JP2013078203A - 電源故障検出回路および電源故障検出方法 - Google Patents
電源故障検出回路および電源故障検出方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】前置直列スイッチング素子Q1と前置並列スイッチング素子Q2とチョークコイルL1と平滑コンデンサC1とを少なくとも備えている降圧型のDC−DCコンバータからなる電源の故障を検出し、負荷側への出力を停止する電源故障検出回路として、負荷側へ出力する出力線に直列接続した後置直列スイッチング素子Q3と、前置直列スイッチング素子Q1に流れ込む入力電流値を電流検出回路IDETによって測定した結果と前置直列スイッチング素子Q1の両端に掛かる電圧値を電圧検出回路VDETによって測定した結果とに基づいて前置直列スイッチング素子Q1の故障の前兆を検出する故障検出回路Z2とを備え、故障検出回路Z2の検出結果に基づいて、後置スイッチング素子Q3のオンオフを制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電源回路がショート状態になる故障が発生しても、入力電圧がそのまま負荷側に出力されることを確実に防止することが可能な電源故障検出回路および電源故障検出方法を提供することを、その目的としている。
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明による電源故障検出回路および電源故障検出方法は、入力側のTOP側に位置する直列スイッチング素子(前置直列スイッチング素子)に流れる電流と該直列スイッチング素子(前置直列スイッチング素子)の両端にかかる電圧とを観測することにより得られる、該直列スイッチング素子(前置直列スイッチング素子)の抵抗値が、正常動作時の許容範囲内の抵抗値としてあらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したことを検知した際に、故障発生の前兆と看做して、直ちに、負荷側への出力を遮断する故障検出回路を備え、故障によりTOP側に位置する直列スイッチング素子(前置直列スイッチング素子)が完全なショート状態に陥る前に、入力電圧がそのまま負荷側へ出力されることを事前に防止することを可能にすることを主要な特徴としている。
次に、本発明による電源故障検出回路の回路構成の一例について、図1を用いて説明する。図1は、本発明による電源故障検出回路の回路構成の一例を示す回路構成図であり、図3に示した電源回路と同様のDC−DCコンバータからなる電源回路においてショート故障を事前に検出して負荷側への出力を遮断する回路構成例を示しており、図3の電源回路と同じ機能を有する部位には、図3と同じ符号を付して示している。
次に、図1に示した電源故障検出回路の動作の一例についてさらに詳細に説明する。図1の電源故障検出回路においては、故障検出回路Z2により前置直列スイッチング素子Q1のドレイン−ソース間の抵抗値Rの変化を常時監視していて、該抵抗値Rが、正常動作時の許容範囲内の抵抗値すなわち抵抗値閾値Aよりも少しでも低下したことを検出した場合には、電源回路のショート状態の故障が発生する前兆であると看做して、出力側のBOTTOM側に追加して直列接続した後置直列スイッチング素子Q3を直ちに強制的にオフ(開放)することによって、出力側との接続を遮断して、入力電圧がそのまま負荷側に出力することを事前に防止している。
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下に記載するような効果が得られる。
C1 平滑コンデンサ
CMP 比較器
CT1 カレントトランス
DEV 除算器
G1 端子
G2 端子
I 入力電流値
I1 電源電流
IDET 電流検出回路
L1 チョーククコイル
Q1 直列スイッチング素子(前置直列スイッチング素子)
Q2 並列スイッチング素子(前置並列スイッチング素子)
Q3 後置直列スイッチング素子
R 抵抗値
R1 電流検出抵抗
R2 入力電流検出抵抗
SENSE+ センス端子
SENSE− センス端子
V 電圧値
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
V1 検出電圧
VDET 電圧検出回路
Z1 制御IC回路
Z2 故障検出回路
Claims (7)
- 前置直列スイッチング素子と前置並列スイッチング素子とチョークコイルと平滑コンデンサとを少なくとも備えているDC−DCコンバータからなる電源の故障を検出し、負荷側への出力を停止する電源故障検出回路であって、前記負荷側へ出力する出力線に直列接続した後置直列スイッチング素子と、前記前置直列スイッチング素子に流れ込む入力電流と前記前置直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧との測定結果に基づいて前記前置直列スイッチング素子の故障の前兆を検出する故障検出回路とを、さらに備え、前記故障検出回路の検出結果に基づいて、前記後置スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする電源故障検出回路。
- 前記故障検出回路は、前記前置直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値を検出する電流検出回路と、前記前置直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した前記電圧値を前記電流検出回路が検出した前記入力電流値で除算することによって前記前置直列スイッチング素子の抵抗値を算出する除算器と、前記除算器が算出した前記前置直列スイッチング素子の抵抗値があらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したか否かを比較する比較器とからなり、前記比較器の比較結果として、前記前置直列スイッチング素子の抵抗値が前記抵抗値閾値よりも低下したことを検出した場合、前記前置直列スイッチング素子の故障が発生する前兆と看做して、前記後置スイッチング素子をオフし、前記負荷側への出力を停止することを特徴とする請求項1に記載の電源故障検出回路。
- 前記電流検出回路により前記前置直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値を検出するために、前記前置直列スイッチング素子の前段に電流検出用の抵抗またはカレントトランスを直列接続し、該抵抗またはカレントトランスの両端に掛かる電圧を前記電流検出回路に取り込む構成とすることを特徴とする請求項2に記載の電源故障検出回路。
- 前記前置直列スイッチング素子、前記前置並列スイッチング素子、前記後置直列スイッチング素子を、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁型ゲート・バイポーラトランジスタ)、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)型スイッチング素子のいずれかを用いて構成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電源故障検出回路。
- 直列スイッチング素子と並列スイッチング素子とチョークコイルと平滑コンデンサとを少なくとも備えているDC−DCコンバータからなる電源の故障を検出し、負荷側への出力を停止する電源故障検出方法であって、前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流と前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧との測定結果に基づいて前記直列スイッチング素子の故障の前兆を検出して、前記負荷側への出力の可否を制御することを特徴とする電源故障検出方法。
- 前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流値と前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧値との測定結果に基づいて前記負荷側への出力の可否を制御する際に、前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧の電圧値を前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値で除算することによって算出した前記直列スイッチング素子の抵抗値が、あらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したか否かを比較し、前記直列スイッチング素子の抵抗値が前記抵抗値閾値よりも低下したことを検出した場合に、前記直列スイッチング素子の故障が発生する前兆と看做して、前記負荷側への出力を停止することを特徴とする請求項5に記載の電源故障検出方法。
- 前記直列スイッチング素子の前段に電流検出用の抵抗またはカレントトランスを直列接続し、該抵抗またはカレントトランスの両端に掛かる電圧を測定することにより、前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値を検出することを特徴とする請求項6に記載の電源故障検出方法。
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