JP2008306878A - Dc power switch - Google Patents

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伸 菅野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC power switch preventing a large rush current from a DC power supply to a load apparatus and power back-flow from the load apparatus to the DC power supply. <P>SOLUTION: First, a switch S2 is turned off so as to finish feeding. Charges accumulated in a capacitor C1 are discharged at a resistor R1 and the bias voltage of a transistor Q1 generated on the both ends of the resistor R1 begins to step down. The value of current via the transistor Q1 is gradually decreased. Finally, the transistor Q1 is put in an OFF state, and the switch S1 is concurrently turned off. Gradual reduction in power supply does not cause high counter-electromotive force at the load device 2, thereby preventing power back-flow to the DC power supply 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流電源から負荷装置への大きな突入電流の流入ならびに負荷装置から直流電源への電力逆流を防止できる直流電源スイッチに関するものである。   The present invention relates to a DC power switch that can prevent a large inrush current from flowing from a DC power source to a load device and a reverse power flow from the load device to the DC power source.

従来より、交流電源による給電システムが使用され、そこでは一方向給電が行われている。   Conventionally, a power supply system using an alternating current power supply has been used, in which one-way power supply is performed.

近年では給電方式の多様化や省エネルギーの要求があり、将来は新たな給電システムが使用されるようになるだろう。つまり、小型の燃料電池や太陽光発電や熱発電の技術を使用した分散的且つ双方向給電可能な給電システムが使用されることが予想されている。   In recent years, there are demands for diversification of power supply methods and energy saving, and new power supply systems will be used in the future. That is, it is expected that a power supply system capable of distributed and bidirectional power supply using a small fuel cell, solar power generation, or thermal power generation technology is expected.

図5は、かかる給電システムにおける給電回路の回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram of a power feeding circuit in such a power feeding system.

直流電源1は、かかる給電システムでの使用が予測されるものである。直流電源1は負荷装置2に電力を供給するものであり、その間の配線にスイッチ4が挿入される。図示しないが、直流電源1には同様に他の負荷装置も接続される。   The DC power source 1 is expected to be used in such a power supply system. The DC power source 1 supplies power to the load device 2, and a switch 4 is inserted in the wiring therebetween. Although not shown, other load devices are similarly connected to the DC power source 1.

ところで、交流電源においては、出力電圧の大きさが変化するので、負荷装置への突入電流が小さくなることもある。しかし、直流電源1は、公称電圧範囲内の電圧を常に出力するので、スイッチ4をオンするタイミングに依らず、オン時には負荷装置2に常に大きな突入電流が流れる。なお、突入電流の要因は主に負荷装置がもつコンデンサである。また、インバータをもつ負荷装置も多く、その消費電力によらず、大きな突入電流が流れる事態が顕在化する可能性がある。   By the way, in the AC power supply, since the magnitude of the output voltage changes, the inrush current to the load device may be reduced. However, since the DC power supply 1 always outputs a voltage within the nominal voltage range, a large inrush current always flows through the load device 2 when the switch 4 is turned on, regardless of the timing when the switch 4 is turned on. The cause of the inrush current is mainly the capacitor of the load device. In addition, there are many load devices having inverters, and there is a possibility that a large inrush current may flow regardless of the power consumption.

これにより、直流電源1の出力電圧が変動し、その電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波により、他の負荷装置が動作異常を起こす可能性がある。   As a result, the output voltage of the DC power supply 1 fluctuates, and other load devices may malfunction due to the voltage fluctuation and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuation.

図6は、従来の突入電流防止を図った給電回路の回路図である。   FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional power feeding circuit for preventing inrush current.

直流電源1と負荷装置2の間の配線には、別のスイッチ5が挿入され、そのうちの1つの端子に対して抵抗R3が直列接続されている。   Another switch 5 is inserted in the wiring between the DC power supply 1 and the load device 2, and a resistor R3 is connected in series to one of the terminals.

この給電回路では、スイッチ4をオンする前にスイッチ5をオンすると、負荷装置2のコンデンサが予め充電される。したがい、その後、スイッチ4をオンしたときの電流を低くすることができる。なお、スイッチ4の機能を半導体により実現した給電回路を使用してもよい。   In this power supply circuit, when the switch 5 is turned on before the switch 4 is turned on, the capacitor of the load device 2 is charged in advance. Accordingly, the current when the switch 4 is turned on can be lowered thereafter. A power supply circuit in which the function of the switch 4 is realized by a semiconductor may be used.

なお、突入電流を防止する技術として、疑似インタクタンス回路が特許文献1に開示されている。
特許第3881860号明細書
As a technique for preventing inrush current, a pseudo-inductance circuit is disclosed in Patent Document 1.
Japanese Patent No. 3881860

図6に示した給電回路は、突入電流を低く制限できるとはいえ、不都合が生じることもある。   Although the power supply circuit shown in FIG. 6 can limit the inrush current to a low level, it may cause inconvenience.

