JPH11164467A - 過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過電圧のみならず過電流に対しても確実に被保
護回路を保護し、かつ異常状態を通知する機能を備える
と共に、過電流が無くなると通常状態に自動復旧する過
電流保護回路の提供。 【解決手段】過電流が印加されたことを検出する電流検
出手段（図１の７）と、過電流を制限する手段（図１の
６）と、過電流の印加を監視する手段（図１の８と９）
と被保護回路を遮断及び自動復旧するための制御手段
（図１の１０、１１、１２、１３、１５）と、被保護回
路を遮断すると同時に過電圧保護素子を短絡して過電流
により焼損することを防止する手段（図１の５Ａ及び５
Ｂ）とを備える。過電流保護回路が動作していることを
外部に表示する手段（図１の１４）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は過電流保護回路に関
し、特に電話回線に接続された被保護回路の過電流から
の保護に用いて好適な過電流保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の過電流保護回路は、電話
交換機内の加入者回路等の保護を目的として用いられ
る。

【０００３】図５は、加入者回路等に使用される従来の
過電流保護回路の回路構成の一例を示す図である。図５
のに示した従来の過電流保護回路は、過電圧を検出して
被保護回路３の保護動作を行う回路である。

【０００４】図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図５
に示した従来の過電流保護回路の動作を説明するための
信号波形図であり、（Ａ）は過電圧の入力波形、（Ｂ）
は過電圧保護素子両端の電圧波形、（Ｃ）は過電圧保護
素子を通過する電流波形である。

【０００５】図５を参照すると、一対の回線Ａ及び回線
Ｂに過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂと、一対の電流制限抵
抗４Ａ及び４Ｂを経て接続された被保護回路３と、被保
護回路３を保護するために回線Ａ及び回線Ｂとの間にお
いて、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂの中点（接続点）は
地気２に接続されている。

【０００６】次に図３の波形図及び図５を参照して、従
来の過電流保護回路の動作について説明する。

【０００７】図３の（Ａ）の時刻Ｔ０から示す例えば最
大電圧が３００ボルトの過電圧が地気２を基準に、回線
Ａ及び回線Ｂに印加された場合、被保護回路３の入力抵
抗が高い場合、すぐに保護電圧を超えて保護動作する
が、被保護回路３の入力抵抗が低い場合には、電流制限
抵抗４Ａ及び４Ｂの電圧降下による過電圧の発生電圧が
低く、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂの保護電圧に達しな
い。

【０００８】しかし、入力される電流は、電流制限抵抗
４Ａ及び４Ｂによって制限される。例えば保護電圧が１
００ボルトの過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂは、過電圧保
護素子１Ａおよび１Ｂが接続された点における過電圧の
図３の（Ａ）に示す過電圧波形にて１００ボルト以下の
電圧の場合には保護機能は動作せず、印加された電圧は
被保護回路３に印加される。

【０００９】被保護回路３はその過電圧の耐力が例えば
１５０ボルトとすれば、１００ボルトが印加されても破
壊しない。電流制限抵抗４Ａ及び４Ｂに流れる電流が多
く、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂの接続点電圧が図３の
（Ａ）に示す過電圧が１００ボルトを超えた場合、過電
圧保護素子１Ａ及び１Ｂは、図３の（Ｂ）の時刻Ｔ０か
ら時刻Ｔ１の間に示す波形のように、過電圧保護素子１
Ａ及び１Ｂは１００ボルト以上になると短絡し、保護動
作モードとなり、回線Ａ及び回線Ｂは地気２と短絡した
状態となる。

【００１０】従って印加された過電圧の電流は、図３の
（Ｃ）の時刻Ｔ０からＴ１の間に示す電流波形で地気２
に流れる。このため、被保護回路３には過電流は流れ
ず、また、１００ボルト以上の電圧も印加されない。

