JPH07501200A - 供給電流をレギュレートするための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デュアル電圧電源 関連出願とのクロスレファレンス 本願は、　「デュアルシャント式電流レギュレータ」を発明の名称とし、１９９ ０年７月２４日に出願され、現在は米国特許第５１．　号となっている米国特許 出願第０７１５５８．１３０号の一部継続出願である。

発明の分野 本発明は、一般的には電流レギュレータに関し、より詳細には負荷に流される電 流量を制御するためのツリノドステートの電流シャント回路装置に関する。

発明の背景 ソリッドステー＋−ｉ流レギュレータは、電源に結合された電気回路およびデバ イスを保護するよう、電源と組み合わせて一般に使用される。かかるレギュレー タは三和電カラインのための回路遮断トリップシステム（ｔｒｉｐｐｉｎｇ　ｓ ｙｓｔｅｍ）で一般に使用される。このような用途では、ソリッドステー１・電 流レギュレータは三相の電力ラインからシステムの電源へ送られる電流量を制御 するようになっている。ライン内の電力の大きさか所定の限度を超えて増加する と、この電流レギュレータは過剰電流をラインからシステムのアースにンヤン１ 〜（分路）することにより応答する。

公知の電流レギュレータはりニアシャント式レギュレータまたはスイッチングン ヤント式レギュレータのいずれかに分類できる。代表的なりニアシャント式レギ ュレータは、電流ラインとアースとの間に直列に配置された抵抗器とツェナーダ イオードを含み、それらの接続部はＰＮＰダーリントントランジスタのペースを 制御するようになっている。ライン内の電流の大きさがツェナーダイオードのブ レークダウン電圧を越えると、ダーリントントランジスタがイネーブルされ、電 流ラインからの過剰電流はこのダーリントントランジスタを通ってアースにシャ ントされる。このタイプのレギュレータはライン内の電流しへルか低い場合に作 動であり、かつ好ましい。しかしながらこのタイプのレギュレータは、ライン内 の電流レベルか高い場合に、トランジスタの両端のレギュレートされる電圧のた めに、かなりの瓜の電力を消費する。多量の熱を散逸できなかったり、スペース またはコストの点てヒートシンク装置を設けることができないような応用例では 、このタイプのシャント装置は受け入れられない。

スイッチング電流シャント式レギュレータ装置は一般にラインからアースに電流 路をノヤントてきるようにするのに、より復雑な回路装置を必要とする。例えば マツコ（ｌＪａｔｓｋｏ）等による米国特許第４．８０９．１２５号には電源回 路はラインの電流レベルをモニタし、過剰電流をラインからアースにシャントす るのに選択的にイネーブルされるトランジスタにかかるバイアスを制御するため の、カスタム設計のＩＣ（集積回路）を使用している。別の公知のタイプのスイ ッチング電流シャント式レギュレータ装置は、コンパレータとこのコンパレータ の入力端に設けられた分用回路とを使用しており、過剰電流をラインからアース にシャントするトランジスタをいつイネーブルすべきかを判断するようになって いる。

スイッチング電流シャント式レギュレータ装置は（リニアシャント式レギュレー タと同じ）熱散逸（放熱）の問題を生じないように制御てきるが、これらも問題 がないわけてはない。スイッチング電流シャント式レギュレータ装置に関係する 最も重大な問題の一つは、許容できないレベルのノイズが発生する性質があるこ とである。この問題は、ある用途での回路の作動を大きく損なう恐れがある。

例えば、ラインからの電流を検出し、かつ誘導するのに、変流器を使用する回路 遮断ドリッピングシステムでは、スイッチング電流シャント式レギュレータ装置 は、変流器の電磁量（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ　１ｃｓ）に影響し、これら 電磁量によりライン内の真の電流レベルか誤って表示されるようにする恐れがあ ることである。所定の条件では、センサ内の電磁フラックスが減衰し、故障が発 生したとトリップンステムか判断し、遮断を指令するような程度の大きさのセン サ電流が誘導される。

