JP2000152485A - 過電流保護回路 - Google Patents

過電流保護回路

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JP2000152485A
JP2000152485A JP10315727A JP31572798A JP2000152485A JP 2000152485 A JP2000152485 A JP 2000152485A JP 10315727 A JP10315727 A JP 10315727A JP 31572798 A JP31572798 A JP 31572798A JP 2000152485 A JP2000152485 A JP 2000152485A
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circuit
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overcurrent
power supply
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Kazutaka Hashimoto
和孝 橋本
Masaaki Ito
正明 伊藤
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性を向上した過電流保護回路を得る。 【解決手段】 短絡が発生すると、過電流検知信号cに
より制御信号ラッチ回路4がリセットされると同時に、
制御信号再出力回路3のタイマがスタートする。短絡数
カウント回路5は短絡数をカウントアップする。タイマ
が規定時間に達すると、復旧信号dを制御信号ラッチ回
路4にラッチさせて負荷2を復旧する。短絡数カウント
回路5が規定回数をカウントすると負荷2を強制的に遮
断し、また周期リセット回路6のリセット信号出力を停
止させて負荷2への電源供給を強制的に禁止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は過電流保護回路に関
し、特に宇宙用搭載機器に用いて好適な過電流保護回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般の電源回路、例えばインタフエース
出力回路の負荷側が短絡した場合、短絡(による他の回
路の損傷に対する)保護が必要となる。特に、宇宙用
(人工衛星用)搭載機器の場合、修理がきわめて難しい
ことから過電流保護回路の重要性が高まる。従来は、例
えば図4に示すように、電流制限回路11と電力定格の
充分に大きい電力トランジスタTR1を組み合わせるこ
とによって、負荷短絡電流を制限することが行われる。
【0003】すなわち図4において、負荷(例えば、イ
ンタフェース回路)2に電源を供給する出力トランジス
タTR1のエミッタ抵抗器R1に流れる負荷電流が増加
し、抵抗器R1の端子間電圧がダイオードD1の順方向
電圧(例えば約0.6V)に達したところにて負荷電流
(短絡電流)が制限される。しかし、この場合制限され
ているとはいえ、短絡負荷電流が流れ続ける問題があ
る。
【0004】実開昭57−18837号公報には、保護
回路付き電力変換装置であって、コンバータ、キャパシ
タ、トランジスタ、インバータ、直流リアクトル、事故
検出制御回路、べース遮断回路にて構成された過電流保
護回路が提案されている。すなわち、短絡あるいは過負
荷等の回路遮断が必要とされる事故を検出した場合、直
ちに回路遮断を行い、一定時間後自動的に再閉路し、事
故が改善されていなければ遮断/再閉路を一定回数繰り
返した後非可逆遮断を行い、事故が改善されれば定常通
電状態にもどる。
【0005】この提案の主要部分は、図3に示す回路に
て実現できる。図3において、この過電流保護回路は、
負荷2に電源を供給する出力(PNP)電力トランジス
タTR1、出力トランジスタTR1のエミッタ電流を検
知する電流制限回路11、出力トランジスタTR1の過
電流を検知する過電流検知回路12、出力トランジスタ
TR1の動作を制御する制御信号ラッチ回路4にて構成
される。
【0006】電流制限回路11においては、出力トラン
ジスタTR1の負荷電流(エミッタ電流)が流れる抵抗
器R1の端子間電圧が、(PNP)トランジスタTR2
のベース・エミッタ間順方向電圧(例えば約0.6V)
に達したところにてトランジスタTR2に(コレクタ)
電流が流れる。
【0007】一方、過電流検知回路12においては、ト
ランジスタTR2に(コレクタ)電流が流れると、抵抗
器R2,R3にて分割された電圧が(NPN)トランジ
スタTR3を導通させる。また、トランジスタTR3の
コレクタは制御信号ラッチ回路4のリセット端子Rを接
地し、制御信号ラッチ回路4をリセットする。制御信号
ラッチ回路4はリセットされると出力Qが解放されて、
抵抗器R4,R5にて分割印加されていた出力トランジ
スタTR1のバイアス電圧が失われ、負荷電流が遮断さ
れる。
【0008】負荷電流が遮断された後、制御信号がデー
タ端子Dに供給されると、制御信号ラッチ回路4の出力
Qが接地され、出力トランジスタTR1のバイアス電圧
が復旧され、負荷電流が流れる。負荷2に過電流異常
(例えば短絡)が存在し続けると負荷電流の遮断/復旧
