JP2017103984A - 給電抑止回路、電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路の故障が発生した場合に、電源回路への以降の給電を抑止することができる給電抑止回路を提供する。【解決手段】電源回路の故障を示す故障信号を入力する前には電源回路への給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を出力し、故障信号を入力した後には電源回路への給電を抑止することを示す給電抑止信号を出力するラッチ回路と、給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の有無を指示する入力した電源投入信号をそのまま出力し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の停止を指示する給電指示信号を出力するゲート回路と、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力してない場合には受電したラッチ回路用電力をラッチ回路に給電し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には内蔵する電池からラッチ回路用電力をラッチ回路に給電する電源切り換え回路を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、給電抑止回路、及び電源装置に関する。

電源回路の異常が発生した場合には、電界効果トランジスタ等の電力用半導体素子が壊れることにより、回路の破壊等の事故が発生する恐れがある。そこで、電源回路の異常が発生した場合に、過電流検出機能を用いて、電源回路の出力を抑止することがある。

電源回路の異常発生時に電源回路における事故を防止する電源技術の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のスイッチング電源装置は、スイッチングトランスの１次側巻線に流れる電流をスイッチングして、スイッチングトランスの複数の２次側巻線のそれぞれに交流電力を発生させる。そして、特許文献１のスイッチング電源装置は、スイッチングトランスの２次側巻線に発生した交流電力を整流平滑した直流電力の電圧とスイッチングトランスの２次側巻線に接続された電子回路の出力側の短絡の有無とに応じて、スイッチング制御信号を伝達する。そして、特許文献１のスイッチング電源装置は、電子回路の出力側の短絡が検出されたとき、伝達されたスイッチング制御信号をラッチ回路で保持することにより、スイッチング動作を停止させる。上記の動作の結果、特許文献１のスイッチング電源装置では、スイッチング電源装置の出力側に接続された電子回路の出力側が短絡されたときに、スイッチング電源装置のスイッチング動作を停止させて、短絡電流による電子回路の発熱や破壊の事故を防止する。

電源回路の異常発生時に電源回路における事故を防止する電源技術の別の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２のバッテリーバックアップ付き電源回路は、ＤＣ（Direct Current）／ＤＣコンバ−タと、高調波電流抑制回路と、昇圧回路と、バッテリー入力スイッチと、制御回路とを含む。ＤＣ／ＤＣコンバ−タは、直流入力から直流出力を生成する。高調波電流抑制回路は、交流電源からの交流入力から、ＤＣ／ＤＣコンバ−タへの直流出力を生成する。昇圧回路は、バッテリーからの直流入力から、高電圧の直流出力を生成する。バッテリー入力スイッチは、昇圧回路の出力をＤＣ／ＤＣコンバ−タの入力へ切り替える。制御回路は、高調波電流抑制回路が正常で出力電圧が低下した場合には、バッテリー入力による駆動へ切り替えを行う。また、制御回路は、高調波電流抑制回路が異常な場合には、電源出力を停止させる。上記の動作の結果、特許文献２のバッテリーバックアップ付き電源回路は、異常を生じた高調波電流抑制回路を動作させることによる、電源回路の損傷等の事故を防止する。

特開２００６−３５２９７５号公報 特開２００１−８６６６３号公報

特許文献１のスイッチング電源装置では、電源装置が外部の交流電源から切断された後に、再び交流電源が投入されると、受電側の装置への給電を開始しようとする。この際、異常発生時に電力用半導体素子が壊れたために貫通電流が流れるようになった状態で再び交流電源が投入されると、過電流検出機能が動作する前に、電源装置の回路の破壊等の事故が発生する可能性がある。すなわち、特許文献１のスイッチング電源装置では、電源装置に交流電源が再投入された場合に、故障した電源回路における事故が発生する可能性がある。

また、特許文献２のバッテリーバックアップ付き電源回路では、バッテリーバックアップ付き電源回路自体の電源は、バッテリーから供給されない。そのため、特許文献２のバッテリーバックアップ付き電源回路では、外部の交流電源から切断された後に、再び交流電源が投入されると、交流電源から受電側の装置への給電を開始しようとする。この際、一旦、高調波電流抑制回路に異常が発生した状態では、電源出力が停止させられる前に、高調波電流抑制回路の破壊等の事故が発生する可能性がある。すなわち、特許文献２のスイッチング電源装置では、電源装置に交流電源が再び投入された場合に、故障した電源回路における事故が発生する可能性がある。

つまり、特許文献１及び特許文献２の電源技術には、電源回路の故障が発生した場合に、電源回路への以降の給電を抑止することができないという問題がある。
（発明の目的）
本発明の主たる目的は、電源回路の故障が発生した場合に、電源回路への以降の給電を抑止することができる、給電抑止回路及び電源装置を提供することにある。

