JP2674691B2

JP2674691B2 - 過電圧保護装置

Info

Publication number: JP2674691B2
Application number: JP63176310A
Authority: JP
Inventors: 勇治佐藤; 和利渕上
Original assignee: 富士通電装株式会社
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH0226261A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕負荷電圧制御回路の異常により負荷電圧が過電圧にな
った時、これを保護するための過電圧保護装置に関し、過電圧動作時、電源手段を遮断することなく、電源系
に流れる過電流を抑制し、電源系を含む他回路に過電圧
保護動作が影響しないようにすることを目的とし、負荷に電力を供給する電源手段と、前記電源手段の出
力側に接続され、前記負荷の過電圧時に動作して電源手
段に流れる過電流を制限する電流制限手段と、前記電流
制限手段と前記負荷間に接続され、前記電源手段からの
出力電圧を負荷に必要な電圧に制御する負荷電圧制御手
段と、前記負荷と前記負荷電圧制御手段間に接続され、
前記負荷が過電圧になった時負荷を短絡する負荷短絡手
段と、前記負荷の端子電圧を監視し、前記負荷が過電圧
になった時前記電流制限手段及び前記負荷短絡手段を作
動状態にすると共にそれ以外は非作動に制御する電圧監
視手段を備えてなる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、負荷電圧制御回路の異常により負荷電圧が
過電圧になった時、これを保護するための過電圧保護装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、リンギング・チョーク・コンバータ等のスイッ
チング・レギュレータを電源装置とし、これからの電圧
を必要な電圧に制御して負荷に供給する回路方式の過電
圧保護装置には、第３図に示す回路構成のものがある。

第３図において、１はリンギング・チョーク・コンバ
ータで、トランス２と、その一次巻線2aにヒューズ３を
介して接続した直流電源４と、この直流電源４をチョッ
ピングするスイッチング回路５と、トランス２の第１の
二次巻線2bに接続した第１の整流回路６及びその直流出
力端に並列に接続した平滑用コンデンサ７と、トランス
２の第２の二次巻線2cに接続した第２の整流回路８及び
その直流出力端に並列に接続した平滑用コンデンサ９と
を備えている。

前記第１の整流回路６の直流出力端には、トランジス
タ10a及びそのベース制御回路10bからなる定電圧回路10
がヒューズ11を介して接続され、定電圧回路10の出力側
には負荷12が並列に接続されている。

比較器13は、負荷12の過電圧を検出するもので、その
非反転入力端には負荷12の端子電圧V₀が入力されている
と共に、反転入力端には基準電圧V_refが入力されてい
る。

14は前記定電圧回路10の出力側に並列に接続されたサ
イリスタで、そのゲートには、前記比較器13の出力信号
が抵抗Ｒを介して供給されるようになっている。15は前
記第２の整流回路８の直流出力端に接続した負荷であ
る。

上述のように構成された過電圧保護回路において、負
荷12への供給電圧を制御する定電圧回路10に異常が生
じ、トランジスタ10aのコレクタ・エミッタ間がショー
トした場合には、負荷12に整流回路６の全出力電圧が印
加され、負荷12は異常な過電圧状態となる。このとき、
負荷12の両端に発生する異常電圧V₀は基準電圧V_refより
大きくなるため、両電圧を比較している比較器13の出力
は「Ｈ」となり、これによりサイリスタ14を導通して負
荷12をサイリスタ14により短絡状態にし、負荷12への異
常電圧を下げる。そして、サイリスタ14が導通すること
により、大きな電流が流れるため、ヒューズ11が溶断
し、これにより負荷12をコンバータ１から遮断して負荷
12側を過電圧から保護する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の過電圧保護装置では、異常電圧の検出
に伴いサイリスタ14が導通してからヒューズ11が溶断さ
れるまでの時間、トランス２の二次側が短絡されて過電
流状態となるため、他回路、即ち第２の二次巻線2cに接
続した整流回路８の出力電圧が急低下し、負荷15に支障
を与えたり、あるいはトランス２の一次側に設けたヒュ
ーズ３を溶断して他回路の出力を遮断してしまうほか、
復帰時には溶断されたヒューズの交換が必要となる問題
があった。

