JP2007006663A - Power supply protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電源保護回路に関し、特に複数種類の電源を出力する電源の起動時における誤動作を防止するものに関する。 The present invention relates to a power supply protection circuit, and more particularly to a circuit that prevents malfunction at the time of startup of a power supply that outputs a plurality of types of power supplies.
負荷に対して所定の電源を出力する電源回路には、通常、出力電源を常時監視し、過電流、過電圧などの異常が検出された場合に電源の供給を自動的に停止させる電源保護回路が設けられている。電源保護回路を設けることによって、過電流、過電圧などの異常から装置を保護することができる。 The power supply circuit that outputs a predetermined power supply to the load usually has a power protection circuit that constantly monitors the output power supply and automatically stops the power supply when an abnormality such as overcurrent or overvoltage is detected. Is provided. By providing a power protection circuit, the device can be protected from abnormalities such as overcurrent and overvoltage.
以下の特許文献1には、入力される電源を複数の一定の出力電圧に変換してそれぞれ複数の負荷に供給すると共に、複数の出力電圧を検出するように構成することによって、複数の負荷に対して供給される複数の出力の異常を検出することができる電源装置が提案されている。
In
ところで、電源の起動時、すなわち電源の起動開始時および起動開始直後は、出力電圧の波形が一次的に規定レベルを超えるオーバーシュートや、瞬間的に大きな電流が流れる突入電流などの現象が生じ、出力電源が安定しないため、出力電源の過電流、過電圧などの異常を検出する検出部がこれら現象を検出して誤動作する可能性がある。特許文献1の電源装置は、この起動時の誤動作対策となる機能を有してないため、検出部が誤動作して電源の出力が停止することが想定される。
By the way, when the power supply is started, that is, at the start of power supply start and immediately after the start of start-up, phenomena such as an overshoot in which the waveform of the output voltage temporarily exceeds a specified level and an inrush current in which a large current flows instantaneously occur. Since the output power supply is not stable, a detection unit that detects abnormalities such as overcurrent and overvoltage of the output power supply may detect these phenomena and malfunction. Since the power supply device of
以下の特許文献2には、定格出力電流を大幅に超える過電流を検出した際には直ちに過電流保護動作を行うとともに、定格出力電流を少し超える過電流が過電流許容継続時間を超えて継続した時点で過電流保護動作を行う構成とされたスイッチング電源装置の過電流保護回路が提案されている。このように、過電流を検出する検出部の過電流検出値を突入電流より高く設定すれば、電源の起動時における突入電流による誤動作を防止できる。
In
ところが、特許文献2の過電流保護回路は、定常時の過電流検出値が必要以上に高い設定となるため、過電流に対する装置の保護が不十分であり、高い安全性を確保することができない。
However, since the overcurrent protection circuit of
そこで、従来の電源保護回路は、通常、電源の起動時に検出部を待機状態とみなす期間(以下、適宜マスク時間と称する)を設け、待機状態では、検出部の動作が無効となるようにすることによって、上述したような電源の起動時に特有の誤動作を防止している。 Therefore, the conventional power supply protection circuit normally provides a period (hereinafter referred to as a mask time as appropriate) when the detection unit is regarded as a standby state when the power supply is started so that the operation of the detection unit becomes invalid in the standby state. As a result, the above-mentioned specific malfunction at the start-up of the power supply is prevented.
図6は、従来の電源保護回路の構成の一例を示す。図6に示す電源保護回路は、スイッチング素子111を介して電源の供給路から供給される駆動電源を、DC−DCコンバータ(図中では、DDコンと表記する)1121,1122,…,112nのそれぞれに供給し、それぞれにおいて所定の電圧に変換して、複数種類の直流電源を負荷に対して出力する電源回路に設けられている。 FIG. 6 shows an example of the configuration of a conventional power protection circuit. In the power supply protection circuit shown in FIG. 6, the drive power supplied from the power supply path via the switching element 111 is converted into a DC-DC converter (indicated as DD converter in the figure) 112 1 , 112 2 ,. 112 n is provided in a power supply circuit that supplies a plurality of types of DC power supplies to a load by supplying each of them to a predetermined voltage.
DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nは、電源が起動すると、起動シーケンス制御部118によって、DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nの順に起動するように制御される。
DC-DC converter 112 1, 112 2, ..., 112 n, when the power source is started, the startup
検出部1131,1132,…,113nは、それぞれDC−DCコンバータ1121,1122,…,112nの出力電源の過電流、過電圧を常時監視し、正常時はハイレベル、異常時はローレベルの信号を検出信号として論理部114に供給する。これにより、検出部1131,1132,…,113nは、電源の起動時に出力電圧のオーバーシュートや突入電流が発生した場合、これらを検出することになる。
Detector 113 1, 113 2, ..., 113 n are each DC-
論理部114は、検出部1131,1132,…,113nのそれぞれから供給される信号に基づき、出力電源がすべて正常であるか否かを判定し、判定結果に応じた信号を出力部16に供給する。
The
マスク部117は、電源の起動時に一定時間マスクをかけることによって、電源の起動時に特有の誤動作を回避させるためのものであり、電源を起動してからマスク時間が経過したか否かを判定し、判定結果に応じた信号を出力部116に供給する。
The
出力部116は、論理部114およびマスク部117から供給される信号に基づき、スイッチング素子111を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチング素子111に供給して、マスク時間ではスイッチング素子111を閉状態、すなわちオンとし、それ以外では、論理部114からの信号に基づき出力電源電圧がすべて正常であるなら閉状態とし、一つでも異常が検出されたなら開状態、すなわちオフとなるように制御する。
The
起動シーケンス制御部118は、DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nのそれぞれの起動開始の遅延時間および起動順序を設定するものであり、DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nのそれぞれに対してそれぞれの設定条件に基づく制御信号を供給し、DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nのそれぞれの起動を制御する。これによって、DC−DCコンバータ1121,1122,…,112nは、所定のタイミングでDC−DCコンバータ1121,1122,…,112nの順に起動する。
The activation
図7は、論理部114、出力部116およびマスク部117の構成の一例を示す。論理部114は、AND回路121によって構成されている。AND回路121の入力側には、検出部1131,1132,…,113nのそれぞれから検出信号が供給される。AND回路121は、検出部1131,1132,…,113nのそれぞれから供給される検出信号の論理積となる信号を、出力部116を構成する電圧比較器122に供給する。電圧比較器122は、AND回路121から供給される電圧と閾値電圧Vth3とを比較し、比較結果に応じた信号を、出力部116を構成するスイッチング素子123に供給する。
FIG. 7 shows an exemplary configuration of the
マスク部117は、電圧比較器124と、コンデンサC11および抵抗R11からなるCR積分回路とによって構成されている。CR積分回路は、基準電圧VRの積分波形の電圧を電圧比較器124のマイナス入力に供給する。コンデンサC11の電位が充電され閾値に到達するまでの時間がマスク時間とされる。マスク時間は、CR積分回路の定数を適切に設定することにより設定される。なお、電圧比較器124のプラス入力には、閾値電圧Vth2が供給されている。
The
電圧比較器124は、閾値電圧Vth2とCR積分回路からの電圧とを比較し、比較結果に応じた信号をスイッチング素子123の制御端子に供給する。
The
スイッチング素子123は、制御端子に供給される信号に応じてオン/オフが制御される。すなわち、スイッチング素子123は、マスク時間内では、検出部1131,1132,…,113nと論理部114とによる出力電源の異常の検出を無効として、スイッチング素子111を閉状態とする制御信号をスイッチング素子111に出力する。マスク時間の経過後は、検出部1131,1132,…,113nと論理部114とによる出力電源の異常の検出を有効として、出力電源が正常と判定されたときは、スイッチング素子111を閉状態とする制御信号をスイッチング素子111に出力し、異常と判定されたときは、スイッチング素子111を開状態とする制御信号をスイッチング素子111に出力する。
The
電圧比較器124のマイナス入力には、積分波形の電圧が供給されるため、スイッチング素子123は、電源を起動してから所定時間を遅延して切り替わる。このように、電源の起動時にマスク時間を設定することによって、起動時の検出部の誤動作を防止できる。
Since the voltage of the integral waveform is supplied to the negative input of the
しかしながら、上述したようなCR積分回路によってマスク時間を設定する電源保護回路は、CR積分回路の充放電特性を定量的に求めることはできるが、実際の運用上に生じる急峻な入力電源のオン/オフ状態などでは、残留電荷が充放電特性に与える影響を定量的に押さえることが困難であるため、この分を考慮してマスク時間を長くしていた。また、マスク時間の精度は、CR積分回路を構成する抵抗とコンデンサの精度に依存するため、理論上のマスク時間に対してマージンを持たせたマスク時間を実験則にて設定する必要があった。 However, although the power supply protection circuit that sets the mask time by the CR integration circuit as described above can quantitatively determine the charge / discharge characteristics of the CR integration circuit, the steep input power supply ON / OFF that occurs in actual operation can be obtained. In the off state or the like, it is difficult to quantitatively suppress the influence of the residual charge on the charge / discharge characteristics. Therefore, the mask time is lengthened in consideration of this. In addition, since the accuracy of the mask time depends on the accuracy of the resistors and capacitors that make up the CR integration circuit, it was necessary to set the mask time with a margin to the theoretical mask time by an experimental rule. .
したがって、この発明の目的は、複数の電源を出力する電源回路の起動時に生じる誤動作を効率良く防止できる電源保護回路を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply protection circuit that can efficiently prevent malfunctions that occur when a power supply circuit that outputs a plurality of power supplies is started.
