(57)【要約】【課題】容量を含む負荷の起動特性を改善すること【解決手段】負荷電流が過電流になると過電流保護動作を行う過電流保護回路１６と、過電流保護回路１６からの過電流保護信号の入力に応答して過電流保護の制御動作を行う制御回路８と、過電流保護回路１６と制御回路８との間に設けられて過電流保護回路１６からの過電流保護信号を当該電源の起動後から出力電圧が一定値に達するまでは制御回路８に入力されるのを阻止し、前記一定値を越えるとその阻止を解除するツェナダイオード２４とを具備した構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流時に過電流保護動作を行う電源において、
当該電源の出力電圧が起動後から立ち上がって一定値に達するまでは前記過電流保護動作を停止にし、一定値を越えるとその停止を解除する、ことを特徴とする電源。
【請求項２】
前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、前記過電流保護信号の入力に応答動作する制御回路とを備え、前記両回路間を、接続素子により、当該電源の出力電圧が起動後から立ち上がって一定値に達するまでは非接続の状態にし、一定値を超えると接続の状態にする、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記接続素子が、前記両回路間に設けられて出力電圧が一定値を越えたことを示す電圧の印加により逆方向に導通して両回路を接続するツェナダイオードにより構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の電源。
【請求項４】
接続素子が、両回路間に設けられた接点により構成され、この接点を出力電圧が一定値に達するまでは非導通に、一定値を超えると導通に駆動する、ことを特徴とする請求項２に記載の電源。
【請求項５】
前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記過電流保護回路は、出力電圧検出回路の出力に基づいて当該電源の出力電圧がその起動後から立ち上がって一定値に達したか否かを判定し、一定値に達するまでは過電流保護信号の出力を停止不能とし、かつ、一定値を越えるとその停止不能を解除する、ことを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項６】
前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、両端に出力電圧対応の電圧を発生する抵抗とを備え、過電流保護回路は、抵抗の両端電圧に基づいて当該電源の出力電圧がその起動後から立ち上がって一定値に達したか否かを判定し、一定値に達するまでは過電流保護信号の出力を停止不能とし、かつ、一定値を越えるとその停止不能を解除する、ことを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項７】
抵抗が、出力電圧ラインに接続されたもので、かつ、過電流保護回路は、前記抵抗の両端電圧を過電流の検出電圧にも用いる、ことを特徴とする請求項６に記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電流に応答して過電流保護動作をする電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる電源には負荷電流が過電流になると過電流保護動作を行う過電流保護回路と、過電流保護回路よりの過電流検出信号に応答して電源を動作停止に制御する制御回路とを備えたものがある(例えば特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平５−１５３７７４号公報(全頁、全図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記電源を用いて容量素子であるコンデンサを含む負荷を起動させる場合、その負荷に過電流以下の小さい出力電流で充電させたのでは負荷の起動に長時間かかる一方、過電流を越える大きい出力電流で負荷を急速充電させて短時間で起動を図ろうとしても、過電流保護回路が動作して負荷の起動ができないという課題がある。一方、負荷の急速充電のため過電流保護回路の動作点を上げた場合、その過電流により部品の発熱等、定常時での過電流保護に課題が発生してくる。
【０００４】
このように負荷に容量を含む場合にはその起動特性の改善が望まれており、本発明は、そのような容量を含む負荷の起動特性を改善することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する手段の１つの態様として、本発明の電源は、過電流時に過電流保護動作を行う電源において、当該電源の出力電圧が起動後から立ち上がって一定値に達するまでは前記過電流保護動作を停止にし、一定値を越えるとその停止を解除することを特徴とする。
【０００６】
