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JP2011062047A - Switching power supply - Google Patents

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JP2011062047A
JP2011062047A JP2009211778A JP2009211778A JP2011062047A JP 2011062047 A JP2011062047 A JP 2011062047A JP 2009211778 A JP2009211778 A JP 2009211778A JP 2009211778 A JP2009211778 A JP 2009211778A JP 2011062047 A JP2011062047 A JP 2011062047A
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JP
Japan
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voltage
switching
output
converter
frequency
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Pending
Application number
JP2009211778A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuaki Ishikawa
達章 石川
Nobuhisa Nagano
信久 長野
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.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Harison Toshiba Lighting Corp
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Publication date
Application filed by Harison Toshiba Lighting Corp filed Critical Harison Toshiba Lighting Corp
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Abstract

【課題】負荷を交流駆動する場合に、周波数・電圧変換器によって過電流状態を検出し、負荷を過電流から保護するスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】直流電源からの直流電圧を入力とするスイッチング素子と、スイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、スイッチング素子からのスイッチング出力が供給される1次巻線と、スイッチング出力によって交流電圧が励起される2次巻線を有するコンバータトランスと、コンバータトランスの2次巻線に接続され交流電圧が供給される負荷回路と、2次巻線に励起された交流電圧の周波数を電圧に変換する周波数・電圧変換器を含み周波数・電圧変換器の出力電圧が規定電圧以上になったときに制御部を制御してスイッチング出力を抑制する過電流保護回路と、を具備する。
【選択図】図2
A switching power supply device that detects an overcurrent state by a frequency / voltage converter and protects the load from overcurrent when the load is AC driven.
A switching element that receives a DC voltage from a DC power supply, a control unit that performs switching control of the switching element, a primary winding that is supplied with a switching output from the switching element, and an AC voltage generated by the switching output. A converter transformer having a secondary winding to be excited, a load circuit connected to the secondary winding of the converter transformer and supplied with an AC voltage, and a frequency of the AC voltage excited to the secondary winding is converted into a voltage. An overcurrent protection circuit that includes a frequency / voltage converter and controls the control unit to suppress the switching output when the output voltage of the frequency / voltage converter becomes equal to or higher than a specified voltage.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、周波数可変型のスイッチング電源装置に係り、特に過電流保護回路を備えたスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a variable frequency switching power supply device, and more particularly to a switching power supply device including an overcurrent protection circuit.

従来、ハロゲンランプ等の負荷を駆動するため、スイッチング電源装置が使用されている。スイッチング電源装置は、スイッチング素子とコンバータトランスを有し、スイッチング素子を高周波でスイッチングして直流電圧を高周波の交流電圧に変換し、高周波の交流電圧を整流・平滑して負荷回路に供給するようにしている。負荷回路としてランプを接続した場合は、ランプを直流点灯することができる。   Conventionally, a switching power supply device is used to drive a load such as a halogen lamp. The switching power supply device has a switching element and a converter transformer, switches the switching element at a high frequency to convert a DC voltage into a high-frequency AC voltage, and rectifies and smoothes the high-frequency AC voltage to be supplied to the load circuit. ing. When a lamp is connected as a load circuit, the lamp can be dc lit.

ところで、従来のスイッチング電源装置では、ランプを定格電流で点灯させるように制御しているが、何らかの原因で定格電流を越える場合があり、定格電流以上の電流が所定時間以上流れるとランプが破損してしまう。このため、負荷回路(ランプ)に定格電流以上の電流が流れた場合にスイッチング素子を停止して過電流保護動作が働くようにしている。   By the way, in the conventional switching power supply device, the lamp is controlled to be lit at the rated current. However, the rated current may be exceeded for some reason, and the lamp will be damaged if a current exceeding the rated current flows for a predetermined time. End up. For this reason, when a current exceeding the rated current flows through the load circuit (lamp), the switching element is stopped so that the overcurrent protection operation is activated.

