JP3007723B2 - Overvoltage protection circuit and distributed power supply system - Google Patents

Overvoltage protection circuit and distributed power supply system

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JP3007723B2
JP3007723B2 JP3236261A JP23626191A JP3007723B2 JP 3007723 B2 JP3007723 B2 JP 3007723B2 JP 3236261 A JP3236261 A JP 3236261A JP 23626191 A JP23626191 A JP 23626191A JP 3007723 B2 JP3007723 B2 JP 3007723B2
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zener diode
protection circuit
overvoltage protection
switching regulator
power supply
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスイッチング・レギュレ
ータにおける過電圧保護回路、並びにそれを利用した分
散給電システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overvoltage protection circuit in a switching regulator and a distributed power supply system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のスイッチング・レギュレータにお
ける最も簡単な過電圧保護回路は、図3に例示するよう
に、入力フイルタ1とパルス幅制御回路2と主スイッチ
3とトランス4と整流・平滑回路5とホトカプラ9と誤
差増幅回路10とからなるスイッチング・レギュレータ
の出力にツェナーダイオード6を追加し、その過電圧時
の出力をツェナー電圧にクランプするものである。
2. Description of the Related Art The simplest overvoltage protection circuit in a conventional switching regulator is, as exemplified in FIG. 3, an input filter 1, a pulse width control circuit 2, a main switch 3, a transformer 4, a rectifying / smoothing circuit 5, and the like. The zener diode 6 is added to the output of the switching regulator including the photocoupler 9 and the error amplifier circuit 10, and the output at the time of overvoltage is clamped to the zener voltage.

【0003】また、従来の高信頼度が要求されるスイッ
チング・レギュレータにおける過電圧保護回路は図4に
例示するように、図3と同様のスイッチング・レギュレ
ータに追加した2次側の過電圧検出回路21で過電圧を
検出し、その信号をフォトカプラ9a、9bを介して1
次側に帰還してパルス幅制御回路2を停止させることに
より過電圧時の出力を停止させ、この状態を保持するた
めにパルス幅制御回路2の前段にラッチ回路22を設け
たものである。なお、従来のこの種のスイッチング・レ
ギュレータの過電圧保護回路については、例えば長谷川
彰著の「スイッチング・レギュレータ設計ノウハウ」
(CQ出版)(株)(1985年)の136頁)に論じら
れている。
As shown in FIG. 4, a conventional overvoltage protection circuit in a switching regulator requiring high reliability is a secondary side overvoltage detection circuit 21 added to a switching regulator similar to that shown in FIG. The overvoltage is detected, and the signal is output to 1 via photocouplers 9a and 9b.
The output at the time of overvoltage is stopped by feeding back to the next side to stop the pulse width control circuit 2, and a latch circuit 22 is provided in front of the pulse width control circuit 2 to maintain this state. A conventional overvoltage protection circuit for this type of switching regulator is described in, for example, "Switching Regulator Design Know-how" by Akira Hasegawa.
(CQ Publishing Co., Ltd. (1985) p. 136).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記図3の従来技術は
スイッチング・レギュレータが過電圧時の出力をツェナ
ーダイオードでクランプして負荷を保護するように動作
するが、そのツェナーダイオードに定格をこえる大電流
が流れ、小容量ツェナーダイオードを使用した場合には
ツェナーダイオードをオープンモードで破壊し、この結
果スイッチング・レギュレータの出力が上昇して負荷を
破壊する恐れがあるという問題がある。またこの負荷の
過電圧破壊を防ぐにはスイッチング・レギュレータと同
電力レベルのツェナーダイオードを使用する方法もある
が小型にできないという問題があった。また、上記図4
の従来技術は負荷保護の目的に対して確実に動作する
が、これには過電圧検出回路21とフォトカプラ9a、
9bとラッチ回路22との部品数が多くなるため、図5
の従来技術に比べて小型化と経済化の点で不利となる問
題があった。
In the prior art shown in FIG. 3, the switching regulator operates so that the output at the time of overvoltage is clamped by a Zener diode to protect the load. However, a large current exceeding the rating of the Zener diode is used. When a small-capacity Zener diode is used, the Zener diode is destroyed in the open mode, and as a result, there is a problem that the output of the switching regulator rises and the load may be destroyed. There is also a method of using a zener diode having the same power level as that of a switching regulator in order to prevent the overvoltage breakdown of the load, but there is a problem that the size cannot be reduced. In addition, FIG.
Although the prior art of the present invention operates reliably for the purpose of load protection, this includes the overvoltage detection circuit 21 and the photocoupler 9a,
9b and the number of components of the latch circuit 22 are increased.
There is a problem that it is disadvantageous in terms of miniaturization and economy compared to the prior art.

