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JP5489205B2 - Electric circuit and method for controlling electric circuit - Google Patents
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Description

本発明は、電源回路において、電源を投入するときに生じる主回路への突入電流の影響を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technique for suppressing an influence of an inrush current to a main circuit that occurs when a power supply is turned on in a power supply circuit.

機器に電源を投入するとき、定常状態よりも遥かに大きな電流(突入電流)が機器に流れることがある。この突入電流は、機器内のスイッチ接点を溶着させたり、ヒューズを溶断させたり、ブレーカを切断したり等、機器に悪影響を及ぼすことがある。   When the device is turned on, a much larger current (inrush current) than the steady state may flow through the device. This inrush current may adversely affect the device, such as welding a switch contact in the device, blowing a fuse, or cutting a breaker.

突入電流の影響を軽減するための回路としては、特許文献1に開示されている電源回路がある。この電源回路の回路図を図4に示す。図4に記載された電源回路は、駆動パルスを発生させる駆動パルス発生手段と、トランジスタを備えたプッシュプル構成のスイッチング手段と、コンデンサ92、94、104、106、およびダイオードを備えた充放電手段と、を有する。また、この電源回路には、電源Eと、充放電手段を昇圧させるコンデンサ58とが設けられる。   As a circuit for reducing the influence of the inrush current, there is a power supply circuit disclosed in Patent Document 1. A circuit diagram of this power supply circuit is shown in FIG. The power supply circuit described in FIG. 4 includes a drive pulse generating means for generating a drive pulse, a push-pull configuration switching means having a transistor, capacitors 92, 94, 104, and 106, and a charge / discharge means having a diode. And having. Further, this power supply circuit is provided with a power supply E and a capacitor 58 for boosting the charge / discharge means.

この電源回路において、電源EがONした瞬間には、コンデンサ58を急速に充電する突入電流が流れる。動作開始後は、駆動パルス発生手段の出力が反転するたびに、特許文献1に示すように、コンデンサ92、94、102、106が段階的に充電される。   In this power supply circuit, at the moment when the power supply E is turned on, an inrush current for rapidly charging the capacitor 58 flows. After the operation starts, each time the output of the drive pulse generating means is inverted, the capacitors 92, 94, 102, and 106 are charged stepwise as shown in Patent Document 1.

この構成において、コンデンサ58の静電容量と比較してコンデンサ92、94の静電容量を小さくすれば、動作開始後に、駆動パルス発生手段が反転するたびにコンデンサ92、94、58を充放電するエネルギーを小さくすることができる。コンデンサ102、106、およびそれに付帯するダイオードにより構成される回路についても同様である。   In this configuration, if the capacitances of the capacitors 92 and 94 are made smaller than the capacitance of the capacitor 58, the capacitors 92, 94 and 58 are charged and discharged each time the drive pulse generating means is reversed after the operation starts. Energy can be reduced. The same applies to a circuit constituted by the capacitors 102 and 106 and a diode attached thereto.

ところが、この電源回路においては、突入電流のピーク値は、線路にあるトランジスタのオン抵抗と、線路にあるダイオードの抵抗との和のみで制限される。このため、コンデンサの容量が大きいと、突入電流のピーク値が大きな値となりうる。この場合、電源回路は、その突入電流による影響を防ぐことができない場合があった。   However, in this power supply circuit, the peak value of the inrush current is limited only by the sum of the on-resistance of the transistor in the line and the resistance of the diode in the line. For this reason, when the capacitance of the capacitor is large, the peak value of the inrush current can be a large value. In this case, the power supply circuit may not be able to prevent the influence of the inrush current.

ピーク値の高い突入電流の発生による影響を抑制する回路として、特許文献2に記載の電源回路がある。この電源回路の回路図を図5に示す。図5に示すように、電源回路は、電源投入用のスイッチ、バイパスコンデンサC1、主回路、FETに加え、抵抗R1、R2、およびコンデンサC2を有する。抵抗R1の一端は、電源投入用のスイッチに接続され、他端はFET(Field Effect Transistor)のゲート端子とコンデンサC2とに接続される。バイパスコンデンサC1は、主回路に並列に挿入され、その一端は、FETのドレイン端子に接続される。抵抗R2は、コンデンサC2に並列に接続される。   There is a power supply circuit described in Patent Document 2 as a circuit that suppresses the influence of the occurrence of an inrush current having a high peak value. A circuit diagram of this power supply circuit is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the power supply circuit includes resistors R1 and R2 and a capacitor C2 in addition to a power-on switch, a bypass capacitor C1, a main circuit, and an FET. One end of the resistor R1 is connected to a switch for turning on the power, and the other end is connected to a gate terminal of an FET (Field Effect Transistor) and a capacitor C2. The bypass capacitor C1 is inserted in parallel with the main circuit, and one end thereof is connected to the drain terminal of the FET. The resistor R2 is connected in parallel with the capacitor C2.

