JPH1084623A - Over-current protection device - Google Patents

Over-current protection device

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JPH1084623A
JPH1084623A JP18761097A JP18761097A JPH1084623A JP H1084623 A JPH1084623 A JP H1084623A JP 18761097 A JP18761097 A JP 18761097A JP 18761097 A JP18761097 A JP 18761097A JP H1084623 A JPH1084623 A JP H1084623A
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Kazuhiko Mori
和彦 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably protect a load from an over-current by shutting off the main circuit momentarily or for a limited time with a simplified structure. SOLUTION: This over-current protection device protects a load by leading out a current flowing to the main circuit 5 as the DC negative voltages Vu, Vv, executes integration only when the voltage Va adding the negative voltages Vu, Vv and the preset first positive reference voltage Vref is negative and sending a shut-off command to a switching element 3 when the integrated voltage Vc exceeds the preset third reference voltage Vd to shut off the main circuit 5 momentarily or for a limited time depending on the amplitude of the over-current.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電源に負荷を接続した
主回路に過大電流が流れたとき、瞬時もしくは所定の遅
延時間後に主回路をしゃ断して、負荷を保護する過電流
保護装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overcurrent protection device for protecting a load by interrupting the main circuit instantaneously or after a predetermined delay time when an excessive current flows in a main circuit connected to a load to a power supply. Regarding improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、過電流保護装置としては、主回路
の電流が所定値以上になると瞬時あるいは所定の限時を
有して主回路をしゃ断する、所謂、静止形の過電流保護
装置が一般に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called stationary overcurrent protection device, which shuts off the main circuit instantaneously or with a predetermined time limit when the current of the main circuit exceeds a predetermined value, is generally used as an overcurrent protection device. Used.

【0003】前記静止形の過電流保護装置としては、例
えば3相交流回路として示される主回路の各相にそれぞ
れ設けた変流器の出力端に整流回路を接続して、各相に
流れる電流のうち、最大の絶対値を有する電流に相関す
る直流電流を出力する入力電流検出手段と、
As the static overcurrent protection device, for example, a rectifier circuit is connected to an output terminal of a current transformer provided for each phase of a main circuit shown as, for example, a three-phase AC circuit, and a current flowing through each phase is connected. Among which, input current detection means for outputting a DC current correlated to the current having the largest absolute value,

【0004】前記整流回路の出力端に、ダイオード、抵
抗を介して駆動電源用コンデンサを接続すると共に、前
記抵抗の端子間に前記主回路に流れる電流に比例した電
圧を出力する電流検出用コンデンサを接続し、前記駆動
電源用コンデンサの端子間には、ダイオードを介して主
回路に介挿した回路しゃ断器をしゃ断する引外しコイル
とサイリスタを直列に挿入して、サイリスタのゲート点
弧により引外しコイルを励磁する引外しコイル励磁手段
と、
A drive power supply capacitor is connected to an output terminal of the rectifier circuit via a diode and a resistor, and a current detection capacitor for outputting a voltage proportional to a current flowing through the main circuit between terminals of the resistor. Connect a trip coil and a thyristor between the terminals of the drive power supply capacitor to disconnect a circuit breaker inserted in the main circuit via a diode in series, and trip by the thyristor gate firing. Tripping coil exciting means for exciting the coil;

【0005】前記駆動電源用コンデンサの端子間にトラ
ンジスタのエミッタ・コレクタ間と瞬時しゃ断電流検出
用抵抗とを直列に接続して、前記検出用抵抗に流れる電
流によって生ずる端子電圧が瞬時しゃ断の設定値を超え
たとき、瞬時に前記サイリスタをゲート点弧するように
した瞬時しゃ断手段と、
A resistor between the emitter and the collector of the transistor and a resistor for detecting instantaneous interruption current are connected in series between the terminals of the drive power supply capacitor, and a terminal voltage generated by a current flowing through the detection resistor is set to a set value of the instantaneous interruption. Instantaneous shut-off means for causing the thyristor to fire the gate instantly when

【0006】前記電流検出用コンデンサの端子電圧から
導出した検出電圧と限時しゃ断の設定値とを比較する比
較器の出力により、検出電圧が設定値以下のときは、前
記トランジスタのベース・アース間に直列に挿入した2
つのツエナーダイオードの1つを側路させて前記駆動電
源用コンデンサの端子電圧を低く(例えば10V)し、
前記検出電圧が設定値を超えたときは上記側路を解除し
て、前記端子電圧を高く(例えば30V)するようにし
た駆動電源制御手段と、
When the detected voltage is equal to or less than the set value, the detected voltage derived from the terminal voltage of the current detecting capacitor is compared with the set value of the time cutoff. 2 inserted in series
One of the two Zener diodes is bypassed to lower the terminal voltage of the driving power capacitor (for example, 10 V),
Drive power control means for releasing the bypass when the detection voltage exceeds a set value and increasing the terminal voltage (for example, 30 V);

