JP2018033207A - 直流電圧供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常発熱に対するより安全な保護機能を備えた直流電圧供給回路を提供する。【解決手段】 正電位ライン１に挿入された電界効果トランジスタＦＥＴと、正電位ライン１と負電位ライン２との間に挿入された第１固定抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＰＴＣとの分圧回路６と、アノードＡが正電位ライン１に、ゲートＧが分圧回路６の接続点Ｘに、カソードＫが第２固定抵抗Ｒ２を介して負電位ライン２に接続されたサイリスタＳＣＲと、サイリスタＳＣＲと並列に接続された第３固定抵抗Ｒ３と、を備え、異常発熱が発生して正特性サーミスタＰＴＣの抵抗値が上昇することにより、サイリスタＳＣＲがオン状態になり、その結果、電界効果トランジスタＦＥＴがオフ状態になり、直流電圧供給を停止するようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、直流電源から負荷に直流電圧を供給する直流電圧供給回路に関し、更に詳しくは、異常発熱に対するより安全な保護機能を備えた直流電圧供給回路に関する。

直流電源から負荷に直流電圧を供給する直流電圧供給回路において、過電流や、異常発熱が発生した場合には、負荷への電圧の供給を停止し、より重大な事態の発生を未然に防止することが重要である。

特許文献１（特開平５−２６０６４７号公報）に、そのような機能を備えた直流電圧供給回路が開示されている。

図７に、特許文献１に開示された直流電圧供給回路（電流遮断装置）１１００を示す。

直流電圧供給回路１１００は、直流電源１０１を備える。直流電源１０１は、正電位ライン１０２と負電位ライン１０３とを経由して、負荷（負荷側基板）１０４に直流電圧を供給する。

直流電圧供給回路１１００の正電位ライン１０２に、正特性サーミスタ１０５が挿入されている。

直流電圧供給回路１１００は、過電流や、異常発熱が発生した場合に、正特性サーミスタ１０５の抵抗値が上昇し、直流電源１０１から負荷１０４への直流電圧の供給を停止する。

特開平５-２６０４７号公報

特許文献１に開示された直流電圧供給回路１１００には、直流電源１０１から負荷１０４への電力の供給が停止された後に、正特性サーミスタ１０５が自然に冷却されると、正特性サーミスタ１０５の抵抗値が降下し、直流電源１０１から負荷１０４への直流電圧の供給が自動的に再開してしまうという問題があった。

すなわち、直流電源１０１から負荷１０４への直流電圧の供給が停止された後に、過電流や異常発熱の原因となった短絡等の原因が解消されていれば良いが、短絡等の原因が解消されていないまま直流電圧の供給が再開されると、再度、過電流や異常発熱が発生するという問題があった。そして、再度の過電流や異常発熱において、再度の直流電圧の供給の停止に失敗すると、発煙、発火などの更に重大な事態が発生してしまう虞があった。

本発明は、上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その手段として本発明の直流電圧供給回路は、正電位ラインと、負電位ラインと、を備え、更に、正電位ラインに挿入された半導体スイッチと、正電位ラインと負電位ラインとの間に挿入された、第１固定抵抗と、異常発熱を監視するためのサーミスタとが直列に接続された分圧回路と、アノードが正電位ラインに接続され、ゲートが分圧回路の第１固定抵抗とサーミスタとの接続点に接続され、カソードが第２固定抵抗を介して負電位ラインに接続されたサイリスタと、サイリスタのアノードとカソードとの間に並列に接続された、第３固定抵抗と、を備え、異常発熱が発生し、サーミスタの抵抗値が変動することにより、分圧回路の第１固定抵抗とサーミスタとの接続点の電圧が変動し、分圧回路の第１固定抵抗とサーミスタとの接続点の電圧が変動することにより、サイリスタがオンし、サイリスタがオンすることにより、半導体スイッチがオフになり、正電位ラインの直流電圧供給を停止する、異常発熱に対する保護機能を備えたものとした。かかる構成からなる本発明の直流電圧供給回路は、半導体スイッチによって正電位ラインの直流電圧供給が停止された後に、サーミスタが自然に冷却されても、直流電圧供給が自動的に再開されることがない。

