(57)【要約】【課題】  電源回路の故障による被害の拡大を防止する。【解決手段】  マイコン３０の駆動電力が落ちる異常が生じると、第二トランジスター４２のベース端子の電位が落ち、同第二トランジスター４２は導通し、エミッタ端子からコレクタ端子に電流が流れ、第一トランジスター４１のベース端子に電流が供給され、第一トランジスター４１は導通し、負荷側スイッチ２４のスイッチ用入力端の電位をグランド側に引き下げ、トランジスター２４ｂのベース端子がロー入力となるので、本トランジスター２４ｂは非導通となり、ＦＥＴ２４ａのゲート端子の電位をソース端子の側に引き上げ、同ＦＥＴ２４ａは非導通となり、整流回路１６の出力が負荷５０に供給されなくなり、負荷５０は保護される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力からの直流電力源とトランスの一次側との間にスイッチング回路を介在させ、同トランスの二次側には、整流回路を形成すると共に、同整流回路の出力電圧を第一の分圧回路で分圧して分圧出力を一次側の前記スイッチング回路にフィードバックさせるフィードバック回路を形成し、前記整流回路の直流出力電圧を下げる直流降圧回路を形成してマイコンの駆動電力とし、かつ、同直流降圧回路の出力とグランドとの間には電解コンデンサを設置すると共に、同直流降圧回路の出力と前記第一の分圧回路の分圧出力との間に同第一の分圧回路から見て順方向となるダイオードを介在させた電源回路であって、
前記整流回路の出力電圧と負荷との間には、通常時はハイ入力となるスイッチ用入力端へロー入力するとオフとなる負荷側スイッチ回路を介在させ、
同負荷側スイッチ用回路のスイッチ用入力端とグランドとの間には、通常時はベース端子へ電流が流れないでオフとなっているものの所定時に電流が流れることでオフからオンとなる第一トランジスターを介在させ、
同第一トランジスターのベース端子には、通常時にはベース端子がハイとなってオフすることで電流を流さず、同ベース端子へロー入力するとオフからオンとなって電流が流れる第二トランジスターを接続し、
同第二トランジスターのベース端子を前記ダイオードと前記第一の分圧回路との接続点に接続したことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記整流回路の出力電圧とグランドとの間に第二の分圧回路を介在させると共に、同第二の分圧回路の分圧出力を前記第一トランジスターのベース端子に接続し、前記整流回路の出力電圧が正常電圧のときには、同第二の分圧回路の分圧出力はロー出力であるが、前記整流回路の出力電圧が異常昇圧したときには、同第二の分圧回路の分圧出力はハイ出力となることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記ダイオードには低順方向電圧降下のものを使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記第一トランジスターは、ＮＰＮ形トランジスターであって、抵抗を介してコレクタ端子を負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端に接続し、エミッタ端子をグランドに接続することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電源回路。
【請求項５】
前記整流回路の出力電圧とグランドとの間には第三の分圧回路を介在させてあり、
前記第二トランジスターは、ＰＮＰ形トランジスターであって、エミッタ端子を前記第三の分圧回路の分圧出力に接続し、コレクタ端子を前記第一トランジスターのベース端子に接続してあり、
前記第三の分圧回路の分圧出力は、前記第二トランジスターがオフのときに前記コレクタ端子から前記第一トランジスターのベース端子を電流を流さず、前記第二トランジスターがオンのときに前記コレクタ端子から前記第一トランジスターのベース端子へ電流を流すものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング回路を使用した電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の録画再生装置、例えば、レコーダーなどには、マイコンやＨＤＤ等が搭載されている。マイコンやＨＤＤ等に使われる電源自体が故障などで出力電圧が大きく下がった場合、フィードバックによって出力電圧を上げる作用が働く。
特許文献５には、このようにして出力電圧を瞬間的に大きな出力にし、フィードバックされる電源１次側のＩＣをラッチ（過電流を検出、検出状態を保持）させ、スイッチング動作を緊急停止させるような仕組みを使う技術が開示されている。
【０００３】
この他、電源回路の保護を行う技術として、特許文献１〜特許文献４に開示される技術が知られている。
