JPH09305246A - 過電流制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源立ち上げ時、負荷の最大電流よりも大き
い電流を考慮する必要があったため、大型電源を設計し
なければならない 【解決手段】 過電流検出抵抗Ｒ１１の両端に、最大電
流検出抵抗Ｒ１２およびリレー接点ｒ２を直列に接続し
て過電流検出回路２０を構成する一方、スイッチ１２の
オンによる電源立ち上げ時と同時に、スイッチ１８をオ
ンしてバッテリ１９からの電源供給を開始し、遅延リレ
ー２５およびリレー２６からなる過電流検出値設定回路
２７により、電源立ち上げ時から一定期間の間は過電流
検出抵抗Ｒ１１および最大電流検出抵抗Ｒ１２の並列合
成抵抗値に基づく第１の過電流検出値を設定し、一定期
間の経過後はリレー接点ｒ２をオープンにして過電流検
出抵抗Ｒ１１の抵抗値に基づく第２の過電流検出値を設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過電流制御回路に
関し、特に直流安定化電源回路における過電流制御回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直流安定化電源回路における過電流制御
回路の従来例を図４に示す。図４において、交流電圧が
印加される入力端子４１ａ，４１ｂには、入力スイッチ
４２の一端が接続されている。この入力スイッチ４２の
他端には、トランス４３の一次側が接続されている。ト
ランス４３の二次側には、ダイオード整流回路４４およ
びバッテリ充電器４５が接続されている。ダイオード整
流回路４４の正側出力端には平滑コイルＬ４１の一端が
接続され、その負側出力端には負側出力端子４６ｂが接
続されている。

【０００３】平滑コイルＬ４１の他端には、平滑コンデ
ンサＣ４１の一端、逆流防止用ダイオードＤ４１のカソ
ード、過電流検出抵抗Ｒ４１の一端および過電流制御ト
ランジスタＱ４１のエミッタがそれぞれ接続されてい
る。平滑コンデンサＣ４１は、その他端が負側出力端子
４６ｂに接続されて平滑コイルＬ４１と共に平滑回路４
７を構成している。逆流防止用ダイオードＤ４１のアノ
ードは、バッテリ充電器４５の出力端に接続されてい
る。このバッテリ充電器４５の出力端と負側出力端子４
６ｂとの間には、バッテリ４８が接続されている。

【０００４】過電流検出抵抗Ｒ４１の他端には、過電流
制御トランジスタＱ４１のベース、ドライブ用トランジ
スタＱ４２のエミッタおよびｎ個のレギュレータ用トラ
ンジスタＱ４３-1〜Ｑ４３-nの各コレクタがそれぞれ接
続されている。過電流検出抵抗Ｒ４１および過電流制御
トランジスタＱ４１は、負荷に流れる過電流を検出する
過電流検出回路４９を構成している。過電流制御トラン
ジスタＱ４１のコレクタおよびドライブ用トランジスタ
Ｑ４２ベースは共通接続され、さらに安定化ブロック回
路５０の出力端に接続されている。

【０００５】レギュレータ用トランジスタＱ４３-1〜Ｑ
４３-nはレギュレータ回路５１を構成しており、これら
トランジスタには放熱フィン５２が取り付けられてい
る。レギュレータ用トランジスタＱ４３-1〜Ｑ４３-nの
各エミッタには、トランジスタバランス用抵抗Ｒ４２-1
〜Ｒ４２-nの各一端が接続されている。トランジスタバ
ランス用抵抗Ｒ４２-1〜Ｒ４２-nの各他端は共通接続さ
れ、さらに正側出力端子４６ａに接続されている。正
側，負側出力端子４６ａ，４６ｂには、安定化回路５０
の２つの入力端が接続されている。

【０００６】上記構成の直流安定化電源回路は、入力ス
イッチ４２をオンすると、入力端子４１ａ，４１ｂを介
して入力される交流電圧を降圧しかつ整流し、出力端子
４６ａ，４６ｂに接続されている負荷（図示せず）に対
して安定した電力を供給するとともに、停電等によって
交流電圧の供給が停止すると、負荷に対してバッテリ４
８より電力を供給するようになっている。以下、その具
体的な回路動作について説明する。

【０００７】先ず、入力スイッチ４２をオンすると、入
力端子４１ａ，４１ｂを介して交流電圧がトランス４３
の一次側に入力され、このトランス４３において必要な
電圧に降圧される。この降圧された電圧は、ダイオード
整流回路４４によって整流され、さらに平滑回路４７に
よって平滑される。この平滑された電圧に基づく電流は
過電流検出回路４９を流れ、さらにレギュレータ回路５
１に流れ込む。

