专利名称：过热保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合保护DC-DC变换器等的电路装置的过热保护装置。
背景技术：
在DC-DC变换器等的电路装置的传统过热保护装置中，使用检测电路装置的温度的恒温器、热敏电阻、正温度系数热敏电阻等的热敏元件。
但是，由于传统的恒温器、热敏电阻、正温度系数热敏电阻的制造量少以及温度控制精细等原因，其成本较高，过热保护装置也必然就价格高昂。
日本的特开2001-45655号公报公开了作为热敏元件使用而取代热敏电阻的肖特基势垒二极管。即，该公报中公开了基于肖特基势垒二极管的反向电流来检测温度，并在检出比规定值高的温度时使与电源线串联连接的开关断开而截断供电。但是，该公报未完全公开包含控制电流的控制元件和其控制电路的电路装置或直流电源装置的过热保护装置。
发明的公开于是，本发明的目的在于降低包含控制元件和其控制电路的电路装置或直流电源装置的过热保护装置的成本。
以下参照表示实施例的附图的符号，就旨在解决上述课题的本发明进行说明。还有，这里的参考符号用于帮助理解本发明，但本发明并不以此为限。
使上述目的得以实现的本发明的过热保护装置，适用于包含控制电路装置中的电流的主控制元件和向所述主控制元件提供控制信号的控制电路的电路装置。适用于该电路装置的过热保护装置由以下部分构成配置在可探测所述电路装置的过热状态的位置的肖特基势垒二极管17，为对所述肖特基势垒二极管17施加反向电压而与所述肖特基势垒二极管17连接的电压施加部件22，为得到基于所述肖特基势垒二极管17的反向电流大小的变化表示所述电路装置的温度变化的信号而与所述肖特基势垒二极管17连接的电流检测部件，以及为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述电流检测部件的输出来禁止所述控制电路12对所述主控制元件Q1的导通控制而与所述电流检测部件和所述控制电路12连接的导通禁止控制部件。
所述肖特基势垒二极管17最好与所述主控制元件Q1热耦合。
最好所述电路装置还包括与所述电路装置的主电流通路连接的整流二极管Do或3a-3d，所述肖特基势垒二极管17与所述整流二极管Do或3a-3d热耦合。
最好所述肖特基势垒二极管17和所述整流二极管Do或3a-3d热耦合且在机械上一体化。
最好所述电路装置还包括与所述电路装置的主电流通路连接的主电流检测电阻30，所述肖特基势垒二极管17与所述主电流检测电阻30热耦合。
所述肖特基势垒二极管17和所述电流检测电阻30最好热耦合且在机械上一体化。
所述电路装置最好是一种直流电源装置，该直流电源装置包括直流电源2，在所述直流电源2的一端和另一端之间连接的与变压器的一次线圈N1和主控制元件Q1的串联电路，控制所述主控制元件Q1的控制电路12，在所述控制电路12的一个与另一电源端子13、14连接的控制用电源C2、或9、或C2及9，与所述一次线圈N1电磁耦合的二次线圈N2，与所述二次线圈N2连接的整流二极管Do，经由所述整流二极管Do与所述二次线圈N2并联连接的平滑电容Co，以及与所述平滑电容Co连接的一对直流输出端子8a、8b。
最好这样对所述肖特基势垒二极管17的电压施加部件，是将所述肖特基势垒二极管17与所述控制用电源C2、或9、或C2及9连接的部件22，且用以检测所述肖特基势垒二极管17的反向电流的所述电流检测部件，是与所述肖特基势垒二极管17串联连接的反向电流检测用电阻19。
最好这样对所述肖特基势垒二极管17的电压施加部件，是在所述直流输出端子8a、8b之间连接所述肖特基势垒二极管17的部件22，且用以检测所述肖特基势垒二极管17的反向电流的所述电流检测部件，是由与所述肖特基势垒二极管17串联连接的发光元件25、与所述发光元件25光耦合且与所述控制用电源C2、或9、或C2及9连接的受光元件26以及与所述受光元件26串联连接的反向电流检测用电阻(19)构成。
最好这样，所述导通禁止控制部件，是为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的反向电流检测用电阻19的电压来将所述控制电路12的所述一个与另一电源端子13、14之间短路，而设有与所述一个电源端子13连接的第一主端子、与所述另一电源端子14连接的第二主端子和与所述反向电流检测用电阻19连接的控制端子的、具有导通保持功能的过热保护用开关18。
所述导通禁止控制部件最好由以下部分构成在所述控制用电源9的一对输出端子中一个输出端子9a与所述控制电路12的所述一个电源端子13之间连接的控制电源断开用开关Q2，以及响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的反向电流检测用电阻19的电压而控制所述控制电源断开用开关Q2断开的电路。控制所述控制电源断开用开关Q2断开的电路可由设有与所述控制电源断开用开关Q2的控制端子连接的第一主端子、与所述控制用电源9的一对输出端子的另一输出端子9b连接的第二主端子以及与所述反向电流检测用电阻19连接的控制端子的、具有导通保持功能的过热保护用开关18。
