異常電圧検出回路

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【発明の名称】	異常電圧検出回路
【発明者】	【氏名】川崎祐嗣
【要約】	【課題】簡素化した回路で不足電圧と過電圧とを検出することができる異常電圧検出回路を提供する。【解決手段】入力端子１１の検知電圧ＶＳが、ツェナーダイオード２１で設定される下限電圧ＶＬ以下になると、トランジスタ２５がオフ状態になって、抵抗器２４、ダイオード２６を介して抵抗器３２に警報電流が流れる。一方、検知電圧ＶＳが、ツェナーダイオード３１で設定される上限電圧ＶＨ以上になると、このツェナーダイオード３１を通して抵抗器３２に警報電流が流れる。従って、出力端子１３には、不足電圧と過電圧に対する警報信号が出力される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】監視対象の第１の電位及び基準となる第２の電位に接続され、該第１及び第２の電位の間の電位差が下限電圧以下の時に第１の警報電流を出力する不足電圧検出部と、前記第１及び第２の電位に接続され、該第１及び第２の電位の間の電位差が前記下限電圧よりも高い上限電圧以上の時に第２の警報電流を出力する過電圧検出部と、前記不足電圧検出部及び前記過電圧検出部の出力側に共通に接続され、前記第１または第２の警報電流を検出して警報信号を出力する出力部とを、備えたことを特徴とする異常電圧検出回路。
【請求項２】前記出力部は、抵抗器またはフォトカプラで構成したことを特徴とする請求項１記載の異常電圧検出回路。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路等における異常電圧を検出する異常電圧検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の異常電圧検出回路の一例を示す回路図である。この異常電圧検出回路は、異常電圧の監視対象となる被監視回路の電源線等に接続するための入力端子１１、基準となる接地電圧ＧＮＤに接続するための入力端子１２を有している。入力端子１１，１２には、不足電圧検出部２０が接続されている。不足電圧検出部２０は、入力端子１１にカソードが接続されたツェナーダイオード２１を有しており、このツェナーダイオード２１のアノードが抵抗器２２，２３を介して入力端子１２に接続されている。また、入力端子１１には抵抗器２４の一端が接続され、この抵抗器２４の他端がトランジスタ２５のコレクタに接続されている。トランジスタ２５のベースは抵抗器２２，２３の接続点に、エミッタは入力端子１２にそれぞれ接続されている。トランジスタ２５のコレクタと入力端子１２との間には、フォトカプラ２６が接続されており、このフォトカプラ２６から不足電圧検出時に警報信号ＡＬＭ１が出力されるようになっている。更に、入力端子１１，１２には、ツェナーダイオード３１、抵抗器３２、及びフォトカプラ３３が直列接続されて構成された過電圧検出部３０が接続されている。そして、フォトカプラ３３から過電圧検出時に警報信号ＡＬＭ２が出力されるようになっている。
【０００３】このような異常電圧検出回路において、入力端子１１に印加される検知電圧ＶＳが、ツェナーダイオード２１のツェナー電圧よりも低くなると、このツェナーダイオード２１には電流が流れず、トランジスタ２５のベース電圧は接地電圧ＧＮＤとなる。このためトランジスタ２５はオフ状態になり、入力端子１１から抵抗器２４を介してフォトカプラ２６に電流が流れる。これにより、フォトカプラ２６から不足電圧検出の警報信号ＡＬＭ１が出力される。一方、入力端子１１に印加される検知電圧ＶＳが、ツェナーダイオード３１のツェナー電圧よりも高くなると、このツェナーダイオード３１に電流が流れ、フォトカプラ３３から過電圧検出の警報信号ＡＬＭ２が出力される。