JPH08503333A - 地絡検出器付き安定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 安定回路１００は地絡検出器２００を含む。安定回路は電源１０１および負荷１３５，１３７に結合するように配列され、電源は電源周波数によって特徴付けられ、安定回路は接地端子１４５を有する電磁干渉（“ＥＭＩ”）フィルタを含む。地絡検出器２００は、接地端子における高周波電流の存在を検出することによって、負荷が地絡１４１に結合されたときを決定し、高周波電流は電源周波数より実質的に高い周波数によって特徴付けられる。高周波電流が検出されると、地絡検出器は、負荷を安定回路から切り離すために使用できる出力信号１５０を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 地絡検出器付き安定回路 本出願は、Ｏｌｅ Ｋ．Ｎｉｌｓｓｅｎの”Ｇｒｏｕｎｄ ＦａｕｌｔＰｒｏ ｔｅｃｔｅｄ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｂａｌｌａｓｔ”と称する１ ９９０年７月３日付与の米国特許第４，９３９，４２７号を引用することによっ て、前記特許が完全に本願に組込まれる。 発明の分野 本出願は、地絡検出器付き安定回路をはじめとする安定回路に関する。 発明の背景 安定回路は知られている。周知の通り、安定回路は商用電源からの電力を、負 荷−−一般に１本以上の放電ランプ−−に供給するのに適した形に変換する。こ うした安定回路は一般に、電磁干渉（“ＥＭＩ”）フィルタを備えている。こう したＥＭＩフィルタは、１つ以上の接地端子を持つのが普通である。 一般的な危険性は、負荷が地絡状態に結合され、したがって大地への経路が形 成されることである。これは、例え ば人間が負荷と電気的に接触した場合に発生する。この場合、電流は人間を通し て大地に流れ、したがって人間に身体的傷害を生じる。地絡検出器を用いて地絡 状態の存在を検出し、それに応答して負荷を電源から切り離すことが知られてい る。例えば前記Nilssen特許では、ＥＭＩフィルタが、地絡電流が発生した場合 に制御信号を生成するように作動し、この制御信号は、地絡電流の大きさが受入 れ可能な限界を越えないように使用される。前記Nilssen特許の第２欄１〜５行 目を参照されたい。 ここで開示するのは、ＥＭＩフィルタを有する安定回路に使用できる新規の地 絡検出器であり、この場合ＥＭＩフィルタはＡＣ電力線とは異なる接地端子を含 む。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による地絡検出器２００を装備した安定回路１００の第１実 施例を示すブロック図である。 第２図は、検出器２００をさらに詳しく示す。 好適な実施例の説明 第１図において、ＡＣ電源１０１および負荷１３５，１３７に結合するように 配列された安定回路１００が示される。負荷は、例えば１つ以上の放電ランプに よって構成す ることができる。電源は、例えば６０Ｈｚなど、固定周波数を持つ商用電源とす ることができる。図に示すように、ＡＣ電源１０１は、ＡＣ電力線１６１，１６ ３によって安定回路１００に電力を提供する。 安定回路はＥＭＩフィルタ１１０，整流器１２３，およびインバータ１２９を 含み、ＥＭＩフイルタはフイルタ入力，フィルタ出力，および接地端子１４５を 有する。図に示すように、フィルタ入力は電源に結合するように配列され、フィ ルタ出力はリード１１９，１２１を介して整流器の入力に結合される。次に、整 流器の出力はリード１２５，１２７を介してインバータの入力に結合される。次 に、インバータの出力はリード１３１，１３３を介して負荷に結合するように配 列される。 図に示すように、ＥＭＩフィルタ１１０は、直列インダクタ１０３，チヨーク １０５，１０７、および減結合コンデンサ１０９，１１１を含み、減結合コンデ ンサは共通端末１１３を有し、共通端末１１３は接地端末１４５に接続される。 特定のＥＭＩフィルタ１１０を開示したが、本発明が教示するところは、ＡＣ電 力線１６１，１６３から区別される接地端末を含むどのようなＥＭＩフイルタで も、同等に適用可能である。 図に示すように、安定回路１００は、地絡検出器２００を装備し、負荷と大地 １４３の間に地絡１４１がいつ結合されたかを決定するために配列される。