JP2005214925A - 停電検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】マイコン１３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源１６の場合であっても、停電として誤検出せず、停電を検出した後に直流電源１６が復電した場合は停電信号Ｆを解除でき、且つ精度の高い電圧値での停電検出及び停電信号Ｆの解除を行なえる停電検出回路を提供する。
【解決手段】停電を検出していない状態で、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧は帰還抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２６とが並列接続した抵抗値と抵抗Ｒ２３とにより分圧され、停電検出用の基準電圧としてコンパレータ２４の＋側に入力される。停電が検出された後、コンパレータ２４の基準電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を抵抗Ｒ２５および帰還抵抗Ｒ２４が直列接続した抵抗値と抵抗Ｒ２３とを並列接続し、当該並列抵抗と抵抗Ｒ２６とにより分圧された電圧まで引き上げられ停電信号Ｆの解除電圧に設定される。抵抗Ｒ２３等は抵抗値許容誤差の少ない金属被膜抵抗Ｒ２３等を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略す。）を備えた電子機器における停電検出回路に関し、特に、直流電源に接続された直流−直流変換供給電源装置（ＤＣ-ＤＣ power conversion supply system : 以下、「ＤＣ−ＤＣコンバータ」と言う。）から安定化された電圧を供給される所定の動作電圧を有するマイコンと、上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を監視してその出力電圧が上記所定の動作電圧以下に低下した場合にマイコンへリセット信号を送るリセット回路とを備えた電子機器における停電検出回路に関する。

一般に、直流電源からマイコンへ直流電圧を供給する場合、直流電源の電源電圧の低下を監視するために停電検出回路が設けられている。図２は、従来の直流電源の停電検出回路を含む電子機器の一例を示す回路図である。図２において、符号１６は直流電源、１１は直流電源１６に接続され別個の安定化された小容量の電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ、１２はＤＣ−ＤＣコンバータ１１に接続されＤＣ−ＤＣコンバータ１１からの出力電圧を監視するリセット回路、１３はＤＣ−ＤＣコンバータ１１およびリセット回路１２に接続されたマイコンである。図２に示されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１からの出力電圧はマイコン１３へ供給されると共にリセット回路１２により監視されており、当該出力電圧がマイコン１３の動作電圧より低くなった場合、リセット回路１２からマイコン１３へリセット信号Ｒが出力される。マイコン１３はリセット信号Ｒが入力された場合、すべての動作を停止する。

図２において、符号１５（点線で囲まれた部分）は停電検出回路である。停電検出回路１５は、直流電源１６の電源電圧が低下した場合、リセット回路１２から出力されるリセット信号Ｒがマイコン１３へ入力されマイコン１３がその動作を停止してしまう前に、マイコン１３へ停電予告である停電信号Ｆを伝える機能を有している。そのために停電検出回路１５は直流電源１６の電源電圧の監視を行なう。

次に、停電検出回路１５の動作を説明する。図２に示されるように、直流電源１６の電源電圧はツェナーダイオードＺＤ１１を介してツェナー電圧分だけ電圧降下し、さらにツェナーダイオードＺＤ１１に直列に接続された標準的な炭素被膜抵抗Ｒ１１およびＲ１２により分圧される。この分圧された接点Ｐ１における電圧が入力電圧としてコンパレータ１４の−（マイナス）側に入力される。コンパレータ１４から出力される停電信号Ｆは、停電を検出していない状態ではＬｏｗレベルとなっている。この状態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧は標準的な炭素被膜抵抗Ｒ１３およびＲ１４により分圧され、分圧された接点Ｐ２における電圧が停電検出用の基準電圧としてコンパレータ１４の＋（プラス）側に入力される。