本発明の給電抑止回路は、電源回路の故障を示す故障信号を入力する前には電源回路への給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を出力し、故障信号を入力した後には電源回路への給電を抑止することを示す給電抑止信号を出力するラッチ回路と、給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の有無を指示する入力した電源投入信号をそのまま出力し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の停止を指示する給電指示信号を出力するゲート回路と、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力してない場合には受電したラッチ回路用電力をラッチ回路に給電し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には内蔵する電池からラッチ回路用電力をラッチ回路に給電する電源切り換え回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の電源装置は、電源回路、及び電源回路の故障を示す故障信号を入力する前には電源回路の給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を出力し、故障信号を入力した後には電源回路への給電を抑止することを示す給電抑止信号を出力するラッチ回路と、給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の有無を指示する入力した電源投入信号をそのまま出力し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には電源回路への給電の停止を指示する給電指示信号を出力するゲート回路と、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力してない場合には受電したラッチ回路用電力をラッチ回路に給電し、給電を抑止することを示す給電抑止信号を入力している場合には内蔵する電池からラッチ回路用電力をラッチ回路に給電する電源切り換え回路と、を含む給電抑止回路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電源回路の故障が発生した場合に、電源回路への以降の給電を抑止することができるという効果がある。

本発明の実施形態の給電抑止回路の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態のラッチ回路の一具体例を説明するための図である。 本発明の実施形態の電源切り換え回路の一具体例を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における構成について説明する。

図１は、本発明の実施形態の給電抑止回路の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態の給電抑止回路１００は、外部の電源回路１１０に接続される。なお、電源回路１１０は、外部電源から受電し、外部の受電側装置１９０に直流電力又は交流電力を給電する。外部電源は、直流又は交流の商用電源であってもよいし、蓄電池又は電池であってもよい。また、給電抑止回路１００及び電源回路１１０は、電源装置２００に含まれてもよい。

給電抑止回路１００は、電源回路１１０から電源回路１１０の故障の有無を示す信号（以下、「故障信号」という）を入力する。以下では、電源回路１１０の故障が有ることを示す故障信号の値を“真”で、電源回路１１０の故障が無いことを示す故障信号の値を“偽”で示す。なお、電源回路１１０は、電源回路１１０が故障していない場合に故障信号“偽”を出力し、電源回路１１０が故障している場合に故障信号“真”を出力する。また、以下では、信号の値“真”及び“偽”は、例えば、信号の電圧の違いにより識別される。あるいは、信号の値“真”及び“偽”は、信号の符号の違いにより識別されてもよい。

また、給電抑止回路１００は、外部電源に、電源回路１１０への給電の可否を指示する信号（以下、「給電指示信号」という）を出力する。以下では、給電を指示する給電指示信号の値を“真”で、給電の停止を指示する給電指示信号の値を“偽”で示す。なお、外部電源は、給電指示信号“真”が入力されていると、電源回路１１０に給電する。また、外部電源は、給電指示信号“偽”が入力されていると、電源回路１１０に給電しない。

給電抑止回路１００は、ラッチ回路１２０と、ゲート回路１８０と、電源切り換え回路１７０とを含む。

ラッチ回路１２０は、故障信号を入力し、電源回路１１０への給電を抑止するか否かを示す信号（以降、「給電抑止信号」という）を出力する。以下では、給電を抑止することを示す給電抑止信号の値を“真”で、給電を抑止しないことを示す給電抑止信号の値を“偽”で示す。ラッチ回路１２０は、初期状態では給電抑止信号“偽”を出力し、故障信号が一旦、値“真”になると、給電抑止信号“真”を出力する。なお、ラッチ回路１２０は、ラッチ回路用電力を受電して動作する。

図２は、本発明の実施形態のラッチ回路１２０の一具体例を説明するための図である。図２は、ラッチ回路１２０がデータラッチ（「通過型ラッチ」ともいう）である例を示す。

データラッチは、“Ｄａｔａ”と“Ｅｎａｂｌｅ”（“Ｃｌｏｃｋ”ともいう）の２つの信号を入力し、“Ｑ”信号を出力する。データラッチは、“Ｅｎａｂｌｅ”信号が“Ｈｉｇｈ”のとき、“Ｑ”信号として“Ｄａｔａ”信号をそのまま出力する。データラッチは、“Ｅｎａｂｌｅ”信号が“Ｌｏｗ”のとき、“Ｑ”信号として直前までの“Ｑ”信号を出力する。

