JP2011239283A - Surge protection circuit and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サージ保護回路およびそれを備える電子機器に関する。 The present invention relates to a surge protection circuit and an electronic device including the same.
従来から、電子機器をサージから保護するための様々な構成が提案されている。たとえば特開2004−312473号公報(特許文献1)は、電子機器に内蔵された特定の回路を用いたサージ吸収用フィルターを開示する。 Conventionally, various configurations for protecting electronic devices from surges have been proposed. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2004-31473 (Patent Document 1) discloses a surge absorbing filter using a specific circuit built in an electronic device.
上記文献に開示されたフィルターは、信号入力端子と信号出力端子との間の信号通路に設けたハイパスフィルター回路、および当該ハイパスフィルター回路に連結された上り信号通過回路によって構成される。これらの回路全体を1つのハイパスフィルターとみて各素子の値を決定することによって、ハイパスフィルターに用いられるコイルのインダクタンス値を小さくすることが可能になる。 The filter disclosed in the above document includes a high-pass filter circuit provided in a signal path between a signal input terminal and a signal output terminal, and an upstream signal pass circuit connected to the high-pass filter circuit. By determining the value of each element by regarding these circuits as a single high-pass filter, the inductance value of the coil used in the high-pass filter can be reduced.
上記文献に開示された構成によれば、ハイパスフィルター回路に含まれるコイルは、信号入力端子とアース(接地ノード)との間に設けられる。したがって、直流電圧が重畳された信号を伝達するための信号ラインに上記フィルターを挿入できない。その理由は、信号に重畳された直流成分がコイルを経由してアースへと伝達されるためである。 According to the configuration disclosed in the above document, the coil included in the high-pass filter circuit is provided between the signal input terminal and the ground (ground node). Therefore, the filter cannot be inserted into a signal line for transmitting a signal on which a DC voltage is superimposed. The reason is that the DC component superimposed on the signal is transmitted to the ground via the coil.
また多くの場合には、電子回路のサージ保護については、バリスタ等の部品を電子回路に取り付けることで対応している。しかし配線パターン、部品配置等が異なると、サージに対して弱い部分も異なりうる。 In many cases, surge protection of electronic circuits is supported by attaching components such as varistors to the electronic circuit. However, if the wiring pattern, component arrangement, etc. are different, the portion that is vulnerable to surge can also be different.
このため、たとえば製品開発の際に、従来製品と配線パターンあるいは部品配置等が変更されたことによって、従来と同じサージ対策(たとえば回路パターンのある個所にバリスタを配置する)を行なっていてもサージに弱い個所が新たに発生する可能性がある。回路の中にサージに弱い部分がある場合には、その部分に対するサージ対策を追加する必要がある。 For this reason, for example, during product development, even if the same surge countermeasures as before (for example, varistors are arranged at locations where circuit patterns are provided) due to changes in the wiring pattern or component arrangement, etc., with conventional products There is a possibility that a new location will be generated. If there is a part that is vulnerable to surge in the circuit, it is necessary to add surge countermeasures for that part.
一般的に、回路の中にサージに弱い部分があるかどうかは、サージ試験によって検証される。したがってその回路にサージ対策を施すためには、回路の配線パターンあるいは部品配置をサージを考慮して検討し、その検討結果をサージ試験によって検証することが必要となる。このため、サージ対策が完了するまでに時間、設計工数がかかるといった課題がある。 In general, it is verified by a surge test whether there is a weak part in a circuit. Therefore, in order to take a surge countermeasure on the circuit, it is necessary to examine the wiring pattern or component arrangement of the circuit in consideration of the surge and to verify the examination result by a surge test. For this reason, there is a problem that it takes time and man-hours to complete the surge countermeasure.
本発明の目的は、直流電圧が重畳された信号を伝送でき、かつ、回路内でのサージ対策を少なくすることが可能なサージ保護回路、およびそのサージ保護回路を備えた電子機器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a surge protection circuit capable of transmitting a signal on which a DC voltage is superimposed and capable of reducing surge countermeasures in the circuit, and an electronic device including the surge protection circuit. It is.
