JP2003308123A - 電源保護回路 - Google Patents
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Abstract
器への電力の供給を停止させる。 【解決手段】 第一の回路10を、第一の過電圧検出素
子14が過電圧を検出すると第一の半導体スイッチング
素子12が非導通状態とされ、過電圧を検出しない場合
には導通状態とされるように構成する。第二の回路20
を、第二の過電圧出素子4が過電圧を検出すると半導体
スイッチング素子6が導通状態とされ、過電圧を検出し
ない場合には非導通状態とされるように構成する。リレ
ー作動回路25を、コイル3cと、コイル3cの動作を
制御する第三の半導体スイッチング素子7と、減電圧を
検出する減電圧検出素子5とにより構成する。そして、
第一の過電圧検出素子14及び第二の過電圧検出素子7
により過電圧が検出された場合、減電圧検出素子5によ
り減電圧が検出された場合に、第三の半導体スイッチン
グ素子7を非導通状態とし、電源ライン12の接点3
a、3bをオフさせる。
Description
源で動作させるにあたり、直流電源より正常な電圧が出
力されない場合に電気機器への電力の供給を停止させる
電源保護回路に関する。
て、直流電源より出力される電位が何らかの原因で上昇
して過電圧が印加されると破損するおそれがある。従っ
て、かかる過電圧から保護するため、直流電源から電気
機器に至る入力経路には電源保護回路が設けられる。
回路図である。図2において、27は直流電源である。
直流電源27の直流電力は、正端子28及び負端子29
に供給され、正の入力端子38及び負の入力端子39を
介して電気機器30に供給される。
力端子38に印加するための電源ライン36にはリレー
33の接点33a、33bが設けられている。また、図
2において、32はツェナーダイオードであり、34、
35はトランジスタである。
源27より出力される電圧が正常である場合には、トラ
ンジスタ35が導通状態とされ、リレー33のコイルに
電流が導通してリレー33がオンされた状態となり、直
流電源27より機器30に電力が供給される。
上昇して過電圧となると、ツェナーダイオード32が逆
方向に導通してトランジスタ34が導通状態となってト
ランジスタ35は非導通状態となり、リレー33のコイ
ルに電流を導通させることができない。これにより、リ
レー33の接点間がオフされ、直流電源27より電気機
器30への電力の供給が停止され、電気機器30が保護
される。
る保護回路によると、直流電源27が一定以上の電圧に
上昇して過電圧となると、これをツェナーダイオード3
2で検出してリレー33をオフすることができる。
は、直流電源27の出力が本来予定される正常な電圧よ
り低下した減電圧となる場合には対応することができな
い。
いても、電気機器に対して影響を及ぼし好ましくない。
即ち、減電圧となる場合には、例えば電気機器がテレビ
である場合、不安定な画面を映したまま動作し続け、視
聴者に不快な印象を与える等好ましくない。従って、直
流電源が減電圧を出力した場合にも速やかやに動作を停
止させるのが好ましい。
った場合に加え、減電圧となった場合にも電気機器への
電力の供給を停止させることができる電源保護回路を提
供することを目的とする。
め、本発明は、直流電源より出力される直流電力をリレ
ーの接点を介して電気機器に供給する電源ラインと、該
電源ラインに対して互いに並列関係に接続される第一の
回路及び第二の回路と、第一の回路と第二の回路の間に
接続されるリレー作動回路とを備え、前記第一の回路
は、第一の半導体スイッチング素子と第一の過電圧検出
素子とを備え、第一の過電圧検出素子が過電圧を検出す
ると第一の半導体スイッチング素子が非導通状態とさ
れ、第一の過電圧検出素子が過電圧を検出しない場合に
は第一の半導体スイッチング素子の入力端子及び出力端
子間が導通状態とされるように接続されており、前記第
二の回路は、第二の半導体スイッチング素子と第二の過
