JP2011067037A - Overvoltage protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路素子の破壊時に連鎖的に他の素子が破壊することを防止する、保護回路に関するものである。 The present invention relates to a protection circuit that prevents other elements from being destroyed in a chain manner when a circuit element is destroyed.
従来、整流回路の直流接続端に接続された平滑コンデンサの破壊防止として、コンデンサ両端電圧を検出し、所定の電圧値を超えた場合に整流回路の入力側に設けられたリレーを開放し、過電圧印加を防止する構成が広く知られている(例えば、特許文献1の実施の形態1を参照)。
Conventionally, to prevent the breakdown of the smoothing capacitor connected to the DC connection end of the rectifier circuit, the voltage across the capacitor is detected, and when the specified voltage value is exceeded, the relay provided on the input side of the rectifier circuit is opened, and the overvoltage A configuration for preventing application is widely known (see, for example,
以下、図面を参照しながら従来の保護回路について説明する。図2は特許文献1に記載されている保護回路の構成図である。図2において1は交流電源であり、リレー19、および力率改善用のリアクタ8を介してダイオード2〜5から成る整流回路6の交流入力端に接続される。整流回路6の直流出力端には平滑コンデンサ7および負荷11が並列に接続され、電圧検出手段11により検出された直流電圧は、比較器18により所定の過電圧設定値と比較され、過電圧と判定されるとリレー19を開放し、平滑コンデンサ7への過電圧印加を防止する。
Hereinafter, a conventional protection circuit will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of a protection circuit described in
一方、交流電源1の電圧が高く、平滑コンデンサ7の定格電圧を上げる必要が生じる場合に、図3に示すように平滑コンデンサ7a、7bを二段の直列接続とする場合がある。例えば線間電圧400V系統の交流電源の場合、整流回路の直流出力端の電圧はおよそ570Vとなるため、平滑コンデンサとしてプリント基板に搭載して用いられる一般的な電解コンデンサの定格電圧450Vを上回るため、330V定格などの電解コンデンサを直列2段接続にして、平滑コンデンサを構成する。
On the other hand, when the voltage of the
このような場合に平滑コンデンサの破壊防止手段として、従来と同一構成を適用した場合、平滑コンデンサ7a、7bそれぞれに電圧検出手段15a、15bを接続し、所定の電圧値を超えた場合に制御装置14から出力されるリレー19の駆動信号を遮断することで、平滑コンデンサ7a、7bの過電圧破壊を防止することが可能である。
In such a case, when the same configuration as the conventional one is applied as the smoothing capacitor destruction preventing means, the voltage detecting means 15a and 15b are connected to the
しかしながら前記従来の構成では、電圧検出手段が二回路必要になる上、高電位側、すなわち平滑コンデンサ7a側の両端電圧を検出する電圧検出手段は、基準電位が低電位側、すなわち平滑コンデンサ7bの正極側と同電位となるため、電圧検出手段15aおよび15b間は絶縁処理を行う必要があり、回路構成が複雑になるとともに、回路部品のコストアップを招き、かつ実装面積の増大を招くことになる。
However, the conventional configuration requires two voltage detection means, and the voltage detection means for detecting the voltage across the high potential side, that is, the
また、従来同様に図4に示すように整流回路6の直流出力端の電圧検出を行うことで、電源電圧1の電圧上昇に伴う平滑コンデンサ7a、7bへの過電圧印加は防止可能であるが、コンデンサ7a、7bのいずれか一方が短絡破壊を生じた場合、残りの一方に全ての電圧が印加されるため、過電圧による破壊を生じることになり、いわゆる連鎖破壊が生じるという課題を有していた。
In addition, by detecting the voltage at the DC output terminal of the
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、電圧検出回路の追加を必要とせず、かつ、直列接続されたいずれか一方のコンデンサに短絡破壊が生じた場合においても、他方のコンデンサを過電圧破壊させることなく保護することのできる、過電圧保護回路を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problem, does not require the addition of a voltage detection circuit, and even when one of the capacitors connected in series is short-circuited, the other capacitor is connected. An object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit capable of protecting without overvoltage destruction.
