JPH11512598A - 過電流保護回路 - Google Patents
過電流保護回路Info
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 電力供給源と電気的負荷の間に直列に接続されて操作回路を形成するこ とが可能で、このように接続された場合に回路を過電流から保護する過電流保護 システムであって、以下の構成を有するシステム: a.下記の制御素子、 (1)比較的低い電流INORMALが流れる時、比較的低い抵抗RLOWを有し 、 (2)流れる電流がINORMALから比較的高い電流IFAULTに増えた時、比 較的高い抵抗RFAULTに切り替えられる; b.下記の回路遮断素子、 (1)前記制御素子と直列に接続されている、 (2)電流INORMALが前記制御素子を流れる時、システムに電流INORMAL が流れることを許すノーマル状態を有する、 (3)高々実質的にINORMALより小さい低下した電流が流れるのを許すフ ォールト状態を有する;および c.下記のバイパス素子、 (1)前記制御素子と前記回路遮断素子の直列結合に対して並列接続され ており、 (2)バイパス素子を流れる電流の増大によって前記回路遮断素子がフォ ールト状態に切り替えられるように、前記回路遮断素子に機能的にリンクしてい る; したがって、システムを流れる電流がINORMALからIFAULTに増えると、 (i)前記制御素子の抵抗がRLOWからRFAULTに増大し、 (ii)増大した電流が前記バイパス素子に流れ、 (iii)前記回路遮断素子がフォールト状態に切り替えられる。 2. 前記制御素子が第1PTC装置を有している請求項1に記載のシステム 。 3. 前記制御素子が、第1PTC装置と並列接続された電圧クランプ装置を 有する請求項2に記載のシステム。 4. 前記回路遮断素子が、閉じたノーマル状態と開いたフォールト状態を持 つ回路スイッチを有する請求項1ないし3のいずれかに記載のシステム。 5. 前記バイパス素子が、前記バイパス素子内を流れる電流の増加に応じて 前記回路スイッチをノーマル状態からフォールト状態へと遷移させるリレーコイ ルを有している請求項4に記載のシステム。 6. 前記バイパス素子が下記の構成を有している請求項5に記載のシステム 、 a.前記リレーコイルと直列に接続されたバイパス抵抗;および b.下記のバイパススイッチ、 (1)前記リレーコイルと直列で、前記バイパス抵抗と並列に接続されて おり、 (2)前記回路スイッチが閉じている時は閉じており、前記回路スイッチ が開いている時は開いている。 7. 前記バイパス素子が下記の第2PTC装置を有している請求項6に記載 のシステム、 a.前記リレーコイルおよび前記バイパス抵抗と直列に接続されており、 b.前記リレーコイルを流れた時に、前記回路スイッチがノーマル状態から フォールト状態に切り替えられる電流よりも低いトリップ電流を有する。 8. システムが下記の補助二極回路スイッチと補助抵抗を備えている請求項 5に記載のシステム、 a.補助二極回路スイッチは、 (1)前記回路スイッチが閉じている時、負荷を電源に接続し、 (2)前記回路スイッチが開いている時、負荷を電源から切り離し、補助 抵抗を電源に接続する;および b.補助抵抗が有する抵抗値は、前記回路スイッチをフォールト状態に保持 する充分な電流がバイパス素子リレーコイルに流れるのを許すほど小さい。 9. 下記の構成を備えた電気回路: a.電源; b.電気的負荷;および c.請求項1ないし8のいずれか一項に記載の電気保護システム。 10. 電圧VNORMALを持つ電源、電気的負荷、および、保護システムを備え た回路であり、該回路は保護システムにノーマル電流INORMALが通るノーマル動 作状態を有し、前記システムが以下の構成を有する回路: a.下記の制御素子、 (1)比較的低い電流INORMALが流れる時、比較的低い抵抗RLOWを有し 、 (2)流れる電流がINORMALから比較的高い電流IFAULTに増えた時、比 較的高い抵抗RFAULTに切り替えられる; b.