JP3258258B2 - 過電流保護装置 - Google Patents
過電流保護装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源に負荷を接続した
主回路に過大電流が流れたとき、瞬時もしくは所定の遅
延時間後に主回路をしゃ断して、負荷を保護する過電流
保護装置の改良に関する。
主回路に過大電流が流れたとき、瞬時もしくは所定の遅
延時間後に主回路をしゃ断して、負荷を保護する過電流
保護装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、過電流保護装置としては、主回路
の電流が所定値以上になると瞬時あるいは所定の限時を
有して主回路をしゃ断する、所謂、静止形の過電流保護
装置が一般に用いられている。
の電流が所定値以上になると瞬時あるいは所定の限時を
有して主回路をしゃ断する、所謂、静止形の過電流保護
装置が一般に用いられている。
【０００３】前記静止形の過電流保護装置としては、例
えば３相交流回路として示される主回路の各相にそれぞ
れ設けた変流器の出力端に整流回路を接続して、各相に
流れる電流のうち、最大の絶対値を有する電流に相関す
る直流電流を出力する入力電流検出手段と、
えば３相交流回路として示される主回路の各相にそれぞ
れ設けた変流器の出力端に整流回路を接続して、各相に
流れる電流のうち、最大の絶対値を有する電流に相関す
る直流電流を出力する入力電流検出手段と、
【０００４】前記整流回路の出力端に、ダイオード、抵
抗を介して駆動電源用コンデンサを接続すると共に、前
記抵抗の端子間に前記主回路に流れる電流に比例した電
圧を出力する電流検出用コンデンサを接続し、前記駆動
電源用コンデンサの端子間には、ダイオードを介して主
回路に介挿した回路しゃ断器をしゃ断する引外しコイル
とサイリスタを直列に挿入して、サイリスタのゲート点
弧により引外しコイルを励磁する引外しコイル励磁手段
と、
抗を介して駆動電源用コンデンサを接続すると共に、前
記抵抗の端子間に前記主回路に流れる電流に比例した電
圧を出力する電流検出用コンデンサを接続し、前記駆動
電源用コンデンサの端子間には、ダイオードを介して主
回路に介挿した回路しゃ断器をしゃ断する引外しコイル
とサイリスタを直列に挿入して、サイリスタのゲート点
弧により引外しコイルを励磁する引外しコイル励磁手段
と、
【０００５】前記駆動電源用コンデンサの端子間にトラ
ンジスタのエミッタ・コレクタ間と瞬時しゃ断電流検出
用抵抗とを直列に接続して、前記検出用抵抗に流れる電
流によって生ずる端子電圧が瞬時しゃ断の設定値を超え
たとき、瞬時に前記サイリスタをゲート点弧するように
した瞬時しゃ断手段と、
ンジスタのエミッタ・コレクタ間と瞬時しゃ断電流検出
用抵抗とを直列に接続して、前記検出用抵抗に流れる電
流によって生ずる端子電圧が瞬時しゃ断の設定値を超え
たとき、瞬時に前記サイリスタをゲート点弧するように
した瞬時しゃ断手段と、
【０００６】前記電流検出用コンデンサの端子電圧から
導出した検出電圧と限時しゃ断の設定値とを比較する比
較器の出力により、検出電圧が設定値以下のときは、前
記トランジスタのベース・アース間に直列に挿入した２
つのツエナーダイオードの１つを側路させて前記駆動電
源用コンデンサの端子電圧を低く（例えば１０Ｖ）し、
前記検出電圧が設定値を超えたときは上記側路を解除し
て、前記端子電圧を高く（例えば３０Ｖ）するようにし
た駆動電源制御手段と、
導出した検出電圧と限時しゃ断の設定値とを比較する比
較器の出力により、検出電圧が設定値以下のときは、前
記トランジスタのベース・アース間に直列に挿入した２
つのツエナーダイオードの１つを側路させて前記駆動電
源用コンデンサの端子電圧を低く（例えば１０Ｖ）し、
前記検出電圧が設定値を超えたときは上記側路を解除し
て、前記端子電圧を高く（例えば３０Ｖ）するようにし
た駆動電源制御手段と、
【０００７】前記サイリスタのゲートに、プログラマブ
ル・ユニジャンクション・トランジスタ（以下ＰＵＴ）
のカソードを接続し、このＰＵＴは、ゲートに定電圧電
源を接続し、アノードに上記電流検出用コンデンサの出
力により限時用抵抗を介して充電される限時用コンデン
サの端子電圧を印加せしめるように接続して、前記サイ
リスタをＰＵＴの導通によりゲート点弧せしめるように
した限時しゃ断手段とを具備して、主回路に過電流が流
れたとき、瞬時もしくは限時しゃ断するようにしたもの
が既に公知である（例えば、実公昭６３−２１１４６号
公報）。
ル・ユニジャンクション・トランジスタ（以下ＰＵＴ）
のカソードを接続し、このＰＵＴは、ゲートに定電圧電
源を接続し、アノードに上記電流検出用コンデンサの出
力により限時用抵抗を介して充電される限時用コンデン
サの端子電圧を印加せしめるように接続して、前記サイ
リスタをＰＵＴの導通によりゲート点弧せしめるように
した限時しゃ断手段とを具備して、主回路に過電流が流
れたとき、瞬時もしくは限時しゃ断するようにしたもの
が既に公知である（例えば、実公昭６３−２１１４６号
公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、前記のよ
うに構成されたものにあっては、瞬時しゃ断手段と限時
しゃ断手段は別個に設けなければならず、しかも、引外
しコイルを励磁する駆動電源用コンデンサの端子電圧
は、しゃ断時には引外しコイルを確実に励磁するため高
い電圧にし、常時は低い電圧に保持するようにしてある
ので、端子電圧を低下させるとき、コンデンサを放電さ
せなければならず、この放電によって誤動作を生じるお
それを有し、これを防止する回路や駆動電源の制御回路
をはじめ、限時しゃ断における限時用コンデンサの充電
時定数を定める抵抗回路等の回路構成が複雑となり、製
造原価等が高価になるという問題を有している。
うに構成されたものにあっては、瞬時しゃ断手段と限時