【０００８】このレギュレータ回路５１からの電圧は正
側出力端子４６ａから出力されるとともに、安定化回路
５０に供給される。安定化回路５０では、出力電圧が設
定されている電圧になるようにドライブ用トランジスタ
Ｑ４２を通してレギュレータ用トランジスタＱ４３-1〜
Ｑ４３-nを制御している。また、平滑回路４７と過電流
検出回路４９との間に接続されたバッテリ４８は、交流
電源にて動作中はバッテリ充電器４５によって充電され
る。

【０００９】ここで、過電流検出回路４９の動作は、過
電流状態が起きると、過電流検出抵抗Ｒ４１の降下電圧
Ｖ_R41 と過電流制御トランジスタＱ４１のベース‐エミ
ッタ間電圧Ｖ_BEとの比によって決まる。すなわち、Ｖ
_R41 ＞Ｖ_BEになると、過電流制御トランジスタＱ４１が
オンとなる。これにより、過電流制御トランジスタＱ４
１のコレクタ‐エミッタ間がショート状態になり、ドラ
イブ用トランジスタＱ４２がオフ状態になる。ドライブ
用トランジスタＱ４２がオフ状態になると、レギュレー
タ用トランジスタＱ４３-1〜Ｑ４３-nの出力電圧を下
げ、出力端子４６ａからの直流電圧の出力を停止する。

【００１０】図５に、上述した従来例に係る回路におけ
る電源立ち上げ時の電圧と負荷電流との関係を示す。図
５の特性図において、過電流特性はＦ線のような「フの
字」特性となる。なお、Ａは正常動作時の電流（定格電
流）を、Ｂは電源立ち上げ時の過電流検出値を、Ｃは電
源立ち上げ時の負荷電流を、Ｄは小型にしたときの過電
流検出値を、Ｅは電源立ち上げ不可範囲をそれぞれ示
す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た直流安定化電源回路では、負荷の状態により、電源立
ち上げ時に負荷電流Ｃが流れてしまうため、図５の特性
図から明らかなように、電源立ち上げ時の最大電流は定
格電流Ａの約２．５〜３倍になる。定格電流Ａを考慮し
て小型化設計をし、過電流制御特性を図５のＢ線にする
と、立ち上げ不可範囲Ｅ部が発生し、電源は立ち上がら
ない。したがって、負荷の最大電流よりも大きい電流を
考慮し、大型電源を設計しなければならない。

【００１２】また、設計の条件としては、上記の事柄を
考慮すると、 最大電流を定格電流の３倍以上に設定しなければ立ち
上がらない。 過電流検出回路４９における過電流検出の設定値を負
荷の最大電流の１１０％以上に設定しなければならな
い。 などの理由により、小型にすることができない。特に、
トランス４３および平滑コイルＬ４１は最大電流を考慮
すると大型なものになる。また、レギュレータ用トラン
ジスタＱ４３-1〜Ｑ４３-nの発熱量からすると、放熱フ
ィン５２も大型なものとなる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による過電流制御回路は、交流電圧を整流し
かつ安定化して負荷に供給する直流安定化電源回路にお
いて、電源立ち上げ時から一定時間だけ負荷の最大電流
値以上の第１の過電流検出値を設定し、その一定時間の
経過後に負荷の定格電流値以上でかつ第１の過電流検出
値よりも低い第２の過電流検出値を設定する過電流検出
値設定回路と、この過電流検出値設定回路によって設定
された第１又は第２の過電流検出値に基づいて負荷に流
れる過電流を検出する過電流検出回路とを備えた構成と
なっている。

【００１４】上記構成の過電流制御回路において、電源
立ち上げ時から一定期間は、過電流検出値設定回路が負
荷の最大電流値以上の第１の過電流検出値を設定し、過
電流検出回路がこの第１の過電流検出値に基づいて負荷
に流れる過電流を検出する。一定期間が経過したら、過
電流検出値設定回路が過電流検出値を負荷の定格電流値
以上でかつ第１の過電流検出値よりも低い第２の過電流
検出値に切り替え、過電流検出回路がこの第２の過電流
検出値に基づいて負荷に流れる過電流を検出する。そし
て、過電流を検出したら、負荷への電源供給を停止す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一
実施形態を示す回路図である。

