JPH05130734A - 直流電源使用機器の電源保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源使用機器の電源保護回路に関し、少
電力機器に使用でき、保守が容易であり、かつ小型化を
図ることを目的とする。 【構成】 入力側端子１，２に直流電源が正しく接続さ
れている場合には、スイッチ１０を閉じると直流電流が
ダイオード９を介してリレー８に流れる。直流電流が流
れるとリレー８は接点７ａ，７ｂを閉じ、出力端子３，
４側に直流電流が供給される。一方、入力側端子１，２
に直流電源が逆接続されている場合には、スイッチ１０
を閉じても、ダイオード９に阻止されリレー８には直流
電流は流れないので、接点７ａ，７ｂが閉じず、出力端
子３，４側に直流電流は供給されない。したがって、逆
電圧の印加による直流電源使用機器側の回路の破損が防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直流電源の極性を逆接続
した場合に直流電源使用機器側の回路に逆電圧が印加さ
れるのを防止する直流電源使用機器の電源保護回路に関
し、特に電源装置の小型化に対応した直流電源使用機器
の電源保護回路に関する。

【０００２】直流電源使用機器に接続する直流電源の極
性を誤って逆にした場合、逆電圧が印加されて直流電源
使用機器側の回路が破損する恐れがある。このため、従
来は直流電源と直流電源使用機器との間に電源保護回路
を設け、直流電源使用機器側に逆電圧が印加されるのを
防止するようにしている。この電源保護回路としては、
一つのダイオードのみから構成されるものと、ダイオー
ドとヒューズとから構成されるものとがある。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来の一つのダイオードのみから
構成される電源保護回路の回路図である。正極端子４１
および負極端子４２は直流電源供給側と接続される入力
端子である。一方、正極端子４３および負極端子４４は
直流電源使用機器側と接続される出力端子である。正極
端子４１と４３との間には、端子４１から４３に向かっ
て順方向となるようにダイオード４５が設けられてい
る。このため、直流電源が正しく接続されている場合に
は、電流が矢印４６の向きに流れる。一方、逆接続され
た場合には、ダイオード４５によって電流が矢印４７の
向きに流れるのが阻止される。

【０００４】図５はダイオードとヒューズとから構成さ
れる電源保護回路の回路図である。正極端子５１および
負極端子５２は入力端子であり、一方、正極端子５３お
よび負極端子５４は出力端子である。端子５１と５３と
の間にはヒューズ５５が設けられ、さらに端子５３と５
４との間には、端子５３から５４に向かって逆方向とな
るようにダイオード５６が設けられている。このため、
直流電源が正しく接続されている場合には電流が矢印５
７の向きに流れる。このとき、端子５３，５４間には負
荷がかかっているので、ヒューズ５５に流れる電流は小
さく、ヒューズ５５が切断されることはない。一方、逆
接続の場合には、ダイオード５６を通して大電流が矢印
５８の向きに流れる。この場合、ヒューズ５５に流れる
大電流によってヒューズ５５は切断される。これにより
端子５３，５４間に逆電圧が印加されるのが阻止され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４の一つの
ダイオードのみから構成される電源保護回路では、端子
４１と４３との間でダイオード４５による電圧降下（約
１Ｖ）があるので、直流電源の電圧値が比較的低い場合
には電圧の降下率が大きくなってしまう。このため、入
力電圧の小さい機器への使用は不向きであるという問題
点があった。また、例え入力電圧の高い機器に使用した
としても今度はダイオード４５を流れる電流が大きくな
るので、その放熱対策等が必要となっていた。

【０００６】一方、図５のダイオードとヒューズとから
構成される電源保護回路では、直流電源を逆接続してヒ
ューズ５５が切断されると、その度に新しいものと交換
しなくてはならないため、保守上の問題があった。

