JP2007324843A - Rush current suppression circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は突入電流抑止回路に関し、例えば、電源オン時の負荷回路への突入電流の抑止機能により負荷回路の立上げが遅れることを防止しようとしたものである。 The present invention relates to an inrush current suppression circuit, for example, an attempt to prevent delay of start-up of a load circuit by an inrush current suppression function to a load circuit when a power source is turned on.
従来、電源スイッチのオンや、負荷回路を有する電子回路カードなどの挿入により、電源供給が開始された際の負荷回路への大きな突入電流を抑止するため、突入電流抑止回路が設けられている(特許文献1参照)。 Conventionally, an inrush current suppression circuit has been provided to suppress a large inrush current to the load circuit when power supply is started by turning on the power switch or inserting an electronic circuit card having a load circuit ( Patent Document 1).
従来の突入電流抑止回路は、概ね、図4に示すような構成であった。すなわち、オンボード電源(OBP)などの直流電源1及び負荷回路2の電源供給ライン上に過電流防止のための抵抗3が設けられ、負荷回路2への供給電圧を監視する電圧監視回路4が、供給電圧が所望電圧になったことを検出することにより、半導体スイッチ5をオンさせて抵抗3を短絡させ、電源供給が開始された直後の突入電流を抑止しながら、電源供給を立ち上げるものであった。
ところで、今日、負荷回路2は多くのICチップを含むことが多く、ICチップの動作電圧も、3.3V、2.5V、1.8V、1.2Vなどのようにかなり低くなり、定常動作時では抵抗消費電力化が計られているものとなっている。一方、負荷回路2(ICチップ群)は、その電源立上げ時には電流容量が大きく、急峻な電源立上げが要求されてきている。
By the way, the
しかしながら、電源の安定供給のために、図4に示すような構成の突入電流抑止回路が設けられており、また、負荷回路2内にも、供給電源安定化のためにバイパスコンデンサを含むレギュレータが設けられていたりするため、突入電流の抑止を行うと、負荷回路2(例えばICチップ)の立上げ時に必要な電流を供給できずに、立上げ不良を引き起こす可能性がある。
However, an inrush current suppression circuit configured as shown in FIG. 4 is provided for stable power supply, and a regulator including a bypass capacitor is provided in the
これを回避するため、直流電源として、パワーが高いものを適用し、立上げを速めることも考えられるが、定常動作時に必要な能力を考えると、直流電源として過度の能力のものを適用していることになる。 In order to avoid this, it is conceivable to use a DC power supply with high power and speed up the startup, but considering the capacity required during steady operation, use a DC power supply with excessive capacity. Will be.
そのため、電源の定格電流を抑えつつ、負荷回路の速やかな立上げに必要な電流を供給できる突入電流抑止回路が望まれている。 Therefore, there is a demand for an inrush current suppression circuit that can supply a current necessary for prompt start-up of the load circuit while suppressing the rated current of the power source.
かかる課題を解決するため、本発明は、電源オン時の負荷回路への突入電流を抑止する突入電流抑止回路において、(1)上記電源及び上記負荷回路間を初期状態においては切断しておき、オン制御信号が与えられたときに、上記電源及び上記負荷回路間を接続する負荷接続スイッチと、(2)上記負荷接続スイッチより上記電源側に設けられ、上記電源からの立上り時の供給電流によって充電されるコンデンサと、(3)上記コンデンサの両端電圧を監視し、所定電圧に達したときに、上記負荷接続スイッチにオン制御信号を与える負荷接続制御用電圧監視回路と、(4)上記負荷接続スイッチがオンして上記負荷回路に供給される電流を制限する制限抵抗と、(5)上記負荷回路の両端電圧を監視し、上記負荷回路の立上りの終了を検出する立上り終了検出用電圧監視回路と、(6)上記負荷回路の立上りの終了が検出されたとき、上記制限抵抗を短絡させる抵抗短絡スイッチとを有することを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides an inrush current suppression circuit that suppresses an inrush current to a load circuit when the power is turned on. (1) The power supply and the load circuit are disconnected in an initial state. A load connection switch for connecting the power supply and the load circuit when an ON control signal is given; and (2) provided on the power supply side from the load connection switch, and by a supply current at the time of rising from the power supply A capacitor to be charged; (3) a voltage monitoring circuit for controlling load connection that monitors an end-to-end voltage of the capacitor and gives an ON control signal to the load connection switch when a predetermined voltage is reached; and (4) the load A limiting resistor that limits the current supplied to the load circuit when the connection switch is turned on, and (5) monitors the voltage across the load circuit and detects the end of the rise of the load circuit. That the rising end detecting voltage monitoring circuit (6) when the rise of the load circuit termination is detected; and a resistor short-circuiting switch for short-circuiting the limiting resistor.
