JPS627337A - 電圧／電流の過渡を保護する装置および方法 - 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】 この発明は一般に過渡電気状態からの電子装置の保護に
関し、さらに詳しく述べれば、例えば遠隔サイトに置か
れる電気通信機器を保護する装置および方法に関する。

遠隔サイトの位置は、考えられる予定外のオペレータ保
守の量を制限する。

電子装置は、回路素子の損傷を措くことがある電圧また
は電流過渡サージをしばしば受ける。

電気通信装置は、周囲の環境条件にさらされる機器の量
が多いので過負荷条件を特に受けやすく、その上かかる
装置や機器を隔離した区域に置くために要求される付添
いのない作動の結果として損傷を受けやすい。過去にお
いて、電子装置を保護するためにガス放電装置が使用さ
れていた。ガス放電装置は、過渡発生時間に左右される
破壊電圧を持つことを特徴としている。

これらの装置はエージングの影響を受け、これらの装置
が故障すると開路を生じ、電子回路は無防備となる。

電気装置を過渡の過負荷状態から守るのに用いられるも
う１つの装置は、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）装置で
ある。しかし、これらの装置は電流を取り除くことによ
ってのみリセットされ、これは遠隔位置での効用をＩＩ
Ｊ限する。

ツェナー・ダイオードも回路保護装置として使用された
。これらの装置は、電圧過渡を抑制するのではなく締め
出す働きをする。この過負荷保護方法は、受は入れられ
ないエネルギー消費を生じることがある。

さらに最近、上述の諸装置の不利の多くをなくすために
、専用の固体過渡抑制装置が使用された。しかし、最近
開発された過渡抑制装置でさえも、必要な破壊電圧に達
しない低インピーダンス源によって作られたときの大電
流過渡を有効に処理し得ない。

したがって本発明の１つの目的は、過渡電流および電圧
から電子回路を保護する改良された装置および方法を提
供することである。

本発明のもう１つの目的は、遠隔位置における過渡過負
荷状態から電気装置を保護し得る装置および方法を提供
することである。

本発明のもう１つの目的は、高圧過渡および大電流サー
ジの両方によって作動される回路保護装置ならびに方法
を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、安価な構成部品によって調
節可能な電圧および電流限界値を実現できる回路保護装
置ならびに方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、電流または電圧過負荷状態
がもはや存在しないときに装置が自動的に作動しなくな
る過渡過負荷保護装置ならびに方法を提供することであ
る。

本発明のもう１つの目的は、構成部品の故障と同時に被
保護回路と並列に電気短絡を与える過渡過負荷保護装置
ならびに方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、エージング作用の比較的少
ない電流および電圧過負荷状態から保護する回路ならび
に方法を提供することである。

上述および他の目的は、本発明により、保護装置の出力
端子の両端に結合されたツェナー・ダイオードによって
、保護装置の入出力端子間に置かれる抵抗器によって、
保護装置の入力および共通端子間に結合された抵抗器−
トランジスタ回路網によって、さらに保護装置の出力お
よび共通端子間に結合された第２トランジスタ回路網に
よって達成される。ツェナー・ダイオードは、正常な作
動の間に第１トランジスタ回路網用のバイアスを供給す
る。過渡状態の間、抵抗器の両端の電圧増加は、増加し
た電流を第１トランジスタ網に流させて第２トランジス
タ回路網のバイアスを変え、それによって第２トランジ
スタ網には増加した電流が流される。第１および第２ト
ランジスタ回路網の増加した電流は、他の方法ではツェ
ナー・ダイオードによって安定させる必要がある電流を
有効に分路する。ツェナー・ダイオードを異なる作動電
圧を持つ別のツェナー・ダイオードに代えることにより
、また抵抗器を代えることによって、保護回路の破壊電
圧を調節することができる。

本発明の１つの実施例により、電流および電流過負荷状
態に対して電気回路を保護する装置が開示されている。

保護装置は、回路を流れる電流の範囲で定電圧を保つよ
うに、回路の両端に結合された定電圧装置を含んでいる
。保護装置はさらに、定電圧装置と並列に結合された調
節可能な電流装置を含んでいる０弱節可能な電流装置は
、第１信号により電流を導く、第１信号を供給する装置
の入力端子の両端に結合される信号装置が具備されてい
る。第１信号は、信号装置に加えられる電圧に関連して
いる。

本発明のもう１つの実施例により、過度の電圧および電
流過渡状態に対して電気回路を保護する方法が開示され
ている。保護方法は、抵抗器を経て負荷インピーダンス
に電流を加える段階と、電流の一部を定電圧装置および
調節可能な電流装置にそらす段階とを含んでいる。調節
可能な電流装置を通る電流は、抵抗器の電流が所定レベ
ルを越えて増加するときに増加される。