特許文献1には、過電流保護機能を備えたスイッチング電源装置が開示されている。特許文献1の例では、商用交流電源を整流する整流回路と、整流した直流電圧を入力してスイッチングを行うスイッチング手段と、整流回路と一次側アース間に挿入した力率改善回路を備え、かつ力率改善回路と一次側アース間に過電流検出抵抗を挿入し、過電流検出抵抗の両端電圧に基づいて負荷レベルを検出してスイッチング手段を制御し、過電流保護動作を行うようにしている。   Patent Document 1 discloses a switching power supply device having an overcurrent protection function. In the example of Patent Document 1, a rectifier circuit that rectifies a commercial AC power supply, a switching unit that performs switching by inputting a rectified DC voltage, a power factor correction circuit that is inserted between the rectifier circuit and the primary side ground, and An overcurrent detection resistor is inserted between the power factor correction circuit and the primary side ground, and the load level is detected based on the voltage across the overcurrent detection resistor to control the switching means to perform the overcurrent protection operation. .

しかしながら、特許文献1の例は、通電中は常に過電流検出抵抗に電流が流れるため電力ロスが発生してしまう。またスイッチング手段の出力側に電流共振回路を設け、負荷回路(例えばランプ)を交流駆動する場合、駆動周波数は変化するものの駆動電圧の波高値は一定であるため、過電流検出抵抗の両端電圧の振幅が変化しないため、過電流保護動作ができないという不具合がある。   However, in the example of Patent Document 1, since current always flows through the overcurrent detection resistor during energization, power loss occurs. When a current resonance circuit is provided on the output side of the switching means and the load circuit (for example, a lamp) is AC driven, the peak value of the drive voltage is constant although the drive frequency changes. There is a problem that the overcurrent protection operation cannot be performed because the amplitude does not change.

特開2005−318779号公報JP-A-2005-318779

従来のスイッチング電源装置では、過電流検出抵抗の両端電圧に基づいて負荷レベルを検出してスイッチング手段を制御し、過電流保護動作を行うようにしているが、通電中、常に過電流検出抵抗に電流が流れるため電力ロスが発生してしまう。また負荷(例えばランプ)を交流駆動する周波数可変型のスイッチング電源装置の場合、過電流検出抵抗の両端電圧の振幅が変化しないため、過電流保護動作ができないという不具合がある。   In the conventional switching power supply device, the load level is detected based on the voltage across the overcurrent detection resistor to control the switching means, and the overcurrent protection operation is performed. Since current flows, power loss occurs. Further, in the case of a variable frequency switching power supply that drives a load (for example, a lamp) with alternating current, the amplitude of the voltage at both ends of the overcurrent detection resistor does not change, and thus there is a problem that the overcurrent protection operation cannot be performed.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、負荷(例えばランプ)を交流駆動する場合に、周波数・電圧変換器(F/V変換器)によって周波数を電圧に変換することで過電流状態を検出し、過電流保護と電力ロスの低減を図ったスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances. When a load (for example, a lamp) is AC driven, an overcurrent is obtained by converting a frequency into a voltage by a frequency / voltage converter (F / V converter). It is an object of the present invention to provide a switching power supply device that detects a state and achieves overcurrent protection and power loss reduction.

請求項1記載の本発明のスイッチング電源装置は、直流電源からの直流電圧を入力とするスイッチング素子と、前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、前記スイッチング素子からのスイッチング出力が供給される1次巻線と、前記スイッチング出力によって交流電圧が励起される2次巻線を有するコンバータトランスと、前記コンバータトランスの2次巻線に接続され、前記交流電圧が供給される負荷回路と、前記2次巻線に励起された前記交流電圧の周波数を電圧に変換する周波数・電圧変換器を含み、前記周波数・電圧変換器の出力電圧が規定電圧以上になったときに前記制御部を制御して前記スイッチング出力を抑制する過電流保護回路と、を具備したことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a switching power supply apparatus according to the present invention, wherein a switching element that receives a DC voltage from a DC power supply, a control unit that controls the switching of the switching element, and a switching output from the switching element are supplied. A converter transformer having a secondary winding, a secondary winding in which an AC voltage is excited by the switching output, a load circuit connected to the secondary winding of the converter transformer and supplied with the AC voltage; Including a frequency / voltage converter that converts the frequency of the alternating voltage excited in the next winding into a voltage, and controls the control unit when the output voltage of the frequency / voltage converter exceeds a specified voltage. And an overcurrent protection circuit for suppressing the switching output.

