JP2008141894A - Rush current preventing circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、突入電流を防止して、回路を保護する突入電流防止回路に関するものである。 The present invention relates to an inrush current prevention circuit that prevents an inrush current and protects the circuit.
従来の突入電流防止回路は、波形平滑用コンデンサを電圧出力部の両端に接続して、出力電圧の波形を平滑化しているほか、その波形平滑用コンデンサや後段の負荷に対する突入電流を防止するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
即ち、電圧入力部と電圧出力部間を結ぶプラス側線路に電流制限用抵抗を直列に挿入するとともに、その電流制限用抵抗と並列にスイッチ素子を接続し、電圧監視回路が電圧入力部に対する電圧の印加が開始される状況下では、そのスイッチ素子を開いて、そのスイッチ素子による電流制限用抵抗のバイパスを解除することにより、突入電流を抑制するようにしている。
一方、電圧出力部の電圧が所定電圧まで上昇すると、電圧監視回路がスイッチ素子を閉じて、電流制限用抵抗をバイパスするようにしている。
In the conventional inrush current prevention circuit, a waveform smoothing capacitor is connected to both ends of the voltage output section to smooth the waveform of the output voltage, and to prevent inrush current to the waveform smoothing capacitor and the subsequent load. (For example, refer to Patent Document 1).
That is, a current limiting resistor is inserted in series on the plus line connecting the voltage input unit and the voltage output unit, and a switch element is connected in parallel with the current limiting resistor, and the voltage monitoring circuit is connected to the voltage input unit. In the situation where the application of is started, the switch element is opened, and the inrush current is suppressed by releasing the bypass of the current limiting resistor by the switch element.
On the other hand, when the voltage of the voltage output unit rises to a predetermined voltage, the voltage monitoring circuit closes the switch element and bypasses the current limiting resistor.
従来の突入電流防止回路は以上のように構成されているので、電圧入力部に対する電圧の印加が開始される状況下で発生する突入電流を抑制することができる。しかし、電圧出力部の電圧が所定電圧まで上昇して、電流制限用抵抗をバイパスするようにしてから、電圧サージが発生すると、その電圧サージによる過電流によって波形平滑用コンデンサなどが破壊される恐れがあるなどの課題があった。
なお、突入電流を防止する回路のほかに、別途、サージ保護回路を搭載すれば、電圧サージを抑制することができるが、部品点数が大きく増加して、回路規模が増大することになる。
Since the conventional inrush current prevention circuit is configured as described above, it is possible to suppress the inrush current generated under the situation where the application of the voltage to the voltage input unit is started. However, if a voltage surge occurs after the voltage of the voltage output section rises to a predetermined voltage and bypasses the current limiting resistor, the waveform smoothing capacitor may be destroyed by the overcurrent caused by the voltage surge. There were issues such as.
If a surge protection circuit is separately provided in addition to the circuit for preventing the inrush current, the voltage surge can be suppressed, but the number of parts is greatly increased and the circuit scale is increased.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、電圧サージを抑制することができる突入電流防止回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain an inrush current prevention circuit capable of suppressing a voltage surge without separately mounting a special surge protection circuit.
この発明に係る突入電流防止回路は、電圧入力部に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出する電圧サージ検出手段を設け、電圧抑制手段が電圧サージ検出手段により電圧サージの流入が検出されると、バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、バイパス回路による電流制限用抵抗のバイパスを解除するようにしたものである。 The inrush current prevention circuit according to the present invention is provided with a voltage surge detecting means for monitoring the voltage applied to the voltage input section and detecting the inflow of the voltage surge, and the voltage suppressing means is inflow of the voltage surge by the voltage surge detecting means. Is detected, the switch element in the bypass circuit is opened, and the bypass of the current limiting resistor by the bypass circuit is released.
