JP2020182344A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して出力する電源装置、いわゆる直流電源装置に係り、特に、交流電源の投入時の突入電流の影響を抑制した電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device that converts an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage and outputs it, that is, a so-called DC power supply device, and more particularly to a power supply device that suppresses the influence of an inrush current when the AC power supply is turned on.
直流電源装置として、商用交流電源から直流電圧に変換し、直流電源を得るＡＣ−ＤＣ変換定電流回路が、特許文献１に示されている。特許文献１に示されたＡＣ−ＤＣ変換定電流回路は、ＡＣ電源部の変圧器の１次側に接続されたＡＣ−ＤＣ変換回路と、ＡＣ−ＤＣ変換回路の２つの出力端子に接続され、出力端子に定電流を必要とする負荷回路が接続された定電流回路を備えている。
As a DC power supply device, an AC-DC conversion constant current circuit that converts a commercial AC power supply into a DC voltage to obtain a DC power supply is shown in
このように構成されたＡＣ−ＤＣ変換定電流回路にあっては、定電流回路がＡＣ−ＤＣ変換回路と負荷回路との間に接続されているので、商用交流電源の投入時に、平滑用のコンデンサを充電するために発生する突入電流を定電流回路が抑制して、負荷回路に直流電流を出力する。 In the AC-DC conversion constant current circuit configured in this way, since the constant current circuit is connected between the AC-DC conversion circuit and the load circuit, it is used for smoothing when the commercial AC power supply is turned on. The constant current circuit suppresses the inrush current generated to charge the capacitor, and outputs a direct current to the load circuit.
しかるに、このように構成されたＡＣ−ＤＣ変換定電流回路は、定電流回路を経由させることで突入電流を制限しているため、定常状態においても、負荷回路への直流電流の出力も定電流回路を経由する。その結果、負荷回路の要求出力が定電流回路からの電流値より高い場合は、当該負荷回路に対応できない。すなわち、負荷回路への出力可能な最大電流は定電流回路からの電流値に制限を受けるといった問題がある。 However, since the AC-DC conversion constant current circuit configured in this way limits the inrush current by passing through the constant current circuit, the output of the direct current to the load circuit is also constant current even in the steady state. Via the circuit. As a result, if the required output of the load circuit is higher than the current value from the constant current circuit, the load circuit cannot be supported. That is, there is a problem that the maximum current that can be output to the load circuit is limited by the current value from the constant current circuit.
この発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、交流電源の投入時の突入電流の影響を抑制し、かつ、負荷回路の要求出力に対応できる電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to obtain a power supply device capable of suppressing the influence of an inrush current when an AC power supply is turned on and capable of responding to a required output of a load circuit.
この発明に係る電源装置は、交流電源に接続される一対の電源入力端子、負荷回路の一方の電源入力端子に接続される電源電位出力端子、一対の電源入力端子に接続される一対の入力ノードと、電源電位出力ノードを有し、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路、電源電位出力端子と接地電位ノードとの間に接続された平滑出力用コンデンサ、整流回路の電源電位出力ノードと電源電位出力端子との間に接続された主電流回路、入力ノードが整流回路の電源電位出力ノードに接続され、出力ノードが電源電位出力端子に接続された突入電流防止回路、交流電源が投入されると、突入電流防止回路により整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路が形成され、突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差が第１の閾値以下になると、整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路を突入電流防止回路から主電流回路に切り替える切替回路を備える。 The power supply device according to the present invention includes a pair of power input terminals connected to an AC power supply, a power potential output terminal connected to one power input terminal of a load circuit, and a pair of input nodes connected to a pair of power input terminals. A rectifying circuit that has a power potential output node and converts the AC voltage from the AC power supply into a DC voltage, a smoothing output capacitor connected between the power potential output terminal and the ground potential node, and the power potential of the rectifying circuit. Main current circuit connected between the output node and the power potential output terminal, inrush current prevention circuit where the input node is connected to the power potential output node of the rectifier circuit and the output node is connected to the power potential output terminal, AC power supply Is turned on, the inrush current prevention circuit forms a current path from the power potential output node of the rectifier circuit to the power potential output terminal, and the potential difference between the potential of the input node and the potential of the output node of the inrush current prevention circuit becomes the first. When the voltage becomes 1 or less, a switching circuit for switching the current path from the power potential output node of the rectifier circuit to the power potential output terminal from the inrush current prevention circuit to the main current circuit is provided.
この発明によれば、突入電流防止回路により、交流電源の投入時、平滑出力用コンデンサへの突入電流を抑制し、平滑出力用コンデンサの充電を行うことができ、切替回路が、突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差が第１の閾値以下になると、整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路を突入電流防止回路から主電流回路に切り替え、主電流回路から、突入電流防止回路の影響を受けない出力電流を電源電位出力端子から出力できる効果を有する。 According to the present invention, the inrush current prevention circuit can suppress the inrush current to the smoothing output capacitor when the AC power is turned on, and the smooth output capacitor can be charged. The switching circuit is a inrush current prevention circuit. When the potential difference between the potential of the input node and the potential of the output node becomes equal to or less than the first threshold value, the current path from the power potential output node of the rectifier circuit to the power potential output terminal is switched from the inrush current prevention circuit to the main current circuit. It has the effect of being able to output an output current that is not affected by the inrush current prevention circuit from the main current circuit from the power supply potential output terminal.
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電源装置１を図１及び図２に基づいて説明する。
