JP2011030376A - 過電流保護回路、及び直流安定化電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の過電流保護回路は、出力電流を所定の設定値と比較することで過電流を判定し過電流防止制御を行うよう構成した過電流保護回路において、第1の過電流レベルを超えた過電流を検出し過電流検出信号を出力する第1の過電流検出回路42と、第1の過電流検出回路42からの過電流検出信号を所定時間だけマスクするマスキング回路41とを備え、マスキング回路41は、所定時間経過後、マスクを解除するように構成した。
【選択図】図2
Description
また、本発明の過電流保護回路は、前記第1の過電流検出回路の出力側に接続され、前記過電流検出信号を直流安定化電源装置の制御回路へフィードバックするフィードバック信号用ホトカプラを備え、前記フィードバック信号用ホトカプラは、前記マスキング回路からのマスクを解除された前記過電流検出信号をフィードバックするように構成したことを特徴とする。
また、本発明の過電流保護回路は、前記マスキング回路が、抵抗とコンデンサからなる時定数回路と、トランジスタと、を備え、前記時定数回路の前記コンデンサの充電電圧に基づいて前記所定時間だけ前記トランジスタをオンすることにより、前記過電流検出回路の出力信号に相当する電流を前記過電流検出回路の出力へ流すことで、前記フィードバック信号用ホトカプラのホトダイオードに流れる電流を遮断し、前記過電流検出信号を前記所定時間だけマスクするように構成されたことを特徴とする。
また、本発明の過電流保護回路は、前記マスキング回路が、抵抗とコンデンサからなる時定数回路と、トランジスタと、を備え、前記時定数回路の前記コンデンサの充電電圧に基づいて、前記所定時間経過後、前記トランジスタをオフすることにより前記マスクを解除し、前記フィードバック信号用ホトカプラのホトダイオードに電流を流すように構成されたことを特徴とする。
また、本発明の直流安定化電源装置は、前記マスキング回路の出力信号停止後、過電流を抑制する過電流防止制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の直流安定化電源装置は、前記過電流保護回路を備えたことを特徴とする。
図1は本実施形態における直流安定化電源装置1の構成を示したものである。直流安定化電源装置1はフライバックコンバータとして構成されている。
Oxide Semiconductor FET)が使用されている。しかしながら、スイッチング素子Q1はNチャンネルMOSFETに限定されない。R2はスイッチング素子Q1に流れる電流の電流検出用の抵抗である。整流器DBと平滑コンデンサC1で構成される直流電源の正極と負極間に、上記トランスTの1次巻線P1とスイッチング素子Q1と抵抗R2が直列接続されている。
以下、このマスキング回路41の動作を説明する。
図3、図4はマスキング時間τの説明図で、図3は時定数回路43の各部の電圧関係を示し、図4はコンデンサC10の充電状態とマスキング時間τとの関係を示した図である。
時定数回路43の時定数を決めるC、Rは、CがコンデンサC10、Rが抵抗R11と抵抗R12の直列抵抗値(R11+R12)である。
Vc=Vs*(1-exp(-t/CR)) ・・・・・・(1)
ここで、Vc;コンデンサC10の電圧
Vs;2次側の制御回路電源Vsの電源電圧
C;C=C10
R;R=R11+R12
t;時間
Vx=Vs-Vc ・・・・・・・・(2)
Vxmin=Vbemin*(R11+R12)/R11 ・・・・・・・・(3)
ここで、VbeminはMinベース電圧である。
上記(1)〜(3)式から、(4)式が成り立つ。
Vbemin*(R11+R12)/R11=Vs*(exp(-τ/CR))・・・・・・・・(4)
τ=-C10*(R11+R12)*ln((Vbemin/Vs)*(R11+R12)/R11)・・・・・・・・(5)
ここで、オペアンプOP1の出力電圧のローレベル状態は、ほぼ0Vとして扱っている。
図5において、(a)の波形は、直流安定化電源装置1の出力電圧Voを示している。また(b)の波形は、直流安定化電源装置1の出力電流Ioを示している。また(c)の波形は、図2に「A点」として示したオペアンプOP1の反転入力端子への入力電圧を示している。また(d)の波形は、図2に「C点」として示したオペアンプOP1の出力端子の電圧を示している。また、(e)の波形は、トランジスタQ2のオン・オフ状態を示したものである。また(f)の波形は、図2に「E点」として示した、トランジスタQ2のコレクタ端子電圧(=ダイオードD3のカソードと抵抗R10の接続点の電圧)を示している。また(g)の波形は、ホトカプラOP1のホトダイオードに流れる電流Ipcを示している。(h)の波形は、比較のために従来技術1のE点の電圧を示したものである。
まず、時間t1以前は出力電流Ioが0Aで、時間t1において、直流安定化電源装置1の出力に負荷が接続され出力電流Ioが流れ始めるとする。
