JPH0956058A

JPH0956058A - 突入電流防止機能を有する回路装置

Info

Publication number: JPH0956058A
Application number: JP7236127A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ozawa; 一也小澤
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-02-25
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JP3301472B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電源投入時の突入電流を簡単な回路構成によ
って防止する。【構成】電源回路１と平滑用コンデンサ１０を有する
電力供給対象回路９との間にＦＥＴ１２を接続する。こ
のＦＥＴ１２を制御するために電源回路１の一対の出力
ライン７、８間に第１及び第２の抵抗１３、１４の直列
回路を接続する。第２の抵抗１４に並列にコンデンサ１
５を接続する。コンデンサ１５をＦＥＴ１２のゲート・
ソース間に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平滑用コンデンサ又は
補助電源用コンデンサ等の突入電流を防止する機能を有
する回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】整流回路の出力段に接続される平滑用コ
ンデンサには、電源投入時に突入電流即ちサージ電流が
流れる。このサージ電流を防止するための方式として電
源ラインに抵抗とサイリスタとの並列回路を接続し、電
源投入時には抵抗を介してコンデンサの充電電流を流
し、その後にサイリスタをオンにしてこのサイリスタを
通して負荷電流を流す方式がある。また、別の突入電流
防止方式として温度が高くなるに従って抵抗値が低下す
るＮＴＣ型サーミスタを接続する方式がある。この方式
では電源投入時にサーミスタの温度が低いためにサーミ
スタは高い抵抗値を示す。この結果、サーミスタによっ
て突入電流が防止される。その後負荷電流によってサー
ミスタの温度が上昇すると、サーミスタの抵抗が低下
し、電圧降下及び電力損失が小さくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者のサイ
リスタを使用する方式は、突入電流防止後にサイリスタ
をオンにするための制御回路を設けなければならず、回
路が複雑且つ高価になった。また、サイリスタがオンに
なる時に多少のサージ電流が流れる。後者のＮＴＣ型サ
ーミスタを使用する方式では、突入電流防止後サーミス
タの抵抗値が十分に小さくならないので、サーミスタに
おける電力損失が比較的大きくなった。また、再起動の
時にサーミスタの温度が低下していないと突入電流防止
作用が生じない。なお、上述のような問題は平滑用コン
デンサを有する回路に限ることなく、補助電源用コンデ
ンサを含む回路等においても生じる。

【０００４】そこで、本発明は、突入電流を簡単な回路
で確実に防止することができる回路装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、直流電圧を供給するための直流電源回路
と、前記直流電源回路に接続された突入電流の流れる可
能性のある電力供給対象回路と、前記直流電源回路の一
対の出力端子間に接続された第１の抵抗と第２の抵抗と
の直列回路と、前記第２の抵抗に並列に接続されたコン
デンサと、前記直流電源回路と前記電力供給対象回路と
の間の電源ラインに直列に接続され、且つゲート電極が
前記コンデンサの一端に接続され、且つソース電極が前
記コンデンサの他端に接続された電界効果トランジスタ
とを備えた回路装置に係わるものである。なお、請求項
２に示すように温度検出スイッチをコンデンサに並列に
接続することができる。また、請求項３に示すように、
コンデンサに並列に電力供給オン・オフ制御スイッチを
接続することができる。また、請求項４に示すように、
第１の抵抗を電界効果トランジスタのオフ期間に第１の
抵抗から切り離すためのスイッチ手段を設けることがで
きる。また、請求項５に示すように、直流電源回路を整
流回路とし、電力供給対象回路を平滑用コンデンサを含
む回路とすることができる。

【０００６】

【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、第１
及び第２の抵抗とコンデンサと電界効果トランジスタと
の組み合せから成る簡単な回路によって突入電流を確実
に防止することができる。また、電力供給開始時に電界
効果トランジスタの抵抗は徐々に低下するので、電界効
果トランジスタのオンに基づく急激な電流変動が生じな
い。請求項２の発明によれば、回路装置の異常温度状態
における保護と突入電流保護とを同一の電界効果トラン
ジスタを使用して行うことができ、回路装置の簡略化及
び低コスト化が達成される。請求項３の発明によれば、
電力供給のオン・オフ制御と突入電流防止とを同一の電
界効果トランジスタを使用して行うことができ、回路装
置の簡略化及び低コスト化が達成される。請求項４の発
明によれば、第１の抵抗がスイッチ手段で第２の抵抗か
ら切り離されるので、第１及び第２の抵抗での電力損失
を少なくすることができる。請求項５の発明によれば、
平滑用コンデンサに対する突入電流を容易且つ確実に防
止することができる。