所述导通禁止控制部件最好由以下部分构成为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况来将所述控制电路12的所述一个与另一电源端子13、14之间短路，而设有经由电阻20与所述一个电源端子13连接的第一主端子、与所述另一电源端子14连接的第二主端子以及与所述反向电流检测用电阻19连接的控制端子的、具有导通保持功能的过热保护用开关18，以及设有与所述控制用电源9的一对输出端子中的一个输出端子9a连接的第一主端子、与所述控制电路12的所述一个电源端子13连接的第二主端子以及与所述过热保护用开关18的所述第一主端子连接的控制端子的控制电源断开用开关Q2。
所述导通禁止控制部件最好由以下部分构成提供参考电压的参考电压源41；设有与所述反向电流检测用电阻19连接的一个输入端子和与所述参考电压源41连接的另一输入端子的比较器40；为将表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器40的输出保持而与所述比较器40连接的保持电路42；以及为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路42的输出来将所述控制电路12的一个与另一电源端子13、14间短路，而设有与所述一个电源端子13连接的第一主端子、与所述另一电源端子14连接的第二主端子以及与所述保持电路42连接的控制端子的过热保护用开关4。
所述导通禁止控制部件最好由以下部分构成在所述控制用电源9的一对输出端子中的一个输出端子9a和所述所述控制电路12的所述一个电源端子13之间连接的控制电源断开用开关Q2；提供参考电压的参考电压源41；设有与所述反向电流检测用电阻19连接的一个输入端子和与所述参考电压源41连接的另一输入端子的比较器40；为将表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器40的输出保持而与所述比较器40连接的保持电路42；以及为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路42的输出来控制所述控制电源断开用开关Q2断开，而设有与所述控制电源断开用开关Q2的控制端子连接的第一主端子、与所述控制用电源9的一对输出端子中的另一输出端子9b连接的第二主端子以及与所述保持电路42连接的控制端子的过热保护用开关43构成。
所述导通禁止控制部件最好由以下部分构成提供参考电压的参考电压源41；设有与所述电阻19连接的一个输入端子和与所述参考电压源41连接的另一输入端子的比较器40；为将表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器40的输出保持而与所述比较器40连接的保持电路42；为响应表示所述肖特基势垒二极管17的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路42的输出来将所述控制电路12的所述一个与另一电源端子13、14之间短路，而设有经由电阻20与所述一个电源端子13连接的第一主端子、与所述另一电源端子14连接的第二主端子以及与所述保持电路42连接的控制端子的过热保护用开关43；以及设有与所述控制用电源9的一对输出端子中的一个输出端子9a连接的第一主端子、与所述控制电路12的所述一个电源端子13连接的第二主端子以及与所述过热保护用开关43的所述第一主端子连接的控制端子的控制电源断开用开关Q2。
所述直流电源装置最好还包括在所述控制电路12的所述一个与另一电源端子之间连接的控制电源用电容C2和所述控制电源用电容C2的充电电路R1。
在所述直流输出端子(8a、8b)之间连接所述肖特基势垒二极管(17)的场合，最好还包括与肖特基势垒二极管(17)并联连接的所述齐纳二极管(23)。
还有，本发明中所述主电流指的是所述电路装置的输入电流或输出电流或按照负载大小而流过的电流等。
另外，最好所述肖特基势垒二极管的反向电流在100～150℃的温度范围急剧增大。
本发明中，使用比传统的恒温器、热敏电阻、正温度系数热敏电阻便宜很多的肖特基势垒二极管来检测电路装置或直流电源装置的过热状态，并且，通过控制电路装置或直流电源装置中包含的控制电路来断开主控制元件Q1并消除过热状态，因此能够大幅降低过热保护装置的成本。
附图的简单说明
图1是表示设有本发明的实施1的过热保护装置的直流电源装置的电路图。
图2是表示图1的肖特基势垒二极管的温度和反向电流之间关系的特性图。
图3是表示设有本发明的实施例2的过热保护装置的直流电源装置的电路图。
图4是概略表示图3的复合器件的正面图。
图5是表示设有本发明的实施例3的过热保护装置的直流电源装置的电路图。
图6是概略表示图5的复合器件的正面图。
图7是表示设有本发明的实施例4的过热保护装置的直流电源装置的电路图。
本发明的最佳实施方式实施例1以下，参照图1和图2，就设有本发明的实施例1的过热保护装置的直流电源装置进行说明。
