JP4391313B2 - 電源システム - Google Patents

Description

この発明は、二重化される電源装置を含む電源システムに関するものである。

電源装置は、一般に他製品に比べて故障率が高いと言われている。そのため、高信頼性が要求される制御装置や制御システムなどでは、電源装置を二重化することが行われ、また、電源故障時には、保守の容易化を図るため視覚的に確認できる表示方法が採用されている（例えば特許文献１〜３）。以下、この明細書では、この発明の理解を容易にするため、電源システムとして、二重化された電源装置による電源システム（いわゆる電源二重化システム）を例に挙げて説明する。

特開昭６１−３３５１５号公報 特開平８−３１６７４２号公報 実開昭５９−４１０４２号公報

ところで、高信頼性が要求される分野で使用されるシーケンサシステムでは、従来から電源装置を二重化することが必須とされ、市場からも要求が大きい。この場合、従来のシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムにおける各電源装置は、サイズが大きく、基板への実装面積にも余裕があるので、寸法の大きい低周波補助トランスを用いて、ＡＣ１００Ｖ系またはＡＣ２００Ｖ系入力用のＬＥＤと動作電圧（例えばＤＣ５Ｖ）出力用ＬＥＤとの２つを用意し、ＡＣ入力有りとＤＣ５Ｖ出力有りとをそれぞれ別々に表示し目視確認ができるようになっている。

しかし、ＡＣ電圧検出表示のために、寸法の大きい低周波補助トランスを用いているので、電源装置の小型化が困難である。一方、ユーザが求める多数種類の表示を個別に行うとすれば、部品点数が増加して信頼性の低下を招来し、またコストアップの要因となるので、極力、部品点数の低減策を採る措置が必要である。その結果、電源故障時の表示に関して適切でないことが起こるので、二重化する各電源装置での故障検出表示系をどのように構成するかが問題になっている。

すなわち、高信頼が要求される分野で使用されるシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムでは、一方の電源装置が故障した場合に、故障した電源装置にＡＣ入力電圧が印加されているか否かをその故障した電源装置において視覚的に確認できるようにするＬＥＤ表示等の表示デバイスを設け、ユーザが目視で故障を確認し、故障した電源装置の交換を安全に実施可能とすることが要求されているが、従来のシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムで採用されている故障検出表示系は、ダイオードの突き合わせで生成するシステム共用電圧を電源装置間で相互に利用するようになっていないので、故障した電源装置において表示できない場合が起こる。

また、高信頼が要求される分野で使用されるシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムでは、電源装置内の動作電圧出力異常による故障の場合だけでなく、ＡＣ入力電圧の有無や上記の動作電圧の正常性、ＡＣ瞬停をそれぞれ検出する各検出回路自体のハードウェア故障を検出し、それらを視覚的に確認できるように通知する措置を採ることが要求されているが、従来のシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムでは、各検出回路自体のハードウェア故障を検出して表示することができないので、新たな観点から検討する必要がある。

なお、この検出回路自体のハードウェア故障を検出して表示する措置は、従来のシーケンサシステムで用いられる電源二重化システムにおいても必要であり、また、一電源方式のシーケンサシステムで用いられる電源装置においても必要である。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、メイントランス以外の大型トランスを用いることを避けて実装面積の縮小を図り、部品点数の削減よる信頼性の向上およびコストの削減が図れ、かつユーザが目視で故障を確認し、故障した電源装置の交換を安全に実施できるようにするという課題に応えることができる電源システムを得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明にかかる電源システムは、１つの制御装置において二重化された各電源装置が少なくともＡＣ入力電圧の有無と自電源装置内の動作電圧の正常性とを検出しそれらを区別して視覚表示する故障検出表示回路を備える場合において、互いの電源装置側にて共用できるシステム共有電圧を各電源装置が出力する動作電圧からダイオードの突き合わせによって生成し、一方の電源装置が故障した場合には健全である他方の電源装置が出力するシステム共有電圧を前記制御装置を経由して故障した一方の電源装置における前記故障検出表示回路に供給する構成を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、故障した電源装置においても、少なくともＡＣ入力電圧の有無と自電源装置内の動作電圧の正常性とを検出しそれらを区別して視覚表示する故障検出表示回路を生かすことができるので、その故障した電源装置において適切に故障を検出して視覚表示を行うことができるようになる。この構成では、メイントランス以外の大型トランスを用いることを避けて実装面積の縮小を図り部品点数の削減よる信頼性の向上およびコストの削減が図れる。また、ユーザが目視で故障を確認し、故障した電源装置の交換を安全に実施できるようにするという課題に応えることができるようになる。

