JP5297585B2 - 異電圧保護機能を備えた装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器および電気機器において、予定されていない電圧の電源に接続されたときに、機器を保護するための異電圧保護機能を備えた装置に関するものである。

電力を要する機器は、機器に供給される電圧としては予定されていない電圧（異なる電圧）の電源に誤って接続してしまう可能性がある。市販されている機器では、国毎に商用電源の電圧が異なることが、異電圧の電源に接続されてしまう１つの要因である。また、日本においても、従来、家庭あるいはオフィスでは１００Ｖ(ボルト)が標準であったが、現在、２００Ｖを使用する機器も増えており、１００Ｖ用の電子あるいは電気機器を２００Ｖの電源に接続してしまう可能性がある。さらに、特殊な用途の電子および電気機器、産業用の電子および電気機器においては、種々の要請により電源電圧は様々である。例えば、直流１２Ｖ、直流２４Ｖ、交流２４Ｖなどの電源に接続されるように設計されている機器は多い。これらの機器が、家庭用の１００Ｖの電源に接続されると、過電圧により機器が損傷する可能性がある。

特許文献１には、定格より電圧の高い交流電源と入力端子とを接続してしまった場合、又は雷サージの高電圧が入力された場合、ツエナーダイオードが導通し、トランジスタをオンし、リレー用のトランジスタを不導通として、リレーをオフし、過電圧保護用スイッチを開くことが記載されている。また、制御用マイコンを設け、リレーおよび保護スイッチのオフを保持することにより、電源をオフ状態に保つことが記載されている。
特開２００２−５１４５３号公報

電子機器または電気機器を定格より高い電圧の電源と接続すると、機器側のオンオフスイッチがどのような状態であろうと、高い電圧が機器の電源ユニット、さらには電源ユニットを介して内部の電気あるいは電子部品に加わる可能性がある。例えば、ユーザが操作を誤ったり、制御用マイコンの誤動作により、機器側がオン状態（スイッチがオン）であっても、高電圧が機器側に印加されないことが望ましい。

ヒューズは、過電圧を遮断するための信頼性の高い手段の一つである。しかしながら、短時間であっても、ヒューズが切れるまでに電流は流れる可能性がある。また、特許文献１にも開示されているように、いったん切れたヒューズを取り替えることはできれば避けたいことである。ヒューズは信頼性の高い保護手段なので、最終的な保護として、今後も基板などに搭載されるであろう。したがって、ヒューズを切らずに、さらに、ユーザの誤操作、マイコンの誤動作などに対しても、異電圧に対する保護が図れるようにすることが要望されている。

さらに、いったん異電圧に対する保護機能が働いたときに、それを簡単にリセットできるようであると、ユーザの誤操作、マイコンの誤動作などにより、保護機能の価値がなくなる可能性がある。その一方で、保護機能のリセットが面倒であると、一般のユーザに受け入れられず、機器の故障などと間違われる可能性もある。

本発明の一態様は、電力供給回路の少なくとも一部を開閉するための保護スイッチと、この保護スイッチを制御するための制御ユニット（制御回路）とを有する装置である。制御ユニットは、電力供給回路の入力側（一次側）に接続されており、当該制御ユニットは、保護スイッチを操作するｎチャンネル形ＦＥＴの第１のトランジスタと、制御ユニットの入力電圧により、第１のトランジスタに対し、当該第１のトランジスタにより保護スイッチを閉に操作する第１の電圧を供給する第１の回路と、第１の回路を第２の電圧の回路に接続し、第１の電圧の供給を阻止するｎｐｎ型の第２のトランジスタと、入力電圧が所定の電圧よりも高いと、第２のトランジスタをオンする第３のトランジスタと、第２のトランジスタがオンになると、入力電圧により、第２のトランジスタをオンするｐｎｐ型の第４のトランジスタと、第１のトランジスタに対する第１の電圧の供給を遅延する回路と、第２のトランジスタのコレクタ側と第１の回路とをダイオードを介して接続する回路と、第２のトランジスタのコレクタ側と第４のトランジスタのベース側とをダイオードを介して接続する回路とを含む。

