JP2024044983A - 電子装置、及び、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機器を電圧サージによる損傷から保護するための電子装置及び方法を提供する。【解決手段】電子装置１００における方法は、単方向性パス回路の入力端を第１の機器１０に電気接続し、単方向性パス回路の出力端を第２の機器２０に電気接続することと、過電圧チェック回路を出力端と抵抗を含む回生抵抗回路に電気接続することと、過電圧チェック回路により出力端の電圧を検出することと、電圧が閾値電圧よりも高いことに応じて過電圧チェック回路により出力端を抵抗に電気接続することとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置、及び、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法に関するものである。

物流自動化は、コンベアシステムの異なるモータが異なる時間に停止又は始動する正確な処理である。モータが突然停止すると、電力線の電気がサージして電力線又はモータコントローラに損傷を引き起こす可能性がある。モータ用の専用電源には、電圧サージが機器に逆流することを防止するための内蔵された保護機能があり、モータコントローラへの電圧サージはより緩やかな停止を形成することで回避できる。しかし、保護機能が内蔵されていない既存の電源を使用する場合や、緊急のモータ制動が必要な場合など、これらの調整機能が実用的でないことがある。このため、電力サージに対する別途の保護装置が必要とされる。

本発明は、電子装置、及び、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法を対象とする。本発明は、電圧検出結果に応じて機器を電圧サージから保護することができる。

本発明は、機器を電圧サージによる損傷から保護するための電子装置を対象とし、電子装置は、単方向性パス回路と、回生抵抗回路と、過電圧チェック回路とを含む。単方向性パス回路は、第１の機器に電気接続された入力端と、第２の機器に電気接続された出力端とを含む。回生抵抗回路は抵抗を含む。過電圧チェック回路は、出力端と回生抵抗回路とに電気接続され、過電圧チェック回路は出力端の電圧を検出し、電圧が電圧閾値よりも高いことに応じて出力端を抵抗に電気接続する。

本発明の１つの実施形態において、回生抵抗回路は、過電圧チェック回路、出力端、及び抵抗に接続されたスイッチを更に含み、過電圧チェック回路はスイッチをオンにすることにより出力端を抵抗に電気接続する。

本発明の１つの実施形態において、スイッチは金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む。

本発明の１つの実施形態において、電子装置は、過電圧チェック回路に電気接続されたサーマルプロテクタ回路を更に含み、サーマルプロテクタ回路は抵抗の温度を検出し、過電圧チェック回路は温度が温度閾値よりも低いことに応じて出力端を抵抗に電気接続する。

本発明の１つの実施形態において、電子装置は、過電圧チェック回路に電気接続されたクランプ電圧選択回路を更に含み、過電圧チェック回路はクランプ電圧選択回路からの命令に基づき電圧閾値を設定する。

本発明の１つの実施形態において、第１の機器は電源を含み、第２の機器はモータを含む。

本発明は、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法を対象とし、該方法は、単方向性パス回路の入力端を第１の機器に電気接続し、単方向性パス回路の出力端を第２の機器に電気接続することと、過電圧チェック回路を出力端と回生抵抗回路に電気接続することであって、回生抵抗回路が抵抗を含むことと、過電圧チェック回路により出力端の電圧を検出することと、電圧が閾値電圧よりも高いことに応じて過電圧チェック回路により出力端を抵抗に電気接続することとを含む。

上記に基づき、本発明は、単純に電源と被保護機器との間に電子装置を構成することにより、機器を電圧サージから保護することができる。

上記をより理解し易くするため、添付図面と併せていくつかの実施形態を以下に詳細に説明する。

本発明の更なる理解を提供するために添付図面が含まれ、本明細書に包含されてその一部を構成する。図面は本発明の例示的な実施形態を表し、明細書と併せて本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明の１つの実施形態による、機器を電圧サージによる損傷から保護するための電子装置の概略図を表す。

本発明の１つの実施形態による、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法のフロー図を表す。

本発明をより理解し易くするため、本発明の実施の例としていくつかの実施形態を以下に説明する。更に、同一の参照符号を有する構成要素／部品／ステップは、適切な場合に、図面及び実施形態において同一又は類似の部分を表すために用いられる。

図１は、本発明の１つの実施形態による、機器を電圧サージによる損傷から保護するための電子装置１００の概略図を表す。電子装置１００は、機器１０と機器２０との間に構成されてよく、機器１０は電源を含んでよく、機器２０はモータ制御カードといった電気負荷を含んでよい。電子装置１００は、機器２０を停止させることにより、機器１０を電圧サージによる損傷から保護することができる。

