JPS5832351Y2 - 保護回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電源回路における保護回路に係り、更に詳述
すれば誘導性負荷を有する電源回路の過渡的状態におけ
る過電流によって生じる回路中の逆方向阻止３端子サイ
リスタ、双方向３端子サイリスタ、双方向２端子サイリ
スタの保護回路に関するものである。

一般に強磁性体を鉄芯等に用いたトランス、モータ、ソ
レノイド等の誘導性負荷あるいは容量性負荷に交流電圧
を印加する場合、電源回路中に接続されているサイリス
タ等の制御素子の最初に点弧する極性によってはトラン
スの鉄芯等の残留磁気の影響によって鉄芯が飽和し第２
図に示すように最初に過大な突入電流が流れサイリスタ
を破壊してしまうと云う欠点があった。

この考案は上述した欠点を除去することを目的とするも
ので、その特徴とするところは交流電源と負荷トランス
を介して直列に接続されているトライアックと並列に第
１および第２のゼロクロス回路を接続し、第１のゼロク
ロス回路には開閉指令回路からの開閉指令をホトカプラ
を用いて接続するようにし、第２のゼロクロス回路には
負荷トランス（誘導性負荷）の両端から抽出された信号
をホトカプラを用いて入力するようにし、前記開閉指令
がいかなる時点においてなくなっても常に交流電源が前
記第１のゼロクロス回路中のダイオードに対し順方向で
ある周期の立上りによりトライアックをオンさせ、第１
のゼロクロス回路に加える開閉指令がいかなる時点にお
いてオフになっても交流電源が第２ゼロクロス回路中の
ダイオードに対し逆方向となった時点においてトライア
ックを再トリガすることなく、負荷電流がトライアック
の保持電流以下となった時点で、オフさせるようにして
サイリスタの破壊を阻止しようとする保護回路を提供す
るものである。

以下この考案を図に示す一実施例について詳述する。

この考案の保護回路は、第１図に示すように交流電源■
と直列に負荷となるトランスＴとトライアックＴｒｉｃ
を接続し、前記したトライアックＴｒｉｃをオン・オフ
させることにより負荷に供給する電力を制御するように
した電源回路と、この電源回路を構成するトライアック
Ｔｒｉｃと並列にダイオードＤ５を通してサイリスタ５
ＣＲ１、抵抗Ｒ５〜Ｒ７、トランジスタＴｒ１およびホ
トカプラＰＣ□を構成するホトトランジスタが接続され
、また同様にしてトライアックＴｒｉｃと並列にダイオ
ードＤ１ｏを通してサイリスタ５ＣＲ２、抵抗Ｒ１ｏ−
Ｒ１□、トランジスタＴｒ２およびホトカプラＰＣ２を
構成する一方のホトトランジスタが接続されている。

負荷と並列に抵抗Ｒ工を通して抵抗Ｒ１４およびダイオ
ードＤ１〜Ｄ４で構成されたブリッジとコンデンサＣ１
と並列に抵抗Ｒ２およびホトカプラＰＣ２を構成する他
方の発光ダイオードの直列回路が接続されている。

尚、前述のホトカプララＰＣ１、トランジスタおよび゛
サイリスタ５ＣＲ１を含む回路と、ホトカプラＰＣ２、
トランジスタＴｒ２およびサイリスタ５ＣＲ２を含む回
路は一般にゼロクロス回路とも呼ばれている。

このような回路で、ホトカプララＰＣ１を構成するホト
ダイ−オードと直列に抵抗Ｒ工３、スイッチＳＷおよび
電源Ｅで構成されている開閉指令回路の開閉指令用スイ
ッチＳＷがオフの時は、ホトカプラＰＣ１の発光ダイオ
ードに電流は流れず、ホトトランジスタはカットオフ状
態である。

この状態で、交流電源■がダイオードＤ５に対して順方
向である周期ではダイオードＤ５を通して電圧がサイリ
スタ５ＣＲ１、抵抗Ｒ５〜Ｒ７トランジスタＴｒ１に印
加される。

ホトカプララＰＣ１のホトトランジスタがカットオフで
あるから抵抗Ｒ６を通してトランジスタＴｒ１のベース
に電流が流れ、トランジスタＴｒ１はオンとなり、サイ
リスタ５ＣＲ１のゲートはトランジスタＴｒ１によりカ
ソードと同電位となり、サイリスタ５ＣＲ１はトリガさ
れずカットオフ状態を保つ。

従って抵抗Ｒ４には抵抗Ｒ５，Ｒ６を通しての微少電流
しか流れず、抵抗Ｒ４の両端即ちトライアックＴｒｉｃ
の第１アノードａ、デー１２間には、トライアックＴｒ
ｉｃを点弧するまでの電圧（ゲー））リガ電圧）が発生
せずトライアックＴｒｉｃはカットオフ状態を保つ。

