JPH0522853A - 突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流入力電圧の瞬断による突入電流を防止す
ることを目的とする。 【構成】 整流回路１の整流出力電圧を、負荷９と出力
用コンデンサ２とに印加し、電源スイッチ１０投入時の
突入電流を電流制限用抵抗３により防止し、抵抗５を介
して充電されるコンデンサ６の端子電圧が所定値を超え
た時に、スイッチング素子４をオンとして電流制限用抵
抗３を短絡する。又入力交流電圧が断となると、断検出
部７の断検出信号によりトランジスタ８をオンとして、
コンデンサ６の放電時定数をほぼ零とし、コンデンサ６
の端子電圧を急速に低下させる。それにより、スイッチ
ング素子４がオフとなるから、入力交流電圧が回復した
時に、電流制限用抵抗３により突入電流を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷と並列に接続され
たコンデンサに整流出力電圧を印加する構成に於ける突
入電流防止回路に関する。整流回路から負荷に整流出力
電圧を印加する構成に於いては、その負荷と並列に出力
用コンデンサが接続され、負荷の急変による電源側の負
担を軽減する構成が採用されている。その場合の交流電
源投入時に、出力用コンデンサに大きな充電電流が流れ
る。即ち、突入電流が流れることになり、この突入電流
により整流回路の整流素子等が損傷する場合がある。従
って、突入電流を防止することが必要となる。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来例の説明図であり、２１は整
流回路、２２はスイッチングレギュレータや他の各種の
電子機器等の負荷、２３は電源スイッチ、Ｑ１１は電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）、Ｃ１１は出力用コンデン
サ、Ｃ１２は時定数回路のコンデンサ、Ｒ１１，Ｒ１４
は時定数回路の抵抗、Ｒ１３は電流制限用抵抗、Ｒ１２
は抵抗、ＺＤ１はツェナーダイオード、ＡＣは交流電源
を示す。

【０００３】電源スイッチ２３がオフの時は、入力交流
電圧Ｖ１と、時定数回路のコンデンサＣ１２の端子電圧
Ｖ２と、出力用コンデンサＣ１１の端子電圧Ｖ３とはそ
れぞれ零であり、電界効果トランジスタＱ１１はオフと
なっている。そして、電源スイッチ２３をオンとする
と、整流回路２１の入力交流電圧Ｖ１は交流電源ＡＣの
電圧となり、整流回路２１の整流出力電圧は出力用コン
デンサＣ１１と負荷２２とに加えられ、出力用コンデン
サＣ１１には電流制限用抵抗Ｒ１３を介して充電電流が
流れる。この電流制限用抵抗Ｒ１３が接続されていない
場合は、出力用コンデンサＣ１１の初期充電電流は、整
流回路２１と交流電源ＡＣとのインピーダンスによって
制限されるだけとなるから、非常に大きな電流、即ち、
突入電流となる。しかし、電流制限用抵抗Ｒ１３が接続
されているから、この突入電流は防止され、又出力用コ
ンデンサＣ１１の端子電圧Ｖ３が次第に上昇するから、
出力用コンデンサＣ１１の充電電流も低減する。

【０００４】又時定数回路のコンデンサＣ１２は、抵抗
Ｒ１１を介して充電され、その端子電圧Ｖ２は次第に上
昇し、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上と
なると、電界効果トランジスタＱ１１のゲートに電圧が
加えられてオンとなる。即ち、電流制限用抵抗Ｒ１３が
短絡され、負荷２２には整流出力電圧がそのまま加えら
れることになる。

【０００５】又電源スイッチ２３をオフとすると、出力
用コンデンサＣ１１の充電電荷は、負荷２２及び抵抗Ｒ
１１，Ｒ１４を介して放電され、又時定数回路のコンデ
ンサＣ１２は抵抗Ｒ１４を介して放電され、このコンデ
ンサＣ１２の端子電圧Ｖ２が所定値以下に低下すると、
電界効果トランジスタＱ１１はオフとなり、初期状態に
戻る。

