JP2008312409A - Power supply device of electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子機器の電源装置、特に、比較的軽微な異常発生時に二次側に供給する直流電圧を抑制する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for an electronic device, and more particularly to a power supply device that suppresses a DC voltage supplied to a secondary side when a relatively minor abnormality occurs.
従来、汎用の交流電圧から目的の直流電圧を取得する電源装置が多く用いられている。このような電源装置としては、安定した直流電圧を得るためにスイッチング電源が一般的ており、さらに故障時等に対処するように各種の機能を有するものがある。 Conventionally, many power supply apparatuses that acquire a target DC voltage from a general-purpose AC voltage have been used. As such a power supply device, a switching power supply is generally used in order to obtain a stable DC voltage, and some have various functions so as to cope with a failure or the like.
特許文献1は、インクジェットプリンタの電源装置であって、二次側の負荷電流が所定値以上に上昇すると、供給電圧を低下させる過電流保護回路を備えたものである。
特許文献2の電源装置も同様に、二次側の負荷電流が所定値以上に上昇すると、供給電圧を低下させる過電流保護回路を備えたものである。 Similarly, the power supply device of Patent Document 2 includes an overcurrent protection circuit that reduces the supply voltage when the load current on the secondary side rises above a predetermined value.
特許文献3は、アンテナ用電源装置であって、二次側の過電流を検出して電源回路をオフにするものであります。 Patent Document 3 is a power supply device for an antenna that detects an overcurrent on the secondary side and turns off the power supply circuit.
特許文献4の電源装置は、二次側の出力電圧を検知し、この電圧値の以上を検出すると、一次側のプルアップ回路で出力を停止させる制御を行うものであります。
上述の従来の各電源装置では、通常動作の最大電流で誤検知させないで過電流を検出するために、電源トランスから引き出される過電流の閾値を、最大電流の二倍程度に設定することが一般的である。しかしながら、二次側の抵抗や回路を或程度通過した後の回路短絡では、通常時の最大電流の二倍以上の電流値が流れるとは限らず、このような比較的軽微な状態の故障には対応することができなかった。 In each of the above-described conventional power supply devices, in order to detect an overcurrent without causing a false detection with the maximum current during normal operation, it is common to set the threshold of the overcurrent drawn from the power transformer to about twice the maximum current. Is. However, a short circuit after passing through a certain amount of resistance or circuit on the secondary side does not always result in a current value more than twice the maximum current in normal operation. Could not respond.
したがって、本発明の目的は、微少な回路短絡等からなる比較的小さい出力電流の変化や出力電圧の変化に対しても出力電圧値を抑制し、発煙や発火を防止することができる電子機器の電源装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the output voltage value against a relatively small change in the output current or a change in the output voltage consisting of a minute circuit short circuit or the like, and an electronic device that can prevent smoke and fire. It is to provide a power supply device.
この発明は、一次側から供給される一般用交流電源電圧を目的電圧値の直流電圧を二次側から各機能部に出力する電源トランスと、該電源トランスの目的電圧値に応じて二次側から一次側へフィードバック信号を生成し、一次側で電源トランスの発振を制御するフィードバック制御部と、を備えた電子機器の電源装置に関するものである。そして、この電源装置は、電源トランスの二次側に目的電圧監視手段を設置している。目的電圧監視手段は、直流電圧の電圧値を監視し、該電圧値が予め設定した異常閾値以下となったことを検出すると、異常検出信号を出力する。また、この電源装置は、異常検出信号に基づいて、目的電圧監視手段の動作が可能な程度に低い電圧値の直流電圧が発生するようなフィードバック信号をフィードバック制御部から出力させる電圧抑圧制御手段を備える。この際、電圧抑圧制御手段は、異常検出信号に基づいて動作するトランジスタを備えたラッチ回路により構成される。 The present invention provides a power transformer for outputting a general-purpose AC power supply voltage supplied from the primary side to each functional unit from the secondary side to a DC voltage having a target voltage value, and a secondary side corresponding to the target voltage value of the power transformer. The present invention relates to a power supply apparatus for an electronic device, which includes a feedback control unit that generates a feedback signal from the primary side to the primary side and controls oscillation of a power transformer on the primary side. In this power supply apparatus, target voltage monitoring means is installed on the secondary side of the power transformer. The target voltage monitoring means monitors the voltage value of the DC voltage, and outputs an abnormality detection signal when it detects that the voltage value is equal to or less than a preset abnormality threshold value. In addition, the power supply device includes voltage suppression control means for outputting a feedback signal from the feedback control unit that generates a DC voltage having a voltage value low enough to enable the operation of the target voltage monitoring means based on the abnormality detection signal. Prepare. At this time, the voltage suppression control means is configured by a latch circuit including a transistor that operates based on the abnormality detection signal.
