JP2002325354A - 突入電流抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源投入時の突入電流を抑制する装置３１に
おいて、簡単な構成で、定常時の消費電流を抑え、かつ
充分な電流容量を確保する。 【解決手段】 機械式リレーとしてラッチングリレー３
６を用い、それを突入電流を抑制することができるＳＳ
Ｒ３５と相互に並列に接続するとともに、ＳＳＲ３５の
出力電流によって該ラッチングリレー３６を導通駆動す
る。したがって、ＳＳＲ３５の動作時間およびラッチン
グリレー３６の動作時間を利用し、ラッチングリレー３
６の導通時点では突入電流は収束しており、接点の溶着
の虞がなく、信頼性の高い動作を実現することができる
とともに、定常時における発熱や損失の問題がなく、ま
た充分な電流容量を確保することができる。そして、負
荷電流検出器や温度センサ、さらにはラッチングリレー
３６の制御回路などの特別な構成を用いることのない簡
易な構成で実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源投入後に発生
する突入電流を抑制するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、典型的な従来技術の突入電流
抑制装置１の概略的構成を示すブロック図である。この
突入電流抑制装置１は、交流電源２から負荷３への電源
ライン４に直列に介在される。この突入電流抑制装置１
は、相互に直列に接続された電源投入用のスイッチ５お
よびソリッドステートリレー（以下、ＳＳＲと記す）６
が前記電源ライン４に直列に介在されるとともに、前記
ＳＳＲ６と並列に設けられる制限抵抗７とを備えて構成
される。この突入電流抑制装置１では、スイッチ５およ
びＳＳＲ６は、図示しない個別の制御回路によってそれ
ぞれ制御され、スイッチ５の投入時には、発生した突入
電流を制限抵抗７で制御し、定常時の負荷電流はＳＳＲ
６で制御している。

【０００３】また、図１１は、他の従来技術の突入電流
抑制装置１１の概略的構成を示すブロック図である。こ
の突入電流抑制装置１１は、前記電源ライン４に、ゼロ
クロス動作を行うＳＳＲまたはポジスタ１２を設け（図
１１ではポジスタとしている）、前記電源投入時だけで
なく、定常時の負荷電流もこれらで制御している。

【０００４】また、図１２は、さらに他の従来技術の突
入電流抑制装置２１の概略的構成を示すブロック図であ
る。この突入電流抑制装置２１は、たとえば特開平８−
２５６９０８号公報や特開平１１−９８６８３号公報で
示されるものと同様であり、前記電源ライン４に、制限
抵抗７とＳＳＲ６との直列回路を介在するとともに、そ
れらの直列回路を短絡する機械式リレー２２が設けられ
る。電源投入時は、図示しないＳＳＲの制御回路によっ
て、制限抵抗７とＳＳＲまたはトライアック６（図１２
ではＳＳＲとしている）とで突入電流を制御し、定常時
は、制御回路２３が、機械式リレー２２で負荷電流を制
御する。前記特開平１１−９８６８３号では、この図１
２では図示していないけれども、負荷電流検出器が設け
られ、その検出結果が前記制御回路２３に入力される。
また、前記特開平８−２５６９０８号では、温度センサ
や操作ユニットなどのこの図１２で示すような負荷３か
らの情報が前記制御回路２３に入力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
の突入電流抑制装置１，１１では、共に定常負荷電流も
ＳＳＲで制御するので、それらの素子の発熱のため、た
とえば周囲温度が４０℃以上で２Ａ以上の電流を制御す
る場合には外部に放熱板が必要になるなど、必要に応じ
て相当の大きさの放熱板を取付けなければならないとい
う問題がある。また、損失が大きいという問題がある。
さらにまた、突入電流抑制装置１１では、ポジスタ１２
で制御を行う場合は、ポジスタ１２の容量的に制御可能
な負荷電流に限度があるという問題がある。

【０００６】一方、前記突入電流抑制装置２１では、電
源投入時にだけ制限抵抗７およびＳＳＲまたはトライア
ック６を使用するので、前記の発熱や損失および電流容
量の問題はないけれども、特開平１１−９８６８３号で
は、前記負荷電流検出器等が必要になるとともに、前記
制御回路２３は電源投入時に負荷電流が規定値を超えて
いるか否かを判定する複雑な構成になるという問題があ
り、また特開平８−２５６９０８号でも、前記制御回路
２３は温度センサや操作ユニットなどからの情報を処理
する複雑な構成になるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、簡単な構成で、定常時の
消費電流を抑えることができるとともに、充分な電流容
量を得ることができる突入電流抑制装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の突入電流抑制装
置は、突入電流を抑制することができる半導体装置と機
械式リレーとが相互に並列に接続されて成る突入電流抑
制装置であって、前記機械式リレーはラッチングリレー
から成り、前記半導体装置の出力電流によって前記ラッ
チングリレーを導通駆動することを特徴とする。

