JPH04334925A - 電源供給遮断方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過負荷発生時に出力を遮
断する電源供給遮断方式に関する。近年、通信機器等に
直流電力を供給する電源供給装置が多く使用されている
。これらの電源供給装置においては、出力に過負荷状態
が発生した場合に電源供給装置を保護するため、各種の
保護回路が使用されている。

【０００２】しかしながら、従来の電源供給装置の過負
荷保護方式としては過負荷発生時にヒューズまたはブレ
ーカ等の保護素子により負荷側を遮断する方式が一般的
となっており、過負荷状態が回復しても人手によらなけ
れば給電が再開できない方式となっていた。

【０００３】また、過負荷状態のまま電力供給部を持ち
堪えさせる方式も一部において使用されているが、装置
が大型化し、かつ高価なものとなる欠点があった。本発
明は、過負荷状態が回復したときに自動的に給電を再開
する電源供給遮断方式を提供することを目的とする。

【０００４】

【従来の技術】図６は従来技術の構成図である。図６は
過負荷発生時にヒューズまたはブレーカにより負荷側を
遮断する電源供給装置の構成例を示している。

【０００５】図６の電力変換部２１は直流電力を入力し
て電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータか、交流電力の
入力を直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバー
タであり、出力の直流電圧はヒューズ　（またはブレー
カ）　２２を通して負荷２３に供給される。

【０００６】負荷側に事故などが発生し、過負荷状態と
なるとヒューズ　（またはブレーカ）２２が動作し、負
荷側を遮断して電力変換部２１を保護する。しかし、こ
の方式では過負荷状態が回復しても自動的に電源供給は
再開されないため、保守者がヒューズまたはブレーカ２
２を取替えるか、動作させることが必要である。

【０００７】また、過負荷状態の解消時に自動的に給電
を再開させるために過負荷状態のまま電力供給部を持ち
堪えさせる方式においては、例えば図５に示すような周
知のドロッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータの場合、過負
荷時にドロッパ部分を構成するトランジスタＱ７におい
て出力電圧を低下させて給電を続け、過負荷状態が解消
したときに正常電圧による給電に復するようにしている
。しかし、この方式はトランジスタＱ７に電流容量の大
きなものを使用したり、放熱フィンを大きくとるなど、
熱設計上の配慮が必要であり、装置が大型化するうえ、
価格が高価なものとなる欠点がある。

【０００８】以上のほかに、過負荷状態が発生したとき
に回路を永久的にロックする方法がある。この方法は、
例えば図５のＤＣ／ＤＣコンバータの場合、過負荷を検
出したときにドロッパ部分を構成するトランジスタＱ７
をオフ状態にしてロックする回路　（図示省略）　を設
ける。しかし、ロックした回路を復するために保守者が
操作する必要があるため、結果的にヒューズまたはブレ
ーカを使用する方式と差がなくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術における電源
供給遮断方式においては、過負荷発生時に出力を遮断し
ても、過負荷状態が回復したときに人手によらなければ
自動的に給電を再開することができなかった。また、自
動的に給電を再開する方式では電源供給装置が大型化し
、高価なものとなる欠点があった。

【００１０】本発明は、過負荷状態が回復したときに自
動的に給電を再開する電源供給遮断方式を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、図２は本発明の他の原理説明図である。図中
、１は入力電力を変換して直流電圧を出力し、かつ過負
荷時に垂下特性を示す電力変換部、２は負荷、３は出力
遮断制御手段７の制御により前記負荷２に対する給電を
遮断する出力遮断部、４は前記出力遮断部３が給電を遮
断したときに前記電力変換部１の出力をインピーダンス
５及び順方向のダイオード６を介し該出力遮断部３をバ
イパスさせて負荷に出力し、かつ、給電中及び給電遮断
中に負荷に出力される電圧を予め設定した電圧と比較し
て比較結果を制御信号として出力する電圧検出手段、５
はインピーダンス、６はダイオード、７は前記電圧検出
手段４より負荷に出力される電圧が予め設定した電圧よ
り低いことを示す制御信号を入力したときに前記出力遮
断部３に対して出力を遮断させる制御を行い、負荷に出
力される電圧が予め設定した電圧より高いことを示す制
御信号を入力したときに前記出力遮断部３に対して負荷
２に対する給電を行う制御を行う出力遮断制御手段であ
る。

