(57)【要約】【課題】起動までの時間が短く、且つ、回路規模の小さい突入電流防止回路を提供すること。【解決手段】電源回路２への突入電流を防止する突入電流防止回路５０であって、電源回路２に並列に接続されるコンデンサバンク３、一次電源４０からコンデンサバンク３への充電電流を制限する電流制限抵抗５および電流制限抵抗５と電源回路２との間に直列に設けられ且つコンデンサバンク３から電源回路２に向かう方向を順方向として接続されるダイオード６を備える。【選択図】図１
2016163528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、
前記電源回路に並列に接続されるコンデンサバンクと、
一次電源から前記コンデンサバンクへの充電電流を制限する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗と前記電源回路との間に直列に設けられ、且つ、前記コンデンサバンクから前記電源回路に向かう方向を順方向として配置される一方向性素子と、
を備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項２】
電源回路への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、
一次電源の正極側に接続され、且つ、前記電源回路の正極側に直接接続される一方の入力端子と、
前記一次電源の負極側と前記電源回路の負極側との電気的接続点に接続される他方の入力端子と、
前記一次電源から前記電源回路に流れる電流を制限する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗と前記電源回路との間に直列に接続される一方向性素子と、
一端が電流制限抵抗と前記一方向性素子との接続点に接続され、他端が前記他方の入力端子に電気的に接続されるコンデンサバンクと、
を備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項３】
電源回路への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、
一次電源の負極側に接続され、且つ、前記電源回路の負極側に直接接続される一方の入力端子と、
前記一次電源の正極側と前記電源回路の正極側との電気的接続点に接続される他方の入力端子と、
前記一次電源から前記電源回路に流れる電流を制限する電流制限抵抗と、
前記電流制限抵抗と前記電源回路との間に直列に接続される一方向性素子と、
一端が前記他方の入力端子に電気的に接続され、他端が電流制限抵抗と前記一方向性素子との接続点に接続されるコンデンサバンクと、
を備えたことを特徴とする突入電流防止回路。
【請求項４】
前記コンデンサバンクの充電が完了する前に前記電源回路を動作させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の突入電流防止回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路への突入電流を防止する突入電流防止回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電源装置では、入力瞬断が発生した場合でも負荷が継続して動作できるよう電源回路の入力端且つ当該電源回路に並列にコンデンサバンクを備えている。
【０００３】
一方、コンデンサバンクを備えていることにより、入力電圧を電源回路に印加した際に突入電流が流れ、一次電源ラインに設けられたブレーカをトリップさせる原因となることもあった。ブレーカをトリップさせる状況に陥ると、最悪の場合、装置の故障の原因ともなる。この種の突入電流に関する対策として、下記特許文献１に示されたものがある。
【０００４】
特許文献１の構成を具体的に説明すると、まず、入力瞬断に備えたコンデンサバンクが一次電源に並列に接続される。また、一次電源が印加された際にコンデンサバンクへの突入電流を抑制するための電流制限抵抗が、一次電源が印加される入力端子の一端とコンデンサバンクの一端との間に設けられる。すなわち、電流制限抵抗は、入力端子とコンデンサバンクとを結ぶ電流経路に対し直列に設けられる。一方、このままでは、電流制限抵抗での損失が常時発生してしまう。このため、電流制限抵抗の両端にはスイッチ素子が設けられ、また、スイッチ素子の導通を制御するためのスイッチ駆動回路が設けられる。スイッチ駆動回路は、コンデンサバンクの充電完了後において、電流制限抵抗による発熱を抑制するためスイッチ素子をオンに制御する。
【０００５】
上記のように構成された特許文献１の電源装置では、入力端子に入力電圧が印加されると、電流制限抵抗により制限された電流が、コンデンサバンクを充電する。コンデンサバンクの充電が完了すると、電源回路が起動し、負荷への電力供給が開始される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５２２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の構成において、充電電流をより小さくするためには、電流制限抵抗を大きくすることが有効である。しかしながら、充電電流を小さくするほどコンデンサバンクの充電時間が長くなり、電源回路の起動までの時間が長くなるという欠点があった。
【０００８】
また、特許文献１では、電流制限抵抗の両端を短絡するためのスイッチ素子と、スイッチ素子を駆動するためのスイッチ駆動回路とを有する必要があり、回路規模が大きくなるという欠点もあった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、起動までの時間が短く、かつ、回路規模の小さい突入電流防止回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電源回路への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、前記電源回路に並列に接続されるコンデンサバンクと、一次電源から前記コンデンサバンクへの充電電流を制限する電流制限抵抗と、前記電流制限抵抗と前記電源回路との間に直列に設けられ、且つ、前記コンデンサバンクから前記電源回路に向かう方向を順方向として配置される一方向性素子と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、起動までの時間が短く、且つ、回路規模の小さい突入電流防止回路を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る突入電流防止回路を含む電源装置の構成を示す回路図