しゃ断手段は別個に設けなければならず、しかも、引外
しコイルを励磁する駆動電源用コンデンサの端子電圧
は、しゃ断時には引外しコイルを確実に励磁するため高
い電圧にし、常時は低い電圧に保持するようにしてある
ので、端子電圧を低下させるとき、コンデンサを放電さ
せなければならず、この放電によって誤動作を生じるお
それを有し、これを防止する回路や駆動電源の制御回路
をはじめ、限時しゃ断における限時用コンデンサの充電
時定数を定める抵抗回路等の回路構成が複雑となり、製
造原価等が高価になるという問題を有している。
【０００９】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、簡略化した構成で、的確
に瞬時もしくは限時しゃ断して負荷を過電流から良好に
保護することができるようにした、改良された簡易な構
成の過電流保護装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、簡略化した構成で、的確
に瞬時もしくは限時しゃ断して負荷を過電流から良好に
保護することができるようにした、改良された簡易な構
成の過電流保護装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、交流電源にスイッチング素子を介して接続した負荷
と、この負荷と前記スイッチング素子との間に介挿され
てオン・オフ制御する過電流検出回路とを備えた過電流
保護回路において、前記過電流検出回路は、主回路に介
挿した複数の変流器と、これら複数の変流器からの出力
を整流して負電圧を出力する整流回路と、前記負電圧と
事前に設定した第１の基準電圧とを加算して出力し、か
つ、前記負電圧が事前に設定した第２の基準電圧以上に
達したときは前記負電圧側の加算率を大きくするように
した加算回路と、この加算回路からの出力が負電圧であ
る場合、これを積分して正電圧を出力する積分回路と、
更に、前記せからの出力が事前に設定した第３の基準電
圧を超えたとき前記スイッチング素子にしゃ断指令を出
力する比較回路とを備え、前記負荷への過電流が増大す
るに従ってスイッチング素子のしゃ断動作時限を短縮さ
せるように構成したことを特徴とする。
は、交流電源にスイッチング素子を介して接続した負荷
と、この負荷と前記スイッチング素子との間に介挿され
てオン・オフ制御する過電流検出回路とを備えた過電流
保護回路において、前記過電流検出回路は、主回路に介
挿した複数の変流器と、これら複数の変流器からの出力
を整流して負電圧を出力する整流回路と、前記負電圧と
事前に設定した第１の基準電圧とを加算して出力し、か
つ、前記負電圧が事前に設定した第２の基準電圧以上に
達したときは前記負電圧側の加算率を大きくするように
した加算回路と、この加算回路からの出力が負電圧であ
る場合、これを積分して正電圧を出力する積分回路と、
更に、前記せからの出力が事前に設定した第３の基準電
圧を超えたとき前記スイッチング素子にしゃ断指令を出
力する比較回路とを備え、前記負荷への過電流が増大す
るに従ってスイッチング素子のしゃ断動作時限を短縮さ
せるように構成したことを特徴とする。
【００１１】請求項２に記載した発明は、前記加算回路
を、整流回路の出力端に接続した抵抗と第１の基準電圧
を出力する出力端に接続した抵抗とを互いに接続して形
成した線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路の出
力端に接続してカソードを前記線形の電圧加算回路を形
成する２つの抵抗の共通接続端に接続した第２の基準電
圧を設定する定電圧ダイオードと一端を第１の基準電圧
を出力する出力端に接続して他端を前記定電圧定電圧ダ
イオードに接続した抵抗とによって形成した非線形の電
圧加算回路とによって構成し、前記負電圧が第２の基準
電圧を超えたとき前記定電圧ダイオードが導通して負電
圧側の加算率を急増させるように構成したことを特徴と
する。
を、整流回路の出力端に接続した抵抗と第１の基準電圧
を出力する出力端に接続した抵抗とを互いに接続して形
成した線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路の出
力端に接続してカソードを前記線形の電圧加算回路を形
成する２つの抵抗の共通接続端に接続した第２の基準電
圧を設定する定電圧ダイオードと一端を第１の基準電圧
を出力する出力端に接続して他端を前記定電圧定電圧ダ
イオードに接続した抵抗とによって形成した非線形の電
圧加算回路とによって構成し、前記負電圧が第２の基準
電圧を超えたとき前記定電圧ダイオードが導通して負電
圧側の加算率を急増させるように構成したことを特徴と
する。
【００１２】請求項３に記載した発明は、前記積分回路
と比較回路によるしゃ断動作時限を、前記線形及び非線
形の各加算回路から出力する負電圧を積分し、前記積分
した出力値を第３の基準電圧と比較して設定するととも
に、過電流の大きさに応じて反限時しゃ断指令と瞬時し
ゃ断指令とに自動切換可能となし、しかも、前記しゃ断
指令は前記比較回路とダイオードとによって形成した自
己保持回路にて保持するようにしたことを特徴とする。
と比較回路によるしゃ断動作時限を、前記線形及び非線
形の各加算回路から出力する負電圧を積分し、前記積分
した出力値を第３の基準電圧と比較して設定するととも
に、過電流の大きさに応じて反限時しゃ断指令と瞬時し
ゃ断指令とに自動切換可能となし、しかも、前記しゃ断
指令は前記比較回路とダイオードとによって形成した自
己保持回路にて保持するようにしたことを特徴とする。
【００１３】本発明は、定常時においては加算した出力
は正であるため、主回路はしゃ断されないがこの主回路
に過電流が流れたときは、前記加算した出力が負電圧と
なり、その大きさによって積分した出力の傾きが変化す
ることによって過電流の大きさに応じた瞬時もしくは限
時しゃ断の指令が送出され、これによって主回路をしゃ
