JP4290925B2 - 過電圧保護回路及びスイッチング電源 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電圧保護回路及びスイッチング電源に関し、特に、過電圧発生時にスイッチング動作をラッチ停止する機能を有した過電圧保護回路及びスイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源とは、スイッチング型電圧安定化回路を組み込んだ安定化電源という。つまり、スイッチング電源は、入力電圧が変動しても、機器（負荷）に対しては、安定的な直流電圧を供給する機能を有する。
このスイッチング電源において、何らかの異常が発生した場合は、機器（負荷）の安全を確保するために、過電圧保護回路を動作させてスイッチング動作を停止するのが一般的である。
【０００３】
こうした従来の一般的なスイッチング電源の回路構成を図５に示す。
同図に示すように、スイッチング電源１は、出力側の電圧値を検出する出力定電圧制御手段１０と、この出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて、メイントランジスタ４３をＯＮ／ＯＦＦ動作させて出力電圧を調整するスイッチング制御手段２０とを有している。
【０００４】
さらに、スイッチング電源１は、保護回路３０として、出力過電圧を検出する過電圧検出手段３１と、過電流を検出する過電流検出手段３２と、これら過電圧検出手段３１又は過電流検出手段３２からの信号にもとづいてスイッチング動作を停止するラッチ停止手段３３とを有している。
【０００５】
また、従来のスイッチング電源のより具体的な回路構成を図６に示す。
同図に示すスイッチング電源１は、過電圧検出手段５０が、出力過電圧を検出して電流を出力するツェナーダイオード５１と、出力過電圧を分圧してツェナーダイオード５１等を保護する抵抗５２と、出力過電圧を受けて発光するフォトサイリスタ（発光側）５３とを有している。
【０００６】
さらに、同図に示すラッチ停止手段６０が、フォトサイリスタ（発光側）５３からの光（検出信号）を受光して電流を出力するフォトサイリスタ（受光側）６１と、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８３をＯＦＦにするトランジスタ６２と、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいてトランジスタ６２のゲートに電圧を加える抵抗６３及びコンデンサ６４とを有している。
そして、これら過電圧検出手段５０及びラッチ停止手段６０は、図５の保護回路３０に対応する。
【０００７】
このような構成を有するスイッチング電源１においては、出力過電圧が発生すると、この発生した過電圧にもとづいて、ツェナーダイオード５１が電流を出力し、さらに、フォトサイリスタ（発光側）５３が検出信号を発光し、この検出信号を受けたフォトサイリスタ（受光側）６１が制御電流を出力し、この制御電流にもとづいて、トランジスタ６２がメイントランジスタ８２をＯＦＦにして、スイッチング動作を停止させる。
このような動作により、スイッチング電源１は、発生した出力過電圧が負荷２００にかかることを防止して、この負荷２００を安全に保護している。
【０００８】
なお、図５に示すスイッチング電源１が、一般的な保護機能をブロック化して図示したものであるのに対し、図６に示すスイッチング電源１は、具体的な電子素子を用いた保護回路を含むスイッチング電源１の構成を図示したものである。そして、電子素子及びその構成によっては、一つの電子素子（あるいは一つの電子回路）が、二以上の機能を有する場合もある。
これらのことから、図５に示すスイッチング電源と図６に示すスイッチング電源とは、各回路構成が、必ずしも整合するものではない。
【０００９】
また、たとえば、図５に示す過電流検出手段１２は、図６では示していないが、過電流検出手段を同図のスイッチング電源に設けて過電流を検出させることは、勿論可能である。この場合、ラッチ停止手段６０は、過電流検出手段からの検出信号にもとづいてスイッチング動作を停止する。
【００１０】
ところで、スイッチング電源のラッチ停止手段は、一般に、過電圧保護回路だけでなく他の保護回路においても共通して使用されている。
このため、図７に示すように、出力過電圧の発生（同図▲１▼）からスイッチング動作のラッチ停止（同図▲２▼）までの間には、ディレー時間Ａが設けられている。また、過敏反応により、頻繁に電源が停止するといった不具合を防止するために、ラッチ停止手段のマスク時間Ａが確保されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過電圧保護回路においては、図７に示すように、その確保されたディレー時間（あるいはマスク時間）という短時間のうちに、急激に、出力電圧が上昇していた。この現象は、スイッチング電源において何らかの異常が発生したために生じた過電圧によるものであった。
そして、このディレー時間等における上昇電圧が、機器（負荷）を破損させる原因の一つとなっていた。
【００１２】
本来、過電圧保護回路がスイッチング電源に設けられるのは、出力過電圧から機器（負荷）を保護するためである。にもかかわらず、過敏反応等の防止に必要なディレー時間やマスク時間を確保したことで、却って、出力過電圧による機器（負荷）の破損の可能性を高める結果となっていた。
かといって、マスク時間は、適度な長さを確保した方が、誤動作が少なくなり、スイッチング電源の信頼性を高めることができた。
【００１３】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、ディレー時間等における過電圧を抑制して、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作のラッチ停止を行えるとともに、スイッチング電源の信頼性の維持・向上を可能とする過電圧保護回路及びスイッチング電源の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１記載の過電圧保護回路は、過電圧の発生を検出すると検出信号を出力する過電圧検出手段と、この過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作を停止させるラッチ停止手段とを有した過電圧保護回路であって、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間をディレー時間とし、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、ディレー時間におけるスイッチング動作を制御するディレー時電圧制御手段を有し、過電圧検出手段が、検出信号を出力する信号送出部を有し、ディレー時電圧制御手段が、信号送出部からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子の接続動作と切断動作とを繰り返して当該過電圧保護回路の出力電圧をクランプするスイッチング制御部を有し、信号送出部が、フォトカプラの発光側からなり、スイッチング制御部が、フォトカプラの受光側からなり、スイッチング素子が、電界効果トランジスタからなり、フォトカプラの受光側の有する一方の端子が、電界効果トランジスタのベースと接続され、他方の端子が、電界効果トランジスタのソースと接続され、過電圧の発生によりフォトカプラの発光側が発光すると、フォトカプラの受光側がＯＮとなり、電界効果トランジスタがＯＦＦとなって、負荷への出力電圧の供給が一時的に停止して出力電圧が低下し、過電圧検出状態が解除され、この解除により、フォトカプラの発光側が発光を停止すると、電界効果トランジスタがＯＮとなり、負荷への出力電圧の供給が再開され、出力電圧が上昇して再び過電圧検出状態となり、フォトカプラの発光側が発光し、フォトカプラの受光側がＯＮとなり、電界効果トランジスタがＯＦＦとなり、この動作をスイッチング動作が停止するまで続けることで、出力電圧が所定電圧付近で低下と上昇を繰り返してクランプされる構成としてある。
