(57)【要約】【課題】電子機器内部の過電圧によって、回路の一部に過大な電流が流れて高温に発熱が生じることを防止する。【解決手段】電子機器内部の電源電圧が過電圧となり、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧に達すると、トランジスタＱ１５のベース電流が流れてＯＮ状態となり、トランジスタＱ１４は、トランジスタＱ１５のコレクタ電流がベースに流れてＯＮ状態となり、トランジスタＱ１４のコレクタ電流が流れる。電子機器内部の電源電圧がツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧未満になってもトランジスタＱ１５のＯＮ状態が保持される。トランジスタＱ１４のコレクタ電流が流れると、トランジスタＱ１２のベース電流が遮断され、外部制御端子Ｒがハイインピーダンスになって、定電圧スイッチング電源回路のＶｏｕｔ端子とＧＮＤ端子との間にリモートオフ電圧である約１．４Ｖの直流電圧が出力される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から出力電圧を制御可能な外部制御回路を有する定電圧直流電源装置が接続され、前記定電圧直流電源装置から直流電圧が供給されて動作する電子機器の過電圧保護回路であって、
前記電子機器の内部電圧の過電圧を検出する過電圧検出回路と、
該過電圧検出回路が過電圧を検出している間、前記外部制御回路を動作させるリモート制御回路とを備え、
前記過電圧検出回路は、過電圧を検出した時点で過電圧検出状態を自己保持する回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項２】
請求項１において、前記過電圧検出回路は、所定のツェナー電圧のツェナーダイオードと、前記電子機器の内部電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に達した時点で動作し、前記リモート制御回路を停止させ、前記電子機器の内部電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧未満に低下しても前記リモート制御回路を停止させたままの状態を自己保持する自己保持回路とを有している、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記定電圧直流電源装置は、前記外部制御回路の外部制御端子を所定の範囲の電位に短絡することで定格の直流電圧が出力され、前記外部制御端子をハイインピーダンスにすることでリモートオフ状態となって出力電圧が所定のリモートオフ電圧に低下する構成を成しており、
前記リモート制御回路は、ベースとエミッタに前記定電圧直流電源装置のリモートオフ電圧又は定格電圧の出力電圧がベース電流制限抵抗を介して印加され、コレクタが前記外部制御端子に接続される第１のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタは、前記過電圧検出回路が過電圧検出状態でない間は、ベース電流が流れてＯＮ状態となり、コレクタに接続された前記外部制御端子が所定の範囲の電位に短絡され、前記過電圧検出回路が過電圧検出状態である間は、ベース電流が遮断されてＯＦＦ状態となり、コレクタに接続された前記外部制御端子がハイインピーダンスに維持される回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項４】
請求項３において、前記過電圧検出回路が過電圧を検出していない状態で前記第１のトランジスタのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えて、前記電子機器の電源ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換える電源ＯＮ／ＯＦＦ回路を備えている、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項５】
請求項４において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記第１のトランジスタのベース電流を遮断可能な電源スイッチを有している、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項６】
請求項５において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、第２のトランジスタと、該第２のトランジスタのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切換可能な電源制御手段とを有し、前記電源制御手段が前記第２のトランジスタをＯＦＦ状態にすることによって、前記第１のトランジスタのベース電流が遮断される回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項７】
請求項６において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記電源スイッチがＯＮ状態で前記第１のトランジスタのベース電流が流れ、前記電源スイッチがＯＦＦ状態で前記第１のトランジスタのベース電流が遮断される回路構成を成しており、前記電源制御手段は、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する手段を有し、前記第１のトランジスタのベース電流が遮断されて前記電子機器の電源がＯＦＦの状態から前記電源スイッチのＯＮ状態を検出した時点で前記第２のトランジスタをＯＮ状態にし、前記電源スイッチのＯＦＦ状態を検出した後も前記第２のトランジスタのＯＮ状態を維持し、再度前記電源スイッチがＯＮ状態になってから再度ＯＦＦ状態を検出した後、前記第２のトランジスタをＯＦＦ状態にする、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、前記定電圧直流電源装置は、家庭用コンセントから交流電圧を入力し、所定の電圧の直流電圧に変換して出力する構成を成すＡＣ−ＤＣコンバータである、ことを特徴とした過電圧保護回路。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の過電圧保護回路を備えた電子機器。
