JP2016077099A - 過電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、回路部への過電圧の入力を安価かつ確実に防止する。
【解決手段】過電圧保護回路１は、外部からＩＣ３０の信号入力端子Ｔ１に入力信号Ｖinの入力される信号線Ｌｓに、該入力信号Ｖinの電圧をクランプ電圧Ｖｋに抑制するクランプ回路１０が接続されており、該クランプ回路１０と信号入力端子Ｔ１との間に、制限回路２０が接続されている。制限回路２０は、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を有し、クランプ電圧Ｖｋに抑制される入力信号Ｖinを、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧して、ＩＣ３０の許容する絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、過電圧保護回路に関し、詳細には、回路部への過電圧の入力を防止する過電圧保護回路に関する。

プリンタ装置、複写装置、ファクシミリ装置、複合装置、コンピュータ等の電子装置は、複数の電気回路部、電子回路部（以下、単に、回路部という。）を搭載しており、回路部は、同じ電源部から電源電圧・電流（以下、単に、電源電圧という。）の供給される回路部もあれば、異なる電源部から電源電圧の供給される回路部もある。

回路部は、複数の回路部品によって構成されており、供給される電源電圧の供給下で動作して動作処理結果の信号を他の電子回路部に出力し、また、他の回路部から入力される信号に基づいて動作して動作処理結果を出力したり、発光動作、音声出力動作等の各種動作を行ったりする。

そして、回路部を構成する回路部品は、安定動作を行う電源電圧の奨励動作範囲が存在し、また、入力される信号によって回路が損傷したりすることなく適切に動作するための信号電圧値に対する絶対最大規格値が存在して、回路部品の仕様書等に記載されている。したがって、電子装置においては、回路部品に供給される電源電圧が奨励動作範囲となるように回路設計され、また、いかなる場合にも絶対最大規格値を超える信号が回路部に入力されない状態で動作するように回路設計して、回路部品の安全と誤動作の防止が図られている。

例えば、ＡＤ（Analog Digital）コンバータ等の回路部は、回路部に入力される信号の絶対最大規格値が、ＡＤコンバータに供給される電源電圧を、Ｖcc（例えば、Ｖcc＝５Ｖ)としたとき、Ｖcc＋０．３Ｖのように規定されている。入力信号は、回路部が動作中（例えば、Ｖcc＝５Ｖ）だけでなく、停止中（Ｖcc＝０Ｖ）においても、絶対最大規格値を超えないようにする必要がある。

そこで、従来から、過電圧や過電流に対する対策として、過電圧保護回路を回路部の前段等に接続することが行われている。

例えば、従来、パワーダウンプロテクションに対応したＩＣ（Integrated Circuit）を、過電圧保護回路として回路部の前段に配置することが行われているが、パワープロテクションに対応したＩＣは、高価であり、過電圧保護回路が高価なものとなる。

また、従来、図３に示すようなクランプ回路１００を、回路部であるＩＣ１０１の入力部に接続して、過電圧保護を行う技術がある。

この従来のクランプ回路１００を過電圧保護回路として用いた技術は、過電圧を防止する上で、不十分であった。

すなわち、図３の場合、クランプ回路１００として、ダイオード１００ｄが用いられ、このダイオード１００ｄが、ＩＣ１０１への信号入力線と電源電圧Ｖccとの間に、信号入力線から電源電圧Ｖccに向かって順方向となる状態で接続されている。

したがって、このクランプ回路１００は、ＩＣ１０１への入力電圧Ｖinが、０Ｖ〜Ｖccの範囲である間は、ダイオード１０１ｄには電流が流れず、入力電圧Ｖinが、そのままＩＣ１０１の入力端子に入力される。

また、ダイオード１００ｄは、順方向電圧（例えば、０．６Ｖ）を有しており、入力電圧Ｖinが、Ｖccよりも高い電圧になっても、ダイオード１００ｄの順方向電圧を超える電圧になるまでは、ダイオード１００ｄに電流が流れない。その結果、この場合、Ｖccを超えて、さらに、ダイオード１００ｄの順方向電圧までの入力電圧Ｖinが、そのままＩＣ１０１に入力される。

