JPH0241652A - 直流電源装置 - 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】 り冊 本発明は、直流電流供給源と負荷との間に直列抵抗が挿
入されると共に、直列抵抗の負荷側に平滑コンデンサー
が設けられた直流電源装置に関する。

従速４１剋杯 様々な電子機器に広く用いられている直流電源装置は、
供給電力の最大値によって装置の大きさや価格が決まる
ことから、魚群探知器のキーインパルス発生回路等のよ
うに、間欠的には大電流となるピーク電流を要求するが
、その平均電流はピーク電流の値より充分小さな値とな
る負荷に対しては、平均電流に対応する電力を供給可能
な規模とし、ピーク電流に対応する回路を付加した直流
電源装置を用いるのが一般的である。

シよ°と　る 上記のピーク電流に対応する回路は、直流電流供給源と
負荷との間に挿入された直列抵抗と、この直列抵抗の負
荷側に設けられた平滑コンデンサーとにより構成されて
いる。そのため負荷側に短絡が生したときには、短絡電
流によって生じる直列抵抗の電圧降下のため、直流電流
供給源の出力の電圧が０■とならない。このことは直流
電流供給源に設けられた保護回路の動作が不充分となる
ことを意味していて、その出力電圧が充分には低下せず
、直列抵抗には短絡電流が流れ続けるという事態を招く
。そのため直列抵抗が発熱し、この発熱による直列抵抗
の温度上昇によって、直列抵抗の周辺に位置する他の部
品等の損傷を招く故障が発生していた。

一方、これらの損傷を防止するため、直列抵抗の負荷側
の電圧を検出し、この検出電圧に従って保護回路を動作
させようとする場合には、平滑コンデンサーの容量が極
めて大きく、直列抵抗と平滑コンデンサーとによって定
まる時定数の値が大きくなることから、電源投入時にお
いては、直列抵抗の負荷側の電圧の上昇が、保護回路を
動作さセる供給側の電圧の上昇に比して遅いため、保護
回路の動作が開始したとき、直列抵抗の負荷側の電圧は
低く、この低い電圧が保護回路によって検出されること
になるため、短絡が生していると誤認され、保護回路が
動作するという問題点があった。

本発明は上記の課題を解決するため着想されたものであ
って、その目的は、電源投入時の誤動作を生じることな
く、負荷の短絡が原因となる損傷を防止することのでき
る直流電源装置を提供することにある。

ｔ　を　ゞ　るための遣 上記の課題を解決するため本発明の直流電源装置は、 直流電流供給源と負荷との間に直列抵抗を挿入すると共
に、この直列抵抗の負荷側に平滑コンデンサーを設けた
構成とし、 直流電流供給源の電圧を制御する電圧制御回路と、 直列抵抗の負荷側の電圧を検出することにより、過電流
の検出を示す過電流検出信号を送出する過電流検出回路
と、 電源投入時において、短くとも、直列抵抗の負荷側の電
圧が、過電流検出回路により過電流と検出されなくなる
電圧に上昇する期間の間、過電流検出信号が電圧制御回
路に送出されることを禁止する遅延回路とを備え、 電圧制御回路は、過電流検出信号が送出されたとき、直
流電流供給源の電圧を低下させる構成とする。

昨月− 電源投入時においては、過電流検出回路の動作に必要と
する電圧が速やかに供給される一方、平滑コンデンサー
には、直列抵抗を介した電流が流れることから、平滑コ
ンデンサーはゆっくり充電されることになる。そのため
、過電流検出回路が動作を開始したときの直列抵抗の負
荷側の電圧は低い電圧に留まっており、この低い電圧が
過電流検出回路によって検出されるため、短絡が生して
いるとして、過電流検出回路から過電／Ｍ、検出信号が
送出される。しかしこの過電流検出信号は遅延回路によ
りその送出が禁止されるため、電圧制御回路は、短絡が
検出されないときと同じ動作となる。一方、直列抵抗の
負荷側の電圧が上昇し、短絡が生していないと判定され
る電圧に直列抵抗の負荷側の電圧が達する初期動作の終
了後には、過電流検出信号は禁止されることなく電圧制
御回路に導かれるので、負荷に短絡が生じたときには、
電圧制御回路は、過電流検出信号に従って直流電流供給
源の電圧を低下させる。

爽嵐肘 第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示す回路図で
ある。

図において、商用電源等を整流、平滑することにより得
られたプラス出力Ｐ１は、トランスＴ１の巻線Ｌ１の中
点タップ、遅延回路１２を構成する抵抗Ｒ２の一方の端
子、および抵抗Ｒ３、Ｒ４のそれぞれの一方の端子に導
かれている。またマイナス出力阿１は、コンデンサーＣ
２の一方の端子、トランジスター０１のエミッター、ト
ランジスター０２．０３のエミッタ、フォトトランジス
ター０５のエミッタで、およびＱ８のコレクタに接続さ
れている。

