JPS6328224A - 直流過電流検出方法及び回路 - 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〕 本発明は直流低電圧から直流高電圧に至るまで広範囲の
直流電源装置、直流を大きさの異なる直流に変換する直
流−直流コンバータ装置、直流を交流に変換するインバ
ータ装置等の直流回路に適用され、直流大電流の過電流
に対しても検出することができる直流過電流検出方法及
び回路に関する。

〔従来の技術〕

従来の直流過電流検出方法には、抵抗体を用いる方法、
過電流リレーを用いる方法及びサーキットプロテクタに
よる方法等がある。

抵抗体を用いる方法は、抵抗体に直流電流を流し、その
降下電圧を基準電圧と比較してその差の電圧が基準電圧
を超えたとき当該電圧を過電流検出信号とする方法であ
る。この方法は抵抗体に直流電流を流すため特に電流が
大きい場合、電力損失が大きくなること及び抵抗体が大
きくなり、発熱量が大きくなると、負荷の短絡等で直流
回路に大電流が流れると検出回路に大きな電圧が発生ず
るため、その保護を必要とすること等の問題点がある。

過電流リレーを用いる方法は、鉄心にコイルを巻き、こ
のコイルに直流電流を流しで鉄心を磁化し、磁化した鉄
心の磁力によってスイッチを開閉し、スイッチの閉によ
って過電流を検出する方法で、リレーの動作時間（過電
流検出動作）が非常に遅いため、過電流検１１畳こ時間
がかかり、その間、過電流が保護対象に流れるから、過
電流により破壊され易い半導体素子等の保護には使用で
きず、過電流より保護するものが制約されること、電流
が大きい場合、当該リレーに抵抗体を並列に接続して電
流を分流させ、一部の電流をコイルに流すことにより過
電流検出を行う必要があり、抵抗体の使用により電力損
失が大きくなること、高電圧直流回路の過電流検出の場
合、検出回路の許容電圧まで分圧する必要があるため、
過電流検出感度が低くなり、雑音により誤動作するおそ
れがあること等の問題点がある。

また、ザーキソトプロテクタによる方法は、物体に直流
電流を流してこれを加熱し、その温度が設定温度以」二
になったときサーモスイッチを作動させて過電流を検出
する方法で、過電流検出動作が非常に遅いため、過電流
により破壊され易い半導体素子等の保護に使用できない
きいう問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するだけでなく、構成が簡
忙で小形にでき、高信頼性の検出回路を実現するための
直流過電流検出方法及び回路を提（共しようとするもの
である。

本発明方法は、第１図示のように磁心１に巻装した２つ
のコイル２，３のうちの一方のコイル２に直流電流Ｉを
流し、他方のコイル３とコンデンサ４の並列共振回路１
２には交流電流ｉを供給し、−に記直流電流■の変化に
より磁心１の透磁率メＩｅを変化させて並列共振回路１
２の並列共振インピーダンスＺを変化させ、これによっ
て直流電流Ｉの変化を並列共振回路１２の交流電圧ｅの
変化とし、この交流電圧ｅを直流電圧に変換して基準電
圧と比較し、その差電圧が基準電圧を超えたとき当該電
圧を過電流検出信号１０とする方法である。

また、本発明回路は、磁心１に２つのコイル２．３を巻
装し、一方のコイル２を直流回路１１に介挿し、他方の
コイル２にコンデンサ４を並列に接続して並列共振回路
１２を構成せしめ、この並列共振回路Ｉ２に発振器５を
接続すると共に、当該並列共振回路１２に交流電圧を直
流電圧に変換する検波’ＪＮ１を接続し、この検波器７
の出力端に、その直流出力電圧と過電流設定器８の基準
電圧を比較してその差の電圧が基準電圧を超えたとき過
電流検出信号１０を出力する比較基準判定器９を接続せ
しめてなる構成とするものである。