サイリスタが、ＰＮＰ型トランジスタとＮＰＮ型トランジスタとで構成され、ＰＮＰ型トランジスタのコレクタと、ＮＰＮ型トランジスタのベースとが接続され、ＰＮＰ型トランジスタのベースと、ＮＰＮ型トランジスタのコレクタとが接続され、ＰＮＰ型トランジスタのエミッタが、サイリスタのアノードに該当し、ＰＮＰ型トランジスタのコレクタとＮＰＮ型トランジスタのベースとの接続点が、サイリスタのゲートに該当するものであっても良い。すなわち、サイリスタは、単体の電子部品である必要はなく、複数のトランジスタで構成しても良い。

サーミスタが正特性サーミスタであり、分圧回路の第１固定抵抗側の端部が、正電位ラインに接続され、分圧回路の正特性サーミスタ側の端部が、負電位ラインに接続されたものとすることができる。この場合には、異常発熱が発生し、正特性サーミスタの温度が上昇し、正特性サーミスタの抵抗値が上昇すると、分圧回路の第１固定抵抗と正特性サーミスタとの接続点の電圧が上昇し、サイリスタがオンされる。

あるいは、サーミスタが負特性サーミスタであり、分圧回路の負特性サーミスタ側の端部が、正電位ラインに接続され、分圧回路の第１固定抵抗側の端部が、負電位ラインに接続されたものとすることができる。この場合には、異常発熱が発生し、負特性サーミスタの温度が上昇し、負特性サーミスタの抵抗値が降下すると、分圧回路の負特性サーミスタと第１固定抵抗との接続点の電圧が上昇し、サイリスタがオンされる。

分圧回路のサーミスタと並列にコンデンサが接続されていることも好ましい。この場合には、そのコンデンサを経由してノイズを負電位ラインに落とすことができるため、ノイズによる誤作動によってサイリスタがオンされることを抑制できる。

正電位ラインおよび負電位ラインが、それぞれ、途中で分断され、分断された正電位ラインおよび負電位ラインが、併せて、１対のコネクタで接続され、サーミスタが、コネクタ近傍の異常発熱を監視するようにしても良い。この場合には、コネクタの接続点に異物が挟まること等を原因とする異常発熱をサーミスタにより検知して、正電位ラインの直流電圧供給を停止させることができる。コネクタには、たとえば、ＵＳＢコネクタを使用することができる。

本発明の直流電圧供給回路は、異常発熱を検知して、正電位ラインの直流電圧供給を停止した後に、サーミスタが自然に冷却されて温度が降下しても、サイリスタがオン状態を継続し、半導体スイッチがオフ状態を継続するため、直流電圧供給が自動的に再開されることがない。したがって、正電位ラインの直流電圧供給が停止した後に、直流電源をいったん停止させ、異常発熱の原因を調べ、異常発熱の原因を取り除いたうえで、改めて直流電源を立ち上げることにより、直流電圧供給を安全に再開させることができる。

第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００の等価回路図である。 第２実施形態にかかる直流電圧供給回路２００の等価回路図である。 第３実施形態にかかる直流電圧供給回路３００の等価回路図である。 第４実施形態にかかる直流電圧供給回路４００の等価回路図である。 第５実施形態にかかる直流電圧供給回路５００の等価回路図である。 第６実施形態にかかる直流電圧供給回路６００を、アダプタ５１、ケーブル５２、ＵＳＢコネクタ５３、電子機器５４に組込んだ場合の説明図である。 特許文献１に開示された直流電圧供給回路１１００の等価回路図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。

なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。たとえば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。

［第１実施形態］
図１に、第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００を示す。ただし、図１は、直流電圧供給回路１００の等価回路図である。

直流電圧供給回路１００は、正電位ライン１と負電位ライン２とを備える。正電位ライン１および負電位ライン２は、それぞれ、一端が直流電源３に接続され、他端が負荷４に接続されている。