この装置は、電力供給回路の入力側に電圧が加わると、制御ユニットに入力電圧が加わり、それにより、第１のトランジスタ（トランジスタスイッチ）が例えばオンし、保護スイッチを閉に操作する。第１のトランジスタにより保護スイッチを操作する一形態は、リレー（電磁リレー）を第１のトランジスタによりオンオフし、そのリレーにより保護スイッチを動かすことである。したがって、この装置においては、保護スイッチは、通常は開（オフ）であり、第１のトランジスタの操作により閉（オン）になる。このため、第１のトランジスタが保護スイッチを閉に操作する状態にならないと、すなわち、第１の回路により第１の電圧（例えば、高電圧）が第１のトランジスタに供給されないと、電力供給回路から出力側（二次側）へは電力が供給されず、出力側に電圧が印加されない。

さらに制御ユニットは、第１の回路を、第２の電圧（例えば、低電圧）の回路に接続し、第１の電圧の供給を阻止するための第２のトランジスタ（トランジスタスイッチ）と、入力電圧が所定の電圧よりも高く、過電圧と判断されると、第２のトランジスタをオンするための第３のトランジスタ（トランジスタスイッチ）と、第１のトランジスタに対する第１の電圧の供給を遅延するための回路とを有する。したがって、電力供給回路が、誤って、当該電力供給回路に対して過電圧となる異電圧の電源に接続されると、第１のトランジスタに対して第１の電圧が供給される前に、第３のトランジスタにより第２のトランジスタが操作され、第１のトランジスタに対して第１の電圧が供給されない。このため、保護スイッチは閉にならず、電力供給回路の出力側へは過電圧が印加されない。

さらに制御ユニットは、第２のトランジスタがオンになると、入力電圧により、第２のトランジスタをオンする、すなわち、第２のトランジスタのオンを維持するための第４のトランジスタ（トランジスタスイッチ）を有する。したがって、過電圧により、いったん、第２のトランジスタがオンになると、制御ユニットに入力電圧が加わっている状態、すなわち、電力供給回路の入力側が電源に接続されていると（入力側の電圧がある程度確保されていると）、その状態は保持され（ラッチされ）、保護スイッチは閉にならない。このため、電源電圧がパルス状に変動あるいは脈動しても、保護スイッチが閉にならず、保護スイッチの開閉動作の時間差により過電圧が出力側に加わることを未然に防止できる。

したがって、この装置は、電力供給回路およびその出力側に接続された電気および電子機器に対して過電圧となる異電圧の電源に電力供給回路が接続されると、保護スイッチは閉にならず出力側の機器に過電圧が加わることを防止できる。また、いったん過電圧であると判断されると、電源電圧が変動しても保護スイッチは閉にならず、電源電圧の変動により出力側の機器に過電圧が加わることも防止できる。

制御ユニットの入力電圧が消失する、すなわち、電力供給回路の入力側が電源と切り離されると、第４のトランジスタによる状態のラッチは解除される。このため、電力供給回路の入力側を、いったん電源から切り離すまでは、保護状態はリセットされず、電源から切り離すことにより保護状態は自動的にリセットされる。したがって、この装置は、過電圧（異電圧）保護が動作した場合でも、電力供給回路の入力側を通常電圧の電源につなぎ変えることにより通常動作する。

このため、この装置においては、異電圧の電源に接続されたときに、保護スイッチが開のままで維持され、閉にならないので、出力側へ異電圧の電圧が加わらない。さらに、マイコンなどのプロセッサは不要なので、それらの誤動作により保護機能が消失することはなく、信頼性は高い。また、異電圧に対する保護は、異電圧の電源から切り離すことにより自動的にリセットされ、ユーザが操作する部分もないので、ユーザの誤操作により保護機能が消失することはなく、この点でも信頼性は高く、さらに、ユーザにリセットの手間やリスクといった負担をかけることもない。

