JPH0611187B2 - Switching power supply - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スイッチング電源に関し、スイッチング素子
に対してパルス幅制御を与える制御回路に備えられた最
大デューティ比設定回路のデューティ比設定値を、過電
流保護回路の出力によって制御することにより、応答性
及び検出制度に優れ、負荷短絡や負荷急変時における損
傷から回路を確実に保護し得るようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching power supply, in which a duty ratio set value of a maximum duty ratio setting circuit provided in a control circuit for giving pulse width control to a switching element is set to an overcurrent. By controlling by the output of the protection circuit, the responsiveness and the detection accuracy are excellent, and the circuit can be surely protected from damage due to load short circuit or sudden load change.
従来の技術 第6図は従来のこの種のスイッチング電源の一般的な構
成を示す図で、1はバイポーラ.トランジスタ或いは電
界効果トランジスタ等によって構成されるメインのスイ
ッチング素子、2は電力変換用の変圧器、3は商用交流
電源を整流平滑化するなどして得られる直流電源、4は
出力回路、5は負荷であり、直流電源3から変圧器2の
巻線21を通して与えられる直流電力を、スイッチング
素子1によってスイッチングし、そのスイッチング出力
を、変圧器2の巻線21側から巻線22側に取出し、巻
線22に接続された出力回路4によって整流平滑して直
流電力に変換し、負荷5に直流電力を供給するようにな
っている。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a diagram showing a general configuration of a conventional switching power supply of this type. A main switching element composed of a transistor or a field effect transistor, 2 is a transformer for power conversion, 3 is a DC power source obtained by rectifying and smoothing a commercial AC power source, 4 is an output circuit, 5 is a load The DC power supplied from the DC power supply 3 through the winding 21 of the transformer 2 is switched by the switching element 1, and the switching output is taken out from the winding 21 side of the transformer 2 to the winding 22 side and wound. The output circuit 4 connected to the line 22 rectifies and smoothes it to convert it into DC power, and supplies DC power to the load 5.
6は出力電圧誤差検出回路、7は過電流保護回路、8は
パルス幅変調回路、9は最大デューティ比設定回路、1
0は駆動回路で、これらはスイッチング素子1のスイッ
チング動作を制御する制御回路を構成する。6 is an output voltage error detection circuit, 7 is an overcurrent protection circuit, 8 is a pulse width modulation circuit, 9 is a maximum duty ratio setting circuit, 1
Reference numeral 0 is a drive circuit, which constitutes a control circuit for controlling the switching operation of the switching element 1.
出力電圧誤差検出回路6は、負荷5に供給される出力電
圧V0を抵抗61、62によって分圧して誤差増幅器6
3の一つの入力端に入力し、誤差増幅器63の他方の入
力端に入力される基準電圧源64との誤差分を増幅し、
ダイオード65を通して出力する。The output voltage error detection circuit 6 divides the output voltage V 0 supplied to the load 5 by the resistors 61 and 62 to divide the output voltage V 0 into the error amplifier 6
3 is input to one input end of the error amplifier 63, and the error component with the reference voltage source 64 input to the other input end of the error amplifier 63 is amplified,
Output through the diode 65.
過電流保護回路7はスイッチング素子1に流れるパルス
電流Icを検出する電流検出トランス71を備え、その
一次側巻線71aに流れるパルス電流Icを、二次側巻
線71b及びその端子間に接続された抵抗72によって
電圧信号に変換して検出すると共に、検出電圧信号のピ
ーク値を、ダイオード73及びコンデンサ74によって
ピークホールドし、ピークホールド値を増幅器75に入
力して、基準電圧源76から与えられる基準電圧との差
分を増幅し、ダイオード77を通して出力するようにな
っている。The overcurrent protection circuit 7 includes a current detection transformer 71 that detects the pulse current Ic flowing through the switching element 1, and the pulse current Ic flowing through the primary winding 71a thereof is connected between the secondary winding 71b and its terminal. The voltage is converted into a voltage signal by the resistor 72 and detected, and the peak value of the detected voltage signal is peak-held by the diode 73 and the capacitor 74. The peak-held value is input to the amplifier 75 and supplied from the reference voltage source 76. The difference from the reference voltage is amplified and output through the diode 77.
出力電圧誤差検出回路6の出力端と過電流保護回路7の
出力端は、ワイヤードオア接続となっており、そのワイ
ヤードオア出力をパルス幅変調回路8に入力するように
なっている。The output terminal of the output voltage error detection circuit 6 and the output terminal of the overcurrent protection circuit 7 are wired OR connection, and the wired OR output is input to the pulse width modulation circuit 8.
