KR20080066005A - 돌입 전류 저감 회로 및 전기 기기 - Google Patents

돌입 전류 저감 회로 및 전기 기기 Download PDF

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KR20080066005A
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엔.티.티. 어드밴스 테크놀로지 가부시키가이샤
니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤
가부시키가이샤 교신덴키세이사쿠쇼
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Abstract

다이오드 브리지(DB2)의 플러스 측의 출력 절점은 트랜지스터(Q1)의 드레인에 접속되고, 트랜지스터(Q1)의 소스는 다이오드 브리지(DB2)의 마이너스 측의 출력 절점은 접속되어 있다. 저항(R1)의 일단이 트랜지스터(Q1)의 드레인에 접속되고, 저항(R1)의 타단이 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속되어 있다. 저항(R2)의 일단이 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속되고, 저항(R2)의 타단이 트랜지스터(Q1)의 소스에 접속되어 있다. 컨덴서(C1)가 저항(R2)에 병렬로 접속되어 있다.

Description

돌입 전류 저감 회로 및 전기 기기 {RUSH CURRENT REDUCING CIRCUIT AND ELECTRIC DEVICE}
본 발명은 회로 소자의 수를 저감할 수 있는 돌입 전류 저감 회로 및 전기 기기에 관한 것이다.
전원 사용 효율의 효율화를 꾀한 인버터 기술의 대두에 의해, 일반적 전기 제품에의 적용이 계속 늘어나고 있다. 인버터 기구는 스위칭 주파수를 높은 주파수로 바꿈으로써, 전원 트랜스를 소형 경량화하여 효율화를 실현하고 있지만, 전자 잡음적으로는 스위칭에 수반하는 다수의 고조파 성분이 발생하므로, 다른 기기로의 전자 방해를 방지하는 목적으로 전원 필터를 장착하는 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 전원 필터는, 해당 기구가 정상적으로 사용되는 조건에서의 특성에만 착안하여 설계되어 있다. 전원 이용의 효율화 또는 에너지 절약을 고려하여, 불필요할 경우에는 전원을 차단하여 동작을 정지하고, 필요한 경우에만 전원을 투입하는 사용법이 정착되어 있으며, 지금까지 이상으로 전원의 투입·차단이 빈번히 일어나게 되었다.
전원 투입에 의해 생기는 돌입 전류를 저감시키는 것으로서, 예를 들면 일본 공개특허공보 평5-19879호에는, 전원 라인에 MOSFET를 삽입하고, 그 게이트 전압을 분압 수단에 의해 조정함으로써, 전원 라인에 흐르는 전류(드레인 전류)를 일정하게 하는 기술이 개시되어 있다.
이러한 상황에 있어서는, 전원 필터 회로를 포함한, 전원 투입 차단에 따른 과도 방해파가 증가한다. 기기에 전원을 투입하고 차단할 때, 과도 전류가 발생하는 것은 종래부터 알려져 있지만, 인버터 기기의 돌입 전류의 크기에 대한 보고는 매우 적다. 돌입 전류는 배전 계통 전체, 전원의 품질을 좌우하는 것이며, 돌입 전류를 억제하지 않으면 안정적인 전력 공급을 행하는 것이 곤란해질 수 있다.
또, 교류의 돌입 전류를 저감시키기 위해, 정(正)방향의 돌입 전류를 저감시키는 회로와, 부(負)방향의 돌입 전류를 저감시키는 회로를 구비하는 교류 돌입 전류 저감 회로가 사용되는 경우가 있다.
이 돌입 전류 저감 회로는 동일한 회로가 2개 필요하므로, 회로 소자의 수가 많아지는 경향이 있다. 또, 각 회로에는 고가의 파워 MOSFET나 파워 트랜지스터가 필요하기 때문에, 돌입 전류 저감 회로로서는 고가가 되는 경향이 있다.
본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 회로 소자의 수를 저감할 수 있는 돌입 전류 저감 회로 및 전기 기기를 제공하는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 태양은, 부하 회로가 삽입된 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지와, 이 다이오드 브리지로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 직류 돌입 전류 저감 회로를 포함하는 돌입 전류 저감 회로를 제공한다.
