JPS63224666A - 電源装置の突入電流抑制回路 - 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〕 この発明は整流回路で交流電源を直流に変換して平滑コ
ンデンサに充電し、この平滑コンデンサの直流電圧を負
荷に給電する電源装置において、電源装置の始動時に平
滑コンデンサに流入する突入電流を抑制する電源装置の
突入電流抑制回路に関する。この種の電源装置では始動
時整流回路から平滑コンデンサに大きな突入電流が流れ
、整流回路をはじめ周囲の機器に悪影響を及ぼすことが
ないようにしなければならない。

〔従来の技術〕

この種電源装置の突入電流抑制回路をスイッチングレギ
ュレータに応用した従来例を第５図に示す。ここで回路
の主要部は直流電源１．突入電流抑制回路２でありこの
他は負荷のスイッチングレギュレータである。このスイ
ッチングレギュレータは、変圧器３．主電流回路４．制
御回路５．出力回路６などから構成されている。直流電
源１は商用交流電源７からスイッチ８を介して全波整流
回路９に接続され、整流回路９の出力端は限流抵抗１０
を介して平滑コンデンサ１１に接続されている。

突入電流抑制回路２は限流抵抗１０を含みこの限流抵抗
１０に並列にサイリスタ１２が接続され、このサイリス
タ１２のゲートに、次に述べる変圧器３の検出コイル３
ｄの一端を平滑コンデンサ１１のプラス側に接続し、他
端にダイオード１３を接続して整流し、この整流した電
圧をコンデンサ１４で平滑化し、この平滑化した電圧を
抵抗１５を介して印加するように接続されている。変圧
器３は一次コイル３ａ。

制御コイル３ｂ、出力コイル３ｃ、検出コイル３ｄを有
し、この−次コイル３ａと一次コイル３ａにコレクタが
接続された主トランジスタ１６で主電流回路４を構成し
、−次コイル３ａ側が直流電源１のプラス端子に、主ト
ランジスタ１６のエミッタがマイナス端子にそれぞれ接
続されている。制御回路５は制御コイル３ｂと主トラン
ジスタ１６のベースと直流電源１のプラス端子に接続さ
れている。

出力回路６は出力コイル３Ｃに接続されたダイオード１
７と出力コンデンサ１８との直列回路で構成され出力コ
ンデンサ１８の両端が負荷１９に接続される。

スイッチ８の投入により交流電源７が整流回路９に印加
されると整流回路９で整流された電圧は限流抵抗１０を
介して平滑コンデンサ１１を充電する。

このとき平滑コンデンサ１１への突入電流は限流抵抗１
０で抑制されるがやがて平滑コンデンサ１１の充電電圧
は所定値に達する。こうして平滑コンデンサ１１の電圧
が所定値に達すると制御回路５を介して主トランジスタ
１６にベース電流が流れ始めるから各コイル３ａ、３ｂ
、３ｃ、３ｄに電圧が誘起する。この制御コイル３ｂの
電圧は制御回路５を介して主トランジスタ１６０ベース
電流を増加させるから主トランジスタ１６は正帰還作用
により瞬時に完全な導通状態に転する。このため−次コ
イル３ａの電流は直線的に増加し、変圧器３に電磁エネ
ルギーを蓄える。−次コイル３ａの電流が最大値に達し
、変圧器３の鉄心が磁気飽和を起こすと各コイル３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄの電圧は零に低下するから主トランジ
スタ１６は瞬時に不導通に転する。このとき変圧器３に
蓄えられたエネルギーはダイオード１７で整流されて出
力コンデンサ１８に蓄積される。こうして変圧器３の蓄
積エネルギーが放出し終わると最初に戻り、主トランジ
スタ１６が導通し始め直流電源１の電力は変圧器３を介
して出力コンデンサ１８に蓄積され負荷１９に給電され
る。また検出コイル３ｄに電圧が誘起すると、この電圧
はダイオード１３で整流されてコンデンサ１４を充電し
、この直流電圧で抵抗１５を介してサイリスタ１２のゲ
ートに印加されることによりゲート電流が流れ、サイリ
スタ１２を点弧し、限流抵抗ｌＯを短絡して平滑コンデ
ンサ１１を急速に充電し、スイッチングレギュレータを
平常の運転に入れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図において、交流電源７が印加されたとき、平滑コ
ンデンサ１１の電圧Ｖ２　と充電電流■は第６図の波形
図に示す変化をする。すなわち整流回路９の出力電圧は
全波整流電圧Ｖ、であるのに対し、平滑コンデンサ１１
の電圧は、時刻ｔ。にスイッチ８が閉じられると限流抵
抗１０で充電電流Ｉが抑制されて電圧Ｖ２　に示すよう
に次第に上昇しレギュレータの動作電圧に達する。この
ときサイリスタ１２が点弧し、限流抵抗１０を短絡する
から平滑コンデンサ１１は急速に充電される。このとき
、すなわち時刻ｔ１　　にもし交流電圧の波高値付近で
サイリスタ１２が点弧すると、丁度サイリスタ１２のア
ノードとカソード間の電圧が最高であり、はぼ交流電源
７のインピーダンスと、整流回路９の内部抵抗だけで限
流されただけの大きくかつ急峻な充電電流Ｉ、が流れる
。これを補うためにサイリスタ１２の点弧を遅らせると
、交流電源７を投入後電源装置が平常に運転されるまで
の時間が長くなるという欠点があった。

