Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6040433B2 - Power converter and overvoltage protection method in power converter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6040433B2 - Power converter and overvoltage protection method in power converter - Google Patents

Power converter and overvoltage protection method in power converter Download PDF

Info

Publication number
JP6040433B2
JP6040433B2 JP2011212493A JP2011212493A JP6040433B2 JP 6040433 B2 JP6040433 B2 JP 6040433B2 JP 2011212493 A JP2011212493 A JP 2011212493A JP 2011212493 A JP2011212493 A JP 2011212493A JP 6040433 B2 JP6040433 B2 JP 6040433B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current path
transformer
overvoltage
voltage
input
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011212493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013074737A (en
Inventor
大野 明
明 大野
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.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing 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 Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2011212493A priority Critical patent/JP6040433B2/en
Publication of JP2013074737A publication Critical patent/JP2013074737A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6040433B2 publication Critical patent/JP6040433B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/042Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers for current transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. DC/AC converters
    • H02H7/1227Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. DC/AC converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、DC−DCコンバータ等の電力変換装置に関し、特に過電圧保護機能を有する電力変換装置および該電力変換装置における過電圧保護方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device such as a DC-DC converter, and more particularly to a power conversion device having an overvoltage protection function and an overvoltage protection method in the power conversion device.

従来、直流入力電圧を所望の直流出力電圧に変換する電力変換装置において、この電力変換装置が備えるトランスの2次側に発生する過電圧から本装置の構成部品および外部負荷を保護する機能(以下、「過電圧保護機能」と称す)を有した装置がある。   Conventionally, in a power conversion device that converts a DC input voltage to a desired DC output voltage, a function (hereinafter referred to as the following) that protects the components of the device and an external load from an overvoltage generated on the secondary side of a transformer included in the power conversion device. There is a device having an “overvoltage protection function”.

図6に、過電圧保護機能を有する従来の電力変換装置3の構成例を示す。
電力変換装置3は、基本的には、直流入力電圧Vinを、この直流入力電圧Vinよりも低い出力電圧Voutに変換するものであって、この電力変換に関する構成要素として、直流入力電圧Vinが印加された入力端子TINHおよびTINL、入力電源逆接続防止用のダイオードD1、入力コンデンサC1、高周波電流吸収用のコイルL01およびコンデンサC01、電圧変換用のトランスT、スイッチング用のn型MOSトランジスタQ1、同期整流用のn型MOSトランジスタQ2、環流ダイオードD2、平滑用のコイルL02およびコンデンサC02、外部負荷LDが接続された出力端子TOUTHおよびTOUTL、スイッチング制御用の制御回路CNT、電圧レギュレータVRGを備える。
In FIG. 6, the structural example of the conventional power converter device 3 which has an overvoltage protection function is shown.
The power conversion device 3 basically converts the DC input voltage Vin into an output voltage Vout lower than the DC input voltage Vin, and the DC input voltage Vin is applied as a component relating to the power conversion. Input terminals TINH and TINL, input power source reverse connection prevention diode D1, input capacitor C1, high frequency current absorption coil L01 and capacitor C01, voltage conversion transformer T, switching n-type MOS transistor Q1, synchronization A rectifying n-type MOS transistor Q2, a freewheeling diode D2, a smoothing coil L02 and a capacitor C02, output terminals TOUTH and TOUTL to which an external load LD is connected, a control circuit CNT for switching control, and a voltage regulator VRG are provided.

加えて、電力変換装置3は、過電圧保護機能に関する構成要素として、2次側過電圧検出回路OVDと、1次側過電圧ラッチ停止回路LTCとを備える。このうち、2次側過電圧検出回路OVDは、抵抗素子R201,R202,R203、コンパレータCMP、発光ダイオードP201から構成される。ここで、抵抗素子R201とR202は、高電圧側の出力端子TOUTHと低電圧側の出力端子TOUTLとの間に直列接続される。これら抵抗素子R201と抵抗素子R202との間のノードは、コンパレータCMPの正入力部に接続され、その負入力部には基準電圧VREFが供給される。コンパレータCMPの出力部と出力端子TOUTHとの間には、抵抗素子R203と発光ダイオードP201が直列接続される。   In addition, the power conversion device 3 includes a secondary side overvoltage detection circuit OVD and a primary side overvoltage latch stop circuit LTC as components related to the overvoltage protection function. Among these, the secondary side overvoltage detection circuit OVD is composed of resistance elements R201, R202, R203, a comparator CMP, and a light emitting diode P201. Here, the resistance elements R201 and R202 are connected in series between the output terminal TOUTH on the high voltage side and the output terminal TOUTL on the low voltage side. A node between the resistance element R201 and the resistance element R202 is connected to a positive input portion of the comparator CMP, and a reference voltage VREF is supplied to the negative input portion. A resistance element R203 and a light emitting diode P201 are connected in series between the output portion of the comparator CMP and the output terminal TOUTH.

一方、1次側過電圧ラッチ停止回路LTCは、抵抗素子R301と受光トランジスタP301から構成される。これら抵抗素子R301および受光トランジスタP301は、動作電源電圧VCCを供給する電圧レギュレータVRGの出力部と、制御回路CNT内のラッチ回路LTの入力部との間に直列接続される。ラッチ回路LTは、制御回路CNT内の駆動回路DRの動作を制御するためのものであり、ラッチ回路LTにハイレベルの信号が保持されると、駆動回路DRの動作が非活性状態に制御され、n型MOSトランジスタQ1のスイッチング動作が停止される。   On the other hand, the primary side overvoltage latch stop circuit LTC is composed of a resistance element R301 and a light receiving transistor P301. The resistor element R301 and the light receiving transistor P301 are connected in series between the output portion of the voltage regulator VRG that supplies the operating power supply voltage VCC and the input portion of the latch circuit LT in the control circuit CNT. The latch circuit LT is for controlling the operation of the drive circuit DR in the control circuit CNT. When a high level signal is held in the latch circuit LT, the operation of the drive circuit DR is controlled to an inactive state. The switching operation of the n-type MOS transistor Q1 is stopped.

電圧レギュレータVRGは、直流入力電圧Vinから制御回路CNTの動作電源電圧VCCを生成するためのものであり、その詳細については、後述の本発明の実施形態において説明する。ただし、電圧レギュレータVRGは、本発明に本質的なものではない。   The voltage regulator VRG is for generating the operating power supply voltage VCC of the control circuit CNT from the DC input voltage Vin, and details thereof will be described in the embodiments of the present invention described later. However, the voltage regulator VRG is not essential to the present invention.

上述のように構成された電力変換装置3によれば、制御回路CNTでn型MOSトランジスタQ1のスイッチングを制御することにより、トランスTの2次側に出力電圧Voutを発生させる。このとき、図示しない出力検出回路により出力電圧Voutを検出し、この出力電圧Voutが所望の電圧値になるように、制御回路CNTがn型MOSトランジスタQ1のスイッチングをフィードバック制御している。   According to the power conversion device 3 configured as described above, the output voltage Vout is generated on the secondary side of the transformer T by controlling the switching of the n-type MOS transistor Q1 by the control circuit CNT. At this time, the output voltage Vout is detected by an output detection circuit (not shown), and the control circuit CNT performs feedback control of switching of the n-type MOS transistor Q1 so that the output voltage Vout becomes a desired voltage value.

このようなフィードバック制御において、例えば信号線の断線などの何らかの要因により、出力電圧Voutを検出するための出力検出回路がオープン状態になると、上述のフィードバック制御が機能しなくなる。この結果、出力電圧Voutは、(直流入力電圧Vin)×(トランスTの2次側コイルL2の巻数)/(トランスTの1次側コイルL1の巻数)によって与えられる電圧にまで上昇する。このように出力電圧Voutが上昇すると、トランスTの2次側を構成する各部品や外部負荷LDに過大な電圧が印加されるため、これらに損傷を与えるおそれがある。   In such feedback control, for example, if the output detection circuit for detecting the output voltage Vout is opened due to some factor such as disconnection of the signal line, the above-described feedback control does not function. As a result, the output voltage Vout rises to a voltage given by (DC input voltage Vin) × (number of turns of the secondary coil L2 of the transformer T) / (number of turns of the primary side coil L1 of the transformer T). When the output voltage Vout increases in this way, an excessive voltage is applied to each component constituting the secondary side of the transformer T and the external load LD, which may be damaged.

そこで、従来の電力変換装置3では、出力電圧Voutが上昇して過電圧が発生した場合、n型MOSトランジスタQ1のスイッチング動作を停止させることにより、電力変換動作を停止させるようにしている。   Therefore, in the conventional power conversion device 3, when the output voltage Vout rises and an overvoltage occurs, the power conversion operation is stopped by stopping the switching operation of the n-type MOS transistor Q1.

具体的には、図6に示す2次側過電圧検出回路OVDにおいて、出力電圧Voutの上昇により、抵抗素子R201と抵抗素子R202との間のノードの電位が基準電圧VREFを超えると、コンパレータCMPがロウレベルを出力する。これにより、発光ダイオードP201が通電されて発光する。   Specifically, in the secondary overvoltage detection circuit OVD shown in FIG. 6, when the potential of the node between the resistance element R201 and the resistance element R202 exceeds the reference voltage VREF due to the increase of the output voltage Vout, the comparator CMP is activated. Output low level. Thereby, the light emitting diode P201 is energized to emit light.

発光ダイオードP201が発光すると、この発光ダイオードP201と光学的に結合された1次側過電圧ラッチ停止回路LTC内の受光トランジスタP301が導通する。これにより、抵抗素子R301および受光トランジスタP301を介して制御回路CNT内のラッチ回路LTにハイレベルの信号が入力され、この信号をラッチ回路LTが保持する。ラッチ回路LTがハイレベルの信号を保持すると、駆動回路DRが非活性化され、この結果、n型MOSトランジスタQ1のスイッチングが停止する。   When the light emitting diode P201 emits light, the light receiving transistor P301 in the primary overvoltage latch stop circuit LTC optically coupled to the light emitting diode P201 is turned on. As a result, a high level signal is input to the latch circuit LT in the control circuit CNT via the resistance element R301 and the light receiving transistor P301, and the latch circuit LT holds this signal. When the latch circuit LT holds a high level signal, the drive circuit DR is deactivated, and as a result, the switching of the n-type MOS transistor Q1 is stopped.

n型MOSトランジスタQ1のスイッチングが停止すると、トランスTの1次巻線L1には交流電流が供給されなくなるため、このトランスTの2次巻線L2には電圧が誘起されなくなる。従って、電力変換装置3における電力変換動作が停止され、これにより出力電圧Voutが低下して過電圧が抑制される。   When the switching of the n-type MOS transistor Q1 is stopped, no alternating current is supplied to the primary winding L1 of the transformer T, so that no voltage is induced in the secondary winding L2 of the transformer T. Therefore, the power conversion operation in the power conversion device 3 is stopped, whereby the output voltage Vout is reduced and the overvoltage is suppressed.

