(57)【要約】【課題】広い使用電圧の範囲において負荷である漏電検出回路への供給電流を安定的に一定電流に保つことのできる直流電源回路およびこれを使用した漏電遮断器を提供することを課題とする。【解決手段】整流回路の出力にコレクタを接続した第１のトランジスタと、この第１のトランジスタのエミッタと、負荷回路との間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのコレクタとベースの間に接続された第２の抵抗と、第１のトランジスタのベースとエミッタとの間にそのエミッタ−コレクタ回路を接続した第２のトランジスタと、この第２のトランジスタのエミッタとベースの間に接続された第３の抵抗と、第２のトランジスタのベースと負荷回路との間に接続された定電圧ダイオードとにより定電流回路を構成し、前記第１および第２の両トランジスタの出力電流を前記第１の抵抗を介して負荷回路へ供給する。【選択図】図１
2005137095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路からこの整流回路の出力電圧よりも低い電圧の一定の電流を負荷の制御回路に供給する定電流回路を備えた電源回路において、前記定電流回路が、前記整流回路の出力にコレクタを接続した第１のトランジスタと、この第１のトランジスタのエミッタと、負荷回路との間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのコレクタとベースの間に接続された第２の抵抗と、第１のトランジスタのベースとエミッタとの間にそのエミッタ−コレクタ回路を接続した第２のトランジスタと、この第２のトランジスタのエミッタとベースの間に接続された第３の抵抗と、第２のトランジスタのベースと負荷回路との間に接続された定電圧ダイオードとを備え、前記第１および第２の両トランジスタの出力電流を前記第１の抵抗を介して負荷回路へ供給することを特徴とする直流電源回路。
【請求項２】
請求項１記載の直流電源回路を漏電遮断器に組み込んで、この直流電源回路からこの漏電遮断器内の漏電検出回路へ一定電流を供給するようにしたことを特徴とする漏電遮断器。
【請求項３】
請求項２に記載の漏電遮断器において、前記直流電源回路の整流回路の交流側に抵抗を介して漏電遮断器の交流主回路を接続し、整流回路直流側に平滑コンデンサを接続したことを特徴とする漏電遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、漏電遮断器のように交流回路で使用される機器に内蔵された電子回路へ給電するための直流電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏電遮断器の一般的な構成を図４に示す。この図４の漏電遮断器１は、電源側端子２に接続される交流給電回路および負荷側端子３に接続される電動機などの負荷回路を含めた給電回路における漏電を監視し、漏電が検出されると、この系統を遮断してこの給電回路を漏電から保護する機器である。
【０００３】
このために、漏電遮断器１には、給電回路の開閉を行なう開閉接点８と、給電回路の漏電電流を検出するために給電回路に挿入された零相変流器５と、その出力信号から漏電の有無を判定する電子回路で構成された漏電検出回路６と、漏電検出回路６の漏電検出信号により駆動されて給電回路の開閉接点８を遮断するための引外装置７と、給電回路から得られる交流電圧を直流電圧に変換して漏電検出回路６および引外装置７に供給する直流電源回路４とを備えている。
【０００４】
この電源回路４は、３相または単相の交流電源電圧を整流して直流に変換し、かつ漏電検出回路６などが動作しうる電圧まで降下させて安定化する機能を持っている。
【０００５】
直流電源回路の従来技術の一例を図５に示す。この従来の電源回路は、３相交流電圧を整流回路４１で整流して直流電圧に変換した後に、定電流回路４３が漏電検出回路６および引外装置７に加わる電圧を低い電圧値になるように定電流制御している。
【０００６】
定電流回路４３は、トランジスタＴｒ1、定電圧ダイオードＺＤ1、抵抗ｒ1およびｒ2で構成されている。トランジスタＴｒ1は、ベース電圧が、定電圧ダイオードＺＤ1のツェナー電圧によって決められた一定電圧となるので、入力電圧Ｖｉの大きさに関係なくエミッタから出力する電流Ｉｅを一定に保つように制御する。負荷へ供給される