本発明の突入電流抑止回路によれば、電源からの出力電流によりコンデンサを充電させ、コンデンサが所定の充電状態になったときから、負荷回路に、電源からの出力電流とコンデンサの放電電流との合成電流を供給して負荷回路を立ち上げるようにしたので、電源の定格電流を抑えつつ、負荷回路の速やかな立上げに必要な電流を供給することができる。 According to the inrush current suppression circuit of the present invention, the capacitor is charged by the output current from the power source, and when the capacitor is in a predetermined charging state, the load circuit outputs the output current from the power source and the discharge current of the capacitor. Since the combined circuit is supplied to start up the load circuit, it is possible to supply the current necessary for the rapid startup of the load circuit while suppressing the rated current of the power supply.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による突入電流抑止回路の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of an inrush current suppression circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態の突入電流抑止回路の構成を示すブロック図である。図1において、第1の実施形態の突入電流抑止回路10も、直流電源1及び負荷回路2間に介挿されているものである。第1の実施形態の突入電流抑止回路10、直流電源1及び負荷回路2は、例えば、同一のプリント配線基板上に搭載されているものである。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an inrush current suppression circuit according to the first embodiment. In FIG. 1, the inrush
直流電源1は、いわゆるオンボード電源(OBP)であり、AC/DCコンバータであっても良く、DC/DCコンバータであっても良く、各種の電池を利用したものであっても良い。直流電源1のオンは、電源スイッチのオン操作によるものであっても良く、直流電源1を搭載したプリント配線基板への電源供給が上位基板の制御によって開始されたことによるものであっても良く、直流電源1を搭載したプリント配線基板が上位基板に挿入されたことによるものであっても良い。
The
負荷回路2は、直流電源1から電源の供給を受けるものであり、例えば、低消費電力のICチップを含んでいるものである。
The
第1の実施形態の突入電流抑止回路10は、直流電源1側から順に、第1の突入電流抑止回路部11、大容量コンデンサ12、負荷接続制御回路部13、第2の突入電流抑止回路部14及び立上げ終了検出用電圧監視回路部15を有する。
The inrush
第1の突入電流抑止回路部11は、高電位側電源供給ラインLHに直列に介挿された抵抗11aと、この抵抗11aに並列に接続された、FETスイッチなどでなる半導体スイッチ(半導体スイッチ以外のスイッチを適用しても良い;他の位置の半導体スイッチも同様)11bでなる。半導体スイッチ11bは常時はオフであり、立上げ終了検出用電圧監視回路部15が、負荷回路2への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出した以降、オン制御され、抵抗11aを短絡するものである。
The first inrush current
大容量コンデンサ12は、例えば、電源断時の緊急バックアップ用として設けられているものを利用している。一般的には、電源断時の緊急バックアップ用の大容量コンデンサは、電源断時に、電源に代わって、電源供給を行うように積極的に放電動作するように接続されているものであるが、この第1の実施形態の場合、第1の突入電流抑止回路部11及び負荷接続制御回路部13間に設けられている。大容量コンデンサ12は、後述する負荷接続制御回路部13の半導体スイッチ13aがオフしているときには、直流電源1からの電源によって充電されるものである。なお、この第1の実施形態の場合、大容量コンデンサ12は、定常動作時においては、負荷回路2への電源電圧の安定化に寄与している。
As the large-
負荷接続制御回路部13は、高電位側電源供給ラインLHに直列に介挿されたFETスイッチなどでなる半導体スイッチ13aと、大容量コンデンサ12の両端電圧(充電電圧)を監視して半導体スイッチ13aのオンオフを制御する電圧監視回路13bとを有する。半導体スイッチ13aは、オフ時に、直流電源1及び負荷回路2間を切断させ、オン時に、直流電源1及び負荷回路2間を接続させるものである。電圧監視回路13bは、大容量コンデンサ12の両端電圧が閾値電圧より小さいときに半導体スイッチ13aをオフさせ、大容量コンデンサ12の両端電圧が閾値電圧以上のときに半導体スイッチ13aをオンさせるものである。
The load connection
第2の突入電流抑止回路部14は、高電位側電源供給ラインLHに直列に介挿された抵抗14aと、この抵抗14aに並列に接続された、FETスイッチなどでなる半導体スイッチ14bでなる。半導体スイッチ14bは常時はオフであり、立上げ終了検出用電圧監視回路部15が、負荷回路2への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出した以降、オン制御され、抵抗14aを短絡するものである。
The second inrush current
第2の突入電流抑止回路部14の抵抗14aは、突入電流の抑止という機能に加え、負荷接続制御回路部13の半導体スイッチ13aを保護するという機能をも果たしている。突入電流の抑止という機能を抵抗11aが主に担い、抵抗14aは、半導体スイッチ13aの保護機能を果たす程度の小さな抵抗値のものであっても良い。例えば、負荷回路2に求められる立上げ要求時間を考慮して、抵抗14aの抵抗値を定め、その値から決定される最大電流値を元に、半導体スイッチ13aの具体的な種類を定める。
