JPH11289657A - 突入電流抑止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常的に動作している場合の損失を、抵抗の
みを使用した場合に比較して小さくした突入電流抑止装
置を実現する。 【解決手段】 主電源と前記電子回路の間の負側同士を
接続する回路に直列に接続された抵抗（Ｒ１）と、この
抵抗（Ｒ１）の前段に直列に接続され、かつ、前記主電
源に対して並列に接続された抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）
と、この抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）の接続点にゲート電極
が接続され、負側に直列に接続された前記抵抗（Ｒ１）
の両端を挟んでソース電極とドレイン電極を接続したト
ランジスタ（Ｑ１）と、このトランジスタのゲートと前
記主電源の負側間に設けられたコンデンサ（Ｃ２）を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の電源回
路において、主電源スイッチを投入したときに発生する
突入電流を抑止するための突入電流抑止装置の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】突入電流は主電源スイッチを投入したと
きや、瞬時の停電が発生したときに発生する。突入電流
が大きいと電源スイッチが溶着することがあり、これを
小さくする必要がある。

【０００３】突入電流を抑止する従来技術としては図１
３，図１４に示すものが知られている。図１３におい
て、１は主電源、２は突入電流抑止手段、３は電子回路
であり、この例では突入電流が流れる経路の正側と負側
に直列に抵抗Ｒ１およびＲ２を接続している。Ｃ１は電
子回路３がスイッチング電源である場合にリップル電流
を除去するためのコンデンサである。この様な回路では
電子回路３に含まれるコンデンサＣ１等が原因となっ
て、突入電流が発生する。なお、抵抗Ｒ１およびＲ２の
内いずれかは省略する場合もある。

【０００４】図１４は他の従来例を示すもので、図１３
の抵抗のうち一方をサーミスタとしたもので、温度が上
昇すると抵抗値が減少することを利用している。この例
では、電源初期投入時はサーミスタの温度が低く抵抗値
が高いので、その抵抗成分によって突入電流を抑止す
る。 そして定常動作中は自己の発熱によって抵抗値が
下がるので損失を抑えることができる。図では抵抗Ｒ１
を組み合せているが、抵抗を省略しても良く、サーミスタ
と抵抗の接続位置を逆にしてもよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示す従来例の回路においては消費電力が小さい電子回
路の場合は有効であるが、定常使用時に流れる電流値が
大きい（電子回路３の消費電力が大きい）回路では定常
使用時に突入電流防止抵抗での発熱および損失が大きく
なってしまう。又、この様な（損失の大きい）回路で
は、定格電力の大きな抵抗を突入電流防止抵抗に使う必
要がある。しかし、定格電力が大きな抵抗は物理的に大き
くなる傾向があるので機器の中で大きな容積を占めるよ
うになる。即ち、発熱および損失を小さくすれば突入電流
が大きくなり、突入電流を小さくしようとして抵抗を大
きくすると発熱、損失が大きくなるという問題がある。

【０００６】また、図１４に示す従来例の回路において
は、基板面積の小さな単純な電子回路では有効である
が、温度が高い状態では抵抗Ｒ２の抵抗値が低いので突
入電流の抑止効果が小さい。そのため、周囲温度が高い
場合や、自己発熱によって温度が高くなっている状態で
スイッチを投入した場合は、突入電流が大きくなるとい
う問題がある。

