JP3155342B2 - 突入電流抑制回路 - Google Patents
突入電流抑制回路Info
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- JP3155342B2 JP3155342B2 JP13503392A JP13503392A JP3155342B2 JP 3155342 B2 JP3155342 B2 JP 3155342B2 JP 13503392 A JP13503392 A JP 13503392A JP 13503392 A JP13503392 A JP 13503392A JP 3155342 B2 JP3155342 B2 JP 3155342B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＣ／ＤＣコンバータの
突入電流抑制回路に関する。
突入電流抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来回路の構成例を示す図であ
る。直流電圧Ｅｉ，平滑用コンデンサＣＬ，電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）ＴＲ１及びスイッチＳＷ１とでル
ープを構成している。スイッチＳＷ１を一定周期でオン
オフすると、平滑用コンデンサＣＬには電荷が蓄積さ
れ、電圧を発生する。このコンデンサＣＬの両端にかか
る電圧が出力電圧となり、負荷ＲＬにパワーを供給す
る。
る。直流電圧Ｅｉ，平滑用コンデンサＣＬ，電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）ＴＲ１及びスイッチＳＷ１とでル
ープを構成している。スイッチＳＷ１を一定周期でオン
オフすると、平滑用コンデンサＣＬには電荷が蓄積さ
れ、電圧を発生する。このコンデンサＣＬの両端にかか
る電圧が出力電圧となり、負荷ＲＬにパワーを供給す
る。
【０００３】抵抗Ｒ１，抵抗Ｒ２，トランジスタＴＲ１
及びツェナーダイオードＤ１とで突入力電流抑制部を構
成している。Ｃ１は動作遅延用コンデンサである。抵抗
Ｒ２とコンデンサＣ１とで充電回路を構成し、抵抗Ｒ１
とコンデンサＣ１とで放電回路を構成している。ツェナ
ーダイオードＤ１は、トランジスタＴＲ１のゲート・ソ
ース間電圧ＶGSをある値（ツェナー電圧）以下にクラン
プして、トランジスタＴＲ１が耐圧破壊されないように
している。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。
及びツェナーダイオードＤ１とで突入力電流抑制部を構
成している。Ｃ１は動作遅延用コンデンサである。抵抗
Ｒ２とコンデンサＣ１とで充電回路を構成し、抵抗Ｒ１
とコンデンサＣ１とで放電回路を構成している。ツェナ
ーダイオードＤ１は、トランジスタＴＲ１のゲート・ソ
ース間電圧ＶGSをある値（ツェナー電圧）以下にクラン
プして、トランジスタＴＲ１が耐圧破壊されないように
している。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。
【０００４】スイッチＳＷがオンになると、前記したル
ープ回路が形成される。この時、抵抗Ｒ２とコンデンサ
Ｃ１で構成される充電回路が動作し、コンデンサＣ１の
電圧は時定数Ｒ２・Ｃ１で増加する。このコンデンサＣ
１の両端の電圧は、トランジスタＴＲ１のゲート・ソー
ス間に印加されており、トランジスタＴＲ１の抵抗は最
初は大きく、時間の経過と共に小さくなっていく。従っ
て、ループ回路の電流ＩD はスイッチＳＷオンの瞬間に
急激に増大することがなくなる。この時、平滑用コンデ
ンサＣＬには電荷が蓄積される。
ープ回路が形成される。この時、抵抗Ｒ２とコンデンサ
Ｃ１で構成される充電回路が動作し、コンデンサＣ１の
電圧は時定数Ｒ２・Ｃ１で増加する。このコンデンサＣ
１の両端の電圧は、トランジスタＴＲ１のゲート・ソー
ス間に印加されており、トランジスタＴＲ１の抵抗は最
初は大きく、時間の経過と共に小さくなっていく。従っ
て、ループ回路の電流ＩD はスイッチＳＷオンの瞬間に
急激に増大することがなくなる。この時、平滑用コンデ
ンサＣＬには電荷が蓄積される。
【０００５】次に、スイッチＳＷがオフになると、動作
遅延用コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とで構成される放電回
路が、放電時定数Ｒ１・Ｃ１で放電する。そして、コン
デンサＣ１の両端の電圧がトランジスタＴＲ１のオフ電
圧以下になると、トランジスタＴＲ１はオフになる。こ
のようにして、スイッチＳＷがオンオフを繰り返すこと
により、平滑用コンデンサＣＬには出力電圧ＶＯが発生
することになる。
遅延用コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とで構成される放電回
