JP2003339116A - 過電圧保護回路及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの電源が異常になっても他の正常な電源
により継続運転を可能として、装置の可用性を高める。 【解決手段】 電源ユニット３自身が冗長運転かどうか
を、冗長／非冗長運転判断回路３２で判断し、そうであ
れば、当該ユニットにおける過電圧保護のための閾値Ｖ
pwr を過電圧設定切換回路３３で変更制御する。すなわ
ち、単一運転の場合には、先に論理ボード１側の電圧監
視回路１１が動作してシャットダウン処理を行うよう
に、Ｖpwr をＶlogic （電圧監視回路１１の閾値）より
大に設定しておく。Ｖpwr よりも過電圧になった時に始
めて電源３側で過電圧保護機能が動作して電源停止とな
るようにする。冗長運転の場合には、Ｖpwr をＶlogic
よりも低くして、異常となった電源を停止させ、正常な
電源のみで電源供給を行うことで、装置の運転が継続で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は過電圧保護回路及び
方法に関し、特に並列冗長構成の複数の電源ユニットに
より負荷回路へ電源供給が可能なように構成され、かつ
負荷回路において電源電圧が所定閾値より大なる場合に
保護動作をなすようにした電子機器における過電圧保護
方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器においては、電源ユニットから
論理回路等の電子回路ユニットの動作電源電圧を供給す
るようになっている。この場合、電子回路ユニットの過
電圧による保護を行うために、電源ユニットに過電圧保
護機能を設ける他に、電子回路ユニット側においても、
過電圧保護機能を設けている。非冗長運転や単一で使用
する電源ユニットの場合には、電源ユニット側の過電圧
検出レベル（閾値）を、電子回路ユニット側の過電圧検
出レベルより大としておくことにより、過電圧の発生レ
ベルに応じて、シャットダウン処理を行った後に、装置
を停止させたり、電源の出力を強制的に停止させる等の
処置が適切に行われるようになっている。

【０００３】すなわち、電源ユニット側での過電圧保護
機能は、その出力に接続される負荷となる電子回路ユニ
ットのデバイス破損防止を目的としたものであり、一
方、負荷である電子回路ユニット側での過電圧保護機能
は、当該電子回路の誤動作防止を目的としたものであ
る。そのために、通常は、電源ユニット側における過電
圧検出レベルは、電子回路ユニット側における電圧検出
レベルよりも大に設定される。こうすることにより、電
子回路ユニット側での過電圧保護機能が先に動作して、
コンピュータ等の論理回路において電源断とすることが
できる回路状態とするための、いわゆるシャットダウン
処理が実行され、その結果、コンピュータを安全に停止
させることができるようになっているのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様に、コンピュー
タにおいては、信頼性向上のために、論理回路ユニット
側で、電源電圧の監視を行い、異常時には、シャットダ
ウン処理を実施し、また、電源ユニット側においては、
その出力電圧が異常に上昇した場合に、電源自身を停止
させ、負荷として接続されているデバイスの破損を防止
する過電圧保護機能を有し、二重の保護機能を設けてコ
ンピュータの安全性を担保している。

【０００５】このとき、先述した如く、論理回路ユニッ
ト側での監視電圧の閾値を、電源ユニット側での閾値よ
りも低く設定しておき、先に論理回路ユニット側で過電
圧検出を行い、装置のシャットダウン処理を行い、より
高い過電圧では、電源ユニット側でそれを検出して出力
停止を行うようになっている。

