(57)【要約】【課題】前記の課題を解決し、突入電流とチャタリングによる過渡電圧を抑制して負荷側装置に電源を出力する電源回路を提供する。【解決手段】電源２と、電源２から負荷側装置２００への電源出力ライン３と、電源出力ライン３に配設されたメカニカルリレー４と、電源出力ライン３に、メカニカルリレー４と直列に配設された半導体リレー５と、負荷側装置２００への電源出力を開始する場合は、メカニカルリレー４へ接信号を送信して、所定時間後に、半導体リレー５へ接信号を送信して、負荷側装置２００への電源出力が徐々に増加するように制御する制御回路６と、を備える。【選択図】  図１
2015061456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源から負荷側装置への電源出力ラインと、
前記電源出力ラインに配設されたメカニカルリレーと、
前記電源出力ラインに、前記メカニカルリレーと直列に配設された半導体リレーと、
前記負荷側装置への電源出力を開始する場合は、前記メカニカルリレーへ接信号を送信して、所定時間後に、前記半導体リレーへ接信号を送信して、前記負荷側装置への電源出力が徐々に増加するように制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記制御回路は、前記負荷側装置への電源出力を停止する場合は、前記半導体リレーへ断信号を送信して、所定時間後に、前記メカニカルリレーへ断信号を送信するように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チャタリングによる過渡電圧と突入電流を抑制して負荷側装置に電源を出力する電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、火工品を含む高信頼装置である負荷側装置へ電源を出力する電源回路において、電源から負荷側装置への電源出力ラインを接／断制御するために、メカニカルリレーを配設する。ところが、メカニカルリレーを使用した場合は、接点がＯＮされた直後にチャタリングを生じ、チャタリングによって発生した過渡電圧が負荷側回路に悪影響を与えて、負荷側装置の誤動作を引き起こす要因の一つとなるおそれがある。
【０００３】
図３に示すような従来の電源回路１００は、主として、電源１２０と、電源出力ライン１３０と、メカニカルリレー１４０とを備えている。電源回路１００は、チャタリング防止のために、図４に示すように、メカニカルリレー１４０をスナバ回路として構成することが知られている。また、電源回路１００は、突入電流防止のために、図５に示すように、２つのリレー１４０、Ｒｙ２を用いて一方の接点側に電流制限用の抵抗Ｒ２を接続する方式が知られている。この電源回路１００は、メカニカルリレー１４０が断状態（ＯＦＦ状態）で、リレーＲｙ２を接状態（ＯＮ状態）とすることにより、突入電流を電流制限抵抗Ｒ２によって抑制した後、メカニカルリレー１４０をＯＮするように制御するものである。
【０００４】
ところで、電源オン時の突入電流を増加させることなく抑制する電源回路に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、電源回路を動作させる時、二次電池を電源とするＤＣ／ＤＣコンバータにより平滑コンデンサを充電し、平滑コンデンサの両端電圧がある値になったらリレーをオンさせると同時にＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させるものである。
【０００５】
また、突入電流を適切に制御したインターロックシステムに関する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この技術は、給電ラインを開閉するインターロックスイッチが開状態から閉状態に切り替ったことを検出した直後には、電源から負荷への給電ラインを、給電用トランジスタを含まず抵抗素子のみを通る経路に切り替え、このときに給電ラインに流れる突入電流によって、給電ラインとグランドとの間に接続されたコンデンサを充電して突入電流が負荷へ流れることを抑制し、インターロックスイッチが開状態から閉状態に切り替ったことを検出してから予め定められたディレイ時間が経過した後に、給電ラインを、給電用トランジスタを通る経路に切り替えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−０５６０６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８３８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電源回路が高信頼装置に使用されている場合は、その負荷側回路においては、電源が供給されていない間の誤作動を確実に防止するために、微弱電圧、微弱電流であっても防止する必要がある。そのため、電源出力ラインをメカニカルリレーによって完全絶縁状態とする必要ため、図４に示すようなメカニカルリレーの接点間にスナバ回路などのチャタリング防止回路を付加することができなかった。
