JP2011135665A - 保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突入電流防止機能と電源逆接続保護機能と入力瞬断保護機能と回生電流による電圧上昇保護機能とを簡易な回路で構成できるとともに、電力損失の少ない小型で安価な保護装置を提供する。
【解決手段】突入電流防止回路４と電源逆接続保護回路５とは一つの駆動回路部５を共有するとともに、突入電流防止回路４は制御手段６の制御信号によって第１のスイッチング素子Ｑ１をオン／オフ動作するスイッチ回路８を有しており、出力電圧検出回路７により検出される電圧が所定の電圧を超えた場合には、制御手段６がスイッチ回路８を介して第１のスイッチング素子Ｑ１をオフすることにより、負荷部から直流電源Ｖｄｃに流れた回生電流を第２のスイッチング素子Ｑ２と電流制限抵抗Ｒ１とを経由して第１のコンデンサＣ１にフィードバックする放電経路が形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源と負荷部との間の電流経路中に配される保護装置に関し、特に、突入電流防止、電源逆接続保護、入力瞬断保護、回生電流による電圧上昇保護の各機能を備えた保護装置に関する。

従来、電子機器に用いられる保護装置には、各種の保護機能が用いられている。

例えば、スイッチング電源などの電源装置やモータ駆動装置では、一般的に、入力側に平滑用として用いる容量の大きい入力用コンデンサが設けられている。このため、電源投入時には、入力用コンデンサが充電される際に大きな突入電流が流れるという問題がある。安全回路を備える場合には、大きな突入電流により入力電圧が一時的に低下するという問題が発生した場合、突入電流による電圧低下を検出するとその安全回路が作動して装置の動作を停止させてしまう。また、部品への電流ストレスの観点からも、突入電流は抑制する必要がある。このような不都合を回避するため、従来、これらの装置には、突入電流を防止するための各種の保護対策が行われてきた。

また、これらの装置を電源ラインに接続する場合、直流電源部の入力端子と電源ラインとの極性を逆にしてしまうことが考えられる。このように直流電源部が逆接続されると、装置は破壊されるおそれがある。

これに対して、簡易的には、入力ラインに逆流阻止用のダイオードを挿入して、逆接続時に装置を保護することが考えられるが、大容量の装置においては、ダイオードによる熱損失等が問題となるため、ダイオードを用いることは好ましくない。

さらに、直流電源部の入力電圧が瞬断した場合、入力用コンデンサに蓄積された電荷が放電されて急激に減少する。このため、復電した時には入力用コンデンサに入力電圧が直接印加されることとなり過大な突入電流が流れる。このような事態は装置にとって好ましいことではなく、この過大な突入電流は接続される電子機器に影響を与える可能性がある。

従来、このような課題を解決するため、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて、突入電流防止と電源逆接続保護と入力瞬断保護を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、入力コンデンサに対する突入電力の入力防止、直流入力電源の逆接続に対する保護、入力電圧低下時の誤動作の防止、及び入力瞬断における出力電圧の保持の各機能を併せ持つ回路構成を有し、直流入力電源の負極側端子と入力コンデンサの負極側端子の間に、直流入力電源の逆接続に対する保護のための第１のＭＯＳＦＥＴと、入力電流を検出するための入力電流検出用抵抗と、入力コンデンサに対する突入電力の入力防止のための第２のＭＯＳＦＥＴとが直列に接続されているＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路が開示されている。

特許文献１の発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路では、入力電源の投入時に入力コンデンサに流れる突入電流を第１，第２のＭＯＳＦＥＴで制限すると共に、第１，第２のＭＯＳＦＥＴに流れる電流を、電流検出用抵抗を用いて制御用トランジスタで検出し、第１，第２のＭＯＳＦＥＴの等価抵抗を制御しているので、電源投入時の突入電流を一定の値にするようにしている。
また、入力電源の正負極が逆に接続された場合は、第１のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードにより電流が流れないため、第１のＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にバイアス電圧が印加されず、第１のＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間はオフの状態となり、これ以後の回路に電圧が印加されず、入力電源の逆接続に対しＤＣ−ＤＣコンバータの入力に逆電圧が印加されることなく保護するようにしている。
さらに、入力電圧がショート状態で瞬断して入力電圧が低下した場合、ＮＰＮトランジスタが動作して第２のＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間をオフするため、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧が入力コンデンサの両端の電圧に保持されて、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧は直ぐに低下しないので、出力電圧が一定の時間保持されるようにしている。

