JP2000270464A - 短絡保護方法および電子機器の短絡保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価な構成で複数の電力供給ライン毎に負荷回
路の短絡を確実に検出して電力の供給を停止する。 【解決手段】複数の電力供給ラインのそれぞれに、電力
の供給を制御するためのトランジスタ３１，４１やと短
絡によって生ずる電圧レベルの低下を検出するための検
出回路３５，４３を設ける。検出回路３５からの信号に
基づきマイコン７０でトランジスタ３１を制御して電圧
レベルの低下時に、電力の供給を停止する。検出回路４
３からの検出信号をパラレル信号の１つのビット信号と
して、パラレル−シリアル変換回路５０でシリアル信号
に変換し、マイコン７０に供給する。シリアル信号に基
づきトランジスタ４１を制御して電力の供給を制御す
る。マイコン７０はバックアップ電源回路６０から電力
を供給するので、短絡を生じても正しく保護動作を行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は短絡保護方法およ
び電子機器の短絡保護装置に関する。詳しくは、複数の
電力供給ラインのそれぞれに、電力の供給を制御する第
１の制御手段と負荷回路の短絡によって生ずる電圧レベ
ルの低下を検出する検出手段を設けて、１つの検出手段
での検出結果を示す検出信号をパラレル信号の１つのビ
ット信号とし、このパラレル信号をシリアル信号に変換
して第２の制御手段に供給し、第２の制御手段では、こ
のシリアル信号に基づき電圧レベルが低下した電力供給
ラインに設けられている第１の制御手段を制御して電力
の供給を停止することにより、他の回路を保護するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子機器等では、電源回路に接続されて
いる負荷回路の短絡等の事故が生じたときに、電源回路
や他の負荷回路を保護するために、短絡等を生じた負荷
回路に対しての電力の供給を停止するようになされてい
る。

【０００３】この短絡等を生じた負荷回路に対しての電
力の供給を停止する方法としては、図２Ａに示すように
負荷回路１０の電力供給ラインに過電流が流れたときに
回路を開放状態とする保護素子１１、例えばヒューズ抵
抗等を設けることが行われている。

【０００４】また、図２Ｂに示すように電力供給ライン
の電圧が低下したことをマイクロコンピュータ２０等で
検出して電力供給制御回路２１を制御し、負荷回路１０
に対しての電力の供給を停止する方法も用いられてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うにヒューズ抵抗等を設けた場合、過電流が流れてヒュ
ーズ抵抗の端子間が開放状態とされたときには、負荷回
路側を修理するだけでなく、ヒューズ抵抗の交換作業も
必要となり、作業が煩雑となってしまう。

【０００６】また、電力供給ラインの電圧が低下したこ
とを検出する方法では、電力供給ラインに例えば複数の
ダイオード１５-1〜１５-nが接続されていたときには、
ダイオードのアノード側がカソード側よりも順方向電圧
分だけ電圧が高くなることから、負荷回路１０で短絡が
生じても電力供給側のダイオード１５-1のアノード側の
電圧が十分低下しない。さらに、過電圧が印加されない
ように電力供給ラインとマイクロコンピュータ２０の間
にダイオード１６が設けられていると、マイクロコンピ
ュータ２０の負荷短絡検出端子２０aの電圧は、ダイオ
ード１６のカソード側（ダイオード１５-1のアノード
側）の電圧よりも、ダイオード１６の順方向電圧分だけ
高くなってしまう。このため、電力供給ラインの電圧が
低い場合には、負荷回路１０で短絡を生じたときに、マ
イクロコンピュータ２０の負荷短絡検出端子２０aの電
圧が閾値よりも低くならない場合があり、このような回
路では電力供給ラインの電圧の低下を検出して電力の供
給を停止する方法を用いることができない。

【０００７】また、音声出力回路等のように大電力の負
荷回路を駆動するための高電圧の電力供給ライン側で短
絡を生じた場合には、マイクロコンピュータ２０の電源
電圧も低下してしまい、電力供給ラインの電圧の低下を
検出して電力の供給を停止する方法を用いることができ
ない場合も生ずる。

