JP2004088857A - 入力過電圧保護回路およびそれを備えた電気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電源ラインに入力過電圧が発生したときに、過電圧保護用素子の性能や信頼性に依存することなく確実に回路を遮断する。
【解決手段】ＡＣラインＬ１，Ｌ２のうちの少なくとも１本に突入電流防止回路２５を介挿し、検出回路２４によって各ＡＣラインＬ１，Ｌ２の電圧を検出する。その検出電圧が所定値を越えた時にスイッチ回路２６がオンになり、それを伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１によって突入電流防止回路２５に伝達する。突入電流防止回路２５は、温度ヒューズ付き抵抗４３と半導体スイッチ素子であるトライアック４２が並列に接続され、トライアック４２は常時は導通しており、伝達回路２７によりスイッチ回路２６がオンになった情報が伝達されると開放し、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流してその温度ヒューズの溶断により給電回路を遮断する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＡＣラインＬ１，Ｌ２のうちの少なくとも１本に突入電流防止回路２５を介挿し、検出回路２４によって各ＡＣラインＬ１，Ｌ２の電圧を検出する。その検出電圧が所定値を越えた時にスイッチ回路２６がオンになり、それを伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１によって突入電流防止回路２５に伝達する。突入電流防止回路２５は、温度ヒューズ付き抵抗４３と半導体スイッチ素子であるトライアック４２が並列に接続され、トライアック４２は常時は導通しており、伝達回路２７によりスイッチ回路２６がオンになった情報が伝達されると開放し、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流してその温度ヒューズの溶断により給電回路を遮断する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源から負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設けられ、外来サージや入力過電圧が発生した場合に給電回路を遮断して負荷装置又は負荷回路の破壊を防ぐための入力過電圧保護回路と、その入力過電圧保護回路を給電回路に備えたスイッチングレギュレータ等の電気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スイッチングレギュレータ、そのスイッチングレギュレータを用いたＤＣ負荷装置、ヒータ等のＡＣ負荷装置、インバータなどの商用周波数の交流電源から給電される負荷装置や負荷回路（これらを電気装置と称す）が多用されている。そして、その交流の給電回路には一般に、外来サージ等による入力過電圧からこれらの電気装置を保護するために保護回路が設けられている。
この外来サージとは、落雷などによって電力線に誘起される異常電圧のことであり、短時間に急激に立ち上がる非周期的な過渡電圧である。この外来サージが交流電源からの給電回路に入ると、負荷装置の電気的な磨耗、早期故障の原因になる。また、サージは静電気や他の装置のスイッチやリレーなどの接点の接触時にも発生し、入力源に戻って他の装置に影響を及ぼすことがある。
【０００３】
一方、入力過電圧とは、電気装置に過大な交流電圧が印加され続ける状態のことで、電気装置を構成する回路素子の延焼破損の原因になって大変危険である。なお、例えば日本のように、ＡＣ１００Ｖ電源とＡＣ２３０Ｖ電源とでコンセント及び電源プラグの形状を変えているところでは、ＡＣ１００Ｖを使用する装置に誤ってＡＣ２３０Ｖを給電してしまう可能性は非常に低い。しかし、電源プラグ取り付け前の製造時には、交流電源の誤接続により入力過電圧が発生して事故が起こる可能性がある。
入力過電圧保護回路とは、このような外来サージおよび入力過電圧が発生した場合に回路を遮断して装置の故障を防止すると共に、電気装置の破壊による事故も防止する回路である。
【０００４】
図２０に、従来のスイッチングレギュレータ用の給電回路の一例を示す。この給電回路は、交流電源に接続する２つの交流入力端子ＩＮ１０１，ＩＮ１０２をもつ２本の電源ラインＬ１，Ｌ２と、一次ヒューズ１０１とバリスタ１０２による過電圧保護回路と、ノイズフィルタ１０３と、ダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１による整流・平滑回路と、その一次側に介挿した突入電流防止回路１０５とからなり、直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２から直流を図示していないスイッチングレギュレータに出力する。
ノイズフィルタ１０３は、コモンモードチョークコイルおよびノーマルモードチョークコイル、ＸコンデンサやＹコンデンサなどで構成したフィルタであり、交流入力端子ＩＮ１０１，ＩＮ１０２から入力した交流の電源ラインＬ１，Ｌ２間に発生するノーマルモードノイズおよび電源ラインＬ１，Ｌ２とグランド間に発生するコモンモードノイズを減少させる。
【０００５】
ノイズフィルタ１０３を経た交流はダイオードブリッジ１０４で全波整流され、アルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１０１で平滑されて、負荷がなければほぼ直流電圧に変換される。その直流を直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２からスイッチングレギュレータに出力する。なお、ダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１との間にアクティブフィルタ回路を設けて、直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２間の電圧を定電圧に近づけるように制御するとともに、入力電流の高周波ひずみを少なくする場合もある。
【０００６】
この給電回路には、一般的には何らかの原因による装置負荷や回路の異常あるいは誤動作等による入力過電流保護のために一次ヒューズが設けられるが、その際に回路素子が異常な過電圧あるいは過電流によって素子の耐圧をオーバし、破損あるいは発火するような状態になるのを回避するために、給電をなるべく早い時点でストップするために保護回路として、一方の電源ラインＬ１に一次ヒューズ（電源ヒューズ）１０１を介挿している。上述の異常や誤動作の原因としては、結露、強磁場、ほこり、異物の混入、衝撃によるハングクラック、熱（高温）などの環境により、回路素子がショートあるいはオープンとなったり、負荷自体がショートになったりしたときなど考えられる。
また、そのときに入力に戻されるサージ電圧がノイズフィルタ１０３で充分取りきれなかった場合にその吸収用として動作するように、一次ヒューズ１０１の直後の電源ラインＬ１，Ｌ２間にバリスタ１０２を接続して、供電を同じにする電気機器に悪影響を及ぼさないようにしている。
【０００７】
一次ヒューズ１０１は過大な電流が流れた時に溶断する過電流保護素子であり、バリスタ１０２は端子間に印加される電圧の上昇に伴って非直線的に抵抗値が減少する抵抗器である。
そして、電源ラインＬ１，Ｌ２間にバリスタ１０２の耐電圧（サージ耐量）以上の過電圧が入力した時には、バリスタ１０２が電圧破壊して電源ラインＬ１，Ｌ２間を短絡させ、一次ヒューズ１０１に過大な電流を流して溶断させるので、この給電回路が遮断され、この給電回路によって給電されるスイッチングレギュレータが安全停止する。
【０００８】
また、突入電流防止回路１０５は整流・平滑回路に流れる突入電流を制限する回路である。突入電流とは、図示していない電源スイッチを投入した直後に、比較的大きな容量値を持つ平滑用コンデンサＣ１０１が充電完了するまで流れる過大な初期電流のことである。この初期電流が大き過ぎると、ダイオードブリッジ１０４を構成する各ダイオードや、平滑用コンデンサＣ１０１が焼損したり、一次ヒューズ１０１が溶断する恐れがある。また、ブリッジ電圧に悪影響わ及ぼすばかりか、給電の瞬時停止を招くこともある。
そのため、ダイオードブリッジ１０４の入力側に、温度ヒューズ付き抵抗１０６あるいはパワーサーミスタ、トライアック、サイリスタなどによる突入電流防止回路１０５を介挿して、突入電流の大きさを小さくしている。
【０００９】
ところで、中国を除く主要各国においては、バリスタ１０２と一次ヒューズ１０１による従来の過電圧保護回路が、外来サージまたは入力過電圧を原因として作動して、バリスタ１０２が電圧破損（ショート）して一次ヒューズ１０１が溶断し、スイッチングレギュレータへの給電が遮断されて安全停止することが、年間数件報告されている。つまり、中国を除く主要各国においてはこの過電圧保護回路が有効に機能していることになる。
【００１０】
この過電圧保護回路は、スイッチングレギュレータへの給電回路に限らず、その他のＤＣ負荷への給電回路や、整流・平滑回路を設けずにＡＣ負荷に給電する給電回路に設けても有効である。ＡＣ負荷への給電においても過電圧保護回路（突入電流防止回路）が特に必要なのは、負荷がハロゲンランプや放電管などのランプや、定着ヒータなどの負荷である場合などで、供電開始当初は抵抗値が小さく温度が上がると抵抗値が大きくなるため突入電流が過大に流れ、温度制御が安定するまで入力過電流が流れる場合である。
これは、供電に過電圧が印加されたときに、それが負荷であるハロゲンランプや放電管にそのまま印加されることになり、過電圧又は過電流状態となり、供電の瞬時停止やフリッカ電圧が生じ、負荷が破損する恐れがある。これはエネルギー量が大きいため火災が発生する可能性もあるからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源事情が悪く、入力過電圧が頻繁に発生する中国市場では、このような過電圧保護回路を搭載した給電回路を使用するスイッチングレギュレータなどの装置でも焼損事故および発煙事故が発生する可能性があるという問題があった。
図２１に中国の配電システムを示す。中国の配電システムは単相三線式（１φ３Ｗ、ＡＣ２２０Ｖ）であり、電柱などに設置される変圧器１１１からの３本の給電線でＡＣ１１０ＶとＡＣ２２０Ｖの両方を供給している。変圧器１１１の二次巻線の中点からの電源線が接地したニュートラル線（中性線）Ｎであり、その二次巻線の両端からの２本の電源線が交流電圧が印加されるホット線（電圧線）Ｌ１０１、Ｌ１０２である。中国では、ニュートラル線Ｎがホット線Ｌ１０１、Ｌ１０２よりも細く、インピーダンスが高くなっている。
【００１２】
そして、この図２１で、ニュートラル線Ｎとホット線Ｌ１０１との間に接続される負荷１１３には電圧Ｖ１が、ニュートラル線Ｎとホット線Ｌ１０２との間に接続される負荷１１４には電圧Ｖ２が印加され、ホット線Ｌ１０１とＬ１０２との間に接続される負荷１１２には電圧Ｖ３が印加される。正常な給電状態では、Ｖ１とＶ２はＡＣ１１０Ｖ、Ｖ３はＡＣ２２０Ｖ（いずれも２相の場合の実効値）になっている。
この状態のときの電圧Ｖ３の波形例を図２２に示す。図２１に示した負荷１１３と１１４のインピーダンスのバランスがとれていれば、ニュートラル線Ｎに流れる電流は略０Ａである。そして、電圧Ｖ３の波形の中点は０Ｖ（接地電位）で、正負の波形が均等であり、その波高値は±２２０√２Ｖになる。
【００１３】
しかし、負荷１１３と１１４のインピーダンスのバランスが悪い場合はニュートラル線Ｎに大きな電流が流れてしまう。
このとき、中国では、インピーダンスが高いニュートラル線Ｎが発熱し、その熱疲労によって、縒り線半田となっているブレーカの接続箇所で断線してしまう中性線欠相事故がしばしば発生するようである。
このように中性線欠相すると、交流波形の中点が不安定になり、負荷１１３と１１４のインピーダンスが均等でない場合、電圧Ｖ１，Ｖ２が均等でなくなり偏った電圧波形になる。それによって、電圧Ｖ３も図２２にＶ３′で示すように本来のＡＣ０Ｖの中点から正又は負側にずれた波形になる。そのため、例えば正側にずれると正側の波高値は＋３８０√２Ｖのように大きくなり、負側の波高値は−６０√２Ｖのように小さくなる。負側にずれるとこの反対になる。その交流の中点が変動すると図２３に示すように本来のＡＣ０Ｖの中点に対して変動した波形になる。したがって、負荷１１２には周期的に過電圧が繰り返し印加されることになる。
【００１４】
このように、中国は入力電源事情が極端に悪く、入力過電圧が頻繁に発生する。さらに、今後改善されていくとは思われるが、日本国内や欧州の電源インピーダンスは１Ω以下であるのに対し、中国の電源インピーダンスは数十Ω程度と格段に大きいので電源インピーダンスによる電源電圧変動も大きい。
そのため、入力過電圧に対して図２０に示したような従来の過電圧保護回路を設けた給電回路を介してスイッチングレギュレータなどの負荷装置に給電するようにしても、設計値通りの安全停止が出来なくなることがあり、バリスタ１０２の発火に伴う延焼事故や、アルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１０１の発火および発煙、延焼などの事故が発生する可能性がある。
【００１５】
しかし、バリスタ１０２が劣化した時に一次ヒューズ１０１を確実に断線できるよう、バリスタ１０２のサージ耐量を一次ヒューズ１０１の耐量以上にすれば、バリスタ１０２や平滑用コンデンサＣ１０１が破壊するよりも早い時点で一次ヒューズ１０１が耐量を越えて断線するので、このような事故を防ぐことができる。
ところが、一次ヒューズの耐量は、スイッチングレギュレータなどの装置の出力の大きさと力率効率による入力電流によって決定されてしまう。そのため、例えばＡＣ１００Ｖの場合一次ヒューズの耐量を８Ａとした場合、事故防止のためには、バリスタのサージ耐量を一次ヒューズの耐量の８Ａ以上に設定する必要がある。
【００１６】
さらにこのバリスタは、外来サージ電圧を交流電圧の２倍程度の大きさにクランプして吸収できるサージ耐量を持つものを選択する必要がある。雷や入力サージなどによる外来サージのエネルギー量は不明確であるため、吸収量は経験値で決定する。
しかし、バリスタのサージ耐量と外形寸法は略比例し、サージ耐量が大きいバリスタは外形が大きくなる。そのため、例えば耐量８Ａの一次ヒューズよりもサージ耐量が大きく、その一次ヒューズを溶断させることができるバリスタの大きさは径が１０ｍｍ程度以上にもなり、スイッチングレギュレータなどの装置の小型化の妨げになってしまうという問題があった。
【００１７】
さらに、現在、各種装置のデジタル化によってスイッチングレギュレータなどの電気装置がますます大出力化している。それに伴い、一次ヒューズ１０１の耐量やバリスタ１０２の耐量も大きくする必要がある。しかし、耐量８Ａ以上の一次ヒューズを溶断させることが可能なサージ耐量を持つバリスタは拡販されていない。
そこで、耐量８Ａ以上の一次ヒューズと前述した外形がφ１０程度の大きさのバリスタとを用いた入力過電圧保護回路に、過電圧を入力させる実験をした結果、必ず一次ヒューズが断線する前にバリスタが延焼してしまった。
つまり、スイッチングレギュレータなどの負荷装置が大出力化した場合、従来の一次ヒューズとバリスタのみに依存した入力過電圧保護回路では限界があり、上述した延焼事故や延焼破損事故を確実に防止することはできないという問題があった。
【００１８】
ところで、従来の入力過電圧保護回路としては、例えば特開２００１−３３９８４４号公報に記載されているように、バリスタ１０２の代りにツェナーダイオード（定電圧ダイオード）などの過電圧保護用素子を用い、過電圧が入力した場合にその過電圧保護用素子をショート破損（ブレークダウン）させてヒューズを溶断するようにしたものもある。
その過電圧保護用素子は、例えば図２０に示したダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１との間に、平滑用コンデンサＣ１０１と並列になるように接続し、その過電圧保護用素子と、ダイオードブリッジ１０４との間にヒューズを介挿する。そして、平滑用コンデンサＣ１０１とダイオードブリッジ１０４の出力点との間にダイオードを接続する。
【００１９】
このような入力過電圧保護回路では、過電圧保護用素子のブレークダウン電圧以上の過電圧が入力すると、過電圧保護用素子がショートして破損し、平滑用コンデンサＣ１０１に蓄えられている電荷をダイオードおよびヒューズを通して流し、その放電電流によってヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
その過電圧保護用素子としては、定電圧ダイオード、シリコンバリスタ、アバランシェダイオード、あるいはサイリスタと定電圧ダイオードを組合せたものなどが提案されている。
【００２０】
しかし、定電圧ダイオードとシリコンバリスタは、高耐圧の素子があまり無く、応答性も悪いという欠点がある。また、アバランシェダイオードについてはショートモード（接続モード）で破損する場合とオープンモード（開放モード）で破損する場合があり、オープンモードで破損したときは過電圧保護素子として機能しなくなるので、回路遮断が確実でないという欠点がある。
つまり、上記のような入力過電圧保護回路は応答性が悪い上に、動作が過電圧保護用素子の特性のバラツキによって左右されてしまうので、回路遮断の確実性に欠けるという問題点があった。
【００２１】
この発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、たとえ電源事情が悪く入力過電圧が頻繁に発生する環境条件下であっても、外来サージや入力過電圧が発生したときに、給電回路を確実に遮断して負荷装置又は負荷回路（電気装置）を安全停止させ、回路素子の焼損事故や発煙事故などの発生を未然に防ぐようにすると共に、その給電回路の遮断がバリスタやヒューズあるいは定電圧ダイオードなどの過電圧保護用素子の性能や信頼性に依存しないようにすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、交流電源に接続する複数本の電源ラインを有し、その複数本の電源ラインを通して負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設ける入力過電圧保護回路であって、上記の目的を達成するため、上記複数本の電源ラインのうちの少なくとも１本に突入電流防止回路を介挿するとともに、上記複数本の各電源ラインの電圧を検出する検出回路と、その検出回路によって検出された電圧が所定値を越えた時にスイッチ動作するスイッチ回路と、そのスイッチ回路のオン／オフの状態を上記突入電流防止回路に伝達する伝達回路とを設ける。
【００２３】
そして、上記突入電流防止回路が、温度ヒューズ付き抵抗と半導体スイッチ素子とを並列に接続してなり、常時は該半導体スイッチ素子が導通しており、上記検出回路によって検出された電圧が上記所定値を越えた時に上記伝達回路によって伝達される上記スイッチ回路のオン／オフ状態により上記半導体スイッチ素子が開放し、上記温度ヒューズ付き抵抗に電流を流してその温度ヒューズの溶断により給電回路を遮断するようにしたものである。
【００２４】
上記検出回路は、上記複数本の電源ラインのいずれかの電圧を検出する検出回路であってもよい。あるいは、上記複数本の電源ライン間の電圧を検出する検出回路であってもよい。
また、これらの入力過電圧保護回路において、上記複数本の電源ラインのうち上記突入電流防止回路を介挿した電源ラインの該突入電流防止回路の入力側に一次ヒューズを介挿し、その電源ラインの突入電流防止回路の出力側と他の電源ラインとの間にバリスタを設けるとよい．
なお、上記スイッチ回路をツェナーダイオードで構成し、上記電圧の所定値をそのツェナーダイオードのツェナー電圧の値にすることもできる。
この発明はまた、これらの入力過電圧保護回路を給電回路に備えたスイッチングレギュレータ等の電気装置も提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、この発明の第１の実施形態を示す入力過電圧保護回路を設けたＤＣ／ＤＣコンバータ用の給電回路の回路図である。
【００２６】
この給電回路は、商用の交流電源のコンセントに電源プラグを挿着することによって交流電源に接続する２つの交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２をもつ２本の電源ラインであるＡＣラインＬ１，Ｌ２を有する点は、図２０によって説明した従来例と同様である。以下、この給電回路を説明する上で、便宜上ＡＣラインＬ１，Ｌ２の交流入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に近い方を「入力側」と云い、反対側（負荷であるダイオードブリッジ４に近い方）を「出力側」と云う。また、一点鎖線で囲った部分２は交流が伝送されるＡＣ部分であり、それ以外の部分はほぼ直流（脈流）が伝送されるＤＣ又はＤＣ／ＡＣ部分である。
【００２７】
ＡＣラインＬ１の入力側上には電流保護素子である一次ヒューズ２１を直列に介挿している。さらにその出力側の２本のＡＣラインＬ１とＬ２間にバリスタ２２を接続し、その出力側にノイズフィルタ２３を並列に設けている。
さらに、ノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ１には突入電流防止回路２５が設けられており、その突入電流防止回路２５の出力側は全波整流を行うダイオードブリッジ４の一方のＡＣ入力端子４ａに接続され、ノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ２は、ダイオードブリッジ４の他方のＡＣ入力端子４ｂに接続されている。
【００２８】
このダイオードブリッジ４のＤＣ出力端子４ｃ，４ｄには、電源ラインのＤＣラインＬ３とＬ４がそれぞれ接続されている。さらに、ＤＣラインＬ３，Ｌ４間にアルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１を接続し、その平滑用コンデンサＣ１の出力側のＤＣラインＬ３，Ｌ４に設けた直流出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にＤＣ／ＤＣコンバータ３を接続している。
一方、ＡＣラインＬ１とＬ２は前述したノイズフィルタ２３の出力側でそれぞれ分岐し、そのＡＣラインＬ１およびＬ２の電圧値をそれぞれ検出する検出回路２４に接続されている。その検出回路２４の出力側には、検出回路２４で検出したＡＣラインＬ１の電圧値とＡＣラインＬ２の電圧値が所定値より大きいか小さいかを判断してオン／オフするスイッチ回路２６と、そのオン／オフの状態を突入電流防止回路２５に伝達する伝達回路２７とが設けられている。さらに、スイッチ回路２６に並列になるように補助電源２８およびアルミ電解コンデンサである補助電源用コンデンサＣ２が設けられている。
【００２９】
この給電回路は、交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２から入力した交流を、ＡＣラインフィルタであるノイズフィルタ２３によってノーマルモードノイズ、コモンモードノイズなどを抑制した後、ダイオードブリッジ４によって整流し、平滑用コンデンサＣ１によって平滑してほぼ直流（脈流）に変換し、そのほぼ直流をＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、入力したほぼ直流を発振回路とスイッチング回路とトランスと整流回路等によって、低圧または高圧の直流に変換する公知の回路である。
このＤＣ／ＤＣコンバータ３の代りにＤＣ／ＡＣコンバータに置き替えることも可能である。この場合、トランスと整流回路によって低圧または高圧の交流に変換する公知の回路である。
【００３０】
また、ノイズフィルタ２３とダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ１については、前述した従来のスイッチングレギュレータのノイズフィルタ１０３とダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１と同等であるので、詳細な説明は省略する。
この給電回路における入力過電圧保護回路は、一次ヒューズ２１とバリスタ２２による従来と同様な保護回路と、検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路２７と突入電流防止回路２５とからなる新たな保護回路とからなる。
一次ヒューズ２１およびバリスタ２２による保護回路については、図２０によって説明した従来例の一次ヒューズ１０１とバリスタ１０２による保護回路と同等であるので、その説明を省略する。
【００３１】
以下に、新たな保護回路について詳細に説明する。
検出回路２４は、ＡＣラインＬ１およびＬ２にそれぞれアノードを接続してカソードを共通接続したダイオードＤ１およびＤ２と、その共通接続点に接続した抵抗Ｒ１と、その抵抗Ｒ１に直列に接続した抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２に直列に接続した抵抗Ｒ３とからなる。なお、抵抗Ｒ１とＲ２は１個の抵抗にしてもよい。また、抵抗Ｒ３はブリーダ抵抗であり、あった方がよいが省略することもできる。さらに、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、抵抗Ｒ１を抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂに分けて、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード側あるいはアノード側にそれぞれ直列に接続するようにしてもよい。要はＡＣラインＬ１およびＬ２の電圧をそれぞれ検出できればよい。
