JPS59175374A - Protecting circuit of dc/dc converter - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the spread of a damage to other circuit elements by detecting a shortcircuit defect of a constituent in unbalance by a detecting transformer to suppress the operation of a switching element. CONSTITUTION:A voltage Vin is switched by transistors Q1, Q2 at the normal operation time, and the prescribed DC output Vout is delivered. Voltages induced in the secondary winding W23 by a magnetic flux reset current flowed to the primary windings W21, W22 of a detecting transformer T2 connected in series with diodes D1, D2 are cancelled to each other. When any of the transistors Q1, Q2, and the diodes D1, D2 is shortcircuited, a voltage is induced in the winding W23. Accordingly, this is full-wave rectified by the diodes D3, D4 to obtain a detection signal by DC. This detection signal is applied to a drive circuit 11 to suppress the rectangular pulse to be fed to the bases of the transistors Q1, Q2.

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明はＤ　Ｃ／Ｄ　ｃコー７バータ方式による電源の
保設置Ｎ回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to an N circuit for maintaining a power supply using a DC/DC converter system.

（ｂ）　　技術の背景 従来より電気機器における機能作動上して通常商用交流
電源（ＡＣ）より変換して所定の直流電源を供給する。(b) Background of the Technology Conventionally, in order to function in electrical equipment, a predetermined DC power is supplied by converting commercial alternating current (AC) power.

その直流電源用として近年小形化、高効率化を特徴とし
て該ＡＣを直接整流平滑した粗直流電源を入力として２
０〜数１００　Ｋ１１ｚの矩形波によりスイッチングを
行い電圧変換およびＡＣ電位との分離絶縁を兼ねる主変
成器を介して得られる２次電圧を整流平滑するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ方式による電源装置が広く利用されている
。In recent years, as a DC power source, a coarse DC power source obtained by directly rectifying and smoothing the AC, which has been characterized by miniaturization and high efficiency, is input.
A DC/D converter that performs switching using a rectangular wave of 0 to several 100 K11z and rectifies and smoothes the secondary voltage obtained through the main transformer, which also serves as voltage conversion and separation and insulation from the AC potential.
Power supplies based on the C converter method are widely used.

（ｅ）　　従来技術と問題点 従来より犬答量の電源システムを構成する場合に、標準
化ないしは系列化された同一規格の低容量電源ユニット
を複数個並列接続して実現し、容量規格を低減して電源
システムに冗長度を持たせると共に保守性の向上を計る
手段が慣用されている。第１図に従来における並列運転
を行うＤＣ／ＤＣコンバータ方式による電源ユニットの
プロノり図を示す。Ｉａ、ｌｂは電源ユニット、２は負
荷、Ｖｊｎは直流入力電源、１１は駆動回路、Ｔ１は主
変成器、Ｑｌ、Ｑ２はスイッチングトランジスタ、Ｄｉ
、Ｄ２．Ｄｌｌ、Ｄｌ２はダイオード、Ｌはインダクタ
ンスおよびＣはコンデンサである。(e) Conventional technology and problems Conventionally, when configuring a power supply system with a small capacity, it is possible to reduce the capacity standard by connecting multiple low-capacity power supply units of the same standard or series in parallel. It is commonly used to provide redundancy to the power supply system and improve maintainability. FIG. 1 shows a diagram of a conventional power supply unit using a DC/DC converter method that performs parallel operation. Ia and lb are power supply units, 2 is a load, Vjn is a DC input power supply, 11 is a drive circuit, T1 is a main transformer, Ql and Q2 are switching transistors, and Di
, D2. Dll and Dl2 are diodes, L is an inductance, and C is a capacitor.