【０００８】さらに、複数の電力供給ライン例えば電源
電圧が高い電力供給ラインと低い電力供給ライン等を有
する場合、負荷回路の短絡を検出するために電力供給ラ
イン毎にマイクロコンピュータ２０のポート（入出力端
子）を割り当てて、負荷短絡検出端子として用いるもの
とすると、ポート数の多いマイクロコンピュータを用い
たり、マイクロコンピュータのポート数が不足する場合
にはポートを拡張しなければならずコストアップとなっ
てしまう。

【０００９】そこで、この発明では、安価な構成で複数
の電力供給ライン毎に負荷回路の短絡を確実に検出して
電力の供給を停止することができる短絡検出方法および
それを用いた電子機器の保護装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る短絡保護
方法は、複数の電力供給ラインのそれぞれに、電力の供
給を制御する第１の制御手段と短絡によって生ずる電圧
レベルの低下を検出する検出手段を設けるものとし、１
つの検出手段での検出結果を示す検出信号からパラレル
信号の１つのビット信号を生成し、検出手段での検出結
果に基づくビット信号を用いて生成したパラレル信号を
シリアル信号に変換して第２の制御手段に供給し、第２
の制御手段では、供給されたシリアル信号に基づき、電
力供給ラインの電圧レベルが低下したことを検出した検
出手段の電力供給ラインに設けられている第１の制御手
段を制御して、電力の供給を停止させるものである。

【００１１】また、電子機器の短絡保護装置は、電子機
器を動作させるための複数の電力供給ラインのそれぞれ
に設けられて、負荷回路に対しての電力の供給を制御す
る第１の制御手段と、記複数の電力供給ラインのそれぞ
れに設けられて、負荷回路での短絡によって生ずる電圧
レベルの低下を検出して検出信号を生成する検出手段
と、検出手段で生成された検出信号をパラレル信号の１
つのビット信号とし、検出信号を１つのビット信号とし
て生成したパラレル信号をシリアル信号に変換する変換
手段と、変換手段によって生成されたシリアル信号に基
づき、電圧レベルが低下したと判別された電力供給ライ
ンに設けられた第１の制御手段を制御して電力の供給を
停止させる第２の制御手段を有するものである。

【００１２】この発明においては、小電力の負荷回路を
駆動するための低電圧の電力供給ラインや大電力の負荷
回路を駆動するための高電圧の電力供給ラインに、トラ
ンジスタ等で構成された第１の制御手段が設けられて、
負荷回路に対しての電力の供給が制御される。各電力供
給ラインには、負荷回路の短絡によって生ずる電圧レベ
ルの低下を検出する検出手段が設けられる。また、バッ
クアップ電源が設けられて、低電圧の電力供給ラインか
ら電力が供給されると共に、第２の制御手段は、低電圧
の電力供給ラインあるいはバックアップ用電源から電力
が供給される。低電圧の電力供給ラインの検出手段で生
成された検出結果を示す検出信号はパラレル信号の１つ
のビット信号とされて、例えば電子機器のの動作を切り
替えるための操作信号等と共にシリアル信号に変換され
て第２の制御手段に供給される。第２の制御手段では、
このシリアル信号に基づき低電圧の電力供給ラインに設
けられている第１の制御手段が制御される。また、高電
圧の電力供給ラインに接続された検出手段では、第２の
制御手段に応じた信号レベルの検出信号が生成されて第
２の制御手段に供給される。第２の制御手段では、高電
圧の電力供給ラインに接続された検出手段から供給され
た検出信号に基づいて、高電圧の電力供給ラインに設け
られている第１の制御手段が制御される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、この発
明の実施の一形態の構成について説明する。図１は電子
機器の保護装置の構成を示しており、例えば高電圧の電
力供給ラインと低電圧の電力供給ラインを有しているも
のとする。

