(57)【要約】【課題】  大電力の半導体素子を用いる必要のない、サージクランプ回路を提供する。【解決手段】  サージ電圧検出回路４によってサージ電圧が検出されたときに、スイッチング回路２がトランジスタＴＲ１をＯＦＦにして、サージ電圧をスイッチング回路２の抵抗Ｒ１およびサージ電圧検出回路４のトランジスタＴＲ３を介して接地側へと流すものとしたので、回路を遮断するトランジスタＴＲ１、サージ電圧を検出するツェナーダイオードＺＤ１にサージ電圧が直接流れることがない。よって、トランジスタＴＲ１やツェナーダイオードＺＤ１としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。【選択図】              図１
2007060760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から負荷へ流れるサージ電圧をクランプするサージクランプ回路であって、
サージ電圧検出素子を備えてサージ電圧を検出するサージ電圧検出回路と、
スイッチング素子を備えて電源から負荷への回路を遮断するスイッチング回路と、より構成され、
前記サージ検出素子は、前記スイッチング回路よりも負荷側に接続され、
前記スイッチング回路は、前記サージ電圧検出回路によってサージ電圧が検出されると前記回路を遮断することを特徴とするサージクランプ回路。
【請求項２】
前記サージ電圧検出素子はツェナーダイオード、前記スイッチング素子は第１のトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のサージクランプ回路。
【請求項３】
前記スイッチング回路は、前記第１のトランジスタに加えて、第２のトランジスタと、抵抗とより構成され、
前記第１のトランジスタは、そのエミッタ端子が電源側に接続され、コレクタ端子が負荷側に接続され、
前記第２のトランジスタは、そのコレクタ端子が前記第１のトランジスタのベース端子に接続され、エミッタ端子は接地し、ベース端子は前記抵抗を介して前記第１のトランジスタのエミッタ端子に接続され、
前記サージ電圧検出回路は、前記ツェナーダイオードに加えて第３のトランジスタを備え、
前記ツェナーダイオードは、そのカソード端子が前記第１のトランジスタのコレクタ端子に接続され、アノード端子は前記第３のトランジスタのベース端子に接続され、
前記第３のトランジスタは、そのコレクタ端子が前記第２のトランジスタのベース端子に接続され、エミッタ端子は接地していることを特徴とする請求項２に記載のサージクランプ回路。
【請求項４】
前記サージ電圧検出回路は、サージ電圧として検出する電圧値にヒステリシスが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のサージクランプ回路。
【請求項５】
前記第２のトランジスタのコレクタ端子に、外部に信号を出力可能なサージ検出端子が接続されていることを特徴とする請求項３に記載のサージクランプ回路。
【請求項６】
前記スイッチング回路よりも負荷側に電荷を蓄積するコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載のサージクランプ回路。
【請求項７】
前記第１のトランジスタのコレクタ端子は、３端子レギュレータを介して負荷へ接続されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１に記載のサージクランプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ電圧をクランプするサージクランプ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源と負荷との間に接続された３端子レギュレータにサージ電圧が入力されることを防止したサージクランプ回路がある。
このサージクランプ回路は、ツェナーダイオード等のサージクランプ素子を備え、
該サージクランプ素子によってサージ電圧をクランプし、そのクランプしたエネルギーを熱として消費している。
そのため、熱として消費するエネルギーに耐えうることができるサージクランプ素子を用いる必要があった。
