JP2007014195A - 不足電圧保護装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】入力電圧が低過ぎるとファンを停止させることにより、アナログ制御チップの代わりに不足電圧の際ファン内部のユニットを保護する効果を達成し、かつコストを削減することが可能であるファンの不足電圧保護装置を提供する。
【解決手段】不足電圧保護装置１は、外部からの入力電圧９１を受け、かつファン３と協働する。また、不足電圧保護装置１は、電圧検知ユニット１２と起動ユニット１１を備え、そのうち電圧検知ユニット１２は入力電圧９１を受け、起動ユニット１１は電圧検知ユニット１２とファン３に電気的に接続されることで入力電圧９１に基づきファンを起動可能である。入力電圧９１'が参考電圧Ｖref以下である場合、電圧検知ユニット１２は起動ユニット１１を閉鎖する。
【選択図】図２

Description

本発明は、不足電圧保護装置、詳しく言えばファンの運転を正常に維持するか或いは停止させることを決定可能である不足電圧保護装置に関するものである。
電子システムは、通常少なくとも一つの放熱用のファンを備えることで電子システムの稼働を正常に維持する。ファンの動力源は、電子システムから直接供給されるか或いは外部の電圧源から間接供給される。電圧源から生成された電圧が安定していない場合、例えば電圧が低過ぎる場合、電流が上昇し過電流（over current）現象を生成するため、ファン内部のユニットを損壊する可能性がある。
それに対し、アナログ式制御チップを介して不足電圧を検知することが一般的であるが、アナログ制御チップは、あまりにも高価であるため、コストアップになってしまう。したがって、上述の問題を改善するために本発明は不足電圧保護装置を提供する。
上述の問題に鑑みて、本発明の主な目的は、入力電圧が低過ぎるとファンを停止させることによりアナログ制御チップの代わりに不足電圧の際ファン内部のユニットを保護する効果を達成し、かつコストを削減することが可能であるファンの不足電圧保護装置を提供することである。
上述の目的を達成するために、本発明による不足電圧保護装置は、外部からの入力電圧を受け、かつファンと協働する。また、不足電圧保護装置は、電圧検知ユニットと起動ユニットを備え、そのうち電圧検知ユニットは入力電圧を受け、起動ユニットは電圧検知ユニットとファンに電気的に接続することで入力電圧に基づきファンを起動可能である。入力電圧が参考電圧以下である場合、電圧検知ユニットは起動ユニットを閉鎖する。
また上述の目的を達成するために、本発明による不足電圧保護装置は、外部からの入力電圧を受け、かつファンと協働する。また、不足電圧保護装置は、起動ユニットと電圧検知ユニットを備える。そのうち起動ユニットは、ファンに電気的に接続され、かつ第一スイッチユニットと第二スイッチユニットを有し、第一スイッチユニットは入力電圧を受け、第二スイッチユニットは一端が第一スイッチユニットに電気的に接続される。電圧検知ユニットは、起動ユニットに電気的に接続され、かつ比較器を有する。比較器は第一入力端と第二入力端と出力端を有し、第一入力端は入力電圧を受け、第二入力端は参考電圧を受け、出力端は第二スイッチユニットに電気的に接続される。入力電圧が参考電圧以下である場合、第一スイッチユニットと第二スイッチユニットは閉鎖される。
また、前記電圧検知ユニットは、前記入力電圧を受ける第一入力端と、前記参考電圧を受ける第二入力端と、前記入力電圧が前記参考電圧以下である場合に前記起動ユニットに閉鎖信号を出力する出力端とを有してもよい。
また、前記電圧検知ユニットは、比較器であり、前記第一入力端が前記比較器のプラス入力端で、前記第二入力端は前記比較器のマイナス入力端であってもよい。
また、前記出力端は、抵抗器を介して前記起動ユニットに電気的に接続されてもよい。
また、前記起動ユニットは、一端が前記入力電圧を受ける第一スイッチユニットと、一端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続される第二スイッチユニットとを含み、前記入力電圧が参考電圧以下である場合、前記第一スイッチユニットと前記第二スイッチユニットを閉鎖するようにしてもよい。