この発明によれば、小型化およびコストの低減が図れ、またユーザが目視で故障を確認し故障した電源装置を安全に交換することが可能となるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる電源システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電源システムの構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態では、シーケンサシステムへの適用例が示されている。すなわち、図１に示す電源システムは、同一構成の電源装置１と電源装置２とで構成されるが、電源装置１と電源装置２とは、共にシーケンサベースユニット３の二重化電源装置として用いられる。シーケンサベースユニット３には、制御装置であるシーケンサＣＰＵ４が接続されている。

図１では、一方の電源装置１における故障検出表示系の構成を示すが、他方の電源装置２も同様の構成になっている。なお、各種の故障を区別して視覚表示できる表示デバイスとしては、ＬＥＤなどのランプ、ＬＣＤ、セグメント表示器など各種あるが、この実施の形態では、２色発光の単一ＬＥＤを用いる場合が示されている。したがって、表示デバイスを制御する駆動回路は、ＬＥＤ駆動回路と称している。

図１において、整流回路１ｎの入力端には、ＡＣ入力電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）を抵抗分圧した電圧が印加される。整流回路１ｎの出力端間には、発光ダイオード１ｐが接続されている。発光ダイオード１ｐは、ＡＣ入力電圧が正常である期間内では常時点灯し、ＡＣ入力電圧無しや停電などの異常時には消灯する。システム共有電圧Σ５Ｖで動作するＡＣ入力電圧検出回路１ｅは、発光ダイオード１ｐの投光を受けるホトトランジスタ１ｑが設けられ、ＡＣ入力電圧検出信号１ｊをＬＥＤ駆動回路１ｆとリセット信号検出回路１ｃとＡＣ瞬停検出回路１ｄとに出力する。

リセット信号検出回路１ｃは、自電源装置の電源内５Ｖとシステム共有電圧Σ５Ｖとが印加され、自電源装置の電源内５Ｖを監視する回路を備え、ＡＣ入力電圧検出信号１ｊと自電源装置の電源内５Ｖとを監視し、その監視結果を示すリセット信号１ｈをＬＥＤ駆動回路１ｆに出力する。ＡＣ瞬停検出回路１ｄは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、ＡＣ入力電圧検出信号１ｊの二値レベル間の変化シーケンスを監視し、その監視結果を示すＡＣ瞬停検出信号１ｉをＬＥＤ駆動回路１ｆに出力する。ＬＥＤ駆動回路１ｆは、自電源装置の電源内５Ｖとシステム共有電圧Σ５Ｖとが印加され、２色発光の単一ＬＥＤ１ｇにて上記した３つの信号による正常・故障の表示を行うようになっている。

上記したシステム共有電圧Σ５Ｖは、２つの電源装置の電源内５Ｖ出力に突き合せたダイオード１ｒの出力として得られるもので、一方の電源装置の電源内５Ｖが異常となったときでも、他方の正常な電源装置の電源内５Ｖからその異常となった一方の電源装置のシステム共有電圧Σ５Ｖを供給するようになっている。リセット信号１ｈとＡＣ瞬停検出信号１ｉとは、電源内５Ｖと共にシーケンサベースユニット３を介してシーケンサＣＰＵ４に与えられ、シーケンサＣＰＵ４にて処理される構成となっている。また、電源内５Ｖは他のユニット５にも供給される。

そして、システム共有電圧Σ５Ｖは、シーケンサベースユニット３から外部に出力できるようになっている。したがって、例えば図８に示すように、二重化された電源装置を用いるシーケンサベースユニットを増設した場合には、その増設したシーケンサベースユニットを介して二重化された電源装置のそれぞれにシステム共有電圧Σ５Ｖが供給できるようになる。

このように、電源装置１，２の故障検出表示系は、２つの電源装置の電源内５Ｖ出力に突き合せたダイオード１ｒの出力として得られるシステム共有電圧Σ５Ｖによって動作する検出回路（ＡＣ入力電圧検出回路１ｅ、ＡＣ瞬停検出回路１ｄ、リセット信号検出回路１ｃ）と、自電源装置の電源内５Ｖとシステム共有電圧Σ５Ｖとによって２色発光の単一ＬＥＤ１ｇを駆動するＬＥＤ駆動回路１ｆとを備えている。

この構成によれば、故障した電源装置における、ＡＣ入力電圧検出回路１ｅとＡＣ瞬停検出回路１ｄとリセット信号検出回路１ｃとＬＥＤ駆動回路１ｆとを生かし、その故障した電源装置において適切に故障を検出してＬＥＤ表示を行うことができるようになる。

