JP6984303B2 - Rush prevention circuit and rush prevention method - Google Patents

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Description

本発明は、無接点スイッチを用いた突入防止回路および突入防止方法に関する。 The present invention relates to an intrusion prevention circuit using a non-contact switch and an intrusion prevention method.

従来から、各種プラントや産業用ロボット等の産業機器等の分野においては、電磁石等で発生させた磁力を用いて接点を可動する機械式リレーが知られている。機械式リレーは、可動接点を介して接続される機器間の絶縁性を確保した上で、耐圧性、耐ノイズ性に優れている。このため、上記分野においては、例えば、電源と負荷とを接続する給電経路の導通および開放の制御に用いられる場合がある。 Conventionally, in the fields of various plants and industrial equipment such as industrial robots, mechanical relays that move contacts by using magnetic force generated by an electromagnet or the like have been known. Mechanical relays are excellent in withstand voltage and noise resistance, while ensuring insulation between devices connected via movable contacts. Therefore, in the above field, for example, it may be used for controlling the continuity and opening of the feeding path connecting the power supply and the load.

機械式リレーの使用時は、可動接点の機械的振動に起因するチャタリング等を抑止する目的で、CR積分回路等で構成された突入防止回路が上記機械式リレーの挿入された給電経路に並設される場合がある。突入防止回路を構成する構成要素(抵抗値、キャパシタの容量値)を適宜に選定することで、CR時定数で規定される周波数帯域の電圧変動成分等が抑制される。 When using a mechanical relay, an inrush prevention circuit composed of a CR integrator circuit or the like is installed side by side in the feeding path into which the mechanical relay is inserted for the purpose of suppressing chattering caused by mechanical vibration of the movable contact. May be done. By appropriately selecting the components (resistance value, capacitance value of the capacitor) constituting the inrush prevention circuit, the voltage fluctuation component in the frequency band defined by the CR time constant and the like can be suppressed.

なお、本明細書で説明する技術に関連する技術が記載されている先行技術文献としては、以下の特許文献が存在している。 The following patent documents exist as prior art documents that describe the techniques related to the techniques described in the present specification.

特開2005−347186号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-347186

ところで、機械式リレーが挿入される給電経路には、電圧値、電流値、電力量等の仕様条件の異なる多様な電源が接続し得る。給電経路に機械式リレーを含む給電システムの設計においては、例えば、仕様条件の異なる多様な電源毎にCR積分回路のCR時定数を求め、CR時定数に基づいて使用部品の選定や、部品数量、部品配置等の決定が行われていた。上記給電システムにおいては、仕様条件の異なる多様な電源毎に突入防止回路の新規設計が繰り返されるため、設計効率の低下を招く場合があった。 By the way, various power sources having different specification conditions such as voltage value, current value, and electric energy can be connected to the power supply path into which the mechanical relay is inserted. In the design of a power supply system that includes a mechanical relay in the power supply path, for example, the CR time constant of the CR integrator circuit is obtained for each of various power supplies with different specification conditions, and the parts to be used are selected based on the CR time constant and the number of parts is selected. , Parts placement, etc. were decided. In the above power supply system, new design of the inrush prevention circuit is repeated for each of various power supplies having different specification conditions, which may lead to a decrease in design efficiency.

また、上記給電経路には、始動時に突入電流を生じるモータ等が負荷として接続し得る。給電経路を介して電源から負荷側に流れる突入電流は負荷の定格毎に異なる。上記給電経路に突入電流が生じる負荷が接続される場合には、突入電流対策のため、例えば、負荷の定格毎に耐電力の高い抵抗種別を選定し、選定した抵抗種別を用いて突入防止回路の新規設計が行われていた。このため、突入電流が生じる負荷が接続される場合においても、設計効率の低下を招く場合があった。 Further, a motor or the like that generates an inrush current at the time of starting may be connected to the power feeding path as a load. The inrush current that flows from the power supply to the load side via the power supply path differs depending on the load rating. When a load that generates an inrush current is connected to the above power supply path, for example, as a countermeasure against inrush current, select a resistance type with high withstand power for each load rating, and use the selected resistance type to prevent inrush. The new design was done. Therefore, even when a load in which an inrush current is generated is connected, the design efficiency may be lowered.

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、電源仕様や負荷定格の多様性に対応可能な突入防止回路の技術の提供を目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique of an inrush prevention circuit capable of dealing with a variety of power supply specifications and load ratings.

本開示の一例では、以下の構成を採用した。
すなわち、本開示の一例に係る突入防止回路は、電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、第1給電経路から分岐し、第1給電経路に並列して負荷に接続される第2給電経路の導通および開放を制御する無接点リレーと、有
接点リレーの第1給電経路の導通時に、第2給電経路の導通期間の抵抗値、第2給電経路の導通期間、第2給電経路の導通期間の繰り返し周期、第2給電経路の導通期間と開放期間との比率、第2給電経路の導通期間の電流値の少なくとも一つを制御し、第2給電経路に分岐された電源の電力を平均化する無接点リレーの制御手段と、を備えることを特徴とする。
In one example of the present disclosure, the following configuration was adopted.
That is, the inrush prevention circuit according to an example of the present disclosure is branched from the first power supply path and parallel to the first power supply path and the contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path connecting the power supply and the load. The non-contact relay that controls the continuity and opening of the second feeding path connected to the load, and the resistance value of the conduction period of the second feeding path and the second feeding path when the first feeding path of the contact relay is conducting. The second power supply is controlled by controlling at least one of the continuity period of the second power supply path, the repetition cycle of the continuity period of the second power supply path, the ratio between the continuity period and the open period of the second power supply path, and the current value of the continuity period of the second power supply path. It is characterized by comprising a non-contact relay control means for averaging the power of a power source branched into a path.

上記構成により、本開示の一例に係る突入防止回路は、無接点リレー側に分岐された電力を時分割して平均化することができる。突入防止回路を備える給電システムでは、該突入防止回路に接続される負荷に対して平均化されて安定した電力が供給できる。 With the above configuration, the inrush prevention circuit according to the example of the present disclosure can time-division and average the electric power branched to the non-contact relay side. In the power supply system provided with the inrush prevention circuit, stable electric power can be supplied evenly with respect to the load connected to the inrush prevention circuit.

上記突入防止回路の無接点リレーは、第2給電経路に分岐された電源の電力が入力されるソースと、第1給電経路に並列して負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子を備え、制御手段は、スイッチング素子のゲートに印加されるゲート電圧に基づいて、スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通または開放し、第2給電経路に分岐された電源の電力を平均化するとしてもよい。 The non-contact relay of the inrush prevention circuit includes a switching element having a source into which the power of the power supply branched to the second feeding path is input and a drain connected to the load in parallel with the first feeding path. The control means conducts or opens between the source and drain of the switching element based on the gate voltage applied to the gate of the switching element, and even if the power of the power supply branched to the second feeding path is averaged. good.

上記構成により、上記突入防止回路は、スイッチング素子のゲート電圧を制御することで、ソースに入力された電源の電力を時分割して平均化し、ドレインに出力できる。突入防止回路を備える給電システムでは、スイッチング素子のドレインに出力される平均化された電力値を設計時の指標値として採用できるため、設計効率の向上が期待できる。 With the above configuration, the inrush prevention circuit can control the gate voltage of the switching element to time-division and average the power of the power supply input to the source and output it to the drain. In the power supply system provided with the inrush prevention circuit, the averaged power value output to the drain of the switching element can be adopted as an index value at the time of design, so that improvement in design efficiency can be expected.

上記突入防止回路の制御手段は、スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通する際のゲート電圧の電圧値を可変し、有接点リレーの第1給電経路の導通時の、第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御するとしてもよい。 The control means of the inrush prevention circuit changes the voltage value of the gate voltage when conducting between the source and the drain of the switching element, and changes the voltage value of the second feeding path when the first feeding path of the contact relay is conducted. The resistance value during the conduction period may be controlled.

上記構成により、突入防止回路は、第2給電経路の導通時の抵抗値を、ゲート電圧の電圧値を可変して制御することができる。突入防止回路においては、制御された第2給電経路の導通時の抵抗値に基づいて、多様なCR時定数に対応可能な回路として共通化できる。また、CR積分回路においては、抵抗の削減が可能になり、突入防止回路を搭載する基板面積の縮小化が可能になる。 With the above configuration, the inrush prevention circuit can control the resistance value at the time of conduction of the second feeding path by varying the voltage value of the gate voltage. In the inrush prevention circuit, it can be shared as a circuit capable of corresponding to various CR time constants based on the resistance value at the time of conduction of the controlled second feeding path. Further, in the CR integrator circuit, the resistance can be reduced, and the board area on which the intrusion prevention circuit is mounted can be reduced.

上記突入防止回路の制御手段は、ゲート電圧の印加期間、ゲート電圧を印加する周期間隔、ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率の少なくとも一つを電源の仕様条件に応じて可変し、有接点リレーの第1給電経路の導通時に伴う電圧変動を所定電圧に平均化するとしてもよい。 The control means of the inrush prevention circuit changes at least one of the ratio of the gate voltage application period, the gate voltage application cycle interval, and the application period within the gate voltage application cycle interval according to the specification conditions of the power supply. , The voltage fluctuation accompanying the continuity of the first feeding path of the contact relay may be averaged to a predetermined voltage.

上記構成により、突入防止回路は、電源の仕様条件に対応してスイッチング素子のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等を可変できる。突入防止回路は、様々な仕様条件の電源が接続される場合であっても、機械式リレーのチャタリング等による電圧変動波形が重畳する電圧値を、負荷側で規定される許容範囲内に抑制できる。 With the above configuration, the inrush prevention circuit can change the period width (pulse width) of the on period of the switching element, the cycle interval of the on period, the duty ratio, etc. according to the specification conditions of the power supply. The inrush prevention circuit can suppress the voltage value on which the voltage fluctuation waveform due to chattering of the mechanical relay is superimposed within the allowable range specified on the load side even when a power supply with various specification conditions is connected. ..

上記突入防止回路の制御手段は、ゲート電圧の印加期間、ゲート電圧を印加する周期間隔、ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率、スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通するゲート電圧の電圧値の少なくとも一つを負荷の定格に応じて可変し、負荷の始動時に生じる突入電流を平均化するとしてもよい。 The control means of the inrush prevention circuit includes the gate voltage application period, the cycle interval in which the gate voltage is applied, the ratio of the application period within the cycle interval in which the gate voltage is applied, and the gate conducting between the source and drain of the switching element. At least one of the voltage values of the voltage may be varied according to the rating of the load to average the inrush current generated at the start of the load.

上記構成により、突入防止回路は、負荷の定格に応じて、スイッチング素子のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比、ソース・ドレイン間を導通(オン)する際のゲート電圧値を可変できる。突入防止回路は、様々な定格の負荷が接続
される場合であっても、負荷の始動時に生じる突入電流を平均化することができる。突入防止回路を備える給電システムでは、平均化された電流値に基づいて突入電流を抑制する抵抗デバイスを選定することで、抵抗デバイスの低容量化(低耐電力)が可能になる。
With the above configuration, the inrush prevention circuit can perform conduction (on) between the on-period period width (pulse width) of the switching element, the cycle interval of the on-period, the duty ratio, and the source / drain according to the load rating. The gate voltage value can be changed. The inrush prevention circuit can average the inrush current generated at the start of the load, even when loads of various ratings are connected. In a power supply system equipped with an inrush prevention circuit, it is possible to reduce the capacity (low withstand power) of the resistance device by selecting a resistance device that suppresses the inrush current based on the averaged current value.

