JP2773156B2 - 定電圧保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、定電圧装置の保護装置の構成に関するもの
である。

従来の技術 近年、低電圧保護装置はあらゆる産業分野に機能素子
として多用されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の定電圧保護
装置の一例について説明する。

第３図a,第４図ａは、従来の定電圧装置の代表的な回
路の一例を示すものである。第３図ａにおいて、１は非
反転入力端、２は反転入力端、３は誤差増幅部、４は出
力電圧制御部入力端、５は出力電圧制御部、６は出力電
圧制御部出力端、７は基準電圧源、８は出力電圧検出抵
抗部、９は出力電流検出部、10は出力電流検出抵抗、11
は出力電流検出トランジスタ、12はグランド端、13は誤
差増幅部出力定電流源である。

第４図ａにおいて、１は非反転入力端、２は反転入力
端、３は誤差増幅部、４は出力電圧制御部入力端、５は
出力電圧制御部、６は出力電圧制御部出力端、７は基準
電圧源、８は出力電圧検出抵抗部、９は出力電流検出
部、10は出力電流検出抵抗、11は出力電流検出トランジ
スタ、12はグランド端、13波誤差増幅部出力定電流源
で、以上は第３図ａの構成と同様なものである。第３図
の構成と異なるのは、出力電流検出部の中に、出力電圧
分割抵抗が２個挿入されていることにある。21は出力電
圧分割の第一の抵抗、22は出力電圧分割の第二の抵抗で
ある。

以上のように構成された定電圧保護装置について、以
下その動作について説明する。

まず第３図ａにおいて、出力電圧制御部入力端４に印
加された非安定化直流電圧は、誤差増幅可部３と出力電
圧制御部５と出力電圧検出抵抗部８と基準電圧源７とで
構成される帰還増幅器の働きにより、出力電圧制御出力
端６には安定化された出力電圧が供給される。この電圧
値は、基準電圧源７の電圧値と出力電圧検出て降部８の
それぞれの抵抗値と誤差増幅部３の開ループ利得の値に
より決定される。

したがって、出力電圧出力端６に接続された負荷に
は、所定の電圧が供給されるが、一般に出力電圧制御部
５の電力損失には限度があるので必要に応じて出力電流
が制限される。出力電流検出部９が出力電圧制御部５と
出力電圧制御部出力端６との間に接続されている。出力
電流が所定の値に達すると、出力検出部内の抵抗電圧下
降により出力電流検出トランジスタが能動状態となり、
出力電合制御部入力端に接続された誤差増幅部出力定電
流源11の電流を吸収するように動作する。出力電圧制御
部出力端６は、定電流６モードで動作することとなる。

第３図ｂは、第３図ａの基本構成回路の動作曲線を表
している。

次に第４図ａにおいて、出力電流検出部９以外の動作
は、第３図ａと同様である。異なるのは、電流検出抵抗
10と、出力電圧分割の第一の抵抗21と、出力電圧分割の
第二の抵抗22と、出力電圧制御部出力端６とグランド端
12との間に接続される負荷インピーダンスとで、ブリッ
ジ回路を構成するので、負荷インピーダンス水が小さく
なればなるほど、出力電流検出トランジスタ11の電流駆
動能力が増大するので、所謂ホールドバックモードで動
作することとなる。

第４図ｂは、第４図ａの基本構成回路の動作曲線を表
している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、第３図において
は、出力電流の制限が停電流モードで動作するため、出
力電圧制御部の電力損失は、最大の場合、出力電圧制御
部入力端に印加された電圧と出力電流の横になり、過大
な電力損失をもたらすという問題点を有しており、また
第４図においては、出力電流の制限がホールバックモー
ドで動作するため、第３図の定電流モード動作よりも相
当に電力損失は軽減されるが、それでも、負荷がショー
トされた状態では、出力電圧制御部入力端に印加された
電圧と負荷ショート（I_SC）の積になり、けっして無視
できない電力損失をもたらすという問題点を有してい
た。