正電位ライン１に、電源スイッチ５が接続されている。

また、正電位ライン１に、半導体スイッチとして電界効果トランジスタＦＥＴが接続されている。より具体的には、正電位ライン１の直流電源３側に電界効果トランジスタＦＥＴのソースＳが接続され、正電位ライン１の負荷４側に電界効果トランジスタＦＥＴのドレインＤが接続されている。

正電位ライン１と負電位ライン２との間に、分圧回路６が接続されている。分圧回路６は、第１固定抵抗Ｒ１と、正特性サーミスタＰＴＣとが、接続点Ｘにおいて、直列に接続されたものからなる。分圧回路６の第１固定抵抗Ｒ１側が、正電位ライン１に接続されている。分圧回路６の正特性サーミスタＰＴＣ側が、負電位ライン２に接続されている。正特性サーミスタＰＴＣは、異常発熱を監視するためのものであり、直流電圧供給回路１００において、異常発熱を監視したい所定の位置に配置されている。

直流電圧供給回路１００は、ＰＮＰ型トランジスタＱ１と、ＮＰＮ型トランジスタＱ２とで構成されるサイリスタＳＣＲを備えている。サイリスタＳＣＲにおいて、ＰＮＰ型トランジスタＱ１のコレクタＣとＮＰＮ型トランジスタＱ２のベースＢとが接続され、ＰＮＰ型トランジスタＱ１のベースＢとＮＰＮ型トランジスタＱ２のコレクタＣとが接続されている。

ＰＮＰ型トランジスタＱ１のエミッタＥが、サイリスタＳＣＲのアノードＡに該当する。ＰＮＰ型トランジスタＱ１のコレクタＣとＮＰＮ型トランジスタＱ２のベースＢとの接続点が、サイリスタＳＣＲのゲートＧに該当する。ＮＰＮ型トランジスタＱ２のエミッタＥが、ＳＣＲサイリスタのカソードＫに該当する。

サイリスタＳＣＲのアノードＡが、正電位ライン１に接続されている。サイリスタＳＣＲのゲートＧが、分圧回路６の第１固定抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＰＴＣとの接続点Ｘに接続されている。サイリスタＳＣＲのカソードＫが、第２固定抵抗Ｒ２を介して負電位ライン２に接続されている。なお、サイリスタＳＣＲ（カソードＫ）と第２固定抵抗Ｒ２とは、接続点Ｙにおいて、直列に接続されている

サイリスタＳＣＲのアノードＡとカソードＫとの間に、並列に、第３固定抵抗Ｒ３が接続されている。すなわち、正電位ライン１と接続点Ｙとの間に、第３固定抵抗Ｒ３が接続されている。

サイリスタＳＣＲのカソードＫと第２固定抵抗Ｒ２と第３固定抵抗Ｒ３との接続点、すなわち接続点Ｙが、電界効果トランジスタＦＥＴのゲートＧに接続されている。

かかる構成からなる直流電圧供給回路１００は、次のように作動する。

直流電圧供給回路１００の電源スイッチ５をオンにすると、直流電源３から負荷４に、直流電圧が供給される。すなわち、電源スイッチ５をオンにした初期状態においては、電界効果トランジスタＦＥＴはオン状態にあり、直流電源３から負荷４に直流電圧が供給される。

このとき、サイリスタＳＣＲはオフ状態にある。すなわち、第１固定抵抗Ｒ１の抵抗値と正特性サーミスタＰＴＣの抵抗値とによって定まる、分圧回路６の接続点Ｘの電圧は、サイリスタＳＣＲをオンにする閾値電圧よりも低い状態にある。また、電界効果トランジスタＦＥＴのゲートＧの電圧、すなわち接続点Ｙの電圧は、第３固定抵抗Ｒ３と第２固定抵抗Ｒ２とで分圧回路（分圧回路６とは別のもの）が構成されるため、正電位ライン１の電圧よりも低い状態にある。そして、電界効果トランジスタＦＥＴのゲートＧの電圧が、正電位ライン１の電圧よりも低い状態にあるため、上述のとおり、電界効果トランジスタＦＥＴはオン状態にある。