【００１５】
過電圧保護回路をこのような構成とすると、過電圧保護回路に出力電圧クランプ機能（過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作を制御する機能）が付加されるため、より安全に負荷となる装置を保護し、電源回路の動作を停止させることができる。
【００１６】
つまり、出力過電圧の発生からラッチ停止までの間（ディレー時間あるいはマスク時間）における過電圧を、ディレー時電圧制御手段におけるスイッチング素子の動作制御によってクランプできるため、その過電圧が負荷に加わることがなくなる。したがって、負荷を安全に保護しつつ、電源回路のスイッチング動作を停止させることができる。
【００１７】
さらに、マスク時間における出力電圧が過電圧でなくなるため、そのマスク時間を安全に長くすることができる。
したがって、一過性の誤動作を防止することができ、ひいては電源システムの信頼性の維持・向上を図ることができる。
【００１８】
過電圧保護回路をこのような構成とすれば、何らかの原因で電源の出力電圧が異常に上昇すると、過電圧検出手段から検出信号が出力され、この検出手段にもとづいて、信号送出部からスイッチング制御部へ制御信号が送られて、このスイッチング制御部がスイッチング素子の動作を制御するため、ディレー時間における過電圧をクランプして、負荷の破損を防止できる。
【００１９】
したがって、このような出力電圧クランプ機能により、負荷が安全に保護されつつ、電源回路の動作を停止させることができる。
【００２０】
また、信号送出部が、フォトカプラの発光側からなり、スイッチング制御部が、フォトカプラの受光側からなる構成としてあるため、フォトカプラの発行側及び受光側が、スイッチング素子の動作に即座に対応して、制御信号（送受信光）を発光・受光するため、ラッチ停止時のディレー時間内における出力過電圧をクランプ制御することができる。
【００２１】
また、スイッチング素子が、電界効果トランジスタからなり、フォトカプラの受光側の有する一方の端子が、電界効果トランジスタのベースと接続され、他方の端子が、電界効果トランジスタのソースと接続された構成としてあるため、フォトカプラの受光素子が制御信号を受けているときは、スイッチング素子のベースとソースとが短絡するため、このスイッチング素子をＯＦＦにすることができる。また、フォトカプラの受光素子が制御信号を受けていないときは、スイッチング素子のベースとソースとが短絡しないため、このスイッチング素子をＯＮにすることができる。
【００２２】
このように、クランプ制御部を構成するフォトカプラの動作により、スイッチング素子の動作を制御できるため、ディレー時間等における過電圧を抑制して、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作をラッチ停止させることができる。
【００２３】
また、請求項２記載のスイッチング電源は、請求項１における過電圧保護回路を有した構成としてある。
スイッチング電源をこのような構成とすれば、何らかの異常が発生して出力過電圧が生じた場合であっても、スイッチング電源は、自ら有する過電圧保護回路を用いて、ディレー時間等における過電圧を抑制し、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作をラッチ停止させることができる。
【００２４】
なお、ディレー時電圧制御手段に代えて、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御するＰＷＭ制御手段を有した構成とすることもできる。
過電圧保護回路をこのような構成とすると、ＰＷＭ制御部が、過電圧検出部からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御して、過電圧発生時の出力電力を抑制することができる。このため、負荷（機器）を安全に保護しつつ、電源を停止させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の過電圧保護回路及びスイッチング電源の第一の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のスイッチング電源の構成を示す電気回路図である。
【００２６】
同図に示すように、スイッチング電源１は、出力定電圧制御手段１０と、スイッチング制御手段２０と、保護回路３０と、整流用ブリッジダイオード４１と、平滑用コンデンサ４２と、メイントランジスタ４３と、トランス４４と、ダイオード４５及び４６と、チョークコイル４７と、平滑用コンデンサ４８とを有しており、入力源１００からの交流電圧を整流し、直流定電圧を負荷２００へ供給している。
【００２７】
ここで、出力定電圧制御手段１０は、出力側の電圧値を検出する。
スイッチング制御手段２０は、出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて、メイントランジスタ４３をＯＮ／ＯＦＦ動作させて出力電圧を調整する。
保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であって、過電圧検出手段３１と、過電流検出手段３２と、ラッチ停止手段３３と、ディレー時電圧制御手段３４とを有している。
【００２８】
過電圧検出手段３１は、出力過電圧を検出すると、ラッチ停止手段３３へ検出信号を送る。過電流検出手段３２は、過電流を検出すると、ラッチ停止手段３３へ検出信号を送る。
ラッチ停止手段３３は、過電圧検出手段３１又は過電流検出手段３２からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作をラッチ停止する。
【００２９】
ディレー時電圧制御手段３４は、過電圧検出手段３１からの検出信号にもとづき、この検出信号の発生（出力過電圧の発生）からスイッチング動作のラッチ停止までの間（ディレー時間あるいはマスク時間）において、スイッチング制御手段２０を制御して出力過電圧を抑制する。
なお、保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であるため、過電圧保護回路としての機能をも包有する。つまり、本実施形態の過電圧保護回路は、過電圧検出手段３１と、ラッチ停止手段３３と、ディレー時電圧制御手段３４とを有して構成することができる。
【００３０】
次に、図１に示すスイッチング電源の動作について説明する。
入力源１００からの交流電圧が整流用ブリッジダイオード４１で直流電圧に整流され、この直流電圧が平滑用コンデンサ４２で平滑化され、トランス４４で変圧される。
このトランス４４の二次電圧が、平滑用コンデンサ４８でさらに平滑化され、出力定電圧制御手段１０で、精度の高い電圧値に定電圧化されて、負荷２００へ供給される。
【００３１】
出力電圧が負荷２００へ供給されている間、この出力電圧が過電圧か否かが過電圧検出手段３１で検出される。また、出力電流が過電流か否かが過電流検出手段３２で検出される。
