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JPH0564351A - Overcurrent protection circuit for switching power supply equipment - Google Patents

Overcurrent protection circuit for switching power supply equipment

Info

Publication number
JPH0564351A
JPH0564351A JP22319491A JP22319491A JPH0564351A JP H0564351 A JPH0564351 A JP H0564351A JP 22319491 A JP22319491 A JP 22319491A JP 22319491 A JP22319491 A JP 22319491A JP H0564351 A JPH0564351 A JP H0564351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
voltage
load
current
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22319491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Yanagawa
勝志 柳川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP22319491A priority Critical patent/JPH0564351A/en
Publication of JPH0564351A publication Critical patent/JPH0564351A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to easily fix the operating point for protection during overcurrent by stopping the operation of a switching transistor at the primary side by detecting a load current at the secondary side not being affected by the input voltage fluctuation at the primary side. CONSTITUTION:When a supply current/(io) to a load Z at the secondary side of a transformer exceeds a predetermined level, the resistance value of a current detecting resistor RT comprising a PTC thermister increases suddenly, and the voltage at both the ends of this is also increased suddenly. As a result, a photodiode PD of a photocoupler PC irradiates light and a phototransistor PT is turned on, switching stop transistor Q2 is turned on, the base and emitter of a switching transistor Q1 are short-circuited, and the transistor Q1 is turned off.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は各種電子機器の電源装
置として用いられるRCC(Ringing ChokeConverter
、別名Flyback Converter)方式のスイッチングレギュ
レータなどのスイッチング電源装置における、出力短絡
時等の過電流の保護回路に関する。なお以下各図におい
て同一の符号は同一もしくは相当部分を示す。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an RCC (Ringing Choke Converter) used as a power supply device for various electronic devices.
, Also known as Flyback Converter) switching regulator and other switching power supply device, relates to an overcurrent protection circuit at the time of output short-circuit or the like. In the following figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来のRCC方式のスイッチング
レギュレータの回路構成例を示す。同図においてEiは
入力電圧、Tはトランスであり、W1,W2,W3は夫
々このトランスTの1次巻線,2次巻線,ベース巻線で
ある。Q1は1次巻線W1を介して入力電圧Eiを開閉
するスイッチングトランジスタ、R1はこのトランジス
タQ1のエミッタに直列に挿入されたエミッタ抵抗であ
る。ベース巻線W3は抵抗R3を介し、トランジスタQ
1のエミッタ抵抗R1を含むベース・エミッタ回路にベ
ース電流を供給し得るように接続されている。Dは2次
巻線W2の電圧を整流するダイオード、Cはこの整流出
力を平滑化するコンデンサ、Zは負荷である。またQ2
はスイッチング停止用トランジスタ、R2は起動抵抗で
ある。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a circuit configuration example of a conventional RCC type switching regulator. In the figure, Ei is an input voltage, T is a transformer, and W1, W2 and W3 are the primary winding, secondary winding and base winding of this transformer T, respectively. Q1 is a switching transistor that opens and closes the input voltage Ei via the primary winding W1, and R1 is an emitter resistor inserted in series with the emitter of this transistor Q1. The base winding W3 is connected to the transistor Q via the resistor R3.
A base-emitter circuit including one emitter resistor R1 is connected so as to supply a base current. D is a diode that rectifies the voltage of the secondary winding W2, C is a capacitor that smoothes this rectified output, and Z is a load. Also Q2
Is a switching stop transistor, and R2 is a starting resistor.

【0003】次に図2の動作を説明する。入力電圧Ei
が印加されると起動抵抗R2を通じて起動電流isがス
イッチングトランジスタQ1のベースに流れ、トランジ
スタQ1はON状態となる。トランジスタQ1が一旦O
N状態に入るとトランスの1次巻線W1には入力電圧E
iが印加され、これにより1次側のベース巻線W3には
トランスの巻数比に応じた電圧が発生する。この電圧は
トランジスタQ1がさらにONする極性に接続されてい
るので、トランジスタQ1はONを維持し続け、トラン
ジスタQ1のベース電流iBは定電流となり流れ続け
る。よって1次巻線W1の電流(つまりトランジスタQ
1のコレクタ電流)icは漸増し、同時にトランスTの
磁束も増大してゆく。なおこのとき2次巻線W2にも電
圧が発生するがこの電圧はダイオードDの阻止方向であ
り、2次巻線W2には電流は流れない。
Next, the operation of FIG. 2 will be described. Input voltage Ei
Is applied, the starting current is flows to the base of the switching transistor Q1 through the starting resistor R2, and the transistor Q1 is turned on. Transistor Q1 is once O
When entering the N state, the input voltage E is applied to the primary winding W1 of the transformer.
i is applied, and as a result, a voltage according to the turns ratio of the transformer is generated in the base winding W3 on the primary side. Since this voltage is connected to the polarity in which the transistor Q1 is further turned on, the transistor Q1 continues to be kept on, and the base current iB of the transistor Q1 becomes a constant current and continues to flow. Therefore, the current of the primary winding W1 (that is, the transistor Q
1 collector current) ic gradually increases, and at the same time, the magnetic flux of the transformer T also increases. At this time, a voltage is also generated in the secondary winding W2, but this voltage is in the blocking direction of the diode D, and no current flows in the secondary winding W2.

