特許 7515375 電源回路

(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】

(24)【登録日】2024-07-04

(45)【発行日】2024-07-12

(54)【発明の名称】電源回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 1/00 20070101AFI20240705BHJP

【ＦＩ】

H02M1/00 H

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020190256

(22)【出願日】2020-11-16

(65)【公開番号】P2022079210

(43)【公開日】2022-05-26

【審査請求日】2023-06-27

(73)【特許権者】

【識別番号】591036457

【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 孝宣

(72)【発明者】

【氏名】中川 幸彦

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０８０４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９２３９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電源ラインと第２電源ラインとの間に接続されている第１コンデンサ、
第２コンデンサ、
前記第２コンデンサに対して直列に接続されているスイッチ、及び
前記スイッチの開閉を制御する制御部
を備え、
前記第２コンデンサ及び前記スイッチは、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間に前記第１コンデンサに対して並列に接続されており、
前記制御部は、前記第１電源ライン及び前記第２電源ラインに接続されている電源からの電力の供給が開始されてから第１時間が経過するまでは、前記スイッチを開いておき、前記第１時間が経過した後で、前記スイッチを閉じ、
前記第１時間は、前記第１コンデンサに流れる突入電流が第１電流以下となるまでの時間である
電源回路。

【請求項2】

第１電源ラインと第２電源ラインとの間に接続されている第１コンデンサ、
第２コンデンサ、
前記第２コンデンサに対して直列に接続されているスイッチ、及び
前記スイッチの開閉を制御する制御部
を備え、
前記第２コンデンサ及び前記スイッチは、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間に前記第１コンデンサに対して並列に接続されており、
前記制御部は、前記第１電源ライン及び前記第２電源ラインに接続されている電源からの電力の供給が開始されてから第１時間が経過するまでは、前記スイッチを開いておき、前記第１時間が経過した後で、前記スイッチを閉じ、
前記スイッチは、ゲートを有するトランジスタであり、
前記ゲートに入力される電圧は、時間が経過するとともに上昇し、
前記スイッチは、前記ゲートに入力する電圧が第１電圧以上となったときに、閉じられ、
前記第１時間は、前記第１コンデンサに流れる突入電流が第１電流以下となり、かつ前記ゲートに入力される電圧が前記第１電圧以上となるまでの時間である、
電源回路。

【請求項3】

前記第１コンデンサの容量は、前記第２コンデンサの容量よりも小さい
請求項１または請求項２に記載の電源回路。

【請求項4】

前記電源は、直流電源であり、前記直流電源の高電位側の端子は、前記第１電源ラインに逆接続防止用ダイオードを介して接続され、前記直流電源の低電位側の端子は、前記第２電源ラインに接続される
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電源回路。

【請求項5】

前記電源は、交流電源であり、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間にダイオードブリッジを介して接続される
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電源回路。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間の分圧比によって定まる電圧に基づいて前記スイッチの開閉を制御する信号を生成する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源回路。

【請求項7】

前記制御部は、リセット回路からの信号に基づいて前記スイッチの開閉を制御する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源回路。

【請求項8】

前記制御部は、マイコンからの信号に基づいて前記スイッチの開閉を制御する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の突入電流防止回路は、メインスイッチ、制限抵抗器、接点、及び平滑回路を備えている。平滑回路は、コンデンサ、インダクタンス等を有している。平滑回路の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されている。接点は、制限抵抗器と並列に接続されている。従来の突入電流防止回路には、メインスイッチを介して電源から電力が供給される。

【0003】

初期状態において、接点は開放されている。従って、メインスイッチがオフ状態からオン状態へと変更されると、平滑回路には、制限抵抗器を介して突入電流が流れ、突入電流が制限抵抗器によって制限される。一定の遅延時間の後、接点が閉じられると、制限抵抗器の両端が短絡される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭５８－４９０８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような従来の突入電流防止回路では、制限抵抗器に比較的大きな突入電流が流れるため、制限抵抗器には定格電力の大きい抵抗器が必要とされる。抵抗器のサイズは、抵抗器の定格電力が大きいほど大きくなる。従って、従来の突入電流防止回路では、比較的大きなサイズの制限抵抗器が必要となり、回路が大型化するという問題があった。