断して負荷を保護する。
は正であるため、主回路はしゃ断されないがこの主回路
に過電流が流れたときは、前記加算した出力が負電圧と
なり、その大きさによって積分した出力の傾きが変化す
ることによって過電流の大きさに応じた瞬時もしくは限
時しゃ断の指令が送出され、これによって主回路をしゃ
断して負荷を保護する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１ないし図２により説明する。図１は基本的な構成を示
すブロック図で、同図において、１は交流電源、２は交
流電源１にトライアック等のスイッチング素子３を介し
て接続された電動機等からなる負荷である。４は、主回
路５に設けた変流器６から接続されて、主回路５に過電
流が流れたとき、その大きさに応じて瞬時あるいは限時
しゃ断の指令をゲート駆動回路８を介してスイッチング
素子３に送出するようにした過電流検出回路である。７
は前記交流電源１に接続されて、前記過電流検出回路４
やゲート駆動回路８に定電圧電源Ｖｃｃを出力するよう
にした制御電源回路である。
１ないし図２により説明する。図１は基本的な構成を示
すブロック図で、同図において、１は交流電源、２は交
流電源１にトライアック等のスイッチング素子３を介し
て接続された電動機等からなる負荷である。４は、主回
路５に設けた変流器６から接続されて、主回路５に過電
流が流れたとき、その大きさに応じて瞬時あるいは限時
しゃ断の指令をゲート駆動回路８を介してスイッチング
素子３に送出するようにした過電流検出回路である。７
は前記交流電源１に接続されて、前記過電流検出回路４
やゲート駆動回路８に定電圧電源Ｖｃｃを出力するよう
にした制御電源回路である。
【００１５】そして、前記過電流検出回路４を具体化し
た回路構成を図２によって詳述する。図２において、主
回路５は３相交流回路として示され、主回路５に流れる
電流を検出するための変流器６は、３相のうち２相（本
例ではＵ，Ｖ相）にそれぞれ６ｕ，６ｖとして設けられ
ている。
た回路構成を図２によって詳述する。図２において、主
回路５は３相交流回路として示され、主回路５に流れる
電流を検出するための変流器６は、３相のうち２相（本
例ではＵ，Ｖ相）にそれぞれ６ｕ，６ｖとして設けられ
ている。
【００１６】前記変流器６ｕ，６ｖの出力端には、ダイ
オードをブリッジ接続して形成した整流回路ＤＢ1 ，Ｄ
Ｂ2 の入力端がそれぞれ接続され、この整流回路Ｄ
Ｂ1 ，ＤＢ2 の正側出力端を回路接地し、負側出力端は
抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 をそれぞれ介して回路接地して、前記抵
抗Ｒ1 ，Ｒ2 の端子から、前記主回路５のＵ，Ｖの各相
に流れる電流に比例した直流の負電圧Ｖｕ，Ｖｖをそれ
ぞれ出力するようになっている。
オードをブリッジ接続して形成した整流回路ＤＢ1 ，Ｄ
Ｂ2 の入力端がそれぞれ接続され、この整流回路Ｄ
Ｂ1 ，ＤＢ2 の正側出力端を回路接地し、負側出力端は
抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 をそれぞれ介して回路接地して、前記抵
抗Ｒ1 ，Ｒ2 の端子から、前記主回路５のＵ，Ｖの各相
に流れる電流に比例した直流の負電圧Ｖｕ，Ｖｖをそれ
ぞれ出力するようになっている。
【００１７】そして、前記整流回路ＤＢ1 の負側出力端
と抵抗Ｒ1 の接続点に、抵抗Ｒ3 と定電圧ダイオードＺ
Ｄ1 を並列に接続した回路の一方端を接続し、同様に整
流回路ＤＢ2 の負側出力端と抵抗Ｒ2 の接続点に、抵抗
Ｒ4 と定電圧ダイオードＺＤ2 を並列に接続した回路の
一方端を接続し、上記抵抗Ｒ3 と定電圧ダイオードＺＤ
1 の並列回路の他方端と、前記抵抗Ｒ4 と定電圧ダイオ
ードＺＤ2 の並列回路の他方端とを共通接続し、この共
通接続点（以下、ａ点という）に、定電圧電源Ｖｃｃと
回路接地間に直列に挿入した抵抗Ｒ5 とＲ6 の接続点
（以下、分圧点ｂという）を抵抗Ｒ7 を介して接続し
て、加算回路を形成し、この加算回路のａ点から、前記
抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 の分圧比であらかじめ設定した第１の正
の基準電圧Ｖｒｅｆと、上記整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2 の
負側出力端に接続した抵抗Ｒ1 ，Ｒ2からそれぞれ出力
される負電圧Ｖｕ，Ｖｖとを加算して出力するようにな
っている。
と抵抗Ｒ1 の接続点に、抵抗Ｒ3 と定電圧ダイオードＺ
Ｄ1 を並列に接続した回路の一方端を接続し、同様に整
流回路ＤＢ2 の負側出力端と抵抗Ｒ2 の接続点に、抵抗
Ｒ4 と定電圧ダイオードＺＤ2 を並列に接続した回路の
一方端を接続し、上記抵抗Ｒ3 と定電圧ダイオードＺＤ
1 の並列回路の他方端と、前記抵抗Ｒ4 と定電圧ダイオ
ードＺＤ2 の並列回路の他方端とを共通接続し、この共
通接続点（以下、ａ点という）に、定電圧電源Ｖｃｃと
回路接地間に直列に挿入した抵抗Ｒ5 とＲ6 の接続点
（以下、分圧点ｂという）を抵抗Ｒ7 を介して接続し
て、加算回路を形成し、この加算回路のａ点から、前記
抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 の分圧比であらかじめ設定した第１の正
の基準電圧Ｖｒｅｆと、上記整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2 の
負側出力端に接続した抵抗Ｒ1 ，Ｒ2からそれぞれ出力
される負電圧Ｖｕ，Ｖｖとを加算して出力するようにな
っている。
【００１８】なお、前記加算回路は、整流回路ＤＢ1 ，
ＤＢ2 の出力端に接続した抵抗Ｒ3，Ｒ4 と、一端を前