【０００９】上記の構成によれば、負荷への出力電流は
半導体装置の動作で立上がり、その出力電流によってラ
ッチングリレーを導通駆動し、該ラッチングリレーは、
一旦導通すると、その導通状態をラッチする。したがっ
て、半導体装置の動作時間およびラッチングリレーの動
作時間を利用し、電源投入から、たとえば５０μｓｅｃ
程度の半導体装置の動作時間経過後に該半導体装置が導
通し、さらにたとえば１０ｍｓｅｃ程度のラッチングリ
レーの動作時間経過後に該ラッチングリレーが導通する
と、その時点では前記突入電流は収束している。

【００１０】したがって、半導体装置とラッチングリレ
ーとを相互に並列に設けても、ラッチングリレーを突入
電流の厳しいサイクルを避けて動作させることができ、
接点の溶着の虞がなく、信頼性の高い動作を実現するこ
とができるとともに、定常時は、負荷電流を機械式リレ
ーである該ラッチングリレーで制御し、半導体装置の入
出力端子間には電流が流れないので、たとえば２Ａ以上
の比較的大きな負荷電流に対しても、発熱や損失の問題
がなく、また充分な電流容量を確保することができる。
そして、負荷電流検出器や温度センサ、さらにはラッチ
ングリレーを駆動する制御回路などの特別な構成を用い
ることのない簡易な構成で実現することができる。

【００１１】また、本発明の突入電流抑制装置は、突入
電流を抑制することができる半導体装置と機械式リレー
とが相互に並列に接続されて成る突入電流抑制装置であ
って、前記半導体装置の動作出力に応答し、予め定める
時間経過後から、前記機械式リレーを導通駆動する制御
回路を備えることを特徴とする。

【００１２】上記の構成によれば、電源投入による突入
電流は半導体装置で抑制され、その半導体装置の動作
後、突入電流が収束する一定時間が経過した時点で、制
御回路によって機械式リレーが導通駆動され、その状態
が保持される。したがって、通常の機械式リレーを用い
ても、前記信頼性の高い動作を実現することができると
ともに、発熱や損失の問題がなく、また充分な電流容量
を確保することができる。そして、負荷電流検出器や温
度センサなどの特別な構成を用いることのない簡易な構
成で実現することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００１４】図１は、本発明の実施の一形態の突入電流
抑制装置３１の概略的構成を示すブロック図である。こ
の突入電流抑制装置３１は、交流電源３２から負荷３３
への電源ライン３４に直列に介在される。本発明で注目
すべきは、突入電流抑制装置３１は、突入電流を抑制す
ることができる半導体装置であるＳＳＲ３５と、機械式
リレーであるラッチングリレー３６とが相互に並列に接
続されて構成され、ＳＳＲ３５の出力電流でラッチング
リレー３６が導通駆動されることである。なお、前記Ｓ
ＳＲ３５には、図２の突入電流抑制装置３１ａで示すよ
うに、制限抵抗３７が直列に接続されてもよい。

【００１５】図３は、前記負荷３３として１００Ｖ／１
００Ｗのランプ負荷を用い、それを突入電流抑制装置を
介在することなく、直接、１００Ｖ／６０Ｈｚの交流電
源３２に接続した場合の負荷電流の変化を示す波形図で
ある。この図３から、突入電流は、半サイクル〜１サイ
クルで略収束することが理解される。

【００１６】一方、ＳＳＲ３５の動作時間は、たとえば
５０μｓｅｃ程度であり、またラッチングリレー３６の
動作時間は、たとえば１０ｍｓｅｃ程度である。したが
って、ＳＳＲ３５が導通し、その出力電流でラッチング
リレー３６を導通駆動すると、その時点では突入電流は
略収束している。そして、ラッチングリレー３６は、一
旦導通すると、その導通状態をラッチする。

【００１７】したがって、ＳＳＲ３５とラッチングリレ
ー３６とを相互に並列に設けても、ラッチングリレー３
６を突入電流の厳しいサイクルを避けて動作させること
ができ、接点の溶着の虞がなく、信頼性の高い動作を実
現することができる。また、定常時は、負荷電流を機械
式リレーであるラッチングリレー３６で制御し、ＳＳＲ
３５の入出力端子間には電流が流れないので、たとえば
２Ａ以上の比較的大きな負荷電流に対しても、発熱や損
失の問題がなく、また充分な電流容量を確保することが
できる。そして、負荷電流検出器や温度センサ、さらに
ラッチングリレー３６のための制御回路などの特別な構
成を用いることのない簡易な構成で実現することができ
る。