パルス幅変調回路8は、一定周期の三角波を発生する発
振器81、コンパレータ82、83及びNOR回路84等
を備えて構成される。The pulse width modulation circuit 8 includes an oscillator 81 that generates a triangular wave having a constant period, comparators 82 and 83, a NOR circuit 84, and the like.
最大デューティ比設定回路9は、直流動作電源Vccを抵
抗91及び92によって分圧し、その分圧電圧を最大デ
ューティ設定電圧E9としてコンパレータ82に与え
る。コンパレータ82では、第7図(a)に示すよう
に、最大デューティ比設定回路9から与えられる最大デ
ューティ設定電圧E9と発振器81から与えられる三角
波E81とを比較し、第7図(b)に示すように、最大デ
ューティ設定電圧E9が三角波E81を越える範囲で高レ
ベルとなる比較出力E82を生じさせる。この比較出力E
82は、NOR回路84によって第7図(c)に示すように
反転され、駆動回路10を通してスイッチング素子1の
制御入力端に与えられ、スイッチング素子1の最大デュ
ーティ比(τ/T)が設定される。The maximum duty ratio setting circuit 9 divides the DC operating power supply Vcc by the resistors 91 and 92, and supplies the divided voltage to the comparator 82 as the maximum duty setting voltage E 9 . The comparator 82 compares the maximum duty setting voltage E 9 given from the maximum duty ratio setting circuit 9 and the triangular wave E 81 given from the oscillator 81, as shown in FIG. As shown in, the maximum duty setting voltage E 9 produces a comparative output E 82 which becomes high level in the range exceeding the triangular wave E 81 . This comparison output E
82 is inverted by the NOR circuit 84 as shown in FIG. 7 (c) and is given to the control input terminal of the switching element 1 through the drive circuit 10 to set the maximum duty ratio (τ / T) of the switching element 1. It
コンパレータ83では、出力電圧誤差検出回路6及び過
電流保護回路7から与えられる信号の論理和入力Eor
と、発振器81から与えられる三角波E81とを比較し、
オア入力Eorが三角波E81を越える範囲で高レベルとな
る比較出力E83を生じる。この比較出力E83はNOR回路
84によって反転され、駆動回路10を通してスイッチ
ング素子1に入力され、スイッチング素子1のデューテ
ィ比が出力電流及び出力電圧に応じた値にパルス幅制御
される。In the comparator 83, the logical sum input Eor of the signals given from the output voltage error detection circuit 6 and the overcurrent protection circuit 7
And the triangular wave E 81 given by the oscillator 81,
A comparison output E 83 that is high in the range where the OR input Eor exceeds the triangular wave E 81 is generated. The comparison output E 83 is inverted by the NOR circuit 84 and input to the switching element 1 through the drive circuit 10, and the duty ratio of the switching element 1 is pulse width controlled to a value according to the output current and the output voltage.
従って、NOR回路84は最大デューティ比設定回路9及
びコンパレータ82によって変調されたパルス幅と、出
力電圧誤差検出回路6、過電流保護回路7及びコンパレ
ータ83によって変調されたパルス幅を入力条件とし
て、否定論理和演算を行なう。スイッチング素子1は、
NOR回路84の否定論理和出力により、過電流保護回路
7または出力電圧誤差検出回路6によるパルス幅と、最
大デューティ比設定回路9による最大デューティを与え
るパルス幅の内、狭い方のパルス幅となるように、パル
ス幅制御される。Therefore, the NOR circuit 84 uses the pulse width modulated by the maximum duty ratio setting circuit 9 and the comparator 82 and the pulse width modulated by the output voltage error detection circuit 6, the overcurrent protection circuit 7 and the comparator 83 as input conditions, and negates it. Performs a logical sum operation. The switching element 1 is
The NOR output of the NOR circuit 84 is the narrower pulse width of the pulse widths of the overcurrent protection circuit 7 or the output voltage error detection circuit 6 and the maximum duty ratio setting circuit 9 which gives the maximum duty. As described above, the pulse width is controlled.
発明が解決しようとする問題点 上述したように、従来は、過電流保護回路7または出力
電圧誤差検出回路6によるパルス幅と、これらとは独立
して設けられた最大デューティ比設定回路8によるパル
ス幅の内、狭い方のパルス幅となるように、スイッチン
グ素子1をパルス幅制御する回路構成となっていたた
め、次のような問題点があった。Problems to be Solved by the Invention As described above, conventionally, the pulse width by the overcurrent protection circuit 7 or the output voltage error detection circuit 6 and the pulse by the maximum duty ratio setting circuit 8 provided independently of these Since the circuit configuration is such that the pulse width of the switching element 1 is controlled so that the narrower pulse width of the width is obtained, the following problems occur.
