JPS6395720A - 負荷開閉装置の保護回路 - 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〕 この発明は、例えば半導体スイッチング素子を用いた負
荷開閉装置の保護回路、特に過負荷電流に対する保護に
関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の負荷開閉装置を示す回路図であり、図に
おいて（１）は例えばマイコン等で構成された制御回路
、（２ａ）〜（２ｄ）は例えばトランジスタからなる半
導体スイッチング素子、（３ａ）〜（３ｄ）は制御回路
り１）と複数の半導体スイッチング素゛子（２ａ）　〜
（２ｄ）とを接続する信号線、（４ａ）　〜（４ｄ）は
各半導体スイッチング素子（２ａ）〜（２ｄ）に接続さ
れた負荷である。（５）は各負荷（４ａ）〜（４ｄ）に
電力を供給する電源、（８）は速断ヒユーズ等が用いら
れている保護素子である。なお、図においては半導体ス
イッチング素子（２ａ）〜（２Ｄ）の入力制御抵抗等は
省略して示す。

次に、上記のように構成された従来の負荷開閉装置の動
作を説明する。まず、制御回路（１）で選択した作動す
べき負荷例えば負荷（４ａ）に接続した半導体スイッチ
ング素子（２ａ）に制御回路（１）から信号線（３ａ）
を介して高レベルの信号が送られ、半導体スイッチング
素子（２ａ）をオンとして負荷（４ａ）に電源（５）か
ら電力を供給する。次に負荷（４ａ）に供給している電
力を遮断する場合は、半導体スイッチング素子（２ａ）
に制御回路（１）から送られている高レベルの信号を低
レベルの信号に変えて半導体スイッチング素子（２ａ）
をオフとする。

上記のように負荷（４ａ）に電力が供給されているとき
になんらかの原因で負荷（４ａ）が短絡すると回−路に
過電流が流れるが、この過電流により保護素子（６）が
溶断して半導体スイッチング素子（２ａ）が破損するこ
とを防止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の負荷開閉装置の保護回路は上記のように１個の保
護素子（６）で構成されているため同じ特性の半導体ス
イッチング素子（２ａ）〜（２ｄ）を用い、かつ同時に
２個以上の半導体スイッチング素子を動作させない場合
は保護素子（６）で各半導体スイッチング素子（２ａ）
〜（２ｄ）を保護することができる。

しかし、２個以上の半導体スイッチング素子を同時に動
作させるときは、保護素子（８）の電流容量としては動
作すべき２個以上の半導体スイッチング素子に各々流れ
る電流の和以上のものを選択する必要があり、この電流
容量の保護素子（６）を使用した場合には１個の半導体
スイッチング素子使用時の保護がなされないという問題
があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、１個の半導体スイッチング素子の保護および２
個以上の半導体スイッチング素子の保護をともに可能と
した負荷開閉装置の保護回路を得ることを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る負荷開閉装置の保護回路は、複数個のス
イッチング回路に各々接続した負荷のあらかじめ判明し
ている各負荷電流に着目し、この各負荷電流に一定係数
を乗算して基準電圧を定め、各負荷ごとの基準電圧と実
際に流れる各負荷電流を変換した電圧とを比較し、変換
した電圧が基準電圧を越えたときに電源と負荷間を遮断
するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、各負荷ごとに定めた基準電圧と各
負荷に実際に流れる負荷電流を変換した電圧とを比較し
て電源を遮断するから、各負荷を接続したスイッチング
回路の保護を図ることができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す回路図であり、図
において（１）　、　（２ａ）〜（２ｄ）、　　（３ａ
）〜（３ｄ）。

（４ａ）〜（４ｄ）及び（５）は上記第６図に示した従
来例と全く同じものである。（７）は電源（５）と負荷
（４ａ）〜（４ｄ）間に接続し電源（５）を遮断する遮
断用トランジスタ、（８）は遮断用トランジスタ（７）
のベース抵抗、（９）は例えばトランジスタからなる半
導体スイッチング素子（２ａ）〜（２ｄ）を介して各々
の負荷（４ａ）〜（４ｄ）に流れる負荷電流を電圧ｆｆ
ｎ）に変換する抵抗である。

（１０）は制御回路（１）から出力される各負荷電流に
応じて定められた基準電圧のディジタル信号をアナログ
信号（Ｅｎ）に変換するＤ／Ａコンバータ（１１）は各
基準電圧（Ｅｎ）と各負荷電流を抵抗（８）により変換
した電圧（Ｖｎ）とを比較する比較回路、（１２）は比
較回路（１１）の出力電圧により遮断用トランジスタ（
７）のベース電圧を制御するトランジスタである。

