JPH065391U - 突入電流抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱応答スイッチを用いた突入電流抑制回路にお
いて、熱応答スイッチのリセットを速やかに行えるよう
な回路構成を提供する。 【構成】電源切断時にオンされる補助スイッチＳＷ３を
介して平滑コンデンサＣに蓄積された残留電荷を発熱体
Ｒ４に放電させ、この発熱体Ｒ４の発熱を利用して、熱
応答スイッチＳＷ１を強制的にオフさせる。 【効果】電源を再投入したときに、熱応答スイッチＳＷ
１と並列的に接続された限流素子Ｒ１により確実に突入
電流を抑制できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、交流電源を直流電圧に変換する整流平滑回路において、電源投入時 に生じる突入電流を抑制する回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

商用交流電源を直流電源に変換するために整流平滑回路が広く使用されている 。整流平滑回路は、交流電源を整流するための整流器と、整流器の出力を平滑す るためのコンデンサとから構成されている。平滑度を上げるためには、コンデン サの容量を大きくする必要がある。このため、電源投入時には、交流電源から整 流器を介してコンデンサに非常に大きな電流が流れることになる。この電流は突 入電流と呼ばれるものであり、電磁ノイズの発生原因となったり、電源ラインの 瞬時電圧低下の原因にもなり、ＯＡ機器の普及に伴い、その抑制対策が必要不可 欠とされている。

【０００３】 このような突入電流を抑制するには、突入電流の原因となるコンデンサと直列 に電流制限素子（例えば抵抗）を接続すれば良い。ところが、電流制限素子を接 続したままでは、平滑用のコンデンサの充電が終了した後も、電流制限素子が残 った状態となり、その消費電力が回路効率の低下を招くと共に、余分な発熱を生 じさせることになる。そこで、平滑用のコンデンサの充電が終了した後に、電流 制限素子に電流が流れないようにするために、図１１〜図１５に示すような突入 電流抑制回路が提案されている。

【０００４】 図１１の回路では、交流電源１と全波整流回路２の交流入力端子の間に抵抗Ｒ １と電磁スイッチＳの並列回路を挿入してある。全波整流回路２の直流出力端子 には平滑用のコンデンサＣが接続されている。電源投入時には、電磁スイッチＳ の接点は開放されている。したがって、交流電源１を投入した後、平滑用のコン デンサＣは抵抗Ｒ１を通じて充電され、突入電流は抑制される。また、コンデン サＣの充電が終了すると、その電圧上昇に連動して電磁スイッチＳの接点が閉成 するように構成されている。したがって、前記コンデンサＣの充電が終了した後 は、電流制限素子としての抵抗Ｒ１には、電流は流れない。これにより、突入電 流を抑制し、且つコンデンサＣの充電が終了した後の電力損失も抑制できる。

【０００５】 図１２の回路では、電磁スイッチＳの代わりにサイリスタＱを使用している。 コンデンサＣの充電が終了した後に、サイリスタＱにゲート電流を流して、サイ リスタＱをオンさせれば、図１１の回路と同様の効果が得られる。

【０００６】 ところが、図１１や図１２の回路では、電磁スイッチＳのコイルを励磁するた めに、あるいは、サイリスタＱのゲート電流を流すために、それぞれ複雑な制御 回路が必要となり、しかも、コンデンサＣの充電が終了した後は、電磁スイッチ ＳやサイリスタＱを常にオンさせておくために、励磁電流やゲート電流がそれぞ れ必要となり、消費電力も多くなる。

【０００７】 そこで、これらの問題を解決するために、電磁スイッチやサイリスタの代わり に、バイメタルスイッチなどのような熱応答スイッチを用いる方式が考えられる 。熱応答スイッチの一例としてバイメタルを用いたスイッチがある。バイメタル スイッチとは、熱を与えると曲がるというバイメタルの特性を用いたものであり 、熱膨張率の異なる２種の金属を接合したバイメタルを少なくともスイッチの一 端に接続したものであり、熱を加えるとバイメタルの変形によりスイッチが作動 し、冷めると元の状態に戻る。このバイメタルスイッチの一例として周知のグロ ースタータが挙げられる。

【０００８】 図１３の回路は、熱を与えるとオンする熱応答スイッチＳＷ１を用いて、図１ １と同様な突入電流抑制効果を達成させるものである。まず、交流電源１を投入 した後、抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣが充電されるので、突入電流は抑制され る。また、抵抗Ｒ２と熱応答スイッチＳＷ１を近接配置し、前記コンデンサＣの 充電が終了するまでは、熱応答スイッチＳＷ１がオンしないような発熱量となる 抵抗Ｒ２を交流電源１に接続する。コンデンサＣの充電が終了した後に抵抗Ｒ２ の発熱が熱応答スイッチＳＷ１をオンさせ得るような発熱量にまでに達すると、 熱応答スイッチＳＷ１がオンし、電流制限素子Ｒ１には電流が流れなくなる。そ して、交流電源１が接続されている間は、抵抗Ｒ２に常に電流が流れ、抵抗Ｒ２ は常に発熱しているので、熱応答スイッチＳＷ１はオンしたままとなる。熱応答 スイッチＳＷ１のオンを保持するために要する抵抗Ｒ２の損失は極めて少なくて 済むので、図１１や図１２の回路と同様の効果を省電力で達成できる。

