(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負特性のサーミスタにより起動時における突入電流を抑制するように構成した電源装置の突入電流抑制回路において、熱放散定数の各々異なる２個の前記サーミスタを直列接続して用い、これらのサーミスタは、起動時の電源投入直後における抵抗値の高い状態では前記突入電流の流れ込みを抑制し、その後は自己発熱により熱放散定数の小さな一方のサーミスタが、熱放散定数の大きな他方のサーミスタよりも急速に抵抗値が減少するように構成したことを特徴とする電源装置の突入電流抑制回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負特性のサーミスタにより構成される電源装置の突入電流抑制回路に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、この種の電源装置の入力部は、入力端子を介して印加される交流入力電圧を整流器により整流し、この整流器からの整流出力を平滑コンデンサにより平滑するようにしているが、整流器の出力ラインの一側には、この出力ラインを流れる突入電流を抑制するための負特性のサーミスタが挿入接続されている。このサーミスタは、温度が上昇するにしたがって抵抗値が低くなるものであり、通常は単独または同じ特性のものを２以上直列接続して使用する。そして、電源投入直後の抵抗値の高い状態においては、整流器の出力ラインの突入電流を抑制するとともに、定常時には、出力ラインを流れる電流により自己発熱してその抵抗値を下げ、サーミスタによる損失を極力減らすようにしている。
【０００３】
ところが、例えば−１０℃程度の低温時に、交流入力電圧が低い状態で（例えば、ＡＣ１００Ｖ以下）、全負荷で電源装置を起動させると、サーミスタの抵抗値が上昇している状態で、比較的大きな起動電流が流れ込むことになり、サーミスタの電圧降下が大きくなる。したがって、平滑コンデンサの両端電圧すなわち負荷への供給電圧が定格以下となるアンレギ状態となり、電源装置が正常に立ち上がらなくなる不具合を生じる。
【０００４】
こうした事態を避けるためには、熱放散しにくい熱放散定数の小さなサーミスタを採用すれば、電流が流れたときの内部温度の上昇が早くなり、抵抗値がすぐに低くなるので、サーミスタの電圧降下が小さくなって、突入電流抑制回路の出力側電圧である平滑コンデンサの両端電圧がアンレギ状態になりにくくなる。しかし、サーミスタ全体を熱放散定数の小さなものに取り替えると、その分だけ素子の温度上昇が著しくなるので、サーミスタを実装する基板温度が上昇して、基板の実装密度を上げることができなくなる。また、電源装置の突入電流抑制回路としては、他にサイリスタスイッチと抵抗を用いたものも知られているが、この場合は、実装面積を広く確保しなければならない上に、部品点数が増加してコストが上昇するという問題を有する。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、簡単な回路構成により、起動時において回路の出力側電圧がアンレギ状態になりにくく、かつ、温度上昇を極力抑えることのできる電源装置の突入電流抑制回路を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、負特性のサーミスタにより起動時における突入電流を抑制するように構成した電源装置の突入電流抑制回路において、負特性のサーミスタにより起動時における突入電流を抑制するように構成した電源装置の突入電流抑制回路において、熱放散定数の各々異なる２個の前記サーミスタを直列接続して用い、これらのサーミスタは、起動時の電源投入直後における抵抗値の高い状態では前記突入電流の流れ込みを抑制し、その後は自己発熱により熱放散定数の小さな一方のサーミスタが、熱放散定数の大きな他方のサーミスタよりも急速に抵抗値が減少するように構成される。
【０００７】
上記構成によれば、電源投入直後は、いずれのサーミスタも温度上昇を起こしていないため抵抗値も高く、起動時における突入電流を効果的に抑制する。その後、サーミスタに電流が流れるにしたがって、各サーミスタの抵抗値は徐々に低下するが、全負荷状態で各サーミスタに流れ込む起動電流が多い程、熱放散定数の小さなサーミスタはすぐに温度上昇を起こして、逆にサーミスタのケースサイズも小さいので放熱しにくくなり、抵抗値が急激に低下する。よって、サーミスタ全体の抵抗値も大きくならず、電圧降下もある程度小さくなって、突入電流抑制回路の出力側電圧が定格以下となるアンレギ状態を回避することができる。
【０００８】