また、前記起動ユニットは、一端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続されるコンデンサーを含むようにしてもよい。
また、前記起動ユニットは、一端が前記入力電圧を受け他端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続される少なくとも一つの第一ダイオードを含むようにしてもよい。
また、前記第一スイッチユニットと前記第二スイッチユニットはトランジスターであり、前記第一スイッチユニットのソースは前記第一ダイオードの他端に電気的に接続され、前記第二スイッチユニットのドレインは前記第一ダイオードの他端に電気的に接続され、前記第一スイッチユニットのドレインは前記ファンに電気的に接続されるように構成してもよい。
また、前記第一スイッチユニットはＰＭＯＳトランジスターで、前記第二スイッチユニットはＮＭＯＳトランジスターであってもよい。
また、前記電圧検知ユニットは、前記入力電圧を受け、かつ分圧後の入力電圧を生成する分圧ユニットと、前記分圧後の入力電圧を受ける第一入力端、参考電圧を受ける第二入力端、および前記第二スイッチユニットに電気的に接続する出力端を有する比較器とを含んでもよい。
また、前記分圧ユニットは第一抵抗器および第二抵抗器を有し、前記第一抵抗器は、一端が前記入力電圧を受け、他端が前記第一入力端に電気的に接続され、前記第二抵抗器は、一端が前記第一抵抗器の他端に電気的に接続され、他端が接地されるように構成してもよい。
また、前記電圧検知ユニットは、一端が外部電圧に電気的に接続する抵抗器と、一端が抵抗器の他端に電気的に接続するツェナーダイオードと、前記入力電圧を受ける第一入力端、前記ツェナーダイオードの一端に電気的に接続する第二入力端、および前記第二スイッチユニットに電気的に接続する出力端を有する比較器とを含んでもよい。
また、前記起動ユニットは、一端が前記入力電圧を受ける少なくとも一つの第一ダイオードと、一端が前記第一ダイオードの他端に電気的に接続される抵抗器と、ソースが前記第一ダイオードの他端に電気的に接続される第一トランジスターと、ドレインが前記抵抗器の他端に電気的に接続される第二トランジスターと、一端が前記第二トランジスターのドレインに、他端が前記第一トランジスターのゲートに電気的に接続される第二ダイオードと、一端が前記第一トランジスターのソースに、他端が前記第二ダイオードの他端に電気的に接続されるツェナーダイオードと、一端が前記第一トランジスターのソースに電気的に接続されるコンデンサーとを含み、前記入力電圧が前記参考電圧以下である場合、前記第一トランジスターと前記第二トランジスターを閉鎖するように構成してもよい。
また、前記電圧検知ユニットは比較器を含み、前記比較器は前記入力電圧を受ける第一入力端と、前記参考電圧を受ける第二入力端と、前記第二トランジスターのゲートに電気的に接続される出力端とを有するように構成してもよい。
上述の通り本発明による不足電圧保護装置は、電圧検知ユニットにより入力電圧が低過ぎるか否かを検知し、かつ入力電圧が低過ぎる場合に起動ユニットを閉鎖するため、入力電圧が低過ぎると過電流が発生しそれに伴いファン内部のユニットが壊れてしまう事態を防止可能であるだけでなく、アナログ制御チップの代わりになるためコストを削減可能である。
以下、本発明の実施例による不足電圧保護装置を下記の図面に基づき説明する。
図１と図２はそれぞれ本発明による不足電圧保護装置のブロックと回路図を示す。
図１に示すように、本実施例による不足電圧保護装置１は、外部システム２から提供される入力電圧９１を受け、かつファン３と協働する。ここで、入力電圧９１は、後続の回路を稼働させるように電気エネルギーを提供する。不足電圧保護装置１は、起動ユニット１１と電圧検知ユニット１２を備える。
