JPH0496622A - 安定化電源の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 直列制御型安定化電源の保護回路に関し、出力電圧の異
常上昇時の保護を簡単な回路構成で低コストで実現する
と共に、異常時の入力の遮断を不要にすることを目的と
し、 安定化電源回路の出力電圧が異常に上昇したときオン動
作するツェナーダイオードと、ツェナーダイオードのオ
ン動作により動作して出力電圧制御用半導体素子の制御
極に加えられている制御電圧を低下させると共に、この
制御電圧の低下状態を自己保持させる制御手段とを備え
てなる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、直列制御型安定化電源の保護回路。

特に過電圧から電源回路素子および負荷を保護する保護
回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の直列制御型安定化電源回路としては、第
２図に示するものが知られている。

図において、Ｉａ、ｌｂは非安定直流入力電圧Ｖｉｎが
加えられる入力端子であり、この入力端子ｌａ、ｌｂ間
には、電磁遮断器２を介して安定化電源用の定電圧回路
３が並列に接続されている。

定電圧回路３は、（＋）の入力端子１ａに遮断器２を介
して接続されるラインＬ１にコレクタ・エミッタ間を直
列に接続した出力電圧制御用のトランジスタ３ａと、ト
ランジスタ３ａのコレクタ・ベース間に接続した抵抗３
ｂと、トランジスタ３ａのベースと（−）の入力端子１
ｂに接続されるライン上２間に接続したツェナーダイオ
ード３Ｃとから構成される。

定電圧回路３の出力側には、定電圧回路３のトランジス
タ３ａおよび負荷６等を過電圧から保護する保護回路４
が接続されている。また、定電圧回路３の出力端子５ａ
、Ｓｂ間には負荷６が接続され、さらに、出力端子５ａ
、５ｂと並列に平滑用のコンデンサ７が接続されている
。

保護回路４は、抵抗４ａ、４ｂを介してラインＬＬ、Ｌ
２間に接続された過電圧検出用のツェナーダイオード４
ｃと、ラインＬｌ、Ｌ２間にエミフタ・コレクタを接続
しベースを抵抗４ａと４ｂとの接続点に接続したトラン
ジスタ４ｄと、トランジスタ４ｄのコレクタに直列に接
続した抵抗４ｅおよび４ｆと、抵抗４ｆに並列に接続し
たコンデンサ４ｇと、抵抗４ｈを介してラインＬｌ、Ｌ
２間に接続された過電流分流用のサイリスタ４１とから
構成され、サイリスタ４１のゲートはコンデンサ４ｇの
一端に接続されている。

８は電磁遮断器２を制御する入力遮断制御回路であり、
この入力遮断制御回路８には、出力電圧Ｖｏｕｔの異常
時に充電されるコンデンサ４ｇの端子電圧が入力される
ようになっ°ていると共に、動作用の電源装置９が接続
されている。

このように構成された保護回路付きの安定化電源回路に
おいて、正常時は、電磁遮断器２に入力遮断制御回路８
からの遮断信号が送出されないので、オン状態に保持さ
れる。これによって不安定な入力電圧Ｖｉｎが定電圧回
路３に供給される。定電圧回路３では、ツェナーダイオ
ード３Ｃに抵抗３ｂを通して入力端子Ｖｉｎが逆方向に
加えられているから、ツェナーダイオード３Ｃは、その
ツェナー効果によってトランジスタ３ａのベース電圧を
一定に保つ。これにより定電圧回路３の出力電圧Ｖｏｕ
ｔはツェナーダイオード３Ｃのツェナー電圧（基準電圧
）により設定される所定の電圧に制御される。この時、
保護回路４には出力電圧Ｖｏｕｔが加えられるが、抵抗
４ａ、４ｂを通してツェナーダイオード４Ｃに加えられ
る逆方向の電圧はツェナー電圧以下であるため、ツェナ
ーダイオード４ｃはオフ状態に保持され、保護回路４は
非動作状態におかれる。

一方、何らかの理由により出力電圧Ｖｏｕｔが異常に上
昇すると、抵抗４ａ、４ｂを通してツェナーダイオード
４Ｃに加えられる逆方向の電圧がツェナー電圧以上とな
るため、ツェナーダイオード４ｃが導通し、抵抗４ａ、
４ｂおよびツェナーダイオード４ｃの直列回路にツェナ
ー電流が流れる。

これに伴いトランジスタ４ｄが導通するため、そのコレ
クタ電流が抵抗４ｅを通してコンデンサ４ｇにンＡれ、
これを充電する。そして、コンデンサ４ｇの端子電圧か
サイリスタ４１のゲート？Ｊ圧に達すると、サイリスタ
４１か導通する。これにより、出力電圧の異常上昇に伴
う負荷７への過電流は抵抗４ｈおよびサイリスタ４１を
通して分流され、異常な出力電圧を低下させると同時に
負荷７への過電流を防止する。

