JP2001333526A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害が発生した出力を速やかに切り離して、
他の正常な出力に影響を及ぼさない電源装置を提供す
る。 【解決手段】 ある出力１で障害が発生し、抵抗32に設
定値以上の電流が流れると、半導体スイッチ素子34に出
力電圧の供給を遮断する制御信号が出力される。する
と、半導体スイッチ素子34は従来のリレー13や遮断器21
に比べて極めて高速にオンからオフに切換わり、障害の
発生した出力１が他の正常な出力２から速やかに切り離
される。したがって、他の正常な出力２の出力電圧は殆
ど変化せず、出力１を切り離したことによる影響を殆ど
受けない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共通する１つの電
流ソースから複数の出力電圧ラインを分岐させ、各出力
電流ラインの一端に負荷を接続するための出力端子を接
続したいわゆる多出力の電源装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電気，電子機
器などの各種負荷に安定した直流電圧を供給するため
に、例えばスイッチング方式やドロッパ方式などの電源
装置が用いられている。こうした電源装置は、例えばス
イッチング方式の場合、交流100ボルトや200ボルトなど
の商用電源電圧を整流平滑して、これをスイッチング素
子のスイッチングにより断続的にトランスの一次巻線に
印加するとともに、このトランスの二次巻線に誘起され
た電圧を、出力回路を構成する整流平滑回路により整流
平滑し、負荷に所定の出力電圧を供給する。また、この
出力電圧の変動に応じて前記スイッチング素子のパルス
導通幅を制御することにより、安定化した出力電圧を得
るようにしている。さらに近年では、共通する１つの大
電流ソースから複数の出力電流ラインを分岐させ、これ
らの出力電流ラインに出力端子を各々接続して、同一の
出力電圧を複数の負荷に供給する考えもある。

【０００３】図３および図４には、こうした多出力の電
源装置の回路図が示されている。これらの各図に共通し
て、１は共通する大電流ソースを出力する電源装置の出
力回路であり、ここからは所定の出力電圧Ｖｏが一対の
出力電圧ライン＋Ｖｏ，−Ｖｏ間に発生する。また、プ
ラス側の出力電圧ラインＶｏは途中で複数に分岐され、
それぞれの出力電圧ライン＋Ｖｏ１，＋Ｖｏ２，＋Ｖｏ
３の一端に、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３が
接続される一方で、マイナス側の出力電圧ライン−Ｖｏ
はそのままグランド端子ＧＮＤに接続される。そして、
ここには図示していないが、出力端子ＯＵＴ１とグラン
ド端子ＧＮＤ間（出力１），出力端子ＯＵＴ２とグラン
ド端子ＧＮＤ間（出力２），および出力端子ＯＵＴ３と
グランド端子ＧＮＤ間（出力３）にそれぞれ負荷を接続
することによって、各負荷に同一の出力電圧Ｖｏ１，Ｖ
ｏ２，Ｖｏ３を供給するようになっている。なお、図３
および図４では、３つの出力を取り出せる構成になって
いるが、分岐した出力電圧ラインの数に応じて、出力数
も任意に変えることができる。また、負荷は全ての出力
端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３必ず接続する必要は
ない。

【０００４】こうした電源装置においては、ある出力端
子（この場合、例えば出力端子ＯＵＴ１とする）とグラ
ンド端子ＧＮＤが例えばショート（短絡）して、出力電
圧ライン＋Ｖｏ１に過大な電流が流れたときに、他の出
力端子ＯＵＴ２，ＯＵＴ３に接続する負荷に影響を与え
ることなく、この出力電圧ライン＋Ｖｏ１を流れる電流
を速やかに遮断する必要がある。このため、例えば図３
では、各出力電圧ライン＋Ｖｏ１，＋Ｖｏ２，＋Ｖｏ３
に電流検出器としての抵抗11を挿入接続するとともに、
この抵抗11に対応して各々電流検出回路12とリレー13を
設け、抵抗11を流れる電流が設定値以上に達したことを
電流検出回路12が検出すると、対応するリレー13の接点
をオンからオフに切換えて、出力端子ＯＵＴ１への過大
電流を直ちに遮断する構成となっている。また、回路構
成をより簡単にするために、例えば図４に示すように、
各出力電圧ライン＋Ｖｏ１，＋Ｖｏ２，＋Ｖｏ３にサー
キットブレーカーやヒューズなどの遮断器21を挿入接続
し、出力電圧ライン＋Ｖｏ３に過大な電流が流れたとき
に、同じ出力電圧ライン＋Ｖｏ３に接続した遮断器21を
オンからオフに切換えて、出力端子ＯＵＴ１への過大電
流を直ちに遮断する構成となっている。

