JP3282337B2 - コンデンサ蓄積電荷消去回路および電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電源回路の平滑
用コンデンサなどのコンデンサに蓄電されている蓄積電
荷を消去するコンデンサ蓄積電荷消去回路およびこれを
備えた電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すような交流を直流に変換する
電源回路では電源を投入する起動時にはスイッチ５０を
オフにした状態で入力端子５１，５１側からの交流を入
力ラインフィルタ５２を介して整流回路５４で整流する
とともに、突入電流防止抵抗５６を経由してコンデンサ
５８で平滑化して出力端子６０，６０側から直流を出力
する。起動時の後の通常動作時では突入電流防止抵抗５
６での電力消費をなくすためスイッチ５０をオンにし、
また入力端子５１，５１側から交流がスイッチオフされ
るときはコンデンサ５８の蓄積電荷を抵抗６２を介して
消去する。この消去は例えば電源回路とかこれに接続さ
れる回路あるいは装置の補修点検などを行う人がコンデ
ンサ５８の蓄積電荷で感電しないようにするためであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のコンデンサ蓄積
電荷消去回路ではコンデンサ５８の蓄積電荷を単に抵抗
６２を介して消去するのであるが、この消去の時間を短
くして補修点検者が早急にその補修点検を行えるように
するには抵抗６２を小さくすることが考えられるが抵抗
６２を小さくした場合では、抵抗６２を流れる電流が大
きくなりこの電流に耐用できる抵抗が大形化してしま
う。そこでコンデンサ５８の蓄積電荷を消去するための
抵抗６２の抵抗値を大きくすると前記消去の時間が長く
なる。また、この消去回路では蓄積電荷が常時消費され
るものであり電源の利用効率が低いものである。

【０００４】本発明は、突入電流防止抵抗を突入電流の
防止のみならずコンデンサの蓄積電荷の消去にも利用し
て、大形の消去回路部品を用いずとも消去時間が短く、
また通常動作時での蓄積電荷の常時消費を避けて電源の
利用効率を高めることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のコンデンサ蓄積電荷消去回路は、蓄
積電荷が消去されるべきコンデンサに直列に接続された
突入電流防止抵抗と、前記コンデンサと突入電流防止抵
抗との直列回路に並列に接続された第１のスイッチ手段
と、前記突入電流防止抵抗に並列に接続された第２のス
イッチ手段とを具備し、起動時は前記両スイッチ手段が
オフ状態であり、通常動作時は前記第１のスイッチ手段
がオフ状態で前記第２のスイッチ手段がオン状態であ
り、コンデンサ蓄積電荷消去時は前記第１のスイッチ手
段がオン状態で前記第２のスイッチ手段がオフ状態であ
ることを特徴としている。

【０００６】なお、請求項２のようにこのコンデンサ蓄
積電荷消去回路は、交流をモニタする交流モニタと、こ
の交流モニタに接続された整流回路と、前記交流モニタ
の出力から交流の印加状態が起動時、通常動作時、およ
びコンデンサ蓄積電荷消去時に対応した演算出力を出力
する演算部とを具備し、演算部からの演算出力で前記両
スイッチ手段のオンオフを制御するようにしてもよい。

【０００７】また、請求項３のようにこのコンデンサ蓄
積電荷消去回路は、前記整流回路の直流電圧出力をモニ
タする直流モニタと、前記直流モニタの出力が所定のと
きに前記演算部の演算出力に応答して第２のスイッチ手
段を駆動し得る状態になる駆動回路とを備えてもよい。

【０００８】また、請求項４のように前記直流モニタは
所定の直流に応答して発光するフォトカプラを含み、ま
た前記駆動回路はこのフォトカプラに応答して導通する
フォトカプラを含んでもよい。

【０００９】また、請求項５のように前記交流モニタは
交流の印加状態に応答して発光するフォトカプラを含
み、前記演算部は前記フォトカプラからの発光状態に応
答するフォトカプラを含んでもよい。

【００１０】さらに、請求項６のように前記演算部は交
流のオフ時から所定の時間遅延ののち第１のスイッチ手
段をオンにする遅延部を含んでもよい。

【００１１】さらにまた、請求項７のように前記第１の
スイッチ手段が電界効果トランジスタで構成され、前記
遅延部はこの電界効果トランジスタのゲートに遅延出力
を出力してそのオンオフを行ってもよい。