また、車載ユニットにサージクランプ回路を適用する場合には、ジャンパースタート時の配線の仕方によって２４Ｖの電圧が印加される場合を想定し、２４Ｖの電圧にも耐えうるように電源回路を設計しなければならない。
【０００３】
サージクランプ電圧（ツェナー電圧）を２４Ｖ以下にしていた場合には、３端子レギュレータが、（２４Ｖ−サージクランプ電圧）×クランプ電流で算出される電力を消費することとなる。
一方、サージクランプ電圧を２４Ｖ以上にしていた場合には、（２４Ｖ−レギュレータ電圧）×負荷消費電流で算出される電力を消費することとなる。
ここで、レギュレータ電圧を５Ｖ、負荷消費電流を０．５Ａとすると、（２４Ｖ−５Ｖ）×０．５Ａ＝９．５Ｗの電力を３端子レギュレータで消費する必要があり、３端子レギュレータに放熱板を追加する必要がある。
また、サージ電圧をクランプする回路として、特開２００１−２１１５４３号公報に、半導体スイッチング素子とサージ電圧検出素子などで構成されたものが開示されている。これは、クランプ電圧以上の電圧が発生すると、半導体スイッチング素子を作動させて、そのクランプ電圧以上のエネルギーを熱として消費するものである。
【特許文献１】特開２００１−２１１５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような半導体スイッチング素子とサージ電圧検出素子などで構成された回路においては、クランプ電圧以上の電圧を熱エネルギーとして吸収するため、吸収する熱エネルギーに耐えうる半導体スイッチング素子やサージ電圧検出素子を用いなければならないといった問題があった。
【０００５】
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、大電力の半導体素子を用いる必要のない、サージクランプ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】
【０００６】
本発明は、電源から負荷へ流れるサージ電圧をクランプするサージクランプ回路であって、サージ電圧検出素子を備えたサージ電圧検出回路によってサージ電圧が検出されると、スイッチング素子を備えたスイッチング回路によって電源から負荷への回路を遮断するものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、サージ電圧検出回路によってサージ電圧が検出されるまではスイッチング回路のスイッチング素子をＯＮにして電源電圧を負荷側へ通電し、サージ電圧が検出されたときにスイッチング素子をＯＦＦにしてサージ電圧を遮断することにより、サージ電圧によるサージエネルギーがサージ電圧検出素子やスイッチング素子に印加されないため、大電力のサージエネルギーに対応したサージ電圧検出素子やスイッチング素子を用いる必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
まず、第１の実施例について説明する。
図１に、本実施例における回路構成を示す。
出力電圧が１２Ｖのバッテリ６と、負荷５との間に、バッテリ６から出力されたサージ電圧をクランプするサージクランプ回路１が接続される。
サージクランプ回路１は、サージ電圧を検出するサージ電圧検出回路４と、バッテリ６と負荷５との間の回路を遮断するスイッチング回路２と、電荷を蓄積する電荷蓄積回路３とより構成される。
【０００９】
スイッチング回路２は、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２とを備える。
トランジスタＴＲ１のエミッタ端子はバッテリ６の出力端子と接続され、コレクタ端子は負荷５と接続される。
トランジスタＴＲ１のベース端子は、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ２のコレクタ端子と接続される。
トランジスタＴＲ２のベース端子は、抵抗Ｒ１を介してバッテリ６の出力端子と接続され、エミッタ端子は接地している。
なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ１０ＫΩ、２ＫΩとなっている。
【００１０】
電荷蓄積回路３はコンデンサＣ１より構成され、コンデンサＣ１の一端側がスイッチング回路２のトランジスタＴＲ１のコレクタ端子に接続されている。