【0006】

本開示は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、回路の大型化を抑制しながら突入電流を低減させることができる電源回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る電源回路は、第１電源ラインと第２電源ラインとの間に接続されている第１コンデンサ、第２コンデンサ、第２コンデンサに対して直列に接続されているスイッチ、及びスイッチの開閉を制御する制御部を備え、第２コンデンサ及びスイッチは、第１電源ラインと第２電源ラインとの間に第１コンデンサに対して並列に接続されており、制御部は、第１電源ライン及び第２電源ラインに接続されている電源からの電力の供給が開始されてから第１時間が経過するまでは、スイッチを開いておき、第１時間が経過した後で、スイッチを閉じる。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る電源回路によれば、回路の大型化を抑制しながら突入電流を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る電源回路を示す回路図である。

【図2】図１の電源回路の動作を示すタイミングチャートである。

【図3】実施の形態２に係る電源回路を示す回路図である。

【図4】図３の電源回路の動作を示すタイミングチャートである。

【図5】実施の形態３に係る電源回路を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電源回路を示す回路図である。図１に示したように、電源回路１０は、第１電源ライン１１、第２電源ライン１２、第１コンデンサ１３、第２コンデンサ１４、第１スイッチ１５、及び制御部１６を備えている。

【0011】

第１電源ライン１１は、高電位側の電源ラインである。第２電源ライン１２は、低電位側の電源ラインである。第２電源ライン１２は、ＧＮＤラインである。

【0012】

第１コンデンサ１３は、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間に接続されている。第１コンデンサ１３の容量はＣ１である。第２コンデンサ１４及び第１スイッチ１５は、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間に第１コンデンサ１３に対して並列に接続されている。また、第１スイッチ１５は、第２コンデンサ１４に対して直列に接続されている。第２コンデンサ１４の容量はＣ２である。第１コンデンサ１３の容量Ｃ１は、第２コンデンサ１４の容量Ｃ２よりも小さい。

【0013】

第１コンデンサ１３及び第２コンデンサ１４は、平滑コンデンサである。第１コンデンサ１３及び第２コンデンサ１４は、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間に発生するリップルを低減させる。大容量のコンデンサほど、大きなリップルを低減させることができる。従って、第２コンデンサ１４は、第１コンデンサ１３よりも大きなリップルを低減させることができる。

【0014】

制御部１６は、第１スイッチ１５の開閉を制御する。より具体的に述べると、制御部１６は、第１スイッチ１５を開閉するための制御信号を発生し、制御信号を第１スイッチ１５に入力する。第１スイッチ１５は、制御信号の電圧が第１電圧Ｖ_th未満であるときには開かれており、制御信号の電圧が第１電圧Ｖ_th以上であるときには閉じられている。

【0015】

従って、電源回路１０全体の平滑コンデンサの容量は、制御信号の電圧が第１電圧Ｖ_th未満であるときはＣ１であり、制御信号の電圧が第１電圧Ｖ_th以上であるときは（Ｃ１＋Ｃ２）である。

【0016】

第１電源ライン１１の一端には、直流電源２２の正極側端子が、メインスイッチ２３及び逆接続防止用ダイオード２１を介して接続されている。第１電源ライン１１の他端には、負荷９０の一端が接続されている。負荷９０の他端は、ＧＮＤに接地されている。負荷９０は、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器、家電機器等である。第２電源ライン１２の一端には、直流電源２２の負極側端子が接続されている。第２電源ライン１２の他端は、ＧＮＤに接地されている。直流電源２２の電源電圧はＶ_P である。

【0017】

図２は、図１の電源回路１０の動作を示すタイミングチャートである。図２には、入力電流Ｉ_IN、入力電圧Ｖ_IN、制御電圧Ｖ_SW、第１コンデンサ電流Ｉ_C1、第２コンデンサ電流Ｉ_C2、及び負荷電流Ｉ_LOADが示されている。

【0018】

入力電流Ｉ_INは、直流電源２２に流れる電流である。入力電圧Ｖ_INは、直流電源２２側における第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間の電位差である。制御電圧Ｖ_SWは、第１スイッチ１５への制御信号の入力電圧である。第１コンデンサ電流Ｉ_C1は、第１コンデンサ１３に流れる電流である。第２コンデンサ電流Ｉ_C2は、第２コンデンサ１４に流れる電流である。負荷電流Ｉ_LOADは、負荷９０に流れる電流である。