これらの検出回路３１，３２において過電圧又は過電流が検出されると、検出信号がラッチ停止手段３３へ送られる。
【００３２】
ラッチ停止手段３３において、入力した検出信号にもとづき、スイッチング制御手段２０におけるスイッチング動作がラッチ停止される。つまり、スイッチング素子であるトランジスタ４３が、スイッチング制御手段２０の制御によって、ＯＦＦとなり、トランス４４の一次側への電圧が停止されて、負荷２００への直流電圧の供給が停止する。
ただし、ディレー時間（マスク時間）が設けられているため、検出信号が発生してから、スイッチング動作がラッチ停止するまでの間には、タイムラグが生じる。
【００３３】
また、過電圧検出手段３１からの検出信号が、ディレー時電圧制御手段３４へ送られる。
このディレー時電圧制御手段３４において、入力した検出信号にもとづき、ディレー時間（あるいはマスク時間）の間中、スイッチング制御手段２０が制御されて出力過電圧が抑制される。
このため、ディレー時間における過電圧をクランプするため、負荷を安全に保護しつつ、スイッチング動作をラッチ停止することができる。
【００３４】
次に、スイッチング電源の具体的な回路構成例について、図２を参照して説明する。
同図に示すように、スイッチング電源１は、過電圧検出手段５０と、ラッチ停止手段６０と、スイッチング制御手段７０と、平滑用コンデンサ８１と、メイントランジスタ（スイッチング素子）８２と、抵抗８３と、トランス８４と、トランジスタ８５と、平滑用コンデンサ８６と、ディレー時電圧制御手段９０とを有しており、直流入力源３００からの直流電圧を定電圧化して、負荷２００へ供給している。
【００３５】
過電圧検出手段５０は、出力過電圧を検出して電流を出力するツェナーダイオード５１と、出力過電圧を分圧してツェナーダイオード５１等を保護する抵抗５２と、出力過電圧を受けて検出信号を出力する信号送出部５３とを有している。信号送出部５３は、検出信号をラッチ停止手段６０へ送るフォトサイリスタ（発光側）５３−１と、検出信号をディレー時電圧制御手段９０へ送るフォトカプラ（発光側）５３−２とを有している。
【００３６】
ラッチ停止手段６０は、フォトサイリスタ（発光側）５３−１からの光（検出信号）を受光して電流を出力するフォトサイリスタ（受光側）６１と、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８２をＯＦＦにするトランジスタ６２と、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいてトランジスタ６２のゲートに電圧を加える抵抗６３及びコンデンサ６４と、コンデンサ６５と、抵抗６６及び６７とを有している。
【００３７】
スイッチング制御手段７０は、トランジスタ７１と、コンデンサ７２及び７３と、抵抗７４及び７５とを有しており、ＲＣＣ方式の同期整流により、自励式コンバータを形成した構成となっている。
メイントランジスタ（スイッチング素子）８２には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることができる。
【００３８】
ディレー時電圧制御手段９０は、フォトカプラ（受光側、スイッチング制御部）９１を有している。
フォトカプラ（受光側）９１は、フォトカプラ（発光側）５３−２からの検出信号を受光すると、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８２をＯＦＦにする。
そして、これら過電圧検出手段５０，ラッチ停止手段６０及びディレー時電圧制御手段９０が、図１に示す保護回路３０に相当する。
【００３９】
なお、図１に示すスイッチング電源１が、ディレー時電圧制御手段３４を用いた過電圧保護機能をブロック化して図示したものであるのに対し、図２に示すスイッチング電源１は、具体的な電子素子で組まれたディレー時電圧制御手段９０を含むスイッチング電源１の構成を図示したものである。そして、電子素子及びその構成によっては、一つの電子素子（あるいは一つの電子回路）が、二以上の機能を有する場合もある。
これらのことから、図１に示すスイッチング電源と図２に示すスイッチング電源とは、各回路構成が、必ずしも整合するものではない。
【００４０】
また、たとえば、図１に示す過電流検出手段３２は、図２では示していないが、過電流検出手段を図２のスイッチング電源１に設けて過電流を検出させることは、勿論可能である。この場合、ラッチ停止手段６０は、過電流検出手段からの検出信号にもとづいてスイッチング動作を停止する。
【００４１】
さらに、図１に示すディレー時電圧制御手段３４は、検出信号を入力すると、スイッチング制御手段２０を制御して、メイントランジスタ４３にＯＮ／ＯＦＦ動作をさせているのに対し、図２に示すディレー時電圧制御手段９０は、スイッチング制御手段２０を介さず、直接メイントランジスタ８２にＯＮ／ＯＦＦ動作をさせている。
ただし、回路構成によっては、たとえば、フォトカプラ（受光側）９１が、トランジスタ７１を制御して、メイントランジスタ８２のＯＮ／ＯＦＦ動作をさせることもできる。
【００４２】
次に、図２に示すスイッチング電源の動作について説明する。
ツェナーダイオード５１のツェナー電圧と、フォトサイリスタ（発光側）５３−１の順電圧と、フォトカプラ（発光側）５３−２の順電圧とを総和した電圧値以上の出力電圧が、何らかの異常によって発生すると、フォトサイリスタ（発光側）５３−１及びフォトカプラ（発光側）５３−２が発光する。
【００４３】
これらのうちフォトサイリスタ（発光側）５３−１が発光することで、ラッチ停止手段６０のフォトサイリスタ（受光側）６１が、ワンパルスでＯＮ状態となり継続される。
そして、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいて、トランジスタ６２がＯＮとなり、メイントランジスタ８２のゲートとソースとがショートして、このメイントランジスタ８２がＯＦＦとなり、電源がラッチ停止する。
【００４４】
ただし、フォトサイリスタ（発光側）５３−１が発光（過電圧の発生）してから、スイッチング動作がラッチ停止するまで間には、ディレー時間（マスク時間）が設けられているため、タイムラグが生じている。
このディレー時間（あるいはマスク時間）においては、フォトカプラ（発光側）５３−２の発光にもとづく動作が行われる。
【００４５】
このフォトカプラ（発光側）５３−２が発光することにより、フォトカプラ（受光側）９１がＯＮとなり、メイントランジスタ８２がＯＦＦとなって、負荷２００への出力電圧の供給が一時的に停止する。この結果、出力電圧は低下する。これにより、過電圧検出状態は解除されるため、フォトカプラ（発光側）５３−２は、発光を停止する。そして、メイントランジスタ８２は、再びＯＮとなり、負荷２００へ出力電圧の供給が再開される。すると、出力電圧が、再び過電圧状態となるため、フォトカプラ（発光側）５３−２がＯＮとなって発光する。
【００４６】
このような動作が繰り返されると、図３に示すように、出力電圧は結果的にクランプされた状態となる。
この動作は、ラッチ停止手段６０が動作して電源がラッチ停止するまで続く。このため、負荷２００には過電圧が加わらなくなるため、その負荷２００を過電圧から保護できる。
【００４７】
なお、図３における出力クランプ電圧は、ツェナーダイオード５１のツェナー電圧と、フォトサイリスタ（発光側）５３−１の順電圧と、フォトカプラ（発光側）５３−２の順電圧とを総和した電圧値を示すようになる。
また、同図の▲１▼は、過電圧の発生時を、▲２▼は、スイッチング動作の停止時（スイッチング素子のＯＦＦ時、あるいは電源のラッチ停止時）をそれぞれ示す。