特開2000−184727号公報JP 2000-184727 A

しかしながら、上述の従来技術によれば、トランスTの1次巻線L1と2次巻線L2との間の絶縁破壊に起因した過電圧を抑制することができないという問題がある。   However, according to the above-described conventional technology, there is a problem that it is not possible to suppress overvoltage caused by dielectric breakdown between the primary winding L1 and the secondary winding L2 of the transformer T.

この問題について、図7の波形図を参照して具体的に説明する。
トランスTの絶縁破壊が発生する時刻t1の前においては、図7に示すように、電圧VC1として、直流入力電圧Vinが1次側のダイオードD1のカソード側に現れ、そのときの出力電圧Voutは、前述のフィードバック制御に基づく所望の電圧値となる。この状態から、何らかの要因により時刻t1においてトランスTの絶縁破壊が発生すると、図6に示す電気的抵抗値の小さい抵抗rで示された絶縁破壊部分を介してトランスTの1次側巻線L1の一端と2次巻線L2の一端との間が短絡される。この場合、図7において、時刻t1以降の波形に示すように、抵抗rを介して2次側の出力電圧Voutが1次側の電圧VC1により引き上げられ、抵抗rの電気的抵抗値が十分に小さければ、出力電圧Voutが電圧VC1と概ね等しくなる。これにより、出力電圧Voutが上昇し、トランスTの2次側に過電圧が発生する。
This problem will be specifically described with reference to the waveform diagram of FIG.
Before the time t1 when the breakdown of the transformer T occurs, as shown in FIG. 7, the DC input voltage Vin appears on the cathode side of the diode D1 on the primary side as the voltage VC1, and the output voltage Vout at that time is A desired voltage value based on the feedback control described above is obtained. From this state, when dielectric breakdown of the transformer T occurs at time t1 due to some factor, the primary side winding L1 of the transformer T passes through the dielectric breakdown portion indicated by the resistor r having a small electrical resistance value shown in FIG. Is shorted to one end of the secondary winding L2. In this case, as shown in the waveform after time t1 in FIG. 7, the output voltage Vout on the secondary side is pulled up by the voltage VC1 on the primary side via the resistor r, and the electrical resistance value of the resistor r is sufficiently high. If it is smaller, the output voltage Vout is approximately equal to the voltage VC1. As a result, the output voltage Vout increases and an overvoltage is generated on the secondary side of the transformer T.

このようにトランスTの絶縁破壊に起因した過電圧が発生した場合、従来の電力変換装置3が備える前述の過電圧保護機能によりn型MOSトランジスタQ1のスイッチング動作を停止させたとしても、トランスTの絶縁破壊部分を通じて、直流入力電圧Vinにより与えられる1次側の電圧VC1が出力電圧Voutとして2次側に現れるため、過電圧は消失しない。   Thus, when an overvoltage due to the dielectric breakdown of the transformer T occurs, even if the switching operation of the n-type MOS transistor Q1 is stopped by the above-described overvoltage protection function provided in the conventional power converter 3, the insulation of the transformer T Since the primary side voltage VC1 given by the DC input voltage Vin appears on the secondary side as the output voltage Vout through the destruction portion, the overvoltage does not disappear.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トランスの絶縁破壊に起因した過電圧を抑制することを可能とする電力変換装置および該電力変換装置における過電圧保護方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing an overvoltage caused by a dielectric breakdown of a transformer and an overvoltage protection method in the power conversion device. To do.

上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、第1入力端子と第2入力端子との間に印加された直流入力をトランスの1次巻線に断続的に供給することにより該トランスの2次巻線に電圧を誘起させ、前記2次巻線に誘起された電圧を整流して所望の直流出力を第1出力端子と第2出力端子との間に発生させる電力変換装置であって、前記トランスの2次巻線の一端と前記第1出力端子との間の第1電流経路と、前記2次巻線の他端と前記第2出力端子との間の第2電流経路との間に現れる過電圧を検出する検出部と、前記検出部が前記過電圧を検出した場合、前記第1電流経路と前記第2電流経路との間を短絡する短絡部と、前記検出部が前記過電圧を検出した場合、前記トランスの1次巻線への前記直流入力の供給を遮断する遮断部とを備え、前記遮断部は、前記トランスの1次巻線と前記電力変換装置の電力変換動作を制御するスイッチングトランジスタとが直列に接続された直列回路に直列に接続される回路素子であって、前記第1入力端子と前記トランスの1次巻線の一端との間の第3電流経路または前記第2入力端子と前記1次巻線の他端との間の第4電流経路のうちの何れかの電流経路上に介挿され、前記検出部が前記過電圧を検出した場合に、導通状態から非導通状態に制御される回路素子を備えた電力変換装置の構成を有する。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention intermittently supplies a DC input applied between a first input terminal and a second input terminal to a primary winding of a transformer. A power conversion device that induces a voltage in the secondary winding of the transformer, rectifies the voltage induced in the secondary winding, and generates a desired DC output between the first output terminal and the second output terminal A first current path between one end of the secondary winding of the transformer and the first output terminal, and a second current between the other end of the secondary winding and the second output terminal. A detection unit that detects an overvoltage appearing between the path, a short circuit unit that short-circuits between the first current path and the second current path when the detection unit detects the overvoltage, and the detection unit When the overvoltage is detected, the supply of the DC input to the primary winding of the transformer is cut off. And a blocking portion, the blocking portion, the circuit element and a switching transistor for controlling the power conversion operation of the transformer primary winding and the power converter are connected in series to a series circuit connected in series A third current path between the first input terminal and one end of the primary winding of the transformer or a fourth current path between the second input terminal and the other end of the primary winding. The power conversion device includes a circuit element that is inserted on one of the current paths and that is controlled from a conduction state to a non-conduction state when the detection unit detects the overvoltage.

また、本発明に係る電力変換装置における過電圧保護方法は、第1入力端子と第2入力端子との間に印加された直流入力をトランスの1次巻線に断続的に供給することにより該トランスの2次巻線に電圧を誘起させ、前記2次巻線に誘起された電圧を整流して所望の直流出力を第1出力端子と第2出力端子との間に発生させる電力変換装置における過電圧保護方法であって、前記トランスの2次巻線の一端と前記第1出力端子との間の第1電流経路と、前記2次巻線の他端と前記第2出力端子との間の第2電流経路との間に現れる過電圧を検出する段階と、前記過電圧が検出された場合、前記第1電流経路と前記第2電流経路との間を短絡する段階と、前記過電圧が検出された場合、前記トランスの1次巻線への前記直流入力の供給を遮断する段階とを含み、前記直流入力の供給を遮断する段階は、前記トランスの1次巻線と前記電力変換装置の電力変換動作を制御するスイッチングトランジスタとが直列に接続された直列回路に直列に接続される回路素子であって、前記第1入力端子と前記トランスの1次巻線の一端との間の第3電流経路または前記第2入力端子と前記1次巻線の他端との間の第4電流経路のうちの何れかの電流経路上に介挿された回路素子を、前記過電圧が検出された場合に、導通状態から非導通状態に制御する段階を含む、電力変換装置における過電圧保護方法の構成を有する。 Moreover, the overvoltage protection method in the power converter device according to the present invention provides the transformer by intermittently supplying a DC input applied between the first input terminal and the second input terminal to the primary winding of the transformer. An overvoltage in a power converter that induces a voltage in the secondary winding of the power supply and rectifies the voltage induced in the secondary winding to generate a desired DC output between the first output terminal and the second output terminal A protection method comprising: a first current path between one end of a secondary winding of the transformer and the first output terminal; and a first current path between the other end of the secondary winding and the second output terminal. A step of detecting an overvoltage appearing between two current paths; a step of short-circuiting between the first current path and the second current path when the overvoltage is detected; and a case of detecting the overvoltage. , Cut off the supply of the DC input to the primary winding of the transformer And a step, the step of cutting off the supply of the DC input is connected in series with the series circuit and the switching transistors are connected in series to control the power conversion operation of the transformer primary winding and said power converter A circuit element that is configured to be a third current path between the first input terminal and one end of the primary winding of the transformer or between the second input terminal and the other end of the primary winding. Overvoltage protection in a power conversion device including a step of controlling a circuit element inserted on any one of the fourth current paths from a conductive state to a non-conductive state when the overvoltage is detected It has a method configuration.

上記構成によれば、検出部が過電圧を検出すると、短絡部が、トランスの2次巻線の一端と第1出力端子との間の第1電流経路と、前記トランスの2次巻線の他端と第2出力端子との間の第2電流経路との間を短絡する。また、遮断部が、トランスの1次巻線への直流入力の供給を遮断する。これにより、前記第2電流経路と前記第1電流経路との間の電位差が減少されて過電圧が抑制される。   According to the above configuration, when the detection unit detects an overvoltage, the short-circuit unit includes the first current path between one end of the secondary winding of the transformer and the first output terminal, and the secondary winding of the transformer. The second current path between the end and the second output terminal is short-circuited. Moreover, the interruption | blocking part interrupts | blocks supply of the DC input to the primary winding of a transformer. As a result, the potential difference between the second current path and the first current path is reduced, and overvoltage is suppressed.

本発明によれば、トランスの絶縁破壊に起因する過電圧を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress overvoltage caused by dielectric breakdown of the transformer.

本発明の第1実施形態による電力変換装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置の動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置の第1変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st modification of the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置の第2変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd modification of the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による電力変換装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power converter device by 2nd Embodiment of this invention. 従来技術による電力変換装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power converter device by a prior art. 従来技術による電力変換装置の動作を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating operation | movement of the power converter device by a prior art.

