JP3264473B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3264473B2
JP3264473B2 JP20027195A JP20027195A JP3264473B2 JP 3264473 B2 JP3264473 B2 JP 3264473B2 JP 20027195 A JP20027195 A JP 20027195A JP 20027195 A JP20027195 A JP 20027195A JP 3264473 B2 JP3264473 B2 JP 3264473B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電源装置に関し、よ
り詳しくは商用電源ラインや二次電池を含む電池からエ
ネルギー源が供給される電子機器等の電源装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の電源装置は、図8に
示すように、DC−DCコンバータ回路やAC−DCコ
ンバータ回路等の電圧変換手段51と、出力電圧を検出
する出力電圧検出手段52と、前記出力電圧を所定基準
電圧と比較するコンパレータ等の比較手段53と、該比
較手段の比較結果により前記出力電圧と前記所定基準電
圧との偏差を抑制するように電圧制御するPWM(パル
ス幅変調)方式やPFM(パルス周波数変調)方式等の
制御回路を備えた定電圧制御手段54とを主要部として
構成され、電圧変換手段51から出力された出力電圧を
比較手段53にフィードバックして制御することによ
り、安定した出力電圧を得ることができる。
【0003】また、定電圧制御手段54は、フライバッ
ク方式と呼称される自励式と、制御用ICとして使用さ
れる他励式とがあり、負荷が短絡したときに電源装置を
保護する過電流保護回路や内部異常による出力端子電圧
の上昇を防止する過電圧防止回路、突入電流防止のため
のソフトスタート回路等を備えており、安全性について
配慮されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電源装置は、初期性能維持の観点からは上述したよ
うに安全性について配慮がなされているものの、所定の
製品寿命に達したときの安全性については十分な配慮が
なされていないという問題点があった。
【0005】すなわち、製品設計時においては、電源装
置を構成する各構成部品の故障は、オープン故障、ショ
ート故障という状態に置き換えて性能上の安全性を確認
しているが、これは全ての構成部品が製品寿命末期まで
に受け得るストレスを考慮して安全性の評価がなされた
ものではない。つまり、従来においては、設計段階で製
品寿命を一定期間に設定し、安全性を考慮して安全率を
加味した製品寿命を決定し、このようにして決定された
製品寿命に対して製品の所謂保証寿命を満足するように
構成部品の設計がなされている。そして、前記保証寿命
が過ぎても構成部品が即座に破損する訳ではないため、
真の製品寿命に到達するまで継続して使用され続けられ
ることが多く、その結果、経年劣化等による性能低下を
招来し、因いては装置の異常を招く虞があるという問題
点があった。
【0006】また、各構成部品についての製品寿命の限
界は、製品ロット間でばらつきが存するため、安全率を
高く設定する必要があり、このため製品のコストアップ
を招く虞があるという問題点があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、所定の製品寿命に到達したときは確実に回路動
作を停止して安全性を確保することができる電源装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
本体装置に電力を供給する電源装置において、通電時間
を累計的に計測する通電時間計測手段と、前記計測した
通電時間が所定の時間を超えた場合に所定の信号を出力
する時間比較手段と、フューズを有し、入力電圧を内蔵
のスイッチング素子でスイッチングし、整流して出力電
圧に変換する電圧変換手段と、前記出力電圧を検出する
出力電圧検出手段と、前記出力電圧検出手段により検出
された出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較手段
と、前記電圧比較手段による比較結果に基づいて、前記
スイッチング素子を制御する制御信号を出力する定電圧
制御手段と、前記時間比較手段からの所定の信号、また
は前記定電圧制御手段からの制御信号を、前記スイッチ
