(57)【要約】【課題】給電側が負荷側に流れる突入電流を抑えつつ、負荷側の充電時間を短くする。【解決手段】供給電源ＶｃｃからプリンタＯＵＴに電力を供給するための主スイッチ素子ＳＷ０には、突入電流防止回路１０１が取り付けられている。突入電流防止回路１０１は、主スイッチ素子ＳＷ０に対し並列接続されている抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３と、これら抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３を通して負荷側に電流を通すためのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３と、負荷側の電位に応じてスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３及び主スイッチ素子ＳＷ０を順次ＯＮにする電圧監視回路１０２とにより構成される。スイッチ素子ＳＷ１がＯＮされると、抵抗素子Ｒ１を通じて負荷側に電流が流れて負荷側の電位が上昇し、電圧監視回路１０２の動作によってスイッチ素子ＳＷ２がＯＮされる。さらに負荷側の電位が上昇すると、電圧監視回路１０２は、スイッチ素子ＳＷ３、主スイッチ素子ＳＷ０をこの順にＯＮにする。【選択図】図１
2010051043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＮされることにより給電側と負荷側とを接続する主スイッチ素子に対し並列接続される複数の抵抗素子と、
一の前記抵抗素子に直列接続されるスタート接点と、
残りの個々の前記抵抗素子のそれぞれに直列接続されるスイッチ素子と、
負荷側に接続され、前記スタート接点がＯＮされ負荷側の電位が大きくなるにつれて前記スイッチ素子を順次ＯＮさせ、最後に前記主スイッチ素子をＯＮさせる電圧監視部と、
を備える突入電流防止回路。
【請求項２】
前記主スイッチ素子及び前記スイッチ素子は、ＰＮＰ型トランジスタであり、
前記電圧監視部は、
前記スイッチ素子の個々に対応して設けられ、負荷側に接続される第１のツェナーダイオードと、ベースが当該第１のツェナーダイオードに接続されエミッタが接地されコレクタが前記スイッチ素子のベースに接続される第１のＮＰＮ型トランジスタと、を備えるスイッチ素子制御部と、
負荷側に接続され前記第１のツェナーダイオードよりもツェナー電圧が大きい第２のツェナーダイオードと、ベースが当該第２のツェナーダイオードに接続されエミッタが接地されコレクタが前記主スイッチ素子のベースに接続される第２のＮＰＮ型トランジスタと、を備える主スイッチ素子制御部と、
を含む、
請求項１記載の突入電流防止回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチがＯＮされた場合に供給電源からプリンタ等の機器に流れる突入電流を防止する突入電流防止回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＳ端末をはじめとする各種の情報処理機器、及び、プリンタ等の周辺機器は、電源からの給電を受けて機器が作動する。そして、機器への給電は、電源と機器とを接続するスイッチのＯＮ／ＯＦＦの切り替えにより行われる。このようなスイッチを用いて機器への給電の切り替えを行う場合、機器に流れる突入電流が問題となる。突入電流が機器に流れた場合、スイッチや機器が破損するおそれが生じる。
【０００３】
突入電流を防止する技術として、特許文献１には、給電側と負荷側との間に、電流制限用の抵抗Ｒ２１と定常時にこの抵抗Ｒ２１を短絡するためのスイッチＳ１とを並列接続し、このスイッチＳ１のＯＮ／ＯＦＦをタイマ等によって制御することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３６１１４公報（段落番号０００７及び図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、従来のスイッチ部９００の一例を示す模式図であり、特許文献１の段落番号０００７及び図８に記載されているものと同様のものである。図４に示すスイッチ部９００は、給電側をなす供給電源９０１と負荷側をなすプリンタ９０２との間に、主スイッチ素子ＳＳ０と、抵抗素子ＲＲ１及びこれに直列するスイッチ素子ＳＳ１とが、並列接続されて構成されている。主スイッチ素子ＳＳ０及びスイッチ素子ＳＳ１は、スイッチ信号入力部９０４から出力されるスイッチ信号の入力によりＯＮされる。ここで、スイッチ信号入力部９０４は、スイッチ素子ＳＳ１に直接接続し、主スイッチ素子ＳＳ０にはスイッチ信号を遅らせて出力する遅延回路９０５を経由して接続している。このため、スイッチ信号入力部９０４からスイッチ信号が入力されると、まずスイッチ素子ＳＳ１がＯＮされ、抵抗素子ＲＲ１を経由してプリンタ９０２に向けて電流が流れ、一定時間経過後に主スイッチ素子ＳＳ０がＯＮされて給電側と負荷側が接続され、プリンタ９０２に電力が供給される。このようなスイッチ部９００によれば、まず電流が抵抗素子ＲＲ１を経由して負荷側に流れることで突入電流を抑制することができ、さらに、負荷側がある程度充電されているため、主スイッチ素子ＳＳ０がＯＮされた場合の突入電流を小さくすることができる。
