb decrease from the normal voltages Vm and Vn. At time t3 when the main winding voltage Va becomes less than the threshold value Vα (Va<Vα) and the auxiliary winding voltage Vb becomes less than the threshold value Vβ (Vb<Vβ), the controller 9 starts the timer. Here, the threshold Vα and the threshold Vβ have a relationship of Vα>Vβ, but may be Vα=Vβ or Vα<Vβ (the same applies to FIGS. 6 and 8 described later).

その後も、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに低下を続け、時刻ｔ４で、各電圧Ｖａ、Ｖｂは略ゼロとなる（Ｖａ≒０、Ｖｂ≒０）。しかるに、時刻ｔ２でスイッチング動作が停止した以降は、スイッチング素子Ｑ３への通電がなくなって、素子の温度が低下を続けるので、当該温度が閾値以下となる時刻ｔ５で、過熱検出回路２９が停止信号Ｓ４を出力しなくなると、スイッチング回路２０がスイッチング動作を再開する。このため、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに上昇し始める。そして、主巻線電圧Ｖａが閾値Ｖα以上（Ｖａ≧Ｖα）となり、かつ、補助巻線電圧Ｖｂが閾値Ｖβ以上（Ｖｂ≧Ｖβ）となった時刻ｔ６において、制御部９はタイマを停止させる。以後、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂが上昇を続けて、時刻ｔ７で正常時の電圧Ｖｍ、Ｖｎになると、回路は通常状態に戻る。 After that, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb continue to decrease, and at time t4, the voltages Va and Vb become substantially zero (Va≈0, Vb≈0). However, after the switching operation is stopped at time t2, the power supply to the switching element Q3 is stopped and the temperature of the element continues to decrease. When S4 is no longer output, the switching circuit 20 resumes switching operation. Therefore, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb start to rise. At time t6 when the main winding voltage Va becomes equal to or higher than the threshold Vα (Va≧Vα) and the auxiliary winding voltage Vb becomes equal to or higher than the threshold Vβ (Vb≧Vβ), the controller 9 stops the timer. After that, the winding voltages Va and Vb continue to rise, and when they reach normal voltages Vm and Vn at time t7, the circuit returns to the normal state.

ここで、時刻ｔ３でタイマがスタートしてから、時刻ｔ６でタイマが停止するまでの時間Ｘは、たとえば４００ｓである。この時間Ｘ内に、スイッチング素子Ｑ３の温度が低下してスイッチング動作が再開される（時刻ｔ５）ように、すなわち異常状態からの復帰が行われるように、Ｘの値が設定されている。時間Ｘは、本発明における「第１時間」に相当する。 Here, the time X from when the timer starts at time t3 to when the timer stops at time t6 is, for example, 400 seconds. The value of X is set so that the temperature of the switching element Q3 drops and the switching operation resumes (time t5) within this time X, that is, the recovery from the abnormal state is performed. Time X corresponds to "first time" in the present invention.

このように、過熱保護の場合は、スイッチング素子Ｑ３が過熱状態になると、過熱検出回路２９がこれを検出して、スイッチング動作を停止させるための停止信号Ｓ４をＰＷＭ回路２７へ出力することで、制御部９を介さずに、過熱検出回路２９が直接スイッチング回路２０の動作を停止させる。また、スイッチング動作が停止してから、一定時間Ｘ内にスイッチング動作が再開され、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂが上昇するので、制御部９は、これを検出することで、過熱検出回路２９による過熱保護が行われたと判定する。 Thus, in the case of overheat protection, when the switching element Q3 becomes overheated, the overheat detection circuit 29 detects this and outputs the stop signal S4 for stopping the switching operation to the PWM circuit 27. The overheat detection circuit 29 directly stops the operation of the switching circuit 20 without going through the control unit 9 . In addition, since the switching operation is restarted within a certain period of time X after the switching operation is stopped, and the winding voltages Va and Vb rise, the control unit 9 detects this to detect overheating caused by the overheat detection circuit 29 . It is determined that protection has been achieved.

（２）出力短絡保護
出力短絡保護は、出力端子Ｔ５、Ｔ６間で短絡が発生した場合に、過電流による回路部品の焼損等を防止するために必要な保護機能である。出力短絡保護の動作を図５のフローチャートを参照しながら説明する。 (2) Output short-circuit protection Output short-circuit protection is a protective function necessary to prevent circuit components from being burnt out due to overcurrent when a short circuit occurs between the output terminals T5 and T6. The operation of the output short circuit protection will be described with reference to the flow chart of FIG.

図５において、出力端子Ｔ５、Ｔ６間で短絡が発生すると（Ｂ１）、第２コンバータ１０２の出力電圧Ｖ２が低下する（Ｂ２）。このため、フィードバック回路２８は、ＰＷＭ回路２７に対して、デューティを上げるようにフィードバック制御を行う（Ｂ３）。その結果、ＰＷＭ回路２７は、最大デューティのＰＷＭ信号を出力する（Ｂ４）。しかるに、出力端子Ｔ５、Ｔ６間が短絡状態となっているため、スイッチング回路２０が最大デューティでスイッチング動作を行っても、第１整流回路２２の出力電圧、すなわち主巻線電圧Ｖａは上昇することがなく、低下を続ける（Ｂ５）。これに対して、第２整流回路２３の出力電圧、すなわち補助巻線電圧Ｖｂは、出力端子Ｔ５、Ｔ６間の短絡に影響されないので、スイッチング回路２０が最大デューティでスイッチング動作を行うことで、上昇を続ける（Ｂ５）。この間、各電圧検出回路２４、２５は、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂの検出を継続する。 In FIG. 5, when a short circuit occurs between the output terminals T5 and T6 (B1), the output voltage V2 of the second converter 102 drops (B2). Therefore, the feedback circuit 28 performs feedback control on the PWM circuit 27 so as to increase the duty (B3). As a result, the PWM circuit 27 outputs a PWM signal with maximum duty (B4). However, since the output terminals T5 and T6 are short-circuited, the output voltage of the first rectifier circuit 22, that is, the main winding voltage Va increases even if the switching circuit 20 performs the switching operation with the maximum duty. , and continues to decline (B5). On the other hand, the output voltage of the second rectifier circuit 23, that is, the auxiliary winding voltage Vb is not affected by the short circuit between the output terminals T5 and T6. (B5). During this time, the voltage detection circuits 24 and 25 continue to detect the winding voltages Va and Vb.

