JPH0865876A - 過電流保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【図面】 異常電流の発生の検出と遮断を行い、同時に
異常発生状況を表示できる、省スペース、低コスト、メ
ンテナンスフリーな電子回路の焼損防止用の装置を提供
する。 【構成】 半導体素子のセンスFET１から分流した電流
を電流／電圧変換部２で変換し、変換された電圧レベル
と基準電圧７とを比較する比較器３と、基準電圧７の設
定値を超えるとセンスFETをゲートOFFしてボード10への
電流をOFFすると同時に、異常信号８を出力する制御論
理回路４と、異常信号８を受け取るとパワーOFF信号11
によって電源12をOFFすると同時に異常状況を表示す
る、異常監視並びに異常表示ユニット５と、を設けた過
電流保護装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子回路において、異
常電流の検出を行い、電源を給電する電流経路を遮断
し、かつ同時に異常の発生状況を表示する過電流保護装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路が形成されたプリント配線ボー
ドの焼損の原因の１つに、異常電流の発生がある。それ
は、電流を供給する電源のバイパスコンデンサに積層セ
ラミックコンデンサなどを用いているために、積層セラ
ミックコンデンサの電極のショートが起こり異常な電流
を発生させてしまうからである。その場合には、電極の
ショートによる過電流即ち異常電流が発生し、プリント
配線ボードを発熱させ、次にプリント基板を炭火させる
というサイクルを繰り返し、ついには６〜７Ａ程度の過
電流によって発火を引き起こすという経過を辿ることが
経験的に分かっている。

【０００３】例えば、図２に示すように、マザーボード
６に接続される複数の電子回路を形成するボード10が１
〜ｎ存在する場合、過電流つまり何らかの原因によって
発生する異常電流による焼損の可能性のあるボード10に
関しては、ボード10内に即時に遮断するヒューズ回路等
を設けて発火の防止を図っているのが通常である。しか
し、外部より購入したボード１０には、こうした保護回
路をもたないものが多い。そこで、図３に示すように、
各ボード10毎に小電流容量の例えばプリント配線ボード
としては発火に至らない６Ａ以下の電流容量の電源12を
分散してもたせるか、或いは図４に示すように、１つの
大電流容量の電源12に対して各ボード10の電流経路中
に、ヒューズ又はサーキットブレーカ13で保護素子とし
てのプロテクション部を設ける。

【０００４】ところが、(1)図３に示すような分散型電
源による給電方式では、ボード10の数だけ電源12が必要
となり、その設置スペースも多くとられ、更には費用が
かさむ。(2)また、図４に示すような集中型電源による
給電方式において、ヒューズ13を用いた場合、２Ａ程度
の消費電力のボード10に対しては即時遮断ヒューズは存
在するが、５Ａ程度の消費電力のボード10に対応できる
性能の即時遮断ヒューズは存在せず、ヒューズとしての
作動時間にかなりの遅延を来すため確実に発火を未然に
防止できる安全性が得られない。(3)そしてヒューズを
用いた場合、作動し終えたヒューズの交換が必要であ
り、(4)またサーキットブレーカを用いた場合も、その
設置スペースが多く必要であるばかりか、遮断作動後は
手動によって復帰させてやらねばならない、といった欠
点を従来技術は有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】異常電流が発生するこ
とで、電子回路を構成しているプリント配線ボード等が
焼損してしまうことを未然に防止せねばならないのは、
品質や信頼性の向上の面からも、また安全性確保の点か
らも極めて大切なことである。当該ボード自体の不燃性
を高める工夫も多くなされてきたが、材料の選択やコス
トの面で限界があった。更には近時のように、多機能で
小型化されたものや、高密度実装のボードを多数必要と
する大規模なものが求められるようになると、従来技術
のヒューズやサーキットブレーカ等を用いた異常電流か
らの焼損防止対策の実施では、設置スペースを多く必要
としたり、コストがかさんだり、メンテナンスが非効率
である、といった問題点を有していた。

【０００６】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、異常電流により電子回路が破損する可能性のある、
例えば、電子回路が形成されたプリント配線ボードの焼
損を未然に防止するために、異常電流の発生の検出を行
って、即時に遮断を行い、かつ同時に異常発生の状況を
表示する、少ないスペースで、低コストで、メンテナン
スフリーな回路装置を提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の、異常電流の発
生する電子回路の形成されたプリント配線ボードの焼損
を防止する保護回路においては、市販の汎用品の中の半
導体素子であるセンスFET（Field−Effect Transisto
r）を用いた。図１に示すように、センスFETから分流さ
れた電流を電圧に変換する電流／電圧変換部に入力し、
変換された出力電圧は次の比較器に入力される。変換さ
れた電圧は、基準電圧と比較される。異常電流が発生す
るとセンスFETで分流される電流も異常に増加する。そ
して変換された電圧レベルが基準電圧として設定された
値を超すと、次の制御論理回路では異常時ゲートOFF信
号を出力し、センスFETのゲートをOFFする。

【０００８】そのことで、センスFETを通じて電源から
給電されていた当該ボードへの電流をOFFしてしまう。
また同時に、当該制御論理回路からは異常信号が出力さ
れ、その異常信号が入力された異常監視並びに異常表示
ユニットは、パワーOFF信号を出力して電源全体をOFFし
てしまう。それに併せて異常発生状況を異常表示ユニッ
ト上に表示する。

