JP3964912B2 - Inrush current reduction circuit - Google Patents

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Description

本発明は、突入電流低減回路に関するものである。   The present invention relates to an inrush current reduction circuit.

市販の電気機器へインバータ技術が適用されるに伴い、その機器への電源投入時に発生する突入電流により、他の電子機器への電磁妨害が発生する可能性が高まっている。   As inverter technology is applied to commercially available electrical equipment, there is an increased possibility of electromagnetic interference to other electronic equipment due to the inrush current generated when power is applied to the equipment.

例えば、オフィスの天井照明の様に複数のインバータ照明機器を1つのスイッチで電源を投入すると、各機器に同時に同じような突入電流が流れ、一瞬ではあるが全体で非常に大きな突入電流が流れ、電磁妨害を発生する場合がある。   For example, when a plurality of inverter lighting devices are turned on with a single switch, such as office ceiling lighting, the same inrush current flows to each device at the same time, but a very large inrush current flows instantaneously as a whole, May cause electromagnetic interference.

突入電流を簡単に低減するには、電源ラインにインダクタを直列に挿入すればよいが、突入電流をより低減するためにインダクタのL成分を大きくすると、その容積と重量が増加してしまう。また、該インダクタは、商用電源周波数でも少なからずインピーダンスを有し、これによりエネルギー損失が発生する。また、バースト的突入電流が発生したときは、該インダクタのL成分と負荷のL成分およびC(キャパシタンス)成分に起因して共振することがあり、該インダクタLの値の選定が困難である。   In order to easily reduce the inrush current, an inductor may be inserted in series with the power supply line. However, if the L component of the inductor is increased in order to further reduce the inrush current, the volume and weight increase. In addition, the inductor has a considerable impedance even at a commercial power supply frequency, which causes energy loss. When a burst inrush current occurs, resonance may occur due to the L component of the inductor, the L component of the load, and the C (capacitance) component, and it is difficult to select the value of the inductor L.

また、突入電流を低減する他の方法として、スイッチング半導体素子を利用したゼロクロススイッチ、あるいは、ソリッドステートリレー、サイリスタ、トライアック等が利用される。   As another method for reducing the inrush current, a zero cross switch using a switching semiconductor element, a solid state relay, a thyristor, a triac, or the like is used.

つまり、電源ラインに抵抗を挿入し、この抵抗をスイッチング半導体素子で短絡できるようにしておき、電源オン時には、抵抗が突入電流を低減し、高い突入電流が流れる電源投入後の所定期間を経て、スイッチング半導体素子をオンすることにより、その後における抵抗によるエネルギー損失を防止する方法である。   In other words, a resistor is inserted in the power supply line so that this resistor can be short-circuited by a switching semiconductor element.When the power is turned on, the resistor reduces the inrush current, and after a predetermined period after the power is turned on, a high inrush current flows, This is a method of preventing energy loss due to resistance thereafter by turning on the switching semiconductor element.

また、特許文献1には、電源ラインにMOSFETを挿入し、そのゲート電圧を分圧手段によって調整することで、電源ラインに流れる電流(ドレイン電流)を一定にする技術が開示されている。
特開平5−19879号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for making a current (drain current) flowing in the power supply line constant by inserting a MOSFET in the power supply line and adjusting the gate voltage by voltage dividing means.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-19879

しかしながら、抵抗をスイッチング半導体素子で短絡させる方法では、半導体素子を単なるスイッチとして使用しているので、半導体素子とは別に、突入電流により発生する熱に耐える抵抗が必要であり、回路の小型化および簡素化が困難である。また、サイリスタは、これをオフする回路を追加しなければ、断続的に発生する突入電流を低減することができない。また、ゼロクロススイッチは、位相制御が必要なことから構成が複雑で高価なため、安価な機器には使用しにくい等の欠点がある。   However, in the method of short-circuiting the resistor with the switching semiconductor element, the semiconductor element is used as a mere switch. Therefore, a resistance that can withstand the heat generated by the inrush current is required separately from the semiconductor element. Simplification is difficult. In addition, the thyristor cannot reduce the inrush current that occurs intermittently unless a circuit for turning it off is added. In addition, the zero cross switch has a disadvantage that it is difficult to use for a low-priced device because the configuration is complicated and expensive because phase control is required.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体を単なるスイッチとして用いるときの不都合解消を図った突入電流低減回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an inrush current reduction circuit that solves inconveniences when a semiconductor is used as a simple switch.

