JPS58173908A - 保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気的装置の回線部の保護、特に電気信号源に
おける過負荷状態を検知し、所定の時間間隔の開信号源
をターンオフして応答する回路に関するものである。

発明の背景 一例として保護されるべき信号源は電気信号増巾器を構
成している。増巾器の負荷における短絡は増巾器にその
予定した能力以上の電流を流して過負荷状態を生せしめ
る。増巾器を損傷しないよう過負状態を防ぐ為には、こ
の状態の開始を検出して、例えば増巾器をターンオフし
、又は増巾器を損傷から防いだり損傷を制限する他の適
当な動作で直ちにこの状態を終らせることが必要である
。

かかる状態に運転せんとする、従来技術の保護装置は過
負荷状態を検出してそれに応じて増巾器をターンオフす
る。この種の装置の一般的欠点は増巾器を永久にターン
オフしてしまうことである。過負荷状態が一時的又は自
己回復のものであって永久にターンオフする必要がない
と、増巾器はそれでもターンオフを続け、成る所定の手
順又はプログラムにより、又は作業者を介して再度作動
されなければならない。

−かかる多くの従来技術の保護装置の他の欠点は過電流
で過熱された検出素子のような緩応答時間を具える検出
素子を用いていることである。

かかる従来技術の装置は、検出装置をトリガーするため
所定の限界値の振巾で持続時間が充分に長い過負荷状態
の場合にしか応答しないという制限された効果を有して
いる。従ってこれ等の緩応答装置は時として停止後再出
発する時間の間に装置のトリガーを生じて増巾器を損傷
させる。これに対し従来技術における急動作保護装置は
、電気的雑音環境で生ずる偽信号で誤ってトリガーをさ
せる。

この種の成る種の従来技術の他の欠点は、一定の大きさ
の過電流でしか応答しないことである。それ故この装置
は使用者で調節できなかったり、ただ調節が困難であっ
たりする。

従って、本発明の１つの目的は新規な改良された電気保
護回路を提供することにある。

本発明の他の目的は過負荷電流時に電気信号源をターン
オフし、それに続き、所定時間経過後にこの信号源を自
動的にターンオフする新規で改良された電気保護回路を
提供することにある。

本発明の更に他の目的は、過負荷電流時に電気信号源を
ターンオフし、続いて選定された長さの所定時間後にこ
の電気信号源を自動的にターンオフする新規で改良され
た電気保護回路を提供することにある。

本発明の更に他の目的は異なる大きさの過負荷状態で応
答するよう選択的に調節可能な新規で改良された電気保
護回路を提供することにある。

本発明の更に他の目的は過負荷状態で急速応答する新規
で改良された電気保護回路を提供することにある。

本発明の更に他の目的は過渡的雑音現象でトリガーの誤
動作から比較的まぬかれる新規で改良された電気保護回
路を提供することにある。

発明の概要 本発明の上記並びに他の目的は、信号源から供される電
流量を示す制御電圧が検出されるという過負荷保護回路
を提供する本発明の一例で行なわれる。制御電圧が所定
の限界値を超えると、電圧・ξルスが発生されて、この
パルスがノξルス持続中スイッチを閉じ信号源の入力を
接地接続させて信号源をターンオフする。ノξルスの終
りには入力は接地から遮断されて、過負荷状態が再度検
出されなければ通常運転を再開させる。尚、過負荷の場
合にはターンオフが繰返される。

上記の目的並びに本発明の特長及び長所は、添付図面と
共に次の詳細な記載から解る。

発明の具体例 第１図において演算増巾器１０は非反転入力接続点１３
にあられれる信号を増巾する。演算増巾器１００反転入
力接続点１２８は抵抗１３１によって接地されている。

増巾された信号は出力１６となり、この出力１６は抵抗
１９とコンデンサ２１との並列回路で接続点２４に接続
される。抵抗１９とコンデンサ２１とは演算増巾器１０
の出力信号に対して促進段として働らく。

