JP2007135347A - 電源装置及びそれを用いたシーケンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】安全に関する国際規格に適合した電源装置及びそれを用いたシーケンサシステムを得ること。
【解決手段】ＣＰＵモジュール２０は、電源装置１０の稼働中に出力電圧の異常を検出した場合はシャットダウンラッチ回路１５，１６に遮断動作を行わせ、その後通電動作を行わせないことで、電圧保持保持回路１７での電圧保持期間経過後に当該電源装置を確実にシャットダウンラッチ状態にすることができる。また、ＣＰＵモジュール２０は、当該電源装置の稼働中にシャットダウンラッチ回路１５，１６の一方に遮断動作を行わせ、電圧保持保持回路１７での電圧保持期間経過以前に通電動作を行わせることで、当該電源装置の出力電圧を低下させることなく、シャットダウンラッチ回路が正常に遮断動作と通電動作とを行える状態にあることの故障診断が行える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、安全に関する国際規格に適合した電源装置及びそれを用いたシーケンサシステムに関するものである。

シーケンサシステムは、自動車関連産業などにおいて自動生産設備を制御する装置として使用されるが、近年では、ファクトリーオートメーション分野での機械安全の考え方を適用すべきとの要請が高まり、さらに、それよりも厳格な機械安全を要求する国際安全規格（ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル、ＥＮ９５４−１のカテゴリ４レベル）にも適合できることが求められている。そこで、この発明の理解を容易にするため、図３を参照して、シーケンサシステムで用いられている従来の電源装置における機械安全に関わる部分について説明する。

図３は、汎用シーケンサシステムが備える従来の電源装置における機械安全に関わる部分の構成例を示す回路図である。図３に示すように、シーケンサシステムでは、過電圧保護回路を備えたスイッチング電源装置が用いられている。この過電圧保護回路を備えたスイッチング電源装置は公知であり、種々の構成方式が存する（例えば特許文献１等）。図３では、スイッチング電源装置の部分を機能ブロック的にまとめて示し、機械安全に関わる部分を詳示する形で示してある。

すなわち、図３に示すように、シーケンサシステムが備える従来の電源装置３０は、トランス３２の一次巻線に接続されるスイッチング回路・スイッチング制御回路３１と、トランス３２の二次巻線に接続される二次整流回路３３と、トランス３２の三次巻線である補助巻線に接続される１２Ｖ生成回路３４と、過電圧保護回路３５とを備えている。

スイッチング回路・スイッチング制御回路３１は、電圧コントロール用の汎用スイッチングＩＣ３１ａを備え、ＡＣ入力を整流・平滑した直流電圧をスイッチングＩＣ３１ａがスイッチング制御してパルス電圧を生成しトランス３２の一次巻線に印加する。スイッチングＩＣ３１ａは、供給電源端子Ｖｃｃとラッチイネーブル端子とを備えている。

二次整流回路３３は、トランス３２の二次巻線に誘起されるパルス電圧を整流して図示しないシーケンサシステムの本体側回路で使用する動作電圧５Ｖを生成する。過電圧保護回路３５のホトカプラＰＣ１００の発光ダイオードのアノードには、この二次整流回路３３が出力する動作電圧５Ｖが抵抗素子を介して印加されている。ホトカプラＰＣ１００の発光ダイオードのカソードは、定電圧ダイオードＺＤ１００を介して接地電位に接続されている。また、ホトカプラＰＣ１００の発光ダイオードの両端間には、抵抗素子と容量素子との並列回路が接続されている。

１２Ｖ生成回路３４は、トランス３２の補助巻線に誘起されるパルス電圧を整流してＤＣ１２Ｖの動作電圧を生成する。このＤＣ１２Ｖの動作電圧は、逆流防止用のダイオードＤ１００を通してスイッチングＩＣ３１ａの供給電源端子Ｖｃｃに印加される。スイッチングＩＣ３１ａは、動作初期ではＡＣ入力を整流・平滑した直流電圧から生成した暫定的なＤＣ１２Ｖによってパルス電圧を生成するが、１２Ｖ生成回路３４からＤＣ１２Ｖの電源供給を受けると、動作電圧をこのＤＣ１２Ｖに切り替えて正規のパルス電圧を生成する動作を行うようになっている。

ダイオードＤ１００のカソードとスイッチングＩＣ３１ａの供給電源端子Ｖｃｃとの接続ラインと接地電位との間に、ＤＣ１２Ｖの動作電圧によって充電される電解コンデンサＣ１００が接続されている。また、ダイオードＤ１００のカソードとスイッチングＩＣ３１ａの供給電源端子Ｖｃｃとの接続ラインには、過電圧保護回路３５のホトカプラＰＣ１００のホトトランジスタのコレクタ電極が接続され、該ホトトランジスタのエミッタ電極が分圧回路（Ｒ１０１，Ｒ１０２）を介して接地電位に接続されている。

分圧回路（Ｒ１０１，Ｒ１０２）では、抵抗素子Ｒ１０１，Ｒ１０２の直列接続端がスイッチングＩＣ３１ａのラッチイネーブル端子に接続されている。スイッチングＩＣ３１ａは、抵抗素子Ｒ１０１，Ｒ１０２の直列接続端の電位が、ゼロレベルである間は上記したようにパルス電圧を生成する動作を継続して行い、所定の電圧レベルになるとその動作を停止するようになっている。

以上の構成において、過電圧保護回路３５では次のような動作が行われる。すなわち、二次整流回路３３の出力電圧がＤＣ５Ｖを超える過電圧状態となり、定電圧ダイオードＺＤ１００の動作電圧値を超えると、定電圧ダイオードＺＤ１００に電流が流れるので、ホトカプラＰＣ１００の発光ダイオードが発光動作を行い、ホトカプラＰＣ１００のホトトランジスタがオン動作を行う。なお、過電圧保護回路３５での保護動作は、二次整流回路３３の出力電圧がＤＣ５．５Ｖ〜６．５Ｖの範囲であるときに行われる。

これによって、分圧回路（Ｒ１０１，Ｒ１０２）にＤＣ１２Ｖが印加され、抵抗素子Ｒ１０１，Ｒ１０２の直列接続端に現れる所定値の分圧電圧（例えば５Ｖ）がスイッチングＩＣ３１ａのラッチイネーブル端子に印加されるので、スイッチングＩＣ３１ａが動作を停止する。その結果、スイッチング回路・スイッチング制御回路３１からトランス３２の一次巻線へのパルス電圧印加が無くなるので、二次整流回路３３の出力電圧が過電圧の状態からＤＣ５Ｖ以下に向かって低下し、電源断（シャットダウン）となる。

このとき、スイッチングＩＣ３１ａは、ＡＣ電圧が入力されている間は、起動抵抗を介して供給電源端子Ｖｃｃに動作電圧ＤＣ１２Ｖが供給され、ラッチイネーブル端子は、動作停止を継続してその動作を停止する。これによって、当該電源装置３０は、電源断（シャットダウン）の状態が維持されたシャットダウンラッチ状態となる。

