(57)【要約】【課題】ツェナーダイオードの降伏電圧のばらつきの影響が少ない。【解決手段】ツェナーダイオード群Ｄｚは、複数のツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７を逆方向バイアスが印加される向きに直列接続して、直列接続された全てのツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７による降伏電圧を、保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも高くした、保護対象回路に並列に接続されるものである。可変電圧クランプ部１１は、ツェナーダイオード群Ｄｚを構成するツェナーダイオードのうち逆方向バイアスが実際に印加される対象のツェナーダイオードの数を調整することで、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧を調整する。設定制御部１２は、計測された電圧が動作電圧と同一でないと判定すると、計測された電圧が動作電圧と同一であると判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を可変電圧クランプ部１１に調整させる。【選択図】図２
2013192298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続して、前記直列接続された全てのツェナーダイオードによる降伏電圧を、過電圧の印加から保護する対象の保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも高くした、前記保護対象回路に並列に接続されるツェナーダイオード群と、
前記ツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオードのうち逆方向バイアスが実際に印加される対象のツェナーダイオードの数を調整することで、前記ツェナーダイオード群の降伏電圧を調整する調整部と、
前記ツェナーダイオード群および前記保護対象回路に印加されている電圧を計測する計測部と、
前記計測部により計測された電圧が前記動作電圧と同一であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記計測された電圧が前記動作電圧と同一でないと判定されると、前記計測された電圧が前記動作電圧と同一であると前記判定部によって判定されるまで、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を前記調整部に調整させる制御部と、
を備える保護装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記計測部により最初に計測される電圧が前記動作電圧よりも低くなるよう、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を調整する、
請求項１に記載の保護装置。
【請求項３】
前記調整部は、前記計測部により最初に計測された電圧が前記動作電圧と同一であると前記判定部により判定された場合、前記計測部により計測される電圧が前記動作電圧と同一でないと前記判定部によって一旦判定されるまで、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を減少させる、
請求項１に記載の保護装置。
【請求項４】
前記ツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオード単体の降伏電圧は、前記保護対象回路の動作電圧と前記保護対象回路の耐圧との差分よりも小さい、
請求項２または３に記載の保護装置。
【請求項５】
前記ツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオード同士を接続した接続点と前記保護装置のグランドとの短絡、開放を切り換え可能な切換部を備え、
前記調整部は、前記短絡、開放を前記切換部に切り換えさせることで、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を調整する、
請求項４に記載の保護装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を１つ刻みで前記調整部に調整させる、
請求項５に記載の保護装置。
【請求項７】
前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数が最大である場合に、前記計測された電圧が前記動作電圧と同一でないと前記判定部により判定されると、前記保護対象回路に印加されている電圧が前記動作状態未満であるとして異常を報知する報知部、
を備える請求項２に記載の保護装置。
【請求項８】
保護対象回路への過電圧の印加から保護する保護装置の保護方法であって、
前記保護装置が、複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続して、前記直列接続された全てのツェナーダイオードによる降伏電圧を、前記保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも高くした、前記保護対象回路に並列に接続されるツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオードのうち、逆方向バイアスが実際に印加される対象のツェナーダイオードの数を調整することで、前記ツェナーダイオード群の降伏電圧を調整する調整ステップと、
前記保護装置が、前記ツェナーダイオード群および前記保護対象回路に印加されている電圧を計測する計測ステップと、
前記保護装置が、前記計測ステップにより計測された電圧が前記動作電圧と同一であるかを判定する判定ステップと、
前記保護装置が、前記計測された電圧が前記動作電圧と同一でないと前記判定ステップにより判定されると、前記計測された電圧が前記動作電圧と同一であると前記判定ステップによって判定されるまで、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を前記調整ステップにより調整させる制御ステップと、
を備える保護方法。
【請求項９】
保護対象回路への過電圧の印加から保護する保護装置を制御するコンピュータに、
複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続して、前記直列接続された全てのツェナーダイオードによる降伏電圧を、前記保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも高くした、前記保護対象回路に並列に接続されるツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオードのうち、逆方向バイアスが実際に印加される対象のツェナーダイオードの数を調整することで、前記ツェナーダイオード群の降伏電圧を調整する調整機能、
