JP2012098772A - Digital output device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which does not malfunction due to noise and can supply current to a capacitive load, thereby solving a problem in which a digital output device, which detects a value of the current flowing through a load and, if an overcurrent flows, turns a switch off and cuts off the current flowing through the load, malfunctions due to noise and the like and, for the capacitive load, incorrectly recognizes a rush current as an overcurrent to disable current supply to the load.SOLUTION: A digital output device detects overcurrent flowing for a given period of time, forcefully cuts off a current supply to a load by using a current stopping part, and when the overcurrent does not flow, releases the current stopping part. Furthermore, when the number of times the overcurrent flows for the given period of time reaches a predetermined number of times, the device stops the release of the current stopping part. This prevents malfunction due to noise and can supply current to a capacitive load.

Description

本発明は、負荷に電源を供給し、過電流が流れるとこの負荷への電流供給を停止するデジタル出力装置に関し、特に高信頼性、高稼働率を必要とする機能安全アプリケーションに用いて好適なデジタル出力装置に関するものである。   The present invention relates to a digital output device that supplies power to a load and stops supplying current to the load when an overcurrent flows, and is particularly suitable for a functional safety application that requires high reliability and high availability. The present invention relates to a digital output device.

図6に、負荷への電流供給を制御するデジタル出力装置の構成を示す。なお、負荷には流量や圧力などのプロセス量を検出し、またバルブなどプロセスを操作するフィールド機器等各種機器が含まれる。   FIG. 6 shows a configuration of a digital output device that controls current supply to the load. The load includes various devices such as a field device that detects a process amount such as a flow rate and pressure and operates a process such as a valve.

図6において、10はデジタル出力装置であり、フィールド機器などの負荷20に電流を供給し、また異常の場合は電流の供給を停止する。デジタル出力装置10は、過電流検出部11、ラッチ12、スイッチ制御部13、スイッチ14、および抵抗15で構成される。   In FIG. 6, reference numeral 10 denotes a digital output device which supplies current to a load 20 such as a field device, and stops supplying current in the case of an abnormality. The digital output device 10 includes an overcurrent detection unit 11, a latch 12, a switch control unit 13, a switch 14, and a resistor 15.

電源21は端子16と19の間に接続され、負荷20は端子17と18の間に接続される。電源21の出力電流は過電流検出部11、スイッチ14を経由して負荷20に供給される。スイッチ制御部13は、入力された制御信号に基づいてスイッチ14のオン、オフを制御する。スイッチ14がオンになると負荷20に電流が供給され、スイッチ14がオフになると負荷20への電流供給は停止される。   A power source 21 is connected between terminals 16 and 19, and a load 20 is connected between terminals 17 and 18. The output current of the power source 21 is supplied to the load 20 via the overcurrent detection unit 11 and the switch 14. The switch control unit 13 controls on / off of the switch 14 based on the input control signal. When the switch 14 is turned on, a current is supplied to the load 20, and when the switch 14 is turned off, the current supply to the load 20 is stopped.

負荷20に短絡などの故障が発生すると負荷20に過大な電流が流れ、電源21の焼損や他の機器に異常を来す場合がある。このため、デジタル出力装置10は負荷20に流れる電流を監視し、過大な電流が流れると速やかに負荷20への電流供給を停止する。以下、このデジタル出力装置10の動作について説明する。なお、スイッチ14は入力される信号が高レベルのときにオンになり、低レベルのときにオフになる。また、スイッチ14はスイッチ制御部13によってオンに制御されている。   When a failure such as a short circuit occurs in the load 20, an excessive current flows through the load 20, which may cause burnout of the power supply 21 or abnormalities in other devices. For this reason, the digital output device 10 monitors the current flowing through the load 20 and immediately stops supplying the current to the load 20 when an excessive current flows. Hereinafter, the operation of the digital output device 10 will be described. The switch 14 is turned on when the input signal is at a high level and turned off when the signal is at a low level. The switch 14 is controlled to be turned on by the switch control unit 13.

ラッチ12のクロック端子には過電流検出部11の出力が入力され、データ端子Dにはスイッチ制御部13の出力(高レベル)が入力される。また、ラッチ12の出力はオープンドレインであるとする。   The output of the overcurrent detection unit 11 is input to the clock terminal of the latch 12, and the output (high level) of the switch control unit 13 is input to the data terminal D. The output of the latch 12 is assumed to be open drain.

過電流検出部11は負荷20に流れる電流を監視し、負荷20に供給される電流が正常であると、その出力を低レベルに維持する。   The overcurrent detection unit 11 monitors the current flowing through the load 20 and maintains the output at a low level when the current supplied to the load 20 is normal.