本発明では、負荷電圧制御回路の異常に伴い負荷電圧
が短絡されて過電圧から保護されている時、電源手段を
遮断することなく電源系に流れる過電流を抑制し、電源
系を含む他回路に過電圧保護動作が影響しない過電圧保
護装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の過電圧保護装置の原理ブロック図
である。

図において、電源手段20は負荷21に電力を供給する。
更に、他の負荷26に電力を供給する巻線を具備してい
て、安定化電源として構成される。

22は電流制限手段、23は負荷電圧制御手段、24は負荷
短絡手段で、25は電圧監視手段である。

電圧監視手段25中、25−１は第１比較器、25−２は第
２比較器、V_ref1は第１基準電圧で、V_ref2は第２基準電
圧である。

前述の目的を達成するため、本発明は第１図に示すよ
うに、下記の構成とする。

即ち、負荷（21）に電力を供給する電源手段（20）
と、前記電源手段（20）の出力側に接続され前記負荷
（21）の過電圧時に動作して電源手段（20）より負荷
（21）に流れる過電流を制限する電流制限手段（22）
と、前記電流制限手段（22）と前記負荷（21）間に接続
され前記電源手段（20）からの出力電圧を負荷（21）に
必要な電圧に制御する負荷電圧制御手段（23）と、前記
負荷（21）と前記負荷電圧制御手段（23）間に接続され
前記負荷（21）が過電圧になった時負荷（21）を短絡す
る負荷短絡手段（24）と、前記負荷（21）端子電圧を監
視する電圧監視手段（25）とを備えてなる過電圧保護装
置において、前記電源手段（20）は、他の負荷（26）に
電力を供給する巻線を具備する安定化電源として構成さ
れ、前記電流制限手段（22）には、電源手段（20）より
負荷（21）に流れる電流路に挿入された電流制限抵抗
（221）を具備し、前記電圧監視手段（25）は、第１基
準電圧（V_ref1）と、前記負荷（21）への供給電圧とが
入力され、出力電圧が前記負荷短絡手段（24）に加えら
れる第１比較器（25−１）と、第２基準電圧（V_ref2）
と、前記負荷（21）への供給電圧とが入力され、出力電
圧が前記電流制限手段（22）に加えられる第２比較器
（25−２）とを具備し、前記負荷（21）への供給電圧が
前記第１基準電圧（V_ref1）及び第２基準電圧（V_ref2）
を超過した時、正負反転した後の出力電圧の極性によっ
て前記負荷（21）を短絡させる負荷短絡手段（24）、及
び電源手段（20）に流れる過電流を制限させる電流制限
手段（22）を動作させることで構成する。

〔作用〕

本発明においては、負荷電圧制御手段23の異常により
負荷21が過電圧状態になると、これを検出した電圧監視
手段25が負荷短絡手段24を動作させて負荷21を短絡し、
負荷21への過電圧を降下させて負荷を保護する。このと
き電流制限手段22における負荷21への電流路に挿入され
た抵抗素子221のため、負荷短絡手段24が動作したこと
による電源手段20から負荷21側に流れる電流値を制限す
る。したがって本発明においては負荷21を接続した回路
において過電圧状態になったとき、電流制御手段が動作
することにより、電源手段を遮断させることなくその過
電流を抑制でき、これに伴い保護回路を動作状態のまま
に放置しても電源手段に悪影響を与えることがない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例における過電圧保護装置
の構成図であり、第１図と同一又は相当部分には同一符
号を付して説明する。