直流電源３から負荷４に直流電圧が供給されている状態において、何らかの原因により異常発熱が発生すると、正特性サーミスタＰＴＣの温度が上昇する。正特性サーミスタＰＴＣの温度が上昇すると、正特性サーミスタＰＴＣの抵抗値が上昇し、分圧回路６の接続点Ｘの電圧が上昇する。

そして、分圧回路６の接続点Ｘの電圧が上昇し、サイリスタＳＣＲのゲートＧの電圧が、サイリスタＳＣＲをオンにする閾値電圧を超えると、まずＮＰＮ型トランジスタＱ２がオンし、続いてＰＮＰ型トランジスタＱ１がオンし、サイリスタＳＣＲのアノードＡとカソードＫとの間が導通する。すなわち、サイリスタＳＣＲがオン状態になる。

そして、サイリスタＳＣＲがオン状態になることにより、電界効果トランジスタＦＥＴがオフとなり、電界効果トランジスタＦＥＴによって、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止される。すなわち、直流電圧供給回路１００は、正特性サーミスタＰＴＣによって異常発熱を検知することにより、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給を停止する。

サイリスタＳＣＲは、いったんオン状態になると、電源スイッチ５をオフにしない限り、オフ状態には戻らない。すなわち、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されて、異常発熱が停止し、正特性サーミスタＰＴＣが自然に冷却され、正特性サーミスタＰＴＣの抵抗値が降下し、分圧回路６の接続点Ｘの電圧がサイリスタＳＣＲをオンにする閾値電圧を下回っても、サイリスタＳＣＲはオフ状態には戻らない。これは、いったん、ＮＰＮ型トランジスタＱ２がオンし、それに伴ってＰＮＰ型トランジスタＱ１がオンすると、分圧回路６の接続点Ｘの電圧が低下しても、ＮＰＮ型トランジスタＱ２のベースＢにＰＮＰ型トランジスタＱ１のコレクタＣの電流（電圧）が印加され続けるため、ＮＰＮ型トランジスタＱ２がオン状態を継続し、それに伴ってＰＮＰ型トランジスタＱ１もオン状態を継続するからである。

したがって、直流電圧供給回路１００は、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されることにより、異常発熱が停止し、正特性サーミスタＰＴＣが自然に冷却され、正特性サーミスタＰＴＣの抵抗値が降下し、分圧回路６の接続点Ｘの電圧がサイリスタＳＣＲをオンにする閾値電圧を下回っても、電界効果トランジスタＦＥＴはオン状態にはならず、直流電圧の供給が自動的に再開されることはない。

以上のように、直流電圧供給回路１００は、異常発熱により、いったん直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されると、その後に正特性サーミスタＰＴＣの温度が降下したとしても、いったん電源スイッチ５をオフにし、再度、電源スイッチ５をオンにしない限り、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が再開されることはない。

したがって、本実施形態にかかる直流電圧供給回路１００においては、直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止した後に、電源スイッチ５をオフにし、異常発熱の原因を調べ、異常発熱の原因を取り除いたうえで、改めて電源スイッチ５をオンにすることにより、安全に直流電圧の供給を再開させることができる。

［第２実施形態］
図２に、第２実施形態にかかる直流電圧供給回路２００を示す。ただし、図２は、直流電圧供給回路２００の等価回路図である。

直流電圧供給回路２００は、第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００の一部に変更を加えた。

直流電圧供給回路１００では、分圧回路６が、直列に接続された第１固定抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＰＴＣとで構成され、第１固定抵抗Ｒ１側が正電位ライン１に接続され、正特性サーミスタＰＴＣ側が負電位ライン２に接続されていた。直流電圧供給回路２００は、これに変更を加え、分圧回路１６を、直列に接続された負特性サーミスタＮＴＣと第１固定抵抗Ｒ１１とで構成し、負特性サーミスタＮＴＣ側を正電位ライン１に接続し、第１固定抵抗Ｒ１１側を負電位ライン２に接続した。直流電圧供給回路２００の他の構成は、直流電圧供給回路１００と同じにした。

