JPH0568324A - 回路保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、例えば電子計算機の電源システムに
おいて、負荷側で発生した異常に対し誤動作する恐れな
く、信頼性の高い過電流検出が可能になる回路保護装置
を提供することを目的とする。 【構成】負荷側電源ライン３１２への供給電流に比例し
た電圧を、Ａ／Ｄ変換器３０７を介してディジタルデー
タに変換してレジスタ３０８に保持させ、アラーム判定
回路３０５において、上記負荷側供給電流がその定常電
流より高い警報値を越えたと判定され、さらにその一定
時間経過後に、リミット判定回路３０６において、上記
警報値より高い限界値を越えたと判定された場合にの
み、異常判定制御回路３０４により電流供給停止判定を
行ない、トランジスタ制御回路３０３に対しパワートラ
ンジスタ３０１のＯＦＦ指令信号を与え、電源側電源ラ
イン３１１からの電流供給を遮断する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器のプリント板
に形成される電子回路に過大な電流が流れた際に、その
電流供給を遮断することにより該電子回路に致命的な破
損が生じるのを防止する回路保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子計算機内部の多数のモジュ
ールを構成するプリント板には電子回路が形成される
が、この電子計算機における電源部と負荷側電子回路と
の間には、該電子回路に流れる電流値の変動を監視し、
過大な電流が流れた際にその電流供給を遮断することに
より、電子回路が致命的な破損に至ることや火災等の発
生に至ることを防止する回路保護装置が設けられてい
る。

【０００３】すなわち、上記電源に対し負荷側の電子回
路を構成する部品の異常等により、回路に過大な電流が
流れて発熱し、発煙，発火に至ることがあるもので、こ
のような不具合を防止するため、従来は次のような回路
保護手段が用いられている。

【０００４】第１の回路保護手段は、電源側に過電流検
出回路を設け、この過電流検出回路が一定の値を越える
電流が流れていることを検出した際に、電源自身がその
出力を遮断する。第２の回路保護手段は、電源出力分に
ブレーカを設け、このブレーカでの過電流検出により負
荷側への電流供給を遮断する。第３の回路保護手段は、
負荷側入力部にブレーカを設け、このブレーカでの過電
流検出により電流供給を遮断する。

【０００５】一般に、電子機器、特にその代表である電
子計算機においては、同一機種であっても、システム規
模に応じてモジュールやプリント板の数量が異なるもの
で、ユーザは当初小規模なシステム構成で導入し、業務
の拡大に応じて規模拡大を図ることが多い。このため、
電子計算機の電源は、将来のシステム増設に耐えられる
ことが望ましく、通常は、モジュール数が最大構成をと
った状態での負荷電流に基づいて電源容量（定格電流）
を設定している。

【０００６】ここで、上記第１の回路保護手段、つま
り、電流の過電流検出により負荷側に流れる過電流を検
出し回路保護するものでは、負荷側が異常になった時に
流れる電流が、電源の過電流検出値を越えることが必要
であり、この過電流検出点は、通常、電源定格電流の１
１０〜１２０％程度に設定されることが多い。

【０００７】しかしながら、上述したように、最大シス
テム規模を想定した大きな容量を有する電源に対して、
負荷側に小規模システムを構成接続した電子計算機の場
合には、負荷側回路内で異常が発生して該負荷の定常電
流を大きく上回る電流が流れたとしても、上記電源の過
電流検出値を越えないことがあり、電流供給の遮断が成
されず回路破損を招くことがある。

【０００８】そこで、電子計算機に対する電源を、ごく
小規模な回路ブロック毎に独立して設け、そのそれぞれ
の電源に対し、各ブロック毎の定格電流を僅かに上回る
程度の過電流検出点を設定した過電流検出回路を設置す
ることが考えられるが、システム構成が複雑になり増設
が面倒になるばかりか、設置数に比例して誤動作による
電源遮断の危険性も増大し、信頼性が損なわれる欠点が
ある。

【０００９】また、実際のシステム規模に対応する実負
荷電流に応じて、電源側過電流検出回路の過電流検出点
を変更設定することが考えられるが、計算機毎に異なる
システム規模に応じてその過電流検出点を変更する必要
があり、同一種類の電源装置であっても他の計算機シス
テムにそのまま使用することができず互換性が保てない
ばかりか、システム規模を拡大する度にその過電流検出
点を再設定する必要が生じ、取扱いが非常に面倒で人為
的誤りが混入し易い欠点がある。

