JPH04229019A - 電流を制限する整流回路及び電流感知回路 - Google Patents

電流を制限する整流回路及び電流感知回路

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JPH04229019A
JPH04229019A JP3165265A JP16526591A JPH04229019A JP H04229019 A JPH04229019 A JP H04229019A JP 3165265 A JP3165265 A JP 3165265A JP 16526591 A JP16526591 A JP 16526591A JP H04229019 A JPH04229019 A JP H04229019A
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JP
Japan
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current
circuit
sensing
limiting
voltage
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JP3165265A
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William M Lorenz
ウイリアム・マーチン・ローレンツ
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/062—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源装置、或は電流調
整装置、より詳細に言えば、電源装置において電流を制
限する装置、特に、電源装置の動作開始時におけるイン
・ラツシユ電流（始動時の過渡的な大電流）と、電源装
置の動作中におけるサージ電流とを制限するために、電
流を制限する能力を有する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子素子や、その他のデイジタル装置用
の電源装置は、通常、交流電流源からの電圧を受け取り
、そして、電子機器を動作するために、交流電圧を直流
電流の電圧源に変換する。交流電源は、電子機器の動作
に必要な電圧レベルに調整された高い電圧の直流電源を
作るために整流される。図１は、このような従来の電源
装置９０を単純化したブロツク図である。交流供給ライ
ンの電流源は、直流負荷１０２に跨がつて現れる整流さ
れた直流電圧を発生する整流器１００に接続されている
。フイルタ用コンデンサ１０４は、負荷１０２に跨がる
電圧を一定に保つために、整流された直流電圧を平滑に
するために与えられる。
【０００３】電源装置９０が始動された時には、整流器
１００の出力電圧は、交流ラインの電圧供給源によつて
与えられる最大の電圧にあるが、容量手段、即ち、コン
デンサ１０４に跨がる電圧は０ボルトである。交流ライ
ンの供給電圧と、コンデンサ１０４に跨がる電圧との間
の差は、ＶＭＡＸで表わすことができる。初期の大きな
電圧差は、コンデンサ１０４が充電されている時の回路
を通じて大きな電流を発生する。これらの大きな電流は
電源装置の中の素子を損傷したり、または交流ラインの
電源装置に悪影響を与えることがある。
【０００４】従来の技術は電流制限抵抗１０６のような
電流制限装置を設けることによつてこの問題を取り扱つ
てきた。このような電流制限装置は、予め決められた電
流レベルを超過したイン・ラツシユ電流を阻止して、素
子の損傷を防ぐことができる。電流制限抵抗を用いる不
利点は、回路全体の効率が抵抗のＩＲ電圧降下によつて
減少されるということにある。従つて、抵抗はイン・ラ
ツシユ電流のサージを制御するのには有効であるけれど
も、回路の安定動作という点からは回路の効率が低下す
る。また、このような回路は負荷電流の大きさの関数と
して電圧調整作用が拙劣となる。
【０００５】効率が低いという問題を解決する１つの方
法は、電流制限装置として負性温度係数サーミスタを使
用することである。このサーミスタの抵抗値は、装置の
温度が上昇すると減少する。従つて、電源装置が安定状
態に達して、サーミスタの温度が増加した後には、その
抵抗値は非常に低くなり、効率の良い回路を与える。こ
のような装置の欠点は、交流電源１０１における電圧サ
ージによつて惹起される電流サージを減少しないという
ことである。従つて、サーミスタは電圧サージに対して
回路の保護を与えない。
【０００６】電流制限装置１０６の効率への悪影響を抑
制する第２の方法は、電流制限抵抗と並列に、より低い
抵抗値を有する回路を与えるスイツチ１０８を導入する
ことである。電源回路が安定状態に到達した時に、例え
ばＳＣＲのようなスイツチを付勢することによつて、電
流制限装置は、安定状態において、回路から切り離され
る。この方法は効率良い回路を与えるという利点がある
が、電源装置がオンにされた後に発生したサージ電流に
対して保護を与えないという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従つて、電源装置の一
部として効率良く動作し、しかも、交流電圧のサージに
