JP2001145256A - 電源回路及びその突入電流防止方法 - Google Patents

電源回路及びその突入電流防止方法

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JP2001145256A
JP2001145256A JP32062699A JP32062699A JP2001145256A JP 2001145256 A JP2001145256 A JP 2001145256A JP 32062699 A JP32062699 A JP 32062699A JP 32062699 A JP32062699 A JP 32062699A JP 2001145256 A JP2001145256 A JP 2001145256A
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fet
resistor
parallel
inrush current
current prevention
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Yosuke Shinada
洋介 品田
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジエータを実装することなく突入電流防止
回路内のFETの小型化を図ることができ、併せてFE
Tの導通損失を低減することができるようにする。 【解決手段】 直流入力電圧1に対し、出力端子となる
FET3dを有した突入電流防止回路3を並列接続し、
突入電流防止回路3の出力側にフィルタコンデンサ4を
接続し、突入電流防止回路3に対し、出力端子となるF
ET6dを有した突入電流防止回路6を並列接続し、突
入電流防止回路6の出力側に平滑コンデンサ7を並列接
続し、平滑コンデンサ7の出力側にコンバータ回路8を
並列接続し、FET3dを、コンバータ回路8の正負の
入力ライン間に並列接続し、FET6dを、コンバータ
回路8の負の入力ラインに接続するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源回路における
回路構成の小型化及び性能向上に適した電源回路及びそ
の突入電流防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電源回路の一例として、たとえば図2に
示すものがある。
【0003】これは、入力フィルタ回路A、突入電流防
止回路6、平滑コンデンサ7及びコンバータ回路8を備
えている。
【0004】入力フィルタ回路Aは、突入電流防止回路
3、コンデンサ4及びコイル5を備えている。突入電流
防止回路3には、スイッチ2を介して直流入力電圧1が
接続されるようになっている。また、突入電流防止回路
3は、抵抗3a,3b,3e、コンデンサ3c及びFE
T3dを備えている。コンバータ回路8の出力側には、
負荷9が接続されている。
【0005】このような構成では、スイッチ2がオンさ
れると、直流入力電圧1のノイズ成分が入力フィルタ回
路Aによって除去された後、平滑コンデンサ7によって
平滑された電圧がコンバータ回路8に印加される。そし
て、コンバータ回路8によってコンバートされた電圧が
負荷9に供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電源回路では、直流入力電圧1が低下するような故
障が発生した場合、コンバータ回路8への入力電流が正
常時より増加する(たとえば、直流入力電圧1が2分の
1なると入力電流は約2倍になる)。また、突入電流防
止回路3のFET3dがコンバータ回路8の負側の入力
ラインに挿入されている。
【0007】このため、直流入力電圧1が低下しても電
気的及び熱的に問題ないFET3dを使用する必要があ
り、FET3dの小型化を図る上で妨げとなる。またこ
れに伴い、FET3dの導通損失が発生する。さらに
は、FET3dにラジエータを実装して冷却する必要性
も生じる場合がある。
【0008】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであり、ラジエータを実装することなく突入電流
防止回路内のFETの小型化を図ることができ、併せて
FETの導通損失を低減することができる電源回路及び
その突入電流防止方法を提供することができるようにす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の電源回
路は、直流入力電圧に対し、並列接続されるとともに、
出力端子となる第1のFETを有した第1の突入電流防
止回路と、第1の突入電流防止回路の出力側に接続され
たフィルタコンデンサと、第1の突入電流防止回路に対
し、並列接続されるとともに、出力端子となる第2のF
ETを有した第2の突入電流防止回路と、第2の突入電
流防止回路の出力側に並列接続された平滑コンデンサ
と、平滑コンデンサの出力側に並列接続されたコンバー
タ回路とを備え、第1のFETは、コンバータ回路の正
負の入力ライン間に並列接続されるとともに、第2のF
ETは、コンバータ回路の負の入力ラインに接続されて