負荷20に流れる電流が予め定められた電流閾値を越えると、過電流検出部11はその出力を低レベルから高レベルに変化させる。ラッチ12は過電流検出部11の出力の立ち上がりでスイッチ制御部13の出力(高レベル)をラッチする。このため、その出力はオンになり、スイッチ制御部13の出力のレベルに拘わらずスイッチ14の入力信号は低レベルになる。スイッチ14はオフになり、負荷20への電流供給は停止される。   When the current flowing through the load 20 exceeds a predetermined current threshold, the overcurrent detection unit 11 changes its output from a low level to a high level. The latch 12 latches the output (high level) of the switch control unit 13 at the rising edge of the output of the overcurrent detection unit 11. For this reason, the output is turned on, and the input signal of the switch 14 becomes a low level regardless of the output level of the switch control unit 13. The switch 14 is turned off, and the current supply to the load 20 is stopped.

メンテナンス要員は過電流の原因を除去した後、ラッチ12にクリア信号を入力する。ラッチ12はこのクリア信号によってクリアされ、その出力はオフになる。このため、負荷20への電流供給はスイッチ制御部13によって制御できるようになる。   The maintenance staff inputs a clear signal to the latch 12 after removing the cause of the overcurrent. The latch 12 is cleared by this clear signal, and its output is turned off. For this reason, the current supply to the load 20 can be controlled by the switch controller 13.

特許文献1には、電流検出手段101と電圧検出手段102でスイッチに流れる電流値と機器に出力される電圧値とを検出し、この電圧値と電流値を用いて診断を実行し、また状態を切り換えときの、他の機器への影響の有無を検出するデジタル出力装置が記載されている。   In Patent Document 1, the current detection unit 101 and the voltage detection unit 102 detect the current value flowing through the switch and the voltage value output to the device, perform diagnosis using the voltage value and the current value, A digital output device for detecting whether or not there is an influence on other devices when switching between is described.

特開2006−209618号公報JP 2006-209618 A

しかしながら、このようなデジタル出力装置には、次のような課題があった。
図6のデジタル出力装置は、過電流検出部11が外来ノイズ等の影響で過電流が流れたと誤検出すると、ラッチ12がセットされてスイッチ14がオフになり、負荷20へ電流が供給されなくなって、その動作が停止してしまうという課題があった。また、これを解除するためには、メンテナンス要員が手動でクリア信号を入力してラッチ12をクリアしなければならないという課題もあった。
However, such a digital output device has the following problems.
In the digital output device of FIG. 6, if the overcurrent detection unit 11 erroneously detects that an overcurrent has flowed due to the influence of external noise or the like, the latch 12 is set, the switch 14 is turned off, and no current is supplied to the load 20. As a result, the operation stops. Moreover, in order to cancel this, there also existed a subject that the maintenance person had to input the clear signal manually and to clear the latch 12. FIG.

また、負荷20が容量性の負荷の場合は、スイッチ14がオンになると大きな突入電流が流れる。このため、過電流検出部11がこの突入電流を過電流と誤認し、ラッチ12がセットされてスイッチ14がオフになるので、負荷20に電流を供給することができないという課題もあった。   When the load 20 is a capacitive load, a large inrush current flows when the switch 14 is turned on. For this reason, the overcurrent detection unit 11 mistakenly recognizes this inrush current as an overcurrent, and the latch 12 is set and the switch 14 is turned off. Therefore, there is a problem that current cannot be supplied to the load 20.

図7を用いて、このことを説明する。図7(A)はスイッチ14の状態、(B)は負荷20に流れる電流変化を表す。時刻T1でスイッチ14がオンになると、(B)に示すように、負荷20には大きな突入電流が流れ、時刻T2で過電流検出部11の電流閾値を越える。このため、ラッチ12がセットされ、スイッチ14がオフになって負荷20への電流供給が停止する。   This will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows the state of the switch 14, and FIG. 7B shows a change in current flowing through the load 20. When the switch 14 is turned on at time T1, a large inrush current flows through the load 20 as shown in (B), and exceeds the current threshold of the overcurrent detection unit 11 at time T2. For this reason, the latch 12 is set, the switch 14 is turned off, and the current supply to the load 20 is stopped.

このため、容量性の負荷20に電流を供給するためには過電流検出部11の電流閾値を突入電流よりも大きくしなければならないが、電流閾値を大きくすると過電流検出感度が低下するので負荷20に過大な電流が流れ、負荷20あるいは電源21の故障の原因となり、また他の機器に悪影響を与えてしまうという課題もあった。   For this reason, in order to supply a current to the capacitive load 20, the current threshold of the overcurrent detection unit 11 must be made larger than the inrush current. However, if the current threshold is increased, the overcurrent detection sensitivity decreases, so the load There is also a problem that an excessive current flows through 20, causing a failure of the load 20 or the power source 21, and adversely affecting other devices.