【請求項１０】
請求項９において、外部から出力電圧を制御可能な外部制御回路を有する定電圧直流電源装置を備えている、ことを特徴とした電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子機器の過電圧保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
定電圧スイッチング電源装置等の電源装置を備えた一般的な電子機器、或いは、内部に電源装置を搭載しておらず、ＡＣアダプタ等の外部電源装置から電源供給される構成を成す電子機器は、例えば電源装置に異常が発生して定格電圧より大幅に高い電圧が電子機器内部の回路に印加されると、回路の一部に過大な電流が流れて回路が破損すると同時に、回路の一部が高温に発熱する虞がある。そのため、一般的な電源装置には、出力電圧が過電圧になることを防止する出力過電圧保護回路が設けられている。一方、電源装置が正常に動作していても電子機器内部の回路に発生した異常によって、電子機器内部の回路の一部に過電圧が生じる可能性もあり、そのような場合にも同様に、回路の一部に過大な電流が流れて回路が破損すると同時に、回路の一部が高温に発熱する虞がある。そのため、一般的な電子機器においては、電子機器内部の回路の電圧が一定の電圧以上にならないようにする過電圧保護回路が電源装置の出力過電圧保護回路とは別に設けられており、例えば、ツェナーダイオード等で電子機器内部の回路の電圧をクランプして、電子機器内部の回路の一部に過大な電流が流れることを防止して回路が破損することを防止し、電子機器内部の回路に発熱の問題が生じることを防止する過電圧保護回路が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、一般的な電子機器の多くは、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧出力回路で電源装置から供給された直流電圧を電子機器内部の各回路に応じて電圧変換する構成を有しており、このＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する回路を設けた電子機器が公知である（例えば、特許文献２参照）。このように電子機器内部の回路の電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する回路が設けられている電子機器においては、電子機器内部の電圧の過電圧を検出した場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧出力回路の出力電圧をＯＦＦ制御することによって、電子機器内部の回路の一部に過大な電流が流れることを防止して回路が破損することを防止し、電子機器内部の回路に発熱の問題が生じることを防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−５５７６号公報
【特許文献２】
特開２００３−７２０５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、特許文献１に開示されているツェナーダイオードで電子機器内部の電圧をクランプする過電圧保護回路は、電源装置からは電源が供給され続けるため、過大な電圧をツェナーダイオードでクランプすることによって、ツェナーダイオードに大電流が流れ続けて発熱する原因となる虞がある。そして、ツェナーダイオードに定格を超える多大な電流が流れた場合、ツェナーダイオードが破壊されてしまうことになる。過電流によるツェナーダイオードの破壊は、多くの場合ショート破壊、つまり短絡した状態となるので、電源装置側で出力過電流を検出して電源装置が停止することになり、電源装置及び電子機器とも過電圧から保護される。しかし、ツェナーダイオードがオープン破壊した場合には、電子機器内部の電圧をクランプできず過電圧となり、回路の一部に過大な電流が流れて回路が破損すると同時に、回路の一部が高温に発熱する問題を引き起こす虞がある。また、例えば、特許文献２に開示されている従来技術においては、上述した特許文献１に開示されている従来技術と同様に、電子機器内部の過電圧検出後も電源装置からは電源が供給され続けるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧出力回路に異常が生じた場合に、回路の一部に過大な電流が流れて回路が破損すると同時に、回路の一部が高温に発熱する問題を引き起こす虞がある。
【０００６】
本願発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、電子機器内部の過電圧によって、回路の一部に過大な電流が流れて高温に発熱する問題が生じることを防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本願発明の第１の態様は、外部から出力電圧を制御可能な外部制御回路を有する定電圧直流電源装置が接続され、前記定電圧直流電源装置から直流電圧が供給されて動作する電子機器の過電圧保護回路であって、前記電子機器の内部電圧の過電圧を検出する過電圧検出回路と、該過電圧検出回路が過電圧を検出している間、前記外部制御回路を動作させるリモート制御回路とを備え、前記過電圧検出回路は、過電圧を検出した時点で過電圧検出状態を自己保持する回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【０００８】
