JP6114898B1

JP6114898B1 - Overvoltage protection device and independent power supply system

Info

Publication number: JP6114898B1
Application number: JP2016066939A
Authority: JP
Inventors: 拓岩佐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: JP2017184408A

Abstract

【課題】消費電流が小さく、蓄電装置を短絡する電流が蓄電装置の両端の電圧に対して急峻に変化する過電圧保護装置を提供する。【解決手段】過電圧保護装置１１は、第一の過電圧基本判定回路２１、第二の増幅回路２２、第一の電圧入力型スイッチング素子１２３、冷却用ファン制御回路２３、冷却用ファン１２２を持ち、第二の増幅回路、冷却用ファン制御回路、第一の電圧入力型スイッチング素子は並列に接続される。冷却用ファンは前記第一の電圧入力型スイッチング素子に一定以上の電流が流れる場合のみ前記第一の電圧入力型スイッチング素子を冷却する。【選択図】図１An overvoltage protection device in which current consumption is small and a current for short-circuiting a power storage device changes sharply with respect to a voltage across the power storage device. An overvoltage protection device includes a first overvoltage basic determination circuit, a second amplifier circuit, a first voltage input switching element, a cooling fan control circuit, and a cooling fan. The second amplifier circuit, the cooling fan control circuit, and the first voltage input type switching element are connected in parallel. The cooling fan cools the first voltage input type switching element only when a certain current or more flows through the first voltage input type switching element. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、蓄電装置を高電圧から保護するための過電圧保護装置および独立電源システムに関する。 The present invention relates to an overvoltage protection device and an independent power supply system for protecting a power storage device from a high voltage.

近年、太陽光発電、風力発電、水力発電等の自然エネルギー発電が注目を集めている。自然エネルギーによる発電システムには、系統連係システムと独立電源システムの２種類がある。前者は、日本であれば１００Ｖの交流に変換した上で、消費される電力より発電量が少なければ電力会社の系統から電力を購入し、消費される電力より発電量が多ければ電力会社の系統に売電する。後者は、発電時には蓄電装置に電力を蓄え、電力を使用するときは蓄電装置から電力を供給する。前者は大規模なシステムに向き、後者は小規模なシステムや、商用電力が得られない僻地、船などの乗り物へ搭載する場合などに向く。後者は本出願時点でそれほど市場規模がい大きくないが一定の需要がある。本文書では、後者について述べる。 In recent years, natural energy power generation such as solar power generation, wind power generation, and hydropower generation has attracted attention. There are two types of power generation systems using natural energy: grid connection systems and independent power supply systems. If the former is converted into 100V alternating current in Japan and the amount of power generation is less than the consumed power, the power is purchased from the power company system. If the amount of power generation is greater than the consumed power, the power company system is purchased. To sell electricity. The latter stores power in the power storage device during power generation, and supplies power from the power storage device when power is used. The former is suitable for large-scale systems, and the latter is suitable for small-scale systems and when mounted on vehicles such as remote areas where ships cannot obtain commercial power. The latter is not so large at the time of this application, but has a certain demand. This document describes the latter.

後者の独立電源システムは、一般的には、発電装置、蓄電装置、電荷制御装置などで構成される。それ以外に整流素子、直流を交流に変換するインバータなどが含まれる場合もある。蓄電装置には、例えば鉛蓄電池が用いられることがあるが、鉛蓄電池には充電をしすぎると爆発などの危険性がある過充電と呼ばれる現象、放電しすぎると蓄電量が減少したり使用できなくなったりする過放電という現象が知られている。他の蓄電池でもこれらの現象が知られているものがある。また蓄電装置が電気二重層キャパシタなどのキャパシタの場合でも、充電しすぎて過電圧がかかってしまうと問題になるとされている。そのため、独立電源システムでは、過充電と過放電を防ぐために電荷制御装置が用いられる。電荷制御装置は、チャージコントローラなどと呼ばれる。 The latter independent power supply system is generally composed of a power generation device, a power storage device, a charge control device, and the like. In addition, a rectifying element, an inverter that converts direct current into alternating current, and the like may be included. For example, lead-acid batteries are sometimes used for power storage devices. However, if the lead-acid batteries are overcharged, there is a phenomenon called overcharge that can cause explosions. The phenomenon of overdischarge that disappears is known. Some other storage batteries are known for these phenomena. In addition, even when the power storage device is a capacitor such as an electric double layer capacitor, it is considered to be a problem if an overvoltage is applied due to excessive charging. Therefore, in the independent power supply system, a charge control device is used to prevent overcharge and overdischarge. The charge control device is called a charge controller or the like.

ここで、太陽光発電の場合と風力発電・水力発電の場合には根本的な違いがある。太陽光発電の場合は、蓄電装置が満充電となった場合に発電装置（太陽電池）と蓄電装置を切り離すことができ、通常切り離すということが行われている。これが可能なのは太陽電池の等価回路に逆方向のダイオードが含まれ、発電装置（太陽電池）の両端の電圧が、解放電圧と呼ばれる一定電圧値以上にはならないことによる。 Here, there is a fundamental difference between solar power generation and wind power generation / hydropower generation. In the case of solar power generation, when the power storage device is fully charged, the power generation device (solar cell) and the power storage device can be disconnected, and are normally disconnected. This is possible because the equivalent circuit of the solar cell includes a diode in the reverse direction, and the voltage across the power generation device (solar cell) does not exceed a certain voltage value called the release voltage.

一方、風力発電、水力発電の場合、蓄電装置が満充電となった場合に発電装置（風力発電機等）と蓄電装置を切り離し、どこへも逃がさなかった場合、発電装置（風力発電機等）の両端の電圧が非常に高くなってしまい、危険である。そのため、風力発電、水力発電向けの電荷制御装置（チャージコントローラ）には、蓄電装置が満充電となった場合に発電装置が発電した電力を逃がすための回路を持つ。この回路は、転換負荷回路と呼ばれることがある。転換負荷回路の例として特許文献１に挙げる例がある。 On the other hand, in the case of wind power generation and hydroelectric power generation, when the power storage device is fully charged, the power generation device (wind power generator, etc.) is disconnected from the power storage device, and if it does not escape anywhere, the power generation device (wind power generator, etc.) The voltage at both ends becomes very high, which is dangerous. Therefore, a charge control device (charge controller) for wind power generation and hydropower generation has a circuit for releasing the power generated by the power generation device when the power storage device is fully charged. This circuit is sometimes referred to as a diverting load circuit. There exists an example given to patent documents 1 as an example of a change load circuit.

さて、風力発電の場合、住宅地などに設置された場合、平均で定格出力の０．１％程度しか発電しない。また、発電電力は風速の３乗に比例するため、発電電力の時間的な分散は非常に大きい。すなわち、風の弱い普段は全く発電しない一方で、強風が吹くと、発電電力は非常に大きなものとなる。そのため、風の弱い普段は極力電力を消費しない必要があり、その一方で、強風が吹きかつ蓄電装置が満充電状態のときは、大きな電力を処分、つまり消費する必要がある。 Now, in the case of wind power generation, when installed in a residential area or the like, it generates only about 0.1% of the rated output on average. Moreover, since the generated power is proportional to the cube of the wind speed, the temporal dispersion of the generated power is very large. In other words, normally, when the wind is weak, no power is generated at all. On the other hand, when a strong wind blows, the generated power becomes very large. Therefore, it is necessary to consume as little electric power as possible when the wind is weak. On the other hand, when the strong wind blows and the power storage device is fully charged, it is necessary to dispose of large electric power.

国際公開第２０１０／０８２３１７号International Publication No. 2010/082317

インターネット上で報告されている個人のウェブページによると、住宅地にて個人で風力発電を行っている方々のうちかなりの方々が風力発電単体では電力的に赤字であるようである。電力的に赤字とは、システムで発電される電力よりシステムを維持するために必要な電力の方が多く、時間が経てば経つほど金銭的に赤字が大きくなるということである。この原因の一つとして、電荷制御装置の自己消費電流が大きいことが挙げられる。 According to the personal web page reported on the Internet, it seems that a significant number of individuals who are individually generating wind power in residential areas are deficient in terms of power. The deficit in terms of power means that more power is required to maintain the system than the power generated by the system, and the deficit increases as time passes. One of the causes is that the self-current consumption of the charge control device is large.

２０１４年８月に発明者の調べた調査結果によると、風力発電、水力発電に対応した転換負荷機能付きの電荷制御装置は、自己消費電流が１５ｍＡ（ミリアンペア）というものが最小であった。尚、この電荷制御装置が最大で流すことのできる電流は６０Ａ（アンペア）であった。 According to the results of the investigation conducted by the inventor in August 2014, the charge control device with a conversion load function corresponding to wind power generation and hydroelectric power generation had a minimum self-current consumption of 15 mA (milliampere). The maximum current that can be supplied by the charge control device was 60 A (ampere).

ここで、独立電源システムのエネルギー収支の例を考えてみる。最大で４０Ａの電流を作り出すことのできる風力発電機、５０Ａｈ（アンペア・アワー）の鉛蓄電池、電荷制御装置の自己消費電流が１５ｍＡ（ミリンペア）であるものとする。風力発電機は、平均で最大発電能力の０．０５％発電し、鉛蓄電池は、一日で容量の０．１％の自己放電電流があるものとし、充放電コントローラは、転換負荷非動作時であれば、一律に自己消費電流を消費するものとする。この例では、発電電流量は、４０Ａ（アンペア）×０．０００５×２４＝４８０ｍＡｈ（ミリアンペア・アワー）である。一方システムを維持するための電流である消費電流は、５０Ａｈ（アンペア・アワー）×０．００１＋１５ｍＡｈ（ミリアンペア・アワー）×２４＝４１０ｍＡｈ（ミリアンペア・アワー）となる。この例では、発電電流の８５％が自らのシステムにより消費され、７０ｍＡｈ（ミリアンペア・アワー）しか蓄電されないのである。あと少し風況が悪化すれば電力的に赤字になる。 Here, consider an example of the energy balance of an independent power supply system. It is assumed that the self-consumption current of a wind power generator capable of generating a maximum current of 40 A, a lead storage battery of 50 Ah (ampere hour), and a charge control device is 15 mA (millin pair). The wind power generator generates 0.05% of the maximum power generation capacity on average, the lead-acid battery has a self-discharge current of 0.1% of the capacity per day, and the charge / discharge controller operates when the conversion load is not operating. If so, it is assumed that the self-consumption current is consumed uniformly. In this example, the amount of generated current is 40 A (ampere) × 0.0005 × 24 = 480 mAh (milliampere hour). On the other hand, the current consumption for maintaining the system is 50 Ah (ampere hour) × 0.001 + 15 mAh (milliampere hour) × 24 = 410 mAh (milliampere hour). In this example, 85% of the generated current is consumed by its own system, and only 70 mAh (milliampere hour) is stored. If the wind conditions worsen a little, the power will be deficit.

このように、独立電源システムにおいて、転換負荷回路の低消費電力は重要な課題である。この点に鑑み、消費電流が小さい転換負荷装置、つまり過電圧保護装置を提供することを課題とする。 Thus, in the independent power supply system, low power consumption of the conversion load circuit is an important issue. In view of this point, it is an object to provide a conversion load device with low current consumption, that is, an overvoltage protection device.

この課題を解決するために、過電圧保護装置は、
第一の過電圧基本判定回路、第二の増幅回路、第一の電圧入力型スイッチング素子、冷却用ファン制御回路、冷却用ファンを持ち、第二の増幅回路、冷却用ファン制御回路、第一の電圧入力型スイッチング素子は並列に接続されており、
前記第一の過電圧基本判定回路は、第一の１つのダイオードまたは複数の直列接続されたダイオード群、第一の抵抗負荷、第一のバイポーラトランジスタを持ち、前記第一の１つのダイオードまたは複数の直列接続されたダイオード群に流れる第一の電流を前記第一のバイポーラトランジスタで増幅コピーし第二の電流とし、前記第二の電流を前記第一の抵抗負荷に流すことにより第一の電位に変換し、
前記第二の増幅回路は、少なくとも第二の電圧入力型スイッチング素子と第二の抵抗負荷を持ち、前記第二の電圧入力型スイッチング素子と前記第二の抵抗負荷は直列に接続され、第一の電位が現れるノードは前記第二の電圧入力型スイッチング素子のゲートに接続され、前記第二の電圧入力型スイッチング素子と前記第二の抵抗負荷の間のノードに第二の電位が現れ、
第二の電位が現れるノードは、前記第一の電圧入力型スイッチング素子のコントロール端子に入力され、
前記冷却用ファン制御回路は、第三の電圧入力型スイッチング素子および、第一の定電圧素子を持ち、前記冷却用ファン制御回路は、前記冷却用ファンを制御し、第二の電位が現れるノードは、前記第一の電圧入力型スイッチング素子に入力し、前記第一の定電圧素子の出力端子は、前記冷却用ファンに入力し、
前記冷却用ファンは前記第一の電圧入力型スイッチング素子に一定以上の電流が流れる場合のみ前記第一の電圧入力型スイッチング素子を冷却する

ことを特徴とする。 In order to solve this problem, the overvoltage protection device
First overvoltage basic determination circuit, second amplifier circuit, first voltage input switching element, cooling fan control circuit, cooling fan, second amplification circuit, cooling fan control circuit, first The voltage input type switching elements are connected in parallel,
The first overvoltage basic determination circuit includes a first one diode or a plurality of diodes connected in series, a first resistance load, a first bipolar transistor, and the first one diode or the plurality of diodes. The first current flowing in the diode group connected in series is amplified and copied by the first bipolar transistor to obtain a second current, and the second current is passed through the first resistive load to the first potential. Converted,
The second amplifier circuit includes at least a second voltage input type switching element and a second resistance load, and the second voltage input type switching element and the second resistance load are connected in series. Is connected to the gate of the second voltage input switching element, and a second potential appears at a node between the second voltage input switching element and the second resistive load,
The node where the second potential appears is input to the control terminal of the first voltage input type switching element,
The cooling fan control circuit has a third voltage input type switching element and a first constant voltage element, and the cooling fan control circuit controls the cooling fan and a node at which a second potential appears. Is input to the first voltage input switching element, the output terminal of the first constant voltage element is input to the cooling fan,
The cooling fan cools the first voltage input switching element only when a certain current flows through the first voltage input switching element.

It is characterized by that.