本発明の目的は、ノイズに影響されることがなく、かつ容量性の負荷でも電流を供給することができるデジタル出力装置を実現することにある。   An object of the present invention is to realize a digital output device that is not affected by noise and can supply a current even with a capacitive load.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
負荷に電流を供給し、過電流が流れたときに前記負荷への電流供給を停止するデジタル出力装置において、
前記負荷に流れる電流を監視し、過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が予め定められた時間流れたことを検出したときに、前記負荷への電流供給を停止する電流停止部と、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が流れていないときに前記電流停止部の電流供給停止を解除すると共に、過電流が予め定められた時間流れた回数を計数し、この計数値が予め定められた回数になったときに、前記電流停止部の電流供給停止を解除しないようにする停止解除信号発生部と、
を備えたものである。ノイズなどによって誤動作することがなく、かつ容量性負荷にも電流を供給できる。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a digital output device that supplies current to a load and stops supplying current to the load when an overcurrent flows,
An overcurrent detector that monitors the current flowing through the load and detects that an overcurrent has flowed;
When the output signal of the overcurrent detection unit is input and it is detected that the overcurrent has flowed for a predetermined time, a current stop unit that stops the current supply to the load;
When the output signal of the overcurrent detector is input and no overcurrent flows, the current supply stop of the current stop unit is canceled and the number of times the overcurrent has flowed for a predetermined time is counted. A stop release signal generator for preventing the current supply stop of the current stop unit from being released when the numerical value reaches a predetermined number of times;
It is equipped with. There is no malfunction due to noise or the like, and current can be supplied to the capacitive load.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記電流停止部を、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が予め定められた時間流れたことを検出する時間計測部と、
前記時間計測部の出力信号によってセットされ、前記負荷に供給する電流を強制的に停止する信号を出力する電流停止信号発生部と、
で構成したのものである。構成が簡単になる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The current stop part,
A time measuring unit that receives an output signal of the overcurrent detection unit and detects that the overcurrent has flowed for a predetermined time; and
A current stop signal generator that is set by the output signal of the time measuring unit and outputs a signal for forcibly stopping the current supplied to the load; and
It consists of Configuration is simplified.

請求項3記載の発明は、請求項1若しくは請求項2に記載の発明において、
前記停止解除信号発生部を、
過電流が予め定められた時間流れたことを表す信号が入力され、この信号の回数を数えて、予め定められた回数に達すると信号を出力する計数部と、
前記過電流検出部の出力信号、および前記計数部の出力信号が入力され、過電流が発生していないときに前記電流停止部の電流供給停止を解除する信号を発生すると共に、前記計数部の出力信号が入力されると、電流供給停止を解除する信号を発生しない信号発生部と、
で構成したのものである。構成が簡単になる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
The stop cancellation signal generation unit,
A signal indicating that the overcurrent has flowed for a predetermined time is input, the number of times of this signal is counted, and a counter that outputs a signal when the predetermined number of times is reached;
The output signal of the overcurrent detection unit and the output signal of the counting unit are input, and when the overcurrent has not occurred, a signal for canceling the current supply stop of the current stop unit is generated, and the counting unit When the output signal is input, a signal generator that does not generate a signal for canceling the current supply stop,
It consists of Configuration is simplified.

本発明によれば以下のような効果がある。
請求項1、2、および3の発明によれば、過電流が予め定められた時間継続したときに負荷への電流供給を停止し、過電流がなくなったときに電流供給停止を解除すると共に、過電流が予め定められた時間継続した回数を計数し、この回数が予め定められた回数に達したときに、電流供給停止を解除しないようにした。
The present invention has the following effects.
According to the first, second, and third aspects of the invention, when the overcurrent continues for a predetermined time, the current supply to the load is stopped, and when the overcurrent disappears, the current supply stop is canceled, The number of times that the overcurrent has continued for a predetermined time is counted, and the current supply stoppage is not canceled when this number reaches the predetermined number.

過電流が所定時間継続するまで電流供給を停止しないようにしたので、ノイズ等が原因で極短時間過電流信号が出力されても、負荷への電流供給が停止されないという効果がある。   Since the current supply is not stopped until the overcurrent continues for a predetermined time, even if an overcurrent signal is output for an extremely short time due to noise or the like, there is an effect that the current supply to the load is not stopped.

また、過電流が所定時間継続すると負荷への電流供給を停止し、過電流がなくなるとこの電流停止を解除するようにしたので、起動時に突入電流が流れる容量性の負荷にも電流を供給することができるという効果もある。   In addition, the current supply to the load is stopped when the overcurrent continues for a predetermined time, and the current stop is canceled when the overcurrent disappears. Therefore, the current is also supplied to the capacitive load through which the inrush current flows at the start-up. There is also an effect of being able to.