このように、過電圧検出回路にて電子機器の内部電圧の過電圧を検出し、過電圧を検出した時点で定電圧直流電源装置の外部制御回路を動作させて定電圧直流電源装置の出力電圧を制御することができるので、電子機器内部の過電圧状態が継続することを防止できるとともに、定電圧直流電源装置から定格電圧の電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱することを防止することができる。具体的には、電子機器内部の過電圧を検出した時点で定電圧直流電源装置の出力電圧を略０Ｖ、或いは電子機器内部で過電圧が生じる虞のない定格電圧より大幅に低い電圧にまで低下させて、電子機器内部が過電圧状態になることを防止する。そして、過電圧検出回路は、過電圧を検出した時点で過電圧検出状態を自己保持するようになっているので、一度電子機器内部の過電圧を検出した後は、定電圧直流電源装置の外部制御回路が動作して出力電圧が低下しても過電圧検出状態が保持される。それによって、過電圧検出後に電子機器内部の電圧が低下して一時的に過電圧でない状態となっても再び定電圧直流電源装置から定格電圧の電源が電子機器内部の回路へ供給されて電子機器内部が再び過電圧状態になってしまうことを防止することができる。
【０００９】
これにより本願発明の第１の態様に示した過電圧保護回路によれば、電子機器内部の過電圧状態が継続することを防止できるとともに、定電圧直流電源装置から定格電圧の電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱することを、一度過電圧を検出した時点から継続して防止することができるので、電子機器内部の過電圧によって、回路の一部に過大な電流が流れて高温に発熱する問題が生じることを防止することができるという作用効果が得られる。
【００１０】
本願発明の第２の態様は、前述した第１の態様において、前記過電圧検出回路は、所定のツェナー電圧のツェナーダイオードと、前記電子機器の内部電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に達した時点で動作し、前記リモート制御回路を停止させ、前記電子機器の内部電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧未満に低下しても前記リモート制御回路を停止させたままの状態を自己保持する自己保持回路とを有している、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００１１】
電子機器内部の電圧がツェナー電圧に達した時点で、リモート制御回路が停止して定電圧直流電源装置の外部制御回路が動作し、短時間で定電圧直流電源装置の出力電圧を略０Ｖ、或いは電子機器内部で過電圧が生じる虞のない定格電圧より大幅に低い電圧にまで低下させるので、定電圧直流電源装置から定格電圧の電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱することを防止することができる。そして、電子機器の内部電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧未満に低下してもリモート制御回路が停止した状態を自己保持する自己保持回路によって、一度過電圧を検出した時点から定電圧直流電源装置の外部制御回路を動作させた状態が維持されるので、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱することを防止した状態を維持することができる。
【００１２】
本願発明の第３の態様は、前述した第１の態様又は第２の態様において、前記定電圧直流電源装置は、前記外部制御回路の外部制御端子を所定の範囲の電位に短絡することで定格の直流電圧が出力され、前記外部制御端子をハイインピーダンスにすることでリモートオフ状態となって出力電圧が所定のリモートオフ電圧に低下する構成を成しており、前記リモート制御回路は、ベースとエミッタに前記定電圧直流電源装置のリモートオフ電圧又は定格電圧の出力電圧がベース電流制限抵抗を介して印加され、コレクタが前記外部制御端子に接続される第１のトランジスタを有し、前記第１のトランジスタは、前記過電圧検出回路が過電圧検出状態でない間は、ベース電流が流れてＯＮ状態となり、コレクタに接続された前記外部制御端子が所定の範囲の電位に短絡され、前記過電圧検出回路が過電圧検出状態である間は、ベース電流が遮断されてＯＦＦ状態となり、コレクタに接続された前記外部制御端子がハイインピーダンスに維持される回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００１３】
ここで、第１のトランジスタのＯＮ状態とは、第１のトランジスタが飽和状態となるベース電流が流れてコレクタ・エミッタ間に電流が流れる状態のことであり、第１のトランジスタのＯＦＦ状態とは、ベース電流が流れていない状態で第１のトランジスタが遮断状態になってコレクタ電流は流れない状態のことである。
【００１４】
過電圧検出回路が過電圧検出状態でない間は、第１のトランジスタのベース電流が流れてＯＮ状態となり、コレクタに接続された外部制御端子が所定の範囲の電位になるので、定電圧直流電源装置から定格の直流電圧が出力される。一方、過電圧検出回路が過電圧検出状態である間は、ベース電流が遮断されてＯＦＦ状態となり、コレクタに接続された外部制御端子がハイインピーダンスに維持されるので、定電圧直流電源装置は、リモートオフ状態となって出力電圧が所定のリモートオフ電圧に低下する。それによって、過電圧検出回路が過電圧を検出した後、定電圧直流電源装置から定格電圧の電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱することを防止することができる。
【００１５】