前記制御素子と直列に接続され且つ以下を備えた回路遮断素子、 (1)INORMALよりも大きい電流ICARRYを通す定格、 (2)VNORMALと等しい電圧において実質的にIFAULTよりも小さい電流 IINTERRUPTを遮断する定格、 (3)電流INORMALが前記制御素子を流れ、電流INORMALがシステムを流 れることを許されるノーマル状態、および (4)高々、実質的にINORMALよりも小さい低下した電流が流れるのを許 すフォールト状態;および c.下記のバイパス素子、 (1)前記制御素子と前記回路遮断素子の直列結合に対して並列接続され ており、 (2)前記バイパス素子を流れる電流の増大によって前記回路遮断素子が フォールト状態に切り替えられるように、前記回路遮断素子に機能的にリンクし ている; したがって、保護システムを流れる電流がIFAULTに増えると、前記制御素子 の抵抗がRLOWからRFAULTに増大し、増大した電流が前記バイパス素子に流れ、 回路電流がIINTERRUPT以下に減り、これにより、前記回路遮断素子がフォール ト状態に切り替えられて、回路電流を遮断するようになっている。 11. 電力供給源と電気的負荷の間に直列に接続されて操作回路を形成する ことが可能で、このように接続された場合に回路を過電流から保護する過電流保 護システムであって、以下の構成を有するシステム: a.下記の要素を有する回路遮断素子、 (1)ノーマル電流INORMALが流れるのを許すノーマル状態、および (2)高々実質的にINORMALより小さい低下した電流の流れを許すフォー ルト状態; b.下記の制御素子、 (1)前記回路遮断素子と直列に接続されている、 (2)下記の可変抵抗値を有する、 (a)回路内の電流がノーマル電流INORMALの時、負荷に比べて低く 、 (b)負荷内の電流が実質的にノーマル電流INORMALを超えた時、実 質的に増大する、 (3)下記の値を比較するコンパレータを有する、 (a)制御比較点における前記制御素子内の電流ICONTROL、および (b)負荷比較点における負荷内の電流ILOAD;そして (4)ICONTROLとILOADとの相違が所定の電流不均衡値IDIFF超える時 、前記回路遮断素子をノーマル状態からフォールト状態に切り替える;および c.下記のバイパス素子、 (1)前記制御素子に対して並列接続されており、 (2)次の抵抗値を有する、 (a)回路電流がINORMALの時、バイパス素子の抵抗値の前記制御素 子の抵抗値に対する比は、ICONTROLとILOADとの相違がIDIFFを下回るような 値である、そして (b)回路電流がINORMALを所定電流値だけ超える時、バイパス素子 の抵抗値の前記制御素子の抵抗値に対する比は、ICONTROLとILOADとの相違が IDIFFを超えるような値である。 12. 前記制御素子がPTC装置を有している請求項11に記載のシステム 。 13. 前記制御素子が、前記PTC装置と並列接続された電圧クランプ装置 を有している請求項12に記載のシステム。 14. 前記バイパス素子が、実質的に温度に依存しない抵抗値を持つバイパ ス抵抗を有している請求項11に記載のシステム。 15. 下記の構成を備えた電気回路: a.電源; b.電気的負荷;および c.請求項11ないし14のいずれか一項に記載の電気保護システム。 16. 電圧VNORMALを持つ電源、電気的負荷、および、保護システムを備え た回路であり、この回路は前記保護システムにノーマル電流INORMALが通るノー マル動作状態を有し、前記システムが以下の構成を有する回路: a.メカニカルスイッチを備える他に下記を有する回路遮断素子、 (1)INORMALよりも大きい電流ICARRYを通す定格と、 (2)VNORMALと等しい電圧において実質的にITRIPよりも小さい電流IINTERRUPT を遮断する定格; (3)ノーマル電流INORMALが流れるのを許すノーマル状態、および、 (4)高々実質的にINORMALより小さい低下した電流の流れを許すフォー ルト状態; b.