JP6412092B2 - 突入電流防止回路、突入電流防止方法、及び突入電流防止用プログラム - Google Patents
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Description
特許文献1の図3に示す突入電流防止回路は、突入電流制限抵抗にMOSFET16を用い、両端間電圧監視部15でMOSFETのソースドレイン両端間電圧を監視し、ゲート電圧監視部17でゲート電圧を監視し、MOSFETの障害を検出して、遮断素子102を動作させている。また、図3に示す突入電流防止回路は、PTCサーミスタ、NTCサーミスタ等の過熱検出部18を用いてMOSFETの温度を検出し、過熱検出の閾値を超えた場合には、他の検出回路の状態によらずヒューズ、サーキットブレーカ等の遮断素子を動作させている。
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部(例えば、後述の電流検出部13)と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子(例えば、後述の電流制限素子12)と、
前記電圧検出部で検出された検出電圧値と前記電流検出部で検出された検出電流値とを用いて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部(例えば、後述の電圧低下検出部15)と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部(例えば、後述の制御部14)と、
を備えた突入電流防止回路である。
前記制御部は、前記温度判定部によって前記検出温度値が上限閾値を超えていると判断された場合に、前記電流制限素子の保護動作を行うことが望ましい。
前記温度判定部は、前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下であるか否かを判断し、
前記制御部は、前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下である場合に、前記電流制限素子の電流遮断を解除することが望ましい。
前記温度判定部は、前記制御部に遮断指示信号を送ったときからの経過時間を測定する時間測定部(例えば、後述のタイマー回路173)を有し、
前記制御部は、前記経過時間が、前記電流制限素子の温度が所定の温度以下に低下するに十分な時間となったときに、前記電流制限素子の電流遮断を解除することが望ましい。
前記電源からの入力電流の値を検出し、
検出された前記入力電圧の値と検出された前記入力電流の値とを用いて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出し、
前記電圧低下を検出した場合に、前記入力電流の制限を行う電流制限素子(例えば、後述の電流制限素子12)の電流制限レベルを低下させる、突入電流防止回路(例えば、後述の突入電流防止回路10,10A)の突入電流防止方法である。
前記温度検出素子で検出された検出温度値が上限閾値を超えているか否かを判断し、
前記検出温度値が上限閾値を超えていると判断した場合に、前記電流制限素子の保護動作を行うことが望ましい。
前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下であるか否かを判断し、
前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下である場合に、前記電流制限素子の電流遮断を解除することが望ましい。
電流遮断開始からの経過時間を時間測定部(例えば、後述のタイマー回路173)で測定し、
前記経過時間が前記電流制限素子の温度が所定の温度以下に低下するに十分な時間となったときに、前記電流制限素子の電流遮断を解除することが望ましい。
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部(例えば、後述の電流検出部13)と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子(例えば、後述の電流制限素子12)と、
前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部(例えば、後述の電圧低下検出部15)と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部(例えば、後述の制御部14)と、を備えた突入電流防止回路(例えば、後述の突入電流防止回路10,10A)に用いられる、前記電圧低下検出部としてのコンピュータに、
前記電圧検出部により検出された前記入力電圧の値と、前記電流検出部により検出された前記入力電流の値とを用いて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する処理と、
前記電圧低下の検出を前記制御部に通知する処理と、
を実行させる突入電流防止用プログラムである。
まず本実施形態の突入電流防止回路の説明に先立って、複数の機器に単一電源から電流を供給するシステムにおいて、電圧低下が生ずる場合について図1を用いて説明する。
図1に示すように、機器へ入力される突入電流を抑制するために、機器1A、機器1Bには、それぞれ突入電流A、Bを抑制する突入電流防止回路2A、2Bが設けられている。しかし、電源3の供給電力には上限があり、電源3の出力電流Ioutが上限値(upper limit level)を超えると、出力電圧Voutが低下する。具体的には、機器1Aに対して突入電流Aが生じ、機器1Bに対して突入電流Bが生ずる場合に、突入電流Aと突入電流Bとのタイミングが重なると、突入電流A、Bを含む出力電流Ioutが上限値を超えてしまい、出力電圧Voutが低下する。
