JP3031501B2 - Dc−dcコンバータの過電流保護回路及び保護方法 - Google Patents
Dc−dcコンバータの過電流保護回路及び保護方法Info
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Description
力を一定値以下に制限するようにしたDC−DCコンバ
ータの過電流保護回路及び保護方法に関する。
短絡等の過負荷からコンバータを保護するために、主と
してタイマ−ラッチ方式と入力電流制限方式が用いられ
てきた。
の低下が一定時間以上継続したことを検出し、スイッチ
ングトランジスタを停止させる方式で、例えば図3に示
すような電気回路がある。図3の符号CTは検出時間を
設定するためのコンデンサで、通常はDC−DCコンバ
ータの立ち上がり時間(数十mS〜数百mS)よりも検
出時間が長くなるように設定され、DC−DCコンバー
タが動作開始後定常状態になるまで過電流保護回路が動
作しないようになっている。
の入力電流を一定値に制限することにより、DC−DC
コンバータの素子を過負荷状態から保護する方式で、例
えば図4に示すような電気回路がある。トランジスタを
不飽和領域で動作させることによる定電流回路を用い
て、一定以上の電力が素子に加えられないようにしてい
る。
タイマーラッチ方式では、一定時間以内の異常に対して
は保護が働かず、DC−DCコンバータ内の素子が過負
荷状態になるという課題があった。また、非絶縁形のD
C−DCコンバータにタイマ−ラッチ方式を用いた場
合、保護回路が動作中であっても、入力電源からの電力
が負荷へ供給され続けるので、負荷を破損する可能性が
あった。
タを不飽和領域で動作させるため、入力電流を制限して
いる期間中に発熱し、保護回路が長時間動作した場合に
はトランジスタを破損するという課題があった。
成されたもので、負荷短絡等の過負荷時に即時に動作す
ることができ、DC−DCコンバータの構成素子の過負
荷常置を最小限に抑えるようにしたDC−DCコンバー
タの過電流保護回路及び保護方法を提供することを目的
とする。
に、この発明は、直流電源から印加された入力電圧を変
換して負荷に出力電圧を印加するDC−DCコンバータ
の過電流保護回路において、前記負荷に供給される電流
に比例する入力電流を監視し、過電流を検出する過電流
検出部と、前記負荷に供給される電流の径路に設けら
れ、且つ、前記DC−DCコンバータ内のスイッチング
素子とは別のスイッチング素子を含む保護回路部と、前
記過電流検出部によって検出された過電流の値が第1の
値未満のときに前記別のスイッチング素子をオン状態に
保持し、該過電流の値が前記第1の値以上で第2の値未
満のとき該過電流の値に応じて幅が変化するパルスを出
力して前記別のスイッチング素子を該パルスに応じて動
作させ、前記過電流の値が前記第2の値以上のとき前記
別のスイッチング素子を遮断させる制御回路部と、を具
備することを特徴とする過電流保護回路、及び、直流電
源から印加された入力電圧を変換して負荷に出力電圧を
印加するDC−DCコンバータの過電流保護方法であっ
て、前記負荷に供給される電流に比例する入力電流を監
視し、過電流を検出する段階と、前記負荷に供給される
電流の径路に、前記DC−DCコンバータ内のスイッチ
ング素子とは別のスイッチング素子を含む保護回路部を
設ける段階と、過電流を検出する前記段階によって検出
された過電流の値が第1の値未満のときに前記別のスイ
ッチング素子をオン状態に保持し、該過電流の値が前記
第1の値以上で第2の値未満のとき該過電流の値に応じ
て幅が変化するパルスを出力して前記別のスイッチング
素子を該パルスに応じて動作させ、前記過電流の値が前
記第2の値以上のとき前記別のスイッチング素子を遮断
させる段階と、を具備することを特徴とする過電流保護
方法、を提供する。
する入力電流が検出される。ここで検出された信号に応
じて、制御回路部の出力は連続的なローレベル状態から
該信号に応じてパルス幅が変化するパルス変調状態を経
て連続的なハイレベル状態まで変化する。この出力によ
って制御されてスイッチング素子が動作し、DC−DC
コンバータを過電流から保護する。
実施例の構成を示す回路図である。図において、入力端
子T1,T2間には直流電源Eが接続され、出力端子T
3,T4間には負荷LDが接続される。符号CVは周知
のDC−DCコンバータの変換部で、例えば昇圧形の場
合、コイルL1、ダイオードD1,出力平滑用コンデン
サC1,スイッチングトランジスタQ1、出力電圧検出
抵抗R1,R2及びパルス幅変調回路PWMを備える。
スイッチングトランジスタQ1がオンのときコイルL1
に蓄積されたエネルギーは、スイッチングトランジスタ
Q1がオフのときにダイオードD1を通ってコンデンサ
C1及び負荷LDに供給される。このときの出力電圧は
