JPH0522932A - 突入電流防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入時の突入電流を防止し、且つスイッ
チング素子の短絡障害による直流電源の電圧低下を防止
することを目的とする。 【構成】 メイントランス１１の一次巻線とトランジス
タ１２とに対して直列に接続した温度ヒューズ付抵抗３
により電源投入時の突入電流を防止し、この温度ヒュー
ズ付抵抗３を電源投入後の所定時間後に短絡する第１の
トランジスタ４と、この第１のトランジスタ４を強制的
にオフとする第２のトランジスタ５と、第１のトランジ
スタ４の電圧降下を検出する検出回路とを備え、トラン
ジスタ１２の短絡障害発生により、第２のトランジスタ
５がオンとなって、第１のトランジスタ４をオフとし、
温度ヒューズ付抵抗３を接続した状態として直流電源２
０の電圧低下を防止した後、ヒューズ３Ｂの溶断により
短絡障害のスイッチング電源部を切離す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、スイッチング電源部の突入電流
防止回路に関する。複数のスイッチング電源部を並列に
接続して負荷に安定化直流電圧を供給するスイッチング
電源装置が知られている。このようなスイッチング電源
装置に於いて、各スイッチング電源部をユニット化し
て、並列運転中に於いても挿抜できるように構成し、挿
入した場合には、抵抗によって突入電流を防止し、所定
時間後にその抵抗を短絡する突入電流防止回路が設けら
れている。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例の説明図であり、３１−１
〜３１−ｎはｎ個のスイッチング電源部、３２は突入電
流防止回路、３３は温度ヒューズ付抵抗、３３Ａは抵
抗、３３Ｂはヒューズ、３４は抵抗短絡用のトランジス
タ、３５は抵抗、３６は電源スイッチ、３７はトランジ
スタ制御用のスイッチ、４１はメイントランス、４２は
スイッチング素子としてのトランジスタ、４３は整流平
滑回路、４４はスイッチング制御回路、４５はコンデン
サ、４６は直流電源である。

【０００３】スイッチング電源部３１−１〜３１−ｎ
は、入力端子と出力端子とがそれぞれ並列に接続され、
直流電源４６からの入力電圧Ｖｉｎを、スイッチング制
御により所定の安定化した出力電圧Ｖｏｕｔとして、図
示を省略した負荷に供給するものである。即ち、１個の
スイッチング電源部のスイッチング制御動作が停止して
も、他の健全なスイッチング電源部により負荷に安定化
直流電圧を供給できる冗長構成として、スイッチング電
源装置の信頼性を向上できるものである。又スイッチン
グ電源部３１−１〜３１−ｎをユニット化して、並列運
転中に於いても挿抜できる構成が知られており、その場
合には、電源スイッチ３６を常時オン状態或いは省略す
ることができる。又スイッチ３７は、図示を省略したタ
イマ等により直流電源４６からの入力電圧Ｖｉｎを印加
してから所定時間後にオンとする構成、或いはコネクタ
ピン構成の選定により、入力電圧Ｖｉｎの印加より遅れ
てトランジスタ３４のゲート電圧が印加されるような構
成とすることができる。

【０００４】図４は従来例の動作説明図であり、（ａ）
は直流電源４６から各スイッチング電源部３１−１〜３
１−ｎへの入力電圧Ｖｉｎ、（ｂ）は電源スイッチ３６
のオン，オフ、（ｃ）はスイッチ３７のオン，オフ、
（ｄ）はコンデンサ４５の端子電圧、（ｅ）はトランジ
スタ３４のソース・ドレイン間電圧、（ｆ）はスイッチ
ング制御動作の開始，停止、（ｇ）は出力電圧Ｖｏｕｔ
の一例をそれぞれ示す。

【０００５】時刻ｔ１に電源スイッチ３６を（ｂ）に示
すようにオンとすると、トランジスタ３４はオフである
から、抵抗３３Ａを介してコンデンサ４５の充電電流が
流れ、コンデンサ４５の端子電圧は（ｄ）に示すように
次第に上昇する。又トランジスタ３４のソース・ドレイ
ン間電圧は（ｅ）に示すように一旦大きくなった後、次
第に低下する。

【０００６】所定時間Ｔ１後の時刻ｔ２に、スイッチ３
７を（ｃ）に示すようにオンとすると、トランジスタ３
４はオンとなって、抵抗３３Ａを短絡する。そして、ス
イッチング制御回路４４が起動されてトランジスタ４２
のオン，オフ制御が開始され、メイントランス４１の一
次巻線に流れる直流電源４６からの直流電流が断続さ
れ、メイントランス４１の二次巻線に誘起した電圧は整
流平滑回路４３により整流され、平滑化されて出力電圧
Ｖｏｕｔとなる。この出力電圧Ｖｏｕｔはスイッチング
制御回路４４に加えられ、設定された値となるように、
トランジスタ４２のオン，オフ期間の制御が行われる。

