JP2022137721A

JP2022137721A - 電源装置

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Publication number: JP2022137721A
Application number: JP2021037362A
Authority: JP
Inventors: 大志林; Hiroshi Hayashi; 大輔住和; Daisuke Sumiwa
Original assignee: Cosel Co Ltd
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Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-09-22
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Abstract

【課題】複数のファンの中の１つがファンロックしたことを容易に検出できるシンプルな構成のファン監視装置を有した電源装置を提供する。【解決手段】ファン監視装置１８は、第一及び第二出力トランジスタ１６(1)，１６(2)のソースが接続されたグランドライン１９を基準にした直流電源２０を備える。第一出力トランジスタ１６(1)のドレインを電源電圧Vccにプルアップする第一プルアップ抵抗２２を備える。第二出力トランジスタ１６(2)のドレインソース間の電圧Vd2（第二ドレイン電圧Vd2）を検出する第二出力トランジスタ監視部２４を備え、監視結果を、第一出力トランジスタ１６(1)のドレインに接続された接続端T3から出力する。第一出力トランジスタ１６(1)のドレインソース間の電圧（第一ドレイン電圧Vd1）を検出し、ファン１４(1)，１４(2)がファンロックしたかどうかを判定する異常判定部２６を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換回路を放熱する複数のファンが内蔵された電源装置に関し、特に、ファンの異常検出機能を備えた電源装置に関する。

電源装置は、発熱しやすい電力変換回路を放熱するため、複数個の冷却用ファンが内蔵される場合がある。この場合、複数個のファンの中の１個でもファンロックすると、電力変換回路の温度が許容値を超えてしまう可能性があるので、ファンロックしたことを速やかに検出して何らかの処置を行う必要がある。

ファンは、回転数を示すパルス信号（回転数に応じて周期が変化するパルス信号）を出力する機能を備えたものが市販されており、従来から、デジタルプロセッサに搭載されたカウンタを使用してパルス信号のパルス数を計数し、回転数が低下したことやファンロックしたことを検出することが行われている。

その他、特許文献１に開示されているように、複数のファンのファンロック又は回転数の低下を検出する回路であって、２つのファンから出力された前記パルス信号を取得し、それらの論理和を表す合成パルス信号を出力する信号合成部と、前記合成パルス信号のパルス幅を測定するパルス幅測定部と、パルス幅測定部が測定したパルス幅に基づいてファンロックや回転数の低下を検出する検出部と、検出部によりファンロックが検出されると故障検出信号を出力する信号出力部とを備えたファン回転数低下検出回路があった。

特開２０１４－２２２０５８号公報

ファンの異常をカウンタで検出する場合、ファンの数と同数のカウンタが必要になるため、ファンの数が多くなると、多数のカウンタを備えた高価なデジタルプロセッサを使用しなければならない。

また、ファンの中には、ファンロックした時にパルス信号がハイレベル固定される仕様のもの、ローレベルに固定される仕様のもの、どちらに固定されるか不定のものがあるので、特許文献１のファン回転数検出回路の場合、異常が発生したかどうかの判定基準をファンの仕様に合わせて変更しなければならない。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、複数のファンの中の１つがファンロックしたことを容易に検出できるシンプルな構成のファン監視装置を有した電源装置を提供することを目的とする。

