JPS61231832A - 直流電源の過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） め、過負荷時に負荷電流を制限する直流電源の過電流保
護回路に関する。

（従来の技術） 従来、この種の過電流保護回路としては１例えば、第５
図に示すような定電流垂下特性を持つ第４図に示すよう
な定電流形保護回路と、第７図に示すような巻き込み垂
下特性を持つ第６図に示すような巻き込み形保護回路と
がある。

第４図に示すように、直流電源１の定電流形保護回路２
ａは、電源出力端子８１．Ｂ２に接続された負荷抵抗Ｒ
Ｌに流れる負荷電源工と、基準電源Ｅおよび抵抗Ｒ１〜
Ｒ３から成る電流路内を破線矢印方向に流れるバイアス
電流ｉとを比較する誤差増巾器Ａの出力によって、自動
制御回路３を介して直流電源１が制御され、前記誤差増
巾器Ａは反転増巾器で構成されており、その出力端子Ｃ
がＨレベルにある詩には、自動制御回路３が直流電源１
に限流動作を行なわせるように構成されている。

バイアス電流ｉによって抵抗Ｒ１に図の矢印方向ｅｌ＝
　１−Ｒｌ−１−Ｒｌ＝　Ｒ１（ｉ−１）。

抵抗Ｒ２に図の矢印とは反対方向に発生する電圧ｅ２は
。

ｅ２＝　１−Ｒ２ で各々示される。

点ａ、ｂ間の電圧Ｖａｂは、 Ｖａｂ　＝　ｅｌ＋　ｅ２ ＝　Ｒ１（ｉ　−１）＋　１−Ｒ２ ＝　１（Ｒ１＋　Ｒ２）　−ｌ−Ｒ１・・・（１）で示
される。

（１）式で示すように、上記定電流形保護回路２は、負
荷電流工が小さい時には、Ｖａｂは正電位であり、した
がって出力端子ＣはＬレベルであり、直流電源１は限流
動作を行なわず、かつ負荷電流工が増加してＶａｂが負
電位になると、出力端子ＣはＨレベルとなり、直流電源
ｌは限流動作を行なうように構成されている。

上記（１）式において。

ｉ　＝　Ｅ／（Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３）　　　　・・・
（２）で示される。

ここで、誤差増巾器Ａの増巾塵が非常に高い場合には、
電圧Ｖａｂが零になった時に限流動作が開始されると近
似的に考えられるので、（１）、（２）式となり、限流
動作の開始電流値Ｉｓは、で表わすことができる。

すなわち、上記定電流形保護回路２ａでは、第５図に示
すように、電流値Ｉｓの点Ｓで限流動作が開始され、基
準電源Ｅが一定であればその限流電流も一定となる定電
流垂下特性が得られる。

また、第６図に示す巻き込み形保護回路２ｂは、上記定
電流形保護回路２ａの基準電源Ｅの代わりに出力電圧Ｖ
ｏｕｔを用いたものであり、他の構成は定電流形保護回
路２ａと同様である。

この巻き込み形保護回路２ｂでは、限流動作の開始電流
値Ｉｓは、 で示され、第７図に示すように、電流値Ｉｓの点Ｓで限
流動作が開始されると、出力電圧Ｖｏｕ　ｔが低下する
とともに負荷電流工も減少する巻き込み形歪下特性が得
られる。

しかしながら、上記従来の定電流形保護回路２ａは、蓄
電池の充電器、パルス負荷、並列運転を行なう電源等に
適しているという特長を有する反面、ストレスが多いと
いう欠点があり、また上記従来の巻き込み形保護回路２
ｂは、負荷短絡時に負荷電流Ｉが少なくなり、直流電源
１のストレスが少ないという特長を有する反面、前記充
電器、パルス負荷等に適さないという欠点があるため、
従来では、直流電源の保護回路として上記２種類の保護
回路２ａ、２ｂを用意し、使用目的に応じて使い分けな
ければならないという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、このような従来の問題点に着目して成された
もので、定電流垂下特性と巻き込み垂下特性との両方を
持たせることにより上記問題点を解決することを目的と
している。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するための本発明の要旨は、負荷電流
とバイアス電流とを比較する誤差増巾器の出力によって
該負荷電流が制御される直流電源において、前記バイア
ス電流が流れる電流路として、基準電源の基準電圧に基
づく第１のバイアス電流が流れる第１電流路と、電源出
力端子の出力電圧および前記基準電圧に基づく第２のバ
イアス電流が流れる第２電流路とを設け、前記基準電源
および該基準電源に接続された抵抗の両端電圧が前記出
力電圧より小なる間は不導通で、該両端電圧が出力電圧
より大なる時は導通して前記第２電流路を閉成するスイ
ッチング素子を、該第２電流路内に設けたことを特徴と
する直流電源の過電流保護回路に存する。