【0004】やがてトランスTの磁束が飽和するとベー
ス巻線W3の電圧が消滅し、スイッチングトランジスタ
Qはオフ状態となり、磁束は下降に切換わりトランスT
の各巻線電圧は反転する。このときの2次巻線W2の電
圧はダイオードD1によって整流され、さらにコンデン
サCによって平滑化され負荷Zに供給される。この間、
1次巻線W1に蓄えられたエネルギは2次巻線W2に放
出される形になる。このエネルギの放出が終り、2次巻
線W2の電圧が消滅し2次電流i2が0になると、ダイ
オードDにはコンデンサCの充電電圧によってわずかに
逆回復電流が流れ、こののちダイオードDは阻止状態に
移行する。このときベース巻線W3には再びスイッチン
グトランジスタQ1をONさせる電圧が発生し、前述の
トランジスタQ1のスイッチング動作が繰返される。
When the magnetic flux of the transformer T eventually becomes saturated, the voltage of the base winding W3 disappears, the switching transistor Q is turned off, the magnetic flux is switched to the downward direction, and the transformer T is turned off.
Each winding voltage is inverted. The voltage of the secondary winding W2 at this time is rectified by the diode D1, smoothed by the capacitor C, and supplied to the load Z. During this time,
The energy stored in the primary winding W1 is discharged to the secondary winding W2. When the discharge of this energy ends and the voltage of the secondary winding W2 disappears and the secondary current i2 becomes 0, a slight reverse recovery current flows through the diode D due to the charging voltage of the capacitor C, and then the diode D is blocked. Transition to the state. At this time, a voltage for turning ON the switching transistor Q1 is generated again in the base winding W3, and the switching operation of the transistor Q1 is repeated.

【0005】この図2の回路における出力短絡等の過電
流時の回路保護方法としては下記の方法がとられてい
た。即ち2次側の負荷電流ioが増加するとトランジス
タQ1のスイッチング頻度(周波数)が増大し、1次側
のコレクタ電流icも増加し、トランジスタQ1のエミ
ッタ側に接続されたエミッタ抵抗R1の電圧降下が上昇
し、この値がスイッチング停止用トランジスタQ2のベ
ース・エミッタ電圧のしきい値を越えると、このトラン
ジスタQ2がONする。これによりトランジスタQ1の
ベース電流iBはバイパスされ、トランジスタQ1はス
イッチングを停止する。このようにしてトランジスタQ
1を過電流による破損から保護していた。
The following method has been taken as a circuit protection method for an overcurrent such as an output short circuit in the circuit of FIG. That is, when the load current io on the secondary side increases, the switching frequency (frequency) of the transistor Q1 increases, the collector current ic on the primary side also increases, and the voltage drop of the emitter resistor R1 connected to the emitter side of the transistor Q1 increases. When this value rises and exceeds the threshold value of the base-emitter voltage of the switching stopping transistor Q2, this transistor Q2 turns on. As a result, the base current iB of the transistor Q1 is bypassed, and the transistor Q1 stops switching. In this way the transistor Q
1 was protected from damage due to overcurrent.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図2で述
べた過電流保護方法は1次側電流icによるエミッタ抵
抗R1の電圧降下を利用する方式であるため、1次側入
力電圧Eiが変動等により上昇した状態で過電流を検出
した時は1次側の入力電力が大きく、従ってこれに対応
する2次側の火力電力も大きく、この時は2次側過電流
の大きさは1次側入力電圧Eiが正常の場合に比べて大
きな値となる。換言すれば過電流保護動作点での2次過
電流値は1次入力電圧によって変動するので保護動作点
の決定が困難であるという問題がある。そこで本発明は
この問題を解消できるスイッチング電源装置の過電流保
護回路を提供することを課題とする。
However, the overcurrent protection method described in FIG. 2 uses the voltage drop of the emitter resistor R1 due to the primary side current ic, so that the primary side input voltage Ei may fluctuate. When an overcurrent is detected in a rising state, the input power on the primary side is large, so the corresponding thermal power on the secondary side is also large. At this time, the magnitude of the secondary overcurrent is the input on the primary side. It has a larger value than that when the voltage Ei is normal. In other words, since the secondary overcurrent value at the overcurrent protection operating point varies depending on the primary input voltage, it is difficult to determine the protection operating point. Therefore, an object of the present invention is to provide an overcurrent protection circuit for a switching power supply device that can solve this problem.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の過電流保護回路は、入力直流電圧(E
iなど)をトランス(Tなど)の1次巻線(W1など)
を介して断続する第1のトランジスタ(Q1など)を備
え、このトランジスタの動作に基づく前記トランスの2
次巻線(W2など)の発生電圧を(ダイオードD,平滑
コンデンサCなどを介し)整流平滑化して負荷(Zな
ど)に供給するスイッチング電源装置において、前記第
1のトランジスタへの駆動電圧を短絡し得るように主回
路が接続された第2のトランジスタ(Q2など)と、前
記負荷への供給電流(ioなど)が所定レベルを越えた
とき前記第2のトランジスタをオンさせる手段とを備え
たものとし、また
In order to solve the above-mentioned problems, an overcurrent protection circuit according to claim 1 has an input DC voltage (E).
primary winding (W1 etc.) of transformer (T etc.)
A first transistor (Q1 or the like) which is intermittently connected via the
In a switching power supply device that rectifies and smoothes a generated voltage of a next winding (W2, etc.) (via a diode D, a smoothing capacitor C, etc.) and supplies it to a load (Z, etc.), the drive voltage to the first transistor is short-circuited. And a means for turning on the second transistor when the supply current (io, etc.) to the load exceeds a predetermined level. And again

