JP2011041410A

JP2011041410A - 電子機器用過電流保護装置及び電源遮断制御方法，プログラム

Info

Publication number: JP2011041410A
Application number: JP2009187228A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Miyajima; 靖夫宮島
Original assignee: NEC AccessTechnica Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】電源から負荷へ供給される電流における過電流の発生を正確且つ迅速に検知してこの過電流から負荷を有効に保護し得る電子機器用過電流保護装置及びその電源遮断制御方法，プログラムを提供する。
【解決手段】タイマー回路１３が、電源１１から電子機器内部回路２０に供給される電流が基準値を超えてから下回らないままタイマー時間を経過した時に過電流検出信号を出力して、過電流検出信号を受けた遮断スイッチ１４が電源１１の出力を遮断すると共に、タイマー時間可変設定回路１５が基準値を超えたときの電流値に対応したタイマー時間の長さを特定し、タイマー回路１３がタイマー時間可変設定回路１５からの制御信号に基づいてタイマー時間を可変設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に供給される電源の過電流を検出して電源をオフに切り替える電子機器用過電流保護装置及びその電源遮断制御方法，プログラムに関する。

通信機器などの電子機器では、通常、ヒューズによる過電流からの保護機能を有しているが、ヒューズの溶断にまで至らない範囲の過電流が発生してしまうと機器内発熱などの異常な症状が生じる場合があった。この過電流の発生原因には、機器自体の故障と、雷などの自然現象や電力供給設備の事故などによる機器外の障害とがあり、機器外に原因があった場合には、機器をメーカに返却して再現試験を行っても過電流発生現象は再現せず、原因解析を行うことができず、過電流発生の原因を特定できなかった。

これに対し、電源異常を検出するための関連技術が特許文献１乃至６に開示されている。特許文献１に開示された関連技術は、電源回路の入力電流・入力電圧と出力電流・出力電圧とを定期的に測定し、その各測定値と測定時刻とを対応付けて記憶素子に記録する技術である。

特許文献２には、電源異常検出部の異常検出信号に基づいて電源を遮断すると共に当該異常検出信号を記憶手段に記憶する技術が開示されている。また、特許文献３には、過電圧が印加された場合に電源を遮断すると共に、過電圧印加の履歴情報を記録する技術が開示されている。

特許文献４に開示されている技術は、ビル管理システムにおける錠制御装置内に過電流を検出すると、錠駆動電源を切断すると共に、電源切断時の施開錠状態を上位装置へ通知する技術である。

特許文献５は、インバータ装置におけるインバータ回路の出力側の検出器の出力から、インバータ回路の出力側の検出器の故障や断線による不具合を検知する技術が開示されている。また、特許文献６に開示された技術は、負荷電流が設定値に達すると電源供給を遮断する技術である。

特開２００８−１２３２６９号公報実開昭６２−１５２６４３号公報特開２００７−１９５３３０号公報特開平５−２０９４７７号公報特開平９−１９１５９号公報特表２００９−５０７３４０号公報

しかしながら、上述した関連技術の中には、供給電圧，電流を異常と判定する基準を、電圧，電流値が規定時間以上閾値以上を継続したときと定めて、一瞬だけ上がって元に戻る瞬間的な電圧，電流変動を異常と判定してしまうことを防止しているものがあるが、電源からの電流が閾値を超えて規定時間経過してから過電流であると判定して過電流検出を記録したり電源をオフしたりするのでは、電源電流が急激に上昇し機器へ影響を及ぼす値にまで一気に上がった場合に電源を切断するのが間に合わず機器が故障してしまうといった問題があった。

