JP2010151761A - 異常検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】商用交流電源に発生した異常を検出するための電圧閾値を、容易に決定する。
【解決手段】ダイオードD4は、交流電源からの交流電圧を所定の交流電圧に変圧するスイッチング電源４１の２次側コイルLsに発生する所定の交流電圧のうち、マイナス側の電圧を抽出し、検出部１４３は、ダイオードD4により抽出されたマイナス側の電圧が、予め計算により求められた、複数の電気抵抗R1乃至R3の抵抗値に応じて決定される電圧閾値以上であるとき、交流電源に異常が発生したことを検出する。本発明は、例えば、商用交流電源からの交流電圧を所定の交流電圧に変圧するスイッチング電源の２次側コイルに発生した交流電圧を監視し、商用交流電源に異常が発生したか否かを検出する異常検出回路に適用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、異常検出回路に関し、特に、給電を行う電源に発生した、瞬間的な電圧の低下や突然の停電等の異常を検出する場合に用いて好適な異常検出回路に関する。

例えば、ハードディスクレコーダ等の情報処理装置には、所定の日時に放送される番組（を表すデータ）を録画予約するために用いられる録画予約回路等の他、その録画予約回路等を制御するマイクロコンピュータが内蔵されている。

このマイクロコンピュータは、例えば５０[Hz]又は６０[Hz]等の商用周波数を有する交流電流（交流電圧）を発生させる商用交流電源からスイッチング電源を介して行われる給電により動作し、上述した録画予約回路等に対する給電を制御する。

また、マイクロコンピュータは、商用交流電源からスイッチング電源を介して行われる給電により、必要に応じて、日時や各種の設定を示す設定情報を、RAM(random access memory)等の揮発性メモリに保持して所定の処理を行う。

したがって、例えば、商用交流電源に、瞬間的な電圧の低下や突然の停電等の異常が発生し、マイクロコンピュータに対する給電が停止されてしまうときには、揮発性メモリに保持されている設定情報が消失してしまう等といった不具合が発生し得る。

そこで、商用交流電源に異常が発生したことを迅速に検出し、商用交流電源の異常を検出したときから、マイクロコンピュータに対する給電が停止されるまでの間に、マイクロコンピュータの進行状況を失う事無く保持し、停電等から復帰した後には動作が続行できる様にさせる退避処理をマイクロコンピュータに行わせる必要があった。

次に、図１は、商用交流電源の異常を検出するとともに、その異常を検出したときには退避処理を行うマイクロコンピュータが内蔵された従来の情報処理装置２１の構成例を示している。

この情報処理装置２１は、例えばハードディスクレコーダ等であり、ユーザ操作にしたがって所定の番組を放送信号から取得するチューナや、チューナからの番組を録画予約するために用いられる録画予約回路、番組等を記録するハードディスク等（いずれも図示せず）の他、自励式フライバック型のスイッチング電源４１、異常検出回路４２、及び、チューナや録画予約回路等を制御するマイクロコンピュータ４３により構成されている。

スイッチング電源４１は、AC（alternating current）プラグ６１、整流平滑回路６２、整流平滑回路６３、スイッチ制御回路６４、MOSFET（metal oxide semiconductor field effect transistor）６５、トランスT1、及び整流平滑回路６６により構成されている。

ACプラグ６１は、商用交流電源の差込口に差し込まれた状態で、商用交流電源からの例えば100[V]の交流電流を、整流平滑回路６２に供給する。

整流平滑回路６２は、ACプラグ６１からの交流電流を整流平滑し、その結果得られる直流電流を、整流平滑回路６３、並びに、トランスT1の１次側コイルLp及び補助コイルLbに供給する。

整流平滑回路６２は、ブリッジダイオード回路D1及びブロックコンデンサC1により構成されている。

ブリッジダイオード回路D1は、ACプラグ６１から供給される交流電流を全波整流する。

ブロックコンデンサC1は、複数のコンデンサをブロック化したものであり、ブリッジダイオード回路D1からの全波整流出力（脈流）を平滑化する。

ブロックコンデンサC1は、ブリッジダイオード回路D1と並列に接続されている。

また、ブロックコンデンサC1は、その一端が、１次側コイルLpの一端と接続され、その他端がコンデンサC2の一端、補助コイルLbの一端、及びMOSFET６５のソースに接続されている。

整流平滑回路６３は、補助コイルLbに発生する交流電圧を整流平滑し、スイッチ制御回路６４の駆動電源としてスイッチ制御回路６４に供給する。

整流平滑回路６３は、ダイオードD2及びコンデンサC2により構成される。ダイオードD2は、そのアノードに、補助コイルLbの他端が接続されており、そのカソードには、コンデンサC2の他端が接続されている。

