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JP2878029B2 - Switching power supply - Google Patents

Switching power supply

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JP2878029B2
JP2878029B2 JP18520492A JP18520492A JP2878029B2 JP 2878029 B2 JP2878029 B2 JP 2878029B2 JP 18520492 A JP18520492 A JP 18520492A JP 18520492 A JP18520492 A JP 18520492A JP 2878029 B2 JP2878029 B2 JP 2878029B2
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JP
Japan
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circuit
power supply
fundamental wave
signal
current
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Japanese (ja)
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茂夫 西鳥羽
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NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
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NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,パルス幅制御方式のス
イッチング電源装置に関し,特に自動復帰型の過電流保
護回路の動作時におけるパルス幅制御方式スイッチング
電源装置の負荷保護に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width control type switching power supply, and more particularly to load protection of a pulse width control type switching power supply when an automatic recovery type overcurrent protection circuit operates.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のパルス幅制御方式のスイッチング
電源装置のブロック図の一例を図4に,又,図4に示し
た従来例の主要部の信号波形図を図5に示す。図4にお
いて,符号1は入力電圧源,符号2はトランス,符号3
はスイッチングトランジスタ,符号4は整流ダイオー
ド,符号5は平滑コンデンサ,符号6は出力電圧端子
(+),符号7は出力電圧端子(−),符号8はスイッ
チング電源装置の負荷,符号9はフォトカプラ,17は
フォトカプラ9を流れる電流を制御する制御用抵抗,符
号 10はAND回路,符号11はパルス幅制御用(P
WM)比較回路,符号12は基本波発振回路,符号13
は過電流保護回路,符号15は回路動作スイッチ,符号
16は制御回路の電源を夫々示している。
2. Description of the Related Art An example of a block diagram of a conventional pulse width control type switching power supply device is shown in FIG. 4 and a signal waveform diagram of a main part of the conventional example shown in FIG. 4 is shown in FIG. 4, reference numeral 1 denotes an input voltage source, reference numeral 2 denotes a transformer, and reference numeral 3.
Is a switching transistor, 4 is a rectifier diode, 5 is a smoothing capacitor, 6 is an output voltage terminal (+), 7 is an output voltage terminal (-), 8 is a load of a switching power supply, 9 is a photocoupler. , 17 are control resistors for controlling the current flowing through the photocoupler 9, 10 is an AND circuit, 11 is for pulse width control (P
WM) Comparison circuit, reference numeral 12 is a fundamental wave oscillation circuit, reference numeral 13
Denotes an overcurrent protection circuit, reference numeral 15 denotes a circuit operation switch, and reference numeral 16 denotes a power supply of the control circuit.

【0003】基本波発振回路12は,第1,第2の比較
器21,22と,第1の比較器21の反転入力に接続さ
れた第1の基準電源23と,第2の比較器22の非反転
入力に接続され第2の基準電源24と,第1の比較器2
1の出力信号をセット信号,第2の比較器22の出力信
号をリセット信号とする第1のフリップフロップ25
と,周波数設定用コンデンサ29と,周波数設定用コン
デンサ29の充電電流と放電電流を各々供給する第1,
第2の定電流源26,27と,第1のフリップフロップ
(RS型)25の非反転出力がハイレベルの時には閉回
路,ローレベルの時には開回路となる第1のスイッチ回
路28とを有している。また,過電流保護回路13は,
基本波発振回路12で発生する基本波信号を反転入力端
子に入力し第3の基準電源32を非反転入力端子に入力
する第3の比較器31と,スイッチングトランジスタ3
のソース電流を電圧に変換する電流検出用抵抗36と,
電流検出用抵抗36に生じる検出電圧を非反転入力に入
力し第4の基準電源35を反転入力に入力する第4の比
較器34と,第4の比較器34の出力信号をセット信
号,第3の比較器31の出力信号をリセット信号とする
第2のフリップフロップ33とを有している。
The fundamental wave oscillating circuit 12 includes first and second comparators 21 and 22, a first reference power supply 23 connected to the inverting input of the first comparator 21, and a second comparator 22. , A second reference power supply 24 and a first comparator 2
1 is a set signal and the output signal of the second comparator 22 is a reset signal.
, A frequency setting capacitor 29, and a first and a first for supplying a charging current and a discharging current of the frequency setting capacitor 29, respectively.
It has second constant current sources 26 and 27 and a first switch circuit 28 that is closed when the non-inverted output of the first flip-flop (RS type) 25 is at a high level and is open when it is at a low level. doing. The overcurrent protection circuit 13 is
A third comparator 31 that inputs a fundamental wave signal generated by the fundamental wave oscillation circuit 12 to an inverting input terminal and inputs a third reference power supply 32 to a non-inverting input terminal;
A current detection resistor 36 for converting the source current of
A fourth comparator 34 for inputting a detection voltage generated in the current detecting resistor 36 to a non-inverting input and inputting a fourth reference power supply 35 to an inverting input; an output signal of the fourth comparator 34 as a set signal; And a second flip-flop 33 that uses the output signal of the third comparator 31 as a reset signal.