次に交流電源ＶがダイオードＤＩＯに対して順方向であ
る周期すなわち、ダイオードＤ５に対して電源■が逆方
向である周期において、トライアックＴｒｉｃはトリガ
されず負荷トランスＴには電圧が加わっていない為、負
荷トランスＴと抵抗Ｒ１を通して並列に接続されている
コンテ゛ンサＣ工は充電されずホトカプラＰＣ２の発光
ダイオードには電流が流れない。

従ってホトカプラＰＣ２のホトトランジスタはカットオ
フ状態であり前述のようにサイノスタ５ＣＲ２はトリガ
されず、従ってトライアックＴｒｉｃは点弧されない。

よってトライアックＴｒｉｃは開閉指令用スイッチＳＷ
が開である状態ではオフ状態を保持し、負荷トランスＴ
には電流が流れない。

次に、開閉指令用スイッチＳＷをオフの状態からオンに
すると、ホトカプラＰＣ，の発光ダイオードに電流が流
れホトカプラＰＣ１のホトトランジスタはオンとなる。

ホトカプラＰＣ２の発光ダイオードはトライアックＴｒ
ｉｃが導通状態とならないと電流が流れない。

従って交流電源Ｖのいかなる周期（時点）に開閉指令用
スイッチＳＷをオンとしても、まずダイオードＤ５に対
して順方向である周期よりトライアックＴｒｉｃはトリ
ガされオン状態となる。

ダイオードＤ５に対して順方向である周期において、ホ
トカプララＰＣ１のホトトランジスタがオン状態である
から抵抗Ｒ６，Ｒ７によって分圧された電圧がトランジ
スタＴｒ１のベースに加えられている。

抵抗Ｒ６，Ｒ７の分圧比により一定電圧以下ではトラン
ジスタＴｒ１はカットオフとなり抵抗Ｒ５を通してサイ
リスタ５ＣＲ１のゲートに電流（ゲート電流）が流れ前
記サイリスタ５ＣＲ１はトリガされてオンとなる。

また一定の電圧以上ではトランジスタＴｒ１はオンとな
りサイリスタ５ＣＲ１のゲートとカソードは同電位とな
りサイリスタ５ＣＲ１はトリガされない。

またこのトランジスタＴｒ１がオン・オフとなる一定電
圧は交流電源Ｖの立ち上がり、立ち上がり時に一度づつ
、計２回発生する。

しかしトライアックＴｒｉｃのゲー））リガ電圧特性等
により、交流電源Ｖの立ち下がり時にはトライアックＴ
ｒｉｃはトリガされない。

従って電圧の立ち上がり時においてのみトライアックＴ
ｒｉｃはトリガされオン状態となる。

サイリスタ５ＣＲ１がオン状態となると、交流電源Ｖよ
り負荷トランスＴを通してダイオードＤ５、すイリスタ
５ＣＲ１、抵抗Ｒ４と電流が流れ、抵抗Ｒ４の両端に電
圧が発生する。

この電圧によりトライアックＴｒｉｃは点弧されオン状
態となる。

トライアックＴｒｉｃがオンとなると交流電源■より負
荷、トランスＴ、トライアックＴｒｉｃと電流が流れま
た負荷トランスＴと並列に抵抗Ｒ１を通して接続された
コンデンサＣ１が充電され、抵抗Ｒ２を通してホトカプ
ラＰＣ２の発光ダイオードに電流が流れる。

コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の定数で定まる時定数により
、交流電源■がダイオードＤ５に対して逆方向の電圧の
周期即ちダイオードＤＩＯに対して順方向となっても、
コンデンサＣ１、抵抗Ｒ２の時定数だけホトカプラＰＣ
２の発光ダイオードに電流が流れホトトランジスタはオ
ン状態となっている。

従って前述したと同様にサイリスタ５ＣＲ２はトリガさ
れこれによりトライアックＴｒｉｃもトリガされてオン
となる。

誘導性負荷においては電流は電圧に対して９０°位相が
遅れるが、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の定数を選定する
ことによりサイリスタ５ＣＲ２をトリガすることが出来
る。

このようにして開閉指令スイッチＳＷがオン状態の間は
、トライアックＴｒｉｃはサイリスタ５ＣＲ１゜５ＣＲ
２によりトリガされてオン状態を保つ。

次に開閉指令用スイッチＳＷがオン状態からオフ状態に
なると、まず交流電源■がダイオードＤ５に対して順方
向である周期において開閉指令スイッチＳＷをオフとす
ると、コンテ゛ンサＣ１と抵抗Ｒ２の時定数により、ダ
イオードＤＩＯに対して交流電源■が順方向となっても
サイリスタ５ＣＲ２はトリガされ負荷トランスＴには電
流が流れ続は次にダイオードＤ５に対して順方向となっ
た時点でサイリスタ５ＣＲ１はトリガされず、負荷電流
がトライアックＴｒｉｃの保持電流以下となった時点で
トライアックＴｒｉｃは再トリガされずにオフ状態とな
り以後トライアックＴｒｉｃはオフ状態を保つ。