前記ツェナーダイオード群および前記保護対象回路に印加されている電圧を計測する計測機能、
前記計測機能により計測された電圧が前記動作電圧と同一であるかを判定する判定機能、
前記判定機能により前記計測された電圧が前記動作電圧と同一でないと判定されると、前記計測された電圧が前記動作電圧と同一であると前記判定機能によって判定されるまで、前記逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を前記調整機能により調整させる制御機能、
を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護装置、保護方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
過電圧の印加から保護する対象の保護対象回路に、耐圧を超える電圧が印加されることを防止するものとして、特許文献１に記載の過電圧保護回路が知られている。
【０００３】
この過電圧保護回路は、複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続したものを、保護対象回路に並列に接続して、保護素子として利用したものである。そして、過電圧保護回路は、保護対象回路に印加される電圧がツェナーダイオードの全てによる降伏電圧よりも低い場合、ツェナーダイオードに流れる電流を遮断するが、保護対象回路に印加される電圧がツェナーダイオードの全てによる降伏電圧よりも高い場合、ツェナーダイオードに電流を流し、保護対象回路に印加される電圧をツェナーダイオードの全てによる降伏電圧と同じ電圧（定電圧）に抑制する。このようにして、過電圧保護回路は、耐圧を超える電圧が保護対象回路に印加されることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５８１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上述した過電圧保護回路のように、複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続したものを保護素子として利用するとき、保護対象回路に過電圧時に印加される電圧（定電圧）を、ツェナーダイオード単体の公称の降伏電圧に基づいて決定している場合がある。この場合、ツェナーダイオード単体の降伏電圧のばらつきによっては、保護対象回路に過電圧時に印加される電圧（定電圧）が、例えば、保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも低いものが生じる。このように、保護対象回路に過電圧時に印加される電圧（定電圧）を、ツェナーダイオード単体の公称の降伏電圧に基づいて決定している場合、ツェナーダイオードの降伏電圧のばらつきの影響から、保護素子として正しく動作しないものが生じるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ツェナーダイオードの降伏電圧のばらつきの影響が少ない保護装置、保護方法およびプログラム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】
上記目的を達成するために、この発明に係る保護装置のツェナーダイオード群は、複数のツェナーダイオードを逆方向バイアスが印加される向きに直列接続して、直列接続された全てのツェナーダイオードによる降伏電圧を、過電圧の印加から保護する対象の保護対象回路が動作状態のときの動作電圧よりも高くした、保護対象回路に並列に接続されるものである。調整部は、ツェナーダイオード群を構成するツェナーダイオードのうち逆方向バイアスが実際に印加される対象のツェナーダイオードの数を調整することで、ツェナーダイオード群の降伏電圧を調整する。計測部は、ツェナーダイオード群および保護対象回路に印加されている電圧を計測する。判定部は、計測部により計測された電圧が動作電圧と同一であるかを判定する。制御部は、判定部により、計測された電圧が動作電圧と同一でないと判定されると、計測された電圧が動作電圧と同一であると判定部によって判定されるまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を調整部に調整させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ツェナーダイオードの降伏電圧のばらつきの影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る保護装置のブロック図である。
【図２】可変電圧クランプ部の回路図である。
【図３】電圧計測部の回路図である。
【図４】設定制御部で実行される数調整処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る保護装置１０を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１１】
保護装置１０は、図１の接続図に示す通り、保護対象回路４０に電圧を印加する電源回路３０と過電圧の印加から保護する対象である保護対象回路４０との間に、電源回路３０および保護対象回路４０に並列に接続されている。
【００１２】
保護装置１０は、電源回路３０に発生した異常等により電源回路３０から出力される電圧が上昇して、保護対象回路４０に印加される電圧が上昇した場合、保護対象回路４０の耐圧を超える過電圧が保護対象回路４０に印加されることを防止する。
【００１３】
ここで、保護装置１０は、図２に示すツェナーダイオード群Ｄｚに印加された電圧を計測し、その計測値に基づき、保護対象回路４０に過電圧時に印加される電圧（クランプ電圧）を決定している。よって、保護装置１０は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいてクランプ電圧を決定したものとは違い、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧にばらつきがあっても、ツェナーダイオード群Ｄｚを保護素子として正しく動作させることができる。よって、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいてクランプ電圧を決定したものと比較して、保護装置１０は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧のばらつきの影響が少ない。
【００１４】
保護装置１０は、抵抗Ｒと、可変電圧クランプ部１１と、設定制御部１２と、電圧計測部１３と、温度計測部１４と、通信部１５と、を備える。
【００１５】