【０００８】
また、図５に示すような回路は、電源回路１００が大型化してしまいコストが増加し、突入電流を抑制することも不可能である。
【０００９】
さらに、電源出力ラインを完全絶縁状態にする必要がある電源回路には、漏れ電流が生じてしまう半導体リレーは使用することができなかった。
【００１０】
さらにまた、特許文献１、２に記載されたいずれの技術も、高信頼装置である負荷側装置には、使用できるものではなかった。
【００１１】
すなわち、高信頼装置である負荷側装置に使用する電源回路においては、リレーを接／断制御する際に発生する突入電流や、メカニカルリレーのチャタリングによる電磁ノイズや高電圧サージノイズなどを確実に抑制することが必要である。
【００１２】
そこでこの発明の目的は、前記の課題を解決し、突入電流とチャタリングによる過渡電圧を抑制して負荷側装置に電源を出力する電源回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電源と、前記電源から負荷側装置への電源出力ラインと、前記電源出力ラインに配設されたメカニカルリレーと、前記電源出力ラインに、前記メカニカルリレーと直列に配設された半導体リレーと、前記負荷側装置への電源出力を開始する場合は、前記メカニカルリレーへ接信号を送信して、所定時間後に、前記半導体リレーへ接信号を送信して、前記負荷側装置への電源出力が徐々に増加するように制御する制御回路と、を備えることを特徴とする電源回路である。
【００１４】
この発明では、制御回路によって、負荷側装置への電源出力を開始する場合は、メカニカルリレーへ接信号が送信されて、所定時間後に、半導体リレーへ接信号が送信されて、負荷側装置への電源出力を徐々に増加するように制御される。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御回路は、前記負荷側装置への電源出力を停止する場合は、前記半導体リレーへ断信号を送信して、所定時間後に、前記メカニカルリレーへ断信号を送信するように制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、負荷側装置への電源出力を開始する場合は、制御回路によってメカニカルリレーへ接信号が送信されて、所定時間後に、半導体リレーへ接信号が送信されるので、メカニカルリレーを接続した際に生じるチャタリングが収束した後に、半導体リレーが接続されて、負荷側装置へ電源出力が開始される。すなわち、負荷側装置への電源出力は、チャタリングによる過渡電圧を確実に抑制することができる。
【００１７】
また、負荷側装置への電源出力を開始する際は、制御回路によって負荷側装置への電源出力が徐々に増加するように制御するので、突入電流を抑制することができる。突入電流を抑制するために、図５に示すような回路構成とする必要がないため、回路を小型化、低コスト化することができる。
【００１８】
さらに、制御回路の制御によって、図４に示すようなメカニカルリレーをスナバ回路とする構成ではなくても、メカニカルリレーと半導体リレーとの組み合わせによってチャタリングを防止することができるので、メカニカルリレーの接点によって電源出力ラインを完全絶縁することができる。
【００１９】
これにより、負荷側装置が、電源仕様、信号仕様の電圧範囲が狭い、火工品を含む高信頼装置であっても、この電源回路を使用することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、負荷側装置への電源出力を停止する場合は、制御回路によって半導体リレーへ断信号を送信して、所定時間後に、メカニカルリレーへ断信号を送信される。すなわち、半導体リレーが切断されて、負荷側装置へ電源出力が停止された後に、メカニカルリレーを切断するので、メカニカルリレーを接続した際に生じるチャタリングによる過渡電圧を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態に係る電源回路を示す概略ブロック図である。
【図２】図１の電源回路において制御されるメカニカルリレー、半導体リレーのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】従来の電源回路を示す概略ブロック図である。
【図４】図３の電源回路におけるチャタリング防止回路の一例を示す概略ブロックである。
【図５】図３の電源回路における突入電流抑制回路の一例を示す概略ブロックである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２３】
図１、図２はこの発明の実施の形態を示している。
【００２４】
電源回路１は、図１に示すように、負荷側装置２００へ電源を出力するものであり、主として、電源２と、電源出力ライン３と、メカニカルリレー４と、半導体リレー５と、制御回路６とを備えている。ここで、負荷側装置２００としては、例えば、電源仕様、信号仕様の電圧範囲が狭い、火工品を含む高信頼装置を接続するものとする。
