JP2012143110A - 突入電流防止回路及び電源供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗における無駄な電力消費及び破損を防止することができる突入電流防止回路及び電源供給制御装置を提供する。
【解決手段】電流制限抵抗Ｒ１の負荷側とコンデンサＣ１との接続点と、モータＭ１との間に接続され、モータＭ１への電流の供給と遮断とを切り換えて行う遮断スイッチＱ２を備える。電圧検知回路により検出された電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が所定の電圧より小さいときは、遮断スイッチＱ２でモータＭ１への電流を遮断しておき、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が上記所定の電圧以上になったとき、遮断スイッチＱ２でモータＭ１への電流の供給を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源投入時などに流れる突入電流を防止する突入電流防止回路、並びに、その突入電流防止回路を備えた電源供給制御装置に関するものである。

負荷と並列にコンデンサが接続されている場合、電源投入時に一時的に突入電流と呼ばれる大電流が流れ、電源スイッチの故障やヒューズの溶断などのトラブルが発生することがある。そのため、電源と負荷との間に電流を制限する抵抗（以下、「電流制限抵抗」という。）を入れた突入電流防止回路が知られている。しかしながら、電源投入から時間が経過して突入電流が収まった後において電流制限抵抗に電流が流れ続けると、電流制限抵抗によって無駄な電力消費が発生してしまう。そこで、電流制限抵抗の両端間の電位差を監視して負荷の電気回路にあるコンデンサへの充電状態を把握し、上記電位差が小さくなりコンデンサの充電が完了したら電流制限抵抗と並列に接続したスイッチやトランジスタ等でバイパスすることにより、電流制限抵抗での無駄な電力消費を防止できる突入電流防止回路が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

