JP2845677B2 - 電流異常検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電流異常検出回路に関
し、特に増幅回路の消費電流の異常を検出する電流異常
検出回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照すると、従来の電流異常検出
回路は、直流電源ｕを負荷に供給するとともに負荷の消
費電流の変動を電圧変化で示す検出信号ｓを出力する検
出回路６と、負荷として検出回路６にそれぞれ接続され
ている複数の増幅回路７−１〜７−ｎと、上限および下
限の２つの基準電圧ｖおよびｗをしきい値としてそれぞ
れ出力する基準電圧発生回路８と、検出信号ｓの電圧変
化が基準電圧ｖおよびｗのいずれかを越えるとき異常状
態を警報する比較回路９とから構成されている。

【０００３】詳述すると、検出回路６は、電源入力端子
Ａを通して入力される直流電源ｕを複数の増幅回路７−
１〜７−ｎにそれぞれ供給するとともに、増幅回路７−
１〜７−ｎの各各の消費電流を合計した総負荷電流ｔの
変動を電圧変化に変換し、検出信号ｓとして出力する。
検出信号ｓは、実際に流れる総負荷電流ｔが予め決めら
れる基準総負荷電流に対して変動のない通常時は０Ｖの
電圧で出力され、総負荷電流ｔが通常時よりも増加した
場合は、増加電流分（＋ｄＩ）対応の電圧増加分（＋ｄ
Ｖ）として出力される。また、総負荷電流ｔが通常時よ
りも減少した場合は、減少電流分（−ｄＩ）対応の電圧
減少分（−ｄＶ）に変換されて検出信号ｔが出力され
る。増幅回路７−１〜７−ｎの各各は、信号入力端子
Ｘ，信号出力端子Ｙおよび電源入力端子Ｗを有し、検出
回路６から電源入力端子Ｗに直流電源を供給され、信号
入力端子Ｘからの信号を増幅して信号出力端子Ｙから出
力する。また、増幅回路７−１〜７−ｎの消費電流は増
幅回路７−１〜７−ｎによってそれぞれ異なる。基準電
圧発生回路８は、検出信号ｓの電圧変化を監視するため
に、その変化分、すなわち増加分の上限のしきい値とし
ての基準電圧ｖおよび減少分の下限のしきい値としての
基準電圧ｗを出力する。比較回路９は、基準電圧発生回
路８からの基準電圧ｖおよびｗをしきい値として検出信
号ｓの電圧変化を監視し、検出信号ｓの変化がこれらの
しきい値のいずれかを越えたときに増幅回路７−１〜７
−ｎの少なくとも１つに異常が発生したとみなして警報
信号ｐを出力端子Ｂを通して外部に出力する。つまり、
比較回路９は増幅回路７−１〜７−ｎのそれぞれに流れ
る消費電流の合計の総負荷電流ｔの変動を検出回路６を
介して間接的に監視し、増幅回路７−１〜７−ｎの動作
状態を監視している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の電流異常検
出回路では、複数の増幅回路７−１〜７−ｎの消費電流
はそれぞれ異なり、また比較回路９は総負荷電流ｔの変
動を監視しているので、増幅回路７−１〜７−ｎの各各
の消費電流に大幅な差がある場合、消費電流の小さい増
幅回路の電流変動による検出信号ｓの電圧変化分は、消
費電流の大きい増幅回路の電流変動による電圧変化分に
隠れてしまう。つまり、消費電流の小さい増幅回路にと
っては許容できない電流変動であっても、消費電流の大
きい増幅回路にとっては許容できるバラツキの範囲内の
電流変動でしかないので、消費電流の小さい増幅回路の
異常の発生を検出できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による電流異常検
出回路は、直流電源を入力されて自らの回路内の消費電
流の変動を電圧変化に変換して第１の電圧を出力する消
費電流のそれぞれ異なる複数の電流・電圧変換手段と、
前記第１の電圧のプラス側およびマイナス側のいずれか
への変化を絶対値の電圧変化に変換して絶対値電圧を出
力する前記電流・電圧変換手段対応の複数の絶対値変換
手段と、前記絶対値電圧の各各に前記消費電流の比率で
重み付けして加算した加算電圧を出力する加算手段と、
基準電圧をしきい値として前記加算電圧の変化を監視
し、前記しきい値を越える変化をしたときに異常を示す
警報を出力する電圧監視手段とを備える。

