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公開番号2025067043
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2023176696
出願日2023-10-12
発明の名称キャパシタ過電流制限回路
出願人日本無線株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02H 7/16 20060101AFI20250417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本開示は、キャパシタの放電時及び充電時における過電流制限回路において、キャパシタの充放電時間の長時間化を招くことなく、放熱性能緩和及び小型化を実現することを目的とする。
【解決手段】本開示は、キャパシタCからの放電時において、過電流制限回路Pは、キャパシタCからの放電過電流を制限し、キャパシタCからの放電エネルギーを散逸する負荷として機能する。そして、キャパシタCへの充電時において、過電流制限回路Pは、キャパシタCへの充電過電流を制限し、キャパシタCからの放電時と共用で、過電流の制限機能を有する。ここで、過電流制限回路Pは、従来技術の1つの抵抗Rによる過電流の制限機能ではなく、フォールドバック特性(フの字特性)を有することが望ましい。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
キャパシタからの放電時において、前記キャパシタからの放電過電流を制限し、前記キャパシタからの放電エネルギーを散逸する負荷として機能する過電流制限回路と、
前記キャパシタからの放電時において、前記キャパシタから前記過電流制限回路への入力を行う入力端子と、前記過電流制限回路からグランドへの出力を行う出力端子と、
を備えることを特徴とするキャパシタ過電流制限回路。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記キャパシタへの充電時において、前記過電流制限回路は、前記キャパシタへの充電過電流を制限し、前記キャパシタからの放電時と共用で、過電流の制限機能を有し、
前記キャパシタへの充電時において、前記入力端子は、電源から前記過電流制限回路への入力を行い、前記出力端子は、前記過電流制限回路から前記キャパシタへの出力を行う
ことを特徴とする、請求項１に記載のキャパシタ過電流制限回路。
【請求項３】
前記過電流制限回路は、フォールドバック特性（フの字特性）を有する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のキャパシタ過電流制限回路。
【請求項４】
前記過電流制限回路は、前記入力端子と前記出力端子との間の電位差を、過電流の制限値にフィードバックし、フォールドバック特性（フの字特性）を有する
ことを特徴とする、請求項３に記載のキャパシタ過電流制限回路。
【請求項５】
前記過電流制限回路は、前記入力端子と前記出力端子との間の電位差が、最大電位差以下である所定電位差であるときに、前記入力端子と前記出力端子との間の電位差の変化に対する、前記過電流制限回路内の電力損失の変化率として０の値を取る
ことを特徴とする、請求項４に記載のキャパシタ過電流制限回路。
【請求項６】
前記入力端子は、前記キャパシタからの放電時における、前記キャパシタから前記過電流制限回路への入力と、前記キャパシタへの充電時における、前記電源から前記過電流制限回路への入力と、の間で入力を切り替える入力スイッチ、を備え、
前記出力端子は、前記キャパシタからの放電時における、前記過電流制限回路から前記グランドへの出力と、前記キャパシタへの充電時における、前記過電流制限回路から前記キャパシタへの出力と、の間で出力を切り替える出力スイッチ、を備え、
前記キャパシタへの充電時から前記キャパシタからの放電時への切り替えにおいて、前記入力スイッチを先に切り替え、前記出力スイッチを後に切り替え、前記キャパシタからの放電時から前記キャパシタへの充電時への切り替えにおいて、前記出力スイッチを先に切り替え、前記入力スイッチを後に切り替えるスイッチ制御部、をさらに備える
ことを特徴とする、請求項２に記載のキャパシタ過電流制限回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、キャパシタの放電時及び充電時における過電流を制限する技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
スキャニングソナー、瞬低補償装置、無停電電源装置、モータドライバ、車載充電装置、パルスレーダー及び魚群探知機等のように、瞬時の大電力を必要とする用途がある。ここで、大容量及び低インピーダンスのキャパシタを短時間のエネルギーバッファとして使うことにより、瞬時の大電力を得ながら電源の負担を減らすための、高速、小型、軽量及び低コストのキャパシタ充電システムが、特許文献１等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平０３－１０７３３２号公報
実全昭６０－１６００３５号公報
特開平０６－２９１５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そして、大容量及び低インピーダンスのキャパシタを安全のためにあらかじめ放電することにより、サービスマンの機器内の作業で感電の危険をなくすための、高速、小型、軽量及び低コストのキャパシタ放電システムも、特許文献１等に開示されている。
【０００５】
従来技術のキャパシタ充放電システムの回路構成を図１に示す。キャパシタ充放電システムＳは、電源Ｖ、キャパシタＣ、負荷回路Ｌ（スキャニングソナー又はパルスレーダー等）及びキャパシタ充放電回路ＣＤを備える。キャパシタ充放電回路ＣＤは、抵抗Ｒ、ダイオードＤ１、Ｄ２、スイッチングトランジスタＳＴ及び放電回路Ｄを備える。
【０００６】
キャパシタＣへの充電時において、キャパシタ充放電回路ＣＤは、電源Ｖからの入力を行い、抵抗Ｒ及びダイオードＤ１を用いて（放電回路Ｄは、電源Ｖのオンを検知して、スイッチングトランジスタＳＴをオフ制御）、キャパシタＣへの充電過電流を制限し、キャパシタＣへの出力を行う。
【０００７】
キャパシタＣからの放電時において、キャパシタ充放電回路ＣＤは、キャパシタＣからの入力を行い、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ及びスイッチングトランジスタＳＴを用いて（放電回路Ｄは、電源Ｖのオフを検知して、スイッチングトランジスタＳＴをオン制御）、キャパシタＣからの放電過電流を制限し、グランドＧへの出力を行う。そして、キャパシタＣからの放電時において、抵抗Ｒは、キャパシタＣからの放電エネルギーを散逸する負荷として機能する。
【０００８】
つまり、キャパシタＣからの放電時において、キャパシタＣからの放電時専用でなく、キャパシタＣへの充電時と共用で、１つの抵抗Ｒは、過電流の制限機能を有する。
【０００９】
従来技術のキャパシタ充放電システムの損失特性を図２に示す。キャパシタＣへの充電開始時及びキャパシタＣからの放電開始時において、キャパシタ充放電回路ＣＤ内の電力損失は、指数関数的にピークが大きくなる。そして、キャパシタＣへの充電終了前及びキャパシタＣからの放電終了前において、キャパシタＣの印加電圧は、指数関数的にテールが延びており、キャパシタＣへの充電電流（充電時間）及びキャパシタＣからの放電電流（放電時間）は、指数関数的に小さくなる（充放電の完了まで長くなる）。
【００１０】
ここで、抵抗Ｒの回路定数を小さくすると、キャパシタＣへの充電電流（充電時間）及びキャパシタＣからの放電電流（放電時間）は、より大きくなるが（充放電の完了までより短くなる）、キャパシタ充放電回路ＣＤ内の電力損失は、ピークがより大きくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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