JPH08289546A - コンデンサ充電電流の抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力交流電源の状況には無関係に、充電電流
抑制のために挿入する部品の特性のみによって動作点が
決まるコンデンサ充電電流の抑制装置を提供する。 【構成】 ダイオード整流回路と平滑コンデンサとの間
に接続された限流用の抵抗器と、該抵抗器に並列に接続
されているトランジスタと、該トランジスタにベース電
流を供給するベース駆動回路とを有し、ベース駆動回路
は、トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が所定の
電圧値以下のときには、当該トランジスタの能動領域に
おけるコレクタ電流値が当該直流回路の定格電流に比べ
て大きい第１の所定値をとり、前記コレクタ・エミッタ
間電圧が当該所定の電圧値を越えたときには、当該トラ
ンジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が第１の所
定値に比べて小さい第２の所定値をとるように前記ベー
ス電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧形インバータやチ
ョッパ、あるいは大容量放送機器、ＯＡ機器のような平
滑コンデンサを備えた整流装置に用いられるコンデンサ
充電電流の抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はコンデンサ充電電流の抑制装置の
従来例のブロック図である。整流回路２と平滑コンデン
サ３との間に抵抗器５を挿入して、電源投入時にコンデ
ンサに流れ込む突入電流を抑制し、過電流によるダイオ
ードの破損や電源の攪乱を防止する。定常時の電力損失
をなくすため、平滑コンデンサ３の充電終了後に抵抗器
５を短絡する。短絡には、図示したように電磁接触器１
５を用いるものの他に、サイリスタを用いるものもあ
る。図８の従来の電流抑制装置において、電磁接触器１
５は、平滑コンデンサ３の充電電圧がその定常値より適
当に低く設定された所定値以上になると閉路される。電
磁接触器１５が閉路すると、平滑コンデンサ３の充電電
圧は整流回路２の出力電圧に一致するように強制的に急
増する。従って、整流回路２の交流電源投入時に整流回
路２の出力電圧がほぼ定常値に達して電磁接触器１５が
閉路した直後においても、また交流電源の短時間停電後
の復電時においても、整流回路２の出力電圧が前記平滑
コンデンサの電圧以上である場合には、閉路状態にある
電磁接触器の低い抵抗を介して平滑コンデンサ３に印加
される電圧が急増することになり過大な充電電流が過渡
的に生ずることは避けられなかった。

【０００３】この問題を解決するための整流回路用電源
投入回路が特開平５ー３０７４６号公報に記載されてい
る。以下、この回路を公報記載の回路と記す。この公報
記載の回路は、交流入力電圧を整流する整流器と該整流
器の出力整流電圧を平滑する平滑コンデンサとから成る
整流回路の交流入力通電経路上に直列に挿入され前記コ
ンデンサへの充電突入電流を抑制する限流抵抗と、該限
流抵抗に並列に接続されその閉路指令信号に従って作動
して該限流抵抗を短絡する電磁接触器とから成り、基本
的な考え方は図８の回路と同様である。しかし、この公
報記載の回路が図８の回路と異なる点は、交流入力電圧
がその所定電圧以上にある場合に出力を発生する電源電
圧確認回路と、整流回路の出力電圧Ｖcがその所定電圧
Ｖcs以上にある場合に出力を発生する充電電圧確認回路
と、前記両電圧確認回路の出力が共に発生された状態が
成立した時点から所定の時間ΔＴが経過した後にその出
力を発生するリレー制御回路とを備え、該リレー制御回
路の出力信号を閉路指令信号として電磁接触器の閉路を
制御する点である。