【0007】前記サイリスタのゲートに、プログラマブ
ル・ユニジャンクション・トランジスタ(以下PUT)
のカソードを接続し、このPUTは、ゲートに定電圧電
源を接続し、アノードに上記電流検出用コンデンサの出
力により限時用抵抗を介して充電される限時用コンデン
サの端子電圧を印加せしめるように接続して、前記サイ
リスタをPUTの導通によりゲート点弧せしめるように
した限時しゃ断手段とを具備して、主回路に過電流が流
れたとき、瞬時もしくは限時しゃ断するようにしたもの
が既に公知である(例えば、実公昭63−21146号
公報)。
The gate of the thyristor is connected to a programmable unijunction transistor (PUT).
This PUT is connected so that a constant voltage power supply is connected to the gate and the terminal voltage of the time limit capacitor that is charged through the time limit resistor by the output of the current detection capacitor is connected to the anode. It is already known to provide a thyristor with time-limit cutoff means for causing a gate to be ignited by conduction of a PUT so that an instantaneous or time-limit cutoff occurs when an overcurrent flows in a main circuit. (For example, Japanese Utility Model Publication No. 63-21146).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、前記のよ
うに構成されたものにあっては、瞬時しゃ断手段と限時
しゃ断手段は別個に設けなければならず、しかも、引外
しコイルを励磁する駆動電源用コンデンサの端子電圧
は、しゃ断時には引外しコイルを確実に励磁するため高
い電圧にし、常時は低い電圧に保持するようにしてある
ので、端子電圧を低下させるとき、コンデンサを放電さ
せなければならず、この放電によって誤動作を生じるお
それを有し、これを防止する回路や駆動電源の制御回路
をはじめ、限時しゃ断における限時用コンデンサの充電
時定数を定める抵抗回路等の回路構成が複雑となり、製
造原価等が高価になるという問題を有している。
However, in the above-mentioned construction, the instantaneous shutoff means and the time limit shutoff means must be provided separately, and the trip coil is excited. The terminal voltage of the drive power supply capacitor is set to a high voltage to surely excite the trip coil at the time of disconnection, and is always kept at a low voltage.Therefore, when lowering the terminal voltage, the capacitor must be discharged. In addition, there is a risk that malfunctions will occur due to this discharge, and circuit configurations such as a circuit to prevent this and a control circuit for the drive power supply, and a resistor circuit that determines the charging time constant of the time limit capacitor in time cutoff become complicated, There is a problem that manufacturing costs and the like become expensive.

【0009】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、簡略化した構成で、的確
に瞬時もしくは限時しゃ断して負荷を過電流から良好に
保護することができるようにした、改良された簡易な構
成の過電流保護装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a simplified configuration, which can appropriately and instantaneously or time-limitly cut off a load from an overcurrent. An object of the present invention is to provide an improved overcurrent protection device having a simple configuration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は、交流電源にスイッチング素子を介して接続した負荷
と、この負荷と前記スイッチング素子との間に介挿され
てオン・オフ制御する過電流検出回路とを備えた過電流
保護回路において、前記過電流検出回路は、主回路に介
挿した複数の変流器と、これら複数の変流器からの出力
を整流して負電圧を出力する整流回路と、前記負電圧と
事前に設定した第1の基準電圧とを加算して出力し、か
つ、前記負電圧が事前に設定した第2の基準電圧以上に
達したときは前記負電圧側の加算率を大きくするように
した加算回路と、この加算回路からの出力が負電圧であ
る場合、これを積分して正電圧を出力する積分回路と、
更に、前記せからの出力が事前に設定した第3の基準電
圧を超えたとき前記スイッチング素子にしゃ断指令を出
力する比較回路とを備え、前記負荷への過電流が増大す
るに従ってスイッチング素子のしゃ断動作時限を短縮さ
せるように構成したことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a load connected to an AC power supply via a switching element, and an on / off control performed by being interposed between the load and the switching element. In an overcurrent protection circuit including an overcurrent detection circuit, the overcurrent detection circuit includes a plurality of current transformers interposed in a main circuit, and rectifies outputs from the plurality of current transformers to reduce a negative voltage. A rectifier circuit for outputting, adding the negative voltage and a first reference voltage set in advance, and outputting the sum. When the negative voltage reaches or exceeds a second reference voltage set in advance, the negative voltage is applied. An addition circuit configured to increase the addition ratio on the voltage side, and an integration circuit that integrates the output of the addition circuit when the output from the addition circuit is a negative voltage to output a positive voltage,
A comparator for outputting a shutoff command to the switching element when an output from the switching element exceeds a third reference voltage set in advance, wherein the switching element is shut off as the overcurrent to the load increases. The operation time limit is shortened.

【0011】請求項2に記載した発明は、前記加算回路
を、整流回路の出力端に接続した抵抗と第1の基準電圧
を出力する出力端に接続した抵抗とを互いに接続して形
成した線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路の出
力端に接続してカソードを前記線形の電圧加算回路を形
成する2つの抵抗の共通接続端に接続した第2の基準電
圧を設定する定電圧ダイオードと一端を第1の基準電圧
を出力する出力端に接続して他端を前記定電圧定電圧ダ
イオードに接続した抵抗とによって形成した非線形の電
圧加算回路とによって構成し、前記負電圧が第2の基準
電圧を超えたとき前記定電圧ダイオードが導通して負電
圧側の加算率を急増させるように構成したことを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, the adding circuit is formed by connecting a resistor connected to an output terminal of a rectifier circuit and a resistor connected to an output terminal for outputting a first reference voltage to each other. A constant voltage diode having an anode connected to the output terminal of the rectifier circuit, and a cathode connected to a common connection terminal of two resistors forming the linear voltage addition circuit, and setting a second reference voltage. A resistor connected to one end of the output terminal for outputting the first reference voltage and the other end connected to the constant voltage / constant voltage diode. When the voltage exceeds a reference voltage, the constant voltage diode is turned on to rapidly increase the addition rate on the negative voltage side.

【0012】請求項3に記載した発明は、前記積分回路
と比較回路によるしゃ断動作時限を、前記線形及び非線
形の各加算回路から出力する負電圧を積分し、前記積分
した出力値を第3の基準電圧と比較して設定するととも
に、過電流の大きさに応じて反限時しゃ断指令と瞬時し
ゃ断指令とに自動切換可能となし、しかも、前記しゃ断
指令は前記比較回路とダイオードとによって形成した自
己保持回路にて保持するようにしたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the cutoff operation time period by the integration circuit and the comparison circuit is obtained by integrating a negative voltage output from each of the linear and non-linear addition circuits, and converting the integrated output value to a third value. It is set in comparison with the reference voltage, and it is not possible to automatically switch between the infinite time cutoff command and the instantaneous cutoff command according to the magnitude of the overcurrent. It is characterized in that it is held by a holding circuit.

