(57)【要約】【課題】  廉価で且つ小型化可能な電源保護回路を提供する。【解決手段】  電力入力部１と電力出力部２との間に過電圧保護回路３が設けられ、過電圧保護回路３が、電力入力部１から入力される直流電力を電力出力部２へ供給する電力供給状態、及び、電力入力部１から過電圧が入力されると電力出力部２への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動する電源保護回路１０であって、過電圧保護回路３が、電力入力部１に過電圧が入力されると過電圧検出信号を出力する過電圧検出用半導体素子と、過電圧検出信号を用いて電力供給状態から電力遮断状態に切り替わる過電圧遮断用半導体素子とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力入力部と電力出力部との間に過電圧保護回路が設けられ、前記過電圧保護回路が、前記電力入力部から入力される直流電力を前記電力出力部へ供給する電力供給状態、及び、前記電力入力部から過電圧が入力されると前記電力出力部への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動する電源保護回路であって、
前記過電圧保護回路が、前記電力入力部に過電圧が入力されると過電圧検出信号を出力する過電圧検出用半導体素子と、前記過電圧検出信号を用いて前記電力供給状態から前記電力遮断状態に切り替わる過電圧遮断用半導体素子とを備えている電源保護回路。
【請求項２】
前記電力入力部から逆電圧の直流電力が入力されると前記電力出力部への電力供給を遮断する逆電圧保護用半導体素子が設けられている請求項１記載の電源保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力入力部と電力出力部との間に過電圧保護手段が設けられ、前記過電圧保護手段が、前記電力入力部から入力される直流電力を前記電力出力部へ供給する電力供給状態、又は、前記電力入力部から過電圧が入力されると前記電力出力部への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動するように構成されている電源保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源と接続される電力入力部から入力される直流電力を、電気機器などと接続される電力出力部へ供給する電力供給状態、及び、電力入力部から過電圧が入力されると電力出力部への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動することで、電源から正常な直流電力が供給されていないときに、その直流電力が電気機器へ供給されないように作動する電源保護回路がある。このような電源保護回路は、過電圧を検出するための過電圧検出用半導体素子と、その過電圧検出用半導体素子による過電圧の検出に応じて電力遮断状態に切り替わる過電圧保護用のリレー作動回路部とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０８１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電源保護回路では、電力供給状態及び電力遮断状態を切り替えるために機械式のリレー作動回路が用いられているため、電源保護回路の小型化には限界がある。また、リレー作動回路という機械的に作動するスイッチを用いているため、半導体スイッチング素子などを用いた場合に比べて電力供給状態から電力遮断状態への切り替えに時間がかかってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、廉価で且つ小型化可能な電源保護回路を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る電源保護回路の第１特徴構成は、電力入力部と電力出力部との間に過電圧保護回路が設けられ、前記過電圧保護回路が、前記電力入力部から入力される直流電力を前記電力出力部へ供給する電力供給状態、及び、前記電力入力部から過電圧が入力されると前記電力出力部への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動する電源保護回路であって、前記過電圧保護回路が、前記電力入力部に過電圧が入力されると過電圧検出信号を出力する過電圧検出用半導体素子と、前記過電圧検出信号を用いて前記電力供給状態から前記電力遮断状態に切り替わる過電圧遮断用半導体素子とを備えている点にある。
【０００７】
上記第１特徴構成によれば、過電圧保護回路が備える過電圧検出用半導体素子が、電力入力部に過電圧が入力されると過電圧検出信号を出力するように作動し、過電圧保護回路が備える過電圧遮断用半導体素子が、その過電圧検出用半導体素子から出力された過電圧検出信号を用いて、電力入力部から入力される直流電力を電力出力部へ供給する電力供給状態から、電力入力部から過電圧が入力されると電力出力部への電力供給を遮断する電力遮断状態へと過電圧保護回路を切り替えるように作動することになる。
