JP2001218471A - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JP2001218471A
JP2001218471A JP2000024506A JP2000024506A JP2001218471A JP 2001218471 A JP2001218471 A JP 2001218471A JP 2000024506 A JP2000024506 A JP 2000024506A JP 2000024506 A JP2000024506 A JP 2000024506A JP 2001218471 A JP2001218471 A JP 2001218471A
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power supply
inrush current
rectifier
prevention circuit
switching power
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JP2000024506A
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Ishio Shimashita
石男 島下
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が単純であって、突入電流の防止がで
き、かつ、コンバータの起動不良を防止する。 【解決手段】 本発明は、交流電力を整流して直流電力
にする整流器5と、この整流器5の出力端子に接続され
整流器5からの直流電力の脈流を平滑する平滑コンデン
サCと、この平滑コンデンサCと直列に接続され突入電
流を防止する突入電流防止回路6とを有し、突入電流防
止回路6と平滑コンデンサCとの直列接続体をコンバー
タ7と並列に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング電源
装置に係り、特に単純な構成で突入電流を防止しするス
イッチング電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスイッチング電源装置として、特
開平10−97327号公報に開示されているように、
整流器とスイッチング回路の間に設けられた突入電流防
止回路を有し、この突入電流防止回路が負特性サーミス
タまたは負特性サーミスタと並列接続された正特性サー
ミスタと抵抗器の直列接続の回路をで構成され、突入電
流を防止するものが知られている。図4は従来の特開平
10−97327号公報に記載されたスイッチング電源
装置を示す電気回路図である。図4に示すように、スイ
ッチング電源装置65は、交流電圧入力端子51a,5
1b、ヒューズ52、チョークコイル53a,53b、
コンデンサ54、整流器55、負特性サーミスタ56か
らなる突入電流防止回路62、平滑コンデンサを構成す
る電解コンデンサ57、出力端子58a,58bで構成
されている。出力端子58a,58bには図示しないス
イッチング回路が接続される。整流器55は、入力端子
55a,55bと出力端子55c,55dを有する。
【0003】交流電圧入力端子51a,51bに入力さ
れる交流電力は(例えば、AC100V、周波数50H
z)は、ヒューズ52、チョークコイル53a,53
b、コンデンサ54を介して整流器55の入力端子55
a,55bに与えられる。入力端子55a,55bに与
えらる交流電力は、整流器55によって整流され、出力
端5c,5d間に直流成分とリップル成分を含む脈流の
直流電力とされる。整流器55の出力端子55c,55
dの直流電力は、負特性サーミスタ56からなる突入電
流防止回路62で電流が制限され、電解コンデンサ57
で平滑されて出力端子58a,58bから図示しないス
イッチング回路に供給される。突入電流防止回路62を
構成する負特性サーミスタ56は、スイッチング電源装
置(回路)65の電源がオンされ、電解コンデンサ57
が充電されていない初期の状態で、電解コンデンサ57
に流れ込む突入電流を負特性サーミスタ56の抵抗と電
解コンデンサ57とで構成される積分回路で制限する。
また、負特性サーミスタ56は、温度が上昇すると抵抗
値が低下する特性を有するので、常温では突入電流を充
分制限する抵抗値であり、電流が流れて温度が上昇する
と抵抗値が小さくなり、出力端子55c,55d間に発