しかし、上記特許文献１や特許文献２に開示されている従来の突入電流防止回路では、電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行ったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合、突入電流が収まった後において何らかの原因で電流制限抵抗に定常時よりも大きな電流が流れ、電流制限抵抗での電圧降下が十分に小さくならず、電流制限抵抗に並列に接続されたスイッチがオンにならない場合がある。例えば負荷としてモータを接続した場合、電源投入直後などにおいて、電流制限抵抗に並列に接続されたスイッチがオフになったまま、負荷のモータを動作させるように制御したり負荷に短絡のような異常が発生したりすると、電流制限抵抗に定常時よりも大きな電流が流れ、電流制限抵抗での電圧降下が上記スイッチをオンするための電位差まで小さくならない場合がある。このように上記スイッチがオンにならないと電流制限抵抗に電流が流れ続けるため無駄に電力を消費してしまうことになる。また、電流制限抵抗は定常的に大電流が流れることを通常は想定しないため、大電流が流れ続けることにより電流制限抵抗が過熱し焼損するおそれもある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗における無駄な電力消費及び破損を防止することができる突入電流防止回路及び電源供給制御装置を提供する。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、静電容量素子が並列に接続される負荷と電源との間に接続され電流を制限する電流制限抵抗と、上記電流制限抵抗と並列に接続され該電流制限抵抗の両端間の短絡と開放とを切換可能なバイパス手段と、上記電流制限抵抗の負荷側の電圧を検出する負荷電圧検出手段と、を備え、上記電流制限抵抗の両端間を開放にした状態で、上記負荷電圧検出手段により検出された上記負荷側の電圧が所定の電圧以上になったときに、上記バイパス手段で上記電流制限抵抗の両端間を短絡させてバイパスする突入電流防止回路であって、上記電流制限抵抗の負荷側から上記負荷への電流の供給と遮断とを切り換える負荷電流オンオフ手段と、上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さいときは、上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流を遮断しておき、該電流制限抵抗の負荷側の電圧が該所定の電圧以上になったとき、該負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流の供給を開始するオンオフ切換手段と、を更に備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の突入電流防止回路において、上記負荷電流オンオフ手段は、上記負荷に直列に接続された、制御入力端子を有するスイッチ素子であり、上記負荷電圧検出手段は、上記電流制限抵抗の負荷側の電圧の検出結果に基づいて上記スイッチ素子の制御入力端子に制御信号を供給することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の突入電流防止回路において、上記負荷電流オンオフ手段は、制御信号に基づいて上記負荷へ供給する電流を遮断する機能を有する負荷駆動手段であり、上記負荷電圧検出手段の検出結果に基づいて、上記負荷駆動手段に制御信号を送信して制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の突入電流防止回路において、上記制御手段は、所定のプログラムに基づいて動作するコンピュータ装置又は論理回路であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの突入電流防止回路において、上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流の供給を開始した後、上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなったとき、該負荷電流オンオフ手段で該負荷への電流を再度遮断することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の突入電流防止回路において、上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなった状態が一定時間継続したとき、上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流を再度遮断することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの突入電流防止回路において、上記負荷電圧検出手段は、ツェナーダイオードを用いて構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、突入電流防止回路を備えた電源供給制御装置であって、上記突入電流防止回路として、請求項１乃至７のいずれかの突入電流防止回路を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、負荷電圧検出手段により検出された電流制限抵抗の負荷側の電圧が所定の電圧より小さいときは、負荷電流オンオフ手段で負荷への電流を遮断しておくことにより、電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗を介して大電流が負荷に流れることがない。また、負荷への電流を遮断した状態で電流制限抵抗を介して静電容量素子が充電されるため、静電容量素子の充電が速やかに行われ、その充電が完了すると、電流制限抵抗の負荷側の電圧が所定の電圧以上まで速やかに上昇する。そして、電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧以上になったとき、バイパス手段で電流制限抵抗の両端間を短絡させてバイパスすることにより電源からの電流が電流制限抵抗を流れないようにするとともに、その電流制限抵抗を介さずに負荷電流オンオフ手段で負荷への電流の供給が開始され、負荷を動作させることができる。以上のように、電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、静電容量素子の充電が完了した後、電源からの電流が電流制限抵抗を流れないようにバイパスして負荷への電流の供給を開始できるので、電流制限抵抗における無駄な電力消費及び破損を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図。 同突入電流防止回路における電圧検知回路をより具体的な構成例を示す回路図。 （ａ）は図２の回路における電圧の時間変化の波形を示すグラフ。（ｂ）は図２の回路における電流の時間変化の波形を示すグラフ。 本発明の第２の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図。 本発明の第３の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図である。図１において、電源供給制御装置は、電源ラインＶｃｃに電源スイッチＳＷ１を介して接続された電流制限抵抗Ｒ１と、電流制限抵抗Ｒ１を迂回するバイパス手段としての第１スイッチであるバイパススイッチＱ１と、負荷側に流れる電流をオンオフする負荷電流オンオフ手段としての第２スイッチである遮断スイッチＱ２と、電圧検知回路１と、負荷のモータＭ１と並列的に接続された静電容量素子としてのコンデンサＣ１と、モータＭ１を駆動する負荷駆動手段としての駆動ドライバ（例えば、駆動ドライバＩＣ）２とを備える。突入電流防止回路１００は、電流制限抵抗Ｒ１とバイパススイッチＱ１と遮断スイッチＱ２と電圧検知回路１とを用いて構成される。また、電圧検知回路１は、電流制限抵抗の負荷側の電圧を検出する負荷電圧検出手段として機能する。また、電圧検知回路１は、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の検出電圧が所定の電圧より小さいときは、遮断スイッチＱ２でモータＭ１への電流を遮断しておき、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の検出電圧が所定の電圧以上になったとき、遮断スイッチＱ２でモータＭ１への電流の供給を開始するオンオフ切換手段としても機能する。

バイパススイッチＱ１は、電流制限抵抗Ｒ１と並列に接続され、電流制限抵抗Ｒ１の両端間の短絡と開放とを切り換えることができる。遮断スイッチＱ２は、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側とコンデンサＣ１との接続点（図中のＶ１点）と、駆動ドライバ２との間に接続され、モータＭ１への電流の供給と遮断とを切り換えることができる。

なお、本実施形態において、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２はそれぞれ、スイッチ素子としての電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor；ＦＥＴ）である。図示の例では、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２として、制御入力端子としてのゲート端子を有するＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ（ＰＭＯＳＦＥＴ）を用いている。これらのバイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２は、電源投入前（電源スイッチＳＷ１をオンする前）の初期状態ではオフになっている。遮断スイッチＱ２がオフになっているため、電流制限抵抗Ｒ１の両端間は開放され、モータＭ１への電流は遮断されている。電源スイッチＳＷ１をオンにすると、電源ラインから供給される電流は電流制限抵抗Ｒ１を通り、コンデンサＣ１へ流れ、コンデンサＣ１を充電する。この電源ラインから供給される電流は、電流制限抵抗Ｒ１によって制限されるため、コンデンサＣ１にかかる電圧すなわち図中Ｖ１点の電圧は徐々に上昇し、コンデンサＣ１を充電するために生じる突入電流を抑制することができる。