例えば、負荷装置2がモータのような誘導性負荷をもつ場合、給電を終わらせようとして、スイッチ4をオフすると、負荷装置2に高い逆起電力が生じる。抵抗R3があるとはいえ、供給電力の変化が急激なので、逆起電力が高くなるのである。   For example, when the load device 2 has an inductive load such as a motor, a high back electromotive force is generated in the load device 2 when the switch 4 is turned off in order to end the power supply. Even though the resistor R3 is present, the back electromotive force increases because the change in the supplied power is abrupt.

これにより、直流電源1の出力電圧が変動し、その電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波により、他の負荷装置が動作異常を起こす可能性がある。   As a result, the output voltage of the DC power supply 1 fluctuates, and other load devices may malfunction due to the voltage fluctuation and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuation.

また、スイッチ4の機能を半導体により実現した給電回路では、負荷装置2における高い逆起電力により、その半導体自体が誤動作する可能性がある。   In addition, in a power supply circuit in which the function of the switch 4 is realized by a semiconductor, the semiconductor itself may malfunction due to a high back electromotive force in the load device 2.

また、電圧変動を防止すべく、直流電源1に蓄電池(例えば、鉛電池や大容量のコンデンサ)を設ける必要が生じる。   In addition, it is necessary to provide a storage battery (for example, a lead battery or a large-capacity capacitor) in the DC power source 1 in order to prevent voltage fluctuation.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直流電源から負荷装置への大きな突入電流の流入ならびに負荷装置から直流電源への電力逆流を防止できる直流電源スイッチを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a direct current power source capable of preventing a large inrush current from flowing from the direct current power source to the load device and a reverse power flow from the load device to the direct current power source. To provide a switch.

上記の課題を解決するために、請求項1の本発明は、直流電源と負荷装置の間の正極側または負極側の配線に挿入された半導体素子およびスイッチと、該半導体素子への逆電流の防止のために該半導体素子に対して直列に接続された逆電流防止半導体素子と、該半導体素子のバイアス制御点と該点の基準点との間に並列接続された抵抗性素子、該抵抗性素子に並列接続された容量性素子、該バイアス制御点に一端を接続された抵抗性素子、該2つの抵抗性素子による直列回路に並列接続され且つスイッチおよび直流電源を直列接続してなる回路を備えるバイアス回路とを備えることを特徴とする直流電源スイッチをもって解決手段とする。   In order to solve the above problems, the present invention of claim 1 is directed to a semiconductor element and a switch inserted in a positive or negative wiring between a DC power source and a load device, and a reverse current to the semiconductor element. A reverse current prevention semiconductor element connected in series to the semiconductor element for prevention, a resistive element connected in parallel between a bias control point of the semiconductor element and a reference point of the point, the resistance A capacitive element connected in parallel to the element, a resistive element having one end connected to the bias control point, a circuit connected in parallel to a series circuit of the two resistive elements, and a switch and a DC power supply connected in series A DC power switch characterized by comprising a bias circuit is provided as a solving means.

請求項2の本発明は、前記バイアス回路は、前記容量性素子に並列接続され且つ該バイアス回路のスイッチとでオンオフが逆になるように連動するスイッチを備えることを特徴とする請求項1記載の直流電源スイッチをもって解決手段とする。   The present invention of claim 2 is characterized in that the bias circuit includes a switch connected in parallel to the capacitive element and interlocked so that the on / off is reversed with the switch of the bias circuit. The DC power switch is the solution.

本発明に係る直流電源スイッチによれば、バイアス回路の直流電源、スイッチ、抵抗性素子および容量性素子の直列回路に電流が流れ、半導体素子のバイアス電圧を生成する抵抗性素子の両端に電位差が生じようとするが、その抵抗性素子に並列接続された容量性素子は未充電状態にあるのでその両端の電位差は、該スイッチがオンしてから徐々に大きくなる。こうして、半導体素子のバイアス電圧を徐々に増加させることで、半導体素子が流せる電流の値も徐々に増加する。これにより、負荷装置へ大きな突入電流が流れるのを防止できる。   According to the DC power supply switch of the present invention, a current flows through the series circuit of the DC power supply, the switch, the resistive element, and the capacitive element of the bias circuit, and there is a potential difference between both ends of the resistive element that generates the bias voltage of the semiconductor element. Although it is going to occur, since the capacitive element connected in parallel to the resistive element is in an uncharged state, the potential difference between both ends gradually increases after the switch is turned on. Thus, by gradually increasing the bias voltage of the semiconductor element, the value of the current that can be passed through the semiconductor element also gradually increases. Thereby, it can prevent that a big inrush current flows into a load apparatus.