電圧検出素子とを備え、第二の過電圧検出素子が過電圧
を検出すると第二の半導体スイッチング素子が導通状態
とされ、第二の過電圧検出素子が過電圧を検出しない場
合には第二の半導体スイッチング素子が非導通状態とさ
れるように接続されており、前記リレー作動回路には、
一方の端子から他方の端子へ電流が導通すると前記リレ
ーの接点をオンさせるコイルと、該コイルへの電流の導
通を制御する第三の半導体スイッチング素子と、減電圧
を越える電圧を検出すると導通状態となり減電圧以下の
電圧を検出すると非導通状態となる減電圧検出素子とが
接続されており、前記第三の半導体スイッチング素子
は、その制御端子が前記減電圧検出素子を介して前記第
一の半導体スイッチング素子の出力端子に接続され、減
電圧検出素子が減電圧を越える電圧を検出して導通状態
になると導通状態とされるように接続され、かつ前記第
二の半導体スイッチング素子が導通状態となると非導通
状態とされるように接続されており、前記コイルの一方
の端子が前記第一の半導体スイッチング素子の出力端子
に接続され、コイルの他方の端子が第三の半導体スイッ
チング素子の入力端子に接続されていることを特徴とす
る電源保護回路である(請求項1)。
源より本来予定される正常な範囲にある電圧が出力され
ると、第一の回路では、第一の過電圧検出素子が過電圧
を検出しないので、第一の半導体スイッチング素子が導
通状態とされる。また、第二の回路では、第二の過電圧
検出素子が過電圧を検出しないので、第二の半導体スイ
ッチング素子が非導通状態とされる。
ら減電圧を越える電圧が第一の半導体スイッチング素子
を通って減電圧検出素子に印加されるので、減電圧検出
素子が導通状態とされる。
子が導通状態とされるので、直流電源より第一の半導体
スイッチング素子の入力端子及び出力端子を通り、コイ
ルの一方の端子及び他方の端子を通り、第三の半導体ス
イッチング素子を通る電流が導通する。これにより、電
流がコイルを導通することにより電源ラインのリレーの
接点をオンさせることができ、直流電源より電気機器に
電力を供給して電気機器を動作させることができる。
定電圧以上の過電圧が出力されると、第一の回路では、
第一の過電圧検出素子が過電圧を検出し、第一の半導体
スイッチング素子が非導通状態とされる。また、第二の
回路では、第二の過電圧検出素子が過電圧を検出し、第
二の半導体スイッチング素子が導通状態とされる。
体スイッチング素子が非導通状態とされ、第二の半導体
スイッチング素子が導通状態とされることにより、第三
の半導体スイッチング素子は非導通状態とされる。これ
により、コイルに電流を導通させることができないの
で、リレーの接点がオフされる。これにより、電源ライ
ンはオフされるので、直流電源より電気機器への電力の
供給が停止される。
電圧以下の減電圧が出力されると、第一の回路では、第
一の過電圧検出素子が過電圧を検出しないので、第一の
半導体スイッチング素子が導通状態とされる。また、第
二の回路では、第二の過電圧検出素子が過電圧を検出し
ないので、第二の半導体スイッチング素子が非導通状態
とされる。
ら減電圧が第一の半導体スイッチング素子を通って減電
圧検出素子に印加され、減電圧検出素子は非導通状態と
される。これにより、第三の半導体スイッチング素子は
非導通状態とされる。
とができないので、リレーの接点がオフされる。これに
より、電源ラインはオフされるので、直流電源より電気
機器への電力の供給が停止される。
と、過電圧に対して電気機器を保護できるとともに、減
電圧についても電気機器の動作を停止させ、過電圧及び
減電圧の双方に対応することができる。
ランジスタを用いることができる(請求項2)。これに
より、本発明の電源保護回路を簡易な構成とし、またコ
ストアップを招くことなく安価にすることができる。
実施の形態について説明する。図1は、本発明にかかる
電源保護回路の接続を示す回路図である。図1におい
て、1は直流電源であり、15は直流電源より供給され
る直流電力によって動作する電気機器である。本発明の