このように、この実施の形態による電源システムでは、従来のシーケンサシステムにおける電源二重化システムにて用いていたＡＣ入力電圧検知用の大型な補助トランスを用いることなく、電源故障時（電源内５Ｖ異常、検出回路ハードウェア故障）のＡＣ入力電圧有無を２色発光の単一ＬＥＤのみを用いて表示できる機能を有し、故障した電源装置においてＡＣ電圧の入力有を検出して２色発光の単一ＬＥＤに表示し、ユーザに明確に通知することができる。これによって、ユーザは、目視で故障を確認し、故障した電源装置を安全に交換できるようになる。以下、この実施の形態による電源システムが備える故障検出表示系の内容を具体的に説明する。

図２は、図１に示す検出回路（ＡＣ瞬停検出回路１ｄ、リセット信号検出回路１ｃ）とＬＥＤ駆動回路１ｆとの詳細構成を示すブロック図である。なお、図２では、新たな要素も現れることから、新たな符号を付けて示してある。

図２において、システム共有電圧Σ５Ｖで動作するＡＣ入力電圧検出回路２ｄは、ホトトランジスタ２ｚの出力に基づき、ＡＣ電圧の入力有無を示す二値レベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａを生成し、それを検出ロジック回路２ｔとリセット信号検出回路２ｆとＡＣ瞬停検出回路２ｅとに出力する。

リセット信号検出回路２ｆは、自電源装置の電源内５Ｖとシステム共有電圧Σ５Ｖとが印加され、その自電源装置の電源内５Ｖを監視する回路を備え、ＡＣ入力電圧検出信号２ａと自電源装置の電源内５Ｖとを監視し、その監視結果を示す二値レベルのリセット信号２ｂを検出ロジック回路２ｕに出力する。検出ロジック回路２ｕは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、リセット信号２ｂの信号レベルを反転し、ＮＰＮトランジスタＴｒ４のベース電極と上記の検出ロジック回路２ｔとに出力する。

ＮＰＮトランジスタＴｒ４のコレクタ電極には、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、エミッタ電極は接地されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ４のコレクタ電極に現れる信号は、検出ロジック回路２ｖに入力されている。また、上記の検出ロジック回路２ｔは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、ＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力とのＮＡＮＤを取り、それをＬＥＤ駆動回路２ｈ内のＰＮＰトランジスタＴｒ２のベース電極に抵抗素子２ｘを介して印加するようになっている。

ＡＣ瞬停検出回路２ｅは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、ＡＣ入力電圧検出信号２ａの二値レベル間の変化シーケンスを監視し、その監視結果を示す二値レベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃを、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍを介して、ＬＥＤ駆動回路２ｈ内のＰＮＰトランジスタＴｒ３のベース電極に抵抗素子２ｇを介して印加するとともに、上記の検出ロジック回路２ｖに出力するようになっている。

上記の検出ロジック回路２ｖは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、ＮＰＮトランジスタＴｒ４のコレクタ電極に現れる信号とＬＥＤフリッカ防止回路２ｍからの信号とのＮＡＮＤを取り、それをＬＥＤ駆動回路２ｈ内のＰＮＰトランジスタＴｒ１のベース電極に抵抗素子２ｙを介して印加するようになっている。

ＡＣ瞬停検出回路２ｅとＬＥＤ駆動回路２ｈとの間に設けてあるＬＥＤフリッカ防止回路２ｍは、ＡＣ電源の瞬停がシーケンサシステムにおける許容瞬停時間規定による２０ｍｓ以内の場合に、それを無効として正常時レベルを維持出力し、ＬＥＤ駆動回路２ｈ内の２色発光の単一ＬＥＤ２ｉが点滅しないようにするためのものである。ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍは、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、入力されるＡＣ瞬停検出信号２ｃを受ける検出ロジック回路２ｗと、検出ロジック回路２ｗの出力を受けてＬＥＤ駆動回路２ｈと上記の検出ロジック回路２ｖとにＡＣ瞬停検出信号２ｃを出力するリセットＩＣ２ｎと、リセットＩＣ２ｎの接地端と接地との間に設けた遅延容量２ｐとで構成されている。

リセットＩＣ２ｎは、市販のハイリセット型のＩＣであり、遅延容量２ｐのみで、ＡＣ瞬停検出回路２ｅから入力するＡＣ瞬停検出信号２ｃが正常時レベルから異常時レベルに変化しその異常時レベルを２０ｍｓ維持して正常時レベルに復帰する場合の異常時レベルの発生期間を遅延させることができる小規模のＩＣである。なお、遅延時間ｔｄ［μｓ］は、ｔｄ＝０．３４×遅延容量［ｐＦ］により定められる。