本発明は、入力電圧を所定の出力電圧に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を放熱するためのｎ個（ｎ≧２）のファンと、ｎ個の前記ファンに各々内蔵されたオープンドレイン型のトランジスタであって、前記ファンの回転数に対応した周期でオンオフを繰り返し、前記ファンがファンロックするとオン又はオフに固定される出力トランジスタと、ｎ個の前記出力トランジスタの動作を検出することによって前記ファンの動作を監視するファン監視装置とを備え、
前記ファン監視装置は、ｎ個の前記出力トランジスタのソースが接続されたグランドラインを基準にした電源電圧を供給する直流電源と、ｎ個の前記出力トランジスタの中の１つである第一出力トランジスタのドレインを前記電源電圧にプルアップする第一プルアップ抵抗と、前記第一出力トランジスタを除くｎ－１個の前記出力トランジスタである第二出力トランジスタの動作を個別に監視するｎ－１個の第二出力トランジスタ監視部と、前記第一出力トランジスタのドレインソース間の電圧である第一ドレイン電圧を検出し、その検出結果に基づいて、ｎ個の前記ファンがファンロックしたかどうかを判定する異常判定部とを備え、
前記第二出力トランジスタ監視部は、前記グランドラインに接続されるグランドライン接続端と、前記直流電源に接続されて前記電源電圧が供給される直流電源接続端と、前記第一出力トランジスタのドレインに接続される第一出力トランジスタ接続端と、前記第二出力トランジスタのドレインに接続される第二出力トランジスタ接続端と、前記直流電源接続端と前記第二出力トランジスタ接続端との間に接続された第二プルアップ抵抗と、前記第一出力トランジスタ接続端と前記グランドライン接続端との間に接続されたスイッチと、前記第二出力トランジスタ接続端に発生する電圧である第二ドレイン電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記スイッチを駆動するスイッチ駆動回路とを備え、
前記スイッチ駆動回路は、前記第二ドレイン電圧がパルス電圧の時に前記スイッチをオフさせる駆動信号を、前記第二ドレイン電圧が一定電圧の時に前記スイッチをオンさせる駆動信号を各々出力し、前記異常判定部は、前記第一ドレイン電圧が一定電圧の時、ファンロックが発生したことを示すアラーム信号を出力する電源装置である。前記電力変換回路は、前記異常判定部から前記アラーム信号が出力されると、自己の電力変換の動作を停止する構成にすることができる。

また、前記スイッチは、ドレインが前記第一出力トランジスタ接続端に接続され、ソースが前記グランドライン接続端に接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴで成り、
前記スイッチ駆動回路は、一端が前記第二出力トランジスタ接続端に接続された第一のコンデンサと、前記直流電源接続端と前記第一のコンデンサの他端とのとの間に接続された第一の抵抗と、前記直流電源接続端と前記グランドライン接続端との間に接続された第二の抵抗と、ゲートが前記第一及び第二の抵抗の接続点に接続され、ソースが前記グランドライン接続端に接続され、ドレインが前記スイッチのゲートに接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ駆動用トランジスタと、前記直流電源接続端と前記スイッチ駆動用トランジスタのドレインとの間に接続された第三の抵抗と、前記スイッチ駆動用トランジスタのドレインと前記グランドライン接続端との間に接続された第二のコンデンサとを備え、
前記第一のコンデンサ、前記第一の抵抗及び前記第二の抵抗の値は、前記第二ドレイン電圧がパルス電圧の場合、前記第二ドレイン電圧が前記第一のコンデンサが通過して前記スイッチ駆動用トランジスタのゲートにパルス電圧が発生し、このパルス電圧のハイレベルの値が前記スイッチ駆動用トランジスタのゲート閾値電圧より高くなるように、且つ、前記第二のドレイン電圧が一定電圧の場合、前記スイッチ駆動用トランジスタのゲートに、前記スイッチ駆動用トランジスタのゲート閾値電圧より低い一定電圧が発生するように、各々設定され、
前記第三の抵抗及び前記第二のコンデンサの値は、前記スイッチ駆動用トランジスタがオンオフしている場合、前記スイッチのゲートに、前記スイッチのゲート閾値電圧より低い電圧が発生するように、且つ、前記スイッチ駆動用トランジスタがオフしている場合、前記スイッチのゲートに、前記スイッチのゲート閾値電圧より高い一定電圧が発生するように、各々設定されている構成にすることが好ましい。

この場合、前記スイッチ駆動回路は、アノードが前記グランドライン接続端に接続され、カソードが前記第一及び第二の抵抗の接続点に接続されたダイオードを備える構成にすることができる。

本発明の電源装置は、シンプルで独特な構成のファン監視装置を備え、特定箇所の電圧（第一ドレイン電圧）が、複数のファンの全部が正常な時はパルス電圧となり、どれか１個のファンがファンロックすると一定電圧になるように構成されている。従って、異常判定部は、この１箇所の電圧（第一ドレイン電圧）をモニタすることによって、ファンロックが発生したことを容易且つ的確に検出することができる。また、ファンの数が変更になった時は、ファンの数に合わせて第二出力トランジスタ監視部の数を変更すればよく、ファンの仕様（ファンロックした時のパルス信号がハイレベルに固定されるかローレベルに固定されるか）が変更になった場合でも、ファン監視装置の内部回路や判定基準を変更することなく、ファンロックが発生したことを検出することができる。

