JPS62502512A - 電子ヒユ−ズ - 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】 電子ヒユーズ 技術分野 本発明は、電流検出用および電流制限用の各回路と時間回路を有し、負荷電流が 所定値を越えた時に作動し、最初に負荷電流を制限し、続いて負荷電流を完全に 遮断プるように構成された電子ヒユーズに関するものである。

上述の電子ヒユーズは５Ｅ−８２０１００３−４に記載されている。負荷に対し て直列接続された２つの電流経路を並列に接続し、一方の電流経路の抵抗値を低 くし、他方の電流経路を電流制限抵抗器で構成している。負荷電流が所定値を越 えた場合、まず、低抵抗電流経路が非導通状態にｉ制御される。そして、ＲＣ回 路によって定まる一定時間後に、もう一方の電流経路が非導通状態になって負荷 電流が完全に遮断される。

発明の開示 本発明は、冒頭に述べた種類の電子ヒユーズ、すなわち、負荷電流が所定値を越 えた時に柔軟な方法を用いて所定値を僅かに越える値に負荷電流を制限し、その 後、時間回路で規定される時間が経過したときに全負荷電流を遮、断する電子ヒ ユーズを提供することを目的とする。

この目的は、制御可能なスイッチを負荷電流に対して直列に接続し、負荷電流の 大きさに応じてスイッチが負荷電流の導通、遮断を交番的に行うようにスイッチ を制御することにより達成される。

本発明によるヒユーズの特長は、複数個の負荷のうち、１ｇＩＡまたは複数個が 短絡した時に、電源電圧（複数の負荷に共通であっても良い）に対する充電現象 が著しくないこと、危険な過渡現象を防止し得ること、容量性負荷への接続時の 電流衝撃を制限することが可能であることである。本ヒユーズはまた、作動後た だちにリセット可能状態になる。

本発明の顕著な特許請求の範囲に記載されている。

図面の簡単な説明 付図は本発明による電子ヒユーズのブロック図である。

以下に、付図にしたがって本発明の詳細な説明する。

発明の好適実流例 付図は本発明による電子ヒユーズのブロック図を示す。

チョークコイルＤＲと制御スイッチＯＭ、電流検出抵抗Ｒで構成される直列回路 が負荷ＬＡに接続され、この直列回路は電源の両極に接続され、そして、負荷Ｌ Ａに流れる電流は監視される。スイッチはパワートランジスタで構成することが 可能であり、論理「１」に相当する電圧がこのスイッチのＩＩＪ　１Ｂ端に印加 された時、スイッチは閉成する。

検Ｉ七回路ＡＫの第１入力端と第２人力端にはそれぞれ、抵抗Ｒのスイッチ０Ｍ 側端子と、基準電圧が接続されている。第１入力端の電圧が第２入力端の電圧よ り高い場合には、その差に対応する出力電圧が検出回路から発生する。それ以外 の条件では、この出力電圧はゼロである。

抵抗Ｒと基準電圧■１は、負荷ＬＡを流れる電流を最大許容負荷電流に相当する 所定値に等しいときに抵抗の端間電圧が■１に等しくなるような選択される。し たがって、負荷電流が所定値より低い時には、回路ＡＫから発生する出力電圧は ゼロであり、逆に負荷電流の方が高くなると、その負荷電流と所定値の差に対応 する出力電圧が回路ＡＫから発生する。

ＳＫで示される制御回路は２個の入力端を協えており、その第１入力端は検出回 路ＡＫの出力端に接続され、第２入力端はＯＲ回路Ｅ１の出力端に接続されてい る。この制御回路からの出力電圧は、第１入力端電圧が減少すれば増加し、逆に 第１入力端電圧が増加すれば出力電圧は減少する。ただし、第２入力端が論理ｒ ＯＪであることが条件である。このようにして発生する電圧は、入力電圧がゼロ のとき一定の最大値を取り、入力電圧が増加中の時はゼロに向って減少する。し かし、制御回路ＳＫの第２入力端が論理「１」である場合は、論理「１」が保た れている限り、発生電圧はゼロである。そして、論理「１」が消えると、発生電 圧は第１入力端の電圧によって定まる電圧値まで上昇する。

制御回路ＳＫは、鋸歯状波発生器ＳＧと信号発生器Ｓｌを用いて、それらの出力 端に比較回路ＪＫの入力端を接続することにより構成することができる。この鋸 歯状波発生器ＳＧから発生ずる電圧は、入力端が論理「１」のときゼロであるが 、入力端が論理ｒＯＪになると、ゼロから最大値まで増加し、次に入力端が論理 「１」になるまで最大値に保たれる。信号発生器Ｓｒは低入力信号に対して高出 力信号を出し、入力信号が増加すると出力信号が減少するようになっている。比 較回路ＪＫは、入力端の最低電圧値に相当する電圧が出力端に現れるようになっ ている。