記分圧点ｂに接続して他端を抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 と接続した
線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路ＤＢ1 ，Ｄ
Ｂ2 の出力端にカソードを抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ7 の共通
接続端に接続した第２の基準電圧を設定する定電圧ダイ
オードＺＤ1 ，ＺＤ2 と、一端が第１の正の基準電圧の
出力端に接続され、他端を前記定電圧ダイオードＺ
Ｄ1 ，ＺＤ2 のカソードに接続した抵抗Ｒ7 とからなる
非線形の電圧加算回路からなり、この加算回路は負電圧
が前記第２の基準電圧を超えた場合は、定電圧ダイオー
ドＺＤ1 ，ＺＤ2 が導通することによって負電圧側の加
算率が急増するように構成されている。
ＤＢ2 の出力端に接続した抵抗Ｒ3，Ｒ4 と、一端を前
記分圧点ｂに接続して他端を抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 と接続した
線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路ＤＢ1 ，Ｄ
Ｂ2 の出力端にカソードを抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ7 の共通
接続端に接続した第２の基準電圧を設定する定電圧ダイ
オードＺＤ1 ，ＺＤ2 と、一端が第１の正の基準電圧の
出力端に接続され、他端を前記定電圧ダイオードＺ
Ｄ1 ，ＺＤ2 のカソードに接続した抵抗Ｒ7 とからなる
非線形の電圧加算回路からなり、この加算回路は負電圧
が前記第２の基準電圧を超えた場合は、定電圧ダイオー
ドＺＤ1 ，ＺＤ2 が導通することによって負電圧側の加
算率が急増するように構成されている。
【００１９】前記加算回路の出力端（ａ点）に、非反転
入力端子を回路接地した演算増幅器Ａ1 の反転入力端子
を接続し、この演算増幅器Ａ1 の反転入力端子に、アノ
ードが回路接地した、演算増幅器Ａ1 保護用のダイオー
ドＤ1 のカソードを接続すると共に、出力端子との間に
コンデンサＣ1 を挿入して積分回路を形成し、上記ａ点
の電圧Ｖａ（即ち、ＶｒｅｆとＶｕ，Ｖｖとを加算した
電圧、以下加算電圧という）が負の値のときのみ、演算
増幅器Ａ1 の出力端子（ｃ点）から積分した出力電圧Ｖ
ｃを送出するようになっている。
入力端子を回路接地した演算増幅器Ａ1 の反転入力端子
を接続し、この演算増幅器Ａ1 の反転入力端子に、アノ
ードが回路接地した、演算増幅器Ａ1 保護用のダイオー
ドＤ1 のカソードを接続すると共に、出力端子との間に
コンデンサＣ1 を挿入して積分回路を形成し、上記ａ点
の電圧Ｖａ（即ち、ＶｒｅｆとＶｕ，Ｖｖとを加算した
電圧、以下加算電圧という）が負の値のときのみ、演算
増幅器Ａ1 の出力端子（ｃ点）から積分した出力電圧Ｖ
ｃを送出するようになっている。
【００２０】前記演算増幅器Ａ1 の出力端には、抵抗Ｒ
8 を介して出力端子がいわゆるオープンコレクタとなっ
た比較器ＣＯＭ1 の非反転入力端子を接続し、この比較
器ＣＯＭ1 の非反転入力端子と、定電圧電源Ｖｃｃに抵
抗Ｒ13を介して接続された該比較器ＣＯＭ1 の出力端子
との間に、帰還用のダイオードＤ2 を挿入し、比較器Ｃ
ＯＭ1 の反転入力端子には、定電圧電源Ｖｃｃと回路接
地間に直列に挿入した抵抗Ｒ9 とＲ10の接続点（以下、
ｄ点という）を、抵抗Ｒ11を介して接続し、上記抵抗Ｒ
9 の端子間に抵抗Ｒ12とリセット用スイッチＳＷ1 を直
列に接続した手動リセット回路と、初期リセット用のコ
ンデンサＣ2 とを並列に挿入して比較回路を形成し、比
較器ＣＯＭ1 により、前記抵抗Ｒ9 とＲ10の分圧比から
あらかじめ設定した検出電圧（以下第３の基準電圧とい
う）Ｖｄと、積分入力Ｖｃとを比較し、積分入力Ｖｃが
第３の基準電圧Ｖｄに達したとき、該比較器ＣＯＭ1 の
出力信号を“Ｈ”レベルに反転するとともに、この
“Ｈ”レベルの出力信号を、上記リセット用スイッチＳ
Ｗ1 が閉路されるまでダイオードＤ2 で保持して、主回
路５のスイッチング素子３のゲートに、ゲート駆動回路
８を介して、しゃ断指令として送出するようになってい
る。
8 を介して出力端子がいわゆるオープンコレクタとなっ
た比較器ＣＯＭ1 の非反転入力端子を接続し、この比較
器ＣＯＭ1 の非反転入力端子と、定電圧電源Ｖｃｃに抵
抗Ｒ13を介して接続された該比較器ＣＯＭ1 の出力端子
との間に、帰還用のダイオードＤ2 を挿入し、比較器Ｃ
ＯＭ1 の反転入力端子には、定電圧電源Ｖｃｃと回路接
地間に直列に挿入した抵抗Ｒ9 とＲ10の接続点（以下、
ｄ点という）を、抵抗Ｒ11を介して接続し、上記抵抗Ｒ
9 の端子間に抵抗Ｒ12とリセット用スイッチＳＷ1 を直
列に接続した手動リセット回路と、初期リセット用のコ
ンデンサＣ2 とを並列に挿入して比較回路を形成し、比
較器ＣＯＭ1 により、前記抵抗Ｒ9 とＲ10の分圧比から
あらかじめ設定した検出電圧（以下第３の基準電圧とい
う）Ｖｄと、積分入力Ｖｃとを比較し、積分入力Ｖｃが
第３の基準電圧Ｖｄに達したとき、該比較器ＣＯＭ1 の
出力信号を“Ｈ”レベルに反転するとともに、この
“Ｈ”レベルの出力信号を、上記リセット用スイッチＳ
Ｗ1 が閉路されるまでダイオードＤ2 で保持して、主回
路５のスイッチング素子３のゲートに、ゲート駆動回路
８を介して、しゃ断指令として送出するようになってい
る。
【００２１】そして、前記ゲート駆動回路８は、例え
ば、定電圧電源Ｖｃｃと回路接地間にホトカプラの発光
ダイオードとトランジスタのコレクタ・エミッタ間を直
列に接続し、前記トランジスタのベースにアンド回路の
出力端を接続し、このアンド回路の入力端の一方に図示
しない制御回路からの制御指令を入力させ、入力端の他
方には、ノット回路を介して前記過電流検出回路４の出