例えば、順方向電圧が、０．６Ｖであると、入力電圧Ｖinが、Ｖcc＋０．６Ｖを超えるまでは、ダイオード１００ｄには電流が流れず、ＩＣ１０１の入力端子にそのままの入力電圧Ｖinが印加される。

そして、入力電圧Ｖinが、ダイオード１００ｄの順方向電圧である０．６Ｖを超える電圧（Ｖcc＋０．６Ｖ）を超えると、ダイオード１００ｄのアノード−カソード間に電流が流れ、Ｖcc＋０．６Ｖを超える電圧分はカソード側に逃がすようになる。このとき、ＩＣ１０１の入力端子にはＶcc＋０．６Ｖの電圧が印加される。

したがって、例えば、ＩＣ１０１が、一般的な最大入力電圧値Ｖcc＋０．３Ｖであると、最大入力電圧値Ｖcc＋０．３Ｖを超えるＶcc＋０．６Ｖまでは、ＩＣ１０１へ入力されることになり、クランプ回路１００は、過電圧保護回路としては、不十分である。

この場合、対応策としては、クランプ回路１００のダイオード１０１ｄとして、順方向電圧が約０．３Ｖと低いショットキーダイオードに変更することが考えられるが、ショットキーダイオードはコストが高いという問題がある。

また、クランプ回路１００は、Ｖccがオフの場合（Ｖcc＝０Ｖ）に入力電圧Ｖinが印加された場合は、ダイオードの順方向電圧である約０．６Ｖまでの入力、すなわち、０〜０．６Ｖまでは、そのままの電圧０Ｖ〜０．６ＶがＩＣ１０１の入力端子に印加される。そして、ダイオードの順方向電圧である０．６Ｖを超える電圧０．６Ｖ以上が、入力電圧Ｖinとして入力されると、０．６Ｖを超える電圧は電源電圧Ｖcc＝０Ｖの方へ電圧を逃がすことができ、０．６ＶがＩＣ１０１の入力端子に印加される。

したがって、この場合においても、ＩＣ１０１の仕様が、Ｖcc＋０．３Ｖであれば、Ｖcc＝０Ｖから入力端子に印加できるのは最大０．３Ｖであるが、０．６Ｖが印加されることになり、過電圧保護としては不十分である。

そして、従来、電子回路又は電子部品を、過電圧入力から保護する過電圧保護回路であって、第１及び第２のダイオードと抵抗器を有し、前記第１のダイオードは、前記過電圧入力の極性に対して順方向となるようにその一端が前記電子回路又は電子部品の入力端に、他端が前記抵抗器の一端に、それぞれ接続され、前記抵抗器の他端はグランドに接続される一方、前記第２のダイオードは、前記第１のダイオードに対して逆方向となるように、その一端が前記第１のダイオードと前記抵抗器の接続点に接続され、他端には、所望するクランプ電圧と同一の電圧が印加されるよう構成されてなる過電圧保護回路が提案されている（特許文献１参照）。

すなわち、この従来技術は、２個のダイオードと、１個の電流設定用抵抗を用いたクランプ回路を過電圧保護回路として回路部の前段に配置して、過電圧保護を図っている。

しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、安価にかつ消費電力を削減しつつ過電圧を保護する上で、改良の必要があった。

すなわち、公報記載の従来技術にあっては、２個のダイオードと１個の電流設定用抵抗でクランプ回路を構成しているため、過電圧を十分に保護することができないだけでなく、電源オンの間に常時電流消費が発生し、コストを低減し、かつ、消費電力を削減する上で、改良の必要があった。

そこで、本発明は、回路部の過電圧からの保護性を安価に向上させることを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の過電圧保護回路は、外部から信号線を通して信号入力端子に信号の入力される回路部への該信号の電圧を所定電圧に抑制するクランプ回路と、前記クランプ回路と前記回路部の前記信号入力端子との間に接続され、該信号入力端子に入力される前記信号の電圧を分圧して所定の許容電圧に制限する制限回路と、を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、回路部の過電圧からの保護性を安価に向上させることができる。