路が、放電時定数Ｒ１・Ｃ１で放電する。そして、コン
デンサＣ１の両端の電圧がトランジスタＴＲ１のオフ電
圧以下になると、トランジスタＴＲ１はオフになる。こ
のようにして、スイッチＳＷがオンオフを繰り返すこと
により、平滑用コンデンサＣＬには出力電圧ＶＯが発生
することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す回路には以下に示すような問題がある。図５のタイ
ムチャートを用いて説明する。図５において、（ａ）は
スイッチＳＷの動作を、（ｂ）はトランジスタＴＲ１の
ゲート・ソース間電圧ＶGSを、（ｃ）は回路電流（トラ
ンジスタＴＲ１のドレイン・ソース間に流れる電流）Ｉ
D をそれぞれ示している。
示す回路には以下に示すような問題がある。図５のタイ
ムチャートを用いて説明する。図５において、（ａ）は
スイッチＳＷの動作を、（ｂ）はトランジスタＴＲ１の
ゲート・ソース間電圧ＶGSを、（ｃ）は回路電流（トラ
ンジスタＴＲ１のドレイン・ソース間に流れる電流）Ｉ
D をそれぞれ示している。
【０００７】時刻ｔ1 でスイッチＳＷがオンになると、
それまでトランジスタＴＲ１はオフ状態にあり、その抵
抗は大きい。従って、スイッチＳＷがオンになった瞬間
に、回路に流れる電流は（ｃ）に示すようにそれほど大
きくない。一方、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とで構成さ
れる充電回路はＲ２・Ｃ１の時定数で充電を行う。この
結果、コンデンサＣ１の両端の電圧（とりもなおさずト
ランジスタＴＲ１のゲート・ソース間電圧ＶGS）は
（ｂ）に示すように漸増する。これに応じて、トランジ
スタＴＲ１のオン抵抗は徐々に小さくなる。
それまでトランジスタＴＲ１はオフ状態にあり、その抵
抗は大きい。従って、スイッチＳＷがオンになった瞬間
に、回路に流れる電流は（ｃ）に示すようにそれほど大
きくない。一方、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とで構成さ
れる充電回路はＲ２・Ｃ１の時定数で充電を行う。この
結果、コンデンサＣ１の両端の電圧（とりもなおさずト
ランジスタＴＲ１のゲート・ソース間電圧ＶGS）は
（ｂ）に示すように漸増する。これに応じて、トランジ
スタＴＲ１のオン抵抗は徐々に小さくなる。
【０００８】ここで、時刻ｔ2 においてスイッチＳＷが
オフになったものとする。今度は、抵抗Ｒ１とコンデン
サＣ１とで構成される放電回路が時定数Ｒ１・Ｃ１で放
電する。しかしながら、放電用抵抗Ｒ１は極端に小さく
することができないため、その放電曲線は（ｂ）のＡに
示すように、極めて穏やかなものとなる。従って、スイ
ッチＳＷのオンオフ周期内でＶGSを十分に小さくするこ
とができない。この結果、トランジスタＴＲ１はスイッ
チＳＷがオフの間も、オン状態にある。
オフになったものとする。今度は、抵抗Ｒ１とコンデン
サＣ１とで構成される放電回路が時定数Ｒ１・Ｃ１で放
電する。しかしながら、放電用抵抗Ｒ１は極端に小さく
することができないため、その放電曲線は（ｂ）のＡに
示すように、極めて穏やかなものとなる。従って、スイ
ッチＳＷのオンオフ周期内でＶGSを十分に小さくするこ
とができない。この結果、トランジスタＴＲ１はスイッ
チＳＷがオフの間も、オン状態にある。
【０００９】ここで、時刻ｔ3 においてスイッチＳＷが
再度オンになると、ループ回路は比較的小さいトランジ
スタＴＲ１のオン抵抗ＲｏｎとコンデンサＣＬの直列回
路に電圧Ｅｉが印加されることになり、次式で示される
ような電流ＩD が流れる。
再度オンになると、ループ回路は比較的小さいトランジ
スタＴＲ１のオン抵抗ＲｏｎとコンデンサＣＬの直列回
路に電圧Ｅｉが印加されることになり、次式で示される
ような電流ＩD が流れる。
【００１０】ＩD ＝（Ｅｉ−ＶＯ）／Ｒｏｎ この式で、Ｒｏｎが比較的小さいため、電流ＩD は大電
流となる。図の（ｃ）のＢがこの突入電流を示してい
る。この突入電流のために、ＳＷの接点がスティックし
たり、トランジスタＴＲ１が破壊されたりするという問
題がある。
流となる。図の（ｃ）のＢがこの突入電流を示してい
る。この突入電流のために、ＳＷの接点がスティックし
たり、トランジスタＴＲ１が破壊されたりするという問
題がある。
【００１１】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、スイッチオン時に発生する突入電流を抑
制することができる突入電流抑制回路を提供することを
目的としている。
ものであって、スイッチオン時に発生する突入電流を抑
制することができる突入電流抑制回路を提供することを
目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、ＳＷは直流電圧Ｅｉをオンオフす