特許第３０２２８６１号公報

しかしながら、特許文献１の発明に係るＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路は、次のような問題がある。
すなわち、特許文献１のＤＣ−ＤＣコンバータの入力回路のように、突入電流防止のために電流検出用抵抗を用いる方法では、電流検出用抵抗による電力損失が電流の二乗に正比例して大きくなるため、大電流を流す必要がある装置では、この電力損失は無視できない値となってしまうという問題がある。

また、例えば、駆動する負荷がモータのような誘導性負荷の場合、ブレーキにより回転数を急激に低下させると、誘導電圧により生ずる回生電流が負荷側から入力電源側に流れ、入力コンデンサの電位を上昇させるため、この結果、ＭＯＳＦＥＴが定格電圧を超えてしまい破壊に至る、あるいは、ストレスを受けるという問題がある。
このような不具合に対しては、従来、入力電圧の上限値を超える異常電圧が検出された場合、入力コンデンサの両端をＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタなどで短絡するようにして放電させ、回生電流による電圧上昇から保護する回路を設ける方法があるが、この方法には以下に記述する問題がある。

図５は、上記の従来の回生電流による電圧上昇保護回路を備えた保護装置の一例を示すブロック図である。
図５に示す保護装置１０１は、直流電源Ｖｄｃと負荷部（電力変換手段１０２および負荷１０３）との間の電流経路中に配されており、突入電流防止回路１０４と、電源逆接続保護回路１０５と、出力電圧検出回路１０７と、電圧上昇保護回路１１０と、突入電流防止回路１０４と電源逆接続保護回路１０５と電圧上昇保護回路１１０とを制御可能な制御手段（マイクロコンピュータ）１０６と、入力コンデンサＣ１０１とを備えている。電圧上昇保護回路１１０は、ＭＯＳＦＥＴからなる放電用スイッチング素子Ｑｄと、放電用スイッチング素子Ｑｄの寄生ダイオードＤｄと、放電用スイッチング素子Ｑｄに直列に接続された電流制限抵抗Ｒｄとを備えている。マイクロコンピュータ１０６においては、入力端子Ｓ１が出力電圧検出回路１０７に接続され、出力端子Ｓ２が出力電圧検出回路１０７に接続され、出力端子Ｓ３が突入電流防止回路１０４に接続され、出力端子Ｓ４が電源逆接続保護回路１０５に接続されている。
保護装置１０１では、出力電圧検出回路１０７により直流電源Ｖｄｃの入力電圧の上限値を超える異常電圧が検出された場合、検出された電圧がマイクロコンピュータ１０６の入力ポートＳ１に入力され、マイクロコンピュータ１０６は、出力ポートＳ２から電圧上昇保護回路１１０の放電用スイッチング素子Ｑｄのゲート端子に出力信号を出力し、放電用スイッチング素子Ｑｄをオン動作させる。これにより、入力コンデンサＣ１０１の両端は短絡され、回生電流は直流電源Ｖｄｃには流れず、電流制限抵抗Ｒｄ、放電用スイッチング素子Ｑｄに流れる。この結果、入力コンデンサＣ１０１の電位Ｖｃは上昇せず、突入電流防止回路１０４および電源逆接続保護回路１０５に用いられるＭＯＳＦＥＴの破壊あるいはストレスなどの影響を回避することができる。

