JPS6377383A - 起動回路 - 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】 〔概　　要〕 電源回路は、電源投入時や瞬断時に突入電流が流れてし
まう問題を有している。本発明は平滑用のコンデンサの
電圧を検出し、その電圧が低い時には突入電流防止用抵
抗を介してコンデンサに充電するか、電圧変換を停止し
、高い時には電圧変換動作を行なうとともに突入電流防
止抵抗をショートシて、突入電流の低下を図っている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電源装置に係り、特に電源投入時や瞬断時の突
入電流を制限する起動回路に関する。

〔従　来　技　術〕

直流電圧によって駆動される電子機器のほとんどは、交
流電源から直流電圧を発生する電源回路を有している。

−船釣にはこの様な電源回路はシリーズドロッパ方式と
スイッチング方式とに大別される。シリーズドロッパ方
式は負荷に対し、シリーズに制御回路が挿入され、その
制御回路の電圧陣下を制御して負荷に加わる電圧を一定
とする様にしている。一方、スイッチングの方式は出力
電圧が一定となる様に負荷へ加える電圧をオン、オフし
て制御している。尚、スイッチング方式は出力段にチョ
ークコイルを挿入し、スイッチングにおける雑音を低下
させている。

前述した２種類の方式において、現在では電力効率の高
いスイッチング方式が多く用いられている。

スイッチング方式は交流電圧をトランス等を介さずに直
接整流し、その整流によって得られた直流電圧をスイッ
チ素子を介してトランスに加えている。そして、スイッ
チ素子をオン、オフすることによってトランスの２次側
に得られる交流電圧を整流して目的の直流電圧を得てい
る。

第５図は従来のスイッチング方式の電源の回路構成図で
ある。交流入力ＡＣの一方に電源スィッチ５Ｗ２０、ダ
イオードＤ２０、抵抗Ｒ２０が直列に接続されている。

そしてその抵抗Ｒ２０の他端がコンデンサＣ２０に接続
されている。コンデンサＣ２０の他端は交流入力の他端
に接続されているので、コンデンサＣ２０には電源スィ
ッチ５Ｗ２０がオンとなった時にはダイオードＤ２０で
整流されてコンデンサＣ２０に電荷が蓄積される。

すなわち、直流電圧がコンデンサ２０にチャージされる
。このコンデンサ２０には、トランスＴ２０の１次側と
トランジスタＱ２０の直列回路が並列に接続されている
ので、トランジスタＱ２０のベースにパルス信号が加わ
ると、トランジスタＱ２０はそのパルス信号に対応して
オン、オフし、トランスＴ２０の１次側に電流を流す。

このパルス状の電流によってトランスＴ２０の１次側に
も同様のパルスが発生し、ダイオードＤ２１で整流する
とともに、コンデンサＣ２１で平滑することによって出
力端ＯＵＴに目的の直流電圧を出力することができる。

尚、図示しないが、出力端ＯＵＴには電圧検出回路が接
続されており、この電圧検出回路によってトランジスタ
Ｑ２０に加わるパルス信号が発生され、出力電圧が目的
の電圧となる様に制御される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の回路において、抵抗Ｒ２０は電源スィッ
チ５Ｗ２０をオンとした時にコンデンサＣ２０に流れる
突入電流を低減するために挿入されている。電源投入時
における突入電流を低減することはこの抵抗で充分であ
るが、電源スイツチ投入後の通常の動作においては無駄
な電力をこの抵抗で消費するとともに発熱するという問
題を有している。これを解決するものとして、第６図に
示す様に突入電流低減用抵抗Ｒ２０に並列にサイリスク
ＴＨ２０を接続し、このサイリスタＴＨ２０のゲートに
加わる電圧を制御する方式がある。

この方式は、ダイオードＤ２０で整流した時の電圧を分
圧するとともに、コンデンサＣ２２に蓄積し、そのコン
デンサＣ２２の両端の電圧が特定値以上となった時にサ
イリスタＴＨ２０にサイリスクＴＨ２０をオンとすべき
電圧が加わる様に構成されたものである。電源スィッチ
５Ｗ２０をオンとした時には、サイリスクＴＨ２０はオ
フの状態であるので、抵抗Ｒ２０を介して平滑用コンデ
ンサＣ２０に電荷が蓄積される。また、それと同時にコ
ンデンサＣ２２にも電荷が蓄積されるが、このコンデン
サＣ２２の両端の電圧が特定値以上になるまでサイリス
クＴＨ２０はオフの状態である。