本発明により、転換付加機能を備えた過電圧保装置の電力を消費するべきではない場合の自己消費電流を極めて小さく抑えることができ、かつ蓄電装置を短絡する電流の電圧依存性を極めて小さく抑えることができ、風力発電、水力発電等による自然エネルギーに由来する回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式の独立電源システムのエネルギー収支を改善できる。このことは、発電規模の小さい独立電源システムで非常に顕著である。
According to the present invention, the self-consumption current when the power of the overvoltage maintaining device having the conversion addition function should not be consumed can be suppressed to be extremely small, and the voltage dependency of the current for short-circuiting the power storage device can be suppressed to be extremely small. It is possible to improve the energy balance of an independent power system of a power generation system that converts rotational energy derived from natural energy such as wind power generation and hydroelectric power generation into electric energy. This is very remarkable in an independent power supply system with a small power generation scale.

図１は、本発明の第１の実施の形態における過電圧保護装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an overvoltage protection device according to a first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施の形態における過電圧基本判定回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the overvoltage basic determination circuit according to the first embodiment of the present invention. 図３は、本発明の第１の実施の形態における保護回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the protection circuit according to the first embodiment of the present invention. 図４は、本発明の第１の実施の形態のシミュレーションで用いた定電圧素子の中身である。FIG. 4 shows the contents of the constant voltage element used in the simulation of the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第１の実施の形態の過電圧保護装置の電圧電流特性のシミュレーション結果である。FIG. 5 is a simulation result of voltage-current characteristics of the overvoltage protection device according to the first embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第１の実施の形態の過電圧保護装置の電圧電流特性の実測結果である。FIG. 6 is an actual measurement result of the voltage-current characteristic of the overvoltage protection device according to the first embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第１の実施の形態の過電圧保護装置の判定電圧のスイッチ依存性のシミュレーション結果である。FIG. 7 is a simulation result of the switch dependency of the determination voltage of the overvoltage protection device according to the first embodiment of this invention. 図８は、本発明の第１の実施の形態の過電圧保護装置の判定電圧のスイッチ依存性の実測結果である。FIG. 8 is an actual measurement result of switch dependency of the determination voltage of the overvoltage protection device according to the first embodiment of this invention. 図９は、本発明の第１の実施の形態におけるシミュレーション結果、実測結果を取得したときの素子情報である。FIG. 9 shows element information when the simulation result and the actual measurement result are acquired in the first embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第２の実施の形態における過電圧保護装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of an overvoltage protection device according to the second embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第３の実施の形態における独立電源システムのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of an independent power supply system according to the third embodiment of the present invention. 図１２は、発電装置の例である。FIG. 12 is an example of a power generation device. 図１３は、整流器の例である。FIG. 13 is an example of a rectifier.

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態は、過電圧保護装置に関する。第１の実施の形態における過電圧保護装置の回路図を、図１に示す。第１の実施の形態に関し、構成、接続、動作、特性、本質的理由、効果の順に説明する。 [First Embodiment]
The first embodiment relates to an overvoltage protection device. FIG. 1 shows a circuit diagram of the overvoltage protection device according to the first embodiment. The first embodiment will be described in the order of configuration, connection, operation, characteristics, essential reason, and effect.

（構成）
第１の実施の形態における過電圧保護装置１１は、過電圧基本判定回路２１、第二の増幅回路２２、冷却用ファン制御回路２３、第一の電圧入力型スイッチング素子１２３、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５、冷却用ファン１２２を持つ。 (Constitution)
The overvoltage protection device 11 in the first embodiment includes an overvoltage basic determination circuit 21, a second amplifier circuit 22, a cooling fan control circuit 23, a first voltage input switching element 123, a first protection circuit 24, A second protection circuit 25 and a cooling fan 122 are provided.

第二の増幅回路２２は、ｐ型電界効果トランジスタ１１５、抵抗器１１６、抵抗器１２５により構成される。冷却用ファン制御回路２３は、ｎ型電界効果トランジスタ１１８、定電圧素子１１９より構成される。 The second amplifier circuit 22 includes a p-type field effect transistor 115, a resistor 116, and a resistor 125. The cooling fan control circuit 23 includes an n-type field effect transistor 118 and a constant voltage element 119.

第一の過電圧基本判定回路２１の詳細を図２に、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５の詳細を図３に、定電圧素子１１９のシミュレーション上の詳細を図４に示す。
図２に示される通り、過電圧基本判定回路２１は、青色発光ダイオード１１１−１〜７、１１１−９〜１４、赤色発光ダイオード１１１−８、スイッチ１２４、抵抗器１１３−１、１１３−２、１１３−３により構成される。スイッチ１２４は例えば６Ｐスイッチ（６つのスイッチ機能を持つ部品）で、スイッチ１２４−１〜６により構成される。６Ｐスイッチは、広く流通している。 Details of the first overvoltage basic determination circuit 21 are shown in FIG. 2, details of the first protection circuit 24 and the second protection circuit 25 are shown in FIG. 3, and simulation details of the constant voltage element 119 are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the overvoltage basic determination circuit 21 includes blue light emitting diodes 111-1 to 111, 111-9 to 14, red light emitting diode 111-8, a switch 124, resistors 113-1, 113-2, 113. -3. The switch 124 is, for example, a 6P switch (a component having six switch functions), and includes the switches 124-1 to 12-6. 6P switches are widely distributed.

図３に示される通り、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５は、青色発光ダイオード１３１−１〜５、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２により構成される。 As shown in FIG. 3, the first protection circuit 24 and the second protection circuit 25 include blue light emitting diodes 131-1 to 131-5 and an npn bipolar transistor 132.

図４に示される通り、シミュレーション上の定電圧素子１１９は、演算増幅器１４１、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２、抵抗器１４３、抵抗器１４４、抵抗器１４５、ツェナーダイオード１４６で構成される。シミュレーション上の定電圧素子１１９は、シミュレーションをする上で、定電圧素子１１９が単一素子として利用できなかったため、図４のとおりの構成としたが、実装する場合は、定電圧素子１１９の機能を単一素子で実現できるよう、部品が広く流通している。 As shown in FIG. 4, the simulation constant voltage element 119 includes an operational amplifier 141, an npn bipolar transistor 142, a resistor 143, a resistor 144, a resistor 145, and a Zener diode 146. The constant voltage element 119 in the simulation is configured as shown in FIG. 4 because the constant voltage element 119 cannot be used as a single element in the simulation, but the function of the constant voltage element 119 is implemented when mounted. The parts are widely distributed so that can be realized with a single element.

上記構成は、あくまで実施の例であり、種々の変更が可能であり、本発明の範囲が上記に限定されるものではない。 The above configuration is merely an example and various modifications are possible, and the scope of the present invention is not limited to the above.

（接続）
図１を参照し、第二の増幅回路２２の電気的接続を説明する。 (Connection)
The electrical connection of the second amplifier circuit 22 will be described with reference to FIG.

第一のｐ型電界効果トランジスタ１１５のソースは、抵抗器１２５の一方の端子に、ゲートは、過電圧基本判定回路２１の出力ノード１１４、保護回路２４のＤＯＷＮ側に接続され、ドレインは、抵抗器１１６の一方の端子、第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のゲート、ｎ型電界効果トランジスタ１２３のゲート、保護回路２５のＵＰ側端子に接続される。 The source of the first p-type field effect transistor 115 is connected to one terminal of the resistor 125, the gate is connected to the output node 114 of the overvoltage basic determination circuit 21, and the DOWN side of the protection circuit 24, and the drain is connected to the resistor One terminal of 116, the gate of the second n-type field effect transistor 118, the gate of the n-type field effect transistor 123, and the UP side terminal of the protection circuit 25 are connected.

抵抗器１１６の一方の端子は、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のドレイン、ｎ型電界効果トランジスタ１１８のゲート、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３のゲート、保護回路２５のＵＰ側端子に接続される。抵抗器１１６のもう一方の端子は、電源のマイナス側のノード３０３に接続される。 One terminal of the resistor 116 is connected to the drain of the p-type field effect transistor 115, the gate of the n-type field effect transistor 118, the gate of the first n-type field effect transistor 123, and the UP side terminal of the protection circuit 25. . The other terminal of the resistor 116 is connected to the node 303 on the negative side of the power source.

抵抗器１２５の一方の端子は、電源のプラス側のノード３０１に接続される。抵抗器１２５のもう一方の端子は、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のソース側に接続される。 One terminal of the resistor 125 is connected to the node 301 on the positive side of the power supply. The other terminal of the resistor 125 is connected to the source side of the p-type field effect transistor 115.

図１を参照し、冷却用ファン制御回路２３の電気的接続を説明する。 The electrical connection of the cooling fan control circuit 23 will be described with reference to FIG.

第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のソースは、電源のマイナス側のノード３０３に接続され、ゲートは、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のドレイン、第二の抵抗負荷１１６の一方の端子、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３のゲート、保護回路２５のＵＰ側に接続され、ドレインは定電圧素子１１９のＶＳＳ端子、冷却ファンのＶＳＳ端子に接続される。 The source of the second n-type field effect transistor 118 is connected to the node 303 on the negative side of the power supply, the gate is the drain of the p-type field effect transistor 115, one terminal of the second resistance load 116, the first The gate of the n-type field effect transistor 123 is connected to the UP side of the protection circuit 25, and the drain is connected to the VSS terminal of the constant voltage element 119 and the VSS terminal of the cooling fan.

第一の定電圧素子１１９のＶＳＳ端子は、第二の電圧入力型スイッチング素子１１８のドレインおよび、冷却用ファン１２２のＶＳＳ端子に接続され、ＶＤＤ端子は、電源のプラス側のノード３０１に接続され、ＯＵＴ端子は、冷却用ファン１２２のＶＤＤ端子に接続される。 The VSS terminal of the first constant voltage element 119 is connected to the drain of the second voltage input type switching element 118 and the VSS terminal of the cooling fan 122, and the VDD terminal is connected to the node 301 on the positive side of the power supply. , OUT terminals are connected to the VDD terminal of the cooling fan 122.

図２を参照し、第一の過電圧基本判定回路２１の電気的接続を説明する。第一の過電圧基本判定回路２１には、青色発光ダイオードが多く用いられるため、直列、連続で使用されるものはまとめて説明する。 The electrical connection of the first overvoltage basic determination circuit 21 will be described with reference to FIG. Since many blue light emitting diodes are used for the first overvoltage basic determination circuit 21, those used in series and continuously will be described together.

青色発光ダイオード１１１−１〜４のアノード側は、スイッチ１２４−１の一方の端子、スイッチ１２４−５の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子、図２の外部ノードである電源のプラス側３０１に接続される。青色発光ダイオード１１１−１〜４のカソード側は、青色発光ダイオード１１１−５〜６のアノード側、スイッチ１２４−１の一方の端子、スイッチ１２４−２の一方の端子に接続される。 The anode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4 is one terminal of the switch 124-1, one terminal of the switch 124-5, one terminal of the resistor 113-1, and the power source that is the external node of FIG. Connected to the plus side 301. The cathode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4 is connected to the anode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6, one terminal of the switch 124-1, and one terminal of the switch 124-2.

青色発光ダイオード１１１−５〜６のアノード側は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のカソード側、スイッチ１２４−１の一方の端子、スイッチ１２４−２の一方の端子に接続される。青色発光ダイオード１１１−５〜６のカソード側は、青色発光ダイオード１１１−７のアノード側、スイッチ１２４−２の一方の端子、スイッチ１２４−３の一方の端子に接続される。 The anode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, one terminal of the switch 124-1, and one terminal of the switch 124-2. The cathode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6 is connected to the anode side of the blue light emitting diode 111-7, one terminal of the switch 124-2, and one terminal of the switch 124-3.

青色発光ダイオード１１１−７のアノード側は、青色発光ダイオード１１１−５〜６のカソード側、スイッチ１２４−２の一方の端子、１２４−３の一方の端子に接続される。青色発光ダイオード１１１−７のカソード側は、赤色発光ダイオード１１１−８のアノード側、スイッチ１２４−３、１２４−４の一方の端子に接続される。 The anode side of the blue light emitting diode 111-7 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6, one terminal of the switch 124-2, and one terminal of 124-3. The cathode side of the blue light emitting diode 111-7 is connected to the anode side of the red light emitting diode 111-8 and one terminal of the switches 124-3 and 124-4.

赤色発光ダイオード１１８−８のアノード側は、青色発光ダイオード１１１−７のカソード側、スイッチ１２４−３の一方の端子、１２４−４の一方の端子に接続される。赤色発光ダイオード１１８−８のカソード側は、青色発光ダイオード１１１−９〜１４のアノード側、スイッチ１２４−４の一方の端子に接続される。 The anode side of the red light emitting diode 118-8 is connected to the cathode side of the blue light emitting diode 111-7, one terminal of the switch 124-3, and one terminal of 124-4. The cathode side of the red light emitting diode 118-8 is connected to the anode side of the blue light emitting diodes 111-9 to 14 and one terminal of the switch 124-4.

青色発光ダイオード１１１−９〜１４のアノード側は、赤色発光ダイオード１１１−８のカソード側、スイッチ１２４−４の一方の端子に接続される。青色発光ダイオード１１１−９〜１４のカソード側は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのベースに接続される。 The anode side of the blue light emitting diodes 111-9 to 14 is connected to the cathode side of the red light emitting diode 111-8 and one terminal of the switch 124-4. The cathode side of the blue light emitting diodes 111-9 to 14 is connected to the base of an npn bipolar transistor.

スイッチ１２４−１の一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のカソード側、青色発光ダイオード１１１−５〜６のアノード側、スイッチ１２４−２の一方の端子に接続される。スイッチ１２４−１のもう一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のアノード側、スイッチ１２４−５の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子、図２の外部ノードである電源のプラス側３０１に接続される。 One terminal of the switch 124-1 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, the anode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6-6, and one terminal of the switch 124-2. The other terminal of the switch 124-1 is the anode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, the one terminal of the switch 124-5, the one terminal of the resistor 113-1, and the power supply that is the external node of FIG. Is connected to the positive side 301.

スイッチ１２４−２の一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のカソード側、青色発光ダイオード１１１−５〜６のアノード側、スイッチ１２４−１の一方の端子に接続される。スイッチ１２４−２のもう一方の端子は、青色発光ダイオード１１５〜６のカソード側、青色発光ダイオード１１１−７のアノード側、スイッチ１２４−３の一方の端子に接続される。 One terminal of the switch 124-2 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, the anode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6, and one terminal of the switch 124-1. The other terminal of the switch 124-2 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 115-6, the anode side of the blue light emitting diode 111-7, and one terminal of the switch 124-3.

