JP3394533B2 - 過電流保護装置 - Google Patents

過電流保護装置

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JP3394533B2
JP3394533B2 JP51646691A JP51646691A JP3394533B2 JP 3394533 B2 JP3394533 B2 JP 3394533B2 JP 51646691 A JP51646691 A JP 51646691A JP 51646691 A JP51646691 A JP 51646691A JP 3394533 B2 JP3394533 B2 JP 3394533B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、過電流、例えば機器の故障によって生ずる
過電流や、雷、静電放電、機器に誘起される過渡現象ま
たは他の要因によって生ずる過渡的な過電流からの電気
回路の保護に関するものである。
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる
英国特許出願第9022261.3号、英国特許出願第9026518.2
号および英国特許出願第9027111.5号の明細書の記載に
基づくものであって、当該英国特許出願の番号を参照す
ることによって当該英国特許出願の明細書の記載内容が
本明細書の一部分を構成するものとする。
背景技術 多くの電気回路、例えば電話システムおよび他の情報
提供システムは、いずれも例えば機器の故障や、機器に
被害を及ぼすことによって生ずる短絡のために過渡的な
過電流および長期間にわたる過電流を受けたりする。こ
のような場合に、双方のタイプの過電流に対してシステ
ムを保護するのも、過渡的な過電流がなくなった後には
システムを引続き自動的に機能させるようにする装置を
システムに組込むことが望ましい。
このような装置の１つがグリン（Glynn）外１名によ
るオーストラリア国特許出願第48128/85号に記載されて
おり、この場合にはダーリントン構成の１対のスイッチ
ング・トランジスタを回路の線路に直列に接続し、その
トランジスタのベースをこのトランジスタと直列の抵抗
間の電圧降下を検知するシリコン制御整流器（SCR）に
より制御している、さらにリセット回路を設けて、スイ
ッチング回路がトリップする場合にこのスイッチング回
路を周期的にリセットするか、またはリセットさせてみ
るようにしている。過渡的な過電流の後に保護回路その
ものを通常の作動状態にリセットする他の過電流保護回
路はシアーズによる米国特許第4,202,023号に開示され
ている。しかし、これらいずれの回路にも多数の欠点が
ある。例えば、直列抵抗の存在が使用時における装置間
の電圧降下を増し、この抵抗が通常の使用時に負荷電流
を担わなければならないために装置を集積回路形態で製
造するのに困難性およびコストを増すことになる。ま
た、上記いずれの回路もシステムが機器の故障によって
生ずるような長期的な過電流を受ける場合に、これらの
回路そのものを無制限にリセットさせてみようとするの
で、故障を修復し終わるまでシステムをスイッチ・オフ
しておく必要がある。さらに、グリン外１名による回路
の場合には、その回路がオフ状態にトリップした場合
に、SCRに10〜20mA程度の比較的高い漏れ電流が流れた
ままとなる。
発明の開示 従って、本発明は、保護すべき回路のラインに直列に
接続されるようにし、かつ通常の回路電流は流すが、過
電流を受けた時には開放するスイッチング回路を具えて
いる過電流保護装置であって、この保護装置が、前記ス
イッチング回路が開いた時にこのスイッチング回路を導
通状態にリセットするか、またはリセットさせてみるパ
ルスを所定最大個数発生するか、または所定時間の間発
生するパルス発生器を含み、前記パルス発生器および保
護装置の他の部品の電源をスイッチング回路間の電圧差
から、例えばツェナーダイオードによって随意適当に電
圧調整してから取出すようにしたことを特徴とする過電
流保護装置を提供する。
本発明の利点は、保護装置をリセットしたり、リセッ
トさせてみるために発生させるパルスの個数またはこう
したパルスを発生させる時間を制限するため、例えば機