このような構成において、スイッチをオンすると、FETのゲート電圧が、時間とともに徐々に増加し、ゲート電圧の上昇に応じて、FETが、遮断状態(オフ状態)から導通状態(オン状態)に徐々に移行していく。このため、電源回路は、電源投入直後は、FETは遮断状態であり、徐々に導通状態に移行するため、その過程においてFETのドレイン・ソース間抵抗で制限された電流によりバイパスコンデンサC1が充電される。従って、回路は、ピーク値の高い突入電流が主回路に流れ込むことを防止できる。   In such a configuration, when the switch is turned on, the gate voltage of the FET gradually increases with time, and the FET gradually changes from the cutoff state (off state) to the conductive state (on state) as the gate voltage increases. To move on. For this reason, in the power supply circuit, the FET is in a cut-off state immediately after the power is turned on, and gradually shifts to the conductive state. The Therefore, the circuit can prevent an inrush current having a high peak value from flowing into the main circuit.

特開平1−243847号公報JP-A-1-243847 実開平5−71910号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-71910

しかし、特許文献2に記載された回路では、突入電流による影響を防ぐことができない場合があった。   However, in the circuit described in Patent Document 2, there is a case where the influence of the inrush current cannot be prevented.

この回路では、FETのゲート電圧を徐々に増加させるために、抵抗R1と、コンデンサC2とからなるRC回路における時定数を大きくとらなければならない。具体的には、少なくとも数100mS、できれば数秒という大きな時定数が必要となり、抵抗R1の値として例えば、数百KΩ、コンデンサC2の値として数μF〜数10μFの値が必要となる。   In this circuit, in order to gradually increase the gate voltage of the FET, it is necessary to take a large time constant in the RC circuit including the resistor R1 and the capacitor C2. Specifically, a large time constant of at least several hundred mS, preferably several seconds is required, and for example, a value of several hundreds KΩ and a value of several μF to several tens of μF are required as the value of the resistor R1.

一方、スイッチがオフとなったときには、次に電源が投入されるときに備えてコンデンサC2を速やかに放電する必要がある。このため、コンデンサC2と、C2に並列に接続したR2とからなるRC回路における時定数は小さくすることが望ましい。   On the other hand, when the switch is turned off, it is necessary to quickly discharge the capacitor C2 in preparation for the next power-on. For this reason, it is desirable to reduce the time constant in the RC circuit including the capacitor C2 and R2 connected in parallel to C2.

ところが、電源投入時の定常状態のゲート電圧の高さは、抵抗R1、R2の比率に依存する。このため、オン電圧以上のゲート電圧を得るために、抵抗R2の値を一定値以上にしなければならない。   However, the height of the gate voltage in the steady state when the power is turned on depends on the ratio of the resistors R1 and R2. For this reason, in order to obtain a gate voltage equal to or higher than the on-voltage, the value of the resistor R2 must be set to a certain value or higher.

また、放電によりFETをオンできるように、コンデンサC2は、十分に高い容量でなければならない。   Also, the capacitor C2 must have a sufficiently high capacity so that the FET can be turned on by discharging.

抵抗R2の値を小さくできず、且つ、コンデンサC2が大容量でなければならないため、抵抗R2と、コンデンサC2とに基づく時定数を小さくすることが困難である。   Since the value of the resistor R2 cannot be reduced and the capacitor C2 must have a large capacity, it is difficult to reduce the time constant based on the resistor R2 and the capacitor C2.

従って、コンデンサC2が十分に放電されるまで時間がかかる。そうすると、スイッチが短時間に、オン、オフ、オンとなったときに、コンデンサC2の放電が間に合わず、再電源投入時に、FETが既にオンになっている状態が生じうる。これでは、突入電流が主回路へ流れ込むことを防ぐことができない。   Therefore, it takes time until the capacitor C2 is sufficiently discharged. Then, when the switch is turned on / off / on in a short time, the capacitor C2 may not be discharged in time, and the FET may already be turned on when the power is turned on again. This cannot prevent the inrush current from flowing into the main circuit.