スイッチ１２４−３の一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−７のカソード側、赤色発光ダイオード１１１−８のアノード側、スイッチ１２４−４の一方の端子に接続される。スイッチ１２４−３のもう一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−５〜６のカソード側、青色発光ダイオード１１１−７のアノード側、スイッチ１２４−２の一方の端子に接続される。 One terminal of the switch 124-3 is connected to the cathode side of the blue light emitting diode 111-7, the anode side of the red light emitting diode 111-8, and one terminal of the switch 124-4. The other terminal of the switch 124-3 is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-5 to 6, the anode side of the blue light emitting diode 111-7, and one terminal of the switch 124-2.

スイッチ１２４−４の一方の端子は、赤色発光ダイオード１１１−８のカソード側、青色発光ダイオード１１１−９〜１４のアノード側に接続される。スイッチ１２４−４のもう一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−７のカソード側、赤色発光ダイオード１１１−８のアノード側、スイッチ１２４−３の一方の端子に接続される。 One terminal of the switch 124-4 is connected to the cathode side of the red light emitting diode 111-8 and the anode side of the blue light emitting diodes 111-9 to 14. The other terminal of the switch 124-4 is connected to the cathode side of the blue light emitting diode 111-7, the anode side of the red light emitting diode 111-8, and one terminal of the switch 124-3.

スイッチ１２４−５の一方の端子は、スイッチ１２４−６の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子、抵抗器１１３−２の一方の端子に接続される。スイッチ１２４−５のもう一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のアノード側、スイッチ１２４−１の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子、図２の外部ノードである電源のプラス側３０１に接続される。 One terminal of the switch 124-5 is connected to one terminal of the switch 124-6, one terminal of the resistor 113-1, and one terminal of the resistor 113-2. The other terminal of the switch 124-5 is the anode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, one terminal of the switch 124-1, one terminal of the resistor 113-1, and the power supply which is the external node in FIG. Is connected to the positive side 301.

スイッチ１２４−６の一方の端子は、スイッチ１２４−５の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子、抵抗器１１３−２の一方の端子に接続される。スイッチ１２４−６のもう一方の端子は、抵抗器１１３−２の一方の端子、抵抗器１１３−３の一方の端子に接続される。 One terminal of the switch 124-6 is connected to one terminal of the switch 124-5, one terminal of the resistor 113-1, and one terminal of the resistor 113-2. The other terminal of the switch 124-6 is connected to one terminal of the resistor 113-2 and one terminal of the resistor 113-3.

抵抗器１１３−１の一方の端子は、青色発光ダイオード１１１−１〜４のアノード側、スイッチ１２４−１の一方の端子、スイッチ１２４−５の一方の端子、図２の外部ノードである電源のプラス側３０１に接続される。抵抗器１１３−１の一方のもう一方の端子は、スイッチ１２４−５の一方の端子、スイッチ１２４−６の一方の端子、抵抗器１１３−２の一方の端子に接続される。 One terminal of the resistor 113-1 is the anode side of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, one terminal of the switch 124-1, one terminal of the switch 124-5, and the power supply which is the external node in FIG. Connected to the plus side 301. The other terminal of the resistor 113-1 is connected to one terminal of the switch 124-5, one terminal of the switch 124-6, and one terminal of the resistor 113-2.

抵抗器１１３−２の一方の端子は、スイッチ１２４−５の一方の端子、スイッチ１２４−６の一方の端子、抵抗器１１３−１の一方の端子に接続される。抵抗器１１３−２のもう一方の端子は、スイッチ１２４−６の一方の端子、抵抗器１１３−３の一方の端子に接続される。 One terminal of the resistor 113-2 is connected to one terminal of the switch 124-5, one terminal of the switch 124-6, and one terminal of the resistor 113-1. The other terminal of the resistor 113-2 is connected to one terminal of the switch 124-6 and one terminal of the resistor 113-3.

抵抗器１１３−３の一方の端子は、スイッチ１２４−６の一方の端子、抵抗器１１３−２の一方の端子に接続される。抵抗器１１３−３のもう一方の端子は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２のコレクタ、図２の外部ノードである出力ノード１１４に接続される。 One terminal of the resistor 113-3 is connected to one terminal of the switch 124-6 and one terminal of the resistor 113-2. The other terminal of the resistor 113-3 is connected to the collector of the npn-type bipolar transistor 112 and the output node 114 which is an external node in FIG.

ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２のコレクタは、抵抗器１１３−３の一方の端子、図２の外部ノードである出力ノード１１４に接続され、ベースは、青色発光ダイオード１１１−９〜１４のカソード側に接続され、エミッタは、図２の外部ノードである電源のマイナス側３０３に接続される。 The collector of the npn-type bipolar transistor 112 is connected to one terminal of the resistor 113-3, the output node 114 which is an external node in FIG. 2, and the base is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 111-9 to 14. The emitter is connected to the negative side 303 of the power source, which is the external node in FIG.

図３を参照し、保護回路２４、保護回路２５の電気的接続を説明する。保護回路２４、保護回路２５の両者は、同一の回路である。保護回路２４、保護回路２５には、青色発光ダイオードが多く用いられるため、直列、連続で使用されるものはまとめて説明する。 With reference to FIG. 3, the electrical connection of the protection circuit 24 and the protection circuit 25 will be described. Both the protection circuit 24 and the protection circuit 25 are the same circuit. Since many blue light emitting diodes are used for the protection circuit 24 and the protection circuit 25, those used in series and continuously will be described together.

青色発光ダイオード１３１−１〜５のアノード側は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のコレクタ、外部のＵＰ端子に接続される。青色発光ダイオード１３１−１〜５のカソード側は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のベースに接続される。 The anode side of the blue light emitting diodes 131-1 to 13-5 is connected to the collector of the npn bipolar transistor 132 and the external UP terminal. The cathode side of blue light emitting diodes 131-1 to 131-5 is connected to the base of npn bipolar transistor 132.

ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのコレクタは、青色発光ダイオード１３１−１〜５のアノード側、外部のＵＰ端子に接続され、ベースは、青色発光ダイオード１３１−１〜５のカソード側に接続され、エミッタは、外部のＤＯＷＮ端子に接続される。 The collector of the npn bipolar transistor is connected to the anode side of the blue light emitting diodes 131-1 to 131-5 and the external UP terminal, the base is connected to the cathode side of the blue light emitting diodes 131-1 to 131-5, and the emitter is externally connected. To the DOWN terminal.

図４を参照し、シミュレーション上の定電圧素子１１９の接続を説明する。ただし、シミュレーション上ではない実際の回路上では、図４の構成は単一素子である。 The connection of the constant voltage element 119 in the simulation will be described with reference to FIG. However, the configuration of FIG. 4 is a single element on an actual circuit that is not on the simulation.

演算増幅器１４１のＶＤＤ端子（図４でＯ−ＶＤＤと表記）は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２のコレクタ、外部のＶＤＤに接続され、ＶＳＳ端子（図４でＯ−ＶＳＳと表記）は、抵抗器１４４の一方の端子、ツェナーダイオード１４６のアノード、外部のＶＳＳに接続され、マイナス入力端子（図４で−と表記）は、抵抗器１４３の一方の端子、抵抗器１４４の一方の端子が接続され、プラス入力端子（図４で＋と表記）は、抵抗器１４５の一方の端子、ツェナーダイオード１４６のカソードが接続され、出力端子には、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２のベースが接続される。 The operational amplifier 141 has a VDD terminal (denoted as O-VDD in FIG. 4) connected to the collector of the npn bipolar transistor 142 and an external VDD, and a VSS terminal (denoted as O-VSS in FIG. 4) is connected to the resistor 144. Is connected to the anode of the zener diode 146 and the external VSS, and the negative input terminal (indicated as-in FIG. 4) is connected to one terminal of the resistor 143 and one terminal of the resistor 144, The positive input terminal (denoted as + in FIG. 4) is connected to one terminal of the resistor 145 and the cathode of the Zener diode 146, and the output terminal is connected to the base of the npn bipolar transistor 142.

ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２のコレクタは、演算増幅器１４１のＶＤＤ端子、外部のＶＤＤに接続され、ベースは、演算増幅器１４１の出力に接続され、エミッタは、抵抗器１４３の一方の端子、抵抗器１４５の一方の端子、外部のＯＵＴ端子に接続される。 The collector of the npn-type bipolar transistor 142 is connected to the VDD terminal of the operational amplifier 141 and external VDD, the base is connected to the output of the operational amplifier 141, the emitter is one terminal of the resistor 143, and the resistor 145 One terminal is connected to an external OUT terminal.

抵抗器１４３の一方の端子は、抵抗器１４５の一方の端子、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２のエミッタ、外部のＯＵＴ端子に接続される。抵抗器１４３のもう一方の端子は、抵抗器１４４の一方の端子、演算増幅器１４１のマイナス入力端子に接続される。 One terminal of the resistor 143 is connected to one terminal of the resistor 145, the emitter of the npn bipolar transistor 142, and an external OUT terminal. The other terminal of the resistor 143 is connected to one terminal of the resistor 144 and the negative input terminal of the operational amplifier 141.

抵抗器１４４の一方の端子は、抵抗器１４３の一方の端子、演算増幅器１４１のマイナス端子に接続される。抵抗器１４４のもう一方の端子は、ツェナーダイオード１４６のアノード、演算増幅器１４１のＶＳＳ端子、外部のＶＳＳに接続さる。 One terminal of the resistor 144 is connected to one terminal of the resistor 143 and the negative terminal of the operational amplifier 141. The other terminal of the resistor 144 is connected to the anode of the Zener diode 146, the VSS terminal of the operational amplifier 141, and the external VSS.

抵抗器１４５の一方の端子は、抵抗器１４３の一方の端子、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１４２のエミッタ、外部のＯＵＴ端子に接続される。抵抗器１４５のもう一方の端子は、ツェナーダイオードのカソード側、演算増幅器１４１のプラス入力端子に接続される。 One terminal of the resistor 145 is connected to one terminal of the resistor 143, the emitter of the npn bipolar transistor 142, and an external OUT terminal. The other terminal of the resistor 145 is connected to the cathode side of the Zener diode and to the positive input terminal of the operational amplifier 141.

ツェナーダイオード１４６のカソード側は、抵抗１４５の一方の端子、演算増幅器１４１のプラス入力端子に接続される。ツェナーダイオード１４６のアノード側は、抵抗器１４４の一方の端子、演算増幅器１４１のＶＳＳ端子、外部のＶＳＳに接続さる。 The cathode side of the Zener diode 146 is connected to one terminal of the resistor 145 and the plus input terminal of the operational amplifier 141. The anode side of the Zener diode 146 is connected to one terminal of the resistor 144, the VSS terminal of the operational amplifier 141, and an external VSS.

図１を参照し、その他の部分の接続を説明する。 The connection of other parts will be described with reference to FIG.

冷却用ファン１２２のＶＤＤ端子は、定電圧素子１１９のＯＵＴ端子に接続され、ＶＳＳ端子は、第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のドレインおよび、定電圧素子１１９のＶＳＳ端子に接続される。 The VDD terminal of the cooling fan 122 is connected to the OUT terminal of the constant voltage element 119, and the VSS terminal is connected to the drain of the second n-type field effect transistor 118 and the VSS terminal of the constant voltage element 119.

第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３のソースは、電源のマイナス側のノード３０３に接続され、ゲートは、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のドレインおよびと抵抗器１１６の一端および、第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のゲートに接続され、ドレインは、電源のプラス側のノード３０１に接続される。 The source of the first n-type field effect transistor 123 is connected to the node 303 on the negative side of the power supply, the gate is the drain of the p-type field effect transistor 115, one end of the resistor 116, and the second n-type field. The drain of the effect transistor 118 is connected to the node 301 on the positive side of the power supply.

冷却用ファン１２２は、第一のｎＭＯＳ型電界効果型トランジスタ１２３を冷却するように物理的に配置する。通常、冷却用ファン１２２にヒートシンクが取り付けられ、そのヒートシンクが第一のｎ型電界効果型トランジスタ１２３に密着するように配置される。 The cooling fan 122 is physically arranged to cool the first nMOS field effect transistor 123. Normally, a heat sink is attached to the cooling fan 122 and the heat sink is disposed so as to be in close contact with the first n-type field effect transistor 123.

ノード３０１は、電源のプラス側のノードで、発電装置、蓄電装置のプラス側を接続する。ノード３０３は、電源のマイナス側のノードで、発電装置、蓄電装置のマイナス側を接続する。 The node 301 is a node on the positive side of the power supply, and connects the positive side of the power generation device and the power storage device. A node 303 is a node on the minus side of the power source, and connects the minus side of the power generation device and the power storage device.

あまり本質的ではないため図示しなかったが、安定化のため、ノード１２６、ノード１２０、ノード１２１にはキャパシタを接続するとよい。上記接続は、あくまで実施の例であり、種々の変更が可能であり、本発明の範囲が上記に限定されるものではない。 Although not shown because it is not so essential, a capacitor may be connected to the node 126, the node 120, and the node 121 for stabilization. The above connection is merely an example and various modifications are possible, and the scope of the present invention is not limited to the above.

（動作）
図１を参照し、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合の過電圧保護装置１１の動作を説明する。発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に高い電位を出力する（詳細後述）。その結果、ｐ型電界効果トランジスタ１１５はソース・ドレイン間に電流をほとんど流さない。その結果、抵抗器１１６の両端に電圧がほとんど発生せず、ノード１２６は低い電位となる。ここで抵抗器１２５の抵抗値は小さいので、動作にほとんど影響しない。その結果、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間にほとんど電流を流さない。この場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、熱はほとんど発生しない。 (Operation)
With reference to FIG. 1, the operation of the overvoltage protection device 11 when the voltage across the power generation device and the power storage device is sufficiently low will be described. When the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device is sufficiently low, the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a high potential to the node 114 (details will be described later). As a result, the p-type field effect transistor 115 hardly flows current between the source and the drain. As a result, almost no voltage is generated across the resistor 116, and the node 126 has a low potential. Here, since the resistance value of the resistor 125 is small, it hardly affects the operation. As a result, the first n-type field effect transistor 123 hardly flows current between the source and the drain. In this case, almost no heat is generated in the first n-type field effect transistor 123.