過電圧を検出する第３のトランジスタは、第２のトランジスタをオンしても良く、また、第４のトランジスタをオンしても良い。すなわち、第２のトランジスタと第４のトランジスタによりラッチ回路を構成し、第３のトランジスタによりラッチ回路を動作させても良い。

この装置は、電力供給回路を開閉するための保護スイッチと、保護スイッチを操作するための制御ユニットとを有する装置であって、制御ユニットは、電力供給回路の入力側に接続されたものである。制御ユニットは、保護スイッチを開閉するための第１のトランジスタと、制御ユニットの入力電圧により、第１のトランジスタに対し、当該第１のトランジスタがオンする第１の電圧を供給するための第１の回路と、第１の回路を第２の電圧の回路に接続し、第１の電圧の供給を阻止するための第２のトランジスタを含み、当該第２のトランジスタがオンになると、入力電圧により、その状態を維持するラッチ回路であって、入力電圧が所定の電圧よりも高いと、第２のトランジスタがオンになるラッチ回路と、第１のトランジスタに対する第１の電圧の供給を遅延するための回路とを含む。

これらの装置において、電力供給回路が交流電源に接続される場合は、制御ユニットと、電力供給回路の上流側とを接続する、整流回路をさらに有する。

本発明に含まれるこれらの装置の一形態は、出力側（二次側）に接続される電気および電子機器に対する保護機能を提供するための装置である。また、これらの装置の他の形態は、電圧を変更したり、安定化したりするための、絶縁タイプまたは非絶縁タイプの電源ユニット（電源回路、電力伝達ユニット）、スイッチング電源ユニットを二次側に搭載した電源装置である。電源装置の一例は、携帯機器のアダプターである。

これらの装置のさらに異なる他の形態は、そのような二次側の電源装置を内蔵した電気および電子機器、例えば、アクチュエータ、パーソナルコンピュータ、通信装置、ゲーム機器、画像および音響機器、家庭用または業務用の電気機器、車両用の電気機器などを含む。

本発明の他の一態様は、保護スイッチを操作するための制御ユニットである。制御ユニットは、制御回路として、単独で、あるいは他の回路とともにプリント基板に搭載したり、単独で、あるいは他の機能とともにチップ化して提供できる。

図１に、ゲーム機の概略構成を示している。このゲーム機１は、ゲーム機本体２と、ゲーム機本体２に対して適当な電力を供給するための電源ユニット（電源回路）３と、この電源ユニット３に電力を供給するための電力供給回路１０と、電力供給回路１０に設けられた保護スイッチ１８を制御するための制御ユニット２０と、電力供給回路１０の入力側から制御ユニット２０に直流を供給するための整流回路３０とを備えている。ゲーム機本体２は、例えば、プロセッサ、ディスプレイ、操作ステーション、メモリなどを含むものである。

電源ユニット（電源回路）３は、コンバータ、レギュレータなどと称されるものであり、ゲーム機本体２に対して電圧などを定格の範囲にコントロールした電力を供給するためのものである。また、電源ユニット３は、ゲーム機本体２にバッテリー５を内蔵している場合は、バッテリー５を充電するための電力を供給するためにも用いられる。電気を加工して装置に供給するための典型的な電源ユニット３は、トランススイッチング電源と称されるものである。電源ユニット３は、絶縁トランスを含む絶縁タイプ、絶縁トランスを含まない非絶縁タイプとに大きくは分類され、各用途に用いられている。したがって、電源ユニット３を含むゲーム機１は、本発明の一例に過ぎない。