ダイオードD2は、補助コイルLbに発生する交流電圧を半波整流する。コンデンサC2は、ダイオードD2により半波整流された電圧を平滑化する。

スイッチ制御回路６４は、整流平滑回路６３からの電圧を駆動電源として、MOSFET６５を、後述するオン状態又はオフ状態のいずれか一方に設定するためのパルスをMOSFET６４に出力する。

これにより、整流平滑回路６２により整流平滑された電流、すなわち、トランスT1の１次側コイルLpに流れる電流をスイッチング（オン又はオフ）する。

具体的には、スイッチ制御回路６４は、マイクロコンピュータ４３に印加されている電圧が所定の電圧よりも低い場合、マイクロコンピュータ４３に印加される電圧を上昇させるために、１次側コイルLpに、より多くの電流が流れるように、パルスを調整し、MOSFET６５に出力する。

また、スイッチ制御回路６４は、マイクロコンピュータ４３に印加されている電圧が所定の電圧よりも高い場合、マイクロコンピュータ４３に印加される電圧を降下させるために、１次側コイルLpに、より少ない電流が流れるように、パルスを調整し、MOSFET６５に出力する。

MOSFET６５は、nチャネルMOSFETであり、スイッチ制御回路６４が出力するパルスに対応して、オン状態又はオフ状態に設定され、トランスT1の１次側コイルLpに流れる電流を制御（オン又はオフ）する。

なお、オン状態とは、MOSFET６５のソースからドレインに対して電流が流れる状態をいう。また、オフ状態とは、MOSFET６５のソースからドレインに対して電流が流れない状態をいう。

また、MOSFET６５がオン状態のとき、整流平滑回路６２により整流平滑された電流が１次側コイルLpを流れ、トランスT1内（１次側コイルLp、２次側コイルLs、及び補助コイルLb）に磁束が発生する。

そして、MOSFET６５がオフ状態になると、１次側コイルLpには電流が流れなくなり、トランスT1内に発生した磁束が減少し始めるが、この磁束の変化（減少）に逆らうように、トランスT1内の２次側コイルLs及び補助コイルLbに電圧（フライバック電圧）が発生する。

これにより、２次側コイルLsには、１次側コイルLpの巻き数と、２次側コイルLsの巻き数との比に応じた電圧として、商用交流電源の交流電圧を所定の交流電圧に変圧した電圧が発生する。

なお、トランスT1の２次側コイルLs及び補助コイルLbは、１次側コイルLpとは逆向きに巻かれて構成されている。

整流平滑回路６６は、ダイオードD3、及びコンデンサC3により構成されており、２次側コイルLsに流れる電流を整流平滑し、異常検出回路４２に供給する。

ダイオードD3は、トランスT1の２次側コイルLsに流れる電流を整流する。コンデンサC3は、ダイオードD3により整流された電流を平滑化する。

ダイオードD3は、そのアノードがトランスT2の２次側コイルLsの一端に接続され、そのカソードが、接地されたコンデンサC3の一端に接続されている。また、ダイオードD3のカソードは、異常検出回路４２に接続されている。さらに、コンデンサC3は、接地されている他端が、２次側コイルLsの他端と接続されている。

異常検出回路４２は、スイッチング電源４１の整流平滑回路６６から供給される電流に基づいて、マイクロコンピュータ４３に対して給電を行うとともに、内蔵するコンデンサC4（後述する）に電荷を蓄積させる。

また、異常検出回路４２は、マイクロコンピュータ４３に対して給電を行う商用交流電源に異常が発生したか否かを検出し、その検出の結果得られた検出信号をマイクロコンピュータ４３に供給する。

さらに、異常検出回路４２は、停電等の発生により、商用交流電源に異常が発生したことを検出した場合、内蔵するコンデンサC4に蓄積された電荷を、マイクロコンピュータ４３に供給する。

なお、異常検出回路４２は、レギュレータ（REG）８１、閾値決定部８２、検出部８３、及び、接地されたコンデンサC4により構成される。

レギュレータ８１は、整流平滑回路６６から供給される電流により、マイクロコンピュータ４３を動作させるための電圧を発生する。そして、発生させた電圧により、マイクロコンピュータ４３に対して給電を行うとともに、コンデンサC4に対して電荷を蓄積させる。

閾値決定部８２は、抵抗R1、抵抗R2、及びコンデンサC5により構成されており、抵抗R1と抵抗R2との抵抗値に応じて、ダイオードD3とレギュレータ８１とを結ぶ接続線上の電圧を分圧し、検出部８３に印加する。

なお、閾値決定部８２では、ダイオードD3とレギュレータ８１とを結ぶ接続線上の電圧から、商用交流電源に異常が発生したことを検出するための電圧閾値が、抵抗R1及び抵抗R2の抵抗値に応じて決定される。

検出部８３は、閾値決定部８２からの電圧に応じて、商用交流電源に異常が発生したか否かを示す検出信号を生成し、マイクロコンピュータ４３に供給する。

コンデンサC4は、商用交流電源に異常が発生したとき、蓄積した電荷を、マイクロコンピュータ４３の駆動電源として、マイクロコンピュータ４３に供給する。これにより、マイクロコンピュータ４３では、商用交流電源に異常が発生したときであっても、コンデンサC4に蓄積された電荷により、短時間ながら動作（駆動）することが可能となる。