本発明のもう１つの実施例により、過度の電圧および回
路過渡状態に対して電気回路を保護する装置は、電子回
路の両端に結合される定電圧装置と、過度の電圧または
過度の電流による過渡過負荷状態によって定められる電
流を導くために定電圧装置と並列に結合される電流装置
とを含んでいる。

本発明のもう１つの実施例により、過度の電圧および電
流による過負荷状態に対して電子回路を保護する装置が
開示されている。保護装置は、入力端子と共通端子との
間に結合される第１トランジスタ装置と、出力端子と共
通端子との間に結合される第２トランジスタ装置と、出
力端子から第２トランジスタ装置まで結合される定電圧
装置と、入力端子と出力端子との間に結合される抵抗装
置とを含み、第１トランジスタ装置および第２トランジ
スタ装置は過度の状態が検出されるとき電流の一部を保
護装置に導く。

本発明のもう１つの実施例により、過負荷電圧および電
流の状態から電気装置を保護する装置が開示されている
が、この装置には入力端子と共通端子との間に結合され
る第１トランジスタが含まれている。過負荷保護装置は
、出力端子と共通端子との間に結合される第２トランジ
スタと、第１トランジスタのコレクタに結合される第２
トランジスタのベースと、入力端子と出力端子との間に
結合される抵抗器と、出力端子と第２トランジスタのベ
ースとの間に結合されるツェナー・ダイオードとをさら
に含んでいる。第１トランジスタおよび第２トランジス
タは、過負荷状態の間に電流の伝導を増大させる。

本発明のもう１つの実施例により、過負荷電圧または電
流の状態に対して電気回路を保護する方法は、保護回路
に加えられる電圧または電流が所定の値を越えて増加さ
れるにつれて、増加する量の電流をトランジスタを経て
定電圧装置からそらす段階を含んでいる。

本発明の上記その他の特徴は、図面とともに下記説明を
読むことによって理解されると思う。

第１図から、図示のボックスの破線内に含まれる本発明
の保護装置すなわち保護回路５０の、端子２０は入力端
子であり、端子３０は出゛力端子であり、さらに端子１
０は共通すなわち接地端子である。保護すべき電子また
は電気装置４０は、出力端子３０と接地端子１０または
６０との間に結合されている。電気装置４０のための電
力は、入力端子２０および共通端子１０から受けられる
。端子２０は、抵抗器Ｒ１の第１端子に、さらにＰＮＰ
　トランジスタＴ１のエミッタ端子に結合されている。

トランジスタＴ１のベース端子は抵抗器Ｒ２の第１端子
に結合される一方、トランジスタＴ１のコレクタ端子は
抵抗器Ｒ３の第１端子に結合されている。抵抗器Ｒ３の
第２＠子は、ＮＰＮ　ｌ−ランジスタＴ２のベース端子
に結合されるとともに、抵抗器Ｒ４を経て接地端子１０
に結合されている。出力端子３０は、抵抗器Ｒ１の第２
端子に、抵抗器Ｒ２の第２端子に、トランジスタＴ２の
コレクタ端子に、またツェナー・ダイオードＤ１のカソ
ード端子に結合されている。ツェナー・ダイオードＤ１
のアノード端子は好適な実施例においてトランジスタＴ
２のベースに結合されているが、別法として破線で示さ
れる通り端子６０に結合することもできる。トランジス
タＴ２のエミッタ端子およびツェナー・ダイオードＤ１
のアノード端子は、共通端子１０に結合されている。

第２図から、本発明による回路のブロック図が示されて
いる。入力端子２０は、電流バイパス回路２１およびバ
イパス回路２２に結合されている。端子１０は、電流バ
イパス回路２１、バイパス回路２２、および端子６０に
結合されている。基準電圧および電流バイパス回路２３
はこの実施例では電流バイパス回路２１に結合されてい
るが、別法として破線が示される通り端子１０に結合す
ることができる。出力端子３０はバイパス回路２２に結
合されるとともに、基準電圧および電流バイパス回路２
３にも結合されている。バイパス回路２２は電流バイパ
ス回路２１に結合されるとともに、基準電圧および電流
バイパス回路２３にも結合されている。