以下、図1〜5を参照して、本発明の実施形態を説明する。
なお、各図において前述の図6に示す構成要素と共通する要素には同一符号を付す。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in the component shown in above-mentioned FIG.

(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態による電力変換装置1の構成を示す。この電力変換装置1は、高電圧側の入力端子TINHと低電圧側の入力端子VINLとの間に印加された直流入力電圧Vinを、この直流入力電圧Vinよりも低い所望の出力電圧Voutに電力変換するものであって、直流入力電圧VinをトランスTの1次巻線L1に断続的に供給することにより該トランスTの2次巻線L2に電圧を誘起させ、この2次巻線L2に誘起された電圧を整流することにより、所望の出力電圧Voutを高電圧側の出力端子TOUTHと低電圧側の出力端子TOUTLとの間に発生させるように構成される。
(First embodiment)
In FIG. 1, the structure of the power converter device 1 by 1st Embodiment of this invention is shown. This power converter 1 converts a DC input voltage Vin applied between a high voltage side input terminal TINH and a low voltage side input terminal VINL to a desired output voltage Vout lower than the DC input voltage Vin. A DC input voltage Vin is intermittently supplied to the primary winding L1 of the transformer T to induce a voltage in the secondary winding L2 of the transformer T, and the secondary winding L2 By rectifying the induced voltage, a desired output voltage Vout is generated between the output terminal TOUTH on the high voltage side and the output terminal TOUTL on the low voltage side.

即ち、電力変換装置1は、電力変換に関する構成要素として、直流入力電圧Vinが印加された入力端子TINHおよびTINL、入力電源逆接続防止用のダイオードD1、入力コンデンサC1、高周波電流吸収用のコイルL01およびコンデンサC01、電圧変換用のトランスT、スイッチング用のn型MOSトランジスタQ1、同期整流用のn型MOSトランジスタQ2、環流ダイオードD2、平滑用のコイルL02およびコンデンサC02、外部負荷LDが接続された出力端子TOUTHおよびTOUTL、電圧レギュレータ30を備える。入力端子TINLと出力端子TOUTLは、電力変換装置1の外部で電気的に接続されている。上記構成に加え、過電圧保護機能に関する構成要素として、電力変換装置1は、検出部10、短絡部20、遮断部30を備える。
なお、図1では省略されているが、電力変換装置1は、n型MOSトランジスタQ1,Q2のスイッチングを制御するための前述の図6に示す制御回路CNTを更に備え、この制御回路CNTの動作電源電圧VCCは電圧レギュレータ30から供給される。
That is, the power conversion device 1 includes, as components related to power conversion, input terminals TINH and TINL to which a DC input voltage Vin is applied, a diode D1 for preventing reverse connection of an input power source, an input capacitor C1, and a coil L01 for absorbing high-frequency current. And a capacitor C01, a voltage converting transformer T, a switching n-type MOS transistor Q1, a synchronous rectifying n-type MOS transistor Q2, a freewheeling diode D2, a smoothing coil L02 and a capacitor C02, and an external load LD are connected. Output terminals TOUTH and TOUTL and a voltage regulator 30 are provided. The input terminal TINL and the output terminal TOUTL are electrically connected outside the power conversion device 1. In addition to the above configuration, the power conversion device 1 includes a detection unit 10, a short-circuit unit 20, and a cutoff unit 30 as components related to the overvoltage protection function.
Although omitted in FIG. 1, the power conversion device 1 further includes the control circuit CNT shown in FIG. 6 for controlling the switching of the n-type MOS transistors Q1 and Q2, and the operation of the control circuit CNT. The power supply voltage VCC is supplied from the voltage regulator 30.

更に詳細に電力変換装置1の構成を説明する。
入力端子TINHと入力端子TINLとの間に直流入力電圧Vinが印加され、入力端子TINHには、入力電源逆接続防止用のダイオードD1のアノードが接続される。このダイオードD1は任意的な構成要素であり、電力変換装置1に必須の要素ではない。ダイオードD1のカソードはヒューズFの一端に接続され、このヒューズFの他端はコイルL01の一端に接続される。また、ヒューズFの他端と入力端子TINLとの間には入力コンデンサC1が接続され、コイルL01の他端と入力端子TINLとの間にはコンデンサC01が接続される。コイルL01の他端は、トランスTの1次巻線L1の一端に接続され、この1次巻線L1の他端はn型MOSトランジスタQ1のドレインに接続され、このn型MOSトランジスタQ1のソースは入力端子TINLに接続される。
The configuration of the power conversion device 1 will be described in more detail.
A DC input voltage Vin is applied between the input terminal TINH and the input terminal TINL, and the anode of the input power source reverse connection prevention diode D1 is connected to the input terminal TINH. The diode D1 is an optional component and is not an essential element for the power conversion device 1. The cathode of the diode D1 is connected to one end of the fuse F, and the other end of the fuse F is connected to one end of the coil L01. An input capacitor C1 is connected between the other end of the fuse F and the input terminal TINL, and a capacitor C01 is connected between the other end of the coil L01 and the input terminal TINL. The other end of the coil L01 is connected to one end of the primary winding L1 of the transformer T. The other end of the primary winding L1 is connected to the drain of the n-type MOS transistor Q1, and the source of the n-type MOS transistor Q1 Is connected to the input terminal TINL.

トランスTの2次巻線L2の一端は、平滑回路を構成するコイルL02の一端に接続され、このコイルL02の他端は出力端子TOUTHに接続される。トランスTの2次巻線L2の他端は、同期整流用のn型MOSトランジスタQ2のドレインに接続され、このn型MOSトランジスタQ2のソースは出力端子TOUTLに接続される。また、トランスTの2次巻線L2の一端は、環流用のダイオードD2のカソードに接続され、このダイオードD2のアノードは出力端子TOUTLに接続される。コイルL02の他端と出力端子TOUTLとの間には、コイルL02と共に平滑回路を構成するコンデンサC02が接続され、出力端子TOUTHと出力端子TOUTLとの間には外部負荷LDが接続される。   One end of the secondary winding L2 of the transformer T is connected to one end of a coil L02 constituting a smoothing circuit, and the other end of the coil L02 is connected to an output terminal TOUTH. The other end of the secondary winding L2 of the transformer T is connected to the drain of the synchronous rectification n-type MOS transistor Q2, and the source of the n-type MOS transistor Q2 is connected to the output terminal TOUTL. One end of the secondary winding L2 of the transformer T is connected to the cathode of the circulating diode D2, and the anode of the diode D2 is connected to the output terminal TOUTL. A capacitor C02 that forms a smoothing circuit together with the coil L02 is connected between the other end of the coil L02 and the output terminal TOUTL, and an external load LD is connected between the output terminal TOUTH and the output terminal TOUTL.

以下では、トランスTの2次巻線L2の一端(高電圧端子)と出力端子TOUTHとの間の電流経路、即ち、2次巻線L2の一端からコイルL02を介して出力端子TOUTHに至る電流経路を「第1電流経路」と称し、トランスTの2次巻線L2の他端(低電圧端子)と出力端子TOUTLとの間の電流経路、即ち、2次巻線L2の他端からn型MOSトランジスタQ2を介して出力端子TOUTLに至る電流経路を「第2電流経路」と称す。また、入力端子TINHとトランスTの1次巻線L1の一端(高電圧端子)との間の電流経路、即ち、入力端子TINHから、ダイオードD1、ヒューズF、コイルL01を介して1次巻線L1の一端に至る電流経路を「第3電流経路」と称し、入力端子TINLとトランスTの1次巻線L1の他端(低電圧端子)との間の電流経路、即ち、入力端子TINHから、n型MOSトランジスタQ1を介して1次巻線L1の他端に至る電流経路を「第4電流経路」と称す。   Hereinafter, a current path between one end (high voltage terminal) of the secondary winding L2 of the transformer T and the output terminal TOUTH, that is, a current from one end of the secondary winding L2 to the output terminal TOUTH via the coil L02. The path is referred to as a “first current path”, and the current path between the other end (low voltage terminal) of the secondary winding L2 of the transformer T and the output terminal TOUTL, that is, the other end of the secondary winding L2 is n A current path that reaches the output terminal TOUTL via the type MOS transistor Q2 is referred to as a “second current path”. Further, the current winding between the input terminal TINH and one end (high voltage terminal) of the primary winding L1 of the transformer T, that is, the primary winding from the input terminal TINH through the diode D1, the fuse F, and the coil L01. A current path that reaches one end of L1 is referred to as a “third current path”, and the current path between the input terminal TINL and the other end (low voltage terminal) of the primary winding L1 of the transformer T, that is, from the input terminal TINH. The current path that reaches the other end of the primary winding L1 through the n-type MOS transistor Q1 is referred to as a “fourth current path”.

続いて、電力変換装置1が有する過電圧保護機能に関する検出部10、短絡部20、遮断部30の各構成を説明する。
検出部10は、上記第1電流経路と2電流経路との間に現れる過電圧を検出するためのものであり、上記第1電流経路と2電流経路との間に直列接続された発光ダイオードP11、ツェナーダイオードZ11、抵抗素子R11,R12から構成される。ここで、抵抗素子R11の一端は、上記第1電流経路上に位置する出力端子TOUTHに接続され、この抵抗素子R11の他端は発光ダイオードP11の一端(アノード)に接続される。発光ダイオードP11の他端(カソード)はツェナーダイオードZ11のカソードに接続され、このツェナーダイオードZ11のアノードは抵抗素子R12の一端に接続される。抵抗素子R12の他端は、上記第2電流経路上に位置する出力端子TOUTLに接続される。
なお、発光ダイオードP11、ツェナーダイオードZ11、抵抗素子R11,R12の接続順は、この例に限定されず、任意に入れ替えてもよい。
Then, each structure of the detection part 10, the short circuit part 20, and the interruption | blocking part 30 regarding the overvoltage protection function which the power converter device 1 has is demonstrated.
The detection unit 10 is for detecting an overvoltage appearing between the first current path and the two current paths, and a light emitting diode P11 connected in series between the first current path and the two current paths, A Zener diode Z11 and resistance elements R11 and R12 are included. Here, one end of the resistance element R11 is connected to the output terminal TOUTH located on the first current path, and the other end of the resistance element R11 is connected to one end (anode) of the light emitting diode P11. The other end (cathode) of the light emitting diode P11 is connected to the cathode of the Zener diode Z11, and the anode of the Zener diode Z11 is connected to one end of the resistor element R12. The other end of the resistance element R12 is connected to the output terminal TOUTL located on the second current path.
Note that the connection order of the light emitting diode P11, the Zener diode Z11, and the resistance elements R11 and R12 is not limited to this example, and may be arbitrarily changed.