電流Ｉは、式（１）で定義されるように、トランジスタＴｒ1のエミッタ側を流れる電
流Ｉｅと定電圧ダイオードＺＤ1側を流れる電流Ｉｂとの和となる（（１）式参照）。
通常Ｉ≒Ｉｅ、Ｉｅ＞Ｉｂの関係となるように抵抗ｒ1およびｒ2の値が選定されて
いるので、電流Ｉの値は、式（２）から明らかなとおり、トランジスタＴｒ1のベース−エミッタ間電圧Ｖｅとこの回路に挿入された定電圧ダイオードＺＤ1のツェナー電圧ＶＺ1とがほぼ等しくなるため、定電圧ダイオードＺＤ1のツェナー電圧ＶＺ1と制御抵抗ｒ２によって決定される。また、抵抗ｒ1と定電圧ダイオードＺＤ1を流れる電流は、（３）式のとおりとなる。
【０００７】
Ｉ  ＝  Ｉｅ  ＋  Ｉｂ                        （１）
Ｉｅ＝  Ｖｅ／ｒ2  ＝  ＶＺ1／ｒ2             （２）
Ｉｂ＝  （Ｖｉ−Ｖｂ）／ｒ1                    （３）
上記各式において、Ｉ：負荷電流、Ｉｅ：抵抗ｒ2を流れる電流、Ｉｂ：抵抗ｒ1および定電圧ダイオードＺＤ1を流れる電流、Ｖｉ：整流電圧、Ｖｂ：トランジスタＴｒ1のベース電圧、Ｖｅ：抵抗ｒ2の端子電圧である。
【０００８】
この電源回路４の出力電流は、コンデンサＣ2、引外装置７および漏電検出回路６に供給される。漏電検出回路６が、漏電を検出した際に漏電検出信号をサイリスタＴＨにゲート信号として与えると、このサイリスタＴＨがオンして引外装置７のトリップコイルＴＣを駆動することにより引外機構７１を作動させて開閉接点８の図示しない投入機構を引外して遮断する。なお、定電圧ダイオードＺＤ2は、トリップコイルＴＣを駆動するのに必要な電圧を確保するために設けたものである。
【０００９】
この従来回路は、使用電圧が１００Ｖ、または２００Ｖ等に固定されている場合のように使用電圧の範囲が狭い場合、または負荷電流Ｉが数Ａ以上の比較的大きな場合は、使用電圧が変わっても負荷電流Ｉを安定的にほぼ一定に保つことができるが、実際に漏電遮断器で使用する場合は、使用電圧の範囲が１００Ｖ〜４００Ｖと広く、また漏電検出回路等の要求する電流は数ｍＡと小さい。そして、前記定電流回路の定電圧ダイオードＺＤ1を流れる電流Ｉｂは、数百μＡオーダーと小さいが、負荷電流Ｉが小さい場合は無視できなくなる。
【００１０】
このため、従来の回路を電圧が１００Ｖ〜４００Ｖの範囲で使用した場合、図６に示すように、トランジスタＴｒ1出力電流Ｉｅは一定にできても、抵抗ｒ1と定電圧ダイオードＺＤ1の回路を流れる電流Ｉｂは、電圧増加に比例して増加するので、ＩｂとＩｅの和となる負荷電流Ｉは図６に示すように電圧の増加とともに増加する。
【００１１】
漏電検出回路６に供給される電流がこのように変化すると、ここに使用されるアナログ増幅回路やコンパレータ（図示せず）の動作条件が変わり、漏電検出特性が使用電圧によって変わり安定した検出精度が得られなくなる。
【００１２】
このような、不都合を解消するために、使用電圧が大幅に変わっても比較的安定した電流を供給できる定電流電源回路として特許文献１に示されるような電源回路が提案されている。
【００１３】
図７は、この特許文献１に示された電源回路を示すものである。この図７の電源回路４３は、２個のトランジスタＴｒ1、Ｔｒ2と３個の抵抗ｒ1〜ｒ3とにより定電流回路を構成している。そのほかの構成は図５の従来の回路とほぼ同じである。
【００１４】
この図７の従来の電源回路においては、使用電圧が低いときには、抵抗ｒ2、ｒ3を流れる電流が小さく、抵抗ｒ3の電圧降下が小さいため、トランジスタＴｒ2のベース電位が低く、これがオフしている。これにより、トランジスタＴｒ1のベース電位が高くなり、これがオンし、このトランジスタＴｒ1と抵抗ｒ3を介して漏電検出回路６へ負荷電流が供給される。
【００１５】
使用電圧が高い場合には、抵抗ｒ2、ｒ3を流れる電流が増大して、抵抗ｒ3の電圧降下が大きくなるため、トランジスタＴｒ2の電位が上昇し、このトランジスタＴｒ2がオンし、トランジスタＴｒ1がオフする。この場合は、抵抗ｒ1とトランジスタＴｒ2を介して負荷電流が供給されるようになり、抵抗ｒ1の値を高い電圧に対応して選んでおくことにより、負荷電流Ｉを制限して電圧が低い時の負荷電流と同程度の大きさにそろえることができる。
