JP5398000B2 - Inrush current prevention circuit - Google Patents
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Description
本発明は、突入電流防止回路に関する。 The present invention relates to an inrush current prevention circuit.
電源からのエネルギーを後段の主回路に安定供給するために、電源と主回路との間にバイパスコンデンサを設けることがある。突入電流防止回路は、電源投入時にそのバイパスコンデンサに大電流(突入電流)が流れることを防止する。従来の突入電流防止回路には、例えば後述の特許文献1,2に記載されたものがある。
In order to stably supply energy from the power supply to the main circuit at the subsequent stage, a bypass capacitor may be provided between the power supply and the main circuit. The inrush current prevention circuit prevents a large current (inrush current) from flowing through the bypass capacitor when the power is turned on. Examples of conventional inrush current prevention circuits include those described in
図3は、従来の突入電流防止回路が組込まれた電源装置を示す図であり、特許文献1に示されものである。
図3に示された電源装置は、電源端子T1に一方の電極が接続されたコンデンサC1に電源からのエネルギーを充電し、コンデンサC1に充電されたエネルーをトランス3を介して供給先に供給する。
FIG. 3 is a diagram showing a power supply device incorporating a conventional inrush current prevention circuit, which is disclosed in
The power supply device shown in FIG. 3 charges the energy from the power supply to the capacitor C1 whose one electrode is connected to the power supply terminal T1, and supplies the energy charged in the capacitor C1 to the supply destination via the
この電源装置に組込まれた突入電流防止回路は、コンデンサC1に突入電流が流れることを防止するものであり、抵抗R1,R2,R3と、Nチャネル型のFETQ1と、コンデンサC2とを備えている。
コンデンサC1の他方の電極に、抵抗R1の一端と、FETQ1のドレインとが接続されている。抵抗R1の他端及びFETQ1のソースが、電源端子T2に接続されている。
The inrush current prevention circuit incorporated in the power supply device prevents inrush current from flowing through the capacitor C1, and includes resistors R1, R2, and R3, an N-channel FET Q1, and a capacitor C2. .
One end of the resistor R1 and the drain of the FET Q1 are connected to the other electrode of the capacitor C1. The other end of the resistor R1 and the source of the FET Q1 are connected to the power supply terminal T2.
FETQ1のゲートは、抵抗R2の一端と、抵抗R3の一端と、コンデンサC2の一方の電極とに接続されている。抵抗R2の他端が電源端子T1に接続されている。抵抗R3の他端及びコンデンサC2の他方の電極が、電源端子T2に接続されている。 The gate of the FET Q1 is connected to one end of the resistor R2, one end of the resistor R3, and one electrode of the capacitor C2. The other end of the resistor R2 is connected to the power supply terminal T1. The other end of the resistor R3 and the other electrode of the capacitor C2 are connected to the power supply terminal T2.
電源端子T1,T2に電源が投入されると、コンデンサC1及びコンデンサC2の充電が開始される。電源が投入された直後では、FETQ1はオフしており、コンデンサC1の充電電流は、抵抗R1を流れ、その電流値は、抵抗R1の抵抗値によって制限される。コンデンサC2の充電電圧がFETQ1の閾値を越えると、FETQ1がオンして抵抗R1の両端が短絡される。抵抗R2、抵抗R3及びコンデンサC2の容量で決まるコンデンサC2の時定数を、抵抗R1及びコンデンサC1の容量で決まるコンデンサC1の時定数よりも大きくすることで、コンデンサC1の充電が完了した後に、FETQ1をオンさせることができる。 When power is supplied to the power terminals T1 and T2, charging of the capacitor C1 and the capacitor C2 is started. Immediately after the power is turned on, the FET Q1 is off and the charging current of the capacitor C1 flows through the resistor R1, and the current value is limited by the resistance value of the resistor R1. When the charging voltage of the capacitor C2 exceeds the threshold value of the FET Q1, the FET Q1 is turned on and both ends of the resistor R1 are short-circuited. After the charging of the capacitor C1 is completed by making the time constant of the capacitor C2 determined by the capacitances of the resistors R2, R3, and C2 larger than the time constant of the capacitor C1 determined by the capacitances of the resistors R1 and C1, the FET Q1 Can be turned on.