いることを特徴とする。また、第1のFETのドレイン
・ソース間には第3の抵抗が並列に接続され、第3の抵
抗にはコイルが接続され、第1のFETのゲート・ソー
ス間には第2の抵抗及び第1のコンデンサが並列に接続
され、第2の抵抗とフィルタコンデンサとの間には制御
端子となる第1の抵抗が接続され、第1のFETのドレ
インにはフィルタコンデンサの他端が接続されていると
ともに、直流入力電圧の正側は、第1の抵抗の一端及び
フィルタコンデンサの一端に接続され、直流入力電圧の
負側は、スイッチを介して第1のFETのソースに接続
されているようにすることができる。また、第2のFE
Tのソース・ドレイン間には第6の抵抗が接続され、第
2のFETのゲート・ソース間には第2の抵抗及び第2
のコンデンサが並列に接続され、第2のFETのゲート
と平滑コンデンサの一端との間には制御端子となる第4
の抵抗が接続されるとともに、直流入力電圧の正側は、
第4の抵抗の一端に接続され、直流入力電圧の負側はス
イッチ及びコイルを介して第2のFETのソースに接続
されているようにすることができる。請求項4に記載の
電源回路突入電流防止方法は、直流入力電圧に対し、出
力端子となる第1のFETを有した第1の突入電流防止
回路を並列接続する第1の工程と、第1の突入電流防止
回路の出力側にフィルタコンデンサを接続する第2の工
程と、第1の突入電流防止回路に対し、出力端子となる
第2のFETを有した第2の突入電流防止回路を並列接
続する第3の工程と、第2の突入電流防止回路の出力側
に平滑コンデンサを並列接続する第4の工程と、平滑コ
ンデンサの出力側にコンバータ回路を並列接続する第5
の工程と、第1のFETを、コンバータ回路の正負の入
力ライン間に並列接続する第6の工程と、第2のFET
を、コンバータ回路の負の入力ラインに接続する第7の
工程とを備えることを特徴とする。また、第1及び第6
の工程には、第1のFETのドレイン・ソース間に第3
の抵抗を並列に接続する第8の工程と、第3の抵抗にコ
イルを接続する第9の工程と、第1のFETのゲート・
ソース間に第2の抵抗及び第1のコンデンサを並列に接
続する第10の工程と、第2の抵抗とフィルタコンデン
サとの間に制御端子となる第1の抵抗を接続する第11
の工程と、第1のFETのドレインにコンデンサの他端
を接続する第12の工程と、直流入力電圧の正側を、第
1の抵抗の一端及びコンデンサの一端に接続する第13
の工程と、直流入力電圧の負側を、スイッチを介して第
1のFETのソースに接続する第14の工程とが含まれ
るようにすることができる。また、第3及び第7の工程
には、第2のFETのソース・ドレイン間に第6の抵抗
を接続する第15の工程と、第2のFETのゲート・ソ
ース間に第2の抵抗及び第2のコンデンサを並列に接続
する第16の工程と、第2のFETのゲートと平滑コン
デンサの一端との間に制御端子となる第4の抵抗を接続
する第17の工程と、直流入力電圧の正側を、第4の抵
抗の一端に接続する第18の工程と、直流入力電圧の負
側を、スイッチ及びコイルを介して第2のFETのソー
スに接続する第19の工程とが含まれるようにすること
ができる。本発明に係る電源回路及びその突入電流防止
方法においては、直流入力電圧に対し、出力端子となる
第1のFETを有した第1の突入電流防止回路を並列接
続し、第1の突入電流防止回路の出力側にフィルタコン
デンサを接続し、第1の突入電流防止回路に対し、出力
端子となる第2のFETを有した第2の突入電流防止回
路を並列接続し、第2の突入電流防止回路の出力側に平
滑コンデンサを並列接続し、平滑コンデンサの出力側に
コンバータ回路を並列接続し、第1のFETを、コンバ
ータ回路の正負の入力ライン間に並列接続し、第2のF
ETを、コンバータ回路の負の入力ラインに接続するよ
うにする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0011】図1は、本発明の電源回路の一実施の形態
を示す回路図である。なお、以下に説明する図におい
て、図2と共通する部分には同一符号を付すものとす
る。
【0012】図1の電源回路は、入力フィルタ回路A、
突入電流防止回路6、平滑コンデンサ7及びコンバータ
回路8を備えている。
【0013】入力フィルタ回路Aは、突入電流防止回路
3、フィルタコンデンサ4及びコイル5を備えている。
第1の突入電流防止回路としての突入電流防止回路3に
は、スイッチ2を介して直流入力電圧1が接続されるよ
うになっている。また、突入電流防止回路3は、第1〜
第3の抵抗としての抵抗3a,3b,3e、第1のコン
デンサとしてのコンデンサ3c及び第1のFETとして
のFET3dを備えている。
【0014】第2の突入電流防止回路としての突入電流
防止回路6は、第4〜第6の抵抗としての抵抗6a,6
b,6e、第2のコンデンサとしてのコンデンサ6c及
び第2のFETとしてのFET6dを備えている。
【0015】コンバータ回路8の出力側には、負荷9が
接続されている。
【0016】次に、各部の具体的な接続構成について説
明する。
【0017】まず、突入電流防止回路3においては、突
入電流防止回路3の出力端子となるFET3dのドレイ
ン・ソース間に抵抗3eが並列に接続されている。抵抗
