JP3411072B2 - 直流電源装置の過電圧保護回路 - Google Patents

直流電源装置の過電圧保護回路

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JP3411072B2 JP28844193A JP28844193A JP3411072B2 JP 3411072 B2 JP3411072 B2 JP 3411072B2 JP 28844193 A JP28844193 A JP 28844193A JP 28844193 A JP28844193 A JP 28844193A JP 3411072 B2 JP3411072 B2 JP 3411072B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、直流電源装置の過電
圧保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】直流電源装置の出力が、規定の電圧より
大きくなった場合、負荷側に接続された回路の破損を防
ぐため、その出力電圧をモニターし、異常を検出する回
路として、図4に示すような過電圧保護回路が知られて
いる。この図中、ツェナダイオードZD1 ,ZD2 ,Z
3 には、それぞれ抵抗(図示しない)が直列に接続さ
れているものとする。
【0003】この回路においては、例えば、第1正出力
端子の出力電圧V1 (以下「出力+V1 」とする)が、
異常を起こし、規定の電圧より大きくなると(ツェナー
ダイオードZD1 のツェナー電圧より大きくなった場
合)、第1正出力端子(以下「出力端子+V1 」とす
る)から、ツェナーダイオードZD1 、フォトカプラP
C、ダイオードD1 をこの順に経由して、グランド端子
GNDに電流が流れ、フォトカプラPCにより、出力に
異常が発生したことをコントローラー側に伝達する。
【0004】負出力端子の出力電圧−V(以下「出力−
V」とする)についても同様に動作する。すなわち、負
の出力−Vが、異常を起こし、規定の電圧より大きくな
ると(ツェナーダイオードZD3 のツェナー電圧より大
きくなった場合)、グランド端子GNDから、ダイオー
ドD2 、フォトカプラPC、ツェナーダイオードZD 3
をこの順に経由して、負出力端子(以下「出力端子−
V」とする)に電流が流れ、フォトカプラPCにより、
出力に異常が発生したことをコントローラ側に伝達す
る。このように、この過電圧保護回路においては、正と
負の出力を同時に監視できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電源装置に求められる
保護機能として、過電圧保護以外に、過電流保護機能が
ある。これは、出力+V1 ,出力+V2 ,出力−Vの各
出力を制御するコントローラ、または総合出力電力を制
限する方式が一般的である。他に出力が短絡され、例え
ば出力+V1 =0、または出力+V2 =0、あるいは出
力−V=0となったときには、多くの場合、過電流保護
が動作する。また、出力+V1 と出力+V2 というよう
に、いわゆる異出力間が短絡された場合に対しては、過
電圧保護が動作する。
【0006】しかしながら、図4に示した過電圧保護回
路では、正の出力V1 と正の出力V 2 とが短絡された場
合には、過電圧保護が動作するが、正の出力V1 (また
はV 2 )と負の出力−Vとが短絡された場合には、過電
圧が検出されず、過電圧保護の動作ができないという問
題がある。
【0007】これを解決するために、負の出力−V側に
ダイオードを追加すれば、過電流保護の動作をさせるこ
とは可能である。すなわち、図5に示すように、例え
ば、負の出力−Vとグランド端子GNDとの間にダイオ
ードDを挿入すると、出力+V 1 と出力−Vが短絡した
場合には、出力+V1 からダイオードDを通じてグラン
ド端子GNDに電流が流れ、出力+V1 とグランド端子
GNDとが短絡されたときと同様の動作をさせることが
できる。しかしながら、このようにした場合には、大き
な定格電流のダイオードDを必要とするため、経済的で
