JPH11178195A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源スイッチオン時の突入電流やノイズなど
による誤動作がなく、また出力過電流を検出した場合に
は負荷への電源供給を完全に停止でき、かつ自動復帰が
できる出力過電流保護機能を得る。 【解決手段】 トランス３３の２次側に接続したダイオ
ード３７のカソードと平滑コンデンサ３８との接続間
に、一定以上の電流が流れると抵抗値が急激に増加する
過電流保護素子４４を介挿する。また、トランス３３の
１次側に１次巻線３３-1とは巻回方向を逆にした３次巻
線３３-3を巻回し、この３次巻線３３-3に誘起される電
圧をスイッチング素子３４をスイッチング動作させる制
御用ＩＣ３６の駆動用電源とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
の出力電流が過電流になるのを保護する出力過電流保護
機能を備えた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】出力過電流保護機能を備えた電源装置の
従来例を図２乃至図４に示す。図２乃至図４に示す電源
装置は、いずれも交流電源（不図示）からの交流入力を
整流するダイオードブリッジからなる整流回路１１の出
力端子間に、第１の平滑コンデンサ１２を接続するとと
もに、この平滑コンデンサ１２に対して並列に、トラン
ス１３の１次巻線１３-1とスイッチング素子１４との直
列回路を接続している。

【０００３】前記スイッチング素子１４は、ＭＯＳ（Me
tal Oxide Semiconductor ）電界効果トランジスタから
なり、そのドレイン端子を前記１次巻線１３-1に接続
し、ソース端子を抵抗１５を介して前記整流回路１１に
おける負出力端子に接続し、ゲート端子を該スイッチン
グ素子１４を一定の周波数でスイッチング動作させるた
めの制御用ＩＣ（Integrated Circuit）１６に接続して
いる。また、前記ソース端子と抵抗１５との接続点を前
記制御用ＩＣ１６に接続している。

【０００４】また、この電源装置は、前記トランス１３
の２次巻線１３-2に第１のダイオード１７を順方向に介
して第２の平滑コンデンサ１８を接続している。そし
て、この第２の平滑コンデンサ１８の充電電圧を負荷
（不図示）への供給電圧Ｖとしている。また、前記第２
の平滑コンデンサ１８の出力端子間には、発光素子１９
を有する出力電圧検出回路２０を接続している。

【０００５】さらに、前記トランス１３の１次巻線１３
-1と同じ側に３次巻線１３-3を巻回し、この３次巻線１
３-3に第２のダイオード２１を順方向に介して第３の平
滑コンデンサ２２を接続している。そして、この第３の
平滑コンデンサ２２の充電電圧を前記制御用ＩＣ１６の
駆動電源としている。また、前記第２のダイオード２１
のカソードと第３の平滑コンデンサ２２の正側端子との
接続点を、前記発光素子１９とフォトカプラを構成する
受光素子２３を介して前記制御用ＩＣ１６に接続してい
る。なお、３次巻線１３-3は、１次巻線１３-1と巻回方
向を同じにしたフォワード巻きであり、１次巻線１３-1
に電流が流れているときその１次巻線１３-1との巻線比
に応じた電流が流れるようになっている。

【０００６】かかる構成の電源装置においては、制御用
ＩＣ１６の制御によりスイッチング素子１４がスイッチ
ング動作すると、トランス１３の１次巻線１３-1に高周
波電圧が発生する。この高周波電圧によってトランス１
３の２次巻線１３-2に電圧が誘起され、この誘起された
電圧に基づいて負荷への供給電圧Ｖが生成される。ま
た、この負荷への供給電圧Ｖが出力電圧検出回路１９に
よって検出され、その検出値に応じて発光素子１９と受
光素子２３とからなるフォトカプラが動作して、制御用
ＩＣ１６への帰還電圧となる。制御用ＩＣ１６は、この
帰還電圧に基づいて前記スイッチング素子１４のオン・
オフデューティ比を可変制御して供給電圧Ｖの安定化を
図るものとなっている。

【０００７】ところで、このように作用する電源装置に
おいて、トランス１３の２次側に流れる電流が上昇して
出力電力が増加すると、スイッチング素子１４に流れる
電流が増加する。これにより、抵抗１５に印加される電
圧が上昇する。図２に示す従来装置は、上記抵抗１５に
印加される電圧の上昇を制御用ＩＣ１６で検出し、一定
以上の電圧上昇を検知するとスイッチング素子１４のス
イッチング動作を停止させることによって、出力電流が
過電流になるのを保護するようにしたものである（第１
の従来例）。