上記課題を解決するために、請求項1の本発明は、電源から負荷への電流経路に挿入される半導体素子と、この半導体素子に並列接続される電流検出回路とを備え、当該電流検出回路内の回路節点を前記半導体素子のバイアス制御点に接続し、前記電流経路に流れる突入電流が当該電流検出回路に引き込まれ、前記バイアス制御点の電圧であるバイアス電圧が上昇するようにした突入電流低減回路であって、前記電流検出回路は、前記バイアス制御点に接続されるとともに前記引き込まれた突入電流により充電されて前記バイアス電圧を上昇させるコンデンサと、該コンデンサに並列接続された抵抗とを備えることを特徴とする突入電流低減回路をもって解決手段とする。 In order to solve the above problems, the present invention of claim 1 includes a semiconductor element inserted in a current path from a power supply to a load, and a current detection circuit connected in parallel to the semiconductor element, and the current detection circuit the circuit node of the inner and connected to the bias control point of said semiconductor element, the rush current flowing through the current path is drawn to the current detection circuit, the inrush of bias voltage is a voltage of the bias control points so as to increase A current reduction circuit, wherein the current detection circuit is connected to the bias control point and charged by the drawn inrush current to increase the bias voltage; and a resistor connected in parallel to the capacitor An inrush current reduction circuit characterized by comprising:

請求項の本発明は、請求項1記載の突入電流低減回路の突入電流が流れる箇所に逆電流を阻止する素子を備えた突入電流低減回路と、該突入電流低減回路と同じ突入電流低減回路であって逆方向に並列接続される突入電流低減回路とを備えたことを特徴とする突入電流低減回路をもって解決手段とする。 The present invention of claim 2, the rush current reduction circuit provided with a device for preventing a reverse current at a location inrush current rush current reduction circuit according to claim 1 Symbol placement flows, the same rush current reduction and projecting input current reduction circuit An inrush current reduction circuit comprising a circuit and an inrush current reduction circuit connected in parallel in the opposite direction is used as a solution.

請求項の本発明は、三相交流電源の各線に請求項記載の突入電流低減回路を備えたことを特徴とする突入電流低減回路をもって解決手段とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an inrush current reduction circuit comprising the inrush current reduction circuit according to the second aspect in each line of a three-phase AC power supply.

請求項の本発明は、突入電流が流れる箇所に挿入される素子であって、突入電流が流れたときに当該素子の両端電圧の変化に応じて半導体素子のバイアス電圧を低下させる素子を備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路をもって解決手段とする。 The present invention of claim 4 is an element inserted at a location where an inrush current flows, and includes an element that lowers the bias voltage of the semiconductor element in accordance with a change in the voltage across the element when the inrush current flows. The inrush current reduction circuit according to any one of claims 1 to 3 is used as a solving means.

請求項の本発明は、NチャネルMOSFETであり、電流検出回路は、NチャネルMOSFETのドレイン−ゲート間に接続された抵抗と、NチャネルMOSFETのゲート−ソース間に接続された抵抗と、当該抵抗に並列なコンデンサとを含んで構成されたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路をもって解決手段とする。 The present invention of claim 5 is an N-channel MOSFET, wherein the current detection circuit includes a resistor connected between a drain and a gate of the N-channel MOSFET, a resistor connected between a gate and a source of the N-channel MOSFET, it is configured to include a parallel capacitor to the resistor and solutions with a rush current reduction circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in.

請求項の本発明は、半導体素子が、NPNバイポーラトランジスタであり、電流検出回路は、NPNバイポーラトランジスタのコレクタ−ベース間に接続された抵抗と、NPNバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間に接続された抵抗と、当該抵抗に並列なコンデンサとを含んで構成されたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路をもって解決手段とする。 According to the present invention of claim 6 , the semiconductor element is an NPN bipolar transistor, and the current detection circuit is connected between a collector and base of the NPN bipolar transistor and between a base and emitter of the NPN bipolar transistor. a resistor, and solutions have a rush current reduction circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is configured to include a parallel capacitor to the resistor.

本発明の突入電流低減回路によれば、突入電流が流れる箇所に挿入される半導体素子と、突入電流が流れていないとき(定常時)は半導体素子をバイアスを深めにし、突入電流が流れるときは半導体素子のバイアスを浅くする電流検出回路とを備え、半導体素子をスイッチおよび抵抗として使用しているので抵抗が不要であり、また、サイリスタをオフさせるために必要な付加回路のような構成要素が不要であり、よって回路の小型化および簡素化が容易であり、機器内への組み込みも可能となる。   According to the inrush current reduction circuit of the present invention, when the inrush current flows, the semiconductor element to be inserted at the location where the inrush current flows and when the inrush current does not flow (in a steady state), the bias of the semiconductor element is deepened and the inrush current flows. And a current detection circuit for reducing the bias of the semiconductor element. Since the semiconductor element is used as a switch and a resistor, a resistor is not necessary, and there is a component such as an additional circuit necessary for turning off the thyristor. Therefore, it is easy to miniaturize and simplify the circuit, and it is possible to incorporate it into the device.

また、ゼロクロススイッチの様な位相制御の仕組みが不要なことから、構成を簡素化して安価にでき、安価な機器にも使用することができる。   Further, since a phase control mechanism such as a zero-cross switch is unnecessary, the configuration can be simplified and the cost can be reduced, and it can be used for an inexpensive device.