器の故障の場合に、電源がその不良機器に頻繁に投入さ
れないことにある。従って、過渡的なシステム不良と持
続的なシステム不良とを区別して保護することができ
る。過電流の場合にはスイッチング回路が迅速にスイッ
チ・オフし、そしてその過電流が外部から誘起された過
渡的なものである場合には、スイッチング回路そのもの
をリセットするか、または１回以上リセットさせてみ
る。しかし、過電流が持続性のもので、例えばそれが負
荷回路の故障によって生ずる場合には、リセット・パル
スがなくなったら、直ちにスイッチング回路をオフ状態
に戻すようにする。このようなことが所定のパルス数に
対していったん生じたら、保護装置はずっとオフ状態の
ままとする。
スイッチング回路は、保護すべき回路のラインに直列
に接続されるようにするスイッチング・トランジスタ
と、このスイッチング・トランジスタのベースまたはゲ
ート電圧を決定する制御トランジスタを具え、制御トラ
ンジスタのベースまたはゲート電圧がスイッチング・ト
ランジスタ間の電圧降下に依存するようにするのが好適
である。例えば、制御トランジスタは、スイッチング・
トランジスタの両端間に接続されて、このスイッチング
・トランジスタのベースまたはゲートのバイアスを設定
する分圧器の一方のアーム（腕）を形成するようにし、
制御トランジスタをスイッチング・トランジスタのベー
スとエミッタまたはゲートとソースに並列に接続するよ
うにすることができる。制御トランジスタのベースまた
はゲートのバイアスはスイッチング・トランジスタの両
端間に接続する分圧器により定めることもできる。この
形態のスイッチング回路の通常の作動に当り、保護すべ
き回路のラインに沿って電流が流れなくなると、スイッ
チング・トランジスタおよび制御トランジスタはオフす
る。ライン電圧が上昇すると、スイッチング・トランジ
スタがターン・オフするまでは制御トランジスタがオフ
状態で、比較的高い抵抗値にあるため、スイッチング・
トランジスタのベースまたはゲート順方向バイアスが上
昇する。通常の作動時に保護装置は、スイッチング・ト
ランジスタがエンハンスメント形のMOSFETの場合には約
1.5V、また単一バイポーラ接合のトランジスタの場合に
は約0.65Vの僅かの電圧降下で回路に電流を流す。
ラインが過電流を受けると、スイッチング・トランジ
スタ間の電圧降下が上昇し、従って制御トランジスタの
ベースまたはゲート順方向バイアスは、この制御トラン
ジスタがターン・オフするまで上昇し、これによりスイ
ッチング・トランジスタのベースとエミッタまたはゲー
トとソースが短絡されて、スイッチング・トランジスタ
はターン・オフする。このようなことが起ると、スイッ
チング・トランジスタ両端間の電圧が上昇して、制御ト
ランジスタのベースまたはゲートの順方向バイアスが高
くなり、過渡的な過電流がたとえ流れても保護装置をオ
フ状態にロックする。
この形態の回路の利点は、過電流の存在を求めるのに
電気回路のラインに直列抵抗を何等設ける必要がないた
め、スイッチング回路両端間の電圧降下がスイッチング
・トランジスタのコレクタ−エミッタまたはドレイン−
ソース間の電圧降下によるだけとなるという点にある。
さらに直列抵抗をなくすことにより負荷電流を担う部品
数が減り、保護装置を集積化し易くなる。
スイッチング回路をこのように構成する場合には、制
御トランジスタのベースとエミッタまたはゲートとソー
スを短絡するようにパルス発生器を構成して、制御トラ
ンジスタをターン・オフしたら、スイッチング・トラン
ジスタをターン・オフさせるようにするのが好適であ
る。これは制御トランジスタのベースとエミッタまたは
ゲートとソースを「短絡」させるリセット・トランジス
タを設け、このリセット・トランジスタのベースまたは
ゲート電圧をパルス発生器から取出すことにより達成す
ることができる。
回路電流を制御し、かつ制御入力端子を有しているト
ランジスタ・スイッチと、制御入力端子の電圧を制御
し、かつスイッチを流れる過電流に応答する制御回路と
により他の形態のスイッチング回路を形成することもで
き、制御回路には比較回路を設け、これによりスイッチ
両端間の僅かな電圧と基準電圧とを比較し、スイッチ間
の電圧が基準電圧よりも大きい場合にスイッチを開くよ
うにする。
この回路の利点は温度変動に対してすこぶる平坦な動
