JP2003100196A - 電子回路遮断器 - Google Patents

電子回路遮断器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐久性が高く、引はずし時間が非常に短く、し
かもピーク電流を制限できるという特性をもつ信頼でき
る電子回路遮断器を提供する。 【解決手段】本電子回路遮断器は電力供給回路網に接続
する入力（Ａ、Ｂ）及び負荷（Ｚ）に接続する出力
（Ｃ、Ｄ）を備える。入力と出力との間には、スイッチ
（７）及び制限ブロック（９）が設けられ、制限ブロッ
ク（９）は過電流の発生時にスイッチ（７）を制御して
少なくとも部分的に抑止させる。さらに、負荷（Ｚ）へ
の電力供給を遮断するようにマイクロプロセッサ（１
３）が制限ブロック（９）に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、電流が予定値を超
えた時、例えば短絡の場合に、ユーザーの回路への電力
供給を遮断する電子回路遮断器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】過荷電流から回路を保護する種々の形式
の回路遮断器が存在している。これらの遮断器の幾つか
が熱形式のものであり、バイメタルストリップの使用に
基くものであり、電流の通過によるジュール効果によっ
て生じる熱の消散のために、バイメタルストリップのへ
んけいによりスイッチで回路を開放させている。他の回
路遮断器、電磁型の回路遮断器では、遮断は、コイルに
電流の流れることにより発生する磁場の影響の下で接極
子が動くことにより行われる。いずれの場合でも、スト
リップ（熱型の回路遮断器の場合）又はコイル（電磁型
の回路遮断器の場合）に過電流が流れることによって、
回路遮断器の引はずしが生じる。
【０００３】熱型の回路遮断器は、長い引はずし時間を
もちしかも周囲温度の変動の影響を相殺するために適当
な手段が採られるとしても動作時に周囲温度が変動し得
るためにあまり信頼できないという欠点を有している。
【０００４】電磁型の回路遮断器は、非常に早く引はず
すようにして構成され得るが、そのため固体構成要素か
ら成る回路を保護する必要がある。しかし、引はずし速
度は全体として満足できるものではない。また、それら
の信頼性も、温度の変化、機械的振動、磁気的干渉など
のような外的要因の影響を受けやすいので低い。さら
に、可動接触子セットがあるため、これらの回路遮断器
の引はずし特性に重力が影響し得るために、これら回路
遮断器を設置できる部位の選択の自由度も制限されるこ
となる。
【０００５】また例えば特許文献１に開示されている形
式の電子回路遮断器も提案されている。これらの電子回
路遮断器は全体として満足できるものではない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許明細書第４９７９０６８号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の回路遮断器のもつ欠点を解決する電子回路遮断器を提
供することにある。
【０００８】特に、本発明の目的は、耐久性が高く、引
はずし時間が非常に短く、しかもピーク電流を制限でき
るという特性をもつ信頼できる電子回路遮断器を提供す
ることにある。
【０００９】本発明の別の目的は、プログラム可能な装
置を提供することにある。
【００１０】本明細書から当業者には明らかなように、
これらのおよびその他の目的及び利点は、電子回路遮断
器の入力と出力との間に設けられた少なくとも一つのス
イッチ及び過電流の発生時に上記スイッチを制御して少
なくとも部分的に抑止させる制限ブロックと、電子回路
遮断器に接続した負荷への電力供給を遮断するように上
記制限ブロックに接続されたマイクロプロセッサとを有
する電子回路遮断器によって達成される。
【００１１】このようにして、過電流は、スイッチ例え
ばＭＯＳＦＥＴにより回路を少なくとも部分的に開放さ
せ、制限ブロックを引はずさせる。引はずし時間は極端
に短く、すなわち数百μ秒台である。マイクロプロセッ
サによって有利にプログラムされ得る遅延時間内に、マ
イクロプロセッサは回路遮断器を抑止状態にし、負荷へ
の給電を遮断させる。そして回路遮断器は、遮断器の引
はずしの発生が認められると、マイクロプロセッサのリ
セット信号によってリセットされ得る。
【００１２】マイクロプロセッサを使用することによ
り、多数の作用効果が得られ得る。特に、回路遮断器の
完全な抑止すなわち遮断（いわゆる“引はずし”）をも
