(57)【要約】【課題】  フォワードコンバータの制御手段にラッチ付過電圧保護回路を内蔵していない安価な制御ＩＣを使用しても、外部にラッチ付過電圧保護回路を設けることなく安全で確実な過電圧保護動作を実施できるスイッチング電源の過電圧保護方法を提供する。【解決手段】  フォワードコンバータ４の出力電圧が異常上昇したら、力率改善回路３を制御する第１の制御ＩＣ７のラッチ付過電圧保護回路８を保護動作させ、第１の制御ＩＣ７の動作を停止させる一方、第１の制御ＩＣ７のラッチ付過電圧保護回路８の動作に基づく信号を出力する信号出力端子７ｂに停止検出回路１３を接続し、ラッチ付過電圧保護回路８の動作を受けて第２の制御ＩＣ９の動作停止信号を出力させた。この信号を受けて、第２の制御ＩＣ９は過電圧保護動作をし、第２のスイッチング素子Ｑ２の制御信号の出力を停止した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した交流電圧を整流するダイオードブリッジ回路と、チョークコイル、第１のスイッチング素子、前記第１のスイッチング素子をオン／オフ制御する第１の制御手段、平滑コンデンサを備えて平滑した電圧を出力する力率改善回路と、第２のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する第２の制御手段、トランス、整流ダイオード、フィルタ回路を備えて直流電圧を出力するフォワードコンバータと、を電源側から順に配置して成るスイッチング電源の過電圧保護方法であって、
前記第１の制御手段はラッチ付過電圧保護回路を備え、前記フォワードコンバータの出力電圧が異常上昇したら、前記ラッチ付過電圧保護回路を保護動作させて前記第１の制御手段の動作を停止させる一方、前記ラッチ付過電圧保護回路の動作に基づく停止信号を出力する第１の制御手段の信号出力部に、前記第２の制御手段の動作を停止させるための停止検出回路を接続し、前記信号出力部の出力信号を受けて前記第２の制御手段の動作を停止させ、過電圧保護動作を行うことを特徴とするスイッチング電源の過電圧保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源の過電圧保護方法に関し、特に力率改善回路を備えたフォワードコンバータ型スイッチング電源の過電圧保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォワードコンバータ型のスイッチング電源は、例えば非特許文献１に示すような制御ＩＣを用いて構成されている。このような電源回路では、安全上の観点からラッチ付保護回路が設けられるが、非特許文献１に示す制御ＩＣは内部にラッチ付過電圧保護回路を備えており、出力電圧が異常上昇したら、外付けしたフォトカプラをオンさせることでＩＣ内部の保護回路が動作するよう構成されている。
【０００３】
このような制御ＩＣを備えた回路に、更に力率改善回路を加えたスイッチング電源回路は、例えば図３に示すように構成されている。図３において、２１は交流電源２２から供給される交流電圧を整流するダイオードブリッジ、２３は力率改善回路、２４はフォワードコンバータである。力率改善回路２３は、チョークコイルＬ１１、力率改善回路２３の制御を行う第１の制御ＩＣ２５、第１の制御ＩＣ２５によりスイッチング動作をおこなう第１のスイッチング素子Ｑ１１、出力電圧の整流平滑をおこなうダイオードＤ１１とコンデンサＣ１１、力率改善回路２３で発生した過電圧を検出するための抵抗Ｒ１１、Ｒ１２で構成されている。
【０００４】
また、フォワードコンバータ２４は、フォワードコンバータ２４の制御をおこなう第２の制御ＩＣ２６、第２の制御ＩＣ２６によりスイッチング動作をおこなう第２のスイッチング素子Ｑ１２、第２のスイッチング素子Ｑ１２のスイッチング動作により１次側の電力を２次側へ伝達する出力トランス２７、２次側の整流平滑をおこなうためのダイオードＤ１２、Ｄ１３とチョークコイルＬ１２とコンデンサＣ１２、フォワードコンバータ２４で発生した過電圧の検出をおこなう抵抗Ｒ１３とツェナーダイオード２９とフォトカプラ２８で構成されている。
【０００５】
このスイッチング電源は、その出力電圧が異常上昇したら次のように過電圧保護動作をする。出力電圧が異常上昇し、ツェナーダイオード２９であらかじめ設定された過電圧検出閾値を超えると、抵抗Ｒ１３を介してフォトカプラ２８へ電流が流れフォトカプラ２８が発光動作する。すると、抵抗Ｒ１４により電圧が発生し、フォワードコンバータ２４の第２の制御ＩＣ２６内部のラッチ付過電圧保護回路が動作し、第２の制御ＩＣ２６の動作が停止する。その結果、第２のスイッチング素子Ｑ１２のスイッチング動作が停止し、フォワードコンバータ２４の出力が止まり過電圧保護動作が行われる。
