JP2018121414A - Power Supply Abnormality Reporting System - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電圧を負荷装置に適した安定した直流電圧へ変換するスイッチング電源回路のスイッチングトランジスタが異常動作した際に、その異常動作をインターネットを介して監視サーバーへ通報する電源異常通報システムに関する。 In the present invention, when a switching transistor of a switching power supply circuit that converts a DC input voltage into a stable DC voltage suitable for a load device by switching operation of the switching transistor operates abnormally, the abnormal operation is transmitted to the monitoring server via the Internet. It relates to a power failure notification system to report.
スイッチング電源回路は、直流の不安定な入力電圧を安定した直流出力電圧に変換して負荷装置へ出力するDC−DCコンバータとして、直流電圧で動作する種々の電子機器の電源として用いられていられ、負荷装置となる電子機器の定格に従った出力電圧と出力電流で出力するように定電圧及び定電流制御している。しかしながら、この制御回路や負荷装置と接続する電源線などに障害が生じると、出力線に異常に高い出力電流が流れ、火災発生の原因となる。 The switching power supply circuit is used as a power source for various electronic devices that operate with a DC voltage, as a DC-DC converter that converts a DC unstable input voltage into a stable DC output voltage and outputs it to a load device. Constant voltage and constant current are controlled so that the output voltage and output current are in accordance with the rating of the electronic device as the load device. However, if a failure occurs in a power supply line connected to the control circuit or the load device, an abnormally high output current flows through the output line, causing a fire.
その対策として従来は、出力線に温度ヒューズを介在させて図5に示すように、例えば50℃程度の高温を検出した5分後に出力線を遮断したり、出力線に直列に電流検出抵抗を介在させて、電流検出抵抗の両端の電圧から異常電流を検知した場合に、出力線を遮断する処置をしている(特許文献1)。 Conventionally, as a countermeasure, a thermal fuse is interposed in the output line, as shown in FIG. 5, for example, the output line is shut off 5 minutes after detecting a high temperature of about 50 ° C., or a current detection resistor is connected in series with the output line. When an abnormal current is detected from the voltage across the current detection resistor, the output line is cut off (Patent Document 1).
一方、スイッチング電源回路の定電圧、定電流制御は、スイッチングトランジスタを開閉制御するドライブ回路のオンデューティを変化させて行っているが、ドライブ回路が何らかの原因で故障し、常時スイッチングトランジスタをオン制御するドライブ信号が出力されると、スイッチングトランジスタは、能動状態で動作し、図5に示すように、長時間にわたり比較的高い出力電流が流れることにより電源線周囲の温度が徐々に上昇して6時間後に90℃程度まで上昇し、その後この温度で推移する。 On the other hand, the constant voltage and constant current control of the switching power supply circuit is performed by changing the on-duty of the drive circuit that controls opening and closing of the switching transistor, but the drive circuit fails for some reason and the switching transistor is always on-controlled. When the drive signal is output, the switching transistor operates in an active state, and as shown in FIG. 5, a relatively high output current flows over a long period of time, so that the temperature around the power supply line gradually rises for 6 hours. Later, the temperature rises to about 90 ° C. and then changes at this temperature.
スイッチング電源回路を直流電源として動作する負荷装置には、通信ルーター、監視カメラ、信号機、家庭用蓄電器など停止させることなく常時電源を供給して稼働させる機器があり、能動状態の動作によって長時間にわたって電源線や電源パターンに高い電流が流れると、使用部品が劣化したり、低温炭素化によるプリント配線基板のパターン間の短絡で火災が発生する重大な問題が発生していた。しかしながら、能動状態での動作により上昇する出力電流は、温度ヒューズや電流検出抵抗で感知されるような高い出力電流ではないので、上述の検知手段では対処できない。 Load devices that operate using a switching power supply circuit as a direct current power supply include devices that are always supplied with power without being stopped, such as communication routers, surveillance cameras, traffic lights, and household capacitors. When a high current flows through the power supply line or power supply pattern, there are serious problems such as deterioration of parts used or a fire due to a short circuit between printed circuit board patterns due to low-temperature carbonization. However, since the output current that rises due to the operation in the active state is not a high output current that can be sensed by a temperature fuse or a current detection resistor, the above-described detection means cannot cope with it.
そこで、図6に示す特許文献2に記載のスイッチング電源回路100では、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で異常動作すると、スイッチングトランジスタTr1が所定周期で開閉動作せず、スイッチングトランジスタTr1のインダクタL1との接続側の接続点Aの電圧Vdが変化しないことに着目し、接続点Aに接続する異常検知回路101において、所定周期より長い検出期間に接続点Aの電圧Vdが変化しない場合に、能動状態でのスイッチングトランジスタTr1の動作と判定している。
Therefore, in the switching
また、高圧側電源端子110aとスイッチングトランジスタTr1間に保護回路102となるスイッチングトランジスタTr2を接続し、スイッチングトランジスタTr2のゲートに異常検知回路101を接続させている。スイッチングトランジスタTr2は、異常検知回路101から出力されるドライブ信号により通常は閉じ制御(オン制御)され、異常検知回路101がスイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作と判定した場合に、開制御(オフ制御)され、直流入力電源110からスイッチングトランジスタTr1への電流供給が停止され、これによりスイッチングトランジスタTr1の異常発熱や出力線が配線されたプリント配線基板の低温炭素化を予防できる。
In addition, a switching transistor Tr2 serving as the
上述した従来のスイッチング電源回路100では、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作したことを検知した際に、スイッチングトランジスタTr1への電流供給を停止し、直流電圧変換部103の動作を停止させるフェールセーフが働く。従って、スイッチングトランジスタTr1が異常動作していることを外部へ通報しようとしても、その通報手段への電源供給も途絶えるので、使用者は、負荷装置への電源供給が途絶えて負荷装置の動作が停止する現象以外にスイッチング電源回路100の異常動作を知ることができない。
In the conventional switching
また、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作したことを検知すると、スイッチング電源回路100から負荷装置RLへの電源供給が直ちに途絶え、負荷装置の動作が突然停止するので、負荷装置が故障したり、停止前の通常動作状態に復旧させることができないという問題があった。
Further, when it is detected that the switching transistor Tr1 operates in an active state, the power supply from the switching
また、スイッチング電源回路の出力を直流電源として動作する負荷装置をIoT(Internet of Thing)デバイスとして、多数のIoTデバイスをインターネットを介して監視サーバーへ接続し、監視サーバーで各IoTデバイスの動作状態を集中監視する監視システムが知られているが、スイッチング電源回路100の異常動作を検知しても、そのスイッチング電源回路から電源供給を受けているIoTデバイスの動作が停止すれば、同様に異常動作を監視サーバーへ通報できず、監視サーバーは、IoTデバイスの動作が停止したことを知るだけで、その具体的な原因を知ることができない。
In addition, a load device that operates using the output of the switching power supply circuit as a DC power source is used as an IoT (Internet of Thing) device, and a large number of IoT devices are connected to a monitoring server via the Internet. Although a monitoring system for centralized monitoring is known, even if an abnormal operation of the switching
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、スイッチング電源回路の異常動作を、異常動作を検知した後も監視サーバーへ通報可能な電源異常通報システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and provides a power supply abnormality reporting system capable of reporting abnormal operation of a switching power supply circuit to a monitoring server even after detecting the abnormal operation. With the goal.
