JPS6334428Y2

JPS6334428Y2 -

Info

Publication number: JPS6334428Y2
Application number: JP1982166663U
Authority: JP
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1988-09-13
Also published as: JPS5972847U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、電源から動作用電力が供給されて動
作する機器が、電源電圧の上昇時に破壊されるこ
とがないように、また、機器に動作用電力を供給
する電源が、例えばバツテリーのような場合に、
過放電の状態で機器に動作用電力を供給するよう
なことがないようにして、機器や電源の保護を良
好に行いうるようにした保護回路を提供するもの
である。

（従来技術と問題点）民生用の電気機器、例えば携帯用の小型なTV
受像機、VTRあるいは携帯用のステレオ装置な
どにおいては、それの動作用電源として商用交流
電源の他に、自動車のカーバツテリーも電源とし
て使用できるようにされていることが多い。

ところで、機器がそれの動作用電力をカーバツ
テリーから得て使用されている場合に、バツテリ
ーを過放電の状態にしてしまい、バツテリーを充
電不能にしたり、自動車のセルモータの起動を不
能にするなどのことは良く起こる事故である。

また、電子機器において、電源電圧が極端に上
昇したような場合には機器が損傷されてしまうの
で、従来から、過電圧に対する保護回路を電子機
器に設けることは良く知られている。

しかし、機器を過大な供給電圧から保護する保
護回路によつて保護するようにしても、その保護
回路は、電源電圧の低下時に機器に対する動作用
電力の供給を遮断するような動作は行わないか
ら、従来の保護回路によつてはバツテリーなどの
電源の保護は行い得ない。

上記の問題点を解決するために、本出願人会社
では先に、機器に動作用電力を供給する電源の電
圧が、予め定められた第１の複数の電圧範囲と、
予め定められた第２の複数の電圧範囲とにおい
て、電源から機器に対する電力供給が遮断される
ようにしたり、あるいは電源から機器に対して電
力供給が行われるようにしたりできるように、開
閉回路、差動増幅器や分圧回路網などを用いて構
成した保護回路を提案した。

そして、本出願人会社による既提案の保護回路
によれば、前記した問題点を良好に解決すること
ができたが、電源としてバツテリーが使用された
場合には、バツテリーの電圧が保護回路で設定さ
れている下限の電圧値に達して、保護回路によつ
て機器への動作用電力の供給が遮断されると、バ
ツテリーから機器が切離されることにより、バツ
テリーの端子電圧が上昇して保護回路で設定され
ている下限の電圧値よりも高くなり、再び、バツ
テリーから機器への動作用電力の供給が開始され
るが、バツテリーの電圧はすぐに保護回路で設定
されている下限の電圧値に達して保護回路の動作
により機器への動作用電力の供給が遮断される、
というように、バツテリーから機器への動作用電
力の供給と遮断とが繰返して行われてしまうこと
のある点が問題となつた。

（問題点を解決するための手段）本考案は、電源の電圧が保護回路で設定されて
いる下限の電圧値よりも降下した時に、開閉素子
を開閉制御するために保護回路中に設けられてい
るトランジスタがオンの状態となされて、それの
コレクタが接地されることを利用し、一たん電源
の電圧が保護回路で設定されている下限の電圧値
よりも降下した後は、分圧回路網から出力される
比較電圧をダイオード及び前記したトランジスタ
を介して接地に落とすことにより、前記した問題
が生じないようにしたものである。

（実施例）以下、添付図面を参照しながら、本考案の保護
回路の具体的な内容を詳細に説明する。第１図は
本考案の保護回路の一実施態様を示すブロツク図
であつて、この第１図において、１は直流電力の
供給端子、２は前記した直流電力をその電圧値が
略々一定に保持された状態のものとして負荷Ｌに
供給するためのレギユレータであり、レギユレー
タ２及び負荷Ｌは本考案の保護回路によつて保護
されるべき部分である。