また、第二の電界効果トランジスタ１１８のソース・ドレイン間にも電流が流れない。その結果、定電圧素子１１９のＶＳＳ端子は、ＶＤＤ端子とほぼ同じ電位となり、ＯＵＴ端子もＶＤＤ端子とほぼ同じ電位となる。そして冷却ファン１２２のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子もほぼ同じ電位となり、冷却ファン１２２は回転しない。第一のｎＭＯＳ電界効果トランジスタ１２３に、熱はほとんど発生しないため、冷却ファン１２２は回転する必要はない。 In addition, no current flows between the source and drain of the second field effect transistor 118. As a result, the VSS terminal of the constant voltage element 119 has almost the same potential as the VDD terminal, and the OUT terminal has almost the same potential as the VDD terminal. Then, the VDD terminal and the VSS terminal of the cooling fan 122 have substantially the same potential, and the cooling fan 122 does not rotate. Since almost no heat is generated in the first nMOS field effect transistor 123, the cooling fan 122 does not need to rotate.

続いて、図２を参照し、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に高い電位を出力することを説明する。６Ｐスイッチ１２４の各スイッチは、機械的スイッチで、動作中オン・オフはしないものとする。 Next, with reference to FIG. 2, it will be described that the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a high potential to the node 114. Each switch of the 6P switch 124 is a mechanical switch and is not turned on / off during operation.

発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合、青色発光ダイオード１１１−１〜７赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光おダイオード１１１−１４の一部または全部に流れる電流は非常に少ない。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２のベース・エミッタ間の電流は非常に少ないためコレクタ・エミッタ間の電流も非常に小さい。そのため、抵抗器１１３−１、抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３の一部または全部の電圧は非常に小さい。そのため、ノード１１４には高い電位を出力する。 When the voltages at both ends of the power generation device and the power storage device are sufficiently low, the current that flows in part or all of the blue light emitting diodes 111-1 to 7-7, the red light emitting diode 111-8, and the blue light emitting diode 111-14 is very small. Therefore, since the current between the base and the emitter of the npn bipolar transistor 112 is very small, the current between the collector and the emitter is also very small. Therefore, some or all of the voltages of the resistor 113-1, the resistor 113-2, and the resistor 113-3 are very small. Therefore, a high potential is output to the node 114.

このようにして、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間にほとんど電流を流さない。また、過充電基本判定回路２１、第二の増幅段２２、冷却ファン制御回路２３、冷却ファン１２２、第一のｎ型電界効果トランジスタは１２３のすべてが、電力を消費しない。あるいは、消費する電力が極めて小さい。 In this way, when the voltage across the power generation device and the power storage device is sufficiently low, the first n-type field effect transistor 123 hardly flows current between the source and the drain. In addition, the overcharge basic determination circuit 21, the second amplification stage 22, the cooling fan control circuit 23, the cooling fan 122, and the first n-type field effect transistor 123 all do not consume power. Or power consumption is very small.

図１を参照し、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合の過電圧保護装置１１の動作を説明する。発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に低い電位を出力する（詳細後述）。その結果、ｐ型電界効果トランジスタ１１５はソース・ドレイン間に電流を流す。その結果、抵抗器１１６の両端に大きな電圧が発生し、ノード１２６は高い電位となる。ここで抵抗器１２５の抵抗値は小さいので、動作にほとんど影響しない。その結果、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間に大きな電流を流す。そのため、発電装置、蓄電装置の両端の電圧は一定以上になるのを防ぐ。また、この場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、熱が発生する。 With reference to FIG. 1, the operation of the overvoltage protection device 11 when the voltage across the power generation device and the power storage device is sufficiently high will be described. When the voltages at both ends of the power generation device and the power storage device are sufficiently high, the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a low potential to the node 114 (details will be described later). As a result, the p-type field effect transistor 115 passes a current between the source and the drain. As a result, a large voltage is generated across the resistor 116, and the node 126 has a high potential. Here, since the resistance value of the resistor 125 is small, it hardly affects the operation. As a result, the first n-type field effect transistor 123 causes a large current to flow between the source and the drain. Therefore, the voltage across the power generation device and the power storage device is prevented from exceeding a certain level. In this case, heat is generated in the first n-type field effect transistor 123.

また、第二の電界効果トランジスタ１１８のソース・ドレイン間にもある程度の電流が流れる。その結果、定電圧素子１１９のＶＳＳ端子は、発電装置、蓄電装置のマイナス端子３０３とほぼ同じ電位となり、ＯＵＴ端子はＶＳＳより例えば１２Ｖ高い電位となる。そして冷却ファン１２２のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子間は例えば１２Ｖとなり、冷却ファン１２２が回転する。第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、熱が発生するが、冷却ファン１２２が回転し冷却される。第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、一定以上の電流が流れる場合のみ冷却ファン１２２が冷却のために回転する。 A certain amount of current also flows between the source and drain of the second field effect transistor 118. As a result, the VSS terminal of the constant voltage element 119 has substantially the same potential as the negative terminal 303 of the power generation device and the power storage device, and the OUT terminal has a potential that is, for example, 12V higher than VSS. The voltage between the VDD terminal and the VSS terminal of the cooling fan 122 is, for example, 12 V, and the cooling fan 122 rotates. Although heat is generated in the first n-type field effect transistor 123, the cooling fan 122 rotates and is cooled. The cooling fan 122 rotates for cooling only when a certain current or more flows through the first n-type field effect transistor 123.

続いて、図２を参照し、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に高い低い電位を出力することを説明する。６Ｐスイッチ１２４の各スイッチは、機械的スイッチで、動作中オン・オフは切り替わらないものとする。 Next, with reference to FIG. 2, it will be described that the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a high low potential to the node 114. Each switch of the 6P switch 124 is a mechanical switch and is not switched on / off during operation.

発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合、青色発光ダイオード１１１−１〜７赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光ダイオード１１１−１４の一部または全部に電流が流れる。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２のベース・エミッタ間の電流はある程度大きいためコレクタ・エミッタ間の電流もある程度大きい。そのため、抵抗器１１３−１、抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３の一部またはは全部にかかる電圧は大きい。そのため、ノード１１４には低い電位を出力する。 When the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device is sufficiently high, a current flows through part or all of the blue light emitting diodes 111-1 to 7-7, the red light emitting diode 111-8, and the blue light emitting diode 111-14. Therefore, since the current between the base and the emitter of the npn bipolar transistor 112 is large to some extent, the current between the collector and emitter is also large to some extent. Therefore, a voltage applied to a part or all of the resistor 113-1, the resistor 113-2, and the resistor 113-3 is large. Therefore, a low potential is output to the node 114.

このようにして、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間に大きな電流を流す。また、過充電基本判定回路２１、第二の増幅段２２、冷却ファン制御回路２３、冷却ファン１２２、第一のｎ型電界効果トランジスタは１２３のすべてが、電力を消費する。あるいは、消費する電力が大きい。 Thus, when the voltage across the power generation device and the power storage device is sufficiently high, the first n-type field effect transistor 123 causes a large current to flow between the source and the drain. The overcharge basic determination circuit 21, the second amplification stage 22, the cooling fan control circuit 23, the cooling fan 122, and the first n-type field effect transistor 123 all consume power. Or power consumption is large.

以上のように、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合、過電圧保護装置１１は第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に大きな電流を流すことにより、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が上がりすぎないようにすることができる半面、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が十分小さい場合、電力をほとんど消費しない。 As described above, when the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device is sufficiently high, the overvoltage protection device 11 causes a large current to flow through the first n-type field effect transistor 123 to thereby increase the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device. On the other hand, when the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device is sufficiently small, almost no power is consumed.

図２の、青色発光ダイオード１１１−１〜７、赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光ダイオード１１１−１４の一部または全部は、それら自身のかかる電圧に対し、それら自身に流れる電流が指数関数的に変化する、つまり大きく変化する。そして、抵抗器１１３−１、抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３の一部または全部とｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２により、電流が電圧に変換されるとともに増幅される。そして、図１の第二の増幅段２２により大幅に増幅される。そのため、わずかな発電装置、蓄電装置の両端の電圧の変化で、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に流れる電流は大きく変化する（特性後述）。第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に流れる電流が大きく変化する発電装置、蓄電装置の両端の電圧を、過電圧判定電圧と定義することにする。 In FIG. 2, some or all of the blue light emitting diodes 111-1 to 111-7, the red light emitting diode 111-8, and the blue light emitting diode 111-14 have an exponential current flowing through them. Change, that is, change greatly. The current is converted into a voltage and amplified by a part or all of the resistor 113-1, the resistor 113-2, and the resistor 113-3 and the npn bipolar transistor 112. Then, it is greatly amplified by the second amplification stage 22 of FIG. For this reason, the current flowing through the first n-type field effect transistor 123 varies greatly with a slight change in voltage across the power generation device and the power storage device (characteristics will be described later). A voltage at both ends of the power generation device and the power storage device in which the current flowing through the first n-type field effect transistor 123 varies greatly is defined as an overvoltage determination voltage.

次に、図１に示される過充電基本判定回路２１の動作により、発光ダイオードの製造バラツキに対応し、過電圧判定電圧を調整する動作・原理について説明する。 Next, the operation and principle of adjusting the overvoltage determination voltage corresponding to the manufacturing variation of the light emitting diodes by the operation of the overcharge basic determination circuit 21 shown in FIG. 1 will be described.

６Ｐスイッチの各スイッチのうち、スイッチ１２４−１〜４は、発光ダイオードによる降下電圧（電圧降下電圧）を調整する。スイッチ１２４−１〜４により、電流が流れる経路を調整することができる。スイッチ１２４−１〜４のオン・オフの組み合わせにより、電流が流れる経路が変わる。そのため、過電圧判定電圧を調整することができる。 Among the 6P switches, the switches 124-1 to 12-4 adjust a voltage drop (voltage drop voltage) due to the light emitting diode. The path through which the current flows can be adjusted by the switches 124-1 to 124-4. The path through which the current flows varies depending on the combination of turning on and off the switches 124-1 to 124-4. Therefore, the overvoltage determination voltage can be adjusted.

１つ目の例であるが、例えば、スイッチ１２４−１〜４がすべてオンの場合、スイッチ１２４−１、スイッチ１２４−２、スイッチ１２４−３、スイッチ１２４−４、青色発光ダイオード１１１−９〜１４を通る。すなわち、発光ダイオード１１１−１〜１４のうち、青色発光ダイオード１１１−９〜１４にのみ電流が流れるので、降下電圧は青色発光ダイオード６つ分となる。そのため、青色発光ダイオード６つ分に対応する過電圧判定電圧となる。 In the first example, for example, when all the switches 124-1 to 12-4 are turned on, the switch 124-1, the switch 124-2, the switch 124-3, the switch 124-4, and the blue light emitting diodes 111-9 to 111-9. 14 through. That is, among the light emitting diodes 111-1 to 14, the current flows only through the blue light emitting diodes 111-9 to 14-14, so the voltage drop is equivalent to six blue light emitting diodes. Therefore, an overvoltage determination voltage corresponding to six blue light emitting diodes is obtained.

２つ目の例であるが、例えば、スイッチ１２４−１〜３がオン、スイッチ１２４−４がオフの場合、電流は、スイッチ１２４−１、スイッチ１２４−２、スイッチ１２４−３、赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光ダイオード１１１−９〜１４を通る。すなわち、発光ダイオード１１１−１〜１４のうち、赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光ダイオード１１１−９〜１４にのみ電流が流れるので、降下電圧は青色発光ダイオード６つ分プラス赤色発光ダイオード１個分となる。そのため、青色発光ダイオード６つ分プラス赤色発光ダイオード１つ分に対応する過電圧判定電圧となり、先ほどの例より過電圧判定電圧は大きくなる。 In the second example, for example, when the switches 124-1 to 124-3 are on and the switch 124-4 is off, the currents are the switch 124-1, the switch 124-2, the switch 124-3, and the red light emitting diode. 111-8 and blue light emitting diodes 111-9-14. That is, among the light emitting diodes 111-1 to 14, current flows only through the red light emitting diode 111-8 and the blue light emitting diode 111-9 to 14, so that the voltage drop is equivalent to six blue light emitting diodes plus one red light emitting diode. It becomes. Therefore, an overvoltage determination voltage corresponding to six blue light emitting diodes plus one red light emitting diode is obtained, and the overvoltage determination voltage is larger than the previous example.

３つ目の例であるが、例えば、スイッチ１２４−１〜４がすべてオフの場合、青色発光ダイオード１１１−１〜４、青色発光ダイオード１１１−５〜６、青色発光ダイオード１１１−７、赤色発光ダイオード１１１−８、青色発光ダイオード１１１−９〜１４を通る。すなわち、発光ダイオード１１１−１〜１４のうち、すべて電流が流れるので、降下電圧は青色発光ダイオード１３個分プラス赤色発光ダイオード１つ分となる。そのため、青色発光ダイオード１３個分プラス赤色発光ダイオード１つ分に対応する過電圧判定電圧となる。 In the third example, for example, when all of the switches 124-1 to 12-4 are off, the blue light emitting diodes 111-1 to 111-4, the blue light emitting diodes 111-5 to 6, the blue light emitting diode 111-7, and the red light emitting device. It passes through the diode 111-8 and the blue light emitting diodes 111-9 to 14. That is, since current flows through all of the light emitting diodes 111-1 to 111-14, the voltage drop is equal to 13 blue light emitting diodes plus one red light emitting diode. Therefore, an overvoltage determination voltage corresponding to 13 blue light emitting diodes plus one red light emitting diode is obtained.

このように、１６通りの過電圧判定電圧が調整可能である。１６通りすべてに対して説明すると長くなるので、上記の３例の説明でもって、１６通りの過電圧判定電圧が調整可能であることが、説明・開示されたものと考える。 In this way, 16 different overvoltage determination voltages can be adjusted. Since it takes a long time to explain all the 16 patterns, it is considered that the 16 overvoltage determination voltages can be adjusted by the description of the above three examples.