図２に示すように、起動ユニット１１は、二つの第一ダイオードＤ1、複数の抵抗器Ｒ1、Ｒ2、一つの第一スイッチユニットＱ1、一つの第二スイッチユニットＱ2、一つの第二ダイオードＤ2、一つのツェナーダイオードＤ3及び一つのコンデンサーＣ1を有する。そのうち第一スイッチユニットＱ1と第二スイッチユニットＱ2としては、トランジスターまたはスイッチ機能を有する電子ユニットなどのいずれでも可能である。
また、第一ダイオードＤ1は、並列に接続され、その一端が外部システム２に電気的に接続されることで入力電圧９１を受ける。本実施例の第一ダイオードＤ1としては、ショットキーダイオード（Schottky Diodes）にすることが可能である。また、第一ダイオードＤ1は、逆方向電流の防止に用いられる。抵抗器Ｒ1は、一端が第一ダイオードＤ1の他端に電気的に接続される。
ここで、第一スイッチユニットＱ1はＰＭＯＳトランジスターで、第二スイッチユニットＱ2はＮＭＯＳトランジスターである。また、第一スイッチユニットＱ1のソースＳは第一ダイオードＤ1の他端に電気的に接続され、第一スイッチユニットＱ1のドレインＤはファン３に電気的に接続され、第二スイッチユニットＱ2のドレインＤは抵抗器Ｒ1の他端に電気的に接続される。
また、第二ダイオードＤ2は、一端が第二スイッチユニットＱ2のドレインＤに、他端が第一スイッチユニットＱ1のゲートＧに電気的に接続される。ツェナーダイオードＤ3は、一端が第一スイッチユニットＱ1のソースＳに、他端が第二ダイオードＤ2の他端に接続される。コンデンサーＣ1の一端は第一スイッチユニットＱ1のソースＳに、抵抗器Ｒ2の一端はコンデンサーＣ1の他端に電気的に接続される。抵抗器Ｒ2の他端は接地される。
本実施例の起動ユニット１１が稼働する際、第一ダイオードＤ1は一端が外部システム２の入力電圧９１を受けることでコンデンサーＣ1を充電し、コンデンサーＣ1の電圧値が第一スイッチユニットＱ1の起動電圧に達すると第一スイッチユニットＱ1は起動されるため、ファン３を運転させることが可能である。また、本実施例はコンデンサーＣ1と抵抗器Ｒ2の充電回路を介してファン３を流れる電流を比較的緩やかな速度で増加させることで、ソフトスタート（Soft-Start）効果を達成する。
本実施例の電圧検知ユニット１２は入力電圧９１を受け、かつ入力電圧９１が参考電圧Ｖref以下である場合、起動ユニット１１を閉鎖し、ファン３の運転を停止させることで不足電圧保護の効果を達成する。その電圧検知ユニット１２は、抵抗器Ｒ3、ツェナーダイオードＤ4、比較器Ｕ1、分圧ユニット１２１を有する。
本実施例では、抵抗器Ｒ3の一端は外部電圧Ｖccに、ツェナーダイオードＤ4の一端は抵抗器Ｒ3の他端に電気的に接続される。ここで、ツェナーダイオードＤ4の一定電圧の特性により参考電圧Ｖrefを生成することが可能である。また、参考電圧Ｖrefの電圧値は、必ずしも一定であるとは限らず必要に応じて決めることが可能である。
分圧ユニット１２１は二つの抵抗器Ｒ4、Ｒ5を有し、抵抗器Ｒ4の一端は入力電圧９１を受け、抵抗器Ｒ5の一端は抵抗器Ｒ4の他端に電気的に接続され、抵抗器Ｒ5の他端は接地されることで分圧回路が形成されるため、分圧後の入力電圧９１'を生成することが可能である。入力電圧９１が比較的大きい電圧であれば、分圧ユニット１２１を通った後、電圧値の比較的低い入力電圧９１'を得て後続の稼働をスムーズにすることが可能である。その入力電圧９１'の大きさは、需要に応じて抵抗器Ｒ4、Ｒ5の比を調整することによるものである。
比較器Ｕ1は第一入力端input1と、第二入力端input2と出力端outputを有する。そのうち第一入力端input1は、分圧後の入力電圧９１'を受けるように抵抗器Ｒ4の他端に電気的に接続されるプラス入力端であり、第二入力端input2は、参考電圧Ｖrefを受けるようにツェナーダイオードＤ4の一端に電気的に接続されるマイナス入力端であり、出力端outputは、第二スイッチユニットＱ2の起動または閉鎖を制御するように抵抗器Ｒ6を介して第二スイッチユニットＱ2のゲートＧに電気的に接続される。