抵抗Ｒ２、およびコンデンサーＣ２のそれぞれの他方の
端子はトランジスター口１のベースに接続され、トラン
ジスター０１のコレクターはフォｌ−）ランシスター０
４のエミッターに導かれている。そしてフォトトランジ
スターＱ４．０５のコレクターは、並列に、電圧制御回
路１１の制御人力１１１に接続されている。

トランジスターＱ２．０３の各々のコレクターは、トラ
ンスＴ１の巻線Ｌ１のそれぞれに対応する両端子に接続
されており、トランジスター０２、Ｑ３のベースには、
各トランジスターに対応して送出される電圧制御回路１
１からの出力が導かれている。

巻線１，２は、ダイオード、コンデンサー等からなる整
流回路１３に導かれ、そのプラス出力１３１は、図示さ
れていない魚群探知器の表示装置等に送出され、マイナ
ス出力は接地されている。またこの整流回路１３からの
定電圧のための出力１３２はフォトトランジスタを介し
て電圧制御回路１１に送出されている。

巻線Ｌ３は、整流回路１３と同様の構成を有する整流回
路１４に導かれ、整流回路１４のプラス出力は、直流電
流供給源１４２として、直列抵抗Ｒ１を介することによ
り、図示されていないキーインパルス発生回路に送出さ
れている。またこの直列抵抗Ｒ１の負荷側の端子である
パルス電源出力１４１は、平滑コンデンサーＣ１を介し
て接地されている。

過電圧電流検出回路１５は、抵抗Ｒ５、Ｒ６とコンパレ
ーターＯＰ１、およびトランジスターＱ６からなる過電
流検出回路１５１　と、抵抗Ｒ７、Ｒ８とコンパレータ
ーＯＰ２、およびトランジスターｏ７とがらなろ過電圧
検出回路とにより構成されており、第１図の１６によっ
て示す過電圧電流検出回路は、過電圧電流検出回路１５
と同じ構成となっている。

コンパレーク−０ＰＩのマイナス入力には、抵抗Ｒ５、
Ｒ６によって分圧されたパルス電源用ノ封４１が導かれ
、コンパレーターＯＰ２のプラス入力には、抵抗Ｒ７、
Ｒ８によって分圧されたパルス電源出力１４１が接続さ
れている。そしてコンパレーターＯＰＩ、ＯＦ２の出力
は、それぞれに対応して設けられたトランジスクーロ６
．０７のベースに接続されている。

またトランジスター０６、Ｑ７のコレクターには、それ
ぞれに対応する発光ダイオードＤ１、Ｄ２のカッドが導
かれている。

発光ダイオードＤ１のアノードには抵抗Ｒ４の他方の端
子が、発光ダイオードＤ２のアノードには抵抗Ｒ３の他
方の端子が接続されている。またコンパレーターＯＰＩ
のプラス入力と、コンパレーク−０Ｐ２のマイナス入力
には、基準電圧発生回路１７からの基準電圧出力が導か
れ、発光ダイオードＤ１のカソードには、過電圧電流検
出回路１６内に設けられたトランジスター（図示されて
いない）のコレクターが接続されている。このことは発
光ダイオードＤ２のカソードについても同様であり、過
電圧電流検出回路１６内のトランジスターのコレクター
が導かれている。

そして過電圧電流検出回路１６には、整流回路１４のプ
ラス出力１３１、基準電圧発生回路１７からの基準電圧
出力が導かれており、過電圧電流検出回路１６の接地端
子は接地されている。

以上の構成からなる本発明の一実施例の動作について、
以下に説明する。

プッシュプル構成となっているトランジスターΩ２、ｇ
３は、電圧制御回路１１から送出されるパルスに従って
、交互にオンとオフとを繰り返す。このオンとオフとの
動作によって、プラス出力Ｐ１とマイナス出力Ｍｌとに
より与えられた直流電流がスイッチングされ、このスイ
ッチングによりトランスＴ１に蓄えられたエネルギーが
、巻線Ｌ２．１，３から取り出される。そして整流回路
１３．１４によって整流、平滑され、外部に直流として
の電力の供給が行われる。

このとき電圧制御回路１１は、整流回路Ｉ３の出力１３
２が導かれていることから、この出力１３２の電圧が一
定となるように、トランジスターｏ２、ｏ３に送出する
パルスの幅を変化させ、プラス出力１３１の電圧を一定
に維持する制御を行う。