【０００８】なお、制御用ＩＣ１６による出力過電流保
護方式は上記の方式に限らず、例えば抵抗１５に印加さ
れる電圧の上昇を検知するとスイッチング素子１４に流
れる電流のピークが一定電流以上に上がらないように制
御する方式（第２の従来例）や、同じく抵抗１５に印加
される電圧の上昇を検知するとスイッチング素子１４に
流れる電流のオンデューティ幅を絞り込む方式（第３の
従来例）等がある。

【０００９】また、図３に示す従来装置は、トランス１
３の２次巻線１３-2に接続した第１のダイオード１７に
ヒューズ２４を直列で接続しており、一定電流以上が流
れると溶断するヒューズ２４の特性を利用して出力電流
が過電流になるのを保護している（第４の従来例）。

【００１０】さらに、図４に示す例は、トランス１３の
２次巻線１３-2に第１のダイオード１７を介して接続し
た第２の平滑コンデンサ１８の出力側である負荷への給
電ラインに、一定以上の電流が流れると抵抗値が急激に
増加する過電流保護素子２５を接続しており、この過電
流保護素子２５の抵抗値の増加によって出力電流が過電
流になるのを保護している（第５の従来例）。なお、上
記過電流保護素子２５としては、正常回路作動時には非
常に低い抵抗値だが、過電流が流れたり周囲温度の上昇
により熱せられると、急激に抵抗が増加して電流を微小
に制限するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficien
t）特性を持つポリマー系ＰＴＣ素子（例えばポリスイ
ッチ）が知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た第１乃至第５の各従来例においては、それぞれ次のよ
うな点で不具合があった。すなわち、第１の従来例で
は、制御用ＩＣ１６が出力過電流を検出するとスイッチ
ング素子１４のスイッチング動作を停止させてトランス
１３の２次側出力を停止させるので安全であるが、電源
スイッチオン時の突入電流やノイズなどによっても制御
用ＩＣ１６が誤動作してスイッチング動作を停止させて
しまい、負荷に電源を全く供給できなくなることがあっ
た。

【００１２】また、第２の従来例では、電源スイッチオ
ン時の突入電流やノイズなどによって制御用ＩＣ１６が
誤動作しても負荷への電源供給が途絶えるおそれはない
が、出力過電流状態になってもある一定の電力を保持し
たまま動作し続けるため、発熱による危険や電源破損の
危険があった。一方、第３の従来例も電源スイッチオン
時の突入電流やノイズなどによる制御用ＩＣ１６の誤動
作で負荷への電源供給が途絶えるおそれはない。また、
通常は、出力過電流状態になるとスイッチング素子１４
に流れる電流のオンデューティ幅を絞り込むので、トラ
ンス１３の２次側を流れる電流及び電圧がともに低下し
て安全である。しかし、発振周波数や入力電圧が高い状
態では、オンデューティ幅の絞り込みが甘くなるため、
２次側の出力電力は余り低下せず、第２の従来例と同様
に発熱による危険や電源破損の危険があった。

【００１３】これに対し、第４の従来例では、発熱によ
る危険や電源破損の危険は全くない。しかし、出力過電
流になるとヒューズ２４が溶断するため自動復帰せず、
ヒューズ２４を交換しなければならない面倒がある。ま
た、第５の従来例では、出力過電流になると過電流保護
素子２５の抵抗値が急激に増加するため出力電流はほと
んど流れなくなる。しかし、出力はし続けるので、完全
に負荷への電源供給を停止させたい場合に不向きであ
る。

