JPS5863028A - 開閉トランジスタの保護回路 - 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】 本発明は、開閉トランジスタを保護するため。

自己保持機能を有する第１の）Ｊｙプ要素が設けられて
おり、その制御回路はしきい値要素および補助トランジ
スタと直列回路をなして開閉トランジスタに並列に接続
されており、補助トランジスタのベースが開閉トランジ
スタの駆動導線と接続されており、それを介して補、助
トランジスタは開閉トランジスタに駆動パルスが□与え
られている際には導通状態に切換えられ、また第１０Ｆ
す、プ要素は、開閉トランジスタにおける電圧降下が所
与の値を超過すると、開閉トランジスタを開くように構
成されている開閉トランジスタの保護回路に関する。

このような保護回路はドイツ連邦共和国特許出願公告第
１１０９７８８号会報から公知である。その場合、トラ
ンジスタが許容し得ない大電流で負荷されるときには、
導通状態に切換えられたトラン、ジスタにかかる電圧が
急速に立上がるというトランジスタの性質が利用される
。この急速な立上がりＫより、開閉トランジスタに並列
に接続されて（゛るしきい値要素が導通状態になるので
、しきい儲要素に直列に接続されているｈＩＪｙプ要素
が駆動される。このＹリップ要素は保護すべき開閉トラ
ンジスタを阻止し、またはこれをスイッチオフする。）
リップ要素が開閉トランジスタの阻止状態（この状態で
は常に比較的高い阻止電圧が開閉トランジスタにかかり
【いる）でもＦリップするの１１ を防ぐため、）リップ要素の前に接続されている補助ト
ランジスタが、開閉トランジスタに対して駆動パルスが
与えられている際にのみ導通状態に切換えられる。トリ
、プ要素として、公知の装置では、自己保持巻線を有す
るリレーまたは過負荷時に保護すべき開閉トランジスタ
を周期的にスイッチオンかつスイッチオフするマルチバ
イブレータが用いられ得る。

すなわち、この公知の装置では、開閉トランジスタは、
駆動パルスが与えられている状態でそのフレフタ・エミ
、り電圧がしきい値を超過すると、直ちに再び阻止され
る。シかし、開閉トランジスタではベース・エミッタ電
圧は駆動パルスが印加されてから特定のスイッチオフ時
間の後に初めて崩壊する。このスイッチオフ時間は特に
大電力用のトランジスタではかなりの値になるので、公
知ノ装置では、開閉トランジスタのスイッチオンのたび
に過電流が存在しなくても常にトリ、プ要素が応動する
危険がある。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第１２８６６３１号公報
から、開閉トランジスタに対寸ろ過負荷保護装置であっ
て、保護すべき開閉トランジスタが補助トランジスタと
共に双安定跳躍回路を形成するものは公知である。開閉
トランジスタがスイッチオンされている状態で開閉トラ
ンジスタにおける電圧降下が所与の値を超過すると、補
助トランジスタカタイオードと補助トランジスタのベー
スの前に接続されている分圧回路とを介して導通状態に
切換えられる。それにより開閉トランジスタは阻止状態
に切換えられる。′開閉トランジスタは阻止、補助トラ
ンジスタは導通２の状態は、開閉トランジスタに対する
駆動信号が点滅するまでの間は持続する。新たに駆動信
号が生ずると、開閉トランジスタは再び導通状態になる
。たとえば白熱電球負荷において短いスイッチオン電流
衝撃が開閉トランジスタの速断に通じないように、過負
荷保ＩＩ製量の応動を遅らせるためのコンデンサが分圧
回路に並列に接続されている。この装置では開閉トラン
ジスタは、過負荷が存在する際にも新たな各駆動パルス
により短時間スイッチオンされる。

従って、開閉トランジスタおよび補助トランジスタはこ
のような負荷に耐える定格のものでなければならない。

さらに、公知の回路では、分圧回路の電圧従ってまた速
断点が供給電圧に関係する。

従って、本発明の目的は、菅頭に記載した種類の保護回
路を、開閉トランジスタのスイッチオンの際に保護回路
の誤トリップが確実に防止されるように、また過負荷時
には駆動パルスが阻止されるように構成することである
。