【００１２】また、１１は入力電力を変換して直流電圧
を出力する電力変換部、１２は負荷、１３は出力遮断制
御手段１７の制御により前記負荷１２に対する給電を遮
断する出力遮断部、１７は出力回路に直列に挿入し、負
荷１２に対する出力電流が予め設定した値以上となった
ときに過負荷検出信号を送出する過負荷電流検出手段、
１４は前記出力遮断部１３が給電を遮断したときに前記
電力変換部１１の出力をインピーダンス１５及び順方向
のダイオード１６を介し該出力遮断部１３をバイパスさ
せて負荷（１２）に出力し、かつ、給電中に前記過負荷
電流検出手段（１７）より過負荷検出信号を受信したと
き及び給電遮断中に負荷に出力される電圧が予め設定し
た電圧より高いことを検出したときに制御信号を出力す
る電圧検出手段、１５はインピーダンス、１６はダイオ
ード、１７は前記電圧検出手段１４より過負荷検出信号
を受信したことを示す制御信号を入力したときに前記出
力遮断部１３に対して出力を遮断させる制御を行い、負
荷１２に出力される電圧が予め設定した電圧より高いこ
とを示す制御信号を入力したときに前記出力遮断部１３
に対して負荷１２に対する給電を行う制御を行う出力遮
断制御手段である。

【００１３】

【作用】図１において、出力遮断部３は負荷２が平常状
態のときは導通状態となっており、電力変換部１より出
力される直流電圧が負荷２に供給されている。

【００１４】この状態において負荷２に事故などが発生
し、過負荷状態になると電力変換部１は垂下特性をもっ
ているため、出力電圧が低下する。電圧検出手段４は給
電中に負荷に出力される電圧を入力して予め設定した電
圧と比較しているが、過負荷状態で出力電圧が低下する
と予め設定した電圧より低い状態となるため、これを知
らせる制御信号を出力遮断制御手段７に出力する。

【００１５】出力遮断制御手段７では前記制御信号によ
り過負荷の発生を知り、出力遮断部３に対して出力を遮
断させる制御を行う。これによって負荷２に対する電力
変換部１よりの給電は遮断される。

【００１６】一方、電圧検出手段４内にはインピーダン
ス５及びダイオード６を通して出力遮断部３をバイパス
する回路が構成されているが、負荷２が平常状態のとき
は出力遮断部３が導通状態となっているため、この並列
回路の両端の電位は等しく、かつ順方向のダイオード６
が接続されているため電圧検出手段４の電圧検出には影
響を与えないようになっている。

【００１７】過負荷が発生し、出力遮断部３において出
力が遮断されると、電力変換部１よりの出力はインピー
ダンス５及びダイオード６を通って負荷２に出力される
。この負荷２への出力電圧を例えばインピーダンス５と
ダイオード６の交点において監視すると、過負荷状態で
は負荷のインピーダンスが低いため、先に出力遮断部３
において出力が遮断される前に検出された出力電圧より
も更に低くなる。従って、電圧検出手段４はこの電圧が
予め設定された値に比して低いことを検出するが、これ
は出力を遮断する直前の状態と同じであるため、特に変
化は生じない。

【００１８】以上の状態が継続したのち、過負荷状態が
解消すると、負荷２のインピーダンスが高くなるため、
電圧検出手段４において監視している出力電圧が予め設
定した値より高くなる。電圧検出手段４がこれを知らせ
る制御信号を出力遮断制御手段７に出力すると、出力遮
断制御手段７は前記出力遮断部（３）　に対して負荷（
２）に対する給電を行う制御を行うので、負荷２への給
電が再開される。

【００１９】以上のように、図１においては負荷に対す
る出力電圧を監視することにより過負荷を検出して給電
を遮断し、遮断後もインピーダンスを通して負荷への出
力を続け、その出力電圧を監視することにより過負荷状
態の回復を検出して給電を再開している。即ち、給電の
遮断と給電の再開がともに自動的に行われる。

【００２０】次に図２の作用について説明するが、図１
と同一作用をもつ部分については説明を省略または簡略
にする。図２の電力変換部１１は垂下特性をもつことは
条件としていない。平常状態における電力変換部１１よ
りの負荷への給電は図１と同様である。

【００２１】この状態において負荷に異常を生じ、過負
荷電流検出手段１８を通る負荷電流が予め設定した値以
上となると、過負荷電流検出手段１８は電圧検出手段１
４に過負荷検出信号を送出する。電圧検出手段１４は過
負荷検出信号を受信すると出力遮断制御手段１７に制御
信号を出力する。出力遮断制御手段１７はこの制御信号
を受信すると出力遮断部（１３）に対して出力を遮断さ
せる制御を行う。 これによって負荷２に対する電力変換部１よりの給電は
遮断される。

