JP3893780B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源装置に関する。詳しくは、電力供給手段から負荷に対して所望の電力を供給中に、電力供給手段の入力電圧が所定の電圧レベル範囲内でないと判別されたときには電力の供給を停止するものとし、その後、入力電圧が所定の電圧レベル範囲よりも低い所定の電圧レベル以下となってから復帰したことが判別されたあと、あるいは負荷に対しての電力の供給を停止する操作がなされてから再度電力の供給を開始する操作がなされたあと、入力電圧が所定の電圧レベル範囲内となったときには、負荷に対しての電力の供給を再開することにより、負荷に対して安定して電力を供給できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源装置では、入力電圧を監視して、入力電圧が所定の電圧範囲内であれば電源装置に接続された負荷、例えば電子機器を構成する各ブロックに対して電力の供給を行い、所定の電圧範囲内でないときには各ブロックに対して電力の供給を停止することが行われている。このように、入力電圧が所定の電圧範囲内であるときに各ブロックに対して電力の供給を行うことにより、電子機器を安定して動作させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電源装置に対して電力を供給する電源の出力インピーダンスが高い場合、あるいは電源としてバッテリーが用いられているときにバッテリー残量が少ない場合などでは、電子機器の動作開始前の入力電圧が所定の電圧範囲内であっても、電子機器を構成する各ブロックに対して電力の供給が開始されて負荷が重くなると入力電圧が所定の電圧範囲よりも低くなってしまう場合が生じてしまう。このような場合には、上述したように各ブロックに対して電力の供給が停止される。
【０００４】
ここで、各ブロックに対して電源の供給が停止されたことにより負荷が軽くなると、入力電圧が所定の電圧範囲内に復帰して、再び各ブロックに対して電力の供給が開始される。また、各ブロックに対して電力の供給が行われると負荷が重くなることから、再び各ブロックに対して電力の供給が停止される。このように、各ブロックに対して電力の供給が断続的に行われるので、電子機器を安定して動作させることができない場合が生じてしまう恐れがあった。また、電源の出力インピーダンスが高い場合などに限らず、電子機器での消費電力が大きくなった場合、すなわち負荷が重くなった場合にも入力電圧が低下して同様の現象を生じてしまう恐れがある。
【０００５】
そこで、この発明では、負荷に対しての電力の供給を安定して行うことができる電源装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電源装置は、負荷に対して所望の電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内であるか否かを検出して第１の検出信号を出力する第１の電圧検出部と、電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲よりも低い所定の電圧レベル以下であるか否かを検出して第２の検出信号を出力する第２の電圧検出部と、負荷に対しての電力の供給を制御するために操作される操作手段と、第１の検出信号と第２の検出信号と操作手段からの操作信号に基づき、電力供給手段を制御する制御手段を有し、制御手段では、電力供給手段から負荷に対して所望の電力を供給中に、第１の検出信号に基づいて電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内でないと判別されたときには、電力供給手段を制御して負荷に対しての電力の供給を停止するものとし、その後第１の検出信号に基づいて電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内であると判別されたとき、第２の検出信号と操作信号に基づき電力供給手段を制御して負荷に対しての電力の供給を再開するものである。
【０００７】
この発明においては、電子機器の各ブロックに対して例えばＤＣ−ＤＣコンバータから電力が供給されているとき、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作可能入力電圧範囲内となるように設定した所定の電圧レベル範囲内でなくなった判別されたときには、各ブロックへの電力の供給が停止される。その後、入力電圧が所定のレベル範囲よりも低い所定の電圧レベル以下となってから復帰したことが判別されたあと、あるいは電源スイッチが操作されて各ブロックへの電力の供給が停止されると共に電源スイッチが再度操作されて各ブロックへの電力の供給を開始されたあとに、入力電圧が所定の電圧レベル範囲内となったときにＤＣ−ＤＣコンバータから各ブロックに対しての電力の供給が再開される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、図を用いてこの発明に係る電源装置の実施の一形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、電源装置の構成を示しており、直流の入力電圧ＶinをＤＣ−ＤＣコンバータ３０を用いて所望の電圧レベルの出力電圧Ｖoutに変換して負荷、すなわち電子機器を構成する各ブロックに供給する場合を示している。この直流の入力電圧Ｖinは、スイッチ１１の一方の端子１１aと第１の電圧検出部１２と第２の電圧検出部１３に供給する。また、このスイッチ１１の他方の端子１１bには、後述するＤＣ−ＤＣコンバータ３０の入力端子を接続する。
