JP2006217753A - Power supply device and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to reduce rush current to a capacitor on the direct current side and reduce rush current when alternating-current input is turned on and off in a short time. <P>SOLUTION: A rectifier DC that rectifies inputted alternating-current voltage and a smoothing capacitor C1 are provided. A parallel circuit of a resistor R1 for suppressing rush current and a relay contact RL1 for short-circuiting this resistor is connected between the rectifier DC and the capacitor C1. A short-circuiting control circuit Vd1 detects the voltage of the capacitor C1 and controls turn-on/off of the relay contact RL1. The short-circuiting control circuit Vd1 takes a voltage equivalent to 2/3 of the saturation voltage of the capacitor C1 as threshold voltage, and controls and switches the relay contact RL1 from on to off when the voltage of the capacitor C1 becomes equal to or lower than the threshold voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電源装置及び電子機器に係り、特に、交流を直流に変換する電源装置における直流側のコンデンサへの突入電流を低減することを可能とすると共に、交流入力を短時間でOFF/ONした場合の突入電流を低減することができる電源装置及びこれを使用する電子機器に関する。   The present invention relates to a power supply device and an electronic apparatus, and in particular, it is possible to reduce an inrush current to a DC-side capacitor in a power supply device that converts alternating current to direct current, and to turn off / on an alternating current input in a short time. The present invention relates to a power supply device that can reduce an inrush current in the case of the failure and an electronic device using the same.

電源装置における突入電流を低減することができる従来技術として、種々の方法が提案されている。特許文献1に記載のものは、入力電圧とコンデンサの充電電圧とが所定の値以上になったときに、コンデンサに接続されている突入電流低減抵抗の短絡手段をONに制御するというものである。また、特許文献2に記載のものは、コンデンサと直列にチョークを挿入することにより、突入電流を低減するというものであり、特許文献3に記載のものは、電源切断時に短絡するスイッチと発熱素子とを直列にして出力に接続し、発熱素子が発熱することにより突入電流低減抵抗を短絡するスイッチをオフに制御するというものである。   Various methods have been proposed as conventional techniques that can reduce inrush current in a power supply device. The one described in Patent Document 1 is to turn on the short-circuit means of the inrush current reduction resistor connected to the capacitor when the input voltage and the charging voltage of the capacitor are equal to or higher than a predetermined value. . Further, the one described in Patent Document 2 is to reduce the inrush current by inserting a choke in series with the capacitor, and the one described in Patent Document 3 is a switch and a heating element that are short-circuited when the power is turned off. Are connected to the output in series, and the switch that short-circuits the inrush current reduction resistor when the heat generating element generates heat is controlled to be turned off.

また、特許文献4に記載のものは、コンデンサの端子電圧と入力電圧とを監視して、突入電流低減抵抗を短絡するというものであり、特許文献5に記載のものは、突入電流低減抵抗と直列にFETを接続し、短時間での電源再投入時の保護を行うというものである。また、特許文献6に記載のものは、突入電流低減抵抗として感熱抵抗と電力用抵抗とを直列に設け、電源を短時間で再起動したときの突入電流を抑制するというものである。   In addition, the device described in Patent Document 4 monitors the terminal voltage and the input voltage of the capacitor and short-circuits the inrush current reducing resistor. The device described in Patent Document 5 includes an inrush current reducing resistor and FETs are connected in series to provide protection when power is turned on again in a short time. In addition, the device described in Patent Document 6 is provided with a thermal resistor and a power resistor in series as an inrush current reduction resistor to suppress an inrush current when the power supply is restarted in a short time.

さらに、特許文献7に記載のものは、直流出力の負荷側に流れる突入電流を電流制限手段とそのバイパス手段とにより低減するというものであり、特許文献8に記載のものは、突入電流低減抵抗を外部信号で短絡するというものであり、特許文献9に記載のものは、2次側の負荷に電圧を供給したことを検知して、1次側の突入電流低減抵抗の短絡を開放するというものである。
特開平5−30746号公報 特開平5−236762号公報 実開平6−5391号公報 特開平7−99775号公報 特開平8−140260号公報 特開平8−182187号公報 特開平9−212042号公報 特許第2919363号公報 特開平11−243686号公報
Further, the one described in Patent Document 7 is to reduce the inrush current flowing to the load side of the DC output by the current limiting means and the bypass means, and the one described in Patent Document 8 is an inrush current reducing resistor. In the patent document 9 detects that the voltage is supplied to the load on the secondary side and opens the short circuit of the inrush current reduction resistor on the primary side. Is.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-30746 JP-A-5-236762 Japanese Utility Model Publication No. 6-5391 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-99775 JP-A-8-140260 JP-A-8-182187 Japanese Patent Laid-Open No. 9-212042 Japanese Patent No. 2919363 Japanese Patent Laid-Open No. 11-243686

前述した従来技術は、いずれのものも、突入電流低減用の抵抗を短絡するリレー接点等のOFFについて考慮されていないため、電源装置の入力スイッチをOFFとした後、数秒後に再度入力スイッチをONした場合、リレー接点等がONのままのため、平滑用のコンデンサに突入電流が流れてしまうという問題点を有している。この結果、従来技術による電源装置は、リレー接点を溶着させてしまう場合があり、また、商用交流電源の電圧変動を生じさせて他の電子機器へ悪影響を与えてしまうという問題点を生じさせる。   None of the above-mentioned conventional techniques considers turning off the relay contact that short-circuits the resistor for reducing the inrush current. Therefore, after turning off the input switch of the power supply device, the input switch is turned on again several seconds later. In this case, since the relay contact or the like remains ON, there is a problem that an inrush current flows through the smoothing capacitor. As a result, the power supply device according to the conventional technique may cause the relay contact to be welded, and causes a problem that the voltage fluctuation of the commercial AC power supply is caused to adversely affect other electronic devices.