この発明によれば、電圧入力部に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出する電圧サージ検出手段を設け、電圧抑制手段が電圧サージ検出手段により電圧サージの流入が検出されると、バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、バイパス回路による電流制限用抵抗のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用される電圧抑制手段を用いて、電圧サージを抑制することができる効果がある。 According to the present invention, the voltage applied to the voltage input unit is monitored and the voltage surge detecting means for detecting the inflow of the voltage surge is provided, and the voltage suppressing means detects the inflow of the voltage surge by the voltage surge detecting means. Since the switch element in the bypass circuit is opened and the bypass of the current limiting resistor by the bypass circuit is released, it can be used to suppress inrush current without installing a special surge protection circuit. There is an effect that a voltage surge can be suppressed by using the voltage suppression means.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による突入電流防止回路を示す構成図であり、図2はこの発明の実施の形態1による突入電流防止回路が実装されるDC電源装置を示す構成図である。
図において、発電機1は例えば航空機等に搭載されて3相交流を発電する装置である。一般的に、航空機に搭載される発電機1が発電する3相交流は電圧変動が大きくなり、電圧値が約140V〜420Vの範囲で変動する。
整流器2は発電機1により発電された3相交流を全波整流して、直流電圧を出力する装置である。
突入電流防止回路3は図1の突入電流防止回路であり、突入電流や電圧サージなどを抑制して、コンデンサバンク4や負荷5(あるいは、DC/DCコンバータ)などを保護する装置である。
コンデンサバンク4は突入電流防止回路3から出力された直流電圧の波形を平滑化する波形平滑用コンデンサである。
FIG. 1 is a block diagram showing an inrush current preventing circuit according to
In the figure, a
The
The inrush
The
電圧入力部11は前段の整流器2から出力された直流電圧Vinを入力する入力部位である。
電圧出力部12は直流電圧Voutを負荷5に出力する出力部位である。
なお、電圧入力部11と電圧出力部12の間は、直流電圧Vinの+側が印加されるプラス側線路13と、直流電圧Vinの−側が印加されるマイナス側線路14とで結ばれている。
The
The
The
電流制限用抵抗15は電圧入力部11と電圧出力部12間を結ぶプラス側線路13に直列に挿入されている抵抗素子である。
バイパス回路16は電流制限用抵抗15と並列に接続されており、例えばトランジスタやFETなどのスイッチ素子17と、バイアス抵抗18,19とから構成されている。
分圧抵抗20は一端がプラス側線路13と接続され、他端が分圧抵抗21と接続されている抵抗値R1の抵抗素子である。
分圧抵抗21は一端が分圧抵抗20と接続され、他端がマイナス側線路14と接続されている抵抗値R2の抵抗素子である。
シャントレギュレータ22は基準電圧Vrefを生成する素子である。
The current limiting
The
The
The
The
微分回路23は抵抗24、コンデンサ25及び抵抗26の直列回路であり、電圧入力部11の両端に接続されている。
抵抗27は一端がプラス側線路13と接続され、他端がスイッチ素子28のベース端子と接続されている抵抗素子である。
スイッチ素子28はベース端子が微分回路23のコンデンサ25及び抵抗27と接続されており、ベース端子に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出するとともに、過電圧の印加を検出する。
なお、微分回路23及びスイッチ素子28から電圧サージ検出手段が構成されている。また、抵抗26,27及びスイッチ素子28から過電圧検出手段が構成されている。
The
The
The
The
スイッチ素子29は電圧入力部11に対する直流電圧Vinの印加が開始される状況下では、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除し、電圧出力部12から出力される直流電圧Voutが所定電圧V2まで上昇すると、バイパス回路16内のスイッチ素子17を閉じる処理を実施する。
また、スイッチ素子29はスイッチ素子28により電圧サージの流入又は過電圧の印加が検出されると、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除する。
なお、抵抗20,21、シャントレギュレータ22及びスイッチ素子29から電圧抑制手段が構成されている。
図3は直流電圧Vinと直流電圧Voutの波形を示す説明図である。
The
When the
The
FIG. 3 is an explanatory diagram showing waveforms of the DC voltage Vin and the DC voltage Vout.
次に動作について説明する。
電圧入力部11に対する直流電圧Vinの印加が開始される状況下では、起動時の突入電流を抑制して、コンデンサバンク4や負荷5などを保護するため、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除する。
即ち、スイッチ素子29は、図3に示すように、電圧出力部12から出力される直流電圧Voutが、起動時の0Vから所定電圧V2に上昇するまでの間、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除する。
Next, the operation will be described.
