JP6334208B2 - 電源装置、及び、電源異常判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置、及び、電源異常判定方法に関する。

コンピュータ機器等の電子装置において、電源装置の外部に障害事象の原因があるにも関わらず、電源装置が被疑となるような障害事象が発生することがあり、原因調査に長時間を要することがある。このため、障害事象の原因が電源装置の内外いずれにあるかを早期に切り分ける必要がある。

特許文献１は、電源装置を開示する。その電源装置は、給電系統から電力負荷への給電配線を開閉する遮断機を備え、診断対象である電力負荷への診断対象以外の影響を遮断して、電気負荷の異常の有無を検出する。

特許文献２は、別の電源装置を開示する。その電源装置は、電源装置内への電力供給のオン／オフ、負荷への電力供給のオン／オフ、及び、商用電源からの電力供給のオン／オフにより、電源回路の異常か負荷の異常かを診断する。

特開２００１−２８６０５３号公報 特開２００７−０６０８１７号公報

上記文献の技術を用いた場合、電源装置を制御するための供給信号の供給を遮断、及び、負荷装置への出力電力を遮断した状態で、電源装置単体に、供給電力、及び、供給信号を印加し、障害が電源装置自体に起因するか否かを判定することはできない、という課題がある。

特許文献１は、診断対象には電力を供給し、診断対象以外の負荷には電力を供給しないことでその診断対象以外の影響を遮断して診断するものである。すなわち、診断対象である電力負荷の異常診断を効率的に行うことを目的としたものであり、電源装置自体の検査を行うことを目的としたものではない。障害が電源装置自体に起因するか否かを、明確に判断するための構成は備えていない。

特許文献２は、電源装置への供給電力のオン／オフは行っているが、電源装置への供給信号のオン／オフは行っておらず、供給信号が障害に影響があるか否かを判定することはできない。

本発明の目的は、電源装置の異常の原因が電源装置の内部に起因するか否かの切り分けを迅速に行い、正確に電源装置の異常を判定できる電源装置及び電源異常判定方法を提供することにある。

本発明の電源装置は、入力電圧を、所定の電圧の出力電圧に変換して出力する電圧変換手段と、負荷装置に対する出力電圧をオン／オフする出力用スイッチ手段と、入力信号をオン／オフする信号用スイッチ手段と、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段の各々をオン／オフするための制御信号を出力する電源制御手段と、前記電圧変換手段の出力の異常を検出する電源出力異常検出手段と、を包含し、前記電源出力異常検出手段が前記電圧変換手段の前記出力の異常を検出した場合に、前記電源制御手段が、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段をオフにし、一定の時間が経過した後に、前記電圧変換手段をオンにし、前記電源出力異常検出手段が、前記電圧変換手段の前記出力の異常の有無を確認する。

本発明の電源異常判定方法は、電源装置は、入力電圧を、所定の電圧の出力電圧に変換して出力し、前記電源装置は、負荷装置に対する前記出力電圧をオン／オフし、前記電源装置は、入力信号をオン／オフし、前記電源装置は、前記負荷装置に対する前記出力電圧、及び、前記入力信号の各々をオン／オフするためのオン信号またはオフ信号を出力し、前記電源装置は、前記出力電圧の異常を検出し前記出力電圧の異常を検出した場合に、前記オフ信号を出力し、一定の時間が経過した後に、前記出力電圧をオンするための前記オン信号を出力し、前記出力電圧の異常の有無を確認する。

本発明によれば、電源装置の異常の原因が電源装置の内部に起因するか否かの切り分けを迅速に行い、正確に異常を判定することができる。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る、電子装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、図１に示したブロック図に、図３に示す各動作の経路を追加した図である。 図３は、電源装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 図４は、電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、第二の実施形態に係る、電子装置の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、第三の実施形態に係る、電源装置の構成の一例を示すブロック図である。

発明を実施するための第一の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る、電子装置３０の構成の一例を示すブロック図である。

電子装置３０は、電源装置１０、及び、負荷装置２０を包含する。

電源装置１０は、外部の交流電源から電力を供給された交流入力電圧（以下、単に入力電圧とも称する）を負荷装置２０に必要な直流の出力電圧に変換し、負荷装置２０が必要とする電力を供給する機能を持つ。

電源装置1０は、電圧変換部１１、電源制御部１２、電源出力異常検出部１３、出力用スイッチ部１４、信号用スイッチ部１５、及び、電源状態表示部１６を包含する。

電圧変換部１１は、外部の交流電源より入力電圧を入力されて、入力電圧を所定の直流電圧値の出力電圧に変換して、負荷装置２０に電力供給を行う。

なお、電源装置１０の入力電圧は、必ずしも交流電源からの信号に限定しない。たとえば、電源装置１０は、直流電圧を入力電圧とし、電圧変換部１１は、入力電圧を負荷装置２０に応じた所定の直流電圧値の出力電圧に変換してもよい。