ラッチ回路１２０では、“Ｅｎａｂｌｅ”入力には故障信号が入力され、“Ｄａｔａ”入力には固定の値“Ｈｉｇｈ”（“真”に対応）が入力される。故障信号“Ｈｉｇｈ”（“真”に対応）が入力された場合には、“Ｑ”出力から値“Ｈｉｇｈ”（“真”に対応）が出力される。なお、“Ｑ”出力の初期値は、“Ｌｏｗ”（“偽”に対応）である。

図１の説明に戻る。

ゲート回路１８０は、電源回路１１０に給電するか否かを指示する、利用者により生成される信号（以下、「電源投入信号」という）、及び給電抑止信号を入力し、給電指示信号を出力する論理ゲートである。以下では、給電を指示する電源投入信号の値を“真”で、給電の停止を指示する電源投入信号の値を“偽”で示す。電源投入信号は、例えば、利用者による電源スイッチの操作により生成される。ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“偽”である場合には、電源投入信号の値をそのまま出力する。一方、ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“真”である場合には、常に値“偽”を出力する。つまり、ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“真”である場合に、外部電源に電源回路１１０への給電を停止させる。一方、ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“偽”である場合に、電源投入信号に従って、外部電源に電源回路１１０へ給電させる。

電源切り換え回路１７０は、給電抑止回路１００用の電源（不図示）と、ラッチ回路１２０とに接続される。なお、給電抑止回路１００用の電源は、電源回路１１０による給電と同期して給電の有無が切り換えられてもよいし、電源回路１１０による給電とは独立に給電の有無が切り換えられてもよい。つまり、給電抑止回路１００用の電源は、電源回路１１０に含まれてもよいし、電源回路１１０とは独立であってもよい。電源切り換え回路１７０は、ラッチ回路１２０の給電抑止信号を監視する。電源切り換え回路１７０は、給電抑止回路１００用の電源がラッチ回路用電力を給電する場合には、給電抑止回路１００用の電源からラッチ回路用電力を給電する。また、電源切り換え回路１７０は、給電抑止信号が“真”である場合には、電源切り換え回路１７０に内蔵の電池（不図示）からもラッチ回路１２０にラッチ回路用電力を給電する。また、電源切り換え回路１７０は、複数の電気回路素子を含む。あるいは、電源切り換え回路１７０は、専用のＩＣ（Integrated Circuit）であってもよい。

図３は、本発明の実施形態の電源切り換え回路１７０の一具体例を示す回路図である。図３は、電源切り換え回路１７０が、電界効果トランジスタと、電池と、ダイオードとを含む例を示す。

電源切り換え回路１７０は、電界効果トランジスタ１３０と、電池１４０と、ダイオード１５０と、ダイオード１６０とを含む。ダイオード１５０は、アノード側において給電抑止回路１００用の電源に接続され、カソード側においてダイオード１６０のカソード側に接続される。ダイオード１５０とダイオード１６０との接続点は、ラッチ回路１２０に接続され、ラッチ回路１２０に給電する。電界効果トランジスタ１３０は、ドレイン側においてダイオード１６０のアノード側に接続され、ソース側において電池１４０の陽極側に接続され、ゲート側においてラッチ回路１２０の出力（給電抑止信号）に接続される。

電池１４０は、給電抑止信号が“真”である場合に、ラッチ回路１２０にラッチ回路用電力を給電する。なお、給電抑止信号“真”に対応する給電抑止信号の電圧は電界効果トランジスタ１３０の閾値電圧より大きく、給電抑止信号“偽”に対応する給電抑止信号の電圧は電界効果トランジスタ１３０の閾値電圧より小さい。また、電池１４０は、電池又は蓄電池である。また、電池１４０は、給電抑止回路１００用の電源により充電されてもよい。

電界効果トランジスタ１３０は、ゲートに給電抑止信号の電圧が印加され、給電抑止信号の電圧が閾値電圧以上である（給電抑止信号“真”に対応）と、電池１４０からもラッチ回路１２０へラッチ回路用電力を給電する。

