(57)【要約】【課題】電流検出抵抗を必要とせず、また負荷としてのモータ制御回路１６の駆動回路１２が短絡等の異常であれば電流を遮断し正常に戻れば再び電流を流すようにした保護回路を提供する。【解決手段】入力電圧ａをトランジスタＴｒ１を介して負荷側に印加し、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧と基準電圧ｂを比較手段ｃで比較し、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧が基準電圧ｂより低くなると比較手段ｃの出力によりトランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御される保護回路において、負荷側に所定電流値以上の過大電流が流れるとトランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間電圧が所定電圧値以上に大きくなって、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧が基準電圧ｂよりも低くなるように、トランジスタＴｒ１のベース電流を設定する。また、トランジスタＴｒ１と並列に復帰抵抗ＲＸを接続する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をトランジスタを介して負荷に印加し、前記トランジスタの負荷側の電圧と基準電圧を比較手段で比較し、前記トランジスタの負荷側の電圧が前記基準電圧より低くなると前記比較手段の出力により前記トランジスタがＯＦＦ制御される保護回路において、前記負荷に所定電流値以上の過大電流が流れると前記トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧が所定電圧値以上に大きくなって、前記トランジスタの負荷側の電圧が前記基準電圧よりも低くなるように、前記トランジスタのベース電流を設定して構成したことを特徴とする保護回路。
【請求項２】
請求項１記載の保護回路において、前記トランジスタと並列に復帰抵抗を接続して構成したことを特徴とする保護回路。
【請求項３】
請求項２記載の保護回路において、前記負荷が、モータを駆動制御するモータ駆動制御回路であることを特徴とする保護回路。
【請求項４】
請求項２記載の保護回路において、前記負荷が、電圧平滑用コンデンサを含む電子回路であることを特徴とする保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷の異常により、負荷に過大な電流が流れるのを遮断する保護回路に関し、また負荷が正常に戻ると再び電流を流すようにした保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
負荷の短絡等の異常により、負荷に過大電流が流れるのを遮断する従来の保護回路の一例を図５を参照して説明する。図５は、従来の保護回路の一例の回路図である。図５において、入力電圧ａが、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間と電流検出抵抗ＲＹを直列に介して、さらに負荷側のスイッチＳＷを介して負荷１０に印加される。また、入力電圧ａの入力端はベース電流制御抵抗ＲＢを介してＰＮＰ型のトランジスタＴｒ２のエミッタに接続され、そのコレクタがトランジスタＴｒ１のベースに接続される。トランジスタＴｒ２のベースは、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ３のコレクタ・エミッタ間を介して接地される。そして、電流検出抵抗ＲＹの負荷側の電圧が比較手段ｃの一方の入力端に与えられる。比較手段ｃの他方の入力端には、基準電圧ｂが与えられる。さらに、この比較手段ｃの出力端がトランジスタＴｒ３のベースに接続される。また、この出力端には、プルアップ抵抗Ｒ１とベースブリーダ抵抗Ｒ２により、入力電圧ａを分割した適宜に設定されたバイアス電圧が印加されている。
【０００３】
かかる構成において、負荷側のスイッチＳＷが閉成されると、負荷１０に入力電圧ａが印加される。ここで、負荷１０の短絡等の異常により過大電流が流れると、電流検出抵抗ＲＹで大きな電圧降下を生じ、比較手段ｃの一方の入力端に印加される電圧が基準電圧ｂよりも低下し、これを比較手段ｃが検出して出力端から出力される信号が「Ｌ」となって、トランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御される。もって、トランジスタＴｒ１のＯＦＦ制御で負荷１０に流れる過大電流が遮断される。ここで、ベース電流制御抵抗ＲＢは、トランジスタＴｒ１が飽和領域で動作するように、例えば１５０Ω等に設定されており、過大電流が流れてもエミッタ・コレクタ間電圧はさして大きくならない。
【０００４】
また、負荷に過大電流が流れるのを検出しても、所定時間継続して流し、その後は過大電流のＯＮ・ＯＦＦ制御を繰り返すようにした技術が、特開昭６３−５９７１８号公報（特許文献１）に示されている。この特許文献１に記載された技術は、負荷に流れる過大電流により負荷に印加される電圧が低下したのを検出しても直ちに遮断することなく、所定時間継続後に過大電流を遮断することで、電圧平滑コンデンサ等に流入する突入電流によって電流が遮断されることがないようにしたものである。
【特許文献１】特開昭６３−５９７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示す従来技術にあっては、過大電流を検出するための電流検出抵抗ＲＹが必要である。この電流検出抵抗ＲＹは、容量が比較的に大きくてその外形が大きく、広い設置スペースを必要とし、また高価なものである、という不具合がある。また、特許文献１記載の従来技術では、負荷が短絡等の異常な状態でも、過大電流が断続的に流れ、電源がバッテリー等であれば、その消耗が激しい、という不具合がある。