マイクロコンピュータ４３は、検出部８３からの検出信号に基づいて、商用交流電源に異常が発生したか否かを判定する。そして、商用交流電源に異常が発生したと判定したとき、異常検出回路４２のコンデンサC4に蓄積されている電荷を駆動電源として、例えば、RAM等の揮発性メモリに記憶させているデータを、ハードディスク等の不揮発性メモリに記憶させる退避処理等を行う。

また、マイクロコンピュータ４３は、商用交流電源に異常が発生していないと判定したとき、レギュレータ８１により発生された電圧を駆動電源として、番組の録画等に代表される各種の処理を行う。

なお、異常検出回路４２において、閾値決定部８２の代わりにツェナーダイオードを設け、そのツェナー電圧を変化させることにより、商用交流電源の異常を検出するための電圧閾値を調整する調整技術が存在する（例えば、特許文献１を参照）。

実登３０３７４７１号公報

ところで、例えば、マイクロコンピュータ４３は、番組の録画等の各種の処理を実行している間、実動作モードに設定され、商用交流電源からスイッチング電源４１を介して給電される電力を十分に使用して高いクロック周波数により動作する。

また、マイクロコンピュータ４３は、各種の処理を一定期間行わない場合、省電力モードに設定され、商用交流電源からスイッチング電源４１を介して給電される電力を節約しながら使用して低いクロック周波数により動作する。

したがって、例えば、マイクロコンピュータ４３では、商用交流電源に異常が発生した場合に、実動作モードであるときには、４[MHz]程度の高いクロック周波数により動作するため、退避処理等に１乃至３ミリ秒程度の処理時間で足りる。

これに対して、省電力モードであるときには、３２[kHz]程度の低いクロック周波数により動作するため、退避処理等に１５０ミリ秒程度の処理時間を要する。

したがって、マイクロコンピュータ４３が実動作モード又は省電力モードのいずれに設定されている場合でも、商用交流電源に異常が発生したときには、退避処理等を実行することができるように、退避処理等に要する処理時間を充分に確保する必要がある。

従来の異常検出回路４２では、商用交流電源の異常を検出するために、ダイオードD3とレギュレータ８１とを結ぶ接続線上の電圧を監視し、その電圧の大きさが閾値決定部８２により決定される電圧閾値未満になったときに、商用交流電源の異常を検出するようにしている。

なお、この電圧閾値は、閾値決定部８２の抵抗R1及びR2の抵抗値を変化させることにより調整することが可能である。

しかしながら、従来の異常検出回路４２では、抵抗R1及びR2の抵抗値を、それぞれ、どのような値に設定すれば所望の電圧閾値に設定することができるのか、容易に算出することはできなかった。

したがって、電圧閾値を所望の電圧閾値に容易に設定することができないため、商用交流電源の異常を適切なタイミングで検出することができないことが生じ得る。このため、退避処理等に要する処理時間を充分に確保するために、マイクロコンピュータ４３の駆動電源として、電荷を蓄積するコンデンサC4の容量を大きくする必要があった。

なお、上述した、従来の調整技術についても、ツェナー電圧の電圧値を、どのような値に設定すれば所望の電圧閾値に設定することができるのか、容易に算出することができないため同様のことがいえる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、商用交流電源に発生した異常を検出するための電圧閾値を、容易に決定することができるようにするものである。

本発明の一側面の異常検出回路は、交流電源からの交流電圧を所定の交流電圧に変圧するスイッチング電源の２次側コイルに発生する前記所定の交流電圧のうち、マイナス側の電圧を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記マイナス側の電圧が、予め計算により求められた、複数の電気抵抗の抵抗値に応じて決定される電圧閾値以上であるとき、前記交流電源に異常が発生したことを検出する検出手段とを含む。

前記検出手段では、前記抽出手段により抽出された前記マイナス側の電圧が、複数の電気抵抗の抵抗値それぞれの比に応じて決定される前記電圧閾値以上であるとき、前記交流電源に異常が発生したことを検出するようにできる。

前記検出手段により、前記交流電源に異常が発生したことが検出されたことを示す検出結果を、前記スイッチング電源からの給電により動作する処理回路に出力する出力手段をさらに設けるとことができ、前記処理回路では、前記交流電源に異常が発生したとしても、前記スイッチング電源からの給電のみにより、前記出力手段からの前記検出結果に対応した処理を実行するようにできる。

前記スイッチング電源では、前記交流電源に異常が発生したとしても、前記スイッチング電源の１次側のコンデンサに蓄積された電荷を駆動電源として、所定の期間、前記処理回路に対して正常に給電を行うことができ、前記処理回路では、前記スイッチング電源から正常に給電が行われる前記所定の期間内に、前記出力手段からの前記検出結果に対応した処理を終了するようにできる。