特開２００５−１７６５５６号公報（スイッチング電源装置）

ところで、国際安全規格（ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル、ＥＮ９５４−１のカテゴリ４レベル）の要求をシーケンサシステムの電源装置に適用すると、（１）電源装置の出力電圧（定格５Ｖ）が異常（過電圧、電圧低下）となったとき確実にシャットダウンラッチ動作が行えること、（２）そのシャットダウンラッチ動作を制御する回路の回路故障を早期に検出できる故障診断が行えること、（３）その故障診断は電源稼働中（オンライン）に実施できること、すなわち、オンラインで、電源装置の出力電圧がＤＣ５Ｖから低下する前に該シャットダウンラッチ動作を制御する回路が確実にシャットダウンラッチ動作を制御できる状態にあることの診断が行えることの各機構を備えることが必要となる。

以上の観点から従来の電源装置を検討すると、要求（１）については過電圧保護回路３５とスイッチングＩＣ３１ａとによって一応実現しているが、過電圧保護回路３５の検出精度が粗精度（ＤＣ５．５Ｖ〜６．５Ｖ）であり、しかも電圧低下には対処できていないので確実性に問題がある。そして、スイッチングＩＣ３１ａがシャットダウンラッチ動作を行うと二次整流回路３３の出力電圧はＤＣ５Ｖから低下し電源断となるので、要求（３）のオンラインでの故障診断は不可能である。また、スイッチングＩＣ３１ａは、単一回路で構成されているので、回路故障となった場合は、電源装置をシャットダウンできない場合が起こる。要求（２）はそのような状況を未然に回避できるようにするものである。

要求（２）を実現するには、スイッチングＩＣ３１ａにシャットダウン動作を行わせてそれを保持するシャットダウンラッチ回路を新たに設け、シーケンサシステムの本体側から該シャットダウンラッチ回路の健全性を問い合わせる仕組みが必要である。そして、要求（３）を実現するには、新たに設けるシャットダウンラッチ回路のオンラインでの故障診断をシーケンサシステムの本体側から実施できる仕組みが必要である。さらに、新たに設けるシャットダウンラッチ回路の故障対策も必要である。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安全に関する国際規格に適合した電源装置及びそれを用いたシーケンサシステムを得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、スイッチング方式の電源装置において、ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給ラインに介在して設けられ、上位装置の指示に従って前記供給ラインを遮断状態に維持しその解除が行えるシャットダウンラッチ回路と、前記シャットダウンラッチ回路の出力端と前記パルス生成制御回路の動作電圧印加端との間に設けられ、前記シャットダウンラッチ回路の出力電圧で充電されるコンデンサ及び当該出力電圧の消滅後は前記コンデンサの充電電荷が前記シャットダウンラッチ回路側に流出するのを阻止するダイオードを有する電圧保持回路と、前記シャットダウンラッチ回路の前記電圧保持回路への出力電圧を監視し遮断状態と通電状態とを区別して示す動作確認信号を前記上位装置に対して出力する動作確認回路とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、シャットダウンラッチ回路が、ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給ラインを遮断すると、前記パルス生成制御回路は電圧保持回路の保持電圧を動作電圧としてその動作を継続する。この場合、シャットダウンラッチ回路が保持電圧の保持期間経過以前に通電状態に戻らないと、前記パルス生成制御回路は保持電圧の保持期間経過後に動作を停止するので、当該電源装置がシャットダウンラッチされる。一方、シャットダウンラッチ回路が保持電圧の保持期間経過以前に通電状態に戻ると、前記パルス生成制御回路は動作を停止することがないので、当該電源装置は出力電圧を低下することなく正規の稼働状態を維持できる。

したがって、前記上位装置は、当該電源装置の稼働中に出力電圧を監視し、出力電圧の異常を検出した場合はシャットダウンラッチ回路に遮断動作を行わせ、その後通電動作を行わせないことで、電圧保持回路での電圧保持期間経過後に当該電源装置を確実にシャットダウンラッチ状態にすることができ、当該電源装置がシャットダウンラッチ状態になる前に遮断状態を示す動作確認信号を受け取ることで、一定期間後には電源断になることが認識できる。

また、前記上位装置は、当該電源装置の稼働中に、シャットダウンラッチ回路に遮断動作を行わせ、それに対する遮断状態を示す動作確認信号を受けて保持電圧の保持期間経過以前に通電動作を行わせ、それに対する通電状態を示す動作確認信号を受け取ることで、当該電源装置の出力電圧を低下させることなく、シャットダウンラッチ回路が正常に遮断動作と通電動作とを行える状態にあることの故障診断が行える。これらは、安全に関する国際規格に適合した動作である。

この発明によれば、安全に関する国際規格に適合した電源装置が得られるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる電源装置およびそれを用いたシーケンサシステムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態による電源装置を備えたシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。図１では、シーケンサシステムのうち、オンラインで故障診断可能に構成した電源装置１０と、電源装置１０を診断する機能ブロックを組み込んだシーケンサシステムの本体側中枢部であるＣＰＵモジュール２０とが示されている。

電源装置１０は、トランス１２の一次巻線に接続されるスイッチング回路・スイッチング制御回路１１、トランス１２の二次巻線に接続される二次整流回路１３、及びトランス１２の三次巻線である補助巻線に接続される１２Ｖ生成回路１４の他に、オンラインでの故障診断を可能にする構成として、シャットダウンラッチ回路１５，１６と、電圧保持回路１７と、シャットダウンラッチクリア回路１８と、シャットダウンラッチ回路１５，１６の動作確認回路１９とが設けられている。そして、シャットダウンラッチ回路１５，１６と、シャットダウンラッチクリア回路１８と、シャットダウンラッチ回路の動作確認回路１９とは、それぞれ、ＣＰＵモジュール２０との信号授受を非接触で行うインタフェースとして、ホトカプラＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４を備えている。

また、ＣＰＵモジュール２０では、電源装置１０を診断する機能ブロックとして、切替回路２１と、切替回路２１の出力端に並列に接続される電圧検出回路２２，２３と、診断回路２４とを設けてある。

まず、電源装置１０では、スイッチング回路・スイッチング制御回路１１、二次整流回路１３、及び１２Ｖ生成回路１４は、符号は違えてあるが、従来例（図３）で示した同名回路と同等のものである。しかし、スイッチング回路・スイッチング制御回路１１が備える電圧コントロール用のスイッチングＩＣ１１ａは、この実施の形態では供給電源端子Ｖｃｃのみを備えるものでよい点で、ラッチイネーブル端子も必要とする従来例（図３）で示したスイッチングＩＣ３１ａとは異なる。

すなわち、スイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃには、１２Ｖ生成回路１４が生成した動作電圧ＤＣ１２Ｖが逆流防止用のダイオードＤ２を通して印加されるが、この実施の形態では、ダイオードＤ２のカソードに現れるＤＣ１２Ｖの動作電圧が、シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ１，シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２及び電圧保持回路１７のダイオードＤ１を経由して供給される構成となっている。

シャットダウンラッチ回路１５，１６は、上記した直列接続の通電・遮断用のＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２と、それぞれの制御回路とで構成されるが、それぞれの制御回路は同様の構成であって、ダイオードＤ２のカソードと接地電位との間に並列に配置される。