【０００７】時刻ｔ３に例えばトランジスタ４２がオン
継続の故障となった場合、直流電源４６はトランジスタ
３４，４２，メイントランス４１の一次巻線の経路の小
さいインピーダンスにより短絡された状態となり、
（ａ）に示すように、入力電圧Ｖｉｎは急激に低下し、
閾値電圧Ｖｔｈ以下に低下すると、（ｆ）に示すよう
に、スイッチング制御動作は停止する。従って、出力電
圧Ｖｏｕｔは（ｇ）に示すように低下することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】複数のスイッチング
電源部３１−１〜３１−ｎが並列運転中に、スイッチン
グ素子としてのトランジスタ４２が前述のように短絡障
害となると、障害発生スイッチング電源部のインピーダ
ンスがほぼ零となるから、直流電源４６から他の健全な
スイッチング電源部に供給する電圧も、図４の（ａ）の
時刻ｔ３に於けるように低下し、閾値電圧Ｖｔｈ以下と
なると、総てのスイッチング電源部の動作が停止し、シ
ステムダウンの状態となる。又直流電源４６の内部に過
電流検出部を備えている場合は、短絡障害発生のスイッ
チング電源部に過電流が流れるので、直流電源部４６は
電流供給を遮断することになる。この場合も、スイッチ
ング制御動作は停止することになり、複数のスイッチン
グ電源部を設けた冗長構成のスイッチング電源装置の特
徴を発揮することができない欠点があった。本発明は、
短絡障害が他の健全なスイッチング電源部に波及しない
ようにすることを目的とする。

【０００９】

【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、スイッチング電源部
１−１〜１−ｎの入力電源投入時に流れる電流を制限す
る抵抗３Ａと、入力電源投入から所定時間後にスイッチ
１７等によりオンとなって、抵抗３Ａとヒューズ３Ｂと
からなる温度ヒューズ付抵抗３を短絡する第１のトラン
ジスタ４と、この第１のトランジスタ４がオン状態とな
った時の電圧降下が閾値以上の時にオンとなって、この
第１のトランジスタ４をオフとする第２のトランジスタ
５と、第１のトランジスタ４の電圧降下を分圧して第２
のトランジスタ５のベースに加える第１，第２の抵抗
６，７と、この第１の抵抗６に並列に接続した第３の抵
抗８とコンデンサ９との直列回路とを含む検出回路とを
備えたものである。

【００１０】

【作用】電源スイッチ１６をオンとして直流電源２０か
らの入力電圧を印加すると、スイッチ１７はオフで、ト
ランジスタ４，５もオフであるから、コンデンサ１５に
流れる電流は抵抗３Ａを介して流れることになる。従っ
て、コンデンサ１５の充電電流は抵抗３Ａによって制限
される。そして、所定時間後に、スイッチ１７を従来例
と同様にタイマ等によりオンとすると、第１のトランジ
スタ４はオンとなり、抵抗３Ａを短絡するから、第１の
トランジスタ４のソース・ドレイン間電圧はほぼ零とな
り、第２のトランジスタ５はオフを継続する。

【００１１】トランジスタ１２がオン状態を継続する障
害となった場合、直流電源２０から大きな電流が流れ、
第１のトランジスタ４の電圧降下、即ち、ソース・ドレ
イン間電圧が上昇する。このソース・ドレイン間電圧の
上昇により抵抗６，７の接続点の電位も上昇し、第２の
トランジスタ５のベース電流が流れてオンとなる。その
場合、コンデンサ９がスピードアップコンデンサとして
作用し、第１のソース・ドレイン間電圧の急激な上昇に
従って急速に第２のトランジスタ５はオンとなる。