上述した課題を解決するために、この発明は、複数個のDC−DCコンバータに駆動電源を供給する供給路を開閉するスイッチング素子と、
複数個のDC−DCコンバータの出力異常を検出する異常検出部と、
複数個のDC−DCコンバータのうち、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出されるまでは、異常検出部の検出結果を無効とし、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出された後は、異常検出部の検出結果を有効とする起動検出部と、
起動検出部によって異常検出部の検出結果が無効とされたときは、スイッチング素子を閉状態とし、起動検出部によって異常検出部の検出結果が有効とされたときは、異常検出部によって出力異常が検出されていなければスイッチング素子を閉状態とし、異常検出部によって出力異常が検出されたらスイッチング素子を開状態にする制御部と
を備えたことを特徴とする電源保護回路である。
In order to solve the above-described problem, the present invention includes a switching element that opens and closes a supply path that supplies driving power to a plurality of DC-DC converters;
An abnormality detection unit for detecting an output abnormality of a plurality of DC-DC converters;
Until the activation of the DC-DC converter that is activated last among the plurality of DC-DC converters is detected, the detection result of the abnormality detection unit is invalidated, and the activation of the DC-DC converter that is activated last is activated. After being detected, the activation detection unit that validates the detection result of the abnormality detection unit,
When the detection result of the abnormality detection unit is invalidated by the activation detection unit, the switching element is closed, and when the detection result of the abnormality detection unit is validated by the activation detection unit, an output abnormality is detected by the abnormality detection unit. A power supply protection circuit comprising: a control unit that closes the switching element if not detected, and that opens the switching element when an output abnormality is detected by the abnormality detection unit.
起動検出部は、最後に起動されるDC−DCコンバータの出力電圧レベルに基づき最後に起動されるDC−DCコンバータの起動を検出することができる。 The activation detection unit can detect the activation of the DC-DC converter activated last based on the output voltage level of the DC-DC converter activated last.
起動検出部および制御部は、論理回路によって構成されていることことが好ましい。 The activation detection unit and the control unit are preferably configured by a logic circuit.
起動検出部は、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動状態に応じた切替信号が入力される2段構成のシュミットインバータと、切替信号の状態によって切り替わる2段構成のシュミットインバータの各出力に基づき異常検出部の検出結果の有効/無効を切り替えるトーテンポール型スイッチとによって構成されていることが好ましい。トーテンポール型スイッチは、バススイッチにより構成されていることがより好ましい。 The start detection unit outputs to each output of a two-stage Schmitt inverter that receives a switching signal according to the start state of the DC-DC converter that is started last, and a two-stage Schmitt inverter that switches according to the state of the switching signal Based on the totem pole type switch that switches between valid / invalid of the detection result of the anomaly detection unit based on this. More preferably, the totem pole type switch is constituted by a bus switch.
起動検出部は、異常検出部の検出結果を無効とする期間を延長させる遅延部を備えることが好ましい。これにより、起動検出部は、遅延部によって異常検出部の検出結果を無効とする期間にマージンを持たせ、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動を制御する起動制御信号に基づき最後に起動するDC−DCコンバータの起動を検出することができる。 The activation detection unit preferably includes a delay unit that extends a period during which the detection result of the abnormality detection unit is invalid. As a result, the activation detection unit gives a margin to the period during which the detection result of the abnormality detection unit is invalidated by the delay unit, and finally activates based on the activation control signal that controls the activation of the DC-DC converter that is activated last. It is possible to detect the activation of the DC-DC converter.
この発明では、複数個のDC−DCコンバータの出力異常を検出し、複数個のDC−DCコンバータのうち、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出されるまでは、検出結果を無効とし、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出された後は、検出結果を有効とし、検出結果を無効としたときは、複数個のDC−DCコンバータに駆動電源を供給する供給路を開閉するスイッチング素子が閉状態に制御され、検出結果を有効としたときは、異常検出部が出力異常を検出していなければスイッチング素子が閉状態に制御され、異常検出部が出力異常を検出したらスイッチング素子が開状態に制御される。 In the present invention, the output abnormality of a plurality of DC-DC converters is detected, and the detection result is invalid until the activation of the DC-DC converter that is activated last among the plurality of DC-DC converters is detected. After the activation of the DC-DC converter to be activated last is detected, the detection result is validated, and when the detection result is invalid, the supply path for supplying drive power to the plurality of DC-DC converters When the switching element that opens and closes is controlled to the closed state and the detection result is validated, the switching element is controlled to the closed state if the abnormality detection unit does not detect the output abnormality, and the abnormality detection unit detects the output abnormality Then, the switching element is controlled to be in an open state.