直流電力の供給端子１に供給された直流電力が
レギユレータ２を介して負荷Ｌへ供給されている
状態となされるのは、機器の電源スイツチSWp
がオンの状態となされており、かつ、端子１に供
給された直流電力の電圧値が、予め定められた電
圧範囲内であつて、分圧回路網DIV，電圧比較判
定回路VCJ，リレー駆動信号発生回路RDS，リ
レー駆動回路RD及びリレーRLなどからなる保護
回路の動作によつて、リレーRLのコイル１１が
励磁されて、接点１２が閉じている状態のときだ
けである。

第２図は、端子１に供給される直流電力の電圧
（電源電圧Vi）が変化するときに、第１図示の保
護回路の動作により、機器に直流電力が供給され
る電圧範囲と、第１図示の保護回路の動作によつ
て、機器に直流電力が供給され得ない電圧範囲と
が、どのように生じるのかを図示説明したもので
あり、図においてV1，V2，V3などは、それぞれ
予め定められた電圧であり、前記した電圧V1〜
V3は、以下の説明ではV1＜V2＜V3であるとさ
れており、また、具体的な数値例においてはV1
＝11V，V2＝18V，V3＝22Vであるとされてい
る。

第２図において、電源電圧Viが電圧V1以下の
電圧範囲及びV2からV3までの電圧範囲は、第１
図示の保護回路の動作によつて、負荷Ｌに直流電
力が供給され得ない予め定められた第１の複数の
電圧範囲Ｉと対応し、また、第２図において、電
源電圧Viが電圧V1から電圧V2までの電圧範囲及
び電圧V3以上の電圧範囲は、第１図示の保護回
路の動作によつて、負荷Ｌに直流電力が供給され
る予め定められた第２の複数の電圧範囲と対応
している。

なお、第２図において、１２Ｖ及び２４Ｖなど
の表示は、以下の記述中に出てくる12V電源の標
準電圧値及び、24V電源の標準電圧値などを参考
のために示したものである。

すなわち、第２図中の電圧範囲Ｉにおいては、
リレー駆動信号発生回路RDSのトランジスタＱ
３，Ｑ２がオンとなされて、リレー駆動回路RD
のツエナ・ダイオード１０のアノードに接続され
ているトランジスタＱ１のベースが、トランジス
タＱ２によつて接地されることにより、トランジ
スタＱ１がオフとなされ、それにより、リレー
RLの巻線１１に対する励磁電流がなくなり、リ
レーRLの接点１２が開放されて、レギユレータ
２を介して負荷Ｌに与えられる直流電力の供給が
遮断され、また、第２図中の電圧範囲において
は、リレー駆動信号発生回路RDSのトランジス
タＱ３，Ｑ２がオフとなされて、リレー駆動回路
RDのトランジスタＱ１がオンとなり、リレーRL
の励磁巻線１１に励磁電流が流れて、リレーRL
の接点１２が閉じ、レギユレータ２を介して負荷
Ｌに直流電力が供給されるのである。

前記したリレー駆動信号発生回路RDSにおけ
るトランジスタＱ３，Ｑ２がオンの状態になされ
るか、あるいはオフの状態になされるのかは、電
圧比較判定回路VCJにおいて行われる標準電圧
Vsと比較電圧Vcとの比較結果によつて定まり、
前記した２電圧の大きさがVc＞Vsの場合には、
比較判定回路VCJのトランジスタＱ５がオン、ト
ランジスタＱ４がオフとなつて、リレー駆動信号
発生回路RDSのトランジスタＱ３，Ｑ２はオフ
となり、また、前記とは逆に前記の２電圧の大き
さがVc＜Vsの場合には、電圧比較判定回路VCJ
のトランジスタＱ５がオフ、トランジスタＱ４が
オンとなつて、リレー駆動信号発生回路RDSの
トランジスタＱ３，Ｑ２もオンとなる。