図１において、電源装置１は交流電源２からの交流電圧を直流電圧に変換して負荷回路３、いわゆる電気機器に対して直流電源装置として機能する。この直流電源装置は、通常の電気機器（常用電気機器）に搭載される電源、つまり、常用電源装置として用いられるもの、もしくは、非常用電気機器に搭載される電源、つまり、非常用電源装置として用いられるものである。
The
In FIG. 1, the
電源装置１の一対の電源入力端子１ａ及び１ｂは交流電源２に接続され、一対の電源電位出力端子１ｃ及び１ｄは負荷回路３の一対の電源入力端子３ａ及び３ｂに対応して接続される。電源電位出力端子１ｃは直流電位を出力する電源電位出力端子として機能し、電源電位出力端子１ｄは接地電位となる接地電位端子として機能する。
電源装置１は、整流回路１０と、平滑出力用コンデンサ２０と、主電流回路３０と、突入電流防止回路４０と、切替回路５０と、負荷電源投入制御回路６０を備える。
The pair of
The
整流回路１０は、一対の電源入力端子１ａ及び１ｂに対応して接続される一対の入力ノード１０ａ及び１０ｂと、電源電位出力ノード１０ｃを有し、交流電源２からの交流電圧を直流電圧に変換する。
整流回路１０は、交流電源２からの交流電圧を全波整流し、電源電位出力ノード１０ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に全波整流された電圧を出力する全波整流回路１１と、電源電位出力ノード１０ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された平滑回路１２を有する。
The
The rectifying
全波整流回路１１は、４つの整流用ダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び１１ｄがブリッジ状に接続されたブリッジダイオード回路である。
平滑回路１２は、全波整流回路１１から出力される直流電圧に含まれるリップル分を滑らかにする回路であり、全波整流回路１１の電源電位を出力するノードである整流電源電位出力ノード１０ｅと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された平滑用コンデンサにより構成されるコンデンサ入力型の平滑回路である。この実施の形態１では、整流電源電位出力ノード１０ｅと整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃは同じである。
平滑回路１２は、後述するツェナーダイオード５１の誤作動を防止する機能も有する。
The full-
The
The
平滑出力用コンデンサ２０は電源電位出力端子１ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に接続される。
図示していないが、平滑出力用コンデンサ２０と並列に、つまり、電源電位出力端子１ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に、交流電源２が絶たれた時、平滑出力用コンデンサ２０に蓄積された電荷を放電するための放電回路が設けられている。
The
Although not shown, it was accumulated in the
主電流回路３０は整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間に接続され、電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間を実質的に短絡する回路である。言い換えれば、主電流回路３０は突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａと電源電位出力端子１ｃとの間を接続する電流短絡経路を構成する。
The main
主電流回路３０は、一端が整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに接続される入力側配線３０ａと、一端が電源電位出力端子１ｃに接続される出力側配線３０ｂと、出力側配線３０ｂの他端にカソードが接続され、電源電位出力端子１ｃから流れ込む電流を阻止するダイオード３０ｃを有する。主電流回路３０の入力側配線３０ａと出力側配線３０ｂが、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路を形成する。
ダイオード３０ｃは負荷電源投入制御回路６０の誤動作を防止するために設けられている。なお、ダイオード３０ｃは回路構成によっては不要である。
The main
The
突入電流防止回路４０は、入力ノード４０ａが整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに接続され、出力ノード４０ｂが電源電位出力端子１ｃに接続され、整流回路１０からの平滑出力用コンデンサ２０への突入電流を抑制する。
突入電流防止回路４０は、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間に接続された定電流回路である。定電流回路４０を用いることにより、交流電源２が投入されると、整流回路１０からの入力電圧が定電流回路４０を経由させて平滑出力用コンデンサ２０に入力される。その結果、整流回路１０からの入力電圧に左右されない定電流回路４０からの設定された定電流により平滑出力用コンデンサ２０に電流を流すことができ、その結果、平滑出力用コンデンサ２０への突入電流を抑制して、平滑出力用コンデンサ２０の充電を行うことができる。
In the inrush
The inrush
定電流回路４０は、入力ノードと出力ノードが突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａと出力ノード４０ｂであり、入力ノード４０ａと出力ノード４０ｂとの間に直列に接続された第１のトランジスタ４１及び抵抗素子４２と、第１のトランジスタ４１の制御電極と出力ノード４０ｂとの間に接続され、制御電極が第１のトランジスタ４１と抵抗素子４２との接続点４０ｃに接続された第２のトランジスタ４３を有する。この実施の形態１では、第１のトランジスタ４１及び第２のトランジスタ４３ともにＮＰＮ型トランジスタを用いているので、第１のトランジスタ４１が入力ノード４０ａ側に、抵抗素子４２が出力ノード４０ｂ側に接続される。なお、第１のトランジスタ４１及び第２のトランジスタ４３ともにＰＮＰ型トランジスタとしても良い。この場合、接続関係は逆になる。
In the constant
切替回路５０は、交流電源２が投入されると、突入電流防止回路４０により整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路が形成され、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になると、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路を突入電流防止回路４０から主電流回路３０に切り替える。
In the
すなわち、切替回路５０は、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差の監視を行なう電位差監視機能と、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になると定電流回路４０をオン状態からオフ状態にさせる第１の機能と、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂからの電流を監視する出力電流監視機能と、当該電流が零になると、主電流回路３０の電流短絡経路を活性化、つまり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間を実質的に短絡させる第２の機能を有する。
That is, the switching
切替回路５０は、電位差監視機能及び第１の機能として機能する定電圧回路であるツェナーダイオード５１と、出力電流監視機能として機能する電流監視部５２と、第２の機能として機能するスイッチ５３を有する。
ツェナーダイオード５１は、突入電流防止回路４０である定電流回路に直列に接続、つまり、カソードが定電流回路４０の入力ノード４０ａにツェナーダイオード電流制限抵抗５１ａを介して接続される。ツェナーダイオード５１が、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下であるか否かの監視を行ない、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になると定電流回路４０をオン状態からオフ状態にさせる。
なお、ツェナーダイオード５１と並列にキャパシタ５１ｂが接続される。
The switching
The
A
すなわち、交流電源２が投入されると、ツェナーダイオード５１のカソードの電位は整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに現れた電位であるので、ツェナーダイオード５１は導通状態にあり、突入電流防止回路４０である定電流回路はオン状態になる。定電流回路はオン状態であるので、整流回路１０にて全波整流された直流電圧が与えられた突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂから平滑出力用コンデンサ２０に定電流が流れ、平滑出力用コンデンサ２０が充電される。平滑出力用コンデンサ２０の充電に伴い、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂの電位も上昇し、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になると、ツェナーダイオード５１は非導通状態となり、突入電流防止回路４０である定電流回路はオン状態からオフ状態に切り換わる。
第１の閾値はツェナーダイオード５１の逆方向での降伏電圧、つまり、ツェナー電圧Ｖzである。正確には、ツェナー電圧Ｖzと、第１のトランジスタ４１のベース−エミッタ間電圧ＶBEと抵抗素子４２に流れる定電流による降下電圧と発光素子５２ａの順方向電圧の和の電圧である。
That is, when the AC power supply 2 is turned on, the potential of the cathode of the
The first threshold value is the yield voltage of the
電流監視部５２は、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂと電源電位出力端子１ｃとの間に接続される。
電流監視部５２は、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂと電源電位出力端子１ｃとの間に接続された発光ダイオードである発光素子５２ａと、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された受光ダイオードである受光素子５２ｂを具備するフォトカプラを有し、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に受光素子５２ｂと直列に接続される電流制限抵抗５２ｃを有する。
The
The
交流電源２が投入されると、整流回路１０からの直流電圧が突入電流防止回路４０である定電流回路に与えられ、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂから発光素子５２ａを介して、平滑出力用コンデンサ２０に定電流が流れる。
発光素子５２ａに定電流が流れることにより、発光素子５２ａが発光し、発光素子５２ａからの光を受けた受光素子５２ｂは導通状態となり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電流制限抵抗５２ｃ及び受光素子５２ｂを介して接地電位ノード１０ｄへ電流が流れる。
When the AC power supply 2 is turned on, the DC voltage from the
When a constant current flows through the
平滑出力用コンデンサ２０の充電に伴い、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になると、突入電流防止回路４０である定電流回路はオン状態からオフ状態に切り換わり、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂからの電流は零になる。
その結果、発光素子５２ａには電流が流れず、発光を停止するので、受光素子５２ｂは非導通状態になる。
