JPH03501799A - 過渡抑制器 - 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】 仕出 Ｍ」 本発明は、過電圧状態を消失させるように抑制器がオン・オフを繰り返す電源供 給装置のための過渡抑制器に関するものである。

ｌ更Ｌ１遣 電源供給装置は、代表的には、変動する需要を有する負荷に給電する。ｉ要が変 化したとき、運動エネルギを表わす電流も変化しなければならない、このことは 、供給装置が最大電流で動作しており、負荷が急激に除去されたときに重大な問 題を提起する。システムの要素を損傷し得る電圧過渡が生じる。供給装置の電源 電圧が能動的に調整されているときでさえ、調整器の応答時間は有限であり、電 圧過渡は完全には制御され得ない。

過渡抑制回路は、過電圧状態の発生時に導通ずるツェナー・ダイオード・クラン プを用いてきた。しかしながら、代表的なツェナー遮断電圧は温度と共に変わる 。電圧過渡にきちっと合った制御が必要とされる場合、ツェナー抑制回路は満足 なものではない。

Ｎｅｒｃｅｓｓｉａｎの米国特許は、差動増幅器がシステム電圧に応答し、過電 圧状態の発生と共に、分路抵抗器回路を通して電流を導通するスイッチをオンさ せる、過渡抑制器回路を示している。電圧が正常に戻ると、差動増幅器はオフど なってスイッチを開（、Ｎｅｒｃｅｓｓｉａｎの回路は、電圧が正常よりも大き い限り連続的に留どまる。このような動作は、より高いエネルギ過渡の場合、分 路抵抗器もしくはトランジスタに対し損傷をもたらし得る。

九匪五月１ 本発明によれば、過渡抑制器は、電源供給装置の電源の端子を横切って接続され る抵抗器及びスイッチを有している。＄源電圧に応答する過渡センサ及び制御回 路は、第１の過電圧レベルで前記スイッチをオンし、前記第１の過電圧レベルよ りも小さい第２の電圧レベルにおいて前記スイッチをオフする。特に、好適な実 施例においては、前記第１の過電圧レベル及び前記第２の電圧レベルの双方は前 記電源の正常の定格電圧よりも大きい。

本発明のもう１つの特徴は、ＤＣ電源もしくは直流電源のための過渡抑制器が、 抵抗器、スイッチ及び制御回路を有し、また、ＡＣ電源もしくは交流電源のため の抑制器が、一方の極性の電源電圧に応答する第１の抵抗器、スイッチ及び制御 回路と、反対極性の電源電圧に応答する第２の抵抗器、スイッチ及び制御回路と 、を有することである。

本発明のさらにもう１つの特徴は、センサ及び制御回路が、第１の過電圧状態の 発生時にスイッチを導通させるようバイアスされる比較器を含み、かつスイッチ ング動作におけるヒステリシスを提供する第２の電圧レベルでスイッチがオフさ れるように比較器動作を変更するフィードバック回路を有しているということで ある。

本発明のもう１つの特徴は、制御回路が、前記スイッチのオン・オフ間の遷移を 計数するカウンタと、選択されたカウント値に応答して前記過渡抑制器の動作を 禁止する手段と、を含んでいるということである。

本発明のさらなる特徴並びに長所は、以下の説明並びに図面から容易に明瞭とな るであろう。図において：第１図は、ＤＣ電源を有する電源供給装置のための過 渡抑制器を示すブロック回路図； 第２図は、ＡＣ電源を有する電源供給装置のための過渡抑制器を示すブロック回 路図； 第３図は、過渡抑制器の制御回路を示すブロック回路図； 第４図は、過渡抑制器の動作を示す、時間の関数としての電源電圧のプロット図 ：そして 第５図は、制御回路の部分略図であり、該制御回路内の比較器の好適な実施例を 示す。

直流電源１５を有する電源供給装置が第１図に示されている。電源は２つの端子 １６．１７を有し、それら端子には負荷１８が接続されている。過渡抑制器（サ プレッサー）は、電源端子を横切ってスイッチング・トランジスタ２１のコレク ターエミッタ回路と直列に接続されたエネルギ消散抵抗器２０を含んでいる。感 知及び制御回路２２は、電源１５からの電圧に応答し、トランジスタをオン及び オフに切換えるためにトランジスタ２１のベースに接続された出力を有する。ト ランジスタが導通したとき、抵抗器２０を通る電流は、過渡エネルギを消散して 、電源電圧を降下させる０本発明によると感知及び制御回路２２は、電源の通常 の定格電圧より大きい、第１のもしくは最初の過電圧レベルにおいてスイッチを オンにし、そして同じく電源の通常の定格電圧よりも大きくて良い、より低い電 圧においてトランジスタをオフにする。ターン・オン及びターン・オフの電圧差 は、ここではしばしば、過渡抑制器スイッチにおけるヒステリシスとして言及さ れる。