【００１６】図１において、交流電圧が印加される入力
端子１１ａ，１１ｂには、入力スイッチ（Ｓ１）１２の
一端が接続されている。この入力スイッチ１２の他端に
は、トランス１３の一次側が接続されている。トランス
１３の二次側には、ダイオード整流回路１４およびバッ
テリ充電器１５が接続されている。ダイオード整流回路
１４の正側出力端には平滑コイルＬ１１の一端が接続さ
れ、その負側出力端には負側出力端子４６ｂが接続され
ている。

【００１７】平滑コイルＬ１１の他端には、平滑コンデ
ンサＣ１１の一端、逆流防止用ダイオードＤ１１のカソ
ード、過電流検出抵抗Ｒ１１の一端、最大電流検出抵抗
Ｒ１２の一端および過電流制御トランジスタＱ１１のエ
ミッタがそれぞれ接続されている。平滑コンデンサＣ１
１は、その他端が負側出力端子１６ｂに接続されて平滑
コイルＬ１１と共に平滑回路１７を構成している。バッ
テリ充電器１５の出力端と負側出力端子１６ｂとの間に
は、入力スイッチ（Ｓ１）１２に連動するスイッチ（Ｓ
２）１８を介して補助電源としてのバッテリ１９が接続
されている。逆流防止用ダイオードＤ１１は、そのアノ
ードがバッテリ充電器１５の出力端に接続され、バッテ
リ電圧の逆流を防止する作用をなす。

【００１８】過電流検出抵抗Ｒ１１の他端には、過電流
制御トランジスタＱ１１のベース、ドライブ用トランジ
スタＱ１２のエミッタおよび２個のレギュレータ用トラ
ンジスタＱ１３-1，Ｑ１３-2の各コレクタがそれぞれ接
続されている。また、最大電流検出抵抗Ｒ１２の他端
は、後述するリレー（ＲＬ２）２５のノーマルクローズ
のリレー接点ｒ２を介して過電流検出抵抗Ｒ１１の他端
に接続されている。この過電流検出抵抗Ｒ１１、最大電
流検出抵抗Ｒ１２、リレー接点ｒ２および過電流制御ト
ランジスタＱ１１は、負荷に流れる過電流を検出する過
電流検出回路２０を構成している。

【００１９】過電流制御トランジスタＱ１１のコレクタ
およびドライブ用トランジスタＱ１２のベースは共通接
続され、さらに安定化回路２１の出力端に接続されてい
る。レギュレータ用トランジスタＱ１３-1，Ｑ１３-2は
レギュレータ回路２２を構成しており、これらトランジ
スタには放熱フィン２３が取り付けられている。レギュ
レータ用トランジスタＱ１３-1，Ｑ１３-2の各エミッタ
には、トランジスタバランス用抵抗Ｒ１３-1，Ｒ１３-2
の各一端が接続されている。

【００２０】トランジスタバランス用抵抗Ｒ１３-1，Ｒ
１３-2の各他端は共通接続され、さらに正側出力端子１
６ａに接続されている。正側，負側出力端子１６ａ，１
６ｂは、安定化回路２１の２つの入力端が接続されてい
る。また、平滑コイルＬ１１の他端から安定化回路２１
に至るライン２４と出力端子１６ｂとの間には、遅延リ
レー（ＲＬ１）２５が接続され、さらにリレー（ＲＬ
２）２６および遅延リレー２５のノーマルオープンのリ
レー接点ｒ１が直列に接続されている。遅延リレー２５
は、その動作開始後一定の遅延時間が経過したらリレー
接点ｒ１がクローズする構成となっている。

【００２１】この遅延リレー２５およびリレー２６は、
過電流検出回路２０に対して電源立ち上げ時と、立ち上
げから一定時間経過後とで異なる過電流検出値を設定す
る過電流検出値設定回路２７を構成している。すなわ
ち、過電流検出回路２０において、電源立ち上げ時は、
リレー２６のリレー接点ｒ２がクローズ状態にあること
から、過電流検出抵抗Ｒ１１および最大電流検出抵抗Ｒ
１２の並列合成抵抗値に基づいて決まる第１の過電流検
出値が設定され、立ち上げから一定時間が経過した時点
で、遅延リレー２５のリレー接点ｒ１がクローズし、こ
れによってリレー２６が作動し、リレー接点ｒ２がオー
プンすると、過電流検出抵抗Ｒ１１のみの抵抗値に基づ
いて決まる第２の過電流検出値が設定される。