また、IoTデバイスに直流電源を供給するスイッチング電源回路の異常原因を具体的に監視サーバーへ通報する電源異常通報システムを提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a power supply abnormality reporting system that specifically reports a cause of abnormality in a switching power supply circuit that supplies DC power to an IoT device to a monitoring server.
上述の目的を達成するため、請求項1に記載の電源異常通報システムは、直流入力電源に直列に接続し、直流入力電源と閉回路を形成するスイッチングトランジスタと、所定周期でスイッチングトランジスタを開閉制御するドライブ信号をスイッチングトランジスタの制御端子へ出力するドライブ回路と、一対の高圧側出力線と低圧側出力線間に接続されるキャパシタと、スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、一対の高圧側出力線と低圧側出力線間の出力電圧を、直流入力電源の入力電圧と異なる直流電圧に変換するインダクタとを有するスイッチング電源回路と、
一対の高圧側出力線と低圧側出力線間に接続され、スイッチング電源回路の出力を直流電源として動作する負荷装置と、スイッチングトランジスタの開閉動作を監視し、スイッチングトランジスタの能動状態での動作を検知した際に異常動作情報を負荷装置へ出力する異常検知回路と、負荷装置とコンピュータネットワークを介して接続する監視サーバーとを備え、負荷装置は、異常検知回路から出力される異常動作情報を、コンピュータネットワークを介して監視サーバーへ送信し、スイッチングトランジスタの能動状態での動作を通報することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a power supply abnormality notification system according to
A load device connected between a pair of high-voltage side output lines and low-voltage side output lines and operating the output of the switching power supply circuit as a DC power supply, and monitoring the switching operation of the switching transistor, and detecting the operation of the switching transistor in the active state An abnormality detection circuit that outputs abnormal operation information to the load device, and a monitoring server connected to the load device via a computer network. The load device outputs the abnormal operation information output from the abnormality detection circuit to the computer. It transmits to a monitoring server via a network, and reports the operation | movement in the active state of a switching transistor.
スイッチング電源回路のスイッチングトランジスタが能動状態で動作している間は、比較的高い出力電流が一対の高圧側出力線と低圧側出力線間から負荷装置へ出力されるが、直ちに火災発生が生じるような危険はないので、スイッチング電源回路からの出力が停止することなく、負荷装置の動作が維持される。従って、負荷装置は、スイッチングトランジスタの能動状態の動作を検知した異常検知回路から出力される異常動作情報を、コンピュータネットワークを介して監視サーバーへ送信し、監視サーバーへスイッチングトランジスタの能動状態での動作を通報することができる。 While the switching transistor of the switching power supply circuit is operating in an active state, a relatively high output current is output to the load device from between the pair of high-voltage side output lines and the low-voltage side output lines. Therefore, the operation of the load device is maintained without stopping the output from the switching power supply circuit. Therefore, the load device transmits the abnormal operation information output from the abnormality detection circuit that detects the operation of the switching transistor in the active state to the monitoring server via the computer network, and the operation of the switching transistor in the active state to the monitoring server. Can be reported.
請求項2に記載の電源異常通報システムは、スイッチング電源回路が、直流入力電源とスイッチングトランジスタの間に接続される非常停止スイッチを更に有し、
監視サーバーは、負荷装置から異常動作情報を受信した後、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ非常停止スイッチを開制御する制御信号を出力し、直流入力電源とスイッチングトランジスタ間の接続を遮断することを特徴とする。
The power supply abnormality notification system according to claim 2, wherein the switching power supply circuit further includes an emergency stop switch connected between the DC input power supply and the switching transistor,
The monitoring server, after receiving abnormal operation information from the load device, outputs a control signal for controlling the opening of the emergency stop switch to the switching power supply circuit via the load device, and disconnects the connection between the DC input power supply and the switching transistor. It is characterized by.
異常動作情報を受信した監視サーバーは、スイッチング電源回路へ非常停止スイッチを開制御する制御信号を出力し、直流入力電源からスイッチングトランジスタに流れる電流が停止するので、スイッチングトランジスタの開閉動作が停止する。 The monitoring server that has received the abnormal operation information outputs a control signal for controlling the opening of the emergency stop switch to the switching power supply circuit, and the current flowing from the DC input power supply to the switching transistor is stopped, so that the opening / closing operation of the switching transistor is stopped.
請求項3に記載の電源異常通報システムは、監視サーバーが、負荷装置から異常動作情報を受信した後、その負荷装置で特定される所定期間経過後に、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ非常停止スイッチを開制御する制御信号を出力することを特徴とする。
The power failure notification system according to
負荷装置は、異常検知回路から異常動作情報が入力し、その異常動作情報を監視回路へ転送した後、その負荷装置で特定される経過時間後に、監視サーバーからスイッチング電源回路へ非常停止スイッチを開制御する制御信号が出力され、スイッチング電源回路から負荷装置への直流電源の供給が停止される。 The load device receives abnormal operation information from the abnormality detection circuit, transfers the abnormal operation information to the monitoring circuit, and then opens the emergency stop switch from the monitoring server to the switching power supply circuit after the elapsed time specified by the load device. A control signal to be controlled is output, and supply of DC power from the switching power supply circuit to the load device is stopped.
請求項4に記載の電源異常通報システムは、スイッチング電源回路が、直流入力電源に直列に接続し、直流入力電源と閉回路を形成する第1スイッチングトランジスタと、所定周期で第1スイッチングトランジスタを開閉制御する第1ドライブ信号を第1スイッチングトランジスタの制御端子へ出力する第1ドライブ回路と、一対の高圧側接続線と低圧側接続線間に接続される第1キャパシタと、第1スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、一対の高圧側接続線と低圧側接続線間の出力電圧を、直流入力電源の入力電圧と異なる直流電圧に変換する第1インダクタとを有する直流電圧変換回路部と、
直流入力電源と第1スイッチングトランジスタ間に接続される第2スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタの制御端子へ、常時は、第2スイッチングトランジスタを閉じ制御する第2ドライブ信号を出力し、保護動作モードで、所定周期で第2スイッチングトランジスタを開閉制御する第2ドライブ信号を出力する第2ドライブ回路と、直流電圧変換回路部の入力側の一対の高圧側接続線と低圧側接続線間に接続される第2キャパシタと、保護動作モードで、第2スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、第2キャパシタの両端の電圧を、直流入力電源の入力電圧を降圧させた直流電圧に変換する第2インダクタとを有する保護回路とからなり、
異常検知回路は、第1スイッチングトランジスタの開閉動作を監視し、第1スイッチングトランジスタの能動状態での動作を検知した際に異常動作情報を負荷装置へ出力し、
監視サーバーは、負荷装置から異常動作情報を受信した後、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ、保護回路を保護動作モードで動作させる制御信号を出力することを特徴とする。
The power supply abnormality notification system according to claim 4, wherein the switching power supply circuit is connected in series to the DC input power supply, and the first switching transistor that forms a closed circuit with the DC input power supply, and opens and closes the first switching transistor at a predetermined cycle. A first drive circuit that outputs a first drive signal to be controlled to a control terminal of the first switching transistor, a first capacitor connected between the pair of high-voltage side connection lines and the low-voltage side connection lines, and opening and closing of the first switching transistor A DC voltage having a first inductor that converts the output voltage between the pair of high-voltage side connection lines and the low-voltage side connection lines into a DC voltage different from the input voltage of the DC input power supply, with the current flowing from the DC input power supply interrupted by the operation. A conversion circuit section;
The second switching transistor connected between the DC input power supply and the first switching transistor, and the control terminal of the second switching transistor always outputs a second drive signal for closing and controlling the second switching transistor, and the protection operation mode. The second drive circuit for outputting a second drive signal for controlling the opening and closing of the second switching transistor at a predetermined cycle, and a pair of high-voltage side connection lines and low-voltage side connection lines on the input side of the DC voltage conversion circuit section. In the protection operation mode, the current flowing from the DC input power supply is intermittent due to the opening / closing operation of the second switching transistor, and the DC voltage obtained by stepping down the voltage across the second capacitor is the input voltage of the DC input power supply. And a protection circuit having a second inductor that converts to
The abnormality detection circuit monitors the opening / closing operation of the first switching transistor, and outputs abnormal operation information to the load device when detecting the operation of the first switching transistor in the active state.