【0013】本発明は、定常時においては加算した出力
は正であるため、主回路はしゃ断されないがこの主回路
に過電流が流れたときは、前記加算した出力が負電圧と
なり、その大きさによって積分した出力の傾きが変化す
ることによって過電流の大きさに応じた瞬時もしくは限
時しゃ断の指令が送出され、これによって主回路をしゃ
断して負荷を保護する。
According to the present invention, since the added output is positive in a steady state, the main circuit is not cut off, but when an overcurrent flows through the main circuit, the added output becomes a negative voltage, As a result, the instantaneous or time-limited interruption command corresponding to the magnitude of the overcurrent is sent out, whereby the main circuit is interrupted to protect the load.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1ないし図2により説明する。図1は基本的な構成を示
すブロック図で、同図において、1は交流電源、2は交
流電源1にトライアック等のスイッチング素子3を介し
て接続された電動機等からなる負荷である。4は、主回
路5に設けた変流器6から接続されて、主回路5に過電
流が流れたとき、その大きさに応じて瞬時あるいは限時
しゃ断の指令をゲート駆動回路8を介してスイッチング
素子3に送出するようにした過電流検出回路である。7
は前記交流電源1に接続されて、前記過電流検出回路4
やゲート駆動回路8に定電圧電源Vccを出力するよう
にした制御電源回路である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an AC power supply, and 2 denotes a load including an electric motor and the like connected to the AC power supply 1 via a switching element 3 such as a triac. Reference numeral 4 is connected from a current transformer 6 provided in the main circuit 5, and when an overcurrent flows through the main circuit 5, a command for instantaneous or timed cutoff is switched via the gate drive circuit 8 according to the magnitude of the overcurrent. This is an overcurrent detection circuit that sends the signal to the element 3. 7
Is connected to the AC power supply 1 and the overcurrent detection circuit 4
And a control power supply circuit that outputs a constant voltage power supply Vcc to the gate drive circuit 8.

【0015】そして、前記過電流検出回路4を具体化し
た回路構成を図2によって詳述する。図2において、主
回路5は3相交流回路として示され、主回路5に流れる
電流を検出するための変流器6は、3相のうち2相(本
例ではU,V相)にそれぞれ6u,6vとして設けられ
ている。
A circuit configuration of the overcurrent detection circuit 4 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, the main circuit 5 is shown as a three-phase AC circuit, and current transformers 6 for detecting a current flowing through the main circuit 5 are respectively provided in two phases (U and V phases in this example) of the three phases. 6u, 6v.

【0016】前記変流器6u,6vの出力端には、ダイ
オードをブリッジ接続して形成した整流回路DB1 ,D
2 の入力端がそれぞれ接続され、この整流回路D
1 ,DB2 の正側出力端を回路接地し、負側出力端は
抵抗R1 ,R2 をそれぞれ介して回路接地して、前記抵
抗R1 ,R2 の端子から、前記主回路5のU,Vの各相
に流れる電流に比例した直流の負電圧Vu,Vvをそれ
ぞれ出力するようになっている。
The output terminals of the current transformers 6u, 6v are connected to rectifier circuits DB 1 , D 1 formed by bridge-connecting diodes.
B 2 are connected to the input terminals of the rectifier circuit D, respectively.
The positive output terminals of B 1 and DB 2 are grounded to the circuit, and the negative output terminals are grounded to the circuit via resistors R 1 and R 2 , respectively, and the terminals of the resistors R 1 and R 2 are connected to the main circuit 5. The DC negative voltages Vu and Vv are output in proportion to the currents flowing through the U and V phases.

【0017】そして、前記整流回路DB1 の負側出力端
と抵抗R1 の接続点に、抵抗R3 と定電圧ダイオードZ
1 を並列に接続した回路の一方端を接続し、同様に整
流回路DB2 の負側出力端と抵抗R2 の接続点に、抵抗
4 と定電圧ダイオードZD2 を並列に接続した回路の
一方端を接続し、上記抵抗R3 と定電圧ダイオードZD
1 の並列回路の他方端と、前記抵抗R4 と定電圧ダイオ
ードZD2 の並列回路の他方端とを共通接続し、この共
通接続点(以下、a点という)に、定電圧電源Vccと
回路接地間に直列に挿入した抵抗R5 とR6 の接続点
(以下、分圧点bという)を抵抗R7 を介して接続し
て、加算回路を形成し、この加算回路のa点から、前記
抵抗R5 ,R6 の分圧比であらかじめ設定した第1の正
の基準電圧Vrefと、上記整流回路DB1 ,DB2
負側出力端に接続した抵抗R1 ,R2からそれぞれ出力
される負電圧Vu,Vvとを加算して出力するようにな
っている。
A connection point between the negative output terminal of the rectifier circuit DB 1 and the resistor R 1 is connected to a resistor R 3 and a constant voltage diode Z.
The D 1 is connected to one end of the circuit connected in parallel, similarly to the connection point of the negative output terminal of the rectifier circuit DB 2 and the resistor R 2, and a resistor R 4 and the constant voltage diode ZD 2 in parallel circuit while connecting the ends of the resistor R 3 and the constant voltage diode ZD
And the other end of the parallel circuit of 1, wherein the resistance R 4 connected in common and the other end of the parallel circuit of the constant voltage diode ZD 2, to the common connection point (hereinafter, referred to as point a), the constant-voltage power supply Vcc and the circuit connection point of the resistor R 5 inserted in series between the ground R 6 (hereinafter, referred to as dividing point b) to connect the via resistor R 7, form a summing circuit, from a point of the adding circuit, A first positive reference voltage Vref set in advance by the voltage dividing ratio of the resistors R 5 and R 6 and the resistors R 1 and R 2 connected to the negative output terminals of the rectifier circuits DB 1 and DB 2 , respectively. And negative voltages Vu and Vv.