【０００６】図５は従来例の動作説明図であり、（ａ）
は整流回路２１の入力交流電圧Ｖ１、（ｂ）は出力用コ
ンデンサＣ１１の端子電圧Ｖ３、（ｃ）は入力交流電圧
Ｖ１による交流電流、（ｄ）は時定数回路のコンデンサ
Ｃ１２の端子電圧Ｖ２の一例を示す。

【０００７】時刻ｔ０に電源スイッチ２３をオンとする
と、出力用コンデンサＣ１１と時定数回路のコンデンサ
Ｃ１２との端子電圧は、（ｂ），（ｄ）に示すように次
第に上昇する。この時、電界効果トランジスタＱ１１は
オフであるから、電流制限用抵抗Ｒ１３を介して出力用
コンデンサＣ１１の充電電流が流れる。それにより、入
力交流電流は（ｃ）に示すように抑制され、出力用コン
デンサＣ１１の端子電圧Ｖ３の上昇に従って入力交流電
流は小さくなる。

【０００８】時定数回路のコンデンサＣ１２の端子電圧
Ｖ２が、例えば、時刻ｔ１に於いて閾値Ｖｔｈを超える
と、電界効果トランジスタＱ１１がオンとなるもので、
この閾値Ｖｔｈは、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナ
ー電圧と抵抗Ｒ１２とにより設定することができる。電
界効果トランジスタＱ１１がオンとなると、電流制限用
抵抗Ｒ１３が短絡されるので、出力用コンデンサＣ１１
の端子電圧Ｖ３も僅か上昇する。従って、電流制限用抵
抗Ｒ１３により突入電流を防止し、正常運用状態となる
と、自動的に電流制限用抵抗Ｒ１３が短絡されるから、
その電流制限用抵抗Ｒ１３による電力損失を防止するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】交流電源ＡＣが何ら
かの原因により瞬断が生じる場合がある。例えば、図５
に於いて、時刻ｔ２に入力交流電圧Ｖ１が（ａ）に示す
ように断となると、出力用コンデンサＣ１１の端子電圧
Ｖ３は負荷２２の状態に応じて、又時定数回路のコンデ
ンサＣ１２の端子電圧Ｖ２は放電時定数に従ってそれぞ
れ低下する。入力交流電圧Ｖ１の長時間の断の場合は、
電源スイッチ２３をオフとした場合と同様に、出力用コ
ンデンサＣ１１の端子電圧Ｖ３及び時定数回路のコンデ
ンサＣ１２の端子電圧Ｖ２が低下して、初期状態に戻る
ことになるが、時刻ｔ２から短時間後の時刻ｔ３に入力
交流電圧Ｖ１が回復した場合には、時定数回路のコンデ
ンサＣ１２の端子電圧Ｖ２は閾値Ｖｔｈ以下に低下しな
いから、電界効果トランジスタＱ１１はオン状態を継続
して、電流制限用抵抗Ｒ１３を短絡している。従って、
短時間で入力交流電圧Ｖ１が回復した時は、図５の
（ｃ）に示すように、出力用コンデンサＣ１１に大きな
充電電流が流れ、交流電源ＡＣ側の電圧降下や整流回路
２１の整流素子の損傷等の問題がある。

