JP2000341935A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP2000341935A
JP2000341935A JP11145552A JP14555299A JP2000341935A JP 2000341935 A JP2000341935 A JP 2000341935A JP 11145552 A JP11145552 A JP 11145552A JP 14555299 A JP14555299 A JP 14555299A JP 2000341935 A JP2000341935 A JP 2000341935A
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power supply
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JP11145552A
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Kazuyoshi Hanabusa
一義 花房
Hisamitsu Sekizaki
寿光 関崎
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電源投入時のDCーDCコンバータの誤動作を
防止し得る電源装置を提供する。 【解決手段】DCーDCコンバータ1は、直流入力電圧
V2を、所定の直流電圧V0に変換して出力する。入力
電圧検出回路3は、第1の電圧値VT1と、第2の電圧
値VT2とを持ち、第1の電圧値VT1は第2の電圧値
VT2よりも高い電圧値に設定されている。直流入力電
圧V2が第2の電圧値VT2よりも低い電圧値から上昇
し、第1の電圧値VT1に達したとき、DCーDCコン
バータ1に対し動作開始信号S1を送る。直流入力電圧
V2が第1の電圧値VT1よりも高い電圧値から低下
し、第2の電圧値VT2に達したとき、DCーDCコン
バータ1に対し動作停止信号S2を送る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DCーDCコンバ
ータを有する電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電源装置は電力変換効率が高く、小型に
構成できることから、コンピュータやOA機器をはじめ
各種の産業機器分野、民生機器分野の電源として広く採
用されている。この種の電源装置は、利用分野におい
て、種々の回路構成を取る。そのうちの一つとして、直
流電源から供給された直流入力電圧を、DCーDCコン
バータにより、異なる電圧値を持つ直流電圧に変換し
て、負荷に電力を供給するタイプのものが知られてい
る。
【0003】この種の電源装置において、直流入力電圧
が、ある値以下に低下したことを直流入力電圧監視手段
によって検出し、その検出信号により、DCーDCコン
バータの動作を停止させ、DCーDCコンバータを保護
する回路構成が知られている(例えば、特開平9ー33
1675号公報参照)。
【0004】ところが、直流電源から電源装置までの電
源供給ラインが長い等のために、入力抵抗が高い場合、
DCーDCコンバータが動作を開始し、負荷に電力を供
給し始めたとき、電源供給ラインを流れる電流が増大
し、電源供給ラインによる電圧降下が大きくなる。この
ため、DCーDCコンバータの入力端で見た端子電圧
が、直流入力電圧監視手段で検出しようとする値以下に
低下してしまうことがある。
【0005】このような状態になると、直流入力電圧監
視手段から、DCーDCコンバータに対して、誤って、
入力電圧が所定値よりも低下した旨の検出信号が供給さ
れ、DCーDCコンバータが動作を停止してしまうこと
がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電源
投入時のDCーDCコンバータの誤動作を防止し得る電
源装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る電源装置は、DCーDCコンバータ
と、入力電圧検出回路とを含む。前記DCーDCコンバ
ータは、直流入力電圧を、所定の直流電圧に変換して出
力する。
【0008】前記入力電圧検出回路は、第1の電圧値
と、第2の電圧値とを持ち、前記第1の電圧値は前記第
2の電圧値よりも高い電圧値に設定されている。
【0009】前記直流入力電圧が前記第2の電圧値より
も低い電圧値から上昇し、前記第1の電圧値に達したと
き、前記DCーDCコンバータに対し動作開始のための
信号を送る。
【0010】前記直流入力電圧が前記第1の電圧値より
も高い電圧値から低下し、前記第2の電圧値に達したと
き、前記DCーDCコンバータに対し、動作停止のため