本発明の電源装置の第一の実施形態の構成を示すブロック図である。第一の実施形態の電源装置が有するファン監視装置の内部構成を示すブロック図である。図２の中の第二出力トランジスタ監視部の内部構成を示す回路図である。図２に示すファン監視装置及び図３に示す第二出力トランジスタ監視部の動作を示すタイムチャートである（ケース１）。図２に示すファン監視装置及び図３に示す第二出力トランジスタ監視部の動作を示すタイムチャートである（ケース２）。図２に示すファン監視装置及び図３に示す第二出力トランジスタ監視部の動作を示すタイムチャートである（ケース３）。図２に示すファン監視装置及び図３に示す第二出力トランジスタ監視部の動作を示すタイムチャートである（ケース４）。本発明の電源装置の第二の実施形態の構成を示すブロック図である。第二の実施形態の電源装置が有するファン監視装置の内部構成を示すブロック図である。

以下、本発明の電源装置の第一の実施形態について、図１～図７に基づいて説明する。この実施形態の電源装置１０は、図１に示すように、入力電圧Viを所定の出力電圧Voに変換するスイッチングコンバータ又はシリーズレギュレータ等の電力変換回路１２を有し、電力変換回路１２を放熱するため、２個のファン１４(1)，１４(2)が搭載されている。ファン１４(1)には、オープンドレイン型の第一出力トランジスタ１６(1)が内蔵されている。第一出力トランジスタ１６(1)は、ファン１４(1)の回転数に対応した周期でオンオフを繰り返し、ファン１４(1)がファンロックするとオン又はオフに固定される。ファン１４(2)にも、同様の動作を行う第二出力トランジスタ１６(2)が内蔵されている。

電源装置１０の特徴は、第一及び第二出力トランジスタ１６(1)，１６(2)の動作を検出することによってファン１４(1)，１４(2)の動作を監視する、独特なファン監視装置１８を備えている点である。図２はファン監視装置１８の内部構成を示しており、第一及び第二出力トランジスタ１６(1)，１６(2)のソースが接続されたグランドライン１９を基準にした電源電圧Vccを供給する直流電源２０と、第一出力トランジスタ１６(1)のドレインを電源電圧Vccにプルアップする第一プルアップ抵抗２２とを備え、さらに、第二出力トランジスタ１６(2)の動作を監視する第二出力トランジスタ監視部２４と、第一出力トランジスタ１６(1)のドレインソース間の電圧である第一ドレイン電圧Vd1を検出し、その検出結果に基づいて、ファン１４(1)，１４(2)がファンロックしたかどうかを判定する異常判定部２６とを備えている。

なお、図２では、ファン１４(1)，１４(2)に内蔵された第一及び第二出力トランジスタ１６(1)，１６(2)のドレインのラインに、ドレイン電流を制限するための抵抗を設けているが、抵抗値が小さいため本発明の動作にはほとんど影響しない。また、異常判定部２６の入力端に、高周波ノイズの侵入を防止するためのコンデンサを接続しているが、容量が小さいため本発明の動作にはほとんど影響しない。

第二出力トランジスタ監視部２４は、外部接続される４つの接続端を備えている。４つの接続端子は、グランドライン１９に接続されるグランドライン接続端T1と、直流電源２０に接続されて電源電圧Vccが供給される直流電源接続端T2と、第一出力トランジスタ１６(1)のドレインに接続され、第一出力トランジスタ１６(1)のドレインソース間の電圧である第一ドレイン電圧Vd1が発生する第一出力トランジスタ接続端T3と、第二出力トランジスタ１６(2)のドレインに接続され、第二出力トランジスタ１６(2)のドレイン電圧である第二ドレイン電圧Vd2が発生する第二出力トランジスタ接続端T4である。

そして、第二出力トランジスタ監視部２４の内部回路は、直流電源接続端T2と第二出力トランジスタ接続端T4との間に接続された第二プルアップ抵抗２８と、第一出力トランジスタ接続端T3とグランドライン接続端T1との間に接続されたスイッチ３０と、第二出力トランジスタ接続端T4の第二ドレイン電圧Vd2を検出し、その検出結果に基づいてスイッチ３０をオン又はオフさせるスイッチ駆動回路３２とで構成される。