The monitoring server, after receiving abnormal operation information from the load device, outputs a control signal for operating the protection circuit in the protection operation mode to the switching power supply circuit via the load device.
直流電圧変換回路部の第1スイッチングトランジスタが能動状態で動作し、その異常動作情報が負荷装置から監視サーバーに出力されると、監視サーバーは、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ、保護回路を保護動作モードで動作させる制御信号を出力する。その結果、保護回路が保護動作モードで動作するスイッチング電源回路は、直流電圧変換回路部が異常動作していても、直流入力電源の入力電圧を安定した異なる直流電圧に変換して負荷装置へ出力するので、負荷装置は停止することなく連続動作する。 When the first switching transistor of the DC voltage conversion circuit unit operates in an active state and the abnormal operation information is output from the load device to the monitoring server, the monitoring server provides a protection circuit to the switching power supply circuit via the load device. A control signal for operating in the protection operation mode is output. As a result, the switching power supply circuit in which the protection circuit operates in the protection operation mode converts the input voltage of the DC input power supply to a stable different DC voltage and outputs it to the load device even if the DC voltage conversion circuit section is operating abnormally. Thus, the load device operates continuously without stopping.
能動状態で動作する第1スイッチングトランジスタの高圧側の電圧は、直流入力電源の入力電圧を降圧させた第2キャパシタの両端の電圧にほぼ等しいので、第1スイッチングトランジスタに印加される電圧は、保護回路が保護動作モードに移行することにより低下し、第1スイッチングトランジスタが能動状態で動作しても異常発熱の危険がない。 Since the voltage on the high voltage side of the first switching transistor operating in the active state is approximately equal to the voltage across the second capacitor obtained by stepping down the input voltage of the DC input power supply, the voltage applied to the first switching transistor is protected. There is no danger of abnormal heat generation even when the circuit is switched to the protective operation mode and the first switching transistor operates in an active state.
請求項5に記載の電源異常通報システムは、スイッチング電源回路と異常検知回路は、負荷装置に内蔵されていることを特徴とする。 The power supply abnormality notification system according to claim 5 is characterized in that the switching power supply circuit and the abnormality detection circuit are built in the load device.
負荷装置に内蔵されたスイッチング電源回路の異常動作を監視サーバーへ通報できる。 An abnormal operation of the switching power supply circuit built in the load device can be reported to the monitoring server.
請求項6に記載の電源異常通報システムは、コンピュータネットワークは、インターネットであり、負荷装置は、インターネットに接続するIoTデバイスであることを特徴とする。 The power failure notification system according to claim 6 is characterized in that the computer network is the Internet and the load device is an IoT device connected to the Internet.
多数のIoT(Internet of Things)デバイスをインターネットに接続し、監視サーバーから多数のIoTデバイスの各直流電源となるスイッチング電源回路の異常動作を監視できる。 A large number of IoT (Internet of Things) devices are connected to the Internet, and an abnormal operation of a switching power supply circuit serving as a DC power source of the large number of IoT devices can be monitored from a monitoring server.
請求項1の発明によれば、異常検知回路がスイッチングトランジスタの能動状態の動作を検知した後も、スイッチング電源回路の動作を停止させないので、負荷装置からスイッチングトランジスタの異常動作を、監視サーバーへ通報することができる。これにより、高い出力電流が負荷装置へ出力されることによる発熱の危険を使用者へ伝えたり、スイッチング電源回路の動作停止など、火災発生前に未然に火災事故回避手段を講じることができる。
According to the invention of
さらに、監視サーバーは、異常動作情報を送信した負荷装置の異常動作の原因を、受信した異常動作情報から、負荷装置に直流電源を供給するスイッチング電源回路のスイッチングトランジスタの能動状態の動作であると具体的に知ることができる。 Further, the monitoring server may indicate that the cause of the abnormal operation of the load device that has transmitted the abnormal operation information is the active operation of the switching transistor of the switching power supply circuit that supplies DC power to the load device from the received abnormal operation information. You can know specifically.
請求項2の発明によれば、監視サーバーが、スイッチング電源回路の異常動作を停止させる保護動作を遠隔制御し、能動状態で動作するスイッチングトランジスタの異常発熱や高い出力電流による回路部品の損傷や火災の発生を未然に予防できる。 According to the second aspect of the present invention, the monitoring server remotely controls the protective operation for stopping the abnormal operation of the switching power supply circuit, and the circuit component is damaged or fires due to abnormal heat generation of the switching transistor operating in the active state or high output current. Can be prevented in advance.
請求項3の発明によれば、負荷装置は、異常検知回路から異常動作情報が入力された後、スイッチング電源回路から負荷装置への直流電源の供給が停止されるまで、その負荷装置により特定される経過時間の猶予が得られるので、負荷装置に停止前の動作状態に復旧可能な処置を講じた後、安全に動作を停止させることができる。
According to the invention of
スイッチングトランジスタの能動状態の動作では、直ちに火災が発生するような高い異常電流が出力されるものではないので、その動作を異常検知回路が検知してから負荷装置により特定される経過時間の後に、スイッチング電源回路の動作を停止しても火災が発生する危険がない。 In the active operation of the switching transistor, since a high abnormal current that causes a fire immediately is not output, after the elapsed time specified by the load device after the abnormality detection circuit detects the operation, There is no danger of fire even if the operation of the switching power supply circuit is stopped.
請求項4の発明によれば、スイッチング電源回路の直流電圧変換回路部が異常動作しても、フォールトトレラント設計で、保護回路を保護動作モードで動作させて負荷装置へ直流電源の出力を維持するので、負荷装置の動作を連続させながら、負荷装置から異常動作情報を監視サーバーへ通報することができる。 According to the invention of claim 4, even if the DC voltage conversion circuit portion of the switching power supply circuit operates abnormally, the output of the DC power supply is maintained to the load device by operating the protection circuit in the protection operation mode with the fault tolerant design. Therefore, abnormal operation information can be reported from the load device to the monitoring server while the operation of the load device is continued.
また、直流電圧変換回路部の第1スイッチングトランジスタを能動状態のまま動作させても、第1スイッチングトランジスタの異常発熱の危険がない。 Further, even if the first switching transistor of the DC voltage conversion circuit unit is operated in an active state, there is no danger of abnormal heat generation of the first switching transistor.
請求項5の発明によれば、監視サーバーは、負荷装置から送信される異常動作情報により、異常動作の原因が、負荷装置に内蔵されたスイッチング電源回路のスイッチングトランジスタの能動状態の動作であることを知ることができる。 According to the invention of claim 5, in the monitoring server, the cause of the abnormal operation is the operation in the active state of the switching transistor of the switching power supply circuit built in the load device based on the abnormal operation information transmitted from the load device. Can know.
請求項6の発明によれば、多数の負荷装置の動作状態をインターネットを介して接続する監視装置で集中管理する場合に、各負荷装置の直流電源となるスイッチング電源回路の異常動作とその原因を監視サーバーへ通報できる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the operation state of a large number of load devices is centrally managed by a monitoring device connected via the Internet, the abnormal operation of the switching power supply circuit serving as the DC power source of each load device and its cause are described. Can report to monitoring server.
本発明の第1実施の形態に係る電源異常通報システム1は、12Vの直流入力電圧Viを5Vの直流出力電圧Voに変換するスイッチング電源回路3の異常動作をインターネットを介して接続する監視サーバー11へ通報するものであり、以下、この電源異常通報システム1を、図1と図2を用いて説明する。
The power supply
図1は、電源異常通報システム1全体のブロック図であり、電源異常通報システム1は、整流平滑回路4を介して商用交流電源線に接続するスイッチング電源回路3と、スイッチング電源回路2の出力を直流電源として動作する負荷装置であって、インターネットに接続するIoTデバイス10と、スイッチング電源回路3とIoTデバイス10の間に接続され、スイッチング電源回路3の異常動作を検知する異常検知回路5と、インターネットを介して複数の各IoTデバイス10の動作を監視する監視サーバー11とから構成される。
FIG. 1 is a block diagram of the power supply
商用交流電源線とスイッチング電源回路3との間に接続された整流平滑回路4は、商用交流電圧をダイオードブリッジ回路と平滑コンデンサを用いて全波整流・平滑化し、電圧が10%程度変動する不安定な12Vの直流電圧に変換してスイッチング電源回路3へ出力する。従って、スイッチング電源回路3の直流入力電圧Viは、12Vの不安定な直流電圧であり、直流入力電源30の高圧側電源端子30aは、+12Vと、低圧側電源端子30bは接地された0Vの電位となっている。
The rectifying and smoothing circuit 4 connected between the commercial AC power supply line and the switching
スイッチング電源回路3は、直流の入力電圧Viを降圧してIoTデバイス10が接続する高圧側出力端子32aと低圧側出力端子33a間に出力する直流電圧変換部12と、異常検知回路5及び非常停止スイッチ7を備えている。直流入力電源30の高圧側電源端子30aと低圧側電源端子30bの間には、図2に示すように、低圧側から高圧側を順方向とするダイオードD1とスイッチングトランジスタTr1とスイッチングトランジスタTr2とが直列に接続され、これにより閉回路が形成されている。
The switching
ダイオードD1とスイッチングトランジスタTr1との接続点Aは、インダクタL1を介して他側が高圧側出力端子32aとなった高圧側接続線32に接続され、また、接続点Aに対するダイオードD1の他側(アノード側)は、低圧側電源端子30bと低圧側出力端子33a間に配線される低圧側接続線33に接続している。高圧側接続線32と低圧側接続線33間には、高圧側出力端子32aと低圧側出力端子33a間に接続されるIoTデバイス10へ安定した出力電流Io、出力電圧Voの直流電力を供給するため、コンデンサC1が接続されている。
The connection point A between the diode D1 and the switching transistor Tr1 is connected to the high-voltage
スイッチングトランジスタTr1は、FET(電界効果トランジスタ)で構成され、定電圧制御回路40からスイッチングトランジスタTr1のゲートに出力されるドライブ信号により開閉制御される。非常停止スイッチ7となるスイッチングトランジスタTr2が常時は閉じ制御(オン制御)されているものとして、スイッチングトランジスタTr1が閉じ制御(オン制御)され、飽和状態で動作している間は、直流入力電源30からインダクタL1に電流が流れ、コンデンサC1を充電するが、出力電圧VoとなるコンデンサC1の充電電圧は、インダクタL1の自己誘導によって入力電圧Viより低い電圧となる。また、スイッチングトランジスタTr1が開制御(オフ制御)され、遮断状態で動作している間は、インダクタL1に蓄積された電気エネルギーがダイオードD1を通して環流する充電電流となって、コンデンサC1を充電し、出力電圧VoとなるコンデンサC1の充電電圧を維持する。
The switching transistor Tr1 is composed of an FET (field effect transistor) and is controlled to be opened and closed by a drive signal output from the constant
出力電圧Voは、単位時間中のスイッチングトランジスタTr1の閉じ制御時間によりその電圧を制御できるので、定電圧制御回路40は、スイッチングトランジスタTr1を閉じ制御するドライブ信号のオンデューティを出力電圧Voから負帰還させ、出力電圧VoをIoTデバイス10の動作電圧となるように定電圧制御する。このため、定電圧制御回路40は、高圧側接続線32と低圧側接続線33間に接続される一対の分圧抵抗R1、R2を有し、分圧抵抗R1、R2の接続点の電圧と、IoTデバイス10の動作電圧をもとに所定の電位に調整した基準電源電圧Vrefを誤差アンプ41で比較し、パルス幅変調回路PWMへ出力している。パルス幅変調回路PWMは、発信器OSCから出力される一定周期の発信信号を誤差アンプ41の比較信号でパルス幅変調してドライブ回路42へ出力し、ドライブ回路42は、誤差アンプ41の比較信号に応じてオンデューティが調整されたドライブ信号をスイッチングトランジスタTr1のゲートへ出力する。
Since the output voltage Vo can be controlled by the closing control time of the switching transistor Tr1 during the unit time, the constant
これにより、例えば、出力電圧VoがIoTデバイス10の動作電圧より高い場合には、ドライブ回路42からオンデューティを低下させたドライブ信号がスイッチングトランジスタTr1のゲートに出力され、単位時間内のオン制御時間が短縮されるので、出力電圧Voが低下する。逆に、出力電圧VoがIoTデバイス10の動作電圧より低い場合には、オンデューティを増加させたドライブ信号がスイッチングトランジスタTr1のゲートに出力され、単位時間内のオン制御時間が延長されるので、出力電圧Voが上昇するので、出力電圧Voは、IoTデバイス10毎に異なる所定の動作電圧に定電圧制御される。
