JPH1197215A - バリスタおよびバリスタ内蔵電源装置 - Google Patents

バリスタおよびバリスタ内蔵電源装置

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JPH1197215A
JPH1197215A JP9254555A JP25455597A JPH1197215A JP H1197215 A JPH1197215 A JP H1197215A JP 9254555 A JP9254555 A JP 9254555A JP 25455597 A JP25455597 A JP 25455597A JP H1197215 A JPH1197215 A JP H1197215A
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JP
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varistor
temperature
detecting means
temperature detecting
varistor element
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JP9254555A
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Takeyuki Yabuta
健之 藪田
Susumu Asano
進 浅野
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリスタがいかなる状態で破損しても過大電
流によってバリスタが異常高温状態になったことを的確
に検出することを課題とする。 【解決手段】 バリスタ素子11に隣接してサーミスタ
素子21を配置し、サーミスタ素子21によってバリス
タ素子11の温度検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、バリスタおよび
バリスタ内蔵電源装置に関し、特に雷サージ保護のため
に電源装置に組み込まれるバリスタおよび雷サージ保護
のためのバリスタを有するバリスタ内蔵電源装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】コンピュータの電源装置に、雷サージ保
護のためにバリスタを組み込み、装置内に高電圧が印加
されることを防止することは従来より行われている。
【0003】図6は、電源装置に雷サージ保護素子とし
てバリスタを内蔵したコンピュータの従来例を示してい
る。コンピュータは、電源装置50、メイン制御基板5
1、ハートディスク装置等の記憶装置52を内蔵したコ
ンピュータ本体53と、キーボード、マウス等の入力装
置54と、ディスプレイ等の出力装置55とにより構成
されている。
【0004】電源装置50は、安定化回路を含むAC/
DC変換部56を有し、AC入力ライン57を商用交流
電源等による電力入力設備58に接続され、DC出力ラ
イン59をメイン制御基板51に接続されている。AC
入力ライン57間にはバリスタ60が接続されている。
バリスタ60は高電圧を印加されることにより電気抵抗
を低減し、貫通電流を増加することによって雷サージや
ノイズサージ電圧等により電源装置50に対して高電圧
が印加されることを防止する。
【0005】バリスタにバリスタ定格を超えた雷サージ
電圧やノイズサージ電圧が印加されたり、製造上のバリ
スタ自体の部品不良等により、バリスタ60が破損する
と、この破損は、多くの場合、数十〜数百オームのイン
ピーダンスを示すインピーダンス短絡状態で起こり、こ
のインピーダンス短絡状態でバリスタ60に交流入力電
圧が印加され続けられると、バリスタ60に過大電流が
流れ続け、ジュール熱によりバリスタが発熱し、バリス
タ60が異常高温になる。
【0006】このため、バリスタの使用においては、図
7に示されているように、過大電流保護用のヒューズ6
1を設け、気中放電によるサージ吸収素子としてフレー
ムグランド(FG)接続のアレスタ62をバリスタ60
に直列に接続することが行われている。
【0007】また、温度ヒューズや金属ワイヤによる電
流ルート遮断素子を組み込み、バリスタが異常高温にな
れば、電流ルート遮断素子によってバリスタに対する通
電を停止することが考えられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】バリスタがどのような
インピーダンスをもって破損するかは予測できないた
め、バリスタ破損時に過大電流が流れる経路に過大電流
保護用ヒューズが接続されても、ヒューズ動作に至る電
流が流れるとは限られず、バリスタ破損時の電流遮断を
確実に行うことはできない。また、気中放電によるサー
ジ吸収素子としてアレスタを設けることはコスト高にな
る。
【0009】バリスタは、通常、数百アンペアのインパ