特許文献１は、電圧低下を検出して電力を停止させる短絡保護方法および電子機器の短絡保護装置に関する。特許文献１には、請求項１と図１において、「短絡によって生ずる電圧レベルの低下を検出し、制御手段を制御して、電力の供給を停止させる。検出信号をマイコンに送り、マイコンで制御する」との構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２は、短絡を検出して電力を停止させる電源供給制御装置、電源装置および電源供給制御方法に関する。特許文献２には、請求項１と図１において、「電圧測定部の測定した電圧から短絡の存在を検出し、電力の供給を停止させる。」構成が開示されている。
特許文献３は、短絡電流による電子回路の発熱・焼損を防止するスイッチング電源装置に関する。特許文献３には、請求項１において、「短絡を検出してスイッチング手段のスイッチングを停止させる。」構成が開示されている。
【０００５】
特許文献４は、過電流を検出して電源をオフにする情報処理装置および電源制御方法に関する。特許文献４には、請求項１と請求項２と図３において、「計測された電流が所定値以上のとき、電源供給のスイッチをオフにする。」構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７０４６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３３３８９号公報
【特許文献３】特開２００６−３５２９７５号公報
【特許文献４】特開２０１０−０２９０４３号公報
【特許文献５】特開２００９−１３０９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献５に開示される保護の手法では、出力電圧を瞬間的に大きな出力にしてフィードバックされる電源１次側のＩＣをラッチさせるものの、正常な系統の電源に瞬間的に過電圧負荷がかかり、破壊してしまうデバイスがある。
本発明は、電源回路の故障による被害の拡大（接続されているデバイスへの波及）を防止することが可能な電源回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、商用電力からの直流電力源とトランスの一次側との間にスイッチング回路を介在させ、同トランスの二次側には、整流回路を形成すると共に、同整流回路の出力電圧を第一の分圧回路で分圧して分圧出力を一次側の前記スイッチング回路にフィードバックさせるフィードバック回路を形成し、前記整流回路の直流出力電圧を下げる直流降圧回路を形成してマイコンの駆動電力とし、かつ、同直流降圧回路の出力とグランドとの間には電解コンデンサを設置すると共に、同直流降圧回路の出力と前記第一の分圧回路の分圧出力との間に同第一の分圧回路から見て順方向となるダイオードを介在させた電源回路であって、前記整流回路の出力電圧と負荷との間には、通常時はハイ入力となるスイッチ用入力端へロー入力するとオフとなる負荷側スイッチ回路を介在させ、同負荷側スイッチ用回路のスイッチ用入力端とグランドとの間には、通常時はベース端子へ電流が流れないでオフとなっているものの所定時に電流が流れることでオフからオンとなる第一トランジスターを介在させ、同第一トランジスターのベース端子には、通常時にはベース端子がハイとなってオフすることで電流を流さず、同ベース端子へロー入力するとオフからオンとなって電流が流れる第二トランジスターを接続し、同第二トランジスターのベース端子を前記ダイオードと前記第一の分圧回路との接続点に接続した構成としてある。
【０００９】
前記構成において、トランスの一次側には商用電力からの直流電力源がスイッチング回路を介在させて接続されているので、前記スイッチング回路でスイッチング動作をさせると、トランスの二次側には所定の電圧の出力が得られ、整流回路を形成して直流電力源となる。また、フィードバック回路は、同整流回路の出力電圧を第一の分圧回路で分圧して分圧出力を一次側の前記スイッチング回路にフィードバックさせることにより、同整流回路の整流出力は安定化直流電力源となる。
【００１０】
前記整流回路の直流出力電圧がいわゆるデバイス向けの電圧とするので、直流降圧回路が同直流出力電圧を下げてマイコンの駆動電力とする。このとき、同直流降圧回路の出力とグランドとの間には電解コンデンサを設置することでマイコンの駆動電力を安定化させる。さらに、同直流降圧回路の出力と前記第一の分圧回路の分圧出力との間に同第一分圧回路から見て順方向となるダイオードを介在させることで、このマイコンの駆動電力についてもフィードバックさせて出力の安定を図っている。
【００１１】
前記整流回路の出力電圧と負荷との間には負荷側スイッチ回路を介在させてあり、通常時はオンとなって導通している。オンとオフの制御はスイッチ用入力端の入力によって決まり、通常時はハイ入力となっていてオンとなるものの、ロー入力するとオフとなって負荷との間を遮断する。
同負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端とグランドとの間には第一トランジスターを介在させてある。この第一トランジスターのベース端子には、第二トランジスターを接続してある。この第二トランジスターのベース端子は前記ダイオードと前記第一の分圧回路との接続点に接続してある。
【００１２】