下記の制御素子、 (1)前記回路遮断素子と直列に接続されている、 (2)下記の可変抵抗値を有する、 (a)電流がノーマル電流INORMALの時、負荷に比べて低く、 (b)前記負荷内の電流がノーマル電流INORMALよりも大きなトリッ プ電流ITRIPを超えた時、実質的に増大する、 (3)下記の値を比較するコンパレータを有する、 (a)制御比較点における前記制御素子内の電流ICONTROL、および (b)負荷比較点における前記負荷内の電流ILOAD;そして (4)ICONTROLとILOADとの相違が所定の電流不均衡値IDIFFを超える 時、前記回路遮断素子をノーマル状態からフォールト状態に切り替える;および c.下記のバイパス素子、 (1)前記制御素子に対して並列接続されており、 (2)次の抵抗値を有する、 (a)回路電流がINORMALの時、前記バイパス素子の抵抗値の前記制 御素子の抵抗値に対する比は、ICONTROLとILOADとの相違がIDIFFを下回るよ うな値である、そして (b)回路電流がINORMALを所定電流値だけ超える時、前記バイパス 素子の抵抗値の前記制御素子の抵抗値に対する比は、ICONTROLとILOADとの相 違がIDIFFを超えるような値である; そして、回路電流がITRIPを超えると、前記制御素子が回路電流をIINTERRUP T 以下に減らし、これにより、前記回路遮断素子は回路電流を遮断することがで きるようになっている。 17. 電力供給源と電気的負荷の間に直列に接続されて操作回路を形成する ことが可能で、このように接続された場合に回路を過電流から保護する過電流保 護システムであって、以下の構成を有するシステム: a.下記の要素を有する回路遮断素子、 (1)ノーマル電流INORMALが流れるのを許すノーマル状態、および (2)高々実質的にILOADより小さい低下した電流が流れるのを許すフォ ールト状態;および b.下記の制御素子、 (1)前記回路遮断素子と直列に接続されている、 (2)下記の可変抵抗値を有する、 (a)電流がノーマル電流INORMALの時、負荷に比べて低く、 (b)電流が実質的にノーマル電流INORMALを超えた時、実質的に増 大する; そして、前記制御素子の抵抗値が所定の抵抗値量だけ増えた時、前記回路遮断 素子はノーマル状態からフォールト状態に切り替わる。 18. 前記制御素子がPTC装置を有している請求項17に記載のシステム 。 19. 前記制御素子が、前記PTC装置と並列接続された電圧クランプ装置 を有している請求項18に記載のシステム。 20. 前記回路遮断素子が、下記の回路スイッチを有している請求項17に 記載のシステム、 a.閉じたノーマル状態と開いたフォールト状態を有し、 b.前記制御素子の抵抗値が所定の抵抗値だけ増えた時にノーマル状態から フォールト状態に切り替わる。 21. 下記の構成を備えた請求項20に記載のシステム、 (1)前記制御素子がリレーコイルを有しており; (2)前記制御素子の抵抗値が所定の抵抗値量だけ増えると、抵抗値の増大 によって前記リレーコイル内の電流が減らされ; (3)これにより、リレーコイル内の電流の減少のために、回路がノーマル 状態からフォールト状態に切り替わる。 22. 前記制御素子が、前記リレーコイルと並列に接続された、背中合わせ に連結されたツェナーダイオードを有しており、連結されたツェナーダイオード の両端間の電圧が所定の電圧値を超えると、このリレーコイルが、連結されたツ ェナーダイオードに電流を流し、これにより、前記制御素子の抵抗値を所定の抵 抗値量だけ高めるのに充分な量だけ前記制御素子内の電流が増える請求項11に 記載のシステム。 23. 前記回路スイッチが、前記PTC装置と熱的に結合したバイメタルス イッチを有していて、前記PTC装置の抵抗値が所定の抵抗値量だけ高まると、 前記PTC装置で発生した熱によって前記バイメタルスイッチがノーマル状態か らフォールト状態に動くようになっている請求項20に記載のシステム。 