JP6682477B2 - ソフトスタート及び保護を備える電源装置 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年７月４日に出願された台湾国特許出願第１０５２１００３５号、２０１７年３月２９日に出願された台湾国特許出願第１０６２０４４３１号、及び、２０１７年５月１５日に出願された台湾国特許出願第１０６２０６９１５号の優先権を主張する。それらの全開示は、参照により本出願に組み込まれる。

本開示は、一般的に、電源装置に関し、より詳細には、ソフトスタート及び保護を備える電源装置に関する。

一般的に、例えば、モータ又はサーバ等の（その制御回路及び駆動回路を含む）装置は、通常運転のために電源装置により供給される電力を取得するように、高出力の電源装置に接続させる必要がある。しかしながら、モータ又はサーバのような装置の入力端子には、（通常は１つ以上の大型キャパシタよりなる）電圧安定化回路が設けられていることが多い。電圧安定化回路は、負荷が変化したときに安定化させる安定化電圧を印加するために用いられる。高出力の電源装置の主電源スイッチが突然動作し始めると、電圧安定化回路の大型キャパシタは、大量の電流、すなわち、突入電流を突然発生させる場合がある。この場合、過剰な突入電流が生成されるので、保護回路は、短絡が起きたと誤って判別し、短絡保護機能を始動してしまう。このため、モータ又はサーバは通常通り動作しなくなる。

それでも、電源装置は、ソフトスタートをサポートしてもよい。しかしながら、ユーザは、時々、電源装置を負荷に接続する前に電源装置を始動してしまう。ソフトスタート機能は負荷がない状態で終了される。その結果、電源装置の出力端部において電源電圧が生成される。このような状況下において、ユーザが電源装置を負荷に接続したとき、大量の突入電流が突然発生し、保護回路は、回路が短絡したと誤って判別して短絡保護機能を始動させ、それにより、モータ又はサーバが機能不全となってしまう。

さらに、電源装置が運転のために負荷（モータ又はサーバ）に電力をまだ供給可能であることを保証するために、いくつかの工場は、保護機能を取り除くか保護点を上げることもできる。しかしながら、突入電流が長期に存在すると、電源装置及びその内部構成要素を損傷する可能性がある。そのため、電源装置は安定して動作しないか、電源装置の寿命が短縮されてしまう。したがって、電源装置は、改良の必要があり、通常運転及び製品の信頼性を維持するために新しい構造が必要である。

さらに、負荷装置は、内部短絡の問題により損傷したり故障したりしている可能性があり、損傷又は故障した負荷装置を電源装置に接続したとき、一般的に、大量の短絡電流で真の短絡状態が発生し、結果として短絡保護が生ずる。ユーザは、損傷又は故障した負荷装置を修理することなく短絡保護を解放し、そのような負荷装置を電源装置に再接続してしまい、真の短絡状態を何度も起こさせて安全性の問題を生じる可能性もある。安全性に対する懸念から、この種の大きな短絡電流が何度も生ずることを改善し回避する余地がある。

本開示は、ソフトスタート及び保護を備える電源装置を提供し、それにより、瞬間的な突入電流により結果として回路が短絡したと誤って判別してしまうので、回路を損傷する突入電流を生成することを回避し、電源装置が保護状態でロックされることを回避する。同時に、突入電流の電流値及びエネルギを低下させて分割することができる。それにより、回路の安全性、利便性、及び、信頼性を改善することができる。

本開示は、ソフトスタート機能を備える電源装置を提供する。この電源装置は、負荷に電力を供給するのに適している。負荷は、並列に連結された電圧安定化部及び負荷部を含む。ソフトスタート機能を備える電源装置は、電力部と、ソフトスタート調整部と、電流検出部と、制御部とを含む。電力部は、監視下で既知の電圧である電源電圧を生成する。ソフトスタート調整部は、電力部に連結され、電圧安定化部に連結するのに適しており、電源電圧と、第１制御信号と、第２制御信号（及び、複数の第４制御信号）とを受け取り、第１制御信号、第２制御信号（及び、第４制御信号）に応じて電源電圧をソフトスタート電流に変換し、ソフトスタート電流を調整して電圧安定化部に出力するか、あるいは、電源電圧を電圧安定化部に出力する（又は、電圧安定化部への電源電圧の出力を停止する）。電流検出部は、電力部に連結され、電圧安定化部に連結するのに適しており、電力部と電圧安定化部との間に形成されるループの電流を測定して、電流検出信号を生成する。制御部は、電流検出部に連結され、電流検出信号を受け取り、第１制御信号、第２制御信号（及び、第４制御信号）を生成する。

