JPH04156224A - 突入電流防止回路 - 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、電源投入時等における突入電流を防止するた
めの回路に関する。　　” （従来の技術） 第６図に示すように、商用交流電源４２を電源スィッチ
４３を介してトランス５４に導入し、トランス５４の出
力を整流器１３で整流し、平滑用コンデンサ６で平滑し
て直流電源として出力するようにしたコンデンサインプ
ット型の電源装置が広く知られている。かかる電源装置
では、電源スィッチ４３がオンした時点でそのスイッチ
４３を流れる電流およびコンデンサ６のチャージ電流が
理論的には無限大となる。実際は、コンデンサ６０等価
抵抗やスイッチ４３の接点抵抗、商用電源４２のライン
インピーダンス等のために、上記電流は無限大にはなら
ないが、過大な電流が流れることは事実である。この過
大な電流は、接点の溶着やコンデンサ６の劣化、ノイズ
の発生など、機素な問題を起こす。

そこで、このような問題を解決すべく、第７図または第
８図に示すような回路が考えられている。

第７図の例は、電圧比較器５６でコンデンサ６の電圧と
抵抗５８による設定電圧とを比較し、コンデンサ６の電
圧が低いうちは突入電流防刃、抵抗４４を通じてコンデ
ンサ６を充電し１、コンデンサ６の電圧が充分高くなる
と上記比較間５６の出力てリレー５３を動作させ、リレ
・−５３の接点４５て上記突入電流防止抵抗４４を短絡
して定格電圧および電流を得るようにしたものである。

第８図の例は、電源スィッチ４３をオンし、たとき、こ
れに連動するスイッチ５９をオンさせてタイマー６０を
スタートさせ、一定時間経過したとぎタイマー接点６１
をオンさせて突入電流防止抵抗４４を短絡するようにし
たものである。

第７図、第８図の例では、電源スイン″９−４３をオン
させた当初は突入電流防止抵抗４４を介してコンデンサ
６が充電されることになるため、突入電流がおる程度抑
制される。

（発明が解決しようとするｍｕり 第７図に示す従来例によれば、商用交流電源４２の電圧
範囲が限定されている場合は、その電圧に近い電圧に達
した時点でスイッチ４５を切り換えるようにすることに
より、突入ＩＩｌ流を効果的に防止することができる。

しかし、なから、商用交流電源４２の電圧範囲が例えば
８０ないし１４４Ｖというように広い場合は、スイッチ
４５の切り換えポイントを低い方の電圧に設定せざるを
得す、従って、高い方の交流電源で使用する場合には、
ス・イッチ４５の切り換えポイントの電圧と電源電圧と
の間に大きな電任差があり、スイッチ４５の切り換え時
に過大な突入電流が流ねてしまうという問題がある。

また、第８図に示す従来例にぼれば、コンデンサ６の充
電状況を実際に確認し、てスイッチ４５の切り換えを行
うものではなく、オ・−ブンルーブ制御となっているた
め、交流電源４２のインピーダンスが高い場合や、スイ
ッチ４３の投入とタイマー６０のスタートのタイミング
にずれがおる場合には、動作の確実性が保証されない。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解′Ｍするために
なされたもので、交流電源の電圧範囲が広くても、また
、操作スイッチの動作タイミングのずれなどを全く問題
にすることなく突入電流な確実に防止することができる
突入電流防止回路を徒供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、電源と負荷との開に突入を沫防ｉ抵抗を挿入
してなる突入電流防用回路において、上記突入電流防止
抵抗の電圧を１椛する突入を流検出手段と、ｔｓの出力
を整流して平滑する整流・平滑手段と、側１平滑手段の
出力を検出する出力検出手段と、突入ｌｌ直流出手段の
出力ど出力検出手段の出力とに基づいて突入電流防止抵
抗を実質的に無効とイる切り換え手段とを匍えているこ
とを特徴とする。

（作　用） 電源供給照的当初は突入電流防止抵抗を介して電源が供
給されるため突入電流が抑制される８整流・平滑手段の
出力が充分に高くなったことを出力検出手段が検出し、
これに加えて突入電流が充分に小さくなったことを突入
電流検出手段が検出したとき始めて切り換え手段が突入
ａｍを実質的に無効として定格電圧を供給する。