抵抗Ｒは、電源回路３０から出力された電圧を、保護対象回路４０、可変電圧クランプ部１１および電圧計測部１３と分圧する。電源回路３０から正常な電圧が出力されている場合、抵抗Ｒによる分圧によって、動作状態にある保護対象回路４０には、動作電圧が印加される。
【００１６】
ここで、電源回路３０の異常等により電源回路３０から出力される電圧が上昇した場合、前述の通り、保護対象回路４０に印加される電圧が動作電圧よりも上昇するが、このとき、保護対象回路４０に過電圧が印加されることを防止するのが、可変電圧クランプ部１１である。
【００１７】
可変電圧クランプ部１１は、抵抗Ｒと保護対象回路４０との間に、接点ＳＣを介して、保護対象回路４０に並列に接続されている。可変電圧クランプ部１１は、図２に示す通り、７つのツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７と、３つの電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３とを備える。
【００１８】
ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７は、単体での公称の降伏電圧Ｖｚ（ツェナー電圧）が例えば１．５ボルトである。ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７は、逆方向バイアスが印加される向きに直列接続され、直列接続された全てのツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７による降伏電圧を、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧よりも高くしている。ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７の全てからなるツェナーダイオード群Ｄｚのうち、ツェナーダイオードＤｚ_１のカソードは、接点ＳＣに接続され、ツェナーダイオードＤｚ_７のアノードは、保護装置１０にグランドされている。この接続により、ツェナーダイオード群Ｄｚは、保護対象回路４０に並列に接続される。
【００１９】
電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。
【００２０】
電界効果トランジスタＦＥＴ_１は、ゲートが、ＯＵＴ_１端子を介して、設定制御部１２に接続され、ドレーンが、ツェナーダイオードＤｚ_５のカソード（ツェナーダイオードＤｚ_４、ツェナーダイオードＤｚ_５同士を接続した接続点）に接続され、ソースが、保護装置１０にグランドされている。
【００２１】
また、電界効果トランジスタＦＥＴ_２は、ゲートが、ＯＵＴ_２端子を介して、設定制御部１２に接続され、ドレーンが、ツェナーダイオードＤｚ_６のカソード（ツェナーダイオードＤｚ_５、ツェナーダイオードＤｚ_６同士を接続した接続点）に接続され、ソースが、保護装置１０にグランドされている。
【００２２】
そして、電界効果トランジスタＦＥＴ_３は、ゲートが、ＯＵＴ_３端子を介して、設定制御部１２に接続され、ドレーンが、ツェナーダイオードＤｚ_７のカソード（ツェナーダイオードＤｚ_６、ツェナーダイオードＤｚ_７同士を接続した接続点）に接続され、ソースが、保護装置１０にグランドされている。
【００２３】
上述した接続によって、設定制御部１２から出力される制御電圧により電界効果トランジスタＦＥＴ_１のみが導通状態になると、ツェナーダイオードＤｚ_４のアノードが保護装置１０にグランドされる。これにより、可変電圧クランプ部１１は、ツェナーダイオード群Ｄｚを構成するツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７のうち逆方向バイアスが実際に印加される対象となるツェナーダイオードの数を４つにする。この結果、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧、即ち、クランプ電圧は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_４の降伏電圧を合計した４×Ｖｚ程度になる。よって、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生しても、保護対象回路４０に印加される最大の電圧を、４×Ｖｚ程度にすることができる。
【００２４】
また、設定制御部１２から出力される制御電圧により電界効果トランジスタＦＥＴ_２のみが導通状態になると、ツェナーダイオードＤｚ_５のアノードが保護装置１０にグランドされる。これにより、可変電圧クランプ部１１は、ツェナーダイオード群Ｄｚを構成するツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７のうち逆方向バイアスが実際に印加される対象となるツェナーダイオードの数を５つにする。この結果、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧、即ち、クランプ電圧は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_５の降伏電圧を合計した５×Ｖｚ程度になる。よって、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生しても、保護対象回路４０に印加される最大の電圧を、５×Ｖｚ程度にすることができる。
【００２５】
また、設定制御部１２から出力される制御電圧により電界効果トランジスタＦＥＴ_３のみが導通状態になると、ツェナーダイオードＤｚ_６のアノードが保護装置１０にグランドされる。これにより、可変電圧クランプ部１１は、ツェナーダイオード群Ｄｚを構成するツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７のうち逆方向バイアスが実際に印加される対象となるツェナーダイオードの数を６つにする。この結果、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧、即ち、クランプ電圧は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_６の降伏電圧を合計した６×Ｖｚ程度になる。よって、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生しても、保護対象回路４０に印加される最大の電圧を、６×Ｖｚ程度にすることができる。
【００２６】
