JPH0462483A - 直流電源の突入電流測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチングレギュレータを含む直流電源を
測定する装置に関し、特に直流電源の電源投入により発
生する突入電流を測定する直流電源の突入電流測定装置
に関する。

〔従来の技術〕

交流電源を入力とするスイッチングレギュレータにおい
ては、コンデンサインプット型整流平滑回路を用いて交
流を一旦、直流に変換して使うのが一般的である。

この入力平滑用コンデンサは、整流する直流電圧のりプ
ル値を小さくするため、かなりの高容量で、これに電流
が印加されるため電源投入時、かなり大きい突入電流が
流れることとなる。通常突入電流は投入する電圧と入力
から見たインピーダンスによってきまる。また、この突
入電流は投入する電源の位相角によって大きくかわる。

突入電流を測定する一般的な方法は、人手による測定で
ある。これは、あらかじめ負荷抵抗および入力電圧を設
定しておき電源投入、遮断を何回か繰り返して電源投入
時の電流（ピーク値）をオシロスコープ等で測定するも
のである。

しかし、最も突入電流が大きい（波高値が高い）位相角
９０．２７０度に電源投入のタイミングを合わせること
が難しく１０回、２０回と測定しなければならない。し
かも、平滑用コンデンサの放電に時間がかかるため続け
て測定することもできない。このように人手による方法
では極めて長時間を測定に要し、なおかつ測定精度も悪
い。

そこで、通電時間Ｔｏｎ、測定間隔Ｔｏｆｆ、投入位相
角Ｔｏ、負荷抵抗Ｒ２入力電圧Ｖｉｎの各条件をあらか
じめ指定した範囲とステップのもとにあらゆる組合せで
突入電流を自動的に測定し、その結果を８力して前記の
問題を解決する装置が提示されている（特開昭６３−２
５０５７０号公報）。これによれば、測定精度は向上す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、スイッチングレギュレータに流れる突入
電流は、入力平滑用コンデンサに流れる一次突入電流の
他に、二次平滑用コンデンサ、スイッチング素子、二次
整流素子等による二次突入電流とがあり、−次突入電流
および二次突入電流の値およびタイミングを正確に測定
することは従来は困難であった。

本発明は、これらの欠点を解決して高精度で、かつ効率
よく一次突入電流のみならず二次突入電流およびそのタ
イミングを測定する突入電流測定装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の直流電源の突入電流測定装置は、スイッチング
レギュレータ（６）を含む直流電源に電力を供給する交
流電源（５）のゼロクロス点に同期したゼロクロス信号
を発生するゼロクロス検出手段（７）；交流電源（５）
から直流電源への入力電流を検出する電流検出手段（Ｃ
Ｔ）　：少くとも、直流電源の電源投入からこれによる
直流電源における一次および二次突入電流の発生を含む
時間の間、電流検出手段（０丁）が検出した電流値のピ
ーク値を検出しホールドするピークホールド手段（１２
）　；ピークホールド手段（１２）がホールドしている
ピーク値を交流電源（５）の半周期以下の周期（５ｍｓ
ｅｃ）でサンプリングしメモリ（１６）に書込むサンプ
リング手段（１３）　；および、メモリ（１６）のサン
プリング値を可視出力するａ力手段（１）；を備える。

なお、上記カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施
例の対応要素を示すものである。

〔作用〕

これによれば、ピークホールド手段（１２）が、少くと
も、スイッチングレギュレータ（６）を含む直流電源に
おける一次および二次突入電流の発生を含む時間の間、
電流検出手段（ＣＴ）が検出した電流値のピーク値を検
出しホールドし、サンプリング手段（１３）が、そのピ
ーク値を交流電源（５）の半周期以下の周期（５ｍｓｅ
ｃ）でサンプリングしメモリ（１６）に書込み、出力手
段（１）がメモリ（１６）に記憶されたサンプリング値
を可視出力する。

従って、スイッチングレギュレータ（６）を含む直流電
源（６）に電源が投入された時の一次突入電流値、二次
突入電流値および一次突入電流値と二次突入電流値の時
間差を１回の測定により正確に計ることができ、しかも
測定時間が短縮する。

本発明の好ましい実施例では、出力手段（１）が時系列
サンプリング順に、サンプリング時間を指標としてメモ
リ（１６）のサンプリング値を、面表示手段（２）に表
示する表示装置である。