【０００６】しかしながら、装置の可用性を向上させる
目的で、電源を並列冗長構成とした場合、一台の電源が
故障して過電圧となったとき、他の並列運転している電
源が正常でも、負荷である論理回路ユニット側では、過
電圧となる。このとき、電源側で過電圧を検出する閾値
が、論理回路ユニット側の閾値に比べて高いために、一
つの電源ユニットが故障して異常電圧になったときに
は、先に論理回路ユニット側において過電圧を検出し
て、シャットダウン処理を行うために、残りの電源ユニ
ットは正常に動作して運転継続が可能であるにもかかわ
らず、装置は停止してしまうという問題があり、冗長構
成のメリットが生かされないという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、冗長構成の電源方式を採
用したコンピュータ等の電子機器において、一つの電源
が異常になっても、他の正常な電源を用いて継続運転を
可能として、装置の可用性を高めるようにした過電圧保
護回路及びその方法を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、電源ユニットの過電
圧検出レベルを電源の運転状況を判断して変更するよう
にして、無駄に装置の停止を行わないようにして、装置
の可用性を高め得る過電圧保護回路及びその方法を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による過電圧保護
回路は、並列冗長構成の複数の電源ユニットにより負荷
回路へ電源供給が可能なように構成され、かつ前記負荷
回路において電源電圧が第一の閾値より大なる場合に保
護動作をなすようにした電子機器における過電圧保護回
路であって、一つの電源ユニットは、出力電圧が第二の
閾値を超えた場合に動作停止をなす動作停止手段と、他
の電源ユニットとの冗長構成であるかどうかを検出する
検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記第
二の閾値を前記第一の閾値を基準にして大または小に切
換え制御する切換え手段とを含むことを特徴とする。

【００１０】そして、前記検出手段は、更に前記他の電
源ユニットの正常動作を検出するよう構成されており、
前記切換え手段は、前記冗長構成と前記正常動作との検
出結果に応じて前記第二の閾値を切換え制御するように
したことを特徴とする。また、前記切換え手段は、前記
冗長構成で且つ前記正常動作の場合に、前記第二の閾値
を前記第一の閾値よりも小に切換えることを特徴とす
る。更に、前記切換え手段は、前記冗長構成でない場合
に、前記第二の閾値を前記第一の閾値よりも大に切換え
ることを特徴とする。

【００１１】本発明による過電圧保護方法は、並列冗長
構成の複数の電源ユニットにより負荷回路へ電源供給が
可能なように構成され、かつ前記負荷回路において電源
電圧が第一の閾値より大なる場合に保護動作をなすよう
にした電子機器における過電圧保護方法であって、一つ
の電源ユニットにおいて、出力電圧が第二の閾値を超え
た場合に動作停止をなす動作停止ステップと、他の電源
ユニットとの冗長構成であるかどうかを検出する検出ス
テップと、前記検出ステップの検出結果に応じて、前記
第二の閾値を前記第一の閾値を基準にして大または小に
切換え制御する切換えステップとを含むことを特徴とす
る。

【００１２】そして、前記一つの電源ユニットにおい
て、更に、前記他の電源ユニットの正常動作を検出する
ステップを含んでおり、前記切換えステップは、前記冗
長構成と前記正常動作との検出結果に応じて前記第二の
閾値を切換え制御するようにしたことを特徴とする。ま
た、前記切換えステップは、前記冗長構成で且つ前記正
常動作の場合に、前記第二の閾値を前記第一の閾値より
も小に切換えることを特徴とする。更に、前記切換えス
テップは、前記冗長構成でない場合に、前記第二の閾値
を前記第一の閾値よりも大に切換えることを特徴とす
る。

【００１３】本発明の作用を述べる。電源ユニット自身
が、並列運転状態かどうか、そうであれば他方の電源ユ
ニットは正常に動作しているかどうかを判断し、この判
断結果に従って、電源ユニット側における過電圧保護機
能の検出電圧（閾値）を変更制御するようにしている。

【００１４】すなわち、電源状態の検出結果に基づい
て、電源ユニット自身が閾値の変更を行い、電源構成に
より過電圧時の保護の方法を変えることにより、コンピ
ュータ装置の可用性の改善を行うものである。

【００１５】特に、電源の冗長構成では、電源ユニット
側で先に過電圧の検出を行うように閾値を切換えること
で、論理回路ユニット側でシャットダウン処理を行う前
に過電圧保護を動作させて、故障した電源ユニットを切
離し、コンピュータ装置の可用性をあげることが可能と
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態について 詳述する。図１は本発明の実施の
形態のブロック図である。図１を参照すると、２台の並
列冗長運転構成とされた電源ユニット（以下、単に電源
と称す）３，４が設けられており、これ等電源３，４の
各出力電圧は電源バックプレーン２により並列接続され
て、負荷となる論理ボード（論理回路ユニット）１の動
作電源電圧として用いられることになる。

