JPH0398422A - 直流電源供給回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電源投入時の負荷に対するソフトチャージ機
能を有する直流電源供給回路に関する。

［従来の技術］ 一般に、負荷に直流電源を供給する場合、その電源投入
時に突入電流によりコンデンサや負荷内のＩＣ等に破損
が生じるのを防止するため、抵抗により突入電流を抑制
しながら負荷側のコンデンサを充電し、充電後に直接電
源供給するいわゆるソフトチャージ機能が用いられてい
る。

このようなソフトチャージ機能を有する従来の直流電源
供給回路を第３図（回路図）に示す。この回路では、タ
イマ回路Ｔを使用することにより電源投入時からソフト
チャージ完了後の回路切換を行なって．いる。

第３図において、ｌは直流電力を供給されるべき負荷（
例えばロボットのサーボモー夕等）、ＭＣは電源投入時
にオン（閉）状態に操作されるマグネットコンタクタ、
ＤＢはマグネットコンタクタＭ、Ｃを介して入力された
交流電力（例えば３相２００　Ｖ　）を３相全波整流し
て直流電力を出力する整流回路（直流電源）、Ｃ１は負
荷１と整流回路ＤＢとの間に設けられ整流回路ＤＢから
の直流電力を平滑化するコンデンサ、Ｋ１は整流回路Ｄ
Ｂの出力側に設けたリレー（スイッチング手段）、Ｒ↓
はリレーＫ１と並列接続され電源投入時の直流供給電流
を抑制するソフトチャージ用抵抗である。

また、Ｋ２はマグネットコンタクタＭＣがオン状態にな
るとこれに連動してオン状態になるリレー接点、Ｔは電
源投入時つまりリレー接点Ｋ２のオン時から所定時間ｔ
１を計時するためのタイマ回路で、このタイマ回路Ｔは
，抵抗Ｒ２，コンデンサＣ２およびコンパレータＵ１か
ら構成されている。このタイマ回路Ｔにおいて、コンパ
レータＵ１は，抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とにより設定
された所定の時定数で立ち上がる電圧を、反転入力端子
を介して受け基準電圧ｖ２と比較し、その電圧が基準電
圧ｖ２を超えた時点で出力をＨｉｇｈレベルからＬｏｗ
レベルへ切り換えるものである。

さらに、Ｅ１はコンパレータＵｌからの出力がＬｏ％ｌ
レベルになると動作してリレーＫ１をオン状態に切換・
駆動するフォトトライアツクである．上述の構成により
、従来回路は第４図に示すように動作する。つまり、負
荷１へ電力を供給する際には、まず、マグネットコンタ
クタＭＣをオン状態にする。そして、これに連動してリ
レー接点Ｋ２もオン状態になる。この時点では、リレー
Ｋ？はオフ状態になっている。

マグネットコンタクタＭＣがオン状態になると、入力交
流電力（３相交流）は、整流回路ＤＢで全波整流された
後、抵抗Ｒ１を通ってコンデンサＣｌをソフトチャージ
する。同時に、リレー接点Ｋ２がオン状態になることに
より、タイマ回路Ｔ内のコンデンサＣ２への充電が開始
される。充電時間は、抵抗Ｒ２の抵抗値とコンデンサＣ
２の容量とによって決定される。コンデンサＣ２の充電
が進み、Ａ点電位が立ち上がり，時間ｔ■（所定の時定
数）経過後にコンパレータＵ１への反転入力端子電圧が
基準電圧ｖ２よりも大きくなると、コンパレータＵ１の
出力は，ＨｉｇｈレベルからＬｏｔｚレベルへ切り換わ
る． これにより、フォトトライアックＥｌのフォトトランジ
スタに電流が流れ、フォトトライアツクＥ１のトライア
ックがオン状態になってリレーＫ１の接点がオン（閉）
状態になる。

従って、それまで抵抗Ｒ１を通じてコンデンサＣ１にチ
ャージされていた電流は，リレーＫ１の接点を通じて直
接的にチャージされることになり，この時点でソフトチ
ャージが完了する．［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の直流電源供給回路では、
第４図に示すように、電源投入後、タイマ回路Ｔにより
予め設定された時間ｔエが経過すると、コンデンサＣｌ
ヘチャージされた電圧レベルと無関係にソフトチャージ
が完了されてしまう。

このため１次側インピーダンスが想定した値よりも大き
い場合、十分にコンデンサＣＬの電圧が上がらない状態
（第４図に示す電位差ΔＶが大きい状態）でソフトチャ
ージが完了されることがあり、このような場合、整流ダ
イオードやマグネットコンタクタＭＣの接点に過電流が
流れ破損の原因となる。

