JPH02250670A - スイッチング電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、突入電流を確実に防止することのできるスイ
ッチング電源に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

商用電源を利用する従来のスイッチング電源は、第３図
の回路図に示すように交流入力を整流する整流回路１の
後に容量値の大きな平滑コンデンサＣ１を接続しである
。商用電源２からスイッチにより交流入力を投入する時
や、投入されている交流入力が事故等により一時的に遮
断された後に、再度復帰して投入された時にコンデンサ
Ｃ１に過渡的に流れる突入電流を防ぐために交流入力の
電源ライン３には、突入電流防止用の抵抗Ｒ１とサイリ
スタＳ１を並列接続した突入電流防止回路４を設けであ
る。

この突入電流防止回路４のサイリスタＳ工は、電力トラ
ンスＴ１の１次巻線Ｌ１とスイッチングトランジスタＱ
１のコレクタ、エミッタ間を直列接続してなる発振回路
５の発振状態を巻線Ｌ２で検出し、その検出出力の存在
する時にトリガされて「オン」するので、交流入力はこ
のサイリスタＳ１を通って流れる。発振状態は、コンデ
ンサＣ１により平滑された直流入力をトランジスタＱ１
により断続するものである。

なお、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１は、サイリ
スタＳ１のゲートに加えるトリガ電圧を得るための回路
素子である。また、６は発振回路５の制御回路である。

従って、交流入力を最初にスイッチにより投入した時や
、−時的な遮断であってもコンデンサＣ１の電圧が下が
って発振の停止した後の投入であれば、サイリスタＳ１
が「オフ」しており、交流入力は抵抗Ｒ１を通って整流
回路１に流れるのでコンデンサＣ１に大きな突入電流が
流れることはない。

しかし、発振が停止しないようなごく短時間の一一商用
電源の遮断からの復帰時に生ずる突入電流を防ぐことは
できない。

すなわち、交流入力がな（なっても短時間であればコン
デンサＣ１には蓄積された電荷により電圧が生じており
、この電圧が平常時より下がっても発振状態が継続する
ように設計しである。従って、コンデンサＣ１の電圧が
平常時よりかなり下がった状態で交流入力が投入されれ
ば、発振状態で「オン」しているサイリスタＳ１を通っ
て突入電流が生じ得るからである。

〔課題〕

本発明の課題は、発振回路の発振状態が停止しない短時
間の交流入力の遮断に対しても、突入電流を確実に防ぐ
ことのできるスイッチング電源を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、交流入力から直流入力を得るための整流回路
と平滑コンデンサ、電力トランスの１次巻線とスイッチ
素子を直列接続し、該直流入力を断続する発振回路、該
発振回路の１次巻線と結合しその発振状態を検出する巻
線、抵抗とサイリスタの並列回路であり、整流回路の入
力側、または整流回路の出力側と平滑コンデンサ間に接
続されており、該巻線からの信号によりサイリスタを「
オン」する突入電流防止回路を有するスイッチング電源
において、交流入力の遮断時間が第１の設定時間を経過
した時に信号を生ずる検出回路、該検出回路の信号に応
動して第２の設定時間だけ前記発振回路の動作を停止し
、また検出回路の信号に応動して第２の設定時間だけ前
記発振回路の動作を停止している時以外に交流入力が投
入される時は、直接その投入された時刻から少なくとも
該第２の設定時間を経て発振回路の動作を開始させる発
振停止回路を有することを特徴とする。

あるいはまた、該検出回路は第１の設定時間を２分した
前半の時間の経過を捻出する第１の回路、第１の回路か
らの信号に応動して残りの時間の経過を検出する第２の
回路からなり、第２の回路の信号が検出回路の信号とし
て発振停止回路に加えられる。

〔実施例〕

以下、本発明のスイッチング電源の実施例を示す第１図
の回路図を参照しながら説明する。なお、第３図と同一
部分は同じ符号を付与する。

第１図では、整流回路１と平滑コンデンサＣ１により商
用電源２の交流入力から平滑された直流入力が得られる
。

平滑コンデンサＣ１には、電力トランスＴ１の１次巻線
Ｌ１とスイッチングトランジスタＱ１の主電流路である
コレクタ・エミッタ間を直列接続してなる発振回路５を
接続してあり、その発振状態はトランジスタＱ１のベー
スに接続する制御回路６の信号により制御される。発振
方式は、他動式、自動式のいずれでもよく公知のものを
用いればよい。電力トランスＴ１の２次巻線や、直流出
力を得る場合に２次巻線に接続される整流回路は本発明
の要部ではないので図示を省略しである。