赤色発光ダイオードは、青色発光ダイオードの半分の降下電圧のもの選ぶとよい。この場合、スイッチ１２４−１で４つの青色発光ダイオード分の降下電圧が変わり、スイッチ１２４−２で２つの青色発光ダイオード分の降下電圧が変わり、スイッチ１２４−３で１つの青色発光ダイオード分の降下電圧が変わり、スイッチ１２４−４で１つの赤色発光ダイオードの降下電圧つまり青色発光ダイオード０．５個分分の降下電圧が変わる。そのため、青色発光ダイオード０．５個分から７．５個分までの１６通りの降下電圧に対応した過電圧判定電圧が調整可能となる。 The red light emitting diode may be selected to have a voltage drop that is half that of the blue light emitting diode. In this case, the drop voltage for the four blue light emitting diodes changes at the switch 124-1, the drop voltage for the two blue light emitting diodes changes at the switch 124-2, and the drop for one blue light emitting diode changes at the switch 124-3. The voltage changes, and the switch 124-4 changes the drop voltage of one red light emitting diode, that is, the drop voltage of 0.5 blue light emitting diodes. Therefore, it is possible to adjust the overvoltage determination voltage corresponding to 16 types of drop voltage from 0.5 to 7.5 blue light emitting diodes.

６Ｐスイッチの各スイッチのうち、スイッチ１２４−５〜６は、電流を受ける抵抗の抵抗値を調整する。スイッチ１２４−５〜６により、電流が流れる経路を調整することができる。スイッチ１２４−５〜６のオン・オフの組み合わせにより、電流が流れる経路が変わる。そのため、抵抗器１１３−１〜３、スイッチ１２４−５〜６の合成抵抗が変わり、以下の理由により、過電圧判定電圧を調整することができる。 Among the switches of the 6P switch, the switches 124-5 to 6-6 adjust the resistance value of the resistor that receives the current. The path through which the current flows can be adjusted by the switches 124-5 to 6. The path through which the current flows changes depending on the combination of ON / OFF of the switches 124-5 to 6. Therefore, the combined resistance of the resistors 113-1 to 113 and the switches 124-5 to 6 is changed, and the overvoltage determination voltage can be adjusted for the following reason.

発電装置、蓄電装置の両端の電圧をｘとすると、発光ダイオード１１１−１〜１４に流れる電流は、Ａｅ^ｄｘで表すことができる。ここでＡ、ｄは定数、ｅは自然対数の底である。抵抗器１１３−１〜３、スイッチ１２４−５〜６の合成抵抗をＢとし、抵抗器１１３−１〜３の電圧がＣで、過電圧判定が切り替わるとすると、
Ａｅ^ｄｘ・Ｂ＝Ｃ・・・（式１）
が成り立つ。よって、
ｘ＝１／ｄ・ｌｎ（Ｃ／ＡＢ）∝ｌｎ（１／Ｂ）・・・（式２）
が成り立つ。ここでｌｎは自然対数を表す。したがって、過電圧判定が切り替わる電圧は、抵抗器１１３−１〜３、スイッチ１２４−５〜６の合成抵抗に反比例した値の対数に比例する。抵抗器１１３−１〜３、スイッチ１２４−５〜６の合成抵抗が小さい方が、過電圧判定電圧が大きくなり、抵抗器１１３−１〜３、スイッチ１２４−５〜６の合成抵抗が大きい方が、過電圧判定電圧が小さくなる。ただし、単純な比例関係となるわけではない。 Power generator, when the voltage across the power storage device to x, the current flowing through the light emitting diode 111-1～14 can be represented by ^{Ae dx.} Here, A and d are constants, and e is the base of the natural logarithm. Assuming that the combined resistance of the resistors 113-1 to 113-3 and the switches 124-5 to 6 is B, the voltage of the resistors 113-1 to 113-3 is C, and the overvoltage determination is switched.
Ae ^dx · B = C (Formula 1)
Holds. Therefore,
x = 1 / d · ln (C / AB) ∝ln (1 / B) (Formula 2)
Holds. Here, ln represents a natural logarithm. Therefore, the voltage at which the overvoltage determination is switched is proportional to the logarithm of the value inversely proportional to the combined resistance of the resistors 113-1 to 113-5 and the switches 124-5 to 6. The smaller the combined resistance of the resistors 113-1 to 113 and the switches 124-5 to 6, the larger the overvoltage determination voltage, and the larger the combined resistance of the resistors 113-1 to 13 and the switches 124-5 to 6 is larger. The overvoltage determination voltage is reduced. However, it is not a simple proportional relationship.

以下では抵抗器１１３−１は１ＭΩ（メガオーム）、抵抗器１１３−２は４７０ｋΩ（キロオーム）、抵抗器１１３−２は４７０ｋΩ（キロオーム）として説明する。 In the following description, it is assumed that the resistor 113-1 is 1 MΩ (megaohm), the resistor 113-2 is 470 kΩ (kiloohm), and the resistor 113-2 is 470 kΩ (kiloohm).

スイッチ１２４−５、スイッチ１２４−６が共にがオンの場合、電流は、スイッチ１２４−５、スイッチ１２４−６、抵抗器１１３−３を通る。すなわち、抵抗器１１３−１〜３のうち抵抗器１１３−３のみに電流が流れるので、実質的な抵抗は４７０ｋΩ（キロオーム）となる。 When both the switch 124-5 and the switch 124-6 are on, the current passes through the switch 124-5, the switch 124-6, and the resistor 113-3. That is, since a current flows only through the resistor 113-3 among the resistors 113-1 to 113-3, the substantial resistance is 470 kΩ (kiloohms).

スイッチ１２４−５がオン、スイッチ１２４−６がオフン場合、電流は、スイッチ１２４−５、抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３を通る。すなわち、抵抗器１１３−１〜３のうち抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３に電流が流れるので、実質的な抵抗は９４０ｋΩ（キロオーム）となる。 When switch 124-5 is on and switch 124-6 is off, current flows through switch 124-5, resistor 113-2, and resistor 113-3. That is, since a current flows through the resistor 113-2 and the resistor 113-3 among the resistors 113-1 to 113-3, the substantial resistance is 940 kΩ (kiloohms).

スイッチ１２４５−がオフ、スイッチ１２４−６がオン場合、電流は、抵抗器１１３−１、スイッチ１２４−６、抵抗器１１３−３を通る。すなわち、抵抗器１１３−１〜３のうち抵抗器１１３−１、抵抗器１１３−３に電流が流れるので、実質的な抵抗は１．４７ＭΩ（メガオーム）となる。 When the switch 1245 is off and the switch 124-6 is on, the current passes through the resistor 113-1, the switch 124-6, and the resistor 113-3. That is, since a current flows through the resistor 113-1 and the resistor 113-3 among the resistors 113-1 to 113-3, the substantial resistance is 1.47 MΩ (mega ohm).

スイッチ１２４−５、スイッチ１２４−６が共にオフ場合、電流は、抵抗器１１３−１、抵抗器１１３−２、抵抗器１１３−３を通る。すなわち、抵抗器１１３−１〜３のうちすべてに電流が流れるので、実質的な抵抗は１．９４ＭΩ（メガオーム）となる。 When both the switch 124-5 and the switch 124-6 are off, the current passes through the resistor 113-1, the resistor 113-2, and the resistor 113-3. That is, since a current flows through all of the resistors 113-1 to 113-1, the substantial resistance is 1.94 MΩ (mega ohm).

以上説明したとおり、スイッチ１２４−１〜６までによって、過電圧判定電圧を調整することができる。スイッチ１２４−１が一番粗動側、スイッチ１２４−６が一番微動側である。すなわち、スイッチ１２４−１で一番大きく過電圧判定電圧を変え、スイッチ１２４−６で一番小さく過電圧判定電圧を調整する。このようにして、発光ダイオードの製造バラツキに対応する。 As described above, the overvoltage determination voltage can be adjusted by the switches 124-1 to 12-6. The switch 124-1 is the most coarse movement side and the switch 124-6 is the finest movement side. That is, the overvoltage determination voltage is changed the largest by the switch 124-1, and the overvoltage determination voltage is adjusted the smallest by the switch 124-6. Thus, it corresponds to the manufacturing variation of the light emitting diode.

次に、図３に示される保護回路の動作について説明する。この保護回路は、ＵＰ端子からＤＯＷＮ端子までの間の電圧が一定以上上昇しないようにする。 Next, the operation of the protection circuit shown in FIG. 3 will be described. This protection circuit prevents the voltage between the UP terminal and the DOWN terminal from rising above a certain level.

ＵＰ端子からＤＯＷＮ端子までの電圧が十分に小さいときは、青色発光ダイオード１３１−１〜５は電流をほとんど流さない。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のベース・エミッタ間にはほとんど電流を流さない。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のコレクタ・エミッタ間にもほとんど電流を流さず、ＵＰ端子、ＤＯＷＮ端子間に電流を流さない。 When the voltage from the UP terminal to the DOWN terminal is sufficiently small, the blue light emitting diodes 131-1 to 13-5 hardly pass current. Therefore, almost no current flows between the base and emitter of the npn bipolar transistor 132. Therefore, little current flows between the collector and emitter of the npn bipolar transistor 132, and no current flows between the UP terminal and the DOWN terminal.

ＵＰ端子からＤＯＷＮ端子までの電圧が十分に大きくなると、青色発光ダイオード１３１−１〜５は電流を電流を流す。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のベース・エミッタ間に電流を流す。そのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１３２のコレクタ・エミッタ間に電流を流し、ＵＰ端子、ＤＯＷＮ端子間に電流を流す。このことにより、ＵＰ端子、ＤＯＷＮ端子間の電圧が大きくなりすぎないようにする。 When the voltage from the UP terminal to the DOWN terminal becomes sufficiently large, the blue light emitting diodes 131-1 to 13-5 pass current. Therefore, a current is passed between the base and emitter of the npn bipolar transistor 132. Therefore, a current flows between the collector and emitter of the npn bipolar transistor 132, and a current flows between the UP terminal and the DOWN terminal. This prevents the voltage between the UP terminal and the DOWN terminal from becoming too large.

以上のように、この保護回路はＵＰ、ＤＯＷＮ端子間に大きな電圧がかかると電流を流し、電圧が大きくなりすぎないようにする。 As described above, this protection circuit allows a current to flow when a large voltage is applied between the UP and DOWN terminals, so that the voltage does not become too large.

次に、図１を参照し、実際の回路でどのような役割を果たすか説明する。 Next, with reference to FIG. 1, what kind of role it plays in an actual circuit will be described.

保護回路２４によって、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のソース・ゲート間に大きな電圧がかかり過ぎないようにし、ｐ型電界効果トランジスタ１１５を保護する。電界効果トランジスタは、ソース・ゲート間の耐圧が２０Ｖ程度のものが多い。 The protection circuit 24 protects the p-type field effect transistor 115 by preventing an excessive voltage from being applied between the source and gate of the p-type field effect transistor 115. Many field-effect transistors have a source-gate breakdown voltage of about 20V.

保護回路２５によって、ｎ型電界効果トランジスタ１１８、ｎ型電界効果トランジスタ１２３のソース・ゲート間に大きな電圧がかかり過ぎないようにし、ｎ型電界効果トランジスタ１１８、ｎ型電界効果トランジスタ１２３を保護する。第二の増幅段２２、保護回路２５は、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が非常に大きくなった場合に、ｐ型電界高トランジスタ１１５により、ノード１２６の電位を上げようとする効果と、保護回路２５によってノード１２６の電位を下げようとする効果が戦い、保護回路２５による効果が十分発揮されない可能性があるので、ｐ型電界高トランジスタ１１５の能力を抑えるために、抵抗器１２５を挿入しておくとよい。抵抗器１２５は、例えば４７Ωが適する。こうすることにより、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が非常に大きくなった場合に、ノード１２６の電位が上がり過ぎないようにすることができる。 The protection circuit 25 protects the n-type field effect transistor 118 and the n-type field effect transistor 123 by preventing an excessive voltage from being applied between the source and gate of the n-type field effect transistor 118 and the n-type field effect transistor 123. The second amplification stage 22 and the protection circuit 25 have the effect of increasing the potential of the node 126 by the p-type field high transistor 115 when the voltage between both ends of the power generation device and the power storage device becomes very large. Since there is a possibility that the effect of lowering the potential of the node 126 is fought by the protection circuit 25 and the effect of the protection circuit 25 may not be sufficiently exerted, the resistor 125 is inserted to suppress the capability of the p-type field high transistor 115. It is good to keep. For example, 47 Ω is suitable for the resistor 125. Thus, the potential of the node 126 can be prevented from rising excessively when the voltage across the power generation device and the power storage device becomes extremely large.

発電装置、蓄電装置の両端の電圧が小さい場合、ノード１１４の電位は高くなる。そして発電装置、蓄電装置の両端の電圧が過電圧判定電圧より大きくなると、ノード１１４の電位は低くなる。そして、何らかの理由により、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が過電圧判定電圧が非常に大きくなると、保護回路２４の働きにより、ノード１１４の電位は、低いが、発電装置、蓄電装置のプラス端子側から見た差分は２０Ｖ以下の値に抑えられる。 When the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device is small, the potential of the node 114 is high. When the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device becomes larger than the overvoltage determination voltage, the potential of the node 114 becomes low. For some reason, when the voltage across the power generation device and the power storage device becomes too large, the potential of the node 114 is low due to the action of the protection circuit 24, but the positive terminal side of the power generation device and the power storage device. The difference seen from is suppressed to a value of 20V or less.

発電装置、蓄電装置の両端の電圧が小さい場合、ノード１２６の電位は低くなる。そして発電装置、蓄電装置の両端の電圧が過電圧判定電圧より大きくなると、ノード１２６の電位は高くなる。そして、何らかの理由により、発電装置、蓄電装置の両端の電圧が過電圧判定電圧が非常に大きくなると、保護回路２５の働きにより、ノード１２６の電位は、高いが、発電装置、蓄電装置のマイナス端子側から見た差分は２０Ｖ以下の値に抑えられる。 When the voltage across the power generation device and the power storage device is small, the potential of the node 126 is low. When the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device becomes higher than the overvoltage determination voltage, the potential of the node 126 increases. For some reason, when the voltage at both ends of the power generation device and the power storage device becomes very large, the potential of the node 126 is high due to the action of the protection circuit 25, but the negative terminal side of the power generation device and the power storage device. The difference seen from is suppressed to a value of 20V or less.