（実施例〉 以下、図面を参照し、なから本発明にかかる突入電流防
止回路の実施例について鮫、明する。

第１図において、商用交流電源４２は、電源スイン？４
３．突入を流防止抵抗４４を直列に介してト・ンンス５
４の入力側に接続されている。トランス５４の出力側は
、全波整流器３とギ漬コンデンサ６でなる！ｉｆｆ：・
平滑回路に接続され、：の整流・平滑回路から直流電源
が取り出され１図示されない＊荷に供給されるｊ５にな
っている。上記突入電流防」」−抵抗４４には’Ｊ　’
　　５３のａ接点４５が並列に接続されている。突入電
流防止回路抗４４にはまた、抵抗４９とダイオード４６
が直列に接続され２ダイオード４６にはフォトカプラ１
６の発光素子が並列に接続されている。フォト・カプラ
１６の出力はア゛／ド回銘・２８の反転入力端子に入力
される。

上記コンデンサ６の端−ｆ−電圧は抵抗４７を介して°
７オトカブラ１８の発光素子に加えられ、フォトカプラ
１８の出力はアンド回路４８の他力の入万端子に入力さ
れる。アンド回路４８の出力は、抵抗５０とコンデンサ
５１でなるフィルタを介してトランジスタ５２のベース
に加えられる。トランジスタ５２にはリレー５３が直列
に接続されている。

上記フォトカプラ１６は、突入電流防止抵抗４４の電圧
を監視する突入電流検出手段を構成し、フォトカプラ１
８は、上記整流・平滑手段の出力を検出する出力検出手
段を構成している。また、リレー５３とその接点４５は
、上記フォトカプラ１６．１８の出力に基づいて突入電
流防止抵抗４４を実質的に無効とする切り換え手段を構
成している。

いま、電源スィッチ４３をオンすると、交流電源４２が
トランス５４の入力側に加えられる。このときリレー接
点４５はオフのままである。トランス５４の出力は整流
器３で整流され、コンデンサ６で平滑されて負荷に供給
される。電源スィッチ４３のオンと同時にコンデンサ６
に充電が開始されるため、急激に電流が流れる。しかし
、電源スィッチをオンした当初は上記のようにリレー接
点４５はオフのままであるから、突入電流防止抵抗４４
を介して電源が供給されることになり、突入電流が抑制
される。また、電源スイッチをオンした当初多くの電流
が流れているときは、突入電流防止抵抗４４の両端子間
の電圧が高いため、フォトカプラ１６の発光素子が発光
し、フォトカプラ１６からｒＨＪ信号が出力され、アン
ド回路４８の反転入力端子に入力される。一方、コンデ
ンサ６の端子電圧は低いため、フォトカプラ１８の出力
は「Ｌ」になっている。従って、アンド回路４８の出力
はｒＪであり、トランジスタ５２がオフでリレー５３は
励磁されず、上記のようにリレー接点４５はオフとなっ
ている。

コンデンサ６の充電が進むに従い電流が減少して、突入
電流防止抵抗４４の両端電圧が一定の電圧以下に低下す
るとフォトカプラ１６はその発光素子が消灯して出力が
「Ｌ」となり、アンド回路４８の反転入力端子に入力さ
れる。一方、コンデンサ６の充電が進むに従いその電圧
が上昇し、−定の電圧以上になるとフォトカプラ１８は
その発光素子が発光することによって「Ｈ」信号を出力
し、アンド回路４８の他方の入力端子に入力する。

その結果、アンド回路４８の出力はｒ　ＨＪ　となり、
トランジスタ５２をオンさせてリレー５３を励磁し、リ
レー接点４５をオンさせて突入電流防止抵抗４４を短絡
させ、突入電流防止抵抗４４を実質的に無効にする。以
後、電源回路からは定格出力を得ることができる。

なお、突入電流防圧抵抗４４の両端には、商用交流電源
４２の周波数に応じて交番的に電圧が現れるので、フィ
ルタ回路等を介してフォトカプラ１６を駆動することに
より、フォトカプラ１６の出力が交番的にオン、オフす
ることのないようにする。

