电源开关装置及使用该电源开关装置的系统制造方法及图纸

本发明专利技术的电源开关装置(100)在设有纹波电容器(15)的供电线(12、13)与位于供电线(12、13)的上游的直流电源(2)之间，设有用来接通/断开直流电源(2)的MOSFET(21)，向负载(14)供电、断电，该纹波电容器(15)相对于通过直流电源(2)进行动作的负载(14)的负载电流的变动，使供给电压变得稳定，该电源开关装置(100)随着MOSFET(21)的输出电压逐渐增大，使电源开关装置(100)的电源从关闭切换为打开，从而抑制流向纹波电容器(15)的充电电流的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电源开关装置，尤其涉及具有电容器的电源线与所述电源之间的电连接进行开关的电源开关装置以及使用该电源开关装置的系统，该电容器与作为负载的功能电路接近配置，并且实现使电源的电压相对于负载电流的变动变得稳定。
技术介绍
这种电源开关装置构成为，例如在用来驱动电机的PWM逆变器电路中，意图对主电路停止运行时的断电和主电路运行时的供电进行切换。此处，在PWM逆变器电路通过PWM开关适当控制自电源获取的电力，并供给电机驱动所需的电力时，随着PWM逆变器电路的动作，PWM逆变器电路的消耗电流会成为取决于开关频率和开关占空比的脉动电流。该脉动电流会受到随电源电路的配线产生的寄生电感和配线电阻的影响，引起脉动电压，扰乱被提供至PWM逆变器电路的供给电压。因此，为了使PWM逆变器电路等大功率负载电路的动作变得稳定，一般大多意图抑制被提供至负载电路的供给电压的变动，在电源供给电路中具备使用电解电容器等容量较大的电容器、即所谓纹波电容器。另一方面，为了开始运行PWM逆变器电路等大功率负载电路，出于使运行稳定的目的，优选通过在运行前将所述电源开关装置从打开切换为关闭，从而确立向负载电路的供电，事先施加额定电压。因此，要实施将电源开关装置从打开切换为关闭，然后开始运行负载电路的步骤。此外，电源开关装置一般例如使用机械式继电器的方法。通过驱动内置在机械式继电器中的螺线管，关闭供给至主电路的电源路径的接点，从而在电源的开关动作中从打开切换为关闭。但是，在关闭机械式继电器的接点而接通电源时，主电路的电压会在关闭继电器的接点的同时突然升高，其结果是，会发生励磁涌流(inrushcurrent)流入所述纹波电容器的现象。该励磁涌流的峰值是PWM逆变器电路在运行中的通常的消耗电流最大值的数倍至数十倍，会引起电源电压的瞬间降低。其结果是，不仅对PWM逆变器电路等大电流负载电路自身的动作造成影响，还可能会对连接在同一电源上的其他机器的运行稳定性造成影响。此外，非常大的励磁涌流同时通过继电器的接点时，其结果是可能出现以下问题，即因超过继电器接点的容许电流值而发生接点过热，或在接点关闭动作时接点发生机械性弹跳，因接点间的大电压而产生电弧，从而加速接点的表面粗糙化。为了解决上述问题，提出了例如在日本专利特开2004-135389号公报(专利文献1)中公开的方法。专利文献1中公开的方法中，除了对位于具有稳压电源用电容器(纹波电容器)的电源线与电源之间的电气连接进行开关的继电器电路以外，还设有预充电电路，该预充电电路在电源与纹波电容器之间具有第1电阻以及电阻值小于该第1电阻的第2电阻，所述电容器相对于电机驱动电路(负载)的变动，意图使电源的电压变得稳定。然后，在关闭继电器电路前，经由所述预充电电路的第1电阻之后，再经由第2电阻，对纹波电容器实施充电。其结果是，按照由纹波电容器和第1或第2电阻决定的时间常数，实施向纹波电容器充电的动作。然后，成为在关闭继电器电路时的接点间电位差较小的状态，励磁涌流得到缓和。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2004-135389号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上所述，在意图对位于具有纹波电容器的电源线与电源之间的电连接进行开关，设置电源开关单元的结构中接通电源时，如果不在电源开关单元从打开切换为关闭时采取某些措施，则不免会因对纹波电容器的充电作用而产生过渡性的突入大电流，该纹波电容器与作为负载的功能电路接近配置，并且相对于负载电流的变动使电源的电压变得稳定。因此，如专利文献1所示，一般会采用实施预充电以抑制励磁涌流的大小的方法。但根据该方法，为了发挥预充电功能，必须追加预充电电路、即辅助电路，并且必须确保电路安装空间且会产生追加的成本。此外，为了实施预充电，还会产生追加的启动顺序，并且为了实施必要且充分的充电动作，必须将直到预充电完成的追加时间视为系统启动时间。