본 발명의 제2 태양은, 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지의 후단 이후에 부하 회로가 접속되어 있을 때의 상기 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지와, 이 다이오드 브리지로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 직류 돌입 전류 저감 회로를 포함하는 돌입 전류 저감 회로를 제공한다.
본 발명의 제3 태양은, 제2 태양에 따른 돌입 전류 저감 회로로서, 여기서, 상기 부하 회로가 접속된 다이오드 브리지의 후단 이후에 존재하는 제1 회로 절점(節點)으로부터 직류 돌입 전류 저감 회로에 존재하는 제2 회로 절점에 이르는 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 제4 태양은, 제3 태양에 따른 돌입 전류 저감 회로로서, 여기서, 상기 제어 회로가 제1 회로 절점으로의 역(逆)전류를 저지하는 다이오드를 포함한다.
본 발명의 제5 태양은, 제1 태양 내지 제4 태양 중 어느 하나에 있어서의 돌입 전류 저감 회로와 부하 회로를 포함하는 전기 기기를 제공한다.
본 발명의 제6 태양은, 제5 태양에 따른 전기 기기로서, 여기서, 상기 부하 회로인 인버터로부터 전력이 공급되는 구동부를 포함한다.
본 발명의 제7 태양은, 제5 태양에 따른 전기 기기로서, 여기서, 상기 부하 회로인 인버터로부터 전력이 공급되는 광원을 포함한다.
본 발명에 의하면, 다이오드 브리지로부터의 전류가 흐르는 회로에 직류 돌입 전류 저감 회로를 삽입하였기 때문에, 교류 회로에 교류 돌입 전류 저감 회로를 삽입하는 경우에 비하여, 회로 소자의 수를 저감할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 돌입 전류 저감 회로를 사용한 전기 기기의 회로도이다.
도 2는 제1 실시예에서 교류 전원(1)의 스위치(SW1) 측의 극(極)전압이 높은 경우의 등가 회로이다.
도 3은 제1 실시예에서 교류 전원(1)의 스위치(SW2) 측의 극전압이 높은 경우의 등가 회로이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 돌입 전류 저감 회로를 사용한 전기 기기의 회로도이다.
도 5는 제2 실시예에서 교류 전원(1)의 스위치(SW2) 측의 극전압이 높은 경우의 등가 회로이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 기기의 효과를 조사하기 위해 사용한 비교예의 전기 회로이다.
도 7 (a)는 도 6의 비교예의 회로에서 측정한 돌입 전류의 크기 및 변화를 나타낸 도면이고, 도 7 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 전기 기기에서 측정한 돌입 전류의 크기 및 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 돌입 전류 저감 회로를 사용한 전기 기기의 회로도이다.
이 전기 기기는, 단상의 교류 전원(1)과 함께 사용되고, 이 교류 전원(1)에 의해 전력이 공급되는, 즉 교류 전원(1)에 있어서는 부하 회로가 되는 인버터(2)를 구비한다. 또, 이 전기 기기는, 예를 들면 이 인버터(2)에 의해 전력이 공급되는 광원(3)을 추가로 구비한다.
교류 전원(1)의 한쪽의 극은, 2극 스위치(double pole switch) 중 한쪽의 스위치(SW1)와 노이즈 필터(NF)를 구성하는 한쪽의 인덕턴스(L)를 통하여, 다이오드 브리지(DB1)의 한쪽의 교류 입력 절점에 접속된다. 한편, 다이오드 브리지(DB1)의 다른 쪽의 교류 입력 절점은, 노이즈 필터(NF)를 구성하는 다른 쪽의 인덕턴스(L)를 통하여, 다이오드 브리지(DB2)의 한쪽의 교류 입력 절점에 접속되어 있다. 다이오드 브리지(DB2)의 다른 쪽의 교류 입력 절점은, 2극 스위치 중 다른 쪽의 스위치(SW2)를 통하여 교류 전원(1)의 다른 쪽의 극에 접속되어 있다. 노이즈 필터(NF)에서는 입력 절점 사이 및 출력 절점 사이에 컨덴서(C)가 접속되어 있다.