本発明のある局面に係るサージ保護回路は、直流電圧が重畳された信号を入力または出力するための端子に接続された信号ラインに設けられたサージ保護回路である。サージ保護回路は、バイパス素子と、第1のフィルターとを備える。バイパス素子は、信号ラインと接地ノードとの間に接続されて、端子にサージが入力されたときに信号ラインと接地ノードとの間にサージ電流のバイパスを形成する。第1のフィルターは、信号ラインに配置される。第1のフィルターは、信号ラインに並列接続された第1のインダクタおよび第1のコンデンサーを含む。サージによって信号ラインの電圧が上昇する時間に対応した所定の周波数範囲における第1のフィルターのインピーダンスが、周波数が0の場合および信号の下限周波数である場合の両方における第1のフィルターのインピーダンスよりも高くなるように、第1のインダクタのインダクタンス値および第1のコンデンサーの容量値が設定される。 A surge protection circuit according to an aspect of the present invention is a surge protection circuit provided in a signal line connected to a terminal for inputting or outputting a signal on which a DC voltage is superimposed. The surge protection circuit includes a bypass element and a first filter. The bypass element is connected between the signal line and the ground node, and forms a bypass of surge current between the signal line and the ground node when a surge is input to the terminal. The first filter is disposed on the signal line. The first filter includes a first inductor and a first capacitor connected in parallel to the signal line. The impedance of the first filter in a predetermined frequency range corresponding to the time when the voltage of the signal line rises due to the surge is greater than the impedance of the first filter in both the case where the frequency is 0 and the lower limit frequency of the signal. The inductance value of the first inductor and the capacitance value of the first capacitor are set so as to be higher.
好ましくは、サージ保護回路は、信号ラインに配置された第2のフィルターをさらに備える。第2のフィルターは、信号ラインと接地ノードとの間に直列接続された第2のインダクタおよび第2のコンデンサーを含む。所定の周波数範囲における第2のフィルターのインピーダンスが、周波数が0の場合および信号の下限周波数である場合の両方における第2のフィルターのインピーダンスよりも低くなるように、第2のインダクタのインダクタンス値および第2のコンデンサーの容量値が設定される。 Preferably, the surge protection circuit further includes a second filter disposed in the signal line. The second filter includes a second inductor and a second capacitor connected in series between the signal line and the ground node. The inductance value of the second inductor and the impedance value of the second inductor so that the impedance of the second filter in the predetermined frequency range is lower than the impedance of the second filter both when the frequency is 0 and when it is the lower limit frequency of the signal. The capacitance value of the second capacitor is set.
好ましくは、信号の下限周波数は、10MHzである。所定の周波数範囲は、20kHz〜1000kHzの範囲に含まれる。 Preferably, the lower limit frequency of the signal is 10 MHz. The predetermined frequency range is included in the range of 20 kHz to 1000 kHz.
本発明の他の局面に係る電子機器は、上記のサージ保護回路と、サージ保護回路を通じて入力された信号に対して所定の処理を行なう処理回路とを備える。 An electronic device according to another aspect of the present invention includes the above-described surge protection circuit and a processing circuit that performs a predetermined process on a signal input through the surge protection circuit.
好ましくは、信号は、衛星放送受信アンテナからの信号である。電子機器は、端子を介して、衛星放送受信アンテナの電源電圧として直流電圧を供給する。 Preferably, the signal is a signal from a satellite broadcast receiving antenna. The electronic device supplies a DC voltage as a power supply voltage of the satellite broadcast receiving antenna via the terminal.
本発明によれば、直流電圧が重畳された信号を伝送でき、かつ、回路内でのサージ対策を少なくすることが可能なサージ保護回路を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surge protection circuit which can transmit the signal with which the DC voltage was superimposed, and can reduce the surge countermeasure in a circuit is realizable.