正常動作時においてはユニノ）Ｉａ、ｌｂはそれぞれ並
列接続されて共通の負荷２にその出力Ｖｏｕｔを供給す
る、ユニットｌａ、Ｉｂはそれぞれ直流入力電源Ｖｉｎ
をスイッチング制御するトラン／メタＱｌ、Ｑ２は共通
の２０〜数１００　Ｋ１１ｚの繰返しによる矩形波パル
スを送出する駆動回路１１に従い主変成器ＴＩの１次巻
線にスイッチング電流を印加して主変成器Ｔ１の２次巻
線に誘起する電圧をＤｌｌにより整流し、ＬおよびＣに
より平滑して負荷２に所定の直流を送出する。図示省略
したが駆動回路１１には通常出力電圧Ｖｏｕｔと基準電
圧との比較してその差電圧を前記矩形波パルスの導通幅
を帰還制菌し出力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧との差が０即
ち設定する基準電圧に等しくなるように作動して出力電
圧Ｖｏｕｔを定電圧化する機能を備えていＱ２の何れか
一方が短絡故障するとＶＩｎｏ−Ｄ２−主変成器の１次
巻線−ＤＩ−ＶＩｎｏに還流する正常動作時におけるＱ
ｌ、Ｑ２のスイッチングオフ時における磁束リセット電
流が例えば。１が短絡したときは、ＶＩｎｏ−Ｄ２−Ｑ
ｌと流れてＴＩＯ１次巻線を側路するのでＴ１の励来り
セントが行われないため磁心が飽和して他の、こ＼では
。２も過電流により破壊されて了う。また磁束リセット
電流の通路となる磁束リセット用ＤＩ、Ｄ２の内一方例
えばＤｌが短絡散瞳するとＶＩｎｏ−の２−Ｄｉ−ＶＩ
ｎｏによシＱ２のオフ動作と同時にＶｉｎ＆短絡してＱ
２を破壊して了う。通常Ｑｌ、Ｑ２．ＤＩ、Ｄ２は大電
流用が選択されるだめ故障は短絡モードが多いこの結果
同じＶｉｎに接続されている他の電源ユニット例えば電
源ユニット１ｂの入力電圧が降下して了い並列運転の意
味が無くなって了う欠点があった０ （ｄ）　　発明の目的 本発明の目的は上記の欠点を除去するため、スイッチン
グ機能を構成する回路素子のスイッチングトランジスタ
または磁束リセット用ダイオードの何れかにル絡損傷が
発生したときは１μちにこれを検出し７てスイッチング
駆動を抑止して他の回路素子への損傷拡大を防止し従来
のように直流入力電源の短絡を発生せずに他の電源コニ
ノドの入力電圧を確保して並列運転の機能を保持する手
段を提供しようとするものである。During normal operation, units Ia and lb are each connected in parallel to supply their output Vout to a common load 2, and units la and Ib are each connected to a DC input power supply Vin.
The transformer/meta Ql and Q2 that control the switching apply a switching current to the primary winding of the main transformer TI according to the drive circuit 11 that sends out a square wave pulse by repeating a common 20 to several 100 K11z. The voltage induced in the secondary winding of T1 is rectified by Dll, smoothed by L and C, and a predetermined direct current is sent to the load 2. Although not shown, the drive circuit 11 normally compares the output voltage Vout with a reference voltage and uses the difference voltage to feed back the conduction width of the rectangular wave pulse, and sets the difference between the output voltage Vout and the reference voltage to 0, that is, It has a function to make the output voltage Vout constant by operating so that it is equal to the reference voltage of Q during normal operation
For example, the magnetic flux reset current when Q2 is switched off. When 1 is shorted, VIno-D2-Q
Since the TIO primary winding is bypassed, the magnetic core is saturated and the magnetic core is saturated because T1 is not excited. 2 was also destroyed by the overcurrent. Also, if one of the magnetic flux reset DI and D2, which serves as a path for the magnetic flux reset current, for example, Dl is short-circuited and mydriatic, VIno-'s 2-Di-VI
No, at the same time as Q2 turns off, Vin & short-circuits Q.
Destroy 2 and you're done. Normal Ql, Q2. DI and D2 are selected for large currents, and failures often occur in short-circuit mode.As a result, the input voltage of other power supply units connected to the same Vin, for example, power supply unit 1b, drops and the parallel operation becomes meaningless. (d) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to prevent leakage damage to either the switching transistor or the magnetic flux reset diode of the circuit element constituting the switching function. When this occurs, it is detected within 1 μm and the switching drive is inhibited to prevent further damage to other circuit elements, and the input to other power sources is avoided without causing a short circuit of the DC input power source as in the conventional case. The aim is to provide a means to secure voltage and maintain the function of parallel operation.

