(57)【要約】【課題】特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、電圧サージを抑制することができる突入電流防止回路を得ることを目的とする。【解決手段】電圧入力部１１に印加される直流電圧Ｖｉｎを監視して、電圧サージの流入を検出すると、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。これにより、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用されるスイッチ素子２９を用いて、電圧サージを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧入力部と電圧出力部間を結ぶプラス側線路に直列に挿入されている電流制限用抵抗と、上記電流制限用抵抗と並列に接続されているバイパス回路と、上記電圧入力部に対する電圧の印加が開始される状況下では、上記バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、上記バイパス回路による上記電流制限用抵抗のバイパスを解除し、上記電圧出力部の電圧が所定電圧まで上昇すると、上記バイパス回路内のスイッチ素子を閉じる電圧抑制手段とを備えた突入電流防止回路において、上記電圧入力部に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出する電圧サージ検出手段を設け、上記電圧抑制手段が上記電圧サージ検出手段により電圧サージの流入が検出されると、上記バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、上記バイパス回路による上記電流制限用抵抗のバイパスを解除することを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項２】
電圧入力部に印加される電圧を監視して、過電圧の印加を検出する過電圧検出手段を設け、電圧抑制手段が上記過電圧検出手段により過電圧の印加が検出されると、バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、上記バイパス回路による電流制限用抵抗のバイパスを解除する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】
抵抗とコンデンサの直列回路からなる微分回路を電圧入力部の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の突入電流防止回路。
【請求項４】
抵抗とコイルの直列回路からなる微分回路を電圧入力部の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の突入電流防止回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、突入電流を防止して、回路を保護する突入電流防止回路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、波形平滑用コンデンサを電圧出力部の両端に接続して、出力電圧の波形を平滑化しているほか、その波形平滑用コンデンサや後段の負荷に対する突入電流を防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、電圧入力部と電圧出力部間を結ぶプラス側線路に電流制限用抵抗を直列に挿入するとともに、その電流制限用抵抗と並列にスイッチ素子を接続し、電圧監視回路が電圧入力部に対する電圧の印加が開始される状況下では、そのスイッチ素子を開いて、そのスイッチ素子による電流制限用抵抗のバイパスを解除することにより、突入電流を抑制するようにしている。
一方、電圧出力部の電圧が所定電圧まで上昇すると、電圧監視回路がスイッチ素子を閉じて、電流制限用抵抗をバイパスするようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−９５２４０号公報（段落番号［０００６］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の突入電流防止回路は以上のように構成されているので、電圧入力部に対する電圧の印加が開始される状況下で発生する突入電流を抑制することができる。しかし、電圧出力部の電圧が所定電圧まで上昇して、電流制限用抵抗をバイパスするようにしてから、電圧サージが発生すると、その電圧サージによる過電流によって波形平滑用コンデンサなどが破壊される恐れがあるなどの課題があった。
なお、突入電流を防止する回路のほかに、別途、サージ保護回路を搭載すれば、電圧サージを抑制することができるが、部品点数が大きく増加して、回路規模が増大することになる。