JPH0412621A

JPH0412621A - 電源極性切換え装置

Info

Publication number: JPH0412621A
Application number: JP2112889A
Authority: JP
Inventors: Hachiro Hidaka; 日高　八郎
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-17

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】産業上の利用分野本発明は、直流電源によって動作する負荷に電力を供給
する装置に関する。

従来の技術電池等の直流電源から直流電力を供給する必要がある電
子機器などの負荷に対しては、電源の極性も正しく接続
する必要がある。極性が逆になると、電子機器が誤動作
したり、使用している半導体素子などの部品などが破損
したりする不具合が生じる。

このような不具合を防止するため、従来では、次のよう
な構成によらて負荷に対して電源が逆極性に接続される
ことを防止している。

（ａ）電源に接続する端子に、極性を表示する。

（ｂ）電源に接続する端子の形状を、電池などの電源の
端子形状に合せた形状とし、逆極性には接続することが
できないようにする。

（ｃ）直流電源と負荷との間に、ダイオードを直列に接
続する。すなわち第２図に示すように、直流型ｓ５０か
ら負荷５１に電力を供給する一対のライン１５１，１５
２の一方のライン１５１に、直列にダイオードＤを接続
する。ダイオードＤからの出力を、ライン１５３を介し
て負荷５１に供給する。このように直流電源５０からの
電力を負荷５１に供給することによって、ダイオードＤ
が逆極性となる方向では、負荷５１に対する電力の供給
が遮断される。

（ｄ）直流電源と負荷との間に、ダイオード・ブリッジ
回路を直列に接続する。すなわち第３図に示すように、
直流電源５０から負荷５１に電力を供給する一対の入力
ライン１５１，１５２は、ダイオード・ブリッジ５２に
接続される。ダイオード・ブリッジ５２からの出力は、
一対の出力ライン１５３，１５４を介して負荷５１に接
続される０図のように接続すると、入力ライン！５１゜
１５２の極性によらず、出力ライン１５３．１５４から
は、同一極性の直流電力が負荷５１に供給される。

（ｅ）直流電源と負荷との間に、リレーによる切換え装
置を設ける。すなわち第４図に示すように、直流電源５
０からの電力は、一対の入力ライン１５１，１５２を介
してリレー回路５３に供給される。リレー回路５３は、
リレーコイルＲｙおよびリレースイッチＳＷＩ、ＳＷ２
．ＳＷ３．ＳＷ４を有するリレー５４と、リレーコイル
Ｒｙに直列に接続されるダイオードＤとを含む、リレー
５４において、リレーコイルＲｙが励磁されないとき、
第１および第４リレースイッチＳＷＩ、ＳＷ４が導通し
、第２および第３リレースイッチＳＷ２．ＳＷ３が遮断
する。リレーコイルＲｙが励磁されるとき、第１および
第４リレースイッチＳＷｌ、ＳＷ４が遮断し、第２およ
び第３リレースイッチＳＷ２．ＳＷ３が導通する。カレ
ーコイルＲｙには、直列にダイオードＤが接続されてい
るので、第４図において、一方の入力ライン１５１が負
、他方の入力ライン１５２が正に接続されたときにリレ
ーコイルＲ，ｙが励磁される。したがって負荷５１には
、直流電源の極性によらず、一方の出力ライン１５３か
らは正、他方の出力ライン１５４からは負の極性の直流
電力が供給される。

発明が解決しようとする課題以上のような先行技術には、以下に述べるような問題が
ある。

前述の先行技術（ａ）では、電子機器の使用者が誤って
電源極性の表示と逆極性に電源を接続することを充分に
防止することはできない、したがって、電源を逆極性に
接続して、電子機器を破損させてしまうことが生じやす
い。

前述の先行技術（ｂ）では、異なる端子形状や外形を有
する電源は使用できない。したがって、特定の電池等が
ないときは、同等の電圧を発生し得る直流電源があって
も、電子機器に接続して動作させることはできない。