（特性）
次に、過電圧保護装置１１の電気的特性について述べる。図５に、蓄電装置両端の電圧と蓄電装置を短絡する電流の関係のシミュレーション結果を示す。図５は、スイッチ１２４−１はオン、スイッチ１２４−２はオン、スイッチ１２４−３オン、スイッチ１２４−４はオフ、スイッチ１２４−５はオン、スイッチ１２４−６はオフのときのものである。図６に、蓄電装置両端の電圧と蓄電装置を短絡する電流の関係の実測値を示す。図６はスイッチ１２４−１はオン、スイッチ１２４−２はオフ、スイッチ１２４−３オン、スイッチ１２４−４はオン、スイッチ１２４−５はオフ、スイッチ１２４−６はオフのときのものである。共に（ａ）はリニアスケール、（ｂ）は対数スケールで描かれており、両者は同じことを表している。例えば１．Ｅ−０３は１０^−３を表す。 (Characteristic)
Next, the electrical characteristics of the overvoltage protection device 11 will be described. FIG. 5 shows a simulation result of the relationship between the voltage across the power storage device and the current that short-circuits the power storage device. In FIG. 5, the switch 124-1 is on, the switch 124-2 is on, the switch 124-3 is on, the switch 124-4 is off, the switch 124-5 is on, and the switch 124-6 is off. . FIG. 6 shows measured values of the relationship between the voltage across the power storage device and the current that short-circuits the power storage device. In FIG. 6, the switch 124-1 is on, the switch 124-2 is off, the switch 124-3 is on, the switch 124-4 is on, the switch 124-5 is off, and the switch 124-6 is off. Both are drawn on a linear scale and (b) on a logarithmic scale, both representing the same thing. For example: E-03 represents ^10-3 .

シミュレーションの図５を見ると、シミュレーションによると、蓄電装置両端の電圧が１４．１４Ｖ付近で、蓄電装置両端の電圧のわずかな変化で蓄電装置両端を短絡する電流が一気に増えることが分かる。点は、蓄電装置両端の電圧１ｍＶ（ミリボルト）ごとに打たれているため、蓄電装置両端を短絡する電流が約６桁変化するのに、蓄電装置両端の電圧が６ｍＶ（ミリボルト）以下の変化しか必要ない。また、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいとき、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は、４０μＡ（マイクロアンペア）以下である。少なくとも、過電圧判定電圧より１００ｍＶ（ミリボルト）低い蓄電装置両端の電圧が１４．０４Ｖにおいて、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は、４０μＡ（マイクロアンペア）以下である。 From the simulation shown in FIG. 5, it can be seen from the simulation that when the voltage across the power storage device is around 14.14 V, the current that short-circuits the power storage device is increased by a slight change in the voltage across the power storage device. Since the point is struck every 1 mV (millivolt) across the power storage device, the current that shorts the power storage device changes by about 6 digits, but the voltage across the power storage device changes only below 6 mV (millivolt). unnecessary. Further, when the voltage at both ends of the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage, the consumption current, which is a current for short-circuiting both ends of the power storage device, is 40 μA (microamperes) or less. At least, when the voltage at both ends of the power storage device which is 100 mV (millivolt) lower than the overvoltage determination voltage is 14.04 V, the consumption current which is a current for short-circuiting both ends of the power storage device is 40 μA (microamperes) or less.

配線抵抗などの影響なども含んだ実測値の図６を見ても、蓄電装置両端の電圧が１４．０Ｖ〜１４．１Ｖ付近で、蓄電装置両端の電圧と蓄電装置両端を短絡する電流が一気に増えることが分かる。実験に用いた直流電源装置が、２．５Ａ（アンペア）までしか流せないものであったため、数十Ａ（アンペア）の電流を流した結果は載せていないが、蓄電装置両端の電圧が１００ｍＶ（ミリボルト）の変化で、蓄電装置両端を短絡する電流が６桁近く変化している。また、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいとき、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は、２μＡ（マイクロアンペア）以下である。少なくとも、過電圧判定電圧より１００ｍＶ（ミリボルト）低い蓄電装置両端の電圧が１１３．９８Ｖにおいて、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は、２μＡ（マイクロアンペア）以下である。発明者の最近の研究により、過電圧基本判定回路２１には、ツェナーダイオードを用いるよりも発光ダイオードを用いる方が、低消費電流性に優れることが分かっている。尚、実測データは、素子のばらつきや温度依存性により、同様の回路・装置を作っても同じ結果になるとは限らないことに注意が必要である。 6 that the measured values including the influence of the wiring resistance and the like are seen, the voltage at both ends of the power storage device is in the vicinity of 14.0 V to 14.1 V, and the current that short-circuits both ends of the power storage device and the current at both ends of the power storage device at once. You can see that it increases. Since the DC power supply used in the experiment can only flow up to 2.5 A (ampere), the result of flowing a current of several tens of A (ampere) is not listed, but the voltage across the power storage device is 100 mV ( With the change in millivolts, the current that short-circuits both ends of the power storage device has changed by nearly 6 digits. Further, when the voltage at both ends of the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage, the consumption current that is a current for short-circuiting both ends of the power storage device is 2 μA (microamperes) or less. At least, when the voltage at both ends of the power storage device which is 100 mV (millivolt) lower than the overvoltage determination voltage is 113.98 V, the current consumption that is a current for short-circuiting both ends of the power storage device is 2 μA (microamperes) or less. According to recent research by the inventor, it is known that the overvoltage basic determination circuit 21 is superior in low current consumption when a light emitting diode is used rather than a Zener diode. It should be noted that the actual measurement data does not always produce the same result even if a similar circuit / device is produced due to variations in elements and temperature dependence.

また、過電圧保護装置１１には、蓄電装置のプラス端子と、発電装置のプラス端子間にスイッチとして働く電界効果トランジスタ等が不要である。そのため、電装置両端を短絡する電流による消費電流に起因する消費電力以外に、わずかな配線による電圧降下を除くと消費電力は存在しない。 Further, the overvoltage protection device 11 does not require a field effect transistor or the like that acts as a switch between the positive terminal of the power storage device and the positive terminal of the power generation device. For this reason, there is no power consumption except for a voltage drop due to a slight wiring, in addition to the power consumption caused by the current consumed by the current that short-circuits both ends of the electric device.

以上まとめると、過電圧判定電圧付近で、蓄電装置両端を短絡する電流は、蓄電装置両端の電圧に対して急激に変化し、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいとき、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は非常に小さい。 In summary, the current that short-circuits both ends of the power storage device near the overvoltage determination voltage changes abruptly with respect to the voltage at both ends of the power storage device, and when the voltage at both ends of the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage, The consumption current, which is a short-circuit current, is very small.

次に、図２を用いて説明したスイッチ１２４依存性について述べる。図７に、スイッチ１２４の設定と過電圧判定電圧の関係のシミュレーション結果を示す。図８、スイッチ１２４の設定と過電圧判定電圧の関係の実測値を示す。例えば、一番左の棒は、スイッチ１２４−１がオン、スイッチ１２４−２がオン、スイッチ１２４−３がオン、スイッチ１２４−４がオン、スイッチ１２４−５がオフ、スイッチ１２４−６がオフのときの過電圧判定電圧である。 Next, the switch 124 dependency described with reference to FIG. 2 will be described. FIG. 7 shows a simulation result of the relationship between the setting of the switch 124 and the overvoltage determination voltage. FIG. 8 shows measured values of the relationship between the setting of the switch 124 and the overvoltage determination voltage. For example, in the leftmost bar, switch 124-1 is on, switch 124-2 is on, switch 124-3 is on, switch 124-4 is on, switch 124-5 is off, switch 124-6 is off This is the overvoltage determination voltage at.

スイッチ１２４−１〜４により発光ダイオードの降下電圧が決まり、上位のスイッチの変化が、下位のスイッチの変化の半分の降下電圧となるため、スイッチ１２４−１〜４と過電圧判定電圧の関係は、ＤＡ（ディジタル・アナログ)変換したような結果となる。一方、スイッチ１２１−５、６による過電圧判定電圧の変化の効果は、式２に示した通り、単純な線形の関係とはならない。図２に示した構成の場合、スイッチ１２４内の下の番号（１、２、３、４、５、６）が小さいほど、過電圧判定電圧の変化が大きい。尚、実測データは、素子のばらつきや温度依存性により、同様の回路・装置を作っても同じ結果になるとは限らないことに注意が必要である。尚、シミュレーションは２７℃、実測値は２０℃で行った。 Since the drop voltage of the light emitting diode is determined by the switches 124-1 to 4, and the change in the upper switch is half the drop voltage of the change in the lower switch, the relationship between the switches 124-1 to 124 and the overvoltage determination voltage is The result is a DA (digital / analog) conversion. On the other hand, the effect of the change of the overvoltage determination voltage by the switches 121-5 and 6 does not have a simple linear relationship as shown in Equation 2. In the case of the configuration illustrated in FIG. 2, the smaller the lower number (1, 2, 3, 4, 5, 6) in the switch 124, the greater the change in the overvoltage determination voltage. It should be noted that the actual measurement data does not always produce the same result even if a similar circuit / device is produced due to variations in elements and temperature dependence. The simulation was performed at 27 ° C. and the measured value was 20 ° C.

シミュレーションの図７では、１３Ｖ〜２９Ｖの過電圧判定電圧に調整できる。実測値の図８では、１１Ｖ〜２５Ｖの過電圧判定電圧に調整できる。シミュレーションと実測値で過電圧判定電圧の結果が異なるのは、主として発光ダイオード１１１−１〜１４のモデルが異なることにより、発光ダイオード１１１−１〜１４の降下電圧が異なることに起因する。 In the simulation of FIG. 7, the overvoltage determination voltage can be adjusted to 13V to 29V. In the actually measured value in FIG. 8, the overvoltage determination voltage of 11V to 25V can be adjusted. The result of the overvoltage determination voltage is different between the simulation and the actual measurement value because the voltage drop of the light emitting diodes 111-1 to 14-14 is mainly different because the models of the light-emitting diodes 111-1 to 14-14 are different.

図９に、シミュレーションである図５、図７の結果を出すのに用いた素子のモデル名等の情報と、実測値である図６、図８の結果を出すのに用いた素子のモデル等の情報を示す。もちろん種々の変更が可能である。この情報により、発明は十分に開示されたものと考える。 FIG. 9 shows information such as model names of elements used to obtain the simulation results shown in FIGS. 5 and 7, and element models used to obtain the actual measurement values shown in FIGS. 6 and 8. Information. Of course, various changes are possible. With this information, the invention is considered fully disclosed.

（本質的理由）
過電圧保護装置１１は、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいとき、蓄電装置両端を短絡する電流である消費電流は非常に小さく、消費電力が非常に小さい。その本質的理由は、構成する各部分である、第一の過電圧基本判定回路２１、第二の増幅回路２２、冷却用ファン制御回路２３、第一の電圧入力型スイッチング素子１２３、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５、冷却用ファン１２２がそれぞれ、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいときに、極めて小さい電流しか消費しないためである。 (Essential reason)
When the voltage at both ends of the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage, the overvoltage protection device 11 consumes very little current and is very low in power consumption. The essential reasons are the first overvoltage basic determination circuit 21, the second amplifier circuit 22, the cooling fan control circuit 23, the first voltage input type switching element 123, and the first protection, which are the constituent parts. This is because each of the circuit 24, the second protection circuit 25, and the cooling fan 122 consumes an extremely small current when the voltage across the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage.

第一の過電圧基本判定回路２１に関しては、発光ダイオードは、両端にかかる電圧に対し流れる電流が指数関数的に変化するため、蓄電装置両端の電圧が過電圧判定電圧より十分小さいときは発光ダイオード１１１−１〜１４に流れる電流は極めて小さい。また、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２のコレクタ、エミッタ間に流れる電流も、発光ダイオード１１１−１〜１４に流れる電流を増幅しているため、極めて小さい。 Regarding the first overvoltage basic determination circuit 21, the current flowing in the light emitting diode with respect to the voltage applied to both ends changes exponentially. Therefore, when the voltage across the power storage device is sufficiently smaller than the overvoltage determination voltage, the light emitting diode 111- The current flowing through 1 to 14 is extremely small. Also, the current flowing between the collector and emitter of the npn bipolar transistor 112 is extremely small because it amplifies the current flowing through the light emitting diodes 111-1 to 111-14.

第二の増幅回路２２は、ｎ型電界効果トランジスタとｐ型電界効果トランジスタによるいわゆるインバータ回路ではないため、貫通電流が流れることもなく、ノード１１４の電位が高い場合は、ｐ型電界効果トランジスタ１１５もほとんど電流を流さない。 The second amplifier circuit 22 is not a so-called inverter circuit composed of an n-type field effect transistor and a p-type field effect transistor, so that no through current flows and the p-type field effect transistor 115 is used when the potential of the node 114 is high. However, almost no current flows.

冷却用ファン制御回路２３は、ノード１２６の電位が低い場合、ｎ型電界効果トランジスタ１１８が定電圧素子１１９への電流供給を止めてしまうため、定電圧素子１１９と冷却ファンの消費する電流は極めて小さくなる。また、ｎ型電界効果トランジスタ１２３の
消費電流も非常に小さくなる。冷却ファンは、ｎ型電界効果トランジスタ１２３の
消費電流が小さいときは回転する必要がない。 In the cooling fan control circuit 23, when the potential of the node 126 is low, the n-type field effect transistor 118 stops supplying the current to the constant voltage element 119. Therefore, the current consumed by the constant voltage element 119 and the cooling fan is extremely high. Get smaller. In addition, the consumption current of the n-type field effect transistor 123 becomes very small. The cooling fan does not need to rotate when the consumption current of the n-type field effect transistor 123 is small.

過電圧保護装置１１は、電圧判定電圧付近で、蓄電装置両端を短絡する電流は、蓄電装置両端の電圧に対して急激に変化する。その本質的理由は、第一の過電圧基本判定回路２１における発光ダイオードが、両端にかかる電圧に対し流れる電流が指数関数的に変化することを利用し、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ１１２および第二の増幅回路２２で増幅しているためである。これだけの増幅段でも先ほど示した急峻な電圧電流特性が実現する。 In the overvoltage protection device 11, near the voltage determination voltage, the current that short-circuits both ends of the power storage device changes rapidly with respect to the voltage across the power storage device. The essential reason is that the light-emitting diode in the first overvoltage basic determination circuit 21 utilizes the fact that the current flowing with respect to the voltage applied to both ends changes exponentially, and the npn-type bipolar transistor 112 and the second amplifier circuit. This is because the signal is amplified at 22. Even in such an amplification stage, the steep voltage-current characteristics shown above are realized.