ＬＥＤ駆動回路２ｈでは、ＰＮＰトランジスタＴｒ１のコレクタ電極には、自電源装置の電源内５Ｖが印加され、エミッタ電極は、抵抗素子２ｋを介して２色発光の単一ＬＥＤ２ｉにおける緑発光ダイオードのアノード電極に接続されている。緑発光ダイオードのカソード電極は接地されている。また、ＰＮＰトランジスタＴｒ２のコレクタ電極には、システム共有電圧Σ５Ｖが印加され、エミッタ電極は、ダイオード２ｊのアノード電極に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタＴｒ３のコレクタ電極には、自電源装置の電源内５Ｖが印加され、エミッタ電極は、ダイオード２ｒのアノード電極に接続されている。

ダイオード２ｊのカソード電極とダイオード２ｒのカソード電極とは、共通に、抵抗素子２ｓを介して２色発光の単一ＬＥＤ２ｉにおける赤発光ダイオードのアノード電極に接続されている。赤発光ダイオードのカソード電極は接地に接続されている。そして、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉにおける赤発光ダイオードのアノード電極と接地との間に、高温時の誤点灯を防止する抵抗素子２ｑが接続されている。

次に、図１〜図７を参照して、以上のように構成される電源システムのおける故障検出表示系の動作について説明する。なお、図３は、ＬＥＤ駆動回路２ｈが駆動制御する２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの表示条件をまとめて示す図である。図４は、電源装置が正常であるとき、および電源内５Ｖに異常が生じたときにおける各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。図５は、ＡＣ瞬停検出信号が正常時レベルから異常時レベルに変化しその状態を維持するＡＣ瞬停検出回路故障時およびリセット信号が正常時レベルから異常時レベルに変化しその状態を維持するリセット信号検出回路故障時における各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。図６は、ＡＣ入力電圧の未入力時および停電時における各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。図７は、２０ｍｓＡＣ瞬停時における各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。

以下、回路動作を具体的に説明するが、図２の回路構成から理解できるように、この実施の形態では、正常時の信号レベルを二値レベルの一方、例えば高レベル（以降「Ｈレベル」と記す）とし、異常時の信号レベルを二値レベルの他方、例えば低レベル（以降「Ｌレベル」と記す）としている。

図３に示すように、ＬＥＤ駆動回路２ｈが駆動制御する２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの表示状態は、（１）自電源装置が通常動作を正常に行っている場合には「緑」ＬＥＤが点灯し、「赤」ＬＥＤが消灯する。（２）〜（４）ＡＣ入力電圧が入力されている状態で電源装置が故障している場合には「赤」ＬＥＤが点灯し、「緑」ＬＥＤが消灯する。（５）ＡＣ入力電圧が未入力かつＤＣ５Ｖ未出力の場合や停電の場合には、「緑」ＬＥＤも「赤」ＬＥＤも共に消灯する。（６）２０ｍｓ以下のＡＣ瞬停では、自電源装置が通常動作を行っている場合と同様に、「緑」ＬＥＤが点灯し、「赤」ＬＥＤが消灯する。図３では、このようなＬＥＤ表示を実現するリセット信号およびＡＣ瞬停検出信号の二値レベルが示されている。

（１）自電源装置が通常動作を行っている場合には、ＡＣ入力電圧検出信号２ａ、リセット信号２ｂ、およびＡＣ瞬停検出信号２ｃは、共にＨレベルである。したがって、検出ロジック回路２ｕは、出力をＬレベルにする。これによって、検出ロジック回路２ｔは、ＨレベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＬレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２は、オフ動作状態になる。すなわち、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤは点灯しない。また、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍでは、入力するＡＣ瞬停検出信号２ｃはＨレベルを維持しているので、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力はＨレベルになる。これによって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３は、オフ動作状態になる。すなわち、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤは点灯しない。

一方、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＬレベルになるのでオフ動作状態になり、検出ロジック回路２ｖには、Ｈレベル（システム共有電圧Σ５Ｖ）のリセット信号２ｂが入力される。これによって、検出ロジック回路２ｖでは、Ｈレベルのリセット信号２ｂとＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力であるＨレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃとが入力するので、出力をＬレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、オン動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤが点灯する。図４の左側は、以上の動作関係を示している。

（２）ＡＣ入力は有るが、電源内５Ｖ異常の電源故障の場合には、他方の正常な電源装置から供給されるシステム共有電圧Σ５Ｖによって、ＡＣ入力電圧検出回路２ｄ、リセット信号検出回路２ｆ、ＡＣ瞬停検出回路２ｅ、検出ロジック回路２ｔ，２ｕ，２ｖ、ＮＰＮトランジスタＴｒ４、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍの全てが動作可能状態である。