また、力率改善回路２３を制御する第１の制御ＩＣ２５においても、安全性の点からラッチ付過電圧保護回路が内蔵され、力率改善回路で過電圧が発生したら、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２により過電圧検出が成されたら保護動作する。
【０００６】
【非特許文献１】株式会社ルネサステクノロジ  ＡＣ／ＤＣ電源用ＩＣカタログ  三菱集積回路＜標準リニアＩＣ＞Ｍ５１９９５ＡＰ／ＦＰ  スイッチングレギュレータコントロール（第５−７頁、第５−１７頁）  平成１６年８月２４日検索のインターネット＜ＵＲＬhttp://www.renesas.com/avs/resource/japan/jpn/logic/m51995a.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、上記従来の力率改善回路を備えたフォワードコンバータ型スイッチング電源の場合、第１の制御ＩＣ２５及び第２の制御ＩＣ２６の双方にラッチ付過電圧保護回路を内蔵した制御ＩＣが使用されるため、コスト増を招いていた。逆に、ラッチ付過電圧保護回路を持たない安価な制御ＩＣを使用した場合、外部にラッチ付過電圧保護回路を設けることになるため、安価な制御ＩＣを使用したにもかかわらず、コストメリットが出にくいといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、力率改善回路を有するスイッチング電源において、フォワードコンバータの制御手段にラッチ付過電圧保護回路を内蔵していない安価な制御ＩＣを使用しても、外部にラッチ付過電圧保護回路を設けることなく安全で確実な過電圧保護動作を実施できるスイッチング電源の過電圧保護方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、入力した交流電圧を整流するダイオードブリッジ回路と、チョークコイル、第１のスイッチング素子、第１のスイッチング素子をオン／オフ制御する第１の制御手段、平滑コンデンサを備えて平滑した電圧を出力する力率改善回路と、第２のスイッチング素子、第２のスイッチング素子をオン／オフ制御する第２の制御手段、トランス、整流ダイオード、フィルタ回路を備えて直流電圧を出力するフォワードコンバータと、を電源側から順に配置して成るスイッチング電源の過電圧保護方法であって、第１の制御手段はラッチ付過電圧保護回路を備え、フォワードコンバータの出力電圧が異常上昇したら、ラッチ付過電圧保護回路を保護動作させて第１の制御手段の動作を停止させる一方、ラッチ付過電圧保護回路の動作に基づく停止信号を出力する第１の制御手段の信号出力部に、第２の制御手段の動作を停止させるための停止検出回路を接続し、信号出力部の出力信号を受けて第２の制御手段の動作を停止させ、過電圧保護動作を行うことを特徴とする。
この構成により、フォワードコンバータの出力電圧が異常上昇したら、力率改善回路を制御する第１の制御手段のラッチ付保護回路が動作し、その動作を受けて第２の制御手段が停止する。従って、第２の制御手段に過電圧保護回路が無くても、特にラッチ付保護回路が内蔵されていなくても、また外付けしなくても、見かけ上ラッチ付保護回路を備えているか如く停止動作する。そのため、保護回路を持たない安価な制御ＩＣを第２の制御手段として使用しても、安全で確実な過電圧保護動作をさせることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明のスイッチング電源の過電圧保護方法によれば、過電圧保護回路を持たない安価な制御ＩＣをフォワードコンバータを制御する第２の制御手段として使用しても、安全で確実な過電圧保護動作をさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、スイッチング電源の回路図であり、１は交流電源２から供給される交流電圧を整流するダイオードブリッジ、３は力率改善回路、４はフォワードコンバータである。
力率改善回路３は、チョークコイルＬ１、力率改善回路３の制御を行う第１の制御手段としての第１の制御ＩＣ７、第１の制御ＩＣ７によりスイッチング動作をおこなう第１のスイッチング素子Ｑ１、出力電圧の整流平滑をおこなうダイオードＤ１、コンデンサＣ１、力率改善回路３の過電圧を検出するための電圧設定を行う抵抗Ｒ１、Ｒ２を備えている。また、第１の制御ＩＣ７はラッチ付過電圧保護回路８を内蔵し、この過電圧保護回路８が動作したら力率改善回路３の動作を停止させると共にその停止動作を継続させ、ラッチ解除操作をしない限り復帰しない構成となっている。
【００１２】
