JPS6277872A - 過電力保護装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えばインバータ、コンバータ等の′？１℃力
変換装置において、電力変換装置の出力電流及び出力電
圧を検出して、負荷電力の過電力制御を行う過電力保護
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

過電流保腰回路は過負荷に対して電流を制限する電流制
限型と、電流を遮断する電流遮断型に大別される。電流
制限型は過負荷が取り除かれると正常な状態に自動的に
復帰するから別名自動復帰型などとも呼ばれる。一方、
電流遮断型はひとたび過負荷になると出力電圧を無くす
るものでろって、過負荷が取シ除かれた後もその状態が
維持され、これを正常な状態に復帰させるには、電源を
再度投入するなど、いわゆるリセットの操作を必要とす
る。とのほか、電流制限型と電流遮断型を組み合せたも
のがあり、この場合にはめる範囲までの過負荷に対して
は電流を制限し、それ以上の過負荷に対しては出力電圧
を止めることになる・ 第２図はこれらの保護回路を付加した場合の定電圧電源
の過負荷特性でるる。同図において■は電流制限型、■
は電流遮断型そして■はこれら両者を組み合わせたもの
である。これら電流制限型と電流遮断型の回Ｎ構成上の
相違点は単に過電流の検出信号を帰還する位置の違いに
よるものでるる。

次に過′醒流の検出方法について説明する。これは主回
路の一部に過電流を検出するための抵抗を挿入し、それ
らに生じる電圧から過電流を検知するのでるる。過電流
検出回路の構成例を第３図〜第６図に示す。これらの回
路について以下説明する。まず、第３図は安定化出力側
に過電流検出抵抗Ｒ８Ｃを挿入、これの電圧降下があら
かじめ設けられた基準電圧ｖＲ１ｅＦの値を越えると、
すなわち電流工、についてその最大定格工Ｌｍａｘを越
えると、ＲＢＣ・ＩＬ　ｍａＸ　＞　ｖ［Ｆになるから
、このとき直流増幅器ＡＭＰから過電流検出信号を生じ
る。この原理による最も簡単な構成を第４図に示す。こ
こでトランジスタＴｒが導通するために、そのベース・
エミッタ間寛圧ｖＢ！ｌは通常のトランジスタで０．４
〜０．６ｖ程度必要であるから、出力電流！、が増加し
て過電流検出抵抗の電圧降下がこれらの値に達すると、
コレクタ電流が流れて過電流検出信号ｖｃを生じる。

図中、町は負荷抵抗、ｖＯＵＴは出力電圧、＋ｖｃｃは
バイアス電圧である。なお、これらの方法は検出抵抗に
常時損失が付随するから、大電流出力に応用する場合に
は、少しの電圧降下で検出できるように基準電圧の値を
下げると同時に増幅器の利得を大きくする必要がろる。

第５図はインバータの入力電流から過電流を検出するも
ので、インバータのスイッ゛チング用トランジスタＴｒ
のコレクタ電流はインバータトランスＴの励磁電流と実
際の負荷電流の和となり、これを過電流検出抵抗Ｒｓｃ
で取シ出して抵抗ＲおよびコンデンサＣ″′Ｃ積分（平
均化）する。

コンデンサの端子電圧が基準′電圧ｖＲｇＦを超えると
増幅器ＡＪｉｌＰから過電流信号Ｖ、を生じる。この方
法の利点はインバータのトランジスタに過大電流が流れ
ない点にある。

以上、過電流信号の検出方法について述べたが、このよ
うにして得られた過電流検出信号ｖｃを用いた過電流保
護回路として、電流制限型と電流遮断型を組み合せる場
合の回路構成を第６図に示す。これは第３図の回路に、
さらに増幅器ＡＭＰ−２と基準電圧ｖＲＥＦ□を追加し
たものでるる。まず、前段の増幅器ＡＭＰ−７から得ら
れる過電流検出信号ｖｃ、で電流制限を行うのでるるか
、これが基準電圧ｖＲ１，Ｆ□よシも大きくなると増幅
器ＡＭＰ−２から出力信号ｖｃ２を生じて、／４′ルス
幅変調回路の出力信号を停止させるのである・次に、過
電圧防止回路について述べる０定電圧電源の出力電圧が
定格範囲を超える原因は次の場合が考えられる。