電圧検知回路１は、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側のＶ１点の電圧を検知しており、電源スイッチＳＷ１がオンされて電源からの電流供給が開始された後、Ｖ１点の電圧が予め設定した所定の電圧に達すると、バイパススイッチＱ１のゲートＧに、絶対値で所定のゲート閾値電圧よりも大きい電圧を印加する。この電圧印加により、バイパススイッチＱ１のドレインＤ−ソースＳ間に電流が流れるようになり、電流制限抵抗Ｒ１がバイパススイッチＱ１で短絡された状態（バイパスされた状態）になるので、電源ラインＶｃｃから供給される電流は、電流制限抵抗Ｒ１をバイパスしてバイパススイッチＱ１のドレインＤ−ソースＳ間を流れる。なお、このとき微小な突入電流が流れるが、電流制限抵抗Ｒ１がない場合と比べると格段に小さな突入電流である。また、このときの突入電流は、バイパススイッチＱ１をオンするための電圧が電源電圧Ｖｃｃに近いほど、すなわち電源電圧ＶｃｃとＶ１点の電圧との電位差が小さいほど、小さくなる。

電圧検知回路１は、バイパススイッチＱ１をオンするのと同時、あるいはやや遅延させて遮断スイッチＱ２をオンする。つまり、遮断スイッチＱ２のゲートＧに、バイパススイッチＱ１をオンするのと同時、あるいはやや遅延させて、絶対値で所定のゲート閾値電圧よりも大きい電圧を印加する。この電圧印加により、遮断スイッチＱ２のドレインＤ−ソースＳ間にドレイン電流が流れ、遮断スイッチＱ２がオンする。すると、駆動ドライバ２を介してモータＭ１へ電流が供給されるようになる。このようにモータＭ１へ電流が供給されても、バイパススイッチＱ１がオンしていることにより、電源ラインから供給される電流は抵抗の小さいバイパススイッチＱ１に流れるので、電流制限抵抗Ｒ１に過大な電流が流れることはない。また、仮に、遮断スイッチＱ２がオンする前にモータＭ１を起動しようとしても、遮断スイッチＱ２がオフになっていることによりモータＭ１への電流が遮断されているため、モータＭ１へは電流が流れずモータＭ１は起動しない。なお、モータＭ１の起動時に定常時よりも大きな電流が流れようとするが、コンデンサＣ１により、この電流を抑制することができる。

このように電源投入直後などにおいて負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗Ｒ１に過大な電流が流れることを防止することができる。従って、電流制限抵抗Ｒ１による電圧降下によってバイパススイッチＱ１がオンしないことに起因した、電流制限抵抗Ｒ１における無駄な電力消費という不具合や、モータＭ１の誤動作等の悪影響、電流制限抵抗Ｒ１の発熱・焼損などの不具合を防止することができる。

また、電圧検知回路１は、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側のＶ１点の電圧が所定の電圧以上になったことを検知してバイパススイッチＱ１をオンした後、そのＶ１点の電圧が上記所定の電圧より小さくなったことを検知したときに遮断スイッチＱ２をオフするように制御する。この遮断スイッチＱ２のオフにより、電源の異常などにより電源電圧が低下したときなどにおいても、負荷（本例では、モータＭ１）への電流を遮断するので、その負荷を使用している機器の誤動作などを防止できる。

図２は、電圧検知回路１のより具体的な構成例を示す回路図である。図２中の二点鎖線で示すように、電圧検知回路１は、第３スイッチＱ３と、第４スイッチＱ４と、第１ツェナーダイオードＺＤ１と、第２ツェナーダイオードＺＤ２と、遅延用コンデンサＣ２と、第２〜第７抵抗Ｒ２〜Ｒ７とを備えている。

第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４はそれぞれ、スイッチ素子としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。図示の例では、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４として、制御入力端子としてのゲート端子を有するＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳＦＥＴ）を用いている。