そして、特定値以上になった時にサイリスクＴＨ２０が
オンとなり、以後の動作においては、抵抗Ｒ２０で電力
を消費することはなくなる。この第６図に示した方式は
、電源投入時の突入電流を低下するとともに通常使用時
の無駄な電力の消費を無くすることはできるが、たとえ
ば瞬断等によって一定時間入力電圧ＡＣが断となった時
にはコンデンサｃ　２２の両端の電圧の低下は少なく、
オン状態のままとなる。すなわち瞬断等が発生してもサ
イリスタＴＨ２０はオン状態となり、瞬断後の電圧印加
で突入電圧が大となる問題を存していた。

本発明は上記従来の欠点に送み、電源投入時や瞬断時の
突入電流を低下する起動回路を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の機能ブロック図である。１は抵抗Ｒに
並列に接続されたスイッチ手段、２は平滑用コンデンサ
Ｃの電圧を検出する電圧比較手段、３は電圧比較手段の
結果が加わり、電圧変換を行なう電圧変換手段である。

〔作　　用〕

端子Ｔに電圧が加わると、抵抗Ｒを介してコンデンサＣ
に電荷が順次蓄積される。そして、コンデンサＣの両端
の電圧が特定値以上となったことを電圧比較手段２は検
出し、電圧変換手段３はコンデンサＣから加わる電圧を
変換するとともに、前記スイッチ手段１をオンとする。

スイッチ手段１がオンとなると抵抗Ｒでの電圧降下は零
となる。

そして、電圧比較手段２は電圧変換手段３に加わる電圧
が特定値以上の時に電圧変換手段２を動作させる。

〔実　施　例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の実施例の回路構成図である。

入力端子ＡＣには、電源スィッチｓｗｉ、ダイオードＤ
Ｉ、抵抗Ｒ１、コンデンサｃ１の直列回路が接続されて
いる。そして抵抗Ｒ１には並列にスイッチ素子たとえば
サイリスタＴＨＩが接続されている。

入力端子ＡＣに交流電圧たとえばＡＣｌｏｏＶが加わり
スイッチＳＷＩがオンとなるとダイオードＤＩで整流さ
れて抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣＩに電荷が蓄積すな
わちチャージされる。この時のチャージにおいては後述
するがサイリスタＴＨ１はオフであるので、抵抗Ｒ１を
介してチャージされ、突入電流は制限される。一方、コ
ンデンサＣ１には抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の直列回
路が接続されている。抵抗Ｒ５の両端にはトランジスタ
Ｑ１のベースとエミッタが接続され、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ
５との直列接続した両端にコンデンサＣ２が接続されて
いる。コンデンサＣ２は微小な容量のコンデンサであり
、整流して蓄積する回路における抵抗Ｒ１とコンデンサ
Ｃ１の時定数と比べ、このコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２、
Ｒ３との時定数ははるかに小さい。尚、このコンデンサ
Ｃ２１は高周波の雑音による後述するスイッチング電源
の誤動作を防止するものである。

スイッチＳＷ１のオンによって交流電圧が整流され、電
荷がコンデンサＣ１にチャージされると、コンデンサＣ
Ｉの両端子間には直流電圧が発生する。前述した様に抵
抗Ｒ５にはトランジスタＱ１のベースとエミッタが接続
されているので、チャージが進むにつれて抵抗Ｒ５間の
電圧も比例して増大する。

一方、トランジスタＱ１のコレクタには、トランジスタ
Ｑ２のベースと、一端が抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点
に接続されている抵抗Ｒ６の他端がトランジスタＱｌの
コレクタに接続している。

トランジスタＱ１のベース・エミッタ間の電圧■ＢＥが
０．７Ｖ以下の時にはトランジスタＱ１がオフであるの
で、この抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ２のベースに
電流が流れ、トランジスタＱ２をオンとする。

抵抗Ｒ７、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ８は直列接続され
て、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点とトランジスタＱ３の
ベースに接続されているので、トランジスタＱ２がオン
の時には、トランジスタＱ３のベースに電流が流れ、ト
ランジスタＱ３をオンとする。またこの逆に電圧ＶＢＥ
が０．７Ｖ以上となったときにはトランジスタＱ１がオ
ンとなるので、トランジスタＱ２のベース電位はトラン
ジスタＱｌのエミッタの電位とほぼ同じになってオフと
なり、その結果としてトランジスタＱ３もオフとなる。