【００１２】さらには、請求項８のように上記回路を電
源に用いてもよい。

【００１３】

【作用】起動時は両スイッチ手段がオフ状態となるから
電流の突入は突入電流防止抵抗で防止され、通常動作時
は前記第１のスイッチ手段がオフ状態で前記第２のスイ
ッチ手段がオン状態であるから交流が突入電流防止抵抗
で消費されることがなく、コンデンサ蓄積電荷消去時は
前記第１のスイッチ手段がオン状態で前記第２のスイッ
チ手段がオフ状態であるから、コンデンサの蓄積電荷は
第１のスイッチ手段と突入電流防止抵抗を含む閉ループ
で消去される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００１５】図１は、本発明のコンデンサ蓄積電荷消去
回路を備えた電源回路の構成図であり、同図を参照して
説明すると、２は入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に印加される
交流に対する入力ラインフィルタ、４は互いに逆接続さ
れた発光ダイオード対からなる交流モニタ出力用のフォ
トカプラＰＣ１を含む交流モニタである。ＲＤは交流を
全波整流する整流回路、６は３個の平滑コンデンサが並
列に接続されてなる平滑コンデンサ部、８は演算部であ
る。

【００１６】演算部８は、インバータ部８１（トランジ
スタＴＲ１および複数の抵抗を含む）と、交流モニタ４
のフォトカプラＰＣ１からの発光入力に応答して交流モ
ニタ出力を入力するフォトカプラＰＣ１′と、フォトカ
プラ保護抵抗Ｒ１３と、遅延部８２（抵抗Ｒ４，Ｒ５，
ダイオードＤ１，Ｄ２、およびコンデンサＣ１を含む）
と、電位決定用抵抗Ｒ６とを含む。この遅延部８２にお
いて抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１とは（ｇ）点の充電電位
を決定するものであり、抵抗Ｒ５とダイオードＤ１とで
コンデンサＣ１の放電経路を構成している。そして、こ
の遅延部８２はフォトカプラＰＣ１′が非導通のときの
（ｅ）点の電圧でコンデンサＣ２が充電されるが、導通
のときに抵抗Ｒ５とダイオードＤ１を介して放電する。
この放電速度は速く設定されている。また、フォトカプ
ラＰＣ１が非導通のままとなるとコンデンサＣ２は抵抗
Ｒ４との間で決まる時定数の速度で充電していき、交流
がスイッチオフされてから所定時間の経過後に所定の充
電電位になるように充電速度が設定されている。抵抗Ｒ
６は後述の第１のスイッチ手段ＳＷ１のオン電位を決定
するものである。

【００１７】ＳＷ１は電界効果トランジスタで構成され
た第１のスイッチ手段、Ｒ７はコンデンサ蓄積電荷消去
のための温度ヒューズ内蔵型突入電流防止抵抗である。
この突入電流防止抵抗Ｒ７の温度ヒューズは突入電流の
エネルギが大きいときに切れることで部品を保護するた
めである。この突入電流防止抵抗Ｒ７は平滑コンデンサ
部６に直列に接続されており、第１のスイッチ手段ＳＷ
１はこの平滑コンデンサ部６と突入電流防止抵抗Ｒ７と
の直列回路に並列に接続されている。

【００１８】１０は抵抗Ｒ８〜Ｒ１１、コンデンサＣ
２、ツェナーダイオードＤ３、およびフォトカプラＰＣ
２を含む直流モニタである。この直流モニタ１０におい
て、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２とツェナーダイオード
Ｄ３とで時定数回路１０１を構成している。この時定数
回路１０１は次の理由で設けられている。すなわち、抵
抗Ｒ８〜Ｒ１０の分圧比で決まった電圧がツェナーダイ
オードＤ３とフォトカプラＰＣ２との直列回路に与えら
れるとツェナーダイオードＤ３が導通してフォトカプラ
ＰＣ２が直流電圧をモニタ出力して発光するのである
が、起動時の電流の突入のときの高い電圧のときに一瞬
ツェナーダイオードＤ３が導通してしまってフォトカプ
ラＰＣ２が発光して直流を誤ってモニタしてしまうこと
がある。そこで、この誤動作を防止するために、いきな
り高い電圧が発生してもそれに影響されないように時定
数回路１０１を設けているのである。なお、この直流モ
ニタ１０において、抵抗Ｒ８，Ｒ９は電流制限抵抗を、
また抵抗Ｒ１０は電位決定用の抵抗をそれぞれ構成して
いる。

【００１９】ＳＷ２はサイリスタで構成されそのアノー
ドとカソードが突入電流防止抵抗Ｒ７の両端間に並列に
接続された第２のスイッチ手段である。１２は第２のス
イッチ手段ＳＷ２を駆動する駆動回路であって、直流モ
ニタ１０のフォトカプラＰＣ２の発光、つまり直流モニ
タの入力に応答動作するフォトカプラＰＣ２′およびト
ランジスタＴＲ３、ならびにノイズ除去のためのコンデ
ンサＣ３および抵抗Ｒ１２を含んでいる。Ｃ４，Ｃ５は
それぞれノイズ除去用のコンデンサ、ＯＵＴ１，ＯＵＴ
２は出力端子である。