電源スイッチＳＷ１をオンすると、電流が電流制限抵抗Ｒ１を通りコンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の充電に伴って、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側のＶ１点の電圧が徐々に上昇する。そして、Ｖ１点の電圧が定電圧素子としての第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧を超えると、第１ツェナーダイオードＺＤ１に逆方向電流が流れ始める。すると、遅延用コンデンサＣ２が充電され、図中のＶ２点の電圧が徐々に上昇する。Ｖ２点の電圧が、絶対値で第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４それぞれの所定のゲート閾値電圧に達すると、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４のドレインＤ−ソースＳ間に電流が流れるようになり、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との抵抗分圧及び第６抵抗Ｒ６と第７抵抗Ｒ７との抵抗分圧により、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２のゲートＧ−ソースＳ間に電位差が生じ、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２がそれぞれオンする。これにより、駆動ドライバ２を介してモータＭ１に電流が流れるようになる。

第２ツェナーダイオードＺＤ２は、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４それぞれのゲート電圧の絶対定格を越えないツェナー電圧（一定の電圧）を生成するダイオードであり、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４のゲート電圧の上昇を防止し、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４の破壊を防止する。

また、異常時などで電源電圧が第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より小さくなると、図中のＶ２点の電圧が下がり始める。電源電圧が第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より小さい状態が、遅延用コンデンサＣ２及び第５抵抗Ｒ５の定数で決まる一定時間以上継続すると、Ｖ２点の電圧は、絶対値で第４スイッチＱ４のゲート閾値電圧より低下し、第４スイッチＱ４がオフする。この第４スイッチＱ４のオフにより、遮断スイッチＱ２がオフするので、負荷（本例ではモータＭ１）への電流を遮断する。これにより、電源電圧の低下などの異常時においても、その負荷を使用している機器の誤動作などを防止できる。

なお、電源電圧が第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より小さくなっても、すぐに負荷への電流を遮断しないため、負荷を使用している機器の動作に影響のない程度の瞬間的な電圧低下では継続して動作させることができる。

図３は、図２の回路における電圧及び電流の時間変化の波形を示すグラフであり、（ａ）は電圧波形のグラフ、（ｂ）は電流波形のグラフである。図３（ａ）において、Ｖａは、図２中の電流制限抵抗Ｒ１の入力側のＶ０点の電圧であり、Ｖｂは、図２中の電流制限抵抗Ｒ１の負荷側のＶ１点の電圧である。また、Ｖｃは、比較例として示した、図２中の遮断スイッチＱ２を設けずにｔ０時点から負荷が動作した場合のＶ１点の電圧である。また、図２の縦軸におけるＶｄは、図２中の第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧（バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２をオンするために必要なＶ１点の電圧）であり、Ｖｃｃは電源電圧である。また、図３中のｔ０は電源スイッチＳＷ１をオンした時間であり、ｔ１はＶｂがＶｄに達した時間であり、ｔ２はバイパススイッチＱ１がオンした時間である。また、図３（ｂ）において、Ｉａは、比較例として示した突入電流制限が無い場合のＶ１点の電流であり、Ｉｂは図２中のＶ１点の電流である。

図３（ａ）及び（ｂ）において、電源スイッチＳＷ１をオンしたとき、Ｖ０点の電圧はＶａのように瞬間的に電源電圧Ｖｃｃとなる。突入電流防止回路を設けない場合はＩａのような突入電流が流れる。図２に示した回路では電流制限抵抗Ｒ１で制限されるため、ＶｂのようにＶ１点の電圧が徐々に上昇する。Ｖｂが第１ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧Ｖｄに達すると、第１ツェナーダイオードＺＤ１に電流が流れ始め、Ｖ２点の電圧が徐々に上昇する。Ｖ２点の電圧が絶対値で第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４それぞれのゲート閾値電圧に達すると、第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４のドレインＤ−ソースＳ間に電流が流れるようになる。これにより、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との抵抗分圧及び第６抵抗Ｒ６と第７抵抗Ｒ７との抵抗分圧により、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２のゲートＧ−ソースＳ間に電位差が生じ、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２がそれぞれオンする（時間ｔ２）。このとき、図３（ａ）に示すようにＶ１点の電圧がＶｃｃに上昇するため、同図（ｂ）に示すＩｂのような電流波形となる。

仮に、遮断スイッチＱ２を設けずに電源スイッチＳＷ１をオンしたときからモータＭ１に電流が流れるように構成した場合は、電流制限抵抗Ｒ１による電圧降下のため、Ｖ１点はＶｃのような電圧波形となる。つまり、ＶｃはＶｄに達しないため、バイパススイッチＱ１はオンしないことになる。そのため電流制限抵抗Ｒ１に電流が流れつづけ、電流制限抵抗Ｒ１による電圧降下が続き、Ｖ１点の電圧は電源電圧Ｖｃｃに達しない。すると、電流制限抵抗Ｒ１の発熱・焼損などの不具合や、モータＭ１がトルク不足で機器の異常動作や故障を引き起こしてしまうおそれがある。

