(57)【要約】【課題】出力電流が過電流状態となり続けるのを防止することを目的とする。【解決手段】電源駆動回路８と、この電源駆動回路８における出力部８Ａにその一次巻線９Ａが接続されたトランス９と、このトランス９の２次巻腺９Ｂに接続された出力端子１０と、この出力端子１０の一端と２次巻線９Ｂの一端との間に介在された電流検出抵抗１１と、この電流検出抵抗１１の一端にその入力端１２Ａが接続されるとともに電流検出抵抗１１の他端にその入力端１２Ｂが接続された比較器１２と、入力端１２Ａあるいは入力端１２Ｂと電流検出抵抗１１との間に介在された基準電圧発生回路１３とを備え、比較器１２における出力信号を電源駆動回路８にフィードバックし、トランス９には補助巻線９Ｃを設け、この補助巻線９Ｃと比較器１２の電源供給部１２Ｄとを電源供給ライン１００により接続し、この電源供給ライン１００を出力端子１０とは、非直接接続状態としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源駆動回路と、この電源駆動回路における出力部にその一次巻線が接続されたトランスと、このトランスの２次巻線に接続された出力端子と、この出力端子の一端と前記２次巻線の一端との間に介在された電流検出抵抗と、この電流検出抵抗の一端にその第１の入力端が接続されるとともに前記電流検出抵抗の他端にその第２の入力端が接続された比較器と、前記第１の入力端あるいは前記第２の入力端と前記電流検出抵抗との間に介在された基準電圧発生回路とを備え、前記比較器における出力信号を前記電源駆動回路にフィードバックし、前記トランスには補助巻線を設け、この補助巻線と前記比較器の電源供給部とを電源供給ラインにより接続し、この電源供給ラインを出力端子とは、非直接接続状態とした電源装置。
【請求項２】
比較器における出力端子と電源駆動回路におけるフィードバック入力とはフォトカプラを用いて接続した請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
２次巻線の極性と補助巻線の極性とを逆にした請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流保護回路を有する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の電源装置は、図５に示されるように、電源駆動回路１における出力部１Ａにトランス２の一次巻線２Ａを接続し、２次巻線２Ｂには出力端子３を接続させ、この出力端子３の一端と２次巻線２Ｂの一端との間には電流検出抵抗４を介在させ、この電流検出抵抗４の一端には比較器５の非反転入力５Ａを接続するとともに、電流検出抵抗４の他端には比較器５の反転入力５Ｂを接続し、電流検出抵抗４の一端と比較器５の非反転入力５Ａとの間には基準電圧発生回路６を介在させ、比較器５における出力端子５Ｃと電源駆動回路１におけるフィードバック入力１Ｂとを接続し、電流検出抵抗４に電流が流れることに起因して発生する電圧と基準電圧発生回路６の電圧とを比較器５により比較するとともに、その結果を電源駆動回路１のフィードバック入力１Ｂに帰還することにより、負荷７と２次巻線２Ｂとを結ぶループ内に流れる電流量を制御していた。
【０００３】
そして、比較器５の電源供給部５Ｄを出力端子３と接続することにより、負荷７の両端電圧を利用して比較器５を駆動させていた。
【０００４】
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−２４９１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の電源装置は回路に大電流が流れ続ける可能性があることが問題となっていた。
【０００６】
すなわち、上記従来の構成においては、出力端子３両端に接続した負荷７がショート状態となってしまった場合、或は、負荷７がショート状態で電源が立ち上がった場合、比較器５における電源供給部５Ｄに電力が供給されることがないため、比較器５が作動しない。そうすると、大電流が電流検出抵抗４に流れているのにもかかわらず、その電流を抑制しようとする信号を比較器５における出力端子５Ｃが電源駆動回路１のフィードバック入力１Ｂに帰還させることができないため、負荷７と２次巻線２Ｂとを結ぶループ内に大電流が流れ続ける可能性があった。