ルス電流耐量を保証しているが、この電流耐量を保証で
きる温度ヒューズをバリスタに内蔵することは現実的に
は難しく、また、温度ヒューズや金属ワイヤによる電流
ルート遮断素子では製造過程に加えられる熱ストレスや
機械ストレスによって誤動作する可能性が高く、実際の
製品化が難しい。
【0010】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、バリスタがいかなる状態で破損
しても過大電流によって異常高温状態になったことを的
確に検出することができるバリスタ、および、バリスタ
が異常高温状態になれば電力入力ラインの電流遮断を確
実に行うバリスタ内蔵電源装置を提供することを目的と
している。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、バリスタ素子に隣接し
て温度検出手段が配置され、前記温度検出手段によりバ
リスタ素子の温度検出が行われるバリスタである。
【0012】請求項1に記載のバリスタでは、バリスタ
素子に隣接配置された温度検出手段によりバリスタ素子
の温度検出が行われ、この温度検出によりバリスタ素子
が過大電流によって異常高温状態になったことを検出で
きる。
【0013】請求項2に記載の発明は、前記温度検出手
段が半導体セラミックスによるサーミスタであり、前記
温度検出手段がバリスタ素子と共に半導体セラミックス
により構成されているバリスタである。
【0014】請求項2に記載のバリスタでは、温度検出
手段とバリスタ素子とが共に半導体セラミックスにより
構成され、熱ストレスに強いものになる。
【0015】請求項3に記載の発明は、前記温度検出手
段とバリスタ素子はそれぞれの半導体セラミックスチッ
プの両側に接続端子を有し、バリスタ素子の一方の接続
端子と温度検出手段の一方の接続端子とが電気絶縁材を
挟んで隣接しているバリスタである。
【0016】請求項3に記載のバリスタでは、バリスタ
素子の一方の接続端子と温度検出手段の一方の接続端子
とが電気絶縁材を挟んで隣接しており、バリスタ素子の
温度が熱伝導により温度検出手段に迅速に伝わり、温度
検出手段によるバリスタ素子の温度検出が大きい遅れを
含むことなく的確に行われる。
【0017】請求項4に記載の発明は、電力入力ライン
間あるいは電力入力ラインとグランドラインとの間に接
続されて異常高電圧の吸収を行うバリスタ素子と、前記
バリスタ素子の温度を検出する温度検出手段と、前記温
度検出手段により検出される温度が所定値以上になれば
電力入力ラインの電流を遮断する電流遮断手段と、を有
しているバリスタ内蔵電源装置である。
【0018】請求項4に記載のバリスタ内蔵電源装置で
は、温度検出手段によってバリスタ素子の温度検出が行
われ、温度検出手段により検出される温度が所定値以上
になれば、電流遮断手段によって電力入力ラインの電流
遮断が行われる。
【0019】請求項5に記載の発明は、前記電流遮断手
段がトリップ端子に所定値以上の電圧が印加されること
によって開成するノンヒューズブレーカを含み、前記ト
リップ端子は整流後の直流電圧による電力ライン間に抵
抗素子を介して接続され、前記温度検出手段はポジティ
ブサーミスタにより構成されて前記トリップ端子間に接
続されているバリスタ内蔵電源装置である。
【0020】請求項5に記載のバリスタ内蔵電源装置で
は、バリスタの温度が所定値以上になれば、ポジティブ
サーミスタの電気抵抗値が抵抗素子より高くなり、この
ことによって整流後の直流電圧がトリップ端子に印加さ
れるようになり、ノンヒューズブレーカが開成し、電流
遮断が行われる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明に係るバリスタおよびバリスタ内蔵電源装置の実施の
形態を詳細に説明する。なお、以下に説明するこの発明
の実施の形態において上述の従来例と同一構成の部分
は、上述の従来例に付した符号と同一の符号を付して、
その説明を省略する。
【0022】図1は、この発明によるバリスタの一つの
実施の形態を示している。バリスタ10は、ZnO等に
よる半導体セラミックス製のバリスタ素子(半導体セラ
ミックスチップ)11と、温度検出手段であるMnO−
NiO−CoO等による半導体セラミックス製のサーミ
スタ素子(半導体セラミックスチップ)21とを互いに
隣り合わせに有している。サーミスタ素子21は、ポジ
ティブサーミスタ(PTC)、ネガティブサーミスタ
(NTC)のいずれであってもよい。
【0023】バリスタ素子11の両側にはそれぞれ電極
板12、13が設けられており、電極板12、13に接
続端子14、15が導通接続されている。サーミスタ素
子21の両側にもそれぞれ電極板22、23が設けられ
ており、電極板22、23に接続端子24、25が導通
接続されている。バリスタ素子11の一方の接続端子1
5とサーミスタ素子21の一方の接続端子24とが電気
絶縁材30を挟んで隣接している。
【0024】バリスタ10は、バリスタ素子11と、サ