本発明は、電源の投入、遮断が短時間に繰り返された場合であっても、突入電流の影響を確実に抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to reliably suppress the influence of an inrush current even when the power is turned on and off repeatedly in a short time.

上記目的を達成するために、本発明の電気回路は、定電圧を供給する電源と、前記電源が投入された後に動作し、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号を生成する発振手段と、第1のコンデンサ及び第1の抵抗を備え、前記発振手段と電気的に接続され、前記発振手段により生成された前記パルス信号の電圧を積分することにより、直流電圧信号を生成する積分回路と、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗と電気的に接続され、前記積分回路により生成された前記直流電圧信号の電圧値に基づいて、前記電源からの電圧を主回路に印加するスイッチング素子と、前記電源が遮断されたとき、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗に基づく時定数より短い時定数で該第1のコンデンサを放電する放電手段と、を有する。 To achieve the above object, an electric circuit of the present invention includes a power supply for supplying a constant voltage, operates after the power is turned on, an oscillating means for generating a Rupa pulse signal to increase with the duty ratio of time , comprising a first capacitor and a first resistor, said oscillating means and is electrically connected, by integrating the voltage of the pulse signal generated by said oscillation means, the integration circuit for generating a dc voltage signal And a switching circuit that is electrically connected to the first capacitor and the first resistor and applies a voltage from the power source to the main circuit based on a voltage value of the DC voltage signal generated by the integration circuit. And a discharge means for discharging the first capacitor with a time constant shorter than the time constant based on the first capacitor and the first resistance when the power source is cut off.

本発明の電気回路の制御方法は、電源が投入された後に発振手段が動作し、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号を生成し、第1のコンデンサ及び第1の抵抗を備え、前記発振手段と電気的に接続された積分回路が、前記発振手段により生成された前記パルス信号の電圧を積分することにより、直流電圧信号を生成し、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗と電気的に接続されたスイッチング素子が、前記積分回路により生成された前記直流電圧信号の電圧値に基づいて、前記電源からの電圧を主回路に印加、放電手段が、前記電源が遮断されたとき、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗に基づく時定数より短い時定数で前記第1のコンデンサを放電する、電気回路の制御方法である。 Control method for an electric circuit of the present invention, the oscillation means is operated after the power is turned on, generates a Rupa pulse signal to increase with the duty ratio of time, comprising a first capacitor and a first resistor, the oscillation means and electrically connected to the integrated circuit, by integrating the voltage of the generated the pulse signal by the pre-Symbol oscillation means to produce a dc voltage signal, said first capacitor and said first resistance electrically connected to the switching element, based on the voltage value of the generated the DC voltage signal by the integrating circuit, a voltage from the power supply is applied to the main circuit, the discharge means, the power supply is cut off When this is done, the electric circuit is controlled by discharging the first capacitor with a time constant shorter than the time constant based on the first capacitor and the first resistor.

本発明によれば、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号の電圧を積分回路が積分して直流電圧信号を生成し、スイッチング素子が、直流電圧信号の電圧値の上昇に応じて、遮断状態から徐々に導通状態に移行して電圧を主回路に印加し、積分回路のコンデンサ及び抵抗に基づく時定数より短い時定数でコンデンサを放電するので、電気回路は、コンデンサを速やかに放電でき、短時間に電源投入、遮断が繰り返された場合であっても、突入電流が主回路へ流れることを確実に防止できる。   According to the present invention, the integration circuit generates a DC voltage signal by integrating the voltage of the pulse signal whose duty ratio increases with time, and the switching element is released from the cut-off state in response to an increase in the voltage value of the DC voltage signal. Gradually transitions to the conducting state, applies voltage to the main circuit, and discharges the capacitor with a time constant shorter than the time constant based on the capacitor and resistance of the integrating circuit, so the electric circuit can discharge the capacitor quickly and for a short time Even when the power is turned on and off repeatedly, the inrush current can be reliably prevented from flowing into the main circuit.

本実施形態の電源回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the power supply circuit of this embodiment. 本実施形態のゲート電圧、ドレイン電流の時間的変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time change of the gate voltage of this embodiment, and a drain current. 本発明の変形例の電源回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the power supply circuit of the modification of this invention. 一般的な電源回路の回路図である。It is a circuit diagram of a general power supply circuit. 一般的な充電回路の回路図である。It is a circuit diagram of a general charging circuit.