通常時はこの接続点はマイコンの駆動電力が供給されており、所定の電圧が印加されて第二トランジスターのベース端子はハイ入力となっている。このため、第二トランジスタはオンとなっておらず、この結果、第一トランジスターのベース端子には電流が流れないのでオフとなっている。
すなわち、負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端はハイであり、上述したように同負荷側スイッチ回路は導通している。
【００１３】
一方、マイコンの駆動電力が落ちる異常が生じると、マイコンが駆動できなくなって他の制御を一切できない。しかし、第二トランジスターのベース端子は前記ダイオードと前記第一の分圧回路との接続点に接続してあるから、同接続点が落ちることで同第二トランジスターはオンとなり、第一トランジスターのベース端子に電流が流れるので、第一トランジスターはオンとなる。すると、負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端がローとなり、同負荷側スイッチ回路は非導通となり、異常電流の負荷への出力を遮断する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、故障による緊急停止時に正常な系統への影響を防ぎ、故障修理のユーザ負担をへらすことが可能な電源回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電源回路の回路図である。
【図２】負荷側スイッチの回路図である。
【図３】第二実施例の電源回路に適用される保護回路の回路図である。
【図４】第三実施例にかかる電源回路の回路図である。
【図５】ダイオードの順方向電圧（Ｖｆ電圧）を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第一実施例）
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる電源回路をブロック図により示している。
商用電力１１に商用電力用整流回路１２が接続され、同商用電力用整流回路１２は整流された直流電力を出力する。但し、この時点では商用電力１１の変動の影響を直に受けている。商用電力用整流回路１２は商用電力からの直流電力源となり、スイッチング回路１４を介在させてトランス１５の一次側に接続されている。スイッチング回路１４は、同トランスの二次側に形成される整流回路１６の出力が所定の電圧で安定化するように、商用電力用整流回路１２の直流電力源をスイッチングする。
【００１７】
同整流回路１６の出力電圧は第一の分圧回路１７で分圧されており、その分圧出力はフォトカプラ１８を介して一次側のスイッチング回路１４へフィードバックされている。すなわち、同分圧回路１７とフォトカプラとによりフィードバック回路１９を形成している。電源回路としては、前記構成で最小の構成となる。
また、整流回路１６の出力端には直流出力電圧を下げる直流降圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバーター）２１を接続してあり、マイコン３０への駆動電力としてある。マイコン３０の安定駆動のため、直流降圧回路２１の出力とグランドとの間には電解コンデンサ２２が備えられていると共に、同直流降圧回路２１の出力と分圧回路１７の分圧出力との間に逆流を防止しつつ電圧をフィードバックさせるための逆方向のダイオード２３を介在させている。これにより、電解コンデンサ２２の電圧が下がった場合には、分圧回路１７の分圧点の電位が引き下げられることになり、一次側にフィードバックされ、整流回路１６の出力電圧を引き上げる作用が働く。
整流回路１６の出力電圧と負荷（ＨＤＤなど）５０との間には、負荷側スイッチ２４が介在されている。
【００１８】
図２は、負荷側スイッチを回路図により示している。
負荷側スイッチ２４は、ＦＥＴ２４ａをスイッチ素子として備えており、ソース端子を整流回路１６側に接続し、ドレイン端子を負荷側に接続し、抵抗を介してゲート端子を整流回路１６側に接続している。従って、ゲート端子をグランド側に接続したときに本ＦＥＴ２４ａは導通するが、ゲートをグランド側に接続しないときに非導通となる。
ゲートをグランド側に接続するか否かはまた、このＦＥＴ２４ａは、負荷側スイッチ回路に相当する。スイッチ用入力端としつつも、
【００１９】
ＦＥＴ２４ａのゲート端子は、スイッチ制御用の（ＮＰＮ形）トランジスター２４ｂのコレクタ端子に接続され、同トランジスター２４ｂのエミッタ端子はグランドに接続されている。同トランジスター２４ｂのベース端子はマイコン３０に接続されており、マイコン３０の制御に応じてトランジスター２４ｂがオンオフすると、ＦＥＴ２４ａのゲート端子をグランド側に接続したり、グランド側と接続されない状態としたりできる。トランジスター２４ｂがオフ状態のとき、ゲート端子はグランド側と接続されないので、ソース端子の側の電位に引き上げられる。このとき、ＦＥＴ２４ａは非導通となり、負荷に対して整流回路１６の出力を遮断する。