そこで、本発明は、上記関連技術が有する課題を解決し、電源から負荷へ供給される電流における過電流の発生を正確且つ迅速に検知してこの過電流から負荷を有効に保護し得る電子機器用過電流保護装置及びその電源遮断制御方法，プログラムを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電子機器用過電流保護装置は、電子機器の内部回路へ供給される電源電流を監視しその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを示す検出信号を出力する過電流検出回路と、この過電流検出回路から前記検出信号を入力して前記電源電流が前記基準値を越えた時から当該基準値を下回る時までをカウントし、予め設定されたタイマー時間分のカウントを完了した時に過電流検出信号を出力するタイマー回路と、このタイマー回路から前記過電流検出信号を受けると前記電源から前記内部回路への給電を遮断する遮断スイッチと、を備えた電子機器用過電流保護装置であって、前記過電流検出回路から前記検出信号を入力し、前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められた条件に従って特定し、この特定した長さに前記タイマー時間を設定するための制御信号を前記タイマー回路へ出力するタイマー時間可変設定回路を備え、前記タイマー回路は、前記タイマー時間可変設定回路からの制御信号に基づいて前記タイマー時間を可変設定する機能を有することを特徴とする。

また、本発明の電源遮断制御方法は、電子機器の内部回路へ供給される電源電流を過電流検出回路が監視してその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを示す検出信号を出力し、この検出信号を入力したタイマー回路が当該検出信号に基づいて前記電源電流が前記基準値を越えた時から当該基準値を下回る時までをカウントして予め設定されたタイマー時間分のカウントを完了した時に過電流検出信号を出力し、この過電流検出信号に応じて遮断スイッチが前記電源から前記内部回路への給電を遮断する電源遮断制御方法であって、前記タイマー回路が前記過電流検出回路から前記検出信号を入力する前に、タイマー時間可変設定回路が前記過電流検出回路から前記検出信号を入力し、前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められた条件に基づいて特定し、この特定した長さに前記タイマー時間を設定させるための制御信号を前記タイマー回路へ出力し、前記タイマー回路が前記タイマー時間可変設定回路からの制御信号に従ってタイマー時間を可変設定することを特徴とする。

また、本発明の電源遮断制御用プログラムは、電子機器の内部回路へ供給される電源電流を監視しその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを検出する検出機能と、前記電源電流が前記基準値を越えた状態が予め設定されたタイマー時間続いた時に過電流を検出する遅延機能と、前記過電流の検出に応じて前記電源から前記内部回路への給電をオフさせる保護機能と共に、前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められたデータテーブルに基づいて決定するタイマー時間決定機能と、この決定された長さに前記タイマー時間を切り換え設定するタイマー時間切換機能とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明は、以上のように構成したため、これにより、電源出力における電流が基準値を超えた状態のままタイマー時間が経過した時に過電流が発生したと判定して電源出力を遮断すると共にこのタイマー時間を電源電流が基準値を超えたときの電流値に対応した長さに可変設定するので、電源出力の変動状況に応じて過電流発生を判断することができ、電源出力における過電流の発生を正確且つ迅速に検出して負荷を有効に保護することができる。

本発明にかかる一実施形態の電子機器用過電流保護装置の構成を示すブロック図である。図１に開示した実施形態の電子機器用過電流保護装置の他の例の構成を示すブロック図である。図１に開示した実施形態の電子機器用過電流保護装置の動作を示すフローチャートである。図１に開示した実施形態の電子機器用過電流保護装置の他の例の構成を示すブロック図である。図４に開示した電子機器用過電流保護装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明にかかる一実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の電子機器用過電流保護装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、定電圧電源である電源１１と、電源１１から負荷である電子機器内部回路２０へ入力される電源電流を監視しその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを示す検出信号を出力する過電流検出回路１２と、この過電流検出回路１２からの検出信号に基づいて電源電流が基準値を越えた時から下回る時までをカウントし予め設定されたタイマー時間分のカウントが完了したときに過電流検出信号を出力するタイマー回路１３と、このタイマー回路１３から過電流検出信号を受けると電源１１から電子機器内部回路２０への給電を遮断する遮断スイッチ１４とを備えている。