またコンデンサＣ１の他端側は接地している。
なお、コンデンサＣ１は１００μＦとなっている。
【００１１】
サージ電圧検出回路４は、トランジスタＴＲ３、抵抗Ｒ３およびツェナーダイオードＺＤ１とより構成されている。
ツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子は、スイッチング回路２におけるトランジスタＴＲ１のコレクタ端子と接続される。
ここで、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子とツェナーダイオードＺＤ１のカソード端子との接続点をａ点とする。
ツェナーダイオードＺＤ１のアノード端子は、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴＲ３のベース端子と接続されている。
トランジスタＴＲ３のコレクタ端子は、スイッチング回路２におけるトランジスタＴＲ２のベース端子と接続され、エミッタ端子は接地している。
したがってトランジスタＴＲ３は、トランジスタＴＲ３のコレクタ端子が抵抗Ｒ１を介してバッテリ６の出力端子とつながっている。
なお、抵抗Ｒ３は、１ＫΩとなっている。
【００１２】
次に、本実施例における回路の動作について説明する。
ここで、バッテリ６の電圧を１２Ｖ、トランジスタＴＲ１のエミッタ端子−コレクタ端子間の飽和電圧を０．３Ｖ、トランジスタＴＲ３のＢ−Ｅ間のＯＮ電圧を０．６Ｖ、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を１６Ｖとする。また、トランジスタＴＲ３をＯＮさせるために流れる電流による抵抗Ｒ３の電圧降下は無視できるものとし、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧まではツェナー電流は流れないものとして考える。
また、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のベース端子、コレクタ端子、エミッタ端子をそれぞれＢ、Ｃ、Ｅのように記載を省略することもある。
【００１３】
（バッテリ電圧＋トランジスタＴＲ１のＢ−Ｅ間電圧）が、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧よりも小さい場合、ツェナーダイオードＺＤ１の抵抗値は無限大であり、トランジスタＴＲ３のベース端子には電流が流れない。したがって、トランジスタＴＲ３がＯＦＦ、トランジスタＴＲ２がＯＮ、トランジスタＴＲ１がＯＮの状態となる。
なお、このときのａ点電圧は次式より算出される。
ａ点電圧＝バッテリ電圧−トランジスタＴＲ１のＥ−Ｃ間飽和電圧      ・・・（１）
したがって、ａ点電圧、すなわちコンデンサＣ１に印加される電圧は、約１１．７Ｖとなる。
【００１４】
コンデンサＣ１への蓄積電荷は、次式によって表される。
Ｑ＝ＣＶ                                                          ・・・（２）
ここで、Ｃをコンデンサ容量［Ｆ］、Ｑを電荷［Ｃ］、Ｖをコンデンサ電圧［Ｖ］とする。
したがって式（２）より、（１２Ｖ−０．３Ｖ）×１００μＦ＝１．１７・１０−３［Ｃ］の電荷がコンデンサＣ１に蓄積されている。
【００１５】
バッテリ６にサージ電圧が印加され、ａ点電圧がトランジスタＴＲ３をＯＮするような電圧となると、ツェナーダイオードＺＤ１にツェナー電流が流れて、トランジスタＴＲ３にベース電流が流れる。
これによりトランジスタＴＲ３がＯＦＦからＯＮ、トランジスタＴＲ２がＯＮからＯＦＦ、トランジスタＴＲ１がＯＮからＯＦＦとなり、コンデンサＣ１の電圧は、トランジスタＴＲ３をＯＮさせる電圧よりも上昇することがない。
トランジスタＴＲ３をＯＮさせる電圧（以下、サージクランプ電圧とも呼ぶ）は、次式によって表される。
サージクランプ電圧＝ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧（１６Ｖ）
＋トランジスタＴＲ３のＢ−Ｅ電圧（約０．６Ｖ）
・・・（３）
したがって、サージクランプ電圧は１６．６Ｖとなる。
