JP5328220B2 - Dc電源装置 - Google Patents
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図中101はインレット、102はヒューズ、103はコモンモードコイル、104は整流ダイオードブリッジ、105は1次平滑電解コンデンサ、106は起動抵抗、107はスイッチングFET、108はトランス、109は電源ICである。110は電流検出抵抗、111はフォトカプラ、112はダイオード、113はチョークコイル、114は平滑コンデンサ、115はシャントレギュレータ、116、117はレギュレーション抵抗である。118はPchMOSFETで構成されるロードスイッチFET、119はロードスイッチFET118へ入力する前のDC電圧出力部、120はロードスイッチFET118から出力されるDC電圧出力部である。121は2回路連動のラッチングタイプスイッチ、122はロードスイッチ付きDC電源装置に接続される負荷、123はDC電圧の出力を制御する機能を持つCPUもしくはロジック回路からなるDC電圧出力制御部、124と125と126は抵抗である。127はDC電圧出力部120からのDC電圧の出力・停止を制御することが可能なDC電圧出力制御部の出力端子、128はラッチングタイプスイッチ121のON状態もしくはOFF状態を検知が可能なDC電圧出力制御部の入力端子である。
ラッチングタイプスイッチ121をONにすると、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。さらに、DC電圧出力制御部123にこのDC電圧が給電される。DC電圧がDC電圧出力制御部123に給電されると出力端子127が図3に示す状態遷移図に従いLOWとなる。これにより、ラッチングタイプスイッチ121のステータスにかかわらず、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態を維持し続けることができ、DC電圧出力部120からDC電圧が出力され続ける。
ラッチングタイプスイッチ121をOFFにすると、DC電圧出力制御部123の入力端子128にHIレベルが入力される。このため、DC電圧出力制御部123はラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知する。DC電圧出力制御部123がラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知すると、DC電圧出力制御部123で設定可能である所望の時間を経過した後に、出力端子127を図3に示す状態遷移図に従ってHIインピーダンスにする。このため、ロードスイッチFET118はOFFし、DC電圧出力部120は出力を停止する。
前記第1スイッチの動作を制御する第2スイッチと、
前記第2スイッチの状態を検知する検知信号が入力される入力端子と前記第1スイッチをオン状態にするオン信号を出力する出力端子とを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第2スイッチをオンすることにより前記第1スイッチがオンして前記DC電源の出力端から電圧が出力された場合に、前記出力端子からオン信号を出力して前記第1スイッチをオン状態にし、前記入力端子への検知信号により前記第2スイッチがオフされたこと検知した場合に、オフの検知から所定時間、前記第2スイッチをオンしないように制御するとともに、前記出力端子からオン信号を出力しないようにすることを特徴とするDC電源装置。
前述の一例の回路構成と異なる点は、トランジスタ201、ダイオード202、トランジスタ203、コンデンサ204、抵抗205、抵抗206、抵抗207、抵抗208が追加となった点である。それ以外のDC電圧生成部に関する回路構成に変更はない。
ラッチングタイプスイッチ121をONにすると、トランジスタ203のベース電圧が初期状態ではGNDレベルであるため、ベース電流を流すことができ、トランジスタ203のエミッタ・コレクタ間に電流を流すことができる。このため、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。DC電圧がDC電圧出力制御部123に入力されると出力端子127が図3で示す状態遷移に従いLOWとなることで、トランジスタ201のベース電流を流すことができるためトランジスタ201のエミッタ・コレクタ間に電流を流すことができる。このため、抵抗208を介し、コンデンサ204が充電される。コンデンサ204が充電され、トランジスタ203のベース電流が流せなくなった時に、トランジスタ203のエミッタ・コレクタ間に電流を流すことができなくなる。ただし、この場合でも出力端子127は、依然としてLOWとなっているため、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態を維持し続けることができる。このようにして、ラッチングタイプスイッチ121をONにした際、DC電圧出力部120は、DC電圧の出力を行なう。
ラッチングタイプスイッチ121をOFFにすると、DC電圧出力制御部123の入力端子128にHIレベルが入力される。このため、図3で示す状態遷移に従いDC電圧出力制御部123はラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知する。DC電圧出力制御部123がラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知すると、DC電圧出力制御部123で設定可能である所望の時間を経過した後に出力端子127を図3で示す状態遷移に従いHIインピーダンスにする。このため、ロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができずDC電圧出力部120は出力を停止する。なお、このときトランジスタ201はベース電流を流すことができず、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができないため、コンデンサ204は抵抗205を介して放電を開始する。コンデンサ204の電圧が所定の電圧になってはじめて、ラッチングタイプスイッチ121は、操作が有効となる。コンデンサ204の電圧が所定の電圧に達していないと、トランジスタ203はベース電流を流すことができず、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができないため、ラッチングタイプスイッチ121を操作しても受け付けられないからである。
