(57)【要約】【課題】電源スイッチがオフされた後直ちにオンされた場合でも確実に突入電流を制限することができる突入電流保護機能付電源装置を提供する。【解決手段】交流電源ＡＣ１から電源スイッチＳＷ１を介して入力された交流電圧を整流する第１整流回路１０と、第１整流回路の出力電圧を平滑する第１コンデンサＣ１と、第１コンデンサで平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、第１整流回路と第１コンデンサとの間に接続された電流制限抵抗素子Ｒと、電流制限抵抗素子を短絡するスイッチ素子ＳＷ２と、スイッチ素子を制御する制御部３０とを備え、第１整流回路と並列に交流電源に接続された第２整流回路１５と、第２整流回路の出力電圧を平滑し第１コンデンサの容量より小容量に設定された第２コンデンサＣ２とを備え、制御部は第２コンデンサの出力電圧に基づいてスイッチ素子ＳＷ２を制御するように構成されている。【選択図】図１
2016152671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電源スイッチを介して入力された交流電圧を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路の出力電圧を平滑する第１コンデンサと、前記第１コンデンサで平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１整流回路と前記第１コンデンサとの間に接続された電流制限抵抗素子と、前記電流制限抵抗素子を短絡するスイッチ素子と、前記スイッチ素子を制御する制御部とを備えている突入電流保護機能付電源装置であって、
前記第１整流回路と並列に前記交流電源に接続された第２整流回路と、前記第２整流回路の出力電圧を平滑し前記第１コンデンサの容量より小容量に設定された第２コンデンサとを備え、
前記制御部は前記第２コンデンサの出力電圧に基づいて前記スイッチ素子を制御するように構成されている突入電流保護機能付電源装置。
【請求項２】
前記電流制限抵抗素子が前記第１整流回路のグランド線に介装され、前記スイッチ素子にＩＧＢＴが用いられている請求項１記載の突入電流保護機能付電源装置。
【請求項３】
前記第１整流回路が全波整流回路で構成され、前記第２整流回路が半波整流回路で構成されている請求項１または２記載の突入電流保護機能付電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から電源スイッチを介して入力された交流電圧を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路の出力電圧を平滑する第１コンデンサと、前記第１コンデンサで平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１整流回路と前記第１コンデンサとの間に接続された突入電流保護素子と、前記突入電流保護素子を短絡するスイッチ素子と、前記スイッチ素子を制御する制御部とを備えている突入電流保護機能付電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電源スイッチオン時の突入電流を抑制可能な電源回路を得ることを目的として、トランスの２次側に接続したダイオードのカソードと平滑コンデンサとの接続間に、一定以上の電流が流れると抵抗値が急激に増加する過電流保護素子を介挿した電源回路が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、電源投入直後などに負荷を動作させる制御を行なったり負荷に短絡のような異常が発生したりした場合でも、電流制限抵抗における無駄な電力消費及び破損を防止することができる突入電流防止回路が開示されている。
【０００４】
当該突入電流防止回路は、静電容量素子が並列に接続される負荷と電源との間に接続され電流を制限する電流制限抵抗と、電流制限抵抗と並列に接続され電流制限抵抗の両端間の短絡と開放とを切換可能なバイパス手段と、電流制限抵抗の負荷側の電圧を検出する負荷電圧検出手段を備え、電流制限抵抗の両端間を開放にした状態で、負荷電圧検出手段により検出された負荷側の電圧が所定の電圧以上になったときに、バイパス手段で電流制限抵抗の両端間を短絡させてバイパスするように構成されている。
【０００５】
図３に示すように、一般に、交流電源ＡＣ１から電源スイッチＳＷ１を介して入力された交流電圧を整流する整流回路１０と、整流回路１０の出力電圧を平滑するコンデンサＣと、コンデンサＣで平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２０とを備えた突入電流保護機能付電源装置１００が用いられている。尚、当該突入電流保護機能付電源装置１００に接続される負荷Ｌとして、さらに他の負荷に給電する電源回路が接続されるような場合もある。例えばプラズマ装置に給電するようなＲＦ電源回路等である。
【０００６】
そして、入力交流電圧が変動した場合でもＤＣ／ＤＣコンバータ２０への入力電圧を安定に維持するために、容量の大きな電解コンデンサＣが平滑用のコンデンサに用いられている。