前記従来の課題を解決するために、本発明の過電圧保護回路は、直列接続された平滑コンデンサの低電位側のコンデンサの両端電圧を電圧検出手段により検出し、第一の基準電圧を上回る場合、あるいは第二の基準電圧を下回る場合に、交流電源と整流回路間に設けられたリレーを開放することにより、高電位側のコンデンサが短絡故障した場合には低電位側のコンデンサで過電圧検出を行い、低電位側のコンデンサが短絡破壊した場合には、短絡破壊自体を検出することで、高電位側のコンデンサに過電圧が印加されることを帽子することが可能となり、いずれか一方のコンデンサが短絡破壊した場合において、他方のコンデンサの過電圧破壊を防止することが可能になる。 In order to solve the conventional problem, the overvoltage protection circuit of the present invention detects the voltage across the capacitor on the low potential side of the smoothing capacitor connected in series by the voltage detection means, and exceeds the first reference voltage, Alternatively, when the voltage falls below the second reference voltage, the relay provided between the AC power supply and the rectifier circuit is opened, so that if the capacitor on the high potential side is short-circuited, overvoltage detection is performed with the capacitor on the low potential side. When a capacitor on the low potential side breaks short-circuited, it is possible to prevent overvoltage from being applied to the capacitor on the high-potential side by detecting the short-circuit breakdown itself, and either capacitor short-circuits. In the case of breakdown, overvoltage breakdown of the other capacitor can be prevented.
また、低電位側のコンデンサに印加される電圧は、高電位側のコンデンサの容量との比率で一義的に決まるため、交流電源1の異常上昇による平滑コンデンサへの過電圧印加についても、従来と同様に検出することが可能になり、過電圧による平滑コンデンサの破壊を防止可能である。
Further, since the voltage applied to the capacitor on the low potential side is uniquely determined by the ratio with the capacitance of the capacitor on the high potential side, overvoltage application to the smoothing capacitor due to an abnormal rise in the
本発明の過電圧保護回路は、直列接続された平滑コンデンサの低電位側のコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段を設け、検出された電圧が第一の基準電圧を上回る場合、および第二の基準電圧を下回る場合に、交流電源と整流回路間に設けられたリレーを開放とすることにより、低電位側コンデンサの過電圧と、低電位側コンデンサの短絡破壊を一つの電圧検出手段で検出することが可能になるため、高電位側コンデンサ、低電位側コンデンサのいずれか一方が短絡故障した場合においても、他方のコンデンサへの過電圧印加を防止することが可能となる。 The overvoltage protection circuit of the present invention is provided with voltage detection means for detecting the voltage across the capacitor on the low potential side of the smoothing capacitors connected in series, and when the detected voltage exceeds the first reference voltage, and the second When the voltage is lower than the reference voltage, open the relay provided between the AC power supply and the rectifier circuit to detect the overvoltage of the low-potential side capacitor and the short-circuit breakdown of the low-potential side capacitor with a single voltage detection means. Therefore, even when one of the high-potential side capacitor and the low-potential side capacitor is short-circuited, it is possible to prevent application of overvoltage to the other capacitor.
本発明は、交流電源と整流回路の交流入力端間に、充電リレーと限流抵抗からなる突入電流抑制回路を設けるとともに突入電流抑制回路と並列にリレーを設け、整流回路の直流出力端に、コンデンサの二段直列接続からなる平滑コンデンサを接続し、直列接続されたコンデンサの低電位側のコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出手段を設け、電圧検出手段による検出電圧を、第一の基準電圧および、第二の基準電圧と比較する第一の比較器および、第二の比較器に入力し、第一の基準電圧を上回る場合、もしくは第二の基準電圧を下回る場合には、制御装置から出力されるリレー出力信号を遮断しリレーを開放することを特徴とした過電圧保護回路であり、直列接続されたコンデンサのいずれか一方が破壊した場合において他方のコンデンサへの過電圧印加を防止することが可能になる。 The present invention provides an inrush current suppression circuit comprising a charging relay and a current limiting resistor between the AC power supply and the AC input end of the rectifier circuit, and a relay in parallel with the inrush current suppression circuit, and at the DC output end of the rectifier circuit, Connect a smoothing capacitor consisting of a two-stage series connection of capacitors, and provide voltage detection means for detecting the voltage across the capacitor on the low potential side of the series connected capacitors. The voltage detected by the voltage detection means is used as the first reference voltage. And input to the first comparator and the second comparator to be compared with the second reference voltage, and when exceeding the first reference voltage or below the second reference voltage, from the control device An overvoltage protection circuit that cuts off the output relay output signal and opens the relay. When one of the capacitors connected in series is destroyed, the other It is possible to prevent the overvoltage of the service.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明における過電圧保護回路の構成の一実施例を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an embodiment of the configuration of an overvoltage protection circuit according to the present invention.
