JP4013961B2 - 電子機器の電源制御装置 - Google Patents

Description

この発明は電子機器の電源制御装置、特に各種オーディオ信号のミキシングを行うミキサー等の高い信頼性が要求される電子機器の電源制御装置に関する。

ミキサーなど高い信頼性が要求される電子機器においては、その処理機能や電源についてはバックアップが用意されることが多い。例えば、ミキサーにおいては外部に電源変換機を２台並列に設け、それをそれぞれ機器本体に接続して給電することが行われていた。
それは、電源変換機のＡＣ／ＤＣコンバータが故障したり、給電線が断線してしまったり、あるいは給電元の電源自体が落ちてしまったりして、使用中の一方の電源が不意に電力供給ができなくなったときに、直ちに他方の電源に切り替えられるようにすることによって、機器本体の使用中の障害発生を防いだり最小限に抑えるようにするためである。

従来の複数の電源供給手段を備えた電子機器としては、例えば次のようなものが特許文献に開示されている。
特許文献１には、複数の電源回路を有し、その各電源回路の出力電圧等の状態を表示し、異常があった場合には容易にそれを認識できるようにした電子装置が開示されている。
特許文献２には、機器本体内に電池パックを交換可能に設けた電子機器において、出力電圧が異なる各種のＤＣ／ＤＣコンバータをその電池パックと交換して設けられるようにすることが開示されている。

特許文献３には、マイクロプロセッサ回路に供給する電源を主電源とバックアップ電源とで切り替える電源切替回路を設け、その電源切替回路にバックアップ電源に切り替えさせるか否かをマイクロプロセッサ回路から制御することが開示されている。
特許文献４には、メイン電源と予備電源を並列に設け、そのいずれか電圧が高い方の電源が優先的に内部回路に電力を供給することが開示されている。
特許文献５には、メイン電源と周辺電源とバックアップ電源とによって電源制御回路を構成し、それらの組み合わせを制御して電源供給を行なうことが開示されている。

特開２００３−２８９６６２号公報 特開平７−４６８３８号公報 実開平５−４３２２５号公報 再公表ＷＯ００／１３２９０号公報 特開２００２−１０８４６２号公報

しかし、これらのように電子機器の内部に常に複数の電源回路やバックアップ電源を備える構成をとると、電子機器のコストが高くなるばかりか、それらを配設するためのスぺースを確保するため大型化し、ユーザにとっては負担になっていた。
そこで、電源のバックアップに関する構成の有無を選択できるようにすることが望まれてきている。

電子機器は、電源のバックアップがなくても最低一つの電源があれば動かすことができるため、バックアップ用の電源は必要に応じて外部に任意に設けることにしてもよい。それによって、コストや配置などを従来より有利にすることができる。
しかし、その場合、電源の管理を適切且つ確実に行えるようにしないと、不慮の電源ダウンによって、ユーザが予期しない失敗や損害を蒙る恐れがある。

この発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、電子機器の電源形態をユーザが用途に適した形態にすることができ、且つ電子機器の内部機能回路に安定した電源を供給できるように制御（管理）することを目的とする。

この発明による電子機器の電源制御装置は、上記の目的を達成するため、特性が異なる第１及び第２の電源用電力を入力する第１及び第２の電源入力部と、その第１及び第２の各電源入力部の入力状況を個別に検出してそれぞれ検出信号を出力する入力状況検出部と、外部から電子機器の機能のオン・オフの指示をするためのスイッチ部と、上記第１及び第２の電源入力部のうち上記第１の電源入力部より供給される電源の特性変換を行う電源特性変換部とを備えている。

さらに、上記スイッチ部の操作に応じて上記電子機器の機能をオンさせる際には、上記入力状況検出部からの上記各検出信号に応じて上記電源特性変換部または上記第２の電源入力部のいずれか又は両方を選択して前記電子機器の内部機能回路に電力を供給させ、上記スイッチ部の操作に応じて該電子機器の機能をオフさせる際には、上記電源特性変換部に対する電力供給を遮断するとともに該電源特性変換部を選択して前記内部機能回路に電力が供給されないようにする電源制御部を設けたものである。

この電子機器の電源制御装置において、上記入力状況検出部の上記各検出信号による検出結果に基づいて上記第１及び第２の各電源入力部の入力状況を表示する表示手段を設けるとなおよい。
また、上記電源特性変換部の出力状態を検出する状態検出部を設け、電源特性変換部の出力状況も検出できるようにするとよい。

この発明によれば、電子機器の電源形態をユーザが用途に応じて選択することができ、且つ電子機器の内部機能回路に安定した電源を供給できる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明による電源制御装置を備えた電子機器の一実施例であるミキサーにおけるこの発明に関わる部分の構成を示すブロック図である。
このミキサー１は各種オーディオ信号を入力してそれを入力設定された各種のパラメータに応じてミキシングして出力する電子機器であり、信号処理部１０がその内部機能部である。