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、電圧サージを抑制することができる突入電流防止回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る突入電流防止回路は、電圧入力部に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出する電圧サージ検出手段を設け、電圧抑制手段が電圧サージ検出手段により電圧サージの流入が検出されると、バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、バイパス回路による電流制限用抵抗のバイパスを解除するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電圧入力部に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出する電圧サージ検出手段を設け、電圧抑制手段が電圧サージ検出手段により電圧サージの流入が検出されると、バイパス回路内のスイッチ素子を開いて、バイパス回路による電流制限用抵抗のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用される電圧抑制手段を用いて、電圧サージを抑制することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による突入電流防止回路を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による突入電流防止回路が実装されるＤＣ電源装置を示す構成図である。
図において、発電機１は例えば航空機等に搭載されて３相交流を発電する装置である。一般的に、航空機に搭載される発電機１が発電する３相交流は電圧変動が大きくなり、電圧値が約１４０Ｖ〜４２０Ｖの範囲で変動する。
整流器２は発電機１により発電された３相交流を全波整流して、直流電圧を出力する装置である。
突入電流防止回路３は図１の突入電流防止回路であり、突入電流や電圧サージなどを抑制して、コンデンサバンク４や負荷５（あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ）などを保護する装置である。
コンデンサバンク４は突入電流防止回路３から出力された直流電圧の波形を平滑化する波形平滑用コンデンサである。
【０００９】
電圧入力部１１は前段の整流器２から出力された直流電圧Ｖｉｎを入力する入力部位である。
電圧出力部１２は直流電圧Ｖｏｕｔを負荷５に出力する出力部位である。
なお、電圧入力部１１と電圧出力部１２の間は、直流電圧Ｖｉｎの＋側が印加されるプラス側線路１３と、直流電圧Ｖｉｎの−側が印加されるマイナス側線路１４とで結ばれている。
【００１０】
電流制限用抵抗１５は電圧入力部１１と電圧出力部１２間を結ぶプラス側線路１３に直列に挿入されている抵抗素子である。
バイパス回路１６は電流制限用抵抗１５と並列に接続されており、例えばトランジスタやＦＥＴなどのスイッチ素子１７と、バイアス抵抗１８，１９とから構成されている。
分圧抵抗２０は一端がプラス側線路１３と接続され、他端が分圧抵抗２１と接続されている抵抗値Ｒ１の抵抗素子である。
分圧抵抗２１は一端が分圧抵抗２０と接続され、他端がマイナス側線路１４と接続されている抵抗値Ｒ２の抵抗素子である。
シャントレギュレータ２２は基準電圧Ｖｒｅｆを生成する素子である。
【００１１】
微分回路２３は抵抗２４、コンデンサ２５及び抵抗２６の直列回路であり、電圧入力部１１の両端に接続されている。
抵抗２７は一端がプラス側線路１３と接続され、他端がスイッチ素子２８のベース端子と接続されている抵抗素子である。
スイッチ素子２８はベース端子が微分回路２３のコンデンサ２５及び抵抗２７と接続されており、ベース端子に印加される電圧を監視して、電圧サージの流入を検出するとともに、過電圧の印加を検出する。
なお、微分回路２３及びスイッチ素子２８から電圧サージ検出手段が構成されている。また、抵抗２６，２７及びスイッチ素子２８から過電圧検出手段が構成されている。
【００１２】
スイッチ素子２９は電圧入力部１１に対する直流電圧Ｖｉｎの印加が開始される状況下では、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除し、電圧出力部１２から出力される直流電圧Ｖｏｕｔが所定電圧Ｖ２まで上昇すると、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を閉じる処理を実施する。
また、スイッチ素子２９はスイッチ素子２８により電圧サージの流入又は過電圧の印加が検出されると、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。
なお、抵抗２０，２１、シャントレギュレータ２２及びスイッチ素子２９から電圧抑制手段が構成されている。
図３は直流電圧Ｖｉｎと直流電圧Ｖｏｕｔの波形を示す説明図である。
【００１３】
次に動作について説明する。
電圧入力部１１に対する直流電圧Ｖｉｎの印加が開始される状況下では、起動時の突入電流を抑制して、コンデンサバンク４や負荷５などを保護するため、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。
即ち、スイッチ素子２９は、図３に示すように、電圧出力部１２から出力される直流電圧Ｖｏｕｔが、起動時の０Ｖから所定電圧Ｖ２に上昇するまでの間、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。
【００１４】
これにより、起動時に発生する突入電流が電流制限用抵抗１５を導通することになるので、突入電流が抑制される。
ここで、所定電圧Ｖ２は、下記に示すように、分圧抵抗２０，２１の抵抗値Ｒ１，Ｒ２と、シャントレギュレータ２２により生成される基準電圧Ｖｒｅｆと、スイッチ素子２９のベース・エミッタ間の電圧ＶBEとから設定される電圧である。
Ｖ２＝（Ｖｒｅｆ＋ＶBE）×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２