【０００９】 図１４の回路も図１３の回路と同様に、熱応答スイッチを用いた回路である。 ここで、熱応答スイッチＳＷ１は、図１３の回路と同様に熱を与えるとオンする 。一方、熱応答スイッチＳＷ２は、これとは反対に、熱を与えるとオフするもの である。交流電源１が投入されると、抵抗Ｒ１により突入電流が抑制され、コン デンサＣの充電が終了すると、抵抗Ｒ２の発熱により熱応答スイッチＳＷ１はオ ンし、熱応答スイッチＳＷ２はオフする。また、熱応答スイッチＳＷ１がオンし た後は、抵抗Ｒ３の発熱により、熱応答スイッチＳＷ１のオン及び熱応答スイッ チＳＷ２のオフを維持させるものである。

【００１０】 図１５の回路では、熱応答スイッチＳＷ１は熱を与えるとオンするものであり 、交流電源１の投入後、抵抗Ｒ１とＲ２で突入電流が抑制され、コンデンサＣの 充電が終了すると、抵抗Ｒ２の発熱で熱応答スイッチＳＷ１がオンされる。熱応 答スイッチＳＷ１がオンした後は、抵抗Ｒ２の発熱が無くなるが、代わりに負特 性サーミスタＮＴＣの発熱により熱応答スイッチＳＷ１のオン状態を維持させる 。また、負特性サーミスタＮＴＣの自己発熱により、負特性サーミスタＮＴＣの 抵抗値を小さくし、定常時の消費電力を減らそうとするものである。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

図１３〜図１５の回路のように、熱応答スイッチを用いれば、複雑な制御回路 を要することなく、電力損失の比較的少ない、安価な構成で突入電流を抑制する ことができる。ところが、これらの方式では自然冷却で熱応答スイッチをリセッ トしているために、電源切断後に短い時間間隔で電源を再投入すると、熱応答ス イッチがリセットされていない場合があり、突入電流を流してしまう恐れがあっ た。

【００１２】 本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは 、熱応答スイッチを用いた突入電流抑制回路において、熱応答スイッチのリセッ トを速やかに行えるような回路構成を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、交流電 源１を整流するための整流回路２と、整流回路２の出力を平滑する平滑コンデン サＣと、電源投入時に交流電源１から平滑コンデンサＣに流れる突入電流を抑制 するための限流素子Ｒ１と、前記限流素子Ｒ１と並列的に接続されて平滑コンデ ンサＣの充電後に所定の熱時定数で閉路される熱応答スイッチＳＷ１とを備える 突入電流抑制回路において、電源切断時にオンされる補助スイッチＳＷ３と、前 記平滑コンデンサＣの電荷を補助スイッチＳＷ３を介して放電されて発熱する発 熱体Ｒ４とを備え、前記熱応答スイッチＳＷ１は前記発熱体Ｒ４の発熱により強 制的にオフされるように構成されていることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】

本考案にあっては、電源切断時にオンされる補助スイッチＳＷ３を介して平滑 コンデンサＣに蓄積された残留電荷を発熱体Ｒ４に放電させ、この発熱体Ｒ４の 発熱を利用して、熱応答スイッチＳＷ１を強制的にオフさせるようにしたから、 次に電源を投入したときには、熱応答スイッチＳＷ１と並列に接続された限流素 子Ｒ１が確実に突入電流を抑制するものである。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の回路図である。まず、交流電源１を投入した後、抵 抗Ｒ１を通じてコンデンサＣが充電されるので、突入電流は抑制される。また、 抵抗Ｒ２と熱応答スイッチＳＷ１を近接配置し、前記コンデンサＣの充電が終了 するまでは、熱応答スイッチＳＷ１がオンしないような発熱量となる抵抗Ｒ２を 交流電源１に接続してある。コンデンサＣの充電が終了した後に抵抗Ｒ２の発熱 が熱応答スイッチＳＷ１をオンさせ得るような発熱量にまでに達すると、熱応答 スイッチＳＷ１がオンし、電流制限素子Ｒ１には電流が流れなくなる。そして、 交流電源１が接続されている間は、抵抗Ｒ２に常に電流が流れ、抵抗Ｒ２は常に 発熱しているので、熱応答スイッチＳＷ１はオンしたままとなる。