【０００４】従って、前記交流入力の短時間停電後の復
電時に両電圧Ｖc とＶcsとがＶc ＞Ｖcsの関係にあって
も該復電時点から前記時間ΔＴの間は前記限流抵抗は短
絡されず、該時間ΔＴを電源再印加に伴う過渡状態が略
終了するまでの時間としておけば、復電時点から時間Δ
Ｔ経過後に行われる限流抵抗の短絡によって生じる充電
突入電流の値を該ΔＴが零の場合に比べて大幅に低減す
ることができる。また、電源投入時の平滑コンデンサの
充電途上において前記の電圧Ｖc がＶcs以上となった時
点より時間ΔＴ経過後に限流抵抗の短絡を行えば、時間
ΔＴ内における電圧Ｖc の増大によって、電圧差Ｖcs−
Ｖc は時間ΔＴが零の場合に比べて小さくなり、従って
限流抵抗の短絡時における充電突入電流の値もまた小さ
くすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電気機器は、
ある一定の許容値内であれば、電源電圧が変動しても正
常に動作しなければならない。したがって、この電源電
圧の変動範囲内では抵抗器の短絡回路が開いてはならな
い。そのため、図８の装置では、電源電圧が一時的に低
下した後、急に復帰した場合に、大きな充電電流が流れ
込むので、この電流値に応じたダイオードを選定する必
要があるという問題がある。公報記載の回路は、この問
題を解決するための手段を提供するけれど、この回路
は、入力交流電圧と整流回路の出力電圧を検出したり、
遅延回路を必要とするので回路が複雑になるばかりでな
く、遅延回路の時定数は所定電圧Ｖcsの設定の仕方や入
力交流電圧の変動の仕方にも依存するので、その設定は
必ずしも簡単ではないという問題がある。また、電磁接
触器を用いる場合には、可動部があるために信頼性が低
下するとともに、小形化、軽量化を阻害するという問題
がある。

【０００６】本発明の目的は、入力交流電源の状況には
無関係に、充電電流抑制のために挿入する部品の特性の
みによって動作点が決まり、電源電圧急変の場合でも、
電源投入時と同様の充電電流抑制効果を得ることができ
るコンデンサ充電電流の抑制装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の第１のコンデンサ充電電流の抑制装置
は、交流・直流変換回路のダイオード整流回路と平滑コ
ンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ充電電流の
抑制装置であって、ダイオード整流回路と平滑コンデン
サとの間に接続された抵抗器と、該抵抗器に並列に接続
され、一定のベース電流で駆動されるバイポーラトラン
ジスタを有し、前記一定のベース電流は、当該バイポー
ラトランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が、
前記直流回路の定格電流に比べて大きい所定値をとるよ
うに定められている。本発明の第２のコンデンサ充電電
流の抑制装置は、交流・直流変換回路のダイオード整流
回路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデン
サ充電電流の抑制装置であって、ダイオード整流回路と
平滑コンデンサとの間に接続された第１の抵抗器と、該
抵抗器に並列に接続されている第１のバイポーラトラン
ジスタと、第１のバイポーラトランジスタにベース電流
を供給するベース駆動回路とを有し、ベース駆動回路
は、第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間電圧が所定の電圧値以下のときには、当該バイポー
ラトランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が前
記直流回路の定格電流に比べて大きい第１の所定値をと
り、第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間電圧が当該所定の電圧値を越えたときには、当該バ
イポーラトランジスタの能動領域におけるコレクタ電流
値が第１の所定値に比べて小さい第２の所定値をとるよ
うに前記ベース電流を生成する。

【０００８】ベース駆動回路はベース駆動電源と、ベー
ス駆動電源と第１のバイポーラトランジスタのベースと
の間に接続され、当該バイポーラトランジスタの能動領
域におけるコレクタ電流値が第１の所定値をとるように
第１のバイポーラトランジスタへベース電流を供給する
第１のベース回路と、コレクタが第１のバイポーラトラ
ンジスタのベースに接続され、エミッタが第１のバイポ
ーラトランジスタのエミッタに接続されている第２のバ
イポーラトランジスタと、前記ベース駆動電源と第２の
バイポーラトランジスタのベースとの間に接続され、第
１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電
圧が前記所定の電圧値を越えたときには、第２のバイポ
ーラトランジスタへ所定のベース電流を供給する第２の
ベース回路と、第１のバイポーラトランジスタのコレク
タ・エミッタ間電圧が前記所定の電圧値以下のときに
は、第２のバイポーラトランジスタのベース電流を、第
２のバイポーラトランジスタのベースを迂回して前記直
流回路の直流電路へ導通するバイパス回路によって構成
することができる。