図において、電源手段、即ちリンギング・チョーク・
コンバータ型の電源装置20は、トランス201、その一次
巻線201aにヒューズ202を介して接続した直流電源203、
この直流電源203をチョッピングするスイッチング回路2
04、トランス201の第１の二次巻線201bに接続した第１
の整流回路205及びその直流出力端に並列に接続した平
滑用コンデンサ206、トランス201の第２の二次巻線201c
に接続した第２の整流回路207及びその直流出力端に並
列に接続した平滑用コンデンサ208とを備えている。

前記第１の整流回路205の直流出力端には、電流制限
手段、即ち短絡電流制限回路22が接続されている。この
電流制限回路22は、整流回路205の（＋）ラインに直列
に接続した電流制限抵抗221と、この抵抗221の両端にエ
ミッタ・コレクタを接続したトランジスタ222と、この
トランジスタ222のベースと整流回路205の（−）ライン
間に抵抗223を介してコレクタ・エミッタを接続したス
イッチング用のトランジスタ224とから構成されてい
る。

負荷電圧制御手段、即ち負荷21への供給電圧を一定に
制御する負荷電圧制御回路23は、前記電流制限回路22と
負荷21間に接続され、（＋）ラインにコレクタ・エミッ
タ間を直列に接続したトランジスタ231と、このトラン
ジスタ231のベースバイアスを制御してエミッタ側に流
れる電流を一定に制御するベース制御部232とを備えて
いる。

負荷短絡手段、即ち過電圧時に負荷21を短絡して過電
圧から保護する負荷短絡回路24は（＋），（−）ライン
間にアノード・カソードを並列に接続したサイリスタ24
1から構成されている。

電圧監視手段、即ち負荷21の端子電圧を検出する電圧
監視回路25は、第１の比較器251と第２の比較器252とを
備えている。第２図から明らかなように、この実施例に
おいては、第１の比較器251は正相コンパレータ接続と
しており、第２の比較器252は逆相コンパレータ接続と
している。そして第１の比較器251の非反転入力端には
負荷21の端子電圧V₀が印加されていると共に、その反転
入力端には基準電圧V_ref1が印加され、比較器251の出力
は抵抗253を介して前記サイリスタ241のゲートに接続さ
れている。

また、前記第２の比較器252の反転入力端には、負荷2
1の端子電圧V₀が印加され、その非反転入力端には基準
電圧V_ref2が印加されており、さらに比較器252の出力は
抵抗254を介して前記電流制限回路22のスイッチングト
ランジスタ224のベースに接続されている。

また、第２図において、第２の整流回路207の出力端
には、他の負荷26が接続されている。

次に、上述のように構成された本実施例の動作につい
て説明する。

負荷21への供給電圧を制御する負荷電圧制御回路23が
正常に動作している場合は、負荷21には負荷電圧制御回
路23で設定された一定の電圧が供給されている。この
時、負荷21の端子電圧V₀は基準電圧V_ref1及びV_ref2以下
であるため、このV₀を監視している電圧監視回路25の第
１の比較器251の非反転入力端に加えられると、第１の
比較器251の出力は「Ｌ」となり、サイリスタ241を非導
通状態に保持する。

一方、前記V₀が第２の比較器252の反転入力端に加え
られると、V₀＜V_ref2のため、第２の比較器252の出力は
「Ｈ」となり、これに伴い電流制限回路22のトランジス
タ224がオンされ、さらにトランジスタ222もオンして抵
抗221を短縮し、負荷電圧制御回路23には、整流回路205
のほぼ全電圧が印加されることになる。この時、トラン
ジスタ222による電圧降下は0.1V程度である。

他方、負荷電圧制御回路23に異常が生じて、そのトラ
ンジスタ231のコレクタ・エミッタ間がショート状態に
なった場合は、負荷21に整流回路205の全出力電圧が印
加され、負荷21は異常な過電圧状態となる。これに伴い
負荷21の端子電圧V₀は基準電圧V_ref1,V_ref2より大きく
なるため、電圧監視回路25の第１の比較器251は反転し
て、その出力が「Ｈ」となり、これによりサイリスタ24
1を導通して負荷21を短絡し、負荷21にかかる電圧をド
ロップさせる。これと同時に、第２の比較器252も反転
して、その出力が「Ｌ」となるため、電流制限回路22の
トランジスタ224及び222がオフし、抵抗221を（＋）ラ
インに直列に投入する。このため、負荷21側へ流れる電
流を制限し、抵抗221の端子電圧は整流回路205の出力電
圧とほぼ等しくなる。

