JP3574599B2 - 入力過電圧制限機能を備えた突入電流防止回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチング電源の入力回路に設けた過電圧制限機能を備えた突入電流防止回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源の入力回路に設けた突入電流防止回路の回路構成は、図４に示す通りである。ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する主トランス１０８の１次入力側には、１次コイル１１１と主スイッチ素子１０９より成る直列回路にコンデンサ１０７が並列接続してある。
また、コンデンサ１０７の入力側には、限流抵抗１０３と、そのバイパス回路に設けた第１のスイッチ素子１０１と、第１のスイッチ素子１０１のコレクタ端子〜ベース端子間に設けた抵抗１０４と、前記ベース端子〜１次入力回路のグランド・ライン間に挿入した抵抗１０５と、コンデンサ１０７に並列接続した入力電圧監視回路１０６と、コレクタ端子を第１のスイッチ素子のベース端子に接続すると共にエミッタ端子をグランド・ラインに接続し、ベース端子を入力電圧監視回路１０６の出力端子に接続した第２のスイッチ素子１０２によって突入電流防止回路を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＣ／ＤＣコンバータを起動させると、入力監視回路１０６によって検出された電圧に基づいて第２のスイッチ素子１０２がオンとなるので、第１のスイッチ素子１０１はオフのままである。従って、入力電圧は限流抵抗１０３を介してコンデンサ１０７を充電させ、コンデンサ１０７の両端電圧が入力電圧Ｖ_ｉ に近づくと充電は完了する。
これに伴って第２のスイッチ素子１０２がオフとなるので、第１のスイッチ素子１０１がオンとなり、限流抵抗１０３の両端を短絡させる。即ち、入力回路に流入した突入電流は限流抵抗１０３によって限流され、コンデンサ１０７を介して１次コイル１１１と主スイッチ素子１０９に流入することになる。
【０００４】
しかし乍ら、突入電流防止回路には入力過電圧を抑制する機能を備えていないので、入力回路に過電圧が印加された時は、突入電流防止回路とコンデンサ１０７を介して、１次コイル１１１と主スイッチ素子１０９に過電圧が印加されることになる。
入力過電圧による主スイッチ素子の破壊を防ぐためには、主スイッチ素子の耐圧を高めなくてはならない。しかし乍ら、平常時においては高耐圧のスイッチ素子を低圧で使用することになるので、コンバータ効率の低下等の不具合が生ずる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した従来の突入電流防止回路に入力過電圧抑制機能を付加しようとするものであって、スイッチ素子を並列接続した限流抵抗を１次入力回路における一線（グランド・ラインであってもよい）に直列に挿入しておき、ＤＣ／ＤＣコンバータの起動時においては、限流抵抗によって制限された電流が１次入力回路へ流入するように限流抵抗に並列接続してあるスイッチ素子をオフとし、定常状態においては前記スイッチ素子をオンとして限流抵抗を短絡させ抵抗損を減少させる。また、入力電圧が所定の電圧以上に上昇した場合には上記定電圧設定回路を作動させ、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次入力側には所定の電圧以上の電圧が印加されないようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例を図１と図２および図３を参照しながら説明する。
図１は、この発明による第１の実施例を示すブロック図である。
ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する主トランス８の１次コイル１１と主スイッチ素子９より成る直列回路には、コンデンサ７が並列接続してある。
コンデンサ７の入力側には限流抵抗５と、そのバイパス回路に設けた第１のスイッチ素子１と、第１のスイッチ素子１のコレクタ端子〜ベース端子間に設けた抵抗６およびベース端子とグランド・ライン間に設けた定電圧設定回路（例えば、ツエナーダイオードでもよい）３と、限流抵抗５とコンデンサ７との間に並列接続した入力電圧監視回路４と、コレクタ端子を第１のスイッチ素子１のベース端子に接続すると共にエミッタ端子をグランド・ラインに接続し、ベース端子を入力電圧監視回路４の出力端子に接続した第２のスイッチ素子２によって入力電圧制限機能を備えた突入電流防止回路を構成している。
【０００７】
次に、この発明による入力過電圧制限機能を備えた突入電流防止回路の動作特性を説明する。
ＤＣ／ＤＣコンバータを起動させる時に流入する突入電流は、突入電流防止回路に設けてある限流抵抗５によって抑制されることは既述の通りである。
【０００８】
ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧Ｖ_ｉ の許容電圧範囲を
Ｖ_１ ≦Ｖ_ｉ ≦Ｖ_２
とし、第１のスイッチ素子１のゲート端子とグランド・ライン間に設けた定電圧設定回路（例えばツエナー・ダイオード）３の設定電圧Ｖ_ｚ をＶ_２ より少し大きい電圧Ｖ_３ にしておくと、入力電圧がＶ_１ 〜Ｖ_３ の範囲では１次入力回路にそのまま印加されるが、Ｖ_３ 以上の電圧は定電圧設定回路３によって阻止される。
図３（ａ）は１次入力回路に流入した過電圧波形を示しており、図３（ｂ）は定電圧設定回路によって抑制された入力電圧の並列コンデンサ７における端子電圧波形を示しており、入力過電圧が定電圧設定回路の設定電圧Ｖ_ｚ によって抑制されることを示している。
【０００９】
図２は、この発明による第２の実施例を示すブロック図であって、並列コンデンサ７の入力側には分圧抵抗１６と１７より成る第１の分圧抵抗回路が並列接続してあり、分圧抵抗１６と１７の接続点からの検出信号は入力電圧監視回路４に入力する。
また、第２の分圧抵抗回路を構成する抵抗１４と１５の接続点からの検出信号と、入力電圧監視回路４からの検出信号は１次入力回路に並列接続してある定電圧設定回路３に入力する。
【００１０】
１次入力回路のグランド・ラインには限流抵抗５が直列に挿入してあり、その両端にはＦＥＴ１が並列接続してある。ＦＥＴ１のソース端子は抵抗６を介してゲート端子に接続してあり、ゲート端子は抵抗１３を介して定電圧設定回路３からの検出信号を入力するように構成してある。
入力電圧監視回路４、定電圧設定回路３、限流抵抗５、およびＦＥＴ１の作用は図１におけるものと同一であるので説明は省略する。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、１次入力回路における一線に直列に挿入した限流抵抗の両端に並列接続したスイッチ素子をオン・オフ制御することによって突入電流を制限できる。
また、突入電流防止回路に簡単な定電圧設定回路を並列接続することにより、入力過電圧を抑制することができる。
従って、瞬時的な過電圧からコンバータ破損を防ぐことができるので、コンバータを構成するスイッチ素子は耐圧の低い安価な素子でよい。。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による第１の実施例を示すブロック図。
【図２】この発明による第２の実施例を示すブロック図。
【図３】波形図。
【図４】従来技術による突入電流防止回路のブロック図。
【符号の説明】
１，２，９ スイッチ素子
３ 定電圧設定回路
４ 入力電圧監視回路
５，６，１３〜１７ 抵抗
７ コンデンサ
８ 主トランス

