JPH07107664A - 突入電流防止回路を備えた電源装置 - Google Patents

突入電流防止回路を備えた電源装置

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JPH07107664A
JPH07107664A JP5244361A JP24436193A JPH07107664A JP H07107664 A JPH07107664 A JP H07107664A JP 5244361 A JP5244361 A JP 5244361A JP 24436193 A JP24436193 A JP 24436193A JP H07107664 A JPH07107664 A JP H07107664A
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Takeji Nakamichi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 突入電流防止回路を備えた電源装置に関し,
電源入力電圧の瞬断を確実に検出し突入電流防止回路を
リセットすることを目的とする。 【構成】 第1の整流回路(1) と,第1の整流回路(1)
に並列に接続された第2の整流回路(2) を備え,第1の
整流回路(1) は第1のコンデンサ(12)と第1のコンデン
サ(12)と電源入力部(20)の間に突入電流防止回路(10)を
備え,第1のコンデンサ(12)と上記第2の整流回路(2)
に備えられた第2のコンデンサ(16)の電圧を比較する電
圧比較回路(4) と,電圧比較回路(4) の比較結果に基づ
いて電源入力電圧が低下した場合に電源入力電圧が復帰
した際に突入電流を抑制するように突入電流防止回路(1
0)を制御する制御回路(3) を備えた構成を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,突入電流防止回路を備
えた電源装置に関するものである。電源装置は,停電も
しくは瞬断等の後に入力電圧が復帰した場合に平滑コン
デンサに大電流の突入電流が流れるのを防止するため
に,突入電流防止回路を設けている。
【0002】本発明は,停電,瞬断(電源入力電圧が瞬
間的に低下し,すぐに正常電圧に復帰すること)を確実
に検出し突入電流防止回路をリセットする(電源入力電
圧が復帰した時に平滑コンデンサに流入する突入電流を
抑制できる状態とする)ことのできる電源装置を提供す
る。
【0003】
【従来の技術】図4は従来の突入電流防止回路を備えた
電源装置を示す。図において,100は整流素子であ
る。
【0004】101は突入電流防止回路であって,平滑
電圧VC102が問題ないレベルに達した場合にサイリスタ
110がオンとなって整流電流が電流制限抵抗111を
バイパスするようにし,平滑電圧VC102が低下した場合
に制御回路104によりサイリスタ110がオフとさ
れ,電源入力電圧Vacが正常値に復帰した時に平滑コン
デンサ102に流入する突入電流を制限するものであ
る。
【0005】102は平滑コンデンサである。103は
停電検出回路であって,入力電圧Vacの停電もしくは瞬
断による電圧低下を検出するものである。
【0006】104は制御回路であって,停電検出回路
103による平滑電圧VC102の低下の検出に基づいて突
入電流防止回路101を制御するものである。る。
【0007】105はスイッチングトランジスタであっ
て,整流電圧をスイッチングするものである。106は
トランスであって,スイッチング電流に基づいて発生す
る電圧を電圧変換して負荷107に供給するとともに,
制御回路104に制御電圧を供給するものである。
【0008】107は負荷である。突入電流防止回路1
01において,110はサイリスタであって,平滑電圧
C102が問題ないレベルに達した場合にオンとなり,V
C102が低下した場合にオフとなるものである。
【0009】111は電流制限抵抗であって,突入電流
を抑制するものである。停電検出回路103において,
120はトランジスタ1であって,VC102が正常な場合
にオフとなり,低下した場合にオンとなるものである。