作特性を得ることができるという点にある。さらに本発
明による回路保護装置は、それを通常の回路電流ではト
リップさせることなく、非常に高い回路電流で作動させ
ることができる。大抵の場合、この保護装置はそれをト
リップさせることなく80％までのトリップ電流で作動さ
せることができる。
比較回路はトランジスタ・スイッチ間に発生する電圧
降下により附勢して、別の電源を不要とするのが好適で
ある。
最も簡単な保護装置は、例えば基準電圧点に接続され
る一方の入力端子と、分圧器によってスイッチ両端間の
電圧差をサンプルする他方の端子とを有するオープン・
ループ形態の比較器で構成することができる。基準電圧
点は比較的温度の安定性がよく、温度係数がせいぜい±
0.5％K-1、好ましくはせいぜい±0.2％K-1、とりわけ多
くて0.1％K-1とすべきである。通常はツェナー・ダイオ
ードまたはバンドギャップ・デバイスが電圧レギュレー
タとして用いられる。
パルスの長さ、間隔および個数は用途により左右され
る。例えば、15ms、好ましくは250msまでのパルスは１
秒〜１時間のパルス間隔で発生させる。保護装置は通常
停止する前に少数のリセット・パルス、例えば10個ま
で、とりわけ３個までのパルスを発生するパルス発生器
を内蔵している。多くの装置にとっては、停止する前に
パルスを１つだけ発生させて、保護装置がラインの過渡
的な過電流と、負荷回路の故障による過電流とを区別し
得るようにするのが望ましい。
保護装置を交流回路に使用する場合には、直列スイッ
チング回路を整流ブリッジ回路を介してラインに接続す
る。本発明による一対の等価の回路保護装置を用いて、
これら２つの装置が周波数の異なる交流信号を扱えるよ
うにすることもできる。このようにすれば、ブリッジダ
イオード間の電圧降下を少なくするか、または低減させ
ることができるという利点がある。
本発明による過電流保護装置にはバイポーラ・トラン
ジスタおよび／または電界効果トランジスタを用いるこ
とができる。バイポーラ・トランジスタを用いる場合に
は、これらのトランジスタをスイッチング・トランジス
タとしてダーリントン構成で使用して、トランジスタを
スイッチ・オンする場合に必要とされるベース電流を低
減させるのが好適である。このベース電流はスイッチン
グ・トランジスタのベースとコレクタとの間に接続した
抵抗を介して供給する必要がある。回路がその阻止状態
に切り換わると、スイッチング・トランジスタのベース
電流は（現在オンしている）制御トランジスタからそれ
て、漏れ電流となる。しかし、回路が阻止状態にある時
は抵抗両端間の電圧降下が非常に高いから、結合電流は
スイッチング・トランジスタのベース電流よりも大きく
なる。スイッチング・トランジスタとしてダーリントン
対またはトリプレットを用いる場合には、実行直流電流
利得がかなり大きくなるため、非常に高い抵抗を使用す
ることができる。
電界効果トランジスタを用いる場合には、MOSFET、特
にエンハンスメント形のMOSFETが好適である。保護装置
は集積回路として製造でき、この場合、スイッチング回
路（およびパルス発生回路）に用いられる抵抗はMOSFET
により、例えばそれらのゲートおよびドレインがNMOSロ
ジックとなるように接続して形成することができる。制
御トランジスタおよびこのトランジスタと相俟ってスイ
ッチング・トランジスタのベースまたはゲート用の分圧
器を形成する抵抗はCMOSロジック法で接続したFETの相
補ｎチャネルおよびｐチャネルで形成することができ
る。
必要に応じ、回路には、この回路が切り換わったこと
を示すために発光ダイオードまたは他の手段を設けるこ
とができる。
パルスを発生させるには多数ある手段の内のどの手段
を用いることもできる。特に、多数のパルスを発生させ
たい場合には、例えばこうしたパルスを本来既知の非安
定発振器により発生させることができる。パルス間に十
分な時間的な遅れを与えるためには、パルス発生器に分
周器、例えばカウンタまたはシフトレジスタを設けて、
その入力を比較的高速の発振器、例えば水晶発振器や、
他の回路により供給するのが好適である。実際上、ユー
ザはスイッチをリセットさせてみる分周器の出力を選択
することによりパルス周波数を特定化することができ