また、突入電流が流れている短い期間にだけ、半導体素子のバイアスを浅くするので、電力損失や発熱が少なく、放熱への配慮を少なくできる。   In addition, since the bias of the semiconductor element is shallowed only during a short period during which the inrush current flows, there is little power loss and heat generation, and consideration for heat dissipation can be reduced.

また、インダクタを電流経路にもたないので、共振現象を起こすことなく、突入電流を低減できる。   Further, since the inductor is not provided in the current path, the inrush current can be reduced without causing a resonance phenomenon.

また、3相交流電源からの突入電流を低減することも可能である。   It is also possible to reduce the inrush current from the three-phase AC power source.

以下、本発明に係る突入電流低減回路の実施の形態を図面を参照して説明する。   Embodiments of an inrush current reduction circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram of an example including an inrush current reduction circuit according to the first embodiment.

直流電源1の正極は、スイッチSWを介して、NチャネルMOSFET(例えば、エンハンストモードMOSFET)であるトランジスタQ1のドレインに接続され、トランジスタQ1のソースは、負荷(機器)2の正極に接続され、直流電源1の負極と負荷2の負極とが接続されている。抵抗R1の一端がトランジスタQ1のドレインに接続され、抵抗R1の他端がトランジスタQ1のゲートに接続されている。抵抗R2の一端がトランジスタQ1のゲートに接続され、抵抗R2の他端がトランジスタQ1のソースに接続されている。コンデンサC1が抵抗R2に並列に接続されている。トランジスタQ1は、直流電源1から負荷2への電流経路に挿入されるので、いわゆるパワー型のトランジスタであり、耐電圧が高く、オン抵抗が低く、放熱性が高いものが好ましい。なお、これは、他の実施の形態でも同様である。   The positive electrode of the DC power source 1 is connected to the drain of the transistor Q1, which is an N-channel MOSFET (for example, enhanced mode MOSFET), via the switch SW, and the source of the transistor Q1 is connected to the positive electrode of the load (device) 2. The negative electrode of the DC power source 1 and the negative electrode of the load 2 are connected. One end of the resistor R1 is connected to the drain of the transistor Q1, and the other end of the resistor R1 is connected to the gate of the transistor Q1. One end of the resistor R2 is connected to the gate of the transistor Q1, and the other end of the resistor R2 is connected to the source of the transistor Q1. A capacitor C1 is connected in parallel with the resistor R2. Since the transistor Q1 is inserted in the current path from the DC power source 1 to the load 2, it is a so-called power transistor, and preferably has a high withstand voltage, low on-resistance, and high heat dissipation. This is the same in other embodiments.

なお、トランジスタQ1、抵抗R1、R2およびコンデンサC1が、突入電流低減回路を構成し、抵抗R1、R2およびコンデンサC1が電流検出回路を構成している。   The transistor Q1, resistors R1, R2 and the capacitor C1 constitute an inrush current reduction circuit, and the resistors R1, R2 and the capacitor C1 constitute a current detection circuit.

突入電流の周波数成分は、商用交流電源周波に比べ充分高い周波数成分で構成されていることが多いため、商用交流周波では応答せず、高い周波数で応答する様に抵抗分圧で構成したバイアス回路の抵抗に並列にコンデンサC1を入れることで、突入電流へのバイアス低下(トランジスタをOFFする方向)を実現している。これは、他の実施の形態でも同様である。   Since the frequency component of the inrush current is often composed of a sufficiently high frequency component compared to the commercial AC power supply frequency, it does not respond at the commercial AC frequency, but the bias circuit is configured by resistance voltage division so that it responds at a high frequency By inserting the capacitor C1 in parallel with the resistor, the bias reduction to the inrush current (direction in which the transistor is turned off) is realized. The same applies to other embodiments.

さて、図1において、スイッチSWがオフからオンになると、負荷2に突入電流が流れようとする。このとき、まず、直流電源1から抵抗R1を介してコンデンサC1の充電が始まる。充電開始当初は、コンデンサC1の両端の電位差すなわちトランジスタQ1のゲート電圧が小さいので、トランジスタQ1のバイアスは浅く、トランジスタQ1はカットオフされている。   In FIG. 1, when the switch SW is turned on from off, an inrush current flows through the load 2. At this time, first, charging of the capacitor C1 starts from the DC power source 1 via the resistor R1. At the beginning of charging, since the potential difference across the capacitor C1, that is, the gate voltage of the transistor Q1, is small, the bias of the transistor Q1 is shallow and the transistor Q1 is cut off.