電源制御部１２は、電子装置３０の外部より供給されるオン／オフ信号、及び、電源出力異常検出部１３より出力されるアラーム信号により、電圧変換部１１、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５へ、動作／非動作の信号であるオン／オフ信号を、制御信号として送出する。

また、電源制御部１２は、時間を計測するタイマー回路を内蔵しており、アラーム信号を入力した場合、電圧変換部１１をオフした後、タイマーに基づき、一定の時間が経過した後に、電圧変換部１１を再オンする機能も有している。

さらに、電源制御部１２は、電源出力異常検出部１３からのアラーム信号に基づき、電源装置１０の外部に対して、電源異常を示す信号を送出する機能も有している。

電源出力異常検出部１３は、電圧変換部１１より出力される電圧（電流、電力としてもよい）を検出し、電圧変換部１１より負荷装置２０への電力供給が正常に行われていることの確認を行う。そして、電源出力異常検出部１３は、電源制御部１２に対して、電圧変換部１１の動作状態の報告を行っており、異常を検出した場合には、アラーム信号を電源制御部１２に送出する。なお、電源出力異常検出部１３は、出力用スイッチ部１４の出力の状態（出力電圧）の報告を行ってもよい。

出力用スイッチ部１４は、電圧変換部１１と負荷装置２０の間に挿入されており、通常は、電圧変換部１１より供給される電力を負荷装置２０へ、そのまま供給している。しかし、電源制御部１２より、回路の非動作を指示するスイッチオフ信号が入力された場合には、出力用スイッチ部１４は、電圧変換部１１と負荷装置２０を遮断する機能を有している。

信号用スイッチ部１５は、外部より供給されるオン／オフ信号と電源制御部１２の間に挿入されており、通常は、そのオン／オフ信号を電源制御部１２へ、そのまま供給している。しかし、電源制御部１２より、回路の非動作を指示するスイッチオフ信号が入力された場合には、信号用スイッチ部１５は、外部からのオン／オフ信号を遮断する機能を有している。

電源状態表示部１６は、電源制御部１２に接続されており、電源制御部１２から出力される信号により電源装置１０の状態について表示する。なお、電源状態表示部１６は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成され、ＬＥＤを点灯させることで外部に電源装置１０状態を表示する。

負荷装置２０は、例えば、プロセッサ、メモリ、ファン、Ｉ／Ｏ制御部、等である。

ここで、電圧変換部１１、電源制御部１２、電源出力異常検出部１３、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５は、論理回路等のハードウェアで構成される。

このように、電源装置1０は、負荷装置２０側の原因（部品不良、スペック違反、電圧の回り込み等）により電源異常を検出するような場合においても、外部よりの影響を排除して、異常の原因が電源装置１０の内部にあるか否かを確認することができる。

図２、及び、図３を用いて、電源装置１０の動作について説明する。

なお、図２は、図１に示したブロック図に、図３に示す各動作の経路を追加した図である。各動作の詳細は、以下の図３の説明の中で図２を引用して説明する。

図３は、電源装置１０の動作の一例を示すタイムチャートである。

まず、交流電源からの入力電圧（Ｔ０１）、及び、外部からのオン信号（Ｔ０２）が、電源装置１０に供給される。

なお、図３の入力電圧（Ｔ０１）は、直流として記載しているが、前述したように、交流電圧、及び、直流電圧、いずれであってもよい。

正常時には、電源制御部１２は、電源出力異常検出部１３より異常の報告がないため、外部より供給されたオン信号（Ｔ０２）により電圧変換部１１に対して動作の開始を指示する。その指示の信号は、電圧変換部オン信号（Ｔ０４）である。電圧変換部オン信号（Ｔ０４）は、オンの状態がハイレベル信号である。

次に、電圧変換部１１は、入力電圧（Ｔ０１）を所定の出力電圧値（電圧変換部出力電圧）（Ｔ０６）に変換し、電源装置１０の外部に出力電圧（Ｔ０３）を出力する。

正常時には、出力電圧（Ｔ０３）及び電圧変換部出力電圧（Ｔ０６）の異常が検出されていないため、電源出力異常検出部１３は、電源制御部１２に対して正常報告をしている。アラーム信号（Ｔ０７）は、正常時の電圧変換部出力電圧（Ｔ０６）の発生時における信号を示す。