そして、抵抗Ｒ３の両端にスイッチ回路２６を接続する。スイッチ回路２６は、抵抗Ｒ３の両端の電圧と予め設定した所定の電圧値とを比較し、抵抗Ｒ３の両端の電圧の方が所定の電圧値よりも小さいときにＯＦＦになり、大きいときにＯＮになる。なお、スイッチ回路２６の詳細な構成および上記所定の値については、別の図を用いて後述する。
【００３２】
また、伝達回路２７は、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点にアノードを接続したダイオードＤ３と、そのカソードに一端を接続した抵抗Ｒ６と、その他端にアノードを接続した信号伝達素子であるフォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）４１ａとからなる。そのＬＥＤ４１ａのカソードは、抵抗Ｒ３とダイオードブリッジ４のＤＣ出力端子４ｄと接続するスイッチング回路２６のアース側接続点に接続している。さらに、その抵抗Ｒ６とＬＥＤ４１ａの直列回路に並列に、補助電源２８と補助電源用コンデンサＣ２とが接続されている。
【００３３】
なお、フォトトライアックカプラ４１とは、発光素子であるＬＥＤ４１ａと受光素子であるフォトトライアック４１ｂを組合せて１つのケースの中に配置した半導体素子であり、ＬＥＤ４１ａに電流が流れるとその電流信号を一度光信号に変換して伝送し、フォトトライアック４１ｂでその光信号を受信して再度電流信号に戻す。つまり、信号を伝送しながら入出力間を電気的に完全に絶縁できる高耐圧の信号伝達素子である。
【００３４】
このフォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂは突入電流防止回路２５に組み込まれている。
突入電流防止回路２５は、ＡＣラインＬ１上に直列に接続した突入電流防止用素子である温度ヒューズ付き抵抗４３と、それに並列に接続した半導体スイッチ素子であるトライアック４２と、その一方の端子Ｔ１とゲート端子Ｇとの間に接続した抵抗Ｒ４と、トライアック４２のゲート端子Ｇと他方の端子Ｔ２との間に接続したフォトトライアック４１ｂと抵抗Ｒ５との直列回路とからなる。
【００３５】
なお、トライアック４２は上記３端子（Ｔ１、Ｔ２、Ｇ）を持つ交流制御用素子であり、ゲート端子Ｇに印加する電圧によって端子Ｔ１とＴ２との間を短絡又は開放する半導体スイッチ素子である。ゲート端子Ｇに電圧を印加しないときは端子Ｔ１とＴ２間は非導通状態（ＯＦＦ状態）であり、ゲート端子Ｇに電圧をかけると端子Ｔ１とＴ２間が導通状態（ＯＮ状態）になる。また、導通状態にある端子Ｔ１とＴ２の間の電位差が無くなって電流が流れなくなったときには、端子Ｔ１とＴ２間は非導通状態に戻る。
【００３６】
次に、この入力過電圧保護回路の動作について説明する。交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２からＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力する交流電圧は、検出回路２４のダイオードＤ１およびＤ２によってそれぞれ整流して検出され、抵抗Ｒ１およびＲ２と抵抗Ｒ３とによって分圧される。
しかし、電源投入時には、トライアック４２はＯＦＦ状態になっており、平滑用コンデンサＣ１が未充電のため、温度ヒューズ付き抵抗４３を通して突入電流が流れるが、温度ヒューズ付き抵抗４３によってその平滑用コンデンサＣ１に流れる電流が制限される。コンデンサＣ１が充電されると、その正常な電圧のほぼ直流が出力されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が動作し、それに関連して補助電源２８が直流電圧を出力する。
【００３７】
一方、入力した交流電圧が過電圧を含まない正常な値である場合は、検出回路２４の抵抗Ｒ３の両端間に発生する電圧が予めスイッチ回路２６に設定されている所定の電圧値以下になるので、スイッチ回路２６はオフの状態にある。それによって、補助電源２８から伝達回路２７の抵抗Ｒ６を介してフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れ、ＬＥＤ４１ａが発光する。
すると、フォトトライアック４１ｂがその光信号を受光して導通し、突入電流防止回路２５の抵抗Ｒ４に電流を流すので、トライアック４２はゲート端子Ｇに電圧が印加されて端子Ｔ１とＴ２間を導通（ＯＮ）状態にする。したがって、ＡＣラインＬ１からダイオードブリッジ４に流れる電流は、トライアック４２を通して流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が流れなくなる。
【００３８】
その後、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力して、抵抗Ｒ３の両端の電圧差が予めスイッチ回路２６に設定されている所定の電圧値以上になったときには、スイッチ回路２６がオンになり、伝達回路２７のＬＥＤ４１ａのアノード・カソード間を短絡するため、ＬＥＤ４１ａに電流が流れなくなり、発光しなくなる。
それによって、フォトトライアックカプラ４１の受光素子であるフォトトライアック４１ｂがオフになり、抵抗Ｒ４に電流が流れなくなり、トライアック４２のゲート端子Ｇに電圧が印加されなくなるため、トライアック４２の端子Ｔ１とＴ２間が非導通（ＯＦＦ）状態になる。すると、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れて温度ヒューズ付き抵抗４３の温度が上昇し、温度ヒューズが溶断する。この動作時間は、過電圧が入力してから数秒もかからないため、バリスタ２２や平滑用コンデンサＣ１が破壊に至らない前に安全に給電回路を遮断することができる。
【００３９】
なお、実際にはトライアック４２の端子Ｔ１とＴ２間に印加される電圧は交流波形であるため、その各半波ごとに、波形の立ち上がり又は立下りの初期にゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されてトライアック４２がＯＮ状態になり、その後は印加されている交流電圧波形がゼロクロスするまでＯＮ状態を維持し、ゼロクロス時に一旦ＯＦＦ状態になるが、その後次の半波ですぐにゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されてトライアック４２が再びＯＮ状態になることを繰り返す。そのため、トライアック４２はＯＮ状態になり続けているかのように見える。
しかし、フォトトライアック４１ｂがオフになると、交流電圧波形のゼロクロス時にトライアック４２がＯＦＦ状態になった後、ゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されなくなるため、ＯＦＦ状態のままになる。
【００４０】
このように、この図１に示す給電回路では、入力過電圧保護回路が入力過電圧を検知すると速やかに回路を遮断して、負荷回路であるダイオードブリッジ４及び平滑用コンデンサＣ１への給電を停止し、負荷装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ３（実際には入力は完全な直流ではなく脈流であるから、ＡＣ＋ＤＣ／ＤＣコンバータともいえる）を安全に停止させるので、入力過電圧保護素子であるバリスタ２２の特性や信頼性のバラツキに左右されることなく、確実に事故の発生を防ぐことができる。
よって、バリスタ２２は、従来のように入力過電圧に対して充分なサージ耐量（一次ヒューズ２１の耐量より大きいサージ耐量）を持つ大型なものを使用する必要は無く、短時間の非周期的な過渡電圧である雷や入力サージなどの外来サージをクランプして吸収するだけのサージ耐量を持つものを使用すれば良いので、比較的外形寸法が小さく、拡販されている安価なものを選択することができる。
【００４１】
また、過電圧が印加されない定常状態においては、交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２からＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力した交流が、温度ヒューズ付き抵抗４３で減衰することなく短絡しているトライアック４２を通してダイオードブリッジ４へ印加されるので、電力の利用効率が低下することはない。
なお、この実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータに直流を給電する給電回路の例について説明したが、この入力過電圧保護回路はこれに限るものではなく、他のスイッチングレギュレータ（ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ：高電圧ランプレギュレータ、ＡＣ／ＡＣコンバータ）や、アクティブフィルタ、シリーズレギュレータなどそれ以外の直流負荷、直流に交流を重畳して用いる負荷、その逆に交流に直流を重畳して用いる負荷、あるいは交流負荷に交流を供給する給電回路にも適用できる。交流負荷に給電する場合には、図１のＡＣ部分２のみを用いて給電すればよく、ダイオードブリッジ４および平滑用コンデンサＣ１は不要である。
【００４２】
アクティブフィルタを設ける場合には、例えば図３に示すように、ダイオードブリッジ４と平滑用のコンデンサＣ１との間に設ける。この図３に示すアクティブフィルタ５は、ダイオードブリッジ４の一方の出力端子４ｃとコンデンサＣ１の＋側端子との間に直列に接続したチョークコイル５１とダイオードＤ１（アノードをチョークコイル５１と接続し、カソードをコンデンサＣ１と接続する）と、スイッチング素子５２とによって構成されている。そのスイッチング素子５２は、チョークコイル５１とダイオードＤ１の接続点にドレインを、ダイオードブリッジ４の他方の出力端子４ｃとコンデンサＣ１の−側端子との接続ラインにソースをそれぞれ接続し、制御回路６からの制御信号がゲートに印加される。そのため、制御回路６からの制御信号によってこのアクティブフィルタ５のフィルタ特性が制御され。その制御回路６には、補助電源２８からの直流電圧がダイオードＤ６を介して供給される。
【００４３】
このアクティブフィルタ５の目的は、入力の力率向上と入力電流の高周波電流を抑制するためであり、昇圧型チョッパ方式をとっている。制御回路６によるスイッチング素子５２の制御は、入力電流を入力電圧の波形状に制御しつつ、出力電圧を予め決めた入力電圧の最大値（１００Ｖであれば１００√２Ｖ）を越える設定した電圧になるように、ほぼ定電圧制御する。
また、回路の説明上、突入電流防止回路２５はＡＣラインＬ１上に設けたが、これに限るものではなく、ＡＣラインＬ２上、ＤＣラインＬ３上、ＤＣラインＬ４上に設けてもよい。
【００４４】
さらに、検出回路２４では、抵抗Ｒ３の両端に発生する電圧と予めスイッチ回路２６に設定した所定電圧とを比較するようにしたが、これに限るものではなく、抵抗Ｒ３を省略して、ダイオードＤ１又はＤ２によって検出した電圧値を直接所定の電圧値と比較してスイッチ回路２６を動作させるようにしてもよい。
スイッチ回路２６のＯＮ／ＦＦの論理は逆でもよい。要は過電圧が入力したときに、突入電流防止回路２５のトライアック４２がＯＦＦになればよい。
【００４５】
＜第１の実施形態のより具体的な回路例＞
次に、上述したこの発明の第１の実施形態のより具体的な回路例を図４によって説明する。図４はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す回路図である。
この例では、図１に示したスイッチングレギュレータであるＤＣ／ＤＣコンバータ３と、スイッチ回路２６およびノイズフィルタ２３の具体的な回路例を示している。なお、図４において、図１と対応する部分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略する。また、図面を見やすくするため、図１に示したＡＣ部分２を表す一点鎖線は図示を省略している。
【００４６】
図４に示すスイッチ回路２６は、トランジスタ４４と、トランジスタ４４のベースに一端を接続した第１の抵抗Ｒ７と、その第１の抵抗Ｒ７の他端と検出回路の抵抗Ｒ２とＲ３の接続点との間に接続した第２の抵抗Ｒ８と、同じく第１の抵抗Ｒ７の他端と抵抗Ｒ３と直流出力端子ＯＵＴ２との接続点との間に接続した第３の抵抗Ｒ９とからなる。そして、トランジスタ４４のコレクタは、伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのアノードに接続し、同じくエミッタはカソードに接続する。
【００４７】
そして、トランジスタ４４がオンする時のベース−エミッタ間電圧をＶＢＥは、温度によって異なるが大略０．７Ｖ程度である。そして、抵抗Ｒ１，Ｒ２と第２の抵抗Ｒ８と第３の抵抗Ｒ９の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ８，Ｒ９とし、入力電圧をＶｉｎ（波高値はＶｉｎ√２）とすると、抵抗Ｒ３がない場合、トランジスタ４４のベース電流ＩＢおよび所定の電圧値は次式によって求められる。
ＩＢ＝（Ｖｉｎ√２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ８＋Ｒ９）
所定の電圧値＝ＩＢ×Ｒ９＝（Ｖｉｎ√２）×Ｒ９／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ８＋Ｒ９）＜ＶＢＥ
抵抗Ｒ８とＲ９の間の電圧はコンデンサＣ２の容量にも影響されるが、定常時においてはコンデンサＣ２の端子間の電圧はある決った変動をするだけであるので、その影響は無視する。
抵抗Ｒ３を考慮した場合には、上記の式におけるＲ８＋Ｒ９を、
１／｛（１／Ｒ３）＋１／（Ｒ８＋Ｒ９）｝に代えればよい。
【００４８】
検出回路２４による検出電圧がこの所定の電圧値以上になると、トランジスタ４４がオンになってコレクタからエミッタへ電流を流す。それによって、前述した通り、伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａには電流が流れなくなって発光しなくなるため、突入電流防止回路２５のフォトトライアック４１ｂがオフになり、トライアック４２を開放して温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流す。それによって温度ヒューズ付き抵抗４３の温度が上昇し、温度ヒューズが溶断して給電回路を開放する。
【００４９】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、トランス３１と、そのトランス３１の２次側に設けるＤＣ負荷（整流回路を含む）３３と、トランス３１の１次側を断続させて２次側に電圧を誘起させるためのスイッチング回路（スイッチ回路２６と区別するために「電圧誘起用スイッチング回路」と云う）３４と、そのスイッチング回路３４を制御する信号を出力する制御回路３５と、トランス３１の１次側に設けてスイッチング回路３４がオン／オフするときに生じるサージ電圧のピーク値を抑えるクランパタイプのスナバ回路３２とからなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動抵抗は前述した検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）が兼用している。なお、電圧誘起用スイッチング回路３４およびスナバ回路３２については、その詳細を後述する。
【００５０】
トランス３１は、励磁巻線である１次巻線３１ａと、出力を得るための２次巻線３１ｂと、補助電源用の出力を得るための補助巻線３１ｃの３つの巻線を持つ。そして、その１次巻線３１ａの一端は、前述した給電回路の直流出力端子ＯＵＴ１に接続し、他端は電圧誘起用スイッチング回路３４を介して給電回路の直流出力端子ＯＵＴ２に接続するとともに、その両端にスナバ回路３２を接続している。２次巻線３１ｂの両端には整流・平滑回路を含むＤＣ負荷３３を接続し、補助巻線３１ｃの両端には整流回路等からなる補助電源２８を接続している。補助電源用コンデンサＣ２は、補助電源２８から供給される電圧を平滑して安定させるための容量の大きいコンデンサであり、これに並列にノイズ除去用の容量の小さいコンデンサＣ３が接続されている。この補助電源２８からの電圧は、伝達回路２７と制御回路３５にそれぞれ供給される。
【００５１】
その制御回路３５は、信号ラインＬ５とコモンラインＬ６を介して電圧誘起用スイッチング回路３４と接続し、コモンラインＬ６は、直流出力端子ＯＵＴ２および検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路２７と補助電源２８の共通接続線とも接続している。この制御回路３５内には、矩形波のパルス信号を発生する発振回路とそのパルス幅を変調するパルス幅変調回路などが設けられており、出力端子ＰＳから信号ラインＬ５とコモンラインＬ６との間にパルス信号を出力する。さらに、この制御回路３５には、定電圧監視用フォトカプラ３７の受光素子３７ｂが接続されている。
【００５２】
電圧誘起用スイッチング回路３４は、半導体スイッチ素子であるＮチャネルＭＯＳ形ＦＥＴ３６を備え、そのドレイン（Ｄ）をトランス３１の１次巻線３１ａに、ソース（Ｓ）を直流出力端子ＯＵＴ２および制御回路３５などに接続しているコモンラインＬ６にそれぞれ接続している。また、そのＦＥＴ３６のゲート（Ｇ）は抵抗Ｒ１０を介して制御回路３５からの信号ラインＬ５に接続し、そのゲートとソース間に抵抗Ｒ１１を、ドレインとソース間に抵抗Ｒ１２とスナバ用コンデンサＣ４との直列回路をそれぞれ接続している。
【００５３】
そして、制御回路３５から信号ラインＬ５とコモンラインＬ６との間に矩形のパルス信号が出力され、それがＦＥＴ３６のゲート・ソース間に印加されることによって、そのレベルＨ／Ｌの変化に応じてＦＥＴ３６がソース・ドレイン間を周期的にオン／オフする。
それによって、このＦＥＴ３６のドレイン電流すなわちトランス３１の１次巻線３１ａに流れる電流が断続されるので、２次巻線３１ｂに交流電圧が誘起される。それをＤＣ負荷３３に供給して内部の整流・平滑回路によって直流に変換し、真のＤＣ負荷回路に給電する。なお、その直流電圧を検出して定電圧監視用フォトカプラ３７によって制御回路３５にフィードバックして、フィードバック制御するが、これについては後述する。
【００５４】
なお、抵抗Ｒ１２とスナバ用コンデンサＣ４の直列回路は、ダンパタイプのスナバ回路を形成している。このスナバ回路は、ＦＥＴ３６がターンオフするときのドレイン・ソース間電圧の過大な上昇（サージ電圧）を防いで、ＦＥＴ３６を破壊から保護する回路である。ダンパタイプのスナバ回路は、特にサージ電圧の立ち上りを緩やかにするので、低雑音化の効果もある。
一方、トランス３１の１次巻線３１ａの両端間に接続したスナバ回路３２はクランパタイプのスナバ回路であり、スナバ用コンデンサＣ５と抵抗Ｒ１３の並列回路と、その共通接続点の一方にカソードを接続したダイーオードとからなり、そのコンデンサＣ５と抵抗Ｒ１３の共通接続点の他方をトランス３１の１次コイル３１ａの一端に接続し、ダイオードＤ４のアノードを１次巻線３１ａの他端に接続している。
これらのスナバ回路は、サージ電圧のピーク電圧を抑える働きをする。このクランプレベルは抵抗Ｒ１３の抵抗値により設定される。
【００５５】
この給電回路によるＤＣ／ＤＣコンバータ３への電源投入時には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が起動抵抗の役目を果たし、これらの抵抗とダイオードＤ１又はＤ２とダイオードＤ３を通して、制御回路３５の電源端子Ｖｃｃに直流起動電圧を供給するため、制御回路３５が動作を開始してパルス信号を出力し、電圧誘起用スイッチング回路３４のＦＥＴ３６をオン／オフさせる。それによってこのＤＣ／ＤＣコンバータ３が起動して、トランス３１の２次巻線３１ｂおよび補助巻線３１ｃに交流電圧を発生する。
【００５６】
その補助巻線３１ｃおよび補助電源２８とコンデンサＣ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が起動した後に、制御回路３５と前述した伝達回路２７とを安定して動作させるための電源回路を構成している。この補助電源２８から制御回路３５及び伝達回路２７に所定の直流電圧が供給されるようになると、ダイオードＤ３が逆バイアスされて非導通になる。それによって、検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は制御回路３５及び伝達回路２７の電源ラインから切り離される。
【００５７】
また、制御回路３５に接続した定電圧監視用フォトカプラ３７の発光素子は図示を省略しているが、例えばＤＣ負荷３３内の整流・平滑回路の出力回路に接続されており、その出力電圧に応じた明るさで発光し、その光を受光素子３７ｂが受光することによってその抵抗値が変化し、制御回路３５にフィードバックをかける。それによって、制御回路３５は出力するパルス信号のパルス幅をパルス幅変調によって変化させ、スイッチング回路３４のオン／オフ時間のデューティを変えてトランス３１によって発生させる交流電圧を制御し、入力変動や負荷変動に対して出力電圧を安定化し、負荷に定電圧を供給することができる。
あるいはまた、ＤＣ負荷３３に異常電圧が発生したり、異常電流が流れたときに定電圧監視用フォトカプラ３７の発光素子が発光するようにし、受光素子３７ｂがその光を受光してオン状態になったときには、パルス信号の出力を停止して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作を停止させるようにすることもできる。
【００５８】
図２には、ノイズフィルタ２３の具体的な構成例も示している。このノイズフィルタ２３は、ＡＣラインＬ１およびＬ２にそれぞれ介挿する２個のコイルを備えたコモンモードチョークコイル４５と、その入力側にＡＣラインＬ１，Ｌ２間に接続したＸコンデンサＣ６と、出力側のＡＣラインＬ１，Ｌ２とフレームグランドＦＧとの間にそれぞれ接続したＹコンデンサＣ７，Ｃ８とによって構成されている。そして、ＸコンデンサＣ６によってノーマルモードノイズを吸収し、ＹコンデンサＣ７，Ｃ８によってコモンモードノイズを吸収するＡＣラインフィルタである。
しかし、ノイズフィルタ２３はこれに限るものではなく、どのようなタイプのＡＣラインフィルタを用いても良い。例えば、コモンモードチョークコイル４５の代りに複合チョークコイルを使用したり、ＸコンデンサＣ６およびＹコンデンサＣ７，Ｃ８を省略してコモンモードチョークコイル４５のみを使用してもよい。
また、ノイズフィルタとしてこのようなフィルタ回路を多段に設けてもよい。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
次に、この発明の第２の実施形態を説明する。図５はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す図２と同様な回路図である。この実施形態は上述した図４に示した第１の実施形態と大部分共通しており、その共通部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。なお、図５においては、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３の部分を示す一点鎖線の図示を省略している。
【００６０】
この図５に示す実施形態で図４に示した実施形態と異なる点は、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランス３１に代えて駆動用巻線３１ｄを追加した４巻線のトランス３１′を使用した点と、突入電流防止回路５５および伝達回路５７が、図４における突入電流防止回路２５および伝達回路２７と幾分相違することと、バリスタ２２の接続位置が異なる点である。
図５に示す伝達回路５７は、図４に示した伝達回路２７と同じく、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ６とフォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ４１ａとからなる。しかし、この伝達回路５７では、抵抗Ｒ６とＬＥＤ４１ａをトランジスタ４４のコレクタ・エミッタ間と直列にして補助電源２８の出力線間に接続している。
【００６１】
したがって、この伝達回路５７は、スイッチ回路２６のトランジスタ４４がオフの状態のとき、すなわちＡＣラインＬ１，Ｌ２のいずれにも過電圧を含まない正常な交流電圧を入力している場合には、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れないので、ＬＥＤ４１ａは発光しない。
一方、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力して、スイッチ回路２６のトランジスタ４４がオン状態になると、補助電源２８の出力線間に接続された抵抗器Ｒ６とＬＥＤ４１ａとトランジスタ４４のコレクタ・エミッタ間の直列回路に電流が流れるので、ＬＥＤ４１ａが発光する。
つまり、伝達回路５７のＬＥＤ４１ａは正常な給電時には非発光で、過電圧発生時に発光し、図４における伝達回路２７とは逆の動作を行う。
【００６２】
