(57)【要約】【課題】電源投入時のトライアックの誤動作による過大な突入電流が流れることを防止し、ヒューズ等の保護素子を溶断しないようにする。【解決手段】電源の投入の際の突入電流を制限する抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ１に並列に接続されたトライアックＤ１を設け、トライアックＤ１のオンオフを制御して突入電流を防止する突入電流防止部において、突入電流防止部３に電源供給を行う電池Ｂｔ１を接続し、電源投入時から出力電圧が所定の電圧となる時まで、前記電池によりトライアックＤ１を確実にオフするようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の投入を行う電源スイッチと、
前記電源投入の際の突入電流を制限する抵抗器と、当該抵抗器に並列に接続された電子スイッチと、当該電子スイッチのオンオフ制御を行う電子スイッチ制御部からなる突入電流防止部と、
前記電源を平滑する平滑部を有し、チョークコイルと高周波スイッチング素子により出力電圧を制御するアクティブフィルタ部と、
当該アクティブフィルタ部の出力電圧が所定の電圧となったことを検出する出力電圧検出部とを設け、
前記突入電流防止部に電池を接続し、当該電池の電圧により前記電源スイッチ投入時から前記出力電圧検出時まで、前記電子スイッチをオフするように制御したことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項２】
前記突入電流防止部は、前記チョークコイルのコアに巻かれたコイルを設け、
当該コイルにより発生する誘起電圧を平滑化して、前記突入電流防止部の電源として用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の突入電流防止回路。
【請求項３】
前記出力電圧検出部は、ツェナーダイオードにより出力電圧を検出してトランジスタをオンオフ制御するようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２記載の突入電流防止回路。
【請求項４】
前記電子スイッチはトライアックで構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の突入電流防止回路。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４いずれか記載の突入電流防止回路を設けた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置における突入電流防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の突入電流防止回路は、図４に示したように、供給源としてＶｉｎ（ＡＣ）が電源スイッチＳＷ１の入力端子に接続され、その出力端子が全波整流機能を有するダイオードスタックＤＳ１に接続され、その出力が突入電流防止部１３に接続され、さらにアクティブフィルタ部１４に接続されている。なお、アクティブフィルタ部１４の出力は、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータに接続されるのが一般的である。
【０００３】
前記突入電流防止部１３には、電源スイッチＳＷ１の投入時にコンデンサＣ１に流れ込む突入電流を防止する抵抗Ｒ１を設けており、この抵抗Ｒ１と並列にトライアックＤ１が接続されている。
【０００４】
トライアックＤ１のゲート（Ｇ）を制御する回路は、アクティブフィルタ部１４のチョークコイルＬ１と同じコアに補助巻き線として形成されているコイルＬ２と、当該コイルＬ２の誘起電圧を整流するダイオードＤ２と、当該整流電圧を平滑するコンデンサＣ２と、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３とから構成される。
【０００５】
アクティブフィルタ部１４は、ＰＷＭ制御モードに移行したときに高周波スイッチングを行うＦＥＴ１と、チョークコイルＬ１と同じコアに巻かれ前記スイッチングにより誘起電圧が発生するコイルＬ２と、当該誘起電圧を整流する整流ダイオードＤ３と平滑用のコンデンサＣ１とから構成される。
【０００６】