発光素子５２ａは、電源電位出力端子１ｃから突入電流防止回路４０への逆方向に流れる電流を阻止する機能も有する。
When the potential difference between the potential of the
As a result, no current flows through the
The
スイッチ５３は主電流回路３０を構成する電流短絡経路を導通及び非導通状態とする。
スイッチ５３は、受光素子５２ｂと並列に接続されたコイル部５３ａと、主電流回路３０を構成する電流短絡経路に介挿された常開接点の接点部であるスイッチ部５３ｂを具備するリレーを有する。
スイッチ部５３ｂは整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと主電流回路３０を構成するダイオード３０ｃのアノードとの間に接続される。
交流電源２が投入され、受光素子５２ｂが導通状態であると、コイル部５３ａには電流が流れないため、スイッチ部５３ｂは開放状態である。スイッチ部５３ｂの開放状態により、主電流回路３０を構成する電流短絡経路を非導通状態、つまり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間は非接続状態である。
The
The
The
When the AC power supply 2 is turned on and the
突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａの電位と出力ノード４０ｂの電位との電位差が第１の閾値以下になり、ツェナーダイオード５１により突入電流防止回路４０である定電流回路がオフ状態に切り換わり、発光素子５２ａの発光が停止することにより、受光素子５２ｂが非導通状態になると、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電流制限抵抗５２ｃ及びコイル部５３ａを介して接地電位ノード１０ｄへ電流が流れる。コイル部５３ａに電流が流れることにより、スイッチ部５３ｂが駆動され、スイッチ部５３ｂが閉止状態になり、主電流回路３０を構成する電流短絡経路を導通状態、つまり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間を接続状態、つまり実質的に短絡状態とする。
これにより、整流回路１０からの出力は、突入電流防止回路４０である定電流回路を経由しなくなるため、定電流回路の定電流値に影響を受けない出力電流を、負荷回路３の要求に見合った電流として電源電位出力端子１ｃから出力できる。
The potential difference between the potential of the
As a result, the output from the rectifying
負荷電源投入制御回路６０は、主電流回路３０に流れる電流を監視し、主電流回路３０に電流が流れたことにより、負荷回路３の他方の電源入力端子３ｂに接続される接地電位端子となる他方の電源電位出力端子１ｄを接地電位ノード１０ｄに接続する。
負荷電源投入制御回路６０は、接地電位端子１ｄと接地電位ノード１０ｄとの間に接続される電界効果型トランジスタ６１と、主電流回路３０を構成する電流短絡経路と接地電位ノード１０ｄとの間、この実施の形態１ではダイオード３０ｃのアノードとスイッチ部５３ｂとの接続点３０ｄと接地電位ノード１０ｄとの間に接続され、電界効果型トランジスタ６１の制御電極に制御電位を印加するトランジスタ制御回路６２を有する。
The load power-on
The load power-on
電界効果型トランジスタ６１は、負荷回路３への直流電源の投入を制御する回路であり、この実施の形態１ではエンハンスメント型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。電界効果型トランジスタ６１はトランジスタ制御回路６２からの制御電位を受けて非導通状態から導通状態になり、接地電位端子１ｄを接地電位ノード１０ｄに接続する。
トランジスタ制御回路６２は、主電流回路３０に流れる電流を監視する回路であり、接続点３０ｄと接地電位ノード１０ｄとの間に直列接続された第１の抵抗６２ａ及び第２の抵抗６２ｂと、第１の抵抗６２ａと第２の抵抗６２ｂとの接続点６２ｄにカソードが接続され、アノードが接地電位ノード１０ｄに接続されたツェナーダイオード６２ｃを有する。
The
The
スイッチ部５３ｂが閉止状態になり、主電流回路３０を構成する電流短絡経路が導通状態になると、トランジスタ制御回路６２はスイッチ部５３ｂを介して整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに接続され、第１の抵抗６２ａと第２の抵抗６２ｂに電流が流れる。接続点６２ｄに、第１の抵抗６２ａと第２の抵抗６２ｂにより分圧された電位が制御電位となり、制御電位が電界効果型トランジスタ６１のスレッシュホールド電圧以上になると電界効果型トランジスタ６１は導通状態になる。
ツェナーダイオード６２ｃは、電界効果型トランジスタ６１への制御電圧が過電圧にならないように制御する。
When the
The Zener diode 62c controls the control voltage to the
以下に、この発明の実施の形態１である電源装置１の動作について説明する。
交流電源２が投入前の初期状態において、電源電位出力端子１ｃの電位は、図示していない放電回路により、平滑出力用コンデンサ２０に蓄積された電荷は接地電位ノード１０ｄに放電され、接地電位になっている。
電源電位出力端子１ｃの電位が接地電位であることにより、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂの電位も接地電位である。
一方、切替回路５０は、スイッチ５３のコイル部５３ａに電流が流れていないので、スイッチ部５３ｂは開放状態になっており、主電流回路３０は整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路は断路状態、つまり、当該電流経路に電流が流れない状態である。
The operation of the
In the initial state before the AC power supply 2 is turned on, the potential of the power supply
Since the potential of the power supply
On the other hand, in the switching
また、主電流回路３０から電流が電源電位出力端子１ｃへ流れないことにより、負荷電源投入制御回路６０におけるトランジスタ制御回路６２を構成する第１の抵抗６２ａ及び第２の抵抗６２ｂとツェナーダイオード６２ｃに電流が流れない。その結果、電界効果型トランジスタ６１はオフ状態を維持し、接地電位端子１ｄと接地電位ノード１０ｄとの間は非接続状態であり、負荷回路３の電源装置１への接続は行なわれない。
Further, since the current does not flow from the main
この状態で交流電源２が投入されると、整流回路１０により、交流電源２の交流電圧が全波整流され、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに直流電位Ｖinが出力される。
その結果、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａと出力ノード４０ｂとの電位の電位差ＶdifはＶinになる。
電位差Ｖdifが第１の閾値電圧Ｖz以上であるので、切替回路５０のツェナーダイオード５１は導通状態にあり、突入電流防止回路４０である定電流回路はオン状態になる。整流回路１０にて全波整流された直流電圧が与えられた突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂから平滑出力用コンデンサ２０に定電流Ｉinが流れ、平滑出力用コンデンサ２０が充電される。平滑出力用コンデンサ２０の充電に伴い、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂの電位も上昇する。
When the AC power supply 2 is turned on in this state, the AC voltage of the AC power supply 2 is full-wave rectified by the
As a result, the potential difference Vdif between the
Since the potential difference Vdif is equal to or higher than the first threshold voltage Vz, the
この時、整流回路１０における全波整流回路１１にて全波整流された電圧は常に電圧値が変動しているものの、平滑回路１２を構成する平滑用コンデンサが、全波整流回路１１にて全波整流された電圧を平滑化し、全波整流回路１１にて全波整流された電圧の電圧値が減少した際にツェナーダイオード５１の両端間電圧がツェナー電圧以下になってツェナーダイオード５１が誤認識し、ツェナーダイオード５１が非導通状態になり、突入電流防止回路４０がオフ状態になることを防止する機能を有する。
At this time, although the voltage value of the voltage rectified by the full-
突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａと出力ノード４０ｂとの電位差Ｖdifを図２の（ａ）に、定電流Ｉinを図２の（ｂ）に示す。
図２において、（ａ）は縦軸を電圧値Ｖ、横軸を時間ｔとした電位差Ｖdifの時間的変化を示し、（ｂ）は縦軸を電流値Ｉ、横軸を時間ｔとした定電流Ｉinの時間的変化を示す。
突入電流防止回路４０からの定電流Ｉinは、平滑出力用コンデンサ２０への突入電流の影響を考慮した大きさの電流値に設定されており、突入電流防止回路４０は平滑出力用コンデンサ２０へ流れる電流値を制限している。
The potential difference Vdif between the
In FIG. 2, (a) shows the temporal change of the potential difference Vdif with the vertical axis representing the voltage value V and the horizontal axis representing the time t, and (b) shows the constant with the vertical axis representing the current value I and the horizontal axis representing the time t. The time change of the current Iin is shown.
The constant current Iin from the inrush
一方、定電流回路４０からの定電流Ｉinが切替回路５０における電流監視部５２の発光素子５２ａに流れることにより、発光素子５２ａが発光する。発光素子５２ａからの光を受けた受光素子５２ｂは導通状態となり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電流制限抵抗５２ｃ及び受光素子５２ｂを介して接地電位ノード１０ｄへ電流が流れる。受光素子５２ｂに電流が流れることにより、切替回路５０におけるスイッチ５３のコイル部５３ａに電流が流れず、スイッチ部５３ｂは開放状態のままであり、主電流回路３０には電流が流れない。
On the other hand, the constant current Iin from the constant
主電流回路３０による整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへ流れる出力電流Ｉoutを図２の（ｃ）に示す。
図２において、（ｃ）は縦軸を電流値Ｉ、横軸を時間ｔとした出力電流Ｉoutの時間的変化を示す。
The output current Iout flowing from the power
In FIG. 2, (c) shows the temporal change of the output current Iout with the vertical axis representing the current value I and the horizontal axis representing the time t.