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。   Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の電源回路10の一構成例を示す回路図である。同図を参照すると、電源回路10は、主回路20に接続されている。そして、電源回路10は、電源V1と、スイッチS1と、オシレータOSCと、抵抗R1、R2とコンデンサC2と、トランジスタQ1と、バイパスコンデンサC1とを有する。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of the power supply circuit 10 of the present embodiment. Referring to FIG. 1, the power supply circuit 10 is connected to the main circuit 20. The power supply circuit 10 includes a power supply V1, a switch S1, an oscillator OSC, resistors R1 and R2, a capacitor C2, a transistor Q1, and a bypass capacitor C1.

主回路20は、スイッチング電源、蛍光灯転送回路、モーター駆動回路などの回路である。主回路20には、バイパスコンデンサC1が並列に接続されている。バイパスコンデンサC1は、主回路20へ供給される信号から、不要なノイズや信号をバイパスして除去する。   The main circuit 20 is a circuit such as a switching power supply, a fluorescent lamp transfer circuit, and a motor drive circuit. A bypass capacitor C1 is connected to the main circuit 20 in parallel. The bypass capacitor C1 bypasses and removes unnecessary noise and signals from the signal supplied to the main circuit 20.

電源V1は、主回路20に電源を供給する。スイッチS1の一端は、主回路20に、他端は、主回路20に接続されている。スイッチS1は、ユーザの操作などに応じて線路を開閉することにより、主回路20へ電源を投入し、または電源を遮断する。   The power supply V1 supplies power to the main circuit 20. One end of the switch S1 is connected to the main circuit 20, and the other end is connected to the main circuit 20. The switch S1 opens or closes the line according to a user operation or the like to turn on the power to the main circuit 20 or cut off the power.

オシレータOSCは、パルスのデューティ比を可変できる発振回路である。オシレータOSCは、スイッチS1と信号線(不図示)で接続され、スイッチS1の開閉状態に対応して動作する。オシレータOSCは、スイッチS1が閉状態となった直後、または閉状態となってから所定時間経過後に、所定の周波数で発振動作を開始し、パルス信号を生成する。例えば、オシレータOSCの発振開始時におけるパルス信号のデューティ比は、その時点でトランジスタQ1がオンしないように、十分に小さな値とする。そして、オシレータOSCは、時間とともにパルス信号のデューティ比を、所定の最大値となるまで増加させる。   The oscillator OSC is an oscillation circuit that can vary the duty ratio of a pulse. The oscillator OSC is connected to the switch S1 through a signal line (not shown), and operates according to the open / closed state of the switch S1. The oscillator OSC starts an oscillating operation at a predetermined frequency immediately after the switch S1 is closed or after a predetermined time has elapsed since the switch S1 is closed, and generates a pulse signal. For example, the duty ratio of the pulse signal at the start of oscillation of the oscillator OSC is set to a sufficiently small value so that the transistor Q1 is not turned on at that time. Then, the oscillator OSC increases the duty ratio of the pulse signal with time until it reaches a predetermined maximum value.

そして、スイッチS1が開状態となったとき、オシレータOSCは、直ちに発振動作を停止する。   When the switch S1 is in the open state, the oscillator OSC immediately stops the oscillation operation.

抵抗R1の一端は、オシレータOSCに接続され、他端は、コンデンサC2、およびトランジスタQ1に接続される。コンデンサC2は、抵抗R1、およびトランジスタQ1に接続される。   One end of the resistor R1 is connected to the oscillator OSC, and the other end is connected to the capacitor C2 and the transistor Q1. Capacitor C2 is connected to resistor R1 and transistor Q1.

抵抗R1、およびコンデンサC2からなるRC積分回路は、オシレータOSCから出力されたパルス信号の電圧を時間積分して直流電圧に変換し、その直流電圧をトランジスタQ1に印加する。   The RC integration circuit including the resistor R1 and the capacitor C2 time-integrates the voltage of the pulse signal output from the oscillator OSC to convert it into a DC voltage, and applies the DC voltage to the transistor Q1.

抵抗R2は、コンデンサC2に並列に接続される。ここで、抵抗R2の抵抗値は、抵抗R1に比べ、十分に小さな値とする。抵抗R2の抵抗値を小さくすることにより、コンデンサC2は、電源遮断時に、R2、C2を乗算して得られる小さな時定数で、速やかに放電される。   The resistor R2 is connected in parallel with the capacitor C2. Here, the resistance value of the resistor R2 is set to a sufficiently small value compared to the resistor R1. By reducing the resistance value of the resistor R2, the capacitor C2 is quickly discharged with a small time constant obtained by multiplying R2 and C2 when the power is shut off.