よつて惹起される電流サージとイン・ラツシユ電流の両
方を制御することのできる電流制限回路が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電源装置の始
動時のサージ電流（イン・ラツシユ・サージ電流）と、
交流ラインの電圧サージによつて惹起されるサージ電流
とに応答することのできる電流制限回路を与えることに
向けられている。本発明は、交流電力源からの交流電圧
を整流し、コンデンサを介して整流電圧をろ過する整流
回路を与えることに向けられている。電流制限回路及び
バイパス回路が並列に形成される。バイパス回路はバイ
パス回路中を流れる電流を感知するための電流感知回路
を含んでいる。若し、電流レベルが所定の最大値を超過
したならば、信号が発生され、すべての電流を電流制限
回路に流すために、バイパス回路を開く。電流が特定さ
れた最小値よりも降下した場合、バイパス回路を付勢す
るようにスイツチが閉じられる。電流感知回路は、スイ
ツチを閉にさせたり、或は開にさせたりすることによつ
て、安定状態の電流レベルに到達してスイツチが閉に保
たれるまで、バイパス回路の電流のサンプル動作を続行
する。
【０００９】
【実施例】図２を参照すると、本発明の実施例の電流制
限回路のブロツク図１２０が示されており、図１と対応
する素子に同じ参照数字を用いている。電流制限回路１
２０は整流装置１００、フイルタ用コンデンサ１０４及
び直流負荷１０２と関連して使用される。図２に示した
実施例は、これらの回路要素との関連で説明するけれど
も、電流の変動の可能性があり、ある領域内で電流を制
御する必要がある他の場合にも使用することができる。 図２に示した実施例において、電流制限手段１０６はサ
ーミスタである。
【００１０】電流感知回路１２２は電流路１２４を通る
電流を感知する。感知された電流のレベルに基いて、バ
イパス制御回路１２６は、リミツタ・バイパス・スイツ
チ１２８を開き、または、閉じるために、スイツチ１２
８に信号を送る。スイツチ１２８は、電流制限手段１０
６だけに電流を制限して流すか、または、バイパス用の
電流路１２４にも電流を流すかを制御する。
【００１１】電流感知回路１２２及びバイパス制御回路
１２６の組合せは、電源装置の始動時のサージ電流と、
回路を通る電圧サージに対するサージ電流に応答する時
に、本発明に従つて電流を制御する。
【００１２】図３は本発明に従つた回路の実施例の詳細
を説明する図である。図３において、電流制限手段１０
６はサーミスタ１０６’である。リミツタ・バイパス・
スイツチ１２８はＦＥＴ１２８’を用いて実施している
。バイパス制御回路は全体として参照数字１２６’で示
されており、電流感知回路は全体として参照数字１２２
’で示されている。
【００１３】本発明の回路は、電源装置の始動時と、交
流ラインの電圧降下、或は、交流ラインの電圧上昇が発
生した時に、予め選択された電圧値に交流ラインからの
電流サージを制限する。交流ラインのピーク電流は、整
流装置１００を通過し、２つの並列の電流路を通つてフ
イルタ用コンデンサ１０４及び直流負荷１０２に流れる
。この２つの並列の電流路において、一方の分岐電流路
は電流制限手段１０６’で構成されており、他方の分岐
電流路は誘導子１３０、抵抗１３２及びＦＥＴ１２８’
（この電流路は図２で１２４の電流路として示されてい
る）で構成されている。
【００１４】ＦＥＴ１２８’がオンの時、分岐電流路１
２４の抵抗値は、回路損失を最小限にするために、でき
るだけ低くセツトされる。ＦＥＴ１２８’は、予め決め
られた最大電流値を超過した電流が、分岐電流路１２４
中に流れた時には、ＦＥＴ１２８’はオフに切換えられ
る。ＦＥＴ１２８’がオンの時、この分岐電流路１２４
を通る電流を最小にするために、抵抗１０６’は、でき
るだけ高い値に設定されるけれども、しかし、ＦＥＴ１
２８’を過剰電圧から保護するために、電流制限抵抗１
０６’の抵抗値は、この分岐電流路にかかる電圧をクラ
ンプするよう十分に低くしなければならない。
【００１５】抵抗１０６’の値は、最大許容ＦＥＴ電圧
値及びＶＭＡＸ値との差を、分岐電流路１２４を通る所
定の最大電流値で割つた値によつて得ることができる。 分岐電流路の最大電流値は抵抗１０６’の抵抗値でＶＭ
ＡＸ値を割つた値を、必要なピーク交流サージ電流値か
ら差し引くことによつて得ることができる。
【００１６】分岐電流路１２４を通る電流が、回路の設
計者によつて選ばれた最小値よりも低い値に減少した時
、制御回路１２６’は、ＦＥＴ１２８’をオンに転じ、
そして、分岐電流路１２４の電流が、予め決められた最
大電流値を超えた時、制御回路１２６’は、ＦＥＴ１２
８’をオフに転じる。制御回路１２６’は、抵抗１３２
に跨がるＩＲ電圧降下を検知することによつて、この電
流を感知する。制御回路１２６’は参照数字１３６で示
したようなバイアス抵抗を使用することにより、或は、
交番する直流バイアス源を使用することによつてパワー
・アツプすることができる。
【００１７】この回路の動作において、ＦＥＴ１２８’
がオンに転じた時、電流は、ＶＭＡＸの値を誘導子１３
０の値で割られた大きさによつて決められる速度で増加
する。ＦＥＴ１２８’がオフになつた時、誘導子１３０
からの電流は、抵抗１３２のＩＲの電圧降下と、クラン
