特許 6808764 保護継電器用電源供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6808764

(24)【登録日】2020年12月11日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】保護継電器用電源供給装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/08 20060101AFI20201221BHJP

   G05F 3/18 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H02H3/08 L

   G05F3/18

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-1359(P2019-1359)

(22)【出願日】2019年1月8日

(65)【公開番号】特開2019-122260(P2019-122260A)

(43)【公開日】2019年7月22日

【審査請求日】2019年1月8日

(31)【優先権主張番号】10-2018-0003080

(32)【優先日】2018年1月10日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス、エレクトリック、カンパニー、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＳ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(72)【発明者】

【氏名】イ、ヨン−ジュ

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０２９９７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２１８３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２５８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１４６６２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１４８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１２７３０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｈ ３／０８ − ３／２５３

Ｈ０２Ｊ １／００ − １／１６

Ｇ０５Ｆ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統に連結された遮断器を制御する制御回路部に安定した電源を提供できる電源供給装置において、
前記制御回路部に電源を供給する電源回路部を含み、
前記電源回路部は、
第１ノードに連結されて直流電流を入力される入力端子、及び前記第１ノードより低い電圧を有する基準ノードと連結される出力端子を含む半導体スイッチ素子及び、
前記第１ノードと、前記半導体スイッチ素子のスイッチング端子と連結された第２ノードとの間に配置される第１の電圧降下素子を含むものであり、
前記電源回路部は、前記第２ノードと前記基準ノードとの間に配置される第２の電圧降下素子をさらに含み、前記第２ノードは、前記半導体スイッチ素子のスイッチング端子に接続されているものであり、
前記電力系統の線路に流れる電流を検出する変流器から交流電流を入力されて、前記交流電流を直流電流に整流して、前記電源回路部に供給する整流回路部をさらに含み、
前記半導体スイッチ素子は、
前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧が上昇する場合、前記第１ノードから前記基準ノードに流れる電流の大きさを増加させ,
前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧が下降する場合、前記第１ノードから前記基準ノードに流れる電流の大きさを減少させる、電源供給装置。

【請求項2】

前記第２ノードと前記基準ノードとの間に配置されるキャパシタをさらに含む、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項3】

前記第１の電圧降下素子は、第１の降伏電圧より高い電圧が両端に印加される場合、導通されて前記キャパシタを充電させる、
請求項２に記載の電源供給装置。

【請求項4】

前記第２の電圧降下素子は、第２の降伏電圧より高い電圧が両端に印加される場合、導通されて前記第２ノードに印加されるゲート電圧が前記第２の降伏電圧より低く保持する、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項5】

前記第２の降伏電圧は、前記半導体スイッチ素子のスイッチング端子に許容される最大ゲート閾値電圧より低い、
請求項４に記載の電源供給装置。

【請求項6】

前記整流回路部から入力される前記直流電流の大きさが増加する場合、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧は、上昇して、
前記整流回路部から入力される前記直流電流の大きさが減少する場合、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧は、下降する、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項7】

前記第１の電圧降下素子と前記第１ノードとの間に配置される電流制限抵抗をさらに含む、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項8】

前記半導体スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ、サイリスター及びＩＧＢＴのうちいずれかで構成される、
請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項9】

前記第１及び第２の電圧降下素子は、ツェナーダイオードを含む、
請求項１に記載の電源供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保護継電器用電源供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

保護継電器は、交流電流レベルを感知して、電流レベルに対する値と予め指定された設定値とを比較する。次に、保護継電器は、比較の結果によってトリップ信号を発生させ、これに基づいて遮断器を動作させることで、事故電流発生による系統事故を事前に防止することができる。

【0003】

図１は、従来の保護継電器用電源供給装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１の電源回路部に対する詳細な回路構成を示すブロック図である。

【0004】

図１を参照すれば、従来技術の保護継電器用電源供給装置は、変流器２０、整流回路部３０、電源回路部４０、制御回路部５０及び遮断器７０を含む。

【0005】

変流器２０は、電力系統の電力線１０に設けられて、電力線１０を通して流れる電流量を検出する。

【0006】

整流回路部３０は、変流器２０から入力された交流電流を整流して直流電流に変換する。整流回路部３０は、通常、ブリッジダイオード（ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｏｄｅ）で構成されてもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0007】