【０００７】

【第１の実施例】次に、図１及び図２を参照して第１の
実施例の回路装置を説明する。図１の回路装置の直流電
源回路１は、商用交流電源２を接続するための一対の端
子３、４と電源スイッチ５を介して端子３、４に接続さ
れたダイオード整流回路６とから成る。整流回路６の一
対の出力端子に接続された一対の電源ライン７、８は電
力供給対象回路９に接続されている。電力供給対象回路
９は、平滑用及び瞬時停電を補償するための電解コンデ
ンサ１０と、このコンデンサ１０に接続された負荷１１
とから成る。なお、負荷１１は例えばコンデンサ１０に
対して定電圧制御回路を介して接続されたコンピュータ
システムの回路である。

【０００８】コンデンサ１０の突入電流を防止するため
に、ライン８に直列に絶縁ゲート型電界効果トランジス
タの１種であるＮチャンネルのエンハンスメント型ＭＯ
ＳＦＥＴ１２が接続されている。なお、ＦＥＴ１２はソ
ースＳがサブストレート（バルク）に接続された構造で
あるので、ソースＳとドレインＤとの間にダイオードを
内蔵している。ＦＥＴ１２を突入電流防止に使用するた
めに、ＦＥＴ１２よりも電源側における一対の電源ライ
ン７、８間に第１の抵抗１３と第２の抵抗１４との直列
回路が接続され、第２の抵抗１４に並列にコンデンサ１
５が接続され、このコンデンサ１５の一端がＦＥＴ１２
のゲートＧに接続され、コンデンサ１５の他端がＦＥＴ
１２のソースＳに接続されている。また、コンデンサ１
５及びゲート・ソース間に対して並列に電圧制限用ツエ
ナーダイオード１６が接続されている。

【０００９】図１の各部の定数を例示すると、電源２の
電圧は１００Ｖ、コンデンサ１０の容量は１０００μ
Ｆ、第１の抵抗１３は１ＭΩ、第２の抵抗１４は１００
ＫΩ、コンデンサ１５は１０μＦ、ＦＥＴ１２のオン抵
抗は約０．３Ω、ゲートしきい値電圧は約２〜４Ｖであ
る。

【００１０】図２は図１の回路の動作を説明するための
ものであって、図２（Ａ）はＦＥＴ１２のゲート・ソー
ス間電圧ＶGSの変化を示し、図２（Ｂ）はＦＥＴ１２の
ドレイン・ソース間抵抗ＲDSの変化を示す。コンデンサ
１５が完全に放電されている状態において、図２のｔ0
時点で電源スイッチ５をオンにすると、第１の抵抗１３
を介してコンデンサ１５に充電電流が流れ、時間の経過
と共にコンデンサ１５の充電電圧が徐々に上昇し、同時
にゲート・ソース間電圧も図２（Ａ）に示すように徐々
に上昇する。ゲート・ソース間電圧がｔ1 時点でしきい
値ＶTH以上になると、ＦＥＴ１２が導通してドレイン電
流が流れ始める。ＦＥＴ１２のドレイン・ソース間抵抗
はゲート・ソース間電圧に反比例的に変化する。即ち、
図２（Ａ）に示すようにコンデンサ１５の電圧に基づい
てゲート・ソース間電圧が時間と共に徐々に増大する
と、逆にＦＥＴ１２のドレイン・ソース間抵抗は時間と
共に徐々に減少する。この結果、電源回路１と平滑用コ
ンデンサ１０及び負荷１１とＦＥＴ１２とから成る閉回
路に流れる電流は、電源スイッチ５の投入初期において
ＦＥＴ１２で制限され、コンデンサ１０に突入電流が流
れない。時間の経過と共にコンデンサ１５の電圧が上昇
するとＦＥＴ１２の電流も徐々に大きくなる。最終的に
ゲート・ソース間電圧がツエナーダイオード１６で制限
された１２Ｖになると、ＦＥＴ１２のオン抵抗は極めて
小さい値（例えば０．３Ω）になる。なお、１２Ｖのゲ
ート・ソース間電圧はＦＥＴ１２を十分に飽和動作させ
る値である。ＦＥＴ１２が完全にオンになると、コンデ
ンサ１０及び負荷１１に対する電力供給中におけるＦＥ
Ｔ１２における電力損失は極めて小さくなる。その後、
コンデンサ１５の電圧はほぼ一定に保たれるので、ＦＥ
Ｔ１２のオン抵抗もほぼ一定に保たれる。電源スイッチ
５をオフにした時には、コンデンサ１５の電荷が抵抗１
４を介して放出される。従って、電源スイッチ５を再投
入した時にはコンデンサ１５が再び徐々に充電され、Ｆ
ＥＴ１２のドレイン・ソース間抵抗が図２（Ｂ）に示す
ように変化し、突入電流が防止される。