ＡＣ入力は有るので、ＡＣ入力電圧検出信号２ａは、Ｈレベルである。したがって、ＡＣ瞬停検出信号２ｃ（ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力）もＨレベルである。しかし、リセット信号検出回路２ｆでは、電源内５Ｖ異常を検出するので、Ｌレベルのリセット信号を出力し、検出ロジック回路２ｕは出力をＨレベルにする。したがって、検出ロジック回路２ｔは、ＨレベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＨレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＬレベルにする。これによって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２は、オン動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤが点灯する。このとき、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３は、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力がＨレベルであるので、電源内５Ｖ異常のため動作電源電圧は不定であるが、確実にオフ動作状態に駆動される。

一方、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＨレベルになるのでオン動作状態になり、検出ロジック回路２ｖには、Ｌレベル（接地電位）のリセット信号２ｂが入力される。これによって、検出ロジック回路２ｖでは、Ｌレベルのリセット信号２ｂとＨレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、電源内５Ｖ異常のため動作電源電圧は不定であるが、確実にオフ動作状態に駆動される。つまり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤは点灯しない。図４の右側は、以上の動作関係を示している。

（３）ＡＣ瞬停検出回路２ｅのハードウェア故障によってＡＣ瞬停検知信号２ｃがＬレベル固定となった場合には、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力もＬレベルである。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３は、オン動作状態になる。すなわち、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤが点灯する。

一方、ＡＣ入力は有るので、また電源内５Ｖは正常であるので、ＡＣ入力電圧検出信号２ａとリセット信号２ｂは共にＨレベルである。したがって、検出ロジック回路２ｕは、出力をＬレベルにする。これによって、検出ロジック回路２ｔは、ＨレベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＬレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２は、オフ動作状態になる。

また、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＬレベルになるのでオフ動作状態になり、検出ロジック回路２ｖにシステム共有電圧Σ５ＶがＨレベルのリセット信号２ｂとして入力される。これによって、検出ロジック回路２ｖでは、Ｈレベルのリセット信号２ｂとＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力であるＬレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、オフ動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤは点灯しない。図５の左側は、以上の動作関係を示している。

（４）リセット信号検出回路２ｆのハードウェア故障によってリセット信号２ｂがＬレベル固定となった場合には、検出ロジック回路２ｕは出力をＨレベルにする。一方、ＡＣ入力は有るので、また電源内５Ｖは正常であるので、ＡＣ入力電圧検出信号２ａとＡＣ瞬停検知信号２ｃ（ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力）は、共にＨレベルである。

検出ロジック回路２ｔは、ＨレベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＨレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＬレベルにする。これによって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２はオン動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤが点灯する。このとき、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３は、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力がＨレベルであるので、オフ動作状態になる。

また、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＨレベルになるのでオン動作状態になり、検出ロジック回路２ｖには、Ｌレベル（接地電位）のリセット信号２ｂが入力される。これによって、検出ロジック回路２ｖでは、Ｌレベルのリセット信号２ｂとＨレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、オフ動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤは点灯しない。図５の右側は、以上の動作関係を示している。

（５）ＡＣ入力電圧の未入力時および停電時では、他方の正常な電源装置から供給されるシステム共有電圧Σ５Ｖによって、ＡＣ入力電圧検出回路２ｄ、リセット信号検出回路２ｆ、ＡＣ瞬停検出回路２ｅ、検出ロジック回路２ｔ，２ｕ，２ｖ、ＮＰＮトランジスタＴｒ４、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍの全てが動作可能状態である。

ＡＣ入力が無いので、ＡＣ入力電圧検出信号２ａとＡＣ瞬停検出信号２ｃ（ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力）は、共にＬレベルである。また、リセット信号検出回路２ｆでは、電源内５Ｖ異常を検出するので、Ｌレベルのリセット信号を出力し、検出ロジック回路２ｕは出力をＨレベルにする。したがって、検出ロジック回路２ｔは、ＬレベルのＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＨレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＨレベルにする。これによって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２は、オフ動作状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤは点灯しない。このとき、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３は、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍのリセットＩＣ２ｎの出力がＬレベルであるので、オン動作状態になるが、電源内５Ｖが存在しないので、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤは点灯駆動しない。

また、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＨレベルになるのでオン動作状態になり、検出ロジック回路２ｖには、Ｌレベル（接地電位）のリセット信号２ｂが入力される。これによって、検出ロジック回路２ｖでは、Ｌレベルのリセット信号２ｂとＬレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、電源内５Ｖが存在しないが、確実にオフ動作状態になる。２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤは点灯しない。図６は、以上の動作関係を示している。