本実施例による不足電圧保護装置１の稼働方法は次の通りである。電圧検知ユニット１２は分圧後の入力電圧９１'を受け、そののち比較器Ｕ1により分圧後の入力電圧９１'と参考電圧Ｖrefとを比較する。分圧後の入力電圧９１'が参考電圧Ｖrefを超える場合、出力端outputは正電圧値を出力し、第二トランジスターＱ2を起動することで第一スイッチユニットＱ1の起動を誘発し、ファン３に運転を開始させることが可能である。
逆に、分圧後の入力電圧９１'が参考電圧Ｖref以下である場合、出力端outputはゼロまたは負電圧値を出力する。（本実施例では、第二スイッチユニットＱ2はＮＭＯＳトランジスターであるので、負電圧値は第二スイッチユニットＱ2を閉鎖する閉鎖信号だと考えられる。）この時、第二トランジスターＱ2は閉鎖されたため、第一スイッチユニットＱ1を誘発することができない。第一スイッチユニットＱ1を閉鎖すればファン３を運転させることができない。これにより不足電圧保護の効果を達成することが可能となる。
また別の実施例では、比較器Ｕ1の第一入力端input1は、入力電圧９１を受け後続の比較作業を実行するように、直接外部システム２に電気的に接続することが可能である。比較作業は上述の通りであるため、説明を省く。
上述の通り本発明による不足電圧保護装置は電圧検知ユニットにより入力電圧が低過ぎるか否かを検知し、かつ入力電圧が低過ぎる場合に起動ユニットを閉鎖するため、入力電圧が低過ぎると過電流が発生しそれに伴いファン内部のユニットが壊れてしまう事態を防止可能である。周知の技術と比べて、本発明による不足電圧保護装置はシンプルな比較器、トランジスターによってのみ、不足電圧保護の効果を達成可能であるため、アナログ制御チップの代わりになり、かつコストを削減可能となる。
上述したものは本発明の一例に過ぎず本発明を限定することができない。本発明の精神と範疇を逸脱しない限り同等の変化または修正をするのは本発明の請求範囲に属すべきである。
本発明の実施例による不足電圧保護装置のプロセスを示すブロックである。 本発明の実施例による不足電圧保護装置の回路図である。
符号の説明
１ 不足電圧保護装置
１１ 起動ユニット
１２ 電圧検知ユニット
２ 外部システム
３ ファン
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6 抵抗器
Ｑ1 第一スイッチユニット
Ｑ2 第二スイッチユニット
Ｄ1 第一ダイオード
Ｄ2 第二ダイオード
Ｄ3，Ｄ4 ツェナーダイオード
Ｃ1 コンデンサー
Ｓ ソース
Ｄ ドレイン
Ｇ ゲート
Ｕ1 比較器
Input1 第一入力端
Input2 第二入力端
output 出力端
９１ 入力電圧
Ｖref 参考電圧
Ｖcc 外部電圧
１２１ 分圧ユニット
９１' 入力電圧

Claims (14)

  1. 外部からの入力電圧を受け、かつファンと協働する不足電圧保護装置であって、
    前記入力電圧を受ける電圧検知ユニットと、
    前記電圧検知ユニットと前記ファンに電気的に接続され、前記入力電圧に基づき前記ファンを起動する起動ユニットとを備え、
    前記入力電圧が参考電圧以下である場合、前記電圧検知ユニットは前記起動ユニットを閉鎖することを特徴とする、不足電圧保護装置。
  2. 前記電圧検知ユニットは、前記入力電圧を受ける第一入力端と、前記参考電圧を受ける第二入力端と、前記入力電圧が前記参考電圧以下である場合に前記起動ユニットに閉鎖信号を出力する出力端とを有することを特徴とする、請求項１に記載の不足電圧保護装置。
  3. 前記電圧検知ユニットは、比較器であり、前記第一入力端は前記比較器のプラス入力端で、前記第二入力端は前記比較器のマイナス入力端であることを特徴とする、請求項２に記載の不足電圧保護装置。
  4. 前記出力端は、抵抗器を介して前記起動ユニットに電気的に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の不足電圧保護装置。
