JPH05183350A

JPH05183350A - 保護回路

Info

Publication number: JPH05183350A
Application number: JP3344954A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Ichida; 史広市田
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】直流電源駆動の被保護回路に対する確実な回
路保護と、電力損失低減とを両立させる回路を得る。【構成】保護回路13は正の温度係数の温度可変抵抗素
子（ＰＴＣサーミスタ）11と整流器12を含んで電源路に
配する。被保護回路１に対し、ＰＴＣサーミスタ11は直
列に、整流器12は並列に挿入する。被保護回路12が正常
に負荷として駆動される通常動作時、ＰＴＣサーミスタ
11の低抵抗域を使用し、小電圧降下による省消費電力を
実現する。直流電源回路２の極性誤接続からの保護動作
時、整流器12を通しＰＴＣサーミスタ11に電流が流れ、
自己発熱によりＰＴＣサーミスタ11は高抵抗値を示すに
至る。低抵抗域から高抵抗域への変化で、確実な電流減
衰による回路保護が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動作用電源を直流電源
とする電子回路等に対する保護回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】直流電源で駆動される電子回路のような
直流電源作動回路では、次のような回路保護を採用する
ものがある。これは、電子回路である被保護回路と直流
電源とを接続して使用する場合における極性誤接続から
の保護に役立つもので、整流器を被保護回路に対し直列
に接続するか、抵抗器を被保護回路に直列に挿入し、整
流器を並列に挿入する構成によるものである。

【０００３】図２に示す回路保護方式は、前者の場合の
保護回路で、被保護回路１と使用直流電源回路２との間
の電源供給路に、整流器３を被保護回路１に対し直列に
挿入している。図示例では、被保護回路１の正側電源印
加端子１ａ及び負側（接地側）電源印加端子１ｂのうち
の正側の印加端子１ａ側の電源供給ライン４ａ中に、図
示の向きで整流器３を挿入してある。ライン４ｂは、負
側の上記印加端子１ｂ側の電源供給ラインである。

【０００４】図３の場合の保護方式は、後者の手法によ
る保護回路である。図示例の場合は、抵抗器６を被保護
回路１に直列に挿入するよう電源供給ライン４ｂ中に配
し、かつ整流器３を被保護回路１に対し並列に挿入する
よう図示の向きで各ライン４ａ，４ｂ間に接続する。

【０００５】上記図２において、本来ならば、被保護回
路と直流電源回路との接続において、該電源回路２の電
源端子の正負の極性と被保護回路１側の各電源印加端子
の極性とを合わせて接続すべきところ、もし誤って逆に
接続されても（即ち、直流電源回路２の正極側が電源供
給ライン４ｂ側に、また負極側が電源供給ライン４ａ側
に接続されたとしても）、図示の矢印Ｂ方向には整流器
３によって電流は遮断される。従って、直流電源の極性
誤接続からの被保護回路１の保護が可能である。また、
図３の場合も、極性誤接続に対する保護動作が同様にし
てなされる。この場合は、具体的には、もし逆電圧が印
加されるような状態で接続がなされても、整流器３が導
通し、その整流器３及び抵抗器６の回路を通して矢印Ｂ
方向に電源回路から電流が流れることとなる。従って、
極性誤接続による被保護回路１に対する保護動作が可能
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の回路保護方式にあっては、図２によるもの
では、正電圧印加時、即ち正常に極性接続が行われて図
中矢印Ａ方向に電流が流れるよう電源が供給される通常
動作時における整流器３の電圧降下が大きく、その電圧
降下分による電力損失が問題となる。極性誤接続からの
回路保護は実現できるものの、正常な接続時に、常に、
その電力損失分だけ無駄に整流器３で電力が消費される
ことになる。また、整流器を使用する場合の保護回路と
して、上述と異なり、整流器を被保護回路に対し並列に
挿入する構成（例えば、図３における構成で整流器３の
みを用いるような構成）のものも考えられる。しかし、
その場合は、正電圧印加時（即ち、正常時）に電圧降下
がないものの、負電圧印加時（極性誤接続時）の保護動
作にあたり、その整流器のみに依存することから、入力
側が短絡に近い状態になり、接続回路破壊や整流器破壊
のおそれがある。従って、確実な回路保護を期待しにく
い。また、図３による場合は、正電圧印加時の通常動作
時には矢印Ａ方向に電流が流れるが、その正電圧印加時
の抵抗器６による電圧降下を少なくしようとした場合に
は、保護動作時に前述の経路で流れる電流がそれだけ増
加し該抵抗器の抵抗値の設定如何では極めて大きな値の
ものとなる。他方、その保護動作時の電流を抑制しよう
として大きな抵抗値のもの使用すると、それだけ通常の
正電圧印加時の電圧降下が大きくなり、該抵抗器６で無
駄に電力が消費されることとなる。