なお、前述した動作シーケンスにおいて、ラッチングタイプスイッチ121をON、OFFした際の出力端子127、DC電圧出力部120、トランジスタ203のベース電圧の動作を図4に示す。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にし、DC電圧出力部120からDC電圧が停止する前に再びONにした場合について説明する。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にした場合、DC電圧出力制御部123は、ラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知し、DC電圧出力制御部123で設定可能である所望の時間を経過した後(所定時間後に相当)に出力端子127を図3で示す状態遷移に従いHIインピーダンスにすると、DC電圧出力部120は停止する。これと同時に、トランジスタ201のベース電流を流すことができなくなるため、トランジスタ201は、エミッタ・コレクタ間に電流を流すことができなくなる。このため、コンデンサ204を充電するための電流が停止し、コンデンサ204は抵抗205を介し放電を開始する。なお、ラッチングタイプスイッチ121をDC電圧出力部120が停止する前に再びONしたとしても、トランジスタ203のエミッタ・コレクタ間に電流が流せるようになるまでコンデンサ204が放電しない限りロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができない(この状態が、タイマの動作が終了するまで前記ラッチングタイプスイッチのON操作を無効とするに相当)。このため、DC電圧出力部120からはDC電圧が停止し続ける。この後、コンデンサ204に充電される電圧が放電して下がり、トランジスタ203のベース電流が流せるようになり、トランジスタ201はエミッタ・コレクタ間に電流を流すことができるようになる。このため、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。
t=C×R×LN(E/e)
C:コンデンサ204の容量
R:抵抗205の抵抗値
E:コンデンサ204に充電される電圧
e:トランジスタ203が動作可能な電圧
例えば、C:22μF、R:100KΩ、E:3.3V、e:1.2Vとすると
t=2.23secとなる。
つまり、コンデンサ204と抵抗205で作られる時間を使用した本実施例の回路では、DC電圧出力部120から出力されるDC電圧は、2.23sec間停止した後に出力を再開することとなる。
ちなみに、ロードスイッチFET118の替わりにPNPトランジスタでも同じ動作を行なう。
図6中、301は充電電流制限抵抗、302は充電コンデンサ、303は放電用トランジスタ、304はNPNトランジスタ、305はDC電圧出力制御部、306はDC電圧出力制御部123の出力端子である。DC電圧出力制御部305は出力端子127、入力端子128の機能変更が生じ、新たに出力端子306が追加になったため、実施例1のDC電圧出力制御部123ではなくDC電圧出力制御部305とした。それ以外のDC電圧生成部に関する回路構成には実施例1と変更がない。
コンデンサ302は、充電された状態でラッチングタイプスイッチ121がONされるため、トランジスタ304は、ベース電流を流すことができ、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができる。このため、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。DC電圧がDC電圧出力制御部305に入力されると出力端子127は図8で示す状態遷移に従いLOWとなることで、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態を維持し続けることができる。また、同時に出力端子306も図8で示す状態遷移に従いHIとなるため、トランジスタ303はベース電流を流すことができ、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができるため、コンデンサ302は放電を開始する。このため、トランジスタ304はベース電流を流すことができず、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができなくなる。ただし、この場合でも出力端子127は、依然としてLOWとなっているため、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態を維持し続けることができる。このようにして、ラッチングタイプスイッチ121をONにした際、DC電圧出力部120は、DC電圧の出力を行なう。
ラッチングタイプスイッチ121をOFFにすると、DC電圧出力制御部305の入力端子128にHIレベルが入力される。このため、図8で示す状態遷移に従いDC電圧出力制御部305はラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知する。DC電圧出力制御部305がラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知すると、DC電圧出力制御部305は、DC電圧出力制御部305で設定可能である所望の時間を経過した後に出力端子127を図8で示す状態遷移に従いHIインピーダンスにする。このため、ロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができずDC電圧出力部120は出力を停止する。