다이오드 브리지(DB2)의 플러스(pulus) 측의 출력 절점(맥류(脈流) 출력 절점)은, N채널 MOSFET(전계 효과 트랜지스터)인 트랜지스터(Q1)의 드레인에 접속되고, 트랜지스터(Q1)의 소스는 다이오드 브리지(DB2)의 마이너스(minus) 측의 출력 절점에 접속되어 있다. 환언하면, 다이오드 브리지(DB2)의 출력 접점은 트랜지스터(Q1)의 소스-드레인 사이에 병렬로 접속되어 있다. 저항(R1)의 일단이 트랜지스터(Q1)의 드레인에 접속되고, 저항(R1)의 타단이 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속 되어 있다. 저항(R2)의 일단이 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속되고, 저항(R2)의 타단이 트랜지스터(Q1)의 소스에 접속되어 있다. 컨덴서(C1)가 저항(R2)에 병렬로 접속되어 있다.
이들 트랜지스터(Q1), 저항(R1, R2) 및 컨덴서(C1)로 이루어지는 회로가, 본 실시예에서의 직류 돌입 전류 저감 회로(5)를 구성한다. 즉, 직류 돌입 전류 저감 회로(5)는, 다이오드 브리지(DB2)의 플러스 측의 출력 접점에 대하여 드레인이 접속되는 트랜지스터(Q1), 트랜지스터(Q1)의 드레인-게이트 사이에 접속되는 저항(R1), 트랜지스터(Q1)의 소스-드레인 사이에 접속되는 저항(R2), 및 저항(R2)과 병렬로 접속되는 컨덴서(C1)로 구성된다. 또, 직류 돌입 전류 저감 회로(5)는, 교류 전원(1)과 노이즈 필터(NF) 사이에 접속되어 있다.
그리고, 다이오드 브리지(DB2)의 교류 입력 접점 사이에는, 노이즈 필터(NF)를 통하여 교류 전원(1)으로부터 출력되는 교류 전압이 인가된다.
다이오드 브리지(DB1)의 플러스 측의 출력 절점은 인버터(2)의 플러스 측의 입력 절점에 접속되고, 다이오드 브리지(DB1)의 마이너스 측의 출력 절점은 인버터(2)의 마이너스 측의 입력 절점에 접속되어 있다.
인버터(2)에서는, 그 입력 절점 사이에 비교적 큰 용량을 가지는 전해 컨덴서(2A)가 접속되고, 각 입력 절점이 전압 변환 회로(2B)의 각 입력 절점에 접속되어 있다.
전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점에는, 저항(R3)의 일단이 접속되고, 저항(R3)의 타단이 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속되어 있다. 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점에서 트랜지스터(Q1)의 게이트에 이르는 회로가, 본 실시예의 제어 회로(6)를 구성한다.
전압 변환 회로(2B)의 마이너스 측의 출력 절점은, 도시하지 않았지만, 전압 변환 회로(2B)의 마이너스 측의 입력 절점에 접속되고, 또한 이 마이너스 측의 출력 절점과 플러스 측의 출력 절점 사이에 광원(3)이 접속되어 있다.
(제1 실시예의 동작)
그런데, 교류 전원(1)의 스위치(SW1) 측의 극전압 쪽이 다른 쪽의 극전압보다도 높은 경우에, 2극 스위치가 오프(off)에서 온(on)되면, 노이즈 필터(NF)의 컨덴서(C)에 고주파의 돌입 전류가 흐르려고 하고, 그 후, 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)에 저주파의 돌입 전류가 흐르려고 한다. 이때, 트랜지스터(Q1)는 오프이며, 저항(R1) 및 저항(R2)이 비교적 크기 때문에, 직류 돌입 전류 저감 회로(5)에 흐르는 전류는 미약하기는 하지만, 이 전류에 의해 교류 전원(1)으로부터 다이오드 브리지(DB2) 및 저항(R1)를 통하여 컨덴서(C1)의 충전이 개시된다.