しかしながら、上記の電圧上昇保護回路１１０による保護方法では、負荷のインダクタンスが大きく、入力側に回生する電流が大きい場合には、放電用スイッチング素子Ｑｄとして電流定格の比較的大きな半導体素子を用いる必要があり、回路コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、突入電流防止機能と電源逆接続保護機能と入力瞬断保護機能と回生電流による電圧上昇保護機能とをきわめて簡易な回路で構成できるとともに、電力損失の少ない小型で安価な保護装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による保護装置は、直流電源と、電力変換手段を含む負荷部との間の電流経路中に配される保護装置であって、第１のスイッチング素子と該第１のスイッチング素子に並列に接続された電流制限抵抗とを含み、過大な突入電流が流れるのを防止する突入電流防止回路と、前記第１のスイッチング素子と逆極性で直列に接続した第２のスイッチング素子を含み、前記直流電源の極性が逆に接続されたときに電流の流れを遮断する電源逆接続保護回路と、前記突入電流防止回路および前記電源逆接続保護回路の動作を制御する制御手段と、前記負荷部に印加される電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記負荷部に並列に接続される第１のコンデンサとを備え、前記突入電流防止回路と前記電源逆接続保護回路とは一つの駆動回路部を共有するとともに、前記突入電流防止回路は前記制御手段の制御信号によって前記第１のスイッチング素子をオン・オフ動作するスイッチ回路を有しており、前記出力電圧検出回路により検出される電圧が所定の電圧を超えた場合には、前記制御手段が前記スイッチ回路を介して前記第１のスイッチング素子をオフすることにより、前記負荷部から前記直流電源に流れた回生電流を前記第２のスイッチング素子と前記電流制限抵抗とを経由して前記第１のコンデンサにフィードバックする放電経路が形成されることを特徴とする（請求項１）。

また、請求項１に記載の保護装置において、前記駆動回路部は、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に並列に接続されて第１の抵抗素子と第１のダイオードと第２のコンデンサとにより形成される並列回路と該並列回路に直列に接続される第２の抵抗素子とからなることを特徴とする（請求項２）。

また、請求項１または２に記載の保護装置において、前記スイッチ回路は、半導体素子からなる第３のスイッチング素子を含むことを特徴とする（請求項３）。

また、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護装置において、前記直流電源の負極端子と前記第２のスイッチング素子の駆動信号が印加される端子との間に接続されて、前記直流電源からの入力が瞬断したときに、前記制御手段からの制御信号を受けて前記第２のスイッチング素子をオフすることで前記第１のコンデンサからの放電を阻止するように作用する第４のスイッチング素子をさらに備えることを特徴とする（請求項４）。

本発明に係る保護装置は、以上のように構成したため、突入電流防止機能と電源逆接続保護機能と入力瞬断保護機能と回生電流による電圧上昇保護機能とをきわめて簡易な回路で構成できるとともに、電力損失の少ない小型で安価な保護装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る保護装置の要部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る保護装置の要部の具体例を示す回路構成図である。 本発明の一実施形態に係る保護装置において、回生電流による電圧上昇時に形成される放電経路を説明する等価回路図である。 本発明の別の実施形態に係る保護装置の要部を示す回路構成図である。 従来の回生電流による電圧上昇保護回路を備える保護装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。尚、各図において同一の構成要素には同一の符号を付し、各実施形態の説明において重複する部分の説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る保護装置１の要部を示すブロック図、図２は本発明の第１実施形態に係る保護装置１の要部の具体例を示す回路構成図はである。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る保護装置１は、直流電源Ｖｄｃと、電力変換手段２と負荷３を含む負荷部との間の電流経路中に配置され、突入電流防止回路４と、電源逆接続保護回路５と、制御手段（マイクロコンピュータ）６と、出力電圧検出回路７と、負荷部に並列に接続された入力コンデンサ（第１のコンデンサ）Ｃ１とを備えている。尚、電力変換手段２は、半導体素子をスイッチングすることにより電力を変換する回路であり、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、インバータ回路などを指す。

