JPH09285114A - 過電圧保護回路 - Google Patents

過電圧保護回路

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JPH09285114A
JPH09285114A JP9561796A JP9561796A JPH09285114A JP H09285114 A JPH09285114 A JP H09285114A JP 9561796 A JP9561796 A JP 9561796A JP 9561796 A JP9561796 A JP 9561796A JP H09285114 A JPH09285114 A JP H09285114A
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JP
Japan
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transistor
voltage
unit
switching
zener diode
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JP9561796A
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Inventor
Kiyoshi Sekiguchi
潔 関口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】保護回路における過電圧保護の動作ポイントを
最適に設定する。 【解決手段】出力に過電圧が発生すると、2次巻線S1
と制御巻線P2の巻数に比例した電圧が制御巻線P2に
誘起され、整流ダイオードD2で整流された負の基準電
圧が大きくなる。この電圧をツェナーダイオードZD1
で検出させ、非導通時(電圧がツェナー電圧Vz以下の
時)に流れる微弱な電流をラッチ回路2のトリガ用トラ
ンジスタQ5のベース−エミッタ間に接続された抵抗R
4に流すことにより電圧降下を発生させ、ツェナーダイ
オードが導通する前にラッチ回路トリガ用トランジスタ
Q5をオンさせる。こうしてスイッチングパワーMOS
−FETQ1のゲート電圧を引き下げ、発振動作を停止
させる。抵抗R4を調整することによって、過電圧保護
の動作ポイントを微調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リンギングチョー
クコンバータの過電圧保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リンギングチョークコンバータにおい
て、電源入力電圧が異常に上昇した時、あるいは定電圧
電源の主要各部に故障が生じて定電圧制御回路が機能し
なくなった場合、出力電圧が跳ね上がってしまう。その
ような過電圧状態が発生すると、出力平滑用コンデンサ
の破損、スイッチングトランジスタや抵抗等の異常発
熱、さらには負荷の破損等の重大な問題が発生する。従
って、過電圧が生じたならばそれを検知し、直ちに出力
を遮断する必要がある。そのために組み込まれるのが過
電圧保護回路である。
【0003】従来の過電圧保護回路は、例えば図3に示
すように構成されていた。同図において破線で囲まれた
部分11が従来の過電圧保護回路である。すなわち、ト
ランスTに検出巻線N1’を設け、その出力をダイオー
ドD2’で整流するとともに、コンデンサC4’でピー
クチャージし、その出力を過電圧検出用のツェナーダイ
オードZD1’に印加する。他方、コンバータの1次側
入力部には、抵抗R1’、サイリスタSCR1’、及び
抵抗R3’からなる直列回路が挿入され、該抵抗R3’
の端子電圧が、発振用のスイッチングトランジスタQ
1’のベース−エミッタ間に接続された過電圧保護用ト
ランジスタQ6’のベースに印加される。そして、前記
過電圧検出用ツェナーダイオードZD1’の電流がトリ
ガ電流としてサイリスタSCR1’のゲートに供給され
る構成である。
【0004】コンバータが正常な動作をしている間はサ
イリスタSCR1’及び過電圧保護用トランジスタQ
6’はいずれもオフの状態にある。しかし、何らかの原
因により過電圧状態になると、異常な電圧が検出巻線N
1’に誘起され、コンデンサC4’に充電される。する
と、過電圧検出用ツェナーダイオードZD1’が導通
し、それによってサイリスタSCR1’が点弧し導通す