マイコン３０は各種の保護回路的な機能を備えており、保護の必要性を検知したときに遮断させる役目を担っている。なお、本実施例においては、トランジスター２４ｂのベース端子（２４ｃ）に対する印加電圧を制御することで、間接的にゲート端子をソース端子の側の電位に引き上げられる。なお、トランジスター２４ｂのベース端子を負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端と呼ぶ。
【００２０】
本実施例では、マイコン３０に加え、もう一つの保護回路４０を構成して負荷側スイッチ回路の導通と非導通の制御を行っている。この保護回路４０には、第一トランジスター４１と第二トランジスター４２と分圧回路４３とが備えられている。分圧回路４３は第三の分圧回路に相当し、第二トランジスター４２のエミッタ端子に駆動用の電源を供給するものであり、整流回路１６の出力電圧とグランドとの間に二つの抵抗を直列に接続して構成されている。
【００２１】
第一トランジスター４１は、ＮＰＮ形トランジスターで構成されており、コレクタ端子を負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端２４ｃに接続し、エミッタ端子をグランドに接続してある。
【００２２】
また、第二トランジスター４２は、ＰＮＰ形トランジスターであって、エミッタ端子を分圧回路４３の分圧出力に接続し、コレクタ端子を第一トランジスター４１のベース端子に接続し、ダイオード２３と分圧回路１７の分圧点との接続点に第二トランジスター４２のベース端子を接続している。なお、後述するようにベース端子の電位によって第二トランジスター４２と第一トランジスター４１をオンオフさせることになるので、スイッチ用入力端と呼んでも良い。
【００２３】
ここで、分圧回路４３の分圧出力について説明する。同分圧出力は、第二トランジスター４２のエミッタ端子に接続されており、ベース端子はダイオード２３と分圧回路１７の分圧点との接続点に接続してある。電解コンデンサ２２が正常なとき、分圧回路１７の分圧点の電位は所定の値となっているが、この電位が第二トランジスター４２のベース端子の電位となっており、正常時には、分圧回路４３の分圧出力が第二トランジスター４２をオンにさせないように保つ電位となっている。そして、電解コンデンサ２２に異常が生じて電位が下がると、分圧回路１７の分圧点の電位が引き下げられることになり、一次側にフィードバックされ、整流回路１６の出力電圧を引き上げる作用が働く。同時に分圧回路１７の分圧点の電位が引き下げられることで、第二トランジスター４２のベース端子の電位が下がり、エミッタ端子の電位との関係で第二トランジスター４２をオンにさせる。このように動作させるようにするための電位が生じるように分圧回路４３の分圧出力を定めている。
なお、図示していないが、第二トランジスター４２のコレクタ端子と、第一トランジスター４１のベース端子との間には抵抗を介在させても良い。
【００２４】
前記構成において、第二トランジスター４２のベース端子は、ダイオード２３と分圧回路１７との接続点に接続してある。通常時、この接続点はマイコン３０の駆動電圧に相当し、分圧回路４３の分圧出力の電位との関係で、第二トランジスター４２はオンとならない。このため、エミッタ端子からコレクタ端子へと電流は流れないので、第一トランジスター４１のベース端子に電流が供給されず、第一トランジスター４１は非導通となり、負荷側スイッチ回路のスイッチ用入力端はハイ入力となる。すると、負荷側スイッチ２４内では、トランジスター２４ｂのベース端子がハイ入力となるので、本トランジスター２４ｂは導通し、ＦＥＴ２４ａのゲート端子の電位をグランド側に引き下げるので、同ＦＥＴ２４ａは導通する。これにより、整流回路１６の出力は負荷５０に供給される。
【００２５】
ところで、従来の電源回路の構成とすると、電解コンデンサ２２がショートしたような場合、電源回路としては、ダイオード２３を介して分圧回路１７の分圧出力が下がるので、フィードバック回路１９を介してこの情報がスイッチング回路１４にフィードバックされ、スイッチング回路１４は出力電圧を上げるように作用する。この結果、整流回路１６の出力が異常に上がってしまう。
【００２６】
また、マイコン３０が異常を監視して負荷側スイッチ２４を制御しようとする例も考えられるが、そもそもマイコン３０の駆動電力の異常なので、マイコン３０の正常動作自体も期待できない。
【００２７】
しかし、本実施例の場合、マイコン３０の駆動電力が落ちる異常が生じると、第二トランジスター４２のベース端子はダイオード２３と分圧回路１７との接続点に接続してあるから、同接続点が落ちることで同第二トランジスター４２は導通し、エミッタ端子からコレクタ端子に電流が流れる。
すると、第一トランジスター４１のベース端子に電流が供給されるので、第一トランジスター４１は導通し、負荷側スイッチ２４のスイッチ用入力端の電位をグランド側に引き下げる。すると、負荷側スイッチ２４内では、トランジスター２４ｂのベース端子がロー入力となるので、本トランジスター２４ｂは非導通となり、ＦＥＴ２４ａのゲート端子の電位をソース端子の側に引き上げるので、同ＦＥＴ２４ａは非導通する。これにより、整流回路１６の出力が負荷５０に供給されなくなり、負荷５０は保護される。