短絡部20は、検出部10が過電圧を検出した場合に導通状態に制御されて、上記第1電流経路と第2電流経路との間を短絡するものであり、上記第1電流経路と第2電流経路との間に接続されたサイリスタTH21(スイッチ素子)と安定化用のコンデンサC21から構成される。ここで、サイリスタTH21のアノードは、上記第1電流経路上に位置する出力端子TOUTHに接続され、そのカソードは、上記第2電流経路上に位置する出力端子TOUTLに接続される。サイリスタTH21の制御電極は、検出部10を構成するツェナーダイオードZ11のアノードと抵抗素子R12の一端との間に接続される。
なお、この例では、サイリスタTH21の制御電極は、ツェナーダイオードZ11のアノードと抵抗素子R12の一端との間のノードに接続されているが、この例に限定されず、抵抗素子R11と抵抗素子R12との間のノードであれば、どこのノードに接続されてもよい。
The short-circuit unit 20 is controlled to be in a conductive state when the detection unit 10 detects an overvoltage, and short-circuits between the first current path and the second current path. It is composed of a thyristor TH21 (switching element) connected between the current path and a stabilizing capacitor C21. Here, the anode of the thyristor TH21 is connected to the output terminal TOUTH located on the first current path, and the cathode thereof is connected to the output terminal TOUTL located on the second current path. The control electrode of the thyristor TH21 is connected between the anode of the Zener diode Z11 constituting the detection unit 10 and one end of the resistance element R12.
In this example, the control electrode of the thyristor TH21 is connected to a node between the anode of the Zener diode Z11 and one end of the resistor element R12. However, the present invention is not limited to this example, and the resistor element R11 and the resistor element R12. Any node between the nodes may be connected to any node.

遮断部30は、検出部10が過電圧を検出した場合に開放状態に制御されて、トランスTの1次巻線への直流入力電圧Vinの供給を遮断するものであり、本実施形態ではヒューズF(回路素子)を備えて構成される。このヒューズFは、入力端子TINHとトランスの1次巻線L1の一端との間の第3電流経路上に介挿される。本実施形態では、ヒューズFの一端はダイオードD1のカソードに接続され、このヒューズFの他端はコイルL01の一端に接続される。ただし、この例に限定されず、トランスTの1次巻線への直流入力電圧Vinの供給を遮断することができる限度において、ヒューズFは第3電流経路上のどの位置に介挿されてもよい。   The shut-off unit 30 is controlled to be open when the detecting unit 10 detects an overvoltage, and shuts off the supply of the DC input voltage Vin to the primary winding of the transformer T. (Circuit element). The fuse F is inserted on a third current path between the input terminal TINH and one end of the primary winding L1 of the transformer. In the present embodiment, one end of the fuse F is connected to the cathode of the diode D1, and the other end of the fuse F is connected to one end of the coil L01. However, the present invention is not limited to this example, and the fuse F can be inserted at any position on the third current path as long as the supply of the DC input voltage Vin to the primary winding of the transformer T can be cut off. Good.

なお、本実施形態では、トランスTの1次巻線L1の高電圧側の一端と2次巻線L2の高電圧側の一端との間の絶縁破壊に起因した過電圧に対処するため、上記第3電流経路上にヒューズFを介挿するものとするが、トランスTの1次巻線L1の低電圧側の他端と2次巻線L2の低電圧側の他端との間の絶縁破壊に起因した過電圧に対処する場合には、ヒューズFは上記第4電流経路上に介挿される。即ち、ヒューズFは、過電圧をもたらす絶縁破壊部分の部位に応じて、この絶縁破壊部分と直列接続されるように、第3電流経路または第4電流経路の何れかに介挿される。   In the present embodiment, in order to cope with overvoltage caused by dielectric breakdown between one end on the high voltage side of the primary winding L1 of the transformer T and one end on the high voltage side of the secondary winding L2, The fuse F is inserted on the three current paths, but the insulation breakdown between the other end of the primary winding L1 of the transformer T on the low voltage side and the other end of the secondary winding L2 on the low voltage side When dealing with an overvoltage caused by the above, the fuse F is inserted on the fourth current path. That is, the fuse F is inserted in either the third current path or the fourth current path so as to be connected in series with the dielectric breakdown part according to the part of the dielectric breakdown part that causes overvoltage.

遮断部30は、更に、検出部10が過電圧を検出した場合にヒューズFを溶断させるための構成要素として、サイリスタTH31(スイッチ素子)、コンデンサC32、抵抗素子R31,R32、受光トランジスタP31、pnp型バイポーラトランジスタQ31、抵抗素子R33,R34,R35,R36を備える。   The interruption unit 30 further includes thyristor TH31 (switch element), capacitor C32, resistance elements R31 and R32, light receiving transistor P31, pnp type as components for blowing the fuse F when the detection unit 10 detects an overvoltage. A bipolar transistor Q31 and resistance elements R33, R34, R35, and R36 are provided.

具体的に説明すると、サイリスタTH31は、入力端子TINHと入力端子TINLとの間にヒューズFと直列接続されるようにして、上記第3電流経路と第4電流経路との間に接続される。即ち、サイリスタTH31のアノードは、上記第3電流経路上に位置するヒューズFの他端に接続され、そのカソードは、上記第4電流経路上に位置する入力端子TINLに接続される。   More specifically, the thyristor TH31 is connected between the third current path and the fourth current path so as to be connected in series with the fuse F between the input terminal TINH and the input terminal TINL. That is, the anode of the thyristor TH31 is connected to the other end of the fuse F located on the third current path, and the cathode is connected to the input terminal TINL located on the fourth current path.

また、電圧レギュレータVRGの出力部と入力端子TINLとの間には、抵抗素子R31,R32および受光トランジスタP31が直列接続される。即ち、電圧レギュレータVRGの出力部には抵抗素子R31の一端が接続され、この抵抗素子R31の他端には抵抗素子R32の一端が接続され、この抵抗素子R32の他端は受光トランジスタP31の一端(コレクタ)に接続され、この受光トランジスタP31の他端(エミッタ)は入力端子TINLに接続される。受光トランジスタP31は上述の検出部10を構成する発光トランジスタP11と光学的に結合され、ホトカプラを構成する。   Further, resistance elements R31 and R32 and a light receiving transistor P31 are connected in series between the output portion of the voltage regulator VRG and the input terminal TINL. That is, one end of the resistor element R31 is connected to the output portion of the voltage regulator VRG, one end of the resistor element R32 is connected to the other end of the resistor element R31, and the other end of the resistor element R32 is one end of the light receiving transistor P31. The other end (emitter) of the light receiving transistor P31 is connected to the input terminal TINL. The light-receiving transistor P31 is optically coupled to the light-emitting transistor P11 that constitutes the above-described detection unit 10 to constitute a photocoupler.

pnp型バイポーラトランジスタQ31のエミッタは電圧レギュレータVRGの出力部に接続され、このpnp型バイポーラトランジスタQ31のベースは、抵抗素子R31と抵抗素子R32との間のノードに接続される。また、pnp型バイポーラトランジスタQ31のコレクタとサイリスタTH31の制御電極との間には、抵抗素子R33,R34,R35が直列接続され、サイリスタTH31の制御電極と入力端子TINLとの間には、抵抗素子R36が接続される。   The emitter of the pnp bipolar transistor Q31 is connected to the output part of the voltage regulator VRG, and the base of the pnp bipolar transistor Q31 is connected to a node between the resistor element R31 and the resistor element R32. Resistance elements R33, R34, and R35 are connected in series between the collector of the pnp bipolar transistor Q31 and the control electrode of the thyristor TH31, and the resistance element is connected between the control electrode of the thyristor TH31 and the input terminal TINL. R36 is connected.

また、サイリスタTH31の制御電極と入力端子TINLとの間には、コンデンサC32が接続され、pnp型バイポーラトランジスタQ31のエミッタとベースとの間には、コンデンサC31が接続される。これらコンデンサC31、C32は安定化のためのものである。即ち、コンデンサC31は、電源投入時にpnp型バイポーラトランジスタQ31をオフ状態に維持するためのものであり、また、コンデンサC32は、電源投入時にサイリスタTH31をオフ状態に維持するためのものであり、これにより、過渡状態におけるヒューズFの誤溶断を防止するためのものである。   A capacitor C32 is connected between the control electrode of the thyristor TH31 and the input terminal TINL, and a capacitor C31 is connected between the emitter and base of the pnp bipolar transistor Q31. These capacitors C31 and C32 are for stabilization. That is, the capacitor C31 is for maintaining the pnp bipolar transistor Q31 in the off state when the power is turned on, and the capacitor C32 is for maintaining the thyristor TH31 in the off state when the power is turned on. Therefore, the fuse F is prevented from being erroneously blown in a transient state.

電圧レギュレータVRGは、前述の図6に示すものと同一であり、本来的には、n型MOSトランジスタQ1のスイッチングを制御するための制御回路CNT(図示省略)の動作電源電圧VCCを供給するために備えられたものである。本実施形態では、電圧レギュレータVRGが発生する電圧VCCは、遮断部30の動作電源としても使用される。ただし、この例に限定されず、遮断部30の動作電源として、上記第3電流経路上に現れる電圧(例えば、直流入力電圧Vinまたは電圧VC1)を用いるように構成することも可能である。   The voltage regulator VRG is the same as that shown in FIG. 6 described above, and is essentially for supplying the operation power supply voltage VCC of the control circuit CNT (not shown) for controlling the switching of the n-type MOS transistor Q1. Is provided. In the present embodiment, the voltage VCC generated by the voltage regulator VRG is also used as an operation power supply for the cutoff unit 30. However, the present invention is not limited to this example, and it is also possible to use a voltage (for example, DC input voltage Vin or voltage VC1) appearing on the third current path as the operation power supply of the interrupting unit 30.