それ以外の部分がこの発明による電源制御装置を構成しており、特性が異なる第１及び第２の電源用電力を入力する第１及び第２の電源入力部１１，１２と、その第１及び第２の各電源入力部１１，１２の入力状況を検出してそれぞれ検出信号を出力する入力状況検出部１３と、外部から電子機器の機能のオン・オフの指示をするためのスイッチ部１４とを備え、第１及び第２の電源入力部１１，１２のうち第１の電源入力部１１より供給される電源の特性変換を行う電源特性変換部として電圧変換機１５を設けている。

さらに、スイッチ部１４の操作に応じてミキサー１の機能をオンさせる際には、入力状況検出部１３からの各検出信号に応じて電圧変換機１５または第２の電源入力部１２のいずれか又は両方を選択して内部機能回路である信号処理部１０に電力を供給させ、スイッチ部１４の操作に応じてミキサーの機能をオフさせる際には、電圧変換機１５に対する電力供給を遮断するとともに、その電圧変換機１５を選択して信号処理部１０に電力が供給されないようにする電源制御部１６を設けている。

そのために、この電源制御部１６によって制御される単回路開閉用のスイッチＳＷ１と、２連の３点切替スイッチＳＷ２ＡとＳＷ２Ｂからなる共通スイッチ１７を設けている。
入力状況検出部１３は、第１の電源入力部１１から入力する電源（内部電源）Ｉｎｔの状況を検出するＩｎｔ−ｉ状態検出部１３Ｉと、第２の電源入力部１２から入力する電源（外部電源）Ｅｘｔの状況を検出するＥｘｔ−ｉ状態検出部１３Ｅとによって構成され、その各検出信号を電源制御部１６に常時入力させる。

電源入力部１１には、商用電源２からＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖの交流電力を内部電源用電力として入力させる。そして、入力状況検出部１３のＩｎｔ−ｉ状態検出部１３Ｉでその入力状態が検出された後、スイッチＳＷ１を通して電圧変換機１５に入力し、そこで整流・平滑及び降圧されて、信号処理部１０で必要な電源電圧であるＤＣ２４Ｖに電圧変換される。

この実施例ではさらに、この電圧変換機１５の出力側にも状況検出部としてＩｎｔ−ｈ状態検出部１８を設けており、そこで電圧変換機１５の出力電力の状態を検出して電源制御部１６に入力する。そして、そのＤＣ２４Ｖの直流電力は電源特性変換部である電圧変換機１５からの内部電源の電力Ｐｉとして共通スイッチ１７の切替スイッチＳＷ２Ａの可動接点ｄに供給される。

第２の電源入力部１２には、商用電源２とは電源系統が異なる（ブレーカが異なる）商用電源３からのＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖの交流電力を必要に応じて外部に設けた電圧変換機（電源アダプターと称されているもの）４によって整流・平滑及び降圧された例えばＤＣ２４Ｖの直流電力を外部電源用電力として入力させる。そして、入力状況検出部１３のＥｘｔ−ｉ状態検出部１３Ｅでその入力状態が検出された後、そのＤＣ２４Ｖの直流電力は、第２の電源入力部１２からの外部電源の電力Ｐｅとして共通スイッチ１７の切替スイッチＳＷ２Ｂの可動接点ｄに供給される。

なお、商用電源２，３から供給される交流電力の電圧（実効値）は、国や地域あるいは需要対象などに応じた給電システムによってＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖの範囲で異なるが、図中には日本における家庭用商用電源の場合のＡＣ１００Ｖを例示している。
電圧変換機１５によって変換される直流電力の電圧もＤＣ２４Ｖに限るものではなく、電子機器の内部回路（この例ではミキサー１の信号処理部１０）で必要とする電圧、例えば５Ｖ，６Ｖ，１２Ｖなど、どのような電圧でもよい。

その共通スイッチ１７の各切替スイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂは、それぞれ３個ずつの固定接点ａ，ｂ，ｃを有しており、電源制御部１６からの切替制御信号によって、各可動接点ｄが固定接点ａ，ｂ，ｃのいずれかへ連動して切り替わる。
図示のように固定接点ａに切り替わっているときは、外部電源の電力Ｐｅを信号処理部１０の電源端子１０ａに供給する。固定接点ｂに切り替わると、内部電源の電力Ｐｉを信号処理部１０の電源端子１０ａに供給する。さらに、固定接点ｃに切り替わると、内部電源の電力Ｐｉと外部電源の電力Ｐｅとを混合出力回路１９を介して信号処理部１０の電源端子１０ａに供給する。