本発明の第１実施例を適用した過電圧保護回路の一例を示す図。 本発明の第２実施例を適用した過電圧保護回路の一例を示す図。 従来のクランプ回路の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。

図１は、本発明の過電圧保護回路の第１実施例を適用した過電圧保護回路１の回路構成図である。

図１において、過電圧保護回路１は、クランプ回路１０と制限回路２０を備えており、回路部であるＩＣ３０の入力端子Ｔ１への信号ラインＬｓに接続されている。

ＩＣ３０は、ＡＤコンバータ等の回路部であり、その入力端子Ｔ１に、入力信号Ｖinが過電圧保護回路１を通して、制限入力信号Ｖinaとして入力される。ＩＣ３０は、制限入力信号Ｖinaに対して、あるいは、制限入力信号Ｖinaに基づいて、回路動作を行う。

ＩＣ３０は、その入力端子Ｔ１に入力される制限入力信号Ｖinaとして許容可能な絶対最大規格値Ｖmaxが決まっており、絶対最大規格値Ｖmaxは、例えば、Ｖcc＋０．３Ｖ等である。

クランプ回路１０は、信号ラインＬｓとＩＣ３０の電源電圧Ｖccに対して順方向に接続された安価なダイオードＤ１で構成されており、ダイオードＤ１は、順方向電圧Ｖｆを有している。すなわち、ダイオードＤ１は、そのアノードが信号ラインＬｓに接続され、そのカソードが電源電圧Ｖccに接続されている。そして、ダイオードＤ１は、カソードに対してアノードの電圧が順方向電圧Ｖｆを超えると、オンして、順方向（信号ラインＬｓから電源電圧Ｖcc方向）に電流を流す。

したがって、クランプ回路１０は、電源電圧Ｖccに対して信号ラインＬｓの電圧が、順方向電圧Ｖｆを超えると、ダイオードＤ１がオンして、順方向電圧Ｖｆ以上の電圧が、ＩＣ３０側に印加されることを抑制するクランプ動作を行う。その結果、クランプ回路１０は、次式（１）で示すように、入力信号Ｖinを、最大であっても、電源電圧Ｖccに順方向電圧Ｖｆを加算したクランプ電圧Ｖｋに抑制して制限回路２０へ出力する。

Ｖｋ＝Ｖcc＋Ｖｆ≦Ｖin・・・（１）
ここで、入力信号Ｖinとしては、０〜Ｖccの電圧の信号が入力される。

制限回路２０は、クランプ回路１０とＩＣ３０の入力端子Ｔ１との間に接続され、安価な２つの抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２からなる分圧抵抗を有している。抵抗Ｒ１は、クランプ回路１０とＩＣ３０の入力端子Ｔ１との間に接続され、抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ１と入力端子Ｔ１の間の信号ラインＬｓと接地との間に接続されている。

制限回路２０は、クランプ回路１０の出力するクランプ電圧Ｖｋ以下に抑制される入力信号Ｖinを、次式（２）で示すように、絶対最大規格値Ｖmaxよりも低い電圧値の分圧電圧に抵抗分圧して、制限入力信号Ｖinaとして、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１へ出力する。

Ｖina＝Ｖin／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｒ２・・・（２）
すなわち、過電圧保護回路１は、電圧値が０〜Ｖccの間で変化する入力信号Ｖinの電圧値を、クランプ回路１０で、入力信号Ｖinがクランプ電圧Ｖｋを超える電圧であっても、クランプ電圧Ｖｋに抑制する。そして、過電圧保護回路１は、制限回路２０が、クランプ電圧Ｖｋ以下の電圧の入力信号Ｖinを、絶対最大規格値Ｖmaxよりも低い電圧値の制限入力信号Ｖinaに抵抗分圧して、ＩＣ３０へ入力する。

次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の過電圧保護回路１は、回路部であるＩＣ３０の過電圧からの保護性を安価に向上させる。

図１において、ＩＣ３０は、入力端子Ｔ１に、制限入力信号Ｖinaが入力されることで、制限入力信号Ｖinaに対して、あるいは、制限入力信号Ｖinaに基づいて、回路動作を行う。