また請求項5記載の本発明のスイッチング電源装置は、直流電源からの直流電圧をスイッチング素子に入力し、前記スイッチング素子を制御部によってスイッチング制御し、前記スイッチング素子からのスイッチング出力をコンバータトランスの1次巻線に供給し、前記スイッチング出力によって前記コンバータトランスの2次巻線に交流電圧を励起し、前記2次巻線に励起された前記交流電圧を負荷回路に供給し、前記2次巻線に励起された前記交流電圧の周波数を周波数・電圧変換器で電圧に変換し、前記周波数・電圧変換器の出力電圧が規定電圧以上になったときに前記制御部を制御して前記スイッチング出力を抑制し、前記負荷回路を過電流から保護することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a switching power supply device according to the present invention, wherein a DC voltage from a DC power supply is input to a switching element, the switching element is subjected to switching control by a control unit, and a switching output from the switching element is supplied to a converter transformer. The secondary winding of the converter transformer is excited by the switching output, the alternating voltage is excited by the switching output, the alternating voltage excited by the secondary winding is supplied to the load circuit, and the secondary winding A frequency / voltage converter converts the frequency of the alternating voltage excited to a voltage, and when the output voltage of the frequency / voltage converter becomes equal to or higher than a specified voltage, the control unit is controlled to change the switching output. It suppresses and protects the load circuit from overcurrent.

本発明のスイッチング電源装置では、負荷回路を交流駆動する場合に、周波数・電圧変換器(F/V変換器)によって周波数を電圧に変換することで過電流状態を検出することができ、確実に過電流から負荷回路を保護することができる。またF/V変換器を使用することで電力ロスを低減することができる。   In the switching power supply device of the present invention, when the load circuit is AC driven, the frequency / voltage converter (F / V converter) can convert the frequency into the voltage, thereby detecting the overcurrent state. The load circuit can be protected from overcurrent. Moreover, power loss can be reduced by using an F / V converter.

本発明の一実施形態に係るスイッチング電源装置の構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態における過電流保護回路の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of the overcurrent protection circuit in the embodiment. 同実施形態におけるF/V変換器の動作の一例を示す波形図。The wave form diagram which shows an example of operation | movement of the F / V converter in the same embodiment. 本発明のスイッチング電源装置の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of the switching power supply device of this invention.

以下、この発明のスイッチング電源装置の一実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a switching power supply device of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のスイッチング電源装置100の構成を示す回路図である。スイッチング電源装置100は、交流電源11、全波整流回路12、PFC(Power Factor Correction)回路13、共振型のコンバータ15、負荷回路18及び過電流保護回路20を含む。尚、以下の説明では、負荷回路18としてハロゲンランプ等のランプ18を接続した例を述べる。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply apparatus 100 of the present invention. The switching power supply device 100 includes an AC power supply 11, a full-wave rectifier circuit 12, a PFC (Power Factor Correction) circuit 13, a resonant converter 15, a load circuit 18, and an overcurrent protection circuit 20. In the following description, an example in which a lamp 18 such as a halogen lamp is connected as the load circuit 18 will be described.

交流電源11は全波整流回路12によって全波整流され、直流化した電圧がPFC回路13に供給される。PFC回路13は力率改善回路であり、全波整流回路12で整流した直流電圧を昇圧する。PFC回路13は、インダクタンス素子L1及びダイオードD1を含む昇圧コンバータと、インダクタンス素子L1とダイオードD1との接続点に接続されたスイッチング素子Q1と、平滑コンデンサC1及び制御IC14を有してなる。   The AC power supply 11 is full-wave rectified by a full-wave rectifier circuit 12, and a DC voltage is supplied to the PFC circuit 13. The PFC circuit 13 is a power factor correction circuit that boosts the DC voltage rectified by the full-wave rectifier circuit 12. The PFC circuit 13 includes a boost converter including an inductance element L1 and a diode D1, a switching element Q1 connected to a connection point between the inductance element L1 and the diode D1, a smoothing capacitor C1, and a control IC.

