JP2019068537A - Output device, protective apparatus, and setting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の場合に電力供給を停止させる装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for stopping power supply in certain cases.
過電流保護回路としては、規定電流値を超えると切断されるヒューズを電源経路上に設置するか、シャント抵抗前後の電圧差が閾値を超えた場合にスイッチを切断する方法が、一般的に用いられている。 As the over-current protection circuit, a method is generally used in which a fuse that is cut when the specified current value is exceeded is installed on the power supply path, or a switch is cut when the voltage difference before and after the shunt resistance exceeds a threshold. It is done.
図1は一般的な過電流防止機構の例を表す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual view showing an example of a general overcurrent protection mechanism.
図1(a)は、ヒューズを用いた過電流防止機構の例を表す。電源111と負荷112との間の配線にヒューズ901が接続されている。ヒューズ901は、過電流が流れると切断され、電源111から負荷112への電力供給を停止させる。
FIG. 1A shows an example of an overcurrent protection mechanism using a fuse. A fuse 901 is connected to the wiring between the
図1(b)は、比較器を用いた過電流防止機構の例を表す。比較器131は、抵抗141を流れる電流による電圧差が閾値以上になるとFET121を切断させ、これにより電源111から負荷112への電力供給を停止させる。
FIG. 1 (b) shows an example of an over current protection mechanism using a comparator. The comparator 131 disconnects the FET 121 when the voltage difference due to the current flowing through the
ここで、特許文献1は、所定の負荷に対する駆動電流のオンオフ切替えを行い、駆動電流を分流して過電流を検出し、当該過電流を所定の基準と比較し、その比較結果に基づいて過電流を保護する過電流保護回路を開示する。
Here,
また、特許文献2は、スイッチ部と負荷との間の接続点での電圧を検出し、電圧がしきい値を超えない時にはスイッチ部を導通状態に保持し、電圧が閾値を超えた時はスイッチ制御部を介して非導通状態に制御する電源回路を開示する。 Further, Patent Document 2 detects a voltage at a connection point between the switch unit and the load, holds the switch unit in a conductive state when the voltage does not exceed the threshold, and when the voltage exceeds the threshold. Disclosed is a power supply circuit that controls a non-conduction state through a switch control unit.
電源から負荷への過電流防止は、電流値とその電流値の継続時間との組合せにより行うべきである。例えば、電流値が定格値より極端に大きい場合は、その電流値の継続時間が短くても通電を停止させる必要がある。その理由は、継続時間が短くても負荷へのダメージが大きいためである。一方、電流値が定格値より少し大きい場合は、その電流値の継続時間が長い場合は停止させるべきである。その理由は、その電流値が長時間継続することにより負荷へのダメージが生じるためである。 Overcurrent protection from the power supply to the load should be performed by a combination of the current value and the duration of the current value. For example, when the current value is extremely larger than the rated value, it is necessary to stop the energization even if the duration of the current value is short. The reason is that even if the duration is short, the damage to the load is large. On the other hand, if the current value is a little larger than the rated value, it should be stopped if the duration of the current value is long. The reason is that damage to the load occurs as the current value continues for a long time.
図2は、通電を停止させるべき、電流値とその継続時間との組合せの範囲例を表すイメージ図である。 FIG. 2 is an image diagram showing an example of the range of the combination of the current value and the duration time for stopping the energization.
当該例では、時間と電流との組合せが同図に表す線199より下の安全領域においては、電源から負荷への電力供給を行っても問題ない。一方、時間と電流との組合せが線199より上の危険領域では、電源から負荷への電力供給を停止すべきである。なお、線199の形状や位置は、負荷や電源の種類により変わり得る。 In this example, there is no problem in supplying power from the power supply to the load in the safety area below the line 199 where the combination of time and current is shown in the figure. On the other hand, in the critical area where the combination of time and current is above line 199, the power supply to the load should be shut off. Note that the shape and position of the line 199 may vary depending on the type of load and power supply.
ここで、図1(a)に表す方法等のヒューズを用いる方法では、特に電流値の継続時間が短い場合には、ヒューズの切断を正確に制御することが困難である。 Here, in the method using a fuse such as the method shown in FIG. 1A, it is difficult to control the cutting of the fuse accurately, particularly when the duration of the current value is short.
また、図1(b)が表す方法や、特許文献1及び2が開示する方法は、所定の電圧値を検出して電力供給を停止させることはできる。しかしながら、これらの方法は、電流値とその電流値の継続時間との組合せにより電力供給を停止させることはできない。
Moreover, the method which FIG.1 (b) represents, and the method which
図3は、一般的な保護回路を設置した場合の保護領域を表すイメージ図である。同図に表す保護領域は、保護回路により給電が停止される領域である。図3に表す場合では、電流値とその継続時間との組合せが危険領域に属する場合であっても、保護領域に属さない場合には、電力供給の停止が行われない。 FIG. 3 is an image diagram showing a protection area when a general protection circuit is installed. The protection area shown in the figure is an area in which power supply is stopped by the protection circuit. In the case shown in FIG. 3, even if the combination of the current value and the duration thereof belongs to the dangerous area, the power supply is not stopped if it does not belong to the protected area.
また、図示は省略するが、保護領域の電流の下限を低くし、保護領域を拡大した場合には、保護領域に属さない危険領域は減少させることはできても、保護の必要のない安全領域において通電が行えない領域が拡大する。すなわち、保護回路の不必要な作動が生じる。 Although illustration is omitted, if the lower limit of the current of the protected area is lowered and the protected area is expanded, the dangerous area which does not belong to the protected area can be reduced but the safety area does not need protection. The region where current can not be conducted is expanded. That is, unnecessary operation of the protection circuit occurs.
本発明は、電力供給を停止させる、電流値とその継続時間との組合せの範囲を、前記組合せとして不適当な範囲に近づけ得る出力装置等の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an output device or the like which can bring the range of the combination of the current value and the duration thereof close to an inappropriate range as the combination.