ング素子に出力する出力手段とを有し、前記所定の信号
は、前記スイッチング素子を連続してオン状態にする信
号であり、前記スイッチング素子を連続してオン状態と
することにより前記フューズに流れる電流を増大させ、
前記フューズを溶断することを特徴としている。
【0009】また、請求項2記載の発明は、前記通電時
間計測手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常
検出手段から出力される前記通電時間計測手段の異常を
示す信号、または前記時間比較手段からの所定の信号を
前記出力手段に出力する第2の出力手段とを更に有し、
前記出力手段は、前記第2の出力手段からの信号、また
は前記定電圧制御手段からの制御信号を、前記スイッチ
ング素子に出力することを特徴としている。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳説する。
【0017】図1は本発明に係る電源装置の一実施の形
態を示すブロック構成図であって、該電源装置は、入力
電圧を整流して出力電圧に変換するDC−DCコンバー
タ回路からなる電圧変換手段1と、前記出力電圧を検出
する帰還回路としての出力電圧検出手段2と、該出力電
圧検出手段2により検出された出力電圧と基準電圧とを
比較するコンパレータ等の比較手段3と、該比較手段3
の比較結果に基づき前記出力電圧と基準電圧との偏差を
抑制するように電圧制御するPWM制御器やPFM制御
器等の定電圧制御手段4とを備え、さらに該電源装置
は、入力電圧が印加される通電時間を計測する通電時間
計測手段5と、前記電圧変換手段1の上流側に配されて
前記通電時間計測手段5により計測された通電時間が所
定基準時間以上のときは回路動作を停止する回路動作停
止手段6とを有している。
【0018】通電時間計測手段5は、図2に示すよう
に、印加される交流電源のゼロクロス点を検出してパル
ス信号を発生するゼロクロス検出回路7と、前記パルス
信号を計数するカウンタ8と、製品寿命に応じた所定基
準値の設定がなされる基準値設定手段9と、該所定基準
値と前記カウンタ8の計数値とを比較して前記計数値が
前記所定基準値より大きくなったときは前記回路動作停
止手段6に回路動作停止信号を送信するコンパレータ1
0と、カウントタ8のカウント値の累計値を保持するバ
ックアップ電池11とを有している。
【0019】具体的には、前記ゼロクロス検出回路7
は、AC入力の周波数の2倍の周波数に対してそのゼロ
クロス点を検出し、検出信号をパルス信号としてカウン
タ8に出力する。カウンタ8は、計測期間が例えば5〜
6年と長期間に亙るため、分周回路が設けられている。
そして、分周回路の分周率と前記コンパレータ8のビッ
ト数は前記所定基準値に応じて設定される。また、所定
基準値は、該電源装置が搭載される製品及びその安全率
を考慮して設定される。尚、バックアップ電池11は、
電源の通電状態の如何に拘わらず累計値を保持するため
のものである。
【0020】回路動作停止手段6は、図3に示すよう
に、異常時に通電を遮断するフューズ12と、抵抗13
と、通電時間計測手段5からの動作停止信号によりゲー
トをトリガしてフューズ12を溶断し回路動作を停止す
るトライアック14とを有している。
【0021】しかして、このように構成された電源装置
においては、カウント値が所定基準値以上となって製品
寿命に達したと判断したときはトライアック14を介し
てフューズ12を溶断することにより、電源装置の動作
を確実に停止することができるため、寿命末期をむかえ
た製品を使いつづけるということがなく、製品の安全性
を向上させることができる。
【0022】図4は上記回路動作停止手段の変形例であ
って、該回路停止動作停止手段6′は、トライアック1
4に代えて、機械的スイッチ手段としてのリレー15が
設けられている。
【0023】本変形例においても、動作停止信号が送ら
れてきたときにリレーコイル16を駆動させてリレー
を動作させることにより、フューズ12を溶断させる
ことができ、図3の場合と同様、寿命末期の電源装置の
動作を確実に停止させることができる。このことにより
製品の安全性を向上させることができる。
【0024】図5は第2の実施の形態を示す電源装置の
電気回路図であって、本第2の実施の形態は電圧変換手
段17がAC−DCコンバータで構成されると共に、論
理和回路18が回路動作停止手段の一部を構成してい
る。
【0025】すなわち、電圧変換手段17は、入力され
る交流電圧を両波整流するブリッジダイオード19と、