この態様による電源によれば、当該電源の出力電圧が起動後から立ち上がって一定値に達するまでは過電流保護動作が停止するから、出力電圧が起動後から一定値に達するまでは容量素子を含む負荷に過電流を越える大きい出力電流で充電させることができる結果、その負荷の起動特性を改善することができると同時に、その負荷の起動後に出力電圧が一定値を超えると過電流保護の状態とされるから、過電流保護機能を維持できるとともに、負荷の急速充電のため過電流保護の動作点を上げても、その過電流により部品の発熱等は抑制される。このように負荷に容量を含む場合にはその起動特性の改善がされ、上述した課題が解決できる。
【０００７】
好ましい態様として、前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、前記過電流保護信号の入力に応答動作する制御回路とを備え、前記両回路間を、接続素子により、当該電源の出力電圧が起動後から立ち上がって一定値に達するまでは非接続の状態にし、一定値を超えると接続の状態にする。
【０００８】
この接続素子の好ましい態様として、その接続素子が前記両回路間に設けられて出力電圧が一定値を越えたことを示す電圧の印加により逆方向に導通して両回路を接続するツェナダイオードにより構成されている。
【０００９】
接続素子のさらに別の好ましい態様として、接続素子が両回路間に設けられた接点により構成され、この接点を出力電圧が一定値に達するまでは非導通に、一定値を超えると導通に駆動する
ここで、「両回路間に設けられて」の態様には、直接的な態様であっても、間接的な態様であってもよく、間接的としては、フォトカプラを介在し、接続素子でフォトカプラのフォトダイオードを発光駆動し、この発光をフォトトランジスタで受光し、この受光出力を制御回路に入力させる場合や、あるいはフォトカプラを介することなく、単に両回路間に直接、ツェナダイオードや接点等の素子を接続素子として設ける場合も含む。
【００１０】
接続素子を、ツェナダイオードにより構成した場合、ツェナダイオードの逆方向に導通するための降伏電圧が一定であるから、接続素子としての動作点が正確に定まり、回路としての動作安定性の向上に貢献することができて好ましい。また、ツェナダイオードだけで接続素子を構成するから、回路構成が簡素に済むためコスト的にも安価であり、また、メンテナンス性も向上するとともに、スイッチング電源等に組み込む場合に、既存の回路構成を変更する必要もなくなる、などの点で特に好ましい。
【００１１】
接続素子を、接点で構成した場合、例えば、接点を電子的にはトランジスタ等よりなる電子接点で構成することができる一方、この接点を遠隔位置から例えばＩＣ等の接点駆動回路で駆動制御すれば、出力電圧の変化に高精度に接点を制御できて好ましい。また、接点をリレー接点等の機械接点で構成し、この接点を電磁リレー等で構成することもできる。
【００１２】
本発明の好ましい態様として、前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記過電流保護回路は、出力電圧検出回路の出力に基づいて当該電源の出力電圧がその起動後から立ち上がって一定値に達したか否かを判定し、一定値に達するまでは過電流保護信号の出力を停止不能とし、かつ、一定値を越えるとその停止不能を解除する。
【００１３】
本発明の好ましい態様として、前記過電流時に過電流保護信号を出力する過電流保護回路と、両端に出力電圧対応の電圧を発生する抵抗とを備え、過電流保護回路は、抵抗の両端電圧に基づいて当該電源の出力電圧がその起動後から立ち上がって一定値に達したか否かを判定し、一定値に達するまでは過電流保護信号の出力を停止不能とし、かつ、一定値を越えるとその停止不能を解除する。
【００１４】
この抵抗の好ましい態様として、この抵抗が、出力電圧ラインに接続されたもので、かつ、過電流保護回路は、前記抵抗の両端電圧を過電流の検出電圧にも用いる。この兼用では、１つの抵抗で出力電圧と過電流との検出ができるから、一層コスト的に有利な構成となって好ましい。
【００１５】
上記制御回路は、スイッチング電源等において、スイッチング素子をオンオフに制御する回路だけに限定されるものではなく、この回路とは別に設けた制御回路であってもよい。また、制御回路としてはＩＣで構成した場合でも、通常の回路部品で構成した場合でもよい。
【発明の効果】
【００１６】
前記解決手段を備えた本発明によると、過電流保護の制御動作が行われない時間を起動後から出力電圧が一定値に達するまでの極めて短い時間に限定しその短い時間に過電流を越える大きな電流で容量を含む負荷を起動できる一方、過電流を超えて負荷を起動してもその起動時間は短く済むから過電流を超える大きな電流であっても部品の発熱等を来たすおそれが防止ないしは抑制され、そして、出力電圧が一定値を超えた後は、過電流保護の動作制御が行われるので過電流保護機能を損なうおそれはなくなり、全体として、過電流保護機能を損なわせずに容量を含む負荷の起動特性を大幅に改善できたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して説明すると、図１は、本発明の最良の形態に係る電源を示す。この最良の形態では電源としてスイッチング電源に適用するが、過電流保護回路を備えた電源であれば他の電源にも同様に適用することができる。