【０００５】図５の波形図は、図３における各部の動作
をあらわしている。同図において、上段は出力１の出力
電圧で、以下、出力１の出力電流，出力２の出力電圧，
および任意の出力ｎ（図３の場合は出力３）の出力電圧
を示している。

【０００６】通常時には、各出力１，２…ｎ共に、出力
回路１からの出力電圧Ｖｏと同じ出力電圧Ｖｏ１，Ｖｏ
２…Ｖｏｎが負荷に供給される。また、各出力１，２…
ｎの出力電流は、接続する負荷に応じて異なる。ここで
は便宜的に、通常時における出力１の出力電流をＩout1
とする。出力１が何らかの原因でショートなどを起こ
し、その出力電流が電流検出回路12で予め設定した設定
電流Ｉｓ以上に達すると、リレー13をオンからオフに切
換える制御信号が電流検出回路12から出力される。しか
し、リレー13が実際にオフに切換わるまでには一定のタ
イムラグがあるため、出力１の出力電流はさらに上昇を
続け、今度は出力回路１の過電流保護機能が動作する。
こうなると、故障を起こした出力１のみならず、正常な
出力２…ｎの各出力電圧Ｖｏ２…Ｖｏｎも電圧が降下す
る。リレー13が完全にオフになると、出力１の過大電流
は遮断され、出力電圧Ｖｏ１は零のままとなるが、出力
回路１の過電流保護機能も動作しなくなるので、残った
各出力２…ｎの出力電圧Ｖｏ２…Ｖｏｎは元の状態に復
帰する。なお、ここでは図３に関する動作を説明した
が、図４においても上記設定電流Ｉｓが遮断器21そのも
のの特性に依存することを除いては、全く同じ動作とな
る。

【０００７】しかし、上記図３および図４では、いずれ
もある出力でショートなどの障害が発生した場合に、リ
レー13や遮断器21の接点がオフし始めてから実際に接点
がオフに切換わるまでに、数10ミリ秒のタイムディレー
（時間遅延）が有る。したがって、その間に出力回路１
の大電流ソースに何らかの傷害を与えてしまうか、ある
いは出力回路１内に備えた過電流保護回路（図示せず）
が動作し、他の正常な出力の電圧まで大幅に電圧が低下
する。さらに図４では、遮断器21としてサーキットブレ
ーカーを利用した場合、このサーキットブレーカーが一
度オフすると、その後手動でオンさせなければ、再度元
の状態に復帰させることができない。また遮断器21とし
てヒューズを利用した場合は、このヒューズが一度オフ
して切れると、別のヒューズに交換しなければならない
煩わしさがある。このため現実には、共通する１つの大
電流ソースから複数の出力電圧ラインを分岐させ、各負
荷に供給する多出力の電源装置を構築することが困難で
あった。

【０００８】そこで、本発明は上記問題点を解決して、
障害が発生した出力を速やかに切り離して、他の正常な
出力に影響を及ぼさない電源装置を提供することをその
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の電源
装置は、前記目的を達成するために、１つの電流ソース
から分岐した各出力電圧ラインの一端に各々出力端子を
接続した電源装置において、前記各出力電圧ラインに挿
入接続される電流検出器と、前記各出力電圧ラインに挿
入接続される半導体スイッチ素子と、前記電流検出器に
設定値以上の電流が流れたときに、前記半導体スイッチ
素子をオフにする電流検出部とを備えて構成される。