回路遮断ドリッピングシステムのスイッチング電流シャント式レギュレータ装置 は、変流器を比較的低電圧に結合しスプリアスな故障状態を検出した後に、トリ ソブソレノイトを迅速に附勢できるように、パワーアップ時に高レベルのエネル ギーを短時間に蓄積するのか理想的である。変流器を比較的高い電圧に結合する と、これにより上記のように変流器の電磁波に悪影響が及び、起動時に高レベル のエネルギーを迅速に蓄積できないことにより、トリップユニットから故障を迅 速に除くことかできない。公知のトリップユニットンサ上度に長い時間にわたっ て低レベルの多量のエネルギーを累積し、トリップユニットついて妥協を行って いた。

したがって、従来技術に関連した上記問題を克服できる電源に対して要望かある 。

発明の概要 本発明は実質的にノイズかない動作をし、過剰の熱を発生しない電流レギュレー タとしての電源を提供するものである。

本発明は更に、通常のレベルの電流に対する電流調節を行うのに第１ソヤント路 を使用し、より高いレベルの電流に対する電流調節を行うのに第２シヤント路を 使用する電流レギュレータを提供するものである。

本発明の別の実施例によれば、変流器を比較的低い供給電圧に結合し、スプリア ス（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）な故障状態を検出した後にドリッピングソレノイドを迅 速に附勢てきるように、パワーアップ時にトリップ電圧コンデンサに低レベルの エネルギーを蓄積する回路遮断ドリッピングシステム（ｔｒｉｐｐｉｎｇ　ｓｙ ｓｔｅｍ）において使用するためのスイッチング電流シャント装置が提供される 。このソ驚は変流器か正常な作動中に比較的高いＨＩＥに結合されないようにし 、変流器の電磁波特性の性能を高く維持する。

本発明の更に別の実施例においては、回路遮断ドリッピングシステムにおけるス イッチング電流遮断装置は変流器を比較的低い電圧に結合し、スプリアスな故障 状態か検出された後に、ドリッピングソレノイドを迅速に附勢てきるよう、パワ ーアップ時に高レベルのエネルギーを急速に蓄積する。この装置は変流器からト リップ電圧コンデンサおよび電圧レギュレート回路の入力端における供給コンデ ンサを充電し、電流シャント回路は正常な作動中、第１所定電圧よりも低い第２ 所定電圧に供給コンデンサか充電されるように、変流器から供給コンデンサに流 れるよう電流をシャントする。第１所定電圧レベルへのトリップ電圧コンデンサ の充電に応答して、供給電流は変流器から供給コンデンサまで流れることがてき 、トリップ電圧コンデンサが一旦第１所定電圧レベルまで充電されると、トリッ プ電圧コンデンサは供給コンデンサからアイツレ−１・される。これにより、ト リップ電圧コンデンサ上て迅速に高レベルの電圧を得ることができると同時に、 変流器はこのトリップ電圧コンデンサ上の高電圧からアイソレートされる。

図面の簡単な説明 次の図面を参照し、下記の詳細な説明を読めば、本発明の上記以外の目的および 利点か明らかとなろう。

第１図は、電流源から負荷への供給電流量を制御するための本発明に係わる回路 装置のブロック図である。

第２図は、特定用途用の第１図の回路装置の一実施例の略図である。

第３図は、本発明に係わる別の回路装置のブロック図である。

第４図は、特定の用途用の第３図の回路装置の一実施例の略図である。

本発明は種々の変形例および別の態様を取り得るが、添付図面中の例により、本 発明の特定の実施例を示してあり、以下、本明細書にてより詳細に説明すること とする。しかしなから、本発明を開示した特定の形態に限定する意図はないと解 すべきである。一方、この意図は、添付した請求の範囲に記載の本発明の精神お よび範囲内のすへての変更例、均等物および代替物をカバーことにある。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、配電システムにおける電流路内の過剰電流を検出し、これをシャント するための直接的な用途を有する。本発明からはいかなるタイプの電流源でも利 用できるか、特に三相電力ラインから電力を受ける回路において電流をモニタし シャントするのに特に可動である。