【０００７】本発明の目的は、このような点を改善する
ためになされたもので、 電子回路に含まれるコンデンサ等の電子部品や回路
構成等によって発生する大きな突入電流を抑えること。 定常使用時の損失を小さくすること。 広い入力電圧範囲に対応すること。 サーミスタを用いた場合に発生する特性のばらつき
や温度条件を考慮する必要がないこと。 等の対策を施した突入電流抑止装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、請求項１においては、主電源から
の直流電圧を突入電流抑止手段を介して後段に接続され
た電子回路に供給するようにした突入電流抑止装置にお
いて、前記突入電流抑止手段は、前記主電源と前記電子
回路の間の負側同士を接続する回路に直列に接続された
抵抗（Ｒ１）と、前記抵抗（Ｒ１）の前段に直列に接続
され、かつ、前記主電源に対して並列に接続された抵抗
（Ｒ３），（Ｒ４）と、この抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）の
接続点にゲート電極が接続され、負側に直列に接続され
た前記抵抗（Ｒ１）の両端を挟んでソース電極とドレイ
ン電極を接続したトランジスタ（Ｑ１）と、このトラン
ジスタのゲートと前記主電源の負側間に設けられたコン
デンサ（Ｃ２）を設けたことを特徴としている。請求項
２においては、主電源からの直流電圧を突入電流抑止手
段を介して後段に接続された電子回路に供給するように
した突入電流抑止装置において、前記突入電流抑止手段
は、前記主電源と前記電子回路の間に設けられたＤＣ／
ＤＣコンバータ（４）と、このＤＣ／ＤＣコンバータ
（４）の出力端子と前記主電源の負側間に抵抗（Ｒ５）
を介して接続されたコンデンサ（Ｃ３）と、前記抵抗
（Ｒ５）とコンデンサ（Ｃ３）の間に一端が接続され、
他端が前記主電源の負側に接続された抵抗（Ｒ６）と、
前記抵抗（Ｒ５）と（Ｒ６）の間にゲート電極が接続さ
れ、前記主電源の負側に直列に接続された抵抗（Ｒ１）
の両端を挟んでソース電極とドレイン電極を接続したト
ランジスタ（Ｑ１）を設けたことを特徴としている。請
求項３においては、主電源からの直流電圧を突入電流抑
止手段を介して後段に接続された電子回路に供給するよ
うにした突入電流抑止装置において、前記突入電流抑止
手段は、前記主電源と前記電子回路の間に設けられたＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ（４）と、このＤＣ／ＤＣコンバー
タ（４）の出力端子と前記主電源の負側間に抵抗（Ｒ
５）を介して接続された抵抗（Ｒ６）と、前記抵抗（Ｒ
５）と（Ｒ６）の中間にゲート電極が接続され、前記主
電源の負側に直列に接続された抵抗（Ｒ１）の両端を挟
んでソース電極とドレイン電極か接続されたトランジス
タ（Ｑ１）と、このトランジスタ（Ｑ１）のゲート電極
にドレイン電極が前記主電源の負側にソース電極が接続
され、ゲート電極が前記主電源の投入の有無を検出する
コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）からなる微分手段に
接続されたトランジスタ（Ｑ２）を設けたことを特徴と
している。請求項４においては、請求項３の突入電流抑
止装置において、コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
間にカソードが接続され、アノードが電源の負側に接続
するツェナーダイオード（Ｄ１）を設けたことを特徴と
している。請求項５においては、請求項３の突入電流抑
止装置において、コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
間に一端が接続され、他端がトランジスタ（Ｑ２）のゲ
ートに接続する抵抗（Ｒ８）を設けたことを特徴として
いる。請求項６においては、請求項３の突入電流抑止装
置において、コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の間に
一端が接続され、他端が前記トランジスタ（Ｑ２）のゲ
ートに接続する抵抗（Ｒ８）を設けるとともに抵抗（Ｒ
８）とトランジスタ（Ｑ２）のゲートの間に一端が接続
され、他端がトランジスタ（Ｑ２）のソースに接続する
ツェナーダイオード（Ｄ１）を設けたことを特徴として
いる。請求項７においては、請求項６の突入電流抑止装
置において、コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の間に
一端が接続され、他端が電源の負側に接続されたコンデ
ンサ（Ｃ５）を設けたことを特徴としている。請求項８
においては、請求項６の突入電流抑止装置において、抵
抗（Ｒ８）とトランジスタ（Ｑ２）のゲートの間に一端
が接続され、他端が電源の負側に接続するコンデンサ
（Ｃ６）を設けたことを特徴としている。請求項９にお
いては、請求項２乃至８記載の突入電流抑止装置におい
て、主電源に設けられた電流感応型遮断装置（Ｆ１）
と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（４）の後段に設けられ
た制御回路（５）と、この制御回路（５）の出力がゲー
ト端子に接続され、主電源からのスイッチング動作を行
うトランジスタ（Ｑ３）と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ
の出力端に一端が接続され、他端が抵抗（Ｒ５）の一端
に接続されたスイッチング回路（６）と、トランジスタ
（Ｑ１）のドレイン端子と抵抗Ｒ１の一端に接続された
温度感応型遮断装置（Ｆ２）を備えたことを特徴として
いる。請求項１０においては、請求項２乃至９記載の突
入電流抑止装置において、前記スイッチング回路（６）
のスイッチ制御部にツェナーダイオードのカソード側が
接続されアノードが前記とトランジスタ（Ｑ１）のドレ
イン端子間に接続されたことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は抵抗とトランジスタを用いた本発明の
実施の形態の１例を示すもので、主電源１と電子回路３
の正側同士を接続する回路に抵抗Ｒ２が直列に接続さ
れ、主電源１と電子回路３の負側同士を接続する回路に
抵抗Ｒ１が直列に接続されている。

【００１０】抵抗Ｒ１，Ｒ２の後段には主電源に対して
並列にコンデンサＣ１が接続され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の前
段には直列に接続され、かつ、主電源に対して並列に接
続された抵抗Ｒ３，Ｒ４が接続されている。この抵抗Ｒ
３，Ｒ４の接続点にはトランジスタＱ１のゲート電極が
接続されており、主電源の負側に直列に接続された抵抗
Ｒ１の両端を挟んでソース電極とドレイン電極が接続さ
れている。また、トランジスタＱ１のゲートと電源１の
負側にはコンデンサＣ２が接続されている。

【００１１】上記の構成において、電源を投入した瞬間
は、トランジスタＱ１はオフである。このとき電流は抵抗
Ｒ２，Ｒ１を流れるので、突入電流が抑えられる。電源を
投入してから時間が経つとコンデンサＣ２に電荷が溜ま
りトランジスタＱ１がオンになる。このため、Ｒ１の部
分に関して定常的に動作している場合の損失は、抵抗の
みを使用した場合に比較して小さくすることができる
（なお、図１中Ｒ２はなくてもよい）。