交流入力の電源ライン３には、抵抗Ｒ１とサイリスタＳ
１を並列接続した突入電流防止回路４を設けである。サ
イリスタＳ１のゲートは、抵抗Ｒ３とダイオードＤ１を
介して電力トランスＴＩの巻線Ｌ２の一端に接続し、抵
抗Ｒ２を介して電源ライン３に接続する。巻線Ｌ２の他
端は、電源ライン３に接続する。

そして、商用電源２に接続する交流入力の電源ライン３
と電源ライン７間には、波形整形回路２０を介して検出
回路２１を接続しである。

この検出回路２１は、交流入力の短時間の遮断を第１の
設定時間として検出する役割を有しており、第１の回路
２２と第２の回路２３から構成される。

第１の回路２２は波形検出回路２４、不感時間設定回路
２５、比較器２６からなり、波形検出回路２４は波形整
形回路２０で整流して平滑される交流入力がある時にそ
のレベルに応じた信号を生じ、また時間設定回路２５は
交流入力が遮断された時にスイッチング電源として無視
できる時間、つまり不感時間を設定するための信号を生
ずる。

そして、夫々の信号は比較器２６に加えられ、不感時間
の終わりに交流入力がない時に比較器２６は信号を生ず
る。２９は、交流入力の遮断によりスイッチング電源の
出力が低下したり、なくなることにより、影響を受ける
他の電子機器に比較器２６の信号を取り出して加えるた
めの端子である。

第２の回路２３は出力保持時間設定回路２７と比較器２
８からなり、スイッチング電源として交流入力の遮断を
検出する信号を生ずる。時間設定回路２７は交流入力が
遮断された時に、スイッチング電源として出力を保持す
る必要のある出力保持時間を設定するための信号を生ず
る。出力保持時間は、交流入力が遮断された時にスイッ
チング電源の出力を供給されている他の電子機器のため
に、スイッチング電源として最低限出力を保持する必要
のあるあらかじめ設計時に定められた時間である。

この信号と比較器２６の信号が、比較器２８に加えられ
、出力保持時間の終わりに交流入力がない時に比較器２
８は信号を生ずる。なお時間設定回路２７による出力保
持時間の設定は、比較器２６が信号を生じた時に行われ
る。また、時間設定回路２５と時間設定回路２７による
設定時間の和が第１の設定時間となる。

比較器２８の信号は、検出回路２１の信号としてスイッ
チ回路３０を経て発振停止回路３１に加えられる。

発振停止回路３１は発振停止時間設定回路３２とセット
回路３４からなり、時間設定回路３２は比較器２８の信
号が加えられた時に第２の設定時間を設定する信号を生
じて、スイッチ回路３３を経て発振回路５の制御回路６
に加える。この信号により、発振回路５は第２の設定時
間だけ発振動作を停止する。

第２の設定時間は、交流入力が投入されてから平滑コン
デンサＣ１の電圧が常に突入電流を生じない電圧になる
までの時間である。この時間は、スイッチング電源の出
力がない状態、つまり平滑コンデンサＣ１の電圧がない
状態でスイッチにより交流入力を投入した時に、平滑コ
ンデンサＣ１に流れる電流があらかじめ設計により定め
られている電流値を越えて突入電流に達しないように、
その電圧が上昇するまでの時間に設定するとよく、通常
数１００ｍＳである。交流入力の遮断後に、出力が少し
でもある状態で再度復帰して投入された時には、平滑コ
ンデンサＣ１の電圧が突入電流を生じないようになるま
での時間は、出力がない状態で投入された時よりも短い
ので前記したように設定すれば充分な時間が得られるこ
とがわかる。

また発振停止回路３１は、検出回路２１の信号が加わっ
て発振回路５の動作を停止している時以外に交流入力が
投入される時は、直接その投入された時刻から少なくと
も該第２の設定時間を経た後に発振回路５の発振動作を
開始させる。この交流入力の投入は、スイッチング電源
の出力がほとんどない状態か、それに近い状態であり、
整流回路１の出力側に接続するセット回路３４からの信
号が時間設定回路３２に加えられて行われる。この時、
検出回路２１は信号を生じない。

次に、このように構成されたスイッチング電源の動作を
各回路部分の電圧と出力を示す波形図である第２図を参
照しながら説明する。

第２図の縦軸は、交流入力、直流入力、平滑コンデンサ
Ｃ１の電圧、時間設定回路３２、時間設定回路２５、比
較器２６、時間設定回路２７、比較器２８の各信号出力
、巻！Ｌ２の電圧を夫々表しており、横軸は共通の時間
ｔを表す。