演算増巾器１０に接続されたコンデンサ２７は演算増巾
器１０の利得一対一周波数関数の高周波の上向き転移を
供するように選択される。

接続点２４に現われる信号は図面に点線で囲まれた二段
ブツシュゾル増巾器３０で更に増巾される。ブツシュゾ
ル増巾器３０は一対のＮＰＮトランジスタ３３と３６並
びに一対のＰＮＰ　ｌ−ランジスタ３９．４２を有する
。抵抗４５は正電圧ｖ１＋が供給される接続点４８とト
ランジスタ３３のペー７７３とを接続する。抵抗５１は
トランジスタ３３のコレクタをトランジスタ４２のイー
スに接続する。抵抗５４がトランジスタ３３のエミッタ
を接続点５７に接続する。接続点５７は抵抗６０によっ
てトランジスタ３９のエミッタに接続される。抵抗６３
はトランジスタ３９０ペース８】を接続点６６に接続し
、該接続点６６には負の供給電圧ｖ１−が加えられる。

トランジスタ３３０ベース７３と接続点２４０間には一
対のダイオ−１６９と７２が直列接続されて、電流がベ
ース７３から接続点２４に向は流れる。接続点２４とト
ランジスタ３９０ば一ス８１の間には一対のダイオ−１
７５と７８が直列接続されて、電流が接続点２４からペ
ース８１に流れる。

トラン、ノスタ３９のコレクタと、トランジスタ３６の
４−ス間には抵抗８４が接続されろ。

トランジスタ３６のペースと接続点９００間には抵抗８
７が接続され、該接続点９０には前記の負電圧ｖ１−が
加えられる。接続点９０とトランジスタ３６のエミッタ
間には抵抗９３が接続される。トランジスタ４２のベー
スと接続点９９間には抵抗９６が接続され、該接続点９
９には正の供給電圧ｖ１＋が加えられる。トランジスタ
４２のエミッタ側接続点１０３と接続点９９間には抵抗
１０２が接続される。トランジスタ３６と４２の両コレ
クタは共に接続点１０５に接続される。

ダイオード６９，７２，７５．７８はクロスオー・々−
ひずみを少なくするよう作用する。このひずみは信号の
他の部分を増巾するため増巾器が他のトランジスタを用
いるからプッシュプル増巾器に生ずる。例えばトランジ
スタ３３が接続点２４に現われる信号の正部分を増巾し
、一方トランジスタ３９が負の部分を増巾するからであ
る。ダイオ−Ｆ６９と７２はトランジスタ３３０ペース
とエミッタの接合部間に定在電圧を確立させよう働らく
。接続点２４で正の信号部分を導入するとこの確立され
た電圧にわずかの変動を起し、この電圧がトランジスタ
３３で増巾される。この確立電圧がないと、大信号とひ
ずみを生ずると同じ割合で小信号が増巾される。このひ
ずみは交叉ひずみと定義ずけられる。その理由は信号が
接続点２４で正から負に切替わる時、又は交叉する時に
生じて信号路をトランジスタ３３からトランジスタ３９
に転移させるからである。

抵抗１０８は接続点５７と接地間に接続され、トランジ
スタ３３と３９へ帰還を行なうエミッタ縮退帰還抵抗と
して働らく。演算増巾器１００入力接続点への帰還は接
続点５７と１０５間に夫々接続された抵抗１１１とコン
デンサ１１４の並列接続からなるインピーダンス網と、
接続点１０５と１２８間で抵抗１２５と直列接続の抵抗
１１７と両接続点１．０５　、１２８間に接続されたコ
ンデンサ２０との並列接続からなる回路網とで行なわれ
る。接続点１２８と接地間に接続せる抵抗１３１は接続
点］２８で電圧・Ｓイアスを行なう。接続点１０５はゾ
ツシュゾル増ｌ〕器３０から励起された負荷が接続され
て該増ｄ］器３０の出力を呈している。

エミッタ１０３は更に抵抗１３５によって接続点１３３
に接続される。第１図に図示するように接続点１３３も
コンデンサ］４１により接続点１３８に接続される。接
続点１３８での電圧はこの接続点と接地間の一対の直列
抵抗１５０と１４４よりなる抵抗路を有する分圧回路網
で比較的一定に保たれる。この分圧回路網は更に接続点
１３８と１５９間に接続された抵抗１５６を具える。接
続点１５９での電圧はＶ１＋で一定に保たれる。抵抗１
６２は接続点１３３と接地間に結合される。