スイッチ駆動回路３２は、概して言うと、第二ドレイン電圧Vd2がパルス電圧の時にスイッチ３０をオフさせる駆動信号Vkを出力し、第二ドレイン電圧Vd2が一定電圧の時にスイッチ３０をオンさせる駆動信号Vkを出力する動作を行う。この動作は、例えば図３に示すシンプルで安価な回路により実現することができる。

図３は、第二出力トランジスタ監視部２４の中の、スイッチ３０及びスイッチ駆動回路３２の具体的な回路構成を示している。スイッチ３０は、ドレインが第一出力トランジスタ接続端T3に接続され、ソースがグランドライン接続端T1に接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴである。

スイッチ駆動回路３２は、一端が第二出力トランジスタ接続端T4に接続された第一のコンデンサ３４と、直流電源接続端T2と第一のコンデンサ３４の他端とのとの間に接続された第一の抵抗３６と、第一のコンデンサ３４及び第一の抵抗３６の接続点とグランドライン接続端T1との間に接続された第二の抵抗３８とを備えている。また、ゲートが第一及び第二の抵抗３６，３８の接続点に接続され、ソースがグランドライン接続端T1に接続され、ドレインがスイッチ３０のゲートに接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ駆動用トランジスタ４０と、直流電源接続端T2とスイッチ駆動用トランジスタ４０のドレインとの間に接続された第三の抵抗４２と、スイッチ駆動用トランジスタ４０のドレインとグランドライン接続端T1との間に接続された第二のコンデンサ４４とを備えている。さらに、アノードがグランドライン接続端T1に接続され、カソードが第一及び第二の抵抗３６，３８の接続点に接続されたダイオード４６を備えている。

第一のコンデンサ３４、第一の抵抗３６及び第二の抵抗３８の値は、第二ドレイン電圧Vd2がパルス電圧の場合、第二ドレイン電圧Vd2が第一のコンデンサ３４が通過してスイッチ駆動用トランジスタ４０のゲートにパルス電圧が発生し、このパルス電圧のハイレベルの値がスイッチ駆動用トランジスタ４０のゲート閾値電圧Vth(40)より高くなるように、且つ、第二のドレイン電圧Vd2が一定電圧の場合、スイッチ駆動用トランジスタ４０のゲートに、スイッチ駆動用トランジスタ４０のゲート閾値電圧より低い一定電圧が発生するように、各々設定されている。

また、第三の抵抗４２及び第二のコンデンサ４４の値は、スイッチ駆動用トランジスタ４０がオンオフしている場合、スイッチ３０のゲートに、ゲート閾値電圧Vth(30)より低い電圧が発生するように、且つ、スイッチ駆動用トランジスタ４０がオフしている場合、スイッチ３０のゲートに、スイッチ３０のゲート閾値電圧Vth(30)より高い一定電圧になるように、各々設定されている。詳しくは、後の動作説明の中で述べる。

なお、第三の抵抗４２及びスイッチ駆動用トランジスタ４０のドレインの接続点と第二のコンデンサ４４との間に接続された第四の抵抗４８は、第二のコンデンサ４４から駆動用トランジスタ４０に向かって流れる電流を制限するための抵抗であり、抵抗値が小さいため本発明の動作にはほとんど影響しない。

次に、電源装置１０のファン監視装置１８の動作について、次の表１及び図４～図７に基づいて説明する。なお、図４～図７の中のVgは、第一及び第二の抵抗３６，３８の接続点の電圧、すなわち駆動用トランジスタ４０のゲート電圧である。

まず、表１の中の「基本」について説明する。「基本」は、ファン１４(1)，１４(2)の両方が正常に動作している状態であり、図４に示すように、ファン１４(2)が正常なので第二出力トランジスタ１６(2)がオンオフし、第二ドレイン電圧Vd2がパルス電圧になる。そして、このパルス電圧（第二ドレイン電圧Vd2）が第一のコンデンサ３４を通過してスイッチ駆動用トランジスタ４０のゲートに到達し、電圧Vgもパルス電圧となる。このパルス電圧（電圧Vg）は、ハイレベルの値がゲート閾値電圧Vth(40)より高くなるように設定されているので、スイッチ駆動用トランジスタ４０はオンオフする。