突入電流防止回路４０からの定電流Ｉinを受けた平滑出力用コンデンサ２０の充電に伴い、突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂの電位も上昇する。その結果、図２の（ａ）に示すように、突入電流防止回路４０の入力ノード４０ａと出力ノード４０ｂとの電位差Ｖdifが比例的に小さくなり、第１の閾値電圧Ｖzになると、ツェナーダイオード５１は導通状態から非導通状態となり、突入電流防止回路４０はオン状態からオフ状態に切り換わる。
図２において、電位差Ｖdifが第１の閾値電圧Ｖzになる時刻をｔ（a）として示している。
As the smoothing
In FIG. 2, the time when the potential difference Vdif becomes the first threshold voltage Vz is shown as t (a).
突入電流防止回路４０はオフ状態に切り換わることにより、突入電流防止回路４０から電流が流れなくなり、発光素子５２ａに流れる電流が零になり、発光素子５２ａは発光を停止する。その結果、受光素子５２ｂはオフ、つまり非導通状態になり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電流制限抵抗５２ｃ及びスイッチ５３のコイル部５３ａを介して接地電位ノード１０ｄへ電流が流れる。コイル部５３ａに電流が流れることにより、スイッチ部５３ｂは開放状態から閉止状態になり、主電流回路３０に電流が流れる。
つまり、主電流回路３０は整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと電源電位出力端子１ｃとの間を実質的に短絡状態とし、電源電位出力ノード１０ｃからスイッチ部５３ｂ及びダイオード３０ｃを介して電源電位出力端子１ｃへ電流が流れる。
When the inrush
That is, the main
電源電位出力ノード１０ｃからスイッチ部５３ｂを介して電流が流れることにより、負荷電源投入制御回路６０におけるトランジスタ制御回路６２を構成する第１の抵抗６２ａ及び第２の抵抗６２ｂに電流が流れる。
第１の抵抗６２ａ及び第２の抵抗６２ｂに電流が流れることにより、第１の抵抗６２ａと第２の抵抗６２ｂとの接続点６２ｄの電位、つまり、電界効果型トランジスタ６１の制御電極の制御電位も上昇し、接続点６２ｄの電位が電界効果型トランジスタ６１のスレッシュホールド電圧になると、電界効果型トランジスタ６１はオン、つまり導通状態となる。その結果、接地電位端子１ｄを接地電位ノード１０ｄに接続し、負荷回路３が電源装置１へ接続される。
なお、ツェナーダイオード６２ｃは、電界効果型トランジスタ６１への制御電圧が過電圧にならないように、接続点６２ｄの電位をツェナーダイオード６２ｃのツェナー電圧に制御する。
As the current flows from the power
When a current flows through the
The Zener diode 62c controls the potential of the
接地電位端子１ｄが接地電位ノード１０ｄに接続されると、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃからスイッチ部５３ｂ、ダイオード３０ｃ、電源電位出力端子１ｃ、負荷回路３の電源入力端子３ａ、負荷回路３の電源入力端子３ｂ、接地電位端子１ｄ、及び電界効果型トランジスタ６１を介して、接地電位ノード１０ｄに至る回路が形成される。
この結果、電源装置１から負荷回路３に直流電力が供給されることになる。しかも、突入電流防止回路４０である定電流回路を経由せずに、実質的に短絡状態とする主電流回路３０を経由して負荷回路３に直流電力を供給することになるので、図２の（ｃ）に示すように、時刻ｔ（a）から定電流回路の定電流Ｉinの値に影響を受けない、負荷回路３の要求に見合った電流値として定電流Ｉinより電流値が高い、平滑された出力電流Ｉoutを、電源電位出力端子１ｃから負荷回路３へ出力できる。
When the ground
As a result, DC power is supplied from the
交流電源２を切ると、電源装置１への電力供給がなくなるため、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃの電位は接地電位になる。また、切替回路５０はオフ状態になり、主電流回路３０は、切替回路５０のスイッチ部５３ｂが開放状態になることにより、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路を断路状態にする。平滑出力用コンデンサ２０に蓄積された電荷は接地電位ノード１０ｄに放電回路（図示せず）により放電される。
When the AC power supply 2 is turned off, the power supply to the
また、負荷電源投入制御回路６０におけるトランジスタ制御回路６２を構成する第１の抵抗６２ａ及び第２の抵抗６２ｂとツェナーダイオード６２ｃに電流が流れず、電界効果型トランジスタ６１はオフ状態になり、接地電位端子１ｄと接地電位ノード１０ｄとの間は非接続状態になる。その結果、負荷回路３は、電源装置１から電気的に切断される。
Further, no current flows through the
交流電源２が投入されているときに、交流電源２に瞬停が発生した時について、説明する。
瞬停が発生すると、瞬間的に交流電源２から電源装置１への電力の供給がなくなるため、平滑出力用コンデンサ２０の充電電圧が放電され、電源電位出力端子１ｃの電位は低下する。
A case where a momentary power failure occurs in the AC power supply 2 while the AC power supply 2 is turned on will be described.
When a momentary power failure occurs, the power supply from the AC power supply 2 to the
この時の低下量が第１の閾値電圧Ｖz未満であれば、交流電源２から電源装置１への電力が復活した場合、切替回路５０のコイル部５３ａに電流が流れてスイッチ部５３ｂが閉路状態になって、主電流回路３０を介して平滑出力用コンデンサ２０に電流が流れる。この時、電源電位出力端子１ｃの電位が整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃにおける直流電位Ｖinに対して、第１の閾値電圧Ｖz未満しか低くないため、平滑出力用コンデンサ２０の故障につながるほどの突入電流が平滑出力用コンデンサ２０に流れることはない。
If the amount of decrease at this time is less than the first threshold voltage Vz, when the power from the AC power supply 2 to the
また、上記した低下量が第１の閾値電圧Ｖz以上であると、交流電源２から電源装置１への電力が復活した場合、上記で説明した交流電源２が投入された場合と同様に動作する。
すなわち、切替回路５０のツェナーダイオード５１は導通状態、突入電流防止回路４０である定電流回路はオン状態になり、整流回路１０にて全波整流された直流電圧が与えられた突入電流防止回路４０の出力ノード４０ｂから平滑出力用コンデンサ２０に定電流Ｉinが流れ、平滑出力用コンデンサ２０が充電される。
Further, when the amount of decrease described above is equal to or higher than the first threshold voltage Vz, when the power from the AC power source 2 to the
That is, the
一方、切替回路５０における発光素子５２ａが発光、受光素子５２ｂが導通状態となり、切替回路５０におけるスイッチ５３のコイル部５３ａに電流が流れず、スイッチ部５３ｂは開放状態であり、主電流回路３０には電流が流れない。
したがって、平滑出力用コンデンサ２０は主電流回路３０から電流が流れ込むことはなく、突入電流防止回路４０からの定電流Ｉinによって充電される。そのため、平滑出力用コンデンサ２０の故障につながるほどの突入電流が平滑出力用コンデンサ２０に発生することはない。
On the other hand, the
Therefore, the
平滑出力用コンデンサ２０が充電された後、切替回路５０によって、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路は、突入電流防止回路４０から主電流回路３０へ切り換えられ、電源装置１から負荷回路３への直流電力が供給される。
After the smoothing
以上述べたように、この発明の実施の形態１に係る電源装置は、主電流回路と突入電流防止回路を備え、交流電源が投入されると、突入電流防止回路により整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路が形成され、突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差が第１の閾値以下になると、整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路を突入電流防止回路から主電流回路に切り替える切替回路を設けたので、電源電位出力端子に接続された平滑出力用コンデンサへの突入電流を防止できるとともに、負荷回路の要求に見合った電流を電源電位出力端子から出力できるという効果を奏する。また、安定した直流電力を負荷回路に供給することができる、回路構成が簡単にして安価な電源装置を得ることができる。
また、突入電流防止回路を定電流回路で構成したため、定電流によって平滑出力用コンデンサへの充電を行なえる。
As described above, the power supply device according to the first embodiment of the present invention includes a main current circuit and an inrush current prevention circuit, and when an AC power supply is turned on, the inrush current prevention circuit causes a power supply potential output node of the rectifying circuit. When a current path is formed from the power potential output terminal and the potential difference between the potential of the input node of the inrush current prevention circuit and the potential of the output node becomes equal to or less than the first threshold value, the power potential output from the power potential output node of the rectifying circuit Since a switching circuit is provided to switch the current path to the terminal from the inrush current prevention circuit to the main current circuit, it is possible to prevent the inrush current to the smoothing output capacitor connected to the power supply potential output terminal and meet the demands of the load circuit. It has the effect of being able to output the current from the power supply potential output terminal. Further, it is possible to obtain an inexpensive power supply device having a simple circuit configuration capable of supplying stable DC power to the load circuit.