前記異常検出回路は、前記スイッチング電源の２次側に設けられるようにすることができる。

本発明によれば、交流電源からの交流電圧を所定の交流電圧に変圧するスイッチング電源の２次側コイルに発生する前記所定の交流電圧のうち、マイナス側の電圧が抽出され、抽出された前記マイナス側の電圧が、予め計算により求められた、複数の電気抵抗の抵抗値に応じて決定される電圧閾値以上であるとき、前記交流電源に異常が発生したことが検出される。

本発明によれば、商用交流電源に発生した異常を検出するための電圧閾値を、容易に決定することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下、本実施の形態という）について説明する。
＜１．本実施の形態＞
＜２．変形例＞

＜１．本実施の形態＞
[情報処理装置の構成例]
図２は、本実施の形態である異常検出回路１２１を含む情報処理装置１０１の構成例を示している。

この情報処理装置１０１は、図１の異常検出回路４２に代えて異常検出回路１２１が設けられている他は、従来の情報処理装置２１と同様に構成されている。

なお、図２において、異常検出回路１２１を構成する抵抗R1、抵抗R2、コンデンサC4、及びコンデンサC5に、図１の場合と同一の符号を付しているが、図２に示される抵抗R1及び抵抗R2の抵抗値、並びに、コンデンサC4及びコンデンサC5の容量は、図１に示された抵抗R1等のそれと同一であるとは限らない。

また、それ以外のものについては、図１と共通する部分について同一の符号を付していることから、以下、その説明は適宜省略する。

異常検出回路１２１は、スイッチング電源４１の整流平滑回路６６からの電流に基づいて、マイクロコンピュータ４３に用いられる電圧を発生し、マイクロコンピュータ４３を動作させる。

また、異常検出回路１２１は、スイッチング電源４１の２次側コイルLsに発生した交流電源を監視することにより、停電等により商用交流電源に異常が発生したか否かを検出する。そして、異常検出回路１２１は、その検出の結果得られた検出信号をマイクロコンピュータ４３に供給する。

なお、異常検出回路１２１は、ダイオードD4、レギュレータ（REG）１４１、閾値決定部１４２、検出部１４３、並びに、コンデンサC4，C5及びC6により構成される。

ダイオードD4は、そのカソードに、トランスT1の２次側コイルLsの一端が接続されており、そのアノードに、抵抗R1及びコンデンサC5それぞれの一端が接続点１６１により接続されている。

ダイオードD4は、２次側コイルLsに発生した交流電圧のうち、マイナス側の電圧を半波整流により抽出し、その結果得られたマイナス側の電圧Vac(<0)を、接続点１６１上に発生させる。

レギュレータ１４１は、スイッチング電源４１（整流平滑回路６６）からの直流電流に基づいて、抵抗R3の一端と接続されている接続点１６２上に、マイクロコンピュータ４３を動作させるための電圧Vregとして、例えば４[V]を発生させる。

閾値決定部１４２は、抵抗R1乃至R3、及びダイオードD5により構成されており、抵抗R1乃至R3それぞれの抵抗値の比に基づいて、商用交流電源に異常が発生したか否かを検出するため電圧閾値Vac_SHであって、接続点１６１の電圧Vacに関する電圧閾値Vac_SHを決定する。

抵抗R1の一端には、ダイオードD4のアノード、及び、接地されたコンデンサC5の一端が接続されている。また、抵抗R1の他端には、接地された抵抗R2の一端、及び、ダイオードD5のカソードが、接続点１６３により接続されている。

ダイオードD5のアノードには、接地されたコンデンサC6の一端、抵抗R3の他端、及びNPNトランジスタTRのベースが接続されている。

検出部１４３は、NPNトランジスタTR1、抵抗R5、抵抗R6、及びコンデンサC7により構成される。

NPNトランジスタTR1は、そのベースに、閾値決定部１４２が接続されており、そのエミッタに、抵抗R6、接地された抵抗R5、接地されたコンデンサC7それぞれの一端が接続されている。また、NPNトランジスタTR1のコレクタは接地されている。また、抵抗R5は、コンデンサC7と並列に接続されている。

検出部１４３は、閾値決定部１４２からの電圧Vaに基づいて、商用交流電源に異常が発生したか否かを検出し、その検出結果をマイクロコンピュータ４３に供給する。

すなわち、例えば、検出部１４３のNPNトランジスタTR1は、そのベースに0.7[V]未満の電圧Vaが印加されている場合にオフ状態に設定され、そのベースに0.7[V]以上の電圧Vaが印加された場合、オン状態に設定される。

NPNトランジスタTR1がオフ状態に設定されている場合、NPNトランジスタTR1のエミッタとコレクタ間に電流が流れない。このとき、検出部１４３において、商用交流電源に異常が発生していないことを示す検出信号として、信号レベルがH(high)レベルであるH信号を生成し、マイクロコンピュータ４３に供給する。

