(57)【要約】【課題】出力電流が流れる経路に検出用抵抗を介装しなくても、出力電流の過電流状態を検出可能な過電流検出回路を提供する。【解決手段】本発明に係る過電流検出回路２は、トランスＴの二次巻線Ｔ２における誘起電圧を整流および平滑する第１整流平滑部３によって得られた出力電圧ＶＯＵＴを出力するフライバック型スイッチング電源装置１において、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを検出するものであって、第１整流平滑部３とは別に設けられた、上記誘起電圧を整流および平滑する第２整流平滑部４と、第２整流平滑部４によって得られた検出用電圧ＶＤが予め定められた閾値電圧より大きい場合に、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを検出する検出部５と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2016144243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの二次巻線における誘起電圧を整流および平滑する第１整流平滑部によって得られた電圧を出力するフライバック型スイッチング電源装置において、前記第１整流平滑部から出力される電流が過電流状態であることを検出する過電流検出回路であって、
前記第１整流平滑部とは別に設けられた、前記誘起電圧を整流および平滑する第２整流平滑部と、
前記第２整流平滑部によって得られた電圧が予め定められた閾値電圧より大きい場合に、前記第１整流平滑部から出力される電流が過電流状態であることを検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする過電流検出回路。
【請求項２】
前記検出部は、
前記第２整流平滑部によって得られた電圧を分圧する少なくとも２つの分圧用抵抗と、
前記分圧用抵抗によって得られた電圧が予め定められた設定電圧より大きい場合に導通状態となるシャントレギュレータと、
前記シャントレギュレータに直列接続された検出用抵抗と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の過電流検出回路。
【請求項３】
前記検出用抵抗の両端の電圧に関する信号を一次側に伝達するフォトカプラをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の過電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源装置の出力電流が過電流状態であることを検出する過電流検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング電源装置の出力電流が過電流状態であることを検出する過電流検出回路としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この過電流検出回路は、出力電流の経路に介装された検出用抵抗の両端の電圧を増幅し、増幅後の電圧の多寡に基づいて過電流状態であることを検出する。この過電流検出回路によれば、増幅を行わない場合より検出用抵抗の抵抗値を小さくすることができるので、検出用抵抗による電力損失を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３６６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この従来の過電流検出回路は、検出用抵抗の抵抗値を小さくしていくと出力電流の多寡を示す信号に対するノイズの比率が高まって検出に支障が生じるため、実際には検出用抵抗の抵抗値をあまり小さくできず、電力損失の低減が十分に図れないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、出力電流が流れる経路に検出用抵抗を介装しなくても、出力電流の過電流状態を検出可能な過電流検出回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る過電流検出回路は、トランスの二次巻線における誘起電圧を整流および平滑する第１整流平滑部によって得られた電圧を出力するフライバック型スイッチング電源装置において、第１整流平滑部から出力される電流が過電流状態であることを検出する過電流検出回路であって、第１整流平滑部とは別に設けられた、上記誘起電圧を整流および平滑する第２整流平滑部と、第２整流平滑部によって得られた電圧が予め定められた閾値電圧より大きい場合に、第１整流平滑部から出力される電流が過電流状態であることを検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