【０００７】さらに、これらの電源保護回路では、回路
を動作させるための動作スイッチの位置が問題となって
いた。すなわち、従来の動作スイッチの位置は、例えば
図４のような回路ではダイオード４５と直列に、図５で
はヒューズ５５と直列に設けられていた。しかし、これ
らの位置では直流電源の電圧が直接動作スイッチにかか
るので、大電力用のスイッチ、すなわち大型のスイッチ
が必要となり、電源保護回路全体が大型化するという問
題点があった。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、少電力機器に使用でき、保守が容易であり、
かつ小型化を図ることのできる直流電源使用機器の電源
保護回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の直流電源使用機器の電源保護回路の原理図で
ある。入力側正極端子１と出力側正極端子３とを接続す
る正極線５と、入力側負極端子２と出力側負極端子４と
を接続する負極線６との少なくとも一方には、接点７
ａ，７ｂを設ける。また、正極線５と負極線６との間に
は、直流電流が供給されると接点７ａ，７ｂを閉じるリ
レー８と、入力側正極端子１に正方向の電圧が加えられ
ているときのみリレー８に直流電流の供給を行うダイオ
ード９と、リレー８およびダイオード９への直流電流の
供給をスイッチングするスイッチ１０とを設ける。

【００１０】

【作用】入力側端子１，２に直流電源が正しく接続され
ている場合には、スイッチ１０を閉じると直流電流がダ
イオード９を介してリレー８に流れる。直流電流が流れ
るとリレー８は接点７ａ，７ｂを閉じる。これにより出
力端子３，４側にも直流電流が供給される。このとき、
スイッチ１０にも直流電流が流れるが、ダイオード９お
よびリレー８を介して流れるためその値は小さくなる。
したがって、スイッチ１０には少電力型のものを使用す
ることができる。また、入力側正極端子１と出力側正極
端子３との間、および入力側負極端子２と出力側負極端
子４との間には、ダイオード等の電圧降下の大きな素子
が直列に接続されていないので、少電力型の直流電源使
用機器にも使用することができ、かつ放熱処理等の必要
もない。

【００１１】一方、入力側端子１，２に直流電源が逆接
続された場合には、スイッチ１０を閉じてもダイオード
９に阻止され、リレー８には直流電流は流れない。この
ため、接点７ａ，７ｂも閉じず、出力端子３，４側に直
流電圧は印加されない。したがって、逆電圧によって直
流電源使用機器側の回路の破損が防止される。さらに、
直流電源を正しく接続し直しスイッチ１０を再び閉じる
ときにも、ヒューズ等の交換を必要としないので、保守
が容易である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明の直流電源使用機器の電源保護回
路を使用する電源装置の回路図である。本実施例ではこ
の電源装置を、車両に搭載される計測装置とバッテリ間
に接続するものとする。端子２１および２２はバッテリ
電源の入力端子であり、端子２１は正極接続用の入力端
子、端子２２は負極接続用の入力端子である。これらの
入力端子２１，２２間には、バッテリの直流電圧１２Ｖ
が接続される。一方、端子２３および２４は計測装置へ
の出力端子であり、端子２３は正極接続用の出力端子、
端子２４は負極接続用の出力端子である。これらの出力
端子２３，２４間からは直流電圧５Ｖが出力される。入
力端子２１と出力端子２３は正極線２５で接続されてい
る。一方入力端子２２と出力端子２４は負極線２６で接
続されている。また、入力端子２１，２２と出力端子２
３，２４との間には、電源保護回路２７、変圧回路２
８、およびフィルタ２９が設けられている。

【００１３】電源保護回路２７は、バッテリの極性を誤
って逆接続した場合に計測装置側に逆電圧が印加される
のを防止するための回路である。変圧回路２８は、入力
側の直流電圧１２Ｖを５Ｖに変換するＤＣ−ＤＣコンバ
ータである。フィルタ２９は、直流電圧のリップルを取
り除くフィルタである。また、フィルタ２９と出力端子
２３，２４との間には、抵抗３０と発光ダイオード３１
とが設けられている。抵抗３０は発光ダイオード３１に
流れる電流を調整するためのものである。発光ダイオー
ド３１は電源装置のパネルに装着されており、電源装置
が正常に接続されているときに電流が流れて発光する。