［実施形態２］
上記第１の実施形態（実施形態１）では、負荷電流オンオフ手段として遮断スイッチＱ２を用いた構成について説明したが、負荷電流オンオフ手段としてリセット端子付きの駆動ドライバＩＣを用いることができる。

図４は、負荷電流オンオフ手段としてリセット端子付きの駆動ドライバＩＣを用いた、本発明の第２の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図である。なお、図４において、上記実施形態１と同様の構成については同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。

図４の電源供給制御装置では、前述の図１における遮断スイッチＱ２及び駆動ドライバ２に代えて、リセット端子付きの負荷駆動手段としての駆動ドライバＩＣ１０を備えている。この駆動ドライバＩＣ１０は、モータＭ１の駆動を制御するものであり、内部の制御回路をリセットしモータＭ１への出力を遮断するリセット端子（ＲＥＳＥＴ）を備えている。このリセット端子にオン信号が入力されると、モータ１への出力の遮断が解除され、モータＭ１が駆動されるようになっている。

図４において、電源スイッチＳＷ１をオンにすると、電源から供給される電流は電流制限抵抗Ｒ１を通りコンデンサＣ１へと流れる。この電流は電流制限抵抗Ｒ１によって制限されているため、コンデンサＣ１にかかる電圧すなわち図中Ｖ１点の電圧は徐々に上昇する。これにより、コンデンサＣ１を充電するために生じる突入電流を抑制することができる。

また、電源スイッチＳＷ１がオンした直後、駆動ドライバＩＣ１０に電流が流れるが、電圧検知回路１が検知するＶ１点の電圧が予め設定した所定の電圧より小さいので、電圧検知回路１から駆動ドライバＩＣ１０のリセット端子にオン信号が出力されず、モータＭ１への出力は遮断されたままの状態になるため、モータＭ１は駆動しない。

そして、上記Ｖ１点の電圧が所定の電圧に達すると、電圧検知回路１はバイパススイッチＱ１をオンにし、これと同時、あるいはやや遅延させて、駆動ドライバＩＣ１０のリセット端子にオン信号を出力する。駆動ドライバＩＣ１０は、電圧検知回路１からのオン信号の入力により、モータＭ１への出力の遮断を解除し、これにより、モータＭ１が起動する。

なお、バイパススイッチＱ１がオンしたときに、微小な突入電流が流れるが、電源電圧Ｖｃｃと電流制限抵抗Ｒ１の負荷側（Ｖ１点）の電圧との電位差が小さいので、その突入電流の大きさは、問題とはならない程度のものである。また、駆動ドライバＩＣ１０によるモータＭ１の起動時に定常時よりも大きな電流が電源から流れるが、コンデンサＣ１により、この電流を抑制することができる。

本実施形態２によれば、リセット端子付きの駆動ドライバＩＣ１０を用いて、電圧検知回路１から出力されたオン信号を駆動ドライバＩＣ１０のリセット端子に入力することにより、上記実施形態１で説明した遮断スイッチＱ２を設けなくても、モータＭ１の駆動制御を行うことができ、同様の効果を得ることができる。

［実施形態３］
上記第２の実施形態（実施形態２）では、負荷電流オンオフ手段としてリッセト端子（ＲＥＳＥＴ）付きの駆動ドライバＩＣ１０を備え、その駆動ドライバＩＣ１０のリッセト端子を利用してモータＭ１の駆動を制御する構成について説明したが、駆動ドライバＩＣ１０を制御する制御手段としてのコントローラを設けてもよい。

図５は、駆動ドライバＩＣ１０を制御するコントローラを備えた、本発明の第３の実施形態に係る突入電流防止回路を有する電源供給制御装置の構成例を示す回路図である。なお、図５において、上記実施形態２と同様の構成については同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態３では、電圧検知回路１の電圧検知結果に基づいて駆動ドライバＩＣ１０を制御する制御手段としてのコントローラ１１を備えている。このコントローラ１１は、例えば、所定の制御プログラムに基づいてデータや信号を処理するＣＰＵやメモリなどを有するマイクロコンピュータ（マイコン）等のコンピュータ装置、又は、所定の制御プログラムで動作するように構成された論理回路で構成することができる。

