スイッチング制御型電源回路保護装置

【目的】コンバータトランスの２次側の過電流異常に対し、過電流による１次側のスイッチングトランジスタの破損を未然に防止することのできるスイッチング制御型電源回路保護装置を提供することを目的とする。
【構成】コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａに流れる電流により電流制限用抵抗２に発生する電圧が所定値に達するとオンするツェナーダイオード４と、ツェナーダイオード４がオンすることによりオン状態となるサイリスタ５を備えた構成とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング電源回路の２次側に何らかの原因で過電流が発生したとき、スイッチング電源回路を保護するスイッチング制御型電源回路保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、製品の安全性を高めるためにスイッチング電源回路を保護するスイッチング制御型電源回路保護装置の要求が高まっている。
【０００３】従来、スイッチング制御型電源回路、例えばリンギングチョーク式スイッチング制御型電源回路は図３に示すように構成されていた。以下、その構成について図３を参照しながら説明する。
【０００４】図に示すように、商用電源を整流平滑して得られた直流電源１０１は、この直流電源１０１の正極をコンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａを介してスイッチングトランジスタ１０３のコレクタに接続し、このスイッチングトランジスタ１０３のエミッタを直流電源１０１の負極に接続し、このスイッチングトランジスタ１０３のベースはスイッチングトランジスタ駆動制御回路１０４を介して、コンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃの一端に接続し、コンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃの他端はスイッチングトランジスタ駆動制御回路１０４を介してスイッチングトランジスタ１０３のエミッタに接続する。また、コンバータトランス１０２の２次巻線１０２ｂの両端は整流平滑回路即ちダイオード１０５およびコンデンサ１０６の直列回路に接続し、コンデンサ１０６の両端に得られる出力電圧を負荷１０７に供給するようにしていた。また、直流電源１０１の正極とスイッチングトランジスタ１０３のベースの間には起動抵抗１０８を接続していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のスイッチング制御型電源回路ではコンバータトランス１０２の２次側に何らかの原因で過電流が発生すると、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａおよびスイッチングトランジスタ１０３のコレクタ・エミッタ間に大電流が流れるにもかかわらず、スイッチングトランジスタ駆動制御回路１０４はスイッチングトランジスタ１０３をオン・オフ動作させるべくスイッチングトランジスタ１０３のベースにベース電流を供給しつづけるため、コンバータトランス１０２およびスイッチングトランジスタ１０３を破壊してしまうという問題があった。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するもので、スイッチングトランジスタが過電流により破損するのを防止することができるスイッチング制御型電源回路保護装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】また、第２の目的は、フィードバック系の故障を心配する必要がなく、信頼性の高い過電流保護を行うことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチング制御型電源回路保護装置は、上記第１の目的を達成するために、第１の手段は直流電圧を保護抵抗を介して１次巻線に入力し、直流を交流に変換するためのコンバータトランスと、前記コンバータトランスの２次巻線に得られる交流電圧を整流平滑して負荷に直流電圧を供給するための整流平滑回路と、前記コンバータトランスの１次巻線にコレクタが接続され、ベースに前記コンバータトランスの帰還巻線からスイッチングトランジスタ駆動制御回路を介してベース電流が供給され、前記コンバータトランスの１次巻線に流れる電流をオン・オフするためのスイッチングトランジスタと、前記直流電源の正極とスイッチングトランジスタのベースの間に前記スイッチングトランジスタを起動するための起動抵抗と、前記スイッチングトランジスタのエミッタに接続された電流制限用抵抗に発生する電圧が一定電圧以上になるとオンするツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードにより前記コンバータトランス１次巻線への電圧供給を強制的に低減するためにオン状態となるサイリスタを設けた構成とする。
【０００９】また、第２の目的を達成するために、第２の手段はスイッチングトランジスタのベースに供給するベース電流を引き抜くためにオン状態となるサイリスタをスイッチングトランジスタのベースと直流電源の負極の間に順方向に設けた構成とする。