24. 前記回路スイッチは、開放状態にラッチされ、該回路スイッチを閉じ た状態へとリセットする手段を有している請求項23に記載のシステム。 25. 前記負荷に並列接続されたバリスタが設けられている請求項23に記 載のシステム。 26. 下記の構成を備えた電気回路: a.電源; b.電気的負荷;および c.請求項17ないし25のいずれか一項に記載の電気保護システム。 27. 電圧VNORMALを持つ電源、電気的負荷、および、保護システムを備え た回路であり、この回路は前記保護システムにノーマル電流INORMALが通るノー マル動作状態を有し、前記システムが以下の構成を有する回路: a.メカニカルスイッチを備えるとともに下記を有する回路遮断素子、 (1)INORMALよりも大きい電流ICARRYを通す定格と、 (2)VNORMALと等しい電圧において実質的にITRIPよりも小さい電流IINTERRUPT を遮断する定格; (3)ノーマル電流INORMALが流れるのを許すノーマル状態、および、 (4)高々実質的にINORMALより小さい低下した電流の流れを許すフォー ルト状態; b.下記の制御素子、 (1)前記回路遮断素子と直列に接続されている、 (2)下記の可変抵抗値を有する、 (a)電流がノーマル電流INORMALの時、負荷に比べて低く、 (b)電流がノーマル電流INORMALより大きな制御素子トリップ電流 ITRIPを超えた時、実質的に増大する、 したがって、回路電流がITRIPを超えると、前記制御素子の抵抗値は所定の抵 抗値量だけ増え、これにより、回路電流をIINTERRUPT以下に減らし、これによ り、前記回路遮断素子がノーマル状態からフォールト状態に切り替えられて、回 路電流を遮断する。 28. 電力供給源と電気的負荷の間に直列に接続されて操作回路を形成する ことが可能で、このように接続された場合に回路を過電流から保護する過電流保 護システムであって、以下の構成を有するシステム: a.下記の要素を有する回路遮断素子、 (1)ノーマル電流INORMALが流れるのを許すノーマル状態、および (2)高々実質的にINORMALより小さい低下した電流が流れるのを許すフ ォ ールト状態; b.下記の制御素子、 (1)前記回路遮断素子と直列に接続されている、 (2)下記の可変抵抗値を有する、 (a)電流がノーマル電流INORMALの時、前記負荷に比べて低く、 (b)電流が実質的にノーマル電流INORMALを超えた時、第1所定抵 抗値量だけ増大する; c.下記のバイパス素子、 (1)前記制御素子に対して並列接続されており、 (2)下記の抵抗値を有する、 (a)回路が正常動作状態の時、制御素子の抵抗値よりも実質的に高 く、 (b)前記制御素子の抵抗値が第1所定抵抗値量だけ増えた時、前記 制御素子の抵抗値よりも実質的に低く、 (c)前記制御素子の抵抗値が第1所定抵抗値量だけ増えた時、第2 所定抵抗値量だけ増える; 前記制御素子の抵抗値が第1所定抵抗値だけ増え、前記バイパス素子の抵抗値 が第2所定抵抗値だけ増えた時、前記回路遮断素子はノーマル状態からフォール ト状態に切り替わる。 29. 前記制御素子が、第1回路スイッチ、好ましくは、閉じたノーマル状 態と開いたフォールト状態を持つ第1バイメタルスイッチを有している請求項2 8に記載のシステム。 30. 前記バイパス素子がPTC装置を有している請求項28に記載のシス テム。 31. 前記バイパス素子が、前記PTC装置と並列接続された電圧クランプ 装置を有している請求項30に記載のシステム。 32. 前記回路遮断素子が、下記の第2回路スイッチを有している請求項2 8に記載のシステム、 a.閉じたノーマル状態と開いたフォールト状態を有し、 b.バイパス素子の抵抗値が第2所定抵抗値だけ増えた時にノーマル状態か らフォールト状態に動く。 33. 