JPH0746981Y2 - 過電流保護回路装置 - Google Patents

過電流保護回路装置

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JPH0746981Y2
JPH0746981Y2 JP8407689U JP8407689U JPH0746981Y2 JP H0746981 Y2 JPH0746981 Y2 JP H0746981Y2 JP 8407689 U JP8407689 U JP 8407689U JP 8407689 U JP8407689 U JP 8407689U JP H0746981 Y2 JPH0746981 Y2 JP H0746981Y2
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circuit
transistor
signal
short
short circuit
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JPH0324724U (ja
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東志一 神谷
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サンクス株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、出力電流を断続処理するトランジスタを備
えたスイッチング回路において、トランジスタに短絡等
に起因して過負荷が与えられこれが破損されるのを防止
することができ、しかもノイズ信号によっては、スイッ
チング回路は誤作動なく機能するように工夫された過電
流保護回路装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種のものとして、第4,5図に示すもの(第1
例)が提案されている。即ち、この従来技術にあって
は、出力負荷RAに短絡などにより過電流が流れると過電
流読取用素子としての抵抗RBには、短絡電流(I)×抵
抗RB分の電圧が発生し、トランジスタTr2をONさせ、エ
ミッタ側に電流が流れ、これをマイコンC.P.Uが検知し
て出力制御するものであって、この際、開閉用スイッチ
ング素子としてのトランジスタTr1へは通信されず、内
装されたタイマーにより予じめ設定した時間のみ待機さ
せ設定時間T1経過後に、過電流が供与される危険な状態
が解除されたか否かを検出するため、微小時間T2だけチ
ェック信号を発信する。
これにより、トランジスタTr1の発熱による破損を防止
し、しかも依然として過電流が供与されている状態であ
れば、トランジスタTr1への通信を見合わせることを継
続し、過電流の危険性が解除されておればトランジスタ
Tr1が開閉動作を再開しうる状態に回復させるものであ
った。
また、別の従来技術としては、たとえば、第6,7図に見
るように、実開昭63-3630号公報によって提案されたも
の(第2例)がある。この考案は、同様なスイッチング
機能を備えた半導体回路において、過電流の供与により
開閉用トランジスタTr1が破損されるのを防止するため
のものであって、第6図に示す通りの構成で、光電スイ
ッチ本体8と、開閉用トランジスタTr1のベース側との
間に遅延回路12をのぞませ、この回路12の遅延信号a′
を、過電流検知信号Cとともに、ANDゲート13に通信し
うるようにして、トランジスタTr1に過負荷が与えられ
た際には、一定時間以上過電流信号Cが出力され、タイ
マー回路7はトランジスタTr1を所定時間だけOFFさせる
もので、過電流がトランジスタTr1に流れていない状態
でこれがOFFされ、たとえば突入電流などによる開閉操
作の誤作動の発生を未然防止するものであった。
〔考案が解決しようとする問題点〕
上述した従来の技術は、いずれも過電流による開閉用ト
ランジスタの破損を防止するためのものである点で共通
しているが、依然として未解決の問題点があった。
即ち、第1例のものにあっては、短絡検知用トランジス
タTr2がONするとマイコンC.P.Uがこれを全て短絡信号と
判断し、保護機能を働かせるため安全性は高いと言える
ものの、突入電流やノイズ電流の際にも開閉用のトラン
ジスタTr1が不作動となり、その機能低下が問題となっ
ていた。
また、第2例のものにおいても、一時的な突入電流を短
絡電流と誤認して、トランジスタTr1の正常な作動を阻
止することは未然防止できるものであるとはいえ、トラ
ンジスタTr1に供与された過電流の内、継続性のある短
絡電流をノイズ電流と区別して判断し、回路の迅速な回
復を図り効率低下の防止を達成することはできないもの
であった。
〔問題点を解決する手段,作用〕
この考案は、前記の第1,第2例にみられる従来技術にお