【0010】121はトランジスタ2であって,整流電
圧をスイッチングするものである。図の構成の動作を説
明する。 (1) 電源入力電圧Vacが正常な場合。
【0011】制御回路104において,トランス106
のスイッチング電圧により常にVC1 02に比例した電圧が
発生する。そして制御回路104の制御電圧は整流さ
れ,サイリスタ110のゲートに印加される。A点の整
流電圧は正常であって,電源入力電圧Vacが低下した場
合に比べて高い状態である。そのためB点の電圧も高
く,トランジスタ1(120)はオンである。従って,
C点の電圧は低く,トランジスタ2(121)はオフで
ある。そのため制御回路104において発生した電圧に
より一定の時定数後にサイリスタ110はオンとなり整
流電流はサイリスタ110をバイパスして平滑コンデン
サ102に入力される。
【0012】(2) 電源入力電圧が低下した場合。電源入
力電圧Vacが低下した場合には,A点の電圧が低下し,
B点の電圧も低下する。そのため,トランジスタ1(1
20)はオフとなり,C点の電圧が高くなってトランジ
スタ2(121)はオンとなる。その結果,サイリスタ
110のゲート電圧は低電圧となり,サイリスタ110
はオフとなる。
【0013】その後,停電,瞬断が復帰して電源入力電
圧が高くなった時,平滑コンデンサ102に電源入力側
から突入電流が流れるが,サイリスタ110がオフであ
るため突入電流は電流制限抵抗111を介して平滑コン
デンサ102に流れる。そのため,過大な突入電流が流
れることが防止される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図5により,発明が解
決しようとする課題を説明する。図5は従来の突入電流
防止回路を備えた電源装置の動作説明図である。
【0015】図5において, (a)は平滑コンデンサ10
2の容量が小の場合である。横軸は時間tであり,縦軸
は電圧Vac,VC102(図a−1)および電流i(図a−
2)である。
【0016】電圧−時間の特性図(図a−1)におい
て,実線は電源入力電圧Vacであり,時刻t1 で停電
(瞬断)し,時刻t2 で回復したことを示す。一点鎖線
C102は平滑コンデンサの端子電圧である。Vrは突入
電流防止回路を動作させる基準電圧である検出レベルで
ある。
【0017】時刻t1 で電源入力電圧Vacが低下すると
(図の場合Vac=0)になると,平滑コンデンサが放電
し,平滑コンデンサ102の端子電圧VC102はしだいに
低下する。そして,図示の検出レベルVrに達したこと
を停電検出回路103が検出すると,制御回路104が
動作し,突入電流防止回路101のサイリスタ110を
オフとする。
【0018】その後,時刻t2 で電源入力電圧Vacが復
帰すると電流制限抵抗111を介して平滑コンデンサに
突入電流iが流入する(図a−2参照)。図5 (b)は平
滑コンデンサ102の容量が大の場合である。
【0019】図5 (b)において,Vacは電源入力電圧で
あり,時刻t1 で停電し,時刻t2で復帰したことを示
す。VC102は平滑コンデンサ102の端子電圧である。
iは平滑コンデンサ102に流入する電流である。
【0020】電圧−時間特性(b−1)に示すように,
時刻t1 で停電したことにより,平滑コンデンサ102
が放電し,その端子電圧VC102が低下する。しかし,平
滑コンデンサ102の容量が大きいために平滑コンデン
サ102の端子電圧VC102の低下する割合は小さく,制
御回路104を動作させる検出レベルに達する前に時刻
2 で復電する。そのため,時刻t1 から時刻t2 の間
に制御回路104はサイリスタ110をオフとすること
ができず,時刻t2 で電源入力電圧が復帰した時にサイ
リスタ110を介して平滑コンデンサ102に大きな突
入電流が流れる(図b−2参照)。
【0021】図5 (a)に示すように,平滑コンデンサ1
02の容量が小の場合には,電源入力電圧が停電してか
ら復帰するまでの間に突入電流防止回路101がリセッ
トされ(サイリスタ110がオフとされた状態),突入
電流iは抑制される。しかし,平滑コンデンサ102の
容量が大の場合は時刻t1 から時刻t2 の間に突入電流
防止回路101がリセットされず(サイリスタはオンの
ままの状態),突入電流iは大電流となる。
【0022】本発明は,平滑コンデンサの容量が大きく
なっても,電源入力電圧の停電から復帰するまでの間に
かならず突入電流防止回路101をリセットすることの
できる突入電流防止回路を備える電源装置を提供するこ
とを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の基本構成
を示す。図において,1は第1の整流回路である。
【0024】2は第2の整流回路であって,第1の整流
回路1に並列に接続されたものである。3は制御回路で
あって,突入電流防止回路10を制御するものである。
【0025】4は電圧比較回路であって,第1の整流回
路1の整流電圧と第2の整流回路2の整流電圧を比較
し,両者の電圧差に応じて突入電流防止回路10を制御
するものである。
【0026】5は第1の整流回路1に接続された負荷回
路である。6は第2の整流回路2に接続された負荷回路
である。第1の整流回路1において,10は突入電流防
止回路であって,第1のコンデンサ12に流入する突入
電流を抑制するものである。
【0027】11は整流素子である。12は第1のコン
デンサであって,整流素子11の整流出力を平滑する平
滑コンデンサである。第1のコンデンサ12は第2のコ
ンデンサ16より容量が大きいものである。
【0028】13は突入電流防止回路10の電流制御部
であって,例えば,サイリスタ等のスッチにより構成さ
れる。14は電流制限部であって,整流素子11の整流
出力を平滑する例えば電流制限抵抗である。
【0029】第2の整流回路2において,15は整流素
子である。16は第2のコンデンサであって,整流素子
15の整流出力を平滑する平滑コンデンサである。第2
のコンデンサ16は第1のコンデンサ12より容量が小
さいものである。
【0030】
【作用】図1の本発明の基本構成の動作を説明する(電
流制御部13はスイッチにより構成され,電流制限部1
4は電流制限抵抗で構成されている場合を例として説明
する)。
【0031】(1) 電源入力電圧が正常な場合。電源入力
部20の入力電圧が正常な場合には第1のコンデンサ1
2の端子電圧と第2のコンデンサ16の端子電圧は等し
い。その時,制御回路3は,その電圧を入力して比較す
る電圧比較回路4の比較結果にもとづいて突入電流防止
回路10のスイッチ13は閉じるように制御する。
【0032】そして,第1の整流回路1の整流素子11
で整流された整流電流はスイッチ13を介して負荷回路
5に供給される。また,第2の整流回路2の整流電流は
負荷回路6に供給される。
【0033】(2) 電源入力部20の入力電圧が低下し
た場合。電源入力部20の入力電圧が停電もしくは瞬断
等で低下すると,第1のコンデンサ12が放電しその端
子電圧はしだいに低下する。同様に,第2のコンデンサ
16も放電しその端子電圧は急に低下する。
【0034】電圧比較回路4は第1のコンデンサ12の
端子電圧と第2のコンデンサ16の端子電圧を比較す
る。第1のコンデンサ12の容量は第2のコンデンサ1
6の容量より大きいので第1のコンデンサ12の端子電
圧の低下速度は第2のコンデンサ16の端子電圧の低下
速度よりゆるやかである。そのため,電圧比較回路4に
入力される比較電圧の電圧差は時間変化とともに次第に
大きくなる。その差があらかじめ定めた一定値に達する
と,その比較結果が制御回路3に通知され制御回路3は
突入電流防止回路10のスイッチ13を開とする(リセ
ット状態)。
【0035】(3) 電源入力部20の入力電圧が低下し
た後に正常値に復帰した場合。電源入力部20の電源入
力電圧が停電もしくは瞬断から復帰した時,突入電流防
止回路10のスイッチ13は開の状態である。
【0036】電源入力部20からの電源入力電圧は整流
素子11で整流され,抵抗14を介して第1のコンデン
サ12に流入する。このとき,第1のコンデンサ12は
放電した後なので,電流制限抵抗14がない場合には瞬
間的には無限大に近い大電流となるが,本発明の場合に
は電流制限抵抗14を介して流入されるので電流値が抑
制される。第2のコンデンサ16にも同様の突入電流が
流入するが,第2のコンデンサ16の容量は小さいので
その電流値は小さくても差支えない。
【0037】その後,第1のコンデンサ12と第2のコ
ンデンサ16が充電され,その端子電圧の差が予め定め
た一定値以下になると,制御回路3は電圧比較回路4の
その差の比較結果に基づいて突入電流防止回路10を閉
とする。
【0038】以後,第1の整流回路1,第2の整流回路
2は(1) で説明した通常の動作を行う。図2は,本発明
の基本回路の動作説明図である。
【0039】(a)において,Vacは電源入力電圧であっ
て,時刻t1 で電源入力が停電もしくは瞬断し時刻t2
で復帰したことを示す。横軸は時間である。Vc1は第1
のコンデンサの端子電圧であり,Vc2は第2のコンデン
サの端子電圧である。VdはVc1とVc2の差を表す。
【0040】時刻t1 で停電した後,第1のコンデンサ
12の端子電圧Vc1は図示のように時間経過とともに低
下し,第2のコンデンサの端子電圧Vc2は図示のように
時間経過とともに低下する。第1のコンデンサ12の容
量は第2のコンデンサ16の容量より大きいので,Vc1
の時間変化はVc2の時間変化よりゆるやかである。その
ため両者の電圧差Vdは時間経過とともに大きくなる。
従って,制御回路3が突入電流防止回路10のスイッチ
13を開とするVdを適正に定めれば,時刻t 2 で復電
する前に突入電流防止回路10のスイッチ13を閉と
し,突入電流防止回路10をリセット(突入電流防止動
作状態)とすることができる。
【0041】(b)は通常の動作電圧が正常値より+10
%もしくは−10%変動した場合において,本発明の基
本構成による動作と従来の電源装置の動作を比較したも
のである。通常の動作電圧が正常値より+10%もしく
は−10%変動した場合であり,時刻t1 で停電もしく
は瞬断し,時刻t2 で復電したことを示す。
【0042】図において,Vac,Vc1,Vc2はそれぞれ
電源入力電圧,第1のコンデンサの端子電圧,第2のコ
ンデンサの端子電圧であり,電源入力電圧が正常な場合
より+10%変動した場合である。
【0043】Vac’,Vc1’,Vc2’はそれぞれ電源入
力電圧,第1のコンデンサの端子電圧,第2のコンデン
サの端子電圧であり,電源入力電圧が正常な場合より−
10%変動した場合である。
【0044】Vrは従来の突入電流防止回路を備えた電
源装置の停電検出回路(図4参照)の電圧検出レベルで
ある。VdはVc1とVc2の差,Vd’はVc1’とVc2
の差である。
【0045】図示のように,電源入力電圧が正常値より
10%低いVac’の場合には,平滑コンデンサ102
(図4参照)の端子電圧Vcが突入電流防止回路101
(図4参照)をリセットする検出レベルVrに達するこ
とにより,従来の電源装置でも突入電流防止回路101
はリセットされる。本発明の場合には,第2のコンデン
サ16の容量をVc1’とVc2’の電圧差Vd’により時
刻t2 以前に制御回路3を動作できるような値に設定し
ておけば突入電流防止回路10をリセットすることがで
きる。
【0046】また,図示のように電源入力電圧が正常値
より10%高いVacにおいて,時刻t1 で停電,時刻t
2 で復電した場合には,従来の電源装置では,平滑コン
デンサ102(図4参照)の端子電圧Vcが検出レベル
Vrに達する前に復電する。そのため,従来の電源装置
では復電する前に突入電流防止回路101(図4参照)
をリセットすることができず大電流の突入電流が電源入
力側に流れることとなる。しかし,本発明の場合には,
c1とVc2の差Vdにより,時刻t2 の前に制御回路3
により突入電流防止回路10をリセットすることができ
る。
【0047】
【実施例】図3は本発明の実施例を示す。図において,
図1と共通の番号は共通部分を示す。
【0048】1は第1の整流回路である。2は第2の整
流回路である。3は制御回路である。
【0049】4は電圧比較回路である。5は第1の整流
回路の負荷回路である。6は第2の整流回路の負荷回路
である。
【0050】10は突入電流防止回路である。11は第