具体的には、シャットダウンラッチ回路１５でのＰＮＰトランジスタＱ１を制御する回路は、ＣＰＵモジュール２０の電圧検出回路２３が発行するシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌを受け取るホトカプラＰＣ１、ＰＮＰトランジスタＱ３、ＮＰＮトランジスタＱ４、ＰＮＰトランジスタＱ５、ＮＰＮトランジスタＱ６等を備えている。

また、シャットダウンラッチ回路１６でのＰＮＰトランジスタＱ２を制御する回路は、ＣＰＵモジュール２０の電圧検出回路２２が発行するシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２Ｌを受け取るホトカプラＰＣ２、ＰＮＰトランジスタＱ７、ＮＰＮトランジスタＱ８、ＰＮＰトランジスタＱ９、ＮＰＮトランジスタＱ１０等を備えている。

ホトカプラＰＣ１の発光ダイオードのアノードは抵抗素子を介して二次整流回路１３の出力電圧ＤＣ５Ｖが印加され、カソードは抵抗素子を介してシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌが印加される。シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌは、ＣＰＵモジュール２０の電圧検出回路２２が発行する。また、ホトカプラＰＣ２の発光ダイオードのアノードは抵抗素子を介して二次整流回路１３の出力電圧ＤＣ５Ｖが印加され、カソードは抵抗素子を介してシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２Ｌが印加される。シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２Ｌは、ＣＰＵモジュール２０の電圧検出回路２３が発行する。

シャットダウンラッチ回路１５での接続関係を説明する。シャットダウンラッチ回路１６では、Ｑ３をＱ７，Ｑ４をＱ８，Ｑ５をＱ９，Ｑ６をＱ１０，Ｑ１をＱ２と読み替えることで説明できる。

ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタのコレクタ電極はダイオードＤ２のカソードに接続され、該ホトトランジスタのエミッタ電極は抵抗素子を介してＮＰＮトランジスタＱ６のコレクタ電極に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ６のエミッタ電極は接地電位に接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ６のベース電極は、シャットダウンラッチクリア回路１８から駆動信号が印加される。

ＰＮＰトランジスタＱ５のエミッタ電極はダイオードＤ２のカソードに接続され、コレクタ電極は抵抗素子を介してＮＰＮトランジスタＱ６のコレクタ電極とＮＰＮトランジスタＱ４のベース電極とに接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ５のベース電極とダイオードＤ２のカソードとの間には、抵抗素子と容量素子の並列回路が設けられる。また、ＰＮＰトランジスタＱ５のベース電極は、抵抗素子を介してＮＰＮトランジスタＱ４のコレクタ電極に接続され、さらに抵抗素子を介してＰＮＰトランジスタＱ３のベース電極に接続されている。ＮＰＮトランジスタＱ４のエミッタ電極は接地電位に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ４のベース電極とＮＰＮトランジスタＱ６のコレクタ電極との接続ラインと接地電位との間には、抵抗素子と容量素子の並列回路が設けられる。

ＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタ電極はＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ電極と共にダイオードＤ２のカソードに接続され、コレクタ電極はＰＮＰトランジスタＱ１のベース電極に接続されている。ＰＮＰトランジスタＱ３のベース電極とダイオードＤ２のカソードとの間には、抵抗素子と容量素子の並列回路が設けられる。また、ＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタ電極とＰＮＰトランジスタＱ１のベース電極との接続ラインとＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ３のエミッタ電極との間には抵抗素子が設けられる。ＰＮＰトランジスタＱ１のベース電極は抵抗素子を介して接地電位に接続され、コレクタ電極はシャットダウンラッチ回路１６におけるＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ電極に接続される。

以上のように構成されるシャットダウンラッチ回路１５では、ＮＰＮトランジスタＱ６がオフ動作状態にある場合において、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌが高レベル（以降「Ｈレベル」という）である場合は、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタはオフ動作状態にあるので、ＰＮＰトランジスタＱ４，ＰＮＰトランジスタＱ５及びＰＮＰトランジスタＱ３がそれぞれオフ動作状態にある。ＰＮＰトランジスタＱ１は、エミッタ電極とベース電極との間を接続する抵抗素子での降下電圧によって両電極間の電位差が０．６Ｖ以上となるので、オン動作状態となり、ＤＣ１２Ｖの供給ラインを通電状態にする。

そして、ＮＰＮトランジスタＱ６がオフ動作状態にある場合において、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌが低レベル（以降「Ｌレベル」という）になり、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタがオン動作すると、ＰＮＰトランジスタＱ４とＰＮＰトランジスタＱ５がこの順にオン動作を行い、ダイオードＤ２のカソード電位（ＤＣ１２Ｖ）を接地電位に引き込み、これによって、ＰＮＰトランジスタＱ４がオン動作状態を継続するので、同様にＰＮＰトランジスタＱ５がオン動作状態を継続し、ＤＣ１２Ｖの供給ラインは継続して接地電位に引き込まれる。つまり、ＰＮＰトランジスタＱ４とＰＮＰトランジスタＱ５は、ラッチ回路を構成している。このラッチ回路の動作中では、ＰＮＰトランジスタＱ３がオン動作を行い、ＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタ電極とベース電極とを同電位にするので、ＰＮＰトランジスタＱ１はオフ動作を行い、そのオフ動作状態を維持する。つまり、ＰＮＰトランジスタＱ１はＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウン状態にラッチする。

その後、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１ＬがＨレベルに戻り、ホトカプラＰＣ１のホトトランジスタがオフ動作した後に、ＮＰＮトランジスタＱ６がオン動作を行うと、ＰＮＰトランジスタＱ４，ＰＮＰトランジスタＱ５及びＰＮＰトランジスタＱ３がそれぞれオフ動作を行うので、ＰＮＰトランジスタＱ１がオン動作を行い、ＤＣ１２Ｖの供給ラインのシャットダウンラッチを解除し通電状態に戻る。

シャットダウンラッチ回路１６でも同様であって、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオフ動作状態にある場合において、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２ＬがＨレベルである場合は、ホトカプラＰＣ２のホトトランジスタはオフ動作状態にあるので、ＰＮＰトランジスタＱ４，ＰＮＰトランジスタＱ５及びＰＮＰトランジスタＱ３がそれぞれオフ動作状態にある。ＰＮＰトランジスタＱ２は、エミッタ電極とベース電極との間の電位差が０．６Ｖ以上となるので、オン動作状態となり、ＤＣ１２Ｖの供給ラインを通電状態にする。

そして、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオフ動作状態にある場合において、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２ＬがＬレベルになり、ホトカプラＰＣ２のホトトランジスタがオン動作すると、ラッチ回路（Ｑ８，Ｑ９）によってＤＣ１２Ｖの供給ラインは継続して接地電位に引き込まれる。このラッチ回路の動作中では、ＰＮＰトランジスタＱ７がオン動作を行うことで、ＰＮＰトランジスタＱ２はオフ動作を行い、そのオフ動作状態を維持し、ＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウン状態にラッチする。