【００１６】
このときのコンデンサＣ１への蓄積電荷量は、式（２）より、（１６Ｖ＋０．６Ｖ）×１００μＦ＝１．６６・１０−３［Ｃ］となる。
トランジスタＴＲ１がＯＦＦの間は、負荷５にはコンデンサＣ１より負荷電流ｉが供給される。
したがってコンデンサＣ１の電圧は減少し始め、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電流が流れなくなりトランジスタＴＲ３のベース電流がＯＦＦされる電圧まで低下すると、トランジスタＴＲ３がＯＦＦ、トランジスタＴＲ２がＯＮ、トランジスタＴＲ１がＯＮとなる。
このトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３のＯＮ、ＯＦＦ動作を繰り返すことにより、コンデンサＣ１の電圧は一定に保たれる。
【００１７】
また、トランジスタＴＲ３に、トランジスタＴＲ３がＯＦＦとなる電圧値以下の電圧が印加された場合には、トランジスタＴＲ１はＯＮとなり、コンデンサＣ１へは、バッテリ６の電圧（１２Ｖ）からトランジスタＴＲ１のＥ−Ｃ間電圧を差し引いた電圧、すなわち１２Ｖ−０．３Ｖ＝１１．７Ｖの電圧が印加される。
【００１８】
以上により、サージ電圧が印加されている間においても、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなることにより、コンデンサＣ１に蓄積される電荷は１．６６・１０−３［Ｃ］を超えることがない。
よって、上記一定の電圧値を超えたサージ電圧のエネルギー（以下、サージエネルギーとも呼ぶ）は、トランジスタＴＲ１をＯＦＦにすることにより、サージ電圧検出回路４のツェナーダイオードＺＤ１には印加されず、またスイッチング回路２のトランジスタＴＲ１、ＴＲ２にも印加されないため、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ツェナーダイオードＺＤ１によって消費されることがない。
また、トランジスタＴＲ３へは抵抗Ｒ１を介してサージエネルギーが流れこむ回路構成のため、大きなサージエネルギーが直接トランジスタＴＲ３に印加されることがない。
本実施例において、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２が本発明におけるスイッチング素子を構成し、特にトランジスタＴＲ１、ＴＲ２がそれぞれ本発明における第１、第２のトランジスタを構成する。またツェナーダイオードＺＤ１が本発明におけるサージ検出素子を構成し、トランジスタＴＲ３が本発明における第３のトランジスタを構成する。
【００１９】
本実施例は以上のように構成され、サージ電圧検出回路４によってサージ電圧が検出されたときに、スイッチング回路２がトランジスタＴＲ１をＯＦＦにして、サージ電圧をスイッチング回路２の抵抗Ｒ１およびサージ電圧検出回路４のトランジスタＴＲ３を介して接地側へと流すものとしたので、回路を遮断するトランジスタＴＲ１、サージ電圧を検出するツェナーダイオードＺＤ１にサージ電圧が直接流れることがない。
よって、トランジスタＴＲ１やツェナーダイオードＺＤ１としてサージ電圧に耐えることができる大電力のものを用いる必要がない。
またサージ電圧を、抵抗Ｒ１およびトランジスタＴＲ３を介して接地側へと流すものとしたので、トランジスタＴＲ３に直接サージ電圧印加されることがなく、トランジスタＴＲ３としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。
【００２０】
電荷を蓄積するコンデンサＣ１においても、サージ電圧検出回路４によってサージ電圧が検出されたときには、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなることによってコンデンサＣ１に流れ込む大電力が遮断され、コンデンサＣ１としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。
【００２１】
次に第２の実施例について説明する。
図２に、本実施例における回路構成を示す。
なお、本実施例におけるサージクランプ回路１Ａは、第１の実施例におけるサージ電圧検出回路４に代えてサージ電圧検出回路４Ａを用いたものである。
サージ電圧検出回路４Ａ以外の他の構成は第１の実施例と同じであり、同一番号を付して説明を省略する。
サージ電圧検出回路４Ａは、抵抗Ｒ４〜Ｒ１０、比較器（以下、ＣＭＰと呼ぶ）７、ツェナーダイオードＺＤ２、ダイオードＤ１、トランジスタＴＲ４とより構成される。
【００２２】
ここで、スイッチング回路２と電荷蓄積回路３との間の点をａ点とする。
ＣＭＰ７のマイナス側入力端子が、ツェナーダイオードＺＤ２のカソード端子に接続され、ツェナーダイオードＺＤ２のアノード端子は接地している。
ＣＭＰ７の出力端子は、抵抗Ｒ１０を介してトランジスタＴＲ４のベース端子に接続され、さらに、抵抗Ｒ４を介してａ点と接続されている。
トランジスタＴＲ４のコレクタ端子は、スイッチング回路２におけるトランジスタＴＲ２のベース端子と接続され、エミッタ端子は接地している。
ＣＭＰ７のマイナス側入力端子は、抵抗Ｒ５を介してａ点と接続されている。
【００２３】
ＣＭＰ７のプラス側入力端子には、抵抗Ｒ７の一端が接続され、抵抗Ｒ７の他端は２つに分岐されて、一方が抵抗Ｒ６を介してａ点と接続され、他方が抵抗Ｒ８を介して接地している。
抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の間には、抵抗Ｒ９の一端が接続され、抵抗Ｒ９の他端はダイオードＤ１のアノード端子が接続される。ダイオードＤ１のカソード端子はＣＭＰ７の出力端子に接続されている。
なお、抵抗Ｒ９の一端と、抵抗Ｒ８との接続点をｃ点とし、ＣＭＰ７のマイナス側入力端をｂ点とする。
【００２４】
次に、本実施例における回路の動作について説明する。
ここで、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧を１３Ｖとし、ダイオードＤ１の飽和電圧は無視する、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧まではツェナーダイオードＺＤ２には電流は流れないものとし、ＣＭＰ７の入力抵抗を無限大とする。
トランジスタＴＲ１がＯＮで、ａ点の電圧がツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧１３Ｖ未満の場合、ツェナーダイオードＺＤ２には電流は流れない。したがって、ツェナーダイオードＺＤ２の抵抗値は無限大となり、ｂ点電圧はａ点電圧と同等電圧となる。
このとき、ｃ点電圧はａ点電圧をＲ６、Ｒ８、（Ｒ９）で分圧した電圧となるため、ｂ点電圧＞ｃ点電圧の関係となる。
このような電圧領域では、ＣＭＰ７の出力はＬレベルとなる。
【００２５】
このＣＭＰ７の出力がＬレベルのときのｃ点電圧は、次式によって表すことができる。
ｃ点電圧＝ａ点電圧×ＲＲ／（ＲＲ＋Ｒ６）                          ・・・（４）
ただし、ＲＲ＝Ｒ９×Ｒ８／（Ｒ９＋Ｒ８）とする。
この状態でｃ点電圧を１３Ｖにするためには、ａ点電圧は式（４）より１６Ｖとなることがわかる。
したがって、ａ点電圧が１６Ｖ未満か１６Ｖ以上であるかによって、ＣＭＰ７の出力レベルが決定される。
【００２６】
すなわち、ａ点電圧が１６Ｖ未満の場合には、ｂ点電圧＞ｃ点電圧となり、ＣＭＰ７の出力はＬレベルである。
したがって、トランジスタＴＲ４はＯＦＦ、トランジスタＴＲ２はＯＮ、トランジスタＴＲ１はＯＮであり、バッテリ６のバッテリ電圧からトランジスタＴＲ１のＥ−Ｃ間飽和電圧０．３Ｖを引いた値が、ａ点電圧となる。
【００２７】
次に、バッテリ６にサージ電圧が印加されてａ点電圧が１６Ｖ以上となると、ｂ点電圧はツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧でクランプされているため、ｂ点電圧＜ｃ点電圧となり、ＣＭＰ７の出力はＨレベルとなる。
このとき、ダイオードＤ１が逆バイアスとなり、ｃ点電圧は次式によって表される。
ｃ点電圧＝ａ点電圧×Ｒ８／（Ｒ８＋Ｒ６）                          ・・・（５）
すなわちＣＭＰ７の出力がＬレベルからＨレベルへと変化すると、式（４）によって算出された電圧値から、式（５）によって算出された電圧値へｃ点電圧は上昇する。
【００２８】