接続点１３８と１３３はコンノミレータ１６５の一対の
入力を形成し、該コンパレータ１６５は差動増巾器と云
われて、その出力１６８は・ξルス発生器１７１に結合
される。抵抗１７７が・ξルス発生器１７］のタイミン
グインターノ々ル基準入力とタイミングインター・ぐル
入力間に接続される。コンデンサ１８０がタイミングイ
ンター・ぐル入力と該地間に接続される。コンデンサ１
８０の充放電間における接続点１７８の電圧変動は・ξ
ルス発生器１７１で発生した・ξルスの継続を確立する
。・ξルス発生器１７１の出力１７４は抵抗１９５によ
って接続点１９８に抵抗結合される。接続点１９８はダ
イオード２０４により接地され、更に抵抗２０１に接続
され、該抵抗２０１はトランジスタ１８３のペース１８
６に接続される。該トランジスタ１８３は反転状態での
運転時に数ミリタルト位の極めて小さい、コレクタより
エミッタへの飽和電圧を有するように選ばれる。トラン
ジスタ１８３のエミッタはブツシュゾル増巾器３０の入
力を形成する上記接続点２４に接続される。トランジス
タのベース１８６は抵抗１８９によって接続点１９２に
接続され、該接続点１９２には負の直列電圧Ｖ２−が加
えられる。

運転に当り例えば負荷の短絡回路という色々な理由でト
ランジスタ４２のエミッタを過度の電流が流れることが
ある。かかる短絡は接続点１０５を接地短絡させる。同
じ大きさの過電流が抵抗１０２を流れエミッタ１０３に
電圧変化を生ぜしめる。特に過電流状態の間は抵抗１０
２における大電圧降下のため、エミッタ１０３の電圧は
通常の正の運転電圧から零に低下する。エミッタ１０３
の電圧４＆４１ｋ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｅＸｃｕｒｓｉｏ
ｎ　）は制御信号又は制御電圧として働らき、このもの
は抵抗１３５により接続点１３３によって接続されてい
るので、接続点を低い正電圧に引入れようとする。

接続点１３３での電圧はコンデンサ１４１を通しての電
圧降下で保持された接続点１３８の一定電圧とは異って
いる。コンデンサ１４１０両端の電圧は、瞬間的には変
化せず、ただ充電又は放電コンデンサとしてのみ変化す
るので、接続点１３３ノ電圧はコンデンサ１４１の電圧
変化が変る範囲でのみエミッタ１０３０制御電圧をとる
ことができる。従って抵抗１０２を介して瞬間的な電流
のサージで生じたエミッタ］０３での急速な電圧の過渡
値は、サージの時間が幾分なりともコンデンサ１４１を
充電又は放電するには足りないものがあるとすると、接
続点１３３にお１いて電圧を実質的に影響させるもので
はない。それでコンデンサ１４１は急速な過電流の過渡
値を濾過し取除き、これ等の過渡値を接続点１３３にお
ける電圧を悪影響させないようする役目を行なう。

接続点１３３での電圧は主に抵抗１６２　、１３５とエ
ミッタ１０３の接続点９９間に接続された抵抗を具える
分圧回路網と接続点９９を正の定電圧に保つ上記した電
源とで決められる。

接続点１３３と１３８での二つの電圧が夫々コンノミレ
ータ１６５の非反転入力と、反転入力とに加えられる。

このコンノミレータ１６５は二つの電圧を比較して、比
較された電圧値間の差に実質的に比例する応答電圧を増
巾器□出力１６８に供する。

出力１６８の電圧が所定の正のレベルに昇ると、ノξル
ス発生器１７１は抵抗１７７とコンデンサ１８０で定め
られた時間の間その出力１７４に正電圧・Ｑルスを発生
する。・ξルス発生器１７１が積分回路であるのが好ま
しいことが分る。従って抵抗１７７とコンデンサ１８０
をノ々ルス発生器１７１に接続するに用いられる特殊な
形は製作者で作られた電気端子の形で決まる。従って第
１図に示す形状は正電圧の所望の時間継続を得るため選
定された抵抗値とコンデンサ値で・ξルス発生器１７１
で接続されたＲＣ回路の例示的のものである。