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、電源スイッチの頻繁なON/OFFが行われた場合にも、確実に平滑用のコンデンサへの突入電源の低減を行うことができ、商用交流電源の電圧変動を生じさせて他の電子機器へ悪影響を与えることのない電源装置及びこれを使用した電子機器を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and reliably reduce the inrush power to the smoothing capacitor even when the power switch is frequently turned on and off. Another object of the present invention is to provide a power supply device that does not cause adverse effects on other electronic devices by causing voltage fluctuations of commercial AC power supply, and an electronic device using the same.

前記目的を達成するため、本発明の第1の手段は、入力された交流電圧を整流する整流器と平滑用のコンデンサとを備える電源装置において、前記平滑用のコンデンサの充電電流回路に直列に接続され、突入電流を抑えるための突入電流低減用の抵抗とこの抵抗を短絡する短絡スイッチとを並列接続した突入電流低減回路と、前記平滑用のコンデンサの電圧を検出して、前記短絡スイッチのON/OFFを制御する短絡制御回路とを備え、前記短絡制御回路は、平滑コンデンサの飽和電圧の2/3の電圧を閾値電圧とし、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以下になったとき前記短絡スイッチをONからOFFに制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus including a rectifier that rectifies an input AC voltage and a smoothing capacitor, and is connected in series to a charging current circuit of the smoothing capacitor. An inrush current reduction circuit in which an inrush current reducing resistor for suppressing an inrush current and a short-circuit switch for short-circuiting the resistor are connected in parallel, and the voltage of the smoothing capacitor is detected to turn on the short-circuit switch. A short-circuit control circuit for controlling / OFF, wherein the short-circuit control circuit uses a voltage that is 2/3 of the saturation voltage of the smoothing capacitor as a threshold voltage, and the short-circuit switch when the voltage of the smoothing capacitor becomes equal to or lower than the threshold voltage. Is controlled from ON to OFF.

本発明の第2の手段は、第1の手段において、前記短絡制御回路が、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以上になったとき、あるいは、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以上の予め定めた電圧になったとき前記短絡スイッチをOFFからONに制御することを特徴とする。   According to a second means of the present invention, in the first means, the short-circuit control circuit determines in advance that the voltage of the smoothing capacitor is equal to or higher than the threshold voltage, or the voltage of the smoothing capacitor is equal to or higher than the threshold voltage. When the voltage is reached, the short-circuit switch is controlled from OFF to ON.

本発明の第3の手段は、第1または第2の手段において、前記突入電流低減回路が、前記整流器と平滑コンデンサとの間に接続され、前記短絡スイッチがリレー接点であることを特徴とする。   According to a third means of the present invention, in the first or second means, the inrush current reduction circuit is connected between the rectifier and a smoothing capacitor, and the short-circuit switch is a relay contact. .

本発明の第4の手段は、第1または第2の手段において、前記突入電流低減回路が、前記整流器の交流入力側に接続され、前記短絡スイッチがトライアックまたはリレー接点であることを特徴とする。   According to a fourth means of the present invention, in the first or second means, the inrush current reduction circuit is connected to an AC input side of the rectifier, and the short-circuit switch is a triac or a relay contact. .

本発明の第5の手段は、入力された交流電圧を整流する整流器と平滑用のコンデンサとを備える電源装置を少なくとも2台備えた電源装置において、第1の電源装置の出力が所定の値以上になったとき、第2の電源装置の交流入力をONとし、前記第1の電源装置の出力が所定の値以下になったとき、前記第2の電源装置の交流入力をOFFとするように制御され、少なくとも前記第2の電源装置が、第1の手段ないし第4の手段のうちいずれか1の電源装置であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the power supply device including at least two power supply devices including a rectifier that rectifies the input AC voltage and a smoothing capacitor, the output of the first power supply device is equal to or greater than a predetermined value. The AC input of the second power supply device is turned ON, and when the output of the first power supply device becomes a predetermined value or less, the AC input of the second power supply device is turned OFF. It is controlled, and at least the second power supply device is any one of the first to fourth means.

本発明の第6の手段は、電源装置を備えて構成される電子機器において、前記電源装置が、第1の手段ないし第5の手段のうちいずれか1の電源装置であることを特徴とする。   According to a sixth means of the present invention, in an electronic apparatus configured to include a power supply device, the power supply device is any one of the first to fifth means. .

本発明によれば、電源装置における直流側のコンデンサへの突入電流を低減することが可能となり、交流入力を短時間でOFF/ONした場合の突入電流を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to reduce the inrush current to the direct current | flow side capacitor | condenser in a power supply device, and the inrush current at the time of turning off / on an alternating current input in a short time can be reduced.

すなわち、本発明の第1の手段によれば、突入電流を生じる平滑コンデンサの充電状態を監視して、突入電流が所定の値になる電圧で、突入電流低減抵抗の短絡を制御することができるので、交流入力がどのようなタイミングでON/OFF/ONされても、確実にコンデンサへの突入電流を低減することができる。   That is, according to the first means of the present invention, the charging state of the smoothing capacitor that generates the inrush current can be monitored, and the short circuit of the inrush current reducing resistor can be controlled with the voltage at which the inrush current becomes a predetermined value. Therefore, the inrush current to the capacitor can be surely reduced regardless of the timing when the AC input is turned ON / OFF / ON.

本発明の第2の手段によれば、第1の手段において、短絡スイッチをONとする電圧とOFFとする電圧と同じまたはそれ以上とするので、突入電流の低減を確実に行うことができる電源装置を、簡素な回路で、小型、低コストで実現することができる。   According to the second means of the present invention, in the first means, the voltage at which the short-circuit switch is turned on and the voltage at which the short-circuit switch is turned off are equal to or higher than each other, so that the inrush current can be reliably reduced. The device can be realized with a simple circuit, in a small size and at a low cost.

本発明の第3の手段によれば、整流後の直流回路に突入電流低減抵抗を入れても、それを短絡するスイッチとして、リレーを用いるので、任意のタイミングでON/OFF制御を行うことができる。   According to the third means of the present invention, even if an inrush current reducing resistor is inserted into the rectified DC circuit, a relay is used as a switch for short-circuiting it, so that ON / OFF control can be performed at an arbitrary timing. it can.