フォワードコンバータ４は、フォワードコンバータ４の制御をおこなう第２の制御手段としての第２の制御ＩＣ９、第２の制御ＩＣ９によりスイッチング動作をおこなう第２のスイッチング素子Ｑ２、第２のスイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作により１次側の電力を２次側へ伝達する出力トランス１０、２次側の整流平滑をおこなう整流ダイオードＤ２、Ｄ３、フィルタ回路を構成するコイルＬ２とコンデンサＣ２、フォワードコンバータ４の過電圧検出を行う抵抗Ｒ３とツェナーダイオード１１とフォトカプラ１２（発光側１２ａ、受光側１２ｂ）、そして第１の制御ＩＣ７の動作停止を検出して、第２の制御ＩＣを停止制御するための停止検出回路１３を備えている。
【００１３】
停止検出回路１３は、例えば図２に示す回路構成となっている。図２に示すように２つのトランジスタＱ３，Ｑ４と複数の抵抗素子Ｒ４〜Ｒ９により形成され、第１の制御ＩＣ７のラッチ付過電圧保護回路８の動作を受けてＨ／Ｌの信号を出力する信号出力端子７ｂと、第２の制御ＩＣ９をオン／オフ制御する制御端子９ａの間に設けられ、Ａ点が信号出力端子７ｂに接続され、Ｂ点が制御端子９ａに接続される。この停止検出回路１３を第１の制御ＩＣと第２の制御ＩＣの間に設けることで、信号出力端子７ｂの出力がＨからＬに変化した信号を受けて、ＬからＨに変化する信号（停止信号）が第２の制御ＩＣ９に入力され、第２のスイッチング素子Ｑ２の制御動作を停止させる。尚、信号出力端子７ｂは、例えば内部の過電圧保護回路の動作で０ボルトに変化する基準電圧モニタ端子が使用できる。
【００１４】
上記構成のスイッチング電源は、過電圧発生に対して次のように保護動作する。回路素子の故障等によりスイッチング電源の出力電圧Ｖｏが異常上昇してツェナーダイオード１１で設定された過電圧検出閾値を超えると、抵抗Ｒ３を介してフォトカプラ１２の発光側１２ａへ電流が流れて発光動作する。すると、フォトカプラ１２の受光側１２ｂがオンして電流が流れ、抵抗Ｒ２で電圧に変換される。この電圧信号が第１の制御ＩＣ７の出力制御端子７ａへ入力され、ラッチ付過電圧保護回路８がオンする。その結果、第１の制御ＩＣ７の第１のスイッチング素子Ｑ１の制御動作が停止すると同時に、停止検出回路１３により停止信号が出力され、第２の制御ＩＣ９の第２のスイッチング素子Ｑ２の制御動作が停止し、過電圧保護動作が行われる。尚、この保護動作は、第１の制御ＩＣ７のラッチ付過電圧保護回路８の動作を受けて実施されるので、動作の停止は継続され、ラッチ解除操作をしない限り復帰することはない。
一方、力率改善回路３において過電圧が発生したら、抵抗Ｒ１，Ｒ２により過電圧が検出され、第１制御ＩＣ７が内蔵するラッチ付過電圧保護回路８が保護動作し、第１のスイッチング素子Ｑ１の制御を停止させると同時に、停止検出回路１３により停止信号が出力され、第２の制御ＩＣ９の第２のスイッチング素子Ｑ２の制御動作が停止する。
【００１５】
このように、フォワードコンバータの出力電圧が異常上昇したら、力率改善回路を制御する第１の制御ＩＣのラッチ付過電圧保護回路が動作し、その動作を受けて第２の制御ＩＣの制御動作が停止する。従って、第２の制御ＩＣに過電圧保護回路が無くても、特にラッチ付過電圧保護回路が内蔵されていなくても、また外付けしなくても、見かけ上ラッチ付保護回路を備えているか如く停止動作する。そのため、保護回路を持たない安価な制御ＩＣを第２の制御手段として使用しても、確実な過電圧保護動作をさせることができる。
尚、上記スイッチング電源では、第１の制御手段をラッチ付過電圧保護回路を内蔵した制御ＩＣとしているが、過電圧保護回路を内蔵していない制御ＩＣにラッチ付過電圧保護回路を外付けして第１の制御手段を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスイッチング電源の過電圧保護方法を実施するスイッチング電源の回路図である。
【図２】図１の停止検出回路の回路図である。
【図３】従来のスイッチング電源の回路図である。
【符号の説明】
【００１７】
１・・ダイオードブリッジ回路、３・・力率改善回路、４・・フォワードコンバータ、７・・第１の制御ＩＣ（第１の制御手段）、８・・ラッチ付過電圧保護回路、９・・第２の制御ＩＣ（第２の制御手段）、１０・・出力トランス、１３・・停止検出回路、Ｌ１・・チョークコイル、Ｑ１・・第１のスイッチング素子，Ｑ２・・第２のスイッチング素子、Ｄ２，Ｄ３・・整流ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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