JPH1127855A - 突入電流防止回路 - Google Patents

突入電流防止回路

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JPH1127855A
JPH1127855A JP17664897A JP17664897A JPH1127855A JP H1127855 A JPH1127855 A JP H1127855A JP 17664897 A JP17664897 A JP 17664897A JP 17664897 A JP17664897 A JP 17664897A JP H1127855 A JPH1127855 A JP H1127855A
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JP
Japan
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battery
fet
voltage
load
circuit
Prior art date
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JP17664897A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Noda
寛 野田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリーと負荷との間に接続したスイッチ
を使用した場合、スイッチの投入時に接点に発生する火
花によってスイッチが劣化したり、バッテリーホルダー
の金属端子部が溶解することがある。 【解決手段】 電源としてバッテリー13を使用する電
子機器において、入力端子1,2に印加されるバッテリ
ー電圧の印加/非印加に応じて充放電を行う充放電回路
(3,4,6,9)の出力電圧が、ツェナーダイオード
7のツェナー電圧およびFET8のゲートスレッシュホ
ールド電圧で決まるスレッシュホールド電圧を越えたと
きに、スイッチ素子であるFET5をオンさせ、このF
ET5を通して負荷11側に電流を供給するようにし、
バッテリー13を接続したときにチャタリング現象が発
生しても、その発生期間には負荷11側への電流供給を
行わないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、突入電流防止回路
に関し、特に電源としてバッテリーを使用する電子機器
の突入電流防止回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電源としてバッテリーを使用する
電子機器では、バッテリー接続時の突入電流を防止する
手段として、バッテリーと機器との間に接続されたスイ
ッチを使用していた。すなわち、図3において、機器の
一方の入力端子21と負荷25の一端との間にスイッチ
23が接続され、2つの入力端子21,22間にバッテ
リー26が接続されるようになっていた。なお、入力端
子22および負荷25の他端はグランドに接続され、ま
た負荷25にはデカップリングコンデンサ24が並列に
接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、スイッチ
を使用した従来技術には、次のような問題があった。 バッテリーを使用する電子機器でも、扱う電力が10
Wを越えるようになると入力電流が数アンペアの直流に
なり、負荷25に入っているコンデンサを充電する突入
電流も大きいので、スイッチ23の投入(閉)時に接点
に発生する火花によってスイッチ23が劣化しやすくな
る。
【0004】バッテリー26の交換のときにスイッチ
23を切り忘れていると、バッテリー26を接続した瞬
間に大きな電流(主に、負荷25に入っているコンデン
サを充電する突入電流)が機器側に流れ、これに伴って
発生する火花によってバッテリーホルダーの金属端子部
が溶解することがある。また、火花発生に際して起こる
音も問題となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による突入電流防
止回路は、電源としてバッテリーを使用する電子機器の
突入電流防止回路であって、バッテリー電圧が印加され
る入力端子と負荷との間に接続された電界効果トランジ
スタ(以下、FETと記す)と、入力端子の端子電圧に
応じて充放電を行う充放電回路と、この充放電回路の出
力電圧が所定のスレッシュホールド電圧を越えたときF
ETをオンさせる制御回路とを備えた構成となってい
る。
【0006】上記構成の突入電流防止回路において、充
放電回路は、入力端子にバッテリー電圧が印加されたと
き充電を行い、印加されないとき放電を行う。そして、
この充放電回路の出力電圧が所定のスレッシュホールド
電圧を越えたとき、制御回路はスイッチ素子であるFE
Tをオンさせる。これにより、FETを通して負荷側に
電流が供給される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施形態を示す回路図である。
【0008】図1において、電子機器の入力端子1,2
は、通常は、ネジ式の端子か或いはバッテリーホルダー