Thereby, for example, when the output voltage Vo is higher than the operating voltage of the
一方、落雷など何らかの原因で定電圧制御回路40のパルス幅変調回路PWM等が故障し、スイッチングトランジスタTr1を能動状態とする一定電位のドライブ信号がドライブ回路42からスイッチングトランジスタTr1のゲート(ベース)に出力され続けると、スイッチング電源回路3は、スイッチングトランジスタTr1を常時閉じ状態(オン状態)とし、スイッチングトランジスタTr1のオン抵抗で入力電力を消費して入力電圧より低い出力電圧を出力するシリーズレギュレータ(ドロッパー回路)として動作する。
On the other hand, the pulse width modulation circuit PWM or the like of the constant
既述の通り、スイッチングトランジスタTr1の能動状態での動作は、出力電流Ioが急激に上昇して火災が発生するような危険はないが、放置しておくと長時間比較的高い出力電流Ioが連続して流れ、プリント配線基板が低温炭素化してパターンが短絡し、火災が発生する危険があるので、本実施の形態では、このスイッチングトランジスタTr1の能動状態での動作を異常動作として、接続点Aに接続する異常検知回路5で検知し、監視サーバー11へ通報している。
As described above, the operation of the switching transistor Tr1 in the active state has no danger that the output current Io suddenly rises to cause a fire, but if left untreated, the output current Io is relatively high for a long time. Since there is a danger that the printed circuit board continuously flows, the printed circuit board is carbonized at a low temperature, the pattern is short-circuited, and a fire is generated, in this embodiment, the operation in the active state of the switching transistor Tr1 is regarded as an abnormal operation. Detected by the abnormality detection circuit 5 connected to A and notifies the
異常検知回路5がスイッチングトランジスタTr1の異常動作を検知する方法は、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作している間は、スイッチングトランジスタTr1が所定周期で開閉動作せず、スイッチングトランジスタTr1のインダクタL1との接続側の接続点Aの電圧Vdが変化しないことに着目したもので、異常検知回路5は、所定周期より長い検出期間に接続点Aの電圧Vdが変化しない場合を、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作として検知する。 The method for detecting the abnormal operation of the switching transistor Tr1 by the abnormality detection circuit 5 is that the switching transistor Tr1 does not open and close at a predetermined cycle while the switching transistor Tr1 operates in an active state, and the switching transistor Tr1 and the inductor L1 of the switching transistor Tr1. Note that the voltage Vd at the connection point A on the connection side does not change. The abnormality detection circuit 5 activates the switching transistor Tr1 when the voltage Vd at the connection point A does not change during a detection period longer than a predetermined period. Detect as a state action.
異常検知回路5は、IoTデバイス10へ直流電力を供給する電力線と異なる信号線13でIoTデバイス10と接続し、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作を検知すると、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作していることを表す異常動作情報を信号線13を介してIoTデバイス10へ出力する。
When the abnormality detection circuit 5 is connected to the
また、異常検知回路5は、非常停止スイッチとして作用するスイッチングトランジスタTr2のゲートに接続し、信号線13を介してIoTデバイス10から後述する開制御信号が入力されると、スイッチングトランジスタTr2のゲートにスイッチングトランジスタTr2を開制御するドライブ信号を出力する。その結果、直流入力電源30からスイッチングトランジスタTr1への電流供給が停止され、能動状態で動作していたスイッチングトランジスタTr1の動作が停止する。その結果、スイッチング電源回路3からの出力も停止し、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作に起因する火災発生の危険も消失する。
The abnormality detection circuit 5 is connected to the gate of the switching transistor Tr2 that acts as an emergency stop switch. When an open control signal (to be described later) is input from the
スイッチング電源回路3から直流電源の供給を受けて動作するIoTデバイス10は、インターネットに接続可能であれば、監視カメラ、照明器具、家電製品、パーソナルコンピュータ若しくはこららの各機器に接続するルーターなど種々の装置や機器であり、TCP/IPのプロトコルでインターネットに接続する為、各IoTデバイス10毎にIPアドレスが割り当てられている。本実施の形態では、図1に示すように、第1スイッチング電源回路3aの直流電源で動作するIoTデバイス10aは、パーソナルコンピュータであり、第2スイッチング電源回路3bの直流電源で動作する二つのIoTデバイス10b、10cは、それぞれ照明器具と監視カメラである。
The
各IoTデバイス10a、10b、10cは、図示しないルーターと回線終端装置を介してインターネットに接続し、同様にインターネットに接続する監視サーバー11とインターネットを介して常時双方向通信が可能な状態で接続している。これにより、各IoTデバイス10a、10b、10cは、周期的に自らの動作状態や監視カメラ10cでは更にその撮像情報を加えて監視サーバー11へ送信し、監視サーバーは、これらの送信情報から各IoTデバイス10の動作状態を監視している。
Each
3台のIoTデバイス10a、10b、10cのうち、信号線13で異常検知回路5に接続されたIoTデバイス10a、10cは、それぞれ異常検知回路5から上述の異常動作情報が入力されると、必要な動作終了処理を講じるとともに、入力された異常動作情報を監視サーバー11へ送信し、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作しているスイッチング電源回路3の異常動作を監視サーバー11へ通報する。
Of the three
また、異常動作情報を通報する各IoTデバイス10には、後述する監視サーバー11から非常停止スイッチを開制御する制御信号の出力可否と制御信号の出力を許可する場合には、異常動作情報を送信してから制御信号を出力するまでの所定経過期間を定めた制御設定情報がIoTデバイス10毎に設定され、制御設定情報を異常動作情報に含めて監視サーバー11へ送信する。非常停止スイッチを開制御する制御信号は、そのIoTデバイス10に直流電源を供給するスイッチング電源回路3の動作を停止させるものであるので、IoTデバイス10の動作内容によって制御設定情報が設定され、例えば、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作していても、連続して動作を継続させる必要のある照明器具10b等の装置については、制御信号の出力を許可しない制御設定情報が、動作停止までに所定の終了処理が必要なパーソナルコンピュータ10a等の装置については、その終了処理に要する所定経過時間を定めた制御信号の出力を許可する制御設定情報がそれぞれ設定される。
In addition, each