この構成では、通常動作時には、フィードバック制御部により目的電圧値に応じた制御信号が電源トランスの一次側に供給されて、安定した直流電圧が二次側から出力される。一方、異常が発生すると異常検出信号により電圧抑圧制御手段がフィードバック制御部に対して電源トランスの一次側に対して二次側電圧が低下するようなフィードバック信号を生成するように制御が行われる。この際、電圧抑制制御手段が、トランジスタを備えたラッチ回路という簡素な構造により実現されるので、複雑な制御を行うことなく電圧抑制制御が行われる。 In this configuration, during normal operation, a control signal corresponding to the target voltage value is supplied to the primary side of the power transformer by the feedback control unit, and a stable DC voltage is output from the secondary side. On the other hand, when an abnormality occurs, control is performed by the abnormality detection signal so that the voltage suppression control unit generates a feedback signal that causes the secondary side voltage to decrease with respect to the primary side of the power transformer with respect to the feedback control unit. At this time, since the voltage suppression control means is realized by a simple structure of a latch circuit including a transistor, the voltage suppression control is performed without performing complicated control.
また、この発明の電子機器の電源装置は、異常検出信号に基づいて生成される低い電圧値の直流電圧を駆動電源として駆動する通知手段を備える。 In addition, the power supply device for an electronic device according to the present invention includes notification means for driving a low-voltage DC voltage generated based on the abnormality detection signal as a drive power supply.
この構成では、異常状態となり電子機器が通常動作を行えないような状態になると、この異常状態を通知することができ、この通知により、ユーザは異常状態を容易且つ確実に認識することができる。 In this configuration, when an abnormal state occurs and the electronic device cannot perform normal operation, the abnormal state can be notified, and the user can easily and reliably recognize the abnormal state by this notification.
また、この発明の電子機器の電源装置の通知手段は発光ダイオードであることを特徴としている。この構成では、駆動電圧の低い発光ダイオードを通知手段とすることで、異常時抑制後の電圧が3V程度と低くなっても、確実に発光通知を行うことができる。 In addition, the notification means of the power supply device of the electronic apparatus according to the present invention is a light emitting diode. In this configuration, the light emitting diode having a low driving voltage is used as the notification means, so that even when the voltage after suppression during abnormality is as low as about 3 V, the light emission notification can be reliably performed.
この発明によれば、ラッチ回路を有する簡素な回路により異常時の電圧抑圧制御を行うことができる。すなわち、従来例に示した、より複雑で動作に対して大幅な過電流を必要とする過電流保護回路を用いることなく、異常時の電圧抑制を簡単に行うことができ、比較的軽微なショート等も検出して電圧制御を行うことができる。これにより、比較的軽微なショート等による発煙や発火をも防止することができる。 According to the present invention, voltage suppression control at the time of abnormality can be performed by a simple circuit having a latch circuit. In other words, without using the over-current protection circuit that is more complicated and requires a large over-current for the operation shown in the conventional example, voltage suppression at the time of abnormality can be easily performed, and a relatively light short circuit Etc. can also be detected for voltage control. As a result, it is possible to prevent smoke and fire due to a relatively light short.
本発明の第1の実施形態に係る電子機器の電源装置について図を参照して説明する。 A power supply device for an electronic apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態の電子機器の概略構成について示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of the electronic apparatus of the present embodiment.