次に添付図面を参照すると、第１図は一般的用途のだめの本発明の一実施例を示 すブロック図である。ここには、電流源Ｉ２からライン１４を通って負荷１６に 供給される電流量を制御する回路装置１０が示されている。ライン１４上の電流 は、ブロッキングダイオード１８を通ってコンデンサ２０を充電する。電流源電 流か第１のスレッショルドレベルを越え、コンデンサ２０を所定電圧まで充電す ると、リニアンヤントレギュレータ回路２２は回路中性ターミナル２４に電流を 流し、過剰電流をアースにシャントすることかできる。

リニアシャントレギュレータ回路２２の出力端では、リニアシャントレギュレー タ回路２２を通過する電流に比例したセンサ電圧信号か発生される。スイッチン グ回路２６は、センサ電圧信号および基準電圧信号（第１図には図示せず）にの 基準電圧信号は供給電流に比例することか好ましい）の双方を受け、ライン内の 電流レベルか第２スレツシヨルドルベルを越えたかどうかを判別するようになっ ている。ライン内の電流レベルがこの第２レベルを越えると、第２シャント回路 ２８を通る別のシャント路か選択的にイネーブルされ、ライン（４内の電流か高 レベルの際に必要な電流調節を行うようになっている。

第２図は、三相電力ラインから電力を受ける回路内の電流をモニタし、シャント する、特定用途用の第１図の回路装置の一実施例を示す略図である。第２図にお いて、ライン１４上に供給される電流は、三相電力ライン装置（図示せず）から の電流の合計である。変流器（図示せず）は、三相（Δ、Ｂ、Ｃ，Ｎ）からの誘 導電流および全故障加算電流（ｇｒｏｕｎｄ　ｆａｕｌｔ　ｓｕｍｍａｔｉｏｎ ）　（ＧＦ＝Σ（Ａ＋Ｂ十Ｃ＋Ｎ））を４つの全波整流器３２．３４．３６およ び３８に与える。これら整流器の出力端は、ダイオード１８のアノードに相互に 接続されており、ライン１４に電流を与えるようになっている。

これら整流器は三相ラインを正確にモニタできるように、三相ライン間の好まし いインターフェースとなると共に、回路装置の池の特徴を与えるように使用でき る。これら整流器の各々の左側では、負の相の電流信号か一連の負荷抵抗器４０ ．４２．４４および４６を通って搬送される。これら負荷抵抗器の値は、ライン １４内の電流の大きさに対応する既知の電圧を発生できるように、多相および変 流器に対して選択されている。次にこのように発生された電圧は、例えはトリノ ピングンステムまたは電流モニタシステムにおけるマイクロコンピュータ４８に よるその後の処理および故障解析のために使用される。利１■可能なトリツピン クシステムに関する情報を更に入手するには、　「インテリジェントレーティン グプラグを存するプロセッサ制御式サーキトブレー力トリップシステム」を発明 の名称とし、１９８９年８月３１田こ出願された米国特許出願第０７／４０３． ５０７号および「デジタルトリップユニットおよび電源を備えたサーキット遮断 器」を発明の名称とする米国特許第４．３３１．９９９号を参照されたい。上記 文献のいずれも本明細書で引用して本明細書の開示の一部とする。

整流器の各々の右側では、正の相の電流力１算され、これらはライン１４上に供 給される電圧に対するソースとして働く。

ライン１４上に供給される電流は、第１図に関連して説明したようにモニタされ 、２つの異なるスレッショルドに応答する。第４スレツシヨルドはりニアシャン ト式レギュレータ回路２２内のツェナーダイオード５ｏ、トランジスタ５２およ び抵抗器５４によって決められ、コンデンサ２ｏ上の電圧かツェナーダイオード ５０のブレークダウン領域を越えると、トランジスタ５２のベース−エミッタ接 合部か順方向にバイアスされ、ライン１４からトランジスタ５２のベース−エミ ッタ接合部および抵抗器５４を通ってアースすなわち指定された共通中性ターミ ナルに電流路か生じる。

第２スレツシヨルドレヘルは、スイッチング回路２６内でコンパレータ６ｏの入 力端にある一対の抵抗器５６と５８により決められ、コンパレータ６ｏは抵抗器 ６１を介してトランジスタ５２のエミッタにおける電圧をモニタしている。この エミッタ電圧はライン１４上の過剰電流に比例して増加する。エミッタ電圧が抵 抗器５６および５８により決められる基準電圧に達すると、コンパレータ６゜は 第２シャント回路２８をイネーブルし、ライン１６からの過剰電流の別のシャン トを行う。

