JPH02193521A - 半導体遮断装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電気回路の開閉を行なう半導体遮断装置、
特にトリップ制御回路の構成が簡単で、しかもトリップ
カーブの調整も簡単な半導体遮断装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 第４図は、例えば「ピーイーニスシー７５レコード　（
ＰＥＳＣ）５　ＲＥＣＯＲＤ）Ｊの第１５１〜１６０ペ
ージに掲載されたデイ−・イー・ベーカ　（Ｄ、Ｅ、Ｂ
ａｋｅｒ）著の論文“３種類の固体遠隔電力制御器゛°
における従来の半導体遮断装置を示す回路図である０図
において、（１）は直流電源、（２）はこの直流電源（
１）から給電される負荷、（３）は直流電源（１）と負
荷（２）の間に接続されて電源電流の開閉を行なうスイ
ッチ要素である第１トランジスタ、（４）はこの第１ト
ランジスタ（３）に接続されてそのベース電流ＩＢ３を
供給する第２トランジスタ、（５）はこの第２トランジ
スタ（４）に接続されてそのベース電流ＩＢ＋が供給さ
れる第３トランジスタ、（６）はこの第３トランジスタ
（５）に接続されてＩＢ＋を制限する第１抵抗、（７）
は第３トランジスタ（５）に接続されてそのベース電流
ＩＢ２を制限する第２抵抗、（８）は第３トランジスタ
（５）のベース電流ＩＢ２を制御する通常制御回路とト
リップ制御回路を含むベースドライブ制御回路、（９）
はこのベースドライブ制御回路（８）に接続され、外部
より遮断器ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号が供給された時ベース
ドライブ制御回路（８）にＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号を供給
する第４トランジスタ、（１０）〜（１５）は第１トラ
ンジスタ（３）にベース電流１８３を供給するためのベ
ースドライブ電源用の構成部品であり、（１０）は変圧
器、（１１）、（１２）はこの変圧器（１０）の１次側
に接続された第５、第６トランジスタ、（１３）はこれ
らトランジスタ（１１）、（１２）と第４トランジスタ
（９）との間に接続された第３抵抗、（１４）、（１５
）は変圧器（１０）の２次側と第２トランジスタ（４）
　との間に接続された第１、第２ダイオードである。（
１６）は直流電源（１）と第１トランジスタ（３）との
間に接続され、遮断器（図示しない）に流れる電流を検
出し、かっこの電流に比例した電圧信号に変換する電流
センサである。

次に、第５図に示す従来の半導体遮断装置のトリップカ
ーブを参照しながら、第４図の半導体遮断装置の動作を
説明する。

従来の半導体遮断装置において、負荷（２）は定格負荷
であるとする。外部より第４トランジスタ（９）のベー
スに遮断器ＯＮ信号が供給されると、第４トランジスタ
（９）はＯＮＬ、第３抵抗（１３）の一端が直流電源（
１）の０電位と接続される。一方、第５、第６トランジ
スタ（１１）、（１２）には、信号源（図示しない）か
らそれぞれある一定周期で交互にＯＮ１０　Ｆ　Ｆ信号
が入力されており、第３抵抗（１３）の一端が０電位と
なることにより、変圧器（１０）に交流電圧が発生する
。この交流電圧は、第１、第２ダイオード（１４）、（
１５）によって直流に変換され、第２トランジスタ（４
）のエミッタと第１トランジスタ（３）のコレクタとの
間に供給される。

また、第４トランジスタ（９）がＯＮすると、ベースド
ライブ制御回路（８）の端子りに遮断器ＯＮ信号が入力
され、ベースドライブ制御回路（８）により第３トラン
ジスタ（５）にベース電流ＩＢ２が流れる。このベース
電流ＩＢ２により第３トランジスタ（５）はＯＮＬ、第
２トランジスタ（４）にベース電流ＩＢｔが流れる。こ
のベース電流ＩＢｌにより第２トランジスタ（４）はＯ
ＮＬ、第１トランジスタ（３）にベース電流ＩＢ３を流
す、このベース電流ＩＢ３により第１トランジスタ（３
）はＯＮＬ、直流電源（１）から負荷（２）に向かって
電流が流れる。言いかえれば、この時に半導体遮断装置
はＯＮＬ、そしてベースドライブ制御回路（８）は第１
トランジスタ（３）が飽和領域で動作するように十分な
ベース電流ＩＢ３を供給させる。

また、遮断器ＯＦＦ信号が供給されると第４トランジス
タ（９）はＯＦＦとなり、このＯＦＦ信号がベースドラ
イブ制御回路（８）の端子りに入力されることによりベ
ースドライブ制御回路（８）は第３トランジスタ（５）
のベース電流ＩＢ２の値を０にする。この結果第３トラ
ンジスタ（５）は０ＦＦＬ、続いて第２、第１トランジ
スタ（４）、（３）もＯＦＦとなる。この時に遮断器に
流れる電流の値は０となり、半導体遮断装置はＯＦＦす
る。

