JP2004129419A - Operation method of inrush current prevention circuit and inrush current prevention circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路に関し、さらに詳細には、スイッチング電源などの電源装置における突入電流を防止するための突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、スイッチング電源などの電源装置における突入電流を防止するための回路として、種々の突入電流防止回路が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−353038号公報
図6には、こうした従来の突入電流防止回路の回路構成説明図が示されている。
【0004】
この図6に示す回路構成は、直流電源100と、スイッチ(SW)102と、容量性特性を持った負荷たる容量性負荷104と、突入電流防止回路106とを有して構成されている。
【0005】
ここで、容量性負荷104を示すにあたっては、容量成分と負荷成分とを分離し、容量成分(C)104aのみを負荷成分(LOAD)104bの外に並列に記して示している。
【0006】
また、突入電流防止回路106は、電源の入力ラインに容量性負荷104と直列に接続されたN型MOS−FET(以下、単に「FET」と称する。なお、「FET」は、「Field Effect Transistor(電界効果トランジスタ)」を意味する。)(Q1)106aと、FET106aのゲート電圧を充電電圧により制御するコンデンサ(C1)106bと、コンデンサ106bとでCR時定数回路を構成する抵抗(R1)106cと、放電抵抗である抵抗(R2)106dとを有して構成されている。
【0007】
ここで、この図6に示す回路構成において、突入電流防止回路106が設けられていないと仮定すると、容量性負荷104の容量成分104aの存在のために、電圧源の低い抵抗を通して突入電流が流れる。
【0008】
ところが、図6に示すように突入電流防止回路106が設けられていると、スイッチ102を入れた直後においては、FET106aは高抵抗であるので電流が流れることはないが、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数で変化する時定数変化電圧により、FET106aのゲート電圧が変化して次第に高くなり、FET106aの抵抗が次第に小さくなる。これにより、FET106aの導通電流が変化して次第に大きくなり、徐々に容量性負荷104に電源電圧がかけることになって、電源投入時における突入電流が防止される。
【0009】
なお、抵抗106dは、FET106aのゲートに最終的にかかるゲート電圧を、抵抗106cとの分圧で決めるための抵抗である。
【0010】
しかしながら、上記したような従来の突入電流防止回路の回路構成においては、変化するFETのゲート電圧の極く一部の変化領域において、FETのドレイン−ソース間電流が大きく変化する。
【0011】
このため、時定数回路たるコンデンサと抵抗とにより構成されるCR時定数回路の時定数が十分に大きくないと、突入電流を規定値以下にできないという問題点があった。
【0012】
一方、こうした問題点を解決するために、時定数回路たるコンデンサと抵抗とにより構成されるCR時定数回路の時定数を十分に大きくすると、FETの抵抗値が必要な値に下がるまでに時間がかかりすぎるという新たな問題点を招来することとなっていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の種々の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、突入電流を規定値に抑えることができるとともに、短時間のうちにFETの抵抗値を必要な値まで低下することを可能にした突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路を提供しようとするものである。
【0014】
換言すれば、本発明の目的とするところは、従来の突入電流防止回路ならびにその動作方法を改良して、突入電流防止回路の収束時間を短縮化しようとするところにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路は、従来の突入電流防止回路における時定数回路による時定数変化電圧の初期変化の段階では、FETが導通状態ではないことに鑑み、こうしたFETが導通状態ではない間の時定数変化電圧の変化をスキップして(飛ばして)、FETが導通しない最大の電圧を初期値として時定数変化電圧を変化させるようにしたものである。
【0016】
また、本発明による突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路は、時定数回路による時定数変化電圧の変化の最終段階においても、時定数変化電圧の変化速度が遅くならないようにするために、時定数回路による時定数変化電圧の最終到達電圧がFETのゲートに印加する最終電圧より大きくなるようにするとともに、FETのゲートに実際に印加される電圧は、FETのゲートに印加する最終電圧までとなるようにツェナーダイオードで制限するようにしたものである。
【0017】
また、本発明による突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路は、FETの僅かなゲート電圧変化によりドレイン−ソース間電流が大きく変化する範囲において、当該ゲート電圧変化速度を抑えるようにするために、負帰還をかけるようにしたものである。
【0018】
即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入し、時定数回路による時定数変化電圧により上記FETのゲート電圧を変化させ、上記FETのゲート電圧の変化により上記FETの導通電流を次第に変化させることによって突入電流を防止する突入電流防止回路の動作方法において、上記時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧を、上記FETが導通しない最大のゲート電圧と略一致させるようにしたものである。
【0019】