その後、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ２ＬがＨレベルに戻り、ホトカプラＰＣ２のホトトランジスタがオフ動作した後に、ＮＰＮトランジスタＱ１０がオン動作を行うと、ＰＮＰトランジスタＱ８，ＰＮＰトランジスタＱ９及びＰＮＰトランジスタＱ７がそれぞれオフ動作を行うので、ＰＮＰトランジスタＱ２がオン動作を行い、ＤＣ１２Ｖの供給ラインのシャットダウンラッチを解除し通電状態に戻る。

シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタ電極とシャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタ電極とは接続されているので、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタ電極は、シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ１を介してＤＣ１２Ｖの供給ラインに接続されるが、ＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２の一方がオン動作状態を継続する故障状態が発生した場合でも、他方がオン動作とオフ動作とを正規に制御できる状態にあれば、確実に目的とするシャットダウンラッチ動作とその解除動作とを行うことができる。

電圧保持回路１７は、ダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１とで構成される。シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極はダイオードＤ１のアノードに接続され、ダイオードＤ１のカソードはスイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃに接続される。ダイオードＤ１のカソードと接地電位との間には、電解コンデンサＣ１が設けられる。上記のように、シャットダウンラッチ回路１５，１６の双方または一方がＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウンしていない場合に、ダイオードＤ１のカソードからスイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃに出力される動作電圧ＤＣ１２Ｖによって電解コンデンサＣ１は充電され、動作電圧ＤＣ１２Ｖを保持する。これによって、シャットダウンラッチ回路１５，１６の双方または一方がＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウンラッチした場合でも、電圧保持回路１７が動作電圧ＤＣ１２Ｖを保持している所定期間は、スイッチングＩＣ１１ａは動作停止することなく所定のパルス電圧生成動作を継続することができる。

動作確認回路１９は、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極と接地電位との間に配置される分圧回路（Ｒ２，Ｒ３）、分圧回路（Ｒ２，Ｒ３）の抵抗素子Ｒ２，Ｒ３の直列接続端に現れる分圧電圧を制御電圧とするシャントレギュレータＩＣ１、ＰＮＰトランジスタＱ１１、ホトカプラＰＣ４、ＮＰＮトランジスタＱ１２等を備えている。

ＰＮＰトランジスタＱ１１のエミッタ電極は１２Ｖ生成回路１４が生成するＤＣ１２Ｖが印加され、ベース電極は抵抗素子を介してシャントレギュレータＩＣ１のカソードに接続され、コレクタ電極は抵抗素子を介してホトカプラＰＣ４の発光ダイオードのアノードに接続されている。該発光ダイオードのカソードは接地電位に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタＱ１１のベース電極とエミッタ電極とは抵抗素子を介して接続されている。シャントレギュレータＩＣ１のアノードは接地電位に接続されている。

ホトカプラＰＣ４のホトトランジスタのコレクタ電極は二次整流回路１３の出力電圧ＤＣ５Ｖが印加され、エミッタ電極は抵抗素子を介してＮＰＮトランジスタＱ１２のベース電極に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１２のベース電極と接地電位との間には抵抗素子と容量素子との並列回路が配置されている。ＮＰＮトランジスタＱ１２のコレクタ電極は、抵抗素子を介して二次整流回路１３の出力電圧ＤＣ５Ｖが印加されるとともに、ＣＰＵモジュール２０の診断回路２４へのシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨの出力端子となっている。

以上のように構成される動作確認回路１９では、シャットダウンラッチ回路１５，１６の双方または一方がＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウンしていない場合に、ダイオードＤ１のアノードにＰＮＰトランジスタＱ２から出力される動作電圧ＤＣ１２Ｖによって、分圧回路（Ｒ２，Ｒ３）が所定値の分圧電圧を出力するので、シャントレギュレータＩＣ１とＰＮＰトランジスタＱ１１がオン動作を行い、ホトトランジスタＰＣ４の発光ダイオードが動作し、そのホトトランジスタがオン動作する。これによって、ＮＰＮトランジスタＱ１２がオン動作を行い、そのコレクタ電極が接地電位になり、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＬレベルにする。そして、シャットダウンラッチ回路１５，１６の双方または一方がＤＣ１２Ｖの供給ラインをシャットダウンラッチすると、ダイオードＤ１のアノード電位がＤＣ１２Ｖから急激に低下するので、シャントレギュレータＩＣ１とＰＮＰトランジスタＱ１１がオフ動作を行い、ホトカプラＰＣ４がオフ動作する。これによって、ＮＰＮトランジスタＱ１２がオフ動作を行い、そのコレクタ電極がＤＣ５Ｖになる。つまり、シャットダウンラッチ回路１５，１６が正常にシャットダウン動作した場合は、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＬレベルからＨレベルに立ち上がり、その状態が維持される。

シャットダウンラッチクリア回路１８は、ホトカプラＰＣ３、容量素子Ｃ２、抵抗素子Ｒ１等を備えている。ホトカプラＰＣ３の発光ダイオードのアノードは二次整流回路１３の出力電圧ＤＣ５Ｖが印加され、カソードは抵抗素子を介してシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬが印加される。シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬは、ＣＰＵモジュール２０の診断回路２４が発行する。ホトカプラＰＣ３のホトトランジスタのコレクタ電極は１２Ｖ生成回路１４が生成するＤＣ１２Ｖが印加され、エミッタ電極は抵抗素子を介して容量素子Ｃ２の一端と、容量素子及び抵抗素子Ｒ１の並列回路の一端とに接続され、容量素子Ｃ２の他端はシャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ６のベース電極とシャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ１０のベース電極とに接続される。また、容量素子及び抵抗素子Ｒ１の並列回路の他端は接地電位に接続されている。

このように構成されるシャットダウンラッチクリア回路１８では、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＨレベルである場合は、ホトカプラＰＣ３はオフ動作状態にあるので、シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ６と、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ１０とは、共にオフ動作状態にある。また、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬが定常的にＬレベルである場合は、ホトカプラＰＣ３は、ホトカプラＰＣ３の発光ダイオードが動作するので、オン動作状態にあり、容量素子Ｃ２の一端にはＤＣ１２Ｖが印加された状態となるが、抵抗素子Ｒ１を通して接地電位に引き込まれる状態にあるので、容量素子Ｃ２の他端にはＤＣ１２Ｖは現れない。したがって、この場合も、シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ６と、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ１０とは、共にオフ動作状態にある。

一方、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬが所定期間Ｌレベルとなるパルス電圧である場合は、ホトカプラＰＣ３はシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＬレベルである期間だけオン動作を行うので、容量素子Ｃ２の一端にはシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＬレベルである期間をパルス幅とするＤＣ１２Ｖのパルス電圧が印加され、容量素子Ｃ２が充電される。そして、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＨレベルに戻り、ホトカプラＰＣ３がオフ動作すると、容量素子Ｃ２の充電電荷は抵抗素子Ｒ１を介して放電されるので、容量素子Ｃ２の他端電位はシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＨレベルに戻ると、ＤＣ１２Ｖから速やかに低下し消滅する。これによって、シャットダウンラッチ回路１５のＰＮＰトランジスタＱ６と、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ１０とは、共にシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＬレベルである期間だけオン動作を行う。