そして、ＩＣ３０は、回路部であるＩＣ３０には、許容可能な絶対最大規格値Ｖmaxが決まっており、過電圧が入力されると、回路に損傷が発生したり、誤動作を発生することがある。

そこで、本実施例の過電圧保護回路１は、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１に、接続され、入力信号Ｖinを、安価にかつ確実に絶対最大規格値Ｖmax以下の制限入力信号Ｖinaに抑制かつ制限して、入力端子Ｔ１へ入力する。

すなわち、過電圧保護回路１は、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１に接続されている信号ラインＬｓに接続され、クランプ回路１０と制限回路２０を備えている。

クランプ回路１０は、信号ラインＬｓから電源電圧Ｖccに向かって順方向のダイオードＤ１を備えており、式（１）に示したように、入力信号Ｖinを、電源電圧Ｖccに、ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆを加算した電圧値のクランプ電圧Ｖｋに抑制する。

例えば、いま、電源電圧Ｖccがオンで、入力信号Ｖinが入力される場合、Ｖccが、３．３０Ｖ、順方向電圧Ｖｆが、０．６Ｖであるとすると、入力信号Ｖinは、式（１）から、次式（３）のように、クランプ電圧Ｖｋに抑制される。

Ｖin＝Ｖｋ＝Ｖcc＋Ｖｆ＝３．３０＋０．６＝３．９０Ｖ・・・（３）
すなわち、クランプ回路１０は、電源電圧Ｖcc＋順方向電圧Ｖｆを超える電圧の入力信号Ｖinが入力されると、ダイオードＤ１がオンとなって、入力信号Ｖinをクランプ電圧Ｖｋに抑制する。

ところが、いま、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxが、電源電圧Ｖcc＋０．３Ｖであるとすると、クランプ電圧Ｖｋは、次式（４）から分かるように、絶対最大規格値ＶmaxであるＶcc＋０．３Ｖを超えることになる。

Ｖmax＝Ｖcc+０．３＝３．３０＋０．３＝３．６Ｖ・・・（４）
そして、過電圧保護回路１は、このクランプ電圧Ｖｋが、制限回路２０に入力され、制限回路２０は、式（２）で示したように、クランプ電圧Ｖｋを、分圧抵抗で分圧して、制限入力信号Ｖinaとして、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１に入力する。

いま、抵抗Ｒ１が、２０ｋΩ、抵抗Ｒ２が、１０ｋΩであるとすると、上記式（４）の場合、制限入力信号Ｖinaは、次式（５）のようにして求めることができる。

Ｖina＝Ｖｋ／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｒ２＝３．６／（２＋１）×１
＝１．３０Ｖ・・・（５）
したがって、過電圧保護回路１は、安価な制限回路２０を追加するだけで、制限入力信号Ｖinaを、絶対最大規格値Ｖmaxである３．６０Ｖ（式（４）参照）よりも小さい１．３Ｖとすることができ、ＩＣ３０への過電圧を確実の保護することができる。

また、過電圧保護回路１は、電源電圧Ｖccが、オフのときに（Ｖcc＝０Ｖ）、入力信号Ｖinが入力される場合、クランプ回路１０が、式（１）から導かれる次式（６）に示すように、入力信号Ｖinをクランプ電圧Ｖｋでクランプして制限回路２０へ出力する。

Ｖｋ＝Ｖcc＋Ｖｆ＝０＋０．６＝０．６Ｖ・・・（６）
すなわち、クランプ回路１０は、入力信号Ｖinが、ダイオードＤ１の順方向電圧である約０．６Ｖ（０Ｖ〜０．６Ｖ）までの場合は、そのままの電圧０Ｖ〜０．６Ｖを制限回路２０に出力する。また、クランプ回路１０は、入力信号Ｖinが、０．６Ｖを超える場合は、ダイオードＤ１がオンとなって、入力信号ＶinをダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆにクランプして、過電圧抑制した最大０．６Ｖを制限回路２０へ出力する。

このクランプ回路１０が過電圧抑制したクランプ電圧Ｖｋは、上記ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmax（Ｖcc+０．３）を超える電圧である。