ることになる。そのため抵抗R3’に電流が流れ、電圧
降下が生じ、その端子電圧が過電圧保護用トランジスタ
Q6’のベースに印加される。それによって、該過電圧
保護用トランジスタQ6’は導通し、コンバータのスイ
ッチングトランジスタQ1’のベース電圧を引き下げ、
その発振動作を停止させるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成としたのでは、過電圧が発生した時の過電圧保
護の動作ポイントが過電圧検出用ツェナーダイオードZ
D1’のみに依存され微調整ができず、また、誤動作を
防止するためにある程度ツェナー電圧に余裕を持ったツ
ェナーダイオードを設定しなければならず、過電圧保護
の動作ポイントを最適な値に設定できないという欠点が
あった。
【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、最適な過電圧保護の動作ポイントを任意
に設定でき、信頼性の高いリンギングチョークコンバー
タを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の過電圧保護回路はつぎのような構成から成る。
すなわち、リンギングチョークコンバータにおいて、1
次側巻線と1次側制御巻線とが同極性のトランスと、1
次側巻線と直列に接続したスイッチングパワーMOS−
FETと、前記スイッチングパワーMOS−FETのゲ
ートと前記制御巻線間に接続したスイッチングパワーM
OS−FET駆動回路と、ソースを前記制御巻線の他方
に接続し、前記スイッチングパワーMOS−FETのゲ
ート−ソース間に接続したラッチ回路と、前記ラッチ回
路をトリガするためのトランジスタと、前記トランジス
タのベースをスイッチングパワーMOS−FETのソー
スに接続し、前記トランジスタのベース−エミッタ間に
接続された抵抗と、前記ラッチ回路をトリガするための
トランジスタのエミッタに接続され、前記スイッチング
パワーMOS−FET駆動回路と制御巻線の間から整流
ダイオードでつくられた基準電圧を検出するツェナーダ
イオードとを備える。
【0008】あるいは、入力を直流出力に変換するコン
バータにおいて、入力に応じた直流の基準電圧を発生す
る基準電圧発生部と、前記入力のスイッチングを、スイ
ッチング信号に応じて行う入力スイッチング部と、前記
基準電圧を逆方向に印加されるツェナーダイオード部
と、前記ツェナーダイオード部に流れる逆方向電流に対
して電位差を発生させる抵抗部と、前記抵抗部による電
位差が所定値以上になると、前記スイッチング部をオフ
とするスイッチング信号を発生して該信号を保持するラ
ッチ部とを備える。
【0009】上記のような構成をすることにより、何ら
かの原因により定電圧制御が出来なくなり、出力に過電
圧が発生すると、2次巻線と制御巻線の巻数に比例した
電圧が制御巻線に誘起され、前記整流ダイオードで整流
された負の基準電圧が大きくなり、この電圧を過電圧検
出用ツェナーダイオードで検出させ、該ツェナーダイオ
ードの非導通時(電圧がツェナー電圧Vz以下の時)に
流れる微弱な電流をラッチ回路トリガ用トランジスタの
ベース−エミッタ間に接続された抵抗に流すことによ
り、電圧降下を発生させ該ツェナーダイオードが導通す
る前に該ラッチ回路トリガ用トランジスタをオンさせる
ことができ、スイッチングパワーMOS−FETのゲー
ト電圧を引き下げ、発振動作を停止させる。従って、該
抵抗の抵抗値を調整することによって、過電圧保護の動
作ポイントを該ツェナーダイオードのツェナー電圧に依
存することなく微調整することができ、信頼性の高いコ
ンバータを実現でき、さらに負荷ならびにコンバータ自
体の損傷を保護することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面を
参照して説明する。
【0011】図1は、本発明にかかる過電圧保護回路を
組み込んだリンギングチョークコンバータの一実施例を
示す回路図である。
【0012】リンギングコンバータは、1次側巻線P1
と2次側出力巻線S1とが異極性のトランスTと、1次
側巻線に直列に接続したスイッチングパワーMOS−F
ETQ1と、整流ダイオードD1と平滑コンデンサC1
からなる2次側整流平滑回路を具備し、スイッチングパ
ワーMOS−FETQ1の導通時にトランスTにエネル
ギーを蓄積し、そのエネルギーによってスイッチングパ
ワーMOS−FETQ1の非導通時に2次側巻線S1に
