JPH0919048A - 温度異常保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波電力増幅器１０に関する温度異常に対
する保護をより確実なものとする。 【構成】 高周波電力増幅器１０を冷却するためのファ
ン１２に動作異常が発生した場合にこれをセンサスイッ
チ３４により検出し、電流制限トランジスタ３０によっ
て電源電流供給を制限する。回路温度検出回路１４によ
る温度異常を検出するまでもなく、電流制限を実施する
ことができ、回路温度検出回路１４を廃止することも可
能になる。回路温度検出回路１４により温度異常が検出
されていない状態でも、過電流検出回路２４によって電
源電流の異常が検出された場合には電流制限トランジス
タ３０によって高周波電力増幅器１０への電源電流供給
を制限する。回路温度検出回路１４によっても検出する
ことができない動作異常による温度異常に対しても対処
可能になる。回路温度検出回路１４を設けることによ
り、センサスイッチ３４の故障時にも対処することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波電力増幅器をそ
の温度異常から保護する温度異常保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回路の温度が何らかの理由によ
って過度に上昇すると、その回路は安定に動作し得なく
なり、またその回路を構成する素子に破損が生じること
がある。特に、高周波電力増幅器のように大電力の信号
を取り扱う回路においては、この種の問題への対処が必
要になる。そのため、従来、図７に示されるような回路
にて高周波電力増幅器をその温度異常から保護してい
た。

【０００３】この図に示される回路においては、高周波
電力増幅器１０を冷却するためファン１２が設けられて
いる。ファン１２が正常に動作し続けている間は、高周
波電力増幅器１０を構成する回路素子に動作異常等が発
生しない限り、この高周波電力増幅器１０は正常な動作
を維持する。しかし、ファン１２が故障したり、あるい
は高周波電力増幅器１０を構成する回路素子（例えばバ
イポーラトランジスタ、ＦＥＴ等の増幅素子）に熱暴走
等の動作異常が発生すると、高周波電力増幅器１０は過
度の温度上昇にさらされる可能性がある。そのため、こ
の図に示される回路では、回路温度検出回路１４にて高
周波電力増幅器１０の回路温度が所定温度を超えたこと
を検出し、これに応じ高周波電力増幅器１０を構成する
回路素子、例えば増幅素子への電源電流の供給を電流制
限回路１６により遮断乃至制限するようにしている。こ
のような動作を実現するため、回路温度検出回路１４
は、高周波電力増幅器１０の回路温度を検出する温度セ
ンサ１８及びこの温度センサ１８から出力され回路温度
を示す電圧を所定の温度基準電圧と比較しその結果を出
力するコンパレータ２０によって構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の回路には、いくつかの問題点がある。まず、保護
対象である高周波電力増幅器が複数個の増幅素子で構成
されている場合、この増幅素子のうちいずれか１つの動
作が異常になり温度上昇が発生したとしても、この温度
上昇を回路温度検出回路によって確実に検出できるとは
限らない。すなわち、回路温度検出回路は、通常、高周
波電力増幅器の特定の部位の温度を検出するよう配置さ
れるため、この部位から離れた位置にある回路素子に温
度上昇が発生してもこの温度上昇を温度異常としては検
出することができない場合がある。このような場合に
は、図８に示されるように、回路温度検出回路の温度セ
ンサの出力が温度異常を示すレベルに至るより先に、温
度異常状態にある回路素子の温度がその回路素子の動作
保証温度の上限値を越えてしまう可能性がある。このよ
うな状態に至ると、その回路素子は、通常、破損に至
る。

【０００５】上述の従来の回路には、更に、高周波電力
増幅器を強制冷却するファンに異常が発生したとしても
直ちに電流制限が実行されるとは限らない、という問題
がある。すなわち、強制空冷ファンに故障が発生したと
しても、実際に電流制限が施されるのは回路温度検出回
路により温度異常が検出された時点以降である。従っ
て、強制空冷ファンが故障してから温度異常が検出され
るまでの間は、強制空冷ファンが故障しているにもかか
わらず高周波電力増幅器が引き続き動作することとな
り、回路保護の面で好ましくない。

