JPH05336737A - 突入電流抑制回路 - Google Patents

突入電流抑制回路

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JPH05336737A
JPH05336737A JP13503392A JP13503392A JPH05336737A JP H05336737 A JPH05336737 A JP H05336737A JP 13503392 A JP13503392 A JP 13503392A JP 13503392 A JP13503392 A JP 13503392A JP H05336737 A JPH05336737 A JP H05336737A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はDC/DCコンバータの突入電流抑
制回路に関し、スイッチオン時に発生する突入電流を抑
制することができる突入電流抑制回路を提供することを
目的としている。 【構成】 直流電圧をスイッチSWでオンオフして平滑
用コンデンサCLに直流電圧を得るDC/DCコンバー
タにおいて、回路に直列に接続され、スイッチSWがオ
ンになる時の回路に流れる突入電流を抑制する電流抑制
回路1と、該電流抑制回路1の動作遅延用コンデンサC
1と、スイッチSWがオフ時に、前記動作遅延用コンデ
ンサC1に蓄積された電荷を強制放電させる強制放電回
路2とを設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDC/DCコンバータの
突入電流抑制回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来回路の構成例を示す図であ
る。直流電圧Ei,平滑用コンデンサCL,電界効果ト
ランジスタ(FET)TR1及びスイッチSW1とでル
ープを構成している。スイッチSW1を一定周期でオン
オフすると、平滑用コンデンサCLには電荷が蓄積さ
れ、電圧を発生する。このコンデンサCLの両端にかか
る電圧が出力電圧となり、負荷RLにパワーを供給す
る。
【0003】抵抗R1,抵抗R2,トランジスタTR1
及びツェナーダイオードD1とで突入力電流抑制部を構
成している。C1は動作遅延用コンデンサである。抵抗
R2とコンデンサC1とで充電回路を構成し、抵抗R1
とコンデンサC1とで放電回路を構成している。ツェナ
ーダイオードD1は、トランジスタTR1のゲート・ソ
ース間電圧VGSをある値(ツェナー電圧)以下にクラン
プして、トランジスタTR1が耐圧破壊されないように
している。このように構成された回路の動作を説明すれ
ば、以下のとおりである。
【0004】スイッチSWがオンになると、前記したル
ープ回路が形成される。この時、抵抗R2とコンデンサ
C1で構成される充電回路が動作し、コンデンサC1の
電圧は時定数R2・C1で増加する。このコンデンサC
1の両端の電圧は、トランジスタTR1のゲート・ソー
ス間に印加されており、トランジスタTR1の抵抗は最
初は大きく、時間の経過と共に小さくなっていく。従っ
て、ループ回路の電流ID はスイッチSWオンの瞬間に
急激に増大することがなくなる。この時、平滑用コンデ
ンサCLには電荷が蓄積される。
【0005】次に、スイッチSWがオフになると、動作
遅延用コンデンサC1と抵抗R1とで構成される放電回
路が、放電時定数R1・C1で放電する。そして、コン
デンサC1の両端の電圧がトランジスタTR1のオフ電
圧以下になると、トランジスタTR1はオフになる。こ
のようにして、スイッチSWがオンオフを繰り返すこと
により、平滑用コンデンサCLには出力電圧VOが発生
することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す回路には以下に示すような問題がある。図5のタイ
ムチャートを用いて説明する。図5において、(a)は
スイッチSWの動作を、(b)はトランジスタTR1の
ゲート・ソース間電圧VGSを、(c)は回路電流(トラ
ンジスタTR1のドレイン・ソース間に流れる電流)I
D をそれぞれ示している。
【0007】時刻t1 でスイッチSWがオンになると、
それまでトランジスタTR1はオフ状態にあり、その抵
抗は大きい。従って、スイッチSWがオンになった瞬間
に、回路に流れる電流は(c)に示すようにそれほど大
きくない。一方、抵抗R2とコンデンサC1とで構成さ
れる充電回路はR2・C1の時定数で充電を行う。この
結果、コンデンサC1の両端の電圧(とりもなおさずト
ランジスタTR1のゲート・ソース間電圧VGS)は
(b)に示すように漸増する。これに応じて、トランジ
スタTR1のオン抵抗は徐々に小さくなる。
【0008】ここで、時刻t2 においてスイッチSWが
オフになったものとする。今度は、抵抗R1とコンデン
サC1とで構成される放電回路が時定数R1・C1で放
電する。しかしながら、放電用抵抗R1は極端に小さく