過渡抑制器もしくはサプレッサの作用は、第４図に時間の関数としての電圧のプ ロットで示されている。２５で示された電源１５の通常もしくは正常電圧は、負 荷１８に与えられる。負荷が除去されたとき、過渡電圧の上昇が２６で生じる。

上部のまたはターン・オン・スレショールド２７において、トランジスタ２１が 導通する。

エネルギは抵抗器２０で消散され、そして電圧は、より低いターン・オフ・スレ ショールド２８まで落下する。

ここに、このより低いターン・オフ・スレショールド２８は、通常もしくは正常 電圧２５よりは高いが、ターン・オン・スレショールド２７よりは低い。トラン ジスタ２１のターン・オフに続いて、電圧は、再度、上昇する。ターン・オン／ ターン・オフ／ターン・オンのサイクルは、電圧が３０で示されたようなターン ・オン・レベルに達するには、システムの電気的運動エネルギ（ｔｈｅ　ｋｉｎ ｅｔｉｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｎｅｒｇｙ）が不充分となるまで継続する 。電圧は次に、電源の特性または図示されない電源調整器によって決定され得る 通常もしくは正常レベル２５まで降下する。抑制器の導通期間は３１で示されて いる、もちろん、ターン・オン・スレショールド２７及びターン・オフ・スレシ ョールド２８の平均値が通常電圧２５より大きい限り、ターン・オフ・スレショ ールド２８は、通常電圧２５のレベルに、またはそれより小さい値に選択され得 る。

電圧レベル２７．２８は、過渡電圧が負荷の要素に与えられないように、そして 抵抗器２０及びトランジスタ２１の電流取扱い及び消散能力を超えるのを避ける ように、選択される０例えば　に出願され 本件出願の譲受人に譲渡されたＫｒ１ｎｉｃｋａｓの踵−−ｊに示されるような ＶＳＣＦ　を気システムにおいては、ＤＣ過渡抑制器は、整流器及びＤＣ／ＡＣ コンバータ間のＤＣリンクと接続され得る。ＤＣリンクは、３８０ボルトの公称 動作電圧を有する。過渡抑制器は、４２０ボルトでターン・オンし、３８０ボル トでターン・オフするように設計され得る。抑制器を通るピーク電流は、７００ アンペア程度であり；ビーク電力消失は、　２００キロワット程度である。

ＡＣもしくは交流電源を有する電気システムのための過渡抑制器が第２図に示さ れている。ＡＣｔ源３５は、端子３６．３７を有する。、を力は負荷３８に供給 される。

２つの抑制器回路３９．４０が、電源端子３６．３７を横切って接続される。電 源端子３６が正であり、端子３７が負であるときは、抑制器回路３９が動作する 。を源端子３７が正であり、端子３６が負であるときは、抑制器回路４０が動作 する。抑制器回路３９のトランジスタ３９ａ及び直列接続されたダイオード３９ ｂは、抑制器４０のトランジスタ４０ａ及びダイオード４０ｂとは反対極性にさ れる。

感知及び制御回路２２が、第３図に簡単化されたブロック図で示されている。過 渡センサ４５は、電源の端子と接続された入力４６．４７を有する。電圧基準４ ８は、システム電圧が比較される安定基準を提供する。過渡の過電圧状態の発生 と同時に、過渡抑制器が非導通であるのを確実にするようシステムの始動時に動 作する制御初期化回路５０と、光アイソレータ４９を介して信号が結合される。

該制御信号は、ドライバ増幅器５２を動作させるよう該制御信号を条件付けるレ ベル・シフト回路５１と接続される。トランジスタ・スイッチ２１は、抵抗器２ ０を通る過渡抑制電流をオン及びオフにするようドライバ増幅器５２によって制 御される。システム状態が必要とするならば、２つまたはそれ以上のトランジス タ２１または抵抗器２０が並列に接続され得る。

抵抗器２０及びトランジスタ２１の定格が無制限の連続動作を許容しない場合に は、サプレッサもしくは抑制器禁止回路５５が設けられる。過渡センサ４５の出 力と接続されたカウンタ５６は、過渡発生の間のターン・オン−ターン・オフの 繰り返しを計数する。過渡が消失されたとき、カウンタはリセットされる。計数 値が選択された成る数を超えたならば、禁止回路５５は、光アイソレータ４９を 通る制御信号を阻止し、過渡抑制器をオフにする。同時に、抑制回路５５からの ５７における信号は、電源供給装置または負荷の要素に対する損傷を避けるため に電源を遮断する。

過渡センサ４５の出力はまた、点線で示されたように、タイマ５９にも接続され 得る。該タイマはスイッチング・トランジスタ２１を通る電流の流れが完全にオ フにされる前に該トランジスタ２１がオンに戻されないように、該スイッチング ・トランジスタ２１に対する最小オフ時間を提供する。

