JPH073796Y2 - 異常短絡保護回路 - Google Patents

異常短絡保護回路

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JPH073796Y2
JPH073796Y2 JP1988052355U JP5235588U JPH073796Y2 JP H073796 Y2 JPH073796 Y2 JP H073796Y2 JP 1988052355 U JP1988052355 U JP 1988052355U JP 5235588 U JP5235588 U JP 5235588U JP H073796 Y2 JPH073796 Y2 JP H073796Y2
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神鋼電機株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は異常短絡保護回路に関し、特に、機械的短絡
などの異常短絡が発生した場合に異常短絡検出信号を出
力して、たとえば電源の電圧出力動作を停止させる異常
短絡保護回路に関する。
「従来の技術」 従来、直流電源(特に直流高圧電源)および直流電源を
含む回路には、出力端子の短絡に起因した熱破損または
機械破損を防止するため、短絡保護回路が設けられてい
るのが一般的である。
この種の直流高圧電源は、たとえば、イオンプレーティ
ング装置のバイアス電源として用いられている。
上記イオンプレーティング装置は、直流電界を真空槽内
の場にあたえてイオンを加速移動させ、サブストレート
(基板)にイオンプレーティングを行う成膜装置であ
る。そして、上記直流電界を真空槽内の場に発生させる
手段として、直流高圧電源(バイアス電源)が用いられ
る。
ところで、上記直流高圧電源により、ターゲット板とサ
ブストレートとの間に与えられる直流電界はサブストレ
ートの表面の凹凸、直流高圧電源の出力の変動などによ
り不平等電界となりやすく、この不平等電界中では一部
分に電界エネルギが集中しがちである。その結果、アー
クが発生し、このアーク発生部分に、直流高圧電源の平
滑フイルタに蓄えられているエネルギ(数百mJ〜数J)
が集中注入されることにより、サブストレートに傷を付
けるおそれがある。そこで、発生したアークをできるだ
け速やかに遮断する手段として、上記した短絡保護回路
が上記直流高圧電源に設けられている。
第2図は上記イオンプレーティング装置の直流高圧電源
の回路構成例(実願昭62-72357号)を示すものである。
第2図において、符号1は制御回路を具備したAC/DC変
換器である。このAC/DC変換器1は、交流入力電圧Vinを
整流するためのダイオードブリッジ2と、このダイオー
ドブリッジ2により整流された直流電圧をさらに交流に
変換するためのインバータ3と、このインバータ3の出
力電圧を昇圧するための昇圧トランス4と、この昇圧ト
ランス4により昇圧された出力を再度整流するダイオー
ドブリッジ回路5と、直流高圧電源の出力電圧と予め設
定された基準電圧Vre1との差に応じた制御信号を出力
し、上記インバータ3をパルス幅変調(PWM)信号によ
りオン/オフ制御する制御回路6とからなる。7はコイ
ルLFおよびコンデンサCFからなる平滑フィルタである。
8は直流高圧電源の出力電圧の検出回路であって、抵抗
8a(抵抗値R1)と抵抗8b(抵抗値R2)とからなる分圧回
路により構成されている。
次に、短絡保護回路の構成を示す。9は基準電圧Vre1
発生する基準電圧発生回路、10はランプ関数発生回路で
あって、上記基準電圧Vre1に基づいて、ランプ関数信号
VLを出力する。このランプ関数信号VLは直流出力電圧の
設定値情報である。11はK・VL=V0(ただし、0<K<
1)の電圧を発生するポテンショメータ、12は基準電圧
V1(アーク発生の可能性のある最小直流出力電圧に対応
した指令値)を設定するための基準電圧設定回路、13,1
4はコンパレータで正の入力信号により、それぞれ“H"
レベルの信号VS、VCを出力する。15はアンド回路であっ
て、信号VSと信号VCの双方が入力されるとき、“H"レベ
ルの短絡検出信号VSCを出力する。16はモノステーブル
・マルチバイブレータであって、アンド回路15から出力
される短絡検出信号VSCの立上りでトリガされ、短絡保
護信号Vmを出力する。17は短絡保護信号Vmをもとに、接
点18をオンにするドライバ、19は短絡保護信号Vmをもと
に、インバータ3の動作を停止させるドライバである。
このように構成された上記従来の直流高圧電源におい
て、ランプ関数信号VLが、基準電圧設定回路12によって
設定された基準電圧V1より大であり、かつ、現在の出力
電圧が低下して、ポテンショメータ11において発生した
電圧V0の指令値に対応した電圧以下に降下した場合、モ
ノステーブル・マルチバイブレータ16は10msのパルス幅
