JPH0638518A - 電源の過電流保護回路 - Google Patents

電源の過電流保護回路

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JPH0638518A
JPH0638518A JP18498192A JP18498192A JPH0638518A JP H0638518 A JPH0638518 A JP H0638518A JP 18498192 A JP18498192 A JP 18498192A JP 18498192 A JP18498192 A JP 18498192A JP H0638518 A JPH0638518 A JP H0638518A
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JP
Japan
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overcurrent
load
circuit
switch
current
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Application number
JP18498192A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Sakuma
則幸 佐久間
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷変動に応じて過電流検出レベルを変える
ことができる安全性の高い電源の過電流保護回路を実現
することにある。 【構成】 設定値を越える過電流の検出信号に従って出
力電流をオフにする過電流保護回路と、電源の最大定格
負荷に見合う過電流出力状態を検出する第1の過電流検
出系統と、最大定格負荷よりも小さな負荷に見合う過電
流出力状態を検出する少なくとも1系統の第2の過電流
検出系統と、これら過電流検出系統のいずれかを負荷の
状態に応じて選択的に過電流保護回路の入力として接続
するスイッチと、このスイッチを負荷の状態に応じて制
御する制御部を設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電源の過電流保護回路に
関し、詳しくは、負荷変動の大きな機器に使用される電
源の過電流保護回路の誤動作の防止に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、ラインサーマルヘッドを用いた
記録装置では、その電源として、ラインサーマルヘッド
のすべての発熱素子を同時に駆動して記録を行っても安
定した記録結果が得られるように、大容量の電源が用い
られている。図4は、このような記録装置の概念図であ
る。図において、1はプリンタ部であり、例えばライン
サーマルヘッドを用いて、記録幅370mmにわたり3
2ドット/mmの分解能で記録紙の最高送り速度500
mm/sにより記録を行うように構成されている。2は
信号処理部であり、デジタルやアナログで各種の信号処
理を行うように構成されている。3はこれらプリンタ部
1および信号処理部2を駆動する電源であり、図4では
出力電圧24Vで出力容量600Wのスイッチング電源
が用いられている。この電源3の内部には、設定値を越
える電流が流れた場合に出力電流をオフにする過電流制
限回路が設けられている。
【0003】ところで、このような構成の記録装置にお
ける消費電力は、動作モードによって大きく変化する。
すなわち、プリンタ部1を構成するラインサーマルヘッ
ドのすべての発熱素子を同時駆動する場合には600W
程度が必要になるが、プリンタ部1を駆動しない記録動
作休止状態では信号処理部2を駆動するだけでよく、そ
れの消費電力は電源3の出力容量の10%〜20%に相
当する70W程度で済んでしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこのよ
うな電源3における過電流保護回路は、最大負荷に見合
って作動するように構成されていて、非常に大きな電流
が流れた場合にしか出力電流がオフにならないという問
題がある。すなわち、図4の場合には、電流が25A以
上流れない限り保護回路は動作しないことになる。
【0005】従って、信号処理部2だけを駆動する負荷
が軽い(3A程度)動作モードで信号処理部2に異常が
発生して3Aを越える異常電流が流れても、25Aを越
えない範囲では過電流状態として認識されず、装置の安
全対策の面からは好ましくない。そして、この結果、信
号処理部2の破損の度合いは大きくなってしまう。本発
明はこのような問題点を解決するものであり、その目的
は、負荷変動に応じて過電流検出レベルを変えることが
できる安全性の高い電源の過電流保護回路を実現するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点を解決するために、設定値を越える過電流の検出信
号に従って出力電流をオフにする過電流保護回路と、電
源の最大定格負荷に見合う過電流出力状態を検出する第
1の過電流検出系統と、最大定格負荷よりも小さな負荷
に見合う過電流出力状態を検出する少なくとも1系統の
第2の過電流検出系統と、これら過電流検出系統のいず
れかを負荷の状態に応じて選択的に過電流保護回路の入
力として接続するスイッチと、このスイッチを負荷の状
態に応じて制御する制御部、を設けたことを特徴とす
る。
【0007】
【作用】過電流保護回路は、負荷状態に応じて選択され
た過電流検出系統の検出出力に従って出力電流をオフに
する。これにより、最大定格負荷よりも小さな負荷状態