また、バイアス回路のスイッチをオフすると、容量性素子に蓄積された電荷が並列接続された抵抗性素子で放電され、その抵抗性素子の両端で生成される半導体素子のバイアス電圧が低下し始める。半導体素子が流せる電流の値も徐々に低下する。最終的には、半導体素子がオフ状態になり、そのときに配線に挿入されたスイッチをオフする。こうして、供給電力が徐々に低下するので、負荷装置で高い逆起電力が発生せず、配線に接続された直流電源への電力逆流を防止することができる。   Further, when the switch of the bias circuit is turned off, the charge accumulated in the capacitive element is discharged by the resistive element connected in parallel, and the bias voltage of the semiconductor element generated at both ends of the resistive element starts to decrease. The value of the current that can be passed through the semiconductor element also gradually decreases. Eventually, the semiconductor element is turned off, and the switch inserted in the wiring at that time is turned off. Thus, since the supplied power gradually decreases, high back electromotive force is not generated in the load device, and power backflow to the DC power source connected to the wiring can be prevented.

また、バイアス回路の直流電源に直列接続されたスイッチをオフし且つ連動するスイッチをオンすると、容量性素子に蓄積された電荷が後者のスイッチにより短時間で放電され、半導体素子のバイアス電圧も短時間で低下する。半導体素子も短時間でオフ状態になり、そのときに配線に挿入されたスイッチをオフする。供給電力は短時間で低下するので、負荷装置で高い逆起電力が発生する可能性もあるが、そうなったとしても、逆電流防止半導体素子により、直流電源へその電力が逆流するのを防止することができる。   Also, when the switch connected in series to the DC power supply of the bias circuit is turned off and the interlocked switch is turned on, the charge accumulated in the capacitive element is discharged by the latter switch in a short time, and the bias voltage of the semiconductor element is also short. Decreases with time. The semiconductor element is also turned off in a short time, and the switch inserted in the wiring is turned off at that time. Since the power supply decreases in a short time, there is a possibility that a high back electromotive force may be generated in the load device, but even if this happens, the reverse current prevention semiconductor element prevents the power from flowing back to the DC power supply. can do.

したがい、本発明の直流電源スイッチによれば、配線に接続された直流電源の出力電圧が安定化し、問題となっていた電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波で他の負荷装置が動作異常となるのを防止することができる。よって、直流電源に設ける必要のあった蓄電池を不要にまたは小容量にできる。また、負荷装置から直流電源への電力逆流を防止することができる。   Therefore, according to the DC power supply switch of the present invention, the output voltage of the DC power supply connected to the wiring is stabilized, and other load devices are operated by voltage fluctuations that are problematic and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuations. It is possible to prevent abnormalities. Therefore, the storage battery that is required to be provided in the DC power source can be made unnecessary or have a small capacity. Further, it is possible to prevent power backflow from the load device to the DC power source.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram of a power feeding circuit using a DC power switch according to the first embodiment.

直流電源1は負荷装置2に電力を供給するものであり、その正極側の配線に直流電源スイッチ3が挿入される。直流電源スイッチ3を正極側の配線に設ける構成は、負極側の配線が、図示していないが、接地されている場合に採用される。   The DC power source 1 supplies power to the load device 2, and a DC power switch 3 is inserted into the positive-side wiring. The configuration in which the DC power switch 3 is provided on the positive-side wiring is employed when the negative-side wiring is grounded, although not shown.

直流電源1は例えば、通信用局舎で使用されるいわゆる48V系電源である。   The DC power source 1 is, for example, a so-called 48V power source used in a communication station.

負荷装置2の正極側にパワー型のNチャネルMOSFETであるトランジスタQ1のソースが接続されている。トランジスタQ1の逆電流防止のための逆電流防止半導体素子であるダイオードD1のカソードがトランジスタQ1のドレインに接続されている。直流電源1の正極(+で図示)がスイッチS1を介してダイオードD1のアノードに接続されている。直流電源1の負極(−で図示)は、負荷装置2の負極側に配線で接続されている。 トランジスタQ1のバイアス回路は、以下のように構成される。トランジスタQ1のバイアス制御点であるゲートと該点の基準点であるソースとの間に抵抗性素子である抵抗R1が並列接続され、抵抗R1に容量性素子であるコンデンサC1が並列接続されている。トランジスタQ1のゲートに抵抗性素子である抵抗R2の一端が接続されている。スイッチS2を介して直流電源E1の正極が抵抗R2の他端に接続されている。直流電源E1の負極がトランジスタQ1のソースに接続されている。   The source of a transistor Q1, which is a power type N-channel MOSFET, is connected to the positive side of the load device 2. The cathode of a diode D1, which is a reverse current prevention semiconductor element for preventing reverse current of the transistor Q1, is connected to the drain of the transistor Q1. The positive electrode (shown by +) of the DC power supply 1 is connected to the anode of the diode D1 through the switch S1. A negative electrode (shown by −) of the DC power supply 1 is connected to the negative electrode side of the load device 2 by wiring. The bias circuit of the transistor Q1 is configured as follows. A resistor R1 that is a resistive element is connected in parallel between a gate that is a bias control point of the transistor Q1 and a source that is a reference point of the point, and a capacitor C1 that is a capacitive element is connected in parallel to the resistor R1. . One end of a resistor R2, which is a resistive element, is connected to the gate of the transistor Q1. The positive electrode of the DC power supply E1 is connected to the other end of the resistor R2 via the switch S2. The negative electrode of the DC power supply E1 is connected to the source of the transistor Q1.