【０００７】かように、従来方式によるときは、保護回
路における電圧降下の面と、回路保護の面とをみた場合
に、電圧降下の減少と確実な回路保護との２つを同時に
満すということが達成しにくく、またそれを両立させよ
うとすると、複雑な回路構成が要求され、その分高価な
ものとなりがちでもある。特に、省消費電力と高度な安
全性及び低価格を求められる電子回路分野での電子回路
に対する保護方式としては、いずれの方式も十分に満足
のいくものではなく、従って、その点でも改良を加えら
れる余地がある。

【０００８】本発明は、上記のような不具合を解消し、
確実な回路保護と電力損失低減とを容易に実現すること
のできる保護回路を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するため、以下の保護回路が提供される。直流
電源により駆動される被保護回路の保護回路であって、
正の温度係数を有する温度可変抵抗素子と、整流器とを
含んで成り、該温度可変抵抗素子が被保護回路に対し直
列に挿入され、該整流器が被保護回路に対し並列に挿入
されるよう、電源供給路に設けられる保護回路である。

【００１０】

【作用】保護回路に上記の如く被保護回路に対して接続
される正の温度係数を有する温度可変抵抗素子と整流器
を用いることにより、直流電流から該温度可変抵抗素子
を介して電源電圧が供給される通常動作時には、該温度
可変抵抗素子の常温付近での低抵抗域を使用することが
でき、そのため電源路中に保護回路を設けることによっ
ても、小電圧降下による省消費電力が達成される。かつ
また、被保護回路に対し並列な上記整流器が導通するよ
うな電圧印加時、従って保護動作時には、その導通する
整流器を通し上記温度可変抵抗素子に電源電流が流れる
こととなるため、そのときの該温度可変抵抗素子の自己
発熱による高抵抗域を使用することができ、よって確実
な電流減衰による回路保護を実現することを可能ならし
める。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明の一実施例に係る保護回路を示す。図
１中、前記図２，３と同様の構成部分については同一の
符号を付してある。被保護回路１（電子回路）と直流電
源回路２との間に設けた保護回路は、正の温度係数を有
する温度可変抵抗素子11と整流器12により構成される。
上記抵抗素子11は、ＰＴＣサーミスタ（正特性サーミス
タ）とし、これは負の温度係数を有する通常のものと異
なり、温度上昇とともに抵抗値が増大する特性を有す
る。

【００１２】本実施例では、かかるＰＴＣサーミスタ11
が被保護回路１に対し直列に、また整流器12が被保護回
路１に対し並列に挿入される。図示例の場合は、直流電
源作動回路としての被保護回路１の正側電源印加端子１
ａの側の電源供給ライン４ａ中にＰＴＣサーミスタ11が
配され、負側電源印加端子１ｂの側の電源供給ライン４
ｂと上記ライン４ａとの間に、前記図３の場合と同様、
その陽極がライン４ｂ側、陰極がライン４ａ側となる向
きで整流器12が挿入されている。

【００１３】上記構成のＰＴＣサーミスタ11と整流器12
を用いた保護回路13は、例えば、被保護回路１と一体的
に組み込んだ構成とすることができ、その場合は、動作
電源としての直流電源回路２は、保護回路13を介して電
源接続が行われる。

【００１４】上記構成において、直流電源回路２が正し
い極性の状態で接続されている場合なら、図中に＋，−
で付記した如く、そのプラス表記の正極側電源端子が上
記ＰＴＣサーミスタ11を挿入した電源供給ライン４ａ側
に接続されていると共に、他方のマイナス表記の負極側
電源端子は、整流器12の陽極が接続されている電源供給
ライン４ｂ側に接続されている状態である。従って、か
かる状態で電源電圧が印加される正電圧印加時には、整
流器12は非導通状態で、電源回路２の正負の両電源端子
間に、負荷である被保護回路１と上記ＰＴＣサーミスタ
11との直列回路が接続されることとなり、電源電流は矢
印Ａ方向に流れる。

【００１５】上記の如くＡ方向に電流が流れる通常動作
時については、ＰＴＣサーミスタ11は常温抵抗付近の低
抵抗域であるため、後述の高抵抗域の場合に比し、極め
て小さな抵抗値を示す。従って、ＰＴＣサーミスタ11が
直接に挿入されていても、低抵抗域であるため電圧降下
を小さくすることができ、使用ＰＴＣサーミスタの特性
の選定によって、通常動作時における該ＰＴＣサーミス
タによる電圧降下がほとんどないようにすることは容易
にできる（なお、具体的な数値例については、後記で示
される）。通常動作時ではまた、整流器12には電流が流
れないことは既に述べた通りである。