と呼称される専用の治具である。一方の入力端子1に
は、抵抗3およびコンデンサ12の各一端、並びにダイ
オード9のカソードおよびPチャンネル型FET5のソ
ースがそれぞれ接続されている。他方の入力端子2はグ
ランドに接続されている。そして、これら入力端子1,
2間にバッテリー13が接続される。
【0009】抵抗3の他端は、コンデンサ4の一端、ダ
イオード9のアノードおよびツェナーダイオード7のカ
ソードとそれぞれ接続されている。これら抵抗3、コン
デンサ4およびダイオード9によってCR時定数回路が
構成されており、抵抗3、コンデンサ4およびダイオー
ド9の接続点が当該時定数回路の出力ノードとなる。コ
ンデンサ4の他端はグランドに接続されている。ツェナ
ーダイオード7のアノードは、Nチャンネル型FET8
のゲート(制御電極)と接続されている。FET8のド
レインはFET5のゲートおよびコンデンサ12の他端
と接続され、ソースはグランドに接続されている。
【0010】FET5のソースとドレインの間には抵抗
6が接続されている。FET5のドレインには、コンデ
ンサ10および負荷11の各一端が接続されている。コ
ンデンサ10および負荷11の各他端はグランドに接続
されている。コンデンサ10は、負荷電流の急激な変動
に対して電流を供給し、負荷11側から見た電源のイン
ピーダンスを下げるための働きを行うデカップリングコ
ンデンサである。
【0011】次に、上記構成の突入電流防止回路の回路
動作について、図2の波形図を用いて説明する。なお、
図2において、各波形(A)〜(D)は、図1における
各部(A)〜(D)の波形をそれぞれ表している。ま
た、VD9(VF)はダイオード9の順方向電圧である。
【0012】先ずバッテリー13が入力端子1,2間に
接続された場合、接続箇所は機械的に何度かの接触と非
接触を繰り返すいわゆるチャタリング現象を起こす。こ
のため、入力端子1に加わる電圧波形は、図2(A)に
示すように振動波形となる。入力端子1にバッテリー電
圧が印加されると、コンデンサ4の電圧(B)は、抵抗
3との時定数により徐々に上昇するが、直ぐにはツェナ
ーダイオード7とFET8のスレッシュホールド電圧の
合計値を越えないため、FET8はオフ状態にある。
【0013】これにより、FET5のゲート‐ソース間
はほぼ同電位であるため、FET5もオフ状態にあり、
したがって負荷11側に電流は流れない。ここで、コン
デンサ12は、バッテリー13の接続直後にFET5の
ゲート‐ソース間に電圧変化が発生し、瞬間的にFET
5がオンするのを防止するためのものである。また、抵
抗6を通じて負荷11側に流れる電流は、例えば、バッ
テリー電圧が7V、抵抗6の抵抗値が100KΩの場合
に70μAであり、これは無視できる程度の微小電流で
ある。
【0014】チャタリングを何度か繰り返している間、
コンデンサ4の電圧(B)は、シリコンダイオードの順
方向電圧である0.7V以上には大きく上昇することは
できない。何故ならば、入力端子1の電圧(A)が低下
した瞬間に、コンデンサ4に蓄えられた電荷がダイオー
ド9およひ抵抗6を通して負荷11側に放電してしまう
からである。これは、抵抗6の抵抗値を抵抗3の抵抗値
の10分の1程度に設定しておくことによって実現され
る。
【0015】暫くしてチャタリング現象が収まると、コ
ンデンサ4の電圧(B)は次第に上昇し、T1時間経過
後にツェナーダイオード7とFET8のスレッシュホー
ルド電圧の合計値を上回る。すると、FET8がオン
し、これに伴ってFET5のソース電位(C)が低下す
るためFET5もオン状態となる。したがって、このF
ET5を通して負荷11側に電圧(D)を供給できるよ
うになる。
【0016】ここで、T1は次式の計算によって求める
ことができる。 VZ +VTH(Q8)=VBAT (1−EXP(−T1/CR)) 但し、VZ はツェナーダイオード7のツェナー電圧、V
TH(Q8)はFET8のゲートスレッシュホールド電圧、V
BAT はバッテリー電圧、Cはコンデンサ4の容量値、R
は抵抗3の抵抗値である。
【0017】上述したように、バッテリー13と負荷1
1との間にFET5をスイッチ素子として接続し、バッ
テリー電圧の印加/非印加によって充放電を行うCR時
定数回路(抵抗3、コンデンサ4およびダイオード9)
の出力電圧(B)があらかじめ設定した電圧(本例で
は、ツェナーダイオード7とFET8のスレッシュホー
ルド電圧の合計値)を越えたときにFET5がオンし、
負荷11側への電流供給を開始するようにしたため、バ
ッテリー13を接続したときにチャタリング現象が発生
しても、その間には負荷11が接続されないようにする
ことができる。
【0018】ここで、チャタリング現象の発生期間中に
入力端子1,2にバッテリー13が接続されている時間
と離れている時間の比率は1:1に近いものと推定され
ることから、抵抗3、コンデンサ4およびダイオード9
からなるCR時定数回路において、バッテリー電圧が印
加されたときの充電時定数をT1、バッテリー電圧が印
加されなくなったときの放電時定数をT2とした場合
に、好ましくは、放電時定数T2を充電時定数T1のほ
ぼ10分の1程度になるように設定することで、確実に
