(57)【要約】【課題】起動時の負荷回路への突入電流による誤動作を防止し、かつ、過電流異常時には一次側電流検出により、検出電源回路を止める電源装置を提供する。【解決手段】直流電源２の直流電圧が半導体スイッチ４を介して供給されるトランス３、トランス３の二次側巻線３ｂの誘起電圧を整流平滑化して負荷回路７に出力する整流平滑回路６、半導体スイッチ４を制御する制御ＩＣ５、トランス３の一次側巻線３ａ側の過電流検出用抵抗３１、過電流検出用抵抗３１の両端に接続されたダイオード３２、抵抗３３及びコンデンサ３５、コンデンサ３５の検出電圧と自己の有する閾値電圧とを比較し、検出電圧が閾値電圧を越えた場合に過電流検出信号ＯＣを制御ＩＣ５に出力する比較器３６を備え、突入電流発生期間、検出電圧が閾値電圧を越えないように、抵抗３３とコンデンサ３５の時定数を設定し、制御ＩＣ５に過電流検出信号ＯＣの保持機能を持たせたものである。【選択図】　　　　図１
2004056964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を供給する直流電源、該直流電源が供給する上記直流電圧をスイッチングするスイッチング手段、一次側巻線が上記スイッチング手段を介して上記直流電源に接続されたトランス、該トランスの二次側巻線に誘起した誘起電圧を整流平滑化して負荷回路に出力する整流平滑回路、上記スイッチング手段のスイッチングを制御する制御手段、上記スイッチング手段と直列に接続された過電流検出用抵抗、該過電流検出用抵抗の両端に接続されたダイオード、上記過電流検出用抵抗の抵抗値よりも大きな抵抗値を有する第１抵抗及びコンデンサからなる直列接続体、上記コンデンサの電圧と自己の有する閾値電圧とを比較し、上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えた場合に過電流検出信号を上記制御手段に出力する比較手段を備え、上記直流電源を起動した時の突入電流発生の期間は上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えないように上記第１抵抗と上記コンデンサとの時定数を設定し、上記過電流検出信号が検出された時には、上記制御手段は上記過電流検出信号を保持して上記直流電圧の供給を停止する機能を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記コンデンサと並列に第２抵抗が接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過電流保護回路機能を有する電源装置に関するものであり、特に、電源投入時において、負荷に流れる突入電流に起因した起動不良を起こすことなく、過電流時には停止する保護回路機能を有する電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電源装置の負荷が過負荷になった場合、許容出力電流を越えた過電流が出力されるため、場合によっては電源装置の破損に至ることがある。この過電流による破損を防ぐために、通常、電源装置は過電流を防止する保護回路を備えている。
【０００３】
図３は、従来から知られている保護回路を備えた電源装置の回路構成を示すブロック図である。同図において、１はスイッチ、２はスイッチ１によってオン、オフされる直流電源、３はトランス、３ａはトランス３の一次巻線、３ｂはトランス３の二次巻線、４は直流電源２から供給された直流をオン、オフする半導体スイッチ、５は半導体スイッチ４のオン、オフを制御する制御ＩＣ、６はトランス３の二次巻線３ｂに誘起した誘起電圧を整流平滑化して負荷回路７に出力する整流平滑回路、２１は過電流検出用の抵抗、２２はＰＮＰ型トランジスタ、２３は抵抗、２４は過電流検出信号ＯＣを制御ＩＣ５に出力するフォトカプラであり、過電流防止回路は、過電流検出用の抵抗２１、ＰＮＰ型トランジスタ２２、抵抗２３及びフォトカプラ２４により構成される。
【０００４】
図３に示した電源装置では、負荷回路７内が短絡または過負荷状態になった場合、電源装置から定常時より大きい過電流が出力され、抵抗２１に出力電流に伴う電流が流れ、抵抗２１の両端電圧は予め設定された電位差、例えば０．６５Ｖを越えるため、トランジスタ２２はオン状態になり、抵抗２３を介してフォトカプラ２４は導通状態になり、制御ＩＣ５に過電流検出信号ＯＣが出力される。制御ＩＣ５はフォトカプラ２４から出力された過電流検出信号ＯＣにより、半導体スイッチ４に対するスイッチング制御信号の出力を停止することによって直流電源２の負荷回路７への電流供給を遮断し、電源装置の過電流出力を防止する。
【０００５】
入力部に大容量のコンデンサが配置された負荷、あるいは起動電流を必要とするモータ負荷等のような、電源起動時に瞬時電流供給能力を必要とする負荷回路７を接続した状態においてスイッチ１を投入すると、電源装置の出力電流は負荷回路７に突入電流として一時的に大きな電流が流れ、過電流検出用の抵抗２１の両端電位差がトランジスタ２２がオン状態となる予め設定された電位差、０．６５Ｖを越えてしまうため、過電流検出信号ＯＣによって制御ＩＣ５が電源装置を停止させてしまうという起動異常が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の電源装置は、起動時に負荷突入電流によって誤動作が発生する、すなわち電源回路を停止させてしまうという問題があった。
