JPH04344169A - 電源装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源に整流回路を
介して平滑回路を接続し、その平滑回路にスイッチング
レギュレータを接続してなる電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電源装置としては図３に
示すものが知られている。これは交流電源１に電源スイ
ッチ２を介して全波整流用ダイオードブリッジ回路３の
入力端子を接続し、そのダイオードブリッジ回路３の出
力端子に突入電流制限抵抗４を介して平滑コンデンサ５
を接続している。そして平滑コンデンサ５にスイッチン
グレギュレータ６を接続している。

【０００３】スイッチングレギュレータ６はトランス７
の１次巻線７ａをＮＰＮ形のスイッチングトランジスタ
８を介して前記平滑コンデンサ５に接続している。また
スイッチングトランジスタ８をスイッチング制御するス
イッチング制御回路９を設けている。

【０００４】前記突入電流制限抵抗４にサイリスタ１０
を並列に接続し、そのサイリスタ１０のゲート、カソー
ド間に抵抗１１を接続するとともに抵抗１２を介してコ
ンデンサ１３を接続している。またトランス７の補助巻
線７ｃに整流用ダイオード１４を介して前記コンデンサ
１３を接続している。

【０００５】そして前記トランス７の２次巻線７ｂに直
流安定化電源回路１５を接続して直流電圧Ｖｏ　を発生
し負荷部１６に印加するようになっている。また直流安
定化電源回路１５からスイッチング制御回路９に電圧安
定化制御信号Ｓをフィードバックしこれによりスイッチ
ング制御回路９は安定化出力が得られるようにスイッチ
ングトランジスタ８をスイッチング制御するようになっ
ている。

【０００６】この従来装置では時刻ｔ１　にて電源スイ
ッチ２を投入すると図４の（ａ）　に示すように交流電
源が入力されステップ（１）　となる。ステップ（１）
　では全波整流用ダイオードブリッジ回路３から突入電
流制限抵抗４を介して平滑コンデンサ５に充電電流が流
れ、平滑コンデンサ５は図４の（ｃ）　に示すように端
子電圧を上昇させる。またこのときに突入電流制限抵抗
４を介して比較的大きな突入電流Ａが流れる。

【０００７】今、電源１をｅ＝Ｅｓｉｎ　ωｔ、電源内
部インピーダンスをｒ１　、全波整流用ダイオードブリ
ッジ回路３の動作抵抗をｒ２　、電源内部布線インピー
ダンスをｒ３、突入電流制限抵抗４の抵抗値をＲｓ　と
すると、突入電流Ａのピーク値Ｉｒ　は、Ｉｒ　＝Ｅ／
（ｒ１　＋ｒ２　＋ｒ３　＋Ｒｓ　）となる。

【０００８】平滑コンデンサ５の端子間電圧が一定値Ｂ
以上になると図４の（ｆ）　に示すようにスイッチング
レギュレータ６は発振動作を開始するようになる。これ
によりトランス７の１次巻線７ａ、２次巻線７ｂ、補助
巻線７ｃにそれぞれ電圧が発生する。そして補助巻線７
ｃに発生した電圧はダイオード１４で整流されてコンデ
ンサ１３に充電され平滑される。こうしてコンデンサ１
３の端子間電圧は図４の（ｄ）　に示すように上昇する
。コンデンサ１３の端子間電圧は抵抗１２，１１で分圧
され、抵抗１１の両端間電圧がサイリスタ１０のゲート
、カソード間に印加される。

【０００９】そして時刻ｔ２　が経過しサイリスタ１０
のゲート、カソード間に印加される電圧がターンオン電
圧を越えるとサイリスタ１０が導通して突入電流制限抵
抗４を短絡する。こうしてステップ（２）　に移行する
。こうしてステップ（２）　では全波整流用ダイオード
ブリッジ回路３からの出力がサイリスタ１０を介して平
滑コンデンサ５に供給されるようになる。

