JP2009254207A - 過渡ノイズ低減回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒューズ溶断により発生する過渡ノイズを抑制するための過渡ノイズ低減回路を提供する。
【解決手段】電源装置4と、電源装置4から電源供給され動作する負荷装置5と、電源装置4と負荷装置5の接続の開閉を行うための電源スイッチ2と、回路の異常時の過電流を遮断するためのヒューズ1と、この回路の配線材や部品等に存在するインダクタンス(L)成分を模式的に表したコイル10と、ヒューズ1に並列に配置されたコンデンサ(容量性素子)3と、を備える。ヒューズ1へ並列にコンデンサ(容量性素子、バリスタなど)3を接続することによって、ヒューズ1の溶断直後の異常電流をこのコンデンサ3に流すことで電流変化ΔI=V/R…(式2)のΔIを低くする。
【選択図】図1
【解決手段】電源装置4と、電源装置4から電源供給され動作する負荷装置5と、電源装置4と負荷装置5の接続の開閉を行うための電源スイッチ2と、回路の異常時の過電流を遮断するためのヒューズ1と、この回路の配線材や部品等に存在するインダクタンス(L)成分を模式的に表したコイル10と、ヒューズ1に並列に配置されたコンデンサ(容量性素子)3と、を備える。ヒューズ1へ並列にコンデンサ(容量性素子、バリスタなど)3を接続することによって、ヒューズ1の溶断直後の異常電流をこのコンデンサ3に流すことで電流変化ΔI=V/R…(式2)のΔIを低くする。
【選択図】図1
Description
電源を共有する装置群において、他の装置の故障によるヒューズ断やブレーカー断に伴い発生する過渡ノイズを発生源において低減させるための過渡ノイズ低減回路に関するものである。
従来において、電源を利用する機器や装置は、電子デバイスの進展により、ディジタル回路を有するものや、スイッチング動作をもとにしたものを包含するようになってきた。これらの機器は、ディジタル信号処理によって動作することから、その動作は瞬間的なノイズ(過渡ノイズと以下表現する)に対して、これをディジタル信号と誤認して影響を受けることが知られている(特許文献1参照)。
その原因となる過渡ノイズの発生メカニズムは、図7に示すような系構成で説明される。電源線は複数の装置で共用されており、図7中の第1〜第3の装置で共用している。たとえば、一般家庭内の商用電源配線(AC100V、50/60Hz)に複数の家電製品(電子レンジ、冷蔵庫、洗濯機、テレビ受信機、オーディオ再生装置、パソコン、電話機など)が接続されるのと同様と考えてよい。この場合、各機器に備わるヒューズは、機器が故障した場合に被害を最小に食い止めるため、機器に異常に流れ込む電流を食い止めるため所定の電流値で溶断する。
特開2006−353040
しかしながら、図7に示すようにたとえば第1の装置が故障してヒューズが溶断すると、瞬間的なヒューズ溶断のため、インダクタンス成分Lを持つ電線に流れる電流に急峻な電流変化が起こり、逆起電力の発生による過渡ノイズが生じてしまう。この過渡ノイズは電源線を伝播して第2の装置や第3の装置に流れ込み、それぞれで誤動作を起こす原因となる。
また、図7の説明図を模式的に表したのが図6である。この図6では電源装置100が負荷装置101へ電源供給している。両者の間には電源スイッチ102とヒューズ103が配置され、コイル104も存在している。ただし、このコイル104は受動素子として挿入されるものではなく、配線材や電源装置100、負荷装置101などが持つL成分を模式的に示したものである。
このような構成において、電源スイッチ102が閉じてON状態となり電源装置100から負荷装置101へ電源供給されている場合において、たとえば負荷装置101に何らかの故障が生じたとする。すると過電流が流れ、この過電流によりヒューズ103がほぼ瞬時に溶断する。この溶断により図6に示す回路が溶断したヒューズ103の部分で瞬時に断たれるので、コイル104の逆起電力により高電圧が瞬間的に発生し、過渡ノイズが発生してしまう。
このような課題に鑑み、本発明の解決すべき課題は、ヒューズ溶断により発生する過渡ノイズを抑制するための過渡ノイズ低減回路を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の本発明は、電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子を備える。
また、請求項2に記載の本発明は、電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、直列接続された前記ヒューズと電源スイッチに並列に接続されて前記ヒューズの溶断もしくは前記電源スイッチの開閉の際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子を備える。
