JP2513741Y2 - スイッチング電源の過電流検出回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はカレントトランスで過電流を検出するスイッ
チング電源の過電流検出回路に関する。

［従来の技術］ 第５図は従来の１石，オン−オン式のパルス巾制御型
スイッチング電源を示す。即ち．入力端子2,3間に入力
直流電圧Eiが加えられ．スイッチング素子であるトラン
ジスタTr1のベースに制御回路６からパルス巾が制御さ
れたパルスが加えられてスイッチング動作をすることに
より．トランスT1の２次側には交流電圧が誘起され．こ
の交流電圧は整流平滑回路１により直流化されて出力直
流電圧E0となり出力端子4,5に抽出される。出力端子4,5
に抽出される出力直流電圧E0の一部はコンパレータ７及
びアイソレータ８を介して制御回路６に加えられ．出力
電圧E0が安定化するようにパルス巾を制御する。

今．負荷が一定で入力直流電圧Eiを変化させた場合．
入力直流電圧Eiが低い時．トランジスタTr1のオン巾が
広がる。しかし、第６図に示すように入力直流電圧Ｅi
が低い時．トランジスタTr1のコレクタ電流はオン巾は
広がるがピーク値は変わらない。

ところで．従来．第５図に示すようなパルス巾制御型
スイッチング電源の過電流検出回路が使用されている。
すなわち．トランスT1の１次側回路にはカレントトラン
スCTが取付けられ．このカレントトランスCTの出力には
終端抵抗R1,ダイオードD1,抵抗R2,コンデンサC1が接続
され．このコンデンサC1の端子電圧ｖcを検知するよう
になっている。そして．このコンデンサC1の端子電圧ｖ
cはコンパレータ10により基準電圧Ｖrと比較し．このコ
ンパレータ10の出力は制御回路６に加えられトランジス
タTr1に加えられるパルス巾を制御する。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで．カレントトランスCTの出力電圧ｖpは第７
図に示すように.0Vをセンターとして.Ton×ｖa＝Ｔoff
×ｖbの電圧と時間の積の等しい電圧波形となる。従っ
て．入力電圧が上昇し．パルス巾が狭くなった場合．第
７図の点線の様にＴon′×ｖa′＝Ｔoff′×ｖb′で．
しかも出力電流を一定とした場合.vp＝ｖp′の電圧波形
となる。この電圧波形を第５図の従来の過電流検出回路
で検出した出力ｖcはｖpの＋側のみを検出するため.v
c′＞ｖcとなる。この為．基準電圧Vrを固定とした場
合．過電流の設定値は大幅にずれることになる。このこ
とは過電流状態で出力特性が垂下し．パルス巾が狭くな
った時も同じで出力特性の垂下特性は「フ」の字とな
り．出力端子4,5に接続される負荷が定電流に近い負荷
の場合．出力電圧が立ち上がらなくなる問題もある。

又．パルス巾を50％以上で使用するオン−オン式１石
コンバータやチョッパー型コンバータ．あるいはプッシ
ュプル コンバータの場合．第８図に示すような電圧波
形となるため．入力電圧が下がった場合．過電流設定点
は大幅に増加し．実際に使用することは不可能であっ
た。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので．入力電圧
や出力電圧によってスイッチングパルス巾が変動しても
過電流の設定値の変動がなくパルス巾が50％以上となる
場合でも安定に動作し得．かつリアルタイムで過電流保
護を行ない得るスイッチング電源の過電流検出回路を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段と作用］ 本考案は上記目的を達成するために．スイッチング素
子が１次巻線に接続され２次巻線に整流平滑回路が接続
されたトランスと．前記スイッチング素子の制御電極に
接続されパルス巾を制御して出力する制御回路とよりな
るスイッチング電源において．このスイッチング電源に
流れる過電流を検出するカレントトランスと．このカレ
ントトランスの２次巻線間に接続された終端抵抗と．こ
の終端抵抗と前記カレントトランスの２次巻線との接続
点間にダイオード及びコンデンサが接続され前記スイッ
チング素子のオフ時前記カレントトランスの出力がダイ
オードを介してコンデンサに充電される充電回路と．前
記ダイオード及びコンデンサの接続点と前記ダイオード
及び終端抵抗の接続点間に接続された抵抗とを具備する
ことを特徴とするもので．カレントトランスの出力電圧
を交流電圧より直流電圧に変換することにより．入力電
圧や出力電圧によってスイッチングパルス巾が変動して
も過電流の設定値の変動がなくパルス巾が50％以上とな
る場合でも安定に動作するようにしたものであり．又．
カレントトランスの出力を平滑しないことにより．リア
ルタイムで過電流保護を行なうようにしたものである。

［実施例］ 以下図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本考案の一実施例を示し．第５図と同一部分
は同一符号を付す。即ち．トランスT1の１次巻線にはカ
レントトランスCTの１次巻線が接続され．このカレント
トランスCTの２次巻線間には終端抵抗R3が接続される。
この終端抵抗R3と前記カレントトランスCTの２次巻線と
の一方の接続点にはダイオードD3のカソードが接続さ
れ．このダイオードD3のアノードはコンデンサC2を介し
て前記カレントトランスCTの２次巻線と終端抵抗R3の他
方の接続点ｂに接続される。前記ダイオードD3のアノー
ドとコンデンサC2との接続点は端子ａに接続され．前記
ダイオードD3のカソードと終端抵抗R3との接続点は端子
ｃに接続され．この端子ｃと端子ａとの間には抵抗R4が
接続される。９が新しい過電流検出回路である。