图1所示的作为要过热保护的电路装置的直流电源装置，包括与交流输入端子1a、1b连接的输入级整流平滑电路2。该输入级整流平滑电路2用作直流电源，由与交流输入端子1a、1b连接的整流电路3和在该整流电路3的一对直流导线4a、4b之间连接的输入级平滑电容C1构成，并将与一对交流输入端子1a、1b连接的商用交流电源1的交流电压变换成直流电压。整流电路3是将4个二极管3a、3b、3c、3d电桥连接的公知的全波整流电路。
为进行用作直流电源的输入级整流平滑电路2的输出电压的稳定化或电平变换，经由变压器5的一次线圈N1在直流电源2的输入级平滑电容C1的一端和另一端连接的一对直流导线4a、4b之间，连接由场效应晶体管构成的用作主控制元件的主开关Q1。变压器5有经由磁芯6与一次线圈N1电磁耦合的二次线圈N2和三次线圈N3。二次线圈N2经由输出级整流平滑电路7连接到负载8。输出级整流平滑电路7由整流二极管Do和平滑电容Co构成。平滑电容Co经由整流二极管Do与二次线圈N2并联连接。二次线圈N2和整流二极管Do的极性确定为在主开关Q1的断开期间整流二极管Do导通。用于连接负载8的一对直流输出端子8a、8b与平滑电容Co连接。还有，可构成为在主开关Q1的导通期间整流二极管Do导通。整流电路3的4个二极管3a、3b、3c、3d和输出级整流平滑电路7的整流二极管Do作为连接到电路装置的主电流通路的整流二极管起作用。
变压器5的三次线圈N3与控制电源用整流平滑电路9连接。该控制电源用整流平滑电路9由整流二极管10和平滑用电容11构成。平滑用电容11经由整流二极管10与三次线圈N3并联连接。还有，整流二极管10和三次线圈N3的极性被确定为在主开关Q1的断开期间整流二极管10导通。
为对主开关Q1供给导通/断开控制信号，主开关Q1的控制端子(栅极)与公知的控制电路12连接。控制电路12包括提供控制电源电压的第一和第二电源端子13、14和输出控制信号的输出端子15，将公知的PWM(脉宽调制)控制信号从输出端子15提供给主开关Q1的控制端子。
作为向控制电路12提供直流电压的控制电源，设有控制电源用整流平滑电路9，还设有控制电源用电容C2。控制电源用电容C2的一端和另一端与控制电路12的第一和第二电源端子13、14连接。控制电源用电容C2经由用作起动时的充电电路的起动电阻R1在一对直流导线4a、4b之间连接。控制电源用整流平滑电路9经由用作控制电源断开用开关的晶体管Q2和第一二极管D1，与控制电源用电容C2的一端和另一端以及控制电路12的第一和第二电源端子13、14连接。
直流电源装置除包括主电路部分外还包括本发明的过热保护装置16。过热保护装置1 6可称为温度变化检测及控制装置，其构成部分包括用作温度变化检测元件的肖特基势垒二极管17，作为导通禁止控制部件或具有导通保持功能的作过热保护用开关的可控硅元件18，晶体管Q2，第一和第二二极管D1、D2，第一、第二和第三的电阻19、20、21，以及恒压控制用齐纳二极管ZD1。
过热保护装置16包含由导线22、肖特基势垒二极管17和反向电流检测用电阻19构成的温度变化检测装置。
可控硅元件18响应肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况将控制电路12的第一和第二电源端子13、14之间短路，禁止主开关Q1的导通控制，具有达成直流电源装置的过热保护的功能。该可控硅元件18的第一主端子(阳极)经由电阻20连接到控制电源用电容C2的一端和控制电路12的第一电源端子13，可控硅元件18的第二主端子(阴极)与控制电源用电容C2的另一端和控制电路12的第二电源端子14连接。
用作控制电源断开用开关或过热保护用辅助开关或恒压控制元件的npn型晶体管Q2的第一主端子即集电极，与控制电源用整流平滑电路9的一个输出端子即直流导线9a连接，其第二主端子即发射极经由第一二极管D1分别与控制电源用电容C2的一端和控制电路12的第一电源端子13连接，其控制端子即基极经由电阻21连接到导线9a且经由二极管D2连接到可控硅元件18的阳极。另外，在晶体管Q2的基极和接地侧导线9b之间连接了用作恒压元件的齐纳二极管ZD1。在不需要晶体管Q2的恒压控制时可省去齐纳二极管ZD1。在控制电源用整流平滑电路9的一对输出导线9a、9b之间的电压高于控制电源用电容C2的电压时，晶体管Q2和二极管D1导通而流过控制电源用电容C2的充电电流。晶体管Q2的输出电压经齐纳二极管ZD1成为恒压。晶体管Q2的基极经由二极管D2连接到可控硅元件18的阳极。因此，可控硅元件18导通时晶体管Q2断开。
肖特基势垒二极管17如公知那样由硅或III-V族化合物半导体和肖特基势垒电极构成，具有肖特基势垒的整流特性。该肖特基势垒二极管17的阴极经由导线22连接到控制电源用电容C2的一端，且经由晶体管Q2和二极管D1连接到控制电源用整流平滑电路9的一端。肖特基势垒二极管17的阳极与可控硅元件18的栅极连接，同时经由电阻19连接到控制电源用电容C2的另一端和控制电源用整流平滑电路9的另一端。用以将肖特基势垒二极管17与控制电源用电容C2和控制电源用整流平滑电路9连接的导线22，用作对肖特基势垒二极管17施加反向电压的电压施加部件。与肖特基势垒二极管17串联连接的电阻19，用作检测肖特基势垒二极管17的反向电流变化的电流检测部件。