また、コンデンサ４ｇの端子電圧が上昇すると、これを
検知した入力遮断制御回路８が電磁遮断器２へ遮断信号
を送出し、入力電圧Ｖｉｎを切断する。

これにより定電圧回路３への給電が遮断され、定電圧回
路３を含めた負荷７を過電圧から保護する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような従来の安定化電源回路では
、保護回路４の回路構成が複雑になると共に、トランジ
スタ３ａおよびサイリスタ４】には、過電流に耐え得る
大きな容量のものが必要になり、かつ充分な放熱効果を
有する放熱フィン等も必要になる。このため、コストが
上昇し、かつトランジスタおよびサイリスタの実装スペ
ースが大きくなって電源装置が大型化する問題がある。

また、電磁遮断器およびこれを制御する入力遮断制御回
路を要すると共に入力遮断制御回路用の駆動電源も必要
になるため、コストをさらに上昇させる問題がある。

さらにまた、比較的大きな電流が流れる定電圧回路の入
力側を電磁遮断器を利用して遮断する方式になっている
ため、その遮断動作時に発生するノイズが制御回路など
に悪影響を与え、電源装置の信顛性を低下させるという
問題もあった。

本発明は上述のような点に鑑みなされたもので、出力電
圧の異常上昇時の保護を簡単な回路構成で低コストで実
現すると共に、入力の遮断を不要にした信転性の高い安
定化電源の保護回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 一実施例である第１図に対応づけて本発明を説明すると
、本発明は、入・出力端間に直列に接続され出力電圧Ｖ
ｏｕｔを制御する半導体素子１１ａ。

およびこの半導体素子１１ａの制御極に所定の制御電圧
を加えることにより出力電圧を一定に制御する制御回路
とを有する安定化電源回路１１に適用されるものであっ
て、 安定化電源回路１１の出力電圧が異常に上昇したときオ
ン動作するツェナーダイオード１４ａと、ツェナーダイ
オード１４ａのオン動作により動作して前記半導体素子
１１ａの制御極に加えられている制御電圧を低下させる
と共に、この制御電圧の低下状態を自己保持させる制御
手段１４ｂとを備えてなるものである。

〔作　用］ 安定化電源回路１１の出力電圧が異常に上昇すると、ツ
ェナーダイオード１４ａがオン動作して制御手段１４ｂ
をオン動作させ、半導体素子工１ａの制御極をアース側
に導通ずる。これにより半導体素子１１ａの制御極に加
えられている制御電圧が低下し、かつ出力電圧も低下す
るから、入力側を遮断することなく安定化電源回路およ
び負荷を過電圧から保護することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

図において、１０ａ、１０ｂは直流電圧Ｖｉｎが供給さ
れる入力端子であり、この入力端子１０ａ。

１０ｂ間には、入力電圧を一定に制御して出力する安定
化電源用の定電圧回路１１が接続されている。定電圧回
路１１の出力端子１２ａ、１２ｂには負荷１３が接続さ
れている。

定電圧回路１１は、（＋）の入力端子１０ａに接続され
るラインＬＬにコレクタ・エミッタ間を直列に接続した
出力電圧制御用のトランジスタ１１ａと、トランジスタ
ｌｌａのコレクタ・ベース間に並列に接続した抵抗１１
ｂと、トランジスタ１１ａのベースと（−）の入力端子
ｌＯｂに接続されるライン上２間に直列に接続した定ベ
ース電圧生成用のツェナーダイオード川１ｃとから構成
される。

定電圧回路１１の出力側には、定電圧回路１１のトラン
ジスタｌｌａおよび負荷１３を過電圧から保護する保護
回路１４が接続されている。

保護回路１４は、出力電圧Ｖｏｕｔの過電圧を検出して
オン動作するツェナーダイオード１４ａおよび出力電圧
の過電圧時にトランジスタｌｌａのベースをアースへ導
通してベース電圧を低下させるフォトカプラ１４ｂを備
える。

ツェナーダイオード１４ａは抵抗１４ｃを介してライン
ＬＬ、Ｌ２間に並列に接続され、さらにツェナーダイオ
ード１４ａのアノード側には、フォトカプラＩｌａを構
成するフォトダイオードＰＤが直列に接続されている。

また、フォトカプラ１１ａを構成するフォトトランジス
タＰＴのコレクタはトランジスタｌｌａのベースに接続
され、フォトトランジスタＰＴのエミッタはフォトダイ
オードＰＤのアノードに接続されている。

