专利名称：开关式交流附加电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关式交流附加电路，尤其涉及带有闩锁保护电路的开关式交流附加电路。
背景技术：
这种开关式交流附加电路具备通过开关元件对施加在变压器一次线圈上的直流电压进行开关的一次侧电路；对感应到变压器的二次线圈的电流进行整流滤波，并输出二次侧输出电压的二次侧电路。
在这样的开关式交流附加电路中，为了防止在一次侧电路和二次侧电路之间发生感电等事故，有必要进行电气地绝缘分离。作为进行电气地绝缘分离的装置，一般使用光电耦合器或者绝缘变压器。另外，在开关式交流附加电路中，为了进行恒压控制，必须将二次输出电压的变化作为恒压控制信号反馈到一次侧电路中。在这种情况下，该恒压控制信号通过恒压控制用光电耦合器从二次侧电路反馈到一次侧电路。
进一步，在开关式交流附加电路中，检测出二次侧电路中的过电流或者过电压，并且将过电流检测信号或者过电压检测信号反馈到一次侧电路中。在这种情况下，在一次侧电路中设用于在二次侧电路中检测出过电流或者过电压时，使开关式交流附加电路的开关动作停止的闩锁电路。那么，上述过电流检测信号或者过电压检测信号通过闩锁用光电耦合器从二次侧电路被传送(反馈)到一次侧电路的闩锁电路中。
以下参照图1，对现有开关式交流附加电路进行说明。图示的开关式交流附加电路作为一次侧电路包括整流电路12、输入电容器C2、变压器T1的一次线圈Np、开关控制电路14和开关元件Q1。
从交流电源提供的输入交流电压通过整流电路12整流之后，被输入电容器C2滤波并作为输入直流电压蓄积起来。该输入直流电压施加在变压器T1的一次线圈Np上，并通过开关元件Q1进行开关。该开关元件Q1的开关被开关控制电路14提供的开关控制信号控制。
另外，图示的开关式交流附加电路作为二次侧电路包含变压器T1的二次线圈Ns、二极管D5、输出电容器C10。感应在变压器T1的二次线圈Ns上的交流电压通过二极管D5整流之后，被输出电容器C10滤波，然后输出二次输出电压。
在二次侧电路中设有恒压控制电路22、过电流检测电路24及过电压检测电路26。恒压控制电路22检测出二次侧输出电压的变化，并输出恒压控制检测信号。该恒压控制检测信号通过恒压控制用光电耦合器IC1，作为第一反馈信号被反馈到设在一次侧电路中的开关控制电路14。过电压检测电路24检测出二次侧电路中的过电流，输出过电流检测信号。过电压检测电路26检测出二次侧电路中的过电压，输出过电压检测信号。这些过电流检测信号和过电压检测信号通过由二极管构成的“或”门取逻辑和后，作为第二反馈信号通过闩锁用光电耦合器IC2反馈到设在一次侧电路中的闩锁电路16中。
响应该第二反馈信号，闩锁电路16通过使晶体管Q5-1导通，使开关元件Q1截止，由此使开关式交流附加电路的开关动作停止。
另外，在变压器T1的辅助线圈NB中也感应到交流电压，该感应的交流电压被作为开关控制电路14、恒压控制用光电耦合器C1的光敏晶体管及闩锁用光电耦合器IC2的光敏晶体管的动作电力使用。
图2中表示图1所示的现有的开关式交流附加电路的具体电路例。整流电路12由熔断器F1、波动保护电路SA1、电容器20、线圈L1和二极管整流桥D1构成。开关控制电路14由晶体管Q5-2、电阻R7、R9、R10、R30和电容C6构成。恒压控制电路22和过电流检测电路24通过集成电路IC3实现。另外，图1的过电压检测电路25由二极管D6、电阻R18和电容C11构成。
图3表示该集成电路IC3的构成。集成电路IC3具有标注了符号1～8的八个端子。端子1是第一输出端。端子2是第一反向输入端。端子3是第一非反向输入端。端子4是输入负电源电压VCC-的负电源输入端。端子5是第二非反向输入端。端子6是第二反向输入端。端子7是第二输出端。端子8是输入正电源电压VCC+的正电源输入端。