次に、負荷（２）に流れる電流が定格電流を超えた場合
について説明すれば、第５図のトリップカーブは、遮断
器に流れる電流とその＠流におけるトリップ時間を示す
ものであり、点線は遮断器の仕様のトリップカーブ、実
線は実機に使用した近似のトリップカーブである０例え
ば実線において、遮断器に流れる電流！＝１６Ａの時、
トリップ時間Ｔは０．０２　秒である。トリップ時間Ｔ
と電流■の関係は、仕様ではＴ　　　５− ７２　６２　　実機で Ｔ＝１贋仔［１である。

ここで実機と仕様の関係式を比較すると、実機のそれは
分母に掛算の項を含まないことがら、この関係式を電気
回路に構成する時、回路を簡単化することが出来、また
温度ドリフトによる影響が小さい等の特徴をもっている
。しかし、従来の半導体遮断装置では、トリップ時間を
決定する関係式に分母と分子の全体として割算要素を含
んでぃることから、トリップ制御回路（８）の構成が複
雑になること、またトリップカーブの調整が難しい等の
問題点があった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の半導体遮断装置では、負荷に流れる電流が定格電
流を超えた時、その電流に応じて遮断器がＯＦＦするま
でのトリップ時間を決定する回路に割算要素を含んでい
るために割算器を必要とすること、半導体遮断装置のト
リップ制御回路の構成が複雑になること、またトリップ
カーブの調整が難しい等の問題点があった。

この発明は、上述したような問題点を解決するためにな
されたもので、前述のトリップ時間を決定する回路に割
算器を含まないようにし、トリ・ノブ制御回路を比較的
簡単に構成できるとともにトリップカーブの調整が容易
な半導体遮断装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体遮断装置は、その通電電流が定格
電流を超えた場合、その電流の領域を複数に分割する回
路と、上記電流領域におけるトリップ時間を決定する回
路と、この状態が決定した時間以上続くと遮断器ＯＦＦ
信号を発生する回路とから成るトリップ制御回路を設け
たものである。

［作用］ この発明においては、半導体遮断装置に流れる電流が定
格電流を超えた場合、その電流領域において求めたトリ
ップ時間とその電流が遮断器に流れる時間とを比較し、
トリップ時間以上遮断器電流が流れた時、トリップ制御
回路は遮断器ＯＦＦ信号を出力し、半導体遮断装置をＯ
ＦＦする。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を一部ブロック図で示す回
路図であり、第４図中のベースドライブ制御回路（８）
に含まれるトリップ制御回路に相当し、Ｌ　、Ｍ　、Ｎ
は同様の信号が入力される端子である。なお、ここでは
定格電流を超えた電流の領域すなわち電流領域を４つに
分割した場合について説明する。

端子Ｍには、遮断器に流れる電流を電流センサ（１６）
で変換した電圧信号が入力される。　（１９）〜（２３
）は定格電流を超えた電流領域を設定する電圧設定器、
（２４）〜（２８）は電流センサ出力電圧とそれぞれの
電圧設定器（１９）〜（２３）の電圧とを比較する電圧
比較器、（２９）はトリップ時間を求めるための基準と
なる発振器、（３０）はこの発振器（２９）に接続され
てそのクロックパルス出力をカウントするカウンタ回路
、（３１）は電圧比較器（２４）〜（２８）の出力信号
と、カウンタ回路（３０）の内部状態と、遮断器ＯＮ信
号りとによりベースドライブ制御回路（８）へのＯＮ１
０　Ｆ　Ｆ信号を決定し端子Ｎへ供給する判別回路であ
る。

次に、第２図に示すトリップカーブおよび第３図の波形
図を参照しながら、第１図に示したこの発明の一実施例
における動作を説明する。

第２図はこの発明の半導体遮断装置のトリップカーブで
あり、点線は遮断器の仕様のトリップカーブ、実線は本
実施例におけるトリップカーブである。ここでは、定格
電流Ｉｓを超えた電流の領域を４つに分割し、それぞれ
電流領域ＩＳ〜１１．１１〜Ｉ２、■２〜Ｉ３、■３〜
■４とした０本実施例のトリップカーブでは、電流領域
１３〜Ｉ４でのトリップ時間は０．０１　秒、電流領域
１２〜Ｉ３でのトリップ時間は０．１　秒、電流領域１
１〜Ｉ２でのトリップ時間は１秒、電流領域ＩＳ〜１１
でのトリップ時間は１０秒となる０本実施例ではこのよ
うに半導体遮断装置のトリップカーブを実線で示すトリ
ップカーブに近似したものである。