（ｅ）　　発明の構成 この目的は、直流入力電源を偶数個のスイッチング素子
により同時に直列開閉制御して主変成器を介し整流平滑
するＤＣ／ＤＣＣ／式−タ方式による電源装置において
、各スイッチング素子の磁束リセット用ダイオードにお
ける電流検出手段を逆極性偶数個の１次巻線により実現
する検出変成器を設け、該ダイオードと１次巻線による
直列回路を、対応するスイッチング７子と主変成器の１
次巻線との直列回路に並列接続してなり、該検出変成器
に設けた２次巻線に誘起する電圧を両波整流して検出信
号とし、該スイッチング素子およびダイオードの短絡故
障に伴う検出信号にょシスイチング素子の動作を抑止す
ることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータの保護回路全
１２５供することによって達成することが出来る。(e) Structure of the Invention The object of the present invention is to provide a DC/DCC/type power supply device in which a DC input power source is controlled to open/close in series by an even number of switching elements simultaneously and rectified and smoothed via a main transformer. A detection transformer is provided in which the current detection means in the magnetic flux reset diode is realized by an even number of primary windings of opposite polarity, and a series circuit of the diodes and the primary windings is connected to the corresponding switching 7 element and the main transformer. 1
The voltage induced in the secondary winding of the detection transformer is connected in parallel to the series circuit with the secondary winding, and the voltage induced in the secondary winding is double-wave rectified and used as a detection signal to detect short-circuit failures of the switching element and diode. This can be achieved by providing all 125 protection circuits for the DC/DC converter, which are characterized by inhibiting the operation of signal switching elements.

（ｆ）　　発明の実施例 以下図面全参照しつ＼本発明の一実施例について説明す
る。(f) Embodiment of the Invention An embodiment of the present invention will be described below with full reference to the drawings.

第２図に本発明の一実施例における並列運転を行うＤ　
Ｃ／Ｄ　Ｃコ／パータ方式による電源ユニットおよびそ
の保護回路を示す。図において１０ａ。Figure 2 shows D for parallel operation in one embodiment of the present invention.
A power supply unit using the C/D C/part system and its protection circuit are shown. 10a in the figure.

１０ｂは電源ユニット、２は負荷、Ｖｉｎは直流入力電
源、１１は駆動回路、′Ｆ１は主変成器、Ｔ２は検出変
成器、Ｑｌ、Ｑ２はスイッチングトランジスタ、ＤＩ、
Ｄ２．Ｄ３．Ｄ４．Ｄｌｌ、Ｄｌ、２はダイオード、Ｌ
はインダクタンスおよびＣはコンデンサである。10b is a power supply unit, 2 is a load, Vin is a DC input power supply, 11 is a drive circuit, 'F1 is a main transformer, T2 is a detection transformer, Ql, Q2 are switching transistors, DI,
D2. D3. D4. Dll, Dl, 2 are diodes, L
is the inductance and C is the capacitor.

図におして構成部材を示す符号で従来のそれと共通の符
号を有する部材は従来と共通の機能と特性を有する。本
発明の一実施例においても正常動作時には従来と同様Ｖ
ｉｎをＱｌ、Ｑ２によりスイッチングして所定の直流出
力Ｖｏｕｔを送出することに変りはなく、Ｄｌ、Ｄ２と
直列に接続されたＴ２の１次巻線Ｗ２Ｉ、Ｗ２□に流れ
る磁束リセット電流によって２次巻線Ｗ２３に誘起され
る電圧は、Ｗ２）　、Ｗ２２が互に逆極性同一巻数の巻
線となっているだめ互に相殺されて送出されることはな
い。しかしＱｌ。In the drawings, components having the same reference numerals as those of the conventional apparatus have functions and characteristics common to the conventional apparatus. Also in one embodiment of the present invention, during normal operation, V
There is no change in the fact that in is switched by Ql and Q2 to send out a predetermined DC output Vout. The voltage induced in the winding W23 does not cancel each other out and be sent out because W2) and W22 are windings with opposite polarities and the same number of turns. But Ql.