【0004】図4の従来例に係るスイッチング電源装置
の動作について説明する。回路動作スイッチ15を閉じ
ることにより,各ブロックに電源電圧が印加されると,
フォトカプラ9は出力電圧端子(+)6,(−)7との
間に出力される出力電圧を検出しその出力電圧に比例し
た電圧をパルス幅制御用(PWM)比較回路11の反転
入力に入力し,一方,パルス幅制御用比較回路11の非
反転入力には基本波発振回路12の基本波信号が入力さ
れる。
[0004] The operation of the conventional switching power supply device shown in FIG. 4 will be described. When the power supply voltage is applied to each block by closing the circuit operation switch 15,
The photocoupler 9 detects an output voltage output between the output voltage terminals (+) 6 and (−) 7 and outputs a voltage proportional to the output voltage to an inverting input of the pulse width control (PWM) comparison circuit 11. On the other hand, the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 is inputted to the non-inverting input of the pulse width control comparison circuit 11.

【0005】ここで基本波発振回路12の動作は以下の
通りである。第1の比較器21の非反転入力と第2の比
較器22の反転入力とを共に周波数設定用コンデンサ2
9に接続し,第1の比較器21の反転入力に接続された
第1の基準電源23の基準電圧VH を,第2の比較器2
2の非反転入力に接続された第2の基準電源24の基準
電圧VL より高電位に設定する。今,第1のフリップフ
ロップ25の非反転出力の出力電圧がローレベル,第1
のスイッチ回路28が開回路の状態とすると,第2の定
電流源27は開回路状態となるため,第1の定電流源2
6の定電流I1が周波数設定用コンデンサ29へ充電電
流として流れ,このコンデンサ29の電位は上昇し,第
1の基準電源23の基準電圧VH 迄達すると第1の比較
器21の出力電圧はハイレベルとなるため,第1のフリ
ップフロップ25へセット信号が入力され,このフリッ
プフロップ25の非反転出力はハイレベルとなり,第1
のスイッチ回路28は閉回路状態となる。第2の定電流
源27の定電流I2 とし,I2 >I1 となる様I2 を設
定すると,第2の定電流源の定電流I2 と第1の定電流
源の定電流I1 の差電流I2 −I1 が周波数設定用コン
デンサ29から放電電流として放電されるため,このコ
ンデンサ29の電位は下降を続け,第2の基準電源24
の基準電圧VL 迄達すると第2の比較器22の出力電圧
はハイレベルとなり第1のフリップフロップ25へリセ
ット信号が入力されて,このフリップフロップ25の非
反転出力はローレベルとなって,第1のスイッチ回路2
8は開回路状態となり前記の動作を繰り返す。従って,
基本波発振回路12の基本波信号は,振幅VH −VL
充電時定数(VH −VL )・CT /I1 ,放電時定数
(VH −VL )・CT /I2 となる三角波状の基本波信
号が得られる。但し,CTは周波数設定用コンデンサ2
9の容量値である。次に,基本波発振回路12の基本波
信号とフォトカプラ9の出力電圧とをパルス幅制御用比
較回路11で比較し,基本波信号の電圧がフォトカプラ
9の出力電圧より小さければローレベルの信号を,逆に
基本波信号の電圧がフォトカプラ9の出力電圧より高け
ればハイレベルの信号がAND回路10の一方の入力に
印加される。
Here, the operation of the fundamental wave oscillation circuit 12 is as follows. Both the non-inverting input of the first comparator 21 and the inverting input of the second comparator 22 are connected to the frequency setting capacitor 2.
9 and the reference voltage V H of the first reference power supply 23 connected to the inverting input of the first comparator 21.
2 is set to a higher potential than the reference voltage VL of the second reference power supply 24 connected to the non-inverting input. Now, the output voltage of the non-inverted output of the first flip-flop 25 is low,
When the switch circuit 28 is in an open circuit state, the second constant current source 27 is in an open circuit state.
Constant current I 1 of 6 flows as charging current to the frequency setting capacitor 29, the potential of the capacitor 29 rises, and reaches up to the reference voltage V H of the first reference power supply 23 output voltage of the first comparator 21 Is at a high level, a set signal is input to the first flip-flop 25, and the non-inverted output of the flip-flop 25 is at a high level,
Is in a closed circuit state. When the constant current I 2 of the second constant current source 27 is set and I 2 is set so that I 2 > I 1 , the constant current I 2 of the second constant current source and the constant current I of the first constant current source are set. Since the difference current I 2 −I 1 of 1 is discharged from the frequency setting capacitor 29 as a discharge current, the potential of the capacitor 29 continues to decrease and the second reference power supply 24
Reference voltage V L until it reaches the output voltage of the second comparator 22 is reset signal to the first flip-flop 25 becomes high level input, a non-inverting output of the flip-flop 25 is at a low level, First switch circuit 2
8 is in an open circuit state and the above operation is repeated. Therefore,
The fundamental wave signal of the fundamental wave oscillating circuit 12 has amplitude V H −V L ,
A triangular fundamental signal having a charge time constant (V H -V L ) · C T / I 1 and a discharge time constant (V H -V L ) · C T / I 2 is obtained. Where CT is the frequency setting capacitor 2
9 is the capacitance value. Next, the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillating circuit 12 is compared with the output voltage of the photocoupler 9 by the pulse width control comparing circuit 11. If the voltage of the fundamental wave signal is smaller than the output voltage of the photocoupler 9, the low level On the other hand, if the voltage of the fundamental signal is higher than the output voltage of the photocoupler 9, a high-level signal is applied to one input of the AND circuit 10.