また、図５に示す突入電流防止回路５５は、図４に示した突入電流防止回路２５と同様に接続した温度ヒューズ付き抵抗４３と、トライアック４２と、検出用抵抗Ｒ４と、フォトトライアックカプラ４１の受光素子であるフォトトライアック４１ｂとを備えている。しかし、突入電流防止回路２５における抵抗Ｒ５は設けずに、フォトトライアック４１ｂの一端とトライアック４２の端子Ｔ２とを直接接続している。そして、トランス３１′の駆動用巻線３１ｄの一端を抵抗Ｒ１５を介してトライアック４２のゲート端子Ｇと抵抗Ｒ４とフォトトライアック４１ｂの他端との接続点に接続し、その駆動用巻線３１ｄの他端を、温度ヒューズ付き抵抗４３とフォトトライアック４１ｂの一端とトライアック４２の端子Ｔ２との接続点（ダイオードブリッジ４の接続点４ａ）に接続し、その両接続点間に抵抗Ｒ１４を接続している。
【００６３】
したがって、この突入電流防止回路５５では、この給電回路に電源が投入されてから、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して正常に動作するまでは、駆動用巻線３１ｄに充分な交流電圧が誘起されないそのため、トライアック４２のＧ端子に充分なトリガ電圧が印加されないので、トライアック４２は非導通状態のままである。したがって、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、その整流出力によってコンデンサＣ１を充電する。この起動時に発生する突入電流を温度ヒューズ付き抵抗４３によって抑制する点は、図４に示した突入電流防止回路２５の機能と同じである。
【００６４】
その後、コンデンサＣ１が充電されてほぼ直流電圧が出力され、制御回路３５が検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による起動電圧をダイオードＤ３を通して印加されて動作し、パルス信号を出力することによって前述の実施形態の場合と同様にＤＣ／ＤＣコンバータが起動すると、その２次巻線３１ｂに交流電圧が誘起されるとともに、補助巻線３１ｃおよび駆動用巻線３１ｄにも交流電圧が誘起される。
【００６５】
そして、ＡＣラインＬ１，Ｌ２のいずれの交流電圧も過電圧を含まない正常な場合は、検出回路２４が検出する電圧値がスイッチ回路２６の設定電圧値より小さく、トランジスタ４４がオフになっているため、伝達回路５７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光しないので、フォトトライアック４１ｂはオフになっている。そのため、トランス３１′の駆動用巻線３１ｄに発生した電圧がトライアック４２のＧ端子にトリガ電圧として印加されるので、交流波形の各半波の初期にトライアック４２がＯＮ状態になり、このトライアック４２の端子Ｔ１，Ｔ２間を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が殆ど流れなくなる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３が過熱して温度ヒューズが溶断するようなことはない。
【００６６】
ところが、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に、過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力し、検出回路２４による検出電圧値がスイッチ回路２６の設定電圧値を超えると、トランジスタ４４がオンになり、伝達回路５７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光するため、フォトトライアック４１ｂがオンになる。すると、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されなくなるので、トライアック４２がＯＦＦ状態になる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れてその温度が上昇し、温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
【００６７】
ところで、この給電回路ではバリスタ２２をヒューズ２１とノイズフィルタ２３の間ではなく、ダイオードブリッジ４の整流出力側に、平滑用コンデンサＣ１と並列に接続している。
前述の実施形態について述べたのと同様に、突入電流防止回路５５の位置はＡＣラインＬ１，Ｌ２、ＤＣラインＬ３，Ｌ４、図示しないニュートラル線のいずれに設けてもよい。また、バリスタ２２は、突入電流防止回路５５の出力側と入力側のどちらに設けてもよく、どちらに設けた場合でも検出回路２４、スイッチ回路２６、伝達回路５７、および突入電流防止回路５５の動作は同じである。
【００６８】
しかし、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた場合には、過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力したとき、入力過電圧保護回路の動作中（検出回路２４が過電圧を検出し、スイッチ回路２６が切り換わり、フォトトライアックカプラ４１による伝達信号によってトライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断するまで）は、バリスタ２２に過電圧が印加され続ける。但し、前述したように、この給電回路の遮断までに要する動作時間は数秒もかからないので、バリスタ２２が破壊されることはない。
【００６９】
一方、この実施形態のようにバリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた場合には、温度ヒューズ付き抵抗４３による電圧降下があるので、バリスタ２２に印加される過電圧は上記の場合と比較して小さくなる。また、過電圧がバリスタ電圧を越えてバリスタ２２がブレークダウンしても、温度ヒューズ付き抵抗４３によって電流が制限されるので、バリスタ２２が許容損失を超えて発火するより必ず先に温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断する。つまり、突入電流防止回路５５の出力側にバリスタ２２を設けると、より一層確実にバリスタ２２の破壊を防止することができる。
【００７０】
しかし、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた場合は、雷および入力サージなどの外来サージが発生したときに、検出回路２４が外来サージを含む電圧を検出するので、外来サージによってスイッチ回路２６がオンになって、突入電流防止回路５５のトライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断してしまう可能性がある。そのため、外来サージが比較的低いエネルギー（低い電圧）のときには、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断しないように、バリスタ２２と突入電流防止回路５５の配置に気を配る必要がある。雷に起因するサージ電圧に対しては、６ＫＶ以上のときに温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断するようにすればよい。
【００７１】
一方、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた場合は、先にバリスタ２２が外来サージをクランプして制限し、検出回路２４はその制限された電圧値を検出するので、外来サージによってスイッチ回路２６がオンになることはなく、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断することもない。よって、バリスタ２２と突入電流防止回路５５の配置に注意する必要はない。
つまり、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けても出力側に設けても、両方共に確実に回路を遮断して事故の発生を防止することができるので、スイッチングレギュレータなどの装置を設置する環境等を考慮して、そのどちらかを適宜選択すればよい。
例えば、非常に高電圧の入力過電圧が入力する恐れがある場合はバリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた方がよい。また、頻繁に外来サージが発生する可能性がある場合は、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた方がよい。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図６はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す図４，図５と同様な回路図である。この実施形態は上述した図５に示した第２の実施形態と大部分共通しており、その共通部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。なお、図６においても、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３の部分を示す一点鎖線の図示を省略している。
【００７３】
この図６に示す実施形態で図５に示した実施形態と異なる点は、検出回路５４とスイッチ回路５６と伝達回路６７が、図５における検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路５７とそれぞれ相違すること、制御回路３５への起動電圧供給回路を検出回路とは別に設けたこと、およびバリスタ２２の接続位置が異なることである。
この実施形態における検出回路５４は、図１、図４および図５に示した検出回路２４における抵抗Ｒ３を省略した構成である。
また、スイッチ回路５６はツェナーダイオードＺＤ５のみからなり、そのカソードを検出回路５４の出力端である抵抗Ｒ２の抵抗Ｒ１と接続していない方の端子に接続し、アノードを伝達回路６７に接続している。
【００７４】
その伝達回路６７は、フォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ４１ａのみからなり、そのアノードをツェナーダイオードＺＤ５のアノードに接続し、カソードをダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ４に接続している。
つまり、検出回路５４の抵抗器Ｒ１およびＲ２と、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａとが全て直列に接続され、さらにツェナーダイオードＺＤ５は検出回路５４のダイオードＤ１，Ｄ２および伝達回路６７のＬＥＤ４１ａと逆バイアスに接続されている。
【００７５】
この給電回路の入力過電圧保護回路では、検出回路５４がＡＣラインＬ３およびＬ４の電圧を検出し、それに応じた電圧をツェナーダイオードＺＤ５のカソードに印加し、ツェナーダイオードＺＤ５に逆電圧をかける。したがって、スイッチ回路５６がオン／オフする所定の電圧値はツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧になる。
そして、ＡＣラインＬ１およびＬ２に過電圧を含まない正常な電圧が入力しているときは、検出回路５４の出力電圧（検出電圧）がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より小さいので、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５はオフ状態になっており、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａには電流が流れないので発光しない。
【００７６】
しかし、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な電圧が入力すると、検出回路５４の出力電圧（検出電圧）がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より大きくなり、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５がオン状態になってツェナー電流が流れるため、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａが発光する。すると、前述の第２の実施形態の場合と同様に、フォトトライアックカプラ４１の突入電流防止回路５５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になり、トライアック４２がＯＦＦ状態になるため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れて温度が上昇し、その温度ヒューズが溶断して給電回路が遮断される。
【００７７】
なお、この検出回路５４の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の電圧が正常な場合には、検出回路５４の検出電圧がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より小さくなるように予め設定する。そして、この抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を調整することにより、何ボルト以上の過電圧が入力したときに給電回路を遮断するかを予め設定することができる。また、この検出回路５４は、その検出電圧がスイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を超えるまでは抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れないので、電力損失を低減することができる。
【００７８】
また、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とツェナーダイオードＺＤ５およびＬＥＤ４１ａは、接続順序を入れ換えてもよい。例えば、ツェナーダイオードＺＤ５とＬＥＤ４１ａの位置を逆にしても、その動作は当然のことながら同じである。
さらに、この実施形態では、検出回路５４の抵抗Ｒ１，Ｒ２をＤＣ／ＤＣコンバータの起動抵抗に兼用せず、別に起動用の抵抗として抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、ダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ３と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続している。なお、共用にする場合は、たとえばツエナーダイオードＺＤ５のカソードから、電圧調整用の抵抗又はダイオードあるいはその組合せを介して制御回路３５の電源端子Ｖｃｃに接続すればよい。
【００７９】
起動用の抵抗Ｒ１６およびＲ１７は、電源投入後ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＡＣコンバータなど他のスイッチングレギュレータでもよい）が起動して、補助電源２８から正常な電圧が出力されるようになるまでの間、ダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ３から制御回路３５に直流電圧を供給してパルス信号を発生させるために設けている。
また、この実施形態では、バリスタ２２を図１および図４に示した第１の実施形態と同じく、ヒューズ２１とノイズフィルタ２３との間のＡＣラインＬ１，Ｌ２間に接続している。
【００８０】
＜第４，第５の実施形態＞
次に、この発明の第４の実形態と第５の実施形態について説明する。図７および図８は、それぞれこの発明の第４の実施形態および第５の実施形態の図４〜図６と同様な回路図である。
これらの実施形態は上述した図６に示した第３の実施形態と殆ど同じであり、起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路の接続を変更しただけである。
すなわち、図７に示す第４の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路（１個の抵抗でもよい）を、ダイオードブリッジ４の交流入力側のＡＣラインＬ２と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続して、起動時にはＡＣラインＬ２の交流電圧を制御回路３５に印加するようにしている。なお、コンデンサＣ２の放電を防ぐためにこの起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７と直列にダイオードを接続した方が好ましいが、この例のようにダイオードがなくても、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７は高抵抗（例えば２０ｋΩ〜１００ｋΩ）なので充分起動する。
【００８１】
また、図８に示す第５の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、検出回路５４のダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１との接続点と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続して、起動時にはＡＣラインＬ１，Ｌ２の交流電圧をそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２で整流したほぼ直流電圧を制御回路３５に印加するようにしている。
これらの各実施形態によっても、前述した第１乃至第３の実施形態の給電回路およびＤＣ／ＤＣコンバータと同様に機能する。
【００８２】
＜第６の実施形態＞
次に、この発明の第６の実施形態について説明する。図９は、この発明の第６の実施形態の図４〜図８と同様な回路図である。
この第６の実施形態は、図７に示した第４の実施形態とかなり共通しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスは、図１および図４に示した第１の実施形態と同じ３巻線のトランス３１を使用している。そして、図７に示した第４の実施形態の突入電流防止回路５５に代えて突入電流防止回路６５を設け、補助電源２８の出力端子間にコンデンサＣ２と並列に、抵抗Ｒ１８とフォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａとの直列回路を接続している。
【００８３】
そして、突入電流防止回路６５は、第１の実施形態の突入電流防止回路２５を一部変更して、その抵抗Ｒ５を省略し、フォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂをトライアック４２のゲート端子Ｇと端子Ｔ２との間に直接接続するとともに、それに並列に、抵抗Ｒ１９と新たに設けたフォトトライアックカプラ４６のフォトトライアック４６ｂとの直列回路を接続して構成している。
この第６の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動してトランス３１の補助巻線３１ｃに交流電圧が誘起され、補助電源２８から制御回路３５に所定の直流電圧が印加されるようになるまでは、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａが発光せず、突入電流防止回路６５内のフォトトライアック４６ｂがオフ状態になっているため、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されず、トライアック４２がＯＦＦ状態になっているので、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れる。
【００８４】
しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して補助電源２８から所定の直流電圧が出力されると、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａに電流が流れて発光するので、突入電流防止回路６５に設けたフォトトライアック４６ｂがオン状態になり、抵抗器Ｒ１９に電流を流すので、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加され、トライアック４２がＯＮ状態になる。したがって、その後はこのトライアック４２を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が殆ど流れなくなる。
ＡＣラインＬ１又はＬ２に過電圧を含む異常電圧が入力したときの入力過電圧保護動作は、図５に示した第４の実施形態の場合と同じである。
【００８５】
なお、この実施形態においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、ダイオードブリッジ４の入力側のＡＣラインＬ２と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続している。この場合も、起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７を１個の抵抗にまとめてもよく、コンデンサＣ２の放電を防ぐためにこの抵抗Ｒ１６，Ｒ１７に直列にダイオードを介挿した方がよい。
しかし、これに限るものではなく、図６に示した第３の実施形態のように、抵抗Ｒ１６の一端をダイオードブリッジ４の出力側のＡＣラインＬ３に接続してもよく、図８に示した第５の実施形態のように、抵抗Ｒ１６の一端を検出回路５４のダイオードＤ１とＤ２のカソード側の共通接続点に接続してもよい。
【００８６】
また、バリスタ２２を突入電流防止回路６５の入力側に設けているが、それに限るものではなく、図３で説明したようにバリスタ２２を突入電流防止回路６５の出力側に設けてもよい。
さらに、その突入電流防止回路６５をＡＣラインＬ１上に設けたが、それに限るものではなく、ＡＣラインＬ２上、ＤＣラインＬ３またはＬ４（ニュートラル線：パワーグランドである基準線）上に設けてもよい。
【００８７】
＜第７の実施形態＞
次に、この発明の第７の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第７の実施形態の図４〜図９と同様な回路図である。
この第７の実施形態は、前述の図９に示した第６の実施形態とかなり共通しているが、突入電流防止回路７５をダイオードブリッジ４の整流出力側のＤＣラインＬ４（ニュートラル線：パワーグランドである基準線）上に設けている。また、伝達回路としてフォトトライアックカプラ４１に代えて、スイッチ回路５６のツエナーダイオードＺＤ５の状態によってオン／オフ制御されるトランジスタ４７を設け、そのベース・エミッタ間に抵抗Ｒ２０を接続した点が相違している。
【００８８】
この第７の実施形態の突入電流防止回路７５は、図９に示した第６の実施形態における突入電流防止回路６５のフォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂの代りにトランジスタ４７を設け、そのコレクタをトライアック４２のゲート端子Ｇに接続し、エミッタをトライアック４２の端子Ｔ２（温度ヒューズ付き抵抗４３と平滑用コンデンＣ１との接続点）に接続している。また、そのトランジスタ４７のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ２０を接続し、ベースをスイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５のアノードに直接接続している。
このように、突入電流防止回路７５をニュートラル線上に設ける場合は、トライアック４２とスイッチ回路５６とを絶縁する必要がないので、図４から図９に示した実施形態のように伝達回路にフォトトライアックカプラを使用する必要がなく、直接接続できる。
【００８９】
この実施形態において、ＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力する交流電圧が過電圧を含まない正常な電圧である場合は、前述した第６の実施形態の場合と同様に、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５には電流が流れないので、トランジスタ４７はオフ状態になっている。
ＤＣ／ＤＣコンバータが起動するまでは、ダイオードブリッジ４による整流電流が、温度ヒューズ付き抵抗４３を通して平滑用コンデンサＣ１に流れてそれを充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して、補助電源２８から所定の直流電圧が出力されると、それが制御回路３５に供給されるとともに、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａが発光し、その光を突入電流防止回路７５に設けたフォトトライアック４６ｂが受光してオン状態になり、抵抗Ｒ１９に電流を流すことによってトライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧を印加するので、トライアック４２がＯＮ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗器４３には電流が流れなくなる。この場合も起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７に直列にダイオードを介挿した方が好ましい。
【００９０】