为了将预充电的时间限制在实用的长度，必须兼顾电容器的容量和系统启动前的容许时间，从而使预充电电路的电流供给能力成为与之匹配的性能，因此会对电路的安装规模和成本产生重大影响。此外，根据专利文献1中公开的方法，通过在电源与纹波电容器之间具有第1电阻和电阻值小于该第1电阻的第2电阻，从而可维持与电容器的容量匹配的电流供给能力，并且可高速地实施预充电动作，但由于在构成预充电电路时分开使用2个时间常数，其结果是电路规模会变得较大。本专利技术为解决上述问题开发而成，其目的在于，提供一种将整个电源开关装置的电路规模抑制为较小、小型紧凑且成本低廉的电源开关装置以及使用该电源开关装置的系统。解决技术问题所采用的技术方案为了解决所述技术问题，权利要求1所涉及的专利技术为一种电源开关装置，其在设有电容器的供电线与位于所述供电线上游的直流电源之间，设有用来接通、断开所述直流电源的半导体开关单元，向功能电路供电、断电，其中，该电容器相对于通过所述直流电源进行动作的所述功能电路的负载电流的变动，使供给电压变得稳定，其特征在于，随着所述半导体开关单元的输出电压逐渐增大，使所述电源开关装置的电源从关闭切换为打开，以抑制流向所述电容器的充电电流的值。此外，权利要求2所涉及的专利技术，其特征在于，设定为在将所述电源开关装置的电源从关闭切换为打开时，所述半导体开关单元的输出电压的增加率随时间而增大。此外，权利要求3所涉及的专利技术，其特征在于，利用双极型晶体管或MOSFET构成所述半导体开关单元。此外，权利要求4所涉及的专利技术，其特征在于，与所述半导体开关单元邻接设置有保护用MOSFET以用于阻止因所述电源反向连接而产生的潜行电流。此外，权利要求5所涉及的专利技术的特征在于，所述功能电路为驱动电机的PWM逆变器电路。此外，权利要求6所涉及的一种系统，其特征在于，具有：功能电路，其利用直流电源进行动作；电容器，其相对于所述功能电路的负载电流的变动，使供给电压变得稳定；以及所述电源开关装置。专利技术效果根据权利要求1所涉及的电源开关装置，电源启动时，电源开关装置的开关单元即半导体开关单元随着输出电压的逐渐增大而切换为动作状态。其结果是，电源启动时对于设置在电源开关装置的负载侧的纹波电容器的充电电流可相应电源电压逐渐增大的梯度，恰当地实施控制。通过该动作，能够抑制流向纹波电容器的急剧的充电电流(浪涌电流)。因此，无需用来对纹波电容器进行预充电的预充电电路，并且还能够简化启动顺序。此外，根据权利要求2所涉及的电源开关装置，通过在半导体开关单元的一定规格内，适当控制电源开关装置的输出电压逐渐增大的动作，能够抑制电源启动时的浪涌电流，并且实现高速启动。此外，根据权利要求3所涉及的电源开关装置，能够使用一般容易获得的双极型晶体管或者MOSFET作为半导体开关单元，因此能够容易地实现电源开关装置的结构。此外，根据权利要求4所涉及的电源开关装置，与半导体开关单元邻接设置有阻止在电源反向连接时的电流潜行的MOSFET，因此即使在电源极性反接的误连接时，也能够防止电流向负载侧潜泄，并且在功能上能够实现与机械式继电器同样的针对电源反向连接的保护特性。此外，根据权利要求5所涉及的电源开关装置，通过选择半导体开关单元的额定电流容量和纹波电容器的搭载容量时使其大致与电源开关装置的容量成比例，无论输出大小如何，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源开关装置，其在设有电容器的供电线与位于所述供电线上游的直流电源之间，设有用来接通或断开所述直流电源的半导体开关单元，并向功能电路供电、断电，其中，该电容器相对于通过所述直流电源进行动作的所述功能电路的负载电流的变动，使供给电压变得稳定，其特征在于，随着所述半导体开关单元的输出电压逐渐增大，使所述电源开关装置的电源从关闭切换为打开，以抑制流向所述电容器的充电电流的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电源开关装置，其在设有电容器的供电线与位于所述供电线上游的直流电源之间，设有用来接通或断开所述直流电源的半导体开关单元，并向功能电路供电、断电，其中，该电容器相对于通过所述直流电源进行动作的所述功能电路的负载电流的变动，使供给电压变得稳定，其特征在于，随着所述半导体开关单元的输出电压逐渐增大，使所述电源开关装置的电源从关闭切换为打开，以抑制流向所述电容器的充电电流的值。2.根据权利要求1所述电源开关装置，其特征在于，设定为在将所述电源开关装置的电源从关闭切换为打开时，所述半导体开关单元的输出电压的增加率随时间而增大。3.根据权利要求1或2所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈上卓弘，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP