(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から与えられるエネルギーを蓄積するバイパスコンデンサと、該バイパスコンデンサに並列に接続され、入力される制御信号が第１の論理レベルになっているときに動作し、該バイパスコンデンサに蓄積されたエネルギーを用いる主回路とを備える装置に設けられ、前記電源の投入時に前記バイパスコンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止回路であって、
前記バイパスコンデンサに接続されて該バイパスコンデンサの充電電流を抑制しつつ流すと共に該充電電流に対応する変換信号を発生する抵抗手段と、
前記変換信号に基づいて前記充電電流が所定値以下になったことを検出したときに出力端子から第２の論理レベルから前記第１の論理レベルに遷移する前記制御信号を出力する充電状態検出手段と、
前記制御信号を積分した積分信号を生成する積分回路と、
前記積分回路の出力端子に接続された制御電極と前記抵抗手段の一端に接続された第１の導通電極と前記抵抗手段の他端に接続された第２の導通電極とを有し、前記積分信号に基づいて該第１の導通電極と第２の導通電極との間をオン・オフするトランジスタとを備え、
前記トランジスタは、前記制御信号が前記第１の論理レベルに遷移したことにより前記積分信号が変化してそのレベルが所定値になったときに前記第１の導通電極と第２の導通電極との間をオンにする、
ことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項２】
前記主回路は、前記バイパスコンデンサの両電極間に接続され、該バイパスコンデンサからエネルギーを入力することを特徴とする請求項１に記載の突入電流防止回路。
【請求項３】
前記充電状態検出手段は、前記変換信号の電圧と参照電圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記充電電流が所定値以下になったことを検出するコンパレータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の突入電流防止回路。
【請求項４】
前記積分回路は、一端が前記充電状態検出手段の出力端子に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子の他端と固定電位との間に接続された容量素子とを備え、
前記トランジスタの制御電極が、前記抵抗素子と前記容量素子との接続点に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の突入電流防止回路。
【請求項５】
前記トランジスタは、ゲートが前記積分回路の出力端子に接続され、ドレインが前記抵抗手段の一端に接続され、ソースが前記抵抗手段の他端に接続された電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の突入電流防止回路。
【請求項６】
前記トランジスタは、ベースが前記積分回路の出力端子に接続され、エミッタが前記抵抗手段の一端に接続され、コレクタが前記抵抗手段の他端に接続されたバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に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、突入電流防止回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源からのエネルギーを後段の主回路に安定供給するために、電源と主回路との間にバイパスコンデンサを設けることがある。突入電流防止回路は、電源投入時にそのバイパスコンデンサに大電流（突入電流）が流れることを防止する。従来の突入電流防止回路には、例えば後述の特許文献１，２に記載されたものがある。
【０００３】
図３は、従来の突入電流防止回路が組込まれた電源装置を示す図であり、特許文献１に示されものである。
図３に示された電源装置は、電源端子Ｔ１に一方の電極が接続されたコンデンサＣ１に電源からのエネルギーを充電し、コンデンサＣ１に充電されたエネルーをトランス３を介して供給先に供給する。
【０００４】
この電源装置に組込まれた突入電流防止回路は、コンデンサＣ１に突入電流が流れることを防止するものであり、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、Ｎチャネル型のＦＥＴＱ１と、コンデンサＣ２とを備えている。