また、本開示の一例は、電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、第1給電経路から分岐し、第1給電経路に並列して負荷に接続される第2給電経路の導通および開放を制御する無接点リレーと、無接点リレーに接続する制御手段とを有する突入防止回路において、制御手段が、有接点リレーの第1給電経路の導通時に、第2給電経路の導通期間、第2給電経路の導通期間の繰り返し周期、第2給電経路の導通期間と開放期間との比率、前記第2給電経路の導通期間の電流値の少なくとも一つを制御し、第2給電経路に分岐された電源の電力を平均化する制御ステップを実行することを特徴とする突入防止方法であってもよい。 Further, an example of the present disclosure includes a contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and the load, and a contact relay that branches from the first power supply path and connects to the load in parallel with the first power supply path. In an inrush prevention circuit having a non-contact relay that controls continuity and opening of the second power feeding path to be connected, and a control means connected to the non-contact relay, when the control means conducts the first feeding path of the contact relay. Controls at least one of the conduction period of the second feeding path, the repetition cycle of the conduction period of the second feeding path, the ratio between the conduction period of the second feeding path and the opening period, and the current value of the conduction period of the second feeding path. However, the inrush prevention method may be characterized in that a control step for averaging the power of the power supply branched to the second power feeding path is executed.

本発明によれば、電源仕様や負荷定格の多様性に対応可能な突入防止回路の技術が提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a technique of an inrush prevention circuit capable of dealing with a variety of power supply specifications and load ratings.

突入防止回路の一形態を説明する図である。It is a figure explaining one form of the inrush prevention circuit. 実施形態1に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る突入防止回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 2. 実施形態2に係る突入防止回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 2. 実施形態3に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 3. 実施形態3に係る突入防止回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the inrush prevention circuit which concerns on Embodiment 3.

以下、図面を参照して、一実施形態に係る突入防止回路について説明する。
〔適用例〕
本実施形態に係る突入防止回路10は、図2、図4、図6に例示のように、機械式リレーZ2と、機械式リレーZ2に並列された無接点スイッチU1を含む。突入防止回路10においては、電源(DCバッテリB1、B2)から供給された電力が分岐されて機械式リレーZ2、無接点スイッチU1に入力される。機械式リレーZ2、無接点スイッチU1のそれぞれに分岐されて入力された電力は、図示しない負荷に出力される。
ここで、機械式リレーZ2は「有接点リレー」の一例であり、無接点スイッチU1は「無接点リレー」の一例である。機械式リレーZ2を介して接続される電源と負荷との給電経路は「第1給電経路」の一例であり、無接点スイッチU1を介して接続される電源と負荷との給電経路は「第2給電経路」の一例である。
Hereinafter, the inrush prevention circuit according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
[Application example]
The intrusion prevention circuit 10 according to the present embodiment includes a mechanical relay Z2 and a non-contact switch U1 arranged in parallel with the mechanical relay Z2, as illustrated in FIGS. 2, 4, and 6. In the inrush prevention circuit 10, the electric power supplied from the power sources (DC batteries B1 and B2) is branched and input to the mechanical relay Z2 and the non-contact switch U1. The electric power branched and input to each of the mechanical relay Z2 and the non-contact switch U1 is output to a load (not shown).
Here, the mechanical relay Z2 is an example of a "contact relay", and the non-contact switch U1 is an example of a "contactless relay". The power supply path between the power supply and the load connected via the mechanical relay Z2 is an example of the "first power supply path", and the power supply path between the power supply and the load connected via the non-contact switch U1 is the "second power supply path". This is an example of "power supply path".

無接点スイッチU1は、ゲート電圧(ゲート・ソース間に印加される電圧値)の制御によってソース・ドレイン間の接続経路を導通(オン)および開放(オフ)するスイッチング素子を有する。ゲート電圧は、PWM制御部11、12、13を介して制御される。無接点スイッチU1は、例えば、PWM制御部11、12、13のゲート電圧制御を介してソース・ドレイン間を導通および開放することで、スイッチング素子のソースに接続された電源の電力を、ドレインに接続される負荷側へ供給する。ここで、PWM制御部11、12、13は、「制御手段」の一例である。 The non-contact switch U1 has a switching element that conducts (on) and opens (off) the connection path between the source and drain by controlling the gate voltage (voltage value applied between the gate and the source). The gate voltage is controlled via the PWM control units 11, 12, and 13. The non-contact switch U1 conducts and opens between the source and drain via the gate voltage control of the PWM control units 11, 12, and 13, for example, to transfer the power of the power supply connected to the source of the switching element to the drain. Supply to the connected load side. Here, the PWM control units 11, 12, and 13 are examples of "control means".

PWM制御部11は、無接点スイッチU1のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御することで、導通時のソース・ドレイン間の抵抗値を制御する。突入防止回路10においては、ソース・ドレイン間の抵抗値を制御することで、無接点スイッチU1とドレイン
に接続するコンデンサ素子C1とを、CR積分回路として動作することが可能になる。突入防止回路においては、多様なCR時定数に対応可能な回路として共通化できる。また、抵抗デバイスが削減でき、突入防止回路を搭載する基板面積の縮小化が可能になる。
The PWM control unit 11 controls the resistance value between the source and drain during conduction by controlling the voltage value applied between the gate and source of the non-contact switch U1. In the inrush prevention circuit 10, by controlling the resistance value between the source and drain, the non-contact switch U1 and the capacitor element C1 connected to the drain can be operated as a CR integrator circuit. The inrush prevention circuit can be shared as a circuit that can handle various CR time constants. In addition, the number of resistance devices can be reduced, and the board area on which the intrusion prevention circuit is mounted can be reduced.

PWM制御部12は、スイッチング素子のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御し、無接点スイッチU1のオン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等を制御する。機械式リレーZ2のチャタリング等による電圧変動期間では、例えば、オン期間に導通されたソース・ドレイン間を介して抵抗R1に流れる電流量が制限され、抵抗R1の抵抗値に応じた電圧値が、コンデンサ素子C1の一端と機械式リレーZ2の可動接点の他端とが接続する給電経路に出力される。 The PWM control unit 12 controls the voltage value applied between the gate and the source of the switching element, and controls the pulse width of the non-contact switch U1 during the ON period, the cycle interval of the ON period, the duty ratio, and the like. In the voltage fluctuation period due to chattering of the mechanical relay Z2 or the like, for example, the amount of current flowing through the resistor R1 via between the source and drain conducted during the on period is limited, and the voltage value corresponding to the resistance value of the resistor R1 is set. It is output to the feeding path where one end of the capacitor element C1 and the other end of the movable contact of the mechanical relay Z2 are connected.

PWM制御部12は、仕様条件が異なる電源に応じて、上記無接点スイッチU1のオン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等を可変することで、仕様条件の異なる電源に対応可能な突入防止回路10が提供される。 The PWM control unit 12 can handle power supplies having different specification conditions by varying the pulse width of the non-contact switch U1 during the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, etc., according to the power supplies having different specification conditions. The intrusion prevention circuit 10 is provided.

PWM制御部13は、スイッチング素子のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御し、無接点スイッチU1のオン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等を制御する。また、PWM制御部12は、ソース・ドレイン間を導通(オン)する際のゲート電圧値(ゲート・ソース間に印加される電圧値)を相対的に増加・減少することで、ソース・ドレイン間に流れる電流値を制御する。
負荷始動時の突入電流期間では、PWM制御部13は、ゲート電圧値の相対的な増減によって無接点スイッチU1のソース・ドレイン間に流れ込む突入電流の電流値を制限する。同様にして、オン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等によって、ソース・ドレイン間に流れ込む突入電流の電流量を制限する。
The PWM control unit 13 controls the voltage value applied between the gate and the source of the switching element, and controls the pulse width of the non-contact switch U1 during the ON period, the cycle interval of the ON period, the duty ratio, and the like. Further, the PWM control unit 12 relatively increases or decreases the gate voltage value (voltage value applied between the gate and source) when conducting (on) between the source and drain, thereby causing the source and drain to be connected. Controls the value of the current flowing through.
During the inrush current period at the time of load start, the PWM control unit 13 limits the current value of the inrush current flowing between the source and drain of the non-contact switch U1 by the relative increase / decrease of the gate voltage value. Similarly, the amount of inrush current flowing between the source and drain is limited by the pulse width during the on period, the cycle interval during the on period, the duty ratio, and the like.

PWM制御部13は、定格の異なる負荷に応じて、上記無接点スイッチU1のオン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比、オン期間の電流値等を可変することで、定格の異なる負荷に対応可能な突入防止回路10が提供される。 The PWM control unit 13 varies in rating by varying the pulse width of the non-contact switch U1 during the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, the current value of the on period, and the like according to the loads having different ratings. An inrush prevention circuit 10 capable of handling a load is provided.

<1.比較形態>
まず、比較形態として、機械式リレーに並設される突入防止回路を説明する。
図1は、比較形態の突入防止回路を説明する図である。図1においては、ダイオード素子D101と、抵抗R101と、コンデンサ素子C101から構成される突入防止回路100が例示される。図1において、DCバッテリB101は、機械式リレーZ102を介して接続される負荷側に所定電力(直流電力)を供給する電源である。なお、DCバッテリB101と図示しない負荷とを接続する給電経路には、例えば、短絡や故障が生じた際の負荷側に流れ込む過電流保護を目的として、ヒューズZ101が挿入される。
機械式リレーZ102の備える可動接点の一端にはDCバッテリB101の電圧供給端子(正極側端子)が接続され、可動接点の他端には図示しない負荷が接続される。機械式リレーZ102の可動接点の他端に接続される負荷には、例えば、DCバッテリB101から供給された電力が所定電圧値(VOUT)として供給される。機械式リレーZ102は、可動接点の開閉状態を電磁石等で発生させた磁力を用いて制御するための駆動部と、磁力等によって開閉状態が制御される接点機構とを有する。上記DCバッテリB101と負荷との間の接続状態は、駆動部に出力される2値のステータス信号により制御される。ここで、2値のステータス信号は、例えば、“High/Low”、“1/0”等の電圧信号であり、“High”、“1”は通電時に磁力を発生させるための高電圧値に対応し、“Low”、“0”は磁力を発生させない低電圧値に対応する。機械式リレーZ102が挿入された給電経路の接続状態は、2値のステータス信号に応じて開閉される可動接点の状態により制御される。
<1. Comparison form>
First, as a comparative form, an inrush prevention circuit installed side by side in a mechanical relay will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a comparative form of intrusion prevention circuit. In FIG. 1, an inrush prevention circuit 100 composed of a diode element D101, a resistor R101, and a capacitor element C101 is exemplified. In FIG. 1, the DC battery B101 is a power source that supplies predetermined power (DC power) to the load side connected via the mechanical relay Z102. A fuse Z101 is inserted into the power supply path connecting the DC battery B101 and a load (not shown) for the purpose of protecting the overcurrent flowing into the load side in the event of a short circuit or failure.
A voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B101 is connected to one end of the movable contact provided in the mechanical relay Z102, and a load (not shown) is connected to the other end of the movable contact. For the load connected to the other end of the movable contact of the mechanical relay Z102, for example, the electric power supplied from the DC battery B101 is supplied as a predetermined voltage value (VOUT). The mechanical relay Z102 has a drive unit for controlling the open / closed state of the movable contact by using a magnetic force generated by an electromagnet or the like, and a contact mechanism in which the open / closed state is controlled by the magnetic force or the like. The connection state between the DC battery B101 and the load is controlled by a binary status signal output to the drive unit. Here, the binary status signal is, for example, a voltage signal such as “High / Low” or “1/0”, and “High” or “1” is a high voltage value for generating a magnetic force when energized. Correspondingly, "Low" and "0" correspond to a low voltage value that does not generate a magnetic force. The connection state of the feeding path into which the mechanical relay Z102 is inserted is controlled by the state of the movable contact that is opened and closed according to the binary status signal.