生した脈流電圧の抵抗における電圧損失を小さく抑え、
出力端子58a,58bから図示しないスイッチング回
路に充分な電カを供給するように構成されている。しか
し、スイッチング電源装置65は、突入電流防止回路6
2を負特性サーミスタ56で構成するため、周囲温度が
常温より充分低い状態で、スイッチング電源装置65の
電源がオンされた場合には、負特性サーミスタ56の抵
抗値が大きな値になっているため、この高抵抗による出
力端子55c,55d間に発生した脈流電圧の電圧降下
が大きくなり、スイッチング回路に充分な電カを供給す
ることができず、スイッチング回路の起動不良を発生す
る課題がある。このようなスイッチング回路の起動不良
を解消するため、突入電流防止回路62の改良がなされ
ている。
【0004】図5は従来の特開平10−97327号公
報に記載された他のスイッチング電源装置を示す電気回
路図である。図5に示すように、スイッチング電源装置
50は、突入電流防止回路61のみが図4に示すスイッ
チング電源装置65と異なるので、突入電流防止回路6
1についてのみ説明する。突入電流防止回路61は、正
特性サーミスタ59と抵抗器60を直列接続し、この直
列接続された回路に負特性サーミスタ56を並列接続し
た回路で構成される。抵抗器60の抵抗値は突入電流を
充分に抑制できる値に設定され、正特性サーミスタ59
は常温では抵抗器60の抵抗値とほぼ同じ値で、低温で
は抵抗値が充分小さく、高温では抵抗値が充分大きくな
るよう設定される。また、負特性サーミスタ56は、常
温では抵抗器60の抵抗値よりもわずかに大きな値で、
低温では抵抗値が充分大きく、高温では抵抗値が充分小
さくなるよう設定される。このようにして、突入電流防
止回路61の合成抵抗値は、低温から常温では抵抗器6
0の抵抗値とほぼ同じく、高温では抵抗器60の抵抗値
より充分小さな値となるよう設定される。これにより、
突入電流防止回路61は、周囲温度が低温時に、電源が
オンされても合成抵抗値が抵抗器60の抵抗値とほぼ同
じなので、突入電流を防止させることができ、スイッチ
ング回路の起動不良を解消させることができる。また、
負特性サーミスタ56の温度が上昇すると、合成抵抗値
が抵抗器60の抵抗値よりも充分小さな値となり、スイ
ッチング回路に充分な電カを供給することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチング電
源装置50においては、低温時の起動不良を解消するこ
とができるが、正特性サーミスタ59、抵抗器60およ
び負特性サーミスタ56が必要となるため、回路部品が
増加するとともに、正特性サーミスタ59および負特性
サーミスタ56の部品コストが高く、装置のコストアッ
プを招く課題がある。本発明の課題は、このような課題
を解決することにある。すなわち、本発明の目的は、構
成が単純であって、突入電流を防止でき、かつ、コンバ
ータの起動不良を防止できるスイッチング電源装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明は、交流電力を整流して直流
電力にする整流器と、この整流器の出力端子に接続され
前記整流器からの直流電力の脈流を平滑する平滑コンデ
ンサと、この平滑コンデンサと直列に接続され突入電流
を防止する突入電流防止回路とを有し、前記突入電流防
止回路と前記平滑コンデンサとの直列接続体をコンバー
タと並列に接続することを特徴とする。請求項2に記載
の発明は、請求項1記載の発明において、前記突入電流
防止回路は、負特性サーミスタで構成されていることを
特徴とする。請求項3に記載の発明は、請求項1記載の
スイッチング電源装置において、前記突入電流防止回路
は、抵抗器で構成されていることを特徴とする。請求項
4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1
つに記載のスイッチング電源装置において、前記平滑コ
ンデンサの放電と順方向になるように前記突入電流防止
回路と並列に接続されている放電用ダイオードを有して
いることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図1本発明の1つの実
施の形態に係るスイッチング電源装置を示す電気回路図
である。図1において、スイッチング電源装置1は、交
流電源(例えば、周波数50Hz、100V)からの交
流電力を受ける入力端子2a,2b、ヒューズ3、チョ