【００１０】この場合、ある出力で障害が発生し、その
出力電圧ラインに挿入接続した電流検出器に設定値以上
の電流が流れると、同じ出力電圧ラインに挿入接続した
半導体スイッチ素子に対し、電流検出部からその出力電
圧ラインにおける出力電圧の供給を遮断する制御信号が
出力される。すると、半導体スイッチ素子は従来のリレ
ーや遮断器に比べて極めて高速にオンからオフに切換わ
るので、瞬時に出力電圧並びに出力電流が遮断され、こ
の障害の発生した出力が他の正常な出力から速やかに切
り離される。したがって、他の正常な出力の出力電圧は
殆ど変化せず、出力を切り離したことによる影響を殆ど
受けない。

【００１１】本発明の請求項２の電源装置は、請求項１
の構成に加えて、前記半導体スイッチ素子をオフにして
から一定時間経過したら、該半導体スイッチ素子をオン
にするタイマー手段を、前記電流検出部が備えている。

【００１２】この場合、タイマー手段により一定時間の
後に半導体スイッチ素子がオンするので、出力の障害が
取り除かれていれば、そのまま半導体スイッチ素子はオ
ンして自動的に復帰する。したがって、外部から何等手
を加えることなく、一度切り離された出力を自動的に復
帰させることが可能になる。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、添付図面に基づき、本発明に
おける電源装置の一実施例を説明する。なお、前記従来
例と同一箇所には同一符号を付し、その共通する部分の
詳細な説明は重複するため省略する。

【００１４】図１は、本発明における電源装置の特に出
力回路１より後段の構成をあらわしている。同図におい
て、出力回路１が一つの共通する大電流ソースを出力す
る点，出力回路１のプラス側の出力電圧ライン＋Ｖｏが
途中で分岐され、それぞれの出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜
＋Ｖｏｎの一端に、ｎ個の出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴｎ
が接続される一方で、マイナス側の出力電圧ライン−Ｖ
ｏはそのままグランド端子ＧＮＤに接続される点は、図
３および図４で示す従来の回路例と同一である。

【００１５】本実施例では、各出力１〜ｎ毎に、それぞ
れの出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎを流れる電流を
個々に制限する電流制限手段としての電流制限回路31が
設けられている。この電流制限回路31は、出力電圧ライ
ン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎに挿入接続される電流検出器とし
ての抵抗32と、この抵抗32を流れる出力電圧ライン＋Ｖ
ｏ１〜＋Ｖｏｎの電流を電圧値に変換して増幅する増幅
器33と、この増幅器33からの出力信号に応じて、抵抗32
を流れる出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎの電流を検
出し、抵抗32と同じ出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎ
に挿入接続した半導体スイッチ素子34をオン，オフさせ
る電流検出部としての電流検出回路35とにより構成され
る。

【００１６】より具体的には、電流検出器は抵抗32に代
わり、例えばより損失の少ないカレントトランスなどを
用いてもよい。また、半導体スイッチ素子34としては、
例えばトランジスタ，ＭＯＳ型ＦＥＴ，サイリスタ，ト
ライアックなどの各種素子を適用できるが、損失の少な
いＭＯＳ型ＦＥＴを用いるのが最も好ましい。どの素子
を利用するのかについては、出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜
＋Ｖｏｎを流れる電流値や、電流検出回路35の回路構成
などから最適なものを選択すればよい。

【００１７】各出力１〜ｎ毎に設けられた電流検出回路
35は、抵抗32に設定電流Ｉｓ以上の電流が流れたこと
を、増幅器33からの出力信号により検出すると、それま
でオン状態であった半導体スイッチ素子34をオフに切換
える制御信号を、この半導体スイッチ素子34に出力す
る。また、各電流検出回路35は、半導体スイッチ素子34
をオフにしてから一定時間が経過したら、この半導体ス
イッチ素子34をオンにする半導体スイッチ素子34のオフ
時間を設定するためのタイマー手段36を備えている。そ
して、このときに抵抗32を流れる電流が、前記設定電流
Ｉｓ以上であれば、再度半導体スイッチ素子34をオフに
切換える一方、抵抗32を流れる電流が設定電流Ｉｓ未満
であれば、そのまま半導体スイッチ素子34をオンし続け
るように電流検出回路35を構成している。

【００１８】次に、図２の波形図を参照しながら、上記
構成につきその作用を説明する。なお、この図２におい
て、上段は出力１の出力電圧で、以下、出力１の半導体
スイッチ34の状態，出力１の出力電流，出力２の出力電
圧，出力２の半導体スイッチ34の状態，および出力２の
出力電流をそれぞれ示している。