【００１７】電源３，４は共に同一の構成であり、電源
３について説明する。電源３は、単独運転か冗長運転か
を検出するための電源状態検出回路３１と、この検出出
力により冗長／非冗長運転を判断する冗長／非冗長判断
回路３２と、この判断結果に応じて過電圧保護機能（図
示せず）における閾値（過電圧検出点）の設定変更を行
う過電圧設定切換回路３３とを有している。

【００１８】電源状態検出回路３１の内部において、電
源接続信号線Ｓ３１の入力側はプルアップ抵抗Ｒ３１に
よって電源側にプルアップされており、当該信号線Ｓ３
１の他方の電源４への出力側は接地（アース）されてい
る。これにより、他方の電源４が接続されているときに
は、この電源接続信号線Ｓ３１はローレベルとなり、逆
に接続されていないときには、ハイレベルとなる。よっ
て、この電源接続信号線Ｓ３１のハイ／ローのレベルを
検出することにより、冗長構成かどうかが判断できるこ
とになる。

【００１９】また、他方の電源４が接続されて冗長構成
であったとしても、当該電源４が故障やスイッチオフ等
により出力が導出されていない状態もあり、これを見分
ける必要があるために、電源４から出力されているＰ−
Ｇｏｏｄ信号Ｂ（電源確定信号線Ｓ４２）が、電源状態
検出回路３１に取込まれており、これがプルアップ抵抗
Ｒ３２により電源側にプルアップされている。これによ
り、他方の電源４が正常に動作していれば、Ｐ−Ｇｏｏ
ｄ信号Ｂ（Ｓ４２）はハイレベルになっており、動作停
止していればローレベルとなるので、この信号Ｓ４２の
ハイ／ローのレベルを検出することにより、他方の電源
４の動作状態が判断できることになる。

【００２０】従って、冗長／非冗長運転判断回路３２
は、この電源状態検出回路３１の２つのプルアップ抵抗
Ｒ３１，Ｒ３２の出力レベルを用いて、冗長運転かどう
か、冗長であれば正常運転かどうかを判断するのであ
る。この判断結果が過電圧設定切換回路３３へ入力さ
れ、過電圧保護機能の閾値の変更制御が行われる。この
過電圧保護機能は電源３内に予め備えられた周知の機能
であり、電源出力が閾値よりも大となれば、自動的に動
作停止を行う機能である。

【００２１】図２は過電圧設定切換回路３３の具体例を
示す回路である。図２を参照すると、電源出力ラインと
アース間に、抵抗Ｒ１、過電圧情報通知用フォトカプラ
ＰＤ１、スイッチＳＷ１、閾値設定用ツェナーダイオー
ドＺＤ１（またはＺＤ２）が、この順に直列接続されて
いる。スイッチＳＷ１は、冗長／非冗長運転判断回路３
２からの判断結果に応じて切換え制御されるようになっ
ており、並列冗長運転時には、ツェナーダイオードＺＤ
２が選択され、単一運転時には、ツェナーダイオードＺ
Ｄ１が選択されるものとする。

【００２２】以上の電源３の構成は他方の電源４につい
ても全く同一であるので、電源４についての説明は省略
するものとする。

【００２３】論理ボード１では、電源３，４の出力が電
源パックプレーン２にてオア接続された直流出力により
論理回路が動作するものであるが、この直流出力を監視
するために、論理側電圧監視回路１１が設けられてい
る。この論理側電圧監視回路１１は周知の過電圧保護機
能であり、従来技術の項でも述べた如く、この直流電圧
がある閾値を越えると、シャットダウン処理を行うもの
である。