そして、設定制御部１２から出力される制御電圧により電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の全てが遮断状態になると、ツェナーダイオードＤｚ_７のアノードが保護装置１０にグランドされる。これにより、可変電圧クランプ部１１は、ツェナーダイオード群Ｄｚを構成するツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７のうち逆方向バイアスが実際に印加される対象となるツェナーダイオードの数を７つにする。この結果、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧、即ち、クランプ電圧は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７の降伏電圧を合計した７×Ｖｚ程度になる。よって、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生しても、保護対象回路４０に印加される最大の電圧を、７×Ｖｚ程度にすることができる。
【００２７】
このように、可変電圧クランプ部１１は、設定制御部１２から出力される制御電圧により、電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の導通、遮断を切り換えることで、即ち、接続点と保護装置１０のグランドとの短絡、開放を切り換えることで、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧であるクランプ電圧を変更する。なお、可変電圧クランプ部１１は、電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の導通、遮断を切り換えることで、逆方向バイアスが実際に印加される対象となるツェナーダイオードの数を１つ刻みで変更することができる。
【００２８】
上述した可変電圧クランプ部１１によるクランプ電圧の変更は、保護装置１０が起動した直後に（保護装置１０に電源が投入された直後に）、図１に示す設定制御部１２によって行われる。
【００２９】
設定制御部１２は、可変電圧クランプ部１１、電圧計測部１３、温度計測部１４および通信部１５と通信線を介して接続されている。
【００３０】
設定制御部１２は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６と、ＲＯＭ（Read only Memory）１７と、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。
【００３１】
ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１７に格納されたプログラム（例えば、後述する図４に示す数調整処理を実現するプログラム）を実行する。
【００３２】
設定制御部１２は、保護装置１０に電源が投入されると、数調整処理を開始し、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が保護対象回路４０の動作電圧よりも低くなるよう、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を例えば４つにする。その後、設定制御部１２は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であると判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を（ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧を）、可変電圧クランプ部１１に変更（調整）させる。そして、設定制御部１２は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定すると、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更を終了する。これにより、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が決定される。
【００３３】
ここで、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定すると、設定制御部１２が、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更（調整）を終了するのは、次の理由による。
【００３４】
即ち、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になると、電源回路３０の異常等による電圧の上昇がない通常時であれば、ツェナーダイオード群Ｄｚに流れ込む電流をゼロにできる一方で、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生すると、ツェナーダイオード群Ｄｚに電流を流して、保護対象回路４０に過電圧が印加されるのを防止することが可能だからである。
【００３５】
具体的には、例えば、保護対象回路４０の動作電圧が６ボルトで、保護対象回路４０の耐圧が９ボルトの場合、ツェナーダイオード単体の公称の降伏電圧が１．５ボルトのツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７をツェナーダイオード群Ｄｚに使用したとすると、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になったとき（数調整処理が終了したとき）、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数は、４つ、または、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７の降伏電圧のばらつきの影響から５つになる。このとき、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）を、６ボルト程度、または、７．５ボルト程度になる。
【００３６】
ここで、ツェナーダイオード単体の降伏電圧には製造誤差等からばらつきがある。このばらつきによって、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になったときに、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が、保護対象回路４０の動作電圧と一致する可能性は極めて低い。言い換えれば、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になったときに、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が保護対象回路４０の動作電圧を超える可能性は極めて高い。よって、設定制御部１２は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定すると、設定制御部１２が、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更（調整）を終了するのである。