【0006】また,過電流保護回路13の動作は以下の
通りである。スイッチングトランジスタ3のソース電流
を電流検出用抵抗36により検出し,その検出電圧を第
4の比較器34の非反転入力へ入力する。スイッチング
トランジスタ3が破壊しない範囲で動作する様に設定さ
れた第4の基準電源35を第4の比較器34の反転入力
に入力する。検出電圧が第4の基準電源35の基準電圧
より小さければ,即ち正常動作状態の場合は,第4の比
較器34の出力電圧はローレベルとなるため,第2のフ
リップフロップ(RS型)33のセット端子もローレベ
ルの状態となるので,このフリップフロップ33の反転
出力はハイレベルとなりAND回路10の他方の入力に
はハイレベルの信号が入力される。一方,スイッチング
トランジスタ3のソース電流が増大して電流検出用抵抗
36の検出電圧が第4の基準電源35の基準電圧より高
くなれば,第4の比較器34の出力電圧はハイレベルと
なり,第2のフリップフロップ33にはセット信号が入
力されるため,このフリップフロップ33の反転出力は
ローレベルとなり,AND回路10の他方の入力にはロ
ーレベルの信号が入力されるため,AND回路10の出
力電圧はローレベルとなり,スイッチングトランジスタ
3は遮断する。ここで,第2のフリップフロップ33の
リセット信号は以下の様に得られる。基本波発振回路1
2の基本波信号を第3の比較器31の反転入力に入力
し,非反転入力には第3の基準電源32を接続する。第
3の基準電源32の基準電圧VL ′を第2の基準電源2
4の基準電圧VL よりわずかに高い電位に設定すると,
基本波発振回路12の基本波信号の下側の波高値の近辺
で第3の比較器31の出力電圧はハイレベルとなるため
第2のフリップフロップ33へリセット信号を入力す
る。即ち,第2のフリップフロップ33のリセット信号
は基本波発振回路12の基本波信号の一周期毎に必ず一
回発生する。
The operation of the overcurrent protection circuit 13 is as follows. The source current of the switching transistor 3 is detected by the current detecting resistor 36, and the detected voltage is input to the non-inverting input of the fourth comparator 34. A fourth reference power supply 35 set to operate within a range where the switching transistor 3 is not destroyed is input to the inverting input of the fourth comparator 34. If the detected voltage is lower than the reference voltage of the fourth reference power supply 35, that is, in a normal operation state, the output voltage of the fourth comparator 34 becomes low level, so that the second flip-flop (RS type) 33 Is also at a low level, the inverted output of the flip-flop 33 is at a high level, and a high-level signal is input to the other input of the AND circuit 10. On the other hand, when the source current of the switching transistor 3 increases and the detection voltage of the current detection resistor 36 becomes higher than the reference voltage of the fourth reference power supply 35, the output voltage of the fourth comparator 34 becomes high level, Since the set signal is input to the second flip-flop 33, the inverted output of the flip-flop 33 is at the low level, and a low-level signal is input to the other input of the AND circuit 10. The output voltage becomes low level, and the switching transistor 3 is cut off. Here, the reset signal of the second flip-flop 33 is obtained as follows. Fundamental wave oscillation circuit 1
The second fundamental wave signal is input to the inverting input of the third comparator 31, and the third reference power supply 32 is connected to the non-inverting input. The reference voltage V L ′ of the third reference power supply 32 is
If the potential is set slightly higher than the reference voltage V L of
Since the output voltage of the third comparator 31 becomes a high level near the peak value on the lower side of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12, a reset signal is input to the second flip-flop 33. That is, the reset signal of the second flip-flop 33 is always generated once for each period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12.