すなわち、第１図示の回路配置においては、電
源電圧Viが第２図に示されている各電圧範囲Ｉ
と対応する電圧のときに、分圧回路網DIVから電
圧比較判定回路VCJのトランジスタＱ５のベース
に供給される比較電圧Vcが、電圧比較判定回路
VCJのトランジスタＱ４のベースに与えられてい
る標準電圧Vsよりも小さくなるように、また、
電源電圧Viが第２図に示されている各電圧範囲
と対応する電圧のときに、分圧回路網DIVから
電圧比較判定回路VCJのトランジスタＱ５のベー
スに供給される比較電圧Vcが、電圧比較判定回
路VCJのトランジスタＱ４のベースに与えられて
いる標準電圧Vsよりも大きくなるように、分圧
回路網DIVによる電源電圧Viの分圧動作が行わ
れなければならない。

さて、本考案の保護回路における基本的な構成
とその動作の説明のために、まず、第１図中に示
されているダイオードＤがない状態における回路
構成と動作とについて述べることにする。

第１図示の回路配置において、比較電圧Vcと
基準電圧Vsとの関係がVs＞Vcとなされるべき、
第１の電圧範囲（第２図中の）は、電源電圧
ViがV1以下と、V2〜V3であり、また、比較電
圧Vcと基準電圧Vsとの関係がVc＞Vsとなされ
るべき、第２の電圧範囲（第２図中の）は、電
源電圧ViがV1〜V2と、V3以上であるが、前記
した第１，第２の各電圧範囲と対応して、比較電
圧Vcを基準電圧Vsに対して上記のような関係の
ものにさせることができる分圧回路網DIVは、分
圧回路網DIVを構成しているツエナ・ダイオード
ZDaのツエナ電圧Vzdaや、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵
抗比などが、以下の関係を満足するように定めら
れることによつて容易に実現できる。

すなわち、まず、ツエナ・ダイオードZDaとし
て、それのツエナ電圧Vzdaが次の(1)式を満たす
ものを使用し、 Vzda＋VBE（Q6）＝V2 …(1) ｛ただし、VBE（Q6）はトランジスタＱ６の
ベース・エミツタ間電圧、V2は第２図中に示さ
れている電圧V2｝また、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は次の(2)，(3)式を
満足させうるような抵抗比のものを使用すればよ
いのである。

Vs＝V1（R2＋R3）／（R1＋R2＋R3） …(2) Vs＝V3・R2／（R1＋R2） …(3) 分圧回路網DIVにおけるツエナ・ダイオード
ZDaのツエナ電圧Vzdaや抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗
比などが前記の(1)〜(3)式によつて定められている
分圧回路網DIVを備えている第１図示の保護回路
において、トランジスタＱ５のベースとトランジ
スタＱ２のコレクタとの間にダイオードＤが接続
されていない場合には、電源電圧ViがVi＜V1及
びV2＜Vi＜V3の各電圧範囲（第１の電圧範囲）
と、V1＜Vi＜V2及びVi＞V3の各電圧範囲（第
２の電圧範囲）とに対応してそれぞれ既述のよう
な所定の動作を行う。

すなわち、電源電圧ViがVi＜V1の関係にある
場合には、V1＜V2であることから(1)式より明ら
かなようにツエナ・ダイオードZDaは不導通のた
めにトランジスタＱ６はオフであり、Ｑ５のベー
スに与えられる比較電圧Vcは、Vi＜V1の状態に
ある電源電圧Viを（R2＋R3）／（R1＋R2＋R3）倍したものと
なるが、この状態の比較電圧Vcは当然のことな
がら(2)式で示される基準電圧Vsよりも低く、し
たがつて、電源電圧ViがVi＜V1の場合にはVc＜
Vsの関係が成立し、トランジスタＱ５がオフ、
トランジスタＱ４，Ｑ３，Ｑ２がオン、トランジ
スタＱ１がオフとなつて、リレーRLの接点１２
がオフとなる。