本願発明の第４の態様は、前述した第３の態様において、前記過電圧検出回路が過電圧を検出していない状態で前記第１のトランジスタのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えて、前記電子機器の電源ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換える電源ＯＮ／ＯＦＦ回路を備えている、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００１６】
このように、過電圧検出回路が過電圧を検出していない状態で第１のトランジスタのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えることによって、定電圧直流電源装置の出力電圧を定格電圧とリモートオフ電圧とに切り換えることができる。第１のトランジスタをＯＮ状態にすることによって、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は制御可能な状態となり、第１のトランジスタをＯＦＦ状態にすることによって、リモートオフ状態となり、電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は制御不可能な状態となる。
【００１７】
本願発明の第５の態様は、前述した第４の態様において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記第１のトランジスタのベース電流を遮断可能な電源スイッチを有している、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００１８】
第１のトランジスタのベース電流を遮断可能な電源スイッチによって、定電圧直流電源装置の出力電圧を定格電圧とリモートオフ電圧とに切り換えることができ、それによって、電子機器の電源ＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換えることができる。
【００１９】
本願発明の第６の態様は、前述した第５の態様において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、第２のトランジスタと、該第２のトランジスタのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切換可能な電源制御手段とを有し、前記電源制御手段が前記第２のトランジスタをＯＦＦ状態にすることによって、前記第１のトランジスタのベース電流が遮断される回路構成を成している、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００２０】
このように、第２のトランジスタと第２のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦ制御する手段を有する電源制御手段によって、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、及び過電圧検出回路の過電圧検出状態とは無関係に第１のトランジスタのベース電流を遮断することができる。
【００２１】
本願発明の第７の態様は、前述した第６の態様において、前記電源ＯＮ／ＯＦＦ回路は、前記電源スイッチがＯＮ状態で前記第１のトランジスタのベース電流が流れ、前記電源スイッチがＯＦＦ状態で前記第１のトランジスタのベース電流が遮断される回路構成を成しており、前記電源制御手段は、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する手段を有し、前記第１のトランジスタのベース電流が遮断されて前記電子機器の電源がＯＦＦの状態から前記電源スイッチのＯＮ状態を検出した時点で前記第２のトランジスタをＯＮ状態にし、前記電源スイッチのＯＦＦ状態を検出した後も前記第２のトランジスタのＯＮ状態を維持し、再度前記電源スイッチがＯＮ状態になってから再度ＯＦＦ状態を検出した後、前記第２のトランジスタをＯＦＦ状態にする、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００２２】
このように、電源制御手段は、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出する手段を有しているので、電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて、第１のトランジスタのベース電流を遮断することができる。第１のトランジスタのベース電流が遮断されて電子機器の電源がＯＦＦの状態から電源スイッチをＯＮ状態にすると、第１のトランジスタのベース電流が流れて定電圧直流電源装置の出力電圧がリモートオフ電圧から定格電圧まで上昇し、電子機器内部の回路に直流電源が供給されて電子機器の電源をＯＮ状態にすることが可能になる。電源制御部は、電源スイッチのＯＮ状態を検出した後、第２のトランジスタをＯＮ状態にし、電源スイッチがＯＦＦ状態になっても第２のトランジスタのＯＮ状態を維持した状態で電子機器の電源をＯＮ状態にする。電源スイッチがＯＦＦ状態になっても第１のトランジスタのベース電流が流れ続けて、定電圧直流電源装置の出力電圧が定格電圧に維持されて電子機器の電源ＯＮ状態を維持することができる。そして、再度電源スイッチのＯＮ→ＯＦＦ状態を検出した後、第２のトランジスタをＯＦＦ状態にする。第２のトランジスタがＯＦＦ状態になった時点で第１のトランジスタのベース電流が遮断され、定電圧直流電源装置の出力電圧がリモートオフ電圧まで低下し、電子機器の電源がＯＦＦ状態となる。これによって、例えば、電源スイッチを操作時のみ接点が構成されるモーメンタリスイッチとすることもでき、電源スイッチがＯＮ状態になった時点ですぐに電源を立ち上げずに、故障診断等のセルフチェックを行って電子機器が正常であることを確認してから電源を立ち上げるといった電源制御も可能になる。また、電源ＯＦＦ時に必要な制御を実行してから電子機器の電源をＯＦＦするといった電源制御も可能になる。