また、熱放散定数の小さなサーミスタは放散しにくく、温度も急速に上昇するが、熱放散定数の大きなサーミスタは逆に放熱しやすく、温度上昇も緩やかなため、突入電流抑制回路全体としての温度上昇度は、サーミスタの全てを熱放散定数の小さなものに取り替えた場合に比べて緩和される。したがって、これらのサーミスタを例えば基板に実装した場合でも、基板の温度上昇を極力抑えて、その実装密度を高めることが可能になる。さらに、サイリスタなどの半導体スイッチを用いないサーミスタだけの簡単な構成であるため、部品点数の増加や、コストの上昇を起こさない。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の電源装置の一実施例について、添付図面を参照しながら説明する。電源装置の入力部の電気的構成を示す図１おいて、１，２は交流電圧が入力する入力端子、また、３はグランドすなわち接地端子で、前記入力端子１，２にはラインフィルタ４が接続される。ラインフィルタ４は、主に低域のノーマルモードノイズを除去するアクロス・ザ・ライン・コンデンサ５，６と、主に高域のノーマルモードノイズおよびコモンモードノイズを除去するライン・バイパス・コンデンサ７，８と、主に低域のコモンモードノイズを除去するコモンモードチョークコイル９，10とにより構成される。なお、本実施例では、コモンモードノイズを効果的に除去するために、二段のコモンモードチョークコイル９，10を有しているが、これは一段であってもよい。また、ラインフィルタ４の内部構成は、本実施例のものに限定されない。
【００１０】
11は、前記入力端子１，２間の交流入力電圧を整流するダイオードブリッジからなる整流器で、この整流器11の入力側は、ラインフィルタ４の最後段にあるコモンモードチョークコイル10に接続される。また、12は整流器11からの整流出力に含まれるリプル成分を小さくするための平滑コンデンサであり、ここで平滑された直流電圧が、高調波電流抑制回路であるチョッパ型の昇圧回路13に印加される。なお、整流器11は、本実施例のようなブリッジ型のものに限らず、各種タイプのものを使用できる。
【００１１】
整流器11の出力ラインの一方には、抵抗値は同一であるが、熱放散定数の各々異なる突入電流抑制用のサーミスタ14Ａ，14Ｂが直列に挿入接続される。そして、これらのサーミスタ14Ａ，14Ｂにより、サイリスタなどの半導体スイッチの存在しない突入電流抑制回路14を構成する。なお、ここでいう熱放散定数が異なるという意味は、スペック（仕様）上、同一の熱放散定数を有するサーミスタの誤差やばらつきを指すものではなく、少なくとも熱放散定数の異なる仕様のサーミスタ14Ａ，14Ｂを選択することを意味する。また、前記同一の抵抗値というのも、スペック上同一の抵抗値を有するサーミスタ14Ａ，14Ｂを選択することを意味し、同一仕様であっても個々に存在する誤差やばらつきは、許容範囲内において無視する。
【００１２】
本実施例では、整流器11の出力側一端に、熱放散定数の小さなサーミスタ14Ａの一端を接続し、このサーミスタ14Ａの他端に、熱放散定数の大きなサーミスタ14Ｂの一端を接続する。また、これらのサーミスタ14Ａ，14Ｂは、電源投入直後の低温時には抵抗値が高く、定常時の電流が流れているときには自己発熱により抵抗値が下がる負特性のものを使用する。熱放散定数の小さなサーミスタ14Ａは、熱放散定数の大きなサーミスタ14Ｂに比べて、サーミスタのケースサイズが小さく熱が放散しにくいため温まりやすく、また、一旦温度上昇すると、冷めにくいという特性を有する。したがって、サーミスタ14Ａ，14Ｂを直列接続して電流を流すと、自己発熱によりサーミスタ14Ａのほうが急速に抵抗値が減少し、サーミスタ14Ｂは緩やかに抵抗値が減少する。なお、このサーミスタ14Ａ，14Ｂの接続は前後逆であってもよい。また、整流器11の他方の出力ラインに接続してもよい。
【００１３】
前記昇圧回路13は、平滑コンデンサ12の両端間に、昇圧用のチョークコイル16とＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子17との直列回路を接続するとともに、スイッチング素子17の両端間にダイオード18とコンデンサ19との直列回路を接続し、このコンデンサ19の両端間に、主トランス20の一次巻線とＭＯＳ型ＦＥＴからなる主スイッチング素子21との直列回路を接続して構成される。また、この主トランス20と主スイッチング素子21とにより、直流を交流に変換する電源装置の主インバータ回路22を構成する。そして、スイッチング素子17のオン時には、チョークコイル16にエネルギーを蓄え、スイッチング素子17のオフ時には、このチョークコイル16に蓄えたエネルギーを平滑コンデンサ12の両端電圧に重畳させて、昇圧回路13の出力側にあるコンデンサ19の両端電圧すなわち主インバータ回路22の印加電圧を昇圧させる。それと共に、スイッチング素子17のスイッチング動作により、昇圧回路13が入力端子１，２間の交流入力電圧と入力電流の波形を近付けることで、力率の改善ひいては高調波電流の抑制を達成するようにしている。
【００１４】