図1の突入防止回路100において、ダイオード素子D101のアノードは、機械式リレーZ102のDCバッテリB101の電圧供給端子側が接続される可動接点の一端に接続され、カソードは抵抗R101の入力端子に接続される。抵抗R101の出力端は、他端が接地電位(GND)に接地されたコンデンサ素子C101の一端に接続される。なお、コンデンサ素子C101の一端は、機械式リレーZ102の可動接点の他端に接続され、コンデンサ素子C101の他端は、DCバッテリB101の負極側端子に接続される。 In the inrush prevention circuit 100 of FIG. 1, the anode of the diode element D101 is connected to one end of the movable contact to which the voltage supply terminal side of the DC battery B101 of the mechanical relay Z102 is connected, and the cathode is connected to the input terminal of the resistor R101. To. The output end of the resistor R101 is connected to one end of the capacitor element C101 whose other end is grounded to the ground potential (GND). One end of the capacitor element C101 is connected to the other end of the movable contact of the mechanical relay Z102, and the other end of the capacitor element C101 is connected to the negative electrode side terminal of the DC battery B101.

機械式リレーZ102のチャタリング等によって生じた電圧変動は、ダイオード素子D101により、一定方向の電圧変動に制御される。また、電圧変動の周波数帯域は、抵抗R101の抵抗値と、コンデンサ素子C101の容量値によって規定されるCR時定数により通過帯域が制限される。なお、電圧変動に伴う電圧変化幅は、抵抗R101の抵抗値と、コンデンサ素子C101の容量値によって規定される変化幅に制限される。突入防止回路100が並設された給電経路に接続される負荷には、例えば、CR時定数により通過帯域、電圧変化幅が制限されて鈍らせられた電圧波形の重畳する電力が所定電圧値(VOUT)として出力される。突入防止回路100が並設された給電経路に接続される負荷側には、許容範囲内に制御された所定電圧値(VOUT)が供給される。 The voltage fluctuation caused by chattering or the like of the mechanical relay Z102 is controlled by the diode element D101 to the voltage fluctuation in a certain direction. Further, the pass band of the frequency band of voltage fluctuation is limited by the CR time constant defined by the resistance value of the resistor R101 and the capacitance value of the capacitor element C101. The voltage change width due to the voltage fluctuation is limited to the change width defined by the resistance value of the resistor R101 and the capacitance value of the capacitor element C101. For the load connected to the power supply path in which the inrush prevention circuit 100 is arranged side by side, for example, the power overlaid with the voltage waveform blunted by limiting the pass band and the voltage change width by the CR time constant is a predetermined voltage value ( It is output as VOUT). A predetermined voltage value (VOUT) controlled within an allowable range is supplied to the load side connected to the feeding path in which the inrush prevention circuit 100 is arranged side by side.

図1の突入防止回路100においては、例えば、機械式リレーZ102の備える可動接点の一端に接続される電源(DCバッテリB101)の電圧値、電流値、電力量等の異なる仕様条件に応じて、抵抗R101の抵抗値、コンデンサ素子C101の容量値が決定されていた。特に、負荷側に供給される所定電圧値(VOUT)が負荷側の許容範囲内に収まるように抵抗R101の抵抗値や、抵抗R101を構成する抵抗デバイスの数量等が電源の異なる仕様条件毎に設計されていた。このため、機械式リレーを用いた給電システムの設計では、設計効率の低下を招く虞があった。 In the inrush prevention circuit 100 of FIG. 1, for example, according to different specification conditions such as voltage value, current value, and electric energy of the power supply (DC battery B101) connected to one end of the movable contact provided in the mechanical relay Z102. The resistance value of the resistor R101 and the capacitance value of the capacitor element C101 were determined. In particular, the resistance value of the resistor R101 and the number of resistance devices constituting the resistor R101 are different for each specification condition of the power supply so that the predetermined voltage value (VOUT) supplied to the load side is within the allowable range of the load side. It was designed. Therefore, in the design of the power feeding system using the mechanical relay, there is a risk that the design efficiency may be lowered.

<2.実施形態>
(実施形態1)
図2は、実施形態1(以下、本実施形態とも称する)に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。図2においては、本実施形態に係る突入防止回路10を構成に含む給電システム1が例示される。図2の給電システム1においては、DCバッテリB1から供給された電力が、給電経路に挿入された突入防止回路10を介して、図示しない負荷側に所定電圧値(VOUT)として供給される。
但し、本実施形態の突入防止回路10を構成に含む給電システム1においては、図1に例示のCR積分回路(抵抗R101、コンデンサ素子C101)の抵抗R101を不要とする。なお、図2において、コンデンサ素子C1、ヒューズZ1は、それぞれ、図1に例示のコンデンサ素子C101、ヒューズZ101に相当する。
<2. Embodiment>
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the inrush prevention circuit according to the first embodiment (hereinafter, also referred to as the present embodiment). In FIG. 2, a power supply system 1 including the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment is exemplified. In the power supply system 1 of FIG. 2, the electric power supplied from the DC battery B1 is supplied as a predetermined voltage value (VOUT) to the load side (not shown) via the inrush prevention circuit 10 inserted in the power supply path.
However, in the power feeding system 1 including the inrush prevention circuit 10 of the present embodiment, the resistor R101 of the CR integrator circuit (resistor R101, capacitor element C101) exemplified in FIG. 1 is not required. In FIG. 2, the capacitor element C1 and the fuse Z1 correspond to the capacitor element C101 and the fuse Z101 exemplified in FIG. 1, respectively.

図2に示すように、突入防止回路10は、機械式リレーZ2を構成に含む。機械式リレーZ2は、図1に例示の機械式リレーZ102に相当する。但し、本実施形態に係る突入防止回路10は、機械式リレーZ2に並設する無接点スイッチU1を構成に含む。図2においては、無接点スイッチU1として半導体リレー(SSR:Solid State Relay)が例
示される。半導体リレーは、サイリスタやトライアック、トランジスタ等の半導体デバイスで構成されたスイッチング素子を含むリレーであり、機械式リレーのように可動可能な接点機構を持たないリレー(無接点リレー)である。但し、機械式リレーZ2に並設される無接点スイッチU1は、トランジスタ等の半導体デバイス等で構成されるとしてもよい。図2に示す無接点スイッチU1は、P型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で構成される半導体スイッチング素子を含む一例である。
As shown in FIG. 2, the inrush prevention circuit 10 includes a mechanical relay Z2 in the configuration. The mechanical relay Z2 corresponds to the mechanical relay Z102 illustrated in FIG. However, the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment includes a non-contact switch U1 juxtaposed with the mechanical relay Z2 in the configuration. In FIG. 2, a semiconductor relay (SSR: Solid State Relay) is exemplified as the non-contact switch U1. A semiconductor relay is a relay including a switching element composed of semiconductor devices such as a thyristor, a triac, and a transistor, and is a relay (non-contact relay) that does not have a movable contact mechanism like a mechanical relay. However, the non-contact switch U1 juxtaposed with the mechanical relay Z2 may be composed of a semiconductor device such as a transistor. The non-contact switch U1 shown in FIG. 2 is an example including a semiconductor switching element composed of a P-type MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).

図2において、DCバッテリB1の電圧供給端子(正極側端子)は、ヒューズZ1を介し、突入防止回路10の機械式リレーZ2の可動接点の一端に接続される。機械式リレー
Z2の可動接点の他端は、図示しない負荷に接続される。
In FIG. 2, the voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B1 is connected to one end of the movable contact of the mechanical relay Z2 of the inrush prevention circuit 10 via the fuse Z1. The other end of the movable contact of the mechanical relay Z2 is connected to a load (not shown).

突入防止回路10の無接点スイッチU1のソースには、ヒューズZ1を介して、DCバッテリB1の電圧供給端子(正極側端子)が接続される。また、無接点スイッチU1のドレインには、コンデンサ素子C1の入力端子が接続される。無接点スイッチU1のゲートは、PWM(Pulse Width Modulation)制御部11に接続される。PWM制御部11は、無接点スイッチU1のゲートに印加される電圧値等を制御する制御装置である。PWM制御部11として、例えば、マイコン等が例示される。PWM制御部11には、メモリやDAコンバータ等が含まれるとしてもよい。 The voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B1 is connected to the source of the non-contact switch U1 of the inrush prevention circuit 10 via the fuse Z1. Further, the input terminal of the capacitor element C1 is connected to the drain of the non-contact switch U1. The gate of the non-contact switch U1 is connected to the PWM (Pulse Width Modulation) control unit 11. The PWM control unit 11 is a control device that controls a voltage value or the like applied to the gate of the non-contact switch U1. As the PWM control unit 11, for example, a microcomputer or the like is exemplified. The PWM control unit 11 may include a memory, a DA converter, and the like.

無接点スイッチU1を構成するP型のMOSFETにおいては、例えば、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以下のときにソース・ドレイン間が導通(オン)される。また、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)を超えるときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。ゲート・ソース間に係る電圧の制御は、例えば、PWM制御部11を介して行われる。
なお、以下では、無接点スイッチU1はP型のMOSFETとして説明するが、N型であっても同様の効果を奏することができる。すなわち、N型においてはゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以上のときにソース・ドレイン間が導通(オン)され、閾値電圧(Vth)未満のときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。
In the P-type MOSFET constituting the non-contact switch U1, for example, when the voltage between the gate and the source is equal to or less than the threshold voltage (Vth), the source and drain are conducted (on). Further, when the voltage between the gate and the source exceeds the threshold voltage (Vth), the source and the drain are opened (off). The control of the voltage between the gate and the source is performed, for example, via the PWM control unit 11.
In the following, the non-contact switch U1 will be described as a P-type MOSFET, but even if it is an N-type, the same effect can be obtained. That is, in the N-type, when the voltage between the gate and the source is equal to or higher than the threshold voltage (Vth), the source and drain are conducted (on), and when the voltage is lower than the threshold voltage (Vth), the source and drain are opened (between the source and drain). Off).