本発明の第4の手段によれば、整流前の交流回路に突入電流低減抵抗をいれて、それを短絡するスイッチとしてトライアックを用いているので、交流のゼロクロス点毎にON/OFF制御を行うことができ、また、短絡スイッチをリレーとすることにより、さらに任意のタイミングでON/OFF制御することができる。   According to the fourth means of the present invention, an inrush current reducing resistor is inserted into the AC circuit before rectification, and the triac is used as a switch for short-circuiting it. Therefore, ON / OFF control is performed for each zero cross point of AC. Moreover, ON / OFF control can be performed at an arbitrary timing by using a short-circuit switch as a relay.

本発明の第5の手段によれば、複数の電源を備える電源装置においても、入力スイッチがどのようにON/OFF/ONされても、確実に突入電流を低減することができる。   According to the fifth means of the present invention, even in a power supply device having a plurality of power supplies, inrush current can be reliably reduced no matter how the input switch is turned ON / OFF / ON.

本発明の第6の手段によれば、電子機器の入力スイッチがどのようにON/OFF/ONされても、商用交流電源側に電圧変動等の影響を与えることのない電子機器を提供することができる。   According to the sixth means of the present invention, it is possible to provide an electronic device that does not affect the commercial AC power supply side, such as voltage fluctuation, regardless of how the input switch of the electronic device is turned ON / OFF / ON. Can do.

以下、本発明による電源装置の実施形態を図面により詳細に説明する。ここで説明する本発明の実施形態は、電子装置内に備えられて使用されるスイッチング電源装置を例としたものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment of the present invention described here is an example of a switching power supply device provided and used in an electronic device.

図1は本発明の第1の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。図1において、ACは交流電源、FU1はヒューズ、SW1は入力スイッチ、NF1、NF2はノイズフィルター、DBはダイオードブリッジ、R1、R2は抵抗、RL1はリレー接点、C1はコンデンサ、Vd1は直流電圧検出回路、CONTはスイッチング制御回路、Q1はトランジスタ、T1はトランス、OUTは出力回路である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power supply device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, AC is an AC power source, FU1 is a fuse, SW1 is an input switch, NF1 and NF2 are noise filters, DB is a diode bridge, R1 and R2 are resistors, RL1 is a relay contact, C1 is a capacitor, and Vd1 is a DC voltage detection A circuit, CONT is a switching control circuit, Q1 is a transistor, T1 is a transformer, and OUT is an output circuit.

本発明の第1の実施形態による電源装置は、交流電源AC側に、ヒューズFU1、入力スイッチSW1、1段目のノイズフィルターNF1、入力スイッチSW1、2段目のノイズフィルターNF2、ダイオードブリッジDBによる整流器が設けられ、ダイオードブリッジDBにより整流された直流側に、平滑コンデンサC1、平滑コンデンサC1への突入電流を制限する抵抗R1及び抵抗R1を短絡する短絡スイッチとしてのリレー接点RL1の並列回路により構成される突入電流低減回路、リレー接点RL1のオン、オフを制御する短絡制御回路としての直流電圧検出回路Vd1、直流電圧を再度交流に変換する制御を行うスイッチング制御回路CONT、スイッチング制御回路CONTにより制御されるトランジスタQ1、出力の過負荷、その他の不具合を検出する抵抗R2、再度変換された交流の電圧変換を行うトランスT1、電子機器に直流電圧を供給する出力回路OUTが設けられて構成されている。   The power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a fuse FU1, an input switch SW1, a first stage noise filter NF1, an input switch SW1, a second stage noise filter NF2, and a diode bridge DB on the AC power supply AC side. A rectifier is provided, and the DC side rectified by the diode bridge DB is configured by a parallel circuit of a smoothing capacitor C1, a resistor R1 for limiting an inrush current to the smoothing capacitor C1, and a relay contact RL1 as a short-circuit switch for short-circuiting the resistor R1. Controlled by an inrush current reduction circuit, a DC voltage detection circuit Vd1 as a short-circuit control circuit for controlling ON / OFF of the relay contact RL1, a switching control circuit CONT for performing control for converting DC voltage to AC again, and a switching control circuit CONT Transistor Q1, output overload Resistance to detect other defects R2, is configured provided with an output circuit OUT supplies a DC voltage transformer T1, the electronic device that performs voltage conversion of an AC which is converted again.

前述のように構成される電源装置において、商用の交流電源ACは、ヒューズFU1、1段目のノイズフィルターNF1を経て入力スイッチSW1に接続され、さらに、2段目のノイズフィルターNF2を経てダイオードブリッジDBに接続される。前述において、入力スイッチSW1は、電源装置のON/OFFを手動で切り替えるためのものでり、説明している電源装置が電子機器に組み込まれている場合、電子機器そのもののスイッチとなる。入力スイッチSW1は、入力スイッチSW1そのものを手動で切り替えず、他のスイッチに連動して、この入力スイッチSW1をON/OFFさせるものであってもよい。   In the power supply apparatus configured as described above, the commercial AC power supply AC is connected to the input switch SW1 through the fuse FU1, the first-stage noise filter NF1, and further through the second-stage noise filter NF2 to the diode bridge. Connected to DB. In the above description, the input switch SW1 is for manually switching ON / OFF of the power supply device. When the power supply device described is incorporated in an electronic device, the input switch SW1 is a switch for the electronic device itself. The input switch SW1 may be one that turns the input switch SW1 ON / OFF in conjunction with another switch without manually switching the input switch SW1 itself.

ダイオードブリッジDBに入力された交流電源ACは、整流器であるダイオードブリッジDBにより整流されて、抵抗R1とリレー接点RL1との並列回路を介してコンデンサC1に入力され平滑されて直流に生成される。抵抗R1は、コンデンサC1への突入電流を低減するためのもので、コンデンサC1に蓄積される直流電圧の大きさを検出して抵抗R1の短絡を説明する短絡制御回路としての直流電圧検出回路Vd1により制御されて、ON/OFF制御されるリレー接点RL1により通常の動作時に短絡されるが、その制御動作の詳細については後述する。   The AC power supply AC input to the diode bridge DB is rectified by the diode bridge DB, which is a rectifier, and is input to the capacitor C1 through a parallel circuit of the resistor R1 and the relay contact RL1, and is generated into a DC voltage. The resistor R1 is for reducing the inrush current to the capacitor C1, and detects the magnitude of the DC voltage accumulated in the capacitor C1 to explain the short circuit of the resistor R1. And is short-circuited during normal operation by the relay contact RL1 that is ON / OFF controlled. Details of the control operation will be described later.