コンデンサＣ１の他方の電極に、抵抗Ｒ１の一端と、ＦＥＴＱ１のドレインとが接続されている。抵抗Ｒ１の他端及びＦＥＴＱ１のソースが、電源端子Ｔ２に接続されている。
【０００５】
ＦＥＴＱ１のゲートは、抵抗Ｒ２の一端と、抵抗Ｒ３の一端と、コンデンサＣ２の一方の電極とに接続されている。抵抗Ｒ２の他端が電源端子Ｔ１に接続されている。抵抗Ｒ３の他端及びコンデンサＣ２の他方の電極が、電源端子Ｔ２に接続されている。
【０００６】
電源端子Ｔ１，Ｔ２に電源が投入されると、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の充電が開始される。電源が投入された直後では、ＦＥＴＱ１はオフしており、コンデンサＣ１の充電電流は、抵抗Ｒ１を流れ、その電流値は、抵抗Ｒ１の抵抗値によって制限される。コンデンサＣ２の充電電圧がＦＥＴＱ１の閾値を越えると、ＦＥＴＱ１がオンして抵抗Ｒ１の両端が短絡される。抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ２の容量で決まるコンデンサＣ２の時定数を、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１の容量で決まるコンデンサＣ１の時定数よりも大きくすることで、コンデンサＣ１の充電が完了した後に、ＦＥＴＱ１をオンさせることができる。
【０００７】
図４は、従来の突入電流防止回路が組込まれた起動回路を示す図であり、特許文献２に示されたものである。
突入電流防止回路は、電源Ｖ０の正極に一方の電極が接続されたコンデンサＣ０に突入電流が流れることを防止する回路であり、抵抗Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２と、ツェナーダイオードＤ０と、Ｎチャネル型のＦＥＴＱ０と、ＮＰＮトランジスタＱ１とを備えている。
【０００８】
コンデンサＣ０の他方の電極に、抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ２の一端とＦＥＴＱ０のドレインとが接続されている。抵抗Ｒ１の他端及びＦＥＴＱ０のソースが電源Ｖ０の負極に接続されている。
抵抗Ｒ２の他端は、ＮＰＮトランジスタＱ１のベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタ及びＦＥＴＱ０のゲートが抵抗Ｒ０を介して電源Ｖ０の正極に接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタは、電源Ｖ０の負極に接続されている。
【０００９】
このような突入電流防止回路では、電源Ｖ０が投入されると、コンデンサＣ０の充電が開始される。電源Ｖ０が投入されることにより、ＮＰＮトランジスタＱ１がオンするので、ＦＥＴＱ０がオフし、コンデンサＣ０に流れる電流が抵抗Ｒ１によって制限される。コンデンサＣ０の両電極間の電圧が高くなると、ＮＰＮトランジスタＱ１がオフする。これにより、ＦＥＴＱ０が電源Ｖ０によって駆動されてオンし、抵抗Ｒ１の両端が短絡される。また、ＮＰＮトランジスタＱ１がオフすることにより、起動遅延部中のＮＰＮトランジスタＱ２のベース電位が上昇し、起動遅延部が活性化してエネルギー供給先のオン・オフ時間比制御回路にエネルギーが供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２３３６７８号公報
【特許文献２】実開平７−２９６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に示された図ａの突入電流防止回路では、コンデンサＣ１の充電電圧を検出する手段がなく、コンデンサＣ１の充電電圧に応じてスイッチング素子４のスイッチングを開始させることができなかった。
【００１２】
特許文献２に示された図ｂの突入電流防止回路では、コンデンサＣ０の充電電圧をトランジスタＱ１で検出し、トランジスタＱ１がオフした時にＦＥＴＱ０をオンさせると共に、オン・オフ時間比制御回路２０の動作を開始させている。しかしながら、ＦＥＴＱ０がオンしたときに瞬時的な突入電流が流れないようにするために、コンデンサＣ０の充電電圧が十分高くなったときにトランジスタＱ１がオフするように設定すると、コンデンサＣ０の充電電圧がオン・オフ時間比制御回路２０を安定して駆動できる電圧に上昇していても、オン・オフ時間比制御回路２０を駆動できない。即ち、オン・オフ時間比制御回路２０の駆動開始が遅れるという問題があった。
【００１３】