本発明の一形態である装置は、電源ユニット３を内蔵した各種の機器を含む。一例は、携帯機器であり、携帯電話の充電器、その他の携帯機器の充電器、バッテリーの充電器およびＡＣアダプターを含む。他の例は、電話、ファックス、ルータなどを含む電気通信機器であり、電源ユニットを内蔵した機器、および、それらにアダプターとして外付けされる電源装置を含む。他の異なる例は、パーソナルコンピュータを含む情報処理装置および周辺装置、たとえば、プリンタ、スキャナーであり、電源ユニットを内蔵した機器、および、それらにアダプターとして外付けされる電源装置を含む。さらに異なる他の例は、テレビ、ステレオなどを含む家庭用および業務用の映像および音響機器であり、電源ユニットを内蔵した機器、および、それらにアダプターとして外付けされる電源装置を含む。さらに異なる他の例は、計測機器、記録機器などを含む産業用の制御・計測機器であり、電源ユニットを内蔵した機器、および、それらにアダプターとして外付けされる電源装置を含む。さらに異なる他の例は、車内あるいは船内などの移動空間内で使用される機器およびそれらの電源装置である。すなわち、本発明の一形態である装置には、電圧が異なる電源に接続される可能性のある全ての機器が含まれる。

図１に示した装置１においては、電力供給回路１０の入力側（一次側）１１は、家庭、オフィス、工場、車内などに用意された電力供給設備、例えば、壁電源（ソケット、アウトレット、コンセント）に対してプラグ４により接続されるようになっている。電力供給回路１０の出力側（二次側）１２は、電源ユニット３に接続される。したがって、電力供給設備からは電力供給回路１０を介して電源ユニット３に電力が供給される。保護スイッチ１８は、電力供給回路１０の１つの配線を機械的に開閉するためのスイッチである。保護スイッチ１８は、電力供給回路１０を構成する複数の配線あるいは全ての配線を機械的に開閉するためのスイッチであっても良い。このため、保護スイッチ１８を開（オフ）にすることにより、電源ユニット３に電力は供給されず、また、プラグ４が接続される電力供給設備の電圧が電源ユニット３に直に印加されるのを防止できる。

保護スイッチ１８は、電磁リレータイプのスイッチであり、リレーＲｙのコイル１９が励磁されていないとき（リレーＲｙがオフのとき）は、保護スイッチ１８は開（オフ）となるタイプである。リレーＲｙのコイル１９が励磁されると（リレーＲｙがオンになると）、保護スイッチ１８は閉（オン）になる。したがって、リレーＲｙがオンになると、電力供給回路１０を介して電源ユニット３に対して電力が供給される。

制御ユニット２０は、コイル１９に電流を供給／遮断することにより、コイル１９を励磁／非励磁にし、それによりリレーＲｙをオン／オフし、保護スイッチ１８を開閉制御するための回路である。このため、制御ユニット２０は、コイル１９に電力を供給するための回路２９をオンオフし、保護スイッチを操作するための第１のトランジスタスイッチＱ１を備えている。

この例では、電力供給回路１０は、交流電源に接続されることが予定されており、制御ユニット２０は、整流回路３０を介して、電力供給回路１０の入力側（一次側）１１に接続されている。具体的には、整流回路３０は、電力供給回路１０の入力側１１のヒューズ１３の下流に接続されている。また、接続したときの突入電流を防止するためにサーミスタ１４が直列に接続されている。整流回路３０は、全波整流するためのダイオードブリッジ３１と、平滑用のコンデンサ３２とを備えている。したがって、制御ユニット２０の入力側の高電位側の端子２８ａおよび低電位側の端子２８ｂには、入力電圧Ｖｉｎとして、電力供給回路１０が接続された交流電源の供給電圧Ｖｓが直流に変換された電圧（電位差）が入力される。

制御ユニット２０は、入力電圧Ｖｉｎにより、第１のトランジスタスイッチＱ１のゲートＱ１ｇに対して、第１のトランジスタスイッチＱ１をオンするための第１の電圧Ｖ１を供給するための第１の回路２１を有する。さらに、制御ユニット２０は、第１の回路２１を、第２の電圧である低電位側の回路（端子）２８ｂに接続し、第１の電圧Ｖ１の供給を阻止するための第２のトランジスタＱ２を含み、この第２のトランジスタＱ２がオンになると、入力電圧Ｖｉｎにより、その状態を維持するラッチ回路２５を有する。さらに制御ユニット２０は、入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧よりも高いと、ラッチ回路２５をオンする電圧検出回路２４と、第１のトランジスタＱ１に対する第１の電圧Ｖ１の供給を遅延するための回路２２とを含み、入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧よりも高いときは、保護スイッチ１８が閉になるのを未然に防止する。