【0019】

時刻ｔ１０は、メインスイッチ２３が閉じられ、電源回路１０へ直流電源２２からの電力の供給が開始される時刻である。従って、入力電圧Ｖ_INは、時刻ｔ１０において０Ｖから上昇し、その後、電源電圧Ｖ_P に達する。

【0020】

また、時刻ｔ１０において、第１コンデンサ１３には、第１コンデンサ１３を充電するために第１突入電流Ｉ_rush1 が流れ始める。第１突入電流Ｉ_rush1 は、第１コンデンサ電流Ｉ_C1に現れるピークである。第１コンデンサ１３の容量Ｃ１は、第２コンデンサ１４の容量Ｃ２よりも小さい値に設定されているため、第１コンデンサ１３への充電は、比較的早期に完了する。従って、第１突入電流Ｉ_rush1 発生期間は、比較的短い。

【0021】

時刻ｔ１０において、制御部１６は、第１スイッチ１５を開いている。従って、時刻ｔ１０において、第２コンデンサ１４には電流は流れない。つまり、第２コンデンサ電流Ｉ_C2はゼロである。

【0022】

また、時刻ｔ１０において、負荷９０に電力が供給され始めると、負荷９０の状態は、小負荷状態となる。小負荷状態とは、負荷９０としてのＦＡ機器又は家電機器がスタンバイ状態にあるような状態である。例えば、負荷９０がＦＡ機器である場合、リセット回路及び誤出力を停止させるための制御回路等が動作している状態が小負荷状態に相当する。また、負荷９０が家電機器である場合、リモコン操作を受け付けるためのスタンバイ回路が動作している状態が小負荷状態に相当する。

【0023】

小負荷状態では、負荷電流Ｉ_LOADは比較的小さく、リップルも比較的小さい。第１コンデンサ１３の容量Ｃ１としては、小負荷状態におけるリップルを十分に低減可能な値が選定されている。

【0024】

時刻ｔ１１は、制御電圧Ｖ_SWが第１電圧Ｖ_th以上となる時刻である。従って、時刻ｔ１１において、制御部１６は、第１スイッチ１５を閉じる。また、時刻ｔ１１は、時刻ｔ１０から第１時間が経過した時刻よりも後の時刻である。第１時間は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間よりも短い期間である。

【0025】

例えば、第１時間は、第１突入電流Ｉ_rush1 が第１電流Ｉ_th以下となるまでの時間と定義されている。また、実施の形態１では、第１電流Ｉ_thはゼロと定義されている。第１時間は、第１コンデンサ１３の容量Ｃ１に基づいて制御部１６に予め設定されている。

【0026】

時刻ｔ１１において、第２コンデンサ１４を充電するために、第２突入電流Ｉ_rush2 が第２コンデンサ１４に流れ始める。第２突入電流Ｉ_rush2 は、第２コンデンサ電流Ｉ_C2に現れるピークである。

【0027】

時刻ｔ１２は、第２突入電流Ｉ_rush2 が実質的にゼロとなる時刻である。言い換えると、時刻ｔ１２は、第２コンデンサ１４への充電が完了する時刻である。

【0028】

時刻ｔ１３は、負荷９０の状態が、小負荷状態から全負荷状態へ遷移する時刻である。全負荷状態とは、例えば、負荷９０としてのＦＡ機器又は家電機器が、定格出力で動作しているときの状態である。全負荷状態では、負荷電流Ｉ_LOADは比較的大きく、リップルも比較的大きい。第２コンデンサ１４の容量Ｃ２としては、全負荷状態におけるリップルを十分に低減可能な値が選定されている。

【0029】

このように、制御部１６は、第１突入電流Ｉ_rush1 がゼロとなるまでの期間、第２突入電流Ｉ_rush2 が発生している期間（ｔ１２－ｔ１１）、及び負荷９０の状態が小負荷状態から全負荷状態へ遷移する時刻ｔ１３を考慮して時刻ｔ１１を決定する。より具体的には、時刻ｔ１１は、第１突入電流Ｉ_rush1 がゼロとなる時刻よりも後の時刻となるように、且つ時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間が、第２突入電流Ｉ_rush2 が発生している期間よりも長くなるように、予め設定されている。