たらすスイッチの介入における遅延及び回路遮断器によ
る回路の開放を生じさせる電流の値はプログラム可能で
あり、そしてマイクロプロセッサの入出力端子及び直列
ポートによって遠隔で変更され得る。回路遮断器の動作
パラメーター（端子における電圧、電流）は記憶され、
そしてプログラミングを可能とする同じ直列ポート及び
同じ入出力端子を介して必要な時には何時でも読み出さ
れ得る。回路遮断器は遠隔制御され得る。
【００１３】本発明による回路遮断器は、従来技術の回
路遮断器に比較して多くの利点をもたらす。第１に、他
の公知の回路遮断器より５倍高いＭＴＢＦをもって一層
信頼できる。引はずし時間、すなわち、回路を完全に開
放するまでの時間間隔中でも、極端に短い時間間隔で電
流は制限される。装置のプログラム可能性は、装置を極
めて多様性にする。更に、以下の説明から明かなよう
に、マイクロプロセッサを使用することによって、補助
構成要素を必要とすることなしに、種々の作用を行うこ
とができる。特に、回路遮断器の入力電圧を検出し電圧
がプログラム可能である所与値を超えた時にマイクロプ
ロセッサによって回路の開放をプログラムすることがで
きる。これにより、過電圧に対して感応する他の電機装
置の使用は不要となる。回路遮断器を通って流れる電流
はマイクロプロセッサ自体によって検出され、そして外
界へ通信され、このことにより別個の電流センサーの必
要性はなくなる。
【００１４】本発明の別の有利な特徴及び実施の形態は
特許請求の範囲に特定されている。
【００１５】本発明は、本発明の可能な非限定的な実施
の形態を例示する添付図面に関しての以下の説明からさ
らに良く理解されよう。
【００１６】
【実施の形態】最初に図１の線図を参照すると、全体を
符号１で示す回路遮断器は、二つの端子Ａ、Ｂから成る
入力と、２つの端子Ｃ、Ｄから成る出力とを有してい
る。線Ａ−Ｃにはブロック３が設けられ、このブロック
３は電流読取り抵抗４を備え、この電流読取り抵抗４
は、回路遮断器を通って流れ、そして出力端子Ｃ、Ｄ間
に接続される負荷回路又は負荷に給電する電流を読取
る。ブロック３はさらに少なくとも一つのフューズ５及
び少なくとも一つの電子スイッチ７を備えている。フュ
ーズ５は所謂“破局保護手段”を成し、すなわちフュー
ズ５がとぶと、例えば短絡時に電流の通過を確実に遮断
する。この場合、装置は交換されなければならず、又は
少なくともフューズ５は交換されなければならず、これ
に対して他の引はずし状態では以下の説明から明らかと
なるように、過電流により引はずされる回路遮断器をリ
セットすれば十分である。電子スイッチ７、例えばＭＯ
ＳＦＥＴは過渡的な過電流に対する保護手段を成し、そ
して以下に説明するようにして回路を開放する。
【００１７】符号９は、演算増幅器１１から成る制限ブ
ロックを表し、制限ブロック９はブロック３とマイクロ
プロセッサ１３とに接続される。制限ブロック９及びマ
イクロプロセッサ１３は補助電圧発生装置１５によって
給電される。
【００１８】マイクロプロセッサ１３は制限ブロック９
に接続される他に、ブロック３及び温度と共に変化し得
る抵抗１７例えばＰＴＣ又はＮＴＣ抵抗にも接続され、
抵抗１７は過熱を受ける回路遮断器の構成要素に熱的に
結合される。
【００１９】上述の装置の動作について以下説明する。
負荷Ｚ（装置の端子Ｃ、Ｄに接続される）への正常な給
電状態では、電流ＩＮが供給される。フューズ５は完全
であり、またＭＯＳＥＦＴ７は完全に導通している。
【００２０】短絡のような破局状態の場合には、フュー
ズ５は回路遮断器１に回路を瞬時にかつ変更不能に開放
させ、それにより負荷への電力供給は遮断される。
【００２１】負荷Ｚに過電流が流れた場合には、すなわ
ち、電流が予め設定した制限値Ｉｌ ｉｍｉｔを超えた場
合には、制限ブロック９は演算増幅器１１によってブロ
ック３のＭＯＳＥＦＴ７を部分抑止の状態にする。この
抑止を生じ゛させるに必要な時間は非常に短く、すなわ
ち３００μ秒又はそれ以下である。回路遮断器に流れて
いる電流は、マイクロプロセッサ１３によってプログラ
ムされ得る遅延時間の間制限値Ｉｌｉｍｉｔ以下に保た
れる。この時間間隔が経過すると、マイクロプロセッサ
１３はＭＯＳＥＦＴ７又は他の等価のスイッチング装置
を完全に抑止させ、それにより負荷に流れる電流は予備
値Ｉｓｔａｎｄ−ｂｙにされ、非常に制限される。
【００２２】図３にはこれらの状態における回路遮断器
の引はずし特性を示す。上記で説明したように横軸は時
間を表し、縦軸には電流値を示している。グラフは、回
路遮断器の設計される公称又は定額電流Ｉｎｏｍ及び最