（６）ＡＣ電源の瞬停が許容瞬停時間規定による２０ｍｓ以内の場合には、ＡＣ入力電圧検出信号２ａとＬＥＤフリッカ防止回路２ｍに入力するＡＣ瞬停検出信号２ｃは、ＨレベルとＬレベルとが交互する信号になる。しかし、電源内５Ｖは正常であるので、リセット信号検出回路２ｆは、ＡＣ入力電圧検出信号２ａがＨレベルとＬレベルとに交互してもＨレベルのリセット信号２ｂを出力する。したがって、検出ロジック回路２ｕは、出力をＬレベルにする。これによって、検出ロジック回路２ｔは、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つＡＣ入力電圧検出信号２ａと検出ロジック回路２ｕの出力であるＬレベルのリセット信号２ｂとが入力するので、出力をＨレベルにする。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ２は、オフ動作状態になる。すなわち、ＰＮＰトランジスタＴｒ２は、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤを点灯駆動しない。

一方、ＮＰＮトランジスタＴｒ４は、ベース電極がＬレベルになるのでオフ動作状態になり、検出ロジック回路２ｖには、Ｈレベル（システム共有電圧Σ５Ｖ）のリセット信号２ｂが入力される。このとき、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍが存在しない場合は、検出ロジック回路２ｖでは、Ｈレベルのリセット信号２ｂと、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つＡＣ瞬停検出信号２ｃとが入力するので、出力をＨレベルとＬレベルに交互に変化させる。したがって、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１は、オン動作とオフ動作とを交互に繰り返す状態になり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤが点灯と消灯を繰り返す。

また、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍが存在しない場合は、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つＡＣ瞬停検出信号２ｃがＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３のベース電極に入力するので、ＰＮＰトランジスタＴｒ３は、ＰＮＰトランジスタＴｒ１と同じタイミングでオン動作とオフ動作とを交互に繰り返す状態になり２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤが点灯と消灯とを繰り返す。このとき、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つ検出ロジック回路２ｖの出力と、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つＡＣ瞬停検出信号２ｃとは逆相の関係にあるので、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉでは、緑ＬＥＤと赤ＬＥＤとが交互に点灯と消灯を繰り返すことになる。

これに対し、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍが存在する場合は、ＬＥＤフリッカ防止回路２ｍでは、ＨレベルとＬレベルとを交互に持つＡＣ瞬停検出信号２ｃが入力すると、リセットＩＣ２ｎの出力を遅延容量２ｐにより遅延させ、リセットＩＣ２ｎの出力をＨレベルに保持することができるので、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ３をオフ動作状態に設定し、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤが点灯駆動されるのを防止する。そして、検出ロジック回路２ｖでは、Ｈレベルのリセット信号２ｂとＨレベルのＡＣ瞬停検出信号２ｃとが入力するので出力をＬレベルに維持し、ＬＥＤ駆動回路２ｈのＰＮＰトランジスタＴｒ１をオン動作状態に設定する。つまり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの緑ＬＥＤのみが点灯する状態にする。図７は、以上の動作関係を示している。

次に、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤに並列に設けた高温時の誤動作防止用抵抗素子２ｑの作用について説明する。端的には、当該抵抗素子２ｑは、電源システムの一方の電源装置が運転状態であり、他方の電源装置が入力電源ＯＦＦ時において、高温時（４０〜８０℃）に、入力電源をＯＦＦした電源装置のＬＥＤ誤点灯を防止するために設けてある。

すなわち、図１に示した電源装置の電源内５Ｖ出力端に突き合わされたダイオード１ｍでは、高温（４０〜８０℃）になると、カソード電極側からアノード電極側に向かう逆漏れ電流が流れる。入力電源をＯＦＦした電源装置では、電源内５Ｖ電位はゼロとなるはずであるが、この逆漏れ電流によって電源内５Ｖ電位が２．５Ｖまで上昇すると、この電圧によって、ＰＮＰトランジスタＴｒ３、ダイオード２ｒ、抵抗素子２ｓ、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの赤ＬＥＤ側のルートで電流が流れてしまい、赤ＬＥＤが誤点灯する。