【0018】なお、前記加算回路は、整流回路DB1
DB2 の出力端に接続した抵抗R3,R4 と、一端を前
記分圧点bに接続して他端を抵抗R3 ,R4 と接続した
線形の電圧加算回路と、アノードを整流回路DB1 ,D
2 の出力端にカソードを抵抗R3 ,R4 ,R7 の共通
接続端に接続した第2の基準電圧を設定する定電圧ダイ
オードZD1 ,ZD2 と、一端が第1の正の基準電圧の
出力端に接続され、他端を前記定電圧ダイオードZ
1 ,ZD2 のカソードに接続した抵抗R7 とからなる
非線形の電圧加算回路からなり、この加算回路は負電圧
が前記第2の基準電圧を超えた場合は、定電圧ダイオー
ドZD1 ,ZD2 が導通することによって負電圧側の加
算率が急増するように構成されている。
The adder circuit includes a rectifier circuit DB 1 ,
Resistors R 3 and R 4 connected to the output terminal of DB 2 , a linear voltage adding circuit having one end connected to the voltage dividing point b and the other end connected to the resistors R 3 and R 4 , and an anode connected to a rectifier circuit. DB 1 , D
Constant voltage diodes ZD 1 and ZD 2 for setting a second reference voltage having a cathode connected to a common connection terminal of resistors R 3 , R 4 and R 7 at an output terminal of B 2 , and one end connected to a first positive reference A voltage output terminal, and the other end is connected to the constant voltage diode Z.
D 1, consists ZD 2 is connected to the cathode resistor R 7 Metropolitan consist voltage adding circuit of the nonlinear, when the adding circuit is the negative voltage exceeds the second reference voltage, a constant voltage diode ZD 1, ZD It is configured such that the conduction rate of 2 causes the addition rate on the negative voltage side to rapidly increase.

【0019】前記加算回路の出力端(a点)に、非反転
入力端子を回路接地した演算増幅器A1 の反転入力端子
を接続し、この演算増幅器A1 の反転入力端子に、アノ
ードが回路接地した、演算増幅器A1 保護用のダイオー
ドD1 のカソードを接続すると共に、出力端子との間に
コンデンサC1 を挿入して積分回路を形成し、上記a点
の電圧Va(即ち、VrefとVu,Vvとを加算した
電圧、以下加算電圧という)が負の値のときのみ、演算
増幅器A1 の出力端子(c点)から積分した出力電圧V
cを送出するようになっている。
[0019] The output terminal of the adding circuit (a point), connecting the inverting input terminal of the operational amplifier A 1 to a non-inverting input terminal and circuit ground, the inverting input terminal of the operational amplifier A 1, the anode circuit ground was, with connecting the cathode of the diode D 1 of the operational amplifier a 1 for protection, by inserting a capacitor C 1 form an integration circuit between the output terminals, the voltage of the point a Va (i.e., Vref and Vu , a voltage obtained by adding the Vv, only when the following sum voltage hereinafter) is a negative value, the output voltage V that is integrated from the operational amplifier a 1 output terminal (c point)
c.

【0020】前記演算増幅器A1 の出力端には、抵抗R
8 を介して出力端子がいわゆるオープンコレクタとなっ
た比較器COM1 の非反転入力端子を接続し、この比較
器COM1 の非反転入力端子と、定電圧電源Vccに抵
抗R13を介して接続された該比較器COM1 の出力端子
との間に、帰還用のダイオードD2 を挿入し、比較器C
OM1 の反転入力端子には、定電圧電源Vccと回路接
地間に直列に挿入した抵抗R9 とR10の接続点(以下、
d点という)を、抵抗R11を介して接続し、上記抵抗R
9 の端子間に抵抗R12とリセット用スイッチSW1 を直
列に接続した手動リセット回路と、初期リセット用のコ
ンデンサC2 とを並列に挿入して比較回路を形成し、比
較器COM1 により、前記抵抗R9 とR10の分圧比から
あらかじめ設定した検出電圧(以下第3の基準電圧とい
う)Vdと、積分入力Vcとを比較し、積分入力Vcが
第3の基準電圧Vdに達したとき、該比較器COM1
出力信号を“H”レベルに反転するとともに、この
“H”レベルの出力信号を、上記リセット用スイッチS
1 が閉路されるまでダイオードD2 で保持して、主回
路5のスイッチング素子3のゲートに、ゲート駆動回路
8を介して、しゃ断指令として送出するようになってい
る。
The output terminal of the operational amplifier A 1 has a resistor R
Connect 8 via the output terminal of the non-inverting input terminal of the comparator COM 1 that a so-called open collector, and the non-inverting input terminal of the comparator COM 1, connected through a resistor R 13 to the constant voltage source Vcc between the output terminal of the comparator COM 1 which is, by inserting the diode D 2 for feedback, comparator C
The inverting input terminal of the OM 1, the connection point of the resistors R 9 and R 10 inserted in series between the constant voltage source Vcc and circuit ground (hereinafter,
The) that point d is connected through a resistor R 11, the resistor R
A manual reset circuit a resistor R 12 and the reset switch SW 1 in connected in series between 9 of terminals, and a capacitor C 2 for the initial reset by inserting in parallel to form a comparison circuit, a comparator COM 1, A detection voltage (hereinafter, referred to as a third reference voltage) Vd set in advance from the voltage division ratio of the resistors R 9 and R 10 is compared with the integral input Vc, and when the integral input Vc reaches the third reference voltage Vd. , The output signal of the comparator COM 1 is inverted to the “H” level, and the output signal of the “H” level is
Until W 1 is closed, it is held by the diode D 2 and sent to the gate of the switching element 3 of the main circuit 5 via the gate drive circuit 8 as a shutoff command.