突入電流防止回路４は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子（第１のスイッチング素子）Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１に並列に接続された抵抗素子（電流制限抵抗）Ｒ１と、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続され、マイクロコンピュータ６からの出力信号によりスイッチング素子Ｑ１をオン／オフ動作するスイッチ回路８と、電源逆接続保護回路５と共有する駆動回路部９を備えている。駆動回路部９は、例えば直流電源Ｖｄｃから生成した二次電源Ｖｃｃによって駆動される。また、スイッチング素子Ｑ１は、ソース−ドレイン間に寄生ダイオードＤ１を有する。

電源逆接続保護回路５は、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子（第２のスイッチング素子）Ｑ２と、突入電流防止回路４と共有する駆動回路部８を備えている。また、スイッチング素子Ｑ２は、ソース−ドレイン間に寄生ダイオードＤ２を有する。

図２を用いて、図１の各ブロックの回路構成例について詳細に説明する。

図２に示すように、保護装置１ａの突入電流防止回路４においては、スイッチング素子Ｑ１は、直流電源Ｖｄｃの負極側に配置されており、そのソース端子が電源逆接続保護回路５のスイッチング素子Ｑ２のソース端子に、ドレイン端子が負荷３の一端に接続されている。スイッチ回路８は、トランジスタからなるスイッチング素子（第３のスイッチング素子）Ｑ３を備え、そのエミッタ端子はスイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続され、ベース端子は抵抗素子Ｒ２を介してマイクロコンピュータ６の出力ポートＳ２に接続されている。駆動回路部９は並列に接続されたツェナーダイオードＤ３とコンデンサ（第２のコンデンサ）Ｃ２と抵抗素子（第１の抵抗素子）Ｒ３からなる並列回路と、この並列回路の一端に直列に接続された抵抗素子（第２の抵抗素子）Ｒ４とを備えており、並列回路の他端はスイッチング素子Ｑ１のソース端子に接続されている。抵抗素子Ｒ４の並列回路に接続されていない一端は二次電源Ｖｃｃに接続されている。また、並列回路と抵抗素子Ｒ４の接続点にはスイッチング素子Ｑ３のコレクタ端子が接続されている。

電源逆接続保護回路５において、スイッチング素子Ｑ２は、ドレイン端子が直流電源Ｖｄｃの負極端子に接続され、ゲート端子が駆動回路部９における並列回路と抵抗素子Ｒ４の接続点に接続されている。

出力電圧検出回路７は、直流電源Ｖｄｃの正極端子とグランド間に直列接続した抵抗素子Ｒ５,Ｒ６からなり、抵抗素子Ｒ５，Ｒ６の接続点はマイクロコンピュータ６の入力端子Ｓ１に接続されている。

次に、保護装置１ａにおける各保護機能の動作について説明する。

まず、突入電流防止動作について説明する。図２において、直流電源Ｖｄｃより入力電圧の投入後、コンデンサＣ１への充電電流は直流電源Ｖｄｃの正極側からコンデンサＣ１、電流制限抵抗Ｒ１、スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２を通って直流電源Ｖｄｃの負極端子へ流れる。電源投入直後は、このルートで流れる電流のピーク値が電流制限抵抗Ｒ１の抵抗値で制限されるため、過大な突入電流は流れない。その後、直流電源Ｖｄｃから生成した二次電源Ｖｃｃの電圧が印加され、抵抗素子Ｒ４，Ｒ３に電流が流れて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート−ソース間に電位を発生させる。二次電源Ｖｃｃの電圧は、抵抗素子Ｒ４とコンデンサＣ２の値によって決まる時定数でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート−ソース間に徐々に増加しながら加えられるため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はゆっくりと導通される。このとき、スイッチング素子Ｑ３もマイクロコンピュータ６の出力ポートＳ２からの出力信号にてスイッチング素子Ｑ１と同時にオン動作される。負荷３に電流が流れ始めた時点では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は完全に立ち上がっておらず、内部抵抗を有しているため、ピーク電流の発生が抑制され、その結果、過大な突入電流の流入を防止できる。尚、時定数Ｔは以下の式（１）で求められる。
Ｔ＝Ｒ４×Ｃ２ ・・・（１）
尚、ツェナーダイオードＤ３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に所定以上の電圧が印加されないように機能する過電圧保護素子として用いられている。
スイッチング素子Ｑ１が完全に立ち上がっていない間は、スイッチング素子Ｑ１のインピーダンスが高いため、この期間は、スイッチング素子Ｑ１と電流制限抵抗Ｒ１との合成抵抗が高くなり、コンデンサＣ１に流れる電流はピークが抑制される。
その後、スイッチング素子Ｑ１およびスイッチング素子Ｑ２が完全にオンすると、コンデンサＣ１への充電電流は直流電源Ｖｄｃの正極側からコンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ２を通って直流電源Ｖｄｃの負極端子へ流れる。
以上のようにして、ピーク電流の発生が抑制され、過大な突入電流の流入を防止できる。