Further, since the inrush current prevention circuit is composed of a constant current circuit, the smoothing output capacitor can be charged by the constant current.
さらに、切替回路は、突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差の監視を行なう電位差監視機能と、突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差が第１の閾値以下になると定電流回路をオン状態からオフ状態にさせる第１の機能と、突入電流防止回路の出力ノードからの電流を監視する出力電流監視機能と、当該電流が零になると、主電流回路を活性化し、整流回路の電源電位出力ノードと電源電位出力端子との間を実質的に短絡させる第２の機能を有するものとしたので、突入電流防止回路から主電流回路への切替を、スムーズに行なえるという効果を奏する。 Furthermore, the switching circuit has a potential difference monitoring function that monitors the potential difference between the potential of the input node and the potential of the output node of the inrush current prevention circuit, and the potential difference between the potential of the input node and the potential of the output node of the inrush current prevention circuit. The first function that turns the constant current circuit from the on state to the off state when it falls below the first threshold, the output current monitoring function that monitors the current from the output node of the inrush current prevention circuit, and the output current monitoring function that monitors the current from the output node of the inrush current prevention circuit, and when the current becomes zero, Since the main current circuit is activated and has a second function of substantially short-circuiting between the power supply potential output node and the power supply potential output terminal of the rectifier circuit, the inrush current prevention circuit is switched to the main current circuit. Has the effect of being able to perform smoothly.
またさらに、負荷回路の他方の電源入力端子に接続される接地電位端子を備え、主電流回路に流れる電流を監視し、主電流回路に電流が流れたことにより、接地電位端子を接地電位ノードに接続する負荷電源投入制御回路を設けたので、整流回路の電源電位出力ノードから電源電位出力端子への電流経路が突入電流防止回路を経る経路である場合、電源装置を負荷回路に接続しないため、確実に突入電流防止回路による定電流によって平滑出力用コンデンサを充電でき、切替回路によって主電流回路に切り換えられると、電源装置を負荷回路に接続し、主電流回路からの出力電流を負荷回路に供給できるという効果を奏する。 Furthermore, it has a ground potential terminal connected to the other power input terminal of the load circuit, monitors the current flowing in the main current circuit, and when the current flows in the main current circuit, the ground potential terminal becomes the ground potential node. Since the load power-on control circuit to be connected is provided, if the current path from the power potential output node of the rectifier circuit to the power potential output terminal passes through the inrush current prevention circuit, the power supply device is not connected to the load circuit. The smoothing output capacitor can be reliably charged by the constant current of the inrush current prevention circuit, and when it is switched to the main current circuit by the switching circuit, the power supply is connected to the load circuit and the output current from the main current circuit is supplied to the load circuit. It has the effect of being able to do it.
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電源装置１を図３に基づいて説明する。
実施の形態１に係る電源装置１は、主電流回路３０に流れる電流を監視し、主電流回路３０に電流が流れたことにより、接地電位端子１ｄを接地電位ノード１０ｄに接続する負荷電源投入制御回路６０を設けたものとしたが、この実施の形態２では、接地電位端子１ｄを接地電位ノード１０ｄに直接接続し、主電流回路３０に流れる電流を監視し、主電流回路３０に電流が流れたことにより、主電流回路３０を構成する電流短絡経路を電源電位出力端子１ｃに接続する負荷電源投入制御回路７０を設けたものである。
実施の形態２のその他の構成は実施の形態１と同じである。
なお、図３中、図１に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 2.
The
The
Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
In FIG. 3, the same reference numerals as those attached to FIG. 1 indicate the same or corresponding portions.
負荷電源投入制御回路７０は、主電流回路３０に流れる電流を監視し、主電流回路３０に電流が流れたことにより、主電流回路３０を構成する電流短絡経路、この実施の形態２ではダイオード３０ｃのアノードとスイッチ部５３ｂとの接続点３０ｄを電源電位出力端子１ｃに接続する。
負荷電源投入制御回路７０は、主電流回路３０を構成する電流短絡経路、この実施の形態２では主電流回路３０におけるダイオード３０ｃのカソードと平滑出力用コンデンサ２０との接続点である主電流回路３０の電源電位出力ノード３０ｅと電源電位出力端子１ｃとの間に接続される電界効果型トランジスタ７１と、主電流回路３０を構成する電流短絡経路、この実施の形態２では接続点３０ｄと接地電位ノード１０ｄとの間に接続され、電界効果型トランジスタ７１の制御電極に制御電位を印加するトランジスタ制御回路７２を有する。
The load power-on
The load power-on
電界効果型トランジスタ７１は、負荷回路３への直流電源の投入を制御する回路であり、この実施の形態２ではディプレッション型ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。電界効果型トランジスタ７１はトランジスタ制御回路７２からの制御電位を受けて非導通状態から導通状態になり、電源電位出力端子１ｃを主電流回路３０の電源電位出力ノード３０ｄに接続する。
The
トランジスタ制御回路７２はレギュレーション回路であり、負荷回路３の定格電圧を超過する電源電位出力端子１ｃの電位を防止し、負荷回路３に対する過電圧保護機能を有する。
このレギュレーション回路は一端が主電流回路３０を構成する電流短絡経路、この実施の形態２ではダイオード３０ｃのアノードと切替回路５０におけるスイッチ部５３ｂとの接続点３０ｄに接続される抵抗素子７２ａと、この抵抗素子７２ａの他端と接地電位ノード１０ｄとの間に接続されるコンデンサ７２ｂと、このコンデンサ７２ｂと並列に接続、つまり、カソードが抵抗素子７２ａの他端に接続され、アノードが接地電位ノード１０ｄに接続されるツェナーダイオード７２ｃを有する。抵抗素子７２ａの他端とツェナーダイオード７２ｃのカソードとの接続点７２ｄが電界効果型トランジスタ７１の制御電極に接続される。
The
