JP2005039966A - 突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で瞬断後の給電再開時に充放電を繰り返し行う被保護回路に突入電流が流れ込むのを防止する突入電流防止回路を提供する。
【解決手段】 本発明の突入電流防止回路は、充放電を繰り返し行う被保護回路に突入電流が流れ込むことを防止する突入電流防止回路であって、給電が停止した際に、上記内部回路が放電するのを防止する放電防止手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源瞬断時に発生する突入電流から、充放電を繰り返し行う被保護回路を効果的に保護する突入電流防止回路に関する。

従来より、コンデンサ等の充放電を繰り返し行う被保護回路を保護するため、電源投入時に発生する突入電流が上記被保護回路に進入することを防止する突入電流防止回路が種々提案されている。図２は、入力端子２０１にサーミスタ５０を用いる突入電流防止回路Ｂを備えたＤＣ−ＤＣ変換回路２００を示す。電源投入後、被保護回路であるコンデンサ５３に電荷が充填されて点σの電位が基準値を越えると、制御回路５２が始動する。制御回路５２は、トランジスタスイッチ５４，５５を交互にオンすることによりトランス５６を駆動して２次コイル５６ａ側に交流電圧を誘起する。２次コイル５６ａ側に誘起された交流電圧は、整流平滑回路５７により直流電圧に変換され、出力される。なお、抵抗５１は、制御回路５２の起動抵抗を回路上に現したものである。

サーミスタ５０は、低温で高抵抗であるため電流制限素子として機能し、電源投入時に入力端子２０１から被保護回路であるコンデンサ５３に突入電流が流れ込むのを防止することができる。サーミスタ５０の抵抗値は、時間の経過に伴う自己発熱により低下する。サーミスタ５０の当該特性により、電源投入後にサーミスタ５０で浪費される電力は低減される。突入電流防止回路Ｂについては、例えば、以下の非特許文献に記載されている。
スイッチング・レギュレータ設計ノウハウ（著者：長谷川彰、ＣＱ出版）

しかし、上記突入電流防止回路Ｂでは、一旦電源をオフした後に、短時間（例えば１秒程度）の停電や、コンデンサ５３の電荷が制御回路５２の抵抗５１により消費されて制御回路５２の動作が完全に停止する前の数十ｍｓｅｃ程度の瞬断が起り、その後に、再度電源がオンになった場合に、サーミスタ５０の温度が未だ高くて抵抗値が低いために、コンデンサ５３に突入電流が流れ込むことを十分に防止することができなかった。

本発明は、特に、電源瞬断時に発生する突入電流から、充放電を繰り返し行う被保護回路を効果的に保護する突入電流防止回路を提供することを目的とする。

本発明の第１の突入電流防止回路は、充放電を繰り返し行う被保護回路（例えば、コンデンサ）に突入電流が流れ込むことを防止する突入電流防止回路であって、給電が停止した際に、上記内部回路が放電することを防止する放電防止手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の突入電流防止回路は、上記第１の突入電流防止回路において、上記放電防止手段が、上記被保護回路の放電線にカソードが接続されたダイオードであることを特徴とする。

本発明の第３の突入電流防止回路は、上記第１又は第２の突入電流防止回路に加えて、起動時に上記被保護回路に突入電流が流れ込むのを防止する起動時突入電流防止手段を更に備えたことを特徴とする。

上記構成の第１の突入電流防止回路では、停電やノイズ等が原因で給電が一旦停止又は瞬断した後に給電が再開した場合であっても、被保護回路が未だ放電していないため、当該被保護回路に突入電流が流れ込むのを防止することが出来る。

上記構成の第２の突入電流防止回路では、停電やノイズ等が原因で給電が一旦停止又は瞬断した場合であっても、上記被保護回路の放電線に逆方向に設けたダイオードの働きにより線路が遮断され、上記被保護回路が放電するのが防止される。これにより、後に給電が再開した場合であっても、突入電流が被保護回路に流れ込むのを防止することが出来る。

本発明の第３の突入電流防止回路では、上記第１又は第２の突入電流防止回路の効果に加えて、更に、起動時突入電流防止手段を備えたことにより、起動時に充放電回路に突入電流が流れ込むことを防止することができる。

図１は、実施の形態に係る突入電流防止回路Ａを備えたＤＣ−ＤＣ変換回路１００の回路図である。上記従来技術の欄において参照した従来の突入電流防止回路Ｂを備えるＤＣ−ＤＣ変換回路２００と同じ構成物には、同じ参照番号を付して表す。