図1において、1は交流電源、6は整流回路、9はノーマルオープン型の充電リレー9aと限流抵抗9bからなる突入電流抑制回路であり、交流電源1と整流回路6の交流入力端間に接続される。19はノーマルオープン型のリレーであり、突入電流抑制回路9に並列に接続され、制御装置14からの駆動信号によって駆動することで閉状態となる。
In FIG. 1, 1 is an AC power source, 6 is a rectifier circuit, 9 is an inrush current suppression circuit comprising a normally
7a、7bはコンデンサであり、整流回路6の直流出力端に直列接続されて平滑回路を構成するとともに、並列に接続された負荷11に電力を供給する。電圧検出手段15は低電位側のコンデンサ7bに並列に接続され、検出された電圧出力は第一の比較器18aの反転入力と第二の比較器18bの非反転入力に入力される。一方、第一の比較器18aの非反転入力には第一の基準電圧17aが、第二の比較器18bの反転入力には第二の基準電圧17bが入力され、第一の比較器18aの出力と第二の比較器18bの出力はOR接続され、制御装置14から出力されるリレー19の駆動信号に対して、AND接続される。すなわち、第一の比較器18aおよび第二の比較器18bからの出力信号は、制御装置14からのリレー19駆動信号に対して、動作許可を与える働きを持つことになる。
以上の構成において、第一の基準電圧17aは第二の基準電圧17bより高く設定されており、電圧検出手段15による検出電圧が第一の基準電圧17aを上回る場合、あるいは検出電圧が第二の基準電圧17bを下回る場合には、制御装置14からのリレー19駆動信号は遮断されて、リレー19は開放となる。
In the above configuration, the
また、突入電流抑制回路9は、制御装置14が充電リレー9aの駆動信号を与えることによって、充電リレー9aがオンとなり平滑コンデンサ7a、7bが充電される。この後にリレー19がオンとなり、負荷11への供給電流はリレー19を通ることになるため、充電リレー9aはオフとなる。
Further, in the inrush
以上の構成において、平滑コンデンサ7aが短絡故障した場合においては、整流回路6の直流出力端の電圧は、平滑コンデンサ7bに全て印加されることになるため、第一の基準電圧17aをこの電圧に設定しておくことで、電圧検出手段15、比較器18aからなる回路でリレー19の駆動信号を遮断することができ、平滑コンデンサ7bの過電圧破壊を防止することが可能になる。
In the above configuration, when the
また、平滑コンデンサ7bが短絡故障した場合においては、電圧検出手段15の検出電圧は略0Vとなるため、第二の基準電圧17bを0V付近に設定することで、電圧検出手段15、第二の比較器18bからなる回路でリレー19の駆動信号を遮断することができ、平滑コンデンサ7aの過電圧破壊を防止することが可能になる。
In addition, when the smoothing capacitor 7b is short-circuited, the detection voltage of the voltage detection means 15 is substantially 0V. Therefore, the voltage detection means 15 and the second detection voltage are set by setting the
なお、第一の基準電圧17a、第二の基準電圧17bを、それぞれ定格電圧、略0Vから余裕度を持って設定しても同様の効果を得ることが可能である。
The same effect can be obtained even if the
また、平滑コンデンサ7a、7bへの充電時には、突入電流抑制回路9の故障により平滑コンデンサ7a、7bが充電されない場合が考えられるが、この場合においても電圧検出手段15の出力電圧は略0Vとなるため、リレー19の駆動信号は遮断され、リレー19がオンすることはできなくなる。これにより、本発明の過電圧保護回路は、突入電流抑制回路9の故障検知を兼用することが可能である。
In addition, when charging the
以上のように、本発明にかかる過電圧保護回路は、平滑コンデンサにコンデンサを直列
接続した構成を用いても電圧検出手段の増加を必要とせずに、いずれか一方のコンデンサに短絡破壊が生じても、他方のコンデンサへの過電圧印加を防止することが可能になり、コンデンサの異常が生じた場合において、部品の連鎖破壊を防止することが可能となるので、300Vクラス超の高電圧の交流電源を用いる電源回路/装置の小型化に適する。
As described above, the overvoltage protection circuit according to the present invention uses a configuration in which a capacitor is connected in series to a smoothing capacitor, and even if a short-circuit breakdown occurs in any one of the capacitors without requiring an increase in voltage detection means. It is possible to prevent overvoltage from being applied to the other capacitor, and in the event of an abnormality in the capacitor, it is possible to prevent chain breakage of components. Suitable for miniaturization of power supply circuit / device to be used.
1 交流電源
2〜5 ダイオード
6 整流回路
7a、7b 平滑コンデンサ
9 突入電流抑制回路
9a 充電リレー
9b 限流抵抗
11 負荷
14 制御装置
15 電圧検出手段
17a 第一の基準電圧
17b 第二の基準電圧
18a 第一の比較器
18b 第二の比較器
19 リレー
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