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るサージ保護回路を含む電子機器の構成図である。図1を参照して、電子機器100は、端子1と、インダクタ2と、信号ライン3と、サージ保護回路5と、回路部50とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electronic device including a surge protection circuit according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1,
端子1は、信号Sが入力される端子である。信号Sは、直流電圧が重畳された信号である。端子1に入力された信号Sは信号ライン3を伝達して回路部50に入力される。信号Sに重畳される直流電圧は回路部50から供給されてもよいし、電子機器の外部の装置から供給されてもよい。また、この実施の形態では端子1は入力端子であるが、出力端子でもよい。
The
インダクタ2およびサージ保護回路5は、信号ライン3に挿入される。インダクタ2の一方端は信号ライン3を介して端子1に接続されて信号Sを受ける。インダクタ2の他方端は信号ライン3(サージ保護回路5)に接続される。
The inductor 2 and the
サージ保護回路5は、バリスタ10と、フィルター11と、ツェナーダイオード12とを含む。バリスタ10は、信号ライン3(インダクタ2の他方端)と接地ノードNとの間に接続される。フィルター11は、信号ライン3においてバリスタ10の後段に配置される。ツェナーダイオード12は、フィルター11の後段に設けられる。ツェナーダイオード12のカソードは信号ライン3に接続され、ツェナーダイオード12のアノードは接地される。
The
バリスタ10は、その端子間電圧がある電圧(バリスタ電圧)以上に高くなると電気抵抗が低くなるという性質を持つ。バリスタ10は、高電圧のサージが印加されたときに信号ライン3と接地ノードNとの間にサージ電流のバイパスを形成するバイパス素子である。端子1にサージが入力された際に、バリスタ10によってサージ電流のバイパスが形成されることで、回路部50に印加される電圧を抑制することができる。したがって回路部50を保護できる。
The
なお、信号ライン3と接地ノードNとの間にサージ電流のバイパスを形成する素子であれば、バリスタに限定されず、たとえばアレスタ、放電管等を用いてもよい。
The device is not limited to a varistor as long as it is a device that forms a surge current bypass between the
フィルター11は、信号ライン3に並列接続されたインダクタ21およびコンデンサー22を含む。すなわちフィルター11は、並列LCフィルターを構成する。
The filter 11 includes an
フィルター11は、インダクタ21のインダクタンス値Lおよびコンデンサー22の容量値Cによって定まる共振周波数f(=1/{2π(L×C)1/2})の付近の周波数帯域において、高インピーダンスとなり、それ以外の周波数帯域において低インピーダンスとなる。フィルター11のインピーダンスは、インダクタ21のインピーダンスとコンデンサー22のインピーダンスとの合成インピーダンスであり、ZL×ZC/(ZL+ZC)と表わされる。ZLはインダクタ21のインピーダンスであり、2πfLと表わされる。Zcはコンデンサー22のインピーダンスであり、1/2πfCと表わされる。Lはインダクタ21のインダクタンスであり、Cはコンデンサー22の容量値であり、fはフィルター11の共振周波数である。
The filter 11 has high impedance in a frequency band near the resonance frequency f (= 1 / {2π (L × C) 1/2 }) determined by the inductance value L of the
この実施の形態では、フィルター11のインピーダンスは、サージによる信号ライン3の電圧の上昇時間に対応するように予め定められた周波数範囲において高い。その一方で、フィルター11のインピーダンスは、周波数が0の場合および信号Sの下限周波数の場合の両方において、上記予め定められた周波数範囲におけるインピーダンスよりも低い。フィルター11のインピーダンスが上記条件を満たすようにフィルター11の共振周波数が設定され、その共振周波数に基づいて、インダクタ21のインダクタンス値およびコンデンサー22の容量値が設定される。
In this embodiment, the impedance of the filter 11 is high in a predetermined frequency range so as to correspond to the voltage rise time of the
直流電圧の周波数は0である。周波数が0の場合におけるフィルター11のインピーダンスが低いため、フィルター11は信号Sの直流成分を伝達できる。同様に、信号Sの下限周波数においてフィルター11のインピーダンスが小さいので、信号Sの信号成分(高周波成分)もフィルター11を通過できる。 The frequency of the DC voltage is zero. Since the impedance of the filter 11 when the frequency is 0 is low, the filter 11 can transmit the DC component of the signal S. Similarly, since the impedance of the filter 11 is small at the lower limit frequency of the signal S, the signal component (high frequency component) of the signal S can also pass through the filter 11.
一方、端子1にサージが入力された場合、信号ライン3の電圧が瞬時的に変化(上昇)する。信号ライン3の電圧がサージによって変化する時間の間、フィルター11のインピーダンスが高いので、信号ライン3の電圧の上昇を抑制することができる。
On the other hand, when a surge is input to the
なお、バリスタ10によっても、信号ライン3の電圧の上昇を抑制することができる。この実施の形態において、フィルター11は、バリスタ10の動作の遅れによる信号ライン3の電圧上昇を防止することができる。この点について以下に説明する。
The
図2は、バリスタの一般的な動作特性を説明するための図である。図2に示されるように、サージの発生によって電圧が瞬間的に上昇する。バリスタは、所定の電圧(バリスタ電圧)以上に電圧が高くなるのを抑制する。したがってバリスタが理想的に動作するのであれば、バリスタの端子間電圧がバリスタ電圧に達した時点から電圧上昇が抑制されて、バリスタの端子間電圧は所定のバリスタ電圧にクランプされる。 FIG. 2 is a diagram for explaining general operating characteristics of the varistor. As shown in FIG. 2, the voltage increases instantaneously due to the occurrence of a surge. The varistor suppresses the voltage from becoming higher than a predetermined voltage (varistor voltage). Therefore, if the varistor operates ideally, the voltage rise is suppressed from the time when the varistor terminal voltage reaches the varistor voltage, and the varistor terminal voltage is clamped to a predetermined varistor voltage.
