JP2009232484A - Rush current suppression circuit and capacitor input type power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサインプット型電源装置における平滑用のコンデンサへの充電電流を抑制する突入電流抑制回路、およびこの突入電流抑制回路を有するコンデンサインプット型電源装置に関するものである。 The present invention relates to an inrush current suppression circuit that suppresses a charging current to a smoothing capacitor in a capacitor input type power supply device, and a capacitor input type power supply device having the inrush current suppression circuit.
この種の突入電流抑制回路として、下記特許文献1に開示された突入電流抑制回路が知られている。この突入電流抑制回路は、交流電圧を整流する整流器とその整流電圧を平滑する平滑用コンデンサとから成るコンデンサインプット形整流回路における平滑用コンデンサへの充電主電路に直列に挿入された限流抵抗と、この限流抵抗に並列に接続されて所定の条件下で閉路する限流抵抗の短絡手段と、整流器の出力電圧に比して所定の一定電圧だけ常に小となされた参照電圧を出力する参照電圧形成手段と、この参照電圧と平滑用コンデンサの端子電圧とを比較する電圧比較手段とを備え、平滑用コンデンサの端子電圧が参照電圧以上となった場合における電圧比較手段の出力信号を以て短絡手段の閉路指令信号となすように構成されている。
As this type of inrush current suppression circuit, an inrush current suppression circuit disclosed in
具体的には、この突入電流抑制回路51では、図3に示すように、平滑用コンデンサ52に対する充電が進むにつれて、平滑用コンデンサ52の端子電圧Vcaが整流器56の出力電圧Vreに近づくことを利用して、端子電圧Vcaを抵抗R3,R4で分圧して得た電圧Vcが、抵抗R1,R2と定電圧ダイオードZDとの図示順序による直列接続によって出力電圧Vreから得られた参照電圧Vbより大となったことを検出する比較器53の出力信号でリレー54を励磁してその接点54aを閉路状態にし、これによって限流抵抗55を短絡させる。これにより、この突入電流抑制回路51によれば、抵抗短絡時の整流器56の出力電圧Vreと平滑用コンデンサ52の端子電圧Vcaとの電圧差を、常に定電圧ダイオードZDの指定する一定値となすことができ、限流抵抗55の短絡に伴う平滑用コンデンサの充電電流変動分の一定化が図られている。
ところで、例えば突入電流抑制回路を使用する電源装置の構造上の理由により、整流器56の前段側(交流側)に限流抵抗55を配設したいという要請もある。しかしながら、この突入電流抑制回路では、上記したように、整流器56の出力ラインに限流抵抗55を配置して、この限流抵抗55の一端側の電圧である平滑用コンデンサ52の端子電圧Vcaが他端側の電圧である整流器56の出力電圧Vreに近づくことを利用することで、限流抵抗55を短絡するリレー54の動作を制御している。したがって、この突入電流抑制回路では、整流器56の出力ラインに限流抵抗55を配置することが必須の構成となっているため、この突入電流抑制回路には上記の要請に対応できないという問題点が存在している。
By the way, for example, due to the structure of a power supply device using an inrush current suppression circuit, there is a demand to arrange a current limiting
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、整流器の前段側(交流側)に電流抑制用の抵抗を配置し得る突入電流抑制回路およびコンデンサインプット型電源装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides an inrush current suppression circuit and a capacitor input type power supply device in which a current suppression resistor can be arranged on the front stage side (AC side) of the rectifier. Main purpose.
上記目的を達成すべく本発明に係る突入電流抑制回路は、コンデンサインプット型電源装置における平滑用のコンデンサへの電流を抑制する抑制抵抗と、当該抑制抵抗に並列に接続されたスイッチ部と、発光ダイオードが前記抑制抵抗に対して並列に接続されると共に当該発光ダイオードに電流が流れているときにフォトトランジスタがオン状態に移行する交流入力型フォトカプラと、前記フォトトランジスタが予め決められた基準時間以上オフ状態が継続しているときに前記スイッチ部をオン状態に制御して前記抑制抵抗を短絡する制御回路とを備えている。 In order to achieve the above object, an inrush current suppression circuit according to the present invention includes a suppression resistor that suppresses a current to a smoothing capacitor in a capacitor input type power supply device, a switch unit connected in parallel to the suppression resistor, and light emission An AC input type photocoupler in which a diode is connected in parallel to the suppression resistor and a phototransistor is turned on when a current flows through the light emitting diode, and a reference time in which the phototransistor is determined in advance And a control circuit that controls the switch unit to an on state when the off state continues to short-circuit the suppression resistor.