【００１４】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たもので、その目的とするところは、電源スイッチオン
時の突入電流やノイズなどによる誤動作がなく、また出
力過電流を検出した場合には負荷への電源供給を完全に
停止でき安全である上、自動復帰ができる出力過電流保
護機能を有した電源装置を提供しようとするものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、交流電源からの交流を整流する整流回路の
出力端子間にトランスの１次巻線とスイッチング素子と
の直列回路を接続するとともに、スイッチング素子を一
定の周波数でスイッチング動作させる駆動回路を設け、
かつトランスの２次巻線にダイオードを介して平滑コン
デンサを接続し、スイッチング素子のスイッチング動作
によりトランスの１次巻線に高周波電圧を発生させ、こ
の高周波電圧によってトランスの２次巻線に誘起される
電圧で平滑コンデンサを充電し、この充電電圧を負荷へ
の供給電圧とする電源装置において、ダイオードのアノ
ードと２次巻線との接続間またはダイオードのカソード
と平滑コンデンサとの接続間に、一定以上の電流が流れ
ると抵抗値が急激に増加する過電流保護素子を介挿する
とともに、トランスの１次巻線側に１次巻線とは巻回方
向を逆にした３次巻線を巻回し、この３次巻線に誘起さ
れる電圧を駆動回路の駆動用電源とした。このような手
段を講じたことにより、トランスの２次側を流れる出力
電流が上昇してある一定電流以上になると、過電流保護
素子の抵抗値が急激に上昇して２次巻線に電流が流れな
くなる。これにより、３次巻線にも電流が流れなくなっ
て駆動回路への給電が止まり駆動回路が動作を停止す
る。その結果、スイッチング素子がスイッチング動作し
なくなって、負荷への電力供給が完全に停止する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を用いて説明する。図１は本実施の形態の電源装置の
回路図であって、交流電源（不図示）からの交流入力を
整流するダイオードブリッジからなる整流回路３１の出
力端子間に、第１の平滑コンデンサ３２を接続するとと
もに、この平滑コンデンサ３２に対して並列に、トラン
ス３３の１次巻線３３-1とスイッチング素子３４との直
列回路を接続している。

【００１７】前記スイッチング素子３４は、ＭＯＳ電界
効果トランジスタからなり、そのドレイン端子を前記１
次巻線３３-1に接続し、ソース端子を抵抗３５を介して
前記整流回路３１における負出力端子に接続し、ゲート
端子を該スイッチング素子３４を一定の周波数でスイッ
チング動作させるための制御用ＩＣ３６に接続してい
る。また、前記ソース端子と抵抗３５との接続点を前記
制御用ＩＣ３６に接続している。

【００１８】また、この電源装置は、前記トランス３３
の２次巻線３３-2に第１のダイオード３７を順方向に介
して第２の平滑コンデンサ３８を接続している。そし
て、この第２の平滑コンデンサ３８の充電電圧を負荷
（不図示）への供給電圧Ｖとしている。また、前記第２
の平滑コンデンサ３８の出力端子間には、発光素子３９
を有する出力電圧検出回路４０を接続している。

【００１９】さらに、前記トランス３３の１次巻線３３
-1と同じ側に３次巻線３３-3を巻回し、この３次巻線３
３-3に第２のダイオード４１を順方向に介して第３の平
滑コンデンサ４２を接続している。そして、この第３の
平滑コンデンサ４２の充電電圧を前記制御用ＩＣ３６の
駆動電源としている。また、前記第２のダイオード４１
のカソードと第３の平滑コンデンサ４２の正側端子との
接続点を、前記発光素子３９とフォトカプラを構成する
受光素子４３を介して前記制御用ＩＣ３６に接続してい
る。なお、３次巻線３３-3は、１次巻線３３-1と巻回方
向を逆にしたフライバック巻きであり、２次巻線３３-2
に電流が流れているときその２次巻線３３-2との巻線比
に応じた電流が流れるようになっている。

【００２０】また、前記第１のダイオード３７のカソー
ドと第２の平滑コンデンサ３８との接続間に、一定以上
の電流が流れると抵抗値が急激に増加する過電流保護素
子４４を介挿している。なお、過電流保護素子４４は、
正常回路作動時には非常に低い抵抗値だが、過電流が流
れたり周囲温度の上昇により熱せられると、急激に抵抗
が増加して電流を微小に制限するＰＴＣ特性を持つポリ
マー系ＰＴＣ素子である。

【００２１】このように構成された本実施の形態の電源
装置においては、電源スイッチ（不図示）の投入により
交流電源からの交流が入力されると、この交流が整流回
路３１にて整流されて第１の平滑コンデンサ３２を充電
する。そして、第１の平滑コンデンサ３２の充電電圧が
一定電圧以上になると、トランス３３の１次巻線３３-1
に電流が流れ、これによって２次巻線３３-2にも電流が
流れ、さらに３次巻線３３-3にも電流が流れて第３の平
滑コンデンサ４２が充電される。この第３の平滑コンデ
ンサ４２の充電電圧が制御用ＩＣ３６の駆動電源とな
り、制御用ＩＣ３６はスイッチング素子３４のスイッチ
ング動作を制御する。このスイッチング素子３４のスイ
ッチング動作により、トランス３３の１次巻線３３-1に
高周波電圧が発生し、この高周波電圧によってトランス
３３の２次巻線３３-2に電圧が誘起されて、この誘起さ
れた電圧に基づいて負荷への供給電圧Ｖが生成される。
また、この負荷への供給電圧Ｖが出力電圧検出回路３９
によって検出され、その検出値に応じて発光素子３９と
受光素子４３とからなるフォトカプラが動作して、制御
用ＩＣ３６への帰還電圧となる。制御用ＩＣ３６は、こ
の帰還電圧に基づいて前記スイッチング素子３４のオン
・オフデューティ比を可変制御して供給電圧Ｖの安定化
を図る。