また、入力端子１１に印加される検知電圧ＶＳが、ツェナーダイオード２１のツェナー電圧よりも高く、かつ、ツェナーダイオード２１のツェナー電圧よりも低いときには、不足電圧検出部２０及び過電圧検出部３０のいずれからも警報信号ＡＬＭ１，ＡＬＭ２は出力されない。このように、ツェナーダイオード２１，３１のツェナー電圧を検出すべき異常電圧に対応して設定することにより、検知電圧ＶＳの異常を検出するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の異常電圧検出回路では、不足電圧の検出と過電圧の検出を、それぞれ不足電圧検出部２０と過電圧検出部３０の別々の回路で行っており、別々に警報信号ＡＬＭ１，ＡＬＭ２が出力されるため、回路の部品点数が多くなるという課題があった。本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、簡素化した回路で不足電圧と過電圧とを検出することができる異常電圧検出回路を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、本発明の内の第１の発明は、異常電圧検出回路において、監視対象の第１の電位及び基準となる第２の電位に接続され、該第１及び第２の電位の間の電位差が下限電圧以下の時に第１の警報電流を出力する不足電圧検出部と、前記第１及び第２の電位に接続され、該第１及び第２の電位の間の電位差が前記下限電圧よりも高い上限電圧以上の時に第２の警報電流を出力する過電圧検出部と、前記不足電圧検出部及び前記過電圧検出部の出力側に共通に接続され、前記第１または第２の警報電流を検出して警報信号を出力する出力部とを備えている。
【０００６】第２の発明では、第１の発明における出力部を、抵抗器またはフォトカプラで構成している。本発明によれば、以上のように異常電圧検出回路を構成したので、次のような作用が行われる。監視対象の電位と基準となる電位との電位差が下限電圧以下になると、不足電圧検出部から第１の警報電流が出力部に出力され、この出力部から警報信号が出力される。一方、監視対象の電位と基準となる電位との電位差が上限電圧以上になると、過電圧検出部から第２の警報電流が同じ出力部に出力され、この出力部から警報信号が出力される。
【０００７】
【発明の実施の形態】第１の実施形態図１は、本発明の第１の実施形態を示す異常電圧検出回路の回路図であり、図２の従来の異常電圧検出回路における要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この異常電圧検出回路は、例えば異常電圧の監視対象となる電源線等に接続するための入力端子１１、基準となる接地電圧ＧＮＤに接続するための入力端子１２、及び異常電圧を検出したときに警報信号ＡＬＭを出力するための出力端子１３を有している。入力端子１１，１２には、ツェナーダイオード２１、抵抗器２２，２３，２４、トランジスタ２５、及びダイオード２７で構成される不足電圧検出部２０Ａが接続されている。即ち、入力端子１１は、ツェナー電圧ＶＺ２１を有するツェナーダイオード２１のカソードに接続され、このツェナーダイオード２１のアノードがノードＮ１に接続されている。ノードＮ１には抵抗器２２の一端が接続され、この抵抗器２２の他端がノードＮ２に接続されている。ノードＮ２と入力端子１２との間には、抵抗器２３が接続されている。