コンデンサC1に充電、蓄積された直流電圧は、スイッチング制御用回路CONTに印加されて、スイッチング制御用回路CONTが起動し、スイッチング制御用回路CONTは、トランスT1の1次巻線に直列に接続されたトランジスタQ1のスイッチングを行い、トランスT1の1次巻線に交流電圧を印加する。トランスT1の2次側の出力は、出力回路OUTで整流平滑して所定の直流出力V1とされて図示しない電子機器に対する直流電源として供給される。出力回路OUTには、出力電圧の検出回路が設けられており、この検出電圧が、前記スイッチング制御回路CONTに帰還されて直流出力V1の電圧を安定化制御する。トランジスタQ1に直列に接続された抵抗R2は、この抵抗R2に流れる電流が電圧としてスイッチング制御回路CONTに帰還され、出力の過負荷、あるいは、その他の不具合に対しての保護動作を行わせる。   The DC voltage charged and stored in the capacitor C1 is applied to the switching control circuit CONT to start the switching control circuit CONT. The switching control circuit CONT is connected in series to the primary winding of the transformer T1. The transistor Q1 is switched, and an AC voltage is applied to the primary winding of the transformer T1. The output on the secondary side of the transformer T1 is rectified and smoothed by the output circuit OUT to obtain a predetermined DC output V1, which is supplied as a DC power source for an electronic device (not shown). The output circuit OUT is provided with an output voltage detection circuit, and this detection voltage is fed back to the switching control circuit CONT to stabilize and control the voltage of the DC output V1. The resistor R2 connected in series with the transistor Q1 feeds back the current flowing through the resistor R2 as a voltage to the switching control circuit CONT, and performs a protection operation against an output overload or other malfunction.

前述までに説明した電源回路の動作は、従来技術の場合と同様であるが、次に、本発明の特徴的な構成であるコンデンサC1への突入電流を低減するための動作について説明する。   The operation of the power supply circuit described so far is the same as that of the prior art. Next, the operation for reducing the inrush current to the capacitor C1, which is a characteristic configuration of the present invention, will be described.

コンデンサC1の充電電圧は、最終的には交流電源ACの電圧のピーク電圧、日本国内の場合、商用電源が100Vであるので、100V×√2=141Vまで充電される。この電圧がコンデンサの飽和電圧となる。一般に、コンデンサC1の内部インピーダンスは非常に小さいので、入力スイッチSW1のON後の初期に大電流が流れ、コンデンサC1の充電と共に電流値は小さくなる。   The charging voltage of the capacitor C1 is finally the peak voltage of the voltage of the AC power supply AC. In Japan, the commercial power supply is 100V, so that the charging voltage is 100V × √2 = 141V. This voltage becomes the saturation voltage of the capacitor. In general, since the internal impedance of the capacitor C1 is very small, a large current flows in the initial stage after the input switch SW1 is turned on, and the current value decreases as the capacitor C1 is charged.

図2は図1に示す電源装置のコンデンサC1の充電電圧と充電電流との関係を入力される交流を100Vとして実測した結果を示す図であり、図2(a)がコンデンサC1の充電電圧Vc1(V)と、コンデンサC1に充電電圧Vc1が蓄積されている状態でダイオードブリッジDBからコンデンサC1に流れる充電電流I(A)との実測値であり、図2(b)が図2(a)に示す実測値をグラフとして示したものである。   FIG. 2 is a diagram showing a result of actual measurement with the input AC between the charging voltage and the charging current of the capacitor C1 of the power supply device shown in FIG. 1 as 100V, and FIG. 2 (a) shows the charging voltage Vc1 of the capacitor C1. (V) and the measured value of the charging current I (A) flowing from the diode bridge DB to the capacitor C1 in a state where the charging voltage Vc1 is accumulated in the capacitor C1, FIG. 2 (b) is a graph of FIG. 2 (a). Is a graph showing the actual measurement values shown in FIG.

一般に、入力スイッチSW1がONした瞬間は、コンデンサC1の電圧がほぼ0であるため、図2からも判るように、コンデンサC1を充電する大きな突入電流が発生する。この突入電流を低減するため、コンデンサC1に抵抗R1を直列に接続している。前述りような初期の突入電流は、商用電源ラインに過電流を流してその電圧を降下させ、同一の商用電源ラインに接続されてい他の電子機器に不具合を生じさせるという可能性もある。コンデンサC1に抵抗R1を直列に接続することにより、前述したような不具合を防止することができるが、抵抗R1に電流が流れることにより、そこで損失が発生する。このため、コンデンサC1が充分な電圧まで充電されたときに、抵抗R1を短絡する。この短絡は、リレー接点RL1、あるいは、半導体スイッチを用いて行われる。   In general, when the input switch SW1 is turned on, the voltage of the capacitor C1 is almost zero, so that a large inrush current for charging the capacitor C1 is generated as can be seen from FIG. In order to reduce this inrush current, a resistor R1 is connected in series with the capacitor C1. The initial inrush current as described above may cause an overcurrent to flow through the commercial power supply line to drop the voltage, causing problems with other electronic devices connected to the same commercial power supply line. By connecting the resistor R1 in series with the capacitor C1, it is possible to prevent the above-described problems, but a loss occurs when a current flows through the resistor R1. For this reason, when the capacitor C1 is charged to a sufficient voltage, the resistor R1 is short-circuited. This short circuit is performed using the relay contact RL1 or a semiconductor switch.