The
立上げ終了検出用電圧監視回路部15は、負荷回路2への供給電圧を監視し、負荷回路2への供給電圧が十分に立ち上がったことを検出したときには、半導体スイッチ11b及び14bをオンさせる制御信号を出力するものである。
The start-up detection voltage
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態の突入電流抑止回路10の動作を説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the inrush
直流電源1からの電源供給が開始する前の初期状態においては、突入電流抑止回路10内の全ての半導体スイッチ11b、13a及び14bは、オフ(開放)状態になっている。
In the initial state before the power supply from the
この初期状態において、直流電源1が投入されると(電源供給を開始すると)、第1の突入電流抑止回路部11を介して、大容量コンデンサ12に充電電流が流れ、大容量コンデンサ12が充電され、大容量コンデンサ12の両端電圧は徐々に上昇していく。このような充電時には、半導体スイッチ13aがオフであるので、負荷回路2への電源供給はなされていない。
In this initial state, when the
負荷接続制御回路部13の電圧監視回路13bは、大容量コンデンサ12の両端電圧(チャージ状態)を監視しており、安定電圧を確保し得る両端電圧になると、半導体スイッチ13aをオン(閉成)させる。この半導体スイッチ13aのオンにより、第2の突入電流抑止回路部14を介して、負荷回路2へ急速な電源供給が行われる。このような負荷回路2への立上り時の電源供給においては、制限抵抗11a及び14aが機能して突入電流を抑止すると共に、制限抵抗14aの機能により、半導体スイッチ13aの破壊を未然に防止できる。
The
負荷回路2への立上り時の電源供給状態では、立上げ終了検出用電圧監視回路部15が、負荷回路2への十分な電源供給状態になることを監視(電圧監視)しており、十分な電源供給状態になったことを検出すると、半導体スイッチ11b及び14bをオンし、制限抵抗11a及び14aを短絡して、突入電流の制限を解除し、定常状態に入る。
In the power supply state at the time of start-up to the
(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態の突入電流抑止回路によれば、負荷回路2から見ると、電源供給の開始時点は、直流電源1が電源供給を開始した時点ではなく、半導体スイッチ13aがオンしたときであり、しかも、そのときの供給電流は、概ね直流電源1の出力電流と大容量コンデンサ12の放電電流の合成電流であるので、直流電源1の出力電流(定格電流)を増大させることなく、負荷回路2に十分な立上げ電流を供給でき、負荷回路2を速やかに立ち上げることができる。
(A-3) Effects of the First Embodiment According to the inrush current suppression circuit of the first embodiment, when viewed from the
図2は、かかる効果の説明図である。今、制限抵抗11aを流れる直流電源1の出力電流(定格電流)をi1、大容量コンデンサ12の放電電流i2とする。図4に示すような従来回路の場合であれば、立上げ時には、負荷回路には電流(定格電流)i1だけが供給され、そのため、図2の直線L1のように、所定電圧VREFに向かって緩やかに立ち上がる。一方、第1の実施形態の場合、立上げ時には、直流電源1の出力電流(定格電流)をi1と大容量コンデンサ12の放電電流i2との和が供給電流となり、図2の直線L2のように、所定電圧VREFに向かって速やかに立ち上がる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of this effect. Now, let the output current (rated current) of the
これにより、負荷回路2が立上げ不良を起こすようなことを回避することができる。
Thereby, it is possible to prevent the
(B)第2の実施形態
次に、本発明による突入電流抑止回路の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the inrush current suppression circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、第2の実施形態の突入電流抑止回路10Aの構成を示すブロック図であり、第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the inrush
第2の実施形態の突入電流抑止回路10Aは、直流電源1が複数(図3は2個の例)の負荷回路2−1、2−2に電源供給を行う場合のものである。各負荷回路2−1、2−2に対応付けて、大容量コンデンサ12−1、12−2、負荷接続制御回路部13−1、13−2、第2の突入電流抑止回路部14−1、14−2及び立上げ終了検出用電圧監視回路部15−1、15−2が設けられているが、第1の突入電流抑止回路部11は、両負荷回路2−1、2−2に共通なものとなっている。
The inrush
第1の突入電流抑止回路部11の半導体スイッチ11bは、立上げ終了検出用電圧監視回路部15−1及び15−2のうちの検出が遅い方の出力によって、オン制御されるようになされている。
The
第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様な効果を奏することができると共に、直流電源の供給先の負荷回路が複数あっても対応できるという効果をも奏する。 According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the effect that it is possible to cope with a plurality of load circuits to which the DC power supply is supplied can also be achieved.