電源保護回路は、直流電源1と電気機器15の間に設け
られる。
及び負端子1bを介して供給される。直流電源1を正端
子1a及び負端子1bに対して正負の極性を誤ることな
く装填すると、正端子1aが負端子1bに対して相対的
に正電位となるように出力される。負端子1bは接地に
接続される。直流電源1は、本来の予定される通常の動
作時には、電圧値V0の正常な電圧を出力する。
電源1より出力された電力を電気機器15に供給するた
めの電源ライン2が接続されている。正端子1aより出
力される直流電源1の正電位は電源ライン2を介して電
気機器15の正の入力端子15aに印加される。また、
電気機器15の負の入力端子15bは接地に接続されて
おり、直流電源1の電力は電源ライン2を介して電気機
器15に供給される。
3a、3bが設けられ、後に説明するリレー3の動作に
よって接点3a、3b間をオン(ON)、オフ(OF
F)できるようになっている。接点3a、3b間をオン
させることにより電源ライン2を導通させて電気機器1
5へ直流電力を供給するとともに、接点3a、3b間を
オフさせることにより電源ライン2を遮断して電気機器
15への電力の供給を停止させるようになっている。
は、ダイオード11が電源ライン2と並列に接続されて
いる。ダイオード11は、アノードが正端子1a側とな
るように接続されている。このダイオード11は、正端
子1a及び負端子1bに対して直流電源1を正負の極性
を誤って装填した場合に、電気機器15を保護するため
設けられている。
路10が電源ライン2に対して並列関係に接続されてい
る。また、ダイオード11のカソードには、第二の回路
20が、電源ライン2に対して並列関係に接続され、ま
た第一の回路10と並列に接続されている。
2とツェナーダイオード14が接続されている。第一の
トランジスタ12は、コレクタ端子がダイオード11の
カソードと接続されており、ベース端子がツェナーダイ
オード14を介して接地に接続される。また、第一のト
ランジスタ12のコレクタ端子とベース端子とは抵抗r
1を介して接続されている。
が第一のトランジスタ12のベース端子及び抵抗r1の
一方の端子に接続され、アノードが接地に接続される。
このツェナーダイオード14は、閾電圧値V1以上の電
圧が逆方向に印加されると、カソード側からアノード側
へ電流を導通させることができる。
閾電圧値V1が、直流電源1が正常時に出力する電圧値
V0に高電圧側の変動に対する許容値より若干大きい値
(α)が加えられた電圧値(V0+α)となるものが選
ばれる。このツェナーダイオード14は、逆方向に電流
が導通することによって前記過電圧を検出することがで
き、過電圧検出素子にあたる。
4とダイオード8と第二のトランジスタ6が接続されて
いる。ツェナーダイオード4は、カソードがダイオード
11のカソードと接続され、アノードはダイオード8を
介して第二のトランジスタ6のベース端子と接続され
る。ツェナーダイオード4は、閾電圧値V1以上の電圧
が逆方向に印加されると、カソード側からアノード側へ
電流を導通させることができる。
電圧値V1が、直流電源1が正常時に出力する電圧値V
0に高電圧側の変動に対する許容値より若干大きい値
(α)が加えられた電圧値(V0+α)となるものが選
ばれる。このツェナーダイオード4は、逆方向に電流が
導通することによって前記過電圧を検出することがで
き、過電圧検出素子にあたる。
ド4及び第二のトランジスタ6のベース端子と直列に接
続され、アノードがツェナーダイオード4のアノードと
接続されており、正端子1aに対して順方向となるよう
に接続されている。
イオード8のカソードと接続され、エミッタ端子が接地
に接続されている。
路10と第二の回路20との間にリレー作動回路25が
接続されている。リレー作動回路25には、リレー3の
コイル3cと第三のトランジスタ7とツェナーダイオー
ド5が接続されている。
ジスタ12のエミッタ端子に接続され、他方の端子は第
三のトランジスタ7のコレクタ端子に接続されている。
また、コイル3cの一方の端子と他方の端子とはリレー
