JPH07241026A - 開閉装置及び電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の負荷ユニットを備える電気機器におい
て、一つの負荷ユニットにおける突入電流や、短絡故障
時の過電流を抑止し、他の負荷ユニットにおける電源電
圧の低下を防止する。 【構成】 電源装置１０１は、電圧変換ユニット１０５
と、開閉回路１０２とから構成されている。開閉回路１
０２は、この電気機器等の各負荷ユニットＬＵａ、ＬＵ
ｂ〜ＬＵｎに対応して、それぞれ過電流トリップ機能付
きのブレーカ１０３ａ〜１０３ｎと、過電流防止回路１
０４ａ〜１０４ｎとを、有している。これによって、突
入電流や過電流の発生を抑止し、各負荷ユニットＬＵ
ａ、ＬＵｂ〜ＬＵｎに供給する電圧を一定の値に保持す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器や通信機器の
内部の電源装置に関する。また、その電源装置の出力部
に使用され、通信機器の各部に対する電力供給を制御す
る開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気機器や通信機器の電源装置
は、その機器に供給される電源電圧から、その機器内部
の各ユニットに供給するべき電圧に変換する電圧変換ユ
ニットを含んでいる。

【０００３】図５には、従来の電源装置の構成ブロック
図が示されている。図５に示されているように、電源装
置１０は、電源入力を所定の電圧に変換する電圧変換ユ
ニット５を含んでいる。この電圧変換ユニット５は、変
換した所定の電圧を、開閉回路２０に供給する。開閉回
路２０は、各負荷ユニットＬＵ（ａ〜ｎ）に対応したブ
レーカ３ａ〜ブレーカ３ｎを備えている。

【０００４】機器に供給される電源電圧は、一般に商用
電源が用いられ、例えば、ＡＣ１００ボルト、ＡＣ２０
０ボルト等が用いられる。その他、用途によっては、Ｄ
Ｃ２４ボルト、ＤＣ４８ボルト、ＤＣ１１０ボルト等が
電源電圧として準備されることもある。また、機器の内
部の負荷ユニットＬＵ（ａ〜ｎ）に供給される電圧とし
ては、ＤＣ５ボルト、ＤＣ１２ボルト、ＤＣ１５ボル
ト、ＤＣ２４ボルト等の電圧が使用されることが多い。

【０００５】この電圧変換ユニット５は、一般に、供給
される電圧側（以下、１次側という）と、各負荷ユニッ
トＬＵ側（以下、２次側という）とを絶縁（アイソレー
ション）する機能が要求される。このアイソレーション
は、雷等の外部雑音が１次側から２次側へ進入するのを
阻止して、各負荷ユニットへの影響を防止するために必
要なものである。更に、このアイソレーションは、２次
側の各負荷ユニットが絶縁不良であった場合に、操作者
が感電してしまうのを防止するためにも必要な機能であ
る。

【０００６】また、電源装置１０には、このような電圧
変換ユニット５と各負荷ユニットＬＵとの間に、開閉装
置２０が設けられているのが一般的である。これは、各
負荷ユニットＬＵごとに電源の入／切を制御する必要が
ある場合があるからである。近年の機器においては高集
積化が進み、一台の機器内において各負荷ユニットＬＵ
が独立した動作を行う場合も多いのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電源装置は、電圧変換ユニットと、開閉装置とを含む
構成が一般的である。従来の電気機器、通信機器におい
ては、この電源装置の開閉装置から、各負荷ユニットへ
電力が供給されている。

【０００８】このような従来の電源装置において問題と
なるのは、いずれか一つのユニットに対する開閉器が
「入」の場合に、電源が投入されると、いわゆる突入電
流がその負荷ユニットに流れてしまう結果、他の負荷ユ
ニットの電源電圧が瞬間的に低下してしまうということ
である。突入電流の原因は、ユニットが容量性を有する
負荷であるため、その容量を充電するまでに瞬間的に電
流が流れてしまうことによる。このように、電源電圧が
瞬間的に低下してしまうのは、電圧変換ユニットの電力
容量が有限であるためである。すなわち、上記突入電流
が流れることにより、電気機器全体の費電力が瞬間的に
電圧変換ユニットの電力容量を超えると、電圧変換ユニ
ットの出力電圧が低下してしまうのである。

【０００９】なお、負荷ユニットの「負荷」が容量性と
なってしまう理由は、外部ノイズの影響や回路動作の安
定化を図る目的で、回路中のＩＣ（ディジタル、アナロ
グ等の集積回路）等の電源端子にコンデンサを複数個付
加しているためである。

【００１０】出力電圧の瞬間的な低下を防止するため
に、電圧変換ユニットの電力容量を増やすことが考えら
れる。しかしながら、十分な効果を得るためには、電圧
変換ユニットの電力容量は、その電気機器、通信機器の
消費電力よりはるかに大きい電力容量が必要であり、体
積、重量が大きくなるだけでなく、コストも増加してし
まうという問題がある。この結果、高密度化を図ること
により、一つの装置に複数の機能を備えさせることが困
難になってしまう。