【００１０】この状態で時刻ｔ３　にて電源スイッチ２
をオフすると図４の（ａ）　に示すように交流電源の入
力が停止されステップ（３）　となる。このステップ（
３）　では図４の（ｃ）　に示すように平滑コンデンサ
５の端子間電圧が徐々に低下する。しかし平滑コンデン
サ５の端子間電圧が一定値Ｂよりも低下しなければスイ
ッチングレギュレータ６の発振動作は停止しない。この
ためサイリスタ１０は導通状態を保持する。

【００１１】そして時刻ｔ４　にて再度電源スイッチ２
を投入すると図４の（ａ）　に示すように交流電源が入
力されステップ（４）　となる。このステップ（４）　
では平滑コンデンサ５の端子間電圧をＶｃ　とすると、
平滑コンデンサ５に流れる突入電流のピーク値Ｉｐ　は
、Ｉｐ　＝（Ｅ−Ｖｃ　）／（ｒ１　＋ｒ２　＋ｒ３　
）となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来装置で
は電源スイッチ２がオンされてスイッチングレギュレー
タ６が発振動作を介してサイリスタ１０が導通した後に
電源スイッチ２を比較的短い時間オフして再度電源スイ
ッチ２をオンした場合に、突入電流制限抵抗４がサイリ
スタ１０によって短絡されたままとなっているため、平
滑コンデンサ５に大きな突入電流が流れ、このため電源
スイッチ２の接点破壊や全波整流用ダイオードブリッジ
回路３及びサイリスタ１０の過電流破壊が発生する虞が
あった。

【００１３】そこで本発明は、たとえ交流電源が短時間
オフされて再投入されることがあっても突入電流を確実
に制限でき、突入電流による回路素子の破壊を防止でき
る電源装置を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源に整
流回路を介して平滑回路を接続し、その平滑回路にスイ
ッチングレギュレータを接続してなる電源装置において
、整流回路と平滑回路との間に直列に介挿された突入電
流制限抵抗と、この突入電流制限抵抗に並列に接続され
たフォトサイリスタ・カップラのフォトサイリスタと、
交流電源に接続されたフォトカップラの発光素子と、直
流電源にスイッチング素子を介して接続された充電抵抗
、コンデンサ及び放電抵抗からなる放電時定数の比較的
小さい充放電回路と、フォトカップラの発光素子の発光
動作によりスイッチング素子をオン制御し、その発光素
子の発光動作停止によりスイッチング素子をオフ制御す
るフォトカップラのフォトトランジスタと、充放電回路
のコンデンサの端子間電圧を検出し、その端子間電圧が
予め設定されたスレッシュホールド電圧を越えていると
きにはフォトサイリスタ・カップラの発光素子を発光動
作させ、スレッシュホールド電圧以下のときその発光素
子の発光動作を停止させるコンパレータを設けたもので
ある。

【００１５】

【作用】このような構成の本発明においては、交流電源
を投入すると整流回路から突入電流制限抵抗を介して平
滑回路に突入電流が流れるので、突入電流は制限される
。またフォトカップラの発光素子が発光動作を開始し、
そのフォトカップラのフォトトランジスタが動作してス
イッチング素子がオン制御される。これにより充放電回
路のコンデンサへの充電が開始される。そしてコンデン
サの端子間電圧がスレッシュホールド電圧を越えるとコ
ンパレータはフォトサイリスタ・カップラの発光素子を
発光動作させる。これによりフォトサイリスタ・カップ
ラのフォトサイリスタが導通して突入電流制限抵抗を短
絡する。

【００１６】スイッチングレギュレータが発振動作を行
っている状態で交流電源をオフするとスイッチングレギ
ュレータの発振動作は平滑回路の電圧レベルがある程度
低下するまでは継続される。しかしフォトカップラの発
光素子は直ちに発光動作を停止し、そのフォトカップラ
のフォトトランジスタによりスイッチング素子がオフ制
御される。これにより充放電回路のコンデンサは放電抵
抗を介して放電される。このとき充放電回路の放電時定
数が小さいのでコンデンサの端子間電圧は直ちにコンパ
レータのスレッシュホールド電圧以下に低下し、これに
よりフォトサイリスタは短時間で非導通となる。従って
その後交流電源を再投入すると整流回路からの突入電流
は突入電流制限抵抗により確実に制限されることになる
。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１８】図１に示すように、交流電源２１に電源ス
イッチ２２を介して全波整流用ダイオードブリッジ回路
２３の入力端子を接続し、そのダイオードブリッジ回路
２３の出力端子に突入電流制限抵抗２４を介して平滑コ
ンデンサ２５を接続している。そして前記平滑コンデン
サ２５にスイッチングレギュレータ２６を接続している
。