図2は、本発明の第1の実施形態の突入電流防止回路の構成を示すブロック図である。本実施形態の突入電流防止回路10は、電圧検出部11、電流制限素子12、電流検出部13、制御部14、及び電圧低下検出部15を備えている。
図2において、電圧検出部11は、電源3により印加される入力電圧の値を検出する。電圧検出部11の出力は電流制限素子12に入力される。電流制限素子12は入力電流の制限を行う素子であり、例えば、電界効果型トランジスタ(FET)、バイポーラ型トランジスタ等の、ベースやゲートである制御端子によって導通抵抗を任意に変化できる素子が用いられる。電流制限素子12の出力は電流検出部13に入力され、電流検出部13は電源3からの入力電流の値を検出する。
R=(Vn-V0)/(In-I0) ・・・(1)
突入電流による、電源3の電流制限による電圧低下がない場合には、検出電圧値Vnと基準電圧値V0との差(Vn-V0)(以下、ΔVと記す)と検出電流値Inと基準電流値I0との差(In-I0)(以下、ΔIと記す)とはほぼ比例するため、評価値Rはほぼ一定値となる。この一定値のばらつきを考慮して閾値LBが設定される。電圧低下判断部152は、評価値R<閾値LBとなり電圧低下を検出したときに「電流制限素子12の電流制限の必要があり」と判断し、制御部14の制限電流値設定部141に、電流制限指示信号と、評価値Rとを出力し、制御部14に通知する。制御部14は制限電流値設定部141と電流設定部142とを備えている。
なお、機器の入力部での電圧低下としては、電源の基準電圧(例えば、出力電流が0の場合の電圧)自体のバラツキ、電源から機器までの配線抵抗による電圧降下、電源の電流容量不足による電圧低下がある。しかし、検出電圧値Vnと基準電圧値V0との差(Vn-V0)をとることで、電源の基準電圧自体のバラツキ、電源から機器までの配線抵抗による電圧降下による影響を排除することができる。
図3に示すように、まずステップS101で、電圧検出部11は電流が流れないときの基準電圧値V0を検出し、電圧低下評価値計算部151は、検出された基準電圧値V0を記憶部193に記憶する。また、電流検出部13は、突入電流が生じないときの基準電流値I0を検出し、電圧低下評価値計算部151は基準電流値I0を記憶部193に記憶する。
次に、ステップS102で、電圧検出部11は、電源3により印加される入力電圧の検出電圧値Vnを検出し、電流検出部13は電源3からの入力電流の検出電流値Inを検出する。その後、ステップS103で、電圧低下評価値計算部151は、電圧低下の兆候を検出するための評価値R(=−ΔV/ΔI)を計算する。
図4は、本発明の第2の実施形態の突入電流防止回路の構成を示すブロック図である。本実施形態の突入電流防止回路10Aは、図2に示した第1の実施形態の突入電流防止回路10と比較して、温度検出素子16と温度判定部17とが追加されている。また、図2に示す電流制限素子12が電流制限の他に電流遮断を行うことができる電流制限素子18に置き換わっている。図4において、図2に示した第1の実施形態の突入電流防止回路10と同一構成部材については同一符号を付して、同一構成部材についての説明を省略する。
温度検出素子16は、電流制限素子18の温度を検出する素子であり、PCT(positive temperature coefficient)サーミスタや熱電対等が用いられる。温度検出素子16は、電流制限素子18の温度を検出することで、電流制限素子18の損失を検出することができる。温度検出素子16で検出された検出温度値は温度判定部17に入力される。温度判定部17は温度判定回路171を備えている。温度判定回路171は、検出温度値Tjが上限閾値LA未満であるか否か、下限閾値LC(LA>LC)以下であるか否かを判断する。上限閾値LAと下限閾値LCとは電流制限素子の特性によって適宜決められるが、例えば、下限閾値LCを上限閾値LAから20度程度低い値に設定することができる。
図5に示すように、本実施形態の動作では、図3に示した第1の実施形態の動作と比較して、ステップS201〜S204が追加されている。図5において、図3に示した第1の実施形態の同一ステップについては同一符号を付して、同一ステップの説明を省略する。
なお、ステップS201はステップS102の前に設けられているが、ステップS104の後に設けてもよい。つまり、ステップS104の後に、ステップS201〜S204を行ってもよい。
上記第2の実施形態の温度判定部17は図6に示すように、温度判定回路172と、時間測定部としてのタイマー回路173とで構成してもよい。温度判定回路172は、検出温度値Tjが上限閾値LA未満であるか否かを判断する。温度判定回路172は、検出温度値Tjが上限閾値LAを超えたときには、制限電流値設定部141に遮断指示信号を送る。
しかし、温度判定回路172は、図4に示す温度判定回路171のような、検出温度値Tjが下限閾値LC(LA>LC)以下であるか否かの判断は行わない。
図6に示す温度判定部17では、温度判定回路172が制限電流値設定部141に遮断指示信号を送った時(電流遮断開始時に対応する)からの経過時間を、タイマー回路173が測定する。そして、経過時間が電流制限素子の温度が所定の温度以下に低下するに十分な時間となったときに、温度判定回路172は、制限電流値設定部141に遮断解除指示を送る。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、電圧低下を評価する評価値は、数1で計算される評価値Rとしているが、検出電圧値Vnを検出電流値Inで割った値Vn/Inを評価値としてもよい。
2A、2B 突入電流防止回路
3 電源
10、10A 突入電流防止回路
11 電圧検出部
12 電流制限素子
13 電流検出部
14 制御部
15 電圧低下検出部
16 温度検出素子
17 温度判定部
18 電流制限素子
173 タイマー回路(時間測定部)
Claims (12)
- 電源により印加される入力電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子と、
