JP3772516B2 - 電流制限回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流を制限する回路に係り、特に、電源投入時の突入電流を制限する電流制限回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電源投入時の突入電流を制限する突入電流制限回路の一例を図3〜図5に示して説明する。
図3に示す突入電流制限回路1では、入力端子1側を(+)、入力端子2側を(−)とする所定の直流電圧を印加すると、その瞬間にコンデンサC1は、最初短絡状態となり、突入電流は、入力端子1から抵抗R1、コンデンサC1を通り、入力端子2に流れる。その後、時間の経過とともに電流は、入力端子1から抵抗R1、負荷回路2を通り、入力端子2に流れるようになる。この場合、直流電圧投入時にコンデンサC1に瞬間的に流れる突入電流を制限しているのは抵抗R1である。
【0003】
図4に示す突入電流制限回路10では、入力端子1側を(+)、入力端子2側を(−)とする所定の直流電圧を印加すると、その瞬間にコンデンサC1は、最初短絡状態となり、突入電流は、入力端子1からサーミスタTH1、コンデンサC1を通り、入力端子2に流れる。その後、時間の経過とともに電流は、入力端子1からサーミスタTH1、負荷回路2を通り、入力端子2に流れるようになる。この場合、直流電圧投入時にコンデンサC1に瞬間的に流れる突入電流を制限しているのはサーミスタTH1である。
【0004】
図5に示す突入電流制限回路20では、入力端子1側を(+)、入力端子2側を(−)とする所定の直流電圧を印加すると、その瞬間にコンデンサC1は、最初短絡状態となる。このとき、サイリスタSCR1のゲート電極に接続された入力端子3に制御信号を入力してサイリスタSCR1をオフ状態とすることにより、突入電流は、入力端子1から抵抗R1、コンデンサC1を通り、入力端子2に流れる。その後、サイリスタSCR1のゲート電極に接続された入力端子3に制御信号を入力してサイリスタSCR1をオン状態とすると、時間の経過とともに電流は、入力端子1からサイリスタSCR1、負荷回路2を通り入力端子2に流れるようになる。この場合、サイリスタSCR1がオン状態のとき、抵抗R1を短絡したことと同じ状態になり、直流電圧投入時にコンデンサC1に瞬間的に流れる突入電流を制限しているのは抵抗R1である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の図3〜図5に示した各突入電流制限回路1、10、20にあっては、以下に述べるような問題があった。
すなわち、図3に示した突入電流制限回路1の場合は、抵抗R1により直流電圧印加時に発生する突入電流を制限することはできるが、電源投入後は、常に抵抗R1により電流が消費されるため、負荷回路2に伝達される電力効率が低下するという問題と、突入電流に耐えられる定格が大きな抵抗を使用しなければならず、回路のコストをアップさせるという問題がある。
【0006】
また、図4に示した突入電流制限回路10の場合は、サーミスタTH1の温度上昇に反比例する抵抗特性を利用して直流電圧印加時に発生する突入電流を制限するようにしているため、短い時間間隔で直流電圧の印加を繰り返すような場合、サーミスタTH1の温度が高温になって突入電流を制限するための所望の抵抗値が得られなくなるという問題が発生する。
【0007】
さらに、図5に示した突入電流制限回路20の場合は、図3の突入電流制限回路1と同様に、抵抗R1により負荷回路2に伝達される電力効率が低下し、突入電流に耐えられる定格が大きな抵抗を使用することにより回路をコストアップさせるという問題と、サイリスタSCR1を制御する制御回路が必要となり、回路を複雑化して更にコストアップさせるという問題もある。
【0008】
本発明の課題は、上記問題に鑑みてなされたものであり、サーミスタのように特性に左右される素子を必要とせず、更にサイリスタのように複雑な制御回路も必要とせず、比較的簡単な回路構成で電力の伝達効率を向上して回路のコストも低減する電流制限回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、
第1の入力端子に第1の抵抗(R1)の一端と、コンデンサ(C1)の一端とを接続し、該第1の抵抗(R1)の他端には、第2の抵抗(R2)の一端と、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とを接続し、該第2の抵抗(R2)の他端は、第3の抵抗(R3)の一端と第2の入力端子に接続し、該第3の抵抗(R3)の他端は、前記電解効果トランジスタ(FET1)のドレイン電極(D)と接続し、該電解効果トランジスタ(FET1)のソース電極(S)は、前記コンデンサ(C1)の他端と接続し、該コンデンサ(C1)の両端部には所定の負荷回路を接続可能に構成したことを特徴としている。
【0010】
