JP2004140367A - 電子機器の回路が保護可能な電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　回路の異常動作により過電圧が発生したり出力側が短絡したりする時における周辺回路が保護可能な電源供給装置を提供する。
【解決手段】　本発明に係る電源供給装置は、外部から供給される交流電源を整流して第１の直流電源及び第２の直流電源を出力する整流部と、第１の直流電源を昇圧して電子機器の回路に供給する主電源変圧部と、第２の直流電源により駆動され、第２の直流電源を入力されると、第１の直流電源を昇圧すべく主電源変圧部を動作させるスイッチング調整部と、スイッチング調整部への第２の直流電源の供給可否を制御する制御部とを含む。ここで、制御部は、電子機器の回路に供給される電源を検知し、該検知された電源が所定値以上に上昇すると、スイッチング調整部への第２の直流電源の供給を遮断する。
【選択図】　　　図２

Description

　本発明は、電源供給装置に関し、より詳しくは、回路の出力側の異常動作により過電圧が発生したり、出力側が短絡したりする時における周辺回路が保護可能な電源供給装置に関する。

　一般に、映像表示装置等といった電子機器は、通常、効率性が高く且つ小型軽量化されているスイッチング・モード電源供給装置（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｍｏｄｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ；ＳＭＰＳ）により駆動される。

　図１は、かかる従来のスイッチング・モード電源供給装置の一例を概略的に示すブロック図である。同図に示すように、スイッチング・モード電源供給装置は、整流部１１、補助電源調整部１３、補助電源変圧部１５、制御部１７、フォトカプラ１９、スイッチング調整部２１、及び主電源変圧部２３を備える。

　整流部１１では、外部からの交流電源を整流して直流電圧にして出力する。一般に、整流部１１では、外部から印加される交流電源を整流して２４Ｖ及び５Ｖの直流電源を生成する。ここで、２４Ｖは、電子機器の動作のための電源であって、主電源変圧部２３で昇圧されて用いられる。また、５Ｖは、制御部１７及びスイッチング調整部２１の動作電源として用いられる。

　補助電源調整部１３は、整流部１１で整流された５Ｖの電源を入力される。また、補助電源調整部１３では、パルス幅変調（以下、‘ＰＷＭ’と称す）信号を発生し、該発生されたＰＷＭ信号によって補助電源変圧部１５をスイッチング制御する。

　補助電源変圧部１５は、制御部１７及びフォトカプラ１９の受光トランジスタ１９ｂに接続されている。補助電源変圧部１５は、補助電源調整部１３によりスイッチング制御され、補助電源調整部１３からの５Ｖの電源を制御部１７またはフォトカプラ１９に適する電源に昇圧する。

　補助電源変圧部１５は、昇圧された電源をダイオードＤ１を介して制御部１７に印加する。制御部１７は、補助電源変圧部１５から昇圧された電源を入力され、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を生成する。フォトカプラ１９は、制御部１７で生成されたＯＮ／ＯＦＦ制御信号により駆動される。即ち、制御部１７で生成されたＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、フォトカプラ１９の発光ダイオード１９ａに印加され、フォトカプラ１９の発光ダイオード１９ａは、制御部１７で生成されたＯＮ制御信号により発光する。フォトカプラ１９の発光ダイオード１９ａから発される光は、受光トランジスタ１９ｂをターン・オンさせる。受光トランジスタ１９ｂがターン・オンすると、補助電源変圧部１５で昇圧された電源Ｖｃｃがスイッチング調整部２１に印加される。

　補助電源変圧部１５で昇圧された電源がスイッチング調整部２１に印加されると、スイッチング調整部２１は、整流部１１で整流された電源２４Ｖが昇圧されるように主電源変圧部２３をスイッチング制御する。整流部１１で整流された電源２４Ｖは、主電源変圧部２３で昇圧され、該昇圧された電源は、ダイオードＤ２を介して電子機器の回路に供給される。

　しかし、従来の電源供給装置によれば、制御部１７でＯＮ制御信号が生成された場合では、補助電源変圧部１５からＶｃｃ電源が継続してスイッチング調整部２１に印加され、該印加されたＶｃｃ電源によりスイッチング調整部２１は、電子機器に継続して電源を供給するようになる。この場合、主電源変圧部２３での変圧過程において発生したサージ電圧により電子機器の回路に供給される電圧が一定の電圧以上になると、電子機器の回路が損傷或いは破損する可能性がある。
韓国公開特許２００２−００１４０８５ 米国特許５,３８１,２９４号