本開示は、保護機構を備える電源装置を提供する。この電源装置は、電力部と、ソフトスタート調整部と、出力端部と、検出部と、制御部とを含む。電力部は、電源電圧を生成する。ソフトスタート調整部は、電力部に連結され、電源電圧及び複数の制御信号を受け取り、制御信号に応じて電源電圧をソフトスタート電流に変換し、ソフトスタート電流を調整し出力するか、電源電圧を出力するか、あるいは、その出力を停止する。出力端部は、ソフトスタート調整部に連結され、ソフトスタート電流又は電源電圧を出力するのに適している。検出部は、出力端部に連結され、電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して検出信号を生成する。制御部は、検出部及びソフトスタート調整部に連結され、検出信号を受け取り、制御信号を生成する。

本開示は、保護機構を備える電源装置を提供する。この電源装置は、電力部と、主電源スイッチと、出力端部と、検出部と、制御部とを含む。電力部は、電源電圧を生成する。主電源スイッチは、電力部に連結され、電源電圧及び１つ（又は、１つ以上）の制御信号を受け取り、制御信号に応じて電源電圧を出力するか、あるいは、その出力を停止する。出力端部は、主電源スイッチに連結され、電源電圧を出力するのに適している。検出部は、出力端部に連結され、電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して検出信号を生成する。制御部は、検出部及び主電源スイッチに連結され、検出信号を受け取り、制御信号を生成する。

本開示の実施形態のソフトスタート機能及び保護機構を備える電源装置によれば、制御部は、電流検出部により生成された電流検出信号に応じて、第１制御信号、第２制御信号（及び、第４制御信号）を生成し、ソフトスタート電流の電流値の大きさを調整するようにソフトスタート調整部を制御し、電圧安定化部により蓄積された使用電圧は、ソフトスタート調整部に応じて電源電圧の電圧値に等しく又は同様の値となるよう好適に増加される。それにより、ソフトスタート処理を終了し、電圧安定化部に電源電圧を直接出力する。したがって、回路機能を損傷する突入電流の生成を効果的に回避することができる。外部短絡によりソフトスタート処理が失敗した場合には、制御部は、その失敗を検出することができ、電力の出力を停止する、警告を生成する、全電力システムをオフにする等、何等かの保護作用を実行することができる。さらに、表示部は、回路が短絡しているか他の状態にあるかを示して、回路セキュリティを向上させることができる。さらに、制御部は、電圧検出部により生成された電流検出信号及び電圧検出信号の少なくとも一方に応じて対応する第１制御信号、対応する第２制御信号（及び、対応する第４制御信号）を同時に生成してもよい。

さらに、検出部は、出力端部の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して検出信号を生成し、制御部は、検出信号に応じて保護機構を備える電源装置の運転状態を判別し、ソフトスタート調整部又は主電源スイッチを制御して対応する動作を実施するための対応する制御信号を生成し、出力電圧は連続的に印加されるか否か、又は、保護状態に入ったか否かを判別する。したがって、回路電流の発生を効果的かつ正確に判別して、誤った動作を回避することができる。すなわち、単なる瞬間的な突入電流による短絡の誤った判別を回避することができる。同時に、ソフトスタート調整部により、又は、所定の時間及び所定のカウンタに応じて主電源スイッチを強制的にオンにすることにより導入されるソフトスタート処理と、（プログラム可能な）短絡保護機構とを通して、大きな突入電流の電流及びエネルギを分割することができ、保護機構を備える電源装置が保護状態でロックされることを回避することができる。

しかしながら、この発明の概要は、本発明のすべての態様及び実施形態を含まず、この発明の概要がいかなる方法においても制限的又は限定的な意味とならないことを理解すべきである。本出願に開示の発明が明白な改善及び変更も包含することは、当業者により理解されるであろう。

新規であると考えられる例示的な実施形態の特徴、例示的な実施形態の要素やステップの特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。図面は、例示の目的でのみ提供され、一定の縮尺で描かれていない。構成及び動作方法の両方について、例示的な実施形態は、添付図面と合わせて以下で説明する詳細な説明を参照することにより、最も良く理解されるであろう。
本開示の第１実施形態におけるソフトスタート機能を備える電源装置の概略図を示す。 本開示の第２実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。 本開示の第３実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。 本開示の第４実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。 本開示の第５実施形態における保護機構を備える電源装置の概略図を示す。 本開示の第６実施形態における保護機構を備える電源装置の概略図を示す。

以下、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、より完全に本開示を説明する。しかしながら、本開示は、多数の異なる形態で具体化されてもよく、本願で説明する実施形態に限定されると解釈されるべきではない。これらの実施形態は、むしろ、本開示が詳細で完全となり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。

