JPH0593750A - Overcurrent detection circuit and composite element used therefor - Google Patents
Overcurrent detection circuit and composite element used thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源の過
電流を検出する回路及びそれに用いる素子に関するもの
である。更に詳しく述べると、スイッチング電源の出力
側整流平滑回路内に組み込まれている開磁路型の高周波
リップル除去用インダクタを利用し、そのインダクタを
流れる出力電流により発生する磁束を感磁素子で検出す
る過電流検出回路及びそれに用いる複合素子に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit for detecting an overcurrent of a switching power supply and an element used for the circuit. More specifically, an open magnetic circuit type high frequency ripple removing inductor incorporated in the output side rectifying / smoothing circuit of the switching power supply is used, and the magnetic flux generated by the output current flowing through the inductor is detected by the magnetic sensitive element. The present invention relates to an overcurrent detection circuit and a composite element used therein.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スイッチング電源に採用されている過電
流を検出回路は様々であるが、過電流検出素子として
は、通常、抵抗か電流トランスのいずれかが用いられ、
それらに生じる電圧から過電流を検出している。抵抗に
よる過電流検出は、常時損失が生じるから、大電流出力
には適用し難い。そこで特に大電流出力のスイッチング
電源では、スイッチングトランスの一次側回路又は二次
側回路に電流トランスを挿入し、それによって過電流の
検出を行っている。2. Description of the Related Art Although there are various overcurrent detection circuits used in switching power supplies, either a resistor or a current transformer is usually used as an overcurrent detection element.
Overcurrent is detected from the voltage generated in them. Since overcurrent detection by resistance always causes a loss, it is difficult to apply it to a large current output. Therefore, particularly in a switching power supply with a large current output, a current transformer is inserted in the primary side circuit or the secondary side circuit of the switching transformer to detect an overcurrent.
【０００３】電流トランスをスイッチングトランスの二
次側回路に挿入した従来技術の一例を図３に示す。スイ
ッチング電源本体は、スイッチングトランスＴと、その
一次側に設けた主スイッンチング部３０と、二次側に設
けた整流平滑回路３２とを備えている。ここで過電流検
出回路３５は、スイッチングトランスＴの二次側出力と
整流平滑回路３２との間に一次巻線を挿入した電流トラ
ンスＣＴと、該電流トランスＣＴの二次巻線側に設けた
コンデンサＣ3 ，Ｃ4 、ダイオードＤ3 、抵抗Ｒからな
る。FIG. 3 shows an example of a conventional technique in which a current transformer is inserted in a secondary side circuit of a switching transformer. The switching power supply body includes a switching transformer T, a main switching unit 30 provided on the primary side thereof, and a rectifying / smoothing circuit 32 provided on the secondary side. Here, the overcurrent detection circuit 35 is provided on the current transformer CT having a primary winding inserted between the secondary output of the switching transformer T and the rectifying / smoothing circuit 32, and on the secondary winding side of the current transformer CT. It consists of capacitors C 3 , C 4 , a diode D 3 , and a resistor R.
【０００４】主スイッチング部３０の動作によってスイ
ッチングトランスＴの二次側に発生したパルス電流は、
電流トランスＣＴの一次巻線を流れ、それにより二次巻
線に誘起電圧が生じる。この誘起電圧が、コンデンサＣ
3 ，Ｃ4 、ダイオードＤ3 等で整流平滑され、過電流保
護回路３６へ出力される。過電流保護回路３６におい
て、この検出電圧を基準電圧と比較して、基準電圧より
大きい場合に過電流検出信号を出力する。この過電流検
出信号に基づき主スイッチング部３０においてスイッチ
ング動作を停止させるなどの過電流に対する保護動作が
行われる。The pulse current generated on the secondary side of the switching transformer T by the operation of the main switching unit 30 is
It flows through the primary winding of the current transformer CT, which causes an induced voltage in the secondary winding. This induced voltage is
It is rectified and smoothed by 3 , C 4 , the diode D 3, etc., and output to the overcurrent protection circuit 36. In the overcurrent protection circuit 36, this detection voltage is compared with the reference voltage, and if it is higher than the reference voltage, an overcurrent detection signal is output. Based on this overcurrent detection signal, the main switching unit 30 performs a protection operation against overcurrent, such as stopping the switching operation.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】機能的には、上記のよ
うな回路構成によって、過電流検出は十分満足し得るレ
ベルである。しかし、近年の小型化・低価格化の要請の
中で、電流トランスの使用は、それに十分対応している
とは言い難い。電流トランスＣＴの一次巻線はスイッチ
ングトランスＴの二次側に配置され、二次巻線は過電流
保護回路３６を介して一次側の主スイッチ部３０に接続
される。そのため、安全上、電流トランスＣＴの一次巻
線と二次巻線との間は十分な絶縁距離を確保しなければ
ならない。また一次巻線には太い線材を必要とし、また
部品点数も多いので、小型化には限界があり、これが低
価格化への障害にもなっている。Functionally, with the circuit configuration as described above, overcurrent detection is at a sufficiently satisfactory level. However, it is difficult to say that the use of a current transformer is sufficiently compatible with the recent demand for size reduction and price reduction. The primary winding of the current transformer CT is arranged on the secondary side of the switching transformer T, and the secondary winding is connected to the primary side main switch unit 30 via an overcurrent protection circuit 36. Therefore, for safety, it is necessary to secure a sufficient insulation distance between the primary winding and the secondary winding of the current transformer CT. In addition, since the primary winding requires a thick wire material and the number of parts is large, there is a limit to downsizing, which is an obstacle to cost reduction.