この目的は、本発明によれば、第１のトリップ要素がそ
の陽極・陰極間で開閉トランジスタのイー１９１８フ２
間に並列に接続されているサイリスタであり、しきい値
要素と直列に、前に接続されている駆動ユニットのなか
で開閉トランジスタに対する駆動パルスを阻止する第２
のトリ、プ要素の制御回路が接続されており、また補助
トランジスタのベースが開閉トランジスタの駆動導線と
遅れ回路を介して接続されていることを特徴とする開閉
トランジスタの保護回路により達成される。

すなわち、本発明による保護回路では、駆動バ・） ルスが補助トランジスタに遅れ回路□を介し【遅れて与
えられるので、トリップ要素は開閉トランジスタのスイ
ッチオン時間の経過後に初めて応動し得る。第１のトリ
ップ要素として、別設の対策なしに自己保持機能を有す
る点で有利なサイリスタがわずかな費用で用いられる。

すなわち、サイリスタは与えられている駆動パルスが終
了するまでの間は導通状態にとどまる。それにもがかわ
らず開閉トランジスタは、保護回路が新たに応動するま
では、新たな駆動パルスにより再びスイッチオンされる
。しかし、多くの開閉トランジスタに対して、過負荷の
際に制限された回数のスイッチオンしか許容されない。

さらに、駆動電力が大きい場合、駆動パルスを与えられ
続けると、トリップ要素として用いられているサイリス
タが損傷するおそれがある。すなわち、使用目的に対し
て必をな高速サイリスタは制限された電力のものしか得
られない、この理由から、前に接続されている駆動ユニ
ットのなかで開閉トランジスタに対する駆動パルスを阻
止する第２のトリップ要素が設けら１シ。

れている。この阻止はたとえば警報確認後に駆動ユニッ
トの手動操作により再び解除され得る。しきい値回路を
介してのトリップ要素の駆動により、トリップ点は供給
電圧に無関係になる。

開閉トランジスタのエミッタとサイリスタの陰極との間
に別のしきい値要素が挿入されていることは有利である
。それにより、開閉トランジスタのベース電位がサイリ
スタの点弧の際に低くなるので、開閉トランジスタが一
層速くかつ一層確実にスイッチオフされる。

第２のトリップ要素がフォトカプラであり、その発光ダ
イオードはしきい値要素と直列に接続されており、また
そのフォトトランジスタは前に接続されている駆動ユニ
ットの阻止入力端と接続されていることは有利である。

それにより、第２のトリ、プ要素の制御回路と駆動ユニ
ットとの間の電気的絶縁を簡単に行なうことができる。

第２のトリップ要素の制御回路にコンデンサが並列接続
されていることは有利である。このコンデンサは遅れな
しにサイリスク点弧のための電流衝撃を与える。

第２のトリップ要素の後に、前に接続されている駆動ユ
ニットのなかで駆動パルスを第２のトリ、プ要素の所与
の個数のトリップパルスの後に初めて阻止するカウンタ
が接続されていることは有利である。それにより、駆動
ユニットは保護回路の最初の応動の際に既に阻止される
のではなく、開閉トランジスタおよびサイリスタの負荷
耐力に関係して予め定め得る個数のトリ、プパルスの後
に初めて阻止される。

以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図の実施例で負荷１２は開閉トランジスタ１を介し
て供給電圧源に接続されている。開閉トランジスタ１は
、出力端で駆動変圧器１１の一次巻線１１　ｍと接続さ
れている駆動ユニ、トロにより駆動される。駆動変圧器
１１の二次巻１１ｏｂは一端では開閉トランジスタｌの
ベースと、また他端では開閉装置の基準電位と接続され
ている。さらに開閉トランジスタ１のエミッタは、逆並
列接続・された２つのダイオード２１ｍ＋２１ｂから成
るしきい値要索２１を介して基準電位と接続されている
。開閉トランジスタ１のコレクタと基準電位との間には
ツェナダイオード３、コンデンサ８、補助トランジスタ
４および抵抗ｌＯの直列回路が接続されている。