平滑コンデンサC1の両端電圧は、PFC回路13の出力電圧に比例しており、この出力電圧を制御IC14にフィードバックする。制御IC14からはスイッチング素子Q1を駆動する制御パルスが出力され、フィードバック電圧に応じてスイッチング素子Q1をオン・オフ制御することで出力電圧を安定化する。このようなPFC回路13はアクティブフィルタとも呼ばれる。尚、PFC回路13はコンバータ15に対する直流電圧源を構成する。   The voltage across the smoothing capacitor C1 is proportional to the output voltage of the PFC circuit 13, and this output voltage is fed back to the control IC 14. A control pulse for driving the switching element Q1 is output from the control IC 14, and the output voltage is stabilized by controlling the switching element Q1 on and off according to the feedback voltage. Such a PFC circuit 13 is also called an active filter. The PFC circuit 13 constitutes a DC voltage source for the converter 15.

コンバータ15は、PFC回路13の出力端と基準電位点(アース)間に直列に接続したスイッチング素子Q2,Q3を含む。スイッチング素子Q2のドレインにはPFC回路13からの直流電圧が入力され、ソースはスイッチング素子Q3のドレインに接続し、スイッチング素子Q3のソースは基準電位点(アース)に接続している。スイッチング素子Q2とQ3の接続点とアース間には、コンバータトランスTの1次巻線T1とコンデンサC2から成る直列共振回路が接続されている。またスイッチング素子Q2,Q3のゲートには、制御部16からのPWM信号が供給され、スイッチング素子Q2,Q3は、PWM信号によって所定の周波数で相補的にスイッチング動作する。   Converter 15 includes switching elements Q2 and Q3 connected in series between the output terminal of PFC circuit 13 and a reference potential point (ground). The DC voltage from the PFC circuit 13 is input to the drain of the switching element Q2, the source is connected to the drain of the switching element Q3, and the source of the switching element Q3 is connected to the reference potential point (earth). A series resonance circuit including a primary winding T1 of a converter transformer T and a capacitor C2 is connected between the connection point of the switching elements Q2 and Q3 and the ground. Further, the PWM signal from the control unit 16 is supplied to the gates of the switching elements Q2 and Q3, and the switching elements Q2 and Q3 perform a complementary switching operation at a predetermined frequency by the PWM signal.

トランスTの2次巻線T2の両端には、負荷回路として例えばランプ18が接続されている。またトランスTの3次巻線T3には、ダイオードD2とコンデンサC3から成る整流・平滑回路が接続されており、整流・平滑した出力電圧を抵抗R1とR2の直列回路によって分圧することで、コンバータ15の出力電圧に比例した検出電圧V0を得ることができる。検出電圧V0はフィードバック回路17に供給され、フィードバック回路17は検出電圧V0の変化に応じて制御部16を制御し、スイッチング素子Q2,Q3のオン・オフ周期を制御する。制御部16は、集積回路(IC)で構成されている。   For example, a lamp 18 is connected to both ends of the secondary winding T2 of the transformer T as a load circuit. The tertiary winding T3 of the transformer T is connected to a rectifying / smoothing circuit composed of a diode D2 and a capacitor C3. By dividing the rectified / smoothed output voltage by a series circuit of resistors R1 and R2, a converter is obtained. A detection voltage V0 proportional to the output voltage of 15 can be obtained. The detection voltage V0 is supplied to the feedback circuit 17, and the feedback circuit 17 controls the control unit 16 according to the change of the detection voltage V0, thereby controlling the on / off cycle of the switching elements Q2 and Q3. The control unit 16 is configured by an integrated circuit (IC).

スイッチング素子Q2とQ3の接続点にはスイッチング出力が得られ、このスイッチング出力によってトランスTの一次巻線T1とコンデンサC2の直列回路は電流共振し、トランスTの2次巻線T2には交流電圧が励起される。したがって、ランプ18は2次巻線T2の交流電圧によってAC点灯する。こうして、コンバータ15は電流共振型として動作し、スイッチング素子Q2,Q3のオン・オフをPWM信号によって制御することで、トランスTの2次巻線T2の出力交流電圧の周波数が変化する。   A switching output is obtained at the connection point of the switching elements Q2 and Q3, and the series circuit of the primary winding T1 of the transformer T and the capacitor C2 is current-resonated by this switching output, and an AC voltage is applied to the secondary winding T2 of the transformer T. Is excited. Accordingly, the lamp 18 is AC lit by the AC voltage of the secondary winding T2. Thus, the converter 15 operates as a current resonance type, and the frequency of the output AC voltage of the secondary winding T2 of the transformer T is changed by controlling on / off of the switching elements Q2, Q3 by the PWM signal.

