JP2006121808A - Switching power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流制限抵抗に並列接続したサイリスタを電源起動後にオンする突入電流防止回路を備えたスイッチング電源装置に関し、特に突入電流防止回路のサイリスタを雷サージから保護するスイッチング電源装置に関する。
The present invention relates to a switching power supply device including an inrush current prevention circuit that turns on a thyristor connected in parallel to a current limiting resistor after the power is turned on, and more particularly to a switching power supply device that protects the thyristor of the inrush current prevention circuit from a lightning surge.
従来、この種のスイッチング電源装置にあっては、落雷時など異常に高いサージ電圧が交流電圧に重畳して加わることでインバータのスイッチング素子を破損する恐れがあることから、インバータの入力側にサージ吸収回路を設けている。 Conventionally, in this type of switching power supply device, an abnormally high surge voltage, such as during a lightning strike, is superimposed on the AC voltage and may damage the inverter switching element. An absorption circuit is provided.
このサージ吸収回路としては、サージアブソーバ等のサージ吸収素子の配置、異常電圧除去フィルタの配置などもあるが、サージ吸収効果やコスト面で問題があることから、ツェナーダイオードによりサージ電圧を検出してサイリスタをオンすることで、サージ電流をインバータの入力段に設けた大容量の入力コンデンサに流してサージ電圧を吸収するようにしたスイッチング電源装置が提案されている。 This surge absorption circuit includes a surge absorber such as a surge absorber and an abnormal voltage elimination filter. There has been proposed a switching power supply device that absorbs surge voltage by turning on a thyristor and allowing surge current to flow through a large-capacity input capacitor provided in an input stage of an inverter.
また近年、容量の大きなスイッチング電源装置にあっては、電磁妨害波(EMI)対策としてスイッチングレギュレータの交流入力段にアクティブフィルタを設け、インバータのスイッチング制御で交流電圧と交流電流の位相を一致させて力率を改善しており、アクティブフィルタを設けた場合には、交流電源を投入した際に大きな突入電流が流れることから、突入電流防止回路を設けるようにしている。 In recent years, switching power supply devices with large capacities have been provided with an active filter in the AC input stage of the switching regulator as a measure against electromagnetic interference (EMI), and the phase of the AC voltage and AC current are matched by switching control of the inverter. When the power factor is improved and an active filter is provided, a large inrush current flows when the AC power supply is turned on. Therefore, an inrush current prevention circuit is provided.
突入電流防止回路は、アクティブフィルタの入力ラインに電流制限抵抗を設けてインバータが起動するまでに過渡的に流れる突入電流を制限し、起動が完了したらインバータコイルの補助巻線の発生電圧を使用してサイリスタをオンし、電流制限抵抗をバイパスして電力損失を防ぐようにしている。
しかしながら、このような従来の突入電流防止回路を備えたスイッチング電源装置にあっては、突入電流防止回路に設けたサイリスタを駆動するトリガ信号を、インバータに設けた昇圧チョークコイル又はトランスの補助巻線電圧を整流し、インバータのスイッチングに同期したパルス的なトリガ信号を得るようにしていたため、交流入力位相や負荷の重さによってトリガ信号の発生状態が変化し、特に交流電圧又は全波整流電圧となる入力電圧のゼロクロス近傍でアノード・カソード間の順方向電圧が導通維持電圧以下となるためオフし、このオフ期間に雷サージ電圧が加わるとサイリスタの耐圧オーバが発生して破損する恐れがある。 However, in such a switching power supply device having a conventional inrush current prevention circuit, a trigger signal for driving a thyristor provided in the inrush current prevention circuit is used as a boost choke coil provided in an inverter or an auxiliary winding of a transformer. Since the voltage is rectified and a pulse-like trigger signal synchronized with the switching of the inverter is obtained, the generation state of the trigger signal changes depending on the AC input phase and the weight of the load, especially with AC voltage or full-wave rectified voltage. In the vicinity of the zero cross of the input voltage, the forward voltage between the anode and the cathode is lower than the conduction maintaining voltage, so that it is turned off. If a lightning surge voltage is applied during this off period, the withstand voltage of the thyristor may occur, causing damage.