【００１１】また、突入電流を防止するための回路とし
て、従来からパワーＭＯＳＦＥＴの抵抗変化を利用した
回路が知られている。しかし、このＦＥＴの抵抗変化を
利用した回路においては、（負荷ユニット）の負荷が短
絡した場合に過電流によってそのＦＥＴ素子が破壊して
しまうという問題がある。

【００１２】一方、通常動作状態から、一つの負荷ユニ
ットにおいて故障が発生し、その結果、短絡が生じた場
合にも、その他の負荷ユニットにおいて瞬間的に電源電
圧の低下がみられる。これは、その短絡が生じた負荷ユ
ニットに短絡電流が流れるためである。

【００１３】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、複数の負荷ユニットを備える電気機器
において、一つの負荷ユニットにおける突入電流や、短
絡故障時の過電流を抑止し、他の負荷ユニットにおける
電源電圧の低下を防止することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第一の本発明は上記課題
を解決するために、所定の電力を供給する電力供給装置
から、電力の供給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を
供給する開閉装置において、前記複数の負荷ユニットご
とに設けられ、対応する負荷ユニットへの電流供給量が
指数関数的にのみ変化する複数の突入電流防止回路、を
含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入電
流防止回路を介して行われることを特徴とする開閉装置
である。

【００１５】第二の本発明は上記課題を解決するため
に、外部から電力供給を受け、所定の電圧に変換する電
圧変換回路であって、出力電流が増加した場合に、出力
電圧を低下させることにより、出力電力を所定の電力容
量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、前記電圧
変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷ユニット
へ電力を供給する開閉装置と、を有し、前記開閉回路
は、前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する
負荷ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化す
る複数の突入電流防止回路、を含み、前記各負荷ユニッ
トへの電力供給が、前記突入電流防止回路を介して行わ
れることを特徴とする電源装置である。

【００１６】第三の本発明は上記課題を解決するため
に、所定の電力を供給する電力供給装置から、電力の供
給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を供給する開閉装
置において、前記各負荷ユニットごとに設けられ、対応
する負荷ユニットへの負荷電流の変化率が所定値以上に
なった場合に、前記負荷電流を所定の値に制限する過電
流防止回路、を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給
が、前記過電流防止回路を介して行われることを特徴と
する開閉装置である。

【００１７】第四の本発明は上記課題を解決するため
に、外部から電力供給を受け、所定の電圧に変換する電
圧変換回路であって、出力電流が増加した場合に、出力
電圧を低下させることにより、出力電力を所定の電力容
量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、前記電圧
変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷ユニット
へ電力を供給する開閉装置と、を有し、前記開閉回路
は、前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する
負荷ユニットへの負荷電流の変化率が所定値以上になっ
た場合に、前記負荷電流を所定の値に制限する過電流防
止回路、を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、
前記過電流防止回路を介して行われることを特徴とする
電源装置である。

【００１８】第五の本発明は上記課題を解決するため
に、所定の電力を供給する電力供給装置から、電力の供
給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を供給する開閉装
置において、前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、
対応する負荷ユニットへの電流供給量が指数関数的にの
み変化する複数の突入電流防止回路と、前記各負荷ユニ
ットごとに設けられ、対応する負荷ユニットへの負荷電
流の変化率が所定値以上になった場合に、前記負荷電流
を所定の値に制限する複数の過電流防止回路と、を含
み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入電流
防止回路と前記過電流防止回路とを介して行われること
を特徴とする開閉装置である。

【００１９】第六の本発明は上記課題を解決するため
に、外部から電力供給を受け、所定の電圧に変換する電
圧変換回路であって、出力電流が増加した場合に、出力
電圧を低下させることにより、出力電力を所定の電力容
量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、前記電圧
変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷ユニット
へ電力を供給する開閉装置と、を有し、前記開閉回路
は、前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する
負荷ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化す
る複数の突入電流防止回路と、前記複数の負荷ユニット
ごとに設けられ、対応する負荷ユニットへの負荷電流の
変化率が所定値以上になった場合に、前記負荷電流を所
定の値に制限する過電流防止回路と、を含み、前記各負
荷ユニットへの電力供給が、前記突入電流防止回路と前
記過電流防止回路とを介して行われることを特徴とする
電源装置である。

【００２０】第七の本発明は上記課題を解決するため
に、上記第一または第五の本発明において、更に、前記
複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであっ
て、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレーカを
有し、前記各突入電流防止回路は、前記ブレーカの前記
コイルの両端電圧を検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された前記コイルの両端電圧に基づいて、負
荷電流を算出する負荷電流算出手段と、を含むことを特
徴とする開閉装置である。