トランジスタQ1は、FETである。トランジスタQ1のゲート端子は、抵抗R1、およびコンデンサC2に接続され、ソース端子は接地され、ドレイン端子は、主回路20およびバイパスコンデンサC1に接続されている。   The transistor Q1 is an FET. The gate terminal of the transistor Q1 is connected to the resistor R1 and the capacitor C2, the source terminal is grounded, and the drain terminal is connected to the main circuit 20 and the bypass capacitor C1.

電源回路10の動作について説明する。スイッチS1が閉状態になった後、オシレータOSCは発振動作を開始する。抵抗R1、およびコンデンサC2は、パルス電圧を積分して直流電圧に変換し、トランジスタQ1のゲート端子に印加する。   The operation of the power supply circuit 10 will be described. After the switch S1 is closed, the oscillator OSC starts an oscillation operation. The resistor R1 and the capacitor C2 integrate the pulse voltage to convert it into a DC voltage, and apply it to the gate terminal of the transistor Q1.

前述したように、オシレータOSCの発振開始の時点において、パルスのデューティ比は、積分後の直流電圧が、トランジスタQ1のオン電圧より小さな値となるように、設定されている。このため、スイッチS1が閉状態になった直後は、トランジスタQ1はオフ状態である。オフ状態においては、オン状態のときと比較して、トランジスタQ1のドレイン・ソース間の抵抗が非常に高いので、主回路20へのドレイン電流は制限される。   As described above, when the oscillation of the oscillator OSC starts, the duty ratio of the pulse is set so that the DC voltage after integration is smaller than the ON voltage of the transistor Q1. Therefore, immediately after the switch S1 is closed, the transistor Q1 is off. In the off state, the drain-source resistance of the transistor Q1 is very high compared to the on state, so that the drain current to the main circuit 20 is limited.

オシレータOSCは、時間の経過に伴い、パルスのデューティ比を増加する。デューティ比の増加に伴い、トランジスタQ1のゲート電圧も徐々に増加する。ゲート電圧が上昇するに伴い、トランジスタQ1は、オフ状態からオン状態へ徐々に移行する。   The oscillator OSC increases the duty ratio of the pulse as time passes. As the duty ratio increases, the gate voltage of the transistor Q1 also gradually increases. As the gate voltage increases, the transistor Q1 gradually shifts from the off state to the on state.

このように、スイッチS1が閉状態になった直後から一定期間までの間は、トランジスタQ1がオフ状態であり、主回路20へ流れ込む電流が制限される。このため、電源投入時に、ピーク値の高い突入電流が主回路20へ流れ込むことが防止される。   As described above, the transistor Q1 is in the OFF state from the time immediately after the switch S1 is in the closed state to the predetermined period, and the current flowing into the main circuit 20 is limited. This prevents an inrush current having a high peak value from flowing into the main circuit 20 when the power is turned on.

次に、スイッチS1が開状態となったとき、主回路20への電源が遮断されると共にオシレータOSCが発振を停止するため、コンデンサC2に蓄積された電荷は、抵抗R2を介して放電される。   Next, when the switch S1 is opened, the power to the main circuit 20 is cut off and the oscillator OSC stops oscillating, so that the charge accumulated in the capacitor C2 is discharged via the resistor R2. .

抵抗R2の抵抗値は、図5で説明した、一般的な回路のように、一定値以上となるように制約されないので、十分に小さな値とすることができる。具体的にはオシレータOSCで発生するパルス信号を積分して直流に変換するだけの時定数を持てばよく、従ってその時定数はパルス信号の発振周波数が大きいほど小さくすることができる。このため、オシレータOSCで発生するパルス信号の発振周波数を適切に選ぶことにより抵抗R2、およびコンデンサC2に基づく時定数を小さな値とすることができ、電源回路10は、コンデンサC2を急速に放電することができる。   The resistance value of the resistor R2 is not limited to a certain value or more unlike the general circuit described with reference to FIG. 5, and can be set to a sufficiently small value. Specifically, it is only necessary to have a time constant for integrating the pulse signal generated by the oscillator OSC and converting it to direct current. Therefore, the time constant can be reduced as the oscillation frequency of the pulse signal increases. For this reason, the time constant based on the resistor R2 and the capacitor C2 can be made small by appropriately selecting the oscillation frequency of the pulse signal generated by the oscillator OSC, and the power supply circuit 10 rapidly discharges the capacitor C2. be able to.