【００２２】出力遮断部３において出力が遮断されると
、電力変換部１よりの出力はインピーダンス５及びダイ
オード６を通って負荷２に出力される。この負荷２への
出力電流はインピーダンス１５を高くすることにより小
さな値とすることができるため、出力遮断部３において
出力が遮断されるとともに負荷１２及び過負荷電流検出
手段１８を流れる電流が減少し、過負荷電流検出手段１
８が送出していた過負荷検出信号は停止する。しかし、
電圧検出手段１４は例えばインピーダンス５とダイオー
ド６の交点において負荷１２に対する出力電圧の監視を
行っており、給電遮断後はこの出力電圧が予め設定した
電圧より高くなったことを検出するまでは制御情報を送
出しないので負荷１２に対する出力は遮断されたままと
なる。

【００２３】この状態が継続したのち、過負荷状態が解
消すると、出力電圧が高くなり、電圧検出手段１４は給
電遮断中に負荷に出力される電圧が予め設定した電圧よ
り高くなったことを検出して制御信号を出力する。この
制御信号を受信すると、出力遮断制御手段１７は出力遮
断部１３に対して負荷１２に対する給電を再開させる制
御を行う。

【００２４】以上のように、図２においては負荷に対す
る出力電流を監視することにより過負荷を検出して給電
を遮断し、遮断後はインピーダンスを通して負荷への出
力を続け、その出力電圧を監視することにより過負荷状
態の回復を検出して給電を再開している。即ち、給電の
遮断と給電の再開はともに自動的に行われる。

【００２５】

【実施例】図３は図１の原理による本発明の実施例の回
路ブロック図、図４は図２の原理による本発明の実施例
の回路ブロック図、図５は電力変換部の構成図である。

【００２６】図３乃至図５中、図１及び図２と同一対象
物は同一記号をもって示し、また、図３及び図４中、同
一回路素子については同一記号を用い、ＲＹはリレー（
巻線）、ｒｙはリレーＲＹの接点、ＩＣ１，ＩＣ２はコ
ンパレータ、Ｑ１〜Ｑ３はトランジスタ、Ｄはダイオー
ド、ＤＺ１，ＤＺ２はツェナーダイオード、Ｒ１〜Ｒ１
２は抵抗である。なお、ダイオードＤは図１及び図２に
おけるダイオード６及びダイオード１６に該当し、抵抗
Ｒ１は図１及び図２におけるインピーダンス５及びイン
ピーダンス１５に該当する。

【００２７】図３における電力変換部１は垂下特性をも
つＡＣ／ＤＣコンバータまたはＤＣ／ＤＣコンバータで
ある。図５は公知のドロッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバー
タを例として示したものである。図５のＤＣ／ＤＣコン
バータは平常時は、抵抗Ｒ３とＲ４の接続部において出
力電圧を監視し、ツェナーダイオードＤＺ３の電圧と比
較を行い、電圧差に応じてアナログ特性のトランジスタ
Ｑ８のコレクタ・エミッター間の電流を増減し、同じく
アナログ特性をもつトランジスタＱ７のベース電流を変
化させてトランジスタＱ７のコレクタ・エミッター間の
電圧を変化させて出力電圧を安定化させている。

【００２８】図５のＤＣ／ＤＣコンバータの負荷に異常
が発生し、電流が増加すると、抵抗Ｒ１７のドロップ電
圧が高くなり、予め設定した値以上になるとトランジス
タＱ９がオンとなる。これによってトランジスタＱ７は
ベース電流が変化し、コレクタ・エミッター間の電圧が
高くなる方向に変化する。即ち、トランジスタＱ７は負
荷電流が増加したときにコレクタ・エミッター間電圧が
オフ方向に変化して出力電圧を低下させる垂下特性を示
す。

【００２９】図３の構成では、電力変換部１が正常電圧
を出力していると、トランジスタＱ１、Ｑ２がオンとな
っており、リレーＲＹもオンとなって出力遮断回路３を
構成する接点ｒｙが導通状態となっている。この状態で
電力変換部１の出力が負荷に供給される。

【００３０】このとき、負荷２に出力される電圧は抵抗
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の直列回路に加わり、抵抗Ｒ２とＲ３
の接続点■より出力電圧に比例した電圧がコンパレータ
ＩＣ１の一方の端子に入力され、他の端子に入力されて
いるツェナーダイオードＤＺ１の電圧と比較される。点
■の電圧が比較電圧より高い場合は、コンパレータＩＣ
１の出力点■は高電位となり、これを入力して同じ比較
電圧と比較するコンパレータＩＣ２の出力点■の電位は
低電位となり、前記のようにトランジスタＱ１がオン状
態となっている。なお、負荷２に出力される電圧に対し
てダイオードＤは極性が逆となっているため、抵抗Ｒ１
とダイオードＤの接続点■に出力電圧を直接加えること
はない。

