JPS63220763A - Ｄｃ／ａｃインバ−タの突入電流制限回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＤＣ／ＡＣインバータにおける突入電流制限
回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、スイッチング電源などに利用されるＤ　Ｃ／Ａ
　Ｃインバータの始動時などには、直流の入力電源につ
ながれているコンデンサに流れる突入電流によシ入カス
イッチの接点が焼損したシ。

入力電源が一瞬停電状態になって、他の電子機器に悪影
響を与えたシする事がある。そこで、ＤＣ／ＡＣインバ
ータにはコンデンサによる突入電流を少なくする為の電
流制限回路が必要である。

第６図に従来例を示す。第６図において入力電源Ｖ６１
は脈流も含む直流である。Ｃ６１は入力電源の脈流分の
りラブルを平滑したり、トランジスタＴｒ６１の動作を
円滑にしたシする為のコンデンサである。

この回路において、抵抗器Ｒ６１が無いものと仮定する
と、リレー接点などによる入力スイッチＳ６１を閉じた
時コンデンサＣ６１への蓄電の為に急激に突入電流が流
れる。そして、入力スイッチＳ６１の接点を焼損したシ
、入力電源Ｖ６１の電圧を低下させて瞬時停電を発生さ
せて電子機器を誤動作させたシする障害が発生する場合
がある。

このため、抵抗器Ｒ６１を接続して突入電流をおさえて
コンデンサ０６１が徐々に蓄電される様にしている。し
かし、そのまま抵抗器Ｒ６１を通して入力電源Ｖ６１よ
）電流が供給され続けると。

抵抗器Ｒ６１とそれに流れる主電流によシ大きく電圧が
低下したシ大きな発熱が生じたシする不都合が生じる。

そこで、サイリスタ５ｒ６１を抵抗器Ｒ６１に並列に接
続して、ＤＣ／ＡＣインバータが動作し始めた時にサイ
リスタＳ　ｒ６１のダートに電流を流し、サイリスタ５
ｒ６１を導通させて主電流が抵抗器Ｒ６１を通らないよ
うにしている。つまり、トランジスタＴｒ６１が動作を
開始してオン、オフすると、トランスＴ６１にパルス電
流が流れて出力巻線Ｔ６１−１に電圧が誘起され、該誘
起電圧を利用してサイリスタ５ｒ６１のダート電流を流
す。

一方、入力電源Ｖ６１が脈流であったり、リップルが犬
であったシ瞬断が生じたようなときには。

サイリスタ５ｒ６１はリセットされて不導通となシ。

抵抗器Ｒ６１に主を流が流れる前記の如き不都合が生じ
るが、これに対しては、ＤＣ／ＡＣインバータの周波数
が高いのでダート電圧を常に供給する事で防止している
。更に、出力巻１ｊＴ　６１−１の誘起電圧をダイオー
ドＤ６１とコンデンサＣ６２で直流にしてサイリスタ５
ｒ６１のダート電流を流し。

リセットされる事を防いだシ、ダート電流の制限抵抗器
Ｒ６２とあわせてダート電流を遅延させ。

ＤＣ／ＡＣインバータの起動より多少遅れさせてサイリ
スタ５ｒ６１のダート電流を流し、コンデンサＣ６１に
十分蓄電されてからサイリスタ５ｒ６１を導通させ、突
入電流を出来るだけ少なくすることも行われている。

以上の如くして、サイリスタ５ｒ６１が導通すると。

抵抗器Ｒ６１を通して流れていた入力電源Ｖ６１よりＤ
Ｃ／ＡＣインバータへ流れる主電流がサイリスタ５ｒ６
１を通してながれ、入力電源Ｖ６１の電圧は、サイリス
タ５ｒ６１のオン電圧（通常、ｌｖ程度）分の電圧降下
のみの電圧を供給して、ＤＣ／ＡＣインバータを動作さ
せている。

第７図は、第６図と同様の働きをするもので。

ＤＣ／ＡＣインバータのトランスＴ　７１のパルス出力
を整流ろ波した直流電圧Ｖ７２でリレーＲＬ７１のコイ
ルを励磁して接点ｒｔ７１を閉じ、抵抗器Ｒ７２を通し
てダート電流を流し、サイリスタ５ｒ７Ｌ　を導通させ
るものである。