前述の先行技術（ｃ）では、直流電源５０を逆極性に接
続すると、電子機器を動作させることはできない。

前述の先行技術（ｄ）では、直流電源５０に入力ライン
１５１，１５２を正逆いずれの極性に接続してもよい、
しかし負荷５１に供給される電圧は、２つのダイオード
ＤＩ、Ｄ４　；　Ｄ２．Ｄ３の順方向電圧分だけ低くな
る。この順方向電圧は、−射的なシリコン・ダイオード
では１個当たり０゜７〜ＩＶ程度である。ショットキ・
バリア・ダイオード（略称ｒｓＢＤＪ）やゲルマニウム
・ダイオードでは０．３〜０．５Ｖ程度である。この電
圧降下は、負荷５１が電池による比較的低い電圧で動作
するように構成されているときは、電源電圧使用効率を
著しく悪化させる。

前述の先行技術（ｅ）では、リレースイッチＳＷ１〜Ｓ
Ｗ４による電圧降下は極めて小さい、しかし、このよう
な機械接点を有するため、装置の小形化、高信頼化が妨
げられる。また、リレーコイルＲｙが励磁されていると
きは、その励磁電流によって消費電力が大きくなる。

本発明の目的は、直流電源に接続する入力ラインの極性
がいずれであっても、負荷に一定の極性の直流電力を供
給することができ、しかも電圧降下が少ない電源極性切
換え装置を提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、直流電力が与えられる一対の入力ラインと、前記一対の入力ライン間に接続される第１直列回路であ
って、第１および第２の半導体スイッチング素子が直列
に接続されて構成される第１直列回路と、前記一対の入力ライン間に接続される第２直列回路であ
って、第３および第４の半導体スイ・ンチング素子が直
列に接続されて構成される第２直列回路と、第１および第２半導体スイッチング素子の接続点と、第
３および第４半導体スイッチング素子の接続点とにそれ
ぞれ接続される一対の出力ラインと、前記入力ラインの極性に応じて、第１および第４半導体
スイッチング素子を導通させ、または第２および第３半
導体スイッチング素子を導通させる手段とを含むことを
特徴とする電源極性切換え装置である。

作　　用本発明に従えば、一対の入力ラインに直流電力が与えら
れる。前記一対の入力ライン間には、第１および第２直
列回路が接続される。第１直列回路は、第１および第２
の半導体スイッチング素子が直列に接続されて構成され
る。第２直列回路は、第３および第４半導体スイッチン
グ素子が直列に接続されて構成される。第１および第２
半導体スイッチング素子の接続点ならびに第３および第
４半導体スイッチング素子の接続点の間には一対の出力
ラインが接続される。さらに、入力ラインに与えられる
極性に応じて、第１および第４半導体スイッチング素子
を導通させ、または第２および第３半導体スイッチング
素子を導通させる手段が設けられている。

このようにして直流電源の極性に応じて、第１半導体ス
イッチング素子を介して負荷に供給される電流は第４半
導体スイッチング素子を介して直流電源に戻り、第２半
導体スイッチング素子を介して負荷に供給される電流は
第３半導体スイッチング素子を介して直流電源に戻る。

したがって、負荷には、第１および第２半導体スイッチ
ング素子の接続点が正であり、第３および第４半導体ス
イッチング素子の接続点が負であるような極性で、直流
電源からの直流電力を与えることができる。

実施例第１図は、本発明の一実施例の電気的構成を示す電気回
路図である。直流電源１には、一対の入力ラインｌ　１
，１２が接続される。入力ラインｐ１．１２閏には、第
１直列回路２と第２直列回路３とが並列に接続される。

第１直列回路２は、第１半導体スイッチング素子である
第１ＰＮＰ）ランジスタＱ１と、第２半導体スイッチン
グ素子である第２ＰＮＰ）ランジスタＱ２とが、直列に
接続されて構成される。第１ＰＮＰ）ランジスタＱ１の
エミッタは、第１人カライン１１に接続される。第２Ｐ
ＮＰ）ランジスタＱ２のエミッタは、第１人カライン１
１に接続される。第１および第２ＰＮＰ）ランジスタの
コレクタは、接続点４において共通に接続される。