本例の第１の回路２１は、具体的には、高電位側２８ａとゲートＱ１ｇとの間に、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ８５とともに直列に接続されたツエナーダイオードＺＤ１０を含む。また、第１の回路２１は、ゲートＱ１ｇと低電位側２８ｂとの間に接続された抵抗Ｒ１２を含む。したがって、入力電圧Ｖｉｎが、ツエナーダイオードＺＤ１０が導通する電圧Ｖ１０を越えると、第１の回路２１により、ｎチャンネル形のパワーＦＥＴである第１のトランジスタＱ１のゲートＱ１ｇが高電位（第１の電位Ｖ１）になり、第１のトランジスタＱ１がオンし、回路２９は導通する。このため、コイル１９は、制御ユニット２０の入力電位Ｖｉｎにより励起され、保護スイッチ１８が閉（オン）に操作される。

しかしながら、抵抗Ｒ１２と並列に、遅延用の回路（マスク回路）２２を構成するコンデンサＣ２が接続されている。このため、ゲートＱ１ｇの電圧は、第１の回路２１が導通しても、コンデンサＣ２が充電されるまでは、トランジスタＱ１がオンになる第１の電圧Ｖ１に達しない。遅延用の回路２２により生成されたタイムラグの間に、電圧検出回路２４により、電力供給回路１０の入力側の供給電圧Ｖｓが所定の値よりも高いことが検出され、ラッチ回路２５を介して第１の回路２１が低電位側２８ｂに短絡される。このため、ゲートＱ１ｇの電圧は、入力電圧ＶｉｎによりツエナーダイオードＺＤ１０が導通しても、所定の第１の電圧Ｖ１に達せず、トランジスタＱ１はオンしない。したがって、保護スイッチ１８は閉（オン）に操作されず、開（オフ）が維持される。

第１の回路２１のツエナーダイオードＺＤ１０が導通する電圧Ｖ１０は、ラッチ回路２５がラッチ状態を保持できるための最小の入力電圧Ｖｉｎよりも高い電圧である。入力電圧Ｖｉｎがラッチ状態を保持できないほどの低い電圧になると、ラッチ回路２５はリセットされるが、そのときの入力電圧Ｖｉｎでは、トランジスタＱ１はオンせず、保護スイッチ１８は閉にならない。このため、例えば過電圧（異電圧）が印可されラッチ状態になった後、プラグを抜き、ラッチ状態を保持できないほどの低い電圧になったとき、偶然、過電圧（異電圧）入力に機器を接続したとしても、電源ユニット３に過電圧（異電圧）が印可されるのを防止できる。

なお、リレーＲｙのコイル１９と並列に、直列に接続された２つのツエナーダイオードＺＤ６およびＺＤ１１が接続されている。コイル１９の過電圧保護のためであり、コイル１９と直列に接続された抵抗Ｒ６１の抵抗値との関係で定常運転時のツエナーダイオードの電力ディレーティングが確保できるようにしている。２つのツエナーダイオードＺＤ６およびＺＤ１１は１つのツエナーダイオードに置き換えることが可能である。また、抵抗Ｒ６１およびＲ１０は、電力用の抵抗であり、この例では２Ｗ定格品を使用している。他の抵抗は１／４Ｗ定格品である。

電圧検出回路２４は、高電位側２８ａと低電位側２８ｂとの間に直列に接続された抵抗Ｒ３〜Ｒ６と、これらの抵抗により分割された電圧を検出するためのツエナーダイオードＺＤ１とを含む。この例では、抵抗Ｒ６の高電位側の電圧をツエナーダイオードＺＤ１により検出し、入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧よりも高いこと、すなわち、供給電圧Ｖｓが予定していた電圧よりも高いことを検出している。