即ち、負荷21の短絡時にトランス201の二次巻線201b
に流れようとする短絡電流は抵抗221によって制限され
るため、他回路の負荷26の供給電圧がドロップしたり、
あるいはトランス201の一次側のヒューズ202が溶断され
ることがない。即ち、二次巻線201b系の過電圧保護回路
が動作しても、これによって電源装置を同一とする例え
ば他回路201c系の回路に何等の影響も与えることがな
い。

また、第１の比較器251が反転した原因が取り除かれ
れば、再投入によって抵抗221がトランジスタ222により
短絡され、正常状態に復帰することになる。そして、復
帰時にヒューズ202を交換する必要もなくなって、保護
回路の復帰操作が簡便になる。

発明の変形態様なお、本発明における過電圧保護装置の回路方式は、
上記実施例のものに限定されることはなく、本発明には
種々の変形態様があることは当業者であれば容易に推考
できるであろう。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、電源手段が遮断さ
れたり、多出力回路構成の場合に他の回路に悪影響を与
えるのを防止できる。

即ち、負荷短絡手段が動作して負荷を短絡したとき、
電源手段の当該巻線は短絡状態となり、他の負荷に電力
を供給するための巻線は、その出力が急落しシステムが
誤動作を起こすことがあるけれど、本発明ではそのとき
電流制限手段内の抵抗素子が過大電流の流れることを自
動的に有効に且つ即時に防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の過電圧保護装置の原理ブロック図、第２図は本発明の一実施例による過電圧保護装置の全体
構成図、第３図は従来の過電圧保護回路の構成図である。図において、 20は電源手段、 21は負荷、 22は電流制限手段、 23は負荷電圧制御手段、 24は負荷短絡手段、 25は電圧監視手段である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−74251（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−58245（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−111787（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷（21）に電力を供給する電源手段（2
0）と、前記電源手段（20）の出力側に接続され前記負
荷（21）の過電圧時に動作して電源手段（20）より負荷
（21）に流れる過電流を制限する電流制限手段（22）
と、前記電流制限手段（22）と前記負荷（21）間に接続
され前記電源手段（20）からの出力電圧を負荷（21）に
必要な電圧に制御する負荷電圧制御手段（23）と、前記
負荷（21）と前記負荷電圧制御手段（23）間に接続され
前記負荷（21）が過電圧になった時負荷（21）を短絡す
る負荷短絡手段（24）と、前記負荷（21）端子電圧を監
視する電圧監視手段（25）とを備えてなる過電圧保護装
置において、前記電源手段（20）は、他の負荷（26）に電力を供給す
る巻線を具備する安定化電源として構成され、前記電流制限手段（22）には、電源手段（20）より負荷
（21）に流れる電流路に挿入された電流制限抵抗（22
1）を具備し、前記電圧監視手段（25）は、第１基準電圧（V_ref1）と、前記負荷（21）への供給電
圧とが入力され、出力電圧が前記負荷短絡手段（24）に
加えられる第１比較器（25−１）と、第２基準電圧（V_ref2）と、前記負荷（21）への供給電
圧とが入力され、出力電圧が前記電流制限手段（22）に
加えられる第２比較器（25−２）とを具備し、前記負荷（21）への供給電圧が前記第１基準電圧（V
_ref1）及び第２基準電圧（V_ref2）を超過した時、正負
反転した後の出力電圧の極性によって前記負荷（21）を
短絡させる負荷短絡手段（24）、及び電源手段（20）に
流れる過電流を制限させる電流制限手段（22）を動作さ
せることを特徴とする過電圧保護装置。