図1に示す本発明の第1の実施形態による電源回路は、抵抗R1を短絡するためにリレー接点RL1を用いている。このリレー接点RL1をONとして抵抗R1を短絡するタイミングは、一般に、トランスT1に別巻き線を設けその電圧を用い、あるいは、トランスT1の出力電圧を用いること等により、入力スイッチSW1がONされた後、充分な時間を経てリレー接点RL1をONとするように行われる。   The power supply circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 uses a relay contact RL1 to short-circuit the resistor R1. In general, the timing at which the relay contact RL1 is turned ON and the resistor R1 is short-circuited is that the input switch SW1 is turned ON by using another voltage for the transformer T1 or using the voltage of the transformer T1 or the like. Thereafter, the relay contact RL1 is turned on after a sufficient time.

電子装置のON/OFFは、従来、頻繁に行われる必要がなかったが、近年の省エネ志向から、こまめに電子装置の電源装置のON/OFFをするようになってきたため、思わずOFFしてしまい、慌てて再度ONするという状況が、まれではあるが起きている。   Conventionally, it has not been necessary to frequently turn on / off an electronic device. However, in recent years, the power supply device of an electronic device has been frequently turned on / off in view of energy saving, so it turned off unexpectedly. In rare cases, the situation of turning on again is happening.

従来技術の場合、抵抗R1を短絡するリレー接点RL1のOFFについて考慮されていないため、電子装置がOFFされた後、すなわち、電源装置の入力スイッチSW1がOFFされた後、リレー接点RL1がOFFするまでに5秒以上を要するという例が見られ、電源装置をONからOFFし、数秒後に再度入力スイッチSW1をONした場合、リレー接点RL1がONのままのため、コンデンサC1に突入電流が流れることになる。   In the case of the prior art, since the relay contact RL1 that short-circuits the resistor R1 is not considered, the relay contact RL1 is turned off after the electronic device is turned off, that is, after the input switch SW1 of the power supply device is turned off. In some cases, it takes more than 5 seconds, and when the power supply is turned off from on and the input switch SW1 is turned on again after a few seconds, the relay contact RL1 remains on, and an inrush current flows through the capacitor C1. become.

図3は図1に示す電源装置の入力スイッチSW1をOFFしてからのコンデンサC1の電圧の実測結果を示す図であり、図3(a)が入力スイッチSW1をOFFしてからの時間(秒)に対するコンデンサC1の電圧Vc(V)の実測値であり、図3(b)が図3(a)に示す実測値をグラフとして示したものである。   FIG. 3 is a diagram showing an actual measurement result of the voltage of the capacitor C1 after the input switch SW1 of the power supply device shown in FIG. 1 is turned off. FIG. 3A shows the time (seconds) after the input switch SW1 is turned off. ) With respect to the voltage Vc (V) of the capacitor C1, and FIG. 3B is a graph showing the actual value shown in FIG.

図3から判るように、電源装置の入力スイッチSW1をOFFしてから約4.5秒でコンデンサC1は完全に放電している。いま、仮に、入力スイッチSW1をONからOFFして、3秒後に再度ONにしたとすると、その時点でのコンデンサC1の電圧は、図3から、約70Vである。そして、この場合のコンデンサC1への突入電流は、図2より約80Aであることが判る。   As can be seen from FIG. 3, the capacitor C1 is completely discharged about 4.5 seconds after the input switch SW1 of the power supply device is turned off. If the input switch SW1 is turned off from ON and turned on again after 3 seconds, the voltage of the capacitor C1 at that time is about 70V from FIG. In this case, the inrush current to the capacitor C1 is found to be about 80A from FIG.

抵抗R1として、突入電流対応規格TV5品を用いた場合、抵抗R1の耐電流として78Aまで保証されている。この耐電流に対して余裕(×0.8)を見て、約60A以下を狙いとすると、図2から、コンデンサC1の電圧が約90Vとなる。この電圧は、飽和時の電圧141Vの約2/3である。すなわち、飽和時の電圧の2/3以上で、入力スイッチSW1がONされた場合には、コンデンサC1への突入電流を60A以下に抑えることができる。   When a standard 5 inrush current compatible product is used as the resistor R1, the current resistance of the resistor R1 is guaranteed up to 78A. Looking at a margin (× 0.8) with respect to this withstand current and aiming at about 60 A or less, the voltage of the capacitor C1 is about 90 V from FIG. This voltage is about 2/3 of the voltage 141V at saturation. That is, when the input switch SW1 is turned on at 2/3 or more of the saturation voltage, the inrush current to the capacitor C1 can be suppressed to 60 A or less.

図1に示す本発明の第1の実施形態による電源装置における抵抗R1の短絡制御は、直流電圧検出回路Vd1により行われる。すなわち、直流電圧検出回路Vd1は、コンデンサC1の電圧を検出して、予め設定される閾値電圧Vthを90Vとし、検出された電圧がVthすなわち90V以下になったとき、リレー接点RL1をOFFに制御する。コンデンサC1の電圧90Vは、交流実効値電圧63Vであり、商用電源の電圧降下の保証値に対して充分余裕のある値である。コンデンサC1の電圧検出は、コンデンサC1の両端の電圧を抵抗で分圧し、それと基準電圧とを比較器により比較することで容易に行うことができるので、直流電圧検出回路Vd1の構成の詳細についての説明は省略する。   The short-circuit control of the resistor R1 in the power supply device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is performed by the DC voltage detection circuit Vd1. That is, the DC voltage detection circuit Vd1 detects the voltage of the capacitor C1, sets the preset threshold voltage Vth to 90V, and controls the relay contact RL1 to be OFF when the detected voltage becomes Vth, that is, 90V or less. To do. The voltage 90V of the capacitor C1 is an AC effective value voltage 63V, which is a value having a sufficient margin with respect to the guaranteed value of the voltage drop of the commercial power supply. The voltage detection of the capacitor C1 can be easily performed by dividing the voltage at both ends of the capacitor C1 with a resistor and comparing the voltage with a reference voltage using a comparator, so the details of the configuration of the DC voltage detection circuit Vd1 are as follows. Description is omitted.