上記のように構成した負荷開閉装置の保護回路の動作を
説明するにあたり、第１図に示した負荷（４ａ）〜（４
ｄ）は第２図の動作チャートに示すように負荷（４ａ）
が動作した一定時間（Ｔ）後に負荷（４ｂ）、’負荷（
４Ｃ）が動作し、その後負荷（４ｄ）が動作するものと
し、各負荷（４ａ）〜（４ｄ）に流れる負荷電流及び各
負荷電流に対応した基準電圧を第１表のように定める。

第１表 また抵抗（９）は抵抗値をＲ（Ω）とし、各負荷電流に
対応した基準電圧（Ｅａ）〜（Ｅｄ）の設定にあたって
は各負荷抵抗のバラツキ等を考慮し、負荷（４ａ）〜（
４ｄ）に流れる負荷電流（Ｉａ）〜（Ｉｄ）と抵抗（９
）の抵抗値Ｒの積に一定係数を乗算して各負荷電流と抵
抗値Ｒの積より若干大きな値とする。。

上記条件のもとてこの発明の保護回路の動作を第３図に
示すフローチャートに基いて説明する。

まず、スタート信号が制御回路（１）に入力されると（
ステップ３０）制御回路（１）から第１の半導体スイッ
チング素子（２ａ）に信号線（３ａ）を介して“高”信
号が送られ半導体スイッチング素子（２ａ）を導通させ
る。このとき遮断用トランジスタ（７）のベースにはベ
ース抵抗（８）を介して電圧が印加されているから遮断
用トランジスタ（７）は導通しており、電源（５）から
負荷（４ａ）に負荷電流（Ｉａ）を流す。同時に、Ｄ／
Ａコンバータ（１０）から基準電圧を得るために必要な
ディジタル信号が制御回路（１）からＤ／Ａコンバータ
（１０）に入力される。

Ｄ／Ａコンバータ（１０）はディジタル信号をアナログ
信号に変換して基準電圧（Ｅａ）を比較回路（１１）に
出力する（ステップ３１）。

次に比較回路（１１）において基準電圧（Ｈａ）と、抵
抗（９）で生じる負荷電流（Ｉａ）による電圧降下ｖａ
−ＩａＲとを比較しくステップ３２）、抵抗（９）にお
ける電圧降下（Ｖａ）が基準電圧（Ｅａ）より小さいと
きは制御回路（１）から半導体スイッチング素子（２ａ
）に送られた信号を低”信号とするまで負荷（４ａ）に
負荷電流（１ａ）が継続して流される。このとき、もし
負荷（４ａ）が何等かの原因で短絡状態になると比較回
路（１１）からトランジスタ（１２）のベースに“高”
信号が出力され（ステップ３３）、トランジスタ（１２
）を導通させる（ステップ３４）。この結果、遮断用ト
ランジスタ（７）のベース電圧が零となり遮断用トラン
ジスタ（７）がオフとなり電源（５）と負荷（４ａ）間
が遮断され、半導体スイッチング素子（２ａ）の保護を
図る（ステップ３５）。

次に負荷（４ｂ）と負荷（４Ｃ）を同時に動作させる場
合には上記と同様に制御回路（１）から半導体スイッチ
ング素子（２ｂ）、　（２ｃ）に信号線（３ｂ）、　（
３ｃ）を介して″高°信号が送られ半導体スイッチング
素子（２ｂ）、　（２ｃ）を導通させ、負荷（４ｂ）、
　（４ｃ）に各々負荷電流（Ｉｂ）、　（Ｉｃ）を流す
。このときＤ／Ａコンバータ（１０）には各負荷電流（
Ｉｂ）、　（Ｉｃ）に対応した基準電圧（Ｅｂ）、　（
Ｅｃ）の合計電圧（Ｅｎ）を出力するようなディジタル
信号が制御回路（１）から送られる。゛比較回路（１１
）はＤ／Ａコンバータ（１０）で出力する合計の基準電
圧（Ｅｎ）と負荷電流（Ｉｂ）、　　（Ｉｃ）による抵
抗（９）における電圧降下Ｖｎ−（Ｉｂ＋Ｉｃ）Ｒとを
比較し、基準電圧（Ｅｎ）より電圧降下（Ｖｎ）が高く
なると上記と同様に遮断用トランジスタ（７）をオフと
して、電源（５）と負荷（４ｂ）、　（４ｃ）間を遮断
する。