【０００７】
そこで本発明は、負荷と２次巻線とを結ぶループ内に流れる電流（以下、出力電流と示す）を検出して電源回路に帰還させる電源装置において、その出力電流が過電流状態となり続けるのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、この目的を達成するために本発明は、電源駆動回路と、この電源駆動回路における出力部にその一次巻線が接続されたトランスと、このトランスの２次巻線に接続された出力端子と、この出力端子の一端と前記２次巻線の一端との間に介在された電流検出抵抗と、この電流検出抵抗の一端にその第１の入力端が接続されるとともに前記電流検出抵抗の他端にその第２の入力端が接続された比較器と、前記第１の入力端あるいは前記第２の入力端と前記電流検出抵抗との間に介在された基準電圧発生回路とを備え、前記比較器における出力信号を前記電源駆動回路にフィードバックし、前記トランスには補助巻線を設け、この補助巻線と前記比較器の電源供給部とを電源供給ラインにより接続し、この電源供給ラインを出力端子とは、非直接接続状態としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電源装置は、トランスに補助巻線を設けるとともに、この補助巻線と前記比較器及び前記基準電圧発生回路の電源供給部とを電源供給ラインにより接続し、この電源供給ラインを出力端子とは、非直接接続状態とすることにより、電源駆動回路が駆動している間において、比較器における電源供給部への電力供給が途切れることがなく、出力電流量を常に電源駆動回路に帰還させることができるため、出力電流が過電流状態となり続けることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電源装置の構造について図面を参照しながら説明する。なお、説明簡略化のため、ダイオードの順方向電圧降下は考慮しない。
【００１１】
図１において、電源駆動回路８の出力部８Ａにはトランス９の１次巻線９Ａを接続し、このトランス９の２次巻線９Ｂには出力端子１０を接続し、２次巻線９Ｂの一端と出力端子１０の一端との間には電流検出抵抗１１を介在させ、電流検出抵抗１１の一端に比較器１２の非反転入力１２Ａを接続するとともに、電流検出抵抗１１の他端に比較器１２の反転入力１２Ｂを接続し、電流検出抵抗１１と比較器１２の非反転入力１２Ａとの間には基準電圧発生回路１３を介在させ、比較器１２の出力端子１２Ｃから出力される出力信号を電源駆動回路８のフィードバック入力８Ｂに帰還させている。
【００１２】
そして、トランス９には補助巻線９Ｃを設けるとともに、この補助巻線９Ｃと比較器１２における電源供給部１２Ｄとを電源供給ライン１００により接続し、この電源供給ライン１００を出力端子１０とは、非直接接続状態としている。なお、電源供給部１２Ｅは２次巻線９Ｂの他端に接続させている。
【００１３】
そして、２次巻線９Ｂの一端にはダイオード１４のアノードを接続しており、このダイオード１４のカソードにはコンデンサ１５の一端を接続し、このコンデンサ１５の他端は２次巻線９Ｂの他端に接続している。また、補助巻線９Ｃの一端にはダイオード１６のアノードを接続しており、このダイオード１６のカソードにはコンデンサ１７の一端を接続し、このコンデンサ１７の他端はダイオード１４のカソードに接続している。
【００１４】
次に動作について説明する。電源駆動回路８から供給された電流がトランス９の１次巻線９Ａに流れると磁束が発生し、トランス９の２次巻線９Ｂに起電力が発生する。この起電力により発生した交流電流が、ダイオード１４、コンデンサ１５により整流平滑され、直流となった電流が出力端子１０に接続された負荷１８に流れる。一方、比較器１２の非反転入力１２Ａには電流検出抵抗１１の一端の電圧が基準電圧発生回路１３を介して印加され、反転入力１２Ｂには電流検出抵抗１１の他端の電位が印加される。
【００１５】
ここで、反転入力１２Ｂの電位を基準に考えると、電流検出抵抗１１に流れる電流が低い場合、電流検出抵抗１１における電圧降下が基準電圧発生回路１３における発生電圧よりも低くなるため、反転入力１２Ｂの電位に対して非反転入力１２Ａの電位が低くなり、比較器１２の出力端子１２Ｃからの出力はローレベルとなる。そうすると、電源駆動回路８に信号がフィードバックされず、負荷１８に流れる出力電流の増加は制限されない。
