JPH04138020A - スイッチング電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスイッチング電源に係わり、特に過電圧を検出
して回路を停止させる保護機能を有するスイッチング電
源回路に関する。

〔従来の技術〕

近年の電子機器の電源にはいわゆるスイッチング電源が
多用されている。このスイッチング電源には通常、保護
回路として過電圧検出回路が設けられ、過電圧出力を検
出したときにはスイッチング動作を停止させることによ
り、負荷装置を破壊や誤動作から保護するようになって
いる。

第３図は従来のスイッチング電源回路を表わしたもので
ある。この回路には所定の比で電圧変換を行うトランス
１１が設けられ、その１次側は高速スイッチ１２を介し
て入力電源１３に接続されている。高速スイッチ１２は
、アラーム回路１４に接続された制御回路１５の制御に
より、入力電源１３からトランス１１の１次側に印加さ
れる電圧を高速でスイッチングするようになっている。

一方、トランス１１０２次側には整流ダイオード１６．
１７からなる整流回路が接続され、さらに整流ダイオー
ド１７の両端にはチョークコイル１８とコンデンサ１９
からなる平滑回路が接続されている。このコンデンサ１
９の両端からは整流・平滑化された所定の定常電圧が出
力され、負荷２１に印加されるようになっている。さら
に、この回路には負荷２１とパラレルに、過電圧検出回
路２２および電圧制御回路２３が接続されており、それ
ぞれの出力側はアラーム回路１４および制御回路１５へ
と接続されている。

第４図と共に、以上のような構成の従来のスイッチング
電源回路の動作を説明する。

トランス１１で電圧変換された２次側電圧は整流回路と
平滑回路で整流・平滑化され、コンデンサ１９の両端に
出力電圧として現れる。電圧制御回路２３はコンデンサ
１９の両端電圧を監視し、これが予め定められた定常出
力電圧Ｖ０　に保持されるように制御回路１５に対しフ
ィートノイック制御を行う。

ここで、第４図（ａ）に破線２５で示すように、何らか
の回路異常により出力電圧が時刻ｔ０で異常上昇を開始
し、時刻ｔ１　で過電圧検出電圧Ｖ。Ｃを越えたとする
。過電圧検出回路２２はこれを検出し、検出信号２７を
アラーム回路１４に送出する。これを受けたアラーム回
路１４は、同図（ｂ）に破線で示すように、制御回路１
５に対するアラーム信号２８を７１イレベルからローレ
ベルへと変化させる。これにより制御回路１５は直ちに
高速スイッチ１２の駆動を停止させ、負荷２１を異常電
圧から保護することができる。

一方、同図（ａ）に実線２６で示すように、過電圧検出
電圧Ｖ。Ｃに達しない一過性の異常の場合には異常は検
出されず、アラーム信号２８は同図（ｂ）に実線で示す
ようにハイレベルに保持されるため、保護動作は行われ
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来のスイッチング電源回路では、過電圧
検出電圧Ｖ。Ｃが検出されると直ちに電源を停止するよ
うになっていた。従って、誤動作防止の観点からノイズ
マージンやレベルマージンヲ十分にとる必要があるため
、過電圧検出電圧Ｖ。Ｃは定常出力電圧Ｖ０の１２０％
程度に設定されていた。例えば、定常出力電圧Ｖ。が５
Ｖの場合には過電圧検出電圧Ｖ。。を６Ｖ程度に設定す
るため、出力異常電圧がこれ以下であれば検出されず出
力が継続される。