このため、交流入力ラインの相間にサージ吸収素子を接続して相間に加わるサージ電圧を減衰したり、サイリスタのアノード・カソード間にサージ吸収素子を接続してサージ電圧を抑制しているが、サージ吸収部品が大型になり、コストアップや装置の大型化などの問題があった。 For this reason, a surge absorber is connected between the phases of the AC input line to attenuate the surge voltage applied between the phases, or a surge absorber is connected between the anode and cathode of the thyristor to suppress the surge voltage. Absorbing parts have become large, and there have been problems such as increased costs and equipment.
本発明は、突入電流防止回路に設けたサイリスタの雷サージに対する保護を簡単な回路で確実にできるようにしたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a switching power supply device capable of reliably protecting a thyristor provided in an inrush current prevention circuit against a lightning surge with a simple circuit.
この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、交流入力を整流して直流出力する際に、交流電圧と交流電流の位相を一致させるようにインバータをスイッチング制御するアクティブフィルタ回路と、記アクティブフィルタ回路からの直流入力をインバータによるスイッチングで一定電圧の直流出力に変換して負荷に供給するスイッチングレギュレータ回路とを備えたスイッチング電源装置に於いて、アクティブフィルタ回路の入力ラインに設けた電流制限抵抗に並列的に接続されたサイリスタを有し、アクティブフィルタ回路又はスイッチングレギュレータ回路の動作開始で生成される補助電源の出力に基づきサイリスタを導通制御して電流制限抵抗をバイパスする突入電流防止回路と、アクティブフィルタ回路の入力ラインに加わるサージ電圧を検出した際に、サージ電圧を信号源として突入電流防止回路のサイリスタを導通制御するサージ保護回路を設けたことを特徴とする。 In order to achieve this object, the present invention is configured as follows. The present invention relates to an active filter circuit that performs switching control of an inverter so that the phases of an AC voltage and an AC current coincide with each other when the AC input is rectified and DC output, and the DC input from the active filter circuit is switched by the inverter. In a switching power supply device having a switching regulator circuit that converts the output to a constant voltage DC output and supplies the load to a load, it has a thyristor connected in parallel to a current limiting resistor provided in the input line of the active filter circuit. And an inrush current prevention circuit that bypasses the current limiting resistor by controlling conduction of the thyristor based on the output of the auxiliary power supply generated when the active filter circuit or the switching regulator circuit starts operating, and a surge voltage applied to the input line of the active filter circuit When detecting Characterized in that a surge protection circuitry to conduct controlling the thyristors of the inrush current preventing circuit as issue source.
ここで、サージ保護回路は、サイリスタのアノード端子とゲート端子間に、サージ電圧を整流してゲート端子にトリガ信号を供給するダイオード、所定のツェナー電圧を超えるサージ電圧の印加で導通するツェナーダイオード、及びゲート端子に流れるトリガ電流を制限する抵抗を直列接続したことを特徴とする。 Here, the surge protection circuit is a diode that rectifies the surge voltage and supplies a trigger signal to the gate terminal between the anode terminal and the gate terminal of the thyristor, a Zener diode that conducts by applying a surge voltage exceeding a predetermined Zener voltage, And a resistor for limiting the trigger current flowing in the gate terminal is connected in series.
本発明のスイッチング電源装置は、突入電流防止回路をアクティブフィルタ回路の入力側に設けた全波整流回路の整流出力ラインに設ける。この場合、突入電流防止回路のサイリスタは一方向サイリスタである。 In the switching power supply device of the present invention, the inrush current prevention circuit is provided in the rectification output line of the full-wave rectification circuit provided on the input side of the active filter circuit. In this case, the thyristor of the inrush current prevention circuit is a one-way thyristor.
また本発明のスイッチング電源装置は、突入電流防止回路をアクティブフィルタ回路の入力側に設けた全波整流回路の交流入力ラインに設けるようにしても良い。この場合、突入電流防止回路のサイリスタは双方向サイリスタとして機能するトライアックである。 In the switching power supply device of the present invention, an inrush current preventing circuit may be provided on the AC input line of the full-wave rectifier circuit provided on the input side of the active filter circuit. In this case, the thyristor of the inrush current prevention circuit is a triac that functions as a bidirectional thyristor.