【００１６】
一方、電流検出抵抗１１に流れる電流が高い場合、電流検出抵抗１１における電圧降下が基準電圧発生回路１３による発生電圧よりも高くなるため、反転入力端１２Ｂの電位に対して非反転入力端１２Ａの電位が高くなる。そうすると、比較器１２の出力端子１２Ｃからの出力はハイレベルとなり、電源駆動回路８に信号がフィードバックされ、負荷１８に流れる出力電流の増加が制限される。
【００１７】
ここで、電源駆動回路８作動時において、出力端子１０に接続した負荷１８の両端が、何らかの不具合等によりショート状態にあった場合においても、比較器１２の電源供給部１２Ｄへの電力供給を途切らせることなく行うことができる。即ち、電源駆動回路８が作動すると、トランス９の１次巻線９Ａに電流が流れて磁束が発生し、トランス９の補助巻線９Ｃに起電力が発生する。この起電力により発生した交流電圧が、ダイオード１６、コンデンサ１７により整流平滑され、電源供給ライン１００を介して比較器１２の電源供給部１２Ｄに供給されるわけであるが、この時、この電源供給ライン１００を出力端子１０とは、非直接接続状態にしておくことにより、出力端子のショートなどにより電源供給ライン１００の電位がグランドに落ちることがなく、安定した電力供給を可能としている。
【００１８】
このように、他に特別な回路を設けることなく、トランス９に補助巻線９Ｃを追加するという非常に簡易な構成により、電源立ち上げ時前において、たとえ負荷１８がショート状態にあっても、電源駆動回路８が駆動している間において比較器１２における電源供給部への電力供給が途切れることがなく、出力電流量を常に電源駆動回路８に帰還することができるため、出力電流が過電流状態とならない。
【００１９】
なお、図１に示すごとく２次巻線９Ｂと補助巻線９Ｃとの極性は同じとすることにより、補助巻線の巻数がわずかでも良いという利点がある。しかし、図４に示すごとく逆極性とすることの方が望ましい。以下その理由を述べる。但し、その場合には補助巻線９Ｃの他端を２次巻線９Ｂではなくグランドに接続する必要がある。
【００２０】
２次巻線９Ｂと補助巻線９Ｃとの結合が完全に１００％ということは通常考えにくいため、２次巻線９Ｂ両端がショート状態となり、電位差が発生していない状態においても、補助巻線９Ｃにはある程度の電圧が発生しており、この電圧により電源供給部１２Ｄ、１２Ｅに電力を供給することは可能である。
【００２１】
しかし、２次巻線９Ｂと補助巻線９Ｃの極性を逆にしておくことにより、結合が理想トランスに近いトランスにおいても、安定して電源供給部１２Ｄ、１２Ｅに電力を供給することができ望ましい。即ち、２次巻線９Ｂ間には交流の電圧が発生しているため、その電圧差は正、負を交互に繰り返す状態にある。ここで、その電圧が正の場合、その２次巻線９Ｂ間に発生した電圧はダイオード１４を介し、ショート状態となった出力端子１０の存在により０Ｖとなってしまう。一方、その電圧が負の場合においては、その２次巻線９Ｂ間に発生した電圧がダイオード１４によってショートされないため、２次巻線９Ｂに電圧が発生する。ここで、問題となるのは、２次巻線９Ｂ間の電圧が正となり、その電圧がダイオード１４を介して０Ｖとなり、出力電流が過電流状態となるときである。このときに電源供給部１２Ｄ、１２Ｅに電力を安定して供給することにより、比較器１２を用いて回路に流れる電流量を制御することが重要となる。
【００２２】
ここで、２次巻線９Ｂと補助巻線９Ｃとの極性を逆にしておくことにより、２次巻線９Ｂ間の電位差が０Ｖとなった状態においても、逆極性とした補助巻線９Ｃには正の電圧を生じさせることができ、この電圧を利用して、電源供給部１２Ｄ、１２Ｅに電力を供給することができ、結果として、結合が理想トランスに近いトランスにおいても電源供給部１２Ｄ、１２Ｅに安定して電力を供給することができ、正常な過電流抑制動作を可能とする。
【００２３】
なお、図２に示すごとく、比較器１２の出力端子１２Ｃから電源駆動回路８のフィードバック入力８Ｂへの信号伝達をフォトカプラ３７により行うことで、トランス９の１次側と２次側とを絶縁構造とすることができる。
【００２４】
なお、本実施の形態における補助巻線９Ｃの他端とコンデンサ１７の他端とを直接グランドに接続してもかまわない。
【００２５】