本発明は上記問題点に鑑み、出力電流が所定の値を越
えた場合には、ラッチ制御部を設けることにより出力電
流を遮断状態制御することにより出力電圧制御部の出力
損失を無視することができ、また交流電圧の有無を検出
することにより特別のリセットスイッチがいらない定電
圧の定電圧保護装置を提供するのである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の定電圧保護装置
は、非反転入力端と反転入力端とを有する誤差増幅器
と、出力電圧制御部入力端と、上記誤差増幅器の出力に
よって制御される出力電圧制御部と、上記出力電圧制御
部の出力に接続された出力電圧制御部出力端と、上記誤
差増幅器の非反転入力端とグランド端との間に接続され
た基準電圧源と、上記出力電圧制御部出力端とグランド
端との間に接続され上記誤差増幅器の反転入力に検出電
圧を帰還する出力電圧検出抵抗部と、上記出力電圧制御
部入力端と上記出力電圧制御部との間に接続された出力
電流検出部と、上記出力電圧制御部入力端から電源を供
給されたラッチ制御部と、交流電圧入力端と、上記交流
電圧入力端に入力された交流電圧の正の電圧を検出する
第１のトランジスタと、負の電圧を検出する第２のトラ
ンジスタと、当該第１及び第２のトランジスタの出力側
に接続されて両トランジスタの飽和動作電圧付近の正又
は負電圧に保持されるコンデンサを有し、このコンデン
サに保持された電圧によって交流電圧の入力を判定する
交流電圧検出部とを備え、上記出力電圧制御部出力端に
接続された負荷への電流が、所定の電流値を越えた場
合、上記出力電流検出部で電流検出され、上記ラッチ制
御部が上記出力電圧制御部を遮断状態にし、上記交流電
圧入力端の交流電圧が遮断されると、上記交流電圧検出
部が上記ラッチ制御部をリセットして上記出力電圧制御
部の遮断状態を解除するように構成したものである。

作用 本発明は上記した構成によって、出力電圧制御部出力
端に接続された負荷への電流が、所定の電流値を越えた
場合は、出力電流検出部で検出された電流は、ラッチ制
御部に入力され、ラッチ制御部により電力電圧制御部を
遮断状態にする。したがって出力電圧制御部の電力損失
は理論的には無視できる。また、ラッチ状態を解除する
ために、ラッチ制御部にはリセット端子を設けており、
交流電圧検出部が整流する前の交流信号が無くなったこ
とを検出するとラッチ制御部をリセットして出力電圧制
御部の遮断状態を解除するという動作により特別なリセ
ットスイッチを設けることなく短時間の交流電圧の停止
によって確実なリセット動作を実現することができる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の定電圧保護装置について、図
面を参照しながら説明する。

第１図ａは本発明の第１の実施例における定電圧保護
装置の基本構成回路を示すものである。第１図ａにおい
て、１は非反転入力端、２は反転入力端、３は誤差増幅
部、４は出力電圧制御部入力端、５は出力電圧制御部、
６は出力電圧制御部出力端、７は基準電圧源、８は出力
電圧検出抵抗部、９は出力電流検出部、10は出力電流検
出抵抗、11は出力電流検出トランジスタ、12はグランド
端、13は誤差増幅部出力定電流源、14はラッチ制御入力
端、15はラッチ制御部、16はラッチ制御部出力トランジ
スタ、17はラッチ制御部リセット端、18は交流電圧検出
部、19は交流電圧検出部入力端、20は交流電圧検出部出
力端である。

以上のように構成された定電圧保護装置について、以
下第１図ａ及び第１図ｂを用いてその動作を説明する。

まず、第１図ａにおいて、出力電圧制御部入力端４に
印加された非安定化直流電圧は、誤差増幅部３と出力電
圧制御部５と出力電圧検出抵抗部８と基準電圧源７とで
構成される帰還増幅器の働きにより、出力電圧制御部出
力端６には安定化された出力電圧が供給される。この電
圧値は、基準電圧源７の電圧値と出力電圧検出抵抗部８
のそれぞれの抵抗値と差増幅部３の開ループ利得の値に
より決定される。

出力電流が出力電流検出抵抗10と出力電流検出トラン
ジスタ11とで決定される電流に達すると、出力電流検出
トランジスタ11からラッチ制御部入力端134に検出電流
が流れラッチ制御部がラッチ状態となり、ラッチ制御部
出力トランジスタ16が飽和状態となる。この状態では、
該差増幅部出力定電流源13の電流は完全にラッチ制御部
出力トランジスタ16に吸収される。したがって、出力電
圧制御部は完全に遮断状態となり、出力電圧制御部出力
端６はグランド電位になる。この状態はラッチ制御部が
出力電圧制御部入力端４より電源電圧の供給を受けてい
るので、安定状態にある。つぎに、初期状態に戻すため
には、なんらかのリセット動作が必要になる。交流電圧
検出部入力端19は整流前の交流電圧の一端に接続されて
いる。リセットするためには、交流電圧を遮断状態にす
ることにより、交流電圧検出部出力端20がラッチ制御部
リセット端17を動作させることにより実現できる。