【0030】

入力電流Ｉ_INは、第１コンデンサ電流Ｉ_C1、第２コンデンサ電流Ｉ_C2、及び負荷電流Ｉ_LOADの和に相当する。なお、図２において、入力電流Ｉ_INの極性と、第１コンデンサ電流Ｉ_C1、第２コンデンサ電流Ｉ_C2、及び負荷電流Ｉ_LOADの極性とは、互いに逆になっている。

【0031】

このように、実施の形態１の電源回路１０によれば、第１コンデンサ１３及び第２コンデンサ１４は、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間において並列に接続されている。さらに、第１スイッチ１５が第２コンデンサ１４に対して直列に接続されている。

【0032】

そして、電源回路１０の制御部１６は、第１突入電流Ｉ_rush1 がゼロとなってから負荷９０の状態が小負荷状態から全負荷状態へ遷移するまでの間に第１スイッチ１５を閉じ、第２コンデンサ１４に第２突入電流Ｉ_rush2 を流すようになっている。

【0033】

これにより、第１突入電流Ｉ_rush1 が第１コンデンサ１３に流れている期間と、第２突入電流Ｉ_rush2 が第２コンデンサ１４に流れている期間とが互いに異なる期間に分けられる。そのため、単位時間当たりの突入電流を低減させることができる。つまり、電源回路１０に過大な電流が流れることを抑制することができる。

【0034】

そのため、電源回路１０においては、突入電流が流れる経路に電流制限用の抵抗器を設ける必要がない。電流制限用の抵抗器としては、定格電力の大きい抵抗器が必要である。そのため、電流制限用の抵抗器のサイズは、他の回路部品と比べて大きい。従って、電流制限用の抵抗器が不要な電源回路１０によれば、回路の大型化を抑制しながら突入電流を低減させることができる。

【0035】

また、電流制限用の抵抗器が不要な電源回路１０によれば、電流制限用の抵抗器による電圧降下が生じるおそれがない。

【0036】

また、第１時間は、第１突入電流Ｉ_rush1 が第１電流Ｉ_th以下となるまでの時間である。従って、制御部１６は、第１突入電流Ｉ_rush1 が第１電流Ｉ_th以下となった後で、第１スイッチ１５を閉じる。これにより、第１突入電流Ｉ_rush1 と第２突入電流Ｉ_rush2 とが互いに分離される。そのため、電源回路１０に流れる突入電流を低減させることができる。

【0037】

また、第１電流Ｉ_thがゼロに設定されている場合、第１突入電流Ｉ_rush1 と第２突入電流Ｉ_rush2 とは、より明確に分離され、互いに重なり合わなくなる。従って、電源回路１０に流れる突入電流をより低減させることができる。

【0038】

また、平滑コンデンサには、負荷電流Ｉ_LOADが大きいほど大きい容量が要求される。その一方、コンデンサの容量が大きいほど突入電流が大きくなる。しかし、上で述べたように、小負荷状態では、負荷電流Ｉ_LOADが比較的小さいため、第１コンデンサ１３の容量Ｃ１を第２コンデンサ１４の容量Ｃ２よりも小さくすることができる。このため、電源回路１０では、第１突入電流Ｉ_rush1 を小さくすることができる。

【0039】

また、直流電源２２の高電位側の端子は、第１電源ライン１１に逆接続防止用ダイオード２１を介して接続されている。また、直流電源２２の低電位側の端子は、第２電源ライン１２に接続されている。そのため、電源回路１０は、直流電源２２からの電力を、より確実に負荷９０へ供給することができる。

【0040】

なお、実施の形態１において、制御部１６には、第１コンデンサ１３の容量Ｃ１に基づいて予め第１時間が設定されていた。しかし、電源回路１０が第１コンデンサ電流Ｉ_C1を検出するための電流検出回路をさらに備え、制御部１６は、検出された第１突入電流Ｉ_rush1 が第１電流以下になる時刻以降に第１スイッチ１５を閉じてもよい。

【0041】

また、実施の形態１において、第１時間は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間よりも短い時間であったが、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間と等しくてもよい。