そして、主巻線電圧Ｖａが低下して閾値未満となり、補助巻線電圧Ｖｂが上昇して閾値を超えたことを、各電圧検出回路２４、２５の出力に基づいて制御部９が検出すると、制御部９はタイマをスタートさせる（Ｂ６）。その後、一定時間が経過した時点で、制御部９は出力の短絡を確定するとともに、タイマを停止させ（Ｂ７）、また、許可信号Ｓ２の出力を停止する（Ｂ８）。これによって、ＰＷＭ回路２７は非動作状態となり、スイッチング回路２０のスイッチング動作が停止する（Ｂ９）。 Then, when the control unit 9 detects that the main winding voltage Va drops below the threshold value and the auxiliary winding voltage Vb rises above the threshold value based on the outputs of the voltage detection circuits 24 and 25, The controller 9 starts a timer (B6). Thereafter, when a certain period of time has elapsed, the control unit 9 confirms that the output is short-circuited, stops the timer (B7), and stops outputting the permission signal S2 (B8). As a result, the PWM circuit 27 is put into a non-operating state, and the switching operation of the switching circuit 20 is stopped (B9).

図６は、出力短絡保護時の主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂの変化の様子を示したタイムチャートである。図６では、図５のステップＢ１～Ｂ９がどの時点（または期間）に該当するのかが容易にわかるように、これらのステップも併記してある。 FIG. 6 is a time chart showing changes in the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb during output short-circuit protection. In FIG. 6, steps B1 to B9 in FIG. 5 are also shown together so that it can be easily understood to which point in time (or period) they correspond.

図６において、時刻ｔ１’で出力短絡が発生すると、主巻線電圧Ｖａは正常時の電圧Ｖｍから低下し、補助巻線電圧Ｖｂは正常時の電圧Ｖｎから上昇する。そして、主巻線電圧Ｖａが閾値Ｖα未満となり、かつ補助巻線電圧Ｖｂが閾値Ｖγ以上となる時刻ｔ２’で、制御部９はタイマをスタートさせる。その後、時刻ｔ３’で、主巻線電圧Ｖａは略ゼロとなり、補助巻線電圧Ｖｂは最大電圧となる。タイマがスタートしてから一定時間Ｙが経過した時刻ｔ４’になると、制御部９は出力短絡を確定するとともに、タイマを停止させる。また、制御部９からの許可信号Ｓ２の出力が停止し、スイッチング回路２０のスイッチング動作も停止する。 In FIG. 6, when an output short-circuit occurs at time t1', the main winding voltage Va drops from the normal voltage Vm, and the auxiliary winding voltage Vb rises from the normal voltage Vn. Then, at time t2' at which the main winding voltage Va becomes less than the threshold Vα and the auxiliary winding voltage Vb becomes equal to or greater than the threshold Vγ, the controller 9 starts the timer. After that, at time t3', the main winding voltage Va becomes substantially zero, and the auxiliary winding voltage Vb becomes the maximum voltage. At time t4' when a certain period of time Y has elapsed since the timer started, the controller 9 confirms that the output is short-circuited and stops the timer. Further, the output of the permission signal S2 from the control section 9 is stopped, and the switching operation of the switching circuit 20 is also stopped.

時刻ｔ４’でスイッチング動作が停止することで、補助巻線電圧Ｖｂは低下するが、短絡状態が継続しているため、主巻線電圧Ｖａに変化はない（Ｖａ≒０）。そして、時刻ｔ５’になると、補助巻線電圧Ｖｂも略ゼロとなる（Ｖｂ≒０）。その後、時刻ｔ６’で短絡状態が解消されると、スイッチング動作が再開されて、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに上昇に転じる。 Since the switching operation stops at time t4', the auxiliary winding voltage Vb decreases, but the main winding voltage Va does not change (Va≈0) because the short-circuit state continues. Then, at time t5', the auxiliary winding voltage Vb also becomes substantially zero (Vb≈0). After that, when the short-circuit state is removed at time t6', the switching operation is resumed, and both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb begin to rise.

ここで、時刻ｔ２’でタイマがスタートしてから、時刻ｔ４’でタイマが停止するまでの時間Ｙは、たとえば２００ｍｓであり、図４の時間Ｘ（４００ｓ）に比べて十分小さな値に設定されている（図６では便宜上Ｙを長くしてあるが、実際にはＹ≪Ｘである）。これは、過電流から回路部品を保護するために、出力短絡を早期に確定して、スイッチング動作を速やかに停止させる必要があるからである。時間Ｙは、本発明における「第２時間」に相当する。 Here, the time Y from when the timer starts at time t2' to when the timer stops at time t4' is, for example, 200 ms, which is set to a value sufficiently smaller than the time X (400 s) in FIG. (Although Y is lengthened in FIG. 6 for convenience, Y<<X in practice). This is because, in order to protect the circuit components from overcurrent, it is necessary to determine the output short-circuit early and quickly stop the switching operation. Time Y corresponds to the "second time" in the present invention.