さらに本発明では、ランプ18に過電流が流れるのを防ぐために過電流保護回路20を設けている。ランプ18に過電流が流れた場合、トランスTの2次巻線T2の交流電圧の周波数が規定の周波数よりも低くなる。そこで過電流保護回路20は、トランスTの2次巻線T2に生じる交流電圧の周波数を電圧に変換するF/V変換器(周波数・電圧変換器)を含み、周波数の変化を電圧に変換し、変換した電圧が予め設定した規定値を越えたときに制御部16を制御して、スイッチング素子Q2,Q3を停止し、スイッチング出力を停止する。或いはスイッチング素子Q2,Q3を休止と発振を交互に繰り返す間欠駆動にしてスイッチング出力を停止状態に近づける。   Furthermore, in the present invention, an overcurrent protection circuit 20 is provided to prevent an overcurrent from flowing through the lamp 18. When an overcurrent flows through the lamp 18, the frequency of the alternating voltage of the secondary winding T2 of the transformer T becomes lower than a specified frequency. Therefore, the overcurrent protection circuit 20 includes an F / V converter (frequency / voltage converter) that converts the frequency of the alternating voltage generated in the secondary winding T2 of the transformer T into a voltage, and converts the change in frequency into a voltage. When the converted voltage exceeds a preset specified value, the control unit 16 is controlled to stop the switching elements Q2 and Q3 and stop the switching output. Alternatively, the switching elements Q2 and Q3 are intermittently driven alternately to alternately stop and oscillate to bring the switching output closer to the stop state.

即ち、コンバータ15は、負荷回路(ランプ18)を定格電流で点灯させるように制御しているが、何らかの原因で定格電流を越える場合があり、定格電流が所定時間以上流れるとランプ18の破損を招く。このため、ランプ18の定格電流に対して所定値以上の電流が流れるような周波数になった場合に保護動作が働くようにしている。   That is, the converter 15 controls the load circuit (lamp 18) to light at the rated current, but the rated current may be exceeded for some reason. If the rated current flows for a predetermined time or more, the lamp 18 is damaged. Invite. For this reason, the protection operation is performed when the frequency is such that a current of a predetermined value or more flows with respect to the rated current of the lamp 18.

以下、過電流保護回路20の詳細について図2を参照して説明する。過電流保護回路20は、図2で示すように、F/V変換器21と、比較器を構成するオペアンプA21,A22を含む。F/V変換器21は、トランスTの2次巻線T2の出力交流電圧の周波数を電圧に変換するもので、例えば交流電圧を整形して矩形波に変換し、矩形波を積分することで電圧に変換する。   Details of the overcurrent protection circuit 20 will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the overcurrent protection circuit 20 includes an F / V converter 21 and operational amplifiers A21 and A22 constituting a comparator. The F / V converter 21 converts the frequency of the output AC voltage of the secondary winding T2 of the transformer T into a voltage. For example, the AC voltage is shaped and converted into a rectangular wave, and the rectangular wave is integrated. Convert to voltage.

図3は、F/V変換器21の動作を示す波形図である。図3(a)はトランスTの2次巻線T2の交流電圧波形を示す。この交流電圧(a)はコンパレータで整形され、図3(b)に示すような矩形波に変換される。矩形波(b)はコンデンサを含む積分回路で積分され、図3(c)のような鋸歯状波に変換される。そしてこの鋸歯状波(c)のピーク値をサンプリング・アンド・ホールド回路によってピークホールドすることにより所定の電圧を得ることができる。F/V変換器21の出力電圧V1は、トランスTの2次巻線T2の交流電圧の周波数が低くなるほど高くなる。尚、F/V変換器21の構成としては、図3で示したような動作をするもの以外に、他の回路構成を採用することができる。   FIG. 3 is a waveform diagram showing the operation of the F / V converter 21. 3A shows an AC voltage waveform of the secondary winding T2 of the transformer T. FIG. This alternating voltage (a) is shaped by a comparator and converted into a rectangular wave as shown in FIG. The rectangular wave (b) is integrated by an integrating circuit including a capacitor and converted into a sawtooth wave as shown in FIG. A predetermined voltage can be obtained by peak-holding the peak value of the sawtooth wave (c) with a sampling and holding circuit. The output voltage V1 of the F / V converter 21 increases as the frequency of the AC voltage of the secondary winding T2 of the transformer T decreases. As the configuration of the F / V converter 21, other circuit configurations can be adopted besides the one that operates as shown in FIG.