【００１８】図４は、前記ＳＳＲ３５の一構成例を説明
するための図である。この図４の例は、トライアック４
１と、フォトトライアック４２と、赤外発光ダイオード
４３とを備えて構成される非ゼロクロス内蔵型のＳＳＲ
であり、この場合は、トライアック４１が任意の位相で
オンするので、前記制限抵抗３７と組合わせることが望
ましい。端子Ｐ１，Ｐ２間には、トライアック４１が介
在されており、負荷電流を制御する。トライアック４１
のゲート端子にはフォトトライアック４２が接続されて
おり、端子Ｐ３，Ｐ４間に、図１では図示していないけ
れども、ＳＳＲ３５のための制御回路からの入力信号が
インプットされると、赤外発光ダイオード４３が点灯し
てフォトトライアック４２がオンし、トライアック４１
がオンすることができる。

【００１９】図５は、前記フォトトライアック４２の等
価回路図である。端子Ｐ１１，Ｐ１２間には、Ｐ型のト
ランジスタＱ１と、ゲート抵抗Ｒ１との直列回路が接続
され、そのトランジスタＱ１のベースはＮ型のフォトト
ランジスタＱ２のコレクタに接続され、コレクタはトラ
ンジスタＱ２のベースおよびゲート抵抗Ｒ１に接続され
る。同様に、端子Ｐ１２，Ｐ１１間にも、Ｐ型のトラン
ジスタＱ３と、ゲート抵抗Ｒ２との直列回路が接続さ
れ、そのトランジスタＱ３のベースはＮ型のフォトトラ
ンジスタＱ４のコレクタに接続され、コレクタはトラン
ジスタＱ４のベースおよびゲート抵抗Ｒ２に接続され
る。したがって、前述のように、端子Ｐ３，Ｐ４間に入
力信号がインプットされると、赤外発光ダイオード４３
が点灯してフォトトライアック４２がオンし、トライア
ック４１がオンして、端子Ｐ１１，Ｐ１２間がオンす
る。

【００２０】図６は、前記ＳＳＲ３５の他の構成例を説
明するための図である。前述の図４の構成に類似する部
分には、同一の参照符号を付して、その説明を省略す
る。この例は、ゼロクロス内蔵型のＳＳＲであり、トラ
イアック４１のゲート端子に、ゼロクロス回路４４が設
けられている。図７は、前記フォトトライアック４２お
よびゼロクロス回路４４の等価回路図である。トランジ
スタＱ２，Ｑ４のベース−エミッタ間には、それぞれＦ
ＥＴＱ５，Ｑ６が設けられており、それらのＦＥＴＱ
５，Ｑ６のゲートは、相互に接続されるとともに、前記
トランジスタＱ１，Ｑ３のベースとも接続されている。

【００２１】これによって、前記入力信号がインプット
され、赤外発光ダイオード４３が点灯している状態で、
電源電圧のゼロ位相近辺では、トランジスタＱ２（Ｑ
４）がオンし、トランジスタＱ１（Ｑ３）がオンして、
ＳＳＲがオンする。前記ゼロ位相近辺以外の前記電源電
圧が一定電圧以上では、トランジスタＱ２（Ｑ４）がオ
ンしようとしても、ＦＥＴＱ５（Ｑ６）がオンすること
によって、ＳＳＲはオンしない。こうして、ゼロクロス
動作を行うことができる。

【００２２】本発明の実施の他の形態について、図８に
基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００２３】図８は、本発明の実施の他の形態の突入電
流抑制装置５１の概略的構成を示すブロック図である。
この突入電流抑制装置５１は、前述の突入電流抑制装置
３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付し
て示し、その説明を省略する。前述の突入電流抑制装置
３１では、ラッチングリレー３６は、ＡＣ駆動のリレー
であったけれども、この突入電流抑制装置５１では、Ｄ
Ｃ駆動のラッチングリレー５６が用いられている。この
ため、ＳＳＲ３５にはダイオード５２が直列に設けられ
ている。

【００２４】本発明の実施のさらに他の形態について、
図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００２５】図９は、本発明の実施のさらに他の形態の
突入電流抑制装置６１の概略的構成を示すブロック図で
ある。注目すべきは、この突入電流抑制装置６１では、
前記交流電源３２から負荷３３への電源ライン３４に介
在されるリレー６６はラッチング機能を有していないも
のであり、このためＳＳＲ３５と該リレー６６との間に
は、制御回路６２が設けられている。この制御回路６２
によって、ＳＳＲ３５の動作後、一定時間が経過した時
点でリレー６６が導通駆動され、その状態が保持され
る。したがって、ＳＳＲ３５およびリレー６６の前記の
遅れ時間を考慮して、ゼロクロスのタイミングでリレー
６６を導通駆動することもできる。