【０００６】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。本発明の一実施例を示す図１を参照すると、電流異
常検出回路は、電源入力端子Ｗに直流電源ｕを入力さ
れ、自らの回路内の消費電流の変動を電圧変化に変換し
て検出信号ａ−１〜ａ−ｎを出力する複数の増幅回路１
−１〜１−ｎと、検出信号ａ−１〜ａ−ｎの増加または
減少の電圧変化を絶対値の電圧変化にそれぞれ変換して
絶対値信号ｂ−１〜ｂ−ｎを出力する絶対値回路２−１
〜２−ｎと、絶対値信号ｂ−１〜ｂ−ｎの電圧変化を加
算して加算信号ｃを出力する加算回路３と、加算信号ｃ
の電圧変化の正常範囲の上限の基準電圧ｅを出力する基
準電圧発生回路４と、加算信号ｃの電圧変化がしきい値
の基準電圧ｅを越える変化をすると異常を示す警報信号
ｄを出力する比較回路５とから構成される。

【０００７】詳述すると、増幅回路１−１〜１−ｎの各
各は、信号入力端子Ｘ，信号出力端子Ｙ，電源入力端子
Ｗおよび検出出力端子Ｚを有し、電源入力端子Ｗに直流
電源ｕを入力され、信号入力端子Ｘからの信号を増幅し
て信号出力端子Ｙから出力するとともに、自らの回路内
の消費電流の変化を電圧変化に変換し、検出信号ａ−１
〜ａ−ｎを検出出力端子Ｚへ出力する。また、増幅回路
１−１〜１−ｎの消費電流は増幅回路１−１〜１−ｎに
よってそれぞれ異なる。ここで、検出信号ａ−１〜ａ−
ｎは、増幅回路１−１〜１−ｎの消費電流が予め決めら
れる各各の基準消費電流に対して変化のない通常時は０
Ｖの電圧で出力され、消費電流が通常時よりも増加した
場合は増加電流分（＋ｄＩ）が電圧増加分（＋ｄＶ）に
変換されて出力される。また、消費電流が通常時よりも
減少した場合は減少電流分（−ｄＩ）が電圧減少分（−
ｄＶ）に変換されて出力される。絶対値回路２−１〜２
−ｎは、検出信号ａ−１〜ａ−ｎの±ｄＶの電圧変化を
絶対値ｄＶの電圧変化に変換し、絶対値信号ｂ−１〜ｂ
−ｎを出力する。加算回路３は、絶対値信号ｂ−１〜ｂ
−ｎの各各の電圧変化の大きさが同じになるようにそれ
ぞれに重み付けして加算し、その加算電圧を加算信号ｃ
として出力する。基準電圧発生回路４は、加算信号ｃの
許容電圧変化の正常範囲の上限の基準電圧ｅを出力し、
比較回路５へ供給する。比較回路５は、基準電圧発生回
路４からの基準電圧ｅをしきい値として加算信号ｃの電
圧変化を監視し、加算信号ｃが基準電圧ｅを越える変化
をしたときに増幅回路１−１〜１−ｎの少なくとも１つ
に異常が発生したとみなして警報信号ｄを出力し、出力
端子Ｂを通して外部へ知らせる。つまり、比較回路５は
増幅回路１−１〜１−ｎのそれぞれに流れる消費電流の
変動を加算回路３を介して間接的に監視し、増幅回路１
−１〜１−ｎの動作状態を監視する。