しかしながら実際には、バリスタが動作を開始するまでの遅れ時間が存在する。このため、バリスタの端子間電圧がバリスタ電圧を一旦上回る。したがって図1に示した電子機器100のサージ保護回路がバリスタのみの場合、サージが端子に入力されたときに、回路部50を構成する各種部品に、その耐圧を超える電圧が一時的に印加される可能性がある。これによって回路部50の構成部品の特性の劣化、あるいは構成部品の破損が考えられる。
However, in practice, there is a delay time until the varistor starts operation. For this reason, the voltage between terminals of a varistor once exceeds a varistor voltage. Therefore, when the surge protection circuit of the
これに対して第1の実施の形態によれば、サージ入力時における初期段階、すなわち信号ライン3の電圧が瞬時的に立ち上がる段階では、バリスタ10が動作できなくても、フィルター11によって信号ラインの電圧上昇を抑制できる。フィルター11によって信号ラインの電圧上昇が抑制されている間にバリスタ10が動作することで、信号ライン3の電圧がバリスタ電圧を上回ることを防止できる。したがって第1の実施の形態によれば、回路部50をサージから確実に保護することが可能となる。
On the other hand, according to the first embodiment, at the initial stage at the time of surge input, that is, at the stage where the voltage of the
さらに信号ライン3と接地ノードとの間にツェナーダイオード12が設けられる。バリスタ10およびフィルター11によっても信号ライン3の電圧上昇を抑制できない場合には、ツェナーダイオード12によって信号ライン3の電圧を抑制する(信号ライン3の電圧をツェナー電圧に制限する)ことができる。したがって第1の実施の形態によれば、回路部50をサージからより確実に保護することが可能となる。
Further, a
上記のように、フィルター11が高インピーダンスとなる時間(フィルター11の共振周波数の逆数)は、端子1へのサージ入力にともなう電圧の変化時間に基づいて予め定められる。ただし、サージによる実際の電圧変化を予測することは容易ではない。このため第1の実施の形態では、サージに関する国際規格に基づいてサージ入力にともなう電圧の変化時間を規定するとともに、その変化時間にしたがってフィルター11が高インピーダンスとなる時間を予め規定する。これにより、フィルター11の共振周波数を設定できるので、インダクタ21およびコンデンサー22の選定が可能となる。
As described above, the time during which the filter 11 becomes high impedance (the reciprocal of the resonance frequency of the filter 11) is determined in advance based on the voltage change time associated with the surge input to the
図3は、サージに関する国際規格を説明するための波形図である。図3(a)は、IEC(International Electrotechnical Commission)61000−4−5の定義による電圧サージ波形を示した図である。図3(b)は、IEC61000−4−5の定義による電流サージ波形を示した図である。図3(c)は、CCITT(Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique)の定義による電圧サージ波形を示した図である。なお、以下の説明における「フロント時間」が、サージによる電圧上昇の期間に相当する。 FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the international standard regarding surge. FIG. 3A is a diagram showing a voltage surge waveform according to the definition of IEC (International Electrotechnical Commission) 61000-4-5. FIG. 3B is a diagram showing a current surge waveform according to the definition of IEC61000-4-5. FIG. 3C shows a voltage surge waveform according to the definition of CCITT (Comite Consultatif International Telegraphique et Telephonique). Note that “front time” in the following description corresponds to a voltage increase period due to surge.
図3(a)に示すように、IEC61000−4−5の定義による電圧サージ波形においては、フロント時間(T1)が1.2μs±30%、半値までの時間T2が50μs±20%と定義される。 As shown in FIG. 3 (a), in the voltage surge waveform defined by the IEC61000-4-5, front time (T 1) is 1.2μs ± 30%, the time T 2 of the up half and a 50 [mu] s ± 20% Defined.