そして、充電継続により、トランジスタQ1のゲート電圧が大きくつまりトランジスタQ1のバイアスは深くなり、トランジスタQ1に電流が流れ始めるが、その時点ではトランジスタQ1に流れる突入電流は十分小さくなっており、負荷2への電流も小さい。よって、負荷2への電流の最大値は、スイッチSWと負荷2とを直接接続した場合よりも、低くすることができる。   As the charging continues, the gate voltage of the transistor Q1 increases, that is, the bias of the transistor Q1 deepens, and current begins to flow through the transistor Q1, but at that time, the inrush current flowing through the transistor Q1 is sufficiently small and the load 2 The current is also small. Therefore, the maximum value of the current to the load 2 can be made lower than when the switch SW and the load 2 are directly connected.

なお、負荷2へ定常電流が供給されているときのトランジスタQ1のドレイン−ソース間電圧は、定常電流に対してオン状態となる様、つまりゲート−ソース間電圧が十分大きくなるように抵抗R1と抵抗R2の抵抗値を設定する。   Note that the drain-source voltage of the transistor Q1 when the steady current is supplied to the load 2 is turned on with respect to the resistor R1 so that the steady-state current is turned on, that is, the gate-source voltage is sufficiently large. The resistance value of the resistor R2 is set.

[第2の実施の形態]
図2は、第2の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit diagram of an example including an inrush current reduction circuit according to the second embodiment.

ここでは、第1の実施の形態のときと同様の機能を有するものには同一符号を付与する。   Here, the same reference numerals are given to components having the same functions as those in the first embodiment.

直流電源1の正極は、スイッチSWを介して、NPNバイポーラトランジスタであるトランジスタQ1のコレクタに接続され、トランジスタQ1のエミッタは、負荷(機器)2の正極に接続され、直流電源1の負極と負荷2の負極とが接続されている。抵抗R1の一端がトランジスタQ1のコレクタに接続され、抵抗R1の他端がトランジスタQ1のベースに接続されている。抵抗R2の一端がトランジスタQ1のベースに接続され、抵抗R2の他端がトランジスタQ1のエミッタに接続されている。コンデンサC1が抵抗R2に並列に接続されている。   The positive electrode of the DC power source 1 is connected to the collector of the transistor Q1, which is an NPN bipolar transistor, via the switch SW. The emitter of the transistor Q1 is connected to the positive electrode of the load (device) 2, and the negative electrode of the DC power source 1 and the load 2 negative electrodes are connected. One end of the resistor R1 is connected to the collector of the transistor Q1, and the other end of the resistor R1 is connected to the base of the transistor Q1. One end of the resistor R2 is connected to the base of the transistor Q1, and the other end of the resistor R2 is connected to the emitter of the transistor Q1. A capacitor C1 is connected in parallel with the resistor R2.

なお、トランジスタQ1、抵抗R1、R2およびコンデンサC1が、突入電流低減回路を構成し、抵抗R1、R2およびコンデンサC1が電流検出回路を構成している。   The transistor Q1, resistors R1, R2 and the capacitor C1 constitute an inrush current reduction circuit, and the resistors R1, R2 and the capacitor C1 constitute a current detection circuit.

さて、図2において、スイッチSWがオフからオンになると、負荷2に突入電流が流れようとする。このとき、まず、直流電源1から抵抗R1を介してコンデンサC1の充電が始まる。充電開始当初は、コンデンサC1の両端の電位差すなわちトランジスタQ1のベース電圧が小さく、ベース電流も小さいので、トランジスタQ1のバイアスは浅く、トランジスタQ1はカットオフされている。   Now, in FIG. 2, when the switch SW is turned on from off, an inrush current tends to flow through the load 2. At this time, first, charging of the capacitor C1 starts from the DC power source 1 via the resistor R1. At the beginning of charging, since the potential difference between both ends of the capacitor C1, that is, the base voltage of the transistor Q1 is small and the base current is also small, the bias of the transistor Q1 is shallow and the transistor Q1 is cut off.

そして、充電継続により、トランジスタQ1のベース電流が大きくつまりトランジスタQ1のバイアスは深くなり、トランジスタQ1に電流が流れ始めるが、その時点ではトランジスタQ1に流れる突入電流は十分小さくなっており、負荷2への電流も小さい。よって、負荷2への電流の最大値は、スイッチSWと負荷2とを直接接続した場合よりも、低くすることができる。   As the charging continues, the base current of the transistor Q1 becomes large, that is, the bias of the transistor Q1 becomes deep and the current starts to flow through the transistor Q1, but at that time, the inrush current flowing through the transistor Q1 is sufficiently small and the load 2 The current of is also small. Therefore, the maximum value of the current to the load 2 can be made lower than when the switch SW and the load 2 are directly connected.

なお、負荷2へ定常電流が供給されているときのトランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間電圧は、定常電流に対してオン状態となる様、つまりベース−エミッタ間電圧とベース電流が十分大きくなるように抵抗R1と抵抗R2の抵抗値を設定する。   Note that the collector-emitter voltage of the transistor Q1 when the steady current is supplied to the load 2 is turned on with respect to the steady current, that is, the base-emitter voltage and the base current are sufficiently large. The resistance values of the resistors R1 and R2 are set.