では、その負荷に見合った設定電流を越えることにより
出力電流がオフになり、安全性が向上する。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の基本回路図であり、図4と共通する
部分には同一符号を付けている。図1において、電源3
は、過電流保護回路部4と過電流保護回路部4を除いた
主回路部5に大別される。そして、過電流保護回路部4
は、設定値を越える過電流の検出信号に従って出力電流
をオフにする過電流保護回路6と、主回路部5の最大定
格負荷に見合う過電流出力状態を検出する第1の過電流
検出系統を構成する第1の電流検出回路7と、主回路部
5の最大定格負荷よりも小さな負荷に見合う過電流出力
状態を検出する少なくとも1系統の第2の過電流検出系
統を構成する第2の電流検出回路8と、これら電流検出
回路7,8のいずれかを負荷の状態に応じて選択的に過
電流保護回路6の入力として接続するスイッチ9とで構
成されている。スイッチ9は、信号処理部2から負荷の
状態に応じて出力される制御信号に従って切換制御され
る。すなわち、信号処理部2はスイッチ9の制御部とし
ても機能する。
【0009】図2は図1の具体例を示す回路図であり、
図1と共通する部分には同一符号を付けている。図2に
おいて、ACは交流電源であり、EMIフィルタEFI
を介して整流回路RECに加えられている。整流回路R
ECの出力端子はコンデンサC1を介して共通電位点に
接続されるとともにトランスTの1次巻線W1の一端に
接続されている。トランスTの2次巻線W2の一端には
ダイオードD1のアノードが接続されている。ダイオー
ドD1のカソードにはダイオードD2のカソードおよびコ
イルLの一端が接続されている。コイルLの他端にはコ
ンデンサC2の一端が接続されるとともに、プリンタ部
1および信号処理部2の+Vin端子が接続されている。
トランスTの2次巻線W2の他端にはダイオードD2のア
ノードおよびコンデンサC2の他端が接続されるととも
に、プリンタ部1および信号処理部2の−Vin端子が接
続されている。
【0010】トランスTの1次巻線W1の他端は、FE
Tを用いたスイッチ素子Q1と電流検出用の抵抗rとの
直列回路を介して共通電位点に接続されている。スイッ
チ素子Q1のゲートは過電流保護回路部4を含むパルス
幅制御部10の出力端子OUTに接続されている。スイ
ッチ素子Q1と抵抗rとの接続点は抵抗R1を介してトラ
ンジスタQ2のベースに接続されている。トランジスタ
2のコレクタはパルス幅制御部10の電流検出信号の
入力端子LIに接続され、エミッタは共通電位点に接続
されている。トランジスタQ2のベースはコンデンサC3
を介して共通電位点に接続されるとともに、抵抗R2
3の一端が接続されている。抵抗R2,R3の他端はス
イッチ9を介して共通電位点に接続されている。スイッ
チ9はフォトカプラPCを介して信号処理部2の出力信
号により切換駆動される。
【0011】このような構成において、スイッチ素子Q
1はパルス幅制御部10の出力端子OUTから出力され
る信号に従って所定のパルス幅でスイッチング制御され
る。そして、このパルス幅制御部10によるスイッチン
グ動作は入力端子LIがトランジスタQ2により選択的
に共通電位点に接続されている期間停止し、電源の出力
は零になる。抵抗R1〜R3およびコンデンサC3は、抵
抗rで生じる電圧を分圧してVbeとして出力する積分回
路を構成している。
【0012】すなわち、抵抗rは、電源3の最大定格負
荷に見合う過電流をI1とすると、電圧V1としてV1
r・I1を発生し、最大定格負荷よりも小さな負荷に見
合う過電流をI2とすると、電圧V2としてV2=r・I2
を発生する。スイッチ9は、過電流としてI1が選択さ
れる場合には抵抗R2側に接続され、過電流としてI2
選択される場合には抵抗R3側に接続される。これによ
り、I1が選択されているときのVbeは、 Vbe={R2(R1+R2)}V1・eT1 ただし、T1=−t/(R1 *・C3),R1 *=R1・R2
/(R1+R2)になり、I2が選択されているときのV
beは、 Vbe={R3(R1+R3)}V2・eT2 ただし、T2=−t/(R2 *・C3),R2 *=R1・R3
/(R1+R3)になる。
【0013】次に、過電流としてI1,I2がそれぞれ選
択された場合にトランジスタQ2をオンにするために必
要になる抵抗R2,R3の値について考察する。なお、積
分回路の時定数は無視できるものとする。 I1が選択された場合 Vbe={R2(R1+R2)}V1={R2/(R1+R2)}r・I1 から、 R2=R1・Vbe/(r・I1−Vbe) になる。
【0014】I2が選択された場合(I2<I1) Vbe={R3(R1+R3)}V2={R3/(R1+R3)}r・I2 から、 R3=R1・Vbe/(r・I2−Vbe) になる。
【0015】これらに基づいて抵抗R2,R3をそれぞれ
所定の値に設定しておき、信号処理部2は、スイッチ9
を、プリンタ部1がオンのときには抵抗R2側に切り換
え、プリンタ部1がオフのときには抵抗R3側に切り換
えるように制御する。この結果、プリンタ部1がオフの
ときに信号処理部2に異常が発生しても過電流I2で保
護回路が作動して電源がオフになるので、信号処理部2
は過電流に対して安全に保護される。
【0016】一方、プリンタ部1をオンにするのにあた
っては、スイッチ9を抵抗R2側に切り換えておく。こ
の状態で信号処理部2に異常が発生しても保護回路は過
電流I1で作動するが、プリンタ部1もオンになってい
るので信号処理部2の破損の度合いは軽減される。な
お、上記実施例では電流を1次側で検出する例を説明し
たが、図3に示すように2次側で検出することも可能で