  5. 前記起動ユニットは、一端が前記入力電圧を受ける第一スイッチユニットと、一端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続される第二スイッチユニットとを含み、前記入力電圧が参考電圧以下である場合、前記第一スイッチユニットと前記第二スイッチユニットを閉鎖することを特徴とする、請求項１に記載の不足電圧保護装置。
  6. 前記起動ユニットは、一端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続されるコンデンサーを含むことを特徴とする、請求項５に記載の不足電圧保護装置。
  7. 前記起動ユニットは、一端が前記入力電圧を受け他端が前記第一スイッチユニットに電気的に接続される少なくとも一つの第一ダイオードを含むことを特徴とする、請求項５に記載の不足電圧保護装置。
  8. 前記第一スイッチユニットと前記第二スイッチユニットはトランジスターであり、前記第一スイッチユニットのソースは前記第一ダイオードの他端に電気的に接続され、前記第二スイッチユニットのドレインは前記第一ダイオードの他端に電気的に接続され、前記第一スイッチユニットのドレインは前記ファンに電気的に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の不足電圧保護装置。
  9. 前記第一スイッチユニットはＰＭＯＳトランジスターで、前記第二スイッチユニットはＮＭＯＳトランジスターであることを特徴とする、請求項８に記載の不足電圧保護装置。
  10. 前記電圧検知ユニットは、
    前記入力電圧を受け、かつ分圧後の入力電圧を生成する分圧ユニットと、
    前記分圧後の入力電圧を受ける第一入力端、参考電圧を受ける第二入力端、および前記第二スイッチユニットに電気的に接続する出力端を有する比較器とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の不足電圧保護装置。
  11. 前記分圧ユニットは第一抵抗器および第二抵抗器を有し、前記第一抵抗器は、一端が前記入力電圧を受け、他端が前記第一入力端に電気的に接続され、前記第二抵抗器は、一端が前記第一抵抗器の他端に電気的に接続され、他端が接地されることを特徴とする、請求項１０に記載の不足電圧保護装置。
  12. 前記電圧検知ユニットは、
    一端が外部電圧に電気的に接続する抵抗器と、
    一端が抵抗器の他端に電気的に接続するツェナーダイオードと、
    前記入力電圧を受ける第一入力端、前記ツェナーダイオードの一端に電気的に接続する第二入力端、および前記第二スイッチユニットに電気的に接続する出力端を有する比較器とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の不足電圧保護装置。
  13. 前記起動ユニットは、
    一端が前記入力電圧を受ける少なくとも一つの第一ダイオードと、
    一端が前記第一ダイオードの他端に電気的に接続される抵抗器と、
    ソースが前記第一ダイオードの他端に電気的に接続される第一トランジスターと、
    ドレインが前記抵抗器の他端に電気的に接続される第二トランジスターと、
    一端が前記第二トランジスターのドレインに、他端が前記第一トランジスターのゲートに電気的に接続される第二ダイオードと、
    一端が前記第一トランジスターのソースに、他端が前記第二ダイオードの他端に電気的に接続されるツェナーダイオードと、
    一端が前記第一トランジスターのソースに電気的に接続されるコンデンサーとを含み、
    前記入力電圧が前記参考電圧以下である場合、前記第一トランジスターと前記第二トランジスターを閉鎖することを特徴とする、請求項１に記載の不足電圧保護装置。
  14. 前記電圧検知ユニットは比較器を含み、前記比較器は前記入力電圧を受ける第一入力端 と、前記参考電圧を受ける第二入力端と、前記第二トランジスターのゲートに電気的に 接続される出力端とを有することを特徴とする、請求項１３に記載の不足電圧保護装置 。
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