次に、電源電圧ViがV1＜Vi＜V2の範囲にある
ときは、ツエナ・ダイオードZDaが不導通でトラ
ンジスタＱ６がオフであり、比較電圧Vcは、電
源電圧Viを（R2＋R3）／（R1＋R2＋R3）倍し
たものとなつているが、今、考えている電源電圧
はV1よりも大きいから、比較電圧Vcは(2)式で示
されている基準電圧Vsよりも大きく、したがつ
て、トランジスタＱ５がオン、トランジスタＱ
４，Ｑ３，Ｑ２がオフ、トランジスタＱ１がオン
となつて、リレーRLの接点１２がオンとなる。

次いで、電源電圧Viが、V2＜Vi＜V3の範囲に
あるときはツエナ・ダイオードZDaが導通し、そ
れによりトランジスタＱ６が導通して、抵抗Ｒ３
が短絡され、電源電圧ViをR2／（R1＋R2）倍し
た電圧が比較電圧VcとなつてトランジスタＱ５
のベースに与えられる。

そして、今、考えている電源電圧Viは、Vi＜
V3の関係にあるから、前記した比較電圧Vcは(3)
式で示される基準電圧Vsよりは小さく、したが
つて、トランジスタＱ５はオフ、トランジスタＱ
４，Ｑ３，Ｑ２がオン、トランジスタＱ１がオフ
となつて、リレーRLの接点１２がオフとなる。

次に、電源電圧Viが、Vi＞V3となると、比較
電圧Vcが基準電圧Vsよりも大きくなることは(3)
式より明らかであり、このときはトランジスタＱ
５がオン、トランジスタＱ４，Ｑ３，Ｑ２がオ
フ、トランジスタＱ１がオンとなつて、リレー
RLの接点１２がオンとなる。

前記した各電圧値V1，V2，V3として、例え
ば、V1＝11ボルト、V2＝18ボルト、V3＝22ボル
トのように定めると、第１図示の保護回路は12ボ
ルト系の電源が使用される場合と、24ボルト系の
電源が使用される場合とについて自動切換えが行
われて、前記した２つの電源に対して共用され
る。

第１図中に使用されている分圧回路網DIVで
は、第２図に示されている２つの第１の電圧範囲
と、２つの第２の電圧範囲とにおいて、それ
ぞれ前記のような所定の動作を保護回路に行わせ
るが、分圧回路網DIVとして第３図に示すような
構成のものを使用すれば、保護回路では第４図に
示されているように、３個の第１の電圧範囲及び
３個の第２の電圧範囲とにおいて、それぞれ所定
の保護動作を行うことになる。

第３図に示されている分圧回路網DIVは、第１
図中に示されている分圧回路網に、ツエナ・ダイ
オードZDbと、抵抗Ｒ４，１３と、トランジスタ
Ｑ７とを追加した構成となされており、V1＜V2
＜V3＜V4＜V5の関係にあるV1〜V5について、
電源電圧Viが、Vi＜V1、V2＜Vi＜V3、V4＜Vi
＜V5の関係にある場合が、それぞれ第１の電圧
範囲となり、また、電源電圧Viが、V1＜Vi＜
V2、V3＜Vi＜V4、V5＜Viの関係にある場合
が、それぞれ第２の電圧範囲となるように、各ツ
エナ・ダイオードZDa，ZDbのツエナ電圧Vzda，
Vzdbや、各抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗比などが、次
の各式で示されている条件を満足するように設定
される。

Vs＝V1（R2＋R3＋R4）／（R1＋R2＋R3＋R4） …(4) Vs＝V3（R2＋R3）／（R1＋R2＋R3） …(5) Vs＝V5・R2／（R1＋R2） …(6) Vzda＋VBE（Q6）＝V2 …(7) Vzdb＋VBE（Q7）＝V4 …(8) ｛なお、Vsは基準電圧、VBE（Q7）はトラン
ジスタＱ７のベース・エミツタ間電圧である｝保護回路における保護の対象の電圧範囲をさら
に増加させるのには、ツエナ・ダイオードとトラ
ンジスタと抵抗とを追加して、分圧回路網DIVを
構成すればよいことは前述の記載より容易に類推
できるところであろう。