第８図は、　Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃインバータの動作によって
生じる電力を使うのではなく、入力電源Ｖ８ｉを抵抗器
Ｒ８２にて降圧して使用する方法である。

すなわち、抵抗器Ｒ８２とＲ８３とによシ分圧され降圧
されたダート電圧にてサイリスタ５ｒ８１を導通させる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図においては、サイリスタ５ｒ６１をトリがする電
圧をつくるのにトランスＴ６１０巻１Ｔ６ｉ−４を一層
作る必要がある。これは、入力電源Ｖ６１を商用電源の
整流ろ波によシ得るような場合には。

高圧の危険電圧に直接繋かれる為に、誠心や二次電圧に
対して沿面距離を取ったシ、特別の安全対策を行う必要
のある層が増えたトランスを作ることとなシ、高価なも
のとなった）、大型となる。

第７図においては、上記の如き二次電圧と危険電圧をリ
レーで処理する事が必要となる。従って。

これもリレーＲＬ７１が大型で高価となったりする。

第８図では、抵抗器Ｒ８２による損失が多くなシ、効率
を低下させたり、抵抗器Ｒ８２自身が大型、高価となっ
てしまう。

それ故２本発明の目的はＤＣ／ＡＣインｉ４−タにおけ
る突入電流制限回路を安価な構成で実現しようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は直流入力にトランスの一次巻線とスイッチング
素子とを直列に接続し、該スイッチング素子をオン、オ
フして前記トランスの一次側に間欠的に電流を流すこと
により前記トランスの二次側の巻線から変圧した交流を
得るＤＣ／ＡＣインバータに於て、前記直流入力に並列
に第１のコンデンサを接続すると共に、該第１のコンデ
ンサと前記直流入力との間に直列に、突入電流制限用の
抵抗器と三端子能動素子を並列につないだ複合回路素子
を挿入接続し、前記直流入力の投入を開始した時には、
前記三端子能動素子はオフ状態にあって前記突入電流制
限用抵抗器を通して流れる入力電流によって、前記第１
のコンデンサの蓄電がある程度終った後に、前記三端子
能動素子をオン状態にして、該ＤＣ／ＡＣインノ１−夕
に十分な入力電流を供給するようにした突入電流制限回
路であり、前記トランスの一次側とスイッチング素子と
の接続部分と前記三端子能動素子の制御端子との間に、
第２のコンデンサを含む回路を接続し。

該第２のコンデンサの二つの端子の内、前記三端子能動
素子の駆動端子に接続されている方の端子に、ダイオー
ドの二つの端子の内の一方の端子を接続し、該ダイオー
ドの他方の端子は、　ｌ）　Ｃ／ＡＣインバータの直流
入力の一方の極に接続されていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は比較的安価で小型であるコンデンサを利用して
、前記サイリスタのダート電流を流すものである。更に
、ＤＣ／ＡＣインノ４−夕のトランスに巻線をせずに、
スイッチング素子とトランスの一次側巻線によシ、コン
デンサに充電電流を流したり、該コンデンサの放電を行
わせたシして。

前記ｒ−）電流に利用するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示す。第１図に於て、
Ｖｌｌは脈流も含む直流の入力電源で。

Ｓｌｌは入力電源の断続の為の入力スイッチである。入
力スイッチ８１１を閉じた時サイリスタ５ｒｌｌはオフ
となっているため抵抗器Ｒ１１を通して第１のコンデン
サＣ１ｌに電流が流れて電荷が溜シ、第１のコンデンサ
Ｃ１１の電圧が徐々に上がってスイッチング素子として
のトランゾスタＴｒｌｌは２０　ｋＨｚ以上等の高い周
波数でオン、オフする動作を始める。そして、トランス
Ｔｌｌの一次巻線Ｔｉｔ−１にパルス電流を流して、ト
ランスＴｌｌの出力巻線から変圧されたノ（ルス電圧を
取り出すＤＣ／ＡＣインノ４−夕としての動作をおこな
う。