次に、ＣＰＵモジュール２０に設けた故障診断機能ブロックでは、切替回路２１は、ＣＰＵモジュール２０が備えるソフトウェアによって、シーケンサシステムの通常稼働時には二次整流回路１３の出力電圧を選択して電圧検出回路２２，２３に与え、故障診断時には診断回路２４が出力する診断指示を選択して電圧検出回路２２，２３に与える動作を行う。

電圧検出回路２２，２３は、シャットダウンラッチ回路１５，１６に１対１の関係で設けられている。電圧検出回路２２，２３は、それぞれコンパレータといわゆるマイコンとを備え、シーケンサシステムの通常稼働時には、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＨレベルにして二次整流回路１３の出力電圧の変化を監視し、二次整流回路１３の出力電圧が監視電圧範囲（例えばＤＣ４．８５Ｖ〜５．１５Ｖ）内である間は、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＨレベルに維持し、二次整流回路１３の出力電圧が監視電圧範囲外であるとき異常電圧を検出したとしてシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＬレベルにし、診断回路２４から回復指示があるまでそれを維持する。

また、電圧検出回路２２，２３は、故障診断時には、診断回路２４の診断指示で指定された方の電圧検出回路が、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２Ｌの対応する方をＨレベルからＬレベルに立ち下げ、指示された動作の完了を診断回路２４に通知する。その後、診断回路２４から回復指示があると、Ｈレベルに戻す動作を行う。

診断回路２４は、電圧検出回路２２，２３のうち指定した方からシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＨレベルからＬレベルに立ち下げた旨の通知を受けた後の所定期間内に、動作確認回路１９のホトカプラＰＣ４のホトトランジスタが出力するシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＬレベルからＨレベルに立ち上がるか否かを監視して、シャットダウンラッチ回路１５，１６の故障診断を個別に行う。

そして、診断回路２４は、電圧検出回路２２，２３のうち指定した方からシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＨレベルからＬレベルに立ち下げた旨の通知を受けた後の所定期間内に、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＬレベルからＨレベルに立ち上がると、シャットダウンラッチ回路１５，１６は故障していないと判断して、シャットダウンラッチクリア回路１８に与えるシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＨレベルからＬレベルに立ち下げ、それを所定期間だけ維持した後Ｈレベルに戻す動作を行う。また、電圧検出回路２２，２３のうち指定した電圧検出回路に対して前記回復指示を切替回路２１を通して与える。

以上のように構成される電源装置１０及びＣＰＵモジュール２０に組み込んだ電源装置１０を診断する機能ブロックでは、次のような動作が行われる。

まず、通常稼働時での異常電圧（電源装置の出力電圧が５Ｖ以上の過電圧、５Ｖ以下の低電圧）の検出動作について説明する。ＡＣ電圧が電源装置１０に入力されると、スイッチング回路・スイッチング制御回路１１は、ＡＣ入力を整流・平滑して直流電圧を生成し、平滑した直流電圧から生成した初期の動作電圧ＤＣ１２ＶによってスイッチングＩＣ１１ａがその平滑した直流電圧をスイッチング制御してパルス電圧を生成し、トランス１２の一次巻線に印加する。

二次整流回路１３は、トランス１２の二次巻線に誘起されるパルス電圧を整流して動作電圧５Ｖを生成し、各回路への動作電圧５Ｖの供給を開始する。同時に、１２Ｖ生成回路１４は、トランス１２の補助巻線に誘起されるパルス電圧を整流してＤＣ１２Ｖの動作電圧を生成する。ダイオードＤ２のカソードにＤＣ１２Ｖの動作電圧が現れる。

ホトカプラＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４は共にオフ動作状態にあるので、シャットダウンラッチ回路１５，１６のＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２は、共にオン動作状態になっている。つまり、ダイオードＤ２のカソードに現れるＤＣ１２Ｖの動作電圧が、シャットダウンラッチ回路１５，１６のＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２及び電圧保持回路１７のダイオードＤ１を経由してスイッチングＩＣ１１ａの電源供給端子Ｖｃｃに供給される。

これによって、スイッチングＩＣ１１ａは、動作電圧を、動作初期時にＡＣ入力を整流・平滑した直流電圧から生成した暫定的なＤＣ１２Ｖから１２Ｖ生成回路３４からのＤＣ１２Ｖに切り替えて正規のパルス電圧を生成する動作を行う。電源装置１０は、稼働状態になる。電圧保持回路１７では、電解コンデンサＣ１にＤＣ１２Ｖが保持される。

シーケンサシステムの各回路では、動作電圧ＤＣ５Ｖの安定的な供給を受けて通常稼働時の動作が開始される。ＣＰＵモジュール２０が備えるソフトウェアによって通常稼働時の動作指示が切替回路２１と電圧検出回路２２，２３と診断回路２４とに発行される。切替回路２１は二次整流回路１３の出力電圧を電圧検出回路２２，２３に与える。電圧検出回路２２，２３は、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ１ＬをＨレベルに設定して二次整流回路１３の出力電圧の監視を開始する。動作確認回路１９は、診断回路２４へのシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＬレベルに保持している。診断回路２４は、シャットダウンラッチクリア回路１８へのシャットダウンラッチクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＨレベルに保持している。

この通常稼働時において、電源装置１０の出力電圧が変動し、ＤＣ４．８５Ｖ〜ＤＣ５．１５Ｖの範囲外にあるとき、電圧検出回路２２，２３は、その異常電圧を検出し、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ１Ｌを同時にＬレベルに立ち下げる。これによって、シャットダウンラッチ回路１５，１６では、ホトカプラＰＣ１，ＰＣ２がオン動作を行う。ＰＮＰトランジスタＱ６，Ｑ１０がオフ動作状態にあるので、ラッチ回路（Ｑ４，Ｑ５）（Ｑ８，Ｑ９）にてＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２をオフ動作状態に保持する動作が行われ、ダイオードＤ１のアノードからＤ２のカソードまでのスイッチングＩＣ１１ａへのＤＣ１２Ｖ供給ラインがシャットダウンラッチされる。

この場合、電圧保持回路１７の電解コンデンサＣ１が保持するＤＣ１２Ｖの動作電圧は逆流阻止用のダイオードＤ１によってシャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極には印加されず、そのまま維持されるので、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極がＤＣ１２Ｖから急激に低下するが、スイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃには、電圧保持回路１７からＤＣ１２Ｖが引き続いて供給される状態に隙間無く切り替わる。電圧保持回路１７の保持電圧はスイッチングＩＣ１１ａを放電路として低下していく。

一方、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極がＤＣ１２Ｖから急激に低下すると、動作確認回路１９では、シャントレギュレータＩＣ１がオフ動作し、ＰＮＰトランジスタＱ１１がオフ動作することで、ホトカプラＰＣ４がオフ動作し、ＮＰＮトランジスタＱ１２がオフ動作することで、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルに立ち上がる。すなわち、診断回路２４に電源装置１０側でシャットダウンラッチ動作が行われたことが通知される。診断回路２４では、今は通常稼働時であるので、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルに立ち上がると、その後の所定期間内に電源装置１０が電源断となることを認識する。シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＨレベルに保持したままで、シャットダウンラッチ回路１５，１６をクリアすることはしない。