前記電圧検出部で検出された検出電圧値と前記電流検出部で検出された検出電流値とを用いて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部と、
を備え、
前記電圧低下検出部は、前記検出電圧値を、前記検出電流値で割った値に基づいて、前記電圧低下を検出する突入電流防止回路。 - 電源により印加される入力電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子と、
前記電圧検出部で検出された検出電圧値と前記電流検出部で検出された検出電流値とを用いて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部と、
を備え、
前記電圧低下検出部は、前記検出電圧値と基準電圧値との差を、前記検出電流値と基準電流値との差で割った値に基づいて、前記電圧低下を検出する突入電流防止回路。 - 前記電流制限素子の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子で検出された検出温度値が上限閾値を超えているか否かを判断する温度判定部とを更に備え、
前記制御部は、前記温度判定部によって前記検出温度値が上限閾値を超えていると判断された場合に、前記電流制限素子の保護動作を行う請求項1又は2に記載の突入電流防止回路。 - 前記保護動作は前記電流制限素子の電流遮断であり、
前記温度判定部は、前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下であるか否かを判断し、
前記制御部は、前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下である場合に、前記電流制限素子の電流遮断を解除する請求項3に記載の突入電流防止回路。 - 前記保護動作は前記電流制限素子の電流遮断であり、
前記温度判定部は、前記制御部に遮断指示信号を送ったときからの経過時間を測定する時間測定部を有し、
前記制御部は、前記経過時間が、前記電流制限素子の温度が所定の温度以下に低下するに十分な時間となったときに、前記電流制限素子の電流遮断を解除する請求項3に記載の突入電流防止回路。 - 電源により印加される入力電圧の値を検出し、
前記電源からの入力電流の値を検出し、
検出された前記入力電圧の値を検出された前記入力電流の値で割った値に基づいて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出し、
前記電圧低下を検出した場合に、前記入力電流の制限を行う電流制限素子の電流制限レベルを低下させる、突入電流防止回路の突入電流防止方法。 - 電源により印加される入力電圧の値を検出し、
前記電源からの入力電流の値を検出し、
検出された前記入力電圧の値と基準電圧値との差を、検出された前記入力電流の値と基準電流値との差で割った値に基づいて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出し、
前記電圧低下を検出した場合に、前記入力電流の制限を行う電流制限素子の電流制限レベルを低下させる、突入電流防止回路の突入電流防止方法。 - 温度検出素子で前記電流制限素子の温度を検出し、
前記温度検出素子で検出された検出温度値が上限閾値を超えているか否かを判断し、
前記検出温度値が上限閾値を超えていると判断した場合に、前記電流制限素子の保護動作を行う請求項6又は7に記載の突入電流防止方法。 - 前記保護動作は前記電流制限素子の電流遮断であり、
前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下であるか否かを判断し、
前記電流制限素子の前記検出温度値が下限閾値以下である場合に、前記電流制限素子の電流遮断を解除する請求項8に記載の突入電流防止方法。 - 前記保護動作は前記電流制限素子の電流遮断であり、
電流遮断開始からの経過時間を時間測定部で測定し、
前記経過時間が前記電流制限素子の温度が所定の温度以下に低下するに十分な時間となったときに、前記電流制限素子の電流遮断を解除する請求項8に記載の突入電流防止方法。 - 電源により印加される入力電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子と、
前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部と、を備えた突入電流防止回路に用いられる、前記電圧低下検出部としてのコンピュータに、
前記電圧検出部により検出された前記入力電圧の値を、前記電流検出部により検出された前記入力電流の値で割った値に基づいて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する処理と、
前記電圧低下の検出を前記制御部に通知する処理と、
を実行させる突入電流防止用プログラム。 - 電源により印加される入力電圧の値を検出する電圧検出部と、
前記電源からの入力電流の値を検出する電流検出部と、
前記入力電流の制限を行う電流制限素子と、
前記電源の電圧低下を検出する電圧低下検出部と、
前記電圧低下検出部が前記電圧低下を検出した場合に前記電流制限素子の電流制限レベルを低下させる制御部と、を備えた突入電流防止回路に用いられる、前記電圧低下検出部としてのコンピュータに、
前記電圧検出部により検出された前記入力電圧の値と基準電圧値との差を、前記電流検出部により検出された前記入力電流の値と基準電流値との差で割った値に基づいて、突入電流による前記電源の電圧低下を検出する処理と、
前記電圧低下の検出を前記制御部に通知する処理と、
を実行させる突入電流防止用プログラム。
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