負荷インピーダンス４０は、出力端子３０と端子６０と
の間に結合される。

第１図から、保護回路５０は電源と保護すべき電気装置
４０との間に置かれている。負荷インピーダンスに加え
られる電圧および電流が限界値を下回るとき、すなわち
正常状態では、保護装置５０は高インピーダンスすなわ
ちＯＦＦ状態に保たれる。電流および電圧の限界値は、
抵抗器Ｒ１およびダイオードＤ１の値によって定められ
る。抵抗器Ｒ１は、電流過負荷または電流過渡の間に電
圧降下を提供する。抵抗器Ｒ１の両端の電圧が所定の値
を越えると、保護装置はＯＮの状態にスイッチされて、
短絡インピーダンスに似た働きをする。したがって、ｆ
Ｌ荷インピーダンスに送られる電流は制限される。上述
の通り、限界電圧はツェナー・ダイオードＤ１によって
作られる。ツェナー・ダイオードＤＩの破壊電圧は、ト
ランジスタＴ１とＴ２のコレクターベース接合点の破壊
電圧よりも低く、また電圧装置４０に供給され、る最大
電圧よりも低い。限界電圧および電流値は、Ｄｌを破壊
電圧の違う別のツェナー・ダイオードに代えたり、抵抗
器Ｒ１を値の違う抵抗器に代えたり、またはその両方に
よって調節することができる。大きな電圧過渡が生じ、
それによって過負荷状態が生じると、ダイオードＤ１は
破壊して、電流はＴ２のベースに流れ込む。したがって
、Ｔ２はスイッチ・オンされ、Ｔ２は導通させられる。

Ｔ１およびＴ２の電流利得の積が１に等しいときは、保
護装置は作動し、すなわちＯＮ状態にある。

第２図から、第１図の保護装置または回路のブロック図
が示されている。バイパス回路は抵抗器Ｒ１とトランジ
スタＴ２のベースに至る回路経路を含んでいる。電流バ
イパス回路２１ならびに基準電圧および電流バイパス回
路２３はおのおの、過渡状態の間に送られる電流の量を
減少させる電流通路を提供する。過渡状態は、変動を少
なくするためにツェナー・ダイオードＤ１を通して減衰
される。より大きな過負荷状態でば、回路２１および回
路２２は過度の電流用の減衰通路を提供する。抵抗器Ｒ
１も、過負荷状態が低インピーダンス電流源の結果であ
るときに保護装置に電圧過渡を提供する働きをする。電
圧過渡は、トランジスタ用のバイパス状態を提供する。

上記説明は好適な実施例の作動を示すために含まれたも
のであり、本発明の範囲を制限することを意味しない。

本発明の範囲は、前述の特許請求の範囲によってのみ制
限されるものとする。上記説明から、本発明の主旨およ
び範囲によって制限される多くの変形は当業者にとって
明らかであると思う。　　。