　本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、電子機器の回路に過電圧が印加される場合のみならず、電子機器の回路の入力端が短絡する場合でも電子機器の回路の破損を防止することができる電源供給装置を提供することにその目的がある。

　前記目的を達成するための本発明に係る電源供給装置は、外部から供給される交流電源を整流して第１の直流電源及び第２の直流電源を出力する整流部と、前記第１の直流電源を昇圧して電子機器の回路に供給する主電源変圧部と、前記第２の直流電源により駆動され、前記第２の直流電源を入力されると、前記第１の直流電源を昇圧すべく前記主電源変圧部を動作させるスイッチング調整部と、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給可否を制御する制御部と、を含む。ここで、前記制御部は、前記電子機器の回路に供給される電源を検知し、該検知された前記電源が所定値以上に上昇すると、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給を遮断する。また、前記制御部は、検知された前記電源が短絡すると、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給を遮断する。

　一方、前記電源供給装置は、前記第２の直流電源を昇圧する補助電源変圧部と、前記補助電源変圧部で昇圧された前記第２の直流電源を前記制御部からの出力信号に従って前記スイッチング調整部に供給するフォトカプラ、及び前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給可否を決めるトランジスタを更に含むことが好ましい。ここで、前記トランジスタは、エミッタ端が接地され、コレクタ端が前記フォトカプラの発光ダイオードの入力端に接続され、ベース端が前記電子機器の入力端に接続される。この場合、前記トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタからなることが好ましい。

　好ましくは、前記制御部は、前記トランジスタのベース端と前記電子機器の入力端との間に配され、前記電子機器の入力端に入力される前記第１の直流電源が所定値以上であると、前記トランジスタをターン・オンさせるツェナーダイオードを更に含む。

　また、前記制御部は、前記トランジスタのコレクタ端と前記電子機器の入力端との間に接続され、前記電子機器の入力端が短絡すると、前記スイッチング調整部に供給される前記第２の直流電源を遮断するダイオードを更に含むことが好ましい。

　更にまた、前記制御部は、一端が前記電子機器の入力端に接続され、他端が接地された少なくとも二つの分圧抵抗を更に含み、前記分圧抵抗に印加された電圧に基づいて前記電子機器に供給される電源を検知するように具現されることが好ましい。

　本発明に係る電源供給装置によれば、電子機器の回路に過電圧が印加される場合のみならず、電子機器の回路の入力端が短絡する場合でも電子機器の回路の破損を防止することができるようになる。

　以下、添付した図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。

　図２は、本発明に係るスイッチング・モード電源供給装置の一例を概略的に示すブロック図である。同図に示すように、スイッチング・モード電源供給装置は、整流部１０１、補助電源調整部１０３、補助電源変圧部１０５、制御部１０７、フォトカプラ１０９、スイッチング調整部１１１、及び主電源変圧部１１３を備える。ここで、フォトカプラ１０９は、発光ダイオード１０９ａ及び受光トランジスタ１０９ｂを備える。また、制御部１０７は、マイコン１０７ａ、Ｖｃｃ供給調節部１０７ｂ、及び検知部１０７ｃを備える。また、Ｖｃｃ供給調節部１０７ｂは、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、トランジスタＱ２、ダイオードＤ２、Ｄ３、Ｄ４、ツェナーダイオードＺＤ、及びキャパシターＣ３を備え、検知部１０７ｃは、直列に連結された分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４を備える。

　フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａの入力端には、少なくとも二つの抵抗が直列に連結され、本実施例では、二つの抵抗Ｒ１及びＲ２から構成されている。直列連結された抵抗Ｒ１、Ｒ２の他端は、マイコン１０７ａの入力端に接続される。

　トランジスタＱ２は、スイッチング調整部１１１への直流電源Ｖｃｃの供給可否を決め、ツェナーダイオードＺＤは、トランジスタＱ２をターン・オンさせる動作を行なう。ここで、トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型トランジスタからなる。この場合、ツェナーダイオードＺＤは、トランジスタＱ２のベース端に逆方向に接続されることが好ましい。また、トランジスタＱ２のベース端に一方向の電流が印加されるようにツェナーダイオードＺＤと逆方向のダイオードＤ４が直列に連結され、ダイオードＤ４の他端は、分圧抵抗Ｒ３及びＲ４の間に接続されることが好ましい。また、ツェナーダイオードＺＤとトランジスタＱ２との間には並列連結されたキャパシターＣ３及び抵抗Ｒ５の一端が接続され、並列連結されたキャパシターＣ３及び抵抗Ｒ５の他端は接地されることが好ましい。ここで、分圧抵抗Ｒ３及びＲ４の一端は、電子機器の回路の入力端（図示せず）に接続され、他端は接地されるように具現する。