次に、この給電回路の動作を説明する。   Next, the operation of this power feeding circuit will be described.

給電前では各スイッチS1、S2をオフしておき、給電を開始するときは、まず、スイッチS1をオンし、その後、スイッチS2をオンする。   Before power feeding, the switches S1 and S2 are turned off. When power feeding is started, the switch S1 is first turned on, and then the switch S2 is turned on.

すると、直流電源E1、スイッチS2、抵抗R2およびコンデンサC1の直列回路に電流が流れる。トランジスタQ1のバイアス電圧を生成する抵抗R1の両端に電位差が生じようとするが、抵抗R1に並列接続されたコンデンサC1は未充電状態にあるのでその両端の電位差は、スイッチS2がオンしてから徐々に大きくなる。そのときの時定数は抵抗R2とコンデンサC1の値で決定される。こうして、抵抗R1の両端で生成されるトランジスタQ1のバイアス電圧を徐々に増加させることで、トランジスタQ1が流せる電流の値も徐々に増加する。これにより、負荷装置2へ大きな突入電流が流れるのを防止できる。さらに、バイアス電圧が増加すると、トランジスタQ1はオン状態となる。トランジスタQ1とダイオードD1にオン抵抗を小さいものを用いれば、これらの素子での電力損失は無視できるほど小さくできる。   Then, a current flows through a series circuit of the DC power supply E1, the switch S2, the resistor R2, and the capacitor C1. A potential difference is generated between both ends of the resistor R1 that generates the bias voltage of the transistor Q1, but the capacitor C1 connected in parallel to the resistor R1 is in an uncharged state. Gradually grows. The time constant at that time is determined by the values of the resistor R2 and the capacitor C1. Thus, by gradually increasing the bias voltage of the transistor Q1 generated at both ends of the resistor R1, the value of the current that can be passed through the transistor Q1 also gradually increases. Thereby, it is possible to prevent a large inrush current from flowing to the load device 2. Further, when the bias voltage increases, the transistor Q1 is turned on. If transistors with low on-resistance are used for the transistor Q1 and the diode D1, the power loss in these elements can be made negligibly small.

給電を終わらせるときは、まず、スイッチS2をオフする。   When power supply is ended, first, the switch S2 is turned off.

すると、コンデンサC1に蓄積された電荷が抵抗R1で放電され、抵抗R1の両端で生成されるトランジスタQ1のバイアス電圧が低下し始める。トランジスタQ1が流せる電流の値も徐々に低下する。最終的には、トランジスタQ1がオフ状態になり、そのときにスイッチS1をオフする。こうして、供給電力が徐々に低下するので、負荷装置2で高い逆起電力が発生せず、直流電源1への電力逆流を防止することができる。   Then, the charge stored in the capacitor C1 is discharged by the resistor R1, and the bias voltage of the transistor Q1 generated at both ends of the resistor R1 starts to decrease. The value of the current that can be passed through the transistor Q1 also gradually decreases. Eventually, the transistor Q1 is turned off, and at that time, the switch S1 is turned off. Thus, since the supplied power gradually decreases, high back electromotive force does not occur in the load device 2 and power backflow to the DC power source 1 can be prevented.

したがって、第1の実施の形態に係る直流電源スイッチによれば、直流電源1の出力電圧が安定化し、問題となっていた電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波で他の負荷装置が動作異常となるのを防止することができる。よって、直流電源に設ける必要のあった蓄電池を不要にまたは小容量にできる。供給電力が徐々に低下するので、負荷装置で高い逆起電力が発生せず、配線に接続された直流電源への電力逆流を防止することができる。   Therefore, according to the direct-current power switch according to the first embodiment, the output voltage of the direct-current power supply 1 is stabilized, and other load devices are caused by voltage fluctuations that are a problem and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuations. It is possible to prevent abnormal operation. Therefore, the storage battery that is required to be provided in the DC power source can be made unnecessary or have a small capacity. Since the supplied power gradually decreases, high back electromotive force is not generated in the load device, and power backflow to the DC power source connected to the wiring can be prevented.