スイッチ駆動用トランジスタ４０がオンの期間、すなわち電圧Vgがハイレベルの期間は、スイッチ駆動用トランジスタ４０によって第二のコンデンサ４４がほぼ短絡されるので、駆動信号Vkがほぼゼロボルトとなる。スイッチ駆動用トランジスタ４０がオフの期間、すなわちゲート電圧Vgがローレベルの期間は、第三の抵抗４２（及び第四の抵抗４８）を通じて第二のコンデンサ４４が充電され、駆動信号Vkが上昇する。しかし、第二のコンデンサ４４を充電する経路の時定数が大きい値に設定されているので、駆動信号Vkのピーク値がゲート閾値電圧Vth(30)に到達せず、スイッチ３０がオフに保持される。つまり、ファン１４(2)が正常な時、スイッチ３０は、第一ドレイン電圧Vd1の状態に直接は関与しない。

ファン１４(1)は正常なので第一出力トランジスタ１６(1)はオンオフし、第一ドレイン電圧Vd1は、第一出力トランジスタ１６(1)がオンの期間にローレベルで、オフの期間にハイレベルに切り換わるパルス電圧となる。そして、異常判定部２６は、第一ドレイン電圧Vd1がパルス電圧なので、ファン１４(1)，１４(2)のどちらも正常に動作していると判定する。

なお、ダイオード４６は、第二ドレイン電圧Vd2がパルス電圧の時、駆動用トランジスタ４０のゲートに発生するパルス電圧（電圧Vg）をレベルシフトする働きをする。ダイオード４６が無い場合、電圧Vgのパルス電圧がほぼゼロボルトを中心に振幅するが、ダイオード４６を設けることによって、パルス電圧のローレベルの値が－Vf（Vfはダイオード４６の順方向電圧）を超えて低下しなくなり、パルス電圧のハイレベルの値を相対的に高くすることができる。従って、第一及び第二の抵抗３６，３８や第一コンデンサ３４の値を設計する際、パルス電圧のハイレベルがゲート閾値電圧Vth(40)より高くなるように設計するのが容易になる。ダイオード４６が無くても設計可能であれば、ダイオード４６は省略することができる。

次に、ファン１４(2)がファンロックし、第二出力トランジスタ１６(2)がオンに固定された時の動作、すなわち、表１に示す「基本」の状態から「ケース１」の状態に移行したときの動作を説明する。「ケース１」に移行すると、図４に示すように、第二出力トランジスタ１６(2)がオンに固定され、第二ドレイン電圧Vd2がローレベルの一定電圧となる。この一定電圧（第二ドレイン電圧Vd2）は第一のコンデンサ３４を通過できないので、スイッチ駆動用トランジスタ４０のゲート電圧Vgは、電源電圧Vccを第一及び第二の抵抗３６，３８で分圧した一定電圧となる。この一定電圧（電圧Vg）は、ゲート閾値電圧Vth(40)より低くなるように設定されているので、スイッチ駆動用トランジスタ４０はオフに保持される。

スイッチ駆動用トランジスタ４０がオフに保持されると、第三の抵抗４２を通じて第二のコンデンサ４４が充電され、駆動信号Vkがほぼ電源電圧Vccに向かって上昇する。そして、駆動信号Vkがゲート閾値電圧Vth(30)を超えたタイミングでスイッチ３０がオンに転じる。

ファン１４(1)は正常で第一出力トランジスタ１６(1)はオンオフするが、スイッチ３０がオンに保持されているので、第一ドレイン電圧Vd1は、ローレベルの一定電圧となる。すると、異常判定部２６は、第一ドレイン電圧Vd1が一定電圧（ローレベル）なので、ファン１４(1)，１４(2)の中の少なくとも一方がファンロックしたと判定し、アラーム信号S(ALM)を出力する。そして、アラーム信号S(ALM)を受信した電力変換回路１２が、電力変換動作を強制的に停止する。従って、ファン１４(2)にファンロックが発生した後、電力変換回路１２が異常発熱するのが防止される。