【００１４】電源保護回路２７には、入力端子２１、出
力端子２３間を開閉する接点３２と、入力端子２２、出
力端子２４間を開閉する接点３３とが設けられている。
リレー３４に直流電流が流れているとき、接点３２，３
３はともに閉じるようになっている。

【００１５】正極線２５と負極線２６との間には、リレ
ー３４と直列にダイオード３５が接続されている。この
ダイオード３５は、正極線２５から負極線２６に向かっ
て順方向となるように設けられている。したがって、リ
レー３４には、バッテリが入力端子２１，２２に正しく
接続されているときのみ直流電流が流れる。また、正極
線２５と負極線２６との間には、これらリレー３４およ
びダイオード３５と直列に、リレー接点３６と、手動の
動作スイッチ３７とが接続されている。リレー接点３６
は、通常は閉じているリレー接点であり、過電圧保護回
路３８によってその開閉が制御される。動作スイッチ３
７は電源装置のパネルに装着されており、オペレータが
手動で閉閉を行うことにより電源装置の動作を決定す
る。

【００１６】図３は過電圧保護回路３８の回路図であ
る。端子３８ｆ，３８ｇ間には、ツェナダイオード３８
ａが設けられており、このツェナダイオード３８ａに印
加される電圧が所定値以下のときは、トランジスタ３８
ｃのベースには電流は流れない。電圧が所定値以上にな
ると、電流がツェナダイオード３８ａを介して、抵抗３
８ｂ、トランジスタ３８ｃのベースおよびダイオード３
８ｄの順に流れる。これにより、リレー３８ｅにも電流
が流れ、リレー接点３６が開かれる。したがって、計測
装置側に過大電圧が印加されるのが防止される。

【００１７】図２に戻り、このような構成を有する電源
装置を動作させる場合には、まず動作スイッチ３７を閉
じる。入力端子２１，２２にバッテリが正しく接続され
ていれば、これにより直流電流がダイオード３５、リレ
ー接点３６、リレー３４、および動作スイッチ３７に流
れる。さらにバッテリの電圧は過電圧保護回路３８にも
印加される。この電圧値が所定値以上であれば、過電圧
保護回路３８は直ちにスイッチ３６を開いて電源供給を
停止し、そうでない場合は閉じたままにして回路への電
源供給を行う。

【００１８】リレー３４に直流電流が流れると、接点３
２および３３が閉じられる。これにより、直流電流は変
圧回路２８、フィルタ２９を介して計測装置側に供給さ
れる。このとき、バッテリからの１２Ｖの電圧は、変圧
回路２８により５Ｖに変換され、さらにフィルタ２９で
リップルが取り除かれて出力される。このように、バッ
テリが入力端子２１，２２に正しく接続されている場合
には、出力端子２３，２４にも正方向の電圧が現れる。
これにより、発光ダイオード３１に電流が流れて発光
し、電源装置が正常に動作していることがオペレータ等
に知らされる。

【００１９】一方、バッテリが入力端子２１，２２に逆
接続された場合は、ダイオード３５によってリレー３４
に直流電流が流れるのが阻止される。このため、接点３
２，３３は開いたままなので、出力端子２３，２４側に
はバッテリの電圧が供給されない。したがって、計測装
置側に逆電圧が印加され、計測装置側が破損するのが防
止される。このとき、発光ダイオード３１には電流は流
れないので、電源装置が動作していないことが分かる。

【００２０】このように、本実施例では、リレー３４に
電流を流すためのダイオード３５を、入力端子２１と出
力端子２３との間にではなく、正極線２５と負極線２６
との間にリレー３４と直列に設けたので、ダイオード３
５を流れる電流値を小さくでき発熱量を少なくできる。
したがって、特別に放熱処理を行う必要がない。また、
電源保護回路２７内での電圧降下もないので、少電力型
の回路にも接続することができる。