直流電圧供給回路２００では、異常発熱が発生すると、負特性サーミスタＮＴＣの温度が上昇し、負特性サーミスタＮＴＣの抵抗値が降下し、分圧回路１６の接続点Ｘの電圧が上昇する。そして、分圧回路６の接続点Ｘの電圧が、サイリスタＳＣＲをオンにする閾値電圧を超えることにより、サイリスタＳＣＲがオンされる。その結果、電界効果トランジスタＦＥＴのゲートＧの電圧が正電位ライン１の電圧と等しくなり、電界効果トランジスタＦＥＴがオフとなり、電界効果トランジスタＦＥＴによって直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止される。

本実施形態にかかる直流電圧供給回路２００も、異常発熱により直流電圧の供給が停止した後には、その後に負特性サーミスタＮＴＣの温度が降下したとしても、いったん電源スイッチ５をオフにし、改めて電源スイッチ５をオンにしなければ直流電圧の供給が再開されないため、異常発熱の原因を調べ、異常発熱の原因を取り除いたうえで、安全に直流電圧の供給を再開させることができる。

［第３実施形態］
図３に、第３実施形態にかかる直流電圧供給回路３００を示す。ただし、図３は、直流電圧供給回路３００の等価回路図である。

直流電圧供給回路３００も、第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００の一部に変更を加えた。

直流電圧供給回路３００は、直流電圧供給回路１００の分圧回路６の正特性サーミスタＰＴＣと並列に、更に、コンデンサＣ１を接続した。

直流電圧供給回路３００は、コンデンサＣ１を付加したことにより、ノイズによる誤作動によってサイリスタＳＣＲがオン状態になり、その結果、電界効果トランジスタＦＥＴがオフ状態になり、誤って直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されることが回避されている。すなわち、直流電圧供給回路３００においては、サイリスタＳＣＲのゲートＧにノイズが印加されても、そのノイズをコンデンサＣ１経由で負電位ライン２に落とすことができるため、ノイズによる誤作動によってサイリスタＳＣＲがオン状態になることがなく、さらに電界効果トランジスタＦＥＴがオフ状態になることがなく、誤って直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されることがない。

本実施形態にかかる直流電圧供給回路３００は、直流電圧供給回路１００の奏する効果に加えて、ノイズによる誤作動によって直流電源３から負荷４への直流電圧の供給が停止されることがないという効果も奏している。

［第４実施形態］
図４に、第４実施形態にかかる直流電圧供給回路４００を示す。ただし、図４は、直流電圧供給回路４００の等価回路図である。

直流電圧供給回路４００も、第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００の一部に変更を加えた。

直流電圧供給回路１００では、半導体スイッチとして、正電位ライン１に電界効果トランジスタＦＥＴを接続していた。直流電圧供給回路４００は、これに変更を加え、半導体スイッチとして、正電位ライン１に、ＰＮＰ型トランジスタＱ３を接続した。より具体的には、ＰＮＰ型トランジスタＱ３のエミッタＥを、正電位ライン１の直流電源３側に接続した。ＰＮＰ型トランジスタＱ３のコレクタＣを、正電位ライン１の負荷４側に接続した。ＰＮＰ型トランジスタＱ３のベースＢを、サイリスタＳＣＲと第２固定抵抗Ｒ２と第３固定抵抗との接続点Ｙに接続した。直流電圧供給回路４００の他の構成は、直流電圧供給回路１００と同じにした。

直流電圧供給回路４００も、直流電圧供給回路１００と同等に作動する。

一般に、直流電圧供給回路４００が半導体スイッチとして使用したＰＮＰ型トランジスタＱ３は、直流電圧供給回路１００が半導体スイッチとして使用した電界効果トランジスタＦＥＴよりも安価である。