この発明によれば、マスク時間が短縮され、電源保護の機能がより効果的になる。また、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出されるか否かによって異常検出部の検出結果を有効とするか無効とするかを論理的に判定できるため、マスキング時間を予め設定しなくても、電源の起動時の誤動作を防止できる。また、DC−DCコンバータの起動順の変更に対しても、CR積分回路をマスク時間の設定に用いるときのようなマスク部の定数変更が不要なため、メンテナンスが容易となる。また、マスク時間の誤差(精度)が改善されるため、回路の安定度が向上する。 According to the present invention, the masking time is shortened, and the power protection function is more effective. In addition, since it is possible to logically determine whether the detection result of the abnormality detection unit is valid or invalid depending on whether or not the last activated DC-DC converter is detected, a masking time is set in advance. Even if it is not, it is possible to prevent malfunction at the time of starting the power supply. Further, even when the activation order of the DC-DC converter is changed, the constant of the mask part is not required as in the case where the CR integration circuit is used for setting the mask time, so that maintenance is facilitated. In addition, since the error (accuracy) of the mask time is improved, the stability of the circuit is improved.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施形態による電源保護回路の構成の一例を示す。一実施形態による電源保護回路は、スイッチング素子11を介して電源の供給路から供給される駆動電源を、DC−DCコンバータ121,122,…,12nのそれぞれに供給し、それぞれにおいて所定の電圧に変換して、複数種類の直流電源を負荷に対して出力する電源回路に設けられている。なお、図1に示す各構成部は、スイッチング素子11よりも前側の駆動電源によってそれぞれ動作する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the configuration of a power supply protection circuit according to an embodiment of the present invention. One embodiment according to the power supply protection circuit, a driving power source via a switching
スイッチング素子11は、DC−DCコンバータ121,122,…,12nへの電源の供給路を開閉するものであり、例えば電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタなどの電力用のスイッチングトランジスタによって構成される。電源の起動時には、スイッチング素子11は閉状態とされ、DC−DCコンバータ121,122,…,12nのそれぞれに電力が供給される。スイッチング素子11の動作制御の詳細については、後述する。
The switching
DC−DCコンバータ121,122,…,12nは、電源が起動されると、起動シーケンス制御部18によって、DC−DCコンバータ121,122,…,12nの順に起動するように制御される。なお、DC−DCコンバータ121,122,…,12nの起動制御順と正常起動順、すなわち安定電源の出力順(以下、これらを適宜起動順と称する)とは同じとされている。すなわち、DC−DCコンバータ121,122,…,12nの中で起動順が最終のn番目のもの、すなわち最後に起動されるものは、DC−DCコンバータ12nとなる。
DC-DC converter 12 1, 12 2, ..., 12 n, when the power supply is activated, the
電源保護回路は、異常検出機能、起動検出機能および制御機能を用いてスイッチング素子11の開閉動作を制御し、出力電源の異常から装置を保護する構成とされている。異常検出機能は、検出部131,132,…,13nと論理部14とによって実現され、起動検出機能は、切替部15によって実現され、制御機能は、出力部16によって実現される。
The power protection circuit is configured to protect the device from an abnormality in the output power by controlling the opening / closing operation of the switching
検出部131,132,…,13nは、それぞれDC−DCコンバータ121,122,…,12nの電源の出力状況を常時監視し、正常時と異常時とで2値化した信号を論理部14に供給する。すなわち、検出部131,132,…,13nは、それぞれDC−DCコンバータ121,122,…,12nから負荷に出力される電源の過電流および過電圧を検出し、検出信号を論理部14に供給する。これにより、検出部131,132,…,13nは、電源の起動時に出力電圧のオーバーシュートや突入電流が発生した場合、これらを検出することになる。検出部131,132,…,13nは、過電流と過電圧のどちらも検出されていなければ正常であるとして、論理部14に供給する検出信号をハイレベルとする。過電流と過電圧のどちらか一方が検出されたならば異常であるとして、論理部14に供給する検出信号をローレベルとする。
論理部14は、検出部131,132,…,13nのそれぞれから供給される検出信号に基づき、出力電源がすべて正常であるか否かを判定し、判定結果に応じた信号を切替部15に供給する。すなわち、論理部14は、検出部131,132,…,13nのそれぞれから供給される検出信号のすべてが、正常時に供給されるハイレベルの信号であった場合に正常となる論理を生成する。また、検出部131,132,…,13nのそれぞれから供給される検出信号のうち、いずれか一つでも、異常時に供給されるローレベルの信号であった場合に異常となる論理を生成する。そして、論理部14は、生成した論理に対応する信号を切替部15に供給する。