大電流Ｉｍａｘを示している。ピーク電流値はＩ
ｐｅａｋで示され、このピーク電流値は非常に短い時間
間隔Ｔｓすなわち制限ブロック９が作動するのに要する
時間内に到達される。制限ブロック９の介入及びマイク
ロプロセッサ１３の介入（引はずし）の間の遅延時間は
Ｔｄで示す。
【００２３】温度に従って変化し得る抵抗１７は、マイ
クロプロセッサ１３に対する温度センサを構成し、この
温度センサは、過熱の場合にマイクロプロセッサ自体の
適当なプログラミングによって電力供給を遮断させ得
る。
【００２４】マイクロプロセッサ１３はブロック３に接
続されているので、電流読取り抵抗４によって回路遮断
器に瞬時に流れる電流を測定できる。さらに端子Ａ、Ｂ
間の接続によって瞬時電圧段を読取ることができ、従っ
て過電圧の発生時に、マイクロプロセッサ自体によって
制御される回路の開放を行わせることができる。
【００２５】図２には、本発明による回路遮断器の実施
の形態を詳細な線図で示し、本発明を理解しかつ実施す
るのに本質的である構成要素のみが示されている。図１
のブロック線図におけるものと同一又は対応した部分は
同じ符号を用いて表されている。
【００２６】図２の回路は、図１のブロック３と機能的
に等価の三つのブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃを備えてお
り、これらのブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃは互いに並列に
接続され、しかも基本的には互いに同じである。これら
ブロックの数は、最大電流に従って変えることができ、
この最大電流に対して回路遮断器は寸法決めされること
になる。回路遮断器が寸法決めされることになる電流が
大きくなればなるほど、並列に設けられるブロック３
Ａ、３Ｂ、３Ｃの数は多くなり、各ブロックには、負荷
Ｚに供給される総電流の一部が流れることになる。
【００２７】ブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各々は演算増
幅器１１を備え、演算増幅器１１の出力はＭＯＳＥＦＴ
７のゲート端子に接続されている。ＭＯＳＥＦＴ７のソ
ース端子は回路遮断器１の端子Ａに接続され、またドレ
ーン端子は端子Ｃに接続されている。電流読取り抵抗は
４で表され、フューズは５で表され、これら抵抗４及び
フューズ５の両方は、回路遮断器１の端子ＡとＭＯＳＥ
ＦＴ７のソース端子との間に設けられている。演算増幅
器１１の出力とＭＯＳＥＦＴ７のゲート端子との間には
別の保護フューズ２１が設けられ、この別の保護フュー
ズ２１は並列ＲＣ回路に直列に接続されている。
【００２８】ブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各々における
演算増幅器１１の反転入力は抵抗２２を介して抵抗４と
びフューズ５との間に接続され、演算増幅器１１の非反
転入力には、全体を２３で示す回路によって発生される
基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、回路２３はマイクロプロ
セッサ１３に接続され、以下に詳細に説明する。
【００２９】電流読取り抵抗４の両端の電圧は演算増幅
器２５の入力に印加され、演算増幅器２５の出力はマイ
クロプロセッサ１３に接続され、マイクロプロセッサ１
３は抵抗４を通って流れる電流に比例した信号を受信す
る。上記で述べた回路構成はブロック３Ａについてのみ
のものであり、ブロック３Ｂ、３Ｃにはかかる回路構成
はない。三つのブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃは基本的には
同じであるので、負荷Ｚに供給される総電流は電流読取
り抵抗４及び演算増幅器２５を介してマイクロプロセッ
サ１３で読取った電流の３倍に等しい。
【００３０】図２の回路線図において、図示されている
二つの端子２７はインターフェース２８を介して入出力
端子２９に接続され、入出力端子２９は、マイクロプロ
セッサ１３の外部への接続部を構成している。このイン
ターフェース２８によって、マイクロプロセッサ１３は
例えば装置の動作状態をチェックするようにプログラム
されかつ問合せられる。問合せ及びプログラミングは遠
隔的にも行うことができる。
【００３１】符号３１はマイクロプロセッサ１３のリセ
ット端子であり、３３はマイクロプロセッサ１３をブロ
ック３Ａ、３Ｂ、３Ｃに接続する端子である。一層特
に、端子３３は、トランジスター３５及び相応したダイ