本発明の出力装置は、電源から負荷に対し一定電圧で供給される電流の値を表す入力電圧に含まれる周波数成分のうち所定の正の周波数以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰して出力する高域遮断回路と、前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る供給部と、を備える。 The output device of the present invention attenuates at least a part of frequency components higher than a predetermined positive frequency among frequency components included in an input voltage representing a value of current supplied from a power source to a load at a constant voltage and outputs Between the high frequency cutoff circuit, the second voltage which is the input voltage after passing the high frequency cutoff circuit, and the first voltage which is a constant voltage smaller than the maximum value of the second voltage And a supply unit capable of supplying a third voltage to the switch, the switch being capable of disconnecting a power path between the power supply and the load in a predetermined case.
本発明の出力装置等は、電力供給を停止させる、電流値とその継続時間との組合せの範囲を、前記組合せとして不適当な範囲に近づけ得る。 The output device and the like of the present invention can bring the range of the combination of the current value and the duration to stop the power supply close to an inappropriate range as the combination.
<第一実施形態>
第一実施形態は、経路を切断させる信号を出力するユニットが一つである保護回路に関する実施形態である。
[構成と動作]
図4は、本実施形態の保護回路を適用した回路の例である回路801aの構成を表す概念図である。
First Embodiment
The first embodiment relates to a protection circuit in which one unit outputs a signal for cutting a path.
[Configuration and operation]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration of a circuit 801 a which is an example of a circuit to which the protection circuit of this embodiment is applied.
回路801aは、電源111と、負荷112と、保護回路101aとを備える。
The circuit 801a includes a
負荷112は、例えば、装置やデバイスである。
The
電源111は、保護回路101aの端子TAに電圧Vsを供給する。抵抗141を通過する電流である電流iの電流値は、負荷112の状況により変化する。
The
保護回路101aは、第一実施形態の保護回路の例である。 The protection circuit 101a is an example of the protection circuit of the first embodiment.
保護回路101aは、抵抗141及び144と、FET121と、出力ユニット166とを備える。ここで、FETは、Field effect transistorの略である。
The protection circuit 101 a includes
出力ユニット166は、抵抗142及び143と、RC回路171と、比較器131とを備える。ここで、RCは、resistance and capacitorの略である。
The
RC回路171は、抵抗161とコンデンサ151とを備える。コンデンサ151の一方の端子は共通グランドやグランド等の共通電圧部に接続されている。 比較器131のマイナス入力端子には、電圧Vaが入力される。電圧Vaは、電圧Vsに抵抗143の抵抗値を乗じた値を抵抗142及び143の各抵抗値の和で除した値である。抵抗142及び143は、電圧Vaの値を設定する目的で設置されている。 The RC circuit 171 includes a resistor 161 and a capacitor 151. One terminal of the capacitor 151 is connected to a common voltage portion such as common ground or ground. The voltage Va is input to the negative input terminal of the comparator 131. The voltage Va is a value obtained by dividing the value obtained by multiplying the voltage Vs by the resistance value of the resistor 143 by the sum of the resistance values of the resistors 142 and 143. The resistors 142 and 143 are provided for the purpose of setting the value of the voltage Va.
端子TCには電圧Veが供給される。電圧Veは、電圧Vsから、抵抗141の抵抗値に電流iの電流値を乗じた値を、減じた値である。ここで、電流iは抵抗141を流れる電流である。前述のように電圧Vsは一定なので、電圧Veの値は、電流iの値が過電流等により増大すると、当該増大分だけ減少する。
The voltage Ve is supplied to the terminal TC. The voltage Ve is a value obtained by subtracting the resistance value of the
電圧Veは、RC回路171により、電圧Vdになる。RC回路171は抵抗161とコンデンサ151とを備える。なお、RC回路171は、電圧Veに含まれる周波数成分の一部を遮断し得る高域遮断回路である。 The voltage Ve becomes the voltage Vd by the RC circuit 171. The RC circuit 171 includes a resistor 161 and a capacitor 151. The RC circuit 171 is a high frequency cutoff circuit that can shut off part of frequency components included in the voltage Ve.
RC回路171のコンデンサ151は、電圧Veに含まれる所定の周波数成分を、グランドに導くことにより、当該周波数成分を減衰させる。例えば、電流iの上昇の時間変化により電圧Veに電圧降下の時間変化が生じたとする。その場合、当該電圧降下の時間変化は、電圧降下の周波数変化の重ね合わせである。RC回路171は、前述のように、所定の周波数成分を減衰させるので、前記電圧降下の時間変化を鈍らせるとともにその電圧降下の程度を減少させ得る。 The capacitor 151 of the RC circuit 171 attenuates the predetermined frequency component included in the voltage Ve by introducing the predetermined frequency component to the ground. For example, it is assumed that time change of voltage drop occurs in voltage Ve due to time change of rise of current i. In that case, the time change of the voltage drop is the superposition of the frequency change of the voltage drop. The RC circuit 171 attenuates a predetermined frequency component as described above, so that the time change of the voltage drop can be blunted and the degree of the voltage drop can be reduced.
なお、実施形態において、前記電圧降下は、電圧の基準値からの電圧降下をいうこととする。例えば、電圧Veの基準値は、電流iの電流値が正常値の場合の電圧Veの値である。 In the embodiment, the voltage drop refers to a voltage drop from a reference value of voltage. For example, the reference value of the voltage Ve is the value of the voltage Ve when the current value of the current i is a normal value.
前記減衰の程度は、コンデンサ151の容量と抵抗161の抵抗値の組合せにより調整し得る。 The degree of the attenuation can be adjusted by a combination of the capacity of the capacitor 151 and the resistance value of the resistor 161.
一方、RC回路171は、電圧Veに含まれる直流成分に対しては影響しない。 On the other hand, the RC circuit 171 does not affect the DC component included in the voltage Ve.
電圧Vdは比較器131のプラス入力端子に入力される。 The voltage Vd is input to the positive input terminal of the comparator 131.