【００１２】図２は本発明の他の実施例を示すものであ
る。図２において、１は主電源、２ｃは突入電流抑止手
段、３は電子回路であり、この実施例では電子回路３の
前段に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ４を含んで突入
電流抑止手段２ｃを構成している。ここで、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ４と電源１の負側に設けられたコンデンサＣ
８は交流成分カット素子として機能する。

【００１３】ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力は抵抗Ｒ５
を介してコンデンサＣ３の一端に接続されており、この
コンデンサＣ３の他端が電源１の基準点Ａに接続されて
いる。抵抗Ｒ６は抵抗Ｒ５とコンデンサＣ３の間に一端
が接続され、他端が基準点Ａに接続されている。抵抗Ｒ
５とコンデンサＣ３の間にはトランジスタＱ１のゲート
電極が接続され、このトランジスタＱ１のソース電極と
ドレイン電極は基準点Ａに一端が接続され他端がコンデ
ンサＣ１に接続された抵抗Ｒ１の両端を挟んで主電源１
の負側に接続されている。

【００１４】ここで、例えば入力電圧を３２Ｖ，Ｒ１＝
１Ω，Ｑ１のオン抵抗＝０．０３Ωオフ抵抗＝∞とし、
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力を１８Ｖに設計すると、
突入電流抑止回路のタイムチャートは図３（ａ）〜
（h）に示すようなものとなる。なお、最下段の数値は
時間（数ｍ〜数十ｍ）の経過を示している。図におい
て、

【００１５】（ａ）は入力電圧であり、スイッチＳＷ投
入時に３２Ｖに達する。（ｂ）は抵抗Ｒ１の両端電圧
で、この抵抗Ｒ１の両端電圧は（コンデンサＣ１が充電
されるに従い）Ｒ１に流れる電流が減るので時間の経過
と共に低下する（トランジスタＱ１のゲート・ソース電
圧が閾値を超えることでＱ１が導通するとＲ１の両端電
圧がほぼ完全に零となる）。（ｃ）はコンデンサＣ１の
両端の電圧で、所定の時間１２を経過した時入力電圧と
同じ電圧３２Ｖとなる。

【００１６】（ｄ）はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電
圧で、時間３が経過した時点で設計電圧１８Ｖとなる。
（ｅ）はＤＣ／ＤＣコンバータ４の両端の電圧で時間７
が経過した時点で設計電圧１８Ｖとなる。

【００１７】（ｆ）はトランジスタＱ１のゲートとソー
ス間の電圧で、閾値を超えた時点でオンとなる。

【００１８】（ｇ）はトランジスタＱ１のドレイン−ソ
ースを流れる電流で、所定の時間１２を経過しトランジ
スタＱ１がオンとした時から流れはじめる。（ｈ）はス
イッチＳＷをオンとしたときに回路に流れる全流入電流
Ｉinである。

【００１９】図２において、主電源のスイッチＳＷを投
入するとＤＣ／ＤＣコンバータ４が動作し、このＤＣ／
ＤＣコンバータ４の出力でトランジスタＱ１が動作する
が、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ５の時定数によってトラン
ジスタＱ１がオンになるまでの時間を調整する。従って、
突入電流は最初、抵抗Ｒ１のみを流れ一定時間経過後、
トランジスタＱ１を流れることになる。

【００２０】このことにより、スイッチ投入の瞬間は電
流は突入電流抑止抵抗として機能する抵抗Ｒ１を流れる
ので、電流のピーク値が抑えられることになる。そして、
定常的な動作時においてはトランジスタＱ１のオン抵抗
が抵抗Ｒ１に比較して極めて小さいので、電流は主にト
ランジスタＱ１の方に流れる。

【００２１】その結果、抵抗だけを用いた回路に比較し
て損失を少なくすることができる。また、トランジスタ
Ｑ１をＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力で駆動するので入
力電圧にかかわらず、電源スイッチＳＷをオンしてトラ
ンジスタＱ１がオフの期間を経過した後、トランジスタ
Ｑ１を動作させるにあたって、理想的なバイアス条件で
（安定的に）オンとすることができる。このような回路
は、図１で示す回路で外部電源の入力電圧範囲を大きく
設定できない場合に有効である。

【００２２】ところで、図２に示す実施例においては、
コンデンサＣ１の電圧がある程度まで（例えば４Ｖ程
度）下がっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ４はその電圧が
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作範囲内であれば出力を続
ける。このため、外部の電源が瞬間的に停電した場合
や、電源スイッチＳＷを投入してしばらくたった状態か
ら短時間オフとし、あるタイミング（例えばコンデンサ
Ｃ１の電圧が下がった状態でかつ、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ４が動作している状態）で電源スイッチＳＷを再投入
したような場合は、Ｑ１がずっとオンのままなので突入
電流を抑えきれないという問題がある。