このように、出力短絡保護の場合は、主巻線電圧Ｖａが低下する一方で、補助巻線電圧Ｖｂは上昇するので、制御部９は、これらの電圧の変化を検出することにより、出力に短絡が生じたと判定する。そして、制御部９が許可信号Ｓ２の出力を停止することで、スイッチング回路２０の動作が停止する。 Thus, in the case of output short-circuit protection, the main winding voltage Va decreases while the auxiliary winding voltage Vb increases. It is determined that a short circuit has occurred. Then, the operation of the switching circuit 20 is stopped by the control unit 9 stopping the output of the permission signal S2.

（３）出力低電圧保護
出力低電圧保護は、スイッチング素子Ｑ３のオープン故障やＰＷＭ回路２７の故障等が原因で、出力側に電力が伝送されなくなった場合に、当該故障を検出するために必要な保護機能である。出力低電圧保護の動作を図７のフローチャートを参照しながら説明する。 (3) Output undervoltage protection Output undervoltage protection is necessary to detect failures when power is no longer transmitted to the output side due to an open failure of the switching element Q3 or a failure of the PWM circuit 27. protection function. The operation of the output low voltage protection will be described with reference to the flow chart of FIG.

図７において、スイッチング素子Ｑ３やＰＷＭ回路２７の故障等による異常が発生すると（Ｃ１）、絶縁トランス２１の一次側から二次側へ電力が伝送されなくなるので、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂはともに低下する（Ｃ２）。そして、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂがいずれも閾値未満まで低下したことを、各電圧検出回路２４、２５の出力に基づいて制御部９が検出すると、制御部９はタイマをスタートさせる（Ｃ３）。その後、一定時間が経過すると、制御部９は出力低電圧を確定するとともに、タイマを停止させ（Ｃ４）、また、故障検出信号を出力する（Ｃ５）。この故障検出信号は、図示しない車載ＥＣＵへ送信され、車載ＥＣＵでは警報や表示などの処理が実行される。 In FIG. 7, when an abnormality such as a failure of the switching element Q3 or the PWM circuit 27 occurs (C1), power is no longer transmitted from the primary side of the isolation transformer 21 to the secondary side. Both voltages Vb decrease (C2). Then, when the control unit 9 detects that the winding voltages Va and Vb have both decreased below the threshold based on the outputs of the voltage detection circuits 24 and 25, the control unit 9 starts a timer (C3). After that, when a certain period of time has passed, the controller 9 determines the output low voltage, stops the timer (C4), and outputs a failure detection signal (C5). This failure detection signal is transmitted to an in-vehicle ECU (not shown), and the in-vehicle ECU executes processing such as warning and display.

図８は、出力低電圧保護時の主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂの変化の様子を示したタイムチャートである。図８では、図７のステップＣ１～Ｃ５がどの時点（または期間）に該当するのかが容易にわかるように、これらのステップも併記してある。 FIG. 8 is a time chart showing changes in the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb during output low voltage protection. In FIG. 8, steps C1 to C5 in FIG. 7 are also illustrated so that it can be easily understood to which point in time (or period) they correspond.

図８において、時刻ｔ１”で異常が発生し、出力側へ電力が伝送されなくなると、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに正常時の電圧Ｖｍ、Ｖｎから低下してゆく。そして、主巻線電圧Ｖａが閾値Ｖα未満（Ｖａ＜Ｖα）となり、かつ、補助巻線電圧Ｖｂが閾値Ｖβ未満（Ｖｂ＜Ｖβ）となった時刻ｔ２”において、制御部９はタイマをスタートさせる。 In FIG. 8, when an abnormality occurs at time t1″ and power is no longer transmitted to the output side, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb decrease from the normal voltages Vm and Vn. Then, at time t2″ when the main winding voltage Va becomes less than the threshold value Vα (Va<Vα) and the auxiliary winding voltage Vb becomes less than the threshold value Vβ (Vb<Vβ), the control unit 9 starts the timer. .

その後も、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに低下を続け、時刻ｔ３”で、各電圧Ｖａ、Ｖｂは略ゼロとなる（Ｖａ≒０、Ｖｂ≒０）。そして、タイマがスタートしてから一定時間Ｚが経過した時刻ｔ４”に至ると、制御部９は、出力低電圧を確定するとともに、タイマを停止させ、また故障検出信号を出力する。その後、時間が経過して、時刻ｔ５”でスイッチング素子Ｑ３等の故障が解消されると、スイッチング動作が再開されて、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに上昇に転じる。 After that, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb continue to decrease, and at time t3'', the respective voltages Va and Vb become substantially zero (Va≈0, Vb≈0). At time t4″ when a certain time Z has elapsed since the start, the control unit 9 determines the output low voltage, stops the timer, and outputs a failure detection signal. Thereafter, when time passes and the failure of the switching element Q3 or the like is resolved at time t5'', the switching operation is resumed, and both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb begin to rise.

ここで、時刻ｔ２”でタイマがスタートしてから、時刻ｔ４”でタイマが停止するまでの時間Ｚは、図４の時間Ｘよりも長い時間に設定されている（Ｙ＜Ｘ＜Ｚ）。これは、図４の過熱保護の場合は、スイッチング動作が停止した後、スイッチング素子Ｑ３の温度が自然に下がって、自動的にスイッチング動作が再開されるので、時間Ｘを長い時間に設定する必要がないのに対し、図８の出力低電圧保護の場合は、故障が解消されない限りスイッチング動作が再開されることはないので、出力低電圧確定のためにある程度長い時間Ｚが必要だからである。時間Ｚは、本発明における「第３時間」に相当する。 Here, the time Z from when the timer starts at time t2'' to when the timer stops at time t4'' is set to be longer than the time X in FIG. 4 (Y<X<Z). This is because, in the case of the overheat protection shown in FIG. 4, after the switching operation stops, the temperature of the switching element Q3 naturally drops and the switching operation automatically restarts, so it is necessary to set the time X to a long time. In contrast, in the case of the output low voltage protection of FIG. 8, the switching operation is not restarted unless the failure is resolved, so a relatively long time Z is required to fix the output low voltage. Time Z corresponds to the "third time" in the present invention.