(a)過電流保護回路7を構成する場合、ピークホール
ド回路を構成するダイオード73、コンデンサ74及び
増幅器75が必須であり、ピークホールド用のコンデン
サ74の充電時間、増幅器75のスルーレート特性等の
影響を受け、応答性が悪く、負荷の急激な変化に追従で
きない。このため、スイッチング素子1の安全動作領域
を越えるような過電流が一時的に流れ、スイッチング素
子1が損傷を受け、破壊されることがある。(A) When configuring the overcurrent protection circuit 7, the diode 73, the capacitor 74, and the amplifier 75 that configure the peak hold circuit are indispensable, and the charging time of the peak hold capacitor 74, the slew rate characteristic of the amplifier 75, etc. Affected, poor responsiveness, and unable to follow abrupt load changes. Therefore, an overcurrent that exceeds the safe operation area of the switching element 1 may temporarily flow, and the switching element 1 may be damaged or destroyed.
(b)出力電流と出力電圧の過電流垂下特性が増幅器7
5のゲインに左右され、その改善に限界がある。例えば
第8図に示すように、裾を引く過電流垂下特性となる。(B) The amplifier 7 has the overcurrent drooping characteristic of the output current and the output voltage.
It depends on the gain of 5, and its improvement is limited. For example, as shown in FIG. 8, it has an overcurrent drooping characteristic with a tail.
問題点を解決するための手段 上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、電力
変換用の変圧器と、この変圧器の入力巻線を通して与え
られる直流入力をスイッチングするスイッチング素子
と、前記変圧器の出力巻線に取出されたスイッチング出
力を直流に変換する回路と、前記スイッチング素子に対
してパルス幅変調制御を与える制御回路とを備えるスイ
ッチング電源において、前記制御回路は、前記スイッチ
ング素子の最大デューテイ比を設定する最大デューティ
比設定回路と、負荷電流またはそれに比例する電流を検
出し、過電流検出時に前記最大デューティ比設定回路の
デューティ比設定値を制御する過電流保護回路とを有す
ることを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a transformer for power conversion, a switching element for switching a DC input provided through an input winding of the transformer, In a switching power supply comprising a circuit for converting a switching output extracted to an output winding of the transformer into a direct current, and a control circuit for applying pulse width modulation control to the switching element, the control circuit includes the switching element. A maximum duty ratio setting circuit for setting a maximum duty ratio of the above, and an overcurrent protection circuit for detecting a load current or a current proportional thereto and controlling a duty ratio setting value of the maximum duty ratio setting circuit when an overcurrent is detected. It is characterized by
なお、出力電圧誤差検出回路によるパルス幅制御は、過
電流保護回路及び最大デューティ比設定回路によるパル
ス幅制御とは独立して、別個に行なう。The pulse width control by the output voltage error detection circuit is performed separately from the pulse width control by the overcurrent protection circuit and the maximum duty ratio setting circuit.
作用 本発明に係るスイッチング電源は上述のような構成であ
るから、スイッチング素子の最大デューティ比を最大デ
ューティ比設定回路によって設定して、電力変換用変圧
器の飽和を防止すると同時に、過電流検出時には、この
最大デューティ比設定回路のデューティ比設定値を、過
電流保護回路からの過電流検出信号によって、パルス幅
が狭くなる方向に制御し、過電流保護を行なわせること
ができる。Action Since the switching power supply according to the present invention is configured as described above, the maximum duty ratio of the switching element is set by the maximum duty ratio setting circuit to prevent saturation of the power conversion transformer, and at the same time when overcurrent is detected. The duty ratio setting value of the maximum duty ratio setting circuit can be controlled by the overcurrent detection signal from the overcurrent protection circuit in the direction in which the pulse width becomes narrower to perform the overcurrent protection.
過電流保護回路によるデューティ設定値の制御は、最大
デューティ比設定回路の最大デューティ設定電圧を制御
することによって行なえばよく、従来のようなピークホ
ールド回路、増幅回路が不要である。このため、ピーク
ホールド用コンデンサの充電時間や、増幅器のスルーレ
ート特性等による応答遅れがなくなり、応答性が速く、
負荷の急激な変化にも充分に追従できるようになる。The control of the duty setting value by the overcurrent protection circuit may be performed by controlling the maximum duty setting voltage of the maximum duty ratio setting circuit, and the conventional peak hold circuit and amplification circuit are unnecessary. Therefore, there is no response delay due to the charging time of the peak hold capacitor and the slew rate characteristic of the amplifier, and the response is fast,
It becomes possible to sufficiently follow a sudden change in load.