することができないため、その放電曲線は(b)のAに
示すように、極めて穏やかなものとなる。従って、スイ
ッチSWのオンオフ周期内でVGSを十分に小さくするこ
とができない。この結果、トランジスタTR1はスイッ
チSWがオフの間も、オン状態にある。
【0009】ここで、時刻t3 においてスイッチSWが
再度オンになると、ループ回路は比較的小さいトランジ
スタTR1のオン抵抗RonとコンデンサCLの直列回
路に電圧Eiが印加されることになり、次式で示される
ような電流ID が流れる。
【0010】ID =(Ei−VO)/Ron この式で、Ronが比較的小さいため、電流ID は大電
流となる。図の(c)のBがこの突入電流を示してい
る。この突入電流のために、SWの接点がスティックし
たり、トランジスタTR1が破壊されたりするという問
題がある。
【0011】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、スイッチオン時に発生する突入電流を抑
制することができる突入電流抑制回路を提供することを
目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図である。図4と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、SWは直流電圧Eiをオンオフす
るスイッチ、CLは平滑用コンデンサ、1は回路に直列
に接続され、スイッチSWがオンになる時の回路に流れ
る突入電流を抑制する電流抑制回路、C1は該電流抑制
回路1の動作遅延用コンデンサ、2はスイッチSWがオ
フ時に、前記動作遅延用コンデンサC1に蓄積された電
荷を強制放電する強制放電回路である。
【0013】
【作用】前記スイッチSWがオフの時に、強制放電回路
2は動作遅延用コンデンサC1の両端の電圧を急速に放
電する。この結果、電流抑制回路1の回路に直列に接続
された抵抗は十分大きくなる。そして、スイッチSWが
オンになると、電流抑制回路1は、回路に直列に接続さ
れた抵抗を十分大きい状態から徐々に小さくする。この
ように、本発明によればスイッチオン時に発生する突入
電流を抑制することができる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図2は本発明の一実施例を示す電気回路図
である。図1,図4と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。電流抑制回路1は、図4と同じであり、抵抗R
1,R2,ツェナーダイオードD1及びトランジスタT
R1で構成されている。強制放電回路2は、トランジス
タTR2,ダイオードD2及び抵抗R3とで構成されて
いる。
【0015】ダイオードD2は、動作遅延用コンデンサ
C1と直列に接続され、トランジスタTR2と抵抗R3
の直列回路はコンデンサC1と並列に接続されている。
ダイオードD2のアノードにはトランジスタTR2のベ
ースが接続され、カソードにはトランジスタTR2のエ
ミッタが接続されている。そして、コレクタが抵抗R3
に接続されている。ダイオードD2は、電流の逆流素子
ダイオードとして機能する。抵抗R3の他端はコモンラ
インに接続されている。このように、構成された回路の
動作を図3のタイムチャートを用いて説明すれば、以下
のとおりである。
【0016】先ずスイッチSWが(a)に示すように時
刻t1 においてオンになったものとする。この結果、ル
ープ回路が形成される。この時、抵抗R2及びコンデン
サC1からなる充電回路にはR2・C1の時定数で電荷
が充電される。この結果、コンデンサC1の両端の電圧
(トランジスタTR1のゲート・ソース間電圧VGSに等
しい)は、(b)に示すように漸増していく。この結
果、トランジスタTR2のオン抵抗は、十分に大きい状
態から徐々に小さくなっていく。従って、回路電流ID
は(c)に示すようにスイッチ切替え時にも大幅に増加
することなく、その後は一定値をとる。
【0017】ここで、時刻t2 においてスイッチSWが
オフになると、ループ回路が切断される。一方、この時
コンデンサC1の両端には電圧が発生している。この電
圧によりトランジスタTR2はオンになる。この結果、
コンデンサC1の電荷は抵抗R3で消費され、その電圧
は(b)のCに示すように急速に0になる。従って、こ
の電圧をVGSとして受けるトランジスタTR1は完全に
オフとなる。
【0018】トランジスタTR1が完全にオフになった
状態で、時刻t3 にスイッチSWがオンになると、ルー
プが形成されるが、トランジスタTR1のオフ抵抗は十
分に大きいので、このトランジスタTR1の抵抗は十分
に大きい状態から、VGSの増大に応じて徐々に小さくな
っていく。従って、(c)のDに示すように、大きな突
入電流が流れることはなくなる。
【0019】このようにして、スイッチSWがオンオフ
することにより、平滑用コンデンサCLには一定の直流