【0021】そして、前記ゲート駆動回路8は、例え
ば、定電圧電源Vccと回路接地間にホトカプラの発光
ダイオードとトランジスタのコレクタ・エミッタ間を直
列に接続し、前記トランジスタのベースにアンド回路の
出力端を接続し、このアンド回路の入力端の一方に図示
しない制御回路からの制御指令を入力させ、入力端の他
方には、ノット回路を介して前記過電流検出回路4の出
力端を接続して、定常時は、制御指令によってゲート駆
動制御を行い、過電流発生時には制御指令によるゲート
駆動を阻止してスイッチング素子3をしゃ断せしめるよ
うになっている。
The gate drive circuit 8 connects, for example, a light emitting diode of a photocoupler and a collector / emitter of a transistor in series between a constant voltage power supply Vcc and circuit ground, and has an output terminal of an AND circuit connected to the base of the transistor. And input a control command from a control circuit (not shown) to one of the input terminals of the AND circuit, and connect the output terminal of the overcurrent detection circuit 4 to the other input terminal via a knot circuit. In a steady state, the gate drive control is performed by a control command, and when an overcurrent occurs, the gate drive by the control command is blocked and the switching element 3 is shut off.

【0022】また、前記スイッチング素子3は、例え
ば、上記ゲート駆動回路8の発光ダイオードの発光によ
り導通するホトカプラの受光トライアックを、抵抗を介
して、主回路5に設けたトライアックの端子間に接続し
て、この主回路5のトライアックを上記受光トライアッ
クの導通によりゲート点弧せしめるようになっている。
The switching element 3 connects, for example, a light receiving triac of a photocoupler which becomes conductive by light emission of the light emitting diode of the gate drive circuit 8 between terminals of a triac provided in the main circuit 5 via a resistor. Thus, the triac of the main circuit 5 is caused to fire the gate by the conduction of the light receiving triac.

【0023】次に、その動作を図3及び図4にもとずい
て説明する。図示しない電源スイッチの投入及び図示し
ない制御回路からの制御指令によるスイッチング素子3
のゲート点弧により、交流電源1が負荷2に主回路5を
介して供給され、負荷2が駆動すると共に、制御電源回
路7の出力端から定電圧電源Vccが過電流検出回路
4、ゲート駆動回路8に供給される。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Switching element 3 by turning on a power switch (not shown) and a control command from a control circuit (not shown)
, The AC power supply 1 is supplied to the load 2 via the main circuit 5, the load 2 is driven, and the constant voltage power supply Vcc is supplied from the output terminal of the control power supply circuit 7 to the overcurrent detection circuit 4 and the gate drive. It is supplied to the circuit 8.

【0024】これをうけた過電流検出回路4のコンデン
サC2 が充電され(リセット用スイッチSW1 は開路の
まま)、この充電電流が抵抗R10に流れ、図2に示すd
点から第3の基準電圧Vdが出力され、比較器COM1
の出力信号を“L”レベルにする初期リセット動作が行
われる。
[0024] This is over-current charging capacitor C 2 of the detection circuit 4 which has received (as a reset switch SW 1 in the open circuit), flows the charging current to the resistor R 10, d shown in FIG. 2
A third reference voltage Vd is output from the point, and the comparator COM 1
An initial reset operation is performed to set the output signal at "L" level.

【0025】この際、前記第3の基準電圧Vdは、コン
デンサC2 の充電初期にあっては充電電流も大きいた
め、抵抗R9 とR10の分圧比で定まる値の電圧により、
確実に高くなって前記初期リセット動作を正確に行うこ
とになる。
At this time, since the third reference voltage Vd has a large charging current in the initial stage of charging the capacitor C 2 , the third reference voltage Vd has a value determined by the voltage dividing ratio of the resistors R 9 and R 10 .
This ensures that the initial reset operation is accurately performed.

【0026】そして、前記コンデンサC2 の充電が終了
するにつれて抵抗R9 に電流が流れ、コンデンサC2
充電が終了すると、定電圧電源Vccによる電流は抵抗
9,R10に流れ、あらかじめ設定した値の第3の基準
電圧Vdがd点から比較器COM1 の反転入力端子に出
力される。
Then, as the charging of the capacitor C 2 is completed, a current flows through the resistor R 9. When the charging of the capacitor C 2 is completed, the current from the constant voltage power supply Vcc flows through the resistors R 9 and R 10 and is set in advance. third reference voltage Vd of the value is output to the inverting input terminal of the comparator COM 1 from the point d.

【0027】前記負荷2の応動によって、主回路5の各
相に電流が流れる。この電流は変流器6u,6vによっ
て検出され、検出された電流は整流回路DB1 ,DB2
によって全波整流され、抵抗R1 ,R2 に主回路5の
U,V相に流れる電流に比例した負電圧(第2の基準電
圧)Vu,Vvが生じる。この負電圧Vu,Vvを第1
の正の基準電圧Vrefと加算した電圧(以下加算電圧
という)Vaがa点から演算増幅器A1 の反転入力端子
に出力される。
A current flows through each phase of the main circuit 5 by the response of the load 2. This current is detected by the current transformers 6u and 6v, and the detected current is supplied to the rectifier circuits DB 1 and DB 2
Is subjected to full-wave rectification, and negative voltages (second reference voltages) Vu and Vv proportional to the currents flowing in the U and V phases of the main circuit 5 are generated in the resistors R 1 and R 2 . The negative voltages Vu and Vv are set to the first
Positive reference voltage Vref and the addition to the voltage (hereinafter referred to as addition voltage) Va of is output from point a to the inverting input terminal of the operational amplifier A 1.