【００１９】通常時には、各出力１〜ｎの全てで、出力
回路１からの出力電圧Ｖｏと同じ出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏ
ｎが負荷に供給される。また、各出力１〜ｎの出力電流
は、接続する負荷に応じて異なる。ここでは便宜的に、
通常時における出力１の出力電流をＩout1とし、出力２
の出力電流をＩout2とする。各出力１〜ｎでは、出力電
圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎひいては抵抗32を流れる電
流が増幅器33により電圧に変換増幅され、これが検出信
号として電流検出回路35に供給される。電流検出回路35
はこの検出信号を監視しているが、通常時には各出力１
〜ｎにおける抵抗32を流れる電流が、電流検出回路35で
予め設定した設定電流Ｉｓよりも低く、半導体スイッチ
素子34に対しこの半導体スイッチ素子34をオンする制御
信号を出力している。したがって、出力回路３からの出
力電流が、各出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎに分岐
して半導体スイッチ34を通過し、出力端子ＯＵＴ１〜Ｏ
ＵＴｎに接続したそれぞれの負荷に供給される。

【００２０】一方、この状態から例えば出力１が何らか
の原因でショートなどを起こし、出力１の出力電圧ライ
ン＋Ｖｏ１を流れる電流が通常値Ｉout1から傾斜上昇し
て、電流検出回路12で予め設定した設定電流Ｉｓ以上に
達すると、電流検出回路35はこの出力電圧ライン＋Ｖｏ
１に接続した半導体スイッチ素子34をオフにする制御信
号を、当該半導体スイッチ素子34に出力する。これによ
り半導体スイッチ素子34は、既存のリレー13や遮断器21
に比べて極めて高速（数10マイクロ秒）にオンからオフ
に切換わる。半導体スイッチ素子34がオンからオフに切
換わるタイムラグは僅かであり、出力１の出力電流は設
定電流Ｉｓを超えた後、すぐに遮断されるとともに、出
力１の出力電圧も零にカットオフされる。したがって、
出力回路３に内蔵する過電流保護回路は全く動作しない
か、あるいは図２に示すように瞬間的にしか動作せず、
他の正常な出力２の出力電圧は殆ど変化しないので、こ
れらの障害のない他の出力２は、出力１を遮断しても影
響を受けない。

【００２１】電流検出回路35は、タイマー手段36が予め
設定した設定時間ｔ１中、前記半導体スイッチ素子34を
オフする制御信号を出力し続ける。そして、半導体スイ
ッチ素子34をオフしてから設定時間ｔ１を経過したら、
今度は半導体スイッチ素子34をオンにする制御信号を出
力する。このとき、仮に出力１の障害が取り除かれてい
れば、出力１の出力電流は設定電流Ｉｓを超えることは
なく、そのまま半導体スイッチ素子34をオンする制御信
号が出力され続けるが、出力１の障害が取り除かれてい
なければ、出力１の出力電流は設定電流Ｉｓ以上に達す
るので、対応する電流検出回路35から再び半導体スイッ
チ素子34をオフする制御信号が出力され、出力１の出力
電圧および出力電流は遮断される。したがって、出力１
の障害が取り除かれない限り、設定時間ｔ１毎に半導体
スイッチ素子34が一旦オンしてからすぐにオフする動作
が繰り返され、出力１の出力電圧は元の状態に復帰しな
いが、出力１の障害が取り除かれると（時間ｔ２）、少
なくとも設定時間ｔ１後には半導体スイッチ素子34がオ
ンになり、元の状態に復帰して負荷に所定の出力電圧Ｖ
ｏ１を供給することができる。

【００２２】以上のように本実施例では、１つの電流ソ
ースから分岐した各出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎ
の一端に、各々負荷に接続するための出力端子ＯＵＴ１
〜ＯＵＴｎを接続した電源装置において、各々の出力電
圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎに挿入接続される電流検出
器としての抵抗32と、同じく各々の出力電圧ラインに挿
入接続される半導体スイッチ素子34と、ある出力電圧ラ
イン＋Ｖｏ１に挿入接続した抵抗32に設定値以上の電流
が流れたときに、これと同じ出力電圧ライン＋Ｖｏ１に
挿入接続した半導体スイッチ素子34をオフにする電流検
出部たる電流検出回路35とを備えている。

