JPH07284219A - 異常入力電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電圧が負荷１４に加わる前に検出してスイ
ッチ手段２４を遮断することによりＭＯＳ型半導体など
の破損を未然に防止するとともに、装置全体の信頼性を
改善することを目的とするものである。 【構成】 整流回路１５と負荷１４との間に挿入された
スイッチ手段２４と、入力電圧の電圧検出回路２５と、
所定の遅延時間を有する遅延回路２６と、遅延回路２６
の出力により制御される駆動回路２７とを具備してなる
もので、入力電圧が規定電圧範囲内のため、電圧検出回
路２５がオフ状態のとき、遅延回路２６充電をし、設定
時間後に一定値を越えると、駆動回路２７を介してスイ
ッチ手段２４をオンし、負荷１４に規定範囲の電圧を供
給する。入力電圧が規定範囲以上である場合、遅延回路
２６の充電時定数ｔだけ遅延されている間に、電圧検出
回路２５がオン状態となり、遅延回路２６が短絡され、
駆動回路２７がオフとなり、スイッチ手段２４はオフ
し、負荷１４に過電圧を供給せず、破損から防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、規定の入力電圧よりも
高い異常な入力電圧、例えば、ＡＣ２４ＶにＡＣ１００
Ｖを入力したり、ＤＣ１４０ＶにＤＣ２８０Ｖを入力し
たような場合に、後段に接続された負荷としての電子機
器を破損から防止するための異常入力電圧保護回路に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の異常入力電圧の保護回路には、図
４に示すようなクローバ回路が知られている。これは、
入力端子１０、１１に入力した交流電圧を整流回路１５
で整流して負荷としての電子機器１４に供給する回路に
おいて、電圧検出素子としてのツェナーダイオード１７
の規定電圧よりも高い電圧が加わった場合、このツェナ
ーダイオード１７を介して保護スイッチ素子としてのＳ
ＣＲ１６にゲート電流を送り、このＳＣＲ１６をオンし
て出力端子１２、１３間を短絡して入力側のヒューズ１
８を溶断して保護するものである。ここで、２１は、コ
ンデンサ１９と抵抗２０からなり、ＳＣＲ１６のゲート
に設けられたノイズフィルタであり、また、２２は、ツ
ェナーダイオード１７の電流を制限する電流制限用抵
抗、２３は、平滑用コンデンサである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図４に示すような従来
のクローバ回路において、入力電圧が規定範囲以上であ
れば、ヒューズ１８を溶断することで、出力端子１２、
１３の後段に設けられた電子機器１４の２次破損を防ぐ
ことができるように思われる。しかし、電子機器１４に
は、ツェナーダイオード１７により過電圧を検出し、ヒ
ューズ１８を溶断するまでの間、短時間であったとして
も既にその過電圧が加わっており、電子機器１４にＭＯ
Ｓ型半導体などを使用している場合には、瞬時にこのＭ
ＯＳ型半導体が破損され、またその他の受動部品にも信
頼性を悪くするなどの問題が発生していた。

【０００４】本発明は、過電圧が負荷としての電子機器
１４に加わる前に検出してＳＣＲなどのスイッチ手段２
４を遮断することによりＭＯＳ型半導体などの破損を未
然に防止するとともに、装置全体の信頼性を改善するこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流入力電圧
を整流回路１５で整流して負荷としての電子機器１４に
直流電圧を供給するようにした電源回路において、前記
整流回路１５と電子機器１４との間の脈流部の一方のラ
インに挿入されたスイッチ手段としてのＳＣＲ２４と、
前記整流回路１５と電子機器１４との間の脈流部の他方
のラインに挿入され、前記ＳＣＲ２４の半サイクル毎の
リセット用のダイオード３６と、前記整流回路１５の後
段に挿入され、設定電圧かどうかを検出する電圧検出回
路２５と、この電圧検出回路２５による検出電圧が規定
範囲内のとき設定時間後に出力し、規定範囲外のとき即
座に出力を停止する遅延回路２６と、この遅延回路２６
の出力により前記ＳＣＲ２４を駆動する駆動回路２７と
を具備してなることを特徴とする異常入力電圧保護回路
である。