【0028】この際、加算電圧Vaが、0又は正の値の
場合(Va≧0)、演算増幅器A1は正方向の積分動作
をしないので、該増幅器A1 の出力信号は“L”レベル
のままである。従って、比較器COM1 の出力信号も
“L”レベルであって、過電流検出回路4からしゃ断指
令は送出されないことになる。
At this time, when the added voltage Va is 0 or a positive value (Va ≧ 0), the operational amplifier A 1 does not perform the integration operation in the positive direction, so that the output signal of the amplifier A 1 is at the “L” level. Remains. Therefore, the output signal of the comparator COM 1 is also at the “L” level, and the cutoff command is not sent from the overcurrent detection circuit 4.

【0029】即ち、定常状態にあっては、主回路5に流
れる電流を検出した負電圧(本例ではVu,Vv)を、
第1の正の基準電圧Vrefと加算した結果が0又は正
の値となるよう上記基準電圧Vrefを負荷2に応じて
あらかじめ設定すればよいことになる。
That is, in a steady state, a negative voltage (Vu, Vv in this example) detected by detecting a current flowing through the main circuit 5 is expressed by:
The reference voltage Vref may be set in advance in accordance with the load 2 so that the result of addition to the first positive reference voltage Vref becomes 0 or a positive value.

【0030】主回路5に過電流が流れて、前記加算電圧
Vaが、負の値になった場合(Va<0)、演算増幅器
1 によってコンデンサC1 を通じて積分動作し、該増
幅器A1 の出力端子cから積分した出力電圧Vcは、図
3で示すように、Vc=1/C1 R∫Vadt(但し、
|Va|<Vz、R≒R3 //R4 //R7 )で積分されて
上昇し、この積分された出力電圧Vcが第3の基準電圧
Vdに達したとき(Vc≧Vd)、比較器COM1 の出
力信号が“H”レベルに反転し、(図3に示すCOM1
の出力)、これがダイオードD2 を介して非反転入力端
子に帰還され、この状態が保持される。
The overcurrent in the main circuit 5 flows, the sum voltage Va, when a negative value (Va <0), the operational amplifier A 1 and the integration operation through capacitor C 1, of the amplifier A 1 The output voltage Vc integrated from the output terminal c is, as shown in FIG. 3, Vc = 1 / C 1 R∫Vadt (however,
| Va | <Vz, R ≒ R 3 // R 4 // R 7 ), and rises. When this integrated output voltage Vc reaches the third reference voltage Vd (Vc ≧ Vd), the output signal of the comparator COM 1 is inverted to "H" level, COM 1 shown in (Fig. 3
Output), which is fed back to the non-inverting input terminal through a diode D 2, this state is maintained.

【0031】前記比較器COM1 の“H”レベルの出力
信号をうけたゲート駆動回路8は、例えば、ノット回路
の出力信号を“L”レベルに反転して制御指令とのアン
ド回路の出力信号を“L”レベルに反転させ、トランジ
スタをオフしてホトカプラの発光ダイオードの発光を停
止させる。
The gate driving circuit 8 receives an output signal of the "H" level of the comparator COM 1, for example, the output signal of the AND circuit of the control instruction inverts the output signal of the NOT circuit to the "L" level Is inverted to the “L” level, the transistor is turned off, and the light emission of the light emitting diode of the photocoupler is stopped.

【0032】即ち、主回路5に過電流が流れると、前記
加算電圧Vaは負の値となり、この大きさに応じて、積
分の傾きが変化し、積分された出力電圧Vcが第3の基
準電圧Vdに達するまでの時間が変化して、上記検出電
圧Vdに達したとき比較器COM1 の出力信号が“H”
レベルに反転し、この“H”レベルの出力信号によって
ゲート駆動回路8の制御指令によるゲート点弧を阻止し
て、スイッチング素子3をオフして主回路5をしゃ断
し、負荷2を過電流から保護する。
That is, when an overcurrent flows through the main circuit 5, the added voltage Va becomes a negative value, and the slope of the integration changes according to the magnitude of the added voltage Va, and the integrated output voltage Vc becomes the third reference voltage. and the time to reach the voltage Vd changes, the output signal of the comparator COM 1 upon reaching the detection voltage Vd is "H"
The output signal of the "H" level prevents the gate firing caused by the control command of the gate drive circuit 8, turns off the switching element 3, cuts off the main circuit 5, and disconnects the load 2 from overcurrent. Protect.

【0033】この際、整流回路DB1 ,DB2 から導出
される負電圧(第2の基準電圧)Vu,Vvの波形は、
図3,図4のVu,Vvで示すように、全波整流波形と
なるため、過電流の大きさによって加算した加算電圧V
aが断続的に負の値となってもコンデンサC1 によって
平滑され、積分された出力電圧Vcは直線的に上昇する
ことになる。
At this time, the waveforms of the negative voltages (second reference voltages) Vu and Vv derived from the rectifier circuits DB 1 and DB 2 are as follows:
As shown by Vu and Vv in FIGS. 3 and 4, since the waveform becomes a full-wave rectified waveform, the added voltage V added according to the magnitude of the overcurrent is obtained.
a is smoothed by the capacitor C 1 even when the intermittent negative value, the integrated output voltage Vc will be linearly increased.

【0034】次に、前記整流回路DB1 ,DB2 から導
出した負電圧Vu,Vvが定電圧ダイオードZD1 ,Z
2 のツェナー電圧Vz1 ,Vz2 、即ち、第2の基準
電圧を超えた場合、定電圧ダイオードZD1 ,ZD2
導通して抵抗R3 ,R4 をバイパスして急速に電流が流
れて負電圧Vu,Vvの加算率が急増する結果、図4に
示すように、コンデンサC1 が急速充電されて積分の傾
きが急となり、積分された電圧Vcが急上昇して第3の
基準電圧Vdに達し、比較器COM1 の出力信号を瞬時
的に“H”レベルに反転して、しゃ断指令を送出するこ
とになる。従って、過電流が短絡電流に近い大電流にな
る程、瞬時に主回路5をしゃ断することが可能となり、
負荷の保護は勿論、スイッチング素子3等半導体からな
る回路素子の保護を良好に図ることができる。
Next, the negative voltages Vu and Vv derived from the rectifier circuits DB 1 and DB 2 are applied to the constant voltage diodes ZD 1 and ZD 1 .
When the zener voltages Vz 1 and Vz 2 of D 2 , that is, the second reference voltage, are exceeded, the constant voltage diodes ZD 1 and ZD 2 conduct to bypass the resistors R 3 and R 4 , and a current flows rapidly. negative voltage Vu, a result of the addition rate of Vv increases rapidly Te, as shown in FIG. 4, the slope of the integration capacitor C 1 is fast charging becomes steep, the third reference voltage integrated voltage Vc is soaring reached vd, inverts the output signal of the comparator COM 1 to instantaneously "H" level, so that sending a cutoff command. Therefore, as the overcurrent becomes a large current close to the short circuit current, the main circuit 5 can be cut off instantaneously,
In addition to protecting the load, it is possible to satisfactorily protect the circuit element made of a semiconductor such as the switching element 3.