補助サイリスタ４のエミッタと抵抗１０との間の接続点
はサイリスタ２のゲートと接続されており、このサイリ
スタの陽極は開閉トランジスタ１０ベースと、またその
陰極は基準電位と接続されている。コンデンサ８にはツ
ェナダイオード１３とフォトカプラ５のフォトトランジ
スタ５ｂとの直列回路が並列に接続されている。フォト
カプラ５のフォトトランジスタ５ｂのエミ、りは駆動回
路６の基準電位と、またフォトトランジスタ５ｂのコレ
クタは駆動回路６の阻止人力端Ｓｐと接続されている。

開閉トランジスタ１のペースと基準電位との間にはさら
に、抵抗７ａおよびコンデンサ７ｂの直列回路から成る
ＲＣ回路７が接続されている。コンデンサ７ｂには放電
抵抗９が、並列接続されている。ＲＣ回路７は補助トラ
ンジスタ４の駆動に対する遅れ回路としての役割をする
。

駆動回路６が駆動パルスを発すると、駆動変圧器１１を
介して開閉トランジスタ１が、またＲＣ回路７０時定数
により定められた遅れ時間の後に補助トランジスタ４が
導通状態に切換えられる。開閉トランジスタ１における
電圧降下としきい値要素２１のしきい電圧との和がＲＣ
回路７の遅れ時間の経過後に、すなわち補助トランジス
タ４が導通している状態で、ツェナダイオード３のツェ
ナ電圧を超過すると、ツェナダイオード３、コンデンサ
８、補助トランジスタ４および抵抗１０の直列回路を経
て電流が流れる。ツェナダイオード３のツェナ電圧は、
このツェナダイオードが開閉トランジスタｌの過負荷時
にのみ導通するように選定されている。上記直列回路を
経て流れる電流は抵抗１０に電圧降下を生じ、この電圧
降下がサイリスタ２な導通状態に切換える。それにより
開閉トランジスタ１のペース・エミッタ間が橋絡され、
従っ″ｉ１゜ て駆動パルスは短絡・される。従って開閉トランジスタ
１は阻止状態となるので、有害な過電流は消滅する。ダ
イオード２１　ｍのしきい電圧により開閉トランジスタ
１のペース・エミッタ間電圧はサイリスタ２が点弧され
ている状態では減ぜられるので、阻止過程は加速される
。さらに、それによって、比較的高い導通電圧を有する
サイリスタ（さもなければ開閉トランジスタ１の確実な
阻止に適さない）も使用可能である。

駆動パルスにより遅れて駆動される補助トランジスタ４
の挿入によって、駆動パルスが与えられＣいる際にのみ
保護回路が有効になるようにすることができる。さもな
ければ、開閉トランジスタ１の阻止状態で与えられてい
る阻止電圧がツェナダイオード３のツーナ電圧を超過し
、同じくサイリスタ２の点弧に通ずるであろう。補助ト
ランジスタ４の駆動は開閉トランジスタ１にくらべて遅
れて行なわれなければならない。なぜならば、開閉トラ
ンジスタｌにおける電圧はそのスイッチオン時間の経過
後に初めて減衰するからである。

いったん点弧されたサイリスタ２は、点弧パルスに無関
係に、駆動パルスが再び消滅するまでの間は導通状態に
とどまる。新たに駆動パルスが生ずると、開閉トランジ
スタ１は再びスイッチオフされ、過負荷原因がまだ除去
されていない場合には再びスイッチオフされる。これは
過負荷の際に開閉トランジスタ１のスイッチオフおよび
スイッチオンが繰返されることに通じ、ついには開閉ト
ランジスタｌの損傷を惹起する可能性がある。さらに、
開閉トランジスタｌの遮断のために必要な高速サイリス
クは開閉電力が制限されたものしか得られない、しかし
、非常に開閉電力が大きい開閉トランジスタ１を駆動す
る際には、短絡する駆動パルスが既に著しく大きな電力
を有するので、サイリスタ２が連続的または周期的に与
えられる駆動パルスにより過負荷状態となり得る。従っ
て、フナ１カプラ５の形態の第２のトリ、プ要素が設け
られており、そのフォトトランジスタ５の導通状態では
駆動ユ＝　？　、）　６の阻止人力端を介して駆動パル
スが阻止される。このフォトカプラ５０発光ダイオード
５ａの前に別のツェナダイオード１３が接続されている
。このツェナダイオード１３によって、フォトカプラ５
が正常な速断の際に駆動されることは防止される。すな
わち、開閉トランジスタ１の蓄積時間中にそのコレクタ
・エミ、り電圧は既に立上がり、他方補助サイリスタ４
はその蓄積時間および下降時間の経過後に初めて阻止状
態となり、それＫより保護回路を阻止する。ツ。