また、この場合、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５は、正常時の動作をする。

すなわち、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５は、電源制御部１２よりスイッチオフの指示（スイッチオフ信号（Ｔ０５）：ハイレベル）を受けていない。このため、出力用スイッチ部１４は、電圧変換部１１が出力した電圧変換部出力電圧（Ｔ０６）を、そのまま、出力電圧（Ｔ０３）として、負荷装置２０に対して電力供給を行う。また、信号用スイッチ部１５は、外部より入力されるオン信号（Ｔ０２）を、そのまま、電源制御部１２に出力するように動作する。

次に、電源装置１０の内外いずれかに問題があり、電源出力異常が発生した場合について、説明する。

電源出力異常検出部１３は、アラーム信号（Ｔ０７）を電源制御部１２に送付し、電源出力異常を報告したとする。 この時、電源制御部１２は、電源出力異常検出部１３からのアラーム信号を受けて、電圧変換部１１へ送出する電圧変換部オン信号（Ｔ０４）をオフにし、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５へスイッチオフ信号（Ｔ０５）、すなわちオフ指示を供給する。

そして、電圧変換部１１は、電源制御部１２より電圧変換部オン信号（Ｔ０４）のオフ指示を受けて、動作を停止する。

また、出力用スイッチ部１４は、電源制御部１１よりスイッチオフ信号（Ｔ０５）の指示を受けて、電圧変換部１１と負荷装置２０を遮断する（Ｔ０３）。同様に、信号用スイッチ部１５は、外部からの信号接続を遮断する。

この後、電源制御部１２は、電源制御部１２内に設けられたタイマーに設定された一定時間Ｔが経過した後に、電圧変換部１１にオン指示を行う（Ｔ０４）。

なお、この時点で、スイッチオフ信号（Ｔ０５）は、オフのままとなっている。それに伴い、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５もオフとなっており、電源装置１０は、入力電圧（Ｔ０１）を除き、外部への接続を全て遮断された状態となっている。

この状態にて、電源出力異常検出部１３は、電圧変換部１１の出力を確認し、一定時間Ｔの間に異常が解除されていれば、電源装置１０に問題がないことを確認でき、アラーム信号（Ｔ０７）を解除する。

この報告を受けた電源制御部１２は、電源装置状態表示部１６を正常表示のままとして（スイッチオフ前のアラーム時には正常表示を継続する、とした場合）、電源装置１０が正常であることを外部に対して連絡する。

なお、一定時間Ｔの間、負荷装置２０では、電力の供給が一時的に中断し、充電装置等からの補助電力の充当が必要になる場合も考えられるが、これに関する詳細な説明は省略する。

一方、一定時間Ｔが経過した後に、異常が解除されていない場合には、電源出力異常検出部１３は、異常を検出し、電源制御部１２にアラーム状態であることを連絡する。アラーム信号（Ｔ０９）は、この状態の信号である。したがって、アラーム信号（Ｔ０９）を受けて、電源制御部１１は電圧変換部１２をオフにしたままとし、電圧変換部出力電圧（Ｔ０８）は、異常検出後もオフのままである。

この異常検出の報告を受けた電源制御部１２は、各スイッチをオフしており外部と遮断されている状態においても電源の異常が解消されないことから、異常の原因が電源装置１０の内部にあることを確認できる。

そして、電源制御部１２は、電源状態表示部１６を電源異常の表示として、電源装置１０が異常であることを外部に対して連絡する。

このようにして、外部信号、及び、負荷装置２０を電源装置１０と電気的に遮断後に、再度、電源装置１０自身を動作させることにより、電源装置１０は、電源異常の原因が電源装置１０外に起因するものか否かの切り分けを迅速に行うことができる。

図４は、電源装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、電源装置１０は、電源装置１０の外部より、入力電圧、及び、オン信号を入力する（ステップＳ０１）。

次に、電源出力異常検出部１３は、電源異常が発生しているか確認する（ステップＳ０２）。

（ステップＳ０２）でＮｏの場合、電源異常は発生しておらず、オン信号により、電源制御部１２は、動作の開始を指示する（ステップＳ０３）。

そして、出力用スイッチ部１４は、電圧変換部１１が出力した出力電圧を、そのまま、負荷装置２０に対して出力し、電力供給する（ステップＳ０４）。

一方、（ステップＳ０２）でＹｅｓの場合、電源出力異常検出部１３は、アラーム信号を電源制御部１２に送付し、電源異常を報告する（ステップＳ０５）。

電源制御部１２は、報告を受け、電圧変換部オン信号をオフし、出力用、及び、信号用のスイッチオフ信号をオフする（ステップＳ０６）。

電源制御部１２からの信号を受け、電圧変換部１１は、動作を停止する。また、出力用スイッチ部１４は、電圧変換部１１と負荷装置２０を遮断、信号用スイッチ部１５は、外部からの信号の接続を遮断する（ステップＳ０７）。