本发明的温度检测基于使肖特基势垒二极管17的反向电流Ir即漏电流例如在110～130℃的特定温度下如图2所示急剧增大的现象。使肖特基势垒二极管17的反向电流Ir急剧变化的温度范围110～130℃相当于过热保护的开始温度。为防止电源装置等的电路装置的起烟和起火，最好检出比可能引起起烟和起火的温度稍低的温度，停止电路装置的电路动作。本实施例的肖特基势垒二极管17的反向电流Ir急剧变化的温度范围110～130℃是作为防止起烟和起火的检测目标温度的理想值。
肖特基势垒二极管17配置在用作电路装置的电源装置的机壳内的任意部位或有可能发生过热的部位或其附近。本实施例中，肖特基势垒二极管17与在电源装置中温度成为最高的电路元件即主开关Q1热耦合。还有，可以将肖特基势垒二极管17配置在可检出电路装置中的气氛温度的位置，以取代肖特基势垒二极管17与电路装置的电路元件或放热体的直接热耦合。
将交流输入端子1a、1b连接到交流电源1上或在连接到交流电源1的状态下使电源开关(未图示)导通，就可经由起动电阻R1对电容C2进行充电。电容C2的电压上升到规定值时，开始从控制电路12向主开关Q1供给导通/断开控制信号。在主开关Q1的导通期间二极管Do和二极管10不导通，变压器5蓄能。主开关Q1的断开期间释放变压器5蓄积的能量，经由二极管Do对电容Co进行充电，且经由二极管10对电容C11进行充电。设有检测在输出端子8a、8b之间的直流输出电压的公知的电路(未图示)，控制电路12响应输出电压检测电路的输出而形成使输出电压恒定的PWM脉冲，由该PWM脉冲构成的控制信号将主开关Q1导通/断开。因此，输出端子8a、8b之间的电压即电容Co的电压大致成为恒定且控制用整流平滑电路9的电容11的电压也大致成为恒定。若整流平滑电路9的电容11的电压高于控制电源用电容C2的电压，则用作辅助开关的晶体管Q2和二极管D1导通，用整流平滑电路9的输出电压对控制电源用电容C2充电。
电源装置正常工作且肖特基势垒二极管17的温度为规定温度，例如120℃或比它低的正常状态时，该反向电流Ir的电平未达到可控硅元件18的触发电平。因此，在肖特基势垒二极管17的温度为120℃或比它低时，可控硅元件18保持在非导通状态。
与之相反，当肖特基势垒二极管17的温度比容许的规定温度例如120℃高时，反向电流Ir成为可触发可控硅元件18的电平，可控硅元件18导通。即，可控硅元件18的触发电流经由肖特基势垒二极管17从可控硅元件18的栅极向阴极注入，可控硅元件18导通。换言之，随着肖特基势垒二极管17的反向电流Ir的增大而电阻19的两端间电压和可控硅元件18的栅极/阴极间电压增大，并因流过可导通可控硅元件18的栅电流而使可控硅元件18导通。可控硅元件18具有公知的导通保持功能，一旦导通就一直保持直到成为保持电流以下。
若响应基于肖特基势垒二极管17的反向电流Ir的过热检测而使可控硅元件18导通，则二极管D2被正偏置而成为导通状态，晶体管Q2成为断开状态，从控制电源用整流平滑电路9提供给控制电源用电容C2和控制电路12的电流被截断，同时控制电源用电容C2经由电阻20由可控硅元件18短路，因此控制电源用电容C2的电荷通过电阻20和可控硅元件18释放，其电压下降，控制电路12的一对电源端子13、14之间的电压也下降，通过控制电路12将主开关Q1导通/断开成为不可能，且作为电路装置的DC-DC变换器电路成为停止状态，抑制了主开关Q1和包含该主开关Q1的电路装置的过热。
可控硅元件18上经由起动电阻R1持续流过保持电流，因此直到将输入端子1a、1b与电源1切断或使电源开关(未图示)断开为止维持过热保护状态。电源1的切断或电源开关的断开操作，也使可控硅元件18断开。再开始电源1的供电时，可再进行基于肖特基势垒二极管17的过热保护。
由以上所述可知，本实施例中，使用比传统的恒温器、热敏电阻、正温度系数热敏电阻便宜的小信号用肖特基势垒二极管17作为温度变化检测元件或过热检测元件，并且，在直流电源装置的温度高于容许温度即规定温度例如120℃时，通过可控硅元件18对控制电路12的控制来禁止DC-DC变换器电路的主控制元件Q1的导通。结果，实现了过热保护装置的成本的大幅减少和小型化。
另外，图1的电路中，由可控硅元件18形成电容C2的放电电路，且通过晶体管Q2的断开来截断从控制电源用整流平滑电路9对电容C2和控制电路12的供电。结果，可迅速且可靠地达成对直流电源装置的过热保护。
实施例2接着，说明图3所示的实施形例2的直流电源装置。但是，在图3中对与图1实质上相同的部分采用同一符号，其说明省略。
与图1的不同点在于，图3的直流电源装置设有代替图1的过热保护装置16的构成伴有过电压保护功能的过热保护装置的第一和第二电路16a、16b，其它结构与图1相同。
图3的构成伴有过电压保护功能的过热保护装置的第一电路16a由用作恒压元件的齐纳二极管23、电阻24、用作发光元件的发光二极管25、用于温度变化检测的肖特基势垒二极管17构成。肖特基势垒二极管17经由导线22、电阻24、发光二极管25连接在一对直流输出端子8a、8b之间。换言之，齐纳二极管23、电阻24、发光二极管25的串联电路经由导线22连接到一对直流输出端子8a、8b之间。导线22用作对肖特基势垒二极管17施加反向电压的部件。齐纳二极管23与肖特基势垒二极管17并联连接。肖特基势垒二极管17和齐纳二极管23具有由一对直流输出端子8a、8b之间的电压反向偏置的方向性。因而，发光二极管25上流过齐纳二极管23的电流和肖特基势垒二极管17的反向电流。因此发光二极管25除了具有作为直流输出检测部件的功能外，还具有作为肖特基势垒二极管17的反向电流检测部件的功能。
肖特基势垒二极管17具有与图1中以相同符号表示的元件相同的特性，与作为直流电源装置的主电流流过的电路元件的输出整流二极管Do热耦合。整流二极管Do的温度在负载8较大时对直流电源装置的主开关Q1的温度具有大致成比例的关系。因而，整流二极管Do的温度代表了直流电源装置的温度。
肖特基势垒二极管17和整流二极管Do如图4所示构成为复合器件28，通过具有导热性的共同的支承体29在机械上一体化。还有，可以用绝缘性包覆物将肖特基势垒二极管17和整流二极管Do一体化。另外可与在一个公知的金属制封装中装入肖特基势垒二极管17和整流二极管Do而构成复合器件。
除了在图1的过热保护装置16中的肖特基势垒二极管17的位置上连接了光敏晶体管26和电阻27的串联电路外，第二电路16b的其它结构与图1相同。作为第一电路16a的发光元件的发光二极管25和作为第二电路16b的受光元件的光敏晶体管26之间光耦合。还有，可以将从第一和第二电路16a、16b中除去了肖特基势垒二极管17后的部分称为过电压保护电路。另外，可以将从第一和第二电路16a、16b中除去了齐纳二极管23后的部分称为过热保护电路。第一和第二电路16a、16b的电阻24、发光二极管25、光敏晶体管26、电阻27和19，用作肖特基势垒二极管17的反向电流检测部件。
图3的电路中的DC-DC变换动作与图1的相同。图3的电路中输出端子8a、8b之间的电压在规定范围内时齐纳二极管23不导通。因而，光敏晶体管26也不导通，可控硅元件18不被触发。若输出端子8a、8b之间的电压因某些原因超过规定范围，则齐纳二极管23导通并在发光二极管25上有电流流过，使发光二极管25发光，光敏晶体管26也导通，在可控硅元件18上流过触发电流。结果，与图1的电路中可控硅元件18导通时一样停止主开关Q1的导通/断开控制动作，负载8得到过电压保护。
整流二极管Do和与之热耦合的肖特基势垒二极管17的温度在规定温度(例如120℃)以下时，肖特基势垒二极管17的反向电流的电平低，因此发光二极管25的光输出也低，不能通过光敏晶体管26将可控硅元件18转换到导通状态。因而，主开关Q1正常进行导通/断开动作。与之相反，若整流二极管Do和肖特基势垒二极管17的温度超过规定温度，则该反向电流变大，发光二极管25的光输出和光敏晶体管26的电流也增大，可控硅元件18被触发，与图1的电路一样主开关Q1的导通/断开动作被停止，达成整流二极管Do的过热保护。
第二实施例除了具有与第一实施例相同的效果外，还与过电压保护电路共用构成过热保护电路，从而能大幅减少成本。
另外，由于将整流二极管Do与肖特基势垒二极管17一体化，能够使两者紧密并可靠地热耦合。
实施例3接着，说明图5所示的实施例3的直流电源装置。在图5中对与图1和图3实质上相同的部分采用同一符号，其说明省略。
图5的直流电源装置设有将图3的第一电路16a变形后的第一电路16a’，其它结构与图3的相同。图5的第一电路16a’中，在图3的第一电路16a上附加了输出电流检测电阻30，并将该输出电流检测电阻30与肖特基势垒二极管17热耦合，其它结构与图3的相同。输出电流检测电阻30在电容Co的一端和一个输出端子8a之间串联连接。因而，在输出电流检测电阻30上流过直流电源装置的主电流即负载电流。输出电流检测电阻30的温度在负载8大时与直流电源装置的主开关Q1的温度大致成比例关系，指示直流电源装置的温度。图5中(未作图示)，一对电流检测导线与输出电流检测电阻30的两端相连，该一对电流检测线与控制电路12连接。控制电路12在输出电流检测电阻30的电流大于规定值时控制主开关Q1，使输出电流降到规定值以下。
由于肖特基势垒二极管17与输出电流检测电阻30热耦合，在与图3的整流二极管Do成为过热状态时一样输出电流检测电阻30成为比容许温度即规定温度高的温度时，肖特基势垒二极管17的反向电流变大，且发光二极管25的光输出和光敏晶体管26的电流也增大，可控硅元件18导通而使主开关Q1成为断开状态，从而实现对直流电源装置的过热保护。
为使图5的肖特基势垒二极管17和输出电流检测电阻30准确且紧密地热耦合，如图6所示，肖特基势垒二极管17和输出电流检测电阻30在机械上成为一体化而构成复合元件31。
依据实施例3，能够得到与实施例2同样的效果。
实施例4接着，说明图7所示的实施例4的直流电源装置。图7中与图1和图3实质上相同的部分采用同一符号，其说明省略。
图7的直流电源装置设有取代图1的过热保护装置16的已变更的过热保护装置16c，其它结构与图1相同。