【０００９】本発明の第３のコンデンサ充電電流の抑制
装置は、交流・直流変換回路のダイオード整流回路と平
滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ充電電
流の抑制装置であって、ダイオード整流回路と平滑コン
デンサとの間に接続された抵抗器と、該抵抗器に並列に
接続されている電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、電
界効果トランジスタにゲート電圧を供給するゲート駆動
回路とを有し、ゲート駆動回路は、電界効果トランジス
タのドレイン・ソース間電圧が所定の電圧値以下のとき
には、当該電界効果トランジスタの飽和領域におけるド
レイン電流値が前記直流回路の定格電流に比べて大きい
第１の所定値をとり、電界効果トランジスタのドレイン
・ソース間電圧が当該所定の電圧値を越えたときには、
当該電界効果トランジスタの飽和領域におけるドレイン
電流値が前記第１の所定値に比べて小さい第２の所定値
をとるように、ゲート電圧を生成する。

【００１０】本発明の第４のコンデンサ充電電流の抑制
装置は、本発明の第３のコンデンサ充電電流の抑制装置
の電界効果トランジスタの代わりに、絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられた回路であ
る。本発明の第５のコンデンサ充電電流の抑制装置は、
交流・直流変換回路のダイオード整流回路と平滑コンデ
ンサの間の直流回路におけるコンデンサ充電電流の抑制
装置であって、ダイオード整流回路と平滑コンデンサと
の間に接続された第１の抵抗器と、該抵抗器に並列に接
続され、ソースが第２の抵抗器を介してゲートに接続さ
れている、静電誘導形トランジスタ（ＳＩＴ）を有す
る。

【００１１】

【作用】本発明の第１のコンデンサ充電電流の抑制装置
においては、バイポーラトランジスタは、指定された一
定のベース電流のもとでコレクタ電流Ｉ_cが直流回路の
定格電流Ｉ_oより大きい一定値をとるまで飽和領域の動
作をする。したがって、バイポーラトランジスタが定格
電流以下のコレクタ電流で動作するときには、そのベー
ス領域は小数キャリヤ密度が十分に飽和した状態にあ
る。バイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電
圧が飽和電圧（バイポーラトランジスタの動作が飽和領
域から能動領域に移るコレクタ電圧）を超えるとバイポ
ーラトランジスタは飽和領域を脱して電流制限機能を持
つ。交流・直流変換回路がほぼ定常状態になり、定格電
流Ｉ_o以下の電流で動作するときには、バイポーラトラ
ンジスタは飽和領域で動作する。周知のように、バイポ
ーラトランジスタは飽和領域では、エミッタ接合、コレ
クタ接合は何れも順バイアスされ短絡状態になる。その
結果、抵抗体は短絡される。

【００１２】コンデンサ電圧が低い状態で整流回路の出
力電圧が上昇し、バイポーラトランジスタのコレクタ・
エミッタ電圧が飽和電圧をこえると、バイポーラトラン
ジスタは能動領域で動作し、電流制限機能が働く。この
ように、本発明の第１のコンデンサ充電電流の抑制装置
は、バイポーラトランジスタの特性を利用して電源投入
時だけでなく、一時的な電圧降下からの復帰時にも、確
実に電流制限機能を果たすことができる。本発明の第２
のコンデンサ充電電流の抑制装置においては、第１のバ
イポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧を評
価する基準電圧（所定の電圧値）を設定し、コレクタ・
エミッタ間電圧が基準電圧以下であるか、基準電圧より
高いかに応じて、異なるベース電流で第１のバイポーラ
トランジスタを駆動する。すなわち、コレクタ・エミッ
タ間電圧が基準電圧以下である場合には、本発明の第１
のコンデンサ充電電流の抑制装置と同様に第１のバイポ
ーラトランジスタのベースを駆動する。コレクタ・エミ
ッタ間電圧が基準電圧を越えた場合には、能動領域のコ
レクタ電流が低くなるように第１のバイポーラトランジ
スタのベースを駆動する。このようにして、第１のバイ
ポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が基準
電圧を超えたときには第１のバイポーラトランジスタが
分担する電流を小さくすることにより、電流制限作用を
失うことなく、かつ、第１のバイポーラトランジスタで
発生する熱損失を低減することができる。

