JP2011159010A - 放電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサに充電された電圧を完全に放電する放電回路を提供する。
【解決手段】入力端子１２、１３と電源端子１８−１、１８−２間に形成されたコンデンサ１７を有し、電源１６から電力が供給されないときには、コンデンサ１７に充電された電圧を消費しない装置１８の電源端子に接続される第１、第２の出力端子１４、１５と、第１の入力端子１２と第１の出力端子１４との間に一端が接続された放電抵抗１９と、放電抵抗１９の他端に一端が接続され、第２の入力端子１３と第２の出力端子１５との間に他端が接続されたリレースイッチ２０と、電源１６をＯＮ若しくはＯＦＦする信号を受信することにより、電源１６およびリレースイッチ２０に、所望のタイミングで制御する制御信号Ｓ１、Ｓ２を供給する制御回路２１と、を具備し、リレースイッチ２０は、少なくとも電源１６がＯＦＦ状態のときに、閉じた状態になるように、制御回路２１により制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、装置内部に設けられたコンデンサの放電を行う放電回路に関する。

例えばレーダ装置等は、装置の電源端子に電源ユニットの出力端子を接続し、電源ユニットから電力を供給することにより駆動される。この種の装置は一般に、装置内部に、電源端子間に接続された比較的大容量のコンデンサを有しており、このコンデンサが充電されることにより、装置内部に安定した電圧が供給される。

しかし、例えば上述のレーダ装置等は、電源から電力が供給されないときには、装置内部で電力を消費しない装置であるため、電源を停止したときには、コンデンサに充電された電圧を規定された短い時間内に放電させる必要がある。

従来の放電回路として、以下の構成の放電回路が知られている。すなわち、電源が接続される電源端子と、コンデンサを有する装置が接続される装置端子とを有し、電源端子間には、コンデンサを有する装置内部のコンデンサと並列に接続されるように、トランジスタスイッチを介して放電用の抵抗が設けられるとともに、電源端子間には、このトランジスタスイッチ用のバイアス抵抗が設けられた放電回路である（特許文献１参照）。

この放電回路において、電源が放電回路に接続される（電源から装置に電力が供給される状態）ときには、トランジスタスイッチのエミッタとベースとの電圧が等しいため、トランジスタスイッチはＯＦＦ状態（スイッチが開いた状態）である。しかし、電源が放電回路から取り外される（電源から装置に電力が供給されない状態）と、トランジスタスイッチのベース電圧はエミッタ電圧より小さくなるため、トランジスタスイッチはＯＮ状態（スイッチが閉じた状態）になる。すなわち、電源を取り外すとトランジスタスイッチはＯＮ状態となるため、装置内のコンデンサに充電された電力は、トランジスタスイッチを介して放電用の抵抗で放電される。

特開平０３−２１８２２７号公報

しかし、特許文献１に記載された放電回路では、電源を停止しただけではトランジスタスイッチがＯＮ状態とならず、トランジスタのＢ-Ｅ間が開放になる必要がある。また、コンデンサ間の電圧がトランジスタがＯＮできる電圧より小さくなると、コンデンサに充電された電圧を完全に放電することはできないという問題がある。そのため、放電後のコンデンサの電圧を極力小さくするような設計、すなわち、トランジスタスイッチ、放電用の抵抗、およびバイアス抵抗を、コンデンサ間の電圧が小さくなるように設計しなければならない。従って、放電回路の回路設計が複雑になる問題もある。

そこで、本発明の課題は、コンデンサに充電された電圧を完全に放電することができ、かつ、回路設計が容易な放電回路を提供することにある。

本発明による放電回路は、電源にそれぞれ接続される第１、第２の入力端子と、電源端子および、この電源端子間に形成されたコンデンサを有し、前記電源から電力が供給されないときには、前記コンデンサに充電された電圧を消費しない装置の前記電源端子にそれぞれ接続される第１、第２の出力端子と、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に一端が接続された放電抵抗と、この放電抵抗の他端に一端が接続され、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子との間に他端が接続されたスイッチと、前記電源をＯＮ若しくはＯＦＦする信号を受信することにより、前記電源および前記スイッチに、これらの状態を所望のタイミングで制御する制御信号を供給する制御回路と、を具備し、前記スイッチは、少なくとも前記電源がＯＦＦ状態のときに、閉じた状態になるように、前記制御回路により制御されることを特徴とするものである。