【０００８】また、入力端子１１には抵抗器２４の一端が接続され、この抵抗器２４の他端がノードＮ３に接続されている。ノードＮ３にはトランジスタ２５のコレクタが接続され、このトランジスタ２５のベースはノードＮ２に、エミッタは入力端子１２にそれぞれ接続されている。ノードＮ３にはダイオード２７のアノードが接続され、このダイオード２７のカソードがノードＮ４に接続されている。更に、入力端子１１，１２には、ツェナーダイオード３１及び抵抗器３４で構成される過電圧検出部３０が接続されている。即ち、入力端子１１は、ツェナー電圧ＶＺ３１を有するツェナーダイオード３１のカソードに接続され、このツェナーダイオード３１のアノードがノードＮ４に接続されている。また、ノードＮ４と入力端子１２との間には、抵抗器３４が接続されている。ノードＮ４と入力端子１２との間に接続された抵抗器３４は、不足電圧検出部２０からダイオード２７を通して出力される不足電圧に対する警報電流と、過電圧検出部３０のツェナーダイオード３１から出力される過電圧に対する警報電流とを検出して、警報信号ＡＬＭを出力するための出力部を兼ねている。抵抗器３４の一端が接続されたノードＮ４は、出力端子１３に接続されている。
【０００９】この異常電圧検出回路は、入力端子１１に印加される検知電圧ＶＳが入力端子１２の接地電圧ＧＮＤに対して、下限電圧ＶＬ（例えば、４Ｖ）以下の場合に不足電圧、上限電圧ＶＨ（例えば、６Ｖ）以上の場合に過電圧として異常を検出するものである。このような検出範囲を設定し、警報信号ＡＬＭのレベルを１Ｖ以上とした場合の、ツェナーダイオード２１，３１、及び抵抗器２２，２３，２４，３４の各定数の一例は次のとおりである。
ツェナー電圧ＶＺ２１＝３．３Ｖツェナー電圧ＶＺ３１＝５Ｖ抵抗値Ｒ２２＝１００Ω抵抗値Ｒ２３＝１０ｋΩ抵抗値Ｒ２４＝１ｋΩ抵抗値Ｒ３４＝２．３ｋΩ但し、トランジスタ２５の閾値電圧は０．７Ｖ、また、ダイオード２７の順方向電圧は０．７Ｖとする。
【００１０】次に、図１の動作を、（１）正常電圧時、（２）不足電圧時、及び（３）過電圧時、に分けて説明する。
（１）正常電圧時検知電圧ＶＳが正常電圧、即ち、下限電圧ＶＬ＜検知電圧ＶＳ＜上限電圧ＶＨの範囲にあると、ツェナーダイオード２１に電流が流れ、ノードＮ１の電圧は、ＶＳ－ＶＺ２１＞０．７Ｖとなる。このため、抵抗器２２を介してトランジスタ２５のベースにベース電流が流れ、このトランジスタ２５はオン状態になり、ノードＮ３の電圧は、ほぼ閾値電圧（＝０．７Ｖ）となる。従って、ノードＮ３からダイオード２６を介して抵抗器３４に流れる警報電流は存在しない。一方、ＶＳ＜６Ｖであるから、ノードＮ４の電圧は、検知電圧ＶＳからツェナーダイオード３１のツェナー電圧ＶＺ３１（＝５Ｖ）が差し引かれて、１Ｖ未満となる。これにより、出力端子１３には、有効な警報信号ＡＬＭは出力されない。
【００１１】（２）不足電圧時検知電圧ＶＳが不足電圧、即ち、検知電圧ＶＳ＜下限電圧ＶＬであると、ノードＮ１の電圧は、検知電圧ＶＳからツェナーダイオード２１のツェナー電圧ＶＺ２１（＝３．３Ｖ）が差し引かれて、０．７Ｖ未満となる。このためトランジスタ２５はオフ状態になり、入力端子１１から抵抗器２４、ダイオード２７、及び抵抗器３４を介して、入力端子１２に警報電流が流れる。例えば、検知電圧ＶＳ＝３Ｖの場合、ダイオード２７の順方向電圧が０．７Ｖであるから、ノードＮ４の電圧は２．３Ｖとなる。これにより、出力端子１３には、検知電圧ＶＳに異常が有ることを示す警報信号ＡＬＭが出力される。
【００１２】（３）過電圧時検知電圧ＶＳが過電圧、即ち、検知電圧ＶＳ＞上限電圧ＶＨであると、ツェナーダイオード２１に電流が流れ、この電流が抵抗器２２を介してトランジスタ２５のベースに流れ、このトランジスタ２５はオン状態になる。このためノードＮ３の電圧は、トランジスタ２５の閾値電圧にほぼ等しくなり、ノードＮ３からダイオード２７を介して抵抗器３４に流れる警報電流は存在しない。一方、ＶＳ＞ＶＺ３１となるので、ツェナーダイオード３１から抵抗器３４を介して入力端子１２に警報電流が流れる。従って、ノードＮ４の電圧は、検知電圧ＶＳからツェナーダイオード３１のツェナー電圧ＶＺ３１（＝５Ｖ）が差し引かれて、１Ｖ以上となる。これにより、出力端子１３には、検知電圧ＶＳに異常が有ることを示す警報信号ＡＬＭが出力される。