【００１０】
第１の電圧検出部１２は、コンパレータ等を用いて構成されており、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内であるか否かを判別して検出信号ＤＴ１を生成する。この所定の電圧レベル範囲ＢＡは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作可能入力電圧範囲内となるように設定する。例えばＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作上限電圧が電圧レベル「ＥＨ」以下であると共に、動作下限電圧が電圧レベル「ＥＬ」以上の範囲とされているとき、所定の電圧レベル範囲ＢＡの上限を示す電圧レベル「Ｅ１」と下限を示す電圧レベル「Ｅ２」は式（１）を満たすように設定される。
ＥＨ≧Ｅ１＞Ｅ２≧ＥＬ ・・・（１）
【００１１】
第１の電圧検出部１２で生成された検出信号ＤＴ１は、スイッチ１１に供給される。このスイッチ１１では、検出信号ＤＴ１に基づき、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内であるときにＤＣ−ＤＣコンバータ３０の入力端子に入力電圧Ｖinを供給するようにスイッチ動作を行う。また、第１の電圧検出部１２で生成された検出信号ＤＴ１は、後述するラッチ回路２０にも供給される。
【００１２】
第２の電圧検出部１３もコンパレータ等を用いて構成されており、所定の電圧レベル「Ｅ３」と入力電圧Ｖinを比較して比較結果を示す検出信号ＤＴ２を生成する。この生成された検出信号ＤＴ２は、ＡＮＤゲート１８に供給される。ここで、第１の電圧検出部１２や第２の電圧検出部１３およびラッチ回路２０等の動作下限電圧レベル「ＥＬＭ」は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作下限電圧レベル「ＥＬ」よりも低い電圧レベルとされており、電圧レベル「Ｅ３」は動作下限電圧レベル「ＥＬＭ」以上であると共に、所定の電圧レベル範囲ＢＡの下限を示す電圧レベル「Ｅ２」よりも低く、さらに各ブロックに対して電力の供給が断続的に行われることが起こらない電圧レベルに設定される。
【００１３】
電源スイッチ１４の一つの端子１４aは接地されると共に、他方の端子１４bはオープン状態とされる。可動端子１４cには、抵抗器１５を介して電源供給端子１６が接続されてプルアップされる。この可動端子１４cには、ＡＮＤゲート１８が接続されて、ＡＮＤゲート１８には電源スイッチ１４のスイッチ操作に応じた操作信号ＳＷが供給される。
【００１４】
ＡＮＤゲート１８では、検出信号ＤＴ２と操作信号ＳＷの論理積信号を生成してリセット制御信号ＲＴとしてラッチ回路２０に供給する。
【００１５】
ラッチ回路２０では、検出信号ＤＴ１とリセット制御信号ＲＴに基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を動作可能状態あるいは動作不能状態とするための動作制御信号ＰＳを生成してＤＣ／ＤＣコンバータ３０に供給する。この動作制御信号ＰＳは、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内でなくなった場合、電源スイッチ１４を再度オン状態とする操作が行われるまで、すなわち電源スイッチ１４の可動端子１４cが端子１４a側とされてから再び端子１４b側とされるまで、あるいは入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ３」以下となってから再度入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ３」よりも高くなるまでＤＣ／ＤＣコンバータ３０を動作不能状態とするものである。また、電源スイッチ１４が再度オン状態とされたとき、あるいは入力電圧Ｖinが再度電圧レベル「Ｅ３」よりも高くなったとき、次に入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内でなくなるまでＤＣ／ＤＣコンバータ３０を動作状態とするものである。なお、電源スイッチ１４がオン状態とされているときに操作信号ＳＷはハイレベル「Ｈ」、入力電圧Ｖ in が所定の電圧レベル「Ｅ３」よりも高いとき検出信号ＤＴ２がハイレベル「Ｈ」となり、操作信号ＳＷと検出信号ＤＴ２がハイレベル「Ｈ」であるときに、検出信号ＤＴ２のレベルが切り替えられると、リセット制御信号ＲＴは検出信号ＤＴ２に応じてレベルが変化するものとなる。