第１ＰＮＰ）ランジスタＱ１のベースは、第１抵抗Ｒ１
を介して第２人カライン１２に接続される。

第２ＰＮＰ）ランジスタＱ２のベースは、第２抵抗Ｒ２
を介して第１人カライン１１に接続される。

第２直列回路３は、第３半導体スイッチング素子である
第１ＮＰＮトランジスタＱ３と、第４半導体スイッチン
グ素子である第２ＮＰＮ）ランジスタＱ４とを含む。第
１ＮＰＮ）ランジスタＱ３のエミッタは、第１人カライ
ン１１に接続される。

第２ＮＰＮトランジスタＱ４のエミッタは、第２人カラ
イン１２に接続される。第１および第２ＮＰＮ）−ラン
ジスタＱ３．Ｑ４のコレクタは、接続点５において共通
に接続される。第１ＮＰＮ）ランジスタＱ３のベースは
、第３抵抗Ｒ３を介して第２人カライン１２に接続され
る。第２ＮＰＮトランジスタＱ４のベースは、第４抵抗
Ｒ４を介して第１人カライン１１に接続される。これら
の抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、直流電源１の直流出力電
圧でトランジスタＱ１〜Ｑ４を充分に飽和させることの
できる値に設定される。これらの抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、入
力ラインｌ　１，１２の極性に応じて、第１および第４
半導体スイッチング素子を導通させ、または第２および
第３半導体スイッチング素子を導通させる手段を構成す
る。

第１および第２直列回路２．３の接続点４．５には、一
対の出力ライン１３．１４の一端がそれぞれ接続される
。第１出カライン１３の他端は、負荷６の正電源端子７
に接続される。第２出カライン１４の他端は、負荷６の
負電源端子８に接続される。

このような構成において、第１人カライン１１が直流電
源１の正の出力端子９に、第２出カライン１２が直流電
源１の負の出力端子１０に、それぞれ接続される場合を
想定する。第１直列回路２においては、第１ＰＮＰトラ
ンジスタＱ１は順方向にバイアスされ、第１抵抗Ｒ１に
よって飽和状態となるので、エミッタコレクタ間が導通
する。

第２ＰＮＰ）ランジスタＱ２は逆方向にバイアスされる
ので、コレクタエミッタ間は遮断する。これによって、
第１人カライン１１と接続点４とが導通し、第２人カラ
イン１２と接続点４とは遮断する。第２直列回路３では
、第１ＮＰＮ）−ランジスタＱ３は逆方向にバイアスさ
れ、エミッタコレクタ間は遮断する。第２ＮＰＮトラン
ジスタＱ４は順方向にバイアスされ、第４抵抗Ｒ４によ
って飽和状態となるので、コレクタエミッタ間は導通す
る。これによって第１人カライン１１と接続点５との間
は遮断し、第２人カライン１２と接続点５との間は導通
する。したがって負荷６の正電源端子７には、直流電源
１の正電圧が、第１人カラインＺ１．第１ＰＮＰ）ラン
ジスタＱ１および第１出カライン１３を介して与えられ
る。負荷６の負電源端子８には、直流電源１からの負電
圧が第２ＮＰＮ）ランジスタＱ４および第２出カライン
１４を介して与えられる。

次に、直流電源１から負の出力端子１０からの電圧が第
１人カライン１１に与えられ、正の出力端子９からの電
圧が第２人カライン１２に与えられる場合を想定する。

この場合、第１直列回路２においては、第１　ＰＮＰ　
）ランジスタＱ１が遮断し、第２ＰＮＰ）ランジスタＱ
２が導通する。第２直列回路３においては、第１ＮＰＮ
）ランジスタＱ３が導通し、第２ＮＰＮ）−ランジスタ
Ｑ４が遮断する。これによって直流電源１からの正電圧
は、第２人カライン１２、第２ＰＮＰ）ランジスタＱ２
および第１出カライン１３を介して、負荷６の正電源端
子７に与えられる。直流電源１がらの負の出力電圧は、
第１人カライン１１、第１ＮＰＮ）ランジスタＱ３およ
び第２出カライン１４を介して、負荷６の負電源端子８
に与えられる。