This regulation circuit has a current short-circuit path at one end constituting the main
主電流回路３０に電流が流れたことにより、電界効果型トランジスタ７１がトランジスタ制御回路７２からの制御電位を受けて導通状態になると、電源電位出力端子１ｃの電位Ｖoutは、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに現れた直流電位Ｖin、実質的に平滑出力用コンデンサ２０の充電電圧から電界効果型トランジスタ７１のドレイン−ソース間電圧ＶDSを引いた電圧になる。よって、電界効果トランジスタ７１のソース端子は制御電極（ゲート端子）の電圧から制御電極の動作電圧（ゲート−ソース間オン電圧）を引いた値になる。
なお、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに現れた直流電位Ｖinと平滑出力用コンデンサ２０の充電電圧との関係は、平滑出力用コンデンサ２０の充電電圧が電源電位出力ノード１０ｃに現れた直流電位Ｖinよりダイオード３０ｃの順方向電圧分低いものの、ダイオード３０ｃの順方向電圧は電源電位出力ノード１０ｃに現れた直流電位Ｖinに対してほとんど無視できる値である。
When the electric
Regarding the relationship between the DC potential Vin appearing in the power
このように構成された実施の形態２における電源装置１は、実施の形態１における電源装置１が負荷回路３への電気的に接続、非接続を負荷電源投入制御回路６０にて行なっているのに対して、負荷電源投入制御回路７０で行なっているかの違いだけであり、その他の動作においては、実施の形態１における電源装置１の動作と同じである。
したがって、以下に、負荷電源投入制御回路７０の動作を中心に説明する。
In the
Therefore, the operation of the load power-on
交流電源２が投入前の初期状態において、主電流回路３０を構成する電流短絡経路に電流が流れないことにより、負荷電源投入制御回路７０におけるトランジスタ制御回路７２を構成する抵抗素子７２ａとツェナーダイオード７２ｃに電流が流れない。その結果、電界効果型トランジスタ７１はオフ状態を維持し、電源電位出力端子１ｃと電源電位出力ノード１０ｃとの間は非接続状態であり、負荷回路３の電源装置１への電気的に接続は行なわれない。
In the initial state before the AC power supply 2 is turned on, no current flows through the current short-circuit path constituting the main
交流電源２が投入され、切替回路５０により、突入電流防止回路４０から主電流回路３０に切り替えられると、負荷電源投入制御回路７０におけるトランジスタ制御回路７２を構成する抵抗素子７２ａとツェナーダイオード７２ｃに電流が流れ、抵抗素子７２ａとツェナーダイオード７２ｃとの接続点にツェナー電圧Ｖz（７２ｃ）が現れることにより、電界効果型トランジスタ７１はオン、つまり、導通状態となる。その結果、電源電位出力端子１ｃを電源電位出力ノード１０ｃに接続し、負荷回路３が電源装置１へ電気的に接続されることになる。
When the AC power supply 2 is turned on and the inrush
交流電源２を切ると、電源装置１への電力供給がなくなるため、抵抗素子７２ａとツェナーダイオード７２ｃに電流が流れず、電界効果型トランジスタ７１はオフ状態になり、電源電位出力端子１ｃと電源電位出力ノード１０ｃとの間は非接続状態になる。その結果、負荷回路３は、電源装置１から切断される。
When the AC power supply 2 is turned off, the power supply to the
交流電源２が投入されているときに、交流電源２に瞬停が発生した時、電源電位出力ノード３０ｅの電位の低下量が、第１の閾値電圧Ｖz未満であれば、交流電源２から電源装置１への電力が復活した場合、復活と同時に電界効果型トランジスタ７１はオン、つまり導通状態となる。
また、上記した低下量が第１の閾値電圧Ｖz以上であると、交流電源２から電源装置１への電力が復活した場合、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃから電源電位出力端子１ｃへの電流経路が、まず、突入電流防止回路４０から動作し、突入電流防止回路４０から主電流回路３０へ切り換えられると、電界効果型トランジスタ７１はオン、つまり導通状態となり、電源装置１から負荷回路３への直流電力が供給される。
When a momentary power failure occurs in the AC power supply 2 while the AC power supply 2 is turned on, if the amount of decrease in the potential of the power supply
Further, when the above-mentioned decrease amount is equal to or higher than the first threshold voltage Vz, when the power from the AC power supply 2 to the
以上のように、この実施の形態２の電源装置１は、実施の形態１の電源装置１と同様の効果を奏する他、負荷回路の定格電圧を超過する電源電位出力端子の電位の発生を防止し、負荷回路に対する過電圧保護機能を果たすという効果も奏する。
As described above, the
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電源装置１を図４に基づいて説明する。
実施の形態３に係る電源装置１は、実施の形態１に係る電源装置１に対して、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃと接地電位ノード１０ｄとの間に過電圧遮断回路８０をさらに、設けたものである。過電圧遮断回路８０は、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０への電圧制限回路としても機能する。
なお、図４中、図１に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
The
The
In FIG. 4, the same reference numerals as those attached to FIG. 1 indicate the same or corresponding portions.
過電圧遮断回路８０は、交流電源２に過電圧が発生して、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに過電圧が発生する過電圧発生期間、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０を整流回路１０から電気的に切り離す。
過電圧遮断回路８０は、全波整流回路１１の電源電位を出力する整流電源電位出力ノード１０ｅと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された電圧検出回路８１と、電圧検出回路８１の検出電圧が第２の閾値より高いと、つまり、整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに過電圧が発生する過電圧発生期間に、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０を整流回路１０から電気的に切り離し、電圧検出回路８１の検出電圧が第２の閾値以下になると整流回路１０を突入電流防止回路４０及び主電流回路３０に電気的に接続する接続・遮断回路８２を有する。
The
In the
電圧検出回路８１は、全波整流回路１１の整流電源電位出力ノード１０ｅと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された第１の抵抗素子８１ａ及び第２の抵抗素子８１ｂと、第１の抵抗素子８１ａと第２の抵抗素子８１ｂとの接続点８１ｇと接地電位ノード１０ｄとの間に接続されたコンデンサ８１ｃと、カソードが接続点８１ｇに接続されたツェナーダイオード８１ｄと、一方の主電極が電圧検出回路８１の出力ノード８１ｆに接続され、制御電極がツェナーダイオード８１ｄのアノードに接続されたスイッチング素子８１ｅを有する。スイッチング素子８１ｅはこの実施の形態３ではＮＰＮトランジスタである。
The
接続・遮断回路８２は、全波整流回路１１の整流電源電位出力ノード１０ｅと整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃとの間に接続されたスイッチ回路８３と、全波整流回路１１の整流電源電位出力ノード１０ｅと電圧検出回路８１の出力ノード８１ｆとの間に接続された電流制限用抵抗素子である第３の抵抗素子８４と、第３の抵抗素子８４に流れる電流を検知して、スイッチ回路８３の接続及び遮断を行なうスイッチ制御回路８５を有する。
The connection /
スイッチ回路８３は、全波整流回路１１の整流電源電位出力ノード１０ｅと整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃとの間に直列接続された接続・遮断用トランジスタ素子８３ａと電流逆流防止素子８３ｂを有する。接続・遮断用トランジスタ素子８３ａはこの実施の形態３ではＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、電流逆流防止素子８３ｂは、この実施の形態３ではダイオード素子である。
The