本実施例を説明する上において、遮断器に流れる電流が
電流領域１１〜Ｉ２にあるものとする。遮断器に流れる
電流は電流センサ（１６）によって電圧に変換され、端
子Ｍに入力される。この電圧と電圧設定器（１９）〜（
２３）で設定された電圧とが、それぞれ電圧比較器（２
４）〜（２８）によって比較され、それぞれの出力（ｅ
）〜（ｉ）が判別回路（３１）に入力される０判別回路
（３１）は、これら入力により、遮断器に流れている電
流の領域が電流領域１１〜Ｉ２であると判別し、カウン
タ回路（３０）にカウント指令（ａ）を出力するととも
に、電流領域！１〜■２のトリップ時間（１秒）を求め
る。

カウンタ回路（３０）は、このカウント指令（ａ）によ
り、発振器（２９）からのクロックパルス出力（ｂ）を
カウントする。その時のカウンタ回路（３０）の内部状
Ｂ（ｃ）は判別回路（３１）に入力される０判別回路（
３１）はこの値とあらかじめ求めたトリップ時間とを比
較し、内部状態（ｃ）の方があらかじめ求めたトリップ
時間より大きくなるとベースドライブ制御回路（８）へ
のＯＮ／ＯＦＦ信号（ｄ）をＯＦＦにする。その結果半
導体遮断装置の構成部品である諸トランジスタにベース
電流は流れなくなり、トランジスタは０ＦＦＬ、半導体
遮断装置はＯＦＦとなる。ここで説明した一連の動作は
第３図の波形図に示しである。

以上の説明は電流領域■１〜工２の場合であるが、電流
領域Ｉｓ〜１１、Ｉ２〜Ｉ３、Ｉ　３〜Ｉ　４において
も、判別回路（３１）は、電圧比較器（２４）〜（２８
）の出力によりそれぞれの電流領域を判別し、それぞれ
の電流領域におけるトリップ時間を求めることにより、
電流領域１１〜Ｉ２の場合と同様の動作を行なう。

以上が発明の一実施例の動作の説明であるが、従来例の
ように遮断器のトリップ時間を決定する回路に割算器を
含まないのでトリップ制御回路を比較的簡単に構成出来
、かつ遮断器トリップカーブの設定が簡単に行なえる。

なお、上記実施例では、定格電流を超えた電流の領域を
４つに分割した場合について述べたが、実機のトリップ
カーブを遮断器の仕様に極力近づけるためにさらに分割
数を増やして精度が上がるように構成してもよいし、逆
にもう少し精度を下げても良い場合は分割数を減らせば
よい。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、この発明は、半導体遮断装置に
流れる電流が定格電流を超えた場合、この電流の領域を
複数に分割する回路と、電流領域におけるトリップ時間
を決定する回路と、この状態が決定した時間以上続くと
遮断器ＯＦＦ信号を発生する回路とから成るトリップ制
御回路を設け、割算器を含まない回路構成にしたので、
トリップ制御回路が簡単でかつトリップカーブの調整も
簡単なものが得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例におけるトリップ制御回路
を一部ブロック図で示す回路図、第２図はこの発明の半
導体遮断装置のトリップカーブを示す図、第３図はこの
発明の詳細な説明するための波形図、第４図は従来の半
導体遮断袋はを示す回路図、第５図は従来の半導体遮断
装置のトリップカーブを示す図である。 ３．４．５．９・・・第１、第２、第３、第４のトラン
ジスタ、８・・・ベースドライブ制御回路、１６・・・
電流センサ、１９〜２３・・・電圧設定器、２４〜２８
・・・電圧比較器、２９・・・発振器、３ｏ・・・カウ
ンタ回路、３１・・・判別回路。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１個のトランジスタから成るスイッチ
   要素と、このスイッチ要素を通常開閉する時に上記トラ
   ンジスタを駆動するベースドライブ制御回路にＯＮ／Ｏ
   ＦＦ信号を供給する通常制御回路と、上記スイッチ要素
   に流れる電流が定格電流を超えた場合、その状態が一定
   時間を超えると上記ベースドライブ制御回路にＯＦＦ信
   号を供給するトリップ制御回路とを備えた半導体遮断装
   置において、 上記トリップ制御回路は、上記半導体遮断装置に流れる
   電流が定格電流を超えた場合、その電流領域を複数に分
   割する回路と、上記電流領域におけるトリップ時間を決
   定する回路と、上記定格電流を超えた電流が算出したト
   リップ時間以上流れた時、遮断器ＯＦＦ信号を発生する
   回路とから成ることを特徴とする半導体遮断装置。