直流電圧供給回路４００によれば、直流電圧供給回路１００と同等の機能を備えた直流電圧供給回路を、直流電圧供給回路１００よりも安価に作製することができる。

［第５実施形態］
図５に、第５実施形態にかかる直流電圧供給回路５００を示す。ただし、図５は、直流電圧供給回路５００の等価回路図である。

直流電圧供給回路５００も、第１実施形態にかかる直流電圧供給回路１００の一部に変更を加えた。

直流電圧供給回路１００では、サイリスタＳＣＲが、ＰＮＰ型トランジスタＱ１とＮＰＮ型トランジスタＱ２とで構成されていた。直流電圧供給回路５００は、これに変更を加え、サイリスタＳＣＲとして、単体の電子部品を使用した。直流電圧供給回路４００の他の構成は、直流電圧供給回路１００と同じにした。

単体の電子部品からなるサイリスタＳＣＲも、ＰＮＰ型トランジスタＱ１とＮＰＮ型トランジスタＱ２とで構成されたサイリスタＳＣＲと同等に機能する。

このように、本発明の直流電圧供給回路において使用するサイリスタＳＣＲは、ＰＮＰ型トランジスタＱ１とＮＰＮ型トランジスタＱ２とで構成しても良いし、単体の電子部品であっても良い。

［第６実施形態］
図６に、第６実施形態にかかる直流電圧供給回路６００を示す。ただし、図６は、直流電圧供給回路６００の説明図である。

直流電圧供給回路６００は、第５実施形態にかかる直流電圧供給回路５００を、アダプタ５１、ケーブル５２、ＵＳＢコネクタ５３、電子機器５４に組込んだものである。なお、ＵＳＢとは、ユニバーサル・シリアル・バス（Universal Serial Bus）を略したものであり、コンピュータ等の情報機器に周辺機器を接続するためのシリアルバス規格の1つである。

アダプタ５１は、直流電源３と電源スイッチ５とを備える。直流電源３は、たとえば、交流の商用電源を、所望の電圧の直流に変換した電源である。なお、本実施形態においてはアダプタ５１を使用したが、アダプタ５１に代えて、パーソナルコンピュータなどの電源を、直流電源として使用しても良い。また、電源スイッチ５は必須のものではなく、後述するＵＳＢコネクタ５３のオス型ＵＳＢコネクタ５３ａとメス型ＵＳＢコネクタ５３ｂとを、嵌合、離脱させることにより、電源スイッチ５の代わりとすることもできる。

ケーブル５２には、複数の信号ライン５５と、正電位ライン１と、負電位ライン２とが含まれている。信号ライン５５は、アダプタ５１と電子機器５４との間の信号交換に使用される。また、上述したように、アダプタ５１に代えてパーソナルコンピュータを使用した場合には、信号ライン５５は、パーソナルコンピュータと電子機器５４との間の信号交換に使用される。

ＵＳＢコネクタ５３は、オス型ＵＳＢコネクタ５３ａと、メス型ＵＳＢコネクタ５３ｂとで構成されている。オス型ＵＳＢコネクタ５３ａとメス型ＵＳＢコネクタ５３ｂとは、相互に、嵌合と離脱とが可能になっている。オス型ＵＳＢコネクタ５３ａとメス型ＵＳＢコネクタ５３ｂとは、それぞれ接点を備え、それぞれの接点どうしを接触させることにより、所定のラインどうしの電気的接続をはかることができる。

オス型ＵＳＢコネクタ５３ａは、ケーブル５２を介して、アダプタ５１に接続されている。メス型ＵＳＢコネクタ５３ｂは、電子機器５４の筐体に取付けられている。

オス型ＵＳＢコネクタ５３ａの絶縁体部分には、第１固定抵抗Ｒ１と正特性サーミスタＰＴＣとからなる分圧回路６が埋設されている。第１固定抵抗Ｒ１は、一端が正電位ライン１に接続され、他端が接続点Ｘに接続されている。正特性サーミスタＰＴＣは、一端が負電位ライン２に接続され、他端が接続点Ｘに接続されている。接続点Ｘは、メス型ＵＳＢコネクタ５３ｂを経由して、異常発熱検知ライン５６によって、電子機器５４内に設けられたサイリスタＳＣＲのゲートＧに接続されている。