ラッチ回路２５は、ツエナーダイオードＺＤ１が導通するとオンとなるｎｐｎ型の第３のトランジスタスイッチＱ３と、第３のトランジスタスイッチＱ３がオンになるとオンになるｐｎｐ型の第４のトランジスタスイッチＱ４と、第４のトランジスタスイッチＱ４がオンになるとオンになるｎｐｎ型の第２のトランジスタスイッチＱ２とを含む。第２のトランジスタスイッチＱ２は、ダイオードＤ３２および抵抗Ｒ８７を介して、遅延用の回路２２のコンデンサＣ２と並列に接続されている。したがって、第２のトランジスタＱ２がオンすると、コンデンサＣ２は充電されず、第１のトランジスタスイッチＱ１のゲートＱ１ｇの電圧は上昇せず、第１のトランジスタスイッチＱ１はオンしない。

さらに、第４のトランジスタＱ４のエミッタ側Ｑ４ｅは抵抗Ｒ１０を介して高電位側２８ａに接続され、ベース側Ｑ４ｂは、ダイオードＤ３３を介して第２のトランジスタＱ２のコレクタ側Ｑ２ｃに接続されている。したがって、第３のトランジスタスイッチＱ３がオフになっても、第２のトランジスタＱ２がオンであり、入力電圧Ｖｉｎが所定の電圧よりも高ければ、第４のトランジスタＱ４はオンになる。このため、第４のトランジスタＱ４および第２のトランジスタＱ２により、第３のトランジスタスイッチＱ３から得られた信号（入力電圧Ｖｉｎが高電圧である信号）はラッチされ、保持される。また、第４のトランジスタＱ４のエミッタ側Ｑ４ｅと、低電位側２８ｂとの間にツエナーダイオードＺＤ３が接続されており、ラッチ回路２５の電圧の安定化と、過電圧保護とが図られている。

ラッチ回路２５により、過電圧により保護スイッチ１８が開の状態（閉にならない状態）は、電力供給回路１０の入力側１１の電圧Ｖｓがある限り（ラッチ状態の維持と、トランジスタＱ１のオン電圧との関係は上述した通りである）維持される。このため、電源電圧Ｖｓがパルス状に変動あるいは脈動しても、保護スイッチ１８が閉にならない。電源電圧Ｖｓが低下したときに、保護スイッチ１８を閉（オン）にしても電源ユニット３および機器本体２に影響を及ぼさない可能性はある。しかしながら、保護スイッチ１８をいったん閉（オン）にすると、過電圧を検出してから保護スイッチ１８を開（オフ）するために、微小であっても操作に要する時間が発生し、その間、過電圧が電源ユニット３および／または機器本体２に加わる可能性がある。

この制御ユニット２０においては、過電圧（異電圧）である電源に接続されると、最初から保護スイッチ１８を閉（オン）にせず、いったん電源電圧Ｖｓがなくなるまで、すなわち、プラグ４がアウトレットから引き抜かれるまで、保護スイッチ１８を閉にしない。したがって、過電圧が電力供給回路１０を介して二次側の電源ユニット３および／または機器本体２に印加される可能性（機会）を、非常に低く、ほぼゼロにちかくすることができる。

一方、電源電圧Ｖｓがなくなれば、ラッチ回路２５はリセットされる。このため、定格外の電圧の電源に接続した後であっても、プラグ４を抜くだけで保護動作はリセットされる。したがって、その後、定格内の電圧の電源にプラグ４を差し込むだけで、保護スイッチ１８は自動的に閉（オン）になり、電源ユニット３および機器２は通常動作する。例えば、世界各国のソケット（アウトレット、コンセント）の電圧を知らなくても、そのソケットに本発明にかかるアダプターのプラグ４を差し込んだときに、アダプターが対応不可能な異電圧のソケットであれば電力は機器本体に供給されないだけである。一方、ソケットの電圧がアダプターの対応可能な電圧範囲内であれば、プラグ４を差し込むだけで電力は機器本体に供給される。したがって、ユーザは安心して、世界各地の異電圧のソケットを使用できる。