図4は、従来の突入電流防止回路が組込まれた起動回路を示す図であり、特許文献2に示されたものである。
突入電流防止回路は、電源V0の正極に一方の電極が接続されたコンデンサC0に突入電流が流れることを防止する回路であり、抵抗R0,R1,R2と、ツェナーダイオードD0と、Nチャネル型のFETQ0と、NPNトランジスタQ1とを備えている。
FIG. 4 is a diagram showing a starting circuit in which a conventional inrush current prevention circuit is incorporated, and is shown in Patent Document 2. In FIG.
The inrush current prevention circuit is a circuit for preventing an inrush current from flowing through the capacitor C0 having one electrode connected to the positive electrode of the power supply V0. The resistors R0, R1, R2, a Zener diode D0, and an N-channel type An FET Q0 and an NPN transistor Q1 are provided.
コンデンサC0の他方の電極に、抵抗R1の一端と抵抗R2の一端とFETQ0のドレインとが接続されている。抵抗R1の他端及びFETQ0のソースが電源V0の負極に接続されている。
抵抗R2の他端は、NPNトランジスタQ1のベースに接続されている。NPNトランジスタQ1のコレクタ及びFETQ0のゲートが抵抗R0を介して電源V0の正極に接続されている。NPNトランジスタQ1のエミッタは、電源V0の負極に接続されている。
One end of the resistor R1, one end of the resistor R2, and the drain of the FET Q0 are connected to the other electrode of the capacitor C0. The other end of the resistor R1 and the source of the FET Q0 are connected to the negative electrode of the power source V0.
The other end of the resistor R2 is connected to the base of the NPN transistor Q1. The collector of the NPN transistor Q1 and the gate of the FET Q0 are connected to the positive electrode of the power source V0 via the resistor R0. The emitter of the NPN transistor Q1 is connected to the negative electrode of the power supply V0.
このような突入電流防止回路では、電源V0が投入されると、コンデンサC0の充電が開始される。電源V0が投入されることにより、NPNトランジスタQ1がオンするので、FETQ0がオフし、コンデンサC0に流れる電流が抵抗R1によって制限される。コンデンサC0の両電極間の電圧が高くなると、NPNトランジスタQ1がオフする。これにより、FETQ0が電源V0によって駆動されてオンし、抵抗R1の両端が短絡される。また、NPNトランジスタQ1がオフすることにより、起動遅延部中のNPNトランジスタQ2のベース電位が上昇し、起動遅延部が活性化してエネルギー供給先のオン・オフ時間比制御回路にエネルギーが供給される。 In such an inrush current prevention circuit, when the power supply V0 is turned on, charging of the capacitor C0 is started. When the power source V0 is turned on, the NPN transistor Q1 is turned on, so that the FET Q0 is turned off and the current flowing through the capacitor C0 is limited by the resistor R1. When the voltage between both electrodes of the capacitor C0 increases, the NPN transistor Q1 is turned off. As a result, the FET Q0 is driven by the power source V0 to turn on, and both ends of the resistor R1 are short-circuited. Further, when the NPN transistor Q1 is turned off, the base potential of the NPN transistor Q2 in the startup delay unit rises, and the startup delay unit is activated to supply energy to the on / off time ratio control circuit of the energy supply destination. .
特許文献1に示された図aの突入電流防止回路では、コンデンサC1の充電電圧を検出する手段がなく、コンデンサC1の充電電圧に応じてスイッチング素子4のスイッチングを開始させることができなかった。
In the inrush current prevention circuit of FIG. A shown in
特許文献2に示された図bの突入電流防止回路では、コンデンサC0の充電電圧をトランジスタQ1で検出し、トランジスタQ1がオフした時にFETQ0をオンさせると共に、オン・オフ時間比制御回路20の動作を開始させている。しかしながら、FETQ0がオンしたときに瞬時的な突入電流が流れないようにするために、コンデンサC0の充電電圧が十分高くなったときにトランジスタQ1がオフするように設定すると、コンデンサC0の充電電圧がオン・オフ時間比制御回路20を安定して駆動できる電圧に上昇していても、オン・オフ時間比制御回路20を駆動できない。即ち、オン・オフ時間比制御回路20の駆動開始が遅れるという問題があった。
In the inrush current prevention circuit of FIG. B shown in Patent Document 2, the charging voltage of the capacitor C0 is detected by the transistor Q1, and when the transistor Q1 is turned off, the FET Q0 is turned on and the operation of the on / off time
本発明は、以上のような現状を鑑みてなされた発明であり、バイパスコンデンサに突入電流が流入することを確実に防止できるとともに、バイパスコンデンサの充電電圧が所定の値になったときに後段の主回路の動作を開始させることができる突入電流防止回路を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation as described above, and can reliably prevent an inrush current from flowing into the bypass capacitor, and at the latter stage when the charging voltage of the bypass capacitor reaches a predetermined value. An object of the present invention is to realize an inrush current prevention circuit capable of starting the operation of the main circuit.