したがって、動作制御信号ＰＳは検出信号ＤＴ１と検出信号ＤＴ２に応じて生成されることになる。また、操作信号ＳＷのレベルが切り替えられると、リセット制御信号ＲＴは操作信号ＳＷに応じてレベルが変化するものとなる。したがって、動作制御信号ＰＳは検出信号ＤＴ１と操作信号ＳＷに応じて生成されることになる。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０では、供給された動作制御信号ＰＳに基づき、動作可能状態とされたときには、入力された直流の入力電圧Ｖinを所望の出力電圧Ｖoutに変換して各ブロックに供給する。また、動作不能状態であるときには、直流の入力電圧Ｖinが入力されても出力電圧Ｖoutの出力を停止する。
【００１７】
次に図２を用いて動作について説明する。入力電圧Ｖin（図２Ａ）が所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内、すなわち電圧レベル「Ｅ１」以下であると共に電圧レベル「Ｅ２」以上であるときには、第１の電圧検出部１２から出力される検出信号ＤＴ１（図２Ｃ）の信号レベルはハイレベル「Ｈ」となり、スイッチ１１が導通状態とされてＤＣ−ＤＣコンバータ３０の入力端子に入力電圧Ｖinが供給される。
【００１８】
また、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内であるときには、第２の電圧検出部から出力される検出信号ＤＴ２（図２Ｄ）の信号レベルはハイレベル「Ｈ」となる。ここで、電源スイッチ１４がオフ状態であるときには、操作信号ＳＷ（図２Ｂ）の信号レベルはローレベル「Ｌ」となり、ＡＮＤゲート１８から出力されるリセット制御信号ＲＴ（図２Ｅ）の信号レベルはローレベル「Ｌ」となる。
【００１９】
ラッチ回路２０では、リセット制御信号ＲＴの信号レベルがローレベル「Ｌ」であるとき、動作制御信号ＰＳ（図２Ｆ）の信号レベルがローレベル「Ｌ」とされる。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、動作制御信号ＰＳの信号レベルがローレベル「Ｌ」であることから動作不能状態とされて、入力電圧Ｖinを入力しても出力電圧Ｖout（図２Ｇ）は電圧レベル「０」とされる。
【００２０】
次に、時点ｔ1で電源スイッチ１４の可動端子１４cを端子１４b側としてオン状態に設定すると、操作信号ＳＷの信号レベルはハイレベル「Ｈ」となり、ＡＮＤゲート１８から出力されるリセット制御信号ＲＴの信号レベルはハイレベル「Ｈ」とされる。
【００２１】
ラッチ回路２０では、リセット制御信号ＲＴの信号レベルがハイレベル「Ｈ」とされると、次に検出信号ＤＴ１の信号レベルがローレベル「Ｌ」とされるまで動作制御信号ＰＳの信号レベルがハイレベル「Ｈ」とされる。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０では、動作制御信号ＰＳの信号レベルがハイレベル「Ｈ」とされたことから動作状態とされて、出力電圧Ｖoutは所望の電圧レベル「ＥＴ」とされる。
【００２２】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作状態とされたことにより入力電圧Ｖinが低下して、時点ｔ2で電圧レベル「Ｅ２」よりも低くなると、検出信号ＤＴ１はローレベル「Ｌ」とされる。
【００２３】
ラッチ回路２０では、検出信号ＤＴ１の信号レベルがローレベル「Ｌ」とされると、次にリセット制御信号ＲＴがローレベル「Ｌ」とされたのちハイレベル「Ｈ」とされるまで動作制御信号ＰＳの信号レベルがローレベル「Ｌ」とされて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は動作不能状態とされる。
【００２４】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作不能状態とされると、入力電圧Ｖinの電圧レベルが復帰して所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内となり、検出信号ＤＴ１の信号レベルはハイレベル「Ｈ」とされる。このとき、リセット制御信号ＲＴの信号レベルはハイレベル「Ｈ」の状態が保持されていることから、ラッチ回路２０から出力される動作制御信号ＰＳの信号レベルはローレベル「Ｌ」の状態が保持されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は引き続き動作不能状態となる。
【００２５】
入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ２」よりも低くなる時点ｔ3では、検出信号ＤＴ１がローレベル「Ｌ」となり、スイッチ１１は非導通状態とされてＤＣ−ＤＣコンバータ３０への入力電圧Ｖinの供給が停止される。なお、リセット制御信号ＲＴの信号レベルはハイレベル「Ｈ」の状態が保持されていることから、ラッチ回路２０から出力される動作制御信号ＰＳの信号レベルはローレベル「Ｌ」の状態が保持されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は引き続き動作不能状態に設定される。