【００２１】第八の本発明は上記課題を解決するため
に、上記第二または第六の本発明において、更に、前記
複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであっ
て、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレーカ、
を有し、前記各突入電流防止回路は、前記ブレーカの前
記コイルの両端電圧を検出する検出手段と、前記検出手
段により検出された前記コイルの両端電圧に基づいて、
負荷電流を算出する負荷電流算出手段と、を含むことを
特徴とする電源装置である。

【００２２】第九の本発明は上記課題を解決するため
に、上記第三または第五の本発明において、更に、前記
複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであっ
て、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレーカ、
を有し、前記各過電流防止回路は、前記ブレーカの前記
コイルの両端電圧を検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された前記コイルの両端電圧に基づいて、負
荷電流を算出する負荷電流算出手段と、を含むことを特
徴とする開閉装置である。

【００２３】第十の本発明は上記課題を解決するため
に、上記第四または第六の本発明において、更に、前記
複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであっ
て、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレーカ、
を有し、前記各過電流防止回路は、前記ブレーカの前記
コイルの両端電圧を検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された前記コイルの両端電圧に基づいて、負
荷電流を算出する負荷電流算出手段と、を含むことを特
徴とする電源装置である。

【００２４】

【作用】第一の本発明及び第二の本発明の突入電流防止
回路は、指数関数的にのみ負荷電流が変化するように制
御する。従って、突入電流が急激に流れてしまうことを
防止することが可能である。

【００２５】第三の本発明及び第四の本発明の過電流防
止回路は、負荷電流の変化率を監視し、変化率が所定値
以上になった場合に、負荷電流を所定値に抑える。従っ
て、負荷電流が急激に変化した場合、過電流の大きさの
電流が流れなくとも負荷電流を所定値に抑えるため、負
荷電流が過電流と見なされる値より大きな値の電流とな
ってしまうことを未然に防止することが可能である。

【００２６】第五及び第六の本発明においては、上記突
入電流防止回路と、過電流防止回路とを、双方備えてい
る。従って、突入電流に対しては、上記第一及び第二の
本発明と同様の作用を有し、負荷ユニットの短絡等によ
る過電流に対しては、上記第三及び第四の本発明と同様
の作用を有する。

【００２７】第七及び第八の本発明における突入電流防
止回路は、ブレーカのコイルの両端電圧を参照すること
により、負荷電流を参照したので、突入電流があったこ
とを迅速に検出することが可能である。

【００２８】第九及び第十の本発明における過電流防止
回路は、ブレーカのコイルの両端電圧を参照することに
より、負荷電流を参照したので、過電流の値に達する前
に負荷電流の大きさを制限することにより、負荷電流が
過電流の値を超えてしまうことを未然に防止することが
可能である。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００３０】図１には、本発明の好適な実施例である電
源装置１０１の構成ブロック図が示されている。電源装
置１０１は、図１に示されているように、電圧変換ユニ
ット１０５と、開閉回路１０２とから構成されている。
この電源装置１０１は、所定の電気機器や通信機器の電
源装置であり、一般的には、その電気機器の筐体内に収
容されているものである。図１においては、この電気機
器の他の回路ユニット等については省略して示されてい
ない。開閉回路１０２は、この電気機器等の各負荷ユニ
ットＬＵａ、ＬＵｂ〜ＬＵｎに対応して、それぞれ過電
流トリップ機能付きのブレーカ１０３ａ〜１０３ｎと、
過電流防止回路１０４ａ〜１０４ｎとを、有している。

【００３１】このように、本実施例における電源装置１
０１は、電圧変換ユニット１０５において、商用電源等
を所定の電圧に変換し、この変換後の電圧を、開閉回路
１０２に供給している。電圧変換ユニット１０５は、例
えば、スイッチングレギュレータ等が使用される。開閉
回路１０２は、この変換後の電圧を、その電気機器等の
各負荷ユニットＬＵａ、ＬＵｂ〜ＬＵｎにブレーカ１０
３ａ〜１０３ｎと、過電流防止回路１０４ａ〜１０４ｎ
とを介して分配している。

【００３２】本実施例において特徴的なことは、開閉回
路１０２が、単なるスイッチではなく、ブレーカ１０３
と、過電流防止回路１０４とを有していることである。
この構成によって、後述するように、突入電流や過電流
の発生を抑止し、各負荷ユニットＬＵａ、ＬＵｂ〜ＬＵ
ｎに供給する電圧を一定の値に保持することができる。