【００２３】図４は抵抗Ｒ５とトランジスタＱ１とＤＣ
／ＤＣコンバータ４を用いた場合に、スイッチＳＷをオ
フした後短時間でオンした場合の各部の電圧変化を示す
図である。図に示すようにＡで示す時点で電源スイッチ
ＳＷがオフになると、コンデンサＣ１の電荷は放電され
るが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力は一定時間継続す
る。そして一定時間経過するとこのコンバータ４の出力
も零となるが、停止する直前にスイッチＳＷが再投入さ
れると（トランジスタＱ１のゲートはまだオンとなって
いるので）、電流は抵抗Ｒ１を通らず抵抗値の低いトラ
ンジスタＱ１のドレイン・ソース間を流れることにな
る。従ってそのような場合は突入電流の抑止効果がな
い。

【００２４】図５は外部の電源が瞬間的に停電した場合
や、電源スイッチＳＷを投入してしばらくたった状態か
ら短時間オフとし、あるタイミングで電源スイッチＳＷ
を再投入しても突入電流を抑えるようにした本発明の他
の実施例を示すものである。なお、２点鎖線で囲ったＢ
部以外は図２に示す図と同じなのでここでの説明は省略
する。

【００２５】図５において、トランジスタＱ１のゲート
電極にはトランジスタＱ２のドレイン端子が接続され、
トランジスタＱ２のゲート電極には抵抗Ｒ８を介してコ
ンデンサＣ４と抵抗Ｒ７の一端が接続されており、コン
デンサＣ４の他端は電源の正側に抵抗Ｒ７の他端は負側
に接続されており、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ７で微分回
路を構成している。また、トランジスタＱ２のゲートに
はツェナーダイオードＤ１のカソードが接続され、アノ
ード側は負側に接続されている。

【００２６】ここでトランジスタＱ２はゲート・ソース
間の最大定格ＶＧＳが２０Ｖ程度の通信用の小電力ＦＥ
Ｔで動作スピードの速いものを使用する。抵抗Ｒ８はト
ランジスタＱ２のゲート保護用で、過電圧防止抵抗とし
て機能する。微分回路の時定数は抵抗Ｒ７とコンデンサ
Ｃ４により決定される。このコンデンサＣ４の容量はコ
ンデンサＣ１の５０００μＦ程度の容量に比較して例え
ば１μＦ程度の小さなものを使用する。

【００２７】ここで、抵抗Ｒ７の両端電圧をＶＲ７，ト
ランジスタＱ１のゲート・ソース間電圧をＶＱ１ｇｓ，
Ｑ２のゲート・ソース間電圧をＶＱ２ｇｓ，Ｑ１のゲー
トのスレッショルドレベルをＶＱ１ｔｈ（＝約1．5
Ｖ），Ｑ２のゲートのスレッショルドレベルをＶＱ２ｔ
ｈ（＝約1．5Ｖ）として検討する。

【００２８】はじめに、Ｒ８をショート、ツェナーダイ
オードＤ１をオープンと仮定してＶＲ７＝ＶＱ２ｇｓと
して考える（図６参照）。電源スイッチ１が投入される
とＶＲ７＝Ｖｉｎになり、時間の経過と共にＶＲ７の両
端電圧は低下する。ここでＶＲ７＞ＶＱ２ｔｈの期間
（数十ｍＳ）はＱ２がオンなので、Ｑ１のゲートとソー
スがショートする。

【００２９】従って、ＶＱ１ｇｓ＝０，Ｑ１はオフのま
ま、ＩＲ１＝Ｉｉｎとなる。スイッチ１をオンとした後
数十ｍＳの時間が経過すると、ＶＲ７＜ＶＱ２ｔｈとな
り、Ｑ２がオフとなる。

【００３０】その頃にはコンデンサＣ１の充電がほぼ完
了してＶＣ１は≒Ｖｉｎになっている。そして、Ｉｉｎ
はかなり小さく（数Ａ以下）になっていて、ＶＲ１＝Ｉ
Ｒ１×Ｒ１≒０と考える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ
４の出力が１８Ｖで安定しているので、ＶＱ１ｇｓはＶ
ｃｎｖ１をＲ６とＲ５で分圧することで決まり、 （１８＋ＶＲ１）×Ｒ６／（Ｒ６＋Ｒ５）≒１８×Ｒ６
／（Ｒ６＋Ｒ５）＞ＶＱ１ｔｈ となるので、Ｑ１がオンとなり、ＩＤＳ（Ｑ１の電流）
＞＞ＩＲ１となる。

【００３１】ここで、抵抗Ｒ８とツェナーダイオードＤ
１を加えて考えると、ダイオードＤ１のツェナー電圧を
例えば１２Ｖに設計したとすると、これを超える電圧が
Ｖｉｎに加わってもＶＱ２ＧＳ≦１２Ｖになり、Ｑ２の
ゲート・ソース間の最大定格は２０Ｖ程度なのでＱ２の
ゲートが保護されることになる。

【００３２】図７はＶＣ１＝０の状態からスイッチＳＷ
をオンとした時の図５に示す回路の動作タイミングを示
す概念図である。図に示すようにスイッチＳＷオンによ
りＩｉｎが回路に流れ（ｂ）コンデンサＣ１の両端電圧
ＶＣ１が上昇し始める（ａ）。同時にトランジスタＱ２
のゲート・ソース間の電圧ＶＧＳが素早く上昇しトラン
ジスタＱ２がオンとなる（ｃ）。トランジスタＱ２がオ
ンの間はトランジスタＱ１はオフなので突入電流はＲ１
を流れる。（ｄ）はトランジスタＱ１のゲート・ソース
間の電圧ＶＧＳ。（e）はＤＣ／ＤＣコンバータの出力
である。その結果、突入電流を数十Ａ以下に抑えること
ができる。