また、過電流垂下特性が増幅器のゲインに左右されるこ
とがなくなり、裾を引かないシャープな過電流垂下特性
が得られる。Further, the overcurrent drooping characteristic is not influenced by the gain of the amplifier, and a sharp overcurrent drooping characteristic which does not have a tail is obtained.
実施例 第1図は本発明に係るスイッチング電源のブロック図で
あり、第6図と同一の参照符号は同一性ある構成部分を
示してある。11は最大デューティ比設定回路、12は
過電流保護回路である。First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same components. Reference numeral 11 is a maximum duty ratio setting circuit, and 12 is an overcurrent protection circuit.
最大デューティ比設定回路11は、直流電源Vccを抵抗
分圧回路によって分圧して、その最大デューティ設定電
圧E11をパルス幅変調回路8のコンパレータ82に入力
し、発振器81から入力される三角波E81と比較する。
この場合の最大デューティ比設定及びそれによるパルス
幅変調は従来と同様である。The maximum duty ratio setting circuit 11 divides the DC power supply Vcc by a resistance voltage dividing circuit, inputs the maximum duty setting voltage E 11 to the comparator 82 of the pulse width modulation circuit 8, and inputs the triangular wave E 81 from the oscillator 81. Compare with.
In this case, the maximum duty ratio setting and the pulse width modulation resulting therefrom are the same as in the conventional case.
過電流保護回路12は、スイッチング素子1に流れるパ
ルス電流Icまたはそれに比例する電流を検出する電流
検出回路121と、この電流検出回路121の電流検出信号よ
り過電流を検出する過電流検出回路122とより構成され
ている。The overcurrent protection circuit 12 includes a current detection circuit 121 that detects a pulse current Ic flowing in the switching element 1 or a current proportional thereto, and an overcurrent detection circuit 122 that detects an overcurrent from a current detection signal of the current detection circuit 121. It is composed of
過電流検出回路122が過電流を検出すると、その検出信
号は前記最大デューティ比設定回路11に与えられる。
これにより、最大デューティ比設定回路11の分圧比、
即ちデューティ比設定電圧E11が、パルス幅の狭くなる
方向に制御され、過電流保護作用が得られる。When the overcurrent detection circuit 122 detects an overcurrent, the detection signal is given to the maximum duty ratio setting circuit 11.
As a result, the voltage division ratio of the maximum duty ratio setting circuit 11,
That is, the duty ratio setting voltage E 11 is controlled so that the pulse width becomes narrower, and an overcurrent protection action is obtained.
第2図は最大デューティ比設定回路11による最大デュ
ーティ設定と、過電流保護回路12によるデューティ比
設定値制御動作を説明する図である。過電流保護回路1
2からの検出信号がない場合は、発振器81の三角波E
81と最大デュティ比設定回路11の設定電圧E11とが
コンパレータ82によって比較され、設定電圧11が三角
波E81より高くなる範囲で高レベルとなる第2図(b)
に示すようなコンパレータ出力E82が得られ、従来と同
様の回路作用により、最大デューティ比設定が行なわれ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining the maximum duty setting by the maximum duty ratio setting circuit 11 and the duty ratio setting value control operation by the overcurrent protection circuit 12. Overcurrent protection circuit 1
When there is no detection signal from 2, the triangular wave E of the oscillator 81
81 and the set voltage E 11 of the maximum duty ratio setting circuit 11 are compared by the comparator 82, and become high level in the range where the set voltage 11 is higher than the triangular wave E 81 (FIG. 2B).
The comparator output E 82 as shown in (1) is obtained, and the maximum duty ratio is set by the circuit operation similar to the conventional one.
ところが、負荷短絡等により、スイッチング素子1に流
れるパルス電流Icが過電流状態になると、電流検出回
路121、過電流検出回路122によって検出され、その検出
信号によって、最大デュテー比設定回路11のデューテ
ィ設定電圧E11が第2図(a)の点線のように上昇す
る。このため、コンパレータ出力E82が高レベルとなる
時間幅が、第2図(b)に示すように、最大デューティ
設定時の時間幅τ1から時間幅τ2まで広がる。コンパ
レータ82の後段にNOR回路84が接続されているの
で、NOR回路84からは、コンパレータ出力E82を反転
させた第2図(c)に示すようなパルス幅変調出力E84
が得られる。このパルス幅変調出力E84は駆動回路10
を通してスイッチング素子1に与えられるので、スイッ
チング素子1のオン時間幅がパルス幅変調出力E84のオ
ン時間幅τonとなるように絞られ、過電流制御作用が得
られる。However, when the pulse current Ic flowing through the switching element 1 becomes an overcurrent state due to a load short circuit or the like, it is detected by the current detection circuit 121 and the overcurrent detection circuit 122, and the detection signal outputs the duty setting of the maximum duty ratio setting circuit 11. The voltage E 11 rises as shown by the dotted line in FIG. Therefore, the time width in which the comparator output E 82 is at the high level extends from the time width τ 1 when the maximum duty is set to the time width τ 2 , as shown in FIG. 2 (b). Since the NOR circuit 84 is connected to the subsequent stage of the comparator 82, the NOR circuit 84 inverts the comparator output E 82 and outputs the pulse width modulation output E 84 as shown in FIG. 2C.