またさらに、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、過電流検出回路１２から検出信号を入力し電源電流が基準値を越えたときの電流値に対応するタイマー時間の長さを予め定められた条件に従って特定しこの特定した長さにタイマー時間を設定するための制御信号をタイマー回路１３へ出力するタイマー時間可変設定回路１５を備え、タイマー回路１３は、タイマー時間可変設定回路１５からの制御信号に基づいてタイマー時間を可変設定する機能を有している。

過電流検出回路１２は、電源１１から電子機器内部回路２０へ入力される電源電流を監視し、この電流値と基準値を比較し、電源電流値が基準値を超えたか否かとともにその基準値を超えた時の電流値を表す検出信号をタイマー回路１３及びタイマー時間可変設定回路１５へ順次出力する構成である。

タイマー回路１３は、過電流検出回路１２からの検出信号を順次入力し、この検出信号を基に電源１１から電子機器内部回路２０へ供給されている電源電流が基準値を越えた時と下回った時とを判定すると共に、電源電流が基準値を超えた時からカウントを開始して、タイマー時間分のカウントが終了する前に電源電流が基準値を下回った時はカウントリセットを実行し、電源電流が基準値を下回ることなくタイマー時間分のカウントを完了した時は過電流検出信号を出力してカウントリセットを実行する構成である。また、タイマー回路１３は、タイマー時間可変設定回路１５からの制御信号に基づいてタイマー時間を可変設定する機能を有している。

タイマー時間可変設定回路１５は、過電流検出回路１２から検出信号を順次入力し、電源電流が基準値を越えた時の電流値に対応するタイマー時間の長さを予め設定された条件に従って決定し、この決定したタイマー時間に設定させるための制御信号をタイマー回路１３へ出力する構成である。ここで、本実施形態のタイマー時間可変設定回路１５においては、基準値を超えたときの電流値が大きいほどタイマー時間を短時間にするように、タイマー時間の決定条件が設定されている。たとえば、電流値に対して電子機器内部回路２０に発熱が生じるまでの時間を予め統計的に算出し、この電流値に対する電子機器内部回路２０の発熱時間を電流値に対するタイマー時間に設定してもよい。
これにより、電子機器内部回路２０に供給された電流の変動状態に応じて適切なタイマー時間を設定することができる。

遮断スイッチ１４は、タイマー回路１３から過電流検出信号を受けると電源１１から電子機器内部回路２０へつながる給電ラインを切断する素子である、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を有している。

このように、本実施形態では、電源１１から電子機器内部回路２０へ供給される電源電流が基準値を超えてから下回ることなくタイマー時間が経過したときにタイマー回路１３が過電流発生信号を出力し、尚且つ、このタイマー時間を電源電流が基準値を超えたときの電流値に応じてタイマー時間可変設定回路１５が決定し、その決定に応じてタイマー回路１３がタイマー時間を可変設定するので、電子機器内部回路２０に影響しない瞬間的な電流変動を過電流と判定せずに済んだり、急に大電流が発生したときはすぐに過電流と判定したりするなど、電源電流の変化状態に対応して過電流の発生を判定でき、電源出力における過電流の発生を正確且つ迅速に検知して電子機器内部回路２０を有効に保護することができる。

また、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、タイマー回路１３からの過電流検出信号に応じて過電流検出の情報を記憶する不揮発性メモリ１７と、タイマー回路１３からの過電流検出信号を接続先の情報処理装置へ通知する通知回路１８と、タイマー回路１３から過電流検出信号を入力してこの過電流検出信号に従って不揮発性メモリ１７に対する記録処理と通知回路１８の動作制御を行う制御回路１６とを備えている。

不揮発性メモリ１７は、電源供給が停止しても記憶情報を保持するメモリであり、例えば、フラッシュメモリなどでよい。通知回路１８は、外部の情報処理装置へ信号を通知する機能を備えており、タイマー回路１３から制御回路１６を介して送られてきた過電流検出信号を情報処理装置へ出力する。