いくつかの用語は、特定の構成要素を指すために本明細書及び添付の特許請求の範囲を通して用いられる。当業者が認識するように、製造業者は、異なる名称で構成要素を参照してもよい。本文献は、名称が異なる構成要素を区別する意図はなく、機能が異なる構成要素を区別することを意図している。以下の説明及び特許請求の範囲では、用語「含む（include）／含んでいる（including）」及び「備える（comprise）／備えている（comprising）」は、オープンエンド方式（限定を設けない方式）で用いられ、「含むが、これに制限されない」と解釈すべきである。用語「相当な（substantial）／実質的に（substantially）」は、許容可能なエラー範囲内で、当業者がある誤差範囲で技術的問題を解決して基本的な技術的効果を得ることを意味する。さらに、「連結（couple）」又は「接続（connect）」は、あらゆる直接的又は間接的な電気的連結手段を網羅する。したがって、明細書において、ある装置が別の装置に電気的に接続されているとき、該接続は、直接的な電気接続によるものでも、他の装置又は接続を介した間接的な電気接続によるものでもよい。以下の説明は、本発明を実施するための最良の形態である。本説明は、本発明の一般原理を例示する目的のために提供され、制限的にとるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することで最も良く決定される。

さらに、「含む（include）」、「含有する（contain）」、及び、そのすべての変化は、非排他的包含も網羅することが意図される。したがって、一連の要素を含むプロセス、方法、対象物、又は、装置は、これら要素を含むだけでなく、明確に特定されていない他の要素も含み、プロセス、方法、対象物、又は、装置の固有の要素を含み得る。これ以上の制限がない場合、「…を１つ含む（include a/an …）」によって限定される要素は、該要素を含むプロセス、方法、アーティクル、又は、装置に存在する他の同じ要素を除外しない。

以下の実施形態では、同じ参照符号は、全体を通して、同一又は同様の要素を参照するために用いられる。

（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態におけるソフトスタート機能を備える電源装置の概略図を示す。本実施形態におけるソフトスタート機能１００を備える電源装置は、負荷１９０が正常に動作し得るように、負荷１９０に電力を供給することができる。本実施形態では、負荷１９０は、並列に連結された電圧安定化部１９１及び負荷部１９２を含む。電圧安定化部１９１は、例えば、コンデンサ（キャパシタ）であり、電圧安定化の効果を有する。負荷部１９２は、例えば、モータコントローラ、モータ、又はサーバであり、あるいは、充電すべき負荷としてのバッテリでもよい。

ソフトスタート機能１００を備える電源装置は、電力部１１０と、ソフトスタート調整部１２０と、電流検出部１３０と、制御部１４０とを含む。

電力部１１０は、監視下で既知の電圧である電源電圧を生成する。本実施形態では、電力部１１０は、例えば、電源、バッテリ、又は充電器であり、大出力の電源電圧を生成して、使用のために負荷１９０に印加する。

ソフトスタート調整部１２０は、電力部１１０に連結される。ソフトスタート調整部１２０は、電源電圧、第１制御信号、及び、第２制御信号を受け取り、第１制御信号及び第２制御信号に応じて電源電圧をソフトスタート電流に変換する。そして、ソフトスタート調整部１２０は、ソフトスタート電流を調整して電圧安定化部１９１に出力するか、あるいは、電源電圧を電圧安定化部１９１に出力する。すなわち、例えば、ソフトスタート調整部１２０がソフトスタート動作を始動するとき、ソフトスタート調整部１２０は、制御部１４０の第１制御信号及び第２制御信号に応じてソフトスタート電流を生成すればよい。

電流検出部１３０は、電力部１１０に連結され、電圧安定化部１９１に連結するのに適している。電流検出部１３０は、電力部１１０と電圧安定化部１９１との間に形成されるループ（すなわち、システムループ）の電流を測定して、電流検出信号を生成する。ソフトスタート処理において、電流検出信号は、電力部１１０と電圧安定化部１９１との間の電流の状態を具体的に反映してもよい。

制御部１４０は、電流検出部１３０に連結される。制御部１４０は、電流検出信号を受け取り、第１制御信号及び第２制御信号を生成する。すなわち、制御部１４０は、電流検出信号における電流の状態に応じて対応する第１制御信号及び対応する第２制御信号を生成し、ソフトスタート調整部１２０の動作を制御して、すなわち、例えば、ソフトスタート調整部１２０内の抵抗を通して制御して、ソフトスタート電流を生成する。これにより、電圧安定化部１９１により確立される使用電圧を電源電圧に等しい電圧値にまで急速に増加することができる。本実施形態では、制御部１４０は、例えば、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサである。