Is obtained. This pulse width modulation output E 84 is the drive circuit 10
Is applied to the switching element 1 through the pulse width modulation circuit 1, so that the ON time width of the switching element 1 is narrowed to the ON time width τon of the pulse width modulation output E 84 , and the overcurrent control action is obtained.
第3図は本発明に係るスイッチング電源の更に具体的な
実施例を示す図である。この実施例では、過電流保護回
路12の電流検出回路121は電流検出トランス121aの一
次側巻線をスイッチング素子1に直列に挿入接続すると
共に、この電流検出トランス121aの二次側巻線の端子間
に抵抗121bを接続し、抵抗121bの両端に現われる電圧を
ダイオード121cで整流して、過電流検出回路122に入力
するようになっている。FIG. 3 is a diagram showing a more specific embodiment of the switching power supply according to the present invention. In this embodiment, the current detection circuit 121 of the overcurrent protection circuit 12 inserts and connects the primary side winding of the current detection transformer 121a in series with the switching element 1 and the terminal of the secondary side winding of this current detection transformer 121a. A resistor 121b is connected between them, and the voltage appearing across the resistor 121b is rectified by the diode 121c and input to the overcurrent detection circuit 122.
過電流検出回路122は、この実施例では、トランジスタ1
22aのベースに電流検出回路121の電圧信号Vd1を与える
と共に、エミッタに接続したコンデンサ122bの端子から
出力信号を取り出すエミッタ.フォロア.トランジスタ
回路として構成してある。122cは放電用抵抗である。コ
ンデンサ122bの端子から取出された出力信号Vd2は、ダ
イオード122dを通して、最大デューティ比設定回路11
に入力される。In this embodiment, the overcurrent detection circuit 122 includes the transistor 1
An emitter that supplies the voltage signal Vd 1 of the current detection circuit 121 to the base of 22a and extracts an output signal from the terminal of the capacitor 122b connected to the emitter. Follower. It is configured as a transistor circuit. 122c is a discharge resistor. The output signal Vd 2 taken out from the terminal of the capacitor 122b passes through the diode 122d, and the maximum duty ratio setting circuit 11
Entered in.
最大デューティ比設定回路11は、従来と同様に、直流
電源Vccを抵抗111と抵抗112とで分圧し、その分圧電圧
E11を最大デューティ設定電圧としてコンパレータ82
に入力するようになっているのであるが、本発明におい
ては、抵抗111と抵抗112の接続点(イ)に過電流保護回
路12の出力端を接続し、接続点(イ)で得られる設定
電圧E11を、過電流保護回路12からの信号Vd2によっ
て制御できるようにしてある。113はコンデンサであ
り、スイッチング電源の入力電源投入時等にパルス幅を
徐々に広げるソフトスタート動作を行なう。As in the conventional case, the maximum duty ratio setting circuit 11 divides the DC power supply Vcc by the resistors 111 and 112, and sets the divided voltage E 11 as the maximum duty setting voltage to the comparator 82.
However, in the present invention, the output point of the overcurrent protection circuit 12 is connected to the connection point (a) between the resistor 111 and the resistor 112, and the setting obtained at the connection point (a) is set. The voltage E 11 can be controlled by the signal Vd 2 from the overcurrent protection circuit 12. Reference numeral 113 denotes a capacitor, which performs a soft start operation to gradually widen the pulse width when the input power of the switching power supply is turned on.