【００３７】
また、ツェナーダイオード単体の降伏電圧を、保護対象回路４０の動作電圧と保護対象回路の耐圧との差分である３ボルトよりも小さくすることで、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になったときに、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）を、保護対象回路４０の耐圧よりも小さくすることができる。
【００３８】
なお、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧と比較される動作電圧（保護対象回路４０が動作状態のときの電圧）は、ＲＯＭ１７に予め記憶されている。
【００３９】
また、設定制御部１２は、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数が最大である場合に、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一でないと判定すると、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧、即ち、保護対象回路４０に印加されている電圧が動作電圧未満であり、電源回路３０が異常状態であるとして、通信部１５を介して、電源異常を示す情報を、例えばパーソナルコンピュータから構成される外部装置５０へ送信する。外部装置５０は、電源異常を示す情報を受信すると、電源回路３０の動作停止を行い、電源回路３０による電圧の出力を停止させる。
【００４０】
また、設定制御部１２は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加される電圧が動作電圧よりも高い場合も、電源回路３０から出力される電圧が通常時よりも上昇する異常が電源回路３０に発生していることから、電源回路３０が異常状態であるとして、通信部１５を介して、電源異常を示す情報を、外部装置５０へ送信する。
【００４１】
更に、設定制御部１２は、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更（調整）を終了すると、変更後の数を示す情報、言い換えれば、電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の導通状態を示す情報を、通信部１５を介して、外部装置５０へ送信する。外部装置５０は、導通状態を受信すると、受信した導通状態を、クランプ電圧と導通状態とを対応付けたマップから検索し、設定制御部１２によって設定された可変電圧クランプ部１１のクランプ電圧を特定し、記憶する。外部装置５０は、記憶したクランプ電圧を、電源回路３０の異常等による電圧の上昇の検出に利用する。
【００４２】
上述したように設定制御部１２は、保護装置１０に電源が投入されると、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であると判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を（ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧を）、可変電圧クランプ部１１に変更させる。
【００４３】
ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧を計測するのが、図１に示す電圧計測部１３である。
【００４４】
電圧計測部１３は、抵抗Ｒと保護対象回路４０との間に、接点ＳＣを介して、可変電圧クランプ部１１および保護対象回路４０に並列に接続されている。電圧計測部１３は、ツェナーダイオード群Ｄｚおよび保護対象回路４０に印加されている電圧を計測する。電圧計測部１３は、図３に示す通り、抵抗Ｒａ，Ｒｂと、アナログ−デジタルコンバータ（以後、「Ａ／Ｄコンバータ」と称する）ＡＤｃと、を備える。
【００４５】
抵抗Ｒａ，Ｒｂは、保護対象回路４０およびツェナーダイオード群Ｄｚと並列に接続されている（図１および図２参照）。よって、抵抗Ｒａ，Ｒｂは、保護対象回路４０に印加されている電圧（ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧）を分圧する。
【００４６】
Ａ／ＤコンバータＡＤｃは、抵抗Ｒｂに印加されている電圧をデジタル信号に変換し、デジタル信号を定期的に（例えば、１０ｍｓ毎に）、設定制御部１２へ出力する。設定制御部１２は、このデジタル信号を受信すると、デジタル信号が示す電圧を、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧と抵抗Ｒｂに印加された電圧とを対応付けたマップ（ＲＯＭ１７に記憶されている）から検索する。そして、設定制御部１２は、検索された電圧（デジタル信号が示す電圧）に対応付けられた電圧を、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧として取得する。
【００４７】
また、設定制御部１２は、取得した一定期間分（例えば、１秒間分）のツェナーダイオード群Ｄｚに印加された電圧から、最大値を検索し、検索した最大値を、通信部１５を介して、外部装置５０へ送信する。外部装置５０は、受信した最大値（ツェナーダイオード群Ｄｚに一定期間中に印加された電圧の最大値）と、既に記憶しているクランプ電圧とを比較する。そして、外部装置５０は、受信した最大値がクランプ電圧を例えば５ボルト超えている場合、或いは、受信した最大値がクランプ電圧よりも少なくとも例えば５ボルト低い場合、電源回路３０に異常が発生しているとして、電源回路３０の動作を停止させ、電源回路３０による電圧の出力を停止させる。
【００４８】
温度計測部１４は、図１に示す通り、通信線を介して設定制御部１２に接続される。温度計測部１４は、例えばサーミスタから構成される。温度計測部１４は、保護装置１０内の雰囲気温度を計測する。温度計測部１４は、計測した雰囲気温度を示す情報を、設定制御部１２へ送信する。
【００４９】
設定制御部１２は、雰囲気温度を示す情報を受信すると、抵抗Ｒａ，Ｒｂ（図３参照）の抵抗値と雰囲気温度とを対応付けたマップ（ＲＯＭ１７に記憶されている）から、現在の雰囲気温度における抵抗Ｒａ，Ｒｂの分圧比を検索する。そして、設定制御部１２は、抵抗Ｒａ，Ｒｂの分圧比に対応する前述のマップ（ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧と抵抗Ｒｂに印加された電圧とを対応付けたマップ）を、ＲＯＭ１７に記憶されているものの中から（分圧比毎に記憶されているマップから）、選定する。そして、設定制御部１２は、前述の通り、電圧計測部１３のＡ／ＤコンバータＡＤｃから出力されたデジタル信号で示される電圧（抵抗Ｒｂに印加された電圧）を、選定したマップから検索して、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧を取得する。これにより、設定制御部１２は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であるか否かを、高い精度で判定できる。