【００３３】図８はスイッチＳＷをオフとした後に短時
間で再投入したときの回路の動作タイミングを示す概念
図である。はじめＡで示す時点でスイッチＳＷをオフと
したとする。その時点からコンデンサＣ１の電荷が放電
されはじめる（ａ）。スイッチＳＷをオフする前は、回
路にはＩｉｎ（数Ａ）の定常的な消費電流が流れてお
り、オフ後は零Ａとなる（ｂ）。トランジスタＱ２のゲ
ート・ソース間の電圧ＶＧＳはオフ（ｃ）、トランジス
タＱ１のゲート・ソース間の電圧ＶＧＳはオン（ｄ）、
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力はオンとなっている
（ｅ）。

【００３４】そして、Ｂで示す時点でスイッチを再投入
すると、その時点で回路にはＩｉｎの突入電流が流れる
（ｂ）、その結果、コンデンサＣ１の電荷が充電されは
じめる（ａ）。このときトランジスタＱ２のゲート・ソ
ース間の電圧ＶＧＳはオンとなり（ｃ）、トランジスタ
Ｑ１のゲート・ソース間の電圧ＶＧＳはオフとなる
（ｄ）。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力はオンを
維持する（ｅ）。

【００３５】図９は図５で示す回路の抵抗Ｒ７の両端に
コンデンサＣ５を付加したもので、この様な構成によれ
ば非常に高い電圧が入力しても分圧が可能となりツェナ
ーダイオードＤ１やトランジスタＱ２の保護回路として
機能する。図１０は図５で示す回路のツェナーダイオー
ドＤ１の両端にコンデンサＣ６を付加したもので、この
様な構成によれば更に回路の安定化を図ることができ
る。

【００３６】図１１は突入電流抑止回路を直流電源駆動
型の電子機器に用いた１例を示す回路図である。図１１
全体で一つのＤＣ−ＤＣコンバータ（スイッチング電
源）を構成している。スイッチング電源ではトランスに
流れる電流をトランジスタでＯＮ−ＯＦＦして交流をつ
くり、トランスの磁界を通して２次側にエネルギーを伝
達する。２次側では伝達されたエネルギーをダイオード
とコンデンサで整流して、直流を得ている。

【００３７】２次側電圧をなんらかの方法で検出し、１
次側のＯＮ−ＯＦＦ間隔を調整することで、２次側直流
電圧を一定に保つことになる。なお、この実施例では補
助巻線（トランス端子５−６）を使って２次側の電圧を
検出して、Ｑ３をＯＮ−ＯＦＦする時間をコントロール
している。

【００３８】ここではスイッチング用トランジスタＱ３
がショートモードとなった場合の対策を施すものであ
る。トランジスタＱ３がショートすると、コンデンサＣ
１の両端電圧が０ＶになってＤＣ−ＤＣコンバータ４が
停止する。すると、突入電流抑止回路２ｇに含まれるＱ
１がＯＦＦとなる。

【００３９】その結果、電流経路はスイッチＳＷの端子
１からＱ３を通り、抵抗Ｒ１→スイッチＳＷの端子３へ
流れる。この時トランジスタＱ１はＯＦＦなので、抵抗
Ｒ１の両端に入力電圧が印加され、抵抗Ｒ１だけで電力
を消費して発熱することとなる。ところでヒューズＦ１
の定格を６．３Ａとし、抵抗Ｒ１の抵抗を１Ωで、たと
えば２４Ｖが入力したとすると、２４Ｖ÷１＝２４Ａな
ので、一瞬でヒューズ（Ｆ１）が遮断して、安全を保つ
ことができる。

【００４０】しかし、入力が８Ｖであった場合、流れる
電流は８Ａとなる。この場合、ヒューズの溶断特性上、
Ｆ１が遮断するのは数十分から１時間を要する。その
間、抵抗は６４Ｗで発熱を続け、危険な状態となる。ま
た、電力供給源（主電源）１に過電流保護機能が設定さ
れている場合も同様なことが起こり得る。例えば、電圧
設定を２４Ｖ、過電流保護機能の設定を８Ａとしている
主電源において（Ｑ３のショートによって）保護動作が
働き、電流経路が遮断されるまでは８Ａの電流が流れ続
ける場合も同様に危険な状態となる。

【００４１】図１２は上記問題点を解決するための本発
明の実施の形態の一例を示すもので、この実施例におい
ては、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力をスイッチングす
るスイッチング回路６を介して抵抗Ｒ５に接続し、更に
トランジスタＱ１のドレイン電極と抵抗Ｒ１の接続を温
度感応型遮断装置（以下温度ヒューズという）Ｆ２を介
して行っている（抵抗Ｒ１とヒューズＦ２の位置は逆で
あっても良い）。実施例ではスイッチング回路６のスイ
ッチング素子としてフォトカプラ２０ａを用いている
が、バイポーラトランジスタ、フイールドイフェクトト
ランジスタ、電磁リレー、半導体リレー等のスイッチで
あってもよい。