【００１３】第１のバイポーラトランジスタをこのよう
に動作させるためのベース駆動回路において、第１のベ
ース回路は、第１のバイポーラトランジスタのコレクタ
・エミッタ間電圧が基準電圧以下であるとき、本発明の
第１のコンデンサ充電電流の抑制装置と同様に、第１の
バイポーラトランジスタのコレクタ電流が第１の所定値
になるようにベースを駆動するための回路である。第２
のバイポーラトランジスタは第１のバイポーラトランジ
スタのベース電流をそのエミッタ側へバイパスするため
のトランジスタである。第２のベース回路は、第２のバ
イポーラトランジスタのベースを駆動するための回路で
第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間
電圧が前記基準電圧を越えたときには、所定のベース電
流で第２のバイポーラトランジスタを駆動する。その結
果、第１のバイポーラトランジスタのベース電流は、第
２のバイポーラトランジスタのコレクタ電流分だけバイ
パスされ、第１のバイポーラトランジスタの能動領域の
コレクタ電流は第２の所定値に減少する。バイパス回路
は、第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間電圧が基準電圧以下のときに第２のバイポーラトラ
ンジスタを遮断領域におくために、第２のバイポーラト
ランジスタのベース電流をバイパスする。

【００１４】本発明の第３のコンデンサ充電電流の抑制
装置は、本発明の第１、第２のコンデンサ充電電流の抑
制装置のバイポーラトランジスタをＦＥＴに置き換え、
ゲートを電圧駆動にした装置である。周知のように、Ｆ
ＥＴの電気伝導機構はバイポーラトランジスタのそれと
異なるが、電流・電圧の静特性が類似し、バイポーラト
ランジスタの飽和領域および能動領域に対応して、ＦＥ
Ｔには、それぞれ線形領域および飽和領域があるので、
第１、第２のコンデンサ充電電流の抑制装置のバイポー
ラトランジスタをＦＥＴに置き換えても、結果的に、同
様に動作する抑制装置を実現することができる。ＦＥＴ
の線形領域における抵抗（オン抵抗）はゲート電圧Ｖ_G
と反転層形成のしきい値Ｖ_thとの差（Ｖ_GーＶ_th）に反
比例する。したがって、飽和領域において、ドレイン電
流が直流回路の定格電流に比べて充分に大きな値になる
ように、ゲート電圧Ｖ_Gを設定することによって、ドレ
イン・ソース電圧が低い場合（交流・直流変換回路がほ
ぼ定常状態で動作している場合）には、小さなオン抵抗
で抵抗器を短絡することができる。

【００１５】ＦＥＴのドレイン・ソース電圧に対するド
レイン電流特性は、飽和領域においては、バイポーラト
ランジスタの能動領域におけるコレクタ電流特性よりも
平坦であるから、交流電源投入時や停電後の復電時に、
ＦＥＴにピンチオフ電圧より大きなドレイン・ソース電
圧が印加された場合には、強い電流制限作用が働く。本
発明の第４のコンデンサ充電電流の抑制装置は、本発明
の第３のコンデンサ充電電流の抑制装置のＦＥＴの代わ
りにＩＧＢＴを置き換えた装置である。その他の構成と
動作は本発明の第３のコンデンサ充電電流の抑制装置と
同様である。本発明の第５のコンデンサ充電電流の抑制
装置は、本発明の第３のコンデンサ充電電流の抑制装置
のＦＥＴを静電誘導形トランジスタ（ＳＩＴ）に置き換
えた装置である。このトランジスタはノーマリ・オンの
素子であるから、通常はゲートに電圧を加えず、電流を
弱める時のみ電圧を加えることによって、より簡単な回
路構成で同様の効果を得ることが出来る。

