JPH03218226A - センサの電源逆接続破壊防止回路 - 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〕 本発明は光電センサ、近接センサ、超音波センサ等のセ
ンサの内蔵電源回路の入力側に設けられる電源逆接続破
壊防止回路に関する。

〔従来の技術〕

人や物体の検出を行う光電センサ、近接センサ、超音波
センサは、通常その制御対象機器である自動ドアの駆動
部等から離れた地点に取付けられるため、別電源が供給
される。そして取付環境に応じた様々な電源を使用する
ことを可能にし、長い電源供給線における電圧降下を許
容するため、例えば３．８〜３０Ｖといった広い電圧範
囲で電源供給できるようにしている。

従来のセンサの回路構成を、電源部を主として示すと、
例えば第３図に示すようになる。

第３図において、（１）は直流電源人力端子で、例えば
３．８Ｖ〜３０Ｖの直流電圧が供給される。（２）は直
流電源入方端子（１）の次段に接続されたサージ吸収回
路で、抵抗ＲとコンデンサＣとから構成される。（３）
はサージ吸収回路（２）の次段に順方向接続されたスイ
ッチングダイオードで、電源の逆接続から内部回路を保
護する。（４）はスイッチングダイオード（３）の次段
に接続された電源回路で、定電圧を発生する。（５）は
センサ回路で、光電センサの場合は投光素子、受光素子
、及びその駆動回路等からなる。（６）はＬＥＤからな
る動作表示灯で、センサ回路（５）に供給されている電
圧を抵抗（７）を通して受ける。

上記センサ（８）の電源供給の概略は、直流電源入力端
子（１）に供給された外部電源のサージ成分をサージ吸
収回路（２）で除去し、電源回路（４）で定電圧化して
センサ回路（５）に供給するもので、電源回路（５）の
定電圧化動作によって、直流電源入力端子（１）への供
給電圧を、例えば３．８Ｖ〜３０Ｖと広範囲なものとす
る。またスイッチングダイオード（３）は、直流電源入
力端子（１）への極性を誤った外部電源の接続があった
とき、通電を阻止してセンサ回路（５）を保護する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記センサ（８）は、外部から供給される電圧を広範囲
に許容しているが、その範囲の低い側の電圧レベルにつ
いて考察して見る。

第３図に示す従来のセンサ（８）において、直流電源入
力端子（１）に直流３■が供給された場合を考える。セ
ンサ回路（５）が約２０ｍＡを消費するとして、サージ
吸収回路（２）の抵抗Ｒ　（　４．７Ω）で約０，ＩＶ
の電圧降下、スイッチングダイオード（３）の順方向電
圧降下で約０．９■、電源回路（４）で約０．２■の電
圧降下が生じる。ここでスイッチングダイオード（３）
の電圧降下は、一般的な値であり、電源回路（４）の電
圧降下は、接続された外部電源の電圧によって大きく変
動するが、０．２ｖは最小レヘルの場合である。

このように従来の電源入力回路では、３■という低い電
圧が供給されると直流電源入力端子（１）からセンサ回
路（５）までの間に０．１＋０．９＋　０．２＝　１．
２Ｖもの電圧降下があって、センサ回路（５）には約１
．８Ｖの電圧しか供給されない。この結果、センサ回路
（５）は動作せず、その動作表示灯（６）を点灯させる
こともできない。

上記従来のセンサ（８）において、使用可能な外部供給
電圧の最低レベルを決定する主要因は、上記例示のよう
にスイッチングダイオード（３）における電圧降下であ
る。このように従来はスイッチングダイオード（３）を
使用していたために、使用できる外部電源の最小電圧が
、大きく制約され、使用条件を狭めるという問題があっ
た。