制御回路ＳＫの出力端は、パルス幅変調器ＰＢに接続される。制御回路の第２入 力端が論理「０」のとき、パルス幅変調器からパルスが発生し、そのパルス幅は 、負荷電流が所定値以下になって検出回路からのυＩｔｌｌ電圧がゼロになった ときに最大となる。負荷が大きい場合は、パルス幅は、電流と所定値の際にした がって減少する。

パルス幅変調器ＰＢは駆動回路ＯＫを介してスイッチＯＭの制御入力端に接続さ れる。この駆動回路はＡＮＤゲートとして記号表示されており、別の２個の反転 ゲート入力端が論理「０」に相当する電圧レベルになったときゲートが開き、パ ルス幅変調器からのパルスが入力可能状態となる。したがって、スイッチは変調 器ＰＢからの各パルス毎に開成される。負荷電流が所定値以下になると、原則と して常に閉成するが、電流が所定値を越えると、スイッチは交番的に導通し、電 流はパルスと同期して遮断される。スイッチが開成すると、チ］−りＯＲに蓄積 されたエネルギによって電流は、チョークＤＲＰ３よび負荷に対して並列接続さ れているダイオードＤを介して負荷に帰還される。負荷が誘導性の場合は、チョ ークを省略することができる。負荷の過電流をパルスに同期して増減させること により（ごく僅かに所定値を越える電流値に制限する手段が講じられている。

パルス幅変調器はまた、ＯＲゲートＥ２を介して時間回路ＴＫとも接続される。

時間回路の出力は、ＡＮＤゲートで示される駆動回路ＤＫの反転入力端に接続さ れる。

前記所定値を越える負荷電流は、この時間回路で定まるほぼ一定の時間後に完全 に遮断されることになるが、その時間は負荷電流の増加にしたがって多少短くな る。上記時間後に時間回路の出力端電圧が論理「０」から「１」に変わり、変調 器ＰＢからのパルスがスイッチＯＭに達しなくなると、負荷電流は遮断される。

一般的に、時間回路はキャパシタと電圧検出回路で構成することが可能であり、 変調器Ｐａからのパルスが発生していない時、すなわらスイッチＯＭが開成状態 の、時にキャパシタが充電される。そして、キャパシタ端間電圧が一定値に達し た時、論理「１」に相当する出力信号が電圧検出回路から発生する。しかし、キ ャパシタ充電時間は負荷電流に応じて、僅かではあるが変化する。

時間回路ＴＫはまた、保持回路１−ＩＫの入力に接続され、保持回路の出力端は ＯＲゲートＥ２を介して時間回路の入力端に接続される。保持回路の機能は、時 間回路がら出力信号が発生した後に時間回路に作用し、保持回路と時間回路のそ れぞれもう一つの入力端に論理「１」の制御信号が与えられるまで出力信号を保 持することであ・る。

保持回路は、例えばフリップフロップで構成すれば、時間回路の出力信号発生時 に論理「−１」にセットされ、それにより、時間回路内のキャパシタの充電状態 が維持される。時間回路の出力信号が発生すると、スイッチＯＭはオフ状態にリ セットされ、その後は保持回路によってオフ状態が維持される。

ヒユーズは、保持回路ＨＫおよび時間回路ＴＫそれぞれのもう一方の入力端に供 給される論理「１」の前記制御信号によってリセットされる。制御信号は例えば 外部電圧源からＡ点へ、あるいは内蔵電圧源からも供給することが可能であり、 内部電圧源の場合は、手動スイッチＯＫによって制御信号が供給される。Ａ点は 、ＯＲゲーｔ−Ｅ３を介して時間回路ＴＫに接続されると同時に、ＯＲゲートＥ １を介して制御回路ＳＫにも接続される。

制御信号が発生すると、保持回路がリセット状態になって時間回路ＴＫは作動せ ず、それと同時に時間回路はゲートＥ３からの信号によってリセットされ、出力 電圧が論理「１」から論理「０」に変わる。この変化は、ゲートＥ２を介して時 間回路内のキャパシタへの充電が停止されると同時に、ゲートＥ３からの信号に よって放電が起きるために生じる。ゲートＥ１にも論理「１」が現われるので、 再開時には、順次パルス幅の大きくなるパルスがパルス幅変調器ＰＢから発生し 、それに従って負荷電流も順次増加する。