る。通常は分周器の出力を高域通過フィルタを介して比
較器の入力端子に供給するようにしているが、単安定発
振器を用いることもできる。
本発明による装置はディスクリートな部品を用いて形
成したり、または周知の技法を用いてモノリシックに形
成することができる。このような装置が安価で、小形
で、しかも高信頼性のものとなるようにモノリシック集
積回路の形態に作るのが好適である。上述したような分
周器を使用すると、パルス発生回路におけるコンデンサ
の値を、分周器を用いない場合に必要とされる値よりも
極めて小さくすることができるので、回路をモノリシッ
クに集積化するのに一層好都合となるという利点があ
る。
保護装置にとってはトランジスタと直列の抵抗部品を
含まないようにするのが好適である。このようにすれ
ば、回路のラインに沿う電圧降下が減るだけでなく、も
っと重要なことは装置を集積回路で設計するのに必要な
シリコンの面積が少なくて済み、これによりコストが低
減するという点にある。
図面の簡単な説明 図面につき本発明を実施例につき説明するに、 第１図は本発明による過電流保護装置の第１実施例を
示す回路図であり； 第２図は本発明による装置の第２実施例を示す回路図
であり； 第３図は本発明による他の装置の回路図であり； 第４図は本発明によるさらに他の装置の回路図であ
り； 第５図は本発明によるさらに他の装置の回路図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 第１図を参照するに、本発明による過電流保護装置は
破線の右側に示したスイッチング回路と破線の左側に示
したパルス発生回路とを具えている。スイッチング回路
は、ダーリントン構成で配置されて、スイッチング・ト
ランジスタを形成する２個のトランジスタ１を具えてい
る。スイッチング・トランジスタのベースを抵抗と制御
トランジスタ２とにより形成した分圧器に接続し、この
分圧器をスイッチング・トランジスタ１に跨がせ、制御
トランジスタのベースを１対の抵抗３と４により形成し
た分圧器に接続する。
パルス発生器は、抵抗５とコンデンサ６とから成る比
較的大きな時定数、この場合には約20秒の時定数を有す
るパルス遅延回路を具えており、抵抗５およびコンデン
サ６はダーリントン構成の１対のトランジスタ７および
８のベースに接続する。トランジスタ８のコレクタ電圧
はトランジスタ９を具えているパルス制限回路に供給さ
れ、トランジスタ９のベース電圧は１対の抵抗10および
11とコンデンサ12とにより形成した分圧器により設定さ
れる。コンデンサ12と抵抗11に並列にトランジスタ13を
設けて、トランジスタ13がオンしている時にトランジス
タ９のベース電圧を下げるようにする。
作動に当り、通常の電流のもとでは抵抗３と４により
設定されるトランジスタ２のベース電圧がこのトランジ
スタをオフ状態に維持し、ダーリントン・トランジスタ
１がオンして、約1.7Vの電圧降下で電流を流す。回路に
過電流が流れる場合には、抵抗４の両端間の電圧降下が
大きくなることにより、トランジスタ２のベース電圧が
上昇して、トランジスタ２がターン・オンし、トランジ
スタ１がターン・オフする。この場合、トランジスタ１
の抵抗値が増大するためにスイッチング回路両端間の電
圧降下がかなり大きくなり、トランジスタ２のベース−
エミッタ電圧を増大させ、スイッチング回路をオフ状態
に保持する。
こうしたことが起ると、パルス発生器の両端間の電圧
が十分高くなって、ツェナー・ダイオード14のしきい値
電圧以上となり、コンデンサ６が充電される。約20秒後
にトランジスタ７のベース電圧が約1.2Vにまで上昇し、
トランジスタ７および８がターン・オンして、トランジ
スタ13がターン・オフするようになる。この時点にトラ
ンジスタ９のベース電圧が抵抗11の相対的に高い抵抗値
により上昇し、トランジスタ９がスイッチ・オンし、制
御トランジスタ２がスイッチ・オフして、スイッチング
・トランジスタ１はオン状態にさせられる。
スイッチング回路をスイッチ・オフさせた過電流がな
くなった場合には、スイッチング回路の両端間の約1.7V
の電圧降下ではツェナー・ダイオード14のツェナー電圧
に打ち勝つのには不十分なため、パルス発生回路は隔離
され、スイッチはオンしたままとなる。しかし、スイッ