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入し、時定数回路による時定数変化電圧により上記FETのゲート電圧を変化させ、上記FETのゲート電圧の変化により上記FETの導通電流を次第に変化させることによって突入電流を防止する突入電流防止回路において、上記時定数回路に直列に挿入した抵抗を有し、上記抵抗の抵抗値に応じて零でない一定値を開始電圧とする時定数変化電圧により、上記FETのゲート電圧を変化するようにしたものである。
【0020】
また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入し、時定数回路による時定数変化電圧により上記FETのゲート電圧を変化させ、上記FETのゲート電圧の変化により上記FETの導通電流を次第に変化させることによって突入電流を防止する突入電流防止回路において、上記FETのゲート電圧を制限するツェナーダイオードを有し、上記時定数回路の時定数変化電圧の最終到達電圧が上記FETのゲートに印加する最終電圧より大きくなるように、上記時定数回路を設定し、上記時定数回路の時定数変化電圧により変化する上記FETのゲート電圧を、上記ツェナーダイオードにより制限するようにしたものである。
【0021】
また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入し、時定数回路による時定数変化電圧により上記FETのゲート電圧を変化させ、上記FETのゲート電圧の変化により上記FETの導通電流を次第に変化させることによって突入電流を防止する突入電流防止回路の動作方法において、上記時定数回路の時定数変化電圧に、上記負荷にかかる電圧の変化速度に比例した電圧を加算するようにしたものである。
【0022】
また、本発明のうち請求項5に記載の発明は、容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入し、時定数回路による時定数変化電圧により上記FETのゲート電圧を変化させ、上記FETのゲート電圧の変化により上記FETの導通電流を次第に変化させることによって突入電流を防止する突入電流防止回路において、上記FETのドレイン電圧の変化速度を検出する微分回路を有し、上記微分回路が検出した上記FETのドレイン電圧の変化速度分を上記時定数回路による時定数変化電圧に加算して上記FETのゲートに負帰還するようにしたものである。
【0023】
また、本発明のうち請求項6に記載の発明は、本発明のうち請求項5に記載の発明において、上記微分回路はコンデンサと抵抗とを有して構成され、さらに、上記微分回路の上記抵抗に並列に挿入したダイオードを有し、上記ダイオードにより電源投入直後において上記コンデンサに必要な電圧を急速に充電するようにしたものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による突入電流防止回路の動作方法および突入電流防止回路の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【0025】
まず、本発明による突入電流防止回路の動作方法の実施の形態の一例について説明するものとするが、この本発明による突入電流防止回路の動作方法の実施の形態の一例は、図6に示すような従来の突入電流防止回路を動作させる際にも用いることができるので、理解を容易にするために図6を参照しながら説明する。
【0026】
即ち、本発明による突入電流防止回路の動作方法は、図6に示すような容量性特性を持った負荷と直列にFETを挿入して、時定数回路による時定数変化電圧によりFETのゲート電圧を変化させることにより、FETの導通電流を次第に変化させて突入電流を防止する突入電流防止回路の動作方法であって、時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧を、FETが導通しない最大のゲート電圧に略一致するようにしたものである。
【0027】
具体的には、図6に示すような突入電流防止回路106を動作させる際に、FET106aが導通しない最大のゲート電圧に、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路による時定数変化電圧の開始電圧を略一致するようにしたものである。
【0028】
ここで、一般に市販されているような通常のFETは、ゲート電圧が1.5V以下ではドレイン−ソース間には全く電流が流れないように設定されている。従って、こうしたFETを突入電流防止回路106のFET106aとして用いる場合には、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数で電圧(時定数変化電圧)が変化する際に、FET106aのゲート電圧が0から1.5Vまでの間は、FET106aのドレイン−ソース間には全く電流が流れないものであり、この間は突入電流を防止するためには全く機能していない。
【0029】
ところが、例えば、後述する図1に示すような回路構成を用いることにより、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧を、FET106aが導通しない最大のゲート電圧である1.5Vに一致させ、当該CR時定数回路の時定数変化電圧の変化が1.5Vを初期値として開始されるようにすると、突入電流を防止するためには機能していない無駄時間たる、上記した最初にFET106aのゲート電圧を0から1.5Vまで上げるための時間分だけ、突入電流防止時間を短縮することができるようになる。
【0030】
次に、図1を参照しながら、本発明による突入電流防止回路の実施の形態の一例について説明する。
【0031】
なお、本発明の実施の形態の一例を示す図1に示す回路構成において、図6に示す回路構成において用いた構成と同一または相当する構成については、図6において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用についての重複する説明は省略する。
【0032】
図1には、本発明による突入電流防止回路の実施の形態の一例による突入電流防止回路の回路構成説明図が示されている。
【0033】
この図1に示す突入電流防止回路10は、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路に直列に接続された抵抗(Rs)12を備えている点において、図6に示す従来の突入電流防止回路106と異なっている。
