JPS6042502Y2 - 多電源電力増幅回路の保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、多電源電力増幅回路において、増幅器を負
荷短絡時に保護する多電源電力増幅回路の保護装置に関
するものである。

高効率の電力増幅回路として多電源電力増幅回路がある
。

この回路は、増幅器に電力を供給する電源として、電圧
の異なる複数の電源を有し、この電源を入力信号電圧に
応じて切換えるようにしたものである。

このような多電源電力増幅回路を第１図により具体的に
説明する。

ただし、第１図ではプッシュプル構成となっているが、
ここでは正の半サイクル側も用いて説明する。

第１図において、１は入力端子、２〜４は出力トランジ
スタ、５，６は電源切換用スイッチングダイオード、７
〜９は電源、１０は出力端子、１１は接地端子、１２は
抵抗Ｒしの負荷であり、電源７〜９は（電源７の電圧Ｖ
、）＜（電源８の電圧Ｖ２）＜ （電源９の電圧Ｖ３）
に設定されている。

このように構成された多電源電力増幅回路においては、
入力端子１に供給される入力信号電圧が零から増加して
いくと、まず出力トランジスタ２が導通し、電源７（電
圧Ｖ１）からスイッチングダイオード５→出力トランジ
スタ２→負荷１２と電流１１が流れる。

この時、出力トランジスタ３，４はオフとなっている。

次に、入力信号電圧が電圧Ｖ１を越えると、出力トラン
ジスタ３が導通する一方、この出力トランジスタ３のエ
ミッタ電位が上昇するためにスイッチングダイオード５
がオフとなり、その結果電源８（電圧Ｖ２）からスイッ
チングダイオード６→出力トランジスタ３→出力トラン
ジスタ２→負荷１２と電流Ｉ２が流れる。

次に、入力信号電圧が電圧Ｖ２を越えると、出力トラン
ジスタ４が導通する一方、スイッチングダイオード６が
オフとなり、その結果電源９（電圧Ｖ３）から出力トラ
ンジスタ４→出力トランジスタ３→出力トランジスタ２
→負荷１２と電流Ｉ３が流れる。

このようにして多電源電力増幅回路は、電流を流す（電
力を供給する）電源（電源電圧）を入力信号電圧に応じ
て切換える。

なお、以上の多電源電力増幅回路の動作が第２図に波形
で示されており、Ａは入力信号電圧波形、Ｂは電流１１
の波形、Ｃは電流Ｉ２の波形、Ｄは電流Ｉ３の波形、Ｅ
は負荷１２の総合電流Ｉ、の波形である。

上述多電源電力増幅回路において以上の動作は、正常時
の動作である。

これに対して、いま負荷１２が短絡された場合は、入力
信号電圧が印加されても出力端子１０の電圧が上昇しな
いために、電源８，９のような高電圧側からは電力が供
給されずに、電源７→スイツチングダイオード５−出力
トランジスタ２→出力端子１０→接地という経路で、こ
の経路の内部インピーダンスと電源７の電圧で決まる過
大電流が流れる。

そこで、この過大電流を検出して出力トランジスタ２を
保護する必要がある。

従来、保護装置は、負荷に流れる電流により過大電流を
検出して動作するように構成されている。

この従来の保護装置が上記第１図に具体的に示されてい
る。

第１図に示すように、従来の保護装置は、出力トランジ
スタ２のエミッタと出力端子１０間に検出用抵抗１３を
挿入腰この抵抗１３に生じる電圧を分圧抵抗１４．１５
で分圧し、この分圧された電圧を、出力トランジスタ２
の入力電流制限用のトランジスタ、つまり出力トランジ
スタ２のベースと出力端子１０間にコレクタ・エミッタ
が接続されたトランジスタ１６のベースに供給するよう
に構成されている。

すなわち、このように構成された装置においては、正常
時はトランジスタ１６がオフしているが、負荷１２が短
絡されて上述経路で過大電流が流れると、抵抗１３の両
端に大きな電圧が発生することによりトランジスタ１６
のベース電圧が上昇するので、このトランジスタ１６が
導通する。

したがって、このトランジスタ１６により出力トランジ
スタの入力を制限し、その結果上記過大電流を抑えるこ
とにより、この出力トランジスタ２を保護することがで
きる。