本実施形態に示す電子機器は、一般的な交流電源から電圧供給を受けて、直流電圧で駆動する各機能部A〜Dを備えるものであり、機能部A〜Dとしては、DCモータ等がある。なお、本実施形態では、機能部はA〜Dの四つであるが、個数はこれに限るものではない。この電子機器は、上述の機能部A〜D、スイッチング電源、DC−DCコンバータ、レギュレータE,F、CPU10、低電圧ラッチ回路1、電圧検出回路20を備える。
The electronic device shown in the present embodiment includes functional units A to D that receive a voltage supply from a general AC power source and are driven by a DC voltage, and the functional units A to D include a DC motor or the like. is there. In the present embodiment, there are four functional units A to D, but the number is not limited to this. This electronic device includes the above-described functional units A to D, a switching power supply, a DC-DC converter, regulators E and F, a
スイッチング電源の二次側には、所定の回路網を介して機能部A,BおよびDC−DCコンバータが接続されており、スイッチング電源の二次側から所定電圧値(例えば30V)からなる直流電圧が通常目的電圧として供給される。機能部A,Bは、この通常目的電圧により通常動作する。DC−DCコンバータは、スイッチング電源の二次側の電圧を降圧(例えば、30Vから5Vに降圧)して機能部CおよびレギュレータEへ供給する。機能部Cは、この降圧された直流電圧により通常動作する。レギュレータEは、降圧電圧を整流して機能部DおよびレギュレータFへ供給する。機能部Dは、整流された降圧電圧により通常動作する。レギュレータFは、整流降圧電圧をさらに整流してCPU10へ与える。CPU10は、この高精度に整流された電圧により通常安定動作する。
Functional units A and B and a DC-DC converter are connected to the secondary side of the switching power supply via a predetermined circuit network, and a DC voltage having a predetermined voltage value (for example, 30 V) from the secondary side of the switching power supply. Is normally supplied as the target voltage. The functional units A and B normally operate with this normal target voltage. The DC-DC converter steps down the voltage on the secondary side of the switching power supply (for example, steps down from 30 V to 5 V) and supplies it to the functional unit C and the regulator E. The functional unit C normally operates with the stepped-down DC voltage. The regulator E rectifies the step-down voltage and supplies it to the functional unit D and the regulator F. The functional unit D normally operates with the rectified step-down voltage. The regulator F further rectifies the rectified step-down voltage and provides it to the
電圧検出回路20は、例えば図1に示すように、機能部Aへの供給電圧を検出して、CPU10へ与える。CPU10は電圧検出回路20の検出結果が異常であることを検出すると、低電圧ラッチ回路1へトリガ信号を出力する。低電圧ラッチ回路1は、トリガ信号に基づいて極低電圧にラッチし、このラッチされた極低電圧がスイッチング電源に与えられる。スイッチング電源はこの極低電圧に応じて、スイッチング電源の二次側の出力電圧を低減させる。
For example, as illustrated in FIG. 1, the
次に、より具体的な回路構成および異常検出時の処理について説明する。
図2は本実施形態のスイッチング電源装置の主要構成および、CPU10や低電圧ラッチ回路1、電圧検出回路20との接続関係を示す回路図である。
スイッチング電源の電源トランスTRの一次側にはトランスコイルT11が備えられており、二次側にはトランスコイルT21が備えられている。
Next, a more specific circuit configuration and processing when an abnormality is detected will be described.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the main configuration of the switching power supply device of this embodiment and the connection relationship with the
A transformer coil T11 is provided on the primary side of the power supply transformer TR of the switching power supply, and a transformer coil T21 is provided on the secondary side.
電源トランスTRのトランスコイルT11の両端は、整流回路であるダイオードブリッジDBを介して交流電源Vinの両端の接続端子にそれぞれ接続している。また、トランスコイルT11の一方端と、ダイオードブリッジDBとの間には、スイッチ素子Q0と抵抗器R0との直列回路が接続されており、ダイオードブリッジDBと抵抗器R0との接続点は、グランドに接続されている。スイッチ素子Q0は、後述するフォトカプラからの出力信号に基づいて、スイッチング制御を行う。 Both ends of the transformer coil T11 of the power transformer TR are connected to connection terminals at both ends of the AC power supply Vin via a diode bridge DB which is a rectifier circuit. A series circuit of a switch element Q0 and a resistor R0 is connected between one end of the transformer coil T11 and the diode bridge DB, and a connection point between the diode bridge DB and the resistor R0 is a ground. It is connected to the. The switch element Q0 performs switching control based on an output signal from a photocoupler described later.