突入電流防止回路の補助電源は、アクティブフィルタ回路又はスイッチングレギュレータ回路に設けたインバータ用コイルの補助巻線である。
The auxiliary power supply for the inrush current prevention circuit is an auxiliary winding of an inverter coil provided in the active filter circuit or the switching regulator circuit.
本発明によれば、突入電流防止回路のサイリスタのアノード・ゲート間に、ダイオード、ツェナーダイオード及び抵抗を直列接続し、全波整流電圧又は交流電圧のゼロクロス近傍でサイリスタがオフしている期間に、雷サージなどが入ってサイリスタの耐圧を超えそうになると、サージ電圧を利用してツェナーダイオードを導通させ、サイリスタのゲートにトリガ電流を流し込み、サイリスタを強制的にオンさせることによって、サージによる順方向電圧のブレークオーバを防止し、雷サージ耐量を向上させる。このためサイリスタに対しサージ吸収素子を設けることを不要にし、またサイリスタのトリガ回路としてインバータの補助巻線信号を全波整流するという簡単な回路で実現し、コストダウンとダウンサイジングが達成できる。
According to the present invention, a diode, a Zener diode, and a resistor are connected in series between the anode and gate of the thyristor of the inrush current prevention circuit, and the thyristor is turned off in the vicinity of the zero cross of the full-wave rectified voltage or AC voltage. When a lightning surge enters the thyristor's withstand voltage, the zener diode is turned on using the surge voltage, a trigger current is sent to the gate of the thyristor, and the thyristor is forcibly turned on. Prevents voltage breakover and improves lightning surge capability. For this reason, it is not necessary to provide a surge absorbing element for the thyristor, and it is realized by a simple circuit that full-wave rectifies the auxiliary winding signal of the inverter as a trigger circuit for the thyristor, thereby achieving cost reduction and downsizing.
図1は本発明によるスイッチング電源装置の実施形態を示した回路図である。図1において、本発明のスイッチング電源装置は、交流入力端子1a,1bに続いて2回路のダイオードブリッジ2a,2bを設けており、ダイオードブリッジ2a,2bのプラス側整流出力ラインを、電流制限抵抗R1を介してアクティブフィルタ回路4に入力接続している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a switching power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the switching power supply device of the present invention is provided with two
また電流制限抵抗R1に対するバイパス用の並列ラインとして、交流入力端子1a,1bからのラインに、それぞれサイリスタSCR1,SCR2を接続している。サイリスタSCR1,SCR2に対しては、アクティブフィルタ回路4に設けている昇圧チョークコイルCH1の補助巻線L1の発生電圧をダイオードD5で整流し、これをトリガ信号としてゲート端子に加えている。
Further, thyristors SCR1 and SCR2 are connected to the lines from the
この電流制限抵抗R1、サイリスタSCR1,SCR2、補助巻線L1、ダイオードD5によって、突入電流防止回路3が構成されている。また交流入力端子1a,1b間にはサージ吸収素子SK1が接続され、相間に加わるサージ電圧を減衰している。サージ吸収素子SK1としては、ギャップ式放電素子、シリコンPN接合素子、酸化亜鉛バリスタ、モリブデン素子など、適宜のサージ吸収素子が使用できる。
The current limiting resistor R1, the thyristors SCR1 and SCR2, the auxiliary winding L1, and the diode D5 constitute an inrush
突入電流防止回路3に続いて設けられたアクティブフィルタ回路4は、昇圧チョークコイルCH1、ダイオードD1,D2、コンデンサC1、制御回路6及びスイッチング素子としてのトランジスタ7を備え、昇圧インバータを構成している。制御回路6はトランジスタ7をスイッチング制御し、ダイオードブリッジ2a,2b及びサイリスタSCR1,SCR2より入力される全波整流電圧の電圧波形に対し、トランジスタ7のスイッチングにより高周波のスイッチング電流を流し、スイッチング電流の平均電流による交流電流の位相が全波整流の交流電圧の位相と一致するように制御することで、力率を1に制御し、電磁波妨害を抑えている。
An
昇圧チョークコイルCH1は、トランジスタ7のスイッチングによる電力エネルギーの変換出力でダイオードD1を介してコンデンサC1に昇圧した電圧をチャージする。例えば入力電圧が100ボルトであれば、コンデンサC1の電圧は例えば140ボルトとなる。 The boost choke coil CH1 charges the boosted voltage to the capacitor C1 through the diode D1 with the converted output of power energy by switching of the transistor 7. For example, if the input voltage is 100 volts, the voltage of the capacitor C1 is, for example, 140 volts.
