JP2009100496A - 電圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レギュレータから負荷側へ供給される電圧を監視することによって異常を検出する電圧供給装置において、高い精度で異常を検出する。
【解決手段】制御部は、電源がオン（Ｓ１）された後、ＥＥＰＲＯＭに格納されている実行閾値を読出し（Ｓ２）、この実行閾値をＲＡＭ６ｂに記憶して閾値Ｖｄとして設定する（Ｓ３）。そして、制御部６は、Ａ／Ｄポートに入力される電圧Ｖｄｅｔを検出すると（Ｓ４でＹＥＳ）、検出した電圧Ｖｄｅｔが閾値Ｖｄに対して正常か否かを判定する（Ｓ５）。正常でない場合（電圧Ｖｄｅｔが閾値Ｖｄよりも低下している場合：Ｓ５でＮＯ）には、制御部は、パワーオンオフポートからパワーオフ信号を出力してレギュレータを非能動とする（Ｓ６）。レギュレータが非能動になることによって異常が生じている負荷への電源供給が停止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電圧供給装置に関し、詳しくは電源からの電圧をレギュレータ等の電圧調整素子を介して所定の電圧に調整して負荷へ供給する電圧供給装置に関する。

従来から、テレビジョン受像機に用いられ、チューナ回路や増幅回路等の複数の負荷へ異なった電圧を供給するものとして、スイッチング電源と、該スイッチング電源から出力される直流を各負荷に対応した所定の電圧に降圧するレギュレータとを備えた電圧供給装置が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。この電圧供給装置では、スイッチング電源の２次側に複数のレギュレータが並列に接続され、各レギュレータの出力側にそれぞれ負荷が接続される構成になっており、マイコンが各レギュレータの出力電圧を監視することによって負荷側の異常（例えば、負荷回路内のショート、レギュレータの破損等）を検出できるようになっている。

上記電圧供給装置において、マイコンが各レギュレータの出力電圧を監視するための構成として、各レギュレータの負荷側出力端子から分圧抵抗、ダイオードを介して分岐した電圧監視用のラインを合流してマイコンの１つのポートに接続し、マイコンが上記電圧監視用ラインの合流点の電圧を予め規定された閾値（以下、規定閾値という）と比較し、電圧監視用ラインの合流点の電圧が規定閾値よりも低下したときに負荷側に異常が発生したと判断して各レギュレータにオフ信号を出力するようになっているものがある。

上記構成における規定閾値は、製品の製造段階において、マイコン内のメモリに予め書き込まれるものであって、各レギュレータの電圧監視用ラインに挿入される分圧抵抗やダイオードの特性にばらつきがあることを考慮して比較的低目の値に設定されており、負荷側に生じる完全なショートは検出できるが、小さな異常は検出が困難であるという問題がある。

例えば、具体的には、電圧監視用ラインの合流点の電圧が２．３Ｖである状態が正常である場合に、規定閾値は、各電圧監視用ラインの分圧抵抗やダイオードの特性のばらつきを考慮して１．７Ｖ程度に設定されている。この場合に、例えば、いずれかのレギュレータの出力側ラインにおいて完全なショートが生じたときには、当該レギュレータの出力電圧が大幅に低下するので（例えば、１．５Ｖ程度へ低下する）、マイコンは異常を検出することができるが、負荷を構成する部品のうちのいずれかに所定以上の電流が流れるような軽微な異常が生じたときには電圧監視用ラインの合流点の電圧は小幅にしか低下せず（例えば、２．１Ｖへ低下するのみ）、マイコンは異常を検出することができない。
特開２００５−２０８９３９号公報 特開平１０−１３６５７５号公報 特開平６−３１６２５５号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、電圧監視用ラインに挿入される分圧抵抗やダイオードの特性等のばらつきによる負荷電圧のばらつきに影響されることなく、高い精度で負荷側の異常を検出することができる電圧供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、電源からの電圧を所定の電圧に調整して負荷へ供給する電圧調整素子と、前記電圧調整素子が前記負荷に対して供給する電圧（以下、負荷電圧という）を監視して、該負荷電圧が基準となる閾値（以下、基準閾値という）よりも低下したときに該電圧調整素子を非能動とする制御部とを備えた電圧供給装置において、前記電圧供給装置の工場出荷時に検出された前記負荷電圧に基づいて算出された閾値（以下、実行閾値という）が記憶された記憶手段をさらに備え、前記制御部は、前記電源がオンされたとき、前記記憶手段に記憶されている前記実行閾値を前記基準閾値として設定する実行閾値設定手段と、前記実行閾値を設定した後の負荷電圧検出時に、前記実行閾値よりも負荷電圧が低下したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって負荷電圧が前記実行閾値よりも低下したと判定したときに前記電圧調整素子を非能動とする非能動化手段とを有し、前記負荷電圧が低下しているか否かの比較対象を、前記実行閾値とすることによって高い精度で負荷側の異常を検出することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の電圧供給装置において、前記実行閾値は、前記電圧供給装置の工場出荷時に検出された前記負荷電圧よりも所定の値だけ低い値であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１、又は請求項２の電圧供給装置において、前記電源に対して複数の電圧調整素子が並列に接続され、それら電圧調整素子に対してそれぞれ負荷が接続されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの電圧供給装置において、前記電圧調整素子がレギュレータであることを特徴とする。