なお、電流検出抵抗１１をグランド側、即ち２次巻線９Ｂの他端と出力端子１０の他端との間に介在させ、その電流検出抵抗１１の一端に基準電圧発生回路１３を介して比較器１２の非反転入力１２Ａを接続するとともに、電流検出抵抗１１の他端に比較器１２の反転入力１２Ｂを接続する構成としてもかまわない。
【００２６】
なお、補助巻線９Ｃ及び電源供給ライン１００を設けずに、新たな電源駆動回路を別に設け、この新たな電源駆動回路に新たなトランスを接続し、この新たなトランスから出力端子１０とは、非直接接続状態にて比較器１２への新たな電源供給ラインを設ける構成とすることも考えられる。しかし、その場合、新たに設けた電源駆動回路用の電源は、電源駆動回路８における主電源をＯＮするよりも先にＯＮし、電源駆動回路８における主電源をＯＦＦするよりも後にＯＦＦするように制御しなければ、新たな電源供給ラインから比較器１２に電源が供給されず、出力電流が過電流状態となる。また、そのような主電源ＯＮ／ＯＦＦ用制御用回路を設けたとしても、その回路に不具合が生じれば事態は同じである。さらに、主電源以外に電源駆動回路及びトランスシーケンス回路追加によりコスト高となる。従って、本実施の形態に示すごとく、同一の電源駆動回路８から電源供給ライン１００を引き出し、比較器１２へ電力供給を行う構成とすることが望ましい。
【００２７】
ここで、図１における比較器１２と基準電圧発生回路１３との具体的な回路構成について、図３を用いて説明する。
【００２８】
図１に示す電源供給ライン１００から比較器１２の電源供給部１２Ｄに供給される電圧が図３に示すバンドギャップ基準電圧発生回路２２に入力されるＶｃｃに対応しており、図１に示す電源供給部１２Ｅが図３に示すＧＮＤに対応している。そして、図１における基準電圧発生回路１３と電流検出抵抗１１との接続点Ｖ＋と、反転入力１２Ｂと電流検出抵抗１１との接続点Ｖ−に対応する部分が、それぞれ図３におけるＮＰＮ型トランジスタ１９のエミッタ、ＮＰＮ型トランジスタ２０のエミッタに対応しており、図１に示す出力端子１２Ｃが図３に示すＰＮＰ型トランジスタ２１のコレクタに対応している。
【００２９】
ここで、図３におけるバンドギャップ基準電圧発生回路２２の入力端子２２Ｃにはカレントミラー２９を接続し、カレントミラー２９におけるＰＮＰ型トランジスタ２９Ａのコレクタ及びベースをＮＰＮ型トランジスタ３０のコレクタに接続し、このＮＰＮ型トランジスタ３０のベースをＰＮＰ型トランジスタ２９Ｂのコレクタ及び出力端子２２Ｂに接続している。そして、ＮＰＮ型トランジスタ３０のエミッタを抵抗３１、３２の一端に接続し、抵抗３１の他端をＮＰＮ型トランジスタ３３のベース、コレクタに接続し、抵抗３２の他端をＮＰＮ型トランジスタ３４のコレクタ及びＮＰＮ型トランジスタ３５のベースに接続している。
【００３０】
そして、ＮＰＮ型トランジスタ３４のエミッタを抵抗３６の一端に接続し、この抵抗３６の他端及びＮＰＮ型トランジスタ３３のエミッタ、ＮＰＮ型トランジスタ３５のエミッタをグランドに接続している。
【００３１】
そして、バンドギャップ基準電圧発生回路２２の入力端子２２Ｃにはカレントミラー２３におけるＰＮＰ型トランジスタ２３Ａ、ＰＮＰ型トランジスタ２３Ｂ、ＰＮＰ型トランジスタ２３Ｃのエミッタを接続しており、それぞれのベースを接続点２７にて接続している。そして、ＰＮＰ型トランジスタ２３Ａのコレクタをそのベースに接続するとともにＮＰＮ型トランジスタ２４のコレクタに接続し、このＮＰＮ型トランジスタ２４のベースをバンドギャップ基準電圧発生回路２２の出力端子２２Ｂに接続している。そして、ＮＰＮ型トランジスタ２４のエミッタは抵抗２８を介してＧＮＤに接続している。
【００３２】
また、ＰＮＰ型トランジスタ２３Ｂのコレクタは抵抗２５の一端に接続しており、抵抗２５の他端をＮＰＮ型トランジスタ１９のコレクタに接続している。そして、このＮＰＮ型トランジスタ１９のベースを抵抗２５の一端に接続している。そして、抵抗２５の他端とＮＰＮ型トランジスタ１９のコレクタとの接続点２６にはＮＰＮ型トランジスタ２０のベースを接続している。
【００３３】
そして、ＰＮＰ型トランジスタ２３ＣのコレクタをＮＰＮ型トランジスタ２０のコレクタ及びＰＮＰ型トランジスタ２１のベースに接続している。
【００３４】
次に、動作原理について説明する。
【００３５】