これによれば、サンプリング手段（１３）がサンプリン
グしたデータを出力手段（１）が、時系列サンプリング
類に面表示手段（２）に表示するので。

次突入電流値、二次突入電流値および時間との関係を容
易に把握することができる。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第１図は、本発明の突入電流測定装置の−実施例を示す
。この突入電流測定装置は、装置全体をコントロールす
るコントローラ１４表示部２．操作部３．プリンタ、プ
ロッタ等の出力装置４．ＡＣ安定化電源５．電源同期位
相（ゼロクロス）検出回路７．電源投入位相角設定回路
８．ＡＣ安定化電源５をオン／オフする半導体スイッチ
９．電源同期位相検出回路７からの０°信号から電源投
入位相角設定回路８の設定角度になった時に半導体スイ
ッチ９にオン信号を８力するコントロール部１０．入力
電流検出のためのカレントトランスＣＴ、カレントトラ
ンスＣＴの検出電流を所定の時間ピークホールドし、電
圧として出力するピークホールド回路１２．ピークホー
ルド回路１２の８力を高速で読み取るためのデジタルマ
ルチメータ１３．負荷１４．１５．デジタルマルチメー
タ１３内蔵のメモリ１６およびコントローラ１内蔵のメ
モリ１７等から構成されている。

この装置にスイッチングレギュレータ６が接続され、負
荷１４．１５はスイッチングレギュレータ６の負荷とな
る。また、ＡＣ安定化電源はスイッチングレギュレータ
６の容量に比較してはるかに大きい容量としている。

本実施例では、コントローラ１としてパソコン２０（表
示部２および操作部３を含む）を用いており、外部のＡ
Ｃ安定化電源５．電源投入位相設定回路８．半導体スイ
ッチ９のコントロール部１０、デジタルマルチメータ１
３．負荷１４．１５およびプリンタ、プロッタはＩＥＥ
Ｅ　−４８８バス（ＧＰＩＢ）やＲ５２３２，セントロ
ニクス等でパソコン２０と接続される。パソコン２０内
のメモリ１７には、あらかじめスイッチングレギュレー
タ６の入呂力仕様や測定順序が記憶されている。

第２図に、突入電流測定時のコントローラｌの制御機能
を示し、第３図に、突入電流測定の各波形および信号を
示す。なお、第３図において（、）は測定信号、（ｂ）
はＡＣ安定化電源５の出力。

（ｃ）は電源同期位相検出回路７からの０°信号。

（ｄ）はコントロール部１０からの半導体スイッチ９の
オン信号、（ｅ）はスイッチングレギュレータ６のＡＣ
入力電圧波形、（ｆ）はスイッチングレギュレータ６の
ＡＣ入力電流波形、（ｇ）はピークホールド回路１２の
８力波形および（ｈ）はデジタルマルチメータ１３にお
ける測定値と測定間隔をあられしたものである。

第２図を参照して、コントローラ１の動作を説明すると
、まず第３図の（ａ’）に示すようにコントローラ１か
ら突入電流測定スタートの指示があると、初期設定を行
う（ステップ１：以下カッコ内では、ステップという語
を省略してそのＮｏ。

のみを記す）。この初期設定（１）ではＡＣ安定化電源
５に対して第３図の（ｂ）に示す測定電圧（スイッチン
グレギュレータ６の入力電圧範囲の最大値）の出力、電
源投入位相設定回路８に対して位相角Ｔｏ（本実施例で
は９０°とする）の設定、デジタルマルチメータ１３に
対して内部メモＩＪ１６使用の高速電圧読み取りモード
での待機およびサンプリング数の設定、負荷１４．１５
に対して定格負荷（定抵抗モード）の設定を行う。なお
、位相角ＴＯは２７００としてもよい。

初期設定（１）が終了すると、半導体スイッチ９のコン
トロール部１０に電源同期位相検出回路７から第３図の
（ｃ）に示すゼロクロス（０°）信号が達するのを待つ
（２，３）。ゼロクロス（０″）信号がコントロール部
１０に達すると次に、電源投入位相角設定回路８から設
定角度Ｔθ（９０°）になったことを示す信号がコント
ロール部１０に達するのを待つ（４，５）。設定角度Ｔ
ｏ（９０°）に達すると、半導体スイッチ９に第３図の
（ｄ）に示すオン信号を出力する（６）。

これにより半導体スイッチ９が導通してスイッチングレ
ギュレータ６に電源が投入される。

電源が投入されると、デジタルマルチメータ１３で測定
の読み取りを行う（７）。なお、デジタルマルチメータ
１３は初期設定（１）が終了した時点で第３図の（ｈ）
に示すように高速読み取りモード（５ｍ５ｅｃ間隔の読
み取り速度）で測定を開始している。

デジタルマルチメータ１３の測定では第３図の（ｆ）に
示すような入力電流がスイッチングレギュレータ６に流
れる。まず、スイッチングレギュレ−タロ内の入力平滑
用コンデンサに対して投入電圧の波高値の最大値が印加
されるため数１０〜数１０ＯＡと極めて高いピーク電流
（−次発入電流）が流れて入力平滑用コンデンサを充電
しはじめる。