ーミスタ素子21と、電極板12、13、22、23、
接続端子14、15、24、25を電気絶縁樹脂31に
よってモールディングされ、ワンチップ(ワンパッケー
ジ)構造をなしている。このバリスタ10では、バリス
タ素子11の温度が電気絶縁材30を介して熱伝導によ
りサーミスタ素子21に迅速に伝わり、サーミスタ素子
21の抵抗値変化よりバリスタ素子11の温度検出が大
きい遅れを含むことなく的確に行われる。
【0025】この温度検出によりバリスタ素子11に過
大電流が流れ、ジュール熱によってバリスタ素子11が
異常高温状態になったことを検出することができる。こ
れにより、バリスタ素子11がいかなる状態で破損して
も過大電流によって異常高温状態になったことを的確に
検出することができる。
【0026】このバリスタ10では、温度検出手段であ
るサーミスタ素子21とバリスタ素子11とが共に半導
体セラミックスにより構成されているから、構造が簡単
で、製造性に優れ、しかも熱ストレスに強いものにな
る。
【0027】図2は、この発明によるバリスタ内蔵電源
装置の一つの実施の形態を示しているる。電源装置のA
C入力ライン57に、図1に示されているようなバリス
タ10と、ノンヒューズブレーカ(NFB)40とが接
続されている。
【0028】バリスタ10のサーミスタ素子21は電流
遮断回路41に接続されている。電流遮断回路41は、
サーミスタ素子21より信号を与えられ、サーミスタ素
子21により検出されるバリスタ素子11の温度が所定
値以上になり、バリスタ素子11が異常高温状態になっ
たことが検出されると、NFB断、ヒューズ断、外部通
知等を行う。
【0029】これにより、バリスタ10がいかなる状態
で破損しても、バリスタ素子11が異常高温状態になれ
ば、AC入力ライン57の電流遮断が確実に行われ、引
き続きバリスタ素子11に通電されることが回避され
る。
【0030】図3は、この発明によるバリスタ内蔵電源
装置の他の実施の形態を示している。図3において、電
源装置50のAC/DC変換部56は、整流/平滑回路
63と、安定化回路64とにより構成されている。
【0031】バリスタ10のサーミスタ素子21はポジ
スタのようなポジティブサーミスタにより構成されてい
る。
【0032】ノンヒューズブレーカ(NFB)40は、
トリップ端子42に所定値以上の電圧が印加されること
によって開成するスイッチ部43を含み、スイッチ部4
3の開成により、AC入力ライン57を電力入力設備5
8より切り放し、電力入力側で電流遮断を行う。トリッ
プ端子42は整流後の直流電圧Vccによる電力ライン
65間に抵抗素子44を介して接続され、サーミスタ素
子21もトリップ端子42間に接続されている。
【0033】バリスタ素子11が異常発熱していない通
常動作時には、サーミスタ素子21の抵抗値Rptは低
く、抵抗素子44の抵抗値Rより充分低く、トリップ端
子電圧は、Vcc(Rpt/Rpt・R)で、ほぼ0と
なり、ノンヒューズブレーカ(NFB)40はトリップ
しない。
【0034】これに対し、バリスタ破損によってバリス
タ素子11が異常発熱すると、サーミスタ素子21の抵
抗値Rptが高くなり、抵抗素子44の抵抗値Rより十
分高くなる。これによりトリップ端子電圧は、Vcc
(Rpt/Rpt・R)で、ほぼ整流後の直流電圧Vc
cとなり、ノンヒューズブレーカ(NFB)40がトリ
ップする。
【0035】これにより、バリスタがいかなる状態で破
損しても、バリスタ素子11が異常高温状態になれば、
ノンヒューズブレーカ(NFB)40によってAC入力
ライン57の電流遮断が確実に行われ、引き続きバリス
タ素子11に通電されることが回避される。
【0036】図4(a)はバリスタの一般的な電圧−電
流特性を、図4(b)はバリスタの一般的な温度−電流
特性をそれぞれ示している。図4(a)、(b)より、
バリスタの貫流電流の増加によりジュール熱が急増する
と、バリスタ温度が急激に高くなることが分かる。
【0037】図5(a)はポジスタ(PTC)の抵抗−
温度特性を、図5(b)はNFBトリップ端子電圧−ポ
ジスタ感知温度特性を示している。図5(a)、(b)
より、ポジスタの感知温度が80℃を超えると、ポジス
タの抵抗値が急増し、このポジスタの抵抗値急増により
NFBトリップ端子電圧が高くなることが分かる。NF
Bトリップ端子電圧が高くなることにより、NFBがト
リップし、電流遮断が行われる。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
1に記載のバリスタによれば、バリスタ素子に隣接配置
された温度検出手段によりバリスタ素子の温度検出が行
われ、この温度検出によりバリスタ素子が過大電流によ
って異常高温状態になったことを検出できるから、バリ
スタがいかなる状態で破損しても、バリスタ素子が異常
高温状態になったことの検出信号によって電流遮断等を
行うことができ、バリスタ素子が長時間に亙って異常高
