JP2010172150A - 過電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な電源電圧の印加時に、過電圧保護回路を破壊することなく機器の保護を行うこと。
【解決手段】交流電源１を整流手段２により整流し、平滑コンデンサ８により平滑して負荷９へ電力供給を行う回路において、整流手段２の直流出力端と平滑コンデンサ８との間に直列に抵抗６を接続し、整流手段２の直流出力端と並列に過電圧検出手段３を接続し、平滑コンデンサ８と並列に定電圧素子７を接続し、過電圧検出手段３により過電圧検出した場合に、抵抗６に並列に接続された常閉手段を開状態とすることにより、機器を保護するとともに、保護回路部品の破壊を伴わない過電圧保護回路を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、過剰な電源電圧入力から機器を保護する、保護回路に関するものである。

従来、過剰な電源電圧から機器を保護する回路として、ヒューズなどの過電流遮断素子又はこれらとバリスタなどの定電圧導通素子とから成るものが最も基本的で、広く一般的に知られている（特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら従来の過電圧保護回路について説明する。図３は従来の過電圧保護回路の構成図である。図３において回路は、交流電源１、交流電源からの交流入力を直流に変換する整流手段２、整流後の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ８、平滑コンデンサ８から電力が供給される負荷９で構成されている。バリスタなどの定電圧導通素子１１が、ヒューズ１０を介して交流電源１に接続される。

このような電源回路に、定電圧導通素子１１の規定電圧を上回る電圧が印加された場合、定電圧導通素子１１が導通し、ヒューズ１０を経由して交流電源１から過大電流が流れて、ヒューズ１０が溶断する。

これにより、整流手段２以降の回路が交流電源１から切り離され、過大電圧により、整流手段２以降に接続された回路や機器が破壊することが防止される。
特開２００３−１６４０５４号公報

しかしながら前記従来の構成では、過大電圧が印加されると保護回路自体は破壊されるため、交流電源が正常に復帰した場合においても機器は交流電源から切り離された状態となり、保護回路を修復しなければ機器は正常動作しないため、電源系統が不安定な環境など頻繁に過大電圧が印加される事が想定される状況では、保護回路の動作毎に修復の手間がかかり、ひいては機器の運転効率を低下させるという課題を有していた。

本発明は、前記従来課題を解決するものであり、過大な電源電圧印加から機器を保護するとともに、電源電圧が正常に復帰した場合において、修復などの手間を要さない過電圧保護回路を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の過電圧保護回路は、整流回路と平滑コンデンサとの間に抵抗を接続するとともに、平滑コンデンサと並列に定電圧素子を設け、整流回路の直流出力端の過電圧を検出する過電圧検出手段により、過電圧が検出された場合に、抵抗に並列接続された常閉手段を開状態とすることにより、平滑コンデンサ以降の電圧を定電圧素子の規定電圧に抑制することができ、機器の破壊を防止することが可能になる。また、過電圧により保護回路自体が破壊することもないため、電源電圧が正常に復帰した後に修復などの手間を要することもない。

本発明の過電圧保護回路は、整流回路と平滑コンデンサとの間に抵抗を接続するとともに、平滑コンデンサと並列に定電圧素子を設け、整流回路の直流出力端の過電圧を検出する過電圧検出手段により過電圧が検出された場合に、抵抗に並列接続された常閉手段を開
状態にすることにより、平滑コンデンサ以降の電圧を定電圧素子の規定電圧に抑制することができるとともに、保護回路自体は破壊されないため、頻繁に過電圧保護が動作する環境においても、過電圧保護回路の修復の手間が不要となる。

第１の発明は、交流電源と、交流電源を整流する整流回路と、抵抗を介して整流回路の直流出力端に接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサから電力を供給する負荷とを有し、平滑コンデンサに並列接続された定電圧素子と、抵抗に並列接続された常閉手段と、常閉手段を駆動する常閉手段駆動手段と、整流回路の直流出力端の電圧を検出する過電圧検出手段とを備え、過電圧検出手段により過電圧が検出された場合に、常閉手段を開状態とすることを特徴とした過電圧保護回路であり、過電圧が印加された場合に、過電圧保護回路自体が破壊しないため、過電圧から正常状態に復帰した後に過電圧保護回路の修復が不要となる。

第２の発明は、常閉手段を二接点とし、一接点を定電圧素子と平滑コンデンサの間に挿入したものであり、過電圧検出手段により過電圧が検出された場合に、常閉手段が開状態となることで、平滑コンデンサ以降の回路が定電圧素子および抵抗から切り離されることになり、抵抗の定格電力を小さくし小型化することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における過電圧保護回路の構成図を示している。

本実施の形態における回路は、交流電源１、整流回路２、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサ８及び平滑コンデンサから電力が供給される負荷８から構成されている。

また、上記回路には過電圧保護を行うために、整流回路２の直流出力端と平滑コンデンサ８の間には抵抗６が接続され、抵抗６と並列に常閉手段である常閉型のリレー５（以下、リレー）が接続される。さらに、平滑コンデンサ８と並列に定電圧素子７が接続され、整流回路２の直流出力端と並列に過電圧検出手段３が接続されている。