はない。
【0008】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、正と負の出力間が短絡されたときでも、
過電圧保護を動作させることができる直流電源装置の過
電圧保護回路を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る発
明は、グランド端子と、負荷を介してグランド端子に電
流を流す正出力端子と、負荷を介してグランド端子から
電流が流される負出力端子と、入力端子と出力端子を有
し、入力端子から電流を受けると発光する発光素子と、
発光素子の出力端子とグランド端子との間に接続され、
発光素子からグランド端子に向かう電流のみを通過させ
る第1ダイオードと、グランド端子と発光素子の入力端
子との間に接続され、グランド端子から発光素子に向か
う電流のみを通過させる第2ダイオードと、一端が正出
力端子に、他端が発光素子の入力端子に接続され、正出
力端子とグランド端子との間の電圧が過電圧となったと
きに導通する正側定電圧素子と、一端が発光素子の出力
端子に、他端が負出力端子に接続され、グランド端子と
負出力端子との間の電圧が過電圧となったときに導通す
る負側定電圧素子と、負出力端子と負側定電圧素子の他
端との間に接続され、負出力端子から負側定電圧素子に
向かう電流のみを阻止する第3ダイオードと、負出力端
子と発光素子の入力端子との間に接続され、負出力端子
から発光素子に向かう電流のみを通過させる第4ダイオ
ードを備えてなる直流電源装置の過電圧保護回路であ
る。
【0010】また、本願の請求項2に係る発明は、グラ
ンド端子と、負荷を介してグランド端子に電流を流す正
出力端子と、負荷を介してグランド端子から電流が流さ
れる負出力端子と、入力端子と出力端子を有し、入力端
子から電流を受けると発光する発光素子と、発光素子の
出力端子とグランド端子との間に接続され、発光素子か
らグランド端子に向かう電流のみを通過させる第1ダイ
オードと、グランド端子と発光素子の入力端子との間に
接続され、グランド端子から発光素子に向かう電流のみ
を通過させる第2ダイオードと、一端が正出力端子に、
他端が発光素子の入力端子に接続され、正出力端子とグ
ランド端子との間の電圧が過電圧となったときに導通す
る正側定電圧素子と、一端が発光素子の出力端子に、他
端が負出力端子に接続され、グランド端子と負出力端子
との間の電圧が過電圧となったときに導通する負側定電
圧素子と、発光素子の入力端子と正側定電圧素子の他端
との間に接続され、グランド端子から正側定電圧素子に
向かう電流のみを阻止する第5ダイオードと、発光素子
の出力端子と正出力端子との間に接続され、発光素子か
ら正出力端子に向かう電流のみを通過させる第6ダイオ
ードを備えてなる直流電源装置の過電圧保護回路であ
る。
【0011】上記請求項2に係る発明においては、発光
素子の入力端子と正側定電圧素子の他端との間に接続さ
れ、グランド端子から正側定電圧素子に向かう電流のみ
を阻止する第5ダイオードと、発光素子の出力端子と正
出力端子との間に接続され、発光素子から正出力端子に
向かう電流のみを通過させる第6ダイオードを、さらに
備えた構成であってもよい。
【0012】この発明における 発光素子としては、各
種のフォトトランジスタを用いることができるが、光の
送受信を確実に行うためには、発光側と受光側とが一緒
に組み込まれたフォトカプラ形式の発光素子を用いるこ
とが好ましい。
【0013】定電圧素子としては、印加される電圧が一
定電圧以上になったときには導通するものであればよ
く、ツェナーダイオード、ダイアックなどを用いること
ができるが、通常、ツェナーダイオードが用いられる。
【0014】
【作用】請求項1の発明によれば、正出力端子と負出力
端子とが短絡され、負出力が正側にクランプされた場合
には、負出力端子から、第4ダイオード、発光素子、第
2ダイオードをこの順に経由して、グランド端子に電流
が流れ、過電圧を検出し、過電圧保護を動作させること
ができる。
【0015】また、請求項2の発明によれば、正出力端