次に、ａ点電圧が上昇したときの各部の関係について説明する。
バッテリ６にサージ電圧が印加され、ａ点電圧が１６Ｖ以上となると、ｂ点電圧＜ｃ点電圧となりＣＭＰ７の出力はＨレベルとなる。
したがって、トランジスタＴＲ４はＯＦＦからＯＮ、トランジスタＴＲ２はＯＮからＯＦＦ、トランジスタＴＲ１はＯＮからＯＦＦへと変化し、コンデンサＣ１の電圧は１６Ｖとなる。このときのコンデンサＣ１の蓄積電荷は、１６Ｖ×１００μＦ＝１．６・１０−３［Ｃ］となる。
このように、コンデンサＣ１の電圧は、サージ電圧検出回路４Ａのサージ検出電圧（ＣＭＰ７の出力がＬレベルからＨレベルと変化する電圧（１６Ｖ））より上昇しない。
【００２９】
トランジスタＴＲ１がＯＦＦへと変化した後、ａ点電圧（コンデンサＣ１の電圧）は、負荷が消費する負荷電流１００ｍＡと、サージ電圧検出回路４Ａによる消費電流（Ｉｒ）によって次式にしたがって低下していく。
Ｃ＝Ｉ×ｔ／Ｖ                                                    ・・・（６）
式（６）を変形して次式が得られる。
Ｖ＝Ｉｔ／Ｃ                                                      ・・・（７）
ただし、Ｉ＝１００ｍＡ＋Ｉｒ、Ｉ＝電流［Ａ］、ｔ＝時間［ｓ］、Ｃ＝コンデンサ容量［Ｆ］、Ｖ＝コンデンサ電圧［Ｖ］とする。
【００３０】
このように、消費電流１００ｍＡ＋Ｉｒによってａ点電圧（コンデンサＣ１の電圧）は低下していき、所定時間経過後にｂ点電圧＞ｃ点電圧の関係になる。
ｂ点電圧＞ｃ点電圧の関係になると、ＣＭＰ７の出力はＬレベルとなり、トランジスタＴＲ３がＯＮからＯＦＦ、トランジスタＴＲ２がＯＦＦからＯＮ、トランジスタＴＲ１がＯＦＦからＯＮへと変化する。
このトランジスタＴＲ１のＯＦＦからＯＮへの変化時に、再度サージ電圧が検出された場合には、上述のように再度ＣＭＰ７の出力レベルがＬレベルからＨレベルへと変化し、トランジスタＴＲ１がＯＮからＯＦＦへと変化する。
したがって、サージ電圧が発生している間において、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなったときから、コンデンサＣ１に蓄積された電荷量が消費されてｂ点電圧＞ｃ点電圧の関係となるまでの間の所定の周期によってトランジスタＴＲ１のスイッチング動作が行われる。
【００３１】
次に、サージ電圧のクランプの様子を説明する。
図３に、サージ電圧が発生したときに負荷５に印加される電圧を示す。
なお、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間で、サージ電圧が発生したものとする。
時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、バッテリ６のバッテリ電圧１２Ｖが負荷５に印加される。
時刻ｔ１においてサージ電圧が印加されると、電圧値が上昇する。
ここで、ａ点電圧が１６ＶとなるとトランジスタＴＲ１がＯＦＦとなり、バッテリ６から負荷５への電力の流れが遮断される。
時刻ｔ１以降は、コンデンサＣ１の電圧が負荷５に印加されることとなるが、負荷電流１００ｍＡと、サージ電圧検出回路４Ａによる消費電流Ｉｒとによって、コンデンサＣ１の電圧が徐々に低下する。
【００３２】
時刻ｔ１から、コンデンサＣ１に蓄積された電荷量が消費されてｂ点電圧＞ｃ点電圧の関係となるまでの間の所定の時間、すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの所定時間ｔＡは、次式によって表すことができる。
ｔＡ［ｓ］＝Ｃ×（１６Ｖ−１３Ｖ）／（１００ｍＡ＋Ｉｒ）
ここで、Ｃ＝コンデンサ容量とする。
時刻ｔ１から所定時間ｔＡが経過した時刻ｔ２において、再びトランジスタＴＲ１がＯＮとなり、電圧が１３Ｖから上昇するが、バッテリ６にサージ電圧が発生しているために、上述のように再び電圧が１６Ｖまで上昇した時点でトランジスタＴＲ１がＯＦＦとなる。その後、電圧が徐々に低下していく。
【００３３】
このようにトランジスタＴＲ１は、サージ電圧が発生している間は、負荷５に印加される電圧が１３Ｖから１６Ｖの間となるように、ＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。
