JP2007267473A - 突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷回路異常時に突入電流防止回路の電流制限手段が不安全不良となるのを防止すること。
【解決手段】電流制限手段と直列に電流制限手段保護手段を設け、負荷回路が短絡故障した場合でも、ＰＴＣサーミスタが焼損するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はコンデンサへの充電電流により生じる不具合を防止する突入電流防止回路に関するものである。

従来、この種の突入電流防止回路は、平滑コンデンサに充電する際に流れる突入電流によりスイッチの接点が破壊したり、回路保護の電流ヒューズが切れたりするのを防止するために設けられている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、従来の突入電流防止回路を示すものである。

１は交流電源、２は電源スイッチ、３は電流ヒューズ、４はリレー、５はＰＴＣサーミスタ、６は整流器、７は平滑コンデンサ、８は負荷回路である。

電源スイッチ２がオンすると電流ヒューズ３とＰＴＣサーミスタ５を介して、交流電源１が整流器６により整流され、平滑コンデンサ７に充電される。この充電電流はＰＴＣサーミスタ５により制限されて電源スイッチ２または電流ヒューズ３の破壊を防止する。

平滑コンデンサへの充電が終わるとリレー４が閉じて、ＰＴＣサーミスタ５が発熱するのを防止する。一方、負荷回路８が短絡故障した場合は、電流ヒューズ３により交流電源１から過大な電流が負荷回路８に流れ負荷回路８が発煙、発火などの不安全故障するのを防止する。
特開平８−１４９６９１号公報（第３図）

しかしながら、従来の構成では、負荷回路８が短絡していた場合に電源スイッチ２をオンすると、リレー４がまだ閉じていないため、平滑コンデンサ７への充電電流よりも大きなエネルギーの電流がＰＴＣサーミスタ５に流れ、電流ヒューズ３が溶断するまでに、ＰＴＣサーミスタ５が焼損するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、不安全な故障をしない突入電流防止回路を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の突入電流防止回路は、ＰＴＣサーミスタと直列に電流制限手段保護手段を接続し、ＰＴＣサーミスタの焼損を防止するとしたものである。

本発明の突入電流防止回路は、負荷回路が短絡故障した場合でも、ＰＴＣサーミスタが焼損するのを防止することができる。

第１の発明は平滑コンデンサへの充電電流を制限する電流制限手段と、前記電流制限手段と直列接続した電流制限手段保護手段と、前記電流制限手段と前記電流制限手段保護手段の直列回路と並列に接続したスイッチング手段と、前記平滑コンデンサに並列に接続した負荷回路と、前記負荷回路が異常時に、交流電源から負荷回路への電流供給を遮断するための負荷回路保護手段で構成することにより、充電電流を超える異常電流が流れた場合に、電流制限手段が焼損などの不安全故障するのを防止することができる。

第２の発明は、負荷回路保護手段を電流ヒューズで構成することにより、負荷回路が異常時に交流電源から負荷回路への電流供給を遮断し、負荷回路の焼損などの不安全故障を防止することができる。

第３の発明は、負荷回路保護手段を銅箔パターンで構成することにより、負荷回路が異常時に交流電源から負荷回路への電流供給を遮断し、負荷回路の焼損などの不安全故障を防止することができる。

第４の発明は、電流制限手段をＰＴＣサーミスタで構成することで、平滑コンデンサへの充電電流で負荷回路保護手段または電源スイッチが破壊するのを防止することができる。

第５の発明は、電流制限手段を抵抗で構成することで、平滑コンデンサへの充電電流で負荷回路保護手段または電源スイッチが破壊するのを防止することができる。

第６の発明は、電流制限手段保護手段を負荷回路保護手段よりも溶断容量の小さい電流ヒューズで構成することで、充電電流を超える異常電流が流れた場合に、電流制限手段の焼損などの不安全故障を防止することができる。

第７の発明は、電流制限手段保護手段を負荷回路保護手段よりも溶断容量の小さい銅箔パターンで構成することで、充電電流を超える異常電流が流れた場合に、電流制限手段の焼損などの不安全故障を防止することができる。

第８の発明は、スイッチング手段をリレーで構成し、平滑コンデンサの電圧が所定電圧以上になると、前記リレーをオンするようにしたことで、平滑コンデンサへの充電が終了または充電電流が小さくなった時にリレーがオンして、電流制限手段に定常的に電流が流れるのを防止する。

第９の発明は、スイッチング手段をリレーで構成し、交流電源への接続時間が所定時間以上になると前記リレーをオンするようにしたことで、平滑コンデンサへの充電が終了または充電電流が小さくなった時にリレーがオンして、電流制限手段に定常的に電流が流れるのを防止する。