このトランゾスタＴｒｌｌがオン状態からオフとなった
時には、−次巻線Ｔｌ１−１にアライノ４ツク電圧が生
じて、Ｔｌ１−１の両端Ｐ１　とｐｌの電位はＰｌの方
が高くなるため、端子Ｉ’ｍから第２のコンデンサＣＩ
２の充電電流がダイオードＤｌｌとサイリスタ５ｒｌｌ
のダートを通シ、端子Ｐ′１　に電流が流れる。しかし
２時間が経つに連れて第２のコンデンサＣ１２には電荷
がｌ’１ｉｌｌ！Ｄ、両端Ｐ２−１とＰ２−２の間の電
圧は一定となって、充電電流は流れ無くなる。

そして、ダイオードＤｌｌやＤＩ２が無い場合には、第
２のコンデンサＣ１２の放電が殆ど行われない内に、ト
ランゾスタＴｒｌｌのオン、オフの周期が繰り返される
ので、第２のコンデンサＣｌ２Ｏ両端の電圧は高いまま
に保持され電流は殆ど流れない。この場合は、入力電源
Ｖｌｌが脈流であったり、三端子能動素子としてのサイ
リスタ５ｒｌｌがリセットされる程度の瞬間停電時には
、サイリスタ５ｒｌｌは不導通となシ、抵抗器Ｒ１１を
主電流が流れる事となって、前記した如き発熱などの不
都合が生じる。そこで、ダイオードＤ１２のカソードを
第２のコンデンサＣ１２の端子Ｐ２−２に接続し、アノ
ードをＤＣ／ＡＣインノｑ−夕の入力の高電位側、つま
シトランスＴｌｌの一次巻線Ｔｌ１−１の端子ｐＨに接
続している。これによシ、トランノスタＴｒｌｌがオン
した時には、端子Ｐ′ｌからダイオードＤ１２を通って
第２のコンデンサＣ１２の端子Ｐ２−２から端子ｐ、−
ｉに向かって電流が流れ、トランゾスタＴｒｌｌがオフ
した時にフライバック電流にて蓄えてあった電荷を放電
し、更に逆向きに電荷を蓄える。従って再びトランゾス
タＴｒｉ　ｌがオフした時には、第２のコンデンサＣ１
２に端子Ｐ２−１から端子Ｐ２−２に充電電流が流れ、
ダイオードＤｌｌを通してサイリスタ５ｒｌｌのｒ−）
電流が流れることとなる。これを繰シ返して、サイリス
タ５ｒｌｌのダート電流は持続して流れる事が出来る。

更に、ダイオード０１２の如き接続でなく、ダイオード
Ｄ１３のごとく、カソード端子を端子Ｐ２−２に繋ぎ、
アノード端子をトランゾスタＴｒｌｌのエミッタ、つま
り入力電源の低電位側の極につなぐと、トランゾスタＴ
ｒｌｌのオンの時は、第２のコンデンサＣ１２に蓄えら
れた電荷は、端子Ｐ、−１からトランゾスタＴｒｌｌを
通シ、ダイオードＤ１３を通って端子Ｐ２−２へ流れる
電流によシ放電することとなる。そして再びトランゾス
タＴｒｌｌがオフとなった時に、第２のコンデンサＣ１
２を充電しなか・らサイリスタ５ｒｌｌのｆ−ト電流が
流れることとなる。

なお第２のコンデンサＣ１２やダイオードＤ１２゜０１
３などに、直列に電流制限用の抵抗器を入れたシ、第２
のコンデンサＣ１２に並列に抵抗器を入れ、放電の効果
を高めたりする事を行なっても良い。また、ダイオード
Ｄｌｌは無くとも本発明の効果は変わらないが、ダイオ
ードＤｌｌとコンデンサＣ１３によシカサイリスタ５ｒ
ｌｌのゲート電圧を直流電圧にして導通を確実にしたシ
、ダイオードＤｌｌと直列に抵抗器を挿入接続してダー
ト電流を遅延させることも可能である。