【0042】

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る電源回路を示す回路図である。図３に示したように、電源回路１０Ａは、第１電源ライン１１、第２電源ライン１２、第１コンデンサ１３、第２コンデンサ１４、第１スイッチ１５、及び制御部１６を備えている。第１スイッチ１５は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

【0043】

さらに、電源回路１０Ａは、プルダウン抵抗２４、第１分割抵抗２５、及び第２分割抵抗２６を備えている。第１分割抵抗２５及び第２分割抵抗２６の抵抗値は、それぞれＲ１及びＲ２である。プルダウン抵抗２４の抵抗値は、Ｒ８である。

【0044】

制御部１６は、第１入力抵抗１６１、第２入力抵抗１６２、第１トランジスタ１６３、第１直列抵抗１６４、第２トランジスタ１６５、第２直列抵抗１６６、調整用抵抗１６７、及び調整用コンデンサ１６８を有している。

【0045】

第１入力抵抗１６１、第２入力抵抗１６２、第１直列抵抗１６４、第２直列抵抗１６６、及び調整用抵抗１６７の抵抗値は、それぞれ、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７である。第１分割抵抗２５と第２分割抵抗２６との間の電位Ｖｄは、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４によって決定される。言い換えると、電位Ｖｄは、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間の分圧比によって定まる。分圧比は、電位Ｖｄが第２電圧以上の電位となるように予め設定されている。

【0046】

調整用コンデンサ１６８の容量は、Ｃ３である。第１トランジスタ１６３は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタである。第２トランジスタ１６５は、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタである。

【0047】

第１トランジスタ１６３は、電位Ｖｄが第２電圧未満のときはオフしており、電位Ｖｄが第２電圧以上のときはオンしている。第２トランジスタ１６５は、第１トランジスタ１６３がオフしているときにはオフしており、第１トランジスタ１６３がオンしているときにはオンしている。

【0048】

調整用抵抗１６７及び調整用コンデンサ１６８は、制御電圧Ｖ_SWの時定数を決定する。調整用抵抗１６７及び調整用コンデンサ１６８は、制御部１６の時定数回路である。時定数回路の時定数は、抵抗値Ｒ７と容量Ｃ３とによって定まる。

【0049】

実施の形態２における他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0050】

図４は、図３の電源回路１０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図４に示したように、時刻ｔ２０において、メインスイッチ２３が閉じられ、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間に電源電圧Ｖ_P が印加される。時刻ｔ２０から第１コンデンサ１３に第１突入電流Ｉ_rush1 が流れ始める。

【0051】

また、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間に電源電圧Ｖ_P が印加されると、第１分割抵抗２５と第２分割抵抗２６との間の電位Ｖｄは、第２電圧以上となる。これにより、第１トランジスタ１６３はオンし、さらに、第２トランジスタ１６５もオンする。

【0052】

第１スイッチ１５の制御電圧Ｖ_SWは、制御部１６の時定数回路の時定数に従って０Ｖから上昇を開始し、時刻ｔ２１において第１電圧Ｖ_thに到達する。制御電圧Ｖ_SWが第１電圧Ｖ_thに到達すると、第１スイッチ１５が閉じられる。このように、実施の形態２において、第１時間は、第１スイッチ１５のゲートに入力する電圧が第１電圧Ｖ_th以上となるまでの時間である。

【0053】

そして、時刻ｔ２１において、第２コンデンサ１４に第２突入電流Ｉ_rush2 が流れ始める。時刻ｔ２２において、第２突入電流Ｉ_rush2 がゼロとなる。また、時刻ｔ２３において、負荷９０の状態が、小負荷状態から全負荷状態へ遷移する。

【0054】

このように、実施の形態２の電源回路１０Ａによれば、制御部１６をいくつかのトランジスタ、抵抗、及びコンデンサを用いて簡易に実現することができるため、回路の大型化を抑制しながら突入電流を低減させることができる。

【0055】

また、上述したように、第１スイッチ１５は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、第１時間は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴへの制御電圧Ｖ_SWが第１電圧Ｖ_th以上となるまでの時間である。これによれば、電源回路１０Ａを容易に実現することができる。