【０００６】
しかしながら、図４に示すようなスイッチ部９００では、負荷側の電圧が上がるにつれ抵抗素子ＲＲ１を流れる電流が小さくなり、時間が経過するにつれ、負荷側の充電効率が低下してしまう。そのため、主スイッチ素子ＳＳ０をＯＮにしても突入電流が大きくならない程度に負荷側が充電されるまでには、多くの時間を要してしまう。一方、負荷側の充電効率の低下を防ぐべく、抵抗素子ＲＲ１として抵抗値を小さいものを用いると、スイッチ素子ＳＳ１がＯＮされた瞬間に抵抗素子ＲＲ１に高い電圧がかかり、抵抗素子ＲＲ１が破損してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、給電側が負荷側に流れる突入電流を抑えつつ、負荷側の充電時間を短くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の突入電流防止回路は、ＯＮされることにより給電側と負荷側とを接続する主スイッチ素子に対し並列接続される複数の抵抗素子と、一の前記抵抗素子に直列接続されるスタート接点と、残りの個々の前記抵抗素子のそれぞれに直列接続されるスイッチ素子と、負荷側に接続され、前記スタート接点がＯＮされ負荷側の電位が大きくなるにつれて前記スイッチ素子を順次ＯＮさせ、最後に前記主スイッチ素子をＯＮさせる電圧監視部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、主スイッチ素子がＯＮされる前に抵抗素子を通過した電流が負荷側に流れるために給電側が負荷側に流れる突入電流を抑えることができ、さらに、各スイッチ素子が順次ＯＮされて回路全体の抵抗値が徐々に低下するために負荷側に電流が流れにくくならず、負荷側の充電時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の一形態を、図１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態は、供給電源からプリンタに給電を行うための主スイッチへの適用例である。
【００１１】
図１は、スイッチ部１００全体を示す模式図である。図１に示されている負荷としてのプリンタＯＵＴは、給電側に位置する供給電源Ｖｃｃからの給電を受けて駆動し、例えばＰＯＳ端末等の情報処理機器（図示せず）から送信される印刷データに基づく印刷を行う。供給電源ＶｃｃからプリンタＯＵＴへの給電は、スイッチ部１００を介して行われる。スイッチ部１００には、供給電源ＶｃｃとプリンタＯＵＴとを抵抗無く接続するための主スイッチ素子ＳＷ０が含まれており、この主スイッチ素子ＳＷ０がＯＮされることによりプリンタＯＵＴへの電力供給が行われ、この主スイッチ素子ＳＷ０がＯＦＦされることにより供給電源ＶｃｃからプリンタＯＵＴへの給電が停止される。スイッチ部１００は、この主スイッチ素子ＳＷ０と、プリンタＯＵＴに流入する突入電流を抑制する突入電流防止回路１０１とにより構成される。
【００１２】
突入電流防止回路１０１は、三つの抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３と、三つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３と、電圧監視部としての電圧監視回路１０２とにより構成される。三つの抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３は、主スイッチ素子ＳＷ０に対し並列接続されている。三つのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３に対応して直列接続で設けられており、ＯＮされることにより抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３に給電側からに負荷側に通電され、その結果、負荷側が充電される。電圧監視回路１０２は、負荷側に接続されており、負荷側が充電されて電位が上昇するに従って各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３を順次ＯＮし、最後に主スイッチ素子ＳＷ０をＯＮにする回路である。また、スイッチ素子ＳＷ１は、このスイッチ素子ＳＷ１をＯＮにするスイッチ信号を出力するスイッチ信号入力部ＩＮに接続されていて、スタート接点として機能する。
【００１３】
本実施の形態の突入電流防止回路１０１では、スイッチ信号入力部ＩＮからスイッチ信号が入力されることにより、スイッチ素子ＳＷ１がＯＮされる。その結果、供給電源Ｖｃｃから抵抗素子Ｒ１を通じ負荷側に電流が流れ、負荷側の電位が上昇する。負荷側が所定の電位に達すると、電圧監視回路１０２は、スイッチ素子ＳＷ２をＯＮにする。さらに負荷側の電位が上昇すると、電圧監視回路１０２は、スイッチ素子ＳＷ３をＯＮにし、最後に主スイッチ素子ＳＷ０をＯＮにする。