ダイオード１６０は、給電抑止回路１００用の電源から電池１４０側への電流の流入を遮断する。

ダイオード１５０は、電池１４０から給電抑止回路１００用の電源側への電流の流入を遮断する。

次に、本実施形態の動作について説明する。

図１の説明に戻る。

まず、電源回路１１０の故障が発生していない場合について説明する。

電源回路１１０は、故障信号“偽”を出力する。

ラッチ回路１２０は、故障信号が“偽”であるので、給電抑止信号“偽”を出力する。

電源切り換え回路１７０は、給電抑止信号が“偽”であるので、給電抑止回路１００用の電源からラッチ回路用電力を給電する。

ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“偽”であるので、電源投入信号の値をそのまま出力する。

その結果、外部電源は、電源投入信号に従って、電源回路１１０への給電を制御する。

次に、電源回路１１０の故障が発生した場合について説明する。

電源回路１１０は、故障信号“真”を出力する。

ラッチ回路１２０は、故障信号が“真”であるので、給電抑止信号“真”を出力する。

電源切り換え回路１７０は、給電抑止信号が“真”であるので、給電抑止回路１００に内蔵の電池からもラッチ回路１２０にラッチ回路用電力を給電する。以降、ラッチ回路１２０は、ラッチ回路用電力が給電され続けるので、給電抑止信号“真”を出力し続ける。

ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“真”であるので、電源投入信号の値に依らず、常に給電指示信号“偽”を出力する。

その結果、外部電源は、電源回路１１０への給電を停止する。

次に、電源回路１１０の故障が発生している状態で、給電抑止回路１００が電源投入信号“真”を受信した場合について説明する。なお、給電抑止回路１００用の電源からラッチ回路１２０への給電が一旦停止後に再開された場合について説明する。

ラッチ回路１２０は、給電抑止信号“真”を出力し続ける。

電源切り換え回路１７０は、給電抑止信号が“真”であるので、給電抑止回路１００に内蔵の電池からもラッチ回路１２０にラッチ回路用電力を給電し続ける。

ゲート回路１８０は、給電抑止信号が“真”であるので、電源投入信号の値に依らず、常に給電指示信号“偽”を出力する。

その結果、外部電源は、電源回路１１０への給電を停止し続ける。

以上説明したように、本実施形態の給電抑止回路１００は、電源回路１１０の異常が発生した場合に、故障信号をラッチ回路１２０にて保持する。そして、給電抑止回路１００は、電源回路１１０の異常が発生していない場合には、電源投入信号をそのまま給電指示信号として出力し、電源回路１１０の異常が発生した場合には、給電指示信号“偽”を出力し続ける。また、給電抑止回路１００は、給電抑止回路１００への給電が遮断された場合にも、給電抑止回路１００に内蔵の電池を用いて、ラッチ回路１２０の回路状態を保持する。従って、本実施形態の給電抑止回路１００には、電源回路の故障が発生した場合に、電源回路への以降の給電を抑止することができるという効果がある。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

本発明は、電源回路における回路の破壊等の事故を防止する用途において利用できる。

１００ 給電抑止回路
１１０ 電源回路
１２０ ラッチ回路
１３０ 電界効果トランジスタ
１４０ 電池
１５０、１６０ ダイオード
１７０ 電源切り換え回路
１８０ ゲート回路
１９０ 受電側装置
２００ 電源装置

Claims (6)

1. 電源回路の故障を示す故障信号を入力する前には前記電源回路への給電を抑止しないことを示す給電抑止信号を出力し、前記故障信号を入力した後には前記電源回路への給電を抑止することを示す前記給電抑止信号を出力するラッチ回路と、
   給電を抑止しないことを示す前記給電抑止信号を入力している場合には前記電源回路への給電の有無を指示する入力した電源投入信号をそのまま出力し、給電を抑止することを示す前記給電抑止信号を入力している場合には前記電源回路への給電の停止を指示する給電指示信号を出力するゲート回路と、
   給電を抑止することを示す前記給電抑止信号を入力していない場合には受電したラッチ回路用電力を前記ラッチ回路に給電し、給電を抑止することを示す前記給電抑止信号を入力している場合には内蔵する電池から前記ラッチ回路用電力を前記ラッチ回路に給電する電源切り換え回路と、
   を備えたことを特徴とする給電抑止回路。
2. 前記ラッチ回路は、データラッチである
   ことを特徴とする請求項１に記載の給電抑止回路。
3. 前記電源切り換え回路は、
   前記電池と、
   前記給電抑止信号がゲートに印加され、前記電池から前記ラッチ回路への電力供給の有無を切り替える電界効果トランジスタと、
   前記給電抑止回路の電源から前記電池側への電流の流入を防止する第１のダイオードと、
   前記電池から前記給電抑止回路の電源側への電流の流入を防止する第２のダイオードと、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電抑止回路。
4. 前記ゲート回路は、前記電源投入信号の値が真で、且つ前記給電抑止信号の値が偽であるときにのみ、真の値を出力する論理ゲートである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電抑止回路。
5. 前記電池は、前記給電抑止回路用の電源により充電される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給電抑止回路。
6. 電源回路、及び
   請求項１から５のいずれか一項に記載の給電抑止回路
   を備えたことを特徴とする電源装置。

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