チング回路に高電圧がかかっているような不良状態が存
続している場合には、コンデンサ12が充電されるように
なり、トランジスタ９のベース電圧を下げて、約200ms
後にこのトランジスタをスイッチ・オフさせる。これに
より制御トランジスタ２がターン・オンして、スイッチ
ング・トランジスタ１をターン・オフさせる。コンデン
サ12は充電され、しかもずっと充電されるため、トラン
ジスタ９、従ってスイッチング回路は供給電圧が取り除
かれるまでオフ状態にラッチされたままとなる。
抵抗15およびツェナー・ダイオード16を設けるのは、
トランジスタ13を先ずオンさせ、コンデンサ12を放電さ
せてからトランジスタ９をオフさせるためである。トラ
ンジスタ９をオフさせる際にトランジスタ７および８を
オンさせることにより回路が発振するのを防ぐために抵
抗17とダイオード18とにより形成する帰還ループを設け
る。
本発明による過電流保護装置の第２実施例を第２図に
示してある。この例の保護装置は第１図に述べたと同様
に作動するトランジスタ１および２と、抵抗３および４
とを具えているスイッチング回路を用いる。この保護装
置は演算増幅器21を具えているパルス発生回路を有し、
演算増幅器はコンデンサ22と抵抗23とで形成したRC回路
の電圧を分圧器により形成した基準電圧と比較して、こ
れに応じてスイッチング回路をターン・オンさせる比較
回路として作動する。
作動に当り、過電流が流れて、スイッチング回路がタ
ーン・オフする場合には、演算増幅器21の非反転入力端
子における電圧が反転入力端子の電圧よりも低くなっ
て、この演算増幅器の出力が下がる。コンデンサ22が充
電され、約50秒後に非反転入力端子の電圧が反転入力端
子の電圧よりも高くなるまでに非反転入力端子の電圧が
上昇すると、演算増幅器21の出力が高くなり、トランジ
スタ26がターン・オンする。これにより制御トランジス
タ２がターン・オフし、スイッチング・トランジスタ１
が短期間ターン・オンする。トランジスタ26のベース電
圧はコンデンサ27と抵抗28によって形成されるRC分圧器
により設定される。演算増幅器からの出力が高くなる
と、コンデンサ27が充電され、トランジスタ26のベース
電圧を下げるので、トランジスタ26はターン・オフす
る。このようにすることにより、不良状態が依然存在し
ていてもスイッチング・トランジスタ１をターン・オフ
させることができる。トランジスタ26のRCベース回路の
時定数は約200msとし、これがパルス持続時間を決定す
る。
第１図につき述べたように、過渡電流がなくなった場
合には、スイッチング回路両端間の電圧降下が、制御ト
ランジスタ２をスイッチ・オンさせる時のツェナーダイ
オード14のツェナー電圧以下となり、パルス発生回路が
隔離される。しかし、不良状態が存続している場合に
は、コンデンサ22および27がずっと充電され続け、スイ
ッチング回路は電源を切るまでオフしたままとなる。
演算増幅器が発振するのを防止するために抵抗29およ
びダイオード29′によって形成される帰還ループを設け
る。ダイオード29′は演算増幅器の出力が低下する時
に、この増幅器からの出力がコンデンサ22の充電に影響
を及ぼさないようにする。
第３図はいったん過電流を受けたら、或る限定回数に
わたってリセットを試みる本発明による過電流保護装置
の他の実施例を示す。
この装置のトランジスタ１および２と、抵抗３および
４とから成るスイッチング回路は第１図につき述べたよ
うに作動する。パルス発生器は同一構成の多数の段によ
り形成され、これらの内の２つの段をＡおよびＢとして
示してあり、これらの各段が１つのパルスを発生する。
各段はトランジスタ131を具えており、そのベースをト
ランジスタ132のコレクタに接続する（なお、それぞれ
の段における対応する素子には“A"および“B"を付して
示してある）。トランジスタ132A,132Bのベースをツェ
ナー・ダイオード135A,135Bを介して抵抗133A,133Bとコ
ンデンサ134A,134Bとで形成したRC分圧器に接続する。
各段のトランジスタ131A,131Bのコレクタをダイオード1
39A,139Bおよびコンデンサ137A,137Bを介してリセット
・トランジスタ136のベースに接続する。さらに、最終
段以外の各段のトランジスタ131のコレクタを次の段の