つまり、電力入力部から過電圧が入力されたときには、過電圧遮断用半導体素子によって即座に電力出力部にその過電圧が出力されないようになるので、電力出力部に接続されている電気機器を過電圧から確実に保護することが可能となる。また、この電源保護回路の作動状態を電力供給状態と電力遮断状態との間で切り替えるスイッチが半導体素子を用いて実現されるので、電源保護回路の廉価に且つ小型化して作製することが可能となる。
【０００８】
本発明に係る電源保護回路の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記電力入力部から逆電圧の直流電力が入力されると前記電力出力部への電力供給を遮断する逆電圧保護用半導体素子が設けられている点にある。
【０００９】
上記第２特徴構成によれば、逆電圧保護用半導体素子が電力入力部から逆電圧の直流電力が入力されると電力出力部への電力供給を遮断するように作動するので、電力出力部に接続されている電気機器を逆電圧から確実に保護することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して本発明の電源保護回路１０について説明する。
図１に示すのは本発明の電源保護回路１０の回路図であり、外部電源と接続される電力入力部１と、電気機器などと接続される電力出力部２との間に、過電圧保護手段３が設けられている。この過電圧保護手段３は、電力入力部１から入力される直流電力を電力出力部２へ供給する電力供給状態、及び、電力入力部１から過電圧が入力されると電力出力部２への電力供給を遮断する電力遮断状態で作動する。
【００１１】
電力入力部１には正端子１ａと負端子１ｂとが設けられ、その正端子１ａが負端子１ｂに対して正電位となる順電圧の直流電力が入力されるように外部電源が接続される。そして、電力出力部２の正出力端子２ａには正端子１ａに印加された順電圧が印加され、電力出力部２の負出力端子２ｂは接地されており、その結果、電力入力部１から入力される直流電力が電力出力部２へ供給される電力供給状態が形成される。
【００１２】
電力入力部１の正端子１ａと電力出力部２の正出力端子２ａとの間には、コイルＢ１、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２が設けられている。詳細には、電力入力部１の正端子１ａはコイルＢ１を介してトランジスタＱ１のコレクタ端子に接続され、そのトランジスタＱ１のエミッタ端子はトランジスタＱ２のエミッタ端子に接続され、そのトランジスタＱ２のコレクタ端子は電力出力部２の正出力端子２ａに接続されている。
【００１３】
また、電力入力部１の正端子１ａはコイルＢ１を介してツェナーダイオードＤ１のカソードに接続され、ツェナーダイオードＤ１のアノードは抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のベース端子に接続されている。そして、トランジスタＱ３のコレクタ端子は、トランジスタＱ４のベース端子に接続され、且つ、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のエミッタ端子及びトランジスタＱ２のエミッタ端子に接続されている。また、トランジスタＱ３のエミッタ端子は接地されている。
【００１４】
トランジスタＱ４のコレクタ端子は発光ダイオードＬＥＤ１のカソードに接続され、トランジスタＱ４のエミッタ端子は接地されている。そして、発光ダイオードＬＥＤ１のアノードは抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ２のベース端子に接続され、且つ、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２のエミッタ端子に接続されている。
【００１５】
以上のように構成された電源保護回路１０は、過電圧保護機能と、逆電圧保護機能と、ノイズフィルタリング機能とを達成することができる。詳細には、過電圧保護回路３によって過電圧保護機能が実現され、トランジスタＱ１によって逆電圧保護機能が実現され、フィルタ回路４によってノイズフィルタリング機能が実現される。
【００１６】
以下に過電圧保護回路３の動作について説明する。
過電圧保護回路３には、電力入力部１に過電圧が入力されると過電圧検出信号を出力する過電圧検出用半導体素子と、その過電圧検出用半導体素子から出力された過電圧検出信号を用いて、電力入力部１から入力された直流電力を電力出力部２へ供給する電力供給状態から電力遮断状態へと切り替わる過電圧遮断用半導体素子とが設けられている。具体的には、電力入力部１に通常の電圧が入力されているときはツェナーダイオードＤ１のアノードからカソードへ向かう方向に電流は流れないが、電力入力部１に過電圧が入力されたとき、この過電圧によって過電圧検出用半導体素子としてのツェナーダイオードＤ１のカソードからアノードへと逆方向電流が流れることになる。つまり、電力入力部１に入力される過電圧によってツェナーダイオードＤ１を流れる逆方向電流が過電圧検出信号となる。
【００１７】