負荷（４ｄ）を動作する場合も上記各負荷の動作と同様
に半導体スイッチング素子（２ｄ）の保護を図ることが
できる。

なお、上記実施例においては１個または複数個の半導体
スイッチング素子を動作させた場合について説明したが
、複数個の半導体スイッチング素子（２ａ）〜（２ｄ）
を動作させた場合、この半導体スイッチング素子（２ａ
）〜（２ｄ）のいずれかに負荷が接続されてないときに
は、第４図に示すように半導体スイッチング素子（２ａ
）〜（２ｄ）のコレクタと制御回路（１）間に負荷（４
ａ）〜（４ｄ）の接続の有無を検出する接続検出回路（
１３）を設け、この接続検出回路（１３）からの負荷接
続有無の信号によりＤ／Ａコシバータ（１０）から出力
する基準電圧（Ｅｎ）を修正することにより半導体スイ
ッチング素子（２ａ）〜（２ｄ）の保゛護を図ることが
できる。

例えば半導体スイッチング素子（２ｂ）、　（２ｄ）を
同時に動作させた際、負荷（４ｃ）が接続されていない
場合には、半導体スイッチング素子（２Ｃ）のコレクタ
の電圧レベルが“低”レベルとなり、この“低。

レベル信号が接続検出回路（１３）に送られ、この信号
に基づく修正信号が接続検出回路（１３）から制御回路
（１）に送られる。制御回路（１）では」二足修正信号
に基づき基準電圧ＥｎｍＥｂ＋Ｅｅを半導体スイッチン
グ素子（２ｂ）に流れる負荷電流（Ｉｂ）に対応（７た
基準電圧（Ｅｈ）に修正するようＤ／Ａコンノく一夕（
ｌＯ〉に出力するディジタル信号を修正し、て実際に負
荷電離流（ｌｂ）が流れている半導体スイッチング素子
（２ｂ）の保護を図る。

なお、」−記名実施例において負荷電流の変動が大きく
て、瞬時的に抵抗（９）にお（プる電圧降下（Ｖｎ）が
大となり、この電圧（Ｖｎ）が基準電圧（Ｅｎ）を越え
てしまう場合には、第５図に示すように比較回路（１１
）の出力端子にラッチ回路（１４）を設けると良い。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明１．たように複数のスイ・ソチング
回路に各々負荷を接続しまた負荷開閉装置において、各
負荷ごとに定めた基準電圧と各負荷に実際に流れる負荷
電流を変換した電圧とを比較し、負荷電流を変換］７た
電圧が基準電圧を越えたときに負荷回路と電源間を遮断
するように（７たから、異なる電流容量のスイッチング
回路の保護を行うことができる。

また、異なる電流容量のスイッチング回路に各々負荷を
接続り、て動作さＵ−てもその都度負荷電流に応じた基
準電圧を設定できるのでスイッチング回路を有効に保護
することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は上記
実施例の動作を示す波形図、第３図は上記実施例の動作
を示すフローチャート、第４図は他の実施例を示す回路
図、第５図は同じく他の実施例を示す回路図、第６図は
従来例を示す回路図である。 １・・−制御回路、２３〜２ｄ・・・半導体スイッチン
グ素子、４ａ〜４ｄ・・・負荷、５・・・電源、７・・
・遮断用トランジスタ、９・・・ｊ氏抗、１０・・・Ｄ
／Ａコンバータ、〕１・・・比較回路、］２・・・トラ
ンジスタ、１３・・・接続検出回路。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の負荷と、各負荷にそれぞれ直列接続され
   た複数個のスイッチング回路とを有する負荷開閉装置に
   おいて、 上記複数個のスイッチング回路に流れる電流を電圧に変
   換する電流電圧変換回路と、該電流電圧変換回路で得た
   電圧と、上記各負荷に応じてあらかじめ定められた基準
   電圧とを比較し、電流電圧変換回路で得た電圧が基準電
   圧を越えたときに遮断電圧を出力する比較回路と、該比
   較回路が出力する遮断電圧により上記負荷に電力を供給
   する負荷電源を遮断する電源遮断回路とを備えたことを
   特徴とする負荷開閉装置の保護回路。
2. （２）スイッチング回路に各負荷とスイッチング回路と
   の接続の有無を検出する接続検出回路を接続し、該接続
   検出回路の出力信号により基準電圧を修正する特許請求
   の範囲第１項記載の負荷開閉装置の保護回路。