さらに、過電流が予め定められた時間流れた回数が予め定められた回数に達すると電流供給停止を解除しないようにしたので、負荷の恒久的な故障による過電流の場合は、負荷への電流供給を停止できるという効果もある。   Furthermore, since the current supply stoppage is not canceled when the number of times that the overcurrent has flowed for a predetermined time reaches the predetermined number of times, in the case of an overcurrent due to a permanent failure of the load, the current to the load There is also an effect that the supply can be stopped.

本発明の一実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed one Example of this invention. 図1の実施例の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows operation | movement of the Example of FIG. 図1の実施例の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows operation | movement of the Example of FIG. 図1の実施例の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows operation | movement of the Example of FIG. 図1の実施例の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows operation | movement of the Example of FIG. 従来のデジタル出力装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional digital output device. 容量性負荷が接続されたときの特性図である。It is a characteristic view when a capacitive load is connected.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るデジタル出力装置の一実施例を示した構成図である。なお、図6と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、スイッチ制御部13はスイッチ14をオンにする信号(高レベル)を出力しているものとする。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital output device according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 6, and description is abbreviate | omitted. Further, it is assumed that the switch control unit 13 outputs a signal (high level) for turning on the switch 14.

図1において、30はデジタル出力装置であり、過電流検出部11、電流停止部31、停止解除信号発生部32、スイッチ制御部13、スイッチ14、抵抗15で構成される。また、電流停止部31はクロック発生部33、カウンタ34およびラッチ12で構成され、停止解除信号発生部32は信号発生部35および計数部36で構成される。電源21は端子16と19の間に接続され、負荷20は端子17と18の間に接続される。   In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a digital output device, which includes an overcurrent detection unit 11, a current stop unit 31, a stop release signal generation unit 32, a switch control unit 13, a switch 14, and a resistor 15. The current stop unit 31 includes a clock generation unit 33, a counter 34, and a latch 12. The stop release signal generation unit 32 includes a signal generation unit 35 and a counting unit 36. A power source 21 is connected between terminals 16 and 19, and a load 20 is connected between terminals 17 and 18.

電源21の出力電流は過電流検出部11およびスイッチ14を経由して負荷20に供給される。過電流検出部11は負荷20に流れる電流を監視し、この電流が予め定められた電流閾値より大きくなると、その出力を高レベルに遷移させる。この予め定められた電流閾値は、負荷20が正常なときに流れる最大電流値よりも幾分大きな値に設定される。   The output current of the power source 21 is supplied to the load 20 via the overcurrent detection unit 11 and the switch 14. The overcurrent detection unit 11 monitors the current flowing through the load 20, and when the current exceeds a predetermined current threshold, the output is shifted to a high level. This predetermined current threshold is set to a value somewhat larger than the maximum current value that flows when the load 20 is normal.

クロック発生部33の出力クロックはカウンタ34のクロック端子に入力され、過電流検出部11の出力信号はカウンタ34のクロックイネーブルENに入力される。カウンタ34は過電流検出部11の出力信号が高レベルになるとクロック端子に入力されたクロックをカウントし、カウント値が所定の値になると出力端子Qから出力される出力信号を高レベルにして、次の出力クロックの立ち上がりでカウント値を0に戻すものとする。   The output clock of the clock generator 33 is input to the clock terminal of the counter 34, and the output signal of the overcurrent detector 11 is input to the clock enable EN of the counter 34. The counter 34 counts the clock input to the clock terminal when the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes high level, and sets the output signal output from the output terminal Q to high level when the count value reaches a predetermined value. It is assumed that the count value is returned to 0 at the next rising edge of the output clock.

カウンタ34は時間計測部に相当し、過電流が予め定められた時間流れたことを検出する。この予め定められた時間は、過電流検出部11がノイズで誤動作したときに、その出力信号が高レベルを維持する時間より若干長くなるように設定する。   The counter 34 corresponds to a time measuring unit and detects that an overcurrent has flowed for a predetermined time. The predetermined time is set to be slightly longer than the time during which the output signal is maintained at a high level when the overcurrent detection unit 11 malfunctions due to noise.

カウンタ34の出力信号はラッチ12のクロック端子に入力され、データ端子Dにはスイッチ制御部13が出力する、スイッチ14を制御する信号が入力される。ラッチ12は、クロック端子に入力されるクロック(カウンタ34の出力信号)の立ち上がりでデータ端子Dに印加された信号をラッチする。ラッチ12は電流停止信号発生部に相当し、負荷に供給する電流を強制的に停止する信号を出力する。   An output signal of the counter 34 is input to the clock terminal of the latch 12, and a signal for controlling the switch 14 output from the switch control unit 13 is input to the data terminal D. The latch 12 latches the signal applied to the data terminal D at the rising edge of the clock (output signal of the counter 34) input to the clock terminal. The latch 12 corresponds to a current stop signal generator, and outputs a signal for forcibly stopping the current supplied to the load.