【００１３】以上のように、この第１の実施形態の異常電圧検出回路では、不足電圧検出時に流れる警報電流と、過電圧検出時に流れる警報電流が、同一の抵抗器３４を介して流れるように構成しているので、回路構成が簡素化できるとともに、１つの出力端子１３で異常電圧を示す警報信号ＡＬＭを出力することができるという利点がある。
【００１４】第２の実施形態図３は、本発明の第２の実施形態を示す異常電圧検出回路の回路図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この異常電圧検出回路では、図１中の過電圧検出部３０Ａに代えて、図２中の過電圧検出部３０と同じものを設けている。即ち、過電圧検出部３０のツェナーダイオード３１は、カソードが入力端子１１に接続され、アノードが抵抗器３２の一端に接続されている。抵抗器３２は過電流制限用の抵抗であり、この抵抗器３２の他端がノードＮ４に接続されている。また、フォトカプラ３３内の発光ダイオード３３ａが、ノードＮ４と入力端子１２との間に順方向に接続され、このフォトカプラ３３内のフォトトランジスタ３３ｂのエミッタとコレクタが、それぞれ出力端子１３ａ，１３ｂに接続されている。その他の構成は、図１と同様である。この異常電圧検出回路における異常電圧の検出時の動作は、図１の異常電圧検出回路の動作と同様である。但し、異常電圧検出時に流れる警報電流がフォトカプラ３３を介して流れるようになっているので、警報信号ＡＬＭを出力する出力端子１３ａ，１３ｂを、被監視側の回路から電気的に絶縁することができるという利点がある。
【００１５】なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の（ａ）～（ｃ）のようなものがある。
（ａ）不足電圧検出部２０Ａの構成は、図１及び図３の構成に限定されず、検知電圧ＶＳが下限電圧ＶＬ以下の時に、警報電流を出力するものであれば、どのような構成でも適用可能である。
（ｂ）過電圧検出部３０Ａ，３０の構成は、図１及び図３の構成に限定されず、検知電圧ＶＳが上限電圧ＶＨ以上の時に、警報電流を出力するものであれば、どのような構成でも適用可能である。
（ｃ）図１及び図３では、入力端子１２の接地電圧ＧＮＤに対して、入力端子１１の検知電圧ＶＳがプラス側となるように構成しているが、ツェナーダイオード２１，３１、トランジスタ２５、及びダイオード２７の極性を逆にすることにより、検知電圧ＶＳがマイナスの場合の異常電圧を検出することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、監視対象の電位と基準となる電位との電位差が下限電圧以下になったことを検出する不足電圧検出部と、監視対象の電位と基準となる電位との電位差が上限電圧以上になったことを検出する過電圧検出部とを有し、かつこれらの検出部から出力される警報電流が共通に与えられる出力部を備えている。これにより、１つの検出部で不足電圧と過電圧の警報信号を出力することができるので、回路の簡素化が可能になる。第２の発明によれば、出力部を抵抗器またはフォトカプラで構成している。抵抗器で構成した場合には、回路が極めて簡素化できる。また、フォトカプラで構成した場合には、被監視側の回路から電気的に絶縁された回路によって警報信号を出力することができるという効果がある。

【出願人】	【識別番号】００００００２９５【氏名又は名称】沖電気工業株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１１月２５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】柿本恭成
【公開番号】	特開平１１－１６０３７０
【公開日】	平成１１年（１９９９）６月１８日
【出願番号】	特願平９－３２３４４１