電圧レギュレータVRGは、抵抗素子R101,R102,R103、npn型バイポーラトランジスタQ101、ツェナーダイオードZ101,Z102、コンデンサC101から構成される。抵抗素子R101の一端は、トランスTの1次巻線L1の一端に接続され、この抵抗素子R101の他端は抵抗素子R102の一端に接続される。抵抗素子R102の他端は、npn型バイポーラトランジスタQ101のベースとツェナーダイオードZ101のカソードに接続される。ツェナーダイオードZ101のアノードはツェナーダイオードZ102のカソードに接続され、このツェナーダイオードZ102のアノードは入力端子TINLに接続される。   The voltage regulator VRG includes resistance elements R101, R102, and R103, an npn bipolar transistor Q101, Zener diodes Z101 and Z102, and a capacitor C101. One end of the resistance element R101 is connected to one end of the primary winding L1 of the transformer T, and the other end of the resistance element R101 is connected to one end of the resistance element R102. The other end of resistance element R102 is connected to the base of npn bipolar transistor Q101 and the cathode of Zener diode Z101. The anode of the Zener diode Z101 is connected to the cathode of the Zener diode Z102, and the anode of the Zener diode Z102 is connected to the input terminal TINL.

抵抗素子R101と抵抗素子R102との間のノードは、抵抗素子R103の一端に接続され、この抵抗素子R103の他端は、npn型バイポーラトランジスタQ101のコレクタに接続される。npn型バイポーラトランジスタQ101のエミッタと入力端子TINLとの間には安定化用のコンデンサC101が接続され、このnpn型バイポーラトランジスタQ101のエミッタが電圧レギュレータVRGの出力部となっている。   A node between the resistance element R101 and the resistance element R102 is connected to one end of the resistance element R103, and the other end of the resistance element R103 is connected to a collector of the npn-type bipolar transistor Q101. A stabilizing capacitor C101 is connected between the emitter of the npn-type bipolar transistor Q101 and the input terminal TINL, and the emitter of the npn-type bipolar transistor Q101 serves as an output portion of the voltage regulator VRG.

このような構成を有する電圧レギュレータVRGによれば、抵抗素子R101,R102とツェナーダイオードZ101,Z102との直列回路によって得られる一定の基準電圧が抵抗素子R102とツェナーダイオードZ101との間のノードに現れる。この基準電圧がnpn型バイポーラトランジスタQ101のベースに印加されることにより、npn型バイポーラトランジスタQ101のベース電圧からベース・エミッタ間電圧Vbeを差し引いた電圧が動作電源電圧VCCとして得られる。従って、電圧レギュレータVRGによれば、高電圧の直流入力電圧Vinから、n型MOSトランジスタQ1のスイッチングを制御するための制御回路(図示なし)や遮断部30に適合する動作電源電圧VCCを生成することができる。   According to the voltage regulator VRG having such a configuration, a constant reference voltage obtained by a series circuit of the resistor elements R101 and R102 and the Zener diodes Z101 and Z102 appears at a node between the resistor element R102 and the Zener diode Z101. . By applying this reference voltage to the base of the npn bipolar transistor Q101, a voltage obtained by subtracting the base-emitter voltage Vbe from the base voltage of the npn bipolar transistor Q101 is obtained as the operating power supply voltage VCC. Therefore, according to the voltage regulator VRG, a control circuit (not shown) for controlling the switching of the n-type MOS transistor Q1 and an operation power supply voltage VCC suitable for the cutoff unit 30 are generated from the high DC input voltage Vin. be able to.

なお、図1に示す抵抗rは、前述の図6に示した抵抗rと同様の要素であり、トランスTの1次側巻線L1の一端と2次側巻線L2の一端との間に絶縁破壊が発生した場合の絶縁破壊部分を示し、電力変換装置1が本来的に備える構成要素ではない。   The resistor r shown in FIG. 1 is the same element as the resistor r shown in FIG. 6 described above, and is between the one end of the primary side winding L1 and the one end of the secondary side winding L2 of the transformer T. The dielectric breakdown part when a dielectric breakdown occurs is shown, and is not a component that the power conversion device 1 originally has.

次に、トランスTの1次側巻線L1の高電圧側の一端と2次側巻線L2の高電圧側の一端との間で絶縁破壊が発生した場合を例とし、電力変換装置1の動作(過電圧保護方法)について、図2に示す波形図を参照しながら過電圧保護機能に着目して説明する。
なお、説明の便宜上、入力端子TINLおよび出力端子TOUTLはグランド電位(0V)に固定されているものとするが、この例に限定されない。
Next, the case where dielectric breakdown occurs between one end on the high voltage side of the primary side winding L1 of the transformer T and one end on the high voltage side of the secondary side winding L2 will be described as an example. The operation (overvoltage protection method) will be described focusing on the overvoltage protection function with reference to the waveform diagram shown in FIG.
For convenience of explanation, it is assumed that the input terminal TINL and the output terminal TOUTL are fixed to the ground potential (0 V), but the present invention is not limited to this example.

先ず、トランスTの絶縁破壊が発生する時刻t1の前の状態では、通常動作により、直流入力電圧Vinから、この直流入力電圧Vinよりも低い所望の出力電圧Voutが出力されている。   First, in a state before time t1 when the dielectric breakdown of the transformer T occurs, a desired output voltage Vout lower than the DC input voltage Vin is output from the DC input voltage Vin by normal operation.

時刻t1でトランスTの絶縁破壊が発生すると、トランスTの1次側巻線L1の一端と2次巻線L2の一端との間の絶縁破壊部分に抵抗rで示される電流経路が形成される。この結果、1次側の電圧VC1(入力コンデンサC1の端子間電圧)と2次側の出力電圧Voutとの間の電位差により電流が抵抗rを介して1次側から2次側に流れ込み、この電流により出力電圧Voutが引き上げられて上昇し出す。そして、時刻t2で、出力電圧Voutが、検出部10を構成するツェナーダイオードZ11の電気的特性によって規定される所定の閾値Vthに達すると、このツェナーダイオードZ11が導通する。この結果、発光ダイオードP11が通電されて発光すると共に、ツェナーダイオードZ11と抵抗素子R12との間のノードの電圧が上昇する。   When a breakdown of the transformer T occurs at time t1, a current path indicated by a resistance r is formed in a breakdown portion between one end of the primary side winding L1 and one end of the secondary winding L2 of the transformer T. . As a result, a current flows from the primary side to the secondary side through the resistor r due to a potential difference between the primary side voltage VC1 (voltage between the terminals of the input capacitor C1) and the secondary side output voltage Vout. The output voltage Vout is raised by the current and starts to rise. At time t2, when the output voltage Vout reaches a predetermined threshold value Vth defined by the electrical characteristics of the Zener diode Z11 constituting the detection unit 10, the Zener diode Z11 is turned on. As a result, the light emitting diode P11 is energized to emit light, and the voltage at the node between the Zener diode Z11 and the resistance element R12 increases.

なお、ツェナーダイオードZ11の電気的特性によって規定される上述の所定の閾値Vthは、過電圧の発生を判定するための値であって、本装置の2次側の構成部品および外部負荷LDの保護の観点から適切に選択される。   The above-mentioned predetermined threshold value Vth defined by the electrical characteristics of the Zener diode Z11 is a value for determining the occurrence of overvoltage, and is used to protect the secondary side components of the device and the external load LD. Appropriately selected from the viewpoint.

検出部10のツェナーダイオードZ11と抵抗素子R12との間のノードの電圧が上昇すると、この電圧が制御電極に入力される短絡部20のサイリスタTH21がターンオンし、このサイリスタTH21により、上記第1電流経路上に位置する出力端子TOUTHと、上記第2電流経路上に位置する出力端子TOUTLとの間が短絡される。これにより、上述の絶縁破壊部分の抵抗rを介して1次側から2次側に流れ込む電流が、サイリスタTH21を通じて出力端子VOUTLに放出され、図2の下段の波形に示すように、時刻t2以降では、出力電圧Voutが低下して概ね0Vになる。従って、トランスTの絶縁破壊に起因する過電圧が抑制され、電力変換装置1の2次側を構成する部品や外部負荷LDが過電圧から保護される。   When the voltage at the node between the Zener diode Z11 of the detection unit 10 and the resistance element R12 rises, the thyristor TH21 of the short-circuit unit 20 to which this voltage is input to the control electrode is turned on, and the thyristor TH21 causes the first current to be turned on. The output terminal TOUTH located on the path and the output terminal TOUTL located on the second current path are short-circuited. As a result, the current flowing from the primary side to the secondary side via the resistance r of the dielectric breakdown portion is discharged to the output terminal VOUTL through the thyristor TH21, and as shown in the lower waveform of FIG. Then, the output voltage Vout decreases to approximately 0V. Therefore, the overvoltage resulting from the dielectric breakdown of the transformer T is suppressed, and the components constituting the secondary side of the power converter 1 and the external load LD are protected from the overvoltage.

上述の動作により、過電圧は抑制されるが、短絡部20を構成するサイリスタTH21を通じて、1次側の高電圧側の入力端子である入力端子TINHから2次側の低電圧端子である出力端子TOUTLに向けて電流が流れ、この状態が継続すると、サイリスタTH21が発熱する。そのため、本実施形態では、遮断部30により1次側の直流入力電圧Vinの供給を遮断する。   Although the overvoltage is suppressed by the above-described operation, the input terminal TINH which is the primary high voltage side input terminal to the output terminal TOUTL which is the secondary low voltage terminal through the thyristor TH21 constituting the short circuit unit 20. When this state continues, the thyristor TH21 generates heat. Therefore, in the present embodiment, the supply of the primary side DC input voltage Vin is blocked by the blocking unit 30.