【００１６】 また、補助スイッチＳＷ３は、交流電源１がオフされると、オンするものであ る。補助スイッチＳＷ３がオンすると、コンデンサＣに蓄えられていた電荷が、 抵抗Ｒ４を介して放電される。その際、抵抗Ｒ４の発熱により、熱応答スイッチ ＳＷ１がオフするように作用し、熱応答スイッチＳＷ１を開路させ、次の電源再 投入時に備えて、突入電流を必ず抑制することができる。

【００１７】 ここで、図１の回路に用いる熱応答スイッチＳＷ１は一方の抵抗Ｒ２を熱する とオンし、他方の抵抗Ｒ４を熱するとオフするように構成されている。例えば、 その一例として図２に示すようなバイメタルスイッチがある。図中、Ｈ１は主ヒ ータ、Ｈ２は補助ヒータ、Ｂ１は主バイメタル、Ｂ２は補助バイメタル、３はベ ース、４は接点、５は外部端子である。このスイッチで、あらかじめ接点が開い た状態にしておいて、交流電源１を受電すると、図１の抵抗Ｒ２に相当する主ヒ ータＨ１が通電され、発熱すると主バイメタルＢ１が曲がることにより、接点が 閉じる。その後、交流電源１がオフされて、主ヒータＨ１の通電が切れると自然 冷却により接点が開くのであるが、接点が開くまでに時間がかかる。そこで、主 ヒータＨ１の通電を切った瞬間から図１の抵抗Ｒ４に相当する補助ヒータＨ２を 通電し、その発熱により補助バイメタルＢ２が反対方向に曲がることにより、接 点を引き離し、強制的にリセットさせるものである。

【００１８】 本実施例の特徴は、電源切断後にコンデンサＣの残留電荷を用いて、その電荷 の放電を利用して、熱応答スイッチＳＷ１を使った突入電流抑制回路のリセット を強制的に行うことである。但し、この熱応答スイッチＳＷ１は一例であり、温 度係数を持った抵抗体等を用いても良く、この実施例に限定されるものではない 。また、電源スイッチがオフするとオンする補助スイッチＳＷ３の具体例として は、電源スイッチと機械的、機構的に連動するスイッチのほか、後述の図３又は 図４に示すような回路でも実現できる。これらの回路も一例であり、電源スイッ チがオフした時にオンするスイッチであれば機構、素子等は問わず、任意の構成 を採用できる。

【００１９】 図３は本考案の第２実施例の回路図である。熱応答スイッチＳＷ１については 、図１の実施例と同様なので重複する説明は省略する。交流電源１が投入されて いる間は、ダイオードＤ１、Ｄ２と抵抗Ｒ５を通じてコンデンサＣ５に電荷が蓄 えられ、コンデンサＣ５の両端に電圧が発生する。この電圧によってトランジス タＱ１がオンし、トランジスタＱ２のベース電位がグランドと同じレベルとなる ので、トランジスタＱ２はオフした状態となる。よって、抵抗Ｒ４には電流が流 れない。また、交流電源１が切断されると、コンデンサＣ５の電圧がなくなるの で、トランジスタＱ１は直ちにオフされる。トランジスタＱ１がオフされると、 電解コンデンサＣの残留電荷が抵抗Ｒ６を通じてトランジスタＱ２のベース電流 として流れ、トランジスタＱ２をオンさせる。トランジスタＱ２がオンすると、 コンデンサＣの残留電荷が抵抗Ｒ４を通じてトランジスタＱ２へと流れる。この 抵抗Ｒ４が熱応答スイッチＳＷ１を強制的にオフさせるためのヒータとなる。よ って、交流電源１の切断後、直ちにオンするスイッチを電子回路により実現でき る。

【００２０】 図４は本考案の第３実施例の回路図である。本実施例は図３の破線で囲まれた スイッチ回路６を図４の破線で囲まれたスイッチ回路７に置き換えたものである 。交流電源１を投入している間は、ツェナーダイオードＺＤがオンし、抵抗Ｒ９ の両端に電圧が発生し、トランジスタＱ１がオンする。その他の動作は図３の実 施例と同様であり、トランジスタＱ１がオンしていることによりトランジスタＱ ２をオフ状態とし、抵抗Ｒ４に電流は流れない。また、交流電源１を切断すると 、電解コンデンサＣの残留電荷が出力側の回路により若干放電されて、コンデン サＣの両端電圧が少し下がることにより、ツェナーダイオードＺＤはオフし、ト ランジスタＱ１はオフしてしまい、トランジスタＱ２がオンする。よって、図３ の実施例と同様に、交流電源１の切断後、直ちにオンするスイッチを電子回路に より達成できる。