【０００６】更に、上述の従来の回路においては、強制
空冷ファンの故障に伴う温度異常を検出できればよい場
合であっても、温度センサ及びコンパレータを備えた回
路温度検出回路を設けなければならないため回路構成の
簡素化に当って支障となる、という問題もある。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、回路温度と共に回
路電流についても監視を実行することにより、回路温度
の監視のみでは検出することができない回路素子の動作
異常にも対処可能にすることを目的とする。本発明は、
また、強制空冷ファンの動作状態を監視することによ
り、強制空冷ファンが故障した場合に直ちに高周波電力
増幅器への電流供給を制限可能にすると共に、保護回路
の回路構成を簡素化することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成に係る温度異常保護回路
は、高周波電力増幅器の温度が所定値を上回っている過
熱状態を検出する手段と、高周波電力増幅器に流れる電
流が所定値を上回っている過電流状態を検出する手段
と、過熱状態及び過電流状態のいずれかが検出された場
合に高周波電力増幅器に流れる電流を制限する手段と、
を備えることを特徴とする。

【０００９】本発明の第２の構成に係る温度異常保護回
路は、高周波電力増幅器を冷却するファンが正常動作し
ていないファン故障状態を検出する手段と、ファン故障
状態が検出された場合に高周波電力増幅器に流れる電流
を制限する手段と、を備えることを特徴とする。

【００１０】本発明の第３の構成に係る温度異常保護回
路は、高周波電力増幅器の温度が所定値を上回っている
過熱状態を検出する手段と、高周波電力増幅器に流れる
電流が所定値を上回っている過電流状態を検出する手段
と、高周波電力増幅器を冷却するファンが正常動作して
いないファン故障状態を検出する手段と、過熱状態、過
電流状態及びファン故障状態のいずれかが検出された場
合に高周波電力増幅器に流れる電流を制限する手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の第１の構成においては、高周波電力増
幅器の温度のみならずその電流も監視される。高周波電
力増幅器に流れる電流が所定値を上回ると、これに応
じ、高周波電力増幅器に流れる電流が制限される。従っ
て、本構成においては、温度監視によっては検出するこ
とができない種類の回路素子の異常、例えば温度検出用
の回路から離れた位置に設けられている回路素子におけ
る温度上昇等を過電流状態として検出し、高周波電力増
幅器を保護することができる。他方で、電流の監視のみ
ならず温度の監視も併せて実行しているため、冷却装置
の故障乃至放熱効果の低下等による温度異常に関しても
電流制限によって対処可能になる。

【００１２】本発明の第２の構成においては、冷却用の
ファンが故障している場合に高周波電力増幅器に流れる
電流が制限される。従って、ファンの故障によって生じ
る温度異常を温度検出用の回路にて対処する構成に比
べ、ファン故障発生後速やかに電流制限を開始すること
ができるから、このファン故障に伴う冷却性能又は放熱
効果の低下に迅速に対処可能になる。更に、この構成に
おいては、回路温度の上昇を検出する手段を設ける必要
が無くなるから、温度サンサの廃止等回路構成の簡素化
も併せて実現される。

【００１３】本発明の第３の構成においては、過熱状
態、過電流状態及びファン故障状態のいずれかが発生し
た場合に、電流制限が実行される。従って、回路構成の
簡素化という第２の構成の利点を除き、上述の各構成の
利点をいずれも得ることができる。また、本構成におい
ては、例えば、ファン故障状態を検出する機能に故障が
発生した場合であっても、過熱状態の検出に応じて電流
制限が実行されるから、温度異常に対する保護の面でよ
り信頼性の高い回路が得られる。

【００１４】なお、電流状態の検出に応じ電流制限を実
行すると過電流状態が一時的に解消されるような場合に
は、その後引き続き所定時間に亘って電流制限が実行さ
れ続けるよう、回路状態の検出結果を保持遅延するよう
にすればよい。そのための手段としては、検出結果を示
す信号の波形の立上り又は立下りを遅延する各種の回路
を使用することができる。更に、過電流検出にて電流制
限を実行する構成の利点は、特に、高周波電力増幅器が
複数個の増幅素子を有しておりかつ過熱状態が高周波電
力増幅器の１か所にて検出されるような配置において、
特に顕著となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図７及び図８に示される従来例
と同様のまたは対応する構成には同一の符号を付し、説
明を省略する。

