(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷（１０）に流れる負荷電流（Ｉ）を所定の定格電流（Ｉ３）より小さな定電流（Ｉ１）に制限する定電流手段（６）と、
前記定電流手段に流れる電流値に基づいて前記負荷の端子間電圧が所定値に達したか否かを検出する電流検出手段（５）と、
前記定電流手段と並列に接続され、前記負荷電流が減少した場合に前記負荷電流を０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流（Ｉ２）とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する電流可変手段（８）と、
前記過渡電流を０とした後に前記定電流手段に流れる電流値が概ね０になった場合に前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達したとみなして当該過渡電流を０から徐々に前記定格電流まで増加させる制御手段（７）と、
を備えてなる電流制限手段（３）を具備し、
前記負荷は、
供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサ（１１）と、
前記供給される電力によって動作する負荷装置（１２）と
を具備し、
前記制御手段は、
前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させる
ことを特徴とする電力供給回路。
【請求項２】
前記電流可変手段は、
前記過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、
前記過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子である
ことを特徴とする請求項１記載の電力供給回路。
【請求項３】
負荷の端子間電圧が所定値に達するまでは所定の定格電流より小さな定電流を負荷電流として流し、
前記負荷電流が減少した場合に、前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達した後は０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する
突入電流防止方法であって、
前記負荷を、
供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサと、
前記供給される電力によって動作する負荷装置と
から構成し、
前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させ、
前記過渡電流を０とした後に前記負荷電流を前記定電流に制限する定電流手段に流れる電流値が概ね０になった場合に前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達したとみなして当該過渡電流を０から徐々に前記定格電流まで増加させる
ことを特徴とする突入電流防止方法。
【請求項４】
負荷の端子間電圧が所定値に達するまでは所定の定格電流より小さな定電流を負荷電流として流し、
前記負荷電流が減少した場合に、前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達した後は０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する
突入電流防止方法であって、
前記負荷を、
供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサと、
前記供給される電力によって動作する負荷装置と
から構成し、
前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させ、
前記過渡電流は、
当該過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、
当該過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子によって可変とする
ことを特徴とする突入電流防止方法。
【請求項５】
前記過渡電流は、
当該過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、
当該過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子によって可変とする
ことを特徴とする請求項３記載の突入電流防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯型電子機器用のカードデバイス等のようなコネクタ等を介して自在に挿抜可能な装置に電力を供給する電力供給回路および突入電流防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源電力の交流／直流を変換したり、昇圧／降圧あるいは安定化する電源装置は、入力電力の供給開始時にトランスの誘導や内部容量への充電等によって、突入電流が生じる。
【０００３】
図４は、こういった問題を解決するため従来から用いられている突入電流防止回路の構成例を示す接続図であり、特開平５−１４６１４３号公報に示されるものと同等のものである。
【０００４】
この図に示す例において、抵抗１３２と差動増幅器１３４とは、直流電源１０１からスイッチ１０２を介してＤＣ／ＤＣ（Ｄirect Ｃurrent／Ｄirect Ｃurrent：直流−直流）コンバータ１１２等の電子回路を有する電源装置１１０に流れる電流を検出し、電界効果トランジスタ１３７を制御する。