【００１２】この第２のトランジスタ５がオンとなる
と、第１のトランジスタ４のゲート電圧がバイパスされ
るから、第１のトランジスタ４はオフとなる。それによ
って、抵抗３Ａ及びヒューズ３Ｂに電流が流れるから、
直流電源２０からの入力電圧の低下を抑制することがで
きる。即ち、他の健全なスイッチング電源部の動作を継
続させることができる。又抵抗３Ａとヒューズ３Ｂとに
大きな電流が流れ、抵抗３Ａの発熱によりヒューズ３Ｂ
が溶断するから、短絡障害のスイッチング電源部を切離
すことができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例の説明図であり、複数
のスイッチング電源部１−１〜１−ｎの入力端子を並列
に接続して直流電源２０に接続し、出力端子を並列に接
続して負荷（図示せず）に接続して、並列運転を行うス
イッチング電源装置を構成している。各スイッチング電
源部１−１〜１−ｎは、従来例と同様にユニット化する
ことも可能である。その場合には、電源スイッチ１６を
省略することができる。又突入電流防止回路２は、抵抗
３Ａとヒューズ３Ｂとからなる温度ヒューズ付抵抗３
と、第１のトランジスタ４と、第２のトランジスタ５
と、第１，第２，第３の抵抗６，７，８と、コンデンサ
９と、抵抗１０と、電源スイッチ１６をオンとした後に
タイマ等により動作するスイッチ１７とから構成された
場合を示し、第１，第２，第３の抵抗６，７，８とコン
デンサ９とにより検出回路を構成し、第１，第２の抵抗
６，７の接続点を第２のトランジスタ５のベースに接続
し、第１の抵抗６に並列に、第３の抵抗８とコンデンサ
９との直列回路を接続している。又１１はメイントラン
ス、１２はトランジスタ、１３は整流平滑回路、１４は
スイッチング制御回路、１５はコンデンサである。

【００１４】電源スイッチ１６をオンとした場合、或い
はユニット化スイッチング電源部を挿入した場合に、直
流電源２０からのコンデンサ１５に充電電流が流れる。
その時、スイッチ１７はオフであるから、第１，第２の
トランジスタ４，５はオフとなる。従って、抵抗３Ａを
介して電流が流れるから、突入電流を防止することがで
きる。そして、所定時間後に、タイマ等によりスイッチ
１７がオンとなり、第１のトランジスタ４のゲート電圧
が印加されるから、第１のトランジスタ４はオンとな
り、抵抗３Ａは短絡される。

【００１５】図２は本発明の実施例の動作説明図であ
り、（ａ）は直流電源２０から各スイッチング電源部１
−１〜１−ｎへの入力電圧Ｖｉｎ、（ｂ）は電源スイッ
チ１６のオン，オフ、（ｃ）はスイッチ１７のオン，オ
フ、（ｄ）はコンデンサ１５の端子電圧、（ｅ）は第１
のトランジスタ４のソース・ドレイン間電圧、（ｆ）は
スイッチング制御動作の開始，停止、（ｇ）は第２のト
ランジスタ５のベース電流、（ｈ）は第２のトランジス
タ５のコレクタ・エミッタ間電圧、（ｉ）は出力電圧Ｖ
ｏｕｔのそれぞれ一例を示す。

【００１６】時刻ｔ１に電源スイッチ１６をオンとする
と、或いは、ユニット化スイッチング電源部を挿入する
と、スイッチ１７はオフであるから、第１，第２のトラ
ンジスタ４，５はオフであり、従って、抵抗３Ａを介し
てコンデンサ１５の充電電流が（ｅ）に示すように流
れ、コンデンサ１５の端子電圧は（ｄ）に示すように上
昇する。又抵抗３Ａの電圧降下が大きいので、第２のト
ランジスタ５のベース電流が（ｇ）に示すように流れる
が、スイッチ１７がオフであるから、第２のトランジス
タ５はオフのままとなる。

【００１７】電源スイッチ１６をオンしてから、或いは
ユニット化スイッチング電源部を挿入してから、タイマ
等による所定時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２に、（ｃ）に示
すように、スイッチ１７がオンとなる。それによって、
第１のトランジスタ４のゲート電圧が印加されるからオ
ンとなり、抵抗３Ａは短絡される。又その時点では、コ
ンデンサ１５の端子電圧が上昇し、充電電流は減少する
から、第２のトランジスタ５のベース電流は極めて少な
くなり、第２のトランジスタ５はオフ状態を維持する。
そして、（ｆ）に示すように、スイッチング制御回路１
４の動作が開始されて、メイントランス１１の一次巻線
に接続したトランジスタ１２のオン，オフ制御が行わ
れ、メイントランス１１の二次巻線に誘起した電圧は、
整流平滑回路１３により整流されて平滑化され、出力電
圧Ｖｏｕｔが設定値となるように、スイッチング制御回
路１４によりトランジスタ１２のオン，オフ期間が制御
され、負荷（図示せず）に安定化された出力電圧Ｖｏｕ
ｔが供給される。

【００１８】時刻ｔ３にトランジスタ１２がオン状態を
継続する障害となった場合、直流電源２０からの入力電
圧Ｖｉｎは、前述の従来例と同様に低下し始める。その
時、短絡障害のトランジスタ１２に、第１のトランジス
タ４を介して大きな電流が流れるから、第１のトランジ
スタ４のソース・ドレイン間電圧が（ｅ）に示すように
上昇する。このソース・ドレイン間電圧の上昇により、
第１，第２の抵抗６，７の接続点の電位が上昇する。即
ち、ソース・ドレイン間電圧の急変に対して、コンデン
サ９と抵抗８とを介して第２のトランジスタ５のベース
電流が（ｇ）に示すように流れる。それによって、第２
のトランジスタ５は急速にオンとなるから、第１のトラ
ンジスタ４のゲート電圧がバイパスされ、第１のトラン
ジスタ４はオフとなる。