さて、これまでに説明した保護回路、すなわ
ち、第１図中に示されているダイオードＤが無い
状態の保護回路は、上述のように電源電圧Viが、
Vi＜V1、V2＜Vi＜V3の各電圧範囲（第１の電
圧範囲）と、V1＜Vi＜V2、Vi＞V3の各電圧範
囲（第２の電圧範囲）とにおいて、それぞれ所定
の保護動作を行つて、電源と機器との保護を良好
に行うことができるが、電源として例えばバツテ
リーが使用されているような場合には次のような
場合には次のような問題が生じることがある。

すなわち、バツテリーを電源に用いて機器に動
作用直流電流を供給しているときに、バツテリー
の電圧が低下して行き、予め定められた電圧（例
えばV1あるいはV3）以下になると、保護回路は
バツテリーから機器に対する動作用直流電流の供
給を遮断させるように動作して、バツテリーの保
護を行うが、上記の保護回路の保護動作によつて
負荷が切離されたバツテリーは、それの端子電圧
が前記した予め定められた電圧（例えばV1ある
いはV3）よりも上昇する。

そのために、保護回路はバツテリーから機器に
対して、再び動作用直流電力の供給が行われるよ
うにするが、バツテリーの端子電圧は、それから
機器に対して動作用直流電力の供給が開始された
ときには前記の予め定められた電圧（例えばV1
あるいはV3）以下に低下するから、保護回路は
バツテリーから機器に対する動作用直流電力の供
給を遮断させるように動作する。

そして、このようにバツテリーからの動作用直
流電力の供給と遮断とが繰返えして行われること
は望ましくない。そこで、本考案の保護回路で
は、分圧回路網DIVにおける比較電圧Vcの送出
端子Ｃとリレー駆動信号発生回路RDSのトラン
ジスタＱ２のコレクタとの間に、前記したトラン
ジスタＱ２のコレクタ側にカソードが接続される
ような接続極性をもつてダイオードＤを接続する
ことにより、前記した望ましくない現像が生じな
いようにしたのである。

すなわち、分圧回路網DIVの比較電圧の送出端
子ＣとトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続
されたダイオードＤは、比較電圧Vcと基準電圧
VsとがVc＞Vsの関係にあつて、電圧比較判定回
路VCJのトランジスタＱ５がオン、トランジスタ
Ｑ４がオフで、リレー駆動信号発生回路RDSの
トランジスタＱ３とトランジスタＱ２とが不導通
の状態にあるときには、ダイオードＤのカソード
が接続されているトランジスタＱ２のコレクタの
電圧は、前記の端子Ｃの電圧よりも高い電圧値を
示すようになされているツエナ・ダイオード１０
のツエナ電圧となされているためにダイオードＤ
が不導通となされ、また、比較電圧Vcと基準電
圧VsとがVs＞Vcの関係にあつて、電圧比較判定
回路VCJのトランジスタＱ５がオフ、トランジス
タＱ４がオンとなり、リレー駆動信号発生回路
RDSのトランジスタＱ３とトランジスタＱ２と
が導通状態となされており、トランジスタＱ２の
コレクタが略々接地電位にまで低下したときには
ダイオードＤが導通状態になる。

ダイオードＤが導通状態になると、分圧回路網
DIVにおける比較電圧送出端子Ｃは、前記したダ
イオードＤとトランジスタＱ２のコレクタ・エミ
ツタとを介して接地に接続されるから、ダイオー
ドＤが導通することによつて分圧回路DIVの比較
電圧の送出端子Ｃの電圧は、略々接地電圧となさ
れる。そして、比較電圧Vcと基準電圧Vsとの関
係がVc＜Vsとなる状態、すなわち、電源電圧Vi
がVi＜V1、V2＜Vi＜V3の範囲（第１の電圧範
囲）となつてダイオードＤが導通し、分圧回路
DIVの比較電圧の送出端子Ｃの電圧が略々接地電
圧になされると、それ以後の比較電圧Vcは略々
接地電圧となり、基準電圧Vsと比較電圧Vcとの
関係は、その後の電源電圧Viの変化とは無関係
に、常にVc＜Vsの状態に保たれることになる。