突入電流防止回路Ａは、電源入力端子１０１に接続されたサーミスタ５０と、２つのダイオード１，２と、充放電を繰り返し行う被保護回路であるコンデンサ５３の容量（数百μｆ）に比べて小容量（数μｆ）のコンデンサ３とで構成されている。上記サーミスタ５０は、起動時の突入電流防止手段として機能する。

上記ダイオード１は、サーミスタ５０の下流側の点αと、更に下流の点βの間に順方向（点α側にアノード、点β側にカソード）接続されている。また、ダイオード２は、上記点αと、制御回路５２の上流側の点γとの間に順方向（点α側にアノード、点γ側にカソード）接続されている。また、コンデンサ３は、点γと出力端子１０２との間に接続されている。

最初の電源投入時には、被保護回路であるコンデンサ５３に電荷は充填されていないが、この場合には、高抵抗の状態にあるサーミスタ５０の働きにより上記コンデンサ５３に突入電流が流れ込むのが防止される。電源投入後、コンデンサ３が充填され点γの電位が基準値を越えると制御回路５２が始動する。制御回路５２は、トランジスタスイッチ５４，５５を交互にオンすることによりトランス５６を駆動して２次コイル５６ａ側に交流電圧を誘起する。２次コイル５６ａ側に誘起された交流電圧は、整流平滑回路５７により直流電圧に変換され、出力される。なお、抵抗５１は、制御回路５２の起動抵抗を回路上に現したものである。

次に、停電やノイズが原因で給電が停止又は瞬断した場合を考える。コンデンサ５３の放電線（入力端子１０１に向かう線）上にダイオード１のカソードが接続されているため、当該コンデンサ５３の放電が妨げられる。他方、コンデンサ３に充填された電荷は、制御回路５２の起動抵抗５１により消費される。この後、給電が再開した場合、未だ電荷が充填された状態を保っているコンデンサ５３には電流が流れ込まないので、コンデンサ５３は、突入電流によるダメージを受けることはない。代わりに、上記制御回路５２の起動抵抗５１により放電してしまっている小容量のコンデンサ３に突入電流が流れ込むことになる。しかし、コンデンサ３は容量が小さいため（コンデンサ５３が数百μｆであるのに対して数μｆであるため）直ぐに充填が完了して、電流が流れ込まなくなる。このため、突入電流が流れ込んでも、コンデンサ３は、あまり大きなダメージは受けない。コンデンサ３には、電源投入時に突入電流が流れ込んでも耐えることのできる程の値の小さな容量のものを採用する。

なお、突入電流防止回路Ａは、給電を再開するタイミングが制御回路５２の動作が完全に停止する前の数十ｍｓｅｃ程度の瞬断の場合であっても、正常に動作する。

起動時の突入電流防止手段として、上記サーミスタ５０の代わりに、電流制限部として機能する高抵抗とサイリスタスイッチとを並列に用意し、トランス５６を利用して誘起される電圧を用いて、上記サイリスタスイッチをオンに切り換える構成を採用しても良い（図示せず）。上記サイリスタスイッチを用いた場合に、制御回路５２の動作が完全に停止しない程度の数十ｍｓｅｃ程度の瞬断が生じても、突入電流防止回路Ａは、正常に動作する。

実施の形態に係る突入電流防止回路を備えたＤＣ−ＤＣ変換回路である。 従来の突入電流防止回路を備えたＤＣ−ＤＣ変換回路である。

符号の説明

１，２ ダイオード、３，５３ コンデンサ、５０ サーミスタ、５１ 起動抵抗、５２ 制御回路、５４，５５ トランジスタスイッチ、５６ トランス、５７ 整流平滑化回路、１００，２００ ＤＣ−ＤＣ変換回路、１０１ 入力端子、１０２ 出力端子。

Claims (3)

1. 充放電を繰り返し行う被保護回路に突入電流が流れ込むことを防止する突入電流防止回路であって、
   給電が停止した際に、上記被保護回路が放電するのを防止する放電防止手段を備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
2. 上記放電防止手段が、上記被保護回路の放電線にカソードが接続されたダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の突入電流防止回路。
3. 起動時に上記被保護回路に突入電流が流れ込むのを防止する起動時突入電流防止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の突入電流防止回路。
   

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