図4は本発明の第2の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。図4において、TRC1はトライアック、Vd2は直流電圧検出回路であり、他の符号は図1の場合の同一である。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power supply device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, TRC1 is a triac, Vd2 is a DC voltage detection circuit, and other symbols are the same as those in FIG.

図4に示す本発明の第2の実施形態は、図1に示して説明した本発明の第1の実施形態に対して、コンデンサC1への突入電流低減用の抵抗R1をダイオードブリッジDBの前の交流電源側に設け、リレー接点RL1の代わりにトライアックTRC1で用いて構成した点で第1の実施形態と相違し、その他は、同一に構成されている。   The second embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is different from the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that a resistor R1 for reducing inrush current to the capacitor C1 is provided in front of the diode bridge DB. This is different from the first embodiment in that it is provided on the AC power source side and is used in the triac TRC1 instead of the relay contact RL1, and the other configuration is the same.

図4に示す本発明の第2の実施形態による電源装置は、抵抗R1には交流が流れるので、この抵抗R1の短絡用の素子として、交流用大電流スイッチ素子で比較的安価なトライアックTRC1を用いて構成した。トライアックTRC1は、交流電圧が0Vになるところで消弧するので、50Hzの商用電源を利用する場合、10ms間隔でON/OFFを制御することができる。入力スイッチSW1の操作で問題になるのは、人間の手の動作であり、10ms間隔であれば、充分な制御を行うことができる。もちろん、図4に示す構成においても、TRC1をリレー接点とすることができる、この場合、リレー接点としては、交流対応のものを選定する。   In the power supply device according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, since an alternating current flows through the resistor R1, a comparatively inexpensive triac TRC1 is used as a short-circuiting element for the resistor R1. Used to configure. Since the triac TRC1 extinguishes when the AC voltage becomes 0V, when using a commercial power supply of 50 Hz, ON / OFF can be controlled at intervals of 10 ms. A problem with the operation of the input switch SW1 is the action of a human hand, and sufficient control can be performed at intervals of 10 ms. Of course, also in the configuration shown in FIG. 4, TRC 1 can be used as a relay contact. In this case, an AC-compatible one is selected as the relay contact.

図5は図1、図4に示す本発明の第1、第2の実施形態による電源装置における各部の波形を示す図である。図5において、SW1は手動でON/OFFされるスイッチのONあるいはOFFの状態、ACはSW1のON後の交流電圧波形、Vc1はコンデンサC1の電圧波形、Vthは抵抗R1を短絡する回路であるリレー接点RL1あるいはトライアックTRC1の動作電圧である閾値電圧、RL1/TRC1はリレーRL1またはトライアックTRC1のONあるいはOFFを示す。   FIG. 5 is a diagram showing waveforms of respective parts in the power supply device according to the first and second embodiments of the present invention shown in FIGS. In FIG. 5, SW1 is a switch ON / OFF state that is manually turned ON / OFF, AC is an AC voltage waveform after SW1 is turned ON, Vc1 is a voltage waveform of the capacitor C1, and Vth is a circuit for short-circuiting the resistor R1. The threshold voltage RL1 / TRC1, which is the operating voltage of the relay contact RL1 or the triac TRC1, indicates ON or OFF of the relay RL1 or the triac TRC1.

リレー接点RL1あるいはトライアックTRC1をONとするタイミングは、機能的には前述で説明したOFFとする場合と同じ条件でよい。すなわち、コンデンサC1の電圧がVthを越えたときONとし、コンデンサC1の電圧がVthより下がったときOFFとすればよい。この場合、コンデンサC1の電圧を検出する直流電圧検出回路Vd1の比較回路が共通になるので、構成が簡素で小型、安価となる。また、コンデンサC1の充電時間は長くても数秒であり、飽和充電するまでの間での抵抗R1での損失は無視することができる程度である。そこで、抵抗R1のONは、交流電源ACが100Vである場合、コンデンサC1の電圧が90V以上であればよく、141Vとすることもできる。商用の交流電源ACが120V、200V系の場合、前述で説明したように、飽和電圧の2/3を閾値電圧としての切り替え電圧とすることにより同様の効果を得ることができる。   The timing when the relay contact RL1 or the triac TRC1 is turned on may be functionally the same as that when the relay contact RL1 or the triac TRC1 is turned off as described above. In other words, the voltage may be turned on when the voltage of the capacitor C1 exceeds Vth and turned off when the voltage of the capacitor C1 falls below Vth. In this case, since the comparison circuit of the DC voltage detection circuit Vd1 that detects the voltage of the capacitor C1 is common, the configuration is simple, small, and inexpensive. Further, the charging time of the capacitor C1 is several seconds at the longest, and the loss in the resistor R1 until the saturation charging is negligible. Therefore, when the AC power supply AC is 100V, the resistor R1 may be turned on as long as the voltage of the capacitor C1 is 90V or higher, and may be 141V. When the commercial AC power supply AC is 120V or 200V, the same effect can be obtained by using 2/3 of the saturation voltage as the switching voltage as the threshold voltage as described above.

大電流を比較的安価にスイッチングすることができる半導体素子として、直流用ではサイリスタが使われているが、サイリスタは、一度点弧すると、入力がOFFするまでONを維持したままとなり、OFFを任意に制御することが困難であるので、図1に示した本発明の第1の実施形態では、抵抗R1をON/OFF制御する素子にリレー接点を用いることとした。   A thyristor is used for direct current as a semiconductor element capable of switching a large current at a relatively low cost. However, once the thyristor is ignited, it remains on until the input is turned off. Therefore, in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, a relay contact is used as an element for controlling ON / OFF of the resistor R1.