【００１６】以上のように、本発明では、限流抵抗器の
短絡にトランジスタを用い、その電流制限特性を利用す
ることにより、電源の状況には無関係に、充電電流抑制
のために挿入する部品の特性のみによって動作点が決め
ることができ、その結果、簡単な回路で、電源電圧急変
の場合でも、電源投入時と同様の充電電流抑制効果を得
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下に、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明のコンデンサ充電電流の抑制装置の第
１の実施例の構成図、図２は抑制装置の動作を説明する
ための電流電圧特性図である。本実施例の抑制装置は、
整流回路２、平滑コンデンサ３、負荷機４でなる交流・
直流変換回路に使用される。整流回路２の交流側または
直流側に電流波形改善のためのリアクトルを挿入するこ
ともあるが、ここでは省略している。本実施例の抑制装
置は、充電電流抑制のために挿入した抵抗器５と、抵抗
器を短絡するためのｎｐｎトランジスタ６（以下、トラ
ンジスタ６と記す）と、トランジスタ６を電源電圧やコ
ンデンサ電圧には関係なく、所定のベース電流で駆動す
るためのベース駆動回路７を備えている。

【００１８】ベース駆動回路７によって、トランジスタ
６のベースに一定電流を流し、コレクタ電流を増加して
いくと、図２のＩc 曲線で示されているように、トラン
ジスタ６は、曲線上のある点Ｐまでは低いコレクタ・エ
ミッタ電圧で飽和領域の動作をするが、Ｐ点を超えると
コレクタ・エミッタ間電圧の変化に対してコレクタ電流
Ｉcの上昇が非常に緩やかになる。その結果、電流制限
機能が得られる。定常運転中の損失を小さくするため
に、Ｐ点に対応するコレクタ電流Ｉcが定格電流Ｉ_o に
対して十分に大きくなるように、ベース電流 を設定し
ておく。 抵抗器５の電圧・電流特性Ｉ_R とトランジス
タの特性とを重畳させると、図２のＩc ＋Ｉ_R で示され
ている動作特性が得られる。この回路で電源を投入する
とこの動作特性に沿って平滑コンデンサ３が充電され
る。すなわち、投入時には全電圧が抵抗器５とトランジ
スタ６に印加されるが、コンデンサ電圧が上昇するにし
たがって、抑制回路に印加される電圧が減少していく。

【００１９】運転中に電圧が急上昇した場合において
も、コンデンサ電圧と整流回路２の出力電圧との差がこ
の抑制回路に印加され、同じ動作特性に沿った電流で再
充電が行われる。図２からも分かるように、本実施例で
は充電中に発生する損失を、抵抗器５だけでなくトラン
ジスタ６も分担する。トランジスタ６で発生する熱を少
なくするためには、ダイオード特性が許す限り抵抗器５
の抵抗値を小さくすることが望ましい。図３は、本発明
の第２の実施例の構成図である。本実施例の抑制装置は
トランジスタ６で発生する熱損失を低減させる機能を有
する。ベース駆動回路８はトランジスタ６のコレクタ電
流を制御する機能を持ち、トランジスタ６に印加される
電圧がある値を超えると、ベース電流を絞ってトランジ
スタ６の分担電流（コレクタ電流）を低下させる。

【００２０】図４は図３の回路の動作を説明するための
電流ー電圧特性図で、（ａ）はトランジスタ６のベース
電流ーコレクタ・エミッタ電圧特性図、（ｂ）は抑制装
置の各部の電流ーコレクタ・エミッタ電圧特性図であ
る。図（ａ）に示されているように、ベース駆動回路８
は、コレクタ・エミッタ電圧が低い間は第１の実施例と
同様のベース電流Ｉ_Bを供給し、当該ベース電流に対し
て、飽和領域から能動領域に移るコレクタ・エミッタ電
圧（図２のＰ点に対応するコレクタ・エミッタ電圧、す
なわち飽和電圧）Ｖ₁ からベース電流を低減させ、コレ
クタ・エミッタ電圧がＶ₂になったときベース電流をゼ
ロにする。その結果、抵抗器５とトランジスタ６の総合
特性は、図（ｂ）のＩ_C ＋Ｉ_R に示されているようにな
る。同図から分かるように、電圧の高い領域でのトラン
ジスタの熱損失が少なくなるため、一回の電源投入当た
りのトランジスタに発生する熱損失は大幅に低減する。