オード３７を介してブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各演算
増幅器１１の反転入力に接続される。各ダイオード３７
と相応した演算増幅器１１の反転入力との間の接続は符
号Ｘで表されている。
【００３２】また、図２に示すように、二つのＬＥＤ４
１、４３はマイクロプロセッサ１３の相応したピンに接
続され、回路遮断器１の動作状態を表示することができ
る。またマイクロプロセッサ１３には記憶ブロック４５
が接続され、この記憶ブロック４５には回路遮断器１の
動作状態に関する情報が記憶され、この情報は入出力端
子２９で読取ることができる。
【００３３】回路２３は演算増幅器２４を備え、この演
算増幅器２４の反転入力はマイクロプロセッサ１３に接
続され、演算増幅器２４の出力には基準電圧Ｖｒｅｆが
供給される。基準電圧Ｖｒｅｆの値は、回路遮断器１が
扱うことになる特性に応じてマイクロプロセッサ１３に
よってプログラム可能である。
【００３４】図２にはまた、回路遮断器１の二つの端子
Ａ、Ｂに接続した補助電圧発生装置１５のそれ自体公知
の形態を概略的に示している。補助電圧発生装置１５は
端子Ｖｃｃ、３Ｖに二つの電圧例えば１２Ｖ及び３Ｖを
発生する。これらの電圧は、図２の回路線図に示すもの
に従って種種の回路構成要素に給電するのに用いられ
る。
【００３５】図１のブロック線図を参照して簡単に説明
してきたものと同様にして、図２の回路は以下に説明す
るように動作する。通常の動作状態では、電流はブロッ
ク３Ａ、３Ｂ、３Ｃを通って負荷Ｚに流れる。ＭＯＳＥ
ＦＴ７は完全な導通状態にある。過電流が流れると、各
演算増幅器１１は介入する。各演算増幅器１１が作動す
る値は、マイクロプロセッサ１３の相応したプログラミ
ングによって決められる基準電圧Ｖｒｅｆによって固定
される。個々の演算増幅器１１の介入時間は非常に限定
され（３００μ秒以下）、そして個々の演算増幅器１１
は端子Ａから端子Ｃへ負荷に向って流れる電流を低減す
る効果をもつ。プログラム可能な遅延時間の後、マイク
ロプロセッサ１３は、ブロック３Ａ、３Ｂ、３Ｃの個々
の演算増幅器１１に供給されたピン３３における出力電
圧によって作動し、ＭＯＳＥＦＴ７を抑止状態にし、そ
れにより電流を引はずし値Ｉｓｔａｎｄ−ｂｙに低減す
る。マイクロプロセッサ１３はブロック３Ａ、３Ｂ、３
Ｃに作用して、過熱状態（温度に可変である抵抗４によ
って検出される）の場合にもスイッチ７を抑止させる。
【００３６】図面は本発明の可能な例を例示するだけの
ものであり、発明の概念の範囲から逸脱することなく実
施の形態及び構成を変えることができることは理解され
る。特許請求の範囲において符号を付しているのは明細
書の記載及び図面に鑑みて容易に理解できるようにする
ためのものであり、特許請求の範囲で表される保護の範
囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路遮断器のブロック線図。
【図２】本発明の一実施の形態を示す詳細線図。
【図３】本発明による回路遮断器の電流・時間特性を示
すグラフ。
【符号の説明】
１ 回路遮断器 ４ 抵抗 ５ 破局保護装置（フューズ） ７ スイッチ ９ 制限ブロック １１ 演算増幅器 １３ マイクロプロセッサ Ａ 入力端子 Ｂ 入力端子 Ｃ 出力端子 Ｄ 出力端子 Ｚ 負荷 Ｖｒｅｆ 基準電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビットニ，フランチエスコ イタリア国 アレッツオ，52027 エッセ, ジヨバンニ ヴアルダルノ，ヴイア セッ テ フラテリ チエルヴイ ４ (72)発明者 チンチネリ，ローレンツオ イタリア国 アレッツオ，52023 レバン ネ，ヴイア アルチデ デ ガスペリ 35 Ｆターム(参考） 5G030 AC03 YY11

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電力供給回路網に接続する入力（Ａ、Ｂ）
    及び負荷（Ｚ）に接続する出力（Ｃ、Ｄ）を備えた電子
    回路遮断器であつて、 上記入力（Ａ、Ｂ）と出力（Ｃ、Ｄ）との間に設けられ
    た少なくとも一つのスイッチ（７）及び過電流の発生時
    に上記スイッチ（７）を制御して少なくとも部分的に抑
    止させる制限ブロック（９）と、 負荷（Ｚ）への電力供給を遮断するように上記制限ブロ
    ック（９）に接続されたマイクロプロセッサ（１３）と
    を有することを特徴とする電子回路遮断器。
