JP2017085677A - 電源供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流の原因が除去された後にすみやかに電源供給再開を行う「電源供給装置」を提供する。【解決手段】短絡監視部１６に、第１端が電源供給装置１の電源電圧に接続した第１抵抗１６１、第１抵抗１６１の第２端に第１端が接続し、参照点ＲＰに第２端が接続したスイッチ１６２、参照点ＲＰに第１端が接続し、グランドに第２端が接続した第２抵抗１６３、参照点ＲＰにアノードが接続し正極電源出力端子１１にカソードが接続したダイオード１６４、参照点ＲＰに入力が接続した負論理の第１シュミットトリガー素子１６５と、第１シュミットトリガー素子１６５の出力に入力が接続した第２シュミットトリガー素子１６６とを備える。電源供給制御部１３は、電源供給停止時に短絡監視部１６のスイッチ１６２をオンに設定し、第２シュミットトリガー素子１６６が出力する参照点ＲＰの電位レベルより短絡の解消を検出し、電源供給部１４の電源供給を再開する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源を供給する電源供給装置に関するものである。

電源を供給する電源供給装置に関する技術としては、電源出力の過電流を検出して、電源供給を停止する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０００-２９９９２４号公報

上述のように電源供給装置において電源出力の過電流を検出して電源供給を停止する場合、いずれかのタイミングで電源供給を再開する必要がある。
そして、電源供給を再開するタイミングとしては、電源供給停止から一定期間経過した時点で電源供給を再開したり、ユーザの電源供給再開指示に応じて電源供給を再開したり、次回の電源供給装置の起動時に電源供給を再開する方法などが考えられるが、これらの方法には以下のような問題がある。

すなわち、電源供給停止から一定期間経過した時点で電源供給を再開する場合には、過電流発生の原因が除去されるまでは、電源供給の再開の度に過電流が生じ、性能劣化や寿命の短縮を招くおそれがある。

また、ユーザの電源供給再開指示に応じて電源供給を再開したり、次回の起動時に電源供給を再開する方法によれば、過電流発生の原因が除去された後に、すみやかに電源供給が再開されることを保証できない。また、過電流発生の原因が除去されるまでは、電源供給の再開の度に過電流が発生する。

そこで、本発明は、電源出力の過電流を検出して、電源供給を停止する電源供給装置において、電源供給停止以降の過電流の発生を抑制しつつ、過電流発生の原因が除去された後に、すみやかに電源供給を再開することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、被電源供給機器に電源を供給する電源供給部と、前記電源供給部が出力する電流の過電流を検出する過電流検出部とを備えた電源供給装置に、短絡監視部と、電源供給制御部とを設けたものである。ここで、前記短絡監視部は、第１端に所定の電圧が印加される第１抵抗と、前記第１抵抗の第２端に第１端が接続したスイッチと、前記スイッチの第２端を参照点として、当該参照点に第１端が接続し、グランドに第２端が接続した第２抵抗と、前記参照点にアノードが接続し、前記電源供給部の出力にカソードが接続したダイオードと、前記参照点の電位レベルがハイレベルであるかローレベルであるかを検出する電位レベル検出部とを備えている。また、前記電源供給制御部は、前記電源供給部が電源を供給しているときに、前記過電流検出部が前記過電流を検出した場合に、前記電源供給部の電源の供給を停止すると共に、前記スイッチをオン状態とし、前記電源供給部が電源を供給しておらず、前記スイッチがオン状態にあるときに、前記電位レベル検出部がハイレベルを検出したときに、前記スイッチをオフ状態とすると共に、前記電源供給部の電源の供給を再開させる。

ここで、このような電源供給装置は、上述した第１抵抗とスイッチの配置を交換して構成してもよい。
また、前記電位レベル検出部としては、シュミットトリガー素子、または、直列接続した複数のシュミットトリガー素子を用いるようにしてもよい。
このような電源供給装置によれば、過電流を検出して電源供給を停止して以降は、過電流の原因となった短絡が解消されるまで電源供給を停止するので、当該電源供給を停止して以降の過電流の発生を抑止することができる。一方、電源供給を停止している期間中は、短絡監視部で電流の原因となった短絡の解消を監視し、短絡が解消されたならば、電源供給を再開するので、過電流の原因となった短絡が解消後、すみやかに電源供給を再開することができる。なお、短絡監視部においては、第１抵抗によって流れる電流の大きさが小さく抑えられるので、短絡監視部での短絡の解消の監視動作において、過電流が発生することはない。

以上のように、本発明によれば、電源出力の過電流を検出して電源供給を停止する電源供給装置において、電源供給停止以降の過電流の発生を抑制しつつ、過電流発生の原因が除去された後に、すみやかに電源供給を再開することができる。

本発明の実施形態に係る電源供給装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る電源供給制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電源供給制御装置の動作例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る電源供給装置の他の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る電源供給装置の構成を示す。
図示するように、電源供給装置１は、負荷装置２に電圧Ｖの電源を供給する装置であり、電源供給装置１の正極電源出力端子１１と負荷装置２の正極電源入力端子２１、電源供給装置１の負極電源出力端子１２と負荷装置２の負極電源入力端子２２はそれぞれ電源ケーブルで接続されている。また、電源供給装置１の負極電源出力端子１２は電源供給装置１のグランドに接続されている。