충전 개시 당초는, 컨덴서(C1) 양단의 전위차가 작고, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압도 낮기 때문에, 트랜지스터(Q1)는 컷오프(cut off)되어 있다.
그리고, 컨덴서(C1)의 충전이 계속되어, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압이 서서히 높아짐에 따라 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류가 서서히 증가하게 된다. 즉, 저항(R1), 저항(R2), 및 컨덴서(C1)로 결정되는 소정의 시정수에 의해, 2극 스위치가 온된 때로부터 지연되어 트랜지스터(Q1)의 소스-드레인 사이에 전류가 흐르기 시작하고, 그 후, 그 전류는 점차 커진다. 그 시점에서는, 노이즈 필터(NF)의 컨 덴서(C)와 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)에 많이 충전되어 있으므로, 그 후, 노이즈 필터(NF)의 컨덴서(C)로 흐르는 전류(고주파의 돌입 전류)와 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)로 흐르는 전류(저주파의 돌입 전류)가 각각 최대가 되었을 때, 각각의 최대 전류값은 트랜지스터(Q1)를 설치하지 않는 경우의 값보다도 낮은 값이 된다. 결국, 돌입 전류를 저감할 수 있다.
그런데, 교류 전원(1)의 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 경우에 2극 스위치가 온되면, 노이즈 필터(NF)의 컨덴서(C)에 고주파의 돌입 전류가 흐르려고 하고, 그 후, 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)에 저주파의 돌입 전류가 흐르려고 한다. 이때, 트랜지스터(Q1)는 오프이며, 저항(R1) 및 저항(R2)이 비교적 크기 때문에, 직류 돌입 전류 저감 회로(5)에 흐르는 전류는 미약하기는 하지만, 이 전류에 의해, 교류 전원(1)으로부터 다이오드 브리지(DB2) 및 저항(R1)을 통하여 컨덴서(C1)의 충전이 개시된다.
충전 개시 당초는, 컨덴서(C1) 양단의 전위차가 작고, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압도 낮기 때문에, 트랜지스터(Q1)는 컷오프되어 있다.
그리고, 컨덴서(C1)의 충전이 계속되어, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압이 서서히 높아짐에 따라 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류가 서서히 증가하게 된다. 즉, 저항(R1), 저항(R2), 및 컨덴서(C1)로 정해지는 소정의 시정수에 의해, 2극 스위치가 온으로 된 때로부터 지연되어 트랜지스터(Q1)의 소스-드레인 사이에 전류가 흐르기 시작하고 그 후, 그 전류는 점차 커지게 된다. 그 시점에서는, 노이즈 필터(NF)의 컨덴서(C) 및 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)에 많이 충전되어 있으므로, 그 후, 트랜지스터(Q1)를 통하여 노이즈 필터(NF)의 컨덴서(C)로 흐르는 전류(고주파의 돌입 전류) 및 인버터(2)의 전해 컨덴서(2A)로 흐르는 전류(저주파의 돌입 전류)가 각각 최대가 되었을 때, 각각의 최대 전류값은 트랜지스터(Q1)를 설치하지 않는 경우의 값보다도 낮은 값이 된다. 결국, 돌입 전류를 저감할 수 있다.
그런데, 최대값이 낮으면서도 그 전류에 의해 전해 컨덴서(2A)가 충전되고, 이것에 의해 전압 변환 회로(2B)의 입력 절점 사이에 전압이 인가되면, 전압 변환 회로(2B)는 그 전압을 승압 또는 강압하고, 그 전압을 인가함으로써 광원(3)을 점등시킨다.
그리고, 교류 전원(1)의 스위치(SW1) 측의 극전압 쪽이 높은 위상인 기간, 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 위상인 기간 중 어느 것이든, 트랜지스터(Q1)의 드레인-소스간 전압을 충분히 작게 하고, 트랜지스터(Q1)에서의 전력 손실을 작게 하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 게이트 전압이 충분히 높아지도록 저항(R1)과 저항(R2)의 저항값을 설정하고, 또한 컨덴서(C1)가 방전하지 않도록 이 컨덴서(C1)의 정전 용량 및 저항(R1)과 저항(R2)의 저항값을 설정하면 된다.