【００３３】図２には、この開閉回路１０２に含まれる
ブレーカ１０３と過電流防止回路１０４との組の一組を
表す構成回路図が示されている。

【００３４】ブレーカ１０３は、図２に示されているよ
うに、スイッチ接点２０３ａと、過電流トリップコイル
２０３ｂとを備えている。そして、負荷電流ｉ１は、こ
のスイッチ接点２０３ａと過電流トリップコイル２０３
ｂとを介して負荷ユニットＬＵに流されるのである。負
荷電流ｉ１の大きさが大きくなると過電流トリップコイ
ル２０３ｂから発生する磁力が強くなり、スイッチ接点
２０３ａが開放され、負荷電流が遮断される。

【００３５】過電流防止回路１０４は、図２に示されて
いるように、負荷電流ｉ１の大きさを制御する制御素子
であるパワーＭＯＳトランジスタＴｒ１と、このパワー
ＭＯＳトランジスタＴｒ１を制御する制御回路とから構
成されている。この制御回路は、突入電流を防止するた
めの制御を行う回路と、短絡電流を防止するための回路
とを含んでいる。

【００３６】突入電流を防止するための制御を行う回路
は、図２に示されているように、コンデンサＣ１と抵抗
Ｒ６とから構成される。すなわち、上記スイッチ接点２
０３ａと過電流トリップコイル２０３ｂとの接点から信
号が取り出され、この信号が、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ
６とからなる微分回路を通過した後、パワーＭＯＳトラ
ンジスタＴｒ１のゲート端子に印加されている。したが
って、過電流トリップコイル２０３ｂの両端電圧に急峻
な変化があった場合に、この信号がゲート端子に印可さ
れ、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１がＯＦＦ作動す
る。

【００３７】本実施例において特徴的なことは、このよ
うに、ブレーカ１０３の過電流トリップコイル２０３ｂ
の両端電圧の変化に応じてパワーＭＯＳトランジスタＴ
ｒ１の動作を制御したので、突発的に過電流が流れよう
とする場合においても、過電流を効果的に抑止すること
が可能である。従来は、このような過電流に対する保護
は、ブレーカ１０３によって、行われていた。すなわ
ち、ブレーカ１０３のスイッチ接点が開放されることに
よって、負荷電流が遮断されていたのである。しかし、
このように機械的な動作により負荷電流を遮断する方法
においては、迅速な遮断動作は期待できない。また、過
電流が流れた場合には、回路を遮断してしまい、一定の
値に抑えるという動作は行わない。一方、本実施例によ
れば、負荷電流の変化の急峻さに応じて、パワーＭＯＳ
トランジスタＴｒ１の動作を制御したので、完全に回路
を遮断することなく、必要最小限度の量だけ負荷電流を
制限することができる。

【００３８】短絡電流を防止するための回路は、図２に
示されているように、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と、
ＯＰアンプＩＣ１と、トランジスタＴｒ２及び抵抗Ｒ５
とから構成されている。ＯＰアンプＩＣ１の反転入力端
子には、抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して、過電流トリップコイ
ル２０３ｂのパワーＭＯＳトランジスタＴｒ１側の電圧
が印加されており、非反転入力端子には、抵抗Ｒ１、Ｒ
２を介して、過電流トリップコイル２０３ｂのスイッチ
接点２０３ａ側の電圧が印加されている。したがって、
このＯＰアンプＩＣ１には、過電流トリップコイル２０
３ｂの両端電圧が印加されていることになる。そして、
このＯＰアンプＩＣ１の出力信号は、トランジスタＴｒ
２のベース端子に供給されている。このトランジスタＴ
ｒ２のコレクタ端子は、、上述したパワーＭＯＳトラン
ジスタＴｒ１のゲート端子に接続されている。

【００３９】本実施例において特徴的なことは、このよ
うに、過電流トリップコイル２０３ｂの両端電圧を計る
ことによって、短絡電流を検出していることである。す
なわち、負荷ユニットＬＵが故障等の理由により短絡状
態となった場合には、負荷電流ｉ１は急激に大きな値と
なるが、この結果、ＯＰアンプＩＣ１の出力信号が急激
に下降する。そのため、トランジスタＴｒ２はＯＮ作動
し、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１が急激にＯＦＦ状
態の方向に作動する。従来は、このような短絡電流に対
する保護は、ブレーカ１０３によって、行われていた。
すなわち、ブレーカ１０３のスイッチ接点２０３ａが開
放されることによって、負荷電流が遮断されていたので
ある。しかし、このように機械的な動作により負荷電流
を遮断する方法においては、迅速な遮断動作は期待でき
ない。その結果、瞬間的に大電流が流れることにより、
他の負荷ユニットに供給される電圧が瞬間的に下降する
現象が生じてしまっていた。

【００４０】本実施例においては、上述したように、短
絡電流の大きさを直接検出しているのではなく、過電流
トリップコイル２０３ｂの両端電圧が所定値一以上にな
った場合に短絡が生じたものと見なして、パワーＭＯＳ
トランジスタＴｒ１を制御した。その結果、短絡電流の
大きさが所定の大きさ以上になる前に、パワーＭＯＳト
ランジスタＴｒ１の制御を開始することができ、迅速に
負荷電流を抑止することが可能となる。