ソフトスタート機能１００を備える電源装置及び負荷１９０の全動作では、まず、電力部１１０は、電源電圧を出力するが、電圧安定化部１９１の使用電圧は、この時点では確立されておらず、例えば、０Ｖである。ソフトスタート調整部１２０は、例えば、第１制御信号及び第２制御信号に応じて抵抗器の電力定格によって予め定められる初期のソフトスタート電流を生成し、それにより、電圧安定化部１９１の使用電圧が徐々に確立される。

次に、制御部１４０は、電流検出部１３０の監視結果に応じて論理判定を行い、第１制御信号及び第２制御信号の論理レベルを調整する。これにより、制御部１４０は、ソフトスタート調整部１２０がソフトスタート電流を生成し続けるか否かを制御する。すなわち、ソフトスタート処理が終了していない場合、ソフトスタート調整部１２０は、ソフトスタート電流を生成し続ける。ソフトスタート処理が終了したとき、ソフトスタート調整部１２０は、（主電源スイッチをオンにして）電源電圧を電圧安定化部１９１に送り、ソフトスタート電流の出力を停止する。さらに、負荷部１９２が正常に動作することができるように、電圧安定化部１９１により確立された使用電圧は、負荷部１９２に印加される。

上述の説明によれば、制御部１４０は、電流検出信号に応じて第１制御信号及び第２制御信号を生成し、ソフトスタート電流を生成するようにソフトスタート調整部１２０を制御する。それにより、電圧安定化部１９１により生成された使用電圧は、電源電圧の電圧値の近くまで徐々に増加される。このように、ソフトスタート処理が終了し、ソフトスタート調整部１２０は、負荷部１９２に使用電圧を印加する電圧安定化部１９１に電源電圧を直接出力するように制御される。したがって、ソフトスタート処理は、突入電流の発生を減少又は制限することができ、回路セキュリティを向上させることができる。

さらに、制御部１４０は、ソフトスタート処理中に、電流検出部１３０からの電流検出信号の電流値を所定の電流値（例えば、ソフトスタート回路のインピーダンスにおけるソフトスタート処理下にある短絡電流の閾値）とさらに比較して、外部回路又は負荷側で短絡状態があるか否かを識別し、それに応じて第３制御信号を生成する。例えば、電流検出信号の電流値がソフトスタート処理下で所定の電流値（すなわち、所定の短絡電流値）未満であるとき、それは、短絡が生じていないことを示しているので、制御部１４０は、例えば、低論理レベルの第３制御信号を生成する。電流検出信号の電流値がソフトスタート処理下で所定の電流値（すなわち、所定の短絡電流値）より大きいとき、それは、短絡が生じたことを示しているので、制御部１４０は、例えば、高論理レベルの第３制御信号を生成する。

上述のアプローチは、既知の電力部の電圧、ソフトスタートインピーダンス、及び、主電源スイッチをオンにする前の所定の電流値におけるソフトスタート処理中の外部短絡検出機構を示す。このように、本アプローチは、ソフトスタート処理中に外部短絡状態を予め検出し、（主電源スイッチを含む）ソフトスタート調整部１２０をオンにすることを止め、実際の短絡状態が生ずることを回避することができる。

すなわち、ソフトスタート機能１００を備える電源装置に接続された負荷装置（すなわち、負荷１９０）に損傷した又は短絡したものがあるとき、制御部１４０は、ソフトスタート調整部１２０において主電源スイッチをオンにするか否かを判断する前に、「外部システムループインピーダンス」の事前検出を行うことができる。（事前検出機構を有する）制御部１４０が全システムにおいて損傷や短絡が存在することを見付けたとき、（主電源スイッチを含む）ソフトスタート調整部１２０をオンにしない。これにより、短絡状態が生じることを回避することができる。

また、ソフトスタート機能１００を備える電源装置は、表示部１５０を含む。表示部１５０は、制御部１４０に連結される。表示部１５０は、制御部１４０により生成された第３制御信号を受け取り、この第３制御信号を表示する。表示部１５０は、例えば、表示灯（インジケータライト）である。例えば、表示部１５０が低論理レベルの第３制御信号を受け取ったとき、表示部１５０は点灯しない。このように、これは、回路が短絡を生じていないことを示す。表示部１５０が高論理レベルの第３制御信号を受け取ったとき、表示部１５０は点灯する。このように、これは、回路が短絡を生じていることを示し、これにより、ソフトスタート機能１００を備える電源装置又はその負荷１９０に対してその後の修理処理を実施することをユーザに通知する。したがって、本実施形態は、回路に短絡が生じているか否かをさらに表示して、それにより、ソフトスタート機能１００を備える電源装置又は全システムの使用の安全性を高めることができる。