るスイッチ、ＣＬは平滑用コンデンサ、１は回路に直列
に接続され、スイッチＳＷがオンになる時の回路に流れ
る突入電流を抑制する電流抑制回路、Ｃ１は該電流抑制
回路１の動作遅延用コンデンサ、２はスイッチＳＷがオ
フ時に、前記動作遅延用コンデンサＣ１に蓄積された電
荷を強制放電する強制放電回路である。
ック図である。図４と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、ＳＷは直流電圧Ｅｉをオンオフす
るスイッチ、ＣＬは平滑用コンデンサ、１は回路に直列
に接続され、スイッチＳＷがオンになる時の回路に流れ
る突入電流を抑制する電流抑制回路、Ｃ１は該電流抑制
回路１の動作遅延用コンデンサ、２はスイッチＳＷがオ
フ時に、前記動作遅延用コンデンサＣ１に蓄積された電
荷を強制放電する強制放電回路である。
【００１３】
【作用】前記スイッチＳＷがオフの時に、強制放電回路
２は動作遅延用コンデンサＣ１の両端の電圧を急速に放
電する。この結果、電流抑制回路１の回路に直列に接続
された抵抗は十分大きくなる。そして、スイッチＳＷが
オンになると、電流抑制回路１は、回路に直列に接続さ
れた抵抗を十分大きい状態から徐々に小さくする。この
ように、本発明によればスイッチオン時に発生する突入
電流を抑制することができる。
２は動作遅延用コンデンサＣ１の両端の電圧を急速に放
電する。この結果、電流抑制回路１の回路に直列に接続
された抵抗は十分大きくなる。そして、スイッチＳＷが
オンになると、電流抑制回路１は、回路に直列に接続さ
れた抵抗を十分大きい状態から徐々に小さくする。この
ように、本発明によればスイッチオン時に発生する突入
電流を抑制することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の一実施例を示す電気回路図
である。図１，図４と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。電流抑制回路１は、図４と同じであり、抵抗Ｒ
１，Ｒ２，ツェナーダイオードＤ１及びトランジスタＴ
Ｒ１で構成されている。強制放電回路２は、トランジス
タＴＲ２，ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ３とで構成されて
いる。
に説明する。図２は本発明の一実施例を示す電気回路図
である。図１，図４と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。電流抑制回路１は、図４と同じであり、抵抗Ｒ
１，Ｒ２，ツェナーダイオードＤ１及びトランジスタＴ
Ｒ１で構成されている。強制放電回路２は、トランジス
タＴＲ２，ダイオードＤ２及び抵抗Ｒ３とで構成されて
いる。
【００１５】スイッチＳＷがオフ時に、前記動作遅延用
コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電させる。トラン
ジスタＴＲ２のエミッタ側に逆バイアス用ダイオードＤ
２のカソードを接続し、トランジスタＴＲ２のベース側
に該ダイオードＤ２のアノードを接続し、トランジスタ
ＴＲ２のコレクタとコンデンサＣ１の一端との間に電流
制限用抵抗Ｒ３を接続する強制放電回路において、入力
電圧が印加されている状態では、常にダイオードＤ２に
は順バイアス電圧が印加され、トランジスタＴＲ２のベ
ース−エミッタ間には逆バイアス電圧が印加され、オフ
状態を維持する。次に、入力電圧が無くなると、コンデ
ンサＣ１に充電されている電荷からダイオードＤ２を逆
バイアスし、トランジスタＴＲ２は順バイアスされるこ
とからオンしてコンデンサＣ１を急速に放電する。入力
電圧がある時はダイオードＤ２でトランジスタＴＲ２を
逆バイアスしてオフ状態とし、また、入力電圧が無い時
にはコンデンサＣ１に蓄えられた電荷でトランジスタＴ
Ｒ２をオンにして急速に放電する。このように、構成さ
れた回路の動作を、図３のタイムチャートを用いて説明
すれば以下のとおりである。
コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電させる。トラン
ジスタＴＲ２のエミッタ側に逆バイアス用ダイオードＤ
２のカソードを接続し、トランジスタＴＲ２のベース側
に該ダイオードＤ２のアノードを接続し、トランジスタ
ＴＲ２のコレクタとコンデンサＣ１の一端との間に電流
制限用抵抗Ｒ３を接続する強制放電回路において、入力
電圧が印加されている状態では、常にダイオードＤ２に
は順バイアス電圧が印加され、トランジスタＴＲ２のベ
ース−エミッタ間には逆バイアス電圧が印加され、オフ
状態を維持する。次に、入力電圧が無くなると、コンデ
ンサＣ１に充電されている電荷からダイオードＤ２を逆
バイアスし、トランジスタＴＲ２は順バイアスされるこ
とからオンしてコンデンサＣ１を急速に放電する。入力
