JP2001333580A - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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徹也 小林
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浩治 柴田
Kenji Hamazaki
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弘明 西川
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智史 戸室
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源ACのワイドレンジ対応化を図って
も高耐圧、大型の素子が不要で、実装スペースの制約が
生じない直流電源装置を提供する。 【解決手段】 商用電源ACをオン/オフするための電
源スイッチ1と、商用電源ACの交流電圧を整流する整
流回路2と、大容量の平滑コンデンサC2を有し、整流
回路2により整流される電圧を直流電圧に変換する平滑
回路3と、整流回路2と平滑回路3とを結ぶライン上に
挿入されたMOS-FETQ1と、整流回路2の出力電圧を分
圧する分圧回路及び該分圧回路の出力電圧を充電するコ
ンデンサC3からなる積分回路5と、積分回路5とMOS-
FETQ1のゲートとの間に挿入された抵抗R4と、コン
デンサC3に並列接続されたツェナーダイオードZD1
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源と整流回
路との間に設けられた電源スイッチのオン時に流れる突
入電流のピーク値を抑制する機能を備えた直流電源装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は特開平12−014152に示す
従来の直流電源装置の回路図である。図において、1は
商用電源ACをオン/オフするための電源スイッチ、2
は商用電源ACの交流電圧を整流する整流回路、3は平
滑コンデンサC2を有し、整流回路2によって整流され
た電圧を直流電圧に変換する平滑回路、5は積分回路
で、整流回路2の両極間に設けられた直列接続の抵抗R
2、R3と、抵抗R3に並列に接続されたコンデンサC
3とで構成されている。Q1は整流回路2と平滑回路3
との間の負極ラインに挿入され、ゲートが抵抗R4を介
して積分回路5の出力側に接続されたMOS-FET であり、
抵抗R4は積分回路5からMOS-FET Q1のゲート・ソー
ス間に流れる電流を制限する。
【0003】次に、従来の直流電源装置の動作を図5の
波形図を参照しながら説明する。図5は従来例における
電源スイッチのオン時に流れる突入電流の波形図で、図
中(a)は商用電源の交流電圧波形図、(b)はゼロ電
圧位相でMOS-FET Q1がオンし始めたときの突入電流の
波形図、(c)はピーク電圧位相でMOS-FET Q1がオン
し始めたときの突入電流の波形図である。
【0004】電源スイッチ1のオンにより、整流回路2
に商用電源ACの交流電圧が印加されると、整流回路2
は、入力される交流電圧を整流し積分回路5に印加す
る。積分回路5は、整流回路2によって整流された電圧
を抵抗R2、R3で分圧して、コンデンサC3への充電
を開始し、コンデンサC3の両端に生じる電圧を抵抗R
4を介してMOS-FET Q1のゲート・ソース間に印加す
る。この時は、ゲート・ソース間の電圧が低いので、MO
S-FET Q1のドレイン・ソース間には電流が流れない
が、コンデンサC3への充電が進むにつれ、ゲート・ソ
ース間の電圧が徐々に高くなってオン電圧に達すると、
抵抗R4による電流制限によりMOS-FET Q1が徐々にオ
ンし始める(能動領域)。
【0005】この時、商用電源ACのゼロ電圧位相でMO
S-FET Q1がオンし始めた場合は、図5(b)に示すよ
うに電源スイッチにピーク値IR11 の抑えられた突入
電流が流れ、その後、ピーク値がIR12 →IR13 と減
少する。また、商用電源ACのピーク電圧位相でMOS-FE
T Q1がオンし始めた場合は、図5(C)に示すような
波形の突入電流IR21、IR22、IR23、が電源スイッチ
1に流れる。そして、コンデンサC3が満充電になり抵
抗R4を介してMOS-FET Q1に充分なゲート電流が流れ
ると(飽和領域)、電源スイッチ1に流れる電流のピー
ク値は「I」、即ち、通常の電流波形となる。従って、
電源スイッチ1に流れる突入電流のピーク値を抑えるこ
とが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の直流電源装置では、整流回路2によって整流さ
れた電圧を抵抗R2、R3で分圧して、コンデンサC3
への充電を開始し、コンデンサC3の両端に生じる電圧
を抵抗R4を介してMOS-FET Q1のゲート・ソース間に
印加するので、例えば商用電源ACが100Vの場合を
基準に考えると、200Vの場合は各々の素子には2倍
の電圧が印加されてしまう。そのため、直流電源装置の
商用電源ACのワイドレンジ対応化を図るためには高耐
圧の素子(特にコンデンサC3)が必要となり、素子の
大型化によるプリント基板上の実装スペースの制約が生
じたり、コスト高の要因となっていた。
【0007】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、商用電源のワイドレンジ対応化を図って
も高耐圧の素子(特にコンデンサC3)が不要で、素子
も大型化することなく、プリント基板上の実装スペース
の制約が生じたり、コスト高となることのない直流電源
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の直流電源装置
は、商用電源をオン/オフするための電源スイッチと、
商用電源の交流電圧を整流する整流回路と、大容量の平
滑コンデンサを有し、前記整流回路により整流される電
圧を直流電圧に変換する平滑回路と、前記整流回路と平
滑回路とを結ぶライン上に挿入されたMOS-FETと、前記
整流回路の出力電圧を分圧する分圧回路及び該分圧回路
の出力電圧を充電するコンデンサからなる積分回路と、
該積分回路と前記MOS-FETのゲートとの間に挿入された
抵抗と、前記コンデンサに並列接続されたツェナーダイ