図2に戻って、F/V変換器21の出力電圧V1は、オペアンプA21の非反転入力端子(+)に供給され、反転入力端子(−)に供給された基準電圧V21と比較される。F/V変換器21の出力電圧V1が基準電圧V21以上になるとオペアンプA21からはハイレベルの比較出力電圧V2が出力される。   Returning to FIG. 2, the output voltage V1 of the F / V converter 21 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier A21 and compared with the reference voltage V21 supplied to the inverting input terminal (−). When the output voltage V1 of the F / V converter 21 becomes equal to or higher than the reference voltage V21, a high-level comparison output voltage V2 is output from the operational amplifier A21.

比較出力電圧V2は、抵抗R21及びコンデンサC21による時定数回路で積分されて、オペアンプA22の非反転入力端子(+)に供給され、反転入力端子(−)に供給された基準電圧V22と比較される。そして積分出力V3が、基準電圧V22以上になるとオペアンプA22からはハイレベルの比較出力電圧V4が出力され、制御部16に供給される。制御部16は、オペアンプA22から出力電圧V4が供給されたときにスイッチング素子Q2,Q3を停止、又は間欠駆動してスイッチング出力を抑制する。これにより、ランプ18に過電流が流れるのを防ぐ。   The comparison output voltage V2 is integrated by a time constant circuit including a resistor R21 and a capacitor C21, supplied to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier A22, and compared with the reference voltage V22 supplied to the inverting input terminal (−). The When the integration output V3 becomes equal to or higher than the reference voltage V22, a high-level comparison output voltage V4 is output from the operational amplifier A22 and supplied to the control unit 16. When the output voltage V4 is supplied from the operational amplifier A22, the control unit 16 stops or intermittently drives the switching elements Q2 and Q3 to suppress the switching output. This prevents an overcurrent from flowing through the lamp 18.

尚、比較出力電圧V2を抵抗R21及びコンデンサC21の時定数回路によって積分しているが、これは過電流が所定の時間以上(例えば数100mm sec.程度)継続して流れた場合に、過電流保護動作が働くようにするためのものであり、過電流が瞬間的であってランプ18に対する影響が少ない場合は、過剰に保護動作が働くのを防ぐようにしている。   The comparison output voltage V2 is integrated by the time constant circuit of the resistor R21 and the capacitor C21. This is an overcurrent when the overcurrent continuously flows for a predetermined time (for example, several hundred mm sec.). This is to make the protective operation work. When the overcurrent is instantaneous and the influence on the lamp 18 is small, the protective operation is prevented from working excessively.

このように、本発明では、負荷回路18を交流駆動する場合に、F/V変換器21によって周波数を電圧に変換することで、過電流状態を検出することができ、的確に過電流から負荷回路18を保護することができる。また従来のように、過電流検出抵抗を用いた場合は、常に過電流検出抵抗による電力ロスを生じるが、F/V変換器21を使用することで電力ロスを低減することができる。   As described above, in the present invention, when the load circuit 18 is AC-driven, the F / V converter 21 converts the frequency into a voltage, so that an overcurrent state can be detected, and the load is accurately detected from the overcurrent. The circuit 18 can be protected. Further, when an overcurrent detection resistor is used as in the prior art, a power loss due to the overcurrent detection resistor always occurs, but the power loss can be reduced by using the F / V converter 21.