抵抗133Bとコンデンサ134Bとにより形成されるRC分圧器
に接続する。
通常の作動時にはパルス発生器はツェナー・ダイオー
ド114により隔離される。装置が過電流を受けると、ス
イッチング回路が阻止状態に切り換わって、電流がパル
ス発生回路に流れて、コンデンサ134および139を充電す
る。コンデンサ134A両端間の電圧がツェナー・ダイオー
ド135Aのブレークダウン電圧以上に上昇すると、トラン
ジスタ132Aがゆっくりターン・オンして、トランジスタ
131Aをすばやくターン・オフさせる。トランジスタ131A
のコレクタ電圧の突然の上昇がリセット・トランジスタ
136を短期間ターン・オンさせることにより、制御トラ
ンジスタ２のベース−エミッタ接合が「短絡」され、ス
イッチング・トランジスタ１をオンさせる。次いでコン
デンサ137Aがいったん充電し終わると、トランジスタ13
6がターン・オフする。不良状態がなくなった場合に
は、トランジスタ１はずっとオンし続ける。しかし、不
良状態が存続している場合には、第２段目のコンデンサ
134B両端間の電圧がダイオード135Bのブレークダウン電
圧よりも大きくなるまでコンデンサ134Bが充電される。
そして、第２段目が第１段目と同じように作動して、ト
ランジスタ131Bをターン・オフし、電源電圧が抵抗138
両端間で降下し、トランジスタ136および１をターン・
オンさせる。前述したように、不良状態がなくなった場
合には、トランジスタはオンし続けるが、不良状態が存
続する場合には、コンデンサ137Bが充電されて、トラン
ジスタ136および１をずっとターン・オフさせる。
不良状態がなくなったかどうかをチェックするために
トランジスタ１をターン・オンさせる時に、ラインから
回路への電源が短期間失われるため、回路への電源を安
定化させるためにコンデンサ139を設ける。
保護装置がリセットを試みる回数は、この装置におけ
る段数（ＡおよびＢとして示す）を変えることにより簡
単に変えることができる。
第４図はいったん過電流に出くわしたら、或る限定回
数リセットを試みる本発明による装置のさらに他の実施
例を示す。
この装置はリセットを無期限に試みさせる非安定発振
器30を含む過電流保護回路を具えている。非安定発振器
30によって発生するパルスの間隔、および当該パルスの
持続時間（パルス幅）はコンデンサ32および抵抗器33、
およびコンデンサ34および抵抗器35によってそれぞれ構
成される交流回路の時定数により設定される。この装置
は抵抗44とコンデンサ45とで形成したRC分圧器により制
御される一対のトランジスタ42および43も具えている。
トランジスタ43のコレクタを別のトランジスタ46のベー
スに接続し、トランジスタ46はリセット・トランジスタ
（第３図のトランジスタ31に対応する）のベース−エミ
ッタ端子間に接続する。
作動に当り、過電流が流れると、スイッチング回路は
スイッチ・オフし、非安定発振器により絶えず周期的に
リセットを試みる。さらに、回路間の電圧がコンデンサ
45を充電させる。コンデンサの電圧がツェナー・ダイオ
ード48のツェナー電圧よりも大きくなると、トランジス
タ42がゆっくりとターン・オンし始め、トランジスタ43
がすばやくターン・オフする。これによりトランジスタ
46がターン・オンして、リセット・トランジスタ47のベ
ース−エミッタ端子を短絡させ、スイッチング回路をず
っとターン・オフさせる。
従って、回路がリセットを試みる回数（Ｎ）は次式に
よって表わされる。すなわち、 Ｎはコンデンサ45の値を変えることにより容易に変え
られる。自動的にリセット可能な装置を特定の用途用に
集積化形態で製造することができ、この場合、リセット
させてみる回数はコンデンサ接点の面積に依存し、その
回数は製造工程で最後の接点マスクを使用するまでは決
めないようにする。このようにすれば、用途に関係な
く、製造工程の大部分を標準化でき、また最終製造段階
にて特定の保護要求を適えるべく装置のタイミングを微
調整することもできる。
本発明による保護回路の他の装置を第５図に示してあ
る。この保護回路は相補ダーリントン対を形成する２個
のトランジスタ226および227により駆動されるパス（pa
ss）・トランジスタ222を具えている。トランジスタ227