上記の回路構成において、過電流保護回路12を構成す
る電流検出トランス121aの二次側巻線には、スイッチ
ング素子1に流れるパルス電流Icに比例する電圧信号
Vd1が現われる。この電圧信号Vd1は、エミッタ.フォ
ロア.トランジスタ回路で成る過電流検出回路122に入
力され、コンデンサ122bの端子より、電圧信号Vd1とト
ランジスタ122aのベース.エミッタ間電圧Vbeとの差に
略等しい出力電圧Vd2が得られる。この出力電圧Vd2は
ダイオード122dを通して最大デューティ比設定回路11
に与えられるので、設定電圧E11はこの出力電圧Vd2に
依存した電圧値に設定され、前述の過電流保護作用が行
なわれる。In the above circuit configuration, the voltage signal Vd 1 proportional to the pulse current Ic flowing through the switching element 1 appears in the secondary winding of the current detection transformer 121a that constitutes the overcurrent protection circuit 12. This voltage signal Vd 1 is applied to the emitter. Follower. It is input to the overcurrent detection circuit 122 formed of a transistor circuit, and the voltage signal Vd 1 and the base of the transistor 122a. An output voltage Vd 2 is obtained which is approximately equal to the difference between the emitter voltage Vbe. This output voltage Vd 2 passes through the diode 122d and the maximum duty ratio setting circuit 11
Therefore, the set voltage E 11 is set to a voltage value depending on the output voltage Vd 2 , and the above-mentioned overcurrent protection action is performed.
この実施例の場合は、スイッチング素子1に流れるパル
ス電流Icはトランス121aによって電圧信号Vd1に変換
して検出する構成であるため、抵抗検出方式の場合と比
較して、損失が小さくなると同時に、ノイズマージンが
大きくなる。例えば最大デューティ設定回路11におけ
る最大デューティ設定電圧E11を1.5〜2V程度とした
場合、電流検出トランス121aの検出電圧を整流した後の
電圧信号Vd1は約3V(ピーク値)で動作し、外来ノイ
ズ等に対してノイズマージンの非常に大きい回路を構成
できる。In the case of this embodiment, since the pulse current Ic flowing through the switching element 1 is converted into the voltage signal Vd 1 by the transformer 121a and detected, the loss becomes smaller as compared with the case of the resistance detection method, and at the same time, The noise margin becomes large. For example, if the maximum duty setting voltage E 11 at a maximum duty setting circuit 11 and about 1.5~2V, the voltage signal Vd 1 after rectifying the detected voltage of the current detection transformer 121a operates at about 3V (peak value), the foreign A circuit having a very large noise margin with respect to noise or the like can be configured.
また、電流検出トランス121aに流れるパルス電流Icの
波高値に比例した検出信号で、最大デューティ比設定値
を直接的に制御できるため、回路上の時間遅れももなく
なり、過電流垂下特性が向上する。Further, since the maximum duty ratio setting value can be directly controlled by the detection signal proportional to the peak value of the pulse current Ic flowing through the current detection transformer 121a, there is no time delay on the circuit and the overcurrent drooping characteristic is improved. .
しかも、エミッタ.フォロア.トランジスタ回路で成る
過電流検出回路122の出力Vd2によって最大デューティ
比設定回路11のデューティ設定値を制御するようにな
っているため、従来の増幅器使用の場合のような、スル
ーレート特性等による応答性の低下を招くことがなく、
応答性が非常に速くなり、負荷短絡、負荷急変に対して
も充分な過電流保護作用が得られる。Moreover, the emitter. Follower. Since the duty set value of the maximum duty ratio setting circuit 11 is controlled by the output Vd 2 of the overcurrent detection circuit 122 formed of a transistor circuit, the response due to the slew rate characteristic or the like as in the case of using the conventional amplifier. Without causing a decrease in sex
Responsiveness becomes very fast, and sufficient overcurrent protection can be obtained even against load short-circuit or sudden load change.
なお、この実施例では、出力回路4はダイオード41、
42、チョークコイル43及びコンデンサ44等を備え
るチョークインプット方式となっている。また、駆動回
路10はパルス幅変調回路8から出力されるパルス幅変
調信号E84によってドライブされるトランジスタ101
と、入力巻線をトランジスタ101に接続すると共に、出
力巻線をメインのスイッチング素子1のベース駆動回路
に接続したプリ.トランス102とを備えて構成されてい
る。更に、出力電圧誤差検出回路6は、その出力をコン
パレータ83に与え、過電流保護回路12及び最大デュ
ーティ比設定回路11によるパルス幅制御系から独立さ
せてある。In this embodiment, the output circuit 4 includes the diode 41,
42, a choke coil 43, a capacitor 44, and the like, which is a choke input system. Further, the drive circuit 10 includes a transistor 101 driven by the pulse width modulation signal E 84 output from the pulse width modulation circuit 8.
And the input winding is connected to the transistor 101 and the output winding is connected to the base drive circuit of the main switching element 1. And a transformer 102. Further, the output voltage error detection circuit 6 gives its output to the comparator 83 and is independent of the pulse width control system by the overcurrent protection circuit 12 and the maximum duty ratio setting circuit 11.