従って、短時間に、電源投入、遮断が繰り返された場合であっても、電源回路10は、再電源投入時に突入電流が主回路20に流れ込むことを抑制できる。   Therefore, even when the power is turned on and off repeatedly in a short time, the power circuit 10 can suppress the inrush current from flowing into the main circuit 20 when the power is turned on again.

図2は、電源回路10における、電流I1、ゲート電圧VGの時間的変化の一例を示すグラフである。電流I1は、電源V1から供給される電流である。ゲート電圧VGは、トランジスタQ1のゲート電圧である。   FIG. 2 is a graph illustrating an example of temporal changes in the current I1 and the gate voltage VG in the power supply circuit 10. The current I1 is a current supplied from the power supply V1. The gate voltage VG is the gate voltage of the transistor Q1.

図2の縦軸は、トランジスタQ1のドレイン電流I1、またはゲート電圧VGであり、横軸は時間である。時刻「t0」において、スイッチS1が閉状態になったとき、オシレータOSCは発振動作を開始する。パルス信号のデューティ比は、初期値(例えば、0%)から最大値となるまで増加する。発振開始時において、パルス信号のデューティ比は小さいので、ゲート電圧VGの初期値は、オン電圧「Von」より小さい。VGが初期値からVonになるまでの間は、トランジスタQ1のドレイン・ソース間の抵抗値が、オン状態の場合と比較して非常に大きいので、ピーク値の高い突入電流が主回路20に流れ込むことが抑制される。   The vertical axis in FIG. 2 is the drain current I1 or the gate voltage VG of the transistor Q1, and the horizontal axis is time. When the switch S1 is closed at time “t0”, the oscillator OSC starts an oscillation operation. The duty ratio of the pulse signal increases from an initial value (for example, 0%) to a maximum value. At the start of oscillation, since the duty ratio of the pulse signal is small, the initial value of the gate voltage VG is smaller than the on-voltage “Von”. Until VG changes from the initial value to Von, the resistance value between the drain and source of the transistor Q1 is much larger than that in the on state, so that an inrush current with a high peak value flows into the main circuit 20. It is suppressed.

時間の経過とともに、パルスのデューティ比は増加し、ゲート電圧VGも増加する。時刻「t1」となったときに、ゲート電圧VGはオン電圧「Von」に達する。時刻「t0」から時刻「t1」までの期間は、トランジスタQ1がオフ状態であるから、バイパスコンデンサC1は、オフ状態における高い抵抗で制限されたドレイン電流により、ゆっくりと充電される。   As time passes, the duty ratio of the pulse increases and the gate voltage VG also increases. When the time “t1” is reached, the gate voltage VG reaches the ON voltage “Von”. During the period from time “t0” to time “t1”, the transistor Q1 is in the off state, so that the bypass capacitor C1 is slowly charged by the drain current limited by the high resistance in the off state.

そして、時刻「t1」でトランジスタQ1がオン状態となってから、時刻「t2」において、ドレイン電流(充電電流)にピークが生じている。しかし、それまでの間に、ある程度バイパスコンデンサC1が充電されているため、電源投入の直後にトランジスタQ1をオンにする場合と比較して、充電電流のピーク値は小さい。   Then, after the transistor Q1 is turned on at time “t1”, the drain current (charging current) has a peak at time “t2”. However, since the bypass capacitor C1 has been charged to some extent until then, the peak value of the charging current is small compared to the case where the transistor Q1 is turned on immediately after the power is turned on.

なお、本実施形態では、オシレータOSCでパルスを生成する構成としているが、他の方法でパルスを生成してもよい、例えば、図3に示すように、電源回路10において、オシレータOSCの代わりに、マイクロコンピュータ11を設ける。マイクロコンピュータ11は、プログラムに従って、デューティ比が徐々に増加するパルスを生成する。   In the present embodiment, the pulse is generated by the oscillator OSC. However, the pulse may be generated by other methods. For example, in the power supply circuit 10, instead of the oscillator OSC, as shown in FIG. A microcomputer 11 is provided. The microcomputer 11 generates a pulse whose duty ratio gradually increases according to the program.