【００２５】
電源２は、電源出力ライン３を介して、常時、負荷側装置２００側へ電源を出力しているものである。
【００２６】
電源出力ライン３は、電源２と負荷側装置２００とを接続するものであり、メカニカルリレー４と、半導体リレー５が直列に配設されている。電源出力ライン３は、メカニカルリレー４と半導体リレー５がいずれも接状態（ＯＮ状態）のとき、負荷側装置２００へ電源を出力した状態であり、メカニカルリレー４と半導体リレー５のいずれかが断状態（ＯＦＦ状態）のとき、負荷側装置２００への電源の出力が停止された状態である。
【００２７】
メカニカルリレー４は、電源出力ライン３上の半導体リレー５より負荷側装置２００側に配設されており、後述する制御回路６から接信号（ＯＮ信号）／断信号（ＯＦＦ信号）が送信されて、接点がＯＮ／ＯＦＦされるものである。メカニカルリレー４は、ＯＮ信号によって接点がＯＮされた直後は、チャタリングを生じ、所定時間が経過するとチャタリングが収束して接点が完全にＯＮとなる。このメカニカルリレー４には、制御回路６を介して、電源が供給される。
【００２８】
半導体リレー５は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ソリッドステートリレー（ＳＳＲ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｅｌａｙ）で構成されており、電源出力ライン３のメカニカルリレー４より電源２側に配設されている。半導体リレー５は、制御回路６からＯＮ／ＯＦＦ信号が送信されて、接点がＯＮ／ＯＦＦされるものである。この半導体リレー５には、制御回路６を介して、電源が供給される。
【００２９】
制御回路６は、従来の電源回路１００におけるメカニカルリレー１４０に対するＯＮ／ＯＦＦ信号に相当するリレーＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、メカニカルリレー４と半導体リレー５に対して、ＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号を送信する機能を有している。具体的には、制御回路６は、メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＦＦの状態から、負荷側装置２００への電源出力を開始する場合は、リレーＯＮ信号に基づいて、図２に示すように、メカニカルリレー４へＯＮ信号を送信して、所定時間後、すなわち、チャタリングが収束してメカニカルリレー４の接点が完全にＯＮとなった後、半導体リレー５へＯＮ信号を送信して、負荷側装置２００への電源出力が、例えば０Ｖから２８Ｖまで徐々に増加するように制御する。ここで、所定時間とは、メカニカルリレー４へＯＮ信号を送信して、メカニカルリレー４のチャタリングが収束して接点が完全にＯＮとなるまでの時間である。
【００３０】
また、制御回路６は、メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＮの状態から、負荷側装置２００への電源出力を停止する場合は、リレーＯＦＦ信号に基づいて、半導体リレー５へＯＦＦ信号を送信して、負荷側装置２００への電源出力が、例えば２８Ｖから０Ｖまで徐々に減少するように制御する。そして、所定時間後に、メカニカルリレー４へＯＦＦ信号を送信するように制御する。その後、メカニカルリレー４は、チャタリングが収束して接点が完全にＯＦＦとなり、負荷側装置２００への電源出力が０Ｖとなる。
【００３１】
次に、このような構成の電源回路１による電源の出力方法、停止方法および作用について説明する。
【００３２】
メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＦＦの状態から、負荷側装置２００への電源出力を開始する場合について説明する。
【００３３】
制御回路６によって、リレーＯＮ信号が受信されると、図２に示すように、制御回路６からメカニカルリレー４へＯＮ信号が送信される。そして、所定時間後、すなわち、チャタリングが収束してメカニカルリレー４の接点が完全にＯＮとなった後、制御回路６から半導体リレー５へＯＮ信号が送信される。そして、メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＮの状態となると、制御回路６によって、負荷側装置２００への電源出力が、例えば０Ｖから２８Ｖまで徐々に増加するように制御される。
【００３４】
つぎに、メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＮの状態から、負荷側装置２００への電源出力を停止する場合について説明する。
【００３５】
制御回路６によって、リレーＯＦＦ信号が受信されると、制御回路６から半導体リレー５へＯＦＦ信号が送信されて、負荷側装置２００への電源出力が２８Ｖから徐々に減少するように制御される。そして、所定時間後に、制御回路６からメカニカルリレー４へＯＦＦ信号が送信される。その後、メカニカルリレー４はチャタリングが収束して接点が完全にＯＦＦとなり、メカニカルリレー４と半導体リレー５がＯＦＦの状態となると、負荷側装置２００への電源出力が０Ｖとなる。