本発明によれば、制御部は、実行閾値を基準閾値として設定し、負荷電圧検出時には、実行閾値に基づいて負荷電圧が低下しているか否かの判定を行う。そのため、回路素子等の特性のばらつきによる負荷電圧のばらつきに影響されることなく、高い精度で負荷側の異常を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る電圧供給装置について、図１、２を参照して説明する。本実施形態の電圧供給装置１は、テレビジョン受像機の電圧供給装置として用いられ、図１に示されるように、ＡＣ商用電源２に接続される電源回路（電源）３と、電源回路３の２次側の直流出力ライン４に接続されたレギュレータ（電圧調整素子）５ａ、５ｂと、同じく電源回路３の２次側の直流出力ライン４にレギュレータ５ｃを介して接続された制御部６（実行閾値設定手段、判定手段、非能動化手段）と、後述する負荷電圧に基づいて算出された閾値（以下、実行閾値という）が記憶されたＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）１０と、を備えている。電源回路３は、例えばスイッチング電源から構成され、制御部６はマイクロプロセッサから構成される。直流出力ライン４に接続される電圧調整素子は、レギュレータ５ａ、５ｂ、５ｃに代えてＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。レギュレータ５ａ、５ｂにはそれぞれ負荷７ａ、７ｂが接続される。

負荷７ａ、７ｂは、例えば、チューナ回路、増幅回路であり、スイッチング電源３の直流出力ライン４の電圧（例えば、７Ｖ）が各レギュレータ５ａ、５ｂによって降圧された異なった電圧（例えば、５Ｖ、３．３Ｖ）が供給される。制御部６には、レギュレータ５ｃによって降圧された直流電圧（例えば、３．３Ｖ）が供給される。制御部６は、電源回路３にＡＣ商用電源２が接続されることによって電圧が供給されて稼働状態にされる。従って、制御部６は、テレビジョン受像機の主電源がオンされた（電源回路３にＡＣ商用電源２が接続された）後は継続的に稼働するようになっており、本実施形態では、この制御部６が、リモコン（不図示）から送信され、赤外線受光部（不図示）を介して受信した制御信号（例えば、チャンネル切替信号）に基づいてテレビジョン受像機の各部の制御を行うようになっている。

レギュレータ５ａ、５ｂは、それぞれ入力端子５１ａ、５１ｂ、出力端子５２ａ、５２ｂ、グランド端子５３ａ、５３ｂの他にオンオフ制御端子５４ａ、５４ｂを有し、各オンオフ制御端子５４ａ、５４ｂが制御部６のパワーオンオフポートＰｏｎに接続され、制御部６が出力するパワーオン／オフ信号によって、レギュレータ動作の能動、非能動が切替えられる。

各レギュレータ５ａ、５ｂの出力端子５２ａ、５２ｂからは、それぞれ分圧抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２とダイオードＤａ、Ｄｂを介して電圧監視用ライン８ａ、８ｂが分岐され、ダイオードＤａ、Ｄｂのアノード側において合流され、制御部６のＡ／ＤポートＰａｄに接続されている。また、電圧監視用ライン８ａ、８ｂの合流点９には、プルアップ抵抗Ｒｐを介してレギュレータ５ｃの出力端子が接続されている。各レギュレータ５ａ、５ｂの出力端子５２ａ、５２ｂには、前述の通り各負荷７ａ、７ｂに適応した異なった電圧（負荷電圧）が出力されるが、各分圧抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２の値とダイオードＤａ、Ｄｂの特性を調整することによって電圧監視用ライン８ａ、８ｂの合流点９は、各負荷電圧が電圧監視用ライン８ａ、８ｂ毎に所定の割合で分圧された電圧（例えば、２．３Ｖ）となるように構成されている。なお、実際の製品においては、製品毎の各分圧抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２とダイオードＤａ、Ｄｂの特性のばらつきによって、電圧監視用ライン８ａ、８ｂの合流点９の電圧もばらつきを有するものになる。

ＥＥＰＲＯＭ１０には、電圧供給装置１の工場出荷時に検出された負荷電圧に基づいて算出された実行閾値が記憶されている。実行閾値は、工場出荷時に検出された負荷電圧よりも僅かに低い値である。上述したように負荷電圧は、製品毎の各分圧抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２とダイオードＤａ、Ｄｂの特性のばらつきによってばらつきを有する。そのため、ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている実行閾値も製品毎にばらつきを有するものである。