入力平滑用コンデンサが充電されてくるに従ってこの一
次突入電流は収束する。この入力平滑用コンデンサの充
電電圧がある電圧になるとスイッチングレギュレータ６
の回路が動作し始めて出力側のスイッチングレギュレー
タ６内の二次平滑コンデンサを充電しはじめる。この時
二次突入電流が流れる。二次突入電流は、この他にもス
イッチング素子や二次整流ダイオードによるものと思わ
れるスパイク状の電流が前記出力側の二次平滑コンデン
サに流れる二次突入電流に重畳されることもあり、これ
らを含めて二次突入電流としている。

二次突入電流も二次平滑コンデンサが充電されてくるに
従って収束し、やがて定常電流となる。

スイッチングレギュレータ６に電源が投入されてからス
イッチングレギュレータ６の回路が動作し始め、その出
力が安定し入力電流が定常電流で一定となるまでの時間
は長いものでも、数１００ｍ５ｅｃ以内である。従って
、突入電流測定時間としては１秒間位は必要である。測
定に当って、あらかじめピークホールド回路１２の出力
時間を１秒以上に設定しておく必要がある。デジタルマ
ルチメータ１３の測定間隔を５ｍ５ｅｃ、測定時間を１
秒とすればデジタルマルチメータ１３の測定回数は必然
的に２００回となる。第３図の（ｆ）に示すような電流
がスイッチングレギュレータ６に流れるとこの電流に比
例した、第３図の（ｇ）に示すような電圧をピークホー
ルド回路１２が出力する。

このピークホールド回路１２の出力をデジタルマルチメ
ータ１３で読んだものを、時間と読み値との関係であら
れすと第３図の（ｈ）に示すようになる。

デジタルマルチメータ１３で測定した電流データ（電圧
値）はデジタルマルチメータ１３内部のメモリ１６に記
憶される（８）、そしてあらかじめ設定した測定数（本
実施例では２００とする）のデータを読み終えると（９
，１０）、測定データはコントローラ１内部のメモリ１
７へ読み込まれる（１１）。そして、ピークホールド回
路１２の出力が出てから最初のデータを電源投入時（時
間ゼロ）として横軸に時間、縦軸に電流値をとって第４
図に示すようなグラフをコントローラｌの表示部２へ表
示する（１２）。第４図のデータ出力例においては、電
源投入直後に一次突入電流２０Ａが流れ、その５Ｑｍｓ
ｅｃ後に３０Ａの二次突入電流が流れたことを表してい
る。これにより、電源投入直後の一次突入電流はもちろ
ん、二次突入電流の電流値および一次突入電流と二次突
入電流の時間差までもが１回の測定で知ることが可能と
なる。

このようにして測定した突入電流データは必要に応じて
前述したバスでコントロールされたプロッタ、プリンタ
でデータが出力され（１３，１４）、測定は終了する。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、スイッチングレギュレー
タ（６）を含む直流電源（６）に電源が投入された時の
一次突入電流値、二次突入電流値および一次突入電流値
と二次突入電流値の時間差を１回の測定により正確に計
ることができ、しかも測定時間が短縮する。

また、本発明の好ましい実施例では、サンプリング手段
（１３）がサンプリングしたデータを８力手段（１）が
、時系列サンプリング類に面表示手段（２）に表示する
ので、−次突入電流値、二次突入電流値および時間との
関係を容易に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は、第１図に示したコントローラ１の動作の一部
を示すフローチャートである。 第３図は、突入電流測定時における各信号波形図である
。 第４図は、第１図に示す表示部２が表示する時間と突入
電流の関係を示すグラフである。 １：コントローラ（出力手段）２：表示部（面表示手段
）３：操作部　　　　　　　　　４：プリンタプロッタ
５：ＡＣ安定化電源（交流電源） ６：スイッチングレギュレータ（スイッチングレギュレ
ータ）７：電源同期位相検出回路（ゼロクロス検出手段
）８：電源投入位相角設定回路　９：半導体スイッチ１
０：コントロール部 １２：ピークホールド回路（ピークホールド手段）１３
：デジタルマルチメータ（サンプリング手段）１４Ｊ５
　：負荷　　　　　　　１６．１７　：メモリ（メモリ
）２０：パソコン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチングレギュレータを含む直流電源に電力
   を供給する交流電源のゼロクロス点に同期したゼロクロ
   ス信号を発生するゼロクロス検出手段；交流電源から直
   流電源への入力電流を検出する電流検出手段； 少くとも、直流電源の電源投入からこれによる直流電源
   における一次および二次突入電流の発生を含む時間の間
   、電流検出手段が検出した電流値のピーク値を検出しホ
   ールドするピークホールド手段； ピークホールド手段がホールドしているピーク値を交流
   電源の半周期以下の周期でサンプリングしメモリに書込
   むサンプリング手段；および、メモリのサンプリング値
   を可視出力する出力手段； を備える、直流電源の突入電流測定装置。
2. （２）出力手段は、時系列サンプリング順に、サンプリ
   ング時間を指標としてメモリのサンプリング値を、面表
   示手段に表示する表示装置である、前記特許請求の範囲
   第（１）項記載の、直流電源の突入電流測定装置。