The
切替部15は、マスクと同じ効果を得るために、論理部14から供給される信号を出力部16に伝達する経路を、起動シーケンス制御部18により最後に起動するDC−DCコンバータ12nの出力電圧をトリガにして切り替える。すなわち、切替部15は、DC−DCコンバータ12nから供給される切替信号と論理部14から供給される信号とに基づき、正常状態か異常状態かを判定し、判定結果に対応した信号を出力部16に供給する。
In order to obtain the same effect as that of the mask, the switching
電源の起動時は、正常に起動したDC−DCコンバータ12nからの切替信号が確認されるまでは、正常状態と判定される。すなわち、切替部15は、最後となるn番目の電源出力が確認されるまでは、出力部16に正常状態に対応する信号を供給する。切替信号の確認後は、論理部14から供給される信号が正常に対応したものであれば、正常状態と判定され、異常に対応したものであれば、異常状態と判定される。
When the power supply is activated, it is determined to be in a normal state until a switching signal from the normally activated DC-DC converter 12 n is confirmed. That is, the switching
出力部16は、切替部15から供給される信号に基づき、スイッチング素子11を制御する制御信号を生成し、生成した制御信号をスイッチング素子11に供給して、スイッチング素子11の開閉動作を制御する。すなわち、出力部16は、切替部15から供給される信号が正常状態に対応したものであれば、スイッチング素子11を閉状態となるように制御し、異常状態に対応したものであれば、スイッチング素子11を開状態となるように制御する。
The
起動シーケンス制御部18は、DC−DCコンバータ121,122,…,12nのそれぞれの起動開始の遅延時間および起動順序を設定するものであり、DC−DCコンバータ121,122,…,12nのそれぞれに対してそれぞれの設定条件に基づく制御信号を供給し、DC−DCコンバータ121,122,…,12nのそれぞれの起動を制御する。これによって、DC−DCコンバータ121,122,…,12nは、所定のタイミングでDC−DCコンバータ121,122,…,12nの順に起動する。
The activation
なお、切替部15に供給する切替信号として、DC−DCコンバータ12nの出力電源を用いているが、切替部15への破線矢印に示すように、DC−DCコンバータ12nの起動開始時に起動シーケンス制御部18からDC−DCコンバータ12nに供給される起動制御信号を切替信号として用いてもよい。
Note that the output power of the DC-DC converter 12 n is used as a switching signal supplied to the
図2は、DC−DCコンバータ12nの出力電源を切替信号として用いた場合における論理部14、切替部15および出力部16の構成の一例を示す。論理部14は、AND回路21によって構成されている。AND回路21の入力側には、検出部131,132,…,13nのそれぞれから検出信号が供給される。AND回路21は、検出部131,132,…,13nのそれぞれから供給される検出信号がすべてハイレベルであれば、正常となる論理に対応したハイレベルの信号を出力し、いずれか一つでもローレベルであれば、異常となる論理に対応したローレベルの信号を出力する。AND回路21の出力信号は、切替部15に供給される。
Figure 2 shows an example of the configuration of the
切替部15は、2段構成のインバータ22,23とトーテンポール型スイッチとによって構成されている。インバータ22,23は、シュミットインバータによって構成されている。シュミットインバータは、入力電圧が上昇して入力がハイレベルになる電圧と、入力電圧が降下して入力がローレベルになる電圧とが異なるヒステリシス特性を有している。
The switching
トーテンポール型スイッチは、H側のスイッチング素子24とL側のスイッチング素子25とをトーテンポール構成としたものである。スイッチング素子24,25は、バススイッチによって構成されている。バススイッチは、制御端子への入力に基づき、2つの入出力端子間の接続のオン/オフを制御する構成とされている。バススイッチは、伝播遅延時間が極めて小さく低消費電力であるという特徴を有している。
The totem pole type switch is configured such that the switching
インバータ22の入力側には、切替信号としてDC−DCコンバータ12nの出力電圧が供給される。1段目のインバータ22は、上述したヒステリシス特性によって、切替部15へ入力される切替信号が閾値付近である際に論理が反転するのを防止する。インバータ22は、切替信号がローレベルのときには出力側からハイレベルの信号を出力し、ハイレベルの信号のときにはローレベルの信号を出力する。インバータ22の出力信号は、スイッチング素子24の制御端子とインバータ23の入力側に供給される。
The output voltage of the DC-DC converter 12 n is supplied to the input side of the
スイッチング素子24は、制御端子にインバータ22からハイレベルの信号が供給されるとオンとなり、ローレベルの信号が供給されるとオフとなる。
The switching
2段目のインバータ23は、スイッチング素子24,25のどちらか一方のみが必ずオンとなるようにするためのものである。インバータ23は、インバータ22から供給される信号がハイレベルのときには出力側からローレベルの信号を出力し、ローレベルのときにはハイレベルの信号を出力する。インバータ23の出力信号は、スイッチング素子25の制御端子に供給される。
The second-
スイッチング素子25は、制御端子にインバータ23からハイレベルの信号が供給されるとオンとなり、ローレベルの信号が供給されるとオフとなる。
The switching
スイッチング素子24の一方の入出力端子には、抵抗R1を介して基準電圧VRが供給されている。スイッチング素子25の一方の入出力端子には、上述したAND回路21からの出力信号が供給される。スイッチング素子24とスイッチング素子25の他方の入出力端子は、互いに接続されており、スイッチング素子24,25からの出力信号が出力部16に供給される。
A reference voltage V R is supplied to one input / output terminal of the switching
図示した例では、スイッチング素子24がオンとなっており、スイッチング素子25がオフとなっているときがマスク時間とされる。すなわち、スイッチング素子24がオンとなっており、スイッチング素子25がオフとなっている状態では、正常状態であるとして、抵抗R1を介したハイレベルの信号が出力部16に供給される。このとき、AND回路21の出力は、出力部16に供給されない。すなわち、論理部14の出力信号に関わらず、出力部16の入力は、常にハイレベルであるためマスクが有効となる。