電圧VOが発生し、負荷RLにパワーが供給されること
になる。この直流電圧の値VOは、(a)に示すスイッ
チングのオンオフの比率(デューティ比率)を変えるこ
とにより、任意に設定することができる。
【0020】上述の実施例では、電流抑制回路1の能動
素子として電界効果トランジスタ(FET)を用いた場
合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るも
のではなく、他の種類の能動素子、例えば通常のバイポ
ーラトランジスタを用いることもできる。また、強制放
電回路2内のトランジスタTR2も、実施例に示すPN
P型のみならず、NPN型トランジスタを用いることが
できる。また、FETを用いることもできる。
【0021】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よればスイッチオン時に発生する突入電流を抑制するこ
とができる突入電流抑制回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理ブロック図である。
【図2】本発明の一実施例を示す電気回路図である。
【図3】実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図4】従来回路の構成例を示す図である。
【図5】従来回路の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 電流抑制回路 2 強制放電回路 C1 動作遅延用コンデンサ CL 平滑用コンデンサ RL 負荷 SW スイッチ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電圧をスイッチ(SW)でオンオフ
    して平滑用コンデンサ(CL)に直流電圧を得るDC/
    DCコンバータにおいて、 回路に直列に接続され、スイッチ(SW)がオンになる
    時の回路に流れる突入電流を抑制する電流抑制回路
    (1)と、 該電流抑制回路(1)の動作遅延用コンデンサ(C1)
    と、 スイッチ(SW)がオフ時に、前記動作遅延用コンデン
    サ(C1)に蓄積された電荷を強制放電させる強制放電
    回路(2)とを設けて構成された突入電流抑制回路。
  2. 【請求項2】 前記スイッチ(SW)がオンになると、
    電流抑制回路(1)は、その抵抗を十分に大きい状態か
    ら徐々に小さくして、突入電流を抑制するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1記載の突入電流抑制回路。
  3. 【請求項3】 スイッチ(SW)がオフになっている間
    に、強制放電回路(2)は動作遅延用コンデンサ(C
    1)に蓄積された電荷を強制放電し、電流抑制回路
    (1)の直列抵抗を完全にオフにするようして、次のス
    イッチ(SW)のオンに備えるようにしたことを特徴と
    する請求項2記載の突入電流抑制回路。
  4. 【請求項4】 前記電流抑制回路(1)は、回路に直列
    に接続された電界効果トランジスタ(TR1)と、この
    電界効果トランジスタの駆動回路とで構成されたことを
    特徴とする請求項1記載の突入電流抑制回路。
  5. 【請求項5】 前記強制放電回路(2)は、トランジス
    タ(TR2)で動作遅延用コンデンサ(C1)の両端を
    短絡する構成としたことを特徴とする請求項1記載の突
    入電流抑制回路。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7251429B2 (en) * 2001-11-26 2007-07-31 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus with an energy storage that can be discharged, and with a display of residual energy in the storage
JP2008099426A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Yokogawa Electric Corp スイッチ回路
JP2011030347A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Nec Lighting Ltd 電気回路、及び電気回路の制御方法
JP2013240199A (ja) * 2012-05-15 2013-11-28 Seiko Epson Corp 電源回路
JP2023039259A (ja) * 2021-09-08 2023-03-20 日本無線株式会社 突入電流防止回路

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