JPH05252643A - 過電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定められた抵抗値を有する負荷のための過電
圧保護回路を提供する。 【構成】 定められた抵抗値を有する負荷Ｌのための過
電圧保護回路は、予め定められた極性を有する供給ライ
ンに接続される。過電圧検出器１はラインにかかって接
続される。通常オンである第１のスイッチＳ１はライン
の導体と直列に位置され、かつ検出器１によって制御さ
れる（つまりオフ状態に切換えられる）。同一の定めら
れた値Ｒを有する抵抗Ｒと直列に位置された第２のスイ
ッチＳ３は、ライン導体の間に配置され、かつ第１のス
イッチＳ１の相補的態様で検出器１によって制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明は、供給ラインに接続され、か
つ供給ライン中で発生する過電圧によって損傷を受けや
すい部品の保護に関し、より特定的には、かかる部品の
保護のための回路に関する。

【０００２】

【関連分野の説明】この発明は、部品が過電圧によって
損傷を受けやすいアクティブエレメントを含む回路であ
る場合に特に有用であり、この部品はその端子間で、相
対的に高い値を有する直流電流を通常導通する本質的な
抵抗性インピーダンスＲを示す。この部品はたとえば、
直流電圧によって電力を与えられる内部コンバータを含
むバラストランプであり得る。この部品は、通常相対的
に高い電流を導通する部品であるという事実を強調する
ために、今後負荷と呼ばれる。

【０００３】従来の保護回路は一般に２つの形式、つま
り直列保護回路と並列保護回路とに分けられる。

【０００４】直列保護回路が概略的に図１に示される。
この回路はラインの端子Ａおよび端子Ｂと、負荷Ｌの端
子Ｃおよび端子Ｄとの間に配置される。以下は、端子Ａ
と端子Ｂとの間の電圧が直流または整流された交流電圧
であり、端子Ａは高電圧端子である場合についてであ
る。直流保護回路は、端子Ａと端子Ｂとの間に、過電圧
の発生を検出するように配置された検出回路１と、端子
Ａと端子Ｃ（または端子Ｂと端子Ｄ）との間に、検出回
路１が過電圧を検出するときにスイッチオフにされる、
通常オンであるスイッチＳ１とを含む。

【０００５】図２は、端子Ｃと端子Ｄとの間に配置され
たスイッチＳ２を含む並列保護回路を示す。スイッチＳ
２は通常オフであり、かつ回路１による過電圧の検出に
応答してスイッチオンされる。

【０００６】直列および並列保護回路の多数の実施例が
当該技術分野で公知であるので、ここでは詳細に説明さ
れない。しかしながら、多数の実施例において、単回路
部品はスイッチングおよび検出動作の両方を行なう。加
えて並列保護回路では、スイッチは図２に示されるよう
に真にスイッチとして作用するか、または予め定められ
た電圧しきい値を越えた過電圧の通過を許容するクリッ
ピング部品として作用する。直列および並列保護部品を
同時に使用する先行技術の回路が公知であり、たとえば
そのうちの一方は、急な立上り端縁で発生する過電圧の
場合において動作するように設計され、かつ他方は緩い
立上り端縁の過電圧の場合に動作するように設計され
る。

【０００７】過去の実務において、並列保護回路が主に
使用されてきた。しかしながら、これらの回路の欠点
は、相対的に高い過電圧の消去が所望されるときに、こ
れらの回路は高過充電に耐えることが可能でなければな
らないことである。したがって、高熱ショックに耐える
ことが可能である大規模半導体部品を提供することが必
要である。このため、現在はできる限り直列保護回路を
使用する傾向にある。

【０００８】しかしながら、直列保護回路もまた欠点を
示す。特に、図１を参照して、過電圧の検出に応答して
スイッチＳ１を突然スイッチオフにすることは、より高
い過電圧を幹線（mains ）中に戻って引起こしがちであ
り、この過電圧はＨ．ｄＩ／ｄｔに等しく、ここでＨは
ラインインダクタンスを示す。この欠点は、もし負荷中
の定格電流が高ければ特に発生する。

【０００９】

【発明の概要】この発明の目的は、保護回路に関連した
欠点を回避することである。他の目的は、幹線からの過
電圧に応答して、過電圧が幹線中に送り返されることを
回避する直列保護回路を提供することである。

