专利名称：输入过电压保护电路和具有该保护电路的电气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置在自交流电源向负载装置或负载电路供电的供电电路上的、用于在发生外来浪涌或输入过电压时切断供电电路，防止负载装置或负载电路破坏的输入过电压保护电路和在供电电路内包含该输入过电压保护电路的开关型稳压器等。
背景技术：
历来，多用开关型稳压器、使用该开关型稳压器的DC负载装置、加热器等的AC负载装置、变换器等从商用频率的交流电源供电的负载装置或负载电路(这些称为电气装置)。而且，在该交流供电电路上通常设置有保护电路，用于保护这些电气装置避免因外来浪涌等引起的输入过电压。
所谓外来浪涌指的是通过落雷等产生在电力线内感应的异常电压，短时间急剧升高的非周期性的过渡电压。如果该外来浪涌输入始于交流电源的供电电路，则成为负载装置的电摩耗、早期故障的原因。此外，在静电或其它装置的开关或继电器等触点接触时也发生浪涌，返回输入源，影响其它装置。
而所谓输入过电压指的是过大交流电压施加在电气装置上并持续的状态，并因成为构成电气装置的电路元件延烧(蔓延)损伤的原因而非常危险。
例如日本，通过在AC100V电源和AC230V电源上改变插座及电源插头的形状，使得向使用100V的装置上误供电AC230V的可能性非常低。可是在电源插头安装前的制造时，有发生由于误接交流电源发生输入过电压引起事故的可能性。
所谓输入过电压保护电路指的是在发生这样的外来浪涌以及过电压时切断电路防止装置故障、同时也防止由于电气装置的破坏而引起事故的电路。
在图20表示现有的开关型稳压器用供电电路的一例。该供电电路由如下组成具有与交流电源连接的2个交流输入端子IN101、IN102的两根电源线L1、L2；由初级保险丝101和变阻器102构成的过电压保护电路；噪音滤波器103；由二极管电桥104和平滑用电容器C101构成的整流、平滑电路，和介插其初级侧的突入电流防止电路105形成，把从直流输出端OUT101、OUT102来的直流输出到未图示的开关型稳压器。
噪音滤波器103是由共模抗流圈及常模抗流圈、X电容器或Y电容器构成的滤波器，使从交流输入端子IN101、IN102输入的、在交流电源线L1、L2间产生的常态干扰及在电源线L1、L2和地之间产生的共式干扰减少。
经噪音滤波器103的交流通过二极管电桥104全波整流，通过作为铝电解电容器的平滑用电容器C101平滑化，如果没有负载，则大体变为直流电压。从直流输出端子OUT101、OUT102输出该直流到开关型稳压器。在二极管电桥104和平滑用电容器C101之间设置有有源滤波器电路，也常常存在按照使直流输出端子OUT101、OUT102之间电压接近恒定电压的方式加以控制并减少输入电流高频畸变的情况。
通常为了不论何种原因引起的装置负载或电路的异常或误动作等产生的输入过电流保护，在该供电电路上通常设置初级保险丝，然而为了回避其际由于异常的过电压或过电流，超过元件的耐压，使元件形成破损或着火一类状态，为了在尽快的时刻停止供电，作为保护电路在一方的电源线L1上介插初级保险丝(电源保险丝)101。作为上述异常或误动作的原因认为结露、强磁场、尘埃、异物混入、冲击引起的吊裂、热(高温)等环境引起电路元件短路或开路，以及负载自身短路之类等。
在紧临初级保险丝101后的电源线L1、L2间连接变阻器102，以便这时返回输入的浪涌电压不能通过噪音滤波器103充分去除时，作为其吸收用而动作，不致给予共同供电的电气装置不良影响。
初级保险丝101是在流过大电流时熔断的过电流保护元件，变阻器102是伴随端子间所加的电压上升，非线性地电阻值减少的电阻器。
而且，因为在电源线L1、L2之间输入变阻器102的耐电压(浪涌承受量)以上的过电压时，变阻器102受到电压破坏，使电源线L1、L2之间短路，初级保险丝101内流过过大的电流而熔断，所以该供电电路切断，通过该供电电路供电的开关型稳压器安全停止。
突入电流防止电路105是限制流向整流、平滑电路内的突入电流的电路。所谓突入电流是在未图示的电源开关刚刚接通后，直到具有较大电容值的平滑用电容器C101充电完了为止流过的过大初始电流。如果该初始电流过大，则担心构成二极管电桥104的各二极管或平滑用电容器101烧损，初级保险丝101熔断。除了对电桥电压产生不良影响，还会引起供电的瞬时停止。
因此，在二极管电桥104的输入侧上介插由带温度保险丝的电阻106或功率型热敏电阻、三端双向可控硅开关元件、可控硅整流器构成的突入电流防止电路105，减少突入电流大小。
可是在除了中国的主要各国，一年数件报告通过由变阻器102和初级保险丝101构成的现有的过电压保护电路，因外来浪涌或输入过电压而动作，变阻器102为电压破损(短路)从而初级保险丝101熔断，切断对开关型稳压器的供电，完全停止。即，在除了中国之外的主要各国，该过电压保护电路有效地发挥着功能。
该过电压保护电路不限于对开关型稳压器的供电电路，不设置在其它DC负载的供电电路或整流平滑电路，而设置在对AC负载供电的供电电路上也是有效的。即使在对AC负载供电，尤其需要过电压保护电路(突入电流防止电路)的是，在负载为卤素灯或放电管等的灯或固定加热器等负载的情况下，供电开始当初电阻值小，一旦温度上升，电阻值变大，直到突入电流过大地流过、温度控制稳定为止，有输入过电流流过的情况。
在供电中加过电压时，就是说，通过在作为负载的卤素灯或放电管上施加这种电压时，变为过电压或过电流状态，产生供电的瞬时停止或闪变电压，担心负载破损。这归因于由于能量过大，也有可能产生火灾。
但是，在电源状况差，输入过电压频繁发生的中国市场，其问题是即使是使用搭载有这样的过电压保护电路的供电电路的开关型稳压器等装置，也有可能发生烧损事故及冒烟事故的问题。
图21表示中国的配电系统。中国的配电系统是单相三线式(13W，AC220V)，通过从在电柱等上设置的变压器111来的3根供电线供给AC110V和AC220V的双方。来自变压器111的次级线圈中点的电源线是接地的中线(中性线)N，从其次级线圈两端来的2根电源线是加交流电压的火线(电压线)L101、L102。在中国中线N比火线L101、L102还细，阻抗变高。
而且，在该图21，连接在中线N和火线L101之间的负载113上加电压V1，连接在中线和火线102之间的负载114上加电压V2，连接在火线L101和L102之间的负载112上加电压V3。正常的供电状态下，V1和V2为AC110V，V3为AC220V(都为2相时的有效值)。
图22表示该状态时的电压V3的波形例。如果采取图21所示的负载113和114的阻抗平衡，则中线N内流过的电流大体为0A。而且，电压波形的中点为0V(接地电位)，正负波形是均等的，其峰高值为 伏。
可是，负载113和114的阻抗平衡差时，在中线N内流过大电流。
这时，在中国，阻抗高的中线发热，由于该热疲劳在绞线焊接的断路器的连接处断线，而屡屡发生中线缺相事故。
如果这样产生中线缺相，则交流波形中点形成不稳定，在负载113和114的阻抗不均等的情况下，电压V1、V2不均等，成为偏压波形。据此，电压V3按照如图22中V3′所示的方式，形成从本来的AC0V的中点向正或负侧错位的波形。因此，例如如果在正侧错开，则正侧的峰高值变大为 那样，负侧的峰高值变小为 那样。如果在负侧错开，则与其相反。如果其交流的中点变化，则如图23所示，成为相对本来的AC0V的中点而变化的波形。因此，变为在负载112上反复加周期性的过电压。
这样，中国的输入电源状况极差，输入过电压频繁发生。此外，认为今后将继续改进，然而，与日本国内或欧洲的电源阻抗小于1Ω相反，因为中国电源阻抗为数+Ω，格外大，所以由于电源阻抗产生的电源电压变化也大。
因此，即使对输入过电压，经设置图20所示那样的现有的过电压保护电路的供电电路，供电给开关型稳压器等负载装置，往往也不会产生按照设计值那样地安全停止，有可能发生伴随变阻器102着火的延烧事故，或作为铝电解电容器的平滑用电容器C101的着火或冒烟、延烧等事故。
可是，变阻器102变差时，可以可靠地使初级保险丝101断线，如果使变阻器102的浪涌容量在初级保险丝101的承受量以上，则因为在变阻器102或平滑用电容器C101破坏之前更早的时刻，因超过初级保险丝的承受量而断线，所以可以防止这类事故。
可是，初级保险丝的容量由依赖于开关型稳压器等装置输出大小和功率因素效率的输入电流而决定。据此，例如令AC100V时初级保险丝的容量为8A，为了防止事故，有必要将变阻器的浪涌容量设定在初级保险丝的容量8A以上。
此外，该变阻器有必要选择具有在交流电压的2倍左右可钳位吸收外来浪涌电压的浪涌容量的元件。由于通过雷或输入浪涌等产生的外来浪涌能量是不明确的，吸收量通过经验值决定。
可是，变阻器浪涌容量和外形尺寸大体呈比例，浪涌容量大的变阻器的外形也大。据此，例如浪涌容量比容量8A的初级保险丝还大，可以熔断该初级保险丝的变阻器大小为直径在10mm左右以上，存在所谓妨碍开关型稳压器等装置的小型化问题。