（作用） 上記構成では、前記両端電圧が前記出力電圧よ４１　ｌ
ｌ＼かス闇ｌ＋　ポｉ〒埴１Φノくイ７スー斤膚の上→
（ｉ冶記第１電流路に流れ、これによって定電流垂下特
性が得られ、前記両端電圧が前記出力電圧より大きくな
ると、前記第２電流路にも第２のバイアス電流が流れ、
これによって巻き込み垂下特性が得られるようになって
いる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の各実施例を説明する。な
お、上記従来例と同様の部位には同一符号を付して重複
した説明を省略する。

第１図および第２図は、本発明の第１実施例を示してい
る。

第１図に示すように、直流電源１の過電流保護回路２に
は、誤差増巾器Ａのバイアス電流が流れる電流路として
、基準電源Ｅの基準電圧に基づく第１のバイアス電流１
１が流れる第１電流路４と、前記基準電圧および電源出
力端子Ｂｌ、Ｂ２の出力電圧Ｖｏｕ　ｔに基づく第２の
バイアス電流１２が流れる第２電流路５とが設けられて
いる。

第１電流路４は、抵抗Ｒ１−Ｒ４および基準電源Ｅによ
り形成される。

第２電流路５は、基準電源Ｅ、抵抗Ｒ４，Ｒ５，スイッ
ング素子としてのブロックダイオードＤおよび電源出力
端子８１．Ｂ２により形成される。このブロックダイオ
ードＤは、基準電ｒＡＥおよび抵抗Ｒ４の両端電圧（こ
れは抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点ｄの電位であり、以下、両
端電圧と称す）　Ｖｄが出力電圧Ｖｏｕｔより小なる間
は、不導通であり、両端電圧Ｖｄが出力電圧Ｖｏｕｔよ
り大きくなると導通するものである。

以下、動作を説明する。

（イ）両端電圧Ｖｄが出力電圧Ｖｏｕｔより小なる間は
、第１のバイアス電流１１のみが第１電流路４に流れる
。

この時、点ａ、ｂ間の電圧Ｖａｂは上記（１）式より、
Ｖａｂ　＝　ｉｆ　（Ｒ１＋　Ｒ２）　−１−Ｒ１−（
５）で表わされる。ここで、第１のバイアス電流１１は
、ｉ１＝　　Ｅ／　（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）　　　
・・・（６）で示される。

また、両端電圧Ｖｄは、 で示される。

上記（５）式で示すように、過電流保護回路２は、負荷
電流Ｉが小さい時には、　Ｖａｂは正電位であり、した
がって誤差増巾器Ａの出力端子ＣはＬレベルで、直流電
源１は限流動作を行なわず、かつ負荷電流Ｉが増加して
Ｖａｂが負電位になると、前記出力端子ＣはＨレベルと
なり、直流電源ｌは限流動作を行なうように構成されて
いる。

限流動作の開始電流値Ｉｓは上記（３）式より、で表わ
すことができる。

すなわち、第２図において、電流値Ｉｓの点Ｓで限流動
作が開始され１両端電圧Ｖｄが一定であれば、Ｖｄ＜Ｖ
ｏｕｔの条件下では定電流垂下特性６が得られる。

（ロ）出力電圧ＶｏｕｔはＶａｕｔ＝　Ｉ・Ｒ１，で表
わされるので、負荷抵抗ＲＬを徐々に小さくすると、出
力電圧Ｖｏｕｔも徐々に低下する。前記両端電圧Ｖｄが
出力電圧Ｖｏｕ　ｔより大きくなると、ブロックダイオ
ードＤが導通するので、第２電流路５が閉成され、基準
電源Ｅのプラス端子、抵抗Ｒ４，Ｒ５，ブロックダイオ
ードＤ、電源出力端子日１．負荷抵抗ＲＬ、電源出力端
子Ｂ２および基準電源Ｅのマイナス端子の径路で第２の
バイアス電流１２が流れる。