本発明によれば、コンデンサに充電された電圧を完全に放電することができ、かつ、回路設計が容易な放電回路を提供することできる。

本発明の実施形態に係る放電回路およびその周辺を模式的に示すブロック図である。 図１の放電回路に接続される電源を制御するタイミングと、放電回路内のスイッチを制御するタイミングとを比較して示すタイミングチャートである。 図１の放電回路に接続される電源を制御するタイミングと、放電回路内のスイッチを制御するタイミングとを比較して示す他の形態のタイミングチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る放電回路について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る放電回路およびその周辺を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る放電回路１１は、第１、第２の入力端子１２、１３および第１、第２の出力端子１４、１５を、互いに対向する位置に有している。

第１の入力端子１２および第２の入力端子１３は、放電回路１１外部の電源１６に接続される。また、第１の出力端子１４および第２の出力端子１５は、電源１６および本実施形態の放電回路１１からなる電源ユニットの出力端子となり、装置１８の電源端子１８−１、１８−２に接続される。装置１８は、例えばレーダ装置等のように、電源端子１８−１、１８−２間にコンデンサ１７が形成されたものであって、少なくとも電源１６から電力が供給されないときには、コンデンサ１７に充電された電力を消費しない装置である。また、このような装置１８を駆動させるための電源１６は、定電圧源等の直流電源若しくは、所望の電圧値および所望のパルス幅のパルスを出力するパルス電源であり、接続される装置１８に応じて適宜選択される。

第１の入力端子１２と第１の出力端子１４との間には、放電抵抗１９の一端が接続されている。この放電抵抗１９の他端は、ｂ接点型のリレースイッチ２０に接続されている。

ここで、リレースイッチ２０とは、スイッチ機構２０−１およびこのスイッチ機構２０−１の動作を制御するスイッチ制御機構２０−２とを有するものである。また、スイッチ機構２０−１とは、例えば２枚の金属性の板からなるものであり、スイッチ制御機構２０−２とは、２枚の金属性の板の接触、非接触を制御する例えばコイルである。このようなリレースイッチ２０は、スイッチ制御機構２０−２であるコイルに電流が流れると、コイルに磁界が発生し、この磁界により、２枚の金属性の板の接触、非接触を制御し、スイッチ機構２０−１のクローズ／オープンが制御される。また、ｂ点型のリレースイッチ２０とは、例えばコイルに磁界が発生した時に、スイッチ機構２０−１がオープン状態（開いた状態）に制御される、いわゆるノーマルクローズタイプのリレースイッチである。なお、このタイプのリレースイッチは、このスイッチをクローズ状態にするためには電源が不要なものである。

また、放電回路１１は、電源１６およびリレースイッチ２０の動作を制御する制御回路２１を有している。この制御回路は２１、制御信号生成回路２２および遅延回路２３を有しており、外部から電源１６をＯＮまたはＯＦＦする信号を受信することにより、電源１６をＯＮ若しくはＯＦＦする信号Ｓ１（以下、電源制御用信号Ｓ１と称す）およびリレースイッチ２０をオープン若しくはクローズする信号Ｓ２（以下、スイッチ制御用信号Ｓ２と称す）を、所望のタイミングで出力する回路である。

制御信号生成回路２２は、制御回路２１が放電回路１１の外部から電源１６をＯＮまたはＯＦＦする信号を受信することにより、電源制御用信号Ｓ１およびスイッチ制御用信号Ｓ２を生成する回路である。また、遅延回路２３は、電源制御用信号Ｓ１およびスイッチ制御用信号Ｓ２を、所望のタイミングで出力するように制御する回路である。

次に、上述の放電回路１１の動作について、図２を参照して説明する。図２は、電源１６を制御するタイミングと、放電回路１１内のリレースイッチ２０を制御するタイミングとを比較して示すタイミングチャートである。

まず、電源１６がＯＦＦ状態（電源１６から装置１８に電力が供給されない状態）において、リレースイッチ２０は、このスイッチ２０がｂ接点型のスイッチであるため、クローズ状態（閉じた状態）である。