電源回路部４０は、制御回路部５０に供給される電圧が一定水準以上に上昇することを防止する。電源回路部４０に対する詳細な構成は、図２を参照して後述する。

【0008】

制御回路部５０は、電力系統に対する検出電流又は検出電圧を利用して電力系統の事故の発生可否を決定し、遮断器７０の動作を制御する遮断制御信号を出力する。

【0009】

計測抵抗６０は、変流器２０から検出された電流信号を、電流信号に比例する電圧信号に変換する機能を行う。

【0010】

遮断器７０は、電力線１０の電路を遮断する動作を行う。遮断器７０は、制御回路部５０から出力される遮断制御信号によって動作が制御されてもよい。

【0011】

図２を参照すれば、電源回路部４０は、比較回路部４１と、比較回路部４１によってオン／オフ制御されるスイッチング素子４２と、基準電圧発生部４３を含む。

【0012】

比較回路部４１は、基準電圧発生部４３から入力される基準電圧と、抵抗（Ｒ２）から提供される電源回路部４０の出力電圧とを比較する。

【0013】

比較回路部４１は、電源回路部４０の出力電圧が基準電圧より大きい場合、スイッチング素子４２をターンオンさせる制御信号を出力して、出力電圧が基準電圧より小さい場合、スイッチング素子４２をターンオフさせる制御信号を出力する。

【0014】

整流回路部３０が変流器（図１の２０）から交流電流を入力されて整流された直流電流を出力すれば、該直流電流は、キャパシタ（Ｃ１）の充放電によって一定の直流電圧に平滑し、電源回路部４０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）として制御回路部５０に印加される。

【0015】

ここで、制御回路部５０の電力消耗が多くない場合、出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、制御回路部５０の使用電圧以上に上昇することになる。この場合、第２抵抗（Ｒ２）から提供される電源回路部４０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、基準電圧発生部４３から入力される基準電圧より大きくなり、比較回路部４１は、スイッチング素子４２をターンオンさせる制御信号を出力する。

【0016】

次に、スイッチング素子４２がターンオンされると、整流回路部３０からの直流電流は、スイッチング素子４２を介して基準ノードに流れるようになり、制御回路部５０には電流が流れなくなる。これによって、電源回路部４０の出力電圧（Ｖｏｕｔ）は、基準電圧より小くなる。

【0017】

次に、出力電圧（Ｖｏｕｔ）が基準電圧より小くなる場合、比較回路部４１は、スイッチング素子４２をターンオフさせる制御信号を出力することになり、スイッチング素子４２がオフされるにつれて直流電流は、さらに制御回路部５０へ流れるようになる。

【0018】

かかる動作を繰り返すことで、制御回路部５０は、使用電圧を超えない一定の直流電圧が供給されるようになる。

【0019】

但し、このような従来の電源供給装置の場合、スイッチング素子４２でスイッチングする瞬間、必ずリップル（ｒｉｐｐｌｅ）ノイズが発生することになる。このようなスイッチングノイズを除去するため低域通過フィルター（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）が用いられるが、ノイズを除去しきれることは難しいという問題があった。また、スイッチングノイズは、制御回路部５０の電力系統に対する計測精密度を低下する問題点があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明は、電源回路部で発生するスイッチングノイズを除去できる回路を備えることで、制御回路部に安定した電源を提供できる電源供給装置を提供することを目的とする。

【0021】

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解されるし、本発明の実施形態によってより明らかに理解される。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かる。

【課題を解決しようとする手段】

【0022】

このような問題を解決するため本発明の電源供給装置は、電力系統に連結された遮断器を制御する制御回路部、及び前記制御回路部に電源を供給する電源回路部を含む。前記電源回路部は、直流電流が入力される第１ノードに連結される入力端子、及び前記第１ノードより低い電圧を有する基準ノードに連結される出力端子を含む半導体スイッチ素子と、前記第１ノードと、前記半導体スイッチ素子のスイッチング端子と連結された第２ノードとの間に配置される第１の電圧降下素子を含む。

【0023】

前記第２ノードと前記基準ノードとの間に配置されるキャパシタをさらに含んでいてもよい。

【0024】

また、前記第１の電圧降下素子は、第１の降伏電圧より高い電圧が両端に印加される場合、導通されて前記キャパシタを充電することができる。

【0025】

また、前記第２ノードと前記基準ノードとの間に配置される第２の電圧降下素子をさらに含んでいてもよい。

【0026】

また、前記第２の電圧降下素子は、第２の降伏電圧より高い電圧が両端に印加される場合、導通されて前記第２ノードに印加されるゲート電圧が前記第２の降伏電圧より低く保持することができる。