子と負出力端子とが短絡され、正出力が負側にクランプ
された場合には、グランド端子から、第2ダイオード、
発光素子、第6ダイオードをこの順に経由して、正出力
端子に電流が流れ、過電圧を検出し、過電圧保護を動作
させることができる。
【0016】さらに、請求項3の発明によれば、正出力
端子と負出力端子とが短絡され、負出力が正側にクラン
プされた場合には、負出力端子から、第4ダイオード、
発光素子、第1ダイオードをこの順に経由して、グラン
ド端子に電流が流れ、過電圧を検出することができる。
また、正出力端子と負出力端子とが短絡され、正出力が
負側にクランプされた場合には、グランド端子から、第
2ダイオード、発光素子、第6ダイオードをこの順に経
由して、正出力端子に電流が流れ、過電圧を検出するこ
とができる。したがって、正出力端子と負出力端子とが
短絡されときには、負出力が正側にクランプされた場
合、あるいは正出力が負側にクランプされた場合の、い
ずれの場合においても、過電圧を検出し、過電圧保護を
動作させることができる。
【0017】
【実施例】以下、図面に示す実施例1から実施例3に基
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。
【0018】実施例1 図1はこの発明の実施例1の構成を示す回路図である。
この回路は、正出力端子と負出力端子とが短絡された時
に、負出力が正側にクランプされる場合に対応するため
の回路である。
【0019】この回路においては、正の出力電圧V1
出力電圧V2 ,……,出力電圧Vn(以下、これらをま
とめて「出力+Vn 」とする)は、それぞれ第1正出力
端子,第2正出力端子,……,第n正出力端子(以下、
これらをまとめて「出力端子+Vn 」とする)に印加さ
れ、これらの出力+Vn により、出力端子+Vn から負
荷を介してグランド端子GNDに電流が流れるようにな
っている。
【0020】負の出力電圧−V(以下「出力−V」とす
る)は、負出力端子(以下「出力端子−V」とする)に
印加され、この出力−Vにより、グランド端子GNDか
ら負荷を介して出力端子−Vに電流が流れるようになっ
ている。フォトカプラPCは発光素子であり、入力端子
と出力端子を有し、入力端子から電流を受けると発光す
るようになっている。
【0021】第1ダイオードD1 は、フォトカプラPC
とグランド端子GNDとの間に接続され、フォトカプラ
PCからグランド端子GNDに向かう電流のみを通過さ
せる。第2ダイオードD2 は、グランド端子GNDとフ
ォトカプラPCの入力端子との間に接続され、グランド
端子GNDからフォトカプラPCに向かう電流のみを通
過させる。
【0022】ツェナーダイオードZDP1,ZDP2,…
…,ZDP3(以下、これらをまとめて「ツェナーダイオ
ードZDP 」とする)は、正の出力端子側に接続されて
おり、一端が出力端子+Vn に接続され、他端がフォト
カプラPCの入力端子に接続されている。そして、出力
端子+V1 ,出力端子+V2 ,……,出力端子+Vn
いずれか1つの端子+Vn とグランド端子GNDとの間
の電圧が過電圧となったときに導通する。各ツェナーダ
イオードZDP1,ZDP2,……,ZDP3には、それぞれ
抵抗RP1,RP2,……,RP3(以下、これらをまとめて
「抵抗RP 」とする)が直列に接続されている。
【0023】ツェナーダイオードZDN は、負の出力端
子側に接続されており、一端がフォトカプラPCの出力
端子に接続され、他端が出力端子−Vに接続されてい
る。そして、グランド端子GNDと出力端子−Vとの間
の電圧が過電圧となったときに導通する。ツェナーダイ
オードZDN には抵抗RN が直列に接続されている。
【0024】第3ダイオードD3 は、出力端子−Vとツ
ェナーダイオードZDN の他端との間に接続され、出力
端子−VからツェナーダイオードZDN に向かう電流の
みを阻止する。第4ダイオードD4 は、出力端子−Vと
フォトカプラPCの入力端子との間に接続され、出力端
子−VからフォトカプラPCに向かう電流のみを通過さ
せる。
【0025】この回路において、まず、正の出力+Vn