【００１１】しかしながら、過電圧保護素子１Ａ及び１
Ｂが破壊せずに流れる電流が例えば１０アンペアとした
場合、印加される過電圧の電流が１０アンペア以下であ
れば、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂは破壊することな
く、保護動作モードで印加される電流を地気２に流すこ
とが出来るが、１０アンペアを超える電流が流れ込んだ
場合には、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂに最大定格を超
えた電流値を流すことになるため、過電圧保護素子１Ａ
及び１Ｂは焼損等の破壊が発生し、保護機能を果たすこ
とが出来なくなり、その結果、印加された過電圧が被保
護回路３に全て印加されることになる。

【００１２】被保護回路３の耐力が１５０ボルトまでの
場合、１５０ボルトを超えた過電圧が印加されると、被
保護回路３は破壊してしまう。また、電流制限抵抗４Ａ
及び４Ｂも定格消費電力を超えると、焼損等の破壊を発
生し、最悪、二次災害が発生する。

【００１３】保守員は、被保護回路３の破壊による発火
または発煙等を発見しない限り、異常状態に気が付か
ず、異常対処を速やかに実施することができない。すな
わち保守員による異常対処は、被保護回路３が破壊され
てから実施することになり、被保護回路３の交換等の作
業が発生する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の過電流
保護回路は下記記載の問題点を有している。

【００１５】第一の問題点は、過電圧保護素子が焼損等
で破壊した場合、保護機能がなくなる、ということであ
る。

【００１６】その理由は、過電圧保護素子に流れる電流
を制限する機能がなく、障害となっている異常電流の大
部分を通過する電流が規格以上流れるためである。また
印加される過電流は、実使用上不明であり、規定するこ
とは出来ない。このため、例えば１０アンペアまでは保
証するが、それ以上は保証しないという規定を設けて過
電圧保護素子を選択して設計するしかない。

【００１７】第二の問題点は、過電圧保護素子が発熱等
による定格を超えて保護機能が無くなった場合、被保護
回路の破壊等により、最悪、発火等の二次災害が発生す
る、ということである。

【００１８】その理由は、電流制限抵抗に正温度感熱型
保護素子が使用出来ない、ためである。

【００１９】ところで、被保護回路への電流制限を目的
とした場合、電流の増加により抵抗値が増加して電流制
限する正温度感熱型保護素子が、過電流対策に効果があ
る。しかし、正温度感熱型保護素子は、絶対値のバラン
スが大きいこと、また発熱により抵抗値が増加して、再
び元の抵抗値に戻った時の抵抗値バラツキが大きいとい
う特性がある。このため、一対の回線の絶対値抵抗及び
抵抗相対精度が伝送特性に大きく影響する加入者回路等
の回路内では、正温度感熱型保護素子を一対の回線に直
列に接続して使用することは不可能である。

【００２０】その結果、電流制限抵抗には、抵抗値の相
対精度条件を満足した固定抵抗を使用するしかない。し
かし、固定抵抗は定格消費電力があるため、定格値を超
える電力が印加された場合には、過電圧保護素子と同様
に、焼損等が発生する可能性がある。

【００２１】なお、フューズ等にて回線を切断する方法
も可能であるが、自己復旧機能がない。

【００２２】第三の問題点は、保守員に対して異常通知
がされない、ということである。

【００２３】その理由は、過電圧保護素子を用いた保護
回路に異常警報機能が具備されていないためである。従
来の保護回路の場合、保守員が異常を認識するのは、過
電圧保護素子の障害等によって被保護回路までが破壊さ
れ、二次障害が発生したことで、加入者等からの不通話
の申告による。異常状態が認識された時には、既に被保
護回路は破壊されており、回路交換の実施が必要とな
る。