【0027】

また、前記第２の降伏電圧は、前記半導体スイッチ素子のスイッチング端子に許容される最大のゲート閾値電圧より低くてもよい。

【0028】

また、前記電力系統の線路に流れる電流を検出する変流器から交流電流を入力されて、前記交流電流を直流電流に整流して、前記電源回路部に供給する整流回路部をさらに含んでいてもよい。

【0029】

また、前記半導体スイッチング素子は、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧が上昇する場合、前記第１ノードから前記基準ノードに流れる電流の大きさを増加させて、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧が下降する場合、前記第１ノードから前記基準ノードに流れる電流の大きさを減少させることができる。

【0030】

また、前記電源回路部から入力される前記直流電流の大きさが増加する場合、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧は、上昇して、前記電源回路部から入力される前記直流電流の大きさが減少する場合、前記スイッチング端子に印加されるゲート電圧は、下降する。

【0031】

また、前記第１の電圧降下素子と前記第１ノードとの間に配置される電流制限抵抗をさらに含んでいてもよい。

【0032】

また、前記半導体スイッチ素子は、ＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ、サイリスター及びＩＧＢＴのうちいずれかで構成されてもよい。

【0033】

また、前記第１及び第２の電圧降下素子は、ツェナーダイオードを含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0034】

本発明の電源供給装置は、電源回路部で発生するスイッチングノイズを除去することで、制御回路部に安定した電圧及び電流を提供することができる。これによって、制御回路部の計測精密度は向上し、動作信頼性も共に向上する。

【0035】

また、本発明の電源供給装置は、電源回路部の構造を単純化させることで、電源回路部の大きさを減少させることができ、これによって製造コストも減少させることができる。

【0036】

上述した効果及び本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための具体的な事項を説明しながら共に記述する。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】従来の保護継電器用電源供給装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図１の電源回路部に対する詳細な回路構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置を示すブロック図である。

【図4】図３の電源供給装置を示す回路図である。

【図5】図４の半導体スイッチング素子の動作特性を説明するためのグラフである。

【図6】本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置の動作を説明するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0038】

前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述されており、これによって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにおいて、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳説を省略する。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を称するものに使われる。

【0039】

以下では、図３〜図６を参照して、本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置について詳説する。

【0040】

図３は、本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置を示すブロック図である。

【0041】

図３を参照すれば、本発明の実施形態による保護継電器は、整流回路部１１０、電源回路部１２０、制御回路部２００及び遮断器３００を含む。

【0042】

変流器２０は、電力系統の電力線１０に設けられて、電力線１０を通して流れる電流量を検出する。

【0043】

整流回路部１１０は、変流器２０から入力された交流電流を整流して直流電流に変換する。整流回路部１１０は、通常、ブリッジダイオード（ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｏｄｅ）が用いられるが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0044】

但し、電力系統が直流電力系統である場合、変流器２０と整流回路部１１０は省略して実施されてもよい。電源回路部１２０は、制御回路部２００に供給される電源を一定に保持する。

【0045】

具体的には、電源回路部１２０は、制御回路部２００に提供する出力電圧（Ｖｏｕｔ）及び出力電流（Ｉｏｕｔ）の大きさを一定に保持することができる。また、電源回路部１２０は、スイッチングによるリップル（ｒｉｐｐｌｅ）ノイズを発生させなくてもよい。これによって、電源回路部１２０は、制御回路部２００に安定した電圧及び電流を提供することができる。電源回路部１２０に対する詳細構造の説明は、図４を参照して後述する。

【0046】

制御回路部２００は、電力系統の検出電流又は検出電圧を利用して電力系統の事故の発生可否を決定し、遮断器３００の動作を制御する遮断制御信号を出力する。このとき、制御回路部２００は、電源回路部１２０から安定した動作電源を入力されることができ、これによって、電力系統に対する計測精密度は向上し、制御回路部２００の動作信頼性は向上する。