トランス20と、電界効果型トランジスタ(FT)2
1とを備えている。22、23はコンデンサ、24はダ
イオードである。
【0026】また、通電時間計測手段5及び定電圧制御
手段4が論理和回路18の入力端子に接続されると共
に、該論理和回路18の出力端子がFT21のゲート
端子と接続されている。
【0027】本第2の実施の形態においては、通電時間
計測手段5から動作停止信号が出力されないとき、すな
わち、通電時間計測手段5から論理和回路18にローレ
ベル信号が入力されているときは定電圧制御手段4から
出力される制御パルスによってFT21はオンオフ
し、定電圧を出力する。
【0028】一方、通電時間計測手段5からの動作停止
信号が電圧変換手段17に入力されたときは、電圧変換
手段17においては、FT21のゲート端子をトリガ
させてフューズ12を溶断させることができる。すなわ
ち、通電時間計測手段5から動作停止信号が出力されて
いるときは、論理和回路18には常にハイレベル信号が
入力されてF21は常時オンするため、トランス2
0に流れる電流が増大してフューズ12に流れる電流も
増大し、フューズ12を溶断することができる。
【0029】このように本第2の実施の形態において
も、部品寿命に達したときに回路動作停止信号を出力す
ることにより、電源装置の動作を確実に停止することが
できるため、製品の安全性を向上させることができる。
【0030】しかも、本第2の実施の形態ではフューズ
12を溶断するための部品を特別に設ける必要がなく、
コストの低減化を図ることができ、かつ実装スペースも
小さくて済むため、装置の小型化を図ることができる。
【0031】図6は第3の実施の形態を示すブロック図
であって、本第3の実施の形態では回路動作停止手段6
が、通電時間計測手段5と定電圧制御手段4との間に介
装され、通電時間計測手段5から動作停止信号が出力さ
れたときは定電圧制御手段14の動作を停止する。すな
わち、本第3の実施の形態では、回路動作停止手段6
は、通電時間計測手段5から動作停止信号が送られてく
ると定電圧制御手段4の動作を停止し回路動作を停止し
ている。
【0032】本第3の実施の形態においても、上記第1
及び第2の実施の形態と同様、部品寿命に達したときは
電源装置の動作を確実に停止することができるため、製
品の安全性を向上させることができる。
【0033】しかも、本第3の実施の形態では上記第1
及び第2の実施の形態とは異なり、フューズを溶断する
ことなく回路動作を停止しているため、故障等が生じて
もその原因を容易に解析することができる。尚、本実施
の形態における回路動作停止手段6は、上記第2の実施
の形態と同様の簡単な論理回路で構成できるため、定電
圧制御手段4を含めたIC化を容易に行うことができ
る。
【0034】図7は第4の実施の形態として通電時間計
手段5の他の実施の形態を示すブロック図であって、
本第4の実施の形態の通電時間計測手段25において
は、入力電源がカウンタ26に入力されると共に、外部
振動子27がカウンタ26に付設され、さらに該カウン
タ26には監視手段としての監視タイマ(ウォッチドッ
グタイマ)28が接続され、該監視タイマ28及びコン
パレータ10の出力信号が論理和回路29に入力され
る。
【0035】本第4の実施の形態では、カウンタ26は
外部振動子27による周波数を分周した信号により寿命
時間を計数する。一方、カウンタ26は常時監視タイマ
28にクロックパルスを出力し、該クロックパルスが出
力されているときは監視タイマ28はローレベル信号を
出力する。したがってこのときはコンパレータ10は第
1の実施の形態と同様、カウンタ26の計数値と基準値
設定手段9により設定された所定基準値とを比較し、比
較結果に基づいてハイレベル信号、又はローレベル信号
を出力し、ハイレベル信号のときに動作停止信号を回路
動作停止手段6に出力する。
【0036】一方、カウンタ26からのクロックパルス
が監視タイマ28に出力されなくなったとき、すなわち
動作不良が生じたときは監視タイマ28がハイレベル信
号を出力し、論理和回路29から回路動作停止手段6に
動作停止信号を出力する。
【0037】本第4の実施の形態によれば、外部振動子
27により高精度に寿命を制御することができる。ま
た、監視タイマ28により通電時間計測手段25自体に
異常が生じた場合であっても電源装置を停止することが
でき、より安全性の向上した電源装置を得ることができ
る。また、電源装置が搭載される電子機器は、通常CP
Uを有することが多く、かかるCPUを有する装置に本