【0005】本発明は少ない部品数で確実に負荷を保護
できるスイッチング・レギュレータの過電圧保護回路を
提供することを目的としている。更に、かかるスイッチ
ング・レギュレータを利用した分散給電システムを提供
することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit of a switching regulator which can surely protect a load with a small number of components. It is another object of the present invention to provide a distributed power supply system using such a switching regulator.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるスイッチング・レギュレータの過電圧
保護回路は、負荷と並列にツェナーダイオードを設ける
とともに、負荷に電力を供給する通路にそのツェナーダ
イオードに印加される過電圧により発生する熱でこのツ
ェナーダイオードがオープンになるより早くオープンに
なる温度ヒューズを設け、これらのツェナーダイオード
と温度ヒューズを例えばアルミナ材のような高熱伝導率
板上に搭載または形成するようにしたものである。更
に、本発明の分散給電システムはかかる過電圧保護回路
を搭載したスイッチング・レギュレータを用いたもので
ある。
In order to achieve the above object, an overvoltage protection circuit for a switching regulator according to the present invention includes a zener diode in parallel with a load and a zener diode in a path for supplying power to the load. Provide a thermal fuse that opens faster than the Zener diode opens due to the heat generated by the overvoltage applied to the zener diode, and mount or form these Zener diode and thermal fuse on a high thermal conductivity plate such as alumina material. It is something to do. Furthermore, the distributed power supply system of the present invention uses a switching regulator equipped with such an overvoltage protection circuit.

【0007】[0007]

【作用】上記スイッチング・レギュレータの過電圧保護
回路は、スイッチング・レギュレータの出力制御を行っ
ている部品に異常が発生して出力が過電圧になると、そ
の出力電圧がツェナー電圧にクランプされると同時にツ
ェナーダイオードに大電流が流れてジャンクション温度
が上昇し、するとこの熱がツェナーダイオード搭載また
は形成の高熱伝導率板を通して温度ヒューズに伝わりヒ
ューズ温度がジャンクション温度と近くなる。この温度
ヒューズの選択をツェナーダイオードのジャンクション
破壊温度より低い温度にすればツェナーダイオードがオ
ープンするより早く温度ヒューズが切断して確実に負荷
を保護する。更に、上記分散給電システムは本過電圧保
護回路を搭載したスイッチング・レギュレータを用いて
いるので小形になった空間に他のサービスを行うハード
を搭載できる。
The overvoltage protection circuit of the switching regulator is configured such that when an error occurs in a component controlling the output of the switching regulator and the output becomes overvoltage, the output voltage is clamped to the zener voltage and the zener diode is simultaneously output. Then, a large current flows to increase the junction temperature, and this heat is transmitted to the thermal fuse through a high thermal conductivity plate mounted or formed with a Zener diode, and the fuse temperature becomes close to the junction temperature. If this thermal fuse is selected at a temperature lower than the junction breakdown temperature of the Zener diode, the thermal fuse will be blown earlier than the Zener diode opens, thus reliably protecting the load. Further, since the distributed power supply system uses a switching regulator equipped with the present overvoltage protection circuit, hardware for performing other services can be mounted in a small space.

【0008】[0008]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図1,図2により
説明する。図1は本発明によるスイッチング・レギュレ
ータの過電圧保護回路の一例を示すスイッチング・レギ
ュレータの回路図である。図1において、1は入力フィ
ルタ、2はパルス幅制御回路、3は主スイッチ、4はト
ランス、5は整流・平滑回路、6はツェナーダイオー
ド、7は温度ヒューズ、8は高熱伝導率板、9はホトカ
プラ、10は誤差増幅回路、11は過電圧保護回路で、
この過電圧保護回路11のツェナーダイオード6と温度
ヒューズ7は高熱伝導率板8上に搭載または作成され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of a switching regulator showing an example of an overvoltage protection circuit of the switching regulator according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an input filter, 2 is a pulse width control circuit, 3 is a main switch, 4 is a transformer, 5 is a rectifying / smoothing circuit, 6 is a Zener diode, 7 is a thermal fuse, 8 is a high thermal conductivity plate, 9 Is a photocoupler, 10 is an error amplifier circuit, 11 is an overvoltage protection circuit,
The Zener diode 6 and the thermal fuse 7 of the overvoltage protection circuit 11 are mounted or formed on a high thermal conductivity plate 8.