そして、いま、レギュレータ５ａ、５ｂからの出力電圧（負荷電圧）が負荷７ａ、７ｂ側に生じる部品の破損やショート等の異常によって低下すると、電圧監視用ライン８ａ、８ｂの合流点９の電圧も各分圧抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２とダイオードＤａ、Ｄｂの特性によって決まる所定の割合で低下し、制御部６がＡ／ＤポートＰａｄに入力される電圧を監視すること（ＥＥＰＲＯＭ１０に記憶されている実行閾値との比較をすること）によって異常が検出される。

以下、制御部６が電圧の異常を検出する手順について、図２のフローチャートを参照して説明する。以下において説明する手順は、制御部６内のＲＯＭ６ａに格納されたプログラムに記述されている。まず、ユーザが電源回路３をＡＣ商用電源２に接続すると（Ｓ１）、レギュレータ５ｃを介して制御部６に駆動電圧が供給されて制御部６が稼働状態になる。稼働状態になった制御部６は、ＥＥＰＲＯＭ１０（図１）に格納されている実行閾値を読出し（Ｓ２）、ＲＡＭ６ｂに記憶して実行閾値を閾値Ｖｄとして設定する（Ｓ３）。閾値Ｖｄとして設定する実行閾値は、前述したように、製品出荷時に検出した電圧監視用ライン８ａ、８ｂの合流点９における負荷電圧よりも僅かに低い値である。具体的には、例えば、製品出荷時に検出した負荷電圧が２．４Ｖであった場合、実行閾値として２．２Ｖの値が記憶されている。

そして、制御部６は、Ａ／ＤポートＰａｄに入力される電圧Ｖｄｅｔを検出すると（Ｓ４でＹＥＳ）、検出した電圧Ｖｄｅｔが閾値Ｖｄに対して正常か否か（電圧Ｖｄｅｔが閾値Ｖｄを上回っているか否か）を判定する（Ｓ５）。正常でない場合（電圧Ｖｄｅｔが閾値Ｖｄよりも低下している場合：Ｓ５でＮＯ）には、制御部６は、パワーオンオフポートＰｏｎからパワーオフ信号を出力してレギュレータ５ａ、５ｂを非能動とする（Ｓ６）。レギュレータ５ａ、５ｂが非能動になることによって異常が生じている負荷７ａ、７ｂへの電源供給が停止される。

Ｓ５における判定について、具体的な値を用いて説明する。いま、閾値Ｖｄが２．２Ｖに設定されているとすると、検出した電圧Ｖｄｅｔが、例えば２．０Ｖである場合には正常でないことになり、電圧Ｖｄｅｔが、例えば２．３Ｖである場合には正常であることになる。

一方、上記Ｓ５の処理における判定の結果がＹＥＳであった場合には、制御部６は、上記Ｓ４及びＳ５の処理を繰り返す。

以上のように、本実施形態に係る電圧供給装置１によれば、制御部６は、実行閾値を基準閾値として設定し、負荷電圧検出時には、実行閾値に基づいて負荷電圧が低下しているか否かの判定を行う。そのため、回路素子等の特性のばらつきによる負荷電圧のばらつきに影響されることなく、高い精度で負荷側の異常を検出することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電圧供給装置１をテレビジョン受像機の電圧供給装置として用いる場合について説明したが、他の電気機器に対して用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る電圧供給装置のブロック図。 同電圧供給装置における電圧異常検出処理のためのフローチャート。

符号の説明

１ 電圧供給装置
３ 電源回路（電源）
５ａ、５ｂ レギュレータ（電圧調整素子）
６ 制御部（実行閾値設定手段、判定手段、非能動化手段）
７ａ、７ｂ 負荷
１０ ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）

Claims (4)

1. 電源からの電圧を所定の電圧に調整して負荷へ供給する電圧調整素子と、
   前記電圧調整素子が前記負荷に対して供給する電圧（以下、負荷電圧という）を監視して、該負荷電圧が基準となる閾値（以下、基準閾値という）よりも低下したときに該電圧調整素子を非能動とする制御部とを備えた電圧供給装置において、
   前記電圧供給装置の工場出荷時に検出された前記負荷電圧に基づいて算出された閾値（以下、実行閾値という）が記憶された記憶手段をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記電源がオンされたとき、前記記憶手段に記憶されている前記実行閾値を前記基準閾値として設定する実行閾値設定手段と、
   前記実行閾値を設定した後の負荷電圧検出時に、前記実行閾値よりも負荷電圧が低下したか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって負荷電圧が前記実行閾値よりも低下したと判定したときに前記電圧調整素子を非能動とする非能動化手段とを有し、
   前記負荷電圧が低下しているか否かの比較対象を、前記実行閾値とすることによって高い精度で負荷側の異常を検出することができることを特徴とする電圧供給装置。
2. 前記実行閾値は、前記電圧供給装置の工場出荷時に検出された前記負荷電圧よりも所定の値だけ低い値であることを特徴とする請求項１に記載の電圧供給装置。
3. 前記電源に対して複数の電圧調整素子が並列に接続され、それら電圧調整素子に対してそれぞれ負荷が接続されていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電圧供給装置。
4. 前記電圧調整素子がレギュレータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電圧供給装置。

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