【０００７】
そのような突入電流保護機能付電源装置１００では、整流回路１０とコンデンサＣとの間に電流制限抵抗素子Ｒが設けられるとともに当該電流制限抵抗素子Ｒを短絡するスイッチ素子ＳＷ２が電流制限抵抗素子Ｒと並列に接続され、電源スイッチＳＷ１のオン時にスイッチ素子ＳＷ２をオフして電流制限抵抗素子Ｒを介して負荷Ｌに給電することで突入電流を抑制し、その後にコンデンサＣの両端の電圧が所定の閾値電圧を超えて所定時間経過するとスイッチ素子ＳＷ２をオンして電流制限抵抗素子Ｒを短絡する制御部３０を備えている。
【０００８】
図４には、電源スイッチＳＷ１がオンされた後、スイッチ素子ＳＷ２がオフされて電流制限抵抗素子Ｒにより負荷への突入電流が抑制され、その後制御部３０によってスイッチ素子ＳＷ２がオンされ、電流制限抵抗素子Ｒが短絡されるタイミングが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１７８１９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図４に示すように、平滑用のコンデンサＣの容量が大きいため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に接続された負荷Ｌの特性によっては、電源スイッチＳＷ１をオフしてもコンデンサＣの両端電圧が閾値電圧より高い状態が維持される場合があり、コンデンサＣの両端電圧が閾値電圧よりも低下するまでの遅延時間に電源スイッチＳＷ１を再度オンすると直ちにスイッチ素子ＳＷ２がオンされて過大な突入電流が流れるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、電源スイッチがオフされた後直ちにオンされた場合でも確実に突入電流を制限することができる突入電流保護機能付電源装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明による突入電流保護機能付電源装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、交流電源から電源スイッチを介して入力された交流電圧を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路の出力電圧を平滑する第１コンデンサと、前記第１コンデンサで平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１整流回路と前記第１コンデンサとの間に接続された電流制限抵抗素子と、前記電流制限抵抗素子を短絡するスイッチ素子と、前記スイッチ素子を制御する制御部とを備えている突入電流保護装置であって、前記第１整流回路と並列に前記交流電源に接続された第２整流回路と、前記第２整流回路の出力電圧を平滑し前記第１コンデンサの容量より小容量に設定された第２コンデンサとを備え、前記制御部は前記第２コンデンサの出力電圧に基づいて前記スイッチ素子を制御するように構成されている点にある。
【００１３】
第２整流回路の出力電圧を平滑する第２コンデンサの容量が第１コンデンサの容量より小容量であるため、電源スイッチがオフされると速やかに放電される。そのため再度電源スイッチがオンされた場合でもその直後は確実にスイッチ素子をオフすることができ、突入電流を抑制することができるようになる。
【００１４】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記電流制限抵抗素子が前記第１整流回路のグランド線に介装され、前記スイッチ素子にＩＧＢＴが用いられている点にある。
【００１５】
第１整流回路のグランド線に介装された電流制限抵抗素子にスイッチ素子が並列に接続されているので、ＩＧＢＴのゲート電圧を制御するための別途の電源回路を設けなくても、負荷に突入電流が流れて第２コンデンサの出力電圧が低い間はＩＧＢＴのゲート電圧をローレベルの電圧を印加してＩＧＢＴをオフし、突入電流が減少して第２コンデンサの出力電圧が高くなればＩＧＢＴのゲート電圧をハイにしてＩＧＢＴをオンすることができる。
【００１６】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記第１整流回路が全波整流回路で構成され、前記第２整流回路が半波整流回路で構成されている点にある。
【００１７】
負荷に給電するためのＤＣ／ＤＣコンバータへは全波流回路により十分な電力を供給する必要があるが、電源等入力後の突入電流が流れる期間を検知するために第２のコンデンサを平滑するだけの電力を供給する第２整流回路は半波整流回路で十分であり、これにより回路の簡素化とコストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した通り、本発明によれば、電源スイッチがオフされた後直ちにオンされた場合でも確実に突入電流を制限することができる突入電流保護機能付電源装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による突入電流保護機能付電源装置の回路図