また、NPNトランジスタTR1がオン状態に設定されている場合、NPNトランジスタTR1のエミッタとコレクタ間に電流が流れる。このとき、検出部１４３において、商用交流電源に異常が発生したことを示す検出信号として、信号レベルがL(low)レベルであるL信号を生成し、マイクロコンピュータ４３に供給する。

なお、マイクロコンピュータ４３では、検出部１４３からL信号が供給されたことに対応して、例えば退避処理を行う。また、マイクロコンピュータ４３では、検出部１４３からH信号が供給されている間、チューナを制御する等の各種の処理を行う。

コンデンサC4は、接続点１６２上の電圧Vregに生じたノイズ（電圧変動）を除去する。また、コンデンサC5は、接続点１６１上の電圧Vacを平滑化する。さらに、コンデンサC6は、NPNトランジスタTR1のベースに印加される電圧Vaを平滑化する。

なお、上述したように、閾値決定部１４２では、抵抗R1乃至R3の抵抗値それぞれの比に応じて、接続点１６１における電圧Vacの電圧閾値Vac_SHが決定される。この電圧閾値Vac_SHは、閾値決定部１４２の抵抗R1乃至R3それぞれの抵抗値の比により、一意に特定される。

いま、例えば、接続点１６２上の電圧Vregが４[V]であるとともに、ダイオードD5にかかる電圧が0.7[V]であるものとする。また、商用交流電源は、通常、100[V]の交流電圧をACプラグ６１に供給しているものとし、このとき、接続点１６１の電圧Vacが-14[V]となるものとする。

さらに、例えば、商用交流電源の交流電圧が100[V]から50[V]に降下したときに、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]となるものとする。

そして、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]となったときに、商用交流電源に異常が発生したことを検出する異常検出回路１２１を作成することを考える。

この場合、抵抗R1，R2、及びR3それぞれの抵抗値の比R1:R2:R3が、-10Vac_SH:-Vac_SH:33になるように、抵抗R1，R2、及びR3それぞれの抵抗値を調整すれば、電圧閾値を電圧閾値Vac_SHに設定することが可能である。

したがって、例えば、電圧Vacの電圧閾値Vac_SHを-7[V]に設定するには、R1:R2=10:1によりR1=56000[Ω]、R2=5600[Ω]とすれば、R2:R3=-Vac_SH:33よりR3=(33/-Vac_SH)R2=(33/7)*5600=26400[Ω]となる。

次に、抵抗R1，R2、及びR3それぞれの抵抗値の比R1:R2:R3が、-10Vac_SH:-Vac_SH:33になるように、抵抗R1、R2、及びR3それぞれの抵抗値を調整すれば、電圧閾値を電圧閾値Vac_SHに設定することが可能であることを説明する。

接続点１６１の電圧Vacは、次式（１）により示される。

Vac=R1*i1+R2*i2 ・・・（１）

具体的には、抵抗R2の他端に接続されたGND(以下、単にGNDともいう)の電圧を基準電圧とした場合に、GNDから抵抗R2、接続点１６３、抵抗R1、及び接続点１６１までの経路に着目すると、電圧Vacは、式（１）に示すように、抵抗R1の電圧R1*i1と、抵抗R2の電圧R2*i2との和になる。

なお、電圧R1*i1は、抵抗R1の抵抗値R1と、接続点１６１から接続点１６３に向かって抵抗R1に流れる電流i1との積を表しており、電圧R2*i2は、抵抗R2の抵抗値R2と、接続点１６３からGNDに向かって抵抗R2に流れる電流i2との積を表している。

次に、接続点１６２の電圧Vregは、次式（２）により示される。

Vreg=R3*i3+0.7+R2*i2 ・・・（２）

具体的には、抵抗R2の他端に接続されたGNDの電圧を基準電圧とした場合に、GNDから抵抗R2、接続点１６３、ダイオードD5、抵抗R3、及び、接続点１６２までの経路に着目すると、電圧Vregは、式（２）に示すように、抵抗R2の電圧R2*i2、ダイオードD4の電圧Vref（=0.7[V]）、及び抵抗R3の電圧R3*i3との和になる。

なお、電圧R3*i3は、抵抗R3の抵抗値R3と、接続点１６２からダイオードD5に向かって抵抗R3に流れる電流i3との積を表している。

また、抵抗R1と抵抗R2とを接続している接続点１６３の電圧Vbは、次式（３）により示される。

Vb=R2*i2 ・・・（３）

具体的には、抵抗R2の他端に接続されたGNDの電圧を基準電圧とした場合に、GNDから抵抗R2、及び、接続点１６３までの経路に着目すると、電圧Vbは、式（３）に示すように、抵抗R2の電圧R2*i2となる。