【００１０】前述のように、交流電源ＡＣの瞬断が生じ
た場合の突入電流を防止するには、時定数回路のコンデ
ンサＣ１２の放電時定数を小さくすることが考えられ
る。即ち、抵抗Ｒ１４の値を小さくすることが考えられ
る。その場合、電界効果トランジスタＱ１１をオンとす
る為の閾値Ｖｔｈ以上のコンデンサＣ１２の端子電圧Ｖ
２を必要とするものであるから、抵抗Ｒ１４の値を小さ
くすると、それに対応して抵抗Ｒ１１の値も小さくする
必要が生じる。従って、抵抗Ｒ１１，Ｒ１４による電力
損失が増加することになる。又コンデンサＣ１２の容量
を小さくすることも考えられる。その場合は、入力交流
電圧Ｖ１の僅かな変動によっても、コンデンサＣ１２の
端子電圧Ｖ２が変動し、瞬断以外の場合でも、電界効果
トランジスタＱ１１がオフとなって、電流制限用抵抗Ｒ
１３が接続され、負荷２２に供給する電圧の変動となる
欠点が生じる。本発明は、簡単な構成により入力交流電
圧の瞬断によっても突入電流が生じないようにすること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の突入電流防止回
路は、図１を参照して説明すると、整流回路１の整流出
力電圧を負荷９と並列に接続された出力用コンデンサ２
に印加し、この出力用コンデンサ２の突入電流を制限す
る電流制限用抵抗３と、この電流制限用抵抗３を短絡す
るトランジスタ等のスイッチング素子４と、抵抗５とコ
ンデンサ６とからなる時定数回路とを備え、この時定数
回路のコンデンサ６の端子電圧が所定値以上となった時
にスイッチング素子４をオンとして、電流制限用抵抗３
を短絡する突入防止回路に於いて、整流回路１の入力交
流電圧の断を検出する断検出部７と、この断検出部７に
よる入力交流電圧の断検出信号によりオンとなって、時
定数回路のコンデンサ６の放電時定数をほぼ零とするト
ランジスタ８とを設けたものである。

【００１２】

【作用】電源スイッチ１０をオンとすると、交流電源Ａ
Ｃからの交流電圧が整流回路１に加えられ、整流出力電
圧は出力用コンデンサ２と負荷９とに加えられる。その
時、断検出部７の出力信号によりトランジスタ８はオフ
となり、又時定数回路のコンデンサ６の端子電圧は未だ
所定値に上昇していないから、スイッチング素子４はオ
フの状態である。従って、電流制限用抵抗３が出力用コ
ンデンサ２と負荷９とに対して直列に接続された状態と
なり、突入電流が制限される。又出力用コンデンサ２の
端子電圧が次第に上昇し、同時に抵抗５を介して充電さ
れるコンデンサ６の端子電圧も上昇して、スイッチング
素子４をターンオンさせる為の所定値を超えると、スイ
ッチング素子４はオン状態となって電流制限用抵抗３を
短絡する。

【００１３】又入力交流電圧が断となると、断検出部７
の断検出信号によりトランジスタ８がオンとなる。従っ
て、時定数回路のコンデンサ６の放電時定数はほぼ零と
なって、充電電荷は放電される。それによって、コンデ
ンサ６の端子電圧は急速に所定値以下に低下し、スイッ
チング素子４はオフとなる。入力交流電圧が回復する
と、スイッチング素子４はオフであるから、電流制限用
抵抗３により突入電流が防止される。

【００１４】

【実施例】図２は本発明の実施例の説明図であり、１１
は整流回路、１２は負荷、１３は電源スイッチ、Ｃ１は
出力用コンデンサ、Ｃ２は時定数回路のコンデンサ、Ｒ
１は時定数回路の抵抗、Ｒ２は抵抗、Ｒ３は電流制限用
抵抗、Ｒ４，Ｒ５はバイアス用の抵抗、Ｑ１はスイッチ
ング素子に相当する電界効果トランジスタ、Ｑ２はトラ
ンジスタ、ＺＤはツェナーダイオード、Ｄ１，Ｄ２，Ｒ
６は断検出部を構成するダイオード及び抵抗、Ｃ３はコ
ンデンサである。

【００１５】この実施例に於いては、従来例の構成に対
して、断検出部を構成するダイオードＤ１，Ｄ２と抵抗
Ｒ６と、トランジスタＱ２と抵抗Ｒ４，Ｒ５とコンデン
サＣ３とが付加された構成に相当する。そして、電源ス
イッチ１３をオンとした時、出力用コンデンサＣ１の端
子電圧Ｖ１と、時定数回路のコンデンサＣ２の端子電圧
Ｖ２と、トランジスタＱ２のベースに接続されたコンデ
ンサＣ３の端子電圧とはそれぞれ零であり、電界効果ト
ランジスタＱ１はオフ状態となっている。従って、入力
交流電圧Ｖ１を整流回路１１で整流した出力は、電流制
限用抵抗Ｒ３を介して、出力用コンデンサＣ１と負荷１
２とに加えられ、出力用コンデンサＣ１の充電電流は電
流制限用抵抗Ｒ３により制限される。即ち、突入電流が
防止される。