【００４８】
［第二実施形態］
次に、本発明の過電圧保護回路及びスイッチング電源の第二の実施形態について、図４を参照して説明する。
同図は、本実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【００４９】
本実施形態は、第一実施形態と比較して、スイッチング制御手段及び過電圧検出手段の構成が相違する。すなわち、第一実施形態では、スイッチング制御手段が自励式であり、保護回路にディレー時電圧制御手段を設けていたのに対し、本実施形態では、スイッチング制御手段がＰＷＭ制御手段からなり、過電圧保護回路の過電圧検出手段等がＰＷＭ制御手段へ検出信号を送る構成としてある。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図４において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図４に示すように、スイッチング電源１は、スイッチング制御手段２０として、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御手段２０ａを有している。
ここで、ＰＷＭ制御手段２０ａは、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティ（ｄｕｔｙ）を制御する。特に、ＰＷＭ制御手段２０ａは、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する。
【００５１】
保護回路３０は、過電圧検出手段３１と、過電流検出手段３２と、ラッチ停止手段３３と、ＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とを有している。
過電圧検出手段３１は、検出信号をラッチ停止手段３３及びＰＷＭ制御手段２０ａへ送る。つまり、過電圧検出手段３１より送出される検出信号は共通とされて、ラッチ停止手段３３及びスイッチング制御手段２０へ送られる。
【００５２】
保護回路３０に含まれるＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とは、このＰＷＭ制御手段２０ａの有する機能のうち、ディレー時間（あるいはマスク時間）における出力過電圧をクランプする機能（すなわち、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間に、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する機能）をいう。これ以外の機能（すなわち、通常のスイッチング動作において、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する機能）については、出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて動作するスイッチング制御手段２０として機能する。
【００５３】
なお、保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であるため、過電圧保護回路としての機能をも包有する。つまり、本実施形態の過電圧保護回路は、過電圧検出手段３１と、ラッチ停止手段３３と、ＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とを有して構成することができる。
【００５４】
また、第一実施形態における検出信号は、図２に示すスイッチング電源１の場合、フォトサイリスタ５３−１及び６１あるいはフォトカプラ５３−２及び９１で送受光される光信号であるのに対し、本実施形態における検出信号は、ＰＷＭ制御手段２０ａを動作させる信号であれば電流や電圧等で構成してもよい。
【００５５】
スイッチング電源をこのような構成とすることで、デューテーを絞る機能を有したＰＷＭ制御手段２０ａが、特に過電圧発生時に出力パワーを絞ることで、出力過電圧をクランプすることができる。
また、本実施形態の構成は、電源回路方式にとらわれず、あらゆる電源に応用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スイッチング電源が何らかの原因で過電圧状態となった場合でも、ラッチ停止手段動作のディレー時間に発生する出力過電圧をクランプすることができるため、負荷となる装置が、その過電圧で破損することを防止でき、安全に電源を停止させることができる。
また、出力過電圧がクランプされて負荷が保護されるためマスク時間を安全に長くすることができる。このため、一過性の誤動作を防止することができ、電源システムの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図２】本発明の第一実施形態のスイッチング電源の具体的な回路構成例を示す電気回路図である。
【図３】本発明の過電圧保護回路によりクランプされた出力電圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図５】従来のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図６】従来のスイッチング電源の具体的な回路構成例を示す電気回路図である。
【図７】従来のスイッチング電源から出力される出力電圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ スイッチング電源
１０ 出力定電圧制御手段
２０ スイッチング制御手段
２０ａ ＰＷＭ制御手段
３０ 保護回路
３１ 過電圧検出手段
３２ 過電流検出手段
３３ ラッチ停止手段
３４ ディレー時電圧制御手段
４１ 整流用ブリッジダイオード
４２ 平滑用コンデンサ
４３ メイントランジスタ
４４ トランス
４５ ダイオード
４６ ダイオード
４７ チョークコイル
４８ 平滑用コンデンサ
５０ 過電圧検出手段
５１ ツェナーダイオード
５２ 抵抗
５３ 信号送出部
５３−１ フォトサイリスタ（発光側）
５３−２ フォトカプラ（発光側）
６０ ラッチ停止手段
６１ フォトサイリスタ（受光側）
６２ トランジスタ
６３ 抵抗
６４ コンデンサ
６５ コンデンサ
６６ 抵抗
６７ 抵抗
７０ スイッチング制御手段
７１ トランジスタ
７２ コンデンサ
７３ コンデンサ
７４ 抵抗
７５ 抵抗
８１ 平滑用コンデンサ
８２ メイントランジスタ
８３ 抵抗
８４ トランス
８５ トランジスタ
８６ 平滑用コンデンサ
９０ ディレー時電圧制御手段
９１ フォトカプラ（受光側、スイッチング制御部）
１００ 入力源
２００ 負荷
３００ 直流入力源
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電圧保護回路及びスイッチング電源に関し、特に、過電圧発生時にスイッチング動作をラッチ停止する機能を有した過電圧保護回路及びスイッチング電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング電源とは、スイッチング型電圧安定化回路を組み込んだ安定化電源という。つまり、スイッチング電源は、入力電圧が変動しても、機器（負荷）に対しては、安定的な直流電圧を供給する機能を有する。
このスイッチング電源において、何らかの異常が発生した場合は、機器（負荷）の安全を確保するために、過電圧保護回路を動作させてスイッチング動作を停止するのが一般的である。
【０００３】