ダイオードD2は、交流電源を投入した際の起動時におけるコンデンサC1のチャージを行う。アクティブフィルタ回路4のインバータが起動するとコンデンサC1の電圧が入力電圧を超えることで、ダイオードD2は逆バイアスを受けてオフする。
The diode D2 charges the capacitor C1 at the time of startup when the AC power is turned on. When the inverter of the
アクティブフィルタ回路4に続いて設けたスイッチングレギュレータ回路5は、1次巻線8aと2次巻線8bを備えたインバータトランス8、スイッチング素子としてのFET9、制御回路10、整流回路を構成するダイオードD3,D4、チョークコイルCH2及び平滑用のコンデンサC2で構成される。制御回路10は、負荷に対する出力端子11a,11bの出力電圧を一定電圧に保つように、FET9をスイッチング制御している。
A
なお、ダイオードブリッジ2a,2b及びサイリスタSCR1,SCR2を2回路設けることで、スイッチング電源装置の効率を高めている。
Note that the efficiency of the switching power supply device is increased by providing two circuits of the
このような突入電流防止回路3、アクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5で構成されるスイッチング電源装置について、本発明にあっては更に、突入電流防止回路3に設けているサイリスタSCR1,SCR2に対しサージ保護回路12a,12bを設けている。
With respect to the switching power supply device constituted by the inrush
サージ保護回路12aを例にとると、突入電流防止回路3に設けているサイリスタSCR1のアノード・ゲート間に、ダイオードD7、ツェナーダイオードZD1及び抵抗R2を直列接続している。この点はサージ保護回路12bについても同様であり、サイリスタSCR2のアノード・ゲート間にダイオードD8、ツェナーダイオードZD2及び抵抗R3を直列接続している。
Taking the surge protection circuit 12a as an example, a diode D7, a Zener diode ZD1, and a resistor R2 are connected in series between the anode and gate of a thyristor SCR1 provided in the inrush
サージ保護回路12a,12bのツェナーダイオードZD1,ZD2は、交流入力端子1a,1bに加わる雷サージ13によるサージ電圧が所定のツェナー電圧を超えたときに導通し、サージ電圧を信号源としてサイリスタSCR1,SCR2のゲート端子にトリガ電流を流し、強制的にサイリスタSCR1,SCR2を導通状態とする。
The Zener diodes ZD1 and ZD2 of the
ダイオードD7,D8は、ツェナーダイオードZD1,ZD2の導通により供給するトリガ電流を整流する。抵抗R2,R3は、サイリスタSCR1,SCR2のゲート端子に流すトリガ電流を制限している。 The diodes D7 and D8 rectify the trigger current supplied by the conduction of the Zener diodes ZD1 and ZD2. The resistors R2 and R3 limit the trigger current that flows to the gate terminals of the thyristors SCR1 and SCR2.