混合出力回路１９は、例えば図４に示すように、２個のダイオードＤ１，Ｄ２のカソードイン側を共通接続して信号処理部１０の電源端子１０ａへの出力端子とし、それぞれのアノード側を内部電源の電力Ｐｉと外部電源の電力Ｐｅの各入力端子とするように構成することができる。この場合は、電力Ｐｉの電圧Ｖｉと外部電源の電力Ｐｅの電圧Ｖｅのいずれか電圧が高い方が入力するダイオードが順バイアスになるので導通し、他方のダイオードは逆バイアスになるので非導通になる。したがって、電圧が高い方の電力が信号処理部１０に供給されることになる。

電源制御部１６はマイクロコンピュータ等によって構成されており、この実施例では、表示器２０を接続しており、その表示器２０に入力状況検出部１３及びＩｎｔ−ｈ状態検出部１８の各検出信号による検出結果に基づいて第１及び第２の各電源入力部１１，１２からの入力状況を表示する。
例えば、表示器２０の表示画面２０ａに、図２に示すような表示をする。この図２に示す例は、外部電源からの力をＥｘｔ−ｉｎ、内部電源からの入力をＩｎｔ−ｉｎで、その入力状況を○（入力ありを示す）と×（入力無しを示す）で表示している。さらに、多くの電源入力がある場合はそれら全ての入力状況を表示する。また、入力状況が不安定状態や電圧が規定値ぎりぎりのような場合に、△でそれを表示するようにしてもよい。

次に、電源制御部１６のマイクロコンビュータによる電源制御の処理について、図３に示すフローチャートによって説明する。
この電源制御の処理を開始すると、まずステップＳ１で図１に示したスイッチ部１４の開閉状態をチェックして、このミキサー１の機能をオン（電源オン）にする操作がなされたか否かを判断する。その結果電源オンの操作がなされた場合は、ステップ２で内部電源Ｉｎｔからの入力があるか否かを、Ｉｎｔ−ｉ状態検出部１３ＩとＩｎｔ−ｈ状態検出部１８からの検出信号によって判断する。

入力ありであれば、ステップＳ３でスイッチＳＷ１をオンにする。次いで、ステップＳ４で外部電源Ｅｘｔからの入力があるか否かを、Ｅｘｔ−ｉ状態検出部１３Ｅからの検出信号によって判断し、入力ありであれば、ステップＳ５でモードＡか否かを判断し、モードＡでなければステップＳ６へ進んで、共通スイッチ１７の各切替スイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂをｃに切り替える。それによって、内部電源の電力Ｐｉと外部電源の電力Ｐｅとを混合出力回路１９を介して信号処理部１０に供給させる。

ステップＳ５でモードＡと判断すると、ステップＳ７へ進んで外部（Ｅｘｔ）電源の方が内部（Ｉｎｔ）電源よりも安定しているか否かを判断し、安定していればステップＳ８で共通スイッチ１７の各切替スイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂをａに切り替える。それによって、外部電源の電力Ｐｅを信号処理部１０に供給させる。
その安定状況は、入力状況検出部１３のＩｎｔ−ｉ状態検出部１３ＩとＥｘｔ−ｉ状態検出部１３Ｅによる検出信号を比較しても判断できるが、内部電源の安定状況はＩｎｔ−ｈ状態検出部１８の検出信号を使用した方が精度が上がり、内蔵の電圧変換機１５が故障した場合もすぐに判るので好ましい。

なお、このモードＡは、このミキサー１の操作パネルからユーザが指定することができるようにする。
ステップＳ２の判断で内部電源Ｉｎｔからの入力がなかった場合は、ステップＳ１１へ進んで共通スイッチ１７の各切替スイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂをａに切り替える。それによって、外部電源の電力Ｐｅを信号処理部１０に供給させる。

ステップＳ１の判断で、ミキサー１の機能をオフ（電源オフ）にする操作がなされた場合は、ステップＳ９でスイッチＳＷ１をオフにする。それによって内蔵の電圧変換機１５対する電力供給を遮断する。そのため、内部電源による電力Ｐｉは出力されず、当然ながら信号処理部１０にも供給されなくなる。さらに、ステップＳ１０で共通スイッチ１７の各切替スイッチＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂをｂに切り替え、外部電源による電力Ｐｅも信号処理部１０に供給されなくなる。
これらのいずれの場合も、最後のステップＳ１２で電源の入力状況を表示器２０に表示させて、図示しないメインルーチンの処理にリターンする。

なお、入力状況検出部１３には、電源入力部１１，１２の少なくとも一方に電源が入力されているときには、スイッチ部１４のオン・オフ状態に関係なく、常に入力状況検出部１３の検出機能と電源制御部１６の判断機能を維持するのに必要な電力を供給する回路が設けられている。それは例えば、電源入力部１１からの交流電力を整流及び降圧して必要な直流電圧を生成する回路である。電源入力部１２にＤＣ２４Ｖの直流電力が入力している場合には、それを分流してそのまま利用することができる。