　トランジスタＱ２のコレクタ端は、抵抗Ｒ１及びＲ２の間に接続され、トランジスタＱ２のエミッタ端は接地される。また、トランジスタＱ２のコレクタ端と電子機器の回路の入力端との間にトランジスタＱ２のコレクタの方向と順方向にダイオードが直列連結され、ここでは、二つのダイオードＤ２、Ｄ３が直列に連結されてなる。直列連結されたダイオードＤ２、Ｄ３の他端は、電子機器の回路の入力端に接続される。

　整流部１０１は、外部からの交流電源を整流して直流電圧にして出力する。一般に、整流部１０１では、外部からの交流電源を整流して２４Ｖ及び５Ｖの直流電源を生成する。ここで、２４Ｖは、電子機器の動作のための電源であって、主電源変圧部１１３で昇圧されて電子機器の回路に出力される。また、５Ｖは、マイコン１０７ａ及びスイッチング調整部１１１の動作電源として用いられる。

　補助電源調整部１０３は、整流部１０１で整流された５Ｖの電源を入力される。また、補助電源調整部１０３では、ＰＷＭ信号を発生し、該発生されたＰＷＭ信号によって補助電源変圧部１０５をスイッチング制御する。

　補助電源変圧部１０５は、マイコン１０７ａの一端及びフォトカプラ１０９の受光トランジスタ１０９ｂの一端に接続されている。補助電源変圧部１０５は、補助電源調整部１０３によりスイッチング制御され、補助電源調整部１０３からの５Ｖの電源をマイコン１０７ａまたはフォトカプラ１０９に適するように昇圧する。

　補助電源変圧部１０５は、昇圧された電源をダイオードＤ５を介してマイコン１０７ａに印加する。マイコン１０７ａは、補助電源変圧部１０５から昇圧された電源を入力され、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を生成する。フォトカプラ１０９は、マイコン１０７ａで生成されたＯＮ／ＯＦＦ制御信号により駆動される。即ち、マイコン１０７ａで生成されたＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａに印加され、フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａは、マイコン１０７ａで生成されたＯＮ制御信号により発光する。フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａから発される光は、受光トランジスタ１０９ｂをターン・オンさせる。受光トランジスタ１０９ｂがターン・オンすると、補助電源変圧部１０５で昇圧された電源Ｖｃｃがスイッチング調整部１１１に印加される。

　補助電源変圧部１０５で昇圧された電源がスイッチング調整部１１１に印加されると、スイッチング調整部１１１は、整流部１０１で整流された電源２４Ｖが昇圧されるように主電源変圧部１１３をスイッチング制御する。整流部１０１で整流された電源２４Ｖは、主電源変圧部１１３で昇圧され、該昇圧された電源は、ダイオードＤ１を介して電子機器の回路に出力される。一方、ダイオードＤ１と電子機器の回路との間にはキャパシターＣ１の一端が接続されており、キャパシターＣ１の他端は接地されている。

　電子機器の回路に供給される電圧はキャパシターＣ１に蓄積され、キャパシターＣ１に蓄積された電圧により分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４のそれぞれには所定の電圧がかかる。

　主電源変圧部１１３での変圧過程においてサージ電圧が発生すると、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４のうちの抵抗Ｒ４にかかる電圧も上昇する。抵抗Ｒ４にかかる電圧が所定値以上になると、ツェナーダイオードＺＤを介してトランジスタＱ２のベース端に電流が印加される。

　トランジスタＱ２のベース端に電流が印加されると、トランジスタＱ２がターン・オンし、トランジスタＱ２のコレクタ端の電位は‘０’になる。この時、トランジスタＱ２のコレクタ端は、抵抗Ｒ１及びＲ２の間に接続されているため、フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａの入力端の電位も‘０’になる。

　フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａの入力端の電位が‘０’になると、フォトカプラ１０９の受光トランジスタ１０９ｂはターン・オフし、スイッチング調整部１１１に供給されていた電源Ｖｃｃは遮断される。これにより、マイコン１０７ａによるＯＮ制御信号により電子機器の回路に供給される電源は遮断され、過電圧による電子機器の回路の破損が防止できるようになる。