【0034】
より詳細には、抵抗12は、直流電源100のマイナス側端子100aとCR時定数回路を構成するコンデンサ106bとの間に直列に接続されている。
【0035】
従って、図1に示す突入電流防止回路10には抵抗12が存在するために、FET106aのゲート電圧Vgの開始電圧Vsは、
Vs=E・Rs/(R1//R2) ・・・ 式(1)
となる。
【0036】
また、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路のCR時定数τは、
τ=C1・(Rs+R1//R2) ・・・ 式(2)
となる。
【0037】
なお、上記した式(1)ならびに式(2)において、「E」は直流電源100の電源電圧を表し、「Rs」は抵抗12の抵抗値を表し、「R1//R2」は抵抗106cと抵抗106dとの並列抵抗値を表し、「C1」はコンデンサ106bの容量を表す。
【0038】
従って、上記した式(1)および式(2)を用いることにより、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路における必要なCR時定数や、FET106aのゲート電圧の必要な開始電圧を決定することができる。
【0039】
従って、この図1に示す突入電流防止回路を用いれば、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数変化電圧の初期値を零でない一定値(例えば、1.5Vである。)とすることができ、この時定数変化電圧によりFET106aのゲート電圧を変化させることが可能となる。
【0040】
即ち、この図1に示す突入電流防止回路においては、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧(初期値)を、FETが導通しない最大のゲート電圧から開始することができるようになり、突入電流防止時間を短縮することが可能となる。
【0041】
次に、図2を参照しながら、本発明による突入電流防止回路の実施の形態の他の例について説明する。
【0042】
なお、本発明の実施の形態の他の例を示す図2に示す回路構成において、図1ならびに図6に示す回路構成において用いた構成と同一または相当する構成については、図1ならびに図6において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用についての重複する説明は省略する。
【0043】
図2には、本発明による突入電流防止回路の実施の形態の他の例による突入電流防止回路の回路構成説明図が示されている。
【0044】
この図2に示す突入電流防止回路20は、抵抗106dに置き換えてツェナーダイオード(CR1)22を接続している点において、図1に示す本発明による突入電流防止回路10と異なっている。
【0045】
ここで、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路は、時定数変化電圧が最終到達電圧に近づくと電圧変化速度が遅くなり、最終到達電圧にはなかなか到達しない。そこで、このCR時定数回路の時定数を長くして時定数変化電圧の最終到達電圧を高くとるようにして、CR時定数回路の時定数変化電圧がFET106aのゲートに印加する最終電圧に至った時点で、当該時定数変化電圧の変化を制限することにより、必要な範囲での当該時定数変化電圧の変化速度を変えずに全体の突入電流防止時間を短くすることができる。
【0046】
図2は、CR時定数回路の時定数を長くして時定数変化電圧の最終到達電圧を高くとるようにして、CR時定数回路の時定数変化電圧がFET106aのゲートに印加する最終電圧に至った時点で、当該時定数変化電圧の変化を制限することにより、必要な範囲での当該時定数変化電圧の変化速度を変えずに全体の突入電流防止時間を短くすることを実現するための回路構成の一例を示している。
【0047】
即ち、図2に示す突入電流防止回路においては、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数を図1の場合より大きくしており、また、ツェナーダイオード22によりFET106aに印加される電圧が制限される。
【0048】
具体的には、ツェナーダイオード22が電圧制限ダイオードとして機能して、CR時定数回路の時定数変化電圧がFET106aのゲートに印加する最終電圧に至った時点で、時定数変化電圧の変化を制限している。
【0049】
図3には、図1に示す突入電流防止回路10によるFET106aのゲート電圧の時間変化A(図3において一点鎖線Aにより示す。)、図2に示す突入電流防止回路20によるFET106aのゲート電圧の時間変化B(図3において実線Bにより示す。)、図2に示す突入電流防止回路20においてツェナーダイオード22を備えていない場合におけるFET106aのゲート電圧の時間変化C(図3において二点鎖線Cにより示す。)ならびに図6に示す突入電流防止回路106によるFET106aのゲート電圧の時間変化D(図3において破線Dにより示す。)を示すグラフが表されている。
【0050】
なお、図3に示すゲート電圧の時間変化のグラフは、図2に示す突入電流防止回路20においての、コンデンサ106bと抵抗106cとにより構成されるCR時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧を、FET106aが導通しない最大のゲート電圧から開始させる場合を示している。
【0051】
この図3に示すゲート電圧の時間変化のグラフから明らかなように、「時間変化D→時間変化A→時間変化B」の順番で、時定数変化電圧の最終到達電圧へ到達する時間が短くなり、突入電流防止時間を短くすることができる。
【0052】
次に、図4を参照しながら、本発明による突入電流防止回路の実施の形態のさらに他の例について説明する。
【0053】
なお、本発明の実施の形態のさらに他の例を示す図4に示す回路構成において、図1、図2ならびに図6に示す回路構成において用いた構成と同一または相当する構成については、図1、図2ならびに図6において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用についての重複する説明は省略する。