そして、過電圧保護回路１は、このクランプ電圧Ｖｋに抑制された入力電圧Ｖinを、制限回路２０に入力し、制限回路２０は、式（２）で示したように、分圧抵抗で分圧して、制限入力信号Ｖinaとして、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１に入力する。

いま、抵抗Ｒ１が、上述のように、２０ｋΩ、抵抗Ｒ２が、１０ｋΩであるとすると、上記式（６）の場合、制限入力信号Ｖinaは、次式（７）のようにして求めることができる。

Ｖina＝Ｖｋ／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｒ２＝０．６／（２＋１）×１
＝０．２Ｖ・・・（７）
したがって、過電圧保護回路１は、安価な制限回路２０を追加するだけで、高価なショットキーダイオードを用いることなく、制限入力信号Ｖinaを、絶対最大規格値Ｖmaxである０．６Ｖ（式（５）参照）よりも小さい０．２Ｖとすることができる。その結果、ＩＣ３０への過電圧を、安価に、かつ、確実の保護することができる。

このように、本実施例の過電圧保護回路１は、外部から信号線Ｌｓを通して信号入力端子Ｔ１に入力信号（信号）Ｖinの入力される回路部であるＩＣ３０への該入力信号Ｖinの電圧を所定電圧であるクランプ電圧Ｖｋに抑制するクランプ回路１０と、クランプ回路１０とＩＣ３０の信号入力端子Ｔ１との間に接続され、該信号入力端子Ｔ１に入力される入力信号Ｖinの電圧を分圧して所定の許容電圧である絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限する制限回路２０と、を備えている。

したがって、ショットキーダイオード等の高価な部品を用いることなく、入力信号Ｖinをクランプ回路１０でクランプ電圧Ｖｋに抑制した後、制限回路２０で回路部としてのＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限することができる。その結果、ＩＣ３０の過電圧からの保護性を安価に向上させることができる。

また、本実施例の過電圧保護回路１は、前記制限回路２０が、少なくとも２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２を有し、一方の抵抗Ｒ１が、前記クランプ回路１０と前記信号入力端子Ｔ１の間に接続され、他方の抵抗Ｒ２が、信号入力端子Ｔ１と接地との間に接続されている。

したがって、安価な抵抗Ｒ１、Ｒ２を利用して、クランプ電圧Ｖｋに抑制された入力信号Ｖinを、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限することができ、ＩＣ３０の過電圧からの保護性をより一層安価に向上させることができる。

さらに、本実施例の過電圧保護回路１は、前記制限回路２０の少なくとも２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２が、ＩＣ３０に印加されている電源電圧Ｖccがオフの場合においても、信号入力端子Ｔ１に入力される信号である制限入力信号Ｖinaの電圧を、絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限する抵抗比を有している。

したがって、電源電圧Ｖccがオフの場合にも、入力信号Ｖinを、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内に制限することができ、ＩＣ３０の過電圧からの保護性を確実にかつより一層安価に向上させることができる。

図２は、本発明の過電圧保護回路の第２実施例を適用した過電圧保護回路４０の回路構成図である。

なお、本実施例の過電圧保護回路４０は、第１実施例の過電圧保護回路１に増幅回路５０を備えたものであり、本実施例の説明においては、第１実施例の構成と同様の構成部分には、同一の符号を付与して、その説明を簡略化、または、省略する。

図２において、過電圧保護回路４０は、第１実施例のクランプ回路１０と制限回路２０に、さらに、増幅回路５０を備えており、制限回路２０と回路部であるＩＣ３０の入力端子Ｔ１との間の信号ラインＬｓに接続されている。

増幅回路５０は、オペアンプＯＰ１と３つの抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を備えており、オペアンプＯＰ１に、電源電圧Ｖccが供給される。

オペアンプＯＰ１は、そのプラス入力端子に、制限回路２０の出力である制限入力信号Ｖinaが入力され、その出力端子が、抵抗Ｒ５を介して、ＩＣ３０の入力端子Ｔ１に接続されている。