【0007】従って,上述した様に,正常動作状態にお
いては,フォトカプラ9の出力電圧と基本波発振回路1
2の基本波信号とをパルス幅制御用比較回路11で比較
し基本波信号の電圧がフォトカプラ9の出力電圧より大
きければAND回路10の他方の入力は常にハイレベル
であるため,スイッチングトランジスタ3を導通し又,
基本波信号の電圧がフォトカプラ9の出力電圧より小さ
ければスイッチングトランジスタ3を遮断し,出力電圧
端子(+)6,(−)7との間の出力電圧に応じてスイ
ッチングトランジスタ3の導通時間を制御することによ
って,出力電圧端子(+)6,(−)7との間に安定し
た出力電圧を発生させている。
Therefore, as described above, in the normal operation state, the output voltage of the photocoupler 9 and the fundamental wave oscillation circuit 1
The pulse width control comparison circuit 11 compares the fundamental signal with the output signal of the photocoupler 9 and the other input of the AND circuit 10 is always at a high level. And
If the voltage of the fundamental wave signal is smaller than the output voltage of the photocoupler 9, the switching transistor 3 is cut off, and the conduction time of the switching transistor 3 is set in accordance with the output voltage between the output voltage terminals (+) 6 and (-) 7. By controlling, a stable output voltage is generated between the output voltage terminals (+) 6 and (-) 7.

【0008】スイッチングトランジスタ3のソース電流
が過大となる異常動作状態においては,上述した通り,
第2のフリップフロップ33の反転出力がローレベルと
なってAND回路10の他方の入力に入力されるため,
スイッチングトランジスタ3を遮断し,このトランジス
タを破壊から保護する。第2のフリップフロップ33の
リセット端子には前記の説明の様に,一周期毎にリセッ
ト信号が入力されるため,過電流保護回路13は基本波
発振回路12の基本波信号の一周期毎にリセット信号が
かかり,各周期毎に過電流保護が解除される自動復帰型
の特性を有する。
In an abnormal operation state in which the source current of the switching transistor 3 becomes excessive, as described above,
Since the inverted output of the second flip-flop 33 goes low and is input to the other input of the AND circuit 10,
The switching transistor 3 is shut off to protect this transistor from destruction. As described above, the reset signal is input to the reset terminal of the second flip-flop 33 every cycle, so that the overcurrent protection circuit 13 operates every cycle of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12. A reset signal is applied, and the overcurrent protection is released in each cycle.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この従来のパルス幅制
御方式のスイッチング電源装置では,スイッチングトラ
ンジスタ3のソース電流の異常を過電流保護回路13に
よって基本波発振回路12の基本波信号の一周期毎に検
出,動作停止及び解除を行っているため,スイッチング
トランジスタ3のソース電流が正常動作状態に至る迄,
過電流保護回路13の動作は繰り返し行なわれる。
In the conventional switching power supply of the pulse width control system, the abnormality of the source current of the switching transistor 3 is detected by the overcurrent protection circuit 13 every one cycle of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12. , The operation is stopped, and the operation is stopped. Therefore, until the source current of the switching transistor 3 reaches the normal operation state,
The operation of the overcurrent protection circuit 13 is repeatedly performed.

【0010】ところが,過電流保護回路13が動作して
スイッチングトランジスタ3が遮断する場合,過電流保
護回路13,AND回路10,スイッチングトランジス
タ3各々には遅延時間が存在するため,スイッチングト
ランジスタ3のソース電流の過大を検出して,このトラ
ンジスタ3が遮断する迄には遅延時間を必ず有すること
になる。また,基本波発振回路12の基本波信号の周期
が上記遅延時間を比較して充分に長い場合は,トランス
2の2次側に蓄積されたエネルギーは完全に放出される
ため出力端子(+)6,(−)7間の出力電圧が低下し
た際に負荷8の負荷電流は増大することはない。即ち,
出力電圧端(+)6,(−)7間の出力電圧と負荷8の
出力電流との関係は垂下特性又はフの字特性となる。一
方,基本波発振回路12の基本波信号の周期が短く上記
遅延時間が無視出来ない程の値の短周期となった場合
は,トランス2の2次側に蓄積されたエネルギーが完全
に放出されず蓄積された状態となっているため,出力端
子(+)6,(−)7間の出力電圧が低下しても,蓄積
されたエネルギーの影響で負荷8の負荷電流が増大して
しまう。即ち,出力端子(+)6,(−)7間の出力電
圧対負荷8の出力電流の関係はL字型となり,過大電流
の影響により負荷8を破壊してしまうことがある。
However, when the overcurrent protection circuit 13 operates and the switching transistor 3 is cut off, the overcurrent protection circuit 13, the AND circuit 10, and the switching transistor 3 each have a delay time. There is always a delay time between the detection of the excessive current and the turning off of the transistor 3. If the period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 is sufficiently long in comparison with the delay time, the energy stored in the secondary side of the transformer 2 is completely discharged, so that the output terminal (+) When the output voltage between 6 and (-) 7 decreases, the load current of the load 8 does not increase. That is,
The relationship between the output voltage between the output voltage terminals (+) 6 and (−) 7 and the output current of the load 8 has a drooping characteristic or a square-shaped characteristic. On the other hand, if the period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 is short and the above-mentioned delay time is short enough to be not ignored, the energy stored in the secondary side of the transformer 2 is completely discharged. Therefore, even if the output voltage between the output terminals (+) 6 and (-) 7 decreases, the load current of the load 8 increases due to the stored energy. That is, the relationship between the output voltage between the output terminals (+) 6 and (-) 7 and the output current of the load 8 becomes L-shaped, and the load 8 may be destroyed by the influence of the excessive current.