【0054】
図4には、本発明による突入電流防止回路の実施の形態のさらに他の例による突入電流防止回路の回路構成説明図が示されている。
【0055】
この図4に示す突入電流防止回路30は、FET106aと、コンデンサ106bと、抵抗106cと、ツェナーダイオード22と、抵抗(R3)32とコンデンサ(C2)34とよりなる微分回路と、微分回路の抵抗32に並列に挿入されたダイオード(CR2)36とを有して構成されている。
【0056】
より詳細には、上記した突入電流防止回路30において、抵抗32ならびにコンデンサ34はFET106aのドレイン電圧の微分係数を引き出す微分回路であり、この微分回路で得られた微分係数電圧は、コンデンサ106bと抵抗106cとより得られるC1・R1時定数変化電圧に加算される。即ち、負荷電流が大きく増えるときには、FET106aのドレイン電圧が大きく下がり、FET106aのゲート電圧Vgが負の方向に下がる。そして、FET106aのゲート電圧Vgが下がると、FET106aの電流増加を抑えることになる。
【0057】
また、ダイオード36は、電源投入直後にコンデンサ34に充電する電流によりゲート電圧Vgが正に大きく振られることの無いようにするための保護ダイオードである。
【0058】
ここで、「従来の技術」の欄で説明したように、FET106aのドレイン−ソース間電流が大きく変化するのは、ゲート電圧の変化領域のうちの極く一部の領域においてである。一方、電源電流を規定値以下にするためには、FET106aのゲート電圧変化の時定数は充分に大きくなくてはならない。即ち、電源を投入した後に通常動作に入る前に、大きな突入電流防止時間を費やしてしまうものであった。
【0059】
このため、この図4に示す突入電流防止回路30においては、容量性負荷104に流れる電流を容量性負荷104にかかる電圧の変化速度から検出し、この電圧の大きさに従ってFET106aのドレイン−ソース間電流が小さくなるように負帰還をかけることにより、突入電流を規定値以下に抑えるようにしている。これにより、コンデンサ106bと抵抗106cとよりなる時定数回路の時定数を小さくすることができる。図4は、こうした動作、即ち、コンデンサ106bと抵抗106cとより得られるC1・R1時定数変化電圧に、容量性負荷104にかかる電圧の変化速度に比例した電圧を加算するという動作を実現するための回路構成の一例を示している。
【0060】
なお、図4に示す回路において、コンデンサの容量の大きさに関しては、一般に「コンデンサ(C)104a≫コンデンサ(C1)106b≫コンデンサ(C2)34」であるから、「1/C2:1/C1=(E−Vs):Vs」とすることで、時定数変化電圧の開始電圧をVsとすることができる。
【0061】
図5には、図4に示す突入電流防止回路30によるFET106aのゲート電圧の時間変化E(図5において実線Eにより示す。)ならびに図6に示す突入電流防止回路106によるFET106aのゲート電圧の時間変化D(図5において破線Dにより示す。)を示すグラフが表されている。
【0062】
なお、図5に示すゲート電圧の時間変化のグラフに示す図4に示す突入電流防止回路30においては、初めは時定数は小さな立ち上がりでゲート電圧Vgが上昇するが、ゲート電圧変化によりドレイン−ソース間電流が大きく変化する範囲になると負帰還がかかり、ゲート電圧Vgの上昇速度は下がり、最後は元の速度で上昇する。
【0063】
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(2)に説明するように適宜に変形することができる。
【0064】
(1)上記した実施の形態においては、FETとしてN型MOS−FETを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではないものであり、回路中の全ての電圧極性を反転してP型FETを使用するようにしてもよいことは勿論である。
【0065】
(2)上記した実施の形態ならびに上記(1)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。
【0066】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、比較的簡単な回路で必要な突入電流防止機能を発揮しながら短時間に完了することができるという優れた効果を奏する。
【0067】
即ち、本発明によれば、突入電流を規定値に抑えることができるとともに、短時間のうちにFETの抵抗値を必要な値まで低下することが可能になるという優れた効果を奏する。
【0068】
換言すれば、本発明によれば、従来と比較すると、突入電流防止回路の収束時間を大幅に短縮化することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による突入電流防止回路の実施の形態の一例の回路構成説明図である。
【図2】本発明による突入電流防止回路の実施の形態の他の例の回路構成説明図である。
【図3】突入電流防止回路によるFETのゲート電圧の時間変化を示すグラフである。
【図4】本発明による突入電流防止回路の実施の形態の他の例の回路構成説明図である。
【図5】突入電流防止回路によるFETのゲート電圧の時間変化を示すグラフである。
【図6】従来の突入電流防止回路の回路構成説明図である。
【符号の説明】
10、20、30、106 突入電流防止回路
12 抵抗(Rs)
22 ツェナーダイオード(CR1)
32 抵抗(R3)
34 コンデンサ(C2)
36 ダイオード(CR2)
100 直流電源
100a マイナス側端子
102 スイッチ(SW)
104 容量性負荷
104a 容量成分(C)
104b 負荷成分(LOAD)
106a FET
106b コンデンサ(C1)
106c 抵抗(R1)
