JP2004215323A

JP2004215323A - Protective circuit

Info

Publication number: JP2004215323A
Application number: JP2002378571A
Authority: JP
Inventors: Shoji Haneda; 正二羽田
Original assignee: NTT Data Corp
Current assignee: NTT Data Group Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP3672552B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a protective circuit for blocking an overvoltage or an overcurrent in which an overvoltage and an overcurrent can be dealt with simultaneously and quick self-recovery can be ensured even immediately after a protective function. <P>SOLUTION: The protective circuit for blocking an overvoltage or an overcurrent comprises an overcurrent blocking circuit 12 having a pair of field effect transistors Tr1 and Tr3 for controlling a passage in order to limit a current flowing to a load, and an overvoltage blocking circuit 13 having a triac Tr4 or a varistor for blocking the input of the overvoltage to a load. The overcurrent blocking circuit 12 switches the passage of a current flowing to the load by detecting increases in currents flowing to the pair of field effect transistors Tr1 and Tr3 due to the short circuit of the triac Tr4 or the varistor in the overvoltage blocking circuit 13 at a post-stage when the overvoltage is inputted to the load. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、保護回路に関するものであり、特に、入力される過電圧や負荷に流れる過電流の影響を効果的に抑制できる自復形の保護回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
雷などによるサージ電圧が入力されると負荷等の機器を損傷するため、アレスタなどを用いた避雷器によって機器の損傷を防止することが一般的に行われている。しかし、このアレスタは、一般的な特性として、応答速度が遅いとか、動作電圧が高いとか、動作電圧が不揃いであるとかの欠点を有している。この欠点を克服するため、例えば、このアレスタを用いるほか、トライアックやバリスタなどを併用することにより、雷などによるサージ電圧による機器の損傷防止を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのアレスタ、バリスタ、トライアックなどを用いたとしても、最終的な手段としては強制的にヒューズを飛ばしたりすることで対処している。また、これらの素子そのものが短絡状態になってしまうこともある。このように、従来の技術では、回路の復旧に時間がかかるなどの問題点があった。
【０００４】
また、前述のような過電圧が入力された場合の対処に加えて、例えば、負荷側の回路の一部が短絡したような場合においても、過電流を防止することが求められる。
【０００５】
しかしながら、過電圧に対する対処と、過電流の防止とは、それぞれが別々な問題として考えることが一般的であり、これらの問題を同時に解決した例は、あまりない。もし、両者の問題を同時に解決したとしても、それぞれに対処する回路を単純に組み合わせることがほとんどであり、この場合、回路が大規模かつ複雑になるという欠点があった。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過電圧に対する対処と、過電流の防止とを同時に実現するとともに、保護動作が働いた直後であっても、迅速かつ自復的に復旧できる保護回路を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる保護回路にあっては、交流電源と電気機器との間に挿入され、あるいは、前記交流電源に接続される前記電気機器の前段に組み込まれ、前記電気機器に入力される過電圧およびこの電気機器に生じる過電流の少なくとも一つを抑止する保護回路において、前記電気機器に流れる電流を制限するために経路制御を行う導通素子を備えた過電流抑止回路と、前記過電圧の前記電気機器への入力を抑止するための短絡用素子を備えた過電圧抑止回路とを備え、前記過電流抑止回路は、前記過電圧が前記電気機器に入力されたときに前記過電圧抑止回路の前記短絡用素子を短絡させることによる前記導通素子に流れる電流の増加を検知し、前記電気機器に流れる電流の経路を切り換えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、過電流抑止回路に備えられた導通素子は、電気機器に流れる電流を制限するために経路制御を行い、過電圧抑止回路に備えられた短絡用素子は、過電圧の電気機器への入力を抑止する。このとき、過電流抑止回路は、過電圧が電気機器に入力されたときに過電圧抑止回路の短絡用素子を短絡させることにより生じる導通素子に流れる電流の増加を検知し、電気機器に流れる電流の経路を切り換える。
【０００９】
つぎの発明にかかる保護回路にあっては、交流電源と電気機器との間に挿入され、あるいは、前記交流電源に接続される前記電気機器の前段に組み込まれ、前記電気機器に入力される過電圧およびこの電気機器に生じる過電流の少なくとも一つを抑止する保護回路において、前記電気機器に流れる電流を制限するために経路制御を行う導通素子を備えた過電流抑止回路と、前記過電圧の前記電気機器への入力を抑止するための短絡用素子を備えた過電圧抑止回路とを備え、前記過電流抑止回路は、前記電気機器に過電流が流れるときに前記導通素子に流れる電流の増加を検知し、前記電気機器に流れる電流の経路を切り換えて電圧降下を発生させることにより前記電気機器に流れる前記過電流を抑止することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、過電流抑止回路に備えられた導通素子は、電気機器に流れる電流を制限するために経路制御を行い、過電圧抑止回路に備えられた短絡用素子は、過電圧の電気機器への入力を抑止する。このとき、過電流抑止回路は、電気機器に過電流が流れるときに導通素子に流れる電流の増加を検知し、電気機器に流れる電流の経路を切り換えて電圧降下を発生させることにより電気機器に流れる過電流を抑止する。
【００１１】
つぎの発明にかかる保護回路にあっては、前記過電流抑止回路は、前記導通素子に流れる電流の経路切り換えにより行われる前記電気機器に対する保護動作およびこの導通素子の復旧動作を前記電気機器に入力される交流入力の半サイクルごとに行い、前記過電圧抑止回路は、前記短絡用素子の短絡動作により行われる前記電気機器に対する保護動作およびこの短絡用素子の復旧動作を前記電気機器に入力される交流入力の半サイクルごとに行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、過電流抑止回路は、導通素子に流れる電流の経路切り換えにより行われる電気機器に対する保護動作およびこの導通素子の復旧動作を電気機器に入力される交流入力の半サイクルごとに行う。また、過電圧抑止回路は、短絡用素子の短絡動作により行われる電気機器に対する保護動作およびこの短絡用素子の復旧動作を電気機器に入力される交流入力の半サイクルごとに行う。
【００１３】
つぎの発明にかかる保護回路にあっては、前記過電流抑止回路は、前記導通素子が電流飽和してこの導通素子自身に生じた端子電圧をきっかけに、この導通素子自身をオフにして、前記電気機器に流れる前記過電流を抑止することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、過電流抑止回路は、導通素子が電流飽和してこの導通素子自身に生じた端子電圧をきっかけに、この導通素子自身をオフにして、電気機器に流れる過電流を抑止する。
【００１５】
つぎの発明にかかる保護回路にあっては、前記導通素子は、一対の電界効果トランジスタを直列、かつ、相補形に接続したことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、一対の電界効果トランジスタが直列かつ相補形に接続された導通素子は、電気機器に入力される交流入力の半サイクルごとに交互に動作する。また、これらの一対の電界効果トランジスタは、電力をほとんど消費することなく動作する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる保護回路の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
図１は、この発明にかかる保護回路の具体的な構成例を示す回路図である。同図に示すように、この保護回路は、前段の過電圧抑止回路１１と、過電流抑止回路１２と、後段の過電圧抑止回路１３とを備えている。また、これらの各回路は、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、チョークトランス、アレスタ、バリスタ、トライアックなどの素子の複数の組み合わせで構成されている。
【００１９】
ここで、図１に示す保護回路の構成について説明する。まず、同図に示す前段の過電圧抑止回路１１では、一対のチョークトランスがＦｕｓｅを介してＡＣ入力ラインの一端および他端にそれぞれ介挿される形で接続されている。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との直列回路は、ＡＣ入力電源と並列で、かつ、チョークトランスよりもＡＣ入力ライン側に挿入されている。この直列回路を構成するコンデンサＣ１の一端は、Ｆｕｓｅとチョークトランスとの接続点に接続されている。この直列回路を構成する抵抗Ｒ１の他端は、ＡＣ入力電源の他端に接続されている。また、コンデンサＣ４は、ＡＣ入力ラインと並列で、かつ、チョークトランスを基準にしてＡＣ入力ラインの反対側に接続され、アレスタは、ＡＣ入力ラインと並列で、かつ、コンデンサＣ４を基準にしてＡＣ入力ラインの反対側に接続されている。
【００２０】
つぎに、図１に示す後段の過電圧抑止回路１３において、負荷側の一端および他端にコンデンサＣ３が並列に接続されている。バリスタは、コンデンサＣ３と並列で、かつ、コンデンサＣ３を基準にして負荷の反対側に接続されている。また、抵抗Ｒ７とトライアックＴｒ４との直列回路は、バリスタと並列で、かつ、バリスタを基準にして負荷の反対側に接続されている。さらに、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との直列回路によって構成された分圧回路は、抵抗Ｒ７とトライアックＴｒ４との直列回路と並列で、かつ、この直列回路を基準にして負荷の反対側に接続されている。また、この分圧回路を構成する抵抗Ｒ５の他端と抵抗Ｒ６の一端とが接続されている接続端子とトライアックＴｒ４のゲートとが接続されている。
【００２１】
さらに、図１に示す過電流抑止回路１２において、接続点Ａは、この過電流抑止回路１２と前段の過電圧抑止回路１１とを結ぶ点であり、接続点Ｂは、この過電流抑止回路１２と後段の過電圧抑止回路１３とを結ぶ点である。これらの接続点Ａと接続点Ｂとを繋ぐ経路には、同図に示す過電流抑止回路１２から明らかなように、３つの経路が存在している。
【００２２】
図１に示す過電流抑止回路１２の上段の部分において、抵抗Ｒ２は、接続点Ａと接続点Ｂとの間に接続されている。中段の部分においては、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とが、互いに逆接続になるように接続されている。すなわち、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のカソードとが接続され、ダイオードＤ１のアノードは接続点Ａに接続され、ダイオードＤ２のアノードは、接続点Ｂに接続されている。下段の部分において、電界効果トランジスタＴｒ１と電界効果トランジスタＴｒ３とは、互いに逆接続になるように接続されている。すなわち、電界効果トランジスタＴｒ１のソースと電界効果トランジスタＴｒ３のソースとが接続され、電界効果トランジスタＴｒ１のドレインは接続点Ａに接続され、電界効果トランジスタＴｒ３のドレインは、接続点Ｂに接続されている。
【００２３】
また、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のカソードとの接続点と、電界効果トランジスタＴｒ１のソースと電界効果トランジスタＴｒ３のソースとの接続点との間には、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との直列回路によって構成された分圧回路が接続されている。また、この分圧回路を構成する抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の一端とが接続されている接続端子とバイポーラトランジスタＴｒ２のベースとが接続されている。
【００２４】
一方、このバイポーラトランジスタＴｒ２のエミッタは、電界効果トランジスタＴｒ１のソースと電界効果トランジスタＴｒ３のソースとの接続点に接続され、コレクタは、電界効果トランジスタＴｒ１のゲートと電界効果トランジスタＴｒ３のゲートとの接続点に接続されている。また、電池Ｅ１と抵抗Ｒ８とのバイアス回路は、電界効果トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間および電界効果トランジスタＴｒ３のゲート−ソース間に、それぞれのソース側に正のバイアス電圧がかかるように接続されている。
【００２５】
つぎに、図２を用いて、この保護回路の回路動作について説明する。図２は、図１に示す保護回路において、正常な電圧が入力されている場合の動作を示す回路図である。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、ＡＣ入力の正の半サイクルの動作、すなわちＡＣ入力端子の一端（上側の端子）が正の電圧の場合の動作についてのみ行う。なお、負の半サイクルの動作については、前段の過電圧抑止回路１１、過電流抑止回路１２および後段の過電圧抑止回路１３において、各回路がそれぞれ対称形に構成されているので正の半サイクルの動作とその動作原理は同じである。
【００２６】
図２において、入力端子から入力されたＡＣ入力は、前段の過電圧抑止回路１１を通過し、過電流抑止回路１２を通じて後段の過電圧抑止回路１３に入力される。ここで、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との直列回路は、ＡＣ入力に重畳された高周波ノイズを除去するためのフィルタである。Ｆｕｓｅは、許容電流以上の電流を制限するためのものであり、４０Ａ〜５０Ａ程度の電流で溶断させるようにしている。チョークトランスは、コモンモードノイズやノーマルモードノイズを除去するためのものである。また、このチョークトランスとコンデンサＣ４とでローパスフィルタとしても作用する。アレスタは、過電圧が印加されたときに、自身を短絡させて後段の回路に過電圧が印加されないようにする。このアレスタは、後述するバリスタなどに比べて、高速動作であり、動作電圧が高いなどの特徴がある。この実施の形態のアレスタは、ここで用いられる後段の電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３の耐圧が６００Ｖ程度なので、動作電圧が５００Ｖ程度の素子を用いている。
【００２７】
一方、過電流抑止回路１２の電界効果トランジスタＴｒ１と電界効果トランジスタＴｒ３のそれぞれのゲートには電池Ｅ１によって、正のバイアス電圧がかけられている。そのため、これらの電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３は、常時オン状態であり、負荷電流が飽和電流以下でこれらの電界効果トランジスタの電圧降下がほとんどないので、それぞれの両端の電圧は０Ｖである。したがって、ＡＣ入力電圧がそのまま負荷電圧となる。
【００２８】
後段の過電圧抑止回路１３では、ＡＣ入力電圧が抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の分圧回路によって、トライアックＴｒ４のゲートには電圧が印加される。正常なＡＣ入力の場合には、トライアックＴｒ４はＯＦＦの状態である。いま、前段の過電圧抑止回路１１で阻止されずに高電圧（例えば、２００〜３００Ｖ程度）が通過してきた場合、この分圧回路に流れる電流が増加してトライアックＴｒ４のゲート電圧が上昇し、トライアックＴｒ４がオンになる。この結果、負荷に流れる電流のほとんどが抵抗Ｒ７を通じてトライアックＴｒ４に流れ込むので、負荷を過電圧から保護することができる。このとき、過電流抑止回路１２の電界効果トランジスタＴｒ１や、電界効果トランジスタＴｒ３には過電流が流れることになるが、この動作については、負荷側に短絡電流が流れた場合の動作説明のところで後述する。
【００２９】
一方、後段の過電圧抑止回路１３に備えられたバリスタも、トライアックＴｒ４と同様に、過電圧から負荷を防護するためのものである。これらのトライアックＴｒ４およびバリスタの両者で、前段の過電圧抑止回路１１および過電流抑止回路１２を通過してきた過電圧を抑止している。なお、コンデンサＣ３は、ノイズや急峻な電圧変化に対する負荷側の影響を防止するためのものである。
【００３０】
図３は、図１に示す保護回路において、負荷側に短絡電流が流れた場合の動作を示す回路図である。同図において、正常なＡＣ入力が印加されている場合には、電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３が常時オン状態であり、負荷電流が飽和電流以下で、これらの電界効果トランジスタの電圧降下がほとんどなく、それぞれの両端の電圧が０Ｖであることは上述したとおりである。
【００３１】
図４は、電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧Ｖ_DSとドレイン電流Ｉ_Dとの関係を示す図である。同図に示すように、ドレイン電流Ｉ_Dがある所定の電流までは、ドレイン−ソース間電圧Ｖ_DSは、ほとんど生じない。ところが、ドレイン電流Ｉ_Dがある所定の電流（飽和電流）を越えると、ドレイン電流Ｉ_Dは増加することなく、ドレイン−ソース間電圧Ｖ_DSが急速に増加するようになる。
【００３２】
図３に戻って、何らかの原因で負荷側に短絡電流が流れると、▲１▼の経路上にある電界効果トランジスタＴｒ１を流れるドレイン電流Ｉ_Dが増加し、上述したようにＶ_DSが増加する。このとき、このＶ_DSによって▲２▼の経路上にあるダイオードＤ１を通じて、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の分圧回路に電流が流れ、バイポーラトランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間にバイアス電圧が生ずる。このバイアス電圧によりバイポーラトランジスタＴｒ２がオンになり、電界効果トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧を０Ｖにするので、電界効果トランジスタＴｒ１がオフになり、▲１▼の経路上には電流が流れない。したがって、負荷に向かう電流は、▲３▼の経路上にある抵抗Ｒ２を通じて負荷電流が流れる。なお、▲２▼の経路上は、ダイオードＤ２によって負荷電流は遮断される。
【００３３】
図４からも明らかなように、飽和電流付近の電界効果トランジスタの特性は急峻であり、負荷電流の急峻な変化に電界効果トランジスタＴｒ１が反応して、自身を急速にオフする。また、このとき、電流の迂回経路である▲３▼の経路上に電流を流すことにより、負荷側の短絡電流、すなわち負荷側の原因による過電流を防止することができる。なお、抵抗Ｒ２には、負荷側に過大な電流を流さない程度の抵抗値を用いればよい。
【００３４】
上述した説明は、負荷側に短絡電流が流れた場合の動作の説明であったが、ＡＣ入力が過電圧になり、トライアックＴｒ４が作動する場合でも同様な回路動作となる。すなわち、過電圧がＢ点に印加されると、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の分圧回路に流れる電流が増加し、その結果、トライアックＴｒ４のゲート電圧が上昇してトライアックＴｒ４がオンになる。このとき、抵抗Ｒ７を通じて大きな電流が流れ、電界効果トランジスタＴｒ１には飽和電流が流れる。その後の動作は、上述したとおりである。
【００３５】
これまでの説明は、ＡＣ入力の正の半サイクルの説明であったが、ＡＣ入力の負の半サイクルについても同様な動作となる。例えば、過電流抑止回路１２においては、電界効果トランジスタＴｒ３に飽和電流が流れるときに生ずるドレイン−ソース間電圧Ｖ_DSによってダイオードＤ２を通じて電流が流れ、この電流によってバイポーラトランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間にバイアス電圧がかかる。このとき、バイポーラトランジスタＴｒ２がオンとなり、電界効果トランジスタＴｒ３のゲート−ソース間電圧を０Ｖにするので、電界効果トランジスタＴｒ３がオフとなって▲１▼の経路上には電流が流れなくなり、▲３▼の経路を通じて電流が流れるようになる。
【００３６】
このように、この発明にかかる保護回路では、ＡＣ入力の各半サイクルごとに過大電圧の遮断および復帰または過大電流の遮断および復帰のそれぞれの動作が行われる。また、その復帰動作も、ＡＣ入力の各半サイクルごとに自復的に行われ、電圧異常や過電流状態が解消されると即座に復旧することができるとともに、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなるので、機器を停止させることのない連続動作が可能となる。
【００３７】
また、従来のアレスタやバリスタを用いた回路、あるいは両者を組み合わせた回路では１０ｍｓ以下の電圧異常を抑止することができないが、この保護回路では電界効果トランジスタの急峻な遮断特性を利用しているので、１０ｍｓ以下の電圧異常を抑止することができる。
【００３８】
さらに、電圧異常に敏感な機器に対してもストレスを与えることがないので、機器の寿命を延ばすことができる。また、通常入力の状態での電力損失がほとんどないので、高効率の運用可能となる。
【００３９】
そして、過電流抑止回路１２と後段の過電圧抑止回路１３とを組み合わせた回路の定電流特性により、突入電流が抑制されるので、オン−オフの多い機器の寿命を延ばすことができる。
【００４０】
図５は、図１に示す保護回路の変形例を示す回路図である。同図において、過電流抑止回路１２の電界効果トランジスタＴｒ１をバイポーラトランジスタＴｒ５とダイオードＤ４の並列回路に、電界効果トランジスタＴｒ３をバイポーラトランジスタＴｒ６とダイオードＤ５の並列回路に、それぞれ置き換えた構成である。それぞれのバイポーラトランジスタＴｒ５およびバイポーラトランジスタＴｒ６のエミッタとそれぞれのダイオードＤ４およびダイオードＤ５のアノードとを接続し、それぞれのバイポーラトランジスタＴｒ５およびバイポーラトランジスタＴｒ６のコレクタとそれぞれのダイオードＤ４、Ｄ５のカソードとを接続している。電界効果トランジスタの場合には、ドレインからソース、あるいは、ソースからドレインの両方向に対して電流を流すことができるが、バイポーラトランジスタの場合には、コレクタからエミッタに向かう一方向しか大きな電流を流すことができない。そのため、ダイオードを用いて、電流が両方向に流れるようにしている。
【００４１】
なお、図５の回路構成では、バイポーラトランジスタＴｒ５とバイポーラトランジスタＴｒ６のいずれか一方は常にベース電流が流れるが、図１の回路構成の方はゲート電流がほとんど流れないので、電池Ｅ１の消耗という観点では、図１の回路構成の方が優れている。
【００４２】
また、図５の回路構成では、バイポーラトランジスタＴｒ５とバイポーラトランジスタＴｒ６のいずれか一方では、常にエミッタ−コレクタ間に電流が流れ、若干の電圧降下が存在するが、図１の回路構成の方は電圧降下がほとんどないので、効率という観点からも、図１の回路構成の方が優れている。
【００４３】
図６は、図１に示す保護回路において、電界効果トランジスタに印加するバイアス電圧を生成する自己生成回路を追加した回路図である。同図に示すように、この自己生成回路は、トランスと、トランスの二次巻線の一端にアノードが接続されたダイオードＤ３と、このダイオードＤ３のカソードに一端が接続され、他端がトランスの二次巻線の他端に接続されたコンデンサＣ２と、ダイオードＤ３のカソードとコンデンサＣ２の一端との接続点に一端が接続された抵抗Ｒ９とを備えている。
【００４４】
この自己生成回路では、ＡＣ入力の正の半サイクルでコンデンサＣ２が充電され所定の電圧が保持される。この所定の電圧は、図１などに示されるバイアス電圧と等しくなればよく、トランスの一次巻線と二次巻線の巻線比を所定の巻線比に設定すればよい。なお、抵抗Ｒ９は抵抗Ｒ８と同一の働きをするものである。このように、電界効果トランジスタに印加するバイアス電圧を生成する自己生成回路を追加することにより、電池Ｅ１を不要にすることができる。
【００４５】
以上説明したように、この実施の形態によれば、過電流抑止回路１２に備えられた電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３は、負荷に流れる電流を制限するために経路制御を行い、後段の過電圧抑止回路１３に備えられたトライアックＴｒ４やバリスタは、過電圧の負荷への入力を抑止することができる。このとき、過電流抑止回路１２は、過電圧が負荷に入力されたときに後段の過電圧抑止回路１３のトライアックＴｒ４やバリスタを短絡させることによって生じる電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３に流れる電流の増加を検知し、負荷に流れる電流の経路を切り換えるようにしているので、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなり、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。
【００４６】
また、この実施の形態によれば、過電流抑止回路１２に備えられた電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３は、負荷に流れる電流を制限するために経路制御を行い、後段の過電圧抑止回路１３に備えられたトライアックＴｒ４またはバリスタは、過電圧の負荷への入力を抑止することができる。このとき、過電流抑止回路１２は、負荷に過電流が流れるときに電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３に流れる電流の増加を検知し、負荷に流れる電流の経路を切り換えて電圧降下を発生させることにより負荷に流れる過電流を抑止するようにしているので、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなり、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。
【００４７】
また、この実施の形態によれば、過電流抑止回路１２は、電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３に流れる電流の経路切り換えにより行われる負荷に対する保護動作およびこれらの電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３の復旧動作を負荷に入力される交流入力の半サイクルごとに行い、また、後段の過電圧抑止回路１３は、トライアックＴｒ４またはバリスタの短絡動作により行われる負荷に対する保護動作およびこのトライアックＴｒ４またはバリスタの復旧動作を負荷に入力される交流入力の半サイクルごとに自復的に行うようにしているので、電圧異常や過電流状態が解消されると即座に復旧することができるという効果を奏する。また、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなるので、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。また、通常入力の状態での電力損失がほとんどないので、高効率の運用可能となるという効果を奏する。さらに、過電流抑止回路１２と後段の過電圧抑止回路１３とを組み合わせた回路の定電流特性により、突入電流が抑制されるので、オン−オフの多い機器の寿命を延ばすことができるという効果を奏する。
【００４８】
また、この実施の形態によれば、過電流抑止回路１２は、電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３が電流飽和してこれらの電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３自身に生じた端子電圧をきっかけに、これらの電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３自身をオフにして、負荷に流れる過電流を抑止するようにしているので、電圧異常や過電流状態が解消されると即座に復旧することができるという効果を奏する。また、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなるので、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。また、通常入力の状態での電力損失がほとんどないので、高効率の運用可能となるという効果を奏する。さらに、過電流抑止回路１２と後段の過電圧抑止回路１３とを組み合わせた回路の定電流特性により、突入電流が抑制されるので、オン−オフの多い機器の寿命を延ばすことができるという効果を奏する。
【００４９】
また、この実施の形態によれば、直列かつ相補形に接続された電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３は、負荷に入力される交流入力の半サイクルごとに交互に動作する。また、これらの一対の電界効果トランジスタは、電力をほとんど消費することなく動作するようにしているので、電圧異常や過電流状態が解消されると即座に復旧することができるという効果を奏する。また、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなるので、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。また、通常入力の状態での電力損失がほとんどないので、高効率の運用可能となるという効果を奏する。さらに、過電流抑止回路１２と後段の過電圧抑止回路１３とを組み合わせた回路の定電流特性により、突入電流が抑制されるので、オン−オフの多い機器の寿命を延ばすことができるという効果を奏する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、過電流抑止回路１２は、過電圧が負荷に入力されたときに後段の過電圧抑止回路１３のトライアックＴｒ４またはバリスタを短絡させることにより生じる電界効果トランジスタＴｒ１および電界効果トランジスタＴｒ３に流れる電流の増加を検知して負荷に流れる電流の経路を切り換えるようにしているので、Ｆｕｓｅを溶断させることがほとんど無くなり、機器を停止させることのない連続動作を可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる保護回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図２】図１に示す保護回路において、正常な電圧が入力されている場合の動作を示す回路図である。
【図３】図１に示す保護回路において、負荷側に短絡電流が流れた場合の動作を示す回路図である。
【図４】電界効果トランジスタのドレイン−ソース間電圧（Ｖ_DS）とドレイン電流Ｉ_Dとの関係を示す図である。
【図５】図１に示す保護回路の変形例を示す回路図である。
【図６】図１に示す保護回路において、電界効果トランジスタに印加するバイアス電圧を生成する自己生成回路を追加した回路図である。
【符号の説明】
１１過電圧抑止回路
１２過電流抑止回路
１３過電圧抑止回路
Ａ，Ｂ接続点
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５ダイオード
Ｅ１電池
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ３電界効果トランジスタ
Ｔｒ２，Ｔｒ５，Ｔｒ６，バイポーラトランジスタ
Ｔｒ４トライアック
Ｉ_D ドレイン電流
Ｖ_DS ドレイン−ソース間電圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a protection circuit, and more particularly to a self-restoring protection circuit that can effectively suppress the influence of an input overvoltage or an overcurrent flowing to a load.
[0002]
[Prior art]
When a surge voltage due to lightning or the like is input, equipment such as a load is damaged. Therefore, it is common practice to prevent the equipment from being damaged by a lightning arrester using an arrester or the like. However, this arrester has disadvantages such as slow response speed, high operating voltage, and uneven operating voltage as general characteristics. In order to overcome this drawback, for example, in addition to using this arrester, a device such as a triac or varistor is used in combination to prevent damage to the device due to surge voltage due to lightning or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if these arresters, varistors, and triacs are used, the final measure is to forcibly blow the fuse. Further, these elements themselves may be short-circuited. As described above, the conventional technique has a problem that it takes time to recover the circuit.
[0004]
Further, in addition to the above-described measures when an overvoltage is input, it is required to prevent an overcurrent even when, for example, a part of a circuit on the load side is short-circuited.
[0005]
However, it is common to consider the measures against overvoltage and the prevention of overcurrent as separate problems, and there are few examples of solving these problems at the same time. Even if both problems are solved at the same time, most of them simply combine circuits to cope with them. In this case, there is a disadvantage that the circuits become large-scale and complicated.
[0006]
The present invention has been made in view of the above, and simultaneously realizes countermeasures against overvoltage and prevention of overcurrent, and enables quick and self-recovery even immediately after the protection operation is activated. The purpose is to obtain a protection circuit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, in the protection circuit according to the present invention, the protection circuit is inserted between an AC power supply and the electric equipment, or the electric equipment is connected to the AC power supply. In a protection circuit that is incorporated in the previous stage and suppresses at least one of an overvoltage input to the electric device and an overcurrent generated in the electric device, a conductive element that performs a path control to limit a current flowing to the electric device is provided. An overcurrent suppression circuit, and an overvoltage suppression circuit including a short-circuit element for suppressing the input of the overvoltage to the electric device, wherein the overcurrent suppression circuit inputs the overvoltage to the electric device. When it is detected that an increase in the current flowing through the conductive element due to short-circuiting the short-circuit element of the overvoltage suppression circuit is detected, the path of the current flowing through the electric device is switched. It is characterized in.
[0008]
According to the present invention, the conduction element provided in the overcurrent suppression circuit performs a path control to limit the current flowing to the electric device, and the short-circuit element provided in the overvoltage suppression circuit is connected to the overvoltage electric device. Suppress the input of. At this time, the overcurrent suppression circuit detects an increase in current flowing through the conduction element caused by short-circuiting the short-circuiting element of the overvoltage suppression circuit when an overvoltage is input to the electric device, and detects a path of the current flowing through the electric device. Switch.
[0009]
In the protection circuit according to the next invention, the overvoltage inserted between the AC power supply and the electric device or incorporated in a stage preceding the electric device connected to the AC power supply and input to the electric device And a protection circuit that suppresses at least one of overcurrents occurring in the electric device, an overcurrent suppression circuit including a conduction element that performs a path control to limit a current flowing through the electric device, and An overvoltage suppression circuit including a short-circuit element for suppressing input to the device, wherein the overcurrent suppression circuit detects an increase in current flowing through the conductive element when an overcurrent flows through the electric device. The overcurrent flowing through the electric device is suppressed by switching the path of the current flowing through the electric device to generate a voltage drop.
[0010]
According to the present invention, the conduction element provided in the overcurrent suppression circuit performs a path control to limit the current flowing to the electric device, and the short-circuit element provided in the overvoltage suppression circuit is connected to the overvoltage electric device. Suppress the input of. At this time, the overcurrent suppression circuit detects an increase in the current flowing in the conductive element when the overcurrent flows in the electric device, and switches the path of the current flowing in the electric device to generate a voltage drop, thereby flowing in the electric device. Suppress overcurrent.
[0011]
In the protection circuit according to the next invention, the overcurrent suppression circuit inputs a protection operation for the electrical device and a restoration operation of the conductive device performed by switching a path of a current flowing through the conductive device to the electrical device. The overvoltage suppression circuit performs a protection operation on the electrical device and a recovery operation of the short-circuiting element performed by the short-circuiting operation of the short-circuiting element. It is characterized in that it is performed every half cycle of input.
[0012]
According to the present invention, the overcurrent suppression circuit performs a protection operation on an electric device and a recovery operation of the conduction device performed by switching a path of a current flowing through the conduction device every half cycle of an AC input to the electric device. . In addition, the overvoltage suppression circuit performs a protection operation for the electric device and a recovery operation of the short-circuit element performed by the short-circuit operation of the short-circuit element for each half cycle of the AC input to the electric device.
[0013]
In the protection circuit according to the next invention, the overcurrent suppressing circuit turns off the conductive element itself, triggered by a terminal voltage generated in the conductive element itself due to current saturation of the conductive element, The present invention is characterized in that the overcurrent flowing in the electric device is suppressed.
[0014]
According to the present invention, the overcurrent suppressing circuit turns off the conductive element itself in response to a terminal voltage generated at the conductive element due to current saturation of the conductive element, and suppresses the overcurrent flowing to the electric device. .
[0015]
In the protection circuit according to the next invention, the conduction element is characterized in that a pair of field-effect transistors are connected in series and in a complementary manner.
[0016]
According to the present invention, the conducting element in which the pair of field effect transistors are connected in series and in a complementary manner alternately operates every half cycle of the AC input to the electric device. In addition, these pair of field effect transistors operate with little power consumption.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a protection circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by the embodiment.
[0018]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a protection circuit according to the present invention. As shown in the drawing, this protection circuit includes a preceding-stage overvoltage suppression circuit 11, an overcurrent suppression circuit 12, and a subsequent-stage overvoltage suppression circuit 13. Each of these circuits is composed of a plurality of elements such as a field effect transistor, a bipolar transistor, a diode, a resistor, a capacitor, a choke transformer, an arrester, a varistor, and a triac.
[0019]
Here, a configuration of the protection circuit illustrated in FIG. 1 is described. First, in the overvoltage suppression circuit 11 of the preceding stage shown in the figure, a pair of choke transformers are connected via Fuse to one end and the other end of the AC input line, respectively. A series circuit of the capacitor C1 and the resistor R1 is inserted in parallel with the AC input power supply and closer to the AC input line than the choke transformer. One end of the capacitor C1 constituting the series circuit is connected to a connection point between the fuse and the choke transformer. The other end of the resistor R1 forming the series circuit is connected to the other end of the AC input power supply. The capacitor C4 is connected in parallel with the AC input line and on the other side of the AC input line with respect to the choke transformer, and the arrester is connected in parallel with the AC input line and with reference to the capacitor C4. Connected to the other side of the input line.
[0020]
Next, in the overvoltage suppression circuit 13 of the subsequent stage shown in FIG. 1, a capacitor C3 is connected in parallel to one end and the other end on the load side. The varistor is connected in parallel with the capacitor C3 and on the opposite side of the load with respect to the capacitor C3. The series circuit of the resistor R7 and the triac Tr4 is connected in parallel with the varistor and on the opposite side of the load with respect to the varistor. Further, the voltage dividing circuit constituted by the series circuit of the resistor R5 and the resistor R6 is connected in parallel with the series circuit of the resistor R7 and the triac Tr4, and is connected to the opposite side of the load with reference to this series circuit. I have. Further, a connection terminal, to which the other end of the resistor R5 and one end of the resistor R6 constituting the voltage dividing circuit are connected, is connected to the gate of the triac Tr4.
[0021]
Further, in the overcurrent suppression circuit 12 shown in FIG. 1, the connection point A is a point connecting the overcurrent suppression circuit 12 and the preceding overvoltage suppression circuit 11, and the connection point B is connected to the overcurrent suppression circuit 12. This is a point connecting the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage. As apparent from the overcurrent suppressing circuit 12 shown in FIG. 3, three paths exist in the path connecting the connection points A and B.
[0022]
In the upper part of the overcurrent suppression circuit 12 shown in FIG. 1, the resistor R2 is connected between the connection point A and the connection point B. In the middle part, the diode D1 and the diode D2 are connected so as to be reversely connected to each other. That is, the cathode of the diode D1 is connected to the cathode of the diode D2, the anode of the diode D1 is connected to the connection point A, and the anode of the diode D2 is connected to the connection point B. In the lower part, the field-effect transistor Tr1 and the field-effect transistor Tr3 are connected so as to be reversely connected to each other. That is, the source of the field effect transistor Tr1 and the source of the field effect transistor Tr3 are connected, the drain of the field effect transistor Tr1 is connected to the connection point A, and the drain of the field effect transistor Tr3 is connected to the connection point B. .
[0023]
A series circuit of a resistor R3 and a resistor R4 is provided between a connection point between the cathode of the diode D1 and the cathode of the diode D2 and a connection point between the source of the field effect transistor Tr1 and the source of the field effect transistor Tr3. The configured voltage divider circuit is connected. Further, a connection terminal to which the other end of the resistor R3 and one end of the resistor R4 constituting the voltage dividing circuit are connected is connected to the base of the bipolar transistor Tr2.
[0024]
On the other hand, the emitter of the bipolar transistor Tr2 is connected to a connection point between the source of the field effect transistor Tr1 and the source of the field effect transistor Tr3, and the collector is connected to the connection between the gate of the field effect transistor Tr1 and the gate of the field effect transistor Tr3. Connected to a point. The bias circuit between the battery E1 and the resistor R8 is connected between the gate and the source of the field-effect transistor Tr1 and between the gate and the source of the field-effect transistor Tr3 such that a positive bias voltage is applied to each source. I have.
[0025]
Next, the circuit operation of this protection circuit will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an operation when a normal voltage is input in the protection circuit shown in FIG. In the following description, unless otherwise specified, only the operation of the positive half cycle of the AC input, that is, the operation in the case where one end (upper terminal) of the AC input terminal has a positive voltage is performed. The operation of the negative half cycle is performed in the overvoltage suppression circuit 11, the overcurrent suppression circuit 12, and the overvoltage suppression circuit 13 of the preceding stage, since the respective circuits are configured symmetrically, the operation of the positive half cycle is performed. And its operating principle is the same.
[0026]
In FIG. 2, an AC input input from an input terminal passes through an overvoltage suppression circuit 11 in a preceding stage, and is input to an overvoltage suppression circuit 13 in a subsequent stage through an overcurrent suppression circuit 12. Here, the series circuit of the capacitor C1 and the resistor R1 is a filter for removing high-frequency noise superimposed on the AC input. Fuse is for limiting a current higher than the allowable current, and is blown at a current of about 40A to 50A. The choke transformer is for removing common mode noise and normal mode noise. Further, the choke transformer and the capacitor C4 function as a low-pass filter. When an overvoltage is applied, the arrester short-circuits itself to prevent the overvoltage from being applied to a circuit in a subsequent stage. This arrester operates at a higher speed and has a higher operating voltage than varistors described later. The arrester of this embodiment uses an element having an operating voltage of about 500 V because the withstand voltage of the subsequent field-effect transistors Tr1 and Tr3 used here is about 600V.
[0027]
On the other hand, a positive bias voltage is applied to each gate of the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 of the overcurrent suppression circuit 12 by the battery E1. Therefore, the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 are always on, and the load current is less than the saturation current and there is almost no voltage drop of these field effect transistors. . Therefore, the AC input voltage becomes the load voltage as it is.
[0028]
In the overvoltage suppression circuit 13 in the subsequent stage, the AC input voltage is applied to the gate of the triac Tr4 by the voltage dividing circuit of the resistors R5 and R6. In the case of a normal AC input, the triac Tr4 is in an OFF state. Now, if a high voltage (for example, about 200 to 300 V) passes without being blocked by the overvoltage suppression circuit 11 in the preceding stage, the current flowing in this voltage dividing circuit increases, and the gate voltage of the triac Tr4 increases, and the triac increases. Tr4 is turned on. As a result, most of the current flowing to the load flows into the triac Tr4 through the resistor R7, so that the load can be protected from overvoltage. At this time, an overcurrent will flow through the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 of the overcurrent suppression circuit 12. This operation will be described later in the description of the operation when a short-circuit current flows on the load side. I do.
[0029]
On the other hand, the varistor provided in the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage is also for protecting the load from overvoltage, similarly to the triac Tr4. Both the triac Tr4 and the varistor suppress the overvoltage that has passed through the overvoltage suppression circuit 11 and the overcurrent suppression circuit 12 in the preceding stage. Note that the capacitor C3 is for preventing the influence on the load side of noise and a steep voltage change.
[0030]
FIG. 3 is a circuit diagram showing an operation when a short-circuit current flows on the load side in the protection circuit shown in FIG. In the figure, when a normal AC input is applied, the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 are always on, the load current is less than the saturation current, and the voltage drop of these field effect transistors decreases. As described above, the voltage at both ends is almost 0 V.
[0031]
FIG. 4 shows the drain-source voltage V of the field-effect transistor. _DS And drain current I _D FIG. As shown in FIG. _D Up to a certain current, the drain-source voltage V _DS Hardly occurs. However, the drain current I _D Exceeds a predetermined current (saturation current), the drain current I _D Without increasing the drain-source voltage V _DS Will increase rapidly.
[0032]
Returning to FIG. 3, when a short-circuit current flows to the load side for some reason, the drain current I flowing through the field-effect transistor Tr1 on the path (1) _D Increases, and as described above, V _DS Increase. At this time, this V _DS As a result, a current flows through the voltage dividing circuit of the resistors R3 and R4 through the diode D1 on the path (2), and a bias voltage is generated between the base and the emitter of the bipolar transistor Tr2. The bipolar transistor Tr2 is turned on by this bias voltage, and the voltage between the gate and the source of the field effect transistor Tr1 is set to 0 V. Therefore, the field effect transistor Tr1 is turned off, and no current flows on the path (1). Therefore, the load current flows toward the load through the resistor R2 on the path of (3). The load current is cut off by the diode D2 on the path (2).
[0033]
As is clear from FIG. 4, the characteristics of the field-effect transistor near the saturation current are steep, and the field-effect transistor Tr1 reacts to a steep change in the load current and turns itself off rapidly. Further, at this time, a short circuit current on the load side, that is, an overcurrent due to a cause on the load side can be prevented by flowing a current on the path (3) which is a bypass path of the current. Note that a resistance value that does not allow an excessive current to flow to the load side may be used for the resistor R2.
[0034]
The above description is of the operation when a short-circuit current flows on the load side, but the same circuit operation is performed even when the AC input becomes overvoltage and the triac Tr4 operates. That is, when the overvoltage is applied to the point B, the current flowing through the voltage dividing circuit of the resistors R5 and R6 increases, and as a result, the gate voltage of the triac Tr4 increases and the triac Tr4 turns on. At this time, a large current flows through the resistor R7, and a saturation current flows through the field effect transistor Tr1. The subsequent operation is as described above.
[0035]
Although the description so far is for the positive half cycle of the AC input, the same operation is performed for the negative half cycle of the AC input. For example, in the overcurrent suppression circuit 12, the drain-source voltage V generated when a saturation current flows through the field-effect transistor Tr3. _DS As a result, a current flows through the diode D2, and a bias voltage is applied between the base and the emitter of the bipolar transistor Tr2 by the current. At this time, the bipolar transistor Tr2 is turned on, and the voltage between the gate and the source of the field effect transistor Tr3 is set to 0 V. Therefore, the field effect transistor Tr3 is turned off, and no current flows on the path {circle around (1)}. The current flows through the path of ▼.
[0036]
As described above, in the protection circuit according to the present invention, the operation of shutting off and restoring the excessive voltage or the operation of shutting off and restoring the excessive current is performed every half cycle of the AC input. In addition, the return operation is also performed in a self-recovery manner every half cycle of the AC input, and can be immediately restored when the abnormal voltage or the overcurrent state is eliminated, and the fuse is hardly blown. Therefore, continuous operation without stopping the device is possible.
[0037]
In addition, although a circuit using a conventional arrestor or varistor, or a circuit combining the two, cannot suppress a voltage abnormality of 10 ms or less, this protection circuit uses the steep cutoff characteristics of a field-effect transistor. , And voltage abnormalities of 10 ms or less can be suppressed.
[0038]
Furthermore, since stress is not applied to a device that is sensitive to abnormal voltage, the life of the device can be extended. Also, since there is almost no power loss in the state of normal input, high-efficiency operation is possible.
[0039]
Inrush current is suppressed by the constant current characteristic of a circuit obtained by combining the overcurrent suppression circuit 12 and the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage, so that the life of a device with many on-offs can be extended.
[0040]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the protection circuit shown in FIG. In the figure, the field effect transistor Tr1 of the overcurrent suppression circuit 12 is replaced by a parallel circuit of a bipolar transistor Tr5 and a diode D4, and the field effect transistor Tr3 is replaced by a parallel circuit of a bipolar transistor Tr6 and a diode D5. The emitters of the respective bipolar transistors Tr5 and Tr6 are connected to the anodes of the respective diodes D4 and D5, and the collectors of the respective bipolar transistors Tr5 and Tr6 are connected to the cathodes of the respective diodes D4 and D5. ing. In the case of a field-effect transistor, current can flow in the direction from the drain to the source or in both directions from the source to the drain.In the case of a bipolar transistor, a large current flows in only one direction from the collector to the emitter. Can not. Therefore, a diode is used to allow current to flow in both directions.
[0041]
In the circuit configuration of FIG. 5, the base current always flows through one of the bipolar transistor Tr5 and the bipolar transistor Tr6. However, the gate current hardly flows in the circuit configuration of FIG. Then, the circuit configuration of FIG. 1 is superior.
[0042]
Further, in the circuit configuration of FIG. 5, a current always flows between the emitter and the collector in one of the bipolar transistor Tr5 and the bipolar transistor Tr6, and there is a slight voltage drop. However, in the circuit configuration of FIG. Since there is almost no drop, the circuit configuration of FIG. 1 is superior from the viewpoint of efficiency.
[0043]
FIG. 6 is a circuit diagram in which a self-generation circuit for generating a bias voltage applied to a field-effect transistor is added to the protection circuit shown in FIG. As shown in the figure, the self-generation circuit includes a transformer, a diode D3 having an anode connected to one end of a secondary winding of the transformer, one end connected to the cathode of the diode D3, and the other end connected to the transformer. A capacitor C2 is connected to the other end of the secondary winding, and a resistor R9 having one end connected to a connection point between the cathode of the diode D3 and one end of the capacitor C2.
[0044]
In this self-generation circuit, the capacitor C2 is charged in the positive half cycle of the AC input, and a predetermined voltage is maintained. This predetermined voltage may be equal to the bias voltage shown in FIG. 1 and the like, and the winding ratio between the primary winding and the secondary winding of the transformer may be set to a predetermined winding ratio. The resistor R9 has the same function as the resistor R8. As described above, by adding a self-generation circuit that generates a bias voltage applied to the field-effect transistor, the battery E1 can be made unnecessary.
[0045]
As described above, according to this embodiment, the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 provided in the overcurrent suppression circuit 12 perform path control to limit the current flowing to the load, and The triac Tr4 and the varistor provided in the overvoltage suppression circuit 13 can suppress the input of the overvoltage to the load. At this time, when the overvoltage is input to the load, the overcurrent suppression circuit 12 increases the current flowing through the field effect transistors Tr1 and Tr3 caused by short-circuiting the triac Tr4 and the varistor of the subsequent overvoltage suppression circuit 13. Is detected and the path of the current flowing to the load is switched, so that the fuse is hardly blown, and the continuous operation without stopping the device is achieved.
[0046]
Further, according to this embodiment, the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 provided in the overcurrent suppression circuit 12 perform a path control to limit the current flowing to the load, and the overvoltage suppression circuit 13 The triac Tr4 or the varistor provided in the above can suppress the input of the overvoltage to the load. At this time, the overcurrent suppression circuit 12 detects an increase in the current flowing through the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 when the overcurrent flows through the load, and switches the path of the current flowing through the load to generate a voltage drop. As a result, the overcurrent flowing to the load is suppressed, so that the fuse is hardly blown, and an effect of enabling continuous operation without stopping the device is achieved.
[0047]
Further, according to this embodiment, the overcurrent suppressing circuit 12 performs the protection operation for the load performed by switching the path of the current flowing through the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3, and the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor. The recovery operation of Tr3 is performed for each half cycle of the AC input to the load, and the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage performs a protection operation for the load performed by the short-circuit operation of the triac Tr4 or the varistor and a protection operation of the triac Tr4 or the varistor. Since the recovery operation is self-recovered every half cycle of the AC input to the load, it is possible to immediately recover when the abnormal voltage or the overcurrent state is eliminated. Further, since the fuse is hardly blown, there is an effect that a continuous operation without stopping the device is enabled. Further, since there is almost no power loss in the state of the normal input, there is an effect that the operation can be performed with high efficiency. Further, the inrush current is suppressed by the constant current characteristic of a circuit obtained by combining the overcurrent suppression circuit 12 and the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage, so that there is an effect that the life of a device with many on-offs can be extended. .
[0048]
Further, according to this embodiment, the overcurrent suppressing circuit 12 triggers the terminal voltages generated in the field effect transistors Tr1 and Tr3 themselves due to the current saturation of the field effect transistors Tr1 and Tr3. Since the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr3 themselves are turned off to suppress overcurrent flowing to the load, it is possible to immediately recover when the abnormal voltage or the overcurrent state is eliminated. It has the effect of being able to do it. Further, since the fuse is hardly blown, there is an effect that a continuous operation without stopping the device is enabled. Further, since there is almost no power loss in the state of the normal input, there is an effect that the operation can be performed with high efficiency. Further, the inrush current is suppressed by the constant current characteristic of a circuit obtained by combining the overcurrent suppression circuit 12 and the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage, so that there is an effect that the life of a device with many on-offs can be extended. .
[0049]
Further, according to this embodiment, the field effect transistors Tr1 and Tr3 connected in series and in a complementary manner alternately operate every half cycle of AC input to the load. In addition, since the pair of field effect transistors operate without consuming much power, it is possible to immediately recover when the abnormal voltage or the overcurrent state is eliminated. Further, since the fuse is hardly blown, there is an effect that a continuous operation without stopping the device is enabled. Further, since there is almost no power loss in the state of the normal input, there is an effect that the operation can be performed with high efficiency. Further, the inrush current is suppressed by the constant current characteristic of a circuit obtained by combining the overcurrent suppression circuit 12 and the overvoltage suppression circuit 13 at the subsequent stage, so that there is an effect that the life of a device with many on-offs can be extended. .
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the overcurrent suppressing circuit 12 includes the field effect transistor Tr1 and the field effect transistor Tr1 generated by short-circuiting the triac Tr4 or the varistor of the overvoltage suppressing circuit 13 at the subsequent stage when the overvoltage is input to the load. Since the path of the current flowing through the load is switched by detecting an increase in the current flowing through the field-effect transistor Tr3, the fuse is hardly blown, and continuous operation without stopping the device is enabled. It works.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a protection circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an operation when a normal voltage is input in the protection circuit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing an operation when a short-circuit current flows to a load side in the protection circuit shown in FIG. 1;
FIG. 4 shows a drain-source voltage (V) of a field-effect transistor. _DS ) And drain current I _D FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the protection circuit shown in FIG.
6 is a circuit diagram in which a self-generation circuit for generating a bias voltage applied to a field-effect transistor is added to the protection circuit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
11 Overvoltage suppression circuit
12 Overcurrent suppression circuit
13 Overvoltage suppression circuit
A, B connection point
C1, C2, C3, C4 capacitors
D1, D2, D3, D4, D5 Diode
E1 battery
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 Resistance
Tr1, Tr3 Field effect transistor
Tr2, Tr5, Tr6, bipolar transistor
Tr4 Triac
I _D Drain current
V _DS Drain-source voltage

Claims

At least one of an overvoltage input to the electric device and an overcurrent generated in the electric device, which is inserted between an AC power supply and an electric device, or incorporated in a stage preceding the electric device connected to the AC power supply. In the protection circuit that suppresses
An overcurrent suppression circuit including a conduction element that performs a path control to limit a current flowing through the electric device,
An overvoltage suppression circuit including a short-circuit element for suppressing input of the overvoltage to the electric device,
With
The overcurrent suppression circuit detects an increase in current flowing through the conduction element due to short-circuiting the short-circuit element of the overvoltage suppression circuit when the overvoltage is input to the electric device, and flows through the electric device. A protection circuit characterized by switching a current path.

At least one of an overvoltage input to the electric device and an overcurrent generated in the electric device, which is inserted between an AC power supply and an electric device, or incorporated in a stage preceding the electric device connected to the AC power supply. In the protection circuit that suppresses
An overcurrent suppression circuit including a conduction element that performs a path control to limit a current flowing through the electric device,
An overvoltage suppression circuit including a short-circuit element for suppressing input of the overvoltage to the electric device,
With
The overcurrent suppression circuit detects an increase in a current flowing through the conductive element when an overcurrent flows through the electric device, and switches a path of a current flowing through the electric device to generate a voltage drop, thereby causing a voltage drop. A protection circuit for suppressing the overcurrent flowing through the protection circuit.

The overcurrent suppression circuit performs a protection operation for the electrical device and a recovery operation of the conductive device performed by switching a path of a current flowing through the conductive device every half cycle of an AC input input to the electrical device.
The overvoltage suppression circuit performs a protection operation on the electrical device performed by the short-circuiting operation of the short-circuiting element and a recovery operation of the short-circuiting element every half cycle of AC input to the electric device.
The protection circuit according to claim 1 or 2, wherein:

The overcurrent suppressing circuit suppresses the overcurrent flowing through the electric device by turning off the conductive element itself in response to a terminal voltage generated in the conductive element itself due to current saturation of the conductive element. The protection circuit according to claim 1, wherein:

The protection circuit according to claim 1, wherein the conductive element includes a pair of field effect transistors connected in series and in a complementary manner.