監視サーバー11は、IoTデバイス10から異常動作情報を受信すると、付属のディスプレーやスピーカーを用いてそのIoTデバイス10の直流電源となるスイッチング電源回路3の異常動作を使用者へ通報する。
When the
更に、異常動作情報に含まれる制御設定情報が、所定経過時間を定めた制御信号の出力を許可する制御設定情報である場合には、IoTデバイス10から異常動作情報を受信した後、その所定経過時間が経過した後、監視サーバー11からIoTデバイス10へ非常停止スイッチを開制御する制御信号が送信される。
Further, when the control setting information included in the abnormal operation information is control setting information that permits output of a control signal that defines a predetermined elapsed time, the predetermined operation is received after receiving the abnormal operation information from the
監視サーバー11からこの制御信号を受信したIoTデバイス10は、信号線13を介して接続する異常検知回路5へ制御信号を出力し、異常検知回路5からスイッチング電源回路3の非常停止スイッチ7を開制御する制御信号を出力する。その結果、スイッチング電源回路3の動作が停止し、IoTデバイス10への直流電源の供給も停止される。しかしながら、IoTデバイス10は、異常検知回路5から異常動作情報を受信してから、そのIoTデバイス10について定められた所定経過時間後にスイッチング電源回路3からの直流電源の供給が停止するので、その間に通常動作状態に復帰可能な状態で安全にIoTデバイス10の動作を停止させることができる。
The
第2実施の形態に係る電源異常通報システム20は、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作しても、正常動作状態と同様の出力を維持するフォールトトレラント機能を有するスイッチング電源回路21を備え、以下、図3と図4を用いてこの電源異常通報システム20を説明する。電源異常通報システム20は、図2に示す電源異常通報システム1と比較して明らかなように、スイッチング電源回路3の基本構成を変更せずに、スイッチング電源回路21に保護回路22を加え、また、異常検知回路15を保護回路22の異常検知・保護制御部6に内蔵させたものである。従って、上述した電源異常通報システム1と主要な構成が共通するので、実質的に同一若しくは同様に作用する構成については、同一の番号を付してその詳細な説明を省略する。
The power supply
直流入力電源30の+12Vの高圧側電源端子30aと0Vの低圧側電源端子30bの間に、保護回路22の一部を構成するスイッチングトランジスタTr2と、直流電圧変換部12の一部を構成するスイッチングトランジスタTr1及び低圧側から高圧側を順方向とするダイオードD1とが直列に接続されることにより、閉回路が形成される。
Switching transistor Tr2 that forms part of the
保護回路22は、図3に示すように、直流電圧変換部12の入力側である直流入力電源30側に形成され、直流電圧変換部12の各回路素子と同様に作用する回路素子から構成されている。すなわち、高圧側電源端子30aと低圧側電源端子30bの間に、スイッチングトランジスタTr1とダイオードD1で形成される閉回路の直流入力電源30側に、高圧側電源端子30aと低圧側電源端子30bに対して、スイッチングトランジスタTr2と低圧側から高圧側を順方向とするダイオードD2を直列に接続した閉回路が形成される。
As shown in FIG. 3, the
また、スイッチングトランジスタTr2とダイオードD2との接続点とスイッチングトランジスタTr1の入力側(ソース)との間に、インダクタL2が接続され、インダクタL2とスイッチングトランジスタTr1との接続点B2と、低圧側接続線33間には、保護回路22が後述する保護動作モードで動作している間に、スイッチングトランジスタTr1の入力側を安定した直流電圧とするコンデンサC2が接続されている。
An inductor L2 is connected between a connection point between the switching transistor Tr2 and the diode D2 and an input side (source) of the switching transistor Tr1, a connection point B2 between the inductor L2 and the switching transistor Tr1, and a low-voltage side connection line. A capacitor C2 that connects the input side of the switching transistor Tr1 to a stable DC voltage while the
保護回路22が後述する通常動作モードで動作している間は、スイッチングトランジスタTr2は常時オン制御され、直流電流が流れるスイッチングトランジスタTr2とインダクタL2の電圧降下を無視すれば、スイッチングトランジスタTr1には、直流の入力電圧Viが加えられ、直流電圧変換部12は、スイッチング電源回路3と同様に入力電圧Viを降圧し、定電圧制御した出力電圧Voの直流電力をIoTデバイス10へ供給する。
While the
スイッチングトランジスタTr2は、PチャネルFET(電界効果トランジスタ)であり、保護回路22の後述するドライブ回路25の出力にゲートが接続し、通常は、ドライブ回路25から出力されるドライブ信号によってオン制御され、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作が検出されると、ドライブ信号によってオン、オフ制御される。
The switching transistor Tr2 is a P-channel FET (field effect transistor), and has a gate connected to an output of a drive circuit 25 (to be described later) of the
異常検知・保護制御部22には、図4に示すように、保護回路22が後述する保護動作モードで動作する際に動作する定電圧制御回路14と、スイッチングトランジスタTr1とインダクタL1との間の接続点Aの電位を監視するために接続点Aに検出用端子SWを接続させた異常検知回路15と異常検知回路15の出力に接続するRSフリップフロップ回路16が備えられている。
As shown in FIG. 4, the abnormality detection /
定電圧制御回路14は、保護動作モードで定電圧制御する目標差電圧Vtrsetに相当する直流オフセット電圧を出力するオフセット電源24と、反転入力端子をSET端子に接続し、非反転入力端子をオフセット電源24を介してSENCE端子に接続させた誤差アンプ23と、発信器OSC2から出力される1MHzの固定周波数の三角波やのこぎり波などの信号を誤差アンプ23の出力でパルス幅変調するパルス幅変調回路PWM2と、保護動作モードでパルス幅変調回路PWM2から出力される被変調信号をドライブ信号としてスイッチングトランジスタTr2のゲートへ出力するドライブ回路25を備えている。
The constant
誤差アンプ23の反転入力端子が接続するSET端子は、高圧側接続線32のインダクタL2とスイッチングトランジスタTr1との接続点B2に接続し、オフセット電源24を介して非反転入力端子が接続するSENCE端子は、IoTデバイス10に接続する高圧側接続線32の接続点Cに接続し、従って、誤差アンプ23は、出力電圧Voに直流オフセット電圧Voffを加えた電圧と、スイッチングトランジスタTr1の高圧側の電圧とを比較する。保護回路22が保護動作モードで動作している間は、インダクタL1に直流の出力電流が流れ、インダクタL1での電圧降下を無視すれば、誤差アンプ23は、スイッチングトランジスタTr1の高圧側と低圧側の差電圧差電圧Vtrを、直流オフセット電圧Voffで規定される目標差電圧Vtrsetと比較するものとなり、スイッチングトランジスタTr1の両端の電圧は、目標差電圧Vtrsetに定電圧制御される。
The SET terminal to which the inverting input terminal of the
これにより、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作を継続させても、スイッチングトランジスタTr1のオン抵抗rの両端に加わる電圧は所定の目標差電圧Vtrsetに定電圧制御され、直流入力電圧Viや出力電圧Voの電圧にかかわらず、スイッチングトランジスタTr1が異常発熱することがない。 As a result, even if the switching transistor Tr1 continues to operate in an active state, the voltage applied to both ends of the on-resistance r of the switching transistor Tr1 is constant-voltage controlled to a predetermined target differential voltage Vtrset, and the DC input voltage Vi and the output voltage Vo Regardless of the voltage, the switching transistor Tr1 does not generate abnormal heat.