【0035】また、前記過電流時、演算増幅器A1 の反
転入力端子と回路接地間に挿入したダイオードD1 の導
通により、上記反転入力端子の電圧が極端に低下するの
を防止して、該増幅器A1 の保護を図るようになってい
る。
Further, the overcurrent, the conduction of the operational amplifier A 1 at the inverting input terminal and circuit diode D 1 which is inserted between the ground, to prevent the voltage of the inverting input terminal is extremely lowered, the so that the attempt to protect the amplifier a 1.

【0036】このように、過電流の大きさに応じて時限
特性を滑らかに可変することができるので、過電流継電
装置と同様の時限特性になり、負荷の突入電流等で誤動
作させることのない過電流保護を行うことができる。
As described above, since the time characteristic can be smoothly varied according to the magnitude of the overcurrent, the time characteristic becomes the same as that of the overcurrent relay device. No overcurrent protection can be performed.

【0037】そして、過電流状態が解除されても比較器
COM1 の出力信号は“H”レベルに保持されているの
で、これを解除するには上記リセット用スイッチSW1
を閉路して第3の基準電圧Vdを高い値にすることによ
り、Vc<Vdの関係にして比較器COM1 の出力信号
を強制的に“L”レベルに反転させて過電流状態の解除
を行い、次の過電流保護動作に待機する。
[0037] Then, since the overcurrent condition the output signal of the comparator COM 1 be released is held in "H" level, the switch SW 1 for the reset To cancel this
By the high value of the third reference voltage Vd by closing the, Vc <forcibly inverted to "L" level output signal of the comparator COM 1 in the relation of Vd release overcurrent conditions And wait for the next overcurrent protection operation.

【0038】前記実施例において、主回路5は3相交流
回路として説明したが、これに限定する必要はなく、単
相回路に適用することができることは勿論、要旨を変更
しない範囲で種々変形することできることは勿論であ
る。
In the above-described embodiment, the main circuit 5 is described as a three-phase AC circuit. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a single-phase circuit. Of course, you can do it.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、主回路に流れる電流を
直流の負電圧として導出するようにしてあるから、制御
電源電圧を高くすることなく構成することができ、か
つ、上記負電圧と基準電圧とを加算した電圧が負のとき
のみ積分して瞬時あるいは限時しゃ断のための過電流検
出を行うようになっているので、過電流が短絡に近い大
電流時まで検出して保護することができ、負荷の的確な
過電流保護は勿論、回路素子の保護を行うことができ
る。
According to the present invention, the current flowing through the main circuit is derived as a DC negative voltage, so that the configuration can be made without increasing the control power supply voltage. Integrates only when the voltage obtained by adding the reference voltage is negative, and performs overcurrent detection for instantaneous or timed cutoff. As a result, not only the overcurrent protection of the load but also the protection of the circuit elements can be performed.

【0040】このことは負電圧と加算する基準電圧の設
定により、検出範囲をシフトすることができ、負荷の適
用範囲を拡大することができるという大きな利点とな
る。
This is a great advantage that the detection range can be shifted by setting the reference voltage to be added to the negative voltage, and the application range of the load can be expanded.

【0041】また、積分は加算した電圧が負のとき、そ
の大きさに応じて積分の傾きが変化するようになってい
るので、瞬時あるいは限時しゃ断の検出手段を別個に設
ける必要もなく、単一構成で行うことができ、制御電源
の切替え等の回路も不要となり、またこれら誤動作防止
手段も不要となって回路構成をきわめて簡略化すること
ができ、装置の小型化、経済化を図って過電流を保護す
ることができる。
In addition, the integration is such that when the added voltage is negative, the slope of the integration changes in accordance with the magnitude of the added voltage. It can be performed with a single configuration, and a circuit such as switching of a control power supply is not required. Further, these malfunction preventing means are not required, so that the circuit configuration can be extremely simplified, and the size and cost of the device can be reduced. Overcurrent can be protected.

【0042】更に、本発明においては、加算回路自体が
線形の電圧加算回路と、非線形の電圧加算回路とを備
え、しかも、負電圧が定電圧ダイオードにより設定され
る第2の基準電圧を超えた場合、定電圧ダイオードが導
通して負電圧側の加算率を急増させるように構成したの
で、過電流が短絡電流に匹敵する大電流であっても、瞬
時に主回路をしゃ断することができるため、スイッチン
グ素子をはじめとする過電流保護装置を構成する各種の
半導体素子を過電流から良好に保護することができる。
Further, in the present invention, the adding circuit itself includes a linear voltage adding circuit and a non-linear voltage adding circuit, and the negative voltage exceeds the second reference voltage set by the constant voltage diode. In this case, since the constant voltage diode is turned on and the addition rate on the negative voltage side is rapidly increased, even if the overcurrent is a large current comparable to the short-circuit current, the main circuit can be cut off instantaneously. In addition, various semiconductor elements included in the overcurrent protection device including the switching element can be satisfactorily protected from overcurrent.

