JP2000050493A - 電源の電流保護回路 - Google Patents

電源の電流保護回路

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JP2000050493A
JP2000050493A JP10218923A JP21892398A JP2000050493A JP 2000050493 A JP2000050493 A JP 2000050493A JP 10218923 A JP10218923 A JP 10218923A JP 21892398 A JP21892398 A JP 21892398A JP 2000050493 A JP2000050493 A JP 2000050493A
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JP
Japan
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resistor
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voltage
current
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Hiroshi Noda
寛 野田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、種々の過電流保護特性を
持たせることができる電源の電流保護回路を提供する。 【解決手段】 電源1の過電流保護端子1eに正電圧を
加えると出力電圧が低下し、電源1の出力端子に接続し
た電流検出抵抗7を介して負荷抵抗8に電流を供給する
電源1の電流保護回路において、第1の基準電圧V1
正極から、直列に接続された第1の抵抗6と第2の抵抗
5を通じて負荷抵抗8に向かって微少な電流を流し、前
記第1の抵抗6と第2の抵抗5の接続点の電圧を演算増
幅器2の負入力に加え、前記電源1の出力端子1cから
直列に接続された第3の抵抗3と第4の抵抗4を通じて
グランドに向かって微少な電流を流し、前記第3の抵抗
3と、第4の抵抗4の接続点の電圧を前記演算増幅器2
の正入力に加え、前記演算増幅器2の出力を前記電源1
の出力過電流保護端子1eに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源の電流保護回
路に係り、特に、直流安定化電源における出力電流保護
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】直流安定化電源(以下、単に電源とい
う)では、負荷短絡事故から電源破壊を防止するため、
あるいは負荷の異常により出力電流が定格出力を超え過
大出力により電源が破壊するのを防止するために電源の
出力電流保護回路が設けられる。原理的には図2、図3
に示すように出力電流の検出に抵抗13(R13),23
(R23)を用い、検出された信号電圧を演算増幅器(以
下、オペアンプという)12,22にて別途用意した基
準電源と比較し、オペアンプ12,22の出力を電源の
一部にフィードバックして出力電圧を低減して、出力電
流IO の増加を押さえ、出力電流保護を行う。なお、図
2,図3において、11,21は電源、11a,21a
は電源11,21の正入力端子、11b,21bは電源
11,21の負入力端子、11c,21cは電源11,
21の出力端子、11d,21dは電源11,21の負
出力端子、11e,21eは電源11,21の過電流保
護端子、13,23,14,24は抵抗R13,抵抗
23,抵抗R14,抵抗R24、15,25はバッテリーV
2 ,V3 である。
【0003】図2において、電流垂下が始まるIO の値
は、IO 13=V2 より、IO =V2 /R13である。図
3において、電流垂下が始まるIO の値は、IO 23
3 より、IO =V3 /R23である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した図2及び図3
に示す回路では、基準電圧としてバッテリー15,25
を使用しているが、実際には電源回路中にバッテリーを
搭載することはできないので、図4及び図5に示すよう
に、抵抗と定電流回路により等価的にバッテリーを実現
する。
【0005】なお、図4及び図5において、31,51
は電源、31a,51aは電源31,51の正入力端
子、31b,51bは電源31,51の負入力端子、3
1c,51cは電源31,51の出力端子、31d,5
1dは電源31,51の負出力端子、31e,51eは
電源31,51の過電流保護端子、32,52はオペア
ンプ、33,53,34,54,35,55は抵抗
33,抵抗R53,抵抗R34,抵抗R54、抵抗R35,抵抗
55、36,37:56,57は定電流回路である。
【0006】しかし、定電流回路の実現には、例えば、
オペアンプ、基準電源、オペアンプ用の電源、電流検出
抵抗、トランジスタなどが必要であり簡単ではない。ま
た、コスト的にもある程度の負担が必要な上、回路スペ
ース的にもそれなりの場所を必要とする。そこで、定電
流回路を使用せず、簡易的に実現する方法を、図6及び
図7に示す。これらの例ではいずれも定電流回路を抵抗
で代用している。
【0007】なお、図6及び図7において、41,61
は電源、41a,61aは電源41,61の正入力端
子、41b,61bは電源41,61の負入力端子、4
1c,61cは電源41,61の出力端子、41d,6
1dは電源41,61の負出力端子、41e,61eは