【００１４】電源回路３０に接続されている高電圧の電
力供給ラインは、ＰＮＰ形トランジスタ３１のエミッタ
と接続されており、コレクタには負荷回路３３が例えば
複数のダイオード３２-1〜３２-nを介して接続される。

【００１５】ここで、高電圧の電力供給ラインには、例
えば音声出力回路のように大電力の回路が負荷回路３３
として接続される。

【００１６】トランジスタ３１のコレクタには、電圧レ
ベルを検出するための電圧検出回路３５が接続される。
この電圧検出回路３５は、例えば抵抗器３５a，３５bの
直列回路で構成されている。抵抗器３５aと抵抗器３５b
の接続点Ｐには、第２の制御手段であるマイクロコンピ
ュータ（以下「マイコン」という）７０が接続されてお
り、抵抗器３５a，３５bによってトランジスタ３１のコ
レクタ側の電圧を分圧して得られた電圧が検出信号ＤＶ
Ｈの信号レベルとしてマイコン７０に供給される。トラ
ンジスタ３１のベースは抵抗器３６を介してＮＰＮ形ト
ランジスタ３７のコレクタに接続される。トランジスタ
３７のエミッタは接地されており、ベースはマイコン０
と接続される。このトランジスタ３１，３７および後述
するトランジスタ４１，４６等によって第１の制御手段
が構成される。

【００１７】低電圧の電力供給ラインはＰＮＰ形トラン
ジスタ４１のエミッタと接続されており、コレクタには
負荷回路４２が接続される。また、コレクタには電圧検
出回路４３が接続される。この電圧検出回路４３は、例
えばダイオード４３aと抵抗器４３bで構成されている。
ダイオード４３aのカソードはトランジスタ４１のコレ
クタに接続されると共に、抵抗器４３bの一方の端子は
トランジスタ４１のエミッタと接続される。ダイオード
４３aのアノードと抵抗器４３bの他方の端子の接続点Ｑ
には、パラレル−シリアル変換回路５０が接続されてお
り、接続点Ｑの電圧が検出信号ＤＶＬの信号レベルとし
てパラレル−シリアル変換回路５０に供給される。

【００１８】ここで、低電圧の電力供給ラインには、例
えば種々の信号処理回路のように小電力の回路が負荷回
路４２として接続される。

【００１９】トランジスタ４１のベースは、抵抗器４５
を介してＮＰＮ形トランジスタ４６のコレクタに接続さ
れる。トランジスタ４６のエミッタは接地されており、
ベースはマイコン７０に接続される。

【００２０】また、トランジスタ４１のエミッタには、
パラレル−シリアル変換回路５０とバックアップ電源回
路６０が接続されており、パラレル−シリアル変換回路
５０では低電圧の電力供給ラインから供給された電力を
用いて動作が行われる。またバックアップ電源回路６０
には二次電池６１が接続されており、低電圧の電力供給
ラインから供給された電力を用いて二次電池６１の充電
を行う。さらに、バックアップ電源回路６０を介して低
電圧の電力供給ラインからマイコン７０に電力を供給し
てマイコン７０を動作させると共に、低電圧の電力供給
ラインからの電力の供給が停止したときには、バックア
ップ電源回路６０に接続されている二次電池６１からマ
イコン７０に対して電力の供給が行われる。

【００２１】パラレル−シリアル変換回路５０には電子
機器の操作部５５が接続されており、操作部５５から操
作に応じたパラレル信号がパラレル−シリアル変換回路
５０に供給される。パラレル−シリアル変換回路５０で
は、ダイオード４３aのアノードと抵抗器４３bとの接続
点Ｑの電圧レベルを示す検出信号ＤＶＬと操作部５５か
ら供給された信号を合わせてパラレル信号として扱い、
このパラレル信号をシリアル信号に変換する。パラレル
−シリアル変換回路５０にはマイコン７０が接続されて
おり、パラレル−シリアル変換回路５０で生成されたシ
リアル信号がマイコン７０に供給される。

