スイッチング電源はどのように回路を保護するのか

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スイッチング電源の発展は、関連する産業の発展を促進しました。私たちは電源製品の研究開発を行う際に、LEDスイッチング電源における一般的な保護回路についてもいくつかまとめています。 一般的に、優れた電源製品というものは、高効率で安定性があり信頼性に優れているだけでなく、回路を保護するためのさまざまな対策も丁寧に設計・製造されている必要があります。そうすることで、LEDスイッチング電源製品が複雑な環境下でも、スイッチング電源回路や負荷をしっかりと保護できるのです。そこで、本記事ではLED電源によく見られる各種保護回路についてご紹介します。 直流LEDスイッチング電源回路において、回路の短絡や電流の増加時に調整管が焼損しないように保護するためである。そのおおよその仕組みは、出力電流がある値を超えると、制御トランジスタが逆バイアス状態になり遮断され、回路の電流が自動的に切れるというものです。 過電流保護回路は、トランジスタBG2と分圧抵抗R4、R5で構成されている。回路が正常に動作しているとき、R4とR5による電圧の作用により、BG2のベース電位がエミッタ電位よりも高くなり、エミッタ接合には逆バイアス電圧がかかる。その結果、BG2は遮断状態（開路に相当）となり、安定化回路には影響を与えない。 回路が短絡した場合、出力電圧はゼロとなり、BG2のエミッタは接地された状態になる。これによりBG2は飽和導通状態（短絡状態に相当）となり、その結果、制御用トランジスタBG1のベースとエミッタもほぼ短絡状態となって遮断状態に入り、回路の電流が途切れて保護が実現される。 直流LEDスイッチング電源におけるスイッチングレギュレータの過電圧保護には、入力過電圧保護と出力過電圧保護が含まれる。スイッチング安定化電源で使用される、安定化されていない直流電源（蓄電池や整流器など）の電圧が高すぎると、スイッチング安定化電源が正常に動作しなくなったり、内部の部品が損傷したりするため、LEDスイッチング電源においては入力過電圧保護回路を設けることが非常に重要です。直流電源の入力電圧が安定化ダイオードのブレークダウン電圧を上回ると、安定化ダイオードが破壊され、抵抗Rに電流が流れてトランジスタTが導通し、リレーが動作してノーマルオフ接点が開き、入力が遮断される。入力電源の極性保護回路は、入力過電圧保護と組み合わせることで、極性保護判別および過電圧保護回路を構成することができる。 スイッチング電源の回路は比較的複雑で、スイッチングレギュレータの入力側には通常、小さなインダクタと大きなコンデンサからなる入力フィルタが接続されている。起動瞬間には、フィルターコンデンサーに非常に大きなサージ電流が流れ、このサージ電流は通常の入力電流の数倍にもなり得ます。これほど大きなサージ電流は、通常の電源スイッチの接点やリレーの接点を溶融させ、入力用ヒューズを切断させます。