の信号を送る。
【0011】直流電源投入時において、当該電源装置の
入力端で見た直流入力電圧は、第2の電圧値よりも低い
電圧値(通常は電圧値0)から上昇する。入力電圧検出
回路は、この直流入力電圧が第1の電圧値に達したと
き、DCーDCコンバータに対し動作開始のための信号
を送る。これにより、DCーDCコンバータが動作を開
始する。
【0012】DCーDCコンバータの動作開始により、
負荷に電力が供給される。負荷に対する電力供給によ
り、電源供給ラインを流れる電流が増大し、電源供給ラ
インによる電圧降下が大きくなる。このため、DCーD
Cコンバータの入力端で見た端子電圧が、第1の電圧値
よりも低下することがある。本発明では、直流入力電圧
が前記第1の電圧値よりも低下しても、第2の電圧値よ
りも高ければ、DCーDCコンバータに対し、動作停止
のための信号が送られることはない。DCーDCコンバ
ータに対し、動作停止のための信号が送られるのは、直
流入力電圧が第2の電圧値に達したときである。従っ
て、電源投入時のDCーDCコンバータの誤動作を防止
することができる。
【0013】本発明のその他の目的、新規な特徴及び利
点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明す
る。添付図面は、単なる例を示すに過ぎない。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の電源装置の一例を
示すブロック図である。本発明に係る電源装置は、DC
ーDCコンバータ1と、入力電圧検出回路3とを含む。
参照符号5は直流電源、7は負荷、Rは電源供給ライン
の入力抵抗である。
【0015】DCーDCコンバータ1は、直流入力電圧
V2を、所定の直流電圧V0に変換して出力する。DC
ーDCコンバータ1は従来より知られている何れの回路
構成であってもよい。例えば、昇圧回路方式、降圧回路
方式または昇降圧回路方式の何れを採用してもよい。ま
た、パルス幅変調による電圧安定化制御方式を採用する
こともできる。
【0016】入力電圧検出回路3は、第1の電圧値VT
1と、第2の電圧値VT2とを持ち、第1の電圧値VT
1は第2の電圧値VT2よりも高い電圧値に設定されて
いる。即ち、VT1>VT2である。
【0017】また、入力電圧検出回路3は、直流入力電
圧V2が第2の電圧値VT2よりも低い電圧値から上昇
し、第1の電圧値VT1に達したとき、DCーDCコン
バータ1に対し動作開始のための信号(以下動作開始信
号と称する)S1を送る。
【0018】更に、入力電圧検出回路3は、直流入力電
圧V2が第1の電圧値VT1よりも高い電圧値から低下
し、第2の電圧値VT2に達したとき、DCーDCコン
バータ1に対し、動作停止のための信号(以下動作停止
信号と称する)S2を送る。
【0019】次に、図2を参照して、図1に図示された
電源装置の回路動作を説明する。直流電源5が投入され
ると、入力端T1、T2で見た直流入力電圧V2は、図
2(a)に示すように、第2の電圧値VT2よりも低い
電圧値0から上昇する。入力電圧検出回路3は、この直
流入力電圧V2が第1の電圧値VT1に達したとき、D
CーDCコンバータ1に対し動作開始信号S1を送る。
これにより、DCーDCコンバータ1が動作を開始す
る。図2(b)において、一点鎖線L1が電圧上昇の際
の経過を示し、縦軸に表示された「1」がDCーDCコ
ンバータ1の動作を示し、「0」がDCーDCコンバー
タ1の動作停止を示している。
【0020】DCーDCコンバータ1の動作開始によ
り、出力端子T3、T4に接続された負荷7に電力が供
給される。負荷7に対する電力の供給により、電源供給
ラインを流れる電流が増大し、電源供給ラインの持つ入
力抵抗Rによる電圧降下が大きくなる。このため、DC
ーDCコンバータ1の入力端子T1、T2で見た直流入
力電圧V2が、第1の電圧値VT1よりも低下する。図
2(b)において、点線L2が電圧降下の際の経過を示
している。従来は、このような状態になると、直流入力
電圧監視手段(入力電圧検出回路)から、DCーDCコ
ンバータ1に対して、誤って、入力電圧が所定値よりも
低下した旨の検出信号が供給され、DCーDCコンバー
タ1が動作を停止してしまうことがあった。
【0021】これに対して、本発明では、直流入力電圧
V2が、第1の電圧値VT1よりも低い値に低下して
も、DCーDCコンバータ1に対し、動作停止信号S2
が送られることはない。DCーDCコンバータ1に対
し、動作停止のための信号が送られるのは、直流入力電
圧V2が第2の電圧値VT2に達したときである。従っ
て、電源投入時のDCーDCコンバータ1の誤動作を防
止することができる。
【0022】第2の電圧値VT2は、直流入力電圧V2
が、直流電源5から電源供給ラインを通して供給される