上記実施例によれば、Ｉｌｌ流器１と平滑コンデンサ６
でなる整流・平滑手段の出力が充分に大きくなり、これ
に加えて突入電流防止抵抗４４に流れる電流が充分に小
さくなって始めて突入電流防止抵抗４４を実質的に無効
として定格出力を得るようにしたため、交流電源４２の
電圧が高い場合でも、出力電圧が交流電源４２の電圧に
対応する電圧レベルまで上昇して突入電流防止抵抗４４
の電流が充分小さくなった時点で同抵抗４４が無効にな
るように切り換えられることになり、突入電流を確実に
防止することができる。また、整流・平滑手段の出力と
突入電流防止抵抗４４の電圧を監視しながらこれをフィ
ードバックして突入電流防止抵抗４４を切り換えるよう
にしたため、各部の動作タイミングのずれを生じること
もなく、動作が確実になるという利点もある。

次に、本発明にかかる突入電流防止回路をさらに具体化
した実施例について説明する。なお、第１図の例と共通
の構成部材には共通の符号を付している。

第２ｍにおいて、商用交流電源の導入端子】。

２はブリッジ型の全波整流器３の入力端子に接続され、
！ｌ流器３の出力端子には突入電流防止抵抗４と平滑コ
ンデンサ６が直列に接続されている。

整流４１３とコンデンサ６とで整流・平滑手段３５を構
成している。ニンゾン・す６の両端に現れる直流電圧は
端子９．１０を介して図示されない負荷に供給される。

コンデン号６０両蟻には分圧抵抗７．８が直列に接続さ
れ、抵抗８０Ｍ［に１ツツエナー・ダイオード１７とフ
ォトカブラ１８の発光素子とが直列に接続されている。

抵抗７，８とツェナー・ダイオ−・ド１７とフォトカブ
ラ１８どで、整流・平滑手段３５のニンゾンｆ６の出力
を検出する出力検出子！＆６５を構成している。、：Ｉ
ンデンサ６の出力は例えば８０ないし１０　Ｏ’Ｖ程度
と電圧が高いため、これを抵抗７゜８で分圧して検出手
段６５中の７オトカブラ１８に加える。ツェナーダイオ
ード１７は、コンデンサ６の端子電圧検出レベル設定用
で、フォｔ・カブラ１８のオ〉・レベルを設定する。

フォトカブラ１８の出力はトランジスタ２１０ベースに
入力される、トランジスタ２１にはバイアス抵抗１９．
２０が接続されている。トランジスタ２１はｗｊａ理反
転手段３８を構成している。。

前記突入電流防止抵抗４には、リレー；３４のａ接点５
が並列に接続され、また、分圧抵抗１１゜１２が直列に
接続さ瓦ている。抵抗１２には低電圧化用のツェナーダ
イオード１３が並列に接続され、ツェナーダイオ・・−
ド１３にはツェナーダイオ−ド１４ど抵抗１５とフォト
カブラ１６の発光素子とが直列に接続されている。分圧
抵抗１１，１２、ツェナーダイオード１３．１４、抵抗
１５、フォトカプララ１６によって、突入電流防止抵抗
４の電圧を１借す・５突入電ｍ検出手段３６を構成して
いる。ｍ源をオンしたときコンデンサ６に突入電流が例
えばＩＯＡ程度流れ、突入電流防止抵抗４０両端にはピ
ーク値で１００〜″Ｎｍの高い電圧が発生するので、こ
れを抵抗１１．１２で分圧すると共に、ツェナーダイオ
ード１３で低電圧化してこれをフォトカブラ１６で検出
するよ）ｆこしているいツェナーダ・ｆオード】４は突
入電流検出レベル設定用で、フォトカブラ１６のオンレ
ベルを設定憚る。

フォトカブラ１６のエミッタは抵抗２３を介１−てトラ
ンジスタ２６のベースに接続されるとともに、抵抗２２
を介して接地されることによってエミッタフォロワ出力
となっている。トランジスタ２６０ベースはコンデンサ
２５を介して接地さ九、上記抵抗２３に１ｊダイオード
２４が並列に接続されている。トランジスタ２６のコレ
クタにはバ・ｆアス抵抗２７によりバイアスがかけられ
ている。

抵抗２３、コンデン±２５．ダイオード２４、ト・ラン
ジスタ２６によってフィツトター３゛７を梢成し５てい
る。

ト・ランジヌタ２６の：５Ｌ・フタと前記トランジスタ
２１のコレクタはともに抵抗２Ｒを介し、さらにツェナ
ーダイオード３０を介し、てトランジスタ３１のペース
Ｃ：接続さハている。、抵Ｍ２８とツェナーダイオード
３０との接続点はニンゾン±２９を介して接地されてい
る。抵抗２８とコンデンサ２９とによってフィツトター
３９を構成している。