が繰り返されることとなる。例えばある一定回数負荷電
流の遮断/復旧が繰り返されると制御信号の印加を停止
して、負荷電流の非可逆遮断を行う。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】実開昭57−1883
7号公報記載の提案、あるいは図3に示す過電流保護回
路においては、事故検出制御回路、べース(バイアス)
遮断回路等が故障した場合、正常動作時に誤って負荷電
流を遮断することがあり得る問題がある。また、その逆
に(過電流)異常動作時に負荷電流を遮断しないことも
あり得る問題がある。さらに、負荷電流の遮断/復旧繰
り返し回数設定が誤れば、許容回数を考慮して設計され
ている部品を破損することもあり得る問題がある。
【0010】本発明の目的は、信頼性を向上した過電流
保護回路を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による過電流保護
回路は、負荷の過電流異常を検知して前記負荷の電源を
遮断した後、一定時間後に前記電源を復旧し、前記電源
の遮断/復旧の回数が一定数を超えたとき前記負荷への
電源供給を強制遮断するようにした過電流保護回路であ
って、前記電源の遮断/復旧を制御する制御回路に冗長
性を持たせることを特徴とする。
【0012】また、前記制御回路を複数個並列的に設
け、これ等制御回路の出力の多数決によって制御動作を
行うことを特徴とする。さらに、前記負荷回路に抵抗器
を介して前記電源を供給し、前記抵抗器における電圧降
下を検知することにより前記過電流異常を検知すること
を特徴とする。
【0013】本発明の作用は次の通りである。短絡数カ
ウント回路、制御信号再出力回路等を、例えば3重冗長
構成として、これ等3重の制御回路の出力の多数決によ
り確実に過電流保護回路の動作を保証する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明による過電流保
護回路の実施例の構成を示すブロック図であり、図2は
その詳細ブロック図であって、図2〜4と同等部分は同
一符号にて示している。図1において、本発明による過
電流保護回路は、同一の制御機能を持つ複数(例えば、
3重冗長構成)の制御回路20、複数の制御回路20の
制御出力の多数決をとる多数決回路14、負荷(例えば
インタフェース出力回路)2への電源を与え負荷電流を
制御する電流制限/過電流検知部1にて構成される。
【0015】これらの回路(多数決回路14をのぞく)
の詳細は図2に示すようになっている。図2において、
電流制限/過電流検知部1は、負荷2に電源を供給する
出力(PNP)トランジスタTR1、出力トランジスタ
TR1のエミッタ電流を検知する電流制限回路11、出
力トランジスタTR1の過電流を検知する過電流検知回
路12にて構成される。
【0016】また、制御回路20は、インタフェース出
力回路(負荷)2ヘの制御信号aを基に、復旧信号dを
制御信号ラッチ回路3にラッチさせ、過電流検知信号c
が発生した場合に、規定時間後再度復旧信号dを制御信
号ラッチ回路4にラッチさせる機能を持つ制御信号再出
力回路3を有する。さらに、短絡回数(負荷電流の遮断
/復旧回数)をカウントし、一定回数となった場合にイ
ンタフェース出力回路2への印加電源を強制的に遮断す
るインタフェース停止信号eを発生する短絡数カウント
回路5を有する。
【0017】さらにまた、定められた周期毎に短絡数カ
ウント回路5に対してリセット信号出力し、インタフェ
ース停止信号eが発生した場合は機能を停止し、外部か
ら強制リセット信号bを入力した場合は、他の状態に関
わらずリセット信号を出力する周期リセット回路6を有
する。さらに、復旧信号dをラッチする制御信号ラッチ
回路4、制御信号ラッチ回路4の出力Qを電流制限/過
電流検知部1へ通過させ、インタフェース停止信号eが
発生した場合に遮断させるゲート回路7を有する。
【0018】さらにまた、過電流検知信号cを位相反転
するインバータ8、インバータ8の出力と復旧信号dと
の論理積をとって短絡数カウント回路5のクロックCK
として供給するAND回路9、周期リセット回路6の出
力とインタフェース停止信号eとの論理和をとり、位相
反転して出力するNOR回路10を有する。さらに、N
OR回路10の出力と強制リセット信号bとの論理積を
とり、位相反転して短絡数カウント回路5をリセットす
るNAND回路13を有して構成される。
【0019】本発明の実施例の動作を図2により説明す
る。図2の電流制限/過電流検知部1の電流制限回路1
1においては、出力トランジスタTR1の負荷電流(エ
ミッタ電流)が流れる抵抗器R1の端子間電圧が(PN
P)トランジスタTR2のベース・エミッタ間順方向電
圧(例えば約0.6V)に達したところにてトランジス
タTR2に(コレクタ)電流が流れる。一方、過電流検
知回路12においては、トランジスタTR2に(コレク
タ)電流が流れると、抵抗器R2,R3にて分割された
電圧が(NPN)トランジスタTR3を導通させる。
【0020】また、トランジスタTR3の(常時は抵抗
器R6を介して電源電圧Vccにつり上げられている)コ
レクタには過電流検知信号cが表れ、制御信号ラッチ回
路4のリセット端子Rを接地し制御信号ラッチ回路4を