ここで、直流電源１６の電源電圧が低下して、コンパレータ１４の−側の電圧（接点Ｐ１における電圧）が基準電圧である＋側の電圧（接点Ｐ２における電圧）より低下した場合、コンパレータ１４からの出力はハイインピーダンス（Ｈｉｇｈレベル）となる。この場合、コンパレータ１４の＋側の電圧は停電検出電圧である。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に接続された他の標準的な炭素被膜抵抗Ｒ１５によりＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧が供給され、停電信号Ｆがマイコン１３へ出力される。この後、コンパレータ１４の基準電圧である＋側の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧まで引き上げられて、停電信号Ｆの解除電圧に設定される。つまり、帰還抵抗Ｒ１４を設けることにより、コンパレータ１４の出力がＨｉｇｈレベルになる時の閾値電圧ＴｈＬ（停電検出電圧）とＬｏｗレベルになる時の閾値電圧ＴｈＨ（解除電圧）との２つの閾値電圧（ＴｈＬ＜ＴｈＨ）を設けることができる。出力がＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの間（出力フルスケール）に対するヒステリシス（閾値電圧の差：ＴｈＨ−ＴｈＬ）は、抵抗Ｒ１３とＲ１４との比率で決めることができる。以上のようにしてコンパレータ１４をヒステリシス・コンパレータとして用いることにより、コンパレータ１４の入力電圧である−側の電圧にノイズが乗ってしまい、基準電圧である＋側の電圧付近で上下した場合であっても、２つの閾値電圧によりコンパレータ１４の出力は安定するため、停電信号Ｆのチャタリングを防ぐことができる。以上のようなツェナーダイオードＺＤ１１を用いた停電検出回路は例えば特許文献１に記載されている。

特開２００１−１６５９６７

上述のように、従来の停電検出回路では、ツェナーダイオードＺＤ１１のツェナー電圧を利用して直流電源１６の電源電圧の降圧または停電検出電圧の設定を行なっている。しかし、ツェナーダイオードＺＤ１１のツェナー電圧の特性はバラツキがあるため、降圧する電圧または停電検出電圧自体にバラツキが発生してしまうこととなる。この結果、マイコン１３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源１６の場合、停電が発生していなくても誤って停電として検出してしまう可能性があるという問題があった。

停電が検出された場合は、その後、コンパレータ１４の基準電圧である＋側の電圧は帰還抵抗Ｒ１４によりＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧まで引き上げられる。しかし、マイコン１３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源１６の場合、定格の電源電圧の状態においてもコンパレータ１４の入力電圧である−側の電圧は、抵抗Ｒ１１とＲ１２との分圧抵抗比によりＤＣ−ＤＣコンバータ１１の出力電圧に満たない場合もある。この結果、停電を検出した後に直流電源１６が復電しても解除電圧に達することができないため、停電信号Ｆを解除することができないという問題があった。

上述のように、従来の停電検出回路では、コンパレータ１４に接続している抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４およびＲ１５は標準的な炭素被膜抵抗を使用している。このため抵抗値許容誤差により、コンパレータ１４の入力電圧である−側の電圧および基準電圧である＋側の電圧がバラツキを生じ、精度の高い電圧値での停電検出および停電信号Ｆの解除をすることができないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、マイコン１３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源１６の場合であっても、誤って停電として検出してしまうことなく、停電を検出した後に直流電源１６が復電した場合は停電信号Ｆを解除することができ、且つ精度の高い電圧値での停電検出および停電信号Ｆの解除をすることができる停電検出回路を提供することにある。

本発明の停電検出回路は、直流電源に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータから安定化された電圧を供給される所定の動作電圧を有するマイクロコンピュータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を監視して該出力電圧が該所定の動作電圧以下に低下した場合に該マイクロコンピュータへリセット信号を送るリセット回路とを備えた電子機器における停電検出回路であって、前記直流電源の電源電圧を分圧する２つの分圧抵抗と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を分圧する、前記２つの分圧抵抗と異なる他の２つの分圧抵抗と、前記２つの分圧抵抗間の接点に入力電圧側が接続され、前記他の２つの分圧抵抗間の接点に基準電圧側が接続され、出力側が前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を分圧する、前記他の２つの分圧抵抗と異なる別の分圧抵抗と接続されたコンパレータと、前記コンパレータの出力側と基準電圧側との間に接続された帰還抵抗とを備え、前記直流電源の電源電圧が低下して前記コンパレータの入力電圧が基準電圧より低下した場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記別の分圧抵抗を介して前記マイクロコンピュータへ停電を予告する停電信号として出力し、その後、前記帰還抵抗を用いることにより前記コンパレータの基準電圧を停電信号の解除電圧まで引き上げることを特徴とする。