トランジスタ５２のエミッタにおける電圧と同じように、抵抗器５６および５８ を介して決定されている基準電圧は、ライン１４内の供給電流にも比例している 。コンデンサ２０により保持されるライン電圧に対する基準電圧の増加レートは 、抵抗５０と５８との比によって決められる。例えば抵抗５６と５８との比を１ ０：１とすると、コンデンサ２０上の電圧か１０ボルト上界するごとに、基準電 圧は１ホルト増加する。これと対照的に、トランジスタ５２のエミッタの電圧は 、ツェナーブレークダウン電圧を越えるコンデンサ２０により保持されるライン 電圧に電圧対応で従う。したかって、上記の例に従ってコンパレータ６ｏにより モニタされている電圧レベルの双方か、供給電流と共に増加する間は、トランジ スタ５２のエミッタにおける電圧は抵抗５６および５８により決められる基準電 圧よりも１０倍速く増加（または減少）する。

これらライン従属電圧レベルはコンパレータにより使用され、第２シャン１−回 路２８に対するヒステリシス状の制御を行う。コンパレータ６０の出力かトラン ジスタ５２のエミッタ電圧すなわちライン１４の電圧に従うように、抵抗器６２ およびコンデンサ６４によりコンパレータ６０を中心とする正のフィードバック か行われる。ライン電圧かｔ？、２スレツシヨルドに達するとすぐに、コンパレ ータ６０は第２図においてトランジスタ６６および６８、および抵抗器７０およ び７２により構成されている第２シャント回路２８か、短期間の間１−ランジス タ５２のヘースーエミッタ接合部および抵抗器５４により構成される電流路およ びトランジスタ６６および６８、および抵抗器７０および７２により構成される 電流路、更に負荷２６の電流路および抵抗器５６および５８の電流路をそれぞれ 通って、コンデンサ２０を放電できるようにする。コンデンサ２０およびそれに 関連する放電路の放電期間に基づき、スイッチング周波数は変流器および負荷回 路のＬＲ特性よりも速くなる。従って、スイッチングか行われる時、電磁波特性 には悪影響か及ばない。

例として、第２図に示す部品か次のような値となっている場合を検討する。すな わち抵抗器５４．５６．５８．６１．６２．７０および７２かそれぞれ２０．１ ００ｋ、２０ｋ、４．７に、１００ｋ、１．８におよび１．８にオームなる値を 有し、コンデンサ２０および６４はそれぞれ１００マイクロフアラツドおよび２ ２００ピコフアラソトを存しているとする。更に、ツェナーダイオ−１・５０の ブレークダウン電圧はＩ２ホルトであり、トランジスタ５２．６６および６８は それぞれＴｉＢ２１．２Ｎ３９０４およびＴＴＰＩ４２梨であるとする。コンパ レータ６０は従来のＬＭ３５８型オペアンプ回路（演算増幅器回路）を用いて構 成できる。

本例ではラインＩ４に過剰電流か発生する前はコンパレータ６０の出力は低論理 レベルになっており、トランジスタ５２．６６および６８はライン１４からの電 流をノヤントしない。従ってトランジスタ５２のエミッタの電圧はほぼ中性ター ミナル２４のレベルとなる。過剰電流によってツェナーダイオ−１・５２のブレ ークダウン電圧に達する程度にコンデンサ２０か充電されると、トランジスタ５ ２はライン１４からの電流をシャントし始め、よってｌ・ランシスタ５６および ５８の基準電圧のレベルを１〜ランジスタ５２のエミッタの電圧のレートの１０ 分の１のレーＩ・て低下させる。コンツルータロ０の出力はライン電圧によりト ランジスタ５２のエミッタ電圧か基準電圧を越えるまで、低レベルのままである か、基準電圧を越えるとコンパレータ６０の出力は高レベルに変わる。