のベースをパス・トランジスタ222の両端間に接続した
分圧器に接続し、この分圧器を抵抗228と制御トランジ
スタ229とで構成し、制御トランジスタ229のベースを同
じくパス・トランジスタの両端間に接続され、かつ抵抗
230と231とで形成される分圧器に接続する。リセットFE
T232を制御トランジスタ229のベースとエミッタとの間
の抵抗231に並列に接続する。
リセット回路は4541−プログラマブル・タイマ240お
よびカウンタ241を具えている。タイマ240は約20秒毎に
一度パルスを発生するように接続し、このパルスをコン
デンサ233と抵抗234とで形成した高域通過RCフィルタを
介してリセット・トランジスタ232のゲートに供給す
る。上記パルスをカウンタ241のクロック入力端子にも
供給し、かつカウンタの出力の内の１つの出力、この場
合にはQ4出力をタイマ240のマスタリセットピンに帰還
される。タイマ240およびクロック241はいずれもツェナ
ー・ダイオード236により10Vにクリップするパス・トラ
ンジスタ間に現われる電圧により附勢される。
過電流に出くわすと、パス・トランジスタ222間の電
圧が上昇し、制御トランジスタ229のベース−エミッタ
電圧が高くなり、このトランジスタ229がターン・オン
する。これによりトランジスタ227のベース−エミッタ
接合が実際上短絡されるので、トランジスタ222,226お
よび227はターン・オフする。
パス・トランジスタ222がターン・オフされてから
は、保護回路間の全電流が降下して、タイマ240および
カウンタ241が附勢される。タイマ240は抵抗242および2
43と、コンデンサ244とによりプログラムされて、約20
秒毎に一度の割合でパルスを発生し、これらのパルスは
リセット・トランジスタ232のゲートに送られる。リセ
ット・トランジスタ232がパルスを受信すると、これは
ターン・オンして、制御トランジスタ229のベース−エ
ミッタ接合を「短絡」し、これによりこのトランジスタ
229をターン・オフさせ、かつパス・トランジスタをタ
ーン・オンさせる。故障が依然として存在している場合
には、コンデンサ233が十分に充電されすぐにパス・ト
ランジスタがターン・オフする。
このようなプロセスはタイマ240がパルスを発生する
度毎に生ずる。しかし、各タイマのパルスはカウンタ24
1のクロック入力端子に供給され、タイマ240によってい
ったん８個のパルスが発生すると、カウンタの出力は高
レベルとなり、タイマ240を不作動にする。過電流がこ
の段階までにクリアされなかった場合には、電源がスイ
ッチ・オフされるまで保護回路は線路の電流をずっと阻
止する。
抵抗246とコンデンサ245とにより形成されるRC分圧器
は、カウンタ241のリセット・ピンにパルスを送って、
カウンタをパワーアップ状態にリセットする。さらに、
負荷が容量性のものである場合に、スイッチ・オンする
際に短時間スイッチングを不作動にするために抵抗231
と制御トランジスタ229のベース−エミッタ接合間に100
nFのコンデンサ247を接続する。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９０２７１１１．５ (32)優先日 平成２年12月13日(1990．12．13) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (72)発明者 シャリス，マイケル 英国 エスエヌ３ ３ティエイチ ウィ ルトシャー州 スウィンドン，エルデー ン，コリングスミード 53 (72)発明者 アトキンズ，イーアン，ポール 英国 エスエヌ２ ２エスエフ ウィル トシャー州 スウィンドン，カイエン パーク ６ (56)参考文献 米国特許4202023（ＵＳ，Ａ) 米国特許4241372（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開3725390（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 3/07 H02H 3/087

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】保護すべき回路の線路に直列に接続される