本発明は、以上のような現状を鑑みてなされた発明であり、バイパスコンデンサに突入電流が流入することを確実に防止できるとともに、バイパスコンデンサの充電電圧が所定の値になったときに後段の主回路の動作を開始させることができる突入電流防止回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る突入電流防止回路は、
電源から与えられるエネルギーを蓄積するバイパスコンデンサと、該バイパスコンデンサに並列に接続され、入力される制御信号が第１の論理レベルになっているときに動作し、該バイパスコンデンサに蓄積されたエネルギーを用いる主回路とを備える装置に設けられ、前記電源の投入時に前記バイパスコンデンサに流れる突入電流を抑制する突入電流防止回路であって、
前記バイパスコンデンサに接続されて該バイパスコンデンサの充電電流を抑制しつつ流すと共に該充電電流に対応する変換信号を発生する抵抗手段と、
前記変換信号に基づいて前記充電電流が所定値以下になったことを検出したときに出力端子から第２の論理レベルから前記第１の論理レベルに遷移する前記制御信号を出力する充電状態検出手段と、
前記制御信号を積分した積分信号を生成する積分回路と、
前記積分回路の出力端子に接続された制御電極と前記抵抗手段の一端に接続された第１の導通電極と前記抵抗手段の他端に接続された第２の導通電極とを有し、前記積分信号に基づいて該第１の導通電極と第２の導通電極との間をオン・オフするトランジスタとを備え、
前記トランジスタは、前記制御信号が前記第１の論理レベルに遷移したことにより前記積分信号が変化してそのレベルが所定値になったときに前記第１の導通電極と第２の導通電極との間をオンにする、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バイパスコンデンサに過度な突入電流が流入することを確実に防止できるとともに、バイパスコンデンサのエネルギーが所定の値になったときに後段の主回路の動作を開始させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る突入電流防止回路を示す回路図である。
【図２】図１の突入電流防止回路の動作を説明するための波形図である。
【図３】従来の突入電流防止回路が組込まれた電源装置を示す図である。
【図４】従来の突入電流防止回路が組込まれた起動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る突入電流防止回路１０を示す回路図である。
この突入電流防止回路１０は、直流電源１の投入時にバイパスコンデンサ２０に突入電流が流れることを防止する回路である。
【００１８】
バイパスコンデンサ２０は、直流電源１から与えられるエネルギーを充電して後段の主回路３０に供給するために設けられている。バイパスコンデンサ２０の一方の電極及び主回路３０の一方の電源端子３０ａが、直流電源１の正極にスイッチＳＷを介して接続されている。主回路３０の他方の電源端子３０ｂは、バイパスコンデンサ２０の他方の電極に接続されている。
【００１９】
突入電流防止回路１０は、抵抗１１と、抵抗１２と、Ｎチャネル型のＦＥＴ１３とを備えている。バイパスコンデンサ２０の他方の電極に、抵抗１１の一端とＦＥＴ１３のドレインとが接続されている。
抵抗１１の他端は、抵抗１２の一端と接続され、抵抗１２の他端がＦＥＴ１３のソースと共にグランドに接続されている。即ち、バイパスコンデンサ２０の他方の電極には、抵抗１１，１２の直列回路が接続され、この直列回路に並列になるようにＦＥＴ１３のドレイン及びソースが接続されている。
【００２０】
抵抗１１と抵抗１２との接続点には、コンパレータ１４の一方の入力端子（−）に接続されている。コンパレータ１４の他方の入力端子（＋）には、参照電圧Ｖｒｅｆが入力されている。
コンパレータ１４の出力端子は、主回路３０の制御信号入力端子３０ｃと、抵抗１５の一端とに接続されている。主回路３０は、制御信号入力端子３０ｃのレベルが高レベルに遷移したときに動作を開始する。
【００２１】
抵抗１５の他端は、コンデンサ１６の一方の電極とＦＥＴ１３のゲートとに接続されている。コンデンサ１６は、抵抗１５と共に積分回路を構成するものであり、コンデンサ１６の他方の電極がグランドに接続されている。
【００２２】
次に、電源投入時の突入電流防止回路１０の動作を説明する。
図２は、突入電流防止回路１０の動作を説明するための波形図である。
スイッチＳＷをオンすることにより、直流電源１が投入される。直流電源１は直流電圧Ｖ１を発生し、バイパスコンデンサ２０は充電を開始する。