【0047】

遮断器３００は、電力線１０の電路を遮断する動作を行う。具体的には、遮断器３００は、制御回路部２００から出力される遮断制御信号によって動作を制御することができる。

【0048】

すなわち、本発明の保護継電器は、電力系統の電流又は電圧を検出して、検出されたデータい基づいて電力系統に過電力、低電力、過電圧、低電圧、過力率、低力率、過電流、欠相、逆相、不平衡、地絡、短絡等が発生する場合、保護機能が動作し、負荷に供給される電源を遮断することができる。

【0049】

ここで、本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置１００は、整流回路部１１０と電源回路部１２０を含んでいてもよい。以下では、電源供給装置１００の構成要素について詳説する。

【0050】

図４は、図３の電源供給装置を示す回路図である。図５は、図４の半導体スイッチング素子の動作特性を説明するためのグラフである。図６は、本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置の動作を説明するためのグラフである。

【0051】

図４を参照すれば、本発明の実施形態による電源供給装置１００は、整流回路部１１０と電源回路部１２０を含む。

【0052】

整流回路部１１０は、変流器２０から交流電流（Ｉｓ）を入力されて、交流電流（Ｉｓ）を整流して直流電流（Ｉｉｎ）に変換する。整流回路部１１０は、整流された直流電流（Ｉｉｎ）を電源回路部１２０に提供する。整流回路部１１０は、通常、ブリッジダイオード（ｂｒｉｄｇｅ ｄｉｏｄｅ）で構成されてもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0053】

電源回路部１２０は、第１の電圧降下素子１２２、半導体スイッチ素子１２３及びキャパシタ１２５を含む。さらに、電源回路部１２０は、第１ノード（Ｎ１）と第１の電圧降下素子１２２との間に配置される電流制限抵抗１２１と、半導体スイッチ素子１２３のスイッチング端子と連結された第２ノード（Ｎ２）と基準ノード（ＧＮＤ）との間に配置される第２の電圧降下素子１２４をさらに含んでいてもよい。

【0054】

本発明がこれに限定されるものではなく、電流制限抵抗１２１と第２の電圧降下素子１２４は、本発明の電源供給装置を過電流又は過電圧から保護するための付加機能要素として動作するため、場合によって省略して実施されてもよい。

【0055】

第１の電圧降下素子１２２は、第１ノード（Ｎ１）と、半導体スイッチ素子１２３のスイッチング端子と連結された第２ノード（Ｎ２）との間に配置される。第１の電圧降下素子１２２は、制御回路部２００に提供する電源に対する基準電圧を生成するために用いられる。

【0056】

具体的には、第１の電圧降下素子１２２は、第１の降伏電圧を有する。第１の電圧降下素子１２２の両端に第１の降伏電圧より大きい電圧が印加される場合、第１の電圧降下素子１２２は、導通されて第２ノード（Ｎ２）に電圧を印加することになる。この場合、第２ノード（Ｎ２）に印加された電圧は、キャパシタ１２５を充電させ、第２ノード（Ｎ２）は、特定電圧を保持するようになる。ここで、第１の電圧降下素子１２２は、ツェナーダイオードが用いられるが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0057】

半導体スイッチ素子１２３は、第１ノード（Ｎ１）と基準ノード（ＧＮＤ）との間に配置される。具体的には、半導体スイッチ素子１２３の入力端子は、第１ノード（Ｎ１）に連結され、出力端子は、基準ノード（ＧＮＤ）に連結され、スイッチング端子は、第２ノード（Ｎ２）に連結される。

【0058】

図５を参照すれば、図５は、半導体スイッチ素子１２３のゲート電圧（Ｖｇ）の変化によるＩｄ−Ｖｄｓ相関曲線を示す。半導体スイッチ素子１２３でゲート電圧（Ｖｇ）が増加する場合、入力端子から出力端子に流れるドレイン電流（Ｉｄ）の大きさは増加する。また、ソース・ドレイン間電圧（Ｖｄｓ）が増加する場合、同様、入力端子から出力端子に流れるドレイン電流（Ｉｄ）の大きさは増加する。

【0059】

半導体スイッチ素子１２３は、金属酸化半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；通常、ＭＯＳＦＥＴ）、サイリスター（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を含む半導体スイッチで構成されてもよい。但し、これは、幾つの実施形態に過ぎないし、本発明がこれに限定されるものではない。