また、ソフトスタート機能１００を備える電源装置は、電圧検出部１６０をさらに含む。電圧検出部１６０は、制御部１４０に連結され、電圧安定化部１９１と並列に連結するのに適している（すなわち、電圧安定化部１９１の２つの端子に連結される）。電圧検出部１６０は、電圧安定化部１９１の使用電圧を測定して、制御部１４０への電圧検出信号を生成し、それにより、後続する処理を実施する。ソフトスタート処理では、電圧検出信号は、電圧安定化部１９１の確立された使用電圧の状態を具体的に反映すればよい。また、本実施形態において、ソフトスタート処理では、制御部１４０は、電圧検出部１６０によって供給される電圧検出信号に応じて電圧安定化部１９１の確立された使用電圧を監視してもよく、それにより、制御部１４０は、電流検出信号及び電圧検出信号に応じてソフトスタート調整部１２０を同時に制御するための第１制御信号及び第２制御信号を生成して、ソフトスタート電流の出力を調整してもよい。別の実施形態では、ソフトスタートが終了した後、電圧検出部１６０は、電力部１１０又は出力端部の電源電圧を監視し続けてもよく、制御部１４０は、状況に応じて他の過電圧又は不足電圧保護信号を出力してもよい。

さらに、図１に示す実施形態では、ソフトスタート調整部１２０は、電力部１１０の正端子に連結されるように構成され、電流検出部１３０は、電力部１１０の負端子に連結されるように構成される。しかしながら、これらの構成は、本開示に制限されない。ソフトスタート調整部１２０及び電流検出部１３０は、それらの構成位置を変更してもよい。すなわち、ソフトスタート調整部１２０は、電力部１１０の負端子に連結されるように構成され、電流検出部１３０は、電力部１１０の正端子に連結されるように構成されてもよい。この場合にも、同じ効率を実現させることができる。変更後のシステム構造の実施形態は、図１の記載をまだ参照すればよいので、その説明を省略する。

（第２実施形態）
図２は、本開示の第２実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。ソフトスタート調整部１２０は、（主電源スイッチである）第１切換部２１０と、電流調整部２２０とを含む。

第１切換部２１０は、電力部１１０及び制御部１４０に連結され、電圧安定化部１９１に連結するのに適している。第１切換部２１０は、電源電圧及び第１制御信号を受け取り、第１制御信号に応じて電圧安定化部１９１に電源電圧を出力し、あるいは、その出力を停止する。

電流調整部２２０は、制御部１４０に連結され、第１切換部２１０と並列に連結される。電流調整部２２０は、電源電圧及び第２制御信号を受け取り、電源電圧をソフトスタート電流に変換して生成し、このソフトスタート電流を電圧安定化部１９１に出力する。

また、電流調整部２２０は、第１抵抗器Ｒ１と、第２切換部Ｓ２とを含む。第１抵抗器Ｒ１は、第１端子及び第２端子を有し、第１抵抗器Ｒ１の第１端子は電力部１１０に連結されている。

第２切換部Ｓ２は、第１抵抗器Ｒ１の第２端子と、制御部１４０と、電圧安定化部１９１とに連結され、制御部１４０から第２制御信号Ｃ２を受け取る。第２切換部Ｓ２は、第２制御信号Ｃ２を受け取り、第２制御信号Ｃ２の制御に応じて通電し、あるいは通電しない。

第２切換部Ｓ２は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。第２切換部Ｓ２の第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は第２制御信号Ｃ２を受け取り、第２切換部Ｓ２の第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は第１抵抗器Ｒ１に連結され、第２切換部Ｓ２の第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は電圧安定化部１９１に連結される。別の実施形態では、第２切換部Ｓ２は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで実現されてもよい。

さらに、本実施形態では、第１切換部２１０は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。第１切換部２１０の第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は第１制御信号Ｃ１を受け取り、第１切換部２１０の第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は電力部１１０に連結され、第１切換部２１０の第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は電力安定化部１９１に連結される。また、第１切換部２１０は、高出力を有するＭＯＳＦＥＴである。

電源装置の全動作では、ソフトスタート機能１００を備える電源装置が動作し始めるとき、制御部１４０は、例えば、高論理レベルの第１制御信号Ｃ１及び低論理レベルの第２制御信号Ｃ２を生成する。それにより、第１切換部２１０は通電せず、第２切換部Ｓ２は通電する。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第１抵抗器Ｒ１及び第２切換部Ｓ２であり、これにより、電圧安定化部１９１の使用電圧を電源電圧に近い電圧値まで増加することができる。