【００２２】ここで、第１の過電流検出値として負荷の
最大電流値以上の過電流検出値が設定され、第２の過電
流検出値として負荷の定格電流値以上でかつ第１の過電
流検出値よりも低い過電流検出値が設定されるように、
過電流検出抵抗Ｒ１１および最大電流検出抵抗Ｒ１２の
各抵抗値が選定される。

【００２３】なお、本実施形態では、タイマーとしての
機能を持つ過電流検出値設定回路２７として、遅延リレ
ー２５およびリレー２６を用い、最大電流検出抵抗Ｒ１
２に対してリレー接点ｒ２を直列に接続した構成のもの
を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、
最大電流検出抵抗Ｒ１２に対してトランジスタ等からな
るスイッチング素子を直列に接続し、これを電子タイマ
ー回路でオン／オフ制御する構成のものを用いることも
可能である。

【００２４】ただし、最大電流検出抵抗Ｒ１２に対して
リレー接点を直列に接続した方が、次の点で好ましい言
える。すなわち、リレー接点の接触抵抗値は、トランジ
スタ等の抵抗値に比べて極めて小さく無視できる程度の
ものであることから、第１，第２の過電流検出値を過電
流検出抵抗Ｒ１１および最大電流検出抵抗Ｒ１２の各抵
抗値で正確に設定できるという利点がある。

【００２５】次に、上記構成の直流安定化電源回路の回
路動作について説明する。なお、本直流安定化電源回路
は、互いに連動するスイッチ（Ｓ１）１２，（Ｓ２）１
８によって交流電源の入り／切りとバッテリ１９の入り
／切りとを同時に行う構成となっている。

【００２６】先ず、入力スイッチ（Ｓ１）１２をオンす
ることにより、入力端子１１ａ，１１ｂに入力された交
流電圧はトランス１３の一次側に供給され、このトラン
ス１３によって必要な電圧に降圧される。降圧された交
流電圧は、ダイオード整流回路１４によって整流されて
直流電圧になり、さらに平滑回路１７によって平滑され
る。この平滑された直流電圧は、過電流検出回路２０を
通ってレギュレータ回路２２に供給されるとともに、過
電流制御用遅延リレー（ＲＬ１）２５およびリレー（Ｒ
Ｌ２）２６に供給される。

【００２７】レギュレータ回路２２からの電圧は出力端
子１６ａから出力されるとともに、安定化回路２１に供
給される。この安定化回路２１では、出力電圧が設定さ
れている電圧になるように、ドライブ用トランジスタＱ
１２を通してレギュレータ用トランジスタＱ１３-1，Ｑ
１３-2を制御している。また、平滑回路１７と過電流検
出回路２０との間に接続されたバッテリ１９は、交流電
源にて動作中はバッテリ充電器１５によって充電され
る。

【００２８】次に、上述した直流安定化電源回路におけ
る過電流制御回路の電源立ち上げ時の回路動作につい
て、図２のタイムチャートに基づいて説明する。

【００２９】時点ｔ１でスイッチ（Ｓ１）１２，（Ｓ
２）１８をオンすると、先ず、バッテリ１９のバッテリ
電圧が遅延リレー（ＲＬ１）２５およびリレー（ＲＬ
２）２６に供給される。最大電流検出抵抗Ｒ１２に対し
て直列に接続されたリレー接点ｒ２はノーマルクローズ
接点であることから、電源立ち上げ時には、過電流検出
抵抗Ｒ１１と最大電流検出抵抗Ｒ１２とは並列接続の状
態にある。この状態において、過電流検出抵抗Ｒ１１お
よび最大電流検出抵抗Ｒ１２に流れる電流による降下電
圧Ｖ_R11R12と過電流制御トランジスタＱ１１のベース‐
エミッタ間の電圧Ｖ _BEとの比によって過電流検出回路２
０が動作する。

【００３０】すなわち、Ｖ_R11R12＞Ｖ_BEのときは、過電
流制御トランジスタＱ１１がオン状態となり、ドライブ
用トランジスタＱ１２がオフ状態になる。ドライブ用ト
ランジスタＱ１２がオフ状態になると、レギュレータ用
トランジスタＱ１３-1，Ｑ１３-2の出力電圧を下げ、出
力端子１６ａからの直流電圧の出力を停止する。Ｖ_R1
1R12＞Ｖ_BEのときは、過電流制御トランジスタＱ１１が
オフとなるため過電流制御回路は動作しない。