本実施形態に係る突入防止回路10においては、PWM制御部11は、無接点スイッチU1のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御することで、導通時のソース・ドレイン間の抵抗値を制御する。突入防止回路10においては、ソース・ドレイン間の抵抗値を制御することで、無接点スイッチU1とドレインに接続するコンデンサ素子C1とを、CR積分回路として動作することが可能になる。給電システム1においては、突入防止回路10を含む回路の共通化が可能になる。なお、図1に例示の突入防止回路100と比較して、CR積分回路を構成する抵抗デバイスの削除が可能になる。このため、本実施形態に係る突入防止回路10を構成に含む給電システム1では、部材コストの相対的な抑制が可能になる。抵抗デバイスの削除により、例えば、給電システム1を搭載する基板面積の相対的なサイズの縮小化を図ることが可能になる。 In the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment, the PWM control unit 11 controls the voltage value applied between the gate and source of the non-contact switch U1 to control the resistance value between the source and drain during conduction. Control. In the inrush prevention circuit 10, by controlling the resistance value between the source and drain, the non-contact switch U1 and the capacitor element C1 connected to the drain can be operated as a CR integrator circuit. In the power supply system 1, circuits including the inrush prevention circuit 10 can be standardized. As compared with the inrush prevention circuit 100 illustrated in FIG. 1, the resistance device constituting the CR integrator circuit can be deleted. Therefore, in the power feeding system 1 including the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment, the relative cost of members can be relatively suppressed. By removing the resistance device, for example, it becomes possible to reduce the relative size of the board area on which the power feeding system 1 is mounted.

図3は、本実施形態に係る突入防止回路10の動作を説明する図である。図3に例示のグラフは、本実施形態に係る無接点スイッチU1のゲート電圧(ゲート・ソース間の印加電圧)特性を表す。図3の縦軸は、導通時のソース・ドレイン間の抵抗値を表し、横軸は、ゲート・ソース間に印加される電圧値を表す。“Vref”は、無接点スイッチU1のソース・ドレイン間の導通および開放を切替える基準電圧(閾値電圧)を表す。 FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment. The graph illustrated in FIG. 3 shows the gate voltage (applied voltage between the gate and source) characteristics of the non-contact switch U1 according to the present embodiment. The vertical axis of FIG. 3 represents the resistance value between the source and drain during conduction, and the horizontal axis represents the voltage value applied between the gate and source. “Vref” represents a reference voltage (threshold voltage) for switching between conduction and opening between the source and drain of the non-contact switch U1.

図3に示すように、無接点スイッチU1においては、一定のドレイン電圧が印加される際に、ゲート電圧の増加に比例して線形的に抵抗値が減少する領域E1(オーム領域)を有する。なお、N型のMOSFETの場合では、図3に例示のグラフは逆特性になる。すなわち、オーム領域は、ゲート電圧の増加に比例して線形的に抵抗値が増加する領域になる。 As shown in FIG. 3, the non-contact switch U1 has a region E1 (ohm region) in which the resistance value linearly decreases in proportion to the increase in the gate voltage when a constant drain voltage is applied. In the case of N-type MOSFET, the graph illustrated in FIG. 3 has the opposite characteristics. That is, the ohm region is a region in which the resistance value linearly increases in proportion to the increase in the gate voltage.

本実施形態に係る突入防止回路10のPWM制御部11は、図3の破線で囲まれた領域E1でゲート・ソース間に印加される電圧値を制御することで、導通時のソース・ドレイン間の抵抗値を制御する。突入防止回路10を構成に含む給電システム1では、ゲート・ソース間に印加される電圧値によって指定された抵抗値、および、無接点スイッチU1のドレインに接続するコンデンサ素子C1の容量値によってCR時定数を可変することが可能になる。 The PWM control unit 11 of the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment controls the voltage value applied between the gate and the source in the region E1 surrounded by the broken line in FIG. Controls the resistance value of. In the power supply system 1 including the inrush prevention circuit 10, the resistance value specified by the voltage value applied between the gate and the source and the capacitance value of the capacitor element C1 connected to the drain of the non-contact switch U1 are used for CR. It becomes possible to change the constant.

なお、領域E1におけるゲート電圧およびソース・ドレイン間の抵抗値の特性は、予め実験的に求めることができる。突入防止回路10の提供者(製造者)等は、無接点スイッチU1に対して上記特性を計測し、計測結果をゲート制御のパラメータとしてPWM制御部11の有するメモリ等に記憶することができる。メモリ等に記憶されたテーブル値の読出しは、例えば、突入防止回路10が搭載された基板上のDIP(Dual Inline Package
)スイッチ等を介して設定された指示値により行われる。突入防止回路10のPWM制御部11は、上記指示値で指定されたパラメータ値を読み出して無接点スイッチU1のゲート制御が可能になる。
The characteristics of the gate voltage and the resistance value between the source and drain in the region E1 can be obtained experimentally in advance. The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 can measure the above characteristics with respect to the non-contact switch U1 and store the measurement result in the memory or the like of the PWM control unit 11 as a parameter of the gate control. The reading of the table value stored in the memory or the like is, for example, a DIP (Dual Inline Package) on a board on which the inrush prevention circuit 10 is mounted.
) It is performed according to the indicated value set via a switch or the like. The PWM control unit 11 of the inrush prevention circuit 10 reads out the parameter value specified by the above indicated value, and can control the gate of the non-contact switch U1.

以上、説明したように、突入防止回路10は、導通時の無接点スイッチU1のソース・ドレイン間の抵抗値をゲート電圧で制御するPWM制御部11を備える。突入防止回路10においては、ソース・ドレイン間の抵抗値を制御することで、無接点スイッチU1とドレインに接続するコンデンサ素子C1とを、CR積分回路として動作することが可能になる。本実施形態の突入防止回路10によれば、無接点スイッチU1のソース・ドレイン間の抵抗値とドレインに接続するコンデンサ素子C1とで多様なCR時定数に対応可能な突入防止回路の技術が提供できる。 As described above, the inrush prevention circuit 10 includes a PWM control unit 11 that controls the resistance value between the source and drain of the non-contact switch U1 at the time of conduction by the gate voltage. In the inrush prevention circuit 10, by controlling the resistance value between the source and drain, the non-contact switch U1 and the capacitor element C1 connected to the drain can be operated as a CR integrator circuit. According to the intrusion prevention circuit 10 of the present embodiment, there is provided a technique of an intrusion prevention circuit capable of dealing with various CR time constants by the resistance value between the source and drain of the non-contact switch U1 and the capacitor element C1 connected to the drain. can.

(実施形態2)
図4は、実施形態2(以下、本実施形態とも称する)に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。図4においては、図2と同様に、本実施形態に係る突入防止回路10を構成に含む給電システム1が例示される。図4の給電システム1においては、DCバッテリB1から供給された電力が、給電経路に挿入された突入防止回路10を介して、図示しない負荷側に所定電圧値(VOUT)として供給される。
但し、DCバッテリB1の仕様は様々であり、DCバッテリB1からは、仕様に基づく多様な電圧値、電流値、電力量等が負荷側に供給される。なお、図4において、抵抗R1、コンデンサ素子C1、ヒューズZ1は、それぞれ、図1に例示の抵抗R101、コンデンサ素子C101、ヒューズZ101に相当する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the inrush prevention circuit according to the second embodiment (hereinafter, also referred to as the present embodiment). In FIG. 4, as in FIG. 2, the power supply system 1 including the intrusion prevention circuit 10 according to the present embodiment is exemplified. In the power supply system 1 of FIG. 4, the electric power supplied from the DC battery B1 is supplied as a predetermined voltage value (VOUT) to the load side (not shown) via the inrush prevention circuit 10 inserted in the power supply path.
However, the specifications of the DC battery B1 are various, and various voltage values, current values, electric powers, etc. based on the specifications are supplied from the DC battery B1 to the load side. In FIG. 4, the resistor R1, the capacitor element C1, and the fuse Z1 correspond to the resistor R101, the capacitor element C101, and the fuse Z101 exemplified in FIG. 1, respectively.

実施形態1と同様にして、本実施形態の突入防止回路10は、図1に例示の機械式リレーZ102に相当する機械式リレーZ2を構成に含む。また、突入防止回路10は、機械式リレーZ2に並設する無接点スイッチU1を構成に含む。無接点スイッチU1は、実施形態1と同様である。図4の、DCバッテリB1の電圧供給端子(正極側端子)は、ヒューズZ1を介し、突入防止回路10の機械式リレーZ2の可動接点の一端に接続される。機械式リレーZ2の可動接点の他端は、図示しない負荷に接続される。 Similar to the first embodiment, the intrusion prevention circuit 10 of the present embodiment includes the mechanical relay Z2 corresponding to the mechanical relay Z102 exemplified in FIG. 1 in the configuration. Further, the inrush prevention circuit 10 includes a non-contact switch U1 juxtaposed with the mechanical relay Z2 in the configuration. The non-contact switch U1 is the same as that of the first embodiment. The voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B1 in FIG. 4 is connected to one end of the movable contact of the mechanical relay Z2 of the inrush prevention circuit 10 via the fuse Z1. The other end of the movable contact of the mechanical relay Z2 is connected to a load (not shown).

実施形態1と同様に、突入防止回路10の無接点スイッチU1のソースには、ヒューズZ1を介して、DCバッテリB1の電圧供給端子(正極側端子)が接続される。また、無接点スイッチU1のドレインには、抵抗R1の入力端子が接続される。無接点スイッチU1のゲートは、PWM制御部12に接続される。PWM制御部12は、無接点スイッチU1のゲートに印加される電圧値等を制御する制御装置であり、例えば、マイコン等である。PWM制御部12には、メモリやDAコンバータ等が含まれるとしてもよい。 Similar to the first embodiment, the voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B1 is connected to the source of the non-contact switch U1 of the inrush prevention circuit 10 via the fuse Z1. Further, an input terminal of the resistor R1 is connected to the drain of the non-contact switch U1. The gate of the non-contact switch U1 is connected to the PWM control unit 12. The PWM control unit 12 is a control device that controls a voltage value or the like applied to the gate of the non-contact switch U1, and is, for example, a microcomputer or the like. The PWM control unit 12 may include a memory, a DA converter, or the like.

実施形態1と同様にして、無接点スイッチU1は、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以下のときにソース・ドレイン間が導通(オン)される。また、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)を超えるときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。ゲート・ソース間に係る電圧の制御は、PWM制御部12を介して行われる。 Similar to the first embodiment, the non-contact switch U1 is conducted (on) between the source and the drain when the voltage between the gate and the source is equal to or less than the threshold voltage (Vth). Further, when the voltage between the gate and the source exceeds the threshold voltage (Vth), the source and the drain are opened (off). The control of the voltage between the gate and the source is performed via the PWM control unit 12.

PWM制御部12は、例えば、無接点スイッチU1のスイッチング素子のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御することで、無接点スイッチU1のオン期間、オフ期間を
制御する。無接点スイッチU1のオン期間、オフ期間の制御により、例えば、オン期間に導通されたソース・ドレイン間を介して抵抗R1に流れる電流量が制限され、抵抗R1の抵抗値に応じた電圧値が、コンデンサ素子C1の一端と機械式リレーZ2の可動接点の他端とが接続する給電経路に出力される。
The PWM control unit 12 controls the on period and the off period of the non-contact switch U1 by controlling the voltage value applied between the gate and the source of the switching element of the non-contact switch U1, for example. By controlling the on period and the off period of the non-contact switch U1, for example, the amount of current flowing through the resistor R1 via the source and drain conducted during the on period is limited, and the voltage value corresponding to the resistance value of the resistor R1 is set. , It is output to the power feeding path where one end of the capacitor element C1 and the other end of the movable contact of the mechanical relay Z2 are connected.