図3(b)に示すように、IEC61000−4−5の定義による電流サージ波形においては、フロント時間(T1)が8μs±20%、半値までの時間T2が20μs±20%と定義される。 As shown in FIG. 3B, in the current surge waveform according to the definition of IEC61000-4-5, the front time (T 1 ) is defined as 8 μs ± 20%, and the time T 2 until half-value is defined as 20 μs ± 20%. The
図3(c)に示すように、IEC61000−4−5の定義による電圧サージ波形においては、フロント時間(T1)が10μs±30%、半値までの時間T2が700μs±20%と定義される。 As shown in FIG. 3C, in the voltage surge waveform according to the definition of IEC61000-4-5, the front time (T 1 ) is defined as 10 μs ± 30%, and the time T 2 until half-value is defined as 700 μs ± 20%. The
図3からは、サージ入力時における電圧の変化時間(電圧の立ち上がり時間)は、1.2μs〜10μsとなる。したがって第1の実施の形態では、1.2μs〜10μsの期間においてフィルター11が高インピーダンスとなるように、フィルター11が構成される。1.2μs〜10μsの時間幅を周波数帯に変換すると、100kHz〜833kHzの周波数帯となる。したがって、第1の実施の形態では、100kHz〜833kHzを含む所定の周波数帯におけるフィルター11のインピーダンスが、周波数=0および10MHz(信号Sの下限周波数)のときのフィルター11のインピーダンスよりも高い。この所定の範囲は、インダクタ21のインダクタ値およびコンデンサー22の容量値のばらつきを考慮して定められることが好ましい。1つの実施形態において、上記所定の範囲は、20kHz〜1000kHzの範囲に定められる。これにより、上記100kHz〜833kHzの周波数帯を包含できる。
From FIG. 3, the voltage change time (voltage rise time) at the time of surge input is 1.2 μs to 10 μs. Therefore, in the first embodiment, the filter 11 is configured so that the filter 11 has a high impedance in a period of 1.2 μs to 10 μs. When a time width of 1.2 μs to 10 μs is converted into a frequency band, a frequency band of 100 kHz to 833 kHz is obtained. Therefore, in the first embodiment, the impedance of the filter 11 in a predetermined frequency band including 100 kHz to 833 kHz is higher than the impedance of the filter 11 when the frequency = 0 and 10 MHz (the lower limit frequency of the signal S). This predetermined range is preferably determined in consideration of variations in the inductor value of the
インダクタンス値Lおよびコンデンサー22の容量値Cの選定には各種の方法を採用できる。ただし、一般にはインダクタンス値Lが大きなインダクタほど、そのサイズも大きい。したがって、たとえばインダクタの実装サイズに基づいてインダクタンス値を決定し、所望の共振周波数が得られるように容量値を選定する方法を用いることができる。第1の実施の形態では、上記の共振周波数を実現するためのフィルター定数として、インダクタ21のインダクタンス値Lが22μH、コンデンサー22の容量値Cが47000pFに設定される。
Various methods can be used to select the inductance value L and the capacitance value C of the
図4は、図1に示したフィルター11の特性の具体例を示した図である。上記のように、インダクタ21のインダクタンス値L=22μH、コンデンサー22の容量値C=47000pFと設定した。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the characteristics of the filter 11 shown in FIG. As described above, the inductance value L of the
図4を参照して、フィルター11のインピーダンスは、100kHz〜833kHzの周波数帯において9Ω〜4Ω程度であり、20kHz〜1000kHzの範囲において、約3Ω以上である。その一方、フィルター11のインピーダンスは10MHz以上の周波数では、0.34Ω以下となり、100Hz以下では0.012Ω以下となる。したがって、フィルター11は、信号Sを伝送可能である一方で、回路部50へのサージの侵入を防止できる。
Referring to FIG. 4, the impedance of filter 11 is about 9Ω to 4Ω in the frequency band of 100 kHz to 833 kHz, and is about 3Ω or more in the range of 20 kHz to 1000 kHz. On the other hand, the impedance of the filter 11 is 0.34Ω or less at a frequency of 10 MHz or more, and 0.012Ω or less at a frequency of 100 Hz or less. Therefore, the filter 11 can transmit the signal S while preventing the surge from entering the
第1の実施の形態によれば、サージ保護回路5が回路部50の前段に設けられる。第1の実施の形態に係るサージ保護回路5は、端子1に入力された信号Sを、信号ライン3を通じて回路部50に伝送することができる。さらに端子1にサージが入力された場合には、サージ保護回路5は、回路部50へのサージの侵入を防ぐことができる。
According to the first embodiment, the
サージ保護回路5によって回路部50へのサージ侵入の可能性を小さくできるので、回路部50におけるサージ保護対策のための構成を簡素化あるいは不要とすることができる。これによりサージ対策に要する時間(設計時間、試験時間)あるいは工数を縮小することができる。
Since the possibility of surge intrusion into the
また、サージ対策として、電解コンデンサーによるノイズ吸収が多く用いられる。しかし電解コンデンサーの寿命(劣化)が電子機器の寿命に影響を与えることが起こりうる。第1の実施の形態によれば、電解コンデンサーによるサージ対策を不要にすることができるので電子機器の寿命の向上を図ることもできる。 Also, noise absorption by an electrolytic capacitor is often used as a surge countermeasure. However, the lifetime (deterioration) of the electrolytic capacitor can affect the lifetime of the electronic device. According to the first embodiment, since it is possible to eliminate the need for surge countermeasures by the electrolytic capacitor, it is possible to improve the life of the electronic device.