그러나, 이러한 설정만으로는, 트랜지스터(Q1)의 드레인 전류가 작은 경우, 그 드레인-소스간 전압 및 그곳에서의 전력 손실이 증가하는 경우가 있다.
이때는, 컨덴서(C1)의 전하가 방전하여, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압이 낮아진다.
이 전기 기기에서는, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점을 저 항(R3)을 통하여 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속함으로써, 컨덴서(C1)의 방전을 방지하고, 이로써, 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압을 높게 유지할 수 있으므로, 드레인-소스간 전압 및 전력 손실의 증가를 방지할 수 있다.
도 2는 교류 전원(1)의 스위치(SW1) 측의 극전압 쪽이 높은 경우의 등가 회로이며, 도 3은 교류 전원(1)의 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 경우의 등가 회로이다. 이들 도면에서는, 교류 전원(1)을 직류 전원의 기호로 나타내고 있다. 또, 2극 스위치의 스위치(SW1, SW2)가 온되어 있는 것으로 하고 이들을 생략하고 있다. 또, 노이즈 필터(NF)는 생략하고 있다. 또, 다이오드 브리지(DB1, DB2)에 대해서는 도통되어 있는 다이오드만을 나타내고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 스위치(SW1) 측의 극전압 쪽이 높은 경우, 다이오드 브리지(DB1)에서는, 그 플러스 측의 출력 절점과 다이오드 브리지(DB2) 측의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D11)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB2)에서는, 그 마이너스 측의 출력 절점과 다른 쪽의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D12)가 도통된다.
또, 다이오드 브리지(DB2)에서는, 그 플러스 측의 출력 절점과 다이오드 브리지(DB2) 측의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D21)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB2)에서는, 그 마이너스 측의 출력 절점과 다른 쪽의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D22)가 도통된다.
이로써, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차의 대소에 상관없이 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점의 전위는, 트랜지스터(Q1)의 게이트 의 전위보다 높아진다. 따라서, 컨덴서(C1)의 전하가 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점 측으로 방전되는 일은 없다.
한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 경우, 다이오드 브리지(DB1)에서는, 그 플러스 측의 출력 절점과 다이오드 브리지(DB2) 측의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D13)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB1)에서는, 그 마이너스 측의 출력 절점과 다른 쪽의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D14)가 도통된다.
또, 다이오드 브리지(DB2)에서는, 그 플러스 측의 출력 절점과 다이오드 브리지(DB1) 측의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D23)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB2)에서는, 그 마이너스 측의 출력 절점과 다른 쪽의 교류 입력 절점 사이에 접속된 다이오드(D24)가 도통된다.
이로써, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 작은 경우에는, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점의 전위가, 트랜지스터(Q1)의 게이트의 전위보다도 낮아지는 경우가 있다. 예를 들면, 광원(3)이 LED(발광 다이오드)와 같은, 저전압으로 발광하는 소자를 포함하는 경우는, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 작으므로, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점의 전위가 트랜지스터(Q1)의 게이트의 전위보다도 낮아지는 경우가 있다.
이로써, 컨덴서(C1)의 전하가 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점 측으로 방전되어 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압이 높게 유지될 수 없게 된다. 이 때문에, 이 전기 기기는, 예를 들면 광원(3)이 형광관과 같은 고전압으로 발광하는 소자를 포함하고, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 큰 경우에 효과를 발휘한다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시예에 의하면, 다이오드 브리지(DB2)로부터의 전류가 흐르는 회로에 직류 돌입 전류 저감 회로(5)를 삽입함으로써, 이 직류 돌입 전류 저감 회로(5)를 역 접속하여 구성되는 교류 돌입 전류 저감 회로를 교류 회로, 즉 교류 전원(1)의 한쪽의 극으로부터 다른 쪽의 극에 이르는 회로에 삽입하는 경우에 비하여, 회로 소자의 수를 저감(대략 반감(半減))할 수 있다. 특히, 고가인 트랜지스터의 수를 반감할 수 있다. 따라서, 돌입 전류 저감 회로나 전기 기기의 소형화가 가능해지고, 이들을 작은 하우징 등에 내장하는 것도 가능해진다.
