JP5213940B2 - 突入電流低減回路および電気機器 - Google Patents
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Description
したがって、電源投入時に、この容量素子を充電するよう突入電流が流入する。この突入電流は、急峻で振幅も大きいため、不要電磁波を放出し、周囲の電子機器内にノイズ電流を誘発させる原因にもなる。
図8の突入電流低減回路50では、突入電流が流れる供給経路上にNチャネルMOSFETからなるスイッチング素子Q51を配置し、動作回路10に設けられている大容量の容量素子C0の電源投入当初はスイッチング素子Q51をオフしておき、ある程度まで容量素子C0を充電した後、スイッチング素子Q51をターンオンすることにより、電源投入時における容量素子C0への突入電流を低減している。
具体的には、スイッチング素子Q51のドレイン端子とゲート端子との間に接続された抵抗素子R51と、スイッチング素子Q51のゲート端子とソース端子との間に接続された抵抗素子R52とが供給経路を構成しており、抵抗素子R52とこれに並列接続された容量素子C1とが時定数回路を構成している。
したがって、前述した従来技術によれば、二次突入電流の低減を実現するためには時定数回路の時定数を小さくできないため、交流電源の瞬断に対して良好な応答性を得ることができないという問題点があった。
また、本発明にかかる電気機器は、前述した突入電流低減回路を備える電気機器である。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる突入電流低減回路、およびこの突入電流低減回路を備える電気機器について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる突入電流低減回路、およびこの突入電流低減回路を備える電気機器の構成を示す回路図である。
電気機器100は、交流源Eとその両端に設けられたスイッチSW1,SW2とを含む交流回路に接続されて、交流源EからスイッチSW1,SW2を介して供給された単相の交流電源により動作する動作回路10を備えている。
図1の例では、動作回路10として、交流電源により蛍光管を点灯駆動する照明用動作回路が示されている。
電力変換回路11は、交流源Eから供給された交流電源を直流電源に一旦変換した後、負荷回路12で用いる周波数の交流電源に再変換して出力する機能を有している。
負荷回路12は、電力変換回路11からの交流電源により動作する機能を有している。
ダイオードブリッジDB1は、ブリッジ接続された4つのダイオードD11,D12,D13,D14からなり、入力された交流電源を整流して直流電源に変換して出力する機能を有している。
発振回路11Aは、共振型DC−AC変換回路などのインバータからなり、直流入力端子(+端子,−端子)に入力された、容量素子C0で平滑化された直流電源を、負荷回路12で用いる周波数の二次交流電源に再変換して、交流出力端子(〜端子)から出力する機能を有している。
蛍光管12Aは、発振回路11Aの交流出力端子間に接続されて、発振回路11Aから出力された二次交流電源により点灯する機能を有している。
このノイズフィルタNFは、交流源Eから動作回路10へ交流電源が供給される供給経路31,32上にそれぞれ挿入された2つのコイルL(ノーマルモードチョーク)と、これらコイルLの入力端子間および出力端子間にそれぞれ接続された2つの容量素子C(アクロスザライン容量素子)とから構成されている。
突入電流低減回路20は、交流源Eからの交流電源を動作回路10へ供給する供給経路に対して、動作回路10と直列に挿入されて、交流電流の供給開始時に動作回路10へ流れ込む突入電流を低減する回路である。図1の例では、交流源Eから動作回路10へ交流電源が供給される供給経路のうちスイッチSW1側の供給経路31において、スイッチSW1とノイズフィルタとの間に挿入されている。
電流制御回路21は、ダイオードブリッジDB2の直流端子(+端子,−端子)間に接続されている。
スイッチング素子Q1は、NチャネルMOSFETからなり、ドレイン端子がダイオードブリッジDB2の正側直流端子(+端子)に接続され、ソース端子がダイオードブリッジDB2の負側直流端子(−端子)に接続されている。
抵抗素子R2は、容量素子C1に並列接続された抵抗素子である。
ダイオードD3は、充電経路33に挿入されて、電流制御回路21から動作回路10への逆電流を阻止するダイオードである。
次に、本実施の形態にかかる突入電流低減回路20の動作について説明する。
まず、図2を参照して、スイッチSW1,SW2の操作に応じた電気機器100への電源投入時、SW1側のV1電圧がSW2側の電圧V2より高い交流電源が交流源EからスイッチSW1,SW2を介して突入電流低減回路20へ印加された場合について説明する。図2は、突入電流低減回路の動作(V1>V2)を示す説明図である。なお、動作開始時において、容量素子C0,C1は放電されているものとする。また、図2において、ノイズフィルタNFは省略されている。
このとき、まず交流源Eから、供給経路31上のスイッチSW1、抵抗素子R1およびダイオードD11を介して、容量素子C0の充電が始まる。