[第3の実施の形態]
図3は、第3の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a circuit diagram of an example including an inrush current reduction circuit according to the third embodiment.

ここでは、第1、2の実施の形態のときと同様の機能を有するものには同一符号を付与する。   Here, the same reference numerals are given to those having the same functions as those in the first and second embodiments.

交流電源1の一方の極は、スイッチSWを介して、ダイオードD1のアノードに接続され、ダイオードD1のカソードは、NチャネルMOSFETであるトランジスタQ1のドレインに接続され、トランジスタQ1のソースは、抵抗R3の一端に接続され、抵抗R3の他端が負荷(機器)2の一方の極に接続され、直流電源1の他方の極と負荷2の他方の極とが接続されている。抵抗R1の一端がトランジスタQ1のドレインに接続され、抵抗R1の他端がトランジスタQ1のゲートに接続されている。抵抗R2の一端がトランジスタQ1のゲートに接続され、抵抗R2の他端が抵抗R3の他端に接続されている。コンデンサC1が抵抗R2に並列に接続されている。   One pole of the AC power supply 1 is connected to the anode of the diode D1 via the switch SW, the cathode of the diode D1 is connected to the drain of the transistor Q1, which is an N-channel MOSFET, and the source of the transistor Q1 is connected to the resistor R3. The other end of the resistor R3 is connected to one pole of the load (device) 2, and the other pole of the DC power source 1 and the other pole of the load 2 are connected. One end of the resistor R1 is connected to the drain of the transistor Q1, and the other end of the resistor R1 is connected to the gate of the transistor Q1. One end of the resistor R2 is connected to the gate of the transistor Q1, and the other end of the resistor R2 is connected to the other end of the resistor R3. A capacitor C1 is connected in parallel with the resistor R2.

交流電源1の他方の極は、負荷2を介して、ダイオードD2のアノードに接続され、ダイオードD2のカソードは、NチャネルMOSFETであるトランジスタQ2のドレインに接続され、トランジスタQ2のソースは、抵抗R13の一端に接続され、抵抗R13の他端が、スイッチSWを介して、交流電源1の一方の極に接続されている。抵抗R11の一端がトランジスタQ2のドレインに接続され、抵抗R11の他端がトランジスタQ2のゲートに接続されている。抵抗R12の一端がトランジスタQ2のゲートに接続され、抵抗R12の他端が抵抗R13の他端に接続されている。コンデンサC11が抵抗R12に並列に接続されている。   The other pole of the AC power supply 1 is connected to the anode of the diode D2 via the load 2, the cathode of the diode D2 is connected to the drain of the transistor Q2, which is an N-channel MOSFET, and the source of the transistor Q2 is connected to the resistor R13. The other end of the resistor R13 is connected to one pole of the AC power supply 1 via the switch SW. One end of the resistor R11 is connected to the drain of the transistor Q2, and the other end of the resistor R11 is connected to the gate of the transistor Q2. One end of the resistor R12 is connected to the gate of the transistor Q2, and the other end of the resistor R12 is connected to the other end of the resistor R13. A capacitor C11 is connected in parallel with the resistor R12.

なお、トランジスタQ1、抵抗R1、R2、R3およびコンデンサC1が、突入電流低減回路を構成し、抵抗R1、R2、R3およびコンデンサC1が電流検出回路を構成している。   The transistor Q1, resistors R1, R2, and R3 and the capacitor C1 constitute an inrush current reduction circuit, and the resistors R1, R2, R3, and the capacitor C1 constitute a current detection circuit.

また、この突入電流低減回路と、トランジスタQ2、抵抗R11、R12、R13およびコンデンサC11が、突入電流低減回路を構成し、抵抗R11、R12、R13およびコンデンサC11が電流検出回路を構成している。   The inrush current reduction circuit, transistor Q2, resistors R11, R12, R13, and capacitor C11 constitute an inrush current reduction circuit, and resistors R11, R12, R13, and capacitor C11 constitute a current detection circuit.

さて、図3において、交流電源1のスイッチSW側の極の電圧の方が負荷2側の極の電圧よりも高い場合にスイッチSWがオフからオンになると、負荷2に突入電流が流れようとする。このとき、まず、交流電源1からダイオードD1と抵抗R1を介してコンデンサC1の充電が始まる。   Now, in FIG. 3, when the voltage of the pole on the switch SW side of the AC power supply 1 is higher than the voltage of the pole on the load 2 side, an inrush current flows through the load 2 when the switch SW is turned on. To do. At this time, first, charging of the capacitor C1 starts from the AC power source 1 via the diode D1 and the resistor R1.