【００２３】
本願発明の第８の態様は、前述した第１の態様〜第７の態様のいずれかにおいて、前記定電圧直流電源装置は、家庭用コンセントから交流電圧を入力し、所定の電圧の直流電圧に変換して出力する構成を成すＡＣ−ＤＣコンバータである、ことを特徴とした過電圧保護回路である。
【００２４】
このように、家庭用コンセントから交流電圧（例えば日本ではＡＣ１００Ｖ）を入力し、所定の電圧の直流電圧に変換して出力する構成を成すＡＣ−ＤＣコンバータから直流電圧を供給されて動作する電子機器は、使用頻度に関わらず一般的に家庭用コンセントに常時接続されたままで使用されるものも多い。本願発明の第８の態様に示した過電圧保護回路によれば、一般的に家庭用コンセントに常時接続されたままの状態の電子機器内部に何らかの異常が生じた際に、ＡＣ−ＤＣコンバータから直流電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れ続けて発熱に至ることを防止することができる。
【００２５】
本願発明の第９の態様は、前述した第１の態様〜第８の態様のいずれかに記載の過電圧保護回路を備えた電子機器である。
本願発明の第９の態様に示した電子機器によれば、電子機器において、前述した第１の態様〜第８の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。
【００２６】
本願発明の第１０の態様は、前述した第９の態様において、外部から出力電圧を制御可能な外部制御回路を有する定電圧直流電源装置を備えている、ことを特徴とした電子機器である。
このように、外部から出力電圧を制御可能な外部制御回路を有する定電圧直流電源装置を備えた電子機器においても前述した第９の態様と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、「定電圧直流電源装置」としての定電圧スイッチング電源回路を示した回路図である。以下、図１を参照しながら、まず、定電圧スイッチング電源回路の概略構成について説明する。
【００２８】
整流ブリッジＤＢ１とコンデンサＣ１１から成る「平滑回路」で、ＡＣ電源Ｖｉｎの交流電圧を平滑して直流電圧に変換する。その直流電圧をスイッチングトランジスタＱ１でスイッチングして高周波パルスに変換する。さらに、高周波パルスを高周波トランスＴ１で変圧し、「高周波整流回路」で再び直流電圧に戻してＶｏｕｔ端子とＧＮＤ端子間に出力する。出力電圧に変動があると、「電圧比較検出部」が電圧変動を検出し、フォトカプラＰＣ１を介して「デューディー比制御部」へ伝える。「デューティー比制御部」は、スイッチングトランジスタＱ１のＯＮ−ＯＦＦ間隔を変えて、高周波パルスのデューティー比をコントロールする。高周波パルスの平均電圧が直流出力電圧となり、デューティー比によって出力電圧がコントロールされるので、直流出力電圧が高いときには、ＯＮデューティーを狭く、直流出力電圧が低いときは、ＯＮデューティーを広くなるように高周波パルスのデューティー比を制御する。
【００２９】
尚、当該実施の形態においては、スイッチングトランジスタＱ１は、電界効果トランジスタである。電界効果トランジスタは、バイポーラトランジスタと比較して、少ない電流で動作させることができるので、より安定したスイッチング動作が可能になり、より安定した直流電圧を出力することができる。
【００３０】
定電圧スイッチング電源回路は、直流電圧出力が過電圧となることを防止するための「出力過電圧保護回路」を構成する「過電圧検出部」と「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」とを備えている。「過電圧検出部」は、スイッチングトランジスタＱ１が出力する高周波パルスの電圧を高周波トランスＴ１の第２の一次側巻線Ｐ２で監視し、第２の一次側巻線Ｐ２に誘起される高周波パルスの負の電圧が所定の電圧に達した時点で、「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」を動作させる。「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」は、スイッチングトランジスタＱ１のベース電圧をスイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦとなる一定の電圧に維持する。
【００３１】
次に、定電圧スイッチング電源回路の動作について説明する。ＡＣ電源Ｖｉｎの交流電圧は、整流ブリッジＤＢ１とコンデンサＣ１１から成る平滑回路によって直流電圧に変換され、その直流電圧によって、起動抵抗Ｒ１に電流が流れてスイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧が上昇する。すると、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮして高周波トランスＴ１の第１の一次側巻線Ｐ１に電圧が発生し、位相が反転された巻き数に応じた電圧が第２の一次側巻線Ｐ２に発生する。第２の一次側巻線Ｐ２に発生した電圧は、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ２を介してスイッチングトランジスタＱ１のゲートに＋の正帰還をかけ、トランジスタＱ２のベースは、直流出力電圧の変動をフィードバックしているフォトカプラＰＣ１のカプラ電流と、ツェナーダイオードＺＤ１を流れる電流にて充電される。
【００３２】
第１の一次側巻線Ｐ１に電流が流れると、高周波トランスＴ１の二次側巻線Ｓ１にも電流が流れようとするが、ダイオードＤ１により電流は流れないため、エネルギーが高周波トランスＴ１に蓄えられる。そして、トランジスタＱ２のベース電圧がＯＮ電圧に達すると、スイッチングトランジスタＱ１がターンＯＦＦし、二次側巻線Ｓ１からエネルギーが伝達される。第２の一次側巻線Ｐ２には逆バイアスが掛かり、トランジスタＱ２のベースが放電される。高周波トランスＴ１に蓄えられたエネルギーが二次側巻線Ｓ１から全て放出されると、逆起電力により再びスイッチングトランジスタＱ１がターンＯＮを始める。