【００２２】この状態で、トランス３３の２次側を流れ
る電流が上昇し、ある一定電流以上の過電流になると、
過電流保護素子４４の抵抗値が急激に上昇する。そうす
ると、見掛け上はダイオード３７がオープンモードにな
ったのと同じ状態になり、トランス３３の２次巻線３３
-2に電流が流れなくなる。これにより、トランス３３の
３次巻線３３-3にも電流が流れなくなり、制御用ＩＣ３
６への駆動電源が途絶えて制御用ＩＣ３６がその動作を
停止する。その結果、スイッチング素子３４がスイッチ
ング動作しなくなって、負荷への電源供給が完全に停止
する。したがって、出力過電流が生じても発熱や電源破
損などが生じる前に電源供給が完全に停止するので、発
熱や電源破損などの危険性が全くなく、安全である。

【００２３】また、出力過電流により負荷への電源供給
が完全に停止した後は、過電流保護素子４４が冷えるた
めに抵抗値が元の微小状態に戻る。すなわち、出力過電
流になる前の状態に自動的に復旧する。このため、ヒュ
ーズを交換するなどのような復旧のための格別な作業を
する必要がなく、取扱いが簡便である。

【００２４】また、電源スイッチオン時の突入電流やノ
イズなどでは過電流保護素子４４の抵抗値が上昇せず、
トランス３３の２次巻線３３-2を電流が流れなくなるこ
とはないので、突入電流やノイズなどによって誤動作す
ることもない。さらに、過電流保護素子４４としてポリ
マー系ＰＴＣ素子を用いることによって、過電流のみな
らず過熱からの回路保護の役割をも果たすようになる。

【００２５】なお、前記一実施の形態では第２のダイオ
ード３７の後段、つまりは第１のダイオード３７のカソ
ードと第２の平滑コンデンサ３８との接続間に過電流保
護素子４４を介挿したが、第２のダイオード３７の前
段、つまりは２次巻線３３-2と第２のダイオード３７と
の接続間に過電流保護素子４４を介挿しても、同様な作
用効果を奏し得る。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
源スイッチオン時の突入電流やノイズなどによる誤動作
がなく、また出力過電流を検出した場合には負荷への電
源供給を完全に停止でき安全である上、自動復帰ができ
る出力過電流保護機能を有した電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を示す回路図。

【図２】 従来例を示す回路図。

【図３】 従来例を示す回路図。

【図４】 従来例を示す回路図。

【符号の説明】

１１，３１…整流回路 １２，１８，２２，３２，３８，４２…第１〜第３の平
滑コンデンサ １３，３３…トランス １４，３４…スイッチング素子 １５，３５…抵抗 １６，３６…制御用ＩＣ １７，２１，３７，４１…第１，第２のダイオード ２０，４０…出力電圧検出回路 ２５，４４…過電流保護素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流を整流する整流回路
   の出力端子間にトランスの１次巻線とスイッチング素子
   との直列回路を接続するとともに、前記スイッチング素
   子を一定の周波数でスイッチング動作させる駆動回路を
   設け、かつ前記トランスの２次巻線にダイオードを介し
   て平滑コンデンサを接続し、前記スイッチング素子のス
   イッチング動作により前記トランスの１次巻線に高周波
   電圧を発生させ、この高周波電圧によって前記トランス
   の２次巻線に誘起される電圧で前記平滑コンデンサを充
   電し、この充電電圧を負荷への供給電圧とする電源装置
   において、 前記ダイオードのアノードと前記２次巻線との接続間ま
   たは前記ダイオードのカソードと前記平滑コンデンサと
   の接続間に、一定以上の電流が流れると抵抗値が急激に
   増加する過電流保護素子を介挿するとともに、前記トラ
   ンスの１次巻線側に前記１次巻線とは巻回方向を逆にし
   た３次巻線を巻回し、前記３次巻線に誘起される電圧を
   前記駆動回路の駆動用電源としたことを特徴とする電源
   装置。