集成电路IC3由第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、用于产生基准电压Vref的并联调节器构成。第一运算放大器OP1作为图1的恒压控制电路22工作。第二运算放大器OP2作为图1的过电流检测电路24工作。
如图2所示，集成电路IC3的第一输出端1与恒压控制用光电耦合器IC1的光电二极管的阴极端子连接。集成电路IC3的第一反向输入端2与对二次侧输出电压进行分压、由电阻R13、R14、R15构成的分压电路的分压端子连接。集成电路IC3的负电源输入端4与二次侧电路的接地端GND连接。集成电路IC3的第二输出端7通过电阻19、“或”电路D7的二极管D7-2，与闩锁用光电耦合器IC2的光电二极管的阳极端子连接。
图1的闩锁电路16由晶体管电路Q4构成，晶体管电路Q4由电阻R5、R6、R32、R33、电容C3、C23及晶体管Q4-1、Q4-2构成。
图2中附加在一次线圈Np、二次线圈Ns、辅助线圈NB和第二辅助线圈NSLD的黑圈●表示线圈的起始端。
在这种结构中，对在二次侧电路中检测出过电流或者过电压的情况下的动作进行说明。
假设二次侧电路定成为过电压状态。在这种情况下，电容器C9的正极电位变高。由此，电流通过二极管D6、电阻R18流向电容器C11中，电荷蓄积在该电容C11中。其结果，电流通过“或”电路D7的二极管D7-1流过闩锁用光电耦合器IC2的光电二极管。
另一方面，假设二次侧电路成为过电流状态。在这种情况下，由于过电流流过电阻R16，所以集成电路IC3的第二非反向输入端5的电位变得比第二反向输入端子6的电位高，第二运算放大器OP2的输出变成高电平。因此，电流通过电阻R19流向电容C12，电荷蓄积在该电容C12中。其结果，电流通过“或”电路D7的二极管D7-2流过闩锁用光电耦合器IC2的光电二极管。
这样，如果电流流过闩锁用光电耦合器IC2的光电二极管，则该光电二极管发光，该发光被闩锁用光电耦合器IC2的光敏晶体管接收。由此，集电电流从该光敏晶体管流过，该集电电流流向闩锁电路16的电容C3，电荷蓄积在该电容C3中。其结果，电容C3的正极电位变高。由此，二极管Q4-2导通，二极管Q4-1导通。由于二极管Q4-1导通，电流流向电容器C3，该电容C3的正极电压被保持(锁定)。
这样，闩锁电路16被锁定后，电流通过电阻R32流向晶体管Q5-1的基极，该晶体管Q5-1导通。其结果，开关元件Q1截止，停止本开关式交流附加电路的开关动作。
另外，要解除由于该闩锁电路16引起的锁定，必须断开交流电源一次，然后再接通交流电源。
这样，在现有的开关式交流附加电路中，除了恒压控制用光电耦合器IC1以外，闩锁用光电耦合器IC2也是必要的。因此，希望通过在通常控制(恒压控制等)中使用一个光电耦合器IC1传达异常(过电压、过电流)状态。
还有一个与此相关的公知的技术(例如参考专利文献1)，其使用一个开关将过电压保护信号(或者远程控制信号)重叠到感应到二次侧电路中的主输出电压的恒压检测控制信号上，然后通过一个光电耦合器绝缘并传送给一次侧电路。
专利文献1特开2000-156972号公报但是，在专利文献1中公开的开关电源装置中，具有设在一次侧电路的一次侧控制电路的电路构成变得复杂的同时，还另外需要辅助电源的问题。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种电路构成简单的开关式交流附加电路。