一方、外部負荷としての電子機器等で使用されるＩＣ（
集積回路）素子の許容動作電圧は、通常プラスマイナス
５％であり、定格電圧５Ｖに対しては５．２５Ｖが上限
となる。従って、従来は、この許容電圧以上の電圧がこ
れらのＩＣに入力印加される場合があり、誤信号送出、
誤動作、あるいはラッチアップ等の破壊的動作が生じる
恐れがあるという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、異常時の出力電圧をＩＣ素子
の許容動作電圧内に抑制し、外部負荷装置を保護するこ
とのできるスイッチング電源回路を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明では、（ｉ）電力変換トランス、高
速スイッチ、整流回路、および平滑回路により作成、整
形された直流出力電圧を出力する出力端子と、（ｉ）こ
の出力端子から出力される直流出力電圧を監視する出力
電圧監視手段と、（ｉｉｉ）この出力電圧監視手段が定
常出力電圧よりも僅かに高く設定された閾電圧を検出し
たとき、出力電流を吸収して電圧上昇を抑制する電圧上
昇抑制手段とをスイッチング電源回路に具備させる。

そして、請求項１記載の発明では、スイッチング電源回
路の出力端子から出力される出力電圧が定常出力電圧よ
りも僅かに高い閾電圧に達したとき、その出力電流を吸
収してそれ以上の電圧上昇を抑制することとする。

請求項２記載の発明では、（ｉ）既定の電力比で電力を
変換する電力変換トランスの１次側に印加される電圧を
高速でスイッチングする高速スイッチと、（ｉｉ）電力
変換トランスの２次側から出力される電圧を整流、平滑
化して整形する電圧整形回路と、（ｍ）この電圧整形回
路により整形された出力電圧が定常出力電圧よりも僅か
に高く設定された一定の電圧を越えたとき、出力電流を
吸収して電圧レベルの上昇を抑制するレベルクランプ回
路と、（ｌｖ）このレベルクランプ回路の連続動作時間
を計測する計測回路と、（ｖ）この計測回路が計測する
レベルクランプ回路の連続動作、時間が所定時間に達し
たとき、高速スイッチのスイッチング動作を停止させる
スイッチング停止手段とをスイッチング電源回路に具備
させる。

そして、請求項２記載の発明では、出力電圧が一定の電
圧を越えたときレベルクランプ回路による出力電圧抑制
動作を開始すると共に、この動作が所定時間連続した時
点で高速スイッチのスイッチング動作を停止させること
とする。

〔実施例〕

以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるスイッチング電源回
路を表わしたものである。この図で、従来例（第３図）
と同一部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する
。

このスイッチング電源回路には、第３図の過電圧検出回
路２２０代わりにレベルクランプ回路３１が設けられ、
その出力側はタイミング回路３２を介してアラーム回路
１４へと接続されている。

その他の構成は第３図と同様である。

第２図と共に、以上のような構成のスイッチング電源回
路の動作を説明する。この回路の正常時の動作は従来例
の場合の動作を同一である。すなわち、トランス１１で
電圧変換された２次側電圧は整流回路と平滑回路で整流
・平滑化され、コンデンサ１９の両端に出力電圧として
現れる。電圧制御回路２３はコンデンサ１９の両端電圧
を監視し、これが予め定められた定常出力電圧ｖ０　に
保持されるように制御回路１５に対しフィードバック制
御を行う。

ここで、第２図（ａ）に実線３５で示すように、何らか
の回路異常により出力電圧が時刻ｔ０　で異常上昇しク
ランプ電圧Ｖｅ　に達すると、レベルクランプ回路３１
は電源の出力電流を吸収して出力電圧をクランプ電圧Ｖ
ｃ　に保持する動作を開始すると共に、タイミング回路
３２に対しクランプ開始信号３３を送出する。これを受
けたタイミング回路３２はタイミング回路出力電圧３９
　（同図ｂ）の出力を開始し、以後出力電圧（同図ａ）
が定常出力電圧Ｖ。に復帰するまで時間の経過と共に直
線的に増加させる。第２図（ｂ）に実線３７で示すよう
に、タイミング回路出力電圧３９の上昇が時刻ｔｌ　で
停止し、このときの電圧値が予め設定された異常電圧持
続時間の許容値ＴＤＥＴ　に対応する閾値ｖＴ、！以下
の場合には、出力電圧は定常出力電圧Ｖ。に復帰する。