【００１０】一方、前記第２，第３の回路保護手段、つ
まり、電源側あるいは負荷側にブレーカを設ける回路保
護手段にあっても、上記電源の過電流検出により保護す
る手段と本質的に同様な問題を抱えており、負荷側の定
常電流に対しブレーカの過電流検出点を対応させようと
すると、システム内の小規模ブロック毎に独立してブレ
ーカを設置する必要が生じ、システム構成が複雑になる
ばかりか、誤動作の危険性増大により信頼性が損なわれ
る問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、電子回路の
保護の観点から見れば、過電流を検出し電流供給を遮断
する回路をシステム内のいたる所、つまり、極小ブロッ
ク毎に個々に設置する方がきめ細い保護が可能である
が、設置数が増えることは誤動作の危険性、つまり、回
路動作中に有無を問わず供給電流を遮断する危険性が増
大するので、このきめ細い回路保護手段を実現するに
は、過電流検出・遮断回路そのものにおける過電流検出
の信頼性を確実なものにしなければならない。

【００１２】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
システム構成の増設を考慮して大きめの電源を持たせた
場合でも、負荷側で発生した異常に対し誤動作する恐れ
なく、信頼性の高い過電流検出が可能になる回路保護装
置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係わ
る回路保護装置は、電源と負荷側電子回路との間に設け
られ電源信号の投入／遮断を行なう投入／遮断回路を備
えたもので、上記負荷側回路に供給される電源信号の電
流値を検出する電流検出手段と、この電流検出手段によ
り検出される負荷側供給電流値がその定常電流値より高
い第１過電流値を越えたことを判定する第１過電流判定
手段と、上記電流検出手段により検出される負荷側供給
電流値が上記第１過電流値より高い第２過電流値を越え
たことを判定する第２過電流判定手段と、上記第１過電
流判定手段により第１過電流値の超過判定が成された状
態でさらにその一定時間経過後に上記第２過電流判定手
段により第２過電流値の超過判定が成された際に上記投
入／遮断回路に対して電源信号遮断の指令を行なう異常
判定制御手段とを備えて構成したものである。

【００１４】

【作用】つまり、例えば上記負荷側供給電流の第１過電
流値を、負荷側回路に直ぐには大きな損傷が生じない程
度の警報値として設定すると共に、上記第２過電流値
を、負荷側回路に直ぐにも大きな損傷が生じる限界値と
して設定し、これら２段階の条件が一定時間を経て順次
成立しない限り、負荷側回路に対する電源信号の遮断は
実施されないので、確実且つ信頼性の高い過電流検出／
遮断による回路保護が行なえるようになる。

【００１５】

【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。図１は回路保護装置を備えた計算機システムの
構成を示すもので、この計算機システムは電源１０によ
り駆動される。

【００１６】電源１０から出力される電源信号は、電源
ブスバ２０を通してプリント板４１〜４７からなる複数
の回路ブロックに対して分配供給されるもので、予め分
割された個々の回路ブロック４１、４２，４３、４４、
４５〜４７毎に、それぞれその電源入力端に対して独立
した過電流検出・遮断回路３１〜３４が介装される。

【００１７】この過電流検出・遮断回路３１〜３４は、
電源ブスバ２０からそれぞれ対応する回路ブロック（負
荷）４１、４２，４３、４４、４５〜４７に対する電源
信号を投入／遮断するスイッチング機能と、供給電流値
の過電流状態を検出する過電流検出機能とを備えるもの
で、上記過電流検出機能による過電流検出により異常判
定が成された場合には、上記スイッチング機能により負
荷側に対する電源信号の供給が遮断される。

【００１８】図２は上記計算機システムにおける過電流
検出・遮断回路３１〜３４の内部構成を示すもので、電
源ブスバ２０側の電源ライン３１１から供給されるＤＣ
電源信号は、パワートランジスタ３０１及び抵抗３０２
を介して負荷側の電源ライン３１２に出力される。