【０００９】

【作用】

(1)異常電流が発生したときに、メインの電源から給電
されている電流を即時に遮断してOFFにする素子として
半導体素子であるセンスFETを使用したが、分流される
電流は1／1,000程度と少なく、またそれを用いて電圧変
換するのできめ細かい制御が可能であり、検出感度がよ
くヒューズのような作動遅延がない。 (2)検出感度がよいので、焼損には至らない程度の短時
間の間異常電流が何らかの理由で発生した場合でも、確
実に漏らすことなく検出し遮断し、異常発生状況を表示
するので、異常発生箇所の特定が容易に可能となった。 (3)異常電流の発生を監視したい対象回路が多数あって
も、センスFETを用いたためスペースが少なくて済むば
かりか、どこか１カ所に異常が発生しても、全体に給電
している電源もOFFできるので、より安全性が向上し
た。

【００１０】

【実施例】図１に、本発明の実施例の基本構成となるブ
ロック図を示す。 (1)本実施例では、異常電流によって焼損する可能性の
ある電子回路を形成した複数のプリント配線ボード10に
対し、集中型電源給電方式によって電流を供給するマザ
ーボード６に焼損を未然に防止することを目的に設け
た、異常電流の検出と遮断並びに異常表示回路装置につ
いて述べる。 (2)図２に示すように、各ボード10への電流の供給は、
マザーボード６に接続された電源12から当該マザーボー
ド６を通じて行われる。本発明の異常電流の検出と遮断
回路は、まとめてマザーボード６上に設ける。

【００１１】次に、(3)図１に示すように、各ボード10
に電源12からの給電を行い電流を供給する保護素子とし
て、本発明では、汎用品として市販されているセンスFE
T１を用いた。センスFET１から分流された1／1,000程度
の電流は次の電流／電圧変換部２に入力され電圧に変換
され、そこからの出力電圧は、その次の比較器３に入力
される。そして、比較器３では基準電圧７と比較する。
基準電圧７とは、異常電流として検出すべき値を電圧換
算して設定した値である。異常電流が発生するとセンス
FET１から分流される電流値も比例して異常に増加す
る。そしてその電流から変換された電圧のレベルが基準
電圧７として設定された値を超すと、次の制御論理回路
４では、異常時ゲートOFF信号９を出力しセンスFET１の
ゲートをOFFする。

【００１２】次に、(4)センスFET１のゲートがOFFされ
ると、センスFET１を通じて電源12から給電されていた
当該ボード10への電流をOFFしてしまう。また同時に、
当該制御論理回路４からは異常信号８が出力され、異常
信号８が入力された異常監視並びに異常表示ユニット５
は、パワーOFF信号11を出力して電源12をOFFしてしま
う。そして、異常発生の状況を異常表示ユニット上に表
示することができる。当該異常表示ユニットは、マザー
ボード６上ではなく外部の最適な位置に設けることがで
きる。

【００１３】(5)本発明の、過電流保護装置は、ボード
１０単体のみの場合でも使用でき、また電子回路を形成
するボード１０は何枚あってもセンスFET１を増やして
いけばよい。更には、何枚づつかのボード１０のグルー
プ毎に分割して設けることも可能である。 (6)また、本発明の、過電流保護装置は、プリント配線
ボードによって形成された電子回路のみに限らず、他の
電子回路の異常電流の発生による焼損からの保護回路装
置として使用することができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。 (1)ヒューズやサーキットブレーカに比較すれば、保護
素子に半導体素子であるセンスFETを使用したことで、
回路構成に必要とするスペースを極めて少なくすること
ができた。 (2)センスFETは、汎用品として一般的に多量に販売され
ているものなので、低価格であり、使用数が増加しても
ほとんどコストアップの要因とはならなくなった。 (3)ヒューズのように作動に対する遅延時間がないの
で、異常電流の発生を検知し遮断することが、感度良く
しかも確実に行えるようになった。 (4)従って、対象となる電子回路を形成したボード等が
多数となっても容易に対応することが可能となった。

【００１５】(5)ヒューズやサーキットブレーカを保護
素子とした従来技術の場合は、作動後にヒューズを取り
替えたり、或いはサーキットブレーカの設定を元に戻す
ことを、異常発生のその都度行う必要があった。半導体
素子であるセンスFETを保護素子とした本発明では、セ
ンスFETの特性に何等の変化も来さないので、そのまま
繰り返し使用することができる。従って、異常発生の都
度の保護素子部分に対する“メンテナンスフリー”が実
現でき、効率が向上したと同時に取り替えのヒューズを
常に用意しておかなければならない煩わしさからも解放
された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】集中型電源供給方式でボードに電流を供給する
構成を示す概念図である。

【図３】従来技術の分散型電源供給方式のブロック図で
ある。

【図４】従来技術の集中型電源供給方式のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ センスFET ２ 電流／電圧変換部 ３ 比較器 ４ 制御論理回路 ５ 異常監視並びに異常表示ユニット ６ マザーボード ７ 基準電圧 ８ 異常信号 ９ 異常時ゲートOFF信号 10 ボード 11 パワーOFF信号 12 電源 13 ヒューズ又はサーキットブレーカ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過電流による電子回路の焼損を防止する
   保護回路において、 半導体素子であるセンスFET（１）から分流された電流
   を電圧に変換する電流／電圧変換部（２）と、 変換された電圧レベルが基準電圧（７）を超えるか否か
   を比較する比較器（３）と、 過電流により基準電圧（７）の設定値を超えたとき、セ
   ンスFET（１）をゲートOFFしてボード（10）への電流を
   OFFすると同時に異常信号（８）を出力する制御論理回
   路（４）と、 異常信号（８）を受け取るとパワーOFF信号（11）によ
   って電源（12）をOFFすると同時に異常状況を表示す
   る、異常監視並びに異常表示ユニット（５）と、 を具備することを特徴とする過電流保護装置。
2. 【請求項２】 電子回路を構成する複数のボード（10）
   が接続される集中型電源供給方式のマザーボード（６）
   に設けた請求項１記載の過電流保護装置。