JPS625687Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、コンデンサ入力型の安定化電源回路
に使用される突入電流制御回路に関するものであ
る。

従来、突入電流制御回路には電流制限抵抗とサ
イリスタやトランジスタなどの制御要素とを並列
に接続するとともに、コンデンサの充電電圧があ
る程度上昇したところでこれらの制御要素を導通
とし、コンデンサを低インピーダンスを介して充
電するように構成した回路が多く使用されてい
る。しかしながら、このような回路においては電
源投入時に流れる突入電流は電流制限抵抗の働き
により小さくおさえられるが、制御要素が導通と
なる時には低インピーダンスを介してコンデンサ
が充電されるので、比較的大きな２次突入電流が
流れてしまうことがある。しかも、この２次突入
電流は電源投入時の突入電流より大きくなつてし
まう場合が多い。

第１図は従来の突入電流制御回路の一例を示す
構成図である。図において、INは電源電圧Vccの
入力端子、R₁，R₂は抵抗、Dzはゼナーダオイー
ド、Trはトランジスタ、A₁は比較器、Ｃは電源
回路の入力コンデンサである。抵抗R₁は突入電
流制限抵抗であり、これと並列にトランジスタ
Trが接続されている。比較器A₁はゼナーダイオ
ードDzにより発生される定電圧Vzとコンデンサ
Ｃの端子の端子電圧ｖ_cとを比較し、端子電圧ｖ_c
が定電圧Vzに達した時にトランジスタTrを導通
とするものである。

以上のように構成された突入電流制御回路の動
作を第２図の波形図を用いて説明する。第２図に
おいて、ａは電源電圧Vcc、ｂはコンデンサＣの
流入電流ｉ_c、ｃは端子電圧ｖ_cを示している。い
ま、時刻t₀において電源電圧Vccが印加されたと
すると、コンデンサＣには抵抗R₁を介して電流
ｉ_cが流れる。この時、コンデンサＣの端子電圧
ｖ_cの初期値は零であるので、トランジスタTrは
オフの状態に保たれており、流れる電流ｉ_cのピ
ーク値ｉ_cp1は抵抗R₁の値により決定される。電
流ｉ_cおよび端子電圧ｖ_cは図に示される如く対数
関数で変化し、時刻t₁において端子電圧ｖ_cが定
電圧Vzに達すると、トランジスタTrがオンとな
り、電流ｉ_cは主にトランジスタTrを介して流れ
るようになる。トランジスタTrがオンとなる
と、この部分における電圧降下が非常に小さくな
るので、コンデンサＣはほぼ電源電圧Vccまで充
電されることになる。しかしながら、トランジス
タTrがオンとなると、比較的大きな値である抵
抗R₁が近似的にトランジスタTrにより短絡され
るので、コンデンサＣには再度突入電流ｉ_cp2が
流れ、この電流は最初の値ｉ_cp1より大きくなる
場合が多く、好ましい現象ではない。

ここで、２次突入電流ｉ_cp2の大きさを制限す
るためには、トランジスタTrをオンとする際の
端子電圧ｖ_cの値をより高く設定すればよいが、
このようにすると電源投入からトランジスタTr
がオンとなるまでの時間T₁、すなわち投入時間
が長くなつてしまう。このように、電源投入時の
突入電流および２次突入電流の大きさと投入時間
とは相反する要素であり、一般に電源回路におい
ては突入電流の大きさと投入時間とが、その電源
回路の投入特性として評価される。

本考案は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、投入特性の優れた電源回路を得ることのでき
る突入電流制御回路を簡単な構成により実現する
ことを目的としたものである。

本考案の突入電流制御回路は、従来突入電流制
限抵抗と並列に接続され、スイツチ動作を行なつ
ていたトランジスタを、アナログ的な連続可変要
素として動作させることにより、コンデンサを定
電流で充電し、２次突入電流がなく、しかも投入
時間の短い電源回路を実現したものである。

第３図は本考案の突入電流制御回路の一実施例
を示す構成図である。図において、第１図と同様
のものは同一符号を付して示す。R₃，R₄は抵
抗、C₁はコンデンサ、A₂は差動増幅器である。
トランジスタTrのベースには差動増幅器A₂の出
力が印加され、また、差動増幅器A₂の入力には
抵抗R₂とコンデンサC₁よりなる一次遅れ回路の
出力電圧ｖ_Aと、抵抗R₃，R₄により分圧されたコ
ンデンサＣの端子電圧ｖ_cとが印加されている。