【００１９】パワートランジスタ３０１は、負荷側に対
する電流の投入／遮断を行なうもので、このパワートラ
ンジスタ３０１は、主電源スイッチ等の操作に応じて図
示しない電源系統制御部から信号ライン３２０を介して
トランジスタ制御回路３０３に与えられるＯＮ／ＯＦＦ
指令信号に基づきＯＮ／ＯＦＦ制御され、また、後述す
る異常判定制御回路３０４から遮断指令通知ライン３１
９を介して同トランジスタ制御回路３０３に与えられる
ＯＦＦ指令信号に基づきＯＦＦ制御される。

【００２０】上記抵抗３０２は、負荷側に対する供給電
流を電圧検出ライン３１３，３１４を通して電圧として
捕えるもので、この電圧検出ライン３１３，３１４を通
して捕えられた供給電圧は、Ａ／Ｄ変換器３０７を介し
て一定周期毎にディジタル値に変換され、データライン
３１５を介してレジスタ３０８に更新保持される。この
レジスタ３０８に保持された負荷側供給電流に対応する
ディジタル電圧データは、データライン３１６を介して
アラーム判定回路３０５及びリミット判定回路３０６に
与えられる。

【００２１】アラーム判定回路３０５は、上記レジスタ
３０８から与えられたディジタル電圧データに基づき、
負荷側供給電流が予め定められた警報値（第１過電流
値）を越えたことを判定し「アラーム」信号を出力する
もので、このアラーム判定回路３０５から出力される
「アラーム」信号は、アラームライン３１７を介して異
常判定制御回路３０４に与えられる。

【００２２】リミット判定回路３０６は、上記レジスタ
３０８から与えられたディジタル電圧データに基づき、
負荷側供給電流が予め定められた上記警報値より高い限
界値（第２過電流値）を越えたことを判定し、「リミッ
ト」信号を出力するもので、このリミット判定回路３０
６から出力される「リミット」信号は、リミットライン
３１８を介して上記異常判定制御回路３０４に与えられ
る。

【００２３】ここで、上記負荷側供給電流の警報値（第
１過電流値）は、負荷側回路に直ぐには大きな損傷が生
じない程度の過電流値（例えば定常電流＋３Ａ）に設定
され、また、限界値（第２過電流値）は、負荷側回路に
直ぐにも大きな損傷が生じる過電流値（例えば定常電流
＋５Ａ）に設定されるもので、このそれぞれの過電流値
は、アラーム判定回路３０５及びリミット判定回路３０
６にそれぞれ設けられたディジタル可変スイッチにより
任意に設定される。

【００２４】上記異常判定制御回路３０４は、アラーム
判定回路３０５あるいはリミット判定回路３０６からの
「アラーム」信号及び「リミット」信号に基づき、負荷
に対する過電流の警報を行なうか、負荷に対する電流供
給を停止するかを判定するもので、この異常判定制御回
路３０４からの過電流警報判定に基づく警報指令信号
は、信号ライン３２１を介して上記図示しない電源系統
制御部に与えられ、また、この異常判定制御回路３０４
からの電流供給停止判定に基づく電流遮断指令（ＯＦ
Ｆ）信号は、遮断指令通知ライン３１９を介して上記ト
ランジスタ制御回路３０３に与えられる。次に、上記構
成による回路保護装置を備えた計算機システムの動作に
ついて説明する。

【００２５】まず、計算機システムを稼動させるのに、
図示しない主電源スイッチが操作されると、図示しない
電源系統制御部により電源１０が投入されると共に、各
過電流検出・遮断回路３１〜３４のトランジスタ制御回
路３０３に対して信号ライン３２０を介し順次電源投入
指令信号が供給されるもので、これにより、パワートラ
ンジスタ３０１はＯＮ状態に保持され、電源側電源ライ
ン３１１から与えられる電源信号は、該パワートランジ
スタ３０１及び抵抗３０２、そして、負荷側電源ライン
３１２を介して各対応する回路ブロック４１、４２，４
３、４４、４５〜４７に供給される。