トランスコイルT21の一方端にはダイオードD1のアノードが接続され、トランスコイルT21の他方端はグランドに接続されている。ダイオードD1のカソードは、所定の回路網を介して図1に示す機能部に対応する負荷に接続されている。ダイオードD1のカソードは、コンデンサC1を介して接地されている。また、ダイオードD1のカソードは、フォトカプラPCの発光ダイオードに接続されている。フォトカプラPCの発光ダイオードから発生した光は、フォトトランジスタで受光され、受光量に応じた制御信号がスイッチ素子Q0へ与えられる。 The anode of the diode D1 is connected to one end of the transformer coil T21, and the other end of the transformer coil T21 is connected to the ground. The cathode of the diode D1 is connected to a load corresponding to the functional unit shown in FIG. 1 through a predetermined network. The cathode of the diode D1 is grounded via the capacitor C1. The cathode of the diode D1 is connected to the light emitting diode of the photocoupler PC. The light generated from the light emitting diode of the photocoupler PC is received by the phototransistor, and a control signal corresponding to the amount of received light is given to the switch element Q0.
また、ダイオードD1のカソードには、抵抗器R3と抵抗器R4とからなる直列回路が接続されており、この直列回路のダイオードD1と反対側の端部は接地されている。抵抗器R3と抵抗器R4との接続点には、トランジスタTr0のベースが接続されており、このトランジスタTr0のエミッタは、ツェナーダイオードを介して接地されている。トランジスタTr0のコレクタは、抵抗器R1を介してフォトカプラPCの発光ダイオードに接続されるとともに、抵抗器R5を介して低電圧ラッチ回路1へ接続されている。
In addition, a series circuit including a resistor R3 and a resistor R4 is connected to the cathode of the diode D1, and the end of the series circuit opposite to the diode D1 is grounded. The base of the transistor Tr0 is connected to the connection point between the resistors R3 and R4, and the emitter of the transistor Tr0 is grounded via a Zener diode. The collector of the transistor Tr0 is connected to the light emitting diode of the photocoupler PC through the resistor R1, and is connected to the low
さらに、ダイオードD1のカソードとフォトカプラPCの発光ダイオードとの間は分岐されて抵抗器R2が接続され、抵抗器R2は、トランジスタTr0のエミッタとツェナーダイオードとの接続点Aに接続している。 Further, a branch is made between the cathode of the diode D1 and the light emitting diode of the photocoupler PC, and a resistor R2 is connected. The resistor R2 is connected to a connection point A between the emitter of the transistor Tr0 and the Zener diode.
負荷近傍の電圧供給ライン上の所定点Bには、電圧検出回路20が接続されている。電圧検出回路20は、所定点Bとグランドとの間に直列接続される抵抗器R6,R7と、これら抵抗器R6,R7の接続点と、CPU10との間に接続される抵抗器R8とを備える。このような構成により、電圧検出回路20は、所定点Bの直流電圧値、すなわち負荷へ供給される負荷近傍の直流電圧値を検出してCPU10へ与える。
A
本発明の特徴である低電圧ラッチ回路1は、トランジスタTr11,Tr12、抵抗器R11,R12、コンデンサC10を備える。トランジスタTr11は、NPN型トランジスタであり、ベースがCPU10に接続され、エミッタが接地されている。トランジスタTr11のベースは、コンデンサC10を介してグランドに接続されるとともに、抵抗器R12を介してPNP型トランジスタであるトランジスタTr12のコレクタに接続されている。トランジスタTr11のコレクタは、トランジスタTr12のベースに接続されるとともに、抵抗器R11を介してスイッチング電源の抵抗器R5に接続されている。トランジスタTr12のエミッタは、抵抗器R11における抵抗器R5側に接続されている。
The low
このような回路構成とすることで、CPU10から所定電圧値のトリガ信号が入力されると、トランジスタTr11がオンとなり、トランジスタTr12のベースが接地して、トランジスタTr12がオンとなり、結果的に抵抗器R5の低電圧ラッチ回路1側が略0V(トランジスタのオフセットにより、約0.6V)になる。
With such a circuit configuration, when a trigger signal having a predetermined voltage value is input from the
以上のような構成では、以下のように以上検出時にスイッチング電源の二次側を低電圧に抑制する。
何らかの回路リーク等が発生し、負荷近傍の伝送回路上の点Bでの電圧が低下(例えば、電圧値で20%程度低下)すると、電圧検出回路20からCPU10へ出力される電圧値も低下する。CPU10は、入力される電圧値が予め設定した異常閾値(例えば、電圧値で通常電圧値の20%程度)以下であることを検出すると、低電圧ラッチ回路1へトリガ信号を出力する。低電圧ラッチ回路1は、上述の回路動作により、スイッチング電源に対して極低電圧を供給する。この極低電圧の供給により、フォロカプラPCを介して一次側にフィードバックされる電流値が変化し、スイッチ素子Q0により一次側の発振が制限される。これにより、二次側に出力される電圧値が、例えば通常供給される電圧値の10%程度にまで低下される。この際、二次側から出力される電圧値は、完全に0Vではないので、電圧検出回路20およびCPU10は、低電圧状態を継続的に検出し、低電圧ラッチ回路1へ供給することができる。この結果、異常発生により低電圧抑圧状態を継続的に維持し、負荷での発煙や発火を防止することができる。この際、主要構成として、トランジスタ二個と、抵抗器二個、コンデンサ一個からなる簡素な構成のラッチ回路で抑圧制御を行うことができる。
In the above configuration, the secondary side of the switching power supply is suppressed to a low voltage during detection as described above.