In the illustrated example, the masking time is when the switching
スイッチング素子24がオフとなっており、スイッチング素子25がオンとなっている状態では、AND回路21から供給される正常に対応するハイレベルまたは異常に対応するローレベルの信号が出力部16に供給される。出力部16の出力は、論理部14の出力信号により変化するためマスクが無効となる。
When the switching
出力部16は、電圧比較器26によって構成されている。電圧比較器26のプラス入力には、切替部15から供給される信号が供給される。電圧比較器26のマイナス入力には、周知の閾値電圧発生回路からの閾値電圧Vth1が供給されている。電圧比較器26は、切替部15から供給される電圧と閾値電圧Vth1とを比較し、切替部15から供給される電圧が閾値電圧Vth1よりも高いときにはハイレベルの信号を出力し、切替部15から供給される電圧が閾値電圧Vth1よりも低いときにはローレベルの信号を出力する。
The
電圧比較器26の出力側から出力される出力信号は、スイッチング素子11の開閉動作を制御する制御信号としてスイッチング素子11に供給される。スイッチング素子11は、電圧比較器26からハイレベルの信号が供給されているときは閉状態とされ、ローレベルの信号が供給されているときは開状態とされる。
An output signal output from the output side of the
以上の構成によって、電源保護回路は、以下のように動作する。まず、電源が起動されていない状態では、DC−DCコンバータ12nの出力電圧は、ローレベルである。このため、切替部15にはローレベルの切替信号が入力される。これにより、切替部15および出力部16からはハイレベルの信号が順次出力される。出力部16から出力されるハイレベルの信号は、スイッチング素子11に供給され、スイッチング素子11が閉状態とされる。
With the above configuration, the power supply protection circuit operates as follows. First, in a state where the power source is not activated, the output voltage of the DC-DC converter 12 n is at a low level. Therefore, a low level switching signal is input to the
この状態から、電源が起動されると、起動シーケンス制御部18からの起動制御信号によって、DC−DCコンバータ121,122,…,12nがDC−DCコンバータ121,122,…,12nの順に起動する。最後に起動するDC−DCコンバータ12nが起動すると、切替部15にはハイレベルの切替信号が供給される。これにより、切替部15からは、論理部14から供給される信号が出力される。
When the power supply is started from this state, the DC-DC converters 12 1 , 12 2 ,..., 12 n are turned on by the DC-DC converters 12 1 , 12 2 ,. Start in the order of 12 n . When the DC-DC converter 12 n that is activated last is activated, a high-level switching signal is supplied to the
すなわち、検出部131,132,…,13nのそれぞれからの出力電源がすべて正常である場合には、切替部15および出力部16からはハイレベルの信号が順次出力される。出力部16から出力されるハイレベルの信号は、スイッチング素子11に供給され、スイッチング素子11の閉状態が保持される。
That is, when all the output power sources from the detection units 13 1 , 13 2 ,..., 13 n are normal, high level signals are sequentially output from the switching
検出部131,132,…,13nのいずれか一つでも異常となる場合には、切替部15および出力部16からはローレベルの信号が順次出力される。出力部16から出力されるローレベルの信号は、スイッチング素子11に供給され、スイッチング素子11を開状態に切り替える。
When any one of the detection units 13 1 , 13 2 ,..., 13 n becomes abnormal, low level signals are sequentially output from the switching
このように、電源の起動時は、切替部15において切替信号が確認されるまでは、スイッチング素子11が閉状態とされる。これにより、検出部131,132,…,13nが電源の起動時に出力電圧のオーバーシュートや突入電流を検出しても、検出結果が無効となり、電源の起動時における電源保護回路の誤動作を防止できる。
Thus, at the time of starting the power supply, the switching
また、論理部14、切替部15および出力部16が論理回路によって構成されているため、マスク時間の精度が高まり、マスク時間を短縮することができる。
In addition, since the
また、切替信号に基づきマスク時間が自動的に決定されるため、予めマスク時間を設定しておかなくても電源の起動時における誤動作対策を行うことができる。これにより、DC−DCコンバータ121,122,…,12nの起動順を変更しても、CR積分回路を用いてマスク時間を設定するときのようにマスク部の定数変更が不要なため、メンテナンスが容易となる。 Further, since the mask time is automatically determined based on the switching signal, it is possible to take a countermeasure against malfunction at the time of starting the power supply without setting the mask time in advance. As a result, even if the starting order of the DC-DC converters 12 1 , 12 2 ,..., 12 n is changed, it is not necessary to change the constant of the mask part as in the case of setting the mask time using the CR integration circuit. Maintenance becomes easy.