此外，现在，通过各种装置的数字化使开关型稳压器等的电气装置逐渐大输出化。与此相伴，也有必要使初级保险丝101的容量或变阻器102的容量加大。可是，带有可熔断容量大于8A的初级保险丝的浪涌容量的变阻器不畅销。
因此，在使用了容量在8A以上的初级保险丝和前述外形的Φ10左右大小的变阻器的输入过电压保护电路上作输入过电压实验的结果表明在初级保险丝断线前变阻器必定延烧。
即，在开关型稳压器等负载装置大输出化时，在利用只依赖于现有的初级保险丝和变阻器等的输入过电压保护电路上是有极限的，存在不能可靠地防止上述延烧事故或延烧破损事故的问题。
可是，作为现有的输入过电压保护电路，例如特开2001-339844号公报所述那样用齐纳二极管(稳压二极管)等过电压保护用元件代替变阻器102，在输入过电压时使过电压保护用元件短路破损(击穿)，使保险丝烧断。
该过电压保护用元件，例如与平滑用电容器C101并联地连接在在图20所示的二极管电桥104和平滑用电容器C101之间，在该过电压保护用元件和二极管电桥104之间介插保险丝。而且，在平滑用电容器C101和二极管电桥104的输出点之间连接二极管。
在这样的输入过电压保护电路，如果输入过电压保护用元件击穿电压以上的过电压，则过电压保护用元件短路、破损，使平滑用电容器C101上积蓄的电荷通过二级管及保险丝流过，通过其放电电流保险丝熔断，切断供电电路。
提出用稳压二极管、硅变阻器，雪崩二极管或可控硅整流器与稳压二极管的组合等作为该过电压保护用元件。
可是，稳压二极管和硅变阻器的缺点是高耐压元件不多，反应性也差。关于雪崩二极管存在因短路模式(连接模式)而破损的情况和因开路模式(开放模式)而破损的情况，因为在开路模式破损时不能作为过电压保护元件发挥功能，所以其缺点是不能可靠地进行电路切断。
即如上述所示的输入过电压保护电路除了反应性差外，因为动作受过电压保护用元件特性波动所左右，所以存在电路切断的可靠性差的缺点。
发明内容
本发明是鉴于这些问题而作的，目的在于即使在例如电源状况差、输入过电压频繁发生的环境条件下，在发生外来浪涌或输入过电压时，也可靠地切断供电电路，安全停止负载装置或负载电路(电气装置)，可以及早地防止电路元件的烧损事故或冒烧事故等的发生，同时，该供电电路的切断不依赖变阻器或保险丝或稳压二极管等过电压保护用元件的性能或可靠性。
本发明是具有与交流电源连接的多根电源线、设置在通过该多根电源线供电给负载装置或负载电路的供电电路上的输入过电压保护电路，为了达到上述目的，在上述多根各电源线的至少1根介插突入电流防止电路，同时，设置检测关于上述多根各电源线的电压的检测电路、在由该检测电路检出的电压超过规定值时进行开关动作的开关电路、把该开关电路的通/断状态传送到上述突入电流防止电路的传输电路。
而且，上述突入电流防止电路并联连接有带温度保险丝的电阻和半导体开关元件，平时该半导体开关元件导通，在由上述检测电路检出的电压超过规定值时，根据由上述传输电路传送的上述开关电路的通/断状态，上述半导体开关元件断开，在上述带温度保险丝的电阻内流过电流，通过该带温度保险丝的熔断而切断供电电路。
上述检测电路也可以是检出上述多根电源线的任一电压的检测电路、检出上述多根电源线的各电源线电压的检测电路、或检出上述多根电源线间电压的检测电路的任一电路。
在这些输入过电压保护电路，在上述多根电源线中介插有上述突入电流防止电路的电源线的该突入电流防止电路的输入侧处介插初级保险丝，在该电源线的突入电流防止电路的输出侧和另外的电源线之间可以设置变阻器。
通过齐纳二极管构成上述开关电路，也能以该齐纳二极管的齐纳电压值作为上述电压规定值。
该发明也提供在供电电路上包含这些输入过电压保护电路的开关型稳压器等的电气装置。
图1是设置有表示本发明实施方式1的输入过电压保护电路的供电电路的电路图。
图2是表示图1检测电路不同例的电路图。
图3是表示在图1的供电电路上设置有有源滤波器的情况例的电路图。
图4是表示相同的、图1所示供电电路和DC/DC变换器的更具体电路例的电路图。
图5是表示本发明实施方式2的、与图4同样的电路图。
图6是表示本发明实施方式3的、与图4及图5同样的电路图。
图7是表示本发明实施方式4的、与图4至图6同样的电路图。
图8是表示本发明实施方式5的、与图4至图7同样的电路图。
图9是表示本发明实施方式6的、与图4至图8同样的电路图。
图10是表示本发明实施方式7的、与图4至图6同样的电路图。
图11是对设置有本发明实施方式8的输入过电压保护电路的AC负载装置的供电电路的电路图。
图12是表示本发明实施方式9的、与图11同样的电路图。
图13是表示本发明实施方式10的、与图1及图12同样的电路图。
图14是表示本发明实施方式11的、与图11同样的电路图。
图15是表示本发明实施方式12的、与图11及图14同样的电路图。
图16是表示本发明实施方式13的、与图5同样的电路图。
图17是表示本发明实施方式14的、与图8同样的电路图。
图18是表示本发明实施方式15的、与图8同样的电路图。
图19是表示本发明实施方式16的、与图9同样的电路图。
图20是表示设置有现有的输入过电压保护电路的供电电路一例的电路图。
图21是表示中国的配电系统示例的说明图。
图22是表示图21的电压V3的交流波形的波形图。
图23是表示图21的电压V3的中点波动情况的波形图。
具体实施例方式
以下按照
本发明的实施方式。
(实施方式1图1～图3)图1是设置有表示本发明实施方式1的输入过电压保护电路的DC/DC变换器用的供电电路的电路图。
该供电电路在如下一点上与图20说明的现有例是同样的具有2根电源线AC线L1、L2，该两根电源线具有通过将电源插头插入商用交流电源插座而与交流电源连接的2个交流输入端子IN1、IN2。以下在说明该供电电路时，为了简便对与AC线L1、L2的交流输入端子IN1、IN2接近的一方称为“输入侧”，相反侧(与作为负载的二极管电桥4接近的一方)称为“输出侧”。用点划线包围的部分2是传输交流的AC部分，其外的部分是传输大体直流(脉动电流)的DC或DC/AC部分。
在AC线L1的输入侧上串联介插作为电流保护元件的初级保险丝21。接着在其输出侧的2根AC线L1和L2之间连接变阻器22，在其输出侧上并联设置有噪音滤波器23。
在噪音滤波器23的输出侧的AC线L1上设置突入电流防止电路25，该突入电流防止电路25的输出侧与进行全波整流的二极管电桥4的一个AC输入端子4a连接，噪音滤波器23的输出侧的AC线L2与二极管电桥4的另一个AC输入端子4b连接。
电源线的DC线L3和L4分别连接在该二极管电桥4的DC输出端子4c、4d上。此外，在DC线L3、L4之间连接作为铝电解电容器的平滑用电容器C1，将DC/DC变换器3与在该平滑用电容器C1的输出侧的DC线L3、L4上设置的直流输出端子OUT1、OTU2连接。
另一方面，AC线L1和L2在前述的噪音滤波器23的输出侧各自分支，与各自检测该AC线L1及L2的电压值的检测电路24连接。在该检测电路24的输出侧上，设置判断由检测电路24检测的AC线L1的电压值和AC线L2的电压值比预定值大或小从而通/断的开关电路26和把该通/断的状态传送到突入电流防止电路25的传输电路27。与开关电路26并联地设置有辅助电源28及作为铝电解电容器的辅助电源用电容器C2。
该供电电路把从交流输入端子IN1、IN2输入的交流通过作为AC线过滤器的噪音滤波器23抑制常态干扰、共式干扰等后，通过二极管电桥4整流，通过平滑用电容器C1平滑，变换为大体直流(脉动电流)，把该大体直流供给DC/DC变换器3。DC/DC变换器3是把输入的大体直流通过振荡电路和开关电路和变压器和整流电路等变换为低压或高压的直流的公知电路。
也可取代该DC/DC变换器3而更换为DC/AC变换器。这时，通过变压器和整流电路变换为低压或高压的交流的公知电路。
关于噪音滤波器23和二极管电桥4和平滑用电容器C1，因为与前述的现有开关型稳压器的噪音滤波器103和二极管电桥104和平滑用电容器C101是相同的，所以省略详细说明。
在该供电电路的输入过电压保护电路由如下构成由初级保险丝21和变阻器22构成的与现有同样的保护电路；和由检测电路24、开关电路26、传输电路27、突入电流防止电路25构成的新的保护电路。
对于由初级保险丝21及变阻器22构成的保护电路，因为与由图20说明的现有例的初级保险丝101和变阻器102产生的保护电路是相同的，省略其说明。
以下详细说明新的保护电路。
检测电路24由将阳极分别连接在AC线L1及L2上、将阴极共用连接的二极管D1及D2；与该共用连接点连接的电阻R1；与该电阻值R1串联的电阻R2；和与电阻R2串联的电阻R3构成。电阻R1和R2也可以作成1个电阻。此外，电阻R3是泄漏电阻，有也可以，省略也可以。
此外，如图2的(A)、(B)所示，把电阻R1分为电阻R1a、R1b，也可以各自串联在二极管D1、D2的阴极侧或阳极侧。只要可以检测AC线L1及L2的电压即可。
而且，将开关电路26连接在电阻R3的两端。开关电路26把电阻R3的两端电压与预设的预定电压加以比较，当电阻R3的两端电压比预定电压值小时成为OFF、大时成为ON。用另外图对开关电路26的详细构成及上述预定值后述。
