JP3028889B2 - 直流半導体遮断器 - Google Patents
直流半導体遮断器Info
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Description
荷短絡等による過電流を検出して高速応答で定電流制御
を伴う遮断(以後限流遮断という)を行う直流半導体遮
断器の限流遮断時間の設定回路に関する。
図3に示す構成のものが有った。図において、1は直流
電力ラインの被遮断電流ILを遮断する遮断部、2はこ
の遮断部をオン/−オフ及び限流駆動する限流駆動回
路、3と4は遮断部1の限流動作を検出するための分圧
抵抗、5は第1の基準電圧VPと限流モニタ信号VEの大
小関係を比較する第1のコンパレータ、6は第1のコン
パレータ5の出力電圧VDを時間で積分する積分回路、
7は積分回路6の出力電圧VIと第2の基準電圧VSの大
小関係を比較する第2のコンパレータ、VCはこの第2
のコンパレータ7から出力される遮断部オン/オフ制御
信号である。
成され、被遮断電流ILがこの直流半導体遮断器の限流
電流レベルILMT以下のときは遮断部1は限流駆動回路
2によりオン状態に駆動されている。遮断部1は電界効
果トランジスタ(以後FETという)で構成されてお
り、オン状態駆動においては飽和駆動状態となっている
ため遮断部1のドレイン/ソース間はほぼ0V(1V以
下)に近い状態になっている。負荷短絡等により被遮断
電流ILが限流電流レベルILMTを越える様な過電流状態
においては、直流半導体遮断器は限流動作すなわち定電
流制御動作を行うため、遮断部1のドレイン/ソース間
の電圧VDSは式(1)で表される値が印加された状態と
なっている。 VDS=VBUS−ZL×ILMT ・・・(1) ここで、VBUSは直流電力ラインの電源電圧、ZLは過電
流状態にある負荷のインピーダンス、ILMTは直流半導
体遮断器の限流電流レベルを示す。
3、4によって作られる限流モニタ信号VEと、第1の
基準電圧VPを第1のコンパレータ5によって比較する
ことでモニタされている。なお、分圧抵抗3、4は遮断
部1のオフ状態を保ち得るよう十分高い抵抗値が用いら
れている。
モニタ信号VEは第1の基準電圧VPよりも十分小となる
ように設定されており、第1のコンパレータ5の出力電
圧VD及び積分回路6の出力電圧VIはローレベルとな
り、積分回路6の出力電圧VIは第2の基準電圧VSより
も小となって、遮断部オン/オフ制御信号VCはハイレ
ベルとなり、限流駆動回路2は遮断部1をオン状態駆動
に保持する。
流モニタ信号VEは第1の基準電圧VPよりも大となるよ
うに設定されており、第1のコンパレータ5の出力電圧
VDはハイレベルとなり、積分回路6の出力電圧VIは積
分回路6による第1のコンパレータ5の出力電圧VDの
積分値としてローレベルから時間の経過を伴って上昇す
る。そして積分回路6の出力電圧VIが第2の基準電圧
VSよりも大となったところで遮断部オン/オフ制御信
号VCがハイレベルからローレベルに反転して遮断部1
はオフ状態すなわち遮断される。
後、積分回路6の出力電圧VIが第2の基準電圧VSを越
える以前にオン状態駆動に戻った場合は、遮断部1はオ
ン状態駆動が保持される。
流の変化を、時間の経過に対応して示したものを図4に
示す。
関して正負又はハイ/ローの表現を用いているものは相
対的な概念であり、正負反転して構成しても同様の機能
が得られる。
体遮断器では、オフ状態の時でも遮断部1のドレイン/
ソース間に接続されている分圧抵抗3、4を経由して下
流に接続される負荷に対してリーク電流が流れるため、
感電事故の危険性が有るという問題点が有った。また、
遮断部1の動作状態は分圧抵抗3、4によって検出され
るため、式(1)において負荷のインピーダンスZLが
短絡状態では無く、特定のインピーダンスを有して限流
動作が行われている場合、遮断部1のドレイン/ソース
間の電圧VDSは直流電力ラインの電源電圧VBUSよりも
十分低い値となることが有り、この場合限流モニタ信号
VEが第1の基準電圧VPよりも大きくなり得ず、遮断部
1の限流動作状態が検出されないために遮断動作に至ら
ず、遮断部1には式(2)で表される電力量Pが印加さ
れる状態となり、時間の経過につれて遮断部1が温度上
昇し、破壊に至るという問題が有った。 P=VDS×ILMT×t ・・・(2) ここで、tはオン状態継続時間を示す。
になされたものであり、下流に接続される負荷に対する
リーク電流の発生を防いで感電事故を防止出来、また負
荷のインピーダンスに関係無く限流動作状態を検出して
遮断動作できる直流半導体遮断器を得ることを目的とし
ている。
体遮断器においては、限流駆動状態を検出する手段とし
て、遮断部を構成するFETのゲート電圧と第1の基準
電圧との大小関係を比較する第1のコンパレータを設
け、その第1のコンパレータの出力電圧を時間で積分す
る積分回路を設け、その積分回路出力電圧を第2の基準
電圧と比較する第2のコンパレータを設け、その第2の
コンパレータの出力を遮断部オン/オフ信号としたもの
である。
遮断部1がオン状態駆動においてFETが飽和駆動され
ている時のゲート電圧と、遮断部1が限流駆動状態にお
いて定電流制御駆動されている時のゲート電圧とのレベ
ルの違いから限流駆動状態を検出しているため、遮断部
のFETのドレイン/ソース間電圧をモニタする必要が
無く、モニタ回路に伴うリーク電流の発生を無くし、下
流での感電事故を防止出来る。また、限流駆動状態にお
いて定電流制御動作時のFETゲート電圧は一定の制御
領域に有りオン状態におけるゲート電圧と明確に異なっ
たレベルとなるため、負荷のインピーダンスに関係無く
限流動作状態を検出して遮断動作できる。
り、1、2、及び6、7、IL、VP、VD、VI、VS、