こうした従来の一般的なスイッチング電源の回路構成を図５に示す。
同図に示すように、スイッチング電源１は、出力側の電圧値を検出する出力定電圧制御手段１０と、この出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて、メイントランジスタ４３をＯＮ／ＯＦＦ動作させて出力電圧を調整するスイッチング制御手段２０とを有している。
【０００４】
さらに、スイッチング電源１は、保護回路３０として、出力過電圧を検出する過電圧検出手段３１と、過電流を検出する過電流検出手段３２と、これら過電圧検出手段３１又は過電流検出手段３２からの信号にもとづいてスイッチング動作を停止するラッチ停止手段３３とを有している。
【０００５】
また、従来のスイッチング電源のより具体的な回路構成を図６に示す。
同図に示すスイッチング電源１は、過電圧検出手段５０が、出力過電圧を検出して電流を出力するツェナーダイオード５１と、出力過電圧を分圧してツェナーダイオード５１等を保護する抵抗５２と、出力過電圧を受けて発光するフォトサイリスタ（発光側）５３とを有している。
【０００６】
さらに、同図に示すラッチ停止手段６０が、フォトサイリスタ（発光側）５３からの光（検出信号）を受光して電流を出力するフォトサイリスタ（受光側）６１と、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８３をＯＦＦにするトランジスタ６２と、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいてトランジスタ６２のゲートに電圧を加える抵抗６３及びコンデンサ６４とを有している。
そして、これら過電圧検出手段５０及びラッチ停止手段６０は、図５の保護回路３０に対応する。
【０００７】
このような構成を有するスイッチング電源１においては、出力過電圧が発生すると、この発生した過電圧にもとづいて、ツェナーダイオード５１が電流を出力し、さらに、フォトサイリスタ（発光側）５３が検出信号を発光し、この検出信号を受けたフォトサイリスタ（受光側）６１が制御電流を出力し、この制御電流にもとづいて、トランジスタ６２がメイントランジスタ８２をＯＦＦにして、スイッチング動作を停止させる。
このような動作により、スイッチング電源１は、発生した出力過電圧が負荷２００にかかることを防止して、この負荷２００を安全に保護している。
【０００８】
なお、図５に示すスイッチング電源１が、一般的な保護機能をブロック化して図示したものであるのに対し、図６に示すスイッチング電源１は、具体的な電子素子を用いた保護回路を含むスイッチング電源１の構成を図示したものである。そして、電子素子及びその構成によっては、一つの電子素子（あるいは一つの電子回路）が、二以上の機能を有する場合もある。
これらのことから、図５に示すスイッチング電源と図６に示すスイッチング電源とは、各回路構成が、必ずしも整合するものではない。
【０００９】
また、たとえば、図５に示す過電流検出手段１２は、図６では示していないが、過電流検出手段を同図のスイッチング電源に設けて過電流を検出させることは、勿論可能である。この場合、ラッチ停止手段６０は、過電流検出手段からの検出信号にもとづいてスイッチング動作を停止する。
【００１０】
ところで、スイッチング電源のラッチ停止手段は、一般に、過電圧保護回路だけでなく他の保護回路においても共通して使用されている。
このため、図７に示すように、出力過電圧の発生（同図▲１▼）からスイッチング動作のラッチ停止（同図▲２▼）までの間には、ディレー時間Ａが設けられている。また、過敏反応により、頻繁に電源が停止するといった不具合を防止するために、ラッチ停止手段のマスク時間Ａが確保されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の過電圧保護回路においては、図７に示すように、その確保されたディレー時間（あるいはマスク時間）という短時間のうちに、急激に、出力電圧が上昇していた。この現象は、スイッチング電源において何らかの異常が発生したために生じた過電圧によるものであった。
そして、このディレー時間等における上昇電圧が、機器（負荷）を破損させる原因の一つとなっていた。
【００１２】
本来、過電圧保護回路がスイッチング電源に設けられるのは、出力過電圧から機器（負荷）を保護するためである。にもかかわらず、過敏反応等の防止に必要なディレー時間やマスク時間を確保したことで、却って、出力過電圧による機器（負荷）の破損の可能性を高める結果となっていた。
かといって、マスク時間は、適度な長さを確保した方が、誤動作が少なくなり、スイッチング電源の信頼性を高めることができた。
【００１３】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、ディレー時間等における過電圧を抑制して、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作のラッチ停止を行えるとともに、スイッチング電源の信頼性の維持・向上を可能とする過電圧保護回路及びスイッチング電源の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項１記載の過電圧保護回路は、過電圧の発生を検出すると検出信号を出力する過電圧検出手段と、この過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作を停止させるラッチ停止手段とを有した過電圧保護回路であって、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間をディレー時間とし、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、ディレー時間におけるスイッチング動作を制御するディレー時電圧制御手段を有し、過電圧検出手段が、検出信号を出力する信号送出部を有し、ディレー時電圧制御手段が、信号送出部からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子の接続動作と切断動作とを繰り返して当該過電圧保護回路の出力電圧をクランプするスイッチング制御部を有し、信号送出部が、フォトカプラの発光側からなり、スイッチング制御部が、フォトカプラの受光側からなり、スイッチング素子が、電界効果トランジスタからなり、フォトカプラの受光側の有する一方の端子が、電界効果トランジスタのベースと接続され、他方の端子が、電界効果トランジスタのソースと接続され、過電圧の発生によりフォトカプラの発光側が発光すると、フォトカプラの受光側がＯＮとなり、電界効果トランジスタがＯＦＦとなって、負荷への出力電圧の供給が一時的に停止して出力電圧が低下し、過電圧検出状態が解除され、この解除により、フォトカプラの発光側が発光を停止すると、電界効果トランジスタがＯＮとなり、負荷への出力電圧の供給が再開され、出力電圧が上昇して再び過電圧検出状態となり、フォトカプラの発光側が発光し、フォトカプラの受光側がＯＮとなり、電界効果トランジスタがＯＦＦとなり、この動作をスイッチング動作が停止するまで続けることで、出力電圧が所定電圧付近で低下と上昇を繰り返してクランプされる構成としてある。
【００１５】
過電圧保護回路をこのような構成とすると、過電圧保護回路に出力電圧クランプ機能（過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作を制御する機能）が付加されるため、より安全に負荷となる装置を保護し、電源回路の動作を停止させることができる。
