(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＣケーブル等に過負荷の状態が続く場合に、出力電圧を停止させる過電流保護機能付きのスイッチング電源を提供する。【解決手段】過電流制限回路を２次側回路に備え、かつ、１次側の３次巻線電圧を整流平滑して３次巻線の出力電圧を検出する回路を備え、２次側短絡や過負荷などで３次巻線の電圧が低下すると所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧よりも低下した時に、制御回路のラッチ回路に備わった時定数回路を動作させて、制御回路の動作を停止させる。【選択図】図１
0003144673.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、該直流電源と直列にトランスの１次巻線と主スイッチ素子の直列回路が接続され、前記トランスの２次巻線と２次巻線の電圧を第１の整流平滑回路を介して負荷へ供給する電力変換回路と、前記第１の整流平滑回路の出力に負荷短絡や過負荷時の出力電流を制限する過電流制限回路と、該出力電圧を安定制御するために主スイッチ素子のオンオフ制御する制御回路と、前記トランスの３次巻線に該制御回路の駆動電源を構成する第２の整流平滑回路とを接続したスイッチング電源において、前記第２の整流平滑回路の平滑容量は3次巻線からの供給が無い場合でも前記制御回路が第1の所定時間以上動作可能な電圧を供給できる容量を備え、前記３次巻線に接続された第３の整流平滑回路と第３の整流平滑回路の出力電圧を検出する３次巻線電圧検出回路を備え、かつ第３の整流平滑回路の平滑容量は第２の整流平滑回路の平滑容量よりも小さいことを特徴とし、負荷短絡や過負荷などで前記第１の整流平滑回路の出力電圧が低下することにより連動して第３の整流平滑回路の出力電圧も低下し、前記３次巻線電圧検出回路にて所定の基準電圧と比較し、前記基準電圧よりも第３の整流平滑回路の電圧が低下した時に、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間後に前記制御回路のオン／オフ端子へオフ信号を送出して、前記スイッチング電源の制御回路の動作を停止させることを特徴とするスイッチング電源。
【請求項２】
過負荷又は出力短絡状態が続いた場合、前記第２の整流平滑回路電圧は制御回路の動作する電圧未満となり制御回路の動作はオフし起動回路により制御回路の電源電圧が充電され再起動と停止を繰り返している期間中に、前記３次巻線電圧検出回路と時定数回路を介して前記制御回路のオン／オフ端子へオフ信号を送出して、前記スイッチング電源の制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源の過電流保護。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、スイッチング電源に関し、具体的には過電流保護機能付で、過負荷の状態が続く場合に出力電圧を停止させる回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のスイッチング電源は、出力短絡又は負荷に異常を生じて過負荷動作に入った場合には、出力電流を抑制して負荷電流値が伸びてしまうのを防いでいる。この従来技術としては、特許文献１がある。
【０００３】
また、過電流動作が連続した場合又は負荷短絡した場合、従来のスイッチング電源は、制御回路電源としている１次側の３次巻線電圧の低下により、制御回路の電源電圧が動作電圧以下に下がるのでスイッチング電源のスイッチング動作を停止し、その後、起動回路から充電されて再起動するという繰り返しを行っている。これは出力短絡又は過負荷の原因を取り除くことで、装置を通常の動作に戻すことを前提とした設計であった。しかし、出力短絡又は過負荷の原因を取り除かない限り、前記の発振停止及び再起動は繰り返すので、ＡＣアダプタなどの用途ではＤＣケーブルが折り曲げられたり、物に挟まれたりすることで短絡もしくはインピーダンスショートされ、ＤＣケーブルが発熱するなどの問題点があった。
【０００４】
ここで、過電流保護特性をフの字垂下特性にして垂下時の過出力電流値を定格出力電流値よりも小さくして発熱を抑える方法も考えられる。しかし、負荷に与えられる電源電圧に関わらず負荷の入力電流が一定値となる定電流負荷特性を有する装置などが接続された場合、過電流垂下特性に定格出力電流値よりも小さく制限する範囲があると出力電圧が立ち上がらなくなる。このために、過電流垂下特性は定格電流以上に設定する必要があり、前記の問題点を解決するに至らなかった。
【特許文献１】特開平０５‐１５３７７４号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
前記スイッチング電源の過電流保護に関する問題点と必要条件は、過電流状態が続くことで出力配線のＤＣケーブルが発熱する危険が発生するが、過電流垂下特性は定電流垂下特性が必要条件になっている。