第２図は、主要な信号の波形、およびトランジスターの
動作状態のタイミングを示す説明図である。以下におい
ては　必要に応して第２図を参照しつつ、説明を行う。

過電圧電流検出回路１５内の過電流検出回路１５１は、
パルス電源出力１４１の電圧が規定の電圧の例えば３０
％以下の電圧になったとき、トランジスター０６がオン
状態となるように、分圧抵抗Ｒ５、Ｒ６の値が設定され
ており、コンパレーク−０Ｐ２等からなる過電圧検出回
路の分圧抵抗Ｒ７、Ｒ８の値は、パルス電源出力１４】
　の電圧が規定の電圧より例えば２０％程度高くなった
とき、トランジスター０７がオン状態となるように設定
されている。

これらの分圧抵抗の値は、過電圧電流検出回路１６内に
おいても同様となっており、整流回路１３のプラス出力
１３１の電圧が規定の電圧より例えば２０％程度高くな
ると過電圧が検出され、プラス出力１３１の電圧が規定
の電圧の例えば３０％程度の電圧まで降下すると過電流
の検出が行われる。

また過電流の検出用に設けられたトランジスター０６、
および過電圧電流検出回路１６内の過電流の検出のため
に設けられた図示されていないトランジスターが、オー
プンコレクター出力によりワイアードオワ結合された発
光ダイオードＤ１は、フォトトランジスター０４と光学
的に結合されており、過電圧を検出したとき動作する発
光ダイオードＤ２（過電圧電流検出回路１６内の過電圧
検出用のトランジスターとトランジスターＱ７とがワイ
アードオワ結合となっている）は、フォ１−トランジス
タＱ５と光学的に結合されている。

そのため、整流回路１３のプラス出力１３１、およびパ
ルス電源出力１４１の双方の出力の、少なくとも片側の
出力に、過電圧、あるいは過電流が検出されたときには
、過電圧に対しては発光ダイオ−１ｊｌ′］２が、過電
流に対しては発光ダイオードＤｌが発光する。この発光
により、フォトトランジスター０４、または０５のコレ
クターとエミッターとが導通ずる。また電圧制御回路１
１は、制御人力１１１が低インピーダンスで接地された
ときには、トランジスター０２．０３へのパルスの送出
を停止する構成となっていることから、プラス出ノ月３
１　とパルス電源出力１４１の、過電流、過電圧に対す
る保護が行われるようになっている。

第２図に示す時刻Ｔｏにおいて電源が投入され、プラス
出力ＰＩの電圧が上昇し、プラス出力Ｐ１の電圧がｖｌ
に達する時刻ＴＩになると、過電圧電流検出回路１５．
１６が検出の動作を開始する。整流回路１３のプラス出
力１３１　は、整流回路１３内の平滑のための時定数が
小さな値となっているため、その電圧の上昇は速やかで
あり、負荷が正常に動作している場合には、過電圧およ
び過電流の検出が行われない。

しかし整流回路１４の出力である直流電流供給源１４２
には、パルス状に瞬時に大電流を要求する負荷が接続さ
れているため、直列抵抗Ｒ１と平滑コンデンサーＣ１と
が設ジノられていることから、パルス電源出力１４１の
電圧の立ち上がりは遅く、時刻Ｔ１において過電圧電流
検出回路１５が動作を開始したときにも、その電圧は規
定の電圧の例えば３０％の電圧ｖ２に達していない。そ
のため過電流検出回路１５１が過電流の検出を行い、ト
ランジスター０６がオン状ｐ；　ＯＮ　１　となる。

トランジスター口６がオンとなったことから発光ダイオ
ードＤ１が発光し、フォトトランジスター０４のコレク
ターとエミッターとの間が導通ずる。

一方、遅延回路１２内のトランジスターＱ１のベースに
は、抵抗Ｒ２とコンデンサーＣ２とからなる積分回路を
介して、プラス出力Ｐ１が導かれているため、その電圧
の上昇が遅く、時刻Ｔ１においてトランジスター０１は
オフ状態０ＦＦＩにある。

そのためフォトトランジスター０４が導通状態にあるに
もかかわらず、トランジスター旧がオフ状態にあること
から、制御人力１１１が接地されず、電圧制御回路１１
はトランジスター口２．０３にパルスを送出し続ける。

時刻Ｔ２になったときには、パルス電源出力１４１の電
圧が規定値の例えば３０％の電圧ｖ２に達するため、ト
ランジスターＱ６がオフ状態叶Ｆ２となり、フォトトラ
ンジスターＱ４がオフとなる。そして時刻Ｔ２より遅い
時刻Ｔ３においてトランジスター０１がオン状態ＯＮ２
となる。この時刻Ｔ３以後、パルス電源出力１４１に電
圧の低下ＬＯＷが現れるのは、キーインパルス発生回路
が動作を開始し、パルス性のピ−り電流が流れるため、
平滑コンデンサーＣ１の瞬時の放電と、直列抵抗Ｒ１を
介した充電とが行われるからである。