VC、は従来装置と全く同一のものである。VGは遮断部
1を構成するFETのゲート電圧、5はゲート電圧VG
と第1の基準電圧VPの大小関係を比較する第1のコン
パレータである。
において、遮断部1がオン状態で動作しているときは、
ゲート電圧VGは遮断部1を構成するFETを飽和駆動
するのに十分な電圧である約5Vよりも十分大きな値と
して通常10V以上に設定されている。遮断部1が限流
駆動状態においては遮断部1を構成するFETは定電流
制御駆動され、能動領域動作状態となるため、ゲート電
圧VGは通常2V〜5Vの範囲に制御される。従ってゲ
ート電圧VGは負荷のインピーダンスに関係無く遮断部
1の動作状態に対応した上記のいずれか片方の値を示
す。
部1がオン状態で動作しているときのゲート電圧VGよ
りも小さく、遮断部1が限流駆動状態で動作していると
きのゲート電圧VGよりも大きい値に設定する。
ト電圧VGは第1の基準電圧VPよりも大となり、第1の
コンパレータ出力電圧VD及び積分回路出力電圧VIはロ
ーレベルとなって、積分回路出力電圧VIは第2の基準
電圧VSよりも小となって、遮断部オン/オフ制御信号
VCはハイレベルとなり、限流駆動回路2は遮断部1を
オン状態駆動に保持する。
ート電圧VGは第1の基準電圧VPよりも小となり、第1
のコンパレータ5の出力電圧VDはハイレベルとなり、
積分回路6の出力電圧VIは積分回路6による第1のコ
ンパレータ5の出力電圧VDの積分値としてローレベル
から時間の経過を伴って上昇する。そして積分回路6の
出力電圧VIが第2の基準電圧VSよりも大となったとこ
ろで遮断部オン/オフ制御信号VCがハイレベルからロ
ーレベルに反転して遮断部1はオフ状態すなわち遮断さ
れる。
1が限流駆動状態になった場合、負荷のインピーダンス
に関係無く限流動作状態を検出して遮断動作できる。
流の変化を、時間の経過に対応して示したものを図2に
示す。
れているので、以下に記載されるような効果が有る。
部を構成するFETのゲート電圧をモニタし、遮断部が
オン状態駆動においてFETが飽和駆動されている時の
ゲート電圧と、遮断部が限流駆動状態において定電流制
御駆動されている時のゲート電圧とのレベルの違いから
限流駆動状態を検出するようにしたため遮断部のFET
のドレイン/ソース間電圧をモニタする必要が無く、モ
ニタ回路に伴うリーク電流の発生を無くし、下流での感
電事故を防止出来る。また、負荷のインピーダンスに関
係無く限流動作状態を検出して遮断動作できる。
る。
すタイムチャートである。
である。
すタイムチャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 直流電力ラインの被遮断電流を遮断する
半導体遮断部と、上記半導体遮断部をオン/オフ及び限
流駆動する限流駆動回路とを有する直流半導体遮断器に
おいて、上記半導体遮断部に使用される電界効果トラン
ジスタのゲート電圧と第1の基準電圧との大小関係を比
較する第1のコンパレータと、上記第1のコンパレータ
の出力信号を積分する積分回路と、上記積分回路の出力
電圧と第2の基準電圧の大小関係を比較し、その出力を
遮断部オン/オフ制御信号として上記限流駆動回路へ出
力する第2のコンパレータとを具備した直流半導体遮断
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4318529A JP3028889B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 直流半導体遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4318529A JP3028889B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 直流半導体遮断器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06161571A JPH06161571A (ja) | 1994-06-07 |
JP3028889B2 true JP3028889B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=18100136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4318529A Expired - Lifetime JP3028889B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 直流半導体遮断器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3028889B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5587133B2 (ja) * | 2010-10-22 | 2014-09-10 | ローム株式会社 | ハイサイドスイッチ回路、インターフェイス回路、および電子機器 |
JP6543133B2 (ja) | 2015-08-19 | 2019-07-10 | 株式会社東芝 | 電力供給装置及びその制御方法 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP4318529A patent/JP3028889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06161571A (ja) | 1994-06-07 |
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