【0008】請求項2の過電流保護回路では、請求項1
に記載の過電流保護回路において、前記第2のトランジ
スタをオンさせる手段は、前記負荷と直列に設けられ
て、この負荷への前記供給電流が前記所定レベルを越え
たとき抵抗値が急増する抵抗体(電流検出抵抗RTな
ど)と、ホトダイオード(PDなど)およびホトトラン
ジスタ(PTなど)からなり、このホトダイオードは少
なくとも前記抵抗体の電圧降下を含む電圧によって付勢
され、前記ホトトランジスタは前記第2のトランジスタ
へその駆動電圧(ベース巻線W3の発生電圧など)を伝
えるように接続されてなるホトカプラ(PCなど)とを
備えたものであるようにする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an overcurrent protection circuit.
In the overcurrent protection circuit described in (1), the means for turning on the second transistor is provided in series with the load, and the resistance value rapidly increases when the supply current to the load exceeds the predetermined level. It comprises a body (such as a current detection resistor RT), a photodiode (such as PD) and a phototransistor (such as PT), the photodiode being energized by a voltage including at least the voltage drop of the resistor, and the phototransistor is connected to the second transistor. And a photocoupler (such as PC) connected to transmit the drive voltage (such as the generated voltage of the base winding W3) to the transistor.

【0009】[0009]

【作用】RCC方式スイッチングレギュレータの2次側
負荷電流の過電流を直接検知して1次側スイッチングト
ランジスタのスイッチング動作を停止させる。
The overcurrent of the secondary side load current of the RCC type switching regulator is directly detected to stop the switching operation of the primary side switching transistor.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の1実施例としての構成を示す
回路図で図2に対応するものである。図1においては図
2に対し、2次側負荷Zと直列に負荷電流ioを検出す
る電流検出抵抗RTが設けられ、且つ負荷Zと電流検出
抵抗RTとの直列回路に並列に抵抗R4を介してホトカ
プラPCのホトダイオードPDが挿入されている。また
1次側においてはエミッタ抵抗R1は省略され、スイッ
チングトランジスタQ1のベース・エミッタ間をバイパ
スするスイッチング停止用トランジスタQ2のベース
は、前記ホトカプラPCのホトトランジスタPTを介
し、ベース巻線W3の電圧によって駆動されるように構
成されている。なお電流検出抵抗RTはこの例ではPT
Cサーミスタ、即ち正の抵抗温度係数を持つ非線形の抵
抗からなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration as an embodiment of the present invention and corresponds to FIG. 1, a current detection resistor RT that detects the load current io is provided in series with the secondary load Z in FIG. 2, and a resistor R4 is connected in parallel to the series circuit of the load Z and the current detection resistor RT. The photodiode PD of the photocoupler PC is inserted. On the primary side, the emitter resistor R1 is omitted, and the base of the switching stop transistor Q2 that bypasses between the base and emitter of the switching transistor Q1 is driven by the voltage of the base winding W3 via the phototransistor PT of the photocoupler PC. It is configured to be driven. The current detection resistor RT is PT in this example.
It consists of a C thermistor, a non-linear resistance with a positive temperature coefficient of resistance.