ナダイオード１３の追加的な電圧しきいＫより、開閉ト
ランジスタ１におけるこの電圧上昇は回復され得る。

こうして上記の保護回路では、開閉トランジスタ１の過
負荷の際に駆動パルスが二重の仕方で、すなわち先ずは
開閉トランジスタのベース・エミッタ間の短絡により、
次いで駆動ユニット６のなかでの駆動パルスの阻止によ
り、阻止される。駆動二二、トロのなかでの阻止のみで
は、確実な過負荷保護を行なうのに遅過ぎる。他方、開
閉トランジスタ１０ペース・エミ、り間の短絡のみでは
、前記のように、連続的に繰返す駆動パルスにより開閉
トランジスタ１およびサイリスタ２の過負荷の危険が存
在する。従って、特に矢電力用の開閉トランジスタの確
実な保護のためＫは、上記の両装置が必要である。しか
し、開閉トランジスタ１またはサイリスタ２の負荷耐力
に関係して、場合によっては、駆動ユニッ）６が特定の
個数の駆動パルスの後に初めて最終的にスイッチオフさ
れれば十分である。この場合には、短時間の過負荷の後
には回路が自動的に再び正常作動に移行するので、障害
頻度が減ぜられる。

これは、第２図に示されているように、フォトトランジ
スタ５ｂと駆動ユニット６の阻止入力端Ｓｐとの間に、
所定の個数の駆動パルスをカウントした後に出力を生ず
るカウンタ１４を挿入しておくことにより達成される。

補助トランジスタ４の駆動の仕方が以下に説明されてい
るように変形されていることを別とすれば、第２図の回
路は第１図の回路と一致している。

第２図の回路では、補助トランジスタ４を遅らして駆動
するため第２の補助トランジスタ１５が追加されている
。それＫより補助トランジスタ４の：１ スイッチオフ時点が一義的に定められる。第１図の回路
では、補助トランジスタ４°の工ｉ　ｙり電圧は、補助
トランジスタ４が導通し始めると直ちに、抵抗１０に流
れる電流により生ずる電圧降下のために立上がる。それ
によりベース・エミ、り電圧がＲＣ回路７のみによって
は定まらない。この欠点を避けるため、第２図の回路で
は、駆動変圧器ｌｌの二次巻線の一端と補助トランジス
タ４のベースとの間に第２の補助トランジスタ１５のエ
ミッタ・コレクタ間と抵抗１８との直列回路が設けられ
ている。二次巻線１１　ｂの両端子の間に、コンデンサ
７ｂおよび抵抗７ａの直列回路から成るＲＣ回路７が接
続されている。抵抗７ａのほうが基準電位側に接続され
ている。コンデンサ７ｂは、抵抗１６と駆動パルスに対
して導通方向の極性で接続されたダイオード１７との直
列回路により橋絡されている。

抵抗１６とダイオード１７との間の接続点は第２の補助
トランジスタ１５のベースと接続されている。コンデン
サ７、抵抗１６および第２の補助トランジスタ１５が二
次巻線１１　ｂと直接に接続されている接続点と、サイ
リスタ２が開閉トランジスタ１のベースと接続されてい
る接続点との間に抵抗加が挿入されている。

二次巻線１１　ｂＫ駆動ノ（ルスが現われると、第２の
補助トランジスタのベース・エミッタ電圧は、コンデン
サ７ｂがまだ充電されていない間はまだ低いが、コンデ
ンサ７ｂが抵抗７ａを経て充電された後には十分に高い
電圧に達するので、第２の補助トランジスタ１５は導通
し、抵抗１８を介して補助トランジスタ４を導通状態に
切換える。第２の補助トランジスタ１５のエミ、りは直
接にコンデンサ７ｂの一方の端子と接続されているので
、ベース・エミッタ電圧はコンデンサ７ｂにかかつてい
る電圧のみに関係する。従って、第２の補助トランジス
タ１５の切換時点、従ってまた補助トランジスタ４の切
換時点なＲＣ回路７により簡単に定めることができる。