一定時間Ｔが経過した後に、電源制御部１２は、電圧変換部１１にオン指示する（ステップＳ０８）。そして、電源出力異常検出部１３は、電圧変換部１１の出力が異常か確認する（ステップＳ０９）。

（ステップ０９）でＮｏの場合、電源出力異常検出部１３は、アラーム信号を解除する（ステップＳ１０）。

そして、電源制御部１２（電源状態表示部１６）は、電源装置１０が正常であることを外部に対して連絡する（ステップＳ１１）。

一方、（ステップ０９）でＹｅｓの場合、電源出力異常検出部１３は、異常を検出し、電源制御部１２に異常を連絡する（ステップＳ１２）。

そして、電源制御部１２は、異常の原因が電源装置１０の内部にあると判断する（ステップＳ１３）。

また、電源制御部１２（電源状態表示部１６）は、電源装置１０の異常であることを外部に対して連絡する（ステップＳ１４）。

本実施形態に係る電子装置３０は、以下に記載するような効果を奏する。

電源装置１０の異常の原因が電源装置１０の内部に起因するか否かの切り分けを迅速に行うことができ、また正確に電源異常を判定できる。

その理由は、電源装置１０への供給電力、供給信号、及び、負荷装置２０への出力電力を外部と遮断した上で、電源装置１０単体に、供給電力、及び、供給信号を印加し、障害が電源装置１０自体に起因するか否かを判定するからである。
＜第二の実施形態＞
次に、本発明の第二の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図５は、第二の実施形態に係る、電子装置４０の構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態では、第一の実施形態における電源装置１０が複数で構成されることを特徴とする。

電子装置４０は、電源装置１０Ａ、電源装置１０Ｂ、及び、負荷装置２０を包含する。

なお、図５では、電源装置１０Ａ、及び、電源装置１０Ｂの２台の例を示しているが、３台以上の構成であってもよい。

電源装置１０Ａは、図１に示す電源装置１０と同じ構成である。電源装置１０Ｂは、電源装置１０Ａと同等の構成であるとする（なお、詳細な構成の説明は省略する）。

また、各々の電源装置１０Ａ及び電源装置１０Ｂは、独立して動作する。

本実施形態では、電子装置４０は、信頼性向上のために同一機能を有した電源の並列冗長構成となっている。すなわち、一方の電源装置の異常時にも、他方の電源装置を利用して負荷装置２０に電源供給を継続し、復旧後に早期に並列動作状態を復元して、信頼性を取り戻すことが可能となる。

本実施形態に係る電子装置４０は、以下に記載するような効果を奏する。

電源装置１０Ａまたは電源装置１０Ｂの異常の原因が電源装置１０Ａまたは電源装置１０Ｂの内部に起因するか否かの切り分けを迅速に行うことができ、また正確に電源異常を判定できる。

その理由は、電源装置１０Ａまたは電源装置１０Ｂへの供給電力、供給信号、及び、負荷装置２０への出力電力を外部と遮断した上で、電源装置１０Ａまたは電源装置１０Ｂ単体に、供給電力、及び、供給信号を印加し、障害が電源装置１０Ａまたは電源装置１０Ｂ自体に起因するか否かを判定するからである。
＜第三の実施形態＞
次に、本発明の第三の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図６は、第三の実施形態に係る、電源装置１０Ｃの構成の一例を示すブロック図である。

電源装置1０Ｃは、電圧変換部１１、電源制御部１２、電源出力異常検出部１３、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５を包含する。

電圧変換部１１は、入力電圧を、所定の電圧の出力電圧に変換して出力する。

出力用スイッチ部１４は、負荷装置２０に対する出力電圧をオン／オフする。

信号用スイッチ部１５は、入力信号をオン／オフする。

電源制御部１２は、電圧変換部１１、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５の各々をオン／オフするための制御信号（たとえば、オン信号またはオフ信号）を出力する。

電源出力異常検出部１３は、電圧変換部１１の出力の異常を検出する。

電源出力異常検出部１３が電圧変換部１１の出力の異常を検出した場合に、電源制御部１２が、電圧変換部１１、出力用スイッチ部１４、及び、信号用スイッチ部１５を、オフにし（たとえば、オフ信号を出力し）、一定の時間が経過した後に、電圧変換部１１をオンにし（たとえば、オン信号を出力し）、電源出力異常検出部１３が電圧変換部１１の出力の異常の有無を確認する。