・ξルス発生器１７１の出力１７４で繋ルス開始の前に
ＮＰＮ　）ランジスタ１８３で形成されたスイッチはそ
のペース１８６に負電圧が掛っているので接続点２４と
接地間で開回路を呈する。トランジスタのペース１８６
が抵抗１８９によって接続点１９２に接続され、接続点
１９２が所定の負電圧ｖ２−に維持されているので、負
電圧が表われる。然し乍ら・ξルス発生器１７１の出力
１７４で正電圧であるため・ξルスの維持時間内はトラ
ンジスタ１８３が導通な始める。・ξルス発生器１７１
　ｔＴ）　ｔｅ　ルスが抵抗１９５と２０１を介してペ
ース１８６に加えられる。それで・ξルスが現われてい
る間トランジスタ１８３は接続点２４を接地されたトラ
ンジスタのコレクタ２０２に確実に短絡させて、この接
続点２４の電圧を零にさす。−ξルスが接続点１７４に
ないとダイオード２０４は接続点１９８の電ａν 圧を大地とほぼ等しいか、−ダイオード電圧降下より低
い電圧にクランプする。このクランプ作用は接続点１９
８に導入される過度の負電圧から・ξルス発生器１７１
を保護する。

前記の如く・ぐルス発生器１７１は電圧コン・ξレータ
】６５の出力１６８の電′圧でトリガーされる。

このコン・ぐレータ１６５の電圧は増巾器の入力１３３
と１３８の電圧に応答して低圧又は高圧で実質的に定め
られる。即ちコンノミレータ１６５は接続点１３３に現
われた電圧を接続点１３８の基準電圧と比較して基準電
圧が高いと、コン・ξレータ１６５の出力１６８に高圧
が現われる。

接続点１３３と１３８間の電位差はトランジスタ４２の
エミッタ１０３に過電流信号を生ぜしめず抵抗１０２　
、１３５　、１６２　、１５０又は抵抗１５６の値を変
えることで調節される。更に接続点１３８の基準電圧は
抵抗値１４４を、変えて調節される。実際には、抵抗１
４４は他の抵抗を具えるプリント配線基板外にある抵抗
でも適当である。それで抵抗１４４は接近し易くて入力
１３３と１３８の基準電圧の調節を行なうのに用いられ
る望ましい抵抗となる。

概説１−たように抵抗値の調節は、接続点１３３゜１３
８間で持続する電位差を供して・ξルス発生器１７１の
感度を接続点１０３よりの過電流信号に変更する。かか
る電位差は出力１６８に増巾して表われると、パルス発
生器１７１のトリガ限界値に極めて近くなるように調節
される。このような場合、接続点１０３での極めて小電
圧変化が差動増巾器１６５の出力１６８の電圧をパルス
発生器１７１をトリガさせるに十分足るレベルにもたら
す。

出力１７４でノξルス発生器１７１で発生した正のノぐ
ルスはトランジスタ１８３を飽和させる。この動作は接
続点２４、即ちブツシュゾル増巾器３００入力接続点２
４の電圧を接地されたコレクタ２０２の電圧に極めて近
付ける。この状態が・ξルスの持続中続く。かくしてで
きたスイッチ作用がブツシュゾル増巾器３０をターンオ
フし、ｌ・ランジスタ４２を流れる過剰電流によって損
傷から増巾器を守る。−？ルスの終りには出力１７４は
当初の電圧状態即ち、パルス前の状態に戻り、トランジ
スタ１８３が切替えられて飽和から離れる。同時に接続
点２４が接地から遮断されてプッシュプル増巾器３０の
通常運転が普通に再開される。この時過電流状態が残っ
ていると、エミッタ１０３での異常電圧が上記の順序を
再度トリガーし、それによって接続点２４を接地させブ
ツシュノル増巾器３０をターンオフさせる。