【００１６】図１には、本発明の一実施例に係る温度異
常保護回路の構成が示されている。この図に示される回
路は、ファン装置２２、回路温度検出回路１４、過電流
検出回路２４及び電流制限回路２６から構成されてい
る。そのうち電流制限回路２６は、高周波電力増幅器１
０への電流供給を制限するための電流制限抵抗２８のほ
か、この電流制限抵抗２８と並列に接続された電流制限
トランジスタ３０を備えている。また、電流制限トラン
ジスタ３０のベースはＮＯＲゲート３２の出力によって
駆動されている。ＮＯＲゲート３２は三入力のゲートで
あり、各入力はファン装置２２、回路温度検出回路１４
及び過電流検出回路２４に接続されている。従って、フ
ァン装置２２、回路温度検出回路１４及び過電流検出回
路２４のいずれかの出力信号がハイになると、電流制限
トランジスタ３０はオフし、電流制限抵抗２８が高周波
電力増幅器１０の電源側に挿入される。

【００１７】ＮＯＲゲート３２の入力側に接続されてい
る３個の回路のうち、ファン装置２２は、前述のファン
１２のほかセンサスイッチ３４を備えている。センサス
イッチ３４は通常は閉じており、ファン１２の動作異常
を検出すると開く。センサスイッチ３４の一端は接地さ
れており、他端は電源にプルアップされた状態でＮＯＲ
ゲート３２の入力端に接続されているから、センサスイ
ッチ３４が開くとＮＯＲゲート３２への入力がローから
ハイへ転じ、電流制限トランジスタ３０がオフする。

【００１８】ＮＯＲゲート３２には、さらに、従来と同
様の回路温度検出回路１４が接続されており、従って、
温度センサ１８によって検出される高周波電力増幅器１
０の回路温度が所定温度を超えると電流制限トランジス
タ３０がオフし、高周波電力増幅器１０への電源供給が
制限される。

【００１９】ＮＯＲゲート３２の残りの１個の入力端
は、過電流検出回路２４に接続されている。過電流検出
回路２４は、高周波電力増幅器１０に供給される電源電
流を電圧に変換するための変換抵抗３６、変換抵抗３６
の両端の電圧を検出し増幅するオペアンプ３８、オペア
ンプ３８の出力を所定の電流基準電圧と比較するコンパ
レータ４０、コンパレータ４０の出力をＮＯＲゲート３
２に入力する際、その波形の立下りを遅延させる遅延回
路４２から構成されている。遅延回路４２は、例えば図
２に示されるように、コンパレータ４０とＮＯＲゲート
３２の間に直列に接続された抵抗４４、抵抗４４からみ
てＮＯＲゲート３２側に設けられたコンデンサ４６、抵
抗４４と並列にかつ順方向に接続されたダイオード４８
により構成することができる。このようにＣＲ時定数を
利用して波形の立下りを遅延させる回路のほか、遅延回
路４２としては、単安定マルチバイブレータを利用した
構成や、タイマＩＣを利用した構成を、用いることがで
きる。

【００２０】図３には、ファン１２に動作異常が生じた
場合の電流制限動作の内容が示されている。この図に示
されるように、ある時点でファン１２に故障が発生した
場合、これに応じセンサスイッチ３４が開き電流制限回
路２６によって高周波電力増幅器１０への電源電流の供
給が制限される。その後ファン１２の修理が実行され、
ある時点でファン１２が正常状態に回復すると、センサ
スイッチ３４が閉じ電流制限回路２６による電流制限が
解除され、高周波電力増幅器１０に対しては通常値の電
源電流が供給され始める。この後、高周波電力増幅器１
０の回路温度は徐々に正常値に回復する。

【００２１】図４には、回路温度検出回路１４により高
周波電力増幅器１０の回路温度の異常が検出された場合
の電流制限動作の内容が示されている。この図に示され
るように、例えばある時点でファン１２及びセンサスイ
ッチ３４に共に故障が発生していたとする。このような
状況下では、回路素子に何らかの異常が生じると、高周
波電力増幅器１０の回路温度は徐々に上昇していく。高
周波電力増幅器１０の回路温度が上昇した結果、ある時
点で回路温度検出回路１４の出力がローからハイに転じ
ると、これにともない、電流制限回路２６によって高周
波電力増幅器１０への電源電流供給が制限される。これ
によって、高周波電力増幅器１０の回路温度は通常は徐
々に低下していくから、回路温度検出回路１４の出力は
いずれハイからローへ戻る。この時点でファン１２の修
理が終了しその機能が回復している場合には、高周波電
力増幅器１０の回路温度が再上昇することはないから、
高周波電力増幅器１０に対しては通常値の電源電流が供
給され始めることになる。