【００１６】
つまり、出力過電圧の発生からラッチ停止までの間（ディレー時間あるいはマスク時間）における過電圧を、ディレー時電圧制御手段におけるスイッチング素子の動作制御によってクランプできるため、その過電圧が負荷に加わることがなくなる。したがって、負荷を安全に保護しつつ、電源回路のスイッチング動作を停止させることができる。
【００１７】
さらに、マスク時間における出力電圧が過電圧でなくなるため、そのマスク時間を安全に長くすることができる。
したがって、一過性の誤動作を防止することができ、ひいては電源システムの信頼性の維持・向上を図ることができる。
【００１８】
過電圧保護回路をこのような構成とすれば、何らかの原因で電源の出力電圧が異常に上昇すると、過電圧検出手段から検出信号が出力され、この検出手段にもとづいて、信号送出部からスイッチング制御部へ制御信号が送られて、このスイッチング制御部がスイッチング素子の動作を制御するため、ディレー時間における過電圧をクランプして、負荷の破損を防止できる。
【００１９】
したがって、このような出力電圧クランプ機能により、負荷が安全に保護されつつ、電源回路の動作を停止させることができる。
【００２０】
また、信号送出部が、フォトカプラの発光側からなり、スイッチング制御部が、フォトカプラの受光側からなる構成としてあるため、フォトカプラの発行側及び受光側が、スイッチング素子の動作に即座に対応して、制御信号（送受信光）を発光・受光するため、ラッチ停止時のディレー時間内における出力過電圧をクランプ制御することができる。
【００２１】
また、スイッチング素子が、電界効果トランジスタからなり、フォトカプラの受光側の有する一方の端子が、電界効果トランジスタのベースと接続され、他方の端子が、電界効果トランジスタのソースと接続された構成としてあるため、フォトカプラの受光素子が制御信号を受けているときは、スイッチング素子のベースとソースとが短絡するため、このスイッチング素子をＯＦＦにすることができる。また、フォトカプラの受光素子が制御信号を受けていないときは、スイッチング素子のベースとソースとが短絡しないため、このスイッチング素子をＯＮにすることができる。
【００２２】
このように、クランプ制御部を構成するフォトカプラの動作により、スイッチング素子の動作を制御できるため、ディレー時間等における過電圧を抑制して、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作をラッチ停止させることができる。
【００２３】
また、請求項２記載のスイッチング電源は、請求項１における過電圧保護回路を有した構成としてある。
スイッチング電源をこのような構成とすれば、何らかの異常が発生して出力過電圧が生じた場合であっても、スイッチング電源は、自ら有する過電圧保護回路を用いて、ディレー時間等における過電圧を抑制し、機器（負荷）を安全に保護しながら、スイッチング動作をラッチ停止させることができる。
【００２４】
なお、ディレー時電圧制御手段に代えて、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御するＰＷＭ制御手段を有した構成とすることもできる。
過電圧保護回路をこのような構成とすると、ＰＷＭ制御部が、過電圧検出部からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御して、過電圧発生時の出力電力を抑制することができる。このため、負荷（機器）を安全に保護しつつ、電源を停止させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の過電圧保護回路及びスイッチング電源の第一の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態のスイッチング電源の構成を示す電気回路図である。
【００２６】
同図に示すように、スイッチング電源１は、出力定電圧制御手段１０と、スイッチング制御手段２０と、保護回路３０と、整流用ブリッジダイオード４１と、平滑用コンデンサ４２と、メイントランジスタ４３と、トランス４４と、ダイオード４５及び４６と、チョークコイル４７と、平滑用コンデンサ４８とを有しており、入力源１００からの交流電圧を整流し、直流定電圧を負荷２００へ供給している。
【００２７】
ここで、出力定電圧制御手段１０は、出力側の電圧値を検出する。
スイッチング制御手段２０は、出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて、メイントランジスタ４３をＯＮ／ＯＦＦ動作させて出力電圧を調整する。
保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であって、過電圧検出手段３１と、過電流検出手段３２と、ラッチ停止手段３３と、ディレー時電圧制御手段３４とを有している。
【００２８】
過電圧検出手段３１は、出力過電圧を検出すると、ラッチ停止手段３３へ検出信号を送る。過電流検出手段３２は、過電流を検出すると、ラッチ停止手段３３へ検出信号を送る。
ラッチ停止手段３３は、過電圧検出手段３１又は過電流検出手段３２からの検出信号にもとづいて、スイッチング動作をラッチ停止する。
【００２９】
ディレー時電圧制御手段３４は、過電圧検出手段３１からの検出信号にもとづき、この検出信号の発生（出力過電圧の発生）からスイッチング動作のラッチ停止までの間（ディレー時間あるいはマスク時間）において、スイッチング制御手段２０を制御して出力過電圧を抑制する。
なお、保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であるため、過電圧保護回路としての機能をも包有する。つまり、本実施形態の過電圧保護回路は、過電圧検出手段３１と、ラッチ停止手段３３と、ディレー時電圧制御手段３４とを有して構成することができる。
【００３０】
次に、図１に示すスイッチング電源の動作について説明する。
入力源１００からの交流電圧が整流用ブリッジダイオード４１で直流電圧に整流され、この直流電圧が平滑用コンデンサ４２で平滑化され、トランス４４で変圧される。
このトランス４４の二次電圧が、平滑用コンデンサ４８でさらに平滑化され、出力定電圧制御手段１０で、精度の高い電圧値に定電圧化されて、負荷２００へ供給される。
【００３１】
出力電圧が負荷２００へ供給されている間、この出力電圧が過電圧か否かが過電圧検出手段３１で検出される。また、出力電流が過電流か否かが過電流検出手段３２で検出される。
これらの検出回路３１，３２において過電圧又は過電流が検出されると、検出信号がラッチ停止手段３３へ送られる。
【００３２】
ラッチ停止手段３３において、入力した検出信号にもとづき、スイッチング制御手段２０におけるスイッチング動作がラッチ停止される。つまり、スイッチング素子であるトランジスタ４３が、スイッチング制御手段２０の制御によって、ＯＦＦとなり、トランス４４の一次側への電圧が停止されて、負荷２００への直流電圧の供給が停止する。
ただし、ディレー時間（マスク時間）が設けられているため、検出信号が発生してから、スイッチング動作がラッチ停止するまでの間には、タイムラグが生じる。
【００３３】
また、過電圧検出手段３１からの検出信号が、ディレー時電圧制御手段３４へ送られる。
このディレー時電圧制御手段３４において、入力した検出信号にもとづき、ディレー時間（あるいはマスク時間）の間中、スイッチング制御手段２０が制御されて出力過電圧が抑制される。