図3は、起動シーケンス制御部18からの起動制御信号を切替信号として用いた場合における論理部14、切替部15および出力部16の構成の一例を示す。切替信号として起動シーケンス制御部18からDC−DCコンバータ12nに供給される起動制御信号を用いる場合には、異常検出機能による検出結果を無効とする期間にマージンを持たせ、上述したスイッチング素子24をオフにし、スイッチング素子25をオンにするタイミングをDC−DCコンバータ12nの出力電源が安定するまで遅延させる必要がある。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the
そこで、図3に示す回路構成は、切替部15において、インバータ22とスイッチング素子24の間と、インバータ23とスイッチング素子25の間とに、それぞれ遅延回路27と遅延回路28とを設けている。他の構成は、図2に示したものと同様であり、説明を省略する。
Therefore, in the circuit configuration shown in FIG. 3, in the
遅延回路27,28は、例えば、周知のカウンタ回路によって構成されている。遅延回路27は、インバータ22から入力される信号を、所定時間以上を遅延してスイッチング素子24に供給する。遅延回路28は、インバータ23から入力される信号を、所定時間以上を遅延してスイッチング素子25に供給する。これによって、起動シーケンス制御部18からDC−DCコンバータ12nに対して起動制御信号が供給されたタイミングからDC−DCコンバータ12nの出力電源が安定するまでの所定時間以上を遅延したタイミングにおいて、スイッチング素子24をオフにし、スイッチング素子25をオンにすることができる。
The
このように、遅延回路27,28によって、切替部15から出力される論理部14からの検出結果を無効とする期間にマージンを持たせ、DC−DCコンバータ12nの起動を制御する起動制御信号に基づきDC−DCコンバータ12nの起動を検出することによって、切替信号としてDC−DCコンバータ12nの出力電源電圧を用いたときと同じ効果が得られる。
As described above, the
なお、図4に示すように、切替信号の種類に関わらず、異常検出機能による検出結果を無効とする期間を延長させる遅延回路27,28を設けてもよい。例えば、DC−DCコンバータ12nの出力電圧を切替信号として用いた場合であっても、遅延回路27,28を設けることによって、スイッチング素子24,25が切り替わるタイミングを調整できるようになる。
As shown in FIG. 4, delay
図5は、一実施形態による電源保護回路のマスク時間と、同条件でのCR積分回路を用いた従来技術による電源保護回路のマスク時間とを比較するための動作シーケンス図の一例を示す。図中、横軸は時間(t)を示し、縦軸は電圧(V)を示す。入力電源電圧VINは、駆動電源電圧である。出力電源電圧V1,V2,Vnは、それぞれDC−DCコンバータ121,122,12nの出力電源電圧である。なお、DC−DCコンバータ121,122,12n以外のコンバータの出力電源電圧については、図示を省略している。 FIG. 5 shows an example of an operation sequence diagram for comparing the mask time of the power protection circuit according to the embodiment and the mask time of the power protection circuit according to the prior art using the CR integration circuit under the same conditions. In the figure, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents voltage (V). The input power supply voltage V IN is a drive power supply voltage. Output power supply voltages V 1 , V 2 and V n are output power supply voltages of the DC-DC converters 12 1 , 12 2 and 12 n , respectively. The output power supply voltages of converters other than the DC-DC converters 12 1 , 12 2 , 12 n are not shown.
要マスク期間は、出力電源電圧V1,V2,…,Vnのすべてが安定した電源電圧となるまでの期間である。この例では、出力電源電圧Vnが閾値を超えるまでが要マスク期間とされている。この閾値は、インバータ22が入力をハイレベルとする電圧、すなわち出力をローレベルとする電圧である。
The masking required period is a period until all of the output power supply voltages V 1 , V 2 ,..., V n become stable power supply voltages. In this example, the masking period is required until the output power supply voltage V n exceeds the threshold value. This threshold is a voltage at which the
区間aは、電源が起動されてからの入力電源電圧VINおよび基準電圧VRの起動時間を示している。区間b、区間cは、電源が起動されてからの出力電源電圧V1の起動遅延時間、出力電源電圧V1が起動されてからの出力電源電圧V1の起動時間を示している。また、区間dは、出力電源電圧Vnの起動遅延時間を示しており、この例では、出力電源電圧V1が閾値に到達した時点から区間dだけ遅らせてDC−DCコンバータ12nが起動されている。区間gは、出力電源電圧Vnが閾値を超えた時間からスイッチング素子11が切り替わるまでの時間を示している。
Section a, the power supply indicates a start time of the input supply voltage V IN and the reference voltage V R from being activated. Section b, the section c, the startup delay time of the output power voltages V 1 from the power source is started, the output power voltages V 1 indicates the start time of the output power voltages V 1 from being activated. Further, the interval d indicates the start delay time of the output power supply voltage V n, in this example, DC-
従来のマスキング設定時間(min)は、CR積分回路を構成するコンデンサの充放電特性により、急峻な入力電源のオン/オフ時に生じる残留電荷を想定して設定された理論上最短のマスク時間である。従来のマスキング設定時間(typ)は、マスキング設定時間(min)が要マスク期間を確実にマスクするための設計値として、CR積分回路を構成するコンデンサおよび抵抗の精度による誤差を考慮したマスク時間である。例えば、要マスク期間が12〔ms〕である電源の保護として、マスキング設定時間(typ)を24〔ms〕と設定した場合、マスキング設定時間(min)は、15.6〔ms〕と約35%短くなっても要マスク期間より確実に長くなる。すなわち、従来技術による電源保護回路では、区間eに示すマスク時間が必要であった。 The conventional masking setting time (min) is a theoretically shortest masking time set by assuming a residual charge generated when the input power supply is steeply turned on / off due to the charge / discharge characteristics of the capacitor constituting the CR integration circuit. . The conventional masking setting time (typ) is a masking time that takes into account errors due to the accuracy of the capacitors and resistors that make up the CR integration circuit, as the design value for the masking setting time (min) to reliably mask the required masking period. is there. For example, when the masking setting time (typ) is set to 24 [ms] as protection of a power supply having a masking period of 12 [ms], the masking setting time (min) is 15.6 [ms], which is about 35. Even if it becomes shorter, it will surely become longer than the required mask period. That is, in the power protection circuit according to the prior art, the mask time shown in the section e is necessary.