以上の構成により従来の突入電流防止回路は、以下のように動作する。この動作を図５のタイムチャート図を用いて説明する。
【０００７】
まず、電源スイッチＳＷ１が投入されると（タイミングｔ０）、トライアックＤ１のゲート（Ｇ）にかかるゲート電圧Ｖｇは０ＶであるのでトライアックＤ１はオフし、コンデンサＣ１へ流れ込む突入電流は抵抗Ｒ１により制限され、図５の電流ＩａのようにコンデンサＣ１のチャージ電圧が上昇するに従い徐々に下がるように流れる。
【０００８】
そして、電源スイッチＳＷ１投入後、所定の時間を経過しアクティブフィルタ部１４がＰＷＭ制御モードに移行すると（タイミングｔ２）、ＦＥＴ１により高周波スイッチングを開始する。すると、チョークコイルＬ１に高周波電流が流れるので、補助巻き線として同じコアに巻かれたコイルＬ２に起電力が生じる。
【０００９】
そして、コイルＬ２に生じた電圧をコンデンサＣ２で平滑し、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧された電圧がトライアックＤ１のゲート電位Ｖｇとなる。
【００１０】
このゲート電圧ＶｇがトライアックＤ１のゲートオン電圧Ｖｏｎ以上となるとトライアックＤ１がオンし、突入電流防止用抵抗Ｒ１がバイパスされるので、突入電流防止用抵抗Ｒ１による電流制限がなくなり、抵抗Ｒ１による電力消費はなくなる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２１７４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の突入電流防止回路では、図６に示したように電源スイッチＳＷ１投入時にチャタリングが発生した場合ではトライアックＤ１の誤動作が発生し、コンデンサＣ１に過大な電流が流れることがあった。
【００１２】
すなわち、図６のａ部に示したように、電源スイッチＳＷ１投入の際（タイミングｔ０）にチャタリングが発生すると、チョークコイルＬ２に流れる電流Ｉａは、急減に変動し、この変動により補助巻き線として同じコアに巻かれたコイルＬ２に起電力が生じる場合がある。
【００１３】
このような場合、トライアックＤ１のゲート（Ｇ）にかかる電位差Ｖｇは、コイルＬ２に生じた電圧をコンデンサＣ２で平滑し、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧した電圧となるので、電位差Ｖｇのように上昇し、トライアックＤ１のゲートオン電圧Ｖｏｎ以上となり、トライアックＤ１がオンする場合がある（タイミングｔ１）。
【００１４】
この場合、コンデンサＣ１へ流れ込む突入電流は抵抗Ｒ１により制限されず、そのままコンデンサＣ１に流れ込むので、過大な突入電流が流れ、トライアックＤ１や図示しない保護素子であるヒューズ等を溶断してしまうという問題があった。或いは、これを防止するためにブレーカなどの高価な保護機器を設ける必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前述の課題を解決するために次の手段を採用する。すなわち、本発明は、電源の投入を行う電源スイッチと、前記電源投入の際の突入電流を制限する抵抗器と、当該抵抗器に並列に接続された電子スイッチと、当該電子スイッチのオンオフ制御を行う電子スイッチ制御部からなる突入電流防止部と、前記電源を平滑する平滑部を有し、チョークコイルと高周波スイッチング素子により出力電圧を制御するアクティブフィルタ部と、当該アクティブフィルタ部の出力電圧が所定の電圧となったことを検出する出力電圧検出部とを設け、前記突入電流防止部に電池を接続し、当該電池の電圧により前記電源スイッチ投入時から前記出力電圧検出時まで、前記電子スイッチをオフするように制御した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の突入電流防止回路によれば、電子スイッチのオンオフ制御を行う電子スイッチ制御部からなる突入電流防止部に電池を接続し、当該電池の電圧により電源スイッチ投入時から前記出力電圧検出時まで、前記電子スイッチをオフするように制御したので、電源が供給されていない状態でも突入電流防止部を安定して制御することができ、電源投入時のチャタリング等による急峻な電流変動があっても突入電流を確実に制限することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１８】