また負荷回路18を交流駆動する場合は、交流電圧の波高値は一定であり、過電流検出抵抗を用いても両端電圧の振幅が変化しないため、過電流保護動作ができないという不具合があるが、本発明では、F/V変換器21を使用することで確実に過電流を検出することができる。   In addition, when the load circuit 18 is AC driven, the peak value of the AC voltage is constant, and the amplitude of the voltage at both ends does not change even if an overcurrent detection resistor is used. In the present invention, it is possible to reliably detect an overcurrent by using the F / V converter 21.

次に本発明の変形例について図4を参照して説明する。図4は、負荷回路18を直流電圧で駆動するものである。   Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 drives the load circuit 18 with a DC voltage.

図4では、トランスTの2次巻線T2の両端に整流用のダイオードD3,D4のアノードを接続し、ダイオードD3,D4のカソードを互いに接続して平滑回路19に接続している。またトランスTの2次巻線T2の中間端子(アース)を平滑回路19に接続している。   In FIG. 4, the anodes of rectifying diodes D3 and D4 are connected to both ends of the secondary winding T2 of the transformer T, and the cathodes of the diodes D3 and D4 are connected to each other and connected to the smoothing circuit 19. The intermediate terminal (ground) of the secondary winding T2 of the transformer T is connected to the smoothing circuit 19.

トランスTの2次巻線T2に生じる交流電圧は、ダイオードD3,D4及び平滑回路19で直流化され、負荷回路18(ランプ18)を直流電圧によって駆動し、ランプ18を直流点灯する。またトランスTの2次巻線T2に生じる交流電圧は、F/V変換回路21を含む過電流検出回路20に供給される。過電流保護動作は、図1の例と同様であり、ランプ18の定格電流に対して所定値以上の電流が流れるような周波数になった場合に保護動作が働くようにしている。   The AC voltage generated in the secondary winding T2 of the transformer T is converted to DC by the diodes D3 and D4 and the smoothing circuit 19, and the load circuit 18 (lamp 18) is driven by DC voltage, and the lamp 18 is lit by DC. The AC voltage generated in the secondary winding T2 of the transformer T is supplied to the overcurrent detection circuit 20 including the F / V conversion circuit 21. The overcurrent protection operation is the same as in the example of FIG. 1, and the protection operation is activated when the frequency is such that a current exceeding a predetermined value flows with respect to the rated current of the lamp 18.

このように、本発明のスイッチング電源装置では、負荷回路を交流駆動する場合に、F/V変換器によって周波数を電圧に変換することで過電流状態を検出することができ、確実に過電流から負荷回路を保護することができる。またF/V変換器を使用することで電力ロスを低減することができる。   As described above, in the switching power supply device of the present invention, when the load circuit is AC driven, the F / V converter can detect the overcurrent state by converting the frequency into the voltage. The load circuit can be protected. Moreover, power loss can be reduced by using an F / V converter.

尚、本発明の実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、負荷回路としてハロゲンランプを駆動する例を述べたが、他の負荷回路を駆動する場合にも適用することができる。また特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the configuration described above. For example, although an example in which a halogen lamp is driven as a load circuit has been described, the present invention can also be applied to driving other load circuits. Various modifications can be made without departing from the scope of the claims.

100…スイッチング電源装置
11…交流電源
12…全波整流回路
13…PFC回路
14…制御IC
15…コンバータ
16…制御部
17…フィードバック回路
18…負荷回路(ランプ)
20…過電流保護回路
21…F/V変換器(周波数・電圧変換器)
Q2,Q3…スイッチング素子
T…コンバータトランス
T1…1次巻線
T2…2次巻線
C2…コンデンサ(電流共振用)
A21,A22…オペアンプ(比較器)
R21,C21…時定数回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Switching power supply device 11 ... AC power supply 12 ... Full wave rectifier circuit 13 ... PFC circuit 14 ... Control IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Converter 16 ... Control part 17 ... Feedback circuit 18 ... Load circuit (lamp)
20 ... Overcurrent protection circuit 21 ... F / V converter (frequency / voltage converter)
Q2, Q3 ... switching element T ... converter transformer T1 ... primary winding T2 ... secondary winding C2 ... capacitor (for current resonance)
A21, A22 ... Operational amplifier (comparator)
R21, C21 ... Time constant circuit

Claims (5)