第１０の発明は、電流制限手段と直列接続した電流制限手段保護手段が溶断している場合に表示手段に表示を行うようにしたことで、使用者に容易に故障の原因を知らせることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態おける突入電流防止回路の回路図を示すものである。

図１において、１は交流電源、２は電源スイッチ、３は電流ヒューズ、４はリレーでリレーコイル４−１とリレー接点４−２から構成されている。５はＰＴＣサーミスタ、９は電流ヒューズ、６は整流器、７は平滑コンデンサ、８は負荷回路、１０は平滑コンデンサ電圧検知回路で定電圧ダイオード１０−１と抵抗１０−２および１０−３とトランジスタ１０−４で構成されている。３の電流ヒューズは請求項１の負荷回路保護手段に相当し、４のリレーは請求項１のスイッチング手段に相当し、５のＰＴＣサーミスタは請求項１の電流制限手段に相当する。９の電流ヒューズは請求項１の電流制限手段に相当する。

なお、本発明の第１の実施の形態での交流電源１の電圧をＡＣ１００Ｖ、負荷回路８の負荷を１５００Ｗ、平滑コンデンサ７の容量を１０００μＦ、ＰＴＣサーミスタの常温での抵抗値を５Ωとし、負荷回路８が異常になった場合に交流電源１から負荷回路への電流供給を遮断するための電流ヒューズ３の定格電流を２０Ａとする。なお、ＰＴＣサーミスタ５と直列に接続された電流ヒューズ９は平滑コンデンサ７への充電電流に耐える溶断特性を持っていれば良く、平滑コンデンサ７の容量とＰＴＣサーミスタ５の抵抗値から５Ａとする。

以上のように構成された突入電流防止回路について、以下その動作、作用を説明する。

使用者が電源スイッチ２をオンすると交流電源１は電流ヒューズ３とＰＴＣサーミスタ５と電流ヒューズ９を介して、整流器６により整流され、平滑コンデンサ７に充電電流を供給する。充電電流の最大値は約３０Ａで、時定数は５ｍＳであり、平滑コンデンサ７には約１４０Ｖが充電される。

その平滑コンデンサ７の電圧を平滑コンデンサ電圧検知回路１０が検知する。本実施の形態では定電圧ダイオード１０−１の動作電圧を１２０Ｖに設定し、平滑コンデンサの電圧が所定電圧（約１２０Ｖ）になるとトランジスタ１０−４がオンし、リレーコイル４−１を励磁してリレー接点４−２が閉じる。その後、負荷回路８の動作により負荷が交流電源１に接続される。その結果ＰＴＣサーミスタ５には負荷電流が流れることがなくＰＴＣサーミスタでの電力ロスは発生しない。

なお、電源スイッチ２がオンしている時すなわちリレー接点４−２が閉じている時に負荷回路８に異常が発生し負荷回路８が短絡不良となった場合は、短絡電流が電流ヒューズ３に流れ、電流ヒューズ３が瞬時に溶断するが、電源スイッチ２がオフしている時すなわちリレー接点４−２が閉じていない時に負荷回路８に異常が発生し負荷回路８が短絡不良となった場合、使用者が電源スイッチ２をオンするとＰＴＣサーミスタを介して短絡電流（約３０Ａ）が流れるためにＰＴＣサーミスタ５に直列に接続された電流ヒューズ９が溶断する。また、リレー４が異常となり、リレー接点が正常に閉じない場合にも負荷回路８の消費電流（１５Ａ）により電流ヒューズ９が溶断する。

仮に本発明の第１の実施の形態のような、ＰＴＣサーミスタ５に直列接続された電流制限手段保護手段に相当する電流ヒューズ９がない場合は、負荷回路保護手段に相当する電流ヒューズ３の定格電流が２０Ａのため、３０Ａの短絡電流に対して電流ヒューズ３が瞬時には溶断せず、ＰＴＣサーミスタ５が短絡電流に耐え切れず焼損する可能性があるが、本発明の第１の実施の形態のようにＰＴＣサーミスタ５に直列接続された電流制限手段保護手段に相当する電流ヒューズ９があればそのようは不安全不良を防ぐことができる。また、リレー接点４−２が正常に閉じない場合にも、ＰＴＣサーミスタ５に常時負荷回路８の消費電流（１５Ａ）が流れ、発熱による焼損の可能性があるが、そのような場合にも電流ヒューズ９が溶断し、不安全不良を防ぐことができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態おける突入電流防止回路の回路図を示すものである。

図２において１１は接続時間計測手段で、時間計測手段１１−１と抵抗１１−２および１１−３とトランジスタ１１−４で構成されている。他の構成は第１の実施の形態と同じなので省略する。

