JP5556900B2 - 電子機器 - Google Patents
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Description
本件は、電子機器に関する。
従来、ユーザの利便性のためや、装置信頼性を向上させるために装置の稼働中に保守交換できるように、電源がONのまま挿入や抜去すること(活線挿抜)が可能な電子機器が広く使用されている。このような活線挿抜を行う電子機器の回路において、新たに活線挿入される場合、回路内の電流の安定化を図る入力電源のコンデンサの電荷が空であるため、コンデンサに充電電流が流れる。この充電電流は突入電流と呼ばれており、過大なサージ(surge)電流となる。このサージ電流は、保護ヒューズの溶断やコネクタの溶着そして給電電圧の瞬時垂下の原因となり、装置の破損や運転の一時停止の原因となる。この突入電流を防ぐために、例えば突入電流抑制回路を設けている。一般にはFET(Field Effect Transistor)のON抵抗制御を利用した方式が使用されている。
また、一般的には、給電電源を2重化又はそれ以上の多重化を行い、装置が一方の給電装置の故障で停止しても連続運転出来るようになっている。そして、多重化電源を逆流防止ダイオードで一系統に纏めて回路内に給電している。
なお、直流入力に対して順方向にダイオードを接続し、ダイオードと直流入力の間に入力電圧検出回路を設け、入力電圧が低い場合にスイッチング素子の損失を抑えるために、入力電圧を検出するとスイッチング素子のドライブ回路のベース電流を増加させ、コレクタ電流を増加させ、タンク回路の共振電流を安定供給させる事でスパイクノイズを抑えて損失を抑制する電源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、回路ボードの活線挿抜でコネクタのチャタリングや抜き差しを短時間に繰り返す等、電源が短時間に投入切断を繰り返す事象が存在する。この現象により、回路内に過大な突入電流が流れる場合がある。また、連続して何回もコネクタの接触・切断を繰り返すと、電源の挿抜が短時間に何回も繰り返され、コンデンサに蓄積された電荷により回路内に過大な突入電流が何度も流れる事になる。そして、この過大な突入電流がヒューズの溶断やコネクタの溶着、電源電圧の垂下を招き、装置の破損や運転の一時停止を引き起こすという問題点がある。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、突入電流を抑制することができる電子機器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、以下のような第1の電源装置に挿抜される電子機器が提供される。この電子機器は、第1の電源装置に挿抜される電子機器において、前記第1の電源装置の電源供給によって動作する負荷回路と、前記負荷回路と並列接続された容量素子と、前記第1の電源装置と前記負荷回路との間に直列接続されるスイッチ素子と、前記容量素子の電圧をモニタする前記容量素子と並列接続されたモニタ部と、前記モニタ部の電圧モニタに基づいて前記スイッチ素子の抵抗を可変し、当該電子機器と前記第1の電源装置との挿抜時に発生する突入電流を抑制する突入電流抑制部と、当該電子機器が前記第1の電源装置から抜去されたとき、前記容量素子に充電されていた電荷の前記モニタ部への流入を抑止する遮断回路と、を有する。
また、上記課題を解決するために、以下のような電源装置に挿抜される電子機器が提供される。この電子機器は、前記電源装置の電源供給によって動作する負荷回路と、前記負荷回路と並列接続された容量素子と、前記電源装置と前記負荷回路との間に直列接続されるスイッチ素子と、前記容量素子の電圧に基づいて前記スイッチ素子の抵抗を可変し、当該電子機器と前記電源装置との挿抜時に発生する突入電流を抑制する突入電流抑制部と、当該電子機器が前記電源装置から抜去されたとき、前記突入電流抑制部に供給される電源を遮断する動作制御回路と、を有する。
開示の電子機器によれば、突入電流を抑制することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図1に示すように、電子機器1は、負荷回路1a、容量素子1b、スイッチ素子1c、モニタ部1d、突入電流抑制部1e、遮断回路1f、端子1g0,1g1,1g2、逆流防止回路1iを有する。また、電子機器1は、電源装置2と活線挿抜可能である。電源装置2は、端子2g0,2g1,2g2、電源部2hを有する。
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図1に示すように、電子機器1は、負荷回路1a、容量素子1b、スイッチ素子1c、モニタ部1d、突入電流抑制部1e、遮断回路1f、端子1g0,1g1,1g2、逆流防止回路1iを有する。また、電子機器1は、電源装置2と活線挿抜可能である。電源装置2は、端子2g0,2g1,2g2、電源部2hを有する。
負荷回路1aは、電源装置2の電源供給によって動作する。負荷回路1aは、電源装置2から供給される電源を使用して電子機器1が有する機能を実現する。
容量素子1bは、負荷回路1aと並列接続されている。容量素子1bは、例えば、コンデンサであり、電源装置2からの供給電源を蓄積することにより、負荷回路1aへの供給電源を安定化する。
容量素子1bは、負荷回路1aと並列接続されている。容量素子1bは、例えば、コンデンサであり、電源装置2からの供給電源を蓄積することにより、負荷回路1aへの供給電源を安定化する。
スイッチ素子1cは、電源装置2と負荷回路1aとの間に直列接続されている。スイッチ素子1cは、電子機器1内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部1dは、電子機器1の供給電圧側の端子1g0に接続されている。モニタ部1dは、電子機器1の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部1eに出力する。また、モニタ部1dは、容量素子1bと並列接続されている。
モニタ部1dは、電子機器1の供給電圧側の端子1g0に接続されている。モニタ部1dは、電子機器1の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部1eに出力する。また、モニタ部1dは、容量素子1bと並列接続されている。
突入電流抑制部1eは、モニタ部1dの電圧モニタに基づいてスイッチ素子1cの抵抗を可変し、電子機器1と電源装置2との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制する。例えば、突入電流抑制部1eは、電源装置2からの抜去時にスイッチ素子1cの抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置2への挿入時における突入電流を抑制できる。また、例えば、突入電流抑制部1eは、電源装置2への挿入時にスイッチ素子1cの抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置2への挿入時における突入電流を抑制できる。
遮断回路1fは、電子機器1が電源装置2から抜去されたとき、容量素子1bに充電されていた電荷のモニタ部1dへの流入を阻止する。これにより、モニタ部1dの電圧が低下する。これにより、モニタ部1dの電圧モニタの低下に基づいて、突入電流抑制部1eがスイッチ素子1cの抵抗を可変することで、電子機器1と電源装置2との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制する。また、遮断回路1fは、電源部2hが2重化されて複数の電源を有する場合に、電源の還流を防止する。
端子1g0,1g1,1g2は、それぞれ端子2g0,2g1,2g2と電気的に接続可能である。電子機器1は、端子1g0〜1g2,2g0〜2g2を介して電源装置2から電源の供給を受ける。なお、本実施の形態では、端子1g0〜1g2,2g0〜2g2のそれぞれ3組を有するが、これに限らず、電子機器1および電源装置2が有する端子の数は、電源部2hが有する電源の数に応じて2または4以上の任意の個数としてもよい。
逆流防止回路1iは、電源部2hが2重化されて複数の電源を有する場合に、電源の還流を防止する。
電源部2hは、電子機器1が使用する直流電源を供給する1または2以上(例えば2)の電源を有する。電源部2hは、複数の電源を有する場合、これらの電源を並列に接続して、電源部2hの信頼性を高めてもよい。
電源部2hは、電子機器1が使用する直流電源を供給する1または2以上(例えば2)の電源を有する。電源部2hは、複数の電源を有する場合、これらの電源を並列に接続して、電源部2hの信頼性を高めてもよい。
このように、電子機器1は、電子機器1が電源装置2から抜去されたとき、遮断回路1fにより容量素子1bに充電されていた電荷のモニタ部1dへの流入を阻止すると共に、モニタ部1dの電圧モニタに基づいてスイッチ素子1cの抵抗を可変し、電子機器1と電源装置2との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第2の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図2に示すように、電子機器100は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部140、突入電流抑制部150、遮断回路160、端子170,171,172、逆流防止回路190を有する。電子機器100は、電源装置200に対して活線挿抜可能である。電子機器100は、例えば、通信装置である。電子機器100は、装置運転中に保守交換を行うために活線挿抜の要求がある装置である。電子機器100は、電源装置200と接続されており、電源装置200の供給を受けて動作し、所定の通信処理を行う。なお、これに限らず、電子機器100は、電源の供給を受けて動作する活線挿抜可能な任意の機能を有する装置とすることができる。
次に、第2の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第2の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図2に示すように、電子機器100は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部140、突入電流抑制部150、遮断回路160、端子170,171,172、逆流防止回路190を有する。電子機器100は、電源装置200に対して活線挿抜可能である。電子機器100は、例えば、通信装置である。電子機器100は、装置運転中に保守交換を行うために活線挿抜の要求がある装置である。電子機器100は、電源装置200と接続されており、電源装置200の供給を受けて動作し、所定の通信処理を行う。なお、これに限らず、電子機器100は、電源の供給を受けて動作する活線挿抜可能な任意の機能を有する装置とすることができる。
電源装置200は、端子270,271,272、電源部280を有する。電子機器100および電源装置200は、電子機器100側の端子170〜172および電源装置200側の端子270〜272によって電気的に接続可能である。
また、モニタ部140は、分圧抵抗140a,140bを有する。突入電流抑制部150は、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路160は、ダイオード161,162を有する。逆流防止回路190は、ダイオード191,192を有する。電源部280は、直流電源である電源281,282を有する。
負荷回路110は、電源装置200の電源供給によって動作する。負荷回路110は、電源装置200から供給される電源を使用して電子機器100が有する機能を実現する。
容量素子120は、負荷回路110と並列接続されている。容量素子120は、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。容量素子120は、電源装置200からの供給電源を蓄積することにより、負荷回路110への供給電源を安定化する。
容量素子120は、負荷回路110と並列接続されている。容量素子120は、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。容量素子120は、電源装置200からの供給電源を蓄積することにより、負荷回路110への供給電源を安定化する。
スイッチ素子130は、電源装置200と負荷回路110との間に直列接続されている。スイッチ素子130は、電子機器100内の回路を流れる電流を制御する。スイッチ素子130は、例えばFETであり、電子機器100内の突入電流を抑制する。
ダイオード101は、FETゲート131の寄生ダイオードを示している。ダイオード101によって電子機器100内の回路に逆方向の電流が発生する。
モニタ部140は、電子機器100の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部140は、電子機器100の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部140は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部140は、ダイオード161,162のカソード側の電圧と電源装置200から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