【００２２】図５には、高周波電力増幅器１０を構成す
るいずれかの回路素子に電流異常が発生した場合の電流
制限動作の内容が示されている。この図に示されるよう
に、ある時点で、高周波電力増幅器１０を構成する増幅
素子に動作異常が発生したとする。この動作異常、例え
ば熱暴走にともないその増幅素子に流れる電源電流が増
加すると、この素子の温度も併せて上昇していく。この
種の異常によって高周波電力増幅器１０に流れ込む電源
電流の値が増加していくと、ある時点で、電源電流値が
所定の基準電流を上回ったことが過電流検出回路２４の
コンパレータ４０により検出され、これに応じ電流制限
回路２６によって高周波電力増幅器１０への電源電流供
給が遮断される。その際、コンパレータ４０の出力は、
遅延回路４２によって波形立下りの遅延を受けている。
すなわち、図６に示されるように、電源電流が所定の基
準電流に至った時点で（）コンパレータ４０の出力が
立ち上がると遅延回路４２によってその立下がりが時間
Ｔに亘り遅延される。従って、コンパレータ４０の出力
がいったん立ち上がると、当該コンパレータ４０の出力
が立ち下がった後も遅延回路４２の出力が電流制限トラ
ンジスタ３０のオンしきい値を下回るまでは、引き続
き、電流制限トランジスタ３０により電源電流供給が制
限されつつける。遅延回路４２の出力（より厳密にはＮ
ＯＲゲート３２を介して電流制限トランジスタ３０のベ
ースに印加される電圧）が電流制限トランジスタ３０の
オンしきい値に至ると、瞬時的に、変換抵抗３６に電源
電流が流れる（）。これに応じ、コンパレータ４０の
出力は立ち上がり（）、遅延回路４２の出力も再度立
ち上がる（）。従って、図５に示されるように、過電
流が検出された後は遅延時間Ｔだけ電源電流が制限され
その時点でなお過電流が検出される場合には再度遅延時
間Ｔだけ電源電流が制限され、…という動作が繰り返さ
れることになる。

【００２３】このような動作を繰り返していくと、ある
時点で、動作異常が発生していた増幅素子の温度が下が
り始める。すなわち、この増幅素子における熱暴走が収
まっていく。増幅素子の温度が十分に低くなった後で
は、遅延回路４２による立下がり遅延時間Ｔが経過した
時点で変換抵抗３６に流れる電源電流の値が所定の基準
電流よりも小さくなるため（）、電流制限トランジス
タ３０がオンし、高周波電力増幅器１０への電源電流供
給は通常の状態に復帰する。

【００２４】このように、本実施例によれば、回路温度
検出回路１４の出力のみならず、過電流検出回路２４を
用い、この過電流検出回路２４によって高周波電力増幅
器１０の電源電流を監視するようにしている。従って、
高周波電力増幅器１０が複数の増幅素子から構成されて
おりかつ回路温度検出回路１４から離れた位置に設けら
れている増幅素子に動作異常が発生している場合であっ
ても、この動作異常を過電流状態として検出し電流制限
回路２６による電源電流の制限を実行することができ
る。これにより、動作異常による増幅素子等の破損を確
実に防止することができる。また、過電流検出回路２４
のみならず、回路温度検出回路１４やセンサスイッチ３
４を併せて設けているため、冷却性能乃至放熱効果の低
下についても監視することができる。

【００２５】また、本発明においては、ファン１２に動
作異常が発生した場合にセンサスイッチ３４にてこれを
検出し電源電流を遮断乃至制限するようにしているた
め、回路温度検出回路１４により回路温度の異常が検出
されるのを待つことなく、高周波電力増幅器１０に関す
る温度保護を起動することができる。更に、回路温度検
出回路１４をも併せて設けているため、ファン装置２
２、特にセンサスイッチ３４に故障が発生した場合であ
っても、冷却性能乃至放熱効果の低下による温度異常に
対処することができる。