（効果）本考案の保護回路では、電源電圧Viが第１の
電圧範囲になつて、保護回路が電源から機器への
動作用電力の供給を遮断するように動作した後
は、その後に電源電圧Viが上昇しても機器に対
する動作用直流電力の供給を行うことはなく、本
考案の保護回路では既述した問題点は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の保護回路の一実施態様のブロ
ツク回路図、第２図及び第４図は電圧範囲を示す
図、第３図は分圧回路網の他の構成例を示すブロ
ツク回路図である。１……入力端子、２……レギユレータ、３〜
９，１３，１４，Ｒ１〜Ｒ４……抵抗、１０，
ZDa，ZDb，ZD……ツエナ・ダイオード、Ｑ１
〜Ｑ７……トランジスタ、Ｄ……ダイオード、Ｌ
……負荷、RL……リレー、SWp……電源スイツ
チ、RD……リレー駆動回路、RDS……リレー駆
動信号発生回路、VCJ……電圧比較判定回路、
DIV……分圧回路網。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

機器に動作用電力を供給する電源の電圧が、予
め定められた第１の複数の電圧範囲においては、
電源から機器に対する動作用電力の供給が行われ
ないように、また、前記の電源の電圧が前記した
予め定められた第１の複数の電圧範囲とは異なる
予め定められた第２の複数の電圧範囲において
は、電源から機器に対する動作用電力の供給が行
われるようにして、電源と機器との何れか一方も
しくは双方のものの保護が行われるようにされて
いる保護回路であつて、差動対を構成している能
動素子の内の一方の能動素子の制御電極には基準
の電圧が与えられ、また、差動対を構成している
他方の能動素子の制御電極には、電源電圧を分圧
する分圧回路網からの比較電圧が与えられて、前
記した比較電圧の方が基準電圧に比べて低いか高
いかに応じて開閉素子を開、閉制御させうるよう
な出力信号を発生させる電圧比較判定回路と、前
記した電圧比較判定回路の出力信号に基づいて、
電源の電圧が前記した予め定められた第１の複数
の電圧範囲のときには開閉素子をオフの状態に、
他方、電源の電圧が前記した予め定められた第２
の複数の電圧範囲のときには開閉素子をオンの状
態にさせるように電源の電圧が前記した予め定め
られた第１の複数の電圧範囲のときにオンの状態
に、他方、電源の電圧が前記した予め定められた
第２の複数の電圧範囲のときにオフの状態になさ
れるトランジスタを有するリレー駆動信号発生回
路と、電源の電圧が前記した予め定められた第１
の複数の電圧範囲にあるときには、基準電圧より
も低い比較電圧を生じさせうるように、また、電
源の電圧が前記した予め定められた第２の複数の
電圧範囲にあるときには、基準電圧よりも高い比
較電圧を生じさせうるように、電源の電圧を分圧
する複数の抵抗の直列接続回路と、前記の複数の
抵抗の直列接続回路にコレクタが接続されたトラ
ンジスタと、前記のトランジスタのベースがアノ
ードに接続されているツエナ・ダイオードと、前
記したツエナ・ダイオードのカソードに接続され
ている抵抗とによつて構成された分圧回路網とを
備えてなる保護回路において、電源の電圧が予め
定められた第１の複数の電圧範囲となされたとき
に前記の開閉素子をオフの状態にさせるようにオ
ンの状態になりコレクタが接地状態になされる前
記したリレー駆動信号発生回路における開閉素子
制御用のトランジスタのコレクタと、分圧回路網
における比較電圧送出端子との間に、前記したリ
レー駆動信号発生回路における開閉素子制御用の
トランジスタがオン状態になされたときにカソー
ドが接地されるような接続極性を以つてダイオー
ドを接続してなる保護回路。