しかし、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含む異常な交流電圧が入力すると、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５にツェナー電流が流れ、突入電流防止回路７５に設けたトランジスタ４７にベース電流が流れてオンになり、コレクタ・エミッタ間を導通させるので、トライアック４２のゲート端子Ｇと端子Ｔ２が同電位になる。そのため、トライアック４２はＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗器４３に電流が流れ、温度が上昇してその温度ヒューズが溶断し、給電回路を遮断する。
【００９１】
＜第８の実施形態＞
前述の第１から第７の各実施形態は、負荷装置としてスイッチングレギュレータの一種であるＤＣ／ＤＣコンバータを接続するかあるいは一体に設けた場合の例について説明した。以下に、負荷装置としてＡＣ負荷装置を接続するか一体に設けた場合の実施形態について説明する。なお、そのＡＣ負荷装置はスイッチングレギュレータの一種であるＡＣ／ＡＣコンバータであってもよい。
図１１は、その第８の実施形態による入力過電圧保護回路を設けたＡＣ負荷装置への給電回路の回路図である。この図１１において、図１乃至図１０と同等な部分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００９２】
この第８の実施形態の給電回路は、例えば図６に示した第３の実施形態のダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ１を除いて交流出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を設け、そこにＡＣ負荷装置４０を接続しており、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するトランス３１′、スナバ回路３２、電圧誘起用スイッチ回路３４、および制御回路３５などを除いた構成になっている。
また、ＡＣ負荷装置４０に直列に電流制限用チョークコイル３９の１次巻線３９ａを接続している。そのチョークコイル３９に２次巻線３９ｂを設け、これを図４におけるトランス３１′の駆動巻線３１ｄの代わりに、この２次巻線３９ｂに誘起される電圧を突入電流防止回路８５の駆動用に使用する。突入電流防止回路８５のその他の構成および機能は、図６に示した突入電流防止回路５５と同じである。
【００９３】
そして、ＡＣ負荷装置４０への交流の給電開始後、チョークコイル３９の２次巻線３９ｂに電圧が誘起されるまでの僅かな期間だけ、突入電流防止回路８５のトライアック４２がＯＦＦ状態になっているため、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してＡＣ負荷装置４０へ交流電流が流れる。
常時は伝達回路６７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａは点灯せず、フォトトライアック４１ｂはオフ状態になっているので、チョークコイル３９の２次巻線３９ｂに電圧が発生すると、突入電流防止回路８５のトライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されて、トライアック４２がＯＮ状態になる。したがって、ＡＣ負荷装置４０に給電する交流はトライアック４２を通して流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が流れなくなるので、温度ヒューズが溶断することはない。
【００９４】
ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含む異常電圧が入力すると、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５にツェナー電流が流れる。それによって、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光し、突入電流防止回路８５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になるため、トライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れ、その温度上昇によって温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
しかし、ツェナーダイオードＺＤ５を省略することもできる。その場合、通常は入力電圧と抵抗Ｒ１，Ｒ２（１個でもよい）の抵抗値に応じた電流がフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに流れてそれを発光させるが、電流が少ないため、その発光量は少なくフォトトライアック４１ｂはオン状態になりきれず、トライアック４２のゲート端子Ｇにはトリガ電圧がかかり、トライアック４２はＯＮ状態になっている。入力が過電圧になると、ＬＥＤ４１ａに充分な電流が流れて発光し、フォトトライアック４１ｂが完全にオン状態になるため、トライアック４２のゲート端子Ｇにはトリガ電圧がかからなくなり、トライアック４２はＯＦＦ状態になる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れ、その温度上昇によって温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
【００９５】
なお、ＡＣ負荷装置４０が電圧誘起用のスイッチング回路を持たない場合には、補助電源２８と補助電源用コンデンサＣ２、およびその直流出力端子と突入電流防止回路８５の出力側の交流ラインＬ１との間に接続した起動用抵抗Ｒ１６，Ｒ１７の直列回路は不要であり、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソード側は回路内基準電位（パワーグランド）に接続すればよい。
しかし、ＡＣ負荷装置４０が、ＡＣ／ＡＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータのようなスイッチングレギュレータ、ＡＣ安定化電源（ＡＶＲ）、高周波点灯ランプ、あるいは無停電電源（ＵＰＳ）などの場合には、前述した各実施形態の場合と同様に、その電圧誘起用のスイッチング回路を動作させるためのパルス信号を発生する制御回路が必要であり、その制御回路の電源電圧をトランスの補助巻線に誘起される交流電圧を整流して供給するための補助電源２８（トランスや制御回路は図示を省略している）。また、そのスイッチングレギュレータが起動するまでの間、制御回路に電源電圧を供給するために、起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７による給電回路を設けている（制御回路とその給電線は図示を省略している）。
【００９６】
＜第９の実施形態＞
次に、この発明の第９の実施形態について説明する。これから説明する第９から第１２の実施形態は、ＡＣ負荷装置に交流を給電するとともに、複数のＡＣラインのうちの１本の電圧のみを検出回路が検出して入力過電圧保護を行うようにした入力過電圧保護回路を設けたものである。
図１２は、その第９の実施形態を示す図１と同様な図であり、図１と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００９７】
この図１２に示す第９の実施形態の給電回路は、図１に示した第１の実施形態におけるダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ２を除去して、交流出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を設け、そこにＤＣ／ＤＣコンバータ３に代えてＡＣ負荷装置４０を接続している。この給電回路をＡＣ負荷装置４０と一体に設けてもよいことは、これまでの各実施形態と同様である。
また、この実施形態における検出回路６４は、図１に示した検出回路２４におけるＡＣラインＬ１に接続したダイオードＤ１を省略した構成であり、一方のＡＣラインＬ２のノイズフィルタ２３の出力側にアノードを接続したダイオードＤ２、およびそのダイオードＤ２のカソードに順に直列接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）からなる。この過電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）は、ＡＣ負荷装置４０がスイッチングレギュレータである場合には、その起動用の電源を供給する起動抵抗としても兼用可能なことも、これまでの各実施形態の場合と同じである。
【００９８】
この第３の検出回路６４では、ＡＣラインＬ２の電圧をダイオードＤ２が検出し、抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路と抵抗Ｒ３によって分圧し、Ｒ３の両端の電圧を出力する。なお、この抵抗Ｒ３を省略して、ダイオードＤ２によって検出した電圧を抵抗Ｒ１とＲ２を通してスイッチ回路２６に印加するようにしてもよい。
補助電源２８は、ＡＣ負荷装置４０がスイッチングレギュレータである場合は、図４に示した第１の実施形態と同様に、トランスの補助巻線に誘起される交流電圧を整流して直流電圧を発生する回路にすればよい。さもなければ、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方の交流電圧を整流して直流電圧を出力する回路にすればよい。
【００９９】
この実施形態による入力過電圧保護動作は、ＡＣラインＬ２に過電圧を含む異常電圧が入力した時にのみ、トライアック４２をオフ状態にして、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流してその温度ヒューズを溶断させる以外は、第１の実施形態の場合と同様である。
この第９の実施形態の入力過電圧保護回路の場合、電源ラインのうち一本のみ（図１２の例ではＡＣラインＬ２であるが、他方のＡＣラインＬ１にしてもよい）の電圧を検出しているので、全てのＡＣラインの電圧を検出する場合と比べて検出時間が長くかかる。しかし、それでもその検出時間は数１００ｍｓｅｃ程度である。したがって、入力過電圧保護回路の動作時間（過電圧を含む異常な電圧を入力してから温度ヒューズ付き抵抗器４３が溶断するまで）は数秒もかからないため、バリスタ２２が破壊する前に速やかに給電回路を遮断することができ、確実に事故を防止することができる。
しかも、このように構成にすることによって部品点数を節減できる。
【０１００】
＜第１０の実施形態＞
続いて、この発明の第１０の実施形態について説明する。図１３は、この発明の第１０の実施形態を示す図１及び図１２と同様な回路図である。この図１３において、図１及び図１２と同等な部分には同一の符号を付してあり、スイッチ回路２６は図４に示した第１の実施形態のスイッチ回路２６と同じであるから、これらの説明は省略する。
この第１０の実施形態は、図１２に示した第９の実施形態と比べて、突入電流防止回路２５をＡＣラインＬ１の一次ヒューズ２１及びバリスタ２２よりも交流入力端子ＩＮ１側に介挿した点が異なるだけである。したがって、その入力過電圧保護機能も第９の実施形態と同様であるが、異常電圧によるバリスタの破壊をより確実に防ぐことができる。
【０１０１】
＜第１１，第１２の実施形態＞
次に、この発明の第１１および第１２の実施形態について説明する。図１２および図１５は、それぞれこの発明の第１１，第１２の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。この図１３および図１４において、図１１と同等な部分には同一の符号を付してあり、スイッチ回路２６および伝達回路５７は、図５に示した第２の実施形態のスイッチ回路２６および伝達回路５７と同じであるから、これらの説明は省略する。
この第１１および第１２の実施形態における検出回路７４は、図１３に示した検出回路６４のダイオードＤ２を省略したものである。このように、過電圧検出用の抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値が充分大きくても動作上問題が無い場合（負荷の容量や入力電圧範囲等による）は、ダイオードを省略することができる。
【０１０２】
そして、図１４に示す第１１の実施形態では、この検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２のノイズフィルタ２３の出力側に接続している。また、図１５に示す第１２の実施形態では、この検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ１のノイズフィルタ２３の入力側に接続している。
これらも各実施形態におけるスイッチ回路２６と伝達回路５７は図５に示した第２の実施形態と同様に動作し、突入電流防止回路８５は図１１に示した第８の実施形態と同様に動作する。
なお、これらの実施形態では、突入電流防止回路８５の出力側にバリスタ２２を設けているが、これに限るものではなく、突入電流防止回路８５の入力側にバリスタ２２を設けることもできる。
【０１０３】
＜第１３の実施形態＞
次に、この発明の第１３の実施形態について説明する。図１６はこの発明の第１３の実施形態を示す図５と同様な回路図である。この第１３の実施形態は、図５に示した第２の実施形態と殆ど同じであり、ＤＣ負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータに給電する給電回路である。
この実施形態において図５に示した第２の実施形態と異なる点は、検出回路７４が、図５に示した検出回路２４のダイオードＤ１，Ｄ２を省略し、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ１のノイズフィルタ２３の出力側にのみ接続している点だけである。
【０１０４】
このようにしても、前述の第１１，第１２の実施形態の場合と同様にＡＣラインＬ１に過電圧を含む異常電圧が入力するとそれを検出して突入電流防止回路５５を作動させ、温度ヒューズ付き抵抗４３の温度ヒューズを溶断させて、給電回路を遮断することができる。その動作の詳細は、図３に示した第２の実施形態について説明したのと同様であるから省略する。
検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に接続して、その異常電圧を検出するようにしてもよい。
また、突入電流防止回路５５の入力側にバリスタ２２を設けているが、これに限るものではなく、突入電流防止回路５５の出力側にバリスタ２２を設けることもできる。
【０１０５】
＜第１４，第１５の実施形態＞
次に、この発明の第１４および第１５の実施形態について説明する。図１７および図１８は、それぞれこの発明の第１４および第１５の実施形態を示す図８と同様な回路図である。これらの図において、図８と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
図１７に示す第１４の実施形態において、図８に示した第５の実施形態と異なる点は、検出回路８４がノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ１とＬ２の間に、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続している点だけである。そして、ダイオードＤ１のアノードをＡＣラインＬ１に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ２にそれぞれ接続している。
【０１０６】
この実施形態による入力過電圧保護動作は、ＡＣラインＬ１とＬ２との間の電圧を検出して、それがスイッチ回路５６としてのツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を超えると、そのツェナーダイオードＺＤ５がＯＮ状態になってツェナー電流が流れ、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れて発光する。それによって突入電流防止回路５５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になり、トライアック４２をＯＦＦ状態にして、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流し、その温度ヒューズの溶断により給電回路が遮断される。
【０１０７】
図１８に示す第１５の実施形態は、図１７に示した第１４の実施形態における検出回路８４のダイオードＤ１を省略した検出回路９４を使用し、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続して、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ１にそれぞれ接続している。
この場合の入力過電圧保護動作も、上述した第１４の実施形態の場合と同様である。
【０１０８】
＜第１６の実施形態＞
次に、この発明の第１６の実施形態について説明する。図１９は、この発明の第１６の実施形態を示す図９と同様な回路図である。この図１９において、図９と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第１６の実施形態において、図９に示した第６の実施形態と異なる点は、検出回路として上述した第１５の実施形態と同じくダイオードを省略した検出回路９４を使用し、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続して、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ１にそれぞれ接続している点だけである。
【０１０９】
この第１６の実施形態によっても、前述の第１４および第１５の実施形態と同様に、ＡＣラインＬ１，Ｌ２間に異常電圧が生じた場合にそれを検知して給電回路を遮断することができる。また、図９に示した第６の実施形態と同様に、負荷装置であるＤＣ／ＤＣコンバータが起動するまでの間、突入電流防止回路６５のトライアック４２をオフ状態に保持するためのフォトトライアックカプラ４６を設けて、起動時の突入電流の制限（温度ヒューズ付き抵抗４３による）を確実にしている。
【０１１０】
＜補足説明＞
以上、第１から第１６の実施形態においては、説明の便宜上入力過電圧保護回路を設けた給電回路と負荷装置又は負荷回路とを分けて説明したが、これらを電気装置内に一体に備えてもよいことは勿論である。
したがって、この発明は入力過電圧保護回路だけでなく、それを給電回路に備えたスイッチングレギュレータやその他の各種電気装置（回路も含む）にも及ぶものである。
また、この発明による入力過電圧保護回路の構成は、各実施形態に示したものに限るものではない。また、その回路に使用する素子も上記のものに限らない。しかし、突入電流防止回路の突入電流防止用素子としては、温度ヒューズ付き抵抗が、回路を確実に遮断でき、しかも安価に入手できるので最適である。
【０１１１】
また、伝達回路の伝達素子としてフォトトライアックカプラを用いた例で示したが、それに限るものではなく、フォトカプラとトランジスタを用いたり、トランスを用いても同様の効果が得られる。
さらに、過電圧保護素子としてバリスタを用いた例を示したが、それに限るものではなく、バリスタの代りにツェナーダイオード（定電圧ダイオード）、シリコンバリスタ、アバランシェダイオード、サイリスタとツェナーダイオードの組合せなどを用いてもよい。
なお、スイッチ回路２６も、上記各実施形態に用いた回路に限らず、トランジスタ回路を多段に用いたり、デジタルＩＣ（ＮＡＮＤ回路）を用いたりすることもできる。
【０１１２】
また、複数例示した検出回路、突入電流防止回路、スイッチ回路、伝達回路の組合せを実施形態に示したものとは変えて、入力過電圧保護回路を構成してもよい。さらに、それぞれの組合せにおいて、検出回路に設けるダイオードの有無、検出回路に設ける抵抗器を起動抵抗として兼用するかどうか、起動抵抗を別途設けた場合にその抵抗器の接続位置、突入電流防止回路の位置、バリスタの位置などを、負荷装置の仕様や環境条件などに応じて選択できる。
なお、図１および図２に示した第１の実施形態における伝達回路２７と突入電流防止回路２５は、この組合せで使用する。何故ならば、伝達回路２７および突入電流防止回路２５は、他の伝達回路および突入電流防止回路とそれぞれ逆の動作をするため、片方のみで使用すると過電圧を含まない正常な交流電圧を入力しているときに回路が遮断されてしまうからである。
【０１１３】
そして、上述した各実施形態の給電回路は、負荷装置または負荷回路としてＤＣ／ＤＣコンバータ等のスイッチングレギュレータあるいはＡＣ負荷装置に給電する例について説明したが、これに限るものではなく、交流又は直流電圧を必要とする装置全般に適用することができる。例えば、ヒータやインバータなどにも使用することができる。
また、上述した各実施形態では、単相２線式の交流を入力する給電回路にこの発明を適用した例について説明したが、それに限るものではなく、電源ラインを３本以上持つ単相３線式あるいは３相３線式や３相４線式の交流を入力する給電回路にも適用することができる。その場合、過電圧の検出を各電源ラインの少なくとも１本に対して行うか、いずれか２本の電源線ライン間について行えばよいが、全てのて電源ラインあるいは２本ずつの全ての電源ライン間の電圧を検出するようにすればなおよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明による入力過電圧保護回路を適用すれば、給電回路の電源ラインに過電圧を含む異常電圧が入力した時に、直ちにそれを検出して突入電流防止回路に伝達し、突入電流防止回路の温度ヒューズを溶断させて給電回路を遮断するので、バリスタ、一次ヒューズ、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）などの過電圧又は過電流保護素子の特性や信頼性に左右されることなく、確実に負荷装置（電気装置）を保護することができる。
【０１１５】
しかも、過電圧が入力してから給電回路が遮断するまでに数秒もかからないため、他の過電圧又は過電流保護素子が破壊する前に迅速に回路を遮断することができるので、たとえ電源事情が悪く入力過電圧が頻繁に発生するような環境条件下であっても、上述のような保護素子の焼損事故や発煙事故などの発生を防ぐことができる。
さらに、給電回路を遮断すべき過電圧の値を、スイッチ回路の動作電圧によって予め設定することができるので、使用する電気装置の種類や設置環境などに応じてその設定値を適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す入力過電圧保護回路を設けた給電回路の回路図である。
【図２】図１における検出回路の異なる例を示す回路図である。
【図３】図１の給電回路にアクティブフィルタを設ける場合の例を示す回路図である。
【図４】同じく、図１に示した給電回路とＤＣ／ＤＣコンバータのより具体的な回路例を示す回路図である。
【図５】この発明の第２の実施形態を示す図４と同様な回路図である。
【図６】この発明の第３の実施形態を示す図４よび図５同様な回路図である。
【図７】この発明の第４の実施形態を示す図４至図６と同様な回路図である。
【図８】この発明の第５の実施形態を示す図４乃至図７と同様な回路図である。
【図９】この発明の第６の実施形態を示す図４乃至図８と同様な回路図である。
【図１０】この発明の第７の実施形態を示す図４乃至図８と同様な回路図である。
【図１１】この発明の第８の実施形態による入力過電圧保護回路を設けたＡＣ負荷装置への給電回路の回路図である。
【図１２】この発明の第９の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。
【図１３】この発明の第１０の実施形態を示す図１及び図１２と同様な回路図である。
【図１４】この発明の第１１の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。
【図１５】この発明の第１２の実施形態を示す図１１及び図１４と同様な回路図である。
【図１６】この発明の第１３の実施形態を示す図５と同様な回路図である。
【図１７】この発明の第１４の実施形態を示す図８と同様な回路図である。
【図１８】この発明の第１５の実施形態を示す図８と同様な回路図である。
【図１９】この発明の第１６の実施形態を示す図９と同様な回路図である。
【図２０】従来の入力過電圧保護回路を設けた給電回路の一例を示す回路図である。
【図２１】中国の配電システムの例を示す説明図である。
【図２２】図２１における電圧Ｖ３の交流波形を示す波形図である。
【図２３】同じく電圧Ｖ３の中点が変動動した場合の波形図である。
【符号の説明】
２：給電回路のＡＣ部分 ３：ＤＣ／ＤＣコンバータ
４：ダイオードブリッジ ５：アクティブフィルタ
６：制御回路 ２１：一次ヒューズ
２２：バリスタ
２４，５４，６４，７４，８４，９４：検出回路
２５，５５，６５，７５，８５：突入電流防止回路
２６，５６：スイッチ回路
２７，５７，６７：伝達回路 ２８：補助電源
３１，３１′：トランス ３２：スナバ回路
３９：電流制限用チョークコイル
４０：ＡＣ負荷装置
４１，４６：フォトトライアックカプラ
４１ａ，４６ａ：ＬＥＤ
４１ｂ，４６ｂ：フォトトライアック
４２：トライアック（半導体スイッチ素子）
４３：温度ヒューズ付き抵抗（突入電流防止用素子）
４４，４７：スイッチング用のトランジスタ
４５：コモンモードチョークコイル
５１：チョークコイル ５２：ＦＥＴ
ＩＮ１，ＩＮ２：交流入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２：直流出力端子
ＯＵＴ３，ＯＵＴ４：交流出力端子
Ｃ１：平滑用コンデンサ