次に、電源逆接続保護動作について説明する。図２において、直流電源Ｖｄｃの正負極が正常に接続されている場合は、入力電圧が投入されると、入力コンデンサＣ１と負荷部、電流制限抵抗Ｒ１、スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２を通して回路に電流が流れる。その後、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンされ、電流は負荷３からスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に流れる。

直流電源Ｖｄｃの正負極が逆に接続されている場合は、スイッチング素子Ｑ２の寄生ダイオードＤ２により電流が流れないため、スイッチング素子Ｑ２のゲート−ソース間にバイアス電圧が印加されず、スイッチング素子Ｑ２はオフの状態のままとなるため、電流の流れる経路が形成されず、直流電源Ｖｄｃの逆接続に対して負荷部に逆電圧が印加されることなく保護することができる。

次に、入力瞬断保護動作について説明する。図２において、直流電源Ｖｄｃからの入力電圧が短絡状態で瞬断して入力電圧が低下した場合、マイクロコンピュータ６は、入力ポートＳ１に入力される出力電圧検出回路７からの出力信号がＬｏｗレベルとなることで瞬断したことを検知する。その後、マイクロコンピュータ６より二次電源Ｖｃｃが遮断されるように指令が出され、駆動回路部９は二次電源Ｖｃｃからの電圧の供給が断たれる。これによって、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態となり、入力コンデンサＣ１の電荷の放電経路が遮断される。この結果、保護装置１ａの出力電圧は直ぐに低下せず、一定の時間保持される。
尚、本実施形態では、マイクロコンピュータ６は、二次電源Ｖｃｃとは別の電源にて駆動されているため、二次電源Ｖｃｃが生成されなくなった場合でも、マイクロコンピュータ６は、正常に動作する。

次に、回生電流による電圧上昇保護動作について説明する。図２に示すように、保護装置１ａでは、突入電流防止回路４のスイッチング素子Ｑ１に並列に接続された電流制限抵抗Ｒ１が備えられている。先述したように、回路内に誘導電圧による回生電流が発生した場合、保護装置１ａでは、スイッチング素子Ｑ２と電流制限抵抗Ｒ１の経路で放電電流を流すことにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の破壊あるいはストレスなどの影響を回避することができる。

回生電流による電圧上昇保護の具体的な動作について、図３を用いて説明する。図３は、保護装置１ａにおいて、回生電流による電圧上昇時に形成される放電経路を説明する等価回路図である。

回生電流が発生し、入力コンデンサＣ１の電位Ｖｃが上昇して入力電源Ｖｄｃの電圧を上回った場合、マイクロコンピュータ６は、出力ポートＳ２からＬｏｗレベルの出力信号を出力し、スイッチング素子Ｑ３をオフ動作させる。この結果、スイッチング素子Ｑ１がオフ状態になる。これにより、回生電流は、図３に示すように、電源（Ｖｃ−Ｖｄｃ）を介してスイッチング素子Ｑ２、電流制限抵抗Ｒ１を流れて入力コンデンサＣ１に戻る経路が形成される。この結果、入力コンデンサＣ１の電荷は電流制限抵抗Ｒ１で消費され、入力コンデンサＣ１の電位Ｖｃの上昇が抑制されるため、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の破壊あるいはストレスなどの影響を回避することができる。このように、電流制限抵抗Ｒ１は、回生電流による電圧上昇保護動作時には、放電抵抗として機能する。