【図面の簡単な説明】

第１図は過渡電流および電圧の過負荷に対する保護のた
めに使用される本発明の回路の概略回路図を示し、第２
図は過渡電流および電圧の過負荷に対する保護のために
使用される第１図の回路のブロック図である。 符号の説明： １０．６０・・・接地端子；２０・・・入力端子；３０
・・・出力端子；４０・・・被保護装置；５０・・・保
護装置；２１．２２．２３・・・バイパス回路ＨＤ　１
ツエナー・ダイオード；Ｔ、、’ｒ２・・・トランジス
タ；Ｒ１−Ｒ４・・・抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電圧および電流の過負荷過渡に対して電気回路を保
   護する装置であって、加えられる電流の範囲で定電圧を
   維持するように前記電気回路の両端に結合される定電圧
   装置と、前記定電圧装置と並列に結合され、第１信号に
   より電流を導く調節可能な電流装置と、前記第１信号を
   供給する装置の入力端子に結合される信号装置とから成
   り、前記第１信号は前記信号装置に加えられる電圧に関
   係するよう構成されていることを特徴とする過負荷保護
   装置。 ２、前記保護装置はそれに結合される複数個の選択され
   た定電圧装置を持つように配列され、各定電圧装置は前
   記電気回路に差電圧を供給するよう構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の過負荷保護装置。 ３、前記定電圧装置はツェナー・ダイオードを含み、前
   記調節可能な電流装置は前記電気回路と並列に結合され
   るトランジスタを含み、前記ツェナー・ダイオードは前
   記トランジスタのベースに結合されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の過負荷保護装置。 ４、前記調節可能な電流装置と前記信号装置との間に結
   合され、前記過負荷保護装置の電流が増加されるとき前
   記信号装置に電圧の増加を供給する抵抗器を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の過負荷保護装
   置。 ５、前記第１信号装置はＮＰＮトランジスタを含み、ま
   た前記調節可能な電流装置はＰＮＰトランジスタを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の過負荷
   保護装置。 ６、過度の電圧および電流の過渡過負荷状態に対して電
   気回路を保護する方法であって、抵抗器、定電圧装置、
   調節可能な電流装置および前記電気回路に電流を導く工
   程と、前記抵抗器の電流が所定のレベルを越えて、増加
   するとき前記調節可能な電流装置を通る電流を増加させ
   る工程とを含むことを特徴とする電気回路の保護方法。 ７、前記定電圧装置を前記回路に一定の所定電圧を供給
   する異なる特性の定電圧装置に代える工程をさらに含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の電気回
   路の保護方法。 ８、過度の電圧および回路過渡過負荷状態に対して電気
   回路を保護する装置であって、前記電気回路の両端に結
   合された定電圧装置と、前記定電圧装置と並列に結合さ
   れて、前記過度の電圧または前記過度の電流の過渡過負
   荷状態によって定められる電流を導く電流装置とを含む
   ことを特徴とする電気回路の保護装置。 ９、前記電流装置は第１トランジスタ装置と、第２トラ
   ンジスタ装置と、抵抗器とを含み、前記第１トランジス
   タ装置は前記過度の過負荷過渡が前記抵抗器を通る電流
   によって検出されるとき前記第２トランジスタ装置に信
   号を加え、前記信号は前記第２トランジスタ装置に前記
   定電圧源および前記電気回路から電流をそらさせること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の電気回路の
   保護装置。 １０、前記定電圧装置は異なる定電圧値を持つ異なる定
   電圧装置によって代え得ることを特徴とする特許請求の
   範囲第９項に記載の電気回路の保護装置。 １１、過度の電圧および電流の過負荷状態に対して電気
   回路を保護する装置であって、入力端子と共通端子との
   間に結合される第１トランジスタ装置と、出力端子と前
   記共通端子との間に結合される第２トランジスタ装置と
   、前記出力端子と前記第２トランジスタのベース素子と
   の間に結合されるツェナー・ダイオード装置と、前記入
   力端子と前記出力端子との間に結合される抵抗装置とか
   ら成り、前記第１トランジスタ装置は過度の過負荷状態
   が検出されるとき前記第２トランジスタに電流の一部を
   前記保護装置に導くようにさせるよう構成されたことを
   特徴とする電気回路の保護装置。 １２、前記ツェナー・ダイオード装置は別の破壊電圧値
   を持つ別のツェナー・ダイオードに変え得ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１１項に記載の電気回路の保護
   装置。 １３、前記第１トランジスタはＰＮＰトランジスタであ
   り、前記第２トランジスタはＮＰＮトランジスタである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の電気
   回路の保護装置。 １４、前記過負荷状態が前記第１トランジスタに増加電
   流を生じさせ、前記増加した第１トランジスタの電流が
   第２トランジスタの電流を増加させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１３項に記載の電気回路の保護装置。 １５、過負荷電圧および電流の状態から電気装置を保護
   する装置であって、入力端子と共通端子との間に結合さ
   れる第１トランジスタと、前記出力端子と前記共通端子
   との間に結合され、前記第１トランジスタのコレクタに
   結合されたベースを有する第２トランジスタと、前記入
   力端子と前記出力端子との間に結合される抵抗器と、前
   記出力端子と前記共通端子との間に結合されるツェナー
   ・ダイオードとを含み、前記第１トランジスタおよび前
   記第２トランジスタは前記過負荷状態のどんな場合でも
   電流の導伝を増加することを特徴とする電気装置の保護
   装置。 １６、前記ツェナー・ダイオードは異なる定電圧値を持
   つ別のツェナー・ダイオードに代え得ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１５項に記載の過負荷保護装置。 １７、前記過負荷状態が除去されるとき、前記保護装置
   はその原作動に自動的に戻ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１６項に記載の電気装置の保護装置。 １８、前記保護装置の故障と同時に、前記保護装置は前
   記入力端子と前記共通端子との間に短絡を形成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の過負荷保
   護装置。 １９、過負荷電圧または電流の状態に対して電気回路を
   保護する方法であって、保護回路に加えられる電圧また
   は電流が所定値を越えて増加されるにつれて、増加する
   量の電流を定電圧装置から少なくとも１つのトランジス
   タにそらす工程を含むことを特徴とする電気回路の保護
   方法。 ２０、前記電気回路の両端に異なる電圧を供給するため
   に前記定電圧装置を異なる定電圧装置に代える工程をさ
   らに含むことを特徴とする特許請求の範囲第１９項に記
   載の電気回路の保護方法。 ２１、前記保護回路の入力端子で電圧の増加を感知する
   とともに、前記電圧の増加に応じて前記トランジスタの
   電流導通を増加させる工程をさらに含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１９項に記載の電気回路の保護方法
   。 ２２、過度の線路電流および電圧から電気装置を保護す
   る方法であって、前記線路と前記電気装置との間に抵抗
   器を設ける工程と、前記電気装置と並列に第１トランジ
   スタを結合する工程と、ツェナー・ダイオードと、前記
   電気装置と、前記第１トランジスタのベース素子とを結
   合する工程と、前記線路と共通端子との間に結合される
   第２トランジスタによって前記ベース素子にバイアスを
   させる工程とから成ることを特徴とする電気装置の保護
   方法。