【００２１】 以上の各実施例は、図１３の回路に熱応答スイッチの復帰対策を施したもので あるが、以下に説明するように、図１４又は図１５の回路に同様の対策を施して も構わない。

【００２２】 図５は図１４の回路に熱応答スイッチの復帰対策を施したものであり、熱応答 スイッチＳＷ１、ＳＷ２として図２に示したようなスイッチを用いると共に、補 助スイッチＳＷ３として電源切断時にオンされるスイッチを用いている。回路動 作は、交流電源１の投入時から安定時にかけては、図１４の回路の説明で述べた 通りである。また、交流電源１の切断後は、スイッチＳＷ３がオンし、電解コン デンサＣの残留電荷が抵抗Ｒ４を通じて放電され、この抵抗Ｒ４で発生した熱を 利用して、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２をオンする。これにより、 電源再投入時に備えるものである。

【００２３】 図６は図１５の回路に熱応答スイッチの復帰対策を施したものであり、熱応答 スイッチＳＷ１として図２に示したようなスイッチを用いると共に、補助スイッ チＳＷ３として電源切断時にオンされるスイッチを用いている。回路動作は、交 流電源１の投入時から安定時にかけては、図１５の回路の説明で述べた通りであ る。また、交流電源１の切断後は、補助スイッチＳＷ３がオンし、電解コンデン サＣの残留電荷が抵抗Ｒ４を通じて放電され、この抵抗Ｒ４で発生した熱を利用 して、スイッチＳＷ１を強制的にオフする。これにより、電源再投入時に備える ものである。

【００２４】 また、突入電流の限流素子とこれに並列接続された熱応答スイッチは、交流電 源１と平滑コンデンサＣを介するループ内であれば何処に接続されていてもよく 、例えば、図７のように、整流回路２と平滑コンデンサＣの間であっても構わな い。この回路は図１の回路において、突入電流の限流素子Ｒ１と熱応答スイッチ ＳＷ１の並列回路を整流回路２の交流入力側から直流出力側に移し替えたもので あり、回路動作は図１の回路と同じである。

【００２５】 さらに、図８に示す倍電圧整流回路８、図９に示す部分平滑回路９、図１０に 示すチョッパー回路１０などのように、平滑用コンデンサを含む回路で、電源投 入時に突入電流を生じる回路であれば、本考案を適用することができる。突入電 流の限流素子Ｒ１とそれに並列接続された熱応答スイッチＳＷ１、これをオン方 向に加熱する抵抗Ｒ２とオフ方向に加熱する抵抗Ｒ４、並びに電源切断時にオン される補助スイッチＳＷ３については、図１の実施例で用いているものと同様で ある。

【００２６】

【考案の効果】

本考案では、突入電流抑制用の限流素子と並列に接続された熱応答スイッチを 電源投入後、所定の熱時定数で閉路させているので、複雑な制御回路を必要とせ ず、損失の少ない突入電流抑制回路を比較的簡単に構成できるという利点があり 、また、電源切断後に平滑コンデンサの残留電荷を用いて熱応答スイッチを強制 的に開路させているので、電源切断後の復帰時間を短縮でき、電源再投入時にお いても確実に突入電流を抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の回路図である。

【図２】本考案の第１実施例に用いる熱応答スイッチの
分解斜視図である。

【図３】本考案の第２実施例の回路図である。

【図４】本考案の第３実施例の回路図である。

【図５】本考案の第４実施例の回路図である。

【図６】本考案の第５実施例の回路図である。

【図７】本考案の第６実施例の回路図である。

【図８】本考案の第７実施例の回路図である。

【図９】本考案の第８実施例の回路図である。

【図１０】本考案の第９実施例の回路図である。

【図１１】第１の従来例の回路図である。

【図１２】第２の従来例の回路図である。

【図１３】第３の従来例の回路図である。

【図１４】第４の従来例の回路図である。

【図１５】第５の従来例の回路図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流回路 Ｃ 平滑コンデンサ Ｒ１ 抵抗（限流素子） Ｒ４ 抵抗（発熱体） ＳＷ１ 熱応答スイッチ ＳＷ３ 補助スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を整流するための整流回路
   と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、電源
   投入時に交流電源から平滑コンデンサに流れる突入電流
   を抑制するための限流素子と、前記限流素子と並列的に
   接続されて平滑コンデンサの充電後に所定の熱時定数で
   閉路される熱応答スイッチとを備える突入電流抑制回路
   において、電源切断時にオンされる補助スイッチと、前
   記平滑コンデンサの電荷を補助スイッチを介して放電さ
   れて発熱する発熱体とを備え、前記熱応答スイッチは前
   記発熱体の発熱により強制的にオフされるように構成さ
   れていることを特徴とする突入電流抑制回路。