接続点１６３において、抵抗R1から接続点１６３に電流i1が入力されているとともに、抵抗R3からダイオードD5を介して接続点１６３に電流i3が入力されている。また、接続点１６３から抵抗R2に電流R2が出力されている。

したがって、キルヒホッフの第１法則により、接続点１６３から出力される電流i2と、接続点１６３に入力される電流i1及び電流i3の和（i1+i3）は、次式（４）に示すように等しくなる。

i2=i1+i3 ・・・（４）

式（１）及び式（４）から、次式（５）が導出される。

Vac=R1*i1+R2*(i1+i3) ・・・（５）

また、式（２）及び式（４）から、次式（６）が導出される。

Vreg-0.7=R3*i3+R2*(i1+i3) ・・・（６）

式（５）及び式（６）を、電流i1及び電流i3について解くと、次式（７）及び次式（８）が導出される。

i3={Vac*R2-(Vreg-0.7)*(R1+R2)}/{R2*R2-(R1+R2)*(R3+R2)} ・・・（７）

i1={Vac*(R3+R2)-(Vreg-0.7)*R2}/{(R1+R2)*(R3+R2)-R2*R2} ・・・（８）

式（４）、式（７）、及び式（８）より、次式（９）が導出される。

i2={Vac*R3+(Vreg-0.7)*R1}/{(R1+R2)*(R3+R2)-R2*R2} ・・・（９）

式（３）及び式（９）より、次式（１０）が導出される。

Vb=R2*{Vac*R3+(Vreg-0.7)*R1}/{(R1+R2)*(R3+R2)-R2*R2} ・・・（１０）

上述したように、例えば、商用交流電源の交流電圧が100[V]から50[V]に低下したとき、すなわち、接続点１６１の電圧Vacが-14[V]から-7[V]となったときに、商用交流電源に異常が発生したことを検出する異常検出回路１２１（電圧閾値Vac_SHが-7[V]となる異常検出回路１２１）を作成することを考える。

したがって、このような異常検出回路１２１を作成するためには、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]となったときに、NPNトランジスタTR1がオン状態となるように、NPNトランジスタTR1のベース電位Vaが0.7[V]未満の状態から0.7[V]となる必要がある。

ところで、ダイオードD5にかかる電圧は0.7[V]であるため、NPNトランジスタTR1のベース電圧Vaは、接続点１６３の電圧VbとダイオードD5にかかる電圧0.7[V]とを加算して得られる電圧(Vb+0.7)[V]となる。

したがって、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]となったときに、NPNトランジスタTR1のベース電位Vaが0.7[V]になるためには、接続点１６３の電圧Vbは0[V]となる必要がある。

よって、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]であるときに、接続点１６３の電圧Vbが0[V]となるように、抵抗R1と抵抗R2との抵抗値との比を、R1:R2=10:1に設定する。

また、上述したように、接続点１６１の電圧Vacが-7[V]であるときに、接続点１６３の電圧Vbは0[V]となる必要がある。

したがって、式（１０）において、接続点１６３の電圧Vbが0[V]であるときを考えると、式（１０）の右辺についての分子R2*{Vac*R3+(Vreg-0.7)*R1}は0、すなわち、R2=0、又は{Vac*R3+(Vreg-0.7)*R1}=0となる。

そして、{Vac*R3+(Vreg-0.7)*R1}=0から、(Vreg-0.7)*R1=-Vac*R3が導出される。いま、電圧Vregは4[V]であるため、3.3*R1=-Vac*R3となり、比R1:R3=-Vac:3.3=-10Vac:33が導出される。

ここで、接続点１６３の電圧Vbが0[V]であるときの式（１０）において、電圧Vacは電圧閾値Vac_SHとなる。よって、比R1:R3=-10Vac:33=-10Vac_SH:33が導出される。

また、上述したように、抵抗R1の抵抗値R1と、抵抗R2の抵抗値R2との比は、R1:R2=10:1に設定されている。したがって、抵抗R1、R2、及びR3それぞれの抵抗値の比R1:R2:R3=-10Vac_SH:-Vac_SH:33が導出される。

次に、図３を参照して、異常検出回路１２１が行う検出処理を説明する。

なお、図３A乃至図３Cにおいて、横軸はいずれも共通の時刻を表しており、縦軸は電圧（の値）を示している。

図３Aは、スイッチ制御回路６４によるスイッチング動作が行われることにより、１次側コイルLpに発生する電圧を示している。

図３Bは、スイッチ制御回路６４によるスイッチング動作が行われることにより、２次側コイルLsに発生する電圧として、１次側コイルLpに発生した電圧がトランスT1により変圧（降下）された電圧を示している。

なお、図３Bでは、図３Aに示した電圧の波形が逆の波形になっているが、これは、トランスT1がフライバック型である（１次側コイルLpと２次側コイルLsとの導線の巻き方が互いに逆である）ことによる。