また、本発明に係るコンデンサインプット型電源装置は、突入電流抑制回路と、交流ラインに供給される交流電圧を脈流電圧に変換して出力する整流器と、当該脈流電圧を平滑するコンデンサとを備えている。 Further, a capacitor input type power supply device according to the present invention includes an inrush current suppression circuit, a rectifier that converts an AC voltage supplied to an AC line into a pulsating voltage, and a capacitor that smoothes the pulsating voltage. I have.
また、請求項3に係るコンデンサインプット型電源装置は、請求項2記載のコンデンサインプット型電源装置において、前記突入電流抑制回路は、前記交流ラインに介装されている。
The capacitor input type power supply device according to claim 3 is the capacitor input type power supply device according to
本発明に係る突入電流抑制回路およびコンデンサインプット型電源装置では、発光ダイオードが抑制抵抗に対して並列に接続されると共に発光ダイオードに電流が流れているときにフォトトランジスタがオン状態に移行する交流入力型フォトカプラを使用している。したがって、この突入電流抑制回路およびコンデンサインプット型電源装置によれば、交流ラインに突入電流抑制回路が介装される構成においても、投入直後において交流ラインに流れる電流をこの抑制抵抗で抑制して突入電流の発生を回避し、かつ交流ラインを流れる電流が小さくなって突入電流の発生のおそれがなくなったときにはスイッチ部をオン状態に制御して抑制抵抗を短絡させることによって抑制抵抗での損失の発生を回避しつつコンデンサへの電流の供給を続行することができる。 In the inrush current suppression circuit and the capacitor input type power supply device according to the present invention, the light-emitting diode is connected in parallel to the suppression resistor, and the phototransistor is turned on when a current flows through the light-emitting diode. A type photocoupler is used. Therefore, according to the inrush current suppression circuit and the capacitor input type power supply device, even in a configuration in which the inrush current suppression circuit is interposed in the AC line, the current flowing in the AC line immediately after the input is suppressed by the suppression resistor. When the current flowing through the AC line is reduced and there is no risk of inrush current generation, the switch part is turned on and the suppression resistor is short-circuited to generate loss at the suppression resistor. Thus, it is possible to continue supplying the current to the capacitor.
以下、本発明に係る突入電流抑制回路およびコンデンサインプット型電源装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 The best mode of an inrush current suppression circuit and a capacitor input type power supply device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
最初に、突入電流抑制回路1の構成について、図面を参照して説明する。突入電流抑制回路1は、図1に示すように、抑制抵抗2、リレー3、交流入力型フォトカプラ4(以下、「フォトカプラ4」ともいう)、フォトカプラ4の発光ダイオード4aを流れる順電流の電流値を規定するための抵抗5、プルアップ抵抗6および制御回路7を備え、一例としてコンデンサインプット型電源装置11(以下、「電源装置11」ともいう)の整流・平滑部12に組み込まれている。
First, the configuration of the inrush
次に、電源装置11の整流・平滑部12の概要について説明する。電源装置11の整流・平滑部12は、一例として、交流電源21から交流電圧Vacが供給される交流ライン13a,13b(電源供給ライン)、交流ライン13a,13b間に接続されて交流電圧Vacを脈流電圧に変換して(整流して)直流ライン14a,14bに出力する整流器15、交流ライン13a,13bに介装されて交流電圧Vacの整流器15への供給をオン・オフするスイッチ16、および直流ライン14a,14b間に接続されて脈流電圧を平滑することで直流電圧Vccを生成する平滑用のコンデンサ17を備えて構成されている。
Next, an outline of the rectifying /