第4の実施の形態に係る電源装置を適用した場合は、外
部振動子27やカウンタ26を共用することが可能であ
り、コストアップを招くこともない。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、
寿命に達したときに時間比較手段が所定の動作停止信
号を出力することにより、電源装置の動作を確実に停止
することができるため、寿命末期の不安定な電源装置
使いつづけることがなく、電源装置の安全性を向上させ
ることができる。
【0039】更に、電圧変換手段がフューズ及び電圧変
換用のスイッチング素子を有し、前記所定の動作停止信
号がスイッチング素子を連続してオン状態にすることに
より、フューズに流れる電流を増大させて、フューズを
溶断する。すなわち、フューズを溶断するための部品を
特別に設けることなくフューズを溶断でき、これによ
り、コストの低減化を図ることができ、かつ実装スペー
スも小さくて済むため、装置の小型化を図ることができ
る。
【0040】
【0041】また、異常検出手段を設けて通電時間計測
手段の異常を検出するように構成した場合は、通電時間
計測手段自体の異常により、電源装置を停止することが
でき、より安全性の向上した電源装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の一実施の形態を示すブ
ロック構成図である。
【図2】通電時間計測手段の一実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。
【図3】回路動作停止手段の一実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。
【図4】回路動作停止手段の変形例を示すブロック構成
図である。
【図5】第2の実施の形態を示す電気回路図である。
【図6】第3の実施の形態を示すブロック構成図であ
る。
【図7】第4の実施の形態を示すブロック構成図であ
る。
【図8】従来の電源装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 電圧変換手段 2 出力変換手段 3 比較手段 4 定電圧制御手段 5 通電時間計測手段 6 回路動作停止手段 6′ 回路動作停止手段 12 フューズ 14 トライアック 15 リレー(機械的スイッチ) 18 論理和回路 21 FT(スイッチング素子) 28 監視タイマ(監視手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 1/00 H02H 7/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体装置に電力を供給する電源装置にお
    いて、 通電時間を累計的に計測する通電時間計測手段と、前記計測した通電時間が所定の時間を超えた場合に所定
    の信号を出力する時間比較手段と、 フューズを有し、入力電圧を内蔵のスイッチング素子で
    スイッチングし、整流して出力電圧に変換する電圧変換
    手段と、 前記出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、 前記出力電圧検出手段により検出された出力電圧と基準
    電圧とを比較する電圧比較手段と、 前記電圧比較手段による比較結果に基づいて、前記スイ
    ッチング素子を制御する制御信号を出力する定電圧制御
    手段と、 前記時間比較手段からの所定の信号、または前記定電圧
    制御手段からの制御信号を、前記スイッチング素子に出
    力する出力手段とを有し、 前記所定の信号は、前記スイッチング素子を連続してオ
    ン状態にする信号であり、前記スイッチング素子を連続
    してオン状態とすることにより前記フューズに流れる電
    流を増大させ、前記フューズを溶断する ことを特徴とす
    る電源装置。
  2. 【請求項2】 前記通電時間計測手段の異常を検出する
    異常検出手段と、 前記異常検出手段から出力される前記通電時間計測手段
    の異常を示す信号、または前記時間比較手段からの所定
    の信号を前記出力手段に出力する第2の出力手段とを更
    に有し、 前記出力手段は、前記第2の出力手段からの信号、また
    は前記定電圧制御手段からの制御信号を、前記スイッチ
    ング素子に出力する ことを特徴とする請求項1記載の電
    源装置。
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