【００３３】
以上の動作を繰り返すことによって高周波パルスが発生する。そして、直流出力電圧の変動をフィードバックしているフォトカプラＰＣ１のカプラ電流によってトランジスタＱ２がＯＮ−ＯＦＦ制御される。それによって、スイッチングトランジスタＱ１がＯＮ−ＯＦＦ制御されて、高周波パルスのデューティー比が制御され、直流出力電圧には、ツェナーダイオードＺＤ２によって規定される電圧が安定して出力されることになる。
【００３４】
つづいて、定電圧スイッチング電源回路の「出力過電圧保護回路」の動作について説明する。前述したように定電圧スイッチング電源回路の「出力過電圧保護回路」は、「過電圧検出部」と「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」とで構成されている。
【００３５】
ここで、フォトカプラＰＣ１が故障する等で「電圧比較検出部」に何らかの異常が発生すると、「デューティー比制御部」による定電圧制御が効かなくなり、スイッチングトランジスタＱ１が出力する高周波パルスの正の電圧が上昇していく。それによって、第２の一次側巻線Ｐ２に誘起される高周波パルスの負の電圧も上昇していく。このとき、「デューティー比制御部」をコントロールするトランジスタＱ２のベースにフォトカプラＰＣ１から定電圧制御用の充電電流が流れない状態となり、スイッチングトランジスタＱ１は、ツェナーダイオードＺＤ１からの充放電電流でＯＮ−ＯＦＦし続ける状態となり、スイッチングトランジスタＱ１が出力する高周波パルスの電圧は、デューティー比が一定のままで上昇していくことになる。したがって、高周波トランスＴ１の二次側巻線Ｓ１の高周波パルスの電圧が上昇し、直流出力電圧が上昇して過電圧になってしまう。
【００３６】
トランジスタＱ５は、ベースがＧＮＤに接続されており、エミッタがダイオード３１を介して「過電圧検出部」のツェナーダイオードＺＤ３１に接続されており、コレクタが「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」のトランジスタＱ４に接続されている。尚、トランジスタＱ５のベース−エミッタ間に接続されている抵抗Ｒ３２は、リーク電流によってトランジスタＱ５が誤動作することを防止するためのリーク電流吸収用抵抗であり、コンデンサＣ３２は、高周波のノイズによってトランジスタＱ５が誤動作することを防止するための高周波ノイズ吸収用のコンデンサである。
【００３７】
「過電圧検出部」は、第２の一次側巻線Ｐ２に誘起される高周波パルスの負の電圧が上昇し、高周波パルスの負の電圧とトランジスタＱ５のエミッタ電圧との間の電位差がツェナーダイオードＺＤ３１のツェナー電圧を超える電圧まで上昇すると、ツェナーダイオードＺＤ３１のツェナー電圧に達した時点で、ツェナーダイオードＺＤ３１に逆方向電流が流れる。つまり、電圧が上昇し、高周波パルスの負の電圧とＧＮＤとの電位差がトランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧とダイオードＤ３１の電圧とツェナーダイオードＺＤ３１のツェナー電圧との和に達した時点で、ツェナーダイオードＺＤ３１に逆方向電流が流れる。そして、そのツェナーダイオードＺＤ３１の逆方向電流によって、「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」を動作させる。トランジスタＱ５のエミッタ電圧は、ＧＮＤからトランジスタＱ５のベース−エミッタ間電圧を引いた電圧であり、高周波トランスＴ１への入力電圧に対する電圧変動が極めて少ないことからより高い精度で直流出力電圧の過電圧を検出することができる。尚、抵抗Ｒ３１は、ツェナーダイオードＺＤ３１の逆方向電流の電流制限抵抗であり、抵抗Ｒ３１の抵抗値でトランジスタＱ３のゲートに流れる電流値が決まる。また、ダイオードＤ３１は、第２の一次側巻線Ｐ２に誘起された高周波パルスの正の電圧によって、「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」に電流が流れ込んで、トランジスタＱ３又はトランジスタＱ４が誤動作することを防止するためのものである。
【００３８】
「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」は、スイッチングトランジスタＱ１のベース電圧を、スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦとなる一定の電圧に維持する。トランジスタＱ５は、「過電圧検出部」のツェナーダイオードＺＤ３１に流れる逆方向電流によって、ベース電流が流れてＯＮとなり、コレクタ電流が流れる。トランジスタＱ５のコレクタ電流が流れることによって、トランジスタＱ３のベース電流が流れてトランジスタＱ３がＯＮし、それによって、トランジスタＱ４のベース電流が流れてトランジスタＱ４がＯＮする。スイッチングトランジスタＱ１のゲートは、ダイオードＤ２、トランジスタＱ３、及びトランジスタＱ４を介して放電されて、スイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦする一定の電圧まで低下する。
【００３９】