次いで、突入電流抑制回路1の各構成要素について詳細に説明する。抑制抵抗2は、電源装置11の電源投入直後におけるコンデンサ17への電流の電流値を抑制する(突入電流の発生を回避する)ために、図1に示すように、電源装置11におけるコンデンサ17への電源供給ラインに介装されている。一例として、抑制抵抗2は、電源供給ラインを構成する交流ライン13aに介装されている。リレー3は、接点部3aとコイル部3bとを備え、本発明におけるスイッチ部である接点部3aが抑制抵抗2に並列に接続されている。また、リレー3は、コイル部3bの非通電状態において接点部3aがオフ状態となり、コイル部3bの通電状態において接点部3aがオン状態となるリレーで構成されている。
Next, each component of the inrush
フォトカプラ4は、その発光ダイオード4aが、抵抗5と直列に接続された状態で、抑制抵抗2に並列に接続されている。また、フォトカプラ4は、一例としてそのフォトトランジスタ4bがエミッタ接地されると共に、コレクタ端子がプルアップ抵抗6で直流電圧Vccにプルアップされている。この構成により、フォトカプラ4では、交流ライン13a,13bに流れる電流の電流値が所定値以上となって(具体的には、突入電流が流れて)、抑制抵抗2の両端間電圧Vrが基準値(発光ダイオード4aの順電圧)以上となったときに発光ダイオード4aに電流が流れる。この状態では、発光ダイオード4aが作動して、フォトトランジスタ4bがオン状態に移行する。これにより、フォトトランジスタ4bのコレクタ端子からLowレベルの検出信号S1が出力される。
The
一方、フォトカプラ4は、交流ライン13a,13bに流れる電流の電流値が所定値未満のときには(具体的には、突入電流が流れていないときには)、抑制抵抗2の両端間電圧Vrが基準値未満となるため、発光ダイオード4aに電流が流れない。この状態では、フォトトランジスタ4bはオフ状態となる。これにより、フォトトランジスタ4bのコレクタ端子からHighレベルの検出信号S1が出力される。
On the other hand, in the
制御回路7は、直流電圧Vccの供給を受けて作動して、検出信号S1のレベルに基づいてリレー3を制御する。一例として制御回路7は、フォトトランジスタ4bが予め決められた基準時間Tref以上オフ状態が継続しているときにリレー3を作動させる制御を実行する。本例では、この基準時間Trefは一例として交流電圧Vacの二分の一の周期(T/2)に規定されている。また、制御回路7は、フォトトランジスタ4bがオン状態になったときには、リレー3の作動を停止させる制御を実行する。
The
次に、突入電流抑制回路1および電源装置11の動作について説明する。
Next, operations of the inrush
交流電圧Vacの供給状態において、スイッチ16が投入されると(オフ状態からオン状態に移行されると)、交流ライン13a,13bを介して交流電圧Vacの整流器15への供給が開始され、整流器15は、この交流電圧Vacを整流して直流ライン14a,14bに出力する。これにより、コンデンサ17の充電が開始されて、図2に示すように、直流電圧Vccが次第に上昇する。この場合、直流電圧Vccが交流電圧Vacの波高値に達するまでの期間Taでは、交流ライン13a,13bおよび整流器15を経由してコンデンサ17には、交流電圧Vacの周期Tの二分の一の周期(T/2)で電流が流れるが、抑制抵抗2の存在によってその電流値が抑制される。また、この電流が流れることに起因して、交流ライン13aに介装された抑制抵抗2には、周期Tの二分の一の周期で基準電圧以上の両端間電圧Vrが極性を反転させつつその電圧値を徐々に低下させながら発生する。
When the
この場合、本例では、フォトカプラ4が交流入力型フォトカプラであるため、フォトカプラ4の発光ダイオード4aは、両端間電圧Vrが正極性(抑制抵抗2における整流・平滑部12の入力側の端子の電圧が整流器15側の端子の電圧よりも高い極性)で発生したとき、および負極性(抑制抵抗2における整流器15側の端子の電圧が整流・平滑部12の入力側の端子の電圧よりも高い極性)で発生したときの双方においてオン状態に移行して発光する。また、これに対応して、フォトトランジスタ4bも、両端間電圧Vrが正極性で発生したとき、および負極性で発生したときの双方においてオン状態に移行する。このため、フォトトランジスタ4bは、交流電圧Vacの周期Tの二分の一の周期(T/2)でオン・オフ状態を繰り返す。したがって、両端間電圧Vrの電圧値が徐々に低下することに起因してフォトトランジスタ4bのオフ状態の時間(検出信号S1のHighの期間)が徐々に延びるものの、期間Taでは、フォトトランジスタ4bのオフ状態が基準時間(周期Tの二分の一の時間(T/2))を超えることはなく、制御回路7によるリレー3に対する作動制御は行われない。
In this case, since the
一方、直流電圧Vccが交流電圧Vacの波高値に近い値に達した後(期間Taの経過後)においては、コンデンサ17への電流の供給は続行されるものの、その電流値は小さなものとなるため、抑制抵抗2に発生する両端間電圧Vrは基準電圧未満に維持される。これにより、フォトカプラ4では、発光ダイオード4aに電流が流れない結果、フォトトランジスタ4bは継続してオフ状態に維持される(検出信号S1のレベルがHighレベルに維持される)。このため、制御回路7は、フォトトランジスタ4bがオン状態からオフ状態に移行した最後の時点t1(期間Taの期末)からの経過時間(オフ状態の継続時間)が基準時間Tref(=T/2)に達した時点で、リレー3を作動させて接点部3aをオフ状態からオン状態に移行させる。これにより、抑制抵抗2での損失の発生を回避した状態での交流電源21からコンデンサ17への電流の供給が開始される。また、接点部3aがオン状態となった後には、電源装置11に接続されている負荷への電力供給量が増加して、交流ライン13a,13bに流れる電流が増加したとしても、抑制抵抗2が接点部3aによって短絡されているため、抑制抵抗2の両端間電圧Vrは常に基準電圧未満に維持される。この結果、制御回路7によるリレー3の作動制御が続行されて、抑制抵抗2での損失の発生が継続して回避される。
On the other hand, after the DC voltage Vcc reaches a value close to the peak value of the AC voltage Vac (after the period Ta has elapsed), the current supply to the