このような保護動作は、分圧回路１７の分圧点の電位がフィードバックされる前に機能することが期待できるので、早期に保護の準備が完了する。
【００２８】
このように、マイコン３０の駆動電力が落ちるような異常が生じても、第二トランジスター４２と第一トランジスター４１が負荷側スイッチ２４のＦＥＴ２４ａを確実に非導通とさせ、負荷５０が破壊されるのを防止する。
【００２９】
（第二実施例）
上述した実施例では、保護機能を果たすマイコン３０が稼働しなくなる状況に着目しているが、本実施例では、整流回路１６の出力が上昇する状況そのものに基づいて負荷５０が破壊されるのを防止する。
【００３０】
図３は、第二実施例の電源回路に適用される保護回路４０を回路図により示している。
本実施例の保護回路４０では、整流回路１６の出力電圧とグランドとの間に第二の分圧回路４４を介在させると共に、同第二の分圧回路４４の分圧出力を第一トランジスター４１のベース端子に接続している。
ここで、第二の分圧回路４４の分圧出力について説明する。整流回路１６の出力電圧が正常電圧（例えば１２Ｖ）のときには、同第二の分圧回路４４の分圧出力は第一トランジスター４１のベース端子の入力として、オンとするにはまだ低い電圧となっている。すなわち、整流回路１６の出力電圧が正常電圧のときには、同第二の分圧回路４４の分圧出力で第一トランジスター４１を導通させることはできない。
【００３１】
しかし、整流回路１６の出力電圧が異常昇圧したときには、同第二の分圧回路４４の分圧出力は第一トランジスター４１のベース端子の入力として、オンにしうる高い電圧となる。第一トランジスター４１がオンとなると、負荷側スイッチ２４のスイッチ用入力端の電位をグランド側に引き下げ、負荷側スイッチ２４内では、トランジスター２４ｂのベース端子がロー入力となるので、本トランジスター２４ｂは非導通となり、ＦＥＴ２４ａのゲート端子の電位をソース端子の側に引き上げるので、同ＦＥＴ２４ａは非導通する。これにより、整流回路１６の出力が負荷５０に供給されなくなり、負荷５０は保護される。
【００３２】
このように、整流回路１６の出力電圧を分圧しつつ、その上昇を利用して第一トランジスター４１をオフからオンにさせることにより、瞬間的な異常昇圧が生じても、負荷５０が破壊される前に負荷側スイッチ２４で遮断し、負荷５０を保護することができる。
【００３３】
（第三実施例）
図４は、第三実施例にかかる電源回路を回路図により示している。
本実施例では、ダイオード２３を低Ｖｆ（低順方向電圧）タイプのものに変更している。
【００３４】
図５は、第三実施例のダイオードの順方向電圧（Ｖｆ電圧）を表で示している。
第一実施例と第二実施例では、ダイオード２３は通常のシリコンダイオードを使用することを前提としている。一般のシリコン系ダイオードでは、順方向電圧（Ｖｆ）は、０．６５Ｖ程度である。しかし、低Ｖｆタイプのダイオードが開発され、低Ｖｆショットキーバリアダイオードでは表に示すように０．３９Ｖというものも利用可能である。
【００３５】
マイコン３０の駆動電力が落ちるような場合でも、フィードバックラインの電圧は０．６５Ｖ以上は高い状態となる。しかし、低Ｖｆタイプのダイオード２３を使用することにより、このフィードバックラインの電圧をより低く落とし込むことができる。このようにすれば、第二のトランジスター４２を早い時点でオンにさせることができ、より効果的に負荷側スイッチ２４のスイッチ用入力端の電位をグランド側に引き下げ、ＦＥＴ２４ａを非導通とさせて、整流回路１６の出力が負荷５０に供給されないようにすることができる。
【００３６】
このように、ダイオード２３として低Ｖｆタイプのものを使用することでより効果的に負荷側スイッチ回路で遮断させて負荷５０を保護することができるようになる。
【００３７】
なお、本発明は前記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・前記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって前記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が前記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１１…商用電力、１２…商用電力用整流回路、１４…スイッチング回路、１５…トランス、１６…整流回路、１７…第一の分圧回路、１８…フォトカプラ、１９…フィードバック回路、２１…直流降圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバーター）、２２…電解コンデンサ、２３…ダイオード、２４…負荷側スイッチ、２４ａ…ＦＥＴ、２４ｂ…トランジスター、２４ｃ…スイッチ用入力端、３０…マイコン、４０…保護回路、４１…第一トランジスター、４２…第二トランジスター、４３…第三の分圧回路、４４…第二の分圧回路、５０…負荷。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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