【００１６】又入力交流電圧Ｖ１は断検出部を構成する
ダイオードＤ１，Ｄ２により整流され、抵抗Ｒ６を介し
てコンデンサＣ３の充電が行われる。このコンデンサＣ
３の端子電圧が所定値以上となると、トランジスタＱ２
はオフとなる。このトランジスタＱ２がオフとなると、
抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ２の充電が開始され、そ
のコンデンサＣ２の端子電圧Ｖ２がツェナーダイオード
ＺＤのツェナー電圧以上となると、電界効果トランジス
タＱ１のゲートに電圧が印加されるから、電界効果トラ
ンジスタＱ１はオンとなり、電流制限用抵抗Ｒ３が短絡
される。又時定数回路のコンデンサＣ２の常時の放電経
路は、抵抗Ｒ４，Ｒ５であり、この抵抗Ｒ４，Ｒ５はト
ランジスタＱ２のベースバイアス電圧を設定するもの
で、比較的大きく抵抗値とするものである。即ち、コン
デンサＣ２の常時の放電時定数は大きい値となってい
る。

【００１７】入力交流電圧Ｖ１が断となると、断検出部
を構成するダイオードＤ１，Ｄ２による整流出力は零と
なるから、コンデンサＣ３の充電電荷は抵抗Ｒ５を介し
て急速に放電し、その端子電圧が低下するから、トラン
ジスタＱ２はオンとなる。この時点に於いては、出力用
コンデンサＣ１の端子電圧Ｖ３は低下し始めたばかりで
あるから、トランジスタＱ２を動作させることが可能と
なっている。そして、トランジスタＱ２がオンとなる
と、時定数回路のコンデンサＣ２の放電時定数はほぼ零
となり、その端子電圧Ｖ２は急速に低下し、電界効果ト
ランジスタＱ１はオフとなる。

【００１８】従って、入力交流電圧Ｖ１が回復した時に
は、電界効果トランジスタＱ１はオフであるから、電流
制限用抵抗Ｒ３が出力用コンデンサＣ１と負荷１２とに
対して直列に接続された状態となり、突入電流を防止す
ることができる。

【００１９】図３は本発明の実施例の動作説明図であ
り、（ａ）は入力交流電圧Ｖ１、（ｂ）は出力用コンデ
ンサＣ１の端子電圧Ｖ３、（ｃ）は入力交流電圧Ｖ１に
よる入力交流電流、（ｄ）は時定数回路のコンデンサＣ
２の端子電圧Ｖ２のそれぞれ一例を示す。

【００２０】時刻ｔ０に電源スイッチ１３をオンとする
と、整流回路１１の整流出力電圧により出力用コンデン
サＣ１が充電されるから、（ｂ）に示すように次第に端
子電圧Ｖ３が上昇する。又交流入力電流は、電流制限用
抵抗Ｒ３が出力用コンデンサＣ１と負荷１２とに対して
直列に接続された状態となるから制限されたものとな
る。又時定数回路のコンデンサＣ２も抵抗Ｒ１を介して
充電されるから、（ｄ）に示すように、その端子電圧Ｖ
２も次第に上昇する。

【００２１】このコンデンサＣ２の端子電圧Ｖ２が、例
えば、時刻ｔ１に於いて閾値Ｖｔｈを超えると、即ち、
ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧以上となると、
電界効果トランジスタＱ１はオンとなる。それによっ
て、電流制限用抵抗Ｒ３が短絡されるから、出力用コン
デンサＣ１の端子電圧Ｖ３も上昇した後、ほぼ一定の値
となる。

【００２２】例えば、時刻ｔ２に入力交流電圧Ｖ１に瞬
断が生じた場合、前述のように、断検出部を構成するダ
イオードＤ１，Ｄ２による整流出力電圧は零となり、コ
ンデンサＣ３は抵抗Ｒ５を介して放電されて、その端子
電圧は急速に低下し、トランジスタＱ２のベース電流が
抵抗Ｒ５を介して流れることになり、従って、トランジ
スタＱ２はオンとなる。このトランジスタＱ２を介して
時定数回路のコンデンサＣ２の放電が行われ、その時の
放電時定数はほぼ零となるから、コンデンサＣ２の端子
電圧Ｖ２は急速に低下し、閾値Ｖｔｈ以下となる。それ
により、電界効果トランジスタＱ１はオフとなる。