【００４１】本実施例の電源装置における電源投入時の
ブレーカ１０３の動作と電流変化のグラフが図３に示さ
れている。図３の（ａ）は、本実施例に係る図１の電源
装置のブレーカ１０３の動作状態を表すグラフであり、
（ｂ）は、本実施例に係る図１の電源装置の負荷電流を
表すグラフである。

【００４２】図３の（ａ）（ｂ）に示されているよう
に、電源投入時には、まず、ブレーカ１０３がＯＮ動作
をしている状態で、過電流トリップコイル２０３ｂとパ
ワーＭＯＳトランジスタＴｒ１とを介して電源電圧が負
荷ユニットＬＵに印加される。このとき、図２の回路図
に示されているように、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ６との
間の電位ｅ４は、電源投入直後は、電源電圧と等しい電
圧となるが、コンデンサＣ１が充電されるにつれて、電
位ｅ４は接地電位に漸近していく。この結果、パワーＭ
ＯＳトランジスタＴｒ１は、電源投入直後は完全にＯＦ
Ｆ状態であるが、徐々にＯＮ状態へ移行することにな
る。このように、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１が徐
々にＯＮ状態へ移行していくので、負荷電流ｉ１は、図
３の（ｂ）に示されているように、「０」アンペアか
ら、徐々に増えていくことになる。

【００４３】電源投入時から負荷電流ｉ１が定常値にな
るまでの状態を、例えば、第１モードと呼び、定常電流
値が流れている状態を第２モードと呼ぶと、本実施例に
おいては、図３（ｂ）に示されているように、この第１
モードにおいて負荷電流が大きくなってしまうのを防止
することが可能である。

【００４４】一方、従来の電源装置における電源投入時
のブレーカの動作と負荷電流変化のグラフとが図３の
（ｃ）、（ｄ）に示されている。図３の（ｃ）は、従来
の電源装置のブレーカの動作状態を表すグラフであり、
その内容は、図３の（ａ）と全く同一である。図３の
（ｄ）は、従来の電源装置の負荷電流を表すグラフであ
る。この（ｄ）に示されているように、従来は第１モー
ドにおいて、パルス状に大きな突入電流が流れ、一定時
間後に定常電流が流れる第２モードとなる。

【００４５】このように、本実施例によれば、電源投入
時の突入電流を効果的に防止することが可能である。

【００４６】本実施例の電源装置における負荷短絡時の
負荷電流の変化を表すグラフが図４に示されている。図
４の（ａ）は、本実施例に係る図１の電源装置のブレー
カ１０３の動作状態を表すグラフであり、（ｂ）は、本
実施例に係る図１の電源装置の負荷電流を表すグラフで
ある。図３の（ａ）及び（ｂ）に示されているように、
負荷ユニットＬＵに短絡事故が生じた場合に、負荷電流
は急激に増大しようとするが、このとき、急激な電流変
化が過電流トリップコイル２０３ｂの両端電圧を上昇さ
せるため、ＯＰアンプＩＣ１の出力電圧が低下し、トラ
ンジスタＴｒ２のベース電流が流れることにより、トラ
ンジスタＴｒ２のコレクタ・エミッタ間が導通し、この
コレクタの電位ｅ５が高くなる。その結果、パワーＭＯ
ＳトランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間抵抗が上昇
し、負荷電流ｉ１を所定の値の電流値に抑制する。この
所定の値の電流値は、ブレーカ１０３をトリップさせる
のに必要最小限の大きさの電流値が選ばれる。そのた
め、負荷ユニットＬＵの短絡が生じてから所定の時間経
過後、ブレーカ１０３がトリップをする。そして、この
ブレーカ１０３がトリップをした場合には、負荷電流は
「０」となる。

【００４７】本実施例においては、上述したように定常
電流が流れている間は第２モードと呼ぶが、負荷ユニッ
トＬＵが短絡し、短絡電流が流れている状態を第３モー
ドと呼ぶ。また、負荷ユニットＬＵが短絡し、ブレーカ
１０３が遮断して負荷電流が「０」になった状態を第６
モードと呼ぶ。

【００４８】本実施例において特徴的なことは、過電流
トリップコイル２０３ｂの両端電圧を計測することによ
り、負荷電流の急激な上昇が生じた場合に、パワーＭＯ
ＳトランジスタＴｒ１が短絡電流を防止するための回路
によって制御され、負荷電流を所定の大きさの電流に制
限したことである。この制限された電流の大きさは、ブ
レーカ１０３をトリップさせる必要最小限の大きさに選
ばれている。したがって、本実施例によれば、短絡事故
等により負荷電流が急激に上昇する場合、その電流変化
を検出し、それを抑制するように、パワーＭＯＳトラン
ジスタＴｒ１を制御したので、過大な短絡電流が流れる
のを防止することが可能である。このように、負荷電流
が制限される様子が図４の（ｂ）に示されている。