【００１９】第１のトランジスタ４がオフとなると、抵
抗３Ａを介して短絡障害のトランジスタ１２からメイン
トランス１１の一次巻線に電流が流れ、時刻ｔ４にヒュ
ーズ３Ｂが溶断する。或いは抵抗３Ａに大きな電流が流
れることにより温度上昇し、その温度と流れる電流とに
よりヒューズ３Ｂが溶断する。それによって、短絡障害
発生のスイッチング電源部は、直流電源２０から切離さ
れることになる。この場合、短絡障害が発生してから、
直流電源２０からの入力電圧Ｖｉｎが、健全なスイッチ
ング電源部の動作継続の為の閾値電圧Ｖｔｈ以下に低下
する前に、スピードアップ用のコンデンサ９を介してベ
ース電流が供給される第２のトランジスタ５がオンとな
り、それによって、第１のトランジスタ４をオフとし、
抵抗３Ａを直列に挿入した状態として電流を低減できる
ので、短絡障害発生によっても、他の健全なスイッチン
グ電源部のスイッチング制御動作を継続できるから、シ
ステムダウンを回避することができる。

【００２０】本発明は、前述の実施例にのみ限定される
ものではなく、種々変更することができるものであり、
例えば、抵抗３Ａを短絡する為の第１のトランジスタ４
は電界効果トランジスタとして示しているが、バイポー
ラトランジスタ等を用いることも可能である。同様に、
第２のトランジスタ６及びメイントランス１１の一次巻
線に接続したトランジスタ１２は、バイポーラトランジ
スタとして示しているが、電界効果トランジスタを用い
ることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電源投
入時の突入電流を抵抗３Ａにより制限し、所定時間後に
第１のトランジスタ４により抵抗３Ａを短絡して、スイ
ッチング電源部１−１〜１−ｎを通常の運転状態とし、
メイントランス１１の一次巻線に接続したトランジスタ
１２が短絡障害を起こした時に、第１のトランジスタ４
の電圧降下が大きくなるから、これを検出回路で検出
し、第２のトランジスタ５をオンとして、第１のトラン
ジスタ４をオフとし、電源投入時と同様に抵抗３Ａを直
列に接続した状態として、直流電源２０からの入力電圧
Ｖｉｎの低下を防止するものである。それによって、他
の健全なスイッチング電源部は継続してスイッチング制
御動作を行うことができるから、システムダウンを回避
することができ、複数のスイッチング電源部１−１〜１
−ｎを並列運転するスイッチング電源装置の信頼性を向
上できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図である。

【図２】本発明の実施例の動作説明図である。

【図３】従来例の説明図である。

【図４】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１−１〜１−ｎ スイッチング電源部 ２ 突入防止回路 ３ 温度ヒューズ付抵抗 ３Ａ 抵抗 ３Ｂ ヒューズ ４ 第１のトランジスタ ５ 第２のトランジスタ ６ 第１の抵抗 ７ 第２の抵抗 ８ 第３の抵抗 ９ コンデンサ １１ メイントランス １２ トランジスタ １３ 整流平滑回路 １４ スイッチング制御回路 １５ コンデンサ １６ 電源スイッチ １７ スイッチ ２０ 直流電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流出力端子を並列接続して負荷に安定
   化直流電圧を供給する複数のスイッチング電源部（１−
   １〜１−ｎ）のそれぞれに設けた突入電流防止回路
   （２）に於いて、 スイッチング電源部（１−１〜１−ｎ）の入力電源投入
   時に流れる電流を制限する温度ヒューズ付抵抗（３）
   と、 前記入力電源投入から所定時間後にオンとなって前記温
   度ヒューズ付抵抗（３）を短絡する第１のトランジスタ
   （４）と、 オン状態の前記第１のトランジスタ（４）の電圧降下が
   閾値以上の時にオンとなって該第１のトランジスタ
   （４）をオフとする為の第２のトランジスタ（５）と、 前記第１のトランジスタ（４）の電圧降下を分圧して前
   記第２のトランジスタ（５）のベースに加える第１，第
   ２の抵抗（６，７）と、該第１の抵抗（６）に並列に接
   続した第３の抵抗（８）とコンデンサ（９）との直列回
   路とを含む検出回路とを備えたことを特徴とする突入電
   流防止回路。