なお、１５は定電圧回路１１の出力端に並列に接続した
平滑用のコンデンサである。

次に動作について説明する。

第１図において、非安定入力電圧Ｖｉｎが定電圧回路１
１に加えられると、この定電圧回路１１では、入力電圧
Ｖｉｎ　（Ｖｉｎ＞Ｖｏｕｔ　）が抵抗１１ｂを通して
ツェナーダイオードＩｌｃに逆方向に印加されるため、
ツェナーダイオードｌｌｃが導通し、そのツェナー効果
によってトランジスタ１１ａのベース電圧を一定に保持
する。これに伴い定電圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔは
ツェナーダイオードｌｌｃのツェナー電圧により設定さ
れる所定の電圧に制御される。

この場合、定電圧回路１１の出力電圧Ｖｏｕｔは、抵抗
１４ｃとツェナーダイオード１４ａおよびフォトダイオ
ードＰＤとの過電圧検出用直列回路の両端にも加えられ
るが、抵抗１４ｃを通してツェナーダイオード１４ａの
両端に印加される電圧はツェナー電圧以下であるため、
ツェナーダイオード１４ａはオフ状態に保持され、保護
回路１４は非動作状態におかれる。

一方、例えばトランジスタｌｌａのコレクタ・エミ・７
タ間の短絡破損、あるいは負荷１３の異常なとにより、
出力端子１２ａ、１２ｂ間の電圧が設定電圧以上の過電
圧になると、抵抗１４ｃを通してツェナーダイオード１
４ａに加えられる電圧もツェナー電圧以上になるため、
ツェナーダイオード１４ａかオンし、ツェナー電流がフ
ォトダイオードＰＤを通して流れる。これによりフォト
ダイオードＰＤが発光動作すると、この光を受けたフォ
トトランジスタＰＴが導通ずるため、そのコレクタ電流
が抵抗１１ｂ−フォトトランジスタＰＴ−フォトダイオ
ードＰＤを通して流れる。これによりフォトカプラ１４
ｂはオン状態に自己保持される。

また、フォトカプラ１４ｂがオンされることにより、フ
ォトトランジスタＰＴとフォトダイオードＰＤの直列回
路を通してトランジスタｌｌａのベースを（−）側ライ
ンＬ２に導通させるから、トランジスタｌｌａのベース
電圧はツェナー電圧以下に大幅に低下する。これに伴い
トランジスタ１１ａのベース電流が減少すると共にトラ
ンジスタｌｌａでの電圧降下が増大するから、定電圧回
路１１の出力電圧は低下し、かつ出力電流も減少する。

従って、負荷および定電圧回路のトランジスタＩｌａを
過電圧から保護できる。

また、出力電圧Ｖｏｕｔが低下することにより、ツェナ
ーダイオード１４ａがカットオフ状態になるが、フォト
カプラ１４ｂがオン状態に自己保持されているから、定
電圧回路１１の出力電圧は低下した状態に保持される。

このような本実施例にあっては、出力電圧の異常上昇に
対し定電圧回路および負荷を確実に保護できると共に、
保護回路１４は、異常電圧の上昇を検出するツェナーダ
イオード１４ａと、このツェナーダイオード１４ａがオ
ン動作により動作して定電圧回路１１のトランジスタｌ
ｌａのベース電圧を低下させる自己保持タイプのフォト
カプラ１４ａとから構成するものであるから、その回路
構成が簡単になり、しかも従来のようにサイリスクの放
熱フィン、電磁遮断器、その制御回路及びその電源装置
等が不要になるため、小型化２省スペース化ができると
共にコストダウンも可能になる。

また、定電圧回路の入力側を遮断する電磁遮断器が不要
になるため、遮断により発生するノイズの影響かなく、
信顛性の高い安定化電源回路を提供できる。

なお、本発明における定電圧回路および保護回路は、上
記実施例に示す回路構成のものに限定さない。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、安定化電源の保護
回路を、出力電圧が異常上昇したときオン動作するツェ
ナーダイオードと、このツェナーダイオードのオン動作
により出力電圧制御用半導体素子の制御極をアース側へ
導通するフォトカプラ等の制御手段とにより構成するも
のであるから、負荷および電源用素子を過電圧から保護
する保護回路を簡単にかつ低コストで構成することがで
きると共に、安定化電源の入力を遮断する必要がなくな
り、信転性の高い安定化電源を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の安定化電源用保護回路の構成図である。 図において、 １１は定電圧回路（安定化電源回路）、１１ａはトラン
ジスタ、 １１ｂはツェナーダイオード、 １３は負荷、 １４は保護回路、 １４ａはツェナーダイオード、 １４ｂはフォトカプラ（制御手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入・出力端間に直列に接続され出力電圧を制御す
   る半導体素子、およびこの半導体素子の制御極に所定の
   制御電圧を加えることにより出力電圧を一定に制御する
   制御回路とを有する安定化電源回路において、 前記安定化電源回路の出力電圧が異常に上昇したときオ
   ン動作するツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオ
   ードのオン動作により動作して前記半導体素子の制御極
   に加えられている制御電圧を低下させると共に、この制
   御電圧の低下状態を自己保持させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする安定化電源の保護回路。