電子機器５４の種類は任意であるが、たとえば、携帯電話、スマートフォン、音楽プレーヤーなどである。電子機器５４の内部には、サイリスタＳＣＲ、電界効果トランジスタＦＥＴ、第２固定抵抗Ｒ２、第３固定抵抗Ｒ３、負荷４が設けられている。負荷４は、たとえば、電子機器５４の蓄電池などである。

上述したとおり、サイリスタＳＣＲのゲートＧが、分圧回路６の接続点Ｘに接続されている。また、サイリスタＳＣＲのアノードＡが、正電位ライン１に接続されている。サイリスタＳＣＲのカソードＫが、第２固定抵抗Ｒ２を介して、負電位ライン２に接続されている。

サイリスタＳＣＲのアノードＡとカソードＫとの間に、並列に、第３固定抵抗Ｒ３が接続されている。すなわち、正電位ライン１と接続点Ｙとの間に、第３固定抵抗Ｒ３が接続されている。

正電位ライン１に、半導体スイッチとして電界効果トランジスタＦＥＴが接続されている。より具体的には、電界効果トランジスタＦＥＴのソースＳが、正電位ライン１の直流電源３側に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴのドレインＤが、正電位ライン１の負荷４側に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴのゲートＧが、サイリスタＳＣＲのカソードと、第２固定抵抗Ｒ２と、第３固定抵抗Ｒ３との接続点に接続されている。

直流電圧供給回路６００においては、正電位ライン１および負電位ライン２を経由して、直流電源３から負荷４へ直流電圧が供給される。なお、上述したとおり、正電位ライン１および負電位ライン２は、それぞれ、途中で分断され、分断された正電位ライン１および負電位ライン２が、併せて、オス型ＵＳＢコネクタ５３ａおよびメス型ＵＳＢコネクタ５３ｂからなるＵＳＢコネクタによって接続されている。

直流電圧供給回路６００は、正特性サーミスタＰＴＣによってＵＳＢ５３近傍の異常発熱を監視し、異常発熱を検知した場合には、サイリスタＳＣＲをオン状態にし、さらに電界効果トランジスタＦＥＴをオフ状態にして、直流電源３から負荷４へ直流電圧の供給を停止させる。

直流電圧供給回路６００は、異常発熱を検知して、直流電圧供給を停止した後に、正特性サーミスタＰＴＣが自然に冷却されて温度が降下しても、電源スイッチ５をオフにしない限り、サイリスタＳＣＲがオン状態を継続し、電界効果トランジスタＦＥＴがオフ状態を継続し、直流電圧の供給が自動的に再開されることがない。したがって、直流電圧供給回路６００は、直流電圧の供給が停止した後に、いったん電源スイッチ５をオフにし、異常発熱の原因を調べ、異常発熱の原因を取り除いたうえで、改めて電源スイッチ５をオンにすることにより、直流電圧の供給を安全に再開させることができる。

以上、第１実施形態〜第６実施形態にかかる直流電圧供給回路１００〜６００について説明した。しかしながら、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の趣旨に沿って、種々の変更を加えることができる。

たとえば、各実施形態の等価回路図は、本発明に関連する構成を抜き出して示したものであり、他の電子部品や、他の機能が付加されても良い。また、本発明の趣旨を損なわない範囲で、回路が変更されても良い。

また、直流電圧供給回路６００では、コネクタにＵＳＢコネクタ５３（オス型ＵＳＢコネクタ５３ａ、メス型ＵＳＢコネクタ５３ｂ）を使用したが、他の種類のコネクタであっても良い。また、直流電圧供給回路６００では、正特性サーミスタＰＴＣをオス型ＵＳＢコネクタ５３ａに設けたが、これに代えて、正特性サーミスタＰＴＣを電子機器５４側に設けても良い。