【図２】本発明による突入電流保護機能付電源装置の動作を示すタイミングチャート
【図３】従来の突入電流保護機能付電源装置の回路図
【図４】従来の突入電流保護機能付電源装置の動作を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による突入電流保護機能付電源装置を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明による突入電流保護機能付電源装置１００の回路ブロックが示されている。
【００２１】
突入電流保護機能付電源装置１００は、交流電源ＡＣ１から電源スイッチＳＷ１を介して入力された交流電圧を整流する第１整流回路１０と、第１整流回路１０の出力電圧を平滑する第１コンデンサＣ１と、第１コンデンサＣ１で平滑された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、第１整流回路１０と第１コンデンサＣとの間に接続された電流制限抵抗素子Ｒと、電流制限抵抗素子Ｒを短絡するスイッチ素子ＳＷ２と、スイッチ素子ＳＷ２を制御する制御部３０とを備えている。
【００２２】
そして、第１整流回路１０と並列に交流電源ＳＣ１に接続された第２整流回路１５と、第２整流回路１５の出力電圧を平滑し第１コンデンサＣ１の容量より小容量に設定された第２コンデンサＣ２とをさらに備え、制御部３０は第２コンデンサＣ２の出力電圧に基づいてスイッチ素子ＳＷ２を制御するように構成されている。
【００２３】
図２に示すように、電源スイッチＳＷ１がオンされた直後、制御部３０は第２コンデンサＣ２の両端電圧を検知し、その値が所定の閾値電圧以下である場合にスイッチ素子ＳＷ２をオフして、電流制限抵抗Ｒを介してＤＣ／ＤＣコンバータ２０及び負荷Ｌに給電する。これにより電源スイッチＳＷ１オン時の負荷側への突入電流が電流制限抵抗Ｒによって抑制される。
【００２４】
コンデンサＣ２の両端電圧が閾値以上になると直ちに、或いはコンデンサＣ２の両端電圧が閾値以上になった後の所定時間経過後に、制御部３０はスイッチ素子ＳＷ２をオンして電流制限抵抗Ｒを短絡する。
【００２５】
その状態で電源スイッチＳＷ１がオフされると、第１コンデンサＣ１の両端電圧は長時間閾値電圧より高い状態が維持されるが、第２コンデンサＣ２の両端電圧は速やかに閾値電圧より低下する。
【００２６】
そのため、その後速やかに再度電源スイッチＳＷ１がオンされる場合でも、第２コンデンサＣ２の両端電圧が閾値電圧よりも低下しているので、スイッチ素子ＳＷ２を誤ってオンするようなことが無い。
【００２７】
即ち、第２整流回路１５の出力電圧を平滑する第２コンデンサＣ２の容量が第１コンデンサＣ１の容量より小容量であるため、電源スイッチＳＷ１がオフされると速やかに放電され、そのため再度電源スイッチＳＷ１がオンされた場合でもその直後は確実にスイッチ素子ＳＷ２をオフすることができ、突入電流を抑制することができるようになる。
【００２８】
電流制限抵抗素子Ｒが第１整流回路１０のグランド線Ｇに介装され、スイッチ素子ＳＷ２にＩＧＢＴが用いられていることが好ましく、第１整流回路１０のグランド線Ｇに介装された電流制限抵抗素子Ｒにスイッチ素子ＳＷ２が並列に接続されているので、ＩＧＢＴのゲート電圧を制御するための別途の電源回路を設けなくても、負荷に突入電流が流れて第２コンデンサＣ２の出力電圧が低い間はＩＧＢＴのゲート電圧をローレベルの電圧を印加してＩＧＢＴをオフし、突入電流が減少して第２コンデンサＣ２の出力電圧が高くなればＩＧＢＴのゲート電圧をハイにしてＩＧＢＴをオンすることができる。
【００２９】
第１整流回路１５が全波整流回路で構成され、第２整流回路１５が半波整流回路で構成されていることが好ましい。負荷Ｌに給電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２０へは全波流回路１０により十分な電力を供給する必要があるが、電源等入力後の突入電流が流れる期間を検知するために第２のコンデンサＣを平滑するだけの電力を供給する第２整流回路１５は半波整流回路で十分であり、これにより回路の簡素化とコストの低減を図ることができる。
【００３０】
尚、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明が上述した具体例に限定されるものではなく、本発明本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３１】
１０：第１整流回路
１５：第２整流回路
２０：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０：制御部
１００：突入電流保護機能付電源装置
ＡＣ１：交流電源
Ｃ１：第１コンデンサ
Ｃ２：第２コンデンサ
Ｒ：電流制限抵抗素子
ＳＷ１：電源スイッチ
ＳＷ２：スイッチ素子
【図１】
2016152671.tif 000003
【図２】
2016152671.tif 000004
【図３】
2016152671.tif 000005
【図４】
2016152671.tif 000006