フライバック型スイッチング電源装置では、第１整流平滑部から出力される電流（出力電流ＩＯＵＴ）が増加すると、トランスの漏れインダクタンスによるサージ電圧が増大するが、第１整流平滑部を構成する平滑コンデンサは十分な放電量を有し、しかも第１整流平滑部から出力される電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）は、フィードバック制御により一定の電圧に維持されているため、サージ電圧が増大しても出力電圧ＶＯＵＴは上昇しない。一方、過電流状態を検出するために設けられた第２整流平滑部から出力される電圧（検出用電圧ＶＤ）については、上記のようなフィードバック制御は行われない。また、第２整流平滑部を構成する平滑コンデンサの放電量は僅かである。したがって、第２整流平滑部を構成する平滑コンデンサがサージ電圧の影響を受けた高い電圧で充電されると、検出用電圧ＶＤはサージ電圧の増大に伴って上昇する。すなわち、検出用電圧ＶＤは出力電流ＩＯＵＴの増加に伴って上昇する。
【０００８】
上記過電流検出回路によれば、出力電流ＩＯＵＴの増加に伴って上昇する検出用電圧ＶＤと予め定められた閾値電圧とを比較することにより、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを検出することができる。
【０００９】
上記過電流検出回路の具体的な構成としては、例えば、検出部が、第２整流平滑部によって得られた電圧を分圧する少なくとも２つの分圧用抵抗と、分圧用抵抗によって得られた電圧が予め定められた設定電圧より大きい場合に導通状態となるシャントレギュレータと、シャントレギュレータに直列接続された検出用抵抗とを含む構成が考えられる。この場合は、検出用抵抗の両端の電圧に関する信号を一次側に伝達するフォトカプラをさらに備えることで、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを一次側に伝達することができる。
【００１０】
なお、上記検出用抵抗には、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態である場合にのみ電流が流れる。一方、従来の過電流検出回路における検出用抵抗には、常に出力電流が流れる。本発明に係る過電流検出回路における検出用抵抗と従来の過電流検出回路における検出用抵抗とは、この点において決定的に相違している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力電流が流れる経路に検出用抵抗を介装しなくても、出力電流の過電流状態を検出可能な過電流検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る過電流検出回路を備えたフライバック型スイッチング電源装置の回路図である。
【図２】出力電流と検出用電圧の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る過電流検出回路を備えたスイッチング電源装置の実施例について説明する。
【００１４】
本実施例に係るスイッチング電源装置１は、直流電源１０から供給された入力電圧ＶＩＮを負荷１１に供給すべき直流電圧（出力電圧ＶＯＵＴ、本実施例では１５．５［Ｖ］）に変換するフライバック型のスイッチング電源装置である。図１に示すように、スイッチング電源装置１は、トランスＴ、スイッチング素子Ｑ、第１整流平滑部３および制御部６と、本発明に係る過電流検出回路２を構成する第２整流平滑部４、検出部５およびフォトカプラＰＣとを備える。
【００１５】
第１整流平滑部３は、整流ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１とを含む。第１整流平滑部３は、トランスＴの一次巻線Ｔ１に直列接続されたスイッチング素子Ｑの導通状態が変化したときにトランスＴの二次巻線Ｔ２に誘起される電圧を整流および平滑し、これにより得た出力電圧ＶＯＵＴを負荷１１に向けて出力する。
【００１６】
制御部６は、不図示の電圧検出手段によって検出した出力電圧ＶＯＵＴの電圧値が予め定められた値となるように、または予め定められた範囲に収まるようにスイッチング素子Ｑの導通状態をフィードバック制御する。
【００１７】
過電流検出回路２を構成する第２整流平滑部４は、整流ダイオードＤ２と平滑コンデンサＣ２とを含む。第１整流平滑部３と同様、第２整流平滑部４は、トランスＴの二次巻線Ｔ２に誘起される電圧を整流および平滑し、これにより得た検出用電圧ＶＤを出力する。
【００１８】
検出部５は、検出用電圧ＶＤを分圧する分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２によって得られた電圧がリファレンス電圧として入力されるシャントレギュレータＲＥＧと、シャントレギュレータＲＥＧに直列接続された検出用抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ３とを含む。シャントレギュレータＲＥＧは、リファレンス電圧が予め定められた設定電圧より大きい場合に導通状態となる。シャントレギュレータＲＥＧが導通状態となると、第２整流平滑部４→抵抗Ｒ３→検出用抵抗Ｒ４→シャントレギュレータＲＥＧの経路で電流が流れ、検出用抵抗Ｒ４の両端に電圧が発生する。
【００１９】