（構成）
まず、実施例１の突入電流防止回路の構成を図１の回路構成図を用いて説明する。同図に示したようにＡＣの供給源としてＶｉｎ（ＡＣ）が、電源スイッチＳＷ１の入力側に接続され、その出力側が全波整流機能を有するダイオードスタックＤＳ１に接続され、さらに突入電流防止部３に接続され、そしてアクティブフィルタ部４に接続されている。なお、アクティブフィルタ部４の出力は、図示していないが、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されるのが一般的である。
【００１９】
前記突入電流防止部３は、電源スイッチＳＷ１の投入時にコンデンサＣ１に流れ込む突入電流を制限する抵抗Ｒ１（例えば１０Ω程度）を設けており、この抵抗Ｒ１と並列にトライアックＤ１が接続されている。
【００２０】
トライアックＤ１のゲート（Ｇ）を制御する回路は、トライアックＤ１のゲート（Ｇ）に分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３が接続され、分圧抵抗Ｒ２の片側に突入電流防止部３の電力供給源としての電池Ｂｔ１が接続されている。
【００２１】
アクティブフィルタ部４は、昇圧チョッパ式の回路構成をしており、ＰＷＭ制御モードに移行したときに高周波スイッチングを開始するＦＥＴ１と、直流成分は通過させ特定周波数帯域を遮断するチョークコイルＬ１と、チョークコイルＬ１からの出力電流を整流する整流ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ１とから構成される。
【００２２】
そして、アクティブフィルタ部４の出力には、アクティブフィルタ部４の出力電圧Ｖｏｕｔ（ＤＣ）が所定の電圧まで上昇するとオンとなるツェナーダイオードＺＤ１と、当該ツェナーダイオードＺＤ１に接続された分圧抵抗Ｒ４、Ｒ５と、当該ツェナーダイオードＺＤ１のオンよりオンとなるトランジスタＴｒ１が同図のように接続されている。
【００２３】
前記トランジスタＴｒ１のコレクタは、突入電流検出部３のＲ７の片側に接続されており、さらにトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３に接続される構成となっている。そして、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３には分圧抵抗としてＲ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９がそれぞれ同図のように接続されている。以上のような回路構成とすることにより、出力電圧Ｖｏｕｔ（ＤＣ）が所定の電圧以上となったことをトライアックＤ１のゲート（Ｇ）に伝達するようにしている。
【００２４】
（動作）
以上の構成により実施例１の突入電流防止回路は、以下のように動作する。この動作を図２のタイムチャート図を用いて以下説明する。
【００２５】
まず、電源スイッチＳＷ１がオフのときは、Ｖｏｕｔ（ＤＣ）の電圧が低いため、ツェナーダイオードＺＤ１がオフしトランジスタＴｒ１がオフとなっている。すると、電池Ｂｔ１の電圧により、確実にトランジスタＴｒ２がオフ、トランジスタＴｒ３がオンとなり、トライアックＤ１のゲート電圧はロウとなり、トライアックＤ１も確実にオフとなる。
【００２６】
そして、電源スイッチＳＷ１をオンすると（タイミングｔ０）、突入電流防止用抵抗Ｒ１により電流が制限されながら、コンデンサＣ１にチャージされ、アクティブフィルタ部４がＰＷＭ制御モードに移行するまで、電池Ｂｔ１の電圧によりトライアックＤ１は、オフ状態を維持する。
【００２７】
このとき、例えば、同図のａ部のように、電源スイッチＳＷ１にチャタリングが発生し電流Ｉａが急激に変化した場合、チョークコイルＬ１に誘起電圧が発生するが、上記のようにトランジスタＴｒ３がオンとなっているので、トライアックＤ１は、オフ状態が維持される。
【００２８】
そして、Ｖｏｕｔ（ＤＣ）の電圧が上昇し電圧Ｖｘ以上となると、ツェナーダイオードＺＤ１がオンしこれによりトランジスタＴｒ１がオンとなるので（タイミングｔ１）、トランジスタＴｒ２がオンとなり、トランジスタＴｒ３がオフとなる。