概括するとトランジスタ４２の過電流状態はエミッタ１
０３０制御電圧の偏倚で行われる。この偏倚がコンデン
サ１４１の安定作用に拘らず、接続点１３３の電圧を変
化さすに是る時間持続すると接続点１３３と】３８間の
電位差のレベル変化がコン・？レータ１６５の出力１６
８に制御信号として表われる。この制御信号が所定の基
準から充分に偏倚すると、即ちその電圧が・ξルス発生
器１７１のトリガー限界値に達すると、正電圧・ξルス
が抵抗１７７とコンデンサ１８０で決められる時間の間
出力１７４に発生される。前記したようにノξルスはプ
ッシュプル増巾器３００入力を接地させて増巾器を駆動
トランジスタ１８３によってターンオフさせて飽和させ
る。・ξルスの終りには入力２４は接地から断たれて、
過電流状−態が続かない限り通常の運転が再開される。

この場合ターンオフが繰返し行なわれる。

特定の例を討議しつつ記載した本発明は、プッシュプル
増巾器３０のトランジスタ４２を該トランジスタ４２を
過剰な電流の流れで損傷するのを保護する働らきをする
。本発明は更にトランジスタ３６を過剰電流の流れから
保護することにも及ぶ。これは上記保護回路を実質的に
二重にして充足される。。従って抵抗９３への過剰電流
の流れにより、トランジスタ３６のエミッタ２０７にお
ける電圧偏倚（ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）
が検出され、上記二重の保護回路に加えられる。

二重回路は所定時間の間・ξルスを発生し、トランジス
タ１８３に似たトランジスタを駆動して接続点２４を大
地に接続してパルス持続中飽和させる。然しなから、エ
ミッタ２０７は正電圧の偏倚で、これに反しエミッタ１
０３は負の偏倚であることが解る。技術的に周知のよう
に、二重回路において差動増巾器１６５と類似である差
動増巾器の反転入力と非反転入力への接続はその出力で
正電圧を生ずるように修正されなければならない。

上記の発明の具体例は増巾器に過電流状態の発生を除去
し、それに応答して増巾器を速やかにターンオフする保
護回路を記載している。増巾器は無力化・ξルスの持続
に実質的に見合う長さの所定の時間の間無力化され、過
電流状態が除かれると、前記持続時間の終りに自動的に
通常の運転に戻る。かかる装置にしであるので作業者に
増巾器を手動で再度作動させる必要性がなくなる。過電
流状態が除かれない場合には、増巾器が再作動すると、
保護回路は過電流状態を検出してターンオフを繰返す。

本発明の原理によると、増巾器が無力化である持続時間
長は選択的に設定できる。更に　に記載された保護回路
は違った大きさの過電流に応答するよう選択的に設定さ
れる。急速な過電流の過渡値で発生した信号は濾波され
てしまう。

従って電気的雑音環境で通例発生する誤動作のトリガー
が実質的に除かれる。

本発明はブツシュゾル増巾器に関し記載されているが、
本発明はそれに限定されるものではなく、交流と直流源
の他の種の電気信号源を保護するのに用いられることが
分る。更にトランジスタ４２のエミッタ１０３で生じた
制御信号が上記検討した例では増巾器の過負荷状態を示
すとは云え、信号の所定基準よりの偏倚も例えば信号源
を無力化するなりして信号源が制御されるものに対し信
号源の他の運転状態をも表わすことができる。

抵抗１４４は固定抵抗として図示され記載されている。

抵抗値は保護回路の感度を違った太きさの過電流に決め
るようにも用いられる。又他の回路・ξラメータもこの
目的を達成するのにも用いられる。増巾器が無力化さ熱
る所望の大きさの過電流を設定するため、抵抗１４４を
他の抵抗値の抵抗に置換える代りに、可変抵抗が置換え
られることは直ぐに解るものである。

抵抗１７７とコンデンサ１８０は、トランジスタ１８３
をターンオンして入力接続点２４を大地に短絡させる電
圧・ξルスの持続時間を決めるものとして上記されてい
る。これ等の部材は固定値をもつものとして図示され記
載されているが、可変部材で置換えられることも解る。

ターンオフがトリガーする信号がトランジスタ４２での
ようにプッシュプル増巾器３０の一部で生ずるというこ
とにも拘らず、接地接続点２４が全体のブツシュゾル増
巾器３０をターンオフすることも理解すべきである。従
ってブツシュゾル増巾器３０がターンオフされる間の時
間トランジスタ３６並びにトランジスタ４２も保護され
る。