【0011】次に図1の動作を説明する。出力電圧Eo
側の負荷電流ioが負荷Zの短絡等によって過電流状態
になり、設定された負荷電流値以上になると、電流検出
抵抗RTの抵抗値が急増して不導通状態となり、平滑用
コンデンサCの両端a,b間の電圧が上昇する。この電
圧上昇によりホトカプラPCのホトダイオードPDの電
流が増加し、ホトトランジスタPTをONさせる。これ
によりスイッチング動作停止用トランジスタQ2がON
し、スイッチングトランジスタQ1のスイッチング動作
を停止させる。これによりスイッチングトランジスタQ
1および整流器Dの破壊を防ぎ回路の保護を行う。
Next, the operation of FIG. 1 will be described. Output voltage Eo
When the load current io on the side becomes an overcurrent state due to a short circuit of the load Z or the like and becomes equal to or more than the set load current value, the resistance value of the current detection resistor RT rapidly increases and becomes a non-conduction state, and both ends of the smoothing capacitor C are connected. The voltage between a and b rises. Due to this voltage increase, the current of the photodiode PD of the photocoupler PC increases and turns on the phototransistor PT. This turns on the switching operation stop transistor Q2.
Then, the switching operation of the switching transistor Q1 is stopped. As a result, the switching transistor Q
1 and the rectifier D are prevented from being destroyed and the circuit is protected.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明によれば、RCC方式のスイッチ
ング電源装置において、1次側入力電圧変動の影響を受
けない2次側にて負荷電流を検出して、1次側のスイッ
チングトランジスタの動作を停止させるようにしたの
で、負荷短絡等の過電流時の保護動作点を容易に決定し
固定することができる。
According to the present invention, in the RCC type switching power supply device, the load current is detected on the secondary side which is not affected by the fluctuation of the primary side input voltage, and the operation of the switching transistor on the primary side is detected. Since it has been stopped, it is possible to easily determine and fix the protection operating point at the time of overcurrent such as load short circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の1実施例としての構成を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration as one embodiment of the present invention.

【図2】図1に対応する従来の回路図FIG. 2 is a conventional circuit diagram corresponding to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ei 入力電圧 Eo 出力電圧 T トランス W1 1次巻線 W2 2次巻線 W3 ベース巻線 Q1 スイッチングトランジスタ Q2 スイッチング停止用トランジスタ D ダイオード C 平滑コンデンサ R2 起動抵抗 Z 負荷 RT 電流検出抵抗 PC ホトカプラ PD ホトダイオード PT ホトトランジスタ Ei Input voltage Eo Output voltage T Transformer W1 Primary winding W2 Secondary winding W3 Base winding Q1 Switching transistor Q2 Switching stop transistor D Diode C Smoothing capacitor R2 Starting resistance Z Load RT Current detection resistance PC Photocoupler PD Photodiode PT Photo Transistor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力直流電圧をトランスの1次巻線を介し
て断続する第1のトランジスタを備え、 このトランジスタの動作に基づく前記トランスの2次巻
線の発生電圧を整流平滑化して負荷に供給するスイッチ
ング電源装置において、 前記第1のトランジスタへの駆動電圧を短絡し得るよう
に主回路が接続された第2のトランジスタと、 前記負荷への供給電流が所定レベルを越えたとき前記第
2のトランジスタをオンさせる手段とを備えたことを特
徴とするスイッチング電源装置の過電流保護回路。
1. A first transistor for connecting and disconnecting an input DC voltage through a primary winding of a transformer, wherein a voltage generated in a secondary winding of the transformer based on the operation of the transistor is rectified and smoothed to a load. In the switching power supply device for supplying, a second transistor to which a main circuit is connected so as to short-circuit the drive voltage to the first transistor, and the second transistor when the supply current to the load exceeds a predetermined level. And a means for turning on the transistor, the overcurrent protection circuit for the switching power supply device.
【請求項2】請求項1に記載の過電流保護回路におい
て、前記第2のトランジスタをオンさせる手段は、 前記負荷と直列に設けられて、この負荷への前記供給電
流が前記所定レベルを越えたとき抵抗値が急増する抵抗
体と、 ホトダイオードおよびホトトランジスタからなり、この
ホトダイオードは少なくとも前記抵抗体の電圧降下を含
む電圧によって付勢され、前記ホトトランジスタは前記
第2のトランジスタへその駆動電圧を伝えるように接続
されてなるホトカプラとを備えたものであることを特徴
とするスイッチング電源装置の過電流保護回路。
2. The overcurrent protection circuit according to claim 1, wherein the means for turning on the second transistor is provided in series with the load, and the supply current to the load exceeds the predetermined level. And a photodiode and a phototransistor, which are energized by a voltage including at least the voltage drop of the resistor, the phototransistor supplying its driving voltage to the second transistor. An overcurrent protection circuit for a switching power supply device, comprising: a photocoupler connected so as to transmit it.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020504993A (en) * 2017-01-06 2020-02-13 中興通訊股▲ふん▼有限公司Zte Corporation Line protection circuit, method and power supply cable
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