過電圧保護装置１１は、発光ダイオードの降下電圧がばらついても所望の過電圧判定電圧を実現できる。その本質的理由は、スイッチにより、発光ダイオード１１１−１〜１４を含む部分の降下電圧と抵抗器１１３−１〜３を含む部分の合成抵抗を調整できるためである。 The overvoltage protection device 11 can realize a desired overvoltage determination voltage even if the drop voltage of the light emitting diode varies. The essential reason is that the drop voltage of the part including the light emitting diodes 111-1 to 14 and the combined resistance of the part including the resistors 113-1 to 113-3 can be adjusted by the switch.

（効果）
第１の実施の形態により、転換負荷機能を持つ過電圧保装置の電力を消費するべきではない場合の自己消費電流、消費電力を極めて小さく抑えることができ、かつ蓄電装置を短絡する電流の電圧依存性を極めて小さく抑えることができる。また、発光ダイオードの降下電圧がばらついても所望の過電圧判定電圧を実現できる。 (effect)
According to the first embodiment, the self-consumption current when the power of the overvoltage holding device having the conversion load function should not be consumed, the power consumption can be suppressed to be extremely small, and the voltage dependence of the current that short-circuits the power storage device Can be kept extremely small. Further, a desired overvoltage determination voltage can be realized even if the drop voltage of the light emitting diode varies.

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、過電圧保護装置に関する。第２の実施の形態における過電圧保護装置の回路図を、図１０に示す。第１０の実施の形態に関し、構成、接続、動作、効果の順に説明する。 [Second Embodiment]
The second embodiment relates to an overvoltage protection device. FIG. 10 shows a circuit diagram of the overvoltage protection device according to the second embodiment. The tenth embodiment will be described in the order of configuration, connection, operation, and effect.

（構成）
第２の実施の形態における過電圧保護装置１１は、第一の過電圧基本判定回路２１、第二の増幅回路２２、冷却用ファン制御回路２３、第一の電圧入力型スイッチング素子１２３、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５、冷却用ファン１２２に加え、逆電流防止ダイオード１２４を持つ。 (Constitution)
The overvoltage protection device 11 in the second embodiment includes a first overvoltage basic determination circuit 21, a second amplifier circuit 22, a cooling fan control circuit 23, a first voltage input type switching element 123, and a first protection. In addition to the circuit 24, the second protection circuit 25, and the cooling fan 122, a reverse current prevention diode 124 is provided.

第一の過電圧基本判定回路２１の詳細は図２に、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５の詳細は図３に、定電圧素子１１９のシミュレーション上の詳細は図４に示した通りである。定電圧素子１１９は、実際には単一素子である。 Details of the first overvoltage basic determination circuit 21 are shown in FIG. 2, details of the first protection circuit 24 and the second protection circuit 25 are shown in FIG. 3, and simulation details of the constant voltage element 119 are shown in FIG. Street. The constant voltage element 119 is actually a single element.

図２に示される通り、過電圧基本判定回路２１は、青色発光ダイオード１１１−１〜７、１１１−９〜１４、赤色発光ダイオード１１１−８、スイッチ１２４、抵抗器１１３−１、１１３−２、１１３−３により構成される。スイッチ１２４は例えば６Ｐスイッチ（６つのスイッチ機能を持つ部品）で、スイッチ１２４−１〜６により構成される。６Ｐスイッチは、広く流通している。 As shown in FIG. 2, the overvoltage basic determination circuit 21 includes blue light emitting diodes 111-1 to 111, 111-9 to 14, red light emitting diode 111-8, a switch 124, resistors 113-1, 113-2, 113. -3. The switch 124 is, for example, a 6P switch (a component having six switch functions), and includes the switches 124-1 to 12-6. 6P switches are widely distributed.

第一の過電圧基本判定回路２１、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５、シミュレーション上の定電圧素子１１９は第１の実施の形態の場合と同様である。上記構成は、あくまで実施の例であり、種々の変更が可能であり、本発明の範囲が上記に限定されるものではない。 The first overvoltage basic determination circuit 21, the first protection circuit 24, the second protection circuit 25, and the constant voltage element 119 in the simulation are the same as those in the first embodiment. The above configuration is merely an example and various modifications are possible, and the scope of the present invention is not limited to the above.

（接続）
図１０を参照し、第２の実施の形態における第二の増幅回路２２の電気的接続を説明する。 (Connection)
The electrical connection of the second amplifier circuit 22 in the second embodiment will be described with reference to FIG.

抵抗器１２５の一方の端子は、発電装置のプラス側のノード３０１に接続される。抵抗器１２５のもう一方の端子は、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のソース側に接続される。 One terminal of the resistor 125 is connected to the node 301 on the positive side of the power generator. The other terminal of the resistor 125 is connected to the source side of the p-type field effect transistor 115.

図１０を参照し、冷却用ファン制御回路２３の電気的接続を説明する。 The electrical connection of the cooling fan control circuit 23 will be described with reference to FIG.

第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のソースは、電源のマイナス側のノード３０３に接続され、ゲートは、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のドレイン、第二の抵抗負荷１１６の一方の端子、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３のゲート、保護回路２５のＵＰ側に接続され、ドレインは定電圧素子１１９のＶＳＳ端子、冷却ファン１２２のＶＳＳ端子に接続される。 The source of the second n-type field effect transistor 118 is connected to the node 303 on the negative side of the power supply, the gate is the drain of the p-type field effect transistor 115, one terminal of the second resistance load 116, the first The gate of the n-type field effect transistor 123 is connected to the UP side of the protection circuit 25, and the drain is connected to the VSS terminal of the constant voltage element 119 and the VSS terminal of the cooling fan 122.

第一の定電圧素子１１９のＶＳＳ端子は、第二の電圧入力型スイッチング素子１１８のドレインおよび、冷却用ファン１２２のＶＳＳ端子に接続され、ＶＤＤ端子は、発電装置のプラス側のノード３０１に接続され、ＯＵＴ端子は、冷却用ファン１２２のＶＤＤ端子に接続される。 The VSS terminal of the first constant voltage element 119 is connected to the drain of the second voltage input type switching element 118 and the VSS terminal of the cooling fan 122, and the VDD terminal is connected to the positive node 301 of the power generator. The OUT terminal is connected to the VDD terminal of the cooling fan 122.

第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３のソースは、電源のマイナス側のノード３０３に接続され、ゲートは、ｐ型電界効果トランジスタ１１５のドレインおよびと抵抗器１１６の一端および、第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のゲートに接続され、ドレインは、発電装置のプラス側のノード３０１に接続される。 The source of the first n-type field effect transistor 123 is connected to the node 303 on the negative side of the power supply, the gate is the drain of the p-type field effect transistor 115, one end of the resistor 116, and the second n-type field. The drain of the effect transistor 118 is connected to the node 301 on the positive side of the power generator.

冷却用ファン１２２は、第一のｎ型電界効果型トランジスタ１２３を冷却するように物理的に配置する。通常、冷却用ファン１２２にヒートシンクが取り付けられ、そのヒートシンクが第一のｎ型電界効果型トランジスタ１２３に密着するように配置される。 The cooling fan 122 is physically arranged to cool the first n-type field effect transistor 123. Normally, a heat sink is attached to the cooling fan 122 and the heat sink is disposed so as to be in close contact with the first n-type field effect transistor 123.

逆電流防止ダイオード１２４のアノードは、発電装置のプラス側のノード３０１に接続され、逆電流防止ダイオード１２４のカソードは、蓄電装置のプラス側のノード３０２に接続される。 The anode of the reverse current prevention diode 124 is connected to the positive node 301 of the power generator, and the cathode of the reverse current prevention diode 124 is connected to the positive node 302 of the power storage device.

ノード３０１は、発電装置のプラス側のノードで、ノード３０２は、蓄電装置のプラス側のノードである。ノード３０３は、電源のマイナス側のノードで、発電装置、蓄電装置のマイナス側を接続する。 Node 301 is a positive node of the power generation device, and node 302 is a positive node of the power storage device. A node 303 is a node on the minus side of the power source, and connects the minus side of the power generation device and the power storage device.

あまり本質的ではないため図示しなかったが、安定化のため、ノード１２６、ノード１２０、ノード１２１にはキャパシタを接続するとよい。その他の部分は、第一の実施の形態の場合と同じである。上記接続は、あくまで実施の例であり、種々の変更が可能であり、本発明の範囲が上記に限定されるものではない。 Although not shown because it is not so essential, a capacitor may be connected to the node 126, the node 120, and the node 121 for stabilization. Other parts are the same as those in the first embodiment. The above connection is merely an example and various modifications are possible, and the scope of the present invention is not limited to the above.

（動作）
第２の実施の形態の特徴部分である、逆電流防止ダイオード１２４の導入の効果について説明する。 (Operation)
The effect of introducing the reverse current prevention diode 124, which is a characteristic part of the second embodiment, will be described.

発電装置が発電していて、蓄電装置に充電している場合、ノード３０３の電位は、ノード３０２の電位より高くなる。一方、発電装置が発電していない場合、ノード３０１の電位は０Ｖ付近となる。この状態に加え、発電装置が発電しているが、発電が不十分で、ノード３０１の電位はノード３０２の電位より低くなるという状態も存在する。 When the power generation device is generating power and charging the power storage device, the potential of the node 303 is higher than the potential of the node 302. On the other hand, when the power generation device is not generating power, the potential of the node 301 is around 0V. In addition to this state, there is a state in which the power generation apparatus generates power, but power generation is insufficient, and the potential of the node 301 is lower than the potential of the node 302.

発電装置が発電していて、蓄電装置に充電している場合、第１の実施の形態で説明した場合と同様の動作となる。すなわち、以下の様になる。 When the power generation device is generating power and charging the power storage device, the operation is the same as that described in the first embodiment. That is, it is as follows.

図１０を参照し、発電装置が発電していて、蓄電装置に充電している場合で、蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合の過電圧保護装置１１の動作を説明する。蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に高い電位を出力する。その結果、ｐ型電界効果トランジスタ１１５はソース・ドレイン間に電流をほとんど流さない。その結果、抵抗器１１６の両端に電圧がほとんど発生せず、ノード１２６は低い電位となる。ここで抵抗器１２５の抵抗値は小さいので、動作にほとんど影響しない。その結果、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間にほとんど電流を流さない。この場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、熱はほとんど発生しない。 With reference to FIG. 10, the operation of the overvoltage protection device 11 when the power generation device is generating power and charging the power storage device and the voltage across the power storage device is sufficiently low will be described. When the voltage across the power storage device is sufficiently low, the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a high potential to the node 114. As a result, the p-type field effect transistor 115 hardly flows current between the source and the drain. As a result, almost no voltage is generated across the resistor 116, and the node 126 has a low potential. Here, since the resistance value of the resistor 125 is small, it hardly affects the operation. As a result, the first n-type field effect transistor 123 hardly flows current between the source and the drain. In this case, almost no heat is generated in the first n-type field effect transistor 123.

この場合の消費電流は、第１の実施の形態の場合とほぼ同じとなる。 The current consumption in this case is almost the same as in the first embodiment.

図１０を参照し、蓄電装置に充電している場合で、蓄電装置の両端の電圧が十分高い場合の過電圧保護装置１１の動作を説明する。蓄電装置の両端の電圧が十分低い場合、過電圧基本判定回路２１はノード１１４に低い電位を出力する。その結果、ｐ型電界効果トランジスタ１１５はソース・ドレイン間にある程度の電流を流す。その結果、抵抗器１１６の両端に大きな電圧が発生し、ノード１２６は高い電位となる。ここで抵抗器１２５の抵抗値は小さいので、動作にほとんど影響しない。その結果、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３は、ソース・ドレイン間に大きな電流を流す。そのため、発電装置、蓄電装置の両端の電圧は一定以上になるのを防ぐ。また、この場合、第一のｎ型電界効果トランジスタ１２３に、熱が発生する。 With reference to FIG. 10, the operation of the overvoltage protection device 11 when the power storage device is charged and the voltage across the power storage device is sufficiently high will be described. When the voltage across the power storage device is sufficiently low, the overvoltage basic determination circuit 21 outputs a low potential to the node 114. As a result, the p-type field effect transistor 115 passes a certain amount of current between the source and the drain. As a result, a large voltage is generated across the resistor 116, and the node 126 has a high potential. Here, since the resistance value of the resistor 125 is small, it hardly affects the operation. As a result, the first n-type field effect transistor 123 causes a large current to flow between the source and the drain. Therefore, the voltage across the power generation device and the power storage device is prevented from exceeding a certain level. In this case, heat is generated in the first n-type field effect transistor 123.

また、第二のｎ型電界効果トランジスタ１１８のソース・ドレイン間にもある程度の電流が流れる。その結果、定電圧素子１１９のＶＳＳ端子は、発電装置、蓄電装置のマイナス端子３０３とほぼ同じ電位となり、ＯＵＴ端子はＶＳＳより例えば１２Ｖ高い電位となる。そして冷却ファン１２２のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子間は例えば１２Ｖとなり、冷却ファン１２２が回転する。第一のｎＭＯＳ電界効果トランジスタ１２３に、熱が発生するが、冷却ファン１２２が回転し冷却される。 A certain amount of current also flows between the source and drain of the second n-type field effect transistor 118. As a result, the VSS terminal of the constant voltage element 119 has substantially the same potential as the negative terminal 303 of the power generation device and the power storage device, and the OUT terminal has a potential that is, for example, 12V higher than VSS. The voltage between the VDD terminal and the VSS terminal of the cooling fan 122 is, for example, 12 V, and the cooling fan 122 rotates. Although heat is generated in the first nMOS field effect transistor 123, the cooling fan 122 rotates and is cooled.

発電装置が発電していない場合、ノード３０１の電位は０Ｖ付近となる。この状態では、第二の増幅回路２２、冷却用ファン制御回路２３、第一の電圧入力型スイッチング素子１２３、第一の保護回路２４、第二の保護回路２５、冷却用ファン１２２にＶＤＤ電源が供給されないため、消費電流は、さらに小さい値となる。さらに小さい値とは、逆電流防止ダイオード１２４に流れる逆電流であり、非常に小さい。 When the power generation device is not generating power, the potential of the node 301 is around 0V. In this state, VDD power is supplied to the second amplifier circuit 22, the cooling fan control circuit 23, the first voltage input type switching element 123, the first protection circuit 24, the second protection circuit 25, and the cooling fan 122. Since it is not supplied, the current consumption becomes even smaller. The smaller value is the reverse current flowing through the reverse current prevention diode 124 and is very small.