Ｃ２：補助電源用コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６：ダイオード Ｒ１〜Ｒ２０：抵抗
ＺＤ５：ツェナーダイオ−ド（定電圧ダイオード）
Ｌ１，Ｌ２：ＡＣライン（電源ライン）
Ｌ３，Ｌ４：ＤＣライン（電源ライン）
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源から負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設けられ、外来サージや入力過電圧が発生した場合に給電回路を遮断して負荷装置又は負荷回路の破壊を防ぐための入力過電圧保護回路と、その入力過電圧保護回路を給電回路に備えたスイッチングレギュレータ等の電気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スイッチングレギュレータ、そのスイッチングレギュレータを用いたＤＣ負荷装置、ヒータ等のＡＣ負荷装置、インバータなどの商用周波数の交流電源から給電される負荷装置や負荷回路（これらを電気装置と称す）が多用されている。そして、その交流の給電回路には一般に、外来サージ等による入力過電圧からこれらの電気装置を保護するために保護回路が設けられている。
この外来サージとは、落雷などによって電力線に誘起される異常電圧のことであり、短時間に急激に立ち上がる非周期的な過渡電圧である。この外来サージが交流電源からの給電回路に入ると、負荷装置の電気的な磨耗、早期故障の原因になる。また、サージは静電気や他の装置のスイッチやリレーなどの接点の接触時にも発生し、入力源に戻って他の装置に影響を及ぼすことがある。
【０００３】
一方、入力過電圧とは、電気装置に過大な交流電圧が印加され続ける状態のことで、電気装置を構成する回路素子の延焼破損の原因になって大変危険である。なお、例えば日本のように、ＡＣ１００Ｖ電源とＡＣ２３０Ｖ電源とでコンセント及び電源プラグの形状を変えているところでは、ＡＣ１００Ｖを使用する装置に誤ってＡＣ２３０Ｖを給電してしまう可能性は非常に低い。しかし、電源プラグ取り付け前の製造時には、交流電源の誤接続により入力過電圧が発生して事故が起こる可能性がある。
入力過電圧保護回路とは、このような外来サージおよび入力過電圧が発生した場合に回路を遮断して装置の故障を防止すると共に、電気装置の破壊による事故も防止する回路である。
【０００４】
図２０に、従来のスイッチングレギュレータ用の給電回路の一例を示す。この給電回路は、交流電源に接続する２つの交流入力端子ＩＮ１０１，ＩＮ１０２をもつ２本の電源ラインＬ１，Ｌ２と、一次ヒューズ１０１とバリスタ１０２による過電圧保護回路と、ノイズフィルタ１０３と、ダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１による整流・平滑回路と、その一次側に介挿した突入電流防止回路１０５とからなり、直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２から直流を図示していないスイッチングレギュレータに出力する。
ノイズフィルタ１０３は、コモンモードチョークコイルおよびノーマルモードチョークコイル、ＸコンデンサやＹコンデンサなどで構成したフィルタであり、交流入力端子ＩＮ１０１，ＩＮ１０２から入力した交流の電源ラインＬ１，Ｌ２間に発生するノーマルモードノイズおよび電源ラインＬ１，Ｌ２とグランド間に発生するコモンモードノイズを減少させる。
【０００５】
ノイズフィルタ１０３を経た交流はダイオードブリッジ１０４で全波整流され、アルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１０１で平滑されて、負荷がなければほぼ直流電圧に変換される。その直流を直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２からスイッチングレギュレータに出力する。なお、ダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１との間にアクティブフィルタ回路を設けて、直流出力端子ＯＵＴ１０１，ＯＵＴ１０２間の電圧を定電圧に近づけるように制御するとともに、入力電流の高周波ひずみを少なくする場合もある。
【０００６】
この給電回路には、一般的には何らかの原因による装置負荷や回路の異常あるいは誤動作等による入力過電流保護のために一次ヒューズが設けられるが、その際に回路素子が異常な過電圧あるいは過電流によって素子の耐圧をオーバし、破損あるいは発火するような状態になるのを回避するために、給電をなるべく早い時点でストップするために保護回路として、一方の電源ラインＬ１に一次ヒューズ（電源ヒューズ）１０１を介挿している。上述の異常や誤動作の原因としては、結露、強磁場、ほこり、異物の混入、衝撃によるハングクラック、熱（高温）などの環境により、回路素子がショートあるいはオープンとなったり、負荷自体がショートになったりしたときなど考えられる。
また、そのときに入力に戻されるサージ電圧がノイズフィルタ１０３で充分取りきれなかった場合にその吸収用として動作するように、一次ヒューズ１０１の直後の電源ラインＬ１，Ｌ２間にバリスタ１０２を接続して、供電を同じにする電気機器に悪影響を及ぼさないようにしている。
【０００７】
一次ヒューズ１０１は過大な電流が流れた時に溶断する過電流保護素子であり、バリスタ１０２は端子間に印加される電圧の上昇に伴って非直線的に抵抗値が減少する抵抗器である。
そして、電源ラインＬ１，Ｌ２間にバリスタ１０２の耐電圧（サージ耐量）以上の過電圧が入力した時には、バリスタ１０２が電圧破壊して電源ラインＬ１，Ｌ２間を短絡させ、一次ヒューズ１０１に過大な電流を流して溶断させるので、この給電回路が遮断され、この給電回路によって給電されるスイッチングレギュレータが安全停止する。
【０００８】
また、突入電流防止回路１０５は整流・平滑回路に流れる突入電流を制限する回路である。突入電流とは、図示していない電源スイッチを投入した直後に、比較的大きな容量値を持つ平滑用コンデンサＣ１０１が充電完了するまで流れる過大な初期電流のことである。この初期電流が大き過ぎると、ダイオードブリッジ１０４を構成する各ダイオードや、平滑用コンデンサＣ１０１が焼損したり、一次ヒューズ１０１が溶断する恐れがある。また、ブリッジ電圧に悪影響わ及ぼすばかりか、給電の瞬時停止を招くこともある。
そのため、ダイオードブリッジ１０４の入力側に、温度ヒューズ付き抵抗１０６あるいはパワーサーミスタ、トライアック、サイリスタなどによる突入電流防止回路１０５を介挿して、突入電流の大きさを小さくしている。
【０００９】
ところで、中国を除く主要各国においては、バリスタ１０２と一次ヒューズ１０１による従来の過電圧保護回路が、外来サージまたは入力過電圧を原因として作動して、バリスタ１０２が電圧破損（ショート）して一次ヒューズ１０１が溶断し、スイッチングレギュレータへの給電が遮断されて安全停止することが、年間数件報告されている。つまり、中国を除く主要各国においてはこの過電圧保護回路が有効に機能していることになる。
【００１０】
この過電圧保護回路は、スイッチングレギュレータへの給電回路に限らず、その他のＤＣ負荷への給電回路や、整流・平滑回路を設けずにＡＣ負荷に給電する給電回路に設けても有効である。ＡＣ負荷への給電においても過電圧保護回路（突入電流防止回路）が特に必要なのは、負荷がハロゲンランプや放電管などのランプや、定着ヒータなどの負荷である場合などで、供電開始当初は抵抗値が小さく温度が上がると抵抗値が大きくなるため突入電流が過大に流れ、温度制御が安定するまで入力過電流が流れる場合である。
これは、供電に過電圧が印加されたときに、それが負荷であるハロゲンランプや放電管にそのまま印加されることになり、過電圧又は過電流状態となり、供電の瞬時停止やフリッカ電圧が生じ、負荷が破損する恐れがある。これはエネルギー量が大きいため火災が発生する可能性もあるからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源事情が悪く、入力過電圧が頻繁に発生する中国市場では、このような過電圧保護回路を搭載した給電回路を使用するスイッチングレギュレータなどの装置でも焼損事故および発煙事故が発生する可能性があるという問題があった。
図２１に中国の配電システムを示す。中国の配電システムは単相三線式（１φ３Ｗ、ＡＣ２２０Ｖ）であり、電柱などに設置される変圧器１１１からの３本の給電線でＡＣ１１０ＶとＡＣ２２０Ｖの両方を供給している。変圧器１１１の二次巻線の中点からの電源線が接地したニュートラル線（中性線）Ｎであり、その二次巻線の両端からの２本の電源線が交流電圧が印加されるホット線（電圧線）Ｌ１０１、Ｌ１０２である。中国では、ニュートラル線Ｎがホット線Ｌ１０１、Ｌ１０２よりも細く、インピーダンスが高くなっている。
【００１２】
そして、この図２１で、ニュートラル線Ｎとホット線Ｌ１０１との間に接続される負荷１１３には電圧Ｖ１が、ニュートラル線Ｎとホット線Ｌ１０２との間に接続される負荷１１４には電圧Ｖ２が印加され、ホット線Ｌ１０１とＬ１０２との間に接続される負荷１１２には電圧Ｖ３が印加される。正常な給電状態では、Ｖ１とＶ２はＡＣ１１０Ｖ、Ｖ３はＡＣ２２０Ｖ（いずれも２相の場合の実効値）になっている。
この状態のときの電圧Ｖ３の波形例を図２２に示す。図２１に示した負荷１１３と１１４のインピーダンスのバランスがとれていれば、ニュートラル線Ｎに流れる電流は略０Ａである。そして、電圧Ｖ３の波形の中点は０Ｖ（接地電位）で、正負の波形が均等であり、その波高値は±２２０√２Ｖになる。
【００１３】
しかし、負荷１１３と１１４のインピーダンスのバランスが悪い場合はニュートラル線Ｎに大きな電流が流れてしまう。
このとき、中国では、インピーダンスが高いニュートラル線Ｎが発熱し、その熱疲労によって、縒り線半田となっているブレーカの接続箇所で断線してしまう中性線欠相事故がしばしば発生するようである。
このように中性線欠相すると、交流波形の中点が不安定になり、負荷１１３と１１４のインピーダンスが均等でない場合、電圧Ｖ１，Ｖ２が均等でなくなり偏った電圧波形になる。それによって、電圧Ｖ３も図２２にＶ３′で示すように本来のＡＣ０Ｖの中点から正又は負側にずれた波形になる。そのため、例えば正側にずれると正側の波高値は＋３８０√２Ｖのように大きくなり、負側の波高値は−６０√２Ｖのように小さくなる。負側にずれるとこの反対になる。その交流の中点が変動すると図２３に示すように本来のＡＣ０Ｖの中点に対して変動した波形になる。したがって、負荷１１２には周期的に過電圧が繰り返し印加されることになる。
【００１４】
このように、中国は入力電源事情が極端に悪く、入力過電圧が頻繁に発生する。さらに、今後改善されていくとは思われるが、日本国内や欧州の電源インピーダンスは１Ω以下であるのに対し、中国の電源インピーダンスは数十Ω程度と格段に大きいので電源インピーダンスによる電源電圧変動も大きい。
そのため、入力過電圧に対して図２０に示したような従来の過電圧保護回路を設けた給電回路を介してスイッチングレギュレータなどの負荷装置に給電するようにしても、設計値通りの安全停止が出来なくなることがあり、バリスタ１０２の発火に伴う延焼事故や、アルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１０１の発火および発煙、延焼などの事故が発生する可能性がある。
【００１５】
しかし、バリスタ１０２が劣化した時に一次ヒューズ１０１を確実に断線できるよう、バリスタ１０２のサージ耐量を一次ヒューズ１０１の耐量以上にすれば、バリスタ１０２や平滑用コンデンサＣ１０１が破壊するよりも早い時点で一次ヒューズ１０１が耐量を越えて断線するので、このような事故を防ぐことができる。
ところが、一次ヒューズの耐量は、スイッチングレギュレータなどの装置の出力の大きさと力率効率による入力電流によって決定されてしまう。そのため、例えばＡＣ１００Ｖの場合一次ヒューズの耐量を８Ａとした場合、事故防止のためには、バリスタのサージ耐量を一次ヒューズの耐量の８Ａ以上に設定する必要がある。
【００１６】
さらにこのバリスタは、外来サージ電圧を交流電圧の２倍程度の大きさにクランプして吸収できるサージ耐量を持つものを選択する必要がある。雷や入力サージなどによる外来サージのエネルギー量は不明確であるため、吸収量は経験値で決定する。
しかし、バリスタのサージ耐量と外形寸法は略比例し、サージ耐量が大きいバリスタは外形が大きくなる。そのため、例えば耐量８Ａの一次ヒューズよりもサージ耐量が大きく、その一次ヒューズを溶断させることができるバリスタの大きさは径が１０ｍｍ程度以上にもなり、スイッチングレギュレータなどの装置の小型化の妨げになってしまうという問題があった。
【００１７】
さらに、現在、各種装置のデジタル化によってスイッチングレギュレータなどの電気装置がますます大出力化している。それに伴い、一次ヒューズ１０１の耐量やバリスタ１０２の耐量も大きくする必要がある。しかし、耐量８Ａ以上の一次ヒューズを溶断させることが可能なサージ耐量を持つバリスタは拡販されていない。
そこで、耐量８Ａ以上の一次ヒューズと前述した外形がφ１０程度の大きさのバリスタとを用いた入力過電圧保護回路に、過電圧を入力させる実験をした結果、必ず一次ヒューズが断線する前にバリスタが延焼してしまった。
つまり、スイッチングレギュレータなどの負荷装置が大出力化した場合、従来の一次ヒューズとバリスタのみに依存した入力過電圧保護回路では限界があり、上述した延焼事故や延焼破損事故を確実に防止することはできないという問題があった。
【００１８】
ところで、従来の入力過電圧保護回路としては、例えば特開２００１−３３９８４４号公報に記載されているように、バリスタ１０２の代りにツェナーダイオード（定電圧ダイオード）などの過電圧保護用素子を用い、過電圧が入力した場合にその過電圧保護用素子をショート破損（ブレークダウン）させてヒューズを溶断するようにしたものもある。
その過電圧保護用素子は、例えば図２０に示したダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１との間に、平滑用コンデンサＣ１０１と並列になるように接続し、その過電圧保護用素子と、ダイオードブリッジ１０４との間にヒューズを介挿する。そして、平滑用コンデンサＣ１０１とダイオードブリッジ１０４の出力点との間にダイオードを接続する。
【００１９】
このような入力過電圧保護回路では、過電圧保護用素子のブレークダウン電圧以上の過電圧が入力すると、過電圧保護用素子がショートして破損し、平滑用コンデンサＣ１０１に蓄えられている電荷をダイオードおよびヒューズを通して流し、その放電電流によってヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
その過電圧保護用素子としては、定電圧ダイオード、シリコンバリスタ、アバランシェダイオード、あるいはサイリスタと定電圧ダイオードを組合せたものなどが提案されている。
【００２０】
しかし、定電圧ダイオードとシリコンバリスタは、高耐圧の素子があまり無く、応答性も悪いという欠点がある。また、アバランシェダイオードについてはショートモード（接続モード）で破損する場合とオープンモード（開放モード）で破損する場合があり、オープンモードで破損したときは過電圧保護素子として機能しなくなるので、回路遮断が確実でないという欠点がある。
つまり、上記のような入力過電圧保護回路は応答性が悪い上に、動作が過電圧保護用素子の特性のバラツキによって左右されてしまうので、回路遮断の確実性に欠けるという問題点があった。
【００２１】
この発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、たとえ電源事情が悪く入力過電圧が頻繁に発生する環境条件下であっても、外来サージや入力過電圧が発生したときに、給電回路を確実に遮断して負荷装置又は負荷回路（電気装置）を安全停止させ、回路素子の焼損事故や発煙事故などの発生を未然に防ぐようにすると共に、その給電回路の遮断がバリスタやヒューズあるいは定電圧ダイオードなどの過電圧保護用素子の性能や信頼性に依存しないようにすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、交流電源に接続する複数本の電源ラインを有し、その複数本の電源ラインを通して負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設ける入力過電圧保護回路であって、上記の目的を達成するため、上記複数本の電源ラインのうちの少なくとも１本に突入電流防止回路を介挿するとともに、上記複数本の各電源ラインの電圧を検出する検出回路と、その検出回路によって検出された電圧が所定値を越えた時にスイッチ動作するスイッチ回路と、そのスイッチ回路のオン／オフの状態を上記突入電流防止回路に伝達する伝達回路とを設ける。
【００２３】
そして、上記突入電流防止回路が、温度ヒューズ付き抵抗と半導体スイッチ素子とを並列に接続してなり、常時は該半導体スイッチ素子が導通しており、上記検出回路によって検出された電圧が上記所定値を越えた時に上記伝達回路によって伝達される上記スイッチ回路のオン／オフ状態により上記半導体スイッチ素子が開放し、上記温度ヒューズ付き抵抗に電流を流してその温度ヒューズの溶断により給電回路を遮断するようにしたものである。
【００２４】
上記検出回路は、上記複数本の電源ラインのいずれかの電圧を検出する検出回路であってもよい。あるいは、上記複数本の電源ライン間の電圧を検出する検出回路であってもよい。
また、これらの入力過電圧保護回路において、上記複数本の電源ラインのうち上記突入電流防止回路を介挿した電源ラインの該突入電流防止回路の入力側に一次ヒューズを介挿し、その電源ラインの突入電流防止回路の出力側と他の電源ラインとの間にバリスタを設けるとよい．
なお、上記スイッチ回路をツェナーダイオードで構成し、上記電圧の所定値をそのツェナーダイオードのツェナー電圧の値にすることもできる。
この発明はまた、これらの入力過電圧保護回路を給電回路に備えたスイッチングレギュレータ等の電気装置も提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、この発明の第１の実施形態を示す入力過電圧保護回路を設けたＤＣ／ＤＣコンバータ用の給電回路の回路図である。
【００２６】
この給電回路は、商用の交流電源のコンセントに電源プラグを挿着することによって交流電源に接続する２つの交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２をもつ２本の電源ラインであるＡＣラインＬ１，Ｌ２を有する点は、図２０によって説明した従来例と同様である。以下、この給電回路を説明する上で、便宜上ＡＣラインＬ１，Ｌ２の交流入力端子ＩＮ１、ＩＮ２に近い方を「入力側」と云い、反対側（負荷であるダイオードブリッジ４に近い方）を「出力側」と云う。また、一点鎖線で囲った部分２は交流が伝送されるＡＣ部分であり、それ以外の部分はほぼ直流（脈流）が伝送されるＤＣ又はＤＣ／ＡＣ部分である。
【００２７】
ＡＣラインＬ１の入力側上には電流保護素子である一次ヒューズ２１を直列に介挿している。さらにその出力側の２本のＡＣラインＬ１とＬ２間にバリスタ２２を接続し、その出力側にノイズフィルタ２３を並列に設けている。
さらに、ノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ１には突入電流防止回路２５が設けられており、その突入電流防止回路２５の出力側は全波整流を行うダイオードブリッジ４の一方のＡＣ入力端子４ａに接続され、ノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ２は、ダイオードブリッジ４の他方のＡＣ入力端子４ｂに接続されている。
【００２８】
このダイオードブリッジ４のＤＣ出力端子４ｃ，４ｄには、電源ラインのＤＣラインＬ３とＬ４がそれぞれ接続されている。さらに、ＤＣラインＬ３，Ｌ４間にアルミ電解コンデンサである平滑用コンデンサＣ１を接続し、その平滑用コンデンサＣ１の出力側のＤＣラインＬ３，Ｌ４に設けた直流出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にＤＣ／ＤＣコンバータ３を接続している。
一方、ＡＣラインＬ１とＬ２は前述したノイズフィルタ２３の出力側でそれぞれ分岐し、そのＡＣラインＬ１およびＬ２の電圧値をそれぞれ検出する検出回路２４に接続されている。その検出回路２４の出力側には、検出回路２４で検出したＡＣラインＬ１の電圧値とＡＣラインＬ２の電圧値が所定値より大きいか小さいかを判断してオン／オフするスイッチ回路２６と、そのオン／オフの状態を突入電流防止回路２５に伝達する伝達回路２７とが設けられている。さらに、スイッチ回路２６に並列になるように補助電源２８およびアルミ電解コンデンサである補助電源用コンデンサＣ２が設けられている。
【００２９】
この給電回路は、交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２から入力した交流を、ＡＣラインフィルタであるノイズフィルタ２３によってノーマルモードノイズ、コモンモードノイズなどを抑制した後、ダイオードブリッジ４によって整流し、平滑用コンデンサＣ１によって平滑してほぼ直流（脈流）に変換し、そのほぼ直流をＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、入力したほぼ直流を発振回路とスイッチング回路とトランスと整流回路等によって、低圧または高圧の直流に変換する公知の回路である。
このＤＣ／ＤＣコンバータ３の代りにＤＣ／ＡＣコンバータに置き替えることも可能である。この場合、トランスと整流回路によって低圧または高圧の交流に変換する公知の回路である。
【００３０】
また、ノイズフィルタ２３とダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ１については、前述した従来のスイッチングレギュレータのノイズフィルタ１０３とダイオードブリッジ１０４と平滑用コンデンサＣ１０１と同等であるので、詳細な説明は省略する。
この給電回路における入力過電圧保護回路は、一次ヒューズ２１とバリスタ２２による従来と同様な保護回路と、検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路２７と突入電流防止回路２５とからなる新たな保護回路とからなる。
一次ヒューズ２１およびバリスタ２２による保護回路については、図２０によって説明した従来例の一次ヒューズ１０１とバリスタ１０２による保護回路と同等であるので、その説明を省略する。
【００３１】
以下に、新たな保護回路について詳細に説明する。
検出回路２４は、ＡＣラインＬ１およびＬ２にそれぞれアノードを接続してカソードを共通接続したダイオードＤ１およびＤ２と、その共通接続点に接続した抵抗Ｒ１と、その抵抗Ｒ１に直列に接続した抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２に直列に接続した抵抗Ｒ３とからなる。なお、抵抗Ｒ１とＲ２は１個の抵抗にしてもよい。また、抵抗Ｒ３はブリーダ抵抗であり、あった方がよいが省略することもできる。さらに、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、抵抗Ｒ１を抵抗Ｒ１ａ，Ｒ１ｂに分けて、ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード側あるいはアノード側にそれぞれ直列に接続するようにしてもよい。要はＡＣラインＬ１およびＬ２の電圧をそれぞれ検出できればよい。
そして、抵抗Ｒ３の両端にスイッチ回路２６を接続する。スイッチ回路２６は、抵抗Ｒ３の両端の電圧と予め設定した所定の電圧値とを比較し、抵抗Ｒ３の両端の電圧の方が所定の電圧値よりも小さいときにＯＦＦになり、大きいときにＯＮになる。なお、スイッチ回路２６の詳細な構成および上記所定の値については、別の図を用いて後述する。
【００３２】
また、伝達回路２７は、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点にアノードを接続したダイオードＤ３と、そのカソードに一端を接続した抵抗Ｒ６と、その他端にアノードを接続した信号伝達素子であるフォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）４１ａとからなる。そのＬＥＤ４１ａのカソードは、抵抗Ｒ３とダイオードブリッジ４のＤＣ出力端子４ｄと接続するスイッチング回路２６のアース側接続点に接続している。さらに、その抵抗Ｒ６とＬＥＤ４１ａの直列回路に並列に、補助電源２８と補助電源用コンデンサＣ２とが接続されている。
【００３３】
なお、フォトトライアックカプラ４１とは、発光素子であるＬＥＤ４１ａと受光素子であるフォトトライアック４１ｂを組合せて１つのケースの中に配置した半導体素子であり、ＬＥＤ４１ａに電流が流れるとその電流信号を一度光信号に変換して伝送し、フォトトライアック４１ｂでその光信号を受信して再度電流信号に戻す。つまり、信号を伝送しながら入出力間を電気的に完全に絶縁できる高耐圧の信号伝達素子である。
【００３４】
このフォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂは突入電流防止回路２５に組み込まれている。
突入電流防止回路２５は、ＡＣラインＬ１上に直列に接続した突入電流防止用素子である温度ヒューズ付き抵抗４３と、それに並列に接続した半導体スイッチ素子であるトライアック４２と、その一方の端子Ｔ１とゲート端子Ｇとの間に接続した抵抗Ｒ４と、トライアック４２のゲート端子Ｇと他方の端子Ｔ２との間に接続したフォトトライアック４１ｂと抵抗Ｒ５との直列回路とからなる。
【００３５】
なお、トライアック４２は上記３端子（Ｔ１、Ｔ２、Ｇ）を持つ交流制御用素子であり、ゲート端子Ｇに印加する電圧によって端子Ｔ１とＴ２との間を短絡又は開放する半導体スイッチ素子である。ゲート端子Ｇに電圧を印加しないときは端子Ｔ１とＴ２間は非導通状態（ＯＦＦ状態）であり、ゲート端子Ｇに電圧をかけると端子Ｔ１とＴ２間が導通状態（ＯＮ状態）になる。また、導通状態にある端子Ｔ１とＴ２の間の電位差が無くなって電流が流れなくなったときには、端子Ｔ１とＴ２間は非導通状態に戻る。
【００３６】
次に、この入力過電圧保護回路の動作について説明する。交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２からＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力する交流電圧は、検出回路２４のダイオードＤ１およびＤ２によってそれぞれ整流して検出され、抵抗Ｒ１およびＲ２と抵抗Ｒ３とによって分圧される。
しかし、電源投入時には、トライアック４２はＯＦＦ状態になっており、平滑用コンデンサＣ１が未充電のため、温度ヒューズ付き抵抗４３を通して突入電流が流れるが、温度ヒューズ付き抵抗４３によってその平滑用コンデンサＣ１に流れる電流が制限される。コンデンサＣ１が充電されると、その正常な電圧のほぼ直流が出力されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が動作し、それに関連して補助電源２８が直流電圧を出力する。
【００３７】
一方、入力した交流電圧が過電圧を含まない正常な値である場合は、検出回路２４の抵抗Ｒ３の両端間に発生する電圧が予めスイッチ回路２６に設定されている所定の電圧値以下になるので、スイッチ回路２６はオフの状態にある。それによって、補助電源２８から伝達回路２７の抵抗Ｒ６を介してフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れ、ＬＥＤ４１ａが発光する。
すると、フォトトライアック４１ｂがその光信号を受光して導通し、突入電流防止回路２５の抵抗Ｒ４に電流を流すので、トライアック４２はゲート端子Ｇに電圧が印加されて端子Ｔ１とＴ２間を導通（ＯＮ）状態にする。したがって、ＡＣラインＬ１からダイオードブリッジ４に流れる電流は、トライアック４２を通して流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が流れなくなる。
【００３８】
その後、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力して、抵抗Ｒ３の両端の電圧差が予めスイッチ回路２６に設定されている所定の電圧値以上になったときには、スイッチ回路２６がオンになり、伝達回路２７のＬＥＤ４１ａのアノード・カソード間を短絡するため、ＬＥＤ４１ａに電流が流れなくなり、発光しなくなる。
それによって、フォトトライアックカプラ４１の受光素子であるフォトトライアック４１ｂがオフになり、抵抗Ｒ４に電流が流れなくなり、トライアック４２のゲート端子Ｇに電圧が印加されなくなるため、トライアック４２の端子Ｔ１とＴ２間が非導通（ＯＦＦ）状態になる。すると、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れて温度ヒューズ付き抵抗４３の温度が上昇し、温度ヒューズが溶断する。この動作時間は、過電圧が入力してから数秒もかからないため、バリスタ２２や平滑用コンデンサＣ１が破壊に至らない前に安全に給電回路を遮断することができる。
【００３９】
なお、実際にはトライアック４２の端子Ｔ１とＴ２間に印加される電圧は交流波形であるため、その各半波ごとに、波形の立ち上がり又は立下りの初期にゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されてトライアック４２がＯＮ状態になり、その後は印加されている交流電圧波形がゼロクロスするまでＯＮ状態を維持し、ゼロクロス時に一旦ＯＦＦ状態になるが、その後次の半波ですぐにゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されてトライアック４２が再びＯＮ状態になることを繰り返す。そのため、トライアック４２はＯＮ状態になり続けているかのように見える。
しかし、フォトトライアック４１ｂがオフになると、交流電圧波形のゼロクロス時にトライアック４２がＯＦＦ状態になった後、ゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されなくなるため、ＯＦＦ状態のままになる。
【００４０】
このように、この図１に示す給電回路では、入力過電圧保護回路が入力過電圧を検知すると速やかに回路を遮断して、負荷回路であるダイオードブリッジ４及び平滑用コンデンサＣ１への給電を停止し、負荷装置であるＤＣ／ＤＣコンバータ３（実際には入力は完全な直流ではなく脈流であるから、ＡＣ＋ＤＣ／ＤＣコンバータともいえる）を安全に停止させるので、入力過電圧保護素子であるバリスタ２２の特性や信頼性のバラツキに左右されることなく、確実に事故の発生を防ぐことができる。
よって、バリスタ２２は、従来のように入力過電圧に対して充分なサージ耐量（一次ヒューズ２１の耐量より大きいサージ耐量）を持つ大型なものを使用する必要は無く、短時間の非周期的な過渡電圧である雷や入力サージなどの外来サージをクランプして吸収するだけのサージ耐量を持つものを使用すれば良いので、比較的外形寸法が小さく、拡販されている安価なものを選択することができる。
【００４１】
また、過電圧が印加されない定常状態においては、交流入力端子ＩＮ１，ＩＮ２からＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力した交流が、温度ヒューズ付き抵抗４３で減衰することなく短絡しているトライアック４２を通してダイオードブリッジ４へ印加されるので、電力の利用効率が低下することはない。
なお、この実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータに直流を給電する給電回路の例について説明したが、この入力過電圧保護回路はこれに限るものではなく、他のスイッチングレギュレータ（ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ：高電圧ランプレギュレータ、ＡＣ／ＡＣコンバータ）や、アクティブフィルタ、シリーズレギュレータなどそれ以外の直流負荷、直流に交流を重畳して用いる負荷、その逆に交流に直流を重畳して用いる負荷、あるいは交流負荷に交流を供給する給電回路にも適用できる。交流負荷に給電する場合には、図１のＡＣ部分２のみを用いて給電すればよく、ダイオードブリッジ４および平滑用コンデンサＣ１は不要である。
【００４２】
アクティブフィルタを設ける場合には、例えば図３に示すように、ダイオードブリッジ４と平滑用のコンデンサＣ１との間に設ける。この図３に示すアクティブフィルタ５は、ダイオードブリッジ４の一方の出力端子４ｃとコンデンサＣ１の＋側端子との間に直列に接続したチョークコイル５１とダイオードＤ１（アノードをチョークコイル５１と接続し、カソードをコンデンサＣ１と接続する）と、スイッチング素子５２とによって構成されている。そのスイッチング素子５２は、チョークコイル５１とダイオードＤ１の接続点にドレインを、ダイオードブリッジ４の他方の出力端子４ｃとコンデンサＣ１の−側端子との接続ラインにソースをそれぞれ接続し、制御回路６からの制御信号がゲートに印加される。そのため、制御回路６からの制御信号によってこのアクティブフィルタ５のフィルタ特性が制御され。その制御回路６には、補助電源２８からの直流電圧がダイオードＤ６を介して供給される。
【００４３】
このアクティブフィルタ５の目的は、入力の力率向上と入力電流の高周波電流を抑制するためであり、昇圧型チョッパ方式をとっている。制御回路６によるスイッチング素子５２の制御は、入力電流を入力電圧の波形状に制御しつつ、出力電圧を予め決めた入力電圧の最大値（１００Ｖであれば１００√２Ｖ）を越える設定した電圧になるように、ほぼ定電圧制御する。
また、回路の説明上、突入電流防止回路２５はＡＣラインＬ１上に設けたが、これに限るものではなく、ＡＣラインＬ２上、ＤＣラインＬ３上、ＤＣラインＬ４上に設けてもよい。
【００４４】
さらに、検出回路２４では、抵抗Ｒ３の両端に発生する電圧と予めスイッチ回路２６に設定した所定電圧とを比較するようにしたが、これに限るものではなく、抵抗Ｒ３を省略して、ダイオードＤ１又はＤ２によって検出した電圧値を直接所定の電圧値と比較してスイッチ回路２６を動作させるようにしてもよい。
スイッチ回路２６のＯＮ／ＦＦの論理は逆でもよい。要は過電圧が入力したときに、突入電流防止回路２５のトライアック４２がＯＦＦになればよい。
【００４５】
＜第１の実施形態のより具体的な回路例＞
次に、上述したこの発明の第１の実施形態のより具体的な回路例を図４によって説明する。図４はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す回路図である。
この例では、図１に示したスイッチングレギュレータであるＤＣ／ＤＣコンバータ３と、スイッチ回路２６およびノイズフィルタ２３の具体的な回路例を示している。なお、図４において、図１と対応する部分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略する。また、図面を見やすくするため、図１に示したＡＣ部分２を表す一点鎖線は図示を省略している。
【００４６】
図４に示すスイッチ回路２６は、トランジスタ４４と、トランジスタ４４のベースに一端を接続した第１の抵抗Ｒ７と、その第１の抵抗Ｒ７の他端と検出回路の抵抗Ｒ２とＲ３の接続点との間に接続した第２の抵抗Ｒ８と、同じく第１の抵抗Ｒ７の他端と抵抗Ｒ３と直流出力端子ＯＵＴ２との接続点との間に接続した第３の抵抗Ｒ９とからなる。そして、トランジスタ４４のコレクタは、伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのアノードに接続し、同じくエミッタはカソードに接続する。
【００４７】
そして、トランジスタ４４がオンする時のベース−エミッタ間電圧をＶＢＥは、温度によって異なるが大略０．７Ｖ程度である。そして、抵抗Ｒ１，Ｒ２と第２の抵抗Ｒ８と第３の抵抗Ｒ９の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ８，Ｒ９とし、入力電圧をＶｉｎ（波高値はＶｉｎ√２）とすると、抵抗Ｒ３がない場合、トランジスタ４４のベース電流ＩＢおよび所定の電圧値は次式によって求められる。
ＩＢ＝（Ｖｉｎ√２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ８＋Ｒ９）
所定の電圧値＝ＩＢ×Ｒ９＝（Ｖｉｎ√２）×Ｒ９／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ８＋Ｒ９）＜ＶＢＥ
抵抗Ｒ８とＲ９の間の電圧はコンデンサＣ２の容量にも影響されるが、定常時においてはコンデンサＣ２の端子間の電圧はある決った変動をするだけであるので、その影響は無視する。
抵抗Ｒ３を考慮した場合には、上記の式におけるＲ８＋Ｒ９を、
１／｛（１／Ｒ３）＋１／（Ｒ８＋Ｒ９）｝に代えればよい。
【００４８】
検出回路２４による検出電圧がこの所定の電圧値以上になると、トランジスタ４４がオンになってコレクタからエミッタへ電流を流す。それによって、前述した通り、伝達回路２７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａには電流が流れなくなって発光しなくなるため、突入電流防止回路２５のフォトトライアック４１ｂがオフになり、トライアック４２を開放して温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流す。それによって温度ヒューズ付き抵抗４３の温度が上昇し、温度ヒューズが溶断して給電回路を開放する。
【００４９】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、トランス３１と、そのトランス３１の２次側に設けるＤＣ負荷（整流回路を含む）３３と、トランス３１の１次側を断続させて２次側に電圧を誘起させるためのスイッチング回路（スイッチ回路２６と区別するために「電圧誘起用スイッチング回路」と云う）３４と、そのスイッチング回路３４を制御する信号を出力する制御回路３５と、トランス３１の１次側に設けてスイッチング回路３４がオン／オフするときに生じるサージ電圧のピーク値を抑えるクランパタイプのスナバ回路３２とからなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の起動抵抗は前述した検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）が兼用している。なお、電圧誘起用スイッチング回路３４およびスナバ回路３２については、その詳細を後述する。
【００５０】
トランス３１は、励磁巻線である１次巻線３１ａと、出力を得るための２次巻線３１ｂと、補助電源用の出力を得るための補助巻線３１ｃの３つの巻線を持つ。そして、その１次巻線３１ａの一端は、前述した給電回路の直流出力端子ＯＵＴ１に接続し、他端は電圧誘起用スイッチング回路３４を介して給電回路の直流出力端子ＯＵＴ２に接続するとともに、その両端にスナバ回路３２を接続している。２次巻線３１ｂの両端には整流・平滑回路を含むＤＣ負荷３３を接続し、補助巻線３１ｃの両端には整流回路等からなる補助電源２８を接続している。補助電源用コンデンサＣ２は、補助電源２８から供給される電圧を平滑して安定させるための容量の大きいコンデンサであり、これに並列にノイズ除去用の容量の小さいコンデンサＣ３が接続されている。この補助電源２８からの電圧は、伝達回路２７と制御回路３５にそれぞれ供給される。
【００５１】
その制御回路３５は、信号ラインＬ５とコモンラインＬ６を介して電圧誘起用スイッチング回路３４と接続し、コモンラインＬ６は、直流出力端子ＯＵＴ２および検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路２７と補助電源２８の共通接続線とも接続している。この制御回路３５内には、矩形波のパルス信号を発生する発振回路とそのパルス幅を変調するパルス幅変調回路などが設けられており、出力端子ＰＳから信号ラインＬ５とコモンラインＬ６との間にパルス信号を出力する。さらに、この制御回路３５には、定電圧監視用フォトカプラ３７の受光素子３７ｂが接続されている。
【００５２】
電圧誘起用スイッチング回路３４は、半導体スイッチ素子であるＮチャネルＭＯＳ形ＦＥＴ３６を備え、そのドレイン（Ｄ）をトランス３１の１次巻線３１ａに、ソース（Ｓ）を直流出力端子ＯＵＴ２および制御回路３５などに接続しているコモンラインＬ６にそれぞれ接続している。また、そのＦＥＴ３６のゲート（Ｇ）は抵抗Ｒ１０を介して制御回路３５からの信号ラインＬ５に接続し、そのゲートとソース間に抵抗Ｒ１１を、ドレインとソース間に抵抗Ｒ１２とスナバ用コンデンサＣ４との直列回路をそれぞれ接続している。
【００５３】
そして、制御回路３５から信号ラインＬ５とコモンラインＬ６との間に矩形のパルス信号が出力され、それがＦＥＴ３６のゲート・ソース間に印加されることによって、そのレベルＨ／Ｌの変化に応じてＦＥＴ３６がソース・ドレイン間を周期的にオン／オフする。
それによって、このＦＥＴ３６のドレイン電流すなわちトランス３１の１次巻線３１ａに流れる電流が断続されるので、２次巻線３１ｂに交流電圧が誘起される。それをＤＣ負荷３３に供給して内部の整流・平滑回路によって直流に変換し、真のＤＣ負荷回路に給電する。なお、その直流電圧を検出して定電圧監視用フォトカプラ３７によって制御回路３５にフィードバックして、フィードバック制御するが、これについては後述する。
【００５４】
なお、抵抗Ｒ１２とスナバ用コンデンサＣ４の直列回路は、ダンパタイプのスナバ回路を形成している。このスナバ回路は、ＦＥＴ３６がターンオフするときのドレイン・ソース間電圧の過大な上昇（サージ電圧）を防いで、ＦＥＴ３６を破壊から保護する回路である。ダンパタイプのスナバ回路は、特にサージ電圧の立ち上りを緩やかにするので、低雑音化の効果もある。
一方、トランス３１の１次巻線３１ａの両端間に接続したスナバ回路３２はクランパタイプのスナバ回路であり、スナバ用コンデンサＣ５と抵抗Ｒ１３の並列回路と、その共通接続点の一方にカソードを接続したダイーオードとからなり、そのコンデンサＣ５と抵抗Ｒ１３の共通接続点の他方をトランス３１の１次コイル３１ａの一端に接続し、ダイオードＤ４のアノードを１次巻線３１ａの他端に接続している。
これらのスナバ回路は、サージ電圧のピーク電圧を抑える働きをする。このクランプレベルは抵抗Ｒ１３の抵抗値により設定される。
【００５５】
この給電回路によるＤＣ／ＤＣコンバータ３への電源投入時には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が起動抵抗の役目を果たし、これらの抵抗とダイオードＤ１又はＤ２とダイオードＤ３を通して、制御回路３５の電源端子Ｖｃｃに直流起動電圧を供給するため、制御回路３５が動作を開始してパルス信号を出力し、電圧誘起用スイッチング回路３４のＦＥＴ３６をオン／オフさせる。それによってこのＤＣ／ＤＣコンバータ３が起動して、トランス３１の２次巻線３１ｂおよび補助巻線３１ｃに交流電圧を発生する。
【００５６】
その補助巻線３１ｃおよび補助電源２８とコンデンサＣ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が起動した後に、制御回路３５と前述した伝達回路２７とを安定して動作させるための電源回路を構成している。この補助電源２８から制御回路３５及び伝達回路２７に所定の直流電圧が供給されるようになると、ダイオードＤ３が逆バイアスされて非導通になる。それによって、検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は制御回路３５及び伝達回路２７の電源ラインから切り離される。
【００５７】
また、制御回路３５に接続した定電圧監視用フォトカプラ３７の発光素子は図示を省略しているが、例えばＤＣ負荷３３内の整流・平滑回路の出力回路に接続されており、その出力電圧に応じた明るさで発光し、その光を受光素子３７ｂが受光することによってその抵抗値が変化し、制御回路３５にフィードバックをかける。それによって、制御回路３５は出力するパルス信号のパルス幅をパルス幅変調によって変化させ、スイッチング回路３４のオン／オフ時間のデューティを変えてトランス３１によって発生させる交流電圧を制御し、入力変動や負荷変動に対して出力電圧を安定化し、負荷に定電圧を供給することができる。
あるいはまた、ＤＣ負荷３３に異常電圧が発生したり、異常電流が流れたときに定電圧監視用フォトカプラ３７の発光素子が発光するようにし、受光素子３７ｂがその光を受光してオン状態になったときには、パルス信号の出力を停止して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の動作を停止させるようにすることもできる。
【００５８】
図２には、ノイズフィルタ２３の具体的な構成例も示している。このノイズフィルタ２３は、ＡＣラインＬ１およびＬ２にそれぞれ介挿する２個のコイルを備えたコモンモードチョークコイル４５と、その入力側にＡＣラインＬ１，Ｌ２間に接続したＸコンデンサＣ６と、出力側のＡＣラインＬ１，Ｌ２とフレームグランドＦＧとの間にそれぞれ接続したＹコンデンサＣ７，Ｃ８とによって構成されている。そして、ＸコンデンサＣ６によってノーマルモードノイズを吸収し、ＹコンデンサＣ７，Ｃ８によってコモンモードノイズを吸収するＡＣラインフィルタである。
しかし、ノイズフィルタ２３はこれに限るものではなく、どのようなタイプのＡＣラインフィルタを用いても良い。例えば、コモンモードチョークコイル４５の代りに複合チョークコイルを使用したり、ＸコンデンサＣ６およびＹコンデンサＣ７，Ｃ８を省略してコモンモードチョークコイル４５のみを使用してもよい。
また、ノイズフィルタとしてこのようなフィルタ回路を多段に設けてもよい。
【００５９】
＜第２の実施形態＞
次に、この発明の第２の実施形態を説明する。図５はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す図２と同様な回路図である。この実施形態は上述した図４に示した第１の実施形態と大部分共通しており、その共通部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。なお、図５においては、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３の部分を示す一点鎖線の図示を省略している。
【００６０】
この図５に示す実施形態で図４に示した実施形態と異なる点は、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランス３１に代えて駆動用巻線３１ｄを追加した４巻線のトランス３１′を使用した点と、突入電流防止回路５５および伝達回路５７が、図４における突入電流防止回路２５および伝達回路２７と幾分相違することと、バリスタ２２の接続位置が異なる点である。
図５に示す伝達回路５７は、図４に示した伝達回路２７と同じく、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ６とフォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ４１ａとからなる。しかし、この伝達回路５７では、抵抗Ｒ６とＬＥＤ４１ａをトランジスタ４４のコレクタ・エミッタ間と直列にして補助電源２８の出力線間に接続している。
【００６１】
したがって、この伝達回路５７は、スイッチ回路２６のトランジスタ４４がオフの状態のとき、すなわちＡＣラインＬ１，Ｌ２のいずれにも過電圧を含まない正常な交流電圧を入力している場合には、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れないので、ＬＥＤ４１ａは発光しない。
一方、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力して、スイッチ回路２６のトランジスタ４４がオン状態になると、補助電源２８の出力線間に接続された抵抗器Ｒ６とＬＥＤ４１ａとトランジスタ４４のコレクタ・エミッタ間の直列回路に電流が流れるので、ＬＥＤ４１ａが発光する。
つまり、伝達回路５７のＬＥＤ４１ａは正常な給電時には非発光で、過電圧発生時に発光し、図４における伝達回路２７とは逆の動作を行う。
【００６２】
また、図５に示す突入電流防止回路５５は、図４に示した突入電流防止回路２５と同様に接続した温度ヒューズ付き抵抗４３と、トライアック４２と、検出用抵抗Ｒ４と、フォトトライアックカプラ４１の受光素子であるフォトトライアック４１ｂとを備えている。しかし、突入電流防止回路２５における抵抗Ｒ５は設けずに、フォトトライアック４１ｂの一端とトライアック４２の端子Ｔ２とを直接接続している。そして、トランス３１′の駆動用巻線３１ｄの一端を抵抗Ｒ１５を介してトライアック４２のゲート端子Ｇと抵抗Ｒ４とフォトトライアック４１ｂの他端との接続点に接続し、その駆動用巻線３１ｄの他端を、温度ヒューズ付き抵抗４３とフォトトライアック４１ｂの一端とトライアック４２の端子Ｔ２との接続点（ダイオードブリッジ４の接続点４ａ）に接続し、その両接続点間に抵抗Ｒ１４を接続している。
【００６３】
したがって、この突入電流防止回路５５では、この給電回路に電源が投入されてから、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して正常に動作するまでは、駆動用巻線３１ｄに充分な交流電圧が誘起されないそのため、トライアック４２のＧ端子に充分なトリガ電圧が印加されないので、トライアック４２は非導通状態のままである。したがって、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、その整流出力によってコンデンサＣ１を充電する。この起動時に発生する突入電流を温度ヒューズ付き抵抗４３によって抑制する点は、図４に示した突入電流防止回路２５の機能と同じである。
【００６４】
その後、コンデンサＣ１が充電されてほぼ直流電圧が出力され、制御回路３５が検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３による起動電圧をダイオードＤ３を通して印加されて動作し、パルス信号を出力することによって前述の実施形態の場合と同様にＤＣ／ＤＣコンバータが起動すると、その２次巻線３１ｂに交流電圧が誘起されるとともに、補助巻線３１ｃおよび駆動用巻線３１ｄにも交流電圧が誘起される。
【００６５】
そして、ＡＣラインＬ１，Ｌ２のいずれの交流電圧も過電圧を含まない正常な場合は、検出回路２４が検出する電圧値がスイッチ回路２６の設定電圧値より小さく、トランジスタ４４がオフになっているため、伝達回路５７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光しないので、フォトトライアック４１ｂはオフになっている。そのため、トランス３１′の駆動用巻線３１ｄに発生した電圧がトライアック４２のＧ端子にトリガ電圧として印加されるので、交流波形の各半波の初期にトライアック４２がＯＮ状態になり、このトライアック４２の端子Ｔ１，Ｔ２間を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が殆ど流れなくなる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３が過熱して温度ヒューズが溶断するようなことはない。
【００６６】
ところが、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に、過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力し、検出回路２４による検出電圧値がスイッチ回路２６の設定電圧値を超えると、トランジスタ４４がオンになり、伝達回路５７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光するため、フォトトライアック４１ｂがオンになる。すると、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されなくなるので、トライアック４２がＯＦＦ状態になる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れてその温度が上昇し、温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
【００６７】
ところで、この給電回路ではバリスタ２２をヒューズ２１とノイズフィルタ２３の間ではなく、ダイオードブリッジ４の整流出力側に、平滑用コンデンサＣ１と並列に接続している。
前述の実施形態について述べたのと同様に、突入電流防止回路５５の位置はＡＣラインＬ１，Ｌ２、ＤＣラインＬ３，Ｌ４、図示しないニュートラル線のいずれに設けてもよい。また、バリスタ２２は、突入電流防止回路５５の出力側と入力側のどちらに設けてもよく、どちらに設けた場合でも検出回路２４、スイッチ回路２６、伝達回路５７、および突入電流防止回路５５の動作は同じである。
【００６８】
しかし、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた場合には、過電圧を含んだ異常な交流電圧が入力したとき、入力過電圧保護回路の動作中（検出回路２４が過電圧を検出し、スイッチ回路２６が切り換わり、フォトトライアックカプラ４１による伝達信号によってトライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断するまで）は、バリスタ２２に過電圧が印加され続ける。但し、前述したように、この給電回路の遮断までに要する動作時間は数秒もかからないので、バリスタ２２が破壊されることはない。
【００６９】
一方、この実施形態のようにバリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた場合には、温度ヒューズ付き抵抗４３による電圧降下があるので、バリスタ２２に印加される過電圧は上記の場合と比較して小さくなる。また、過電圧がバリスタ電圧を越えてバリスタ２２がブレークダウンしても、温度ヒューズ付き抵抗４３によって電流が制限されるので、バリスタ２２が許容損失を超えて発火するより必ず先に温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断する。つまり、突入電流防止回路５５の出力側にバリスタ２２を設けると、より一層確実にバリスタ２２の破壊を防止することができる。
【００７０】
しかし、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた場合は、雷および入力サージなどの外来サージが発生したときに、検出回路２４が外来サージを含む電圧を検出するので、外来サージによってスイッチ回路２６がオンになって、突入電流防止回路５５のトライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断してしまう可能性がある。そのため、外来サージが比較的低いエネルギー（低い電圧）のときには、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断しないように、バリスタ２２と突入電流防止回路５５の配置に気を配る必要がある。雷に起因するサージ電圧に対しては、６ＫＶ以上のときに温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断するようにすればよい。
【００７１】
一方、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた場合は、先にバリスタ２２が外来サージをクランプして制限し、検出回路２４はその制限された電圧値を検出するので、外来サージによってスイッチ回路２６がオンになることはなく、温度ヒューズ付き抵抗４３が溶断することもない。よって、バリスタ２２と突入電流防止回路５５の配置に注意する必要はない。
つまり、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けても出力側に設けても、両方共に確実に回路を遮断して事故の発生を防止することができるので、スイッチングレギュレータなどの装置を設置する環境等を考慮して、そのどちらかを適宜選択すればよい。
例えば、非常に高電圧の入力過電圧が入力する恐れがある場合はバリスタ２２を突入電流防止回路５５の出力側に設けた方がよい。また、頻繁に外来サージが発生する可能性がある場合は、バリスタ２２を突入電流防止回路５５の入力側に設けた方がよい。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図６はその入力過電圧保護回路を設けた給電回路を、負荷装置であるスイッチングレギュレータと共に示す図４，図５と同様な回路図である。この実施形態は上述した図５に示した第２の実施形態と大部分共通しており、その共通部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。なお、図６においても、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ３の部分を示す一点鎖線の図示を省略している。
【００７３】
この図６に示す実施形態で図５に示した実施形態と異なる点は、検出回路５４とスイッチ回路５６と伝達回路６７が、図５における検出回路２４とスイッチ回路２６と伝達回路５７とそれぞれ相違すること、制御回路３５への起動電圧供給回路を検出回路とは別に設けたこと、およびバリスタ２２の接続位置が異なることである。
この実施形態における検出回路５４は、図１、図４および図５に示した検出回路２４における抵抗Ｒ３を省略した構成である。
また、スイッチ回路５６はツェナーダイオードＺＤ５のみからなり、そのカソードを検出回路５４の出力端である抵抗Ｒ２の抵抗Ｒ１と接続していない方の端子に接続し、アノードを伝達回路６７に接続している。
【００７４】
その伝達回路６７は、フォトトライアックカプラ４１の発光素子であるＬＥＤ４１ａのみからなり、そのアノードをツェナーダイオードＺＤ５のアノードに接続し、カソードをダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ４に接続している。
つまり、検出回路５４の抵抗器Ｒ１およびＲ２と、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａとが全て直列に接続され、さらにツェナーダイオードＺＤ５は検出回路５４のダイオードＤ１，Ｄ２および伝達回路６７のＬＥＤ４１ａと逆バイアスに接続されている。
【００７５】
この給電回路の入力過電圧保護回路では、検出回路５４がＡＣラインＬ３およびＬ４の電圧を検出し、それに応じた電圧をツェナーダイオードＺＤ５のカソードに印加し、ツェナーダイオードＺＤ５に逆電圧をかける。したがって、スイッチ回路５６がオン／オフする所定の電圧値はツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧になる。
そして、ＡＣラインＬ１およびＬ２に過電圧を含まない正常な電圧が入力しているときは、検出回路５４の出力電圧（検出電圧）がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より小さいので、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５はオフ状態になっており、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａには電流が流れないので発光しない。
【００７６】
しかし、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含んだ異常な電圧が入力すると、検出回路５４の出力電圧（検出電圧）がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より大きくなり、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５がオン状態になってツェナー電流が流れるため、伝達回路６７のＬＥＤ４１ａが発光する。すると、前述の第２の実施形態の場合と同様に、フォトトライアックカプラ４１の突入電流防止回路５５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になり、トライアック４２がＯＦＦ状態になるため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れて温度が上昇し、その温度ヒューズが溶断して給電回路が遮断される。
【００７７】
なお、この検出回路５４の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の電圧が正常な場合には、検出回路５４の検出電圧がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より小さくなるように予め設定する。そして、この抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を調整することにより、何ボルト以上の過電圧が入力したときに給電回路を遮断するかを予め設定することができる。また、この検出回路５４は、その検出電圧がスイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を超えるまでは抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れないので、電力損失を低減することができる。
【００７８】
また、これらの抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値とツェナーダイオードＺＤ５およびＬＥＤ４１ａは、接続順序を入れ換えてもよい。例えば、ツェナーダイオードＺＤ５とＬＥＤ４１ａの位置を逆にしても、その動作は当然のことながら同じである。
さらに、この実施形態では、検出回路５４の抵抗Ｒ１，Ｒ２をＤＣ／ＤＣコンバータの起動抵抗に兼用せず、別に起動用の抵抗として抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、ダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ３と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続している。なお、共用にする場合は、たとえばツエナーダイオードＺＤ５のカソードから、電圧調整用の抵抗又はダイオードあるいはその組合せを介して制御回路３５の電源端子Ｖｃｃに接続すればよい。
【００７９】
起動用の抵抗Ｒ１６およびＲ１７は、電源投入後ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＡＣコンバータなど他のスイッチングレギュレータでもよい）が起動して、補助電源２８から正常な電圧が出力されるようになるまでの間、ダイオードブリッジ４の出力側のＤＣラインＬ３から制御回路３５に直流電圧を供給してパルス信号を発生させるために設けている。
また、この実施形態では、バリスタ２２を図１および図４に示した第１の実施形態と同じく、ヒューズ２１とノイズフィルタ２３との間のＡＣラインＬ１，Ｌ２間に接続している。
【００８０】
＜第４，第５の実施形態＞
次に、この発明の第４の実形態と第５の実施形態について説明する。図７および図８は、それぞれこの発明の第４の実施形態および第５の実施形態の図４〜図６と同様な回路図である。
これらの実施形態は上述した図６に示した第３の実施形態と殆ど同じであり、起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路の接続を変更しただけである。
すなわち、図７に示す第４の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路（１個の抵抗でもよい）を、ダイオードブリッジ４の交流入力側のＡＣラインＬ２と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続して、起動時にはＡＣラインＬ２の交流電圧を制御回路３５に印加するようにしている。なお、コンデンサＣ２の放電を防ぐためにこの起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７と直列にダイオードを接続した方が好ましいが、この例のようにダイオードがなくても、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７は高抵抗（例えば２０ｋΩ〜１００ｋΩ）なので充分起動する。
【００８１】
また、図８に示す第５の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、検出回路５４のダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ１との接続点と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続して、起動時にはＡＣラインＬ１，Ｌ２の交流電圧をそれぞれダイオードＤ１，Ｄ２で整流したほぼ直流電圧を制御回路３５に印加するようにしている。
これらの各実施形態によっても、前述した第１乃至第３の実施形態の給電回路およびＤＣ／ＤＣコンバータと同様に機能する。
【００８２】
＜第６の実施形態＞
次に、この発明の第６の実施形態について説明する。図９は、この発明の第６の実施形態の図４〜図８と同様な回路図である。
この第６の実施形態は、図７に示した第４の実施形態とかなり共通しているが、ＤＣ／ＤＣコンバータのトランスは、図１および図４に示した第１の実施形態と同じ３巻線のトランス３１を使用している。そして、図７に示した第４の実施形態の突入電流防止回路５５に代えて突入電流防止回路６５を設け、補助電源２８の出力端子間にコンデンサＣ２と並列に、抵抗Ｒ１８とフォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａとの直列回路を接続している。
【００８３】
そして、突入電流防止回路６５は、第１の実施形態の突入電流防止回路２５を一部変更して、その抵抗Ｒ５を省略し、フォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂをトライアック４２のゲート端子Ｇと端子Ｔ２との間に直接接続するとともに、それに並列に、抵抗Ｒ１９と新たに設けたフォトトライアックカプラ４６のフォトトライアック４６ｂとの直列回路を接続して構成している。
この第６の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動してトランス３１の補助巻線３１ｃに交流電圧が誘起され、補助電源２８から制御回路３５に所定の直流電圧が印加されるようになるまでは、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａが発光せず、突入電流防止回路６５内のフォトトライアック４６ｂがオフ状態になっているため、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されず、トライアック４２がＯＦＦ状態になっているので、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れる。
【００８４】
しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して補助電源２８から所定の直流電圧が出力されると、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａに電流が流れて発光するので、突入電流防止回路６５に設けたフォトトライアック４６ｂがオン状態になり、抵抗器Ｒ１９に電流を流すので、トライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加され、トライアック４２がＯＮ状態になる。したがって、その後はこのトライアック４２を通してダイオードブリッジ４に交流電流が流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が殆ど流れなくなる。
ＡＣラインＬ１又はＬ２に過電圧を含む異常電圧が入力したときの入力過電圧保護動作は、図５に示した第４の実施形態の場合と同じである。
【００８５】
なお、この実施形態においても、ＤＣ／ＤＣコンバータ起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７の直列回路を、ダイオードブリッジ４の入力側のＡＣラインＬ２と制御回路３５の電源端子Ｖｃｃとの間に接続している。この場合も、起動用の抵抗Ｒ１６とＲ１７を１個の抵抗にまとめてもよく、コンデンサＣ２の放電を防ぐためにこの抵抗Ｒ１６，Ｒ１７に直列にダイオードを介挿した方がよい。
しかし、これに限るものではなく、図６に示した第３の実施形態のように、抵抗Ｒ１６の一端をダイオードブリッジ４の出力側のＡＣラインＬ３に接続してもよく、図８に示した第５の実施形態のように、抵抗Ｒ１６の一端を検出回路５４のダイオードＤ１とＤ２のカソード側の共通接続点に接続してもよい。
【００８６】
また、バリスタ２２を突入電流防止回路６５の入力側に設けているが、それに限るものではなく、図３で説明したようにバリスタ２２を突入電流防止回路６５の出力側に設けてもよい。
さらに、その突入電流防止回路６５をＡＣラインＬ１上に設けたが、それに限るものではなく、ＡＣラインＬ２上、ＤＣラインＬ３またはＬ４（ニュートラル線：パワーグランドである基準線）上に設けてもよい。
【００８７】
＜第７の実施形態＞
次に、この発明の第７の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第７の実施形態の図４〜図９と同様な回路図である。
この第７の実施形態は、前述の図９に示した第６の実施形態とかなり共通しているが、突入電流防止回路７５をダイオードブリッジ４の整流出力側のＤＣラインＬ４（ニュートラル線：パワーグランドである基準線）上に設けている。また、伝達回路としてフォトトライアックカプラ４１に代えて、スイッチ回路５６のツエナーダイオードＺＤ５の状態によってオン／オフ制御されるトランジスタ４７を設け、そのベース・エミッタ間に抵抗Ｒ２０を接続した点が相違している。
【００８８】
この第７の実施形態の突入電流防止回路７５は、図９に示した第６の実施形態における突入電流防止回路６５のフォトトライアックカプラ４１のフォトトライアック４１ｂの代りにトランジスタ４７を設け、そのコレクタをトライアック４２のゲート端子Ｇに接続し、エミッタをトライアック４２の端子Ｔ２（温度ヒューズ付き抵抗４３と平滑用コンデンＣ１との接続点）に接続している。また、そのトランジスタ４７のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ２０を接続し、ベースをスイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５のアノードに直接接続している。
このように、突入電流防止回路７５をニュートラル線上に設ける場合は、トライアック４２とスイッチ回路５６とを絶縁する必要がないので、図４から図９に示した実施形態のように伝達回路にフォトトライアックカプラを使用する必要がなく、直接接続できる。
【００８９】
この実施形態において、ＡＣラインＬ１，Ｌ２に入力する交流電圧が過電圧を含まない正常な電圧である場合は、前述した第６の実施形態の場合と同様に、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５には電流が流れないので、トランジスタ４７はオフ状態になっている。
ＤＣ／ＤＣコンバータが起動するまでは、ダイオードブリッジ４による整流電流が、温度ヒューズ付き抵抗４３を通して平滑用コンデンサＣ１に流れてそれを充電する。ＤＣ／ＤＣコンバータが起動して、補助電源２８から所定の直流電圧が出力されると、それが制御回路３５に供給されるとともに、フォトトライアックカプラ４６のＬＥＤ４６ａが発光し、その光を突入電流防止回路７５に設けたフォトトライアック４６ｂが受光してオン状態になり、抵抗Ｒ１９に電流を流すことによってトライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧を印加するので、トライアック４２がＯＮ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗器４３には電流が流れなくなる。この場合も起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７に直列にダイオードを介挿した方が好ましい。
【００９０】
しかし、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含む異常な交流電圧が入力すると、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５にツェナー電流が流れ、突入電流防止回路７５に設けたトランジスタ４７にベース電流が流れてオンになり、コレクタ・エミッタ間を導通させるので、トライアック４２のゲート端子Ｇと端子Ｔ２が同電位になる。そのため、トライアック４２はＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗器４３に電流が流れ、温度が上昇してその温度ヒューズが溶断し、給電回路を遮断する。
【００９１】
＜第８の実施形態＞
前述の第１から第７の各実施形態は、負荷装置としてスイッチングレギュレータの一種であるＤＣ／ＤＣコンバータを接続するかあるいは一体に設けた場合の例について説明した。以下に、負荷装置としてＡＣ負荷装置を接続するか一体に設けた場合の実施形態について説明する。なお、そのＡＣ負荷装置はスイッチングレギュレータの一種であるＡＣ／ＡＣコンバータであってもよい。
図１１は、その第８の実施形態による入力過電圧保護回路を設けたＡＣ負荷装置への給電回路の回路図である。この図１１において、図１乃至図１０と同等な部分には同一符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００９２】
この第８の実施形態の給電回路は、例えば図６に示した第３の実施形態のダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ１を除いて交流出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を設け、そこにＡＣ負荷装置４０を接続しており、ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するトランス３１′、スナバ回路３２、電圧誘起用スイッチ回路３４、および制御回路３５などを除いた構成になっている。
また、ＡＣ負荷装置４０に直列に電流制限用チョークコイル３９の１次巻線３９ａを接続している。そのチョークコイル３９に２次巻線３９ｂを設け、これを図４におけるトランス３１′の駆動巻線３１ｄの代わりに、この２次巻線３９ｂに誘起される電圧を突入電流防止回路８５の駆動用に使用する。突入電流防止回路８５のその他の構成および機能は、図６に示した突入電流防止回路５５と同じである。
【００９３】
そして、ＡＣ負荷装置４０への交流の給電開始後、チョークコイル３９の２次巻線３９ｂに電圧が誘起されるまでの僅かな期間だけ、突入電流防止回路８５のトライアック４２がＯＦＦ状態になっているため、温度ヒューズ付き抵抗４３を通してＡＣ負荷装置４０へ交流電流が流れる。
常時は伝達回路６７のフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａは点灯せず、フォトトライアック４１ｂはオフ状態になっているので、チョークコイル３９の２次巻線３９ｂに電圧が発生すると、突入電流防止回路８５のトライアック４２のゲート端子Ｇにトリガ電圧が印加されて、トライアック４２がＯＮ状態になる。したがって、ＡＣ負荷装置４０に給電する交流はトライアック４２を通して流れ、温度ヒューズ付き抵抗４３には電流が流れなくなるので、温度ヒューズが溶断することはない。
【００９４】
ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方に過電圧を含む異常電圧が入力すると、スイッチ回路５６のツェナーダイオードＺＤ５にツェナー電流が流れる。それによって、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａが発光し、突入電流防止回路８５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になるため、トライアック４２がＯＦＦ状態になり、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れ、その温度上昇によって温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
しかし、ツェナーダイオードＺＤ５を省略することもできる。その場合、通常は入力電圧と抵抗Ｒ１，Ｒ２（１個でもよい）の抵抗値に応じた電流がフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに流れてそれを発光させるが、電流が少ないため、その発光量は少なくフォトトライアック４１ｂはオン状態になりきれず、トライアック４２のゲート端子Ｇにはトリガ電圧がかかり、トライアック４２はＯＮ状態になっている。入力が過電圧になると、ＬＥＤ４１ａに充分な電流が流れて発光し、フォトトライアック４１ｂが完全にオン状態になるため、トライアック４２のゲート端子Ｇにはトリガ電圧がかからなくなり、トライアック４２はＯＦＦ状態になる。そのため、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流が流れ、その温度上昇によって温度ヒューズが溶断して給電回路を遮断する。
【００９５】
なお、ＡＣ負荷装置４０が電圧誘起用のスイッチング回路を持たない場合には、補助電源２８と補助電源用コンデンサＣ２、およびその直流出力端子と突入電流防止回路８５の出力側の交流ラインＬ１との間に接続した起動用抵抗Ｒ１６，Ｒ１７の直列回路は不要であり、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソード側は回路内基準電位（パワーグランド）に接続すればよい。
しかし、ＡＣ負荷装置４０が、ＡＣ／ＡＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータのようなスイッチングレギュレータ、ＡＣ安定化電源（ＡＶＲ）、高周波点灯ランプ、あるいは無停電電源（ＵＰＳ）などの場合には、前述した各実施形態の場合と同様に、その電圧誘起用のスイッチング回路を動作させるためのパルス信号を発生する制御回路が必要であり、その制御回路の電源電圧をトランスの補助巻線に誘起される交流電圧を整流して供給するための補助電源２８（トランスや制御回路は図示を省略している）。また、そのスイッチングレギュレータが起動するまでの間、制御回路に電源電圧を供給するために、起動用の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７による給電回路を設けている（制御回路とその給電線は図示を省略している）。
【００９６】
＜第９の実施形態＞
次に、この発明の第９の実施形態について説明する。これから説明する第９から第１２の実施形態は、ＡＣ負荷装置に交流を給電するとともに、複数のＡＣラインのうちの１本の電圧のみを検出回路が検出して入力過電圧保護を行うようにした入力過電圧保護回路を設けたものである。
図１２は、その第９の実施形態を示す図１と同様な図であり、図１と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００９７】
この図１２に示す第９の実施形態の給電回路は、図１に示した第１の実施形態におけるダイオードブリッジ４と平滑用コンデンサＣ２を除去して、交流出力端子ＯＵＴ３，ＯＵＴ４を設け、そこにＤＣ／ＤＣコンバータ３に代えてＡＣ負荷装置４０を接続している。この給電回路をＡＣ負荷装置４０と一体に設けてもよいことは、これまでの各実施形態と同様である。
また、この実施形態における検出回路６４は、図１に示した検出回路２４におけるＡＣラインＬ１に接続したダイオードＤ１を省略した構成であり、一方のＡＣラインＬ２のノイズフィルタ２３の出力側にアノードを接続したダイオードＤ２、およびそのダイオードＤ２のカソードに順に直列接続した抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）からなる。この過電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，（若しくはＲ３）は、ＡＣ負荷装置４０がスイッチングレギュレータである場合には、その起動用の電源を供給する起動抵抗としても兼用可能なことも、これまでの各実施形態の場合と同じである。
【００９８】
この第３の検出回路６４では、ＡＣラインＬ２の電圧をダイオードＤ２が検出し、抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路と抵抗Ｒ３によって分圧し、Ｒ３の両端の電圧を出力する。なお、この抵抗Ｒ３を省略して、ダイオードＤ２によって検出した電圧を抵抗Ｒ１とＲ２を通してスイッチ回路２６に印加するようにしてもよい。
補助電源２８は、ＡＣ負荷装置４０がスイッチングレギュレータである場合は、図４に示した第１の実施形態と同様に、トランスの補助巻線に誘起される交流電圧を整流して直流電圧を発生する回路にすればよい。さもなければ、ＡＣラインＬ１，Ｌ２の少なくとも一方の交流電圧を整流して直流電圧を出力する回路にすればよい。
【００９９】
この実施形態による入力過電圧保護動作は、ＡＣラインＬ２に過電圧を含む異常電圧が入力した時にのみ、トライアック４２をオフ状態にして、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流してその温度ヒューズを溶断させる以外は、第１の実施形態の場合と同様である。
この第９の実施形態の入力過電圧保護回路の場合、電源ラインのうち一本のみ（図１２の例ではＡＣラインＬ２であるが、他方のＡＣラインＬ１にしてもよい）の電圧を検出しているので、全てのＡＣラインの電圧を検出する場合と比べて検出時間が長くかかる。しかし、それでもその検出時間は数１００ｍｓｅｃ程度である。したがって、入力過電圧保護回路の動作時間（過電圧を含む異常な電圧を入力してから温度ヒューズ付き抵抗器４３が溶断するまで）は数秒もかからないため、バリスタ２２が破壊する前に速やかに給電回路を遮断することができ、確実に事故を防止することができる。
しかも、このように構成にすることによって部品点数を節減できる。
【０１００】
＜第１０の実施形態＞
続いて、この発明の第１０の実施形態について説明する。図１３は、この発明の第１０の実施形態を示す図１及び図１２と同様な回路図である。この図１３において、図１及び図１２と同等な部分には同一の符号を付してあり、スイッチ回路２６は図４に示した第１の実施形態のスイッチ回路２６と同じであるから、これらの説明は省略する。
この第１０の実施形態は、図１２に示した第９の実施形態と比べて、突入電流防止回路２５をＡＣラインＬ１の一次ヒューズ２１及びバリスタ２２よりも交流入力端子ＩＮ１側に介挿した点が異なるだけである。したがって、その入力過電圧保護機能も第９の実施形態と同様であるが、異常電圧によるバリスタの破壊をより確実に防ぐことができる。
【０１０１】
＜第１１，第１２の実施形態＞
次に、この発明の第１１および第１２の実施形態について説明する。図１２および図１５は、それぞれこの発明の第１１，第１２の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。この図１３および図１４において、図１１と同等な部分には同一の符号を付してあり、スイッチ回路２６および伝達回路５７は、図５に示した第２の実施形態のスイッチ回路２６および伝達回路５７と同じであるから、これらの説明は省略する。
この第１１および第１２の実施形態における検出回路７４は、図１３に示した検出回路６４のダイオードＤ２を省略したものである。このように、過電圧検出用の抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値が充分大きくても動作上問題が無い場合（負荷の容量や入力電圧範囲等による）は、ダイオードを省略することができる。
【０１０２】
そして、図１４に示す第１１の実施形態では、この検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２のノイズフィルタ２３の出力側に接続している。また、図１５に示す第１２の実施形態では、この検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ１のノイズフィルタ２３の入力側に接続している。
これらも各実施形態におけるスイッチ回路２６と伝達回路５７は図５に示した第２の実施形態と同様に動作し、突入電流防止回路８５は図１１に示した第８の実施形態と同様に動作する。
なお、これらの実施形態では、突入電流防止回路８５の出力側にバリスタ２２を設けているが、これに限るものではなく、突入電流防止回路８５の入力側にバリスタ２２を設けることもできる。
【０１０３】
＜第１３の実施形態＞
次に、この発明の第１３の実施形態について説明する。図１６はこの発明の第１３の実施形態を示す図５と同様な回路図である。この第１３の実施形態は、図５に示した第２の実施形態と殆ど同じであり、ＤＣ負荷であるＤＣ／ＤＣコンバータに給電する給電回路である。
この実施形態において図５に示した第２の実施形態と異なる点は、検出回路７４が、図５に示した検出回路２４のダイオードＤ１，Ｄ２を省略し、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ１のノイズフィルタ２３の出力側にのみ接続している点だけである。
【０１０４】
このようにしても、前述の第１１，第１２の実施形態の場合と同様にＡＣラインＬ１に過電圧を含む異常電圧が入力するとそれを検出して突入電流防止回路５５を作動させ、温度ヒューズ付き抵抗４３の温度ヒューズを溶断させて、給電回路を遮断することができる。その動作の詳細は、図３に示した第２の実施形態について説明したのと同様であるから省略する。
検出回路７４の抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に接続して、その異常電圧を検出するようにしてもよい。
また、突入電流防止回路５５の入力側にバリスタ２２を設けているが、これに限るものではなく、突入電流防止回路５５の出力側にバリスタ２２を設けることもできる。
【０１０５】
＜第１４，第１５の実施形態＞
次に、この発明の第１４および第１５の実施形態について説明する。図１７および図１８は、それぞれこの発明の第１４および第１５の実施形態を示す図８と同様な回路図である。これらの図において、図８と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
図１７に示す第１４の実施形態において、図８に示した第５の実施形態と異なる点は、検出回路８４がノイズフィルタ２３の出力側のＡＣラインＬ１とＬ２の間に、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続している点だけである。そして、ダイオードＤ１のアノードをＡＣラインＬ１に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ２にそれぞれ接続している。
【０１０６】
この実施形態による入力過電圧保護動作は、ＡＣラインＬ１とＬ２との間の電圧を検出して、それがスイッチ回路５６としてのツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧を超えると、そのツェナーダイオードＺＤ５がＯＮ状態になってツェナー電流が流れ、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａに電流が流れて発光する。それによって突入電流防止回路５５内のフォトトライアック４１ｂがオン状態になり、トライアック４２をＯＦＦ状態にして、温度ヒューズ付き抵抗４３に電流を流し、その温度ヒューズの溶断により給電回路が遮断される。
【０１０７】
図１８に示す第１５の実施形態は、図１７に示した第１４の実施形態における検出回路８４のダイオードＤ１を省略した検出回路９４を使用し、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続して、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ１にそれぞれ接続している。
この場合の入力過電圧保護動作も、上述した第１４の実施形態の場合と同様である。
【０１０８】
＜第１６の実施形態＞
次に、この発明の第１６の実施形態について説明する。図１９は、この発明の第１６の実施形態を示す図９と同様な回路図である。この図１９において、図９と同等な部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この第１６の実施形態において、図９に示した第６の実施形態と異なる点は、検出回路として上述した第１５の実施形態と同じくダイオードを省略した検出回路９４を使用し、スイッチ回路５６であるツェナーダイオードＺＤ５と、伝達回路６７を構成するフォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａと直列に接続して、抵抗Ｒ１の一端をＡＣラインＬ２に、フォトトライアックカプラ４１のＬＥＤ４１ａのカソードをＡＣラインＬ１にそれぞれ接続している点だけである。
【０１０９】
この第１６の実施形態によっても、前述の第１４および第１５の実施形態と同様に、ＡＣラインＬ１，Ｌ２間に異常電圧が生じた場合にそれを検知して給電回路を遮断することができる。また、図９に示した第６の実施形態と同様に、負荷装置であるＤＣ／ＤＣコンバータが起動するまでの間、突入電流防止回路６５のトライアック４２をオフ状態に保持するためのフォトトライアックカプラ４６を設けて、起動時の突入電流の制限（温度ヒューズ付き抵抗４３による）を確実にしている。
【０１１０】
＜補足説明＞
以上、第１から第１６の実施形態においては、説明の便宜上入力過電圧保護回路を設けた給電回路と負荷装置又は負荷回路とを分けて説明したが、これらを電気装置内に一体に備えてもよいことは勿論である。
したがって、この発明は入力過電圧保護回路だけでなく、それを給電回路に備えたスイッチングレギュレータやその他の各種電気装置（回路も含む）にも及ぶものである。
また、この発明による入力過電圧保護回路の構成は、各実施形態に示したものに限るものではない。また、その回路に使用する素子も上記のものに限らない。しかし、突入電流防止回路の突入電流防止用素子としては、温度ヒューズ付き抵抗が、回路を確実に遮断でき、しかも安価に入手できるので最適である。
【０１１１】
また、伝達回路の伝達素子としてフォトトライアックカプラを用いた例で示したが、それに限るものではなく、フォトカプラとトランジスタを用いたり、トランスを用いても同様の効果が得られる。
さらに、過電圧保護素子としてバリスタを用いた例を示したが、それに限るものではなく、バリスタの代りにツェナーダイオード（定電圧ダイオード）、シリコンバリスタ、アバランシェダイオード、サイリスタとツェナーダイオードの組合せなどを用いてもよい。
なお、スイッチ回路２６も、上記各実施形態に用いた回路に限らず、トランジスタ回路を多段に用いたり、デジタルＩＣ（ＮＡＮＤ回路）を用いたりすることもできる。
【０１１２】
また、複数例示した検出回路、突入電流防止回路、スイッチ回路、伝達回路の組合せを実施形態に示したものとは変えて、入力過電圧保護回路を構成してもよい。さらに、それぞれの組合せにおいて、検出回路に設けるダイオードの有無、検出回路に設ける抵抗器を起動抵抗として兼用するかどうか、起動抵抗を別途設けた場合にその抵抗器の接続位置、突入電流防止回路の位置、バリスタの位置などを、負荷装置の仕様や環境条件などに応じて選択できる。
なお、図１および図２に示した第１の実施形態における伝達回路２７と突入電流防止回路２５は、この組合せで使用する。何故ならば、伝達回路２７および突入電流防止回路２５は、他の伝達回路および突入電流防止回路とそれぞれ逆の動作をするため、片方のみで使用すると過電圧を含まない正常な交流電圧を入力しているときに回路が遮断されてしまうからである。
【０１１３】
そして、上述した各実施形態の給電回路は、負荷装置または負荷回路としてＤＣ／ＤＣコンバータ等のスイッチングレギュレータあるいはＡＣ負荷装置に給電する例について説明したが、これに限るものではなく、交流又は直流電圧を必要とする装置全般に適用することができる。例えば、ヒータやインバータなどにも使用することができる。
また、上述した各実施形態では、単相２線式の交流を入力する給電回路にこの発明を適用した例について説明したが、それに限るものではなく、電源ラインを３本以上持つ単相３線式あるいは３相３線式や３相４線式の交流を入力する給電回路にも適用することができる。その場合、過電圧の検出を各電源ラインの少なくとも１本に対して行うか、いずれか２本の電源線ライン間について行えばよいが、全てのて電源ラインあるいは２本ずつの全ての電源ライン間の電圧を検出するようにすればなおよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明による入力過電圧保護回路を適用すれば、給電回路の電源ラインに過電圧を含む異常電圧が入力した時に、直ちにそれを検出して突入電流防止回路に伝達し、突入電流防止回路の温度ヒューズを溶断させて給電回路を遮断するので、バリスタ、一次ヒューズ、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）などの過電圧又は過電流保護素子の特性や信頼性に左右されることなく、確実に負荷装置（電気装置）を保護することができる。
【０１１５】
しかも、過電圧が入力してから給電回路が遮断するまでに数秒もかからないため、他の過電圧又は過電流保護素子が破壊する前に迅速に回路を遮断することができるので、たとえ電源事情が悪く入力過電圧が頻繁に発生するような環境条件下であっても、上述のような保護素子の焼損事故や発煙事故などの発生を防ぐことができる。
さらに、給電回路を遮断すべき過電圧の値を、スイッチ回路の動作電圧によって予め設定することができるので、使用する電気装置の種類や設置環境などに応じてその設定値を適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す入力過電圧保護回路を設けた給電回路の回路図である。
【図２】図１における検出回路の異なる例を示す回路図である。
【図３】図１の給電回路にアクティブフィルタを設ける場合の例を示す回路図である。
【図４】同じく、図１に示した給電回路とＤＣ／ＤＣコンバータのより具体的な回路例を示す回路図である。
【図５】この発明の第２の実施形態を示す図４と同様な回路図である。
【図６】この発明の第３の実施形態を示す図４よび図５同様な回路図である。
【図７】この発明の第４の実施形態を示す図４至図６と同様な回路図である。
【図８】この発明の第５の実施形態を示す図４乃至図７と同様な回路図である。
【図９】この発明の第６の実施形態を示す図４乃至図８と同様な回路図である。
【図１０】この発明の第７の実施形態を示す図４乃至図８と同様な回路図である。
【図１１】この発明の第８の実施形態による入力過電圧保護回路を設けたＡＣ負荷装置への給電回路の回路図である。
【図１２】この発明の第９の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。
【図１３】この発明の第１０の実施形態を示す図１及び図１２と同様な回路図である。
【図１４】この発明の第１１の実施形態を示す図１１と同様な回路図である。
【図１５】この発明の第１２の実施形態を示す図１１及び図１４と同様な回路図である。
【図１６】この発明の第１３の実施形態を示す図５と同様な回路図である。
【図１７】この発明の第１４の実施形態を示す図８と同様な回路図である。
【図１８】この発明の第１５の実施形態を示す図８と同様な回路図である。
【図１９】この発明の第１６の実施形態を示す図９と同様な回路図である。
【図２０】従来の入力過電圧保護回路を設けた給電回路の一例を示す回路図である。
【図２１】中国の配電システムの例を示す説明図である。
【図２２】図２１における電圧Ｖ３の交流波形を示す波形図である。
【図２３】同じく電圧Ｖ３の中点が変動動した場合の波形図である。
【符号の説明】
２：給電回路のＡＣ部分 ３：ＤＣ／ＤＣコンバータ
４：ダイオードブリッジ ５：アクティブフィルタ
６：制御回路 ２１：一次ヒューズ
２２：バリスタ
２４，５４，６４，７４，８４，９４：検出回路
２５，５５，６５，７５，８５：突入電流防止回路
２６，５６：スイッチ回路
２７，５７，６７：伝達回路 ２８：補助電源
３１，３１′：トランス ３２：スナバ回路
３９：電流制限用チョークコイル
４０：ＡＣ負荷装置
４１，４６：フォトトライアックカプラ
４１ａ，４６ａ：ＬＥＤ
４１ｂ，４６ｂ：フォトトライアック
４２：トライアック（半導体スイッチ素子）
４３：温度ヒューズ付き抵抗（突入電流防止用素子）
４４，４７：スイッチング用のトランジスタ
４５：コモンモードチョークコイル
５１：チョークコイル ５２：ＦＥＴ
ＩＮ１，ＩＮ２：交流入力端子
ＯＵＴ１，ＯＵＴ２：直流出力端子
ＯＵＴ３，ＯＵＴ４：交流出力端子
Ｃ１：平滑用コンデンサ
Ｃ２：補助電源用コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６：ダイオード Ｒ１〜Ｒ２０：抵抗
ＺＤ５：ツェナーダイオ−ド（定電圧ダイオード）
Ｌ１，Ｌ２：ＡＣライン（電源ライン）
Ｌ３，Ｌ４：ＤＣライン（電源ライン）
Claims (6)
- 交流電源に接続する複数本の電源ラインを有し、該複数本の電源ラインを通して負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設ける入力過電圧保護回路であって、
前記複数本の電源ラインのうちの少なくとも１本に突入電流防止回路を介挿するとともに、前記複数本の各電源ラインの電圧を検出する検出回路と、該検出回路によって検出された電圧が所定値を越えた時にスイッチ動作するスイッチ回路と、そのスイッチ回路のオン／オフの状態を前記突入電流防止回路に伝達する伝達回路とを設け、
前記突入電流防止回路が、温度ヒューズ付き抵抗と半導体スイッチ素子とを並列に接続してなり、常時は該半導体スイッチ素子が導通しており、前記検出回路によって検出された電圧が前記所定値を越えた時に前記伝達回路によって伝達される前記スイッチ回路のオン／オフ状態により前記半導体スイッチ素子が開放し、前記温度ヒューズ付き抵抗に電流を流してその温度ヒューズの溶断により前記給電回路を遮断するようにしたことを特徴とする入力過電圧保護回路。 - 交流電源に接続する複数本の電源ラインを有し、該複数本の電源ラインを通して負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設ける入力過電圧保護回路であって、
前記複数本の電源ラインのうちの少なくとも１本に突入電流防止回路を介挿するとともに、前記複数本の電源ラインのいずれかの電圧を検出する検出回路と、該検出回路によって検出された電圧が所定値を越えた時にスイッチ動作するスイッチ回路と、そのスイッチ回路のオン／オフの状態を前記突入電流防止回路に伝達する伝達回路とを設け、
前記突入電流防止回路が、温度ヒューズ付き抵抗と半導体スイッチ素子とを並列に接続してなり、常時は該半導体スイッチ素子が導通しており、前記検出回路によって検出された電圧が前記所定値を越えた時に前記伝達回路によって伝達される前記スイッチ回路のオン／オフ状態により前記半導体スイッチ素子が開放し、前記温度ヒューズ付き抵抗に電流を流してその温度ヒューズの溶断により前記給電回路を遮断するようにしたことを特徴とする入力過電圧保護回路。 - 交流電源に接続する複数本の電源ラインを有し、該複数本の電源ラインを通して負荷装置又は負荷回路に給電する給電回路に設ける入力過電圧保護回路であって、
前記複数本の電源ラインのうちの少なくとも１本に突入電流防止回路を介挿するとともに、前記複数本の電源ライン間の電圧を検出する検出回路と、該検出回路によって検出された電圧が所定値を越えた時にスイッチ動作するスイッチ回路と、そのスイッチ回路のオン／オフの状態を前記突入電流防止回路に伝達する伝達回路とを設け、
前記突入電流防止回路が、温度ヒューズ付き抵抗と半導体スイッチ素子とを並列に接続してなり、常時は該半導体スイッチ素子が導通しており、前記検出回路によって検出された電圧が前記所定値を越えた時に前記伝達回路によって伝達される前記スイッチ回路のオン／オフ状態により前記半導体スイッチ素子が開放し、前記温度ヒューズ付き抵抗に電流を流してその温度ヒューズの溶断により前記給電回路を遮断するようにしたことを特徴とする入力過電圧保護回路。 - 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の入力過電圧保護回路において、
前記複数本の電源ラインのうち前記突入電流防止回路を介挿した電源ラインの該突入電流防止回路の入力側に一次ヒューズを介挿し、該電源ラインの該突入電流防止回路の出力側と他の電源ラインとの間にバリスタを設けたことを特徴とする入力過電圧保護回路。 - 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の入力過電圧保護回路において、
前記スイッチ回路がツェナーダイオードであり、前記電圧の所定値が該ツェナーダイオードのツェナー電圧の値であることを特徴とする入力過電圧保護回路。 - 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の入力過電圧保護回路を給電回路に備えた電気装置。
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