次に、ファン１４(2)がファンロックし、第二出力トランジスタ１６(2)がオフに固定された時の動作、すなわち、表１に示す「基本」の状態から「ケース２」の状態に移行したときの動作を説明する。「ケース２」に移行すると、図５に示すように、第二出力トランジスタ１６(2)がオフに固定され、第二ドレイン電圧Vd2がハイレベルの一定電圧となる。この一定電圧（第二ドレイン電圧Vd2）は第一のコンデンサ３４を通過できないので、スイッチ駆動用トランジスタ４０のゲート電圧Vgは、電源電圧Vccを第一及び第二の抵抗３６，３８で分圧した一定電圧（＜Vth(40)）となり、スイッチ駆動用トランジスタ４０はオフに保持される。

これ以降の動作は上記の「ケース１」と同様で、第一ドレイン電圧Vd1がローレベルの一定電圧となる。そして、異常判定部２６がこれを検知してアラーム信号S(ALM)を出力し、アラーム信号S(ALM)を受信した電力変換回路１２が電力変換動作を強制的に停止し、安全が確保される。

次に、ファン１４(1)がファンロックし、第一出力トランジスタ１６(1)がオンに固定された時の動作、すなわち表１に示す「基本」の状態から「ケース３」の状態に移行したときの動作を説明する。図６に示すように、「ケース３」に移行しても第二出力トランジスタ１６(2)は正常なので、第二ドレイン電圧Vd2、電圧Vg、駆動信号Vkは「基本」の状態から変化せず、スイッチ３０はオフに保持される。つまり、ファン１４(2)が正常なので、スイッチ３０は、第一ドレイン電圧Vd1の状態に直接は関与しない。

ファン１４(1)がファンロックし、第一出力トランジスタ１６(1)がオンに固定されると、第一ドレイン電圧Vd1がローレベルの一定電圧となる。そして、異常判定部２６がこれを検知してアラーム信号S(ALM)を出力し、アラーム信号S(ALM)を受信した電力変換回路１２が電力変換動作を強制的に停止し、安全が確保される。

次に、ファン１４(1)がファンロックし、第一出力トランジスタ１６(1)がオフに固定された時の動作、すなわち、表1に示す「基本」の状態から「ケース４」の状態に移行したときの動作を説明する。図７に示すように、「ケース４」に移行しても第二出力トランジスタ１６(2)は正常なので、第二ドレイン電圧Vd2、電圧Vg、駆動信号Vkは「基本」の状態から変化せず、スイッチ３０はオフに保持される。つまり、ファン１４(2)が正常なので、スイッチ３０は、第一ドレイン電圧Vd1の状態に直接は関与しない。

ファン１４(1)がファンロックし、第一出力トランジスタ１６(1)がオフ状態に固定されると、第一ドレイン電圧Vd1がハイレベルの一定電圧となる。そして、異常判定部２６がこれを検知してアラーム信号S(ALM)を出力し、アラーム信号S(ALM)を受信した電力変換回路１２が電力変換動作を強制的に停止し、安全が確保される。

以上説明したように、電源装置１０は、シンプルで独特な構成のファン監視装置１８を備え、特定箇所の電圧（第一ドレイン電圧Vd1）が、ファン１４(1)，１４(2)の双方が正常な時はパルス電圧となり、どちらか一方がファンロックすると一定電圧になるように構成されている。従って、異常判定部２６は、この１箇所の電圧（第一ドレイン電圧Vd1）をモニタすることによって、ファンロックが発生したことを容易且つ的確に検出することができる。また、ファン１４(1)，１４(2)の仕様（ファンロックした時のパルス信号がハイレベルに固定されるかローレベルに固定されるか）が変更になった場合でも、ファン監視装置１８の内部回路や判定基準を変更することなく、ファンロックが発生したことを検出することができる。

次に、本発明の電源装置の第二の実施形態について、図８、図９に基づいて説明する。ここで、上記の電源装置１０と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

この実施形態の電源装置５０は、図８に示すように、上記と同様の電力変換回路１２を有し、電力変換回路１２を放熱するためにｎ個（ｎ≧３）のファン１４(1)～１４(ｎ)が搭載されている。ファン１４(1)には、上記の第一出力トランジスタ１６(1)が内蔵され、ファン１４(2)～ファン１４(n)には、上記の第二出力トランジスタ１６(2)～１６(n)が各々内蔵されている。電源装置５０のファン監視装置５２は、第一出力トランジスタ１６(1)及び第二出力トランジスタ１６(2)～１６(n)の動作を検出することによって、ファン１４(1)～１４(n)の動作を監視する。

