JP2005312211A - 低電圧保護装置及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンチングを起こさない低電圧保護装置の提供。
【解決手段】 電池から負荷への印加電圧が第１基準電圧より低いか否かを判定する判定手段（Ｓ６）と、判定手段の判定出力に基づき電池及び負荷の接続をオン／オフする（Ｓ１０）スイッチとを備え、低電圧時の負荷の異常動作を防止する低電圧保護装置。判定手段は、低いと判定した（Ｓ６）後は、第１基準電圧より高い第２基準電圧より低いか否かを判定し（Ｓ１２）、ハンチングを防止するように構成してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電池から負荷への印加電圧が基準電圧より低いか否かを判定し、印加電圧が基準電圧より低いと判定したときは、電池及び負荷間の接続をオフにして、低電圧による負担から負荷を保護する低電圧保護装置、及びこの低電圧保護装置を備える電気機器に関するものである。

低電圧保護装置は、図１のブロック図に示すように、電源である車載バッテリ１から、例えば負荷であるＤＣＤＣ制御回路５、変換トランス６及び表示部１０への印加電圧を、低電圧保護部２で監視しており、印加電圧が基準電圧より低下した場合に、車載バッテリ１及び負荷間の制御スイッチ４をオフにして、低電圧時の負担から負荷を保護するものである。
特開平７−１１５７３１号公報

低電圧保護装置が実際に監視している電圧Ｖｄは、図６（ａ）の波形図に示すように、バッテリの出口電圧Ｖｂより、電源ラインのケーブル等の抵抗により、ある程度低くなっている。また、バッテリの出口電圧Ｖｂも、出力電流が大きいときの方が、小さいときより、その内部抵抗による電圧降下が大きい。

その為、監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ１より低下して、低電圧保護装置が、バッテリ及び負荷間の接続をオフにしたとき、図６（ａ）の部分Ａを拡大した図６（ｂ）に示すように、その分、電流が流れないので、監視電圧Ｖｄは上昇する。監視電圧Ｖｄが上昇すると、低電圧保護装置が、バッテリ及び負荷間の接続をオンにするが、バッテリが充電されない場合は、監視電圧Ｖｄは再度低下して行き、低電圧保護装置が、バッテリ及び負荷間の接続を再度オフにする。

以上の動作が繰返されハンチングするようになると、例えば、負荷がテレビジョンの表示装置であれば、数秒おきに画像が表示されたり消えたりして、視聴者に不快感を与えるという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、ハンチングを起こさない低電圧保護装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明に係る低電圧保護装置を備える電気機器を提供することを目的とする。

本発明に係る低電圧保護装置は、電池から負荷への印加電圧が基準電圧より低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定出力に基づき前記電池及び負荷の接続をオン／オフするスイッチとを備え、低電圧時の前記負荷の異常動作を防止する低電圧保護装置において、前記判定手段は、前記基準電圧を変化させて判定することで、ハンチングを防止することを特徴とする。

この低電圧保護装置では、判定手段が、電池から負荷への印加電圧が基準電圧より低いか否かを判定し、スイッチが、判定手段の判定出力に基づき電池及び負荷の接続をオン／オフし、低電圧時の負荷の異常動作を防止する。判定手段は、基準電圧を変化させて判定することで、ハンチングを防止する。

本発明に係る低電圧保護装置は、電池から負荷への印加電圧が第１基準電圧より低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定出力に基づき前記電池及び負荷の接続をオン／オフするスイッチとを備え、低電圧時の前記負荷の異常動作を防止する低電圧保護装置において、前記判定手段は、低いと判定した後は、前記第１基準電圧より高い第２基準電圧より低いか否かを判定し、ハンチングを防止するように構成してあることを特徴とする。

この低電圧保護装置では、判定手段が、電池から負荷への印加電圧が第１基準電圧より低いか否かを判定し、スイッチが、判定手段の判定出力に基づき電池及び負荷の接続をオン／オフし、低電圧時の負荷の異常動作を防止する。判定手段は、低いと判定した後は、第１基準電圧より高い第２基準電圧より低いか否かを判定して、ハンチングを防止する。

