JP4549560B2 - 直流電源装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流電源装置に関するものである。特に装置の回路中に発生するノイズを低減させるためのノイズフィルタ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の直流電源装置の回路構成を表す図である。図４において、ＡＣは交流電源である。ここで、交流電源ＡＣには低周波商用電源であると想定する。１は電源スイッチである。電源スイッチ１をオン／オフすることにより、負荷側への電力供給を制御するものである。２は整流回路である。整流回路２は交流電源ＡＣによる交流電圧を整流するための回路である。３は、平滑コンデンサＣ４を有する平滑回路である。平滑回路３は整流回路２により整流された電圧を、さらに平滑にする（直流にする）ための回路である。
【０００３】
４Ａはノイズフィルタ回路である。ノイズフィルタ回路４Ａは、容量手段となるコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２並びにコイル手段となるノイズフィルタＬ１及びコイルＬ２で構成される。ノイズフィルタＬ１は、交流電源ＡＣから供給される交流電力に重畳された高周波の電源電圧に比べて微弱のノイズ成分のうち、主にコモンモードノイズ成分を除去するものである。また、負荷にインバータ回路がある場合には、そのインバータ回路が高周波の電力を供給する際にスイッチングすることにより発生するノイズを除去する。コイルＬ２は、交流電源ＡＣから供給される交流電力に重畳されたノイズ成分のうち主に交流電源ＡＣのライン間に発生するノーマルモードノイズ成分を除去するものである。コンデンサＣ１は、交流電源ＡＣから供給される交流電力に重畳されたノイズ成分のうち主に交流電源ＡＣのライン間に発生するノーマルモードノイズ成分を除去するものである。また、負荷にインバータ回路がある場合には、そのインバータ回路が高周波の電力を供給する際にスイッチングすることにより発生するノイズを除去する。コンデンサＣ２はコモンモードノイズ成分除去に主に作用するものである。
【０００４】
５は突入電流抑制回路である。突入電流抑制回路５は、抵抗Ｒ１及びＲ２並びにコンデンサＣ３で構成される積分回路、抵抗Ｒ３並びにＭＯＳ−ＦＥＴＱ１で構成される。突入電流抑制回路５は、平滑回路３に設けられた平滑用コンデンサＣ４を充電するため、電源スイッチ１をオンした瞬間に流れる電流のピークを抑制するものである。ここで、突入電流抑制回路５は、図４のように素子を配置して構成しているが、特にこれに限るものではなく、その機能を実現できるような回路構成であればよい（また、場合によってはコンデンサが並列接続されている場合がある）。
【０００５】
交流電源ＡＣから供給される電力による電圧は、整流回路２により整流される。そして、整流された電圧は、平滑回路３により平滑にされ、直流電源として、例えばインバータ回路に供給され再度交流変換されて負荷に供給されたり、そのまま負荷に供給されたりする。ここで平滑回路３を境にして、交流電源ＡＣ側と負荷側という風に分けるものとする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５は共振が起きた場合のＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間の電圧を表す図である。上記のような従来の直流電源装置では、交流電流ＡＣの位相が０゜から開始しなければ、ノイズフィルタ回路４ＡのノイズフィルタＬ１及びコイルＬ２とコンデンサＣ２との間で直列共振が起こる。その時には、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間（以下、Ｄ−Ｓ間という）には、瞬間的に通常よりも高い電圧が印加される（この電圧が最大になるのは位相が９０゜のときに開始した場合）。
【０００７】
この電圧に耐えられる素子を設けようとすると、その素子は高価にならざるを得ない。このためだけに高価な素子を用いなければならないのは経済的ではない。とはいえ、定格値以上又はその近辺で素子を用いるのは危険である。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、共振によって生じる高い電圧が、突入電流抑制回路５のＭＯＳ−ＦＥＴＱ１をはじめとする経路上の素子に印加されるのを防ぎ、経済的で安全な直流電源装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直流電源装置の製造方法は、交流電源側から負荷側に向かって、ノイズフィルタ回路、整流回路、突入電流抑制回路、平滑回路の順に接続して構成した、交流電源から供給される電力を直流に変換して負荷に供給する直流電源装置の製造方法であって、突入電流抑制回路と平滑回路との間に、コモンモードノイズ除去に作用させるための容量手段を並列に配置させる際、突入電流抑制回路と平滑回路との間にあらかじめ容量手段を配置するように設計している場合には、あらかじめ配置設計した容量手段の静電容量とコモンモードノイズ除去に作用させるための容量手段の静電容量との和の静電容量を有する容量手段を、突入電流抑制回路と平滑回路との間に配置する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態に係る直流電源装置の回路構成を表す図である。