그리고, 제1 실시예에서는, 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지(DB1)의 후단 이후에 인버터(2)(부하 회로)가 접속되어 있을 때의 그 교류 회로에 다이오드 브리지(DB2)를 삽입하고, 이 다이오드 브리지(DB2)로부터의 전류가 흐르는 회로에 직류 돌입 전류 저감 회로(5)를 삽입하였으나, 예를 들면 교류 모터 등의 부하 회로가 삽입된 교류 회로에 다이오드 브리지(DB2)를 삽입하고, 이 다이오드 브리지(DB2)로부터의 전류가 흐르는 회로에 직류 돌입 전류 저감 회로(5)를 삽입해도 된다.
또, 제1 실시예에 의하면, 다이오드 브리지(DB1)의 후단 이후에 존재하는 제1 회로 절점으로부터 직류 돌입 전류 저감 회로(5)에 존재하는 제2 회로 절점에 이르는 제어 회로(6)(전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점으로부터 트랜지스터(Q1)의 게이트에 이르는 회로)을 구비함으로써, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 큰 경우 등에 매우 적합하다.
(제2 실시예)
도 4는 제2 실시예에 따른 돌입 전류 저감 회로(5)를 사용한 전기 기기의 회로도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이 전기 기기는 그 대부분이 도 1에 나타내는 전기 기기와 같다. 다른 점은, 저항(R3)의, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점에 접속되어 있지 않은 쪽의 일단이, 다이오드(D1)의 애노드에 접속되고, 다이오드(D1)의 캐소드가 트랜지스터(Q1)의 게이트에 접속되어 있는 것뿐이다.
이 전기 기기에서도, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스위치(SW1) 측의 극전압 쪽이 높은 경우, 다이오드 브리지(DB1)에서는 다이오드(D11, D12)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB2)에서는 다이오드(D21, D22)가 도통된다.
이로써, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차의 대소에 상관없이 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점의 전위는, 트랜지스터(Q1)의 게이트의 전위보다도 높아진다. 따라서, 컨덴서(C1)의 전하가 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점 쪽으로 방전되는 일이 없다.
도 5는 교류 전원(1)의 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 경우의 등가 회로이다. 이 도면에서는, 교류 전원(1)을 직류 전원의 기호로 나타내고 있다. 또, 2극 스위치인 스위치(SW1, SW2)가 온되어 있는 것으로 하고 이들을 생략하고 있다. 또, 노이즈 필터(NF)는 생략하고 있다. 또, 다이오드 브리지(DB1, DB2)에서는, 도통되어 있는 다이오드만을 나타내고 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 스위치(SW2) 측의 극전압 쪽이 높은 경우, 다이오드브리지(DB1)에서는 다이오드(D13, D14)가 도통된다. 또, 다이오드 브리지(DB2)에서는 다이오드(D23, D24)가 도통된다.
이로써, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점의 전위가, 트랜지스터(Q1)의 게이트의 전위보다도 낮아지는 경우가 있다.
그러나, 다이오드(D1)에 의해, 컨덴서(C1)의 전하가 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점 쪽으로 방전되는 일은 없다. 따라서, 제2 실시예에 따른 전기 기기는, 광원(3)이 형광관과 같은 고전압으로 발광하는 소자를 포함하고 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 큰 경우에 사용할 수 있는 것은 물론이지만, 또한 광원(3)이 LED와 같은 저전압으로 발광하는 소자를 포함하고 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 작은 경우에도 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시예에, 제어 회로(6)(전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점으로부터 트랜지스터(Q1)의 게이트에 이르는 회로)는, 제1 회로 절점(전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점)으로의 역전류를 저지하는 다이오드(D1)를 구비함으로써, 전압 변환 회로(2B)의 출력 절점 사이의 전위차가 작은 경우에도 매우 적합하다.