本実施形態に係る突入防止回路10は、例えば、DCバッテリB1の仕様に対応して無接点スイッチU1のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等を可変して制御する。ここで、上記オン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等は、例えば、PWM方式で制御される。但し、上記オン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等は、PFM(Pulse-Frequency Modulation)方式、PAM(Pulse Amplitude Modulation)方式等で制御されるとしてもよい。 The intrusion prevention circuit 10 according to the present embodiment is, for example, variable in terms of the period width (pulse width) of the non-contact switch U1 during the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, etc., in accordance with the specifications of the DC battery B1. Control. Here, the period width (pulse width) of the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, and the like are controlled by, for example, a PWM method. However, the period width (pulse width) of the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, and the like may be controlled by a PFM (Pulse-Frequency Modulation) method, a PAM (Pulse Amplitude Modulation) method, or the like.

突入防止回路10においては、DCバッテリB1の仕様に対応して無接点スイッチU1のオン期間に時分割された電流量を制御することで、抵抗R1を介して給電経路に出力される電圧値が一定範囲内になるように制御される。本実施形態に係る突入防止回路10においては、様々な仕様のDCバッテリB1が接続される場合であっても、機械式リレーZ2のチャタリング等による電圧変動波形が重畳する所定電圧値(VOUT)を負荷側で規定される許容範囲内に抑制することが可能になる。 In the inrush prevention circuit 10, the voltage value output to the power supply path via the resistor R1 is controlled by controlling the time-divisioned current amount during the on period of the non-contact switch U1 according to the specifications of the DC battery B1. It is controlled to be within a certain range. In the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment, even when a DC battery B1 having various specifications is connected, a predetermined voltage value (VOUT) on which a voltage fluctuation waveform due to chattering of the mechanical relay Z2 or the like is superimposed is obtained. It becomes possible to suppress within the allowable range specified on the load side.

図5は、本実施形態の突入防止回路10の動作を説明する図である。図5において、(1)は無接点スイッチU1の出力を表し、(2)は機械式リレーZ2のチャタリング等の電圧変動が生ずる期間経過後の出力を表す。図5の縦軸は、電圧値を表し、横軸は時間を表す。 FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the intrusion prevention circuit 10 of the present embodiment. In FIG. 5, (1) represents the output of the non-contact switch U1, and (2) represents the output after a period in which voltage fluctuations such as chattering of the mechanical relay Z2 occur. The vertical axis of FIG. 5 represents a voltage value, and the horizontal axis represents time.

突入防止回路10において、無接点スイッチU1のゲートに接続するPWM制御部12は、例えば、機械式リレーZ2の可動接点の開閉状態を制御する制御信号のステータス変化を契機として無接点スイッチU1のゲート制御を開始する(ts)。例えば、機械式リレーZ2では、制御信号のステータス“High”から“Low”への変化に伴い、接点状態が閉状態から開状態に変化し、制御信号のステータス“Low”から“High”への変化に伴い、接点状態が開状態から閉状態に変化する。接点状態が閉状態のときに、機械式リレーZ2が挿入された給電経路は導通し、接点状態が開状態では該給電経路は開放される。 In the inrush prevention circuit 10, the PWM control unit 12 connected to the gate of the non-contact switch U1 is, for example, the gate of the non-contact switch U1 triggered by a change in the status of a control signal for controlling the open / closed state of the movable contact of the mechanical relay Z2. Control is started (ts). For example, in the mechanical relay Z2, the contact state changes from the closed state to the open state as the control signal status changes from “High” to “Low”, and the control signal status changes from “Low” to “High”. With the change, the contact state changes from the open state to the closed state. When the contact state is closed, the feeding path into which the mechanical relay Z2 is inserted conducts, and when the contact state is open, the feeding path is opened.

図5(1)、(2)において、PWM制御部12は、例えば、機械式リレーZ2の可動接点の開閉状態を制御する制御信号の“Low”から“High”への変化を契機として、無接点スイッチU1のスイッチング素子のゲート制御を開始する。スイッチング素子のソースには、機械式リレーZ2で生じたチャタリング等の電圧変動に伴う電流が流れ込む。PWM制御部12は、スイッチング素子のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御し、無接点スイッチU1のオン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等を制御する。無接点スイッチU1のソース・ドレイン間に流れ込む電流量は、オン期間のパルス幅により制限される。 In FIGS. 5 (1) and 5 (2), the PWM control unit 12 does not have a control signal for controlling the open / closed state of the movable contact of the mechanical relay Z2, for example, triggered by a change from “Low” to “High”. The gate control of the switching element of the contact switch U1 is started. A current due to voltage fluctuations such as chattering caused by the mechanical relay Z2 flows into the source of the switching element. The PWM control unit 12 controls the voltage value applied between the gate and the source of the switching element, and controls the pulse width of the non-contact switch U1 during the ON period, the cycle interval of the ON period, the duty ratio, and the like. The amount of current flowing between the source and drain of the non-contact switch U1 is limited by the pulse width during the ON period.

図5(1)に示すように、チャタリング等の電圧変動が生ずる期間においては、PWM制御部12のゲート制御によって導通されたソース・ドレイン間にソース電流が流れ込み、ソース・ドレイン間の導通期間に対応してソース電流が時分割される。スイッチング素子のドレインに接続する抵抗R1を介して、時分割されたソース電流の電流量に応じたパルス状の波形を伴う電圧変化分が給電経路に出力される。チャタリング等の電圧変動が継続する期間、PWM制御部12によるゲート制御は継続し、チャタリング等によって生じた電圧変動は平均化される。 As shown in FIG. 5 (1), during a period in which voltage fluctuations such as chattering occur, a source current flows between the source and drain conducted by the gate control of the PWM control unit 12, and the conduction period between the source and drain is reached. Correspondingly, the source current is time-divisioned. A voltage change with a pulsed waveform according to the amount of time-divisioned source current is output to the feeding path via the resistor R1 connected to the drain of the switching element. During the period when the voltage fluctuation such as chattering continues, the gate control by the PWM control unit 12 continues, and the voltage fluctuation caused by the chattering or the like is averaged.

図5(2)に示すように、チャタリング等の電圧変動が生ずる期間経過後、機械式リレーZ2の可動接点を介して接続された給電経路に、DCバッテリB1から供給された電力が所定電圧として印加される。無接点スイッチU1が並設された給電経路に接続される負荷には、図5(1)に示すPWM制御部12を介してゲート制御されて平均化されたチャタリング等の電力、および、図5(2)に示す電力が、許容範囲内に制御された所定電圧値(VOUT)として供給される。 As shown in FIG. 5 (2), after a period of voltage fluctuation such as chattering elapses, the electric power supplied from the DC battery B1 is set as a predetermined voltage to the power supply path connected via the movable contact of the mechanical relay Z2. Applied. The load connected to the power supply path in which the non-contact switches U1 are arranged side by side includes power such as chattering that is gate-controlled and averaged via the PWM control unit 12 shown in FIG. 5 (1), and FIG. The electric power shown in (2) is supplied as a predetermined voltage value (VOUT) controlled within an allowable range.

DCバッテリB1の仕様に対応するPWM制御部12のゲート制御は、例えば、実験的に接続された、仕様の異なるDCバッテリB1、機械式リレーZ2、負荷等を用いて予め特定することが可能である。
突入防止回路10の提供者(製造者)等は、例えば、DCバッテリB1、機械式リレーZ2、負荷等が接続された給電経路において、機械式リレーZ2の可動接点を開閉し、開閉時に生じるチャタリング等の電気的特性を仕様の異なるDCバッテリB1毎に測定する。測定される電気的特性は、例えば、チャタリング等による電圧変動期間、電圧変動幅、電圧変動時の減衰傾向等である。
突入防止回路10の提供者(製造者)等は、仕様の異なるDCバッテリB1毎に測定された電気的特性から、許容範囲内の電圧値(VOUT)になるように、ゲート制御のパラメータ(オン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等)を特定する。但し、ゲート制御のパラメータは、例えば、DCバッテリB1の仕様範囲(例えば、**VDCから¥¥VDCの電圧範囲等)を段階的に区分けし、区分けされた段階毎にゲート制御のパラメータを関連付けるとしてもよい。突入防止回路10においては、予め実験的に測定されたデータに基づいて、チャタリング等によって生じた電圧変動を平均化して抑制するゲート制御のパラメータを求めることができる。
The gate control of the PWM control unit 12 corresponding to the specifications of the DC battery B1 can be specified in advance by using, for example, an experimentally connected DC battery B1 having different specifications, a mechanical relay Z2, a load, or the like. be.
The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 opens and closes the movable contact of the mechanical relay Z2 in the power supply path to which the DC battery B1, the mechanical relay Z2, the load, etc. are connected, and chattering occurs at the time of opening and closing. The electrical characteristics such as are measured for each DC battery B1 having different specifications. The measured electrical characteristics are, for example, a voltage fluctuation period due to chattering or the like, a voltage fluctuation width, an attenuation tendency at the time of voltage fluctuation, and the like.
The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 or the like determines the gate control parameter (ON) so that the voltage value (VOUT) within the allowable range is obtained from the electrical characteristics measured for each DC battery B1 having different specifications. Specify the pulse width of the period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, etc.). However, for the gate control parameters, for example, the specification range of the DC battery B1 (for example, the voltage range from ** VDC to \\ VDC) is divided in stages, and the gate control parameters are associated with each divided stage. May be. In the inrush prevention circuit 10, it is possible to obtain a gate control parameter that averages and suppresses voltage fluctuations caused by chattering or the like based on data measured experimentally in advance.

なお、突入防止回路10の提供者(製造者)等は、上記特定されたゲート制御のパラメータを、例えば、DCバッテリB1の仕様等と関連付けたパラメータテーブルとしてPWM制御部12の有するメモリ等に記憶することができる。メモリ等に記憶されたテーブル値の読出しは、例えば、突入防止回路10が搭載された基板上のDIP(Dual Inline Package)スイッチ等を介して設定された指示値により行われる。突入防止回路10の使用
時には、PWM制御部12は、上記指示値で指定されたDCバッテリB1の仕様条件に関連付けされたパラメータ値を読み出して無接点スイッチU1のゲート制御が可能になる。
The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 stores the specified gate control parameters in the memory or the like of the PWM control unit 12 as a parameter table associated with the specifications of the DC battery B1, for example. can do. The reading of the table value stored in the memory or the like is performed by, for example, the indicated value set via the DIP (Dual Inline Package) switch or the like on the board on which the inrush prevention circuit 10 is mounted. When the inrush prevention circuit 10 is used, the PWM control unit 12 reads out the parameter value associated with the specification condition of the DC battery B1 specified by the above indicated value, and enables the gate control of the non-contact switch U1.

以上、説明したように、突入防止回路10の無接点スイッチU1は、スイッチング素子のゲート制御を行うPWM制御部12を備え、該ゲート制御に基づいて並設する機械式リレーZ2のチャタリング等の電圧変動に伴う電流を時分割し、平均化できる。PWM制御部12は、給電経路に接続された異なる仕様条件の電源(DCバッテリB1)に応じて、無接点スイッチU1のゲート制御に係るパラメータ(オン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等)を可変できる。本実施形態の突入防止回路10によれば、仕様条件の異なる電源に対応可能な突入防止回路の技術が提供される。 As described above, the non-contact switch U1 of the inrush prevention circuit 10 includes a PWM control unit 12 that controls the gate of the switching element, and the voltage of chattering or the like of the mechanical relay Z2 arranged side by side based on the gate control. The current due to fluctuations can be time-divided and averaged. The PWM control unit 12 has parameters (pulse width during on period, cycle interval during on period, duty) related to gate control of the non-contact switch U1 according to a power source (DC battery B1) with different specification conditions connected to the power supply path. Ratio etc.) can be changed. According to the inrush prevention circuit 10 of the present embodiment, there is provided a technique of an inrush prevention circuit capable of supporting power supplies having different specification conditions.