【００４２】スイッチング回路６を構成するフォトカプ
ラ２０ａとトランジスタＱ１のドレイン端子間には抵抗
Ｒ９を介してツェナーダイオードＤ２のアノードが接続
されている（抵抗Ｒ９とツェナーダイオードＤ２の位置
は逆であってもよい）。抵抗Ｒ１と温度ヒューズＦ２は
熱的に充分結合している必要があるが、例えば温度ヒュ
ーズ内蔵抵抗を用いることができる。

【００４３】上記の構成において、メインスイッチング
用トランジスタＱ３がショートすると、先ずコンデンサ
Ｃ１の両端電圧が減少し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出
力がオフとなるのでトランジスタＱ１がオフとなる。こ
の後、抵抗Ｒ１は電流によって発熱し、その熱を受けて温
度ヒューズＦ２が溶断する。

【００４４】温度ヒューズＦ２の溶断直後にトランジス
タＱ１のゲート電位が一瞬だけ上昇するので、スイッチ
ング回路６がない場合はトランジスタＱ１が中途半端に
オンとなって破損することがある。しかし、スイッチング
回路６の働きによって温度ヒューズＦ２の溶断直後もト
ランジスタＱ１のゲート電位はソース電位と同じに保た
れるのでトランジスタＱ１はオフの状態を維持すること
ができる。

【００４５】上述において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の
出力がゆっくりと低下した場合はスイッチング回路６が
ゆっくりとオフになりトランジスタＱ１もゆっくりとオ
フになる。トランジスタＱ１に電流が流れていると状態
でトランジスタＱ１がゆっくりとオフになると、安全動
作領域を越えてＱ１が壊れることがある。その対策とし
てツェナーダイオードＤ２を入れると有効に働く。即ち、
ツェナーダイオードＤ２はＤＣ／ＤＣコンバータ４の出
力がゆっくりと低下した場合短時間でオフできるので、
Ｑ１の安全動作領域が問題になる場合に電流経路を素早
く遮断して安全性が確保できるという効果がある。

【００４６】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求
の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、そ
の範囲内の変更、変形を包含するものとする。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１においては、主電源と前記電子回路の間の負側同
士を接続する回路に直列に接続された抵抗（Ｒ１）と、
前記抵抗（Ｒ１）の前段に直列に接続され、かつ、前記
主電源に対して並列に接続された抵抗（Ｒ３），（Ｒ
４）と、この抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）の接続点にゲート
電極が接続され、負側に直列に接続された前記抵抗（Ｒ
１）の両端を挟んでソース電極とドレイン電極を接続し
たトランジスタ（Ｑ１）と、このトランジスタのゲート
と前記主電源の負側間に設けられたコンデンサ（Ｃ２）
を設けたので、定常的に動作している場合の損失は、抵
抗のみを使用した場合に比較して小さくすることができ
る。

【００４８】また、請求項２においては、主電源と前記
電子回路の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（４）
と、このＤＣ／ＤＣコンバータ（４）の出力端子と前記
主電源の負側間に抵抗（Ｒ５）を介して接続されたコン
デンサ（Ｃ３）と、前記抵抗（Ｒ５）とコンデンサ（Ｃ
３）の間に一端が接続され、他端が前記主電源の負側に
接続された抵抗（Ｒ６）と、前記抵抗（Ｒ５）と（Ｒ
６）の間にゲート電極が接続され、前記主電源の負側に
直列に接続された抵抗（Ｒ１）の両端を挟んでソース電
極とドレイン電極を接続したトランジスタ（Ｑ１）を設
けたので、抵抗だけを用いた回路に比較して損失を少な
くすることができる。また、トランジスタＱ１をＤＣ／
ＤＣコンバータ４の出力で駆動するので入力電圧にかか
わらず、安定した条件でトランジスタＱ１を駆動するこ
とができる。

【００４９】また、請求項３においては、主電源と前記
電子回路の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（４）
と、このＤＣ／ＤＣコンバータ（４）の出力端子と前記
主電源の負側間に抵抗（Ｒ５）を介して接続された抵抗
（Ｒ６）と、前記抵抗（Ｒ５）と（Ｒ６）の中間にゲー
ト電極が接続され、前記主電源の負側に直列に接続され
た抵抗（Ｒ１）の両端を挟んでソース電極とドレイン電
極が接続されたトランジスタ（Ｑ１）と、このトランジ
スタ（Ｑ１）のゲート電極にドレイン電極が前記主電源
の負側にソース電極が接続され、ゲート電極が前記主電
源の投入の有無を検出するコンデンサ（Ｃ４）と抵抗
（Ｒ７）からなる微分手段に接続されたトランジスタ
（Ｑ２）を設けたので、コンデンサ（Ｃ１）に電荷が溜
まっていない状態で電源スイッチを投入したとき（初期
投入したとき）に突入電流を抑えることができる。