前述した動作シーケンスにおいて、ラッチングタイプスイッチ121をON、OFFした際の出力端子127、DC電圧出力部120、トランジスタ304のベース電圧の動作を図9に示す。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にし、DC電圧出力部120からDC電圧が停止する前に再びONにした場合について説明する。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にした場合、DC電圧出力制御部123はラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知し、DC電圧出力制御部123で設定可能である所望の時間を経過した後に出力端子127をHIインピーダンスにすると、DC電圧出力部120は停止する。また同様に出力端子306もHIインピーダンスにするため、トランジスタ303はベース電流を流すことができず、コレクタ・エミッタ間に電流を流すことができなくなり、コンデンサ302は充電を開始する。なお、ラッチングタイプスイッチ121をDC電圧出力部120が停止する前に再びONしたとしても、トランジスタ304のエミッタ・コレクタ間に電流が流せるようになるまでコンデンサ302が充電しない限りロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができない。このため、DC電圧出力部120からはDC電圧が停止し続ける。この後、コンデンサ302の充電電圧が上がり、トランジスタ304のベース電流が流せるようになり、エミッタ・コレクタ間に電流を流すことができるようになる。このため、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。このように、ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFFにし、DC電圧出力部120が停止する前に再びONにした場合、DC電圧出力部120はコンデンサ302と抵抗301で作られる充電時間だけ停止を続けた後に出力を再開するといった動作が可能となる。このシーケンスを図10に示す。また、この一連の動作では、本発明の課題として示したDC電圧出力部120から出力されるDC電圧が完全に停止するタイミングを見計らわなくても、ラッチングタイプスイッチ121をOFF⇒ONすることで、DC電圧の停止⇒出力を行なうシーケンスが作られる。なお、前記で示したコンデンサ302と抵抗301で作られる時間は、次の式で表すことができる。
t=C×R×LN(E/e)
C:コンデンサ302の容量
R:抵抗301の抵抗値
E:コンデンサ302に充電される電圧
e:トランジスタ304が動作可能な電圧
例えば、C:22μF、R:100KΩ、E:3.3V、e:1.2Vとすると
t=2.23secとなる。
つまり、コンデンサ204と抵抗205で作られる時間を使用した本実施例の回路では、DC電圧出力部120から出力されるDC電圧は、2.23sec間停止した後に出力を再開することとなる。
ちなみに、ロードスイッチFET118の替わりにPNPトランジスタでも同じ動作を行なう。
本実施例3はタイマICを使用した例である。図11中の401は抵抗、402はコンデンサ、403はタイマIC、404はNPNトランジスタ、405はDC電圧出力制御部、406は出力端子である。
タイマIC403ならびに周辺回路を図12に示す。本実施例の説明で使用する一般的なタイマICは、以下のピン配置とする。
1PIN:GND端子
2PIN:トリガ端子
GNDレベルでタイマが起動する。
3PIN:出力端子
タイマ起動中はHIレベルを出力する。
4PIN:リセット端子
GNDレベルでリセットがかかる。
5PIN:コントロール端子
6PIN:スレッシュホールド端子
2/3VDDの電圧を検知すると出力端子をLOWレベルにするための検知端子。
7PIN:ディスチャージ端子
6PINがVDDの2/3の電圧を検知するとコンデンサ402の放電を開始する端子。
8PIN:VDD
電源端子
なお、タイマの設定時間は以下の式で表せる。
t=1.1×C×R
C:コンデンサ402の容量、R:抵抗401の抵抗値
例えば、C:22μF、R:100kΩとした場合、t=2.42secとなる。
ラッチングタイプスイッチ121をONにすると、トランジスタ203のベース電圧が初期状態ではGNDレベルであるため、ベース電流を流すことができ、エミッタ・コレクタ間に電流を流すことができる。このため、ロードスイッチFET118のゲート電圧が引き下げられ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側が通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。DC電圧がDC電圧出力制御部405に給電されると出力端子406は、図15で示す状態遷移に従いHIインピーダンスもしくは、LOWとなる。このため、トランジスタ404はコレクタ・エミッタ間に電流を流すことができず、タイマIC403の2PINは、HIレベルとなる。このため、タイマIC403の出力端子である3PINは、LOWレベルとなり、トランジスタ203のエミッタ・コレクタ間に電流を流すことができる。
また、DC電圧がDC電圧出力制御部405に給電されると出力端子127は図15で示す状態遷移に従いLOWとなる。出力端子127がLOWになると、ラッチングタイプスイッチ121を介しトランジスタ203のエミッタ・コレクタ間を介しGNDへ流れる電流経路とあわせてロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力され続ける(図16参照)。