1の整流回路1の整流素子である。12は第1のコンデ
ンサC1 であって,第1の整流回路1の平滑コンデンサ
である。
【0051】13’はサイリスタである。15は第2の
整流回路2の整流素子である。16は第2のコンデンサ
2 であって,第2の整流回路2の平滑コンデンサであ
る。
【0052】30はトランスであって,トランジスタT
r2によりオン,オフされる電圧を一次側に入力し,電
圧変換して二次側32,33に出力するものである。3
1はトランス30の一次側である。
【0053】32はトランス30の二次側であって,一
次側31に入力される電圧を電圧変換して制御回路3の
制御電圧とするものである。33はトランス30の二次
側であって,一次側31に入力される電圧を電圧変換し
て負荷回路5に供給するものである。
【0054】Tr2はトランジスタであって,パルス電
圧をベースに入力することにより整流電流をスイッチン
グするものである。電圧比較回路4において,R1 ,R
2 は抵抗であって,直列接続されたダイオードD1 〜D
nの端子電圧を分圧する分圧抵抗である。
【0055】R3 はトランジスタTr1の入力保護抵抗
である。C3 はTr1のベース入力電圧の交流成分をバ
イパスするコンデンサである。D1 ,Dnはダイオード
であって,第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ1
6の電圧差を検出するものである。ダイオードD1 ,D
nは両コンデンサ(12,16)の電圧差が一定値以上
になると両端の電圧差を低電圧にするものである。
【0056】制御回路3において,R4 はサイリスタ1
3’のゲート保護抵抗である。R5 はトランジスタTr
1がオンした際のコレクタ電流を制限する抵抗である。
【0057】C4 は制御回路3の整流回路の整流電圧の
平滑コンデンサである。第2の整流回路2の接続回路に
おいて,Tr3はスイッチングトランジスタであって,
第2の整流回路2の整流された出力電圧をスイッチング
し,トランス40の一次側に41に入力するものであ
る。
【0058】41はトランス40の一次側である。42
はトランス40の二次側である。図の構成の動作を説明
する。
【0059】(1) 電源入力電圧Vacが正常な場合。電源
入力電圧Vacが正常な場合には第1のコンデンサ12の
端子電圧と第2のコンデンサ16の端子電圧はほぼ等し
い。この時ダイオードD1 とDnの両端の電圧差は0の
ため,トランジスタTr1のベース電圧は0であり,ト
ランジスタTr1はオフである。
【0060】電源入力電圧の整流電圧はトランジスタT
r2によりスイッチングされ,スイッチング電圧がトラ
ンス30の一次側に入力され,電圧変換されて二次側3
2に出力される。そして,その二次電圧は整流素子35
で整流されて,平滑コンデンC4 で平滑される。この時
トランジスタTr1はオフであるので,その整流電圧は
サイリスタ13’のゲートに印加され,サイリスタ1
3’はオンとなる。
【0061】そのため,電源入力電圧Vacが正常な場合
には第1の整流回路1の整流電流はサイリスタ13’を
介して後段に伝えられ,電流制限抵抗14はバイパスさ
れる。
【0062】(2) 電源入力電圧Vacが低下した場合。電
源入力電圧Vacが低下すると,第1のコンデンサ12,
第2のコンデンサ16が抵抗R1 ,R2 を介して放電す
る。前者(12)の容量は後者(16)の容量より大き
いので,第1のコンデンサ12の側の電位が第2のコン
デンサ16の側の電位より高い状態で電位差は次第に大
きくなる。そして,ダイオードD1 〜Dnの直列接続の
両端の電圧が一定値を越えるとダイオードD1 ,Dnに
電流が流れその両端の電圧は低電圧に維持される。その
低電圧は抵抗R1 ,R2 で分圧されてトランジスタTr
1のベースに入力される。その結果,トランジスタTr
1がオンとなり,図のE点(抵抗R4 と抵抗R5 の接続
点)の電位は0となり,サイリスタ13’のゲート電圧
は0となる。そのため,サイリスタ13’はオフとなる
(突入電流防止回路10がリセットされる)。
【0063】(3) 電源入力電圧Vacが復帰した場合。
電源入力電圧Vacが停電もしくは瞬断から復帰した時,