したがって、過熱保護と出力低電圧保護とを比較すると、異常によって主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂが共に低下する点は両者とも同じであるが、過熱保護の場合は、一定時間Ｘ内にスイッチング動作が再開される（復帰が開始される）のに対し、出力低電圧保護の場合は、一定時間Ｚ内にスイッチング動作が再開されない（復帰が開始されない）点で、両者は区別される。 Therefore, when comparing the overheat protection and the output low voltage protection, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb decrease due to an abnormality. The two are distinguished in that the switching operation is restarted (recovery is started) at the time of output low voltage protection, while the switching operation is not restarted (recovery is not started) within a certain time Z in the case of output low voltage protection. .

このように、出力低電圧保護の場合は、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂがともに低下し、その状態が一定時間継続するので、制御部９は、これらの電圧の変化を検出することにより、出力が低電圧になったと判定し、故障検出信号を出力する。 In this way, in the case of the output undervoltage protection, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb drop and this state continues for a certain period of time, so the control unit 9 detects changes in these voltages. As a result, it is determined that the output has become a low voltage, and a failure detection signal is output.

図９は、スイッチング電源装置１００における回路状態と保護機能と巻線電圧との関係を示している。回路が正常な状態であれば、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂは、ともに高い電圧（図４等における正常時の電圧Ｖｍ、Ｖｎ）を維持する。スイッチング素子Ｑ３が過熱すると、過熱保護機能（１）が働いて、スイッチング動作が停止し、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂはともに低下するが、一定時間内に自動復帰（スイッチング動作が再開）する。また、出力端子Ｔ５、Ｔ６間が短絡すると、主巻線電圧Ｖａは低下するが、補助巻線電圧Ｖｂは上昇し、出力短絡保護機能（２）が働いて、スイッチング動作が停止する。この場合は、一定時間内に自動復帰はしない。また、出力電圧Ｖ２が低下すると、主巻線電圧Ｖａと補助巻線電圧Ｖｂはともに低下し、出力低電圧保護機能（３）が働いて、故障の検出が行われる。この場合も、一定時間内に自動復帰はしない。 FIG. 9 shows the relationship between circuit states, protection functions, and winding voltages in the switching power supply device 100 . If the circuit is in a normal state, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb maintain high voltages (normal voltages Vm and Vn in FIG. 4 and the like). When the switching element Q3 overheats, the overheat protection function (1) is activated, the switching operation is stopped, and the winding voltages Va and Vb both drop, but they are automatically restored (switching operation resumes) within a certain period of time. Further, when the output terminals T5 and T6 are short-circuited, the main winding voltage Va drops, but the auxiliary winding voltage Vb rises, and the output short-circuit protection function (2) works to stop the switching operation. In this case, automatic recovery is not performed within a certain period of time. Further, when the output voltage V2 drops, both the main winding voltage Va and the auxiliary winding voltage Vb drop, and the output low voltage protection function (3) works to detect a failure. In this case, too, automatic recovery is not performed within a certain period of time.

図９からわかるように、過熱保護機能（１）と出力短絡保護機能（２）とは、補助巻線電圧Ｖｂの変化の違いによって、区別することができる。また、出力短絡保護機能（２）と出力低電圧保護機能（３）も、補助巻線電圧Ｖｂの変化の違いによって、区別することができる。一方、過熱保護機能（１）と出力低電圧保護機能（３）とは、各巻線電圧Ｖａ、Ｖｂだけでは区別できないが、一定時間内の自動復帰の有無によって、区別することができる。 As can be seen from FIG. 9, the overheat protection function (1) and the output short circuit protection function (2) can be distinguished by the difference in change in the auxiliary winding voltage Vb. The output short circuit protection function (2) and the output low voltage protection function (3) can also be distinguished by the difference in change in the auxiliary winding voltage Vb. On the other hand, the overheat protection function (1) and the output low voltage protection function (3) cannot be distinguished only by the winding voltages Va and Vb, but they can be distinguished by the presence or absence of automatic recovery within a certain period of time.

図１０は、本発明の比較例を示している。図中、図２と同一の部分には同一の符号を付してある。図１０では、図２の構成以外に、過熱検出回路２９と制御部９との間に設けられたインターフェイス回路３０と、第１整流回路２２と出力端子Ｔ５との間に設けられた過電流検出回路３１とが備わっている。インターフェイス回路３０は、過熱検出回路２９の出力信号を、電気的に絶縁しつつ制御部９へ入力するための回路である。過電流検出回路３１は、出力端子Ｔ５、Ｔ６間に短絡が発生した場合に流れる過電流を検出する回路である。過電流検出回路３１の出力は、制御部９へ入力される。 FIG. 10 shows a comparative example of the invention. In the figure, the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals. 10, in addition to the configuration of FIG. 2, an interface circuit 30 provided between the overheat detection circuit 29 and the control unit 9, and an overcurrent detection circuit provided between the first rectifier circuit 22 and the output terminal T5. A circuit 31 is provided. The interface circuit 30 is a circuit for inputting the output signal of the overheat detection circuit 29 to the controller 9 while electrically insulating it. The overcurrent detection circuit 31 is a circuit that detects overcurrent that flows when a short circuit occurs between the output terminals T5 and T6. The output of the overcurrent detection circuit 31 is input to the control section 9 .