ツェナーダイオードＤ１から出力された過電圧検出信号としてのツェナーダイオードＤ１を流れる逆方向電流は、トランジスタＱ３のベース端子に入力されてトランジスタＱ３を導通状態とすると共に、トランジスタＱ４のベース電圧を接地電位にする。その結果、トランジスタＱ４が非導通状態となり、且つ、トランジスタＱ２が非導通状態となり、電力入力部１から電力出力部２への電力の供給が遮断されることになる。つまり、トランジスタＱ２が、過電圧等半導体素子としてのツェナーダイオードＤ１から出力された過電圧検出信号を用いて電力供給状態から電力遮断状態に切り替わる過電圧遮断用半導体素子として作用する。
【００１８】
また、フィルタ回路４は、トランジスタＱ１と抵抗Ｒ１とキャパシタＣ１とで構成され、電力入力部１から入力された直流電力に含まれるノイズを除去した上で電力出力部２へと電力供給するように作用する。そして、トランジスタＱ１は、電力入力部１から逆電圧の直流電力が入力されると電力出力部２への電力供給を遮断する逆電圧保護用半導体素子としても作用する。
【００１９】
次に、本発明の電源保護回路１０の動作を実際に検証した結果について説明する。
図２に示すように、自動車のバッテリ（図示せず）から直流電力の供給を受けて作動する電気機器として、携帯電話５０などの電話機用のハンズフリー装置がある。このハンズフリー装置は、バッテリから直流電力が供給されるシガーソケット部２０に接続される本体部３０と、マイク４２及びスピーカ４１が設けられている音声入出力部４０とで構成されている。そして、本発明の電源保護回路１０はシガーソケット部２０に組み込まれ、自動車のバッテリから電源入力部１に供給される直流電力を電源出力部２から出力して、シガーソケット部２０に接続された電話機用のハンズフリー装置に供給している。
【００２０】
そして、本発明の電源保護回路１０が組み込まれたシガーソケット部２０に、（Ａ）通常電圧が入力されたとき、（Ｂ）過電圧が入力されたとき、（Ｃ）逆電圧が入力されたとき、及び、（Ｄ）低電圧が入力されたとき、の各条件下で電源保護回路１０が適切に作動するか否かを検証した結果を以下に示す。
【００２１】
上記（Ａ）に関して、通常電圧（１２Ｖ〜約１５．５Ｖ）が入力されたときに、電源保護回路１０が正常に電力供給状態で作動することを検証するために、本発明の電源保護回路１０が組み込まれたシガーソケット部２０に自動車のバッテリを模擬した安定化電源から１２Ｖの直流電圧を印加した。その結果、トランジスタＱ２は導通状態となって発光ダイオードＬＥＤ１が点灯し、電源保護回路１０が電力供給状態で作動していることが確認された。また、自動車のバッテリを模擬した安定化電源の電圧を１２Ｖから徐々に上昇させたところ、約１５．５Ｖ以下までは電力供給状態が維持されることが確認された。
【００２２】
上記（Ｂ）に関して、過電圧（約１５．５Ｖ）が入力されたときに、電源保護回路１０が正常に電力遮断状態で作動することを検証するために、本発明の電源保護回路１０が組み込まれたシガーソケット部２０に自動車のバッテリを模擬した安定化電源から約１５．５Ｖ〜２４Ｖの電圧を印加した。その結果、上述したようにトランジスタＱ２及びトランジスタＱ４が非導通状態となって発光ダイオードＬＥＤ１が消灯し、電源保護回路１０が破損すること無しに電力遮断状態で作動していることが確認された。
【００２３】
上記（Ｃ）に関して、逆電圧（約１４Ｖ）が入力されたときに、電源保護回路１０が電力出力部２への電力供給を遮断することを検証するために、本発明の電源保護回路１０が組み込まれたシガーソケット部２０に自動車のバッテリを模擬した安定化電源から１４Ｖの逆電圧を印加した。その結果、シガーソケット部２０に接続された本体部３０に組み込まれているレギュレータ入力部（図示せず）における電圧値はほぼ０Ｖであり、本体部３０の各ＩＣには電圧が印加されていない、つまり、電源保護回路１０が電力出力部２への電力供給を遮断していることが確認された。
【００２４】
上記（Ｄ）に関して、低電圧が入力されたときに、電源保護回路１０が正常に電力供給状態で作動することを検証するために、本発明の電源保護回路１０が組み込まれたシガーソケット部２０に自動車のバッテリを模擬した安定化電源から６Ｖの電圧を印加した。この本体部３０の最低動作電圧は４．８Ｖであるが、シガーソケット部２０に６Ｖの電圧を入力すると、本体部３０へは４．８Ｖの電圧が出力されることが確認された。その結果、自動車のバッテリの性能が低下して、低電圧（６Ｖ）しか出力できなくなったとしても、本体部３０を作動させることが可能な程度に電源保護回路１０が作動することが確認された。
【００２５】
＜別実施形態＞
上記実施形態では、本発明の電源保護回路を、自動車のバッテリから直流電力の供給を受けて作動する携帯電話５０などの電話機用のハンズフリー装置に組み込んだ場合の応用例について説明したが、他の様々な電気機器に直流電力を供給するために用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電源保護回路の回路図
【図２】電源保護回路の動作を検証するための応用例を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１  電源入力部
２  電源出力部
３  過電圧保護回路
４  フィルタ回路
【図１】
2006050788.tif 000003
【図２】
2006050788.tif 000004