モニタ部140は、電子機器100の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部140は、電子機器100の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部140は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部140は、ダイオード161,162のカソード側の電圧と電源装置200から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
分圧抵抗140a,140bは、入力電圧を監視する。分圧抵抗140a,140bは、電子機器100に電源装置200から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗140bの両端に対して基準電源152以上の電位差が生じるように設定される。
突入電流抑制部150は、モニタ部140で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部150は、モニタ部140の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器100と電源装置200との活線挿抜時に発生する突入電流を抑制する。突入電流抑制部150は、モニタ部140の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部150は、電源装置200からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部150は、電源装置200への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器151は、基準電源152から供給される基準電圧とモニタ部140の分圧抵抗140bの両端の電圧を比較する。
基準電源152は、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
基準電源152は、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
ここで、電源装置200から抜去されたことにより電源装置200の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路160によって遮断され、モニタ部140に電流が流れず、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード161,162のカソード側の電圧と電源装置200の+側電源の入力電圧との間に電位差が無くなると、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。これにより、後に電子機器100が電源装置200に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器100が電源装置200に挿入されたものとする。すると、電子機器100の回路内を、電源装置200による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード161,162のカソード側の電圧と電源装置200の+側電源の入力電圧との間に基準電源152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器100が電源装置200に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路160は、スイッチ素子130とモニタ部140との間に設けられており、電子機器100が電源装置200から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷のモニタ部140への流入を阻止する。
ダイオード161,162は、2重化電源を回路内で1つにまとめ、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断し、電源部280からの電流の逆流防止に用いられている逆流防止ダイオードである。ダイオード161,162は、電源装置200の電流が順方向を流れるように接続されている。また、ダイオード161,162は、電子機器100が電源装置200から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部140への流入を阻止する。ダイオード161,162は、遮断回路の一例である。
端子170,171,172は、それぞれ端子270,271,272と電気的に接続可能である。電子機器100は、端子170〜172,270〜272を介して電源装置200から電源の供給を受ける。
逆流防止回路190は、モニタ部140と直列に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を防止する。
ダイオード191,192は、カソード側端子がダイオード161,162のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
ダイオード191,192は、カソード側端子がダイオード161,162のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
電源部280は、電子機器100が使用する直流電源を供給する電源281,282を有する。電源部280は、並列に接続された電源281,282を用いて電子機器100に2重化電源を給電する。これにより、電源部280の信頼性が高められている。
このように、電子機器100が電源装置200から抜去された場合、容量素子120からの放電電流が遮断回路160によって遮断され、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
抜去後、電子機器100が電源装置200に挿入された場合、電源部280からの供給電流がモニタ部140に流れ、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器100内に電流が流れる。
これらにより、電子機器100では、容量素子120への充電電流を抑制することで、電源装置200への挿入時に電子機器100内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、電子機器100と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
図3は、FETゲート制御回路の一例を説明する図である。図3に示すように、電子機器100は、スイッチ素子130、モニタ部140、突入電流抑制部150、遮断回路160、逆流防止回路190を有する。スイッチ素子130は、FETゲート131を有する。モニタ部140は、分圧抵抗140a,140bを有する。突入電流抑制部150は、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路160は、ダイオード161,162を有する。逆流防止回路190は、ダイオード191,192を有する。
FETゲート制御回路153は、抵抗153a、コンデンサ153bを有するRCタイマ回路である。FETゲート制御回路153では、比較器151の出力がLowからHighに転じると、抵抗153aおよびコンデンサ153bに電流が流れ、コンデンサ153bに徐々に充電が行われる。これにより、図6に後述するように、FETゲート131のゲート電圧が徐々に上昇する。FETゲート131のゲート電圧は、ゲート電圧が低いとドレイン電流、すなわち電子機器100の回路の電源装置200からの入力電流(図5において後述)を制限する。ゲート電圧が上昇すれば、より多くのドレイン電流を流せるようになる。ゲート電圧の低い期間を設け、この期間において入力電流を制限することで、コンデンサ153bの充電が徐々に行われていく。
また、FETゲート制御回路153では、比較器151の出力がHighからLowに転じると、コンデンサ153bを短絡してFETゲート131のゲート電圧が0Vに低下し、FETゲート131がOFFになる。
なお、FETゲート制御回路153の抵抗153aは、定電流回路に置換して、FETゲート制御回路153のゲート電圧を徐々に上昇させることで、コンデンサ153bの充電が徐々に行われていくようにしてもよい。
次に、電子機器100の抜去時および挿入時における回路の状態について図4および図5に従って説明する。
図4は、電子機器の抜去時における回路の状態を説明する図である。図5は、電子機器の挿入時における回路の状態を説明する図である。
図4は、電子機器の抜去時における回路の状態を説明する図である。図5は、電子機器の挿入時における回路の状態を説明する図である。
まず、図4に従い、電源装置200からの抜去時における電子機器100の回路の状態について説明する。
端子170〜172,270〜272を介して接続されている電源装置200から電子機器100が抜去されると、電子機器100の受電端の電圧Vi1,Vi2は低減していく。これにより、容量素子120の両端電圧は、容量素子120の放電に従って徐々に減少する。このとき、容量素子120に蓄積されていた電力は負荷回路110で消費される。また、このとき、電子機器100内を流れる反時計回りの電流102が遮断回路160によって遮断され、分圧抵抗140bに電流が流れなくなり、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vとなる。これに基づいて、モニタ部140は、電子機器100の受電端の電圧が低下したことを検出し、突入電流抑制部150に出力信号を送出する。出力信号を受信した突入電流抑制部150は、直ちにFETゲート制御回路153をOFFに制御する。
端子170〜172,270〜272を介して接続されている電源装置200から電子機器100が抜去されると、電子機器100の受電端の電圧Vi1,Vi2は低減していく。これにより、容量素子120の両端電圧は、容量素子120の放電に従って徐々に減少する。このとき、容量素子120に蓄積されていた電力は負荷回路110で消費される。また、このとき、電子機器100内を流れる反時計回りの電流102が遮断回路160によって遮断され、分圧抵抗140bに電流が流れなくなり、分圧抵抗140bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vとなる。これに基づいて、モニタ部140は、電子機器100の受電端の電圧が低下したことを検出し、突入電流抑制部150に出力信号を送出する。出力信号を受信した突入電流抑制部150は、直ちにFETゲート制御回路153をOFFに制御する。
次に、図5に従い、電源装置200への挿入時における電子機器100の回路の状態について説明する。
電源装置200に電子機器100が挿入されると、モニタ部140は、分圧抵抗140bの両端電圧から電子機器100の回路の受電端の電圧が復帰したことを検出し、突入電流抑制部150に出力信号を送出する。出力信号を受信した突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流が抑制されながら、電子機器100内に電流103が流れる。
電源装置200に電子機器100が挿入されると、モニタ部140は、分圧抵抗140bの両端電圧から電子機器100の回路の受電端の電圧が復帰したことを検出し、突入電流抑制部150に出力信号を送出する。出力信号を受信した突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流が抑制されながら、電子機器100内に電流103が流れる。
次に、比較例の図示しない電子機器および本実施の形態の電子機器100の抜去時および挿入時における動作波形について、図6および図7に従って説明する。
図6は、比較例の電子機器の抜去時および挿入時における動作波形を示した図である。比較例の電子機器は、電子機器の電源装置からの抜去時においてスイッチ素子がON状態のままであるものとする。
図6は、比較例の電子機器の抜去時および挿入時における動作波形を示した図である。比較例の電子機器は、電子機器の電源装置からの抜去時においてスイッチ素子がON状態のままであるものとする。
図6において、電源電圧1,2は、電子機器の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗(電子機器100の分圧抵抗140bに対応)の両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源の電圧値を示す。比較器出力は、比較器の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器内の回路に流れる電流を示す。
図6に従って、電子機器の電子機器の抜去時および挿入時における回路の状態について説明する。電源装置から電子機器を抜去する(時刻T1)と、電子機器の受電端の電圧である電源電圧1,2が垂下する。しかし、モニタ電圧も容量素子の放電に伴って徐々に垂下する。ここで、基準電源電圧値以下になる以前に電子機器が再度電源装置に挿入された場合(時刻T2)、比較器がONを維持し続ける。これに基づいて、FETゲート制御回路がFETをONに制御し続ける。この状態で、電子機器の電源装置への挿入によって、電源装置の電源が電子機器に印加されると、電源電圧1,2と容量素子の残存電圧の差分が、充電電流として流れ込む事になり、過大な突入電流Isが電子機器内の回路を流れる事になる。