スイッチ制御回路８５は、電圧検出回路８１の出力ノード８１ｆと接地電位ノード１０ｄとの間に接続された発光素子８６ａと、スイッチ回路８３における接続・遮断用トランジスタ素子８３ａの制御電極と、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａの一方の主電極、つまり、ソース電極と電流逆流防止素子８３ｂのアノードとの接続点８３ｃとの間に接続され、発光素子８６ａからの光を受け、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａの導通及び非導通を制御する受光素子８６ｂを具備する発電型フォトカプラ８６と、受光素子８６ｂと並列接続された抵抗素子８７を有する。発電型フォトカプラ８６の受光素子８６ｂは、この実施の形態３では、発光素子８６ａからの光を受けると、起電力を発生するフォトダイオードアレイである。
The
このように構成された実施の形態３における電源装置１の動作は、実施の形態１における電源装置１の動作に対して整流回路１０の電源電位出力ノード１０ｃに過電圧が発生する場合、過電圧遮断回路８０が機能する点で相違するが、交流電源２の投入前、投入時、投入後の通常電圧での動作、交流電源２の瞬停時、交流電源２を切る時の動作、つまり、電源装置１の負荷回路３への電気的に接続及び非接続、負荷回路３への直流電力の供給は、実施の形態１における電源装置１の動作と同様である。
したがって、以下に、過電圧遮断回路８０の動作を中心に説明する。
The operation of the
Therefore, the operation of the
交流電源２が投入されると、整流回路１０における全波整流回路１１により、交流電源２の交流電圧が全波整流され、整流電源電位出力ノード１０ｅに直流電位Ｖinが出力される。
整流電源電位出力ノード１０ｅに供給される直流電流は、電圧検出回路８１における第１の抵抗素子８１ａ及び第２の抵抗素子８１ｂにも流れ、接続点８１ｇに分圧電圧が現れる。この分圧電圧はツェナーダイオード８１ｄのツェナー電圧Ｖz(81d)未満であるため、ツェナーダイオード８１ｄは非導通状態を維持し、その結果、スイッチング素子８１ｅは非導通状態を維持し、出力ノード８１ｆを接地電位ノード１０ｄに接続しない。
When the AC power supply 2 is turned on, the AC voltage of the AC power supply 2 is full-wave rectified by the full-
The direct current supplied to the rectified power
一方、接続・遮断回路８２における発光素子８６ａは、出力ノード８１ｆが接地電位ノード１０ｄに接続されないため、全波整流回路１１の整流電源電位出力ノード１０ｅから第３の抵抗素子８４を介して直流電流が流れ、発光する。発光素子８６ａからの発光を受けた受光素子８６ｂは、起電力を発生し、この発生した起電力により接続・遮断用トランジスタ素子８３ａの制御電極に制御電位が与えられ、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａを導通状態とする。
On the other hand, in the
接続・遮断用トランジスタ素子８３ａが導通状態であることにより、全波整流回路１１により、交流電源２の交流電圧が全波整流された直流は接続・遮断用トランジスタ素子８３ａ及び電流逆流防止素子８３ｂを介して、平滑回路１２に入力される。平滑回路１２は、全波整流回路１１から出力される直流電圧に含まれるリップル分を除去し、電源電位出力ノード１０ｃに直流電位Ｖinが出力される。
なお、電流逆流防止素子８３ｂは、平滑回路１２を構成する平滑用コンデンサに蓄積された電荷が接続・遮断用トランジスタ素子８３ａ介して電圧検出回路８１に逆流し、電圧検出回路８１が誤検知することを防止している。
Since the connection /
In the current
すなわち、過電圧遮断回路８０は、全波整流回路１１から出力される直流電圧が過電圧にならない限り、つまり、電圧検出回路８１における接続点８１ｇに現れる分圧電圧がツェナーダイオード８１ｄのツェナー電圧Ｖz(81d)となる第２の閾値未満であると、過電圧遮断回路８０を設けなかった電源装置１、つまり実施の形態１における電源装置１と同様の動作を行う。
That is, in the
交流電源２に過電圧が発生し、全波整流回路１１から出力される直流電圧が第２の閾値以上になると、接続点８１ｇに現れる分圧電圧がツェナーダイオード８１ｄのツェナー電圧Ｖz(81d)以上になり、ツェナーダイオード８１ｄは非導通状態から導通状態になり、スイッチング素子８１ｅの制御電極に制御電位が供給され、スイッチング素子８１ｅは非導通状態から導通状態になる。
その結果、出力ノード８１ｆを接地電位ノード１０ｄに接続される。
When an overvoltage is generated in the AC power supply 2 and the DC voltage output from the full-
As a result, the
出力ノード８１ｆが接地電位ノード１０ｄに接続されることにより、交流電源２の交流電圧を全波整流回路１１により全波整流された直流は第３の抵抗素子８４及びスイッチング素子８１ｅを介して接地電位ノード１０ｄに流れるため、接続・遮断回路８２における発光素子８６ａには電流が流れず、発光を停止する。
By connecting the
発光素子８６ａの発光停止により、受光素子８６ｂは起電力の発生を停止するため、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａの制御電極に制御電位が与えられなくなり、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａは導通状態から非導通状態となる。
その結果、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０は、整流回路１０から電気的に切り離され、過電圧である直流電圧は与えられない。
When the
As a result, the inrush
その後、全波整流回路１１から出力される直流電圧が第２の閾値未満になると、接続点８１ｇに現れる分圧電圧がツェナーダイオード８１ｄのツェナー電圧Ｖz(81d)未満になり、結果として、接続・遮断用トランジスタ素子８３ａは導通状態になるため、整流回路１０と突入電流防止回路４０及び主電流回路３０は電気的に接続され、電源装置１は瞬停の交流電源２の回復時と同様な動作を行う。
After that, when the DC voltage output from the full-
すなわち、過電圧遮断回路８０は、全波整流回路１１から出力される直流電圧に過電圧が発生する過電圧発生期間、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０を整流回路１０から電気的に切り離し、全波整流回路１１から出力される直流電圧に過電圧の発生がなくなると電源装置１として復帰する。
That is, the
以上のように、この実施の形態３の電源装置１は、実施の形態１の電源装置１と同様の効果を奏する他、過電圧遮断回路８０が、整流回路１０から出力される直流電位Ｖinを、全波整流回路１１から出力される直流電圧を電圧検出回路８１が検知して過電圧にならないように制限し、過電圧が発生する過電圧発生期間、突入電流防止回路４０及び主電流回路３０を整流回路１０から電気的に切り離しているため、負荷回路３を過電圧から保護できる効果も奏する。
As described above, the
なお、実施の形態２の電源装置１に対して、図４に示した過電圧遮断回路８０をさらに、設けたものであってもよい。
The
また、なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 Further, in the present invention, within the scope of the invention, it is possible to freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component of each embodiment. is there.
上記実施の形態に示した電源装置は、受配電設備機器など直流電圧１００Ｖ等の直流電圧で動作する制御機器に対して、非常時に商用交流電源１００Ｖから直流電圧に変換して電源を供給する電源装置に利用できる。受配電設備機器は最大１０Ａ程度を必要とし、許容入力電圧範囲が±１０％であるので、上記実施の形態に示した電源装置が最大１０Ａ程度の出力電流を得ることができるため、受配電設備機器に対する非常時用電源装置として好適である。
また、上記実施の形態に示した電源装置１は、一般に非常時用電源装置として使用されるものであるが、常用時に用いられる電源装置として使用されても良い。
The power supply device shown in the above embodiment is a power supply that converts a commercial AC power supply 100V into a DC voltage and supplies power to a control device that operates at a DC voltage such as a DC voltage 100V, such as power receiving and distribution equipment. Can be used for equipment. The power receiving and distribution equipment requires a maximum of about 10A, and the allowable input voltage range is ± 10%. Therefore, the power supply device shown in the above embodiment can obtain an output current of a maximum of about 10A. It is suitable as an emergency power supply for equipment.