この時、ブロックダイオードＤの順方向電圧降下を無視
すると、両端電圧Ｖｄは、 で示される。ただし、ＲＸ＝　Ｒ１＋　Ｒ２＋　Ｒ３で
ある。

上記（７）、（８）式で示すように、Ｖｄ＞　Ｖａｕｔ
ｆ７）条件下では、第２図において点しで巻き込み動作
が開始され、負荷抵抗ＲＬが小さくなり、出力電圧Ｖａ
ｕｔが低下するとともに負荷電流Ｉも減少するという巻
き込み垂下特性７が得られる。

また、抵抗Ｒ１〜Ｒ５の定数を選定することにより、出
力短絡時の負荷電流Ｉを第２図の破線で示すように任意
に設定することが可能である。

次に、第３図に基づいて本発明の第２実施例を説明する
。

この第２実施例は、上記第１実施例に抵抗ＲＪＲ７を付
加したもので、抵抗１？６．Ｒ７の定数を選定すること
により、第２図における巻き込み動作の開始点【を容易
に設定できるようにしたものである。

ここで、巻き込み垂下特性の開始電圧Ｖｔは、定電流垂
下特性６の領域において、第３図のｅ点の電位がｄ点の
電位Ｖｄに等しくなる電位点であり。

次式の関係が成りたつ。

（発明の効果） 本発明に係る直流電源の過電流保護回路によれば、両端
電圧Ｖｄが出力電圧Ｖｏｕｔより小なる間は。

第１のバイアス電流１１のみが第１電流路に流れて定電
流垂下特性が得られ、かつ両端電圧Ｖｄが出力電圧Ｖｏ
ｕ　ｔより大きくなると、第２電流路にも第２のバイア
ス電流１２が流れて巻き込み垂下特性が得られるので、
蓄電池の充電器、パルス負荷、並列運転を行なう電源等
にも使用できるとともに、負荷短絡時に負荷電流■が小
さくなり、直流電源のストレスが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示しており
、第１図は回路図、第２図は電圧・電流特性図、第３図
は本発明の第２実施例を示す回路図５第４図は従来の定
電流形保護回路を示しており、第５図はその特性図、第
６図は従来の巻き込み形保護回路を示しており、第７図
はその特性図である。 １・・・直流型［２・・・過電流保護回路４・・・第１
電流路　　　　５・・・第２電流路Ａ・・・誤差増巾器
　　　　Ｂｌ、Ｂ２・・・電源出力端子Ｄ・・・ブロッ
クダイオード（スイッチング素子）Ｒ４・・・抵抗　　
　　　　　ｉｌ・・・第１のバイアス電流１２・・・第
２のバイアス電流 Ｖｄ・・・両端電圧　　　　　Ｖｏｕｔ・・・出力電圧
第２図 第　３図 Ｂｌ 直テｉｔ；原　　ｉ／ Ｒ４５ Ｂ２−’＋−Ｒ２ｏ　　。 、　　　　　　Ｒｓｄｉ！：１５’ 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷電流とバイアス電流とを比較する誤差増巾器の出力
   によって該負荷電流が制御される直流電源において、前
   記バイアス電流が流れる電流路として、基準電源の基準
   電圧に基づく第１のバイアス電流が流れる第１電流路と
   、電源出力端子の出力電圧および前記基準電圧に基づく
   第２のバイアス電流が流れる第２電流路とを設け、前記
   基準電源および該基準電源に接続された抵抗の両端電圧
   が前記出力電圧より小なる間は不導通で、該両端電圧が
   出力電圧より大なる時は導通して前記第２電流路を閉成
   するスイッチング素子を、該第２電流路内に設けたこと
   を特徴とする直流電源の過電流保護回路。