異常検知回路15とRSフリップフロップ回路16は、高圧側電源端子30aに接続する定電流回路17と低圧側電源端子30bの間に接続され、定電流回路17により安定電位に変換される直流入力電源30を電源として動作している。
The
異常検知回路15は、接続点Aの電圧Vdと、スイッチングトランジスタTr1がスイッチング動作している間の電圧Vdの変動範囲で任意に設定する閾値電圧Vthとを比較する図示しない比較回路を備え、スイッチングトランジスタTr1が正常にスイッチング動作している間に、比較回路の極性は、少なくとも1μsecの固定周期T内に反転する。一方、パルス幅変調回路PWM1等が何らかの原因で故障し、スイッチングトランジスタTr1のゲートに出力されるドライブ信号が一定電位となるとスイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作し、直流入力電圧Viがほぼ一定の電位であるので、接続点Aの電圧Vdも一定電位となり、比較回路の出力の極性は固定周期T内に反転しない。そこで、異常検知回路15は、ドライブ回路42の固定周期Tより長い2μsecに設定した検出期間に、比較回路の出力の極性が一度も反転しない場合に、能動状態での異常動作と判定し、通常は「L」レベルの出力を「H」レベルに転じてRSフリップフロップ回路16のセット入力へ出力する。
The
RSフリップフロップ回路16は、「L」レベルのリセット信号が入力された後、異常検知回路15からの「H」レベルのセット信号が入力されるまで、「L」レベルの出力信号を出力する。一方、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作と判定した「H」レベルのセット信号が異常検知回路15から入力されると、次に「L」レベルのリセット信号が入力されるまで、「H」レベルの出力信号を出力する。
After the “L” level reset signal is input, the RS flip-
保護回路22は、スイッチングトランジスタTr1の正常動作と判定する「L」レベルの出力信号がRSフリップフロップ回路16から出力されている間、通常動作モードで動作し、ドライブ回路25は、スイッチングトランジスタTr2のゲートへスイッチングトランジスタTr2をオン制御する+0Vのドライブ信号を連続して出力する。また、RSフリップフロップ回路16から、スイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作を検知したことを示す「H」レベルの出力信号が出力されると、保護回路22は、保護動作モードで動作し、ドライブ回路25は、パルス幅変調回路PWM2から出力される被変調信号をもとに、スイッチングトランジスタTr2をオン、オフ制御するドライブ信号をスイッチングトランジスタTr2のゲートへ出力する。
The
保護回路22が保護動作モードに移行すると、スイッチングトランジスタTr2は、ドライブ回路25から出力されるドライブ信号によりオン、オフ制御される。スイッチングトランジスタTr2がオン制御されている間は、直流入力電源30からインダクタL2に電流が流れ、コンデンサC2を充電するが、スイッチングトランジスタTr1の高圧側の直流電圧となるコンデンサC2の充電電圧は、インダクタL2の自己誘導によって入力電圧Viを降下させた電圧となる。また、スイッチングトランジスタTr2がオフ制御され、遮断状態で動作している間は、インダクタL2に蓄積された電気エネルギーがダイオードD2を通して環流する充電電流となって、コンデンサC2を充電し、スイッチングトランジスタTr1の高圧側の直流電圧となるコンデンサC2の充電電圧を維持する。
When the
スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作している間のスイッチングトランジスタTr1の発熱量は、そのオン抵抗をr、接続点B2側のソースの電圧(コンデンサC2の充電電圧)と接続点A側のドレインの電圧(出力電圧Vo)間の差電圧をVtrとすれば、(Vtr)2/rで表される。ここで、上述のように保護回路22が保護動作モードで動作している間は、スイッチングトランジスタTr1の接続点B2側のソースの電圧が、入力電圧Viに比べて充分に低い電圧に低下し、接続点A側のドレインの出力電圧Voとの差電圧Vtrが低下するので発熱量は激減し、異常発熱の危険がなくなる。
While the switching transistor Tr1 is operating in an active state, the amount of heat generated by the switching transistor Tr1 is r, the on-resistance is r, the source voltage on the connection point B2 side (charge voltage of the capacitor C2), and the drain on the connection point A side. If the voltage difference between the voltages (output voltage Vo) is Vtr, it is expressed by (Vtr) 2 / r. Here, while the
また、上述のRSフリップフロップ回路16の出力は、ドライブ回路25の他に信号線13を介して負荷装置であるIoT10にも接続している。従って、異常検知回路15がスイッチングトランジスタTr1の能動状態の動作を検知すると、異常動作情報を表す「H」レベルの出力信号がIoT10へ出力される。
Further, the output of the above-described RS flip-
RSフリップフロップ回路16の出力に接続するIoTデバイス10は、異常検知・保護制御部6からこの異常動作情報を表す「H」レベルの出力信号が入力されると、入力された異常動作情報を監視サーバー11へ送信し、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作しているスイッチング電源回路21の異常動作を監視サーバー11へ通報し、監視サーバー11は、IoTデバイス10から異常動作情報を受信すると、付属のディスプレーやスピーカーを用いてそのIoTデバイス10の直流電源となるスイッチング電源回路21の異常動作を使用者へ通報する。
The
その結果、スイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作していることが表示装置による表示等で使用者に伝達され、スイッチング電源回路21の動作を安全に停止させた後に、故障箇所を修理し復旧させることができる。 As a result, the fact that the switching transistor Tr1 is operating in an active state is communicated to the user by display or the like on the display device, and after the operation of the switching power supply circuit 21 is safely stopped, the faulty part is repaired and restored. Can do.
尚、保護回路22が保護動作モードで動作している間に、何らかの理由でスイッチングトランジスタTr1を能動状態とする故障原因が解決し、スイッチングトランジスタTr1がスイッチング動作を再開した場合には、異常検知回路15が正常動作と判定してRSフリップフロップ回路16へ「L」レベルのリセット信号を出力するので、保護回路22は、スイッチングトランジスタTr2を常時オン制御する通常動作モードに復帰し、直流電圧変換部12は、正常動作に戻る。
It should be noted that when the cause of the failure that causes the switching transistor Tr1 to become active for some reason is solved while the
同時に、フリップフロップ回路16からスイッチングトランジスタTr1の正常動作を表す「L」レベルの出力信号がIoTデバイス10を介して監視サーバー11へ送信されるので、監視サーバー11からスイッチング電源回路21が正常動作に復帰したことが使用者に伝達される。
At the same time, since an output signal of “L” level indicating the normal operation of the switching transistor Tr1 is transmitted from the flip-
上述の各実施の形態では、負荷装置(IoTデバイス)10と監視サーバー11とがインターネットで接続されている例で説明したが、コンピュータネットワークで接続されていれば、LANやVAN等のネットワークや互いに接続する複数のネットワークであってもよい。
In each of the above-described embodiments, the load device (IoT device) 10 and the
また、コンピュータネットワークを介して監視サーバー11に接続する複数の負荷装置10の全てから異常動作情報を出力する必要はなく、IoTデバイス10bのようにスイッチング電源回路から異常動作情報が入力されない負荷装置10がコンピューターネットワークに接続されていてもよい。
Further, it is not necessary to output abnormal operation information from all of the plurality of
また、スイッチング電源回路及び/又は異常検知回路は、負荷装置に内蔵されているものであってもよい。 Further, the switching power supply circuit and / or the abnormality detection circuit may be incorporated in the load device.
