JP6469910B1 - 過電圧保護回路 - Google Patents
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Abstract
Description
また、過電圧保護回路のツェナーダイオードの両端に電圧検出集積回路を接続し、印加電圧がツェナーダイオードの降伏電圧以下の場合に、その印加電圧を検出する技術が報告されている(特許文献1)。
そこで、本発明は、簡易な構成で、過電圧保護動作をリアルタイムで検出することができ、過電圧印加への対応を迅速かつ的確に、リアルタイムで行うことができる過電圧保護回路の提供を目的とする。
また、過電圧保護回路は、市販の過電圧保護素子、抵抗、絶縁素子を用いることができるため、過電圧保護の対象である負荷の仕様に応じて集積回路部品を別注する必要がない簡易な構成となるので、コストダウンを達成し、タイムリーに製品化することができる。
そして、過電圧レベルの判定を行う電子回路の制御電源を必要としない、すなわち、絶縁して高電位部に電源を供給する必要がなく、簡易な構成となる。
前記負荷は、高電圧半導体スイッチであってもよい。
具体的には、電子管回路100は、高圧電源50と、高圧電源50に一端が接続される高電圧半導体スイッチ60と、高電圧半導体スイッチ60の他端に一端が接続されるジャイロトロンからなる電子管62とを備えており、高圧電源50及び電子管62の他端はグランドに接続されている。
また、本例では、高電圧半導体スイッチ60は多段に直列接続されたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と各MOSFETの動作タイミングを制御する制御回路とを有し、高圧電源50からの電圧を高速でON-OFFして高周波の高電圧を生成し、この高周波電圧を電子管62に印加してマイクロ波管として動作させる。
高圧電源50、高電圧半導体スイッチ60が特許請求の範囲の「電源」、「負荷」にそれぞれ相当する。
具体的には、過電圧保護回路10は、高圧電源50に接続される入力端8と、高電圧半導体スイッチ60の出力側に接続される出力端9と、入力端8に自身の一端が接続される過電圧保護素子2と、過電圧保護素子2の他端と出力端9との間に接続される抵抗4と、抵抗4の両端に接続される絶縁素子6と、詳しくは後述する制御手段51,70とを備えている。
なお、本例では、高電圧半導体スイッチ60の出力側に電子管62が直列に接続されているので、高電圧半導体スイッチ60を過電圧保護することにより、電子管62も過電圧保護されることになる。
ツェナーダイオードは、設定電圧(降伏電圧)を超える高電圧が印加されると電流が流れ、ほぼ降伏電圧分の電圧降下を生じさせ、高圧電源50からの印加電圧を抑制して過電圧保護する。バリスタも同様に、設定電圧(バリスタ電圧)を超える高電圧が印加されると電流が流れ、ほぼバリスタ電圧分の電圧降下を生じさせる。
抵抗4は過電圧保護素子2と直列に接続されており、過電圧保護素子2に電流が流れると抵抗4の両端に電圧(検出電圧)が発生する。なお、検出電圧が絶縁素子6の動作電圧(例えば数V)の範囲内になるよう、抵抗4の電気抵抗値が設定される。
絶縁素子6は、高電圧の電子管回路100と、絶縁素子6の出力信号で動作する制御手段51,70を含む低電圧の回路とを電気的に絶縁しながら両回路間で信号をやりとりし、低電圧回路の制御手段51,70の誤動作や故障を防止する。
なお、フォトカプラ、光トランスミッタは光結合によって電気的絶縁を行い、アイソレータICは磁気結合や容量結合によって電気的絶縁を行う。また、光結合によって電気的絶縁を行う場合、絶縁素子6は光信号を出力するが、この光信号を伝送する光ファイバや、光ファイバで送信された光信号を電気信号に変換してその後の制御手段51、70等での処理に供する光/電気変換器等をさらに備えればよい。
そして、過電圧保護素子2に電流が流れると、これと直列に接続された抵抗4の両端に検出電圧が発生するので、この検出電圧に応じて絶縁素子6から信号を出力することで、過電圧保護動作をリアルタイムで検出することができる。そして、この信号に基づき、過電圧印加への対応(異常報知や、高圧電源50の出力を遮断するなど)を迅速かつ的確に行うことができる。
また、本実施形態に係る過電圧保護回路10は、市販の過電圧保護素子2、抵抗4、絶縁素子6を用いているので、例えば電圧を検知するカスタム半導体製品(ASIC)を用いる必要がない。このため、過電圧保護の対象である負荷の仕様に応じて集積回路部品を別注する必要のない簡易な構成となるので、コストダウンを達成し、タイムリーに製品化することができる。