【００１４】
図２は、主スイッチ素子ＳＷ０及び突入電流防止回路１０１の詳細を示す回路図である。主スイッチ素子ＳＷ０及びスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３はいずれもＰＮＰ型トランジスタである。主スイッチ素子ＳＷ０及びスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のエミッタは、給電側に接続されている。また、主スイッチ素子ＳＷ０のコレクタは、負荷側に接続されている。また、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のコレクタは、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３を介して負荷側に接続されている。主スイッチ素子ＳＷ０及びスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３のベースの接続先については、後述する。
【００１５】
スイッチ信号入力部ＩＮは、スイッチ信号出力素子ＳＧと、ＮＰＮ型トランジスタＴ１とにより構成されている。ＮＰＮ型トランジスタＴ１のエミッタは、抵抗を解して前述したスタート接点として機能するスイッチ素子ＳＷ１のベースに接続されている。ＮＰＮ型トランジスタＴ１のコレクタは、接地されている。ＮＰＮ型トランジスタＴ１のベースは、スイッチ信号出力素子ＳＧに接続されている。
【００１６】
電圧監視回路１０２は、二つのスイッチ素子制御部Ｎ２及びＮ３と、一つの主スイッチ素子制御部Ｎ０とにより構成されている。
【００１７】
スイッチ素子制御部Ｎ２及びＮ３は、最初にＯＮされるスイッチ素子ＳＷ１以外のスイッチ素子ＳＷ２及びＳＷ３の個々に対応して設けられている。スイッチ素子制御部Ｎ２は、ツェナーダイオードＺ２と、ＮＰＮ型トランジスタＴ２とにより構成されている。ツェナーダイオードＺ２は、そのカソードが突入電流防止回路１０１の負荷側に接続されており、カソードとアノードとの間の電位差がツェナーダイオードＺ２に設定された所定の降伏電圧（ツェナー電圧）以上になった場合に、アノード側に電流を通す素子である。ＮＰＮ型トランジスタＴ２は、ベースがこのツェナーダイオードＺ２に接続され、エミッタが接地され、コレクタがスイッチ素子ＳＷ２のベースに接続されている。スイッチ素子制御部Ｎ３は、基本的にはスイッチ素子制御部Ｎ２と同じ構成であり、ツェナーダイオードＺ３とＮＰＮ型トランジスタＴ３とを備えて構成される。また、主スイッチ素子制御部Ｎ０もこれらのスイッチ素子制御部Ｎ２及びＮ３と基本的には同じ構成であり、ツェナーダイオードＺ０とＮＰＮ型トランジスタＴ０とを備えて構成される。ここで重要なのは、ツェナーダイオードＺ２、Ｚ３及びＺ０のそれぞれのツェナー電圧は、（ツェナーダイオードＺ２のツェナー電圧）＜（ツェナーダイオードＺ３のツェナー電圧）＜（ツェナーダイオードＺ０のツェナー電圧）となるよう設定されているということである。このように構成されるために、負荷側の電位が上昇するにつれて、ツェナーダイオードＺ２、ツェナーダイオードＺ３、ツェナーダイオードＺ０の順に通電がなされることになる。
【００１８】
本実施の形態では、スタート接点として機能するスイッチ素子ＳＷ１をＯＮにすることにより、供給電源ＶｃｃからプリンタＯＵＴへの電力供給が開始される。このスイッチ素子ＳＷ１をＯＮにすることは、本実施の形態では、スイッチ信号入力部ＩＮのスイッチ信号出力素子ＳＧからスイッチ信号を出力させることによりなされる。すなわち、スイッチ信号出力素子ＳＧがＮＰＮ型トランジスタＴ１のベースに入力されると、ＮＰＮ型トランジスタＴ１におけるエミッタとコレクタとの電位差がなくなってスイッチ素子ＳＷ１のベースが接地され、その結果スイッチ素子ＳＷ１がＯＮになる。スイッチ素子ＳＷ１がＯＮになると、供給電源Ｖｃｃから抵抗素子Ｒ１を通じて負荷であるプリンタＯＵＴに電流が流れ、負荷側の電位が上昇していく。負荷側の電位が上昇すると、ツェナー電圧が一番小さいツェナーダイオードＺ２に電流が流れ、ＮＰＮ型トランジスタＴ２のベースの電位が上昇し、ＮＰＮ型トランジスタＴ１におけるエミッタとコレクタとの電位差がなくなってスイッチ素子ＳＷ２のベースが接地され、その結果スイッチ素子ＳＷ２がＯＮになる。スイッチ素子ＳＷ２がＯＮになると、供給電源Ｖｃｃから抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ２の両方を通じて負荷側に電流が流れる。スイッチ素子ＳＷ２がＯＮになりさらに負荷側の電位が上昇すると、ツェナーダイオードＺ３に電流が流れてスイッチ素子ＳＷ３がＯＮになり、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３の全てを通じて負荷側に電流が流れる。そして、さらに負荷側の電位が上昇してツェナーダイオードＺ０に電流が流れると、主スイッチ素子ＳＷ０がＯＮになって供給電源ＶｃｃとプリンタＯＵＴとが接続され、供給電源Ｖｃｃから流れる電流は全て主スイッチ素子ＳＷ０を介して流れるようになる。