【００４９】一方、従来の電源装置における負荷ユニッ
トＬＵ短絡時のブレーカの動作と負荷電流変化の変化の
グラフとが図４の（ｃ）及び（ｄ）に示されている。図
４の（ｂ）は、従来の電源装置のブレーカの動作状態を
表すグラフであり、その内容は図４の（ａ）と全く同一
である。図４の（ｄ）は、従来の電源装置の負荷電流を
表すグラフである。この（ｄ）に示されているように、
従来は短絡が発生すると、瞬間的に大きな短絡電流が流
れる。このように、負荷ユニットＬＵが短絡した後の最
初の短絡電流が流れている期間を本実施例においては、
第４モードと呼ぶ。しかし、電圧変換ユニットの出力容
量が有限であるため。、短絡電流は、やがて一定の大き
さの電流となる。このように、上記第４モードから所定
時間後の一定の短絡電流が流れている期間を第５モード
と呼ぶ。

【００５０】このように、本実施例によれば、負荷ユニ
ットＬＵが短絡した場合の短絡電流の大きさを制限する
ことが可能である。

【００５１】電源投入時の突入電流を防止するための回
路と、負荷ユニットＬＵが短絡した場合の短絡電流を防
止するための回路との動作関係について、説明する。

【００５２】上述したように、突入電流を防止する回路
と、短絡電流を防止する回路との双方の出力信号が最終
的に、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲート端子に
接続されている。いわば、上記両回路の出力信号がＯＲ
されて、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲート端子
に印加されているのである。

【００５３】電源投入直後においては、パワーＭＯＳト
ランジスタＴｒ１のゲート端子の電位ｅ５は、コンデン
サＣ１を介して、回路電位ｅ１と同一の電位に維持され
る。そして、時間とともに、この電位ｅ５は接地電位に
漸近してゆく。したがって、パワーＭＯＳトランジスタ
Ｔｒ１は、電源投入直後は非導通状態であり、徐々に導
通状態となる。その結果、過電流トリップコイル２０３
ｂに流れる負荷電流ｉ１が徐々に大きくなり、いずれ、
所定の負荷電流ｉ１の大きさとなる。

【００５４】このように、電源投入時から、負荷電流ｉ
１が所定の大きさの電流となるまでの間で負荷電流は滑
らかに増大するが、その間図２におけるｅ２とｅ３との
間には、ｅ２＜ｅ３という関係が成立している。したが
って、本実施例においては、電源投入時から、負荷電流
ｉ１が所定の大きさの電流となるまでの間において、短
絡電流を防止するための回路のＯＰアンプＩＣ１の出力
信号は高電位となっており、その結果トランジスタＴｒ
２は非導通状態である。いわば短絡電流を防止するため
の回路からの出力信号はＯＦＦ状態となっているのであ
る。したがって、電源投入時から、所定の負荷電流が流
れるまでの間は、突入電流を防止するための回路からの
出力信号に基づいてパワーＭＯＳトランジスタＴｒ１は
動作をしているといえる。

【００５５】負荷に所定の大きさの負荷電流ｉ１が流れ
ている状態で、負荷が短絡したなどの理由により負荷電
流が急激に増加した場合には、過電流トリップコイル２
０３ｂにおける電圧降下が大きくなり、その結果、電位
ｅ３が低下し、電位ｅ２より下ってしまう。このように
ｅ２＞ｅ３となるような負荷電流の値は、上述したよう
に、ブレーカ１０３をトリップさせるのに必要最小限の
大きさの電流値に設定されている。

【００５６】さて、ｅ２＞ｅ３となると、ＯＰアンプＩ
Ｃ１の出力電圧は下がり、トランジスタＴｒ２が導通状
態となる。この結果、回路電位ｅ１より過電流トリップ
コイル２０３ｂにおける電圧効果の分だけ大きな電圧が
トランジスタＴｒ２のエミッタ・コレクタ間を介してパ
ワーＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲート端子に印加され
る。したがって、パワーＭＯＳトランジスタＴｒ１は非
導通状態に移行し始めるが、完全な非導通状態とはなら
ない。完全に非導通となれば、負荷電流ｉ１が流れなく
なり、上述したｅ２＞ｅ３の関係が成立しなくなるから
である。この結果、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の大き
さの比と、ＯＰアンプＩＣ１の増幅率等によって定まる
所定の短絡電流が、過電流トリップコイル２０３ｂとパ
ワーＭＯＳトランジスタＴｒ１とを流れることになる。
この短絡電流は、上述したように、ブレーカ１０３をト
リップさせるのに必要最小限の大きさの電流に設定され
ており、この短絡状態が一定時間続けば、ブレーカ１０
３がトリップして回路が切断されるのである。