ここで、本発明の停電検出回路において、前記停電信号の解除電圧は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を、前記別の分圧抵抗及び前記帰還抵抗が直列接続した抵抗値と前記他の２つの分圧抵抗の内前記ＤＣ−ＤＣコンバータ側の分圧抵抗とを並列接続し、当該並列接続した抵抗と前記他の２つの分圧抵抗の内前記ＤＣ−ＤＣコンバータ側の分圧抵抗ではない方の分圧抵抗とにより分圧した電圧であるものとすることができる。

ここで、本発明の停電検出回路において、前記各分圧抵抗及び前記帰還抵抗は抵抗値許容誤差が炭素被膜抵抗より小さい金属被膜抵抗であるものとすることができる。

本発明の停電検出回路では、直流電源の電源電圧の降圧または停電検出電圧の設定に従来の停電検出回路と異なりツェナーダイオードのツェナー電圧を利用しない。この結果、降圧する電圧または停電検出電圧自体にバラツキが発生してしまうことがないため、マイコンの動作電圧に近い電源電圧の直流電源の場合に、停電が発生していなくても誤って停電として検出してしまうという可能性をなくすことができるという効果がある。

本発明の停電検出回路では、停電を検出していない状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧は帰還抵抗と抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗とを用いて分圧され、停電検出用の基準電圧としてコンパレータの＋側に入力される。停電が検出され停電信号が出力された後、コンパレータの基準電圧である＋側の電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を上記金属被膜抵抗および帰還抵抗を用いて分圧された電圧まで引き上げられて、停電信号の解除電圧に設定される。抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗および帰還抵抗の組合せによる分圧電圧をコンパレータへ入力することにより、停電検出電圧と停電信号解除電圧との間の電位差を小さくすることができる。この結果、マイコンの動作電圧に近い電源電圧の直流電源の場合に、停電を検出した後に直流電源が復電しても解除電圧に達することができず停電信号を解除することができないという問題を解消することができるという効果がある。

上述のように、本発明の停電検出回路では従来の停電検出回路において用いられた標準的な炭素被膜抵抗に替えて抵抗値許容誤差の少ない金属被膜抵抗を使用している。このためコンパレータの入力電圧である−側の電圧および基準電圧である＋側の電圧がバラツキを生じることなく、精度の高い電圧値での停電検出および停電信号の解除を行なうことができるという効果がある。

以下、実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例における直流電源の停電検出回路を含む電子機器を示す回路図である。図１において、符号２６は直流電源、２１は直流電源２６に接続され別個の安定化された小容量の電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ、２２はＤＣ−ＤＣコンバータ２１に接続されＤＣ−ＤＣコンバータ２１からの出力電圧を監視するリセット回路、２３はＤＣ−ＤＣコンバータ２１およびリセット回路２２に接続されたマイコンである。図１に示されるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１からの出力電圧はマイコン２３へ供給されると共にリセット回路２２により監視されており、当該出力電圧がマイコン２３の動作電圧より低くなった場合、リセット回路２２からマイコン２３へリセット信号Ｒが出力される。マイコン２３はリセット信号Ｒが入力された場合、すべての動作を停止する。

図１において、符号２５（点線で囲まれた部分）は本発明の一実施例における停電検出回路である。停電検出回路２５は、直流電源２６の電源電圧が低下した場合、リセット回路２２から出力されるリセット信号Ｒがマイコン２３へ入力されマイコン２３がその動作を停止してしまう前に、マイコン２３へ停電予告である停電信号Ｆを伝える機能を有している。そのために停電検出回路２５は直流電源２６の電源電圧の監視を行なう。

次に、停電検出回路２５の動作を説明する。図１に示されるように、直流電源２６の電源電圧は直列に接続された抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２１およびＲ２２（２つの分圧抵抗）により分圧される。停電検出回路２５では従来の停電検出回路１５と異なり抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２１等を使用するため、精度の高い分圧比で入力電圧である接点Ｐ１における電圧を入力電圧としてコンパレータ２４の−側に入力することができる。

コンパレータ２４から出力される停電信号Ｆは、停電を検出していない状態ではＬｏｗレベルとなっている。このため、抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗（帰還抵抗）Ｒ２４の片側でありコンパレータ２４の出力である停電信号Ｆに接続している方（接点Ｐ３）は、等価的に直流電源２６の−側に接続している状態となっている。この状態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧は帰還抵抗Ｒ２４と抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２６（他の２つの分圧抵抗の内ＤＣ−ＤＣコンバータ２１側の分圧抵抗ではない方の分圧抵抗）とが並列接続した抵抗値と、抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２３（他の２つの分圧抵抗の内ＤＣ−ＤＣコンバータ２１側の分圧抵抗）とにより分圧され、分圧された接点Ｐ２における電圧が停電検出用の基準電圧としてコンパレータ２４の＋側に入力される。