In a situation where application of the DC voltage Vin to the
That is, as shown in FIG. 3, the
これにより、起動時に発生する突入電流が電流制限用抵抗15を導通することになるので、突入電流が抑制される。
ここで、所定電圧V2は、下記に示すように、分圧抵抗20,21の抵抗値R1,R2と、シャントレギュレータ22により生成される基準電圧Vrefと、スイッチ素子29のベース・エミッタ間の電圧VBEとから設定される電圧である。
V2=(Vref+VBE)×(R1+R2)/R2
As a result, the inrush current generated at the time of starting causes the current limiting
Here, the predetermined voltage V2 includes resistance values R1 and R2 of the
V2 = (Vref + VBE ) * (R1 + R2) / R2
スイッチ素子29は、図3に示すように、電圧出力部12から出力される直流電圧Voutが上昇して所定電圧V2に到達すると、起動時の突入電流を抑制する必要がないので、自己のスイッチ状態を閉状態にすることにより、バイパス回路16内のスイッチ素子17を閉じて、バイパス回路16が電流制限用抵抗15をバイパスするようにする。
これにより、プラス側線路13に流れる電流は、電流制限用抵抗15を導通せず、バイパス回路16を導通するようになり、その電流は抑制されない。
As shown in FIG. 3, when the DC voltage Vout output from the
Thereby, the current flowing through the plus-
その後、バイパス回路16が電流制限用抵抗15をバイパスしているとき、図3に示すように、電圧サージの流入が発生して、電圧入力部11に対する直流電圧Vinが瞬時に変化すると、微分回路23が直流電圧Vinにおける瞬時の変化を検出し、その変化を表す電圧(コンデンサ25と抵抗26間の電圧)をスイッチ素子28のベース端子に印加する。
スイッチ素子28は、自己のベース端子に印加される電圧を監視して、その電圧が瞬時に変化すると、電圧サージの流入を検出して、自己のスイッチ状態を閉状態にする。
Thereafter, when the
The
スイッチ素子29は、スイッチ素子28が電圧サージの流入を検出してスイッチ状態が閉状態になると、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除する。
これにより、電圧サージの流入による過電流が電流制限用抵抗15を導通することになるので、過電流が抑制される。
When the
As a result, the overcurrent caused by the inflow of the voltage surge causes the current limiting
また、バイパス回路16が電流制限用抵抗15をバイパスしているとき、図3に示すように、電圧入力部11に対する過電圧の印加が発生すると、抵抗27を介して、その過電圧を表す電圧がスイッチ素子28のベース端子に印加される。
スイッチ素子28は、自己のベース端子に印加される電圧を監視して、その電圧が過電圧を表す電圧であれば、電圧入力部11に対する過電圧の印加を検出して、自己のスイッチ状態を閉状態にする。
When the
The
スイッチ素子29は、スイッチ素子28が過電圧の印加を検出してスイッチ状態が閉状態になると、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除する。
これにより、過電圧の印加による過電流が電流制限用抵抗15を導通することになるので、過電流が抑制される。
When the
Thereby, since the overcurrent due to the application of the overvoltage causes the current limiting
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、電圧入力部11に印加される直流電圧Vinを監視して、電圧サージの流入を検出すると、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用されるスイッチ素子29を用いて、電圧サージを抑制することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the first embodiment, when the DC voltage Vin applied to the
また、この実施の形態1によれば、電圧入力部11に印加される直流電圧Vinを監視して、過電圧の印加を検出すると、バイパス回路16内のスイッチ素子17を強制的に開いて、バイパス回路16による電流制限用抵抗15のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用されるスイッチ素子29を用いて、過電圧を抑制することができる効果を奏する。
Further, according to the first embodiment, when the DC voltage Vin applied to the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、抵抗24,26とコンデンサ25の直列回路からなる微分回路23を電圧入力部11の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成するものについて示したが、図4に示すように、抵抗24,26とコイル30の直列回路からなる微分回路23を電圧入力部11の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成するようにしてもよく、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
In the first embodiment, the voltage surge detecting means is shown by connecting the differentiating
1 発電機、2 整流器、3 突入電流防止回路、4 コンデンサバンク、5 負荷、11 電圧入力部、12 電圧出力部、13 プラス側線路、14 マイナス側線路、15 電流制限用抵抗、16 バイパス回路、17 スイッチ素子、18,19 バイアス抵抗、20,21 分圧抵抗(電圧抑制手段)、22 シャントレギュレータ(電圧抑制手段)、23 微分回路(電圧サージ検出手段)、24 抵抗、25 コンデンサ、26 抵抗(過電圧検出手段)、27 抵抗(過電圧検出手段)、28 スイッチ素子(電圧サージ検出手段、過電圧検出手段)、29 スイッチ素子(電圧抑制手段)、30 コイル。
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