これに対して、一実施形態による電源保護回路では、精度が高い論理回路によってマスク時間を設定し、高速なバススイッチによって切り替えを行うため、要マスク期間と略同じマスク時間とすることができる。すなわち、区間gを必要最小限とし、要マスク期間に対して最適なマスク時間を設定できる。例えば、切替信号としてDC−DCコンバータ12nの起動制御信号を用いる場合には、遅延回路27,28の遅延時間を、少なくとも区間dの終了時から要マスク期間の開始時までの時間に設定すればよい。
On the other hand, in the power supply protection circuit according to the embodiment, the mask time is set by a highly accurate logic circuit and is switched by a high-speed bus switch. In other words, the interval g can be minimized and an optimal mask time can be set for the required mask period. For example, when the activation control signal of the DC-DC converter 12 n is used as the switching signal, the delay time of the
このように、一実施形態による電源保護回路は、マスク時間の誤差、すなわち精度が改善されるため、マスク時間は、区間fに示す範囲でよく、回路の安定度を向上することができる。また、マスク時間が最適化されるため、電源保護回路の機能をより効果的とすることができる。 Thus, since the power protection circuit according to the embodiment has an improved mask time error, that is, accuracy, the mask time may be in the range indicated by the section f, and the stability of the circuit can be improved. Further, since the mask time is optimized, the function of the power protection circuit can be made more effective.
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した一実施形態では、DC−DCコンバータ121,122,…,12nの起動制御順と正常起動順とが同じであったが、これらは相違していてもよい。その場合には、最後のn番目に出力電源電圧が出力されるコンバータの出力電圧または起動制御信号を切替信号とすることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the startup control order and the normal startup order of the DC-DC converters 12 1 , 12 2 ,..., 12 n are the same, but they may be different. In this case, the output voltage of the converter that outputs the output power supply voltage at the last nth or the start control signal can be used as the switching signal.
また、一実施形態と同様の技術的思想によってマスクを行うものであれば、各部を構成する回路は、上述したものに限ったものではない。例えば、インバータ22,23としてシュミットインバータ、スイッチ素子24,25としてバススイッチを用いたが、インバータ22,23、スイッチ素子24,25は、それぞれ他の周知のインバータ、スイッチ素子を使用してもよい。
In addition, as long as masking is performed according to the same technical idea as that of the embodiment, the circuits constituting each unit are not limited to those described above. For example, although Schmitt inverters are used as the
また、上述した一実施形態における複数個のDC−DCコンバータ121,122,…,12nは、1個のDC−DCコンバータによって複数種類の出力電源電圧V1,V2,…,Vnを出力可能なものであってもよい。 In addition, the plurality of DC-DC converters 12 1 , 12 2 ,..., 12 n according to the above-described embodiment are provided with a plurality of types of output power supply voltages V 1 , V 2 ,. It may be capable of outputting n .
11・・・スイッチング素子
121,122,…,12n・・・DC−DCコンバータ
131,132,…,13n・・・検出部
14・・・論理部
15・・・切替部
16・・・出力部
18・・・起動シーケンス制御部
21・・・AND回路
22,23・・・インバータ
24,25・・・スイッチング素子
26・・・電圧比較器
27,28・・・遅延回路
11 ... switching
Claims (7)
上記複数個のDC−DCコンバータの出力異常を検出する異常検出部と、
上記複数個のDC−DCコンバータのうち、最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出されるまでは、上記異常検出部の検出結果を無効とし、上記最後に起動されるDC−DCコンバータの起動が検出された後は、上記異常検出部の検出結果を有効とする起動検出部と、
上記起動検出部によって上記異常検出部の検出結果が無効とされたときは、上記スイッチング素子を閉状態とし、上記起動検出部によって上記異常検出部の検出結果が有効とされたときは、上記異常検出部によって上記出力異常が検出されていなければ上記スイッチング素子を閉状態とし、上記異常検出部によって上記出力異常が検出されたら上記スイッチング素子を開状態にする制御部と
を備えたことを特徴とする電源保護回路。 A switching element for opening and closing a supply path for supplying driving power to a plurality of DC-DC converters;
An abnormality detection unit for detecting an output abnormality of the plurality of DC-DC converters;
Until the activation of the DC-DC converter activated last is detected among the plurality of DC-DC converters, the detection result of the abnormality detection unit is invalidated, and the DC-DC converter activated last. After the activation is detected, the activation detection unit that validates the detection result of the abnormality detection unit,
When the detection result of the abnormality detection unit is invalidated by the activation detection unit, the switching element is closed, and when the detection result of the abnormality detection unit is validated by the activation detection unit, the abnormality is detected. A control unit that closes the switching element when the output abnormality is not detected by the detection unit, and that opens the switching element when the output abnormality is detected by the abnormality detection unit. Power supply protection circuit.
The activation detection unit has a margin in a period during which the detection result of the abnormality detection unit is invalidated by the delay unit, and the last detection unit controls the activation of the last activated DC-DC converter based on the activation control signal. 7. The power supply protection circuit according to claim 6, wherein activation of the DC-DC converter activated by the power supply is detected.
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