传输电路27由将阳极连接在电阻R2和R3连接点的二极管D3；一端与其阴极连接的电阻R6；和将阳极与其另一端连接的、作为信号传输元件的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的发光元件的LED(发光二极管)41a构成。该LED41a的阴极连接在与电阻R3和二极管电桥4的DC输出端子4d连接的开关电路26的接地侧连接点。此外，辅助电源28和辅助电源用电容器C2与该电阻R6和LED41a的串联电路并联连接。
所谓光三端双向可控硅开关元件耦合器41是将作为发光元件的LED41a和作为光接收元件的光三端双向可控硅开关元件41b组合并配置在一个罩的中间的半导体元件，如果LED41a内流过电流则把该电流信号一次变换为光信号并传输，通过光三端双向可控硅开关元件41b接收该光信号，再次返回电流信号。即，它是边传送信号、边可以使输出间完全电绝缘的高耐压的信号传输元件。
该光三端双向可控硅开关元件耦合器41的光三端双向可控硅开关元件41b被装入突入电流防止电路25内。
突入电流防止电路25由作为串联连接在AC线L1上的突入电流防止用元件的带温度保险丝的电阻43；作为与其并联连接的半导体开关元件的三端双向可控硅开关元件42；连接在其一个端子T1和栅极端子G之间的电阻R4；和连接在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G和另一个端子T2间的、光三端双向可控硅开关元件41b和电阻R5的串联电路。
三端双向可控硅开关元件42是具有上述三端子(T1，T2，G)的交流控制用元件，是通过加在栅极端子G上的电压使端子T1和T2间短路或开放的半导体开关元件。在栅极端子G上不加电压时，端子T1和T2间是非导通状态(OFF状态)，在栅极端子G上一加电压，则端子T1和T2间变为导通状态(ON状态)。此外，处于导通状态的端子T1和T2之间无电位差并没有电流流过时，端子T1和T2间返回非导通状态。
其次，说明该输入过电压保护电路的动作。从交流输入端子IN1、IN2输入AC线L1、L2的交流电压通过检测电路24的二极管D1及D2各自整流、检出，通过电阻R1及R2和电阻R3分压。
可是，投入电源时，三端双向可控硅开关元件42处于OFF状态，由于平滑用电容器C1未充电，所以通过带温度保险丝的电阻43，流过突入电流，通过带温度保险丝的电阻43限制流过该平滑用电容器C1的电流。如果电容器C1充电，则输出其正常电压的大体直流。DC/DC变换器3动作，与此相关连，辅助电源28输出直流电压。
另一方面，在输入的交流电压为不包含过电压的正常值时，因为在检测电路24的电阻R3两端间发生的电压是在开关电路中预先设定的预定值以下，所以开关电路26成为断开状态。据此，电流自辅助电源28经传输电路27的电阻R6流向光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a，使LED41a发光。
这样一来，三端双向可控硅开关元件41b接收其光信号，导通，因为在突入电流防止电路25的电阻R4内流过电流，所以三端双向可控硅开关元件42在栅极端子G上加电压，使端子T1和T2之间为导通(ON)状态。因此从AC线L1流向二极管电桥4的电流通过三端双向可控硅开关元件42而流动，在带温度保险丝的电阻43内没有电流流过。
其后，在AC线L1、L2至少一方上输入包含过电压的异常交流电压，在电阻R3两端的电压差比开关电路26中预先设定的预定电压值大时，开关电路26导通，由于传输电路27的LED41a的阳极和阴极间短路，所以在LED41a内没有电流流过，不发光。
据此，作为光三端双向可控硅开关元件耦合器41的光接收元件的三端双向可控硅开关元件41b断开，在电阻R4内没有电流流过，由于三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上没有加电压，所以三端双向可控硅开关元件42的端子T1和T2间成为非导通(OFF)状态。如果这样作，则在带温度保险丝的电阻43内流过电流，带温度保险丝的电阻43的温度上升，使温度保险丝熔断。该动作时间由于从输入过电压开始也不过化费几秒，所以在变阻器22或平滑用电容器C1未达到破坏前，供电电路可以安全地被切断。
由于实际上在三端双向可控硅开关元件42的端子T1和T2之间加的电压是交流波形，在其各每个半波的波形上升或下降初期，在栅极端子G上加触发电压，三端双向可控硅开关元件42变为接通(ON)状态，其后，所加的交流电压波形直到零交叉为止，一直维持接通状态，虽然在零交叉时，瞬时成为断开(OFF)状态，但其后在下一半波，在栅极端子G上立刻加触发电压，三端双向可控硅开关元件再重复处于接通(ON)状态。因此，三端双向可控硅开关元件42似乎持续处于接通(ON)状态。
可是，如果三端双向可控硅开关元件41b断开，则在交流电压波形零交叉时三端双向可控硅开关元件成为断开(OFF)后，由于在栅极端子G上未加触发电压，所以维持断开(OFF)状态。
这样，在如该图1所示的供电电路，如果输入过电压保护电路检知输入过电压，则快速地切断电路，停止向作为负载电路的二极管电桥4及平滑用电容器C1供电，因为使作为负载装置的DC/DC变换器3(实际上由于并非是完全的直流而是脉动电流，所以也被称为AC+DC/DC变换器)完全停止，所以并不受作为输入过电压保护元件的变阻器22特性或可靠性的波动左右，可以可靠地防止事故发生。
因此，变阻器22并无必要使用如现有方式那样对输入过电压具有充分的浪涌容量(比初级保险丝21的容量还大的浪涌容量)的大型的元件，因为使用具有只钳位吸收作为短时间非周期性过渡电压的雷或输入浪涌等外来浪涌的浪涌容量的元件即可，所以外形尺寸较小，可以选择广泛贩卖的便宜产品。
在不加过电压的定常状态下，从交流输入端子IN1、IN2对AC线L1、L2输入的交流，不由带温度保险丝的电阻43衰减，通过短路的三端双向可控硅开关元件42加到二极管电桥4上，所以电力的利用效率不降低。
在本实施方式，对将直流向DC/DC变换器供电的供电电路的例子加以说明，然而该输入过电压保护电路并不限于此，也可以适用于把交流提供给如下负载的供电电路其它开关型稳压器(AC/DC变换器，DC/AC变换器高压灯稳压器，AC/AC变换器)或有源滤波器、串联稳压器等以外的直流负载，将交流叠加在直流上而用的负载，与其相反将直流叠加在交流上用的负载或交流负载。在供电给交流负载时也可以只用图1的AC部分2而供电即可，二极管电桥4及平滑用电容器C1是不要的。
在设置有源滤波器时，例如如图3所示，设置在二极管电桥4和平滑用电容器C1之间。该图3所示的有源滤波器5由串联连接在二极管电桥4的一个输出端子4c和电容器C1的+侧端子之间的抗流圈51、二极管D1(使阳极与抗流圈51连接，使阴极与电容器C1连接)、和开关元件52构成。该开关元件52将漏极与抗流圈51和二极管D1的连接点连接，将源极与连接二极管电桥4的另一个输出端子4c和电容器C1的一侧端子的连接线连接，在栅极上加上从控制电路6来的控制信号。因此，通过从控制电路6来的控制信号，控制该有源滤波器5的滤波特性。从辅助电源28来的直流电压经二极管D6供给该控制电路6。
该有源滤波器5的目的是为了抑制输入的功率因素上升和输入电流的高频电流，采取升压型削波器方式。通过控制电路6对开关元件52的控制以输入电压波形控制输入电流且按照成为超越预先决定了输出电压的输入电压最大值(如果是100V，则为 )的设定电压的方式大体稳压控制。
关于电路说明方面，虽然突入电流防止电路25设置在AC线L1上，然而不限于此，也可以设置在AC线L2上、DC线L3上、DC线L4上。
此外，虽然将在检测电路24的电阻R3两端上产生的电压和预先在开关电路26上设定的预定电压加以比较，然而并不限于此，也可以省略电阻R3，将通过二极管D1或D2检测的电压值与直接规定的电压值加以比较，使开关电路26动作。
开关电路26的接通/断开(ON/OFF)的逻辑也可以相反。要点是只要输入过电压时，突入电流防止电路25的三端双向可控硅开关元件42为断开(OFF)即可。
(实施方式1的更具体的电路例图4)其次，通过图4说明上述本发明的实施方式1更具体的电路例。图4是将设置有该输入过电压保护电路的供电电路与作为负载装置的开关型稳压器一起表示的电路图。
在该例，表示作为图1所示的开关型稳压器的DC/DC变换器3和开关电路26及噪音滤波器23的具体电路例。在图4，对与图1对应的部分附加同一符号，省略其说明。为了容易看附图，表示图1所示的AC部分2的点划线省略了图示。
图4所示的开关电路26由晶体管44、将一端连接在晶体管44的基极上的第一电阻R7、连接在该第一电阻R7的另一端与检测电路的电阻R2和R3的连接点之间的第二电阻R8、和连接在同一第一电阻R7的另一端与电阻R3和直流输出端子OUT2的连接点之间的第三电阻R9构成。而且，晶体管44的集电极与传输电路27的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a的阳极连接，晶体管44的发射极与阴极连接。