【００１５】
スイッチ素子２９は、図３に示すように、電圧出力部１２から出力される直流電圧Ｖｏｕｔが上昇して所定電圧Ｖ２に到達すると、起動時の突入電流を抑制する必要がないので、自己のスイッチ状態を閉状態にすることにより、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を閉じて、バイパス回路１６が電流制限用抵抗１５をバイパスするようにする。
これにより、プラス側線路１３に流れる電流は、電流制限用抵抗１５を導通せず、バイパス回路１６を導通するようになり、その電流は抑制されない。
【００１６】
その後、バイパス回路１６が電流制限用抵抗１５をバイパスしているとき、図３に示すように、電圧サージの流入が発生して、電圧入力部１１に対する直流電圧Ｖｉｎが瞬時に変化すると、微分回路２３が直流電圧Ｖｉｎにおける瞬時の変化を検出し、その変化を表す電圧（コンデンサ２５と抵抗２６間の電圧）をスイッチ素子２８のベース端子に印加する。
スイッチ素子２８は、自己のベース端子に印加される電圧を監視して、その電圧が瞬時に変化すると、電圧サージの流入を検出して、自己のスイッチ状態を閉状態にする。
【００１７】
スイッチ素子２９は、スイッチ素子２８が電圧サージの流入を検出してスイッチ状態が閉状態になると、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。
これにより、電圧サージの流入による過電流が電流制限用抵抗１５を導通することになるので、過電流が抑制される。
【００１８】
また、バイパス回路１６が電流制限用抵抗１５をバイパスしているとき、図３に示すように、電圧入力部１１に対する過電圧の印加が発生すると、抵抗２７を介して、その過電圧を表す電圧がスイッチ素子２８のベース端子に印加される。
スイッチ素子２８は、自己のベース端子に印加される電圧を監視して、その電圧が過電圧を表す電圧であれば、電圧入力部１１に対する過電圧の印加を検出して、自己のスイッチ状態を閉状態にする。
【００１９】
スイッチ素子２９は、スイッチ素子２８が過電圧の印加を検出してスイッチ状態が閉状態になると、自己のスイッチ状態を開状態にすることにより、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除する。
これにより、過電圧の印加による過電流が電流制限用抵抗１５を導通することになるので、過電流が抑制される。
【００２０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、電圧入力部１１に印加される直流電圧Ｖｉｎを監視して、電圧サージの流入を検出すると、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用されるスイッチ素子２９を用いて、電圧サージを抑制することができる効果を奏する。
【００２１】
また、この実施の形態１によれば、電圧入力部１１に印加される直流電圧Ｖｉｎを監視して、過電圧の印加を検出すると、バイパス回路１６内のスイッチ素子１７を強制的に開いて、バイパス回路１６による電流制限用抵抗１５のバイパスを解除するように構成したので、特別なサージ保護回路を別途搭載することなく、突入電流の抑制に利用されるスイッチ素子２９を用いて、過電圧を抑制することができる効果を奏する。
【００２２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、抵抗２４，２６とコンデンサ２５の直列回路からなる微分回路２３を電圧入力部１１の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成するものについて示したが、図４に示すように、抵抗２４，２６とコイル３０の直列回路からなる微分回路２３を電圧入力部１１の両端に接続することで電圧サージ検出手段を構成するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１による突入電流防止回路を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による突入電流防止回路が実装されるＤＣ電源装置を示す構成図である。
【図３】直流電圧Ｖｉｎと直流電圧Ｖｏｕｔの波形を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２による突入電流防止回路を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  発電機、２  整流器、３  突入電流防止回路、４  コンデンサバンク、５  負荷、１１  電圧入力部、１２  電圧出力部、１３  プラス側線路、１４  マイナス側線路、１５  電流制限用抵抗、１６  バイパス回路、１７  スイッチ素子、１８，１９  バイアス抵抗、２０，２１  分圧抵抗（電圧抑制手段）、２２  シャントレギュレータ（電圧抑制手段）、２３  微分回路（電圧サージ検出手段）、２４  抵抗、２５  コンデンサ、２６  抵抗（過電圧検出手段）、２７  抵抗（過電圧検出手段）、２８  スイッチ素子（電圧サージ検出手段、過電圧検出手段）、２９  スイッチ素子（電圧抑制手段）、３０  コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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