Ｑ２の何ｆｔか一力が例えばＱｌが短絡数Ｉｌｌ　Ｌだ
ときは、Ｑ２のスイッチング動作がオフとなっ゛Ｃ磁束
リセット電流の通ｌｌ！８は正常動作時のＷ＋＋　　Ｗ
２１−ＤＩ　Ｖｉｎ　Ｄ２−Ｗ２２　Ｗｂの状態から’
ｌｌ′ｖ１１Ｗ　２１−Ｄ　１−　Ｑ　Ｉ　Ｗ　＋＋の
経路により流れて、Ｗ　２２に流れなくなるため従来の
Ｗ２．と■′２２における相殺からその一方だけが励磁
されるのでＶｖ２３に電圧が発生する。If the number of feet of Q2 is, for example, Ql is the number of short circuits, the switching operation of Q2 is turned off and the magnetic flux reset current is passed. 8 is W++ W during normal operation
21-DI Vin D2-W22 From the state of Wb'
The conventional W2. Since only one of them is excited due to the cancellation between

Ｑ２が短絡故障のときけ同様にＷ、２に磁束リセット電
流が流れてＷ２Ｉに流れ々くなりＷ２３に電圧が発生す
る。まだ次にＤｉ、ｌ）２の一方が例えはＤＩが短絡故
障したときは、Ｑｌ、Ｑ２のスイッチング動作がオンと
なってＶｉｎからの通′屯電流が正常動作時に流れるＱ
Ｉ　Ｗ１＋の経路とは余分にＤＩ−Ｗ？。When Q2 is short-circuited, similarly, a magnetic flux reset current flows through W, 2, flows through W2I, and a voltage is generated at W23. If one of Di, l)2, for example DI, has a short-circuit failure, the switching operation of Ql and Q2 will be turned on, and the current from Vin will flow during normal operation.
Is the path of I W1+ an extra DI-W? .

による並列経路によっても電流が流れ、他のＷ２□には
Ｑｌのオン動作による励磁電流はＤ２によって阻止され
ており流れないのでＷ２．に電圧を発生する。尚この時
Ｗ２．に流れる電流はＷ２．における負荷が電圧の検出
のみでＴＩの負荷に比較して遥かに少＜、Ｗ２１に流れ
る増加分によってＱ２が破損するような値にはならない
。同様にＤ２が短絡したときはＷ２２にＱｌのスイッチ
ング動作オンに伴う通電電流が流れてＷ２ｓＫ電圧が発
生する。このようにＱｌ　、Ｑ２．Ｉ）１　、Ｄ２の何
れかが短絡故障を発生するとＷ、３に電圧が誘起される
のでこれをＤ３゜Ｄ４により両波整流して直流による検
出信号を得ることが出来る。図示省略したがこの検出信
号を駆動回路１１に印加してＱｌ、Ｑ２のベースに逆出
する矩形波パルスを抑止するようにすれは、従来のよう
に他の構成零子を２次的に損傷することなく、従ってＶ
ｉｎを短絡する至らないので並列運転による冗長度の意
義を保持することが出来る。以上は直列形のスイッチン
グによるＤＣ／ＤＣコンバータによったがブリッジ方式
に適用しても同様に実現出来ることはいう迄もない。A current also flows through the parallel path caused by W2. generates a voltage. At this time, W2. The current flowing through W2. Since the load on W21 is only voltage detection and is much smaller than the load on TI, the increased amount flowing to W21 does not reach a value that would damage Q2. Similarly, when D2 is short-circuited, a current flows through W22 due to the ON switching operation of Ql, and the W2sK voltage is generated. In this way, Ql, Q2. I) When a short-circuit failure occurs in either of 1 and D2, a voltage is induced in W and 3, which can be double-wave rectified by D3 and D4 to obtain a DC detection signal. Although not shown in the figure, applying this detection signal to the drive circuit 11 to suppress the rectangular wave pulse that goes back to the bases of Ql and Q2 can cause secondary damage to other components as in the conventional method. Therefore, V
Since there is no need to short-circuit in, the significance of redundancy due to parallel operation can be maintained. Although the above description uses a DC/DC converter using series switching, it goes without saying that the same effect can be achieved by applying a bridge system.