比較器131は、電圧Vdから電圧Vaを減じた電圧が、電圧Vt以上の場合に、ハイレベル(Hレベル)の電圧Vtの出力を行う。 The comparator 131 outputs a high level (H level) voltage Vt when the voltage obtained by subtracting the voltage Va from the voltage Vd is equal to or higher than the voltage Vt.
一方、比較器131は、電圧Vdから電圧Vaを減じた電圧が、電圧Vt未満の場合には、ローレベル(Lレベル)の電圧Vtの出力を行う。 On the other hand, when the voltage obtained by subtracting the voltage Va from the voltage Vd is less than the voltage Vt, the comparator 131 outputs the voltage Vt at a low level (L level).
出力ユニット166に含まれる各抵抗の抵抗値とコンデンサ151の容量とは、比較器131にHレベルの電圧Vtを出力させたい、電圧Veの電圧降下の程度とその電圧降下の継続時間とにより、調整され、設定されている。当該調整は、例えば、以下のように行うものである。
The resistance value of each of the resistors included in the
例えば、電圧降下の継続時間に関係なく、電圧降下の程度が大きい場合に電圧VtがHレベルになるように設定したいとする。その場合には、抵抗143の抵抗値を抵抗142の抵抗値と抵抗143の抵抗値との和で除した値が小さくなるように、抵抗142の抵抗値と抵抗143の抵抗値とを設定する。これは、電圧Vaを小さくするためである。電圧Vaの値がより小さければ、電圧Veの電圧降下の程度がより大きい場合に限り、電圧Veの電圧降下の影響で電圧降下が生じた電圧Vdが電圧Vaを下回る。 For example, it is assumed that the voltage Vt is set to be H level when the degree of voltage drop is large regardless of the duration of the voltage drop. In that case, the resistance value of the resistor 142 and the resistance value of the resistor 143 are set so that the value obtained by dividing the resistance value of the resistor 143 by the sum of the resistance value of the resistor 142 and the resistance value of the resistor 143 becomes smaller. . This is to reduce the voltage Va. If the value of the voltage Va is smaller, the voltage Vd in which the voltage drop is generated due to the voltage drop of the voltage Ve falls below the voltage Va only when the degree of the voltage drop of the voltage Ve is larger.
また、例えば、電圧降下の継続時間が短い場合には電圧VtがLレベルになるようにするためには、コンデンサ151の容量をより大きくすることが有効である。電圧降下の継続時間が短い場合には当該電圧降下の時間変化に含まれる高周波数成分が多く、その高周波数成分が、コンデンサ151の容量を大きくすることにより除去されるためである。 Further, for example, in order to make the voltage Vt be L level when the duration of the voltage drop is short, it is effective to make the capacity of the capacitor 151 larger. When the duration of the voltage drop is short, the high frequency component included in the time change of the voltage drop is large, and the high frequency component is removed by increasing the capacity of the capacitor 151.
上記により、電圧VtがHレベルになる、電圧Veの電圧降下の程度と当該電圧降下の継続時間の範囲は、出力ユニット166に含まれる各抵抗の抵抗値とコンデンサ151の容量により調整され得る。
From the above, the extent of the voltage drop of the voltage Ve and the range of the duration of the voltage drop when the voltage Vt becomes H level can be adjusted by the resistance value of each resistor included in the
比較器131が、Hレベルの出力を行った場合は、抵抗144には、電圧VeとHレベルとの差の電圧により発生する電流ihが流れる。そのため、FET121のゲート電圧は同ソース電圧より、抵抗144の抵抗値に電流ihの電流値を乗じた電圧Vhだけ低くなる。この場合、FET121は、ソース・ドレイン間を切断する。抵抗144の抵抗値はFET121の上記が可能なように設定されている。
When the comparator 131 outputs H level, the current ih generated by the voltage difference between the voltage Ve and H level flows through the
一方、比較器131がLレベルの出力を行った場合は、抵抗144には、電圧VeとLレベルとの差の電圧により発生する電流ilが流れる。そのため、FET121のゲート電圧は、同ソース電圧より、抵抗144の抵抗値に電流ilの電流値を乗じた電圧Vlだけ低くなる。この場合、FET121は、ソース・ドレイン間を導通させる。抵抗144の抵抗値はFET121の上記動作が可能なように設定されている。
On the other hand, when the comparator 131 outputs L level, the current il generated by the voltage difference between the voltage Ve and L level flows through the
このようにして、FET121は、比較器131がHレベルの出力を行った時は、端子TC−TB間を切断する。また、FET121は、比較器131がLレベルの出力を行った時は、端子TC−TB間を導通させる。 In this manner, the FET 121 disconnects between the terminals TC and TB when the comparator 131 outputs the H level. Also, when the comparator 131 outputs L level, the FET 121 conducts between the terminals TC and TB.
FET121が、端子TC−TB間を導通させた場合には、電源111から負荷112への給電が行われる。一方、FET121が、端子TC−TB間を絶縁させた場合には、電源111から負荷112への給電が停止する。
When the FET 121 conducts between the terminals TC and TB, power supply from the
次に、電圧Vsにおいて基調とする直流電圧に重畳する交流電圧の、電圧Vtへの影響について説明する。 Next, the influence on the voltage Vt of the AC voltage superimposed on the DC voltage serving as the basis of the voltage Vs will be described.
図5は、電圧Va、Vd、Ve及びVtの各々の時間変化の第一の例を表す概念図である。ここで、電圧Va、Vd、Ve及びVtの各々は、図4に表すものである。 FIG. 5 is a conceptual diagram showing a first example of time change of each of voltages Va, Vd, Ve and Vt. Here, each of voltages Va, Vd, Ve and Vt is as shown in FIG.
電圧Veは、図4に表す電流iの増加により、時刻T1で基準値から低下を始め、極小に達した後に増大し時刻T2で基準値に戻る。 The voltage Ve starts to decrease from the reference value at time T1 due to the increase of the current i shown in FIG. 4, and increases after reaching a minimum and returns to the reference value at time T2.