次に、電圧安定化部１９１の使用電圧が電源電圧に近いか略等しくなったとき、制御部１４０は、例えば、低論理レベルの制御信号Ｃ１を生成して第１切換部２１０をオンにする。これにより、第１切換部２１０は通電する。また、制御部１４０は、例えば、高論理レベルの第２制御信号Ｃ２を生成して第２切換部Ｓ２は通電させないで、電流調整部２２０をオフにする。このように、ソフトスタート処理が終了し、電力部１１０は直接的に電圧安定化部１９１に接続され、使用電圧を負荷部１９２に印加する。したがって、ソフトスタート電流は、電流調整部２２０内の抵抗器を通して抵抗器の電力定格による許容可能な最大値内で動作する。ソフトスタート電流は、電圧安定化部１９１の使用電圧を徐々に確立する。電圧安定化部１９１の使用電圧が電源電圧の電圧値に近いか略等しくなったとき、第１切換部２１０は通電することができ、それにより、回路機能を損傷する可能性がある突入電流の生成を回避して、回路セキュリティを向上させることができる。

また、他の実施形態では、ソフトスタート調整部１２０は、第１制御信号、第２制御信号、及び、複数の第４制御信号に応じて、電源電圧をソフトスタート電流にさらに変換し、ソフトスタート電流を調整して電圧安定化部１９１に出力するか、あるいは、電源電圧を電圧安定化部１９１に出力する。すなわち、ソフトスタート調整部１２０は、第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号によって制御され、ソフトスタート電流の大きさを調整する。例えば、ソフトスタート調整部１２０がソフトスタート動作を始動するとき、ソフトスタート調整部１２０は、制御部１４０の第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号に応じて、ソフトスタート電流の電流値を動的に制御してもよい。

制御部１４０は、電流検出信号をさらに受け取り、第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号を生成してもよい。すなわち、制御部１４０は、電流検出信号における電流の状態に応じて、対応する第１制御信号、対応する第２制御信号、及び、対応する第４制御信号を生成し、ソフトスタート電流値の大きさを調整するように、ソフトスタート調整部１２０を制御する。すなわち、例えば、ソフトスタート調整部１２０内の直列抵抗を徐々に低下させる。このように、直列抵抗の電力定格による許容可能な最大値又はその近くで、ソフトスタート電流を維持することができ、電圧安定化部１９１の使用電圧を素早く確立することができる。

ソフトスタート機能１００を備える電源装置及び負荷１９０の全動作では、まず、電力部１１０は、電源電圧を出力するが、この時点では電圧安定化部１９１の使用電圧は確立されておらず、例えば、０Ｖである。ソフトスタート調整部１２０は、例えば、第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号に応じて直列抵抗の電力定格によって予め定められる初期のソフトスタート電流を生成する。

電圧安定化部１９１の使用電圧が徐々に確立されるにつれて、電源電圧と電圧安定化部１９１の使用電圧との間の電圧差が低下するので、ソフトスタート電流を低下させてもよい。次に、制御部１４０は、電流検出部１３０の監視結果に応じて論理判定を行い、異なる論理レベルをそれぞれ有する第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号を順次生成し、ソフトスタート電流を動的に調整するようにソフトスタート調整部１２０を制御する。すなわち、ソフトスタート調整部１２０内の直列抵抗の抵抗値は低下するように制御され、それに応じてソフトスタートループに存在する直列抵抗の電力定格によって許容される電流値ソフトまでスタート電流の電流値を増加させる。さらに、電圧安定化部１９１で確立された使用電圧をさらに素早く増加して、ソフトスタート時間の期間を減少させることができる。

上述の説明によれば、制御部１４０は、電流検出信号に応じて、第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号を生成し、ソフトスタート電流の大きさを調整するようにソフトスタート調整部１２０を制御する。それにより、電圧安定化部１９１の使用電圧は、電源電圧の電圧値に等しくなるか、あるいはその近くになるように徐々に増加される。このように、ソフトスタート処理が終了し、ソフトスタート調整部１２０は、負荷部１９２のために電圧安定化部１９１に電源電圧を直接出力するように制御される。したがって、ソフトスタート処理は、突入電流の生成を回避して、回路セキュリティを向上させることができる。