根据本发明得到一种开关式交流附加电路，该电路具备通过开关元件(Q1)对施加在变压器(T1)一次线圈(Np)的输入直流电压进行开关的一次侧电路；对感应到上述变压器的二次线圈(Ns)中的交流电压进行整流滤波，并输出二次侧输出电压的二次侧电路；检测出上述二次侧输出电压的变化并输出恒压检测控制信号的恒压控制电路(22)；检测出上述二次侧电路中的过电流并输出过电流检测信号的过电流检测电路(24)；检测出上述二次侧电路中的过电压并输出过电压检测信号的过电压检测电路(26)；将上述恒压检测信号作为反馈信号并反馈给上述一次侧电路的光电耦合器(IC1)；响应上述反馈信号控制上述开关元件开关的开关控制电路(14)；设在上述一次侧电路，在上述二次侧电路中检测出过电流或者过电压时断开上述开关元件的闩锁电路(16)；其特征在于，具备设在上述二次侧电路中，与上述恒压控制电路、上述过电流检测电路和上述过电压检测电路连接的光电耦合器控制电路(28)，该光电耦合器控制电路，控制上述光电耦合器以使上述恒压检测控制信号作为上述反馈信号反馈到上述一次侧电路，同时，在接收到上述过电流检测信号及上述过电压检测信号中的至少一方时，控制上述光电耦合器使其关断；一次侧检测电路(18、19)，该电路设在上述一次侧电路中，在检测出上述光电耦合器关断后，使上述闩锁电路动作。
在上述开关式交流附加电路中，上述恒压控制电路、上述过电流检测电路、上述过电压检测电路及上述光电耦合器控制电路可以通过一个集成电路(IC4)实现。上述一次侧检测电路可以由以下一方或者双方构成电压检测电路(18)，该电压检测电路在上述光电耦合器关断时，检测感应在上述变压器的辅助线圈上的电压；电流检测电路(19)，该电流检测电路在上述光电耦合器关断时，检测上述光电耦合器的光敏晶体管的集电极电流是否流过。
另外，上述括号内的符号是为了便于理解本发明而附加的，不过是一个例子，自然不能限定于此。
图1是表示现有的开关式交流附加电路的构成的方框图。
图2是表示图1所示的现有的开关式交流附加电路的具体的电路例的电路图。
图3是表示图2所示的在现有的开关式交流附加电路中使用的集成电路的构成的方框图。
图4是表示本发明第一实施方式中的开关式交流附加电路的构成的方框图。
图5是表示图4所示的开关式交流附加电路的具体的电路例的电路图。
图6是表示图5所示的开关式交流附加电路中使用的集成电路的构成的方框图。
图7是表示代替图5所示的开关式交流附加电路中使用的电压检测电路而使用的电压检测电路的电路图；图8是表示本发明的第二实施方式的开关式交流附加电路的构成的方框图。
具体实施例方式
以下参考附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。
参考图4对本发明的第一实施方式涉及的开关式交流附加电路进行说明。图示的开关式交流附加电路除了削除闩锁用光电耦合器IC2，在二次侧电路设光电耦合控制电路28的同时，将与变压器T1的第二辅助线圈NSLD连接的电压检测电路18设在一次侧电路这一点之外，具有与图1所示的现有的开关式交流附加电路同样的构成。具有与图1所示的构成要素相同的功能的要素标注了相同的参考符号，为了使说明简单而省略对其的说明。
在本发明中，使用一个光电耦合器IC1作为恒压控制兼闩锁用光电耦合器。
来自恒压控制电路22的恒压检测控制信号、来自过电流检测电路24的过电流检测信号及来自过电压检测电路26的过电压检测信号被供给光电耦合控制电路28。
光电耦合控制电路如下动作。首先，假设过电流检测信号和过电压检测信号中的任何一个都没有提供给光电耦合控制电路28，处于没有检测出异常的通常控制状态。在这种情况下，响应恒压检测控制信号，光电耦合控制电路28将其控制端设定为电源电压Vcc和接地电位GND之间的中间电位，进行线性动作。即，光电耦合控制电路28控制光电耦合器IC1以使恒压检测控制信号作为第一反馈信号反馈到一次侧电路。
与次相对，假设过电流检测信号及过电压检测信号中的任意一个被提供给光电耦合控制电路28，检测出异常。在这种情况下，光电耦合控制电路28控制该控制端使其成为逻辑高电平(Vcc)。