また、請求項3に記載の本発明は、電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、前記容量性素子に直列接続されて該容量性素子への充電電流を制限するための抵抗素子と、を備える。
また、請求項4に記載の本発明は、電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、直列接続された前記ヒューズと電源スイッチに並列に接続されて前記ヒューズの溶断もしくは前記電源スイッチの開閉の際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、前記容量性素子に直列接続されて該容量性素子への充電電流を制限するための抵抗素子と、を備える。
また、請求項5に記載の本発明は、電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、前記容量性素子に並列に接続された抵抗素子と、を備える。
本発明によれば、ヒューズ溶断により発生する過渡ノイズを抑制するための過渡ノイズ低減回路を提供することができる。
<第一の実施の形態>
図1は、本発明の過渡ノイズ低減回路の第1の実施の形態に係る、構成図を示している。
図1は、本発明の過渡ノイズ低減回路の第1の実施の形態に係る、構成図を示している。
この図1には、電源装置4と、電源装置4から電源供給され動作する負荷装置5と、電源装置4と負荷装置5の接続の開閉を行うための電源スイッチ2と、回路の異常時の過電流を遮断するためのヒューズ1と、この回路の配線材や部品等に存在するインダクタンス(L)成分を模式的に表したコイル10と、ヒューズ1に並列に配置されたコンデンサ(容量性素子)3と、が示されている。
このような図1の構成においては、電源装置4と負荷装置5の間の接続関係は、単相交流や単一直流電源など簡易な場合、この図1に示すように、電源装置4が端子(1)及び端子(3)に配線され、負荷装置5の端子(2)、端子(4)との間で配線されるが、いずれか一方に、ヒューズ1(数mΩ〜数百mΩを想定)と、このヒューズ1に並列接続されたコンデンサ3と、電源装置4と負荷装置5との接続を開閉するための電源スイッチ2が挿入されている。
電源は商用電源の場合、他の機器と共通に使用されるので、他の機器向けに端子(1)及び端子(3)が提供され、こちらにも図示しない別の電源スイッチとヒューズの組が存在し何らかの負荷装置が接続されている。この回路構成に流れる電流値Iは、
電流:I=V/R…(式1)(V=電源装置4の電圧、R=負荷装置5の抵抗性負荷)
である。ここで、たとえば電源装置4の異常や、もしくは負荷装置5につながれた機器に異常が発生すると過大な電流が負荷装置5に流れる。このときの電流変化は、
電流変化ΔI=V/R…(式2)
となり、この回路中にはL成分のコイル10が存在するので、
電圧VL=L(dl/dt)…(式3)
が発生して過渡ノイズとなる。
電流:I=V/R…(式1)(V=電源装置4の電圧、R=負荷装置5の抵抗性負荷)
である。ここで、たとえば電源装置4の異常や、もしくは負荷装置5につながれた機器に異常が発生すると過大な電流が負荷装置5に流れる。このときの電流変化は、
電流変化ΔI=V/R…(式2)
となり、この回路中にはL成分のコイル10が存在するので、
電圧VL=L(dl/dt)…(式3)
が発生して過渡ノイズとなる。
回路に何らかの異常が生じて意図する異常の過電流が流れることを防止するためにヒューズ1が回路に挿入接続されており、予め規定された電流値を超える電流がヒューズ1に流れるとヒューズ1自体が溶断して電気的導通を断っている。
しかしながら、このヒューズ1の溶断の仕方は非常に急峻で、それに伴い、機器が正常動作時に消費する定格電力に相当する電流を大きく超える異常な電流値がヒューズ溶断と同時に電流値0になるので、電源装置4側へコイル10で発生する大きな過渡的異常電圧を発生させる(電圧VL=L(dl/dt)…(式3))。この異常電圧は、電源装置4には影響しない可能性もあるが、この電源装置4を共通に電源として電力供給を受けている他の図示しない機器へコイル10で発生した過渡ノイズを与え、その機器の動作を異常にする可能性もある。
この過渡ノイズの発生を解消するために、溶断寸前にヒューズ1を流れていた電流が溶断と同時に瞬間的に流れなくするのではなく、ヒューズ1へ並列にコンデンサ(容量性素子、バリスタなど)3を接続することによって、ヒューズ1の溶断直後の異常電流をこのコンデンサ3に流すことで電流変化ΔI=V/R…(式2)のΔIを低くすることができるので、ヒューズ1の溶断直後の過渡的な高電流をなだらかにできる。
<第二の実施の形態>
図2に第二の実施の形態を示す。第一の実施の形態では、ヒューズ1の溶断のみに着目した。これに対し第二の実施の形態においては、機器の使用者が意図して電源スイッチ2を操作して電源を切る場合がる。この場合には、やはり、回路に流れる電流値の瞬間的変動率が高くなり、電源装置4側に過渡的な異常電圧が現れる場合がある。