コンパレータ６０の出力か一旦高しベルとなると、トランジスタ６８はライン１ ４からの電流を吸収し、コンデンサ２０の電圧を、ダイオ−１−１８のカソード 側のラインからトランジスタ６６および抵抗器７０および７２、リニアシャント レギュレータ回路２２、負荷１６およびスイッチング回路２６を介して、ゆっく りと放電できるようにする。放電レートはこれら部品のＲＣ時定数によってほぼ 決められている。プロノギングダイオード１８はコンパレータ６ｏの出力が所定 の放電時間の間高レベルのままになっているように、トランジスタ６８がコンデ ンサ２０を放電しないようにしている。抵抗器６２およびコンデンサ６４によっ て決まるＲＣ時定数も、コンパレータ６０の出力か低レベルから高レベルに変化 し、ライン１４内の電流を定常状態とする際の周波数も決定している。

リニアシャントレギュレータ回路２２を通って発生される熱量は、無視てきる程 度であり、スイソチンクルベル以下の低電流レベルては、第２シャント回路２８ からはノイズか発生しないことを指摘することも重要である。トランジスタ５２ はライン１４からの低レベルの電流をシャントするのにのみ必要であり、それに 関連するノヤント路は、例えは比較的小さい値、すなわち２０オームの抵抗器５ ４により構成されるので、散逸する熱は無視てきる。

ノイズか発生しない理由は、変流器のバント幅およびそのヒステリシスかコンパ レータ６０の出力の遷移レートを高くするように、選択的に制御されているから である。この遷移レートの周波数は比較的高いので、発生ノイズは変流器のバン ト幅よりも高くなるように制限されている。したかって従来のスイッチングソヤ ント電流形しギュし一夕回路の多くに共通していたノイズの問題は解消されてい る。

したかって、通常は低電流レベルに対してリニアシャントレギュレータ回路２２ を使用し、より高いレベルの電流をシャントするのに、短期間の間に限り比較的 高い周波数で第２ソヤント回路２８を選択的にイネーブルすることにより、従来 の電流レギュレータのノイズを熱の問題を解消できる。

次に第３図を参照する。この図は、第１図の基本ブロック図がコンデンサ７８、 外部電源８０および関連電源電圧制限器８２上にアイソレートされた高レベルの ソレノイドトリップ電圧（ＶＴと表示）が含まれるように、変形されている。電 源Ｉ２は基本電源であり、外部電源８０は任意の第２を源となっている。いずれ の電源も電圧レギュレータ８３に給電するが、コンデンサ７８は電源１２のみに よって給電されるようになっている。電源電圧制限器８２は外部電源８０により 得られる電圧が第２シャント回路２８′　を附勢しないようにするのに使用され る。

トリップ電圧Ｖ、はダイオード８６、シュミットトリガ−８８およびスイッチ６ ０を含む回路８４により、コンデンサ２０°上の電圧からアイソレートされてい る。一般にコンデンサ７８を高電圧レベル（例えば２０ホルト）に充電できるよ うにすることにより、回路８４はパワーアップ時に作動し、この時に電流源１２ からの電流路はコンデンサ７８につながる電流路からコンデンサ２０゛　に至る 電流路に切り換わる。このような切り換えは、ダイオード８０かコンデンサ７８ からコンデンサ２０゛　へ流れる電流をブロックするように、コンデンサ２０′ の電圧レベルをコンデンサ８７の電圧レベルよりも低く維持することにより、ス イッチ９０を介して行われる。第１シャント回路２２′および第２シャント回路 ２８′は、コンデンサ２０′　の電圧レベルをモニタし、この電圧レベルがクリ ティカルレベルを越えないようにこの電圧レベルを維持するのに使用されている 。

変流器を電流源１２として使用するようなトリップユニット用途では、このよう な構成ではコンデンサ７８を所定レベルまで充電するのに必要な短時間の間に限 ってコンデンサ７８上の高電圧レベルに変流器を結合させなければならない。

スイッチ９０により一旦電流路か切り換えられると、変流器はコンデンサ２０′ 上の比較的低い電圧レベルに結合される。したがって、理想的な状況の場合のよ うに、システムは正常な作動の間、変流器を比較的低電圧に結合し、スプリアス な故障状態か検出された後は、即座にドリッピング用ソレノイＩＳを附勢できる ように、パワーアップ時に迅速に高レベルのエネルギーを蓄積する。変流器の電 磁波特性には悪影響はない。