抵抗R1,R2によって分圧され、その分圧比に基づく
検出電圧によってパルス幅変調回路PWMの出力パルス
幅が制御される。こうしてパルス幅制御されたパルスが
スイッチングトランジスタQ1のベースに供給され、こ
れによりDC−DCコンバータの出力電圧は一定に保た
れる。
保護回路部1と過電流検出回路部2とが設けられ、過電
流検出回路部2の出力を受けて制御回路部3が保護回路
部1を制御する。保護回路部1は、プラス側ラインに挿
入された過電流保護用のトランジスタQ2と、これにバ
イアス電圧を与える抵抗R3,R4と、トランジスタQ
2の起動用コンデンサC2とから構成される。
挿入された入力電流検出抵抗R5を含む。入力電流検出
抵抗R5の一端と接地側ラインとの間には、直列に接続
された抵抗R6,R7が接続され、入力電流検出抵抗R
5の他端と接地側ラインとの間には、直列に接続された
抵抗R8,R9が接続される。
とを含み、直列に接続された抵抗R6とR7の接続点の
電圧E1及び直列に接続された抵抗R8とR9の接続点
の電圧E2が誤差増幅器Aに入力される。誤差増幅器A
は入力される電圧E1と電圧E2との差E1〜E2に応
じた大きさの信号を制御部CLに与える。そこで、制御
部CLは、誤差増幅器Aからの出力に応じてデユーテイ
サイクルが0〜100%まで変化するパルスを出力する
パルス幅変調回路であり、この出力を抵抗R4とコンデ
ンサC2との接続点に与える。
プラス側ラインと接地側ラインとの間に接続されたダイ
オードD2は、スイッチングトランジスタQ2がオフの
ときにコイルL1のエネルギーを放出させるために設け
られている。しかし、出力電圧が小さい場合にはダイオ
ードD2は無くてもよい。コンデンサC3は平滑用のコ
ンデンサである。
力電源投入直後には、制御部CLの出力に無関係にスイ
ッチングトランジスタQ2のベース電流が抵抗R3を通
ってコンデンサC2に流れるので、スイッチングトラン
ジスタQ2はオンとなり、電源電流は抵抗R5を通って
変換部CVに供給される。こうして、全体が動作を開始
する。
点及び抵抗R8とR9の接続点にそれぞれ電圧E1,E
2が発生する。このとき、入力電流検出抵抗R5での電
圧降下をE3とするとき、E1−E3=E2が成立する
ように抵抗R5〜R9の値が選定される。一方、制御部
3においてCLのOUTは、E1−E2が第1の値未満
のとき(例えば0ボルトのとき)には連続的にローレベ
ルの信号を出力し、E1−E2が第1の値以上で第2の
値未満のときには、E1−E2が大きくなるにつれて大
きな幅のパルス(図2)を出力し、E1−E2が第2の
値以上のときには連続的にハイレベルの信号を出力する
ように回路構成されている。
満のときには、スイッチングトランジスタQ2は制御部
3からの連続的なローレベル信号出力によってオン状態
を保ち、変換部CVには直接的な影響を与えない。しか
し、E1−E2が前記第1の値以上で前記第2の値未満
のときには、スイッチングトランジスタQ2は制御部3
からのパルスによってスイッチング動作を開始し、変換
部CVへ供給される入力電流を断続するので、負荷LD
に与えられる電力は制限される。更に、E1−E2が前
記第2の値以上になると、スイッチングトランジスタQ
2は制御部3からの連続的なハイレベル信号によってオ
フとなり、入力と出力との間を遮断する。なお、このと
きスイッチングトランジスタQ2の再起動を防止するた
めに、E1側又はE2側にバイアスを与えれば、スイッ
チングトランジスタQ2をオフ状態に保ち、入出力間を
遮断状態に保持することができる。ただし、誤差増幅器
Aのオフセット電圧が有効に働けば、バイアス回路なし
で入出力間の遮断状態を保持することができる。また、
入出力間の遮断を保持することが不可能の場合、E1側
又はE2側に再起動用のバイアスを与えるか、又は、保
護回路部1と過電流検出回路部2との配置を入れ替える
ことで自動復帰形の保護方式とすることもできる。
をマスターとし、制御部3をスレーブとして、それぞれ
に内蔵される発振器を同期させておけば、保護回路部1
の動作時の各素子の過負荷状態を最小限に抑えることが
できる。しかし、これはこの発明にとって必須ではな
く、同期が取れていない場合でも、前記のとおりの動作
を行うことができる。
詳細に説明したところから明らかなとおり、入力電流を
誤差増幅器で監視するため、応答を早くすることがで
き、DC−DCコンバータの各素子の過負荷状態を小さ
くすることができるばかりでなく、これらの素子の破損
を防止することができる。また、過負荷状態が継続され
ても、保護回路部のスイッチングトランジスタはスイッ
チング動作状態又は遮断状態となるので、スイッチング
トランジスタからの発熱が小さく、その破損を防止する
ことができる。また、出力が短絡したときにも、DC−
DCコンバータの入出力間が遮断されるため、負荷に過