而且，在晶体管44导通时的基极一发射极间电压VBE依温度而异，大体为0.7V左右。令电阻R1、R2和第二电阻R8和第三电阻R9的电阻值分别为R1、R2、R8、R9，令输入电压为Vin(峰高值为 )，则在没有电阻R3时，晶体管44的基极电流IB及规定电压值通过下式求出。IB=(Vin2)/(R1+R2+R8+R9)]]> 电阻R8和R9之间的电压也受电容器C2的影响，然而因为在定常时，电容器C2的端子间电压只作一定的某种变化，所以其影响可予忽略。
考虑电阻R3时，上式中的R8+R9也可以用1/{(1/R3))+1/(R8+R9))取代。
如果通过检测电路24检出的电压在该规定电压值以上，则晶体管44导通，电流从集电极流向发射极。据此，如前述所示，由于在传输电路27的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a上没有电流流过，不发光，所以突入电流防止电路25的光三端双向可控硅开关元件41b断开，三端双向可控硅开关元件42打开，在带温度保险丝的电阻43内流过电流。据此，带温度保险丝的电阻43的温度上升，温度保险丝熔断，供电电路打开。
另一方面，DC/DC变换器3由变压器31、在该变压器31的次级侧设置的DC负载(包含整流电路)33、断通变压器3l的初级侧而在次级侧使电压感生的开关电路(为了与开关路26区别，称为“电压感生用开关电路”)34、输出控制该开关电路34的信号的控制电路35、和设置在变压器31的初级侧的且抑制在开关电路34通/断时产生的浪涌电压峰值的钳位型缓冲电路32构成。DC/DC变换器3的启动电阻兼用前述的检测电路24的电阻R1、R2，(或R3)。关于电压感生用开关电路34及缓冲电路32的细节后述。
变压器31具有作为励磁线圈的初级线圈31a、用于获得输出的次级级圈31b、和用于获得辅助电源用输出的辅助线圈31c的3个线圈。而且，其初线线圈31a的一端与前述的供电电路的直流输出端子OUT1连接，另一端经电压感生用开关电路34与供电电路的直流输出端子OUT2连接，同时，在其两端上连接缓冲电路32。在次级线圈3lb的两端连接包含整流·平滑电路的DC负载33，在辅助线圈31c的两端连接由整流电路等构成的辅助电源28。辅助电源用电容器C2是使从辅助电源28供给的电压平滑化且稳定的容量大的电容器，与其并联连接除去干扰用的容量小的电容器C3。从该辅助电源28来的电压分别供给传输电路27和控制电路35。
该控制电路35经信号线L5和公共线L6与电压感生用开关电路34连接，公共线L6也与直流输出端子OUT2、检测电路24和开关电路26和传输电路27和辅助电源的公共连接线连接。在该控制电路35内设置产生矩形波脉冲信号的振荡电路及调制该脉冲宽度的脉冲宽度调制电路等，从输出端子PS把脉冲信号输出到信号线L5和公共线L6之间。此外，在该控制电路35上连接稳压监视用光耦合器37的光接收元件37b。
电压感生用开关电路34包含作为半导体开关元件的N沟道MOS型FET36，将其漏极(D)与变压器31的初级线圈31a连接，将其源极(S)与连接有直流输出端子OUT2及控制电路35等的公共线连接。其FET36的栅极(G)经电阻R10与从控制电路35来的信号线L5连接，在其栅线和源极间连接电阻R11，将电阻R12和缓冲用电容器C4的串联电路连接在漏极和源极间。
而且从控制电路35输出矩形脉冲信号到信号线L5和公共线L6之间，通过把它加到FET36的栅极·源极间，FET36根据其电平H/L的变化周期地通/断源极·漏极间。
据此，因为该FET36的漏极电流，即变压器31的初级线圈31a内流过的电流断续，所以在次级线圈31b内感生交流电压。把它供给DC负载33，通过内部整流·平滑电路变换为直流，供给真正的DC负载电路。检测该直流电压，通过稳压监视用光耦合器37反馈到控制电路35，进行反馈控制，对此后述。
电阻R12和缓冲用电容器C4的串联电路形成阻尼型缓冲电路。该缓冲电路防止在FET36断开时的漏极·源极间电压的过大上升(浪涌电压)，它是避免FET36破坏的保护电路。尤其是由于浪涌电压的上升缓慢进行，阻尼型缓冲电路也有低杂音化的效果。
另一方面，在变压器31的初级线圈31a的两端间连接的缓冲电路32是钳位型缓冲电路，它由缓冲用电容器C5和电阻13的并联电路、和将阴极连接在其一个公共连接点的二极管构成，将该电容器C5和电阻R13的公共连接点的另一个连接在变压器31的初级线圈31a的一端上，二极管D4的阳极连接在初线线圈31a的另一端上。
这些缓冲电路起作抑制浪涌电压峰电压作用。该钳位电平根据电阻R13的阻值设定。
用于依赖于该供电电路的DC/DC变换器的电源接通时，电阻R1、R2、R3起着启动电阻的作用，由于通过这些电阻和二极管D1或D2和二极管D3，把直流启动电压供给控制电路35的电源端子Vcc，所以控制电路35开始动作，输出脉冲信号，使电压感生用开关电路34的FET36通/断。据此，该DC/DC变换器3启动，在变压器31的次级线圈31b及辅助线圈31c内产生交流电压。
该辅助线圈31c及辅助电源28和电容器C2在DC/DC变换器3启动后，构成使控制电路35和前述的传输电路27稳定动作用的电源电路。如果从该辅助电源28把规定电流电压供给控制电路35及传输电路27，则二极管D3反向偏置，成为非导通。据此，检测电路24的电阻R1、R2、R3从控制电路35及传输电路27的电源线被切离。
与控制电路35连接的稳压监视用光耦合器37的发光元件省略图示，然而例如与DC负载33内的整流·平滑电路的输出电路连接，以按照其输出电压的亮度发光，通过光接收元件37b接收该光，使其电阻值变化，反馈到控制电路35。据此，控制电路35通过脉宽度调制使输出的脉冲信号的脉宽变化，改变开关电路34的通/断时间的占空比，控制通过变压器31产生的交流电压，相对输出变化或负载变动使输出电压稳定化，可以将稳压供给负载。
或者在DC负载上产生异常电压，在异常电流流过时使稳压监视用光耦合器37的发光元件发光，光接收元件37接收该光，处于导通状态时，停止脉冲信号输出，也可以使DC/DC变换器3的动作停止。
在图2也表示噪音滤波器23的具体构成例。该噪音滤波器23由具有分别介插在AC线L1及L2上的2个线圈的共模抗流圈45、在其输入侧连接在AC线L1和L2间的X电容器C6、和在输出侧的AC线L1和L2与框架接地FG之间分别连接的Y电容器C7和C8构成。而且是通过X电容器C6吸收常态干扰、通过Y电容器C7和C8吸收共式干扰的AC线滤波器。
可是，噪音滤波器23不限于此，也可以用任何类型的AC线滤波器。例如，使用复合抗流圈取代共模抗流圈45，也可以省略X电容器C6及Y电容器C7、C8而只使用共模抗流圈45。也以多级设置这样的过滤器电路作为噪音滤波器。
(实施方式2图5)其次，说明本发明的实施方式2。图5是将设置有该输入过电压保护电路的供电电路与作为负载电路的开关型稳压器一起表示的、与图2同样的电路。该实施方式与上述图4所示的实施方式1大部分是共同的，在其共同部分附加同一符号，省略这些说明。在图5，省略表示图4所示的DC/DC变换器3部分的点划线的图示。
在该图5所示的实施方式与图4所示的实施方式的不同点在于使用追加有驱动用线圈31d的4线圈的变压器31，代替DC/DC变换器的变压器31，和突入电流防止电路55及传输电路57与图4的突入电流防止电路25及传输电路27有几分不同的同时，变阻器22的连接位置是不同。
图5所示的传输电路57与图4所示的传输电路27相同，由二极管D3和电阻R6和作为光三端双向可控硅开关元件耦合器41的发光元件的LED41a构成。可是在该传输电路57，在晶体管44的集电极·发射极之间串联电阻R6和LED41a，连接在辅助电源28的输出线之间。
因此，该传输电路57，在开关电路26的晶体管44断开状态时，即在AC线L1、L2的任一线上输入不包含过电压的正常交流电压的情况下，在光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a上未流过电流，所以LED41a不发光。
另一方面，在AC线L1、L2的至少一方输入包含过电压的异常交流电压，如果开关电路26的晶体管44成为导通状态，则因为在辅助电源28的输出线间连接的电阻器R6和LED41a和晶体管44的集电极·发射极间的串联电路内流过电流，所以LED41a发光。
即，传输电路57的LED41a在正常供电时是不发光的，在过电压发生时发光，进行与图4的传输电路27相反的动作。