【００２４】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、過電圧のみなら
ず過電流に対しても確実に被保護回路を保護し、かつ異
常状態を通知する機能を備えると共に、過電流が無くな
ると通常状態に自動復旧する過電流保護回路を提供する
ことにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の過電流保護回路は、その概略を述べれば、過電
流が印加された場合に被保護回路を過電流から遮断する
ようにしたものである。より詳細には、電話回線におい
て過電流が印加されたことを検出する電流検出手段と、
印加される過電流を制限する手段と、過電流の印加を監
視する手段と、過電流が印加された電話回線から被保護
回路を遮断し及び過電流がなくなった際に前記被保護回
路を前記電話回線へ接続し通常状態への自動復旧を行う
ように制御する手段と、前記被保護回路を遮断すると同
時に過電圧保護素子を短絡して過電流による焼損を防止
する手段と、を備える。また、本発明においては、前記
過電流保護回路が動作していることを表示出力する手段
を備える。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の過電流保護回路は、その好ましい
実施の形態において、過電流が印加されたことを検出す
る電流検出手段（図１の７）と、過電流を制限する手段
（図１の６）と、過電流の印加を監視する手段（図１の
８、９）と、被保護回路を遮断及び自動復旧するための
制御手段（図１の１０、１１、１２、１３及び１５）
と、被保護回路を遮断すると同時に過電圧保護素子を短
絡して過電流による焼損を防止する手段（図１の５Ａ及
び５Ｂ）と、を有している。

【００２７】また、異常状態を表示することも本発明の
実施の形態の他の特徴である。すなわち、過電流保護回
路が動作していることを外部に表示する手段（図１の１
４）を備えている。

【００２８】本発明の実施の形態においては、過電流の
印加を過電流検出手段の電流の有無により検出し、過電
流検出手段の信号に応答して被保護回路を過電流から遮
断することで被保護回路は破壊しない。

【００２９】また異常状態を表示する手段（図１の１
４）により、過電流が印加された異常状態である事を保
守員が認識出来る。この表示手段により、保守員は迅速
な対処が可能である。

【００３０】過電圧保護素子は、短絡する手段により焼
損する事を防止出来る。また過電流を監視する手段によ
り、過電流の有無が認識でき、過電流が無くなると回線
の遮断と異常表示を自動復旧し、被保護回路は保守員の
操作無しに再び通常動作出来る。

【００３１】

【実施例】次に、上記した実施の形態についてさらに詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明の第一の実施例の回路構成
を示す図である。図１を参照すると、本発明の第一の実
施例においては、一対の電話回線Ａ及びＢに一対の過電
圧保護素子１Ａ及び１Ｂが直列に接続されている。一対
の過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂと一対の回線Ａ及びＢと
の各接続点には、一対の回線Ａ及びＢを遮断する一対の
スイッチ５Ａ及び５Ｂがそれぞれ接続されている。

【００３３】一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂの通常導通し
ている接点側には、一対の電流制限抵抗４Ａ及び４Ｂを
経て被保護回路３が接続されている。

【００３４】一対の直列に接続された過電圧保護素子１
Ａ及び１Ｂの中点（接続点）は、一対のスイッチ５Ａ及
び５Ｂの通常開放されている接点側に接続され、更に、
過電流を制限するための正温度感熱型電流保護素子６の
一端と、過電流制限用抵抗８の一端が接続されている。

【００３５】正温度感熱型電流制限素子６の他端は、過
電流検出回路７を経て、地気２に接続されている。過電
流検出回路７は、発光素子と受光素子（フォトカプラ）
からなる。

【００３６】また過電流制限用抵抗８の他端は、過電流
監視回路９を経て地気２に接続されている。過電流検出
回路９は、発光素子と受光素子（フォトカプラ）からな
る。

【００３７】過電流検出回路７の出力と過電流監視回路
９の出力は、プルアップ抵抗１０で論理和接続（Ｗｉｒ
ｅｄ ＯＲ）がなされており、リセット信号の出力用タ
イマー回路１１にはセット信号として、またカウンタ回
路１２にはクロックパルスとして入力される。

【００３８】リセット信号出力用のタイマー回路１１
は、セット信号の変化から一定時間経過後にリセット信
号を出力する回路であり、セット信号を入力する毎に再
起動される。すなわち、リセット信号を出力するまでの
時間よりセット信号の変化の時間間隔が早い場合には、
リセット信号は出力されない。

【００３９】またカウンタ回路１２の出力は保持回路１
３のセット信号に接続される。

【００４０】リセット信号出力用のタイマー回路１１の
出力は、カウンタ回路１２と保持回路１３のリセット信
号として接続されている。

【００４１】保持回路１３の出力信号は、被保護回路３
を一対の電話回線Ａ及びＢから遮断すると共に、一対の
過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂを短絡するための一対のス
イッチ５Ａ及び５Ｂのスイッチ制御回路１５と、異常状
態を表示する表示回路１４に接続されている。

【００４２】図２は、図１に示した本発明の一実施例に
おいて保護動作時の回路を示す図である。

【００４３】図２を参照すると、一対のスイッチ５Ａ及
び５Ｂの接点にて、通常導通している接点が開放され、
被保護回路３が回線Ａ及びＢから遮断されている。

【００４４】一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂの通常開放さ
れている接点側が、図２では、導通状態となっている。

【００４５】本発明の一実施例の動作について図１、図
２、図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３及び
図４は、本発明の一実施例の動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。なお、図３及び図４は単に図面
作成の都合で分図されたもであり、時間軸は同一であ
る。

【００４６】図３の（Ａ）に示す時刻Ｔ０から例えば最
大電圧が３００ボルトの過電圧が地気２を基準に一対の
回線Ａ及び回線Ｂに印加された場合、例えば過電圧保護
素子１Ａ及び１Ｂの保護電圧が１００ボルトの場合、過
電圧のソースインピーダンスが大きい場合は被保護回路
３に入力される電流は電流制限抵抗４Ａ及び４Ｂにより
制限され、電圧降下が発生するが、図３の（Ａ）に示す
過電圧波形にて１００ボルト以下の電圧の場合には、保
護機能は動作せず、印加された電圧は全て被保護回路３
に印加される。被保護回路３は、その過電圧の耐力が例
えば１５０ボルトとすれば、１００ボルトが印加されて
も破壊しない。

【００４７】過電圧のソースインピーダンスが小さい場
合、図３の（Ａ）に示す過電圧が１００ボルトを超えた
場合、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂは、図３の（Ｂ）に
示す波形のように、過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂは１０
０ボルト以上になると、短絡状態となる。

【００４８】過電圧保護素子１Ａ及び１Ｂには、図３の
（Ｃ）に示す電流が流れ、通常状態で、抵抗値が低い正
温度感熱型電流保護素子６と過電流検出回路７を通って
地気２に流れる。過電流検出回路７に電流が流れるた
め、プルアップ抵抗１０が接続されている過電流検出回
路７の出力が変化する。その変化が、図４の（Ｄ）に示
すクロックパルスとなってカウンタ回路１２とタイマー
回路１１に入力される。

【００４９】カウンタ回路１２は、クロックパルス数に
応じて出力を変化させていき、例えばクロックパルス４
回で出力信号が変化する、図４の（Ｅ）に示すラッチ信
号として、保持回路１３に接続された場合、保持回路１
３の出力は、図４の（Ｆ）に示すアラーム信号として、
異常状態を表示する表示回路１４と、一対のスイッチ５
Ａ及び５Ｂを制御するスイッチ制御回路１５と、に入力
される。

【００５０】図４の（Ｆ）に示すアラーム信号は、時刻
Ｔ１にて立ち上がり状態となり、異常状態を表示する表
示回路１４は異常状態である旨を表示することで、保守
員は、異常状態に気づき、異常処置を速やかに開始する
ことが出来る。

【００５１】また、スイッチ制御回路１５は、図２に示
すように、一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂの接点にて、常
時導通している接点側を開放し、常時開放されている接
点側を導通させる。この切換動作により、一対の回線Ａ
及びＢから印加される過電流は、一対のスイッチＡ５及
び５Ｂを通って、正温度感熱型電流保護素子６と過電流
検出回路７を通って地気２に流れる。