ここで、容量素子の放電時間は、電子機器の消費電流の状態により変化する。最も放電時間が長くなるのは、電子機器が待機状態にあり、消費電流が最小状態になっている場合である。これは電子機器が電源装置に挿入されてから起動を開始する期間である。そして、この期間において、電子機器と電源装置とを電気的に接続する端子のチャタリングや、端子の接触状態に基づいて(例えば、ユーザが接触状態が不完全であると判断した場合)抜き差しが短時間に繰り返される等の場合が生じ得る。
例えば、電子機器の待機状態における入力インピーダンスを100kΩ、容量素子のコンデンサの容量を100μF、電源装置の電圧を48V、突入電流抑制回路の入力監視電圧を35Vとすると、電子機器の抜去時に容量素子の両端電圧が48Vから35Vになる時間Tは、下記の通り3s以上となる。
T=−100kΩ×100μF×(35V/48V)=3.158s
そして、時間T内において何回も端子の接触・切断が繰り返された場合、電子機器の電源装置からの活線挿抜が短時間に何回も繰り返され、電子機器内の回路に突入電流が何度も流れることになる。
そして、時間T内において何回も端子の接触・切断が繰り返された場合、電子機器の電源装置からの活線挿抜が短時間に何回も繰り返され、電子機器内の回路に突入電流が何度も流れることになる。
また、上記問題に対して、容量素子を短時間に放電させるために、容量素子の両極を接続するように放電抵抗を設けることが考えられる。そして、短時間に容量素子を放電させるためには、放電抵抗の抵抗値を低くする必要がある。ところが、放電抵抗を設けると、電子機器の通常運転時においても放電抵抗によって多大な電力が消費されることになる。これにより装置自体の消費電力が増大すると共に、発熱も非常に大きくなるため、省エネルギーの観点から適切でない。
図7は、第2の実施の形態の電子機器の抜去時および挿入時における動作波形を示した図である。
図7において、Vi1,Vi2は、電子機器100の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。Vi1は、端子170,171の端子間電圧の電圧波形を示す。Vi2は、端子170,172の端子間電圧の電圧波形を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗140bの両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源152の電圧値を示す。比較器出力は、比較器151の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路153の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子120の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器100内の回路に流れる電流を示す。
図7において、Vi1,Vi2は、電子機器100の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。Vi1は、端子170,171の端子間電圧の電圧波形を示す。Vi2は、端子170,172の端子間電圧の電圧波形を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗140bの両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源152の電圧値を示す。比較器出力は、比較器151の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路153の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子120の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器100内の回路に流れる電流を示す。
図7に従って、電子機器100の電子機器の抜去時および挿入時における回路の状態について説明する。電源装置200から電子機器100を抜去する(時刻T1)と、電子機器100内の回路の受電端の電圧であるVi1,Vi2は垂下する。これにより、容量素子両端電圧は、容量素子120の放電に従って徐々に垂下する。しかし、モニタ部140は、一方にダイオード161,162を通して容量素子120に接続されているので、容量素子120による放電電流が遮断され、容量素子120の両端電圧に影響されることなく、Vi1,Vi2を検出することができる。これにより、モニタ電圧が0V(すなわち基準電源電圧値以下)になると、比較器151がOFFになり、比較器出力が反転して、FETゲート制御回路153がOFFになる。FETゲート制御回路153がOFFになると、FETゲート制御回路出力が0となる。これに従い、スイッチ素子130のFETゲート131がOFFに制御される。
抜去後、電子機器100が電源装置200に挿入される(時刻T2)と、モニタ電圧が基準電源電圧値以上となる。これに基づき、比較器出力が反転して、FETゲート制御回路153を作動させる。FETゲート制御回路153は、FETゲート回路出力を徐々に上昇させる。これに基づき、スイッチ素子130のFETゲート131のゲート電圧が上昇し、FETゲート131のドレイン−ソース間のON抵抗が徐々に低下していく。これに従い、容量素子120が徐々に充電されていくことで、電子機器100内の回路に過大な突入電流が流れることを抑制する。
その後、FETゲート131が完全にONになり、FETゲート131の抵抗値が最小になる(時刻T3)と、このときの容量素子120への供給電圧に応じて容量素子120の充電が完了し、入力コンデンサ両端電圧が所定の値に達する。また、これに従い、容量素子120の充電電流が0Aになって電子機器100内の電流が安定する。
図8は、第2の実施の形態の電子機器の挿入時において2重化電源の電圧印加に時間差がある場合における動作波形を示した図である。
また、電子機器100の挿入時や抜去時において端子170〜172の接触や切断のタイミングが不揃いになり、2重化電源の切断や投入が同時でない場合にも、突入電流抑制部150がスイッチ素子130を制御することで、突入電流を抑制することができる。このような場合の電子機器100内の回路の状態について図8に従って説明する。
また、電子機器100の挿入時や抜去時において端子170〜172の接触や切断のタイミングが不揃いになり、2重化電源の切断や投入が同時でない場合にも、突入電流抑制部150がスイッチ素子130を制御することで、突入電流を抑制することができる。このような場合の電子機器100内の回路の状態について図8に従って説明する。
図8において、図7と同様に、Vi1,Vi2は、電子機器100の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。Vi1は、端子170,171の端子間電圧の電圧波形を示す。Vi2は、端子170,172の端子間電圧の電圧波形を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗140bの両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源152の電圧値を示す。比較器出力は、比較器151の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路153の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子120の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器100内の回路に流れる電流を示す。
図8に示すように、時刻T4においてVi1(電源281)が切断された後に時刻T5においてVi2(電源282)が切断されている。さらに、その後時刻T6においてVi1が投入された後に時刻T7においてVi2が投入されている。モニタ部140は、電源281,282の監視結果を論理和しているので、電子機器100が電源281,282の両方と切断された場合、すなわちVi1,Vi2の両方が垂下した場合に、モニタ部140は、電子機器100の受電端の電圧が垂下したことを検出し、出力信号を出力する。また、モニタ部140は、電子機器100に電源281,282のいずれか一方の電源が投入された場合、すなわちVi1,Vi2のいずれか一方が上昇した場合に、モニタ部140は、電子機器100の受電端の電圧が上昇したことを検出し、出力信号を出力する。
比較器151は、モニタ部140の出力信号に従って電源281,282が同時に切断および投入された場合と同様に動作する。FETゲート制御回路153およびスイッチ素子130も、これらに基づいて電源281,282が同時に切断および投入された場合と同様に動作する。以上により、電子機器100は、2重化電源の切断や投入が同時でない場合にも、電源281,282が同時に切断および投入された場合と同様に動作する。
このように、電子機器100は、容量素子120の放電状況に関わらず、電子機器100が電源装置200から抜去された際、直ちに突入電流抑制部150をOFFにすることで、電子機器100と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
また、保守交換の挿抜作業でコネクタの接触チャタリングや保守者の取扱による短時間の電源投入切断によって突入電流抑制部150が突入電流を抑えることが可能になる。
また、容量素子120について放電抵抗が不要となり、エネルギーの損失を抑制できる。
また、容量素子120について放電抵抗が不要となり、エネルギーの損失を抑制できる。
また、遮断回路160は、電源装置200からの電流が順方向を流れるように接続されたダイオード161,162を有している。これにより、遮断回路160は、電子機器100の抜去時におけるモニタ部140に流れる容量素子120からの放電電流を、逆方向であるダイオード161,162で遮断することができる。
また、モニタ部140は、モニタ部140を流れる電流を一方向に流す、カソード側端子がダイオード161,162のカソード側端子に接続されたダイオード191,192を有している。これにより、モニタ部140は、ダイオード161,162のカソード側電圧と電源装置200とのうちの少なくともいずれか一方の電圧が印加された場合、突入電流抑制部150に対してONを出力することができる。
また、ダイオード161,162は、電源装置200の多重化された電源281,282の逆流防止にも使用されているものを兼用しているので、新たな部品の増加を抑制しながら本実施の形態の機能を実現できる。
また、突入電流抑制部150は、モニタ部140の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御するので、電子機器100と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第3の実施の形態では、電源装置の−側の端子を共通にして電源部の電源をn個(nは3以上の自然数とする)の電源で多重化している。
次に、第3の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第3の実施の形態では、電源装置の−側の端子を共通にして電源部の電源をn個(nは3以上の自然数とする)の電源で多重化している。
図9は、第3の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図9に示すように、電子機器300は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部340、突入電流抑制部150、遮断回路360、端子370,371,372,・・・,37n、逆流防止回路390を有する。電子機器300は、電源装置400に対して活線挿抜可能である。
電源装置400は、端子470,471,472,・・・,47n、電源部480を有する。電子機器300および電源装置400は、電子機器300側の端子370〜37nおよび電源装置400側の端子470〜47nによって電気的に接続可能である。
また、モニタ部340は、分圧抵抗340a,340bを有する。突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路360は、n個のダイオード361,362,・・・,36nを有する。逆流防止回路390は、n個のダイオード391,392,・・・,39nを有する。電源部480は、n個の直流電源である電源481,482,・・・,48nを有する。
負荷回路110は、第2の実施の形態と同様、電源装置400から供給される電源を使用して電子機器300が有する機能を実現する。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