【0056】

また、制御部１６は、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間の分圧比によって定まる電圧に基づいて第１スイッチ１５の開閉を制御する信号を生成する。これによれば、電源回路１０Ａを簡素化することができる。

【0057】

なお、実施の形態１及び２において、第１電源ライン１１の他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して負荷９０に接続されてもよい。

【0058】

また、実施の形態１及び２において、時刻ｔ１１及び時刻ｔ２１は、それぞれ第１突入電流Ｉ_rush1 がゼロとなる時刻以降の時刻であった。しかし、時刻ｔ１１及び時刻ｔ２１は、それぞれ第１突入電流Ｉ_rush1 がそのピーク値からある程度低下した時刻以降の時刻であってもよい。言い換えると、図２及び図４において、第１突入電流Ｉ_rush1 の裾部分と第２突入電流Ｉ_rush2 の裾部分とが時間軸方向に重なり合ってもよい。つまり、第１電流Ｉ_thは、ゼロではなく、ゼロよりも大きい値であってもよい。要は、第１突入電流Ｉ_rush1 のピークと第２突入電流Ｉ_rush2 のピークとを互いに分離できればよい。

【0059】

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る電源回路を示す回路図である。図５に示したように、電源回路１０Ｂは、第１電源ライン１１、第２電源ライン１２、第１コンデンサ１３、第２コンデンサ１４、第１スイッチ１５、制御部１６、スイッチング制御部３４、及び第２スイッチ３５を備えている。電源回路１０Ｂは、さらに、一次側ダイオード３６、一次側コンデンサ３７、一次側抵抗３８、トランス３９、二次側ダイオード４１、二次側コンデンサ４２、フィードバック回路４３、第１絶縁回路４４、及び第２絶縁回路４５を備えている。

【0060】

また、電源回路１０Ｂにおいて、交流電源３２が、第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間にメインスイッチ３３及びダイオードブリッジ３１を介して接続されている。

【0061】

電源回路１０Ｂでは、制御部１６へ入力される制御信号を他の回路、例えば、二次側に存在する図示しないマイコンから供給することを想定している。マイコンは、例えば、負荷９０を含むＦＡ機器のマイコンである。

【0062】

制御部１６は、第２絶縁回路４５を介してマイコンからの信号を入力する。制御部１６は、マイコンからの信号に基づいて第１スイッチ１５の開閉を制御する。制御部１６の構成は、実施の形態２における制御部１６の構成と同じである。ただし、調整用抵抗１６７の抵抗値Ｒ７及び調整用コンデンサ１６８の容量Ｃ３は、実施の形態２における値とは異なっている。

【0063】

フィードバック回路４３は、二次側ダイオード４１の出力電圧を入力する。フィードバック回路４３は、二次側ダイオード４１の出力電圧に応じたデータを、第１絶縁回路４４を介してスイッチング制御部３４に送信する。スイッチング制御部３４は、二次側ダイオード４１の出力電圧に応じたデータに基づいて、スイッチング周波数、変調のパルス幅等を変更する。

【0064】

実施の形態３における他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0065】

スイッチング制御部３４は、フィードバック回路４３から送られる信号に基づいて第２スイッチ３５の開閉を制御する。第２スイッチ３５には、例えば、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴが用いられる。

【0066】

トランス３９は、一次側巻線の極性と二次側巻線の極性とが互いに逆向きのトランスである。二次側ダイオード４１は、二次側に流れる電流を整流するための整流ダイオードである。二次側コンデンサ４２は、二次側の電圧を平滑にするための平滑コンデンサである。二次側コンデンサ４２の容量は、Ｃ５である。

【0067】

第２スイッチ３５、トランス３９、二次側ダイオード４１、及び二次側コンデンサ４２は、フライバック型ＤＣ／ＤＣコンバータを構成している。第２スイッチ３５が閉じられると、トランス３９の一次側巻線に電流が流れることにより、トランス３９にエネルギーが蓄えられる。第２スイッチ３５が開くと、トランス３９に蓄えられたエネルギーが二次側巻線から二次側ダイオード４１を通じて出力される。