第４図において、上記のように説明したトリップユニットとじての用途は、一部 を詳細にした略図として示しである。第４図のこのような回路構成は、第２図の 回路の変形例であるので、同じ部品には同じ参照番号をつけて表示しである。

電源電圧制限器８２はｌＯボルトツェナーダイオード５０’、したがって第２シ ャント回路２８゛　が外部電源８０により影響されないように、９．　１ボルト の制限をするツェナーダイオード９０を含むように示されている。電源電圧制限 器８２の一部として１２０オームの抵抗器９２とダイオード９４も含まれている 。

抵抗器９２は外部電源８０から流れる電流を制限し、ダイオード９４はこのダイ オードがない場合、変流器３２．３４．３６および３８からツェナーダイオード ９０へ流れる電流をブロックするように働く。

第４図の第１シャント回路２２°および第２シャント回路２８′は本質的には第 ２図の対応するシャント回路２２および２８とほぼ同様に作動し、スイッチング 回路２６′　は第２図の相当する回路２６および２８に関して、先に説明したよ うに第２シャント回路２８°に対して同様なスイッチング機能を奏する。第４図 の実施例においては、回路図のこの部分のうちの部品は、１００μＦのコンデン サ２０’、１キロオームの抵抗器９８，１０８および＋１２．１Ｏ１０オームの 抵抗器１００．１０キロオームの抵抗器１０２．０．００２２μＦのコンデンサ １０６．８２０キロオームの抵抗器１０８および０．００１μＦのコンデンサｌ ＩＱである。

第４図のコンデンサ２０′上に蓄積されるエネルギーが供給される負荷は、電圧 レギュレータ８３てあり、この電圧レギュレータはトリップシステムの一部を構 成するマイクロコンピュータ４８およびその他デジタル回路に作動電力（例えば ＋５ボルト）を送るのに使用される。電圧レギュレータ８３に一般に関連する従 来のサポート回路は、本発明の一部とは考えられないので図示していない。

次に変流器３２．３４．３６および３８からコンデンサ７８（並列な４７μＦの コンデンサ＋２０および＋２２として表示）までの電流路を参照すると、パワー アップ時にブロッキング用ダイオード１２３を介してコンデンサ７８上にトリッ プ電圧Ｖ、が急速に発生する。所望のトリップ電圧に達すると、変流器３２．３ ４．３６および３８からコンデンサ７８までの電流路がシャットダウンされるよ うに、ツェナーダイオード１２４のブレークダウンスレッショルドは所定のレベ ルに選択されている。例えは受動形ローパスフィルタ回路１３０およびスイッチ １３０を介してマイクロコンピュータ４８により附勢されるソレノイド１２８を 附勢するには、ツェナーダイオード１２４のブレークダウンスレッショルドを１ ９ボルトとし、所望のトリップ電圧を２０ボルトとするのかよい。

一旦、ツェナーダイオード１２４のスレッソヨルｌ−ルベルに達すると、ツェナ ーダイオード１２４は電流を流し、ｌＯキロオームの電圧バイアス抵抗器１３６ を介してトランジスタ１３８を附勢する。トランジスタ１３８および一方のトラ ンジスタ１４０は、シュミット１−リガーとして作動するようになっており、こ のンユミットトリガーはＦＥＴＩ４２および１４４を附勢する。このシュミット トリガ−回路装置は、更に４７０オームの抵抗器１５０．１００キロオームの抵 抗器１５２．３３キロオームの抵抗Ｈ１５４および１０キロオームの抵抗器１５ ４も含んでいる。

ＦＥＴＩ　４４の附勢に応答して、変流器３２．３４．３６および３８からの電 流路を介してコンデンサ２０′　にエネルギーが供給されるので、電圧レギュレ ータ８３は附勢される。例えばツェナーダイオード１２４のブレークダウンスレ ッショルドは１９ボルトで所望のトリップ電圧か２０ボルトである場合、コンデ ンサ２０’のアナログ電圧（ＶＡ）は通常１２ポルトであり、この電圧は５ボル トの出力を有するドライブ電圧レギュレータ（例えばＬＭ２９５０タイプのレギ ュレータ）に対しては十分な大きさである。