スイッチ素子130は、第2の実施の形態と同様、電子機器300内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部340は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器300の供給電圧側の端子370に接続されている。モニタ部340は、電子機器300の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部340は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部340は、ダイオード361,362,・・・,36nのアノード側の電圧と電源装置400から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
モニタ部340は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器300の供給電圧側の端子370に接続されている。モニタ部340は、電子機器300の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部340は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部340は、ダイオード361,362,・・・,36nのアノード側の電圧と電源装置400から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
分圧抵抗340a,340bは、第2の実施の形態の分圧抵抗140a,140bと同様、入力電圧を監視する。分圧抵抗340a,340bは、電子機器300に電源装置400から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗340bの両端に対して基準電源152以上の電位差が生じるように設定される。
突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、モニタ部340で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部150は、モニタ部340の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器300と電源装置400との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。突入電流抑制部150は、モニタ部340の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部150は、電源装置400からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置400への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部150は、電源装置400への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置400への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器151は、第2の実施の形態と同様、基準電源152から供給される基準電圧とモニタ部340の分圧抵抗340bの両端の電圧を比較する。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
ここで、電源装置400から抜去されたことにより電源装置400の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路360によって遮断され、モニタ部340に電流が流れず、分圧抵抗340bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード361,362,・・・,36nのアノード側の電圧と電源装置400の−側電源の入力電圧との間に電位差が無くなると、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。これにより、後に電子機器300が電源装置400に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器300が電源装置400に挿入されたものとする。すると、電子機器300の回路内を、電源装置400による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、分圧抵抗340bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード361,362,・・・,36nのアノード側の電圧と電源装置400の−側電源の入力電圧との間に基準電源152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器300が電源装置400に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路360は、スイッチ素子130とモニタ部340との間に設けられており、電子機器300が電源装置400から抜去されたとき、ダイオード361,362,・・・,36nにより、容量素子120に充電されていた電荷のモニタ部340への流入を阻止する。
ダイオード361,362,・・・,36nは、多重化電源を回路内で1つにまとめ、電源部480において多重化されている電源481,482,・・・,48nの還流を遮断し、電源部480からの電流の逆流防止に用いられている逆流防止ダイオードである。ダイオード361,362,・・・,36nは、電源装置400の電流が順方向を流れるように接続されている。また、ダイオード361,362,・・・,36nは、電子機器300が電源装置400から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部340への流入を阻止する。ダイオード361,362,・・・,36nは、遮断回路の一例である。
端子370,371,372,・・・,37nは、それぞれ端子470,471,472,・・・,47nと電気的に接続可能である。電子機器300は、端子370〜37n,470〜47nを介して電源装置400から電源の供給を受ける。
逆流防止回路390は、モニタ部340と直列に接続されており、電源部480において多重化されている電源481,482,・・・,48nの還流を防止する。
ダイオード391,392,・・・,39nは、アノード側端子がダイオード361,362,・・・,36nのそれぞれのアノード側端子に接続されており、電源部480において多重化されている電源481,482,・・・,48nの還流を遮断する。
ダイオード391,392,・・・,39nは、アノード側端子がダイオード361,362,・・・,36nのそれぞれのアノード側端子に接続されており、電源部480において多重化されている電源481,482,・・・,48nの還流を遮断する。
電源部480は、電子機器300が使用する直流電源を供給するn個の電源481,482,・・・,48nを有する。電源部480は、並列に接続された電源481,482,・・・,48nを用いて電子機器300に多重化電源を給電する。これにより、電源部480の信頼性が高められている。
このように、電子機器300が電源装置400から抜去された場合、容量素子120からの放電電流が遮断回路360によって遮断され、分圧抵抗340bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
抜去後、電子機器300が電源装置400に挿入された場合、電源部480からの供給電流がモニタ部340に流れ、分圧抵抗340bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器300内に電流が流れる。
これらにより、電子機器300では、容量素子120への充電電流を抑制することで、電源装置400への挿入時に電子機器300内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、突入電流を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、電源部480は、電源481〜48nのn個の電源で多重化し、電子機器300および電源装置400は、端子370〜37n,470〜47nのそれぞれn+1組の端子を有する。しかし、これに限らず、電源装置400は、1個または2個の電源を有してもよく、電子機器300および電源装置400が有する端子の個数は、電源部480が有する電源の数に応じて2個または3個とすることができる。
また、本実施の形態では、遮断回路360は、ダイオード361〜36nのn個のダイオードを有するが、これに限らず、遮断回路360が有するダイオードの個数は、電源部480が有する電源の数に応じて1個または2個とすることができる。
また、本実施の形態では、逆流防止回路390は、ダイオード391〜39nのn個のダイオードを有するが、これに限らず、逆流防止回路390が有するダイオードの個数は、電源部480が有する電源の数に応じて(電源が1個の場合は逆流が生じないため)0個または2個とすることができる。
このように、電子機器300は、第2の実施の形態と同様、容量素子120の放電状況に関わらず、電子機器300が電源装置400から抜去された際、直ちに突入電流抑制部150をOFFにすることで、電子機器300と電源装置400との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第4の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にして電源部の電源をn個の電源で多重化している。
次に、第4の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第4の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にして電源部の電源をn個の電源で多重化している。
図10は、第4の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図10に示すように、電子機器500は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部540、突入電流抑制部150、遮断回路560、端子570,571,572,・・・,57n、逆流防止回路590を有する。電子機器500は、電源装置600に対して活線挿抜可能である。
電源装置600は、端子670,671,672,・・・,67n、電源部680を有する。電子機器500および電源装置600は、電子機器500側の端子570〜57nおよび電源装置600側の端子670〜67nによって電気的に接続可能である。
また、モニタ部540は、分圧抵抗540a,540bを有する。突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路560は、n個のダイオード561,562,・・・,56nを有する。逆流防止回路590は、n個のダイオード591,592,・・・,59nを有する。電源部680は、n個の直流電源である電源681,682,・・・,68nを有する。
負荷回路110は、第2の実施の形態と同様、電源装置600から供給される電源を使用して電子機器500が有する機能を実現する。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
スイッチ素子130は、第2の実施の形態と同様、電子機器500内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部540は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器500の供給電圧側の端子570に接続されている。モニタ部540は、電子機器500の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部540は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部540は、ダイオード561,562,・・・,56nのカソード側の電圧と電源装置600から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
モニタ部540は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器500の供給電圧側の端子570に接続されている。モニタ部540は、電子機器500の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部540は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部540は、ダイオード561,562,・・・,56nのカソード側の電圧と電源装置600から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
分圧抵抗540a,540bは、第2の実施の形態の分圧抵抗140a,140bと同様、入力電圧を監視する。分圧抵抗540a,540bは、電子機器500に電源装置600から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗540bの両端に対して基準電源152以上の電位差が生じるように設定される。