【００３１】以上の状態において、負荷に異常が発生し
、過電流が流れると、前記のように電力変換部１の垂下
特性により出力電圧が低下する。その結果、点■の電位
は低下し、コンパレータＩＣ１の比較電圧より低くなる
ので点■の電位は低電位となり、点■の電位が上昇して
トランジスタＱ４をオフとする。これによってトランジ
スタＱ５もオフとなり、リレーＲＹを復旧させるので、
接点ｒｙをオフとして負荷２への出力を遮断する。

【００３２】接点ｒｙがオフになると負荷２に対する主
電流が遮断され、電力変換部１の出力電圧は正常に復す
る。この電力変換部１の出力は抵抗Ｒ１とダイオードＤ
により接点ｒｙをバイパスして負荷に出力される。過負
荷状態では負荷２のインピーダンスが低いため、点■及
び点■の電圧は過負荷発生時よりも更に低下する。従っ
て、トランジスタＱ１もリレーＲＹもオフの状態を続け
る。

【００３３】過負荷状態が解消されると負荷２のインピ
ーダンスが高くなるため、点■及び点■の電位が上昇し
、コンパレータＩＣ１の比較電圧より高くなると点■の
電位が上昇、点■の電位が低下してトランジスタＱ１、
Ｑ２をオンとし、リレーＲＹが動作する。これによって
リレーＲＹの接点ｒｙがオンとなり、負荷２に対する給
電が再開される。

【００３４】なお、図３及び図４における抵抗Ｒ１０及
びツェナーダイオードＤＺ２はコンパレータＩＣ１，Ｉ
Ｃ２等の動作電源を得るための回路である。次に図４に
ついて説明するが、図３と重複する部分は簡単に説明す
る。

【００３５】図４における電力変換部１１はＡＣ／ＤＣ
コンバータまたはＤＣ／ＤＣコンバータであり、図５に
示したものと同一でもよいが、垂下特性を有することが
必須条件ではない点が図３と異なる。

【００３６】図４の構成においても正常状態は図３と同
様に、トランジスタＱ１、Ｑ２及びリレーＲＹがオンと
なって接点ｒｙが導通状態となり、出力が負荷に供給さ
れている。

【００３７】以上の状態において、負荷に異常が発生し
、過負荷状態となると、過電流検出回路を構成する抵抗
Ｒ１２を流れるが増加し、該抵抗Ｒ１２の両端間の電圧
が大となり、トランジスタＱ３がオンとなる。このため
、負荷への出力線の一方の線（通常地気線）の電位が抵
抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点■に付与される。これが図２
の原理における過負荷検出信号に相当する。

【００３８】点■にほぼ地気の電位が接続されるため、
図３におけるよりも明確に点■の電位は低下し、以下図
３と同様にリレーＲＹを復旧させ、負荷１２への出力を
遮断する。接点ｒｙがオフとなったとき、抵抗Ｒ１とダ
イオードＤを通して電力変換部１１の出力が負荷１２に
送出される点も図３と同一である。

【００３９】この抵抗Ｒ１とダイオードＤを通して送出
される電流は抵抗Ｒ１の値を大きくすることによって小
さな値となるため、過電流検出回路のトランジスタＱ３
は接点ｒｙが開放されると同時にオフとなる。しかし、
過負荷状態で低インピーダンスとなっている負荷が接続
されているため、点■及び点■の電位は正常状態よりも
低く、リレーＲＹは復旧したままとなる。

【００４０】以下、過負荷状態の監視は図３と全く同様
に行われ、過負荷状態の解消とともにリレーＲＹが動作
して給電を再開する。即ち、図４においては過負荷の検
出を電流監視により行い、過負荷状態の解消は電圧監視
により行っている。このため、垂下特性をもたない電力
変換部１１に対して適用することができる。

【００４１】以上、図３乃至図５によって本発明の実施
例を説明したが、図３乃至図５はあくまで本発明の一実
施例を示したものに過ぎず、本発明が図３乃至図５に限
定されないことは勿論である。例えば、図３及び図４に
おける電圧検出部と出力遮断制御部の境界は図示のもの
に限られず、また、図３及び図４におけるコンパレータ
ＩＣ１とコンパレータＩＣ２の比較電圧を異なる値とす
るなど、使用する条件や回路部品の特性等によって各種
の変形を行って図３乃至図５と同一の効果を得ることが
容易に可能であることも明らかである。特に電力変換部
は前記したように、図５の回路に限定されるものではな
い。