■　電源電圧が異常に上昇したとき・ ■　定電圧電源の主要各部に故障が発生したとき。

■　スイッチングレギュレータでは負荷電流が急減した
とき。

いずれの原因にせよ過電圧が生じたならば、これを即座
に低下させないと負荷にダメージを与えることになる。

そこでこのような事態が発生したときには、出力をいっ
たん遮断する方法が採られるのである・ 第７図は一般的に多用されている過電圧防止回路である
。まず、出力電圧が所定の範囲を超えると定電圧ダイオ
ードＤ２がツェナー領域ニ入るためトランジスタＴｒ□
が導通する。この結果サイリスタＴｈがターンオンして
出力端子を短絡すると同時に、トランジスタＴｒｙから
過電圧検出信号ｖｖを生じて駆動回路を停止させるので
ある。以上よシ過電圧が発生すると出力電圧が消失する
＠正常な状態への復帰にはサイリスクをターンオフさせ
るための操作を必要とする〜 以上述べたように従来は、過電流の検出による保護と、
過電圧にわけて検出している。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、電力変換
装置の出力電流および出力電圧を常時検出し、あらかじ
め設定された過電力値に到達した場合に電力変換装置の
動作を停止することによシ、負荷への過電力を防止し得
ると共に電力変換装置を保護し得る過電力保虐装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の過電流保護回路は、負荷に電力を供給する電力
変換装置と、この電力変換装置の出力電流信号及び出力
電圧信号を検出する回路と、この回路で検出した出力電
流信号と出力′電圧信号を乗算する乗算器と、この乗算
器からの出力が所定値以上になったとき前記電力変換装
置の動作を停止する回路とを具備するものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を珍魚して本発明の実施例を、詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の過′亀力検出装置を備えた
降圧型Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータであり、電力スイッチ
ング動作を行う主電力スイッチングトランジスタＱ□の
コレクタには入力電源ＰＳ□及びコンデンサＣ１が接続
され、このトランジスタＱ１のエミッタには可飽和リア
クトルを使用し九′慮流帰還ドライブトランスＴ１の第
１の巻線Ｎ１を介してコイルＬ□の一端に接続されると
共にダイオードＣＲ１に接続される。前記コイルＬ８の
他端はコンデンサＣ！に接続されると共に出力電流を検
出するためのシャント抵抗器Ｒ８ｃを介して負荷札に接
続され、この負荷ＲＬとシャント抵抗器Ｒ３Ｃとの接続
点には抵抗Ｒ１１１Ｒ１２が直列に接続される。この抵
抗Ｒ１１とＲ１１の接続点には抵抗Ｒ６を介してコンパ
レータＯＰ４の十入力端が接続てれ、このコン・やレー
タＯＰ４の一入力端には抵抗Ｒ８が接続され更にコンパ
レータＯＰ４の十入力端と出力端間には抵抗Ｒ７が接続
される。コンパレータＯＰ４は抵抗Ｒ１１ｌ　Ｒ１！に
よシ分圧された出力電圧を増幅するだめの電圧検出用増
幅器でるる。前記コイＡ／　Ｌ　１　とシャント抵抗器
Ｒｓｃとの接続点には抵抗Ｒ４を介してコンパレータＯ
Ｐ。