【００１０】これらの目的と、他の特徴と、利点とを達
成するために、この発明は、抵抗Ｒを有しかつ予め定め
られた極性の供給ラインに接続される部品のための過電
圧保護回路を提供する。この保護回路は、ラインにかか
って配置される過電圧検出器を含む。通常オンである第
１のスイッチは、ラインの導体と直列に位置され、かつ
検出器によって制御される（つまりオフ状態に切換えら
れる）。同一値Ｒを有する抵抗と直列に位置される第２
のスイッチは、ライン導体の間に配置されかつ第１のス
イッチと相補的な態様で検出器によって制御される。

【００１１】この発明の実施例に従って、第１および第
２のスイッチはＮＰＮバイポーラトランジスタである。
第１のトランジスタのコレクタは負荷の端子に接続さ
れ、かつそのエミッタは対応するライン端子に接続され
る。第２のトランジスタのエミッタは同一のライン端子
に接続され、かつそのコレクタは抵抗器Ｒを介して他方
のライン端子に接続される。補助トランジスタは第１の
トランジスタのエミッタおよびベースに接続され、補助
トランジスタのエミッタは第１および第２のトランジス
タのエミッタに接続され、第２のトランジスタと補助ト
ランジスタとのベースはツェナーダイオードを介して他
方のライン端子に接続される。

【００１２】この発明の前記および他の目的と、特徴
と、局面と、利点とは、添付の図面とともに読まれるべ
きこの発明の以下の詳細な説明から明白となるであろ
う。

【００１３】

【詳細な説明】図３の回路は図１の回路と同様、その端
子Ｃおよび端子Ｄが保護回路を介してラインの端子Ａお
よび端子Ｂに接続される負荷Ｌを含む。保護回路は、過
電圧検出回路１と直列スイッチＳ１とを含む。加えて、
この回路は端子Ａと端子Ｂとの間に、直列に接続される
スイッチＳ３と抵抗器Ｒとを含む。スイッチＳ１は通常
オンでありかつスイッチＳ３は通常オフである。両方の
スイッチは検出回路１によって相補的態様で制御され
る、つまり過電圧に応答してスイッチＳ１とスイッチＳ
３とは同時にそれぞれスイッチオフおよびスイッチオン
にされる。スイッチＳ３と直列に配置される抵抗器Ｒ
は、負荷Ｌと釣合って適合され、抵抗器Ｒは負荷Ｌの抵
抗性インピーダンスと同一の値を有する。

【００１４】こうして、過電圧に応答して、スイッチＳ
１はオフであるが、Ｈ．ｄＩ／ｄｔ過電圧はライン上で
発生しない、なぜならスイッチＳ３をスイッチオンにす
ることは、以前に負荷Ｌで存在していたのと同一のイン
ピーダンスをラインに引起こすからである。他方で、ス
イッチＳ３中の電流はインピーダンスＲの存在によって
制限され、かつ抵抗器Ｒを通る電流の通過期間は非常に
短い（摂動（perturbation）期間に依存する）ことが理
解されるべきである。したがって、スイッチＳ３に高電
力を分散させることが可能な部品を設けることは不必要
である。この発明に従う保護回路において、スイッチＳ
３と抵抗器Ｒとのアセンブリは、図２の先行技術の実施
例におけるスイッチＳ２に対する場合のような過電圧に
対する保護の役割をもう行なわない、なぜなら相対的に
高い電圧が端子Ａおよび端子Ｂにかけて留まるからであ
る。ここで、レッグＳ３−Ｒの機能は負荷Ｌのインピー
ダンスを整合し、かつ誘起された過電圧を消去すること
のみである。

【００１５】図４は図３の回路の例証的実施例を示す。
ＮＰＮトランジスタによって実現されるスイッチＳ１
は、図３に示される例でのように接合ＡＣ上ではなく接
合ＢＤ上に配置される。スイッチＳ３は抵抗器Ｒと直列
に配置される他のＮＰＮバイポーラトランジスタによっ
て実現される。

【００１６】トリガリング回路は、端子Ａと、トランジ
スタＳ３のベースおよび付加トランジスタＴのベース４
との間に、抵抗器Ｒ１と直列のツェナーダイオードＺを
含む。トランジスタＳ３はそのコレクタを介して抵抗器
Ｒに、かつそのエミッタを介して端子Ｂに接続される。
トランジスタＴ４はそのエミッタを介して端子Ｂにかつ
そのコレクタを介してトランジスタＳ１のベースに接続
され、それはまた抵抗器Ｒ２を介して端子Ｃに接続され
る。トランジスタＳ１のエミッタは端子Ｂに接続され、
かつそのコレクタは端子Ｄに接続される。ツェナーダイ
オードＺは端子Ａおよび端子Ｂにかかる公称電圧よりも
高いアバランシェ電圧を有する。