力端を接続して、定常時は、制御指令によってゲート駆
動制御を行い、過電流発生時には制御指令によるゲート
駆動を阻止してスイッチング素子３をしゃ断せしめるよ
うになっている。
ば、定電圧電源Ｖｃｃと回路接地間にホトカプラの発光
ダイオードとトランジスタのコレクタ・エミッタ間を直
列に接続し、前記トランジスタのベースにアンド回路の
出力端を接続し、このアンド回路の入力端の一方に図示
しない制御回路からの制御指令を入力させ、入力端の他
方には、ノット回路を介して前記過電流検出回路４の出
力端を接続して、定常時は、制御指令によってゲート駆
動制御を行い、過電流発生時には制御指令によるゲート
駆動を阻止してスイッチング素子３をしゃ断せしめるよ
うになっている。
【００２２】また、前記スイッチング素子３は、例え
ば、上記ゲート駆動回路８の発光ダイオードの発光によ
り導通するホトカプラの受光トライアックを、抵抗を介
して、主回路５に設けたトライアックの端子間に接続し
て、この主回路５のトライアックを上記受光トライアッ
クの導通によりゲート点弧せしめるようになっている。
ば、上記ゲート駆動回路８の発光ダイオードの発光によ
り導通するホトカプラの受光トライアックを、抵抗を介
して、主回路５に設けたトライアックの端子間に接続し
て、この主回路５のトライアックを上記受光トライアッ
クの導通によりゲート点弧せしめるようになっている。
【００２３】次に、その動作を図３及び図４にもとずい
て説明する。図示しない電源スイッチの投入及び図示し
ない制御回路からの制御指令によるスイッチング素子３
のゲート点弧により、交流電源１が負荷２に主回路５を
介して供給され、負荷２が駆動すると共に、制御電源回
路７の出力端から定電圧電源Ｖｃｃが過電流検出回路
４、ゲート駆動回路８に供給される。
て説明する。図示しない電源スイッチの投入及び図示し
ない制御回路からの制御指令によるスイッチング素子３
のゲート点弧により、交流電源１が負荷２に主回路５を
介して供給され、負荷２が駆動すると共に、制御電源回
路７の出力端から定電圧電源Ｖｃｃが過電流検出回路
４、ゲート駆動回路８に供給される。
【００２４】これをうけた過電流検出回路４のコンデン
サＣ2 が充電され（リセット用スイッチＳＷ1 は開路の
まま）、この充電電流が抵抗Ｒ10に流れ、図２に示すｄ
点から第３の基準電圧Ｖｄが出力され、比較器ＣＯＭ1
の出力信号を“Ｌ”レベルにする初期リセット動作が行
われる。
サＣ2 が充電され（リセット用スイッチＳＷ1 は開路の
まま）、この充電電流が抵抗Ｒ10に流れ、図２に示すｄ
点から第３の基準電圧Ｖｄが出力され、比較器ＣＯＭ1
の出力信号を“Ｌ”レベルにする初期リセット動作が行
われる。
【００２５】この際、前記第３の基準電圧Ｖｄは、コン
デンサＣ2 の充電初期にあっては充電電流も大きいた
め、抵抗Ｒ9 とＲ10の分圧比で定まる値の電圧により、
確実に高くなって前記初期リセット動作を正確に行うこ
とになる。
デンサＣ2 の充電初期にあっては充電電流も大きいた
め、抵抗Ｒ9 とＲ10の分圧比で定まる値の電圧により、
確実に高くなって前記初期リセット動作を正確に行うこ
とになる。
【００２６】そして、前記コンデンサＣ2 の充電が終了
するにつれて抵抗Ｒ9 に電流が流れ、コンデンサＣ2 の
充電が終了すると、定電圧電源Ｖｃｃによる電流は抵抗
Ｒ9，Ｒ10に流れ、あらかじめ設定した値の第３の基準
電圧Ｖｄがｄ点から比較器ＣＯＭ1 の反転入力端子に出
力される。
するにつれて抵抗Ｒ9 に電流が流れ、コンデンサＣ2 の
充電が終了すると、定電圧電源Ｖｃｃによる電流は抵抗
Ｒ9，Ｒ10に流れ、あらかじめ設定した値の第３の基準
電圧Ｖｄがｄ点から比較器ＣＯＭ1 の反転入力端子に出
力される。
【００２７】前記負荷２の応動によって、主回路５の各
相に電流が流れる。この電流は変流器６ｕ，６ｖによっ
て検出され、検出された電流は整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2
によって全波整流され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 に主回路５の
Ｕ，Ｖ相に流れる電流に比例した負電圧（第２の基準電
圧）Ｖｕ，Ｖｖが生じる。この負電圧Ｖｕ，Ｖｖを第１
の正の基準電圧Ｖｒｅｆと加算した電圧（以下加算電圧
という）Ｖａがａ点から演算増幅器Ａ1 の反転入力端子
に出力される。
相に電流が流れる。この電流は変流器６ｕ，６ｖによっ
て検出され、検出された電流は整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2
によって全波整流され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 に主回路５の
Ｕ，Ｖ相に流れる電流に比例した負電圧（第２の基準電
圧）Ｖｕ，Ｖｖが生じる。この負電圧Ｖｕ，Ｖｖを第１
の正の基準電圧Ｖｒｅｆと加算した電圧（以下加算電圧
という）Ｖａがａ点から演算増幅器Ａ1 の反転入力端子
に出力される。
【００２８】この際、加算電圧Ｖａが、０又は正の値の
場合（Ｖａ≧０）、演算増幅器Ａ1は正方向の積分動作
をしないので、該増幅器Ａ1 の出力信号は“Ｌ”レベル
のままである。従って、比較器ＣＯＭ1 の出力信号も
“Ｌ”レベルであって、過電流検出回路４からしゃ断指
令は送出されないことになる。
場合（Ｖａ≧０）、演算増幅器Ａ1は正方向の積分動作
をしないので、該増幅器Ａ1 の出力信号は“Ｌ”レベル
のままである。従って、比較器ＣＯＭ1 の出力信号も
“Ｌ”レベルであって、過電流検出回路４からしゃ断指
令は送出されないことになる。
【００２９】即ち、定常状態にあっては、主回路５に流
れる電流を検出した負電圧（本例ではＶｕ，Ｖｖ）を、
第１の正の基準電圧Ｖｒｅｆと加算した結果が０又は正
の値となるよう上記基準電圧Ｖｒｅｆを負荷２に応じて