リンギング電圧を発生させ、整流ダイオードD1が導通
して負荷に電力を供給するのである。出力電圧を安定化
するには、例えばスイッチングパワーMOS−FETQ
1のゲート−ソース間に制御用トランジスタQ2を設
け、該制御用トランジスタQ2のベースに制御信号を与
えることによって行うことができる。
【0013】さて、図1において、破線で囲った部分が
本発明にかかる過電圧保護回路1である。本発明にかか
る過電圧保護回路1は、スイッチングパワーMOS−F
ETQ1のゲート−ソース間に互いに相対な特性を持つ
トランジスタQ3,Q4をサイリスタ接続し、またトラ
ンジスタQ4のベースには、トランジスタQ4をオンさ
せるための電圧を発生する抵抗R3とコンデンサC2を
接続しラッチ回路2とする。トランジスタQ3,Q4を
オンさせるためのトランジスタQ5のコレクタをトラン
ジスタQ3のベース(トランジスタQ4のコレクタ)に
接続する。また、トランスTの制御巻線P2の出力をダ
イオードD2で整流すると共に、コンデンサC4で平滑
し、負の基準電圧を作る。該基準電圧を過電圧検出用ツ
ェナーダイオードZD1で検出し、ツェナーダイオード
ZD1が導通した時にトランジスタQ5がオンすること
からラッチ回路2が動作し、スイッチングパワーMOS
−FETQ1のゲート電圧を引き下げ、発振動作を停止
させる構成である。
【0014】この過電圧保護回路1は次のように動作す
る。今、何らかの原因によってリンギングチョークコン
バータの定電圧制御ができなくなり、出力電圧が上昇し
たとする。すると、ダイオードD2で作られる負の基準
電圧が大きくなる。該基準電圧が過電圧検出用ツェナー
ダイオードZD1のツェナー電圧を超えるとツェナーダ
イオードZD1が導通し、抵抗R4を介して流れる電流
により電圧降下が生じ、トランジスタQ5がオンする。
トランジスタQ5がオンするとトランジスタQ3もオン
し、トランジスタQ4のベース電圧が上昇しトランジス
タQ4もオンする。トランジスタQ3,Q4がオンする
と、ラッチがかかり、入力をオフしない限りラッチが外
れることはない。その結果、スイッチングパワーMOS
−FETQ1のゲート−ソース間が短絡され、発振動作
を停止することになる。
【0015】本発明ではトランジスタQ5をオンさせる
ことによりラッチ回路2を動作させスイッチングパワー
MOS−FETQ1のゲート−ソース間が短絡され、発
振動作を停止させ過電圧保護を行っているわけである
が、トランジスタQ5をオンさせるための電圧の作り方
に特徴がある。従来は、ツェナーダイオードZD1の導
通の有無で決定されるわけであるが、ツェナーダイオー
ドでは規定されたツェナー電圧の部品しか手に入れるこ
とができず、微調整ができない。
【0016】ここで図2にツェナーダイオードの電圧−
電流特性を示す。
【0017】図2は、ツェナーダイオードの電圧−電流
特性を示した図であり、ツェナーダイオードに逆電圧を
かけたときにツェナー電圧Vzで導通することを示して
いる。また、ツェナーダイオードにかける逆電圧がツェ
ナー電圧Vz以下の非導通時にも微弱な逆電流I1が流
れていることを示している。
【0018】そこで、抵抗R4をトランジスタQ5のベ
ース−エミッタ間に接続する。このように抵抗R4を接
続することで、ツェナーダイオードにかかる逆電圧がツ
ェナー電圧Vz以下の非導通時、すなわち、ダイオード
D2で整流された負の基準電圧がツェナー電圧Vzに到
らない時にも微弱な逆電流I1を抵抗R4を介して供給
することができる。その際、抵抗R4を介して微弱な逆
電流I1が流れることから、抵抗R4による電圧降下VR
4は、 VR4=I1×R4 となる。トランジスタQ5がオンするためのベース−エ
ミッタ間電圧をVBE(ON)とすると、トランジスタQ5が
オンするためにVBE(ON)<VR4となればツェナーダイオ
ードZD1が導通する前においてもトランジスタQ5を
オンさせることができる。トランジスタQ5がオンする
ことによりスイッチングパワーMOS−FETQ1のゲ
ート−ソース間に接続されたトランジスタQ3,Q4が
オンし、ラッチがかかりスイッチングパワーMOS−F
ETQ1のゲート電圧を引き下げ、発振動作を停止さ
せ、その結果過電圧保護が働くことになる。
【0019】従って、抵抗R4の抵抗値を調整すること
によって、過電圧保護の動作ポイントをツェナーダイオ
ードZD1のツェナー電圧に依存することなく微調整す
ることができ、信頼性の高いコンバータを実現でき、負