次に図1の実施形態の動作を説明する。交流入力端子1a,1bに交流電源をスイッチ操作などにより入力すると、ダイオードブリッジ2a,2bの整流出力が電流制限抵抗R1を介してアクティブフィルタ回路4に供給され、まずダイオードD2を通してコンデンサC1を充電し、更に制御回路6がスイッチング動作を開始する。
Next, the operation of the embodiment of FIG. 1 will be described. When AC power is input to the
同様にスイッチングレギュレータ回路5にあっても、コンデンサC1の充電に伴う電源供給を受けて制御回路10が動作し、FET9のスイッチング制御によるインバータ動作を開始する。
Similarly, in the
このアクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5の電源投入直後となる起動時の過渡状態にあっては、ダイオードブリッジ2a,2bの整流出力ラインより過大な突入電流が流れようとするが、この入力ラインには電流制限抵抗R1が設けられているため、起動に伴う突入電流が制限される。
In the transient state at the start immediately after the
電源投入直後において、アクティブフィルタ回路4のインバータは停止しているため、サイリスタSCR1,SCR2に対しトリガ信号は供給されず、サイリスタSCR1,SCR2はオフ状態となっている。
Immediately after the power is turned on, since the inverter of the
アクティブフィルタ回路4の制御回路6によるトランジスタ7のスイッチング制御でインバータ動作が開始されると、トランジスタ7のスイッチングに伴い昇圧チョークコイルCH1に流れるスイッチング電流に応じて補助巻線L1に電圧が誘起される。
When the inverter operation is started by switching control of the transistor 7 by the control circuit 6 of the
この補助巻線L1の誘起電圧をダイオードD5で整流することで、サイリスタSCR1,SCR2のゲートにトランジスタ7のスイッチングに同期したパルス的なトリガ信号が供給され、インバータの起動が完了した段階でサイリスタSCR1,SCR2がトリガ信号によりオンされ、オンしたサイリスタSCR1,SCR2が電流制限抵抗R1をバイパスする全波整流回路を形成する。 By rectifying the induced voltage of the auxiliary winding L1 with the diode D5, a pulse-like trigger signal synchronized with the switching of the transistor 7 is supplied to the gates of the thyristors SCR1 and SCR2, and the thyristor SCR1 is activated when the start of the inverter is completed. , SCR2 are turned on by a trigger signal, and the turned on thyristors SCR1, SCR2 form a full-wave rectifier circuit that bypasses the current limiting resistor R1.
ここでサイリスタSCR1,SCR2のアノード・カソード間には交流電圧が加わっており、交流電圧が順方向に加わるプラス電圧の半サイクル期間については、トリガ信号によるオン状態を維持するが、交流電圧が逆方向に加わるマイナス電圧の半サイクル期間につては、トリガ信号に関わらずオフ状態となっている。 Here, an AC voltage is applied between the anode and cathode of the thyristors SCR1 and SCR2, and during the positive voltage half-cycle period in which the AC voltage is applied in the forward direction, the ON state is maintained by the trigger signal, but the AC voltage is reversed. The half cycle period of the negative voltage applied in the direction is off regardless of the trigger signal.
一方、スイッチング電源装置の動作中に雷サージ13による過大なサージ電圧が加わったとすると、サージ保護回路12aに設けているツェナーダイオードZD1,ZD2が導通し、サージ電圧を信号源として、ダイオードD7,D8、ツェナーダイオードZD1,ZD2、抵抗R2,R3のそれぞれの直列回路を通って、サイリスタSCR1,SCR2のゲートにトリガ電流が流れ、もしサイリスタSCR1,SCR2がオフ期間あったとしても、強制的にオン状態となり、サージ電圧に伴う電流がオン状態のサイリスタSCR1,SCR2からアクティブフィルタ回路4に設けているダイオードD2を通って大容量のコンデンサC1に流れることで、サージを吸収する。
On the other hand, if an excessive surge voltage due to the
このため、突入電流防止回路3のサイリスタSCR1,SCR2に従来のように並列的にそれぞれサージ吸収素子を接続してサージ保護を図る必要がなく、ダイオードD7,D8、ツェナーダイオードZD1,ZD2及び抵抗R2,R3といった簡単な直列回路を設けるだけで、雷サージに対しサイリスタSCR1,SCR2の順方向耐圧のブレークオーバーを防止して、確実に保護することができる。
For this reason, it is not necessary to provide surge protection by connecting surge absorbing elements in parallel to the thyristors SCR1 and SCR2 of the inrush current preventing
図2は本発明のスイッチング電源装置の他の実施形態であり、この実施形態にあっては、突入電流防止回路3に設けているサイリスタSCR1,SCR2のゲート回路としてスイッチングレギュレータ回路5のインバータトランス8に補助巻線8cを設け、この補助巻線8cの発生電圧をダイオードD5で整流して、トリガ信号としてサイリスタSCR1,SCR2を駆動制御するようにしたことを特徴とする。
FIG. 2 shows another embodiment of the switching power supply device according to the present invention. In this embodiment, the
サイリスタSCR1、SCR2に対して設けたサージ保護回路12a,12b、アクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5の構成及び動作は、図1の実施形態と同じである。
The configurations and operations of the
図3は本発明によるスイッチング電源装置の他の実施形態を示した回路図であり、この実施形態にあっては、交流入力段のダイオードブリッジの整流出力ラインに突入電流防止回路を設けるようにしたことを特徴とする。 FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply device according to the present invention. In this embodiment, an inrush current prevention circuit is provided in the rectified output line of the diode bridge of the AC input stage. It is characterized by that.