[第2の実施の形態]
図2は、第2の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit diagram of a power feeding circuit using a DC power switch according to the second embodiment.

この給電回路は、第1の実施の形態の給電回路と同様に、直流電源1と負荷装置2の間の正極側の配線に直流電源スイッチ3Aを挿入したものである。直流電源スイッチ3Aは、第1の実施の形態に係る直流電源スイッチ3のコンデンサC1に対して、スイッチS2とでオンオフが逆になるように連動するスイッチS3を並列接続したものである。直流電源スイッチ3Aを正極側の配線に設ける構成は、負極側の配線が、図示していないが、接地されている場合に採用される。   As in the power supply circuit of the first embodiment, this power supply circuit is configured by inserting a DC power switch 3A into the positive-side wiring between the DC power supply 1 and the load device 2. The DC power switch 3A is formed by connecting in parallel a switch S3 that interlocks with the capacitor C1 of the DC power switch 3 according to the first embodiment so that the switch S2 is turned on and off. The configuration in which the DC power switch 3 </ b> A is provided on the positive-side wiring is adopted when the negative-side wiring is grounded although not shown.

次に、この給電回路の動作を説明する。   Next, the operation of this power feeding circuit will be described.

給電前では各スイッチS1、S2およびS3をオフしておき、給電を開始するときは、まず、スイッチS1のオン後、スイッチS2をオンする。   Before power feeding, the switches S1, S2 and S3 are turned off. When power feeding is started, first, the switch S1 is turned on after the switch S1 is turned on.

第1の実施の形態と同様に、負荷装置2への多大な突入電流の流入が防止される。   Similar to the first embodiment, a large inrush current is prevented from flowing into the load device 2.

給電を終わらせるときは、まず、スイッチS2をオフし、連動して、スイッチS3をオンする。   When power supply is terminated, first, the switch S2 is turned off, and the switch S3 is turned on in conjunction with it.

コンデンサC1に蓄積された電荷がスイッチS3により短時間で放電され、トランジスタQ1のバイアス電圧も短時間で低下する。トランジスタQ1も短時間でオフ状態になり、そのときにスイッチS1をオフする。供給電力は短時間で低下するので、負荷装置2で高い逆起電力が発生する可能性もあるが、ダイオードD1を設けたので、その逆起電力が直流電源1へ逆流するのを防止することができる。   The charge accumulated in the capacitor C1 is discharged in a short time by the switch S3, and the bias voltage of the transistor Q1 is also reduced in a short time. The transistor Q1 is also turned off in a short time, and the switch S1 is turned off at that time. Since the supplied power decreases in a short time, there is a possibility that a high back electromotive force is generated in the load device 2, but since the diode D1 is provided, the back electromotive force is prevented from flowing back to the DC power source 1. Can do.

したがって、第2の実施の形態に係る直流電源スイッチによれば、直流電源1の出力電圧が安定化し、問題となっていた電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波で他の負荷装置が動作異常となるのを防止することができる。よって、直流電源に設ける必要のあった蓄電池を不要にまたは小容量にできる。また、負荷装置で逆起電力が発生しても、逆電流防止半導体素子により、直流電源へその電力が逆流するのを防止することができる。   Therefore, according to the direct-current power switch according to the second embodiment, the output voltage of the direct-current power supply 1 is stabilized, and other load devices are caused by voltage fluctuations that have been a problem and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuations. It is possible to prevent abnormal operation. Therefore, the storage battery that is required to be provided in the DC power source can be made unnecessary or have a small capacity. Further, even when a counter electromotive force is generated in the load device, the reverse current preventing semiconductor element can prevent the power from flowing back to the DC power source.

[第3の実施の形態]
図3は、第3の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a circuit diagram of a power feeding circuit using a DC power switch according to the third embodiment.

この給電回路は、第1、第2の実施の形態の給電回路とは異なり、直流電源1と負荷装置2の間の負極側の配線に直流電源スイッチ3Cを挿入したものである。直流電源スイッチ3Bを負極側の配線に設ける構成は、正極側の配線が、図示していないが、接地されている場合に採用される。   This power supply circuit is different from the power supply circuits of the first and second embodiments in that a DC power switch 3 </ b> C is inserted into a negative electrode wiring between the DC power supply 1 and the load device 2. The configuration in which the DC power switch 3B is provided on the negative electrode side wiring is employed when the positive electrode side wiring is grounded although not shown.