次に、上記構成につきその作用を説明する。起動時の電源投入直後には、入力端子１，２間に交流入力電圧を印加すると、ラインフィルタ４から整流器11の出力ラインを通過して、サーミスタ14Ａ，14Ｂに突入電流が流れ込む。しかし、これらのサーミスタ14Ａ，14Ｂは、温度が低く抵抗値の高い状態となっており、電源投入直後において入力回路である昇圧回路13への突入電流の流れ込みは抑制される。その後、各サーミスタ14Ａ，14Ｂに電流が流れ込むのにしたがって、サーミスタ14Ａ，14Ｂは自己発熱して抵抗値が徐々に低下するが、電源装置の出力側に接続される負荷が大きい全負荷状態では、起動時において各サーミスタ14Ａ，14Ｂに流れ込む起動電流が多くなり、その分だけ熱放散定数の小さなサーミスタ14Ａはすぐに温度上昇を起こして、冷めにくくなる。これにより、サーミスタ14Ａの抵抗値は急速に低下し、熱放散定数の大きなサーミスタ14Ｂを含めたサーミスタ14Ａ，14Ｂ全体の抵抗値も低くなって、この間の電圧降下もある程度小さくなるので、平滑コンデンサ12の端子間電圧すなわち突入電流抑制回路14の出力電圧の落ち込みを緩和することができ、いわゆるアンレギ状態となって電源装置が立ち上がらなくな欠点が回避される。
【００１５】
その後の定常状態においては、入力端子１，２間に印加される交流入力電圧が、整流器11および平滑コンデンサ12にて整流平滑され、昇圧回路13に供給される。また、ラインフィルタ４は、ライン−ライン間に発生するノーマルモードノイズと、ライン−グランド間に発生するコモンモードノイズを減衰除去する。整流器11の整流出力は昇圧回路13により昇圧され、主インバータ回路22に印加される。この際、スイッチング素子17をスイッチングすることにより、チョークコイル16を介して入力端子１，２間に取り込まれる電流波形を正弦波状に制御するので、結果的に電源装置の力率が改善され、入力電流の高調波成分をほぼ零にまで抑制できる。前記サーミスタ14Ａ，14Ｂは、整流器11の出力ラインを通過する電流により自己発熱して抵抗値が低下する。これにより、サーミスタ14Ａ，14Ｂによる損失は極力低減される。
【００１６】
このように、本実施例では、電源投入直後は、いずれのサーミスタ14Ａ，14Ｂも温度上昇を起こしていないため抵抗値も高く、起動時における突入電流を効果的に抑制する。その後、各サーミスタ14Ａ，14Ｂに電流が流れるにしたがって、サーミスタ14Ａ，14Ｂの抵抗値は徐々に低下するが、全負荷状態で各サーミスタ14Ａ，14Ｂに流れ込む起動電流が多い程、熱放散定数の小さなサーミスタ14Ａはすぐに温度上昇を起こして、逆に冷めにくくなり、抵抗値が急激に低下する。よって、サーミスタ14Ａ，14Ｂ全体の抵抗値も大きくならず、電圧降下もある程度小さくなって、突入電流抑制回路14の出力側電圧が定格以下となるアンレギ状態を回避することができる。
【００１７】
また、熱放散定数の小さなサーミスタ14Ａは放散しにくく、温度も急速に上昇するが、熱放散定数の大きなサーミスタ14Ｂは逆に放熱しやすく、温度上昇も緩やかなため、突入電流抑制回路14全体としての温度上昇度は、サーミスタの全てを熱放散定数の小さなものに取り替えた場合に比べて緩和される。したがって、これらのサーミスタ14Ａ，14Ｂを例えば基板に実装した場合でも、基板の温度上昇を極力抑えて、その実装密度を高めることが可能になる。さらに、サイリスタなどの半導体スイッチを用いないサーミスタ14Ａ，14Ｂだけの簡単な構成であるため、部品点数の増加や、コストの上昇を起こさない。
【００１８】
つまり、負特性のサーミスタ14Ａ，14Ｂにより起動時における突入電流を抑制するように構成した電源装置の突入電流抑制回路14において、熱放散定数の各々異なる前記サーミスタ14Ａ，14Ｂを２個以上用いることによって、簡単な回路構成により、起動時において突入電流抑制回路14の出力側電圧がアンレギ状態になりにくく、かつ、温度上昇を極力抑えることが可能となる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、負特性のサーミスタにより起動時における突入電流を抑制するように構成した電源装置の突入電流抑制回路において、熱放散定数の各々異なる２個の前記サーミスタを直列接続して用い、これらのサーミスタは、起動時の電源投入直後における抵抗値の高い状態では前記突入電流の流れ込みを抑制し、その後は自己発熱により熱放散定数の小さな一方のサーミスタが、熱放散定数の大きな他方のサーミスタよりも急速に抵抗値が減少するように構成され、簡単な回路構成により、起動時において回路の出力側電圧がアンレギ状態になりにくく、かつ、温度上昇を極力抑えることのできる電源装置の突入電流抑制回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す電源装置の入力部の回路図である。
【符号の説明】
14  突入電流抑制回路
14Ａ，14Ｂ  サーミスタ
【図１】
0003804057.tif 000002