【００１６】こうして、正電圧印加時、従ってＰＴＣサ
ーミスタ11を介して負荷に電源電圧が供給される通常動
作時（負荷駆動時）には、ＰＴＣサーミスタ11の常温付
近での低抵抗域を使用するため小電圧降下による省消費
電流を実現することができる。

【００１７】上記に対し、逆に、負電圧印加時には、整
流器12を通しＰＴＣサーミスタ11に電流が流れるため、
ＰＴＣサーミスタ11の自己発熱による高抵抗域を使用す
ることができ、このため確実な電流減衰による回路保護
を行うことができる。即ち、もし、誤って、図１にカッ
コ付きで付記した（＋），（−）の極性で上述の正常時
とは逆に電源端子の接続がなされたとすると、その場合
は、整流器12は順方向電圧が印加されることから導通す
ることとなる。従って、かかる極性誤接続の場合には、
電源回路２の電源端子間に、整流器12とＰＴＣサーミス
タ11との直列回路が接続されることとなり、該直列回路
中を矢印Ｂ方向に電源電流が流れることによって保護動
作がなされる。

【００１８】Ｂ方向に電流が流れる保護動作時には、ま
ず、電圧印加時、整流器12を通しＰＴＣサーミスタ11の
方に瞬間的に大電流が流れる。かつ、かかる大電流の通
電があることによって、そのＰＴＣサーミスタ11の温度
依存性によりその大電流は確実に減衰する。即ち、大電
流が流れることでＰＴＣサーミスタ11は瞬時に自己発熱
し高抵抗域に至る。しかして、高抵抗値を示した後は、
電源回路２の電源端子間には、導通状態の整流器12と極
めて高い値の抵抗との直列回路が接続された状態と等価
となり、結果、その高抵抗値によって規制される微少電
流の消費のみで高抵抗域を維持しほとんど電源電流を遮
断する機能を果すこともできる。こうして、たとえ極性
誤接続があっても、確実な保護動作も達成できる。

【００１９】以下、更に、具体的な数値例を挙げつつ、
かつ、前記図２，３の場合と対比しつつ補足的に説明す
る。下記例においては、電源回路２より供給される電圧
をＤＣ12Ｖとし、被保護回路１の消費電力を３Ｗ（12
Ｖ, 0.25Ａ）とする。また、使用ＰＴＣサーミスタにつ
いては、室温での低抵抗域で１Ωの抵抗値を示し、かつ
温度上昇で急激に抵抗値を増し、高抵抗域においては室
温抵抗の例えば数100 〜数1000倍の抵抗値を示す特性の
ものを用いることとする。

【００２０】図１において、Ａ方向に電流が流れる通常
動作時では、保護回路13中のＰＴＣサーミスタ11は室温
での抵抗が１Ωであるため、その動作時でのＰＴＣサー
ミスタ11による電圧降下は、約0.25Ｖとなる。このた
め、保護回路13が電源路部分にあることによっても、負
荷が駆動される正常動作時には電圧降下は小さいし、Ｐ
ＴＣサーミスタ11で無駄に消費される電力は、約0.0625
Ｗにとどまる。

【００２１】また、図１において、Ｂ方向に電流が流れ
る保護動作時についてみてみると、そのときは整流器12
の導通により、被保護回路１には電源電圧ＤＣ12Ｖはか
からない一方、１Ωの抵抗値を示しているＰＴＣサーミ
スタ11に整流器12を通しほぼその電源電圧がかかること
から瞬間的に10Ａ以上の大電流が流れ、ＰＴＣサーミス
タ11は発熱する。そのＰＴＣサーミスタ11の自己発熱に
より、ＰＴＣサーミスタ11の抵抗値は室温抵抗の１Ωよ
り数100 〜数1000倍に上昇し、従って、以後数10 mＡオ
ーダ〜数 mＡオーダの微少電流しか流れなくなり、電源
回路の電流を無駄に消費することもない。流れる電流が
微少であれば、実質的に電源電流を遮断することができ
るということができる。

【００２２】上記に対し、図２の場合、同様のＤＣ12
Ｖ，３Ｗの条件で比較し、通常動作時をみてみると、次
のようになる。例えば、整流器３にシリコンダイオード
を使用した場合でいえば、Ａ方向に電流が流れる負荷駆
動時において、電圧降下はそのシリコンダイオードによ
る0.6 Ｖ程度のものとなり、従って整流器３で無駄に消
費される電力は0.15Ｗ程度になってしまう。