制御回路１６は、タイマー回路１３から過電流検出信号を入力し、過電流検出の情報を不揮発メモリ１８に記録すると共に、過電流検出信号を通知回路へ出力して外部の情報処理装置へ通知させる。

また、遮断スイッチ１４は、過電流検出信号を受けてから不揮発性メモリ１７の記録動作のための規定時間が経過した後に電子機器内部回路２０への給電を遮断するために、過電流検出信号を規定時間遅延させてスイッチ素子へ送る遅延回路を装備している。

これにより、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、電子機器内部回路２０に供給される電流における過電流を検出して不揮発性メモリ１７に記録してから電源１１の出力を切断するので、発熱原因を装置異常とそれ以外の要因とで切り分けることができる。また、過電流の検出を接続先の情報処理装置に通知するので、異常の有無を遠隔から監視できる。また、過電流発生の原因が装置内に無い場合、原因が取り除かれれば再び電源１１からの給電をオンすることで稼動させることができる。

ここで、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、図２に示すように、制御回路１６に時計回路１６Ａを併設し、制御回路１６がタイマー回路１３から入力した過電流検出信号にこの過電流検出信号の入力時刻を付加し、過電流検出の情報として不揮発性メモリ１７に記録する構成であってもよい。過電流の発生を時刻情報と一緒に記録することで、装置異常の原因解析における発熱発生と過電流との関連性を解析しやすくなるという効果がある。

次に、本実施形態の電子機器用過電流保護装置の動作について説明する。ここで、以下の動作説明は、本発明の電源遮断制御方法の実施形態となる。

図３は、本実施形態の電子機器用過電流保護装置の動作を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態の電子機器用過電流保護装置では、まず、過電流検出回路１２が、電源１１から電子機器内部回路２０へ供給される電源電流を監視しこの電源電流が予め設定した基準値を超えたか否かを示す検出信号を出力する（図３のステップＳ１）。

続いて、過電流検出回路１２から検出信号を順次入力するタイマー時間可変設定回路１５が、この検出信号から電源電流が基準値を超えた時を検出し（図３のステップＳ２のはい）、この基準値を超えたときの電流値に対応するタイマー時間の長さを予め定められた条件に基づいて特定し、この特定したタイマー時間に設定させるための制御信号をタイマー回路１３へ出力する（図３のステップＳ３）。

タイマー時間可変設定回路１５から制御信号を入力したタイマー回路１３が、制御信号に基づいてタイマー時間を可変設定する（図３のステップＳ４）。そして、タイマー回路１３が過電流検出回路１２から検出信号を入力し、電源電流が基準値を超えた時からカウントを開始する（図３のステップＳ５）。

カウント中、順次入力する検知信号に基づいて電源電流が基準値を下回ったか否かを判定し（図３のステップＳ６）、下回ったときにカウントをリセットして、再び電源電流が基準値を超えたか否かを監視する（図３のステップＳ７）。

一方、カウント中に、電源電流が基準値を下回らないままタイマー時間分のカウントを完了したときに（図３のステップＳ８のはい）、カウントをリセットして、過電流検出信号を遮断スイッチ１４及び制御回路１６へ出力する（図３のステップＳ９）。そして、過電流検出信号を入力した制御回路１６が過電流検出の情報を不揮発性メモリ１７に記録すると共に、過電流検出信号を通知回路を介して外部の情報処理装置へ転送する（図３のステップＳ１０）。このとき、不揮発性メモリに記録する過電流検出の情報に、かかる過電流検出信号の入力時刻を含めてもよい。このように、過電流発生の時刻を記録することで、過電流発生時に雷など装置外の要因があったか否かを検証することができるため、過電流の発生原因を特定することが可能になる。