具体的には、上述のように出力電圧Voutが上昇して所定の閾値Vthを超えると、ツェナーダイオードZ11が導通し、発光ダイオードP11が発光する。発光ダイオードP11が発光すると、この発光ダイオードP11と光学的に結合された遮断部30を構成する受光トランジスタP31が導通する。受光トランジスタP31が導通すると、抵抗素子R31と抵抗素子R32との間のノードの電位が低下し、これをベースに入力するpnp型バイポーラトランジスタQ31が導通する。   Specifically, as described above, when the output voltage Vout increases and exceeds a predetermined threshold value Vth, the Zener diode Z11 becomes conductive and the light emitting diode P11 emits light. When the light emitting diode P11 emits light, the light receiving transistor P31 constituting the blocking unit 30 optically coupled to the light emitting diode P11 is turned on. When the light receiving transistor P31 is turned on, the potential of the node between the resistor element R31 and the resistor element R32 is lowered, and the pnp bipolar transistor Q31 that is input to the base is turned on.

pnp型バイポーラトランジスタQ31が導通すると、抵抗素子R35と抵抗素子R36との間のノードの電位が上昇し、これを制御電極に入力するサイリスタTH31がターンオンする。これにより、直流入力電圧Vinが印加された入力端子TINHと入力端子TINLとの間にヒューズFが電気的に接続され、このときにヒューズFに流れる電流によりヒューズFが溶断される。これにより、図2の上段に示すように、時刻t2以降において、1次側の電圧VC1が低下して0Vになる。   When the pnp bipolar transistor Q31 becomes conductive, the potential of the node between the resistance element R35 and the resistance element R36 rises, and the thyristor TH31 that inputs this to the control electrode is turned on. As a result, the fuse F is electrically connected between the input terminal TINH to which the DC input voltage Vin is applied and the input terminal TINL. At this time, the fuse F is blown by the current flowing through the fuse F. As a result, as shown in the upper part of FIG. 2, the voltage VC1 on the primary side decreases to 0V after time t2.

ヒューズFが溶断されると、入力端子TINHと1次巻線L1との間の上記第3電流経路が遮断され、この1次巻線L1に対する直流入力電圧Vinの供給が遮断される。これにより、トランスTの1次側と2次側との間の絶縁破壊部分の抵抗rを介して1次側から2次側に流れ込む電流が遮断され、短絡部20を構成するサイリスタTH21を電流が流れなくなる。従ってサイリスタTH21での発熱が抑制される。   When the fuse F is blown, the third current path between the input terminal TINH and the primary winding L1 is cut off, and the supply of the DC input voltage Vin to the primary winding L1 is cut off. As a result, the current flowing from the primary side to the secondary side via the resistance r of the dielectric breakdown portion between the primary side and the secondary side of the transformer T is cut off, and the thyristor TH21 constituting the short-circuit portion 20 is No longer flows. Accordingly, heat generation at the thyristor TH21 is suppressed.

上述したように、第1実施形態によれば、短絡部20により第1電流経路と第2電流経路との間を短絡し、遮断部30により上記第3電流経路を遮断することにより、短絡部20での発熱を抑制しながら、トランスTの絶縁破壊に起因した過電圧を抑制することができる。   As described above, according to the first embodiment, the short-circuit portion 20 shorts between the first current path and the second current path, and the cut-off portion 30 cuts off the third current path, thereby the short-circuit portion. While suppressing the heat generation at 20, the overvoltage caused by the dielectric breakdown of the transformer T can be suppressed.

・第1実施形態の第1変形例
次に、図3を参照して、第1実施形態の第1変形例を説明する。
図3に示す第1変形例による電力変換装置1Aは、上述の図1に示す電力変換装置1の構成において、検出部10および遮断部30に代えて検出部10Aおよび遮断部30Aを備える。このうち、検出部10Aは、発光ダイオードP11を備えない点で検出部10と構成が異なり、遮断部30Aは、ヒューズ溶断回路としてサイリスタTH311を備える点で遮断部30と構成が異なる。
-1st modification of 1st Embodiment Next, with reference to FIG. 3, the 1st modification of 1st Embodiment is demonstrated.
A power conversion device 1A according to the first modification shown in FIG. 3 includes a detection unit 10A and a cutoff unit 30A instead of the detection unit 10 and the cutoff unit 30 in the configuration of the power conversion device 1 shown in FIG. Among these, the detection unit 10A is different in configuration from the detection unit 10 in that it does not include the light emitting diode P11, and the cutoff unit 30A is different in configuration from the cutoff unit 30 in that it includes a thyristor TH311 as a fuse blowing circuit.

ここで、サイリスタTH311のアノードは、第3電流経路上に位置するヒューズFの他端に接続され、そのカソードは、第2電流経路上に位置する低電圧側の出力端子TOUTLに接続される。サイリスタTH311の制御電極は、ツェナーダイオードZ11と抵抗素子R12との間のノードに接続される。即ち、サイリスタTH311の制御電極には、短絡部20を構成するサイリスタTH21の制御電極に与えられる信号と同じ信号が与えられる。その他の構成は図1の電力変換装置1と同一である。   Here, the anode of the thyristor TH311 is connected to the other end of the fuse F located on the third current path, and the cathode is connected to the output terminal TOUTL on the low voltage side located on the second current path. The control electrode of thyristor TH311 is connected to a node between zener diode Z11 and resistance element R12. That is, the same signal as that given to the control electrode of the thyristor TH21 constituting the short-circuit portion 20 is given to the control electrode of the thyristor TH311. Other configurations are the same as those of the power conversion apparatus 1 of FIG.

上述の構成を有する第1変形例によれば、出力電圧Voutが上昇して前述の所定の閾値Vthに達すると、検出部10Aを構成するツェナーダイオードZ11と抵抗素子R12との間のノードの電位が上昇し、この電位を制御電極に入力する短絡部20のサイリスタTH21がターンオンすると共に、遮断部30AのサイリスタTH311がターンオンする。ここで、短絡部20のサイリスタTH21がターンオンすることにより、上述の第1実施形態で説明したように、出力端子TOUTHと出力端子TOUTLとの間が短絡され、これにより過電圧が抑制される。また、遮断部30AのサイリスタTH311がターンオンすることにより、ヒューズFの他端がサイリスタTH311を介して低電圧側の出力端子TOUTLに電気的に接続され、これによりヒューズFの溶断に必要とされる十分な電流がヒューズFに流れる。従って第1変形例によれば、簡易な構成でヒューズFを溶断し、直流入力電圧Vinの供給を遮断することができる。   According to the first modified example having the above-described configuration, when the output voltage Vout increases and reaches the predetermined threshold value Vth, the potential of the node between the Zener diode Z11 and the resistance element R12 configuring the detection unit 10A. Rises, and the thyristor TH21 of the short-circuit unit 20 that inputs this potential to the control electrode is turned on, and the thyristor TH311 of the blocking unit 30A is turned on. Here, when the thyristor TH21 of the short-circuit portion 20 is turned on, as described in the first embodiment, the output terminal TOUTH and the output terminal TOUTL are short-circuited, thereby suppressing overvoltage. Further, when the thyristor TH311 of the interrupting section 30A is turned on, the other end of the fuse F is electrically connected to the output terminal TOUTL on the low voltage side via the thyristor TH311. This is necessary for blowing the fuse F. Sufficient current flows through the fuse F. Therefore, according to the first modification, the fuse F can be blown with a simple configuration, and the supply of the DC input voltage Vin can be cut off.

なお、この第1変形例では、サイリスタTH311のカソードを上記第2電流経路上に位置する低電圧側の出力端子TOUTLに接続するものとしたが、上記第1電流経路上に位置する高電圧側の出力端子TOUTHに接続してもよい。この場合、短絡部20のサイリスタTH21がターンオンすれば、遮断部30AのサイリスタTH311のカソードは短絡部20のサイリスタTH21を介して低電圧側の出力端子TOUTLに電気的に接続される。従って、上述の第1変形例と同様にヒューズFを溶断するための電流を発生させることができる。   In the first modification, the cathode of the thyristor TH311 is connected to the output terminal TOUTL on the low voltage side located on the second current path. However, the high voltage side located on the first current path is used. May be connected to the output terminal TOUTH. In this case, if the thyristor TH21 of the short-circuit portion 20 is turned on, the cathode of the thyristor TH311 of the cutoff portion 30A is electrically connected to the output terminal TOUTL on the low voltage side via the thyristor TH21 of the short-circuit portion 20. Therefore, a current for blowing the fuse F can be generated in the same manner as in the first modified example.

・第1実施形態の第2変形例
次に、図4を参照して、第1実施形態の第2変形例を説明する。
図4に示す第2変形例による電力変換装置1Bは、上述の図3に示した第1変形例による電力変換装置1Aの構成において、遮断部30Aに代えて、ヒューズFとサイリスタTH312から構成される遮断部30Bを備える。ここで、サイリスタTH312のアノードは、上記第3電流経路上に位置するヒューズFの他端に接続され、そのカソードは、上記第4電流経路上に位置する低電圧側の入力端子TINLに接続される。サイリスタTH312の制御電極は、ツェナーダイオードZ11と抵抗素子R12との間のノードに接続される。即ち、遮断部30BのサイリスタTH312の制御電極には、短絡部20のサイリスタTH21の制御電極に与えられる信号と同じ信号が与えられる。その他の構成は第1変形例と同一である。
-2nd modification of 1st Embodiment Next, with reference to FIG. 4, the 2nd modification of 1st Embodiment is demonstrated.
The power conversion device 1B according to the second modification shown in FIG. 4 includes a fuse F and a thyristor TH312 in place of the blocking unit 30A in the configuration of the power conversion device 1A according to the first modification shown in FIG. The interruption | blocking part 30B is provided. Here, the anode of the thyristor TH312 is connected to the other end of the fuse F located on the third current path, and the cathode is connected to the input terminal TINL on the low voltage side located on the fourth current path. The The control electrode of thyristor TH312 is connected to a node between Zener diode Z11 and resistance element R12. That is, the same signal as that given to the control electrode of the thyristor TH21 of the short circuit unit 20 is given to the control electrode of the thyristor TH312 of the blocking unit 30B. Other configurations are the same as those of the first modification.