電圧がかかることがなく、安全性を高めることができ
る。
成を示す回路図である。
の図で、そこから出力されるパルスの形状を示してい
る。
のDC−DCコンバータを示す図である。
DC−DCコンバータを示す図である。
部;CV:変換部、A:誤差増幅器、CL:制御部、P
WM:パルス幅変調回路、E:直流電源、LD:負荷、
Q2:スイッチングトランジスタ。
Claims (2)
- 【請求項1】 直流電源から印加された入力電圧を変換
して負荷に出力電圧を印加するDC−DCコンバータの
過電流保護回路において、 前記負荷に供給される電流に比例する入力電流を監視
し、過電流を検出する過電流検出部と、 前記負荷に供給される電流の径路に設けられ、且つ、前
記DC−DCコンバータ内のスイッチング素子とは別の
スイッチング素子を含む保護回路部と、 前記過電流検出部によって検出された過電流の値が第1
の値未満のときに前記別のスイッチング素子をオン状態
に保持し、該過電流の値が前記第1の値以上で第2の値
未満のとき該過電流の値に応じて幅が変化するパルスを
出力して前記別のスイッチング素子を該パルスに応じて
動作させ、前記過電流の値が前記第2の値以上のとき前
記別のスイッチング素子を遮断させる制御回路部と、 を具備することを特徴とする過電流保護回路。 - 【請求項2】 直流電源から印加された入力電流を変換
して負荷に出力電圧を印加するDC−DCコンバータの
過電流保護方法であって、 前記負荷に供給される電流に比例する入力電流を監視
し、過電流を検出する段階と、 前記負荷に供給される電流の径路に、前記DC−DCコ
ンバータ内のスイッチング素子とは別のスイッチング素
子を含む保護回路部を設ける段階と、 過電流を検出する前記段階によって検出された過電流の
値が第1の値未満のときに前記別のスイッチング素子を
オン状態に保持し、該過電流の値が前記第1の値以上で
第2の値未満のとき該過電流の値に応じて幅が変化する
パルスを出力して前記別のスイッチング素子を該パルス
に応じて動作させ、前記過電流の値が前記第2の値以上
のとき前記別のスイッチング素子を遮断させる段階と、 を具備することを特徴とする過電流保護方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4006795A JP3031501B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Dc−dcコンバータの過電流保護回路及び保護方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4006795A JP3031501B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Dc−dcコンバータの過電流保護回路及び保護方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05199740A JPH05199740A (ja) | 1993-08-06 |
JP3031501B2 true JP3031501B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=11648111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4006795A Expired - Lifetime JP3031501B2 (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Dc−dcコンバータの過電流保護回路及び保護方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3031501B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010051053A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Nec Electronics Corp | 昇圧dc−dcコンバータ用制御回路及び昇圧dc−dcコンバータ |
JP7157865B1 (ja) * | 2021-12-23 | 2022-10-20 | 株式会社オーバル | 機器内蔵電池の保護回路 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP4006795A patent/JP3031501B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH05199740A (ja) | 1993-08-06 |
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