このため、ディレー時間における過電圧をクランプするため、負荷を安全に保護しつつ、スイッチング動作をラッチ停止することができる。
【００３４】
次に、スイッチング電源の具体的な回路構成例について、図２を参照して説明する。
同図に示すように、スイッチング電源１は、過電圧検出手段５０と、ラッチ停止手段６０と、スイッチング制御手段７０と、平滑用コンデンサ８１と、メイントランジスタ（スイッチング素子）８２と、抵抗８３と、トランス８４と、トランジスタ８５と、平滑用コンデンサ８６と、ディレー時電圧制御手段９０とを有しており、直流入力源３００からの直流電圧を定電圧化して、負荷２００へ供給している。
【００３５】
過電圧検出手段５０は、出力過電圧を検出して電流を出力するツェナーダイオード５１と、出力過電圧を分圧してツェナーダイオード５１等を保護する抵抗５２と、出力過電圧を受けて検出信号を出力する信号送出部５３とを有している。信号送出部５３は、検出信号をラッチ停止手段６０へ送るフォトサイリスタ（発光側）５３−１と、検出信号をディレー時電圧制御手段９０へ送るフォトカプラ（発光側）５３−２とを有している。
【００３６】
ラッチ停止手段６０は、フォトサイリスタ（発光側）５３−１からの光（検出信号）を受光して電流を出力するフォトサイリスタ（受光側）６１と、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８２をＯＦＦにするトランジスタ６２と、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいてトランジスタ６２のゲートに電圧を加える抵抗６３及びコンデンサ６４と、コンデンサ６５と、抵抗６６及び６７とを有している。
【００３７】
スイッチング制御手段７０は、トランジスタ７１と、コンデンサ７２及び７３と、抵抗７４及び７５とを有しており、ＲＣＣ方式の同期整流により、自励式コンバータを形成した構成となっている。
メイントランジスタ（スイッチング素子）８２には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることができる。
【００３８】
ディレー時電圧制御手段９０は、フォトカプラ（受光側、スイッチング制御部）９１を有している。
フォトカプラ（受光側）９１は、フォトカプラ（発光側）５３−２からの検出信号を受光すると、メイントランジスタ８２のゲートとソースとを短絡して、このメイントランジスタ８２をＯＦＦにする。
そして、これら過電圧検出手段５０，ラッチ停止手段６０及びディレー時電圧制御手段９０が、図１に示す保護回路３０に相当する。
【００３９】
なお、図１に示すスイッチング電源１が、ディレー時電圧制御手段３４を用いた過電圧保護機能をブロック化して図示したものであるのに対し、図２に示すスイッチング電源１は、具体的な電子素子で組まれたディレー時電圧制御手段９０を含むスイッチング電源１の構成を図示したものである。そして、電子素子及びその構成によっては、一つの電子素子（あるいは一つの電子回路）が、二以上の機能を有する場合もある。
これらのことから、図１に示すスイッチング電源と図２に示すスイッチング電源とは、各回路構成が、必ずしも整合するものではない。
【００４０】
また、たとえば、図１に示す過電流検出手段３２は、図２では示していないが、過電流検出手段を図２のスイッチング電源１に設けて過電流を検出させることは、勿論可能である。この場合、ラッチ停止手段６０は、過電流検出手段からの検出信号にもとづいてスイッチング動作を停止する。
【００４１】
さらに、図１に示すディレー時電圧制御手段３４は、検出信号を入力すると、スイッチング制御手段２０を制御して、メイントランジスタ４３にＯＮ／ＯＦＦ動作をさせているのに対し、図２に示すディレー時電圧制御手段９０は、スイッチング制御手段２０を介さず、直接メイントランジスタ８２にＯＮ／ＯＦＦ動作をさせている。
ただし、回路構成によっては、たとえば、フォトカプラ（受光側）９１が、トランジスタ７１を制御して、メイントランジスタ８２のＯＮ／ＯＦＦ動作をさせることもできる。
【００４２】
次に、図２に示すスイッチング電源の動作について説明する。
ツェナーダイオード５１のツェナー電圧と、フォトサイリスタ（発光側）５３−１の順電圧と、フォトカプラ（発光側）５３−２の順電圧とを総和した電圧値以上の出力電圧が、何らかの異常によって発生すると、フォトサイリスタ（発光側）５３−１及びフォトカプラ（発光側）５３−２が発光する。
【００４３】
これらのうちフォトサイリスタ（発光側）５３−１が発光することで、ラッチ停止手段６０のフォトサイリスタ（受光側）６１が、ワンパルスでＯＮ状態となり継続される。
そして、フォトサイリスタ（受光側）６１からの電流にもとづいて、トランジスタ６２がＯＮとなり、メイントランジスタ８２のゲートとソースとがショートして、このメイントランジスタ８２がＯＦＦとなり、電源がラッチ停止する。
【００４４】
ただし、フォトサイリスタ（発光側）５３−１が発光（過電圧の発生）してから、スイッチング動作がラッチ停止するまで間には、ディレー時間（マスク時間）が設けられているため、タイムラグが生じている。
このディレー時間（あるいはマスク時間）においては、フォトカプラ（発光側）５３−２の発光にもとづく動作が行われる。
【００４５】
このフォトカプラ（発光側）５３−２が発光することにより、フォトカプラ（受光側）９１がＯＮとなり、メイントランジスタ８２がＯＦＦとなって、負荷２００への出力電圧の供給が一時的に停止する。この結果、出力電圧は低下する。これにより、過電圧検出状態は解除されるため、フォトカプラ（発光側）５３−２は、発光を停止する。そして、メイントランジスタ８２は、再びＯＮとなり、負荷２００へ出力電圧の供給が再開される。すると、出力電圧が、再び過電圧状態となるため、フォトカプラ（発光側）５３−２がＯＮとなって発光する。
【００４６】
このような動作が繰り返されると、図３に示すように、出力電圧は結果的にクランプされた状態となる。
この動作は、ラッチ停止手段６０が動作して電源がラッチ停止するまで続く。このため、負荷２００には過電圧が加わらなくなるため、その負荷２００を過電圧から保護できる。
【００４７】
なお、図３における出力クランプ電圧は、ツェナーダイオード５１のツェナー電圧と、フォトサイリスタ（発光側）５３−１の順電圧と、フォトカプラ（発光側）５３−２の順電圧とを総和した電圧値を示すようになる。
また、同図の▲１▼は、過電圧の発生時を、▲２▼は、スイッチング動作の停止時（スイッチング素子のＯＦＦ時、あるいは電源のラッチ停止時）をそれぞれ示す。
【００４８】
［第二実施形態］
次に、本発明の過電圧保護回路及びスイッチング電源の第二の実施形態について、図４を参照して説明する。
同図は、本実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【００４９】
本実施形態は、第一実施形態と比較して、スイッチング制御手段及び過電圧検出手段の構成が相違する。すなわち、第一実施形態では、スイッチング制御手段が自励式であり、保護回路にディレー時電圧制御手段を設けていたのに対し、本実施形態では、スイッチング制御手段がＰＷＭ制御手段からなり、過電圧保護回路の過電圧検出手段等がＰＷＭ制御手段へ検出信号を送る構成としてある。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図４において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図４に示すように、スイッチング電源１は、スイッチング制御手段２０として、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御手段２０ａを有している。