第１図ｂは、第１図ａの出力電圧制御部出力端６の動
作曲線である。

以上のように本実施例によれば、出力電流検出部を出
力電圧制御部入力端と出力電圧制御部との間に設け、ラ
ッチ制御部とラッチ制御部出力トランジスタを出力電圧
制御部に接続することにより、出力電流が所定の電流に
達すると、出力電圧制御部を遮断状態にできる。また、
交流電圧制御部をラッチ制御部リセット端に接続するこ
とにより、交流電圧の有無のみによりリセット動作を実
現できる。

以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す定電圧保護装置
の基本構成回路図である。

同図において、１は非反転入力端、２は反転入力端、
３は誤差増幅部、４は出力電圧制御部入力端、５は出力
電圧制御部、６は出力電圧制御部出力端、７は基準電圧
源、８は出力電圧検出抵抗部、９は出力電流検出部、10
は出力電流検出抵抗、11は出力電流検出トランジスタ、
12はグランド端、13は誤差増幅部出力定電流源、14はラ
ッチ制御部入力端、15はラッチ制御部、16はラッチ制御
部出力トランジスタ、17はラッチ制御部リセット端、18
は交流電圧検出部、19は交流電圧検出部入力端、20は交
流電圧検出部出力端、以上は第１の構成と同様なもので
ある。

第１図の構成となるのは、交流電圧検出部18として、
抵抗23,29,31,コンデンサー27,トランジスタ24,25,28,3
2,定電流源26から成る回路構成を用いた点にある。

上記のように構成された定電圧保護装置について、以
下その動作を説明する。

まず、出力電圧制御部入力端４に印加された非安定化
直流電圧は、誤差増幅部３と出力電圧制御部５と出力電
圧検出抵抗部８と基準電圧源７とで構成される帰還増幅
器の働きにより、出力電圧制御部出力端６には安定化さ
れた出力電圧が供給される。この電圧値は、基準電源７
の電圧値と出力電圧検出抵抗部８のそれぞれの抵抗値と
誤差増幅部３の開ループ利得の値により決定される。出
力電流が出電流検出抵抗10と出力電流検出トランジスタ
11とで決定される電流に達すると、電流検出トランジス
タ11からラッチ制御部入力端14に検出電流が流れラッチ
制御部がラッチ状態となり、ラッチ制御部出力トランジ
スタ16が飽和状態となる。この状態では、誤差増幅部出
力定電流源13の電流は完全にラッチ制御部出力トランジ
スタ16に吸収される。したがって、出力電圧制御部は完
全に遮断状態となり、出力電圧制御部出力端６はグラン
ド電位になる。この状態はラッチ制御部が出力電圧制御
部入力端４より電源電圧の供給を受けているので、安定
状態にある。つぎに、所期状態に戻すためには、なんら
かのリセット動作が必要になる。交流電圧検出部入力端
19は整流前の交流電圧の一端に接続されている。交流電
圧が出力されている状態では、交流電圧の正の電圧に対
しては、トランジスタ24が飽和動作をし、負荷の電圧に
対しては、トランジスタ25が飽和動作をする。また、交
流電圧のゼロクロス点付近では、上記の両方のトランジ
スタ24,25が遮断状態にあり、そのコレクタ側の定電流2
6により電位が大きくなる時点が存在するが、この時
は、前記両トランジスタ24,25と並列接続されたコンデ
ンサ27があるため、当該コンデンサ27に前記両トランジ
スタ24,25の正負飽和電圧に対応して蓄積された電荷
が、コンデンサ27と定電流源26で決定される時間で更に
蓄積されることとなり、コンデンサ27の容量を選択する
ことにより、前述の両トランジスタ24,25の正負飽和電
圧付近にホールド動作できる。したがって、交流電圧が
出力されている状態では、トランジスタ28,32は断面状
態にあり、リセットしない。つぎに、交流電圧が遮断状
態にあるときは、交流電圧検出部入力端19の電位はグラ
ンド電位にある。したがって、トランジスタ24,25は遮
断状態となり、定電流源26の電流でトランジスタ28のベ
ースを駆動する。その結果、トランジスタ32は飽和状態
になり、ラッチ制御部リセット端17をグランド電位にす
ることによって、リセット動作が実現する。