電圧がある時はダイオードＤ２でトランジスタＴＲ２を
逆バイアスしてオフ状態とし、また、入力電圧が無い時
にはコンデンサＣ１に蓄えられた電荷でトランジスタＴ
Ｒ２をオンにして急速に放電する。このように、構成さ
れた回路の動作を、図３のタイムチャートを用いて説明
すれば以下のとおりである。
【００１６】先ずスイッチＳＷが（ａ）に示すように時
刻ｔ1 においてオンになったものとする。この結果、ル
ープ回路が形成される。この時、抵抗Ｒ２及びコンデン
サＣ１からなる充電回路にはＲ２・Ｃ１の時定数で電荷
が充電される。この結果、コンデンサＣ１の両端の電圧
（トランジスタＴＲ１のゲート・ソース間電圧ＶGSに等
しい）は、（ｂ）に示すように漸増していく。この結
果、トランジスタＴＲ２のオン抵抗は、十分に大きい状
態から徐々に小さくなっていく。従って、回路電流ＩD
は（ｃ）に示すようにスイッチ切替え時にも大幅に増加
することなく、その後は一定値をとる。
刻ｔ1 においてオンになったものとする。この結果、ル
ープ回路が形成される。この時、抵抗Ｒ２及びコンデン
サＣ１からなる充電回路にはＲ２・Ｃ１の時定数で電荷
が充電される。この結果、コンデンサＣ１の両端の電圧
（トランジスタＴＲ１のゲート・ソース間電圧ＶGSに等
しい）は、（ｂ）に示すように漸増していく。この結
果、トランジスタＴＲ２のオン抵抗は、十分に大きい状
態から徐々に小さくなっていく。従って、回路電流ＩD
は（ｃ）に示すようにスイッチ切替え時にも大幅に増加
することなく、その後は一定値をとる。
【００１７】ここで、時刻ｔ2 においてスイッチＳＷが
オフになると、ループ回路が切断される。一方、この時
コンデンサＣ１の両端には電圧が発生している。この電
圧によりトランジスタＴＲ２はオンになる。この結果、
コンデンサＣ１の電荷は抵抗Ｒ３で消費され、その電圧
は（ｂ）のＣに示すように急速に０になる。従って、こ
の電圧をＶGSとして受けるトランジスタＴＲ１は完全に
オフとなる。
オフになると、ループ回路が切断される。一方、この時
コンデンサＣ１の両端には電圧が発生している。この電
圧によりトランジスタＴＲ２はオンになる。この結果、
コンデンサＣ１の電荷は抵抗Ｒ３で消費され、その電圧
は（ｂ）のＣに示すように急速に０になる。従って、こ
の電圧をＶGSとして受けるトランジスタＴＲ１は完全に
オフとなる。
【００１８】トランジスタＴＲ１が完全にオフになった
状態で、時刻ｔ3 にスイッチＳＷがオンになると、ルー
プが形成されるが、トランジスタＴＲ１のオフ抵抗は十
分に大きいので、このトランジスタＴＲ１の抵抗は十分
に大きい状態から、ＶGSの増大に応じて徐々に小さくな
っていく。従って、（ｃ）のＤに示すように、大きな突
入電流が流れることはなくなる。
状態で、時刻ｔ3 にスイッチＳＷがオンになると、ルー
プが形成されるが、トランジスタＴＲ１のオフ抵抗は十
分に大きいので、このトランジスタＴＲ１の抵抗は十分
に大きい状態から、ＶGSの増大に応じて徐々に小さくな
っていく。従って、（ｃ）のＤに示すように、大きな突
入電流が流れることはなくなる。
【００１９】このようにして、スイッチＳＷがオンオフ
することにより、平滑用コンデンサＣＬには一定の直流
電圧ＶＯが発生し、負荷ＲＬにパワーが供給されること
になる。この直流電圧の値ＶＯは、（ａ）に示すスイッ
チングのオンオフの比率（デューティ比率）を変えるこ
とにより、任意に設定することができる。
することにより、平滑用コンデンサＣＬには一定の直流
電圧ＶＯが発生し、負荷ＲＬにパワーが供給されること
になる。この直流電圧の値ＶＯは、（ａ）に示すスイッ
チングのオンオフの比率（デューティ比率）を変えるこ
とにより、任意に設定することができる。
【００２０】上述の実施例では、電流抑制回路１の能動
素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた場
合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るも
のではなく、他の種類の能動素子、例えば通常のバイポ
ーラトランジスタを用いることもできる。また、強制放
電回路２内のトランジスタＴＲ２も、実施例に示すＰＮ
Ｐ型のみならず、ＮＰＮ型トランジスタを用いることが
できる。また、ＦＥＴを用いることもできる。
素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いた場
合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るも
のではなく、他の種類の能動素子、例えば通常のバイポ
ーラトランジスタを用いることもできる。また、強制放
電回路２内のトランジスタＴＲ２も、実施例に示すＰＮ
Ｐ型のみならず、ＮＰＮ型トランジスタを用いることが