【００２９】
そして、トランジスタＴｒ３がオフとなることによりトライアックＤ１のゲート（Ｇ）には電池Ｂｔ１からの電圧が供給され、ゲート電圧ＶｇはトライアックＤ１のゲートオン電圧Ｖｏｎ以上となり、トライアックＤ１がオンとなる。
【００３０】
トライアックＤ１がオンとなると、トライアックＤ１により突入電流防止用抵抗Ｒ１がバイパスされるので、突入電流防止用抵抗Ｒ１による制限がなくなり、抵抗Ｒ１による電力消費のない通常モードに移行する（タイミングｔ１）。
【００３１】
そして、所定の時間経過後、ＦＥＴ１の高周波スイッチングによるＰＷＭ制御モードに移行する（タイミングｔ２）。
【００３２】
（実施例１の効果）
以上のように、実施例１の突入電流防止回路によれば、突入電流防止部の電源として機能する電池を設けるようにしたので、ＡＣ電源が供給されていない状態でも突入電流防止部を安定して制御することができ、ＡＣ電源投入時にチャタリング等が発生しても突入電流を確実に制限することができる。
【実施例２】
【００３３】
（構成）
実施例２の突入電流防止回路は、図３に示したように構成される。実施例２の突入電流防止回路では、電池Ｂｔ２の取り付け位置をトライアックＤ１のゲート（Ｇ）側に移動し、さらにコイルＬ２による誘起電圧により当該電池Ｂｔ２の電力を補う回路構成としている。その他の構成は実施例１の構成と同様であるので、簡略化のためにその詳細な説明を省略する。
【００３４】
まず、実施例２のトライアックＤ１のゲート（Ｇ）を制御する回路は、アクティブフィルタ部４のチョークコイルＬ１と同じコアに補助巻き線として形成されているコイルＬ２と、Ｌ２の誘起電圧を整流するダイオードＤ２と、当該整流電圧を平滑するコンデンサＣ２と、分圧抵抗Ｒ２、Ｒ３から構成される。
【００３５】
そして、後述のトランジスタＴｒ１のコレクタが、突入電流検出部３のＲ７の片側に接続されており、さらにトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３に接続される構成となっている。そして、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３には分圧抵抗としてＲ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９がそれぞれ同図のように接続されている。以上のような回路構成とすることにより、出力電圧Ｖｏｕｔ（ＤＣ）が所定の電圧以上となったことをトライアックＤ１のゲート（Ｇ）に伝達するようになっている。
【００３６】
そして、前記分圧抵抗Ｒ９には、ダイオードＤ４、Ｄ５のカソードが接続され、ダイオードＤ４のアノードには電池Ｂｔ２が接続され、Ｖｏｕｔ（ＤＣ）の出力ラインがダイオードＤ５のアノードに接続される構成となっている。
【００３７】
アクティブフィルタ部４は、昇圧チョッパ式の回路構成をしており、ＰＷＭ制御モードに移行したときに高周波スイッチングを開始するＦＥＴ１と、直流成分は通過させ特定周波数帯域を遮断するチョークコイルＬ１と、チョークコイルＬ１からの出力電流を整流する整流ダイオードＤ３と、平滑コンデンサＣ１とから構成される。
【００３８】
そして、アクティブフィルタ部４の出力には、実施例１と同様、アクティブフィルタ部４の出力電圧Ｖｏｕｔ（ＤＣ）が所定の電圧まで上昇するとオンとなるツェナーダイオードＺＤ１と、当該ツェナーダイオードＺＤ１に接続された分圧抵抗Ｒ４、Ｒ５と、当該ツェナーダイオードＺＤ１のオンよりオンとなるトランジスタＴｒ１が同図のように接続されている。
【００３９】
（動作）
以上の構成により実施例２の突入電流防止回路は、以下のように動作する。この動作を実施例１と同様、図２のタイムチャート図を用いて以下説明する。
【００４０】
まず、電源スイッチＳＷ１がオフの時は、実施例１と同様、電池Ｂｔ１の電源により、トライアックＤ１がオフの状態を維持するように動作する。すなわち、電源スイッチＳＷ１がオフの時は、Ｖｏｕｔ（ＤＣ）の電圧が低いため、ツェナーダイオードＺＤ１がオフとなり、トランジスタＴｒ１がオフとなっており、トランジスタＴｒ１がオフのため、トランジスタＴｒ２はオフ、トランジスタＴｒ３がオンとなるので、トライアックＤ１のゲート電圧はロウとなり、トライアックＤ１はオフとなる。
【００４１】