【0043】しかも、本発明では、加算回路からの出力
負電圧を積分し、この積分出力電圧を第3の基準電圧と
比較することにより、過電流の大きさに応じて反限時し
ゃ断指令と瞬時しゃ断指令とに区分してしゃ断指令を出
力することができ、その上、前記しゃ断指令を比較回路
とダイオードとからなる自己保持回路にて保持できるよ
うに構成されているので、主回路の異常状態を持続させ
ることなく、瞬時に解除できる利点もある。
Further, according to the present invention, by integrating the negative output voltage from the adder circuit and comparing the integrated output voltage with the third reference voltage, an instantaneous time limit interruption command and an It is possible to output a shut-off command separately from a shut-off command, and furthermore, since the shut-off command is configured to be held by a self-holding circuit including a comparison circuit and a diode, an abnormal state of the main circuit is provided. There is also an advantage that it can be instantaneously released without maintaining the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の過電流検出回路を具体化して示すブロッ
ク図
FIG. 2 is a block diagram illustrating the overcurrent detection circuit of FIG.

【図3】過電流検出の動作説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of overcurrent detection.

【図4】図3より大きい過電流検出の動作説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of overcurrent detection larger than FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 負荷 3 スイッチング素子 4 過電流検出回路 5 主回路 6 変流器 8 ゲート駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Load 3 Switching element 4 Overcurrent detection circuit 5 Main circuit 6 Current transformer 8 Gate drive circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源にスイッチング素子を介して接
続した負荷と、この負荷と前記スイッチング素子との間
に介挿されてオン・オフ制御する過電流検出回路とを備
えた過電流保護回路において、前記過電流検出回路は、
主回路に介挿した複数の変流器と、これら複数の変流器
からの出力を整流して負電圧を出力する整流回路と、前
記負電圧と事前に設定した第1の基準電圧とを加算して
出力し、かつ、前記負電圧が事前に設定した第2の基準
電圧以上に達したときは前記負電圧側の加算率を大きく
するようにした加算回路と、この加算回路からの出力が
負電圧である場合、これを積分して正電圧を出力する積
分回路と、更に、前記積分回路からの出力が事前に設定
した第3の基準電圧を超えたとき前記スイッチング素子
にしゃ断指令を出力する比較回路とを備え、前記負荷へ
の過電流が増大するに従ってスイッチング素子のしゃ断
動作時限を短縮させるようにしたことを特徴とする過電
流保護装置。
1. An overcurrent protection circuit comprising: a load connected to an AC power supply via a switching element; and an overcurrent detection circuit interposed between the load and the switching element to perform on / off control. The overcurrent detection circuit comprises:
A plurality of current transformers interposed in the main circuit, a rectifier circuit that rectifies outputs from the plurality of current transformers and outputs a negative voltage, and the negative voltage and a first reference voltage set in advance. An adding circuit for adding and outputting, and when the negative voltage reaches or exceeds a second reference voltage set in advance, increasing the adding rate on the negative voltage side; and an output from the adding circuit. Is a negative voltage, an integration circuit that integrates this and outputs a positive voltage, and further, when an output from the integration circuit exceeds a third reference voltage set in advance, a shutoff command is sent to the switching element. An overcurrent protection device comprising: a comparison circuit that outputs the output signal; and the time limit of the switching operation of the switching element is reduced as the overcurrent to the load increases.
【請求項2】 前記加算回路は、整流回路の出力端に接
続した抵抗と第1の基準電圧を出力する出力端に接続し
た抵抗とを互いに接続して形成した線形の電圧加算回路
と、アノードを整流回路の出力端に接続してカソードを
前記線形の電圧加算回路を形成する2つの抵抗の共通接
続端に接続した第2の基準電圧を設定する定電圧ダイオ
ードと一端を第1の基準電圧を出力する出力端に接続し
て他端を前記定電圧ダイオードに接続した抵抗とによっ
て形成した非線形の電圧加算回路とによって構成し、前
記負電圧が第2の基準電圧を超えたとき前記定電圧ダイ
オードが導通して負電圧側の加算率を急増させるように
したことを特徴とする請求項1記載の過電流保護装置。
2. A linear voltage adding circuit formed by connecting a resistor connected to an output terminal of a rectifier circuit and a resistor connected to an output terminal for outputting a first reference voltage to each other; Is connected to an output terminal of a rectifier circuit, a cathode is connected to a common connection terminal of two resistors forming the linear voltage adding circuit, a constant voltage diode for setting a second reference voltage, and one end is connected to a first reference voltage. And a non-linear voltage addition circuit formed by a resistor connected to the output terminal for outputting the constant voltage diode and the other end connected to the constant voltage diode. When the negative voltage exceeds a second reference voltage, the constant voltage 2. The overcurrent protection device according to claim 1, wherein the diode is turned on to rapidly increase the addition rate on the negative voltage side.
【請求項3】 前記積分回路と比較回路によるしゃ断動
作時限は、前記線形及び非線形の各加算回路から出力す
る負電圧を積分し、前記積分した出力値を第3の基準電
圧と比較して設定するとともに、過電流の大きさに応じ
て反限時しゃ断指令と瞬時しゃ断指令とに自動切換可能
となし、しかも、前記しゃ断指令は前記比較回路とダイ
オードとによって形成した自己保持回路にて保持するよ
うにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の過電流
保護装置。
3. A time limit for the shutoff operation by the integration circuit and the comparison circuit is set by integrating negative voltages output from the linear and non-linear addition circuits, and comparing the integrated output value with a third reference voltage. At the same time, it is possible to automatically switch between the infinite time cutoff command and the instantaneous cutoff command according to the magnitude of the overcurrent, and to hold the cutoff command in a self-holding circuit formed by the comparison circuit and the diode. The overcurrent protection device according to claim 1 or 2, wherein:
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