本実施形態に係る電源装置１０Ｃは、以下に記載するような効果を奏する。

電源装置１０の異常の原因が電源装置１０の内部に起因するか否かの切り分けを迅速に行うことができ、また正確に電源異常を判定できる。

その理由は、電源装置１０への供給電力、供給信号、及び、負荷装置２０への出力電力を外部と遮断した上で、電源装置１０単体に、供給電力、及び、供給信号を印加し、障害が電源装置１０自体に起因するか否かを判定するからである。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ 電源装置
１０Ａ 電源装置
１０Ｂ 電源装置
１０Ｃ 電源装置
１１ 電圧変換部
１２ 電源制御部
１３ 電源出力異常検出部
１４ 出力用スイッチ部
１５ 信号用スイッチ部
１６ 電源状態表示部
２０ 負荷装置
３０ 電子装置
４０ 電子装置

Claims (10)

1. 入力電圧を、所定の電圧の出力電圧に変換して出力する電圧変換手段と、
   負荷装置に対する出力電圧をオン／オフする出力用スイッチ手段と、
   入力信号をオン／オフする信号用スイッチ手段と、
   前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段の各々をオン／オフするための制御信号を出力する電源制御手段と、
   前記電圧変換手段の出力の異常を検出する電源出力異常検出手段と、を包含し、
   前記電源制御手段は、前記電源出力異常検出手段が前記電圧変換手段の前記出力の異常を検出した場合に、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段をオフにし、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段をオフにしてから一定の時間が経過した後に、前記電圧変換手段をオンにし、前記電圧変換手段をオンにしたときに、前記電源出力異常検出手段によって、前記電圧変換手段の前記出力の異常が検出された場合は、前記出力の異常の原因が自装置の内部にあると判断する、電源装置。
2. 前記一定の時間が経過した後に、前記電源制御手段が、前記電圧変換手段をオンにし、前記電源出力異常検出手段が、前記電圧変換手段の前記出力の異常を確認した場合、前記電源制御手段は、前記電圧変換手段をオフにする、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記一定の時間が経過した後に、前記電源制御手段が、前記電圧変換手段をオンにし、前記電源出力異常検出手段が、前記電圧変換手段の前記出力の異常を確認できない場合、前記電源制御手段は、前記電圧変換手段をオンにする、請求項１に記載の電源装置。
4. 前記電源制御手段が、時間を計測するタイマーを有し、前記タイマーに基づき、前記一定の時間を導出する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
5. 前記電源制御手段によって判断された、前記出力の異常の原因が自装置の内部にあることを表示する電源状態表示手段を更に備えた、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電源装置。
6. 前記電源装置が複数であり、各々の電源装置が独立して動作する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 電圧変換手段によって、入力電圧を、所定の電圧の出力電圧に変換して出力し、
   出力用スイッチ手段によって、負荷装置に対する前記出力電圧をオン／オフし、
   信号用スイッチ手段によって、入力信号をオン／オフし、
   電源制御手段によって、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段の各々をオン／オフするための制御信号を出力し、
   電源出力異常検出手段によって、前記電圧変換手段の出力の異常を検出し、
   前記電源制御手段によって、前記電源出力異常検出手段が前記電圧変換手段の前記出力の異常を検出し前記出力電圧の異常を検出した場合に、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段をオフにし、前記電圧変換手段、前記出力用スイッチ手段、及び、前記信号用スイッチ手段をオフにしてから一定の時間が経過した後に、前記電圧変換手段をオンにし、前記電圧変換手段をオンにしたときに、前記電源出力異常検出手段によって、前記電圧変換手段の前記出力の異常が検出された場合は、前記出力の異常の原因が自装置の内部にあると判断する、電源異常判定方法。
8. 前記電源制御手段によって、前記一定の時間が経過した後に、前記電圧変換手段をオンにし、前記電源出力異常検出手段によって、前記出力電圧の異常を確認した場合、前記電圧変換手段をオフにする、請求項７に記載の電源異常判定方法。
9. 前記電源制御手段によって、前記一定の時間が経過した後に、前記電圧変換手段をオンにし、前記電源出力異常検出手段によって、前記出力電圧の異常を確認できない場合、前記電圧変換手段をオンにする、
   請求項７に記載の電源異常判定方法。
10. 前記電源制御手段が有する時間を計測するタイマーに基づき、前記一定の時間を導出する、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電源異常判定方法。

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