アナログｔ［ＥＶＡは第１シャント回路２２゛　および第２シャント回路２８゛ 　により、先に述へたように調節され、第２シャント回路２８′　は電流源１２ からの過剰電流を直接シャントするようになっている。トリップ電圧ｖ７がツェ ナーダイオード１２４のツエナースレッソヨルドレベルよりも低くなると、変流 器からの電流は再びコンデンサ７８へ向けられる。

以上で、特定の実施例を参照して本発明について説明したか、当業者であれば次 の請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から逸脱することなく、実施例に ついて種々の変更を行うことかできると認識できよう。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．電源から第１負荷までの第１電流路内および電源から第２負荷までの第２電 流路内の供給電流をレギュレートするための回路装置であって、第１電流路に結 合されており、電源により第１の所定電圧レベルに充電されるように、電源から のエネルギーを蓄積するためのコンデンサと、第２電流路に結合されており、第 １の所定電圧レベルよりも低い第２の所定電圧レベルを第２負荷において維持す るための維持手段と、第１の所定電圧レベルヘのコンデンサの充電に応答し、電 源から第２電流路を通って第２負荷までに供給電流を流すことを可能にするイネ ーブル手段と、コンデンサと第２コンデンサとの間に結合され、第１の所定電圧 レベルヘのコンデンサの充電にし、コンデンサのエネルギーを竜源からアイソレ ートするためのアイソレート手段とを備えた、 供給電流をレギュレートするための回路装置。
2. ２．第１の所定の電圧レベルよりも実質的に低いコンデンサの電圧レベルに応答 して、コンデンサは電源からのエネルギーを迅速に蓄積する請求項１記載の回路 装置。
3. ３．前記維持手段は第１の所定スレッショルドを越える供給電流の電流レベルを 検出するための第１検出手段と、第１検出手段に応答して電源から供給される供 給電流のうちの一部をシャントするための第１シャント回路とを含む請求項１記 載の回路装置。
4. ４．前記維持手段は第１検出手段に応答し、第１スレッショルドよりも大きい第 ２の所定スレッショルドを越える供給電流の電流レベルを検出するための第２検 出手段と、第２検出手段に応答し、電源から供給される供給電流のうちの一部を シャントするための第２シャント回路とを更に含み、第２検出手段は第２シャン ト回路が所定インターバルの間第１シャント回路よりも高いレベルの供給電流を シャントするように、第２シャント回路を選択的にイネーブルする請求項３記載 の回路装置。
5. ５．第２検出手段はスイッチング回路を含み、このスイッチング回路は供給電流 のレベのしの関数となっているレートで第２シャント回路を選択的にイネーブル することにより、第２スレッショルド手段に応答する請求項４記載の回路装置。
6. ６．第２検出手段は供給電流に比例した基準電圧を発生するための手段を更に含 む請求項４記載の回路装置。
7. ７．第１負荷はトリップコイルを含む請求項１記載の回路装置。
8. ８．変流器からトリップ電圧コンデンサまでの第１電流路内および変流器から電 圧レギュレート回路までの第２電流路内の供給電圧をレギュレートするためのト リップユニット内でするための回路装置であって、変流器がトリップ電圧コンデ ンサを第１の所定電圧レベルに充電するよう、トリップ電圧コンデンサを第１電 流路に結合するための手段と、第２電流路および電圧レギュレート回路の入力端 に結合された供給コンデンサと、 第２電流路に結合されており、正常な作動中は供給コンデンサは第１の所定電圧 レベルよりも低い第２の所定電圧レベルに充電されるように変流器から供給コン デンサに流れる電流をシャントするための電流シャント手段と、第１の所定電圧 レベ几へのトリップ電圧コンデンサの充電に応答し、変流器から第２電流路を通 って第２負荷に供給電流が流れることができるようにするためのイネーブル手段 と、 トリップ電圧コンデンサと供給コンデンサとの間に結合されており、第１の所定 電圧レベルヘのコンデンサの充電に応答もし、コンデンサのエネルギーを変流器 からアイソレートするためのアイソレート手段とを備えた供給電流をレギュレー トするための回路装置。