回路構成において、直流入力電圧V2に、電源供給ライ
ンの入力抵抗Rによる電圧降下分を加算した直流電源電
圧をV1としたとき、直流電源電圧V1の約半分の電圧
値に設定されている。この構成によれば、最大電力を供
給できる入力電圧値まで、DCーDCコンバータ1の動
作を継続することができる。次に、この点について、図
3、4を参照して説明する。DCーDCコンバータ1に
おいて、出力電力をPoutとし、入力電力をPinと
し、変換効率をξとすると、 Pout=Pin・ξ (1) となる。また、入力電流をIinとすると、 Pin=V2・Iin (2) Iin=(V1−V2)/R (3) となる。式(2)、(3)を式(1)に代入すると、 Pout=(V1−V2)・V2・ξ/R (4) 効率ξは直流入力電圧V2に関係なく一定であるとし、
出力電力Poutが最大になる直流入力電圧V2を求め
る。(4)式をV2で微分すると、 dPout/dV2=ξ(V1−2V2)/R (5) となる。式(5)により、V2=V1/2の時、出力電
力Poutが最大になる。従って、第2の電圧値VT2
を、V1/2の値に選定することにより、最大電力を供
給できる入力電圧値まで、DCーDCコンバータ1の動
作を継続することができる。
【0023】更に好ましくは、0.4≦(VT2/V
1)≦0.6を満たすようにする。こうすることによ
り、効率ξの変動、回路の誤差等を吸収して、最大電力
を供給できる直流入力電圧V2、または、その付近ま
で、DCーDCコンバータ1の動作を継続することがで
きる。
【0024】また、第1の電圧値VT1は、0.8≦
(VT1/V1)≦1を満たすようにすることが好まし
い。第1の電圧値VT1を上述のような範囲内に設定す
ることにより、直流電源電圧V1がほぼ立ち上がってか
ら、DCーDCコンバータ1を動作させることができる
ので、電源投入時の動作が安定する。
【0025】入力電圧検出回路3は種々の回路構成によ
って実現できる。次にその一例を示す。まず、図5は入
力電圧検出回路3を論理回路によって構成した例を示し
ている。この論理回路の構成は、入力電圧検出回路3の
論理動作を説明するものであって、実際の回路において
も、図示された論理回路素子、及び、その結線が採用さ
れるべきであることを意図するものではない。
【0026】図示実施例において、第1の比較器9は、
入力端子(+)に直流入力電圧V2が供給され、入力端
子(−)に第1の電圧値VT1が供給される。第2の比
較器11は、入力端子(+)に直流入力電圧V2が供給
され、入力端子(−)に第2の電圧値VT2が供給され
る。第1の電圧値VT1と第2の電圧値VT2との間に
VT1>VT2の関係があること、好ましくは、第2の
電圧値VT2を(V1/2)の値に選定すること、及
び、更に好ましくは、0.4≦(VT2/V1)≦0.
6を満たすようにすることは前述した通りである。
【0027】第1の比較器9の出力信号Aは2入力オア
ゲート13の入力端の一方に供給される。オアゲート1
3の入力端の他方には、インバータ12の出力信号Cが
供給される。第2の比較器11の出力信号Bは2入力ナ
ンドゲート15の入力端子の一方に供給される。ナンド
ゲート15の出力信号Eは動作開始信号S1または動作
停止信号S2の何れかに対応する。また、ナンドゲート
15の出力信号Eの一部はインバータ12に供給され、
インバータ12を経由して、オアゲート13の入力側に
帰還される。
【0028】図6は図5に示した入力電圧検出回路の論
理動作表を示している。図1と共に、図6を参照し、図
5に示した入力電圧検出回路の動作を説明する。
【0029】<0(V)から第2の電圧値VT2まで上
昇する過程>直流電源5が投入され、直流入力電圧V2
が電圧値0から第2の電圧値VT2まで上昇する過程で
は、第1の比較器9の出力信号A、第2の比較器11の
出力信号B、及び、オアゲート13の出力信号Dは低レ
ベルLである。従って、ナンドゲート15の出力信号E
は、高レベルHになっている。ナンドゲート15の高レ
ベルHの出力信号Eは動作停止信号S2に対応する。高
レベルHにあるナンドゲート15の出力の一部は、イン
バータ12を経由して、オアゲート13の入力側に供給
される。
【0030】<第2の電圧値VT2から第1の電圧値V
T1まで上昇する過程>直流入力電圧V2が第2の電圧
値VT2に到達した後、更に、第1の電圧値VT1に上
昇する過程では、第2の比較器11の出力信号Bは高レ
ベルHに反転するが、第1の比較器9の出力信号A、イ
ンバータ12の出力信号C及びオアゲート13の出力信
号Dは低レベルLである。従って、ナンドゲート15の
出力信号Eは、高レベルHを保っており、動作停止信号
S2が継続して出力される。
【0031】<第1の電圧値VT1を越えて上昇する過