荷ならびにコンバータ自体の損傷を保護することができ
る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る過電
圧保護回路は、抵抗値を調整することによって過電圧保
護の動作ポイントをツェナーダイオードZD1のツェナ
ー電圧に依存することなく微調整することができ、信頼
性の高いコンバータを実現でき、負荷ならびにコンバー
タ自体の損傷を保護することができる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる過電圧保護回路を組み込んだリ
ンギングチョークコンバータの例を示す回路図である。
【図2】ツェナーダイオードの電圧−電流特性の図であ
る。
【図3】従来の技術の回路図である。
【符号の説明】
1,11 過電圧保護回路 2 ラッチ回路 T トランス P1 1次側巻線 T2 制御巻線 S1 2次側出力巻線 N1 検出巻線 Q1 発振用スイッチング素子 Q2 スイッチング制御トランジスタ Q3,Q4,C2,R3 ラッチ回路を構成する部品 Q5 ラッチ回路をトリガするトランジスタ Q6 過電圧保護用トランジスタ D1,D2 整流ダイオード C1,C4 平滑コンデンサ R1 起動用抵抗 R2,C3 スイッチング素子駆動回路 R5 ゲート並列抵抗 SCR1 サイリスタ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リンギングチョークコンバータにおい
    て、 1次側巻線と1次側制御巻線とが同極性のトランスと、 1次側巻線と直列に接続したスイッチングパワーMOS
    −FETと、 前記スイッチングパワーMOS−FETのゲートと前記
    制御巻線間に接続したスイッチングパワーMOS−FE
    T駆動回路と、 ソースを前記制御巻線の他方に接続し、前記スイッチン
    グパワーMOS−FETのゲート−ソース間に接続した
    ラッチ回路と、 前記ラッチ回路をトリガするためのトランジスタと、 前記トランジスタのベースをスイッチングパワーMOS
    −FETのソースに接続し、前記トランジスタのベース
    −エミッタ間に接続された抵抗と、 前記ラッチ回路をトリガするためのトランジスタのエミ
    ッタに接続され、前記スイッチングパワーMOS−FE
    T駆動回路と制御巻線の間から整流ダイオードでつくら
    れた基準電圧を検出するツェナーダイオードとを備える
    ことを特徴とするリンギングチョークコンバータの過電
    圧保護回路。
  2. 【請求項2】 入力を直流出力に変換するコンバータに
    おいて、 入力に応じた直流の基準電圧を発生する基準電圧発生部
    と、 前記入力のスイッチングを、スイッチング信号に応じて
    行う入力スイッチング部と、 前記基準電圧を逆方向に印加されるツェナーダイオード
    部と、 前記ツェナーダイオード部に流れる逆方向電流に対して
    電位差を発生させる抵抗部と、 前記抵抗部による電位差が所定値以上になると、前記ス
    イッチング部をオフとするスイッチング信号を発生して
    該信号を保持するラッチ部とを備えることを特徴とする
    過電圧保護回路。
  3. 【請求項3】 前記基準電圧発生部は、入力側巻線と同
    極の制御巻線に発生する出力を整流して基準電圧を発生
    させることを特徴とする請求項2に記載の過電圧保護回
    路。
  4. 【請求項4】 前記ラッチ部は、互いに相対な特性を有
    する2つのトランジスタをサイリスタ接続して成り、前
    記抵抗部は、前記サイリスタ接続のゲート入力をオンす
    るトランジスタのベースに接続され、前記ツェナーダイ
    オード部の逆電流に対して発生した電圧降下を、前記ト
    ランジスタのスイッチング入力とすることを特徴とする
    請求項2に記載の過電圧保護回路。
JP9561796A 1996-04-17 1996-04-17 過電圧保護回路 Withdrawn JPH09285114A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0938184A2 (en) * 1998-02-24 1999-08-25 Sharp Kabushiki Kaisha Switching power source
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