つまり、シャットダウンラッチ回路１５，１６では、ＰＮＰトランジスタＱ１，Ｑ２のオフ動作状態をラッチ回路（Ｑ４，Ｑ５）（Ｑ８，Ｑ９）が保持するので、電圧保持回路１７では充電動作が再開されることはない。したがって、スイッチングＩＣ１１ａは、電圧保持回路１７の保持電圧が動作可能電圧範囲内にある間だけパルス電圧を生成する動作を行い、電圧保持回路１７の保持電圧が動作可能電圧範囲を外れるとパルス電圧の生成動作を停止する。二次整流回路１３の出力電圧はＤＣ５Ｖから低下し、電源断となり、当該電源装置１０は確実にシャットダウンラッチの状態になる。

次に、図２を参照して、シャットダウンラッチ回路１５，１６の故障診断動作について説明する。図２は、図１に示すシーケンサシステムにおいて実施される電源装置の故障診断動作を説明するタイムチャートである。図２では、（１）に電源装置１０の出力電圧ＤＣ５Ｖの変化波形が示され、（２）にスイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子ＶｃｃへのＤＣ１２Ｖの印加波形が示され、（３）に電圧検出回路２２，２３が発行するシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２Ｌの変化波形が示され、（４）に動作確認回路１９が出力するシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨの変化波形が示され、（５）に診断回路２４が発行するシャットダウンラッチクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬの変化波形が示されている。

電源装置１０の上記した通常稼働時では、電圧検出回路２２，２３は異常電圧を検出しない限り、シャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１Ｌ，ＳＨＵＴＤＷ２ＬをＨレベルにしている（図２（３））。電圧保持回路１７では、ＤＣ１２Ｖを保持することを継続している。このオンライン時にＣＰＵモジュール２０が備えるソフトウェアによって故障診断動作指示が切替回路２１と電圧検出回路２２，２３と診断回路２４とに発行される。切替回路２１では、選択を二次整流回路１３の出力電圧から診断回路２４の出力に切り替える。診断回路２４は、電圧検出回路２２，２３の一方、例えば電圧検出回路２２を指定した診断指示を切替回路２１に与えるとする。

電圧検出回路２２は、指定を受けてシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１ＬをＬレベルに立ち下げる（図２（３））。この時点では、動作確認回路１９はシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＬレベルに保持している（図２（４））。また、診断回路２４はシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＨレベルにしている（図２（５））。診断回路２４は、電圧検出回路２２から指示した動作の完了通知を受けた後、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルに立ち上がるまでの期間（イ）を監視する（図２（４））。この期間（イ）は、シーケンサシステムの仕様上、１４４μｓ〜７５０μｓ（ｔｙｐ：４５０μｓ）と規定されている。

電圧検出回路２２がシャットダウン信号ＳＨＵＴＤＷ１ＬをＬレベルに立ち下げると、シャットダウンラッチ回路１５では、ホトカプラＰＣ１がオン動作を行い、ＰＮＰトランジスタＱ１をオフ動作状態に保持する動作が行われ、ＤＣ１２Ｖの供給ラインがシャットダウンラッチされるので、シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極がＤＣ１２Ｖから急激に低下する。但し、電圧保持回路１７では逆流阻止用のダイオードＤ１が存在するので、スイッチングＩＣ１１ａには、電圧保持回路１７からＤＣ１２Ｖが供給される状態に隙間無く切り替わる。図２（２）では、スイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃの印加電圧は電圧保持回路１７の保持電圧によって期間（イ）内低下せず一定に保持されるとしている。電源装置１０の出力電圧も低下しない（図２（１））。

つまり、電圧保持回路１７は、シャットダウンラッチ回路がシャットダウンラッチ動作を行った時点からシーケンサシステムの仕様上１４４μｓ〜７５０μｓ（ｔｙｐ：４５０μｓ）の期間（イ）内は、ＤＣ１２Ｖを保持するように、そして、その後は所定期間内スイッチングＩＣ１１ａの動作可能電圧を維持できるような緩やかな低下を示すように、電解コンデンサＣ１の容量値等を定めてある。

シャットダウンラッチ回路１６のＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極がＤＣ１２Ｖから急激に低下すると、動作確認回路１９では、シャントレギュレータＩＣ１がオフ動作し、ＰＮＰトランジスタＱ１１がオフ動作することで、ホトカプラＰＣ４がオフ動作し、ＮＰＮトランジスタＱ１２がオフ動作する。これによって、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨが期間（イ）の経過以内にＨレベルに立ち上がる（図２（４））。

診断回路２４は、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＬレベルからＨレベルに立ち上がったのを期間（イ）内に確認できると、期間（ロ）の経過以内にシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＬレベルに立ち下げ、それを期間（ハ）の期間内維持し、その後Ｈレベルに戻す動作を行う。つまり、シャットダウンラッチクリア回路１８のホトカプラＰＣ３の発光ダイオードのカソードには、期間（ハ）をパルス幅とするＬレベルのパルス信号が印加される。なお、シーケンサシステムの仕様上、期間（ロ）は３ｍｓと規定され、期間（ハ）は３００μｓと規定されている。

シャットダウンラッチクリア回路１８では、ホトカプラＰＣ３がオン動作してそれを継続するのではなく、期間（ハ）の期間内だけオン動作を行うので、容量素子Ｃ２にはパルス電圧が印加され、シャットダウンラッチ回路１５のＮＰＮトランジスタＱ６をオン動作させることができる。容量素子Ｃ２の充電電荷は、パルス電圧の印加がなくなると、抵抗素子Ｒ１を介して放電されて消滅する。

また、診断回路２４は、例えば、期間（ハ）をパルス幅とするＬレベルのパルス信号（シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬ）を発行する際に、電圧検出回路２２に対して切替回路２１を介して終了指示を発行する。電圧検出回路２２は、終了指示を受けてシャットダウンＳＨＵＴＤＷ１ＬをＨレベルにする（図２（３））。

シャットダウンラッチ回路１５では、ホトカプラＰＣ１がオフ動作し、ＮＰＮトランジスタＱ６がオン動作することにより、ラッチ回路（Ｑ４，Ｑ５）がそれぞれオフ動作を行い、ラッチ動作を解除する。これによって、ＰＮＰトランジスタＱ３がオフ動作を行うので、ＰＮＰトランジスタＱ１がオン動作に復帰し、シャットダウンラッチ回路１５，１６を経由したＤＣ１２の供給が再開され、スイッチングＩＣ１１ａは１２Ｖ生成回路１４からのＤＣ１２Ｖの動作電圧による正常動作に戻る（図２（２））。電圧保持回路１７では充電動作が再開される。

そして、シャットダウンラッチ回路１５，１６を経由したＤＣ１２の供給が再開される（図２（２））と、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタ電極がＤＣ１２Ｖになるので、動作確認回路１９では、シャントレギュレータＩＣ１がオン動作を行い、ホトカプラＰＣ４がオン動作を行い、ＰＮＰトランジスタＱ１２がオフ動作を行うので、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＬレベルに立ち下がる（図２（４））。