【００２３】
直流電源１の投入直後には、ＦＥＴ１３はオフしており、バイパスコンデンサ２０の充電電流Ｉｃは、直列に接続された抵抗１１及び抵抗１２に流れ、抵抗１１及び抵抗１２によってバイパスコンデンサ２０の充電電流Ｉｃは制限され、過大な突入電流が流れることが防止される。バイパスコンデンサ２０の充電電流Ｉｃは、抵抗１１の抵抗値をＲ１１、抵抗１２の抵抗値をＲ１２とすると、図２のように、直流電源１の投入直後はＶ１／（Ｒ１１＋Ｒ１２）となり、時間が経過すると、減少する。一方、バイパスコンデンサ２０の充電電圧Ｖｃは、直流電源１の投入直後は０であるが、時間の経過と共に、電圧Ｖ１に漸近するように上昇する。
【００２４】
抵抗１２は、バイパスコンデンサ２０の充電電流を電圧信号に変換してコンパレータ１４に入力する。
コンパレータ１４の出力信号は、抵抗１２から入力される電圧信号が参照電圧Ｖｒｅｆ以下になったときに、低レベルから高レベルに遷移する。このコンパレータ１４の出力信号は、バイパスコンデンサ２０の充電状態を示し、高レベルになったことにより、所定量のエネルギーがバイパスコンデンサ２０に蓄積されていることを示す。
【００２５】
コンパレータ１４の出力信号は、制御信号として主回路３０の制御信号入力端子３０ｃと抵抗１５の一端とに与えられる。主回路３０は制御信号入力端子３０ｃに高レベルの信号が入力されることにより、動作を開始する。
【００２６】
抵抗１５とコンデンサ１６からなる積分回路は、コンパレータ１４の出力信号を積分した積分信号を形成し、抵抗１５とコンデンサ１６との接続点からＦＥＴ１３のゲートに与える。この積分回路の出力する積分信号は、高レベルに遷移したコンパレータ１４の出力信号に対して、遅れて高レベルになると共に、そのレベルの変化が緩やかである。
【００２７】
したがって、ＦＥＴ１３は、コンパレータ１４の出力信号のレベルが高レベルに変化してから遅れてオンする。ＦＥＴ１３がオンすることにより、抵抗１１と抵抗１２の直列回路の両端が短絡され、主回路３０が動作していても、ロスなくバイパスコンデンサ２０がロスなく充電される。
【００２８】
以上のように、本実施形態の突入電流防止回路１０は、次のような効果を奏する。
（１）直流電源１の投入時には、ＦＥＴ１３がオフして、バイパスコンデンサ２０の充電電流が抵抗１１及び抵抗１２を流れるので、過大な突入電流が流れることを防止できる。
【００２９】
（２）コンパレータ１４を設け、バイパスコンデンサ２０の充電量が所定量になったときに、コンパレータ１４の出力信号が低レベルから高レベルに遷移し、主回路３０が動作を開始するようにしたので、主回路３０の動作の開始を早くすることができる。
【００３０】
（３）主回路３０の電源端子３０ａ，３０ｂを抵抗等を介さずバイパスコンデンサ２０の両電極に接続さているので、動作を開始した主回路３０に、バイパスコンデンサ２０からロスなくエネルギーを供給できる。
【００３１】
（４）抵抗１５及びコンデンサ１６からなる積分回路を設け、コンパレータ１４の出力信号が高レベルに遷移してから遅れてＦＥＴ１３がオンする構成にしたので、バイパスコンデンサ２０の充電電圧が確実に上昇してからＦＥＴ１３がオンするので、ＦＥＴ１３がオンするときに、ＦＥＴ１３のドレイン・ソース間にかかる電圧を十分小さく設定できる。よって、比較的小型のＦＥＴ１３を用いることができ、コストの低減が可能である。
【００３２】
（５）抵抗１５及びコンデンサ１６からなる積分回路の出力信号は、低レベルから高レベルに穏やかに変化するので、ＦＥＴ１３がオフ状態からオン状態に瞬時に変化しない。これにより、ＦＥＴ１３が完全にオンするまでにＦＥＴ１３に流れる電流のピーク値を低くすることが可能である。
【００３３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、直流電源１の発生する電圧が低いときには、抵抗１１，１２を１つの抵抗素子で構成してもよい。
又、ＦＥＴ１３をバイポーラトランジスタで構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・直流電源
１０・・・突入電流防止回路
１１，１２，１５・・・抵抗
１３・・・ＦＥＴ
１４・・・コンパレータ
１６・・・コンデンサ
２０・・・バイパスコンデンサ
３０・・・主回路
【図１】
0005398000.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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