ラッチ12の出力端子Qとスイッチ制御部13の出力端子は接続され、抵抗15でプルアップされる。スイッチ14はラッチ12とスイッチ制御部13の出力信号で制御され、これらの信号が高レベルのときにオンになる。また、ラッチ12はオープンドレイン出力を有しているので、カウンタ34の出力信号が立ち上がるとラッチ12の出力がオンになる。このため、スイッチ制御部13の出力信号のレベルに拘わらず、スイッチ14に入力される信号が低レベルになってスイッチ14はオフになり、負荷20への電流供給は停止される。   The output terminal Q of the latch 12 and the output terminal of the switch control unit 13 are connected and pulled up by the resistor 15. The switch 14 is controlled by the output signals of the latch 12 and the switch control unit 13 and is turned on when these signals are at a high level. Further, since the latch 12 has an open drain output, when the output signal of the counter 34 rises, the output of the latch 12 is turned on. For this reason, regardless of the level of the output signal of the switch control unit 13, the signal input to the switch 14 becomes low level, the switch 14 is turned off, and the current supply to the load 20 is stopped.

過電流検出部11の出力信号は信号発生部35に入力される。信号発生部35は、過電流検出部11の出力信号が低レベル(過電流でない)になるとカウンタ34およびラッチ12のクリア端子CLRにクリア信号を出力する。このため、カウンタのカウント値は0になり、ラッチ12の出力はオフになる。スイッチ14はスイッチ制御部13の出力信号で制御されるのでオンになり、負荷20に電流が供給される。すなわち、信号発生部35は負荷20への電流供給停止を解除する信号を出力する。   The output signal of the overcurrent detection unit 11 is input to the signal generation unit 35. The signal generator 35 outputs a clear signal to the counter 34 and the clear terminal CLR of the latch 12 when the output signal of the overcurrent detector 11 becomes low level (not overcurrent). For this reason, the count value of the counter becomes 0, and the output of the latch 12 is turned off. Since the switch 14 is controlled by the output signal of the switch control unit 13, the switch 14 is turned on and a current is supplied to the load 20. That is, the signal generator 35 outputs a signal for canceling the stop of the current supply to the load 20.

カウンタ34の出力信号は計数部36に入力される。計数部36はカウンタ34の出力信号の立ち上がりをカウントし、このカウント値が所定の値以上になると信号発生部35に信号を出力する。信号発生部35は計数部36の出力信号が入力されると、ラッチ12のクリアを停止する。また、計数部36は外部からクリア信号が入力されると、信号発生部35に信号を出力し、ラッチ12をクリアさせ、また自身の計数値を0にする。すなわち、計数部36がカウントする回数が予め定められた回数に達すると信号発生部35に信号を出力し、負荷20への電流供給停止を解除しないようにする。   The output signal of the counter 34 is input to the counting unit 36. The counter 36 counts the rising edge of the output signal of the counter 34 and outputs a signal to the signal generator 35 when the count value exceeds a predetermined value. The signal generator 35 stops clearing the latch 12 when the output signal of the counter 36 is input. Further, when a clear signal is input from the outside, the counter 36 outputs a signal to the signal generator 35, clears the latch 12, and sets its count value to zero. That is, when the number of times counted by the counting unit 36 reaches a predetermined number, a signal is output to the signal generating unit 35 so as not to cancel the current supply stop to the load 20.

次に、図に基づいてこの実施例の動作を詳細に説明する。なお、カウンタ34はカウント値が7になるとその出力信号が高レベルになり、次のクロックの立ち上がりでカウント値が0に戻るものとする。   Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. It is assumed that the output signal of the counter 34 becomes high when the count value reaches 7, and the count value returns to 0 at the next rising edge of the clock.

図2は、過電流検出部11の出力信号のパルス幅が、カウンタ34の出力信号が高レベルになるまでの時間より短い場合の動作を示す特性図である。図2において、(A)はクロック発生部33の出力クロックの波形、(B)は過電流検出部11の出力信号の波形、(C)はカウンタ34のカウント値、(D)はカウンタ34の出力信号の波形、(E)はラッチ12の出力、(F)はスイッチ14の状態である。   FIG. 2 is a characteristic diagram showing an operation when the pulse width of the output signal of the overcurrent detector 11 is shorter than the time until the output signal of the counter 34 becomes high level. 2, (A) is the waveform of the output clock of the clock generator 33, (B) is the waveform of the output signal of the overcurrent detector 11, (C) is the count value of the counter 34, and (D) is the counter 34 of the counter 34. The waveform of the output signal, (E) is the output of the latch 12, and (F) is the state of the switch 14.