そして、遮断スイッチ１４が過電流検出信号を受けてから規定時間後に電源１１から電子機器内部回路２０への電力供給を遮断する（図３のステップＳ１０）。

本実施形態の電子機器用過電流保護装置はこのように、タイマー回路１３が、電源１１から電子機器内部回路２０に供給される電流が基準値を超えた時にその電流値に対応する長さにタイマー時間を設定し、電流が基準値を超えてからカウントを開始し、電流が基準値を下回ることがないままタイマー時間分のカウントを完了した時に過電流検出信号を出力し、過電流検出信号を受けた遮断スイッチ１４が電源１１の出力を遮断するので、一瞬だけ上がって元に戻る瞬間的な電流変動を過電流と判定してしまうことを防止しながら、急激に上昇して負荷に影響を及ぼす値にまで一気に上がる電流上昇に対してはすぐに過電流と判定して電源をオフするなど、電子機器内部回路２０に供給される電流の変動状況に応じて過電流発生を判定することができる。

また、電子機器内部回路２０に供給される電流における過電流の発生を不揮発性メモリ１７に記録してから電源１１の出力を切断するので、発熱原因を装置異常とそれ以外の要因とで切り分けることができ、過電流の検出を接続先の情報処理装置に通知するので、異常の有無を遠隔から監視できる。

ここで、上述したタイマー回路１３及びタイマー時間可変設定回路１５，制御回路１６については、その機能内容をプログラム化して、コンピュータに実行させるように構成してもよい。

また、本実施形態の電子機器用過電流保護装置は、図４に示すように、制御回路１６と、その後段に設けられた不揮発性メモリ１７および通知回路１８とに対して電源１１とは別に電力を供給するバックアップ電源１９を備えた構成であってもよい。この場合、制御回路１６，不揮発性メモリ１７，通知回路１８は、電源１１からの給電が遮断してもバックアップ電源１９から電力の供給を受けて動作する構成になるので、遮断スイッチ１４に遅延回路を設ける必要は無くなる。

この場合の動作は、図５に示すように、タイマー回路１３から過電流検出信号が出力されると（図５のステップＳ９）、遮断スイッチ１４は電過電流検出信号を受けてすぐに電源１１からの給電を遮断し（図５のステップＳ１２）、不揮発メモリ１７はバックアップ電源１９からの給電により過電流の発生を記録し、通知回路１８はバックアップ電源１９からの給電により動作し接続先の情報処理装置への通知を行う（図５のステップＳ１３）。

このようにバックアップ電源１９を設ける構成にすると、過電流発生で電源１１からの給電を遮断しても、バックアップ電源１９からの給電によって不揮発メモリ１７への記録と通知回路１８からの通知を行っているので、過電流発生現象の記録と通知の信頼性が高まるという効果がある。

以上のように、本実施形態の電子機器用過電流保護装置によれば、電源電流が基準値を超えた状態がタイマー時間続いた時に過電流が発生したと判定して電源１１の出力を遮断すると共に、このタイマー時間を電源電流が基準値を超えたときの電流値に対応した長さに可変設定するので、瞬間的な電流変動を過電流と判定してしまうことを防止しながら、急激な電流上昇に対してはすぐに過電流と判定して電源をオフするなど、電子機器内部回路２０に供給される電流の変動状況に応じて過電流の発生を判断することができ、電源１１から電子機器内部回路２０への給電における過電流の発生を正確且つ迅速に検出して電子機器内部回路１１を有効に保護することができる。

本発明は、通信機器などの電子機器を過電流から保護するのに利用可能である。

１１電源
１２過電流検出回路
１３タイマー回路
１４遮断スイッチ
１５タイマー時間可変設定回路
１６制御回路
１６Ａ時計回路
１７不揮発性メモリ
１８通知回路
１９バックアップ電源
２０電子機器内部回路