また、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなった後、所定時間ｔＡが経過した後（電圧が１３Ｖとなった後）にトランジスタＴＲ１がＯＮとなるように、サージ電圧検出回路４Ａにヒステリシスを設けてあるので、サージ電圧検出回路にヒステリシスが設けられていない場合と比較してトランジスタＴＲ１のスイッチング周期を長くすることができる。
なお本実施例において、トランジスタＴＲ４が第３のトランジスタを構成し、ツェナーダイオードＺＤ２がサージ検出素子を構成する。またトランジスタＴＲ１、ＴＲ２が本発明におけるスイッチング素子を構成し、特にトランジスタＴＲ１、ＴＲ２がそれぞれ本発明における第１、第２のトランジスタを構成する。
【００３４】
本実施例は以上のように構成され、サージ電圧検出回路４Ａによってサージ電圧が検出されたときに、スイッチング回路２がトランジスタＴＲ１をＯＦＦにして、サージ電圧をスイッチング回路２の抵抗Ｒ１およびサージ電圧検出回路４のトランジスタＴＲ４を介して接地側へと流すものとしたので、回路を遮断するトランジスタＴＲ１、サージ電圧を検出するツェナーダイオードＺＤ２にサージ電圧が直接流れることがない。
よって、トランジスタＴＲ１やツェナーダイオードＺＤ２としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。
またサージ電圧を、抵抗Ｒ１およびトランジスタＴＲ４を介して接地側へと流すものとしたので、トランジスタＴＲ４に直接サージ電圧が印加されることがなく、トランジスタＴＲ３としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。
【００３５】
電荷を蓄積するコンデンサＣ１においても、サージ電圧検出回路４によってサージ電圧が検出されたときには、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなることによってコンデンサＣ１に流れ込む大電力が遮断され、コンデンサＣ１としてサージ電圧に耐えることができる大電力用のものを用いる必要がない。
さらに、サージ電圧検出回路４Ａにヒステリシス機能を付加することにより、サージ電圧を検出する検出回路にヒステリシス機能がない場合と比較して、スイッチング回路２におけるトランジスタＴＲ１のスイッチング周期を長くし（発信周波数を下げ）スイッチング損失による発熱を減らすことができる。
【００３６】
次に第３の実施例について説明する。
図４に、本実施例における回路構成を示す。
なお本実施例におけるサージクランプ回路１Ｂは、第１の実施例におけるサージクランプ回路１に、サージ検出端子１０を追加したものである。
スイッチング回路２におけるトランジスタＴＲ２のコレクタ端子に、サージ検出端子１０が接続される。
他の構成は第１の実施例と同じであり、同一番号を付して説明を省略する。
【００３７】
次に、本実施例における回路の動作について説明する。
ａ点電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧未満である、すなわちサージ電圧が印加されていないときは、トランジスタＴＲ３はＯＦＦ、トランジスタＴＲ２はＯＮとなり、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子から取り出したサージ検出端子１０の電圧はＬレベルとなる。
一方、ａ点電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上である、すなわちサージ電圧が印加されているときには、トランジスタＴＲ３はＯＮ、トランジスタＴＲ２はＯＦＦとなり、トランジスタＴＲ２のコレクタ端子から取り出したサージ検出端子１０の電圧はＨレベルとなる。
他の回路動作は、第１の実施例と同じである。
【００３８】
本実施例は以上のように構成され、トランジスタＴＲ１をＯＮ／ＯＦＦさせているトランジスタＴＲ２のコレクタ端子にサージ検出端子１０を接続し、サージ検出端子１０の電圧レベルを見ることにより、サージ電圧が印加されているかどうかの判定を容易に行うことができ、たとえばサージ電圧が発生していることを他のユニットに伝達するなど、サージ電圧が印加されているか否かの情報を送信することができる。
【００３９】
次に、第４の実施例について説明する。
図５に、本実施例における回路構成を示す。
なお本実施例は、第１の実施例におけるサージクランプ回路１の出力側の端子に３端子レギュレータ１１を接続したものである。
サージクランプ回路１の動作は第１の実施例と同じであり説明を省略する。
バッテリ電圧ＶＢのバッテリ６Ａに、サージクランプ回路１が接続され、サージクランプ回路１の出力端子にドロッパ型３端子レギュレータ１１が接続されている。
【００４０】
３端子レギュレータ１１には、サージクランプ回路１によってサージ電圧がクランプされた電圧Ｖｉｎが入力され、３端子レギュレータ１１によって調圧されたあと、電圧Ｖｏｕｔとして出力される。
またサージクランプ回路１におけるサージ検出電圧は、３端子レギュレータ１１の最大入力電圧値以上、かつサージ電圧以下に設定され、サージクランプ回路１は３端子レギュレータ１１にサージ電圧を入力させないようになっている。
このようにサージ電圧が３端子レギュレータ１１に印加されないので、３端子レギュレータ１１の消費電力を抑えることができる。
【００４１】
たとえば、車両に搭載され、通常（１２Ｖ）よりも大きな２４Ｖの電圧がサージ電圧として印加された場合において、サージクランプ回路１のサージ電圧を２４Ｖ以下に設定しておくことにより、従来のようにサージクランプ回路１を用いずに、３端子レギュレータ１１に２４Ｖの電圧が印加されることを想定して放熱板を３端子レギュレータ１１に備えていた場合と比較して、放熱板を小さくすることができる、あるいは放熱板を不要とすることができる。
【００４２】
具体的には、３端子レギュレータ１１が５Ｖレギュレータであり、消費電流を１００ｍＡ、サージ電圧として２４Ｖの電圧が発生した場合に、サージクランプ回路１が接続されていない場合の３端子レギュレータ１１の消費電力は、（２４Ｖ−５Ｖ）×０．１Ａ＝１．９Ｗとなる。
同一条件で、サージクランプ電圧が１４Ｖのサージクランプ回路１を接続した場合、３端子レギュレータ１１の消費電力は、（１４Ｖ−５Ｖ）×０．１Ａ＝０．９Ｗとなる。
したがって、自立にて１Ｗの消費電力を有していた３端子レギュレータ１１（５Ｖレギュレータ）では、放熱板が不要となる。
【００４３】
本実施例は以上のように構成され、３端子レギュレータ１１とバッテリ６Ａとの間にサージクランプ回路１を接続し、３端子レギュレータ１１にサージ電圧が直接印加されない構成としたので、３端子レギュレータ１１にサージ電圧を考慮した大きな放熱板を備える必要がなく、放熱板を小さくすることができる、あるいは放熱板を不要とすることができる。
なお本実施例において、バッテリ６Ａと３端子レギュレータ１１との間に、第１の実施例で用いたサージクランプ回路１を接続するものとしたが、これ以外にも、第２、第３の実施例で用いたサージクランプ回路１Ａ、１Ｂを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施例における回路構成を示す図である。
【図２】第２の実施例における回路構成を示す図である。
【図３】サージ電圧が発生したときに負荷に印加される電圧を示す図である。
【図４】第３の実施例を示す図である。
【図５】第４の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１Ａ、１Ｂ    サージクランプ回路
２    スイッチング回路
３    電荷蓄積回路
４、４Ａ、４Ｂ    サージ電圧検出回路
５    負荷
６、６Ａ    バッテリ
７    比較器
１０    サージ検出端子
１１    ３端子レギュレータ
ＺＤ１、ＺＤ２    ツェナーダイオード
Ｄ１    ダイオード
Ｒ１〜Ｒ１０    抵抗
ＴＲ１〜ＴＲ４    トランジスタ
Ｃ１    コンデンサ
【図１】
2007060760.tif 000003
【図２】
2007060760.tif 000004
【図３】
2007060760.tif 000005
【図４】
2007060760.tif 000006
【図５】
2007060760.tif 000007