時刻T10で過電流検出部11の出力信号が高レベルになると、出力クロックの次の立ち上がりT11からカウンタ34のカウント値がアップする。時刻T12で過電流検出部11の出力信号が低レベルになると、信号発生部35の出力信号によってカウンタ34がクリアされ、カウント値は0に戻る。カウンタ34のカウント値の最大値は3なので、カウンタ34の出力信号は高レベルにならない。このため、(E)に示すようにラッチ12の出力はオンにならず、(F)に示すようにスイッチ14はオン状態を維持する。   When the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes high level at time T10, the count value of the counter 34 increases from the next rising edge T11 of the output clock. When the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes low level at time T12, the counter 34 is cleared by the output signal of the signal generation unit 35, and the count value returns to zero. Since the maximum value of the count value of the counter 34 is 3, the output signal of the counter 34 does not become high level. Therefore, the output of the latch 12 is not turned on as shown in (E), and the switch 14 is kept on as shown in (F).

このように、過電流検出部11の出力信号のパルス幅が狭いと、スイッチ14はオフにならない。このため、ノイズ等によって過電流検出部11が誤動作しても、負荷20への電流供給が途切れることはない。   Thus, when the pulse width of the output signal of the overcurrent detection unit 11 is narrow, the switch 14 does not turn off. For this reason, even if the overcurrent detection unit 11 malfunctions due to noise or the like, the current supply to the load 20 is not interrupted.

図3に、過電流検出部11の出力信号のパルス幅が、カウンタ34の出力信号が高レベルなる時間より若干長い場合の例を示す。   FIG. 3 shows an example in which the pulse width of the output signal of the overcurrent detection unit 11 is slightly longer than the time during which the output signal of the counter 34 is at a high level.

図3において、図2と同様に(A)〜(F)はそれぞれクロック発生部33の出力クロックの波形、過電流検出部11の出力信号の波形、カウンタ34のカウント値、カウンタ34の出力信号の波形、ラッチ12の出力状態、スイッチ14の状態である。   3, (A) to (F) are the output clock waveform of the clock generation unit 33, the waveform of the output signal of the overcurrent detection unit 11, the count value of the counter 34, and the output signal of the counter 34, as in FIG. , The output state of the latch 12, and the state of the switch 14.

時刻T20で過電流検出部11の出力信号が高レベルになると、カウンタ34はカウントを開始する。時刻T21でカウンタ34のカウント値が7になると、その出力信号は高レベルになる。このため、ラッチ12の出力はオンになり、スイッチ14はオフになる。   When the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes high level at time T20, the counter 34 starts counting. When the count value of the counter 34 becomes 7 at time T21, the output signal becomes high level. For this reason, the output of the latch 12 is turned on and the switch 14 is turned off.

スイッチ14がオフになると過電流は流れなくなり、過電流検出部11の出力信号は低レベルになる。このため、時刻T22で信号発生部35の出力によってカウンタ34およびラッチ12がクリアされ、スイッチ14は再びオンになる。過電流の要因は解消されていないので、過電流検出部11の出力信号は再度高レベルになり、カウンタ34は0からカウントを開始する。   When the switch 14 is turned off, no overcurrent flows, and the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes a low level. Therefore, at time T22, the counter 34 and the latch 12 are cleared by the output of the signal generator 35, and the switch 14 is turned on again. Since the cause of the overcurrent has not been eliminated, the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes a high level again, and the counter 34 starts counting from 0.

時刻T23で過電流の要因が解消され、過電流検出部11の出力信号は低レベルになる。信号発生部35によってカウンタ34は0にクリアされる。   At time T23, the cause of the overcurrent is eliminated, and the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes low level. The counter 34 is cleared to 0 by the signal generator 35.

この例では時刻T21とT22の間でスイッチ14がオフになり、一時的に負荷20に電流が供給されなくなるが、過電流の要因が解消されると、自動的に元の状態に復帰する。   In this example, the switch 14 is turned off between times T21 and T22, and the current is temporarily not supplied to the load 20. However, when the cause of the overcurrent is eliminated, the original state is automatically restored.

図4に、負荷20が容量性負荷であり、突入電流が流れる場合の例を示す。図4において、(A)〜(D)はそれぞれ負荷20に流れる電流、過電流検出部11の出力信号、ラッチ12の出力状態、スイッチ14の状態の変化を表している。   FIG. 4 shows an example in which the load 20 is a capacitive load and an inrush current flows. 4, (A) to (D) represent changes in the current flowing through the load 20, the output signal of the overcurrent detection unit 11, the output state of the latch 12, and the state of the switch 14, respectively.

時刻T30でスイッチ14がオンになると、(A)に示すように負荷20に流れる電流は徐々に増加する。時刻T31で過電流検出部11の電流閾値Irより大きくなると、(B)に示すようにその出力信号は高レベルになる。   When the switch 14 is turned on at time T30, the current flowing through the load 20 gradually increases as shown in FIG. When it becomes larger than the current threshold Ir of the overcurrent detection unit 11 at time T31, the output signal becomes a high level as shown in (B).