【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、一次側と二次側との間の絶縁の問題を容
易に解決でき、安価で、省スペース化できる過電流検出
回路及びそれに用いる複合素子を提供することである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to easily solve the problem of insulation between the primary side and the secondary side, and to provide an inexpensive and space-saving overcurrent detection. A circuit and a composite element used therein are provided.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
することのできる本発明は、スイッチング電源の出力側
整流平滑回路に組み込んだ開磁路型の高周波リップル除
去用インダクタと、該インダクタの近傍に実装した感磁
素子とを具備する過電流検出回路である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention which can achieve the above object, is an open magnetic circuit type high frequency ripple removing inductor incorporated in an output side rectifying / smoothing circuit of a switching power supply, and an inductor of the inductor. It is an overcurrent detection circuit including a magnetic sensing element mounted in the vicinity.
【０００８】この回路には、フェライト・ドラム型磁心
に巻線を施した開磁路型のインダクタを用い、その磁心
端面に仕切り板を介してホール素子を対向配置し、外側
をケースで覆った過電流検出用の複合素子を使用するの
が望ましい。In this circuit, an open magnetic circuit type inductor, in which a ferrite drum type magnetic core is wound, is used. Hall elements are arranged facing each other through a partition plate on the end surface of the magnetic core, and the outside is covered with a case. It is desirable to use a composite element for overcurrent detection.
【０００９】スイッチング電源では、特に出力電圧が高
い場合、しばしば出力側の整流平滑回路に高周波リップ
ル低減用のπ型ＬＣフィルタを組み込むことが多い。そ
のＬＣフィルタのインダクタンスＬとしては開磁路型の
フェライト磁心が用いられている。本発明はこの点に着
目してなされたものである。In a switching power supply, especially when the output voltage is high, a π-type LC filter for reducing high frequency ripple is often incorporated in a rectifying / smoothing circuit on the output side. An open magnetic circuit type ferrite core is used as the inductance L of the LC filter. The present invention has been made paying attention to this point.
【００１０】[0010]
【作用】スイッチング電源の出力電流は、出力側の整流
平滑回路に組み込まれている開磁路型のインダクタに流
れ、磁束を発生させる。このインダクタは開磁路型なの
で、発生した磁束は外部に漏れ、インダクタに近接して
実装されている感磁素子を通過する。その時の磁束密度
に応じて感磁素子に出力電圧が生ずる。この電圧はイン
ダクタに流れる電流に応じて変化するので、感磁素子の
出力電圧によってスイッチング電源の出力電流を検出で
きることになる。The output current of the switching power supply flows through the open magnetic circuit type inductor incorporated in the rectifying / smoothing circuit on the output side to generate magnetic flux. Since this inductor is an open magnetic circuit type, the generated magnetic flux leaks to the outside and passes through the magnetic sensitive element mounted close to the inductor. An output voltage is generated in the magnetic sensing element according to the magnetic flux density at that time. Since this voltage changes according to the current flowing through the inductor, the output current of the switching power supply can be detected by the output voltage of the magnetic sensing element.