第4図は本発明に係るスイッチング電源の別の実施例に
おける要部の電気回路図である。この実施例は、多出力
タイプのスイッチング電源に好適な過電流制御技術を示
すものである。即ち、変圧器2に複数の出力巻線22
a、22bを設け、各出力巻線22a、22bに出力回
路4a、4bを接続して多出力のスイッチング電源を構
成する場合に、各出力巻線22a、22bを含む回路ル
ープ内に電流検出トランス121aをそれぞれ設けて、各出
力毎に電流検出回路121を構成し、電流検出回路121の出
力端をワイヤードオア接続して、過電流検出回路122に
入力するようにしたものである。5a、5bは各出力の
負荷である。FIG. 4 is an electric circuit diagram of a main part in another embodiment of the switching power supply according to the present invention. This embodiment shows an overcurrent control technique suitable for a multi-output type switching power supply. That is, the transformer 2 has a plurality of output windings 22
a and 22b are provided, and when the output circuits 4a and 4b are connected to the output windings 22a and 22b to form a multi-output switching power supply, a current detection transformer is included in the circuit loop including the output windings 22a and 22b. 121a is provided respectively, the current detection circuit 121 is configured for each output, and the output end of the current detection circuit 121 is wired-OR connected to be input to the overcurrent detection circuit 122. 5a and 5b are loads of each output.
この第4図の実施例の場合には、複数の出力の何れか一
つが過電流になったことを、各出力系に個別的に設けら
れた電流検出回路121によって個別的に検出し、その論
理和を共通の過電流検出回路122に入力して、過電流保
護を行なうことができるので、多出力タイプの場合の過
電流保護回路を簡単化できる。In the case of the embodiment of FIG. 4, the fact that any one of the plurality of outputs has become an overcurrent is individually detected by the current detection circuit 121 individually provided for each output system, and Since a logical sum can be input to the common overcurrent detection circuit 122 to perform overcurrent protection, the overcurrent protection circuit for a multi-output type can be simplified.
第5図は更に別の実施例における電気回路図である。こ
の実施例では、変圧器2の出力巻線22に現われる電圧
をダイオード13で整流すると共に、抵抗14、15で
分割して電流検出回路121に加える回路構成とし、入力
電圧変動に伴なう過電流検出値の変動を補償できるよう
にしてある。FIG. 5 is an electric circuit diagram in still another embodiment. In this embodiment, the voltage appearing in the output winding 22 of the transformer 2 is rectified by the diode 13 and divided by the resistors 14 and 15 to be added to the current detection circuit 121. The variation of the detected current value can be compensated.
発明の効果 以上述べたように、本発明は、パルス幅制御方式のスイ
ッチング電源において、スイッチング素子に対してパル
ス幅制御を加える制御回路に備えられた最大デューティ
比設定回路のデューティ比設定値を、過電流保護回路の
出力によって制御するようにしたから、応答性及び検出
精度に優れ、負荷短絡や負荷急変時における損傷から回
路を確実に保護し得るスイッチング電源を提供すること
ができる。As described above, the present invention, in the pulse width control type switching power supply, the duty ratio setting value of the maximum duty ratio setting circuit provided in the control circuit for applying the pulse width control to the switching element, Since the control is performed by the output of the overcurrent protection circuit, it is possible to provide a switching power supply which is excellent in responsiveness and detection accuracy and can surely protect the circuit from damage at the time of load short circuit or sudden load change.