【００５０】これに加えて、電源スイッチをオフにした
直後で、まだコンデンサＣ１に電荷が残っていて、その
ためＤＣ／ＤＣコンバータ（４）が動作していてトラン
ジスタＱ１がオンの状態というタイミングにスイッチＳ
Ｗを再投入したときに発生する突入電流も抑えることが
できる。更に、請求項２と同様定常使用時の損失を小さ
く、広い入力電圧範囲に対応することができ、サーミス
タを用いた場合に発生する特性のばらつきや温度条件を
考慮する必要のない突入電流抑止装置を実現することが
できる。

【００５１】また、請求項４においては請求項３の突入
電流抑止装置にコンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の間
にカソードが接続され、アノードが前記電源の負側に接
続するツェナーダイオード（Ｄ１）を設けたので、Ｑ２
のゲートを保護することができる。

【００５２】また、請求項５においては、請求項３の突
入電流抑止装置にコンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
間に一端が接続され、他端がトランジスタ（Ｑ３）のゲ
ートに接続する抵抗（Ｒ８）を設けたので、Ｑ２のゲー
トを保護することができる。

【００５３】また、請求項６においては、コンデンサ
（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の間に一端が接続され、他端が
トランジスタ（Ｑ２）のゲートに接続する抵抗（Ｒ８）
を設けるとともに抵抗（Ｒ８）とトランジスタ（Ｑ２）
のゲートの間に一端が接続され、他端がトランジスタ
（Ｑ２）のソースに接続するツェナーダイオード（Ｄ
１）を設けたので、微分点（抵抗Ｒ７とコンデンサＣ４
の接続点）の電圧が突発的に上昇した場合にも動作が不
安定になることを防止することができる。

【００５４】また、請求項７においては、請求項６記載
の突入電流抑止装置にコンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ
７）の間に一端が接続され、他端が前記電源の負側に接
続されたコンデンサ（Ｃ５）を設けたので、回路の安定
化を図ることができる。

【００５５】また、請求項８においては、請求項６記載
の突入電流抑止装置に抵抗（Ｒ８）とトランジスタ（Ｑ
３）のゲートの間に一端が接続され、他端が前記電源の
負側に接続するコンデンサ（Ｃ６）を設けたので、回路
の安定化を図ることができる。

【００５６】また、請求項９においては、請求項３乃至
８記載の突入電流抑止装置に主電源に設けられた電流感
応型遮断装置（Ｆ１）と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ
（４）の後段に設けられた制御回路（５）と、この制御
回路（５）の出力がゲート端子に接続され、前記主電源
からのスイッチング動作を行うトランジスタ（Ｑ３）
と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に一端が接続さ
れ、他端が前記抵抗（Ｒ５）の一端に接続されたスイッ
チング回路（６）と、前記トランジスタ（Ｑ２）のドレ
イン端子と抵抗Ｒ１の一端に接続された温度感応型遮断
装置（Ｆ２）を備えたので、トランジスタＱ３がショー
トモードで故障したときに、抵抗Ｒ１が発熱体の役目を
果たし、抵抗Ｒ１の発熱の影響を受けて温度感応型遮断
装置Ｆ２により電流経路を遮断することができる。また、
請求項１０においては、請求項９の回路にツェナーダイ
オードＤ２を付加することにより、トランジスタＱ１の
安全動作領域が問題になる場合に電流経路を素早く遮断
して安全性が確保できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る突入電流抑止装置の構成を示す回
路図である。

【図２】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を示
す回路図である。

【図３】本発明に係る突入電流抑止装置のタイムチャー
トである。

【図４】抵抗とトランジスタとＤＣ／ＤＣコンバータを
用いた場合に、スイッチＳＷをオフした後短時間でオン
した場合の各部の電圧変化を示す図である。

【図５】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を示
す回路図である。

【図６】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を示
す回路図である。

【図７】スイッチＳＷをオンとした時の図５に示す回路
の動作タイミングを示す概念図である。

【図８】スイッチＳＷをオフとした後に短時間で再投入
したときの回路の動作タイミングを示す概念図である。

【図９】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を示
す回路図である。

【図１０】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を
示す回路図である。

【図１１】突入電流抑止回路を直流電源駆動型の電子機
器に用いた１例を示す回路図である。

【図１２】本発明に係る突入電流抑止装置の他の構成を
示す回路図である。

【図１３】従来の突入電流抑止装置の構成を示す回路図
である。

【図１４】従来の突入電流抑止装置の他の構成を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ 主電源 ２ 突入電流抑止手段 ３ 電子回路 ４ ＤＣ／ＤＣコンバータ ５ 制御回路 ６ スイッチング回路 Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ トランジスタ Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８ コ
ンデンサ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ
９ 抵抗 Ｄ１， Ｄ２ ツェナーダイオード