【００２０】次に動作を図２および図３を参照して説明
する。なお、図１の（ａ）〜（ｊ）点の波形は図２およ
び図３それぞれの（ａ）〜（ｊ）に対応している。

【００２１】（１）起動時から通常動作時〔図２のタイ
ミングチャート参照〕：時刻ｔ０で交流がスイッチオン
されて起動されると、整流部ＲＤの入力部と出力部、お
よび出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にはそれぞれ図２の
（ａ）（ｂ）（ｃ）および（ｄ）の電圧波形があらわれ
るとともに、その際の突入電流は蓄積電荷の無い平滑コ
ンデンサ部６を介して突入電流防止抵抗Ｒ７を流れるこ
とでその突入が防止される。一方、交流モニタ４のフォ
トカプラＰＣ１は起動時の交流でゼロクロス近辺で非発
光、それ以外で発光するから、演算部８のフォトカプラ
ＰＣ１′はそのフォトカプラＰＣ１の動作に応答して導
通、非導通となる。したがって、抵抗Ｒ１，Ｒ２を介し
て演算部８に与えられる演算信号は図２の（ｅ）のよう
に変化をし、その演算信号はインバータ部８１でインバ
ートされる。このインバータ部８１でのインバート出力
は図２の（ｆ）のように変化する。直流モニタ１０はこ
の起動時での直流をモニタしており、この直流が図２の
（ｈ）のように所定のレベルに達していないときはフォ
トカプラＰＣ２が発光せず、したがって、駆動回路１２
のフォトカプラＰＣ２′も導通しないので、駆動回路１
２のトランジスタＴＲ３のベースの電圧は図２の（ｉ）
であるから、駆動回路１２は演算部８のインバータ部８
１のインバート出力に応答しない。したがって、第２の
スイッチ手段ＳＷ２は図２の（ｊ）のようにそのゲート
に導通電圧が与えられないのでオフしている。また、演
算部８の遅延部８２の遅延出力は図２の（ｇ）のように
所定の出力（横の破線で示すレベル）に到達していない
ので、第１のスイッチ手段ＳＷ１もオフのままである。

【００２２】このようにして、起動時では第１のスイッ
チ手段ＳＷ１と第２のスイッチ手段ＳＷ２は共にオフで
起動時の突入電流は突入電流防止抵抗Ｒ７でその突入が
防止される。

【００２３】時刻ｔ１の通常動作時では、直流モニタ１
０でのモニタ出力が図２の（ｂ）のように大きくなり、
これによって直流モニタ１０のフォトカプラＰＣ２が発
光すると、駆動回路１２のフォトカプラＰＣ２′が導通
し、その結果、演算部８のインバータ部８１からの演算
信号が駆動回路１２のトランジスタＴＲ３のベースに与
えられる結果、トランジスタＴＲ３が導通する〔図２の
各部波形参照〕。そして、このとき突入電流防止抵抗Ｒ
７の両端間電圧に対応した電圧が第２のスイッチ手段Ｓ
Ｗ２のゲートに与えられてこのスイッチ手段ＳＷ２がオ
ンする。これによって通常動作時では突入電流防止抵抗
Ｒ７が第２のスイッチ手段ＳＷ２で短絡される結果、こ
の防止抵抗Ｒ７での蓄積電荷消費が避けられる。

【００２４】（２）コンデンサ蓄積電荷消去動作〔図３
のタイミングチャート参照〕：図３を参照して時刻ｔ２
で交流がスイッチオフすると、交流モニタ４のフォトカ
プラＰＣ１は非導通となり、演算部８のフォトカプラＰ
Ｃ１′も非導通となるから、（ｅ）点の電圧は図３の
（ｅ）のようにハイレベルに保持される。そうすると、
演算部８の遅延部８２のコンデンサＣ１の電圧が図３の
（ｇ）のように上昇してくる。このコンデンサＣ１の電
圧が図３の（ｇ）の横破線のレベルに到達したときに、
第１のスイッチ手段ＳＷ１はコンデンサＣ１の電圧でオ
ンされる。こうして、第１のスイッチ手段ＳＷ１がオン
すると、平滑コンデンサ部６の蓄積電荷が第１のスイッ
チ手段ＳＷ１を介して放電され、この放電によってサイ
リスタで構成された第２のスイッチ手段ＳＷ２はオフさ
れるから、平滑コンデンサ部６の蓄積電荷は第１のスイ
ッチ手段ＳＷ１、突入電流防止抵抗Ｒ７を介して消去さ
れることになる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、蓄積電荷
が消去されるべきコンデンサに直列に接続された突入電
流防止抵抗と、前記コンデンサと突入電流防止抵抗との
直列回路に並列に接続された第１のスイッチ手段と、前
記突入電流防止抵抗に並列に接続された第２のスイッチ
手段とを具備し、起動時は前記両スイッチ手段がオフ状
態であり、通常動作時は前記第１のスイッチ手段がオフ
状態で前記第２のスイッチ手段がオン状態であり、コン
デンサ蓄積電荷消去時は前記第１のスイッチ手段がオン
状態で前記第２のスイッチ手段がオフ状態であるように
したから、起動時には突入電流防止抵抗で電流の突入を
防止でき、また、この突入電流防止抵抗をコンデンサの
蓄積電荷の消去にも利用できる結果、大形の消去回路部
品を用いることなく短い消去時間でコンデンサの蓄積電
荷を消去でき、またコンデンサの蓄積電荷も通常動作時
での常時消費を避けられ電源の利用効率を高めることが
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るコンデンサ蓄積電荷消
去回路を備えた電源回路の構成図である。