[実施の形態2]
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るサージ保護回路を含む電子機器の構成図である。図5および図1を参照して、電子機器101は、サージ保護回路5に代えてサージ保護回路5Aを備える点において電子機器100と異なる。サージ保護回路5Aは、信号ライン3に接続されたフィルター13をさらに備える点においてサージ保護回路5と異なる。なお、図5にはツェナーダイオードが示されていないが、サージ保護回路5Aはツェナーダイオードをさらに備えていてもよい。ツェナーダイオードのカソードは信号ライン3に接続され、ツェナーダイオードのアノードは接地される。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a configuration diagram of an electronic device including a surge protection circuit according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 5 and 1,
フィルター13はフィルター11の後段に設けられる。フィルター13は、信号ライン3と接地ノードとの間に直列接続されたインダクタ23およびコンデンサー24を含む。
The
フィルター13は直列LCフィルターを構成する。並列LCフィルターとは逆に、直列LCフィルターは、その共振周波数の付近の周波数帯域において、低インピーダンス(理想的には0)となり、それ以外の周波数帯域において高インピーダンスとなる性質を有する。なおフィルター13の共振周波数fは、インダクタ23のインダクタンス値Lおよびコンデンサー24の容量値Cを用いて1/{2π(L×C)1/2}と表わされる。
The
フィルター13のインピーダンスは、インダクタ23のインピーダンスとコンデンサー24のインピーダンスとの合成インピーダンスであり、ZL+ZCと表わされる。ZLはインダクタ23のインピーダンスであり、2πfLと表わされる。Zcはコンデンサー24のインピーダンスであり、1/2πfCと表わされる。Lはインダクタ23のインダクタンス値であり、Cはコンデンサー24の容量値である。
The impedance of the
フィルター11が高インピーダンスとなる周波数帯においてフィルター13が低インピーダンスとなるように、インダクタ23のインダクタンス値およびコンデンサー24の容量値が予め設定される。すなわち、フィルター13が低インピーダンスとなる周波数帯は、100kHz〜833kHzの周波数帯を含む範囲であり、好ましくは20kHz〜1000kHzの範囲である。1つの実施形態では、インダクタ23のインダクタンス値Lが3.3μHに設定され、コンデンサー22の容量値Cが1μFに設定される。
The inductance value of the
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、サージ入力の初期段階(すなわち信号ライン3の電圧が瞬間的に立ち上がる状態)には、フィルター11によって回路部50の電圧の上昇が抑制される。したがって回路部50をサージから保護できる。しかしながら上記の初期段階にはバリスタ10が動作を開始していないため、フィルター11だけでは回路部50をサージから十分に保護できない可能性が考えられる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the voltage of the
上記の初期段階において、信号ライン3と接地ノードとの間には、フィルター13によって、低インピーダンスの経路が形成される。したがってフィルター13を通じてサージをアースに逃がすことが可能となる。さらに上記の周波数帯以外の周波数においてフィルター13のインピーダンスが高いため、信号Sがフィルター13を介してアースに伝達されることを防止できる。
In the initial stage, a low-impedance path is formed by the
図6は、図5に示したフィルター11およびフィルター13の特性の具体例を示した図である。なお、上記のように、インダクタ21のインダクタンス値L=22μH、コンデンサー22の容量値C=47000pF、インダクタ23のインダクタンス値L=3.3μH、コンデンサー24の容量値C=1μFである。
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the characteristics of the filter 11 and the
フィルター11のインピーダンスについては、既に説明したのでここでは説明を繰り返さない。フィルター13のインピーダンスは、100kHz〜833kHzの周波数帯において3.6Ω〜16Ω程度であり、20kHz〜1000kHzの範囲において30Ω以下である。一方、フィルター13のインピーダンスは、10MHz以上の周波数では、約200Ω以上となり、1kHz以下では約160Ω以上となる。
Since the impedance of the filter 11 has already been described, the description will not be repeated here. The impedance of the
以上のように、第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、サージから回路を保護することができる。 As described above, according to the second embodiment, a circuit can be protected from a surge as in the first embodiment.