本実施例では、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２、検出用抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ３の抵抗値を、８２［ｋΩ］、１５［ｋΩ］、１［ｋΩ］、１［ｋΩ］とした。また、上記の通り、出力電圧ＶＯＵＴは１５．５［Ｖ］に維持される。このため、分圧用抵抗Ｒ１，Ｒ２には、１５．５［Ｖ］／９７［ｋΩ］＝１６０［μＡ］程度の電流が常に流れるが、これは、従来の過電流検出回路において検出用抵抗に流れる出力電流に比べればかなり微小である。
【００２０】
また、本実施例では、シャントレギュレータＲＥＧが導通状態となると、検出用抵抗Ｒ４にフォトカプラＰＣの順方向電圧ＶＦで制限された１．２［Ｖ］の電圧が印加されるとともに、抵抗Ｒ３に前述の順方向電圧ＶＦとシャントレギュレータＲＥＧの最小カソード電圧ＶＫＡの２．４５［Ｖ］を除いた電圧（１５．５［Ｖ］−１．２［Ｖ］−２．４５［Ｖ］＝１１．８５［Ｖ］）が印加される。このため、検出用抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ３には、それぞれ、１．２［Ｖ］／１［ｋΩ］＝１．２［ｍＡ］程度、１１．８５［Ｖ］／１［ｋΩ］＝１１．８５［ｍＡ］程度の比較的大きな電流が流れるが、シャントレギュレータＲＥＧが非導通状態となる通常時においては、検出用抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ３には電流は流れない。
【００２１】
フォトカプラＰＣは、検出用抵抗Ｒ４に接続されたフォトダイオードと、制御部６に接続されたフォトトランジスタとを含む。検出用抵抗Ｒ４の両端に電圧が発生すると、フォトカプラＰＣは、検出用抵抗Ｒ４の両端に電圧が発生したことを示す信号を一次側に設けられた制御部６に光学的に伝達する。後で詳細に説明するが、検出用抵抗Ｒ４の両端に電圧が発生することは、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを意味する。
【００２２】
制御部６は、出力電流ＩＯＵＴが過電流状態である旨が伝達されると、スイッチング素子Ｑの制御を停止する。これにより、出力電圧ＶＯＵＴが低下し、過電流状態が解消される。
【００２３】
スイッチング電源装置１では、出力電流ＩＯＵＴが増加すると、トランスＴの漏れインダクタンスによるサージ電圧が増大するが、第１整流平滑部３を構成する平滑コンデンサＣ１は十分な放電量を有し、しかも第１整流平滑部３から出力される電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）は、フィードバック制御により一定の電圧に維持されているので、サージ電圧が増大しても出力電圧ＶＯＵＴは上昇しない。一方、検出用電圧ＶＤについては、上記のようなフィードバック制御は行われない。また、第２整流平滑部４を構成する平滑コンデンサＣ２の放電量は僅かである。したがって、平滑コンデンサＣ２がサージ電圧の影響を受けた高い電圧で充電されると、検出用電圧ＶＤはサージ電圧の増大に伴って上昇する。すなわち、検出用電圧ＶＤは出力電流ＩＯＵＴの増加に伴って上昇する。本実施例では、例えば、第１整流平滑部３を構成する平滑コンデンサＣ１の定格電圧／定格静電容量を３５［Ｖ］／４７０[μＦ]、第２整流平滑部４を構成する平滑コンデンサＣ２の定格電圧／定格静電容量を５０［Ｖ］／１[μＦ]とすることができる。
【００２４】
出力電流ＩＯＵＴの増加に伴って検出用電圧ＶＤが上昇すると、シャントレギュレータＲＥＧに入力されるリファレンス電圧も上昇する。そして、リファレンス電圧が予め定められた設定電圧より大きくなると、シャントレギュレータＲＥＧが導通状態となる。
【００２５】
図２に、本実施例における出力電流ＩＯＵＴと検出用電圧ＶＤとの関係を示す。一例として、４５［ｍＡ］を過電流状態と通常状態との境界とする場合は、シャントレギュレータＲＥＧの設定電圧を２．４５［Ｖ］（＝１５．８５［Ｖ］×１５［ｋΩ］／（８２［ｋΩ］＋１５［ｋΩ］））とすることで、検出用電圧ＶＤが１５．８５［Ｖ］以上であること、すなわち出力電流ＩＯＵＴが過電流状態であることを検出することができる。
【００２６】
以上、本発明に係る過電流検出回路２の実施例について説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではない。例えば、検出部５は、第２整流平滑部４によって得られた検出用電圧ＶＤが予め定められた閾値電圧（実施例では、１５．８５［Ｖ］）より大きいことを検出可能な任意の回路に変更することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    スイッチング電源装置
２    過電流検出回路
３    第１整流平滑部
４    第２整流平滑部
５    検出部
６    制御部
１０    直流電源
１１    負荷
Ｃ１，Ｃ２    平滑コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２    整流ダイオード
ＰＣ    フォトカプラ
Ｑ    スイッチング素子
Ｒ１，Ｒ２    分圧用抵抗
Ｒ４    検出用抵抗
Ｔ      トランス
Ｔ１    一次巻線
Ｔ２    二次巻線
【図１】
2016144243.tif 000003
【図２】
2016144243.tif 000004