直流電源1の負極(−で図示)にパワー型のNチャネルMOSFETであるトランジスタQ2のソースが接続されている。トランジスタQ2の逆電流防止のための逆電流防止半導体素子であるダイオードD2のカソードがトランジスタQ2のドレインに接続されている。負荷装置2の負極側がスイッチS11を介してダイオードD2のアノードに接続されている。直流電源1の正極(+で図示)は、負荷装置2の正極側に配線で接続されている。   The source of a transistor Q2, which is a power-type N-channel MOSFET, is connected to the negative electrode (shown by-) of the DC power supply 1. The cathode of a diode D2, which is a reverse current prevention semiconductor element for preventing reverse current of the transistor Q2, is connected to the drain of the transistor Q2. The negative side of the load device 2 is connected to the anode of the diode D2 via the switch S11. A positive electrode (indicated by +) of the DC power supply 1 is connected to the positive electrode side of the load device 2 by wiring.

トランジスタQ2のバイアス回路は、以下のように構成される。トランジスタQ2のバイアス制御点であるゲートと該点の基準点であるソースとの間に抵抗性素子である抵抗R11が並列接続され、抵抗R11に容量性素子であるコンデンサC2が並列接続されている。トランジスタQ2のゲートに抵抗性素子である抵抗R12の一端が接続されている。スイッチS12を介して直流電源E2の正極が抵抗R12の他端に接続されている。直流電源E2の負極がトランジスタQ2のソースに接続されている。   The bias circuit of the transistor Q2 is configured as follows. A resistor R11, which is a resistive element, is connected in parallel between a gate that is a bias control point of the transistor Q2 and a source that is a reference point of the point, and a capacitor C2 that is a capacitive element is connected in parallel to the resistor R11. . One end of a resistor R12, which is a resistive element, is connected to the gate of the transistor Q2. The positive electrode of the DC power supply E2 is connected to the other end of the resistor R12 via the switch S12. The negative electrode of the DC power supply E2 is connected to the source of the transistor Q2.

次に、この給電回路の動作を説明する。   Next, the operation of this power feeding circuit will be described.

給電前では各スイッチS11、S12をオフしておき、給電を開始するときは、まず、スイッチS11をオンし、その後、スイッチS12をオンする。   Before power feeding, the switches S11 and S12 are turned off. When power feeding is started, the switch S11 is first turned on, and then the switch S12 is turned on.

すると、直流電源E2、スイッチS12、抵抗R12およびコンデンサC2の直列回路に電流が流れる。トランジスタQ2のバイアス電圧を生成する抵抗R11の両端に電位差が生じようとするが、抵抗R11に並列接続されたコンデンサC2は未充電状態にあるのでその両端の電位差は、スイッチS12がオンしてから徐々に大きくなる。そのときの時定数は抵抗R12とコンデンサC2の値で決定される。こうして、抵抗R11の両端で生成されるトランジスタQ2のバイアス電圧を徐々に増加させることで、トランジスタQ2が流せる電流の値も徐々に増加する。これにより、負荷装置2へ大きな突入電流が流れるのを防止できる。さらに、バイアス電圧が増加すると、トランジスタQ2はオン状態となる。トランジスタQ2とダイオードD2にオン抵抗を小さいものを用いれば、これらの素子での電力損失は無視できるほど小さくできる。   Then, a current flows through a series circuit of the DC power supply E2, the switch S12, the resistor R12, and the capacitor C2. A potential difference is generated between both ends of the resistor R11 that generates the bias voltage of the transistor Q2. However, since the capacitor C2 connected in parallel to the resistor R11 is in an uncharged state, the potential difference between both ends is not changed after the switch S12 is turned on. Gradually grows. The time constant at that time is determined by the values of the resistor R12 and the capacitor C2. Thus, by gradually increasing the bias voltage of the transistor Q2 generated at both ends of the resistor R11, the value of the current that can be passed through the transistor Q2 also gradually increases. Thereby, it is possible to prevent a large inrush current from flowing to the load device 2. Further, when the bias voltage increases, the transistor Q2 is turned on. If transistors with low on-resistance are used for the transistor Q2 and the diode D2, the power loss in these elements can be made negligibly small.

給電を終わらせるときは、まず、スイッチS12をオフする。   When power supply is terminated, first, the switch S12 is turned off.

すると、コンデンサC2に蓄積された電荷が抵抗R11で放電され、抵抗R11の両端で生成されるトランジスタQ2のバイアス電圧が低下し始める。トランジスタQ2が流せる電流の値も徐々に低下する。最終的には、トランジスタQ2がオフ状態になり、そのときにスイッチS11をオフする。こうして、供給電力が徐々に低下するので、負荷装置2で高い逆起電力が発生せず、直流電源1への電力逆流を防止することができる。   Then, the charge accumulated in the capacitor C2 is discharged by the resistor R11, and the bias voltage of the transistor Q2 generated at both ends of the resistor R11 starts to decrease. The value of the current that can be passed through the transistor Q2 also gradually decreases. Eventually, the transistor Q2 is turned off, and at that time, the switch S11 is turned off. Thus, since the supplied power gradually decreases, high back electromotive force does not occur in the load device 2 and power backflow to the DC power source 1 can be prevented.