When some circuit leak occurs and the voltage at point B on the transmission circuit near the load decreases (for example, about 20% in voltage value), the voltage value output from the
次に、第2の実施形態に係る電子機器の電源装置について図3を参照して説明する。
図3は、本実施形態のスイッチング電源装置の主要構成および、CPU10や低電圧ラッチ回路1、電圧検出回路20、通知回路30との接続関係を示す回路図である。
本実施形態の電源装置は、第1の実施形態に対して、さらに通知回路30を追加したものである。
Next, a power supply device for an electronic apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the main configuration of the switching power supply device of the present embodiment and the connection relationship between the
The power supply device of this embodiment is obtained by adding a
通知回路30は、低電圧ラッチ回路1と同じ構成からなり、それぞれ低電圧ラッチ回路1のトランジスタTr11、Tr12が通知回路30のトランジスタTr31,Tr32に対応する。低電圧ラッチ回路1の抵抗器R11,R12が通知回路30の抵抗器R31,R32に対応し、低電圧ラッチ回路1のコンデンサC10が通知回路30のコンデンサC30に対応する。
The
低電圧ラッチ回路1の抵抗器R11に対応する通知回路30の抵抗器31には、発光ダイオードのカソードが接続され、この発光ダイオードのアノードが負荷近傍の伝送回路上の点Bに接続されている。
The resistor 31 of the
このような構成となることで、上述のように異常電圧が検出されると、通知回路30の発光ダイオードのカソード側が略0Vとなり、発光ダイオードが点灯する。そして、二次側の出力が低減されても、発光ダイオード自身の駆動電圧が低いので点灯し続ける。これにより、ユーザへ異常電圧の発生を通知することができる。この通知回路30では、発光ダイオードに限らず、低電圧で駆動する発光素子や放音素子を用いることもできる。
With this configuration, when an abnormal voltage is detected as described above, the cathode side of the light emitting diode of the
1−低電圧ラッチ回路、10−CPU、20−電圧検出回路、30−通知回路 1-low voltage latch circuit, 10-CPU, 20-voltage detection circuit, 30-notification circuit
Claims (3)
前記電源トランスの二次側に設置され、前記直流電圧の電圧値を監視し、該電圧値が予め設定した異常閾値以下となったことを検出すると、異常検出信号を出力する目的電圧監視手段と、
前記異常検出信号に基づいて、前記異常検出信号に基づいて動作するトランジスタを備えたラッチ回路により構成され、前記目的電圧監視手段の動作が可能な程度に低い電圧値の直流電圧が発生するようなフィードバック信号を前記フィードバック制御部から出力させる制御を行う電圧抑圧制御手段と、
を備えた電子機器の電源装置。 A general-purpose AC power supply voltage supplied from the primary side, a power transformer that outputs a DC voltage of a target voltage value from the secondary side to each functional unit, and a secondary side to a primary side according to the target voltage value of the power transformer A feedback control unit that generates a feedback signal and controls oscillation of the power transformer on the primary side,
A target voltage monitoring unit that is installed on the secondary side of the power transformer, monitors the voltage value of the DC voltage, and outputs an abnormality detection signal when detecting that the voltage value is equal to or lower than a preset abnormality threshold value; ,
Based on the abnormality detection signal, the latch circuit includes a transistor that operates based on the abnormality detection signal, and generates a DC voltage having a voltage value that is low enough to allow the target voltage monitoring unit to operate. Voltage suppression control means for performing control to output a feedback signal from the feedback control unit;
A power supply device for electronic equipment.
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