このような従来の保護装置においては、負荷１２に流れ
る電流により過大電流を検出する方式であるから、■３
１ＲＬアンペアを越える電流が流れた時、それを過大電
流として検出するように設定しなければならない。

すなわち、上述多電源電力増幅回路においては、負荷１
２が正常な場合、最大でＶ３ＩＲＬアンペアの電流が負
荷１２に流れる。

したがって、もし■３ＩＲＬアンペア以下の電流で過大
電流を検出するようにすると、最大出力が得られなくな
る。

しかし、Ｖ３ＩＲＬアンペアを越える電流というのは極
めて大電流である。

しかも、負荷短絡時は、負荷１２が正常な場合と異なり
、第３図の出力トランジスタ２の負荷線で示すように、
出力トランジスタ２のコレクタ・エミッタ間に電圧Ｖ□
が印加された状態で電流が流れる。

したがって、上述従来の保護装置を用いた場合は、負荷
１２短絡時の出力増幅器２の損失が極めて大きく、出力
トランジスタ２が大きく発熱してしまう欠点があった。

この考案は上記の点に鑑みなされたもので、負荷短絡時
、少ない電流で過大電流を検出することができ、よって
負荷短絡時の出力トランジスタの損失を少なくして、こ
の出力トランジスタの発熱を抑えることができる多電源
電力増幅回路の保護装置を提供することを目的とする。

以下この考案の実施例を図面を参照して説明する。

第４図はこの考案の第１の実施例を示す回路図である。

この第１の実施例では、多電源電力増幅回路がプッシュ
プル構成となっており、しかも各半サイクル側に保護装
置が設けられている。

しかし、ここでは正の半サイクル側を用いて説明するこ
ととする。

また、多電源電力増幅回路については、従来と同一部分
に同一番号を付してその説明を省略することにし、ここ
では保護装置のみについて説明する。

第４図の第１の実施例では、最も低電圧の電源７と正極
と電源切換用スイッチングダイオード５のアノード間に
検出用抵抗２１が挿入される。

さらに、この抵抗２１に発生する電圧を分圧するように
分圧抵抗２２．２３が接続される。

そして、分圧点が電流検出用トランジスタ２４のベース
に接続される。

このトランジスタ２４はエミッタが上記電源７の正極に
接続される。

一方、コレクタが電流制限用トランジスタ２５のベース
に接続されており、このトランジスタは出力トランジス
タ２のベースと出力端子１０間にコレクタ・エミッタが
接続される。

このように構成された保護装置においては、負荷１２の
短絡時、最も低電圧の電源７からスイッチングダイオー
ド５→出力トランジスタ２→出力端子１０→接地という
経路で電流が流れることを利用して、電源７から出力ト
ランジスタ２に流れる電流により負荷１２短絡時の過大
電流を抵抗２１両端の電圧として検出する。

そして、過大電流が検出されると、すなわち抵抗２１の
両端に大きい電圧が発生すると、トランジスタ２４が導
通し、さらにトランジスタ２５が導通するので、出力ト
ランジスタ２の入力を制限−この出力トランジスタ２を
保護することができる。

ところで、電源７から出力トランジスタ２に流れる電流
は、負荷１２が正常な場合、最大でもＶ１１ＲＬアンペ
アである。

したがって、上記保護装置によれば、Ｖ１１ＲＬアンペ
アを越える電流が流れることにより、それを過大電流と
して検出することができ、従来に比較すれば極めて少な
い電流値で過大電流を検出できる。

その結果、負荷１２の短絡時は、負荷１２が正常な場合
と異なり、第５図の出力トランジスタ２の負荷線で示す
ように、出力トランジスタ２のコレクタ・エミッタ間に
電圧Ｖ１が印加された状態で電流が流れるが、出力トラ
ンジスタ２の損失を極めて少なくし得、発熱を抑えるこ
とができる。

第６図はこの考案の第２の実施例である。

この第２の実施例は、第４図の出力トランジスタ２〜４
からなる増幅器２６の出力端と出力端子１０間にリレー
の接点２７を挿入し、この接点２７を過大電流検出時に
開放することにより上記増幅器２６を保護するようにし
たものである。

具体的に説明すれば、第１の実施例と同様に検出用抵抗
２１、分圧抵抗２２，２３、電流検出用トランジスタ２
４が設けられるが、このトランジスタ２４のコレクタは
抵抗２８を介して接地される。