また、例えば外部からの交流電源に欠相が生じているよ
うな場合には全く対応できず、前述と同様に負荷１内の
回路部品を破損させるおそれがある。

従来、上述のような破損事故を確実に避けるためには、
タイマ回路Ｔによる設定時間ｔ１を十分に長くとればよ
いが、あまり長く設定し過ぎると今度は装置（負荷１）
の起動に時間がかかり過ぎるという課題が生じてしまう
。

本発明は，上述のような課題を解消するためになされた
もので，必要最小限の時間でソフトチャージを行ないな
がら、負荷内の回路部品の破損を確実に防止できる直流
電源供給回路を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の直流電源供給回路
は、直流電源と、該直流電源の出力側に設けたスイッチ
ング手段と、該スイッチング手段と並列接続され電源投
入時の直流供給電流を抑制する抵抗と，該抵抗の両端電
位差を検出する検出手段とをそなえ、前記検出手段から
の検出信号に応じ前記スイッチング手段を動作させ所定
の直流供給電流を負荷に供給することを特徴としている
。

［作　　　用コ 上述した本発明の直流電源供給回路では、直流電源から
の電力を負荷に供給する際の電源投入時には、スイッチ
ング手段をオフ状態とすることで、直流電源からの電力
が，抵抗を介し抑制されながら負荷へ供給される。この
とき、検出手段により抵抗の両端電位差を検出し，その
電位差がある値以下になった場合にスイッチング手段を
オン動作させることによって、所定の直流供給電流が負
荷に供給される。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての直流電源供
給回路について説明すると，第１図はその回路図、第２
図はその動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。なお、第１図中、既述の符号と同一の符号は同一部
分を示しているので、その説明は省略する． 本実施例では、第１図に示すように、ソフトチャージ用
抵抗Ｒ１の両端電位差（Ｃ点電位とＤ点電位との差）を
検出しうるフオトカプラ（検出手段）Ｅ２が、抵抗Ｒ１
と並列接続されている．このフォトカプラＥ２は、上記
電位差が設定値Ｖ１よリも大きい場合にはその出力側の
トランジスタＴＲをオン状態に保持する一方、上記電位
差が設定値Ｖエよりも小さくなるとトランジスタＴＲを
オフ状態に切り換えるように動作するものである。そし
て、トランジスタＴＲは，後述するタイマ回路Ｔ１のコ
ンパレータＵ２の反転入力端子電位（Ｅ点電位）をアー
ス接続切換するためのもので，オン状態で接地，オフ状
態で非接地となる。

また、Ｔｌはリレー接点Ｋ２がオン状態になり且つトラ
ンジスタＴＲがオフ状態になると所定時間ｔ２を計時し
始めるタイマ回路で、このタイマ回路Ｔ１は、抵抗Ｒ３
，コンデンサＣ３およびコンパレータＵ２から構威され
ている。このタイマ回路Ｔ１において，コンパレータＵ
２は、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３とにより設定された所
定の時定数で立ち上がる電圧を，反転入力端子を介して
受け基準電圧ｖ２と比較し、その電圧が基準電圧ｖ２を
超えた時点で出力をＩ｛ｉｇｈレベルからＬｏｗレベル
へ切り換えるものである。

さらに、Ｅ３はコンパレータＵ２からの出力がＬｏｗレ
ベルになると動作してリレーＫ１をオン状態に切換・駆
動するフォトトライアックである。

本実施例の直流電源供給回路は上述のごとく構成されて
いるので，第２図に示すように動作する．つまり、負荷
１へ電力を供給する際には，まず、マグネットコンタク
タＭＣをオン状態にする。そして、これに連動してリレ
ー接点Ｋ２もオン状態になる。この時点では、リレーＫ
１はオフ状態になっている。

マグネットコンタクタＭＣがオン状態になると、入力交
流電力（３相交流）は，整流回路ＤＢで３相全波整流さ
れた後，抵抗Ｒ１を通ってコンデンサＣ１をソフトチャ
ージする。これにより、Ｄ点の電位が上昇し始める。本
実施例では、このＤ点電位とＣ点電位との差つまり抵抗
Ｒ１の両端電位差がフォトカプラＥ２により監視されて
おり、第２図に示すように，抵抗Ｒ１の両端電位差が設
定値Ｖエ以下となるまで、フォトカプラＥ２のトランジ
スタＴＲはオン状態を保持される．従って，前述のよう
に電源投入に伴ってリレー接点Ｋ２がオン状態になって
も，Ｅ点電位はＯでコンデンサＣ３への充電は行なわれ
ない． コンデンサＣ１へのソフトチャージに伴いＤ点電位が徐
々に上昇し、抵抗Ｒ１の両端電位差が設定値Ｖエ以下に
なると、第２図に示すように、トランジスタＴＲがオフ
状態になりタイマ回路Ｔｌ内のコンデンサＣ３への充電
が開始され、このタイマ回路Ｔ１による時間ｔ２の計時
が始まる。この時間ｔ２は，抵抗Ｒ３の抵抗値とコンデ
ンサＣ３の容量とによって決定さ汽る。コンデンサＣ３
の充電が進み、Ｅ点電位が立ち上がり、時間ｔ２経過後
にコンパレータＵ２への反転入力端子電圧が基準電圧ｖ
２よりも大きくなると、コンパレータＵ２の出力は、Ｈ
ｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ切り換わる。