図3において、交流入力端子1a,1bに続いて1回路のダイオードブリッジ2が設けられ、ダイオードブリッジ2のプラス側の整流出力ラインに電流制限抵抗R1を設け、電流制限抵抗R1を介して、整流出力をアクティブフィルタ回路4に入力している。
In FIG. 3, a diode bridge 2 of one circuit is provided following the
電流制限抵抗R1に対しては並列にサイリスタSCR1が接続される。サイリスタSCR1のゲート回路は、アクティブフィルタ回路4に設けている昇圧チョークコイルCH1の補助巻線L1と整流用のダイオードD5で構成されている。
A thyristor SCR1 is connected in parallel to the current limiting resistor R1. The gate circuit of the thyristor SCR1 includes an auxiliary winding L1 of a boost choke coil CH1 provided in the
ここで突入電流防止回路3は、電流制限抵抗R1、サイリスタSCR1、補助巻線L1、ダイオードD5で構成される。アクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5は、図1の実施形態と同じである。
Here, the inrush
突入電流防止回路3に設けたサイリスタSCR1に対しては、サージ保護回路12が設けられる。サージ保護回路12は、サイリスタSCR1のアノード・ゲート間に、ダイオードD7、ツェナーダイオードZD1及び抵抗R2を直列接続している。
A surge protection circuit 12 is provided for the
図3の実施形態における動作は、交流入力端子1a,1bに交流電源をスイッチオンなどにより供給すると、このときサイリスタSCR1はオフであることから、ダイオードブリッジ2の整流出力は電流制限抵抗R1を介してアクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5に供給される。このため起動時に流れる突入電流を電流制限抵抗R1により抑制することができる。
In the operation of the embodiment of FIG. 3, when AC power is supplied to the
アクティブフィルタ回路4は、起動時はダイオードD3を介してコンデンサC1を充電し、この状態で制御回路6が動作して、トランジスタ7のスイッチングによりインバータ動作を開始する。またスイッチングレギュレータ回路5にあっては、制御回路10がFET9のスイッチング制御で出力電圧を一定電圧とするインバータ動作を開始する。
The
電源投入直後の過渡状態を過ぎてアクティブフィルタ回路4が動作状態になると、トランジスタ7による昇圧チョークコイルCH1のスイッチングで補助巻線L1に電圧が発生し、ダイオードD5の整流によるトリガ信号がサイリスタSCR1のゲートに加わり、サイリスタSCR1のオン制御が行われ、電流制限抵抗R1をバイパスした入力ラインが形成される。
When the
動作中に雷サージ13によるサージ電圧が加わると、サージ保護回路12のツェナーダイオードZD1が導通し、ダイオードD7、ツェナーダイオードZD1、抵抗R2を介して、サイリスタSCR1のゲートにトリガ電流が流れ、サイリスタSCR1が強制的にオン状態となって、サイリスタSCR1のオフ状態で加わる順方向電圧のブレークオーバーを阻止し、サージ電流を強制的に導通状態としたサイリスタSCR1からダイオードD3を介してコンデンサC1に流すことで、サージ吸収を図る。
When a surge voltage due to the
なお、図3の実施形態は、ダイオードブリッジ2とサイリスタSCR1を1回路設けるだけであることから、これらを2回路設けた図1,図2の実施形態に比べるとスイッチング電源装置の効率は低めになる。 In the embodiment of FIG. 3, only one circuit of the diode bridge 2 and the thyristor SCR1 is provided. Therefore, the efficiency of the switching power supply apparatus is lower than that of the embodiment of FIGS. Become.