そして、「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」は、自己保持回路になっており、トランジスタＱ４のコレクタ電流がトランジスタＱ３のベースに流れることによって、トランジスタＱ３のＯＮ状態が保持される。よって、第２の一次側巻線Ｐ２に誘起された高周波パルスの負の電圧が、ツェナーダイオードＺＤ３１のツェナー電圧未満に低下してもトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４のＯＮ状態が保持され、スイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧をスイッチングトランジスタＱ１がＯＦＦする電圧に維持し続けることができる。いわゆるヒステリシス性を有したヒステリシス回路であるとも言える。尚、コンデンサＣ３１は、ノイズによる「スイッチングトランジスタＯＦＦ回路」の誤動作を防止するためのものである。また、ダイオードＤ３２は、スイッチングトランジスタＱ１のゲート電圧を安定させるためのものである。
【００４０】
また、定電圧スイッチング電源回路は、外部から出力電圧を制御可能な「外部制御回路」を有している。「外部制御回路」は、「出力過電圧保護回路」を外部から動作させるための外部制御トランジスタＱ１１を有している。外部制御トランジスタＱ１１は、コレクタ側がツェナーダイオードＺＤ２のカソード側に、エミッタがＧＮＤ端子にそれぞれ接続されている。外部制御トランジスタＱ１１のベース電流が流れて外部制御トランジスタＱ１１がＯＮ状態になると、ツェナーダイオードＺＤ２がバイパスされてフォトカプラＰＣ１のカプラ電流が流れ、「出力過電圧保護回路」が動作し、出力電圧が定格電圧４２Ｖから約１．４Ｖのリモートオフ電圧に低下する。外部制御トランジスタＱ１１のベースには、外部制御端子Ｒが接続されており、外部制御端子Ｒは、抵抗Ｒ１１を介してＶｏｕｔ端子の電位にプルアップされている。外部制御トランジスタＱ１１は、外部制御端子Ｒがオープン、又はハイインピーダンスの状態でベース電流が流れてＯＮ状態になり、外部制御端子Ｒの電位がＶｏｕｔ端子の電位より低い電位へ短絡されるとベース電流が流れなくなってＯＦＦ状態になる。
【００４１】
つづいて、「定電圧直流電源装置」としての定電圧スイッチング電源回路が接続され、定電圧スイッチング電源回路から直流電圧を供給されて動作する電子機器の「過電圧保護回路」について説明する。
図２は、定電圧スイッチング電源回路が接続された電子機器の内部回路の一部を示した回路図である。
【００４２】
電子機器の「過電圧保護回路」は、電子機器内部の回路の過電圧を検出する「過電圧検出回路」と、定電圧スイッチング電源回路の「外部制御回路」を動作させる「リモート制御回路」と、電子機器の電源をＯＮ／ＯＦＦさせる「電源ＯＮ／ＯＦＦ回路」とを有している。
【００４３】
「リモート制御回路」は、「第１のトランジスタ」としてのトランジスタＱ１２を有している。トランジスタＱ１２は、コレクタが外部制御端子Ｒに接続され、エミッタが後述する「電源ＯＮ／ＯＦＦ回路」に接続されており、ベースが抵抗Ｒ１２を介してＶｏｕｔ端子の電位にプルアップされている。抵抗Ｒ１２は、「外部制御回路」の抵抗Ｒ１１と略同じ抵抗値に設定されている。トランジスタＱ１２のベース電流が流れると、トランジスタＱ１２がＯＮ状態となり、後述する「電源ＯＮ／ＯＦＦ回路」を介して外部制御端子ＲがＧＮＤ端子に接続され、「外部制御回路」のトランジスタＱ１１は、ベース電流が流れなくなってＯＦＦ状態となり、Ｖｏｕｔ端子とＧＮＤ端子との間に定格電圧である４２Ｖの直流電圧が出力される。一方、トランジスタＱ１２のベース電流が流れないと、トランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となり、外部制御端子Ｒがハイインピーダンスになって「外部制御回路」のトランジスタＱ１１は、ベース電流が流れてＯＮ状態となり、定電圧スイッチング電源回路の「出力過電圧保護回路」が動作して、Ｖｏｕｔ端子とＧＮＤ端子との間にリモートオフ電圧である約１．４Ｖの直流電圧が出力される。
【００４４】
「電源ＯＮ／ＯＦＦ回路」は、「リモート制御回路」のトランジスタＱ１２のエミッタとＧＮＤ端子との間を短絡／開放する電源スイッチＳＷ１と、同じく「リモート制御回路」のトランジスタＱ１２のエミッタとＧＮＤ端子との間を短絡／開放するトランジスタＱ１３と、電子機器の「電源制御手段」としてのＡＳＩＣ１０とを有している。電源スイッチＳＷ１は、操作していない状態では常に接点が構成されていないＯＦＦ状態で、操作している間だけ接点が構成されてＯＮ状態になるモーメンタリスイッチであり、そのＯＮ／ＯＦＦ状態がＡＳＩＣ１０へ入力されている。トランジスタＱ１３は、ベースがＡＳＩＣ１０に接続されており、ＡＳＩＣ１０によってＯＮ／ＯＦＦ制御され、ＡＳＩＣ１０は、電源スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいてトランジスタＱ１３をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、電流方向を一方向に規制して回路の誤動作を防止するためのダイオードＤ１３、ダイオードＤ１４が設けられている。
【００４５】
「過電圧検出回路」は、ツェナーダイオードＺＤ３と、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電流で動作する自己保持回路とを有する回路構成を成している。電子機器は、定電圧スイッチング電源回路の定格出力電圧４２ＶをＤＣ−ＤＣ変換して電子機器内部の電源電圧３．３Ｖを生成する図示していないＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。ツェナーダイオードＺＤ３は、電子機器内部の電源電圧３．３Ｖラインの過電圧を検出するために設けられており、ツェナー電流が流れ始めるツェナー電圧は、約５〜１０Ｖ程度に設定される。抵抗Ｒ１３は、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電流の電流制限抵抗である。電子機器内部の電源電圧３．