診断回路２４は、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬをＬレベルに立ち下げた時点から期間（ニ）の経過以内にシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＨレベルからＬレベルに立ち下がったことが確認できると、電圧検出回路２２を使用した故障診断は正常であると判断する。なお、この期間（ニ）は、シーケンサシステムの仕様上、１０２μｓ〜４４２μｓ（ｔｙｐ：２５５．４μｓ）と規定されている。

結局、期間（ロ）＋期間（ハ）の間では、スイッチングＩＣ１１ａの供給電源端子Ｖｃｃの印加電圧は、電圧保持回路１７の放電動作に伴い低下していくが、電圧保持回路１７の保持電圧がスイッチングＩＣ１１ａの動作可能電圧範囲内にあるので、スイッチングＩＣ１１ａは、パルス電圧を生成する動作を通常通り行うことができ、電源装置１０の出力電圧はＤＣ５Ｖを維持している（図２（１））。

上記の動作過程で、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＬレベルの期間（ハ）を持たずＨレベルを維持する故障、あるいは、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬが当初からＬレベルに固定される故障でなどの場合では、シャットダウンラッチクリア回路１８は、当該シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬに応答しない。この場合は、期間（ハ）以降も、シャットダウンラッチ回路１５によるシャットダウンラッチが継続するので、電圧保持回路１７の保持電圧がスイッチングＩＣ１１ａの動作可能電圧範囲以下に低下していき、スイッチングＩＣ１１ａが動作できなくなり、電源装置１０の出力電圧はそのうちＤＣ５Ｖから低下して電源断になる。

このような事態を確認できるようにするため、動作確認回路１９がシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨをＨレベルに立ち上げてシャットダウンラッチ回路１５によるシャットダウンラッチが開始された時点を通知した後、電源装置１０の出力電圧がＤＣ５Ｖの低下開始時点までの期間（ホ）がシーケンサシステムの仕様上７．２ｍｓ〜５９．８ｍｓと規定されている。診断回路２４は、電圧検出回路２２，２３を用いてこの期間（ホ）も監視するようになっている。

診断回路２４がシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬを期間（ハ）以内だけＬレベルにする動作を行い、ホトカプラＰＣ３をパルス電圧によって動作させ、容量素子Ｃ２で受ける構成とした理由もシャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬの供給ライン故障に対処するためである。すなわち、容量素子Ｃ２で受ける構成を採らない場合、シャットダウンクリア信号ＳＨＵＴＣＬＲＬがＬレベルに固定されてしまうような故障、例えば、ホトカプラＰＣ３が常時導通するような故障が起こった場合には、ＮＰＮトランジスタＱ６，Ｑ１０がオン動作を行うので、常時シャットダウンクリアの状態になる。そのため、実際に電圧異常（過電圧、電圧不足）になった場合に、シャットダウンラッチ動作ができない可能性があり、システムとしてこれを回避する必要があることによる。

電圧検出回路２３を使用した故障診断も同様の手順で行われるが、上記の動作過程で診断回路２４は、検出したエラー情報を外部から確認可能にＣＰＵモジュール２０の図示しない記憶手段に格納する。図２に示す例で言えば、（１）シャットダウン信号ＳＨＴＵＤＷ１Ｌ，ＳＨＴＵＤＷ２ＬをＬレベルにしたが期間（イ）内にシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルにならない場合は、シャットダウンラッチ回路１５，１６に、あるいは、動作確認回路１９に何らかの故障があると判定する。（２）シャットダウン信号ＳＨＴＵＤＷ１Ｌ，ＳＨＴＵＤＷ２ＬをＬレベルにしていないのに、シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルになっている場合は、動作確認回路１９の故障であると判定する。（３）シャットダウン信号ＳＨＴＵＤＷ１Ｌ，ＳＨＴＵＤＷ２ＬをＬレベルにし期間（イ）内にシャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＨレベルになったが、その後シャットダウンラッチ回路動作確認信号ＳＨＵＴＯＰＳＨがＬレベルにならず、期間（ホ）が経過した場合、シャットダウンラッチクリアＳＨＵＴＣＬＲＬの供給ライン（診断回路２４やシャットダウンラッチクリア回路１８等）に故障があると判定する。

以上のように、この実施の形態によれば、シーケンサシステムが備えるスイッチング方式の電源装置において、ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給を遮断状態に維持しまたその解除が行えるシャットダウンラッチ回路を設け、それを上位装置であるＣＰＵモジュールから制御可能としたので、ＣＰＵモジュールでは、当該電源装置の稼働中に出力電圧を監視し、出力電圧の異常を検出した場合はシャットダウンラッチ回路に遮断動作を行わせ、その後通電動作を行わせないことで、電圧保持回路での電圧保持期間経過後に当該電源装置を確実にシャットダウンラッチ状態にすることができ、遮断状態を示す動作確認信号を当該電源装置がシャットダウンラッチ状態になる前に受け取ることで、一定期間後には電源断になることが認識できる。

また、ＣＰＵモジュールでは、当該電源装置の稼働中に、シャットダウンラッチ回路に遮断動作を行わせ、それに対する遮断状態を示す動作確認信号を受けて保持電圧の保持期間経過以前に通電動作を行わせ、それに対する通電状態を示す動作確認信号を受け取ることで、当該電源装置の出力電圧を低下させることなく、シャットダウンラッチ回路が正常に遮断動作と通電動作とを行える状態にあることの故障診断が行える。

そして、シャットダウンラッチ回路は、一方が供給ラインを遮断状態にできない場合でも他方が供給ラインを遮断状態にできるようにした二重化構成としたので、一層確実に当該電源装置をシャットダウンラッチ状態にすることができる。また、故障診断では、診断周期の期間内に一方のシャットダウンラッチ回路が故障しても、他方のシャットダウンラッチ回路を使用して故障診断を継続することができる。

また、電源装置の異常電圧検出をＣＰＵモジュール側で行うので、監視電圧範囲を例えばＤＣ４．８５Ｖ〜５．１５Ｖにするなど高精度での異常電圧検出が可能となり、早期に電源装置をシャットダウンラッチ状態にすることができる。

すなわち、（１）電源装置の出力電圧（定格５Ｖ）が異常（過電圧、電圧低下）となったとき確実にシャットダウンラッチ動作が行え、（２）そのシャットダウンラッチ動作を制御する回路の回路故障を早期に検出できる故障診断が行え、（３）その故障診断は電源稼働中（オンライン）に、電源装置の出力電圧がＤＣ５Ｖから低下する前に該シャットダウンラッチ動作を制御する回路が確実にシャットダウンラッチ動作を制御できる状態にあることの診断が行えるので、国際安全規格（ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル、ＥＮ９５４−１のカテゴリ４レベル）の要求に適合することができ、ユーザの要求にも応えることが可能となる。

以上のように、この発明にかかる電源装置及びそれを用いたシーケンサシステムは、国際安全規格（ＩＥＣ６１５０８のＳＩＬ３レベル、ＥＮ９５４−１のカテゴリ４レベル）が要求する機械安全をクリアするのに有用である。