ける未解決の点を解消するものであって、その構成上の
特徴は、次の通りである。
1.検出信号発生手段に接続された出力コントロール回路
手段に開閉スイッチング用のトランジスタを接続させる
と共に、当該トランジスタに供与された過電流に応動す
る短絡検出用のトランジスタを備えた過電流保護回路に
おいて、 (1)短絡検出用のトランジスタからの短絡信号によっ
て、時間設定回路手段により第1の動作時間を設定する
と共に、第1のタイマーにより所定時間クロック信号を
通過させる第1のゲート手段, (2)前記第1のゲートからのクロック信号をゲートの
制御信号とすることにより、短絡検出用のトランジスタ
からの短絡信号を、間欠的に通過させる第2のゲート手
段, (3)前記第1のゲートからのクロック信号および第2
のゲートからの短絡信号をカウントする第1および第2
のカウンタ手段, (4)前記第1および第2のカウンタ手段からの信号を
等しいか否かを比較する比較回路手段, (5)第1の動作時間の間前記比較結果に基づき、等し
ければ短絡信号と判断し、出力コントロール回路手段を
OFFさせ、等しくなければこれをノイスと判断し、出力
コントロール回路と検出部との通信を有効にさせるよう
にする判別回路手段, からなることを特徴とする過電流保護回路装置。
2.判別回路手段において、判断した短絡信号を記憶手段
に記憶させ、第2のタイマー手段により第2の時間設定
を行ない所定時間経過後に短絡状態が継続しているか否
かを判定する作業を実行し、短絡状態が継続していると
判断した際には、前記時間設定回路手段および出力コン
トロール回路手段のいずれをもOFFのままとして、再度
第2のタイマー手段による時間設定を実施し、短絡状態
の検証を反復し、また、短絡状態が解除されたと判断し
た際には、出力コントロール回路と検出部との通信を有
効にさせると共に、記憶回路手段および第1,第2の各カ
ウンタ手段をリセットさせるようにした第2の判別回路
手段を具備した前記(1)記載の過電流保護回路装置。
従って、ノイズもしくは、短絡電流による回路装置の破
損を防止できるばかりでなく、突入電流やノイズ電流が
短時間供与されたに過ぎない場合は、迅速に開閉動作を
回復できるように復帰させることができるものであり、
短絡電流に基因する際には、これを報知しその安全性を
確保しうるものである。
〔実施例〕
次に、この考案の一実施例について、第1図〜第3図に
基づいて説明する。
基準電源VAを負荷抵抗RAを介して、開閉スイッチング用
のトランジスタTr1のコレクタ側に接続する一方、該ト
ランジスタTr1のエミッタ側を、端子Nを介して過電流
検出抵抗R1を接続し、その他端を接地させる。
また、このトランジスタTr1のベース側を抵抗R2を介装
して出力コントロール回路OPに接続させ、該出力コント
ロール回路OPにより、検出信号およびトリガ信号等の発
生回路を具備してなる検出部Cを制御自在とする一方、
当該出力コントロール回路OPに一点破線で包囲して示す
マイクロプロセッサなどの制御手段C.P.Uを接続させ、
また、前記トランジスタTr1のベース側と抵抗R2との間
を分岐させ、トランジスタTr1のベース電位をクランプ
するダイオードDを接続し、これを抵抗R3を介して接地
させると共に、当該ダイオードDと抵抗R3の間の分岐ラ
インを、短絡検出用のトランジスタTr2のベース側に接
続させ、当該トランジスタTr2のエミッタ側を接地する
一方、コレクタ側を前記制御手段C.P.Uに接続させたも
のであって、当該制御手段C.P.U内においては、負荷抵
抗RAを経て与えられた電流がノイズによるものかあるい
は短絡によるものかを判別し、ノイズ電流または突入電
流であると判定した場合にのみ当該回路装置が通常の開
閉スイッチング機能をもつ通常の動作状態に復帰できる
ものであり、短絡による過電流がその要因であると判定
した際には、トランジスタTr1の損傷を回避させ、出力
を保護できるものである。
この動作手順については、第2図を中心に、第1図およ
び第3図をもって説明する。
前記の如く構成された検出部Cから検出物の検出信号が
出力されると、出力コントロール回路Cを介してトラン
ジスタTr1はONとなる。
この状態で基準電源VAからの電流は負荷RAよりトランジ
スタTr1を経由し、過電流検出抵抗R1を経てアースされ
る。
ところで、たとえば負荷抵抗RAにノイズもしくは短絡な
どによる異常状態が発生して、過電流がトランジスタTr
1に流れると、抵抗R1がこの過電流を検出する。
この時トランジスタTr1のベース電圧は、トランジスタT
r1のベース・エミッタ間電圧VBE1と突入・短絡電流Iと
過電流検出抵抗R1によりVBE1+I×R1と表される。
つまり、突入・短絡電流Iが大きいほどトランジスタTr
1のベース電圧は高くなる。
ここで、ダイオードDとトランジスタTr1について説明
する。
トランジスタTr1のベース電圧の最大値は、トランジス