あらかじめ設定すればよいことになる。
れる電流を検出した負電圧（本例ではＶｕ，Ｖｖ）を、
第１の正の基準電圧Ｖｒｅｆと加算した結果が０又は正
の値となるよう上記基準電圧Ｖｒｅｆを負荷２に応じて
あらかじめ設定すればよいことになる。
【００３０】主回路５に過電流が流れて、前記加算電圧
Ｖａが、負の値になった場合（Ｖａ＜０）、演算増幅器
Ａ1 によってコンデンサＣ1 を通じて積分動作し、該増
幅器Ａ1 の出力端子ｃから積分した出力電圧Ｖｃは、図
３で示すように、Ｖｃ＝１／Ｃ1 Ｒ∫Ｖａｄｔ（但し、
｜Ｖａ｜＜Ｖｚ、Ｒ≒Ｒ3 //Ｒ4 //Ｒ7 ）で積分されて
上昇し、この積分された出力電圧Ｖｃが第３の基準電圧
Ｖｄに達したとき（Ｖｃ≧Ｖｄ）、比較器ＣＯＭ1 の出
力信号が“Ｈ”レベルに反転し、（図３に示すＣＯＭ1
の出力）、これがダイオードＤ2 を介して非反転入力端
子に帰還され、この状態が保持される。
Ｖａが、負の値になった場合（Ｖａ＜０）、演算増幅器
Ａ1 によってコンデンサＣ1 を通じて積分動作し、該増
幅器Ａ1 の出力端子ｃから積分した出力電圧Ｖｃは、図
３で示すように、Ｖｃ＝１／Ｃ1 Ｒ∫Ｖａｄｔ（但し、
｜Ｖａ｜＜Ｖｚ、Ｒ≒Ｒ3 //Ｒ4 //Ｒ7 ）で積分されて
上昇し、この積分された出力電圧Ｖｃが第３の基準電圧
Ｖｄに達したとき（Ｖｃ≧Ｖｄ）、比較器ＣＯＭ1 の出
力信号が“Ｈ”レベルに反転し、（図３に示すＣＯＭ1
の出力）、これがダイオードＤ2 を介して非反転入力端
子に帰還され、この状態が保持される。
【００３１】前記比較器ＣＯＭ1 の“Ｈ”レベルの出力
信号をうけたゲート駆動回路８は、例えば、ノット回路
の出力信号を“Ｌ”レベルに反転して制御指令とのアン
ド回路の出力信号を“Ｌ”レベルに反転させ、トランジ
スタをオフしてホトカプラの発光ダイオードの発光を停
止させる。
信号をうけたゲート駆動回路８は、例えば、ノット回路
の出力信号を“Ｌ”レベルに反転して制御指令とのアン
ド回路の出力信号を“Ｌ”レベルに反転させ、トランジ
スタをオフしてホトカプラの発光ダイオードの発光を停
止させる。
【００３２】即ち、主回路５に過電流が流れると、前記
加算電圧Ｖａは負の値となり、この大きさに応じて、積
分の傾きが変化し、積分された出力電圧Ｖｃが第３の基
準電圧Ｖｄに達するまでの時間が変化して、上記検出電
圧Ｖｄに達したとき比較器ＣＯＭ1 の出力信号が“Ｈ”
レベルに反転し、この“Ｈ”レベルの出力信号によって
ゲート駆動回路８の制御指令によるゲート点弧を阻止し
て、スイッチング素子３をオフして主回路５をしゃ断
し、負荷２を過電流から保護する。
加算電圧Ｖａは負の値となり、この大きさに応じて、積
分の傾きが変化し、積分された出力電圧Ｖｃが第３の基
準電圧Ｖｄに達するまでの時間が変化して、上記検出電
圧Ｖｄに達したとき比較器ＣＯＭ1 の出力信号が“Ｈ”
レベルに反転し、この“Ｈ”レベルの出力信号によって
ゲート駆動回路８の制御指令によるゲート点弧を阻止し
て、スイッチング素子３をオフして主回路５をしゃ断
し、負荷２を過電流から保護する。
【００３３】この際、整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2 から導出
される負電圧（第２の基準電圧）Ｖｕ，Ｖｖの波形は、
図３，図４のＶｕ，Ｖｖで示すように、全波整流波形と
なるため、過電流の大きさによって加算した加算電圧Ｖ
ａが断続的に負の値となってもコンデンサＣ1 によって
平滑され、積分された出力電圧Ｖｃは直線的に上昇する
ことになる。
される負電圧（第２の基準電圧）Ｖｕ，Ｖｖの波形は、
図３，図４のＶｕ，Ｖｖで示すように、全波整流波形と
なるため、過電流の大きさによって加算した加算電圧Ｖ
ａが断続的に負の値となってもコンデンサＣ1 によって
平滑され、積分された出力電圧Ｖｃは直線的に上昇する
ことになる。
【００３４】次に、前記整流回路ＤＢ1 ，ＤＢ2 から導
出した負電圧Ｖｕ，Ｖｖが定電圧ダイオードＺＤ1 ，Ｚ
Ｄ2 のツェナー電圧Ｖｚ1 ，Ｖｚ2 、即ち、第２の基準
電圧を超えた場合、定電圧ダイオードＺＤ1 ，ＺＤ2 が
導通して抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 をバイパスして急速に電流が流
れて負電圧Ｖｕ，Ｖｖの加算率が急増する結果、図４に
示すように、コンデンサＣ1 が急速充電されて積分の傾
きが急となり、積分された電圧Ｖｃが急上昇して第３の
基準電圧Ｖｄに達し、比較器ＣＯＭ1 の出力信号を瞬時
的に“Ｈ”レベルに反転して、しゃ断指令を送出するこ
とになる。従って、過電流が短絡電流に近い大電流にな
る程、瞬時に主回路５をしゃ断することが可能となり、
負荷の保護は勿論、スイッチング素子３等半導体からな
る回路素子の保護を良好に図ることができる。
出した負電圧Ｖｕ，Ｖｖが定電圧ダイオードＺＤ1 ，Ｚ
Ｄ2 のツェナー電圧Ｖｚ1 ，Ｖｚ2 、即ち、第２の基準
電圧を超えた場合、定電圧ダイオードＺＤ1 ，ＺＤ2 が
導通して抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 をバイパスして急速に電流が流
れて負電圧Ｖｕ，Ｖｖの加算率が急増する結果、図４に
示すように、コンデンサＣ1 が急速充電されて積分の傾
きが急となり、積分された電圧Ｖｃが急上昇して第３の
基準電圧Ｖｄに達し、比較器ＣＯＭ1 の出力信号を瞬時
的に“Ｈ”レベルに反転して、しゃ断指令を送出するこ
とになる。従って、過電流が短絡電流に近い大電流にな
る程、瞬時に主回路５をしゃ断することが可能となり、
負荷の保護は勿論、スイッチング素子３等半導体からな
る回路素子の保護を良好に図ることができる。
【００３５】また、前記過電流時、演算増幅器Ａ1 の反
転入力端子と回路接地間に挿入したダイオードＤ1 の導
通により、上記反転入力端子の電圧が極端に低下するの
を防止して、該増幅器Ａ1 の保護を図るようになってい