【００２６】
入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ３」よりも低くなる時点ｔ4では、検出信号ＤＴ２がローレベル「Ｌ」となることから、リセット制御信号ＲＴの信号レベルはローレベル「Ｌ」とされる。その後、時点ｔ5で入力電圧Ｖinを所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内とする処理が行われると、検出信号ＤＴ１，ＤＴ２がハイレベル「Ｈ」となる。また、リセット制御信号ＲＴもハイレベル「Ｈ」とされる。
【００２７】
ラッチ回路２０では、リセット制御信号ＲＴがローレベル「Ｌ」とされたのちハイレベル「Ｈ」とされたことから動作制御信号ＰＳの信号レベルがハイレベル「Ｈ」とされて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は動作状態とされる。
【００２８】
このように、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲外とされたときには、再び入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内とされても、入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ３」以下となってから復帰したことが判別されるまでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０から各ブロックに電力の供給が行われないことから、各ブロックに対しての電力の供給が断続的に行われてしまうことを防止することができる。
【００２９】
図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作不能状態とされているときに電源スイッチ１４を操作した場合の動作を示している。なお、図３において、図２と対応する部分の説明については省略する。
【００３０】
入力電圧Ｖinが低下して、時点ｔ2で電圧レベル「Ｅ２」よりも低くなると、上述したようにＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作不能状態となる。その後、時点ｔaで電源スイッチ１４をオフ状態として可動端子１４cを端子１４a側に切り換えると、操作信号ＳＷはローレベル「Ｌ」となり、リセット制御信号ＲＴの信号レベルはローレベル「Ｌ」とされる。次に、時点ｔbで電源スイッチ１４をオン状態として可動端子１４cを端子１４b側に切り換えると、操作信号ＳＷはハイレベル「Ｈ」となり、リセット制御信号ＲＴの信号レベルはハイレベル「Ｈ」とされる。
【００３１】
ラッチ回路２０では、リセット制御信号ＲＴがローレベル「Ｌ」とされたのちハイレベル「Ｈ」とされたことから動作制御信号ＰＳの信号レベルがハイレベル「Ｈ」とされて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は動作状態とされる。
【００３２】
このように、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲外とされたときには、再び入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲内とされても、電源スイッチ１４が再度オン状態とされるまでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０から各ブロックに電力の供給が行われないことから、各ブロックに対して電力の供給が断続的に行われてしまうことを防止することができる。
【００３３】
このように、上述の実施の形態によれば、入力電圧Ｖinが所定の電圧レベル範囲ＢＡの範囲外となると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作不能状態にセットされると共に、入力電圧Ｖinが電圧レベル「Ｅ３」以下となってから復帰したことが判別されるまで、あるいは電源スイッチ１４が再度オン状態とされるまでは動作不能状態が解除されないことから、電力の供給が断続的に行われてしまうことを防止することができる。このため、出力インピーダンスの高い電源を用いた場合や、残量の少ない電池等を用いた場合であっても電子機器を安定して動作させることができる。また、電子機器の消費電力が大きい場合や、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に入力電圧Ｖinを供給する電源ラインのインピーダンスが高い場合であっても、電子機器を安定して動作させることができる。
【００３４】