106d 抵抗(R2)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inrush current prevention circuit operating method and an inrush current prevention circuit, and more particularly to an inrush current prevention circuit operation method and an inrush current prevention circuit for preventing an inrush current in a power supply device such as a switching power supply. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various inrush current prevention circuits have been known as circuits for preventing an inrush current in a power supply device such as a switching power supply (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
FIG. 6 is an explanatory diagram of a circuit configuration of such a conventional inrush current prevention circuit.
[0004]
The circuit configuration shown in FIG. 6 includes a
[0005]
Here, in showing the
[0006]
The inrush
[0007]
Here, assuming that the inrush
[0008]
However, if the inrush
[0009]
Note that the
[0010]
However, in the conventional circuit configuration of the inrush current prevention circuit as described above, the drain-source current of the FET greatly changes in a very small region where the gate voltage of the FET changes.
[0011]
For this reason, there is a problem that the inrush current cannot be reduced to a specified value or less unless the time constant of the CR time constant circuit constituted by the capacitor and the resistor, which is a time constant circuit, is not sufficiently large.
[0012]
On the other hand, if the time constant of the CR time constant circuit composed of a capacitor and a resistor, which is a time constant circuit, is sufficiently increased to solve such a problem, it takes time for the resistance value of the FET to drop to a required value. This has led to a new problem of being too expensive.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the related art, and an object of the present invention is to reduce the inrush current to a specified value and to reduce the inrush current in a short time. An object of the present invention is to provide an operation method of an inrush current prevention circuit and an inrush current prevention circuit that enable the resistance value of an FET to be reduced to a required value.
[0014]
In other words, an object of the present invention is to improve the conventional inrush current prevention circuit and its operation method to shorten the convergence time of the inrush current prevention circuit.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an operation method of an inrush current prevention circuit according to the present invention and an inrush current prevention circuit are provided in a conventional inrush current prevention circuit. In view of the fact that the FET is not in the conductive state, the change of the time constant changing voltage while the FET is not in the conductive state is skipped (skipped), and the time constant changing voltage is changed with the maximum voltage at which the FET does not conduct as the initial value. It was made.