以上のように構成された本考案の突入電流制御
回路の動作を第４図の波形図を用いて説明する。
第４図において、ａは電源電圧Vcc、ｂは一次遅
れ回路の出力電圧ｖ_A、ｃはコンデンサＣの流入
電流ｉ_c、ｄは端子電圧ｖ_c、ｅは前記各電圧の関
係を示している。いま、時刻t₀において電源電圧
Vccが印加されたとすると、この時の一次遅れ回
路の出力電圧ｖ_Aの初期値は零であり、出力電圧
ｖ_Aは第４図ｂの如く上昇する。ここで、差動増
幅器A₂はトランジスタTrを導通させ、 ｖ_A＝Ｒ_４／Ｒ_３＋Ｒ_４ｖ_c (1) となるように電流ｉ_cの大きさを制御する。この
ため端子電圧ｖ_cは、第４図ｄおよびｅに示す如
く、抵抗R₃，R₄を分圧比をβとすれば、 ｖ_c＝１／βｖ_A (2) の関係を持つて上昇し、電源電圧Vccに達する。

この様子を式で示すと次のようになる。まず、
一次遅れ回路の出力電圧ｖ_Aは、 また、端子電圧ｖ_cは、 となり、コンデンサＣに流れる電流ｉ_cは、 となる。

ここで、端子電圧ｖ_cはｖ_Aよりも１／β倍の早さで 上昇し、電源電圧Vccに達するので、分圧比βを
β≪１とすれば、端子電圧ｖ_cが電源電圧Vccと
等しくなつてトランジスタTrが飽和するまでの
時間T₂は、出力電圧ｖ_Aの時定数R₂C₁に比べて非
常に小さくなり、上式は Ｏ≦ｔ≦T₂≪R₂C₁ の範囲で考えられることになる。このため、 の関係式を利用すれば、(4)，(5)式は、 ｖ_c＝１／βVccｔ／Ｒ_２Ｃ_１＝Vccｔ／βＲ_２Ｃ_１(6) ｉ_c＝Ｃ／βＲ_２Ｃ_１Vcc (7) となり、端子電圧ｖ_cの上昇は第４図ｄに示す如
く、ほぼ直線とみなすことができる。また、これ
よりコンデンサＣは第４図ｃの如く、ほぼ定電流
で充電される。第４図ｃおよびｄに示す如く、端
子電圧ｖ_cが時刻t₂で電源電圧Vccに達すると、電
流ｉ_cは流れなくなる。その後、トランジスタTr
は一次遅れ回路の出力電圧の上昇に伴なつて飽和
状態となり、スイツチ的オン動作となる。また、
この時の投入時間T₂は、 T₂＝βR₂C₁ (8) となる。このように本考案の突入電流制御回路で
は、コンデンサＣが定電流で充電されるために、
投入時間が短かく、しかも２次突入電流を発生す
ることがない。

なお、第３図の回路においては、抵抗R₃，R₄
の分圧比βを小さく選び、一次遅れ回路の出力電
圧ｖ_Aの直線とみなせる微小区間を使用してトラ
ンジスタTrの制御を行なうように構成し、コン
デンサＣを定電流で充電するようにしているが、
抵抗R₃をコンデンサに換え、一次遅れ回路と時
定数を揃えるようにすれば、コンデンサＣを完全
な定電流で充電することができる。

第５図は本考案の突入電流制御回路の他の実施
例を示す構成図である。図に示す回路は前記した
第３図の突入電流制御回路において、差動増幅器
A₂を１つのトランジスタTr₁により実現したもの
である。

以上説明したように本考案の突入電流制御回路
では、入力コンデンサと直列に電流制御用のトラ
ンジスタを挿入するとともに、一次遅れ回路を使
用して時間とともに直線的に増加する基準電圧を
発生し、コンデンサの端子電圧がこの基準電圧に
追従して増加するようにトランジスタの導通を制
御するようにしているので、コンデンサを定電流
で充電することができ、２次突入電流がなく、し
かも投入時間の短かい電源回路を得ることのでき
る突入電流制御回路を簡単な構成により実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の突入電流制御回路の一例を示す
構成図、第２図はその動作を説明する波形図であ
る。第３図および第５図は本考案の突入電流制御
回路の実施例を示す構成図、第４図はその動作を
説明する波形図である。 A₁……比較器、A₂……差動増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コンデンサ入力型の安定化電源回路の入力側に
   挿入される突入電流制御回路において、前記安定
   化電源回路の入力コンデンサの前段に挿入され入
   力コンデンサの充電電流の大きさを制御するトラ
   ンジスタと、電源投入時から時間とともに増加す
   る基準電圧を発生する一次遅れ回路と、前記入力
   コンデンサの端子電圧を分圧する分圧回路と、こ
   の分圧回路の出力と前記基準電圧とを比較しこの
   出力の大きさを基準電圧の大きさに追従させるよ
   うに前記トランジスタの導通を制御する差動増幅
   器とを具備し、前記入力コンデンサの充電電圧が
   電源電圧と等しくなつた後は前記トランジスタを
   飽和状態に移行させることを特徴とする突入電流
   制御回路。