本発明に係る低電圧保護装置は、前記負荷は、前記スイッチの前記電池側に設けられた電源スイッチにより電源がオン／オフにされように構成してあり、前記電源スイッチがオンにされた後は、前記判定手段は、前記印加電圧が前記第１基準電圧より低いか否かを判定するように構成してあることを特徴とする。

この低電圧保護装置では、負荷は、スイッチの電池側に設けられた電源スイッチにより電源がオン／オフにされ、電源スイッチがオンにされた後は、判定手段は、印加電圧が第１基準電圧より低いか否かを判定する。

本発明に係る低電圧保護装置は、電池から負荷への印加電圧が反転入力端子に与えられ、基準電圧が非反転入力端子に与えられるオペアンプと、前記電池及び負荷を接続するスイッチとを備え、前記オペアンプの出力が正電圧であるときに、前記スイッチをオフにし、低電圧による負担から前記負荷を保護するように構成してある低電圧保護装置において、前記オペアンプは、ダイオード及び抵抗が直列接続された正帰還回路を備え、前記正電圧を帰還させるように構成してあることを特徴とする。

この低電圧保護装置では、オペアンプが、電池から負荷への印加電圧が反転入力端子に与えられ、基準電圧が非反転入力端子に与えられ、スイッチが、電池及び負荷を接続し、オペアンプの出力が正電圧であるときに、スイッチをオフにして、低電圧による負担から負荷を保護する。オペアンプは、ダイオード及び抵抗が直列接続された正帰還回路を備え、出力した正電圧を帰還させるように構成してある。

本発明に係る低電圧保護装置は、前記スイッチをオフにする際に、該スイッチをオフにすること及びオフにしたことを通知する手段を更に備えることを特徴とする。

この低電圧保護装置では、スイッチをオフにする際に、通知する手段が、スイッチをオフにすること及びオフにしたことを通知する。

本発明に係る電気機器は、請求項１乃至５の何れか１つに記載された低電圧保護装置を備え、電池からの電圧が低下したときは、前記低電圧保護装置が前記電池との接続をオフにするように構成してあることを特徴とする。

この電気機器では、本発明に係る低電圧保護装置を備え、電池からの電圧が低下したときは、低電圧保護装置が電池との接続をオフにする。

本発明に係る低電圧保護装置によれば、ハンチングを起こさない低電圧保護装置を実現することが出来る。

本発明に係る電気機器によれば、内蔵する低電圧保護装置がハンチングを起こさない電気機器を実現することが出来る。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る低電圧保護装置及び電気機器の実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。この電気機器は、車載可能なカラーテレビジョンの表示装置１２であり、車載バッテリ１の陽極が電源ケーブル１３、表示装置１２の電源スイッチ１６及び制御スイッチ４を通じて、ＤＣ／ＤＣ変換するＤＣＤＣ制御回路５に接続されている。ＤＣＤＣ制御回路５の出力は変換トランス６に与えられ、変換トランス６の出力は、カラーテレビジョン装置である表示部１０に与えられる。車載バッテリ１の陰極は、表示装置１２の接地端子に接続されている。

電源スイッチ１６及び制御スイッチ４間には、ツェナーダイオードを含む定電圧回路３の入力端子と、マイクロコンピュータ及び分圧回路を内蔵する低電圧保護部２の監視電圧の入力端子とが接続され、定電圧回路３が出力した定電圧Ｖｃｃは、低電圧保護部２に与えられる。低電圧保護部２は、定電圧Ｖｃｃを分圧して基準電圧Ｖ１、Ｖ２を作成し、判定に使用する。尚、基準電圧Ｖ１は、負荷への印加電圧が、それより低下すると、負荷に負担がかかる点を考慮して定められ、基準電圧Ｖ２は、基準電圧Ｖ１より高く設定してある。