そこで、本考案は、過電流垂下特性そのものを改善することは困難であることから出力短絡又は過負荷時における過電流状態が一定期間続いた場合の過電流保護手段を見直して、ＤＣケーブルの発熱を未然に防ぎ、安全なスイッチング電源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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本考案のスイッチング電源は、下記記載の手段を採用する。本考案のスイッチング電源は、直流電源と、直流電源と直列にトランスの１次巻線と主スイッチ素子の直列回路が接続され、前記トランスの２次巻線と２次巻線の電圧を第１の整流平滑回路を介して負荷へ供給する電力変換回路と、第１の整流平滑回路の出力に負荷短絡や過負荷時の出力電流を制限する過電流制限回路と、該出力電圧を安定制御するために主スイッチ素子のオンオフ制御する制御回路と、トランスの３次巻線に該制御回路の駆動電源を構成する第２の整流平滑回路とを接続したスイッチング電源において、第２の整流平滑回路の平滑容量は３次巻線からの供給が無い場合でも制御回路が第1の所定時間以上動作可能な電圧を供給できる容量を備え、３次巻線に接続された第３の整流平滑回路と第３の整流平滑回路の出力電圧を検出する３次巻線電圧検出回路を備え、かつ第３の整流平滑回路の平滑容量は第２の整流平滑回路の平滑容量よりも小さいことを特徴とし、負荷短絡や過負荷などで２次巻線電圧が低下すると３次巻線電圧も同様の比率で低下するので第３の整流平滑回路の出力電圧が低下し、３次巻線電圧検出回路にて所定の基準電圧と比較して所定の基準電圧よりも第３の整流平滑回路の電圧が低下した時に、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間後に制御回路のオン／オフ端子へオフ信号を送出して、スイッチング電源の制御回路の動作を停止させることを特徴とする。
【０００７】
また、過負荷又は出力短絡状態が続いた場合、前記第２の整流平滑回路電圧は制御回路の動作する電圧未満となり制御回路の動作はオフし起動回路により制御回路の電源電圧が充電され再起動と停止を繰り返している期間中に、前記３次巻線電圧検出回路と時定数回路を介して前記制御回路のオン／オフ端子へオフ信号を送出して、前記スイッチング電源の制御回路の動作を停止させることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００８】
本考案のスイッチング電源の過電流保護回路は、負荷状態が過電流状態となった場合、過電流制限回路により所定の出力電流で制限され、その結果、出力電圧は低下してトランスで結合された３次巻線の電圧も同様の比率で低下する。ここで３次巻線電圧の電圧低下を監視し、所定の時間を経ても電圧低下が継続した場合、スイッチング電源のスイッチング動作を止めて２次側負荷への電力供給を停止する。従って、過負荷による焼損および過電流による負荷電線の発熱障害を防止することが可能になる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本考案のスイッチング電源の最も好ましい実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図1は、本考案の第一実施形態に係わるスイッチング電源の構成を示す図である。従来例の図３との違いは、３次巻線の電圧を検出する検出回路１２と前記電圧検出信号を元に電圧低下と判断した場合は所定の時間後に制御回路へオフ信号を送出する時定数回路１１の有る構成で、その他の同様の部分には同一符号を付す。
【００１１】
初めに本考案の図１を用いてスイッチング電源の構成を説明する。
図１は、フライバックコンバータで構成され、整流回路２、平滑コンデンサＣ１、トランスＴ１、主スイッチング素子Ｑ１、制御回路１０、起動抵抗Ｒ１、２次側整流平滑回路２０及び出力電圧検出回路２２、過電流制限回路２１、トランスＴ１の３次巻線の整流平滑回路Ｄ３，Ｃ３及び３次巻線電圧検出回路１２と、時定数回路を有した停止信号送出回路１１から構成される。停止信号送出回路１１は制御回路１０の動作停止端子に接続されている。
交流電源１の電圧は整流回路２とコンデンサＣ１により直流電圧に整流平滑され、直流電圧の正負一対の出力端子はトランスＴ１の１次巻線Ｎ１と主スイッチング素子Ｑ１の直列回路に接続される。
【００１２】
主スイッチング素子のオンオフにより前記直流電圧は交流電圧に変換され、トランスＴ１で２次側出力へ電力変換され、整流平滑回路２０にて直流出力電圧に変換される。出力電圧は出力電圧検出回路２２によりフォトカプラＰＣ１を介して１次側の制御回路１０へフィードバック制御される。