なお、実施形態2の無接点スイッチU1はN型であっても上記の効果を奏することができる。N型においてはゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以上のときにソース・ドレイン間が導通(オン)され、閾値電圧(Vth)未満のときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。PWM制御部12は、チャタリング等の電圧変動に伴って無接点スイッチU1のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等を可変して制御すればよい。 Even if the non-contact switch U1 of the second embodiment is an N type, the above effect can be obtained. In the N type, when the voltage between the gate and source is equal to or higher than the threshold voltage (Vth), the source and drain are conducted (on), and when the voltage is lower than the threshold voltage (Vth), the source and drain are opened (off). Will be done. The PWM control unit 12 may control the non-contact switch U1 by varying the period width (pulse width) of the on period, the cycle interval of the on period, the duty ratio, and the like in accordance with voltage fluctuations such as chattering.

また、無接点スイッチU1は、少なくとも、並設する機械式リレーZ2のチャタリング等の電圧変動に伴う電流を時分割し、平均化する回路やデバイスであってもよい。無接点
スイッチU1は、例えば、ソースに相当する入力端子、ドレインに相当する出力端子、ゲートに相当する制御端子を備え、制御端子に印加する電圧値に応じて、無接点スイッチU1のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比等を可変して制御すればよい。
Further, the non-contact switch U1 may be at least a circuit or device that time-divides and averages the current due to voltage fluctuations such as chattering of the mechanical relays Z2 arranged side by side. The non-contact switch U1 is provided with, for example, an input terminal corresponding to a source, an output terminal corresponding to a drain, and a control terminal corresponding to a gate, and has an on period of the non-contact switch U1 according to a voltage value applied to the control terminal. The period width (pulse width), the cycle interval of the on period, the duty ratio, and the like may be variably controlled.

(実施形態3)
図1の突入防止回路100においては、例えば、モータ等の電動機負荷、白熱電球等のランプ負荷が、機械式リレーZ102の挿入された給電経路に接続される場合がある。上記負荷が接続されるときには、上記負荷の始動時に生じる突入電流が給電経路に流れる場合がある。突入電流が給電経路に流れる場合には、突入電流の最大値等を考慮した抵抗デバイスの選定が行われていた。例えば、図1に示す抵抗R101として、外皮に抵抗体を保護するためのホーロー等を採用して耐熱性を高めた耐電力の高いセメント抵抗が、負荷毎の突入電流の最大値等に応じて選定されていた。このため、突入電流を生じる負荷が接続される際の、機械式リレーを用いた給電システムの設計においては、設計効率の低下を招く虞があった。また、セメント抵抗は部品コストが高く、突入電流の最大値が相対的に高い場合には、機械式リレーを用いた給電システムのコスト増加の要因となっていた。
(Embodiment 3)
In the inrush prevention circuit 100 of FIG. 1, for example, an electric motor load such as a motor and a lamp load such as an incandescent light bulb may be connected to a power feeding path into which the mechanical relay Z102 is inserted. When the load is connected, the inrush current generated at the start of the load may flow in the feeding path. When the inrush current flows in the feeding path, the resistance device is selected in consideration of the maximum value of the inrush current and the like. For example, as the resistor R101 shown in FIG. 1, a cement resistor having high power resistance, which has improved heat resistance by adopting an enamel or the like for protecting the resistor on the outer skin, corresponds to the maximum value of the inrush current for each load. It was selected. Therefore, in the design of the power supply system using the mechanical relay when the load that generates the inrush current is connected, there is a possibility that the design efficiency may be lowered. In addition, cement resistance has a high component cost, and when the maximum value of the inrush current is relatively high, it has been a factor in increasing the cost of the power supply system using the mechanical relay.

実施形態3(以下、本実施形態とも称する)に係る突入防止回路においては、実施形態2と同様に、機械式リレーに並設された無接点スイッチU1のゲート制御を行うことで、抵抗デバイスに流れる突入電流を時分割して平均化する。突入電流の平均化は、負荷毎の突入電流特性(電流最大値、継続期間等)に応じて行われる。突入防止回路においては、突入電流の平均化により、例えば、抵抗デバイスの低容量化(低耐電力)が可能になる。 In the inrush prevention circuit according to the third embodiment (hereinafter, also referred to as the present embodiment), as in the second embodiment, by controlling the gate of the non-contact switch U1 juxtaposed to the mechanical relay, the resistance device can be used. The inrush current that flows is time-divisioned and averaged. The averaging of the inrush current is performed according to the inrush current characteristics (maximum current value, duration, etc.) for each load. In the inrush prevention circuit, by averaging the inrush current, for example, it is possible to reduce the capacity (low withstand power) of the resistance device.

図6は、本実施形態に係る突入防止回路の構成の一例を示す図である。図6においては、本実施形態に係る突入防止回路10を構成に含む給電システム1が例示される。図6の給電システム1においては、DCバッテリB2の電力が、給電経路に挿入された突入防止回路10を介して、図示しない負荷側に所定電圧値(VOUT)として供給される。但し、給電経路に接続される負荷は、電源投入時に突入電流が生じる負荷であり、突入電流の特性(電流最大値、継続期間等)は負荷毎に相違する。図6に例示の抵抗R2は、上述のように突入電流の最大値(ピーク値)を抑制するように機能し、コンデンサ素子C2は給電経路を介して負荷に供給される電力の高周波ノイズ等を抑制するように機能する。ヒューズZ1は、図1に例示のヒューズZ101に相当する。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the inrush prevention circuit according to the present embodiment. In FIG. 6, the power supply system 1 including the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment is exemplified. In the power supply system 1 of FIG. 6, the electric power of the DC battery B2 is supplied as a predetermined voltage value (VOUT) to the load side (not shown) via the inrush prevention circuit 10 inserted in the power supply path. However, the load connected to the power feeding path is a load in which an inrush current is generated when the power is turned on, and the characteristics of the inrush current (maximum current value, duration, etc.) differ for each load. The resistor R2 exemplified in FIG. 6 functions to suppress the maximum value (peak value) of the inrush current as described above, and the capacitor element C2 suppresses high frequency noise of the power supplied to the load via the feeding path. It works to suppress. The fuse Z1 corresponds to the fuse Z101 exemplified in FIG.

図6に示すように、突入防止回路10は、機械式リレーZ2、および、機械式リレーZ2に並設する無接点スイッチU1を構成に含む。機械式リレーZ2、無接点スイッチU1は、実施形態2と同様である。図6のDCバッテリB2の電圧供給端子(正極側端子)は、ヒューズZ1を介し、突入防止回路10の機械式リレーZ2の可動接点の一端に接続される。機械式リレーZ2の可動接点の他端は、図示しない負荷に接続される。 As shown in FIG. 6, the inrush prevention circuit 10 includes a mechanical relay Z2 and a non-contact switch U1 juxtaposed to the mechanical relay Z2 in the configuration. The mechanical relay Z2 and the non-contact switch U1 are the same as those in the second embodiment. The voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B2 of FIG. 6 is connected to one end of the movable contact of the mechanical relay Z2 of the inrush prevention circuit 10 via the fuse Z1. The other end of the movable contact of the mechanical relay Z2 is connected to a load (not shown).

また、無接点スイッチU1のソースには、ヒューズZ1を介して、DCバッテリB2の電圧供給端子(正極側端子)、無接点スイッチU1のドレインには、抵抗R2の入力端子が接続される。無接点スイッチU1のゲートは、PWM制御部13に接続される。PWM制御部13は、無接点スイッチU1のゲートに印加される電圧値等を制御する制御装置であり、例えば、マイコン等である。PWM制御部13には、メモリやDAコンバータ等が含まれるとしてもよい。 Further, the voltage supply terminal (positive electrode side terminal) of the DC battery B2 is connected to the source of the non-contact switch U1 via the fuse Z1, and the input terminal of the resistor R2 is connected to the drain of the non-contact switch U1. The gate of the non-contact switch U1 is connected to the PWM control unit 13. The PWM control unit 13 is a control device that controls a voltage value or the like applied to the gate of the non-contact switch U1, and is, for example, a microcomputer or the like. The PWM control unit 13 may include a memory, a DA converter, and the like.

実施形態2と同様に、無接点スイッチU1を構成するP型のMOSFETにおいては、例えば、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以下のときにソース・ドレイン間が導通(オン)される。また、ゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)を超えるときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。ソース・ドレイン間の導通(オ
ン)時に、ソース・ドレイン間に流れる電流は、ゲート・ソース間に印加される電圧値に依存する。ゲート・ソース間に印加される電圧値の制御は、例えば、PWM制御部13を介して行われる。
Similar to the second embodiment, in the P-type MOSFET constituting the non-contact switch U1, for example, when the voltage between the gate and the source is equal to or less than the threshold voltage (Vth), the source and drain are conducted (on). To. Further, when the voltage between the gate and the source exceeds the threshold voltage (Vth), the source and the drain are opened (off). During conduction (on) between the source and drain, the current flowing between the source and drain depends on the voltage value applied between the gate and source. The control of the voltage value applied between the gate and the source is performed, for example, via the PWM control unit 13.

本実施形態に係る突入防止回路10においては、PWM制御部13は、無接点スイッチU1のスイッチング素子のゲート・ソース間に印加される電圧値を制御し、無接点スイッチU1のオン期間の期間幅、オン期間の周期間隔、デューティ比等を制御する。また、PWM制御部13は、ソース・ドレイン間を導通(オン)する際のゲート電圧値(ゲート・ソース間に印加される電圧値)を相対的に増加・減少することで、ソース・ドレイン間に流れる電流値を制御する。 In the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment, the PWM control unit 13 controls the voltage value applied between the gate and the source of the switching element of the non-contact switch U1 and the period width of the on period of the non-contact switch U1. , The cycle interval of the on period, the duty ratio, etc. are controlled. Further, the PWM control unit 13 relatively increases or decreases the gate voltage value (voltage value applied between the gate and source) when conducting (on) between the source and drain, so that the source and drain are connected. Controls the value of the current flowing through.

図7は、本実施形態の突入防止回路10の動作を説明する図である。図7において、“Ioc”は、モータ等の負荷の始動時に生じる突入電流の時間推移を表し、“Iave”は、平均化された突入電流の時間推移を表す。“t1”は、負荷の始動時を表す。グラフg1は、PWM制御部12によるゲート・ソース間に印加される電圧値の制御の一例を表す。図7の縦軸は、図示された“Ioc”、“Iave”、電圧値のそれぞれの相対的な大きさを表し、横軸は時間を表す。グラフg1においては、無接点スイッチU1のオン期間の期間幅、オン期間の周期間隔、ソース・ドレイン間に流れる電流値を制御する制御形態が例示される。 FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the intrusion prevention circuit 10 of the present embodiment. In FIG. 7, “Ioc” represents the time transition of the inrush current generated at the start of a load such as a motor, and “Iave” represents the time transition of the averaged inrush current. “T1” represents the time when the load is started. The graph g1 represents an example of control of the voltage value applied between the gate and the source by the PWM control unit 12. The vertical axis of FIG. 7 represents the relative magnitudes of the illustrated “Ioc”, “Iave”, and voltage values, and the horizontal axis represents time. In the graph g1, a control mode for controlling the period width of the non-contact switch U1 during the on period, the cycle interval of the on period, and the current value flowing between the source and drain is exemplified.