なお、上述の実施の形態では、負荷に電力を供給するための電力供給手段としてＤＣ−ＤＣコンバータ３０を用いるものとしたが、他のスイッチングレギュレータあるいはシリーズレギュレータを用いるものとしても良い。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作を制御するための動作制御信号ＰＳの生成は、ＡＮＤゲート１８やラッチ回路２０を用いるものに限られるものでないことは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、第１の検出信号に基づいて電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内でないと判別されたときには、負荷に対しての電力の供給が停止されて、第２の検出信号に基づいて電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル以下となってから復帰したことが判別されたあと、あるいは負荷に対しての電力の供給を停止する操作がなされてから再度電力の供給を開始する操作がなされたあと、第１の検出信号に基づいて電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内であると判別されたときに負荷に対して電力の供給が再開される。
【００３６】
このため、負荷に対しての電力の供給が停止されて、電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内に復帰しても直ちに負荷に対して電力の供給が再開されることがなく、電力の供給が断続的に行われてしまうことを防止して、電力の供給を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電源装置の構成を示す図である。
【図２】電源装置の動作を示す図である。
【図３】電源装置の他の動作を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・スイッチ、１２，１３・・・電圧検出部、１４・・・電源スイッチ、１８・・・ＡＮＤゲート、２０・・・ラッチ回路、３０・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (4)

1. 負荷に対して所望の電力を供給する電力供給手段と、
   前記電力供給手段に入力される電圧が所定の電圧レベル範囲内であるか否かを検出して第１の検出信号を出力する第１の電圧検出部と、
   前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル範囲よりも低い所定の電圧レベル以下であるか否かを検出して第２の検出信号を出力する第２の電圧検出部と、
   前記負荷に対しての電力の供給を制御するために操作される操作手段と、
   前記第１の検出信号と前記第２の検出信号と前記操作手段からの操作信号に基づき、前記電力供給手段を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段では、
   前記電力供給手段から前記負荷に対して所望の電力を供給中に、前記第１の検出信号に基づいて前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル範囲内でないと判別されたときには、前記電力供給手段を制御して前記負荷に対しての電力の供給を停止するものとし、
   その後前記第１の検出信号に基づいて前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル範囲内であると判別されたとき、前記第２の検出信号と前記操作信号に基づき前記電力供給手段を制御して前記負荷に対しての電力の供給を再開する
   ことを特徴とする電源装置。
2. 前記制御手段では、前記第２の検出信号に基づいて前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル以下となってから復帰したことが判別されたのち、前記第１の検出信号に基づいて前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル範囲内であると判別されたときには、前記電力供給手段を制御して前記負荷に対しての電力の供給を再開する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記制御手段では、前記操作信号に基づいて前記負荷に対しての電力の供給を停止する操作がなされてから再度電力の供給を開始する操作がなされたことを判別したのち、前記第１の検出信号に基づいて前記電力供給手段に入力される電圧が前記所定の電圧レベル範囲内であると判別されたときには、前記電力供給手段を制御して前記負荷に対しての電力の供給を再開する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 前記所定の電圧レベル範囲は、前記負荷に対して所望の電力を供給可能とする前記電力供給手段の入力電圧範囲内に設定する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。

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