（ｇ）　　発明の詳細 な説明したように本発明によれば直流入力電源を偶数個
のスイッチング素子により同時に開閉制御するＤ　Ｃ／
Ｄ　ｃコンバータにおいてその構成素子の短絡故障を検
出変成器により不平衡検出してスイッチング素子の動作
を抑止するように作動せしめ他の構成素子に及ｆ１す２
次」Ｊ１傷を防止すると共に、同一直流入力電源を共用
する他の′４．源ユニットの出花動作を妨害することの
ない並列運転に適したＤＣ／ＤＣコ／バータの保護回路
が１ｔられる。(g) As described in detail, according to the present invention, the DC/DC input power source is controlled to open and close simultaneously by an even number of switching elements.
In the Dc converter, the unbalance is detected by the transformer to detect a short-circuit fault in the component, and the switching element is operated to suppress the operation of the switching element, thereby affecting other components.
``Next'' J1 In addition to preventing damage, other ``4. A DC/DC converter protection circuit suitable for parallel operation without interfering with the output operation of the power source unit is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来における並列運転するＤＣ／ｌ）Ｃコンバ
ータ方式の電源ユニットによるブロック図および第２図
は本発明の一実施例にお・ける並列運転するＤＣ／ＤＣ
コンバータ方式による電源ユニットの保強回路を示す。 図においてＩａ　、　ｌｂ　、１０ａ。 １０ｂは電源ユニット、２は負荷、Ｑｌ、Ｑ２はトラン
ジスタ、Ｄｌ−、Ｄ２．Ｄ３．Ｄ４はダイオード、ＴＩ
は主変成器ふ・よひＴ２は検出変成器である。 死　１　図 昆　２　図 ７１θａ ｏｂFigure 1 is a block diagram of a conventional DC/1)C converter type power supply unit that operates in parallel, and Figure 2 shows a DC/DC that operates in parallel in an embodiment of the present invention.
This figure shows a protection circuit for a power supply unit using a converter method. Ia, lb, 10a in the figure. 10b is a power supply unit, 2 is a load, Ql, Q2 are transistors, Dl-, D2. D3. D4 is a diode, TI
is the main transformer and T2 is the detection transformer. Death 1 Figure 2 Figure 71θa ob

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 直流入力電源を偶数個のスイッチング素子によシ同時に
直列開閉制御して主変成器を介し整流平滑するＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ方式による電源装置において、各スイッチ
ング素子の磁束リセット用ダイオードにおける電流検出
手段を逆極性偶数個の１次巻線により実現する検出変成
器を設け、該ダイオードと１次巻線による直列回路を、
対応するスイッチング素子と主変成器の１次巻線との直
列回路に並列接続してなり、該検出変成器に設けた２次
巻線に銹起する電圧を両波整流して検出信号とし、該ス
イッチング素子およびダイオードの短絡故障に伴う検出
信号によりスイッチング素子の動作を抑止することを特
徴とするＤＣ／ＤＣコンバータの保護回路。DC/D that simultaneously controls the series switching of DC input power by an even number of switching elements and rectifies and smoothes it through the main transformer.
In a power supply device using the C converter system, a detection transformer is provided in which the current detection means in the magnetic flux reset diode of each switching element is realized by an even number of primary windings of opposite polarity, and a series circuit is formed by the diodes and the primary windings. ,
connected in parallel to a series circuit of a corresponding switching element and the primary winding of the main transformer, and double-wave rectifies the voltage generated in the secondary winding of the detection transformer to produce a detection signal; A protection circuit for a DC/DC converter, characterized in that the operation of the switching element is suppressed by a detection signal accompanying a short-circuit failure of the switching element and the diode.