　スイッチング調整部１１１のスイッチング動作が停止した後、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４にかかる電圧が所定値以下になると、ツェナーダイオードＺＤの動作によりトランジスタＱ２はターン・オフし、フォトカプラ１０９の発光ダイオード１０９ａはマイコン１０７ａのＯＮ制御信号により発光する。発光ダイオード１０９ａの発光によりフォトカプラ１０９の受光トランジスタ１０９ｂはターン・オンし、補助電源変圧部１０５で昇圧された電源Ｖｃｃがスイッチング調整部１１１に供給される。これにより、主電源変圧部１１３は、電子機器の回路の入力端の電源が安定すると、再び正常的に電子機器の回路に電源が供給できるようになる。

　一方、電子機器の回路の入力端が短絡すると、キャパシターＣ１の電位は‘０’になり、ダイオードＤ２、Ｄ３により発光ダイオード１０９ａの入力端の電位も‘０’になる。発光ダイオード１０９ａの入力端の電位が‘０’になると、フォトカプラ１０９の受光トランジスタ１０９ｂはターン・オフし、スイッチング調整部１１１に供給されていた電源Ｖｃｃは遮断される。これにより、マイコン１０７ａによるＯＮ制御信号により電子機器の回路に供給される電源は遮断され、電子機器の回路の入力端の短絡による電子機器の回路の破損を防止することができるようになる。

　以上では、本発明の好適な実施例について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも各種の変形実施が可能であることは無論のこと、そのような変更は請求の範囲記載の範囲内にあることは自明である。

従来のスイッチング・モード電源供給装置の一例を概略的に示すブロック図である。 本発明に係るスイッチング・モード電源供給装置の一例を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１０１　　整流部
１０３　　補助電源調整部
１０５　　補助電源変圧部
１０７　　制御部
１０７ａ　マイコン
１０７ｂ　Ｖｃｃ供給調節部
１０７ｃ　検知部
１０９　　フォトカプラ
１０９ａ　発光ダイオード
１０９ｂ　受光トランジスタ
１１１　　スイッチング調整部
１１３　　主電源変圧部

Claims (13)

1. 　交流電源を整流して第１の直流電源及び第２の直流電源を出力する整流部と、
   　前記第１の直流電源を昇圧し、該昇圧された前記第１の直流電源を出力端に出力する主電源変圧部と、
   　前記第２の直流電源により駆動され、前記第２の直流電源が入力されると、前記第１の直流電源を昇圧すべく前記主電源変圧部を動作させるスイッチング調整部、及び
   　前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給可否を制御する制御部とを含み、
   　前記制御部は、前記出力端での電源を検知し、該検知された前記電源が所定値以上に上昇すると、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給を遮断することを特徴とする電源供給装置。
2. 　前記制御部は、検知された前記電源が短絡すると、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
3. 　前記第２の直流電源を昇圧する補助電源変圧部と、前記補助電源変圧部で昇圧された前記第２の直流電源を前記制御部からの出力信号に従って前記スイッチング調整部に供給するフォトカプラとを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の電源供給装置。
4. 　前記制御部は、前記スイッチング調整部への前記第２の直流電源の供給可否を決めるトランジスタを含むことを特徴とする請求項３に記載の電源供給装置。
5. 　エミッタ端、コレクタ端、及びベース端を備える前記トランジスタは、前記エミッタ端が接地され、前記コレクタ端が前記フォトカプラの発光ダイオードの入力端に接続され、前記ベース端が前記出力端に接続されることを特徴とする請求項４に記載の電源供給装置。
6. 　前記トランジスタは、ＮＰＮ型トランジスタからなることを特徴とする請求項５に記載の電源供給装置。
7. 　前記制御部は、前記トランジスタのベース端と前記出力端との間に配され、前記出力端に入力される前記第１の直流電源が所定値以上であると、前記トランジスタをターン・オンさせるツェナーダイオードを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の電源供給装置。
8. 　前記制御部は、前記トランジスタのコレクタ端と前記出力端との間に接続され、前記出力端が短絡すると、前記スイッチング調整部に供給される前記第２の直流電源を遮断するダイオードを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の電源供給装置。
9. 　前記制御部は、一端が前記出力端に接続され、他端が接地された少なくとも二つの分圧抵抗を更に含み、
   　前記分圧抵抗に印加された電圧に基づいて前記出力端に供給される電源を検知することを特徴とする請求項８に記載の電源供給装置。
10. 　前記出力端は、電子機器に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
11. 　前記出力端は、前記電子機器に接続されることを特徴とする請求項９に記載の電源供給装置。
12. 　前記交流電源は、外部から供給されることを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
13. 　前記交流電源は、外部から供給されることを特徴とする請求項９に記載の電源供給装置。

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