接下来，对于光电耦合控制电路28的控制端成为逻辑高电平的情况下的动作进行说明。在这种情况下，由于其阳极端和阴极端之间没有电位差，所以光电耦合器IC1的光电二极管不再发光。与此同时，光电耦合器IC1的光敏晶体管的集电电流也不再流过。因此，感应到设在一次侧电路的变压器T1的第二辅助线圈NSLD上的电压上升。电压检测电路18检测出该上升的电压，电压检测电路18使闩锁电路16动作。由此，可以使开关式交流附加电路的开关动作停止。
图5表示图4所示的开关式交流附加电路的具体电路例。具有与图2所示的构成要素相同功能的要素标注了相同的参考符号，为了简略说明而省略对其的说明。
恒压控制电路、过电流检测电路24、过电压检测电路26及光电耦合控制电路28通过集成电路IC4实现。电压检测电路18由电阻R34、R35、R36、R37、电容C29和晶体管Q6、Q7构成。
图6表示集成电路IC4的构成。集成电路IC4具有标注了符号1～6的六个端子。端子1是恒压检测输入端VS。端子2是过电流延迟时间设定输入端Cd。端子3是提供电源电压的电源输入端VCC。端子4是控制端Cont。端子5是接地端GND。端子6是过电流检测输入端CS。
参考图6和图5，集成电路IC4的恒压检测输入端1(VS)与恒压检测电阻R13、R14、R15的分压端连接。集成电路IC4的过电流延迟时间设定输入端2(Cd)通过过电流延迟时间设定电容Cd与二次侧电路的公共端连接。集成电路IC4的电源输入端3(VCC)与变压器T1的二次线圈Ns的正极端子连接。集成电路IC4的控制端4(Cont)与光电耦合器IC1的光电二极管的阴极端连接。集成电路IC4的接地端5(GND)与二次侧电路的公共端(接地端)GND连接。集成电路IC4的过电流检测输入端6(CS)通过电阻R20与过电流检测电阻R16的一端连接。
如图6所示，集成电路IC4包括恒压控制电路22、过电流检测电路24、过电压检测电路26、光电耦合控制电路28、延迟电路29。
接下来，参考图5，对在二次侧电路检测出过电流或者过电压的情况下的动作进行说明。
如果二次侧电路成为过电压状态或者过电流状态，则集成电路IC4使其控制端4成为逻辑高电平。由于其正极和负极之间没有产生电位差，所以光电耦合器IC1的光电二极管不再发光。与此同时，光电耦合器IC1的光敏晶体管的集电电流不再流过。由此，感应到设在一次侧电路的变压器T1的第二辅助线圈NSLD上的电压上升。
该上升的感应电压被二极管D6整流之后，被电容C28滤波。因此，电容C28的电压上升。该电容C28的电压上升后，电压检测电路18的晶体管Q6导通。晶体管Q6导通后，晶体管Q7导通，集电电流流向闩锁电路16的电容C3，并将电荷蓄积在该电容C3中。
这样，通过使闩锁电路16动作，可以使开关式交流附加电路的开关动作停止。
在图5所示的开关式交流附加电路中，使用采用两个晶体管Q6、Q7的电路作为电压检测电路18，但是也可以使用图7所示的采用齐纳二极管ZD的电压检测电路18A取代这种电压检测电路18。
参考图8，对本发明的第二实施方式涉及的开关式交流附加电路进行说明。图示的开关式交流附加电路除了进一步在一次侧电路中设电流检测电路19这一点之外，具有与图4所示的开关式交流附加电路相同的结构。与图4所示的结构要素具有相同功能的要素标注了相同的参考符号，为了使说明简单而省略对其的说明。
电流检测电路19是用于检测光电耦合器IC1的光敏晶体管的集电电流的电路。如果该集电电流不再流动，则电流检测电路19使闩锁电路16动作。由此，可以使开关式交流附加电路的开关动作停止。
另外，在本实施方式中，在一次侧电路中设置了电压检测电路18和电流检测电路19两个检测电路，但是也可以在一次侧电路中仅设置电流检测电路19，这是不言而喻的。