一方、電圧Vdは、図4に表すRC回路171の影響で周波数成分の波形が鈍る。電圧Vdは、時刻T1で基準値からの低下が始まり、極小に達し、時刻T3で基準値に戻る。 On the other hand, the waveform of the frequency component of the voltage Vd is blunted by the influence of the RC circuit 171 shown in FIG. The voltage Vd starts to decrease from the reference value at time T1, reaches a local minimum, and returns to the reference value at time T3.
電圧Vdは図5に表す期間において電圧Vaを下回らない。そのため、図4に表す比較器131の電圧Vtは同期間においてLレベルに維持される。これにより、FET121は、同期間、図4に表す端子TB−TC間を導通された状態に保つ。 The voltage Vd does not fall below the voltage Va in the period shown in FIG. Therefore, the voltage Vt of the comparator 131 shown in FIG. 4 is maintained at L level during synchronization. Thereby, the FET 121 keeps the state between the terminals TB and TC shown in FIG. 4 in a conductive state during synchronization.
図6は、電圧Va、Vd、Ve及びVtの各々の時間変化の第二の例を表す概念図である。ここで、電圧Va、Vd、Ve及びVtは、図4に表すものである。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing a second example of time change of each of voltages Va, Vd, Ve and Vt. Here, voltages Va, Vd, Ve and Vt are as shown in FIG.
電圧Veは、図4に表す電流iの増加により、時刻T4で基準値から低下を始め、極小に達した後に増大し時刻T6で基準値に戻る。電圧Veの基準値からの低下量は、図5に表す場合より大きい。 The voltage Ve starts decreasing from the reference value at time T4 due to the increase of the current i shown in FIG. 4, and increases after reaching a minimum and returns to the reference value at time T6. The amount of decrease of the voltage Ve from the reference value is larger than that shown in FIG.
一方、電圧Vdは、図4に表すRC回路171の影響で周波数成分の波形が鈍る。電圧Vdは、時刻T6で基準値からの低下が始まり、極小に達し、時刻T8で基準値に戻る。 On the other hand, the waveform of the frequency component of the voltage Vd is blunted by the influence of the RC circuit 171 shown in FIG. The voltage Vd starts to decrease from the reference value at time T6, reaches a local minimum, and returns to the reference value at time T8.
電圧Vdは、時刻T5と時刻T7との間の期間において電圧Vaを下回る。そのため、図4に表す比較器131の電圧Vtは時刻T5においてLレベルからHレベルに切り替わる。そのため、FET121は、時刻T5において、図4に表す端子TB−TC間を切断する。 The voltage Vd falls below the voltage Va in a period between time T5 and time T7. Therefore, the voltage Vt of the comparator 131 shown in FIG. 4 switches from L level to H level at time T5. Therefore, the FET 121 disconnects between the terminals TB and TC shown in FIG. 4 at time T5.
さらに、電圧Vtは時刻T7においてHレベルからLレベルに切り替わる。そのため、FET121は、時刻T7において、端子TB−TC間を導通させる。 Furthermore, the voltage Vt switches from H level to L level at time T7. Therefore, the FET 121 conducts the terminals TB and TC at time T7.
図7は、電圧Va、Vd、Ve及びVtの各々の時間変化の第一の例を表す概念図である。ここで、電圧Va、Vd、Ve及びVtは、図4に表すものである。 FIG. 7 is a conceptual diagram showing a first example of time change of each of voltages Va, Vd, Ve and Vt. Here, voltages Va, Vd, Ve and Vt are as shown in FIG.
電圧Veは、図4に表す電流iの増加により、時刻T9で基準値から低下を始め、極小に達した後に増大し時刻T10で基準値に戻る。 The voltage Ve starts decreasing from the reference value at time T9 due to the increase of the current i shown in FIG. 4, and increases after reaching a minimum and returns to the reference value at time T10.
一方、電圧Vdは、図4に表すRC回路171の影響で周波数成分の波形が鈍る。電圧Vdは、時刻T9で基準値からの低下が始まり、基準値より低い略一定値に達し、時刻T11で基準値に戻る。 On the other hand, the waveform of the frequency component of the voltage Vd is blunted by the influence of the RC circuit 171 shown in FIG. The voltage Vd starts to decrease from the reference value at time T9, reaches a substantially constant value lower than the reference value, and returns to the reference value at time T11.
電圧Vdは図7に表す期間において電圧Vaを下回らない。そのため、図4に表す比較器131の電圧Vtは同期間においてLレベルに維持される。これにより、FET121は、同期間、図4に表す端子TB−TC間を導通された状態に保つ。 The voltage Vd does not fall below the voltage Va in the period shown in FIG. Therefore, the voltage Vt of the comparator 131 shown in FIG. 4 is maintained at L level during synchronization. Thereby, the FET 121 keeps the state between the terminals TB and TC shown in FIG. 4 in a conductive state during synchronization.
図8は、電圧Va、Vd、Ve及びVtの各々の時間変化の第三の例を表す概念図である。ここで、電圧Va、Vd、Ve及びVtは、図4に表すものである。 FIG. 8 is a conceptual diagram showing a third example of time change of each of voltages Va, Vd, Ve and Vt. Here, voltages Va, Vd, Ve and Vt are as shown in FIG.
電圧Veは、図4に表す電流iの増加により、時刻T12で基準値から低下を始め、極小に達した後に増大し時刻T15で基準値に戻る。電圧Veの基準値からの低下量は、図7に表す場合より大きい。 The voltage Ve starts decreasing from the reference value at time T12 due to the increase of the current i shown in FIG. 4, and increases after reaching a minimum and returns to the reference value at time T15. The amount of decrease of the voltage Ve from the reference value is larger than that shown in FIG.