第1図は本発明に係るスイッチング電源のブロック図、
第2図は本発明に係るスイッチング電源の最大デューテ
ィ比設定回路による最大デューティ設定と、過電流保護
回路によるデューティ比設定値制御動作を説明する波形
図、第3図は本発明に係るスイッチング電源の更に具体
的な実施例における電気回路図、第4図は本発明に係る
スイッチング電源の別の実施例における要部の電気回路
図、第5図は本発明に係るスイッチング電源の更に別の
実施例における要部の電気回路図、第6図は従来のスイ
ッチング電源の一般的な構成を示す電気回路図、第7図
はその最大デューティ設定を示す波形図、第8図は同じ
くその出力電流−出力電圧特性図である。 1……スイッチング素子 2……電力変換用の変圧器 3……直流電源、4……出力回路 5……負荷、6……出力電圧誤差検出回路 8……パルス暴変調回路 10……駆動回路 11……最大デューティ比設定回路 12……過電流保護回路 121……電流検出回路 122……過電流検出回路FIG. 1 is a block diagram of a switching power supply according to the present invention,
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the maximum duty setting by the maximum duty ratio setting circuit of the switching power supply according to the present invention and the duty ratio set value control operation by the overcurrent protection circuit, and FIG. 3 is for the switching power supply according to the present invention. FIG. 4 is an electric circuit diagram of a more specific embodiment, FIG. 4 is an electric circuit diagram of a main part of another embodiment of the switching power supply according to the present invention, and FIG. 5 is another embodiment of the switching power supply according to the present invention. 6 is an electric circuit diagram showing a general configuration of a conventional switching power supply, FIG. 7 is a waveform diagram showing its maximum duty setting, and FIG. 8 is its output current-output. It is a voltage characteristic diagram. 1 ... Switching element 2 ... Transformer for power conversion 3 ... DC power source, 4 ... Output circuit 5 ... Load, 6 ... Output voltage error detection circuit 8 ... Pulse pulsating modulation circuit 10 ... Drive circuit 11 …… Maximum duty ratio setting circuit 12 …… Overcurrent protection circuit 121 …… Current detection circuit 122 …… Overcurrent detection circuit
Claims (7)
巻線を通して与えられる直流入力をスイッチングするス
イッチング素子と、前記変圧器の出力巻線に取出された
スイッチング出力を直流に変換する回路と、前記スイッ
チング素子に対してパルス幅変調制御を与える制御回路
とを備えるスイッチング電源において、前記制御回路
は、前記スイッチング素子の最大デューティ比を設定す
る最大デューティ比設定回路と、負荷電流またはそれに
比例する電流を検出し、過電流検出時に前記最大デュー
ティ比設定回路のデューティ比設定値を制御する過電流
保護回路とを有することを特徴とするスイッチング電
源。1. A transformer for power conversion, a switching element for switching a DC input given through an input winding of the transformer, and a switching output extracted to an output winding of the transformer to DC. In a switching power supply including a circuit and a control circuit that applies pulse width modulation control to the switching element, the control circuit includes a maximum duty ratio setting circuit that sets a maximum duty ratio of the switching element, and a load current or An overcurrent protection circuit that detects a proportional current and controls the duty ratio setting value of the maximum duty ratio setting circuit when an overcurrent is detected.
を含み電流信号を電圧信号に変換して出力する電流検出
回路と、この電流検出回路から出力される電圧信号によ
ってベース駆動されるエミッタ.フォロア.トランジス
タ回路とを備え、このトランジスタ回路の出力によっ
て、前記最大デューティ比設定回路のデューティ比設定
値を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のスイッチング電源。2. The overcurrent protection circuit includes a current detection circuit that includes a current detection transformer and converts a current signal into a voltage signal and outputs the voltage signal, and an emitter-driven base that is driven by the voltage signal output from the current detection circuit. Follower. The switching power supply according to claim 1, further comprising a transistor circuit, wherein a duty ratio setting value of the maximum duty ratio setting circuit is controlled by an output of the transistor circuit.
コンデンサを接続した回路構成で成ることを特徴とする
特許請求の範囲第2項に記載のスイッチング電源。3. The switching power supply according to claim 2, wherein the transistor circuit has a circuit configuration in which a capacitor is connected to an emitter terminal.
グ素子及び前記変圧器の前記入力巻線を含む回路ループ
内に挿入されていることを特徴とする特許請求の範囲第
2項に記載のスイッチング電源。4. The switching power supply according to claim 2, wherein the current detection transformer is inserted in a circuit loop including the switching element and the input winding of the transformer. .
記出力巻線を含む回路ループ内に挿入されていることを
特徴とする特許請求の範囲第2項に記載のスイッチング
電源。5. The switching power supply according to claim 2, wherein the current detection transformer is inserted in a circuit loop including the output winding of the transformer.
線を備え、前記電流検出トランスは前記各出力巻線毎に
備えられ、各電流検出回路から出力される電圧信号の論
理和を、前記過電流検出回路に入力することを特徴とす
る特許請求の範囲第5項に記載のスイッチング電源。6. The transformer includes a plurality of output windings independent of each other, the current detection transformer is provided for each of the output windings, and a logical sum of voltage signals output from the current detection circuits, The switching power supply according to claim 5, wherein the switching power supply is input to the overcurrent detection circuit.
の巻線の一端において、前記直流入力電圧に比例した信
号が重畳されることを特徴とする特許請求の範囲第2項
に記載のスイッチング電源。7. The switching according to claim 2, wherein the current detection transformer has a signal proportional to the DC input voltage superimposed on one end of a winding on the voltage signal output side. Power supply.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP8417785A JPH0611187B2 (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Switching power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8417785A JPH0611187B2 (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Switching power supply |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS61244269A JPS61244269A (en) | 1986-10-30 |
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ID=13823204
Family Applications (1)
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1985
- 1985-04-19 JP JP8417785A patent/JPH0611187B2/en not_active Expired - Fee Related
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