タTr2のベース・エミッタ間電圧VBE2と、ダイオードD
の順方向電圧VFにより決定される。
つまり突入・短絡電流でトランジスタTr1のベース電圧
が高くなりVBE2+VFを越えようとすると、そこでクラン
プされトランジスタTr1のベース電圧はVBE2+VFに保た
れる。
同時にトランジスタTr1のベース電流は、トランジスタT
r2のベースへ流れ込み、トランジスタTr2がONすること
により、負荷が短絡したことをC.P.Uに知らせる。
また、この時トランジスタTr1はベース電圧が一定であ
るため、定電流回路として働き、N点を流れる電流は
(VBE2+VF−VBE1)/R1となる。
そのためトランジスタTr1に一定以上の電流が流れない
ようになり、負荷の短絡や瞬時の突入電流から保護され
る。
ここにおいて、制御手段C.P.U内においては、以下の各
ステップが実行される。
ステップ1. 時間設定回路1が設定時間Tw1を設定し、スタート信号
をプログラム性タイマー2に通信する。
ステップ2. プログラム性タイマー2からの信号により一定時間Tw1
だけクロック発生回路3においてクロック信号がゲート
A4に供与されると共に、前記タイマー2からも時間信号
が該ゲートA4に供与され、ゲートA4が設定時間Tw1間だ
け開放され、そのクロック信号がゲートB5に通信され
る。
ところでゲートB5は直接検出用トランジスタTr2に接続
されており、ゲートA4からの信号受信の際にのみ開くも
のである。
ステップ3. 次に、ゲートA4からのクロック信号はゲートA4よりカウ
ンタB6に、またゲートB5からの短絡検出信号はカウンタ
A7に伝達され、各カウンタA7,B6からの信号が比較回路
8に通信され、該回路8で両信号が等しいか否かを比較
する。
ステップ4. 比較回路8からの信号を受信して判別回路A9において各
カウンタA7,B6よりの信号が等しければ、これを短絡電
流と判定し、短絡判別信号を出力すると共に、出力コン
トロール回路OPの出力をOFFとし、検出部Cおよびトラ
ンジスタTr1の損傷を阻止する。
同時に、この短絡判別信号を記憶回路10にメモリーさ
せ、更に、タイマー11により時間Tw2を設定し、出力コ
ントロール回路OPを時間Tw2経過後にONにするようにセ
ットする。
また、判別回路A9において各カウンタA7,B6よりの信号
が等しくなければ、カウンタA7,B6をそれぞれリセット
し通常の検出状態に回復される。
即ち、検出用トランジスタTr2よりの過電流検出信号の
入力により、これがたとえば突入電流その他のノイズな
どによる一過性のものであるか、短絡電流のように持続
性のあるものかを判別するに当たって、時間設定回路1
により時間Tw1を設定し、その時間Tw1の期間が終了する
前に検出用トランジスタTr2からの検出信号が通信され
なくなれば、過電流の発生原因がノイズによるものと判
断し通常の検出状態に回復し、ノイズによって不用意に
トランジスタTr1がOFFされることを防止している。
ステップ5. 時間Tw2経過後に出力コントロール回路OPがONされると
トランジスタTr1がONとなる。
そして、判別回路B12においては、前記記憶回路10から
の短絡判別信号と、検出用トランジスタTr2よりの検出
信号とにより、依然として短絡状態であるかどうかを判
別し、短絡状態であると判断した場合には、前記時間設
定回路1の動作をOFFとさせると共に、出力コントロー
ル回路OPについてもOFFさせ、トランジスタTr1をOFFさ
せる。
そして、再度タイマー11により時間Tw2を設定し、短絡
状態が続く限りこのステップを繰り返すものである。
これによって、一度短絡状態であると判断した後は、所
定時間Tw2おきにトランジスタTr1をONさせ短絡状態か否
かを判断して、短絡状態と判断した場合には再度すぐに
トランジスタTr1をOFFさせるため、トランジスタTr1に
過負荷を与えず済むようになる。
またTw2経過後に、短絡状態が解消されてトランジスタT
r2からの検出信号がなかった場合には短絡状態でないと
判断して、記憶回路10及び各カウンタA7,B6をそれぞれ
リセットすると共に、出力コントロール回路OPと、検出
部Cとの通信を復帰させる。
そのため、短絡状態が解消された場合には速やかに通常
の検出状態に復帰することができる。
判別するに当って、時間設定回路1により時間Tw1を設
定し、設定時間Tw1以内に検出用トランジスタTr2よりの
信号が通信されなくなれば、過電流の発生原因がノイズ
によるものと判断し通常の動作に復帰するが、もしも、
この設定時間の間継続して検出信号が供与されていれ
ば、これを危険な短絡電流と判断し、出力コントロール
回路OPをOFFとしてその安全性の向上を図ったものであ
る。
なお、この実施例において、トランジスタTr1のベース
電位をクランプさせる手段として、ダイオードDを採用
したものについて説明したが、LEDを使用し、出力表示