【００２２】マイコン７０では、電圧検出回路３５から
の検出信号ＤＶＨに基づいて制御信号ＣＰＨを生成して
トランジスタ３７のベースに供給する。また、パラレル
−シリアル変換回路５０から供給されたシリアル信号に
基づいて制御信号ＣＰＬを生成してトランジスタ４６の
ベースに供給する。

【００２３】次に、保護装置の動作について説明する。
高電圧の電力供給ラインに接続された負荷回路３３の短
絡に対して保護を行う場合、マイコン７０では、制御信
号ＣＰＨをハイレベル「Ｈ」としてトランジスタ３７を
オン状態とする。トランジスタ３７がオン状態とされる
とトランジスタ３１がオン状態となり、負荷回路３３に
対する電力の供給が開始される。

【００２４】また、電圧検出回路３５の抵抗器３５aと
抵抗器３５bの抵抗値は、負荷回路３３で短絡を生じて
いないときに検出信号ＤＶＨの信号レベルがマイコン７
０の閾値レベルよりも高くなり、負荷回路３３で短絡を
生じたときには検出信号ＤＶＬの信号レベルがマイコン
７０の閾値レベルよりも低くなるように設定する。

【００２５】負荷回路３３で短絡を生じていないときに
は検出信号ＤＶＨの信号レベルがマイコン７０の閾値レ
ベルよりも高くなることから、マイコン７０では、短絡
の発生がないものと判別して制御信号ＣＰＨをハイレベ
ル「Ｈ」の状態で保持する。このため、トランジスタ３
１，３７が引き続きオン状態とされて、負荷回路３３に
対しての電力の供給が継続される。

【００２６】負荷回路３３で短絡を生じた場合、検出信
号ＤＶＨの信号レベルはマイコン７０の閾値レベルより
も低くなることから、マイコン７０では、制御信号ＣＰ
Ｈをハイレベル「Ｈ」からローレベル「Ｌ」に切り替え
てトランジスタ３７をオフ状態とする。トランジスタ３
７がオフ状態とされるとトランジスタ３１もオフ状態と
なり、負荷回路３３に対しての電力の供給が停止され
て、電源回路３０や他の回路を保護することができる。

【００２７】次に、低電圧の電力供給ラインに接続され
た負荷回路４２の短絡に対して保護を行う場合について
説明する。マイコン７０では制御信号ＣＰＬをハイレベ
ル「Ｈ」としてトランジスタ４６をオン状態とする。ト
ランジスタ４６がオン状態とされるとトランジスタ４１
がオン状態となり、負荷回路４２に対しての電力の供給
が開始される。

【００２８】負荷回路４２で短絡を生じていないときに
は、検出信号ＤＶＬの信号レベルがほぼ電力供給ライン
の電圧と等しくなる。ここで、パラレル−シリアル変換
回路５０では、この検出信号ＤＶＬと操作部５５からの
信号をパラレル信号の各ビット信号として、このパラレ
ル信号をシリアル信号に変換してマイコン７０に供給す
る。

【００２９】マイコン７０では、シリアル信号から検出
信号ＤＶＬの信号レベルを示すビットを判別する。ここ
で、検出信号ＤＶＬの信号レベルは、ほぼ電力供給ライ
ンの電圧と等しいことから、検出信号ＤＶＬの信号レベ
ルを示すビットはハイレベル「Ｈ」となる。マイコン７
０では、検出信号ＤＶＬの信号レベルを示すビットがハ
イレベル「Ｈ」であることから短絡の発生がないものと
判別して制御信号ＣＰＬをハイレベル「Ｈ」の状態で保
持する。このため、トランジスタ４１，４６が引き続き
オン状態とされて、負荷回路４２に対しての電力の供給
が継続される。