まず、バンドギャップ基準電圧発生回路２２の入力端子２２Ｃに入力電圧Ｖｃｃが入力されるとともに、出力端子２２Ｂからは基準電圧Ｖｒｅｆ（ａ）とＮＰＮ型トランジスタ３０のベース・エミッタ間電圧ＶBE３０との電圧値の和が出力されている。ここで、ＮＰＮ型トランジスタ３０のベース・エミッタ間電圧ＶBE３０とＮＰＮ型トランジスタ２４のベース・エミッタ間電圧ＶBE２４とを等しくしておくことにより、抵抗２８には一定電圧である基準電圧Ｖｒｅｆ（ｂ）が印加される。
【００３６】
この基準電圧Ｖｒｅｆ（ｂ）が抵抗２８の両端に印加されることにより、定電流ＩｒｅｆがＮＰＮ型トランジスタ２４のコレクタ・エミッタ間に流れる。
【００３７】
そうすると、この定電流Ｉｒｅｆがカレントミラー２３におけるＰＮＰ型トランジスタ２３Ａのエミッタ・コレクタ間に流れ、このＩｒｅｆと同じ電流がＰＮＰ型トランジスタ２３Ｂ及び２３Ｃのエミッタ・コレクタ間に流れる。
【００３８】
このＰＮＰ型トランジスタ２３Ｂのエミッタ・コレクタ間に流れる電流が抵抗２５に流れることにより、基準電圧Ｖｒｅｆ（ｃ）が発生する。これが、図１に示した基準電圧発生回路１３に該当する。この抵抗２５とＮＰＮ型トランジスタ１９との接続点２６における電位は、図１における接続点Ｖ＋の電位にＮＰＮ型トランジスタ１９のベース・エミッタ間電圧ＶBE１９とを足し合わせるとともに基準電圧Ｖｒｅｆ（ｃ）を差し引いた電位となっている。
【００３９】
この接続点２６の電位が図１に示す接続点Ｖ−の電位よりもＮＰＮ型トランジスタ２０のベース・エミッタ間電圧ＶBE２０分以上大きいとき、即ち、図１に示すＶ＋の電位が、Ｖ−の電位よりも基準電圧Ｖｒｅｆ（ｃ）分以上高くなったとき、この図３に示すＮＰＮ型トランジスタ２０のベース・エミッタ間に電流が流れ、それに伴い、ＮＰＮ型トランジスタ２０のコレクタ・エミッタ間にも電流が流れる。
【００４０】
そうすると、ＰＮＰ型トランジスタ２１のベース電圧が低下し、ＰＮＰ型トランジスタ２１のエミッタ・ベース間に電流が流れるとともに、エミッタ・コレクタ間に電流が流れ、その電流が図１に示す比較器１２の出力端子１２Ｃから出力される。そして、この比較器１２の出力端子１２Ｃからの出力信号が電源駆動回路８のフィードバック入力８Ｂに帰還される。
【００４１】
なお、本実施の形態における比較器１２の部分を増幅器と表現される場合もありえるが、その増幅器も必ず比較動作、あるいは増幅後に比較、または比較後に増幅動作を行わせるものであるから、比較動作を行うことができる増幅器も比較器の範疇に含まれるものである。
【００４２】
なお、本実施形態におけるＰＮＰ型トランジスタ２３Ｃを抵抗などで代用し、カレントミラー２３の構成外とすることも可能であるが、ＰＮＰ型トランジスタ２３Ｃをカレントミラー２３の一部とすることにより、ＮＰＮ型トランジスタ１９を流れる電流量とＮＰＮ型トランジスタ２０を流れる電流量とを等しくすることができ、その結果としてＮＰＮ型トランジスタ１９、２０のベース・エミッタ間電圧ＶBE１９、ＶBE２０を等しくすることができ、高精度な電流制御を可能とすることができ望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の電源装置は、出力電流が過電流状態となり続けることがないという効果を有し、各種電気機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における電源装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における電源装置の回路図
【図３】本発明の実施の形態１の電源装置における比較器及び基準電圧発生回路の構成を示す回路図
【図４】本発明の実施の形態１における電源装置の回路図
【図５】従来の電源装置の回路図
【符号の説明】
【００４５】
８  電源駆動回路
８Ａ  出力部
９  トランス
９Ａ  １次巻線
９Ｂ  ２次巻線
９Ｃ  補助巻線
１０  出力端子
１１  電流検出抵抗
１２  比較器
１２Ａ  非反転入力（第１の入力端）
１２Ｂ  反転入力（第２の入力端）
１２Ｄ、１２Ｅ  電源供給部
１３  基準電圧発生回路
１００  電源供給ライン
【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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