【００２１】また、電源装置を動作させるための動作ス
イッチ３７をダイオード３５と同様に、正極線２５と負
極線２６との間にリレー３４と直列に設けたので、少電
力型のスイッチを使用することができる。したがって、
電源保護回路２７全体を小型化することができる。

【００２２】さらに本実施例では、過電保護回路３８を
設けたので、電源保護回路２７に過電圧が印加されても
電源保護回路２７をはじめ変圧回路２８、フィルタ２
９、および計測装置等の破損を防止することができる。

【００２３】なお、本実施例では、リレー３４の接点と
して、正極線２５の接点３２だけでなく負極線２６にも
接点３３を設けた。これは、車両のシャーシが必ずしも
マイナスであるとは限らないためであり、プラスのと
き、負極線２６をシャーシに接続しただけで計測装置側
に電流が流れてしまうのを防止するためである。したが
って、電源保護回路２７を車両に搭載された機器以外に
使用する場合には、接点３２のみを設けるだけでもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、直流電
源が正しく接続されたときのみ、リレーに直流電流が流
れて接点を閉じるようにしたので、直流電源が逆接続さ
れた場合に直流電源使用機器側に逆電圧が印加されて回
路が破損するのを防止することができる。

【００２５】また、正極線と負極線との間にダイオー
ド、リレーおよびスイッチを設けたので、これらに流れ
る直流電流は小さいものとなる。したがって、スイッチ
を少電力型のものにできるので、電源保護回路全体を小
型化できる。また、ダイオードの発熱量も少なくできる
ので、放熱処理を必要としない。さらに、従来のように
ダイオードを入力端子と出力端子との間に設けないです
むので、電源保護回路内での電圧降下がなく、少電力型
の直流電源使用機器にも使用できる。

【００２６】さらには、直流電源を逆接続した場合で
も、再び直流電源を正しく接続し直せばヒューズ等の交
換をしなくても正常に動作させることができるので、保
守が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直流電源使用機器の電源保護回路の原
理図である。

【図２】本発明の直流電源使用機器の電源保護回路を使
用する電源装置の回路図である。

【図３】過電圧保護回路の回路図である。

【図４】一つのダイオードのみから構成される従来の電
源保護回路の回路図である。

【図５】ダイオードとヒューズとから構成される従来の
電源保護回路の回路図である。

【符号の説明】

１ 入力側正極端子 ２ 入力側負極端子 ３ 出力側正極端子 ４ 出力側負極端子 ５ 正極線 ６ 負極線 ７ａ，７ｂ 接点 ８ リレー ９ ダイオード １０ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源の極性を逆接続した場合に直流
   電源使用機器側の回路に逆電圧が印加されるのを防止す
   る直流電源使用機器の電源保護回路において、 入力側正極端子（１）と出力側正極端子（３）とを接続
   する正極線（５）と、 入力側負極端子（２）と出力側負極端子（４）とを接続
   する負極線（６）との少なくとも一方にリレー（８）の
   接点（７ａ，７ｂ）を設け、 前記正極線（５）と前記負極線（６）との間には、前記
   リレー（８）と、前記入力側正極端子（１）に正方向の
   電圧が加えられているときのみ前記リレー（８）に前記
   直流電流の供給を行うダイオード（９）と、前記リレー
   （８）および前記ダイオード（９）への前記直流電流の
   供給をスイッチングするスイッチ（１０）とを設けたこ
   とを特徴とする直流電源使用機器の電源保護回路。
2. 【請求項２】 前記直流電源の電圧が所定値以上であれ
   ば、前記リレー（８）への直流電流の供給を断つ過電圧
   保護回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の直流
   電源使用機器の電源保護回路。
3. 【請求項３】 前記出力側正極端子（３）と前記出力側
   負極端子（４）との間には、極正が正しく接続されたこ
   とを表示する発光ダイオードを設けたことを特徴とする
   請求項１記載の直流電源使用機器の電源保護回路。