突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、モニタ部540で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部150は、モニタ部540の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器500と電源装置600との活線挿抜時に発生する突入電流を抑制する。突入電流抑制部150は、モニタ部540の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部150は、電源装置600からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置600への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部150は、電源装置600への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置600への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器151は、第2の実施の形態と同様、基準電源152から供給される基準電圧とモニタ部540の分圧抵抗540bの両端の電圧を比較する。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
ここで、電源装置600から抜去されたことにより電源装置600の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路560によって遮断され、モニタ部540に電流が流れず、分圧抵抗540bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード561,562,・・・,56nのカソード側の電圧と電源装置600の+側電源の入力電圧との間に電位差が無くなると、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。これにより、後に電子機器500が電源装置600に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器500が電源装置600に挿入されたものとする。すると、電子機器500の回路内を、電源装置600による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、分圧抵抗540bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード561,562,・・・,56nのカソード側の電圧と電源装置600の+側電源の入力電圧との間に基準電源152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器500が電源装置600に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路560は、スイッチ素子130とモニタ部540との間に設けられており、電子機器500が電源装置600から抜去されたとき、ダイオード561,562,・・・,56nにより、容量素子120に充電されていた電荷のモニタ部540への流入を阻止する。
ダイオード561,562,・・・,56nは、多重化電源を回路内で1つにまとめ、電源部680において多重化されている電源681,682,・・・,68nの還流を遮断し、電源部680からの電流の逆流防止に用いられている逆流防止ダイオードである。ダイオード561,562,・・・,56nは、電源装置600の電流が順方向を流れるように接続されている。また、ダイオード561,562,・・・,56nは、電子機器500が電源装置600から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部540への流入を阻止する。ダイオード561,562,・・・,56nは、遮断回路の一例である。
端子570,571,572,・・・,57nは、それぞれ端子670,671,672,・・・,67nと電気的に接続可能である。電子機器500は、端子570〜57n,670〜67nを介して電源装置600から電源の供給を受ける。
逆流防止回路590は、モニタ部540と直列に接続されており、電源部680において多重化されている電源681,682,・・・,68nの還流を防止する。
ダイオード591,592,・・・,59nは、カソード側端子がダイオード561,562,・・・,56nのそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部680において多重化されている電源681,682,・・・,68nの還流を遮断する。
ダイオード591,592,・・・,59nは、カソード側端子がダイオード561,562,・・・,56nのそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部680において多重化されている電源681,682,・・・,68nの還流を遮断する。
電源部680は、電子機器500が使用する直流電源を供給するn個の電源681,682,・・・,68nを有する。電源部680は、並列に接続された電源681,682,・・・,68nを用いて電子機器500に多重化電源を給電する。これにより、電源部680の信頼性が高められている。
このように、電子機器500が電源装置600から抜去された場合、容量素子120からの放電電流が遮断回路560によって遮断され、分圧抵抗540bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
抜去後、電子機器500が電源装置600に挿入された場合、電源部680からの供給電流がモニタ部540に流れ、分圧抵抗540bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器500内に電流が流れる。
これらにより、電子機器500では、容量素子120への充電電流を抑制することで、電源装置600への挿入時に電子機器500内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、突入電流を抑制することができる。
このように、電子機器500は、第2の実施の形態と同様、容量素子120の放電状況に関わらず、電子機器500が電源装置600から抜去された際、直ちに突入電流抑制部150をOFFにすることで、電子機器500と電源装置600との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第5の実施の形態では、電源部の電源を多重化せずに単電源で供給している。
次に、第5の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第5の実施の形態では、電源部の電源を多重化せずに単電源で供給している。
図11は、第5の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図11に示すように、電子機器700は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部740、突入電流抑制部150、遮断回路760、端子770,771を有する。電子機器700は、電源装置800に対して活線挿抜可能である。
電源装置800は、端子870,871、電源部880を有する。電子機器700および電源装置800は、電子機器700側の端子770,771および電源装置800側の端子870,871によって電気的に接続可能である。
また、モニタ部740は、分圧抵抗740a,740bを有する。突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路760は、ダイオード761を有する。電源部880は、直流電源である電源881を有する。実施例1〜4では、多重化電源の還流防止用の素子を遮断回路として利用した。電源部880が単電源である本実施の形態では、多重化電源の還流防止用の素子は不要であるが、電子機器700が電源装置800から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部740への流入を阻止する遮断回路760としてダイオード761を設けている。
負荷回路110は、第2の実施の形態と同様、電源装置800から供給される電源を使用して電子機器700が有する機能を実現する。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
スイッチ素子130は、第2の実施の形態と同様、電子機器700内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部740は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器700の供給電圧側の端子770に接続されている。モニタ部740は、電子機器700の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部740は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部740は、ダイオード761のカソード側の電圧と電源装置800から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
モニタ部740は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器700の供給電圧側の端子770に接続されている。モニタ部740は、電子機器700の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部740は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部740は、ダイオード761のカソード側の電圧と電源装置800から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
分圧抵抗740a,740bは、第2の実施の形態の分圧抵抗140a,140bと同様、入力電圧を監視する。分圧抵抗740a,740bは、電子機器700に電源装置800から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗740bの両端に対して基準電源152以上の電位差が生じるように設定される。
突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、モニタ部740で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部150は、モニタ部740の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器700と電源装置800との活線挿抜時に発生する突入電流を抑制する。突入電流抑制部150は、モニタ部740の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部150は、電源装置800からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置800への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部150は、電源装置800への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置800への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器151は、第2の実施の形態と同様、基準電源152から供給される基準電圧とモニタ部740の分圧抵抗740bの両端の電圧を比較する。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
ここで、電源装置800から抜去されたことにより電源装置800の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路760によって遮断され、モニタ部740に電流が流れず、分圧抵抗740bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード761のカソード側の電圧と電源装置800の+側電源の入力電圧との間に電位差が無くなると、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。これにより、後に電子機器700が電源装置800に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器700が電源装置800に挿入されたものとする。すると、電子機器700の回路内を、電源装置800による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、分圧抵抗740bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード761のカソード側の電圧と電源装置800の+側電源の入力電圧との間に基準電源152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器700が電源装置800に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路760は、スイッチ素子130とモニタ部740との間に設けられており、電子機器700が電源装置800から抜去されたとき、ダイオード761により、容量素子120に充電されていた電荷のモニタ部740への流入を阻止する。