ツェナ−ダイオ−１゛３０とトランジスタ３１とで駆動
回路４０を構成している。ツェナーダイオード３０はト
ランジスタ３１０オンレベル設定用である。

トランジスタ３１にはリレー３４が直列に接続されてい
る。リレー３４にはサージ防止用ダイオード３２が並列
に接続されている。トランジスタ３１にはまたリレー３
４の自己保持用ａ接点３３が並列に接続されていて）ゆ
　リレー３４とダイオ・−ド３２とす１．・・−接点３
３は、上記リレー接点５を含めて、突入ｌｌ流防」Ｌ抵
抗４を実質曲番コ照効とする切り換え手段４１を構成１
２ている、次に、上記冥施例の動作を段用ず乙。いま、
端子１，２間に商用交流電源が接続さ第１ると、突入電
流防止抵抗４を介して整流・平滑１段３５のコンデンサ
６が充電される。このどき、リレー接点５は開いている
。第３図１こ示１６は電源、イン時点から突入電流防止
抵抗４１：流れＺ１電、流を示す。

商用交流電源を全波整流しているｔめ、グ入電流防■抵
抗４の阿端の電圧は商用電源周減数のオ分の周期で充電
電流が流れ、時間の経過とともに充１１１電流（Ｊ指数
関数的に減衰ず２）。

ｌｌ源オン時に突入電流防１Ｆ抵抗４ｉコ流れる７入電
数を７Ａ程度とすると、この抵抗４の端子電圧は７０な
いし１００ｖ程度と高い電圧となる。そこで、突入電流
検出手段３６では、分圧抵抗１１゜１２およびツェナー
ダイオード１３で低電圧化を図り、これをフォトカブラ
１６に入力して突入電流防止抵抗４の電圧を監視してい
る。ツェナーダイオード１３の端子電圧は第３図の線す
に示すように約２０Ｖにクリップされる。このクリップ
された電圧はさらにツェナーダイオード１４と電流制限
抵抗１５を介してフォトカブラ１６０発光素子に加えら
れる。ツェナーダイオード１４はフォトカブラ１６のオ
ンレベルを設定するために、例えばＩＯＶ程度のツェナ
ーダイオードが選定される。従って、抵抗１２の両端の
電圧が約１０Ｖ以上になるとツェナーダイオード１４が
オン状態になってフォトカブラ１６に電流を流すが、抵
抗１２の両端の電圧が約１０Ｖ以下であればフォトカブ
ラ１６はオフのままである。このフォトカブラ１６の出
力電圧は抵抗２２に現れる。突入電流防止抵抗４に突入
電流が流れているときは、フォトカブラ１６が商用電源
の周波数ごとにオン、オフし、これをそのままリレー３
４の駆動回路に加えてもリレー３４が正常に作動しない
ため、フォトカブラ１６の出力を抵抗２３．＝ンデンサ
２５等でなるフィルターで平滑化し、これをトランジス
タ２６を通じて出力する。

一方、電源オンによって充電されるコンデンサ６の端子
電圧は約８０ないし１００ｖと高いため、これを抵抗７
．８で分圧し、ツェナーダイオード１７を介して出力検
出手段６５のフォトカブラ１Ｂに入力する。フォトカブ
ラ１８の検出レベルはツェナーダイオード１７によって
４０Ｖ程度に設定されている。第４図の線Ｃはコンデン
サ６の端子電圧を示し、線ｄは分圧抵抗８の端子電圧を
示す。抵抗８の端子電圧が約４０Ｖ以上になるとフォト
カブラ１８がオンし、ツェナーダイオード１７によって
電圧が約４０Ｖにクランプされる。フォトカブラ１８の
出力はトランジスタ２１によって論理反転される。