(C)他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態について言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
(C) Other Embodiments In the description of each of the above embodiments, various modified embodiments have been referred to, but further modified embodiments as exemplified below can be given.
上記各実施形態においては、第2の突入電流抑止回路部14、14−1、14−2を設けたものを示したが、負荷接続制御回路部における半導体スイッチ13a、13a−1、13a−2の耐性によっては、第2の突入電流抑止回路部を省略しても良い。また、第2の突入電流抑止回路部14、14−1、14−2を残し、第1の突入電流抑止回路部11を省略するようにしても良い。この場合、第2の突入電流抑止回路部14、14−1、14−2の制限抵抗の値を突入電流の抑止を考慮して大きくすることができる。
In each of the above embodiments, the second inrush current
また、上記各実施形態においては、定常状態においても大容量コンデンサ12、12−1、12−2を機能させるものを示したが、立上り終了時には、大容量コンデンサ12、12−1、12−2を切り離すようにしても良い。
Further, in each of the above embodiments, the
さらに、上記各実施形態においては、大容量コンデンサ12、12−1、12−2への充電電流は第1の突入電流抑止回路部11を経由するものであったが、第1の突入電流抑止回路部11より電源1側に大容量コンデンサ12、12−1、12−2を設けるようにしても良い。
Further, in each of the above embodiments, the charging current to the large-
さらにまた、上記各実施形態においては、負荷回路を初期状態で切り離しておく半導体スイッチを高電位側電源供給ラインLHに設けたものを示したが、低電位側電源供給ラインLLに設けても良く、両ラインLH及びLLに設けるようにしても良い。制限抵抗についても、同様な変形例を挙げることができる。 Further, in each of the above embodiments, the semiconductor switch for disconnecting the load circuit in the initial state is provided in the high potential side power supply line LH. However, it may be provided in the low potential side power supply line LL. Alternatively, both lines LH and LL may be provided. A similar modification can be given for the limiting resistance.
1…直流電源、2、2−1、2−2…負荷回路、10、10A…突入電流抑止回路、11…第1の突入電流抑止回路部、12、12−1、12−2…大容量コンデンサ、13、13−1、13−2…負荷接続制御回路部、14、14−1、14−2…第2の突入電流抑止回路部、15、15−1、15−2…立上げ終了検出用電圧監視回路部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記電源及び上記負荷回路間を初期状態においては切断しておき、オン制御信号が与えられたときに、上記電源及び上記負荷回路間を接続する負荷接続スイッチと、
上記負荷接続スイッチより上記電源側に設けられ、上記電源からの立上り時の供給電流によって充電されるコンデンサと、
上記コンデンサの両端電圧を監視し、所定電圧に達したときに、上記負荷接続スイッチにオン制御信号を与える負荷接続制御用電圧監視回路と、
上記負荷接続スイッチがオンして上記負荷回路に供給される電流を制限する制限抵抗と、
上記負荷回路の両端電圧を監視し、上記負荷回路の立上りの終了を検出する立上り終了検出用電圧監視回路と、
上記負荷回路の立上りの終了が検出されたとき、上記制限抵抗を短絡させる抵抗短絡スイッチと
を有することを特徴とする突入電流抑止回路。 In the inrush current suppression circuit that suppresses the inrush current to the load circuit when the power is turned on,
A load connection switch that disconnects the power supply and the load circuit in an initial state and connects the power supply and the load circuit when an ON control signal is given;
A capacitor provided on the power supply side from the load connection switch and charged by a supply current at the time of rising from the power supply;
A voltage monitoring circuit for load connection control that monitors the voltage across the capacitor and gives an on control signal to the load connection switch when a predetermined voltage is reached;
A limiting resistor that limits the current supplied to the load circuit by turning on the load connection switch;
A voltage monitoring circuit for detecting the end of rising, which monitors the voltage across the load circuit and detects the end of rising of the load circuit;
And a resistance short-circuit switch for short-circuiting the limiting resistor when the end of rising of the load circuit is detected.
Two sets of the limiting resistor and the resistance short-circuit switch are provided, one set is provided on the power supply side from the load connection switch, and the other set is provided on the load circuit side from the load connection switch. The inrush current suppression circuit according to claim 1, wherein:
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