すなわち．入力端子2,3間に入力直流電圧Eiが加えら
れ．スイッチング素子であるトランジスタTr1のベース
に制御回路６からパルス巾が制御されたパルスが加えら
れてスイッチング動作をすることにより．トランスT1の
２次側には交流電圧が誘起され．この交流電圧は整流平
滑回路１により直流化されて出力直流電圧E0となり出力
端子4,5に抽出される。出力端子4,5に抽出される出力直
流電圧E0の一部はコンパレータ７及びアイソレータ８を
介して制御回路６に加えられ．出力電圧E0が安定化する
ようにパルス巾を制御する。

しかして．第２図に示すように．カレントトランスCT
の出力電圧ｖp2は第７図及び第８図で示すvpと同じであ
る。トランジスタTr1のオフ時にカレントトランスCTの
出力はｂ点をコモンとして．−ｖb2のリセット電圧が発
生する。このためｂ点よりコンデンサC2,ダイオードD3
を通る電流i2が流れコンデンサC2には電圧ｖb2のピーク
電圧が直流電圧に変換され電圧Ｖb2として充電される。

一方．トランジスタTr1のオン時．カレントトランスC
Tの出力電圧ｖa2により抵抗R4,コンデンサC2のループに
電流i1が流れる。この時．電流i2によりコンデンサC2に
充電された電荷は電流i1によって放電されるが．コンデ
ンサC2に充分に大きな容量のコンデンサを使用し．電流
i1による放電時定数を充分に長くすることにより．電圧
Ｖb2は電圧ｖb2のピーク電圧を保持した直流電圧とな
る。

したがって.a点より抵抗R4の両端を見た電圧ｖc2は第
２図に示すように．電圧ｖp2を0Vより＋側にｖp2の波高
の波形となる。この検出回路を使用することにより．ト
ランジスタTr1のコレクタ電流と比例した0Vを基準とし
た電圧ｖp2を検出することができるようになった。

このように検出された前記抵抗R4の両端間の電圧ｖ_c2
は第５図の回路と同様に、コンパレータ10により基準電
圧Vrと比較し、このコンパレータ10の出力は制御回路６
に加えられたトランジスタTr1に加えられるパルス巾を
制御する。

上述したように．電圧ｖp2は入力電圧で変化しないた
め．過電流設定値のずれない過電流検出回路が可能にな
る。又．カレントトランスCTのリセット時の電圧ｖb2を
コンデンサC2に充電するため．パルス巾が50％以上とな
るオン−オン式１石，チョッパー，プッシュプル等のコ
ンバータにおいても確実に過電流を検出することができ
る。

この過電流検出回路はトランジスタTr1のコレクタ電
流に比例した直流のパルス電圧を検出するため．電源の
負荷短絡時や．入力電圧の急変．入力のオン又はオフ時
など．スイッチングトランジスタTr1や出力平滑用チョ
ークコイルが飽和することにより．トランジスタTr1の
コレクタ電流が急に立上る第４図のイの様な状態でもリ
アルタイムに電流を検出し．トランジスタTr1をオフす
ることができ．トランジスタTr1の破損を防ぐことがで
きる。

従来の回路では．上記の状態になるとトランジスタTr
1を保護することができなかったため．設計値より余裕
のあるトランス，チョーク類を使用していたが．この検
出回路を使用することにより．余裕がいらなくなる分．
小型化にできる。

又．コレクタ電流に比例した電圧のピークで検出し．
パルス巾をコントロールするため．出力特性の垂下特性
は自然に定電流特性となり．きわめて理想的であり．
「フ」の字特性や．逆の「フ」の字特性にすることも簡
単である。

［考案の効果］ 以上述べたように本考案によれば．カレントトランス
の出力電圧を交流電圧より直流電圧に変換することによ
り．入力電圧や出力電圧によってスイッチングパルス巾
が変動しても過電流の設定値の変動がなくパルス巾が50
％以上となる場合でも安定に動作することができ．又．
カレントトランスの出力を平滑しないため．リアルタイ
ムで過電流保護を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す回路図．第２図〜第４
図は本考案を説明するための波形例を示す図．第５図は
従来のスイッチング電源の過電流検出回路を示す回路
図．第６図〜第８図は従来のスイッチング電源の過電流
検出回路を説明するための波形例を示す図である。 CT……カレントトランス.R3……終端抵抗.C2……コンデ
ンサ.D3……ダイオード.R4……抵抗.T1……スイッチン
グトランス.Tr1……スイッチングトランジスタ.1……整
流平滑回路.6……制御回路.9……過電流検出回路.10…
…コンパレータ。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチング素子が１次巻線に接続され２
   次巻線に整流平滑回路が接続されたトランスと、前記ス
   イッチング素子の制御電極に接続されパルス巾を制御し
   て出力する制御回路とよりなるスイッチング電源におい
   て、このスイッチング電源に流れる過電流を検出するカ
   レントトランスと、このカレントトランスの２次巻線間
   に接続された終端抵抗と、この終端抵抗と前記カレント
   トランスの２次巻線との接続点間にダイオード及びコン
   デンサが接続され前記スイッチング素子のオフ時前記カ
   レントトランスの出力がダイオードを介してコンデンサ
   に充電される充電回路と、前記ダイオード及びコンデン
   サの接続点と前記ダイオード及び終端抵抗の接続点間に
   接続された抵抗と、この抵抗の両端間の電圧が基準電圧
   と比較され出力が前記制御回路に加えられるコンパレー
   タとを具備することを特徴とするスイッチング電源の過
   電流検出回路。