図１０のような構成を採用した場合、制御部９は、第１電圧検出回路２４の出力（主巻線電圧）と、第２電圧検出回路２５の出力（補助巻線電圧）とに基づいて、出力低電圧を判定する。これは、図２の場合と変わりがない。しかるに、過熱保護については、図２では、スイッチング素子Ｑ３の過熱時に、過熱検出回路２９が自ら停止信号を出力して、スイッチング動作を停止させるのに対し、図１０では、制御部９が、過熱検出回路２９の出力信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ３の過熱の有無を判定し、過熱と判定した場合は、許可信号Ｓ２の出力を停止することで、スイッチング動作を停止させる。また、図２では、制御部９は、第１電圧検出回路２４の出力（主巻線電圧Ｖａ）と、第２電圧検出回路２５の出力（主巻線電圧Ｖｂ）とに基づいて、出力短絡の有無を判定するのに対し、図１０では、制御部９は、過電流検出回路３１の出力信号に基づいて、出力短絡の有無を判定する。 10, based on the output of the first voltage detection circuit 24 (main winding voltage) and the output of the second voltage detection circuit 25 (auxiliary winding voltage), the control unit 9 , to determine the output low voltage. This is the same as the case of FIG. 2, the overheat detection circuit 29 itself outputs a stop signal to stop the switching operation when the switching element Q3 overheats, whereas in FIG. Based on the output signal of the detection circuit 29, it is determined whether or not the switching element Q3 is overheated. When overheating is determined, the switching operation is stopped by stopping the output of the permission signal S2. In FIG. 2, the control unit 9 detects the output short circuit based on the output of the first voltage detection circuit 24 (main winding voltage Va) and the output of the second voltage detection circuit 25 (main winding voltage Vb). 10, the control unit 9 determines whether there is an output short-circuit based on the output signal of the overcurrent detection circuit 31. In FIG.

図２と図１０の比較から明らかなように、図１０の場合は、インターフェイス回路３０と過電流検出回路３１とが設けられているため、図２と比べて回路構成が複雑となる。一方、図２の場合は、過熱検出回路２９が停止信号Ｓ４を出力して、スイッチング動作を停止させるので、図１０のインターフェイス回路３０が不要となり、また、第１電圧検出回路２４と第２電圧検出回路２５の各出力に基づいて、出力短絡の有無を判定できるので、図１０の過電流検出回路３１も不要となる。さらに、図１０の場合は、制御部９においてスイッチング素子Ｑ３の過熱の有無を判定するので、制御部９の負荷が増加するが、図２の場合は、制御部９において過熱の有無を判定する必要がないので、制御部９の負荷が軽減される。 As is clear from the comparison between FIGS. 2 and 10, the interface circuit 30 and the overcurrent detection circuit 31 are provided in the case of FIG. 10, so the circuit configuration is more complicated than that of FIG. On the other hand, in the case of FIG. 2, the overheat detection circuit 29 outputs the stop signal S4 to stop the switching operation, so the interface circuit 30 of FIG. Since the presence or absence of an output short-circuit can be determined based on each output of the detection circuit 25, the overcurrent detection circuit 31 of FIG. 10 is also unnecessary. Furthermore, in the case of FIG. 10, the control unit 9 determines whether or not the switching element Q3 is overheated, so the load on the control unit 9 increases, but in the case of FIG. Since it is not necessary, the load on the control unit 9 is reduced.

以上説明したように、本実施形態のスイッチング電源装置１００によれば、スイッチング素子Ｑ３が過熱状態となった場合に、過熱検出回路２９から出力される停止信号Ｓ４によって、制御部９を介さずにスイッチング回路２０のスイッチング動作を停止させ、過熱保護を行うことができる。また、制御部９は、第１電圧検出回路２４の検出電圧（主巻線電圧Ｖａ）と、第２電圧検出回路２５の検出電圧（補助巻線電圧Ｖｂ）の変化を比較することにより、第２コンバータ１０２の出力に短絡または電圧低下が発生したと判定することができる。このため、過熱検出回路２９と制御部９との間にインターフェイス回路３０（図１０）が不要となり、また、出力短絡を検出するための過電流検出回路３１（図１０）も不要となって、回路構成が簡素化されるとともに、制御部９の負荷も軽減される。しかも、簡単な回路構成でありながら、図９で示したように、異常の種別に応じた保護を正確に行うことができる。 As described above, according to the switching power supply device 100 of the present embodiment, when the switching element Q3 is overheated, the stop signal S4 output from the overheat detection circuit 29 causes the overheating without going through the control unit 9. Overheat protection can be performed by stopping the switching operation of the switching circuit 20 . Further, the control unit 9 compares changes in the detected voltage (main winding voltage Va) of the first voltage detection circuit 24 and the detection voltage (auxiliary winding voltage Vb) of the second voltage detection circuit 25 to detect the It can be determined that a short circuit or voltage drop has occurred in the output of converter 2 102 . Therefore, the interface circuit 30 (FIG. 10) between the overheat detection circuit 29 and the control unit 9 becomes unnecessary, and the overcurrent detection circuit 31 (FIG. 10) for detecting output short circuit becomes unnecessary. The circuit configuration is simplified, and the load on the controller 9 is reduced. Moreover, although the circuit configuration is simple, as shown in FIG. 9, it is possible to accurately perform protection according to the type of abnormality.

本発明では、上述した実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。 In addition to the embodiments described above, the present invention can adopt various embodiments such as those described below.