リセットする。制御信号ラッチ回路4はリセットされる
と出力Qが解放されて、抵抗器R4,R5にて分割印加
されていた出力トランジスタTR1のバイアス電圧が失
われ、負荷電流が遮断される。
【0021】負荷電流が遮断された後、復旧信号dがデ
ータ端子Dに供給されると、制御信号ラッチ回路4の出
力Qが接地され、出力トランジスタTR1のバイアス電
圧が復旧され、負荷電流が流れる。負荷2に過電流異常
(例えば短絡)が存在し続けると負荷電流の遮断/復旧
が繰り返されることとなる。負荷2に過電流異常(例え
ば短絡)が発生すると、過電流検知信号cにより制御信
号ラッチ回路4がリセットされると同時に、制御信号再
出力回路3のタイマがスタートする。この時、インタフ
ェース出力回路2(の電源)は遮断される。短絡数カウ
ント回路5は短絡(負荷2の過電流異常)を認識して、
短絡数をカウントアップする。
【0022】制御信号再出力回路3のタイマが規定時間
に達すると、復旧動作の制御信号(復旧信号)dを制御
信号ラッチ回路4にラッチさせ、インタフェース回路
(負荷)2を復旧する。短絡状態が持続していれば上述
の動作を繰り返し、短絡数カウント回路5が規定回数を
カウントした時点にて、インタフェース回路2を強制的
に遮断し、また、周期リセット回路6のリセット信号出
力を停止させて、以後のインタフェース制御(負荷2へ
の電源供給)を強制的に禁止させる。
【0023】上述の過程中に短絡状態が解除されれば、
短絡数カウント回路5のカウントアップが停止し、規定
数をカウントする前に周期リセット回路6からのリセッ
ト信号により、カウント数がリセットされる。周期リセ
ット回路6に対する強制リセット信号bは、状況に無関
係に短絡保護機能を初期化したい場合に用いる。図1に
示すように、上述の動作機能(制御回路20)をすべて
3重冗長構成とし、多数決回路14により正確な動作を
確保する。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
荷となるインタフェース出力回路に発生した短絡回数を
カウントし、短絡が復帰せずに一定回数に達するとイン
タフェース出力回路への電源の供給を停止することによ
り、インタフェース出力回路の損傷(破壊)を防止でき
るという効果がある。また、制御回路を冗長化すること
により、回路動作の信頼性を向上できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】本発明の実施例の詳細ブロック図である。
【図3】従来の過電流保護回路の一例のブロック図であ
る。
【図4】従来の過電流保護回路の他の例のブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 電流制限/過電流検知部 2 負荷 3 制御信号再出力回路 4 制御信号ラッチ回路 5 短絡数カウント回路 6 周期リセット回路 7 ゲート回路 8 インバータ 9 AND回路 10 NOR回路 11 電流制限回路 12 過電流検知回路 13 NAND回路 14 多数決回路 20 制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷の過電流異常を検知して前記負荷の
    電源を遮断した後、一定時間後に前記電源を復旧し、前
    記電源の遮断/復旧の回数が一定数を超えたとき前記電
    源の前記負荷への供給を強制終了するようにした過電流
    保護回路であって、前記電源の遮断/復旧を制御する制
    御回路に冗長性を持たせることを特徴とする過電流保護
    回路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路を複数個並列的に設け、こ
    れ等制御回路の出力の多数決によって制御動作を行うこ
    とを特徴とする請求項1記載の過電流保護回路。
  3. 【請求項3】 前記負荷に抵抗器を介して前記電源を供
    給し、前記抵抗器における電圧降下を検知することによ
    り前記過電流異常を検知することを特徴とする請求項1
    あるいは2記載の過電流保護回路。
JP10315727A 1998-11-06 1998-11-06 過電流保護回路 Withdrawn JP2000152485A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012098772A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Yokogawa Electric Corp デジタル出力装置
JP2018085856A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 アンデン株式会社 過電流保護装置
KR20200043061A (ko) * 2018-10-17 2020-04-27 현대엘리베이터주식회사 Smps용 단락 보호 장치
CN111897669A (zh) * 2020-07-10 2020-11-06 广东小天才科技有限公司 一种检测电子设备电路过电流保护的方法及装置

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Effective date: 20060110