充電開始当初は、コンデンサC1の両端の電位差が小さく、トランジスタQ1のゲート電圧も小さいので、トランジスタQ1のバイアスは浅く、トランジスタQ1はカットオフされている。   At the beginning of charging, since the potential difference across the capacitor C1 is small and the gate voltage of the transistor Q1 is also small, the bias of the transistor Q1 is shallow and the transistor Q1 is cut off.

そして、充電継続により、トランジスタQ1のゲート電圧が大きくつまりトランジスタQ1のバイアスは深くなり、トランジスタQ1に電流が流れ始めるが、その時点ではトランジスタQ1に流れる電流は十分小さくなっており、負荷2への電流も小さい。よって、負荷2への電流の最大値は、スイッチSWと負荷2とを直接接続した場合よりも、低くすることができる。   As the charging continues, the gate voltage of the transistor Q1 increases, that is, the bias of the transistor Q1 becomes deep, and the current starts to flow through the transistor Q1, but at that time, the current flowing through the transistor Q1 is sufficiently small, The current is also small. Therefore, the maximum value of the current to the load 2 can be made lower than when the switch SW and the load 2 are directly connected.

なお、負荷2へ定常電流が供給され、交流電源1のスイッチSW側の極の電圧の方が負荷2側の極の電圧よりも高い位相の期間では、トランジスタQ1のドレイン−ソース間電圧は、定常電流に対してオン状態となる様、つまりゲート−ソース間電圧が十分大きくなるように抵抗R1と抵抗R2と抵抗R3の抵抗値を設定し、逆位相の期間では、コンデンサC1が放電しないように該コンデンサC1の静電容量と抵抗R1と抵抗R2の抵抗値とを設定する。   In addition, in a period in which a steady current is supplied to the load 2 and the voltage of the pole on the switch SW side of the AC power source 1 is higher than the voltage of the pole on the load 2 side, the drain-source voltage of the transistor Q1 is The resistance values of the resistor R1, the resistor R2, and the resistor R3 are set so as to be in an on state with respect to the steady current, that is, the gate-source voltage is sufficiently large, so that the capacitor C1 is not discharged during the opposite phase period. The capacitance of the capacitor C1 and the resistance values of the resistors R1 and R2 are set.

また、抵抗R3を大きな電流が流れたときには、抵抗R3の両端電圧が高くなるので、抵抗R3により、トランジスタQ1のバイアスをより浅くすることができる。また、抵抗R3により、抵抗R1と抵抗R2の抵抗値設定が容易となる。   Further, when a large current flows through the resistor R3, the voltage across the resistor R3 increases, so that the bias of the transistor Q1 can be made shallower by the resistor R3. Further, the resistance value of the resistors R1 and R2 can be easily set by the resistor R3.

また、ダイオードD2により逆電流を阻止することで、トランジスタQ2を保護できる。   In addition, the transistor Q2 can be protected by blocking the reverse current by the diode D2.

さて、交流電源1の負荷2側の極の電圧の方がスイッチSW側の極の電圧よりも高い場合にスイッチSWがオフからオンになると、負荷2に突入電流が流れようとする。このとき、まず、交流電源1からダイオードD2と抵抗R11を介してコンデンサC11の充電が始まる。充電開始当初は、コンデンサC11の両端の電位差が小さく、トランジスタQ2のゲート電圧も小さいので、トランジスタQ2のバイアスは浅く、トランジスタQ2はカットオフされている。   Now, when the voltage at the pole on the load 2 side of the AC power supply 1 is higher than the voltage at the pole on the switch SW side, an inrush current will flow through the load 2 when the switch SW is turned on. At this time, first, charging of the capacitor C11 is started from the AC power source 1 through the diode D2 and the resistor R11. At the beginning of charging, since the potential difference between both ends of the capacitor C11 is small and the gate voltage of the transistor Q2 is also small, the bias of the transistor Q2 is shallow and the transistor Q2 is cut off.

そして、充電継続により、トランジスタQ2のゲート電圧が大きくつまりトランジスタQ2のバイアスは深くなり、トランジスタQ2に電流が流れ始めるが、その時点ではトランジスタQ2に流れる突入電流は十分小さくなっており、負荷2への電流も小さい。よって、負荷2への電流の最大値は、スイッチSWと負荷2とを直接接続した場合よりも、低くすることができる。   As the charging continues, the gate voltage of the transistor Q2 increases, that is, the bias of the transistor Q2 deepens, and a current begins to flow through the transistor Q2. At that time, the inrush current flowing through the transistor Q2 is sufficiently small, and the load 2 The current of is also small. Therefore, the maximum value of the current to the load 2 can be made lower than when the switch SW and the load 2 are directly connected.