ここで、直流電源２６の電源電圧が低下して、コンパレータ２４の入力電圧である−側の電圧（接点Ｐ１における電圧）が基準電圧である＋側の電圧（接点Ｐ２における電圧）より低下した場合、コンパレータ２４からの出力はハイインピーダンス（Ｈｉｇｈレベル）となる。この場合、コンパレータ２４の＋側の電圧は停電検出電圧である。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１に接続された他の抵抗値許容誤差の小さい金属被膜Ｒ２５（別の分圧抵抗）によりＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧が供給され、停電を予告する停電信号Ｆとしてマイコン２３へ出力される。

この後、帰還抵抗Ｒ２４はコンパレータ２４の出力が上述のようにハイインピーダンス（Ｈｉｇｈレベル）となるため未接続状態となり、帰還抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２６とが並列接続した状態から等価的に抵抗Ｒ２５と直列接続された状態となる。この結果、コンパレータ２４の基準電圧である＋側の電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を、抵抗Ｒ２５および帰還抵抗Ｒ２４が直列接続した抵抗値と抵抗Ｒ２３とを並列接続し、当該並列接続した抵抗と抵抗Ｒ２６とにより分圧された電圧まで引き上げられて、停電信号Ｆの解除電圧に設定される。つまり、帰還抵抗Ｒ２４を設けることにより、コンパレータ２４の出力がＨｉｇｈレベルになる時の閾値電圧ＴｈＬ（停電検出電圧）とＬｏｗレベルになる時の閾値電圧ＴｈＨ（解除電圧）との２つの閾値電圧（ＴｈＬ＜ＴｈＨ）を設けることができる。出力がＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの間（出力フルスケール）に対するヒステリシス（閾値電圧の差：ＴｈＨ−ＴｈＬ）は、帰還抵抗Ｒ２４等の比率で決めることができる。以上のようにしてコンパレータ２４をヒステリシス・コンパレータとして用いることにより、コンパレータ２４の入力電圧である−側の電圧にノイズが乗ってしまい、基準電圧である＋側の電圧付近で上下した場合であっても、２つの閾値電圧によりコンパレータ２４の出力は安定するため、停電信号Ｆのチャタリングを防ぐことができる。

図１に示される回路において、例えば直流電源２６の電源電圧が約４．９〜５．１Ｖであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の定格入力電圧が約４．５〜２４Ｖであり、マイコン２３の動作電圧（所定の動作電圧の例）が約３．３Ｖの場合、約４．５〜４．９Ｖの範囲で停電検出電圧および停電信号解除電圧の設定を行なうことが必要である。上述の本発明の一実施例である停電検出回路２５を用いることにより、停電検出電圧を約４．５Ｖ、停電信号解除電圧を約４．７Ｖに設定することが可能となる。この停電検出電圧および停電信号解除電圧は、直流電源２６の電源電圧が異なっても一定の電圧である。例えば直流電源２６の電源電圧が２４Ｖである場合でも、停電検出電圧を約４．５Ｖ、停電信号解除電圧を約４．７Ｖに設定することが可能となる。すなわち、停電検出電圧および停電信号解除電圧の検出精度を高くすることができ、異なる電源電圧であっても検出電圧を一定に保つことができる。

以上より、本発明の一実施例によれば、直流電源２６の電源電圧の降圧または停電検出電圧の設定に従来の停電検出回路と異なり、ツェナーダイオードＺＤ１１のツェナー電圧を利用していない。この結果、降圧する電圧または停電検出電圧自体にバラツキが発生してしまうことがないため、マイコン２３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源２６の場合に、停電が発生していなくても誤って停電として検出してしまうという可能性をなくすことができる停電検出回路２５を提供することができる。