この発明の一実施の形態による電源装置を備えたシーケンサシステムの構成を示すブロック図である。 図１に示すシーケンサシステムにおいて実施される電源装置の故障診断動作を説明するタイムチャートである。 汎用シーケンサシステムが備える従来の電源装置における機械安全に関わる部分の構成例を示す回路図である。

符号の説明

１ 電源装置
２ ＣＰＵモジュール
１１ スイッチング回路・スイッチング制御回路
１１ａ スイッチングＩＣ
１２ トランス
１３ 二次整流回路
１４ １２Ｖ生成回路
１５，１６ シャットダウンラッチ回路
１７ 電圧保持回路
１８ シャットダウンラッチクリア回路
１９ 動作確認回路
２０ ＣＰＵモジュール
２１ 切替回路
２２，２３ 電圧検出回路
２４ 診断回路

Claims (7)

1. スイッチング方式の電源装置において、
   ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給ラインに介在して設けられ、上位装置の指示に従って前記供給ラインを遮断状態に維持しその解除が行えるシャットダウンラッチ回路と、
   前記シャットダウンラッチ回路の出力端と前記パルス生成制御回路の動作電圧印加端との間に設けられ、前記シャットダウンラッチ回路の出力電圧で充電されるコンデンサ及び当該出力電圧の消滅後は前記コンデンサの充電電荷が前記シャットダウンラッチ回路側に流出するのを阻止するダイオードを有する電圧保持回路と、
   前記シャットダウンラッチ回路の前記電圧保持回路への出力電圧を監視し遮断状態と通電状態とを区別して示す動作確認信号を前記上位装置に対して出力する動作確認回路と、
   を備えたことを特徴とする電源装置。
2. 前記シャットダウンラッチ回路は、前記動作確認回路が遮断状態を示す前記動作確認信号を出力した後の前記パルス生成制御回路が前記電圧保持回路の保持電圧で動作を継続できる期間内に、前記上位装置から遮断状態の解除指示を受ける場合があることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記シャットダウンラッチ回路は、一方が前記供給ラインを遮断状態にできない場合でも他方が前記供給ラインを遮断状態にできるようにした二重化構成であり、前記上位装置から遮断動作の指示を同時に受ける場合と個別に受ける場合とがあり、前記上位装置から遮断動作の指示を個別に受ける場合には、前記動作確認回路が遮断状態を示す前記動作確認信号を出力した後の前記パルス生成制御回路が前記電圧保持回路の保持電圧で動作を継続できる期間内に前記上位装置から遮断状態の解除指示を個別に受ける場合があることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記上位装置は、前記電源装置の出力電圧異常を検出した場合と前記電源装置の稼働中に故障診断を行う場合に、前記シャットダウンラッチ回路に対して遮断動作の指示を発行し、前記故障診断時では遮断動作の指示に対する遮断状態を示す前記動作確認信号を受けた後の前記パルス生成制御回路が前記電圧保持回路の保持電圧で動作を継続できる期間内に前記シャットダウンラッチ回路に対し遮断状態の解除指示を発行し、それに対する通電状態を示す前記動作確認信号を受けて故障診断の終了を確認することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
5. スイッチング方式の電源装置と、前記電源装置を動作電源とする本体側装置とを備えるシーケンサシステムにおいて
   前記電源装置は、
   ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給ラインに介在して設けられ、前記本体側装置の指示に従って前記供給ラインを遮断状態に維持しその解除が行えるシャットダウンラッチ回路と、
   前記シャットダウンラッチ回路の出力端と前記パルス生成制御回路の動作電圧印加端との間に設けられ、前記シャットダウンラッチ回路の出力電圧で充電されるコンデンサ及び当該出力電圧の消滅後は前記コンデンサの充電電荷が前記シャットダウンラッチ回路側に流出するのを阻止するダイオードを有する電圧保持回路と、
   前記シャットダウンラッチ回路の前記電圧保持回路への出力電圧を監視し遮断状態と通電状態とを区別して示す動作確認信号を前記本体側装置に対し出力する動作確認回路とを備え、
   前記本体側装置は、
   前記電源装置の出力電圧異常を検出したとき前記シャットダウンラッチ回路に対し遮断動作指示を発行し、それに対する遮断状態を示す前記動作確認信号を受けて当該電源装置がシャットダウンラッチされることを認識する手段を備えている、
   ことを特徴とするシーケンサシステム。
6. 前記本体側装置は、前記電源装置の稼働時に故障診断を行う場合に、前記シャットダウンラッチ回路に対し遮断動作指示を発行し、それに対する遮断状態を示す前記動作確認信号を受けて前記パルス生成制御回路が前記電圧保持回路の保持電圧で動作を継続できる期間内に前記シャットダウンラッチ回路に対し遮断状態の解除指示を発行し、それに対する通電状態を示す前記動作確認信号を受けて故障診断の終了を確認する手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のシーケンサシステム。
7. スイッチング方式の電源装置と、前記電源装置を動作電源とする本体側装置とを備えるシーケンサシステムにおいて
   前記電源装置は、
   ＡＣ電圧を整流・平滑した直流電圧をスイッチング制御して生成したパルス電圧をトランスの一次巻線に印加するパルス生成制御回路への動作電圧の供給ラインに介在して設けられ、前記本体側装置の指示に従って前記供給ラインを遮断状態に維持しその解除が行える２つのシャットダウンラッチ回路であって、一方が前記供給ラインを遮断状態にできない場合でも他方が前記供給ラインを遮断状態にできるようにした二重化構成のシャットダウンラッチ回路と、
   前記二重化構成のシャットダウンラッチ回路の出力端と前記パルス生成制御回路の動作電圧印加端との間に設けられ、前記二重化構成のシャットダウンラッチ回路の出力電圧で充電されるコンデンサ及び当該出力電圧の消滅後は前記コンデンサの充電電荷が前記シャットダウンラッチ回路側に流出するのを阻止するダイオードを有する電圧保持回路と、
   前記二重化構成のシャットダウンラッチ回路の前記電圧保持回路への出力電圧を監視し遮断状態と通電状態とを区別して示す動作確認信号を前記本体側装置に対し出力する動作確認回路とを備え、
   前記本体側装置は、
   前記電源装置の出力電圧異常を検出したとき前記二重化構成のシャットダウンラッチ回路のそれぞれに対し同時に遮断動作指示を発行し、それに対する遮断状態を示す前記動作確認信号を受けて当該電源装置がシャットダウンラッチされることを認識する手段と、
   前記電源装置の稼働時に故障診断を行う場合に、前記二重化構成のシャットダウンラッチ回路のそれぞれに対し個別に遮断動作指示を発行し、それに対する遮断状態を示す前記動作確認信号を受けて前記パルス生成制御回路が前記電圧保持回路の保持電圧で動作を継続できる期間内に対応する前記シャットダウンラッチ回路に対し遮断状態の解除指示を発行し、それに対する通電状態を示す前記動作確認信号を受けて故障診断の終了を確認する手段と、
   を備えていることを特徴とするシーケンサシステム。

Images