抵抗２０は、サイリスタ２のスイ、チオンにより第２の
補助トランジスタ１５に対する供給電圧も短絡されるの
を防止する。それどころか第２の補助トランジスタ１５
にはサイリスタ２のスイッチオン後も駆動パルスが与え
られるので、補助トランジスタ４は導通状態にとどまる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の２つの実施例の回路図で
ある。 １°・・開閉トランジスタ、２・・・サイリスタ、３・
・・ツユナダイオード、４・・・補助トランジスタ、５
・・・フォトカプラ、５ａ・・・発光ダイオード、　５
ｂ・・・フォトトランジスタ、６・・・駆動ユニｙ）、
７・・・遅れ回路、７ｍ・・・抵抗、７ｂ　、　８・・
・コンデンサ、９．ｔｏ・・・抵抗、１１・・・駆動変
圧器、１１　ａ・・・−次巻線、１１　ｂ・・・二次巻
線、１２・・・負荷、１３・・・ツーナダイオード、１
４・・・カウンタ、１５・・・第２の補助トランジスタ
、１６・・・抵抗、１７・・・ダイオード、１８〜２０
・・・抵抗、２１・・・しきい値要素、２１ａ、２１ｂ
・・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）開閉トランジスタを保護するため、自己保持機能を
   有する第１のトリ、プ要素が設けられており、その制御
   回路はしきい値ｌｌＩ素および補助トランジスタと直列
   回路をなして開閉トランジスタに並列に接続されており
   、補助トランジスタのペースが開閉）ランジスタの駆動
   導線とＷ！続されており、それを介して補助トランジス
   タは開閉トランジスタに駆動パルスが与えられている際
   には導通状態に切換えられ、また第１のトリ、プ要素は
   、開閉トランジスタにおける電圧降下が所与の値を超過
   すると、開閉トランジスタを開くように構成されている
   開閉トランジスタの保護回路において、第１のトリップ
   要素がその陽極・陰極の間で開閉トランジスタ（１）の
   ペース−エミッタ間に並列に接続されているサイリスタ
   （２）であり、しきい値要素（３）と直列に、前に接続
   されている駆動ユニｙ　）　（ｅ）のなかで開閉トラン
   ジスタ（１）に対する駆動パルスを阻止する第２のトリ
   、プ要素（５）の制御回路（５ａ）が接続されており、
   また補助トランジスタ（４）のペースが開閉トランジス
   タ（１）の駆動導線と遅れ回路（７）を介して接続され
   ていることを特徴とする開閉トランジスタの保護回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の保護回路において、開
   閉トランジスタ（１）のエミッタとサイリスタ（２）の
   陰極との間に別のしきい値要素（２１）が挿入されてい
   ることを特徴とする開閉トランジスタの保−回路。 ３）＃許請求の範囲第１項または第２項記載の保−回路
   において、第２のトリ、プ要素（５）がフｔトカプラで
   あり、その発光ダイオード（５ａ）はしきい値要素（３
   ）と直列に接続されており、またそのフｔ））ランジス
   タ（５ｂ）は前ＫＩＩ続されている駆動ユニデ）（６）
   の阻止入力端と接続されていることを特徴とする開閉ト
   ランジスタの保護回路。 ４）４Ｉ許請求の範Ｓａｔ項ないし第３項のいずれかＫ
   Ｉｅ載の保１ＩＢｊｌＩにおいて、第２のトリ、ブ要素
   （５）の制御回路（５ａ）にコンデンサ（８）が並列接
   続されていることを特徴とする開閉トランジスタの保護
   回路。 ５）％許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の保護回路において、第２のトリ、プ要素（５）の後
   に、前に接続されている駆動二二、ト（６）のなかで駆
   動パルスを第２のトリ、プ要素（５）の所与の個数のト
   リ、ブパルスの後に初めて阻止するカウンタ（１４）が
   接続されていることを特徴とする開閉トランジスタの保
   １１回路。