図１において、図５と同じ図番を付しているものは、従来の技術で説明したものと同様の動作を行うので説明を省略する。４はノイズフィルタ回路である。図４のノイズフィルタ回路４Ａと異なる点は、コンデンサＣ２が設けられていない点である。また、６は容量手段となるコンデンサである。コンデンサ６は、突入電流抑制回路５と平滑回路３との間に並列に設けられている。つまり、突入電流抑制回路５よりも負荷側に設けられている。なお、ここではコンデンサ６に単独の図番を付して構成しているが、実際の役割からすればノイズフィルタ回路の一部となるものである。
【００１４】
本実施の形態は、従来ノイズフィルタ回路に設けられていたコンデンサＣ２の代わりに、突入電流抑制回路５と平滑回路３との間にコンデンサ６を設けたものである。コンデンサ６は、コンデンサＣ２と同様の役割を果たすが、コンデンサＣ２とは違い、ノイズフィルタＬ１及びコイルＬ２との間で直列共振が生じない。そのため、突入電流抑制回路５のＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のＤ−Ｓ間に印加される電圧には、共振による高電圧は印加されない。
【００１５】
図２はＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間の電圧を表す図である。次に動作について説明する。電源スイッチ１をオンした（交流電源ＡＣを投入した）直後は、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１にはＤ−Ｓ間を導通させるのに十分なゲート電流が供給されないので、Ｄ−Ｓ間は開放状態である。そのため、コンデンサ６には電流が流れ込まず、ノイズフィルタＬ１及びコイルＬ２並びにコンデンサ６との間で共振を生じることもない。そのため、位相に関係なく、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１には、交流電源ＡＣにより印加される電圧以上には電圧は印加されないことになる。
【００１６】
電源スイッチ１をオンした後、しばらくすると、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１に十分なゲート電流が供給され、そのためＤ−Ｓ間が短絡状態となる。コンデンサ６は、従来のコンデンサＣ２と同様に、コモンモードノイズ成分除去の役割を行わせることができる。そのため、雑音端子電圧が従来のものと同等の直流電源装置を得ることができる。ここで、雑音端子電圧とは、回路を伝播するノイズレベルをｄＢで表したものである。インバータ回路を用いる場合には、通常、１５０ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの範囲について測定を行うことで雑音端子電圧を表す。
【００１７】
以上のように第１の実施の形態によれば、ノイズフィルタ回路には、従来のようにコンデンサＣ２を配置せず、コンデンサ６を突入電流抑制回路５と平滑回路３との間に並列に配置するようにしたので、電源スイッチ１をオンさせた直後（交流電源投入直後）には、コンデンサ６には電流が流れ込まず、そのため共振も起きず、安定した後は従来のコンデンサＣ２と同様の役割を果たすので、ノイズ除去の効果は従来と変わることなく、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１には共振により生ずる高い電圧が印加されず、余裕をもってＭＯＳ−ＦＥＴＱ１となる素子を選択することができる。電圧の低い定格値の素子を採用すれば経済的であり、電圧の値に余裕をもって素子を選べば安全である。
【００１８】
実施の形態２．
上述の第１の実施の形態では特に示さなかったが、装置によっては突入電流抑制回路５と平滑回路３との間に、既にコンデンサがそれらの回路と並列接続して構成する場合がある。この場合には、そのコンデンサの容量とコンデンサ６の容量との和の容量を有するコンデンサを１つ用いて突入電流抑制回路５と平滑回路３との間に並列接続させるようにしてもよい。コンデンサ６とそのコンデンサととが並列接続されるように構成することもできるが、コンデンサを１つにした方が装置の面積を少しでも小さくすることができるからである。
【００１９】
実施の形態３．
