JPH073797Y2 - 異常短絡保護回路 - Google Patents

異常短絡保護回路

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JPH073797Y2
JPH073797Y2 JP1988053083U JP5308388U JPH073797Y2 JP H073797 Y2 JPH073797 Y2 JP H073797Y2 JP 1988053083 U JP1988053083 U JP 1988053083U JP 5308388 U JP5308388 U JP 5308388U JP H073797 Y2 JPH073797 Y2 JP H073797Y2
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等 河野
敦 奥野
満弘 林
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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、等に、アーク発生
による負荷短絡以外の機械的短絡である異常短絡が発生
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(電流)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、直流高圧電源および当該直流高圧電源を含む回路
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、負の高電位に設
定されるサブストレート(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
クは発生し、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(負荷短絡)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=Vo(但し、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、14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V
m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10msの間、停止
させ、ドライバ17は、接点18を10ms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孤されてお
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、負の高電位に設定される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装置等の高電圧を要
する装置に用いられる直流高圧電源に接続され、上記直
流高圧電源の出力電圧がアーク発生による負荷短絡を発
生可能とするレベル未満である計時期間に、上記負荷短
絡と異なる機械的短絡である異常短絡が発生した場合
に、上記直流電圧電源の電流出力動作を停止させる異常
短絡保護回路であって、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
(22,24)と、上記出力電流検出手段が出力する出力電
流検出信号のレベルが予め設定された判定レベルを超過
した場合に、異常短絡検出信号を出力する異常短絡検出
手段(23,25)と、リセット端子を有するとともに、上
記直流高圧電源の電流出力動作開始時刻に計時動作を開
始し、上記計時期間の間に、計時信号を出力する計時手
段(20)と、上記計時手段から計時信号が出力されてい
る間に、上記異常短絡検出手段から異常短絡検出信号が
出力された場合には、異常短絡保護信号を出力する保護
信号発生手段(26,27)と、上記保護信号発生手段が出
力する異常短絡保護信号をもとに、上記直流高圧電源の
電流出力動作を停止させる出力動作停止手段(19)と、
上記計時手段のリセット端子に接続され、上記保護信号
発生手段が出力する異常短絡保護信号をもとに、上記計
時手段のリセット動作を行うリセット手段(21)とを具
備したことを特徴としている。
「作用」 この考案によれば、直流高圧電源が最初の電流出力動作
を開始すると計時手段が計時動作を開始する。この計時
動作開始時刻から任意に設定された計時期間の経過前、
すなわち、直流高圧電源の出力電圧レベルが負荷短絡を
発生可能とするレベル未満である期間において、異常短
絡検出手段が異常短絡検出信号を出力すると、保護信号
発生手段が異常短絡保護信号を出力する。この異常短絡
保護信号をもとに、出力動作停止手段が直流高圧電源の
電流出力動作を停止させるとともに、リセット手段が計
時手段のリセット動作を行う。
こうして、直流高圧電源が最初に電流出力動作を開始す
る場合と、異常短絡が発生して直流高圧電源が再度電流
出力動作を開始する場合において、異常短絡状態が検出
されて直流高圧電源の電流出力動作が停止される。
すなわち、アーク発生による負荷短絡と異なる機械的短
絡が生じている状態である異常短絡状態を識別し、直流
高圧電源を含む装置が保護される。
「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、タイマ20、リセットスイッチ
21、シャント22、判定電圧設定回路23、アンプ24、コン
パレータ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、タイマ20は任意に設定
された計時期間の経過前は“H"レベルの信号を、経過後
は“L"レベルのタイムアップ信号を出力する。リセット
スイッチ21はタイマ20をリセットして、タイマ20を再始
動させるものである。シャント22は短絡電流を検出する
ための分流器、判定電圧設定回路23は異常短絡を判定す
る判定電圧VX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、所定の計時期間に設定されたタ
イマ20がタイマアップするまでは、タイマ20は“H"レベ
ルの信号をアンド回路26に出力する。タイマ20がタイマ
アップするまでの間に、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22にも分流が流れ、シャント22による電圧
降下に対応した増幅電圧(出力電流検出信号)VAがアン
プ24から出力される。出力された増幅電圧VAが判定電圧
VXを超過した時、コンパレータ25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、タイマ20からの“H"レベルの出力信号とコ
ンパレータ25からの“H"レベルの異常短絡検出信号VK
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およびタイマ20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、上記の状態が維持される。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、タイマ20の計
時期間中に、コンパレータ25から異常短絡検出信号VK
出力されず、以後、タイマ20は“L"レベルのタイムアッ
プ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、アーク放電による負荷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負荷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、アーク放電による負荷短絡とを区別
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、直流高圧電源が最初に出力動作を開始すると計時
手段が計時動作を開始する。この計時動作開始時刻から
任意に設定された計時期間の経過前、すなわち、直流高
圧電源の出力電圧レベルが負荷短絡を発生可能とするレ
ベル未満である期間において、異常短絡検出手段が異常
短絡検出信号を出力すると、保護信号発生手段が異常短
絡保護信号を出力する。この異常短絡保護信号をもと
に、出力動作停止手段が直流高圧電源の電流出力動作を
停止させるとともに、リセット手段が計時手段のリセッ
ト動作を行う。
こうして、直流高圧電源が最初に電流出力動作を行う場
合と、異常短絡が発生して直流高圧電源が再度電流出力
動作を開始する場合において、異常短絡状態が検出され
て直流高圧電源の電流出力動作が停止される。
したがって、アーク発生による負荷短絡と異なる機械的
短絡が生じている状態である異常短絡状態を識別し、直
流高圧電源を含む装置を保護することができる。
【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。 20……タイマ(計時手段)、22……シャント、23……判
定電圧設定回路、24……アンプ、25……コンパレータ、
26……アンド回路、27……S/Rラッチ。

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装置等の高電圧を要
    する装置に用いられる直流高圧電源に接続され、上記直
    流高圧電源の出力電圧がアーク発生による負荷短絡を発
    生可能とするレベル未満である計時期間に、上記負荷短
    絡と異なる機械的短絡である異常短絡が発生した場合
    に、上記直流高圧電源の電流出力動作を停止させる異常
    短絡保護回路であって、 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(22,24)と、 上記出力電流検出手段が出力する出力電流検出信号のレ
    ベルが予め設定された判定レベルを超過した場合に、異
    常短絡検出信号を出力する異常短絡検出手段(23,25)
    と、 リセット端子を有するとともに、上記直流高圧電源の電
    流出力動作開始時刻に計時動作を開始し、上記計時期間
    の間、計時信号を出力する計時手段(20)と、 上記計時手段から計時信号が出力されている間に、上記
    異常短絡検出手段から異常短絡検出信号が出力された場
    合には、異常短絡保護信号を出力する保護信号発生手段
    (26,27)と、 上記保護信号発生手段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電流出力動作を停止させる出
    力動作停止手段(19)と、 上記計時手段のリセット端子に接続され、上記保護信号
    発生手段が出力する異常短絡保護信号をもとに、上記計
    時手段のリセット動作を行うリセット手段(21)と を具備したことを特徴とする異常短絡保護回路。
JP1988053083U 1988-04-20 1988-04-20 異常短絡保護回路 Expired - Lifetime JPH073797Y2 (ja)

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JPS5819317U (ja) * 1981-07-29 1983-02-05 株式会社東芝 電流制限保護回路

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