つまり、２色発光の単一ＬＥＤ２ｉにおける赤ＬＥＤの両端電圧がＯＮ電圧である１．２Ｖを超えると、赤ＬＥＤが誤点灯してしまうので、高温時の誤点灯防止用抵抗素子２ｑを赤ＬＥＤに並列に追加することにより、高温時（４０〜８０℃）には、抵抗素子２ｑに全ての電流を流して２色発光の単一ＬＥＤ２ｉにおける赤ＬＥＤの両端電圧を０．６Ｖ程度に調整し、入力電源をＯＦＦした電源装置の赤ＬＥＤを点灯させないようにしたものである。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による電源システムの構成を示すブロック図である。この実施の形態２では実施の形態１にて説明した電源システムの拡張例が示されている。すなわち、図８において、シーケンサベースユニット８ｂに対する電源装置１ー１，１−２と、シーケンサベースユニット８ｃに対する電源装置２−１，２−２と、シーケンサベースユニット８ｄに対する電源装置３−１，３−２とが、それぞれＡＣ電源８ａに接続される。また、シーケンサベースユニット８ｂ，８ｃ，８ｄが増設用ケーブル８ｅを介して互いに接続される。

図８に示す拡張したシステムにおいては、システム共有電圧Σ５Ｖは、増設ケーブル８ｅを介してシステム上に渡って供給されているので、電源装置１−１〜３−２のどれか一つが正常であれば、正常な電源装置からのシステム共有電圧Σ５Ｖの供給が可能であり、実施の形態１にて説明したように、故障した電源装置のＬＥＤ表示が可能となる。

以上説明したように、この実施の形態１，２によれば、電源システム上に故障した電源装置が存在する場合に、当該システム上に正常な電源装置が１つでも存在すれば、ＬＥＤ表示機能を正常に機能させることが可能であるので、故障した電源装置にＡＣ入力電圧有無をＬＥＤ表示することができ、ユーザが誤認識せずに安全な電源装置の交換が可能となり、十分にユーザの要求に応えることができる。

また、ＡＣ入力電圧有無だけでなく、ＡＣ電圧入力時のリセット信号検出回路およびＡＣ瞬停検出回路自体の故障を表示することができるので、（１）市場にて実際に起こった品質不具合である「電源出力５Ｖは正常であるが、コンデンサ短絡故障によりＡＣ瞬停検知信号がＡＣ瞬停検知を示すレベルに固定される回路故障」が起こったことを通知することができる。（２）また、ＡＣ瞬停検知信号がＡＣ瞬停検知を示すレベルに固定される故障が発生している電源装置をユーザが知らずに使用している場合に、二重化している他方の電源装置の突発的な故障により、両電源装置が故障するモードとなり、システム全体が突然ダウンするような弊害を回避することができる。

さらに、瞬停２０ｍｓ以内ではＬＥＤ表示がフリッカを起こさないような回路構成を採用しているので、当該電源システムを電源とする制御システム（例えばシーケンサシステム）の許容瞬停時間規定内での正常なシステム動作をＬＥＤ表示することが可能である。また、当該電源システムにおいて、入力電源をＯＦＦした電源装置でのＬＥＤ誤点灯を防止することができるので、高温環境下においても上記したＬＥＤ表示機能を正常に機能させることが可能である。

加えて、従来のシーケンサシステムにおける電源二重化システムにて用いていたＡＣ入力電圧検知用の大型な補助トランスを用いることなく、２色発光の単一ＬＥＤと小型化可能な検出ロジック回路とで故障検出表示系を構成しているので、狭いスペース内にＬＥＤ表示機能が搭載可能となる。したがって、小型化が可能であり、実装面積縮小による部品点数削減、つまりＭＴＢＦの向上による信頼性向上とコスト削減が可能となる。

なお、実施の形態１，２では、１つの制御装置において二重化された各電源装置を対象に説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、ＡＣ入力電圧の有無や自電源装置内の動作電圧の正常性などを検出しそれらを区別して視覚表示する故障検出表示回路を備える電源装置を用いる制御装置の組が複数個ある場合の各電源装置も同様に対象とすることができることは、以上説明した内容から明らかである。

以上のように、この発明にかかる電源システムは、ユーザが目視で故障を確認し故障した電源装置を安全に交換するのに有用であり、特に、高信頼性が要求される分野で用いるシーケンサシステム等の電源装置として好適である。