9. ９．トリップ電圧コンデンサに結合されたソレノイドと、トリップ電圧コンデン サにより蓄積されたエネルギーをソレノイドに結合するためのソレノイド制御手 段とを更に含む請求項８記載の回路装置。
10. １０．前記ソレノイド制御手段は供給電流か所定のトリップ特性を越えたことを 判別するための変流器に応答する手段を更に含む請求項９記載の回路装置。
11. １１．前記電流シャント手段は、第１スレッショルドを越える供給電流のレベル を検出する供給電流に応答する第１シャント回路を更に含み、該第１シャント回 路は、電流路から低電流の電流をシャントするよう第１スレッショルドを越える レベルに応答する手段を含む請求項９記載の回路装置。
12. １２．供給電流から高レベルの電流をシャントする第２シャント回路と、第１ス レッショルドを越える供給電流のレベルが所定の基準電圧をも越える際に、短期 間の間第２シャント回路をイネーブルするための、第１シャント回路に応答する スイッチング回路とを更に含む請求須１１記載の回路装置。
13. １３．供給コンデンサにエネルギーを与えるようになっている外部電源を更に含 む請求項８記載の回路装置。
14. １４．外部電源はトリップ電圧コンデンサに給電しないようになっている請求項 １３記載の回路装置。
15. １５．外部電源と供給コンデンサとの間に結合されており、供給コンデンサの電 圧が第２の所定電圧レベルよりも高い電圧レベルに充電されないようにする電圧 制限回路を更に含む請求項１３記載の回路装置。
16. １６．電カラインから電流を得て、供給電流を発生するための電流手段と、トリ ップ電圧コンデンサと、 電流手段がトリップ電圧コンデンサを第１の所定電圧レベルに充電するようにな っており、電流手段とトリップ電圧コンデンサとを結合する第１電流路と、電圧 レギュレート回路と、 電流手段と電圧レギュレート回路とレギュレート回路とを結合する第２電流路と 、 第２電流路および電圧レギュレート回路の入力端に結合された供給コンデンサと 、 正常な動作の間供給コンデンサが第１所定電圧レベルよりも低い第２所定電圧レ ベルまで充電されるように、電流手段から供給コンデンサまで流れる電流をシャ ントするための、第２電流路に結合された電流シャント手段と、供給電流を電流 手段から第２電流路を介して第２負荷まで流すことを可能とするよう、第１所定 電圧レベのしへのトリップ電圧コンデンサの充電に応答するイネーブル手段と、 電流手段からのトリップ電圧コンデンサ上のエネルギーをアイソレートするため の、トリップ電圧コンデンサと供給コンデンサとの間に結合されており、更に第 １所定電圧レベルヘのコンデンサの充電に応答するアイソレート手段と、供給コ ンデンサにエネルギーを与えるようになっている外部電源と、外部電源と供給コ ンデンサとの間に結合されており、供給コンデンサの電圧が第２の所定電圧レベ ルよりも高い電圧レベルに充電されないようにする電圧制限回路とを備えたトリ ップユニット。
17. １７．電圧制限回路は約１２ボルトよりも低いクランピング電圧レベルを有する ツェナーダイオードを含み、第２の所定電圧レベルは約１２ボルトであり、第１ の所定電圧レベルは少なくとも２０ボルトである請求項１６記載のトリップユニ ット。
18. １８．トリップ電圧コンデンサに結合されたソレノイドと、トリップ電圧コンデ ンサにより蓄積されたエネルギーをソレノイドに結合するためのソレノイド制御 手段とを更に含む請求項１６記載のトリップユニット。
19. １９．前記ソレノイド制御手段は供給電流が所定のトリップ特性を越えたことを 判別するための変流器に応答する手段を更に含む請求項１８記載のトリップユニ ット。
20. ２０．前記電流シャント手段は、第１スレッショルドを越える供給電流のレベル を検出する供給電流に応答する第１シャント回路を更に含み、該第１シャント回 路は、電流路から低電流の竜流をシャントするよう第１スレッショルドを越える レベルに応答する手段を含む請求項１６記載のトリップユニット。