图5所示的突入电流防止电路55包含与图4所示的突入电流防止电路25同样地连接的带温度保险丝的电阻43、和三端双向可控硅开关元件42、和检测用电阻R4、和作为光三端双向可控硅开关元件耦合器41的光接收元件的光三端双向可控硅开关元件41b。可是不设置突入电流防止电路25内的电阻R5，直接连接光三端双向可控硅开关元件41b的一端和三端双向可控硅开关元件42的端子T2。而且使变压器31的驱动用线圈31d的一端经电阻R15与三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G和电阻R4和光三端双向可控硅开关元件41b的另一端的连接点连接，使该驱动用线圈31d的另一端与带温度保险丝的电阻43和光三端双向可控硅开关元件41b的一端和三端双向可控硅开关元件42的端子T2的连接点(二极管电桥4的连接点4a)连接，在该两连接点间连接电阻R14。
因此，在该突入电流防止电路55上，由于从在该供电电路上接通电源开始，到DC/DC变换器启动并正常工作为止，驱动用线圈31d内并未感生足够的交流电压，据此，因为在三端双向可控硅开关元件42的G端子上未加足够的触发电压，所以三端双向可控硅开关元件42保持非导通状态的原样。因此，通过带温度保险丝的电阻43，二极管电桥4内流过交流电流，通过其整流输出，使电容器C1充电。在通过带温度保险丝的电阻43抑制在其启动时产生的突入电流这一点上与图4所示的突入电流防止电路25的功能相同。
其后，电容器C1充电，大体以直流电压输出，控制电路35通过二极管D3加上由检测电路24的电阻R1、R2、R3产生的启动电压而动作，如果通过输出脉冲信号，与前述实施方式的情况同样地使DC/DC变换器启动，则在其次级线圈31b内感生交流电压的同时，在辅助线圈31c及驱动用线圈31d内也感生交流电压。
而且，在AC线L1、L2的任一交流电压不包含过电压的正常情况下，检测电路24检测的电压值比开关电路26的设定电压值还小，则由于晶体管44成为断开状态，传输电路57的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a不发光，所以光三端双向可控硅开关元件41b断开。因此，在变压器31的驱动用线圈31d内产生的电压在三端双向可控硅开关元件42的G端子上作为触发电压加上，所以在交流波形的各半波初期，三端双向可控硅开关元件42成为接通(ON)状态，通过该三端双向可控硅开关元件42的端子T1、T2之间在二极管电桥4内流过交流电流，在带温度保险丝的电阻43内几乎完全不流过电流。因此，带温度保险丝的电阻43不会因过热而熔断温度保险丝。
可是，在AC线L1、L2至少一方上输入包含过电压的异常交流电压，如果通过检测电路24的检出电压值超过开关电路26的设定电压值，则由于晶体管44导通，传输电路57的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a发光，光三端双向可控硅开关元件41b导通。这样一来，因为在三端双向可控硅开关元件42的端子G上未加触发电压，所以三端双向可控硅开关元件42处于断开(OFF)状态。因此，在带温度保险丝的电阻43内流过电流，其温度上升，温度保险丝熔断，切断供电电路。
可是，在该供电电路上变阻器22并不在保险丝21和噪音滤波器23之间，而是在二极管电桥4的整流输出侧上与平滑用电容器C1并联连接。
对前述实施方式与已述过的同样地，突入电流防止电路55的位置也可以设置在AC线L1和L2、DC线L3和L4、未图示的中线的任一线上。变阻器22也可以设置在突入电流防止电路55的输出侧和输入侧任一侧，即使在任一侧设置的情况下，检测电路24、开关电路26、传输电路57以及突入电流防止电路55的动作也是相同的。
可是在把变阻器22设置在突入电流防止电路55的输入侧的情况下，在输入包含过电压的异常交流电压时，在输入过电压保护电路的动作中(检出电路24检出过电压，开关电路26转换，通过由光三端双向可控硅开关元件耦合器41产生的传输信号，三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，直到带温度保险丝的电阻43熔断为止)，在变阻器22上继续加过电压，可是如前所示，因为直到该供电电路切断为止需要的动作时间也不需要几秒，所以变阻器22不受破坏。
另一方面，如该实施方式所示，在突入电流防止电路55的输出侧上设置变阻器22时，由于具有因带温度保险丝的电阻43而产生的电压降，所以变阻器22上加的过电压与上述情况相比变小。此外，即使过电压超过变阻器电压可将变阻器22击穿，由于带温度保险丝的电阻43限制电流，所以在变阻器22超过许可损耗而着火之前，带温度保险丝的电阻43即被熔断。即，如果在突入电流防止电路55的输出侧上设置变阻器22，则可以更可靠地防止变阻器22的破坏。
可是，在突入电流防止电路55的输出侧上设置变阻器22时，在雷及输入浪涌等外来浪涌发生时，因为检测电路24检出包含外来浪涌的电压，所以开关电路26因外来浪涌而导通，突入电流防止电路55的三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，带温度保险丝的电阻43有可能熔断。因此，在外来浪涌为较低能量(低电压)时有必要留意变阻器22和突入电流防止电路55的配置，以便带温度保险丝的电阻43不熔断。相对于起因于雷的浪涌电压，在6kV以上时带温度保险丝的电阻43熔断即可。
另一方面，在突入电流防止电路55的输入侧设置变阻器22时，变阻器22先对外来浪涌钳位、限制，因为检测电路24检出该受限制后的电压值，所以开关电路26不会因外来浪涌而导通，带温度保险丝的电阻43也不熔断。因此没有必要留意变阻器22和突入电流防止电路55的配置。
即，无论在突入电流防止电路55的输入侧或输出侧设置变阻器，因为两方都能可靠地切断电路，可以防止事故的发生，所以考虑设置开关型稳压器等装置的环境等，适当地选择其在哪一侧即可。
例如，在担心输入非常高电压的输入过电压时，在突入电流防止电路55的输出侧上设置变阻器22的方案好。在有可能频繁地产生外来浪涌时，在突入电流防止电路55的输入侧上设置变阻器22的方案好。
(实施方式3图6)其次，对本发明的实施方式3加以说明。图6是将设置有输入过电压保护电路的供电电路与作为负载装置的开关型稳压器一起表示的、与图4和图5同样的电路图。该实施方式大部分与上述图5所示的实施方式2是共同的，在其共同部分上附加同一符号，省略其说明。即在图6中也省略图4所示的表示DC/DC变换器3的部分的点划线的图示。
在该图6所示的实施方式与图5所示的实施方式的不同点在于检测电路54和开关电路56和传输电路67分别是与图5的检测电路24和开关电路26和传输电路57不同，与检测电路不同地设置对控制电路35的启动电压供给电路，以及变阻器22的连接位置也是不同的。
本实施方式的检测电路54是省略在图1、图4及图5所示的检测电路24中的电阻R3的构成。
开关电路56只由齐纳二极管ZD5构成，将其阴极连接在作为检测电路54的输出端的电阻R2的不与电阻R1连接的一个端子，将阳极连接在传输电路67上。
该传输电路67只由作为光三端双向可控硅开关元件耦合器41的发光元件的LED41a构成，其阳极与齐纳二极管ZD5的阳极连接，阴极与二极管电桥4的输出侧的DC线L4连接。
即，检测电路54的电阻R1及R2，和开关电路56的齐纳二极管ZD5，和传输电路67的LED41a全部串联，此外，齐纳二极管ZD5反向偏置连接检测电路54的二极管D1、D2及传输电路67的LED41a。
在该供电电路的输入过电压保护电路上，检测电路54检测AC线L3及L4的电压，在齐纳二极管ZD5的阴极上加与其相应的电压，在齐纳二极管ZD5上加反电压。因此使开关电路56通/断的规定电压值成为齐纳二极管ZD5的齐纳电压。
而且，在AC线L1及L2上输入不包含过电压的正常电压时，因为检测电路54的输出电压(检出电压)比齐纳二极管ZD5的齐纳电压小，所以开关电路56的齐纳二极管ZD5成为断开状态，因为在传输电路67的LED41a上没有电流流过，所以不发光。
可是，如果在AC线L1、L2至少一方上输入包含过电压的异常电压，则检测电路54的输出电压(检出电压)变为比齐纳二极管ZD5的齐纳电压大，则由于开关电路56的齐纳二极管ZD5成为导通状态，流过齐纳电流，所以传输电路67的LED41a发光。这样一来，与前述的实施方式2的情况同样地，光三端双向可控硅开关元件耦合器41的突入电流防止电路55内的光三端双向可控硅开关元件41b成为导通状态，由于三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，所以带温度保险丝的电阻43内流过电流，温度上升，其温度保险丝熔断，供电电路切断。
预先设定该检测电路54的电阻R1、R2的电阻值，以便在AC线L1、L2的电压正常时，检测电路54的检测电压比齐纳二极管ZD5的齐纳电压小。而且通过调整该电阻R1、R2的电阻值和齐纳二极管ZD5的齐纳电压，可以预先设定在输入多少伏以上的过电压时切断供电电路。因为该检测电路54在其检测电压超过开关电路56的齐纳二极管ZD5的齐纳电压之前，在电阻R1、R2内没有电流流过，所以降低电力损耗。
这些电阻R1、R2的电阻值和齐纳二极管ZD5及LED41a也可以更换连接顺序。例如即使齐纳二极管ZD5和LED41a的位置巅倒，其动作当然也是相同的。