図３Cは、２次側コイルLsに発生した電圧が、異常検出回路１２１のダイオードD4により半波整流されて得られるマイナス側の電圧Vacを示している。

スイッチング電源４１の１次側コイルLpには、図３Aに示すように、スイッチ制御回路６４によるスイッチング動作に応じて、MOSFET６５がオン状態に設定されたときにマイナスの電圧が発生し、MOSFET６５がオフ状態に設定されたときにプラスの電圧が発生する。

これに対して、スイッチング電源４１におけるトランスT1の２次側コイルLsには、図３Bに示すように、スイッチ制御回路６４によるスイッチング動作に応じて、MOSFET６５がオン状態に設定されたときにプラスの電圧が発生し、MOSFET６５がオフ状態に設定されたときにマイナスの電圧が発生する。

トランスT1の２次側コイルLsは、発生した図３Bに示す電圧を、異常検出回路１２１のダイオードD4に印加する。

ダイオードD4は、図３Cに示すように、２次側コイルLsからの電圧を半波整流し、マイナス側の電圧Vacを抽出する。

異常検出回路１２１では、図３Cに示したような、ダイオードD4により抽出された電圧Vac（<0）を監視し、その電圧Vacが電圧閾値Vac_SH（例えば、-7[V]）以上となったときに、商用交流電源に異常が発生したことを検出する。

[異常検出回路の動作説明]
次に、図４のフローチャートを参照して、異常検出回路１２１が行う検出処理の詳細を説明する。

ステップＳ３１において、レギュレータ１４１は、スイッチング電源４１（整流平滑回路６６）からの直流電流に基づいて、抵抗R3の一端と接続されている接続点１６２上に、マイクロコンピュータ４３を動作させるための電圧Vregとして、例えば４[V]を発生させる。

ステップＳ３２において、ダイオードD4は、２次側コイルLsに発生した交流電圧のうち、マイナス側の電圧Vacを半波整流により抽出し、その結果得られたマイナス側の電圧Vac(<0)を、接続点１６１上に発生させる。

ステップＳ３３において、検出部１４３は、半波整流後の電圧Vacが電圧閾値Vac_SH（例えば、-7[V]）未満であるか否かを判定する。

なお、電圧Vacが電圧閾値Vac_SH未満である場合に、電圧Vbは0[V]未満となる。また、電圧Vacが電圧閾値Vac_SH以上である場合に、電圧Vbは0[V]以上となる。さらに、検出部１４３のNPNトランジスタTR1のベース電圧Vaは、電圧VbとダイオードD5にかかる電圧0.7[V]との和（=Vb+0.7[V]）である。

したがって、半波整流後の電圧Vacが電圧閾値Vac_SH（例えば、-7[V]）未満であるか否かを判定する処理と、NPNトランジスタTR1のベース電圧Va（=Vb+0.7[V]）が、0.7[V]未満であるか否かを判定する処理とは等価の処理となる。

すなわち、ステップＳ３３では、NPNトランジスタTR1のベース電圧Va（=Vb+0.7[V]）が、0.7[V]未満であるか否かを判定する。

そして、ステップＳ３３において、NPNトランジスタTR1のベース電圧Vaが、0.7[V]未満であると判定した場合、すなわち、電圧Vacが電圧閾値Vac_SH未満である場合、処理はステップＳ３４に進められる。

ステップＳ３４において、NPNトランジスタTR1のベース電圧Vaが0.7[V]未満であるため、NPNトランジスタTR1はオフ状態となっている。したがって、検出部１４３は、NPNトランジスタTR1がオフ状態であることに対応して、商用交流電源に異常が発生していないことを示す検出信号としてH信号を生成し、マイクロコンピュータ４３に供給する。その後、処理はステップＳ３１に戻り、以下同様の処理が繰り返される。

また、ステップＳ３３において、NPNトランジスタTR1のベース電圧Vaが0.7[V]未満でない（0.7[V]以上である）と判定した場合、すなわち、電圧Vacが電圧閾値Vac_SH以上である場合、処理はステップＳ３５に進められる。

ステップＳ３５において、NPNトランジスタTR1のベース電圧Vaが0.7[V]以上であるため、NPNトランジスタTR1はオン状態となっている。したがって、検出部１４３は、NPNトランジスタTR1がオン状態であることに対応して、商用交流電源に異常が発生したことを示す検出信号としてL信号を生成し、マイクロコンピュータ４３に供給する。以上で検出処理は終了される。

以上説明したように、検出処理では、ダイオードD4が、２次側コイルLsに発生した交流電圧を半波整流し、半波整流後の電圧の大きさが、予め計算により算出された、閾値決定部１４２の抵抗R1乃至R3それぞれの抵抗値の比により決定される電圧閾値Vac_SH（例えば-7[V]）の大きさ以下である場合に、検出部１４３が、商用交流電源に異常が発生したことを示す検出信号を生成して、マイクロコンピュータ４３に供給するようにした。