【００３０】負荷回路４２で短絡を生じた場合、検出信
号ＤＶＬの信号レベルが低下して、検出信号ＤＶＬの信
号レベルを示すビットはハイレベル「Ｈ」かローレベル
「Ｌ」に変化する。マイコン７０では、検出信号ＤＶＬ
の信号レベルを示すビットがハイレベル「Ｈ」からロー
レベル「Ｌ」に変化したことにより負荷回路４２で短絡
が発生したものと判別される。このとき、マイコン７０
では、制御信号ＣＰＬをハイレベル「Ｈ」からローレベ
ル「Ｌ」に切り替えてトランジスタ４６をオフ状態とす
る。ここで、トランジスタ４６がオフ状態とされるとト
ランジスタ４１もオフ状態となり、負荷回路４２に対し
ての電力の供給が停止されて、電源回路３０や他の回路
を保護することができる。

【００３１】また、低電圧の電力供給ラインに接続され
た負荷回路４２は、電力の小さな回路であることから、
負荷回路４２で短絡を生じても、低電圧の電力供給ライ
ンの電圧は大きく変動しない。しかし、高電圧の電力供
給ラインに接続された負荷回路３３は大電力の回路であ
ることから、負荷回路３３で短絡が生じた場合、電源回
路３０が負荷回路３３の短絡の影響を受けて、低電圧の
電力供給ラインの電圧が低下してしまう場合がある。こ
のような場合、バックアップ電源回路６０の二次電池６
１からマイコン７０に対して電力の供給が行われるの
で、低電圧の電力供給ラインの電圧が低下した場合であ
っても負荷回路３３の短絡の発生を確実に検出して、負
荷回路３３に対しての電力の供給を確実に停止すること
ができる。

【００３２】なお、上述の実施の形態では、電力供給ラ
インが高電圧の電力供給ラインと低電圧の電力供給ライ
ンの２つであるときに、低電圧の電力供給ラインの検出
信号をパラレル信号の１つのビット信号として処理する
ものとしたが、高電圧の電力供給ラインの検出信号もパ
ラレル信号の１つのビット信号として処理することがで
きる。また、更に多くの電力供給ラインを有する場合で
あっても、各電力供給ライン毎に短絡によって生ずる電
圧レベルの低下を判別して検出信号を生成するものと
し、各検出信号をパラレル信号の１ビットの信号として
シリアル信号に変換してマイコン７０に供給するものと
すれば、マイコン７０のポート数を増加させなくとも複
数の電力供給ラインの短絡を検出することができる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、電力の供給を制御す
る第１の制御手段、短絡によって生ずる電圧レベルの低
下を検出する検出手段がそれぞれの電力供給ラインに設
けられると共に、検出手段での検出結果を示す検出信号
がパラレル信号の１つのビット信号とされて、このパラ
レル信号がシリアル信号に変換へされて第２の制御手段
に供給される。第２の制御手段では、シリアル信号に基
づき、電圧レベルが低下した電力供給ラインの第１の制
御手段を制御して、電圧レベルが低下した電力供給ライ
ンでの電力の供給を停止する。このため、第２の制御手
段に、それぞれの検出手段からの検出信号を入力する端
子を設ける必要がなく、安価な第２の制御手段を用いて
各電力供給ラインの短絡に対しての保護を行える。

【００３４】低電圧の前記電力供給ラインからバックア
ップ用電源に電力が供給されると共に、第２の制御手段
で必要な電力は低電圧の電力供給ラインあるいはバック
アップ用電源から供給される。また、低電圧の電力供給
ラインよりも電圧の高い高電圧の電力供給ラインに接続
された検出手段では、第２の制御手段に応じた信号レベ
ルの検出信号が生成されて、この検出信号に基づき第２
の制御手段で、高電圧の電力供給ラインに設けられてい
る第１の制御手段が制御される。このため、大電力の負
荷回路を駆動するための高電圧の電力供給ラインで短絡
が生じても確実に電力の供給を停止して保護を行うこと
ができると共に、高電圧の電力供給ラインの短絡によっ
て低電圧の電力供給ラインの電圧が低下しても、バック
アップ電源によって第２の制御手段を正しく動作させ
て、保護を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態の構成を示す図であ
る。