つまシ、前記のダート電流を供給する為のコンデンサに
、他の電子部品の抵抗器、コンデンサ。

ダイオードなどを直列や並列につないで２本発明の効果
を高めることも可能である。

第２図において１曲線ｌは、トランゾスタＴｒｌｌのコ
レクタ・エミッタ間の電圧と時間の関係を示す。第１図
でのトランゾスタＴｒｌｌがオフとなった時は、出力巻
線Ｔｌ　ｌ−１にフライバック電圧が発生し、第２図に
示す電圧ｉ−ｉとなシ、入力電源の電圧値１−２を越え
る。電圧１−１は、ＤＣ／ＡＣインバータに付けられて
いるスナノ４−回路等によりフライバックエネルギーが
消費され９期間１ｍを過ぎた期間ｔ２は、入力の電圧値
１−２１で下がる。もし、フライバックエネルギーの消
費が少ない場合は２期間ｔ２も電圧１−２を越えること
となるが、第１図の第２のコンデンサＣ１２に蓄電され
、放電される電荷量が異なるだけで本発明の効果には影
響を与えない。

何れにしろ９期間ｔ１に第１図の第２のコンデンサＣ１
２の電圧が第２図の曲線２−１のごとく徐々に大きくな
って２曲線３−１に示すように第１図のサイリスタ５ｒ
ｌｌのダート電圧は、ｒ−トのオン電圧に達して一定と
なることが出来る。この間ｙ−ト電流が流れて、サイリ
スタ５ｒｌｉを導通させることか可能である。しかし、
第１図でのダイオードＤ１２あるいはＤ１３が無いと、
第２のコンデンサＣ１２の電圧は第２図の期間ｔ３でト
ランゾスタＴｒｌｌがオンしても電荷が自己放電程度の
僅かしか放電されないので１曲線２−１の如く電圧が一
定のままであって、ダート電圧も曲線３−２に示すよう
に再びｒ−ト電流を流せるほどの大きさになることが出
来ない。この時、サイリスタ５ｒｌｌがリセットされる
と、ＤＣ／ＡＣインバータの発振が停止するまで第２の
コンデンサＣ１２の電荷は放電されないので、前記の如
き抵抗器Ｒ１１に大電流が流れる事による支障が生ずる
。

これに対して、ダイオードＤ１２が接続されていると、
第２図の期間ｔ３には曲線２−２のごとく、第２のコン
デンサＣ１２の電荷が放電され。

更に逆電流にて逆電圧に蓄電されるので、再びトランゾ
スタＴｒｌ　ｌがオフとなったときには、第２のコンデ
ンサＣ１２の順方向充電電流が多く流れるため２曲線３
−３の如くデート電圧を高くして。

ダート電流を流すことが出来る。このようにして連続的
にダート電流を流してサイリスタ５ｒｌｌの導通を維持
する事が可能である。

また、ダイオード０１３の如き接続とする々、トランソ
スタＴｒｉ　ｌがオンのときに第２のコンデンサＣ１２
の放電のみ行うので、第２のコンデンサＣＩ２の電圧は
、第２図の曲線２−３の如くなる。

この場合はダイオードＤ１２による逆電圧チャーゾから
の順方向チャージへの電流よシは少ないがコンデンサの
容量を多くしたりして、十分なダート電流を流す事が可
能であ９９曲線３−３と同様のダート電圧にする事が可
能である。

第３図は本発明の第２の実施例で、入力電源Ｖ３１の低
電位側に突入電流制限抵抗器Ｒ３１とサイリスタ５ｒ３
１を挿入した場合である。□そして。

トランジスタＴｒ３１がオンからオフになると、コレク
タから第２のコンデンサＣ３２に充電電流を流してサイ
リスタ５ｒ３１のｒ−）電流を流し、サイリスタ５ｒ３
１を導通させる。そして、トランジスタＴｒ３１がオン
となったときにダイオード０３１を通して第２のコンデ
ンサＣ３２の電荷を放電させる。