3内部のダイオード18を介して接続されている。ダイ
オード18は、アノードがコイル3cの他方の端子に接
続され、カソードがコイル3cの一方の端子に接続され
ている。
が作動すると、接点3a、3b間がオンされる。一方、
コイル3cに電流が導通されずリレー3が作動しない場
合には、接点3a、3b間はオフされる。
コイル3cの他方の端子と接続され、ベース端子がツェ
ナーダイオード5及び抵抗r2が直列に接続された回路
を介してコイル3cの一方の端子に接続されている。ま
た、第三のトランジスタ7のベース端子は、抵抗r3を
介して接地に接続され、また第二のトランジスタ6のコ
レクタ端子に接続されている。
の電流の導通を制御する。即ち、第三のトランジスタ7
が導通状態とされるとコイル3cに電流を導通させるこ
とができ、第三のトランジスタ7が非導通状態とされる
とコイル3cに電流を導通させることができない。
のトランジスタ12のエミッタ端子及びコイル3cの一
方の端子に接続されており、アノードが抵抗r2の一方
の端子に接続され、この抵抗r2の他方の端子は第二の
トランジスタ6のコレクタ端子及び第三のトランジスタ
7のベース端子に接続されている。ツェナーダイオード
5は、閾電圧値V2以上の電圧が逆方向に印加される
と、カソード側からアノード側へ電流を導通させること
ができる。
電圧値V2が、直流電源1が正常時に出力する電圧値V
0から低電圧側の変動に対する許容値より若干大きい値
(β)が差し引かれた電圧値(V0−β)となるものが
選ばれる。このツェナーダイオード5は、逆方向の電流
が導通しないことによって減電圧を検出することがで
き、減電圧検出素子にあたる。
説明する。 (1)直流電源が正常に動作している場合 まず、直流電源1が本来予定されるとおり通常に動作
し、正端子1aに正常な範囲の正電位の電圧V0が出力
される場合について説明する。
圧V0はダイオード11を順方向に通って第一の回路1
0及び第二の回路20に印加される。第一の回路10に
は、直流電源1からダイオード11を順方向に通って流
入する電流が供給される。
イオード14に逆方向に印加される電圧はツェナーダイ
オード14の閾電圧値V1を越えないので、ツェナーダ
イオード14を逆方向に導通する電流は形成されない。
これにより、トランジスタ12のベース端子にバイアス
が与えられ、トランジスタ12が導通状態とされる。
てベース端子に対するバイアスがコレクタ端子に与えら
れるので、トランジスタ12のコレクタ端子より入力さ
れた電流がエミッタ端子より出力される。
印加される電圧は閾電圧値V2を越えるので、ツェナー
ダイオード5を逆方向に電流が導通することができる。
これにより、トランジスタ12のエミッタ端子より出力
された電流は、リレー3のコイル3cを導通するものと
ツェナーダイオード5を逆方向に導通するものに分岐さ
れる。
導通する電流は抵抗r2及びr3を通って接地に流入す
る。そして、第三のトランジスタ7は、抵抗r3によっ
てベース端子にバイアスが与えられ、また抵抗r2によ
ってベース端子に対するバイアスがコレクタ端子に与え
られるので、導通状態とされるとともにコレクタ端子か
らエミッタ端子に電流を導通させ得る状態となる。
方の端子を通り、第三のトランジスタ7のコレクタ端子
とエミッタ端子を通って接地に流入する電流が導通す
る。
ことによって、リレー3の接点3a、3b間がオンされ
るので、直流電源1の電力が電源ライン2より電気機器
15へ供給され、電気機器15が正常に動作する。
1を通って印加される電圧V0はツェナーダイオード4
の逆方向の閾電圧値V1を越えないので、ツェナーダイ
オード4を逆方向に導通できない。これにより、第二の
トランジスタ6のベース端子にバイアスが与えられず、
第二のトランジスタ6は非導通状態とされる。そして、
第二の回路20を導通する電流は形成されない。
し、直流電源1より過電圧が出力される場合について説
明する。正端子1aに過電圧VHが出力されると、電圧
VHはダイオード11を順方向に通って第一の回路10