図３は本発明の第３の実施の形態に係る直流電源装置を表す図である。図３と図４と異なる点は、ノイズフィルタ回路４Ｂについて、コイルＬ２とコンデンサＣ２との間に抵抗７が直列に接続されている点である。抵抗７によりコイルＬ２とコンデンサＣ２との共振により発生する電圧を抑えることができるので、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１に印加される電圧の最大値も抑えることができる。
【００２０】
実施の形態４．
上述の第１の実施の形態では特に示さなかったが、他の方法で突入電流抑制回路５を構成していても、この発明は有効である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によればノイズフィルタ回路を構成する容量手段とコイル手段との間で、交流電源投入時に共振が起きないように、容量手段とコイル手段とを配置するようにし、特に従来のノイズ除去の効果は変わることなく、経路上の素子に電源投入時の共振による電圧が印加されないようにしたので、電圧の低い定格値の素子を採用することができ、経済的である。また、電圧の値に余裕をもって素子を選べば、定格値いっぱいの素子を使わなくてもよく安全である。
【００２２】
また、本発明によれば、従来、ノイズフィルタ回路において、コモンモードノイズ除去に作用していた容量手段の代わりに、突入電流抑制回路と平滑回路との間に容量手段を並列に配置することで、突入電流抑制回路により、電源投入直後は突入電流抑制回路より負荷側には電流が流れず、そのため、この容量手段は、経路における電圧に影響を与えず、安定して電流が流れるようになるとコモンモードノイズ除去に作用するので、特に従来のノイズ除去の効果は変わることなく、しかも共振を起こさない構成になっている。そのため、経路上の素子として電圧の低い定格値の素子を採用することができ、経済的である。また、電圧の値に余裕をもって素子を選べば、定格値いっぱいの素子を使わなくてもよく安全である。
【００２３】
また、本発明に係る直流電源装置は、突入電流抑制回路と平滑回路との間にあらかじめ容量手段を配置するように設計している場合、ノイズフィルタ回路においてコモンモードノイズ除去に作用する容量手段の代わりに設ける容量手段の静電容量と和の静電容量を有する容量手段を、突入電流抑制回路と平滑回路との間に配置するようにしたので、複数の容量手段を並列に配置する場合よりもスペースを小さくすることができ、便利である。
【００２４】
また、本発明によれば、ノイズフィルタ回路において容量手段とコイル手段との間で起きる共振を抑制するための抵抗を容量手段とコイル手段との間に配置するようにしたので、電源投入時に共振によって経路上の素子に高電圧が印加されるのを防ぐことができ、特に従来のノイズ除去の効果は変わることなく、電圧の低い定格値の素子を採用することができるので、経済的である。また、電圧の値に余裕をもって素子を選べば、定格値いっぱいの素子を使わなくてもよく安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る直流電源装置の回路構成を表す図である。
【図２】 ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間の電圧を表す図である。
【図３】 本発明の第３の実施の形態に係る直流電源装置を表す図である。
【図４】 従来の直流電源装置の回路構成を表す図である。
【図５】 共振が起きた場合のＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間の電圧を表す図である。
【符号の説明】
１ 電源スイッチ、２ 整流回路、３ 平滑回路、４ ノイズフィルタ回路、５ 突入電流抑制回路、６ コンデンサ、ＡＣ 交流電源、Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ、Ｌ１ ノイズフィルタ、Ｌ２ コイル、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、７ 抵抗、Ｑ１ ＭＯＳ−ＦＥＴ。

Claims (1)

1. 交流電源側から負荷側に向かって、ノイズフィルタ回路、整流回路、突入電流抑制回路、平滑回路の順に接続して構成した、前記交流電源から供給される電力を直流に変換して前記負荷に供給する直流電源装置の製造方法であって、
   前記突入電流抑制回路と前記平滑回路との間に、コモンモードノイズ除去に作用させるための容量手段を並列に配置させる際、前記突入電流抑制回路と前記平滑回路との間にあらかじめ容量手段を配置するように設計している場合には、
   あらかじめ配置設計した容量手段の静電容量と前記コモンモードノイズ除去に作用させるための容量手段の静電容量との和の静電容量を有する容量手段を、前記突入電流抑制回路と前記平滑回路との間に配置することを特徴とする直流電源装置の製造方法。

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