【００１９】前記スイッチングレギュレータ２６はトラ
ンス２７の１次巻線２７ａをＮＰＮ形のスイッチングト
ランジスタ２８を介して前記平滑コンデンサ２５に接続
している。また前記スイッチングトランジスタ２８をス
イッチング制御するスイッチング制御回路２９を設けて
いる。

【００２０】前記突入電流制限抵抗２４にフォトサイリ
スタ・カップラ３０のフォトサイリスタ３０ａを並列に
接続し、そのフォトサイリスタ３０ａのゲート、カソー
ド間に抵抗３１及びコンデンサ３２の並列回路を接続し
ている。前記トランス２７の２次巻線２７ｂに直流安定
化電源回路３３を接続して直流電圧ＶＯ　を発生し、そ
の電圧ＶＯ　を負荷部３４に印加するようになっている
。

【００２１】前記直流安定化電源回路３３からはまた前
記スイッチング制御回路２９に電圧安定化制御信号Ｓを
フィードバックし、これにより安定化出力が得られるよ
うに前記スイッチング制御回路２９により前記スイッチ
ングトランジスタ２８をスイッチング制御するようにな
っている。

【００２２】前記交流電源に２１の電源スイッチ２２及
び抵抗３５を直列に介してフォトカップラ３６の発光素
子３６ａを接続している。前記発光素子３６ａは１対の
発光ダイオードを互いに逆極性にして並列に接続したも
のである。

【００２３】前記直流安定化電源回路３３からの直流電
圧ＶＯ　の出力端子間にＰＮＰ形トランジスタ３７のエ
ミッタ、コレクタを介して充放電回路３８を接続してい
る。この充放電回路３８は充電抵抗３９とコンデンサ４
０の直列回路とコンデンサ４０に並列に接続された放電
抵抗４１とで構成されている。前記放電抵抗４１の抵抗
値は比較的小さく、コンデンサ４０の容量と放電抵抗４
１の抵抗値で決まる放電時定数を比較的小さく設定して
いる。

【００２４】前記ＰＮＰ形トランジスタ３７のエミッタ
、ベース間には抵抗４２が接続されている。そして前記
直流安定化電源回路３３からの直流電圧ＶＯ　の出力端
子間にはまたＰＮＰ形トランジスタ３７のエミッタ、ベ
ースが、抵抗４３及び前記フォトカップラ３６のフォト
トランジスタ３６ｂを直列に介して接続されている。

【００２５】前記充放電回路３８のコンデンサ４０の端
子間電圧をコンパレータ４４に供給している。前記コン
パレータ４４は前記コンデンサ４０の端子間電圧を予め
設定されたスレッシュホールド電圧と比較し、コンデン
サ４０の端子間電圧＞スレッシュホールド電圧のときに
はローレベルな出力を送出し、またコンデンサ４０の端
子間電圧≦スレッシュホールド電圧のときにはハイレベ
ルな出力を送出するようになっている。

【００２６】前記直流電圧ＶＯ　の出力端子の正極側と
コンパレータ４４の出力端子との間には抵抗４５を介し
て前記フォトサイリスタ・カップラ３０の発光素子であ
る発光ダイオード３０ｂが接続されている。

【００２７】このような構成の実施例では時刻ｔ１　に
て電源スイッチ２２を投入すると図２の（ａ）　に示す
ように交流電源が入力されステップ（１）　となる。こ
のステップ（１）では全波整流用ダイオードブリッジ回
路２３から突入電流制限抵抗２４を介して平滑コンデン
サ２５に充電電流が流れ、平滑コンデンサ２５は図２の
（ｄ）　に示すように端子電圧を上昇させる。またこの
ときに突入電流制限抵抗２４を介して比較的大きな突入
電流Ａが流れる。