及び第二の回路20に印加される。第一の回路10に
は、直流電源1からダイオード11を順方向に通って流
入する電流が供給される。
イオード14に逆方向に印加される電圧VHは閾電圧V
1以上であり、ツェナーダイオード14を逆方向に電流
が導通し、この電流は接地に流入する。これにより、第
一のトランジスタ12のベース端子にはバイアスが与え
られず、第一のトランジスタ12は非導通状態とされ、
トランジスタ12からコイル3cへ導通する電流は形成
されない。
1を通って印加される電圧VHがツェナーダイオード4
の逆方向の閾電圧値V1以上となることにより、ツェナ
ーダイオード4を逆方向に電流が導通することができ
る。これにより、第二のトランジスタ6は、ベース端子
にバイアスが与えられて導通状態とされる。
からツェナーダイオード4を逆方向に導通してダイオー
ド8を通り、第二のトランジスタ6のベース端子及びエ
ミッタ端子を通って接地に流入する電流が形成される。
第二のトランジスタ6は、導通状態とされるとともにエ
ミッタ端子が接地電位とされるので、コレクタ端子も接
地電位とされる。
子は、第二のトランジスタ6のコレクタ端子と接続され
ており接地電位とされる。これにより、第三のトランジ
スタ7は導通状態とされない。従って、コイル3cに電
流を導通させることができない。
された場合には、コイル3cに電流を導通させることが
できず、リレー3の接点3a、3b間はオフにされる。
これにより、電気機器15は直流電源1より過電圧が印
加されることから保護される。 (3)直流電源が減電圧を出力した場合 次に、直流電源1が何らかの異常によって電圧が低下
し、直流電源1より減電圧が出力される場合について説
明する。
電圧VLはダイオード11を順方向に通って第一の回路
10及び第二の回路20に印加される。第一の回路10
では、ツェナーダイオード14に印加される電圧VLは
逆方向の閾電圧V1を越えないので、ツェナーダイオー
ド14を逆方向に導通する電流は形成されない。これに
より、第一のトランジスタ12のベース端子にバイアス
が与えられ、トランジスタ12が導通状態とされる。
端子に印加される電位VLがエミッタ端子に出力され、
この電位VLがツェナーダイオード5に逆方向に印加さ
れる。ツェナーダイオード5に印加される電位VLは逆
方向の閾電圧値V2未満であり、ツェナーダイオード5
を逆方向に導通できない。これにより、第三のトランジ
スタ7のベース端子にバイアスが与えらず、トランジス
タ7は非導通状態とされる。
ることができず、リレー3の接点3a、3b間はオフに
されるので、直流電源1の出力は電気機器15に供給さ
れない。
1を通って印加される電圧VLはツェナーダイオード4
の逆方向の閾電圧値V1を越えないので、ツェナーダイ
オード4を逆方向に導通できない。これにより、第二の
トランジスタ6のベース端子にバイアスが与えられず、
第二のトランジスタ6は非導通状態とされる。従って、
第二の回路20を導通する電流は形成されない。
流電源1から電気機器15への電力の供給は停止され
る。
一のトランジスタ12、第二のトランジスタ6、第三の
トランジスタ7は、半導体スイッチング素子にあたる。
そして、これらトランジスタのベース端子が、その入力
によって導通状態が制御される制御端子にあたる。ま
た、これらトランジスタについて、エミッタ端子が電流
が出力される出力端子にあたり、コレクタ端子が電流が
入力される入力端子にあたる。
いてNPNトランジスタの例を挙げて説明したが、PN
Pトランジスタを用いることもできる。PNPトランジ
スタを用いる場合についても、その導通状態を制御する
信号が入力されるベース端子が制御端子にあたり、その
他の端子のうち電流が入力される端子が入力端子にあた
り、電流を出力する端子が出力端子にあたる。
ET(電界効果トランジスタ)を用いることもできる。
FETを用いる場合についても、その導通状態を制御す
る信号が入力されるゲート端子が制御端子とされ、その
他の端子であるソース端子及びドレイン端子のうち電流