〔作　用〕

一方のコイル２に直流回路１１の直流電流■が流れ、並
列共振回路１２には発振器５の出力電流ｉが供給される
。直流電流Ｉが変化すると、磁心１の透磁率μｅが変化
し、並列共振回路１２の並列共振にインピーダンスＺが
変化する。並列共振回路１２には発振器５の出力電流ｉ
が供給されているので、この変化により並列共振回路１
２の出力電圧ｅが変化する。即ち、直流電流■の変化は
並列共振回路Ｉ２の出力電圧ｅの変化となる。

この電圧変化は検波器７により直流電圧に変換され、当
該直流電圧と過電流設定器８の基準電圧は比較基準判定
器９に入力されて比較され、その差の電圧が基準電圧を
超えたとき、比較基準判定器９より検出信号１０が出力
される。この過電流検出信号１０は、直流回路１１中の
保護対象を過電流より保護するために使用される。

〔実施例〕

以下図面により本発明方法及び回路を説明する。

第１図は本発明方法を実施するための直流過電７Ａ検出
回路の一例を示す接続図で、１は鉄心、フェライトコア
等の磁心、２，３番才この磁心１に巻装された２つのコ
イルである。

一方のコイル２は直流回路１１に介挿して当該コイル２
に直流電流Ｉを流す。他方のコイル３にはコンデンサ４
を並列に接続して並列共振回ＨＲ１２を構成する。この
並列共振回路１２に直列インピーダンス、例えば１氏抗
６を介して高周波発振器５を接続し、並列共振回路１２
に発振器５より高周波電流ｉを供給する。

直流電流Ｉが零のときは磁心１の透磁率μｅの値は大き
く、直流電流Ｉが増大すると磁心１の透磁率／７ｅの値
は小さくなる。即ち、直流電流Ｉが変化すると、磁心１
の透磁率ｐＢが変化し、これによって第２図示のように
他方のコイル３のインダクタンスＬが変化する。コイル
３のインダクタンス■、と磁心１の透磁率μｅの関係は
コイル３の巻数をＮ、磁心ｌの断面積をＡ、磁心１によ
る磁気回路の平均長をｐとすると、 ！ このように直流電流■が変化し磁心１の透磁率μｅが変
化してコイル３のインダクタンスＬが変化すると、並列
共振回路１２の並列共振インピーダンスＺも第３図示の
ように変化する。並列共振回路１２が共振周波数ｆ。で
共振する時の直流電流の値ｒ、は、過電流として検出す
べき直流電流の値（過電流設定値）ｔｓより少し高めに
選定しである。直流電流Ｉが零のときは並列共振インピ
ーダンスＺは小さくａ点の値であり、直流電流■が増大
すると、並列共振インピーダンスＺも大きくなり、過電
流設定値Ｉ、のときｂ点の値となり、共振時の電流値■
。のとき０点で示す最高値となる。

このようにして直流電流Ｉの変化は並列共振回路１２の
並列共振インピーダンスＺの変化となる。

並列共振回路１２には高周波電流ｉが供給されているの
で、この変化は並列共振回路１２の高周波電圧ｅの変化
となる。この電圧変化は並列共振回路１２にダイオード
検波器７が接続されており、この検波器７によって直流
電圧に変換される。この直流電圧（検波器７の出力）と
過電流設定器８（第３図中の過電流設定値Ｉ３を電圧と
して設定する）によって設定された基準電圧は検波器７
の出力端に接続された比較基準判定器９に入力されて比
較され、その差電圧が基準電圧を超えたとき、比較基準
判定器９より過電流検出信号１０を出力する。