電源41,61の過電流保護端子、42,62はオペア
ンプ、43,63,44,64,45,65,46,6
6は抵抗R43,抵抗R63,抵抗R44,抵抗R64、抵抗R
45,抵抗R65,抵抗R46,抵抗R66、46,47:66
は定電流回路である。
【0008】図6に示す回路例は見かけないが、41
a、41bはそれぞれ電源41の正入力端子と負入力端
子である。電源41の動作として、端子41eに正電圧
を加えると出力が低下するように構成されている。電源
41の出力端子41cには出力電流検出抵抗43
(R43)が接続されている。抵抗44は負荷抵抗
(R44)である。
【0009】また、基準電圧47の正極から、直列に接
続された抵抗45と抵抗46を通じて負荷抵抗44に向
かって、微少な電流が流され、抵抗45と抵抗46の接
続点の電圧をオペアンプ42の負入力に、電源41の出
力電圧をオペアンプ42の正入力に加えるように構成さ
れている。回路が動作すると、コンパレータの負入力電
圧は負荷抵抗44に得られる出力電圧をV0 として、 V0 +R45(V5 −V0 )/(R45+R46) で与えられ、コンパレータの正入力電圧はV0 +I0
43に等しい。よって、電流垂下が始まるI0 の値は両
式を等しいと置いて、 I0 ={R45(V5 −V0 )/(R45+R46)}/R43 で与えられる。
【0010】従って、出力電流I0 が過電流保護開始値
を超え出力電圧V0 が低下すると、過電流保護設定値が
見かけ上増大し、出力電流の増加に従って出力電圧がゆ
るやかに低下する所謂「への字」特性になる。「への
字」特性では電圧の低下の割合にもよるが十分な保護と
は言えない。一方、図7に示す回路では、入力端子61
a,61bはそれぞれ電源61の正入力端子と負入力端
子である。電源61の動作として、端子61eに正電圧
を加えると出力が低下するように構成されている。
【0011】電源61の出力端子61cには出力電流検
出抵抗63(R63)が接続されている。抵抗64は負荷
抵抗である。出力端子61cには直列に接続された抵抗
65と抵抗66を通じてグランドに向かって微少な電流
が流され、抵抗65として抵抗66の接続点の電圧をオ
ペアンプ62の正入力に、電源61の出力電圧をオペア
ンプ62の負入力に加える。
【0012】回路が動作すると、コンパレータの負入力
電圧はV0 である。コンパレータの正入力電圧は、V0
+I0 ×R63−R65×(V0 +I0 ×R63)/(R65
66)に等しい。よって、電流垂下が始まるI0 の値は
両式を等しいと置いて、 I0 =V0 {R65/(R63×R66)} で与えられる。
【0013】従って、出力電流I0 が過電流保護開始値
を超え出力電圧V0 が低下すると、過電流保護設定値が
見かけ上減少し出力電流は減少する。負荷の抵抗をさら
に小さい値にすると、出力電流の減少に伴って出力電圧
が低下する所謂「フの字」特性になる。「フの字」特性
は過大出力電流に対する電源の保護としては有効ではあ
るが、DCモーターのように始動時には極めてインピー
ダンスが低い負荷の場合、電源始動時に保護回路が作動
し、保護が働いたまま低い出力電圧、小さな出力電圧で
安定してしまってそこから抜け出られないという問題が
ある。
【0014】本発明は、上記状況に鑑みて、簡単な回路
構成で、種々の過電流保護特性を持たせることができる
電源の電流保護回路を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、〔1〕電源(1)の過電流保護端子(1
e)に正電圧を加えると出力電圧が低下し、電源(1)
の出力端子(1c)に接続した電流検出抵抗(7)を介
して負荷抵抗(8)に電流を供給する電源(1)の電流
保護回路において、第1の基準電圧(V1 )の正極か
ら、直列に接続された第1の抵抗(6)と第2の抵抗
(5)を通じて負荷抵抗(8)に向かって微少な電流を
流し、前記第1の抵抗(6)と第2の抵抗(5)の接続
点の電圧を演算増幅器(2)の負入力に加え、前記電源
(1)の出力端子(1c)から直列に接続された第3の
抵抗(3)と第4の抵抗(4)を通じてグランドに向か
って微少な電流を流し、前記第3の抵抗(3)と、第4
の抵抗(4)の接続点の電圧を前記演算増幅器(2)の
正入力に加え、前記演算増幅器(2)の出力を前記電源
(1)の出力過電流保護端子(1e)に接続するように
したものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す電源の
出力電流保護回路図である。この図において、1は電
源、1aは電源1の正入力端子、1bは電源1の負入力
端子、1cは電源1の出力端子、1dは電源1の負出力
端子、1eは電源1の過電流保護端子、2はオペアン
プ、3,4,5,6,7,8は抵抗、9は基準電源であ
る。
【0017】この図に示すように、電源1の出力端子1
cには抵抗7と抵抗3が接続されている。抵抗7の他端
には抵抗5と負荷抵抗8が接続され、負荷抵抗8の他端
は電源1の負出力端子1dと共にグランドに接続されて
いる。また、抵抗5の他端は、抵抗6とオペアンプ2の
負入力端子に接続され、抵抗6の他端は基準電源9の正
極に接続されている。基準電源9の負極はグランドに接
続されている。
【0018】更に、抵抗3の他端は抵抗4とオペアンプ
2の正入力端子に接続され、抵抗4の他端はグランドに
接続されている。また、オペアンプ2の出力は電源1の
過電流保護端子1eに接続されている。以下、この出力
電流保護回路の動作について説明する。電源1の動作と
して電源1の過電流保護端子1eに正電圧を加えると出