そこで、本発明は逆接続破壊防止用の回路として、順方
向電圧降下が、従来のスイッチングダイオードより、か
なり小さいものの提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、制御対象機器から離隔配置され、制御対象機
器に検出信号を出力するセンサの内蔵電源回路と、その
直流電源入力端子の間に挿入接続される電源逆接続破壊
防止回路であって、内蔵電源回路側にソース電極を接続
し、ゲート電極を抵抗を介して接地し、直流電源入力端
（５） 子の能動端子側にドレイン電極を接続したＰ（外部電源
が負電源の場合はＮ）チャンネル形ＦＥＴと、このＦＥ
Ｔのソース〜ゲート間に逆バイアス接続されたツェナー
ダイオードとから構成されたことを特徴とするセンサー
の電源逆接続破壊防止回路を開示する。

〔作用〕

上記逆接続破壊防止回路（２４）のＰ　（Ｎ）チャンネ
ルＦＥＴ（２５）は、第１図に示すように、そのゲート
電極が抵抗（２７）を介して接地されているので、直流
電源入力端子（２２）から正しい接続で電源が供給され
ると、ソース〜ゲート電極間にバイアス電圧が加わり、
ドレイン〜ソース電極間が導通する。

この導通時のドレイン〜ソース電極間の電圧降下は約０
．１Ｖ程度と小さく、外部から接続される電源の使用可
能な最低電圧を、スイッチングダイオードを用いた場合
に比べ約０．９−　０．１＝　０．８Ｖだけ低下できる
。．ｍ（７）ＦＥＴ　（２５）　ノソース〜ゲート電極
間に接続されたツェナーダ（６） イオード（２６）はソース〜ゲート電極間に定格を越え
るハイアス電圧が加わるのを防止し、ＦＥＴを保護する
。一方直流電源入力端子（２２）に極性が逆向きに電源
が供給されるとソース〜ゲート間の逆バイアス電圧がＦ
ＥＴ（２５）を非導通状態にし、電源回路（２８）への
電流の流入は遮断される。

次に本発明の回路の動作を一層明瞭にするため、本発明
の逆接続破壊防止回路（２１）に一見して似ているが、
動作が全く異なる定電圧回路を、参考のため、第４図に
示し、説明する。この定電圧回路（９）は本発明の逆接
続破壊防止回路（２１）とは異なり、正電源に対しては
Ｎチャンネル形ＦＥＴ（１０）を使用し、そのゲート電
極とアースライン間にツェナーダイオード（１１）を接
続し、ドレイン〜ゲート電極間に抵抗（１２）を接続し
ている。

この回路（９）は、ソース電極の出力電圧を、ツェナー
ダイオード（１１）のツェナー電圧によって決定される
ゲート電極の電圧と同レベルに保つようにドレイン〜ソ
ース電極間で電圧降下させるもので、本発明とはＦＥＴ
の極性が逆であり、抵抗（１２）とツェナーダイオード
（１１）の使われ方も全く異なる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示し以下説明する。

第１図は本発明の逆接続破壊防止回路（２４）を組み込
んだセンサ（２１）の回路構成を示し、（２２）は直流
電源入力端子、（２３）は抵抗ＲとコンデンサＣとから
なるサージ吸収回路である（２４）は逆接続破壊防止回
路であって、Ｐチャンネル形ＦＥＴ（２５）とツェーナ
ーダイオード（２６）と、抵抗（２７）とから構成され
る。

（２８）は定電圧に安定化した電圧を出力する電源回路
、（２９）はセンサ回路で、光電センサの場合は投光素
子、受光素子及びそれらの制御回路を含む。（３０）は
センサの動作表示灯で、ＬＥＤが使用され、センサ回路
（２９）に供給された電圧を抵抗（３１）を介して受け
る。

上記センザ（２１）の電源供給は、第３図に示した従来
のセンサ（８）と同様に直流電源入力端子（２２）に接
続された外部電源のサージ成分をサージ吸収回路（２３
）で除去し、電源回路（２８）で定電圧に安定化してセ
ンサ回路（２９）に供給するものである。ただし逆接続
破壊防止回路（２４）は、従来のスイッチングダイオー
ド（３）とは異なり、Ｐチャンネル形ＦＥＴ（２５）を
用いて構成されている。