ダイオード761は、電源部880からの電流の逆流防止に用いられている逆流防止ダイオードである。ダイオード761は、電源装置800の電流が順方向を流れるように接続されている。また、ダイオード761は、電子機器700が電源装置800から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部740への流入を阻止する。ダイオード761は、遮断回路の一例である。
端子770,771は、それぞれ端子870,871と電気的に接続可能である。電子機器700は、端子770,771,870,871を介して電源装置800から電源の供給を受ける。
電源部880は、電子機器700が使用する直流電源を供給する電源881を有する。
このように、電子機器700が電源装置800から抜去された場合、容量素子120からの放電電流が遮断回路760によって遮断され、分圧抵抗740bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
このように、電子機器700が電源装置800から抜去された場合、容量素子120からの放電電流が遮断回路760によって遮断され、分圧抵抗740bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
抜去後、電子機器700が電源装置800に挿入された場合、電源部880からの供給電流がモニタ部740に流れ、分圧抵抗740bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器700内に電流が流れる。
これらにより、電子機器700では、容量素子120への充電電流を抑制することで、電源装置800への挿入時に電子機器700内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、突入電流を抑制することができる。
このように、電子機器700は、第2の実施の形態と同様、容量素子120の放電状況に関わらず、電子機器700が電源装置800から抜去された際、直ちに突入電流抑制部150をOFFにすることで、電子機器700と電源装置800との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第6の実施の形態]
次に、第6の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第6の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にし、電源部を2個の電源で2重化すると共に、トランジスタが分圧抵抗と電源部との接続および切り離しの切り替えを行う。
次に、第6の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第6の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にし、電源部を2個の電源で2重化すると共に、トランジスタが分圧抵抗と電源部との接続および切り離しの切り替えを行う。
図12は、第6の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図12に示すように、電子機器900は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部940、オン・オフスイッチ941、突入電流抑制部150、遮断回路960、端子170,171,172、オン・オフスイッチ制御部990を有する。電子機器900は、電源装置200に対して活線挿抜可能である。
電源装置200は、第2の実施の形態と同様、端子270,271,272、電源部280を有する。電子機器900および電源装置200は、電子機器900側の端子170〜172および電源装置200側の端子270〜272によって電気的に接続可能である。
また、モニタ部940は、分圧抵抗940a,940bを有する。オン・オフスイッチ941は、トランジスタ941aを有する。突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、比較器151、基準電源152、FETゲート制御回路153を有する。遮断回路960は、第2の実施の形態の遮断回路160と同様、ダイオード961,962を有する。オン・オフスイッチ制御部990は、抵抗990a,990b、ダイオード991,992を有する。電源部280は、第2の実施の形態と同様、直流電源である電源281,282を有する。
負荷回路110は、第2の実施の形態と同様、電源装置200から供給される電源を使用して電子機器900が有する機能を実現する。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
スイッチ素子130は、第2の実施の形態と同様、電子機器900内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部940は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器900の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部940は、電子機器900の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部940は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部940は、ダイオード961,962のカソード側の電圧と、トランジスタ941aを介して電源装置200から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
モニタ部940は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器900の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部940は、電子機器900の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部150に出力する。また、モニタ部940は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部940は、ダイオード961,962のカソード側の電圧と、トランジスタ941aを介して電源装置200から供給される入力電圧とを監視して、両方の電圧の監視結果の論理和を出力する。
分圧抵抗940a,940bは、第2の実施の形態の分圧抵抗140a,140bと同様、トランジスタ941aを介して供給される入力電圧を監視する。分圧抵抗940a,940bは、電子機器900に電源装置200から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗940bの両端に対して基準電源152以上の電位差が生じるように設定される。
オン・オフスイッチ941は、分圧抵抗940a,940bと電源部280との接続および切り離しの切り替えを行う。オン・オフスイッチ941は、電子機器900が電源装置200から抜去されたとき、分圧抵抗940a,940bに供給される電源部280からの電源を遮断する。
トランジスタ941aは、分圧抵抗940a,940bと電源部280との接続および切り離しの切り替えを行うPNP型トランジスタである。トランジスタ941aは、モニタ部940の分圧抵抗940bを流れる電流を制御するオン・オフスイッチの一例である。トランジスタ941aは、電子機器900が電源装置200から抜去されたとき、分圧抵抗940bを流れる電流をOFFする。トランジスタ941aのコレクタ側端子は、分圧抵抗940a,940bと接続されている。エミッタ側端子は、電源装置200の+側と接続されている。ベース側端子は、抵抗990aと抵抗990bとの間に接続されている。
トランジスタ941aは、電子機器900が電源装置200から抜去されたとき、電源装置200と切断されると共に容量素子120からの放電電流が遮断回路960で遮断されることにより、ベース側端子に印加される電圧が0になるので、分圧抵抗940bを流れる電流をOFFする。また、トランジスタ941aは、電子機器900が電源装置200に挿入されたとき、抵抗990aを通じて電源部280からの電圧がベース側端子に印加されるので、分圧抵抗940bを流れる電流をONする。
突入電流抑制部150は、第2の実施の形態と同様、モニタ部940で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部150は、モニタ部940の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器900と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。突入電流抑制部150は、モニタ部940の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部150は、電源装置200からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部150は、電源装置200への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器151は、第2の実施の形態と同様、基準電源152から供給される基準電圧とモニタ部940の分圧抵抗940bの両端の電圧を比較する。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
基準電源152は、第2の実施の形態と同様、比較器151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。FETゲート制御回路153は、第2の実施の形態と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。
ここで、電源装置200から抜去されたことにより電源装置200の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路960によって遮断され、抵抗990a,990b、ダイオード991,992に電流が流れず、トランジスタ941aのベース側端子に流れる電流が0Vとなる。そして、トランジスタ941aがOFFするので、モニタ部940に電流が流れない。これに従い、分圧抵抗940bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード961,962のカソード側の電圧と電源装置200の+側電源の入力電圧との間に電位差が無くなると、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。これにより、後に電子機器900が電源装置200に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器900が電源装置200に挿入されたものとする。すると、電子機器900の回路内を、電源装置200による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、抵抗990a,990b、ダイオード991,992に電流が流れ、トランジスタ941aのベース側端子に電流が流れる。そして、トランジスタ941aがONするので、モニタ部940に電流が流れる。これに従い、分圧抵抗940bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部150は、比較器151による比較の結果、ダイオード961,962のカソード側の電圧と電源装置200の+側電源の入力電圧との間に基準電源152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器900が電源装置200に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路960は、スイッチ素子130とオン・オフスイッチ制御部990との間に設けられており、電子機器900が電源装置200から抜去されたとき、ダイオード961,962により、容量素子120に充電されていた電荷のオン・オフスイッチ制御部990への流入を阻止する。
ダイオード961,962は、2重化電源を回路内で1つにまとめ、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断し、電源部280からの電流の逆流防止に用いられている逆流防止ダイオードである。ダイオード961,962は、電源装置200の電流が順方向を流れるように接続されている。また、ダイオード961,962は、電子機器900が電源装置200から抜去されたとき、容量素子120に充電されていた電荷による放電電流のモニタ部940への流入を阻止する。ダイオード961,962は、遮断回路の一例である。