オペアンプＯＰ１は、そのマイナス入力端子に、その出力を、帰還抵抗Ｒ３と分圧抵抗Ｒ４で分圧した帰還電圧が入力されている。

したがって、増幅回路５０は、制限入力信号Ｖinaを、次式（８）に示すように、増幅率（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）で、増幅して、増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０の入力端子Ｔ１へ出力する。

Ｖinb＝Ｖina×（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）・・・（８）
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の過電圧保護回路４０は、回路部であるＩＣ３０の過電圧からの保護性を安価に向上させるとともに、ＡＤコンバータ等のＩＣ３０への入力信号を、絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内で適切な電圧に増幅する。

すなわち、過電圧保護回路４０は、第１実施例の過電圧保護回路１と同様に、クランプ回路１０で、入力電圧∨inを、ダイオードＤ１の順方向電圧であるクランプ電圧Ｖｋにクランプして、制限回路２０へ出力する。制限回路２０は、クランプ電圧Ｖｋに制限される入力信号Ｖinを、式（２）に示したように抵抗分圧して、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内である制限入力信号Ｖinaに制限して、増幅回路５０へ出力する。

そして、増幅回路５０は、制限回路２０から入力される制限入力信号Ｖinaを、上記式（８）で示したように、帰還抵抗Ｒ３と分圧抵抗Ｒ４で設定される増幅率（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）で増幅して、増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０の入力端子Ｔ１へ出力する。

例えば、過電圧保護回路４０は、電源電圧Ｖccがオンで、入力信号Ｖinが入力される場合には、クランプ回路１０が、入力信号Ｖinを、式（１）に示したように、最大で、クランプ電圧Ｖｋ（＝Ｖcc＋Ｖｆ）にクランプする。そして、制限回路２０は、この入力信号Ｖinを、抵抗分圧して制限入力信号Ｖinaに制限する。

具体的には、第１実施例の場合と同様に、Ｖccが、３．３０Ｖ、順方向電圧Ｖｆが、０．６Ｖであるとすると、入力信号Ｖinは、式（３）に示したように、クランプ電圧Ｖｋ＝３．９０Ｖとなり、制限入力信号Ｖinaは、式（５）に示したように、１．３０Ｖとなる。

過電圧保護回路４０は、この制限入力信号Ｖinaを増幅回路５０に入力し、増幅回路５０は、制限入力信号Ｖinaを、式（８）に示すように、上記増幅率（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）で、増幅して、増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０の入力端子Ｔ１へ出力する。

すなわち、増幅回路５０は、Ｖinb＝Ｖina×（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）＝１．３０×（（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４）で求められる増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０の入力端子Ｔ１へ出力する。

したがって、増幅回路５０は、帰還抵抗Ｒ３、Ｒ４を適宜設定することで、制限入力信号Ｖinaを、絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内で、ＡＤコンバータ等のＩＣ３０に応じた適切な電圧値の信号に増幅することができる。その結果、増幅回路５０は、制限入力信号Ｖinaを、絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内で増幅して、増幅制限入力信号Ｖinbとして、ＩＣ３０に入力することができる。

次に、過電圧保護回路４０は、電源電圧Ｖccがオフで、入力信号Ｖinが入力される場合には、クランプ回路１０が、入力信号Ｖinを、式（１）に示したように、最大で、クランプ電圧Ｖｋ（＝Ｖcc＋Ｖｆ）にクランプする。ところが、いま、Ｖcc＝０であるので、制限回路２０が、Ｖｆ＝Ｖｋの入力信号Ｖinを、抵抗分圧して制限入力信号Ｖinaに制限する。

具体的には、第１実施例の場合と同様に、Ｖccが、０Ｖ、順方向電圧Ｖｆが、０．６Ｖであるとすると、クランプ電圧Ｖｋは、式（６）に示したように、０．６Ｖとなり、制限入力信号Ｖinaは、式（７）に示したように、０．２Ｖとなる。

すなわち、クランプ回路１０は、順方向電圧Ｖｆを超える電圧の入力信号Ｖinが入力されると、ダイオードＤ１がオンとなって、入力信号Ｖinをクランプ電圧Ｖｋに抑制し、この入力信号Ｖinを、制限回路２０が、分圧して、制限入力信号Ｖinaとする。