の十入力端が接続されると共にコンパレータＯＰ、の十
入力端と出力端間には抵抗Ｒ８が接続される。前記シャ
ント抵抗器Ｒｓｃと負荷ＲＬとの接続点には抵抗Ｒ４を
介してコンパレータＯＰ、の一入力端が接続されると共
にコンツクレータＯＰ、の一入力端には抵抗Ｒ６が接続
される。コンノ母し−タｏｐ、Ｆｉシャント抵抗器Ｒ８
ｃにより検出電流が電圧に変換されたものを増幅するた
めの差動増幅器でめる。コンパレータＯＰ、の出力端及
びコンツクレータＯＰ４の出力端は乗算器Ｕ１の入力端
に接続される。この乗算器Ｕ１はコンツクレータｏｐ、
、ｏｐ、によシ検出して増幅された出力電流信号、出力
電圧信号を乗算して電力に比例した出力電圧を発生する
ものである。乗算器Ｕ８の出力端は抵抗Ｒ９を介してト
ランジスタＱ４のペースに接続すれ、このトランジスタ
Ｑ４のペース・エミッタ間ニは抵抗Ｒ０゜が接続される
。トランジスタＱ４のコレクタはパルスドライブ回路Ｐ
Ｄに接続され、トランスＴ１の第３の巻線Ｎ３はパルス
ドライブ回路ＰＤに接続される。このパルスドライブ回
路ＰＤは点線で囲んだ部分で、電流トランスＴ８をドラ
イブするための公知の回路であり、トランジスタＱ４の
ペースバイアス抵抗Ｒ９゜Ｒ１゜間に所定以上の電圧を
加えるとトランジスタＱ４がオンして接地されコンツク
レータＯＰ０の出力が短絡されてトランジスタＱｘ　　
、Ｑｓへの、駆動を停止させ・ぐルス信号の発生を停止
し大軍カスイツチングトランジスタＱ１のオン／オフ動
作を停止する。ノｅルスドライブ回路ＰＤにおいて、ｐ
ｓ、はパルスドライブ回路用電源、Ｑｘ　　、Ｑｓは電
流トランスＴ８とＣＲ回路Ｕ４で構成される電流帰還形
グロポーショナルドライブ回路にスイッチングノ母ルス
を供給するためのドライブトランジスタ、コン７ぐレー
タＯＰ□は基準電圧ｖｒｅｆを可変させて駆＠パルス幅
を変化させる目的でコンツクレータＯＰ２の入力に供給
され、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ３、発振回ｇ％　（ｏｓ
Ｃ）　Ｕ　、で発生するノコギリ波のコン・ぞレータＯ
Ｐ２の入力電圧との比較により・セルス幅を可変するた
めのものである。Ｕ、はフリップフロッグ（Ｆ／Ｆ）、
ＮＡ、、ＮＡ、はナンド回路である。

即ち、電力スイッチングトランジスタＱ８、社流帰還ド
ライブトランスＴユ、ノぐルスドライブ回路ＰＤ等より
なる電力変換装置の出力は流はシャント抵抗器Ｒ９Ｃで
電圧に変換されて検出され差動増幅器ＯＰ３で増幅され
て乗ｎ器Ｕ１に加えられる。一方、電力変換装置の出力
電圧は抵抗Ｒ１１１ＲＩ２で分圧されて検出され帰還増
幅器ＯＰ４で増幅されて乗算器Ｕ、に加えられる。を算
５Ｕ１ｕコンノンレータｏｐ３　、ｏｐ。

により、検出して増幅された出力電流信号、出力電圧信
号を乗算して電力に比例した出力電圧を発生する。乗算
器Ｕ１の出力電圧抵抗Ｒ９゜Ｒ１゜により分圧されてト
ランジスタＱ４のペースに供給されるが、この電圧がト
ランジスタＱ４をオンとする７Ｂ圧となれば、コンパレ
ータＯＰユの出力が短絡されてトランジスタＱ、。

Ｑｓへの駆動を停止させ、パルス信号の発生を停止し、
トランジスタＱ１のスイッチング動作は停止し、電力制
御動作は停止する。

以上のように、出力電流と出力電圧の積による電力信号
が許容する出力電力を超えたとき電力変換装置を停止す
れば、電力変換装置自身を保護するとともに、通常出力
電圧が安定化きれていることから、過電力時に過電圧が
負荷に印加されることも最小限にすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、出力・電流信号と出
力電圧信号を検出し、その信号の積でるる電力に比例し
た電力信号により動作させる保護回路を設けることによ
り、電力変換装置自身の保護を行うと同時に、負荷への
過電圧印加も最小限に防止できる過電力保護装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図〜第７
図は従来の保護装置を説明するための図である。 Ｑ□・・・ｔカスイツチングトランジスタ、Ｔ１・・・
電流帰還ドライブトランス、Ｒ８，・・・シャント抵抗
器、ｏｐ、、ｏｐ、・・・コンノぐレータ、Ｕｌ・・・
乗算器、Ｑ４・・・トランジスタ、ＰＤ・・・パルスド
ライブ回路、ＲＬ・・・負荷。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ＶＯＵＴ ９２図 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷に電力を供給する電力変換装置と、この電力変換装
   置の出力電流信号及び出力電圧信号を検出する回路と、
   この回路で検出した出力電流信号と出力電圧信号を乗算
   する乗算器と、この乗算器からの出力が所定値以上にな
   ったとき前記電力変換装置の動作を停止する回路とを具
   備することを特徴とする過電力保護装置。