温状態になることを回避することができる。
【0039】請求項2に記載のバリスタによれば、温度
検出手段とバリスタ素子とが共に半導体セラミックスに
より構成されているから、熱ストレスに強いものにな
り、高い動作信頼性が得られる。
【0040】請求項3に記載のバリスタによれば、バリ
スタ素子の一方の接続端子と温度検出手段の一方の接続
端子とが電気絶縁材を挟んで隣接していてバリスタ素子
の温度が熱伝導により温度検出手段に迅速に伝わるか
ら、温度検出手段によるバリスタ素子の温度検出が大き
い遅れを含むことなく的確に行われる。
【0041】請求項4に記載のバリスタ内蔵電源装置に
よれば、温度検出手段によってバリスタ素子の温度検出
が行われ、温度検出手段により検出される温度が所定値
以上になれば、電流遮断手段によって電力入力ラインの
電流遮断が行われるから、バリスタがいかなる状態で破
損しても電流遮断が的確に行われ、バリスタ素子が長時
間に亙って異常高温状態になることを回避することがで
きる。
【0042】請求項5に記載のバリスタ内蔵電源装置に
よれば、バリスタの温度が所定値以上になれば、ポジテ
ィブサーミスタの電気抵抗値が抵抗素子より高くなり、
このことによって整流後の直流電圧がトリップ端子に印
加されるようになり、ノンヒューズブレーカが開成し、
電流遮断が行われるから、バリスタがいかなる状態で破
損しても電流遮断が的確に行われ、バリスタ素子が長時
間に亙って異常高温状態になることを回避することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるバリスタの一つの実施の形態を
示すデバイス構成図である。
【図2】この発明によるバリスタ内蔵電源装置の一つの
実施の形態を示すブロック図である。
【図3】この発明によるバリスタ内蔵電源装置の他つの
実施の形態を示すブロック図である。
【図4】(a)はバリスタの一般的な電圧−電流特性を
示すグラフ、(b)はバリスタの一般的な温度−電流特
性を示すグラフである。
【図5】(a)はポジスタの抵抗−温度特性を示すグラ
フ、(b)はNFBトリップ端子電圧−ポジスタ感知温
度特性を示すグラフである。
【図6】従来におけるバリスタ内蔵電源装置の一例を示
すブロック図である。
【図7】従来におけるバリスタ内蔵電源装置の他の例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
10 バリスタ 11 バリスタ素子 21 サーミスタ素子 30 電気絶縁材 31 電気絶縁樹脂 40 ノンヒューズブレーカ 41 電流遮断回路 42 トリップ端 43 スイッチ部 44 抵抗素子 50 電源装置 56 AC/DC変換部 57 AC入力ライン 58 電力入力設備 59 DC出力ライン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バリスタ素子に隣接して温度検出手段が
    配置され、前記温度検出手段によりバリスタ素子の温度
    検出が行われることを特徴とするバリスタ。
  2. 【請求項2】 前記温度検出手段は半導体セラミックス
    によるサーミスタであり、前記温度検出手段がバリスタ
    素子と共に半導体セラミックスにより構成されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載のバリスタ。
  3. 【請求項3】 前記温度検出手段とバリスタ素子はそれ
    ぞれの半導体セラミックスチップの両側に接続端子を有
    し、バリスタ素子の一方の接続端子と温度検出手段の一
    方の接続端子とが電気絶縁材を挟んで隣接していること
    を特徴とする請求項2に記載のバリスタ。
  4. 【請求項4】 電力入力ライン間あるいは電力入力ライ
    ンとグランドラインとの間に接続されて異常高電圧の吸
    収を行うバリスタ素子と、 前記バリスタ素子の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段により検出される温度が所定値以上に
    なれば電力入力ラインの電流を遮断する電流遮断手段
    と、 を有していることを特徴とするバリスタ内蔵電源装置。
  5. 【請求項5】 前記電流遮断手段はトリップ端子に所定
    値以上の電圧が印加されることによって開成するノンヒ
    ューズブレーカを含み、前記トリップ端子は整流後の直
    流電圧による電力ライン間に抵抗素子を介して接続さ
    れ、前記温度検出手段はポジティブサーミスタにより構
    成されて前記トリップ端子間に接続されていることを特
    徴とする請求項4に記載のバリスタ内蔵電源装置。
JP9254555A 1997-09-19 1997-09-19 バリスタおよびバリスタ内蔵電源装置 Withdrawn JPH1197215A (ja)

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