図に 示すように、 検出器２００は、接地端子１４５およびリード１２７によって安定回路１００に 結合され、リード１２７は整流器１２３とインバータ１２９との間の共通端子で ある。 簡単に説明すると、本発明では、共通端末１２７に対し接地端子１４５に高周 波信号が存在するとき、地絡検出器２００がそれを検出する。高周波信号は、電 源１０１の周波数より実質的に高い周波数によって特徴付けられる。高周波信号 が検出されると、地絡検出器は出力信号１５０を発生し、これは、次に、負荷１ ３５，１３７を安定回路から切り離すために使用することができる。その結果、 地絡１４１は電力リード１３１，１３３から切り離される。 第２図において、地絡検出器２００は、接地端子１４５に直列に接続された結 合コンデンサ２０１，結合コンデンサ２０１および共通整流器−インバータ端子 １２７に直列に接続された第１ダイオード２０３，および結合コンデンサおよび 地絡検出器出力端子１５０に直列に接続された第２ダイオード２０５を含む。 上述したように、検出器２００は、共通端子１２７に対し接地端子１４５で高 周波信号が検出されたときに、端子１５０に出力を提供するように配列される。 高周波信号は、１０００Ｈｚを越す信号周波数およびー０．７ボルトの実効値を 越す信号振幅によって特徴付けられる。 コンデンサ２０１の典型値は１５００ｐＦであり、破壊許容限界は２０００ボ ルトである。抵抗器２０７の典型値 は２２０オームである。ダイオード２０３，２０５の典型的部品香号は１Ｎ４９ ３７であり、モトローラ社から市販されている。 地絡検出器２００は安定回路１００と以下のように機能する。図示するように 地絡１４１が存在するとき、高周波電流が接地端子１４５を介して端子１１３に 強制的に流れる。この高周波電流は、共通端子１２７に対し接地端子１４５に対 応高周波電圧信号を発生し、この高周波信号は検出器２００によって整流され、 地絡検出器出力信号１５０を提供する。高周波電圧信号を検出することによって 、検出器２００は接地端子に存在する高周波電流をも検出する。先に述べたよう に、この信号１５０は安定回路１００の電源を遮断するために使用することがで きる。 上述したように、本発明による地絡検出器を装備した安定回路は、先行技術に 対し新規である。NilssenのＥＭＩフィルタは高周波電流を検出する一方、Nilss enの地絡検出器は、電源入力端子ＰＩＴＩ，ＰＩＴ２の一方または両方，および サプレッション・インダクタＳＩの巻線Ｗ１，Ｗ２の一方または両方を介して流 れる電流を検出し、それによって対応電圧を補助巻線ＡＷ間に形成する。さらに 、NilssenのＥＭＩフイルタは、彼のＡＣ電力線から区別される接地端子を含ま ないことに注目すべきである。前記Nilsseｎ特許の第５欄４８〜６６行目を参照 されたい。 それとは対照的に、本発明の地絡検出器２００は、ＥＭ Ｉフィルタ１１０の接地端子１４５を介して流れる高周波電流を検出する。さら に、ＥＭＩフイルタの接地端子１４５は、ＡＣ電力線１６１，１６３とは区別さ れることが注目される。 このように、電源および負荷に結合するように配列された安定回路１００が開 示され、電源は電源周波数によって特徴付けられる。この安定回路はＥＭＩフィ ルタ，整流器，およびインバータを含む。ＥＭＩフイルタはフイルタ入力，フィ ルタ出力，および接地端子を含む。整流器は整流器入力および整流器出力を含む 。インバータは、インバータ入力およびインバータ出力を含み、整流器出力およ びインバータ入力はこれらの間に共通端子を有する。フイルタ入力は、電源に結 合するように配列される。フィルタ出力は整流器入力に結合され、整流器出力は インバータ入力に結合される。インバータ出力は、負荷に結合するように配列さ れる。安定回路は、共通端子に対し接地端子に高周波信号が存在するときを決定 し、かつ高周波信号が存在するときに出力端子に出力信号を提供するように配列 された地絡検出器２００を含む。高周波信号は、電源周波数より実質的に高い周 波数によって特徴付けられる。 また、電源および負荷に結合するように配列された安定回路１００も開示され 、電源は電源周波数によって特徴付けられる。この安定回路は、電源に結合する ように配列されたＥＭＩフイルタを含み、ＥＭＩフィルタは接地端子を 有する。安定回路は、いつ接地端子に高周波電流が存在するかを決定し、かつ高 周波電流が存在するときに負荷が地絡に結合されたことを検出するように配列さ れた地絡検出器２００を含む。高周波電流は、電源周波数より実質的に高い周波 数によって特徴付けられる。 