この状態において、図１に示される制御回路２１に電源１６をＯＮ状態（電源１６から装置１８に電力が供給される状態）にする信号が供給されると、制御回路２１は、電源１６にこれをＯＮ状態にする電源制御用信号Ｓ１を供給し、また、リレースイッチ２０にこれをオープン状態（開いた状態）にするスイッチ制御用信号Ｓ２を供給する。このとき、制御回路２１は、リレースイッチ２０がオープン状態になるタイミングが、電源１６がＯＮ状態になるタイミングよりもＴ１だけ早くなるように電源制御用信号Ｓ１およびスイッチ制御用信号Ｓ２を出力するタイミングを制御して出力する。これにより、電源１６がＯＦＦ状態のときにスイッチ２０がオープン状態に切り替えられるため、リレースイッチ２０にかかるストレスを軽減することができる。

ここで、リレースイッチ２０にかかるストレスとは、例えばリレースイッチ２０にアーク放電が生じる現象を言う。すなわち、電源１６からリレースイッチ２０方向に向かって電力が供給された状態でリレースイッチ２０を制御すると、リレースイッチ２０内のスイッチ機構２０−１にアーク放電が生じ、スイッチ機構２０−１に過度の負荷がかかるため、リレースイッチ２０の寿命が短くなる。しかし、上述のように電源１６をＯＮ状態に制御するタイミングよりもＴ１だけ前に、リレースイッチ２０をオープン状態にすることにより、電源１６から電力が供給された状態でリレースイッチ２０の状態が変化することはないため、リレースイッチ２０内のスイッチ機構２０−１にアーク放電が生じる現象は軽減される。従って、リレースイッチ２０の寿命が短くなることが軽減される。また、このようにリレースイッチ２０にアーク放電が生じる現象は軽減されるため、アーク放電に対応可能なリレースイッチのみを選定して適用する必要もない。

このように、リレースイッチ２０にかかるストレスを軽減することにより、リレースイッチ２０の寿命が短くなることが抑制されると同時に、リレースイッチ２０の選択範囲を広げることができる。従って、上述の放電回路１１に適用するリレースイッチを幅広く選択することが可能となり、回路設計が容易となる。

なお、上述のようなタイミングのずれＴ１は、遅延回路２３による遅延時間の設定（例えばＣＲ時定数の調整）から定めればよい。

制御回路２１からの信号Ｓ１、Ｓ２により、電源１６がＯＮ状態になり、リレースイッチ２０がオープン状態になると、装置１８が所望の動作をするための電力が装置１８に供給されると同時に、装置１８内部のコンデンサ１７は充電される。このとき、リレースイッチ２０はオープン状態であるため、放電抵抗１９には電流は流れない。従って、この抵抗１９において電力は消費されない。

上述のように装置１８に電力を供給し、装置１８に所望の動作をさせた後、装置１８の使用を終了する等の場合に、制御回路２１に、電源１６をＯＦＦ状態にする信号が供給されると、制御回路２１は、電源１６に、電源１６をＯＦＦ状態にする電源制御用信号Ｓ１を供給し、リレースイッチ２０に、このスイッチ２０をクローズ状態にするスイッチ制御用信号Ｓ２を供給する。このとき、制御回路２１は、電源１６がＯＮ状態になるタイミングが、リレースイッチ２０がクローズ状態になるタイミングよりもＴ２だけ早くなるように電源制御用信号Ｓ１およびスイッチ制御用信号Ｓ２を出力するタイミングを制御して出力する。これにより、スイッチ２０がオープン状態からクローズ状態に切り替わるときには、電源１６がＯＦＦ状態となっており、電源１６から電力が供給された状態でリレースイッチ２０の状態が変化することはないため、スイッチ２０の状態を切り替えることによるリレースイッチ２０にかかるストレスを軽減すことができる。これにより、リレースイッチ２０の寿命が短くなることが軽減されると同時に、リレースイッチ２０の選択範囲を広げることができる。

なお、上述のようなタイミングのずれＴ２も同様に、遅延回路２３による遅延時間の設定（例えばＣＲ時定数の調整）から定めればよく、また、上述のＴ１とＴ２とは、等しくてもよいし、また、異なっていてもよい。