この発明の実施の形態１による電源システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す検出回路（ＡＣ瞬停検出回路、リセット信号検出回路）とＬＥＤ駆動回路との詳細構成を示すブロック図である。 図２に示すＬＥＤ駆動回路２ｈが駆動制御する２色発光の単一ＬＥＤ２ｉの表示条件をまとめて示す図である。 電源装置が正常であるとき、および電源内５Ｖに異常が生じたときにおける各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。 ＡＣ瞬停検出信号が正常時レベルから異常時レベルに変化しその状態を維持するＡＣ瞬停検出回路故障時およびリセット信号が正常時レベルから異常時レベルに変化しその状態を維持するリセット信号検出回路故障時おける各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。 ＡＣ入力電圧の未入力時および停電時における各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。 ２０ｍｓＡＣ瞬停時における各信号の状態とＬＥＤ表示との関係を示す図である。 この発明の実施の形態２による電源システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，１−１，１−２，２−１，２−２，３−１，３−２ 電源装置、
１ｃ，２ｆ リセット信号検出回路、
１ｄ，２ｅ ＡＣ瞬停検出回路、
１ｅ，２ｄ ＡＣ入力電圧検出回路、
１ｆ，２ｈ ＬＥＤ駆動回路、
１ｇ，２ｉ ２色発光の単一ＬＥＤ、
１ｍ，２ｊ，２ｒ ダイオード、
１ｎ 整流回路、
１ｐ 発光ダイオード、
１ｑ，２ｚ ホトトランジスタ、
２ｍ ＬＥＤフリッカ防止回路、
２ｔ，２ｕ，２ｖ，２ｗ 検出ロジック回路、
２ｎ リセットＩＣ、
２ｊ，２ｋ，２ｘ，２ｙ 抵抗素子、
２ｑ 高温時誤点灯防止用抵抗素子、
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３ ＰＮＰトランジスタ、
Ｔｒ４ ＮＰＮトランジスタ、
３，８ｂ，８ｃ，８ｄ シーケンサベースユニット、
４ シーケンサＣＰＵ、
５ 他ユニット、
８ａ ＡＣ電源、
８ｅ 接続ケーブル。

Claims (6)

1. １つの制御装置において二重化された各電源装置が少なくともＡＣ入力電圧の有無と自電源装置内の動作電圧の正常性とを検出しそれらを区別して視覚表示する故障検出表示回路を備える場合において、
   互いの電源装置側にて共用できるシステム共有電圧を各電源装置が出力する動作電圧からダイオードの突き合わせによって生成し、一方の電源装置が故障した場合には健全である他方の電源装置が出力するシステム共有電圧を前記制御装置を経由して故障した一方の電源装置における前記故障検出表示回路に供給する構成、
   を備えたことを特徴とする電源システム。
2. 前記制御装置が複数個ある場合に、或る電源装置が故障した場合には健全である電源装置が出力するシステム共有電圧を複数の制御装置を経由して故障した電源装置における前記故障検出表示回路に供給する構成、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 少なくともＡＣ入力電圧の有無と自電源装置内の動作電圧の正常性とを検出しそれらを区別して視覚表示する故障検出表示回路を備える電源装置を用いる制御装置の組が複数個ある場合において、
   互いの電源装置側にて共用できるシステム共有電圧を各電源装置が出力する動作電圧からダイオードの突き合わせによって生成し、或る電源装置が故障した場合には健全である電源装置が出力するシステム共有電圧を複数の制御装置を経由して故障した電源装置における前記故障検出表示回路に供給する構成、
   を備えたことを特徴とする電源システム。
4. 前記故障検出表示回路は、
   前記システム共有電圧によって動作しＡＣ電圧の入力有無を検出するＡＣ入力電圧検出回路と、
   前記システム共有電圧によって動作し前記ＡＣ入力電圧検出回路の検出信号の状態および自電源装置内の動作電圧の状態を監視するリセット信号検出回路と、
   前記システム共有電圧によって動作し前記ＡＣ入力電圧検出回路の検出信号の状態からＡＣ瞬停を検出するＡＣ瞬停検出回路と、
   前記システム共有電圧によって動作し前記ＡＣ入力電圧検出回路、リセット信号検出回路およびＡＣ瞬停検出回路の各検出回路の検出信号レベルの組み合わせに基づき、ＡＣ入力電圧の有無と自電源装置内の動作電圧の正常性と検出回路自体の故障とを示す制御情報を提供する組み合わせ回路と、
   複数の状態を区別して視覚表示できる表示デバイスと、
   前記システム共有電圧と自電源装置内の動作電圧とによって動作し前記制御情報に従って前記表示デバイスを制御する駆動回路と、
   備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源システム。
5. 前記組み合わせ回路は、
   前記ＡＣ瞬停検出回路が検出したＡＣ瞬停が当該電源装置を用いる制御装置での許容瞬停時間規定が示す時間内であるとき、その規定時間内のＡＣ瞬停を無効にしＡＣ瞬停無しの信号を生成する回路、
   を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電源システム。
6. 前記表示デバイスが多色のＬＥＤで構成される場合に、自電源装置内の動作電圧で動作するように制御される所定のＬＥＤに抵抗素子が並列に接続されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電源システム。

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