図2に第二の実施の形態を示す。第一の実施の形態では、ヒューズ1の溶断のみに着目した。これに対し第二の実施の形態においては、機器の使用者が意図して電源スイッチ2を操作して電源を切る場合がる。この場合には、やはり、回路に流れる電流値の瞬間的変動率が高くなり、電源装置4側に過渡的な異常電圧が現れる場合がある。
これに対応するため、電源スイッチ2とヒューズ1を直列接続した部分に並列接続して、容量性素子としてコンデンサ3を配置することで、電源スイッチ2の開閉操作に伴う電流の過渡的現象も、ヒューズ溶断に伴う電流値の過渡的現象も、共に低減することができる。
<第三の実施の形態>
図3に第三の実施の形態を示す。第一の実施の形態と似通っているが、商用交流電源(100Vや200V等の50Hz/60Hzを想定)を利用する場合に、商用電源周波数でのコンデンサ3(たとえば0.01μF以上10μF以下を想定)のパンクによる導通故障(ショートモードでの故障)に起因する不具合(ヒューズが切れているのに電源が入ってしまう事の無いように。)を回避するため、コンデンサ3に直列に抵抗6(たとえば100Ω以上10kΩ以下を想定)をつないだ直列回路をヒューズ1に並列に接続する。この抵抗6によりコンデンサ3への充電電流を制限することで、商用交流電源を利用する場合の電流値のコンデンサ3のパンクなどによる過渡的変動(過渡ノイズの発生)を抑えることができる。
図3に第三の実施の形態を示す。第一の実施の形態と似通っているが、商用交流電源(100Vや200V等の50Hz/60Hzを想定)を利用する場合に、商用電源周波数でのコンデンサ3(たとえば0.01μF以上10μF以下を想定)のパンクによる導通故障(ショートモードでの故障)に起因する不具合(ヒューズが切れているのに電源が入ってしまう事の無いように。)を回避するため、コンデンサ3に直列に抵抗6(たとえば100Ω以上10kΩ以下を想定)をつないだ直列回路をヒューズ1に並列に接続する。この抵抗6によりコンデンサ3への充電電流を制限することで、商用交流電源を利用する場合の電流値のコンデンサ3のパンクなどによる過渡的変動(過渡ノイズの発生)を抑えることができる。
<第四の実施の形態>
図4に第四の実施の形態を示す。第一の実施の形態と第二の実施の形態の差分と同様に、第三の実施の形態に対しその差分を第四の実施の形態として記載する。電源スイッチ2の切断時の電流値変化をも低減できるように、電源スイッチ2とヒューズ1が直列に接続されているところにコンデンサ3(0.01μF以上10μF以下を想定)と抵抗6(100Ω以上10kΩ以下を想定)を直列に接続したものを並列に接続して充電電流を制限している。これにより、電源スイッチ2の切断や、ヒューズ1の溶断、コンデンサ3のパンクのいずれかで発生する電流値の過渡的変動(過渡ノイズの発生)を抑えることができる。
図4に第四の実施の形態を示す。第一の実施の形態と第二の実施の形態の差分と同様に、第三の実施の形態に対しその差分を第四の実施の形態として記載する。電源スイッチ2の切断時の電流値変化をも低減できるように、電源スイッチ2とヒューズ1が直列に接続されているところにコンデンサ3(0.01μF以上10μF以下を想定)と抵抗6(100Ω以上10kΩ以下を想定)を直列に接続したものを並列に接続して充電電流を制限している。これにより、電源スイッチ2の切断や、ヒューズ1の溶断、コンデンサ3のパンクのいずれかで発生する電流値の過渡的変動(過渡ノイズの発生)を抑えることができる。
<第五の実施の形態>
図5に第五の実施の形態を示す。第一の実施の形態と似通っているが、負荷装置5の故障が直り、復旧させる場合に、溶断したヒューズの交換が必要である。その操作時に、第一の実施の形態では、コンデンサ3に電荷が溜まっている場合が考えられる。
図5に第五の実施の形態を示す。第一の実施の形態と似通っているが、負荷装置5の故障が直り、復旧させる場合に、溶断したヒューズの交換が必要である。その操作時に、第一の実施の形態では、コンデンサ3に電荷が溜まっている場合が考えられる。
そのため電源スイッチ2が切られていたとしても、コンデンサ3の静電容量に依存して、取り替える新しいヒューズ1の装着がこのコンデンサ3にチャージされた電荷をショートさせることになり、最悪は、ヒューズが再度溶断する可能性もある。
また、直流電源高電圧化の環境では、ヒューズ交換作業者の電気的安全にも考慮しなければならない。このため、ヒューズ1の溶断後にコンデンサ3に蓄積された電荷を放電するために、あらかじめ、放電用の抵抗6を並列に接続しておく。
こうすることで、ヒューズ1の溶断後のヒューズ交換時に電源スイッチ2を断することによって、容量性素子1は電源系から切り離され、蓄積された電荷は、放電用の抵抗6によって放電され、コンデンサ3の両端の電圧は人体的に安全な電位差になり、再度新しいヒューズに交換する際のヒューズ再溶断を回避することができる。なお、コンデンサ3として、たとえば特開2006−353040に開示された擬似キャパシタンスを用いても良い。