【００２６】なお、以上の説明では、センサスイッチ３
４、回路温度検出回路１４及び過電流検出回路２４をす
べて設けていたが、本発明はこのような構成に限定され
るものではない。例えば、高周波電力増幅器１０に係る
冷却機能乃至放熱効果の低下による温度異常に関しては
センサスイッチ３４にて検出することができるから、回
路温度検出回路１４を省略することもできる。この場合
には、温度センサ等を設ける必要がなくなるから、回路
構成が簡素化されかつ安価化される。また、電流制限抵
抗２８のない構成（すなわち電源電流を遮断可能な構
成）としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、過熱状態又は過電流状態が検出された場合
に高周波電力増幅器への電流供給を制限するようにした
ため、高周波電力増幅器を構成する各回路素子（例えば
増幅素子）の動作異常を過熱状態の検出に先立って検出
し上記制限を実行することが可能になるため、従来に比
べより確実に回路素子の破損を防止する等の効果を得る
ことができる。

【００２８】また、本発明の第２の構成によれば、ファ
ン故障状態の検出に応じ高周波電力増幅器への電流供給
を制限するようにしたため、過熱状態の検出を待つまで
もなく電流制限を実施することができ、従って冷却性能
乃至放熱効果の低下による破損等から高周波電力増幅器
を確実に保護することができる。

【００２９】更に、本発明の第３の構成によれば、過熱
状態、過電流状態及びファン故障状態のいずれかが検出
された場合に高周波電力増幅器への電流供給を制限する
ようにしたため、上述の第１及び第２の構成により得ら
れる効果をいずれも得ることができるほか、ファン故障
状態の検出手段の故障に関し過熱状態の検出手段により
バックアップすることができ、より冗長性が高く従って
信頼性の高い保護回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る温度異常保護回路の
構成を示す回路図である。

【図２】 遅延回路の一例を示す回路図である。

【図３】 ファン異常時の電流制限動作の内容を示すタ
イミングチャートである。

【図４】 温度異常時の電流制限動作の内容を示すタイ
ミングチャートである。

【図５】 電流異常時の電流制限動作の内容を示すタイ
ミングチャートである。

【図６】 過電流検出回路の動作を詳細に説明するため
のタイミングチャートである。

【図７】 一従来例に係る温度異常検出回路の構成を示
す回路図である。

【図８】 従来の問題点を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１０ 高周波電力増幅器、１２ ファン、１４ 回路温
度検出回路、２２ ファン装置、２４ 過電流検出回
路、２６ 電流制限回路、３０ 電流制限トランジス
タ、３４ センサスイッチ、４２ 遅延回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電力増幅器の温度が所定値を上回
   っている過熱状態を検出する手段と、 高周波電力増幅器に流れる電流が所定値を上回っている
   過電流状態を検出する手段と、 過熱状態及び過電流状態のいずれかが検出された場合に
   高周波電力増幅器に流れる電流を制限する手段と、 を備えることを特徴とする温度異常保護回路。
2. 【請求項２】 高周波電力増幅器を冷却するファンが正
   常動作していないファン故障状態を検出する手段と、 ファン故障状態が検出された場合に高周波電力増幅器に
   流れる電流を制限する手段と、 を備えることを特徴とする温度異常保護回路。
3. 【請求項３】 高周波電力増幅器の温度が所定値を上回
   っている過熱状態を検出する手段と、 高周波電力増幅器に流れる電流が所定値を上回っている
   過電流状態を検出する手段と、 高周波電力増幅器を冷却するファンが正常動作していな
   いファン故障状態を検出する手段と、 過熱状態、過電流状態及びファン故障状態のいずれかが
   検出された場合に高周波電力増幅器に流れる電流を制限
   する手段と、 を備えることを特徴とする温度異常保護回路。
4. 【請求項４】 請求項１又は３記載の温度異常保護回路
   において、 過電流状態の検出に応じ上記電流が制限された結果過電
   流状態が一時的に解消された場合にも引き続き所定時間
   に亘って上記電流が制限され続けるよう、過電流状態の
   検出結果を保持遅延する手段を備えることを特徴とする
   温度異常保護回路。
5. 【請求項５】 請求項１、３又は４記載の温度異常保護
   回路において、 高周波電力増幅器が複数個の増幅素子を有し、 過熱状態が高周波電力増幅器の１か所にて検出されるこ
   とを特徴とする温度異常保護回路。