コンデンサＣ１には、前述した抵抗の他にトランスＴ１
の１次コイルＬ１とトランジスタＱ４と抵抗Ｒ９の直列
回路が接続されている。そしてトランジスタＱ４のベー
スは前述したトランジスタＱ３のコレクタに、エミッタ
はさらに抵抗ＲＩＯを介してトランジスタＱ３のベース
に接続されている。トランジスタＱ４のベースには図示
しない回路よりスインチング信号ＰＳが加わっているが
、トランジスタＱ３のエミッタはコンデンサＣの他端に
接続しているので、トランジスタＱ３がオンの時にはト
ランジスタＱ３でショートされた状態となり、トランジ
スタＱ４はオフとなったままである。すなわち、電源投
入（端子ＡＣに交流電圧が加わり、スイッチＳＷ１がオ
ンとなった直後）においてはコンデンサＣ１の電圧ＶＣ
は低く、その結果としてトランジスタＱ１のベースに加
わる電圧も０．７Ｖ以下であり、トランジスタＱ１がオ
フ、トランジスタＱ２、Ｑ３がオンとなって、スイッチ
信号ＰＳにおけるトランジスタＱ４のスイッチ動作を停
止させている。そして、コンデンサＣＩに電荷が順次チ
ャージされ、電圧が増加するにともない、トランジスタ
Ｑ１に加える電圧ＶＢＥも増大し、０．７Ｖ以上になる
と、トランジスタＱ１がオン、トランジスタＱ２、Ｑ３
がオフとなってスイッチ信号ＰＳがトランジスタＱ４の
ベースに加わる様になる。

これによりスイッチ信号ＰＳのパルスによってトランジ
スタＱ４はスイッチ動作を開始する。

このスイッチ動作によってトランスＴ１のコイルＬ１に
はスイッチ信号ＰＳのパルスに比例してオン、オフをく
りかえす電流が流れ、その結果として第１の２次コイル
Ｌ２１にそれに比例した電圧が発生する。トランスＴ１
の第１の２次コイルＬ２１の一端はコイルＬ１の一端（
抵抗Ｒ１が接続されている端子）に抵抗され他端はダイ
オードＤ２、抵抗Ｒ１１を介してサイリスタＴＨＩのゲ
ートに接続されている。そしてそのサイリスタＴＨ１の
ゲートにはコンデンサＣ３の一端が接続され、コンデン
サＣ３の他端は、コイルＬ２１の一端に接続されている
ので、コイルＬ２１に発生したパルス電圧はダイオード
で整流されるとともにコンデンサＣ３で平滑され、さら
にサイリスタＴＨ１のゲートに加わる。サイリスタＴＨ
Ｉはゲートに正電圧が加わるとオンとなる特性を有して
いるので、スイッチ動作をトランジスタＱ４が開始する
とオンとなる。

前述した動作をまとめると、電源スィッチをオンとした
直後はサイリスタＴＨＩはオフとなったままで抵抗Ｒ１
を介してコンデンサＣ１に電荷をチャージする。このチ
ャージによってコンデンサＣ１に電圧が発生し、特定電
圧値以上でトランジスタＱ１がオン、このトランジスタ
Ｑ１のオンによってトランジスタＱ２がオフさらにトラ
ンジスタＱ２のオフによってトランジスタＱ３がオフと
なり、今までトランジスタＱ３がオンとなってスイッチ
信号ＰＳをショートしていた状態からオフ状態となって
トランジスタＱ４にスイッチ信号ＰＳが加わる。これに
よって、スイッチ動作をトランジスタＱ４が開始し、ト
ランスＴ１を介してサイリスタＴＨｉをオンとする。サ
イリスクＴＨＩがオンとなる時には、コンデンサＣ１に
ある程度の電荷がチャージされているので、抵抗Ｒ１を
サイリスクＴＨＩでショートしてもラッシュカレント（
突入型／ｉ！ｉ）はそれほど増大することはない。

トランスＴ１は、コイルＬＬ、Ｌ２１の他に第２の２次
コイルＬ２２を有しており、ダイオードＤ３でこの第２
の２次コイルに流れる電圧が整流されて出力端子から図
示しない回路に直流電圧を出力する。尚、図示しないが
この出力電圧が一定となる様に電圧検出回路が設けられ
ており、この電流検出回路の検出信号によってスイッチ
信号ＰＳのパルス幅が制御され、出力端子から出力され
る電圧が一定となる様に構成されている。

本発明の実施例が動作し、直流電圧を出力している時に
、瞬断が発生した場合、コンデンサＣ１に蓄積された電
荷がトランジスタＱ４のスイッチ動作で放電されるが、
瞬断が短い時にはサイリスクＴＨＩはオンの状態のまま
で、入力交流電圧が再度加わっても突入電流が流れるこ
となく、瞬断時も一定電圧を出力する。また、瞬断が長
く、コンデンサＣ１の電圧が特定電圧以下となった時に
は、スイッチ動作を停止して、外部回路へ電圧の出力を
停止する。停止した時には同時にサイリスクＴＨＩへの
ゲートへも電圧が加わらなくなるもので、サイリスクＴ
ＨＩもオフとなる。よって長い時間の瞬断が発生しても
、再度電源投入時と同様に抵抗Ｒ１が挿入された形とな
って、突入電流を防止する。