したがって、ユーザ等が所望する電圧閾値Vac_SHとなるように、抵抗R1乃至R3それぞれの抵抗値の比を、予め計算により算出した抵抗値の比に調整することが可能であるため、例えば、所望の電圧閾値Vac_SHとなるように、試行錯誤しながら抵抗R1乃至R3の抵抗値を調整していく場合と比較して、容易に所望の電圧閾値Vac_SHを設定することが可能となる。

ところで、スイッチング電源４１は、商用交流電源に異常が発生した後も、商用交流電源からの交流電圧の代わりに、スイッチング電源４１の１次側に設けられたコンデンサC1に蓄積された電荷を駆動電源として、所定の期間だけ正常に動作することが可能である。

したがって、抵抗R1乃至R3それぞれの抵抗値の比を調整して、電圧閾値Vac_SHを適切な値に設定することにより、商用交流電源に異常が発生した後であっても、スイッチング電源４１が正常に動作している間に、マイクロコンピュータ４３に退避処理等を行わせるようにすることが可能となる。

よって、異常検出回路１２１のコンデンサC4は、図１の異常検出回路４２のように、マイクロコンピュータ４３の駆動電源として動作する程度の大きな容量を有している必要はなく、接続点１６２上の電圧Vregに生じたノイズ（電圧変動）を除去する程度の容量を有していればよい。

さらに、図２の情報処理装置１０１では、スイッチング電源４１の２次側のみに、ダイオードD4やNPNトランジスタTR1等の少ない部品により構成される異常検出回路１２１を設けるだけで、商用交流電源に異常が発生したか否かを検出するようにした。

したがって、情報処理装置１０１では、１次側において、商用交流電源からの交流電圧の波形を監視するカウンタ回路、その監視結果を２次側に通知するフォトカプラ等が設けられ、２次側において、フォトカプラから通知される監視結果に基づいて、商用交流電源の異常を検出する検出回路等が設けられた情報処理装置と比較して、２次側のみに、少ない部品により構成される異常検出回路１２１を設けるだけでよいため、この異常検出回路１２１を設ける面積を少なくすることが可能となる。

また、異常検出回路１２１は、少ない部品により構成されているため、カウンタ回路やフォトカプラ等の多くの部品により、商用交流電源の異常を検出するものと比較して、異常検出回路１２１の製造コストを少なくすることが可能である。よって、異常検出回路１２１が設けられた情報処理装置１０１を製造するための製造コストも少なくすることが可能となる。

＜２．変形例＞
本発明は、自励式フライバック型のスイッチング電源４１の２次側コイルLsに発生する交流電圧を監視し、商用交流電源の異常を検出する異常検出回路１２１の他、他励式フライバック型のスイッチング電源の２次側コイルに発生する交流電圧を監視し、商用交流電源の異常を検出する異常検出回路にも適用することが可能である。

なお、本明細書において、検出処理を記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本発明の実施の形態は、上述した本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

従来の異常検出回路を含む情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用した異常検出回路を含む情報処理装置の構成例を示すブロック図である。 １次側コイルLp、２次側コイルLs、及びダイオードD4における電圧を示すタイミングチャートである。 検出処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１２１ 異常検出回路， １４１ レギュレータ， １４２ 閾値決定部， １４３ 検出部， D4 ダイオード

Claims (5)

1. 交流電源からの交流電圧を所定の交流電圧に変圧するスイッチング電源の２次側コイルに発生する前記所定の交流電圧のうち、マイナス側の電圧を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出された前記マイナス側の電圧が、予め計算により求められた、複数の電気抵抗の抵抗値に応じて決定される電圧閾値以上であるとき、前記交流電源に異常が発生したことを検出する検出手段と
   を含む異常検出回路。
2. 前記検出手段は、前記抽出手段により抽出された前記マイナス側の電圧が、複数の電気抵抗の抵抗値それぞれの比に応じて決定される前記電圧閾値以上であるとき、前記交流電源に異常が発生したことを検出する
   請求項１に記載の異常検出回路。
3. 前記検出手段により、前記交流電源に異常が発生したことが検出されたことを示す検出結果を、前記スイッチング電源からの給電により動作する処理回路に出力する出力手段をさらに含み、
   前記処理回路は、前記交流電源に異常が発生したとしても、前記スイッチング電源からの給電のみにより、前記出力手段からの前記検出結果に対応した処理を実行する
   請求項１又は２に記載の異常検出回路。
4. 前記スイッチング電源は、前記交流電源に異常が発生したとしても、前記スイッチング電源の１次側のコンデンサに蓄積された電荷を駆動電源として、所定の期間、前記処理回路に対して正常に給電を行い、
   前記処理回路は、前記スイッチング電源から正常に給電が行われる前記所定の期間内に、前記出力手段からの前記検出結果に対応した処理を終了する
   請求項３に記載の異常検出回路。
5. 前記異常検出回路は、前記スイッチング電源の２次側に設けられる
   請求項１に記載の異常検出回路。

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