【0068】

また、一次側ダイオード３６、一次側コンデンサ３７、及び一次側抵抗３８は、スナバ回路を構成している。スナバ回路は、第２スイッチ３５のスイッチング時に第２スイッチ３５に発生するサージ電圧を抑制する。一次側コンデンサ３７の容量は、Ｃ４である。一次側抵抗３８の抵抗値は、Ｒ９である。

【0069】

一般的に、電源回路の入力コンデンサＣ_INのリップル電圧は、以下の（１）式によって求められる。入力コンデンサＣ_INは、電源回路１０Ｂの平滑コンデンサに相当する。（１）式から理解されるように、リップル電圧ΔＶ_INは、出力電流Ｉ_OUT が大きいほど大きくなる。出力電流Ｉ_OUT は、電源回路１０Ｂの負荷電流Ｉ_LOADに相当する。ｆ_OSC は第２スイッチ３５のスイッチング周波数である。

【0070】

従って、出力電流Ｉ_OUT が大きいほど、入力コンデンサＣ_INの容量を大きくする必要がある。つまり、出力電流Ｉ_OUT が大きいほど入力コンデンサＣ_INの突入電流は大きくなる。

【0071】

【数1】

【0072】

また、実施の形態３の電源回路１０Ｂでは、交流電源３２が第１電源ライン１１と第２電源ライン１２との間にダイオードブリッジ３１を介して接続されている。このように、電源回路１０Ｂは、交流電源３２に適用可能である。

【0073】

また、実施の形態３の電源回路１０Ｂは、直流電源にも適用可能であり、実施の形態１の電源回路１０及び実施の形態２の電源回路１０Ａは、いずれも交流電源に適用可能である。

【0074】

また、電源回路１０Ｂによれば、マイコンからの信号に基づいて第１スイッチ１５の開閉が制御される。マイコンは、ＦＡ機器等のマイコンを兼ねているため、回路の大型化を抑制しながら突入電流を低減させることができる。

【0075】

なお、実施の形態３において、第１コンデンサ１３及び第２コンデンサ１４は、一次側に設けられていたが、二次側に設けられてもよい。言い換えると、二次側コンデンサ４２を２つの並列なコンデンサに分割し、分割されたコンデンサの１つに対して直列にスイッチが接続されてもよい。このスイッチは、第１スイッチ１５に相当し、制御部１６によって開閉が制御される。

【0076】

また、実施の形態３において、制御部１６は、負荷９０側の図示しないリセット回路からの信号に基づいて第１スイッチ１５の開閉を制御してもよい。リセット回路は、電源起動時にマイコンを初期状態にリセットするための回路である。これによれば、リセット回路からの信号に基づいて第１スイッチ１５の開閉が制御されるため、起動時及び瞬時停電からの回復時に確実に突入電流を低減させることができる。

【0077】

また、第１スイッチ１５及び第２スイッチ３５は、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴに限定されない。第１スイッチ１５及び第２スイッチ３５は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。第１スイッチ１５及び第２スイッチ３５は、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）、ＧａＮ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等を材料とする半導体スイッチであってもよい。

【0078】

また、実施の形態３において、マイコンは、家電機器のマイコンであってもよい。

【0079】

実施の形態１から３までにおいて、第１コンデンサ１３の容量Ｃ１は、第２コンデンサ１４の容量Ｃ２よりも小さい値に設定されていたが、容量Ｃ１は、容量Ｃ２と等しい値であってもよい。さらに、容量Ｃ１が容量Ｃ２よりも大きい値に設定されていてもよい。要は、容量Ｃ１及びＣ２の値は、リップルを十分に低減可能な値であればよい。

【0080】

また、第２コンデンサ１４と第１スイッチ１５とを１つの組とする直列回路が互いに並列に複数設けられ、各直列回路の第１スイッチ１５が時間の経過とともに順に閉じられてもよい。これによれば、単位時間当たりの突入電流をさらに小さくすることができる。

【符号の説明】

【0081】

１０，１０Ａ，１０Ｂ 電源回路、１１ 第１電源ライン、１２ 第２電源ライン、１３ 第１コンデンサ、１４ 第２コンデンサ、１５ 第１スイッチ（スイッチ）、１６ 制御部、２１ 逆接続防止用ダイオード、２２ 直流電源（電源）、３１ ダイオードブリッジ、３２ 交流電源（電源）、９０ 負荷。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】