また、従来回路においては、平滑用コンデンサに電圧が
加わり、さらにサイリスクのゲートに電圧が加わると、
電源が特定時間オフとならない限りサイリスタはオフと
ならないので、瞬断によって平滑用コンデンサの電圧が
異常に低下してもスイッチ動作を続行する。このため、
出力に異常な電圧が発生し、プロセッサを使用している
装置においてはプロセッサが暴走してしまっていた。本
発明においては平滑用コンデンサの電圧を検出している
ので、瞬断等において電圧の低下が発生し異常電圧とな
っても出力電圧をＯとする。よって、たとえば負荷回路
がプロセッサ等を用いても、暴走させる様なことはなく
、安定した動作をさせることができる。

更に、第２図に示した本発明の実施例においては、コン
デンサＣ１の電圧に対してトランジスタＱ３をオン、オ
フとする特性にヒステリシスを有している。

例えば、スイッチＳＷＩがオンとなった直後では電圧は
低く、トランジスタＱｌはオフ、トランジスタＱ２がオ
ンであるので、電流は抵抗Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と抵
抗Ｒ２，Ｒ７，Ｒ８、更に抵抗Ｒ６に電流が第３図（ａ
ｌに示すように流れる。

尚、この時抵抗Ｒ６に流れる電流は抵抗Ｒ７に流れる電
流に比べ少ない。

コンデンサＣＩの電圧が特定電圧以上となると、抵抗Ｒ
５の電圧即ち電圧ＶＢＥが０．７Ｖ以上となり、トラン
ジスタＱ１をオンとする。前述したようにこの時にはト
ランジスタＱ２がオフとなるので、抵抗Ｒ７，Ｒ８には
電流が流れなくなり、第３図（ｂｌに示すように抵抗Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と抵抗Ｒ２，Ｒ６に流れる。この
状態即ちトランジスタＱ１がオンとなった時には抵抗Ｒ
２，Ｒ７゜Ｒ８に流れる電流が無くなるので、抵抗Ｒ２
と抵抗３の接続点の電位は上昇し、その結果として電圧
ＶＢＥも上昇する。即ち、トランジスタＱ１がオンとな
った後には更にトランジスタＱ１がオンとなるように電
流が流れる。これにより、コンデンサＣＩの電圧に対し
トランジスタＱ３がオン、オフとなる特性は第４図に示
すように８０Ｖでオン、６０以下でオフとヒステリシス
を有する。

このヒステリシス特性はサイリスクＴＨＩをオン、オフ
する為の制御としては電源の動作を更に安定にするもの
である。

〔発明の効果〕

以上のべた様に本発明は、交流電圧を整流した時に特定
値以上でスイッチング動作を行なうとともにそのスイッ
チ動作によって得られる電圧で突入電流防止用の抵抗を
ショート状態とするものであり、本発明によれば電源投
入時や瞬断等における突入電流の低下を図った起動回路
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能ブロック図、 第２図は本発明の実施例の回路構成図、第３図（ａ）、
　（ｂ）は本発明の実施例の動作を説明する図、 第４図はトランジスタＱ３のオン、オフ特性図、第５図
、第６図は従来の回路構成図である。 １・・・スイッチ手段、 ２・・・電圧比較手段、 ３・・・電圧変換手段、 Ｃ・・・コンデンサ、 Ｒ・・・抵抗。 特許出願人　バナファコム株式会社 本発明の猿」ＬアＤワク国 第１　図 本発明の実施（Ｊ弓の回路構成図 本発明の実施分りの重力４乍を醸し明する図第　３　凶 人力＠圧　（） トランジスタ０３のオンオフ竹・ト主図第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電源回路において、 電源投入時に発生する入力電圧を平滑するコンデンサ（
   Ｃ）への突入電流を低減する抵抗（Ｒ）に、並列に接続
   されたスイッチ手段（１）と、前記コンデンサ（Ｃ）の
   端子間の電圧を検出する電圧比較手段（２）と、 該電圧比較手段（２）の比較結果が加わり、前記コンデ
   ンサ（Ｃ）の電圧が特定電圧以上の時に電圧変換を行な
   うとともに前記スイッチ手段（１）をオンとする電圧変
   換手段（３）とを有することを特徴とした起動回路。 ２）前記電圧変換手段（３）はスイッチング電源であり
   、前記電圧比較手段（２）の出力によって前記スイッチ
   ング電源のスイッチングを制御することを特徴とした特
   許請求の範囲第１項記載の起動回路。