上記目的を達成するために、本発明に係る突入電流防止回路は、
電源から与えられるエネルギーを蓄積するバイパスコンデンサと、該バイパスコンデンサに並列に接続され、入力される制御信号が第1の論理レベルになっているときに動作し、該バイパスコンデンサに蓄積されたエネルギーを用いる主回路とを備える装置に設けられ、前記電源の投入時に前記バイパスコンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止回路であって、
前記バイパスコンデンサに接続されて該バイパスコンデンサの充電電流を抑制しつつ流すと共に該充電電流に対応する変換信号を発生する抵抗手段と、
前記変換信号に基づいて前記充電電流が所定値以下になったことを検出したときに出力端子から第2の論理レベルから前記第1の論理レベルに遷移する前記制御信号を出力する充電状態検出手段と、
前記制御信号を積分した積分信号を生成する積分回路と、
前記積分回路の出力端子に接続された制御電極と前記抵抗手段の一端に接続された第1の導通電極と前記抵抗手段の他端に接続された第2の導通電極とを有し、前記積分信号に基づいて該第1の導通電極と第2の導通電極との間をオン・オフするトランジスタとを備え、
前記トランジスタは、前記制御信号が前記第1の論理レベルに遷移したことにより前記積分信号が変化してそのレベルが所定値になったときに前記第1の導通電極と第2の導通電極との間をオンにする、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an inrush current prevention circuit according to the present invention comprises:
A bypass capacitor that stores energy supplied from the power supply, and is connected in parallel to the bypass capacitor, operates when the input control signal is at the first logic level, and stores energy stored in the bypass capacitor. An inrush current preventing circuit that suppresses an inrush current flowing in the bypass capacitor when the power is turned on.
Resistor means connected to the bypass capacitor and flowing while suppressing the charging current of the bypass capacitor and generating a conversion signal corresponding to the charging current;
Charging state detection means for outputting the control signal that transitions from the second logic level to the first logic level from an output terminal when it is detected that the charging current has become a predetermined value or less based on the conversion signal When,
An integration circuit for generating an integrated signal obtained by integrating the control signal;
A control electrode connected to the output terminal of the integration circuit; a first conduction electrode connected to one end of the resistance means; and a second conduction electrode connected to the other end of the resistance means; A transistor for turning on and off between the first conductive electrode and the second conductive electrode based on a signal;
The transistor includes a first conductive electrode and a second conductive electrode when the integration signal is changed to a predetermined value due to the control signal transitioning to the first logic level. Turn on,
It is characterized by that.
本発明によれば、バイパスコンデンサに過度な突入電流が流入することを確実に防止できるとともに、バイパスコンデンサのエネルギーが所定の値になったときに後段の主回路の動作を開始させることができる。 According to the present invention, it is possible to reliably prevent an excessive inrush current from flowing into the bypass capacitor, and to start the operation of the main circuit at the subsequent stage when the energy of the bypass capacitor reaches a predetermined value.