【００２１】図５は図３のベース駆動回路８の一例を示
す図である。トランジスタ６は図３に示されている主ト
ランジスタで、ベース駆動用の電源Ｖcc から電流制限
用の抵抗器１０を経て定電流駆動される。電源Ｖcc か
ら抵抗器１０を経てトランジスタ６のベースにいたる回
路は第１のベース回路を構成する。トランジスタ９は、
トランジスタ６のベース電流バイパス用のトランジスタ
で、トランジスタ９のベース電流は電源Ｖcc から、ツ
エナ電圧安定用の抵抗器１３、ツエナダイオード１１を経
て供給される。電源Ｖcc から抵抗器１３、ツエナダイ
オード１１を経てトランジスタ９のベースに到る回路は
第２のベース回路を構成する。トランジスタ６のコレク
タ電圧がツエナ電圧より低い間は、このベース電流はダ
イオード１２の方に流れ込むためトランジスタ９は動作
しない。抵抗器１３とツエナダイオード１１との接続点
からダイオード１２を経てトランジスタ６のコレクタに
到る回路は、トランジスタ９のベース電流がトランジス
タ９のベースに供給されないようにバイパスするための
バイパス回路を構成する。トランジスタ６のコレクタ・
エミッタ間に印加される電圧が上昇するとツエナダイオ
ードに逆方向電流が流れ始め、トランジスタ９が導通を
始める。それによって、トランジスタ６のベース電流が
低減する。

【００２２】以上、本発明の動作を述べたが、これに用
いる半導体素子は必ずしもバイポーラトランジスタであ
る必要はなく、ＦＥＴやＩＧＢＴでも構わない。図６は
本発明の第３の実施例の構成図である。本実施例におい
ては、抵抗器５に並列にＦＥＴ３６またはＩＧＢＴ３６
が接続されている。ゲート駆動回路はＦＥＴまたはＩＧ
ＢＴにゲート電圧を供給する。ゲート駆動回路３７は、
ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧またはＩＧＢＴのコレ
クタ・エミッタ間電圧が所定の電圧値以下のときには、
当該ＦＥＴの飽和領域におけるドレイン電流値または当
該ＩＧＢＴの飽和領域におけるコレクタ電流値が前記直
流回路の定格電流に比べて大きい第１の所定値をとるよ
うに、ゲート電圧を設定する。ＦＥＴのドレイン・ソー
ス間電圧またはＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧が
当該所定の電圧値を越えたときには、当該ＦＥＴの飽和
領域におけるドレイン電流値または当該ＩＧＢＴの飽和
領域におけるコレクタ電流値が前記第１の所定値に比べ
て小さい第２の所定値をとるように、ゲート電圧を生成
する。本実施例では第２の所定値はほぼ０である。