【図２】起動時から通常動作時での前記コンデンサ蓄積
電荷消去回路の動作説明に供するタイミングチャートで
ある。

【図３】通常動作時からコンデンサ蓄積電荷消去時での
前記コンデンサ蓄積電荷消去回路の動作説明に供するタ
イミングチャートである。

【図４】従来例のコンデンサ蓄積電荷消去回路を備えた
電源回路の構成図である。

【符号の説明】

４ 交流モニタ ６ 平滑コンデンサ部 ８ 演算部 ８１ インバータ部 ８２ 遅延部 １０ 直流モニタ １２ 駆動回路 ＲＤ 整流回路 ＳＷ１ 第１のスイッチ手段 ＳＷ２ 第２のスイッチ手段 Ｒ７ 突入電流防止抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/06 G05F 1/10

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄積電荷が消去されるべきコンデンサに
   直列に接続された突入電流防止抵抗と、前記コンデンサ
   と突入電流防止抵抗との直列回路に並列に接続された第
   １のスイッチ手段と、前記突入電流防止抵抗に並列に接
   続された第２のスイッチ手段とを具備し、起動時は前記
   両スイッチ手段がオフ状態になり、通常動作時は前記第
   １のスイッチ手段がオフ状態で前記第２のスイッチ手段
   がオン状態になり、コンデンサ蓄積電荷消去時は前記第
   １のスイッチ手段がオン状態で前記第２のスイッチ手段
   がオフ状態になることを特徴とするコンデンサ蓄積電荷
   消去回路。
2. 【請求項２】 交流をモニタする交流モニタと、この交
   流モニタに接続された整流回路と、前記交流モニタの出
   力から交流の印加状態が起動時、通常動作時、およびコ
   ンデンサ蓄積電荷消去時に対応した演算出力を出力する
   演算部とを具備し、演算部からの演算出力で前記両スイ
   ッチ手段のオンオフを制御することを特徴とする前記請
   求項１に記載のコンデンサ蓄積電荷消去回路。
3. 【請求項３】 前記整流回路の直流電圧出力をモニタす
   る直流モニタと、前記直流モニタの出力が所定のときに
   前記演算部の演算出力に応答して第２のスイッチ手段を
   駆動し得る状態になる駆動回路とを備えた前記請求項２
   に記載のコンデンサ蓄積電荷消去回路。
4. 【請求項４】前記直流モニタは所定の直流に応答して発
   光するフォトカプラを含み、また前記駆動回路はこのフ
   ォトカプラに応答して導通するフォトカプラを含むこと
   を特徴とする請求項３に記載のコンデンサ蓄積電荷消去
   回路。
5. 【請求項５】 前記交流モニタは交流の印加状態に応答
   して発光するフォトカプラを含み、前記演算部は前記フ
   ォトカプラからの発光状態に応答するフォトカプラを含
   むことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ蓄積電
   荷消去回路。
6. 【請求項６】 前記演算部は交流のオフ時から所定の時
   間遅延ののち第１のスイッチ手段をオンにする遅延部を
   含むことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ蓄積
   電荷消去回路。
7. 【請求項７】 前記第１のスイッチ手段が電界効果トラ
   ンジスタで構成され、前記遅延部はこの電界効果トラン
   ジスタのゲートに遅延出力を出力してそのオンオフを行
   うことを特徴とする請求項６に記載のコンデンサ蓄積電
   荷消去回路。
8. 【請求項８】 前記請求項１ないし７のいずれかに記載
   のコンデンサ蓄積電荷消去回路を備えた電源回路。