そして、電源スイッチＳＷ１をオンすると（タイミングｔ０）、突入電流防止用抵抗Ｒ１により電流が制限されながら、コンデンサＣ１にチャージされ、アクティブフィルタ部４がＰＷＭ制御モードに移行するまで、電池Ｂｔ１の電源によりトライアックＤ１は、オフ状態を維持する。
【００４２】
このとき、例えば、同図のａ部のように、電源スイッチＳＷ１にチャタリングが発生し電流Ｉａが急激に変化した場合、コイルＬ２に誘起電圧が発生するが、上記のようにトランジスタＴｒ３がオンとなっているので、トライアックＤ１は、オフ状態が維持される。
【００４３】
そして、Ｖｏｕｔ（ＤＣ）の電圧が上昇し電圧Ｖｘ以上となると、ツェナーダイオードＺＤ１がオンしこれによりトランジスタＴｒ１がオンとなるので（タイミングｔ１）、トランジスタＴｒ２がオンとなり、トランジスタＴｒ３がオフとなる。
【００４４】
そして、トランジスタＴｒ３がオフとなることによりトライアックＤ１のゲート（Ｇ）には電池Ｂｔ１からの電圧が供給され、ゲート電圧ＶｇはトライアックＤ１のゲートオン電圧Ｖｏｎ以上となり、トライアックＤ１がオンとなる。  トライアックＤ１がオンとなると、トライアックＤ１により突入電流防止用抵抗Ｒ１がバイパスされるので、突入電流防止用抵抗Ｒ１による制限がなくなり、抵抗Ｒ１による電力消費のない通常モードに移行する（タイミングｔ１）。
【００４５】
そして、所定の時間経過後、ＦＥＴ１の高周波スイッチングによるＰＷＭ制御モードに移行する（タイミングｔ２）。
【００４６】
このとき、アクティブフィルタ部４のチョークコイルＬ１と同じコアに補助巻き線として形成されているコイルＬ２には、ＦＥＴ１の高周波スイッチングにより誘起電圧が発生し、この誘起電圧をダイオードＤ２で整流しコンデンサＣ２で平滑して電池Ｂｔ２の補助となるように供給する。このようにすることにより、アクティブフィルタ部４がＰＷＭ制御モードに移行した後は、コイルＬ２に発生して電力を突入電流防止回路３の電力として利用するので電池Ｂｔ２の電力消費をなくすことができる。
【００４７】
（実施例２の効果）
以上のように、実施例２の突入電流防止回路によれば、アクティブフィルタ部がＰＷＭ制御モードとなったときは、高周波スイッチングによりコイルに発生する電力を突入電流防止部の電力として用いるようにしたので、実施例１の効果に加え、電池を長寿命とすることができる。また、電池を低容量化することができるので、突入電流防止回路を安価とすることができる。
【００４８】
《その他の変形例》
以上の実施例の説明では、ＡＣを電源とした直流電源装置を例として説明したが、ＤＣ電源をＤＣ電源に変換するＤＣ／ＤＣコンバータや、各種情報機器への電源投入回路における突入電流防止回路などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、突入電流防止回路を設けた直流電源装置等に幅広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の突入電流防止回路の回路構成図である。
【図２】実施例１の突入電流防止回路のタイムチャート図である。
【図３】実施例２の突入電流防止回路の回路構成図である。
【図４】従来の突入電流防止回路の回路構成図である。
【図５】従来の突入電流防止回路のタイムチャート図である。
【図６】従来の突入電流防止回路のタイムチャート図である。
【符号の説明】
【００５１】
３、１３  突入電流防止部
４、１４  アクティブフィルタ部
ＳＷ１  電源スイッチ
ＤＳ１  ダイオードスタック
Ｖｉｎ（ＡＣ）  ＡＣ供給源
Ｖｏｕｔ（ＤＣ  ＤＣ出力
Ｄ１  トライアック
Ｄ２〜Ｄ５  整流用ダイオード
ＦＥＴ１  高周波スイッチング用ＦＥＴ
Ｃ１、Ｃ２  平滑コンデンサ
Ｇ    トライアックゲート
Ｌ１  チョークコイル
Ｌ２  コイル
Ｒ１  突入電流防止抵抗
Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３  トランジスタ
Ｖｇ  トライアックゲート電圧
Ｉａ  突入電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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