以上のように、交流電圧検出部18として、正負の両極
性の交流信号に対して、検出可能なトランジスタ対とホ
ールド可能なコンデンサーを設けることにより、交流電
圧の有無により、２値の状態を保持する回路構成を作る
ことができるので、ラッチ制御部リセット端と接続する
ことにより、交流電圧の遮断状態においてラッチ制御部
をリセットすることができる。

なお、第１の実施例において、出力電圧制御部入力端
に接続される電源の極性を正電圧として回路を構成して
あるが、負電圧に対応できるように、出力電圧制御部５
をPNPとし、出力電流検出トランジスタ11をNPNとし、ラ
ッチ制御部出力トランジスタ16をPNPとしてもよい。ま
た、出酪電圧制御部５に電界効果トランジスタ（FET）
を使用してもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、出力電流検出部を出力電圧制
御部入力端と出力電圧制御部との間に設け、ラッチ制御
部とラッチ制御部出力トランジスタを出力電圧制御部に
接続することにより、出力電流が所定の電流に達する
と、出力電圧制御部を遮断状態にできる。また、交流電
圧検出部は、交流電圧入力端に入力された交流電圧の正
の電圧を検出する第１のトランジスタと、負の電圧を検
出する第２のトランジスタと、当該第１及び第２のトラ
ンジスタの出力側に接続されて両トランジスタの飽和動
作電圧付近の正又は負電圧に保持されるコンデンサを有
し、このコンデンサに保持された電圧によって交流電圧
の入力を判断して、ラッチ制御部をリセットして出力電
圧制御部の遮断状態を解除するので特別なリセットスイ
ッチを設けることなく短時間の交流電圧の停止によって
確実なリセット動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における定電圧保護装置
の基本構成回路図及びその動作曲線図、第２図は本発明
の第２の実施例における定電圧保護装置の基本構成回路
図、第３図は従来の定電圧保護装置の基本構成回路図及
びその動作曲線図、第４図は従来の定電圧保護装置の基
本構成回路図及びその動作曲線図である。 １……非反転入力端、２……反転入力端、３……誤差増
幅部、４……出力電圧制御部入力端、５……出力電圧制
御部、６……出力電圧制御部出力端、７……基準電圧
源、８……出力電圧検出抵抗部、９……出力電流検出
部、10……出力電流検出抵抗、11……出力電流検出トラ
ンジスタ、12……グランド端、13……誤差増幅部出力定
電流源、14……ラッチ制御部入力端、15……ラッチ制御
部、16……ラッチ制御部出力トランジスタ、17……ラッ
チ制御部リセット端、18……交流電圧検出部、19……交
流電圧検出部入力端、20……交流電圧検出部出力端。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非反転入力端と反転入力端とを有する誤差
   増幅器と、 出力電圧制御部入力端と、 上記誤差増幅器の出力によって制御される出力電圧制御
   部と、 上記出力電圧制御部の出力に接続された出力電圧制御部
   出力端と、 上記誤差増幅器の非反転入力端とグランド端との間に接
   続された基準電圧源と、 上記出力電圧制御部出力端とグランド端との間に接続さ
   れ上記誤差増幅器の反転入力に検出電圧を帰還する出力
   電圧検出抵抗部と、 上記出力電圧制御部入力端と上記出力電圧制御部との間
   に接続された出力電流検出部と、 上記出力電圧制御部入力端から電源を供給されたラッチ
   制御部と、 交流電圧入力端と、 上記交流電圧入力端に入力された交流電圧の正の電圧を
   検出する第１のトランジスタと、負の電圧を検出する第
   ２のトランジスタと、当該第１及び第２のトランジスタ
   の出力側に接続されて両トランジスタの飽和動作電圧付
   近の正又は負電圧に保持されるコンデンサを有し、この
   コンデンサに保持された電圧によって交流電圧の入力を
   判定する交流電圧検出部とを備え、 上記出力電圧制御部出力端に接続された負荷への電流
   が、所定の電流値を越えた場合、上記出力電流検出部で
   電流検出され、上記ラッチ制御部が上記出力電圧制御部
   を遮断状態にし、上記交流電圧入力端の交流電圧が遮断
   されると、上記交流電圧検出部が上記ラッチ制御部をリ
   セットして上記出力電圧制御部の遮断状態を解除するよ
   うに構成したことを特徴とする定電圧保護装置。