[0016]
Further, the operation method of the inrush current prevention circuit and the inrush current prevention circuit according to the present invention are designed to prevent the time constant change voltage from changing at the final stage of the change of the time constant change voltage by the time constant circuit. The final voltage of the time constant change voltage by the time constant circuit is set to be higher than the final voltage applied to the gate of the FET, and the voltage actually applied to the gate of the FET is the final voltage applied to the gate of the FET. It is made to limit by the Zener diode so that it becomes.
[0017]
Further, the operation method of the inrush current prevention circuit and the inrush current prevention circuit according to the present invention suppress the gate voltage change speed in a range where the drain-source current greatly changes due to a slight gate voltage change of the FET. In addition, a negative feedback is applied.
[0018]
That is, according to the invention of
[0019]
The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that an FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, and a gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit. In the inrush current prevention circuit for preventing the inrush current by gradually changing the conduction current of the FET due to the change of the gate voltage, the resistor has a resistor inserted in series with the time constant circuit, according to the resistance value of the resistor The gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage having a non-zero constant value as a start voltage.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, an FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, and the gate voltage of the FET is changed by a time constant changing voltage by a time constant circuit. A rush current prevention circuit for preventing an inrush current by gradually changing a conduction current of the FET by a change in a gate voltage of the FET, having a Zener diode for limiting a gate voltage of the FET, and changing a time constant of the time constant circuit. The time constant circuit is set so that the final voltage of the voltage is higher than the final voltage applied to the gate of the FET, and the gate voltage of the FET, which changes according to the time constant changing voltage of the time constant circuit, is This is limited by a diode.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, an FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, and the gate voltage of the FET is changed by a time constant changing voltage by a time constant circuit. In the operation method of the inrush current prevention circuit for preventing the inrush current by gradually changing the conduction current of the FET by the change of the gate voltage of the FET, the change rate of the voltage applied to the load to the time constant change voltage of the time constant circuit Is added.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, an FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, and a gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit. A rush current prevention circuit for preventing a rush current by gradually changing a conduction current of the FET according to a change in a gate voltage of the FET, including a differentiation circuit for detecting a change speed of a drain voltage of the FET, wherein the differentiation circuit detects The change rate of the drain voltage of the FET described above is added to the time constant change voltage by the time constant circuit, and negative feedback is provided to the gate of the FET.
[0023]
In the invention according to claim 6 of the present invention, in the invention according to claim 5 of the present invention, the differentiating circuit includes a capacitor and a resistor. It has a diode inserted in parallel with a resistor, and the diode rapidly charges the capacitor with a necessary voltage immediately after power is turned on.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of an inrush current prevention circuit and an inrush current prevention circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
First, an example of an embodiment of an operation method of an inrush current prevention circuit according to the present invention will be described. An example of an embodiment of an operation method of the inrush current prevention circuit according to the present invention is as shown in FIG. Since the present invention can be used when operating a conventional inrush current prevention circuit, it will be described with reference to FIG. 6 to facilitate understanding.
[0026]
That is, in the method of operating the inrush current prevention circuit according to the present invention, the FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic as shown in FIG. A method of operating an inrush current prevention circuit that gradually changes a conduction current of an FET to prevent an inrush current by changing the start voltage of a time constant change voltage of a time constant circuit to a maximum gate at which the FET does not conduct. This is made to substantially match the voltage.
[0027]
Specifically, when the inrush
[0028]
Here, an ordinary FET, which is generally commercially available, is set such that no current flows between the drain and the source at a gate voltage of 1.5 V or less. Therefore, when such an FET is used as the
[0029]
However, for example, by using a circuit configuration as shown in FIG. 1 described below, the starting voltage of the time constant changing voltage of the CR time constant circuit constituted by the
[0030]
Next, an example of an embodiment of an inrush current prevention circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0031]
Note that, in the circuit configuration shown in FIG. 1 illustrating an example of an embodiment of the present invention, the same reference numerals as those used in FIG. 6 denote the same or corresponding components as those used in the circuit configuration shown in FIG. By using and showing, the overlapping description of the configuration and operation is omitted.
[0032]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of an inrush current prevention circuit according to an example of an embodiment of an inrush current prevention circuit according to the present invention.
