JP3667729B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流入力電源を整流回路で整流し、その整流出力を突入電流抑制回路を介して平滑コンデンサに供給し、該平滑コンデンサの出力電圧を電圧変換回路によって所定の直流電圧に変換して出力する電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来において、交流入力電源を整流回路で整流し、その整流出力を突入電流抑制回路を介して平滑コンデンサに供給し、該平滑コンデンサの出力電圧を電圧変換回路によって所定の直流電圧に変換して出力する電源装置として、図4に示すように構成された電源装置がある。
【0003】
この電源装置は、交流入力電源eiを整流回路1で整流し、その整流出力を突入電流抑制回路2に入力し、交流入力電源の投入時において平滑コンデンサ3に流れる突入電流を抑制したうえで平滑コンデンサ3を充電し、その充電電圧をDC/DCコンバータ4で所定の直流出力電圧Eoに変換し、外部負荷に供給すると共に、交流入力電源eiの遮断時に直流出力電圧Eoを所定時間の間は持続させるために、突入電流抑制回路2の出力を抵抗充電回路5に入力し、その出力によってコンデンサボックス6を充電し、交流入力電源eiが遮断されて平滑コンデンサ3の出力電圧がコンデンサボックス6の充電電圧以下に降下し始めたならばコンデンサボックス6の充電電圧をダイオード7を介して平滑コンデンサ3およびDC/DCコンバータ4に入力し、DC/DCコンバータ4の直流出力電圧Eoを所定時間だけ持続させるように構成されている。
DC/DCコンバータ4の直流出力電圧Eoを所定時間だけ持続させるのは、外部負荷として接続された計測機器等におけるデータを退避させる時間を確保するためである。平滑コンデンサ3の容量をC1、コンデンサボックス6の容量をC2とすると、C2>C1の関係に設定されている。以下、本願明細書においては、DC/DCコンバータ4の直流出力電圧Eoを外部負荷が正常動作する電圧に維持させておく時間を出力維持時間という。
【0004】
しかし、この従来装置にあっては、平滑コンデンサ3およびコンデンサボックス6に流れる充電電流が大きくなる傾向にあることから、突入電流抑制回路2における突入電流抑制用の抵抗値および抵抗充電回路5における充電用の抵抗値を大きくする必要がある。
ところが、突入電流抑制用の抵抗値およびコンデンサボックス6の充電用の抵抗値を大きくした場合、平滑コンデンサ3およびコンデンサボックス6の充電時間が長くなってしまい、直流出力電圧Eoが規定値まで達するまでの立ち上がり時間が長くなるという問題がある。
また、交流入力電源eiの初期投入時においてコンデンサボックス6が所定電圧まで充電されるまでの間に交流入力電源eiの瞬断があった場合、直流出力電圧Eoを所定時間だけ維持するための充電エネルギーが不足し、直流出力電圧Eoを所定時間だけ維持することができなくなるという問題がある。
【0005】
直流出力電圧Eoを所定時間だけ維持することができなくなるという問題に対しては、平滑コンデンサ3の充電電圧を昇圧コンバータで昇圧してDC/DCコンバータ4に入力するという構成が考えられる(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平2−228256号公報
【0007】
この特開平2−228256号公報に開示された電源装置は、定常時は平滑コンデンサの出力を昇圧コンバータに並列接続したダイオードを介してDC/DCコンバータに入力し、交流入力電源の瞬断時は平滑コンデンサの出力電圧を昇圧コンバータで昇圧したものをDC/DCコンバータに入力するものである。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、昇圧コンバータを用いたとしても、1つの平滑コンデンサの充電電圧を昇圧して出力維持時間を確保するものであるため、十分な出力維持時間を確保できない。この場合、十分な出力維持時間を確保するために、平滑コンデンサの容量を大きくすると、交流入力電源投入時の突入電流が増大し、突入電流抑制用の抵抗値を大きくせざるを得なくなる。すると、図4の従来構成と同様に、直流出力電圧Eoの立ち上がり時間が長くなるという問題が生じる。
【0008】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、直流出力電圧の立ち上がり時間を短縮でき、かつ交流入力電源の瞬断があっても十分な出力維持時間を確保することができる電源装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、交流入力電源を整流回路で整流し、その整流出力を突入電流抑制回路を介して平滑コンデンサに供給し、該平滑コンデンサの出力電圧を電圧変換回路によって所定の直流電圧に変換して出力する電源装置において、前記突入電流抑制回路の出力を昇圧して前記平滑コンデンサに供給する昇圧回路と、該昇圧回路の入力端と出力端との間に順方向に並列接続され、前記昇圧回路の出力電圧が確立するまでの間、前記突入電流抑制回路の出力を前記平滑コンデンサに供給するダイオードと、前記交流入力電源の遮断時のみ充電電圧を前記電圧変換回路に供給するコンデンサボックスと、前記昇圧回路の出力端の出力を受け、前記コンデンサボックスを定電流で充電する定電流充電回路とを備えることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施する場合の一形態を図面により具体的に説明する。
図1は、本発明による電源装置の実施の形態を示す回路構成図である。
図1において、図4の従来構成と異なる点は、突入電流抑制回路2の出力を昇圧して平滑コンデンサ3に供給する昇圧コンバータ8と、該昇圧コンバータ8に順方向に並列接続されたダイオード9と、昇圧コンバータ8の出力を受け、コンデンサボックス6を定電流で充電する定電流充電回路10を設けたことである。
なお、図4と同一部分は同一符号で表している。
【0011】
このような構成においては、平滑コンデンサ3は、交流入力電源eiの投入初期状態では突入電流抑制回路2で抑制された突入電流が抑制された電圧でダイオード9を介して充電され始め、その後は昇圧コンバータ8の出力電圧で充電されるようになる。