過渡センサ４５は、第５図の回路図に一層詳細に示されている。差動増幅器比較 器６５は、非反転入力端子６６及び反転入力端子６７を有している。電圧基準４ ８は、直列接続された抵抗器６８．６９及び７０の分圧器を介して比較器６５の 入力端子と接続された安定な正の出力を有している。例えば、ＤＣ過渡システム において、電源端子１６及び１７が、直列抵抗器７３．７４を介して、それぞれ センサ入力端子４６．４７と接続される。

比較器６５の出カフ６からのフィードバック抵抗器７５が、反転入力６７と接続 される。

システム電圧がターン・オン・スレショールド２７より小さい場合、比較器６５ の出力は低レベルである。過渡電圧状態が生じて、システム電圧がターン・オン ・スレショールドまで上昇したとき、比較器６５の出力は高レベルとなる。これ により、点７７において光アイソレータ４９に対し、かつ分離トランジスタ７８ を介してカウンタ５６に対し、制御信号が出力される。カウンタ５６は、プリセ ットを有する商業用平均２進カウンタである。比較器６５の出カフ６における高 電圧は、フィードバック抵抗器７５を介して反転入力６７に結合されて、比較器 の動作パラメータをシフトし、これにより、端子１６．１７における電圧は、比 較器出力が低レベルになる前にターン・オン・スレショールド２８まで降下する はずである。抑制器もしくはサプレッサのターン・オン、ターン・オフの繰り返 しは、上述したように過渡が消失されるまで継続する。

第２図のＡＣすなわち交流システムにおいて、過渡抑制器３９に対するセンサの 入力は、端子３６での高い正電位に応答するよう接続されるが、抑制器４０のセ ンサに対する接続は、端子３７での高い正電位に応答する。

ＦＩＧ、　４ 補正書の翻訳文提出書く特許法第１８４条の７第１項）平成　２年　６月２５日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷に接続されかつ過電圧の過渡を受ける２つの端子を有した電源を有す る電源供給装置において、過電圧エネルギを消失させるために抵抗器並びに該抵 抗器を前記端子を横切って接続するスイッチを有した過渡抑制器であって、 電源電圧に応答し、第１の過電圧レベルで前記スイッチをオンし、前記第１の過 電圧レベルよりも小さい第２の電圧レベルにおいて前記スイッチをオフする過渡 センサ及び制御回路を含むように改良された過渡抑制器。
2. （２）前記電源は正常の定格電圧を有し、かつ前記第１の過電圧レベル及び前記 第２の電圧レベルの双方は前記正常の定格電圧よりも大きい特許請求の範囲第１ 項記載の過渡抑制器。
3. （３）前記抑制器が、抵抗器、スイッチ及び制御回路を有したＤＣ電源のための 特許請求の範囲第１項記載の過渡抑制器。
4. （４）前記抑制器が、第１の抵抗器、スイッチ及び一方の極性の電源電圧に応答 する制御回路を有し、そして第２の抵抗器、スイッチ及び反対極性の電源電圧に 応答する制御回路を有する、ＡＣ電源のための特許請求の範囲第１項記載の過渡 抑制器。
5. （５）各抵抗器及びスイッチと直列に接続され反対の電源電圧で導通するよう極 性付けられたダイオードを有した特許請求の範囲第４項記載の過渡抑制器。
6. （６）前記スイッチは、前記ダイオードの導通と共に導通するよう極性付けられ たトランジスタである特許請求の範囲第５項記載の過渡抑制器。
7. （７）前記センサ及び制御回路が： ２つの入力、並びに高及び低状態を有する１つの出力を有した比較器と； 該比較器の入力と接続される基準電位源と；前記電源供給装置の一方の端子を前 記比較器の一方の入力に接続する手段と； 前記電源供給装置の他方の端子を前記比較器の他方の入力に接続する手段と、を 含み、 前記比較器は、前記電源電圧が前記第１の適電圧レベルよりも小さい場合に前記 比較器の出力が一方の状態を有し、かつ前記電源供給装置の電圧が前記第１の適 電圧レベルにある場合に前記比較器の出力が他方の状態にシフトするように前記 基準電位源によりバイアスされ；さらに、前記電源供給装置の電圧が前記第２の 電圧レベルに降下するまで前記比較器の出力が前記一方の状態に戻らないように 、前記比較器の出力及び前記比較器の入力間に接続されて前記比較器のバイアス を変更するフィードバック回路、を含んだ特許請求の範囲第１項記載の過渡抑制 器。
8. （８）前記制御回路は、 前記スイッチのオン・オフ間の遷移を計数するカウンタと、 該カウンタに応答して前記過渡抑制器の動作を禁止する手段と、 を含んだ特許請求の範囲第１項記載の過渡抑制器。