【０００７】
また、二次側の電流を検出しているので、入力電圧＞出力電圧の場合、過電流検出用の抵抗の消費電力量が大きなものとなっているという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するものであり、起動時における負荷回路への突入電流によって誤動作が発生しないようにするとともに、過電流異常時には電源回路を停止させることができる電源装置を提供するものである。
【０００９】
また、入力電圧＞出力電圧の場合、過電流検出用の抵抗の消費電力を低減することができる電源装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電源装置は、直流電圧を供給する直流電源、該直流電源が供給する上記直流電圧をスイッチングするスイッチング手段、一次側巻線が上記スイッチング手段を介して上記直流電源に接続されたトランス、該トランスの二次側巻線に誘起した誘起電圧を整流平滑化して負荷回路に出力する整流平滑回路、上記スイッチング手段のスイッチングを制御する制御手段、上記スイッチング手段と直列に接続された過電流検出用抵抗、該過電流検出用抵抗の両端に接続されたダイオード、上記過電流検出用抵抗の抵抗値よりも大きな抵抗値を有する第１抵抗及びコンデンサからなる直列接続体、上記コンデンサの電圧と自己の有する閾値電圧とを比較し、上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えた場合に過電流検出信号を上記制御手段に出力する比較手段を備え、上記直流電源を起動した時の突入電流発生の期間は上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えないように上記第１抵抗と上記コンデンサとの時定数を設定し、上記過電流検出信号が検出された時には、上記制御手段は上記過電流検出信号を保持して上記直流電圧の供給を停止する機能を有するものである。
【００１１】
また、上記コンデンサと並列に第２の抵抗が接続されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電源装置の回路構成を示すブロック図である。同図において、１はスイッチ、２はスイッチ１によってオン、オフされ、直流電圧を供給する直流電源、３はトランス、３ａはトランス３の一次巻線、３ｂはトランス３の二次巻線、４は直流電源２から供給された直流電圧をオン、オフするスイッチング手段として用いる半導体スイッチであり、半導体スイッチ４のソースは電流検出抵抗３１を介して直流電源２に接続されている。
【００１３】
５は半導体スイッチ４のオン、オフを制御する制御手段として用いる制御ＩＣ、６はトランス３の二次巻線３ｂに誘起した誘起電圧を整流平滑化して負荷回路７に出力する整流平滑回路である。
【００１４】
３１は半導体スイッチ４のソースと直流電源２間に接続された過電流検出用の抵抗、３２はダイオード、３３は過電流検出用の抵抗３１より大きな抵抗値を有する第１抵抗、３５はコンデンサであり、ダイオード３２、抵抗３３及びコンデンサ３５は直列に接続され、直列に接続されたダイオード３２、抵抗３３及びコンデンサ３５は、過電流検出用の抵抗３１と並列に、その両端に接続されている。３４はコンデンサ３５と並列に接続された第２抵抗、３６はコンデンサ３５の電圧を検出する比較器であり、比較器３６は自己の有する閾値と検出したコンデンサ３５の電圧とを比較し、検出した電圧が閾値を越えると過電流検出信号ＯＣを制御ＩＣ５に出力する。
【００１５】
比較器３６には、コンパレータＩＣあるいは、例えば、閾値Ｖｂｅが０．６５ＶのＮＰＮトランジスタを用いる。また、過電流検出用の抵抗３１に生じる電圧がマイナス電位となるように回路を構成する場合は、比較器３６にＰＮＰトランジスタ等を用いる。
【００１６】
比較器３６は、検出された電圧が、例えば、閾値Ｖｂｅが０．６５Ｖを越えると過電流検出信号ＯＣを制御ＩＣ５に出力する。
【００１７】
また、抵抗３３とコンデンサ３５の時定数は、負荷回路７への突入電流の流れる期間が１０ｍｓｅｃであるときには、１０ｍｓｅｃ以上、例えば、５０ｍｓｅｃとすることによって、負荷回路７への突入電流が流れる期間はコンデンサン３５の電圧が比較器３６の閾値を越えないようにする。
【００１８】
図２は、本実施の形態におけるタイミングチャートである。電源起動時から出力電圧Ｖ０が定格電圧に整定するまでの期間（同図（ｂ））は、二次側平滑回路６への充電電流等が加算されるため、過電流検出用の抵抗３１に流れる一次側電流は、同図（ａ）に示したように、過電流となり、過電流検出用の抵抗３１両端の電圧は比較器３６の閾値を越える高電圧となる。一方、同図（ｃ）に示したように、過電流検出用の抵抗３１が高電圧となっている期間（負荷回路７への突入電流の期間）、コンデンサ３５は抵抗３３を介して流れ込む電流によって充電中、すなわち抵抗３３とコンデンサ３５の時定数（不感時間）のため、比較器３６への出力電圧は比較器３６の閾値を越えることはなく、比較器３６は停止した状態を維持するので、電源装置は遮断されない。