【００２３】図７は本発明の第４の実施例の構成図であ
る。本実施例においては、抵抗器５に並列に、ＳＩＴ４
６が接続されそのゲートは抵抗器４７を介してソースに
接続されている。ＳＩＴはノーマリ・オンの素子である
から、通常はゲートに電圧を加えず、電流を弱める時の
み電圧を加えることによって、より簡単な回路構成で同
様の効果を得ることが出来る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は次の効果を有する。 （１）限流抵抗器に並列に、一定のベース電流で駆動さ
れるバイポーラトランジスタを接続し、当該バイポーラ
トランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が直流
回路の定格電流に比べて大きい所定値をとるように、当
該一定のベース電流を設定することにより、交流・直流
変換回路が定常に動作しているときには、限流抵抗器を
効果的に短絡して電力の損失を防止することができる。 （２）バイポーラトランジスタの能動領域における電流
制限機能によって、電源投入時のみでなく、電源電圧変
動に対しても、コンデンサ突入電流の有効な抑制ができ
る。 （３）バイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間
電圧が所定の電圧値以下のときには、当該バイポーラト
ランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が直流回
路の定格電流に比べて大きい第１の所定値をとり、バイ
ポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が当該
所定の電圧値を越えたときには、当該バイポーラトラン
ジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が第１の所定
値に比べて小さい第２の所定値をとるようにベース電流
を制御することにより、整流回路の出力電圧がコンデン
サ電圧に比べて著しく大きい場合に、当該バイポーラト
ランジスタが分担する電流を小さくし、該トランジスタ
に発生する熱損失を低減することができる。 （４）限流抵抗器に並列に、一定のゲート電圧で駆動さ
れるＦＥＴまたはＩＧＢＴを接続し、当該トランジスタ
の飽和領域におけるドレインまたはコレクタ電流値が直
流回路の定格電流に比べて大きい所定値をとるように、
当該一定のゲート電圧を設定することにより、交流・直
流変換回路が定常に動作しているときには、限流抵抗器
を効果的に短絡して電力の損失を防止することができ
る。 （５）ＦＥＴまたはＩＧＢＴの飽和領域における電流制
限機能によって、電源投入時のみでなく、電源電圧変動
に対しても、コンデンサ突入電流を有効に抑制すること
ができる。 （６）ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧またはＩＧＢＴ
のコレクタ・エミッタ間電圧が所定の電圧値以下のとき
には、当該トランジスタの飽和領域におけるドレイン電
流値またはコレクタ電流値が直流回路の定格電流に比べ
て大きい第１の所定値をとり、ＦＥＴのドレイン・ソー
ス間電圧またはＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間電圧が
当該所定の電圧値を越えたときには、当該トランジスタ
の飽和領域におけるドレインまたはコレクタ電流値が第
１の所定値に比べて小さい第２の所定値をとるようにゲ
ート電圧を制御することにより、整流回路の出力電圧が
コンデンサ電圧に比べて著しく大きい場合に、当該トラ
ンジスタが分担する電流を小さくし、該トランジスタに
発生する熱損失を低減することができる。 （７）限流抵抗器に並列に、ＳＩＴを接続することによ
り、通常はゲートに電圧を加えず、充電電流を制限する
時のみゲートに電圧を加えることによって、簡単な回路
構成で同様の効果を得ることが出来る。 （８）入力交流電源の状況には無関係に、充電電流抑制
のために挿入する部品の特性のみによって動作点が決ま
るので、装置の設計が容易、簡単で、かつ廉価である。 （９）無接点構造であるので、小形軽量かつ長寿命であ
る。 （１０）また、整流器を伴わなくても、電気自動車のよ
うに、蓄電池とインバータの間を開閉するような場合に
も充電電流抑制装置として適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサ充電電流の抑制装置の第１
の実施例の構成図である。

【図２】抑制装置の動作を説明するための電流電圧特性
図である。

【図３】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図４】図３の回路の動作を説明するための電流・電圧
特性図で、（ａ）はトランジスタ６のベース電流ーコレ
クタ・エミッタ電圧特性図、（ｂ）は抑制装置の各部の
電流ーコレクタ・エミッタ電圧特性図である。