モータＭ１の駆動を制御する駆動ドライバＩＣ１０は、コントローラ１１からの命令によって動作を制御している。このため、コントローラ１１からモータＭ１を動作させる所定の動作信号（命令信号）を駆動ドライバＩＣ１０側へ送出しなければ、モータＭ１は動作しない。また、コントローラ１１は、電圧検知回路１が検知するＶ１点の電圧が所定の電圧より小さい場合には、駆動ドライバＩＣ１０にモータＭ１の動作信号を送出しないように、プログラムされている。

図５において、電源スイッチＳＷ１をオンにすると、電源から供給される電流は電流制限抵抗Ｒ１を通りコンデンサＣ１へと流れる。この電流は電流制限抵抗Ｒ１によって制限されているため、コンデンサＣ１にかかる電圧すなわち図中Ｖ１点の電圧は徐々に上昇する。これにより、コンデンサＣ１を充電するために生じる突入電流を抑制することができる。

また、電源スイッチＳＷ１がオンした直後に、駆動ドライバＩＣ１０に電流が流れるが、電圧検知回路１が検知するＶ１点の電圧が所定の電圧より小さいので、コントローラ１１は駆動ドライバＩＣ１０にモータＭ１の動作信号（命令信号）を送出せず、モータＭ１は起動しない。

そして、上記Ｖ１点の電圧が所定の電圧に達すると、電圧検知回路１はバイパススイッチＱ１をオンにし、これと同時、あるいはやや遅延させて、コントローラ１１にオン信号を出力する。コントローラ１１は、電圧検知回路１からのオン信号の入力により、駆動ドライバＩＣ１０にモータＭ１の動作信号（命令信号）を送出する。駆動ドライバＩＣ１０は、コントローラ１１からの動作信号の入力により、モータＭ１への出力の遮断を解除する。これにより、モータＭ１が起動する。

なお、バイパススイッチＱ１がオンしたときに、微小な突入電流が流れるが、電源電圧Ｖｃｃと電流制限抵抗Ｒ１の負荷側（Ｖ１点）の電圧との電位差が小さいので、その突入電流の大きさは、問題とはならない程度のものである。また、駆動ドライバＩＣ１０によるモータＭ１の起動時に定常時よりも大きな電流が流れるが、コンデンサＣ１により、この電流を抑制することができる。

本実施形態３によれば、駆動ドライバＩＣ１０を制御するコントローラ１１を用いて、電圧検知回路１から出力されたオン信号に基づいてコントローラ１１が駆動ドライバＩＣ１０を制御することにより、上記実施形態１で説明した遮断スイッチＱ２を設けなくても、モータＭ１の駆動制御を行うことができ、同様の効果を得ることができる。

なお、コントローラ１１が電圧検知回路１のオン信号に基づいて駆動ドライバＩＣ１０を制御する上記構成に限らず、コントローラ１１と駆動ドライバＩＣ１０との間にコントローラ１１の動作信号を遮断する動作信号遮断手段を設け、電圧検知回路１が検知するＶ１点の電圧が所定の電圧より小さいときは、動作信号を遮断してもよい。

また、電圧検知回路１が所定の電圧以上になったことを検知してバイパススイッチＱ１をオンした後、電圧が低下したときに、モータＭ１を停止させるようにコントローラ１１をプログラムしておけば、電源異常などにより電源電圧が低下したときなども負荷への電流を遮断することができ、その負荷を使用している機器の誤動作などを防止することができる。