以上説明した実施の形態によれば、ヒューズ溶断時の異常過渡電圧レベルを低減でき、他装置への影響を低減できる方法を安価、簡便に提供することができる。さらに、ヒューズのみならず、電源電源スイッチも包含して、対策回路を接続することにより、電源電源スイッチ操作に起因する過渡ノイズを抑えることができる。
1…ヒューズ
2…電源スイッチ
3…コンデンサ(容量性素子)
4…電源装置
5…負荷装置
6…抵抗
10…コイル
2…電源スイッチ
3…コンデンサ(容量性素子)
4…電源装置
5…負荷装置
6…抵抗
10…コイル
Claims (5)
- 電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、
前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子
を備えることを特徴とする過渡ノイズ低減回路。 - 電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、
直列接続された前記ヒューズと電源スイッチに並列に接続されて前記ヒューズの溶断もしくは前記電源スイッチの開閉の際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子
を備えることを特徴とする過渡ノイズ低減回路。 - 電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、
前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、
前記容量性素子に直列接続されて該容量性素子への充電電流を制限するための抵抗素子と、
を備えることを特徴とする過渡ノイズ低減回路。 - 電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、
直列接続された前記ヒューズと電源スイッチに並列に接続されて前記ヒューズの溶断もしくは前記電源スイッチの開閉の際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、
前記容量性素子に直列接続されて該容量性素子への充電電流を制限するための抵抗素子と、
を備えることを特徴とする過渡ノイズ低減回路。 - 電源装置と負荷装置の間がヒューズを介して接続された電源供給回路に好適な過渡ノイズ低減回路において、
前記ヒューズに並列に接続されて該ヒューズが溶断した際に前記電源供給回路に存在するインダクタンス成分に起因して生じた過渡ノイズを軽減させるための容量性素子と、
前記容量性素子に並列に接続された抵抗素子と、
を備えることを特徴とする過渡ノイズ低減回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008102524A JP2009254207A (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 過渡ノイズ低減回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008102524A JP2009254207A (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 過渡ノイズ低減回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009254207A true JP2009254207A (ja) | 2009-10-29 |
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ID=41314328
Family Applications (1)
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JP2008102524A Pending JP2009254207A (ja) | 2008-04-10 | 2008-04-10 | 過渡ノイズ低減回路 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5541425B2 (ja) * | 2012-01-16 | 2014-07-09 | 株式会社村田製作所 | Rf信号用遮断装置 |
JP2016192837A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2008
- 2008-04-10 JP JP2008102524A patent/JP2009254207A/ja active Pending
Cited By (2)
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