JP3806913B2

JP3806913B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3806913B2
Application number: JP09780097A
Authority: JP
Inventors: 康夫長澤
Original assignee: デンセイ・ラムダ株式会社
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JPH10290523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流器の出力ラインに突入電流抑制用のサーミスタを接続した電源装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の電源装置の入力部は、例えば図２に示すように、入力端子101，102を介して印加される交流入力電圧を整流器103により整流し、この整流器103からの整流出力を平滑コンデンサ104により平滑するようにしている。また、整流器103の出力ラインの一側には、この出力ラインを流れる突入電流を抑制するための負特性のサーミスタ105が挿入接続される。このサーミスタ105は、温度が上昇するにしたがって抵抗値が低くなるものであり、電源投入直後の抵抗値の高い状態において、整流器103の出力ラインの突入電流を抑制するとともに、定常時には、出力ラインを流れる電流により自己発熱してその抵抗値を下げ、サーミスタ105による損失を極力減らすようにしている。
【０００３】
上記図２の構成では、入力端子101，102間に通常の交流入力電圧が印加されているだけならば、平滑コンデンサ104は整流器103からの整流出力に含まれるリプル（脈動）成分を小さくする本来の機能を発揮して、何も問題は起きないが、入力端子101，102と接地端子（図示せず）との間に、雷などによる高電圧のサージ電圧を印加すると、整流器103の出力側からそのまま内部回路にサージ電圧が侵入してしまい、雷サージの試験規格を満足しなくなる。また、こうした事態を避けるために、整流器103の出力側に何等かの保護回路を設けることが考えられるが、回路構成が複雑になる上に、部品点数の増加によりコストアップなどの要因を引き起こす問題を生じる。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、部品点数を増加させずに、電源装置の動作に悪影響を与えることなく、整流器の出力側においてサージ電圧を効果的に抑制できる電源装置を提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、前記目的を達成するために、交流入力電圧を整流器により整流し、この整流出力を平滑コンデンサで平滑するとともにチョークコイルを有する昇圧回路で昇圧する電源装置において、前記整流器の出力側一端に前記サーミスタの一端を接続し、このサーミスタの他端と前記整流器の出力側他端との間に前記平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサの両端間に前記昇圧回路を組み込み、前記チョークコイル間に放電用ギャップを設けたものである。
【０００６】
上記構成によれば、平滑コンデンサの一端と整流器の出力側一端との間にサーミスタを接続するだけで、電源投入時および定常時における電源装置の動作に何等影響を及ぼすことなく、整流器の出力ラインに発生する高電圧のラインサージを、この整流器の出力側に形成されるサーミスタと平滑コンデンサとによるＲＣ直列回路により、効果的に減衰し抑制することが可能になる。さらに、チョークコイルに発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップにより放電してしまうので、チョークコイルによるサージ電圧の跳ね上がりは抑制され、昇圧回路の後段にある内部回路に対し二重の保護がなされる。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明の電源装置の一実施例について、添付図面を参照しながら説明する。電源装置の入力部の電気的構成を示す図１おいて、１，２は交流電圧が入力する入力端子、また、３はグランドすなわち接地端子で、前記入力端子１，２にはラインフィルタ４が接続される。ラインフィルタ４は、主に低域のノーマルモードノイズを除去するアクロス・ザ・ライン・コンデンサ５，６と、主に高域のノーマルモードノイズおよびコモンモードノイズを除去するライン・バイパス・コンデンサ７，８と、主に低域のコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイル９，10とにより構成される。なお、本実施例では、コモンモードノイズを効果的に除去するために、二段のコモンモードチョークコイル９，10を有しているが、これは一段であってもよい。また、ラインフィルタ４の内部構成は、本実施例のものに限定されない。
【０００８】
11は、前記入力端子１，２間の交流入力電圧を整流するダイオードブリッジからなる整流器で、この整流器11の入力側は、ラインフィルタ４の最後段にあるコモンモードチョークコイル10に接続される。また、12は整流器11からの整流出力に含まれるリプル成分を小さくするための平滑コンデンサであり、ここで平滑された直流電圧が、高調波電流抑制回路であるチョッパ型の昇圧回路13に印加される。なお、整流器11は、本実施例のようなブリッジ型のものに限らず、各種タイプのものを使用できる。
【０００９】