[0033]
The inrush
[0034]
More specifically, the
[0035]
Therefore, since the inrush
Vs = E · Rs / (R1 // R2) Equation (1)
It becomes.
[0036]
The CR time constant τ of the CR time constant circuit constituted by the
τ = C1 · (Rs + R1 // R2) Equation (2)
It becomes.
[0037]
In the above equations (1) and (2), “E” represents the power supply voltage of the
[0038]
Therefore, by using the above equations (1) and (2), the necessary CR time constant in the CR time constant circuit constituted by the
[0039]
Therefore, if the inrush current prevention circuit shown in FIG. 1 is used, the initial value of the time constant change voltage of the CR time constant circuit constituted by the
[0040]
That is, in the inrush current prevention circuit shown in FIG. 1, the starting voltage (initial value) of the time constant change voltage of the CR time constant circuit constituted by the
[0041]
Next, another embodiment of the inrush current prevention circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0042]
In addition, in the circuit configuration shown in FIG. 2 showing another example of the embodiment of the present invention, the same or equivalent configuration as the configuration used in the circuit configuration shown in FIG. 1 and FIG. By using the same reference numerals as those used, redundant description of the configuration and operation will be omitted.
[0043]
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an inrush current prevention circuit according to another embodiment of the inrush current prevention circuit according to the present invention.
[0044]
The inrush
[0045]
Here, in the CR time constant circuit constituted by the
[0046]
FIG. 2 shows that the time constant of the CR time constant circuit is increased to increase the final attained voltage of the time constant change voltage so that the time constant change voltage of the CR time constant circuit reaches the final voltage applied to the gate of the
[0047]
That is, in the rush current prevention circuit shown in FIG. 2, the time constant of the CR time constant circuit constituted by the
[0048]
Specifically, the
[0049]
FIG. 3 shows a time change A of the gate voltage of the
[0050]
Note that the graph of the time change of the gate voltage shown in FIG. 3 shows the start voltage of the time constant change voltage of the CR time constant circuit composed of the
[0051]
As is clear from the graph of the time change of the gate voltage shown in FIG. 3, the time required to reach the final attained voltage of the time constant change voltage is shortened in the order of “time change D → time change A → time change B”. In addition, the rush current prevention time can be shortened.
[0052]
Next, still another example of the embodiment of the inrush current prevention circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0053]
In the circuit configuration shown in FIG. 4 showing still another example of the embodiment of the present invention, the same or corresponding configurations as those used in the circuit configurations shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 2 and FIG. 6, the same reference numerals are used to omit redundant description of the configuration and operation.
[0054]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of an inrush current prevention circuit according to still another embodiment of the inrush current prevention circuit according to the present invention.
[0055]
The inrush
[0056]
More specifically, in the inrush
[0057]
Further, the
[0058]
Here, as described in the section of "Prior Art", the drain-source current of the
[0059]
For this reason, in the rush
[0060]
In the circuit shown in FIG. 4, since the capacitance of the capacitor is generally “capacitor (C) 104a≫capacitor (C1) 106b≫capacitor (C2) 34”, “1 / C2: 1 / C1 = (E−Vs): Vs ”, the start voltage of the time constant change voltage can be set to Vs.
[0061]
FIG. 5 shows a time change E (shown by a solid line E in FIG. 5) of the gate voltage of the
[0062]
In the rush
[0063]
The above-described embodiment can be appropriately modified as described in the following (1) and (2).
[0064]
(1) In the above embodiment, the case where the N-type MOS-FET is used as the FET has been described. However, the present invention is not limited to this, and all the voltage polarities in the circuit are inverted. Of course, a P-type FET may be used.
[0065]
(2) Needless to say, the above-described embodiment and the modification shown in (1) may be appropriately combined.
[0066]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that it can be completed in a short time while exhibiting a necessary inrush current preventing function with a relatively simple circuit.
[0067]
That is, according to the present invention, there is an excellent effect that the rush current can be suppressed to the specified value and the resistance value of the FET can be reduced to a required value in a short time.