【００２４】いま、非冗長運転（単一運転の場合も含
む）の場合には、電源側における過電圧検出点（閾値）
を、論理ボード側の検出点（論理側電圧監視回路１１の
閾値）よりも高い電圧に設定する。一方、冗長運転の場
合には、電源側における閾値を、論理側の閾値よりも低
い電圧に設定する。例えば、＋５Ｖ出力の場合、論理側
の閾値が５．７Ｖのとき、非冗長運転時は、電源側の閾
値を６．０Ｖとし、冗長運転時は、５．５Ｖに設定す
る。

【００２５】この様な切換えを行うことにより、非冗長
運転時における過電圧異常発生の場合には論理側で先ず
それが検出されてシャットダウン処理が行われて回路動
作の停止がなされる。論理ボード１上のデバイスを破壊
するような過電圧となる場合には、電源側の過電圧保護
動作が機能して、直ちに電源供給を停止させることにな
り、二重の過電圧に対する保護回路を形成することがで
きるのである。

【００２６】一方、冗長運転時における過電圧異常発生
の場合には、電源側でまずこれを検出して、異常となっ
ている電源の出力を速やかに停止させる。

【００２７】故障した電源ユニットを停止させれば、残
りの正常な電源ユニットにより電源の供給を引き続き行
うことができ、コンピュータ装置の運転が継続して行わ
れる。それ以上の過電圧発生時には、論理ボード側で過
電圧を検出して、シャットダウン処理を行い、装置を停
止させることができる。

【００２８】ここで、図２を参照すると、ツェナーダイ
オードＺＤ１，ＺＤ２により定まる閾値を電源電圧が超
えると、ツェナーダイオードがオンとなり、フォトカプ
ラＰＤ１を介して過電圧情報が電源側の過電圧保護機能
へ伝達されて、電源が停止する。本発明においては、非
冗長運転と冗長運転とで、スイッチＳＷ１を用いてツェ
ナーダイオードを切換えることにより、電源側の閾値変
更を行っている。

【００２９】図３は本発明実施の形態による処理フロー
である。装置起動時に、電源の接続情報、電源の動作情
報を入手して（ステップＳ１）、現在の電源構成が冗長
運転なのか非冗長運転なのかを判断する（ステップＳ
２）。その結果により、冗長運転ならば、電源の過電圧
検出レベルを論理側の検出レベルより低く設定（Ｖlogi
c ＞Ｖpwr ）し（ステップＳ３）、非冗長運転ならば、
電源の過電圧検出レベルを論理側の検出レベルより高く
設定（Ｖpwr ＞Ｖlogic ）する（ステップＳ４）。ここ
に、Ｖlogic は論理側閾値、Ｖpwr は電源側閾値であ
る。

【００３０】過電圧発生時には冗長／非冗長の構成と過
電圧レベルＶovとにより処理が分かれる。

【００３１】（１）非冗長運転かつ過電圧レベルが論理
側検出レベルから電源側検出レベルの間（Ｖpwr ＞Ｖov
＞Ｖlogic ）の場合（ステップＳ５，Ｓ６）：論理側に
おいて過電圧を検出し、装置のシャットダウン処理を実
施したあと、装置を安全に停止させることができる。

【００３２】（２）非冗長運転かつ過電圧レベルが電源
側検出レベルを超える（Ｖov＞Ｖpwr ＞Ｖlogic ）場合
（ステップＳ５，Ｓ７）：電源側で過電圧保護回路が動
作して速やかに電源の出力を停止する。このため、シャ
ットダウン処理がされないうちに装置も停止するため
に、データ等が保護されない場合もあるが、デバイス等
を破損させる可能性もある異常のため、装置の破損に至
らせないため適切な処置となる。

【００３３】（３）冗長運転かつ過電圧レベルが電源側
検出レベルと論理側検出レベルの間（Ｖlogic ＞Ｖov＞
Ｖpwr ）の場合（ステップＳ８，Ｓ９）：電源側で過電
圧保護回路が動作して速やかに電源の出力を停止する。
このため、故障した電源が装置から切り離され、残った
正常な電源で運転を継続することができる。