が過電圧となったときには、電流は、出力端子+Vn
ら、抵抗RP 、ツェナーダイオードZDP 、フォトカプ
ラPC、第1ダイオードD1 をこの順に経由して、グラ
ンド端子GNDに流れる。
【0026】次に、負の出力−Vが過電圧となったとき
には、電流は、グランド端子GNDから、第2ダイオー
ドD2 、フォトカプラPC、ツェナーダイオードZ
N 、第3ダイオードD3 、抵抗RN をこの順に経由し
て、出力端子−Vに流れる。
【0027】そして、正出力端子と負出力端子とが短絡
され、負出力が正側にクランプされた場合には、電流
は、出力端子−Vから、抵抗RN 、第4ダイオード
4 、フォトカプラPC、第1ダイオードD1 をこの順
に経由して、グランド端子GNDに流れる。
【0028】このように、いずれの場合でもフォトカプ
ラPCに電流が流れ、過電圧を検出することができる。
したがって、正と負の出力間が短絡した時に、負出力が
正側にクランプされる場合でも、過電圧保護動作を実現
することが可能となる。
【0029】実施例2 図2はこの発明の実施例2の構成を示す回路図である。
この回路は、正出力端子と負出力端子とが短絡された時
に、正出力が負側にクランプされる場合に対応するため
の回路である。
【0030】この回路において、実施例1の回路と異な
るところは、第3ダイオードD3 と第4ダイオードD4
とをなくし、そのかわりに、第5ダイオードD5 と第6
ダイオードD6 とを設けているところである。その他の
構成については実施例1と同様であるため説明を省略
し、以下には、第5ダイオードD5 と第6ダイオードD
6 についての動作のみを説明する。
【0031】この回路において、正出力端子と負出力端
子とが短絡され、正出力が負側にクランプされた場合に
は、電流は、グランド端子GNDから、第2ダイオード
1、フォトカプラPC、第6ダイオードD6 、抵抗R
P をこの順に経由して、出力端子+Vに流れる。
【0032】このようにしてフォトカプラPCに電流が
流れ、過電圧を検出することができる。したがって、正
と負の出力間が短絡した時に、正出力が負側にクランプ
される場合でも、過電圧保護動作を実現することが可能
となる。
【0033】実施例3 図3はこの発明の実施例3の構成を示す回路図である。
この回路は、正出力端子と負出力端子とが短絡された時
に、負出力が正側にクランプされる場合と、正出力が負
側にクランプされる場合との、2つの場合に対応するた
めの回路である。
【0034】すなわち、この回路は、実施例1と実施例
2とを組み合わせたものであり、実施例1における第3
ダイオードD3 及び第4ダイオードD4 と、実施例2に
おける第5ダイオードD5 及び第6ダイオードD6 との
双方を設けた構成となっている。
【0035】したがって、正出力端子と負出力端子とが
短絡された場合において、負出力が正側にクランプされ
たときには、電流は、実施例1で述べた順に流れ、正出
力が負側にクランプされたときには、電流は、実施例2
で述べた順に流れる。
【0036】このように、この回路であれば、正と負の
出力間が短絡した時に、負出力が正側にクランプされる
場合と、正出力が負側にクランプされる場合との、いず
れの場合においても過電圧保護動作を実現することが可
能となる。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、正出力が過電圧とな
った場合、また負出力が過電圧となった場合、あるいは
正と負の出力間が短絡された場合の、いずれの場合にお
いても、低コストで、確実に各出力の過電圧、及び正負
出力間短絡を検出して、過電圧保護を動作させることが
できる。これにより、負荷側に接続された極性を持った
ICや、電解コンデンサなどの焼損等を防ぐことができ
る。また、図5に示す手段で過電流の保護を行う場合で
も、大きな定格電流のダイオードを必要とせず、小さな
定格電流のダイオードを付加するだけで、過電流の保護
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の構成を示す回路図であ