【００１１】つまり上記の開磁路型インダクタは、単に
高周波リップル低減の作用があるばかりでなく、感磁素
子と相俟てスイッチング電源の出力電流を検出する作用
が有る。このインダクタと感磁素子とは直流磁束を利用
して結合しているため、両者は完全に分離でき、良好な
絶縁性を確保できる。That is, the above-mentioned open magnetic circuit type inductor not only has the function of reducing the high frequency ripple, but also has the function of detecting the output current of the switching power supply together with the magnetic sensing element. Since the inductor and the magnetic sensitive element are coupled by utilizing the DC magnetic flux, the two can be completely separated from each other and good insulation can be secured.
【００１２】[0012]
【実施例】図１は本発明に係る過電流検出回路を組み込
んだスイッチング電源の一実施例を示す回路図である。
過電流検出回路を除けば、基本的な構成は図３に示す従
来技術と同様にしてある。主スイッチング部１０でスイ
ッチングして直流を交流化し、スイッチングトランスＴ
で所定の電圧に変圧した後、整流平滑回路１２で別の直
流出力を得る。1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply incorporating an overcurrent detection circuit according to the present invention.
Except for the overcurrent detection circuit, the basic configuration is the same as that of the prior art shown in FIG. Switching is performed by the main switching unit 10 to convert direct current into alternating current, and a switching transformer
After the voltage is transformed into a predetermined voltage by, another DC output is obtained by the rectifying and smoothing circuit 12.
【００１３】この実施例はＦＣＣ方式（フォワード・コ
ンバータ方式）の整流平滑回路１２を示している。整流
平滑回路１２は、ダイオードＤ1 ，Ｄ2 と、チョークコ
イルＬ1 、インダクタＬ2 、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 から
なる。主スイッチング部１０がオンしスイッチングトラ
ンスＴの一次側に電流が流れるとき、ダイオードＤ1 と
チョークコイルＬ1 を通してコンデンサＣ1 及び負荷
（図示せず）に電流が流れる。主スイッチング部１０が
オフの時は、チョークコイルＬ1 の電流はダイオードＤ
2 を通して流れ続ける。This embodiment shows a rectifying / smoothing circuit 12 of the FCC system (forward converter system). The rectifying / smoothing circuit 12 includes diodes D 1 and D 2 , a choke coil L 1 , an inductor L 2 , and capacitors C 1 and C 2 . When the main switching unit 10 is turned on and current flows through the primary side of the switching transformer T, current flows through the diode D 1 and the choke coil L 1 to the capacitor C 1 and the load (not shown). When the main switching unit 10 is off, the current in the choke coil L 1 is diode D
Continue to flow through 2 .
【００１４】ここで、チョークコイルＬ1 は、この種の
整流回路の機能上、必要なものであり、例えばフェライ
ト・ＥＩ型磁心、アモルファス・リング磁心などの閉磁
路型の磁心に巻線を施したものが用いられる。Here, the choke coil L 1 is necessary for the function of this kind of rectifying circuit, and for example, a winding is formed on a closed magnetic circuit type magnetic core such as a ferrite / EI type magnetic core or an amorphous ring magnetic core. What is done is used.
【００１５】出力電圧が高いスイッチング電源では、本
発明のように、出力側の整流平滑回路１２に高周波リッ
プル低減用のπ型ＬＣフィルタを組み込むことが多い。
本実施例では、インダクタＬ2 とコンデンサＣ1 ，Ｃ2
でπ型ＬＣフィルタを構成している。このインダクタＬ
2 にはフェライト・ドラム型磁心が用いられている。開
磁路型の磁心を用いることで残留磁化が少なく、磁気飽
和し難くしてある。また開磁路型であるため、磁束が外
部に漏れる。本発明はこれを積極的に利用するものであ
る。即ち、インダクタＬ2 の近傍にホール素子ＨＳを実
装し、出力電流により発生するインダクタＬ2 の磁束を
ホール素子ＨＳで検出するのである。感磁素子には、例
えばインジウムアンチモンを主体とする素子を使用す
る。In a switching power supply having a high output voltage, a π-type LC filter for reducing high frequency ripple is often incorporated in the rectifying / smoothing circuit 12 on the output side as in the present invention.
In this embodiment, the inductor L 2 and the capacitors C 1 and C 2 are
Constitutes a π-type LC filter. This inductor L
2 uses a ferrite drum type magnetic core. By using an open magnetic circuit type magnetic core, the residual magnetization is small and magnetic saturation is made difficult. Further, since it is an open magnetic circuit type, magnetic flux leaks to the outside. The present invention positively utilizes this. In other words, implementing a Hall element HS in the vicinity of the inductor L 2, the magnetic flux of the inductor L 2 generated by the output current is to detect by the Hall element HS. As the magnetic sensing element, for example, an element mainly composed of indium antimony is used.