【図２】実施の形態に係る突入電流防止回路の動作説明に供するタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る突入電流防止回路を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態に係る突入電流防止回路５０を含む電源装置１００の構成を示す回路図である。図１において、電源装置１００は、入力端子１ａ，１ｂを介して印加される一次電源４０による電源電圧によって起動される電源回路２と、入力端子１ａ，１ｂと電源回路２との間に介在し、入力端子１ａ，１ｂから電源回路２に流れようとする突入電流を防止する突入電流防止回路５０と、を備えて構成される。本実施の形態は、突入電流防止回路５０に係る新たな構成を開示するものである。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る突入電流防止回路５０は、一次電源４０の正極側に接続され、且つ、電源回路２の正極側に直接接続される入力端子１ａと、一次電源４０の負極側と電源回路２の負極側との電気的接続点に接続される入力端子１ｂと、一次電源４０から電源回路２に流れる電流を制限する電流制限抵抗５と、電流制限抵抗５と電源回路２との間に直列に接続される一方向性素子としてのダイオード６と、一端が電流制限抵抗５とダイオード６との接続点に接続され、他端が電源回路２と入力端子１ｂとの電気的接続点に接続されるコンデンサバンク３と、を備えて構成される。なお、コンデンサバンク３は、入力瞬断が発生した場合でも負荷への電力供給を継続するための電気エネルギーの蓄積手段であり、電源回路２に並列に接続される。
【００１６】
一方向性素子としてのダイオード６は、電源回路２から一次電源４０への電流を阻止する向き、別言すれば、一次電源４０から電源回路２に向かう方向を順方向として接続されている。さらに別言すれば、ダイオード６は、コンデンサバンク３から電源回路２に向かう方向を順方向として配置されている。この構成により、一次電源４０と電源回路２との間には２つの電流経路が形成される。第１の電流経路は、一次電源４０からの電流が電流制限抵抗５とダイオード６との直列回路を介して流れる経路であり、第２の電流経路は、一次電源４０からの電流が電流制限抵抗５とダイオード６との直列回路を介さずに直接流れ込む経路である。なお、上述のように、ダイオード６は、電源回路２から一次電源４０への電流を阻止する向き、詳細には入力端子１ａ側がダイオード６のカソードに直接接続されているため、一次電源４０からの電流がダイオード６を通じて流れることはない。この構成により、一次電源４０が供給するコンデンサバンク３を充電する電流は、電流制限抵抗５を必ず通ることになる。また、入力瞬断が起こった場合に、コンデンサバンク３から電源回路２に流れる電流の殆どは、抵抗の大きな電流制限抵抗５は通らずに、順方向に接続されたダイオード６を通じて流れることになる。
【００１７】
なお、図１では、コンデンサバンク３が、１つのコンデンサ３ａを有する構成を開示しているが、複数個のコンデンサ３ａを有する構成であってもよい。また、図１では、一方向性素子としてダイオード６を例示しているが、バイポーラトランジスタのＰＮ接合部を一方向性素子として利用する形態であってもよい。
【００１８】
つぎに、実施の形態１に係る突入電流防止回路の動作について、図１および図２を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係る突入電流防止回路の動作説明に供するタイムチャートである。図２において、一段目は入力端子１ａ，１ｂに印加される一次電源４０の状態を示し、二段目はコンデンサバンク３の電圧波形を示し、三段目は電源回路２への入力電圧を示し、四段目は電源回路２の動作状態を示している。また、何れの図も横軸は時間を表している。
【００１９】
まず、ｔ＝ｔ０において、一次電源４０から入力端子１ａ，１ｂに電源電圧が印加されると、入力端子１ａと電源回路２の正極側とは直接接続されているため、電源回路２への入力電圧は急峻に立ち上がり、電源回路２は直ちに動作を開始する。一方、入力端子１ａとコンデンサバンク３との間には電流制限抵抗５とダイオード６とが直列接続されているが、上述のようにダイオード６は入力端子１ａ側がカソードに接続されているためダイオード６には充電電流は流れず、電流制限抵抗５にて制限された電流によりコンデンサバンク３が徐々に充電され、ｔ＝ｔ１において充電が完了する。
【００２０】
この状態で、一次電源４０に瞬断が発生すると（ｔ＝ｔ２）、コンデンサバンク３からダイオード６を介して電源回路２へ電力が供給されるため、電源回路２は動作を継続することができる。また、上述のように、一次電源４０から電流制限抵抗５を介さずにコンデンサバンク３に向かう電流経路は、ダイオード６によって阻止されるので、従来技術で見られたような突入電流の発生を抑止することが可能となる。
【００２１】
ｔ＝ｔ３にて、一次電源４０が瞬断から復帰すると、再び電流制限抵抗５により制限された電流によってコンデンサバンク３が徐々に充電される。
【００２２】
以上説明したように、実施の形態に係る突入電流防止回路によれば、コンデンサバンクへの充電電流を抑制し、且つ、電源回路の起動までの時間を短縮することが可能となる。また、従来技術では、必要とされていたスイッチ素子およびスイッチ駆動回路が不要となるため、回路規模を削減することができる。
【００２３】
なお、従来技術では、コンデンサバンクの充電の完了を待って電源回路を起動しているのに対し、本実施の形態の電源装置では、図２に示すように、一次電源４０の印加と同時に電源回路２を動作状態としている。一次電源４０の印加と同時に電源回路２を動作状態とする意味は、コンデンサバンク３の充電の完了を待たずに、別言すればコンデンサバンク３の充電が完了する前に電源回路２を起動できることを意味している。したがって、本実施の形態に係る電源装置では、従来に比して、電源回路の起動までの時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２４】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【００２５】
例えば、図１の構成では、一次電源４０の正極側と電源回路２の正極側とを結ぶ電流経路上に電流制限抵抗５と一方向性素子としてのダイオード６を挿入しているが、一次電源４０の負極側と電源回路２の負極側とを結ぶ電流経路上に電流制限抵抗５と一方向性素子としてのダイオード６を挿入してもよい。なお、この際、一方向性素子としてのダイオード６は、電源回路２から一次電源４０への電流を阻止する向きに接続されることは言うまでもない。また、電流制限抵抗５は、一次電源４０からコンデンサバンク３への充電電流の経路上に設けられることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ，１ｂ  入力端子、２  電源回路、３  コンデンサバンク、５  電流制限抵抗、６  ダイオード（一方向性素子）、４０  一次電源、５０  突入電流防止回路、１００  電源装置。
【図１】
2016163528.tif 000003
【図２】
2016163528.tif 000004