【００３６】
以上のように、この電源回路１によれば、負荷側装置２００への電源出力を開始する場合は、制御回路６によって、メカニカルリレー４へＯＮ信号が送信されて、所定時間後に、半導体リレー５へＯＮ信号が送信されるので、メカニカルリレー４を接続した際に生じるチャタリングが収束した後に、半導体リレー５が接続されて、負荷側装置２００へ電源出力が開始される。すなわち、負荷側装置２００への電源出力は、メカニカルリレー４の接点がＯＮとなった際に生じるチャタリングによる電磁ノイズや高電圧サージノイズに起因する過渡電圧を抑制することができる。
【００３７】
負荷側装置２００への電源出力を停止する場合は、制御回路６によって半導体リレー５へＯＦＦ信号を送信して、所定時間後に、メカニカルリレー４へＯＦＦ信号を送信する。すなわち、半導体リレー５が切断されて、負荷側装置２００へ電源出力が停止された後に、メカニカルリレー４を切断するので、メカニカルリレー４を接続した際に生じるチャタリングによる過渡電圧を抑制することができる。
【００３８】
しかも、制御回路６は、従来の電源回路１００におけるメカニカルリレー１４０に対するＯＮ／ＯＦＦ信号に相当するリレーＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、メカニカルリレー４と半導体リレー５のＯＮ／ＯＦＦを制御するので、従来の電源回路に、半導体リレー５と制御回路６を追加すればよい。
【００３９】
また、制御回路６が、図２に示すようにメカニカルリレー４と半導体リレー５のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、半導体リレー５の漏れ電流を防止するので、電源出力ライン３を半導体リレー５に接続した回路であっても完全絶縁することができる。
【００４０】
さらに、負荷側装置２００への電源出力を開始する際は、制御回路６によって負荷側装置２００への電源出力が徐々に増加するように制御されるので、突入電流を抑制することができる。このとき、突入電流を抑制するために、図５に示すような回路構成とする必要がないため、回路を小型化、低コスト化することができる。
【００４１】
さらにまた、制御回路６の制御によって、図４に示すようなメカニカルリレー４をスナバ回路とする構成ではなくても、メカニカルリレー４と半導体リレー５との組み合わせによってチャタリングを防止すること。このため、メカニカルリレー４の接点によって電源出力ライン３を完全絶縁することができる。
【００４２】
このように、制御回路６がメカニカルリレー４と半導体リレー５のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、メカニカルリレー４と半導体リレー５の長所と短所を相互に補完しあうことができる。具体的には、半導体リレー５の接点抵抗の変化による突入電流の抑制が可能であるという長所を生かし、半導体リレー５では漏れ電流が生じるという短所を補うために、メカニカルリレー４によって機械的に電源出力ライン３を絶縁する。また、メカニカルリレー４のチャタリングが発生するという短所を補うために、半導体リレー５をＯＦＦ状態にすることによって電源出力ライン３上への電源未供給状態とすることで、メカニカルリレー４のＯＮ／ＯＦＦによって生じるチャタリングの影響を抑制することができる。このようにして、メカニカルリレー４と半導体リレー５を組み合わせることにより、突入電流とチャタリングによる過渡電圧を抑制することができる。
【００４３】
したがって、このような電源回路１は、負荷側装置２００が高信頼装置であっても、安全に使用することができる。すなわち、電源の出力停止時（供給停止時）において、微弱電圧、微弱電流であっても流れることを確実に防止できるので、高信頼装置であっても、使用することができる。
【００４４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、電源出力ライン３上に、半導体リレー５がメカニカルリレー４の電源２側に配設した回路で説明したが、メカニカルリレー４と半導体リレー５の順序を入れ替えて、メカニカルリレー４を半導体リレー５より電源２側に配設した回路であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１          電源回路
２          電源
３          電源出力ライン
４          メカニカルリレー
５          半導体リレー
６          制御回路
２００      負荷側装置
【図１】
2015061456.tif 000003
【図２】
2015061456.tif 000004
【図３】
2015061456.tif 000005
【図４】
2015061456.tif 000006
【図５】
2015061456.tif 000007