【０００８】図２は図１に示す増幅回路１−１〜１−ｎ
の詳細構成を説明するための回路図である。図２を図１
と併せて参照して説明すると、増幅回路１−１〜１−ｎ
は、信号入力端子Ｘからの信号を所定の信号に増幅して
信号出力端子Ｙから出力する増幅機能を有するトランジ
スタ１０と、トランジスタ１０のコレクタ出力をベース
入力に帰還するフィードバック機能を有する演算増幅回
路１１と、トランジスタ１０の消費電流の変動を電圧変
化に変換する電流検出機能を有する演算増幅回路１２
と、信号入力端子Ｘからの信号の交流成分のみを通過さ
せるコンデンサ１３および１４とを備える。つまり、増
幅回路１−１〜１−ｎは、トランジスタ１０のコレクタ
出力を演算増幅回路１１および抵抗１５，１６，１７に
よるフィードバック機能によりトランジスタ１０のベー
ス入力に帰還することによってトランジスタ１０のロッ
トのばらつき等による消費電流の変動を安定化し、通常
時の検出信号ａ−１〜ａ−ｎを０Ｖに安定化している。
ここで、トランジスタ１０に異常が発生し、抵抗１８を
通してトランジスタ１０に流れる消費電流が過大に変動
して演算増幅回路１１による安定化が困難になると、電
流検出機能としての演算増幅回路１２の入力の抵抗１
９，２０を流れる電流のバランスが崩れ、このバランス
の崩れによる電流変動分が電圧変化となって検出信号ａ
−１〜ａ−ｎが出力される。このトランジスタ１０の消
費電流の変化は、増加および減少のいずれの側にも変動
するため、検出信号ａ−１〜ａ−ｎは通常時は０Ｖで出
力されているが、消費電流が増加する側に変動した異常
時には、その電流変動分（＋ｄＩ）が電圧変化分（＋ｄ
Ｖ）となって出力される。また、消費電流が減少する側
に変動した異常時には、増加する側に変動した場合と逆
の電圧変化分（−ｄＶ）となって出力される。このよう
に、検出信号ａ−１〜ａ−ｎは通常時は０Ｖで出力され
るが異常時にはプラス側およびマイナス側のいずれにも
変化するので、絶対値回路２−１〜２−ｎにおいて検出
信号ａ−１〜ａ−ｎの±ｄＶの電圧変化を全て絶対値ｄ
Ｖの電圧変化に変換し、絶対値信号ｂ−１〜ｂ−ｎとし
てそれぞれ出力する。ここで、検出信号ａ−１〜ａ−ｎ
を絶対値の電圧に変換する必要性について説明する。例
えば、検出信号ａ−１がプラス側にｄＶの電圧変化を示
し、検出信号ａ−２がマイナス側に検出信号ａ−１と同
じｄＶの電圧変化を示した場合に、絶対値回路２−１〜
２−ｎを介さずに加算回路３で検出信号ａ−１と検出信
号ａ−２とを直接加算すると、プラス側の変化分ｄＶと
マイナス側の変化分ｄＶとが打消し合って加算信号ｃは
０Ｖとなり、増幅回路１−１および増幅回路１−２の異
常を検出できなくなる。したがって、検出信号ａ−１〜
ａ−ｎを絶対値に変換し、絶対値信号ｂ−１〜ｂ−ｎと
して加算することにより、検出信号ａ−１〜ａ−ｎの各
各がプラス側およびマイナス側のいずれの側に変化して
も、またいかなる値の変化をしても各各の変化が打消し
合って増幅回路１−１〜１−ｎの異常が検出できなくな
るという前述の問題を回避することができる。

【０００９】次に、加算回路３において絶対値信号ｂ−
１〜ｂ−ｎの電圧変化の大きさが同じになるようにそれ
ぞれに重み付けをした上で加算する理由について説明す
る。前述したように、増幅回路１−１〜１−ｎに流れる
消費電流は増幅回路１−１〜１−ｎによってそれぞれ異
なり、例えば、増幅回路１−１に流れる電源電流が１０
０ｍＡでその変動許容範囲が１０％の１０ｍＡであり、
かつ増幅回路１−２に流れる消費電流が１０ｍＡでその
変動許容範囲が１０％の１ｍＡである場合に、増幅回路
１−２の異常により消費電流が０ｍＡになって１００％
変動したにもかかわらず、増幅回路１−１にとっては１
０ｍＡは変動の許容値範囲である。このため、この増幅
回路１−２の１０ｍＡの変動が電圧変化として加算回路
３から出力された際に、その電圧変化は増幅回路１−１
の消費電流の許容値範囲の変動によるものとみなされて
しまい、比較回路５からは警報信号ｄが出力されないの
で、増幅回路１−２に異常が発生したことを検出できな
い。このときの増幅回路１−２の異常を増幅回路１−１
の消費電流の変動と区別して検出するためには、増幅回
路１−２のための比較回路および増幅回路１−１のため
の比較回路をそれぞれ設ければよいが、その結果として
比較回路５は増幅回路１−１〜１−ｎのそれぞれに対応
して必要となる。また、これに伴い、基準電圧発生回路
４も比較回路５に対応して必要となる。これを避けるた
め、つまり、１つの比較回路５および１つの基準電圧発
生回路４で増幅回路１−１〜１−ｎの全ての異常が検出
できるようにするために、加算回路３で加算される絶対
値信号ｂ−１〜ｂ−ｎの各各の電圧変化の違いを補正
（重み付け）して、加算結果の各各の電圧変化の大きさ
が同じになるようにする。

【００１０】一例を掲げて説明すると、ある増幅回路１
−ｋ（１≦ｋ≦ｎ）に異常が発生して増幅回路１−ｋの
消費電流がα％変動した場合の増幅回路１−ｋの出力す
る検出信号２−ｋの電圧変化がβＶであり、また、別の
増幅回路１−ｍ（１≦ｍ≦ｎ）に異常が発生して増幅回
路１−ｍの消費電流が増幅回路１−ｋと同じα％変動し
て検出信号２−ｍの電圧変化がθＶである場合、このβ
ＶおよびθＶが加算回路３で直接加算されたときに、加
算信号ｃの電圧がそれぞれ同じμＶになるように加算回
路３で検出信号２−ｋおよび検出信号２−ｍにそれぞれ
重み付けする。この重み付けは、加算回路３として例え
ば演算増幅器を使用した場合に、βＶの増幅率を決める
演算増幅器の入力抵抗とθＶの増幅率を決める同じ演算
増幅器の入力抵抗との抵抗値の比を、θＶとβＶとの比
にすることで容易に行うことができる。

【００１１】また、２つ以上の複数の増幅回路に同時に
異常が発生した場合でも加算信号ｃの電圧変化はμＶを
越えるので、比較回路５のしきい値をμＶに設定してお
けば異常を検出することができる。反面、通常時は、検
出信号ａ−１〜ａ−ｎは０Ｖで出力されるので、重み付
けをしても加算信号ｃは０Ｖになり、重み付けをしたこ
とによる検出機能への影響はない。しかし、通常時の検
出信号ａ−１〜ａ−ｎが０Ｖよりずれて若干の誤差を伴
う場合には、その誤差がそれぞれ重み付けされると増幅
回路１−１〜１−ｎの分だけ加算されるので、その誤差
の大きさによっては、加算信号ｃの電圧変化がしきい値
μＶを越えてあたかも増幅回路１−１〜１−ｎの少なく
とも１つに異常が発生したかのごとく検出する。したが
って、通常時の検出信号ａ−１〜ａ−ｎの０Ｖからの誤
差は予め決められる許容範囲に設定されると同時に、こ
の実施例での増幅回路１−１〜１−ｎの電流異常とは、
トランジスタ１０の異常によるトランジスタ１０そのも
ののショートおよびオープンのいずれかの状態に起因す
る電流異常を指し、基準電圧発生回路４が出力するしき
い値としての基準電圧ｅはこのことを予め認識して設定
される。

【００１２】このように、加算回路３で重み付けするこ
とにより増幅回路１−１〜１−ｎのいずれにおいて電流
異常が発生しても、異常を確実に検出することができ
る。

【００１３】なお、上述において、増幅回路１−１〜１
−ｎの電流異常を検出する実施例について説明したが、
増幅回路以外の回路の電流異常を検出する場合にも同様
に実施できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、消
費電流の異なる複数の電流・電圧変換機能を有する回路
のいずれに電流異常が発生しても、その異常を確実に検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電流異常検出回路を示すブ
ロック図である。

【図２】同実施例の電流異常検出回路における増幅回路
を説明する回路図である。

【図３】従来の電流異常検出回路を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１−１〜１−ｎ 増幅回路 ２−１〜２−ｎ 絶対値回路 ３ 加算回路 ４ 基準電圧発生回路 ５ 比較回路 １０ トランジスタ １１，１２ 演算増幅回路 Ａ 電源入力端子 Ｂ アラーム出力端子 Ｘ 信号入力端子 Ｙ 信号出力端子 Ｚ 検出出力端子 Ｗ 電源入力端子 ａ−１〜ａ−ｎ 検出信号 ｂ−１〜ｂ−ｎ 絶対値信号 ｃ 加算信号 ｄ 警報信号 ｅ 基準電圧 ｕ 直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−21604（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−95611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−102262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−208311（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−56822（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03F 1/52

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源を入力されて自らの回路内の消
   費電流の変動を電圧変化に変換して第１の電圧を出力す
   る消費電流のそれぞれ異なる複数の電流・電圧変換手段
   と、 前記第１の電圧のプラス側およびマイナス側のいずれか
   への変化を絶対値の電圧変化に変換して絶対値電圧を出
   力する前記電流・電圧変換手段対応の複数の絶対値変換
   手段と、 前記絶対値電圧の各各に前記消費電流の比率で重み付け
   して加算した加算電圧を出力する加算手段と、 基準電圧をしきい値として前記加算電圧の変化を監視し
   前記しきい値を越える変化をしたときに異常を示す警報
   を出力する電圧監視手段と、 を備えることを特徴とする電流異常検出回路。
2. 【請求項２】前記電流・電圧変換手段が増幅回路であ
   り、交流信号を入力されて増幅素子により所定の大きさ
   の交流信号に増幅して出力するとともに前記直流電源を
   入力されて前記増幅素子に流れる消費電流の変動を電圧
   変化に変換して前記第１の電圧を出力することを特徴と
   する請求項１記載の電流異常検出回路。