【００１０】
【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、コンバータトランスの２次側に何らかの原因で過電流が発生したとき、コンバータトランスの１次巻線に流れる電流が増加することで電流制限用抵抗に発生する電圧が上昇し、この電圧が所定値以上になると、ツェナーダイオードがオンする。そして、ツェナーダイオードがオンすると、そのときの信号によりサイリスタがターンオンし、コンバータトランスの１次巻線への電流供給を強制的に低減させ、同時にコンバータトランスの帰還巻線に発生する電圧を低減し、スイッチングトランジスタをオフすることができる。
【００１１】また、第２の手段の構成により、コンバータトランスの２次側に何らかの原因で過電流が発生したとき、コンバータトランスの１次巻線に流れる電流が増加することで電流制限用抵抗に発生する電圧が上昇し、この電圧が所定値以上になると、ツェナーダイオードがオンする。そして、ツェナーダイオードがオンすると、そのときの信号によりサイリスタがターンオンし、スイッチングトランジスタのベース電流を引き抜くことで、スイッチングトランジスタをオフし、自励発振を強制的に停止させることができる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の第１実施例について、図１を参照しながら説明する。
【００１３】なお、従来例に付した符号と同一符号は同一物を示し、詳細な説明は省略する。
【００１４】図に示すように、商用電源を整流平滑して得られた直流電源１０１の正極を保護抵抗１とコンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａを介してスイッチングトランジスタ１０３のコレクタに接続し、このスイッチングトランジスタ１０３のエミッタを電流制限用抵抗２を介して直流電源１０１の負極に接続し、このスイッチングトランジスタ１０３のベースは、スイッチングトランジスタ駆動制御回路１０４を介してコンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃの一端に接続し、コンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃの他端はスイッチングトランジスタ駆動制御回路１０４を介して直流電源１０１の負極に接続する。また、スイッチングトランジスタ１０３のエミッタにＣＲ回路３を介して、ツェナーダイオード４を電流制限用抵抗２からの電圧によって逆バイアスされるように接続する。このツェナーダイオード４は、電流制限用抵抗２に発生する電圧が所定値以上になってそれに印加される電圧がツェナー電圧以上になるとオンする。一方、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａの直流電源１０１の正極側と直流電源１０１の負極側の間にサイリスタ５を順方向に接続し、そのサイリスタ５のゲートを前記ツェナーダイオード４のアノードに接続する。そして、コンバータトランス１０２の２次巻線１０２ｂの両端は整流平滑回路即ちダイオード１０５およびコンデンサ１０６の直列回路に接続し、コンデンサ１０６の両端に得られる出力電圧を負荷１０７に供給するようにしている。また、直流電源１０１の正極とスイッチングトランジスタ１０３の間には起動抵抗１０８が接続されている。
【００１５】上記構成により、何らかの原因でコンバータトランス１０２の２次側に過電流が生じたときは、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａに流れる電流が増加することで電流制限用抵抗２に発生する電圧が上昇し、この電圧が所定値以上になると、ツェナーダイオード４がオンする。ツェナーダイオード４がオンすると、そのときの信号によりサイリスタ５がターンオンし、コンバータトランス１０２の１次側を低インピーダンスで直流電源１０１の負極に接続することになり、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａへの電圧供給が強制的に低減される。同時にコンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃに発生する電圧が低減されスイッチングトランジスタ１０３がオフすることで自励発振を停止させる。サイリスタ５がターンオンすると、直流電源１０１からの直流電圧が印加されたままでは、サイリスタ５はオン状態を保持するので、復帰は一旦直流電源１０１を切りサイリスタ５のオン状態を解除した後、直流電源１０１を再度投入することで行うことができる。
【００１６】このように本発明の第１実施例のスイッチング制御型電源回路保護装置によれば、コンバータトランス１０２の２次側に何らかの原因で過電流が発生すると、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａへの電流供給を強制的に低減し、同時にコンバータトランス１０２の帰還巻線１０２ｃに発生する電圧を低減してスイッチングトランジスタ１０３をオフすることができるので、スイッチングトランジスタ１０３が過電流により破損するのを未然に防止できる。
【００１７】（実施例２）つぎに、本発明の第２実施例について、図２を参照しながら説明する。