【００１９】
トランス３の一次側電流の先頭値Ｉ１ｐは、例えば、フォワード方式の場合、出力電流の先頭値Ｉ２ｐに対して、トランスの巻数比（一次側巻数／二次側巻数＝Ｎ１／Ｎ２）に逆比例（Ｉ１ｐ＝Ｉ２ｐ×Ｎ２／Ｎ１）するため、過電流検出の閾値を任意に設定できる。また、フライバック方式の一次電流先頭値Ｉｐは、Ｉｐ＝√ｐ／（（１／２）・Ｌ・ｆ）となる。ここで、ｐは出力電力量（Ｗ）、Ｌはトランスの一次側インダクタンス（Ｈ）、ｆはスイッチング周波数（Ｈｚ）である。
【００２０】
ここで、ダイオード３２を用いているのは、図２（ａ）に示した電流零の期間（図中Δｔの間）にコンデンサ３５に充電された電荷が放電されないようにするためである。
【００２１】
また、抵抗３４は電源装置が定常運転に入った際に、コンデンサ３５に蓄えられた電荷を放電するためのものであり、再度突入電流が発生した場合の誤動作を防ぐことがでる。
【００２２】
図２（ａ）に示したように、過電流が発生した場合は、コンデンサ３５と抵抗３３の時定数、例えば、５０ｍｓｅｃ後には、図２（ｃ）に示したように、比較器３６における電圧は比較器３６の閾値を越えるので、図２（ｄ）に示したように、比較器３６は過電流検出信号ＯＣを制御ＩＣ５に出力し、制御ＩＣ５は半導体スイッチ４のスイッチング制御信号の出力を停止（半導体スイッチ４がオフ）し、電源装置の過電流出力保護が行われる。
【００２３】
また、制御ＩＣ５に過電流検出信号ＯＣを保持する機能を有するものを用いることによって、電源装置の停止を維持するので、停止維持のための保持回路を別途設ける必要がなくなる。
【００２４】
なお、本実施の形態における直流電源２に代えて、交流を整流したものを用いてもよい。
【００２５】
また、制御ＩＣ５が比較器３６と同様の比較機能を有するようにすることによって、比較器３６をなくすことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る電源装置によれば、直流電圧を供給する直流電源、該直流電源が供給する上記直流電圧をスイッチングするスイッチング手段、一次側巻線が上記スイッチング手段を介して上記直流電源に接続されたトランス、該トランスの二次側巻線に誘起した誘起電圧を整流平滑化して負荷回路に出力する整流平滑回路、上記スイッチング手段のスイッチングを制御する制御手段、上記スイッチング手段と直列に接続された過電流検出用抵抗、該過電流検出用抵抗の両端に接続されたダイオード、上記過電流検出用抵抗の抵抗値よりも大きな抵抗値を有する第１抵抗及びコンデンサからなる直列接続体、上記コンデンサの電圧と自己の有する閾値電圧とを比較し、上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えた場合に過電流検出信号を上記制御手段に出力する比較手段を備え、上記直流電源を起動した時の突入電流発生の期間は上記コンデンサの電圧が上記閾値電圧を越えないように上記第１抵抗と上記コンデンサとの時定数を設定し、上記過電流検出信号が検出された時には、上記制御手段は上記過電流検出信号を保持して上記直流電圧の供給を停止する機能を有するものであるので、電源装置の起動時に負荷回路に流れる突入電流による起動不良を防止し、かつ過電流発生時には電源装置を停止することができる。
【００２７】
また、過電流検出用抵抗をトランスの一次巻線側に設けているので入力電圧＞出力電圧の場合において、消費電力を低減することができる。
【００２８】
また、上記制御手段は、上記過電流検出信号の保持機能を有するものを用いることによって、停止状態を維持する保持回路を別途設ける必要がなくなる。
【００２９】
また、上記コンデンサと並列に第２の抵抗が上記第１の抵抗に接続されているものであるので、定常運転時にコンデンサの電荷を放電し、再度突入電流が発生した際に、誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施の形態の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態の電源装置回路におけるタイミングチャートである。
【図３】従来の電源装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　スイッチ、２　直流電源、３　トランス、４　半導体スイッチ、
５　制御ＩＣ、６　整流平滑回路、７　負荷回路、ＯＣ　過電流検出信号、
Ｖ０　出力電圧、３１　過電流検出抵抗、３２　ダイオード、
３３，３４　抵抗、３５　コンデンサ、３６　比較器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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