在该实施方式，不将检测电路54的电阻R1、R2兼用于DC/DC变换器的启动电阻中，另外作为起动用电阻把电阻R16和R17的串联电路连接在二极管电桥4的输出侧的DC线L3和控制电路35的电源端子Vcc之间。在共用的情况下，例如也可以从齐纳二极管ZD5的阴极出发，经电压调整用的电阻或二极管或其组合连接在控制电路35的电源端子Vcc上。
设置启动用电阻R16及R17，电源接通后DC/DC变换器(也可以是AC/DC变换器，AC/AC变换器等其它开关型稳压器)启动，从辅助电源28直到能输出正常电压为止之间从二极管电桥4的输出侧的DC线L3供给直流电压给控制电路35，用于发生脉冲信号。
在该实施方式，与图1及图4所示的实施方式1相同，在保险丝21和噪音滤波器23之间的AC线L1、L2之间连接变阻器22。
(实施方式4、5图7、图8)其次，对本发明的实施方式4和实施方式5加以说明。图7及图8分别是本发明的实施方式4及实施方式5的与图4～图6同样的电路。
这些实施方式几乎与上述的图6所示的实施方式3相同，只改变了启动用电阻R16和R17的串联电路的连接。
即，在图7所示的实施方式4，在二极管电桥4的交流输入侧的AC线L2和控制电路35的电源端子Vcc之间连接DC/DC变换器启动用电阻R16和R17的串联电路(也可以是1个电阻)。在启动时将AC线L2的交流电压加在控制电路35上。为了防止电容器C2的放电，优选将二极管与该启动用电阻R16、R17串联地连接，即使像本例所示没有二极管，由于R16、R17是高电阻(例如20kΩ～100kΩ)，所以充分启动。
在图8所示的实施方式5，在检测电路54的二极管D1、D2和电阻R1的连接点与控制电路35的电源端子Vcc之间连接DC/DC变换器启动用电阻R16、R17的串联电路，在启动时将分别通过二极管D1、D2对AC线L1、L2的交流电压整流后的大体直流电压加在控制电路上。
通过这些各实施方式也与前述实施方式1～3的供电电路及DC/DC变换器同样发挥功能。
(实施方式6图9)其次，对本发明的实施方式6加以说明。图9是本发明实施方式6的与图4～图8相同的电路图。
该实施方式6与图7所示的实施方式4十分相同，然而DC/DC变换器的变压器使用与图1及图4所示的实施方式1相同的3线圈变压器31。而且，设置突入电流防止电路65取代图7所示的实施方式4的突入电流防止电路55，辅助电源28的输出端子间与电容器C2并联地连接着电阻R18和光三端双向可控硅开关元件耦合器46的LED46a的串联电路。
而且，突入电流防止电路65构成为，部分改变了实施方式1的突入电流防止电路25，省略其电阻R5，在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G和端子T2之间直接连接着光三端双向可控硅开关元件耦合器41的光三端双向可控硅开关元件41b，同时，与其并联地连接电阻R19和新设置的光三端双向可控硅开关元件耦合器46的光三端双向可控硅开关元件46b。
根据该实施方式6，DC/DC变换器启动，在变压器31的辅助线图31c内感生交流电压，直到规定的直流电压从辅助电源28被加在控制电路35上为止，光三端双向可控硅开关元件耦合器46的LED46a不发光，突入电流防止电路65内的光三端双向可控硅开关元件46b处于断开状态，所以在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上未加触发电压，因为三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，所以通过带温度保险丝的电阻43在二极管电桥4内流过交流电流。
可是，如果DC/DC变换器启动，从辅助电源28输出规定的直流电压，则因为在光三端双向可控硅开关元件耦合器46的LED46a内流过电流，发光，所以在突入电流防止电路65内设置的光三端双向可控硅开关元件46b成为导通状态，因为在电阻器R19内流过电流，所以在三端双向可控硅开并元件42的栅极端子G上加触发电压，三端双向可控硅开关元件42成为接通(ON)状态。因此，其后通过该三端双向可控硅开关元件42在二极管电桥4内流过交流电流，在带温度保险丝的电阻43内几乎没有电流流过。
在AC线L1或L2内输入包含过电压的异常电压的输入过电压保护动作是与图5所示的实施方式4的情况相同的。
在该实施方式，也在二极管电桥4的输入侧AC线L2和控制电路35的电源端子Vcc之间连接DC/DC变换器启动用电阻R16和R17的串联电路。在该情况下也可以把启动用电阻R16和R17汇集成1个，为了防止电容器C2放电，也可以向该电阻R16、R17串联地介插二极管。
但是不限于此，如图6所示的实施方式3那样，也可以在二极管电桥4的输出侧的AC线L3上连接电阻R16的一端，如图8所示的实施方式5那样，也可以将电阻R16的一端与检测电路54的二极管D1和D2的阴极侧的公共连接点连接。
在突入电流防止电路65的输入侧设置变阻器22，然而不限于此，也可以如图3说明那样，在突入电流防止电路65的输出侧设置变阻器22。
在AC线L1上设置该突入电流防止电路65，然而并不限于此，也可以设置在AC线L2上、DC线L3或L4(中线作为电源接地的基准线)上。
(实施方式7图10)其次，对本发明的实施方式7加以说明。图10是本发明的实施方式7的与图4～图9同样的电路图。
该实施方式7与前述图9所示的实施方式6十分相同，但是将突入电流防止电路75设置在二极管电桥4的整流输出侧的DC线L4(中线作为电源接地的基准线)上。作为传输电路取代光三端双向可控硅开关元件耦合器41，设置根据开关电路56的齐纳二极管ZD5的状态控制通/断的晶体管47，在其基极·发射极之间连接电阻R20这点上不同。
该实施方式7的突入电流防止电路75设置晶体管47取代图9所示的实施方式6的突入电流防止电路65的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的光三端双向可控硅开关元件41b，其集电极连接在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上，发射极连接在三端双向可控硅开关元件42的端子T2(带温度保险丝的电阻43和平滑用电容器C1的连接点)上。该晶体管47的基极·发射极之间连接电阻R20，基极直接连接在开关电路56的齐纳二极管ZD5的阳极上。
这样一来，在中线上设置突入电流防止电路75时，因为三端双向可控硅开关元件42和开关电路56的绝缘不必要，所以不必要如从图4到图9所示的实施方式那样在传输电路内使用光三端双向可控硅开关元件耦合器，可以直接连接。
在本实施方式，在AC线L1、L2上输入的交流电压是不包含过电压的正常电压时，与前述实施方式6的情况相同，因为在开关电路56的齐纳二极管ZD5内没有电流流过，所以晶体管47成为断开状态。
直到DC/DC变换器启动，由二极管电极4产生的整流电流通过带温度保险丝的电阻43，流向平滑用电容器C1而对其充电。DC/DC变换器启动，如果从辅助电源28输出规定的直流电压，则其提供给控制电路35的同时，光三端双向可控硅开关元件耦合器46的LED46a发光，在突入电流防止电路75上设置的光三端双向可控硅开关元件46b接收该光，成为导通状态，因为通过在电阻R19内流过电流，在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上加触发电压，所以三端双向可控硅开关元件42成为接通(ON)状态，在带温度保险丝的电阻器43内没有电流流过。在这种情况下优选在启动用电阻R16、R17内串联地介插二极管。
可是，如果在AC线L1、L2的至少一方上输入包含过电压的异常交流电压，则在开关电路56的齐纳二极管ZD5内流过齐纳电流，在突入电流防止电路75上设置的晶体管47内流过基极电流而导通，因为使集电极·发射极间导通，所以三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G和端子T2成为同电位。因此，三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，在带温度保险丝的电阻器43内流过电流，温度上升，其温度保险丝熔断，切断供电电路。
(实施方式8图11)前述各实施方式1～7，对作为负载装置，对连接或一体设置作为开关型稳压器一种的DC/DC变换器的情况例加以说明。在以下对作为负载装置连接或一体设置AC负载装置情况的实施方式加以说明。该AC负载装置也可以是作为开关型稳压器的一种的AC/AC变换器。
图11是对设置了根据该实施方式8的输入过电压保护电路的AC负载装置的供电电路的电路图。在该图11，在与图1～图10同等的部分附加同一符号，省略其说明。
该实施方式8的供电电路，除去例如图6所示的实施方式3的二极管电桥4和平滑电容C1而设置交流输出端子OUT3、OUT4，在那里连接AC负载装置40，成为将构成DC/DC变换器的变压器31、缓冲电路32、电压感生用开关电路34以及控制电路35等除去后的构成。