다음에, 제2 실시예에 의한 전기 기기가 가져오는 효과에 대하여 설명한다. 먼저, 그 효과를 조사하기 위해 사용한 비교예로서의 회로를 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 비교예의 회로는 교류 전원(1)과 교류 전원의 양극(兩極)에 대하여 각각 설치되어 2극 스위치를 구성하는 스위치(SW1, SW2), 스위치(SW1, SW2)에 대하여 병렬로 접속된 노이즈 필터(NF), 입력 절점이 노이즈 필터(NF)의 출력 절점과 병렬로 접속되는 다이오드 브리지(DB1), 및 다이오드 브리지(DB1)의 출력 접점과 병렬로 접속되는 인버터(2)를 가진다. 인버터(2)는 전압 변환 회로(2B)와 이 전압 변환 회로(2B)의 입력 절점에 병렬로 접속되는 전해 컨덴서(2A)를 가진다. 인버터(2)의 출력 측에는 인버터(2)로부터 전력이 제공되는 광원(3)이 설치되어 있다. 즉, 비교예의 회로는, 제2 실시예에 의한 전기 기기와 비교하여, 다이오드 브리지(DB2), 돌입 전류 저감 회로(5), 제어 회로(6)를 가지고 있지 않은 점에서 상위하고, 그 외의 점에서 공통된다.
도 7 (a)는 상기의 비교예의 회로의 교류 전원(1)과 스위치(SW1) 사이에 삽입한 전류계로 측정한 전류의 변화를 나타낸다. 가로축은 시간을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 원점(0, zero)에서 스위치(SW1, SW2)가 온되면, 30A 정도의 돌입 전류가 흐르고, 이후, 이 전류가 맥동하면서 감소하여 가는 것이 알 수 있다. 또, 이 맥동은 약 3.5×10-4초간 계속하고 있다. 즉, 비교예의 회로에 있어서는, 최대 진폭이 6OA(+/-30A)에 달하는 돌입 전류가 발생하고, 이것이 충분히 감쇠하기까지 3.5×10-4초나 필요한 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 비교예의 회로와 마찬가지의 측정 방법에 의해 제2 실시예에 따른 전기 기기에서의 전류를 측정한 결과, 도 7 (b)에 나타낸 바와 같이, 스위치(SW1, SW2)가 온된 후의 돌입 전류는, 불과 0.2A 정도에 지나지 않는다는 것을 알았다. 또, 돌입 전류의 맥동도 불과 약 1×10-4초 후에는 소실되어 있다. 이상 으로부터, 본 발명의 제2 실시예에서의 효과를 이해할 수 있다. 그리고, 제1 실시예에 의한 전기 회로는, 제어 회로(6)에 다이오드(D1)가 없는 점을 제외하고 제2 실시예에 의한 전기 기기와 동일한 구성을 가지므로, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
그리고, 이들 실시예에서는, 트랜지스터(Q1)에서의 전력 손실이 허용되면, 제어 회로(6)를 설치하지 않아도 된다. 또, 제1 및 제2 실시예에서, 제어 회로(6)는, 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점과 트랜지스터(Q1)의 게이트 사이에 설치되어 있지만, 이 대신에, 전해 컨덴서(2A)의 플러스 측의 절점과 트랜지스터(Q1)의 게이트 사이에 설치되어 있어도 된다. 이 구성은, 광원(3)으로서 형광 등 등의 교류로 점등되는 조명기구를 사용하는 경우에 적용된다. 또, 전해 컨덴서(2A)의 플러스 측의 절점에 접속한 경우라도 전압 변환 회로(2B)의 플러스 측의 출력 절점에 접속한 경우와 마찬가지로, 컨덴서(C1)의 방전을 방지한다는 효과를 발휘한다. 그리고, 도 7 (b)에 나타낸 그래프는, 제어 회로(6)가 전해 컨덴서(2A)의 플러스 측의 절점과 트랜지스터(Q1)의 게이트 사이에 설치된 경우의 결과이다.
또, 복수대의 전기 기기를 같은 스위치로 교류 전원에 접속하는 경우에는, 극히 큰 돌입 전류가 발생하였지만, 각각의 전기 기기에 본 발명을 적용함으로써, 이 돌입 전류를 극히 낮출 수 있다.