そして、電源供給装置１は、電源供給制御部１３と、負荷装置２に供給する電圧Ｖの電源を生成し正極電源出力端子１１を介して負荷装置２に供給する電源供給部１４と、電源供給部１４から正極電源出力端子１１に向かって流れる電流の過電流を検出する過電流検出部１５と、短絡監視部１６とを備えている。

そして、短絡監視部１６は、第１端が電源供給装置１の電源電圧に接続した第１抵抗１６１、第１抵抗１６１の第２端に第１端が接続し、参照点ＲＰに第２端が接続したスイッチ１６２、参照点ＲＰに第１端が接続し、グランドに第２端が接続した第２抵抗１６３、参照点ＲＰにアノードが接続し正極電源出力端子１１にカソードが接続したダイオード１６４と、参照点ＲＰに入力が接続した負論理の第１シュミットトリガー素子１６５と、第１シュミットトリガー素子１６５の出力に入力が接続し、出力が電源供給制御部１３に接続した第２シュミットトリガー素子１６６とを備えている。

さて、このような電源供給装置１において、電源供給部１４は電源供給制御部１３の制御に従って、負荷装置２への電源供給のオン/オフを切り替える。
また、過電流検出部１５は、過電流の検出の有無を表す過電流検出信号を電源供給制御部１３に出力する。
また、短絡監視部１６のスイッチ１６２は、電源供給制御部１３の制御に従って、第１抵抗１６１の第２端と参照点ＲＰの接続のオン/オフを切り替える。
また、短絡監視部１６の第１シュミットトリガー素子１６５、第２シュミットトリガー素子１６６は、参照点ＲＰの電位がハイレベルであるかローレベルであるかを検出して、短絡検出信号として電源供給制御部１３に出力する。

ここで、スイッチ１６２がオフであるときには、参照点ＲＰは第２抵抗１６３でグランドにプルダウンされた状態となるので参照点ＲＰの電位はローレベルとなる。
また、電源供給部１４の負荷装置２への電源供給が停止しており、かつ、スイッチ１６２がオンであるときには、参照点ＲＰの電位は、電源ケーブルや負荷装置２における正極電源と負極電源（グランド）の短絡の有無によって変化する。

すなわち、短絡が発生しているときには、参照点ＲＰはダイオード１６４、正極電源出力端子１１、短絡点を介してグランドに接続された状態となり、第１抵抗１６１、参照点ＲＰ、ダイオード１６４、正極電源出力端子１１、短絡点を介してグランドに電流が流れ、参照点ＲＰの電位はローレベルとなる。なお、このときに大きな電流が流れないように、第１抵抗１６１の抵抗値は比較的大きな値（たとえば、1kΩ）とする。

一方、短絡が発生していないときには、参照点ＲＰは第１抵抗１６１でプルアップされた状態となるので参照点ＲＰの電位はハイレベルとなる。なお、このときに、参照点ＲＰがハイレベルとなるように、第２抵抗１６３の抵抗値の大きさは第１の抵抗の抵抗値に対して定める（たとえば、第１抵抗１６１は1kΩ、第２抵抗１６３は10 kΩ）。

以下、負荷装置２への電源供給時に電源供給制御部１３が行う電源供給制御処理について説明する。
図２に、この電源供給制御処理の手順を示す。
図示するように、電源供給制御処理において電源供給制御部１３は、まず、短絡監視部１６のスイッチ１６２をオフに制御した上で（ステップ２００）、電源供給部１４を制御し負荷装置２への電源供給を開始させる（ステップ２０２）。

そして、過電流検出部１５から入力する過電流検出信号に基づいて、過電流検出部１５における過電流の検出の発生の監視を開始する（ステップ２０４）。
そして、電源ケーブルや負荷装置２における短絡などにより、電源供給部１４から正極電源出力端子１１に向かって流れる電流の過電流が発生し、過電流検出部１５において過電流が検出されたならば（ステップ２０４）、電源供給部１４を制御し、負荷装置２への電源供給を停止させる（ステップ２０６）。

そして、短絡監視部１６のスイッチ１６２をオンに制御し（ステップ２０８）、短絡監視部１６から出力される短絡検出信号に基づいて、電源ケーブルや負荷装置２における短絡が非検出である状態、すなわち、参照点ＲＰの電位がハイレベルである状態の発生を監視する（ステップ２１０）。

そして、電源ケーブルや負荷装置２における短絡が非検出である状態が発生したならば（ステップ２１０）、ステップ２００に戻り、短絡監視部１６のスイッチ１６２をオフに制御した上で（ステップ２００）、電源供給部１４を制御し負荷装置２への電源供給を再開させる（ステップ２０２）。