言い換えれば、直流回路１１に流れる直流電流■がｉ５
電流設定値１３以上になると、過電流検出回路はこの過
電流を検出することになり、比較基準判定器９より過電
流検出信号１０を出力することになる。この過電流検出
信号１０は、直流回路１１中の保護対象を過電流より保
護するために供することができる。即ち、当該過電流検
出信号１０により図示しない制御回路を作動させ、この
制御回路によって直流回路１１中の保護対象に流れる過
電流を遮断することができる。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、磁心１に巻装した２つの
コイル２，３の・うちの一方のコイル２に直流電流■を
流し、他方のコイル３とコンデンサ４の並列共振回路１
２には交流電流ｉを供給し、上記直流電流Ｉの変化によ
り磁心１の透磁率μｅを変化させて並列共振回路１２の
並列共振インピーダンスＺを変化させ、これによって直
流電流■の変化を並列共振回路１２の交流電圧ｅの変化
とし、この交流電圧ｅを直流電圧に変換して基準電圧と
比較し、その差電圧が基準電圧を超えたとき当該電圧を
過電流検出信号１０とする直流過電流検出方法及び回路
であるから、低電圧、高電圧の直流回路、小電流、大電
流の直流回路に関係なく、直、流回路の過電流検１１畳
こ広く適用することができる。

また、検出回路は直流回路１１と絶縁されており、かつ
直流電流■の変化を並列共振回路１２の並列共振インピ
ーダンスＺの変化による交流電圧ｅの変化として取り出
すので、電流が大きい場合でも電力損失及び発熱量を極
めて小さい値にとどめることができ、かつ負荷の短絡等
で直流回路１１に大電流が流れても検出回路に発熱する
電圧を低く抑えることができるため、その保護を必要と
しない。

更に、回路構成を簡単に小形にできるため、狭い場所で
の検出ができ、かつまた過電流検出動作時間も速いので
、過電流により破壊され易い半導体素子等の保護に適用
でき、保護対象が制約されないばかりでなく、分流９分
圧の手段を講じる必要がないので、過電流検出感度が高
く、しかも並列共振回路１２を用いているため、雑音に
対する選択性が向上し、多少の雑音があるところでも誤
動作するおそれがない等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための直流過電流検出回
路の一例を示す接続図、第２図は本発明における直流電
流とコイルのインダクタンスの関係を説明するためのグ
ラフ、第３図は同じく直流電流と並列共振インピーダン
スの関係を説明するためのグラフである。 １・・・・・・磁心、２・・・・・・一方のコイル、３
・・・・・・他方のコイル、４・・・・・・コンデンサ
、５・・・・・・発振器、７・・・・・・検波器、８・
・・・・過電流設定器、９・・・・・・比較基準判定器
、１０・・・・・・過電流検出信号、１１・・・・・・
直流回路、１２・・・・・・並列共振回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁心１に巻装した２つのコイル２、３のうちの一
   方のコイル２に直流電流Ｉを流し、他方のコイル３とコ
   ンデンサ４の並列共振回路１２には交流電流ｉを供給し
   、上記直流電流Ｉの変化により磁心１の透磁率μｅを変
   化させて並列共振回路１２の並列共振インピーダンスＺ
   を変化させ、これによって直流電流Ｉの変化を並列共振
   回路１２の交流電圧ｅの変化とし、この交流電圧ｅを直
   流電圧に変換して基準電圧と比較し、その差電圧が基準
   電圧を超えたとき当該電圧を過電流検出信号１０とする
   直流過電流検出方法。
2. （２）磁心１に２つのコイル２、３を巻装し、一方のコ
   イル２を直流回路１１に介挿し、他方のコイル２にコン
   デンサ４を並列に接続して並列共振回路１２を構成せし
   め、この並列共振回路１２に発振器５を接続すると共に
   、当該並列共振回路１２に交流電圧を直流電圧に変換す
   る検波器７を接続し、この検波器７の出力端に、その直
   流出力電圧と過電流設定器８の基準電圧を比較してその
   差の電圧が基準電圧を超えたとき過電流検出信号１０を
   出力する比較基準判定器９を接続せしめてなる直流過電
   流検出回路。