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る突入電流防止回路10を示す回路図である。
この突入電流防止回路10は、直流電源1の投入時にバイパスコンデンサ20に突入電流が流れることを防止する回路である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing an inrush
The inrush
バイパスコンデンサ20は、直流電源1から与えられるエネルギーを充電して後段の主回路30に供給するために設けられている。バイパスコンデンサ20の一方の電極及び主回路30の一方の電源端子30aが、直流電源1の正極にスイッチSWを介して接続されている。主回路30の他方の電源端子30bは、バイパスコンデンサ20の他方の電極に接続されている。
The
突入電流防止回路10は、抵抗11と、抵抗12と、Nチャネル型のFET13とを備えている。バイパスコンデンサ20の他方の電極に、抵抗11の一端とFET13のドレインとが接続されている。
抵抗11の他端は、抵抗12の一端と接続され、抵抗12の他端がFET13のソースと共にグランドに接続されている。即ち、バイパスコンデンサ20の他方の電極には、抵抗11,12の直列回路が接続され、この直列回路に並列になるようにFET13のドレイン及びソースが接続されている。
The inrush
The other end of the
抵抗11と抵抗12との接続点には、コンパレータ14の一方の入力端子(−)に接続されている。コンパレータ14の他方の入力端子(+)には、参照電圧Vrefが入力されている。
コンパレータ14の出力端子は、主回路30の制御信号入力端子30cと、抵抗15の一端とに接続されている。主回路30は、制御信号入力端子30cのレベルが高レベルに遷移したときに動作を開始する。
A connection point between the
The output terminal of the
抵抗15の他端は、コンデンサ16の一方の電極とFET13のゲートとに接続されている。コンデンサ16は、抵抗15と共に積分回路を構成するものであり、コンデンサ16の他方の電極がグランドに接続されている。
The other end of the
次に、電源投入時の突入電流防止回路10の動作を説明する。
図2は、突入電流防止回路10の動作を説明するための波形図である。
スイッチSWをオンすることにより、直流電源1が投入される。直流電源1は直流電圧V1を発生し、バイパスコンデンサ20は充電を開始する。
Next, the operation of the inrush
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the inrush
The
直流電源1の投入直後には、FET13はオフしており、バイパスコンデンサ20の充電電流Icは、直列に接続された抵抗11及び抵抗12に流れ、抵抗11及び抵抗12によってバイパスコンデンサ20の充電電流Icは制限され、過大な突入電流が流れることが防止される。バイパスコンデンサ20の充電電流Icは、抵抗11の抵抗値をR11、抵抗12の抵抗値をR12とすると、図2のように、直流電源1の投入直後はV1/(R11+R12)となり、時間が経過すると、減少する。一方、バイパスコンデンサ20の充電電圧Vcは、直流電源1の投入直後は0であるが、時間の経過と共に、電圧V1に漸近するように上昇する。
Immediately after the
抵抗12は、バイパスコンデンサ20の充電電流を電圧信号に変換してコンパレータ14に入力する。
コンパレータ14の出力信号は、抵抗12から入力される電圧信号が参照電圧Vref以下になったときに、低レベルから高レベルに遷移する。このコンパレータ14の出力信号は、バイパスコンデンサ20の充電状態を示し、高レベルになったことにより、所定量のエネルギーがバイパスコンデンサ20に蓄積されていることを示す。
The
The output signal of the
コンパレータ14の出力信号は、制御信号として主回路30の制御信号入力端子30cと抵抗15の一端とに与えられる。主回路30は制御信号入力端子30cに高レベルの信号が入力されることにより、動作を開始する。
The output signal of the
抵抗15とコンデンサ16からなる積分回路は、コンパレータ14の出力信号を積分した積分信号を形成し、抵抗15とコンデンサ16との接続点からFET13のゲートに与える。この積分回路の出力する積分信号は、高レベルに遷移したコンパレータ14の出力信号に対して、遅れて高レベルになると共に、そのレベルの変化が緩やかである。
The integrating circuit composed of the
したがって、FET13は、コンパレータ14の出力信号のレベルが高レベルに変化してから遅れてオンする。FET13がオンすることにより、抵抗11と抵抗12の直列回路の両端が短絡され、主回路30が動作していても、ロスなくバイパスコンデンサ20がロスなく充電される。
Accordingly, the
以上のように、本実施形態の突入電流防止回路10は、次のような効果を奏する。
(1)直流電源1の投入時には、FET13がオフして、バイパスコンデンサ20の充電電流が抵抗11及び抵抗12を流れるので、過大な突入電流が流れることを防止できる。
As described above, the inrush
(1) When the
(2)コンパレータ14を設け、バイパスコンデンサ20の充電量が所定量になったときに、コンパレータ14の出力信号が低レベルから高レベルに遷移し、主回路30が動作を開始するようにしたので、主回路30の動作の開始を早くすることができる。
(2) Since the
(3)主回路30の電源端子30a,30bを抵抗等を介さずバイパスコンデンサ20の両電極に接続さているので、動作を開始した主回路30に、バイパスコンデンサ20からロスなくエネルギーを供給できる。
(3) Since the
(4)抵抗15及びコンデンサ16からなる積分回路を設け、コンパレータ14の出力信号が高レベルに遷移してから遅れてFET13がオンする構成にしたので、バイパスコンデンサ20の充電電圧が確実に上昇してからFET13がオンするので、FET13がオンするときに、FET13のドレイン・ソース間にかかる電圧を十分小さく設定できる。よって、比較的小型のFET13を用いることができ、コストの低減が可能である。
(4) Since an integrating circuit including the
(5)抵抗15及びコンデンサ16からなる積分回路の出力信号は、低レベルから高レベルに穏やかに変化するので、FET13がオフ状態からオン状態に瞬時に変化しない。これにより、FET13が完全にオンするまでにFET13に流れる電流のピーク値を低くすることが可能である。