定電流ダイオード１３０と抵抗１３１とは、この電源装置１１０に流れる電流の最大値を設定するものである。
【０００５】
図５は、図４に示す構成における電流Ｉの時間的変化の様子を示す説明図である。図５では、時刻Ｔ１０１においてスイッチ１０２がオンにされている。このとき電流Ｉは、定電流ダイオード１３０および抵抗１３１によって設定された突入電流Ｉ１１０の値となる。
【０００６】
この突入電流Ｉ１１０の設定値は、電源装置１１０の動作に影響を与えないようにするため、電源装置１１０の定常動作時に流れる動作電流Ｉ１１１より大きい値に設定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ノートパソコン等のような携帯型電子機器に用いられるカード状デバイスのように活線挿抜で使用するコネクタを装備したものの場合、この活線挿抜コネクタが接触する瞬間は接触する面積が小さいので、コネクタを損傷することがあった。
【０００８】
また、高出力の電源装置１１０を使用する場合は、突入電流が大きく変化するために雑音を発生し、動作中の回路が誤動作する等の問題があった。
この発明は、このような背景の下になされたもので、回路の誤動作やコネクタの損傷等を回避して外部装置に適切に電力の供給を開始することができる電力供給回路および突入電流防止方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明にあっては、負荷（１０）に流れる負荷電流（Ｉ）を所定の定格電流（Ｉ３）より小さな定電流（Ｉ１）に制限する定電流手段（６）と、前記定電流手段に流れる電流値に基づいて前記負荷の端子間電圧が所定値に達したか否かを検出する電流検出手段（５）と、前記定電流手段と並列に接続され、前記負荷電流が減少した場合に前記負荷電流を０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流（Ｉ２）とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する電流可変手段（８）と、前記過渡電流を０とした後に前記定電流手段に流れる電流値が概ね０になった場合に前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達したとみなして当該過渡電流を０から徐々に前記定格電流まで増加させる制御手段（７）と、を備えてなる電流制限手段（３）を具備し、前記負荷は、供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサ（１１）と、前記供給される電力によって動作する負荷装置（１２）とを具備し、前記制御手段は、前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させることを特徴とする電力供給回路である。
また、請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の電力供給回路であって、前記電流可変手段は、前記過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、前記過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明にあっては、負荷の端子間電圧が所定値に達するまでは所定の定格電流より小さな定電流を負荷電流として流し、前記負荷電流が減少した場合に、前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達した後は０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する突入電流防止方法であって、前記負荷を、供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサと、前記供給される電力によって動作する負荷装置とから構成し、前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させ、  前記過渡電流を０とした後に前記負荷電流を前記定電流に制限する定電流手段に流れる電流値が概ね０になった場合に前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達したとみなして当該過渡電流を０から徐々に前記定格電流まで増加させることを特徴とする突入電流防止方法である。
また、請求項４に記載の発明にあっては、負荷の端子間電圧が所定値に達するまでは所定の定格電流より小さな定電流を負荷電流として流し、前記負荷電流が減少した場合に、前記負荷の端子間電圧が前記所定値に達した後は０から前記定格電流より小さい所定値まで変化する過渡電流とし、その後前記負荷電流が前記定格電流となるように通流する突入電流防止方法であって、前記負荷を、供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサと、前記供給される電力によって動作する負荷装置とから構成し、前記コンデンサと前記負荷装置の端子電圧が前記負荷装置の概ね定格電圧に達した後に前記負荷装置を動作させ、  前記過渡電流は、当該過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、当該過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子によって可変とすることを特徴とする突入電流防止方法である。