オードと、を備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態を示す直
流電源装置の回路図、図2は本実施形態の直流電源装置
の電源スイッチのオン時に積分回路のコンデンサC3の
両端に生じる電圧波形である。図において、1は商用電
源ACをオン/オフするための電源スイッチ、2は商用
電源ACの交流電圧を整流する整流回路、3は平滑コン
デンサC2を有し、整流回路2によって整流された電圧
を直流電圧に変換する平滑回路、5は積分回路で、整流
回路2の両極間に設けられた直列接続の抵抗R2、R3
と、抵抗R3に並列に接続されたコンデンサC3とで構
成されている。Q1は整流回路2と平滑回路3との間の
負極ラインに挿入され、ゲートが抵抗R4を介して積分
回路5の出力側に接続されたMOS-FET であり、抵抗R4
は積分回路5からMOS-FET Q1のゲート・ソース間に流
れる電流を制限する。ZD1はコンデンサC3に並列接
続されたツェナーダイオードである。
【0010】次に、本実施形態に係る直流電源装置の動
作を図2の波形図を参照しながら説明する、図中(a)
は商用電源ACが100Vの場合の波形図、(b)は商
用電源ACが200Vの場合の波形図である。
【0011】まず、商用電源AC100Vの交流電圧が
印加された場合には、積分回路の充電時定数によって
(a)のような曲線でコンデンサC3を充電する。次
に、商用電源AC200Vの交流電圧が印加された場合
には、積分回路の充電時定数によって(b)(c)のよ
うな曲線でコンデンサC3を充電しようとするが、ツェ
ナーダイオードZD1の作用によりツェナー電圧にクリ
ップされる(d)。
【0012】因みに、ツェナーダイオードZD1がない
場合には、AC200Vが印加された場合はAC100
Vが印加された場合に対して、コンデンサC3及びMOS-
FETQ1のゲート・ソース間に2倍の電圧が印加される
ので、コンデンサC3及びMOS-FET Q1のゲート・ソー
ス間の耐圧を大きくしなければならない。
【0013】図3は本発明の他の実施形態を示す直流電
源装置の回路図である。図1と比較すると、ツェナーダ
イオードZD1がMOS-FET Q1のゲート・ソース間に接
続されている点が異なっているが、コンデンサC3及び
MOS-FET Q1のゲート・ソース間に印加される電圧がツ
ェナーダイオードZD1によりツェナー電圧にクリップ
される作用は同じである。但し、図3の回路の場合はMO
S-FET Q1のゲート・ソース間の過電圧を積極的に保護
する目的がある。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、商用電源
をオン/オフするための電源スイッチと、商用電源の交
流電圧を整流する整流回路と、大容量の平滑コンデンサ
を有し、前記整流回路により整流される電圧を直流電圧
に変換する平滑回路と、前記整流回路と平滑回路とを結
ぶライン上に挿入されたMOS-FETと、前記整流回路の出
力電圧を分圧する分圧回路及び該分圧回路の出力電圧を
充電するコンデンサからなる積分回路と、該積分回路と
前記MOS-FETのゲートとの間に挿入された抵抗と、前記
コンデンサに並列接続されたツェナーダイオードとを備
えたことにより、商用電源ACのワイドレンジ対応化を
図っても部品を高耐圧にする必要がなく、素子も小型品
を選定することができるので、プリント基板の設計がし
易いという効果がある。また、部品コストを低く抑えら
れるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す直流電源装置の回路
図である。
【図2】 本発明の実施形態における電源スイッチのオ
ン時にコンデンサC3に充電される電圧波形図である。
【図3】 本発明の他の実施形態を示す直流電源装置の
回路図である。
【図4】 従来の直流電源装置の回路図である。
【図5】 従来技術における電源スイッチのオン時に流
れる突入電流波形図である。
【符号の説明】
1 電源スイッチ、2 整流回路、3 平滑回路、5
積分回路、C3 コンデンサ、R2、R3、R4、抵
抗、Q1 MOS・FET、ZD1 ツェナーダイオー
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 次田 和彦 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 小林 徹也 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 柴田 浩治 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 濱崎 健治 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 西川 弘明 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 戸室 智史 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 (72)発明者 北村 尚起 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三菱 電機照明株式会社内 Fターム(参考) 5G065 BA04 EA06 GA02 HA17 MA01 MA03 NA01 NA05 NA07 5H006 AA05 CA02 CA12 CB00 CC02 DA02 FA02 GA02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源をオン/オフするための電源ス
    イッチと、 商用電源の交流電圧を整流する整流回路と、 大容量の平滑コンデンサを有し、前記整流回路により整
    流される電圧を直流電圧に変換する平滑回路と、 前記整流回路と平滑回路とを結ぶライン上に挿入された
    MOS-FETと、 前記整流回路の出力電圧を分圧する分圧回路及び該分圧
    回路の出力電圧を充電するコンデンサからなる積分回路
    と、 該積分回路と前記MOS-FETのゲートとの間に挿入された
    抵抗と、 前記コンデンサに並列接続されたツェナーダイオード
    と、を備えたことを特徴とする直流電源装置。
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