本実施例においては、直流電源１から負荷６に供給する
電圧は、第１ＰＮＰ）ランジスタＱ１および第２ＮＰＮ
）ランジスタＱ４、または第２ＰＮＰ）ランジスタＱ２
および第１　ＮＰＮ　）ランジスタＱ３のいずれか一方
の２つのトランジスタによる電圧降下を受ける。この電
圧降下はトランジスタの飽和電圧による。トランジスタ
の飽和電圧は一般にダイオードの順方向電圧よりも小さ
く、数１０ｍＶで動作するトランジスタを選択すること
もできる。このような小さい飽和電圧のトランジスタを
使用することによって、電源電圧の利用効率を高くする
ことができる。

また本実施例では、半導体スイッチング素子として、い
わゆるバイポーラトランジスタＱ１〜Ｑ４を使用してい
るけれども、電界効果トランジスタ使用してもよいこと
は勿論である。また上述の実施例では、入力ラインｌ　
１．　、　ｌ　２の極性に応じてトランジスタＱ１〜Ｑ
４を導通させる手段として、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が設けられ
ているけれども、他の構成であってもよいことは勿論で
ある。本実施例の構成によれば、使用部品を少なくする
ことができる。またコンデンサやコイル等を含まないの
で、半導体集積回路（略称ｒＩＣＪ）化することが容易
である。集積回路化すると、小形化、低価格化および高
信頼化を期待することができる。

さらに負荷６に平滑回路が設けてあれば、入力ラインｌ
　１，１２を交流電源に接続することもできる。

発明の効果以上のように本発明によれば、一対の入力ラインに与え
られる直流電力の極性に対応して、第１および第２直列
回路を構成する半導体スイッチング素子は、出力ライン
に一定の極性の電力が供給されるように、導通または遮
断される。したがって入力ラインを直流電源のいずれの
極性に接続しても、出力ラインに接続される負荷には正
常な極性の直流電力を供給することができる。これによ
って、入力ラインと直流電源との接続の誤りによる負荷
の誤動作や破損を防止することができる。

また入力ラインと直流電源との逆接続を防止するための
構成を設ける必要がなくなるので、特定の形状の電池の
みが使用できるといったような制限を無くすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気回路図、第２図は成る
先行技術を示す電気回路図、第３図は他の先行技術を示
す電気回路図、第４図はさらに他の先行技術を示す電気
回路図である。１・・・直流電源、２・・・第１直列回路、３−・・第
２直列回路、４，５・・・接続点、６・・・負荷、７・
・・正の電源端子、８・・・負の電源端子、１１，１２
・・・入角ライン、１３．１４・−・出力ライン、Ｑｌ
、Ｑ２・・・ＰＮＰ）ランジスタ、Ｑ３．Ｑ４・・・Ｎ
ＰＮトランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・抵抗
代理人　　弁理士　西教　圭一部第１図Ｎ　３図第２図Ｒ４図

Claims

【特許請求の範囲】直流電力が与えられる一対の入力ラインと、前記一対の
入力ライン間に接続される第１直列回路であって、第１
および第２の半導体スイッチング素子が直列に接続され
て構成される第１直列回路と、前記一対の入力ライン間に接続される第２直列回路であ
って、第３および第４の半導体スイッチング素子が直列
に接続されて構成される第２直列回路と、第１および第２半導体スイッチング素子の接続点と、第
３および第４半導体スイッチング素子の接続点とにそれ
ぞれ接続される一対の出力ラインと、前記入力ラインの極性に応じて、第１および第４半導体
スイッチング素子を導通させ、または第２および第３半
導体スイッチング素子を導通させる手段とを含むことを
特徴とする電源極性切換え装置。