【００１８】
図１を参照して、本形態のスイッチング電源は、自励かつフライバック方式(ＲＣＣ)方式のものであり、基本構成として、交流電源１よりの交流を整流平滑する一次側整流平滑回路２と、一次、二次巻線４ａ、４ｂ等の巻線を備えるトランス４と、一次巻線４ａの一端側に接続されたトランジスタ等よりなるスイッチング素子６と、出力電圧検出信号や過電流保護信号等の信号の入力に応答してスイッチング素子６のオンオフを制御する制御回路８と、トランス４の二次巻線４ｂの電圧を整流平滑して出力電圧を生成する二次側整流平滑回路１０と、出力電圧を検出する出力電圧検出回路１２と、出力電圧検出回路１２の出力に応答して導通、非導通となる３端子レギュレータ１４と、電流の過電流状態に対応した信号を出力する過電流保護回路１６と、その両端電圧を過電流保護回路１６に入力する抵抗１８と、出力電圧状態や過電流状態に対応して発光、非発光状態に制御されるフォトダイオード２０、フォトダイオード２０と共にフォトカプラを構成するものでフォトダイオード２０の発光状態に応答して出力状態が変化するフォトトランジスタ２２とを備える。
【００１９】
前記構成において、過電流保護回路１６は、抵抗１８の両端電圧から負荷電流が過電流未満であると検出している間はフォトダイオード２０の発光動作を停止させているが、過電流検出抵抗１８の両端電圧から負荷電流が過電流であると検出したときには過電流保護信号を出力してフォトダイオード２０を発光させる。フォトトランジスタ２２は、フォトダイオード２０の非発光時には動作せず、所要の出力状態にあり、フォトダイオード２０が発光すると、その発光を受光して過電流保護状態に対応した他の出力状態に変化する。
【００２０】
制御回路８は、ＩＣにより構成され、トランス４の不図示の制御巻線の電圧を用いた不図示の直流電源からの動作電圧で作動するもので、フォトトランジスタ２２の出力状態がフォトダイオード２０の非発光に対応した状態のときは、負荷電流が過電流で無いとして通常にスイッチング素子６の動作をオンオフ制御しているが、フォトトランジスタ２２の出力状態がフォトダイオード２０の発光に対応した出力状態の時には、負荷電流が過電流であるとしてスイッチング素子６の動作を停止に制御して電源を停止状態として出力端子３２に接続された容量を含む負荷３０に過電流が供給されないようにしている。
【００２１】
なお、出力電圧検出回路１２は出力電圧を検出しており、出力電圧が所定値未満のときは３端子レギュレータ１４の出力状態をそれに対応した状態つまり非導通状態にし、出力電圧が所定値以上になるときは３端子レギュレータ１４の出力状態をそれに対応した他の状態つまり導通状態にする。３端子レギュレータ１４の状態に対応してフォトダイオード２０は非導通、導通となり、また、フォトトランジスタ２２はそれに対応した出力状態となり、制御回路８もそれに対応した制御状態となる。この出力電圧検出回路１２に関する前記動作は、本発明の要旨ではないのでそれ以上の詳細説明は省略する。
【００２２】
そして、実施形態では、起動後からの出力電圧が一定値に達するまでは過電流保護回路１６と制御回路８との接続を遮断して過電流保護動作を停止させ、一定値を越えるとその接続を行うことで過電流保護動作の停止を解除させる接続素子たるツェナダイオード２４を備えるとともに、このツェナダイオード２４を、過電流保護回路１６とフォトダイオード２０との間で過電流保護信号を出力する信号ライン２６に接続したことに特徴を有する。
【００２３】
ツェナダイオード２４は、信号ライン２６内において、アノードが過電流保護回路１６の過電流保護信号出力部１６ａに、また、カソードがフォトダイオード２０のカソードに接続されている。フォトダイオード２０は、そのアノードが二次側整流平滑回路１０と出力電圧検出回路１２との間の電源ライン２８に接続されている。
【００２４】
ツェナダイオード２４が信号ライン２６に接続されていることにより、当該スイッチング電源が投入されて出力電圧がゼロから立ち上がってくるときは、ツェナダイオード２４の両端間にはその降伏電圧以下の電圧が印加されているから、ツェナダイオード２４は非導通状態にある。したがって、過電流保護回路１６が過電流検出抵抗１８の両端電圧により過電流保護信号を出力しても、その過電流保護信号はツェナダイオード２４によりフォトダイオード２０は発光できず、したがって、フォトトランジスタ２２も発光しないから、制御回路８は、過電流の状態であるにもかかわらず、過電流保護の制御動作をしない。
【００２５】
そして、当該スイッチング電源の出力電圧が立ち上がってツェナダイオード２４の両端間に降伏電圧を越える電圧が印加されると、ツェナダイオード２４が導通する結果、過電流保護回路１６からの過電流保護信号は、フォトダイオード２０、フォトトランジスタ２２を経て制御回路８に入力されるから、制御回路８は、過電流保護の制御動作を行う。
【００２６】