【０００６】

【作用】入力電圧が規定電圧範囲内であれば、電圧検出
回路２５がオフ状態のままであり、遅延回路２６の充電
時定数により充電をする。このときの充電電圧が一定値
を越えると、駆動回路２７をオンしてＳＣＲ２４にゲー
ト信号を出力し、後段の電子機器１４に規定範囲の電圧
を供給する。入力電圧が最初から規定電圧以上である場
合、遅延回路２６の充電時定数ｔだけ遅延されている間
に、電圧検出回路２５がオン状態となるため、遅延回路
２６が短絡され、駆動回路２７がオフとなり、ゲート信
号が出力されないため、ＳＣＲ２４はオフ状態のままで
あり、後段の電子機器１４に過電圧を供給せず、破損か
ら防止する。入力電圧が最初は規定電圧内で、途中で規
定電圧の範囲を越えると、電圧検出回路２５がオンし遅
延回路２６が急激に放電され、駆動回路２７がオフとな
り、ゲート信号が出力されずＳＣＲ２４はオフし、電子
機器１４に過電圧を供給せず、破損から防止する。

【０００７】

【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において、入力端子１０、１１間に交流入力電
圧を整流する整流回路１５を設け、この整流回路１５の
後段に並列に電圧検出回路２５を挿入し、また、整流回
路１５と出力端子１２、１３との間のいずれか一方のラ
インに直列にスイッチ手段としてのＳＣＲ２４を介して
負荷としての電子機器１４に接続する。前記電圧検出回
路２５とＳＣＲ２４との間には、遅延回路２６と駆動回
路２７が介在されている。

【０００８】図１の具体的回路例を図２により説明す
る。この例は、電子機器１４に最初から規定範囲外の高
い異常な入力電圧が供給されたような場合に有効な回路
であることはもちろんであるが、特に、電子機器１４に
最初は規定範囲内の電圧が供給されていた場合におい
て、途中から急激に高い異常な入力電圧が供給されたよ
うな場合に有効な回路である。

【０００９】前記整流回路１５と平滑用コンデンサ２３
との間のマイナス側のラインに、スイッチ手段としての
ＳＣＲ２４を直列に挿入する。このＳＣＲ２４のゲート
に接続された電流制限用の抵抗３５とトランジスタ３３
の直列回路と、このトランジスタ３３のベースに接続さ
れたダイオード３４により駆動回路２７が構成されてい
る。前記トランジスタ３３のエミッタをプラス側のライ
ンに接続し、このトランジスタ３３のエミッタと前記ダ
イオード３４のカソードとの間にコンデンサ３１を接続
し、このコンデンサ３１の他端とマイナス側のラインと
の間に直列に接続された抵抗３２により所定の遅延時間
を有する遅延回路２６が構成されている。ダイオード３
４はトランジスタ３３のベース・エミッタ間電圧約０．
６Ｖを、ダイオード３４の順方向電圧降下（Ｖｆ）分だ
け高くして、コンデンサ３１と抵抗３２の充電時定数を
長くするためのものである。

【００１０】プラスのラインとマイナスのラインとの間
には、またエミッタ・ベース間がＰＮ接続のトランジス
タ２８と、電流制限用の抵抗３７と、検出電圧設定用の
ツェナーダイオード２９と、発光ダイオード３０の直列
回路からなる電圧検出回路２５が接続されている。前記
トランジスタ２８のエミッタとコレクタ間に、前記コン
デンサ３１が並列に接続されている。

【００１１】前記整流回路１５と平滑用コンデンサ２３
との間のプラスのラインには、ＳＣＲ２４を半サイクル
毎にリセットするためのリセット用ダイオード３６が挿
入されている。前記ＳＣＲ２４のゲートとカソードとの
間には、コンデンサ１９、抵抗２０からなるノイズフィ
ルタ２１が接続されている。

【００１２】以上のような回路構成による作用を説明す
る。 （１）定常入力電圧時 入力端子１０、１１間に交流入力電圧が投入されると、
整流回路１５で整流された直流電圧が電圧検出回路２
５、遅延回路２６、駆動回路２７に印加される。交流入
力電圧の投入以前は、遅延回路２６のコンデンサ３１が
放電されていて短絡状態にある。また、駆動回路２７の
トランジスタ３３は、エミッタ、ベース間がダイオード
３４とコンデンサ３１で接続されているので、このトラ
ンジスタ３３はオフ状態となり、ＳＣＲ２４にはゲート
信号を出力しない。

【００１３】交流入力電圧の投入後、入力電圧が規定電
圧範囲内であれば、電圧検出回路２５のトランジスタ２
８がオフ状態のままであり、遅延回路２６のコンデンサ
３１と抵抗３２の充電時定数により、コンデンサ３１に
充電をする。このときの充電電圧Ｖｃが、トランジスタ
３３のエミッタ・ベース間電圧Ｖｂｅとダイオード３４
の順方向降下電圧Ｖｆを加えた電圧（Ｖｃ＝Ｖｂｅ＋Ｖ
ｆ）になると、駆動回路２７のトランジスタ３３をオン
してＳＣＲ２４にゲート信号を出力し、後段の電子機器
１４に規定範囲の電圧を供給する。