【００５０】
通信部１５は、例えば、通信インターフェイスである。通信部１５は、設定制御部１２から出力された次の情報、即ち、電源回路３０が異常状態であることを示す情報（電源異常を示す情報）、電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の導通状態を示す情報、およびツェナーダイオード群Ｄｚに一定期間中に印加された電圧の最大値を、外部装置５０へ送信する。
【００５１】
上述した各部を有する保護装置１０に電源が投入されると、保護装置１０は、数調整処理を開始する。この数調整処理は、前述の通り、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であると判定できるまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を（ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧を）変更させる。
【００５２】
保護装置１０に電源が投入されると、設定制御部１２のＣＰＵ１６は、数調整処理を開始し、ＲＯＭ１７から初期数を読み出し、読み出した初期数に従って、ＯＵＴ_１〜ＯＵＴ_３端子（図２参照）から制御信号を出力する（ステップＳ１）。これにより、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧を保護対象回路４０の動作電圧よりも低くする。例えば、ＣＰＵ１６は、ＯＵＴ_１端子から２ボルトの直流電圧を出力する一方、ＯＵＴ_２端子およびＯＵＴ_３端子からゼロボルトの直流電圧を出力する。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ_１のみが導通状態になり、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの初期数は４つになる。
【００５３】
次に、ＣＰＵ１６は、電圧計測部１３から出力されるデジタル信号（抵抗Ｒｂに印加された電圧を示す信号）を受信し、デジタル信号で示される電圧を、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧と抵抗Ｒｂに印加された電圧とを対応付けたマップ（ＲＯＭ１７に記憶されている）から検索して、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧を取得する（ステップＳ２）。
【００５４】
そして、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であるか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、例えば、動作電圧の±０．１％の範囲内にある場合、動作電圧と同一であると判定する。
【００５５】
ＣＰＵ１６は、同一でないと判定すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、動作電圧未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００５６】
ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、動作電圧未満ではない、即ち、動作電圧を超えていると判定すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、電源回路３０から出力される電圧が上昇する異常が電源回路３０に発生していることから、電源回路３０が異常状態であるとして、通信部１５を介して、電源異常を示す情報を外部装置５０へ送信する（ステップＳ７）。その後、ＣＰＵ１６は、数調整処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ５の判定で、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧未満であると判定すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を増加させる準備として、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の増加が可能であるか否かを判定する（ステップＳ６）。なお、ＣＰＵ１６は、数の増加が可能であるか否かを、ＯＵＴ_１〜ＯＵＴ_３端子から出力している制御電圧が全てゼロボルトであるか否かによって、言い換えれば、電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３が全て遮断状態であるか否かによって、判定する。
【００５８】
ＣＰＵ１６は、数の増加ができないと判定すると（ステップＳ６：Ｎｏ）、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数が最終的に最大になっても、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧、即ち、保護対象回路４０に印加されている電圧が動作電圧未満であり、電源回路３０が異常状態であるとして、通信部１５を介して、電源異常を示す情報を外部装置５０へ送信する（ステップＳ７）。その後、ＣＰＵ１６は、数調整処理を終了する。
【００５９】
一方、ＣＰＵ１６は、数の増加が可能であると判定すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ＯＵＴ_１〜ＯＵＴ_３端子から出力している制御電圧を変更し、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を増加させる（ステップＳ８）。例えば、ＣＰＵ１６は、ＯＵＴ_１端子から２ボルトの直流電圧を出力し、ＯＵＴ_２端子およびＯＵＴ_３端子からゼロボルトの直流電圧を出力していたのであれば、ＯＵＴ_１端子およびＯＵＴ_３端子からゼロボルトの直流電圧を出力し、ＯＵＴ_２端子から２ボルトの直流電圧を出力することで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を、４つから５つに変更させる（図２参照）。その後、ＣＰＵ１６は、ステップＳ２へ戻る。
【００６０】