このためアラーム信号２８は、同図（Ｃ）に実線で示す
ように、ハイレベルを保持し回路が停止されることはな
い。

一方、同図（ｂ）に破線３８で示すように、タイミング
回路出力電圧３９が時刻ｔ２　で閾値ＶＴＨに達すると
、アラーム回路１４はこれを検出し、同図（Ｃ）に破線
で示すように、アラーム信号２８をハイレベルからロー
レベルへト変化すセル。

これにより、制御回路１５は高速スイッチ１２の駆動を
停止させて出力をオフにし、負荷２１を異常電圧から保
護する。

このように本実施例では、ノイズマージンを考慮するこ
とがないので、保護電圧としてのクランプ電圧ＶＣの値
を例えば定常出力電圧Ｖ０　の１０５〜１１０％程度の
小さい値に設定することができる。従って、負荷２１に
対して誤信号送出、誤動作、あるいはラッチアップ等の
障害を生じさせる恐れがない。また、レベルクランプ回
路３１の連続動作の許容時間Ｔ”ｎ！ｔを必要最小限に
短く設定することで、余分な電力消費を抑制することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、出力
電圧が閾電圧に達したときその出力電流を吸収して電圧
上昇を抑制することとしたので、従来のようにノイズマ
ージンを考慮して閾電圧を大きな値に設定する必要がな
く、保護電圧としての閾電圧を外部負荷が要求する許容
電圧以下に設定することができる。従って、許容電圧以
上の電圧印加によるＩＣの誤動作や破壊などの悪影響を
負荷装蓋に与えることなく異常電圧や外来ノイズをカッ
トし、安定な電力供給を行うことができるという効果が
ある。

また、請求項２記載の発明によれば、レベルクランプ回
路による出力電圧抑制動作が所定時間連続した時点で高
速スイッチのスイッチング動作を停止させることとした
ので、例えば連続動作の許容時間を短時間に設定すれば
余分な電力消費による発熱量を最小限に抑えることがで
き、小型で大電力の電源を構成することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を説明するため
のもので、このうち第１図はスイッチング電源回路を示
すブロック図、第２図はスイッチング電源回路の動作を
説明するためのタイミング図、第３図は従来のスイッチ
ング電源回路を示すブロック図、第４図は従来のスイッ
チング電源回路の動作を説明するためのタイミング図で
ある。 １１・・・・・・トランス、 １２・・・・・・高速スイッチ、１３・・・・・・入力
電源、１４・・・・・・アラーム回路、１５・・・・・
・制御回路、２３・・・・・・電圧制御回路、 ３１・・・・・・レベルクランプ回路、３９・・・・・
・タイミング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力変換トランス、高速スイッチ、整流回路、およ
   び平滑回路により作成、整形された直流出力電圧を出力
   する出力端子と、 この出力端子から出力される直流出力電圧を監視する出
   力電圧監視手段と、 この出力電圧監視手段が定常出力電圧よりも僅かに高く
   設定された閾電圧を検出したとき、出力電流を吸収して
   電圧上昇を抑制する電圧上昇抑制手段 とを具備することを特徴とするスイッチング電源回路。 ２、既定の電力比で電力を変換する電力変換トランスの
   １次側に印加される電圧を高速でスイッチングする高速
   スイッチと、 前記電力変換トランスの２次側から出力される電圧を整
   流、平滑化して整形する電圧整形回路と、この電圧整形
   回路により整形された出力電圧が定常出力電圧よりも僅
   かに高く設定された一定の電圧を越えたとき、出力電流
   を吸収して電圧レベルの上昇を抑制するレベルクランプ
   回路と、このレベルクランプ回路の連続動作時間を計測
   する計測回路と、 この計測回路が計測するレベルクランプ回路の連続動作
   時間が所定時間に達したとき、高速スイッチのスイッチ
   ング動作を停止させるスイッチング停止手段 とを具備することを特徴とするスイッチング電源回路。