したがって、第1の入力端子と第2の入力端子との間に、直流電圧が印加された直後に流れる突入電流の電流容量を、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差により制限することができ、第3の抵抗(R3)に定格の大きなものを使用する必要がなくなるとともに、前記ゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を決定する第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される直流電圧を分圧する前記第1の抵抗(R1)と前記第2の抵抗(R2)との分圧比を、定常時に負荷回路に流れる電流の電流容量を制限しないように設定することができ、負荷回路に伝達される電力の伝達効率が低下することを回避することができる。
【0011】
また、従来のサーミスタのように特性に左右される素子を必要とせず、更にサイリスタのように複雑な制御回路も必要としないため、回路のコストを低減することが可能である。
【0012】
この場合、上記目的は、例えば、請求項2に記載する発明のように、請求項1記載の電流制限回路において、前記第2の抵抗(R2)をツェナーダイオード(ZD1)に変更し、該ツェナーダイオード(ZD1)のカソード電極(C)は、前記第1の抵抗(R1)の他端と接続し、該ツェナーダイオード(ZD1)のアノード電極(A)は、前記第3の抵抗(R3)の一端と第2の入力端子に接続することにより、第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される直流電圧が変動した場合に、ツェナーダイオード(ZD1)によりその電圧変動を一定の電圧範囲に抑えて、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を一定に保持させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明を適用した一実施の形態における突入電流制限回路30の回路構成を示す図であり、上記従来の図3に示した突入電流制限回路1と同一回路構成部分には同一符号を付している。
図1において、突入電流制限回路30は、入力端子1側に抵抗R1の一端と、コンデンサC1の一端とを接続し、抵抗R1の他端には抵抗R2の一端と、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とを接続し、抵抗R2の他端は抵抗R3の一端と入力端子2に接続し、抵抗R3の他端は電解効果トランジスタFET1のドレイン電極(D)と接続し、電解効果トランジスタFET1のソース電極(S)はコンデンサC1の他端と接続し、コンデンサC1の両端部には負荷回路2を接続する。
【0014】
次に、本実施の形態における動作を説明する。
【0015】
図1の突入電流制限回路30では、入力端子1側を(+)、入力端子2側を(−)とする所定の直流電圧を印加すると、その瞬間にコンデンサC1は、最初短絡状態となり、その突入電流は、入力端子1からコンデンサC1を通り、電解効果トランジスタFET1のソース電極(S)からドレイン電極(D)、抵抗R3、入力端子2の順に流れる。但し、この時に流れる突入電流の電流容量は、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差により決定される。
【0016】
この電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差は、図中に示す抵抗R2の端子間電圧Vr2から抵抗R3の端子間電圧Vr3を減算(Vr2−Vr3)することで求められ、抵抗R3に流れる電流容量が多くなると、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差が下がり、ソース電極(S)からドレイン電極(D)に流れる電流容量が制限される。
【0017】
直流電圧が印加されて時間が経過し定常状態に移行した時は、電解効果トランジスタFET1のソース電極(S)からドレイン電極(D)に流れる電流容量が制限されないように、ゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を設定すれば、負荷回路2に供給される電流容量が制限されることを回避することが可能となる。この電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差は、入力端子1と入力端子2との間に印加される直流電圧を分圧する抵抗R1と抵抗R2との分圧比から設定することが可能である。
【0018】
したがって、本第1の実施の形態における突入電流制限回路30では、直流電圧が印加された直後に流れる突入電流の電流容量は、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差により制限される回路構成としたため、抵抗R3に定格の大きなものを使用する必要がなくなる。