ここで、ＰＷＭ制御手段２０ａは、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティ（ｄｕｔｙ）を制御する。特に、ＰＷＭ制御手段２０ａは、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する。
【００５１】
保護回路３０は、過電圧検出手段３１と、過電流検出手段３２と、ラッチ停止手段３３と、ＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とを有している。
過電圧検出手段３１は、検出信号をラッチ停止手段３３及びＰＷＭ制御手段２０ａへ送る。つまり、過電圧検出手段３１より送出される検出信号は共通とされて、ラッチ停止手段３３及びスイッチング制御手段２０へ送られる。
【００５２】
保護回路３０に含まれるＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とは、このＰＷＭ制御手段２０ａの有する機能のうち、ディレー時間（あるいはマスク時間）における出力過電圧をクランプする機能（すなわち、過電圧が発生してからスイッチング動作が停止するまでの間に、過電圧検出手段からの検出信号にもとづいて、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する機能）をいう。これ以外の機能（すなわち、通常のスイッチング動作において、スイッチング素子におけるオンオフパルスのデューティを制御する機能）については、出力定電圧制御手段１０からの信号にもとづいて動作するスイッチング制御手段２０として機能する。
【００５３】
なお、保護回路３０は、過電圧又は過電流を検出してスイッチング動作を停止させる機能を有する回路であるため、過電圧保護回路としての機能をも包有する。つまり、本実施形態の過電圧保護回路は、過電圧検出手段３１と、ラッチ停止手段３３と、ＰＷＭ制御手段２０ａ（の一部）とを有して構成することができる。
【００５４】
また、第一実施形態における検出信号は、図２に示すスイッチング電源１の場合、フォトサイリスタ５３−１及び６１あるいはフォトカプラ５３−２及び９１で送受光される光信号であるのに対し、本実施形態における検出信号は、ＰＷＭ制御手段２０ａを動作させる信号であれば電流や電圧等で構成してもよい。
【００５５】
スイッチング電源をこのような構成とすることで、デューテーを絞る機能を有したＰＷＭ制御手段２０ａが、特に過電圧発生時に出力パワーを絞ることで、出力過電圧をクランプすることができる。
また、本実施形態の構成は、電源回路方式にとらわれず、あらゆる電源に応用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スイッチング電源が何らかの原因で過電圧状態となった場合でも、ラッチ停止手段動作のディレー時間に発生する出力過電圧をクランプすることができるため、負荷となる装置が、その過電圧で破損することを防止でき、安全に電源を停止させることができる。
また、出力過電圧がクランプされて負荷が保護されるためマスク時間を安全に長くすることができる。このため、一過性の誤動作を防止することができ、電源システムの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図２】本発明の第一実施形態のスイッチング電源の具体的な回路構成例を示す電気回路図である。
【図３】本発明の過電圧保護回路によりクランプされた出力電圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施形態のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図５】従来のスイッチング電源の回路構成を示す電気回路図である。
【図６】従来のスイッチング電源の具体的な回路構成例を示す電気回路図である。
【図７】従来のスイッチング電源から出力される出力電圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ スイッチング電源
１０ 出力定電圧制御手段
２０ スイッチング制御手段
２０ａ ＰＷＭ制御手段
３０ 保護回路
３１ 過電圧検出手段
３２ 過電流検出手段
３３ ラッチ停止手段
３４ ディレー時電圧制御手段
４１ 整流用ブリッジダイオード
４２ 平滑用コンデンサ
４３ メイントランジスタ
４４ トランス
４５ ダイオード
４６ ダイオード
４７ チョークコイル
４８ 平滑用コンデンサ
５０ 過電圧検出手段
５１ ツェナーダイオード
５２ 抵抗
５３ 信号送出部
５３−１ フォトサイリスタ（発光側）
５３−２ フォトカプラ（発光側）
６０ ラッチ停止手段
６１ フォトサイリスタ（受光側）
６２ トランジスタ
６３ 抵抗
６４ コンデンサ
６５ コンデンサ
６６ 抵抗
６７ 抵抗
７０ スイッチング制御手段
７１ トランジスタ
７２ コンデンサ
７３ コンデンサ
７４ 抵抗
７５ 抵抗
８１ 平滑用コンデンサ
８２ メイントランジスタ
８３ 抵抗
８４ トランス
８５ トランジスタ
８６ 平滑用コンデンサ
９０ ディレー時電圧制御手段
９１ フォトカプラ（受光側、スイッチング制御部）
１００ 入力源
２００ 負荷
３００ 直流入力源
Claims (2)
- 過電圧の発生を検出すると検出信号を出力する過電圧検出手段と、
この過電圧検出手段からの前記検出信号にもとづいて、スイッチング動作を停止させるラッチ停止手段とを有した過電圧保護回路であって、
前記過電圧が発生してから前記スイッチング動作が停止するまでの間をディレー時間とし、
前記過電圧検出手段からの前記検出信号にもとづいて、前記ディレー時間における前記スイッチング動作を制御するディレー時電圧制御手段を有し、
前記過電圧検出手段が、前記検出信号を出力する信号送出部を有し、
前記ディレー時電圧制御手段が、前記信号送出部からの前記検出信号にもとづいて、スイッチング素子の接続動作と切断動作とを繰り返して当該過電圧保護回路の出力電圧をクランプするスイッチング制御部を有し、
前記信号送出部が、フォトカプラの発光側からなり、
前記スイッチング制御部が、前記フォトカプラの受光側からなり、
前記スイッチング素子が、電界効果トランジスタからなり、
前記フォトカプラの受光側の有する一方の端子が、前記電界効果トランジスタのベースと接続され、他方の端子が、前記電界効果トランジスタのソースと接続され、
前記過電圧の発生により前記フォトカプラの発光側が発光すると、前記フォトカプラの受光側がＯＮとなり、前記電界効果トランジスタがＯＦＦとなって、負荷への出力電圧の供給が一時的に停止して前記出力電圧が低下し、過電圧検出状態が解除され、この解除により、前記フォトカプラの発光側が発光を停止すると、前記電界効果トランジスタがＯＮとなり、前記負荷への出力電圧の供給が再開され、出力電圧が上昇して再び過電圧検出状態となり、前記フォトカプラの発光側が発光し、前記フォトカプラの受光側がＯＮとなり、前記電界効果トランジスタがＯＦＦとなり、
この動作を前記スイッチング動作が停止するまで続けることで、前記出力電圧が所定電圧付近で低下と上昇を繰り返してクランプされる
ことを特徴とする過電圧保護回路。 - 前記請求項１における過電圧保護回路を有した
ことを特徴とするスイッチング電源。
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