【００４２】また、図３のコンパレータＩＣ１において
は出力電圧の低下の検出と過負荷の回復の検出に対して
同一比較電圧を使用しているが、リレーＲＹの動作後に
該リレーの接点などを使用して比較電圧を変化させ、さ
らに精密な制御を行うことは容易に可能である。本発明
は以上の如き変形を排除するものではない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力電力を変換して直流電圧を出力する電源供給装置に
過負荷状態が発生したとき、過負荷を自動的に検出して
負荷に対する出力を遮断し、また、過負荷状態が解消し
たときはこれを検出して負荷に対する電源の供給を自動
的に再開することが可能となる。このため、負荷側の一
時的な事故などによる過負荷に対して速やかな電源供給
の再開が可能となるほか、再開のために人手を要しない
ために保守が効率化される。

【００４４】また、電源供給を自動的に再開するために
電流容量及び熱容量を大きくする必要がないため、電源
供給装置が大型化したり高価格となることがない。以上
のように本発明は、電源供給装置の信頼性の向上と保守
効率の向上に資するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の原理説明図（１）

【図２】　　本
発明の原理説明図（２）

【図３】　　本発明の実施例回
路ブロック図（１）

【図４】　　本発明の実施例回路ブ
ロック図（２）

【図５】　　電力変換部構成図

【図６】　　従来技術の構成図

【符号の説明】

１、１１　　電力変換部 ２、１２　　負荷 ３、１３　　出力遮断部 ４、１４　　電圧検出手段 ５、１５　　インピーダンス ６、１６　　ダイオード ７、１７　　出力遮断制御手段 １８　　過負荷電流検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力電力を変換して直流電圧を出力し
   、かつ過負荷時に垂下特性を示す電力変換部（１）　よ
   り負荷（２）　に給電を行う電源供給装置において、出
   力遮断制御手段（７）　の制御により前記負荷（２）　
   に対する給電を遮断する出力遮断部（３）　と、前記出
   力遮断部（３）　が給電を遮断したときに前記電力変換
   部（１）　の出力をインピーダンス（５）　及び順方向
   のダイオード（６）　を介し該出力遮断部（３）　をバ
   イパスさせて負荷に出力し、かつ、給電中及び給電遮断
   中に負荷に出力される電圧を予め設定した電圧と比較し
   て比較結果を制御信号として出力する電圧検出手段（４
   ）と、前記電圧検出手段（４）　より、負荷に出力され
   る電圧が予め設定した電圧より低いことを示す制御信号
   を入力したときに前記出力遮断部（３）　に対して出力
   を遮断させる制御を行い、負荷に出力される電圧が予め
   設定した電圧より高いことを示す制御信号を入力したと
   きに前記出力遮断部（３）　に対して負荷（２）　に対
   する給電を行う制御を行う出力遮断制御手段（７）　を
   備え、負荷に対する出力電圧を監視することにより給電
   の遮断と再開を自動的に行うことを特徴とする電源供給
   遮断方式。
2. 【請求項２】　　入力電力を変換して直流電圧を出力す
   る電力変換部（１１）より負荷（１２）に給電を行う電
   源供給装置において、出力遮断制御手段（１７）の制御
   により前記負荷（１２）に対する給電を遮断する出力遮
   断部（１３）と、出力回路に直列に挿入し、負荷（１２
   ）に対する出力電流が予め設定した値以上となったとき
   に過負荷検出信号を送出する過負荷電流検出手段（１８
   ）と、前記出力遮断部（１３）が給電を遮断したときに
   前記電力変換部（１１）の出力をインピーダンス（１５
   ）及び順方向のダイオード（１６）を介し該出力遮断部
   （１３）をバイパスさせて負荷（１２）に出力し、かつ
   、給電中に前記過負荷電流検出手段（１８）より過負荷
   検出信号を受信したとき及び給電遮断中に負荷に出力さ
   れる電圧が予め設定した電圧より高いことを検出したと
   きに制御信号を出力する電圧検出手段（１４）と、前記
   電圧検出手段（１４）より過負荷検出信号を受信したこ
   とを示す制御信号を入力したときに前記出力遮断部（１
   ３）に対して出力を遮断させる制御を行い、負荷（１２
   ）に出力される電圧が予め設定した電圧より高いことを
   示す制御信号を入力したときに前記出力遮断部（１３）
   に対して負荷（１２）に対する給電を行う制御を行う出
   力遮断制御手段（１７）を備え、負荷に対する出力電流
   の過負荷を監視することにより給電を遮断し、負荷に対
   する出力電圧を監視することにより給電の再開を自動的
   に行うことを特徴とする電源供給遮断方式。