【0060】

半導体スイッチ素子１２３の動作に関する説明は、以下に詳細に後述する。

【0061】

さらに図４を参照すれば、第２の電圧降下素子１２４は、第２ノード（Ｎ２）と基準ノード（ＧＮＤ）との間に配置されて、キャパシタ１２５と並列に配置されてもよい。ここで、第２の電圧降下素子１２４は、ツェナーダイオードが用いられるが、本発明がこれに限定されるものではない。

【0062】

第２の電圧降下素子１２４は、半導体スイッチ素子１２３を保護するための第２の降伏電圧を有する。このとき、第２の降伏電圧は、半導体スイッチ素子１２３のスイッチング端子に許容される最大のゲート閾値電圧（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）より小さくてもよい。第２の電圧降下素子１２４の両端にかかる電圧が第２の降伏電圧より大きくなる場合、第２の電圧降下素子１２４は導通される。

【0063】

従って、第２ノード（Ｎ２）の電圧（すなわち、半導体スイッチ素子１２３のゲート電圧（Ｖｇ））は、第２の降伏電圧を超えなくなる。これによって、第２の電圧降下素子１２４は、半導体スイッチ素子１２３のスイッチング端子に最大のゲート閾値電圧（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）を越えない電圧のみ印加されるようにして、半導体スイッチ素子１２３を保護することができる。

【0064】

キャパシタ１２５は、第２の電圧降下素子１２４と並列に連結される。すなわち、キャパシタ１２５は、第２ノード（Ｎ２）と基準ノード（ＧＮＤ）との間に配置される。キャパシタ１２５は、第１の電圧降下素子１２２が導通される場合、印加される電流によって充電される。第２ノード（Ｎ２）の電圧は、第２の電圧降下素子１２４の第２の降伏電圧を越えない。

【0065】

もし、キャパシタ１２５に充電された電圧が第２の降伏電圧を超えると、第２の電圧降下素子１２４は、導通されてキャパシタ１２５に追加して印加される電流を基準ノード（ＧＮＤ）端に流れるようにする。従って、キャパシタ１２５には、第２の降伏電圧を超えない電圧が印加し続け、半導体スイッチ素子１２３は、正常範囲でターンオンし続けて動作する。

【0066】

但し、第２の電圧降下素子１２４とキャパシタ１２５は、電源回路部１２０における必須構成要素ではなく、本発明の他の実施形態において両構成要素とも省略して実施されるか、両構成要素のうちいずれかのみ電源回路部１２０に含まれてもよい。

【0067】

以下では、図４と図６を参照して、本発明の実施形態による保護継電器用電源供給装置の動作を説明する。

【0068】

図６において、＜Ａ＞は、整流回路部１１０から出力される直流電流（Ｉｉｎ）を示し、＜Ｂ＞は、半導体スイッチ素子１２３のゲート電圧（Ｖｇ）を示し、＜Ｃ＞は、半導体スイッチ素子１２３に流れるドレイン電流（Ｉｄ）を示す。ここで、同種の線（例えば、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）は、同じ条件で測定された値を意味する。

【0069】

まず、整流回路部１１０で提供される直流電流（Ｉｉｎ）は、電源回路部１２０及び制御回路部２００の一定の負荷によって特定電圧に表現されてもよい。このとき、整流回路部１１０で提供される電流が徐々に増加する場合、第１の電圧降下素子１２２にかかる電圧は、上昇することになる。

【0070】

第１の電圧降下素子１２２にかかる電圧が上昇し続けて、第１の電圧降下素子１２２の第１の降伏電圧を上回る場合、第１の電圧降下素子１２２は、導通されてキャパシタ１２５を充電させる。すなわち、整流回路部１１０で提供される電流（Ｉｉｎ）は、キャパシタ１２５に提供されて、キャパシタ１２５には電荷が充電される。

【0071】

充電されたキャパシタ１２５にかかる電圧（すなわち、第２ノード（Ｎ２）の電圧）が半導体スイッチ素子１２３のゲート閾値電圧（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）を上回る場合、半導体スイッチ素子１２３は、ターンオンされる。

【0072】

このとき、半導体スイッチ素子１２３を保護するための第２の電圧降下素子１２４の第２の降伏電圧は、半導体スイッチ素子１２３に許容される最大のゲート閾値電圧（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）より低い電圧になるように設定される。第２の電圧降下素子１２４は、過電圧から半導体スイッチ素子１２３を保護することができる。