ークコイル4a,4b、コンデンサC1、ダイオードブ
リッジで構成した整流器を構成する整流器5、突入電流
防止回路6、平滑コンデンサC、放電用ダイオードDお
よびコンバータ7を備える。5a,5bは整流器5の交
流入力端子であり、5c,5dは整流器5の整流出力端
子であり、7a,7bはコンバータ7の入力端子であ
る。ヒューズ3は、想定する交流電源(例えば、周波数
50Hz、100Vの商用電源)の使用電圧を越えるサ
ージ(例えば、雷サージ)等による生じる大きな電圧が
入力端子2a,2bに印加され、大電流が流れる場合に
回路を遮断する。また、ヒューズ3は、ヒューズ3以降
の回路が短絡(例えば、端子5a−5b間のショート事
故、端子5c−5d間のショート事故、端子7a−7b
間のショ−ト事故等)した場合に回路を遮断する。チョ
ークコイル4a,4bおよびコンデンサC1 は、ローパ
スフィルタ(LPF)を構成し、AC電源に重畳された
高周波のノイズ等を除去して交流電力を交流入力端子5
a,5bに供給する。整流器5は、4個のダイオードで
ブリッジを構成し、交流入力端子5a,5bに印加され
る交流電力を全波整流し、整流出力端子5c,5dから
直流成分とリップル成分(AC電源の周波数が50Hz
の場合には100Hz)とからなる脈流の直流電力を出
力する。なお、整流器5は、常に脈流電圧のプラス
(+)極性の電圧を整流出力端子5c側に発生させ、マ
イナス(−)極性の電圧を整流出力端子5dに発生させ
る。突入電流防止回路6は、一端を平d滑コンデンサC
のプラス(+)側と直列に接続され、他端を整流出力端
子5c側に接続される。一方、平滑コンデンサCのマイ
ナス(−)側は、整流出力端子5d側に接続される。な
お、整流出力端子5cとコンバータ7の入力端子7a、
整流出力端子5dとコンバータ7の入力端子7bは、そ
れぞれショート状態で接続されるため、突入電流防止回
路6と平滑コンデンサCの直列接続回路は、コンバータ
7と並列に接続されることになる。
【0008】突入電流防止回路6は、負特性サーミスタ
または抵抗器で構成し、スイッチング電源装置1の電源
オン時で、平滑コンデンサCが充電されていない場合
に、整流出力端子5c,5dから供給される脈流の平滑
コンデンサCに流れ込む突入電流を負特性サーミスタま
たは抵抗器の抵抗で制限する。仮に、突入電流防止回路
6がない場合には、整流出力端子5c,5dから供給さ
れる脈流が瞬時に平滑コンデンサCを充電しようとして
突入電流(インパルス電流)を平滑コンデンサCに流し
込むため、平滑コンデンサCを破損させてしまうおそれ
がある。負特性サーミスタまたは抵抗器の突入電流防止
回路6と平滑コンデンサCを直列に接続することによ
り、抵抗とコンデンサのRC積分回路を構成することが
でき、平滑コンデンサCに流れる電流は、充電開始時は
脈流電圧を抵抗値で除算した値となり、それ以後は平滑
コンデンサCの容量と抵抗値とで決定される時定数で指
数関数的に減少する。突入電流防止回路6を平滑コンデ
ンサCとを直列に接続し、この直列に接続体をコンバー
タ7と並列に接続したので、整流出力端子5c,5dと
コンバータ7の入力端子7a,7b間には抵抗器等の電
流を制限する素子がないため、整流器5の出力を直接コ
ンバータ7に供給できるので、コンバータ7の起動不良
が発生せず、電力損失が少ない。
【0009】突入電流防止回路6は、図2に示す負特性
サーミスタRTで構成されているので、スイッチング電
源装置1の電源オン時に負特性サーミスタRTの抵抗値
を高く設定することにより、平滑コンデンサCへの突入
電流を防止することができる。次に、時間経過ととも
に、整流された脈流のリップル成分で負特性サーミスタ
RTの温度が上昇して抵抗値が低下するので、コンバー
タへの電力損失を低減することができる。また、突入電
流防止回路6は、図3に示すように抵抗器Rで構成して
もよく、この場合には温度特性の選定や管理の煩わしさ
を解消することができる。また、放電用ダイオードD
は、平滑コンデンサCの放電と順方向になるように、突
入電流防止回路6と並列に接続され、整流器5から出力
される脈流電圧のリップル成分が平滑コンデンサCの充
電電圧値を下回る場合には、平滑コンデンサCから放電
用ダイオードDを介してコンバータ7に電力を供給する
ことができる。従って、脈流電圧のリップル成分が変動
しても、コンバータ7に平滑コンデンサCに充電された
安定な電力を供給することができる。コンバータ7は、
入力端子7a,7bから供給される安定した電力に基づ