これにより、フォトトライアックＥ３のフォトトランジ
スタに電流が流れ、フォトトライアックＥ３のトライア
ックがオン状態になってリレーＫ１の接点がオン（閉）
状態になる。従って、それまで抵抗Ｒ１を通じてコンデ
ンサＣ１にチャージさ？ていた電流は、リレーＫ１の接
点を通じて直接的にチャージされることになり、この時
点でソフトチャージが完了する。

ここで、Ｃ点電位は、実際には第２図に示すようにリッ
プルをもつため、フォトカプラＥ２のトランジスタＴＲ
は，抵抗Ｒ１の両端電位差が設定値Ｖ，に近づくとオン
／オフを繰り返すチャタリング状態になる場合がある．
そこで、本実施例では、タイマ回路Ｔ１を設けトランジ
スタＴＲのオフ後に時間ｔ２を計時してからソフトチャ
ージを完了させることにより、上記チャタリングによる
バタ付き分を吸収している．タイマ回路Ｔ１は、このよ
うな機能を有しているので、本実施例での設定時間ｔ２
は，従来のタイマ回路Ｔにおける設定時間ｔ■よりもか
なり短く設定されている。

このように、本実施例の直流電源供給回路によれば、直
接チャージされる２次側電圧レベルと１次側電圧レベル
との差，つまり抵抗Ｒ１の両端電位差がフォトカプラＥ
２により監視され、その両端電位差が設定値Ｖ■以下に
なってからコンデンサＣ１へのソフトチャージが完了す
るようになる。

従って、従来のごとく，１次側のインピーダンス，電源
オン／オフ用の接点（マグネットコンタクタＭＣの接点
）の破損等に伴う欠相などによりＣ点とＤ点との電位差
が大き過ぎる状態で，リレーＫ１がオン状態に切り換え
られることはなくなり，ソフトチャージ完了時に過電流
が電源供給回路へ流れ込み回路部品が破損するのを確実
に防止できる。

また、ソフトチャージ完了のタイミングは、抵抗Ｒ１の
両端電位差に応じて変化することになり，１次側電圧レ
ベル，インピーダンス，回路状態に自由に対応すること
ができ、電源投入後のソフトチャージ時間を最小にする
ことができる．［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の直流電源供給回路によれ
ば、電源投入時の直流供給電流抑制用抵抗の両端電位差
を検出する検出手段をそなえ、この検出手段からの検出
信号に応じて、スイッチング手段（直流電源出力側に前
記抵抗と並列接続されたもの）を動作させ所定の直流供
給電流を負荷に供給するように構或したので、必要最小
限の時間でソフトチャージを行ないながら、負荷内の回
路部品の破損を確実に且つ簡便で安価な回路により防止
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としての直流電源供給回
路を示すもので、第１図はその回路図，第２図はその動
作を説明するためのタイミングチャートであり、第３，
４図は従来の直流電源供給回路を示すもので、第３図は
その回路図，第４図はその動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。 図において、■−・負荷、Ｃ　１　，　Ｃ　３−・−・
コンデンサ、ＤＢ−・一整流回路（直流電源）．Ｅ２−
フォトカプラ、Ｅ３−・−・−フオトトライアック、Ｋ
ｌ−・・・リレー（スイッチング手段）、Ｋ２・−リレ
ー接点，ＭＣ−＝マグネットコンタクタ、Ｒ１・−ソフ
トチャージ用抵抗．Ｒ３・−・抵抗、Ｔ１・一タイマ回
路．ＴＲ．−・一トランジスタ、Ｕ２・・−コンパレー
夕。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源と、該直流電源の出力側に設けたスイッチング
   手段と、該スイッチング手段と並列接続され電源投入時
   の直流供給電流を抑制する抵抗とがそなえられるととも
   に、該抵抗の両端電位差を検出する検出手段がそなえら
   れ、前記検出手段からの検出信号に応じて前記スイッチ
   ング手段を動作させ所定の直流供給電流を負荷に供給す
   ることを特徴とする直流電源供給回路。