【００１１】上述から明らかなように本実施例によれ
ば、ＦＥＴ１２と２つの抵抗１３、１４とコンデンサ１
５とから成る簡単な回路によって突入電流が確実に防止
される。これにより、電圧変動が抑制され、また、コン
デンサ１０、整流回路６等の保護が達成される。また、
ＦＥＴ１２を通る電流が徐々に変化するので、ＦＥＴ１
２によって電流を制御したことに基づいてノイズが発生
しない。また、ツエナーダイオード１６を設けたので、
コンデンサ１５の電圧を所定値以下に制限することがで
きる。

【００１２】

【第２の実施例】次に、図３及び図４を参照して第２の
実施例の回路装置を説明する。但し、図３において図１
と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。図３の回路装置は図１の電源回路１の代り
に電池から成る直流電源２ａと電源スイッチ５とから成
る電源回路１ａを設け、更に図１のツエナーダイオード
１６に相当するものを設けない構成とした他は図１と同
一に構成したものである。直流電源２ａは端子３ａ、４
ａと電源スイッチ５を介して一対のライン７、８に直流
電圧を供給する。図３におけるコンデンサ１０は補助電
源として使用される。即ち、コンデンサ１０は電源スイ
ッチ５をオフにした後のわずかな時間だけ負荷１１に電
力供給を継続するために設けられている。

【００１３】ＦＥＴ１２と抵抗１３、１４とコンデンサ
１５とから成る突入電流防止回路は図１と同一構成であ
るので、図４のｔ0 時点で電源スイッチ５をオンにする
と、ＦＥＴ１２のゲート・ソース間電圧ＶGSは図４
（Ａ）に示すように徐々に高くなり、ドレイン・ソース
間抵抗ＲDSは図４（Ｂ）に示すようにゲート・ソース間
電圧ＶGSがしきい値ＶTHに達したｔ1 時点から徐々に低
下し、入力電流Ｉは図４（Ｃ）に示すようにｔ1 時点か
ら徐々に増大する。ｔ2 時点でドレイン・ソース間抵抗
ＲDSがほぼ一定のオン抵抗Ｒonになると、電流Ｉもほぼ
一定になる。従って、第２の実施例によっても第１の実
施例と同一の作用効果を得ることができる。

【００１４】

【第３の実施例】次に、図５に示す第３の実施例の回路
装置を説明する。但し、図５及び後述する図６及び図７
において図１及び図３と実質的に同一の部分には同一の
符号を付してその説明を省略する。図５の回路装置は、
電力供給対象回路９における負荷１１の異常温度を検出
する温度センサ２０を有する。この温度センサ２０は所
定温度以上になった時にオンになる温度検出スイッチ２
１を含み、この温度検出スイッチ２１がコンデンサ１５
に並列に接続されている。

【００１５】この回路装置において、負荷１１に電力を
供給している時に異常温度が検出され、温度検出スイッ
チ２１がオンになると、コンデンサ１５の電荷がスイッ
チ２１を介して放出され、ＦＥＴ１２はオフになり、コ
ンデンサ１０及び負荷１１に対する電力供給が遮断さ
れ、負荷１１の保護が達成される。

【００１６】図５の回路装置は、第１及び第２の実施例
と同様の作用効果を有する他に、ＦＥＴ１２を突入電流
防止と温度保護とで兼用することによって回路構成が簡
単になるという効果も有する。

【００１７】

【第４の実施例】図６に示す第４の実施例の回路装置
は、図３の回路装置から電源スイッチ５を省き、この代
りにスイッチ５ａをコンデンサ１５に並列に接続した他
は図３と同一に構成したものである。スイッチ５ａは電
力供給対象回路９に電力を供給しない時にはオンに保
つ。これにより、コンデンサ１５の放電回路がスイッチ
５ａを介して形成され、ＦＥＴ１２のオフが保持され
る。スイッチ５ａをオフにすると、コンデンサ１５が充
電され、図３の回路装置と同様に突入電力防止効果が得
られる。