Further, the
１ 電源装置、１ａ、１ｂ 電源入力端子、１ｃ 電源電位出力端子、１ｄ 接地電位出力端子、２ 交流電源、３ 負荷回路、３ａ、３ｂ 電源入力端子、１０ 整流回路、１０ａ、１０ｂ 入力ノード、１０ｃ 電源電位出力ノード、１０ｄ 接地電位ノード、１１ 全波整流回路、１２ 平滑回路、２０ 平滑出力用コンデンサ、３０ 主電流回路、４０ 突入電流防止回路(定電流回路)、４０ａ 入力ノード、４０ｂ 出力ノード、４０ｃ 接続点、４１ 第１のトランジスタ、４２ 抵抗素子、４３ 第２のトランジスタ、５０ 切替回路、５１ ツェナーダイオード、５２ 電流監視部、５２ａ 発光素子、５２ｂ 受光素子、５３ スイッチ、５３ａ コイル部、５３ｂ スイッチ部、６０ 負荷電源投入制御回路、６１ 電界効果型トランジスタ、６２ トランジスタ制御回路、７０ 負荷電源投入制御回路、７１ 電界効果型トランジスタ、７２ トランジスタ制御回路、７２ａ 抵抗素子、７２ｂ コンデンサ、７２ｃ ツェナーダイオード、８０ 過電圧遮断回路、８１ 電圧検出回路、８１ａ 第１の抵抗素子、８１ｂ 第２の抵抗素子、８１ｃ コンデンサ、８１ｄ ツェナーダイオード、８１ｅ スイッチング素子、８１ｆ 出力ノード、８１ｇ 接続点、８２ 接続・遮断回路、８３ スイッチ回路、８３ａ 接続・遮断用トランジスタ素子、８３ｂ 電流逆流防止素子、８４ 第３の抵抗素子、８５ スイッチ制御回路、８６ フォトカプラ、８６ａ 発光素子、８６ｂ 受光素子。 1 power supply, 1a, 1b power input terminal, 1c power potential output terminal, 1d ground potential output terminal, 2 AC power supply, 3 load circuit, 3a, 3b power input terminal, 10 rectifier circuit, 10a, 10b input node, 10c power supply Potential output node, 10d ground potential node, 11 full-wave rectifier circuit, 12 smoothing circuit, 20 smoothing output capacitor, 30 main current circuit, 40 inrush current prevention circuit (constant current circuit), 40a input node, 40b output node, 40c Connection point, 41 1st transistor, 42 resistance element, 43 2nd transistor, 50 switching circuit, 51 Zener diode, 52 current monitoring unit, 52a light emitting element, 52b light receiving element, 53 switch, 53a coil unit, 53b switch unit , 60 load power-on control circuit, 61 electric field effect transistor, 62 transistor control circuit, 70 load power-on control circuit, 71 electric field effect transistor, 72 transistor control circuit, 72a resistance element, 72b capacitor, 72c Zener diode, 80 overvoltage Break circuit, 81 voltage detection circuit, 81a first resistance element, 81b second resistance element, 81c capacitor, 81d Zener diode, 81e switching element, 81f output node, 81g connection point, 82 connection / cut circuit, 83 switch circuit , 83a connection / cutoff transistor element, 83b current backflow prevention element, 84 third resistance element, 85 switch control circuit, 86 photocoupler, 86a light emitting element, 86b light receiving element.
Claims (20)
負荷回路の一方の電源入力端子に接続される電源電位出力端子、
前記一対の電源入力端子に接続される一対の入力ノードと、電源電位出力ノードとを有し、前記交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路、
前記電源電位出力端子と接地電位ノードとの間に接続された平滑出力用コンデンサ、
前記整流回路の電源電位出力ノードと前記電源電位出力端子との間に接続された主電流回路、
入力ノードが前記整流回路の電源電位出力ノードに接続され、出力ノードが前記電源電位出力端子に接続された突入電流防止回路、
前記交流電源が投入されると、前記突入電流防止回路により前記整流回路の電源電位出力ノードから前記電源電位出力端子への電流経路が形成され、前記突入電流防止回路の入力ノードの電位と出力ノードの電位との電位差が第１の閾値以下になると、前記整流回路の電源電位出力ノードから前記電源電位出力端子への電流経路を前記突入電流防止回路から前記主電流回路に切り替える切替回路
を備えた電源装置。 A pair of power input terminals connected to an AC power supply,
Power potential output terminal, which is connected to one power input terminal of the load circuit,
A rectifier circuit having a pair of input nodes connected to the pair of power input terminals and a power potential output node and converting an AC voltage from the AC power supply into a DC voltage.
A smoothing output capacitor connected between the power potential output terminal and the ground potential node,
A main current circuit connected between the power potential output node of the rectifier circuit and the power potential output terminal,
An inrush current prevention circuit in which an input node is connected to a power potential output node of the rectifier circuit and an output node is connected to the power potential output terminal.
When the AC power supply is turned on, the inrush current prevention circuit forms a current path from the power potential output node of the rectifier circuit to the power potential output terminal, and the potential and output node of the input node of the inrush current prevention circuit. When the potential difference from the potential of the rectifier circuit becomes equal to or less than the first threshold value, a switching circuit for switching the current path from the power supply potential output node of the rectifier circuit to the power supply potential output terminal from the inrush current prevention circuit to the main current circuit is provided. Power supply.
前記スイッチは、前記受光素子と並列に接続されたコイル部と、前記主電流回路を構成する電流短絡経路に介挿されたスイッチ部を有する請求項８記載の電源装置。 The current monitoring unit is connected between a light emitting element connected between the output node of the inrush current prevention circuit and the power potential output terminal, and between the power potential output node of the rectifier circuit and the ground potential node. Has a photocabber with a light receiving element
The power supply device according to claim 8, wherein the switch has a coil portion connected in parallel with the light receiving element and a switch portion inserted in a current short-circuit path constituting the main current circuit.
前記主電流回路に流れる電流を監視し、前記主電流回路に電流が流れたことにより、前記接地電位端子を前記接地電位ノードに接続する負荷電源投入制御回路
を備えた請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電源装置。 A ground potential terminal connected to the other power input terminal of the load circuit is provided.
Claims 7 to 9 include a load power-on control circuit that monitors the current flowing through the main current circuit and connects the ground potential terminal to the ground potential node due to the current flowing through the main current circuit. The power supply device according to any one of the above items.
を備えた請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電源装置。 A load power-on control circuit is provided which monitors the current flowing through the main current circuit and connects the current short-circuit path constituting the main current circuit to the power potential output terminal when the current flows through the main current circuit. The power supply device according to any one of claims 7 to 9.
を備えた請求項１６項に記載の電源装置。 The inrush current prevention circuit and the main current circuit are rectified during an overvoltage generation period in which an overvoltage is generated in the power potential output node of the rectifier circuit, which is connected between the power potential output node of the rectifier circuit and the ground potential node. The power supply device according to claim 16, further comprising an overvoltage cutoff circuit that is electrically disconnected from the circuit.
前記接続・遮断回路は、前記全波整流回路の電源電位を出力するノードと前記整流回路の電源電位出力ノードとの間に接続されたスイッチ回路と、前記全波整流回路の電源電位を出力するノードと前記電圧検出回路の出力ノードとの間に接続された第３の抵抗素子と、前記第３の抵抗素子に流れる電流を検知して、前記スイッチ回路の接続及び遮断を行なうスイッチ制御回路を有する請求項１８項に記載の電源装置。 The voltage detection circuit includes a first resistance element and a second resistance element connected in series between a node that outputs the power supply potential of the full-wave rectifier circuit and the ground potential node, and the first resistance element. And a Zener whose cathode is connected to the connection point between the first resistance element and the second resistance element, and the capacitor connected between the connection point between the second resistance element and the ground potential node. It has a diode and a switching element in which one main electrode is connected to the output node of the voltage detection circuit and the control electrode is connected to the anode of the Zener diode.
The connection / cutoff circuit outputs a switch circuit connected between a node that outputs the power supply potential of the full-wave rectifier circuit and a power supply potential output node of the rectifier circuit, and a power supply potential of the full-wave rectifier circuit. A third resistance element connected between the node and the output node of the voltage detection circuit, and a switch control circuit that detects the current flowing through the third resistance element and connects and disconnects the switch circuit. The power supply device according to claim 18.
前記スイッチ制御回路は、前記電圧検出回路の出力ノードと前記接地電位ノードとの間に接続された発光素子と、前記接続・遮断用トランジスタ素子の一方の主電極と制御電極との間に接続され、前記発光素子からの光を受け、前記接続・遮断用トランジスタ素子の導通及び非導通を制御する受光素子とを具備するフォトカプラを有する
請求項１９項に記載の電源装置。 The switch circuit has a connection / cutoff transistor element and a current backflow prevention element connected in series between a node that outputs the power potential of the full-wave rectifier circuit and a power potential output node of the rectifier circuit.
The switch control circuit is connected between a light emitting element connected between the output node of the voltage detection circuit and the ground potential node, and between one main electrode and the control electrode of the connection / cutoff transistor element. The power supply device according to claim 19, further comprising a photocoupler including a light receiving element that receives light from the light emitting element and controls conduction and non-conduction of the connection / disconnection transistor element.
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