さらに、地絡検出器２００は、ＥＭＩフィルタを有するどのような安定回路で も使用することができ、この場合ＥＭＩフィルタは、ＡＣ電力線から区別される 接地端子を含む。 要約すると、安定回路１００は地絡検出器２００を含む。この安定回路は、電 源１０１および負荷１３５，１３７に結合するように配列され、電源は電源周波 数によって特徴付けられ、安定回路は接地端子１４５を有するＥＭＩフイルタ１ １０を含む。地絡検出器２００は、共通端子に対し接地端子に高周波信号が存在 することを検出することによって、負荷が地絡１４１に結合されたときを決定す る。高周波信号は、電源周波数より実質的に高い周波数によって特徴付けられる 。高周波信号が検出されると、地絡検出器は、安定回路から負荷を切り離すため に使用できる出力信号１５０を提供する。 前記Nilssen特許に対し、本発明による地絡検出器を装備した安定回路の一つ の利点は、本検出器２００が、ＥＭＩ変圧器１０５，１０７に高価な補助巻線を 配置することを必要とせずに、回路内にすでに存在する節点、つまり接 地端子１４５に接続されることである。この結果、製造コストが低くなる。 本発明による地絡検出器を装備した安定回路の様々な実施例を以上で説明した が、本発明の範囲は、以下の請求の範囲によって定義される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電源および負荷に結合するように配列された安定回路であって、前記電源は 電源周波数によって特徴付けられ、前記安定回路は電磁干渉（“ＥＭＩ”）フィ ルタ，整流器，およびインバータを含み、前記ＥＭＩフィルタはフィルタ入力， フィルタ出力，および接地端子を有し、前記整流器は整流器入力および整流器出 力を有し、前記インバータはインバータ入力およびインバータ出力を有し、前記 整流器出力および前記インバータ入力はそれらの間に共通端子を有し、前記フィ ルタ入力は前記電源に結合するように配列され、前記フィルタ出力は前記整流器 入力に結合され、前記整流器出力は前記インバータ入力に結合され、前記インバ ータ出力は前記負荷に結合するように配列され、前記安定回路は、前記負荷が地 絡に結合されたときを決定するための地絡検出器を含み、前記地絡検出器は： 前記共通端子に対し前記接地に高周波信号が存在するときを決定し、かつ前記 高周波信号が存在するときに出力端末に出力信号を提供するための手段； を含み、 前記高周波信号は、前記電源周波数より実質的に高い信号周波数によって特徴 付けられること、 によって構成されることを特徴とする安定回路。 ２．前記決定および提供手段が、前記接地端子と直列に接 続された結合コンデンサを含むことを特徴とする請求項１記載の安定回路。 ３．前記決定および提供手段が、前記結合コンデンサおよび前記共通端子に直列 に接続された第１ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の安定 回路。 ４．前記決定および提供手段が、前記結合コンデンサおよび前記出力端子に直列 に接続された第２ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の安定 回路。 ５．前記電源周波数が６０Ｈｚであり、前記信号周波数が１０００Ｈｚより高い ことを特徴とする請求項４記載の安定回路。 ６．前記高周波信号が、０．７ボルト実効値より高い信号振幅であることを特徴 とする請求項５記載の安定回路。 ７．前記負荷が１つまたはそれ以上の放電ランプによって構成されることを特徴 とする請求項６記載の安定回路。 ８．電源および負荷に結合するように配列された安定回路であって、前記電源は 電源周波数によって特徴付けられ、前記安定回路は、前記電源に結合するように 配列された電磁干渉（“ＥＭＩ”）フィルタを含み、前記ＥＭＩフイルタは接地 端子を有し、 前記安定回路は、接地端子に高周波電流が存在するときを決定し、かつ高周波 電流が存在するときに負荷が地絡に結合されたことを決定する手段を含み、 前記高周波電流は、前記電源周波数より実質的に高い電 流周波数によって特徴付けられること、 によって構成されることを特徴とする安定回路。 ９．前記電源周波数が６０Ｈｚであり、前記電流周波数が１０００Ｈｚより高い ことを特徴とする請求項８記載の安定回路。 １０．前記負荷が１つまたはそれ以上の放電ランプによって構成されることを特 徴とする請求項９記載の安定回路。