【００３１】スイッチ（Ｓ１）１２，（Ｓ２）１８をオ
ンにした時点ｔ１から遅延リレー２５の遅延期間が経過
すると、遅延リレー２５のノーマルオープンのリレー接
点ｒ１がクローズし、これによりリレー接点ｒ１と直列
に接続されたリレー２６がオン状態となる。リレー２６
がオン状態になると、そのノーマルクローズのリレー接
点ｒ２がオープンし、過電流検出抵抗Ｒ１１に対する最
大電流検出抵抗Ｒ１２の並列接続状態が解除される。

【００３２】この電源立ち上げの時点ｔ１から過電流制
御用リレー接点ｒ２がオープンする時点ｔ２までの一定
期間Ｔでは、過電流検出抵抗Ｒ１１と最大電流検出抵抗
Ｒ１２とが並列接続の状態にあり、最大電流でＶ_R11R12
＞Ｖ_BEとなる。そして、一定期間Ｔが経過し、リレー接
点ｒ２がオープンすると、過電流検出抵抗Ｒ１１の降下
電圧Ｖ_R11 により、定格電流時の過電流検出値がＶ_R11
＞Ｖ_BEで過電流制御動作になる。

【００３３】図３に、上述した本発明に係る回路におけ
る電源立ち上げ時の電圧と負荷電流との関係を示す。図
３の特性図において、Ａは正常動作時の定格電流を、Ｂ
は定格電流時の過電流検出値を、Ｃは電源立ち上げ時の
負荷電流曲線を、Ｄは電源立ち上げ時の過電流検出値を
それぞれ示す。

【００３４】上述したように、過電流検出回路２０にお
いて、その過電流検出値を電源立ち上げ時には負荷の最
大電流値以上とし、通常動作時には負荷の定格電流値以
上とすることにより、図３の特性図から明らかなよう
に、立ち上げ不可範囲が発生しないため、電源を確実に
立ち上げることができる。

【００３５】特に、電源立ち上げと同時にバッテリ１９
からの電源供給を開始し、電源立ち上げ時の最大電流が
バッテリ１９が供給されるようにしたことにより、トラ
ンジスタ１３、平滑コイルＬ１１、レギュレータ用トラ
ンジスタＱ１３-1，Ｑ１３-2等の部品は定格電流を考慮
したものとすることができ、しかもトランジスタ等の発
熱量も少なくなるため、放熱フィン２３も小さくするこ
とができる。これに伴って、電源本体も小型化すること
ができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電源立ち上げ時における過電流を考慮した直流安
定化電源回路において、過電流検出値を電源立ち上げ時
には負荷の最大電流値以上とし、通常動作時には負荷の
定格電流値以上とし、平均電流を考慮したことにより、
電源を確実に立ち上げることができ、しかも使用部品を
小さくすることができるため、電源本体の小型化が図れ
るとともに、部材費を削減できることにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す回路図である。

【図２】過電流制御の動作説明のためのタイムチャート
である。

【図３】本発明に係る電源立ち上げ時の電圧と負荷電流
の特性図である。

【図４】従来例を示す回路図である。

【図５】従来例に係る電源立ち上げ時の電圧と負荷電流
の特性図である。

【符号の説明】

１４ ダイオード整流回路 １７ 平滑回路 １９ バッテリ ２０ 過電流検出回路 ２１ 安定化回路 ２２ レギュレータ回路 ２３ 放熱フィン ２５ 遅延リレー ２７ 過電流検出値設定回路 Ｌ１１ 平滑コイル ｒ１，ｒ２ リレー接点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧を整流しかつ安定化して負荷に
   供給する直流安定化電源回路において、負荷に流れる過
   電流を検出し、その検出時に負荷に対する電源供給を停
   止する過電流制御回路であって、 電源立ち上げ時から一定時間だけ負荷の最大電流値以上
   の第１の過電流検出値を設定し、前記一定時間の経過後
   に負荷の定格電流値以上でかつ前記第１の過電流検出値
   よりも低い第２の過電流検出値を設定する過電流検出値
   設定回路と、 前記過電流検出値設定回路によって設定された第１又は
   第２の過電流検出値に基づいて負荷に流れる過電流を検
   出する過電流検出回路とを備えたことを特徴とする過電
   流制御回路。
2. 【請求項２】 前記直流安定化電源回路は交流電圧の非
   入力時に負荷に対して電源供給をなす補助電源を有し、 前記補助電源は電源立ち上げと同時に電源供給を開始す
   ることを特徴とする請求項１記載の過電流制御回路。