電源ユニット３は、通常入力電圧範囲を規定し、その範囲内で動作を保証する。しかしながら、誤って規定範囲よりも高い電圧を印可した場合、電源の誤動作、破壊に至る。特に、非絶縁型電源の場合は、セット側基板を破壊し、重大な事故に発展する可能性がある。この様な規定外電圧の誤入力時に、この制御ユニット２０と保護スイッチ１８とを備えた装置においては、電源ユニット３を保護し、規定範囲内のＡＣ電源を再印加することで、正常に復帰する。

すなわち、この装置１においては、電力供給回路１０を電源入力に接続することで、電源投入前はオフになっていたリレーＲｙは、電源電圧Ｖｓが規定範囲内電圧であれば、その電圧Ｖｓにより、第１のトランジスタＱ１がオンし、リレーＲｙがオンする。一方、電源電圧Ｖｓが規定範囲外の高電圧である場合は、整流回路３０により整流された直流電圧をＲ３〜Ｒ６で分圧し、ツエナーダイオードＺＤ１で検出する。ツエナーダイオードＺＤ１が検出し保護動作に入るまでは、遅延用のコンデンサＣ２で作る時定数により、トランジスタＱ３はオンしない。そして、ツエナーダイオードＺＤ１で異電圧が検出されると、トランジスタＱ３、Ｑ４およびＱ２からなるラッチ回路２５によりトランジスタＱ１のゲートソース間をＧＮＤ電位（低電位）まで引き下げ、その状態を保持することでリレーＲｙのオフを維持する。

異電圧投入後は、リレーＲｙはオフを保持するが、電源電圧Ｖｓを一旦リセットすることで、入力電圧Ｖｉｎもリセットされ、それにより、リレーＲｙの保護状態は正常に復帰する。また、異電圧検知後、リレーＲｙのオフ状態を保持させることで、規定外の高電圧がチャタリング状態で入力されても、リレーＲｙが誤動作する事は無く、電源回路を保護する。規定外の高電圧を検知する閾値は、ツエナーダイオードＺＤ１の定数により任意に設定可能である。

この制御ユニット（制御回路）２０は、電源ユニット３が絶縁タイプであっても非絶縁タイプであっても保護が可能であり、それらとともに装置１に搭載できる。そして、制御ユニット２０を駆動するためのスタンバイ電源を必要とせず、制御ユニット２０を一次側で構成できるので絶縁トランスも必要としない。制御ユニットに、絶縁トランスを設けても良い。制御ユニット２０では、さらに、保護状態を維持するためのラッチ回路２５を、３個のトランジスタにより構成し、遅延用の回路２２の電解コンデンサＣ２の時定数によりリレーＲｙが駆動されるまでのマスク時間を設定できるようにしている。したがって、この制御ユニット２０においては、簡易な回路構成で、安全な保護状態を保持することができる。すなわち、この制御ユニット２０は、過電圧となる異電圧の電源電圧Ｖｓを検出したら保護スイッチ１８を開にするのではなく、定格内の電源電圧Ｖｓのときにのみ保護スイッチ１８を閉にし、過電圧となる異電圧の電源電圧Ｖｓには保護スイッチ１８を閉にしないで接続しないという、過電圧保護を提供する。この制御ユニット２０により提供される保護機能は、異電圧のみならず、何らかの原因により電源電圧Ｖｓが過電圧になったときにも対応する。

さらに、この制御ユニット２０は、抵抗、コンデンサ、ダイオードなどを対処すべき電源電圧により変える可能性はあるが、電源電圧Ｖｓが１０Ｖ以下から数１００Ｖの範囲まで保護できるように構成することが可能であり、汎用性が高い。また、マルチ出力タイプのスイッチング電源の出力過電圧保護に用いた場合は、過電圧発生出力のみをダウンさせることも可能である。