２次側には過電流制限回路２１を有し、過負荷などが発生した場合に抵抗Ｒ５の電圧降下が大きくなり、トランジスタＱ２を導通し、フォトカプラＰＣ１に流れる電流を増大することにより出力電流制限を行い、出力電流制限を行う結果として出力電圧を低下させるものである。図示はしないが、２次側に過電流制限回路２１等を有する過電流制限回路がないフライバックコンバータにおいて、特に入力電圧範囲が広い場合では、最小入力電圧に対して最大入力電圧の過電流垂下点は３〜５倍程度に増大し、さらに電圧垂下するに従い過電流値が増大するため、最大では１０〜２０倍にも過電流値が増大してしまう。このため、本考案の用途であるＡＣアダプタなどの保護機能として２次側の過電流制限回路は必要不可欠になる。２次側に過電流制限回路２１を有することで、過負荷時には電流制限され、かつ出力電圧が低下し、出力電圧の低下に伴いトランスＴ１で結合された３次巻線Ｎ３の電圧も同じ比率で低下する。
【００１３】
ここで、前記３次巻線Ｎ３の電圧は制御回路１０の駆動電圧になっている第２の整流平滑回路１３と第３の整流平滑回路１４を備えている。第２の整流平滑回路１３は抵抗Ｒ１を介して入力電圧をコンデンサＣ３で充電し、Ｃ３の充電電圧をスイッチング電源起動時の制御回路電源として一時的に供給し、オンオフ・スイッチング開始後は第３巻線の電圧から整流平滑して前記制御回路電源電圧を供給する役割を担う。Ｃ３の平滑容量は第３の整流平滑回路のＣ４容量値よりも比較的大きい値に設定して起動時の抵抗Ｒ１から３次巻線電圧への切替までの保持時間と出力の過負荷等でＣ３の平滑電圧が影響して変動することを受けにくくし、３次巻線からの供給が無い場合でも前記制御回路が第1の所定時間以上動作可能な電圧を供給できる容量を備える。
【００１４】
第３の整流平滑回路のＣ４平滑容量は第２の整流平滑回路のＣ３平滑容量値より小さい容量値に設定することで、２次側の２次巻線Ｎ２の出力電圧をトランスＴ１を介した３次巻線Ｎ３電圧にて第３の整流平滑回路１４の出力電圧として速やかに反映できるようにする。また、３次巻線電圧検出回路は第３の整流平滑回路１４の平滑電圧を所定の基準電圧、すなわちトランジスタＱ３のベース電圧で検出する手段を有しており、該トランジスタＱ３がベース電圧不足になりオフすることで停止信号送出回路１１のＲ８，Ｃ５による充電を開始し、制御回路１０のオン/オフ端子のオフ電圧に達するまでの遅延時間を経てから制御回路１０の動作を停止させ、その後は再起動に至らない。なお、停止信号送出回路１１のＲ８,Ｃ５時定数による遅延時間（第２の所定時間とする）は、スイッチング電源起動時の時定数Ｒ１，Ｃ３よりも長い時間であることが必要条件となる。ここで、過負荷又は出力短絡状態が続いた場合、第２の整流平滑回路電圧は制御回路の動作する電圧未満となり、制御回路の動作はオフし、起動回路により制御回路の電源電圧が充電されて制御回路は再起動と停止を繰り返すが、３次巻線電圧検出回路と停止信号送出回路により第２の所定時間後にオフ信号が出力されて制御回路を停止に移行させることができる。
スイッチング電源起動時の時定数Ｒ１，Ｃ３と第２の所定時間の関係は下記になる。
スイッチング電源の起動時の時定数Ｒ１,Ｃ３＜Ｒ８,Ｃ５時定数による第２の所定時間
上記により出力短絡又は過負荷状態が連続し続けることなく所定の時間後に停止することにより部品発熱による障害を防止することができる。電源を再起動するには、交流電源１を切って停止信号送出回路１１のＣ３及びＣ５を放電し、かつ負荷の障害を取り除き、交流電源を再投入することで再起動できる。
【００１５】
本考案のスイッチング電源の過電流保護は、ＤＣケーブルの折り曲げによるインピーダンスショート並びに過負荷などによる過電流が生じても、ＤＣケーブルや負荷が異常発熱することなく安全に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案の一実施例によるスイッチング電源の回路図である。
【図２】本考案の一実施例によるスイッチング電源の過電流特性図である。
【図３】従来のスイッチング電源の回路図である。
【図４】従来のスイッチング電源の過電流特性図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  交流電源
２  整流回路
３  フライバックコンバータ
１０  制御回路
１１  停止信号送出回路
１２  ３次巻線電圧検出回路
１３  第２の整流平滑回路
１４  第３の整流平滑回路
２０  第１の整流平滑回路
２１  過電流制限回路
２２  出力電圧検出回路
Ｃ１  入力平滑コンデンサ
Ｑ１  主スイッチング素子
Ｒ１  起動抵抗
Ｃ３  コンデンサ
Ｄ３  ダイオード
Ｔ１  トランス
ＰＣ１  フォトカプラ
【図１】
0003144673.tif 000003
【図２】
0003144673.tif 000004
【図３】
0003144673.tif 000005
【図４】
0003144673.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
過負荷又は出力短絡状態が続いた場合、前記第２の整流平滑回路電圧は制御回路の動作
する電圧未満となり制御回路の動作はオフし起動回路により制御回路の電源電圧が充電さ
れ再起動と停止を繰り返している期間中に、前記３次巻線電圧検出回路と時定数回路を介
して前記制御回路のオン／オフ端子へオフ信号を送出して、前記スイッチング電源の制御
回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源。