この実施例でも低価格の部品にて、経済的な突入電流制
限回路を構成できる。

第４図は、交流電源ＡＣＶ　４１を倍圧整流してＤＣ／
ＡＣインバータを動作させる回路に適用したものである
。トランジスタＴｒ４１がオフしたときに第２のコンデ
ンサＣ４２の充電電流か三端子能動素子としてのトライ
アックＴＲＣ４１のｒ−トに流れ、第１のコンデンサＣ
４１を通ってトランスＴ４１ので次巻線に帰還する。そ
して、トランジスタＴｒ４１がオンになったときは、第
２のコンデンｔｃ４２の放電電流がトランジスタＴｒ４
１　ｔコンデンサＣ４３，ダイオードＤ４３を通って流
れる。

以上の如くして９倍圧整流に対しても本発明の突入電流
制限回路を有効に使用できる。第５図は。

プツシ五ノル方式のＤ　Ｃ／Ａ　Ｃインバータでの実施
例である。

第５図に於て、トランジスタＴｒ５１がオフとなってト
ランジスタＴｒ５２がオンとなったときは、トランジス
タＴｒ５１のコレクタ電圧は入力電圧よシ高くなるので
、第２のコンデンサＣ５２の充電電流が流れサイリスタ
５ｒ５１を導通させる。また、トランジスタＴｒ５１が
オンの時は、ダイオード０５１より逆電流が流れて第２
のコンデンサＣ５２を逆電圧に充電する。そして、再び
トランソスタＴｒ５１；６Ｅオフ、トランジスタＴｒ５
２がオンの時、サイリスタＳ　ｒ５１のｒ−）電流を流
すように第２のコンデンサＣ５２に電流が流れる。また
、ダイオードＤ５２をダイオード０５１の代わシに接続
しても、第１図のダイオードＤ１３と同じ様に動作して
、サイリスタ５ｒ５１を導通させる。

なお、第３図や第４図、第５図でも第１図と同様に、　
Ｃ−）電流を供給するコンデンサやダイオードに、他の
電子部品の抵抗器やダイオード、コンデンサ、チョーク
などを直列や並列に接続して本発明の効果を高めること
が可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように２本発明によれば。

トランスの巻線や、大型の抵抗器に比べて１価格も安く
、小型で、更に発熱も殆ど無いコンデンサを使用して、
突入電流制限回路を構成することが出来る。更に、ＤＣ
／ＡＣインバータを小型にするため、スイッチングの周
波数を高めるような場合には９本発明で使用されるコン
デンサはますます小型になって、更に効果が発揮される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図で、第２図は第１図
での動作を説明するための電圧波形図で。 第３図は本発明の第２の実施例の回路図、第４図は本発
明の第３の実施例の回路図、第５図は本発明の第４の実
施例の回路図、第６図、第７図、第第１図 第２図 鶏３図 第４図 第５図 第６図 第７図 范６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流入力にトランスの一次巻線とスイッチング素子
   とを直列に接続し、該スイッチング素子をオン、オフし
   て前記トランスの一次側に間欠的に電流を流すことによ
   り前記トランスの二次側の巻線から変圧した交流を得る
   ＤＣ／ＡＣインバータに於て、前記直流入力に並列に第
   １のコンデンサを接続すると共に、該第１のコンデンサ
   と前記直流入力との間に直列に、突入電流制限用の抵抗
   器と三端子能動素子を並列につないだ複合回路素子を挿
   入接続し、前記直流入力の投入を開始した時には、前記
   三端子能動素子はオフ状態にあって前記突入電流制限抵
   抗器を通して流れる入力電流によって、前記第１のコン
   デンサの蓄積がある程度終った後に、前記三端子能動素
   子をオン状態にして、該ＤＣ／ＡＣインバータに十分な
   入力電流を供給するようにした突入電流制限回路であっ
   て、前記トランスの一次側とスイッチング素子との接続
   部分と前記三端子能動素子の制御端子との間に、第２の
   コンデンサを含む回路を接続し、該第２のコンデンサの
   二つの端子の内、前記三端子能動素子の駆動端子に接続
   されている方の端子に、ダイオードの二つの端子の内の
   一方の端子を接続し、該ダイオードの他方の端子は、Ｄ
   Ｃ／ＡＣインバータの直流入力の一方の極に接続されて
   いることを特徴とするＤＣ／ＡＣインバータの突入電流
   制限回路。