の短絡保護信号Vmを出力する。この短絡保護信号Vmによ
りドライバ19は、インバータ3の動作を10msecの間、停
止させ、ドライバ17は、接点18を10msecの間、オンにし
て負荷に注入されるエネルギをバイパスさせる。
上記従来の直流高圧電源によれば、発生したアークをで
きるだけ速やかに遮断することができる。
AC/DC変換器1は一定期間(短絡保護信号Vmの出力期間
中)動作を停止した後、短絡保護信号Vmの消滅後、再度
自動的に起動され出力端子から直流電圧を出力するよう
になる。
出力電圧の降下がアーク発生によるものである場合、こ
の再起動の際には、上記発生したアークは消弧されてお
り、出力電圧は定格値に立ち上がる。
「考案が解決しようとする課題」 しかし、上記従来のイオンプレーティング装置の直流高
圧電源においても、次に述べる問題点が存在する。
すなわち、サブストレートがアースされた真空槽と接触
して生じる機械的短絡状態、いわゆる異常短絡状態では
停止と再起動を繰り返すことになる。
この考案は上記問題点に鑑みてなされたもので、上記し
たような異常短絡状態を識別し、直流電源を含む装置の
破損を防止するようにした異常短絡保護回路を提供する
ことを目的としている。
「課題を解決するための手段」 この考案は、イオンプレーティング等に用いられる直流
高圧電源に接続される異常短絡保護回路において、上記
直流高圧電源の出力電流に対応した出力電流検出信号を
出力する出力電流検出手段(20)と、上記直流高圧電源
の出力電圧に対応した設定電圧を出力する出力電圧設定
手段(10)と、アーク発生による負荷短絡が発生する可
能性のある最小出力電圧に対応した、第1の判定レベル
を設定する第1の判定レベル設定手段(21)と、過電流
レベルに対応した、第2の判定レベルを設定する第2の
判定レベル設定手段(23)と、上記出力電圧設定手段
(10)が出力する出力信号のレベルが、上記第1の判定
レベルに達せず、かつ、上記出力電流検出手段(20)が
出力する出力電流検出信号のレベルが、上記第2の判定
レベルを超過した場合に、上記負荷短絡と異なる機械的
短絡状態を示す異常短絡検出信号を出力する異常短絡検
出手段(22,24,26)と、上記異常短絡検出手段から出力
された異常短絡検出信号をもとに、異常短絡保護信号を
出力する保護信号発生手段(27)と、上記保護信号発生
手段(27)が出力する異常短絡保護信号をもとに、上記
直流高圧電源の出力動作を停止させる出力動作停止手段
(19)とを具備することにより上記の課題を解決してい
る。
「作用」 この考案によれば、出力動作開始後、負荷短絡が発生し
ない出力電圧レベルの段階で、異常短絡を検出し得る。
この検出結果をもとに、出力動作が停止される。
このため、アーク発生による短絡などと区別して、機械
的短絡状態、すなわち、異常短絡状態を識別し、直流電
源を含む装置の破損を防止することができる。
「実施例」 以下、図面を参照し、この考案の実施例を説明する。
第1図はこの考案の一実施例に係り、イオンプレーティ
ング装置の直流高圧電源の構成を示す回路図である。こ
の図において、上記第2図と同一構成部分には同一番号
を付して説明を簡略化する。
この例の直流高圧電源回路が第2図に示す直流高圧電源
回路と異なる点は、異常短絡保護回路を設けた点であ
る。
上記異常短絡保護回路は、シャント20、第1の判定電圧
設定回路21、第1のコンパレータ22、第2の判定電圧設
定回路23、第2のコンパレータ24、アンプ25、負論理の
アンド回路26およびS/Rラッチ(リセット/セット・フ
リップフロップ)27から構成されている。
上記異常短絡保護回路において、シャント20は短絡電流
を検出するための分流器、第1の判定電圧設定回路21
は、第1の判定電圧レベルVx1(アークによる負荷短絡
が発生しない程度の出力電圧に対応した指令値)を設定
する。第2の判定電圧設定回路23は、第2の判定電圧レ
ベルVX2(過電流(異常短絡電流)に対応した指令値)
を設定する。
次に、このように構成した直流高圧電源における異常短
絡保護回路の動作について述べる。
インバータ3の起動後、ランプ関数発生回路10が発生す
るランプ関数信号VLが第1の判定電圧レベルVx1になる
までの間は、第1のコンパレータ22は“H"レベルの信号
を出力する。第1のコンパレータ22が“H"レベルの信号
を出力し続ける間、なんらかの理由により、機械的な短
絡が発生すれば、短絡電流が流れる。これに伴って、シ
ャント20に分流が流れ、シャント20による電圧降下に対
応した出力電流検出信号VAがアンプ25から出力される。
出力された出力電流検出信号VAが第2の判定電圧VX2
超過した時、第2のコンパレータ24は“H"レベルの異常
短絡検出信号VKをアンド回路26に出力する。この時、ア
ンド回路26は、第1のコンパレータ22からの“H"レベル
の出力信号と第2のコンパレータ24からの“H"レベルの
異常短絡検出信号VKの双方の入力をもとに、負論理の演
算を行い、“L"アクティブの信号を出力する。S/Rラッ