ある。この場合、フォトカプラPCの出力信号は直接パ
ルス幅制御部10のLI入力端子に入力される。ここ
で、出力電流の最大値IOpeakと各抵抗値r,R1〜R3
と電圧Vrefの関係は、 IOpeak=R1・Vref/{r(R*+R1)} ただし、R*はR2またはR3になる。
【0017】また、電流検出は抵抗に限るものではな
く、例えばカレントトランスを使ってもよい。また、ス
イッチは切換スイッチに限るものではなく、複数のスイ
ッチを並列に接続したものを選択的に駆動するものでも
よい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷変動の大きな機器に使用される電源において、負荷
変動に応じて過電流検出レベルを変えることができる安
全性の高い電源の過電流保護回路を実現でき、ラインサ
ーマルヘッドを用いた記録装置などの電源として好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本回路図である。
【図2】図1の具体例の回路図である。
【図3】本発明の他の具体例の回路図である。
【図4】ラインサーマルヘッドを用いた記録装置の概念
図である。
【符号の説明】
1 プリンタ部 2 信号処理部 3 電源 4 過電流保護回路部 5 主回路部 6 過電流保護回路 7 第1電流検出回路 8 第2電流検出回路 9 スイッチ 10 パルス幅制御部 Q1 スイッチ素子(FET) Q2 トランジスタ PC フォトカプラ R1〜R4 抵抗 C1〜C4 コンデンサ
【手続補正書】
【提出日】平成4年8月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】すなわち、抵抗rは、電源3の最大定格負
荷に見合う過電流をI1とすると、電圧V1としてV1
r・I1を発生し、最大定格負荷よりも小さな負荷に見
合う過電流をI2とすると、電圧V2としてV2=r・I2
を発生する。スイッチ9は、過電流としてI1が選択さ
れる場合には抵抗R2側に接続され、過電流としてI2
選択される場合には抵抗R3側に接続される。これによ
り、I1が選択されているときのVbeは、 Vbe={R2/(R1+R2)}V1・eT1 ただし、T1=−t/(R1 *・C3),R1 *=R1・R2
/(R1+R2)になり、I2が選択されているときのV
beは、 Vbe={R3/(R1+R3)}V2・eT2 ただし、T2=−t/(R2 *・C3),R2 *=R1・R3
/(R1+R3)になる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】次に、過電流としてI1,I2がそれぞれ選
択された場合にトランジスタQ2をオンにするために必
要になる抵抗R2,R3の値について考察する。なお、積
分回路の時定数は無視できるものとする。 I1が選択された場合 Vbe={R2/(R1+R2)}V1={R2/(R1+R2)}r・I1 から、 R2=R1・Vbe/(r・I1−Vbe) になる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】I2が選択された場合(I2<I1) Vbe={R3/(R1+R3)}V2={R3/(R1+R3)}r・I2 から、 R3=R1・Vbe/(r・I2−Vbe) になる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B41J 2/35

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】設定値を越える過電流の検出信号に従って
    出力電流をオフにする過電流保護回路と、 電源の最大定格負荷に見合う過電流出力状態を検出する
    第1の過電流検出系統と、 最大定格負荷よりも小さな負荷に見合う過電流出力状態
    を検出する少なくとも1系統の第2の過電流検出系統
    と、 これら過電流検出系統のいずれかを負荷の状態に応じて
    選択的に過電流保護回路の入力として接続するスイッチ
    と、 このスイッチを負荷の状態に応じて制御する制御部、 を設けたことを特徴とする電源の過電流保護回路。
JP18498192A 1992-07-13 1992-07-13 電源の過電流保護回路 Pending JPH0638518A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116564B2 (en) 2004-07-20 2006-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Switching power supply unit and semiconductor device for switching power supply
JP2006311765A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Arueido Kk 過電流保護回路及びdc/dcコンバータ
JP2008172973A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Nec Computertechno Ltd スイッチング電源回路、電源モジュール及び電子装置
JP2010022097A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Panasonic Corp スイッチング制御回路、半導体装置、およびスイッチング電源装置

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