Claims

電子機器の内部回路へ供給される電源電流を監視しその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを示す検出信号を出力する過電流検出回路と、
この過電流検出回路から前記検出信号を入力して前記電源電流が前記基準値を越えた時から当該基準値を下回る時までをカウントし、予め設定されたタイマー時間分のカウントを完了した時に過電流検出信号を出力するタイマー回路と、
このタイマー回路から前記過電流検出信号を受けると前記電源から前記内部回路への給電を遮断する遮断スイッチと、を備えた電子機器用過電流保護装置であって、
前記過電流検出回路から前記検出信号を入力し、前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められた条件に従って特定し、この特定した長さに前記タイマー時間を設定するための制御信号を前記タイマー回路へ出力するタイマー時間可変設定回路を備え、
前記タイマー回路は、前記タイマー時間可変設定回路からの制御信号に基づいて前記タイマー時間を可変設定する機能を有することを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
前記請求項１に記載の電子機器用過電流保護装置において、
前記タイマー時間可変設定回路は、前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値が大きいほど前記タイマー時間を短時間にするように構成したことを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
前記請求項２に記載の電子機器用過電流保護装置において、
前記タイマー回路から出力された過電流検出信号に対応する過電流発生の情報を記憶する不揮発性メモリと、前記タイマー回路から前記過電流検出信号を入力しこれに対応して過電流発生の情報を前記不揮発性メモリに記録する制御回路とを備え、
前記遮断スイッチは、前記過電流検出信号を受けてから前記不揮発性メモリの記録動作のための規定時間が経過した後に前記内部回路への給電を遮断することを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
前記請求項３に記載の電子機器用過電流保護装置において、
前記制御回路は、前記タイマー回路から過電流検出信号を受けた時刻を過電流の発生時刻として前記不揮発性メモリに記録することを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
前記請求項４に記載の電子機器用過電流保護装置において、
前記タイマー回路からの過電流検出信号を接続先の情報処理装置へ送信する通知回路を備えたことを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
前記請求項５に記載の電子機器用過電流保護装置において、
前記前記不揮発性メモリ及び前記通知回路に電力を供給するバックアップ電源を備え、
前記遮断スイッチは、前記過電流検出信号を受信してすぐに前記内部回路への給電を遮断することを特徴とする電子機器用過電流保護装置。
電子機器の内部回路へ供給される電源電流を過電流検出回路が監視してその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを示す検出信号を出力し、
この検出信号を入力したタイマー回路が当該検出信号に基づいて前記電源電流が前記基準値を越えた時から当該基準値を下回る時までをカウントして予め設定されたタイマー時間分のカウントを完了した時に過電流検出信号を出力し、
この過電流検出信号に応じて遮断スイッチが前記電源から前記内部回路への給電を遮断する電源遮断制御方法であって、
前記タイマー回路が前記過電流検出回路から前記検出信号を入力する前に、
タイマー時間可変設定回路が前記過電流検出回路から前記検出信号を入力し、
前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められた条件に基づいて特定し、
この特定した長さに前記タイマー時間を設定させるための制御信号を前記タイマー回路へ出力し、
前記タイマー回路が前記タイマー時間可変設定回路からの制御信号に従ってタイマー時間を可変設定することを特徴とする電源遮断制御方法。
電子機器の内部回路へ供給される電源電流を監視しその電流値が予め設定された基準値を越えたか否かを検出する検出機能と、
前記電源電流が前記基準値を越えた状態が予め設定されたタイマー時間続いた時に過電流を検出する遅延機能と、
前記過電流の検出に応じて前記電源から前記内部回路への給電をオフさせる保護機能と共に、
前記電源電流が前記基準値を越えたときの電流値に対応する前記タイマー時間の長さを予め定められたデータテーブルに基づいて決定するタイマー時間決定機能と、
この決定された長さに前記タイマー時間を切り換え設定するタイマー時間切換機能とをコンピュータに実行させることを特徴とする電源遮断制御用プログラム。