直流電源からの直流電圧を入力とするスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御部と、
前記スイッチング素子からのスイッチング出力が供給される1次巻線と、前記スイッチング出力によって交流電圧が励起される2次巻線を有するコンバータトランスと、
前記コンバータトランスの2次巻線に接続され、前記交流電圧が供給される負荷回路と、
前記2次巻線に励起された前記交流電圧の周波数を電圧に変換する周波数・電圧変換器を含み、前記周波数・電圧変換器の出力電圧が規定電圧以上になったときに前記制御部を制御して前記スイッチング出力を抑制する過電流保護回路と、を具備したことを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching element that receives a DC voltage from a DC power supply;
A control unit that performs switching control of the switching element;
A primary transformer to which a switching output from the switching element is supplied; a converter transformer having a secondary winding in which an alternating voltage is excited by the switching output;
A load circuit connected to the secondary winding of the converter transformer and supplied with the AC voltage;
A frequency / voltage converter that converts the frequency of the AC voltage excited in the secondary winding into a voltage, and controls the control unit when the output voltage of the frequency / voltage converter becomes equal to or higher than a specified voltage; And an overcurrent protection circuit that suppresses the switching output.
前記コンバータトランスの前記1次巻線に直列に接続されたコンデンサを含み、前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記コンバータトランスの1次巻線と前記コンデンサの直列回路が電流共振するようにしたことを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。   Including a capacitor connected in series with the primary winding of the converter transformer, and the switching circuit of the switching element causes current resonance in the series circuit of the primary winding of the converter transformer and the capacitor. The switching power supply device according to claim 1, wherein: 前記過電流保護回路は、前記周波数・電圧変換器の出力電圧と第1の基準電圧とを比較し、前記周波数・電圧変換器の出力電圧が前記第1の基準電圧以上になったときに第1の比較出力を発生する第1の比較器と、
前記第1の比較出力を積分する時定数回路と、
前記時定数回路の出力電圧と第2の基準電圧とを比較し、前記時定数回路の出力電圧が前記第2の基準電圧以上になったときに第2の比較出力を発生する第2の比較器と、を具備し、
前記第2の比較出力によって前記制御部を制御して前記スイッチング出力を抑制することを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。
The overcurrent protection circuit compares the output voltage of the frequency / voltage converter with a first reference voltage, and when the output voltage of the frequency / voltage converter becomes equal to or higher than the first reference voltage, A first comparator for generating one comparison output;
A time constant circuit for integrating the first comparison output;
A second comparison that compares the output voltage of the time constant circuit with a second reference voltage and generates a second comparison output when the output voltage of the time constant circuit becomes equal to or higher than the second reference voltage. A container,
The switching power supply device according to claim 1, wherein the control unit is controlled by the second comparison output to suppress the switching output.
前記負荷回路は、前記2次巻線に励起された前記交流電圧を整流した直流電圧で駆動されることを特徴とする請求項1記載のスイッチング電源装置。   2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the load circuit is driven by a DC voltage obtained by rectifying the AC voltage excited by the secondary winding. 直流電源からの直流電圧をスイッチング素子に入力し、
前記スイッチング素子を制御部によってスイッチング制御し、
前記スイッチング素子からのスイッチング出力をコンバータトランスの1次巻線に供給し、前記スイッチング出力によって前記コンバータトランスの2次巻線に交流電圧を励起し、
前記2次巻線に励起された前記交流電圧を負荷回路に供給し、
前記2次巻線に励起された前記交流電圧の周波数を周波数・電圧変換器で電圧に変換し、前記周波数・電圧変換器の出力電圧が規定電圧以上になったときに前記制御部を制御して前記スイッチング出力を抑制し、前記負荷回路を過電流から保護することを特徴とするスイッチング電源装置。
Input the DC voltage from the DC power supply to the switching element,
The switching control of the switching element by the control unit,
A switching output from the switching element is supplied to a primary winding of the converter transformer, and an alternating voltage is excited in the secondary winding of the converter transformer by the switching output;
Supplying the AC voltage excited by the secondary winding to a load circuit;
The frequency of the AC voltage excited in the secondary winding is converted into a voltage by a frequency / voltage converter, and the control unit is controlled when the output voltage of the frequency / voltage converter exceeds a specified voltage. The switching output is suppressed to protect the load circuit from overcurrent.
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