電源回路10を備える装置が、もともとマイクロコンピュータ11を内蔵しているのであれば、そのマイクロコンピュータを電源回路10に流用でき、発振回路を設けなくても済む。このため、コストの上昇を最小限に抑えることができる。更にプログラムの変更により、デューティ比の可変速度を任意に変更することができる。   If the apparatus including the power supply circuit 10 originally includes the microcomputer 11, the microcomputer can be used for the power supply circuit 10, and an oscillation circuit need not be provided. For this reason, an increase in cost can be minimized. Furthermore, the variable speed of the duty ratio can be arbitrarily changed by changing the program.

また、本実施形態では、コンデンサC2を速やかに放電するため、抵抗R2を設ける構成としているが、オシレータOSCと抵抗R1を通じて、コンデンサC2を放電できるのであれば、抵抗R2は接続しない構成とすることもできる。   In this embodiment, the resistor R2 is provided in order to quickly discharge the capacitor C2. However, if the capacitor C2 can be discharged through the oscillator OSC and the resistor R1, the resistor R2 is not connected. You can also.

本実施形態では、トランジスタQ1としてFETを使用しているが、パルス信号の電圧を積分した電圧が、閾値以上となったときにオンするスイッチング素子であればよく、FETに限定されない。例えば、トランジスタQ1としてバイポーラトランジスタを使用することもできる。   In the present embodiment, an FET is used as the transistor Q1, but any switching element may be used as long as the voltage obtained by integrating the voltage of the pulse signal becomes equal to or higher than a threshold, and is not limited to the FET. For example, a bipolar transistor can be used as the transistor Q1.

本実施形態の電源回路10が本発明の電気回路に相当する。本実施形態のスイッチS1は、本発明の投入手段の一例であり、本実施形態のオシレータOSCは、本発明の発振手段の一例である。本実施形態の抵抗R1(第1の抵抗)、およびコンデンサC2(第1のコンデンサ)からなる回路は、本発明の積分回路に該当する。本実施形態のトランジスタQ1は、本発明のスイッチング素子の一例である。本実施形態の抵抗R2(第2の抵抗)は、本発明の放電手段の一例である。   The power supply circuit 10 of this embodiment corresponds to the electric circuit of the present invention. The switch S1 of the present embodiment is an example of the input unit of the present invention, and the oscillator OSC of the present embodiment is an example of the oscillation unit of the present invention. The circuit composed of the resistor R1 (first resistor) and the capacitor C2 (first capacitor) according to this embodiment corresponds to the integrating circuit of the present invention. The transistor Q1 of this embodiment is an example of the switching element of the present invention. The resistor R2 (second resistor) of the present embodiment is an example of the discharge unit of the present invention.

以上説明したように、本実施形態によれば、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号の電圧を積分回路が積分して直流電圧信号を生成し、スイッチング素子が、直流電圧信号の電圧値の上昇に応じて、遮断状態から徐々に導通状態に移行して電圧を主回路に印加し、積分回路のコンデンサ及び抵抗に基づく時定数より短い時定数でコンデンサを放電するので、電気回路は、コンデンサを速やかに放電でき、短時間に電源投入、遮断が繰り返された場合であっても、突入電流が主回路へ流れることを確実に防止できる。   As described above, according to the present embodiment, the integration circuit generates a DC voltage signal by integrating the voltage of the pulse signal whose duty ratio increases with time, and the switching element increases the voltage value of the DC voltage signal. In response, the electric circuit gradually changes from the cut-off state to the conductive state, applies a voltage to the main circuit, and discharges the capacitor with a time constant shorter than the time constant based on the capacitor and resistance of the integration circuit. Even if the power can be discharged quickly and the power is turned on and off repeatedly in a short time, the inrush current can be reliably prevented from flowing into the main circuit.

また、オシレータOSCがデューティ比を時間とともに徐々に増大させることにより、トランジスタを徐々にオフ状態からオン状態へ移行させるので、その過程においてFETのドレイン・ソース間抵抗で制限された電流によりバイパスコンデンサC1が充電される。従って、電気回路は、電源投投入時にピーク値の高い突入電流が主回路に流れ込むことを防止できる。   Further, since the oscillator OSC gradually increases the duty ratio with time to gradually shift the transistor from the off state to the on state, in the process, the bypass capacitor C1 is limited by the current limited by the drain-source resistance of the FET. Is charged. Therefore, the electric circuit can prevent an inrush current having a high peak value from flowing into the main circuit when the power is turned on.