一方、電圧Vdは、図4に表すRC回路171の影響で周波数成分の波形が鈍る。電圧Vdは、時刻T12で基準値からの低下が始まり、極小に達し、時刻T16で基準値に戻る。 On the other hand, the waveform of the frequency component of the voltage Vd is blunted by the influence of the RC circuit 171 shown in FIG. The voltage Vd starts to decrease from the reference value at time T12, reaches a local minimum, and returns to the reference value at time T16.
電圧Vdは、時刻T13と時刻T14との間の期間において電圧Vaを下回る。そのため、図4に表す比較器131の電圧Vtは時刻T13においてLレベルからHレベルに切り替わる。そのため、FET121は、時刻T13において、図4に表す端子TB−TC間を切断する。 The voltage Vd falls below the voltage Va in a period between time T13 and time T14. Therefore, the voltage Vt of the comparator 131 shown in FIG. 4 switches from L level to H level at time T13. Therefore, the FET 121 disconnects between the terminals TB and TC shown in FIG. 4 at time T13.
そして、電圧Vtは時刻T14においてHレベルからLレベルに切り替わる。そのため、FET121は、時刻T14において、端子TB−TC間を導通させる。 Then, the voltage Vt switches from H level to L level at time T14. Therefore, the FET 121 causes the terminals TB and TC to conduct at time T14.
図9は、図4に表すFET121が端子TB−TC間を切断する、電流iの値とその継続時間との組合せの範囲例を表す図である。 FET121は、電流値i2が10000ms以上継続する場合には、端子TB−TC間を切断(端子間切断)する。ここで、電流値i2は基準電流i1より大きい電流である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the range of the combination of the value of the current i and the duration thereof in which the FET 121 shown in FIG. 4 cuts between the terminals TB and TC. When the current value i2 continues for 10000 ms or more, the FET 121 disconnects between the terminals TB and TC (disconnects between the terminals). Here, the current value i2 is a current larger than the reference current i1.
FET121が、端子間切断を行う電流値の下限は、その電流値が継続する時間(継続時間)が10000ms以下の場合は、継続時間の減少にともない増加する。 The lower limit of the current value at which the FET 121 performs terminal-to-terminal disconnection increases with the decrease in the duration when the duration (the duration) in which the current value continues is 10000 ms or less.
なお、切断領域の形状は、図4に表すRC回路171の抵抗161の値及びコンデンサ151の容量、並びに、抵抗142及び143の値を適宜選択することにより、ある程度調整することが可能である。
[効果]
本実施形態の保護回路は、比較器のマイナス入力端子に入力する電圧Vaと、入力電圧を、シャント抵抗を流れる電流で電圧降下させさらにRC回路を通過させた電圧Vdと、の大小により回路の導通と切断とを切り替える。その場合において、導通から切断への切替えが行われる前記電流値とその前記電流値の継続時間との関係は、前記RC回路を構成するコンデンサの値及び前記電圧Vaの値により調整することができる。従い、前記保護回路は、電流値とその継続時間との組合せにおける切断領域を希望の範囲に近づけることができる。
<第二実施形態>
第二実施形態は、経路の切断を行う信号を出力するユニットが複数である保護回路に関する実施形態である。
[構成と動作]
図10は、本実施形態の保護回路を適用した回路の例である回路801bの構成を表す概念図である。
The shape of the cutting region can be adjusted to some extent by appropriately selecting the value of the resistor 161 of the RC circuit 171 and the capacitance of the capacitor 151, and the values of the resistors 142 and 143 shown in FIG.
[effect]
The protection circuit according to the present embodiment is based on the magnitude of the voltage Va input to the negative input terminal of the comparator and the voltage Vd which causes the input voltage to drop by the current flowing through the shunt resistor and then pass through the RC circuit. Switch between conduction and disconnection. In that case, the relationship between the current value at which the switching from conduction to disconnection is performed and the duration of the current value can be adjusted by the value of the capacitor forming the RC circuit and the value of the voltage Va. . Accordingly, the protection circuit can bring the cut area in the combination of the current value and its duration close to the desired range.
Second Embodiment
The second embodiment is an embodiment related to a protection circuit in which a plurality of units output signals for path disconnection.
[Configuration and operation]
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a configuration of a circuit 801 b which is an example of a circuit to which the protection circuit of this embodiment is applied.
回路801bは、電源111と、負荷112と、保護回路101bとを備える。
The circuit 801 b includes a
電源111は、保護回路101bの端子TAに一定電圧である電圧Vsを供給する。電圧Vsにより負荷112に供給される電流iの値は、負荷112の状況により変化する。
The
保護回路101bは、抵抗141及び144と、FET121と、出力ユニット166a乃至166cと、を備える。
The protection circuit 101b includes
出力ユニット166aの説明は、図4に表す出力ユニット166の説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、出力ユニット166、抵抗142、143及び161、コンデンサ151、比較器131、RC回路171、電圧Va、Vd及びVtの各々の末尾にアルファベットのaを追加する読替えを行う。
The description of the output unit 166a is the same as the description of the
出力ユニット166bの説明は、図4に表す出力ユニット166の説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、出力ユニット166、抵抗142、143及び161、コンデンサ151、比較器131、RC回路171、電圧Va、Vd及びVtの各々の末尾にアルファベットのbを追加する読替えを行う。
The explanation of the output unit 166b is the same as the explanation of the
出力ユニット166cの説明は、図4に表す出力ユニット166の説明において、次の読替えを行ったものである。すなわち、出力ユニット166、抵抗142、143及び161、コンデンサ151、比較器131、RC回路171、電圧Va、Vd及びVtの各々の末尾にアルファベットのcを追加する読替えを行う。
The explanation of the output unit 166c is the following replacement of the explanation of the
比較器131a乃至131cのうちのいずれかが、Hレベルの出力を行った場合は、抵抗144には、電圧VeとHレベルとの差の電圧により発生する電流ihが流れる。そのため、FET121のゲート電圧は同ソース電圧より、抵抗144の抵抗値に電流ihの電流値を乗じた電圧Vhだけ低くなる。この場合、FET121は、ソース・ドレイン間を切断しない。抵抗144の抵抗値はFET121の上記が可能なように設定されている。
When one of the comparators 131a to 131c outputs the H level, the current ih generated by the voltage difference between the voltage Ve and the H level flows through the
一方、比較器131a乃至131cのいずれもがLレベルの出力を行った場合は、抵抗144には、電圧VeとLレベルとの差の電圧により発生する電流ilが流れる。そのため、FET121のゲート電圧は、同ソース電圧より、抵抗144の抵抗値に電流ilの電流値を乗じた電圧Vlだけ低くなる。この場合、FET121は、ソース・ドレイン間を切断する。抵抗144の抵抗値はFET121の上記動作が可能なように設定されている。
On the other hand, when all of the comparators 131a to 131c output L level, the current il generated by the voltage difference between the voltage Ve and the L level flows through the
このようにして、FET121は、比較器131a乃至131cのうちのいずれかがHレベルの出力を行った時は、端子TC−TB間を切断する。また、FET121は、比較器131a乃至131cのいずれもがLレベルの出力を行った時は、端子TC−TB間を導通させる。 Thus, the FET 121 disconnects between the terminals TC and TB when any of the comparators 131a to 131c outputs H level. Further, when all of the comparators 131a to 131c output the L level, the FET 121 conducts between the terminals TC and TB.