【0073】

もし、第２の電圧降下素子１２４に自己の第２の降伏電圧より高い電圧がかかる場合、第２の電圧降下素子１２４は、導通されることで、キャパシタ１２５に流れる電流を基準ノード（例えば、接地; 以下、ＧＮＤ））に遠回りさせて、半導体スイッチ素子１２３のスイッチング端子（すなわち、第２ノード（Ｎ２））にかかる電圧を第２の降伏電圧以下の値に保持する。

【0074】

整流回路部１１０で供給される電流（Ｉｉｎ）は、半導体スイッチ素子１２３がターンオンされることによって分類され、一部の電流は、基準ノード（ＧＮＤ）を通して抜け出し、制御回路部２００には、一定の大きさの電流のみ供給されるようになる。

【0075】

これによって、制御回路部２００に供給される直流電圧（Ｖｏｕｔ）は、一定の大きさに制限することができる。このとき、直流電圧（Ｖｏｕｔ）の大きさは、第２ノード（Ｎ２）にかかる電圧と、第１の電圧降下素子１２２の第１の降伏電圧と、電流制限抵抗１２１によって降下する電圧の和に制限される。

【0076】

一方、変流器２０から入力される電流の大きさが大きくなると、整流回路部１１０から入力される直流電流（Ｉｉｎ）の大きさも大きくなり、制御回路部２００に供給される直流電圧（Ｖｏｕｔ）の大きさは、上昇する。この場合、第１の電圧降下素子１２２に流れる電流も増加することになり、半導体スイッチ素子１２３のゲート電圧（Ｖｇ）（すなわち、第２ノード（Ｎ２）の電圧）は、上昇することになる。

【0077】

半導体スイッチ素子１２３のＩ−Ｖ特性曲線（図５）によれば、半導体スイッチ素子１２３にかかるゲート電圧（Ｖｇ）が上昇するほど、半導体スイッチ素子１２３を介して流れる電流（Ｉｄ）は、共に上昇することになる。従って、直流電流（Ｉｉｎ）の増加分は、半導体スイッチ素子１２３を介して基準ノード（ＧＮＤ）に抜け出し、制御回路部２００に供給される直流電流（Ｉｏｕｔ）の大きさは、一定に保持される。

【0078】

逆に、変流器２０から入力される電流の大きさが小くなると、整流回路部１１０から入力される直流電流（Ｉｉｎ）の大きさも小くなる。直流電流（Ｉｉｎ）の大きさが小くなると、半導体スイッチ素子１２３にかかるゲート電圧（Ｖｇ）は減少して、半導体スイッチ素子１２３を介して流れる電流（Id）も共に減少し、制御回路部２００に供給される直流電流（Ｉｏｕｔ）は、一定に保持される。

【0079】

かかる動作を繰り返して、本発明の電源供給装置１００は、変流器２０から入力される電流の大きさが変わっても、制御回路部２００に一定の直流電圧又は直流電流を供給することができる。このとき、半導体スイッチ素子１２３は、スイッチング動作を繰り返さずに、常にターンオン状態を維持するため、スイッチングによるリップルノイズのない一定の直流電源を制御回路部２００に供給できるようになる。

【0080】

図６に示したように、本発明の電源供給装置１００において整流回路部１１０から入力される直流電流（Ｉｉｎ）の大きさが変わるにもかかわらず（＜Ａ＞ 参照）、半導体スイッチ素子１２３のゲート電圧（Ｖｇ）は、ほぼ一定に保持されることが分かる（＜Ｂ＞ 参照）。また、直流電流（Ｉｉｎ）の大きさが大きくなるか小くなるかによって、半導体スイッチ素子１２３のドレイン電流（Ｉｄ）は、これに比例して増加するか減少することになり（＜Ｃ＞ 参照）、制御回路部２００に入力される電圧（Ｖｏｕｔ）と過電流（Ｉｏｕｔ）は、一定に保持される。

【0081】

従って、本発明の電源供給装置１００は、従来の電源回路部（図１の４０）で発生するスイッチングノイズを除去することができ、制御回路部２００に安定した電圧及び電流を提供することができる。これによって、制御回路部２００の計測精密度は向上し、動作信頼性も共に向上する。

【0082】

また、本発明の電源供給装置１００は、電源回路部１２０の構造を単純化させることで、電源回路部１２０の大きさを減少させることができ、これによって製造コストも減少させることができる。

【0083】

前述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にとって、本発明の技術思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】