力が低下するように構成されている。まず、端子1a〜
1b間に入力が印加され、電源1が定格出力以下で使用
されている場合は、抵抗3〜抵抗7の値と基準電源9の
値を適宜選択することにより、コンパレータの負入力電
圧>コンパレータの正入力電圧とすることができるか
ら、オペアンプ2の出力はゼロレベルとなり、過電流保
護作用は働かない。
【0019】また、抵抗3〜抵抗7の値を、それぞれR
3 〜R7 、負荷における出力電圧をV0 、出力電流をI
0 、基準電源9の値をV1 とすれば、コンパレータ2の
負入力電圧は、 V0 +R5 ×(V1 −V0 )/(R5 +R6 ) コンパレータ2の正入力電圧は、 V0 +I0 ×R7 −R3 ×(V0 +I0 ×R7 )/(R
3 +R4 ) 従って、電流垂下が始まる出力電流I0 の値は両式を等
しいと置いて K×I0 =V1 ×R5 /(R5 +R6 )+V0{R3
(R3 +R4 )−R5 /(R5 +R6 )} 但し、K=R7 −R3 ×R7 /(R3 +R4 ) ここで、R3 =R5 、R4 =R6 となるように選択すれ
ば、 I0 =V1 ×{R5 ×(R3 +R4 )/〔(R5
6 )×R4 ×R7 〕} となり、電流垂下が始まる出力電流I0 に対して出力電
圧V0 は関与しなくなるから、出力電流I0 は「フの
字」でも「ヘの字」でもない良好な垂下特性となる。
【0020】さらに、R3 、R4 側は「フの字」特性
を、R5 、R6 側は「ヘの字」特性を支配するので、こ
れら抵抗値を選択することにより、両者の中間的な特性
を自由に実現できる。このように、本発明によれば、出
力過電流保護の端子に正電圧を加えると出力電圧が低下
し、出力端子に接続した電流検出抵抗を介して負荷抵抗
に電流を供給する電源において、 基準電圧の正極から直列に接続された第1の抵抗と第
2の抵抗を通じて負荷抵抗に向かって微少な電流を流
し、前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点の電圧をオペ
アンプの負入力に加える。
【0021】出力端から直列に接続された第3の抵抗
と第4の抵抗を通じてグランドに向かって微少な電流が
流れ、前記第3の抵抗と第4の抵抗の接続点の電圧をオ
ペアンプの正入力に加える。 このように、オペアンプ出力を電源の出力過電流保護の
端子に接続し電源 出力の電流保護を行うようにしたの
で、 電流垂下後の出力電流I0 と出力電圧V0 に対し
「フの字」特性でも「ヘの字」特性でも、或いは完全な
垂下特性でも自由に実現できるようになった。
【0022】 基準電圧と抵抗だけで保護回路を実現
したので、定電流回路を用いる従来の方式と比較して、
安価で小型の回路構成にすることができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば次のような効果を奏することができる。 (A)電流垂下後の出力電流と出力電圧に対し「フの
字」特性でも「ヘの字」特性でも、或いは完全な垂下特
性でも自由に実現することができる。
【0024】(B)基準電圧と抵抗だけで保護回路を実
現するようにしたので、定電流回路を用いる従来の方式
と比較して、安価で小型の回路を構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す電源の出力電流保護回路
図である。
【図2】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
1)である。
【図3】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
2)である。
【図4】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
3)である。
【図5】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
4)である。
【図6】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
5)である。
【図7】基本例を示す電源の出力電流保護回路図(その
6)である。
【符号の説明】
1 電源 1a 電源の正入力端子 1b 電源の負入力端子 1c 電源の出力端子 1d 電源の負出力端子 1e 電源の過電流保護端子 2 演算増幅器(オペアンプ) 3,4,5,6,7,8 抵抗 9 基準電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源の過電流保護端子に正電圧を加える
    と出力電圧が低下し、電源の出力端子に接続した電流検
    出抵抗を介して負荷抵抗に電流を供給する電源の電流保
    護回路において、 第1の基準電圧の正極から、直列に接続された第1の抵
    抗と第2の抵抗を通じて負荷抵抗に向かって微少な電流
    を流し、前記第1の抵抗と第2の抵抗の接続点の電圧を
    演算増幅器の負入力に加え、前記電源の出力端子から直
    列に接続された第3の抵抗と第4の抵抗を通じてグラン
    ドに向かって微少な電流を流し、前記第3の抵抗と、第
    4の抵抗の接続点の電圧を前記演算増幅器の正入力に加
    え、前記演算増幅器の出力を前記電源の出力過電流保護
    端子に接続することを特徴とする電源の電流保護回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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