端子170,171,172は、それぞれ端子270,271,272と電気的に接続可能である。電子機器900は、端子170〜172,270〜272を介して電源装置200から電源の供給を受ける。
オン・オフスイッチ制御部990は、抵抗990a,990b、ダイオード991,992を有する。
抵抗990a,990bは、トランジスタ941aのベース側端子の電圧を調整する分圧抵抗である。抵抗990a,990bの一方の端子は、トランジスタ941aのベース側端子と接続されている。抵抗990aの他方の端子は、電源装置200の+側と接続されている。抵抗990bの他方の端子は、ダイオード991,992のアノード側端子と接続されている。
抵抗990a,990bは、トランジスタ941aのベース側端子の電圧を調整する分圧抵抗である。抵抗990a,990bの一方の端子は、トランジスタ941aのベース側端子と接続されている。抵抗990aの他方の端子は、電源装置200の+側と接続されている。抵抗990bの他方の端子は、ダイオード991,992のアノード側端子と接続されている。
また、オン・オフスイッチ制御部990は、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を防止する。
ダイオード991,992は、カソード側端子がダイオード961,962のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
ダイオード991,992は、カソード側端子がダイオード961,962のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
電源部280は、電子機器900が使用する直流電源を供給する電源281,282を有する。電源部280は、並列に接続された電源281,282を用いて電子機器900に2重化電源を給電する。これにより、電源部280の信頼性が高められている。
このように、電子機器900が電源装置200から抜去された場合、容量素子120からの放電電流がトランジスタ941aによって遮断され、分圧抵抗940bの両端電圧であるモニタ電圧が0Vになる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以下になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をONからOFFに制御する。
抜去後、電子機器900が電源装置200に挿入された場合、電源部280からの供給電流が、トランジスタ941aがONになることによりモニタ部940に流れ、分圧抵抗940bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器151は、モニタ電圧が基準電源152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器900内に電流が流れる。
なお、本実施の形態では、電源部280は、電源281,282の2個の電源で多重化し、電子機器900および電源装置200は、端子170〜172,270〜272のそれぞれ3組の端子を有する。しかし、これに限らず、電源装置200は、1個または3個以上の電源を有してもよく、電子機器900および電源装置200が有する端子の個数は、電源部280が有する電源の数に応じて2個または4個以上とすることができる。
また、本実施の形態では、モニタ部940は、ダイオード991,992の2個のダイオードを有するが、これに限らず、モニタ部940が有するダイオードの個数は、電源部280が有する電源の数に応じて1個または3個以上とすることができる。
また、本実施の形態では、遮断回路960は、ダイオード961,962の2個のダイオードを有するが、これに限らず、遮断回路960が有するダイオードの個数は、電源部280が有する電源の数に応じて1個または3個以上とすることができる。
これらにより、電子機器900では、電子機器900が電源装置200から抜去された場合、モニタ部940に流れる電流を遮断することにより突入電流抑制部150にスイッチ素子130をOFFに制御させ、容量素子120への充電電流を抑制することで、電源装置200への挿入時に電子機器900内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、電子機器900と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
[第7の実施の形態]
次に、第7の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第7の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にし、電源部を2個の電源で2重化すると共に、トランジスタが比較器およびFETゲート制御回路の動作に使用する電源の接続および切り離しの切り替えを行う。
次に、第7の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。上記の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については同一の符号を用いると共に説明を省略する。第7の実施の形態では、電源装置の+側の端子を共通にし、電源部を2個の電源で2重化すると共に、トランジスタが比較器およびFETゲート制御回路の動作に使用する電源の接続および切り離しの切り替えを行う。
図13は、第7の実施の形態に係る電子機器を説明する図である。図13に示すように、電子機器1100は、負荷回路110、容量素子120、スイッチ素子130、モニタ部1140、突入電流抑制部1150、遮断回路1160、端子170,171,172、動作制御回路1190を有する。電子機器1100は、電源装置200に対して活線挿抜可能である。
電源装置200は、第2の実施の形態と同様、端子270,271,272、電源部280を有する。電子機器1100および電源装置200は、電子機器1100側の端子170〜172および電源装置200側の端子270〜272によって電気的に接続可能である。
また、モニタ部1140は、分圧抵抗1140a,1140bを有する。突入電流抑制部1150は、比較器1151、基準電源1152、FETゲート制御回路1153を有する。遮断回路1160は、ダイオード1161,1162を有する。動作制御回路1190は、抵抗1190a,1190b,1190c、ツェナー(zener)ダイオード1190d、トランジスタ1190e、ダイオード1191,1192を有する。電源部280は、第2の実施の形態と同様、直流電源である電源281,282を有する。
負荷回路110は、第2の実施の形態と同様、電源装置200から供給される電源を使用して電子機器1100が有する機能を実現する。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
容量素子120は、第2の実施の形態と同様、負荷回路110に供給される電力を安定化する入力コンデンサである。
スイッチ素子130は、第2の実施の形態と同様、電子機器1100内の回路を流れる電流を制御する。
モニタ部1140は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器1100の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部1140は、電子機器1100の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部1150に出力する。また、モニタ部1140は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部1140は、分圧抵抗1140a,1140bにより、電源部280の入力電圧、すなわち電源部280の+側の電圧と電源部280の−側の電圧とを監視して、監視結果を出力する。分圧抵抗1140a,1140bは、電子機器1100に電源装置200から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗1140bの両端に対して基準電源1152以上の電位差が生じるように設定される。
モニタ部1140は、第2の実施の形態のモニタ部140と同様、電子機器1100の供給電圧側の端子170に接続されている。モニタ部1140は、電子機器1100の供給電圧をモニタし、モニタ結果である電圧モニタを突入電流抑制部1150に出力する。また、モニタ部1140は、容量素子120と並列接続されている。モニタ部1140は、分圧抵抗1140a,1140bにより、電源部280の入力電圧、すなわち電源部280の+側の電圧と電源部280の−側の電圧とを監視して、監視結果を出力する。分圧抵抗1140a,1140bは、電子機器1100に電源装置200から正規の電圧の電源の供給を受けた場合に、分圧抵抗1140bの両端に対して基準電源1152以上の電位差が生じるように設定される。
突入電流抑制部1150は、第2の実施の形態の突入電流抑制部150と同様、モニタ部1140で検出された電流に基づいてスイッチ素子130を制御する。突入電流抑制部1150は、モニタ部1140の電圧モニタに基づいてスイッチ素子130の抵抗を可変し、電子機器1100と電源装置200との活線挿抜時に発生する突入電流を抑制する。突入電流抑制部1150は、モニタ部1140の電圧モニタがゼロのとき、スイッチ素子130の抵抗を無限大に制御する。突入電流抑制部1150は、電源装置200からの抜去時にスイッチ素子130の抵抗値を大きくしておくことで、抜去後の電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。また、突入電流抑制部1150は、電源装置200への挿入時にスイッチ素子130の抵抗値を徐々に低減させることで、電源装置200への挿入時における突入電流を抑制できる。
比較器1151は、第2の実施の形態の比較器151と同様、基準電源1152から供給される基準電圧とモニタ部1140の分圧抵抗1140bの両端の電圧を比較する。比較器1151は、トランジスタ1190eおよびツェナーダイオード1190dより電源部280からの電力供給を受けて動作する。
基準電源1152は、第2の実施の形態の基準電源152と同様、比較器1151に比較の基準となる電圧を供給する電源である。
FETゲート制御回路1153は、第2の実施の形態のFETゲート制御回路153と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。FETゲート制御回路1153は、トランジスタ1190eおよびツェナーダイオード1190dより電源部280からの電力供給を受けて動作する。
FETゲート制御回路1153は、第2の実施の形態のFETゲート制御回路153と同様、スイッチ素子130のFETを制御し、徐々に抵抗値を減少させて突入電流を抑える。FETゲート制御回路1153は、トランジスタ1190eおよびツェナーダイオード1190dより電源部280からの電力供給を受けて動作する。
ここで、電源装置200から抜去されたことにより電源装置200の+側電源の入力電圧が垂下したものとする。これにより、容量素子120からの放電電流が遮断回路1160によって遮断され、トランジスタ1190eのベース側端子に電流が流れず、トランジスタ1190eのエミッタ−コレクタ間の電流も遮断されることから、比較器1151およびFETゲート制御回路1153への電力供給が行われなくなる。この場合、突入電流抑制部1150は、OFFを出力する。これに従い、スイッチ素子130はONからOFFに制御される。これにより、後に電子機器1100が電源装置200に挿入された際の容量素子120への充電電流を抑制する。
また、抜去後、電子機器1100が電源装置200に挿入されたものとする。すると、電子機器1100の回路内を、電源装置200による入力電圧に基づく電流が流れる。これにより、トランジスタ1190eのベース側端子に電流が流れ、トランジスタ1190eのエミッタ−コレクタ間の電流も流れることから、比較器1151およびFETゲート制御回路1153への電力供給が行われる。また、分圧抵抗1140bの両端電圧であるモニタ電圧が増加する。この場合、突入電流抑制部1150は、比較器1151による比較の結果、ダイオード1161,1162のカソード側の電圧と電源装置200の+側電源の入力電圧との間に基準電源1152から供給される基準電圧以上の電位差が生じると、スイッチ素子130をOFFから徐々に抵抗値を増加させながらONに制御する。これにより、電子機器1100が電源装置200に挿入された後の容量素子120への充電電流の増加を抑制する。
遮断回路1160は、スイッチ素子130と動作制御回路1190との間に設けられており、電子機器1100が電源装置200から抜去されたとき、ダイオード1161,1162により、容量素子120に充電されていた電荷のトランジスタ1190eのベース側端子への流入を阻止する。
ダイオード1161,1162は、容量素子120の放電電流を遮断してトランジスタ1190eのベース側端子に流れることを阻止すると共に、カソード側端子がダイオード1191,1192のそれぞれのカソード側端子に接続されている。
端子170,171,172は、それぞれ端子270,271,272と電気的に接続可能である。電子機器1100は、端子170〜172,270〜272を介して電源装置200から電源の供給を受ける。