【００５２】正温度感熱型電流制限素子６は、流れる電
流によって抵抗が増加し、地気２に流れる電流を制限す
る。

【００５３】一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂと正温度感熱
型電流制限素子６の接続点での電圧は、図４の（Ｈ）に
示すように次第に増加し、地気２に流れる電流は、図４
の（Ｉ）に示すように減少していく。

【００５４】正温度感熱型電流制限素子６の抵抗が増加
したことにより、過電流制限抵抗８を通して過電流監視
回路９に電流検出が出来る程度の電流が流れ、過電流監
視回路９で過電流の有無を監視する。その際、抵抗値が
増加した正温度感熱型電流制限素子６を介して地気２に
流れる電流が減少し、過電流検出回路７では電流検出で
きない程度のものとなり、これに替って、過電流監視回
路９で過電流の印加を監視することになる。

【００５５】過電流監視回路９の出力は、過電流検出回
路７と同様に、カウンタ回路１２及びタイマー回路１１
に接続され、図４の（Ｄ）に示すように、クロックパル
スとして入力される。

【００５６】クロックパルスが変化して、タイマー回路
１１にセット信号として入力されている時は、リセット
信号を出力しないため、表示回路１４及びスイッチ制御
回路１５の状態は保持されたままである。

【００５７】そして、時刻Ｔ２において、図３の（Ａ）
に示す過電圧の印加が無くなると、過電流監視回路９の
出力の変化が無くなり、図４の（Ｄ）に示すクロックパ
ルスが変化しなくなる。図４の（Ｄ）に示すクロックパ
ルスの変化が無くなると、タイマー回路１１はリセット
信号を出力するまでの時間、例えば３０秒後に時刻Ｔ３
にて、図４の（Ｇ）に示すリセット信号を出力する。

【００５８】図３の時刻Ｔ３にて、図３の（Ｇ）に示す
リセット信号により表示回路１４とスイッチ制御回路１
５に入力されている図３の（Ｆ）に示すアラーム信号は
リセットされるため、表示回路１４から異常の表示はリ
セットされ、またスイッチ制御回路１５がリセットされ
たことで、一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂがリセットされ
る。

【００５９】すなわち、一対のスイッチ５Ａ及び５Ｂの
接点にて、常時導通している接点が開放され、常時開放
されている接点側が導通している状態（図２参照）か
ら、常時開放している接点は開放され、常時導通されて
いる接点側が導通している状態（図１参照）に戻り、一
対の回線Ａ及びＢが被保護回路３と接続されている通常
状態に戻る。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。

【００６１】本発明の第一の効果は、被保護回路が破壊
されず、二次災害の発生を回避することができる、とい
うことである。

【００６２】その理由は、本発明においては、回線に対
し電流制限抵抗と被保護回路を完全に遮断するように構
成したことによる。

【００６３】本発明の第二の効果は、過電圧保護素子
が、発熱による焼損等で破壊せず、保護機能が損なわれ
ない、ということである。

【００６４】その理由は、本発明においては、過電圧保
護素子が保護動作により、素子に電流が流れると、一対
の回線を遮断するスイッチにより、過電圧保護素子を短
絡状態とするように構成したためである。

【００６５】本発明の第三の効果は、保守員に対して異
常表示がされ、過電流の障害が除かれると、自動的に復
旧する等、速やかな対処を可能とし、保守性、及び信頼
性を向上する、ということである。

【００６６】その理由は、本発明においては、異常を表
示する手段を備えているためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例において保護動作状態になっ
た時の回路構成を示す図である。

【図３】（Ａ）は、本発明の一実施例及び従来の過電流
保護回路において印加される過電圧の波形（入力波
形）、（Ｂ）は（Ａ）が印加された時の過電圧保護素子
の両端の電圧波形、（Ｃ）は（Ａ）が印加された時の過
電圧保護素子を流れる電流波形、をそれぞれ示す図であ
る。