できる。また、ＦＥＴを用いることもできる。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よればスイッチオン時に発生する突入電流を抑制するこ
とができる突入電流抑制回路を提供することができる。
よればスイッチオン時に発生する突入電流を抑制するこ
とができる突入電流抑制回路を提供することができる。
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示す電気回路図である。
【図３】実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図４】従来回路の構成例を示す図である。
【図５】従来回路の動作を示すタイムチャートである。
１ 電流抑制回路 ２ 強制放電回路 Ｃ１ 動作遅延用コンデンサ ＣＬ 平滑用コンデンサ ＲＬ 負荷 ＳＷ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/155 G05F 1/10 304
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電圧をスイッチでオンオフして平滑
用コンデンサに直流電圧を得るＤＣ／ＤＣコンバータに
おいて、 回路に接続され、スイッチがオンになる時の回路に流れ
る突入電流を抑制する電流抑制回路と、 該電流抑制回路の動作遅延用コンデンサと、強制放電用トランジスタのエミッタ側に逆バイアス用ダ
イオードのカソードを接続し、該トランジスタのベース
側に該ダイオードのアノードを接続し、該トランジスタ
のベース側を電流抑制回路のトランジスタのゲートに接
続し、該トランジスタのコレクタと動作遅延用コンデン
サの一端との間に電流抑制用抵抗を接続する 強制放電回
路とを設けて構成する突入電流抑制回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13503392A JP3155342B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 突入電流抑制回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13503392A JP3155342B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 突入電流抑制回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336737A JPH05336737A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3155342B2 true JP3155342B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=15142377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13503392A Expired - Lifetime JP3155342B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 突入電流抑制回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155342B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003162184A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
| JP4888028B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2012-02-29 | 横河電機株式会社 | スイッチ回路 |
| JP5489205B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-05-14 | Ｎｅｃライティング株式会社 | 電気回路、及び電気回路の制御方法 |
| JP2013240199A (ja) * | 2012-05-15 | 2013-11-28 | Seiko Epson Corp | 電源回路 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP13503392A patent/JP3155342B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05336737A (ja) | 1993-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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