取代图1的过热保护装置16的可控硅元件18，图7的过热保护装置16c设有比较器40、参考电压源41、闩锁电路即保持电路42和晶体管构成的过热保护用开关43和复位电路44，其它结构与图1相同。比较器40的一个输入端子与肖特基势垒二极管17和电阻19的连接点连接，其另一输入端子与参考电压源41连接。直流电源装置的用作温度探测元件的肖特基势垒二极管17的反向电流在规定电平以下时，由于电阻19的电压成为参考电压源41的参考电压以下，因此比较器40的输出为低电平(第一电平)状态。在直流电源装置成为比容许温度高的温度状态，且肖特基势垒二极管17的反向电流大于规定电平时，电阻19的电压高于参考电压源41的参考电压，且比较器40的输出转换成高电平(第二电平)。
与比较器40连接的保持电路42，保持由比较器40得到的表示高温状态的高电平信号。保持电路42例如可以由触发电路构成，直到与该保持电路42连接的复位电路44复位为止保持比较器40的表示高温状态的高电平信号。在复位电路44供给了复位信号时或该直流电源装置的电源开关(图示省略)被操作成断开或导通时，保持电路42返回复位状态。
过热保护用开关43包括用作第一主端子的集电极和用作第二主端子的发射极以及用作控制端子的基极。过热保护用开关43的集电极经由电阻20连接到控制电路12的第一电源端子13上，其发射极与控制电路12的第二电源端子14连接，其基极与保持电路42连接。当保持电路42保持表示比较器40的高温状态的输出信号时，过热保护用开关43成为导通状态。过热保护用开关43的导通状态持续到保持电路42的复位为止。通过过热保护用开关43的导通发生与图1的可控硅元件18导通时同样的动作，DC-DC变换器的主开关Q1和用作控制电源断开用开关的晶体管Q2被控制成断开，直流电源装置的高温状态得以解除。
可将图3和图5的可控硅元件18，置换成图7的由比较器40、参考电压源41、保持电路42和过热保护用开关43构成的导通禁止控制部件。
变形例本发明并不以上述实施例为限，例如可作如下变更。
(1)可将图1的肖特基势垒二极管17与输出整流二极管Do或与一次线圈N1串联连接的电流检测电阻(未图示)或图5的电阻30或整流电路3的二极管3a～3d或平滑电容C1或控制电源用电容C2热耦合。图1中将肖特基势垒二极管17与整流二极管3a～3d热耦合时，能够使用图4的复合元件28。另外，图1中将肖特基势垒二极管17与一次线圈N1侧的电流检测电阻热耦合时，可采用图6的复合元件31。
(2)可将多个肖特基势垒二极管并联连接，并将多个肖特基势垒二极管的一个例如与主开关Q1热耦合，将多个肖特基势垒二极管的另一个例如与整流二极管Do热耦合，而不是采用图1中的一个肖特基势垒二极管17。
(3)图3和图5的电路可这样构成在变压器5上设置多个二次线圈N2，从多个二次线圈N2向多个负载供电，并对各负载电路设置与第一电路16a相当的电路，以将多个第一电路16a的光输出提供给一个光敏晶体管26。
(4)可省去晶体管Q2、二极管D1、D2、电阻21、齐纳二极管ZD1的电路，并将导线9a直接连接到电容C2。
(5)能够使用具有保持功能的其它控制开关元件或控制开关电路，取代用作保护用控制元件的可控硅元件18。
(6)本发明的范围不以图1、图3、图5和图7的直流电源装置为限，可用于包含与它们同样的控制元件和该控制电路的所有电路装置。
(7)可将过热保护装置16的全部或一部分集中到一个器件上而成为一体。另外，可将第一和第二电路16a、16b的一部分或全部集中到一个器件而构成。
(8)图1、图3和图5中，能够省去可控硅元件18的阳极和控制电路12的第一电源端子13之间的经由电阻20的连接，使电阻20的部分开路，经由二极管D2或直接将可控硅元件18的阳极只与晶体管Q2的基极连接。这种情况下，最好将起动电阻R1的一端与导线4a连接，将起动电阻R1的另一端与晶体管Q2的集电极或基极连接。
另外，图7中，能够省去过热保护用开关43的用作第一主端子的集电极和控制电路12的第一电源端子13之间的经由电阻20的连接，经由二极管D2仅将过热保护用开关43的作为第一主端子的集电极与晶体管Q2的基极连接。
(9)可设置将控制电路12和主开关Q1之间的控制信号传递断开的开关，用电阻19的电压或保持电路42的输出来控制该开关，对主开关Q1进行断开控制，而不是由可控硅元件18或过热保护用开关43将控制电路12的电源控制成断开状态。另外，能够通过电阻19的电压或保持电路42的输出将形成控制电路12中的主开关Q1的控制信号的电路设为非工作状态，对主开关Q1进行断开控制。
工业上的利用可能性综上所述，本发明的过热保护装置可用于电路装置或直流电源装置的保护。
权利要求