上記のように、保護装置１ａは、突入電流防止回路４のスイッチング素子Ｑ１に並列接続された電流制限抵抗Ｒ１とスイッチング素子Ｑ１をオン／オフ動作可能なスイッチ回路８を備えるようにしたため、出力電圧検出回路７により検出される電圧が所定の電圧を超えた場合には、マイクロコンピュータ６がスイッチ回路８を介してスイッチング素子Ｑ１をオフすることにより、負荷部から直流電源に流れた回生電流をスイッチング素子Ｑ２と電流制限抵抗Ｒ１とを経由して入力コンデンサＣ１にフィードバックする放電経路が形成されることが可能となり、簡易で安価な構成でありながら回生電流による電圧上昇を保護することができる。

また、保護装置１ａでは、突入電流防止回路４と電源逆接続保護回路５とが、一つの駆動回路を駆動回路部５として共有する構成としたため、回路の簡素化が可能となり、保護装置を小型で安価なものとすることができる。

また、保護装置１ａでは、従来の保護装置で用いられていた突入電流を検出するための電流検出用抵抗を備えていないため、それによって消費される電力損失をなくすことができる。

以上のように、本実施形態に係る保護装置１ａは、突入電流防止機能と電源逆接続保護機能と入力瞬断保護機能と回生電流による電圧上昇保護機能とをきわめて簡易な回路で構成できるとともに、電力損失の少ない小型で安価な保護装置を提供することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る保護装置１ｂの回路構成を示す図である。尚、図４において、図２と共通する構成要素には同一符号を付すとともに、以下の説明において、上述した保護装置１ａと重複する部分の説明は省略する。

図４に示す保護装置１ｂでは、スイッチング素子Ｑ２のドレイン−ゲート間にトランジスタからなるスイッチング素子（第４のスイッチング素子）Ｑ４が接続されており、スイッチング素子Ｑ４のベース端子には抵抗素子Ｒ７を介してマイクロコンピュータ６の出力ポートＳ３が接続されている。また、マイクロコンピュータ６は、二次電源Ｖｃｃを利用して駆動されている。上記以外は、保護装置１ａと同様な構成である。

保護装置１ｂでは、入力瞬断保護動作が保護装置１ａと異なる。保護装置１ｂの入力瞬断保護動作について、以下に説明する。

保護装置１ｂにおいて、定常動作時は、マイクロコンピュータ６の出力ポートＳ３からＬｏｗレベルの出力信号がスイッチング素子Ｑ４のベース端子に出力されており、スイッチング素子Ｑ４はオフしている。図４において、直流電源Ｖｄｃからの入力電圧が短絡状態で瞬断して入力電圧が低下した場合、マイクロコンピュータ６は、入力ポートＳ１に入力される出力電圧検出回路７からの出力信号がＬｏｗレベルとなることで瞬断したことを検知する。その後、マイクロコンピュータ６は、出力ポートＳ３からの出力信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換えて、スイッチング素子Ｑ４のベース端子に出力する。その結果、スイッチング素子Ｑ４はオン動作に切り換えられ、二次電源Ｖｃｃからスイッチング素子Ｑ２への電圧供給が断たれるため、スイッチング素子Ｑ２がオフ状態となり、入力コンデンサＣ１の電荷の放電経路が遮断される。この結果、保護装置１ｂの出力電圧は直ぐに低下せず、一定の時間保持される。
尚、本実施形態では、マイクロコンピュータ６は、上述のように、二次電源Ｖｃｃを利用して駆動されているが、入力瞬断保護機能が動作したとしても、二次電源Ｖｃｃからの電圧供給が絶たれないため、その動作を維持することが可能となる。