【００２６】なお、この制御回路６２は、従来技術の項
で述べた制御回路２３のように、比較判定や信号処理な
どの複雑な処理を行う必要はなく、電源オフでリセット
され、ＳＳＲ３５の動作出力から前記一定時間が経過後
に出力を導出し、以降維持するようなタイマなどの簡単
な構成で実現することができる。

【００２７】上記の突入電流抑制装置５１，６１に関し
ても、前記突入電流抑制装置３１ａと同様に、制限抵抗
３７が設けられてもよいことは、言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】本発明の突入電流抑制装置は、以上のよ
うに、突入電流を抑制することができる半導体装置と機
械式リレーであるラッチングリレーとを相互に並列に接
続し、電源投入直後は半導体装置によって負荷への出力
電流を立上げ、かつその出力電流によってラッチングリ
レーを導通駆動する。

【００２９】それゆえ、半導体装置およびラッチングリ
レーの応答遅れによって、ラッチングリレーの導通時点
では突入電流は略収束しており、半導体装置とラッチン
グリレーとを相互に並列に設けても、ラッチングリレー
を突入電流の厳しいサイクルを避けて動作させることが
でき、接点の溶着の虞がなく、信頼性の高い動作を実現
することができるとともに、定常時は、負荷電流を機械
式リレーである該ラッチングリレーで制御し、半導体装
置の入出力端子間には電流が流れないので、比較的大き
な負荷電流に対しても発熱や損失の問題がなく、また充
分な電流容量を確保することができる。さらにまた、負
荷電流検出器や温度センサ、さらにはラッチングリレー
を駆動する制御回路などの特別な構成を用いることのな
い簡易な構成で実現することができる。

【００３０】また、本発明の突入電流抑制装置は、以上
のように、突入電流を抑制することができる半導体装置
と機械式リレーとを相互に並列に接続し、電源投入直後
は半導体装置によって負荷への出力電流を立上げ、かつ
その半導体装置の動作出力から予め定める時間経過後
に、制御回路は前記機械式リレーを導通駆動し、その状
態を保持する。

【００３１】それゆえ、通常の機械式リレーを用いて
も、前記信頼性の高い動作を実現することができるとと
もに、発熱や損失の問題がなく、また充分な電流容量を
確保することができる。さらにまた、負荷電流検出器や
温度センサなどの特別な構成を用いることのない簡易な
構成で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の突入電流抑制装置の概
略的構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態の突入電流抑制装置の他
の構成例を示すブロック図である。

【図３】ランプ負荷を、直接交流電源に接続した場合の
負荷電流の変化を示す波形図である。

【図４】図１および図２で示す突入電流抑制装置におけ
るＳＳＲの一構成例を説明するための図である。

【図５】図４で示すＳＳＲにおけるフォトトライアック
の等価回路図である。

【図６】図１および図２で示す突入電流抑制装置におけ
るＳＳＲの他の構成例を説明するための図である。

【図７】図６で示すＳＳＲにおけるフォトトライアック
およびゼロクロス回路の等価回路図である。

【図８】本発明の実施の他の形態の突入電流抑制装置の
概略的構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の実施のさらに他の形態の突入電流抑制
装置の概略的構成を示すブロック図である。

【図１０】典型的な従来技術の突入電流抑制装置の概略
的構成を示すブロック図である。

【図１１】他の従来技術の突入電流抑制装置の概略的構
成を示すブロック図である。

【図１２】さらに他の従来技術の突入電流抑制装置の概
略的構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

３１，３１ａ，５１，６１ 突入電流抑制装置 ３２ 交流電源 ３３ 負荷 ３５ ＳＳＲ（半導体装置） ３６，５６ ラッチングリレー（機械式リレー） ３７ 制限抵抗 ４１ トライアック ４２ フォトトライアック ４３ フォトダイオード ４４ ゼロクロス回路 ５２ ダイオード ６２ 制御回路 ６６ リレー（機械式リレー）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】突入電流を抑制することができる半導体装
   置と機械式リレーとが相互に並列に接続されて成る突入
   電流抑制装置であって、 前記機械式リレーはラッチングリレーから成り、 前記半導体装置の出力電流によって前記ラッチングリレ
   ーを導通駆動することを特徴とする突入電流抑制装置。
2. 【請求項２】突入電流を抑制することができる半導体装
   置と機械式リレーとが相互に並列に接続されて成る突入
   電流抑制装置であって、 前記半導体装置の動作出力に応答し、予め定める時間経
   過後から、前記機械式リレーを導通駆動する制御回路を
   備えることを特徴とする突入電流抑制装置。