FET121が、端子TC−TB間を導通させた場合には、電源111から負荷112への給電が行われる。一方、FET121が、端子TC−TB間を絶縁させた場合には、電源111から負荷112への給電が停止する。
When the FET 121 conducts between the terminals TC and TB, power supply from the
前述のように、各出力ユニットの比較器からの出力(電圧Vta乃至Vtc)の各々がHレベルになる電圧Vsの電圧降下の程度及び当該電圧降下の継続時間とは、その出力ユニットに含まれる各抵抗の抵抗値とコンデンサの容量により調整できる。そして、FET121は、各出力ユニットからの出力のいずれかがHレベルのときは、端子TC−TB間を切断する。従い、保護回路101bは、FET121が端子TC−TB間を切断する電圧Vtの電圧降下とその電圧降下の継続時間との組合せの範囲を、第一実施形態の保護回路と比較して、より細かく設定することが可能である。以下に、その具体例を説明する。 As described above, the degree of voltage drop of voltage Vs at which each of the outputs (voltages Vta to Vtc) from the comparators of each output unit becomes H level and the duration of the voltage drop are included in the output unit It can be adjusted by the resistance value of each resistor and the capacity of the capacitor. Then, the FET 121 disconnects between the terminals TC and TB when one of the outputs from the respective output units is at the H level. Therefore, the protection circuit 101b makes the range of the combination of the voltage drop of the voltage Vt at which the FET 121 cuts between the terminals TC and TB and the duration of the voltage drop more finely than the protection circuit of the first embodiment. It is possible to set. The specific example will be described below.
図10に表す出力ユニット166aにおいて、各抵抗値及びコンデンサの容量を、出力ユニット166aの出力である電圧VtaがHレベルになる、電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲を図11に表すようにする。図11は出力ユニット166aの出力がHレベルになる、電流値とその継続時間との組合せの範囲例を表す図である。 In the output unit 166a shown in FIG. 10, the range of the combination of the current value of the current i and the duration thereof is as shown in FIG. 11 where the voltage Vta output from the output unit 166a becomes H level. As shown in. FIG. 11 is a diagram showing an example of the range of the combination of the current value and the duration thereof in which the output of the output unit 166a becomes H level.
また、図10に表す出力ユニット166bにおいて、各抵抗値及びコンデンサの容量を設定した結果、出力ユニット166bの出力である電圧VtbがHレベルになる、電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲を図12に表すようにする。図12は、出力ユニット166bの出力がHレベルになる、電流値とその継続時間との組合せの範囲例を表す図である。 Further, in the output unit 166b shown in FIG. 10, as a result of setting each resistance value and the capacitance of the capacitor, the voltage Vtb which is the output of the output unit 166b becomes H level. As shown in FIG. FIG. 12 is a diagram showing an example of the range of the combination of the current value and the duration thereof in which the output of the output unit 166b becomes H level.
また、図10に表す出力ユニット166cにおいて、各抵抗値及びコンデンサの容量を設定した結果、出力ユニット166cの出力である電圧VtcがHレベルになる、電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲を図13に表すようにする。図13は、出力ユニット166cの出力がHレベルになる、電流値とその継続時間との組合せの範囲例を表す図である。 Further, in the output unit 166c shown in FIG. 10, as a result of setting each resistance value and the capacitance of the capacitor, the voltage Vtc which is the output of the output unit 166c becomes H level, a combination of the current value of the current i and its duration As shown in FIG. FIG. 13 is a diagram showing an example of the range of the combination of the current value and the duration thereof in which the output of the output unit 166c becomes H level.
上記の場合、電圧Vta、Vtb及びVtcのいずれかが端子TC−TB間を切断する、電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲は、図14に斜線により表された範囲である。図14は、いずれかの出力ユニットからの出力が経路を切断する電流値とその継続時間との組合せの範囲例を表す図である。前述のように、いずれかの出力ユニットがHレベルを出力すると図10に表すFET121は電源111から負荷112への電力供給を停止する。
In the above case, any one of voltages Vta, Vtb and Vtc cuts between terminals TC and TB. The range of the combination of the current value of current i and the duration thereof is the range represented by hatching in FIG. . FIG. 14 is a diagram showing an example of the range of the combination of the current value at which the output from any output unit cuts the path and the duration thereof. As described above, when one of the output units outputs the H level, the FET 121 shown in FIG. 10 stops the power supply from the
ここで、仮に、図10に表す負荷112に供給する電流とその継続時間として好ましくない領域が図14に表す危険領域であったとする。当該危険領域は、図14に表す線199の上の領域である。
Here, it is temporarily assumed that the region which is not preferable as the current supplied to the
その場合、図14に表す危険領域は、斜線で表された、保護回路101bにより電源111から負荷112への電力供給が停止される範囲に近似している。
In that case, the dangerous area shown in FIG. 14 is similar to the range in which the power supply from the
保護回路101bは、このように、3つの出力ユニットの各々の出力がHレベルになる電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲を別々に設定し、それらの出力のいずれかがHレベルのときに電力供給を停止させる。従い、保護回路101bは、前記危険領域を、電力供給を停止する電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲に近づける設計が、第一実施形態のように出力ユニットが一つの場合より容易である。 Thus, the protection circuit 101b separately sets the range of the combination of the current value of the current i at which the output of each of the three output units becomes H level and its duration, and one of those outputs is H Stop the power supply at the level. Therefore, the protection circuit 101b is designed to bring the dangerous area close to the range of the combination of the current value of the current i for stopping the power supply and the duration thereof, as compared with the case of one output unit as in the first embodiment. It is easy.