低電圧保護部２の出力電圧は、制御電圧として制御スイッチ４に与えられる。低電圧保護部２には、低電圧保護部２が制御スイッチ４をオフにしたことを通知する為の発光ダイオードである表示灯１４が接続されている。
尚、表示灯１４に加えて、制御スイッチ４をオフにすることを、その直前に音声により報知する音声報知部を備えることも可能である。また、音声報知部を備える代わりに、制御スイッチ４をオフにする前に、数秒〜数分間、表示灯１４を点滅させることも可能である。
一方、表示装置１２がＡＣ電源７で作動する場合の為に、ＡＣ電源７に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換するＡＣＤＣ制御回路８と、ＡＣＤＣ制御回路８の出力が与えられる変換トランス９とを備えており、変換トランス９の出力は表示部１０に与えられる。

以下に、このような構成の表示装置１２の低電圧保護部２の低電圧保護動作を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
低電圧保護部２は、電源スイッチ１６及び制御スイッチ４間の監視電圧Ｖｄを読込み（Ｓ２）、フラッグＦが０であるか否かを判定する（Ｓ４）。尚、フラッグＦは、表示装置１２の電源スイッチ１６がオンにされる都度、初期化（Ｆ＝０）される。

低電圧保護部２は、フラッグＦが０であれば（Ｓ４）、監視電圧Ｖｄ（負荷に印加される電圧）が基準電圧Ｖ１より低いか否かを判定し（Ｓ６）、基準電圧Ｖ１より低くなければリターンする。基準電圧Ｖ１より低ければ（Ｓ６）、フラグＦを１にした（Ｓ８）後、制御スイッチ４をオフにする制御電圧を出力し（Ｓ１０）、表示灯１４を点灯して（Ｓ１１）リターンする。

低電圧保護部２は、フラッグＦが１であれば（Ｓ４）、監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ２より低いか否かを判定し（Ｓ１２）、基準電圧Ｖ２より低ければ、引き続き、制御スイッチ４をオフにする制御電圧を出力し（Ｓ１０）、表示灯１４を点灯して（Ｓ１１）リターンする。
監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ１より低くなれば、フラグＦを１にし、フラグが１である間は、図３の波形図に示すように、監視電圧Ｖｄを判定する基準を基準電圧Ｖ２として、ケーブル１３に電流が殆ど流れないときのバッテリの出口電圧Ｖｂが、基準電圧Ｖ２を超えないようにする。

低電圧保護部２は、監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ２より低くなければ（Ｓ１２）、制御スイッチ４をオフにする制御電圧の出力を停止して、制御スイッチ４をオンにし（Ｓ１４）、フラッグＦを０にし（Ｓ１６）、表示灯１４を消灯して（Ｓ１８）リターンする。車載バッテリ１が車載発電機により充電され、監視電圧Ｖｄ（≒バッテリの出口電圧Ｖｂ）が基準電圧Ｖ２より高くなれば、ハンチングを起こす虞はないので、制御スイッチ４をオンにして、表示装置１２を作動させる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
（実施の形態２）
図４は、本発明に係る低電圧保護装置の実施の形態２の低電圧保護部の要部構成を簡略化して示すブロック図である。上述した実施の形態１では、低電圧保護部２がマイクロコンピュータを含み、ソフトウェアにより所要の動作を実行するが、本実施の形態２では、低電圧保護部をハードウェアにより構成している。

この低電圧保護部は、定電圧回路３（図１）から与えられた定電圧Ｖｃｃの抵抗Ｒ１，Ｒ２による分電圧Ｖ１（基準電圧）が、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に与えられ、反転入力端子には監視電圧Ｖｄが与えられている。オペアンプＯＰ１は、電源電圧として定電圧Ｖｃｃ及び接地電位が与えられ、単電源動作するように構成されている。
オペアンプＯＰ１の出力端子から非反転入力端子に電流を流す為に、直列接続されたダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３からなる正帰還回路が接続されている。オペアンプＯＰ１は、出力端子から制御電圧を制御スイッチ４（図１）へ出力する。本発明に係る低電圧保護装置のその他の構成は、実施の形態１で説明した低電圧保護装置１１（図１）の構成と同様であるので、説明を省略する。