(5) Since the output signal of the integrating circuit composed of the
尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、直流電源1の発生する電圧が低いときには、抵抗11,12を1つの抵抗素子で構成してもよい。
又、FET13をバイポーラトランジスタで構成することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.
For example, when the voltage generated by the
It is also possible to configure the
1・・・直流電源
10・・・突入電流防止回路
11,12,15・・・抵抗
13・・・FET
14・・・コンパレータ
16・・・コンデンサ
20・・・バイパスコンデンサ
30・・・主回路
DESCRIPTION OF
14 ...
Claims (6)
前記バイパスコンデンサに接続されて該バイパスコンデンサの充電電流を抑制しつつ流すと共に該充電電流に対応する変換信号を発生する抵抗手段と、
前記変換信号に基づいて前記充電電流が所定値以下になったことを検出したときに出力端子から第2の論理レベルから前記第1の論理レベルに遷移する前記制御信号を出力する充電状態検出手段と、
前記制御信号を積分した積分信号を生成する積分回路と、
前記積分回路の出力端子に接続された制御電極と前記抵抗手段の一端に接続された第1の導通電極と前記抵抗手段の他端に接続された第2の導通電極とを有し、前記積分信号に基づいて該第1の導通電極と第2の導通電極との間をオン・オフするトランジスタとを備え、
前記トランジスタは、前記制御信号が前記第1の論理レベルに遷移したことにより前記積分信号が変化してそのレベルが所定値になったときに前記第1の導通電極と第2の導通電極との間をオンにする、
ことを特徴とする突入電流防止回路。 A bypass capacitor that stores energy supplied from the power supply, and is connected in parallel to the bypass capacitor, operates when the input control signal is at the first logic level, and stores energy stored in the bypass capacitor. An inrush current preventing circuit that suppresses an inrush current flowing in the bypass capacitor when the power is turned on.
Resistor means connected to the bypass capacitor and flowing while suppressing the charging current of the bypass capacitor and generating a conversion signal corresponding to the charging current;
Charging state detection means for outputting the control signal that transitions from the second logic level to the first logic level from an output terminal when it is detected that the charging current has become a predetermined value or less based on the conversion signal When,
An integration circuit for generating an integrated signal obtained by integrating the control signal;
A control electrode connected to the output terminal of the integration circuit; a first conduction electrode connected to one end of the resistance means; and a second conduction electrode connected to the other end of the resistance means; A transistor for turning on and off between the first conductive electrode and the second conductive electrode based on a signal;
The transistor includes a first conductive electrode and a second conductive electrode when the integration signal is changed to a predetermined value due to the control signal transitioning to the first logic level. Turn on,
An inrush current prevention circuit.
前記トランジスタの制御電極が、前記抵抗素子と前記容量素子との接続点に接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の突入電流防止回路。 The integration circuit includes a resistance element having one end connected to the output terminal of the charging state detection unit, and a capacitance element connected between the other end of the resistance element and a fixed potential.
4. The inrush current prevention circuit according to claim 1, wherein a control electrode of the transistor is connected to a connection point between the resistance element and the capacitance element. 5.
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