【００２６】この負荷側回路ブロック４１、４２，４
３、４４、４５〜４７に対する電源投入状態において、
各過電流検出・遮断回路３１〜３４における抵抗３０２
の両端から導出された電圧検出ライン３１３，３１４に
は、負荷側回路に対する供給電流に比例した電圧が得ら
れるもので、この電圧信号はＡ／Ｄ変換器３０７により
一定周期毎にディジタル値に変換されレジスタ３０８に
更新保持されると同時に、アラーム判定回路３０５及び
リミット判定回路３０６に対して与えられる。

【００２７】ここで、例えば負荷側電子回路内部に異常
が生じ、トランジスタ３０１及び抵抗３０２を介して供
給される電流値が、定常電流＋３Ａ、つまり、警報値
（第１過電流値）を越えると、アラーム判定回路３０５
から「アラーム」信号が異常判定制御回路３０４に対し
て与えられる。

【００２８】すると、異常判定制御回路３０４から信号
ライン３２１に対し、過電流警報指令信号が出力される
もので、これにより、上記図示しない電源系統制御部で
は、負荷回路に対する供給電流に異常が発生しているこ
とが、表示，音声等の報知手段を通してシステム管理者
や保守員に対して警報通知されるようになる。

【００２９】そして、例えば上記負荷側電子回路内部に
生じた異常が進み、負荷側供給電流値が、定常電流＋５
Ａ、つまり、限界値（第２過電流値）を越えることで、
上記異常判定制御回路３０４に対しアラーム判定回路３
０５から「アラーム」信号が与えられ始めてから一定時
間の経過後に、さらに追加して、リミット判定回路３０
６から「リミット」信号が与えられると、該異常判定制
御回路３０４では電流供給停止判定が成され、遮断指令
通知ライン３１９に対し電流遮断指令（ＯＦＦ）信号が
出力される。

【００３０】これにより、上記異常判定制御回路３０４
から遮断指令通知ライン３１９を介しトランジスタ制御
回路３０３に対してパワートランジスタ３０１のＯＦＦ
指令信号が与えられ、負荷側電子回路に対する電流供給
が遮断されるようになる。

【００３１】ここで、上記異常判定制御回路３０４にお
いて、アラーム判定回路３０５から「アラーム」信号が
与えられ始めてから一定時間経過後に、さらに追加し
て、リミット判定回路３０６から「リミット」信号が与
えられた場合にのみ、負荷側回路に対する過電流値を真
の限界値として判定し、電流供給停止判定を行なうの
は、以下の理由による。

【００３２】すなわち、例えば電子回路の短絡が原因で
過大な電流が流れる場合には、一瞬にして上記限界値を
越えることはなく、過電流値は数ｍ秒から数秒の時間を
掛けて上昇するという特性を利用したもので、このよう
な２段階の判定特性を持たせることにより、例えばＡ／
Ｄ変換器３０７やレジスタ３０８、あるいはアラーム判
定回路３０５やリミット判定回路３０６の故障による誤
った限界値超過状態が発生しても、負荷側電子回路への
電流遮断が引き起こらない構成とし、過電流検出による
回路遮断の信頼性を確実なものとする。

【００３３】一方、アラーム判定回路３０５からの「ア
ラーム」信号とリミット判定回路３０６からの「リミッ
ト」信号とが、それぞれ略同時に異常判定制御回路３０
４に与えられた場合、ならびに、リミット判定回路３０
６からの「リミット」信号のみが異常判定制御回路３０
４に与えられた場合には、何れの場合もＡ／Ｄ変換器３
０７やレジスタ３０８、あるいはアラーム判定回路３０
５やリミット判定回路３０６の故障による誤動作と見な
され、異常判定制御回路３０４から信号ライン３２１に
対し「エラー」信号が出力される。

【００３４】これにより、図示しない電源系統制御部で
は、上記「エラー」信号が与えられるところの過電流検
出・遮断回路に故障が発生したことが、図示しない表
示，音声等の報知手段を通してシステム管理者や保守員
に対して通知されるようになる。