また、本実施形態において、ソフトスタート処理では、制御部１４０は、電圧検出部１６０によって供給される電圧検出信号に応じて、電圧安定化部１９１で確立される使用電圧を監視してもよく、制御部１４０は、第１制御信号、第２制御信号、及び、第４制御信号を生成して、電流検出信号及び電圧検出信号に応じてソフトスタート調整部１２０を同時に制御して、ソフトスタート電流の出力を調整してもよい。別の実施形態では、ソフトスタートが終了した後、電圧検出部１６０は、電力部１１０及び出力端部の電源電圧を監視し続けてもよく、制御部１４０は、状況に応じて過電圧又は不足電圧保護信号を出力してもよい。

（第３実施形態）
図３は、本開示の第３実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。ソフトスタート調整部１２０は、第３切換部３１０と、電流調整部３２０とを含む。

第３切換部３１０は、電力部１１０及び制御部１４０に連結され、電圧安定化部１９１に連結するのに適している。第３切換部３１０は、電源電圧及び第１制御信号を受け取り、第１制御信号に応じて電圧安定化部１９１に電源電圧を出力する。

電流調整部３２０は、制御部１４０に連結され、第３切換部３１０と並列に連結される。電流調整部３２０は、電源電圧、第２制御信号、及び第４制御信号を受け取り、電源電圧をソフトスタート電流に変換して調整し、ソフトスタート電流を電圧安定化部１９１に出力する。

また、電流調整部３２０は、Ｎ個の第２抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２、・・・、Ｒ２Ｎと、第４切換部Ｓ４と、（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１とを含む。ここで、Ｎは、１より大きい正の整数である。

Ｎ個の第２抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２、・・・、Ｒ２Ｎは、連続して直列に連結される。Ｎ個の第２抵抗器の１番目の抵抗器Ｒ２１は、電力部１１０に連結される。すなわち、第２抵抗器Ｒ２１の第１端子は、電力部１１０に連結され、第２抵抗器Ｒ２１の第２端子は、第２抵抗器Ｒ２２の第１端子に連結され、第２抵抗器Ｒ２２の第２端子は、第２抵抗器Ｒ２３の第１端子に連結され、・・・、第２抵抗器Ｒ２Ｎ−１の第２端子は、第２抵抗器Ｒ２Ｎの第１端子に連結される。

第４切換部Ｓ４は、第２抵抗器のＮ番目の抵抗器Ｒ２Ｎと、制御部１４０と、電圧安定化部１９１とに連結される。第４切換部Ｓ４は、第２制御信号Ｃ２を受け取る。すなわち、第４切換部Ｓ４は、Ｎ番目の第２抵抗器Ｒ２Ｎの第２端子に連結される。第４切換部Ｓ４は、制御部１４０から第２制御信号Ｃ２を受け取る。このように、第４切換部Ｓ４は、第２制御信号Ｃ２の制御に応じて通電し、あるいは、通電しない。

第４切換部Ｓ４は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。第４切換部Ｓ４の第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は第２制御信号Ｃ２を受け取り、第４切換部Ｓ４の第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は、第２抵抗器のＮ番目の抵抗器Ｒ２Ｎに連結され、第４切換部Ｓ４の第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は電圧安定化部１９１に連結される。別の実施形態では、第４切換部Ｓ４は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで実現されてもよい。

第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１のｉ番目の切換部と、第２抵抗器Ｒ２２、Ｒ２２、・・・、Ｒ２Ｎの（ｉ＋１）番目の抵抗器とは並列に連結される。（Ｎ−１）個の第５切換部は、制御部１４０にそれぞれ連結され、第４制御信号を受け取る。ここで、ｉは、０＜ｉ≦Ｎ−１である。すなわち、１番目の第５切換部Ｓ５１と２番目の第２抵抗器Ｒ２２とが並列に連結され、２番目の第５切換部Ｓ５２と３番目の第２抵抗器Ｒ２３とが並列に連結され、・・・、（Ｎ−１）番目の第５切換部Ｓ５Ｎと第２抵抗器のＮ番目の抵抗器Ｒ２Ｎとが並列に連結される。（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１は、制御部１４０に連結され、第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１をそれぞれ受け取る。このように、第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１は、第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１の制御に応じて通電し、あるいは、通電しない。第４制御信号の数は、第５切換部の数に対応する。

本実施形態では、（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１のそれぞれは、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１のそれぞれの第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は、対応する第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１を受け取り、（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１のそれぞれの第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は、それぞれ１つずれた（ｉ＋１）番目の第２抵抗器Ｒ２２、Ｒ２３、・・・、Ｒ２Ｎの第１端子に連結され、（Ｎ−１）個の第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１のそれぞれの第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は、それぞれ１つずれた（ｉ＋１）番目の第２抵抗器Ｒ２２、Ｒ２３、・・・、Ｒ２Ｎの第２端子に連結される。別の実施形態では、第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴによって実施されてもよい。