【００１６】トランスＴの二次側回路に電源の出力電流
が流れると、整流平滑回路１２のインダクタＬ2 に電流
が流れ磁束が発生する。インダクタＬ2 は開磁路型なの
で、発生した磁束は外部に漏れる。この磁束が、インダ
クタＬ2 の近傍に実装されているホール素子ＨＳを通過
する。その時の磁束密度に応じてホール素子ＨＳに出力
電圧が生ずる。この電圧はインダクタＬ2 に流れる電流
に対応しているので、ホール素子ＨＳの出力電圧によっ
てスイッチング電源の出力電流を検出できる。ホール素
子ＨＳから出力電圧を過電圧保護回路１６に送出する。
過電流保護回路１６において、出力電圧が基準電圧と比
較され、基準電圧より大きい場合に過電流検出信号を出
力する。この過電流検出信号に基づき、スイッチング電
源の主スイッチング部１０においてスイッチング動作を
停止させるなどの過電流に対する保護動作が行われる。
なお、過電流検出能力は、電源内部の素子を破壊する過
電流を検出できる程度でよいので、誤差が＋１０％〜＋
１００％程度でよく、本発明で十分に達成できる。When the output current of the power source flows through the secondary side circuit of the transformer T, a current flows through the inductor L 2 of the rectifying and smoothing circuit 12 to generate a magnetic flux. Since the inductor L 2 is an open magnetic circuit type, the generated magnetic flux leaks to the outside. This magnetic flux passes through the Hall element HS mounted near the inductor L 2 . An output voltage is generated in the Hall element HS according to the magnetic flux density at that time. Since this voltage corresponds to the current flowing through the inductor L 2 , the output current of the switching power supply can be detected by the output voltage of the Hall element HS. The output voltage is sent from the Hall element HS to the overvoltage protection circuit 16.
In the overcurrent protection circuit 16, the output voltage is compared with the reference voltage, and if the output voltage is higher than the reference voltage, an overcurrent detection signal is output. Based on this overcurrent detection signal, the main switching unit 10 of the switching power supply performs an overcurrent protection operation such as stopping the switching operation.
It should be noted that the overcurrent detection capability may be such that an overcurrent that destroys the elements inside the power supply can be detected, so the error is + 10% to +.
It may be about 100%, which can be sufficiently achieved by the present invention.
【００１７】前記インダクタＬ2 とホール素子ＨＳを組
み合わせて複合素子とすることにより、検出感度を高め
検出精度を向上させる（素子ごとの特性バラツキを小さ
くする）ことができる。この実施例を図２に示す。直方
体状のケース２０の内部にフェライト・ドラム型磁心２
１を有する開磁路型インダクタ２２を設置し、その磁心
端面に仕切り板２６を介してホール素子２４が対向する
ように配置する。ケース２０は、例えば合成樹脂のよう
な非磁性の絶縁材料からなる成形品である。インダクタ
２２とホール素子２４との収容部の間の仕切り板２６に
より、インダクタ２２とホール素子２４との絶縁性は良
好なものとなる。合成樹脂の底板２８の穴よりインダク
タ２２とホール素子２４のリードを通し、ケース２０に
底板２８を接着する。By combining the inductor L 2 and the Hall element HS to form a composite element, the detection sensitivity can be increased and the detection accuracy can be improved (the characteristic variation among the elements can be reduced). This embodiment is shown in FIG. Inside the rectangular parallelepiped case 20, a ferrite drum type magnetic core 2
The open magnetic circuit type inductor 22 having No. 1 is installed, and the Hall element 24 is arranged so as to face the magnetic core end surface via the partition plate 26. The case 20 is a molded product made of a non-magnetic insulating material such as synthetic resin. The partition plate 26 between the accommodating portion of the inductor 22 and the hall element 24 provides good insulation between the inductor 22 and the hall element 24. The bottom plate 28 is bonded to the case 20 through the leads of the inductor 22 and the Hall element 24 through the holes in the bottom plate 28 made of synthetic resin.