る。
転入力端子と回路接地間に挿入したダイオードＤ1 の導
通により、上記反転入力端子の電圧が極端に低下するの
を防止して、該増幅器Ａ1 の保護を図るようになってい
る。
【００３６】このように、過電流の大きさに応じて時限
特性を滑らかに可変することができるので、過電流継電
装置と同様の時限特性になり、負荷の突入電流等で誤動
作させることのない過電流保護を行うことができる。
特性を滑らかに可変することができるので、過電流継電
装置と同様の時限特性になり、負荷の突入電流等で誤動
作させることのない過電流保護を行うことができる。
【００３７】そして、過電流状態が解除されても比較器
ＣＯＭ1 の出力信号は“Ｈ”レベルに保持されているの
で、これを解除するには上記リセット用スイッチＳＷ1
を閉路して第３の基準電圧Ｖｄを高い値にすることによ
り、Ｖｃ＜Ｖｄの関係にして比較器ＣＯＭ1 の出力信号
を強制的に“Ｌ”レベルに反転させて過電流状態の解除
を行い、次の過電流保護動作に待機する。
ＣＯＭ1 の出力信号は“Ｈ”レベルに保持されているの
で、これを解除するには上記リセット用スイッチＳＷ1
を閉路して第３の基準電圧Ｖｄを高い値にすることによ
り、Ｖｃ＜Ｖｄの関係にして比較器ＣＯＭ1 の出力信号
を強制的に“Ｌ”レベルに反転させて過電流状態の解除
を行い、次の過電流保護動作に待機する。
【００３８】前記実施例において、主回路５は３相交流
回路として説明したが、これに限定する必要はなく、単
相回路に適用することができることは勿論、要旨を変更
しない範囲で種々変形することできることは勿論であ
る。
回路として説明したが、これに限定する必要はなく、単
相回路に適用することができることは勿論、要旨を変更
しない範囲で種々変形することできることは勿論であ
る。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、主回路に流れる電流を
直流の負電圧として導出するようにしてあるから、制御
電源電圧を高くすることなく構成することができ、か
つ、上記負電圧と基準電圧とを加算した電圧が負のとき
のみ積分して瞬時あるいは限時しゃ断のための過電流検
出を行うようになっているので、過電流が短絡に近い大
電流時まで検出して保護することができ、負荷の的確な
過電流保護は勿論、回路素子の保護を行うことができ
る。
直流の負電圧として導出するようにしてあるから、制御
電源電圧を高くすることなく構成することができ、か
つ、上記負電圧と基準電圧とを加算した電圧が負のとき
のみ積分して瞬時あるいは限時しゃ断のための過電流検
出を行うようになっているので、過電流が短絡に近い大
電流時まで検出して保護することができ、負荷の的確な
過電流保護は勿論、回路素子の保護を行うことができ
る。
【００４０】このことは負電圧と加算する基準電圧の設
定により、検出範囲をシフトすることができ、負荷の適
用範囲を拡大することができるという大きな利点とな
る。
定により、検出範囲をシフトすることができ、負荷の適
用範囲を拡大することができるという大きな利点とな
る。
【００４１】また、積分は加算した電圧が負のとき、そ
の大きさに応じて積分の傾きが変化するようになってい
るので、瞬時あるいは限時しゃ断の検出手段を別個に設
ける必要もなく、単一構成で行うことができ、制御電源
の切替え等の回路も不要となり、またこれら誤動作防止
手段も不要となって回路構成をきわめて簡略化すること
ができ、装置の小型化、経済化を図って過電流を保護す
ることができる。
の大きさに応じて積分の傾きが変化するようになってい
るので、瞬時あるいは限時しゃ断の検出手段を別個に設
ける必要もなく、単一構成で行うことができ、制御電源
の切替え等の回路も不要となり、またこれら誤動作防止
手段も不要となって回路構成をきわめて簡略化すること
ができ、装置の小型化、経済化を図って過電流を保護す
ることができる。
【００４２】更に、本発明においては、加算回路自体が
線形の電圧加算回路と、非線形の電圧加算回路とを備
え、しかも、負電圧が定電圧ダイオードにより設定され
る第２の基準電圧を超えた場合、定電圧ダイオードが導
通して負電圧側の加算率を急増させるように構成したの
で、過電流が短絡電流に匹敵する大電流であっても、瞬
時に主回路をしゃ断することができるため、スイッチン
グ素子をはじめとする過電流保護装置を構成する各種の
半導体素子を過電流から良好に保護することができる。
線形の電圧加算回路と、非線形の電圧加算回路とを備
え、しかも、負電圧が定電圧ダイオードにより設定され
る第２の基準電圧を超えた場合、定電圧ダイオードが導
通して負電圧側の加算率を急増させるように構成したの
で、過電流が短絡電流に匹敵する大電流であっても、瞬
時に主回路をしゃ断することができるため、スイッチン
グ素子をはじめとする過電流保護装置を構成する各種の
半導体素子を過電流から良好に保護することができる。
【００４３】しかも、本発明では、加算回路からの出力
負電圧を積分し、この積分出力電圧を第３の基準電圧と
比較することにより、過電流の大きさに応じて反限時し
ゃ断指令と瞬時しゃ断指令とに区分してしゃ断指令を出
力することができ、その上、前記しゃ断指令を比較回路
とダイオードとからなる自己保持回路にて保持できるよ
うに構成されているので、主回路の異常状態を持続させ
ることなく、瞬時に解除できる利点もある。
負電圧を積分し、この積分出力電圧を第３の基準電圧と
比較することにより、過電流の大きさに応じて反限時し
ゃ断指令と瞬時しゃ断指令とに区分してしゃ断指令を出
力することができ、その上、前記しゃ断指令を比較回路
とダイオードとからなる自己保持回路にて保持できるよ
うに構成されているので、主回路の異常状態を持続させ
ることなく、瞬時に解除できる利点もある。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
【図２】図１の過電流検出回路を具体化して示すブロッ