一方、コンデンサボックス6は、昇圧コンバータ8の出力を定電流充電回路10で定電流化した定電流で充電され、交流入力電源eiが遮断された場合には、充電電圧がダイオード7を介してDC/DCコンバータ4に供給される。
図2は、交流入力電源eiを投入してから遮断するまでの通常動作時の各部入出力波形を示す図であり、時刻t1で交流入力電源eiを投入すると(図2(a))、突入電流抑制回路2の出力によりダイオード9を介して平滑コンデンサ3の充電が開始され、突入電流抑制回路2の出力電圧は図2(b)に示すように変化し、時刻t2で所定電圧になる。
【0012】
一方、昇圧コンバータ8は、突入電流抑制回路2の出力電圧が所定電圧になった後、所定時間遅れた時刻t3で突入電流抑制回路2の出力電圧より高い電圧を出力する。
これにより、平滑コンデンサ3は、図2(c)に示すように、時刻t3以降は昇圧コンバータ8の出力電圧で充電されるようになる。
また、コンデンサボックス6は、昇圧コンバータ8の出力電圧を定電流充電回路10で定電流化した定電流によって充電され、その出力電圧は図2(d)に示すように時刻t4で所定電圧に到達する。
【0013】
ここで、昇圧コンバータ8が存在しない場合、平滑コンデンサ3の充電電圧は図2(c)の破線Aで示すように緩やかに立ち上がる。しかし、昇圧コンバータ8の出力によって充電を行うことにより、所定時間に達するまでの立ち上がり時間を短くすることができる。
一方、コンデンサボックス6は定電流で充電されることにより、図2(d)に示すように時刻t4で所定の充電電圧に到達する。
ここで、定電流で充電しない場合、平滑コンデンサ3の充電電圧が小さいうちは小さな電流で充電されることになるため、充電時間が図2(d)の破線Bに示すように長くなってしまう。一方、大きな充電電流を流すようにすると、突入電流が規格値より大きくなってしまう。
コンデンサボックス6を定電流充電回路10の定電流で充電することにより、平滑コンデンサ3とコンデンサボックス6とが電流経路の上で分離した構成になることから、突入電流を増加させることなく、コンデンサボックス6を所定電圧まで充電する時間を短縮することができ、交流入力電源の瞬断があっても十分な出力維持時間を確保することができるようになる。また、コンデンサボックスへの充電時の平滑コンデンサ3の充電電圧の上昇を妨げない。
DC/DCコンバータ4は、平滑コンデンサ3の充電電圧を受け、図2(e)に示すようなタイミングで所定の直流出力電圧Eoを出力するようになる。
交流入力電源eiが時刻t5で遮断された場合、コンデンサボックス6の充電エネルギーがダイオード7を介してDC/DCコンバータ4に供給される。これにより、DC/DCコンバータ4の出力電圧Eoは時刻t5より遅れた時刻t6まで規定値を維持する。この規定値を維持している時間が出力維持時間である。
【0014】
図3は交流入力電源eiに瞬断が発生した場合の各部の波形を示す図であり、時刻t1〜t2でコンデンサボックス6の放電時間より短い瞬断があった場合、DC/DCコンバータ4の出力電圧Eoは、図3(e)に示すように、コンデンサボックス6の充電電圧によってEoの出力状態を維持する。
しかし、時刻t3〜t4でコンデンサボックス6の放電時間より長い瞬断があった場合、DC/DCコンバータ4の出力電圧Eoは、図3(e)に示すように、図2の電源投入初期状態からの動作と同様にして所定電圧Eoに立ち上がる。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、突入電流を抑制しつつ直流出力電圧の立ち上がり時間を短縮でき、かつ交流入力電源の瞬断があっても十分な出力維持時間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した電源装置の一実施の形態を示す回路構成図である。
【図2】図1の構成における通常状態の動作を示す各部の波形図である。
【図3】図1の構成において交流入力電源の瞬断が発生した場合の動作を示す各部の波形図である。
【図4】従来の電源装置の回路構成図である。
【符号の説明】
1…整流回路、2…突入電流抑制回路、3…平滑コンデンサ、4…DC/DCコンバータ、6…コンデンサボックス、7…ダイオード、8…昇圧コンバータ、9…ダイオード、10…定電流充電回路。
Claims (1)
- 交流入力電源を整流回路で整流し、その整流出力を突入電流抑制回路を介して平滑コンデンサに供給し、該平滑コンデンサの出力電圧を電圧変換回路によって所定の直流電圧に変換して出力する電源装置において、
前記突入電流抑制回路の出力を昇圧して前記平滑コンデンサに供給する昇圧回路と、該昇圧回路の入力端と出力端との間に順方向に並列接続され、前記昇圧回路の出力電圧が確立するまでの間、前記突入電流抑制回路の出力を前記平滑コンデンサに供給するダイオードと、前記交流入力電源の遮断時のみ充電電圧を前記電圧変換回路に供給するコンデンサボックスと、前記昇圧回路の出力端の出力を受け、前記コンデンサボックスを定電流で充電する定電流充電回路とを備えることを特徴とする電源装置。
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JP2002335988A JP3667729B2 (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 電源装置 |
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CN102819928A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-12-12 | 洛阳市环城供电局 | 一种配电柜电源控制系统故障报警方法及故障报警器 |
CN103354423A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-10-16 | 国家电网公司 | 用于铁芯磁性能测试的变频电源 |
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