このような構成の低電圧保護装置の低電圧保護部では、監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ１以上であるときは、オペアンプＯＰ１の出力電圧は０Ｖであり、制御スイッチ４（図１）はオンになっており、正帰還回路Ｄ１，Ｒ３にも電流は流れない。
監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ１より低くなると、オペアンプＯＰ１の出力端子からは正電圧（≒Ｖｃｃ／２）が出力され、制御スイッチ４（図１）はオフになる。このとき、オペアンプＯＰ１の出力端子、正帰還回路Ｄ１，Ｒ３、抵抗Ｒ２及び接地端子の経路で電流が流れ、非反転入力端子の電圧を基準電圧Ｖ２に上昇させる。

監視電圧Ｖｄが基準電圧Ｖ１より低くなれば、図３の波形図に示すように、監視電圧Ｖｄを判定する基準を基準電圧Ｖ２として、ケーブル１３に電流が殆ど流れないときのバッテリの出口電圧Ｖｂが、基準電圧Ｖ２を超えないようにする。これにより、制御スイッチ４（図１）がオフになっているときに、バッテリの出口電圧Ｖｂが基準電圧Ｖ１以上となって、制御スイッチ４（図１）が再度オンになるのを防止し、低電圧保護装置がハンチングを起こすのを防止する。

図５は、図４に示す低電圧保護部を実装する際の構成を示すブロック図である。この低電圧保護部は、オペアンプＯＰ１がＩＣ１５に内蔵されており、定電圧回路３（図１）からの定電圧Ｖｃｃが、抵抗Ｒ１を通じて基準電圧Ｖ１として非反転入力端子に与えられる。監視電圧Ｖｄが、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８からなる分圧回路により分圧され、抵抗Ｒ５，Ｒ６間の分圧が、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に与えられる。反転入力端子及び非反転入力端子と接地端子との間には、電解コンデンサＣ２及びＣ３がそれぞれ接続されている。
オペアンプＯＰ１の出力端子から非反転入力端子に電流を流す為に、直列接続されたダイオードＤ１及び抵抗Ｒ３からなる正帰還回路が接続され、出力端子からの電圧は、抵抗Ｒ９，Ｒ１０で分圧され、制御電圧として制御スイッチ４へ出力される。抵抗Ｒ１０には、電解コンデンサＣ４が並列に接続されている。

一方、ＩＣ１５には、他のオペアンプＯＰ２も内蔵されており、定電圧回路３（図１）からの定電圧Ｖｃｃが、抵抗Ｒ１を通じて基準電圧Ｖ１として非反転入力端子に与えられる。監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ６，Ｒ７間の分圧が、オペアンプＯＰ２の反転入力端子に与えられ、反転入力端子及び接地端子間には、電解コンデンサＣ１が接続され、非反転入力端子及び接地端子間には、抵抗Ｒ１１が接続されている。オペアンプＯＰ２の出力端子及び接地端子間には、抵抗Ｒ１２及び発光ダイオードＤ２が直列に接続されている。発光ダイオードＤ２は、表示灯１４（図１）に対応する。

このような構成の低電圧保護装置の低電圧保護部では、監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ５，Ｒ６間の分圧が、基準電圧Ｖ１以上であるときは、オペアンプＯＰ１の出力電圧は０Ｖであり、制御スイッチ４（図１）はオンになっており、正帰還回路Ｄ１，Ｒ３にも電流は流れない。電解コンデンサＣ３は、基準電圧Ｖ１により充電されている。また、監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ６，Ｒ７間の分圧が、基準電圧Ｖ１以上であるときは、オペアンプＯＰ２の出力電圧は０Ｖであり、発光ダイオードＤ２は消灯している。