過電圧保護回路４０は、この制限入力信号Ｖinaを増幅回路５０へ入力して、増幅回路５０が上記増幅率で増幅するが、いま、電源電圧Ｖccが「０」であり、オペアンプＯＰ１がオフしている。したがって、増幅回路５０は、制限入力信号Ｖinaの如何にかかわらず、「０」の増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０へ出力する。

そして、電源電圧Ｖccがオフのときには、ＩＣ３０の動作も停止しているため、入力端子Ｔ１に０Ｖの信号が入力されることが適切である。

このように、本実施例の過電圧保護回路４０は、前記制限回路２０と前記信号入力端子Ｔ１との間に、増幅回路５０が接続されている。

したがって、制限入力信号Ｖinaを適宜の増幅率で増幅することで、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内において、ＩＣ３０が必要とする電圧の信号として、増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０に入力することができる。その結果、ＩＣ３０に過電圧が入力されることを安価にかつ確実に防止しつつ、ＩＣ３０に適した電圧の信号を入力することができ、ＩＣ３０の動作をより一層安全かつ適切化することができる。

また、本実施例の過電圧保護回路４０は、前記増幅回路５０が、前記回路部であるＩＣ３０の前記許容電圧範囲である絶対最大規格値Ｖmax内で制限回路２０からの制限入力信号Ｖinaの電圧を増幅する。

したがって、ＩＣ３０の絶対最大規格値Ｖmaxの範囲内において、ＩＣ３０が必要とする電圧の信号として、増幅制限入力信号ＶinbをＩＣ３０に入力することができる。その結果、ＩＣ３０に過電圧が入力されることを安価にかつ確実に防止しつつ、ＩＣ３０に適した電圧の信号を入力することができ、ＩＣ３０の動作をより一層安全かつ適切化することができる。

さらに、本実施例の過電圧保護回路４０は、前記増幅回路５０は、ＩＣ３０の電源電圧Ｖccがオフであると、前記回路部であるＩＣ３０への信号の入力を遮断する。

したがって、電源電圧Ｖccがオフのときに、不用意に、過電圧がＩＣ３０に入力されることを防止することができ、ＩＣ３０の安全性をより一層向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ 過電圧保護回路
１０ クランプ回路
２０ 制限回路
３０ ＩＣ
Ｔ１ 入力端子
Ｌｓ 信号ライン
Ｖin 入力信号
Ｖina 制限入力信号
Ｖcc 電源電圧
Ｄ１ ダイオード
Ｒ１、Ｒ２ 抵抗
４０ 過電圧保護回路
５０ 増幅回路
ＯＰ１ オペアンプ
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５ 抵抗
Ｖinb 増幅制限入力信号

特開２０１０−２２０３９０号公報

Claims (5)

1. 外部から信号線を通して信号入力端子に信号の入力される回路部への該信号の電圧を所定電圧に抑制するクランプ回路と、
   前記クランプ回路と前記回路部の前記信号入力端子との間に接続され、該信号入力端子に入力される前記信号の電圧を分圧して所定の許容電圧の範囲内に制限する制限回路と、
   を備えていることを特徴とする過電圧保護回路。
2. 前記制限回路は、
   少なくとも２つの抵抗を有し、一方の抵抗が、前記クランプ回路と前記信号入力端子の間に接続され、他方の抵抗が、前記信号入力端子と接地との間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の過電圧保護回路。
3. 前記制限回路の少なくとも２つの抵抗は、
   前記回路部に印加されている電源電圧がオフの場合においても、前記信号入力端子に入力される前記信号の電圧を、前記許容電圧の範囲内に制限する抵抗比を有していることを特徴とする請求項２記載の過電圧保護回路。
4. 前記過電圧保護回路は、
   前記制限回路と前記信号入力端子との間に、増幅回路が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の過電圧保護回路。
5. 前記増幅回路は、
   前記回路部の前記許容電圧範囲内で前記制限回路からの前記信号の電圧を増幅することを特徴とする請求項４記載の過電圧保護回路。

Images