そして、過電流検出部１５における過電流の検出の発生の監視（ステップ２０４）以降の処理に進む。
以上、電源供給制御部１３が行う電源供給制御処理について説明した。
ここで、図３に以上のような電源供給制御処理の動作例を示す。
今、電源供給制御部１３が時刻Ｔ１で電源供給部１４の負荷装置２への電源供給を開始させた後に、時刻Ｔ２で過電流検出部１５において過電流が検出されたならば、電源供給制御部１３は電源供給部１４の負荷装置２への電源供給を停止する（時刻Ｔ３）と共に、短絡監視部１６のスイッチ１６２をオンに制御し（時刻Ｔ４）、短絡監視部１６を、電源ケーブルや負荷装置２における正極電源と負極電源（グランド）の短絡を検出できる状態とする。

そして、電源ケーブルや負荷装置２における短絡が解消され、時刻Ｔ５において、短絡監視部１６において、参照点ＲＰの電位がハイレベルである状態、すなわち、電源ケーブルや負荷装置２における短絡が非検出である状態が検出されたならば、短絡監視部１６のスイッチ１６２をオフに制御し（時刻Ｔ６）、電源供給部１４の負荷装置２への電源供給を再開させる（時刻Ｔ７）。

以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態における短絡監視部１６は、図１に示した第１抵抗１６１とスイッチ１６２と配置を、図４に示すように交換して構成するようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、過電流検出部１５で過電流を検出して電源供給部１４の電源供給を停止して以降は、過電流の原因となった短絡が解消されるまで電源供給部１４からの電源供給を停止するので、当該電源供給を停止して以降の過電流の発生を抑止することができる。一方、電源供給部１４からの電源供給を停止している期間中は、短絡監視部１６で電流の原因となった短絡の解消を監視し、短絡が解消されたならば、電源供給部１４からの電源供給を再開するので、過電流の原因となった短絡の解消後、すみやかに電源供給部１４からの電源供給を再開することができる。なお、短絡監視部１６においては、第１抵抗１６１によって流れる電流の大きさが小さく抑えられるので、短絡監視部１６での短絡の解消の監視動作において、過電流が発生することはない。

１…電源供給装置、２…負荷装置、１１…正極電源出力端子、１２…負極電源出力端子、１３…電源供給制御部、１４…電源供給部、１５…過電流検出部、１６…短絡監視部、２１…正極電源入力端子、２２…負極電源入力端子、１６１…第１抵抗、１６２…スイッチ、１６３…第２抵抗、１６４…ダイオード、１６５…第１シュミットトリガー素子、１６６…第２シュミットトリガー素子。

Claims (3)

1. 被電源供給機器に電源を供給する電源供給部と、前記電源供給部が出力する電流の過電流を検出する過電流検出部とを備えた電源供給装置であって、
   短絡監視部と、
   電源供給制御部とを有し、
   前記短絡監視部は、
   第１端に所定の電圧が印加される第１抵抗と、
   前記第１抵抗の第２端に第１端が接続したスイッチと、
   前記スイッチの第２端を参照点として、当該参照点に第１端が接続し、グランドに第２端が接続した第２抵抗と、
   前記参照点にアノードが接続し、前記電源供給部の出力にカソードが接続したダイオードと、
   前記参照点の電位レベルがハイレベルであるかローレベルであるかを検出する電位レベル検出部とを有し、
   前記電源供給制御部は、
   前記電源供給部が電源を供給しているときに、前記過電流検出部が前記過電流を検出した場合に、前記電源供給部の電源の供給を停止すると共に、前記スイッチをオン状態とし、
   前記電源供給部が電源を供給しておらず、前記スイッチがオン状態にあるときに、前記電位レベル検出部がハイレベルを検出したときに、前記スイッチをオフ状態とすると共に、前記電源供給部の電源の供給を再開させることを特徴とする電源供給装置。
2. 被電源供給機器に電源を供給する電源供給部と、前記電源供給部が出力する電流の過電流を検出する過電流検出部とを備えた電源供給装置であって、
   短絡監視部と、
   電源供給制御部とを有し、
   前記短絡監視部は、
   第１端に所定の電圧が印加されるスイッチと、
   前記スイッチの第２端に第１端が接続した第１抵抗と、
   前記第１抵抗の第２端を参照点として、当該参照点に第１端が接続し、グランドに第２端が接続した第２抵抗と、
   前記参照点にアノードが接続し、前記電源供給部の出力にカソードが接続したダイオードと、
   前記参照点の電位レベルがハイレベルであるかローレベルであるかを検出する電位レベル検出部とを有し、
   前記電源供給制御部は、
   前記電源供給部が電源を供給しているときに、前記過電流検出部が前記過電流を検出した場合に、前記電源供給部の電源の供給を停止すると共に、前記スイッチをオン状態とし、
   前記電源供給部が電源を供給しておらず、前記スイッチがオン状態にあるときに、前記電位レベル検出部がハイレベルを検出したときに、前記スイッチをオフ状態とすると共に、前記電源供給部の電源の供給を再開させることを特徴とする電源供給装置。
3. 請求項１または２記載の電源供給装置であって、
   前記電位レベル検出部は、シュミットトリガー素子、または、直列接続した複数のシュミットトリガー素子であることを特徴とする電源供給装置。