3eには、コイル5が接続されている。FET3dのゲ
ート・ソース間には、抵抗3b及びコンデンサ3cが並
列に接続されている。制御端子となる抵抗3aは、フィ
ルタコンデンサ4の一端とFET3dのゲートとの間に
接続されている。FET3dのドレインは、フィルタコ
ンデンサ4の他端に接続されている。
【0018】突入電流防止回路6においては、突入電流
防止回路6の出力端子となるFET3dのソース・ドレ
イン間に抵抗6eが接続されている。FET6dのゲー
ト・ソース間には、抵抗6b及びコンデンサ6cが並列
に接続されている。突入電流防止回路6の制御端子とな
る抵抗6aは、平滑コンデンサ7の一端とFET6dの
ゲートとの間に接続されている。
【0019】平滑コンデンサ7は、コンバータ回路8の
入力に並列に接続されている。コンバータ回路8の出力
には負荷9が接続されている。
【0020】直流入力電圧1の正側は、抵抗3aの一
端、フィルタコンデンサ4の一端、抵抗6aの一端及び
平滑コンデンサ7の一端に接続されている。直流入力電
圧1の負側は、スイッチ2を介して突入電流防止回路3
のFET3dのソースに接続されている。また、直流入
力電圧1の負側は、コイル5を介して突入電流防止回路
6のFET6dのソースに接続されている。
【0021】次に、このような構成の電源回路の動作に
ついて説明する。
【0022】まず、スイッチ2をオンすると、直流入力
電圧1から電圧が出力される。このとき、FET3dの
ゲート・ソース間電圧が抵抗3a,3bとコンデンサ3
cとの時定数で徐徐に増加すると同時に、フィルタコン
デンサ4の電圧がフィルタコンデンサ4と突入抵抗3e
との時定数で増加する。
【0023】ここで、フィルタコンデンサ4の充電が完
了してからFET3dがオンするように、抵抗3a,3
bとコンデンサ3cとの値が設定されている。このこと
は、平滑コンデンサ7と突入電流防止回路6においても
同様である。
【0024】定常動作時では、FET3dがオンしてい
るため、フィルタコンデンサ4はコイル5とともにLC
フィルタを構成することになる。
【0025】ここで、直流入力電源1の電圧をE、抵抗
3eの抵抗値をR1、抵抗6eの抵抗値をR2とする
と、フィルタコンデンサ4の突入電流はE/R1、平滑
コンデンサ7の突入電流はE/R2となる。このため、
スイッチ2をオンしたときにスイッチ2を流れる突入電
流は(E/R1)+(E/R2)に制限される。
【0026】このように、定常動作時では、突入電流防
止回路6のFET6dにはコンバータ回路8への入力電
流が流れるが、突入電流防止回路3のFET3dには微
少なフィルタ電流しか流れない。このため、FET3d
はFET6dよりパワーの小さいものを用いることがで
きる。
【0027】このように、本実施の形態では、直流入力
電圧1に対し、出力端子となるFET3dを有した突入
電流防止回路3を並列接続し、突入電流防止回路3の出
力側にフィルタコンデンサ4を接続し、突入電流防止回
路3に対し、出力端子となるFET6dを有した突入電
流防止回路6を並列接続し、突入電流防止回路6の出力
側に平滑コンデンサ7を並列接続し、平滑コンデンサ7
の出力側にコンバータ回路8を並列接続し、FET3d
を、コンバータ回路8の正負の入力ライン間に並列接続
し、FET6dを、コンバータ回路8の負の入力ライン
に接続するようにした。
【0028】その結果、FET3dには微少なフィルタ
電流しか流れないため、FET3dをパワーの小さいも
のとすることができる。また、FET3dをパワーの小
さいものとすることで、導通損失を低減することができ
る。さらに、FET3dをパワーの小さいものとするこ
とで、ラジエータの実装も不要となる。
【0029】
【発明の効果】以上の如く本発明に係る電源回路及びそ
の突入電流防止方法によれば、直流入力電圧に対し、出
力端子となる第1のFETを有した第1の突入電流防止
回路を並列接続し、第1の突入電流防止回路の出力側に
フィルタコンデンサを接続し、第1の突入電流防止回路
に対し、出力端子となる第2のFETを有した第2の突
入電流防止回路を並列接続し、第2の突入電流防止回路
の出力側に平滑コンデンサを並列接続し、平滑コンデン
サの出力側にコンバータ回路を並列接続し、第1のFE
Tを、コンバータ回路の正負の入力ライン間に並列接続
し、第2のFETを、コンバータ回路の負の入力ライン
に接続するようにしたので、ラジエータを実装すること
なく突入電流防止回路内のFETの小型化を図ることが
でき、併せてFETの導通損失を低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電源回路の一実施の形態を示す回路図
である。
【図2】従来の電源回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 直流入力電圧 2 スイッチ 3 突入電流防止回路 3a,3b,3e,6a,6b,6e抵抗 3c,6c コンデンサ 3d,6d FET 4 フィルタコンデンサ 5 コイル 6 突入電流防止回路 7 平滑コンデンサ 8 コンバータ回路 9 負荷 A 入力フィルタ回路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧に対し、並列接続されると