このヒユーズはさらに、しきい値回路ＴＲを備えている。しきい値回路の入力端 はそれぞれ、チョークＤＲとスイッチＯＭの接続点と、第２基準電圧■２とに接 続される。そして、出力端は、駆動回路ＯＲの入力端と、ＯＲゲートＥ１の入力 端に接続される。■２の値は、負荷電流が前記所定値より著しく大きいとき、例 えば所定値の２倍になったときに論理「１」に相当する出力信号がしきい値回路 から得られるように選定される。このような状態、例えば短絡回路などが生□じ ると、即座にヒユーズは作動する。しかし、ＯＲゲートＥ１を介してしきい値回 路ＴＲを制御回路ＳＫに接続されているので、しきい値回路の出力信号によって 負荷電流が遮断された後は、上述の再開時と同様な状態に戻ることになる。この ようにしてヒユーズが自動的にリセットされ、スイッチＯＭを制御するパルスの パルス幅はゼロから順次長くなって行く。これは、誘導性負荷を接続する際に重 要である。なぜならば、最初に負荷電流が短絡電流と同じ振幅になるからである 。このような短絡状態が続くと、時間回路から出力信号が発生し、電流の再導通 以前にヒユーズはＡ点の制御信号によってリセットされるため、電流はスイッチ ＯＭによって定常的に遮断されてしまう。

特に、内蔵電源の完全放電を避けるために、ヒユーズには電圧モニタｕｖ１Ｅ： 設け、モニタの出力端を、ＯＲゲートＥ１．Ｅ３の各入力端に接続している。シ ステム電圧が一定の最低値以下になると、論理［１］に相当する電圧がモニタか ら発生する。その場合、変調器ＰＢからのパルス発生が停止するので、スイッチ ＯＭは開成状態になる。電圧が通常値に回復すると、ゲートＥ３によって時間回 路ＴＫが付勢されないので、ヒユーズは自動的にリセットされる。負荷の過電流 後にセットされる時と同様に、この場合も、変、調器ＰＢからのパルスのパルス 長はゼロから順次長くなって行く。

警報装置はＡＬｌ、Ａｌ１で表わされており、ＡＬｌは、時間回路からの出力信 号発生によってスイッチＯＭが開成したときに付勢され、Ａｌ１は、理由の如何 を問わずスイッチが開成時には常に付勢されている。

以上に説明した実施例の論理回路は、異なる方法で構成することが可能である。

論理回路はアナログ回路に置き換え、ヒユーズの残りの部品に対して実質的に同 様な路ＡＫや制御回路ＳＫ、スイッチＯＭは、上記以外の機能を持つように変更 することが可能であるが、スイッチはＬ記実施例と同様のタイミングでリセット されるべきである。

く　Σ 」　竿　○ 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．電流検出用および電流制限用の各回路と時間回路（ＴＫ）を有し、負荷（Ｌ Ａ）を流れる電流が所定値を越えた時に作動し、最初に負荷電流を制限し、続い て負荷電流を完全に遮断するように構成された電子ヒユーズにおいて、制御可能 なスイツチ（ＯＭ）が負荷（ＬＡ）に対して直列に接続されていること、負荷（ ＬＡ）を流れる電流が所定値を越えない時にスイッチが継続的に閉成状態に保た れること、負荷（ＬＡ）を流れる電流が所定値を越える時にはパルスによつてス イツチ（ＯＭ）が閉成または開成状態に保たれること、負荷（ＬＡ）を流れる電 流の増加にしたがつてスイツチ（ＯＭ）の閉成時間が短くなるように前記パルス が発生することを特徴とする電子ヒユーズ。
2. ２．請求の範囲第１項において、時間回路の出力端がスイツチの制御入力端と保 持回路（ＨＫ）に接続されていること、負荷（ＬＡ）を流れる電流が所定値を越 えた時、実質的に一定時間後に時間回路の出力端から制御信号が出力され、この 制御信号が発生した時スイツチ（ＯＭ）が開成状態にセツトされ、リセツト信号 が供給されるまでそのままの状態が保たれることを特徴とする電子ヒユーズ。
3. ３．請求の範囲第２項において、時間回路（ＴＫ）にキヤパシタが含まれており 、スイツチ（ＯＭ）が開成状態に制御されるときにそのキヤパシタが充電される こと、キヤパシタの端間電圧が一定値に達した時に時間回路の出力端から制御信 号が発生することを特徴とする電子ヒユーズ。
4. ４．請求の範囲第２項または第３項において、前記パルスがパルス幅変調器（Ｐ Ｂ）から発生すること、パルス幅変調器（ＰＢ）に接続された制御回路（ＳＫ） の一つの入力端にリセツト信号が入力され、リセツト信号発生後に制御回路から 発生する制御信号が一定値から変化することにより、スイツチ（ＯＭ）の開成時 間間隔が、ゼロから負荷を（ＬＡ）流れる電流員によつて定まる値まで漸増する ことを特徴とする電子ヒユーズ。
5. ５．請求の範囲第１項〜第４項において、負荷（ＬＡ）を流れる電流とは逆方向 に向けて、ダイオード（Ｄ）が負荷に並列接続されることを特徴とする電子ヒユ ーズ。
6. ６．請求の範囲第５項において、チヨーク（ＤＲ）が負荷（ＬＡ）に直列接続さ れ、負荷およびチヨークの両者に対してダイオードが並列接続されていることを 特徴とする電子ヒユーズ。