【０００６】
本発明は、上述したごとき従来技術の不具合を改善すべくなされたもので、電流検出抵抗を必要とせず、また負荷が短絡等の異常であれば電流を遮断するが負荷が正常に戻れば再び電流を流すようにした保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために、本発明の保護回路は、入力電圧をトランジスタを介して負荷に印加し、前記トランジスタの負荷側の電圧と基準電圧を比較手段で比較し、前記トランジスタの負荷側の電圧が前記基準電圧より低くなると前記比較手段の出力により前記トランジスタがＯＦＦ制御される保護回路において、前記負荷に所定電流値以上の過大電流が流れると前記トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧が所定電圧値以上に大きくなって、前記トランジスタの負荷側の電圧が前記基準電圧よりも低くなるように、前記トランジスタのベース電流を設定して構成されている。
【０００８】
そして、前記トランジスタと並列に復帰抵抗を接続して構成しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の保護回路にあっては、負荷に短絡等の異常があって過大電流が流れると、トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧が大きくなり、トランジスタの負荷側の電圧が基準電圧より低いものとなる。これを比較手段で検出して、トランジスタがＯＦＦ制御されて過大電流が直ちに遮断される。トランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧の大きさの変化により過大電流を検出しており、従来技術のごとき電流検出抵抗を必要とせず、それだけ部品点数が少なく、しかも高価な部品が省かれる。
【００１０】
請求項２記載の保護回路にあっては、トランジスタと並列に復帰抵抗を接続することで、負荷が正常に戻れば、復帰抵抗を介して流れる電流によりトランジスタの負荷側の電圧が正常値に戻って基準電圧よりも高くなり、トランジスタは再びＯＮ制御となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施例を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の保護回路の第１実施例の回路図である。図２は、トランジスタのコレクタ電流に対するエミッタ・コレクタ間電圧を示す特性図である。図１において、図５と同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１２】
図１に示す本発明の保護回路の第１実施例において、図５に示す従来技術と相違するところは、図５における電流検出抵抗ＲＹが省かれ、トランジスタＴｒ１のコレクタが直接に負荷側に接続されたことにある。そして、トランジスタＴｒ１は、負荷１０が短絡等の異常な状態で過大電流が流れる場合に非飽和領域で動作して、エミッタ・コレクタ間の電圧降下が急激に大きくなり、その負荷側の電圧が基準電圧ｂよりも低くなるように、ベース電流制御抵抗ＲＢによりベース電流が設定されている。例えば、ベース電流制御抵抗ＲＢは、図２に示す特性図で、３００Ωまたは６００Ω等に設定されている。
【００１３】
かかる構成において、負荷１０が正常でトランジスタＴｒ１のコレクタ電流として２００〜４００ｍＡの電流が流れる状態にあっては、エミッタ・コレクタ間電圧は０．７Ｖ程度である。しかし、負荷１０が短絡等の異常で例えば所定電流値１．２Ａ以上の過大電流として１．５〜２Ａが流れる状態にあっては、エミッタ・コレクタ間電圧は所定電圧値以上の３〜４Ｖまたはそれ以上と急激に大きく変化する。そこで、このトランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間電圧の大きな電圧降下を比較手段ｃで確実に検出でき、トランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御される。もって、負荷１０の正常または異常を確実に検出することができる。ここで、本発明の第１実施例にあっては、図５に示す従来技術における電流検出抵抗ＲＹの作用を、トランジスタＴｒ１で行うこととなる。よって、図５に示す従来技術における電流検出抵抗ＲＹが省かれる分だけ回路の設置スペースが小さくて足り、しかも高価な部品が省かれて経済的であり、さらに部品点数が少ないために製造工程が簡略化され得る。
【００１４】
次に、本発明の第２実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明の保護回路の第２実施例の回路図である。図３において、図１および図５と同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１５】
図３に示す本発明の保護回路の第２実施例において、図１に示す第１実施例と相違するところは、トランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間に並列に復帰抵抗ＲＸが接続されたことにある。この復帰抵抗ＲＸは、一例として１００ｋΩに設定されている。また、負荷側には、スイッチＳＷを介して負荷としてのモータ制御回路１６が接続されている。このモータ制御回路１６は、トランジスタ等の電子部品で回路構成された駆動回路１２が制御信号に応じてモータ１４を適宜に正転または反転させるように構成されている。