まず、スイッチング電源の出力がない状、態で交流入力
が投入されると、セット回路３４により時間設定回路３
２は時刻ｔ１に直接第２の設定時間を設定する信号を生
ずる。この状態は、最初に交流入力を投入する時や、交
流入力が長時間遮断された後に復帰して投入される場合
である。

この信号は第２の設定時間の終わる時刻ｔ２で終了する
が、時刻１．から時刻ｔ２までは発振回路５は動作を開
始しないので、巻線Ｌ２の電圧は生じない。従って、交
流入力は突入電流防止回路４の抵抗Ｒ１を通って整流回
路１に流れる。

そして、第２の設定時間の終わる時刻ｔ２では平滑コン
デンサＣＩの電圧はスイッチング電源の駆動する平常時
の電圧に達しており、時刻設定回路３２の信号がなくな
り発振回路５が動作を開始することにより、交流入力が
突入電流防止回路４のサイリスタＳ１を通って流れても
突入電流が生ずることはない。熱論この場合、時刻ｔ２
で平常時の電圧に達していなくても、巻線Ｌ２の電圧に
よりサイリスタＳ１が「オンコした時に突入電流が生じ
ない電圧に達していればよい。

時刻ｔ、で交流入力が遮断されると、第１の回路２２の
時間設定回路２５はスイッチング電源として無視できる
時間、つまり不感時間を設定するための信号を生じ、時
刻ｔ４で終了する。時刻ｔ、から時刻ｔ４までは、通常
は１０ｍ５程度の時間であり、平滑コンデンサＣ１の電
圧はほとんど低下しない。

時刻ｔ４で、依然として交流入力のないことを比較器２
６が確認すると信号を生じ、その信号は第２の回路２３
の比較器２８に加えられる。同時に時間設定回路２７は
、交流入力が遮断された時にスイッチング電源として出
力を保持する必要のある出力保持時間を設定するための
信号を生じて、その信号は比較器２８に加えられる。な
お、比較器２６の信号は、端子２９を経てスイッチング
電源から電力の供給を受けている他の電子機器に加えら
れて、その電力が遮断されることにともなう準備状態に
入ることが指示される。不感時間に続く時刻ｔ４から時
刻ｔＳの出力保持時間では、電解コンデンサＣ１の電圧
はわずかに低下する。

従って、出力保持時間の終了する時刻ｔ、では、スイッ
チング電源の交流入力が遮断されることにともない、そ
の出力が遮断されることへの電子機器の準備は完了して
いる。例えば電子機器が記憶装置であれば、停電用の電
源に接続されたり、記憶が停電用のメモリーに移し換え
られること等が行われている。この出力保持時間は通常
１０〜２０ｍ５程度である。

時刻ｔ、で、依然として交流入力のないことを比較器２
８が確認すると信号を生じて、検出回路２１の信号とし
てスイッチ回路３０を経て発振停止回路３１に加えられ
る。

そして、時間設定回路３２は比較器２８の信号が加えら
れた時刻ｔ、に第２の設定時間を設定する信号を生じて
、スイッチ回路３３を経て発振回路５の制御回路６に加
える。この信号により、発振回路５は第２の設定時間だ
け発振動作を停止し、巻線Ｌ２の電圧はなくなる。

そして突入電流防止回路４は、サイリスタＳ１を「オフ
」して交流入力が復帰して投入された時に抵抗Ｒ１を通
る状態にする。

平滑コンデンサＣ１の電圧は急激に低下し、発振状態を
継続できる最低の電圧、又はそれ以下の電圧になる。

時刻ｔ、で交流入力が復帰して投入されるが、交流入力
は突入電流防止回路４の抵抗Ｒ１を通って流れ、平滑コ
ンデンサＣ１の電圧は上昇する。

なお従来技術では、この時刻１ｈで発振回路５の発振動
作が継続していれば突入電流を生ずる。

そして第２の設定時間が終了し、発振回路５が動作を開
始する時刻ｔ、では、平滑コンデンサＣ１の電圧は平常
時の状態にあり、サイリスタＳ１が「オン」しても突入
電流は生じない。

なお第２図ではスイッチング電源の動作が時刻ｔ、以後
継続する場合を説明しであるが、第２の設定時間の終了
する時刻ｔ７に近い時刻で交流入力が投入されると、ス
イッチング電源の回路全体が動作しないし、平滑コンデ
ンサＣ１の電圧もない状態が現出して、時刻ｔ１以前の
状態になる場合もある。