これにより、電源投入当初の充電電流は、供給経路31上のスイッチSW1から抵抗素子R1およびダイオードD11を介して容量素子C0へ流れ込み、供給経路32上のダイオードD12を介してスイッチSW2へ戻る。このため、電源投入当初、最初に発生する一次突入電流は、抵抗素子R1により低減され、その後の充電継続に応じて、抵抗素子R1を流れる充電電流により容量素子C0が徐々に充電される。
これにより、電源投入当初には電位VCと同電位であったスイッチング素子Q1のソース電位VSに比較して、電位VCが十分高くなり、バイアス電圧VGSが上昇して、スイッチング素子Q1がターンオンする。
この供給経路34は、抵抗素子R1を持つ供給経路31に比較して抵抗値がほとんどゼロであるため、スイッチング素子Q1のターンオン時に、より大きな充電電流、すなわち二次突入電流が容量素子C0へ流れ込む。
このとき、まず交流源Eから、供給経路32上のスイッチSW2を介して、容量素子C0の充電が始まる。
これにより、電源投入当初の充電電流は、スイッチSW2から供給経路32上のダイオードD13を介して容量素子C0へ流れ込み、供給経路31上のダイオードD14、および抵抗素子R1を介してスイッチSW1へ戻る。このため、電源投入当初、最初に発生する一次突入電流は、抵抗素子R1により低減され、その後の充電継続に応じて、抵抗素子R1を流れる充電電流により容量素子C0が徐々に充電される。
これにより、電源投入当初には電位VCと同電位であったスイッチング素子Q1のソース電位VSに比較して、電位VCが十分高くなり、バイアス電圧VGSが上昇して、スイッチング素子Q1がターンオンする。
この供給経路34は、抵抗素子R1を持つ供給経路31に比較して抵抗値がほとんどゼロであるため、スイッチング素子Q1のターンオン時に、より大きな充電電流、すなわち二次突入電流が容量素子C0へ流れ込む。
例えば、電気機器100の交流電源の瞬断に対する許容最小瞬断時間が100msである場合、特性IR0では計測値約15.5Aの突入電流が発生するが、特性IR1では特性IR0の1/10の約1.5Aまで突入電流まで大幅に低減できていることがわかる。
このように、本実施の形態では、交流源Eからの交流電源を動作回路へ供給する供給経路31に対して、動作回路10と直列に挿入されたダイオードブリッジDB2と、ダイオードブリッジDB2の交流端子間に接続された抵抗素子R1と、ダイオードブリッジDB2の直流端子間に接続された電流制御回路21とを備え、この電流制御回路21に、直流端子間に接続されたスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1のバイアス制御点に接続されるとともに、交流電源を用いて動作回路10で生成して第1の容量素子に充電された直流電源により充電されてバイアス制御点におけるバイアス電圧を上昇させる容量素子C1と、容量素子C1に並列接続された抵抗素子R2と、直流電源により容量素子C1を充電する充電経路に挿入された抵抗素子R3と、充電経路に挿入されて電流制御回路21から動作回路10への逆電流を阻止するダイオードD3とを備えている。
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる突入電流低減回路20について説明する。図7は、第2の実施の形態にかかる突入電流低減回路、およびこの突入電流低減回路を備える電気機器の構成を示す回路図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
負荷回路12は、電力変換回路11からの直流電源により動作する機能を有している。
容量素子C0は、電圧変換回路11Bの直流出力端子(+端子,−端子)間に接続された大容量の電解コンデンサからなり、電圧変換回路11Bから出力された二次直流電源を平滑化する機能を有している。
また、本実施の形態にかかる突入電流低減回路20の構成は、図1と同様である。特に、電力変換回路11の容量素子C0が電圧変換回路11Bの出力側に設けられているものの、第1の実施の形態と同様にして、スイッチング素子Q1のバイアス供給点に接続されている容量素子C1が、容量素子C0の正側端子の電位VCにより充電経路33を介して充電される。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
Claims (2)
- 交流源からの交流電源を動作回路へ供給する供給経路に対して、前記動作回路と直列に挿入されたダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジの交流端子間に接続された第1の抵抗素子と、
前記ダイオードブリッジの直流端子間に接続された電流制御回路と
を備え、
前記電流制御回路は、前記直流端子間に接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のバイアス制御点に接続されるとともに、前記交流電源を用いて前記動作回路で生成されて第1の容量素子に充電された直流電源により充電されて前記バイアス制御点におけるバイアス電圧を上昇させる第2の容量素子と、前記第2の容量素子に並列接続された第2の抵抗素子と、前記直流電源により前記第2の容量素子を充電する充電経路に挿入された第3の抵抗素子と、前記充電経路に挿入されて前記電流制御回路から前記動作回路への逆電流を阻止するダイオードとを備える
ことを特徴とする突入電流低減回路。 - 請求項1に記載の突入電流低減回路を備える電気機器。
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