在AC负载装置40上串联限制电流用抗流圈39的初级线圈39a。在该抗流圈39上设置次级线圈39b，以此代替图4的变压器31的驱动线圈31d，把该次级线圈39b内感应的电压用于驱动突入电流防止电路85。突入电流防止电路85的其它构成及功能是与图6所示的突入电流防止电路55相同。
而且，对AC负载装置40的交流供电开始后，只在抗流圈39的次级线圈39b内电压感生之前的些许时间，由于突入电流防止电路85的三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，所以交流电流通过带温度保险丝的电阻43而流向AC负载装置40。
一般传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a不点亮，因为光三端双向可控硅开关元件41b成为断开状态，所以如果抗流圈39的次级线圈39b内产生电压，则在突入电流防止电路85的三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上加触发器电压，三端双向可控硅开关元件42成为接通(ON)状态。因此，供电给AC负载装置40的交流通过三端双向可控硅开关元件42而流动，因为在带温度保险丝的电阻43内没有电流流过，所以温度保险丝不熔断。
如果AC线L1、L2至少一方上输入包含过电压的异常电压，则开关电路56的齐纳二极管ZD5内流过齐纳电流。据此，构成传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a发光，由于在突入电流防止电路85内的光三端双向可控硅开关元件41b成为导通状态，所以三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，在带温度保险丝的电阻43内流过电流，由于其温度上升，温度保险丝熔断，切断供电电路。
可是，也可以省略齐纳二极管ZD5。这时通常根据输入电压和电阻R1、R2(也可以是1个电阻)的电阻值的电流在光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a内流过，使其发光，然而由于电流小，其发光量少，光三端双向可控硅开关元件41不成为导通状态，在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上加触发电压，三端双向可控硅开关元件42成为接通(ON)状态。如果输入为过电压，则在LED41a内有足够电流流过并发光，由于光三端双向可控硅开关元件41b完全处于导通状态，在三端双向可控硅开关元件42的栅极端子G上未加触发电压，所以三端双向可控硅开关元件成为断开(OFF)状态。因此，在带温度保险丝的电阻43内流过电流，由于其温度上升，温度保险丝的熔断，切断供电电路。
在AC负载装置40不持有电压感生用的开关电路时，辅助电源28和辅助电源用电容器C2，及其在直流输出端子和突入电流防止电路85的输出侧的交流线L1之间连接的启动用电阻R16、R17的串联电路是不要的，光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a的阴极侧与电路内基准电位(电源接地线)连接即可。
可是，AC负载装置40为AC/AC变换器或AC/DC变换器一类的开关型稳压器、AC稳定化电源(AVR)、高频点亮灯或不间断电源(UPS)等的情况，与前述各实施方式的情况同样，产生用于使该电压感生用开关电路动作的脉冲信号的控制电路是必要的，用于将在变压器的辅助线圈内感应的交流电压进行整流并提供该控制电路的电源电压的辅助电源28(变压器或控制电路省略图示)。在到该开关型稳压器启动为止的期间，为了把电源电压供给控制电路，设置有由启动用电阻R16、R17组成的供电电路(控制电路及其供电线省略图示)。
(实施方式9图12)
其次，对本发明的实施方式9加以说明。从此说明的实验方式9-12是将交流供电给AC负载装置，同时，按照检测电路只检测多根AC线中的1个电压而进行输入过电压保护的方式而设置有输入过电压保护电路。
图12是表示该实施方式9的与图1同样的图，在与图1同等的部分上附加同一符号，省略其说明。
该图12表示的实施方式9的供电电路除去图1表示的实施方式1的二极管电桥4和平滑用电容器C2而设置交流输出端子OUT3、OUT4，在那里连接AC负载装置40取代DC/DC变换器3。也可以将该供电电路与AC负载装置40设置为一体，这一点是与到此为止的各实施方式相同。
该实施方式的检测电路64是省略了与图1所示检测电路24的AC线L1连接的二极管D1的构成，它由阳极与一方的AC线L2的噪音滤波器23的输出侧连接的二极管D2、以及在该二极管D2的阴极上顺序串联的电阻R1、R2(或R3)构成。该过电压检测用电阻R1、R2(或R3)，在AC负载装置40是开关型稳压器的情况下，也可兼用作为供给其启动用电源的启动电阻，与到此为止的各实施方式的情况是相同的。
在该第三检测电路64，二极管D2检出AC线L2的电压，通过电阻R1和R2的串联电阻和电阻R3分压，输出R3两端的电压。省略该电阻R3，通过二极管D2检出的电压也可以通过电阻R1和R2加在开关电路26上。
辅助电源28，在AC负载装置40是开关型稳压器的情况下，与图4所示的实施方式1同样地，只要是将在变压器的辅助线圈内感生的交流电压进行整流而产生直流电压的电路即可，不然的话，只要是对AC线L1、L2至少一方的交流电压进行整流而输出直流电压的电路即可。
该实施方式的输入过电压保护动作，除了如下以外，与实施方式1的情况是相同的只在AC线L2上输入包含过电压的异常电压时，使三端双向可控硅开关元件42处于断开状态，在带温度保险丝的电阻43内流过电流而使该温度保险丝熔断。
该实施方式9的输入过电压保护电路的情况由于只检出电源线中1根(在图12的例子是AC线L2，然而也可以在其它的AC线L1上进行)的电压，所以与检测全部的AC线电压的情况相比，花费的检测时间长。可是即使那样，其检出时间也只有数百毫秒左右。因此，由于输入过电压保护电路的动作时间(从输入包含过电压的异常电压开始直到带温度保险丝的电阻器43熔断为止)也不花费数秒，所以在变阻器22破坏前可以快速切断供电电路，可以可靠地防止事故。
通过这样地构成可以减少部件数。
(实施方式10图13)接着，对本发明的实施方式10加以说明。图13是表示本发明的实施方式10的与图1及图12同样的电路图。在该图13，对与图1及图12同等的部分附加同一符号，因为开关电路26是与图4所示的实施方式1的开关电路26相同的，所以省略其说明。
该实施方式10与图12所示的实施方式9比较，只在将突入电流防止电路25介插在AC线L1的比初级保险丝21及变阻器22还靠近交流输入端子IN1侧这一点上不同。因此，其输入过电压保护功能也是与实施方式9相同的，然而可以更加可靠地防止由于异常电压产生的变阻器破坏。
(实施方式11、12图14、图15)其次，对本发明的实施方式11、12加以说明。图12及图15分别是表示本发明的实施方式11、12的与图11相同的电路图。在该图14及图15，对与图11同等部分附加同一符号，由于开关电路26及传输电路57是与图5所示的实施方式2的开关电路26及传输电路57相同，所以省略其说明。
在该实施方式11、12的检测电路74是省略了图13所示的检测电路64的二极管D2。这样，即使过电压检测用的电阻R1及R2的阻值足够大，在没有动作上问题的情况(取决于负载的容量或输入电压范围等)下，也可以省略二极管。
而且，在图14表示的实施方式11，将该检测电路74的电阻R1的一端连接在AC线L2的噪音滤波器23的输出侧上。在图15表示的实施方式12，将该检测电路74的电阻R1的一端连接在AC线L1的噪音滤波器23的输入侧。
在这些实施方式的开关电路26和传输电路57是与图5所示的实施方式2同样地动作，突入电流防止电路85是与图11所示的实施方式8同样地动作。
在这些实施方式，在突入电流防止电路85的输出侧设置变阻器22，然而并不限于此，也可以在突入电流防止电路85的输入侧设置变阻器22。
(实施方式13图16)其次，对本发明的实施方式13加以说明。图16是表示本发明实施方式13的与图5同样的电路。该实施方式13几乎是与图5所示的实施方式2完全相同的，是供电给作为DC负载的DC/DC变换器的供电电路。
在本实施方式，与图5所示的实施方式2不同点只在于如下一点检测电路74省略了图5所示的检测电路24的二极管D1、D2，只在AC线L1的噪音滤波器23的输出侧连接电阻R1的一端。
这样一来，如果与前述实施方式11、12情况同样地把包含过电压的异常电压输入AC线L1，则检测它而使突入电流防止电路55动作，带温度保险丝的电阻43的温度保险丝熔断，可以切断供电电路。由于是与图3所示的实施方式2说明的相同，所以省略该动作的细节。
将检测电路74的电阻R1一端连接在AC线L2上，也可以检测异常电压。
此外，在突入电流防止电路55的输入侧设置变阻器22，然而不限于此，也可以在突入电流防止电路55的输出侧设置变阻器22。