突入電流防止回路10のサイリスタ13’はオフであ
る。
【0064】電源入力電圧Vacは整流素子11で整流さ
れ,電流制限抵抗14を介して第1のコンデンサ12に
流入する。従って,この突入電流は電流制限抵抗14を
介して流入されるので電流値が抑制される。第2のコン
デンサ16にも同様の突入電流が流入するが,第2のコ
ンデンサ16の容量は小さいので差支えない。
【0065】第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ
16が充電されると,ダイオードD 1 〜Dnの両端の端
子電圧は0となり,トランジスタTr1は再びオフとな
る。その結果,サイリスタ13’のゲートには制御回路
3の出力が印加され,サイリスタ13’はオンとなる。
従って,通常の電源入力電圧Vacの整流電圧は電流制限
抵抗14を介することなくサイリスタ13’を介して後
段に供給される。
【0066】第2の整流回路2の整流電圧も,トランジ
スタTr3でスイッチングされ,トランス40の一次側
41に入力される。そして,トランス40で電圧変換さ
れて二次側42に出力され負荷回路6に供給される。
【0067】なお,上記説明では電圧比較回路4はダイ
オードD1 ,Dnと抵抗R1 ,R2等で構成するように
したが,演算増幅器等を利用した電圧比較回路により構
成することもできる。その他,第1のコンデンサ12と
第2のコンデンサ16の電圧差を検出できるものであれ
ばどのようなものでも良い。
【0068】
【発明の効果】本発明によれば,平滑コンデンサの容量
が大きくても,電源入力電圧の瞬断を確実に検出し突入
電流防止回路をリセットすることができる。
【0069】そのため,信頼性の高い突入電流防止回路
を備えた電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す図である。
【図2】本発明の基本構成の動作説明図である。
【図3】本発明の実施例を示す図である。
【図4】従来の突入電流防止回路を備えた電源装置を示
す。
【図5】従来の突入電流防止回路を備えた電源装置の動
作説明図である。
【符号の説明】
1:第1の整流回路 2:第2の整流回路 3:制御回路 4:電圧比較回路 5:負荷回路 6:負荷回路 10:突入電流防止回路 11:整流素子 13:スイッチ 14:電流制限抵抗 15:整流素子 16:第2のコンデンサ 20:電源入力部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 停電による入力電圧の低下を検出し復電
    した時に,平滑コンデンサに流入する突入電流を制限す
    る回路を備えた電源装置において, 第1の整流回路(1) と,第1の整流回路(1) に並列に接
    続された第2の整流回路(2) を備え, 第1の整流回路(1) は第1のコンデンサ(12)と該第1の
    コンデンサ(12)と電源入力部(20)の間に突入電流防止回
    路(10)を備え, 該第1のコンデンサ(12)と上記第2の整流回路(2) に備
    えられた第2のコンデンサ(16)の電圧を比較する電圧比
    較回路(4) と, 該電圧比較回路(4) の比較結果に基づいて電源入力電圧
    が低下して復帰した際の突入電流を抑制するように突入
    電流防止回路(10)を制御する制御回路(3) を備えたこと
    を特徴とする突入電流防止回路を備えた電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において,電圧比較回路(4) は
    上記第1のコンデンサ(12)と上記第2のコンデンサ(16)
    の間に接続されたダイオードとダイオードの両端の電圧
    に基づいてオンもしくはオフとなるトランジスタよりな
    る回路を備え, 上記制御回路(3) は該トランジスタのオンもしくはオフ
    に基づいて突入電流防止回路(10)を制御することを特徴
    とする突入電流防止回路を備えた電源装置。
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