チ27はアンド回路26からの“L"アクティブの出力信号を
読み込むと、“H"レベルの異常短絡保護信号VHをドライ
バ19に出力して、インバータ3の動作を停止させ、直流
高圧電源の出力を遮断すると共に、ランプ関数発生回路
10をリセットする。以後、外部より直流高圧電源がスイ
ッチ・オンされるまで上記の状態を維持する。すなわ
ち、異常短絡状態が解消された後、直流高圧電源をスイ
ッチ・オンにすれば、ランプ関数発生回路10は再度ラン
プ関数信号VLを発生し、これに伴って、インバータ3も
動作を再開する。
なお、異常短絡が生じていない場合には、ランプ関数信
号VLが第1の判定電圧レベルVX1になるまでの間におい
ても、アンド回路26は“H"レベルの信号を出力し続ける
ため、S/Rラッチ27は異常短絡保護信号VHを出力しな
い。
また、アーク放電による短絡が発生した場合には、短絡
保護回路が動作して、装置が保護されることは第2図に
おいて上述した通りである。
以上の構成によれば、インバータ3の起動後、出力電圧
がアーク放電による短絡を発生し得る値に達する以前
に、出力電流によって、機械的短絡などの異常短絡を検
出することができ、この検出結果に基づいて、直流電圧
電源のインバータ3の動作を停止させることができる。
この段階では、未だ、出力電圧および短絡電流の上昇勾
配は低いので、イオンプレーティング装置のバイアス電
源またはサブストレートの破損を回避し得る。
また、異常短絡と、アーク放電による短絡とを区別する
ことができ、それぞれの発生原因に応じて、異常短絡保
護回路または短絡保護回路を適切に動作させることがで
きる。
なお、上述の実施例においては、直流電源のインバータ
の動作を停止するようにした場合について述べたが、直
流電源自体を停止するようにしても良い。
また、上述の実施例においては、イオンプレーティング
装置の直流高圧電源に異常短絡保護回路を設けた場合に
ついて述べたが、この考案の異常短絡保護回路は上記装
置に限定するものではない。
「考案の効果」 以上説明したように、この考案の異常短絡保護回路によ
れば、イオンプレーティング装置における電極間の機械
的短絡などのいわゆる異常短絡を、アーク発生による負
荷短絡と区別して検出し、該異常短絡発生時に、安全、
確実かつ迅速に対処できる。このため、装置の破損を一
段と確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案の異常短絡保護回路の一実施例に係
り、直流高圧電源の構成を示す回路図、第2図は従来の
短絡保護回路を含む直流高圧電源の構成を示す回路図で
ある。 19……ドライバ、20……シャント、21……第1の判定電
圧設定回路、22……第1のコンパレータ、23……第2の
判定電圧設定回路、24……第2のコンパレータ、25……
アンプ、26……アンド回路、27……S/Rラッチ(保護信
号発生手段)。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオンプレーティング等に用いられる直流
    高圧電源に接続される異常短絡保護回路において、 上記直流高圧電源の出力電流に対応した出力電流検出信
    号を出力する出力電流検出手段(20)と、 上記直流高圧電源の出力電圧に対応した設定電圧を出力
    する出力電圧設定手段(10)と、 アーク発生による負荷短絡が発生する可能性のある最小
    出力電圧に対応した、第1の判定レベルを設定する第1
    の判定レベル設定手段(21)と、 過電流レベルに対応した、第2の判定レベルを設定する
    第2の判定レベル設定手段(23)と、 上記出力電圧設定手段(10)が出力する出力信号のレベ
    ルが、上記第1の判定レベルに達せず、かつ、上記出力
    電流検出手段(20)が出力する出力電流検出信号のレベ
    ルが、上記第2の判定レベルを超過した場合に、上記負
    荷短絡と異なる機械的短絡状態を示す異常短絡検出信号
    を出力する異常短絡検出手段(22,24,26)と、 上記異常短絡検出手段から出力された異常短絡検出信号
    をもとに、異常短絡保護信号を出力する保護信号発生手
    段(27)と、 上記保護信号発生手段(27)が出力する異常短絡保護信
    号をもとに、上記直流高圧電源の出力動作を停止させる
    出力動作停止手段(19)と を具備したことを特徴とする異常短絡保護回路。
JP1988052355U 1988-04-19 1988-04-19 異常短絡保護回路 Expired - Lifetime JPH073796Y2 (ja)

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JPH01157527U JPH01157527U (ja) 1989-10-31
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