【００１４】前記遅延回路２６の設定時間である充電時
定数ｔは、次式により求められる。 充電時定数ｔ＝−Ｃ３・Ｒ２・Ｌｎ｛（Ｅ−Ｖｃ）／
Ｅ｝ｓｅｃ ただし、Ｃ３：コンデンサ３１の静電容量、Ｒ２：抵抗
３２の抵抗値、Ｖｃ：コンデンサ３１の充電電圧、Ｅ：
入力電圧である。

【００１５】（２）異常入力電圧時 電圧検出回路２５のトランジスタ２８は、エミッタとベ
ースがＰＮ接続なので、等価的にダイオードであり、投
入された交流入力電圧が最初から規定電圧以上である場
合、すなわち電圧検出回路２５のツェナーダイオード２
９のツェナー電圧Ｖｚと発光ダイオード３０の順方向降
下電圧Ｖｆの和以上（Ｅ＞Ｖｚ＋Ｖｆ）である場合は、
前記遅延回路２６の充電時定数ｔだけ遅延されている間
に、トランジスタ２８は、ベースがローとなりオン状態
となるため、遅延回路２６のコンデンサ３１が短絡さ
れ、抵抗３２による充電は行なわれず、駆動回路２７の
トランジスタ３３がオフとなり、ゲート信号が出力され
ないため、結果的にＳＣＲ２４はオフ状態のままであ
り、後段の電子機器１４に過電圧を供給せず、破損から
防止する。

【００１６】投入された交流入力電圧が最初は規定電圧
内である場合、前述のとおり、トランジスタ２８がオフ
し、コンデンサ３１に充電をし、トランジスタ３３をオ
ンしてＳＣＲ２４をオンして電子機器１４に規定範囲の
電圧を供給する。ここで、交流入力電圧が規定電圧の範
囲を越えると、トランジスタ２８はオンしコンデンサ３
１の充電電荷が急激に放電され、トランジスタ３３がオ
フとなり、ゲート信号が出力されずＳＣＲ２４はオフ
し、電子機器１４に過電圧を供給せず、破損から防止す
る。

【００１７】図２に示す交流入力電圧の場合において、
前記リセット用ダイオード３６は、ＳＣＲ２４の通過電
流を脈流とし、交流電圧の半サイクル毎にＳＣＲなどの
スイッチ手段２４をリセットするためのもので、交流電
源を投入した後に入力電圧が上昇した場合にも、後段の
負荷としての電子機器１４に異常な電圧が印加されるの
を防止することができる。

【００１８】前記図２に示す実施例では、入力電圧とし
て交流を想定したが、直流入力の電子機器１４の場合に
も対応することが可能であり、これを図３により説明す
る。基本的には、図２の場合とほとんど変わりはない
が、図３の例では、交流入力の場合のように、半サイク
ル毎にＳＣＲなどのスイッチ手段２４をリセットする必
要がないので、リセット用ダイオード３６は不要であ
る。内部回路の動作は、図２の交流入力の場合と同様で
あるが、特に、入力直流電圧が最初から規定範囲外の高
い異常な入力電圧が供給されたような場合に有効な回路
である。

【００１９】本発明は、定常の入力電圧よりも十分高
い、過電圧のような異常電圧に対して対応する場合に限
られるものではなく、コンデンサ３１と抵抗３２による
遅延回路２６の充電時定数と、電圧検出回路２５のツェ
ナーダイオード２９の閾値電圧の設定によっては、定常
の入力電圧の範囲であるようなわずかに高い電圧であっ
ても、対応することが可能である。

【００２０】前記実施例では、スイッチ手段２４として
ＳＣＲを用いたが、これに限定されるものではなく、リ
レー、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、トライ
アックなどを用いることもできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、整流回路１５と負荷１４との
間に挿入されたスイッチ手段２４と、前記整流回路１５
の後段に挿入され、入力電圧を検出する電圧検出回路２
５と、この電圧検出回路２５による検出電圧が規定範囲
内のとき設定時間後に出力し、規定範囲外のとき即座に
出力を停止する遅延回路２６と、この遅延回路２６の出
力により前記スイッチ手段２４を駆動する駆動回路２７
とを具備したので、過電圧が負荷としての電子機器１４
に加わる前に電圧検出回路２５で検出してスイッチ手段
２４を遮断でき、従来のクローバ回路に比較して、装置
全体の信頼性を飛躍的に改善することができる。

【００２２】本発明による回路は、耐圧を必要とする部
品が整流回路１５とＳＣＲなどのスイッチ手段２４など
であり、安価に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異常入力電圧保護回路の一実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１のブロック図の具体的電気回路図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す電気回路図である。