１・・・正電位ライン
２・・・負電位ライン
３・・・直流電源
４・・・負荷
５・・・電源スイッチ
６、１６・・・分圧回路
Ｒ１、Ｒ１１・・・第１固定抵抗
Ｒ２・・・第２固定抵抗
Ｒ３・・・第３固定抵抗
ＰＴＣ・・・正特性サーミスタ
ＮＴＣ・・・負特性サーミスタ
ＳＣＲ・・・サイリスタ
Ｑ１・・・ＰＮＰ型トランジスタ（サイリスタＳＣＲの一部を構成）
Ｑ２・・・ＮＰＮ型トランジスタ（サイリスタＳＣＲの一部を構成）
ＦＥＴ・・・電界効果トランジスタ（半導体スイッチ）
Ｑ３・・・ＰＮＰ型トランジスタ（半導体スイッチ）
１００、２００、３００、４００、５００、６００・・・直流電圧供給回路

Claims (7)

1. 正電位ラインと、
   負電位ラインと、を備えた直流電圧供給回路であって、
   更に、
   前記正電位ラインに挿入された半導体スイッチと、
   前記正電位ラインと前記負電位ラインとの間に挿入された、第１固定抵抗と、異常発熱を監視するためのサーミスタとが直列に接続された分圧回路と、
   アノードが前記正電位ラインに接続され、ゲートが前記分圧回路の前記第１固定抵抗と前記サーミスタとの接続点に接続され、カソードが第２固定抵抗を介して前記負電位ラインに接続されたサイリスタと、
   前記サイリスタの前記アノードと前記カソードとの間に並列に接続された、第３固定抵抗と、を備え、
   異常発熱が発生し、前記サーミスタの抵抗値が変動することにより、前記分圧回路の前記第１固定抵抗と前記サーミスタとの接続点の電圧が変動し、
   前記分圧回路の前記第１固定抵抗と前記サーミスタとの接続点の電圧が変動することにより、前記サイリスタがオンし、
   前記サイリスタがオンすることにより、前記半導体スイッチがオフになり、前記正電位ラインの直流電圧供給を停止する、異常発熱に対する保護機能を備えた直流電圧供給回路。
2. 前記サイリスタが、ＰＮＰ型トランジスタとＮＰＮ型トランジスタとで構成され、
   前記ＰＮＰ型トランジスタのコレクタと、前記ＮＰＮ型トランジスタのベースとが接続され、
   前記ＰＮＰ型トランジスタのベースと、前記ＮＰＮ型トランジスタのコレクタとが接続され、
   前記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタが、前記サイリスタの前記アノードに該当し、
   前記ＰＮＰ型トランジスタの前記コレクタと前記ＮＰＮ型トランジスタの前記ベースとの接続点が、前記サイリスタの前記ゲートに該当し、
   前記ＮＰＮ型トランジスタのエミッタが、前記サイリスタの前記コレクタに該当する、請求項１に記載された直流電圧供給回路。
3. 前記サーミスタが正特性サーミスタであり、
   前記分圧回路の前記第１固定抵抗側の端部が、前記正電位ラインに接続され、
   前記分圧回路の前記正特性サーミスタ側の端部が、前記負電位ラインに接続された、請求項１または２に記載された直流電圧供給回路。
4. 前記サーミスタが負特性サーミスタであり、
   前記分圧回路の前記負特性サーミスタ側の端部が、前記正電位ラインに接続され、
   前記分圧回路の前記第１固定抵抗側の端部が、前記負電位ラインに接続された、請求項１または２に記載された直流電圧供給回路。
5. 前記分圧回路の前記サーミスタと並列にコンデンサが接続された、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された直流電圧供給回路。
6. 前記正電位ラインおよび前記負電位ラインが、それぞれ、途中で分断され、
   分断された前記正電位ラインおよび前記負電位ラインが、併せて、１対のコネクタで接続され、
   前記サーミスタが、前記コネクタ近傍の異常発熱を監視する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された直流電圧供給回路。
7. 前記コネクタがＵＳＢコネクタである、請求項６に記載された直流電圧供給回路。
   

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