【００２８】今、交流電源２１をｅ＝Ｅｓｉｎ　ωｔ、
電源内部インピーダンスをｒ１　、全波整流用ダイオー
ドブリッジ回路２３の動作抵抗をｒ２、電源内部布線イ
ンピーダンスをｒ３　、突入電流制限抵抗２４の抵抗値
をＲｓ　とすると、突入電流Ａのピーク値Ｉｒ　は、Ｉ
ｒ　＝Ｅ／（ｒ１　＋ｒ２　＋ｒ３　＋Ｒｓ　）となる
。

【００２９】平滑コンデンサ２５の端子間電圧が一定値
Ｂ以上になると図２の（ｇ）　に示すようにスイッチン
グレギュレータ２６は発振動作を開始するようになる。 これによりトランス２７の１次巻線７ａ、２次巻線７ｂ
にそれぞれ電圧が発生する。

【００３０】そしてトランス２７の２次巻線７ｂに発生
する電圧が直流安定化電源回路３３に供給され、やがて
安定化電源回路３３から直流電圧ＶＯ　が発生するよう
になる。これにより負荷部３４が動作されるようになる
。

【００３１】一方、電源スイッチ２２が投入されるとフ
ォトカップラ３６の発光素子３６ａが発光動作を開始す
る。これによりフォトトランジスタ３６ｂがオン動作し
、ＰＮＰ形トランジスタ３７がオン動作する。

【００３２】しかして安定化電源回路３３から直流電圧
ＶＯ　が発生するようになると、ＰＮＰ形トランジスタ
３７及び充電抵抗３９を介してコンデンサ４０に充電電
流が流れ、コンデンサ４０の端子間電圧は図２の（ｅ）
　に示すように上昇する。

【００３３】そして時刻ｔ２　が経過しコンデンサ４０
の端子間電圧がコンパレータ４４のスレッシュホールド
電圧を越えるようになると、コンパレータ４４の出力が
ローレベルとなり、これによりフォトサイリスタ・カッ
プラ３０の発光ダイオード３０ｂが発光動作を開始する
。 こうしてフォトサイリスタ・カップラ３０のフォトサイ
リスタ３０ａが図２の（ｆ）　に示すように導通され突
入電流制限抵抗２４が短絡される。こうしてステップ（
２）　に移行する。このステップ（２）　では全波整流
用ダイオードブリッジ回路２３からの出力がフォトサイ
リスタ３０ａを介して平滑コンデンサ２５に供給される
ようになる。

【００３４】この状態で時刻ｔ３　にて電源スイッチ２
２をオフすると図２の（ａ）　に示すように交流電源の
入力が停止されステップ（３）　となる。このステップ
（３）　では図２の（ｄ）　に示すように平滑コンデン
サ２５の端子間電圧が徐々に低下する。そして平滑コン
デンサ２５の端子間電圧が一定値Ｂ以上ある状態ではス
イッチングレギュレータ２６は発振動作を維持する。

【００３５】しかし電源スイッチ２２がオフされると、
フォトカップラ３６の発光素子３６ａの発光動作が停止
されるのでフォトトランジスタ３６ｂがオフとなりＰＮ
Ｐ形トランジスタ３７がオフ制御される。これによりコ
ンデンサ４０への充電が停止され、コンデンサ４０は今
度は放電抵抗４１を介して放電されるようになる。

【００３６】このとき放電時定数が比較的小さいのでコ
ンデンサ４０の端子間電圧は図２の（ｅ）　に示すよう
に比較的急激に低下する。そしてコンデンサ４０の端子
間電圧が短時間の内にコンパレータ４４のスレッシュホ
ールド電圧以下となり、コンパレータ４４の出力電圧が
ハイレベルとなる。こうしてフォトサイリスタ・カップ
ラ３０の発光ダイオード３０ｂの発光動作が停止され、
フォトサイリスタ３０ａは図２の（ｆ）　に示すように
オフされる。