なお、負荷2へ定常電流が供給され、交流電源1の負荷2側の極の電圧の方がスイッチSW側の極の電圧よりも高い位相の期間では、トランジスタQ2のドレイン−ソース間電圧は、定常電流に対してオン状態となる様、つまりゲート−ソース間電圧が十分大きくなるように抵抗R11と抵抗R12と抵抗R13の抵抗値を設定し、逆位相の期間では、コンデンサC11が放電しないように該コンデンサC11の静電容量と抵抗R11と抵抗R12の抵抗値とを設定する。   In addition, during the period in which steady current is supplied to the load 2 and the voltage of the pole on the load 2 side of the AC power supply 1 is higher than the voltage of the pole on the switch SW side, the drain-source voltage of the transistor Q2 is The resistance values of the resistor R11, the resistor R12, and the resistor R13 are set so as to be in an on state with respect to the steady current, that is, the gate-source voltage is sufficiently large, and the capacitor C11 is not discharged in the opposite phase period. The capacitance of the capacitor C11 and the resistance values of the resistors R11 and R12 are set.

また、抵抗R13を大きな電流が流れたときには、抵抗R13の両端電圧が高くなるので、抵抗R13により、トランジスタQ2のバイアスをより浅くすることができる。また、抵抗R13により、抵抗R11と抵抗R12の抵抗値設定が容易となる。   Further, when a large current flows through the resistor R13, the voltage across the resistor R13 increases, so that the bias of the transistor Q2 can be made shallower by the resistor R13. Further, the resistance value of the resistors R11 and R12 can be easily set by the resistor R13.

また、ダイオードD2により逆電流を阻止することで、トランジスタQ2を保護できる。   In addition, the transistor Q2 can be protected by blocking the reverse current by the diode D2.

なお、抵抗R3や抵抗R13に代えて、順方向ダイオードを用いた場合であっても、トランジスタQ1やQ2のバイアスを浅くすることができるので、同様の作用効果が得られる。なお、抵抗R11と抵抗R12だけでバイアス設定が可能ならば、これら抵抗や順方向ダイオードは用いなくてよい。また、これら抵抗や順方向ダイオードを、第1,2の実施の形態で用いてもよい。   Even when a forward diode is used instead of the resistor R3 and the resistor R13, the bias of the transistors Q1 and Q2 can be reduced, so that the same effect can be obtained. If the bias can be set only by the resistors R11 and R12, these resistors and forward diodes need not be used. These resistors and forward diodes may be used in the first and second embodiments.

また、第3の実施の形態では、NチャネルMOSFETであるトランジスタQ1をNPNバイポーラトランジスタとしてもよい。   In the third embodiment, the transistor Q1 that is an N-channel MOSFET may be an NPN bipolar transistor.

[第4の実施の形態]
図4は、第4の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a circuit diagram of an example including the inrush current reduction circuit according to the fourth embodiment.

ここでは、第1、2、3の実施の形態のときと同様の機能を有するものには同一符号を付与する。   Here, components having the same functions as those in the first, second, and third embodiments are given the same reference numerals.

第4の実施の形態では、3相交流電源1に接続された3連動スイッチSWと3相負荷2の間の各線に図3の点線で囲んだ突入電流低減回路が挿入される。   In the fourth embodiment, an inrush current reduction circuit surrounded by a dotted line in FIG. 3 is inserted into each line between the three-link switch SW connected to the three-phase AC power source 1 and the three-phase load 2.

3連動スイッチSWがオフからオンになったときには、第3の実施の形態と同様に、各線には、一方の方向への突入電流と逆方向への突入電流とが生じる可能性があるので、第3の実施の形態で説明した突入電流低減回路の動作により、これらの突入電流を低減することができ、その他、第3の実施の形態と同様の作用効果が得られる。   When the three-link switch SW is turned on from off, as in the third embodiment, there is a possibility that an inrush current in one direction and an inrush current in the opposite direction occur in each line. These inrush currents can be reduced by the operation of the inrush current reducing circuit described in the third embodiment, and the same operational effects as those of the third embodiment can be obtained.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態では、負荷2が誘導性や容量性を有していても、その効果に差異はない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, in these embodiment, even if the load 2 has inductivity and capacitive property, there is no difference in the effect.

また、これらの実施の形態では、スイッチSWがオフとなると、コンデンサが放電するので、再びスイッチSWがオンになったときには、最初にスイッチSWがオンになったときと同様の作用効果が得られる。   In these embodiments, when the switch SW is turned off, the capacitor is discharged. Therefore, when the switch SW is turned on again, the same effect as when the switch SW is turned on first is obtained. .

また、これらの実施の形態では、NチャネルMOSFETやNPNバイポーラトランジスタを用いたが、PチャネルMOSFETやPNPバイポーラトランジスタを用いてもよい。また、光の量や光のパルス幅を用いて、半導体のバイアスを制御するようにしてもよい。また、電圧や電流でバイアスの深さを制御できる半導体であれば他のものを使用してもよい。   In these embodiments, N-channel MOSFETs and NPN bipolar transistors are used, but P-channel MOSFETs and PNP bipolar transistors may be used. Further, the semiconductor bias may be controlled using the amount of light or the pulse width of light. Other semiconductors may be used as long as the depth of the bias can be controlled by voltage or current.