図6に例示の無接点スイッチU1のソースには、図7の“Ioc”に示す複数のピーク(P1、P2、P3、P4)を有する突入電流が負荷の始動時に流れ込む。各ピークのピーク電流値は、時間の経過に伴って減少する。PWM制御部13は、例えば、負荷の始動を契機として、図7のグラフg1に示すゲート・ソース間に印加される電圧値の制御を開始する。負荷の始動は、例えば、接続される負荷側、あるいは、給電システム1を含む機器の制御を行う上位の制御装置からPWM制御部13に通知される。 An inrush current having a plurality of peaks (P1, P2, P3, P4) shown in “Ioc” of FIG. 7 flows into the source of the non-contact switch U1 illustrated in FIG. 6 at the start of the load. The peak current value of each peak decreases with the passage of time. The PWM control unit 13 starts control of the voltage value applied between the gate and the source shown in the graph g1 of FIG. 7, for example, triggered by the start of the load. The start of the load is notified to the PWM control unit 13, for example, from the connected load side or a higher-level control device that controls the equipment including the power supply system 1.

図7のグラフg1に示すように、PWM制御部13は、例えば、電流値が最大になるピークP1の突入電流期間では、電圧値を相対的に減少させたパルス状のゲート電圧g1aをゲート・ソース間に印加し、ソース・ドレイン間を導通させる。導通期間では、無接点スイッチU1のソース・ドレイン間に流れ込むピークP1を伴う突入電流の電流値が、相対的に減少させたゲート電圧値で規定される電流値に制限される。なお、ピークP1時に無接点スイッチU1のソース・ドレイン間に流れ込む突入電流の電流量は、ゲート電圧g1aのパルス幅により制限される。 As shown in the graph g1 of FIG. 7, the PWM control unit 13 gates, for example, a pulsed gate voltage g1a in which the voltage value is relatively reduced during the inrush current period of the peak P1 at which the current value is maximized. Apply between sources to conduct between source and drain. During the conduction period, the current value of the inrush current with the peak P1 flowing between the source and drain of the non-contact switch U1 is limited to the current value defined by the relatively reduced gate voltage value. The amount of inrush current flowing between the source and drain of the non-contact switch U1 at the peak P1 is limited by the pulse width of the gate voltage g1a.

次のピークP2の突入電流期間では、PWM制御部13は、例えば、ゲート電圧g1aより電圧値を相対的に増加させたパルス状のゲート電圧g1bをゲート・ソース間に印加し、ソース・ドレイン間を導通させる。導通期間では、ゲート電圧g1a印加時と同様にして、ソース・ドレイン間に流れ込むピークP2を伴う突入電流の電流値が、ゲート電圧g1bのゲート電圧値で規定される電流値に制限される。また、ピークP2時に無接点スイッチU1のソース・ドレイン間に流れ込む突入電流の電流量は、ゲート電圧g1bのパルス幅により制限される。 In the next peak P2 inrush current period, the PWM control unit 13 applies, for example, a pulsed gate voltage g1b whose voltage value is relatively larger than the gate voltage g1a between the gate and the source, and between the source and the drain. To conduct. In the conduction period, the current value of the inrush current with the peak P2 flowing between the source and drain is limited to the current value defined by the gate voltage value of the gate voltage g1b, as in the case of applying the gate voltage g1a. Further, the amount of inrush current flowing between the source and drain of the non-contact switch U1 at the peak P2 is limited by the pulse width of the gate voltage g1b.

図7のグラフg1に示すように、ピークP3、P4の突入電流期間においても、上記と同様にして、ゲート電圧g1c、g1dによる制御が行われる。各ピークを伴う突入電流の、導通期間にソース・ドレイン間に流れ込む電流値、電流量がゲート電圧g1c、g1dの電圧値、パルス幅によって制限される。
図7のグラフg1においては、ゲート電圧g1cは、ゲート電圧g1bより相対的に電圧値が高く、ゲート電圧g1dは、ゲート電圧g1cより相対的に電圧値が低くなるように制御されている。また、ゲート電圧g1c、ゲート電圧g1dの印加期間(パルス幅)
は、ゲート電圧g1a、g1bの印加期間より相対的に長くなるように制御されている。
As shown in the graph g1 of FIG. 7, control by the gate voltages g1c and g1d is performed in the same manner as above during the inrush current period of the peaks P3 and P4. The current value and amount of the inrush current with each peak flowing between the source and drain during the conduction period are limited by the voltage values of the gate voltages g1c and g1d and the pulse width.
In the graph g1 of FIG. 7, the gate voltage g1c is controlled so that the voltage value is relatively higher than the gate voltage g1b, and the gate voltage g1d is controlled to be relatively lower than the gate voltage g1c. Further, the application period (pulse width) of the gate voltage g1c and the gate voltage g1d.
Is controlled to be relatively longer than the application period of the gate voltages g1a and g1b.

PWM制御部13は、図7に例示のように、突入電流の特性(継続期間、電流値の時間推移、ピーク値等)に応じて、ゲート電圧を制御するパラメータを可変する。この結果、本実施形態に係る突入防止回路10においては、PWM制御部13のゲート電圧制御を介して、負荷の始動時に流れ込む突入電流が時分割される。時分割された突入電流は、図7の“Iave”に示すように平均化される。 As illustrated in FIG. 7, the PWM control unit 13 changes the parameters for controlling the gate voltage according to the characteristics of the inrush current (duration, time transition of current value, peak value, etc.). As a result, in the inrush prevention circuit 10 according to the present embodiment, the inrush current flowing in at the start of the load is time-divisioned via the gate voltage control of the PWM control unit 13. Time-division inrush currents are averaged as shown in "Iave" in FIG.

負荷毎に異なる定格に対応するPWM制御部13のゲート制御は、実施形態2と同様にして、予め実験的に求めることができる。突入防止回路10の提供者(製造者)等は、例えば、DCバッテリB1、機械式リレーZ2、負荷等が接続された給電経路において、始動時に生じる突入電流の電流特性を負荷の定格毎に測定する。突入電流の電流特性として、例えば、突入電流の継続期間、電流値の時間推移、ピーク電流値等が例示される。
突入防止回路10の提供者(製造者)等は、定格の異なる負荷毎に測定された突入電流の電流特性から、低耐電力の抵抗デバイスに合わせて突入電流が平均化されるように、ゲート制御のパラメータを特定する。ゲート制御のパラメータとして、例えば、オン期間のパルス幅、オン期間の周期間隔、デューティ比、オン時のゲート電圧値等が例示される。
なお、測定された突入電流の電流特性を複数のグループに区分けし、区分けされたグループ毎にゲート制御のパラメータを関連付けるとしてもよい。また、区分けされたグループ毎に定格の異なる負荷群を関連付けるとしてもよい。
The gate control of the PWM control unit 13 corresponding to the rating different for each load can be experimentally obtained in advance in the same manner as in the second embodiment. The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 measures, for example, the current characteristics of the inrush current generated at the time of starting in each power supply path to which the DC battery B1, the mechanical relay Z2, the load, etc. are connected for each load rating. do. Examples of the current characteristics of the inrush current include the duration of the inrush current, the time transition of the current value, the peak current value, and the like.
The provider (manufacturer) of the inrush prevention circuit 10 or the like has a gate so that the inrush current is averaged according to the low power resistance resistance device from the current characteristics of the inrush current measured for each load having different ratings. Identify control parameters. Examples of the gate control parameters include a pulse width during the on period, a cycle interval during the on period, a duty ratio, and a gate voltage value at the time of on.
The current characteristics of the measured inrush current may be divided into a plurality of groups, and the gate control parameters may be associated with each of the divided groups. Further, load groups having different ratings may be associated with each divided group.

突入防止回路10の提供者(製造者)等は、上記特定されたゲート制御のパラメータを、例えば、定格の異なる負荷群等と関連付けたパラメータテーブルとしてPWM制御部13の有するメモリ等に記憶することができる。メモリ等に記憶されたテーブル値の読出しは、例えば、突入防止回路10が搭載された基板上のDIPスイッチ等を介して設定された指示値により行われる。突入防止回路10の使用時には、PWM制御部13は、上記指示値で指定された負荷群等に関連付けされたパラメータ値を読み出して無接点スイッチU1のゲート制御が可能になる。 The provider (manufacturer) or the like of the inrush prevention circuit 10 stores the specified gate control parameters in the memory or the like of the PWM control unit 13 as a parameter table associated with, for example, a load group having a different rating. Can be done. The reading of the table value stored in the memory or the like is performed by, for example, the indicated value set via the DIP switch or the like on the board on which the inrush prevention circuit 10 is mounted. When the inrush prevention circuit 10 is used, the PWM control unit 13 can read out the parameter value associated with the load group or the like specified by the above indicated value and control the gate of the non-contact switch U1.

以上、説明したように、本実施形態の突入防止回路によれば、負荷毎に異なる突入電流を低耐電力の抵抗デバイスに合わせて時分割できるため、突入電流を生じる負荷が接続される場合であっても、機械式リレーを用いた給電システムの設計効率の向上が可能になる。また、低耐電力の抵抗デバイスが採用できるため部品コストを抑制でき、機械式リレーを用いた給電システムのコスト低減が期待できる。本実施形態の突入防止回路10によれば、負荷定格の多様性に対応可能な突入防止回路の技術が提供される。 As described above, according to the inrush prevention circuit of the present embodiment, the inrush current that differs for each load can be time-divided according to the low withstand power resistance device, so that when a load that generates an inrush current is connected. Even so, it is possible to improve the design efficiency of the power supply system using the mechanical relay. In addition, since a low power resistance resistance device can be adopted, the cost of parts can be suppressed, and the cost of a power supply system using a mechanical relay can be expected to be reduced. According to the intrusion prevention circuit 10 of the present embodiment, a technique of an intrusion prevention circuit capable of dealing with a variety of load ratings is provided.

本実施形態の無接点スイッチU1はN型であっても上記の効果を奏することができる。すなわち、N型においてはゲート・ソース間に係る電圧が閾値電圧(Vth)以上のときにソース・ドレイン間が導通(オン)され、閾値電圧(Vth)未満のときにソース・ドレイン間が開放(オフ)される。ソース・ドレイン間の導通(オン)時に、ソース・ドレイン間に流れる電流は、ゲート・ソース間に印加される電圧値に依存する。PWM制御部13は、突入電流の特性(継続期間、電流値の時間推移、ピーク値等)に応じて、ゲート電圧を制御するパラメータを可変し、オン期間の期間幅、オン期間の周期間隔、デューティ比、オン期間のソース・ドレイン間に流れる電流値を制御すればよい。 Even if the non-contact switch U1 of the present embodiment is an N type, the above effect can be obtained. That is, in the N-type, when the voltage between the gate and the source is equal to or higher than the threshold voltage (Vth), the source and drain are conducted (on), and when the voltage is lower than the threshold voltage (Vth), the source and drain are opened (between the source and drain). Off). During conduction (on) between the source and drain, the current flowing between the source and drain depends on the voltage value applied between the gate and source. The PWM control unit 13 changes the parameters for controlling the gate voltage according to the characteristics of the inrush current (duration, time transition of current value, peak value, etc.), and has a period width of the on period, a cycle interval of the on period, and the like. The duty ratio and the current value flowing between the source and drain during the on period may be controlled.