【0011】特に,近年,スイッチング電源装置の小型
化,高効率化を計るため,基本波信号の周期は益々短く
なる傾向にあり,上記遅延時間による出力電圧対出力電
流のL字型特性はスイッチング電源装置の負荷を破壊し
てしまうという問題点があった。更に,上記遅延時間は
スイッチングトランジスタ3はその時間余分な過大電流
が流れ続ける状態となるため,スイッチングトランジス
タ3の熱設計及び安全動作領域の余裕が無くなるという
問題点もあった。
In particular, in recent years, in order to reduce the size and increase the efficiency of the switching power supply device, the period of the fundamental wave signal tends to become shorter and shorter. There is a problem that the load of the power supply device is destroyed. Further, since the switching transistor 3 is in a state where an excessive current continues to flow during the delay time, there is a problem that the thermal design of the switching transistor 3 and the safety operation area have no margin.

【0012】そこで,本発明の第1の技術的課題は,ス
イッチングトランジスタのソース電流が増大して過電流
保護回路が動作する異常動作状態において,スイッチン
グ電源装置の負荷を過大電流による破壊を防止できるス
イッチング電源装置を提供することにある。
Therefore, a first technical problem of the present invention is to prevent a load of a switching power supply from being destroyed by an excessive current in an abnormal operation state in which a source current of a switching transistor increases and an overcurrent protection circuit operates. A switching power supply device is provided.

【0013】また,本発明の第2の技術的課題は,上記
遅延時間が存在しても,スイッチングトランジスタの熱
設計及び安全動作領域に対する余裕が充分にとれるた
め,設計の自由度を増すことができるスイッチング電源
装置を提供することにある。
A second technical problem of the present invention is that even if the above-mentioned delay time exists, a sufficient margin for the thermal design and the safe operation area of the switching transistor can be secured, so that the degree of freedom in design can be increased. It is an object of the present invention to provide a switching power supply device that can perform the switching.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング電
源装置は,過電流を検出した検出信号で動作し,基本波
発振回路の基本波信号で動作を停止する自動復帰型の過
電流保護回路を有するパルス幅制御方式のスイッチング
電源装置において,前記過電流保護回路が過電流を検出
すると,前記基本波発振回路の基本波信号の充放電の時
定数を変化させる時定数変換用スイッチ回路を有するこ
とを特徴としている。
A switching power supply device according to the present invention includes an automatic recovery type overcurrent protection circuit that operates with a detection signal that detects an overcurrent and stops operation with a fundamental wave signal of a fundamental wave oscillation circuit. A switching power supply device of a pulse width control type having a time constant conversion switch circuit for changing a time constant of charging and discharging of a fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit when the overcurrent protection circuit detects an overcurrent. It is characterized by.

【0015】[0015]

【作用】本発明においては,過電流保護回路がスイッチ
ングトランジスタの過電流状態を検出すると時定数変換
用スイッチ回路が基本波発振回路の基本波信号の放電の
時定数を変化させる。
In the present invention, when the overcurrent protection circuit detects the overcurrent state of the switching transistor, the time constant conversion switch circuit changes the time constant of the discharge of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit.

【0016】[0016]

【実施例】以下,本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の実施例のスイッチング電源
装置のブロック図,図2及び図3は図1に示したスイッ
チング電源装置の動作波形図である。尚,図1乃至3で
は,図4の従来例と共通する部分に関しては同一符号を
記した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are operation waveform diagrams of the switching power supply shown in FIG. In FIGS. 1 to 3, the same reference numerals are given to the parts common to the conventional example of FIG.

【0017】図1において,符号1は入力電圧源,符号
2はトランス,符号3はスイッチングトランジスタ,符
号4は整流ダイオード,符号5は平滑コンデンサ,符号
6は出力電圧端子(+),符号7は出力電圧端子
(−),符号8はスイッチング電源装置の負荷,符号9
はフォトカプラ,符号17はカプラを流れる電流を制御
する制御用抵抗,符号10はAND回路,符号11はパ
ルス幅制御用(PWM)比較回路,符号12は基本波発
振回路,符号13は過電流保護回路,符号14は時定数
変換用スイッチ回路,符号15は回路動作スイッチ,符
号16は制御回路の電源を夫々示している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an input voltage source, reference numeral 2 denotes a transformer, reference numeral 3 denotes a switching transistor, reference numeral 4 denotes a rectifier diode, reference numeral 5 denotes a smoothing capacitor, reference numeral 6 denotes an output voltage terminal (+), and reference numeral 7 denotes Output voltage terminal (-), reference numeral 8 denotes a load of the switching power supply, reference numeral 9
Is a photocoupler, 17 is a control resistor for controlling the current flowing through the coupler, 10 is an AND circuit, 11 is a pulse width control (PWM) comparison circuit, 12 is a fundamental wave oscillation circuit, 13 is an overcurrent. A protection circuit, reference numeral 14 indicates a switch circuit for time constant conversion, reference numeral 15 indicates a circuit operation switch, and reference numeral 16 indicates a power supply of the control circuit.