【図２】従来の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０，３３，４２ 負荷回路 １１ 保護素子 ２０，７０ マイクロコンピュータ（マイコン） ２０a 負荷短絡検出端子 ２１ 電力供給制御回路 ３０ 電源回路 ３５ 電圧検出回路 ５０ パラレル−シリアル変換回路 ５５ 操作部 ６０ バックアップ電源回路 ６１ 二次電池

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電力供給ラインのそれぞれに、電
   力の供給を制御する第１の制御手段と短絡によって生ず
   る電圧レベルの低下を検出する検出手段を設けるものと
   し、 １つの前記検出手段での検出結果を示す検出信号からパ
   ラレル信号の１つのビット信号を生成し、 前記検出手段での検出結果に基づくビット信号を用いて
   生成したパラレル信号をシリアル信号に変換して第２の
   制御手段に供給し、 前記第２の制御手段では、供給された前記シリアル信号
   に基づき、前記電力供給ラインの電圧レベルが低下した
   ことを検出した検出手段の電力供給ラインに設けられて
   いる前記第１の制御手段を制御して、電力の供給を停止
   させることを特徴とする短絡保護方法。
2. 【請求項２】 低電圧の前記電力供給ラインからバック
   アップ用電源に電力を供給すると共に、前記第２の制御
   手段で必要な電力を前記低電圧の電力供給ラインあるい
   はバックアップ用電源から供給するものとし、 前記低電圧の電力供給ラインよりも電圧の高い高電圧の
   電力供給ラインに接続された前記検出手段では、前記第
   ２の制御手段に応じた信号レベルの検出信号を生成して
   前記第２の制御手段に供給し、 前記第２の制御手段では、供給された検出信号に基づい
   て、前記高電圧の電力供給ラインに設けられている前記
   第１の制御手段を制御することを特徴とする請求項１記
   載の短絡保護方法。
3. 【請求項３】 電子機器を動作させるための複数の電力
   供給ラインのそれぞれに設けられて、負荷回路に対して
   の電力の供給を制御する第１の制御手段と、 前記複数の電力供給ラインのそれぞれに設けられて、前
   記負荷回路での短絡によって生ずる電圧レベルの低下を
   検出して検出信号を生成する検出手段と、 前記検出手段で生成された検出信号をパラレル信号の１
   つのビット信号とし、前記検出信号を１つのビット信号
   として生成したパラレル信号をシリアル信号に変換する
   変換手段と、 前記変換手段によって生成されたシリアル信号に基づ
   き、電圧レベルが低下したと判別された電力供給ライン
   に設けられた第１の制御手段を制御して電力の供給を停
   止させる第２の制御手段を有することを特徴とする電子
   機器の短絡保護装置。
4. 【請求項４】 バックアップ用電源を有し、 前記複数の電力供給ラインは、小電力の負荷回路を駆動
   するための低電圧の電力供給ラインと、大電力の負荷回
   路を駆動するための前記低電圧の電力供給ラインよりも
   電圧の高い高電圧の電力供給ラインを備え、 前記バックアップ電源は、前記低電圧の前記電力供給ラ
   インから電力を得るものとし、 前記第２の制御手段では、必要な電力を前記低電圧の電
   力供給ラインあるいはバックアップ用電源から得るもの
   とし、 前記高電圧の電力供給ラインに接続された前記検出手段
   では、前記第２の制御手段に応じた信号レベルの検出信
   号を生成して前記第２の制御手段に供給するものとし、 前記第２の制御手段では、前記高電圧の電力供給ライン
   に接続された検出手段から供給された検出信号に基づい
   て、前記高電圧の電力供給ラインに設けられている前記
   第１の制御手段を制御することを特徴とする請求項３記
   載の電子機器の短絡保護装置。