なお、ステップＳ３で、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、電源回路３０の異常等による電圧の上昇がない通常時であれば、ツェナーダイオード群Ｄｚに流れ込む電流をゼロにできる一方で、電源回路３０の異常等による電圧の上昇が発生すると、ツェナーダイオード群Ｄｚに電流を流して、保護対象回路４０に過電圧が印加されるのを防止することが可能になったので、変更後の数を示す情報を（電界効果トランジスタＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３の導通状態を示す情報を）、通信部１５を介して、外部装置５０へ送信し（ステップＳ４）、数調整処理を終了する。このようにして、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）を決定する。
【００６１】
上述した通り、本実施の形態の保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であると判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を（ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧を）、可変電圧クランプ部１１に変更（調整）させる。そして、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定すると、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更を終了する。
【００６２】
ここで、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいて、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）を決定すると、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧のばらつきによっては、クランプ電圧が、保護対象回路４０の耐圧よりも高くなる場合や、保護対象回路４０の動作電圧よりも低くなる場合がある。つまり、クランプ電圧を、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいて決定している場合、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧のばらつきの影響から、ツェナーダイオード群Ｄｚが保護素子として正しく動作しないものが生じる場合がある。
【００６３】
しかし、本実施の形態の保護装置１０は、前述の通り、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧を取得し、この電圧が、保護対象回路４０が動作状態のときの動作電圧と同一であると判定した場合、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更（調整）を終了する。よって、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）を、保護対象回路４０の動作電圧よりも高く、保護対象回路４０の耐圧よりも低くすることができる。
【００６４】
このように、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧に基づき、保護対象回路４０に過電圧時に印加される電圧（クランプ電圧）を決定しているので、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいてクランプ電圧を決定したものとは違い、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧にばらつきがあっても、ツェナーダイオード群Ｄｚを保護素子として正しく動作させることができる。よって、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧に基づいてクランプ電圧が決定されたものと比較して、保護装置１０は、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧のばらつきの影響が少ない。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。
【００６６】
例えば、上述した実施の形態に係る保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定した場合、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数の変更（調整）を終了したが、これに限られるものではない。即ち、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一になったときに、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が保護対象回路４０の動作電圧と一致する可能性を排除する観点から、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定した後に、次の処理を実行してもよい。
【００６７】
即ち、数調整処理のステップＳ３で、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定した後（ステップＳ３でＹｅｓと判定した後）、ＣＰＵ１６は、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの現在の数と、例えば設定制御部１２のＲＡＭ（図示せず）に予め記憶されたツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧とから、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧の予想値を算出する。そして、ＣＰＵ１６は、予想値が、動作電圧と同一か或いは動作電圧をわずかに超える程度（例えば、動作電圧の＋１％）である場合、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を１つ増加させて、その後、ステップＳ４を実行するように構成してもよい。
【００６８】
上述した処理を実行することで、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が保護対象回路４０の動作電圧を超えるようにできる。
【００６９】
また、保護装置１０は、上述した予想値の算出を、温度計測部１４で計測された雰囲気温度に基づいたものとしてもよい。具体的には、保護装置１０は、次の処理を実行してもよい。
【００７０】