[0068]
In other words, according to the present invention, there is an excellent effect that the convergence time of the inrush current prevention circuit can be significantly reduced as compared with the related art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of an example of an embodiment of an inrush current prevention circuit according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a circuit configuration of another example of the inrush current prevention circuit according to the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a graph showing a time change of a gate voltage of an FET by an inrush current prevention circuit.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a circuit configuration of another example of the inrush current prevention circuit according to the embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a graph showing a time change of a gate voltage of an FET by an inrush current prevention circuit.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a conventional inrush current prevention circuit.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 106 Inrush
22 Zener diode (CR1)
32 resistance (R3)
34 Capacitor (C2)
36 Diode (CR2)
100
104
104b Load component (LOAD)
106a FET
106b Capacitor (C1)
106c resistance (R1)
106d resistance (R2)
Claims (6)
前記時定数回路の時定数変化電圧の開始電圧を、前記FETが導通しない最大のゲート電圧と略一致させた
突入電流防止回路の動作方法An FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, the gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit, and the conduction current of the FET is gradually changed by a change in the gate voltage of the FET. In the operation method of the inrush current prevention circuit that prevents the inrush current by
Method of operating an inrush current prevention circuit in which a start voltage of a time constant change voltage of the time constant circuit is substantially equal to a maximum gate voltage at which the FET does not conduct.
前記時定数回路に直列に挿入した抵抗を有し、
前記抵抗の抵抗値に応じて零でない一定値を開始電圧とする時定数変化電圧により、前記FETのゲート電圧を変化する
突入電流防止回路。An FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, the gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit, and the conduction current of the FET is gradually changed by a change in the gate voltage of the FET. Inrush current prevention circuit that prevents inrush current by
Having a resistor inserted in series with the time constant circuit,
An inrush current prevention circuit for changing a gate voltage of the FET by a time constant changing voltage having a fixed value other than zero as a starting voltage according to a resistance value of the resistor.
前記FETのゲート電圧を制限するツェナーダイオードを有し、
前記時定数回路の時定数変化電圧の最終到達電圧が前記FETのゲートに印加する最終電圧より大きくなるように、前記時定数回路を設定し、
前記時定数回路の時定数変化電圧により変化する前記FETのゲート電圧を、前記ツェナーダイオードにより制限する
突入電流防止回路。An FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, the gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit, and the conduction current of the FET is gradually changed by a change in the gate voltage of the FET. Inrush current prevention circuit that prevents inrush current by
A Zener diode for limiting a gate voltage of the FET,
The time constant circuit is set such that the final voltage of the time constant change voltage of the time constant circuit is higher than the final voltage applied to the gate of the FET,
An inrush current prevention circuit for limiting a gate voltage of the FET, which changes according to a time constant change voltage of the time constant circuit, by the Zener diode.
前記時定数回路の時定数変化電圧に、前記負荷にかかる電圧の変化速度に比例した電圧を加算する
突入電流防止回路の動作方法An FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, the gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit, and the conduction current of the FET is gradually changed by a change in the gate voltage of the FET. In the operation method of the inrush current prevention circuit that prevents the inrush current by
Method of operating an inrush current prevention circuit for adding a voltage proportional to a change rate of a voltage applied to a load to a time constant change voltage of the time constant circuit
前記FETのドレイン電圧の変化速度を検出する微分回路を有し、
前記微分回路が検出した前記FETのドレイン電圧の変化速度分を前記時定数回路による時定数変化電圧に加算して前記FETのゲートに負帰還する
突入電流防止回路。An FET is inserted in series with a load having a capacitive characteristic, the gate voltage of the FET is changed by a time constant change voltage by a time constant circuit, and the conduction current of the FET is gradually changed by a change in the gate voltage of the FET. Inrush current prevention circuit that prevents inrush current by
A differential circuit for detecting a change speed of the drain voltage of the FET,
An inrush current prevention circuit that adds a change rate of a drain voltage of the FET detected by the differentiating circuit to a time constant change voltage by the time constant circuit and negatively feeds back to a gate of the FET.
前記微分回路はコンデンサと抵抗とを有して構成され、
さらに、
前記微分回路の前記抵抗に並列に挿入したダイオードを有し、
前記ダイオードにより電源投入直後において前記コンデンサに必要な電圧を急速に充電する
突入電流防止回路。The inrush current prevention circuit according to claim 5,
The differentiating circuit includes a capacitor and a resistor,
further,
Having a diode inserted in parallel with the resistor of the differentiation circuit,
An inrush current prevention circuit for rapidly charging a voltage required for the capacitor immediately after power-on by the diode;
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