る。
【図2】この発明の実施例2の構成を示す回路図であ
る。
【図3】この発明の実施例3の構成を示す回路図であ
る。
【図4】従来の過電圧保護回路の構成を示す回路図であ
る。
【図5】負出力とグランド端子との間にダイオードを挿
入した場合の説明図である。
【符号の説明】
1 第1ダイオード D2 第2ダイオード D3 第3ダイオード D4 第4ダイオード D5 第5ダイオード D6 第6ダイオード GND グランド端子 PC フォトカプラ RN 負側抵抗 RP1,RP2,……,RP3 正側抵抗 V1 ,V2 ,……,Vn 正の出力電圧 −V 負の出力電圧 ZDN 負側ツェナーダイオード ZDP1,ZDP2,……,ZDP3 正側ツェナーダイオー

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グランド端子と、 負荷を介してグランド端子に電流を流す正出力端子と、 負荷を介してグランド端子から電流が流される負出力端
    子と、 入力端子と出力端子を有し、入力端子から電流を受ける
    と発光する発光素子と、 発光素子の出力端子とグランド端子との間に接続され、
    発光素子からグランド端子に向かう電流のみを通過させ
    る第1ダイオードと、 グランド端子と発光素子の入力端子との間に接続され、
    グランド端子から発光素子に向かう電流のみを通過させ
    る第2ダイオードと、 一端が正出力端子に、他端が発光素子の入力端子に接続
    され、正出力端子とグランド端子との間の電圧が過電圧
    となったときに導通する正側定電圧素子と、 一端が発光素子の出力端子に、他端が負出力端子に接続
    され、グランド端子と負出力端子との間の電圧が過電圧
    となったときに導通する負側定電圧素子と、 負出力端子と負側定電圧素子の他端との間に接続され、
    負出力端子から負側定電圧素子に向かう電流のみを阻止
    する第3ダイオードと、 負出力端子と発光素子の入力端子との間に接続され、負
    出力端子から発光素子に向かう電流のみを通過させる第
    4ダイオードを備えてなる直流電源装置の過電圧保護回
    路。
  2. 【請求項2】 グランド端子と、 負荷を介してグランド端子に電流を流す正出力端子と、 負荷を介してグランド端子から電流が流される負出力端
    子と、 入力端子と出力端子を有し、入力端子から電流を受ける
    と発光する発光素子と、 発光素子の出力端子とグランド端子との間に接続され、
    発光素子からグランド端子に向かう電流のみを通過させ
    る第1ダイオードと、 グランド端子と発光素子の入力端子との間に接続され、
    グランド端子から発光素子に向かう電流のみを通過させ
    る第2ダイオードと、 一端が正出力端子に、他端が発光素子の入力端子に接続
    され、正出力端子とグランド端子との間の電圧が過電圧
    となったときに導通する正側定電圧素子と、 一端が発光素子の出力端子に、他端が負出力端子に接続
    され、グランド端子と負出力端子との間の電圧が過電圧
    となったときに導通する負側定電圧素子と、 発光素子の入力端子と正側定電圧素子の他端との間に接
    続され、グランド端子から正側定電圧素子に向かう電流
    のみを阻止する第5ダイオードと、 発光素子の出力端子と正出力端子との間に接続され、発
    光素子から正出力端子に向かう電流のみを通過させる第
    6ダイオードを備えてなる直流電源装置の過電圧保護回
    路。
  3. 【請求項3】 発光素子の入力端子と正側定電圧素子の
    他端との間に接続され、グランド端子から正側定電圧素
    子に向かう電流のみを阻止する第5ダイオードと、 発光素子の出力端子と正出力端子との間に接続され、発
    光素子から正出力端子に向かう電流のみを通過させる第
    6ダイオードを、さらに備えてなる請求項1記載の直流
    電源装置の過電圧保護回路。
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