前記実施形態では、第２コンバータ１０２における各種の保護機能について述べたが、第１コンバータ１０１に、図１や図２と同様の構成を設けてもよく、両方のコンバータ１０１、１０２に同様の構成を設けてもよい。また、本発明は、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２を備えたスイッチング電源装置１００に限らず、単一のコンバータのみを備えたスイッチング電源装置や、３つ以上のコンバータを備えたスイッチング電源装置にも適用することができる。 In the above-described embodiment, various protective functions in the second converter 102 have been described, but the first converter 101 may be provided with the same configuration as in FIGS. may be provided. Further, the present invention is not limited to the switching power supply device 100 including the first converter 101 and the second converter 102, but also applies to the switching power supply device including only a single converter and the switching power supply device including three or more converters. can also be applied to

前記実施形態では、図９の（１）～（３）の各機能を全て備えたスイッチング電源装置１００を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、過熱保護機能（１）と出力短絡保護機能（２）だけを備えたスイッチング電源装置や、過熱保護機能（１）と出力低電圧保護機能（３）だけを備えたスイッチング電源装置にも、本発明は適用が可能である。また、出力短絡保護機能（２）と出力低電圧保護機能（３）だけを備えたスイッチング電源装置にも、本発明は適用が可能である。この場合は、過熱検出回路２９や測温素子Ｋは不要となる。 In the above embodiment, the switching power supply device 100 having all the functions of (1) to (3) in FIG. 9 was taken as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a switching power supply with only the overheat protection function (1) and the output short circuit protection function (2), or a switching power supply with only the overheat protection function (1) and the output low voltage protection function (3), The present invention is applicable. Moreover, the present invention can also be applied to a switching power supply device having only the output short circuit protection function (2) and the output low voltage protection function (3). In this case, the overheat detection circuit 29 and the temperature measuring element K are unnecessary.

前記実施形態では、図５の出力短絡保護の動作において、出力の短絡が検出（確定）されると、ただちに許可信号Ｓ２の出力を停止して、スイッチング動作を停止させたが（Ｂ７～Ｂ９）、短絡が検出された回数を制御部９がカウントし、当該回数が所定回数Ｎ（Ｎ≧２）に達した場合に、制御部９は許可信号Ｓ２の出力を停止し、スイッチング動作を停止させてもよい。 In the above embodiment, in the output short-circuit protection operation of FIG. 5, when an output short-circuit is detected (determined), the output of the enable signal S2 is immediately stopped to stop the switching operation (B7-B9). , the control unit 9 counts the number of times the short circuit is detected, and when the count reaches a predetermined number of times N (N≧2), the control unit 9 stops outputting the permission signal S2 to stop the switching operation. may

前記実施形態では、制御部９は、出力短絡時に許可信号Ｓ２の出力を停止することによって、スイッチング動作を停止させたが、出力短絡時に許可信号Ｓ２とは別の禁止信号を出力することにより、スイッチング動作を停止させてもよい。 In the above-described embodiment, the control unit 9 stops the switching operation by stopping the output of the permission signal S2 when the output is short-circuited. The switching operation may be stopped.

前記実施形態では、過熱検出回路２９から出力される停止信号Ｓ４を、ＰＷＭ回路２７へ与えることにより、スイッチング動作を停止させたが、停止信号Ｓ４をスイッチング回路２０へ与えることにより、スイッチング動作を停止させてもよい。同様に、制御部９から出力される許可信号Ｓ２（または禁止信号）を、スイッチング回路２０へ与えてもよい。 In the above embodiment, the switching operation is stopped by applying the stop signal S4 output from the overheat detection circuit 29 to the PWM circuit 27. However, by giving the stop signal S4 to the switching circuit 20, the switching operation is stopped. You may let Similarly, the permission signal S2 (or prohibition signal) output from the control unit 9 may be applied to the switching circuit 20. FIG.

前記実施形態では、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２が共に降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータである例を挙げたが、各コンバータ１０１、１０２は昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。また、各コンバータ１０１、１０２の一方が降圧型のＤＣ－ＤＣコンバータで、他方が昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。 In the above embodiment, both the first converter 101 and the second converter 102 are step-down DC-DC converters, but the converters 101 and 102 may be step-up DC-DC converters. Further, one of the converters 101 and 102 may be a step-down DC-DC converter and the other may be a step-up DC-DC converter.

前記実施形態では、第１コンバータ１０１と第２コンバータ１０２が共に絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータである例を挙げたが、各コンバータ１０１、１０２は非絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。 In the above embodiment, both the first converter 101 and the second converter 102 are isolated DC-DC converters, but the converters 101 and 102 may be non-isolated DC-DC converters. .

前記実施形態では、スイッチング回路２０を駆動する駆動回路として、ＰＷＭ回路２７を例に挙げたが、ＰＷＭ以外の方式によりスイッチング回路２０を駆動する駆動回路を設けてもよい。 In the above-described embodiment, the PWM circuit 27 is used as an example of the drive circuit that drives the switching circuit 20. However, a drive circuit that drives the switching circuit 20 by a method other than PWM may be provided.

前記実施形態では、車両に搭載されるスイッチング電源装置１００を例に挙げたが、本発明のスイッチング電源装置は、車載以外の用途にも適用することができる。 In the above embodiment, the switching power supply device 100 mounted on a vehicle was taken as an example, but the switching power supply device of the present invention can also be applied to applications other than on-vehicle use.