図4は本発明のスイッチング電源装置の他の実施形態の回路図であり、この実施形態にあっては、図3の突入電流防止回路3に設けたサイリスタSCR1に対するトリガ回路として、チョークコイルCH1の補助巻線L1の代わりにスイッチングレギュレータ回路5に設けているインバータトランス8の補助巻線8cを使用するようにしたことを特徴とする。それ以外の構成及び動作は図3の実施形態と同じである。
FIG. 4 is a circuit diagram of another embodiment of the switching power supply device of the present invention. In this embodiment, a choke coil CH1 is used as a trigger circuit for the thyristor SCR1 provided in the inrush
図5は本発明によるスイッチング電源装置の他の実施形態を示した回路図であり、この実施形態にあっては入力側のダイオードブリッジに対する交流入力ラインに突入電流防止回路及びサージ保護回路を設けるようにしたことを特徴とする。 FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the switching power supply device according to the present invention. In this embodiment, an inrush current prevention circuit and a surge protection circuit are provided on the AC input line to the diode bridge on the input side. It is characterized by that.
図5において、交流入力端子1a,1bのダイオードブリッジ2に対する入力ラインの一方には電流制限抵抗R1が設けられ、電流制限抵抗R1と並列に双方向サイリスタとして機能するトライアックTR1を接続している。
In FIG. 5, a current limiting resistor R1 is provided on one of the input lines to the diode bridge 2 of the
トライアックTR1のゲートに対するトリガ回路としては、アクティブフィルタ回路4に設けている昇圧チョークコイルCH1の補助巻線L1の発生電圧をダイオードD5で整流してトリガ信号を供給している。
As a trigger circuit for the gate of the triac TR1, the trigger signal is supplied by rectifying the voltage generated in the auxiliary winding L1 of the boost choke coil CH1 provided in the
またトライアックTR1に対してはサージ保護回路12が設けられ、サージ保護回路12はトライアックTR1のカソードとゲート間に、ダイオードD7、ツェナーダイオードZD1及び抵抗R2を直接に接続している。 A surge protection circuit 12 is provided for the triac TR1, and the surge protection circuit 12 directly connects a diode D7, a Zener diode ZD1, and a resistor R2 between the cathode and the gate of the triac TR1.
ダイオードブリッジ2の整流出力は、アクティブフィルタ回路4及びこれに続くスイッチングレギュレータ回路5に供給されている。アクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5の構成及び動作は図1の実施形態と同じである。
The rectified output of the diode bridge 2 is supplied to the
図5の実施形態における動作は、交流入力端子1a,1bにスイッチ操作などによる交流電源を供給すると、ダイオードブリッジ2に対する交流入力は電流制限抵抗R1を介して流れることで、アクティブフィルタ回路4及びスイッチングレギュレータ回路5に対するダイオードブリッジ2からの整流出力に伴う交流入力としての突入電流が、電流制限抵抗R1による交流電流の制限によって抑制される。
In the operation of the embodiment of FIG. 5, when AC power is supplied to the
アクティブフィルタ回路4のインバータ動作が開始されると、チョークコイルCH1の補助巻線L1に電圧が発生し、ダイオードD5の整流出力によるトリガ信号を受けてトライアックTR1がオン制御され、電流制限抵抗R1をバイパスしてダイオードブリッジ2に交流入力を供給し、電流制限が解除される。
When the inverter operation of the
またスイッチング電源装置の動作中に雷サージ13によりサージ電圧が加わると、サージ保護回路12のツェナーダイオードZD1が導通し、ダイオードD7、ツェナーダイオードZD1、抵抗R2を通って、サージを信号源とするトリガ電流がトライアックTR1のゲートに流れ、トライアックTR1が強制的にオンされることで、トライアックTR1のオフ状態で加わるサージ電圧による耐圧ブレークオーバーを抑え、トライアックTR1の強制オンによりサージ電流を流して吸収する。
Further, when a surge voltage is applied by the
図6は本発明の他の実施形態を示した回路図であり、この実施形態は、突入電流防止回路3のトリガ回路に、スイッチングレギュレータ回路5に設けているインバータトランス8の補助巻線8cを用いたことを特徴とし、それ以外の構成及び動作は図5の実施形態と同じになる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the auxiliary winding 8c of the
なお本発明は、突入電流防止回路を備えたスイッチング電源装置であれば、適宜のスイッチング電源装置で良く、サージ電圧を受けた際に導通して強制的に突入電流防止回路のサイリスタをオンするサージ保護回路を設ければ良い。 The present invention may be an appropriate switching power supply device as long as it is a switching power supply device provided with an inrush current prevention circuit, and is a surge that turns on and forcibly turns on the thyristor of the inrush current prevention circuit when receiving a surge voltage. A protection circuit may be provided.