制御手段51は高圧電源50に内蔵された制御回路であり、制御手段51は信号線81で絶縁素子6の出力端と接続されている。そして、絶縁素子6から所定値の信号(電流等)が入力されると、制御手段51は高圧電源50の出力電圧を下げたり、出力を遮断したりするなどの制御を行う。
制御手段70は高電圧半導体スイッチ60と別の制御回路であり、通常は高電圧半導体スイッチ60のゲート電極Gに電圧を印加し、高電圧半導体スイッチ60をON(ソース電極Sとドレイン電極Dとを接続)している。制御手段70は信号線82で絶縁素子6の出力端と接続され、絶縁素子6から所定値の信号(電流等)が入力されると、制御手段70は高電圧半導体スイッチ60のゲート電極Gに電圧を印加せず、スイッチをOFF(ソース電極Sとドレイン電極Dとを遮断)する制御を行う。
このようにすると、負荷の定格電圧が異なる場合でも、同一部品の過電圧保護素子を複数個用いることで、簡易な構成で過電圧保護回路を製造できるので、コストダウンを達成し、タイムリーに製品化できる。
なお、図2においては、過電圧保護回路10の構成要素のみを図示し、電子管回路100のその他の構成は図1と同一であるので図示を省略した。
例えば、過電圧保護素子、抵抗、絶縁素子は上記に限定されない。
また、過電圧印加への対応は上記に限定されず、例えば絶縁素子6の信号を受信してブザー等の警報を自動的に報知するようにし、実際の高圧電源50の出力遮断等の制御をオペレータに実行させてもよい。
3a、3b、3c 分圧抵抗
4 抵抗
6 絶縁素子
8 入力端
9 出力端
10 過電圧保護回路
50 電源
60 負荷
51、70 制御手段
Claims (3)
- 電源に接続された負荷に並列に接続され、前記電源から前記負荷に過電圧が供給されることを防止する過電圧保護回路であって、
前記電源に接続される入力端と、
前記負荷の出力側に接続される出力端と、
前記入力端に自身の一端が接続され、設定電圧以上の電圧が両端に印加されると電流が流れる過電圧保護素子と、
前記過電圧保護素子の他端と前記出力端との間に接続される抵抗と、
前記抵抗の両端に接続され、前記過電圧保護素子に電流が流れたときに前記抵抗の両端に生じる検出電圧に応じて信号を出力する絶縁素子と、を備え、
前記負荷の定格電圧に応じて、前記過電圧保護素子が複数個直列に接続されるとともに、各過電圧保護素子にそれぞれ並列に分圧抵抗が接続されていることを特徴とする過電圧保護回路。 - 前記絶縁素子から出力される前記信号を受信し、前記負荷又は前記電源を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の過電圧保護回路。
- 前記負荷は、高電圧半導体スイッチであることを特徴とする請求項1又は2に記載の過電圧保護回路。
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JP2018029285A JP6469910B1 (ja) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | 過電圧保護回路 |
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JP2018029285A JP6469910B1 (ja) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | 過電圧保護回路 |
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JP6469910B1 true JP6469910B1 (ja) | 2019-02-13 |
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Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5021239A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-06 | ||
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JPH07116304A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Heiwa Corp | パチンコ機の保護回路 |
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