前記第2回路スイッチが、前記バイパス素子と熱的に結合した第2バ イメタルスイッチを有していて、前記バイパス素子の抵抗値が第2所定抵抗値量 だけ高まると、前記バイパス素子で発生した熱によって前記バイメタルスイッチ がノーマル状態からフォールト状態に動く請求項32に記載のシステム。 34. 前記第2回路スイッチは、開放状態にラッチされ、前記第2回路スイ ッチを閉じた状態へとリセットする手段を有している請求項32に記載のシステ ム。 35. 前記回路遮断素子が、ノーマル状態とフォールト状態を持つ二極回路 スイッチと補助抵抗を有しており、該二極回路スイッチが以下の構成を備えてい る請求項28に記載のシステム、 a.前記バイパス素子の抵抗値が第2所定抵抗値量だけ増えると、ノーマル 状態からフォールト状態に動き; b.前記二極回路スイッチがノーマル状態の時、負荷を電源に接続し、 c.前記二極回路スイッチがフォールト状態の時、負荷を電源から外し、前 記補助抵抗を電源に接続する。 36. 前記補助抵抗がPTC装置である請求項35に記載のシステム。 37. 前記二極回路スイッチが下記の二極バイメタルスイッチを有している 請求項35に記載のシステム、 a.前記バイパス素子の抵抗値が第2所定抵抗値量だけ増えると、前記バイパ ス素子によって発生した熱によって前記二極バイメタルスイッチがノーマル状態 からフォールト状態に動くように、前記バイパス素子と熱的に連結されており、 b.前記補助抵抗が電源に接続されると、前記補助抵抗によって発生した熱に よって前記二極バイメタルスイッチがフォールト状態にラッチされるように、前 記補助抵抗と熱的に連結されている。 38. 下記の構成を備えた電気回路: a.電源; b.電気的負荷;および c.請求項28ないし37のいずれか一項に記載の電気保護システム。 39. 電圧VNORMALを持つ電源、電気的負荷、および、保護システムを備え た回路であり、この回路は前記保護システムにノーマル電流INORMALが通るノー マル動作状態を有し、前記システムが以下の構成を有する回路: a.下記を備えた回路遮断素子、 (1)INORMALと等しい又はこれよりも大きい電流IINTERRUPTCARRYを通 す定格、 (2)VNORMALと等しい電圧において実質的にICONTROLTRIPよりも小さ い電流IINTERRUPTを遮断する定格、 (3)ノーマル電流INORMALが回路を流れるのを許すノーマル状態、およ び (4)高々、実質的にINORMALよりも小さい低下した電流が流れるのを許 すフォールト状態;および b.前記回路遮断素子と直列に接続されたメカニカルスイッチを備え、さら に下記を有する制御素子、 (1)下記の可変抵抗値、 (a)実質的に前記バイパス素子の抵抗値よりも小さい抵抗値、 (b)電流がノーマル電流INORMALである時、負荷に比して低く、 (c)電流が実質的に電流INORMALを超えると、第1所定抵抗値量増 える、 (2)INORMALよりも大きなICONTROLCARRYを流す定格、および (3)実質的にVNORMALより低い電圧VCONTROLTRIPにおいて、INORMAL よりも大きな電流ICONTROLTRIPを遮断する定格;および c.前記制御素子と並列に接続され、さらに下記を有するバイパス素子、 (1)下記の可変抵抗値、 (a)前記制御素子内の電流がINORMALより小さいか又はこれと等し く、回路が正常動作状態の時、前記制御素子の抵抗値よりも実質的に高く、 (b)前記制御素子の電流が第1所定抵抗値量だけ増えた時、前記制 御素子の抵抗値よりも実質的に低く、 (c)前記制御素子の抵抗値が第1所定抵抗値量だけ増えた時、第2 所定抵抗値量だけ増える、および (2)INORMALより小さいか又はINORMALと等しいバイパス素子トリップ 電流IBYPASSTRIP; したがって、回路電流がICONTROLTRIPを超えると、前記制御素子の抵抗値は 第1所定抵抗値量だけ増え、これにより、回路電流を前記バイパス素子に分流し 、一方、前記バイパス素子内の電流がIBYPASSTRIPを超えると、前記バイパス素 子の抵抗値が第2所定抵抗値量だけ増え、これにより、回路電流をIINTERRUPT 以下に減らし、これにより、前記回路遮断素子がノーマル状態からフォールト状 態に切り替えられて、回路電流を遮断することができるようになっている。 