放電を完了させることができることになる。
【0019】また、スイッチ素子であるFET5をオン
/オフ制御する制御回路を、ツェナーダイオード7およ
びFET8によって構成したことで、FET5をオンさ
せるときのスレッシュホールド電圧を、ツェナーダイオ
ード7のツェナー電圧VZ およびFET8のゲートスレ
ッシュホールド電圧VTH(Q8)で設定できるため、特別に
スレッシュホールド電圧設定回路を設ける必要がなく、
回路構成の簡略化が図れるという利点がある。
【0020】なお、上記実施形態においては、FET5
をオン/オフ制御する素子としてNチャンネル型FET
8を用いたが、これに代えてNPN型バイポーラトラン
ジスタを用いることも可能である。この場合、抵抗3の
抵抗値を大きくすると、当該トランジスタのベースドラ
イブ電流が不足し動作不能となることから、CR時定数
回路において必要な時定数を得るためにはコンデンサ4
の容量値を大きくすることになり、コスト高となる。こ
れを回避するためには、NPN型バイポーラトランジス
タを2個ダーリントン接続した構成を採れば良い。
【0021】また、上記実施形態では、スイッチ素子と
してFET5に代えてバイポーラトランジスタを用いる
ことも考えられる。ただし、バイポーラトランジスタの
場合は、ベース電流を流し続けないとオン状態を維持で
きないため、オン状態に保つための電力を必要とする。
これに対し、FETでは、ゲートに電圧を与える最初だ
け電力損失があるものの、その後は電力損失がない分だ
けバイポーラトランジスタよりも有利であり、しかもオ
ン時に残る抵抗成分もFETの方が十分に小さい。した
がって、スイッチ素子としてFETを用いるのが好まし
い。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、入力端子に印加されるバッテリー電圧の印加/非
印加に応じて充放電を行う充放電回路の出力電圧が、所
定のスレッシュホールド電圧を越えたときにFETスイ
ッチをオンさせ、このFETスイッチを通して負荷側に
電流を供給するようにしたことにより、バッテリーを接
続したときにチャタリング現象が発生しても、その発生
期間には負荷側への電流供給を行わないようにすること
ができる。これにより、以下に記すような効果を得るこ
とができる。
【0023】バッテリーを接続した直後に大電流が流
れてバッテリーホルダーの金属端子部に発生する火花に
よって溶解したり、火花発生に際して大きな音が出たり
することがなくなる。 機械的スイッチが無いため、接点に発生する火花によ
って電源スイッチが劣化するということもなく、高い信
頼性が得られる。しかも、スイッチ素子のオン/オフ制
御は自動的に行われるため、スイッチの切り忘れなども
なく、サービスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す回路図である。
【図2】回路動作を説明するための各部の波形図であ
る。
【図3】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1、2 入力端子 5 Pチャンネル型FET 7 ツェナーダイオード 8 Nチャンネル型FET 11 負荷 13 バッテリー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源としてバッテリーを使用する電子機
    器の突入電流防止回路であって、 バッテリー電圧が印加される入力端子と負荷との間に接
    続された電界効果トランジスタと、 前記入力端子の端子電圧に応じて充放電を行う充放電回
    路と、 前記充放電回路の出力電圧が所定のスレッシュホールド
    電圧を越えたとき前記電界効果トランジスタをオンさせ
    る制御回路とを備えたことを特徴とする突入電流防止回
    路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は、前記充放電回路の出力
    ノードにカソードが接続されたツェナーダイオードと、
    前記電界効果トランジスタのゲートとグランドとの間に
    接続され、その制御電極が前記ツェナーダイオードのア
    ノードに接続されたトランジスタとからなることを特徴
    とする請求項1記載の突入電流防止回路。
JP17664897A 1997-07-02 1997-07-02 突入電流防止回路 Pending JPH1127855A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100462880B1 (ko) * 2002-04-18 2004-12-17 삼성전자주식회사 돌입 전류 방지 회로
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WO2019102247A1 (en) * 2017-11-21 2019-05-31 Framatome Protection circuit for a shunt resistor and instrumentation device

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