また、トランジスタ２４のコレクタがダイオード２９を
介してトランジスタ３０のベースに接続されており、こ
のベースと接地間にはコンデンサ３１が接続される。

トランジスタ３０はエミッタが接地される一方、コレク
タが抵抗３２を介して電源７の正極に接続される。

また、トランジスタ３０のコレクタがトランジスタ３３
のベースに接続されており、このトランジスタ３３のエ
ミッタは接地される。

そして、トランジスタ３のコレクタとＷ７の正極間にリ
レーの巻線３４が挿入されており、このリレーの接点２
７は増幅器２６の出力端と出力端子１０間に挿入される
。

すなわち、このような構成された装置においては、通常
、トランジスタ２４がオフのためトランジスタ３０がオ
フ、トランジスタ３３がオンとなり、その結果リレーの
巻線３４が励磁されてリレーの接点２７が閉成状態とさ
れるが、第１の実施例と同様にして過大電流が検出され
ると、トランジスタ２４がオン、トランジスタ３０がオ
ン、トランジスタ３３がオフとなってリレーの巻線３４
が消磁され、その結果リレー接点２７が開放するので増
幅器２６を保護できる。

トランジスタ３０は、トランジスタ２４がオンすること
によってダイオード２９を介して供給される電流により
コンデンサ３１が所定電圧に充電された時にオンする。

一方、トランジスタ３０がオンすると、このトランジス
タ３０を介してコンデンサ３１の充電電荷が放電される
。

したがって、トランジスタ３０はオンした後、一定時間
後にオフとなり、さらにこれに伴ないトランジスタ３３
がオフ状態、リレーの巻線３４が消磁状態、リレーの接
点２７が閉成状態となる。

すなわち、上記保護装置においては、リレー接点２７を
開放して保護状態となった後、一定時間後にリレーの接
点２７を再び閉成して復帰状態となる。

そして、この時、やはり負荷短絡状態であって過大電流
が流れる状態であれば、再びトランジスタ３０がオン、
トランジスタ３３がオフ、リレーの巻線３４が消磁状態
、リレーの接点２７が開放状態となって保護状態となる
。

なお、第２の実施例の構成においては、増幅器２６のた
とえば正の半サイクル側で過大電流を検出して動作する
１組の装置を設けるだけでよく、第１の実施例のように
各半サイクル側にそれぞれ装置を設ける必要はない。

また、以上の実施例では、増幅器の入力を制限して、あ
るいは増幅器の出力を開放してこの増幅器を保護する方
法であるが、たとえば入力をリレーでショートして増幅
器を保護するなど、その他の方法で増幅器を保護するこ
とができる。

以上詳述したように、この考案の装置では、最も低電圧
の電源より増幅器に流れる電流により負荷短絡時の過大
電流を検出するものである。

したがって、従来に比較して極めて少ない電流値で過大
電流を検出することが可能となり、その結果負荷短絡時
の増幅器の損失を少なくして、増幅器の発熱を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多電源電力増幅回路および従来の保護装置を示
す回路図、第２図は多電源電力増幅回路の動作を示す波
形図、第３図は従来における出力トランジスタの負荷線
を示す図、第４図はこの考案による多電源電力増幅回路
の保護装置の第１の実施例を示す回路図、第５図はこの
考案による出力トランジスタの負荷線を示す図、第６図
はこの考案の第２の実施例を示す回路図である。 ２〜４・・・・・・出力トランジスタ、５，６・・曲電
源切換用スイッチングダイオード、７〜９・・曲電源、
２１・・・・・・検出用抵抗、２２．２３・曲・分圧抵
抗、２４・・・・・・電流検出用トランジスタ、２５・
曲・トランジスタ、２６・・・・・・増幅器、２７−−
−−−−リレーの接点、２Ｂ、３０，３３・・・・・・
トランジスタ、３４・・・・・・リレーの巻線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 増幅器に電力供給する電源として、電圧の異なる複数の
   電源を有し、この電源を入力信号電圧に応じて切換える
   ようにした多電源電力増幅回路において、増幅器を保護
   する回路と、最も低電圧の電源より増幅器に流れる電流
   を検出する回路と、この検出回路により上記最も低電圧
   の電源が上側の電源に切換わる時の電流値よりも大きく
   、かつ正常時の最大出力電流値よりも小さい過大電流を
   検出した際、上記保護回路を動作させる回路とを具備し
   てなる多電源電力増幅回路の保護装置。