次に時刻ｔ８で交流入力が遮断され、時刻ｔ。

までの不感時間を経過した後、時刻ｔ、と時刻ｔ、。の
出力保持時間内に交流入力が投入された場合は、比較器
２６は信号を生ずるが検出回路２１は信号を生じない。

従って、発振回路５は動作を継続しており、交流入力は
突入電流防止回路４のサイリスタＳ１を通って流れるが
、平滑コンデンサＣ１の電圧がほとんど低下していない
ので突入電流が生ずることはない。図示されていないが
、時刻ｔ８と時刻ｔ７間の不感時間内に交流入力が投入
された場合には、検出回路２１、比較器２６は出力を生
じないが、突入電流を生じないことはいうまでもない。

また実施例では、検出回路２１を第１の回路２２と第２
の回路２３から構成したが、他の電子機器にスイッチン
グ電源が供給する電力を遮断する準備状態に入ることを
指示しなくてもよい場合には、端子２９により比較器２
６の信号を取り出さなくてもよいし、第２の回路２３も
不要になる。

第１の回路２２により、出力保持時間に相当する第１の
設定時間を検出すればよい。

スイッチ回路３０．３３は、信号を増幅してその伝達を
確実にする役割を有するが必要としない場合もある。

発振回路は１石式に限定する必要はなく、ハーフブリッ
ジ型等の２石を用いたスイッチング電源でもよい。

突入電流防止回路４は、整流回路１と平滑コンデンサＣ
１間に接続されていてもよい。

本発明のスイッチング電源は、平滑コンデンサの電圧が
ほとんど影響を受けない程度の無視できる時間、つまり
不感時間や出力保持時間といった瞬間的な交流入力の遮
断を越えてその遮断が短時間継続する場合は、発振停止
回路により発振回路の動作を停止させるように構成しで
ある。この瞬間的な遮断時間を越える遮断の検出は、第
１の設定時間により設定される検出回路により行われる
。

発振回路の動作の停止は、第２の設定時間たけ行われる
。この第２の設定時間は、交流入力の投入時に平滑コン
デンサの電圧が常に突入電流の生じない電圧になるまで
の時間であり、平滑コンデンサの電圧がほとんどない状
態から駆動中の平常時の電圧になるまでの時間を設定す
ることが望ましい。

〔効果〕

以上述べたように本発明のスイッチング電源は、交流入
力が短時間遮断して平滑コンデンサの電圧が低下する場
合には、発振回路の動作が停止するので、その低い電圧
の状態で復帰した交流入力が投入されても突入電流が生
ずることはない。

従って、交流入力のスイッチによる投入時や、短時間の
遮断後の復帰による投入時のいずれの場合も突入電流を
確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスイッチング電源の実施例を示す回路
図、第２図はスイッチング電源の各回路部分の電圧と信
号出力を示す波形図、第３図は従来のスイッチング電源
の回路図である。 ４：突入電流防止回路　　５：発振回路　　２１：検出
回路 ：第１の回路 ２３：第２ の回路 ：発振停止回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流入力から直流入力を得るための整流回路と平
   滑コンデンサ、電力トランスの１次巻線とスイッチ素子
   を直列接続し、該直流入力を断続する発振回路、該発振
   回路の１次巻線と結合しその発振状態を検出する巻線、
   抵抗とサイリスタの並列回路であり、整流回路の入力側
   、または整流回路の出力側と平滑コンデンサ間に接続さ
   れており、該巻線からの信号によりサイリスタを「オン
   」する突入電流防止回路を有するスイッチング電源にお
   いて、交流入力の遮断時間が第１の設定時間を経過した
   時に信号を生ずる検出回路、該検出回路の信号に応動し
   て第２の設定時間だけ前記発振回路の動作を停止し、ま
   た検出回路の信号に応動して第２の設定時間だけ前記発
   振回路の動作を停止している時以外に交流入力が投入さ
   れる時は、直接その投入された時刻から少なくとも該第
   ２の設定時間を経て発振回路の動作を開始させる発振停
   止回路を有することを特徴とするスイッチング電源。
2. （２）該検出回路は第１の設定時間を２分した前半の時
   間の経過を検出する第１の回路、第１の回路からの信号
   に応動して残りの時間の経過を検出する第２の回路から
   なり、第２の回路の信号が検出回路の信号として発振停
   止回路に加えられる特許請求の範囲第１項記載のスイッ
   チング電源。
3. （３）第１の設定時間の前半は交流入力の遮断を無視で
   きる不感時間であり、残りは不感時間経過後にスイッチ
   ング電源の出力を保持する必要のある出力保持時間を経
   過する時間であり、第２の設定時間は交流入力が投入さ
   れた時に前記平滑コンデンサの電圧が常に突入電流を生
   じない電圧になるまでの時間を経過する時間である特許
   請求の範囲第２項記載のスイッチング電源。