あるいは、小型の充電式バッテリ電源を設けて、外部から電源が供給されている間にそれを充電し、外部から電源が入力しなくなっても、そのバッテリ電源からの給電によって、入力状況検出部１３の検出機能と電源制御部１６の判断機能を維持できるようにしてもよい。

スイッチ部１４のオン指示に応じてミキサー１が機能する際に使用する電力供給源を識別できる表示を表示器２０によって行わせるようにすることもできる。それによって、電力供給源として使用する電源入力部を示することにより、もし不意に電源ダウンが発生した場合でも、使用されていない側であることが判れば安心できる。
電源の「特性が異なる」とは、１００Ｖと２４Ｖなどのように電圧が異なること、あるいは交流と直流の違いなどである。

電源特性変換部とは、電子機器内部で使用する電源特性に合わせるように電源の供給電力の特性を変換するものである。例えば、この実施例のように電子機器の内部機能回路では電圧２４Vを基準として利用する場合、交流１００Ｖ〜２４０Ｖの電力を整流・平滑及び降圧して直流２４Ｖの電力に変換することである。この変換する直流電圧は電子機器の仕様により種々異なる値に変更し得ることは勿論である。

入力状況検出部による検出結果により使用可能な電力が供給される電源が複数ある場合は、その全てから内部機能回路に供給してもよいが、この実施例のようにダイオードを使用して電圧が高い方からの電源から電力を供給するようにしてもよい。
なお、より安定している電力の方を使用するようにしたり、予め決められた電源の信頼性の高い順番に使用することもできる。
スイッチ部１４の操作に連動する電子スイッチを更に設け、スイッチ部１４をオン・オフしたときに、外部電源の入力もオン・オフするようにしてもよい。

電源入力部が２つの場合について説明したが、３つ以上の電源入力部を設けてもよい。
この発明による電源制御装置をミキサーに適用した実施例について説明したが、これに限るものではなく、他の各種の電子機器にも同様に適用することができる。

この発明は、ミキサーや高級電子楽器、医療機器、産業用機機等の高い信頼性が要求される各種電子機器の電源制御装置に利用できる。

この発明による電源制御装置を備えた電子機器の一実施例であるミキサーにおけるこの発明に関わる部分の構成を示すにブロック図である。 図１における表示器による表示例を示す図である。 図１における電源制御部（マイクロコンピュータ）が実行する制御処理のフローチャートである。 図１における混合出力回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１…ミキサー（電子機器）、２，３…商用電源、４…外部の電圧変換機、１０…信号処理部、１０ａ…電源端子、１１…第１の電源入力部、１２…第２の電源入力部、１３…入力状況検出部、１３Ｉ…Ｉｎｔ−ｉ状態検出部、１３Ｅ…Ｅｘｔ−ｉ状態検出部、１４…スイッチ部、１５…内蔵の電圧変換機（電源特性変換部）、１６…電源制御部（マイクロコンピュータ）、１７…共通スイッチ、１８…Ｉｎｔ−ｈ状態検出部、２０…表示器、ＳＷ１：スイッチ、ＳＷ２Ａ，ＳＷ２Ｂ…連動する切替スイッチ

Claims (3)

1. 特性が異なる第１及び第２の電源用電力を入力する第１及び第２の電源入力部と、
   前記第１及び第２の各電源入力部の入力状況を個別に検出してそれぞれ検出信号を出力する入力状況検出部と、
   外部から電子機器の機能のオン・オフの指示をするためのスイッチ部と、
   前記第１及び第２の電源入力部のうち前記第１の電源入力部より供給される電源の特性変換を行う電源特性変換部と、
   前記スイッチ部の操作に応じて前記電子機器の機能をオンさせる際には、前記入力状況検出部からの前記各検出信号に応じて前記電源特性変換部または前記第２の電源入力部のいずれか又は両方を選択して前記電子機器の内部機能回路に電力を供給させ、前記スイッチ部の操作に応じて該電子機器の機能をオフさせる際には、前記電源特性変換部に対する電力供給を遮断するとともに該電源特性変換部を選択して前記内部機能回路に電力が供給されないようにする電源制御部とを備えたことを特徴とする電子機器の電源制御装置。
2. 請求項１記載の電子機器の電源制御装置において、前記入力状況検出部の上記各検出信号による検出結果に基づいて前記第１及び第２の各電源入力部の入力状況を表示する表示手段を設けたことを特徴する電子機器の電源制御装置。
3. 請求項１又は２記載の電子機器の電源制御装置において、前記電源特性変換部の出力状態を検出する状態検出部を設けたことを特徴とする電子機器の電源制御装置。

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