【0019】
また、本第1の実施の形態における突入電流制限回路30では、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を決定する入力端子1と入力端子2との間に印加される直流電圧を分圧する抵抗R1と抵抗R2との分圧比を、定常時に負荷回路2に流れる電流の電流容量を制限しないように設定することができ、負荷回路2に伝達される電力の伝達効率が低下することを回避することができる。
【0020】
また、本第1の実施の形態における突入電流制限回路30では、従来のサーミスタのように特性に左右される素子を必要とせず、更にサイリスタのように複雑な制御回路も必要としないため、回路のコストを低減することが可能である。
【0021】
また、その他の実施の形態として、図2に示すように、上記図1の抵抗R2の代わりにツェナーダイオードZD1を接続し、ツェナーダイオードZD1のカソード電極(C)は、抵抗R1の他端と接続し、アノード電極(A)は、抵抗R3の一端と入力端子2に接続することにより、入力端子1と入力端子2との間に印加される直流電圧が変動した場合に、ツェナーダイオードZD1によりその電圧変動を一定の電圧範囲に抑えて、電解効果トランジスタFET1のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を一定に保持させることができる。
【0022】
【発明の効果】
請求項1記載の発明の電流制限回路によれば、第1の入力端子と第2の入力端子との間に、直流電圧が印加された直後に流れる突入電流の電流容量を、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差により制限することができ、第3の抵抗(R3)に定格の大きなものを使用する必要がなくなるとともに、前記ゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を決定する第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される直流電圧を分圧する前記第1の抵抗(R1)と前記第2の抵抗(R2)との分圧比を、定常時に負荷回路に流れる電流の電流容量を制限しないように設定することができ、負荷回路に伝達される電力の伝達効率が低下することを回避することができる。また、従来のサーミスタのように特性に左右される素子を必要とせず、更にサイリスタのように複雑な制御回路も必要としないため、回路のコストを低減することが可能である。
【0023】
請求項2記載の発明の電流制限回路によれば、第1の入力端子と第2の入力端子との間に印加される直流電圧が変動した場合に、ツェナーダイオード(ZD1)によりその電圧変動を一定の電圧範囲に抑えて、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とドレイン電極(D)間の電位差を一定に保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した一実施の形態における突入電流制限回路30の回路構成を示す図である。
【図2】本発明を適用したその他の実施の形態における突入電流制限回路40の回路構成を示す図である。
【図3】従来の抵抗R1を使用した突入電流制限回路1の回路構成を示す図である。
【図4】従来のサーミスタTH1を使用した突入電流制限回路10の回路構成を示す図である。
【図5】従来の抵抗R1とサイリスタSCR1を使用した突入電流制限回路20の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
2 負荷回路
30、40 突入電流制限回路
C1 コンデンサ
ZD1 ツェナーダイオード
FET1 電解効果トランジスタ
R1〜R3 抵抗
Claims (2)
- 第1の入力端子に第1の抵抗(R1)の一端と、コンデンサ(C1)の一端とを接続し、該第1の抵抗(R1)の他端には、第2の抵抗(R2)の一端と、電解効果トランジスタ(FET1)のゲート電極(G)とを接続し、該第2の抵抗(R2)の他端は、第3の抵抗(R3)の一端と第2の入力端子に接続し、該第3の抵抗(R3)の他端は、前記電解効果トランジスタ(FET1)のドレイン電極(D)と接続し、該電解効果トランジスタ(FET1)のソース電極(S)は、前記コンデンサ(C1)の他端と接続し、該コンデンサ(C1)の両端部には所定の負荷回路を接続可能に構成したことを特徴とする電流制限回路。
- 前記第2の抵抗(R2)をツェナーダイオード(ZD1)に変更し、該ツェナーダイオード(ZD1)のカソード電極(C)は、前記第1の抵抗(R1)の他端と接続し、該ツェナーダイオード(ZD1)のアノード電極(A)は、前記第3の抵抗(R3)の一端と第2の入力端子に接続したことを特徴とする請求項1記載の電流制限回路。
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