すなわち、本実施形態では、スイッチング電源を投入して容量を含む負荷３０を起動する場合、その起動直後のスイッチング電源の出力電圧が低い間は、過電流保護の制御が行われないから、その負荷３０に対して過電流以上の電流で急速に充電させられる結果、負荷３０の起動特性を大きく改善できる。また、過電流保護動作が停止されている時間は、負荷３０が起動されるまでの短い時間例えば数ミリ秒程度であるから、負荷３０に過電流を供給することによる部品の発熱等のおそれがない。そして、負荷３０の起動後、出力電圧が定常状態になれば、過電流保護動作が行われる。
【００２７】
図２を参照して、本発明の他の形態を説明する。この形態では、ツェナダイオード２４に代えて、電子リレー５０により導通、非導通が制御される接点５２が設けられている。電子リレー５０はトランジスタ等により構成されており、出力電圧検出回路１２の検出出力により動作が制御されるもので例えばトランジスタ等により構成されている。このトランジスタ等からなる電子リレー５０は、接点駆動回路として出力電圧が一定値を越えると前記接点５２を導通に駆動制御する。これによって、ツェナダイオード２４と同様に、この接点５２を設けたことにより、負荷３０を起動する場合、その起動直後のスイッチング電源の出力電圧が低い間は、過電流保護の制御が行われないから、その負荷３０に対して過電流以上の電流で急速に充電させられ、負荷３０の起動特性を大きく改善できるなど、上述の実施形態と同様の作用効果を得られる。接点５２は機械的な接点でも電子的な接点でもよい。
【００２８】
図３を参照して、本発明のさらに他の形態を説明する。この形態における過電流保護回路１６は、出力電圧検出回路１２の検出出力から当該電源の起動後から出力電圧が一定値を超えていないと判定するときは過電流保護動作を停止する一方、出力電圧が一定値を超えたと判定したときは過電流保護動作を行う。つまり、出力電圧が一定値を越えていないときは、  抵抗１８の両端電圧から過電流であると検出しても、過電流保護信号を出力せず、出力電圧が一定値を越えたときは、  抵抗１８の両端電圧から過電流であると検出すると、過電流保護信号を出力する。これによって、上述の実施形態と同様にして、負荷３０を起動する場合、その起動直後のスイッチング電源の出力電圧が低い間は、過電流保護の制御が行われないから、その負荷３０に対して過電流以上の電流で急速に充電させられ、負荷３０の起動特性を大きく改善できるなど、上述の実施形態と同様の作用効果を得られる。さらに、この実施の形態による場合、ツェナダイオードを用いる必要がないから部品の点数を削減できる。
【００２９】
図４を参照して、本発明のさらに他の形態を説明する。この形態における過電流保護回路１６は、出力電圧検出回路１２から出力電圧の検出を得るのではなく、過電流検出に用いる抵抗１８を過電流検出用だけでなく出力電圧検出用として用いその抵抗１８の両端電圧を当該電源の起動後から出力電圧が一定値を超えたか否かの判定のための電圧に用いたものである。この形態の場合も上述の形態と同様にして、負荷３０を起動する場合、その起動直後のスイッチング電源の出力電圧が低い間は、過電流保護の制御が行われないから、その負荷３０に対して過電流以上の電流で急速に充電させられ、負荷３０の起動特性を大きく改善できるなど、上述の実施形態と同様の作用効果を得られる。さらに、この形態による場合、ツェナダイオードを用いる必要がないから部品の点数を削減できる。
【００３０】
なお、図３、図４に示す過電流保護回路１６は、そのような判定を行うことのできるＩＣ等により構成してもよいし、過電流保護機能に加えて判定機能を備えた通常の回路で構成してもよい。この形態による場合、ツェナダイオードを用いる必要がないから部品の点数を削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、電源の過電流保護において容量を含む負荷の起動特性改善に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の最良の形態に係るスイッチング電源の回路図である。
【図２】本発明の他の形態に係るスイッチング電源の回路図である。
【図３】本発明のさらに他の形態に係るスイッチング電源の回路図である。
【図４】本発明のさらに他の形態に係るスイッチング電源の回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  電源
２  一次側整流平滑回路
４  トランス
６  スイッチング素子
８  制御回路
１０  二次側整流平滑回路
１２  出力電圧検出回路
１４  ３端子レギュレータ
１６  過電流保護回路
１８  過電流検出抵抗
２０  フォトダイオード
２２  フォトトランジスタ
２４  ツェナダイオード
２６  信号ライン
３０  負荷
【図１】
2005073354.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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