即ち、ＣＰＵ１６は、ステップＳ３でＹｅｓと判定した後、温度計測部１４で計測された雰囲気温度を示す情報を取得し、取得した雰囲気温度に応じて、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の公称の降伏電圧（ＲＡＭに記憶されている）を補正する（ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧は温度により変化するため）。そして、ＣＰＵ１６は、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの現在の数と、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の補正した降伏電圧とから、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧の予想値を算出する。つまり、ＣＰＵ１６は、雰囲気温度に基づいた予想値を算出する。そして、ＣＰＵ１６は、雰囲気温度に基づいた予想値が、動作電圧と同一か或いは動作電圧をわずかに超える程度（例えば、動作電圧の＋１％）である場合、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を１つ増加させて、その後、ステップＳ４を実行するように構成してもよい。
【００７１】
上述した処理を実行することで、保護装置１０は、より確実に、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が保護対象回路４０の動作電圧を超えるようにできる。
【００７２】
また、上述した実施の形態に係る保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が保護対象回路４０の動作電圧よりも低くなるよう、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を調整したが、これに限られるものではない。即ち、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が保護対象回路４０の動作電圧と同一となるよう、数調整処理のステップＳ１で、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を調整してもよい。
【００７３】
なお、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が保護対象回路４０の動作電圧と同一となるようにした場合、ツェナーダイオードＤｚ_１〜Ｄｚ_７単体の降伏電圧の温度による変化等から、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧が保護対象回路４０の耐圧を超えている可能性もある。このような可能性を排除する観点から、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定した後に、次の処理を実行してもよい。
【００７４】
即ち、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が動作電圧と同一であると判定すると、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一でないと一旦判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を可変電圧クランプ部１１に減少させる。そして、ＣＰＵ１６は、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一でないと一旦判定した後、再び、ツェナーダイオード群Ｄｚに印加されている電圧が動作電圧と同一であると判定するまで、逆方向バイアスが印加される対象のツェナーダイオードの数を可変電圧クランプ部１１に増加させる。
【００７５】
上述した処理を実行することで、保護装置１０は、ツェナーダイオード群Ｄｚに最初に印加される電圧が保護対象回路４０の動作電圧と同一となるようにした場合にも、ツェナーダイオード群Ｄｚの降伏電圧（クランプ電圧）が保護対象回路４０の動作電圧を超えるようにできる。
【００７６】
なお、上記実施形態において、設定制御部１２で実行されるプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read−Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto−Optical Disc）等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムを、コンピュータ等にインストールすることにより、設定制御部１２と同様な制御を行う保護装置を構成することとしてもよい。
【００７７】
また、上述のプログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしてもよい。
【００７８】
また、上述の設定制御部１２で実行されるプログラムを、各ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合、又は、ＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等してもよい。
【００７９】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、上述した実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００８０】
１０                      保護装置
１１                      可変電圧クランプ部
１２                      設定制御部
１３                      電圧計測部
１４                      温度計測部
１５                      通信部
１６                      ＣＰＵ
１７                      ＲＯＭ
３０                      電源回路
４０                      保護対象回路
５０                      外部装置
ＡＤｃ                    Ａ／Ｄコンバータ
Ｄｚ_１〜Ｄｚ_７          ツェナーダイオード
Ｄｚ                      ツェナーダイオード群
Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ            抵抗
ＦＥＴ_１〜ＦＥＴ_３      電界効果トランジスタ
【図１】
2013192298.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013192298.tif 000005
【図４】
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