また、請求項５に記載の発明にあっては、請求項３に記載の突入電流防止方法であって、前記過渡電流は、当該過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、当該過渡電流を前記定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子によって可変とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる電力供給回路の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施の形態の直流電源１の電力は、スイッチ２と電流制限回路部３とを介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２とその入力端子に接続されたコンデンサ１１とからなる電源装置１０に供給される。また直流電源１には、スイッチ２を介して初期化回路部４が接続されている。
【００１１】
上述の電流制限回路部３は、互いに直列に接続された電流検出回路５ならびに定電流回路６と、これらと並列に接続された可変インピーダンス素子８、そして電流検出回路５と定電流回路６と可変インピーダンス素子８とを制御する制御回路７とから構成されている。
【００１２】
初期化回路部４は、スイッチ２をオンにしたときに可変インピーダンス素子８を開放状態にするための制御信号Ｓ１１を制御回路７に供給する。
電流検出回路５は、電源装置１０に流れる電流Ｉを検出し、電流検出信号Ｓ１２を制御回路７に供給する。
【００１３】
制御回路７は電流検出回路５から供給される電流検出信号Ｓ１２に基づいて、可変インピーダンス素子８の端子間インピーダンスを制御する制御信号Ｓ１３とＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作を制御する制御信号Ｓ１４とを出力する。
【００１４】
図２は、図１に示す構成における電流Ｉならびに電圧Ｖａの時間的変化の様子を示す説明図である。図２では、時刻ｔ１においてスイッチ２がオンにされている。
なおこの時刻ｔ１以前では、コンデンサ１１は充電されていないので端子電圧である電圧Ｖａは０である。
【００１５】
本実施の形態では、スイッチ２が投入されると初期化回路部４がこれを検出して制御信号Ｓ１１を制御回路７に供給し、可変インピーダンス素子８の端子間を開放状態（端子間インピーダンスを無限大）にする。
【００１６】
このため、直流電源１からコンデンサ１１、定電流回路６および電流検出回路５を経由して流れる電流Ｉは、定電流回路６によって定電流Ｉ１（図２参照）制御される。また、コンデンサ１１の両端の電圧Ｖａは０から徐々に上昇する。
【００１７】
定電流回路６はその動作電圧による電圧降下のため、損失を生じる。従って、コンデンサ１１を直流電源１の電圧Ｅまで充電することはできない。このため、時刻ｔ２付近で電流Ｉは減少する。
【００１８】
こうして電流Ｉが予め設定された値以下になったとき、電流検出回路５がこれを検出して、制御回路７から制御信号Ｓ１３を出力して可変インピーダンス素子８を制御する。
【００１９】
この制御は、時刻ｔ２後のｔ３から、可変インピーダンス素子８の端子間インピーダンスを徐々に小さくして行く。
即ち時刻ｔ３からは、コンデンサ１１に流れる電流Ｉを増加させながらコンデンサ１１を直流電源１の電圧まで充電する。
このため、電流制限回路部３を介して流れる電流は過渡電流Ｉ２（図２参照）となる。
【００２０】
こうして、可変インピーダンス素子８を徐々に低インピーダンスにして行くと、時刻ｔ４で可変インピーダンス素子８のインピーダンスが最低になり、電源装置１０に電源を供給できる状態になる。
【００２１】
制御回路７は、これを以てコンデンサ１１の充電が完了したものとみなし、制御信号Ｓ１４を出力する。
即ち、時刻ｔ４後の時刻ｔ５からはＤＣ／ＤＣコンバータ１２がオンになって動作を開始し、電流Ｉは定常電流Ｉ３となる。
【００２２】
なお参考までに、本実施の形態の具体的な構成例を示す。図３は、図１に示した電力供給回路の詳細な構成例を示す接続図である。この図３において、図１に示す各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
直流電源１の正電極側には、スイッチ２を介して電源装置１０の正電極入力端と抵抗６３の一端、さらに抵抗７８の一端とが接続されている。
直流電源１の負電極側には、抵抗６４の一端と抵抗５５の一端、抵抗５７の一端、抵抗７０の一端、コンデンサ４１の一端、そしてＦＥＴ（Ｆield Ｅffect Ｔransistor：電界効果トランジスタ）８２のソース電極とが接続されている。
【００２４】
抵抗６４の他端は、抵抗６３の他端とＦＥＴ６６のゲート電極とに接続されている。抵抗５５の他端は、ＦＥＴ６６のソース電極とＦＥＴ５６のゲート電極とに接続されている。
【００２５】
抵抗５７の他端は、ＦＥＴ５６のソース電極に接続されている。抵抗７０の他端は、定電圧ダイオード７９のアノード電極とコンデンサ４１の他端、ＦＥＴ８２のゲート電極、そしてオペアンプを用いた比較器７３の非反転入力端とに接続されている。
【００２６】
ＦＥＴ６６のドレイン電極は、電源装置１０の負電極入力端とＦＥＴ８２のドレイン電極とに接続されている。
ＦＥＴ５６のドレイン電極は、抵抗７８の他端と定電圧ダイオード７９のカソード電極とに接続されている。
比較器７３の反転入力端には基準電圧Ｖｒｅｆが接続され、比較器７３の出力端はＤＣ／ＤＣコンバータ１２の制御入力端に接続されている。
【００２７】
この図３では、コンデンサ４１が図１に示す初期化回路部４の役目をしている。同様に、抵抗６３と抵抗６４とＦＥＴ６６が定電流回路６を構成している。
また、抵抗５５とＦＥＴ５６と抵抗５７とが電流検出回路５を構成している。抵抗７８と定電圧ダイオード７９と抵抗７０と比較器７３とが制御回路７を構成している。そして、ＦＥＴ８２が可変インピーダンス素子８の役目をしている。
【００２８】