【００３７】その後スイッチングレギュレータ２６の発
振動作がまだ維持されている時刻ｔ４　にて再度電源ス
イッチ２２を投入すると図２の（ａ）　に示すように交
流電源が入力されステップ（４）　となる。このステッ
プ（４）　では平滑コンデンサ２５の端子間電圧をＶｃ
　とすると、フォトサイリスタ３０ａがオフされている
ので、平滑コンデンサ２５に流れる突入電流のピーク値
Ｉｐ　は、Ｉｐ　＝（Ｅ−Ｖｃ　）／（ｒ１　＋ｒ２　
＋ｒ３　＋ＲＳ　）となる。すなわち突入電流制限抵抗
２４が介在するため突入電流は小さく制限される。

【００３８】また電源スイッチ２２が投入されると、フ
ォトカップラ３６の発光素子３６ａが発光動作を開始し
、これによりフォトトランジスタ３６ｂがオン動作して
ＰＮＰ形トランジスタ３７がオン動作される。こうして
ＰＮＰ形トランジスタ３７及び充電抵抗３９を介してコ
ンデンサ４０に再び充電電流が流れ、コンデンサ４０の
端子間電圧は図２の（ｅ）　に示すように上昇する。

【００３９】そしてコンデンサ４０の端子間電圧がコン
パレータ４４のスレッシュホールド電圧を越えるように
なると、コンパレータ４４の出力がローレベルとなり、
これによりフォトサイリスタ・カップラ３０の発光ダイ
オード３０ｂが発光動作を開始する。こうしてフォトサ
イリスタ・カップラ３０のフォトサイリスタ３０ａが図
２の（ｆ）　に示すように再度導通され突入電流制限抵
抗２４が短絡される。

【００４０】このようにスイッチングレギュレータ２６
の発振動作を行っている最中に電源スイッチ２２をスイ
ッチングレギュレータ２６の発振動作が維持される程度
の比較的短い時間オフすることがあっても、フォトサイ
リスタ・カップラ３０のフォトサイリスタ３０ａを確実
にオフさせることができるので、電源スイッチ２２を再
投入したときには全波整流用ダイオードブリッジ回路２
３の出力端子と平滑コンデンサ２５との間に突入電流制
限抵抗２４が介在することになり、突入電流を確実に制
限できる。従って突入電流により電源スイッチ２２の接
点が破壊されたり、全波整流用ダイオードブリッジ回路
２３やフォトサイリスタ３０ａが過電流破壊される虞は
ない。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、た
とえ交流電源が短時間オフされて再投入されることがあ
っても突入電流を確実に制限でき、突入電流による回路
素子の破壊を防止できる電源装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路構成図。

【図２】同実施例における各部の動作波形図。

【図３】従来例を示す回路構成図。

【図４】同従来例における各部の動作波形図。

【符号の説明】

２１…交流電源、２３…全波整流用ダイオードブリッジ
回路、２４…突入電流制限抵抗、２５…平滑コンデンサ
、２６…スイッチングレギュレータ、３０…フォトサイ
リスタ・カップラ、３０ａ…フォトサイリスタ、３０ｂ
…発光ダイオード、３６…フォトカップラ、３７…ＰＮ
Ｐ形トランジスタ、３８…充放電回路、４４…コンパレ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流電源に整流回路を介して平滑回路
   を接続し、その平滑回路にスイッチングレギュレータを
   接続してなる電源装置において、前記整流回路と平滑回
   路との間に直列に介挿された突入電流制限抵抗と、この
   突入電流制限抵抗に並列に接続されたフォトサイリスタ
   ・カップラのフォトサイリスタと、前記交流電源に接続
   されたフォトカップラの発光素子と、直流電源にスイッ
   チング素子を介して接続された充電抵抗、コンデンサ及
   び放電抵抗からなる放電時定数の比較的小さい充放電回
   路と、前記フォトカップラの発光素子の発光動作により
   前記スイッチング素子をオン制御し、その発光素子の発
   光動作停止により前記スイッチング素子をオフ制御する
   前記フォトカップラのフォトトランジスタと、前記充放
   電回路のコンデンサの端子間電圧を検出し、その端子間
   電圧が予め設定されたスレッシュホールド電圧を越えて
   いるときには前記フォトサイリスタ・カップラの発光素
   子を発光動作させ、スレッシュホールド電圧以下のとき
   その発光素子の発光動作を停止させるコンパレータを設
   けたことを特徴とする電源装置。