程>直流入力電圧V2が第1の電圧値VT1に到達した
後、更にそれ以上の電圧Vになると、第1の比較器9の
出力信号Aが高レベルHになるので、オアゲート13の
出力信号Dが高レベルHになる。第2の比較器11の出
力信号Bは既に高レベルHになっている。従って、ナン
ドゲート15の出力信号Eは低レベルLになる。低レベ
ルLの出力信号Eは、動作開始信号S1に対応する。こ
れにより、DCーDCコンバータ1が動作を開始する。
【0032】<第1の電圧値VT1まで低下する過程>
DCーDCコンバータ1の動作開始により、出力端子T
3、T4に接続された負荷7に電力が供給される。負荷
7に対する電力の供給により、電源供給ラインを流れる
電流が増大し、電源供給ラインの入力抵抗Rによる電圧
降下が大きくなり、入力端子T1、T2で見た直流入力
電圧V2が低下する。
【0033】直流入力電圧V2が第1の電圧値VT1に
到達するまでは、第1の比較器9の出力信号A、第2の
比較器11の出力信号B、インバータ12の出力信号
C、及び、オアゲート13の出力信号Dは高レベルHで
あり、ナンドゲート15の出力信号Eは低レベルLにな
っている。従って、DCーDCコンバータ1は動作を継
続する。
【0034】<第1の電圧値VT1から第2の電圧値V
T2まで低下する過程>直流入力電圧V2が第1の電圧
値VT1よりも低下すると、第1の比較器9の出力信号
Aが低レベルLになる。第2の比較器11の出力信号
B、インバータ12の出力信号C、及び、オアゲート1
3の出力信号Dは高レベルHであり、ナンドゲート15
の出力信号Eは、低レベルLを保持する。従って、DC
ーDCコンバータ1は動作を継続する。
【0035】<第2の電圧値VT2から電圧値0まで低
下する過程>直流入力電圧V2が、第2の電圧値VT2
よりも低下すると、第1の比較器9の出力信号A、第2
の比較器11の出力信号B、及び、オアゲート13の出
力信号Dは低レベルLになる。従って、ナンドゲート1
5の出力信号Eが高レベルHになるので、動作停止信号
S2が出力されることになる。
【0036】上述のように、DCーDCコンバータ1に
対し、動作停止信号S2が送られるのは、直流入力電圧
V2が第2の電圧値VT2よりも低い値に低下したとき
である。従って、電源投入時のDCーDCコンバータ1
の誤動作を防止することができる。
【0037】図7は本発明に係る入力電圧検出回路の更
に別の実施例を示す回路図である。この実施例はアナロ
グ回路例を示している。図において、第1のツエナーダ
イオード17は第1の電圧値VT1を定めるものであ
り、抵抗19、21と直列に接続されている。第1のツ
エナーダイオード17及び抵抗19、21の直列回路
は、両端が電源供給ライン間に接続され、直流入力電圧
V2が印加される。抵抗19、21の接続点には、トラ
ンジスタ27のベースが接続されている。トランジスタ
27のコレクタ及びエミッタは、コレクタに直列に接続
された抵抗29、31を介して、電源供給ライン間に接
続されている。
【0038】第2のツエナーダイオード25は第2の電
圧値VT2を定める。第2のツェナーダイオード25の
カソードには抵抗23の一端が接続されており、抵抗2
3の他端は、抵抗19、21及びトランジスタ27のベ
ースの接続点に接続されている。ツェナーダイオード2
5のアノードはトランジスタ35のコレクタに接続され
ている。
【0039】トランジスタ35のコレクタ及びエミッタ
は抵抗33を介して、電源供給ライン間に接続されてい
る。また、ベースは抵抗29と抵抗31との接続点に接
続されている。トランジスタ35のコレクタから、動作
開始信号S1またH動作停止信号S2が出力される。
【0040】次に、図1を参照し、図7に示された入力
電圧検出回路の動作を説明する。直流電源5が投入さ
れ、直流入力電圧V2が第1の電圧値VT1に到達する
と、ツエナーダイオード17が導通する。ツエナーダイ
オード17が導通すると、トランジスタ27が導通し、
トランジスタ35が導通する。この結果、トランジスタ
35のコレクタから低ベルLの動作開始信号S2が出力
される。これにより、DCーDCコンバータ1が動作を
開始する。
【0041】DCーDCコンバータ1の動作開始によ
り、出力端子T3、T4に接続された負荷7に電力が供
給される。負荷7に対する電力の供給により、電源供給
ラインを流れる電流が増大し、電源供給ラインの入力抵
抗Rによる電圧降下が大きくなる。このため、DCーD
Cコンバータ1の入力端子T1、T2で見た直流入力電
圧V2が低下する。
【0042】直流入力電圧V2が、第1の電圧値VT1
よりも低い値に低下すると、第1のツエナーダイオード
17がオフになる。第1のツェナーダイオード17がオ
フになっても、トランジスタ27のベースに対しては、
抵抗19、23、第2のツエナーダイオード25及びト