ク図
ク図
【図３】過電流検出の動作説明図
【図４】図３より大きい過電流検出の動作説明図
１ 交流電源 ２ 負荷 ３ スイッチング素子 ４ 過電流検出回路 ５ 主回路 ６ 変流器 ８ ゲート駆動回路
Claims (3)
- 【請求項１】 交流電源にスイッチング素子を介して接
続した負荷と、この負荷と前記スイッチング素子との間
に介挿されてオン・オフ制御する過電流検出回路とを備
えた過電流保護回路において、前記過電流検出回路は、
主回路に介挿した複数の変流器と、これら複数の変流器
からの出力を整流して負電圧を出力する整流回路と、前
記負電圧と事前に設定した第１の基準電圧とを加算して
出力し、かつ、前記負電圧が事前に設定した第２の基準
電圧以上に達したときは前記負電圧側の加算率を大きく
するようにした加算回路と、この加算回路からの出力が
負電圧である場合、これを積分して正電圧を出力する積
分回路と、更に、前記積分回路からの出力が事前に設定
した第３の基準電圧を超えたとき前記スイッチング素子
にしゃ断指令を出力する比較回路とを備え、前記負荷へ
の過電流が増大するに従ってスイッチング素子のしゃ断
動作時限を短縮させるようにしたことを特徴とする過電
流保護装置。 - 【請求項２】 前記加算回路は、整流回路の出力端に接
続した抵抗と第１の基準電圧を出力する出力端に接続し
た抵抗とを互いに接続して形成した線形の電圧加算回路
と、アノードを整流回路の出力端に接続してカソードを
前記線形の電圧加算回路を形成する２つの抵抗の共通接
続端に接続した第２の基準電圧を設定する定電圧ダイオ
ードと一端を第１の基準電圧を出力する出力端に接続し
て他端を前記定電圧ダイオードに接続した抵抗とによっ
て形成した非線形の電圧加算回路とによって構成し、前
記負電圧が第２の基準電圧を超えたとき前記定電圧ダイ
オードが導通して負電圧側の加算率を急増させるように
したことを特徴とする請求項１記載の過電流保護装置。 - 【請求項３】 前記積分回路と比較回路によるしゃ断動
作時限は、前記線形及び非線形の各加算回路から出力す
る負電圧を積分し、前記積分した出力値を第３の基準電
圧と比較して設定するとともに、過電流の大きさに応じ
て反限時しゃ断指令と瞬時しゃ断指令とに自動切換可能
となし、しかも、前記しゃ断指令は前記比較回路とダイ
オードとによって形成した自己保持回路にて保持するよ
うにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の過電流
保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18761097A JP3258258B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 過電流保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18761097A JP3258258B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 過電流保護装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9225893A Division JP2704588B2 (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | 過電流保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084623A JPH1084623A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3258258B2 true JP3258258B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16209128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18761097A Expired - Fee Related JP3258258B2 (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 過電流保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258258B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2685159B1 (fr) * | 1991-12-17 | 1996-11-22 | Matra Sep Imagerie Inf | Procede de fabrication de circuits electroniques a micro-composants nus et circuit encapsule realisable par ce procede. |
| FR3118334B1 (fr) * | 2020-12-18 | 2022-12-23 | Legrand France | Appareil électrique de protection d’une installation électrique en courant alternatif |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP18761097A patent/JP3258258B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1084623A (ja) | 1998-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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