また上記の実施形態は、アクティブフィルタ回路とスイッチングレギュレータ回路を備えたスイッチング電源装置を例にとるものであったが、アクティブフィルタ回路を持たないスイッチングレギュレータ回路のみの装置についても、そのまま適用することができる。
In addition, the above embodiment is an example of a switching power supply device including an active filter circuit and a switching regulator circuit. However, the above embodiment can be applied as it is to a device having only an active filter circuit and only a switching regulator circuit. it can.
1a,1b:交流入力端子
2,2a,2b:ダイオードブリッジ
3:突入電流防止回路
4:アクティブフィルタ回路
5:スイッチングレギュレータ回路
6,10:制御回路
7:トランジスタ
8:インバータトランス
9:FET
11a,11b:出力端子
12,12a,12b:サージ保護回路
13:雷サージ
SCR1,SCR2:サイリスタ
TR1:トライアック
R1:電流制限抵抗
ZD1,ZD2:ツェナーダイオード
CH1:昇圧チョークコイル
L1,8c:補助巻線
SK1:サージ吸収素子
1a, 1b:
11a, 11b:
Claims (7)
前記アクティブフィルタ回路からの直流入力をインバータによるスイッチングで一定電圧の直流出力に変換して負荷に供給するスイッチングレギュレータ回路と、
を備えたスイッチング電源装置に於いて、
前記アクティブフィルタ回路の入力ラインに設けた電流制限抵抗に並列的に接続されたサイリスタを有し、前記アクティブフィルタ回路又はスイッチングレギュレータ回路の動作開始で生成される補助電源の出力に基づき前記サイリスタを導通制御して前記電流制限抵抗をバイパスする突入電流防止回路と、
前記アクティブフィルタ回路の入力ラインに加わるサージ電圧を検出した際に、サージ電圧を信号源として前記突入電流防止回路のサイリスタを導通制御するサージ保護回路を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
An active filter circuit that performs switching control of the inverter so that the phases of the AC voltage and the AC current match when the AC input is rectified and DC output;
A switching regulator circuit that converts a DC input from the active filter circuit to a DC output of a constant voltage by switching with an inverter and supplies the load to a load; and
In a switching power supply device with
A thyristor connected in parallel to a current limiting resistor provided on an input line of the active filter circuit, and the thyristor is turned on based on an output of an auxiliary power source generated at the start of the operation of the active filter circuit or the switching regulator circuit; An inrush current prevention circuit for controlling and bypassing the current limiting resistor;
A switching power supply comprising a surge protection circuit for controlling conduction of a thyristor of the inrush current prevention circuit using a surge voltage as a signal source when a surge voltage applied to an input line of the active filter circuit is detected.
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the surge protection circuit includes a diode that rectifies a surge voltage between the anode terminal and the gate terminal of the thyristor and supplies a trigger signal to the gate terminal, and a predetermined Zener voltage. A switching power supply device comprising: a Zener diode that is turned on by application of a surge voltage that exceeds that; and a resistor that limits a trigger current flowing through the gate terminal.
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the inrush current prevention circuit is provided in a rectification output line of a full-wave rectification circuit provided on an input side of the active filter circuit.
4. The switching power supply device according to claim 3, wherein the thyristor of the inrush current prevention circuit is a unidirectional thyristor.
2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the inrush current prevention circuit is provided on an AC input line of a full-wave rectifier circuit provided on an input side of the active filter circuit.
6. The switching power supply device according to claim 5, wherein the thyristor of the inrush current prevention circuit is a triac that functions as a bidirectional thyristor.
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2004
- 2004-10-21 JP JP2004306358A patent/JP2006121808A/en active Pending
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