【００２３】この場合、ある出力１で障害が発生し、そ
の出力電圧ライン＋Ｖｏ１に挿入接続した抵抗32に設定
値以上の電流が流れると、同じ出力電圧ライン＋Ｖｏ１
に挿入接続した半導体スイッチ素子34に対し、電流検出
回路35からその出力電圧ライン＋Ｖｏ１における出力電
圧の供給を遮断する制御信号が出力される。すると、半
導体スイッチ素子34は従来のリレー13や遮断器21に比べ
て極めて高速にオンからオフに切換わるので、瞬時に出
力電圧並びに出力電流が遮断され、この障害の発生した
出力１が他の正常な出力２から速やかに切り離される。
したがって、他の正常な出力２の出力電圧は殆ど変化せ
ず、出力１を切り離したことによる影響を殆ど受けな
い。このため、従来困難とされてきた共通する１つの大
電流ソースから複数の出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏ
ｎを分岐させ、この分岐した出力電圧ライン＋Ｖｏ１〜
＋Ｖｏｎから各負荷に出力電圧Ｖｏ１〜Ｖｏｎを供給す
る多出力の電源装置を容易に構築できる。

【００２４】それに加えて本実施例では、半導体スイッ
チ素子34をオフにしてから一定時間経過したら、この半
導体スイッチ素子34をオンにするタイマー手段36を、電
流検出回路34に備えている。この場合、タイマー手段36
により一定時間の後に半導体スイッチ素子34がオンする
ので、出力１の障害が取り除かれていれば、そのまま半
導体スイッチ素子34はオンして自動的に復帰する。した
がって、外部から何等手を加えることなく、一度切り離
された出力１を自動的に復帰させることが可能になる。

【００２５】さらに本発明では、タイマー手段36による
一定時間が経過したときに、抵抗22を流れる電流が未だ
に設定値以上の場合は、再度半導体スイッチ素子34をオ
フにするように電流検出回路35を構成しているので、障
害が取り除かれない状態で自動復帰して、過大な電流が
流れ続けることを防止することが可能になる。

【００２６】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可
能である。例えば、上記タイマー手段36は、具体的には
時定数回路やタイマーＩＣなどで構成することが可能で
ある。

【００２７】

【発明の効果】本発明の請求項１の電源装置によれば、
障害が発生した出力を速やかに切り離して、他の正常な
出力に影響を及ぼさない電源装置を提供できる。

【００２８】本発明の請求項２の電源装置によれば、外
部から何等手を加えることなく、一度切り離された出力
を自動的に復帰させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電源装置の要部をあら
わしたブロック回路図である。

【図２】同上各部の動作を示す波形図である。

【図３】従来例における電源装置の要部をあらわしたブ
ロック回路図である。

【図４】別の従来例における電源装置の要部をあらわし
たブロック回路図である。

【図５】従来例における各部の動作を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

ＯＵＴ１〜ＯＵＴｎ 出力端子 ＋Ｖｏ１〜＋Ｖｏｎ 出力電圧ライン 32 抵抗（電流検出器） 34 半導体スイッチ素子 35 電流検出回路（電流検出部） 36 タイマー手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G004 AA04 AB03 BA03 CA03 DA02 DC01 DC04 EA01 5H410 BB05 CC02 DD02 EA02 EA12 EA32 EA38 EB01 EB14 EB37 FF05 FF25 KK05 LL06 LL13 LL15 LL19 5H730 AA20 DD01 FD31 FG01 XX03 XX15 XX23 XX35 XX42

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの電流ソースから分岐した各出力電
   圧ラインの一端に各々出力端子を接続した電源装置にお
   いて、前記各出力電圧ラインに挿入接続される電流検出
   器と、前記各出力電圧ラインに挿入接続される半導体ス
   イッチ素子と、前記電流検出器に設定値以上の電流が流
   れたときに、前記半導体スイッチ素子をオフにする電流
   検出部とを備えたことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 前記電流検出部は、前記半導体スイッチ
   素子をオフにしてから一定時間経過したら、該半導体ス
   イッチ素子をオンにするタイマー手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の電源装置。