【0009】この構成で、スイッチング・レギュレータ
の入力に電圧が印加されると、入力フィルタ1を通して
パルス幅制御回路2に電力が供給され、このパルス幅制
御回路2とこれに接続された主スイッチ3がスイッチン
グを開始する。このスイッチングにより主スイッチ3と
直列に接続されたトランス4は2次側に1次側電力を伝
達し、この2次側に伝達された電力は交流であるから整
流・平滑回路5により直流にして負荷に電力を供給す
る。さらに入力電圧や負荷の変動に対して出力電圧が一
定になるように出力を誤差増幅回路10で増幅し、その
信号をホトカプラ9を介して1次側のパルス幅制御回路
2に帰還することにより、出力が一定になるようにパル
スを制御する。
In this configuration, when a voltage is applied to the input of the switching regulator, power is supplied to the pulse width control circuit 2 through the input filter 1, and the pulse width control circuit 2 and the main switch 3 connected thereto are supplied. Starts switching. By this switching, the transformer 4 connected in series with the main switch 3 transmits the primary-side power to the secondary side, and since the power transmitted to the secondary side is AC, it is converted to DC by the rectifying / smoothing circuit 5. Supply power to the load. Further, the output is amplified by the error amplifier circuit 10 so that the output voltage becomes constant with respect to the fluctuation of the input voltage and the load, and the signal is fed back to the primary side pulse width control circuit 2 via the photocoupler 9. The pulse is controlled so that the output becomes constant.

【0010】ここで、この帰還ループを構成している部
品が故障すると、パルス幅制御が働らかずに出力は過電
圧になるが、過電圧になると出力電圧は負荷と並列に設
けられたツェナーダイオード6によりツェナー電圧にク
ランプされる。これと同時にツェナーダイオード6に大
電流が流れてジャンクション温度は上昇し、このツェナ
ーダイオード6の発熱はアルミナ材のような高熱伝導率
板8を通して温度ヒューズ7に伝達し、この温度ヒュー
ズ7の温度はジャンクション温度に近づく。そこでこの
過電圧保護回路11の負荷に電力を供給する通路に設け
た温度ヒューズ7の温度選択をツェナーダイオード6の
ジャンクション破壊温度より低い温度に設定すれば、こ
のツェナーダイオードが熱破壊して短絡状態ののちにツ
ェナーダイオードがオープンになるより早く温度ヒュー
ズ7が切断して負荷への電力供給を停止する。
Here, if a component constituting the feedback loop fails, the output becomes overvoltage without pulse width control being activated, but when the voltage becomes overvoltage, the output voltage is reduced by a Zener diode 6 provided in parallel with the load. Is clamped to the Zener voltage. At the same time, a large current flows through the Zener diode 6 and the junction temperature rises, and the heat generated by the Zener diode 6 is transmitted to the thermal fuse 7 through a high thermal conductivity plate 8 such as an alumina material. Approaches junction temperature. Therefore, if the temperature selection of the thermal fuse 7 provided in the path for supplying power to the load of the overvoltage protection circuit 11 is set to a temperature lower than the junction breakdown temperature of the Zener diode 6, the Zener diode will be thermally destroyed and the short-circuit state will occur. Later, the thermal fuse 7 is blown before the Zener diode is opened, and the power supply to the load is stopped.

【0011】なお、本実施例ではスイッチング・レギュ
レータのトランス2次側の出力に過電圧保護回路11を
設けているが、その設置箇所はこれに限定されるもので
はない。
In this embodiment, the overvoltage protection circuit 11 is provided at the output of the switching regulator on the secondary side of the transformer, but the location of the overvoltage protection circuit 11 is not limited to this.

【0012】図2は本発明による分散給電システムの一
例を示す斜視図である。図2において、16は主電源装
置、17は電子交換機装置、18はパッケージ、19は
分散電源である。この構成で、高信頼度を要求される電
子交換機装置17などは本装置とは別に大容量主電源装
置16を持ち、本装置の各パッケージ18に分散電源1
9を分散配置して、1つの分散電源19が故障してもシ
ステムダウンにならない設計になっている。このような
分散給電システムに使用される分散電源19に図1のよ
うな過電圧保護回路11を搭載したスイッチング・レギ
ュレータを適用する。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the distributed power supply system according to the present invention. In FIG. 2, 16 is a main power supply device, 17 is an electronic exchange device, 18 is a package, and 19 is a distributed power supply. In this configuration, the electronic exchange device 17 or the like that requires high reliability has a large-capacity main power supply device 16 separately from this device, and the distributed power supply 1
9 are arranged in a distributed manner so that even if one distributed power supply 19 fails, the system does not go down. A switching regulator equipped with the overvoltage protection circuit 11 as shown in FIG. 1 is applied to a distributed power supply 19 used in such a distributed power supply system.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のスイッ
チング・レギュレータの過電圧保護回路によれば、負荷
に電力を供給している導体の温度ヒューズが切断するの
で確実に負荷が保護できる上、ツェナーダイオードと温
度ヒューズの2点の少ない部品から過電圧保護回路が構
成されているので、スイッチング・レギュレータの小型
化と経済化が図れる。また、本発明の分散給電システム
によれば、分散電源のスイッチング・レギュレータが小
型になった空間に他のサービスを行うハードウェアを搭
載できる。
As described above, according to the overvoltage protection circuit of the switching regulator of the present invention, the thermal fuse of the conductor supplying power to the load is blown, so that the load can be protected reliably. Since the overvoltage protection circuit is composed of two parts, the Zener diode and the thermal fuse, the switching regulator can be made smaller and more economical. Further, according to the distributed power supply system of the present invention, it is possible to mount hardware for performing other services in a space where the switching regulator of the distributed power supply is small.

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

【図1】図1は、本発明によるスイッチング・レギュレ
ータの過電圧保護回路の一実施例を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an overvoltage protection circuit of a switching regulator according to the present invention.

【図2】図2は、本発明による分散給電システムの一実
施例を示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a distributed power supply system according to the present invention.

【図3】図3は、従来技術に係る過電圧保護回路の構成
を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an overvoltage protection circuit according to the related art;

【図4】図4は、高信頼度が要求される、従来技術に係
る過電圧保護回路の構成を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an overvoltage protection circuit according to the related art, which requires high reliability.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力フィルタ、2…パルス幅制御回路、3…主スイ
ッチ、4…トランス、5…整流・平滑回路、6…ツェナ
ーダイオード、7…温度ヒューズ、8…高熱伝導率板、
9…ホトカプラ、10…誤差増幅回路、11…過電圧保
護回路、16…主電源装置、17…電子交換機装置、1
8…パッケージ、19…分散電源、21…過電圧検出回
路、22…ラッチ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input filter, 2 ... Pulse width control circuit, 3 ... Main switch, 4 ... Transformer, 5 ... Rectifier / smoothing circuit, 6 ... Zener diode, 7 ... Thermal fuse, 8 ... High thermal conductivity plate,
Reference numeral 9: photocoupler, 10: error amplifier circuit, 11: overvoltage protection circuit, 16: main power supply device, 17: electronic exchange device, 1
8 Package, 19 Distributed power supply, 21 Overvoltage detection circuit, 22 Latch circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スイッチング・レギュレータにおいてシ
リコンやアルミナなどの高熱伝導率材料上に搭載または
作成されたツェナーダイオードおよび該ツェナーダイオ
ードに印加される過電圧により発生する熱で該ツェナー
ダイオードがオープンになるより早くオープンになる温
度ヒューズを設けたことを特徴とするスイッチング・レ
ギュレータの過電圧保護回路。
1. A Zener diode mounted or formed on a high thermal conductivity material such as silicon or alumina in a switching regulator, and heat generated by an overvoltage applied to the Zener diode causes the Zener diode to open earlier. An overvoltage protection circuit for a switching regulator, provided with an open thermal fuse.
【請求項2】 スイッチング・レギュレータにおいてシ
リコンやアルミナなどの高熱伝導率材料上に搭載または
作成されたツェナーダイオードおよび該ツェナーダイオ
ードに印加される過電圧により発生する熱で該ツェナー
ダイオードがオープンになるより早くオープンになる温
度ヒューズを設けたことを特徴とするスイッチング・レ
ギュレータの過電圧保護回路を搭載したスイッチング・
レギュレータを用いた分散給電システム
2. A switching regulator, comprising:
Mounted on high thermal conductivity material such as recon or alumina
Created Zener Diode and Zener Diode
Heat generated by the overvoltage applied to the
The temperature at which the diode opens earlier than it opens
Switching level
Switching regulator with regulator overvoltage protection circuit
Distributed power supply system using a regulator .
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