    ようにし、かつ通常の回路電流を流すも、過電流を受け
    た時には解放するスイッチング回路を具えている過電流
    保護装置であって、この保護装置が、前記スイッチング
    回路が開いた時にこのスイッチング回路を導通状態にリ
    セットするか、またはリセットを試みるパルスを所定最
    大個数発生するか、または所定時間の間発生するパルス
    発生器を含み、前記スイッチング回路が、保護すべき回
    路の線路に直列に接続されるようにするスイッチング・
    トランジスタと、このスイッチング・トランジスタのベ
    ースまたはゲート電圧を決める制御トランジスタとを具
    え、前記スイッチング・トランジスタのベースまたはゲ
    ートを、抵抗を介して前記スイッチング・トランジスタ
    のコレクタまたはドレインに接続し、且つ、前記制御ト
    ランジスタを前記スイッチング・トランジスタのベース
    とエミッタまたはゲートとソースに並列に接続し、前記
    制御トランジスタのベースまたはゲートを前記スイッチ
    ング・トランジスタの両端間に接続した分圧器に接続す
    ることによって、前記制御トランジスタのベースまたは
    ゲート電圧を前記スイッチング・トランジスタの両端間
    の電圧降下によって決定し、前記パルス発生器は、前記
    スイッチング回路が開いた時に当該スイッチング回路間
    に発生した電圧差から取り出した電源によって作動して
    前記パルスを発生し、リセット・トランジスタを、前記
    制御トランジスタのベースとエミッタまたはゲートとソ
    ースに並列に接続し、前記リセット・トランジスタのベ
    ースまたはゲートに当該リセット・トランジスタをター
    ンオンするためのバイアスとして前記パルス発生器から
    のパルスを供給することによって、前記パルス発生器が
    パルスを発生すると、前記制御トランジスタのベースと
    エミッタまたはゲートとソースを短絡するようにしたこ
    とを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記スイッチング・トランジスタおよび／
    または前記制御トランジスタをエンハンスメント形のMO
    SFETで構成したことを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  3. 【請求項３】前記スイッチング・トランジスタをダーリ
    ントン構成の複数個のバイポーラ接合トランジスタで構
    成したことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記スイッチング回路が、前記スイッチン
    グ・トランジスタ間の電圧の一部分を基準電圧と比較
    し、この一部分の電圧が基準電圧よりも大きい場合に前
    記スイッチング・トランジスタを開く比較回路を具えて
    いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記スイッチング・トランジスタに直列の
    抵抗部品を含まないようにして、スイッチング回路間の
    電圧降下が前記スイッチング・トランジスタのコレクタ
    −エミッタまたはドレイン−ソース電圧降下によるだけ
    としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
    記載の装置。
  6. 【請求項６】前記パルス発生器が単一パルスだけを発生
    するようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】前記パルス発生器がカウンタを具え、この
    カウンタの入力を非安定発振器により供給するようにし
    たことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
    の装置。
  8. 【請求項８】前記パルス発生器が発生する各パルスの長
    さを250ms以下としたことを特徴とする請求項１ないし
    ７のいずれかに記載の装置。
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