パルス電源出力１４１に接続されたキーインパルス発生
回路に、時刻Ｔ４において短絡が生じたときには、パル
ス電源出力１４１の電圧が急激に低下しくＤｉ）、Ｖ２
以下の電圧となることから、トランジスター０６がオン
状Ｑ、ｉ　０　Ｎ　３となり、発光ダイオードＤ１が発
光してフォトトランジスター０４が導通する。

このときにはトランジスター旧のコレクターとエミッタ
ーとが導通しているため、制御人力１１１が接地される
（Ｓｌ）ことになり、電圧制御回路１１からのパルスの
送出が停止される。

そのため直流電流供給源１４２の電圧がＯｖ（ｚ２）と
なり、パルス電源出力１４１の出力電圧も０Ｖ（Ｚｌ）
となる。

以上のように、電源投入時の初期動作の完了以後では、
パルス電源出力１４１の負荷に短絡が生じた場合、その
電圧が速やかにＯｖとなる一方、電源投入時には、パル
ス電源出力１４１の負荷に短絡が生じた場合であっても
、時刻Ｔ３になって初めて出力の電圧がＯｖとなるが、
過電流による素子の破壊は熱的な破壊であるため、時刻
ＴＯから時刻Ｔ３に至るまでの発熱量は体かであり、こ
の期間Ｌ１において素子の破壊が生しる率は、考慮の必
要が無い程度の僅かな率となっている。

一方、過電圧による素子の破壊は速やかであることから
、トランジスター０７がオン状態となったときには、直
ちに制御入力ＩＩＩが接地され、出力の電圧はＯｖへと
低下する。

なお本発明は上記実施例に限定されることなく、直流電
流供給源については、スイッチング方式により電圧を変
換する直流電流供給源を用いた構成について説明したが
、シリーズ方式により必要とする電圧の供給を行う直流
電流供給源を用いた構成とすることも可能である。

またパルス性のピーク電流を要求する負荷として、キー
インパルス発生回路に直流電流の供給を行う構成につい
て説明したが、その他のパルス性のピーク電流を要求す
る機器に直流電流を供給する直流電源装置にも同様に適
用することも可能である。

また過電流検出回路１５１については、過電流の検出を
トランジスターＱ６のオンにより知らせる構成について
説明したが、出力される電圧の変化により過電流の検出
を送出する構成とすることが可能であり、この場合には
、遅延回路は、過電流の検出を知らせる電圧のレヘルを
禁止する構成とする。

逸」μΣ別果 本発明に係る直流電源装置は、過電流検出回路を用いて
直列抵抗の負荷側の電圧を監視すると共に、電源投入時
において、直列抵抗の負荷側の電圧が、過電流検出回路
により過電流と検出されなくなる電圧に上昇するまでの
間、遅延回路によって、過電流検出信号の送出を禁止し
ているので、電源投入時には、過電流の検出が行れるに
もかかわらず、直流電流供給源の電圧を低下させる動作
が行われなくなると共に、電源投入時の初期動作の終了
後には、過電流の検出により直流電流供給源の電圧を低
下させる構成となっているため、電源投入時の誤動作を
生じることなく、負荷の短絡が原因となる損傷を防止す
ることが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示す回路図、
第２図は、主要な信号の波形、およびトランジスターの
動作状態のタイミングを示す説明図である。 １１・・・電圧制御回路 １２・・・遅延回路 １４２・・・直流電流供給源 １５１・・・過電流検出回路 １５２・・・過電流検出信号 Ｒ１・・・直列抵抗 ＣＩ・・・平滑コンデンサー 特許出願人　　　　古野電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電流供給源と負荷との間に直列抵抗が挿入さ
   れると共に、この直列抵抗の負荷側に平滑コンデンサー
   が設けられた直流電源装置において、前記直流電流供給
   源の電圧を制御する電圧制御回路と、 前記直列抵抗の負荷側の電圧を検出することにより、過
   電流の検出を示す過電流検出信号を送出する過電流検出
   回路と、 電源投入時において、短くとも、前記直列抵抗の負荷側
   の電圧が、過電流検出回路により過電流と検出されなく
   なる電圧に上昇する期間の間、前記過電流検出信号が前
   記電圧制御回路に送出されることを禁止する遅延回路と
   を備え、 前記電圧制御回路は、過電流検出信号が送出されたとき
   、前記直流電流供給源の電圧を低下させることを特徴と
   する直流電源装置。