上述の構成を有する第2変形例によれば、出力電圧Voutが上昇して前述の所定の閾値Vthに達した場合、遮断部30BのサイリスタTH312がターンオンすることにより、ヒューズFの他端がサイリスタTH312を介して入力端子TINLに電気的に接続される。これにより、ヒューズFが入力端子TINHと入力端子TINLとの間に電気的に接続される。従って、直流入力電圧VinがヒューズFに印加されるので、ヒューズFに十分な電流を流すことができ、簡易な構成でヒューズFを速やかに溶断することができる。   According to the second modified example having the above-described configuration, when the output voltage Vout increases and reaches the predetermined threshold value Vth, the thyristor TH312 of the interrupting unit 30B is turned on, so that the other end of the fuse F is connected to the thyristor. It is electrically connected to the input terminal TINL via TH312. As a result, the fuse F is electrically connected between the input terminal TINH and the input terminal TINL. Therefore, since the DC input voltage Vin is applied to the fuse F, a sufficient current can flow through the fuse F, and the fuse F can be blown quickly with a simple configuration.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図5に、第2実施形態による電力変換装置2の構成を示す。
この電力変換装置2は、前述の第1実施形態による図1に示す電力変換装置1の構成において、遮断部30に代えて遮断部40を備える。その他の構成は、図1に示す電力変換装置1と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 5, the structure of the power converter device 2 by 2nd Embodiment is shown.
The power conversion device 2 includes a blocking unit 40 instead of the blocking unit 30 in the configuration of the power conversion device 1 shown in FIG. 1 according to the first embodiment described above. Other configurations are the same as those of the power conversion apparatus 1 shown in FIG.

第2実施形態による遮断部40は、図1のヒューズFに対応するp型MOSトランジスタQ41(第2回路素子)と、検出部10が過電圧を検出した場合にp型MOSトランジスタQ41を非導通状態に制御するための制御回路CNT41とから構成される。ここで、p型MOSトランジスタQ41のソースはコイルL01の他端に接続され、そのドレインはトランスTの1次巻線L1の一端に接続される。   The blocking unit 40 according to the second embodiment is configured to turn off the p-type MOS transistor Q41 (second circuit element) corresponding to the fuse F in FIG. 1 and the p-type MOS transistor Q41 when the detection unit 10 detects an overvoltage. And a control circuit CNT41 for controlling the operation. Here, the source of the p-type MOS transistor Q41 is connected to the other end of the coil L01, and its drain is connected to one end of the primary winding L1 of the transformer T.

制御回路CNT41は、ラッチ回路LT41、受光トランジスタP41、抵抗素子R41,R42から構成される。受光トランジスタP41の一端には、電圧レギュレータVRGから動作電源電圧VCCが供給され、この受光トランジスタP41の他端は抵抗素子R41の一端に接続される。抵抗素子R41の他端は、ラッチ回路LT41の入力部に接続されると共に抵抗素子R42の一端に接続され、この抵抗素子R42の他端は入力端子TINLに接続される。ラッチ回路LT41の出力部はp型MOSトランジスタQ41のゲートに接続される。   The control circuit CNT41 includes a latch circuit LT41, a light receiving transistor P41, and resistance elements R41 and R42. One end of the light receiving transistor P41 is supplied with the operating power supply voltage VCC from the voltage regulator VRG, and the other end of the light receiving transistor P41 is connected to one end of the resistor element R41. The other end of the resistor element R41 is connected to the input portion of the latch circuit LT41 and one end of the resistor element R42, and the other end of the resistor element R42 is connected to the input terminal TINL. The output portion of latch circuit LT41 is connected to the gate of p-type MOS transistor Q41.

ラッチ回路LT41には、電圧レギュレータVRGから動作電源電圧VCCが供給されるが、このラッチ回路LT41は、例えばレベルシフタ回路またはチャージポンプ回路を内蔵することにより、動作電源電圧VCCよりも高い電圧VC1に相当する振幅を有する信号を出力することが可能なように構成されている。即ち、ラッチ回路LT41は、ロウレベルの信号として0Vを出力し、ハイレベルの信号として電圧VC1に相当する電圧を出力し、これにより、p型MOSトランジスタQ41を導通状態または非導通状態に制御する。   The operation power supply voltage VCC is supplied from the voltage regulator VRG to the latch circuit LT41. The latch circuit LT41 corresponds to the voltage VC1 higher than the operation power supply voltage VCC by incorporating a level shifter circuit or a charge pump circuit, for example. It is configured to be able to output a signal having a certain amplitude. That is, the latch circuit LT41 outputs 0V as a low level signal and outputs a voltage corresponding to the voltage VC1 as a high level signal, thereby controlling the p-type MOS transistor Q41 in a conductive state or a nonconductive state.

電圧レギュレータVRGは、前述の第1実施形態による図1に示すものと同様の構成を有するが、第2実施形態では、電圧レギュレータVRGを構成する抵抗素子R101の一端が、上記第3電流経路においてp型MOSトランジスタQ41よりも入力端子TINHに近いノードに接続され、図5の例では、ダイオードD1とコイルL01との間のノードに接続されている。この理由は、遮断部40を構成するp型MOSトランジスタQ41により直流入力電圧Vinの供給が遮断された後の遮断部40の動作を確保するためである。ただし、電圧レギュレータVRGを構成する抵抗素子R101の一端は、入力端子TINHとp型MOSトランジスタQ41との間であれば、どこに接続されてもよく、図5の例に限定されない。   The voltage regulator VRG has the same configuration as that shown in FIG. 1 according to the first embodiment described above, but in the second embodiment, one end of the resistance element R101 constituting the voltage regulator VRG is connected to the third current path. It is connected to a node closer to the input terminal TINH than the p-type MOS transistor Q41, and is connected to a node between the diode D1 and the coil L01 in the example of FIG. The reason for this is to ensure the operation of the blocking unit 40 after the supply of the DC input voltage Vin is blocked by the p-type MOS transistor Q41 constituting the blocking unit 40. However, one end of the resistance element R101 constituting the voltage regulator VRG may be connected anywhere between the input terminal TINH and the p-type MOS transistor Q41, and is not limited to the example of FIG.

次に、トランスTの1次側巻線L1の一端と2次側巻線L2の一端との間に絶縁破壊が発生した場合を例とし、第2実施形態による電力変換装置2の動作について、過電圧保護機能に着目して説明する。   Next, taking as an example the case where dielectric breakdown occurs between one end of the primary side winding L1 and one end of the secondary side winding L2 of the transformer T, the operation of the power conversion device 2 according to the second embodiment will be described. Description will be made by paying attention to the overvoltage protection function.

第2実施形態による電力変換装置2によれば、前述の第1実施形態と同様に、トランスTの絶縁破壊が発生すると、出力電圧Voutが上昇し、この出力電圧Voutが前述の所定の閾値Vthに達すると、短絡部20を構成するサイリスタTH21がターンオンする。サイリスタTH21がターンオンすると、このサイリスタTH21により、上記第1電流経路上に位置する出力端子TOUTHと、上記第2電流経路上に位置する出力端子TOUTLとの間が短絡される。これにより出力電圧Voutが概ね0Vになる。従って、トランスTの絶縁破壊に起因する過電圧の発生が抑制される。   According to the power conversion device 2 according to the second embodiment, as in the first embodiment described above, when the dielectric breakdown of the transformer T occurs, the output voltage Vout increases, and the output voltage Vout becomes equal to the predetermined threshold value Vth described above. , The thyristor TH21 constituting the short circuit unit 20 is turned on. When the thyristor TH21 is turned on, the thyristor TH21 shorts between the output terminal TOUTH located on the first current path and the output terminal TOUTL located on the second current path. As a result, the output voltage Vout becomes approximately 0V. Accordingly, the occurrence of overvoltage due to the dielectric breakdown of the transformer T is suppressed.

また、出力電圧Voutが前述の所定の閾値Vthに達すると、検出部10の発光ダイオードP11が発光し、この発光ダイオードP11と光学的に結合された遮断部40の受光トランジスタP41が導通する。この結果、ラッチ回路LT41の入力部にハイレベルの信号が印加され、この信号レベルがラッチ回路LT41に保持される。   When the output voltage Vout reaches the predetermined threshold value Vth, the light emitting diode P11 of the detecting unit 10 emits light, and the light receiving transistor P41 of the blocking unit 40 optically coupled to the light emitting diode P11 is turned on. As a result, a high level signal is applied to the input portion of the latch circuit LT41, and this signal level is held in the latch circuit LT41.

ラッチ回路LT41は、ハイレベルの信号を保持すると、電圧VC1に相当するハイレベルの信号をp型MOSトランジスタQ41のゲートに供給し、これによりp型MOSトランジスタQ41を非導通状態に制御する。p型MOSトランジスタQ41が非導通状態に制御されると、前述の第1実施形態と同様に、直流入力電圧Vinの供給が遮断され、短絡部20のサイリスタTH21を電流が流れなくなる。   When the latch circuit LT41 holds the high level signal, the latch circuit LT41 supplies a high level signal corresponding to the voltage VC1 to the gate of the p-type MOS transistor Q41, thereby controlling the p-type MOS transistor Q41 in a non-conductive state. When the p-type MOS transistor Q41 is controlled to be in a non-conductive state, the supply of the DC input voltage Vin is cut off as in the first embodiment described above, and no current flows through the thyristor TH21 of the short-circuit portion 20.

第2実施形態によれば、ヒューズに代えてp型MOSトランジスタQ41を備えたので、前述の第1実施形態による効果に加え、ヒューズを溶断するための電力を要することなく、直流入力電圧Vinの供給を遮断することができる。   According to the second embodiment, since the p-type MOS transistor Q41 is provided instead of the fuse, in addition to the effect of the first embodiment described above, the DC input voltage Vin can be reduced without requiring power for blowing the fuse. Supply can be cut off.

以上で、本発明の実施形態および変形例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前述の第1実施形態では、電力変換装置1は、短絡部20と遮断部30の両方を備えるものとしたが、何れか一方のみを備えるものとして構成することも可能である。第2実施形態についても同様である。
Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the above-described first embodiment, the power conversion device 1 includes both the short-circuit unit 20 and the blocking unit 30, but may be configured to include only one of them. The same applies to the second embodiment.