過電圧検出手段３からの検出結果は、リレー５を駆動するリレー駆動手段４に送出される。

以上のように構成された過電圧保護回路について、以下その動作、作用を説明する。

交流電源１からの交流出力は、ダイオードブリッジから構成される整流手段２によって直流に整流され、該整流手段２からの出力は過電圧検出手段３によって監視される。過電圧検出手段３により検出される過電圧設定値は、定電圧素子７の規定電圧値を上回って設定され、過電圧を検出するとリレー駆動手段４によりリレー５が駆動されて常時閉の状態から開状態となる。また、定電圧素子７の規定電圧値は、交流電源１が正常と考えられる範囲において生じる電圧値を上回る値に選定される。なお、過電圧検出手段３の過電圧設定値よりも定電圧素子７の規定電圧値は大きい値ではあるが、両者はごく近い値に設定する。従って、過電圧が印加され始めてその電圧が両者の値の間にあるのはごく短い時間である。さらに過電圧検出手段３として適度な検出応答性を持つものを用いることで、定電圧素子７に負担がかからないようにすることができる。

過電圧が検知されない通常の電圧がかかっている状態では、リレー５は閉状態で短絡さ
れているため、抵抗６に電流が流れることなく、整流手段２の出力電圧がそのまま平滑コンデンサ８を介して負荷に供給される。

次に、交流電源１の電圧が正常と考えられる範囲を上回った場合においては、過電圧検出手段３によって検出されてリレー５が開状態となり、抵抗６に電流が流れるようになる。そして、定電圧素子を流れる電流および負荷９を流れる電流の和と抵抗６の抵抗値の積による電圧が、抵抗６で電圧降下を生じることになる。すなわち、平滑コンデンサ８の直流電圧は定電圧素子７の規定電圧に抑制され、抵抗６での電圧降下によって負荷へ過電圧がかかることが回避される。

そして、電源電圧が正常に復旧するとリレー５が閉状態に戻り、抵抗６による電圧降下は生じず、正常電圧が負荷９に供給される。

以上のように、交流電源の電圧が異常に上昇した場合においても、平滑コンデンサ以降の電圧は定電圧素子の規定電圧に抑制され、破壊を防止することが可能になるとともに、保護回路を構成する部品が破壊しないため、交流電源が正常に復旧した後においても機器を継続して動作させることが可能になる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における過電圧保護回路の構成図を示している。図１と同じ要素は同じ番号を付与して説明を省略する。

図２において、保護回路の構成として二接点を有する常閉手段（以下二接点リレー５ａ）が設けられており、当該二接点リレー５ａの二接点の一接点は、定電圧素子７と平滑コンデンサ８の間に直列に接続される。他の一接点は、第一の実施の形態のリレー５と同様に接続されている。

以上のように構成された過電圧保護回路において、過電圧検出手段３により過電圧が検出されると、二接点リレー５ａが駆動して二接点ともに開状態になる。そして、定電圧素子７へ抵抗６を介した電流が流れることで、定電圧素子７の両端は当該定電圧素子７の規定電圧に抑制される。また、二接点リレー５ａが開状態となって負荷９が切り離されることになるため、負荷９による電力消費が行われない。すなわち、本実施の形態の構成とすることで抵抗６の抵抗値を大きく設定することができるため、抵抗６の定格電力を小さくすることが可能になり、部品の小型化を図ることができる。

なお、過電圧の検出されない正常状態から、過電圧が検出されて負荷９が切り離されるまでの間では、定電圧素子７に電流が流れることで負荷９に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。

さらに、過電圧保護回路自体が破壊しないため、過電圧から正常状態に復帰した後に過電圧保護回路の修復が不要となり、機器の運転効率の低下を防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかる過電圧保護回路は、過電圧検出時において保護回路の破壊が生じないため、過電圧からの復帰時に、保護回路の修復を行う必要がなく、頻繁に過電圧が印加される環境において、機器の稼動効率を改善することが可能となるので、各種電気機器の過電圧保護装置として適用できる。

本発明の実施の形態１における過電圧保護回路の回路構成図 本発明の実施の形態２における過電圧保護回路の回路構成図 従来のインバータ装置の回路構成図

１ 交流電源
２ 整流手段
３ 過電圧検出手段
４ リレー駆動手段
５ リレー
５ａ 二接点リレー
６ 抵抗
７ 定電圧素子
８ 平滑コンデンサ
９ 負荷
１０ ヒューズ
１１ 定電圧素子

Claims (2)

1. 交流電源と、前記交流電源を入力とする整流回路と、抵抗を介して前記整流回路の直流出力端に接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサから電力を供給する負荷とを有し、前記平滑コンデンサに並列接続された定電圧素子と、前記抵抗に並列接続された常閉手段と、前記常閉手段を駆動する常閉手段駆動手段と、前記整流回路の直流出力端の電圧を検出する過電圧検出手段とを備え、前記過電圧検出手段により過電圧が検出された場合に、前記常閉手段を開状態とすることを特徴とした、過電圧保護回路。
2. 常閉手段を二接点とし、一接点を定電圧素子と平滑コンデンサの間に挿入した、請求項１に記載の過電圧保護回路。

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