以上、上記各実施形態によれば、負荷電圧検出手段としての電圧検知回路１により検出された電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が所定の電圧より小さいときは、負荷電流オンオフ手段としての遮断スイッチＱ２で負荷（モータＭ１）への電流を遮断しておくことにより、電源投入直後などにおいてモータＭ１を動作させる制御を行なったりモータＭ１に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗Ｒ１を介して大電流が負荷に流れることがない。また、モータＭ１への電流を遮断した状態で電流制限抵抗Ｒ１を介して静電容量素子としてのコンデンサＣ１が充電されるため、コンデンサＣ１の充電が速やかに行われ、その充電が完了すると、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が所定の電圧以上まで速やかに上昇する。そして、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が上記所定の電圧以上になったとき、バイパス手段としてのバイパススイッチＱ１で電流制限抵抗Ｒ１の両端間を短絡させてバイパスすることにより電源からの電流が電流制限抵抗Ｒ１を流れないようにするとともに、その電流制限抵抗Ｒ１を介さずに遮断スイッチＱ２でモータＭ１への電流の供給が開始され、モータＭ１を動作させることができる。以上のように、電源投入直後などにおいてモータＭ１を動作させる制御を行なったりモータＭ１に短絡のような異常が発生したりした場合でも、コンデンサＣ１の充電が完了した後、電源からの電流が電流制限抵抗Ｒ１を流れないようにバイパスしてモータＭ１への電流の供給を開始できるので、電流制限抵抗Ｒ１における無駄な電力消費及び破損を防止することができる。
また、上記電流制限抵抗Ｒ１での電圧降下に起因したモータＭ１への印加電圧の低下を防止できるため、モータＭ１がトルク不足で機器の異常動作や故障を引き起こすおそれがない。
また、上記実施形態１によれば、上記負荷電流オンオフ手段は、モータＭ１に直列に接続された、制御入力端子（ゲート端子）を有するスイッチ素子として遮断スイッチ（ＦＥＴ）Ｑ２であり、電圧検知回路１は、電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧の検出結果に基づいて遮断スイッチＱ２のゲート端子に制御信号を供給する。このような単体の遮断スイッチ（ＦＥＴ）Ｑ２を用いてモータＭ１への電流のオンオフを確実に行うことができる。
また、上記実施形態２、３によれば、上記負荷電流オンオフ手段は、制御信号に基づいてモータＭ１へ供給する電流を遮断する機能（リセット端子：ＲＥＳＥＴ）を有する負荷駆動手段としての駆動ドライバＩＣ１０であり、電圧検知回路１の検出結果に基づいて駆動ドライバＩＣ１０に制御信号を送信して制御する制御手段としてのコントローラ１１を備える。この駆動ドライバＩＣ１０には、モータＭ１を駆動する駆動手段として駆動ドライバを兼用できるとともに、上記コントローラ１１には、モータ駆動装置における主制御手段としてのコントローラモータを兼用することができ、電流供給経路の途中に別途遮断スイッチＱ２などを設ける必要がなく、低コスト化できる。
また、上記実施形態３によれば、上記制御手段としてのコントローラ１１は、所定のプログラムに基づいて動作するコンピュータ装置（マイクロコンピュータ）又は論理回路である。この場合も、電流供給経路の途中に別途遮断スイッチＱ２などを設ける必要がなく、低コスト化できる。
また、上記各実施形態によれば、上記遮断スイッチＱ２等でモータＭ１への電流の供給を開始した後、電圧検知回路１により検出された電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなったとき、遮断スイッチＱ２等でモータＭ１への電流を再度遮断する。これにより、電源の異常などにより電源電圧が低下したときなどにおいてもモータＭ１への電流を遮断するので、モータ１やそのモータＭ１を使用している機器の誤動作などを防止できる。
また、上記各実施形態によれば、電圧検知回路１により検出された電流制限抵抗Ｒ１の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなった状態が一定時間継続したとき、上記遮断スイッチＱ２等でモータＭ１への電流を再度遮断する。これにより、モータＭ１を有する機器の動作に影響の小さい瞬間的な電圧低下の場合はモータＭ１の動作を継続させ、電源異常などにより継続して電源電圧が低下したときのみモータＭ１への電流を遮断することができるので、機器の動作停止を最小限にとどめ、そのモータＭ１を使用している機器の誤動作などを防止できる。
また、上記各実施形態によれば、電圧検知回路１における電流制限抵抗Ｒ１の負荷側及び第３スイッチＱ３及び第４スイッチＱ４の制御入力側にツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を用いることにより、電源電圧の異常低下を検出するときの基準電圧や、バイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２それぞれのオンオフの基準電圧として、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の安定した一定電圧であるツェナー電圧を利用できる。従って、電源電圧の異常低下の検出やバイパススイッチＱ１及び遮断スイッチＱ２それぞれのオンオフを安定して行うことができる。しかも、上記基準電圧の生成をそれぞれ単一のツェナーダイオードで実現できるため、部品数の増加を抑えつつ低コスト化を図ることができる。