【0018】基本波発振回路12は,第1,第2の比較
器21,22と,第1の比較器21の反転入力に接続さ
れた第1の基準電源23と,第2の比較器22の非反転
入力に接続された第2の基準電源24と,第1の比較器
21の出力信号をセット信号,第2の比較器22の出力
信号をリセット信号とする第1のフリップフロップ25
と,第1,第2の周波数設定用コンデンサ29,30と
周波数設定用コンデンサへ充電電流と放電電流を各々供
給する第1,第2の定電流源26,27と,第1のフリ
ップフロップ25の非反転出力がハイレベルの時には閉
回路,一方,ローレベルの時には開回路となる第1のス
イッチ回路28とを有している。
The fundamental wave oscillating circuit 12 includes first and second comparators 21 and 22, a first reference power supply 23 connected to an inverting input of the first comparator 21, and a second comparator 22. A second reference power supply 24 connected to the non-inverting input of the first comparator 21 and a first flip-flop 25 using the output signal of the first comparator 21 as a set signal and the output signal of the second comparator 22 as a reset signal
A first and a second constant current sources 26 and 27 for supplying a charging current and a discharging current to the first and second frequency setting capacitors 29 and 30 and the frequency setting capacitor, respectively; Has a first switch circuit 28 which is closed when the non-inverted output is at a high level and is open when it is at a low level.

【0019】過電流保護回路13は基本波発振回路12
で発生する基本波信号を反転入力に入力し,第3の基準
電源32を非反転入力に入力する第3の比較器31と,
スイッチングトランジスタ3のソース電流を電圧に変換
する電流検出用抵抗36と,この抵抗36に生じる検出
電圧を非反転入力に入力し第4の基準電源35を反転入
力に入力する第4の比較器34と,第4の比較器の出力
信号をセット信号,第3の比較器の出力信号をリセット
信号とする第2のフリップフロップ33とを有してい
る。以上までは,図4の従来例と同様の構成である。
The overcurrent protection circuit 13 is a fundamental wave oscillation circuit 12
A third comparator 31 for inputting a fundamental wave signal generated at the inverting input to a non-inverting input and a third reference power supply 32 for a non-inverting input;
A current detecting resistor 36 for converting a source current of the switching transistor 3 into a voltage, and a fourth comparator 34 for inputting a detection voltage generated at the resistor 36 to a non-inverting input and inputting a fourth reference power supply 35 to an inverting input. And a second flip-flop 33 that uses the output signal of the fourth comparator as a set signal and the output signal of the third comparator as a reset signal. Up to this point, the configuration is the same as that of the conventional example of FIG.

【0020】本発明の実施例に係るスイッチング電源回
路は,時定数変換用スイッチ回路14,及び第2の周波
数設定用コンデンサ30を有する点で従来例とは異な
る。この時定数変換用スイッチ回路14は,過電流保護
回路13の第2のフリップフロップの非反転出力がハイ
レベルの時閉回路状態,ローレベルの時開回路状態とな
るように動作する。
The switching power supply circuit according to the embodiment of the present invention differs from the conventional example in that the switching power supply circuit has a time constant conversion switch circuit 14 and a second frequency setting capacitor 30. The time constant conversion switch circuit 14 operates so that the non-inverted output of the second flip-flop of the overcurrent protection circuit 13 is in a closed circuit state when it is at a high level and an open circuit state when it is at a low level.