電源１６がＯＦＦ状態になると、装置１８の動作は終了する。このとき、コンデンサ１７には電力が充電されているが、リレースイッチ２０はクローズ状態であるため、コンデンサ１７に充電された電圧は、放電抵抗１９で放電される。

以上に示すように、本実施形態の放電回路１１は、リレースイッチ２０の開閉を、コンデンサ１７間の電圧に関わらず、リレースイッチ２０を制御する信号Ｓ２により制御するため、コンデンサ１７に充電された電圧を完全に放電することができる。さらに、このようにコンデンサ１７に充電された電圧を完全に放電することができるため、コンデンサ１７間の電圧を小さくするための従来のような回路設計は不要であるため、回路設計が容易となる。

また、リレースイッチ２０の状態の変化は、電源１６がＯＦＦ状態のときに限って行われるため、リレースイッチ２０にかかるストレスを軽減すことができ、リレースイッチ２０の寿命が短くなることが軽減される。さらに、リレースイッチ２０の選択範囲を広げることができるため、回路設計がより容易となる。

なお、上述の実施形態に係る放電回路１１は、電源１６をＯＮ状態にして装置１８に電力を供給し、電源１６をＯＦＦ状態にしてコンデンサ１７に充電された電荷を放電させる。従って、電力の供給、または電荷の放電を、電源の接続、または取り外しによって行われる特許文献１に記載されたような放電回路のように、電源の取り外しの際に、放電回路と電源とを接続する端子間でアーク放電が生じるようなこともない。

以上に、本発明の実施形態に係る放電回路について説明した。上述の放電回路１１においては、電源１６をＯＮ／ＯＦＦするタイミングと、リレースイッチ２０をオープン／クローズするタイミングとの間に、それぞれ遅延時間Ｔ１、Ｔ２を設けていたが、これらの遅延時間Ｔ１、Ｔ２は必ずしも必要ではない。すなわち、図３に示されるように、Ｔ１＝Ｔ２＝０であってもよい。この場合、リレースイッチ２０にかかるストレスの軽減効果は期待できないが、上述の放電回路１１と同様に、コンデンサ１７に充電された電圧を完全に放電することが可能であり、さらに、回路設計が容易となる。加えて、遅延時間Ｔ１、Ｔ２の設計も不要であるため、より回路設計が容易となる。

１１・・・放電回路
１２・・・第１の入力端子
１３・・・第２の入力端子
１４・・・第１の出力端子
１５・・・第２の出力端子
１６・・・電源
１７・・・コンデンサ
１８・・・装置
１８−１、１８−２・・・電源端子
１９・・・放電抵抗
２０・・・ｂ接点型のリレースイッチ
２０−１・・・スイッチ機構
２０−２・・・スイッチ制御機構
２１・・・制御回路
２２・・・制御信号生成回路
２３・・・遅延回路

Claims (3)

1. 電源にそれぞれ接続される第１、第２の入力端子と、
   電源端子および、この電源端子間に形成されたコンデンサを有し、前記電源から電力が供給されないときには、前記コンデンサに充電された電圧を消費しない装置の前記電源端子にそれぞれ接続される第１、第２の出力端子と、
   前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に一端が接続された放電抵抗と、
   この放電抵抗の他端に一端が接続され、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子との間に他端が接続されたスイッチと、
   前記スイッチは、前記電源をＯＮ若しくはＯＦＦする信号を受信することにより、前記電源および前記スイッチに、これらの状態を所望のタイミングで制御する制御信号を供給する制御回路と、
   を具備し、
   前記スイッチは、少なくとも前記電源がＯＦＦ状態のときに、閉じた状態になるように、前記制御回路により制御されることを特徴とする放電回路。
2. 前記制御回路は、前記スイッチが開いてから一定時間後に、前記電源がＯＮ状態になるように、それぞれの制御信号を前記スイッチおよび前記電源に供給し、
   前記スイッチが閉じる一定時間前に、前記電源がＯＦＦ状態になるように、それぞれの制御信号を前記スイッチおよび前記電源に供給することを特徴とする請求項１に記載の放電回路。
3. 前記スイッチは、ノーマルクローズタイプのリレースイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の放電回路。

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