電子装置１００は、単方向性パス回路１１０と、過電圧チェック回路１２０と、回生抵抗回路１３０と、クランプ電子選択回路１４０と、サーマルプロテクタ回路１５０とを含んでよい。単方向性パス回路１１０の入力端は機器１０に電気接続されてよく、単方向性パス回路１１０の出力端は機器２０に電気接続されてよい。単方向性パス回路１１０は信号（例えば、電流又は電圧）の方向を制限することができ、信号は機器１０から機器２０に伝送することのみ可能である。機器２０からの信号が単方向性パス回路１１０を介して機器１０に伝送されることはない。通電された機器２０に電圧サージが起こったとき、電力サージは単方向性パス回路１１０を通過することはできない。１つの実施形態において、単方向性パス回路１１０はＯ－Ｒｉｎｇダイオードにより実装されてよい。

回生抵抗回路１３０は、スイッチ１３１と、スイッチ１３１に電気接続された抵抗１３２とを含んでよい。抵抗１３２はグランドに接続されてよい。スイッチ１３１は、単方向性パス回路１１０の出力端と過電圧チェック回路１２０に電気接続されてよい。スイッチ１３１は、単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２に電気接続するため、又は、単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２から切断するため、過電圧チェック回路１２０により制御されてよい。

１つの実施形態において、スイッチ１３１は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含んでよい。ＭＯＳＦＥＴのソースは単方向性パス回路１１０の出力端と抵抗１３２のうちの一方に接続されてよく、ＭＯＳＦＥＴのドレインは単方向性パス回路１１０の出力端と抵抗１３２のうちの他方に接続されてよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴのドレインが抵抗１３２に接続された場合、ＭＯＳＦＥＴのソースは単方向性パス回路１１０の出力端に接続されてよい。ＭＯＳＦＥＴのゲートは過電圧チェック回路１２０に接続されてよい。過電圧チェック回路１２０は、ＭＯＳＦＥＴをオンにすることにより単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２に電気接続させ、ＭＯＳＦＥＴをオフにすることにより単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２から切断する。

過電圧チェック回路１２０は、単方向性パス回路１１０の出力端の電圧を検出してよい。電圧が電圧閾値よりも高い場合、過電圧チェック回路１２０は単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２に電気接続するためスイッチ１３１をオンにしてよい。従って、過電圧電力は抵抗１３２により消費されることができる。電圧が電圧閾値以下の場合、過電圧チェック回路１２０は単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２から切断するためスイッチ１３１をオフにしてよい。

クランプ電圧選択回路１４０は、過電圧チェック回路１２０に電気接続されてよい。１つの実施形態において、クランプ電圧選択回路１４０はディップスイッチを含んでよい。クランプ電圧選択回路１４０は使用者により操作され、過電圧チェック回路１２０へ命令を伝送することができる。過電圧チェック回路１２０は、クランプ電圧選択回路１４０からの命令に基づき電圧閾値を設定してよい。

サーマルプロテクタ回路１５０は、過電圧チェック回路１２０に電気接続されてよい。サーマルプロテクタ回路１５０は、抵抗１３２の温度を検出してよい。抵抗１３２の温度が温度閾値未満である場合、サーマルプロテクタ回路１５０は、出力端の電圧が電圧閾値よりも高いとき、過電圧チェック回路１２０により単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２に電気接続するために過電圧チェック回路１２０に命令を伝送することにより、過電圧チェック回路１２０がスイッチ１３１を制御することを可能にする。つまり、抵抗１３２が過熱していない場合に、単方向性パス回路１１０の出力端は抵抗１３２に電気接続される。逆に、抵抗１３２の温度が温度閾値以上である場合、サーマルプロテクタ回路１５０は、単方向性パス回路１１０の出力端を抵抗１３２から切断するため、過電圧チェック回路１２０にスイッチ１３１をオフにするよう命令してよい。従って、抵抗１３２は過熱することがない。

過電圧チェック回路１２０は、単方向性パス回路１１０の出力端の電圧及び抵抗１３２の温度の両方に基づきスイッチ１３１をオン又はオフにしてよい。１つの実施形態において、機器１０を過電圧から保護することは、抵抗１３２を過熱から保護することよりも優先されることがある。従って、過電圧チェック回路１２０は、単方向性パス回路１１０の出力端の電圧が電圧閾値以下である場合に限り、抵抗１３２の温度が温度閾値よりも高いことに応じてスイッチ１３１をオフにするよう決定してよい。もう１つの実施形態において、抵抗１３２を過熱から保護することは、機器１０を過電圧から保護することよりも優先される場合がある。従って、過電圧チェック回路１２０は、抵抗１３２の温度が温度閾値未満である場合に限り、単方向性パス回路１１０の出力端の電圧が電圧閾値よりも高いことに応じてスイッチ１３１をオンにするよう決定してよい。