整流器11の出力ラインの一方には、熱放散定数の各々異なる突入電流抑制用のサーミスタ14Ａ，14Ｂが直列に挿入接続されるが、サーミスタ14Ａ，14Ｂを便宜上一部品とみなした場合に（以下、符号14とする）、平滑コンデンサ12の一端は、従来例のように、整流器11の出力側一端に接続したサーミスタ14の一端ではなく、これとは反対側のサーミスタ14の他端に接続される。つまり、整流器11の出力側一端にサーミスタ14の一端を接続し、このサーミスタ14の他端と整流器11の出力側他端との間に平滑コンデンサ12を接続して構成される。なお、サーミスタ14は単一部品で構成してもよく、また、整流器11の他方の出力ラインに接続してもよい。また、このサーミスタ14は、電源投入直後の低温時には抵抗値が高く、定常時の電流が流れているときには自己発熱により抵抗値が下がる負特性のものを使用する。
【００１０】
前記昇圧回路13は、平滑コンデンサ12の両端間に、昇圧用のチョークコイル16とＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子17との直列回路を接続するとともに、スイッチング素子17の両端間にダイオード18とコンデンサ19との直列回路を接続し、このコンデンサ19の両端間に、主トランス20の一次巻線とＭＯＳ型ＦＥＴからなる主スイッチング素子21との直列回路を接続して構成される。また、この主トランス20と主スイッチング素子21とにより、直流を交流に変換する電源装置の主インバータ回路22を構成する。そして、スイッチング素子17のオン時には、チョークコイル16にエネルギーを蓄え、スイッチング素子17のオフ時には、このチョークコイル16に蓄えたエネルギーを平滑コンデンサ12の両端電圧に重畳させて、昇圧回路13の出力側にあるコンデンサ19の両端電圧すなわち主インバータ回路22の印加電圧を昇圧させる。それと共に、スイッチング素子17のスイッチング動作により、昇圧回路13が入力端子１，２間の交流入力電圧と入力電流の波形を近付けることで、力率の改善ひいては高調波電流の抑制を達成するようにしている。なお、23は、コモンモードチョークコイル９，10およびチョークコイル16の各入力側と出力側との間に設けられた放電用ギャップである。この放電用ギャップ23は、図示しないが、プリント基板のパターンの先端部分をレジスト除去し、この露出したのこぎり状の導体部を、所定の間隔に対向配置させることで実現している。そして、これらの放電用ギャップ23の距離は、コモンモードチョークコイル９，10およびチョークコイル16の逆電圧の発生を抑える距離にする。
【００１１】
次に、上記構成につきその作用を説明する。電源投入直後には、入力端子１，２間に交流入力電圧を印加すると、ラインフィルタ４から整流器11の出力ラインを通過して、サーミスタ14に突入電流が流れ込む。しかし、サーミスタ14は温度が低く抵抗値の高い状態となっており、電源投入直後において入力回路である昇圧回路13への突入電流の流れ込みは抑制される。その後の定常状態においては、入力端子１，２間に印加される交流入力電圧が、整流器11および平滑コンデンサ12にて整流平滑され、昇圧回路13に供給される。また、ラインフィルタ４は、ライン−ライン間に発生するノーマルモードノイズと、ライン−グランド間に発生するコモンモードノイズを減衰除去する。整流器11の整流出力は昇圧回路13により昇圧され、主インバータ回路22に印加される。この際、スイッチング素子17をスイッチングすることにより、チョークコイル16を介して入力端子１，２間に取り込まれる電流波形を正弦波状に制御するので、結果的に電源装置の力率が改善され、入力電流の高調波成分をほぼ零にまで抑制できる。前記サーミスタ14は、整流器11の出力ラインを通過する電流により自己発熱して抵抗値が低下する。これにより、サーミスタ14による損失は極力低減される。
【００１２】
一方、交流電圧が入力する一方の入力端子１または入力端子２と接地端子３との間にサージ電圧を印加すると、コモンモードチョークコイル９，10は、それ自身に蓄えられたエネルギーを放出する際に電圧が発生する。しかし、各チョークコイル９，10の入力側と出力側との間には、放電用ギャップ23が形成されるため、コモンモードチョークコイル９，10に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ23間が導通状態となり放電してしまう。したがって、整流器11と接地端子３との間には、印加されたサージ電圧と放電ギャップ23の放電電圧を加えた電圧しか発生せず、コモンモードチョークコイル９，10によるサージ電圧の跳ね上がりは抑制される。さらに、昇圧回路13のチョークコイル16にも、入力側と出力側との間には、同様の放電用ギャップ23が形成されるため、サージ電圧が印加されたときに、チョークコイル16に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ23間が導通状態となり放電してしまう。したがって、昇圧回路13の出力側にある電源装置の内部回路たる主インバータ回路22と接地端子３との間には、印加されたサージ電圧と放電ギャップ56の放電電圧を加えた電圧しか発生せず、チョークコイル16によるサージ電圧の跳ね上がりも抑制される。
【００１３】