３Ｖが過電圧となり、ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧に達すると、ツェナーダイオードＺＤ３にツェナー電流が流れて、トランジスタＱ１４とトランジスタＱ１５とで構成された自己保持回路が動作する。ツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電流がトランジスタＱ１５のベースに流れてトランジスタＱ１５がＯＮ状態となり、トランジスタＱ１５のコレクタ電流が流れる。それによって、トランジスタＱ１４のベース電流が流れて、トランジスタＱ１４がＯＮ状態となり、トランジスタＱ１４のコレクタ電流が流れる。電子機器内部の電源電圧がツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧未満になってツェナー電流が流れなくなってもトランジスタＱ１４のコレクタ電流がトランジスタＱ１５のベースに流れてトランジスタＱ１５のＯＮ状態が保持され、過電圧を検出している状態が保持される。
【００４６】
「過電圧検出回路」が過電圧を検出している間は、トランジスタＱ１４のコレクタ電流が流れて、「リモート制御回路」のトランジスタＱ１２のベースに流れていた電流がトランジスタＱ１２のベースの電位（ダイオードＤ１２による電圧降下約０．７ＶにトランジスタＱ１２のベース・エミッタ間電圧約０．７Ｖを加えた約１．４Ｖ）より電位の低いトランジスタＱ１４のコレクタ（トランジスタＱ１５のベース・エミッタ間電圧約０．７Ｖ）に引っ張られて、トランジスタＱ１２のベース電流が遮断される。トランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となってトランジスタＱ１２のコレクタ電流は流れない状態となり、外部制御端子Ｒがハイインピーダンスになって、定電圧スイッチング電源回路のＶｏｕｔ端子とＧＮＤ端子との間にリモートオフ電圧である約１．４Ｖ（ダイオードＤ１１による電圧降下約０．７ＶにトランジスタＱ１１のベース・エミッタ間電圧約０．７Ｖを加えた電圧）の直流電圧が出力される。
【００４７】
このようにして、「過電圧検出回路」が過電圧検出状態である間、定電圧スイッチング電源回路の外部制御端子Ｒをハイインピーダンスにして定電圧スイッチング電源回路の出力電圧をリモートオフ電圧（約１．４Ｖ）まで低下させることによって、電子機器内部の電源電圧が過電圧になるような異常が生じている状態の電子機器内部の回路に定電圧スイッチング電源回路から定格電圧４２Ｖの電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れて発熱が生じることを防止することができる。尚、当該実施の形態においては、定電圧スイッチング電源回路は、家庭用コンセントから交流電圧を入力し、所定の電圧の直流電圧に変換して出力する外付けのＡＣアダプタであり、家庭用コンセントに常時接続されたままの状態の電子機器内部に何らかの異常が生じた際に、電子機器の「過電圧保護回路」によって、ＡＣアダプタから直流電源が供給され続けて、電子機器内部の回路の一部に大電流が流れ続けて発熱に至ることを防止することができる。また、定電圧スイッチング電源回路を内蔵した電子機器においても同様であることは言うまでもないことである。
【００４８】
つづいて、「電源制御手段」としてのＡＳＩＣ１０による電子機器の電源制御について、図２を参照しながら説明する。
トランジスタＱ１２のベース電流が遮断されて電子機器の電源がＯＦＦの状態から電源スイッチＳＷ１をＯＮ状態にすると、トランジスタＱ１２のベース電流が流れて定電圧スイッチング電源回路の出力電圧が約１．４Ｖのリモートオフ電圧から定格電圧４２Ｖまで上昇し、電子機器内部の回路に定格電圧４２Ｖの直流電源が供給されて電子機器の電源をＯＮ状態することが可能になる。ＡＳＩＣ１０は、電源スイッチＳＷ１のＯＮ状態を検出した時点でトランジスタＱ１３をＯＮ状態にし、電源スイッチＳＷ１のＯＦＦ状態を検出した後もトランジスタＱ１３の制御状態をＯＮ状態のまま維持する。それによって、電源スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態になってもトランジスタＱ１２のベース電流が流れ続けて定電圧スイッチング電源回路の出力電圧が定格電圧に維持される。ＡＳＩＣ１０は、故障診断等のセルフチェックを行って電子機器が正常であることを確認した後、電子機器の電源をＯＮ状態にする。ＡＳＩＣ１０は、トランジスタＱ１３の制御状態をＯＮ状態のまま維持するので、電子機器の電源ＯＮ状態が維持される。そして、ＡＳＩＣ１０は、再度電源スイッチＳＷ１のＯＮ→ＯＦＦ状態を検出した時点で、電子機器の電源ＯＦＦ時に必要な制御が実行されたことを確認した後、トランジスタＱ１３をＯＦＦ状態にする。トランジスタＱ１３をＯＦＦ状態にすることによって、トランジスタＱ１２のベース電流が遮断され、定電圧スイッチング電源回路の出力電圧がリモートオフ電圧まで低下し、電子機器の電源がＯＦＦ状態となる。
【００４９】
尚、本願発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本願発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】定電圧スイッチング電源回路を示した回路図である。
【図２】電子機器の内部回路の一部を示した回路図である。
【符号の説明】
１０  ＡＳＩＣ、Ｖｉｎ  ＡＣ電源、ＤＢ１  整流ブリッジ、
Ｐ１  第１の一次側巻線、Ｐ２  第２の一次側巻線、
ＰＣ１、ＰＣ２  フォトカプラ、Ｑ１  スイッチングトランジスタ、
Ｑ１１  外部制御トランジスタ、Ｑ１２  第１のトランジスタ、
Ｑ１３  第２のトランジスタ、Ｒ  外部制御端子、Ｒ１  起動抵抗、
Ｓ  二次側巻線、ＳＷ１  電源スイッチ、Ｔ１  高周波トランス、
ＺＤ１、ＺＤ２、ＺＤ３、ＺＤ３１  ツェナーダイオード
【図１】
2004336873.tif 000003
【図２】
2004336873.tif 000004