【００１９】
図３は、負荷（プリンタＯＵＴ）側の電位変化の一例を示すグラフである。図３では、本実施の形態の突入電流防止回路１０１を適用した場合の負荷側の電位の変化を符号Ａで、抵抗素子を用いずにスイッチ部１００を構成し主スイッチ素子ＳＷ０をＯＮにして給電側と負荷側とを接続した場合の負荷側の電位の変化を符号Ｂで、図４に示した遅延回路９０５を用いて給電側と負荷側とを接続した場合の負荷側の電位の変化を符号Ｃで、それぞれ示している。
【００２０】
本実施の形態のスイッチ部１００では、突入電流防止回路１０１によって、先にスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３がＯＮされて抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３に電流が流れ、主スイッチ素子ＳＷ０がＯＮされる。このため、本実施の形態の突入電流防止回路１０１によれば、突入電流が負荷側に流れ込むことはなく、図３において符号Ｂで示すように負荷側で急激に電位が上昇するようなことはない。
【００２１】
また、本実施の形態のスイッチ部１００では、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３は並列に接続されているために、電圧監視回路１０２によって各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３を順次ＯＮされるとスイッチ部１００全体の抵抗値が徐々に低下する。このため、本実施の形態の突入電流防止回路１０１によれば、図３において符号Ｃで示すように負荷側に電流が流れにくくなることはなく、負荷側の充電時間を短くすることができる。
【００２２】
また、本実施の形態の突入電流防止回路１０１は、上記のように負荷側への突入電流を防止する以外に、過電流保護回路としても機能する。すなわち、負荷側であるプリンタＯＵＴに何らかの障害が発生してプリンタＯＵＴ内で短絡状態が発生した場合、プリンタＯＵＴ内に過電流が流れ、負荷側で電圧低下が発生する。これにより、まず、主スイッチ素子ＳＷ０がＯＦＦする。主スイッチ素子ＳＷ０がＯＦＦすると、スイッチ部１００全体の抵抗値が増大して負荷であるプリンタＯＵＴに流れる電流が制限され、その結果、負荷側の電位がさらに低下し、スイッチ素子ＳＷ３がＯＦＦする。このように、負荷側の電圧の低下が続くと、プリンタＯＵＴへの電力供給がなされる際に主スイッチ素子ＳＷ０やスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３がＯＮされた順番とは逆の順に、主スイッチ素子ＳＷ０やスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３がＯＦＦされ、最終的にはＳＷ１のみＯＮされている状態となる。その結果、負荷側であるプリンタＯＵＴに供給される電流は、抵抗素子Ｒ１により制限されることになる。このように、本実施の形態の突入電流防止回路１０１によれば、負荷であるプリンタＯＵＴに過電流が流れることを防止することもできる。
【００２３】
なお、本実施の形態の突入電流防止回路１０１では、主スイッチ素子ＳＷ０に対してスイッチ素子と抵抗素子とからなる三つの組を並列接続して構成したが、このスイッチ素子と抵抗素子とからなる組は三つに限られることはなく、二つでも、四つ以上でもよい。
【００２４】
また、本実施の形態の突入電流防止回路１０１では、スタート接点としてＰＮＰ型トランジスタのスイッチ素子ＳＷ１を採用しスイッチ信号出力素子ＳＧにスイッチ信号を出力させることでスイッチ素子ＳＷ１をＯＮにしたが、スイッチ素子ＳＷ１はこれに限られるものではない。一例として、ＰＮＰ型トランジスタであるスイッチ素子ＳＷ１の代わりに、操作者の操作により通電がなされる手動型のスイッチを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スイッチ部全体を示す模式図である。
【図２】主スイッチ素子及び突入電流防止回路の詳細を示す回路図である。
【図３】負荷（プリンタ）側の電位変化の一例を示すグラフである。
【図４】従来のスイッチ部の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…突入電流防止回路、１０２…電圧監視回路（電圧監視部）、Ｒ１〜Ｒ３…抵抗素子、ＳＷ０…主スイッチ素子、ＳＷ１…スイッチ素子（スタート接点）、ＳＷ２，ＳＷ３…スイッチ素子、Ｖｃｃ…供給電源（給電側）、ＯＵＴ…プリンタ（負荷側）、Ｚ２，Ｚ３，Ｚ０…ツェナーダイオード、Ｔ２，Ｔ３，Ｔ０…ＮＰＮ型トランジスタ、Ｎ２，Ｎ３…スイッチ素子制御部、Ｎ０…主スイッチ素子制御部
【図１】
2010051043.tif 000003
【図２】
2010051043.tif 000004
【図３】
2010051043.tif 000005
【図４】
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