時刻T32でカウンタ34のカウント値が所定の値になるとラッチ12がオンになり、スイッチ14がオフになる。このため、過電流は流れなくなり、カウンタ34とラッチ12はクリアされ、その結果スイッチ14はオンになる。この遷移が何度か繰り返される。   When the count value of the counter 34 reaches a predetermined value at time T32, the latch 12 is turned on and the switch 14 is turned off. As a result, no overcurrent flows, the counter 34 and the latch 12 are cleared, and as a result, the switch 14 is turned on. This transition is repeated several times.

負荷20には断続的に電流が流れるので、その容量は充電され、負荷20に流れる電流のピーク値は徐々に小さくなる。時刻T33で負荷20に流れる電流のピーク値が電流閾値Irより小さくなる。このため、ラッチ12の出力はオンにならず、スイッチ14のオン状態は維持される。このように、負荷20が容量性を有していても、負荷20に電流を供給することができる。   Since current flows intermittently through the load 20, the capacity is charged, and the peak value of the current flowing through the load 20 gradually decreases. At time T33, the peak value of the current flowing through the load 20 becomes smaller than the current threshold Ir. For this reason, the output of the latch 12 is not turned on, and the on state of the switch 14 is maintained. In this way, even if the load 20 has a capacity, current can be supplied to the load 20.

負荷20に恒常的な故障が発生して過電流が流れるときの例を図5に示す。図5において、(A)〜(C)はそれぞれ過電流検出部11の出力信号、計数部36の計数値、ラッチ12の出力の状態変化を表す。   FIG. 5 shows an example when a constant failure occurs in the load 20 and an overcurrent flows. 5, (A) to (C) represent the output signal of the overcurrent detection unit 11, the count value of the counting unit 36, and the state change of the output of the latch 12, respectively.

時刻T40で負荷20に過電流が流れると過電流検出部11の出力信号が高レベルになり、カウンタ34がカウントを開始する。時刻T41でカウンタ34のカウント値が所定の値になるとラッチ12の出力がオンになり、スイッチ14がオフになる。このため、カウンタ34とラッチ12はクリアされる。この状態が繰り返される。   When an overcurrent flows through the load 20 at time T40, the output signal of the overcurrent detection unit 11 becomes a high level, and the counter 34 starts counting. When the count value of the counter 34 reaches a predetermined value at time T41, the output of the latch 12 is turned on and the switch 14 is turned off. For this reason, the counter 34 and the latch 12 are cleared. This state is repeated.

(B)に示すように、計数部36は過電流検出部11の出力信号を計数する。時刻T42でこの計数値が所定の値(N)になると、計数部36はラッチ12のクリアを禁止する。負荷20には電流が供給されないので、過電流は発生しない。このため、計数部36の計数値はNのままであり、スイッチ14はオフ状態を維持する。   As shown in (B), the counter 36 counts the output signal of the overcurrent detector 11. When the counted value reaches a predetermined value (N) at time T42, the counting unit 36 prohibits the latch 12 from being cleared. Since no current is supplied to the load 20, no overcurrent is generated. For this reason, the count value of the counting unit 36 remains N, and the switch 14 maintains the OFF state.

過電流の原因が除去され、時刻T43で外部からクリア信号が入力されると、計数部36はクリアされ、その計数値は0になる。計数部36はラッチ12をクリアする。このため、スイッチ14はオンになる。過電流の原因は除去されているので、過電流は流れない。   When the cause of the overcurrent is removed and a clear signal is input from the outside at time T43, the counter 36 is cleared and the count value becomes zero. The counting unit 36 clears the latch 12. For this reason, the switch 14 is turned on. Since the cause of the overcurrent has been eliminated, no overcurrent flows.

このように、恒久的な原因による過電流の場合は、一定時間後ラッチ12はクリアされない。このため、負荷20への電流供給は外部からクリア信号が入力されるまで禁止される。所定の値Nは、図4の容量性負荷の場合のオンオフ繰り返し回数より大きい値に設定する。   Thus, in the case of an overcurrent due to a permanent cause, the latch 12 is not cleared after a certain time. For this reason, current supply to the load 20 is prohibited until a clear signal is input from the outside. The predetermined value N is set to a value larger than the number of ON / OFF repetitions in the case of the capacitive load in FIG.

なお、図1実施例では過電流が一定時間流れたことを検出するためにカウンタ34を用い、過電流が流れている時間クロックをカウントするようにしたが、この構成に限定されることはない。要は、過電流が予め定められた時間流れたことを検出できる構成であればよい。   In the embodiment of FIG. 1, the counter 34 is used to detect that the overcurrent has flowed for a certain period of time, and the time clock during which the overcurrent flows is counted. However, the present invention is not limited to this configuration. . In short, any configuration that can detect that an overcurrent has flowed for a predetermined time may be used.