図９はファン監視装置５２の内部構成を示している。電源装置５０の場合、第二出力トランジスタ１６(2)～１６(n)の数が合計ｎ－１個なので、これに合わせて第二出力トランジスタ監視部２４がｎ－１個設けられている（第二出力トランジスタ監視部２４(2)～２４(n)）。その他の直流電源２０、第一プルアップ抵抗２２、異常判定部２６については、ファン監視装置１８と同様である。

電源装置５０のファン監視装置５２の動作は、上記のファン監視装置１８と基本的に同じであり、ｎ個のファン１４(1)～１４(n)の全部が正常な時は第一ドレイン電圧Vd1がパルス電圧となり、どれか１つのファンがファンロックすると第一ドレイン電圧Vd1が一定電圧になるので、第一ドレイン電圧Vd1をモニタすることによって、ファンシステムに異常が発生したことを検出することができる。従って、電源装置１０と同様の効果が得られる。

また、ファン１４の数が変更になった時は、ファン１４の数に合わせて第二出力トランジスタ監視部２４の数を増減すればよく、ファンの仕様（ファンロックした時のパルス信号がハイレベルに固定されるかローレベルに固定されるか）が変更された場合でも、ファン監視装置５２の内部回路を変更することなく、異常を検出することができる。

なお、本発明の電源装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図３に示す第二出力トランジスタ監視部２４の回路構成は、シンプルで安価な好ましい構成であるが、あくまでも一例を示したものであり、発明が目的とする動作が可能であれば、これ以外の回路構成に変更することができる。

また、異常判定部の構成は特に限定されず、少なくとも第一ドレイン電圧が一定電圧とパルス電圧かを判定可能なものであればよい。従って、例えば、第二出力トランジスタ監視部２４のスイッチ駆動回路３２と類似した構成にすることができる。あるいは、第一ドレイン電圧をデジタルプロセッサに取り込み、デジタル演算処理を行って判定する構成にしてもよい。ファンの数が多い場合でも、第一ドレイン電圧の数は１つなので、安価な汎用デジタルプロセッサを用いて容易に処理することができる。

また、上記の電源装置１０，５０は、ファン監視装置１８，５２がアラーム信号S(ALM)を出力した時、これを電力変換回路１２が受信して自己の電力変換動作を停止する構成にしているが、アラーム信号を外部機器が受信し、外部機器が何らかの処置を実行する構成に変更してもよい。例えば、外部機器がアラーム信号を受信し、電源装置の入力電源を停止させる構成や、電源装置から入力電源を切り離す構成等が考えられる。

１０，５０電源装置
１２電力変換回路
１４(1)，１４(2)，１４(n) ファン
１６(1) 第一出力トランジスタ
１６(2)～１６(n) 第二出力トランジスタ
１８，５２ファン監視装置
１９グランドライン
２０直流電源
２２第一プルアップ抵抗
２４，２４(2)～２４(n) 第二出力トランジスタ監視部
２６異常判定部
２８第二プルアップ抵抗
３０スイッチ
３２スイッチ駆動回路
３４第一のコンデンサ
３６第一の抵抗
３８第二の抵抗
４０スイッチ駆動用トランジスタ
４２第三の抵抗
４４第二のコンデンサ
４６ダイオード
４８第四の抵抗
T1 グランドライン接続端
T2 直流電源接続端
T3 第一出力トランジスタ接続端
T4 第二出力トランジスタ接続端
Vd1 第一ドレイン電圧
Vd2，Vd2(2)～Vd(n) 第二ドレイン電圧
Vi 入力電圧
Vk 駆動信号
Vo 出力電圧
Vth(30)，Vth(40) ゲート閾値電圧