監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ５，Ｒ６間の分圧が基準電圧Ｖ１より低くなると、オペアンプＯＰ１の出力端子からは正電圧が出力され、抵抗Ｒ９を通じて制御スイッチ４（図１）をオフにする。このとき、オペアンプＯＰ１の出力端子及び正帰還回路Ｄ１，Ｒ３の経路で、電解コンデンサＣ３が更に充電され、この充電電圧により非反転入力端子の電圧を基準電圧Ｖ２に上昇させる。

また、監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ５，Ｒ６間の分圧が基準電圧Ｖ１より低くなり、オペアンプＯＰ１が制御スイッチ４（図１）をオフにする少し前に、監視電圧Ｖｄの抵抗Ｒ６，Ｒ７間の分圧が基準電圧Ｖ１より低くなり、オペアンプＯＰ２の出力が正電圧となって、発光ダイオードＤ２を点灯する。

本発明に係る低電圧保護装置及び電気機器の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 図１に示す表示装置の低電圧保護部の低電圧保護動作を示すフローチャートである。 本発明に係る低電圧保護装置の動作を示す波形図である。 本発明に係る低電圧保護装置の実施の形態の低電圧保護部の要部構成を簡略化して示すブロック図である。 図４に示す低電圧保護部を実装する際の構成を示すブロック図である。 従来の低電圧保護装置の動作を示す波形図である。

符号の説明

１ 車載バッテリ
２ 低電圧保護部
３ 定電圧回路
４ 制御スイッチ
５ ＤＣＤＣ制御回路
１０ 表示部
１２ 表示装置
１３ 電源ケーブル
１４ 表示灯
１６ 電源スイッチ
Ｃ１〜Ｃ４ 電解コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ 発光ダイオード
ＯＰ１，ＯＰ２ オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ１１ 抵抗

Claims (6)

1. 電池から負荷への印加電圧が基準電圧より低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定出力に基づき前記電池及び負荷の接続をオン／オフするスイッチとを備え、低電圧時の前記負荷の異常動作を防止する低電圧保護装置において、
   前記判定手段は、前記基準電圧を変化させて判定することで、ハンチングを防止することを特徴とする低電圧保護装置。
2. 電池から負荷への印加電圧が第１基準電圧より低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判定出力に基づき前記電池及び負荷の接続をオン／オフするスイッチとを備え、低電圧時の前記負荷の異常動作を防止する低電圧保護装置において、
   前記判定手段は、低いと判定した後は、前記第１基準電圧より高い第２基準電圧より低いか否かを判定し、ハンチングを防止するように構成してあることを特徴とする低電圧保護装置。
3. 前記負荷は、前記スイッチの前記電池側に設けられた電源スイッチにより電源がオン／オフにされように構成してあり、前記電源スイッチがオンにされた後は、前記判定手段は、前記印加電圧が前記第１基準電圧より低いか否かを判定するように構成してある請求項２記載の低電圧保護装置。
4. 電池から負荷への印加電圧が反転入力端子に与えられ、基準電圧が非反転入力端子に与えられるオペアンプと、前記電池及び負荷を接続するスイッチとを備え、前記オペアンプの出力が正電圧であるときに、前記スイッチをオフにし、低電圧による負担から前記負荷を保護するように構成してある低電圧保護装置において、
   前記オペアンプは、ダイオード及び抵抗が直列接続された正帰還回路を備え、前記正電圧を帰還させるように構成してあることを特徴とする低電圧保護装置。
5. 前記スイッチをオフにする際に、該スイッチをオフにすること及びオフにしたことを通知する手段を更に備える請求項１乃至４の何れか１つに記載の低電圧保護装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載された低電圧保護装置を備え、電池からの電圧が低下したときは、前記低電圧保護装置が前記電池との接続をオフにするように構成してあることを特徴とする電気機器。

Images