この逆接続破壊防止回路（２４）の動作は次のようにな
る。

直流電源入力端子（２２）に、極性を誤って外部から電
源が接続されると（接地端子に＋、能動端子にー）、抵
抗（２７）の作用によりＰチャンネル形ＦＥＴ（２５）
のゲート電極の電位がソース電極より高くなるので、Ｆ
ＥＴ（２５）は導通せず、電源回路等のセンサ内部回路
は、逆極性電流の流入による破壊から保護される。

一方、直流電源入力端子（２２）に正しい極性で外部電
源を接続すると、Ｐチャンネル形ＦＥ（９） Ｔ　（２５）のソース電極の電位がゲート電極の電位よ
り高くなり、ドレイン〜ソース電極間は導通する。この
ときツェナーダイオード（２６）は、ソース〜ゲート電
極間の電圧が最大定格を越えないようにする。例えば、
この最大定格が６■のときツェナー電圧を５．６■に選
べば、Ｐチャンネル形ＦＥＴ（２５）は、略完全な導通
状態になり、ドレイン〜ソース電極間の電圧降下は約０
．１ｖと小さい。

この結果、本発明のセンサ（２１）の電源入力段の電圧
降下は、従来のスイッヂングダイオードを用いた場合と
比べ約０．１　０．１＝　０．８Ｖと小さくなりる。そ
のためサージ電圧吸収回路（２３）と電源回路（２８）
が、第１図に示す従来のセンサ（８）と同一のものであ
るとすれば、センサ（２１）を動作させることが可能な
外部電源の電圧を、従来より０．８Ｖ程度低くすること
ができる。例えば外部電源の電圧が３■であったとして
もセンサ回路（２９）にば３　−　０．１−０．２−２
．６Ｖが供給できるのでセンザ（２１）の動作（１０） も可能であるし、動作表示灯（３０）も点灯できる。

なお、上記第１図に示すセンサ（２１）の実施例は、直
流電源入力端子（２２）に正電源を加える場合を示した
が、負電源を加える場合は、第２図に示すようにＮチャ
ンネル型ＦＥＴ（２５ａ）を用い、ツェナーダイオード
（２６）の極性を反転して組み込めばよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、Ｐ　（Ｎ）チャンネル形ＦＥＴを用い
ることによりセンサの電源回路の前段に組み込む外部電
源の逆接続破壊防止回路として、電圧降下が従来の約１
／９程度のものを提供できる。この結果、センサを動作
させることができる外部供給電源の電圧範囲の下限を、
例えば、従来の３．８ｖから３■まにまで拡大すること
ができ、この種センサの動作条件を緩やかにし、外部電
源の電圧降下に対して動作の信頼性を高めるとともに、
その設置工事を容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の逆接続破壊防止回路を組み込んだセン
サの回路構成図、第２図は第１図とは極性が異なる電源
に使用する本発明の逆接続破壊防止回路の回路図である
。 第３図は従来のセンザの回路構成図、第４図は本発明の
逆接続破壊防止回路に類似した定電圧回路の回路図であ
る。 （２１）−センサ、 （２２）　−−一直流電源入力端子、 （２４）　一逆接続破壊防止回路、 （２５）・−Ｐチャンネル型ＦＥＴ、 （２６）　−　ツェナーダイオード、 （２７Ｌ−−一抵抗、　　　（２Ｂ）　一電源回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御対象機器から離隔配置され、制御対象機器に検出信
   号を出力するセンサの内蔵電源回路と、その直流電源入
   力端子の間に挿入接続される電源逆接続破壊防止回路で
   あって、 内蔵電源回路側にソース電極を接続し、ゲート電極を抵
   抗を介して接地し、直流電源入力端子の能動端子側にド
   レイン電極を接続したＰ（外部電源が負電源の場合はＮ
   ）チャンネル形ＦＥＴと、このＦＥＴのソース〜ゲート
   電極間に逆バイアス接続されたツェナーダイオードとか
   ら構成されたことを特徴とするセンサの電源逆接続破壊
   防止回路。