プ・ダイオード１３４の順方向の電圧降下とによつて決
められる速度で衰退する。分岐電流路１２４中を流れる
電流が所定の最小値以下に減少した時、制御回路１２６
’はＦＥＴ１２８’をオンに転じる。電流が増加し、最
大値に到達した時、制御回路１２６’はＦＥＴ１２８’
を直ちにオフに転じる。従つて、電流感知回路１２２’
は、分岐電流路１２４に流れる電流をサンプルするため
に、制御回路１２６’によつてＦＥＴ１２８’を周期的
にオンに転じさせる。ライン電圧とコンデンサ１０４に
跨がる電圧、ＶＭＡＸとの間の差が減少すると、ＦＥＴ
１２８’は、より長い時間の間オンに止まり、他の電流
サージが検出されるまで、そのままオンに止まつている
。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、電源装置の一部として効率良
く動作し、しかも、交流電圧のサージによつて惹起され
るサージ電流と、イン・ラツシユ・サージ電流との両方
を制御することのできる電源回路を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】電流制限手段を有する従来の電源装置のブロツ
ク図である。
【図２】本発明を適用した電源装置のブロツク図である
。
【図３】本発明の実施例を説明するための回路図である
。
【符号の説明】
１００　　整流装置 １０１　　交流電源 １０２　　直流負荷 １０４　　フイルタ用コンデンサ １０６、１０６’　　電流制限手段（サーミスタ）１２
０　　電流制限回路 １２２、１２２’　　電流感知回路 １２４　　分岐電流路 １２６、１２６’　　バイパス制御回路１２８、１２８
’　　バイパス・スイツチ（ＦＥＴ）１３０　　誘導子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　直流電圧を発生するために、交流ライ
    ン電圧源からの交流電圧を整流するための整流手段と、
    上記直流電圧を平滑にするために、上記直流電圧を受け
    取るように接続されたコンデンサ手段と、上記コンデン
    サ手段と直列に接続された電流サージを消散するための
    電流制限手段と、上記電流制限手段と並列に接続されて
    おり、上記電流制限手段をバイパスするためのバイパス
    回路手段とからなり、上記バイパス回路手段は、上記バ
    イパス回路中の電流レベルを感知し、電流レベルが所定
    の最大電流値よりも大きいか、または、所定の最小電流
    値よりも小さい時に、制御信号を発生する電流感知手段
    と、上記バイパス回路中の電流が上記最大値を超過した
    時に、上記回路を開き、上記バイパス回路中の上記電流
    が上記最小値よりも低くなつた時に、上記回路を閉じる
    ように、上記電流感知手段からの上記制御信号に応答し
    て、上記バイパス回路を開閉するための、上記電流感知
    手段に接続されたスイツチ手段とを含むことを特徴とす
    る電流を制限する整流回路。
  2. 【請求項２】　　上記電流制限手段は抵抗であることを
    特徴とする請求項１に記載の電流を制限する整流回路。
  3. 【請求項３】　　上記電流制限手段は負性温度係数サー
    ミスタであることを特徴とする請求項１に記載の電流を
    制限する整流回路。
  4. 【請求項４】　　上記スイツチ手段は電界効果トランジ
    スタ（ＦＥＴ）であることを特徴とする請求項１に記載
    の電流を制限する整流回路。
  5. 【請求項５】　　上記電流感知手段は、上記バイパス回
    路中の電流の流れに対して抵抗する抵抗手段と、上記抵
    抗手段を通る電流と上記最大電流値とを比較する比較手
    段と、若し、上記電流が上記最大電流値よりも大きけれ
    ば、「オフ」信号を発生し、上記電流が上記最小電流値
    よりも小さい時に、「オン」信号を発生するための信号
    発生手段と、電流を蓄え、上記スイツチ手段が「オフ」
    である時、上記電流感知回路のための電流源として動作
    する誘導子手段とを含むことを特徴とする請求項１に記
    載の電流を制限する整流回路。
  6. 【請求項６】　　電流路中の電流を感知し、上記感知さ
    れた電流に基いて上記電流路を開閉するための電流感知
    回路において、上記回路中の電流の流れに対して抵抗す
    る抵抗手段と、上記抵抗手段を通つて流れる電流を感知
    する感知手段と、上記感知手段によつて感知された上記
    電流が最大値を超過した時、または最小値よりも低くな
    つた時に、制御信号を発生する制御手段と、上記制御手
    段に応答して上記電流路を開閉するためのスイツチ手段
    と、上記電流路が開いた時、上記抵抗手段に電流源を与
    えるための誘導子手段とからなる電流感知回路。
  7. 【請求項７】　　上記スイツチ手段は電界効果トランジ
    スタであることを特徴とする請求項６に記載の電流感知
    回路。
JP3165265A 1990-09-04 1991-06-11 電流を制限する整流回路及び電流感知回路 Pending JPH04229019A (ja)

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