  2. 【請求項２】上記制限ブロック（９）が演算増幅器（１
    １）を備え、演算増幅器（１１）の第１入力に、電子回
    路遮断器を通って流れる電流に比例した信号が供給さ
    れ、また演算増幅器（１１）の第２入力には基準電圧
    （Ｖｒｅｆ）が供給されることを特徴とする請求項１に
    記載の電子回路遮断器。
  3. 【請求項３】上記基準電圧（Ｖｒｅｆ）が上記マイクロ
    プロセッサ（１３）によってプログラム可能であること
    を特徴とする請求項２に記載の電子回路遮断器。
  4. 【請求項４】上記マイクロプロセッサ（１３）が上記演
    算増幅器（１１）の反転入力に接続されることを特徴と
    する請求項２又は３に記載の電子回路遮断器。
  5. 【請求項５】上記スイッチ（７）が上記演算増幅器（１
    １）の出力に接続されることを特徴とする請求項２又は
    ３又は４に記載の電子回路遮断器。
  6. 【請求項６】上記演算増幅器（１１）の出力と上記スイ
    ッチ（７）との間にフューズが設けられることを特徴と
    する請求項５に記載の電子回路遮断器。
  7. 【請求項７】入力と出力との間に少なくとも一つの破局
    保護装置（５）を有することを特徴とする請求項１〜６
    のいずれか一項に記載の電子回路遮断器。
  8. 【請求項８】電子回路遮断器を通って流れる電流量を決
    める少なくとも一つのリード抵抗を有することを特徴と
    する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子回路遮断
    器。
  9. 【請求項９】上記少なくとも一つの破局保護装置（５）
    が上記少なくとも一つのスイッチ（７）に直列に設けら
    れていることを特徴とする請求項７に記載の電子回路遮
    断器。
  10. 【請求項１０】上記少なくとも一つの読取り抵抗が上記
    少なくとも一つのスイッチ（７）に直列に設けられてい
    ることを特徴とする請求項８に記載の電子回路遮断器。
  11. 【請求項１１】上記マイクロプロセッサ（１３）が上記
    スイッチ（７）の部分的抑止に対して予め設定した遅延
    をもって介入するためにプログラム可能であることを特
    徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子回
    路遮断器。
  12. 【請求項１２】上記マイクロプロセッサ（１３）が温度
    センサーに接続され、そして過熱状態時に回路を開放さ
    せるようにプログラムされることを特徴とする請求項１
    〜１１のいずれか一項に記載の電子回路遮断器。
  13. 【請求項１３】上記マイクロプロセッサ（１３）が、外
    界と通信及び又はプログラミングする入出力端子（２
    ９）を備えていることを特徴とする請求項１〜１２のい
    ずれか一項に記載の電子回路遮断器。
  14. 【請求項１４】上記マイクロプロセッサ（１３）が、電
    子回路遮断器の動作のパラメーターを記憶するメモリー
    と組合わされることを特徴とする請求項１〜１３のいず
    れか一項に記載の電子回路遮断器。
  15. 【請求項１５】多数のスイッチ（７）を有し、各スイッ
    チ（７）が相応した制限ブロック（９）と組合わされ、
    上記多数のスイッチ（７）が互いに平行に設けられてい
    ることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記
    載の電子回路遮断器。
  16. 【請求項１６】上記マイクロプロセッサ（１３）が、入
    力で、電子回路遮断器に対する入力における電圧に比例
    した信号を受け、そして上記電圧が予定の値を超えると
    電子回路遮断器により回路を開放させるようにして上記
    マイクロプロセッサ（１３）がプログラムされているこ
    とを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の
    電子回路遮断器。
JP2002269728A 2001-09-18 2002-09-17 電子回路遮断器 Expired - Fee Related JP4185741B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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