这样，在本发明中，通过关断光电耦合器IC1将在二次侧电路中检测出的异常(过电压、过电流等)传达给一次侧电路。因此，可以简化设在一次侧电路中的一次侧控制电路(开关控制电路14、闩锁电路16)的构成。另外，在由于部件异常、焊接不良等引起电路异常，并且二次侧电路的异常检测电路的传达线路被切断的情况下，也可以使开关式交流附加电路向安全方向动作。
进一步，假设由于开关方式交流附加电路的二次侧电路的输出短路，保护电路(恒压控制电路22、过电流检测电路24、过电压检测电路26、光电耦合控制电路28)的电源没有了。即使在这种情况下，因为光电耦合器IC1关断，所以开关式交流附加电路向安全方向动作。即，无需用于使光电耦合控制电路28动作的辅助电源。
通过以上说明可以看到，具有以下效果由于在本发明中可以通过关断光电耦合器来将在二次侧电路中检测出的异常传达给一次侧电路，所以可以削除二次IC用辅助电源、第二光电耦合器，简化电路构成。
权利要求
1.一种开关式交流附加电路，该电路具备通过开关元件对施加在变压器一次线圈的输入直流电压进行开关的一次侧电路；对感应到上述变压器的二次线圈中的交流电压进行整流滤波，并输出二次侧输出电压的二次侧电路；检测出上述二次侧输出电压的变化并输出恒压检测控制信号的恒压控制电路；检测出上述二次侧电路中的过电流并输出过电流检测信号的过电流检测电路；检测出上述二次侧电路中的过电压并输出过电压检测信号的过电压检测电路；将上述恒压检测信号作为反馈信号并反馈给上述一次侧电路的光电耦合器；响应上述反馈信号控制上述开关元件开关的开关控制电路；设在上述一次侧电路，在上述二次侧电路中检测出过电流或者过电压时断开上述开关元件的闩锁电路；其特征在于，具备设在上述二次侧电路中，与上述恒压控制电路、上述过电流检测电路和上述过电压检测电路连接的光电耦合器控制电路，该光电耦合器控制电路，控制上述光电耦合器以使上述恒压检测控制信号作为上述反馈信号反馈到上述一次侧电路，同时，在接收到上述过电流检测信号及上述过电压检测信号中的至少一方时，控制上述光电耦合器使其关断；一次侧检测电路，该电路设在上述一次侧电路中，在检测出上述光电耦合器关断后，使上述闩锁电路动作。
2.如权利要求1所述的开关式交流附加电路，其特征在于，上述恒压控制电路、上述过电流检测电路、上述过电压检测电路及上述光电耦合器控制电路可以通过一个集成电路实现。
3.如权利要求1所述的开关式交流附加电路，其特征在于，上述一次检测电路具有在上述光电耦合器关断时，检测感应到上述变压器的辅助线圈上的电压的电压检测电路。
4.如权利要求1所述的开关式交流附加电路，其特征在于，上述一次检测电路具有在上述光电耦合器关断时，检测上述光电耦合器的光敏晶体管的集电电流是否流过的电流检测电路。
5.如权利要求1所述的开关式交流附加电路，其特征在于，上述一次侧检测电路具有电压检测电路，该电压检测电路在上述光电耦合器关断时，检测感应到上述变压器的辅助线圈上的电压；电流检测电路，该电流检测电路在上述光电耦合器关断时，检测上述光电耦合器的光敏晶体管的集电极电流有没有流过。
全文摘要
本发明提供一种电路构成简单的开关式交流附加电路。设在二次侧电路中，与恒压控制电路(22)、过电流检测电路(24)和过电压检测电路(26)连接的光电耦合控制电路(28)，控制光电耦合器(IC1)从而将恒压检测控制信号作为反馈信号反馈给一次侧电路。另外，光电耦合控制电路(28)在接收到过电流检测信号及过电压检测信号中的至少一方时，控制光电耦合器(IC1)使其关断。电压检测电路(18)在光电耦合器关断时，检测出感应到变压器(T1)的辅助线圈(NSLD)上的电压后，使闩锁电路(16)动作。通过该方式，使开关式交流附加电路的开关动作停止。
文档编号H02M3/28GK1536750SQ20041003935
公开日2004年10月13日 申请日期2004年1月30日 优先权日2003年4月10日
发明者永野淳二, 司, 村上幸司 申请人:三美电机株式会社