【００５７】このように、本実施例においては、電源投
入時においては、突入電流を防止するための回路がパワ
ーＭＯＳトランジスタＴｒ１を制御し、負荷短絡時に
は、短絡電流を防止するための回路がパワーＭＯＳトラ
ンジスタＴｒ１を制御するのである。

【００５８】

【発明の効果】以上述べたように、第一の本発明によれ
ば、電源投入時の突入電流を防止することが可能な開閉
装置が得られるという効果を有する。

【００５９】また、第二の本発明によれば、電源投入時
の突入電流を防止することが可能な電源装置が得られる
という効果を有する。

【００６０】また、第三の本発明によれば、負荷ユニッ
トが短絡した場合にも短絡電流を所定の値に制限するこ
とが可能な開閉装置が得られるという効果を有する。

【００６１】また、第四の本発明によれば、負荷ユニッ
トが短絡した場合にも短絡電流を所定の値に制限するこ
とが可能な電源装置が得られるという効果を有する。

【００６２】また、第五の本発明によれば、上記第一と
第三との本発明の効果を双方奏することができる開閉装
置が得られる。

【００６３】また、第六の本発明によれば、上記第二と
第四との本発明の効果を双方奏することができる電源装
置が得られる。

【００６４】また、第七の本発明によれば、上記第一ま
たは第五の本発明において、突入電流防止回路は、ブレ
ーカのコイルの両端電圧を検出することにより突入電流
を検出するので、より迅速な突入電流の検出が可能であ
る。その結果、突入電流が大きさがまだ小さいうちに電
流の制限をすることができ、突入電流の防止がより効率
的に行えるという効果を有する。

【００６５】また、第八の本発明によれば、上記第二ま
たは第六の本発明において、突入電流防止回路は、ブレ
ーカのコイルの両端電圧を検出することにより突入電流
を検出するので、より迅速な突入電流の検出が可能であ
る。その結果、突入電流が大きさがまだ小さいうちに電
流の制限をすることができ、突入電流の防止がより効率
的に行えるという効果を有する。

【００６６】また、第九の本発明によれば、上記第三ま
たは第五の本発明において、過電流防止回路は、ブレー
カのコイルの両端電圧を検出することにより過電流を検
出するので、より迅速な過電流の検出が可能である。そ
の結果、過電流が大きさがまだ小さいうちに電流の制限
をすることができ、過電流の防止がより効率的に行える
という効果を有する。

【００６７】また、第十の本発明によれば、上記第四ま
たは第六の本発明において、過電流防止回路は、ブレー
カのコイルの両端電圧を検出することにより過電流を検
出するので、より迅速な過電流の検出が可能である。そ
の結果、過電流が大きさがまだ小さいうちに電流の制限
をすることができ、過電流の防止がより効率的に行える
という効果を有する。

【００６８】これらの本発明によれば、電源投入時の突
入電流と、負荷短絡時の短絡電流を防止する手段を備え
ているので、複数の負荷ユニットに通電がなされている
場合において、ある負荷ユニットを「入り／切り」する
ことや誤りによる負荷短絡などによって、他の負荷ユニ
ットに対する悪影響（電源瞬断による回路の誤動作等）
を防止することができる。

【００６９】また、短絡が生じている負荷ユニットへの
新たに通電を行おうとした場合においても、本発明の過
電流防止回路は、上述したのと同様の作用・効果を有す
ることは言うまでもない。

【００７０】本発明のような、突入電流や過電流を防止
する回路においては、負荷への供給電流の２乗と、その
電流経路にある抵抗分とに比例した値の電力が消費され
る。そのため、突入電流や過電流を検出するための抵抗
分はなるべく小さい方が望ましい。

【００７１】そこで、本発明においては、上述したよう
に、ブレーカのコイルの低抵抗を利用して見知するよう
に構成してある。また、過電流をブレーカがトリップす
るための電流として利用できるため、過電流が連続して
流れた場合には、異常が生じた負荷ユニットをこのブレ
ーカによって切り離すことが可能となる。

【００７２】なお、また、本発明は、電源装置の電圧変
換ユニットの設計の際にも過渡的な動作、負荷の異常等
（アブノーマル時）に対して、消費される電力量のみを
最小限度に制限することが可能な設計を行えるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例である開閉装置を備えた
電源装置の構成ブロック図である。