Claims (2)

1. ＤＣ／ＤＣコンバータの１次入力回路におけるトランスの１次コイルと主スイッチ素子より成る直列回路に並列接続したコンデンサと、該コンデンサの入力側の１次回路に並列接続した入力電圧監視回路と、該入力電圧監視回路の入力側の１次入力回路に直列に挿入した限流抵抗と、該限流抵抗のバイパス回路を構成するコレクタ端子とベース端子との間に抵抗を接続した第１のスイッチ素子と、前記入力電圧監視回路からの出力信号をベース端子に入力して第１のスイッチ素子をオン・オフ制御する第２のスイッチ素子によって構成した突入電流防止回路において、
   前記第１のスイッチ素子のベース端子と１次入力回路のグランド・ラインとの間に定電圧設定回路を設け、トランスの１次コイルと主スイッチ素子より成る１次入力回路への入力過電圧を制限するようにしたことを特徴とする入力過電圧制限機能を備えた突入電流防止回路。
2. コンデンサの入力側の１次入力回路に並列接続した第１の分圧抵抗回路から入力電圧を検出する入力電圧監視回路と、前記第１の分圧抵抗回路の入力側の１次入力回路に並列接続した第２の分圧抵抗回路からの検出電圧と前記入力電圧監視回路からの出力信号とを入力する１次入力回路に並列接続した定電圧設定回路と、１次入力回路におけるグランド・ラインに直列に挿入した限流抵抗と、前記入力電圧監視回路からの検出信号を入力してオン・オフ制御されるＦＥＴを前記限流抵抗の両端に並列接続して構成し、
   ＤＣ／ＤＣコンバータの起動に伴う入力電圧を入力電圧監視回路によって検出すると共に限流抵抗によって突入電流を制限するようにＦＥＴを機能させ、かつ入力過電圧を定電圧設定回路によって制限するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の入力過電圧制限機能を備えた突入電流防止回路。

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