    ともに、出力端子となる第1のFETを有した第1の突
    入電流防止回路と、 前記第1の突入電流防止回路の出力側に接続されたフィ
    ルタコンデンサと、 前記第1の突入電流防止回路に対し、並列接続されると
    ともに、出力端子となる第2のFETを有した第2の突
    入電流防止回路と、 前記第2の突入電流防止回路の出力側に並列接続された
    平滑コンデンサと、 前記平滑コンデンサの出力側に並列接続されたコンバー
    タ回路とを備え、 前記第1のFETは、前記コンバータ回路の正負の入力
    ライン間に並列接続されるとともに、前記第2のFET
    は、前記コンバータ回路の負の入力ラインに接続されて
    いることを特徴とする電源回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のFETのドレイン・ソース間
    には第3の抵抗が並列に接続され、前記第3の抵抗には
    コイルが接続され、前記第1のFETのゲート・ソース
    間には第2の抵抗及び第1のコンデンサが並列に接続さ
    れ、前記第2の抵抗と前記フィルタコンデンサとの間に
    は制御端子となる第1の抵抗が接続され、前記第1のF
    ETのドレインには前記フィルタコンデンサの他端が接
    続されているとともに、 前記直流入力電圧の正側は、第1の抵抗の一端及び前記
    フィルタコンデンサの一端に接続され、前記直流入力電
    圧の負側は、スイッチを介して前記第1のFETのソー
    スに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の
    電源回路。
  3. 【請求項3】 前記第2のFETのソース・ドレイン間
    には第6の抵抗が接続され、前記第2のFETのゲート
    ・ソース間には第2の抵抗及び第2のコンデンサが並列
    に接続され、前記第2のFETのゲートと前記平滑コン
    デンサの一端との間には制御端子となる第4の抵抗が接
    続されるとともに、 前記直流入力電圧の正側は、前記第4の抵抗の一端に接
    続され、前記直流入力電圧の負側はスイッチ及びコイル
    を介して前記第2のFETのソースに接続されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電源回路。
  4. 【請求項4】 直流入力電圧に対し、出力端子となる第
    1のFETを有した第1の突入電流防止回路を並列接続
    する第1の工程と、 前記第1の突入電流防止回路の出力側にフィルタコンデ
    ンサを接続する第2の工程と、 前記第1の突入電流防止回路に対し、出力端子となる第
    2のFETを有した第2の突入電流防止回路を並列接続
    する第3の工程と、 前記第2の突入電流防止回路の出力側に平滑コンデンサ
    を並列接続する第4の工程と、 前記平滑コンデンサの出力側にコンバータ回路を並列接
    続する第5の工程と、 前記第1のFETを、前記コンバータ回路の正負の入力
    ライン間に並列接続する第6の工程と、 前記第2のFETを、前記コンバータ回路の負の入力ラ
    インに接続する第7の工程とを備えることを特徴とする
    電源回路の突入電流防止方法。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第6の工程には、 前記第1のFETのドレイン・ソース間に第3の抵抗を
    並列に接続する第8の工程と、 前記第3の抵抗にコイルを接続する第9の工程と、 前記第1のFETのゲート・ソース間に第2の抵抗及び
    第1のコンデンサを並列に接続する第10の工程と、 前記第2の抵抗と前記フィルタコンデンサとの間に制御
    端子となる第1の抵抗を接続する第11の工程と、 前記第1のFETのドレインに前記コンデンサの他端を
    接続する第12の工程と、 前記直流入力電圧の正側を、前記第1の抵抗の一端及び
    前記コンデンサの一端に接続する第13の工程と、 前記直流入力電圧の負側を、スイッチを介して前記第1
    のFETのソースに接続する第14の工程とが含まれる
    ことを特徴とする請求項4に記載の電源回路の突入電流
    防止方法。
  6. 【請求項6】 前記第3及び第7の工程には、 前記第2のFETのソース・ドレイン間に第6の抵抗を
    接続する第15の工程と、 前記第2のFETのゲート・ソース間に第2の抵抗及び
    第2のコンデンサを並列に接続する第16の工程と、 前記第2のFETのゲートと前記平滑コンデンサの一端
    との間に制御端子となる第4の抵抗を接続する第17の
    工程と、 前記直流入力電圧の正側を、前記第4の抵抗の一端に接
    続する第18の工程と、 前記直流入力電圧の負側を、スイッチ及びコイルを介し
    て前記第2のFETのソースに接続する第19の工程と
    が含まれることを特徴とする請求項4に記載の電源回路
    の突入電流防止方法。
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