９ 制御部
２０ スイッチング回路
２１ 絶縁トランス
２２ 第１整流回路
２３ 第２整流回路
２４ 第１電圧検出回路
２５ 第２電圧検出回路
２７ ＰＷＭ回路（駆動回路）
２８ フィードバック回路
２９ 過熱検出回路
１００ スイッチング電源装置
１０１ 第１コンバータ
１０２ 第２コンバータ
Ｋ 測温素子
Ｌａ 一次巻線
Ｌｂ 二次巻線（主巻線）
Ｌｃ 二次巻線（補助巻線）
Ｔ５、Ｔ６ 出力端子
Ｑ３ スイッチング素子
Ｓ２ 許可信号
Ｓ４ 停止信号
Ｖａ 主巻線電圧
Ｖｂ 補助巻線電圧
Ｘ 第１時間
Ｙ 第２時間
Ｚ 第３時間 9 control unit 20 switching circuit 21 isolation transformer 22 first rectifier circuit 23 second rectifier circuit 24 first voltage detection circuit 25 second voltage detection circuit 27 PWM circuit (drive circuit)
28 feedback circuit 29 overheat detection circuit 100 switching power supply device 101 first converter 102 second converter K temperature measuring element La primary winding Lb secondary winding (main winding)
Lc secondary winding (auxiliary winding)
T5, T6 Output terminal Q3 Switching element S2 Enable signal S4 Stop signal Va Main winding voltage Vb Auxiliary winding voltage X 1st time Y 2nd time Z 3rd time

Claims (9)