また、上述の実施の形態では、ドライブ信号の異常によりスイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作する例で説明したが、スイッチングトランジスタTr1自体の故障や回路素子間の接続異常など他の原因でスイッチングトランジスタTr1が能動状態で動作する場合にも適用できる。 In the above-described embodiment, the switching transistor Tr1 is operated in an active state due to an abnormality in the drive signal. However, the switching transistor Tr1 is caused by other causes such as a failure of the switching transistor Tr1 itself or an abnormal connection between circuit elements. It can also be applied when the device operates in an active state.
本発明は、スイッチング電源回路を直流電源とする負荷装置の動作をコンピューターネットワークを介して監視サーバが監視するシステムに適している。 The present invention is suitable for a system in which a monitoring server monitors the operation of a load device using a switching power supply circuit as a DC power supply via a computer network.
1 電源異常通報システム
3 スイッチング電源回路
5 異常検知回路
6 異常検知・保護制御部
7 非常停止スイッチ
10 負荷装置(IoTデバイス)
11 監視サーバー
12 直流電圧変換部
15 異常検知回路
20 第2実施の形態に係る電源異常通報システム
21 スイッチング電源回路
22 保護回路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
所定周期でスイッチングトランジスタを開閉制御するドライブ信号をスイッチングトランジスタの制御端子へ出力するドライブ回路と、
一対の高圧側出力線と低圧側出力線間に接続されるキャパシタと、
スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、一対の高圧側出力線と低圧側出力線間の出力電圧を、直流入力電源の入力電圧と異なる直流電圧に変換するインダクタとを有するスイッチング電源回路と、
一対の高圧側出力線と低圧側出力線間に接続され、スイッチング電源回路の出力を直流電源として動作する負荷装置と、
スイッチングトランジスタの開閉動作を監視し、スイッチングトランジスタの能動状態での動作を検知した際に異常動作情報を負荷装置へ出力する異常検知回路と、
負荷装置とコンピュータネットワークを介して接続する監視サーバーとを備え、
負荷装置は、異常検知回路から出力される異常動作情報を、コンピュータネットワークを介して監視サーバーへ送信し、スイッチングトランジスタの能動状態での動作を通報することを特徴とする電源異常通報システム。 A switching transistor connected in series to the DC input power supply and forming a closed circuit with the DC input power supply;
A drive circuit for outputting a drive signal for controlling opening and closing of the switching transistor at a predetermined cycle to a control terminal of the switching transistor;
A capacitor connected between the pair of high-voltage side output lines and the low-voltage side output lines;
The current flowing from the DC input power supply is intermittent by switching operation of the switching transistor, and has an inductor for converting the output voltage between the pair of high voltage side output lines and the low voltage side output lines into a DC voltage different from the input voltage of the DC input power supply. A switching power supply circuit;
A load device connected between the pair of high-voltage side output lines and the low-voltage side output lines and operating the output of the switching power supply circuit as a DC power supply;
An abnormality detection circuit that monitors the opening / closing operation of the switching transistor and outputs abnormal operation information to the load device when detecting the operation of the switching transistor in an active state;
A load server and a monitoring server connected via a computer network,
A load device transmits abnormal operation information output from an abnormality detection circuit to a monitoring server via a computer network, and reports an operation in an active state of a switching transistor.
監視サーバーは、負荷装置から異常動作情報を受信した後、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ非常停止スイッチを開制御する制御信号を出力し、直流入力電源とスイッチングトランジスタ間の接続を遮断することを特徴とする請求項1に記載の電源異常通報システム。 The switching power supply circuit further includes an emergency stop switch connected between the DC input power supply and the switching transistor,
The monitoring server, after receiving abnormal operation information from the load device, outputs a control signal for controlling the opening of the emergency stop switch to the switching power supply circuit via the load device, and disconnects the connection between the DC input power supply and the switching transistor. The power supply abnormality notification system according to claim 1.
直流入力電源に直列に接続し、直流入力電源と閉回路を形成する第1スイッチングトランジスタと、
所定周期で第1スイッチングトランジスタを開閉制御する第1ドライブ信号を第1スイッチングトランジスタの制御端子へ出力する第1ドライブ回路と、
一対の高圧側接続線と低圧側接続線間に接続される第1キャパシタと、
第1スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、一対の高圧側接続線と低圧側接続線間の出力電圧を、直流入力電源の入力電圧を異なる直流電圧に変換する第1インダクタとを有する直流電圧変換回路部と、
直流入力電源と第1スイッチングトランジスタ間に接続される第2スイッチングトランジスタと、
第2スイッチングトランジスタの制御端子へ、常時は、第2スイッチングトランジスタを閉じ制御する第2ドライブ信号を出力し、保護動作モードで、所定周期で第2スイッチングトランジスタを開閉制御する第2ドライブ信号を出力する第2ドライブ回路と、
直流電圧変換回路部の入力側の一対の高圧側接続線と低圧側接続線間に接続される第2キャパシタと、
保護動作モードで、第2スイッチングトランジスタの開閉動作により直流入力電源から流れる電流が断続し、第2キャパシタの両端の電圧を、直流入力電源の入力電圧を降圧させた直流電圧に変換する第2インダクタとを有する保護回路とからなり、
異常検知回路は、第1スイッチングトランジスタの開閉動作を監視し、第1スイッチングトランジスタの能動状態での動作を検知した際に異常動作情報を負荷装置へ出力し、
監視サーバーは、負荷装置から異常動作情報を受信した後、負荷装置を介してスイッチング電源回路へ、保護回路を保護動作モードで動作させる制御信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の電源異常通報システム。 Switching power supply circuit
A first switching transistor connected in series to the DC input power source and forming a closed circuit with the DC input power source;
A first drive circuit for outputting a first drive signal for controlling opening and closing of the first switching transistor at a predetermined cycle to a control terminal of the first switching transistor;
A first capacitor connected between the pair of high-voltage side connection lines and the low-voltage side connection lines;
A current flowing from the DC input power supply is interrupted by the opening / closing operation of the first switching transistor, and the output voltage between the pair of high-voltage side connection lines and the low-voltage side connection lines is converted to a different DC voltage from the input voltage of the DC input power supply. A DC voltage conversion circuit unit having an inductor;
A second switching transistor connected between the DC input power source and the first switching transistor;
To the control terminal of the second switching transistor, a second drive signal for normally closing and controlling the second switching transistor is output, and a second drive signal for controlling the opening and closing of the second switching transistor in a predetermined cycle is output in the protection operation mode. A second drive circuit that
A second capacitor connected between a pair of high-voltage side connection lines and low-voltage side connection lines on the input side of the DC voltage conversion circuit unit;
In the protection operation mode, the current flowing from the DC input power supply is intermittently generated by the opening / closing operation of the second switching transistor, and the second inductor that converts the voltage across the second capacitor into a DC voltage obtained by stepping down the input voltage of the DC input power supply. And a protection circuit having
The abnormality detection circuit monitors the opening / closing operation of the first switching transistor, and outputs abnormal operation information to the load device when detecting the operation of the first switching transistor in the active state.
The monitoring server outputs a control signal for operating the protection circuit in the protection operation mode to the switching power supply circuit via the load device after receiving the abnormal operation information from the load device. Power failure notification system.
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