図6は本発明の第3の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。図6に示す電源装置は、1つの電源装置内に2台の電源装置を備えた場合の例である。図6において、PSU1、PSU2は第1、第2の電源装置、Vd3は出力制御回路、RL2はリレー接点であり、他の符号は各符号に付す数字を異ならせているが図1、図4の場合と同一である。この本発明の第3の実施形態は、省エネ効果を最大限に得るために、省エネ時に必要な電圧を供給する電源装置と動作時に必要となる電圧を供給する電源装置とを独立とした電源装置、あるいは、電子装置内のレイアウトの最適化から電源を分割した電源装置として使用することができる。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a power supply device according to the third embodiment of the present invention. The power supply device shown in FIG. 6 is an example when two power supply devices are provided in one power supply device. In FIG. 6, PSU1 and PSU2 are first and second power supply units, Vd3 is an output control circuit, RL2 is a relay contact, and other reference numerals are different from those of the reference numerals. Is the same as In the third embodiment of the present invention, in order to obtain the maximum energy saving effect, the power supply device that supplies the voltage necessary for energy saving and the power supply device that supplies the voltage required for operation are independent. Alternatively, it can be used as a power source device in which the power source is divided due to the optimization of the layout in the electronic device.

図6に示す電源装置において、第1の電源装置PSU1は、図1に示して説明した本発明の第1の実施形態による電源装置のトランスT1出力段に、出力制御回路Vd3を付加して構成したものであり、その他の構成、機能は図1に示すものと全く同一である。第1の電源装置PSU1に設けた出力制御回路Vd3は、出力電圧V1が所定の電圧になったとき、第2の電源装置PSU2のリレー接点RL2をONあるいはOFFに制御する回路である。   In the power supply device shown in FIG. 6, the first power supply device PSU1 is configured by adding an output control circuit Vd3 to the transformer T1 output stage of the power supply device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. The other configurations and functions are exactly the same as those shown in FIG. The output control circuit Vd3 provided in the first power supply device PSU1 is a circuit that controls the relay contact RL2 of the second power supply device PSU2 to be ON or OFF when the output voltage V1 becomes a predetermined voltage.

また、第2の電源装置PSU2は、図4に示して説明した本発明の第2の実施形態による電源装置の入力を、第1の電源装置PSU1の入力スイッチSW1の出力に接続し、一段目のノイズフィルターNF1を削除し、スイッチSW1の代わりにリレー接点RL2を使用したものであり、その他の構成、機能は図4に示すものと全く同一である。   The second power supply unit PSU2 connects the input of the power supply unit according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4 to the output of the input switch SW1 of the first power supply unit PSU1, so that the first stage The noise filter NF1 is deleted and a relay contact RL2 is used instead of the switch SW1, and the other configuration and function are exactly the same as those shown in FIG.

図7は図6に示す本発明の第3の実施形態による電源装置における各部の波形を示す図である。図7において、SW1は電子装置のON/OFF用スイッチのONあるいはOFFの状態(図1、図4のSW1の場合と同一)、ACはSW1のON後の交流電圧波形、V1は第1の電源装置PSU1の出力電圧波形、RL2は第2の電圧装置PSU2の入力側に接続されたリレー接点のON/OFFの状態、Vc2は第2の電源装置PSU2のコンデンサC2の電圧波形、TRC1は第2の電源装置PSU2のトライアックのON/OFF状態をそれぞれ示している。   FIG. 7 is a diagram showing waveforms of respective parts in the power supply device according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 7, SW1 is the ON / OFF switch of the electronic device ON or OFF (same as SW1 in FIGS. 1 and 4), AC is the AC voltage waveform after SW1 is ON, and V1 is the first The output voltage waveform of the power supply unit PSU1, RL2 is the ON / OFF state of the relay contact connected to the input side of the second voltage unit PSU2, Vc2 is the voltage waveform of the capacitor C2 of the second power supply unit PSU2, and TRC1 is the first 2 shows the ON / OFF state of the triac of the power supply unit PSU2.

図7に示すように、第1の電源装置PSU1の出力電圧波形V1は、交流電源が入力されると立ち上り、交流電源が断とされると立ち下がる。そして、第2の電圧装置PSU2の入力側に接続されたリレー接点RL2は、出力電圧波形V1が立ち上がるとONに制御され、出力電圧波形V1が立ち下がるとOFFに制御される。また、第2の電源装置PSU2のトライアックTRC1は、第2の電源装置PSU2のコンデンサC2の電圧波形Vc2が所定の電圧VthとなったときON/OFF制御される。これらのVc2、TRC1は、図5に示したVc1、RL1/TRC1と同一である。   As shown in FIG. 7, the output voltage waveform V1 of the first power supply unit PSU1 rises when an AC power supply is input, and falls when the AC power supply is turned off. The relay contact RL2 connected to the input side of the second voltage device PSU2 is controlled to be ON when the output voltage waveform V1 rises, and is controlled to be OFF when the output voltage waveform V1 falls. The triac TRC1 of the second power supply unit PSU2 is ON / OFF controlled when the voltage waveform Vc2 of the capacitor C2 of the second power supply unit PSU2 becomes a predetermined voltage Vth. These Vc2 and TRC1 are the same as Vc1 and RL1 / TRC1 shown in FIG.

図7に示す各部の波形のタイミングから判るように、2個の電源装置により構成された電源装置は、交流電圧が断続されるタイミングが複雑となり、従来技術の場合のように、出力電圧によって制御したり、トランスに巻き線を追加して制御すると、平滑用のコンデンサへの突入電流低減用抵抗を短絡する手段の開放を適切に制御できないという問題があったが、図6に示す本発明の第3の実施形態は、突入電流の原因となるコンデンサの電圧を検出して、最も適切な電圧でその短絡手段を開放することができるので、前述のように複数の電源装置により構成された電源装置においても、突入電流を適切に低減することができる。   As can be seen from the waveform timing of each part shown in FIG. 7, the power supply device constituted by two power supply devices has a complicated timing at which the AC voltage is intermittently controlled, and is controlled by the output voltage as in the case of the prior art. However, when the winding is added to the transformer and controlled, the opening of the means for short-circuiting the inrush current reducing resistor to the smoothing capacitor cannot be properly controlled. In the third embodiment, since the voltage of the capacitor causing the inrush current can be detected and the short-circuit means can be opened with the most appropriate voltage, the power supply constituted by a plurality of power supply devices as described above Also in the apparatus, the inrush current can be appropriately reduced.