入力された直流電圧をスイッチングして所定電圧値の直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記コンバータは、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオンオフ動作により、前記直流電圧をスイッチングするスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を駆動する駆動回路と、
前記スイッチング回路でスイッチングされて交流に変換された電圧を整流する整流回路と、
前記スイッチング回路と前記整流回路との間に設けられ、前記スイッチング回路が接続された一次巻線、および前記整流回路が接続された二次巻線を有する絶縁トランスと、を含むスイッチング電源装置において、
前記絶縁トランスの二次巻線は、主巻線と補助巻線とからなり、
前記整流回路は、前記主巻線と前記コンバータの出力端子との間に設けられた第１整流回路と、前記補助巻線に接続された第２整流回路とからなり、
前記第１整流回路の出力電圧を検出する第１電圧検出回路と、
前記第２整流回路の出力電圧を検出する第２電圧検出回路と、
前記スイッチング素子の過熱状態を検出する過熱検出回路と、
前記コンバータの出力電圧が目標値となるように、前記駆動回路に対してフィードバック制御を行うフィードバック回路と、をさらに備え、
前記過熱検出回路は、前記スイッチング素子の温度が閾値を超えた場合に、前記スイッチング回路のスイッチング動作を停止させて過熱保護を行うための停止信号を出力し、
前記制御部は、前記第１電圧検出回路で検出された電圧の変化と、前記第２電圧検出回路で検出された電圧の変化との比較結果に基づいて、前記コンバータの出力に短絡が発生したこと、または前記コンバータの出力が低電圧になったことを判定し、当該判定結果に応じて、出力短絡保護または出力低電圧保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 A converter that switches an input DC voltage to convert it to a DC voltage of a predetermined voltage value, and a control unit that controls the operation of the converter,
The converter is
a switching circuit that has a switching element and switches the DC voltage by an on/off operation of the switching element;
a drive circuit that drives the switching circuit;
a rectifying circuit for rectifying the voltage converted to alternating current by switching in the switching circuit;
A switching power supply device including an isolation transformer provided between the switching circuit and the rectifying circuit and having a primary winding to which the switching circuit is connected and a secondary winding to which the rectifying circuit is connected,
the secondary winding of the isolation transformer consists of a main winding and an auxiliary winding,
The rectifier circuit comprises a first rectifier circuit provided between the main winding and the output terminal of the converter, and a second rectifier circuit connected to the auxiliary winding,
a first voltage detection circuit that detects the output voltage of the first rectifier circuit;
a second voltage detection circuit that detects the output voltage of the second rectifier circuit;
an overheat detection circuit that detects an overheat state of the switching element;
a feedback circuit that performs feedback control on the drive circuit so that the output voltage of the converter reaches a target value;
The overheat detection circuit outputs a stop signal for overheat protection by stopping the switching operation of the switching circuit when the temperature of the switching element exceeds a threshold;
The control unit determines whether a short circuit has occurred in the output of the converter based on a comparison result between the change in voltage detected by the first voltage detection circuit and the change in voltage detected by the second voltage detection circuit. or determining that the output of the converter has become low voltage, and executing control for output short circuit protection or output low voltage protection according to the determination result. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、一定時間継続した後、所定の第１時間が経過する前に、前記各検出電圧が上昇した場合は、前記過熱検出回路による過熱保護が行われたと判定し、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも上昇した状態が、所定の第２時間継続した場合は、前記コンバータの出力に短絡が発生したと判定して、出力短絡保護のための制御を実行し、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、前記第１時間より長い第３時間継続した場合は、前記コンバータの出力が低電圧になったと判定して、出力低電圧保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 1,
The control unit
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage continues for a certain period of time. Thereafter, when each of the detected voltages rises before a predetermined first time elapses, it is determined that the overheat protection has been performed by the overheat detection circuit,
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is higher than the normal voltage is a predetermined second voltage detection circuit. If it continues for a period of time, it is determined that a short circuit has occurred in the output of the converter, and control for output short circuit protection is executed,
The state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage is the first time. A switching power supply device characterized in that, if it continues for a longer third time, it is determined that the output of the converter has become low voltage, and control for output low voltage protection is executed. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、一定時間継続した後、所定の第１時間が経過する前に、前記各検出電圧が上昇した場合は、前記過熱検出回路による過熱保護が行われたと判定し、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも上昇した状態が、所定の第２時間継続した場合は、前記コンバータの出力に短絡が発生したと判定して、出力短絡保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 1,
The control unit
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage continues for a certain period of time. Thereafter, when each of the detected voltages rises before a predetermined first time elapses, it is determined that the overheat protection has been performed by the overheat detection circuit,
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is higher than the normal voltage is a predetermined second voltage detection circuit. A switching power supply device characterized in that, if it continues for a long time, it is determined that a short-circuit has occurred in the output of the converter, and control for output short-circuit protection is executed. 請求項１に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、一定時間継続した後、所定の第１時間が経過する前に、前記各検出電圧が上昇した場合は、前記過熱検出回路による過熱保護が行われたと判定し、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、前記第１時間より長い第３時間継続した場合は、前記コンバータの出力が低電圧になったと判定して、出力低電圧保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 1,
The control unit
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage continues for a certain period of time. Thereafter, when each of the detected voltages rises before a predetermined first time elapses, it is determined that the overheat protection has been performed by the overheat detection circuit,
The state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage is the first time. A switching power supply device characterized in that, if it continues for a longer third time, it is determined that the output of the converter has become low voltage, and control for output low voltage protection is executed. 入力された直流電圧をスイッチングして所定電圧値の直流電圧に変換するコンバータと、前記コンバータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記コンバータは、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオンオフ動作により、前記直流電圧をスイッチングするスイッチング回路と、
前記スイッチング回路を駆動する駆動回路と、
前記スイッチング回路でスイッチングされて交流に変換された電圧を整流する整流回路と、
前記スイッチング回路と前記整流回路との間に設けられ、前記スイッチング回路が接続された一次巻線、および前記整流回路が接続された二次巻線を有する絶縁トランスと、を含むスイッチング電源装置において、
前記絶縁トランスの二次巻線は、主巻線と補助巻線とからなり、
前記整流回路は、前記主巻線と前記コンバータの出力端子との間に設けられた第１整流回路と、前記補助巻線に接続された第２整流回路とからなり、
前記第１整流回路の出力電圧を検出する第１電圧検出回路と、
前記第２整流回路の出力電圧を検出する第２電圧検出回路と、
前記コンバータの出力電圧が目標値となるように、前記駆動回路に対してフィードバック制御を行うフィードバック回路と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１電圧検出回路で検出された電圧の変化と、前記第２電圧検出回路で検出された電圧の変化との比較結果に基づいて、前記コンバータの出力に短絡が発生したこと、または前記コンバータの出力が低電圧になったことを判定し、当該判定結果に応じて、出力短絡保護または出力低電圧保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 A converter that switches an input DC voltage to convert it to a DC voltage of a predetermined voltage value, and a control unit that controls the operation of the converter,
The converter is
a switching circuit that has a switching element and switches the DC voltage by an on/off operation of the switching element;
a drive circuit that drives the switching circuit;
a rectifying circuit for rectifying the voltage converted to alternating current by switching in the switching circuit;
A switching power supply device including an isolation transformer provided between the switching circuit and the rectifying circuit and having a primary winding to which the switching circuit is connected and a secondary winding to which the rectifying circuit is connected,
the secondary winding of the isolation transformer consists of a main winding and an auxiliary winding,
The rectifier circuit comprises a first rectifier circuit provided between the main winding and the output terminal of the converter, and a second rectifier circuit connected to the auxiliary winding,
a first voltage detection circuit that detects the output voltage of the first rectifier circuit;
a second voltage detection circuit that detects the output voltage of the second rectifier circuit;
a feedback circuit that performs feedback control on the drive circuit so that the output voltage of the converter reaches a target value;
The control unit determines whether a short circuit has occurred in the output of the converter based on a comparison result between the change in voltage detected by the first voltage detection circuit and the change in voltage detected by the second voltage detection circuit. or determining that the output of the converter has become low voltage, and executing control for output short circuit protection or output low voltage protection according to the determination result. 請求項５に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも上昇した状態が、所定時間継続した場合は、前記コンバータの出力に短絡が発生したと判定して、出力短絡保護のための制御を実行し、
前記第１電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下し、かつ、前記第２電圧検出回路で検出された電圧が正常時の電圧よりも低下した状態が、前記所定時間より長い時間継続した場合は、前記コンバータの出力が低電圧になったと判定して、出力低電圧保護のための制御を実行する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 In the switching power supply device according to claim 5,
The control unit
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is higher than the normal voltage continues for a predetermined time. , determining that a short circuit has occurred in the output of the converter, and executing control for output short circuit protection,
A state in which the voltage detected by the first voltage detection circuit is lower than the normal voltage and the voltage detected by the second voltage detection circuit is lower than the normal voltage is maintained for more than the predetermined time. A switching power supply device characterized in that, if it continues for a long time, it is determined that the output of the converter has become low voltage, and control for output low voltage protection is executed. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項５、または請求項６に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、前記スイッチング回路のスイッチング動作を許可する場合は、許可信号を出力し、前記コンバータの出力に短絡が発生したと判定した場合は、前記許可信号を停止するか、または前記許可信号とは別の禁止信号を出力することにより、前記スイッチング回路のスイッチング動作を停止させて出力短絡保護を行う、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 In the switching power supply device according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 5, or claim 6,
The control unit outputs a permission signal when permitting the switching operation of the switching circuit, and stops the permission signal or outputs the permission signal when determining that a short circuit has occurred in the output of the converter. and outputting a prohibition signal separate from the switching power supply to stop the switching operation of the switching circuit and perform output short-circuit protection. 請求項７に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、前記コンバータの出力に短絡が発生した回数が所定回数に達した場合に、前記許可信号を停止するか、または前記禁止信号を出力することを特徴とするスイッチング電源装置。 In the switching power supply device according to claim 7,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the control unit stops the permission signal or outputs the prohibition signal when the number of short circuits in the output of the converter reaches a predetermined number. 請求項１、請求項２、請求項４、請求項５、または請求項６に記載のスイッチング電源装置において、
前記制御部は、前記出力低電圧保護のための制御として、故障検出信号を出力する、ことを特徴とするスイッチング電源装置。 In the switching power supply device according to claim 1, claim 2, claim 4, claim 5, or claim 6,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the control unit outputs a failure detection signal as control for the output low voltage protection.
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