保護装置１ｂでは、上記の入力瞬断保護動作以外は保護装置１ａと同様で有るため、保護装置１ａと同様に、突入電流防止機能と電源逆接続保護機能と入力瞬断保護機能と回生電流による電圧上昇保護機能とをきわめて簡易な回路で構成できるとともに、電力損失の少ない小型で安価な保護装置を提供することができる。
また、入力瞬断保護動作において、二次電源Ｖｃｃを生成される状態のまま、スイッチング素子４によってスイッチング素子Ｑ２をオフ状態に切り換えるようにしたため、マイクロコンピュータ６の駆動電源として、突入電流防止回路４と電源逆接続回路５とに用いられる二次電源Ｖｃｃを流用することが可能となる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の回路構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の第１，第２実施形態では、制御手段６はマイクロコンピュータとしたが、これに限定されるものではなく、ＤＳＰやＦＰＧＡなどのプログラマブルデバイスを用いることができる。

また、駆動回路部９の駆動電源として用いられる二次電源Ｖｃｃは、必ずしも直流電源Ｖｄｃを直接利用する必要はなく、直流電源Ｖｄｃから間接的に生成した電源部から供給される電源であってもよい。

１，１ａ，１ｂ：保護装置、２：電力変換手段、３：負荷、４：突入電流防止回路、５：電源逆接続保護回路、６：制御手段（マイクロコンピュータ）、７：出力電圧検出回路、８：スイッチ回路、９：駆動回路部、Ｃ１：入力コンデンサ（第１のコンデンサ）、Ｃ２：コンデンサ（第２のコンデンサ）、Ｑ１：スイッチング素子（第１のスイッチング素子）、Ｑ２：スイッチング素子（第２のスイッチング素子）、Ｑ３：スイッチング素子（第３のスイッチング素子）、Ｑ４：スイッチング素子（第４のスイッチング素子）、Ｄ１，Ｄ２：寄生ダイオード、Ｄ３：ツェナーダイオード、Ｒ１：抵抗素子（電流制限抵抗）、Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７：抵抗素子、Ｒ３：抵抗素子（第１の抵抗素子）、Ｒ４：抵抗素子（第２の抵抗素子）、Ｖｄｃ：直流電源、Ｖｃｃ：二次電源

Claims (4)

1. 直流電源と、電力変換手段を含む負荷部との間の電流経路中に配される保護装置であって、
   第１のスイッチング素子と該第１のスイッチング素子に並列に接続された電流制限抵抗とを含み、過大な突入電流が流れるのを防止する突入電流防止回路と、前記第１のスイッチング素子と逆極性で直列に接続した第２のスイッチング素子を含み、前記直流電源の極性が逆に接続されたときに電流の流れを遮断する電源逆接続保護回路と、前記突入電流防止回路および前記電源逆接続保護回路の動作を制御する制御手段と、前記負荷部に印加される電圧を検出する出力電圧検出回路と、前記負荷部に並列に接続される第１のコンデンサとを備え、
   前記突入電流防止回路と前記電源逆接続保護回路とは一つの駆動回路部を共有するとともに、前記突入電流防止回路は前記制御手段の制御信号によって前記第１のスイッチング素子をオン／オフ動作するスイッチ回路を有しており、
   前記出力電圧検出回路により検出される電圧が所定の電圧を超えた場合には、前記制御手段が前記スイッチ回路を介して前記第１のスイッチング素子をオフすることにより、前記負荷部から前記直流電源に流れた回生電流を前記第２のスイッチング素子と前記電流制限抵抗とを経由して前記第１のコンデンサにフィードバックする放電経路が形成されることを特徴とする保護装置。
2. 前記駆動回路部は、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に並列に接続されて第１の抵抗素子と第１のダイオードと第２のコンデンサとにより形成される並列回路と該並列回路に直列に接続される第２の抵抗素子とからなることを特徴とする請求項１に記載の保護装置。
3. 前記スイッチ回路は、半導体素子からなる第３のスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の保護装置。
4. 前記直流電源の負極端子と前記第２のスイッチング素子の駆動信号が印加される端子との間に接続されて、前記直流電源からの入力が瞬断したときに、前記制御手段からの制御信号を受けて前記第２のスイッチング素子をオフすることで前記第１のコンデンサからの放電を阻止するように作用する第４のスイッチング素子をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護装置。
   

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