【００１８】本発明は、このような構成のみに限定され
るものでないことは無論である。開磁路型のインダクタ
のコア材には、フェライト・コア以外にもダスト・コア
等がある。それぞれ特性的に必要なものを選択すればよ
い。感磁素子は、ホール素子やホールＩＣの他、磁気ダ
イオード等の感磁素子でも一向に構わない。なかでもホ
ールＩＣは、増幅器も一体に組み込まれているため、使
い易く好ましい。It goes without saying that the present invention is not limited to such a configuration. In addition to the ferrite core, there are dust cores and the like as the core material of the open magnetic circuit type inductor. It suffices to select those that are characteristically required. The magnetic sensitive element may be a Hall element or a Hall IC, or a magnetic sensitive element such as a magnetic diode. Among them, the Hall IC is preferable because it is easy to use because the amplifier is also integrated.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明は上記のように、開磁路型の高周
波リップル除去用インダクタの近傍に感磁素子を実装し
た構成であるから、インダクタと感磁素子とは直流磁束
を利用して結合され、両者を完全に分離でき、良好な絶
縁性を確保できる。スイッチング電源の出力側整流平滑
回路の開磁路型インダクタを過電流検出に兼用して感磁
素子を付加実装したので、部品点数が少なくて済み、且
つ感磁素子は小型で安価であるため、過電流検出回路全
体も小型化、低価格化が可能である。As described above, according to the present invention, since the magnetic sensitive element is mounted in the vicinity of the open magnetic circuit type high frequency ripple removing inductor, the inductor and the magnetic sensitive element utilize a DC magnetic flux. They are combined and can be completely separated, ensuring good insulation. The open magnetic circuit type inductor of the output side rectifying and smoothing circuit of the switching power supply is also used for overcurrent detection and the magnetic sensitive element is additionally mounted, so the number of parts is small and the magnetic sensitive element is small and inexpensive. The overcurrent detection circuit as a whole can also be made smaller and less expensive.
【００２０】また開磁路型インダクタと感磁素子とを組
み合わせて複合素子とするので、磁気的に極めて密接な
状態となり過電流検出能力が向上し、素子ごとの特性の
バラツキも抑えることができる。Further, since the open magnetic circuit type inductor and the magnetic sensitive element are combined to form a composite element, a magnetically extremely close state is achieved, the overcurrent detection capability is improved, and variations in characteristics among the elements can be suppressed. ..
【図１】本発明に係る過電流検出回路を組み込んだスイ
ッチング電源の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply incorporating an overcurrent detection circuit according to the present invention.
【図２】本発明に係る過電流検出回路用の複合素子の一
例を示す構造図。FIG. 2 is a structural diagram showing an example of a composite element for an overcurrent detection circuit according to the present invention.
【図３】従来の過電流検出回路を組み込んだスイッチン
グ電源の一例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a switching power supply incorporating a conventional overcurrent detection circuit.
１２ 整流平滑回路 ２０ ケース ２１ フェライト・ドラム型磁心 ２２ 開磁路型インダクタ ２４ ホール素子 ２６ 仕切り板 Ｌ2 開磁路型インダクタ ＨＳ ホール素子12 rectifying and smoothing circuit 20 Case 21 ferrite drum-shaped core 22 open magnetic circuit type inductor 24 Hall element 26 partition plate L 2 open magnetic circuit type inductor HS Hall element
Claims (2)
に組み込んだ開磁路型の高周波リップル除去用インダク
タと、該インダクタの近傍に実装した感磁素子とを具備
することを特徴とする過電流検出回路。1. An overcurrent detection comprising: an open magnetic circuit type high frequency ripple removing inductor incorporated in an output side rectifying and smoothing circuit of a switching power supply; and a magnetic sensitive element mounted in the vicinity of the inductor. circuit.
た開磁路型のインダクタを用い、その磁心端面に仕切り
板を介してホール素子を対向配置し、外側をケースで覆
った過電流検出用の複合素子。2. An overcurrent detection device in which an open magnetic circuit type inductor, in which a ferrite drum type magnetic core is wound, is used, and a Hall element is arranged to face the end face of the magnetic core via a partition plate, and the outside is covered with a case. Element for the.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282207A JPH0593750A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Overcurrent detection circuit and composite element used therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282207A JPH0593750A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Overcurrent detection circuit and composite element used therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593750A true JPH0593750A (en) | 1993-04-16 |
Family
ID=17649464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3282207A Pending JPH0593750A (en) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | Overcurrent detection circuit and composite element used therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593750A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5535363B1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | Ignition coil device for high frequency discharge and high frequency discharge ignition device |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP3282207A patent/JPH0593750A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5535363B1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | Ignition coil device for high frequency discharge and high frequency discharge ignition device |
| US8922127B2 (en) | 2013-04-16 | 2014-12-30 | Mitsubishi Electric Corporation | High-frequency discharge ignition coil apparatus and high-frequency discharge ignition apparatus |
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