図２は、本発明の１つの実施形態による、機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法のフロー図を表し、該方法は図１に示した電子装置１００により実装されてよい。ステップＳ２０１において、単方向性パス回路の入力端を第１の機器に電気接続し、単方向性パス回路の出力端を第２の機器に電気接続する。ステップＳ２０２において、過電圧チェック回路を出力端及び回生抵抗回路に電気接続し、回生抵抗回路は抵抗を含む。ステップＳ２０３において、過電圧チェック回路により、出力端の電圧を検出する。ステップＳ２０４において、電圧が電圧閾値よりも高いことに応じて、過電圧チェック回路により、出力端を抵抗に電気接続する。

まとめると、本発明の電子装置は、被保護機器と電源との間に単方向性パス回路を構成することができる。電子装置は、単方向性パス回路の出力端の電圧を検出し、検出された電圧が電圧閾値よりも高い場合に、出力端を抵抗に電気接続することができる。従って、電圧サージは機器ではなくグランドに向けられる。電力サージをグランドへ導く抵抗は、サーマルプロテクタ回路により焼損から保護されることができる。

当業者にとって、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、開示した実施形態に様々な改変及び変形を行うことが可能であることは明白である。上記を鑑み、本発明は、後述の特許請求の範囲内に入る改変及び変形、及びそれらの均等物をカバーすることを意図している。

本発明の機器を電圧サージから保護するための電子装置は、モータコントローラといった機器の電力供給に適用することができる。

１０、２０：機器
１００：電子装置
１１０：単方向性パス回路
１２０：過電圧チェック回路
１３０：回生抵抗回路
１３１：スイッチ
１３２：抵抗
１４０：クランプ電圧選択回路
１５０：サーマルプロテクタ回路
Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０４：ステップ

Claims (7)

1. 機器を電圧サージによる損傷から保護するための電子装置であって、
   第１の機器に電気接続された入力端と、第２の機器に電気接続された出力端とを含む単方向性パス回路と、
   抵抗を含む回生抵抗回路と、
   前記出力端と前記回生抵抗回路とに電気接続された過電圧チェック回路と
   を含み、
   前記過電圧チェック回路が前記出力端の電圧を検出し、前記電圧が電圧閾値よりも高いことに応じて前記出力端を前記抵抗に電気接続する、
   電子装置。
2. 前記回生抵抗回路が、前記過電圧チェック回路、前記出力端、及び前記抵抗に接続されたスイッチを更に含み、
   前記過電圧チェック回路が、前記スイッチをオンにすることにより前記出力端を前記抵抗に電気接続する、
   請求項１に記載の電子装置。
3. 前記スイッチが金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む、
   請求項２に記載の電子装置。
4. 前記過電圧チェック回路に電気接続されたサーマルプロテクタ回路
   を更に含み、
   前記サーマルプロテクタ回路が前記抵抗の温度を検出し、
   前記過電圧チェック回路が、前記温度が温度閾値よりも低いことに応じて前記出力端を前記抵抗に電気接続する、
   請求項１に記載の電子装置。
5. 前記過電圧チェック回路に電気接続されたクランプ電圧選択回路
   を更に含み、
   前記過電圧チェック回路が、前記クランプ電圧選択回路からの命令に基づき前記電圧閾値を設定する、
   請求項１に記載の電子装置。
6. 前記第１の機器が電源を含み、前記第２の機器がモータを含む、
   請求項１に記載の電子装置。
7. 機器を電圧サージによる損傷から保護するための方法であって、
   単方向性パス回路の入力端を第１の機器に電気接続し、前記単方向性パス回路の出力端を第２の機器に電気接続することと、
   過電圧チェック回路を前記出力端と回生抵抗回路に電気接続することであって、前記回生抵抗回路が抵抗を含むことと、
   前記過電圧チェック回路により前記出力端の電圧を検出することと、
   前記電圧が閾値電圧よりも高いことに応じて前記過電圧チェック回路により前記出力端を前記抵抗に電気接続することと
   を含む、
   方法。
   
   

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