次に交流電源ＶがダイオードＤ１ｏに対して順方向であ
る周期において開閉指令用スイッチＳＷをオフとすると
、トライアックＴｒｉｃを通して負荷トランスＴに電流
が流れ、コンテ゛ンサＣ１に充電されているが、交流電
源■がダイオードＤＩＯに対して逆方向となる即ちダイ
オードＤ５に対して順方向となると、ホトカプララＰＣ
１のホトトランジスタはカットオフとなっているのでサ
イリスタ５ＣＲ１はトリガされず、従ってトライアック
Ｔｒｉｃもトリガされずに負荷トランスＴには電流が流
れない。

コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の定数を選定することにより
以後サイリスタ５ＣＲ２はトリガされずトライアックＴ
ｒｉｃはオフ状態を保つ。

以上より開閉指令用スイッチＳＷをいかなる時点におい
てオンとしても常に交流電源■がダイオードＤ５に対し
て順方向である周期の立ち上がりよくトライアックＴｒ
ｉｃはトリガされてオン状態となり、開閉指令用スイッ
チＳＷがいかなる時点においてオンからオフとしても、
交流電源■がダイオードＤＩＯに対して逆方向となった
時点においてトライアックＴｒｉｃは再トリガされず負
荷電流がトライアックＴｒｉｃの保持電流以下となった
時点でオフとなる。

前述したホトカプラＰＣ１トランジスタＴｒ１およびサ
イリスタ５ＣＲ１を含む回路と、ホトカプラＰＣ２トラ
ンジスタＴｒ２およびサイリスタ５ＣＲ２を含むゼロク
ロス回路とをそれぞれ第３図に示すようにホトサイリス
タＰＣ３とゲート電流引込み用トランジスタＴｒ３とを
使用して構成にすることも可能である。

以上述べたようにこの考案は交流電源と負荷トランスを
介して直列に接続されているサイリスタ（トライアック
）と並列に第１および第２のゼロクロス回路を接続し、
第１のゼロクロス回路には開閉指令回路からの開閉指令
をホトカプラを用いて接続するようにし、第２のゼロク
ロス回路には負荷トランスの（誘導性負荷）の両端から
抽出された信号をホトカプラを用いて入力するようにし
たので、前記開閉指令がいかなる時点においてなくなっ
ても常に交流電源が前記第１のゼロクロス回路中のダイ
オードに対し順方向である周期の立上りによりトライア
ックをオンさせ、第１のゼロクロス回路に加える開閉指
令がいかなる時点においてオフになっても交流電源が第
２のゼロクロス回路中のダイオードに対し逆方向となっ
た時点においてトライアックを再トリガすることなく、
負荷電流がトライアックの保持電流以下となった時点で
オフさせるようにしてサイリスタの破壊を阻止し得、特
に電源投入時に変圧器の鉄心が残留磁気と重畳して飽和
し突入電流が流れるのを防止でき、ホトカプラを用いる
ことにより空間的に接続できるので、電圧、極性を気に
することなく回路の接続が可能である等の効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例である保護回路の回路図、
第２図は動作説明に供する各部の波形図、第３図はホト
カプラ部分の他の実施例を示す回路図である。 Ｔ・・・・・・トランス、■・・・・・・交流電源、Ｔ
ｒｉｃ・・・・・・トライアック、５ＣＲ１，５ＣＲ２
・・・・・・サイリスタ、Ｒ１−Ｒ１４・・・・・・抵
抗、Ｃ□、Ｃ２・・・・・・コンデンサ、ＰＣ，。 ＰＣ２・・・・・・ホトカプラ、ＳＷ・・・・・・スイ
ッチ、Ｅ・・・・・・電源、Ｄ１〜Ｄ５．Ｄｌｏ・・・
・・・ダイオード、Ｔｒｌ、Ｔｒ２・・・・・・トラン
ジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流電源Ｖと直列に負荷トランスＴを介してトライアッ
   クＴｒｉｃを接続した電源回路の該トライアックと並列
   に、ダイオードＤ５を通してサイリスタ５ＣＲ１、トラ
   ンジスタＴｒ１及び゛ホトカブラＰＣ０からなる第１ゼ
   ロクロス回路を接続し、また前記トライアックと並列に
   ダイオードＤ０゜を通してサイリスタ５ＣＲ２、トラン
   ジスタＴｒ２及びホトカプラＰＣ２からなる第２ゼロク
   ロス回路を接続し、かつホトカプラＰＣ２の発光ダイオ
   ードに負荷トランスＴに並列のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ
   ２との時定数回路を接続し、そして開閉指令回路からの
   開閉信号をホトカプラＰＣ１により第１ゼロクロス回路
   に入力して、前記トライアックＴｒｉｃをオンにするよ
   うにし、また負荷トランスＴ（誘導性負荷）の両端から
   の信号をホトカプラＰＣ２により第２ゼロクロス回路に
   入力して、前記トライアックＴｒｉｃをオフにさせるよ
   うにしたことを特徴とする保護回路。