Claims

入力電圧を所定の出力電圧に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路を放熱するためのｎ個（ｎ≧２）のファンと、ｎ個の前記ファンに各々内蔵されたオープンドレイン型のトランジスタであって、前記ファンの回転数に対応した周期でオンオフを繰り返し、前記ファンがファンロックするとオン又はオフに固定される出力トランジスタと、ｎ個の前記出力トランジスタの動作を検出することによって前記ファンの動作を監視するファン監視装置とを備え、
前記ファン監視装置は、ｎ個の前記出力トランジスタのソースが接続されたグランドラインを基準にした電源電圧を供給する直流電源と、ｎ個の前記出力トランジスタの中の１つである第一出力トランジスタのドレインを前記電源電圧にプルアップする第一プルアップ抵抗と、前記第一出力トランジスタを除くｎ－１個の前記出力トランジスタである第二出力トランジスタの動作を個別に監視するｎ－１個の第二出力トランジスタ監視部と、前記第一出力トランジスタのドレインソース間の電圧である第一ドレイン電圧を検出し、その検出結果に基づいて、ｎ個の前記ファンがファンロックしたかどうかを判定する異常判定部とを備え、
前記第二出力トランジスタ監視部は、前記グランドラインに接続されるグランドライン接続端と、前記直流電源に接続されて前記電源電圧が供給される直流電源接続端と、前記第一出力トランジスタのドレインに接続される第一出力トランジスタ接続端と、前記第二出力トランジスタのドレインに接続される第二出力トランジスタ接続端と、前記直流電源接続端と前記第二出力トランジスタ接続端との間に接続された第二プルアップ抵抗と、前記第一出力トランジスタ接続端と前記グランドライン接続端との間に接続されたスイッチと、前記第二出力トランジスタ接続端に発生する電圧である第二ドレイン電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記スイッチを駆動するスイッチ駆動回路とを備え、
前記スイッチ駆動回路は、前記第二ドレイン電圧がパルス電圧の時に前記スイッチをオフさせる駆動信号を、前記第二ドレイン電圧が一定電圧の時に前記スイッチをオンさせる駆動信号を各々出力し、
前記異常判定部は、前記第一ドレイン電圧が一定電圧の時、ファンロックが発生したことを示すアラーム信号を出力することを特徴とする電源装置。
前記電力変換回路は、前記異常判定部から前記アラーム信号が出力されると、自己の電力変換の動作を停止する請求項１記載の電源装置。
前記スイッチは、ドレインが前記第一出力トランジスタ接続端に接続され、ソースが前記グランドライン接続端に接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴで成り、
前記スイッチ駆動回路は、一端が前記第二出力トランジスタ接続端に接続された第一のコンデンサと、前記直流電源接続端と前記第一のコンデンサの他端とのとの間に接続された第一の抵抗と、前記直流電源接続端と前記グランドライン接続端との間に接続された第二の抵抗と、ゲートが前記第一及び第二の抵抗の接続点に接続され、ソースが前記グランドライン接続端に接続され、ドレインが前記スイッチのゲートに接続されたＮチャネルのＭＯＳ型ＦＥＴであるスイッチ駆動用トランジスタと、前記直流電源接続端と前記スイッチ駆動用トランジスタのドレインとの間に接続された第三の抵抗と、前記スイッチ駆動用トランジスタのドレインと前記グランドライン接続端との間に接続された第二のコンデンサとを備え、
前記第一のコンデンサ、前記第一の抵抗及び前記第二の抵抗の値は、前記第二ドレイン電圧がパルス電圧の場合、前記第二ドレイン電圧が前記第一のコンデンサが通過して前記スイッチ駆動用トランジスタのゲートにパルス電圧が発生し、このパルス電圧のハイレベルの値が前記スイッチ駆動用トランジスタのゲート閾値電圧より高くなるように、且つ、前記第二のドレイン電圧が一定電圧の場合、前記スイッチ駆動用トランジスタのゲートに、前記スイッチ駆動用トランジスタのゲート閾値電圧より低い一定電圧が発生するように、各々設定され、
前記第三の抵抗及び前記第二のコンデンサの値は、前記スイッチ駆動用トランジスタがオンオフしている場合、前記スイッチのゲートに、前記スイッチのゲート閾値電圧より低い電圧が発生するように、且つ、前記スイッチ駆動用トランジスタがオフしている場合、前記スイッチのゲートに、前記スイッチのゲート閾値電圧より高い一定電圧が発生するように、各々設定されている請求項１又は２記載の電源装置。
前記スイッチ駆動回路は、アノードが前記グランドライン接続端に接続され、カソードが前記第一及び第二の抵抗の接続点に接続されたダイオードを備える請求項３記載の電源装置。