【図５】図３のベース駆動回路の一例を示す図である。

【図６】本発明の第３の実施例の構成図である。

【図７】本発明の第４の実施例の構成図である。

【図８】コンデンサ充電電流の抑制装置の従来例のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ 平滑コンデンサ ４ 負荷機 ５ 抵抗器 ６ トランジスタ ７ ベース駆動回路 ８ ベース駆動回路 ９ トランジスタ １０ 抵抗器 １１ ツエナダイオード １２ ダイオード １３ 抵抗器 １５ 電磁接触器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流・直流変換回路のダイオード整流回
   路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ
   充電電流の抑制装置において、 前記ダイオード整流回路と前記平滑コンデンサとの間に
   接続された抵抗器と、 該抵抗器に並列に接続され、一定のベース電流で駆動さ
   れるバイポーラトランジスタを有し、前記一定のベース
   電流は、当該バイポーラトランジスタの能動領域におけ
   るコレクタ電流値が、前記直流回路の定格電流に比べて
   大きい所定値をとるように定められていることを特徴と
   するコンデンサ充電電流の抑制装置。
2. 【請求項２】 交流・直流変換回路のダイオード整流回
   路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ
   充電電流の抑制装置において、 前記ダイオード整流回路と前記平滑コンデンサとの間に
   接続された第１の抵抗器と、 該抵抗器に並列に接続されている第１のバイポーラトラ
   ンジスタと、 前記第１のバイポーラトランジスタにベース電流を供給
   するベース駆動回路とを有し、前記ベース駆動回路は、
   第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間
   電圧が所定の電圧値以下のときには、当該バイポーラト
   ランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が前記直
   流回路の定格電流に比べて大きい第１の所定値をとり、
   第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間
   電圧が当該所定の電圧値を越えたときには、当該バイポ
   ーラトランジスタの能動領域におけるコレクタ電流値が
   第１の所定値に比べて小さい第２の所定値をとるように
   前記ベース電流を生成することを特徴とするコンデンサ
   充電電流の抑制装置。
3. 【請求項３】 前記ベース駆動回路は、ベース駆動電源
   と、ベース駆動電源と第１のバイポーラトランジスタの
   ベースとの間に接続され、当該バイポーラトランジスタ
   の能動領域におけるコレクタ電流値が第１の所定値をと
   るように第１のバイポーラトランジスタへベース電流を
   供給する第１のベース回路と、コレクタが第１のバイポ
   ーラトランジスタのベースに接続され、エミッタが第１
   のバイポーラトランジスタのエミッタに接続されている
   第２のバイポーラトランジスタと、前記ベース駆動電源
   と第２のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続
   され、第１のバイポーラトランジスタのコレクタ・エミ
   ッタ間電圧が前記所定の電圧値を越えたときには、第２
   のバイポーラトランジスタへ所定のベース電流を供給す
   る第２のベース回路と、第１のバイポーラトランジスタ
   のコレクタ・エミッタ間電圧が前記所定の電圧値以下の
   ときには、第２のバイポーラトランジスタのベース電流
   を、第２のバイポーラトランジスタのベースを迂回して
   前記直流回路の直流電路へ導通するバイパス回路を有す
   る請求項２に記載のコンデンサ充電電流の抑制装置。
4. 【請求項４】 交流・直流変換回路のダイオード整流回
   路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ
   充電電流の抑制装置において、 前記ダイオード整流回路と前記平滑コンデンサとの間に
   接続された抵抗器と、 該抵抗器に並列に接続されている電界効果トランジスタ
   と、 前記電界効果トランジスタにゲート電圧を供給するゲー
   ト駆動回路とを有し、前記ゲート駆動回路は、電界効果
   トランジスタのドレイン・ソース間電圧が所定の電圧値
   以下のときには、当該電界効果トランジスタの飽和領域
   におけるドレイン電流値が前記直流回路の定格電流に比
   べて大きい第１の所定値をとり、電界効果トランジスタ
   のドレイン・ソース間電圧が当該所定の電圧値を越えた
   ときには、当該電界効果トランジスタの飽和領域におけ
   るドレイン電流値が前記第１の所定値に比べて小さい第
   ２の所定値をとるように、ゲート電圧を生成することを
   特徴とするコンデンサ充電電流の抑制装置。
5. 【請求項５】 交流・直流変換回路のダイオード整流回
   路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ
   充電電流の抑制装置において、 前記ダイオード整流回路と前記平滑コンデンサとの間に
   接続された抵抗器と、 該抵抗器に並列に接続されている絶縁ゲートバイポーラ
   トランジスタと、 前記絶縁ゲートバイポーラトランジ
   スタにゲート電圧を供給するゲート駆動回路とを有し、
   前記ゲート駆動回路は、絶縁ゲートバイポーラトランジ
   スタのコレクタ・エミッタ間電圧が所定の電圧値以下の
   ときには、当該絶縁ゲートバイポーラトランジスタの飽
   和領域におけるコレクタ電流値が前記直流回路の定格電
   流に比べて大きい第１の所定値をとり、絶縁ゲートバイ
   ポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が当該
   所定の電圧値を越えたときには、当該絶縁ゲートバイポ
   ーラトランジスタの飽和領域におけるコレクタ電流値が
   前記第１の所定値に比べて小さい第２の所定値をとるよ
   うに、ゲート電圧を生成することを特徴とするコンデン
   サ充電電流の抑制装置。
6. 【請求項６】 交流・直流変換回路のダイオード整流回
   路と平滑コンデンサの間の直流回路におけるコンデンサ
   充電電流の抑制装置において、 前記ダイオード整流回路と前記平滑コンデンサとの間に
   接続された第１の抵抗器と、 該抵抗器に並列に接続され、ソースが第２の抵抗器を介
   してゲートに接続されている、静電誘導形トランジスタ
   を有することを特徴とするコンデンサ充電電流の抑制装
   置。