出力検出手段６５の検出出力と突入電流検出手段３６の
検出出力はそれぞれトランジスタ２１゜トランジスタ２
６を経てフィルター３９に入力される。ここでは、実質
的にトランジスタ２１とトランジスタ２６の出力の論理
積がとられる。具体的には、第５図に示すように、コン
デンサ６の電圧が充分に高くなって抵抗８の端子電圧が
約４０Ｖ以上になると、フォトカブラ１８がオンしてト
ランジスタ２１がオフとなり、そのコレクタの電圧レベ
ルがｒＨ）となる、一方、突入電流が減衰して突入電流
防止抵抗４の両端電圧がゼロに近くなるとフォトカブラ
１６がオフし、トランジスタ２６がオフとなってそのコ
レクタの電圧レベルがｒＨＪ　となる。従って、トラン
ジスタ２１とトランジスタ２６のコレクタ電圧がともに
ｒＨＪ　となった時点で駆動回路４０のトランジスタ３
１がオンし、リレー３４が励磁される。リレー３４の励
磁によりその接点５がオンするとともに、接点３３がオ
ンしてリレー３４が自己保持される。上記接点５がオン
することによって突入電流防止抵抗４が短絡され、突入
電流防止抵抗４が実質的に無効とされる。以後、突入電
流防止抵抗４を介することなく電圧が供給されることに
なる。突入電流防止抵抗４が短絡されたときのコンデン
サ６の電圧の変化を第５図にαで示す、これからもわか
るように、コンデンサ６の電圧の変化が充分に抑制され
ており、これに伴って突入電流も充分に抑制されること
がわかる。

なお、＊大電流防止抵抗は、電源と負荷との間に挿入さ
れていればよく、第１図の例のように交流の入力側、即
ちトランスの１次側に挿入してもよいし、第２図の例の
ように整流器と平滑用コンデンサとの間に挿入してもよ
く、また、トランスの２次巻線と整流器の間に挿入して
もよい。

何れの実施例でも、突入電流防止抵抗を解除するために
リレー接点を用いていたが、サイリスク等を用いてもよ
い。

また、何れの実施例でも、商用交流電源の周波数に応じ
てオン、オフする突入電流を平滑化するためにフィルタ
ーを用いていたが、これに代えて単安定マルチバイブレ
ータ等を用いてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、整流・平滑手段の出力が充分に大きく
なり、これに加えで突入電流防止抵抗に流れる電流が充
分に小さくなって始めて突入電流防止抵抗を実質的に無
効として定格出力な得るようにしたため、出力電圧が交
流電源の電圧に対応する電圧レベルまで上昇して突入電
滝防」」、抵抗の電流が充分小さくなった時点で同抵抗
が無効になるように切り換えられることになり、交流電
、はの電圧が高い場合でも、あるいは交流電源の電圧が
広範囲にに化しても、突入電流な確実に防止憚ることが
できる。また、整流・平滑手段の出力と突入ＩＥ流防」
、抵妨の電圧を監視し、なからこれをフィードバックし
て突入［流防刀二抵抗を切り換λるようにし、たため、
各部の動作タイミングのずれを生じることもなく、動作
が確実１こなりという利点もある７、

【図面の簡単な説明】

第１図はネ発明にかかる突入電流防」１４回路の実施例
の概要を示す回路図、第２図は本発明（：かかる突入電
流防Ｊ）−回路の実施例をλり具体化Ｉ、て／トす回路
図、第３図ｉｔ同ｌ二Ｔ施例の突入電流および突入ｌｌ
ｌｌｌ比検出手段リップ電圧の桜〜Ｔ−をが１波形図、
第４図は上記実施例のコンデンラの端子電圧と分圧抵抗
の端子電圧の様子を示す波形図、第５図は上記実施例の
動作を示すタイミングザヤ・−ト、第６図は一般的な二
λンデンサインブット型電源装釘の例を示す回路図、第
７図はｔＩ来の突入電流防、ｌＪ−回路の例を示す回路
図、第８図は従来の突入電流防圧回路の別の例を示す回
路図である。 ４．４４　・突入電流防止抵抗、抗、 １６・・・突入電流検出手段としてのフズトカプラ、１
８・・出力検出手段としてのクオトカブフ、３５・・ｌ
Ｉ流・平滑手段、 ３６・突入電流検１ゴづ１−段、 ４１　切り換え１１段、　　　４Ｓ、！　　・電源、第
３図 第４図 １１５ノ 第５図 第６図 Δじス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電源と負荷との間に突入電流防止抵抗を挿入してなる
   突入電流防止回路において、 上記突入電流防止抵抗の電圧を監視する突入電流検出手
   段と、 電源の出力を整流して平滑する整流・平滑手段と、 整流・平滑手段の出力を検出する出力検出手段と、 突入電流検出手段の出力と出力検出手段の出力とに基づ
   いて突入電流防止抵抗を実質的に無効とする切り換え手
   段とを備えてなる突入電流防止回路。