本発明の目的は、電源装置の平常運転への移行が早（、
かつスイッチング素子の点弧位相のばらつきによる突入
電流のばらつきを抑制できる電源装置の突入電流抑制回
路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するため本発明は、交流電源を整流
する整流回路と？この整流回路の出力電圧を平滑する平
滑コンデンサとを備えたものにおいて、前記整流回路と
平滑コンデンサとの間に、両極に印加された電圧が低い
ときのみ導通するスイッチング素子を接続したもので、
スイッチング素子は零クロス点弧回路で導通ずるとよい
。また限流抵抗をスイッチング素子に並列に挿入するこ
ともできる。

〔作用〕

この突入電流抑制回路は例えば零クロス点弧回路により
サイリスクがそのアノード、カソード間に印加される整
流された脈動電圧のほぼ零から点弧すれば平滑コンデン
サの充電電流はこの脈動電圧の半波の上昇に従って増加
するから電流波形は比較的緩慢で電流の波高値も低く抑
制することができる。このように電流の波高値を抑制す
ることができれば当然スイッチング素子の導通を半サイ
クルまたは１サイクル早くして負荷の平常運転を早める
ことができる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示し、第５図に示した従来
装置と同一のものには第３図と同一の符号を付した。第
１図において、全波整流回路９と限流抵抗ｌＯを介して
平滑コンデンサ１１に接続された直流電源Ｉ、スイッチ
ングレギュレータの変圧器３．主電流回路４．制御回路
５．出力回路６などは従来のものと同様であるからこの
構成と動作の説明は省略する。突入電流抑制回路２も従
来のものと同様に限流抵抗１０に並列にサイリスタ１２
が接続され、このサイリスタ１２のゲートには変圧器３
の検出コイル３ｄの一端が平滑コンデンサ１１のプラス
端に接続され、他端にダイオード１３が接続されて、こ
のダイオード１３の出力がコンデンサ１４で平滑化され
、抵抗１５を介して印加されるように接続されている。

しかし、このサイリスタ１２のゲートと平滑コンデンサ
１１のプラス端との間にトランジスタ２０のコレクタ、
エミッタが接続されている点が従来のものと大いに異な
る。そしてトランジスタ２０のベースにはサイリスタ１
２の両極の電圧を分圧抵抗２１．２２で分圧した電圧が
印加されるように接続されている。

次に第１図に示す突入電流抑制回路２の動作を第２図に
示す波形図を参照しながら説明する。第２図は平滑コン
デンサ１１の電圧Ｖ２　と充電電流■の関係を示し、整
流回路９の出力電圧は全波整流電圧Ｖ、であるのに対し
、平滑コンデンサ１１の電圧Ｖ２は時刻ｔ０にスイッチ
８が閉じられると充電電流Ｉが限流抵抗１０で抑制され
て流れるからこの時刻から次第に上昇し、レギュレータ
の動作電圧に達する。こうしてレギュレータが始動し、
変圧器３の検出コイル３ｄに電圧が誘起されると、この
電圧はダイオード１３で整流され、コンデンサ１４で平
滑化され抵抗１５を介してサイリスタ１２のゲートに印
加される。これによりサイリスタ１２が点弧され、限流
抵抗１０が短絡されて装置を平常の動作にする。しかし
このときサイリスタ１２の両極間の電圧が所定値より高
いと両分圧抵抗２１．２２で分圧された電圧がトランジ
スタ２０のベースに印加され、トランジスタ２０が導通
するからサイリスタ１２のゲートはそのカソード側に短
絡され、サイリスタ１２は点弧しない。しかしサイリス
タ１２の両極間の電圧が低いときはトランジスタ２００
ベースに印加される電圧も低いからトランジスタ２０は
導通せずサイリスタ１２は点弧する。すなわち、サイリ
スタ１２の両極間の電・圧が高く、もしサイリスタ１２
を点弧すると平滑コンデンサ１１に大きな突入電流が流
れるおそれのあるときは、サイリスタ１２を点弧せず、
この電圧が低いときのみサイリスタ１２を点弧して、整
流回路の出力電圧波形、Ｖ、に従って比較的最大値が小
さく緩慢な電流１１　で平滑コンデンサ１１を充電する
。