前述で説明した本発明の各実施形態による電源装置は、家電機器、PC等に代表される情報処理装置、複写機、プリンタ等の各種の電子機器に組み込まれて使用することができる。   The power supply apparatus according to each embodiment of the present invention described above can be used by being incorporated into various electronic devices such as home appliances, information processing apparatuses represented by PCs, copiers, printers, and the like.

本発明の第1の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply device by the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す電源装置のコンデンサC1の充電電圧と充電電流との関係を入力される交流を100Vとして実測した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the alternating current which inputs the relationship between the charging voltage and charging current of the capacitor | condenser C1 of the power supply device shown in FIG. 1 as 100V. 図1に示す電源装置の入力スイッチSW1をOFFしてからのコンデンサC1の電圧の実測結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the voltage of the capacitor | condenser C1 after turning off input switch SW1 of the power supply device shown in FIG. 本発明の第2の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply device by the 2nd Embodiment of this invention. 図1、図4に示す本発明の第1、第2の実施形態による電源装置における各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part in the power supply device by the 1st, 2nd embodiment of this invention shown in FIG. 1, FIG. 本発明の第3の実施形態による電源装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply device by the 3rd Embodiment of this invention. 図6に示す本発明の第3の実施形態による電源装置における各部の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each part in the power supply device by 3rd Embodiment of this invention shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

AC 交流電源
FU1、FU2 ヒューズ
SW1 入力スイッチ
NF1、NF2 ノイズフィルター
DB、DB1、DB2 ダイオードブリッジ
R1、R2、R3、R4 抵抗
RL1、RL2 リレー接点
C1、C2 コンデンサ
Vd1、Vd2 直流電圧検出回路
CONT、CONT1、CONT2 スイッチング制御回路
Q1、Q2 トランジスタ
T1、T2 トランス
OUT、OUT1、OUT2 出力回路
TRC1 トライアック
PSU1、PSU2 第1、第2の電源装置
Vd3 出力制御回路
AC AC power supply FU1, FU2 Fuse SW1 Input switch NF1, NF2 Noise filter DB, DB1, DB2 Diode bridge R1, R2, R3, R4 Resistor RL1, RL2 Relay contact C1, C2 Capacitor Vd1, Vd2 DC voltage detection circuit CONT, CONT, CONT2 switching control circuit Q1, Q2 transistor T1, T2 transformer OUT, OUT1, OUT2 output circuit TRC1 triac PSU1, PSU2 first and second power supply devices Vd3 output control circuit

Claims (6)

入力された交流電圧を整流する整流器と平滑用のコンデンサとを備える電源装置において、
前記平滑用のコンデンサの充電電流回路に直列に接続され、突入電流を抑えるための突入電流低減用の抵抗とこの抵抗を短絡する短絡スイッチとを並列接続した突入電流低減回路と、前記平滑用のコンデンサの電圧を検出して、前記短絡スイッチのON/OFFを制御する短絡制御回路とを備え、前記短絡制御回路は、平滑コンデンサの飽和電圧の2/3の電圧を閾値電圧とし、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以下になったとき前記短絡スイッチをONからOFFに制御することを特徴とする電源装置。
In a power supply device including a rectifier that rectifies an input AC voltage and a smoothing capacitor,
An inrush current reduction circuit that is connected in series to the charging current circuit of the smoothing capacitor, and in which an inrush current reduction resistor for suppressing inrush current and a short-circuit switch that short-circuits the resistor are connected in parallel, and the smoothing capacitor A short-circuit control circuit that detects the voltage of the capacitor and controls ON / OFF of the short-circuit switch, and the short-circuit control circuit uses a voltage that is 2/3 of the saturation voltage of the smoothing capacitor as a threshold voltage, A power supply device that controls the short-circuit switch from ON to OFF when a voltage becomes equal to or lower than the threshold voltage.
前記短絡制御回路は、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以上になったとき、あるいは、平滑コンデンサの電圧が前記閾値電圧以上の予め定めた電圧になったとき前記短絡スイッチをOFFからONに制御することを特徴とする請求項1記載の電源装置。   The short-circuit control circuit controls the short-circuit switch from OFF to ON when the voltage of the smoothing capacitor becomes equal to or higher than the threshold voltage, or when the voltage of the smoothing capacitor becomes a predetermined voltage equal to or higher than the threshold voltage. The power supply device according to claim 1. 前記突入電流低減回路は、前記整流器と平滑コンデンサとの間に接続され、前記短絡スイッチがリレー接点であることを特徴とする請求項1または2記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the inrush current reduction circuit is connected between the rectifier and a smoothing capacitor, and the short-circuit switch is a relay contact. 前記突入電流低減回路は、前記整流器の交流入力側に接続され、前記短絡スイッチがトライアックまたはリレー接点であることを特徴とする請求項1または2記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the inrush current reduction circuit is connected to an AC input side of the rectifier, and the short-circuit switch is a triac or a relay contact. 入力された交流電圧を整流する整流器と平滑用のコンデンサとを備える電源装置を少なくとも2台備えた電源装置において、
第1の電源装置の出力が所定の値以上になったとき、第2の電源装置の交流入力をONとし、前記第1の電源装置の出力が所定の値以下になったとき、前記第2の電源装置の交流入力をOFFとするように制御され、少なくとも前記第2の電源装置は、請求項1ないし4のうちいずれか1記載の電源装置であることを特徴とする電源装置。
In a power supply device including at least two power supply devices each including a rectifier that rectifies an input AC voltage and a smoothing capacitor,
When the output of the first power supply device exceeds a predetermined value, the AC input of the second power supply device is turned on, and when the output of the first power supply device becomes less than the predetermined value, the second 5. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is controlled to turn off the AC input of the power supply device, and at least the second power supply device is the power supply device according to claim 1.
電源装置を備えて構成される電子機器において、前記電源装置は、請求項1ないし5のうちいずれか1記載の電源装置であることを特徴とする電子機器。   6. An electronic apparatus comprising a power supply apparatus, wherein the power supply apparatus is the power supply apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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