発電装置が発電しているが、発電が不十分で、ノード３０１の電位はノード３０２の電位より低くなるという状態は、すでに述べた２つの状態（発電装置が発電していて、蓄電装置に充電している場合、発電装置が発電していない場合）の中間の消費電流となる。 Although the power generation device is generating power, but the power generation is insufficient and the potential of the node 301 is lower than the potential of the node 302, the two states described above (the power generation device is generating power and charging the power storage device) In the case where the power generator is not generating power).

（効果）
第２の実施の形態により、転換負荷機能を持った過電圧保装置の電力を消費するべきではない場合の自己消費電流を極めて小さく抑えることができる。 (effect)
According to the second embodiment, the self-consumption current when the power of the overvoltage holding device having the conversion load function should not be consumed can be extremely reduced.

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態の独立電源システムは図１１に示されるとおりである。第３の実施の形態の独立電源システムは、第１の実施の形態の過電圧保護装置１１、発電装置３３５、蓄電装置３３３を含む。発電装置３３５が、蓄電装置３３３に接続される。過電圧保護装置１１が、発電装置３３５、蓄電装置３３３のプラス端子３０１と、発電装置３３５、蓄電装置３３３のマイナス端子３０３との間に接続される。 [Third Embodiment]
The independent power supply system of the third embodiment is as shown in FIG. The independent power supply system of the third embodiment includes the overvoltage protection device 11, the power generation device 335, and the power storage device 333 of the first embodiment. A power generation device 335 is connected to the power storage device 333. Overvoltage protection device 11 is connected between positive terminal 301 of power generation device 335 and power storage device 333 and negative terminal 303 of power generation device 335 and power storage device 333.

発電装置３３５には、自然エネルギーを利用したものが適する。特に風力発電装置などが適する。蓄電装置３３３には鉛蓄電池を用いることができる。以下では、発電装置３３５に風力発電装置を、蓄電装置３３３に鉛蓄電池を用いた場合について説明する。ただし、蓄電装置にはリチウムイオン電池等、鉛蓄電池以外の電池、電気二重層キャパシタなども用いることができる。 As the power generation device 335, a device using natural energy is suitable. Wind power generators are particularly suitable. A lead storage battery can be used for the power storage device 333. Hereinafter, a case where a wind power generator is used as the power generator 335 and a lead storage battery is used as the power storage device 333 will be described. However, a battery other than a lead storage battery, an electric double layer capacitor, or the like can be used for the power storage device.

第１の実施の形態の独立電源システムは図１１に示されるとおりである。第３の実施の形態の独立電源システムは、第１の実施の形態の過電圧保護装置１１、風力発電装置３３５、鉛蓄電池３３３を含む。風力発電装置３３５が、鉛蓄電池３３３に接続される。過電圧保護装置１１が、風力発電装置３３５、鉛蓄電池３３３のプラス端子３０１と、風力発電装置３３５、鉛蓄電池３３３のマイナス端子３０３との間に接続される。 The independent power supply system of the first embodiment is as shown in FIG. The independent power supply system according to the third embodiment includes the overvoltage protection device 11, the wind power generation device 335, and the lead storage battery 333 according to the first embodiment. A wind power generator 335 is connected to the lead storage battery 333. The overvoltage protection device 11 is connected between the wind power generator 335 and the positive terminal 301 of the lead storage battery 333 and the wind power generator 335 and the negative terminal 303 of the lead storage battery 333.

第３の実施の形態の独立電源システムにより、低消費電流・低消費電力な過電圧保護装置を用いることによる、大電流を逃がす必要性のある発電装置を用いた、高効率な独立電源システムが実現する。このことは、風力発電の場合で言うと、より風況の悪い環境でも電力的に赤字にならない独立電源システムが可能になる。 The independent power supply system according to the third embodiment realizes a high-efficiency independent power supply system using a power generation device that needs to release a large current by using an overvoltage protection device with low current consumption and low power consumption. To do. In the case of wind power generation, this enables an independent power supply system that does not become deficit in terms of power even in a worse wind environment.

［風力発電装置の例］
図１２に、風力発電装置３３５の例を示す。実施の形態において風力発電装置３３５として示していた部分は、図１２に示す通り、発電機以外にも様々な部品より構成される。９０１は風であり、９０２は、プロペラであり、９０３は増速機、９０４は同期発電機、９０５は整流器、９０６は直流ー直流変換器である。風９０１は、プロペラ９０２で回転エネルギーに変換され、増速機９０３で、発電に適した回転数に増速される。そして同期発電機９０４で、電気エネルギーに変換される。その後、整流器９０５で、直流に変換され、直流ー直流変換器９０６で、蓄電装置への充電に適した電圧に変換される。 [Example of wind power generator]
FIG. 12 shows an example of the wind power generator 335. The part shown as the wind power generator 335 in the embodiment is constituted by various parts other than the generator as shown in FIG. 901 is a wind, 902 is a propeller, 903 is a step-up gear, 904 is a synchronous generator, 905 is a rectifier, and 906 is a DC-DC converter. The wind 901 is converted into rotational energy by the propeller 902, and the speed is increased to a rotational speed suitable for power generation by the speed increaser 903. Then, it is converted into electric energy by the synchronous generator 904. After that, the rectifier 905 converts the voltage into direct current, and the direct current-direct current converter 906 converts the voltage into a voltage suitable for charging the power storage device.

エネルギー形態は、プロペラ９０２までが自然エネルギーで、そこから同期発電機９０４までが回転エネルギーで、そこから先が電気エネルギーである。直流−直流変換器ではなく巻き線式の変圧器用いることもできるが、その場合、巻き線式の変圧器で変圧された後に整流器で直流にされる。回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電システムで回転エネルギーは自然エネルギーによるものであるものの例として、風力発電、水力発電などが挙げられる。 The form of energy is natural energy up to the propeller 902, rotational energy from there to the synchronous generator 904, and electric energy from there. A winding type transformer can be used instead of the DC-DC converter. In this case, after being transformed by the winding type transformer, it is converted into a direct current by a rectifier. Examples of the power generation system that converts rotational energy into electrical energy, which is derived from natural energy, include wind power generation and hydroelectric power generation.

図１３に、整流器９０５の例を示す。図１３の例は、三相交流を直流に変換する整流器である。９２１、９２２、９２３、９２４、９２５、９２６は、ダイオードである。これらのダイオードには、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードなどが適する。９２７は、平滑化キャパシタである。三本の入力のうち、最も高い電位のものから、ダイオード９２１または９２３または９２５を介して電流が流れ込み、三本の入力のうちもっとも電位の低いものへ、ダイオード９２２または９２４または９２６を介して電流が戻る。その結果、２つの出力端子間の電圧は、常に上側がプラスになる。
FIG. 13 shows an example of the rectifier 905. The example of FIG. 13 is a rectifier that converts three-phase alternating current into direct current. Reference numerals 921, 922, 923, 924, 925, and 926 denote diodes. For these diodes, silicon diodes, Schottky barrier diodes and the like are suitable. Reference numeral 927 denotes a smoothing capacitor. Of the three inputs, current flows from the highest potential through the diode 921 or 923 or 925, and current flows through the diode 922 or 924 or 926 to the lowest potential of the three inputs. Will return. As a result, the upper side of the voltage between the two output terminals is always positive.

風力発電装置、鉛蓄電池、過電圧保護装置を用いて、住宅地に設置する一般家庭用の風力発電システムに用いることができる。また、さらに太陽電池を用いて、住宅地に設置する一般家庭用の太陽光と風力のハイブリッド発電システムに用いることができる。
Using a wind power generator, a lead storage battery, and an overvoltage protection device, it can be used for a wind power generation system for general households installed in a residential area. Furthermore, the solar battery can be used for a solar and wind hybrid power generation system for general households installed in a residential area.

１１過電圧保護装置
２１過電圧基本判定回路
２２第二の増幅回路
２３冷却用ファン制御回路
２４第一の保護回路
２５第二の保護回路
１２２冷却用ファン
１２３第一の電圧入力型スイッチング素子
１２４逆電流防止ダイオード

１１５ｐ型電界効果トランジスタ、
１１６、１２５抵抗器
１１８ｎ型電界効果トランジスタ、
１１９定電圧素子

１１１−１〜７、１１１−９〜１４青色発光ダイオード
１１１−８赤色発光ダイオード
１２４スイッチ（６Ｐスイッチ）
１２４−１〜６スイッチ

１１４、１２６ノード

１３１−１〜５青色発光ダイオード
１３２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ

１４１演算増幅器
１４２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
１４３、１４４、１４５抵抗器
１４６ツェナーダイオード

３３５発電装置
３３３蓄電装置

３０１電源のプラス側のノード、発電装置のプラス側のノード
３０２蓄電装置のプラス側のノード
３０３電源のマイナス側のノード

９０１風
９０２プロペラ
９０３増速機
９０４同期発電機
９０５整流器
９０６直流ー直流変換器

９２１、９２２、９２３、９２４、９２５、９２６逆電流ダイオード
９２７平滑化キャパシタ 11 Overvoltage Protection Device 21 Overvoltage Basic Determination Circuit 22 Second Amplifier Circuit 23 Cooling Fan Control Circuit 24 First Protection Circuit 25 Second Protection Circuit 122 Cooling Fan 123 First Voltage Input Type Switching Element 124 Reverse Current Prevention diode

115 p-type field effect transistor,
116, 125 resistor 118 n-type field effect transistor,
119 Constant voltage element

111-1-7, 111-9-14 Blue light emitting diode 111-8 Red light emitting diode 124 Switch (6P switch)
124-1-6 switches

114, 126 nodes

131-1-5 Blue light emitting diode 132 npn type bipolar transistor

141 Operational Amplifier 142 npn Bipolar Transistors 143, 144, 145 Resistor 146 Zener Diode

335 Power generation device 333 Power storage device

301 positive node of power supply, positive node of power generation device 302 positive node of power storage device 303 negative node of power supply

901 wind
902 Propeller
903 gearbox
904 Synchronous generator 905 Rectifier
906 DC-DC converter

921, 922, 923, 924, 925, 926 Reverse current diode
927 Smoothing capacitor

Claims

First overvoltage basic determination circuit, second amplifier circuit, first voltage input switching element, cooling fan control circuit, cooling fan, second amplification circuit, cooling fan control circuit, first The voltage input type switching elements are connected in parallel between the positive node of the power source and the negative node of the power source ,
The first overvoltage basic determination circuit includes a first one diode or a plurality of diodes connected in series, a first resistance load, a first bipolar transistor, and the first one diode or the plurality of diodes. A first current proportional to an index of voltage applied to both ends of the first one diode or the plurality of series connected diode groups flows through the series connected diode group, and the first one diode or The first current flowing through the plurality of diodes connected in series is amplified and copied by the first bipolar transistor to form a second current, and the second current is passed through the first resistive load to cause the first current to flow. To the potential of
The second amplifier circuit includes at least a second voltage input type switching element and a second resistance load, and the second voltage input type switching element and the second resistance load are connected in series. Is connected to the gate of the second voltage input switching element, and a second potential appears at a node between the second voltage input switching element and the second resistive load,
The node where the second potential appears is input to the control terminal of the first voltage input type switching element,
The cooling fan control circuit has a third voltage input type switching element and a first constant voltage element, and the cooling fan control circuit controls the cooling fan and a node at which a second potential appears. Is input to the third voltage input type switching element, the output terminal of the first constant voltage element is input to the cooling fan,
The cooling fan cools the first voltage input type switching element only when a certain current or more flows through the first voltage input type switching element.
When an overvoltage is input, the first current flows through both ends of the first one diode or the plurality of series-connected diode groups, and the first one diode or the plurality of series-connected diode groups The second current obtained by amplifying and copying the first current flowing through the first bipolar transistor flows, and the first potential is generated by flowing the second current through the first resistive load. When the first potential causes a current to flow through the second voltage input switching element, the second potential is applied to a node between the second voltage input switching element and the second resistive load. Appear, and a current flows through the first voltage input switching element due to the second potential, so that the positive side node of the power source and the negative side node of the power source Overvoltage protection device according to claim <br/> be protected from an overvoltage by flowing a stream.

Furthermore, a rectifying element is included in a positive node of the power source ,
The first overvoltage basic determination circuit is connected to the positive side node of the power source on the cathode side of the rectifying element , and the power source side of the second amplifier circuit and the cooling fan control circuit is the anode side of the rectifying element Connected to the positive node of the power source
The overvoltage protection device according to claim 1 .

The overvoltage protection device according to claim 1 , wherein the first one diode or the plurality of diodes connected in series includes a light emitting diode.

In the case where the first one diode or the plurality of diodes connected in series is composed of a plurality of diode groups,
The type and / or number of diodes present on the current flow path are switched by the first mechanical switch or switch group, and the total forward drop voltage of the diodes present on the current flow path changes. Accordingly, the first single diode or a plurality of forward voltage drop of the series connected diode group is characterized in that it can be changed by the first mechanical switch or switches, according to claim 1 Overvoltage protection device.

Wherein the first resistive load is composed of a plurality of resistors,
The resistance on the path through which the current flows is switched by the second mechanical switch or switch group, and the resistance value of the first resistance load is changed by changing the combined resistance value of the resistors on the path through which the current flows. It can be changed by the second mechanical switch or switches
The overvoltage protection device according to claim 4 .

A node where the first potential appears is connected to a first protection circuit for protecting the source and gate of the second voltage input switching element from overvoltage ,
A second protection circuit for protecting the source and gate of the first voltage input type switching element from an overvoltage is connected to the node where the second potential appears.
The overvoltage protection device according to claim 5 .

The first protection circuit includes a light emitting diode and a bipolar transistor,
The second protection circuit includes a light emitting diode and a bipolar transistor.
The overvoltage protection device according to claim 6 .

The first power generation device, the power storage device, the overvoltage protection device according to claim 1 , the plus side of the first power generation device, the plus side of the power storage device, the plus of the overvoltage protection device according to claim 1. The negative side of the first power generation device, the negative side of the power storage device, and the negative side of the overvoltage protection device according to claim 1 are connected to a positive side node of the power source. An independent power supply system connected to a node, wherein the first power generation device is based on a principle of converting rotational energy into electrical energy, and the rotational energy is derived from natural energy.