また、負荷に流れる電流を強制的に遮断する信号を発生する構成としてラッチを用いたが、他の構成、例えばRSフリップフロップを用いてもよい。要はカウンタ34の出力信号によって強制的に遮断する信号を発生する構成であればよい。   Further, although the latch is used as a configuration for generating a signal for forcibly cutting off the current flowing through the load, another configuration, for example, an RS flip-flop may be used. In short, any configuration that generates a signal forcibly shutting off by the output signal of the counter 34 may be used.

また、ラッチ12の出力はオープンドレインとしたが、他の構成であってもよい。要は、スイッチ制御部13の出力に優先して、強制的に負荷20に流れる電流を遮断する構成であればよい。   Further, although the output of the latch 12 is an open drain, other configurations may be used. In short, any configuration that forcibly cuts off the current flowing through the load 20 in preference to the output of the switch control unit 13 may be used.

また、過電流検出部11は電流値を検出する抵抗と、この抵抗両端の電圧と電流式位置を比較することによって過電流を検出するものであるが、他の構成であってもよい。   The overcurrent detection unit 11 detects the overcurrent by comparing the resistance for detecting the current value and the voltage at both ends of the resistor with the current type position, but may have other configurations.

さらに、停止解除信号発生部32を信号発生部35と計数部36で構成するようにしたが、他の構成であってもよい。   Furthermore, although the stop cancellation signal generating unit 32 is configured by the signal generating unit 35 and the counting unit 36, other configurations may be used.

11 過電流検出部
12 ラッチ
14 スイッチ
30 デジタル出力装置
31 電流停止部
32 停止解除信号発生部
33 クロック発生部
34 カウンタ
35 信号発生部
36 計数部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Overcurrent detection part 12 Latch 14 Switch 30 Digital output device 31 Current stop part 32 Stop release signal generation part 33 Clock generation part 34 Counter 35 Signal generation part 36 Count part

Claims (3)

負荷に電流を供給し、過電流が流れたときに前記負荷への電流供給を停止するデジタル出力装置において、
前記負荷に流れる電流を監視し、過電流が流れたことを検出する過電流検出部と、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が予め定められた時間流れたことを検出したときに、前記負荷への電流供給を停止する電流停止部と、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が流れていないときに前記電流停止部の電流供給停止を解除すると共に、過電流が予め定められた時間流れた回数を計数し、この計数値が予め定められた回数になったときに、前記電流停止部の電流供給停止を解除しないようにする停止解除信号発生部と、
を備えたことを特徴とするデジタル出力装置。
In a digital output device that supplies current to a load and stops supplying current to the load when an overcurrent flows,
An overcurrent detector that monitors the current flowing through the load and detects that an overcurrent has flowed;
When the output signal of the overcurrent detection unit is input and it is detected that the overcurrent has flowed for a predetermined time, a current stop unit that stops the current supply to the load;
When the output signal of the overcurrent detector is input and no overcurrent flows, the current supply stop of the current stop unit is canceled and the number of times the overcurrent has flowed for a predetermined time is counted. A stop release signal generator for preventing the current supply stop of the current stop unit from being released when the numerical value reaches a predetermined number of times;
A digital output device comprising:
前記電流停止部は、
前記過電流検出部の出力信号が入力され、過電流が予め定められた時間流れたことを検出する時間計測部と、
前記時間計測部の出力信号によってセットされ、前記負荷に供給する電流を強制的に停止する信号を出力する電流停止信号発生部と、
で構成されることを特徴とする請求項1記載のデジタル出力装置。
The current stopping unit is
A time measuring unit that receives an output signal of the overcurrent detection unit and detects that the overcurrent has flowed for a predetermined time; and
A current stop signal generator that is set by the output signal of the time measuring unit and outputs a signal for forcibly stopping the current supplied to the load; and
The digital output device according to claim 1, comprising:
前記停止解除信号発生部は、
過電流が予め定められた時間継続したことを表す信号が入力され、この信号の回数を数えて、予め定められた回数に達すると信号を出力する計数部と、
前記過電流検出部の出力信号、および前記計数部の出力信号が入力され、過電流が発生していないときに前記電流停止部の電流停止を解除する信号を発生すると共に、前記計数部の出力信号が入力されると、電流停止を解除する信号を発生しない信号発生部と、
で構成されることを特徴とする請求項1若しくは請求項2に記載のデジタル出力装置。
The stop cancellation signal generator is
A signal indicating that the overcurrent has continued for a predetermined time is input, the number of times of this signal is counted, and a counter that outputs a signal when the predetermined number of times is reached;
The output signal of the overcurrent detection unit and the output signal of the counting unit are input to generate a signal for canceling the current stop of the current stop unit when no overcurrent has occurred, and the output of the counting unit When a signal is input, a signal generator that does not generate a signal for canceling the current stop,
The digital output device according to claim 1, wherein the digital output device is configured as follows.
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