【００１８】図６の回路装置は図３の回路装置と同一の
作用効果を有する他に、スイッチ５ａの電流容量を小さ
くすることができるという効果を有する。即ち、図３で
は電源スイッチ５に負荷電流が流れるが、図６のスイッ
チ５ａにはコンデンサ１５の放電電流と第１の抵抗１３
で制限された電流が流れるのみであり、これ等は負荷電
流よりも小さい。従って、スイッチ５ａを小容量のもの
として低コスト化を図ることができる。また、負荷電流
のオン・オフはＦＥＴ１２によって行われるので、負荷
電流のオン・オフを火花を伴なわない無接点スイッチで
達成することができる。また、図６ではＦＥＴ１２が突
入電流防止と負荷電流のオン・オフとの両方に使用され
ているので、回路装置の低コスト化が達成されている。

【００１９】

【第５の実施例】図７に示す第５の実施例は、図６のス
イッチ５ａの代りに切替スイッチ５ｂを設けた他は図６
と同一に構成したものである。切替スイッチ５ｂの共通
の可動接触子２２は第１及び第２の固定接点２３、２４
に選択的に接触する。可動接触子２２は第２の抵抗１４
及びコンデンサ１５の上端に接続され、第１の固定接点
２３はコンデンサ１５の下端に接続され、第２の固定接
点２４は第１の抵抗１３の下端に接続されている。図７
の回路で第１の固定接点２３に可動接触子２２が挿入さ
れている時には、コンデンサ１５の放電回路が形成さ
れ、ＦＥＴ１２はオフに制御される。可動接触子２２が
第２の固定接点２４に投入された時にはコンデンサ１５
に充電電流が流れ、図３の回路装置と同一の動作が生じ
る。

【００２０】図７の回路装置は図３及び図６の回路装置
と同一の作用効果を有する他に、ＦＥＴ１２のオフ期間
に抵抗１３を通る電流をスイッチ５ｂで完全に遮断でき
るという効果を有する。

【００２１】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。（１）図５、図６及び図７の回路装置において電源回
路１ａを図１の電源回路１と同様に整流回路とすること
ができる。（２）図３、図５、図６及び図７の回路装置に図１の
ツエナーダイオード１６と同様なものを設けることがで
きる。（３）図１、図６及び図７の回路装置に図５の温度セ
ンサ２０に相当するものを図５と同様に設けることがで
きる。（４）ライン８を正の電源ライン、ライン７を負の電
源ラインに変形し、ＦＥＴ１２の極性を変えることがで
きる。（５）ＦＥＴ１２の形式を変えることができる。（６）スイッチ５で電力供給をオン・オフする代りに
プラグをコンセントに差し込む形式にすることができ
る。（７）図７の切替スイッチ５ｂの代りに互いに逆に動
作する２つのスイッチを設けることができる。（８）コンデンサ１０の突入電流に限らず、白熱ラン
プ等の起動時に抵抗又はインピーダンスが低くその後に
高くなる回路素子の突入電流防止にも本発明を適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の回路装置を示す回路図である。

【図２】図１の各部の状態を示す波形図である。

【図３】第２の実施例の回路装置を示す回路図である。

【図４】図３の各部の状態を示す波形図である。

【図５】第３の実施例の回路装置を示す回路図である。

【図６】第４の実施例の回路装置を示す回路図である。

【図７】第５の実施例の回路装置を示す回路図である。

【符号の説明】

９電力供給対象回路１２ＦＥＴ１５コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電圧を供給するための直流電源回路
と、前記直流電源回路に接続された突入電流の流れる可能性
のある電力供給対象回路と、前記直流電源回路の一対の出力端子間に接続された第１
の抵抗と第２の抵抗との直列回路と、前記第２の抵抗に並列に接続されたコンデンサと、前記直流電源回路と前記電力供給対象回路との間の電源
ラインに直列に接続され、且つゲート電極が前記コンデ
ンサの一端に接続され、且つソース電極が前記コンデン
サの他端に接続された電界効果トランジスタとを備えた
回路装置。
【請求項２】更に、前記電力供給対象回路の温度を検
出し、この温度が所定値に達した時にオンになる温度検
出スイッチを有し、この温度検出スイッチが前記コンデ
ンサに並列に接続されていることを特徴とする請求項１
に従う回路装置。
【請求項３】更に、前記直流電源回路から前記電力供
給対象回路への電力供給をオン・オフ制御するためのス
イッチが前記コンデンサに並列に接続されていることを
特徴とする請求項１又は２に従う回路装置。
【請求項４】更に、前記コンデンサが前記スイッチに
よって短絡されている時に前記第１の抵抗を前記第２の
抵抗から切り離すためのスイッチ手段が設けられている
ことを特徴とする請求項３に従う回路装置。
【請求項５】前記直流電源回路は、交流電源に接続さ
れる整流回路であり、前記電力供給対象回路は前記整流
回路の出力を平滑するための平滑用コンデンサを含む回
路である請求項１又は２又は３又は４記載の回路装置。