【図２】本発明の好適な実施例である開閉装置のブレー
カ及び過電流防止回路との回路図である。

【図３】本実施例の電源装置の電源投入時の動作を表す
グラフを示した図である。

【図４】本実施例の電源装置の負荷ユニット短絡時の動
作を表すグラフを示した図である。

【図５】従来の電源装置の構成ブロック図である。

【符号の説明】

１０１ 電源装置 １０２ 開閉回路 １０３（ａ〜ｎ） ブレーカ １０４（ａ〜ｎ） 過電流防止回路 １０５ 電圧変換ユニット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の電力を供給する電力供給装置から、
   電力の供給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を供給す
   る開閉装置において、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化する複
   数の突入電流防止回路、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入
   電流防止回路を介して行われることを特徴とする開閉装
   置。
2. 【請求項２】外部から電力供給を受け、所定の電圧に変
   換する電圧変換回路であって、出力電流が増加した場合
   に、出力電圧を低下させることにより、出力電力を所定
   の電力容量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、 前記電圧変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷
   ユニットへ電力を供給する開閉装置と、 を有し、前記開閉回路は、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化する複
   数の突入電流防止回路、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入
   電流防止回路を介して行われることを特徴とする電源装
   置。
3. 【請求項３】所定の電力を供給する電力供給装置から、
   電力の供給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を供給す
   る開閉装置において、 前記各負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷ユニ
   ットへの負荷電流の変化率が所定値以上になった場合
   に、前記負荷電流を所定の値に制限する過電流防止回
   路、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記過電
   流防止回路を介して行われることを特徴とする開閉装
   置。
4. 【請求項４】外部から電力供給を受け、所定の電圧に変
   換する電圧変換回路であって、出力電流が増加した場合
   に、出力電圧を低下させることにより、出力電力を所定
   の電力容量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、 前記電圧変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷
   ユニットへ電力を供給する開閉装置と、 を有し、前記開閉回路は、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの負荷電流の変化率が所定値以上になった場
   合に、前記負荷電流を所定の値に制限する過電流防止回
   路、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記過電
   流防止回路を介して行われることを特徴とする電源装
   置。
5. 【請求項５】所定の電力を供給する電力供給装置から、
   電力の供給を受け、複数の負荷ユニットへ電力を供給す
   る開閉装置において、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化する複
   数の突入電流防止回路と、 前記各負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷ユニ
   ットへの負荷電流の変化率が所定値以上になった場合
   に、前記負荷電流を所定の値に制限する複数の過電流防
   止回路と、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入
   電流防止回路と前記過電流防止回路とを介して行われる
   ことを特徴とする開閉装置。
6. 【請求項６】外部から電力供給を受け、所定の電圧に変
   換する電圧変換回路であって、出力電流が増加した場合
   に、出力電圧を低下させることにより、出力電力を所定
   の電力容量以下に抑える機能を有する電圧変換回路と、 前記電圧変換回路から、電力の供給を受け、複数の負荷
   ユニットへ電力を供給する開閉装置と、 を有し、前記開閉回路は、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの電流供給量が指数関数的にのみ変化する複
   数の突入電流防止回路と、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられ、対応する負荷
   ユニットへの負荷電流の変化率が所定値以上になった場
   合に、前記負荷電流を所定の値に制限する過電流防止回
   路と、 を含み、前記各負荷ユニットへの電力供給が、前記突入
   電流防止回路と前記過電流防止回路とを介して行われる
   ことを特徴とする電源装置。
7. 【請求項７】前記請求項１または５記載の開閉回路にお
   いて、更に、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであ
   って、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレーカ
   を有し、 前記各突入電流防止回路は、 前記ブレーカの前記コイルの両端電圧を検出する検出手
   段と、 前記検出手段により検出された前記コイルの両端電圧に
   基づいて、負荷電流を算出する負荷電流算出手段と、 を含むことを特徴とする開閉装置。
8. 【請求項８】前記請求項２または６記載の電源装置にお
   いて、更に、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであ
   って、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレー
   カ、 を有し、 前記各突入電流防止回路は、 前記ブレーカの前記コイルの両端電圧を検出する検出手
   段と、 前記検出手段により検出された前記コイルの両端電圧に
   基づいて、負荷電流を算出する負荷電流算出手段と、 を含むことを特徴とする電源装置。
9. 【請求項９】前記請求項３または５記載の開閉装置にお
   いて、更に、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであ
   って、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレー
   カ、 を有し、 前記各過電流防止回路は、 前記ブレーカの前記コイルの両端電圧を検出する検出手
   段と、 前記検出手段により検出された前記コイルの両端電圧に
   基づいて、負荷電流を算出する負荷電流算出手段と、 を含むことを特徴とする開閉装置。
10. 【請求項１０】前記請求項４または６記載の電源装置に
    おいて、更に、 前記複数の負荷ユニットごとに設けられたブレーカであ
    って、負荷電流が流れるコイルを有する複数のブレー
    カ、 を有し、 前記各過電流防止回路は、 前記ブレーカの前記コイルの両端電圧を検出する検出手
    段と、 前記検出手段により検出された前記コイルの両端電圧に
    基づいて、負荷電流を算出する負荷電流算出手段と、 を含むことを特徴とする電源装置。