ラッチングタイプスイッチ121をOFFにすると、DC電圧出力制御部405の入力端子128にHIレベルが入力される。このため、図15で示す状態遷移に従いDC電圧出力制御部405はラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知する。DC電圧出力制御部405がラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知すると、DC電圧出力制御部405は、DC電圧出力制御部405で設定可能である所望の時間を経過した後に出力端子127と、出力端子406を図15で示す状態遷移に従いHIにする。出力端子127がHIになると、ロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができずDC電圧出力部120は出力を停止する(図16参照)。
また出力端子406をHIにすると、トランジスタ404のコレクタ・エミッタ間に電流を流せるようになり、タイマIC403の2PINであるトリガ端子がLOWレベルになることでタイマが起動する。タイマIC403のタイマが起動すると、コンデンサ402への充電を始める。コンデンサ402の電圧が、タイマIC403の8PINである電源端子の電圧VDDの2/3の電圧に達した時に、3PINは、HIレベルからLOWレベルに変わる。ただし、この変化はラッチングタイプスイッチ121をOFFにし続ける場合には、何ら影響を及ぼさない。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にし、DC電圧出力部120からDC電圧が停止する前に再びONにした場合について図17を参照し説明する。
ラッチングタイプスイッチ121をON状態からOFF状態にした場合、DC電圧出力制御部405は入力端子128がHIになることによりラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知する。ラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知すると、DC電圧出力制御部405で設定可能である所望の時間を経過した後に、図15で示す状態遷移に従い、出力端子406はHIレベル、出力端子127もHIレベルにする。出力端子406がHIになると、トランジスタ404のコレクタ・エミッタ間に電流を流すことができるようになるので、タイマIC403のトリガ端子である2PINがLOWレベルになる。このため、タイマIC403の出力端子である3PINがコンデンサ402がタイマIC403の電源電圧である8PINのVDDの2/3に達する時間だけHIレベルになり、トランジスタ203は、一定時間エミッタ・コレクタ間に電流を流すことができなくなる。また、出力端子127がHIレベルになると、ロードスイッチFET118はソース・ドレイン間が通電することができずDC電圧出力部120は出力を停止する。つまり、一度ラッチングタイプスイッチ121のOFFを検知するとその後のラッチングタイプスイッチ121の状態にかかわらず、必ずDC電圧出力部120は出力を停止する。さらに、タイマIC403の電源電圧である8PINのVDDの2/3に達すると、タイマIC403の出力端子である3PINがLOWレベルになる。このため、トランジスタ203は、ラッチングタイプスイッチ121がONになっていれば、エミッタ・コレクタ間に電流を流すことができ、ロードスイッチFET118のドレイン側とソース側は通電状態となり、DC電圧出力部120からDC電圧が出力される。
ちなみに、ロードスイッチFET118の替わりにPNPトランジスタでも同じ動作を行なう。
119 ロードスイッチFETへ入力する前のDC電圧出力部
120 ロードスイッチFETから出力されるDC電圧出力部
121 ラッチングタイプスイッチ
123 DC電源制御部
204 コンデンサ
205 抵抗
Claims (7)
- DC電源の出力側に一端が接続され他端を前記DC電源の出力端に接続した第1スイッチと、
前記第1スイッチの動作を制御する第2スイッチと、
前記第2スイッチの状態を検知する検知信号が入力される入力端子と前記第1スイッチをオン状態にするオン信号を出力する出力端子とを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第2スイッチをオンすることにより前記第1スイッチがオンして前記DC電源の出力端から電圧が出力された場合に、前記出力端子からオン信号を出力して前記第1スイッチをオン状態にし、前記入力端子への検知信号により前記第2スイッチがオフされたこと検知した場合に、オフの検知から所定時間、前記第2スイッチをオンしないように制御するとともに、前記出力端子からオン信号を出力しないようにすることを特徴とするDC電源装置。 - 請求項1に記載のDC電源装置において、
前記所定時間は、第一の抵抗と、第一のコンデンサを並列に接続し、前記第一のコンデンサの充電電圧を前記第一の抵抗により放電する放電時間であることを特徴とするDC電源装置。 - 請求項2に記載のDC電源装置において、
前記第2スイッチ側にエミッタを接続しGND側にコレクタを接続したPNPトランジスタを有し、前記PNPトランジスタのベースと前記GND間に、前記第一の抵抗と前記第一のコンデンサを並列接続したことを特徴とするDC電源装置。 - 請求項1に記載のDC電源装置において、
前記所定時間は、第二の抵抗と第二のコンデンサを直列に接続し、前記第二のコンデンサに前記第二の抵抗を介して充電する充電時間であることを特徴とするDC電源装置。 - 請求項4に記載のDC電源装置において、
前記第2スイッチ側にコレクタを接続しGND側にエミッタを接続したNPNトランジスタを有し、前記NPNトランジスタのベースと前記GND間に、前記第二のコンデンサを接続したことを特徴とするDC電源装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のDC電源装置において、
前記第1スイッチは、MOSFETまたはPNPトランジスタであることを特徴とするDC電源装置。 - 請求項6に記載のDC電源装置において、
前記第2スイッチは、少なくとも2回路連動のスイッチ回路から構成され、前記スイッチ回路のうち一方のスイッチ回路は、前記第1スイッチの動作を制御するために使用され、他方のスイッチ回路は、前記第2スイッチの状態を検知するために使用されることを特徴とするDC電源装置。
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