JP2006325302A - 放電防止回路及び該放電防止回路が設けられている電子機器 - Google Patents
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Abstract
電子機器の電源入力部に設けられているエネルギー蓄積用のコンデンサの放電防止回路を小形化する。
【解決手段】コンデンサ21の放電電流Icがカレントトランス23で検出されたとき、MOSFET25がオフ状態となるので、同コンデンサ21と給電ライン2との接続状態がオフ状態となる。このため、カレントトランス23は、瞬時電流のみ流れ、定常的に流れる直流重畳分を考慮する必要がなく、小型のもので良い。また、メインの電流ラインに挿入される部品がないので、全体の損失が少ない。
【選択図】図1
Description
この電子機器は、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器10であり、コンデンサ11を電源入力部に有している。コンデンサ11は、直流電源装置1の直流電源電圧Vinが印加されて充電されると共に、通信機器10の内部回路などで構成される負荷12に電源を供給する。また、通信機器10には、放電防止回路としてダイオード13が設けられている。ダイオード13は、たとえば、給電ライン2に通信機器10と同様の機器が接続されて直流電源電圧Vinが瞬間的に低下したとき、充電されているコンデンサ11から給電ライン2への電流の逆流を防止し、同コンデンサ11の放電を防止する。
この電子機器は、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器10Aである。この通信機器10Aでは、放電防止回路として、図9中のダイオード13に代えて、カレントトランス14と、制御回路15と、nチャネル型のMOSFET16とが設けられている。
すなわち、図10の放電防止回路では、電流検出用のカレントトランス14がメインの電流ラインに挿入されているため、定常時の大電流と瞬時変動電流を考慮して設計する必要があり、同カレントトランス14が大型のものになるという問題点がある。また、カレントトランス14に定常的に直流が重畳された大電流が流れるため、同カレントトランス14で損失が発生するという問題点もある。
この例の電子機器は、同図に示すように、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器20であり、コンデンサ21を有している。コンデンサ21は、直流電源装置1の直流電源電圧Vinが印加されて充電されると共に、通信機器20の内部回路などで構成される負荷22に電源を供給する。また、通信機器20には、放電防止回路として、カレントトランス23と、制御回路24と、nチャネル型のMOSFET25とが設けられている。
この図を参照して、この例の放電防止回路の動作について説明する。
通信機器20に対して給電ライン2から直流電源電圧Vinが供給されている状態で、図示しない増設用の通信機器が同給電ライン2に逐次追加接続されたとき、この増設用の通信機器の電源入力部のコンデンサが充電されるため、直流電源電圧Vinが瞬間的に低下する。このとき、この放電防止回路では、コンデンサ21の放電電流Icにより放電の開始が検出され、同コンデンサ21と給電ライン2との接続状態がオフ状態となる。
この例の電子機器は、同図3に示すように、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器20Aであり、図1中の制御回路24に代えて、新たな機能が付加された制御回路24Aが設けられている。また、カレントトランス23は、二次側で放電電流検出信号cを生成すると共に、コンデンサ21に対する充電電流を検出して、二次側で充電電流検出信号eを生成して出力する。制御回路24Aは、放電電流検出信号cに基づいてMOSFET25をオフ状態とするための制御信号dを生成する他、充電電流検出信号eに基づいてMOSFET25をオン状態とするための制御信号fを生成する。MOSFET25は、制御信号dに基づいてコンデンサ21と給電ライン2との接続状態をオフ状態とする他、制御信号fに基づいてコンデンサ21と給電ライン2との接続状態をオン状態とすると共に寄生ダイオード25aを短絡する。
この図を参照して、この例の放電防止回路の動作について説明する。
この放電防止回路では、図4に示すように、充電期間(時刻t2〜t3)で、カレントトランス23の二次側で充電電流検出信号eが生成され、制御回路24Aで同充電電流検出信号eに基づいてMOSFET25をオン状態とするための制御信号fが生成される。このため、制御信号dによりオフ状態になっていたMOSFET25が、図2中の時刻t4よりも早い時刻t2でオン状態に戻る。これにより、MOSFET25がオフ状態のときの損失(Io×Vf、Vf;寄生ダイオード25aの順電圧)が低減される。
この例の電子機器は、同図5に示すように、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器20Bである。通信機器20Bでは、コンデンサ21にダイオード26が直列接続され、同ダイオード26に抵抗27が並列接続されている。抵抗27は、コンデンサ21に対する充電電流を制限する。ダイオード26は、コンデンサ21の放電電流に対して抵抗27をバイパスする。これらのダイオード26及び抵抗27で、突入電流防止回路が構成されている。
この図を参照して、この例の放電防止回路の動作について説明する。
この放電防止回路では、図6に示すように、充電期間(時刻t2〜t3)で、コンデンサ21の過大な充電電流が抑制される。これにより、MOSFET25がオフ状態のときの損失が、より低減される。但し、この実施例では、瞬断期間(時刻t1〜t2)において負荷22に印加される電圧Voは、コンデンサ21の電圧Vcに対して、ダイオード26の順電圧(約0.6V)だけ低い値となる。