以上のように構成された突入電流防止回路について、以下その動作、作用を説明する。

使用者が電源スイッチ２をオンすると交流電源１は電流ヒューズ３とＰＴＣサーミスタ５と電流ヒューズ９を介して、整流器６により整流され、平滑コンデンサ７に充電電流を供給する。充電電流の最大値は約３０Ａで、時定数は５ｍＳであり、平滑コンデンサ７には約１４０Ｖが充電される。

電源スイッチ２がオンされると、時間計測手段１１−１が時間を計測し、所定時間（平滑コンデンサへの充電の時定数が５ｍＳなので十分余裕を取って１００ｍＳとする。）が経過するとトランジスタ１０−４がオンし、リレーコイル４−１を励磁してリレー接点４−２が閉じる。その後、負荷回路８の動作により負荷が交流電源１に接続される。その結果ＰＴＣサーミスタ５には負荷電流が流れることがなくＰＴＣサーミスタでの電力ロスは発生しない。なお、リレー４が異常となり、リレー接点が正常に閉じない場合には負荷回路８の消費電流（１５Ａ）により電流ヒューズ９が溶断する。

なお、本発明の第１の実施の形態および本発明の第２の実施の形態では、負荷回路８が異常時に、交流電源１から負荷回路８への電流供給を遮断するための負荷回路保護手段３として電流ヒューズを使用したが、電流ヒューズの代わりに銅箔パターンで構成してもよい。また、平滑コンデンサ７への充電電流を制限する電流制限手段としてＰＴＣサーミスタ５を使用したが、ＰＴＣサーミスタの代わりに抵抗を使用してもよい。さらには、電流制限手段と直列接続した電流制限手段保護手段として負荷回路保護手段よりも溶断容量の小さい電流ヒューズ９を使用したが、銅箔パターンで構成しても良い。

（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態おける突入電流防止回路の回路図を示すものである。

図３において、１２は第１の交流電圧検知手段、１３は第２の交流電圧検知手段、１４は異常表示手段である。なお、同じ符号を付与した物は本発明の第１の実施の形態と同じなので省略する。

以上のように構成された突入電流防止回路について、以下その動作、作用を説明する。

使用者が電源スイッチ２をオンすると、平滑コンデンサ７への充電後でリレー４が閉じる前であれば第１の交流電圧検知手段１２と第２の交流電圧検知手段１３のどちらも交流電圧を検知するが、何らかの異常で既に電流制限手段保護手段に相当するＰＴＣサーミスタ５が溶断していた場合は、第１の交流電圧検知手段１２は交流電圧を検知するが、第２の交流電圧検知手段１３は交流電圧を検知できない。異常表示手段１４はこの異常を検知して、エラー表示を行う。この結果、使用者は電流制限手段保護手段が溶断していることを知ることができる。

以上のように、本発明にかかる突入電流防止回路は、本発明は平滑コンデンサを使用する直流電源に利用できる技術である。

本発明の実施の形態１における突入電流防止回路の回路図 本発明の実施の形態２における突入電流防止回路の回路図 本発明の実施の形態３における突入電流防止回路の回路図 従来の突入電流防止回路の回路図

符号の説明

１ 交流電源
３ 電流ヒューズ
４ リレー
５ ＰＴＣサーミスタ
７ 平滑コンデンサ
８ 負荷回路

Claims (10)

1. 平滑コンデンサへの充電電流を制限する電流制限手段と、前記電流制限手段と直列接続した電流制限手段保護手段と、前記電流制限手段と前記電流制限手段保護手段の直列回路と並列に接続したスイッチング手段と、前記平滑コンデンサに並列に接続した負荷回路と、前記負荷回路が異常時に、交流電源から負荷回路への電流供給を遮断するための負荷回路保護手段で構成した突入電流防止回路。
2. 負荷回路保護手段を電流ヒューズで構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
3. 負荷回路保護手段を銅箔パターンで構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
4. 電流制限手段をＰＴＣサーミスタで構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
5. 電流制限手段を抵抗で構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
6. 電流制限手段保護手段を負荷回路保護手段よりも溶断容量の小さい電流ヒューズで構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
7. 電流制限手段保護手段を負荷回路保護手段よりも溶断容量の小さい銅箔パターンで構成した請求項１に記載の突入電流防止回路。
8. スイッチング手段をリレーで構成し、平滑コンデンサの電圧が所定電圧以上になると、前記リレーをオンするようにした請求項１に記載の突入電流防止回路。
9. スイッチング手段をリレーで構成し、交流電源への接続時間が所定時間以上になると前記リレーをオンするようにした請求項１に記載の突入電流防止回路。
10. 電流制限手段と直列接続した電流制限手段保護手段が溶断している場合に表示手段に表示を行う請求項１に記載の突入電流防止回路。