【0021】正常動作状態においては,図4の従来例で
説明した様に,過電流保護回路13の第2のフリップフ
ロップ33の反転出力はハイレベル,非反転出力はロー
レベルであるため,時定数変換用スイッチ回路14は開
回路となる。従って,基本波発振回路12の第2の周波
数設定用コンデンサ30は開回路状態となるため,図4
の従来例で説明した様に,この基本波発生回路12の基
本波信号は,振幅VH−VL ,充電時定数(VH
L )CT1/I1 ,放電時定数(VH −VL )CT1
(I2 −I1 )となる。但し,VH は第1の基準電源2
3の基準電圧,VL は第2の基準電源24の基準電圧
で,VH >VL ,CT1は第1の周波数設定用コンデンサ
29の容量値,I1 ,I2 は各々第1,第2の定電流源
の定電流値でI2>I1 である。即ち,正常動作状態で
は,基本波発振回路12の基本波信号は,第2の周波数
設定用コンデンサ30には依存せず,第1の周波数設定
用コンデンサ29のみに依存する。
In the normal operation state, as described in the conventional example of FIG. 4, the inverted output of the second flip-flop 33 of the overcurrent protection circuit 13 is at the high level and the non-inverted output is at the low level. The constant conversion switch circuit 14 is an open circuit. Accordingly, since the second frequency setting capacitor 30 of the fundamental wave oscillation circuit 12 is in an open circuit state, FIG.
Of As described in the conventional example, the fundamental wave signal of the fundamental wave generating circuit 12, the amplitude V H -V L, the charging time constant (V H -
V L) C T1 / I 1 , the discharge time constant (V H -V L) C T1 /
(I 2 −I 1 ). Here, V H is the first reference power supply 2
3, the reference voltage V L is the reference voltage of the second reference power supply 24, V H > V L , C T1 is the capacitance value of the first frequency setting capacitor 29, and I 1 and I 2 are the first and second , respectively. The constant current value of the second constant current source is I 2 > I 1 . That is, in the normal operation state, the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 does not depend on the second frequency setting capacitor 30 but depends only on the first frequency setting capacitor 29.

【0022】スイッチングトランジスタ3のソース電流
が増大して過電流保護回路13の電流検出用抵抗36の
検出電圧が第4の基準電源35の基準電圧より高くなっ
て過大電流が流れる異常動作状態の場合は,第4の比較
器34の出力電圧はハイレベルとなり,第2のフリップ
フロップ33のセット入力はハイレベルとなる。従っ
て,このフリップフロップ33の反転出力はローレベ
ル,非反転出力はハイレベルとなり,AND回路10の
一方の入力はローレベルとなるためスイッチングトラン
ジスタ3は遮断しソース電流が過大となるのを防止す
る。この状態の時,過電流保護回路13の第2のフリッ
プフロップ33の非反転出力はハイレベルであるため,
時定数変換用スイッチ回路14は閉回路となり,基本発
振回路12の基本波信号の周期は第1及び第2の周波数
設定用コンデンサ29,30の和に依存するため,過電
流保護回路13がスイッチングトランジスタ3のソース
電流の過大を検出した時点から,基本波発振回路12の
基本波信号の周期は,図2及び図3で示した様に正常状
態に比して長くなる。即ち,放電時の時定数は(VH
L )(CT1+CT2)/(I2 −I1 ),及び充電時の
時定数は(VH −VL )(CT1+CT2)/I1 と変化
し,図2は,周波数設定用コンデンサが放電時に異常動
作となった場合を示しており,図3は充電時に異常動作
状態となった場合を示したものである。この様に,時定
数変換用スイッチ回路14と第2の周波数設定用コンデ
ンサ30を設け,かつ,このコンデンサ30の値を任意
に設定することにより,スイッチングトランジスタ3の
ソース電流が規定の値を越える異常状態時の基本波発振
回路12の基本波信号の周期を任意の値に設定可能であ
る。
When the source current of the switching transistor 3 increases, the detection voltage of the current detecting resistor 36 of the overcurrent protection circuit 13 becomes higher than the reference voltage of the fourth reference power supply 35, and an excessive current flows, resulting in an abnormal operation state. , The output voltage of the fourth comparator 34 becomes high level, and the set input of the second flip-flop 33 becomes high level. Therefore, the inverted output of the flip-flop 33 is at a low level, the non-inverted output is at a high level, and one input of the AND circuit 10 is at a low level, so that the switching transistor 3 is cut off to prevent the source current from becoming excessive. . In this state, since the non-inverted output of the second flip-flop 33 of the overcurrent protection circuit 13 is at a high level,
The time constant conversion switch circuit 14 is a closed circuit, and the period of the fundamental wave signal of the basic oscillation circuit 12 depends on the sum of the first and second frequency setting capacitors 29, 30. From the point in time when the source current of the transistor 3 is detected to be excessive, the period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 becomes longer than in the normal state as shown in FIGS. That is, the time constant at the time of discharge is (V H
V L ) (C T1 + C T2 ) / (I 2 −I 1 ) and the time constant at the time of charging change to (V H −V L ) (C T1 + C T2 ) / I 1, and FIG. FIG. 3 shows a case where the setting capacitor has abnormal operation during discharging, and FIG. 3 shows a case where abnormal operation has occurred during charging. Thus, by providing the time constant conversion switch circuit 14 and the second frequency setting capacitor 30 and arbitrarily setting the value of the capacitor 30, the source current of the switching transistor 3 exceeds the specified value. The period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit 12 in the abnormal state can be set to an arbitrary value.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明した様に本発明は,時定数変換
用スイッチ回路を設けたことによりスイッチングトラン
ジスタのソース電流が増大して過電流保護回路が動作す
る異常動作状態において,基本波発振回路の基本波信号
の充放電の時定数を正常状態と比較して著しく長く設定
することが出来るので,過電流保護回路,AND回路,
スイッチングトランジスタに一定の遅延時間に対し,ト
ランスの2次側に蓄積されたエネルギーは完全に放出出
来るので,出力電圧端子(+),(−)の間の出力電圧
が低下した際に負荷の負荷電流が増大することはなく,
負荷電流と出力電圧の関係は垂下特性又はフの字特性を
有し,スイッチング電源装置の負荷を過大電流によって
破壊させることはしないという効果を有する。
As described above, according to the present invention, the fundamental wave oscillation circuit is provided in an abnormal operation state in which the source current of the switching transistor is increased due to the provision of the time constant conversion switch circuit and the overcurrent protection circuit operates. The time constant of charge and discharge of the fundamental wave signal can be set to be significantly longer than that in a normal state, so that an overcurrent protection circuit, an AND circuit,
The energy stored in the secondary side of the transformer can be completely discharged for a certain delay time in the switching transistor, so when the output voltage between the output voltage terminals (+) and (-) drops, the load The current does not increase,
The relationship between the load current and the output voltage has a drooping characteristic or a fold-back characteristic, and has an effect that the load of the switching power supply device is not destroyed by an excessive current.