なお、パターン間の誘導を避けるために、第1の実施の形態に係るサージ保護回路5および第2の実施の形態に係るサージ保護回路5Aは、端子1に近接した位置に設けることが好ましい。また、並列LCフィルター、直列LCフィルターの個数は特に限定されるものではなく、適切な数の並列LCフィルターおよび直列LCフィルターを組み合わせてサージ保護回路を構成してもよい。
In order to avoid induction between patterns, the
[電子機器の第1の具体例]
図7は、本発明の実施の形態に係るサージ保護回路を備えた電子機器の第1の具体例を示した図である。図7を参照して、本発明の実施の形態に係るサージ保護回路5(サージ保護回路5Aでもよい)は、ブースター110に搭載される。ブースター110は、端子1、31、32と、電源部33と、サージ保護回路5(またはサージ保護回路5A)とを備える。
[First Specific Example of Electronic Device]
FIG. 7 is a diagram illustrating a first specific example of an electronic device including the surge protection circuit according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, surge protection circuit 5 (
端子1には、BS/CS混合入力(またはBS/CS−IF入力)が入力される。一方で、端子1からはBSアンテナのコンバータおよび/またはCSアンテナのコンバータ(いずれも図示せず)に直流電力(たとえば直流15V)が供給される。このため端子1には、直流電圧が重畳される。
The
端子31には、UHF放送信号が図示しないUHFアンテナから入力される。なお、UHF放送信号に限らず、VHF放送信号あるいはFM放送信号が端子31に入力されてもよい。 A UHF broadcast signal is input to the terminal 31 from a UHF antenna (not shown). Not only the UHF broadcast signal but also a VHF broadcast signal or an FM broadcast signal may be input to the terminal 31.
回路部50には電源部33より電源電圧が供給される。電源部33はブースター110に内蔵されているが、ブースター本体の外側に設けた構成も可能である。回路部50は、端子31から入力されたUHF放送信号、端子1からサージ保護回路5(または5A)を通して入力されたBS/CS混合入力(またはBS/CS−IF入力)に対して増幅等の所定の信号処理を実行して、端子32からTV信号を出力する。端子32から出力されたTV信号は、図示しない受信装置、たとえばチューナー、テレビジョン受像機等に送られる。
A power supply voltage is supplied from the
[電子機器の第2の具体例]
図8は、本発明の実施の形態に係るサージ保護回路を備えた電子機器の第2の具体例を示した図である。図8を参照して、PoE(Power over Ethernet(登録商標);IEEE802.3af準拠)方式のスイッチングハブ111に、サージ保護回路5(サージ保護回路5Aでもよい)が搭載される。スイッチングハブ111では、端子1は、LANケーブルに接続されるコネクタとして実現される。
[Second Specific Example of Electronic Device]
FIG. 8 is a diagram illustrating a second specific example of an electronic apparatus including the surge protection circuit according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, surge protection circuit 5 (or
スイッチングハブ111はLANケーブル112を介して電子機器120に接続される。電子機器120の種類は特に限定されるものではない。スイッチングハブ111の本体部である回路部50は、サージ保護回路5(または5A)およびLANケーブル112を介して電子機器120と信号を授受するとともに図示しない他の機器と信号を授受する。さらに回路部50は、サージ保護回路5(または5A)およびLANケーブル112を介して電子機器120に電源電圧(直流電圧)を供給する。したがって、PoE方式のスイッチングハブにも本発明の実施の形態に係るサージ保護回路5または5Aを適用することができる。
The switching hub 111 is connected to the
なお、上記の2つの例に限定されず、本発明のサージ保護回路は、直流電圧が重畳された信号を入力または出力するための端子に接続された信号ラインに設けることができるので、各種の電子機器に適用することができる。 The present invention is not limited to the above two examples, and the surge protection circuit of the present invention can be provided in a signal line connected to a terminal for inputting or outputting a signal on which a DC voltage is superimposed. It can be applied to electronic equipment.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1,31,32 端子、2,21,23 インダクタ、3 信号ライン、5,5A サージ保護回路、10 バリスタ、11,13 フィルター、12 ツェナーダイオード、22,24 コンデンサー、33 電源部、50 回路部、100,101,120 電子機器、110 ブースター、111 スイッチングハブ、112 LANケーブル、N 接地ノード、S 信号。 1,31,32 terminal, 2,21,23 inductor, 3 signal line, 5,5A surge protection circuit, 10 varistor, 11,13 filter, 12 Zener diode, 22,24 capacitor, 33 power supply unit, 50 circuit unit, 100, 101, 120 Electronic equipment, 110 booster, 111 switching hub, 112 LAN cable, N ground node, S signal.