【図４】（Ｄ）は本発明の一実施例においてタイマー回
路１１及びカウンタ回路１２が入力するクロックパルス
波形、（Ｅ）は本発明の一実施例においてカウンタ回路
１２が出力するラッチ信号、（Ｆ）は本発明の一実施例
において保持回路１３が出力する保持信号、（Ｇ）は本
発明の一実施例においてタイマー回路１１が出力するリ
セット信号、（Ｈ）は本発明の一実施例における正温度
感熱型電流保護素子の電圧波形、（Ｉ）は本発明の一実
施例において地気に流れる電流波形、をそれぞれ示す図
である。

【図５】従来の過電流保護回路の構成の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 過電圧保護素子 ２ 地気 ３ 被保護回路 ４Ａ，４Ｂ 電流制限素子 ５Ａ，５Ｂ スイッチ ６ 正温度感熱型電流保護素子 ７ 過電流検出回路 ８ 過電流制限抵抗 ９ 過電流監視回路 １０ プルアップ抵抗 １１ タイマー回路 １２ カウンタ回路 １３ 保持回路 １４ 表示回路 １５ スイッチ制御回路 Ａ，Ｂ 回線 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 時刻

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電話回線において過電流を検出した際に、
   被保護回路と、過電流が印加されている回線を遮断し
   て、異常通知を行い、且つ、過電流の印加がなくなる
   と、前記回線の遮断及び異常通知を自動復旧する手段を
   備えたことを特徴とする過電流保護回路。
2. 【請求項２】電話回線において過電流が印加されたこと
   を検出する手段と、 印加される過電流を制限する手段と、 過電流の印加を監視する手段と、 過電流が印加された電話回線から被保護回路を遮断し及
   び過電流がなくなった際に前記被保護回路を前記電話回
   線へ接続し通常状態への自動復旧を行うように制御する
   手段と、 前記被保護回路を過電流の回線から遮断すると同時に過
   電圧保護素子を短絡して過電流による焼損を防止する手
   段と、を備えたことを特徴とする過電流保護回路。
3. 【請求項３】過電流保護機能が作動していることを表示
   出力する手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の
   過電流保護回路。
4. 【請求項４】前記印加される過電流を制限する手段が前
   記過電圧保護素子の接続点に一端が接続された正温度感
   熱型電流保護素子を含むことを特徴とする請求項３記載
   の過電流保護回路。
5. 【請求項５】一対の電話回線間に直列に接続された一対
   の過電圧保護素子と、 前記一対の電話回線と前記一対の過電圧保護素子の接続
   点に接続された一対のスイッチと、 前記一対のスイッチの常時導通している端子に一端が接
   続された一対の電流制限抵抗と、 前記一対の電流制限抵抗の他端に接続された被保護回路
   と、 を備え、 前記一対の過電圧保護素子の接続点には、前記一対のス
   イッチの常時開放されている端子が接続されると共に、
   正温度感熱型電流保護素子の一端と過電流保護抵抗の一
   端がともに接続され、 前記正温度感熱型電流保護素子の他端は、過電流検出回
   路を経て地気に接続され、 前記過電流保護抵抗の他端は、過電流監視回路を経て地
   気に接続され、 前記過電流検出回路の出力と前記過電流監視回路の出力
   は論理和接続され、 該論理和接続出力をクロック入力とするカウンタ回路
   と、 前記論理和接続出力をセット信号として入力し該セット
   信号入力時点から所定の時間経過後にリセット信号を出
   力するタイマー回路と、 前記カウンタ回路において前記クロックパルスを所定回
   計数したことを示す出力信号を入力とする保持回路と、 前記保持回路の出力をアラーム信号として入力し異常状
   態を表示する表示回路と、 前記表示回路と同様に、前記保持回路の出力を入力し前
   記一対のスイッチの切換を制御するスイッチ制御回路
   と、 を備え、 前記タイマー回路のリセット信号出力は、前記カウンタ
   回路及び前記保持回路のリセット入力端子に接続されて
   いる、ことを特徴とする過電流保護回路。