10 電源回路
11 マイクロコンピュータ
20 主回路
V1 電源
S1 スイッチ
OSC オシレータ
R1、R2 抵抗
C1 バイパスコンデンサ
C2 コンデンサ
Q1 トランジスタ
10 power supply circuit 11 microcomputer 20 main circuit V1 power supply S1 switch OSC oscillator R1, R2 resistor C1 bypass capacitor C2 capacitor Q1 transistor

Claims (7)

定電圧を供給する電源と、
前記電源が投入された後に動作し、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号を生成する発振手段と、
第1のコンデンサ及び第1の抵抗を備え、前記発振手段と電気的に接続され、前記発振手段により生成された前記パルス信号の電圧を積分することにより、直流電圧信号を生成する積分回路と、
前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗と電気的に接続され、前記積分回路により生成された前記直流電圧信号の電圧値に基づいて、前記電源からの電圧を主回路に印加するスイッチング素子と、
前記電源が遮断されたとき、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗に基づく時定数より短い時定数で該第1のコンデンサを放電する放電手段と、
を有する電気回路。
A power supply for supplying a constant voltage;
And oscillating means for said power supply operates after being turned on, to generate a Rupa pulse signal to increase with the duty ratio of time,
Comprising a first capacitor and a first resistor, said oscillating means and is electrically connected, by integrating the voltage of the pulse signal generated by said oscillation means, an integrating circuit for generating a dc voltage signal ,
A switching element that is electrically connected to the first capacitor and the first resistor and applies a voltage from the power source to the main circuit based on a voltage value of the DC voltage signal generated by the integrating circuit; ,
Discharging means for discharging the first capacitor with a time constant shorter than the time constant based on the first capacitor and the first resistor when the power source is shut off;
Having an electrical circuit.
前記発振手段は、パルス信号のデューティ比を可変できる発振器を有する、請求項1に記載の電気回路。   The electric circuit according to claim 1, wherein the oscillating means includes an oscillator capable of changing a duty ratio of a pulse signal. 前記発振手段は、デューティ比が時間とともに増加する一定周期のパルス信号を生成するマイクロコンピュータを有する、請求項1に記載の電気回路。   The electric circuit according to claim 1, wherein the oscillating means includes a microcomputer that generates a pulse signal having a constant period with a duty ratio increasing with time. 前記スイッチング素子は、ゲート電極が前記積分回路に接続され、ドレイン電極が前記主回路に接続された電界効果トランジスタである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電気回路。   4. The electric circuit according to claim 1, wherein the switching element is a field effect transistor having a gate electrode connected to the integration circuit and a drain electrode connected to the main circuit. 5. 前記放電手段は、前記第1のコンデンサに並列に接続され、抵抗値が前記第1の抵抗の抵抗値より小さい第2の抵抗を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気回路。   5. The electricity according to claim 1, wherein the discharging unit includes a second resistor connected in parallel to the first capacitor and having a resistance value smaller than a resistance value of the first resistor. circuit. 前記主回路に並列に接続された第2のコンデンサを更に有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電気回路。   The electric circuit according to claim 1, further comprising a second capacitor connected in parallel to the main circuit. 電源が投入された後に発振手段が動作し、デューティ比が時間とともに増加するパルス信号を生成し、
第1のコンデンサ及び第1の抵抗を備え、前記発振手段と電気的に接続された積分回路が、前記発振手段により生成された前記パルス信号の電圧を積分することにより、直流電圧信号を生成し、
前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗と電気的に接続されたスイッチング素子が、前記積分回路により生成された前記直流電圧信号の電圧値に基づいて、前記電源からの電圧を主回路に印加
放電手段が、前記電源が遮断されたとき、前記第1のコンデンサ及び前記第1の抵抗に基づく時定数より短い時定数で前記第1のコンデンサを放電する
電気回路の制御方法。
Oscillating means operates after the power is turned on, generates a Rupa pulse signal to increase with the duty ratio of time,
Comprising a first capacitor and a first resistor, by said oscillating means and electrically connected to the integration circuit integrates the voltage of the generated the pulse signal by the pre-Symbol oscillating means, a dc voltage signal Generate
A switching element electrically connected to the first capacitor and the first resistor applies a voltage from the power source to the main circuit based on a voltage value of the DC voltage signal generated by the integrating circuit. And
An electrical circuit control method for discharging the first capacitor with a time constant shorter than a time constant based on the first capacitor and the first resistor when the power source is cut off.
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