動作制御回路1190は、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用する電源の接続および切り離しの切り替えを行う。動作制御回路1190は、電子機器1100が電源装置200から抜去されたとき、突入電流抑制部1150が有する比較器1151およびFETゲート制御回路1153に供給される電源を遮断する。
トランジスタ1190eは、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用する電源の接続および切り離しの切り替えを行うPNP型トランジスタである。トランジスタ1190eは、電子機器1100が電源装置200から抜去されたとき、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用する電源をOFFする。また、トランジスタ1190eは、電子機器1100が電源装置200に挿入されたとき、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用する電源をONする。トランジスタ1190eのコレクタ側端子は、抵抗1190cを通じて比較器1151およびFETゲート制御回路1153と接続されている。エミッタ側端子は、電源装置200の+側と接続されている。ベース側端子は、抵抗1190aと抵抗1190bとの間に接続されている。
抵抗1190a,1190bは、トランジスタ1190eのベース側端子の電圧を調整する分圧抵抗である。抵抗1190a,1190bの一方の端子は、トランジスタ1190eのベース側端子と接続されている。抵抗1190aの他方の端子は、電源装置200の+側と接続されている。抵抗1190bの他方の端子は、ダイオード1191,1192のアノード側端子と接続されている。
ツェナーダイオード1190dは、比較器1151およびFETゲート制御回路1153に一定の電圧を供給する。ツェナーダイオード1190dは、アノード側端子が電源の−側に接続されており、カソード側が、抵抗1190cを通じてトランジスタ1190eのコレクタ側端子と接続されていると共に比較器1151およびFETゲート制御回路1153と接続されている。
また、動作制御回路1190は、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を防止する。
ダイオード1191,1192は、カソード側端子がダイオード1161,1162のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
ダイオード1191,1192は、カソード側端子がダイオード1161,1162のそれぞれのカソード側端子に接続されており、電源部280において2重化されている電源281,282の還流を遮断する。
電源部280は、電子機器1100が使用する直流電源を供給する電源281,282を有する。電源部280は、並列に接続された電源281,282を用いて電子機器1100に2重化電源を給電する。これにより、電源部280の信頼性が高められている。
このように、電子機器1100が電源装置200から抜去された場合、容量素子120からの放電電流がダイオード1161,1162によって遮断され、トランジスタ1190eのベース側端子に電流が流れない。これにより、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用される電源の供給をトランジスタ1190eが遮断する。そして、比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作が停止してOFFが出力される。これに基づいて、スイッチ素子130はONからOFFに制御される。
抜去後、電子機器1100が電源装置200に挿入された場合、電源部280からの供給電流が、トランジスタ1190eのベース側端子に流れ、トランジスタ1190eがONになることにより、トランジスタ1190eのエミッタ側端子およびコレクタ側端子の間に電流が流れるので、電源部280からの比較器1151およびFETゲート制御回路1153の動作に使用される電源供給が可能になる。これに従い、比較器1151およびFETゲート制御回路1153は、動作を開始する。また、電源部280から供給される電流がモニタ部1140に流れ、分圧抵抗1140bの両端電圧であるモニタ電圧が基準電圧以上になる。そして、比較器1151は、モニタ電圧が基準電源1152からの基準電圧以上になったことを検出する。これに基づいて、突入電流抑制部1150は、スイッチ素子130をOFFからONに、徐々に抵抗値を減少させながら制御する。これにより、容量素子120への充電電流を抑制しつつ、電子機器1100内に電流が流れる。
なお、本実施の形態では、電源部280は、電源281,282の2個の電源で多重化し、電子機器1100および電源装置200は、端子170〜172,270〜272のそれぞれ3組の端子を有する。しかし、これに限らず、電源装置200は、1個または3個以上の電源を有してもよく、電子機器1100および電源装置200が有する端子の個数は、電源部280が有する電源の数に応じて2個または4個以上とすることができる。
また、本実施の形態では、動作制御回路1190は、ダイオード1191,1192の2個のダイオードを有するが、これに限らず、動作制御回路1190が有するダイオードの個数は、電源部280が有する電源の数に応じて1個または3個以上とすることができる。
また、本実施の形態では、遮断回路1160は、ダイオード1161,1162の2個のダイオードを有するが、これに限らず、遮断回路1160が有するダイオードの個数は、電源部280が有する電源の数に応じて1個または3個以上とすることができる。
図14は、第7の実施の形態の電子機器の抜去時および挿入時における動作波形を示した図である。
図14において、Vi1,Vi2は、電子機器1100の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。Vi1は、端子170,171の端子間電圧の電圧波形を示す。Vi2は、端子170,172の端子間電圧の電圧波形を示す。ツェナーダイオード両端電圧は、比較器1151およびFETゲート制御回路1153に供給される電源電圧を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗1140bの両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源1152の電圧値を示す。比較器出力は、比較器1151の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路1153の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子120の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器1100内の回路に流れる電流を示す。
図14において、Vi1,Vi2は、電子機器1100の受電端の2重化電源のそれぞれの電圧波形を示す。Vi1は、端子170,171の端子間電圧の電圧波形を示す。Vi2は、端子170,172の端子間電圧の電圧波形を示す。ツェナーダイオード両端電圧は、比較器1151およびFETゲート制御回路1153に供給される電源電圧を示す。モニタ電圧は、分圧抵抗1140bの両端電圧を示す。基準電源電圧値は、基準電源1152の電圧値を示す。比較器出力は、比較器1151の出力を示す。FETゲート制御回路出力は、FETゲート制御回路1153の出力を示す。容量素子両端電圧は、容量素子120の両端電圧を示す。電子機器回路電流は、電子機器1100内の回路に流れる電流を示す。
図14に従って、電子機器1100の電子機器の抜去時および挿入時における回路の状態について説明する。電源装置200から電子機器1100を抜去する(時刻T1)と、電子機器1100内の回路の受電端の電圧であるVi1,Vi2は垂下する。これにより、容量素子両端電圧は、容量素子120の放電に従って徐々に垂下する。しかし、トランジスタ1190eのベース側端子は、一方にダイオード1161,1162を通して容量素子120に接続されているので、容量素子120による放電電流が遮断され、容量素子120の両端電圧に影響されることなく、Vi1,Vi2を検出することができる。これにより、トランジスタ1190eのベース側端子の電流が0Aになると、比較器1151およびFETゲート制御回路1153に電源が供給されなくなり、モニタ電圧の値にかかわらず、突入電流抑制部1150がOFFになる。突入電流抑制部1150がOFFになると、FETゲート制御回路出力が0となる。これに従い、スイッチ素子130のFETゲート131がOFFに制御される。
抜去後、電子機器1100が電源装置200に挿入される(時刻T2)と、トランジスタ1190eのベース側端子に電流が流れる。これに基づき、ツェナーダイオード両端電圧に示すように、比較器1151およびFETゲート制御回路1153に電力が供給される。そして、動作を再開した比較器1151がモニタ電圧が基準電源電圧値以上となったことを検出すると比較器出力が反転して、電源供給が再開されたFETゲート制御回路1153を作動させる。FETゲート制御回路1153は、FETゲート回路出力を徐々に上昇させる。これに基づき、スイッチ素子130のFETゲート131のゲート電圧が上昇し、FETゲート131のドレイン−ソース間のON抵抗が徐々に低下していく。これに従い、容量素子120が徐々に充電されていくことで、電子機器1100内の回路に過大な突入電流が流れることを抑制する。
その後、FETゲート131が完全にONになり、FETゲート131の抵抗値が最小になる(時刻T3)と、このときの容量素子120への供給電圧に応じて容量素子120の充電が完了し、入力コンデンサ両端電圧が所定の値に達する。また、これに従い、容量素子120の充電電流が0Aになって電子機器100内の電流が安定する。
これらにより、電子機器1100では、電子機器1100が電源装置200から抜去された場合、動作制御回路1190が比較器1151およびFETゲート制御回路1153への電源の供給を遮断することによりスイッチ素子がOFFに制御され、容量素子120への充電電流を抑制する。これにより、電源装置200への挿入時に電子機器1100内の回路について電流の急激な増加を抑制でき、電子機器1100と電源装置200との活線状態における抜去後の挿入時に発生する突入電流を抑制することができる。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、開示の技術は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
1 電子機器
1a 負荷回路
1b 容量素子
1c スイッチ素子
1d モニタ部
1e 突入電流抑制部
1f 遮断回路
1g0,1g1,1g2,2g0,2g1,2g2 端子
1i 逆流防止回路
2 電源装置
2h 電源部
1a 負荷回路
1b 容量素子
1c スイッチ素子
1d モニタ部
1e 突入電流抑制部
1f 遮断回路
1g0,1g1,1g2,2g0,2g1,2g2 端子
1i 逆流防止回路
2 電源装置
2h 電源部
Claims (6)
- 第1の電源装置に挿抜される電子機器において、
前記第1の電源装置の電源供給によって動作する負荷回路と、
前記負荷回路と並列接続された容量素子と、
前記第1の電源装置と前記負荷回路との間に直列接続されるスイッチ素子と、
前記容量素子の電圧をモニタする前記容量素子と並列接続されたモニタ部と、
前記モニタ部の電圧モニタに基づいて前記スイッチ素子の抵抗を可変し、当該電子機器と前記第1の電源装置との挿抜時に発生する突入電流を抑制する突入電流抑制部と、
当該電子機器が前記第1の電源装置から抜去されたとき、前記容量素子に充電されていた電荷の前記モニタ部への流入を抑止する遮断回路と、
を有することを特徴とする電子機器。 - 前記遮断回路は、前記スイッチ素子と前記モニタ部間に設けられた第1の整流素子であることを特徴とする請求の範囲第1項記載の電子機器。
- 前記電子機器は第2の電源装置に挿抜され、
前記遮断回路は、前記モニタ部と直列に接続された第2の整流素子をさらに有することを特徴とする請求の範囲第1項または第2項記載の電子機器。 - 前記突入電流抑制部は、前記モニタ部の電圧モニタがゼロのとき、前記スイッチ素子の抵抗を無限大に制御することを特徴とする請求の範囲第1項記載の電子機器。
- 前記モニタ部を流れる電流を制御するオン・オフスイッチと、
当該電子機器が前記第1の電源装置から抜去されたとき、前記オン・オフスイッチをオフするオン・オフスイッチ制御部と、
を有することを特徴とする請求の範囲第1項記載の電子機器。 - 電源装置に挿抜される電子機器において、
前記電源装置の電源供給によって動作する負荷回路と、
前記負荷回路と並列接続された容量素子と、
前記電源装置と前記負荷回路との間に直列接続されるスイッチ素子と、
前記容量素子の電圧に基づいて前記スイッチ素子の抵抗を可変し、当該電子機器と前記電源装置との挿抜時に発生する突入電流を抑制する突入電流抑制部と、
当該電子機器が前記電源装置から抜去されたとき、前記突入電流抑制部に供給される電源を遮断する動作制御回路と、
を有することを特徴とする電子機器。
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