灯と兼用すれば一層効果的であるといえる。
また、実施例では短絡状態を検出した後、一定時間Tw2
毎にトランジスタTr1を一瞬だけONすることにより短絡
状態が継続しているか否かを判断しているが、一定時間
Tw3の間トランジスタTr1をONすることにより短絡状態の
継続を判断するようにしても同様の効果が得られるもの
であることはいうまでもない。
〔考案の効果〕
この考案は、以上のように構成されているので開閉用ト
ランジスタに与えられた過電流のうち、ノイズ電流およ
び突入電流によるものについては出力コントロール回路
と検出部との通信を有効に回復させ、その効率の低下を
防止できるものであり、また、この過電流が故障などに
よる長時間にわたる短絡電流によるものと判定される場
合には、全回路装置を停止させたままとし、トランジス
タを含む回路素子の破損を安全に防止しうるものでノイ
ズに基因する誤動作の発生を阻止しうる優れたものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案にかかる過電流保護回路図、第2図は
そのフロー図、第3図は端子N点での動作波形図、第4
図〜第7図は従来技術における同様の回路図およびその
各動作波形図を示すものである。 VA……基準電源 RA……負荷抵抗 Tr1……開閉スイッチング用のトランジスタ Tr2……短絡検出用のトランジスタ R1……過電流検出抵抗 D……ダイオード C.P.U……制御手段

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】検出信号発生手段に接続された出力コント
    ロール回路手段に開閉スイッチング用のトランジスタを
    接続させると共に、当該トランジスタに供与された過電
    流に応動する短絡検出用のトランジスタを備えた過電流
    保護回路において、 (1)短絡検出用のトランジスタからの短絡信号によっ
    て、時間設定回路手段により第1の動作時間を設定する
    と共に、第1のタイマーにより所定時間クロック信号を
    通過させる第1のゲート手段, (2)前記第1のゲートからのクロック信号をゲートの
    制御信号とすることにより、短絡検出用のトランジスタ
    からの短絡信号を、間欠的に通過させる第2のゲート手
    段, (3)前記第1のゲートからのクロック信号および第2
    のゲートからの短絡信号をカウントする第1および第2
    のカウンタ手段, (4)前記第1および第2のカウンタ手段からの信号を
    等しいか否かを比較する比較回路手段, (5)第1の動作時間の間前記比較結果に基づき、等し
    ければ短絡信号と判断し、出力コントロール回路手段を
    OFFさせ、等しくなければこれをノイズと判断し、出力
    コントロール回路と検出部との通信を有効にさせるよう
    にする判別回路手段, からなることを特徴とする過電流保護回路装置。
  2. 【請求項2】判別回路手段において、判断した短絡信号
    を記憶手段に記憶させ、第2のタイマー手段により第2
    の時間設定を行ない所定時間経過後に短絡状態が継続し
    ているか否かを判定する作業を実行し、短絡状態が継続
    していると判断した際には、前記時間設定回路手段およ
    び出力コントロール回路手段のいずれをもOFFのままと
    して、再度第2のタイマー手段による時間設定を実施
    し、短絡状態の検証を反復し、また、短絡状態が解除さ
    れたと判断した際には、出力コントロール回路と検出部
    との通信を有効にさせると共に、記憶回路手段および第
    1,第2の各カウンタ手段をリセットさせるようにした第
    2の判別回路手段を具備した請求項1記載の過電流保護
    回路装置。
JP8407689U 1989-07-19 1989-07-19 過電流保護回路装置 Expired - Lifetime JPH0746981Y2 (ja)

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JPH0324724U JPH0324724U (ja) 1991-03-14
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035564A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 New Japan Radio Co Ltd スイッチング駆動回路の短絡保護回路
KR20230099304A (ko) * 2021-12-27 2023-07-04 주식회사 현대케피코 솔레노이드 전원단 감시 제어 방법 및 시스템

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