（ハ） 上記の記載から本発明はそれ自体当業技術者で行なわれ
る多くの変形、変更、置換、変化並びに均等化をなしう
るものであることが明らかである。従って本発明は特許
請求の範囲の真随及び領域にのみ制限されるべきもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はブツシュゾル増巾器について図示した本発明の
実施例の略図である。 １０・・・・・・演算増巾器 ２４・・・・・・接続点 ３０・・・・・・ブツシュゾル増ｄＪ器３３．４２・・
・・・・トランジスタ １３３．１３８・・・・・・接続点 １４１・・・・・・コンデンサ １６５・・・・・・コンノξＶ−ター １７１・・・・・°ノにルス発生器 １８３・・・・・・トランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　電気信号源（１０）の運転状態を示す制御信
   号を生ぜしめる手段（３ｏ）と、 前記制御信号が所定の基準値から偏倚すると所定の持続
   時間・々ルスを発生する手段（１７１）と、 前記・ξルスの持続時間に実質的に見合う時間の間前記
   電気信号源を無能化させるため前記パルスに応答する手
   段（１８３）とからなることを特徴とする電気信号源用
   保護回路。 （２）　　ブツシュゾル増巾器（３ｏ）で引出された電
   流の振巾を示す制御電圧を誘導する手段（４２）と、 前記制御電圧内で選定された過渡値を濾過する手段（１
   ４１）と、 前記濾過された制御電圧と所定の基準電圧との差に相・
   当する信号を誘導する手段（１６５）と、 前記差の信号が所定の電圧限界値を超えると所定の持続
   時間・ξルスを発生する手段（１７１）と、 前記・ξルスに応答して前記・ξルスの持続時間の長さ
   に実質的に見合う時間長の間前記増巾器の入力を接地さ
   すスイッチ手段（１８３）とからなることを特徴とする
   プッシュプル増巾器用保護回路。 （３）　　前記電圧・ξルスの持続時間を選択的に設定
   する手段（１７７，１８０）を具えてなる特許請求の範
   囲第１項もしくは第２項記載の保護回路。 （４）　　前記所定の基準値を選択的に設定する手段（
   １４４）を具えてなる特許請求 の範囲第１項記載の保護回路。 （５）　　前記所定の基準電圧を選択的に設定する手段
   （１４４）を具えてなる特許請 求の範囲第２項記載の保護回路。 （６）　　多段プッシュプル増巾器用過負荷保護回路に
   して、前記増巾器（３０）は増巾器出力端子と直流入力
   源間を分離する抵抗手段（９３，１０２）と夫々直列接
   続された一対の出力トランジスタ（３６，４２）を有し
   、該増巾器は更に少くとも前記抵抗手段の一つから接続
   された前記トランジスタを流れる電流の振巾を示す制御
   電圧を引出す手段（１３５，］θ８）を具えてなり、前
   記制御電圧から選定された過渡値を濾過するコンデンサ
   を含む濾過器を有する濾過手段（１４１）と、 所定の基準電圧を生せしめる手段（１４４，１５ｏ。 １５６．１５９　）と、 前記濾過した制御電圧を受は且つ前記所定の基準電圧を
   夫々別個の入力部に受入れるように接続された差動増巾
   器（１６５）で、この差動増巾器が別個の入力部に掛け
   られた夫々の電圧の差を示す出力で電位差を供するもの
   である前記差動増巾器と、 前記電位差が所定値を超える時所定の持続時間電圧・ξ
   ルスを供する・ξルス発生器（１，７１）と、 前記プッシュプル増巾器の入力に接続され前記パルスの
   存続中だけ前記増巾器の入力を接地させるトランジスタ
   手段（１８３）とを具えることを特徴とする前記増巾器
   用の過負荷保護回路。 （７）前記電圧パルスの持続時間を選択的に設定する手
   段（１７７，１７８）を具えてなる特許請求の範囲第６
   項に記載の保護回路。 −（８）　　前記所定の基準電圧の振巾を選択的に設定
   する手段（１４４）を具えてなる特許請求の範囲第６項
   に記載の保護回路。