【図４】従来の異常入力電圧保護回路の電気回路図であ
る。

【符号の説明】

１０、１１…入力端子、１２、１３…出力端子、１４…
負荷としての電子機器、１５…整流回路、１６…保護ス
イッチ素子としてのＳＣＲ１６、１７…電圧検出素子と
してのツェナーダイオード、１８…ヒューズ、１９…コ
ンデンサ、２０…抵抗、２１…ノイズフィルタ、２２…
電流制限用抵抗、２３…平滑用コンデンサ、２４…ＳＣ
Ｒなどのスイッチ手段、２５…電圧検出回路、２６…遅
延回路、２７…駆動回路、２８…トランジスタ、２９…
ツェナーダイオード、３０…発光ダイオード、３１…コ
ンデンサ、３２…抵抗、３３…トランジスタ、３４…ダ
イオード、３５…抵抗、３６…リセット用ダイオード、
３７…制限抵抗。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流入力電圧を整流回路１５で整流して
   負荷１４に直流電圧を供給するようにした電源回路にお
   いて、前記整流回路１５と負荷１４との間に挿入された
   スイッチ手段２４と、前記整流回路１５の後段に挿入さ
   れ、入力電圧を検出する電圧検出回路２５と、この電圧
   検出回路２５による検出電圧が規定範囲内のとき設定時
   間後に出力し、規定範囲外のとき即座に出力を停止する
   遅延回路２６と、この遅延回路２６の出力により前記ス
   イッチ手段２４を駆動する駆動回路２７とを具備してな
   ることを特徴とする異常入力電圧保護回路。
2. 【請求項２】 交流入力電圧を整流回路１５で整流して
   負荷としての電子機器１４に直流電圧を供給するように
   した電源回路において、前記整流回路１５と電子機器１
   ４との間の脈流部の一方のラインに挿入されたスイッチ
   手段としてのＳＣＲ２４と、前記整流回路１５と電子機
   器１４との間の脈流部の他方のラインに挿入され、前記
   ＳＣＲ２４の半サイクル毎のリセット用のダイオード３
   ６と、前記整流回路１５の後段に挿入され、設定電圧か
   どうかを検出する電圧検出回路２５と、この電圧検出回
   路２５による検出電圧が規定範囲内のとき設定時間後に
   出力し、規定範囲外のとき即座に出力を停止する遅延回
   路２６と、この遅延回路２６の出力により前記ＳＣＲ２
   ４を駆動する駆動回路２７とを具備し、前記電圧検出回
   路２５は、検出電圧が規定範囲外のときにオンするエミ
   ッタ・ベース間がＰＮ接続のトランジスタ２８と、検出
   電圧設定用のツェナーダイオード２９との直列回路から
   なり、前記遅延回路２６は、コンデンサ３１と、抵抗３
   ２との直列回路からなり、前記駆動回路２７は、前記ト
   ランジスタ２８のオフ時に遅延回路２６の設定時間後に
   オンして前記ＳＣＲ２４をオンし、前記トランジスタ２
   ８のオン時に前記コンデンサ３１の即座の放電によりオ
   フして前記ＳＣＲ２４をオフするトランジスタ３３から
   なることを特徴とする異常入力電圧保護回路。
3. 【請求項３】 負荷としての電子機器１４に直流電圧を
   供給するようにした電源回路において、入出力端子間の
   一方のラインに挿入されたスイッチ手段としてのＳＣＲ
   ２４と、入力直流電圧が規定範囲内の電圧かどうかを検
   出する電圧検出回路２５と、この電圧検出回路２５によ
   る検出電圧が規定範囲内のとき設定時間後に出力し、規
   定範囲外のとき出力しないようにした遅延回路２６と、
   この遅延回路２６の出力により前記ＳＣＲ２４を駆動す
   る駆動回路２７とを具備し、前記電圧検出回路２５は、
   入力直流電圧が規定範囲外の電圧のときのみオンするエ
   ミッタ・ベース間がＰＮ接続のトランジスタ２８と、規
   定の電圧を設定するツェナーダイオード２９との直列回
   路からなり、前記遅延回路２６は、コンデンサ３１と、
   抵抗３２との直列回路からなり、前記駆動回路２７は、
   前記トランジスタ２８のオフ時に前記コンデンサ３１の
   充電後にオンして前記ＳＣＲ２４をオンし、前記トラン
   ジスタ２８のオン時に前記コンデンサ３１を充電せしめ
   ないことにより、前記ＳＣＲ２４をオフ状態に保持する
   トランジスタ３３からなり、入力直流電圧が最初から規
   定範囲外の電圧のときは、電子機器１４に高い電圧を供
   給しないようにしたことを特徴とする異常入力電圧保護
   回路。