Claims (5)
前記信号ラインと接地ノードとの間に接続されて、前記端子にサージが入力されたときに前記信号ラインと前記接地ノードとの間にサージ電流のバイパスを形成するためのバイパス素子と、
前記信号ラインに配置された第1のフィルターとを備え、
前記第1のフィルターは、前記信号ラインに並列接続された第1のインダクタおよび第1のコンデンサーを含み、
前記サージによって前記信号ラインの電圧が上昇する時間に対応した所定の周波数範囲における前記第1のフィルターのインピーダンスが、周波数が0の場合および前記信号の下限周波数である場合の両方における前記第1のフィルターのインピーダンスよりも高くなるように、前記第1のインダクタのインダクタンス値および前記第1のコンデンサーの容量値が設定される、サージ保護回路。 A surge protection circuit provided in a signal line connected to a terminal for inputting or outputting a signal on which a DC voltage is superimposed,
A bypass element connected between the signal line and a ground node for forming a surge current bypass between the signal line and the ground node when a surge is input to the terminal;
A first filter disposed in the signal line,
The first filter includes a first inductor and a first capacitor connected in parallel to the signal line;
The impedance of the first filter in a predetermined frequency range corresponding to the time when the voltage of the signal line rises due to the surge is the first in both the case where the frequency is 0 and the lower limit frequency of the signal. A surge protection circuit, wherein an inductance value of the first inductor and a capacitance value of the first capacitor are set to be higher than an impedance of a filter.
前記信号ラインに配置された第2のフィルターをさらに備え、
前記第2のフィルターは、
前記信号ラインと前記接地ノードとの間に直列接続された第2のインダクタおよび第2のコンデンサーを含み、
前記所定の周波数範囲における前記第2のフィルターのインピーダンスが、周波数が0の場合および前記信号の前記下限周波数である場合の両方における前記第2のフィルターのインピーダンスよりも低くなるように、前記第2のインダクタのインダクタンス値および前記第2のコンデンサーの容量値が設定される、請求項1に記載のサージ保護回路。 The surge protection circuit is
A second filter disposed on the signal line;
The second filter is:
A second inductor and a second capacitor connected in series between the signal line and the ground node;
The second filter so that the impedance of the second filter in the predetermined frequency range is lower than the impedance of the second filter both when the frequency is 0 and when the signal is the lower limit frequency of the signal. The surge protection circuit according to claim 1, wherein an inductance value of the inductor and a capacitance value of the second capacitor are set.
前記所定の周波数範囲は、20kHz〜1000kHzの範囲に含まれる、請求項1または2に記載のサージ保護回路。 The lower limit frequency of the signal is 10 MHz;
The surge protection circuit according to claim 1, wherein the predetermined frequency range is included in a range of 20 kHz to 1000 kHz.
前記サージ保護回路を通じて入力された信号に対して所定の処理を行なう処理回路とを備える、電子機器。 A surge protection circuit according to claim 1;
An electronic apparatus comprising: a processing circuit that performs a predetermined process on a signal input through the surge protection circuit.
前記電子機器は、前記端子を介して、前記衛星放送受信アンテナの電源電圧として前記直流電圧を供給する、請求項4に記載の電子機器。 The signal is a signal from a satellite broadcast receiving antenna,
The electronic device according to claim 4, wherein the electronic device supplies the DC voltage as a power supply voltage of the satellite broadcast receiving antenna via the terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010110290A JP2011239283A (en) | 2010-05-12 | 2010-05-12 | Surge protection circuit and electronic apparatus |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JPH09200955A (en) * | 1996-01-17 | 1997-07-31 | Fujitsu Ltd | Power-supply surge noise suppression system |
JP2000115994A (en) * | 1998-09-29 | 2000-04-21 | Otowa Denki Kogyo Kk | Protector for protecting television |
-
2010
- 2010-05-12 JP JP2010110290A patent/JP2011239283A/en active Pending
Patent Citations (2)
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