1.一种包含控制电路装置中的电流的主控制元件(Q1)和向所述主控制元件(Q1)提供控制信号的控制电路(12)的电路装置的过热保护装置，由以下部分构成配置在可探测所述电路装置的过热状态的位置的肖特基势垒二极管(17)，为对所述肖特基势垒二极管(17)施加反向电压而与所述肖特基势垒二极管(17)连接的电压施加部件(22)，为得到基于所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流大小的变化表示所述电路装置的温度变化的信号而与所述肖特基势垒二极管(17)连接的电流检测部件(19或19及24-27)，以及为响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述电流检测部件的输出来禁止所述控制电路(12)对所述主控制元件(Q1)的导通控制而与所述电流检测部件和所述控制电路(12)连接的导通禁止控制部件(18，或18及Q2，或40-43，或40-43及Q2)。
2.如权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于所述肖特基势垒二极管(17)与所述主控制元件(Q1)热耦合。
3.如权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于所述电路装置还包括与所述电路装置的主电流通路连接的整流二极管(Do或3a-3d)；所述肖特基势垒二极管(17)与所述整流二极管(Do或3a-3d)热耦合。
4.如权利要求3所述的过热保护装置，其特征在于所述肖特基势垒二极管(17)和所述整流二极管(Do或3a-3d)在机械上一体化。
5.如权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于所述电路装置还包括与所述电路装置的主电流通路相连的主电流检测电阻(30)；所述肖特基势垒二极管(17)与所述主电流检测电阻(30)热耦合。
6.如权利要求5所述的过热保护装置，其特征在于所述肖特基势垒二极管(17)和所述电流检测电阻(30)在机械上一体化。
7.如权利要求1所述的过热保护装置，其特征在于所述电路装置是一种直流电源装置，该电源装置包括直流电源(2)，在所述直流电源(2)的一端和另一端之间连接的与变压器的一次线圈(N1)和主控制元件(Q1)的串联电路，控制所述主控制元件(Q1)的控制电路(12)，在所述控制电路(12)的一个与另一电源端子(13、14)连接的控制用电源(C2，或9，或C2及9)，与所述一次线圈(N1)电磁耦合的二次线圈(N2)，与所述二次线圈(N2)连接的整流二极管(Do)，经由所述整流二极管(Do)与所述二次线圈(N2)并联连接的平滑电容(Co)，以及与所述平滑电容(Co)连接的一对直流输出端子(8a、8b)。
8.如权利要求7所述的过热保护装置，其特征在于对所述肖特基势垒二极管(17)的电压施加部件，是将所述肖特基势垒二极管(17)与所述控制用电源(C2，或9，或C2及9)连接的部件(22)；用以检测所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的所述电流检测部件，是与所述肖特基势垒二极管(17)串联连接的反向电流检测用电阻(19)。
9.如权利要求7所述的过热保护装置，其特征在于对所述肖特基势垒二极管(17)的电压施加部件，是在所述直流输出端子(8a、8b)之间连接所述肖特基势垒二极管(17)的部件(22)；用以检测所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的所述电流检测部件，由与所述肖特基势垒二极管(17)串联连接的发光元件(25)、与所述发光元件(25)光耦合且与所述控制用电源(C2，或9，或C2及9)连接的受光元件(26)以及与所述受光元件(26)串联连接的反向电流检测用电阻(19)构成。
10.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件，是为响应所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况来将所述控制电路(12)的所述一个与另一电源端子(13、14)之间短路，而设有与所述一个电源端子(13)连接的第一主端子、与所述另一电源端子(14)连接的第二主端子以及与所述反向电流检测用电阻(19)连接的控制端子的、具有导通保持功能的过热保护用开关(18)。
11.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件由以下部分构成在所述控制用电源(9)的一对输出端子中的一个输出端子(9a)与所述控制电路(12)的所述一个电源端子(13)之间连接的控制电源断开用开关(Q2)，以及响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的反向电流检测用电阻(19)的电压而控制所述控制电源断开用开关(Q2)断开的电路。
12.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件由以下部分构成为响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况来将所述控制电路(12)的所述一个与另一电源端子(13、14)之间短路，而设有经由电阻(20)与所述一个电源端子(13)连接的第一主端子、与所述另一电源端子(14)连接的第二主端子以及与所述反向电流检测用电阻(19)连接的控制端子的、具有导通保持功能的过热保护用开关(18)，以及设有与所述控制用电源(9)的一对输出端子中的一个输出端子(9a)连接的第一主端子、与所述控制电路(12)的所述一个电源端子(13)连接的第二主端子以及与所述过热保护用开关(18)的所述第一主端子连接的控制端子的控制电源断开用开关(Q2)。