が出力される端子が出力端子とされ、電流が入力される
端子が入力端子とされる。
具体例を挙げたもの以外にも、その導通状態を制御する
信号が入力される制御端子、該制御端子以外の端子とし
て電流が入力される入力端子、及び電流を出力する出力
端子を有しており、制御端子への入力によって、入力端
子と出力端子間を導通状態にできるものであればよい。
て動作させる電気機器は、直流電源で動作させ得るもの
全てが対象となる。また、本発明の電源保護回路と組み
合わせる直流電源として乗用車の車載電源を対象とする
ことができる。そして、車載電源により動作させるTV
(テレビ)の他、車載電源により動作させ得る各種の電
気機器と組み合わせることもできる。
路によると、電気機器を過電圧から保護できることに加
え、直流電源が減電圧となった場合についても電気機器
への電力の供給を停止させることができる。
合に、電気機器の動作を速やかに停止させることがで
き、正常でない不安定な動作が継続されることによる不
都合を解消することができる。例えば、電気機器がTV
(テレビ)の場合であれば、減電圧が供給されると、不
安定な画面を出力し続けて視聴者に不快な印象を与える
おそれがあるが、本発明の電源保護回路によると、減電
圧となった場合に速やかに電気機器への電力の供給を停
止させることができ、前記不都合を解消することができ
る。
特にコストアップを招くこともなく、簡易な回路構成に
より、過電圧及び減電圧の双方に対応することができ
る。
出力された場合に加え、減電圧が出力された場合につい
ても、電気機器への電力の供給を停止させることができ
る。これにより、過電圧に対して電気機器を保護できる
とともに、減電圧となった場合に電気機器に不安点な動
作を継続させるという不都合を解消することができる。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 直流電源より出力される直流電力をリレ
ーの接点を介して電気機器に供給する電源ラインと、該
電源ラインに対して互いに並列関係に接続される第一の
回路及び第二の回路と、第一の回路と第二の回路の間に
接続されるリレー作動回路とを備え、 前記第一の回路は、第一の半導体スイッチング素子と第
一の過電圧検出素子とを備え、第一の過電圧検出素子が
過電圧を検出すると第一の半導体スイッチング素子が非
導通状態とされ、第一の過電圧検出素子が過電圧を検出
しない場合には第一の半導体スイッチング素子の入力端
子及び出力端子間が導通状態とされるように接続されて
おり、 前記第二の回路は、第二の半導体スイッチング素子と第
二の過電圧検出素子とを備え、第二の過電圧検出素子が
過電圧を検出すると第二の半導体スイッチング素子が導
通状態とされ、第二の過電圧検出素子が過電圧を検出し
ない場合には第二の半導体スイッチング素子が非導通状
態とされるように接続されており、 前記リレー作動回路には、一方の端子から他方の端子へ
電流が導通すると前記リレーの接点をオンさせるコイル
と、該コイルへの電流の導通を制御する第三の半導体ス
イッチング素子と、減電圧を越える電圧を検出すると導
通状態となり減電圧以下の電圧を検出すると非導通状態
となる減電圧検出素子とが接続されており、 前記第三の半導体スイッチング素子は、その制御端子が
前記減電圧検出素子を介して前記第一の半導体スイッチ
ング素子の出力端子に接続され、減電圧検出素子が減電
圧を越える電圧を検出して導通状態になると導通状態と
されるように接続され、かつ前記第二の半導体スイッチ
ング素子が導通状態となると非導通状態とされるように
接続されており、 前記コイルの一方の端子が前記第一の半導体スイッチン
グ素子の出力端子に接続され、コイルの他方の端子が第
三の半導体スイッチング素子の入力端子に接続されてい
ることを特徴とする電源保護回路。 - 【請求項2】 前記半導体スイッチング素子がトランジ
スタである請求項1に記載の電源保護回路。
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