(实施方式14、15图17、图18)其次，对本发明的实施方式14和15加以说明。图17及图18分别是表示本发明的实施方式14和15的与图8同样的电路图。在这些图上，对与图8同等的部分上附加同一符号，省略其说明。
在图17所示的实施方式14，与图8所示的实施方式5不同的点只在于检测电路84与作为开关电路56的齐纳二极管ZD5和构成传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a串联连接在噪音滤波器23输出侧的AC线L1和L2之间。而且将二极管D1的阳极与AC线L1连接，将光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a的阴极与AC线L2连接。
本实施方式的输入过电压保护动作如下检测AC线L1和L2之间电压，如果它超过作为开关电路56的齐纳二极管ZD5的齐纳电压，则该齐纳二极管ZD5成为接通(ON)状态，流过齐纳电流，在构成传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a上流过电流，发光。据此，在突入电流防止电路55内的光三端双向可控硅元件41b成为导通状态，使三端双向可控硅开关元件42成为断开(OFF)状态，在带温度保险丝的电阻43内流过电流，通过其温度保险丝的熔断切断供电电路。
图18所示的实施方式15使用省略了图17所示的实施方式14的检测电路84的二极管D1的检测电路94，串联连接作为开关电路56的齐纳二极管ZD5和构成传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a，将电阻R1的一端与AC线L2连接，将光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a的阴极与AC线L1连接。
这时的输入过电压保护动作也是与上述实施方式14的情况同样的。
(实施方式16图19)其次，对本发明的实施方式16加以说明。图19是表示本发明实施方式16的与9图同样的电路图。在该图19，对与图9同等的部分附加同一符号，省略其说明。
在该实施方式16，与图9所示的实施方式6不同点只在于如下作为检测电路使用与上述实施方式15相同的省略了二极管的检测电路94，串联连接作为开关电路56的齐纳二极管ZD5和构成传输电路67的光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a，将电阻R1的一端与AC线L2连接，将光三端双向可控硅开关元件耦合器41的LED41a的阴极与AC线L1连接。
即使根据该实施方式16，也可以与前述实施方式14和15同样，在AC线L1、L2间产生异常电压时可以检测它，切断供电电路。此外，与图9所示的实施方式6同样，设置光三端双向可控硅开关元件耦合器46，用于在作为负载装置的DC/DC变换器启动之前的时间内将突入电流防止电路65的三端双向可控硅开关元件42保持断开状态，可靠地限制启动时的突入电流(依靠带温度保险丝的电阻43)。
(补充说明)以上，在实施方式1-16中，为了说明的方便，分为设置有输入过电压保护电路的供电电路和负载装置或负载电路加以说明，当然也可以将它们一体地包括在电气装置内。
因此，本发明是不仅涉及输入过电压保护电路，也涉及在供电电路内包含它的开关型稳压器或其它各种电气设置(也包含电路)。
本发明的输入过电压保护电路和构成不限于在各实施方式所示的，此外，在其电路内使用的元件也不受上述限制。
可是，作为突入电流防止电路的突入电流防止元件，因为带温度保险丝的电阻可以可靠地切断电路，而且可以便宜购入，所以是最合适的。
虽然作为传输电路的传输元件以使用光三端双向可控硅开关元件耦合器为示例，然而不限于此，即使用光耦合器和晶体管、用变压器也可以达到同样的效果。
作为过电压保护元件虽然以使用变阻器的例子加以例示，然而不限于此，也可以用齐纳二极管(稳压二极管)、硅变阻器、雪崩二极管、可控硅整流器和齐纳二极管的组合等取代变阻器。
开关电路26也不限于在上述各实施方式内使用使用的电路，也可以多段地用晶体管电路，或用数字IC(NAND电路)。
也可以改变在实施方式中多例表示过的检测电路、突入电流防止电路、开关电路、传输电路的组合，构成输入过电压保护电路。此外，在各自的组合中，有无在检测电路中设置的二极管，作为启动电阻是否兼用在检测电路上设置的电阻器，在另外途径设置启动电阻情况下，可以根据负载装置的规格或环境条件选择其电阻器的连接位置、突入电流防止电路的位置、变阻器的位置等。
在图1及图2所示的实施方式1的传输电路27及突入电流防止电路25因组合而使用。原因是传输电路27及突入电流防止电路25因为各自与其它传输电路及突入电流防止电路相反动作，所以如果只单方使用，则在输入不包含过电压的正常交流电压时切断电路。
而且，上述各实施方式的供电电路针对向作为负载装置或负载电路的DC/DC变换器等的开关型稳压器或AC负载装置供电的例力加以说明，然而不限于此，可以完全适用必需交流或直流电压的装置。例如也可以在加热器或变换器等内使用。
在上述各实施方式，对在输入单相双线式交流的供电电路内适用本发明的例力加以说明，然而不限于此，也可以适用于输入具有3根以上电源线的单相3线式或3相3线式或3相4线式的交流的供电电路。这时，对各电源线至少1根进行过电压检测，也可以在任意的两根电源线之间进行，如果检测全部的电源线或每2根的全部电源线之间的电压则更好。
正如以上说明所示，如果适用本发明的输入过电压保护电路，则在供电电路的电源线上输入包含过电压的异常电压时，立即检测它，传送到突入电流防止电路，熔断突入电流防止电路的温度保险丝，切断供电，所以不受变阻器、初级保险丝、齐纳二极管(稳压二极管)等的过电压或过电流保护元件的特性或可靠性所左右，可以可靠地保护负载装置(电气装置)。
可是，由于从输入过电压开始直到切断供电电路为止不化费数秒，因为在其它过电压或过电流保护元件破坏前可以迅速地切断电路，所以即使在例如电源状况变差、频繁发生输入过电压那样的环境条件下，也可以防止上述所示的保护元件的烧损事故或冒烟事故等发生。
此外，因为可以通过开关电路的工作电压预先设定应切断供电电路的过电压值，所以可以根据使用的电气装置的种类或设置环境等合适改变其设定值。
权利要求
1.一种输入过电压保护电路，具有与交流电源连接的多根电源线，设置在通过该多根电源线供电给负载装置或负载电路的供电电路上，其特征为在所述多根电源线中的至少1根上介插突入电流防止电路，同时，设置检测关于所述多根电源线电压的检测电路、在由该检测电路检出的电压超过规定值时进行开关动作的开关电路、和把该开关电路的通/断状态传输给所述突入电流防止电路的传输电路，所述突入电流防止电路与带温度保险丝的电阻和半导体开关元件并联连接，平时该半导体开关元件导通，在由所述检测电路检出的电压超过所述规定值时，根据由所述传输电路传输的所述开关电路的通/断状态，所述半导体开关元件断开，在带温度保险丝的电阻内流过电流，利用该带温度保险丝的熔断而切断所述供电电路。
2.根据权利要求1所述的输入过电压保护电路，其特征为所述检测电路是检测所述多根电源线中任一电源线的电压的检测电路。
3.根据权利要求1所述的输入过电压保护电路，其特征为所述检测电路是检测所述多根中各根电源线的电压的检测电路。
4.根据权利要求1所述的输入过电压保护电路，其特征为所述检测电路是检测所述多根电源线之间电压的检测电路。
5.根据权利要求要求1～4的任一项所述的输入过电压保护电路，其特征为在所述多根电源线中介插有所述突入电流防止电路的电源线的该突入电流防止电路的输入侧介插初级保险丝，在该电源线的该突入电流防止电路的输出侧和其它电源线之间设置有变阻器。
6.根据权利要求要求1～4的任一项所述的输入过电压保护电路，其特征为所述开关电路是齐纳二极管，所述电压规定值是该齐纳二极管的齐纳电压值。
7.一种电气装置，在供电电路内具有如权利要求1～4的任一项所述的输入过电压保护电路。
全文摘要
本发明提供一种输入过电压保护电路及具有该电路的电气装置。在AC线(L1、L2)中的至少1根介插突入电流防止电路(25)，由检测电路(24)检测各AC线(L1、L2)的电压。在该检测电压超过规定值时，开关电路(26)导通，通过传输电路(27)的光三端双向可控硅开关元件耦合器(41)将其传输到突入电流防止电路(25)。突入电流防止电路(25)与带温度保险丝的电阻(43)和作为半导体开关元件的三端双向可控硅开关元件(42)并联连接，三端双向可控硅开关元件(42)平时导通，若开关电路(26)导通的信息由传输电路(27)传输过来，则断开，在带温度保险丝的电阻(43)内流过电流，利用保险丝的熔断而切断供电电路。
文档编号H02H3/20GK1479424SQ0315007
公开日2004年3月3日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年8月23日
发明者镰田久浩 申请人:东北理光株式会社