このように、この突入電流抑制回路1および電源装置11では、発光ダイオード4aが抑制抵抗2に対して並列に接続されると共に発光ダイオード4aに電流が流れているときにフォトトランジスタ4bがオン状態に移行する交流入力型のフォトカプラ4を使用している。したがって、この突入電流抑制回路1および電源装置11によれば、電源装置11における整流器15の前段側(交流ライン13a,13b)に抑制抵抗2を配設する構成においても、スイッチ16の投入直後において交流ライン13a,13bに流れる電流をこの抑制抵抗2で抑制して突入電流の発生を回避し、かつ交流ライン13a,13bを流れる電流が小さくなって突入電流の発生のおそれがなくなったときにはリレー3の接点部3aで抑制抵抗2を短絡させることによって抑制抵抗2での損失の発生を回避しつつコンデンサ17への電流の供給を続行することができる。
Thus, in the inrush
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、抑制抵抗2を電源供給ラインとしての交流ライン13aに介装した例について上記したが、他の交流ライン13bや、直流ライン14a,14bの一方に介装してもよいのは勿論である。また、フォトトランジスタ4bにプルアップ抵抗6を接続して検出信号S1を生成しているが、フォトトランジスタ4bの状態(オン・オフ状態)を検出する回路は任意の公知回路を採用することができる。また、スイッチ部はリレー3接点部3aに限らず、サイリスタなどの各種半導体スイッチを用いることができる。
In addition, this invention is not limited to said structure. For example, although the example in which the
1 突入電流抑制回路
2 抑制抵抗
3 リレー
3a 接点部
4 フォトカプラ
4a 発光ダイオード
4b フォトトランジスタ
11 電源装置
14a,14b 直流ライン
17 コンデンサ
Tref 基準時間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
当該抑制抵抗に並列に接続されたスイッチ部と、
発光ダイオードが前記抑制抵抗に対して並列に接続されると共に当該発光ダイオードに電流が流れているときにフォトトランジスタがオン状態に移行する交流入力型フォトカプラと、
前記フォトトランジスタが予め決められた基準時間以上オフ状態が継続しているときに前記スイッチ部をオン状態に制御して前記抑制抵抗を短絡する制御回路とを備えている突入電流抑制回路。 A suppression resistor that suppresses the current to the smoothing capacitor in the capacitor input type power supply device;
A switch unit connected in parallel to the suppression resistor;
An AC input type photocoupler in which a light-emitting diode is connected in parallel to the suppression resistor and a phototransistor is turned on when a current flows through the light-emitting diode;
An inrush current suppression circuit comprising: a control circuit that controls the switch unit to be in an ON state and short-circuits the suppression resistor when the phototransistor is in an OFF state for a predetermined reference time or more.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008070842A JP2009232484A (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Rush current suppression circuit and capacitor input type power supply device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE112021006903T5 (en) | 2021-04-02 | 2023-11-16 | Fanuc Corporation | INrush CURRENT SUPPRESSING CIRCUIT, INVERTER SYSTEM AND MOTOR DRIVE DEVICE |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04156224A (en) * | 1990-10-16 | 1992-05-28 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | Rush current preventive circuit |
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2008
- 2008-03-19 JP JP2008070842A patent/JP2009232484A/en active Pending
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DE112021006903T5 (en) | 2021-04-02 | 2023-11-16 | Fanuc Corporation | INrush CURRENT SUPPRESSING CIRCUIT, INVERTER SYSTEM AND MOTOR DRIVE DEVICE |
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