いて高周波の電力に変換し、整流して平滑した後に所望
のスイッチング電圧を発生する。なお、本発明は、波数
50Hz、電圧100Vの商用電源に限定されものでな
く、周波数ならびに電圧が異なる交流電源にも適用する
ことができる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明は、整流器の出力端子に接続され前記整流器からの
直流電力の脈流を平滑する平滑コンデンサと直列に接続
され突入電流を防止する突入電流防止回路を有し、前記
突入電流防止回路と前記平滑コンデンサとの直列接続体
をコンバータと並列に接続するから、簡単な構成であっ
て、突入電流を防止することができ、かつ、コンバータ
の起動不良を防止することができ、また、価格を低減す
ることができる。また、請求項1に記載の発明は、整流
器とコンバータとの間に抵抗器等の電流を制限する素子
が直列に接続されていないから、電力損失を低減するこ
とができる。また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明において、突入電流防止回路が負特性サー
ミスタで構成されているから、請求項1に記載の発明の
効果に加えて、電力損失をより低減することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明
において、突入電流防止回路が通常の抵抗器で構成され
ているので、請求項1に記載の発明の効果に加えて、負
特性サーミスタの温度特性の選定や管理の煩わしさを解
消することができる。さらに、また、請求項4に記載の
発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の
発明において、突入電流防止回路に並列に接続されてい
る放電用ダイオードDを有しているので、請求項1乃至
請求項3のいずれか1つに記載の発明の効果に加えて、
コンバータに平滑コンデンサに充電された安定な電力を
供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの実施の形態に係るスイッチング
電源装置を示す電気回路図である。
【図2】図1のスイッチング電源装置の突入電流防止回
路を示す電気回路図である。
【図3】図1のスイッチング電源装置の他の突入電流防
止回路を示す電気回路図である。
【図4】従来のスイッチング電源装置を示す電気回路図
である。
【図5】従来の他のスイッチング電源装置を示す電気回
路図である。
【符号の説明】
1…スイッチング電源装置、2a,2b…AC電源入力
端子、3…ヒューズ、4a,4b…チョークコイル、C
1 …コンデンサ、5…整流器、5a,5b…入力端子、
5c,5d…出力端、6…突入電流防止回路、C…平滑
コンデンサ、D…放電用ダイオード、7a,7b…入力
端子、7…コンバータ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電力を整流して直流電力にする整流
    器と、この整流器の出力端子に接続され前記整流器から
    の直流電力の脈流を平滑する平滑コンデンサと、この平
    滑コンデンサと直列に接続され突入電流を防止する突入
    電流防止回路とを有し、前記突入電流防止回路と前記平
    滑コンデンサとの直列接続体をコンバータと並列に接続
    することを特徴とするスイッチング電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスイッチング電源装置に
    おいて、前記突入電流防止回路は、負特性サーミスタで
    構成されていることを特徴とするスイッチング電源装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のスイッチング電源装置に
    おいて、前記突入電流防止回路は、抵抗器で構成されて
    いることを特徴とするスイッチング電源装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれか1つに
    記載のスイッチング電源装置において、前記平滑コンデ
    ンサの放電と順方向になるように前記突入電流防止回路
    と並列に接続されている放電用ダイオードを有している
    ことを特徴とするスイッチング電源装置。
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