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主電源からの直流電圧を突入電流抑止手段
   を介して後段に接続された電子回路に供給するようにし
   た突入電流抑止装置において、前記突入電流抑止手段
   は、前記主電源と前記電子回路の間の負側同士を接続す
   る回路に直列に接続された抵抗（Ｒ１）と、この抵抗
   （Ｒ１）の前段に直列に接続され、かつ、前記主電源に
   対して並列に接続された抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）と、こ
   の抵抗（Ｒ３），（Ｒ４）の接続点にゲート電極が接続
   され、負側に直列に接続された前記抵抗（Ｒ１）の両端
   を挟んでソース電極とドレイン電極を接続したトランジ
   スタ（Ｑ１）と、このトランジスタのゲートと前記主電
   源の負側間に設けられたコンデンサ（Ｃ２）を設けたこ
   とを特徴とする突入電流抑止装置。
2. 【請求項２】主電源からの直流電圧を突入電流抑止手段
   を介して後段に接続された電子回路に供給するようにし
   た突入電流抑止装置において、前記突入電流抑止手段
   は、前記主電源と前記電子回路の間に設けられたＤＣ／
   ＤＣコンバータ（４）と、このＤＣ／ＤＣコンバータ
   （４）の出力端子と前記主電源の負側間に抵抗（Ｒ５）
   を介して接続されたコンデンサ（Ｃ３）と、前記抵抗
   （Ｒ５）とコンデンサ（Ｃ３）の間に一端が接続され、
   他端が前記主電源の負側に接続された抵抗（Ｒ６）と、
   前記抵抗（Ｒ５）と（Ｒ６）の間にゲート電極が接続さ
   れ、前記主電源の負側に直列に接続された抵抗（Ｒ１）
   の両端を挟んでソース電極とドレイン電極を接続したト
   ランジスタ（Ｑ１）を設けたことを特徴とする突入電流
   抑止装置。
3. 【請求項３】主電源からの直流電圧を突入電流抑止手段
   を介して後段に接続された電子回路に供給するようにし
   た突入電流抑止装置において、前記突入電流抑止手段
   は、前記主電源と前記電子回路の間に設けられたＤＣ／
   ＤＣコンバータ（４）と、このＤＣ／ＤＣコンバータ
   （４）の出力端子と前記主電源の負側間に抵抗（Ｒ５）
   を介して接続された抵抗（Ｒ６）と、前記抵抗（Ｒ５）
   と（Ｒ６）の中間にゲート電極が接続され、前記主電源
   の負側に直列に接続された抵抗（Ｒ１）の両端を挟んで
   ソース電極とドレイン電極が接続されたトランジスタ
   （Ｑ１）と、このトランジスタ（Ｑ１）のゲート電極に
   ドレイン電極が前記主電源の負側にソース電極が接続さ
   れ、ゲート電極が前記主電源の投入の有無を検出するコ
   ンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）からなる微分手段に接
   続されたトランジスタ（Ｑ２）を設けたことを特徴とす
   る突入電流抑止装置。
4. 【請求項４】前記コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
   間にカソードが接続され、アノードが前記電源の負側に
   接続するツェナーダイオード（Ｄ１）を設けたことを特
   徴とする請求項３記載の突入電流抑止装置。
5. 【請求項５】前記コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
   間に一端が接続され、他端が前記トランジスタ（Ｑ２）
   のゲートに接続する抵抗（Ｒ８）を設けたことを特徴と
   する請求項３記載の突入電流抑止装置。
6. 【請求項６】前記コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
   間に一端が接続され、他端が前記トランジスタ（Ｑ２）
   のゲートに接続する抵抗（Ｒ８）を設けるとともに前記
   抵抗（Ｒ８）と前記トランジスタ（Ｑ２）のゲートの間
   にカソードが接続され、アノードが前記トランジスタ
   （Ｑ２）のソースに接続するツェナーダイオード（Ｄ
   １）を設けたことを特徴とする請求項３記載の突入電流
   抑止装置。
7. 【請求項７】前記コンデンサ（Ｃ４）と抵抗（Ｒ７）の
   間に一端が接続され、他端が前記電源の負側に接続され
   たコンデンサ（Ｃ５）を設けたことを特徴とする請求項
   ６記載の突入電流抑止装置。
8. 【請求項８】前記抵抗（Ｒ８）と前記トランジスタ（Ｑ
   ２）のゲートの間に一端が接続され、他端が前記電源の
   負側に接続するコンデンサ（Ｃ６）を設けたことを特徴
   とする請求項６記載の突入電流抑止装置。
9. 【請求項９】前記主電源に設けられた電流感応型遮断装
   置（Ｆ１）と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（４）の後段
   に設けられた制御回路（５）と、この制御回路（５）の
   出力がゲート端子に接続され、前記主電源からのスイッ
   チング動作を行うトランジスタ（Ｑ３）と、前記ＤＣ／
   ＤＣコンバータの出力端に一端が接続され、他端が前記
   抵抗（Ｒ５）の一端に接続されたスイッチング回路
   （６）と、前記トランジスタ（Ｑ１）のドレイン端子と
   抵抗Ｒ１の一端に接続された温度感応型遮断装置（Ｆ
   ２）を備えたことを特徴とする請求項２乃至８記載の突
   入電流抑止装置。
10. 【請求項１０】前記スイッチング回路（６）のスイッチ
    制御部にツェナーダイオードのカソード側が接続されア
    ノードが前記とトランジスタ（Ｑ１）のドレイン端子間
    に接続されたことを特徴とする請求項２乃至９記載の突
    入電流抑止装置。