そして、制御ユニット２０は、マイコンなどのプログラム制御を含む制御機器を含んでも良いが、上記のように、プログラム制御を含む制御機器は保護機能を得るためには不用である。さらに、ユーザが保護機能を得るために特別な操作をしたり、保護機能をリセットするための特別な操作をする必要もない。したがって、マイコンの誤動作、ユーザの誤操作の可能性も排除でき、制御ユニット２０により、いっそう信頼性の高い異電圧保護機能を提供できる。

本発明の一実施形態の装置の概要を示す回路図である。

符号の説明

１ 保護機能を有する装置
２ 機器本体、 ３ 電源ユニット
１０ 電力供給回路、 １８ 保護スイッチ、 Ｒｙ リレー
２０ 制御ユニット、 ２１ 第１の回路、 ２２ 遅延用の回路
２４ 電圧検出回路、 ２５ ラッチ回路
Ｑ１〜Ｑ４ トランジスタ

Claims (5)

1. 電力供給回路の少なくとも一部を開閉するための保護スイッチと、
   前記保護スイッチを制御するための制御ユニットとを有する装置であって、
   前記制御ユニットは、前記電力供給回路の入力側に接続されており、当該制御ユニットは、
   前記保護スイッチを操作するｎチャンネル形ＦＥＴの第１のトランジスタと、
   当該制御ユニットの入力電圧により、前記第１のトランジスタに対し、当該第１のトランジスタにより前記保護スイッチを閉に操作する第１の電圧を供給する第１の回路と、
   前記第１の回路を第２の電圧の回路に接続し、前記第１の電圧の供給を阻止するｎｐｎ型の第２のトランジスタと、
   前記入力電圧が所定の電圧よりも高いと、前記第２のトランジスタをオンする第３のトランジスタと、
   前記第２のトランジスタがオンになると、前記入力電圧により、前記第２のトランジスタをオンするｐｎｐ型の第４のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタに対する前記第１の電圧の供給を遅延する回路と、
   前記第２のトランジスタのコレクタ側と前記第１の回路とをダイオードを介して接続する回路と、
   前記第２のトランジスタのコレクタ側と前記第４のトランジスタのベース側とをダイオードを介して接続する回路とを含む、装置。
2. 請求項１において、前記第１のトランジスタは、前記保護スイッチを駆動するためのリレーをオンオフする、装置。
3. 請求項１または２において、前記第３のトランジスタは、前記第４のトランジスタをオンする、装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記制御ユニットと、前記電力供給回路の上流側とを接続する、整流回路をさらに有する、装置。
5. 電力供給回路と、前記電力供給回路の少なくとも一部を開閉するための保護スイッチとを有する装置の制御ユニットであって、
   当該制御ユニットは、前記電力供給回路の入力側に接続され、
   前記保護スイッチを操作するｎチャンネル形ＦＥＴの第１のトランジスタと、
   当該制御ユニットの入力電圧により、前記第１のトランジスタに対し、当該第１のトランジスタにより前記保護スイッチを閉に操作する第１の電圧を供給する第１の回路と、
   前記第１の回路を第２の電圧の回路に接続し、前記第１の電圧の供給を阻止するｎｐｎ型の第２のトランジスタと、
   前記入力電圧が所定の電圧よりも高いと、前記第２のトランジスタをオンする第３のトランジスタと、
   前記第２のトランジスタがオンになると、前記入力電圧により、前記第２のトランジスタをオンするｐｎｐ型の第４のトランジスタと、
   前記第１のトランジスタに対する前記第１の電圧の供給を遅延する回路と、
   前記第２のトランジスタのコレクタ側と前記第１の回路とをダイオードを介して接続する回路と、
   前記第２のトランジスタのコレクタ側と前記第４のトランジスタのベース側とをダイオードを介して接続する回路とを有する、制御ユニット。

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