또, 이들 실시예의 전기 기기는, 광원(3)을 대신하는 구동부를 구비하여 이루어지는 것이라도 된다. 이 전기 기기에서는, 전압 변환 회로(2B)의 입력 절점 사이에 전압이 인가되면, 전압 변환 회로(2B)는 그 전압을 승압(昇壓) 또는 강압 (降壓)하고, 그 전압을 구동부에 인가함으로써 구동부를 구동한다. 이외의 동작은 마찬가지이다. 따라서, 구동부를 구비한 전기 기기의 회로 소자의 수를 저감할 수 있다.
또, 노이즈 필터(NF)를 구비함으로써, 동작중의 전자 방해를 방지할 수 있으므로, 전원 투입시와 동작중인 경우 모두에 있어 전자 방해가 적은 상태를 유지할 수 있다.
또, N채널 MOSFET를 사용하였지만, NPN 바이폴러 트랜지스터를 사용해도 된다. 또, P채널 MOSFET나 PNP 바이폴러 트랜지스터를 사용해도 된다. 또, 이들 실시예에서는, 2극 스위치(double pole switch)를 사용하였지만, 단극 스위치(single pole switch)를 사용해도 된다.
본 발명에 따른 돌입 전류 저감 회로에 의하면, 인버터 기술을 응용한 일반 전기 제품의 정상 동작시뿐만 아니라 기동시에도 발생하는 전자 방해를 방지할 수 있다. 그러므로, 각종 산업분야에 있어서, 다른 전기 기기로의 악영향의 저감을 통해 그 오동작을 방지하고, 이로써 안전성의 향상에 이바지한다.

Claims (7)

  1. 부하 회로가 삽입된 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지(DB2), 및
    상기 다이오드 브리지(DB2)로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 직류 돌입 전류 저감 회로(5)
    를 포함하고,
    상기 직류 돌입 전류 저감 회로(5)는,
    상기 다이오드 브리지(DB2)로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 반도체 소자(Q1),
    상기 반도체 소자(Q1)의 바이어스 제어점에 접속되는 동시에 상기 전류에 의해 충전되어 상기 바이어스 제어점의 전압인 바이어스 전압을 상승시키는 컨덴서(C1), 및
    상기 컨덴서에 병렬 접속된 저항(R2)
    을 포함하는
    돌입 전류 저감 회로.
  2. 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지(DB2)의 후단 이후에 부하 회로가 접속되어 있을 때의 상기 교류 회로에 삽입된 다이오드 브리지(DBl), 및
    상기 다이오드 브리지(DBl)로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 직류 돌입 전류 저감 회로(5)
    를 포함하고,
    상기 직류 돌입 전류 저감 회로(5)는,
    상기 다이오드 브리지(DBl)로부터의 전류가 흐르는 회로에 삽입된 반도체 소자(Q1),
    상기 반도체 소자의 바이어스 제어점에 접속되는 동시에 상기 전류에 의해 충전되어 상기 바이어스 제어 점의 전압인 바이어스 전압을 상승시키는 컨덴서(C1), 및
    상기 컨덴서(C1)에 병렬 접속된 저항(R2)
    을 포함하는
    돌입 전류 저감 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부하 회로가 접속된 다이오드 브리지(DB2)의 후단 이후에 존재하는 제1 회로 절점(節點)으로부터 상기 직류 돌입 전류 저감 회로(5)에 존재하는 제2 회로 절점에 이르는 제어 회로(6)를 더 포함하는 돌입 전류 저감 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 회로(6)는, 상기 제1 회로 절점으로의 역전류를 저지하는 다이오드(Dl)를 포함하는, 돌입 전류 저감 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 돌입 전류 저감 회로(5) 및 상기 부하 회로(2)를 포함하는 전기 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 부하 회로(2)인 인버터로부터 전력이 공급되는 구동부를 더 포함하는 전기 기기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 부하 회로(2)인 인버터로부터 전력이 공급되는 광원(3)을 더 포함하는 전기 기기.
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