【００３４】（４）冗長運転かつ過電圧レベルが論理側
検出レベルを超える（Ｖov＞ＶlogiC ＞Ｖpwr ）場合
（ステップＳ８，Ｓ１０）：論理側において過電圧を検
出し、装置のシャットダウン処理を実施したあと、装置
を安全に停止させることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
源ユニットの過電圧検出レベル（閾値）を電源の運転状
況を判断して変更することができるため、無駄に停止さ
せることがなくなりコンピュータ等の電子機器の可用性
を改善することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成図である。

【図２】図１の過電圧設定切換回路の例を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態の動作を示すフローであ
る。

【符号の説明】

１ 論理ボード ２ 電源バックプレーン ３，４ 電源ユニット １１ 論理側電圧監視回路 ３１，４１ 電源状態検出回路 ３２，４２ 冗長／非冗長運転判断回路 ３３，４３ 過電圧設定切換回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列冗長構成の複数の電源ユニットによ
   り負荷回路へ電源供給が可能なように構成され、かつ前
   記負荷回路において電源電圧が第一の閾値より大なる場
   合に保護動作をなすようにした電子機器における過電圧
   保護回路であって、 一つの電源ユニットは、 出力電圧が第二の閾値を超えた場合に動作停止をなす動
   作停止手段と、 他の電源ユニットとの冗長構成であるかどうかを検出す
   る検出手段と、 前記検出手段の検出結果に応じて、前記第二の閾値を前
   記第一の閾値を基準にして大または小に切換え制御する
   切換え手段とを含むことを特徴とする過電圧保護回路。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、更に前記他の電源ユニ
   ットの正常動作を検出するよう構成されており、前記切
   換え手段は、前記冗長構成と前記正常動作との検出結果
   に応じて前記第二の閾値を切換え制御するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の過電圧保護回路。
3. 【請求項３】 前記切換え手段は、前記冗長構成で且つ
   前記正常動作の場合に、前記第二の閾値を前記第一の閾
   値よりも小に切換えることを特徴とする請求項２記載の
   過電圧保護回路。
4. 【請求項４】 前記切換え手段は、前記冗長構成でない
   場合に、前記第二の閾値を前記第一の閾値よりも大に切
   換えることを特徴とする請求項２記載の過電圧保護回
   路。
5. 【請求項５】 前記負荷回路における前記保護動作は、
   電源断とすることができる回路状態とするためのシャッ
   トダウン処理動作であることを特徴とする請求項１〜４
   いずれか記載の過電圧保護回路。
6. 【請求項６】 並列冗長構成の複数の電源ユニットによ
   り負荷回路へ電源供給が可能なように構成され、かつ前
   記負荷回路において電源電圧が第一の閾値より大なる場
   合に保護動作をなすようにした電子機器における過電圧
   保護方法であって、 一つの電源ユニットにおいて、 出力電圧が第二の閾値を超えた場合に動作停止をなす動
   作停止ステップと、 他の電源ユニットとの冗長構成であるかどうかを検出す
   る検出ステップと、 前記検出ステップの検出結果に応じて、前記第二の閾値
   を前記第一の閾値を基準にして大または小に切換え制御
   する切換えステップとを含むことを特徴とする過電圧保
   護方法。
7. 【請求項７】 前記一つの電源ユニットにおいて、更
   に、前記他の電源ユニットの正常動作を検出するステッ
   プを含んでおり、前記切換えステップは、前記冗長構成
   と前記正常動作との検出結果に応じて前記第二の閾値を
   切換え制御するようにしたことを特徴とする請求項６記
   載の過電圧保護方法。
8. 【請求項８】 前記切換えステップは、前記冗長構成で
   且つ前記正常動作の場合に、前記第二の閾値を前記第一
   の閾値よりも小に切換えることを特徴とする請求項７記
   載の過電圧保護方法。
9. 【請求項９】 前記切換えステップは、前記冗長構成で
   ない場合に、前記第二の閾値を前記第一の閾値よりも大
   に切換えることを特徴とする請求項７記載の過電圧保護
   方法。
10. 【請求項１０】 前記負荷回路における前記保護動作
    は、電源断とすることができる回路状態とするためのシ
    ャットダウン処理動作であることを特徴とする請求項６
    〜９いずれか記載の過電圧保護方法。