ランジスタ35のオン動作によるバイアス回路が構成さ
れているので、トランジスタ27はオン状態を維持す
る。また、直流入力電圧V2が、第1の電圧値VT1よ
りも低い値に低下しても、第2の電圧値VT2よりも高
ければ、ツェナーダイオード25が導通しているので、
トランジスタ35はオン状態を維持する。従って、トラ
ンジスタ35のコレクタからは低ベルLの信号S2が出
力され続け、DCーDCコンバータ1は動作を継続す
る。
【0043】直流入力電圧V2が更に低下して第2の電
圧値VT2よりも低くなると、ツェナーダイオード25
がオフになる。ツエナーダイオード17は、直流入力電
圧V2が第1の電圧値VT1よりも低くなった時点で、
既にオフになっている。これにより、トランジスタ27
に対するバイアスがなくなるため、トランジスタ27が
オフになる。トランジスタ27がオフになると、トラン
ジスタ35に対するバイアスがなくなるので、トランジ
スタ35がオフになる。このため、トランジスタ35の
コレクタ電位が高くなり、高レベルHの動作停止信号S
2が出力される。従って、電源投入時のDCーDCコン
バータ1の誤動作を防止し得る。
【0044】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
説明したが、本実施例から自明な回路の組合わせや変形
例が存在することは言うまでもない。
【0045】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
源投入時のDCーDCコンバータの誤動作を防止し得る
電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1に図示された電源装置の回路動作を説明す
る図である。
【図3】図1に図示された電源装置の動作を説明するた
めの回路図である。
【図4】直流入力電圧と出力電力との関係を示すグラフ
である。
【図5】本発明に係る電源装置に用い得る入力電圧検出
回路の一例を示す電気回路図である。
【図6】図5に示した入力電圧検出回路の論理動作表を
示している。
【図7】本発明に係る電源装置に用いる入力電圧検出回
路の別の例を示す回路図である。
【符号の説明】 1 DCーDCコンバータ 3 入力電圧検出回路 5 直流電源 7 負荷

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DCーDCコンバータと、入力電圧検出
    回路とを含む電源装置であって、 前記DCーDCコンバータは、直流入力電圧を、所定の
    直流電圧に変換して出力し、 前記入力電圧検出回路は、 第1の電圧値と、第2の電圧値とを持ち、前記第1の電
    圧値は前記第2の電圧値よりも高い電圧値に設定されて
    おり、 前記直流入力電圧が前記第2の電圧値よりも低い電圧値
    から上昇し、前記第1の電圧値に達したとき、前記DC
    ーDCコンバータに対し動作開始のための信号を送り、 前記直流入力電圧が前記第1の電圧値よりも高い電圧値
    から低下し、前記第2の電圧値に達したとき、前記DC
    ーDCコンバータに対し、動作停止のための信号を送る
    電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された電源装置であっ
    て、 前記直流入力電圧が直流電源から電源供給ラインを通し
    て供給される回路構成において、前記電源供給ラインの
    入力抵抗による電圧降下分に対し、前記直流入力電圧を
    加算した直流電源電圧をV1とし、前記第2の電圧値を
    VT2としたとき、前記第2の電圧値VT2は、前記直
    流電源電圧V1の約半分の電圧値に設定されている電源
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載された電源装置であっ
    て、 0.4≦(VT2/V1)≦0.6を満たす電源装置。
  4. 【請求項4】 請求項2または3の何れかに記載された
    電源装置であって、前記第1の電圧値をVT1としたと
    き、 0.8≦(VT1/V1)≦1を満たす電源装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載された電源装置であっ
    て、 前記直流入力電圧が直流電源から電源供給ラインを通し
    て供給される回路構成において、前記電源供給ラインの
    入力抵抗による電圧降下分に対し、前記直流入力電圧を
    加算した直流電源電圧をV1とし、前記第1の電圧値を
    VT1としたとき、 0.8≦(VT1/V1)≦1を満たす電源装置。
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