【００１６】
したがって、この図７の従来回路によれば、使用電圧が１００Ｖ〜４００Ｖの範囲で変化しても、漏電検出回路６へほぼ一定の電流を供給することができる。
【特許文献１】特開２０００−３５７４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記図７の従来の電源回路は、使用電圧に応じて（実際には電流に応じて）２個のトランジスタのどちらか一方を動作（オン）させて所定の定電流制御を行なっているが、２個のトランジスタから回路定数の異なる電流供給路を介して負荷（漏電検出回路）へ電流供給が行なわれるため、広い使用電圧範囲の全域において正確に一定電流を供給することが困難である。従ってこの従来回路においても、使用電圧によって漏電検出特性が変動することを完全に除くことはできないのである。
【００１８】
この発明は、このような従来回路における不都合を除くために、広い使用電圧の範囲においても負荷である漏電検出回路への供給電流を安定的に一定電流に保つことのできる直流電源回路およびこれを使用した漏電遮断器を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の課題を解決するために、この発明は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路からこの整流回路の出力電圧よりも低い電圧の一定の電流を負荷の制御回路に供給する定電流回路を備えた直流電源回路において、前記定電流回路が、前記整流回路の出力にコレクタを接続した第１のトランジスタと、この第１のトランジスタのエミッタと、負荷回路との間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのコレクタとベースの間に接続された第２の抵抗と、第１のトランジスタのベースとエミッタとの間にそのエミッタ−コレクタ回路を接続した第２のトランジスタと、この第２のトランジスタのエミッタとベースの間に接続された第３の抵抗と、第２のトランジスタのベースと負荷回路との間に接続された定電圧ダイオードとを備え、前記第１および第２の両トランジスタの出力電流を前記第１の抵抗を介して負荷回路へ供給することを特徴とする。
【００２０】
この発明による漏電遮断器は、このような電源回路を組み込んで、この電源回路から漏電遮断器内の漏電検出回路へ一定電流を供給するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
この場合、前記電源回路の整流回路の交流側に抵抗を介して漏電遮断器の交流主回路を接続し、整流回路直流側に平滑コンデンサを接続するようにするのがよい。また、３相交流用の漏電遮断器の場合は、前記整流回路交流側の各相に値の等しい抵抗を接続するようにする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明のように直流電源回路を構成すると、第１のトランジスタから負荷へ供給する電流と第２のトランジスタから供給する電流とが整流回路の直流出力電圧の変化にともなって相補的に増減し、負荷へ供給する電流を整流の回路出力電圧の大きさに関係なく一定にすることができる。したがって、この直流電源回路を備えた漏電遮断器においては、漏電検出回路の漏電検出特性を広い使用電圧の範囲において安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下にこの発明を図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１にこの発明の第１の実施例を示す。  この図１において、従来回路と同一の要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
従来の電源回路と異なるのは、定電流回路４２を、トランジスタＴｒ1、Ｔｒ2、第一の定電圧ダイオードＺＤ1および抵抗ｒ1〜ｒ3により構成していることである。
【００２６】