したがって、第3の実施の形態に係る直流電源スイッチによれば、直流電源1の出力電圧が安定化し、問題となっていた電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波で他の負荷装置が動作異常となるのを防止することができる。よって、直流電源に設ける必要のあった蓄電池を不要にまたは小容量にできる。また、供給電力が徐々に低下するので、負荷装置で高い逆起電力が発生せず、配線に接続された直流電源への電力逆流を防止することができる。   Therefore, according to the direct-current power switch according to the third embodiment, the output voltage of the direct-current power supply 1 is stabilized, and other load devices are caused by voltage fluctuations that have been a problem and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuations. It is possible to prevent abnormal operation. Therefore, the storage battery that is required to be provided in the DC power source can be made unnecessary or have a small capacity. In addition, since the supplied power gradually decreases, high back electromotive force is not generated in the load device, and power backflow to the DC power source connected to the wiring can be prevented.

[第4の実施の形態]
図4は、第4の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a circuit diagram of a power feeding circuit using a DC power switch according to the fourth embodiment.

この給電回路は、第3の実施の形態の給電回路と同様に、直流電源1と負荷装置2の間の負極側の配線に直流電源スイッチ3Cを挿入したものである。直流電源スイッチ3Cは、第3の実施の形態に係る直流電源スイッチ3BのコンデンサC2に対して、スイッチS12とでオンオフが逆になるように連動するスイッチS13を並列接続したものである。直流電源スイッチ3Cを負極側の配線に設ける構成は、正極側の配線が、図示していないが、接地されている場合に採用される。   As in the power supply circuit of the third embodiment, this power supply circuit has a DC power switch 3 </ b> C inserted in the negative-side wiring between the DC power supply 1 and the load device 2. The DC power switch 3C is formed by connecting in parallel a switch S13 that is linked to the capacitor C2 of the DC power switch 3B according to the third embodiment so that the switch S12 is turned on and off. The configuration in which the DC power supply switch 3C is provided on the negative electrode side wiring is adopted when the positive electrode side wiring is not shown, but is grounded.

次に、この給電回路の動作を説明する。   Next, the operation of this power feeding circuit will be described.

給電前では各スイッチS11、S12およびS13をオフしておき、給電を開始するときは、まず、スイッチS11のオン後、スイッチS12をオンする。   Before power feeding, the switches S11, S12 and S13 are turned off. When power feeding is started, first, the switch S11 is turned on and then the switch S12 is turned on.

第3の実施の形態と同様に、負荷装置2への多大な突入電流の流入が防止される。   Similar to the third embodiment, a large inrush current is prevented from flowing into the load device 2.

給電を終わらせるときは、まず、スイッチS12をオフし、連動して、スイッチS13をオンする。   When power supply is ended, first, the switch S12 is turned off, and the switch S13 is turned on in conjunction with it.

コンデンサC2に蓄積された電荷がスイッチS13により短時間で放電され、トランジスタQ2のバイアス電圧も短時間で低下する。トランジスタQ2も短時間でオフ状態になり、そのときにスイッチS11をオフする。供給電力は短時間で低下するので、負荷装置2で高い逆起電力が発生する可能性もあるが、ダイオードD2を設けたので、その逆起電力が直流電源1へ逆流するのを防止することができる。   The charge stored in the capacitor C2 is discharged in a short time by the switch S13, and the bias voltage of the transistor Q2 is also reduced in a short time. The transistor Q2 is also turned off in a short time, and at that time, the switch S11 is turned off. Since the supplied power decreases in a short time, there is a possibility that high back electromotive force is generated in the load device 2. However, since the diode D2 is provided, the back electromotive force is prevented from flowing back to the DC power source 1. Can do.

したがって、第4の実施の形態に係る直流電源スイッチによれば、直流電源1の出力電圧が安定化し、問題となっていた電圧変動やそのような電圧変動による不要な電磁波で他の負荷装置が動作異常となるのを防止することができる。よって、直流電源に設ける必要のあった蓄電池を不要にまたは小容量にできる。また、負荷装置で逆起電力が発生しても、逆電流防止半導体素子により、直流電源へその電力が逆流するのを防止することができる。   Therefore, according to the direct-current power switch according to the fourth embodiment, the output voltage of the direct-current power supply 1 is stabilized, and other load devices are caused by voltage fluctuations that are problematic and unnecessary electromagnetic waves due to such voltage fluctuations. It is possible to prevent abnormal operation. Therefore, the storage battery that is required to be provided in the DC power source can be made unnecessary or have a small capacity. Further, even when a counter electromotive force is generated in the load device, the reverse current preventing semiconductor element can prevent the power from flowing back to the DC power source.

以上、直流電源スイッチについて説明したが、NチャネルMOSFETに代えてNPNバイポーラトランジスタ、PチャネルMOSFETやPNPバイポーラトランジスタなどを用いてもよい。   Although the DC power switch has been described above, an NPN bipolar transistor, a P-channel MOSFET, a PNP bipolar transistor, or the like may be used instead of the N-channel MOSFET.

また、コンデンサは、充放電可能な他の容量性素子に置き換えてもよい。また、抵抗は、抵抗値をもつ他の抵抗性素子に置き換えてもよい。また、発光ダイオードは、電球などの発光可能な他の発光素子に置き換えてもよい。また、ダイオードは、逆電流を防止できる他の逆電流防止半導体素子に置き換えてもよい。   The capacitor may be replaced with another capacitive element that can be charged and discharged. Further, the resistor may be replaced with another resistive element having a resistance value. Further, the light emitting diode may be replaced with another light emitting element capable of emitting light such as a light bulb. The diode may be replaced with another reverse current prevention semiconductor element that can prevent reverse current.

第1の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。It is a circuit diagram of the electric power feeding circuit using the direct-current power switch concerning a 1st embodiment. 第2の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。It is a circuit diagram of the electric power feeding circuit using the direct-current power switch which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。It is a circuit diagram of the electric power feeding circuit which uses the direct-current power switch concerning a 3rd embodiment. 第4の実施の形態に係る直流電源スイッチを使用した給電回路の回路図である。It is a circuit diagram of the electric power feeding circuit using the direct-current power switch which concerns on 4th Embodiment. 従来の給電システムにおける給電回路の回路図である。It is a circuit diagram of the electric power feeding circuit in the conventional electric power feeding system. 従来の突入電流防止を図った給電回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional power feeding circuit for preventing inrush current.

符号の説明Explanation of symbols

C1、C2…コンデンサ
D1、D2…ダイオード
1、E1、E2…直流電源
Q1、Q2…トランジスタ
R1、R2、R3、R11、R12…抵抗
S1、S2、S3、S11、S12、S13…スイッチ
2…負荷装置
3、3A、3B、3C…直流電源スイッチ
C1, C2 ... Capacitors D1, D2 ... Diodes 1, E1, E2 ... DC power supply Q1, Q2 ... Transistors R1, R2, R3, R11, R12 ... Resistors S1, S2, S3, S11, S12, S13 ... Switch 2 ... Load Device 3, 3A, 3B, 3C ... DC power switch

Claims (2)

直流電源と負荷装置の間の正極側または負極側の配線に挿入された半導体素子およびスイッチと、
該半導体素子への逆電流の防止のために該半導体素子に対して直列に接続された逆電流防止半導体素子と、
該半導体素子のバイアス制御点と該点の基準点との間に並列接続された抵抗性素子、該抵抗性素子に並列接続された容量性素子、該バイアス制御点に一端を接続された抵抗性素子、該2つの抵抗性素子による直列回路に並列接続され且つスイッチおよび直流電源を直列接続してなる回路を備えるバイアス回路と
を備えることを特徴とする直流電源スイッチ。
A semiconductor element and a switch inserted in the positive or negative wiring between the DC power source and the load device;
A reverse current prevention semiconductor element connected in series to the semiconductor element to prevent reverse current to the semiconductor element;
A resistive element connected in parallel between the bias control point of the semiconductor element and a reference point of the point, a capacitive element connected in parallel to the resistive element, and a resistance connected at one end to the bias control point A DC power supply switch comprising: an element; and a bias circuit including a circuit formed by connecting the switch and a DC power supply in series and connected in parallel to a series circuit including the two resistive elements.
前記バイアス回路は、
前記容量性素子に並列接続され且つ該バイアス回路のスイッチとでオンオフが逆になるように連動するスイッチを備える
ことを特徴とする請求項1記載の直流電源スイッチ。
The bias circuit includes:
The DC power switch according to claim 1, further comprising a switch connected in parallel to the capacitive element and interlocked so as to be turned on and off in reverse with the switch of the bias circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010061025A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-06 Fev Gmbh Apparatus for parallel connection of two energy units of motor vehicle, has electrical switching apparatus that connects energy units in parallel and connects to electrical consumer unit
DE102011002673A1 (en) * 2011-01-13 2012-07-19 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Gemeinnützige Stiftung Energy-storage system for providing electrical power to e.g. vehicle, has energy store connected parallel to another energy store, charge transfer unit connected parallel to latter store, and switching device switched between energy stores
US10381862B2 (en) 2016-06-02 2019-08-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Battery module voltage control device, battery module, and power supply system

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