また、本実施形態に係る無接点スイッチU1は、少なくとも、抵抗デバイスに流れる突入電流を時分割して平均化する回路、デバイス等であってもよい。無接点スイッチU1は、例えば、ソースに相当する入力端子、ドレインに相当する出力端子、ゲートに相当する制御端子を備え、制御端子に印加する電圧値に応じて、無接点スイッチU1のオン期間の期間幅(パルス幅)、オン期間の周期間隔、デューティ比、オン期間に流れる電流値等を
可変して制御すればよい。
Further, the non-contact switch U1 according to the present embodiment may be at least a circuit, a device, or the like that time-divisions and averages the inrush current flowing through the resistance device. The non-contact switch U1 is provided with, for example, an input terminal corresponding to a source, an output terminal corresponding to a drain, and a control terminal corresponding to a gate, and has an on period of the non-contact switch U1 according to a voltage value applied to the control terminal. The period width (pulse width), the cycle interval of the on period, the duty ratio, the current value flowing during the on period, and the like may be variably controlled.

<3.変形形態>
実施形態2、実施形態3で説明した突入防止回路10の処理は、併用が可能である。変形形態の突入防止回路10のPWM制御部においては、例えば、DCバッテリB1の仕様等と関連付けたゲート制御のパラメータテーブルと、定格の異なる負荷群等と関連付けたパラメータテーブルとをメモリ等に保持すればよい。変形形態の突入防止回路10においては、電源仕様や負荷定格に応じて、実施形態2、実施形態3で説明した処理機能が提供できる。変形形態の突入防止回路10においては、無接点スイッチU1のドレインに接続される抵抗R1、抵抗R2を、抵抗値が同一の低耐電力の抵抗デバイスに置き換えることができる。
<3. Deformation form>
The processes of the inrush prevention circuit 10 described in the second and third embodiments can be used in combination. In the PWM control unit of the intrusion prevention circuit 10 in the modified form, for example, a gate control parameter table associated with the specifications of the DC battery B1 and a parameter table associated with load groups having different ratings are stored in a memory or the like. Just do it. In the modified form of the inrush prevention circuit 10, the processing functions described in the second and third embodiments can be provided according to the power supply specifications and the load rating. In the modified form of the inrush prevention circuit 10, the resistors R1 and R2 connected to the drain of the non-contact switch U1 can be replaced with a low power resistance device having the same resistance value.

〔形態例〕
本開示の一例に係る突入防止回路(10)は、
電源(B1、B2)と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレー(Z2)と、
前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路の導通および開放を制御する無接点リレー(U1)と、
前記有接点リレー(Z2)の前記第1給電経路の導通時に、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値、前記第2給電経路の導通期間、前記第2給電経路の導通期間の繰り返し周期、前記第2給電経路の導通期間と開放期間との比率、前記第2給電経路の導通期間の電流値の少なくとも一つを制御し、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化する前記無接点リレー(U1)の制御手段(11、12、13)と、
を備えることを特徴とする。
[Form example]
The inrush prevention circuit (10) according to an example of the present disclosure is
A contact relay (Z2) that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply (B1, B2) and the load, and
A non-contact relay (U1) that branches from the first feeding path and controls the continuity and opening of the second feeding path connected to the load in parallel with the first feeding path.
When the contact relay (Z2) conducts the first feeding path, the resistance value of the conduction period of the second feeding path, the conduction period of the second feeding path, and the repeating cycle of the conduction period of the second feeding path. The ratio of the conduction period to the open period of the second power supply path and at least one of the current values of the continuity period of the second power supply path are controlled, and the power of the power supply branched to the second power supply path is averaged. The control means (11, 12, 13) of the non-contact relay (U1) and
It is characterized by having.

上述した実施形態及び変形形態の構成は、例示であり、本突入防止回路は実施形態及び変形形態の構成には限定されない。本突入防止回路は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更して実施し得る。実施形態及び変形形態において示した特徴的な構成は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。 The above-described configurations of the embodiment and the modified form are exemplary, and the intrusion prevention circuit is not limited to the configurations of the embodiment and the modified form. The intrusion prevention circuit may be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present disclosure. The characteristic configurations shown in the embodiments and modifications can be freely combined and implemented as long as technical inconsistencies do not occur.

1 給電システム
10、100 突入防止回路
11、12、13 PWM制御部
B1、B2、B101 DCバッテリ
C1、C2、C101 コンデンサ素子
D101 ダイオード素子
R1、R2、R101 抵抗
U1 無接点スイッチ(無接点リレー)
Z1、Z101 ヒューズ
Z2、Z102 機械式リレー
1 Power supply system 10,100 Rush prevention circuit 11,12,13 PWM control unit B1, B2, B101 DC battery C1, C2, C101 Condenser element D101 Diode element R1, R2, R101 Resistance U1 Non-contact switch (contactless relay)
Z1, Z101 Fuse Z2, Z102 Mechanical Relay

Claims (6)

電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、
前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通する際のゲート電圧の電圧値を可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化する制御手段と、
を備えることを特徴とする突入防止回路。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and load,
Parallel to the first power supply path with a source to which the power of the power source branched from the first power supply path and branched to the second power supply path connected to the load in parallel with the first power supply path is input. With a switching element having a drain connected to the load,
The voltage value of the gate voltage when conducting between the source and the drain of the switching element is variable, and the conduction of the second feeding path is made according to the current after the conduction of the first feeding path of the contact relay. by controlling the resistance value of the period, and control means for averaging the power of the power source is branched into the second feed path,
A rush prevention circuit characterized by being equipped with.
電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、
前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電圧の印加期間、前記ゲート電圧を印加する周期間隔、前記ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率の少なくとも一つを前記電源の仕様条件に応じて可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通時に伴う電圧変動を所定電圧に平均化する制御手段と、
を備えることを特徴とする突入防止回路。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and load,
Parallel to the first power supply path with a source to which the power of the power source branched from the first power supply path and branched to the second power supply path connected to the load in parallel with the first power supply path is input. With a switching element having a drain connected to the load,
The application period of the gate voltage of the switching element, the periodic interval of applying the gate voltage, variable and in accordance with at least one of the ratio of the application period of the periodic interval for applying the gate voltage to the specification conditions of the power supply, the By controlling the resistance value of the conduction period of the second feeding path according to the current after conduction of the first feeding path of the contact relay, the power of the power supply branched to the second feeding path is averaged. However, control means for averaging the predetermined voltage a voltage variation caused at the time of conduction of the first power supply path of the reed relay,
A rush prevention circuit characterized by being equipped with.
電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、
前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のゲート電圧の印加期間、前記ゲート電圧を印加する周期間隔、前記ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率、前記スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通する前記ゲート電圧の電圧値の少なくとも一つを前記負荷の定格に応じて可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電
源の電力を平均化し、前記負荷の始動時に生じる突入電流を平均化する制御手段と、
を備えることを特徴とする突入防止回路。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and load,
Parallel to the first power supply path with a source to which the power of the power source branched from the first power supply path and branched to the second power supply path connected to the load in parallel with the first power supply path is input. With a switching element having a drain connected to the load,
The application period of the gate voltage of the switching element, the cycle interval in which the gate voltage is applied, the ratio of the application period within the cycle interval in which the gate voltage is applied, and the gate voltage conducting between the source and drain of the switching element. At least one of the voltage values of the above is variable according to the rating of the load, and the resistance value of the conduction period of the second feeding path is controlled according to the current after conduction of the first feeding path of the contact relay. By doing so, the electric current branched to the second power supply path
The power source is averaged, and the average that control means turn into a rush current occurring at the start of the load,
A rush prevention circuit characterized by being equipped with.
電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、制御手段とを有する突入防止回路において、
前記制御手段が、
前記スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通する際のゲート電圧の電圧値を可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化する制御ステップ、
を実行することを特徴とする突入防止方法。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and the load, and a second power supply that branches from the first power supply path and is connected to the load in parallel with the first power supply path. In an inrush prevention circuit having a switching element having a source into which the power of the power source branched into the path is input, a drain connected to the load in parallel with the first feeding path, and a control means.
The control means
The voltage value of the gate voltage when conducting between the source and the drain of the switching element is variable, and the conduction of the second feeding path is made according to the current after the conduction of the first feeding path of the contact relay. by controlling the resistance value of the period, the control step of averaging the power of the power source is branched into the second feed path,
A rush prevention method characterized by performing.
電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、制御手段とを有する突入防止回路において、
前記制御手段が、
前記スイッチング素子のゲート電圧の印加期間、前記ゲート電圧を印加する周期間隔、前記ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率の少なくとも一つを前記電源の仕様条件に応じて可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通時に伴う電圧変動を所定電圧に平均化する制御ステップ、
を実行することを特徴とする突入防止方法。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and the load, and a second power supply that branches from the first power supply path and is connected to the load in parallel with the first power supply path. In an inrush prevention circuit having a switching element having a source into which the power of the power source branched into the path is input, a drain connected to the load in parallel with the first feeding path, and a control means.
The control means
The application period of the gate voltage of the switching element, the periodic interval of applying the gate voltage, variable and in accordance with at least one of the ratio of the application period of the periodic interval for applying the gate voltage to the specification conditions of the power supply, the By controlling the resistance value of the conduction period of the second feeding path according to the current after conduction of the first feeding path of the contact relay, the power of the power supply branched to the second feeding path is averaged. However, the control step of averaging the predetermined voltage a voltage variation caused at the time of conduction of the first power supply path of the reed relay,
A rush prevention method characterized by performing.
電源と負荷とを接続する第1給電経路の導通および開放を制御する有接点リレーと、前記第1給電経路から分岐し、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続される第2給電経路に分岐された前記電源の電力が入力されるソースと、前記第1給電経路に並列して前記負荷に接続されるドレインとを有するスイッチング素子と、制御手段とを有する突入防止回路において、
前記制御手段が、
記スイッチング素子のゲート電圧の印加期間、前記ゲート電圧を印加する周期間隔、前記ゲート電圧を印加する周期間隔内の印加期間の比率、前記スイッチング素子のソースとドレインとの間を導通する前記ゲート電圧の電圧値の少なくとも一つを前記負荷の定格に応じて可変し、前記有接点リレーの前記第1給電経路の導通後の電流に応じて、前記第2給電経路の導通期間の抵抗値を制御することで、前記第2給電経路に分岐された前記電源の電力を平均化し、前記負荷の始動時に生じる突入電流を平均化する制御ステップ、
を実行することを特徴とする突入防止方法。
A contact relay that controls the continuity and opening of the first power supply path that connects the power supply and the load, and a second power supply that branches from the first power supply path and is connected to the load in parallel with the first power supply path. In an inrush prevention circuit having a switching element having a source into which the power of the power source branched into the path is input, a drain connected to the load in parallel with the first feeding path, and a control means.
The control means
The application period of the gate voltage before Symbol switching elements, periodic interval of applying the gate voltage, the ratio of the application period of the periodic interval for applying the gate voltage, the gate to conduct between the source and the drain of the switching element At least one of the voltage values of the voltage is varied according to the rating of the load, and the resistance value of the conduction period of the second feeding path is changed according to the current after the conduction of the first feeding path of the contact relay. A control step that, by controlling, averages the power of the power source branched to the second power supply path and averages the inrush current generated at the start of the load.
A rush prevention method characterized by performing.
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