定電流回路４２におけるトランジスタＴｒ1は、コレクタを整流回路４１の出力に、エミッタを抵抗ｒ2を介して負荷回路に接続し、コレクタ−ベース間に抵抗ｒ1を接続している。トランジスタＴｒ2は、そのエミッタ−コレクタ回路をトランジスタＴｒ1のベース−エミッタ間に接続し、そのエミッタ−ベース間に抵抗ｒ3を接続している。そしてトランジスタＴｒ2のベースと抵抗ｒ2の負荷回路側端との間に定電圧ダイオードＺＤ1を接続して定電流回路４２が構成される。トランジスタＴr2は、トランジスタＴr1と異なり、抵抗ｒ1が100ｋΩ以上の高抵抗に選ばれているため、エミッタ−コレクタ間の負担電圧（損失）が低くなり、小容量の素子で十分となる。また、抵抗ｒ3の抵抗値は、トランジスタＴｒ2のエミッタ−コレクタ間のオン抵抗値（１００Ω程度）より十分大きな数１０ｋΩに選ばれているので、この抵抗ｒ3と定電圧ダイオードＺＤ1を介して負荷回路へ流れる電流は無視できるほど小さなものとなる。
【００２７】
ここで制御される負荷電流Ｉは、従来と同様に、前記（１）式で定義される。しかし従来と異なり、電流制御抵抗ｒ2には第１のトランジスタＴｒ1のベースを側に流れる電流Ｉｂが流入するように第２のトランジスタＴｒ2を追加したため、図２に示すように整流電圧Ｖｉに比例して電流Ｉｂが変化するようになる。これは、トランジスタＴｒ2のベース電位が定電圧ダイオードＺＤ1により一定に保たれているためである。
【００２８】
このように、電流Ｉｂが電圧Ｖｉの変化に比例して変化することにより、トランジスタＴｒ1のベース電位は、電流Ｉｂの増加とともに抵抗ｒ1の電圧降下が増大するので反比例的に低下し、トランジスタＴｒ1のエミッタ電流Ｉｅは、図２に示すように整流電圧Ｖｉの変化に対して反比例的に変化するようになる。
【００２９】
このように電流ＩｅとＩｂは、入力の電圧Ｖｉの変化に対して相補的な変化を示すため、ＩｅとＩｂの和となる負荷回路の漏電検出回路６に供給される電流Ｉは、入力電圧Ｖｉの変化に影響なく一定となる（図２参照）。
【００３０】
したがって、この実施例によれば、使用電圧が１００から４００Ｖと大幅に変化しても漏電検出回路６への供給電流を一定にすることができるので、使用電圧が変化しても漏電検出特性を安定させることができる。また、供給電流が一定であるため漏電検出回路６の消費電力も一定となり、漏電遮断器においてこれの発熱を考慮する必要がなくなる。
【実施例２】
【００３１】
図３にこの発明の第２の実施例を示す。
【００３２】
この実施例２の電源回路は、実施例１の電源回路の整流回路４１の入力側に入力抵抗ｒ11、ｒ12、ｒ13を追加したもので、その他の構成は、実施例１と同じである。
【００３３】
これらの抵抗ｒ11、ｒ12、ｒ13は、全て等しい抵抗値に選ばれており、トランジスタＴｒ1および抵抗ｒ1の負担電圧を低減させるからこれらの素子の電力損失（発熱）を軽減するように作用する。また、抵抗ｒ11、ｒ12、ｒ13は、整流回路４１の出力に接続された平滑用のコンデンサＣ1とフィルタ回路を構成し、侵入するスパイク状のサージ電圧を吸収し、漏電検出回路６などをサージ電圧から保護する働きをする。
【００３４】
この結果、トランジスタＴｒ1および抵抗ｒ1は素子を小形にでき、漏電検出回路６などの電子回路に対するサージアブゾーバなどの専用の部品が不要となり、電源回路を小形でかつ安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施例の直流電源回路を示す回路構成図である。
【図２】この発明の直流電源回路の電圧−電流特性を示す線図である。
【図３】この発明の第２の実施例の直流電源回路を示す回路構成図である。
【図４】一般的な漏電遮断器を示す電気的構成図である。
【図５】従来の直流電源回路を示す回路構成図である。
【図６】従来の直流電源回路の電圧―電流特性を示す線図である。
【図７】他の従来の直流電源回路を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
４      直流電源回路
４１    整流回路
４２    定電流回路
５      零相変流器
６      漏電検出回路
７      引外装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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