また、上記サージ電圧の印加時には、整流器11の出力ラインと接地端子３の間にも高電圧が瞬間的に発生するが、この高電圧はコンデンサ12のみならずサーミスタ14にも印加されるので、結果的に、整流器11の出力側両端間に直列接続されたサーミスタ14と平滑コンデンサ12とによるＲＣ直列回路が、整流器11の出力ラインに発生するラインサージを抑制するフィルタとして作用することになる。したがって、既存の平滑コンデンサ12およびサーミスタ14以外に、何も部品を追加することなく、後段の昇圧回路13に対するサージ電圧の侵入を抑制して、サージ電圧を効果的に抑制することが可能になる。また、定常時におけるサーミスタ14の抵抗値は自己発熱により低くなっているため、平滑コンデンサ12の一端を、整流器の出力側一端と反対側のサーミスタ14の他端に接続しても、電源装置そのものの動作には殆ど影響を及ぼさない。加えて、電源投入直後におけるサーミスタ14の突入電流抑制作用も従来と変わりないので、前述のようなサージ電圧に対する優れたフィルタ効果を持ちながら、電源投入時および定常時には電源装置の動作に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【００１４】
このように、本実施例では、平滑コンデンサ12の一端の接続位置を、整流器11の出力側一端に接続したサーミスタ14の一端から、反対側にあるサーミスタ14の他端に変えるだけで、電源投入時および定常時における電源装置の動作に何等影響を及ぼすことなく、サージ電圧の印加時に整流器11の出力ラインに発生する高電圧を、この整流器11の出力側に形成されるコンデンサ12とサーミスタ14とによるＲＣ直列回路のフィルタ効果により、効果的に減衰し抑制することが可能になる。
【００１５】
つまり、交流入力電圧を整流器11により整流し、この整流出力を平滑コンデンサ12で平滑するとともに、整流器11の出力ラインに突入電流抑制用のサーミスタ14を挿入接続した電源装置において、整流器11の出力側一端にサーミスタ14の一端を接続し、このサーミスタ14の他端と整流器11の出力側他端との間に平滑コンデンサ12を接続すれば、部品点数を増加させずに、電源装置の動作に悪影響を与えることなく、整流器の出力側においてサージ電圧を効果的に抑制することが可能になる。
【００１６】
また、上記構成にあっては、前記平滑コンデンサ12の両端間にチョークコイル16を有する昇圧型の高調波電流抑制回路たる昇圧回路13を組み込み、チョークコイル16間にプリント基板のパターンによってサージ電圧を保護する放電用ギャップ23を設けることが好ましい。このようにすると、雷サージによるサージ電圧を電源装置に印加した場合、前記平滑コンデンサ12とサーミスタ14とによるフィルタ効果の他に、チョークコイル16に発生した電圧が所定レベルを越えると、放電用ギャップ23により放電してしまうので、チョークコイル16によるサージ電圧の跳ね上がりは抑制され、後段の内部回路に対し二重の保護がなされる。したがって、昇圧回路13による高調波電流の抑制効果を妨げることなく、サージ電圧が印加されても内部回路を保護することができ、従来コモンモードチョークコイル９，10間に放電用ギャップ23を設けただけでは不可能とされた雷サージの試験規格を満足することが可能となる。また、この放電用ギャップ23は、プリント基板のパターンを利用した簡単な構成であるため、サージキラーなどの保護用部品を不要にして、電源装置の小形化を達成できる。
【００１７】
さらに、本実施例では、チョークコイル16のみならず、交流電圧が入力するラインフィルタ４を構成するコモンモードチョークコイル９の入力側と出力側との間にも、プリント基板のパターンによってサージ電圧を保護する放電用ギャップ23が設けられている。このようにすると、ラインフィルタ４のコモンモードチョークコイル９による電圧の跳ね上がりも防止され、ラインフィルタ４を設けたことによるノイズ除去効果を妨げることなく、サージ電圧が印加されても内部回路を保護して、雷サージの試験規格を満足することが可能となる。また、この放電用ギャップ23も、プリント基板のパターンを利用した簡単な構成であるため、サージキラーなどの保護用部品を不要にして、電源装置の一層の小形化を達成できる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の電源装置は、交流入力電圧を整流器により整流し、この整流出力を平滑コンデンサで平滑するとともにチョークコイルを有する昇圧回路で昇圧する電源装置において、前記整流器の出力側一端に前記サーミスタの一端を接続し、このサーミスタの他端と前記整流器の出力側他端との間に前記平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサの両端間に前記昇圧回路を組み込み、前記チョークコイル間に放電用ギャップを設けたものであり、部品点数を増加させずに、電源装置の動作に悪影響を与えることなく、整流器の出力側においてサージ電圧を効果的に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電源装置の入力部の回路図である。
【図２】従来例の電源装置の入力部の回路図である。
【符号の説明】
11 整流器
12 平滑コンデンサ
13 昇圧回路
14 サーミスタ
16 チョークコイル
23 放電用ギャップ

Claims

交流入力電圧を整流器により整流し、この整流出力を平滑コンデンサで平滑するとともにチョークコイルを有する昇圧回路で昇圧する電源装置において、前記整流器の出力側一端に突入電流抑制用のサーミスタの一端を接続し、このサーミスタの他端と前記整流器の出力側他端との間に前記平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサの両端間に前記昇圧回路を組み込み、前記チョークコイル間に放電用ギャップを設けたことを特徴とする電源装置。