【００１６】
かかる構成で、負荷側のスイッチＳＷが閉成されて負荷としてのモータ制御回路１６が正常であれば、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧は基準電圧ｂよりも高い状態であり、トランジスタＴｒ１のＯＮ制御が維持される。しかるに、制御信号に外部雑音が重畳されるなどして、駆動回路１２が誤動作して短絡状態になると、これに所定電流値以上の過大電流が流れ、トランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間電圧が所定電圧値以上に大きくなり、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧が基準電圧ｂよりも低い状態となって、これが比較手段ｃで検出されて直ちにトランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御されて過大電流が遮断される。そして、このトランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御されている間に、復帰抵抗ＲＸを介して負荷側に例えば１μＡ程度の僅かな電流が流れる。ここで、外部雑音もなくなり駆動回路１２が正常に戻ると、復帰抵抗ＲＸを介して流れる電流によって、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧が高くなって、基準電圧ｂよりも高くなり、比較手段ｃの出力端の信号が「Ｈ」に反転し、その信号によりトランジスタＴｒ１が再びＯＮ制御される。もって、負荷が異常であればトランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御され、負荷が正常に戻ればトランジスタＴｒ１がＯＮ制御される。なお、トランジスタＴｒ１のＯＦＦ制御は、負荷が異常な場合に限られず、外部雑音等により入力電圧ａの電圧が瞬間的に低下し、これによりトランジスタＴｒ１の負荷側の電圧が基準電圧ｂよりも瞬間的に低下した場合にも生ずる。かかる場合であっても、入力電圧ａが正常に戻れば、トランジスタＴｒ１も再びＯＮ制御となる。
【００１７】
さらに、本発明の第３実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明の保護回路の第３実施例の回路図である。図４において、図１と図３および図５と同じまたは均等な部材には、同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１８】
図４に示す本発明の保護回路の第３実施例において、図３に示す第２実施例と相違するところは、負荷側の回路構成にある。すなわち、トランジスタＴｒ１の負荷側には、スイッチＳＷを介して負荷としての電圧平滑コンデンサ１８と増幅回路２０が並列接続された電子回路２２が接続されている。この電圧平滑コンデンサ１８は、比較的に容量が大きく、スイッチＳＷが閉成されると、大きな突入電流が流入する。すると、トランジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間の電圧降下が大きくなり、これを比較手段ｃで検出して直ちにトランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御される。しかし、復帰抵抗ＲＸを介して負荷側に僅かな電流が流れるために、電圧平滑コンデンサ１８に徐々に充電され、トランジスタＴｒ１の負荷側の電圧も徐々に高くなり、この電圧が基準電圧ｂを越えたことが比較手段ｃで検出されると、トランジスタＴｒ１が再びＯＮ制御される。もって、負荷側に大容量の電圧平滑コンデンサ１８が含まれていても、トランジスタＴｒ１がＯＦＦ制御されたままという不具合は生じない。なお、電圧平滑コンデンサ１８と並列接続される回路は、増幅回路２０に限られず、発振回路等の平滑な入力電圧を必要とするいかなる回路であっても良いことは容易に理解されるであろう。
【００１９】
なお、上記実施例において、トランジスタＴｒ１とＴｒ２がダーリントン接続されているが、これに限られず、トランジスタＴｒ１のベースにトランジスタＴｒ３のコレクタが直接接続されても良い。また、トランジスタＴｒ１は、ＮＰＮ型に限られず、ＰＮＰ型であっても良く、かかる回路構成に応じてベース電流制御抵抗ＲＢの接続位置等を適宜変更しても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の保護回路の第１実施例の回路図である。
【図２】トランジスタのコレクタ電流に対するエミッタ・コレクタ間電圧を示す特性図である。
【図３】本発明の保護回路の第２実施例の回路図である。
【図４】本発明の保護回路の第３実施例の回路図である。
【図５】従来の保護回路の一例の回路図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  負荷
１２  駆動回路
１４  モータ
１６  モータ制御回路
１８  電圧平滑コンデンサ
２０  増幅回路
２２  電子回路
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３  トランジスタ
ＲＢ  ベース電流制御抵抗
ＲＸ  復帰抵抗
ＲＹ  電流検出抵抗
Ｒ１  プルアップ抵抗
Ｒ２  ベースブリーダ抵抗
ａ  入力電圧
ｂ  基準電圧
ｃ  比較手段
ＳＷ  スイッチ
【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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