13.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件由以下部分构成提供参考电压的参考电压源(41)；设有与所述反向电流检测用电阻(19)连接的一个输入端子和与所述参考电压源(41)连接的另一输入端子的比较器(40)；为将表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器(40)的输出保持而与所述比较器(40)连接的保持电路(42)；以及为响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路(42)的输出来将所述控制电路(12)的一个与另一电源端子(13、14)之间短路，而设有与所述一个电源端子(13)连接的第一主端子、与所述另一电源端子(14)连接的第二主端子以及与所述保持电路(42)连接的控制端子的过热保护用开关(43)。
14.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件由以下部分构成在所述控制用电源(9)的一对输出端子中的一个输出端子(9a)和所述所述控制电路(12)的所述一个电源端子(13)之间连接的控制电源断开用开关(Q2)；提供参考电压的参考电压源(41)；设有与所述反向电流检测用电阻(19)连接的一个输入端子和与所述参考电压源(41)连接的另一输入端子的比较器(40)；为将表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器(40)的输出保持而与所述比较器(40)连接的保持电路(42)；以及为响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路(42)的输出来控制所述控制电源断开用开关(Q2)断开，而设有与所述控制电源断开用开关(Q2)的控制端子连接的第一主端子、与所述控制用电源(9)的一对输出端子中的另一输出端子(9b)连接的第二主端子以及与所述保持电路(42)连接的控制端子的过热保护用开关(43)。
15.如权利要求8或权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于所述导通禁止控制部件由以下部分构成提供参考电压的参考电压源(41)；设有与所述电阻(19)连接的一个输入端子和与所述参考电压源(41)连接的另一输入端子的比较器(40)；为将表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述比较器(40)的输出保持而与所述比较器(40)连接的保持电路(42)；为响应表示所述肖特基势垒二极管(17)的反向电流的值超过规定值的情况的所述保持电路(42)的输出来将所述控制电路(12)的所述一个与另一电源端子(13、14)之间短路，而设有经由电阻(20)与所述一个电源端子(13)连接的第一主端子、与所述另一电源端子(14)连接的第二主端子以及与所述保持电路(42)连接的控制端子的过热保护用开关(43)；以及设有与所述控制用电源(9)的一对输出端子中的一个输出端子(9a)连接的第一主端子、与所述控制电路(12)的所述一个电源端子(13)连接的第二主端子以及与所述过热保护用开关(43)的所述第一主端子连接的控制端子的控制电源断开用开关(Q2)。
16.如权利要求7所述的过热保护装置，其特征在于所述直流电源装置还包括在所述控制电路(12)的所述一个与另一电源端子之间连接的控制电源用电容(C2)，以及所述控制电源用电容(C2)的充电电路(R1)。
17.如权利要求9所述的过热保护装置，其特征在于还包括具有由所述直流输出端子(8a、8b)之间的电压反向偏置的方向性的、与肖特基势垒二极管(17)并联连接的所述齐纳二极管(23)。
全文摘要
本发明的直流电流装置的过热保护装置中，作为温度变化检测元件设有取代恒温器、热敏电阻、正温度系数热敏电阻等的肖特基势垒二极管17。肖特基势垒二极管17配置在检测温度变化的部位。对肖特基势垒二极管17上加反向电压。肖特基势垒二极管17与可控硅元件18的栅极连接。可控硅元件18经由电阻20与控制电源用电容C2并联连接。肖特基势垒二极管17成为过热状态时，反向电流增大，可控硅元件18被触发。可控硅元件18导通时，控制电源被截断。结果，主开关Q1的导通/断开动作停止，从而实现直流电流装置的过热保护。
文档编号H02M3/335GK1675820SQ0381949
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月11日 优先权日2002年8月13日
发明者臼井浩 申请人:三垦电气株式会社