また、上述の第1実施形態では、サイリスタTH31により上記第3電流経路と第4電流経路との間を短絡することによりヒューズFを溶断するための電流を発生させるものとしたが、絶縁破壊部分の抵抗rが十分に小さい場合には、この抵抗rとサイリスタTH21を介して流れる電流によりヒューズFを溶断することも可能である。このような絶縁破壊を想定する用途においては、遮断部30をヒューズFのみから構成してもよい。   In the first embodiment described above, the current for blowing the fuse F is generated by short-circuiting the third current path and the fourth current path by the thyristor TH31. When the resistance r is sufficiently small, the fuse F can be blown by the current flowing through the resistance r and the thyristor TH21. In an application that assumes such a dielectric breakdown, the interrupting section 30 may be configured only from the fuse F.

また、前述の第1実施形態では、検出部10と遮断部30との間を、発光ダイオードP11および受光トランジスタP31から構成されるホトカプラにより光学的に結合し、過電圧の検出結果を検出部10から遮断部30に光信号により伝達するものとしたが、有線または無線により伝達するように構成することも可能である。第2実施形態についても同様である。   In the first embodiment described above, the detection unit 10 and the blocking unit 30 are optically coupled by a photocoupler including the light emitting diode P11 and the light receiving transistor P31, and the detection result of the overvoltage is detected from the detection unit 10. It is assumed that the light is transmitted to the blocking unit 30 by an optical signal. However, it is also possible to transmit the light by wired or wireless. The same applies to the second embodiment.

1,1A,1B,2,3…電力変換装置、10,10A…検出部、20…短絡部、30,30A,30B,40…遮断部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 2,3 ... Power converter device, 10, 10A ... Detection part, 20 ... Short-circuit part, 30, 30A, 30B, 40 ... Blocking part.

Claims (5)

第1入力端子と第2入力端子との間に印加された直流入力をトランスの1次巻線に断続的に供給することにより該トランスの2次巻線に電圧を誘起させ、前記2次巻線に誘起された電圧を整流して所望の直流出力を第1出力端子と第2出力端子との間に発生させる電力変換装置であって、
前記トランスの2次巻線の一端と前記第1出力端子との間の第1電流経路と、前記2次巻線の他端と前記第2出力端子との間の第2電流経路との間に現れる過電圧を検出する検出部と、
前記検出部が前記過電圧を検出した場合、前記第1電流経路と前記第2電流経路との間を短絡する短絡部と、
前記検出部が前記過電圧を検出した場合、前記トランスの1次巻線への前記直流入力の供給を遮断する遮断部と
を備え、
前記遮断部は、
前記トランスの1次巻線と前記電力変換装置の電力変換動作を制御するスイッチングトランジスタとが直列に接続された直列回路に直列に接続される回路素子であって、前記第1入力端子と前記トランスの1次巻線の一端との間の第3電流経路または前記第2入力端子と前記1次巻線の他端との間の第4電流経路のうちの何れかの電流経路上に介挿され、前記検出部が前記過電圧を検出した場合に、導通状態から非導通状態に制御される回路素子を備えた電力変換装置。
A DC input applied between the first input terminal and the second input terminal is intermittently supplied to the primary winding of the transformer, thereby inducing a voltage in the secondary winding of the transformer, and the secondary winding. A power converter that rectifies a voltage induced in a line and generates a desired DC output between a first output terminal and a second output terminal,
Between a first current path between one end of the secondary winding of the transformer and the first output terminal, and a second current path between the other end of the secondary winding and the second output terminal. A detection unit for detecting an overvoltage appearing in
A short circuit that short-circuits between the first current path and the second current path when the detection unit detects the overvoltage;
A shut-off unit that shuts off the supply of the DC input to the primary winding of the transformer when the detection unit detects the overvoltage;
The blocking part is
A circuit element connected in series to a series circuit in which a primary winding of the transformer and a switching transistor that controls a power conversion operation of the power converter are connected in series, the first input terminal and the transformer Is interposed on one of the third current path between one end of the primary winding and the fourth current path between the second input terminal and the other end of the primary winding. And a power conversion device including a circuit element that is controlled from a conductive state to a non-conductive state when the detection unit detects the overvoltage.
前記短絡部は、
前記第1電流経路と前記第2電流経路との間に接続され、前記検出部が前記過電圧を検出した場合に導通されるスイッチ素子を備えた請求項1記載の電力変換装置。
The short-circuit part is
The power conversion device according to claim 1, further comprising a switch element that is connected between the first current path and the second current path and that is turned on when the detection unit detects the overvoltage.
前記回路素子はヒューズである請求項1又は2の何れか1項記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 1, wherein the circuit element is a fuse. 前記遮断部は、
前記第1入力端子と前記第2入力端子との間に前記ヒューズと直列接続されるようにして、前記第3電流経路と前記第4電流経路との間に接続され、前記検出部が前記過電圧を検出した場合に導通されるスイッチ素子を更に備えた請求項3記載の電力変換装置。
The blocking part is
The fuse is connected in series with the fuse between the first input terminal and the second input terminal, and is connected between the third current path and the fourth current path. The power conversion device according to claim 3, further comprising a switch element that is turned on when detecting.
第1入力端子と第2入力端子との間に印加された直流入力をトランスの1次巻線に断続的に供給することにより該トランスの2次巻線に電圧を誘起させ、前記2次巻線に誘起された電圧を整流して所望の直流出力を第1出力端子と第2出力端子との間に発生させる電力変換装置における過電圧保護方法であって、
前記トランスの2次巻線の一端と前記第1出力端子との間の第1電流経路と、前記2次巻線の他端と前記第2出力端子との間の第2電流経路との間に現れる過電圧を検出する段階と、
前記過電圧が検出された場合、前記第1電流経路と前記第2電流経路との間を短絡する段階と、
前記過電圧が検出された場合、前記トランスの1次巻線への前記直流入力の供給を遮断する段階と
を含み、
前記直流入力の供給を遮断する段階は、
前記トランスの1次巻線と前記電力変換装置の電力変換動作を制御するスイッチングトランジスタとが直列に接続された直列回路に直列に接続される回路素子であって、前記第1入力端子と前記トランスの1次巻線の一端との間の第3電流経路または前記第2入力端子と前記1次巻線の他端との間の第4電流経路のうちの何れかの電流経路上に介挿された回路素子を、前記過電圧が検出された場合に、導通状態から非導通状態に制御する段階を含む、
電力変換装置における過電圧保護方法。
A DC input applied between the first input terminal and the second input terminal is intermittently supplied to the primary winding of the transformer, thereby inducing a voltage in the secondary winding of the transformer, and the secondary winding. An overvoltage protection method in a power converter that rectifies a voltage induced in a line and generates a desired DC output between a first output terminal and a second output terminal,
Between a first current path between one end of the secondary winding of the transformer and the first output terminal, and a second current path between the other end of the secondary winding and the second output terminal. Detecting an overvoltage appearing in
If the overvoltage is detected, short-circuiting between the first current path and the second current path;
Cutting off the supply of the DC input to the primary winding of the transformer if the overvoltage is detected;
Shutting off the supply of the DC input comprises:
A circuit element connected in series to a series circuit in which a primary winding of the transformer and a switching transistor that controls a power conversion operation of the power converter are connected in series, the first input terminal and the transformer Is interposed on one of the third current path between one end of the primary winding and the fourth current path between the second input terminal and the other end of the primary winding. Controlling a circuit element that has been switched from a conductive state to a non-conductive state when the overvoltage is detected ,
An overvoltage protection method for a power converter.
JP2011212493A 2011-09-28 2011-09-28 Power converter and overvoltage protection method in power converter Expired - Fee Related JP6040433B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011212493A JP6040433B2 (en) 2011-09-28 2011-09-28 Power converter and overvoltage protection method in power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011212493A JP6040433B2 (en) 2011-09-28 2011-09-28 Power converter and overvoltage protection method in power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013074737A JP2013074737A (en) 2013-04-22
JP6040433B2 true JP6040433B2 (en) 2016-12-07

Family

ID=48478796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011212493A Expired - Fee Related JP6040433B2 (en) 2011-09-28 2011-09-28 Power converter and overvoltage protection method in power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6040433B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016109649A1 (en) * 2016-05-25 2017-11-30 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Primary switched switching network
DE102017111431A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Endress+Hauser SE+Co. KG Primary switched switching network
CN116436275B (en) * 2023-06-12 2023-08-29 盈力半导体(上海)有限公司 Voltage conversion circuit and voltage conversion chip

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07107620A (en) * 1993-09-29 1995-04-21 Nippondenso Co Ltd Abnormality monitor of dc-dc converter for electric automobile
JP2000201429A (en) * 1998-09-08 2000-07-18 Ricoh Co Ltd Overvoltage protection circuit
JP2002186174A (en) * 2000-12-12 2002-06-28 Nec Kofu Ltd Protection circuit for power supply circuit
JP2009081901A (en) * 2007-09-25 2009-04-16 Aiphone Co Ltd Device for preventing excessive voltage

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013074737A (en) 2013-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI553984B (en) Short protection circuit for power switch and associated protection method
TWI481140B (en) Switching power supply circuit and electronic equipment with protection function
JP6461950B2 (en) Driver with open output protection
JP2008228538A (en) Switching power supply
US10637230B2 (en) Over current protection circuit
US20140307351A1 (en) Over-current Protection Circuit for Light Source Driving Module and Related Backlight Module
JP5126241B2 (en) Overvoltage protection circuit and overvoltage protection method
JP6040433B2 (en) Power converter and overvoltage protection method in power converter
JP5137121B2 (en) Switching power supply
JP2008295254A (en) Lightning arrester
JP2006352975A (en) Switching power unit
JP2009081901A (en) Device for preventing excessive voltage
JP6344086B2 (en) Control device
JP6669967B2 (en) Protection circuit and switching power supply
JP2009213261A (en) Switching power supply apparatus
JP5129208B2 (en) Switching power supply
JP2006050865A (en) Driving circuit for semiconductor power converter
JP2013240187A (en) Switching power supply device
JP3610838B2 (en) Power supply
JP7163486B2 (en) load driver
JP5561827B2 (en) Switching power supply
US20140085942A1 (en) Shunt regulator having protection function and power supply device having the same
JP2015226398A (en) Switching power supply
JP6242004B2 (en) Switching power supply
JP2012244687A (en) Electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151027

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151222

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160824

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20160830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161011

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161013

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6040433

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees