JP2007159362A

JP2007159362A - 電気回路

Info

Publication number: JP2007159362A
Application number: JP2005354926A
Authority: JP
Inventors: Koji Kanzawa; 功治神澤
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1796239A1; US7593197B2; DE602006013772D1; EP1796239B1; US20070133138A1

Abstract

【課題】電気回路において発生した短絡電流による回路破損を最小限に抑える電気回路を実現する。
【解決手段】定格の小さい複数の抵抗（１１，１２，１３）により構成される合成抵抗１０が配設された電気回路１００において、電源部１と接地部２との間に設置されたコンデンサ２０がショートして短絡状態におかれた際に生じる短絡電流が電気回路１００に流れた場合に、合成抵抗１０における第３抵抗１３に対してその短絡電流を集中して流すことによって、その１つの第３抵抗１３を破壊するために、他の抵抗（第１抵抗１１、第２抵抗１２）への短絡電流を迂回させて第３抵抗１３に流すダイオード３０を、他の抵抗（１１，１２）に対して並列に接続する構成にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気回路に関する。

従来、スイッチング素子が短絡状態におかれた際に、短絡電流をダイオードにバイパスさせることによって、所定の抵抗体が破損してしまうことを防止する電気回路を有するスイッチングレギュレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、電気回路における所定の抵抗体に対してヒューズを直列に配置させ、その電気回路に短絡電流などの異常な大電流が流れた際に、そのヒューズが溶断することによって抵抗体や電気回路を保護する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−２３３１４２号公報特開２００５−４９３６９号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、短絡電流がダイオードにバイパスされて流されてはいるものの、その回路におけるヒューズやブレーカによって速やかに電流が遮断されなければ、電気回路の各部が破損するなどのトラブルが生じてしまうことがあるという問題があった。

また、上記特許文献２の場合、ヒューズの溶断特性が悪く、溶断されるまでに時間がかかってしまうと、その短絡電流によって電気回路の各部が破壊されてしまうトラブルが生じてしまうことがあった。また、ヒューズの溶断時には微量発煙が生じるという問題もあった。

本発明の目的は、電気回路において発生した短絡電流による回路破損を最小限に抑える電気回路を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路において、前記合成抵抗は、当該電気回路における電源部と接地部との間に配設されており、前記電源部と前記接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流が当該電気回路に流れた際に、前記合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗に前記短絡電流を集中させてその１つの抵抗を破壊するために、他の抵抗への短絡電流を迂回させるように前記他の抵抗に対して並列に接続されたダイオードを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路において、当該電気回路に短絡電流が流れた際に、前記合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗に前記短絡電流が集中するように、他の抵抗への短絡電流を迂回させるバイパス部を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電気回路において、前記バイパス部は、前記他の抵抗に対して並列に接続されたダイオードであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の電気回路において、前記合成抵抗は、当該電気回路における電源部と接地部との間に配設されており、前記電源部と前記接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流が前記１つの抵抗に流れることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路に短絡電流が流れた場合、合成抵抗を構成するいずれか１つの抵抗に対して短絡電流が集中して流れるように、ダイオードが他の抵抗への短絡電流を迂回させることができる。つまり、電気回路に短絡電流が流れる異常時に、ダイオードがその短絡電流を合成抵抗における所定の１つの抵抗に集中させることができるので、その抵抗に電気エネルギーを集中させて、抵抗をより速やかに溶断、焼損させるなどして破壊することができる。
従って、電気回路に短絡電流が流れる異常時に、合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗を速やかに破壊し、短絡電流を遮断することができるので、短絡電流によって電気回路におけるその所定の抵抗以外の各部が損傷してしまうことを低減することができる。
よって、この電気回路は、電気回路において発生した短絡電流による回路破損を最小限に抑えることができる。

特に、ダイオードは、合成抵抗における他の抵抗に対して並列に接続されているので、他の抵抗に短絡電流がほとんど流れないように、その短絡電流を迂回させて、所定の１つの抵抗に対して短絡電流を集中させるように流すことができる。

また、合成抵抗は、電気回路における電源部と接地部との間に配設されているので、電源部と接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流を所定の１つの抵抗に集中して流すことができる。そして、その所定の１つの抵抗を速やかに破壊することができる。
よって、電気回路における電源と接地との間に生じた短絡電流をより速やかに遮断することができる。

請求項２に記載の発明によれば、定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路に短絡電流が流れた場合、合成抵抗を構成するいずれか１つの抵抗に対して短絡電流が集中して流れるように、バイパス部が他の抵抗への短絡電流を迂回させることができる。
つまり、電気回路に短絡電流が流れる異常時に、バイパス部がその短絡電流を合成抵抗における所定の１つの抵抗に集中させることができるので、その抵抗に電気エネルギーを集中させて、その抵抗をより速やかに溶断、焼損させるなどして破壊することができる。
従って、電気回路に短絡電流が流れる異常時に、合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗を速やかに破壊し、短絡電流を遮断することができるので、短絡電流によって電気回路におけるその所定の抵抗以外の各部が損傷してしまうことを低減することができる。
よって、この電気回路は、電気回路において発生した短絡電流による回路破損を最小限に抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、電気回路のバイパス部は、合成抵抗における他の抵抗に対して並列に接続されたダイオードであるので、他の抵抗に短絡電流がほとんど流れないように、その短絡電流を迂回させて、所定の１つの抵抗に対して短絡電流を集中させるように流すことができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、合成抵抗は、電気回路における電源部と接地部との間に配設されているので、電源部と接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流を所定の１つの抵抗に集中して流すことができる。
そして、その所定の１つの抵抗を速やかに破壊することができる。
よって、電気回路における電源と接地との間に生じた短絡電流を速やかに遮断することができる。

以下、図面を参照して本発明に係る電気回路の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電気回路１００における要部構成を示す説明図である。

図１に示すように、電気回路１００は、電源部１と、接地部２と、電源部１と接地部２との間に配設される合成抵抗１０と、合成抵抗１０と接地部２との間に設置された所定の部品であるコンデンサ２０と、バイパス部であるダイオード３０と、を有している。

合成抵抗１０は、第１抵抗１１と、第２抵抗１２と、第３抵抗１３が、直列に接続されて構成されている。
第１抵抗１１と、第２抵抗１２と、第３抵抗１３とは、それぞれ定格の小さいカーボン抵抗であり、各抵抗が有する抵抗値が合成された合成抵抗値を合成抵抗１０が有するようになっている。

ダイオード３０は、第１抵抗１１と第２抵抗１２とに対して並列に接続されている。
なお、第１抵抗１１と第２抵抗１２との直列接続部分に対しては、通常動作で０．６〔Ｖ〕以下の電圧となるような設定が行われることが好ましい。

次に、電気回路１００における第３抵抗１３に作用する電力について説明する。

電源部１における電源電圧が１０〔Ｖ〕、第１抵抗１１、第２抵抗１２、第３抵抗１３の各抵抗値が１〔Ω〕であり、通常動作時に各抵抗（１１，１２，１３）に０．１〔Ａ〕の電流が流れるものとすると、各抵抗で、０．１〔Ｖ〕の電圧降下が生じ、第３抵抗１３には、Ｐ＝Ｒ・Ｉ^２＝１×（０．１）^２＝０．０１〔Ｗ〕の電力消費が発生する。

一方、コンデンサ２０がショートし、短絡状態におかれると、電源部１と接地部２との間に１０〔Ｖ〕の電圧がかかり、短絡電流が回路に流れることとなるが、第１抵抗１１と第２抵抗１２における降下電圧はダイオード３０の順方向電圧に維持された状態で、短絡電流のほとんどはダイオード３０を介して流れることとなる。
つまり、ダイオード３０は、第１抵抗１１と第２抵抗１２への短絡電流を迂回させて、第３抵抗１３へ向かわせるので、第３抵抗１３には、短絡電流に伴う大電流が流れることとなる。
そして、このダイオード３０での電圧降下が１〔Ｖ〕であるとすると、第３抵抗１３には９〔Ｖ〕の電圧がかかることとなり、第３抵抗１３には、Ｐ＝Ｖ^２／Ｒ＝（９）^２／１＝８１〔Ｗ〕の電力消費が発生する。

このように、定格の小さい第３抵抗１３に対して、８１〔Ｗ〕の電力が作用すると、第３抵抗１３は、瞬時に破壊されることとなって、短絡電流が遮断されるようになる。
第３抵抗１３が破壊されて短絡電流が遮断されれば、電気回路１００における破損箇所は、コンデンサ２０と、第３抵抗１３の２箇所で済むこととなって、回路は最低限の破損被害で済む。
つまり、電気回路１００において、コンデンサ２０がショートした場合に、電気回路１００における損傷箇所は、コンデンサ２０と、第３抵抗１３の２箇所である。

これに対して、例えば、図２に示す電気回路２００のように、電気回路１００のダイオード３０がない構成の電気回路における第３抵抗１３に作用する電力について説明する。
電気回路２００の通常動作において、第３抵抗１３には、前述の電気回路１００と同様にＰ＝０．０１〔Ｗ〕の電力消費が発生する。
そして、コンデンサ２０がショートし、短絡状態におかれると、電源部１と接地部２との間に１０〔Ｖ〕の電圧がかかるので、各抵抗には約３．３〔Ｖ〕の電圧降下が生じ、約３．３〔Ａ〕の電流が流れることとなる。
そして、第３抵抗１３には、Ｐ＝Ｒ・Ｉ^２＝１×（３．３）^２≒１０．９〔Ｗ〕の電力消費が発生する。
つまり、この電気回路２００において、コンデンサ２０がショートし短絡状態におかれた際に、第３抵抗１３は瞬時に破壊されないので、第３抵抗１３は発熱することとなり、回路からの発煙や発火というトラブルが生じやすい状態となってしまう。
しかも、第１抵抗１１、第２抵抗１２、第３抵抗１３の各抵抗に対して均等に短絡電流が流れるため、抵抗の破損に伴う短絡電流の遮断がより起こりにくいので、短絡電流が遮断されるまでの間に、回路におけるその他各部が損傷してしまうこともある。

このように、電気回路１００におけるダイオード３０は、電源回路１００において発生した短絡電流を第３抵抗に１３に集中させ、その１つの第３抵抗を瞬時に破壊することによって、短絡電流を遮断し、回路におけるその他各部が損傷してしまうことを防ぐことができる。
特に、ダイオード３０は、合成抵抗１０における第１抵抗１１と第２抵抗１２の破損を防ぐように、短絡電流を迂回させて流すことができる。
よって、電気回路１００は、電源回路において発生した短絡電流による回路破損を最小限に抑えることができる電気回路であるといえる。

また、第３抵抗１３は、カーボン抵抗であり、従来のヒューズ抵抗に比べて安価であるので、電気回路１００を保護するために破壊する部品・素子として好適に使用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、並列に接続された第１抵抗１１と第２抵抗１２に対して、直列に第３抵抗１３が接続された合成抵抗１０ａにおける、第１抵抗１１と第２抵抗１２部分にダイオード３０が並列に接続される電気回路１０１であってもよい。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る電気回路を示す説明図である。バイパス部であるダイオードのない電気回路を示す説明図である。本発明の電気回路の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１電源部
２接地部
１０合成抵抗
１１第１抵抗（他の抵抗）
１２第２抵抗（他の抵抗）
１３第３抵抗（１つの抵抗）
２０コンデンサ（所定の部品）
３０ダイオード（バイパス部）
１００、１０１電気回路

Claims

定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路において、
前記合成抵抗は、当該電気回路における電源部と接地部との間に配設されており、前記電源部と前記接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流が当該電気回路に流れた際に、前記合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗に前記短絡電流を集中させてその１つの抵抗を破壊するために、他の抵抗への短絡電流を迂回させるように前記他の抵抗に対して並列に接続されたダイオードを有することを特徴とする電気回路。
定格の小さい複数の抵抗により構成される合成抵抗が配設された電気回路において、
当該電気回路に短絡電流が流れた際に、前記合成抵抗におけるいずれか１つの抵抗に前記短絡電流が集中するように、他の抵抗への短絡電流を迂回させるバイパス部を有することを特徴とする電気回路。
前記バイパス部は、前記他の抵抗に対して並列に接続されたダイオードであることを特徴とする請求項２に記載の電気回路。
前記合成抵抗は、当該電気回路における電源部と接地部との間に配設されており、前記電源部と前記接地部との間に設置された所定の部品が短絡状態におかれた際に生じる短絡電流が前記１つの抵抗に流れることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気回路。