時間t1から(b)の波形に示すように出力電流Ioが増加して行き、(c)の波形に示すように時間t2においてA点の電圧(オペアンプOP1の反転入力端子の電圧)が過電流検出基準電圧Vscの電圧を上回ると、(d)の波形に示すようにC点の電圧(オペアンプOP1の出力端子の電圧)がハイレベルからローレベルに変化する。C点の電圧がローレベルになると、上記したように、トランジスタQ2のベース電圧にオン電圧が入力される。したがって、(f)の波形に示すように、E点の電圧はハイレベルのままとなる。
時間t2〜t3は、トランジスタQ2がオン状態であり、E点の電圧はハイレベルの状態を保ち、(g)の波形に示すように、過電流状態であるにも拘わらず、ホトカプラPC1のホトダイオードには電流が流れない。したがって、この期間は過電流保護信号は出力されない。即ち、この期間がマスキング時間τとなる。
時間t3において、マスキング回路41の時定数回路43でマスキング時間として設定された所定時間τが経過すると、トランジスタQ2のベース電圧の低下により、(e)の波形に示すようにトランジスタQ2はオフする。このとき、過電流状態は継続しているので、オペアンプOP1の出力は(d)の波形に示すようにローレベル状態を保っている。したがって、E点の電圧は(f)の波形に示すようにハイレベルから少し下がったローレベル状態(詳しくは、ホトカプラPC−1のホトダイオードの電圧降下Vfと、ダイオードD3の電圧降下Vfを合わせた分だけ低くなった電圧レベル状態)となり、ホトカプラPC1のホトダイオードには(g)の波形に示すように抵抗R10を介して電流が流れ、1次側の制御回路に過電流を制限する過電流保護信号がフィードバックされる。
次に、時間t4において過電流状態が解除されると、抵抗R3の電圧降下は低下し、オペアンプOP1の反転入力端子への入力電圧が下降し、過電流検出基準電圧Vscよりも低下するので、オペアンプOP1の出力はローレベル状態からハイレベル状態に変化し、ホトカプラPC1のホトダイオードからオペアンプOP1への電流の流れを停止する。
これに対し、本発明による本実施例に拠れば、所定時間τが経過した時間t3以後、マスキング回路は過電流保護信号の応答に影響を与えないので、出力電圧の制御が高速に行うことができる。
2・・・交流電源
3・・・フィルタ
4・・・過電流保護回路
5・・・出力電圧検出回路
6・・・1次側制御回路
41・・・マスキング回路
42・・・第1の過電流検出回路
43・・・時定数回路
DB・・・整流器
C1〜C3・・・平滑コンデンサ
C10・・・コンデンサ
D1〜D4・・・ダイオード
R1〜R4、R10〜R12・・・抵抗
T・・・トランス
P1、P2・・・トランスの1次巻線
S1・・・トランスの2次巻線
PC−1、PC−2・・・フィードバック信号用ホトカプラ
Vo・・・出力電圧
Vs・・・制御回路電源
Q1・・・スイッチング素子
Q2・・・トランジスタ
Claims (6)
- 出力電流を所定の設定値と比較することで過電流を判定し過電流防止制御を行うよう構成した過電流保護回路において、
第1の過電流レベルを超えた過電流を検出し過電流検出信号を出力する第1の過電流検出回路と、
前記第1の過電流検出回路からの前記過電流検出信号を所定時間だけマスクするマスキング回路と、を備え、
前記マスキング回路は、前記所定時間経過後、前記マスクを解除するように構成したことを特徴とする過電流保護回路。 - 前記第1の過電流検出回路の出力側に接続され、前記過電流検出信号をフィードバックするフィードバック信号用ホトカプラを備え、
前記フィードバック信号用ホトカプラは、前記マスキング回路からのマスクを解除された前記過電流検出信号をフィードバックするように構成したことを特徴とする請求項1に記載の過電流保護回路。 - 前記マスキング回路は、
抵抗とコンデンサからなる時定数回路と、トランジスタと、を備え、前記時定数回路の前記コンデンサの充電電圧に基づいて前記所定時間だけ前記トランジスタをオンすることにより、前記過電流検出回路の出力信号に相当する電流を前記過電流検出回路の出力へ流すことで、前記フィードバック信号用ホトカプラのホトダイオードに流れる電流を遮断し、前記過電流検出信号を前記所定時間だけマスクするように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の過電流保護回路。 - 前記マスキング回路は、
抵抗とコンデンサからなる時定数回路と、トランジスタと、を備え、前記時定数回路の前記コンデンサの充電電圧に基づいて、前記所定時間経過後、前記トランジスタをオフすることにより前記マスクを解除し、前記フィードバック信号用ホトカプラのホトダイオードに電流を流すように構成されたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の過電流保護回路。 - 前記マスキング回路の出力信号停止後、過電流を抑制する過電流防止制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の過電流保護回路。
- 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の過電流保護回路を備えた直流安定化電源装置。
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