【００１８】なお、第１実施例と同一部分については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１９】図に示すように、ゲートをツェナーダイオード４のアノードに接続したサイリスタ５ａをスイッチングトランジスタ１０３のベースと直流電源１０１の負極との間に順方向に接続する。
【００２０】上記構成により、何らかの原因でコンバータトランス１０２の２次側に過電流が生じたときは、コンバータトランス１０２の１次巻線１０２ａに流れる電流が増加することで電流制限用抵抗２に発生する電圧が上昇し、この電圧が所定値以上になると、ツェナーダイオード４がオンする。ツェナーダイオード４がオンすると、そのときの信号によりサイリスタ５ａがターンオンし、スイッチングトランジスタ１０３のベースに供給されるベース電流を引き抜くことでスイッチングトランジスタ１０３をオフし自励発振を強制的に停止させる。そして、サイリスタ５ａがターンオンすると、直流電源１０１からの直流電圧が印加されたままでは、サイリスタ５ａはオン状態を保持するので、復帰は一旦直流電源１０１を切りサイリスタ５ａのオン状態を解除した後、直流電源１０１を再度投入することで行うことができる。
【００２１】このように本発明の第２実施例のスイッチング制御型電源回路保護装置によれば、コンバータトランス１０２の２次側に何らかの原因で過電流が発生すると、ツェナーダイオード４がオンし、そのときの信号によりサイリスタ５ａがオンして、スイッチングトランジスタ１０３のベースへ供給するベース電流を引き抜くので、発熱部品を用いないより簡単な構成でスイッチングトランジスタ１０３の破損を防止できる。
【００２２】また、１次側だけで過電流保護を行うことができるので、部品点数も比較的少なく汎用性の高い部品でかつ安価に回路を構成できる。
【００２３】なお、実施例では、スイッチング素子にトランジスタを用いたがＭＯＳＦＥＴを用いても良く、その作用効果に差異を生じない。また、コンバータトランスの１次巻線への電流供給を低減遮断するおよびスイッチングトランジスタのベースに供給されるベース電流を引き抜くための素子として、サイリスタを用いたが、トランジスタを２石用いても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００２４】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、コンバータトランスの１次巻線に流れる電流をオン・オフするためスイッチングトランジスタに接続された電流制限用抵抗に発生する電圧が一定値以上になるとオンするツェナーダイオードと、このツェナーダイオードにより前記コンバータトランスの１次巻線への電圧供給を強制的に低減するためにオン状態となるサイリスタを設けているので、何らかの原因でコンバータトランスの２次側に過電流が生じても、スイッチングトランジスタが過電流により破損するのを防止できるスイッチング制御型電源回路保護装置を提供できる。
【００２５】また、スイッチングトランジスタのベースに供給するベース電流を引き抜くためにオン状態となるサイリスタをスイッチングトランジスタのベースと直流電源の負極の間に順方向に設けているので、フィードバック系の故障を心配する必要がない信頼性の高い過電流保護を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のスイッチング制御型電源回路保護装置の構成を示す電気回路図
【図２】同第２実施例の構成を示す電気回路図
【図３】従来のスイッチング制御型電源回路の構成を示す電気回路図
【符号の説明】
１保護抵抗
２電流制限用抵抗
４ツェナーダイオード
５サイリスタ
５ａサイリスタ
１０１直流電源
１０２コンバータトランス
１０２ａ１次巻線
１０２ｂ２次巻線
１０２ｃ帰還巻線
１０３スイッチングトランジスタ
１０４スイッチングトランジスタ駆動制御回路
１０７負荷
１０８起動抵抗

【特許請求の範囲】
【請求項１】直流電圧を保護抵抗を介して１次巻線に入力し、直流を交流に変換するためのコンバータトランスと、前記コンバータトランスの２次巻線に得られる交流電圧を整流平滑して負荷に直流電圧を供給するための整流平滑回路と、前記コンバータトランスの１次巻線にコレクタが接続され、ベースに前記コンバータトランスの帰還巻線からスイッチングトランジスタ駆動制御回路を介してベース電流が供給され、前記コンバータトランスの１次巻線に流れる電流をオン・オフするためのスイッチングトランジスタと、前記直流電源の正極とスイッチングトランジスタのベースの間に前記スイッチングトランジスタを起動するための起動抵抗と、前記スイッチングトランジスタのエミッタに接続された電流制限用抵抗に発生する電圧が一定電圧以上になるとオンするツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードにより前記コンバータトランス１次巻線への電圧供給を強制的に低減するためにオン状態となるサイリスタを設けたスイッチング制御型電源回路保護装置。
【請求項２】スイッチングトランジスタのベースに供給するベース電流を引き抜くためにオン状態となるサイリスタをスイッチングトランジスタのベースと直流電源の負極の間に順方向に設けた請求項１記載のスイッチング制御型電源回路保護装置。

【図２】