なお、本実施形態の保護回路における出力ユニットの数は、上記のような3つに限定されず、任意の複数である。
[効果]
本実施形態の保護回路は、第一実施形態の保護回路と同様な構成を備え、第一実施形態の保護回路が奏する効果と同様の効果を奏する。
The number of output units in the protection circuit according to the present embodiment is not limited to three as described above, but may be any plural number.
[effect]
The protection circuit of the present embodiment has the same configuration as the protection circuit of the first embodiment, and exhibits the same effects as the effects exhibited by the protection circuit of the first embodiment.
本実施形態の保護回路は、3つの出力ユニットの各々の出力がHレベルになる電流iの電流値とその継続時間との組合せの範囲を別々に設定し、それらの出力のいずれかがHレベルのときに電力供給を停止させ得る。従い、前記保護回路は、電流iの電流値とその継続時間との組合せとして好ましくない範囲を、電力供給を停止する組合せ範囲に近づける設計が、一層容易である。 The protection circuit of this embodiment separately sets the range of the combination of the current value of the current i at which the output of each of the three output units becomes H level and its duration, and one of those outputs is H level. Power supply can be shut off. Accordingly, the protection circuit is easier to design to bring the undesirable range as a combination of the current value of the current i and its duration close to the combination range in which the power supply is stopped.
図15は、実施形態の出力装置の最小限の構成である出力装置166xの構成を表すブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of an output device 166x, which is the minimum configuration of the output device of the embodiment.
出力装置166xは、高域遮断回路151xと、供給部131xとを備える。
The output device 166x includes a high
高域遮断回路151xは、電源から負荷に対し一定電圧で供給される電流の値を表す入力電圧に含まれる周波数成分のうち所定の正の周波数以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰して出力する。
The high
供給部131xは、前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る。
The
出力装置166xは、前記第一電圧の値を選択することにより、前記第三電圧を供給する前記電流値の増加量を調整することが可能である。また、出力装置166xは、高域遮断回路151xの遮断周波数を調整することにより、前記第三電圧を供給する前記電流値の増加の継続時間を調整することが可能である。そして、前記第一電圧の値と前記遮断周波数とは独立である。
The output device 166x can adjust the increase amount of the current value supplying the third voltage by selecting the value of the first voltage. Further, the output device 166x can adjust the duration of the increase of the current value supplying the third voltage by adjusting the cutoff frequency of the high
従い、出力装置166xは、前記第三電圧を供給する、前記電流値の増加とその継続時間との組合せを設定することが可能である。 Accordingly, the output device 166x can set the combination of the increase of the current value and the duration to supply the third voltage.
そのため、出力装置166xは、前記電源から負荷への停止を行う前記電流値の上昇とその継続時間との組合せを設定することが可能である。 Therefore, the output device 166x can set a combination of the increase in the current value and the duration for stopping from the power supply to the load.
前記電源から前記負荷への電力供給停止は、前記電流値の上昇とその継続時間との組合せが所定の範囲の場合に行われるものである。 The supply of power from the power supply to the load is stopped when the combination of the increase in the current value and the duration thereof is within a predetermined range.
そのため、出力装置166xは、電力供給を停止させる電流値とその電流値の継続時間との組合せの範囲を、前記組合せとして不適当な範囲に近づけ得る、
そのため、出力装置166xは、前記構成により、[発明の効果]の項に記載した効果を奏する。
Therefore, the output device 166x can bring the range of the combination of the current value for stopping the power supply and the duration of the current value close to the inappropriate range as the combination.
Therefore, the output device 166x exhibits the effect described in the item of [Effect of the invention] by the above configuration.
また、図15に表す高域遮断回路151xは、例えば、図4に表すRC回路171や、図10に表すRC回路171a乃至171cの各々である。
The high
また、図10に表す供給部131xは、例えば、図4に表す比較器131や、図10に表す比較器131a乃至131cの各々である。
The
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。 As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can carry out further modification, substitution, adjustment in the range which does not deviate from the basic technical idea of the present invention. It can be added. For example, the configuration of the elements shown in each drawing is an example to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the configuration shown in these drawings.
また、前記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記述され得るが、以下には限られない。 In addition, part or all of the above-described embodiment may be described as in the following appendices, but is not limited to the following.
(付記1)
電源から負荷に対し一定電圧で供給される電流の値を表す入力電圧に含まれる周波数成分のうち所定の正の周波数以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰して出力する高域遮断回路と、
前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい所定の一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る供給部と、
を備える出力装置。
(Supplementary Note 1)
A high frequency cutoff circuit that attenuates and outputs at least a part of frequency components higher than a predetermined positive frequency among frequency components included in an input voltage representing a value of current supplied from a power source to a load at a constant voltage;
When the difference between the second voltage, which is the input voltage after passing through the high-frequency cutoff circuit, and the first voltage, which is a predetermined constant voltage smaller than the maximum value of the second voltage, is predetermined, A supply unit capable of supplying the switch with a third voltage capable of disconnecting a power path between the power supply and the load by the switch;
An output device comprising:
(付記2)
前記入力電圧が、前記電力経路に設けられた第一抵抗の負荷側の端子の電圧である、付記1に記載された出力装置。
(Supplementary Note 2)
The output device according to
(付記3)
前記第一電圧を、前記電源から出力された電源電圧から導出する、付記1又は付記2に記載された出力装置。
(Supplementary Note 3)
The output device according to
(付記4)
前記導出を、前記電源電圧を第二抵抗と第三抵抗とにより分圧することにより行う、付記3に記載された出力装置。
(Supplementary Note 4)
The output device described in appendix 3, wherein the derivation is performed by dividing the power supply voltage by a second resistor and a third resistor.