第３図は第１図と異なる実施例を示し、第１図と同一の
ものには第１図と同一の符号を付した。

この実施例において、直流電源１は従来のものと同様に
商用交流電源７がスイッチ８を介して全波整流回路９に
接続されているが、平滑コンデンサ１１を充電するとき
の限流抵抗１０は省略されてサイリスタ１２とこのサイ
リスタ１２のゲート回路だけが整流回路９と平滑コンデ
ンサ１１との間に接続されている。このゲート回路はサ
イリスタ１２と並列に抵抗２３とトランジスタ２０のコ
レクタ、エミッタの直列回路と、両分圧抵抗２１．２２
の直列回路が接続され、抵抗２３とトランジスタ２０の
コレクタとの接続点がサイリスタ１２のゲートに、両抵
抗２１．２２の接続点がトランジスタ２０のベースにそ
れぞれ接続されている。この回路ではサイリスタ１２は
そのアノード電圧で点弧するから負荷のレギュレータは
変圧器３の検出コイルが不要になり、回路は簡単化され
る。その他スイッチングレギニレータの構成と動作は従
来のものと同様である。

この実施例ではサイリスタ１２の両極間の電圧が高いと
きはトランジスタ２００ベース電圧も高く、トランジス
タ２０が導通するからサイリスタ１２のゲートはそのカ
ソードと同電位になりサイリスタ１２は点弧しない。し
たがって平滑コンデンサ１１は第４図の波形図に示すよ
うに、サイリスタ１２がその両極間の電圧の低い時刻ｔ
０　に点弧すると、この電圧の上昇とともに次第に充電
され、瞬時に急峻な大電流が流れることはない。しかも
ほぼ　１／４サイクルで充電されるから装置全体が比較
的早く平常動作に移行する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、部品点数が少なく、突入電流抑制効果
が大きく、しかも効率の良い突入電流防止回路を提供で
きる。またサイリスクの点弧に零クロス点弧機能をもた
せたから電流の急峻な変化がなく、整流回路への悪影響
は勿論、同じ交流電源に接続されたテレビ、ラジオなど
に与える雑音障害を低減できる。さらに第３図の実施例
によればコンデンサの充電電流を抑制する限流抵抗がな
いから始動の早い電源を構成できるなど効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による電源装置の突入電流
抑制回路の一実施例を示し、第１図は突入電流抑制回路
を示す結線図、第２図は第１図に示す実施例の波形図、
第３図および第４図は本発明の異なる実施例を示し、第
３図はその突入電流抑制回路の結線図、第４図は第３図
に示す実施例の波形図、第５図は電源装置の突入電流抑
制回路の従来例の結線図、第６図は第５図の回路の波形
図である。 ２　突入電流抑制回路、７　交流電源、９　整流回路、
１０　　限流抵抗、１１　　平滑コンデンサ、１２第　
１　図 ｔｏ　　　　　　　　　　−□　ｊ 第　　　ど　　Ｂ司 第　３　図 累　４−　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）交流電源を整流する整流回路と、この整流回路の出
   力電圧を平滑する平滑コンデンサとを備えたものにおい
   て、前記整流回路と平滑コンデンサとの間に、両極に印
   加された電圧が低いときのみ導通するスイッチング素子
   を接続したことを特徴とする電源装置の突入電流抑制回
   路。 ２）特許請求の範囲第１項記載の電源装置の突入電流防
   止装置において、スイッチング素子は零クロス点弧回路
   で導通することを特徴とする電源装置の突入電流抑制回
   路。 ３）特許請求の範囲第１項記載の電源装置の突入電流抑
   制装置において、スイッチング素子に並列に限流抵抗が
   接続されていることを特徴とする電源装置の突入電流抑
   制回路。