【００２３】時刻ｔ２の次の時刻ｔ３に於いて入力交流
電圧Ｖ１が回復すると、電界効果トランジスタＱ１はオ
フであるから、電流制限用抵抗Ｒ３が出力用コンデンサ
Ｃ１と負荷１２とに対して直列に接続された状態とな
り、突入電流が防止される。そして、出力用コンデンサ
Ｃ１の端子電圧Ｖ１が余り低下していないので、トラン
ジスタＱ２がオフとなると、時定数回路のコンデンサＣ
２の充電が急速に行われて、その端子電圧Ｖ２が閾値Ｖ
ｔｈを超えると、電界効果トランジスタＱ１はオンとな
り、電流制限用抵抗Ｒ３を短絡することになる。

【００２４】本発明は、前述の実施例にのみ限定される
ものではなく、種々付加変更することができるものであ
り、例えば、負荷１２をスイッチングレギュレータとし
た場合、時定数回路のコンデンサＣ２を、スイッチング
レギュレータのメイントランスの補助巻線の誘起電圧を
整流して充電する構成とし、負荷１２としてのスイッチ
ングレギュレータが動作状態となった時に、スイッチン
グ素子としての電界効果トランジスタＱ１をオンとする
こともできる。又トランジスタＱ２はバイポーラトラン
ジスタのみでなく、電界効果トランジスタ等のトランジ
スタを用いることも可能である。又断検出部は、トラン
ジスタＱ２の構成に対応して、ダイオードＤ１，Ｄ２以
外の構成によって実現することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、整流回
路１から出力用コンデンサ２と並列に接続した負荷９に
整流出力電圧を加える構成に於いて、電源スイッチ１０
の投入時には、電流制限用抵抗３を直列となるように接
続して突入電流を防止し、所定時間後には電界効果トラ
ンジスタ等のスイッチング素子４により電流制限用抵抗
３を短絡し、入力交流電圧の瞬断時には、時定数回路の
コンデンサ６の放電時定数をほぼ零とするように、断検
出部７からの断検出信号によりトランジスタ８をオンと
するものであり、それによって、スイッチング素子４が
オフとなるから、入力交流電圧が瞬断しても、その回復
時には電流制限用抵抗３が直列に接続された状態となる
から、電源スイッチ１０の投入時と同様に、突入電流を
防止することができる利点がある。又断検出部７もダイ
オードＤ１，Ｄ２等により実現することができ、従っ
て、簡単な僅かな構成を追加するだけで、突入電流を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例の説明図である。

【図３】本発明の実施例の動作説明図である。

【図４】従来例の説明図である。

【図５】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 整流回路 ２ 出力用コンデンサ ３ 電流制限用抵抗 ４ スイッチング素子 ５ 抵抗 ６ コンデンサ ７ 断検出部 ８ トランジスタ ９ 負荷 １０ 電源スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 整流回路（１）の整流出力電圧を負荷と
   並列に接続された出力用コンデンサ（２）に印加し、該
   出力用コンデンサ（２）の突入電流を制限する電流制限
   用抵抗（３）と、該電流制限用抵抗（３）を短絡するス
   イッチング素子（４）と、抵抗（５）とコンデンサ
   （６）とからなる時定数回路とを備え、該時定数回路の
   前記コンデンサ（６）の端子電圧が所定値以上となった
   時に前記スイッチング素子（４）をオンとして前記電流
   制限用抵抗（３）を短絡する突入電流防止回路に於い
   て、 前記整流回路（１）の入力交流電圧の断を検出する断検
   出部（７）と、 該断検出部（７）による前記入力交流電圧の断検出信号
   によりオンとなって、 前記時定数回路の前記コンデンサ（６）の放電時定数を
   ほぼ零とするトランジスタ（８）とを設けたことを特徴
   とする突入電流防止回路。