【００３５】したがって、上記構成の回路保護装置によ
れば、負荷側電源ライン３１２に介在した抵抗３０２に
より得られる負荷側回路への供給電流に比例した電圧
を、Ａ／Ｄ変換器３０７を介してディジタルデータに変
換してレジスタ３０８に保持させると共にアラーム判定
回路３０５及びリミット判定回路３０６に与え、アラー
ム判定回路３０５において、上記負荷側供給電流がその
定常電流より高い警報値を越えたと判定され、さらにそ
の一定時間経過後に、リミット判定回路３０６におい
て、上記負荷側供給電流が上記警報値より高い限界値を
越えたと判定された場合にのみ、異常判定制御回路３０
４により電流供給停止判定を行ない、トランジスタ制御
回路３０３に対しパワートランジスタ３０１のＯＦＦ指
令信号を与え、電源側電源ライン３１１からの電流供給
を遮断する構成としたので、誤動作の危険性がない過電
流検出による回路遮断を行なうことができ、この過電流
検出・遮断回路を分割モジュール毎に個々に独立して設
置しても、確実な信頼性が得られ、きめ細かな回路保護
が可能になる。

【００３６】これにより、システム構成の増設を考慮し
て予め大きめの電源を持たせた場合でも、小規模システ
ム構成から大規模システム構成に至るまで、確実な過電
流検出・電流遮断による回路保護が可能になる。

【００３７】なお、上記実施例では、過電流検出・遮断
回路３１〜３４を、任意に分割されたモジュールやプリ
ント板毎に設置し、そのそれぞれにおいて独立した過電
流検出による電流遮断が行なえるので、個々のモジュー
ルやプリント板の故障時には、その故障モジュールやプ
リント板のみをオンライン状態のまま容易に交換するこ
とができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電源と負
荷側電子回路との間に設けられ電源信号の投入／遮断を
行なう投入／遮断回路を備えたもので、上記負荷側回路
に供給される電源信号の電流値を検出する電流検出手段
と、この電流検出手段により検出される負荷側供給電流
値がその定常電流値より高い第１過電流値を越えたこと
を判定する第１過電流判定手段と、上記電流検出手段に
より検出される負荷側供給電流値が上記第１過電流値よ
り高い第２過電流値を越えたことを判定する第２過電流
判定手段と、上記第１過電流判定手段により第１過電流
値の超過判定が成された状態でさらにその一定時間経過
後に上記第２過電流判定手段により第２過電流値の超過
判定が成された際に上記投入／遮断回路に対して電源信
号遮断の指令を行なう異常判定制御手段とを備えて構成
したので、システム構成の増設を考慮して大きめの電源
を持たせた場合でも、負荷側で発生した異常に対し誤動
作する恐れなく、信頼性の高い過電流検出が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる回路保護装置を備え
た計算機システムの構成を示すブロック図。

【図２】上記回路保護装置を備えた計算機システムにお
ける過電流検出・遮断回路の内部構成を示す回路図。

【符号の説明】

１０…電源、２０…電源ブスバ、３１〜３４…過電流検
出・遮断回路、４１〜４７…プリント板（回路ブロッ
ク）、３０１…パワートランジスタ、３０２…抵抗、３
０３…トランジスタ制御回路、３０４…異常判定制御回
路、３０５…アラーム判定回路、３０６…リミット判定
回路、３０７…Ａ／Ｄ変換器、３０８…レジスタ、３１
１，３１２…電源ライン、３１３，３１４…電圧検出ラ
イン、３１５，３１６…データライン、３１７…アラー
ムライン、３１８…リミットライン、３１９…遮断指令
通知ライン、３２０，３２１…信号ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と負荷側電子回路との間に設けられ
   電源信号の投入／遮断を行なう投入／遮断回路を備えた
   回路保護装置において、 上記負荷側回路に供給される電源信号の電流値を検出す
   る電流検出手段と、 この電流検出手段により検出される負荷側供給電流値が
   その定常電流値より高い第１過電流値を越えたことを判
   定する第１過電流判定手段と、 上記電流検出手段により検出される負荷側供給電流値が
   上記第１過電流値より高い第２過電流値を越えたことを
   判定する第２過電流判定手段と、 上記第１過電流判定手段により第１過電流値の超過判定
   が成された状態で、さらにその一定時間経過後に上記第
   ２過電流判定手段により第２過電流値の超過判定が成さ
   れた際に、上記投入／遮断回路に対して電源信号遮断の
   指令を行なう異常判定制御手段と、 を具備したことを特徴とする回路保護装置。