【００１７】通常の動作条件下で、トランジスタＳ１の
ベースは抵抗器Ｒ２によってバイアスされかつトランジ
スタＳ１は導通する。

【００１８】雷などのトラブルに続いて端子Ａでの電圧
が通常の電圧を越えると、ツェナーダイオードＺはアバ
ランシェモードになり、かつトランジスタＳ３およびＴ
４は導通する。トランジスタＴ４をスイッチオンにする
ことは、トランジスタＳ１がブロックすることを引起こ
す。過電圧が中断されると、最初の状態が回復される。

【００１９】この発明に従う保護回路を構成するエレメ
ントの組合せは、一実施例においてはそれが内部接続さ
れたエミッタを有する３つのＮＰＮトランジスタを含む
という事実のために、実際に集積することが相対的に単
純である。当業者は、その値が負荷Ｌのインピーダンス
の値と整合するように適合されなければならない抵抗器
Ｒを当然除いては、単一の集積回路の形式で保護回路の
エレメントを容易に実現し得るであろう。加えて、負荷
Ｌもまた集積回路を含むいくつかの形式の応用におい
て、保護回路のエレメントは抵抗器Ｒの例外はなおある
が、負荷Ｌの集積回路中に組入れられることが可能であ
る。

【００２０】当業者には明らかであるように、上に開示
された実施例に対してさまざまな変形および修正がなさ
れ得る。たとえば図４は負荷Ｌと並列に配置されたオプ
ショナルキャパシタＣ１の使用を示し、そのキャパシタ
はスイッチＳ１のスイッチオフの期間中に負荷上の電圧
を維持するように設計されている。

【００２１】この発明の具体例をこのように説明してき
たが、さまざまな変更、修正、および改良が当業者にと
って容易に生じるであろう。この開示によって明らかに
されるかかる変更、修正および改良は、ここに特に述べ
られてはいないがこの開示の一部分として意図され、か
つこの発明の精神および範囲内であると意図される。し
たがって、前述の説明は例のみによるものであり、限定
的であるとは意図されない。この発明は、前掲の特許請
求の範囲およびその均等物において規定されるようにの
み限定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の直列保護回路を概略的に示す図である。

【図２】従来の並列保護回路を概略的に示す図である。

【図３】この発明に従う直列保護回路を概略的に示す図
である。

【図４】図３の回路の例証的実施例を概略的に示す図で
ある。

【符号の説明】

Ｌ 負荷 Ｒ 抵抗器 Ｓ１，Ｓ３ スイッチ １ 過電圧検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定められた値（Ｒ）の抵抗を有し、かつ
   予め定められた極性の供給ラインに接続された負荷
   （Ｌ）のための過電圧保護回路であって、 ラインにかかって接続された過電圧検出器（１）と、 前記ラインの導体と直列で、かつ前記検出器によってス
   イッチオフの状態に制御される第１の通常オンのスイッ
   チ（Ｓ１）と、 前記定められた値（Ｒ）を有する抵抗器と直列に、ライ
   ン導体の間に配置され、かつ前記第１のスイッチと相補
   的に前記検出器によって制御される第２のスイッチ（Ｓ
   ３）とを含む、過電圧保護回路。
2. 【請求項２】 前記第１および第２のスイッチは第１お
   よび第２のＮＰＮバイポーラトランジスタであって、前
   記第１のトランジスタ（Ｓ１）のコレクタは前記負荷の
   端子に接続され、かつそのエミッタは対応するライン端
   子に接続され、前記第２のトランジスタ（Ｓ３）のエミ
   ッタは同一のライン端子に接続され、かつそのコレクタ
   は前記抵抗器を介して他方のライン端子に接続され、補
   助トランジスタ（Ｔ４）は前記第１のトランジスタのエ
   ミッタとベースとの間に接続され、前記補助トランジス
   タのエミッタは前記第１および第２のトランジスタのエ
   ミッタに接続され、前記第２のトランジスタのベースと
   前記補助トランジスタのベースとはツェナーダイオード
   を介して前記他方のライン端子に接続される、請求項１
   に記載の保護回路。