【００２３】図３の場合も同様の条件で比較すると、次
のようになる。即ち、まず、このものでは、Ａ方向に電
流が流れる通常動作時に電圧降下分による電力損失を少
なくさせるためには抵抗器６の抵抗値が小さい方が望ま
しく、その一方、Ｂ方向に電流が流れる保護動作時に
は、整流器３を通し抵抗器６で電力が消費されるため抵
抗器６の抵抗値は大きい方が望ましい。しかして、図３
の抵抗器６による構成をもっては、当然、これら相反す
る条件は満し得ないし、上記した本保護回路13における
が如く、通常では正常に負荷を駆動せしめ得るのみなら
ず、保護動作においては、最終的に、ほとんど電流を遮
断する（即ち、微少電流化して実質的に電源電流を遮断
する）という機能をもたすこともできない。例えば、仮
に、Ａ方向に電流が流れる正常動作に、抵抗器６の電圧
降下を低くするために、抵抗値が１Ω程度のものとした
としても、その抵抗器６では、電流がＢ方向に流れる保
護動作時には、10Ａ以上の電流が電源回路２から流れ、
しかも連続的に流れる。こうして、10Ａ以上の電流が流
れることとなり、また10Ｗ以上の電力が消費されること
となる。そして、抵抗器６が１Ωより大きな抵抗値のも
のであったなら、それだけ、通常動作時（負荷駆動時）
での電圧降下、電力消費が増えることは、図２の場合に
関し数値を挙げて示したのと同じことがいえるのであ
り、例えば抵抗器６として電圧降下0.6 Ｖが生ずるよう
な抵抗値のものを用いるなら、その動作時において無駄
に消費される電力は、図２と同様0.15Ｗとなり、従っ
て、更にそれより大きい抵抗値の抵抗器６を使用すれ
ば、更に電圧降下、電力消費は大きなものとなるのであ
る。

【００２４】以上、具体的数値例をもって示した例から
みても、本実施例は、効果的な保護回路であることが分
かる。電圧降下の減少と確実な回路保護を高度に両立さ
せられ、しかも、これを容易に実現することができる。
構成は単純で、かつ廉価であり、省消費電力、安全性、
低価格が要求される電子回路の場合においても、その電
子回路の保護の回路として好適なものを得ることができ
る。

【００２５】更に、上記に加えて、次のような保護動作
の表示機能も、具備させることができる。保護動作表示
は、ＰＴＣサーミスタ11の発熱を更に活用するものであ
る。図１において、Ｂ方向に電流が流れる保護動作時、
前記の通り、ＰＴＣサーミスタ11はその自己発熱により
抵抗が上昇し、これで無駄な電流が流れなくなるように
もすることができるわけであるが、例えばそのＰＴＣサ
ーミスタに熱により変色するサーモラベルや塗料等を付
加するなどする。

【００２６】上記構成をも備えるときは、発熱を伴う保
護動作時には、変色によりその動作、従って保護回路13
が作動したこと、即ち極性誤接続があったことを知るこ
とが可能となる。

【００２７】図２，３の従来構成のものでは、保護回路
側でこういった動作表示をするといった機能も有しては
いない（図２の場合は、保護動作時に、表示機能をも加
味した本例での保護動作、電流減衰効果、並びに表示動
作の用に供されることとなる発熱をも伴わず、一方、図
３の場合には、仮に、抵抗器６の保護動作時の大電流
（10Ａ以上）での発熱によって、サーモラベルの変色等
を実現しようとするなら大電力が消費されることとなっ
て、その点で実用的ではない）ものであるが、本実施例
の保護回路13によれば、かかる表示方法は、そのＰＴＣ
サーミスタ11の構成を有効に利用して容易に実施するこ
ともできる。なお、付加するのに用いるサーモラベルや
塗料は、望ましくは、温度が下がっても色は変わらない
ようなものがよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、正の温度係数の温度可
変抵抗素子と整流器を用いる保護回路によって、確実な
回路保護と、電力損失を極力少なくしようとする損失低
減との２つを、適切に両立させることが可能であり、か
しもこれを容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保護回路の一実施例の説明に供する回
路図である。

【図２】従来の保護回路の一例の説明図である。

【図３】同じく、他の例を示す説明図である。

【符号の説明】１被保護回路（直流作動回路、電子回路）２電源回路 11 ＰＴＣサーミスタ 12 整流器 13 保護回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源により駆動される被保護回路の
保護回路であって、正の温度係数を有する温度可変抵抗素子と、整流器とを
含んで成り、該温度可変抵抗素子が被保護回路に対し直
列に挿入され、該整流器が被保護回路に対し並列に挿入
されるよう、電源供給路に設けられることを特徴とする
保護回路。