(付記5)
前記高域遮断回路が接地されたコンデンサを備える、付記1乃至付記4のうちのいずれか一に記載された出力装置。
(Supplementary Note 5)
The output device according to any one of
(付記6)
前記スイッチが電界効果トランジスタである、付記1乃至付記5のうちのいずれか一に記載された出力装置。
(Supplementary Note 6)
The output device according to any one of
(付記7)
前記電界効果トランジスタのソースとドレインとの間に第五抵抗が並列接続された、付記6に記載された出力装置。
(Appendix 7)
6. The output device according to appendix 6, wherein a fifth resistor is connected in parallel between the source and the drain of the field effect transistor.
(付記8)
前記供給部が比較器である、付記1乃至付記7のうちのいずれか一に記載された出力装置。
(Supplementary Note 8)
The output device according to any one of
(付記9)
前記第一電圧が前記比較器のマイナス端子に、前記第二電圧が前記比較器のプラス端子に、それぞれ入力される、付記8に記載された出力装置。
(Appendix 9)
The output device according to
(付記10)
前記高域遮断回路と前記供給部とを備える出力ユニットを複数備え、前記出力ユニットの各々が前記第三電圧を前記スイッチに供給する、前記第二電圧の電圧降下と前記電圧降下の継続時間との組合せの範囲を重ね合わせた範囲が、いずれの前記組合せの範囲よりも大きい、付記1乃至付記9のうちのいずれか一に記載された出力装置。
(Supplementary Note 10)
A voltage drop of the second voltage and a duration of the voltage drop, each of the plurality of output units including the high frequency cutoff circuit and the supply unit, each of the output units supplying the third voltage to the switch; The output device according to any one of
(付記11)
付記1乃至付記10のうちのいずれか一の出力装置と、前記スイッチとを備える、保護装置。
(Supplementary Note 11)
A protective device comprising the output device according to any one of
(付記12)
電源から負荷に対し一定電圧で供給される電流の値を表す入力電圧に含まれる周波数成分のうち所定の正の周波数以上の周波数成分の少なくとも一部を減衰して出力する高域遮断回路と、
前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい所定の一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る供給部と、
を備える出力装置において、
前記切断が行われる前記値とその前記値が継続する時間との組合せの範囲を設定する、設定方法。
(Supplementary Note 12)
A high frequency cutoff circuit that attenuates and outputs at least a part of frequency components higher than a predetermined positive frequency among frequency components included in an input voltage representing a value of current supplied from a power source to a load at a constant voltage;
When the difference between the second voltage, which is the input voltage after passing through the high-frequency cutoff circuit, and the first voltage, which is a predetermined constant voltage smaller than the maximum value of the second voltage, is predetermined, A supply unit capable of supplying the switch with a third voltage capable of disconnecting a power path between the power supply and the load by the switch;
In an output device comprising
The setting method which sets the range of the combination of the said value in which the said cutting | disconnection is performed, and the time which the said value continues.
(付記13)
前記設定が、前記第一電圧及び前記正の周波数の選択により行われる、付記12に記載された設定方法。
(Supplementary Note 13)
15. The setting method as set forth in
101a、101b 保護回路
111 電源
112 負荷
121 FET
131、131a、131b、131c 比較器
131x 供給部
141、141a、141b、141c、142、142a、142b、142c、143、143a、143b、143c、144、161、161a、161b、161c、 抵抗
151、151a、151b、151c コンデンサ
151x 高域遮断回路
166、166a、166b、166c 出力ユニット
171、171a、171b、171c RC回路
199 線
801a、801b 回路
901 ヒューズ
101a, 101b
131, 131a, 131b,
Claims (9)
前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る供給部と、
を備える出力装置。 A high frequency cutoff circuit that attenuates and outputs at least a part of frequency components higher than a predetermined positive frequency among frequency components included in an input voltage representing a value of current supplied from a power source to a load at a constant voltage;
When the difference between the second voltage which is the input voltage after passing through the high frequency cutoff circuit and the first voltage which is a constant voltage smaller than the maximum value of the second voltage is a predetermined value, the power supply A supply unit capable of supplying the switch with a third voltage capable of disconnecting the power path between the switch and the load by the switch;
An output device comprising:
前記高域遮断回路を通過させた後の前記入力電圧である第二電圧と、前記第二電圧の最大値よりも小さい一定電圧である第一電圧と、の差が所定の場合に、前記電源と前記負荷との間の電力経路をスイッチにより切断し得る第三電圧を前記スイッチに供給し得る供給部と、
を備える出力装置において、
前記切断が行われる前記値とその前記値が継続する時間との組合せの範囲を設定する、設定方法。 A high frequency cutoff circuit that attenuates and outputs at least a part of frequency components higher than a predetermined positive frequency among frequency components included in an input voltage representing a value of current supplied from a power source to a load at a constant voltage;
When the difference between the second voltage which is the input voltage after passing through the high frequency cutoff circuit and the first voltage which is a constant voltage smaller than the maximum value of the second voltage is a predetermined value, the power supply A supply unit capable of supplying the switch with a third voltage capable of disconnecting the power path between the switch and the load by the switch;
In an output device comprising
The setting method which sets the range of the combination of the said value in which the said cutting | disconnection is performed, and the time which the said value continues.
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