本発明の一実施例によれば、停電を検出していない状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧は帰還抵抗Ｒ２４と抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２６とが並列接続した抵抗値と、抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２３とにより分圧され、分圧された接点Ｐ２における電圧が停電検出用の基準電圧としてコンパレータ２４の＋側に入力される。停電が検出された後、コンパレータ２４の基準電圧である＋側の電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力電圧を、抵抗Ｒ２５および帰還抵抗Ｒ２４が直列接続した抵抗値と抵抗Ｒ２３とを並列接続し、当該並列接続した抵抗と抵抗Ｒ２６とにより分圧された電圧まで引き上げられて、停電信号Ｆの解除電圧に設定される。以上のように、抵抗値許容誤差の小さい金属被膜抵抗Ｒ２３、Ｒ２５、Ｒ２６および帰還抵抗Ｒ２４の組合せによる分圧電圧をコンパレータ２４へ入力することにより、停電検出電圧と停電信号解除電圧との間の電位差を小さくすることができる。この結果、マイコン２３の動作電圧に近い電源電圧の直流電源２６の場合に、停電を検出した後に直流電源２６が復電しても解除電圧に達することができず停電信号Ｆを解除することができないという問題を解消することができる停電検出回路２５を提供することができる。

本発明の一実施例によれば、従来の停電検出回路において用いられた標準的な炭素被膜抵抗に替えて抵抗値許容誤差の少ない金属被膜抵抗Ｒ２３等を使用している。このためコンパレータ２４の入力電圧である−側の電圧および基準電圧である＋側の電圧がバラツキを生じることなく、精度の高い電圧値での停電検出および停電信号Ｆの解除を行なうことができる停電検出回路２５を提供することができる。

本発明の活用例として、上述のように停電検出電圧および停電信号解除電圧の検出精度を高くすることができ、異なる電源電圧であっても検出電圧を一定に保つことができることから、メモリバックアップ機能を有し定格電圧が異なる直流電源に接続しても動作可能な可搬型の電子機器への適用が挙げられる。

本発明の一実施例における直流電源の停電検出回路を含む電子機器を示す回路図である。 従来の直流電源の停電検出回路を含む電子機器の一例を示す回路図である。

符号の説明

１１，２１ ＤＣ−ＤＣコンバータ、 １２，２２ リセット回路、 １３，２３ マイコン、 １４，２４ コンパレータ、 １５ 従来の停電検出回路、 １６，２６ 直流電源、 ２５ 本発明の停電検出回路。

Claims (3)

1. 直流電源に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータから安定化された電圧を供給される所定の動作電圧を有するマイクロコンピュータと、該ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を監視して該出力電圧が該所定の動作電圧以下に低下した場合に該マイクロコンピュータへリセット信号を送るリセット回路とを備えた電子機器における停電検出回路であって、
   前記直流電源の電源電圧を分圧する２つの分圧抵抗と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を分圧する、前記２つの分圧抵抗と異なる他の２つの分圧抵抗と、
   前記２つの分圧抵抗間の接点に入力電圧側が接続され、前記他の２つの分圧抵抗間の接点に基準電圧側が接続され、出力側が前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を分圧する、前記他の２つの分圧抵抗と異なる別の分圧抵抗と接続されたコンパレータと、
   前記コンパレータの出力側と基準電圧側との間に接続された帰還抵抗とを備え、
   前記直流電源の電源電圧が低下して前記コンパレータの入力電圧が基準電圧より低下した場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記別の分圧抵抗を介して前記マイクロコンピュータへ停電を予告する停電信号として出力し、その後、前記帰還抵抗を用いることにより前記コンパレータの基準電圧を停電信号の解除電圧まで引き上げることを特徴とする停電検出回路。
2. 請求項１記載の停電検出回路において、前記停電信号の解除電圧は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を、前記別の分圧抵抗及び前記帰還抵抗が直列接続した抵抗値と前記他の２つの分圧抵抗の内前記ＤＣ−ＤＣコンバータ側の分圧抵抗とを並列接続し、当該並列接続した抵抗と前記他の２つの分圧抵抗の内前記ＤＣ−ＤＣコンバータ側の分圧抵抗ではない方の分圧抵抗とにより分圧した電圧であることを特徴とする停電検出回路。
3. 請求項１又は２記載の停電検出回路において、前記各分圧抵抗及び前記帰還抵抗は抵抗値許容誤差が炭素被膜抵抗より小さい金属被膜抵抗であることを特徴とする停電検出回路。
   

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