この例の電子機器は、同図7に示すように、直流電源装置1に給電ライン2を介して接続されている通信機器20Cである。通信機器20Cでは、図5中のカレントトランス23、制御回路24A及びダイオード26に代えて、カレントトランス23A、制御回路24B及びMOSFET28が設けられている。カレントトランス23Aは、カレントトランス23の機能に加え、コンデンサ21に対する充電電流を検出して充電電流検出信号gを生成し、かつ同コンデンサ21の放電電流を検出して放電電流検出信号hを生成する。制御回路24Bは、制御回路24Aの機能に加え、充電電流検出信号gに対応した制御信号jを生成し、かつ放電電流検出信号hに対応した制御信号kを生成する。MOSFET28は、寄生ダイオード28aを有している。寄生ダイオード28aは、コンデンサ21からの放電電流を通過させる放電電流通過手段としての働きをする。また、MOSFET28は、制御信号jに基づいてオフ状態となり、また、制御信号kに基づいてオン状態となって抵抗27及び寄生ダイオード28aを短絡する。
この図を参照して、この例の放電防止回路の動作について説明する。
この放電防止回路では、図8に示すように、瞬断期間(時刻t1〜t2)においてMOSFET28がオン状態となっているので、負荷22に印加される電圧Voがコンデンサ21の電圧Vcと同一となる。このため、コンデンサ21によるバックアップ時間が短くなることがない。また、時刻t2において、カレントトランス23Aにより、コンデンサ21に対する充電電流が検出されて充電電流検出信号gが生成され、制御回路24Bにより、同充電電流検出信号gに対応した制御信号jが生成されてMOSFET28がオフ状態となる。この後、時刻t4aにおいて、コンデンサ21の充電完了が検出されてMOSFET28がオン状態となる。また、時刻t4b〜t4cにおいて、直流電源電圧Vinが瞬時低下すると、MOSFET28がオン状態となる。このとき、MOSFET25がオフ状態となる。
たとえば、MOSFET25,28は、バイポーラトランジスタ及びダイオードを組み合わせたものでも、上記実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。また、図7中のカレントトランス23Aは、2つのカレントトランスで構成しても良い。また、上記各実施例では、直流電源装置1のマイナス側にMOSFET25が接続されているが、同直流電源装置1のプラス側にpチャネル型のMOSFETを接続した構成にしても、上記実施例とほぼ同様の作用、効果が得られる。また、寄生ダイオード25a,28aに対して、より順電圧の小さいショットキ・バリア・ダイオードを並列接続しても良い。これにより、MOSFET25,28のオフ状態からオン状態に遷移する時間遅れが改善される。
2 給電ライン
20,20A,20B 通信機器(電子機器)
21 コンデンサ
22 負荷
23,23A カレントトランス(電流検出手段)
24,24A,24B 制御回路
25 MOSFET(スイッチ手段)
25a 寄生ダイオード(充電電流通過手段)
26 ダイオード(突入電流防止回路の一部、放電電流通過手段)
27 抵抗(突入電流防止回路の一部、電流制限素子)
28 MOSFET(突入電流防止回路の一部、補助スイッチ手段)
28a ダイオード(突入電流防止回路の一部、放電電流通過手段)
Claims (7)
- 給電ラインから与えられる所定の直流電源電圧が印加されて充電されると共に負荷に電源を供給するコンデンサを有する電子機器に設けられ、前記直流電源電圧が低下したとき、充電されている前記コンデンサの放電を防止する放電防止回路であって、
前記コンデンサの放電の開始を検出したとき、該コンデンサと前記給電ラインとの接続状態をオフ状態とする構成とされていることを特徴とする放電防止回路。 - 前記コンデンサの放電電流を検出して放電電流検出信号を生成する電流検出手段と、
前記放電電流検出信号に対応した制御信号を生成する制御回路と、
前記制御信号に基づいて前記コンデンサと前記給電ラインとの接続状態をオフ状態とするスイッチ手段とを備えてなることを特徴とする請求項1記載の放電防止回路。 - 前記給電ラインから前記コンデンサに対して充電電流を流す充電電流通過手段と、
前記コンデンサの前記放電電流を検出して放電電流検出信号を生成し、かつ該コンデンサに対する前記充電電流を検出して充電電流検出信号を生成する電流検出手段と、
前記放電電流検出信号に対応した第1の制御信号を生成し、かつ前記充電電流検出信号に対応した第2の制御信号を生成する制御回路と、
前記第1の制御信号に基づいて前記コンデンサと前記給電ラインとの接続状態をオフ状態とする一方、前記第2の制御信号に基づいて前記コンデンサと前記給電ラインとの接続状態をオン状態とすると共に前記充電電流通過手段を短絡するスイッチ手段とを備えてなることを特徴とする請求項1記載の放電防止回路。 - 前記コンデンサに対する充電電流を制限することにより、該コンデンサに突入電流が流れることを防止する突入電流防止回路が設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の放電防止回路。
- 前記突入電流防止回路は、
前記コンデンサからの放電電流を通過させる放電電流通過手段と、
前記コンデンサに対する前記充電電流を制限する電流制限素子とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の放電防止回路。 - 前記突入電流防止回路は、
前記コンデンサからの放電電流を通過させる放電電流通過手段と、
前記コンデンサに対する前記充電電流を制限する電流制限素子と、
前記コンデンサに対する前記充電電流を検出して充電電流検出信号を生成し、かつ前記コンデンサの放電電流を検出して放電電流検出信号を生成する電流検出手段と、
前記充電電流検出信号に対応した第3の制御信号を生成し、かつ前記放電電流検出信号に対応した第4の制御信号を生成する制御回路と、
前記第3の制御信号に基づいてオフ状態となる一方、前記第4の制御信号に基づいてオン状態となって前記電流制限素子及び放電電流通過手段を短絡する補助スイッチ手段とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の放電防止回路。 - 請求項1乃至6のいずれか一に記載の放電防止回路が設けられていることを特徴とする電子機器。
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