40. 直列に接続された制御素子と回路遮断素子を備えた回路であって、 a.該回路は、 (1)ノーマル電流INORMALと、 (2)ノーマル入力電圧VNORMALを有する; b.前記制御素子はINORMALよりも大きな制御素子トリップ電流ITRIPを有す る;そして c.前記回路遮断素子がメカニカルスイッチを有していており、さらに下記を 有する、 (1)INORMALよりも大きな電流ICARRYを通す定格、および (2)VNORMALと等しい電圧において、実質的にITRIPよりも小さな電流IINTERRUPT を遮断する定格; したがって、回路電流がITRIPを超えると、前記制御素子が回路電流をIINTE RRUPT 以下に減らし、これにより、前記回路遮断素子が回路電流を遮断するのを 許す。 41. 前記制御素子がPTC装置を有している請求項36に記載の回路。 42. 並列に接続されたバイパス素子と制御素子を備えた回路であって、 a.該回路は、 (1)ノーマル電流INORMALと、 (2)ノーマル入力電圧VNORMALを有する; b.前記バイパス素子は実質的にINORMALよりも小さなバイパス素子トリッ プ電流IBYPASSTRIPを有する;そして c.前記制御素子がメカニカルスイッチを有しており、さらに下記を有する 、 (1)INORMALよりも大きな電流ICONTROLPASSを通す定格、および (2)VNORMALより低い電圧VCONTROLTRIPにおいて、INORMALよりも大 きな電流ICONTROLTRIPを遮断する定格; したがって、回路電流がICONTROLTRIPを超えると、前記制御素子が前記制御 素子内の電流を遮断し、これにより、回路中の電流を前記バイパス素子に分流し 、一方、前記バイパス内の電流がIBYPASSTRIPを超えると、前記バイパス素子が 実質的に回路電流を減らすようになっている。 43. 前記バイパス素子がPTC装置を有している請求項42に記載のシス テム。 44. 並列に接続されたバイパス素子と制御素子を備え、前記並列の組み合 わせが回路遮断素子と直列に接続されている回路であって、 a.該回路は、 (1)ノーマル電流INORMALと、 (2)ノーマル入力電圧VNORMALを有する; b.前記バイパス素子は実質的にINORMALよりも小さなバイパス素子トリッ プ電流IBYPASSTRIPを有する;そして c.前記制御素子がメカニカルスイッチを有しており、さらに下記を有する 、 (1)INORMALよりも大きな電流ICONTROLPASSを通す定格、および (2)VNORMALより低い電圧VCONTROLTRIPにおいて、INORMALよりも大 きな電流ICONTROLTRIPを遮断する定格;および d.前記回路遮断素子がメカニカルスイッチを有しており、さらに下記を有 する、 (1)INORMALよりも大きな電流ICARRYを通す定格、および (2)VNORMALと等しい電圧にて、ICONTROLTRIPよりも実質的に小さな IINTERRUPTを遮断する定格; したがって、回路電流がICONTROLTRIPを超えると、前記制御素子が前記制御 素子内の電流を遮断し、これにより、前記バイパス素子内の電流を分流し、一方 、前記バイパス内の電流がIBYPASSTRIPを超えると、前記バイパス素子が回路電 流をIINTERRUPT以下に減らし、これにより、前記回路遮断素子が回路電流を遮 断するのを許すようになっている。 45. 前記バイパス素子がPTC装置を有している請求項44に記載の回路 。
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