【0024】更に,本発明は,上記遅延時間が存在して
も異常動作状態では,基本波発振回路の基本波信号の周
期が充分長くなって,この信号の周期に対する遅延時間
のデューティー比が充分小さく設定出来るので,スイッ
チングトランジスタの熱設計及び安全動作領域に対する
余裕が充分にとれるため設計の自由度が増すという効果
も有する。
Further, according to the present invention, in the abnormal operation state even if the delay time is present, the period of the fundamental wave signal of the fundamental wave oscillation circuit becomes sufficiently long, and the duty ratio of the delay time to the period of this signal becomes sufficient. Since the switching transistor can be set small, there is an effect that the degree of freedom in design is increased because a sufficient margin is provided for the thermal design and the safe operation area of the switching transistor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るスイッチング電源回路の
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した実施例の各部における信号波形の
一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal waveform in each section of the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した実施例の各部における信号波形の
他の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating another example of a signal waveform in each unit of the embodiment illustrated in FIG. 1;

【図4】従来例に係るスイッチング電源回路のブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram of a switching power supply circuit according to a conventional example.

【図5】図4のスイッチング電源回路の各部における信
号波形図である。
5 is a signal waveform diagram in each part of the switching power supply circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力電圧源 2 トランス 3 スイッチングトランジスタ 4 整流ダイオード 5 平滑コンデンサ 6 出力電圧端子(+) 7 出力電圧端子(−) 8 スイッチング電源の負荷 9 フォトカプラ 10 AND回路 11 パルス幅制御用比較回路 12 基本波発振回路 13 過電流保護回路 14 時定数変換用スイッチ回路 15 回路動作スイッチ 16 制御回路の電源 17 制御用抵抗 21 第1の比較器 22 第2の比較器 23 第1の基準電源 24 第2の基準電源 25 第1のフリップフロップ 26 第1の定電流源 27 第2の定電流源 28 第1のスイッチ回路 29 第1の周波数設定用コンデンサ 30 第1の周波数設定用コンデンサ 31 第3の比較器 32 第3の基準電源 33 第2のフリップフロップ 34 第4の比較器 35 第4の基準電源 Reference Signs List 1 input voltage source 2 transformer 3 switching transistor 4 rectifier diode 5 smoothing capacitor 6 output voltage terminal (+) 7 output voltage terminal (-) 8 load of switching power supply 9 photocoupler 10 AND circuit 11 pulse width control comparison circuit 12 fundamental wave Oscillation circuit 13 Overcurrent protection circuit 14 Time constant conversion switch circuit 15 Circuit operation switch 16 Power supply of control circuit 17 Control resistor 21 First comparator 22 Second comparator 23 First reference power supply 24 Second reference Power supply 25 First flip-flop 26 First constant current source 27 Second constant current source 28 First switch circuit 29 First frequency setting capacitor 30 First frequency setting capacitor 31 Third comparator 32 Third reference power supply 33 Second flip-flop 34 Fourth comparator 35 Fourth reference power supply

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 3/00 - 3/44 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H02M 3/00-3/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 過電流の検出信号で動作し,基本波発振
回路の基本波信号で動作を停止する自動復帰型の過電流
保護回路を有するパルス幅制御方式のスイッチング電源
装置において,前記過電流保護回路の過電流検出信号に
基づいて,前記基本波信号の充放電の時定数を変化させ
る時定数変換用スイッチ回路を有することを特徴とする
スイッチング電源装置。
1. A pulse width control type switching power supply having an automatic recovery type overcurrent protection circuit which operates with an overcurrent detection signal and stops operation with a fundamental wave signal of a fundamental wave oscillation circuit. A switching power supply device comprising: a time constant conversion switch circuit that changes a time constant of charging and discharging of the fundamental signal based on an overcurrent detection signal of a protection circuit.
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