また、これらの実施の形態では、コンデンサを用いたが、容量成分を有する他の素子を用いてもよい。また、抵抗を用いたが、抵抗成分を有する他の素子を用いてもよい。   In these embodiments, capacitors are used, but other elements having a capacitance component may be used. Moreover, although resistance was used, you may use the other element which has a resistance component.

第1の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。It is a circuit diagram of the Example containing the inrush current reduction circuit which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。It is a circuit diagram of the Example containing the inrush current reduction circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。It is a circuit diagram of the Example containing the inrush current reduction circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る突入電流低減回路を含む実施例の回路図である。It is a circuit diagram of the Example containing the inrush current reduction circuit which concerns on 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源
2 負荷
Q1、Q2 トランジスタ
R1、R2、R3、R11、R12、R13 抵抗
C1、C11 コンデンサ
SW スイッチ
1 Power supply 2 Load Q1, Q2 Transistors R1, R2, R3, R11, R12, R13 Resistors C1, C11 Capacitor SW switch

Claims (6)

電源から負荷への電流経路に挿入される半導体素子と、
この半導体素子に並列接続される電流検出回路とを備え、
当該電流検出回路内の回路節点を前記半導体素子のバイアス制御点に接続し、
前記電流経路に流れる突入電流が当該電流検出回路に引き込まれ、前記バイアス制御点の電圧であるバイアス電圧が上昇するようにした突入電流低減回路であって、
前記電流検出回路は、
前記バイアス制御点に接続されるとともに前記引き込まれた突入電流により充電されて前記バイアス電圧を上昇させるコンデンサと、
該コンデンサに並列接続された抵抗とを備える
ことを特徴とする突入電流低減回路。
A semiconductor element inserted in the current path from the power source to the load;
A current detection circuit connected in parallel to the semiconductor element,
A circuit node in the current detection circuit is connected to a bias control point of the semiconductor element;
The inrush current flowing through the current path is drawn to the current detection circuit, the bias voltage is a voltage of the bias control point a rush current reduction circuit so as to rise,
The current detection circuit includes:
A capacitor connected to the bias control point and charged by the drawn inrush current to increase the bias voltage;
A resistor connected in parallel to the capacitor
An inrush current reduction circuit characterized by that.
請求項記載の突入電流低減回路の突入電流が流れる箇所に逆電流を阻止する素子を備えた突入電流低減回路と、該突入電流低減回路と同じ突入電流低減回路であって逆方向に並列接続される突入電流低減回路と
を備えたことを特徴とする突入電流低減回路。
An inrush current reduction circuit comprising an element for blocking reverse current at a location where inrush current flows in the inrush current reduction circuit according to claim 1, and the same inrush current reduction circuit as the inrush current reduction circuit, and connected in parallel in the reverse direction. An inrush current reduction circuit comprising: an inrush current reduction circuit.
三相交流電源の各線に請求項記載の突入電流低減回路を備えたことを特徴とする突入電流低減回路。 An inrush current reduction circuit comprising the inrush current reduction circuit according to claim 2 in each line of a three-phase AC power source. 突入電流が流れる箇所に挿入される素子であって、突入電流が流れたときに当該素子の両端電圧の変化に応じて半導体素子のバイアス電圧を低下させる素子を備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路。 An element to be inserted at a location where an inrush current flows, the element comprising: an element that reduces the bias voltage of the semiconductor element in accordance with a change in voltage across the element when the inrush current flows. The inrush current reduction circuit according to any one of 1 to 3 . 半導体素子が、NチャネルMOSFETであり、電流検出回路は、NチャネルMOSFETのドレイン−ゲート間に接続された抵抗と、NチャネルMOSFETのゲート−ソース間に接続された抵抗と、当該抵抗に並列なコンデンサとを含んで構成されたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路。 The semiconductor element is an N-channel MOSFET, and the current detection circuit includes a resistor connected between the drain and gate of the N-channel MOSFET, a resistor connected between the gate and source of the N-channel MOSFET, and the resistor in parallel. rush current reduction circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is configured to include a capacitor. 半導体素子が、NPNバイポーラトランジスタであり、電流検出回路は、NPNバイポーラトランジスタのコレクタ−ベース間に接続された抵抗と、NPNバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間に接続された抵抗と、当該抵抗に並列なコンデンサとを含んで構成されたことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の突入電流低減回路。 The semiconductor element is an NPN bipolar transistor, and the current detection circuit includes a resistor connected between the collector and the base of the NPN bipolar transistor, a resistor connected between the base and the emitter of the NPN bipolar transistor, and the resistor in parallel. rush current reduction circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is configured to include a capacitor.
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