なお、上記各実施形態では、負荷がモータＭ１である例について説明したが、本発明は、モータＭ１以外の負荷の場合にも適用することができる。例えば、本発明は、電力を必要とするヒータ、電磁石、ソレノイド等のアクチュエータなどの負荷の場合にも適用することができる。
また、上記各実施形態では、電流制限抵抗Ｒ１を迂回するバイパス手段としてのバイパススイッチＱ１及び負荷側に流れる電流をオンオフする負荷電流オンオフ手段としての遮断スイッチＱ２がそれぞれＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴを用いた構成について説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、上記バイパス手段及び負荷電流オンオフ手段としてリレーやバイポーラトランジスタなどを用いる場合にも同様に適用することができる。
また、上記各実施形態において、遮断スイッチＱ２の配設位置は、モータＭ１への電流のオンオフができれば図１に示した位置に限定されるものではない。例えば、駆動ドライバ２とモータＭ１との間、あるいは、モータＭ１とＧＮＤとの間に遮断スイッチＱ２を設けてもよく、この場合にも上記各実施形態の場合と同様の効果を奏する。

１ 電圧検知回路
２ 駆動ドライバ
１０ 駆動ドライバＩＣ
１１ コントローラ
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ 遅延用コンデンサ
Ｍ１ モータ
Ｑ１ バイパススイッチ（第１スイッチ）
Ｑ２ 遮断スイッチ（第２スイッチ）
Ｑ３ 第３スイッチ
Ｑ４ 第４スイッチ
Ｒ１ 電流制限抵抗
ＳＷ１ 電源スイッチ
Ｖｃｃ 電源電圧
ＺＤ１ 第１ツェナーダイオード
ＺＤ２ 第２ツェナーダイオード

特開昭６１−７６０２４号公報 特開昭６０−７７２１３号公報

Claims (8)

1. 静電容量素子が並列に接続される負荷と電源との間に接続され電流を制限する電流制限抵抗と、
   上記電流制限抵抗と並列に接続され該電流制限抵抗の両端間の短絡と開放とを切換可能なバイパス手段と、
   上記電流制限抵抗の負荷側の電圧を検出する負荷電圧検出手段と、を備え、
   上記電流制限抵抗の両端間を開放にした状態で、上記負荷電圧検出手段により検出された上記負荷側の電圧が所定の電圧以上になったときに、上記バイパス手段で上記電流制限抵抗の両端間を短絡させてバイパスする突入電流防止回路であって、
   上記電流制限抵抗の負荷側から上記負荷への電流の供給と遮断とを切り換える負荷電流オンオフ手段と、
   上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さいときは、上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流を遮断しておき、該電流制限抵抗の負荷側の電圧が該所定の電圧以上になったとき、該負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流の供給を開始するオンオフ切換手段と、を更に備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
2. 請求項１の突入電流防止回路において、
   上記負荷電流オンオフ手段は、上記負荷に直列に接続された、制御入力端子を有するスイッチ素子であり、
   上記負荷電圧検出手段は、上記電流制限抵抗の負荷側の電圧の検出結果に基づいて上記スイッチ素子の制御入力端子に制御信号を供給することを特徴とする突入電流防止回路。
3. 請求項１の突入電流防止回路において、
   上記負荷電流オンオフ手段は、制御信号に基づいて上記負荷へ供給する電流を遮断する機能を有する負荷駆動手段であり、
   上記負荷電圧検出手段の検出結果に基づいて、上記負荷駆動手段に制御信号を送信して制御する制御手段を備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
4. 請求項３の突入電流防止回路において、
   上記制御手段は、所定のプログラムに基づいて動作するコンピュータ装置又は論理回路であることを特徴とする突入電流防止回路。
5. 請求項１乃至４のいずれかの突入電流防止回路において、
   上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流の供給を開始した後、上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなったとき、該負荷電流オンオフ手段で該負荷への電流を再度遮断することを特徴とする突入電流防止回路。
6. 請求項５の突入電流防止回路において、
   上記負荷電圧検出手段により検出された上記電流制限抵抗の負荷側の電圧が上記所定の電圧より小さくなった状態が一定時間継続したとき、上記負荷電流オンオフ手段で上記負荷への電流を再度遮断することを特徴とする突入電流防止回路。
7. 請求項１乃至６のいずれかの突入電流防止回路において、
   上記負荷電圧検出手段は、ツェナーダイオードを用いて構成されていることを特徴とする突入電流防止回路。
8. 突入電流防止回路を備えた電源供給制御装置であって、
   上記突入電流防止回路として、請求項１乃至７のいずれかの突入電流防止回路を備えたことを特徴とする電源供給制御装置。

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