この図３に示す構成では、スイッチ２をオンにするまでコンデンサ１１とコンデンサ４１は充電されておらず、各々端子間の電圧は０である。従って、スイッチ２がオンにされた時点ではＦＥＴ８２はオフの状態である。
【００２９】
スイッチ２がオンにされたときに流れる電流Ｉは、定電流回路６に相当するＦＥＴ６６のゲート電圧と抵抗５５の抵抗値とによって決定され、概ね定電流となる。
【００３０】
ＦＥＴ６６に電流が流れると、ＦＥＴ５６がゲート電圧が大きくなってオンになる。このとき、ＦＥＴ８２のゲート電圧と比較器７３の入力電圧は低くなり、ＦＥＴ８２はオフ、比較器７３の出力は“Ｌ（ローレベル）”となる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作はオフの状態となる。
【００３１】
コンデンサ１１が徐々に充電されて端子間電圧Ｖａが上昇すると、これにともなってＦＥＴ６６のドレイン電圧が低下する。このようにＦＥＴ６６のドレイン電圧が低下して動作電圧以下になると、抵抗５５に流れる電流が減少してＦＥＴ５６がオフとなる。
【００３２】
ＦＥＴ５６がオフになると、抵抗７８と抵抗７０とコンデンサ４１とから構成される積分回路が動作を始める。
このときＦＥＴ８２のゲート電圧は、この積分回路の時定数に基づく割合で上昇し、これにともなってドレイン−ソース間のインピーダンスが減少し、コンデンサ１１はこのＦＥＴ８２のドレインに流れる電流で充電される。
【００３３】
比較器７３の反転入力端に供給される基準電圧Ｖｒｅｆは、ＦＥＴ８２の飽和電圧より大きい値に設定される。従って、コンデンサ１１の充電が完了するとともに比較器７３の出力が“Ｈ（ハイレベル）”となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を動作をオンにする。
なお上述の定電圧ダイオード７９は、積分回路の動作開始時間を決めるためのものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、負荷の端子間電圧が所定値に達するまでは所定の定格電流より小さな定電流を負荷電流として流し、負荷の端子間電圧が所定値に達した後は０から定格電流まで変化する過渡電流を負荷電流として流すことを特徴とする。また、過渡電流を０とした後に負荷電流を定電流に制限する定電流手段に流れる電流値が概ね０になった場合に負荷の端子間電圧が所定値に達したとみなして過渡電流を０から徐々に定格電流まで増加させることを特徴とする。また、負荷を、供給される電力の電圧を平滑化するコンデンサと、供給される電力によって動作する負荷装置とから構成し、過渡電流を概ね定格電流まで増加させた後に負荷装置を動作させることを特徴とする。また、過渡電流は、過渡電流を０とする時は内部インピーダンスが無限大であり、過渡電流を定格電流とする時は内部インピーダンスが概ね０となる可変インピーダンス素子によって可変とすることを特徴とするので、回路の誤動作やコネクタの損傷等を回避して外部装置に適切に電力の供給を開始することができる電力供給回路および突入電流防止方法が実現可能であるという効果が得られる。
【００３５】
即ち本発明では、突入電流が電源装置の消費電力に無関係に設定でき、突入電流を小さく設定できるため、例えば通信装置等で電源投入状態で電子回路パッケージを挿抜する活線挿抜時に突入電流によるコネクタの損傷を防止でき、また突入電流により発生する雑音も小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる電力供給回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す構成における電流Ｉならびに電圧Ｖａの時間的変化の様子を示す説明図である。
【図３】図１に示した電力供給回路の詳細な構成例を示す接続図である。
【図４】従来から用いられている突入電流防止回路の構成例を示す接続図である。
【図５】図４に示す構成における電流Ｉの時間的変化の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１  直流電源
２  スイッチ
３  電流制限回路部（電流制限手段）
４  初期化回路部
５  電流検出回路（電流検出手段）
６  定電流回路（定電流手段）
７  制御回路（制御手段）
８  可変インピーダンス素子（電流可変手段）
１０  電源装置（負荷）
１１  コンデンサ
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ（負荷装置）
４１  コンデンサ
５５、５７  抵抗
５６  ＦＥＴ
６３、６４  抵抗
６６  ＦＥＴ
７０、７８  抵抗
７３  比較器
７９  定電圧ダイオード
８２  ＦＥＴ
１０１  直流電源
１０２  スイッチ
１３０  定電流ダイオード
１３１、１３２  抵抗
１３４  差動増幅器
１３７  電界効果トランジスタ
１１０  電源装置
１１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｉ  電流（負荷電流）
Ｉ１  定電流
Ｉ２  過渡電流
Ｉ３  定常電流（定格電流）
Ｉ１１０  突入電流
Ｉ１１１  動作電流
Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１４  制御信号
Ｓ１２  電流検出信号
Ｖａ  電圧（端子間電圧）
Ｖｒｅｆ  基準電圧
【図１】
0003652903.tif 000002
【図２】
0003652903.tif 000003
【図３】
0003652903.tif 000004
【図４】
0003652903.tif 000005
【図５】
0003652903.tif 000006