さらに、本実施形態では、第３切換部３１０は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。第３切換部３１０の第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は第１制御信号Ｃ１を受け取り、第３切換部３１０の第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は電力部１１０に連結され、第３切換部３１０の第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は電力安定化部１９１に連結される。また、第１切換部２１０は、通常、主電源スイッチとして、高出力を有するＭＯＳＦＥＴである。

全動作では、ソフトスタート機能１００を備える電源装置が動作し始めるとき、制御部１４０は、例えば、高論理レベルの第１制御信号Ｃ１と、低論理レベルの第２制御信号Ｃ２と、高論理レベルの第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１とを生成し、第３切換部３１０は通電せず、第４切換部Ｓ４は通電し、第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１は通電しない。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第２抵抗器Ｒ２１、第２抵抗器Ｒ２２、・・・、第２抵抗器Ｒ２Ｎ、及び、第４切換部Ｓ４である。次に、制御部１４０は、第１制御信号Ｃ１及び第４制御信号Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルで維持するとともに、第２制御信号Ｃ２を低論理レベルで維持し、第４制御信号Ｃ４１を高論理レベルから低論理レベルに変更する。これにより、第４切換部Ｓ４及び第５切換部Ｓ５１は通電する。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第２抵抗器Ｒ２１、第５切換部Ｓ５１、第２抵抗器Ｒ２３、・・・、第２抵抗器Ｒ２Ｎ、及び、第４切換部Ｓ４である。

その後、制御部１４０は、第１制御信号Ｃ１及び第４制御信号Ｃ４３、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルで維持するとともに、第２制御信号Ｃ２及び第４制御信号Ｃ４１を低論理レベルで維持し、第４制御信号Ｃ４２を高論理レベルから低論理レベルに変更する。これにより、第４切換部Ｓ４と、第５切換部Ｓ５１及びＳ５２とは通電する。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第２抵抗器Ｒ２１、第５切換部Ｓ５１、第５切換部Ｓ５２、第２抵抗器Ｒ２４、・・・、第２抵抗器Ｒ２Ｎ、及び、第４切換部Ｓ４である。

次に、制御部１４０は、第４制御信号Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに変更するまで、残りの第４制御信号Ｃ４３、Ｃ４４、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに順次変更する。すなわち、制御部１４０がすべての第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに変更したとき、ソフトスタート電流が流れる経路は、第２抵抗器Ｒ２１、第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１、及び第４切換部Ｓ４である。これにより、電圧安定化部１９１の使用電圧を電源電圧に近い電圧値に増加することができる。

電圧安定化部１９１の使用電圧が電力部１１０により生成される電源電圧に近いか略等しくなったとき、制御部１４０は、例えば、低論理レベルの制御信号Ｃ１を生成して第３切換部３１０をオンにする。これにより、第３切換部３１０は通電し、例えば、高論理レベルの第２制御信号Ｃ２及び第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１を生成する。そして、第４切換部Ｓ４及び第５切換部Ｓ５１、Ｓ５２、・・・、Ｓ５Ｎ−１は通電せず、電流調整部３２０をオフにする。このように、ソフトスタート処理が終了し、電圧安定化部１９１は、負荷部１９２への電源電圧の近いか等しくなるように使用電圧を確立することができる。したがって、制御部１４０の適当な制御下では、電流調整部３２０内の直列抵抗を徐々に低下させて、直列抵抗の電力定格によって許容される最大値内でソフトスタート電流を維持する。これにより、ソフトスタート処理の時間を効果的に短縮し、電圧安定化部１９１で確立される使用電圧は、素早く電源電圧の電圧値の近いか等しくなり、突入電流が生成されて回路機能を損傷することを回避して、回路セキュリティを向上させることができる。

（第４実施形態）
図４は、本開示の第４実施形態におけるソフトスタート調整部の詳細回路図を示す。第２制御信号の数はＮ個であり、Ｎは１より大きい正の整数である。ソフトスタート調整部１２０は、Ｎ個の第３抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２、・・・、Ｒ３Ｎと、第６切換部Ｓ６と、Ｎ個の第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎとを含む。

Ｎ個の第３抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２、・・・、Ｒ３Ｎは、連続して直列に連結される。Ｎ個の第３抵抗器の１番目の抵抗器Ｒ３１は、電力部１１０に連結される。すなわち、第３抵抗器Ｒ３１の第１端子は、電力部１１０に連結され、第３抵抗器Ｒ３１の第２端子は、第３抵抗器Ｒ３２の第１端子に連結され、第３抵抗器Ｒ３２の第２端子は、第３抵抗器Ｒ３３の第１端子に連結され、・・・、第３抵抗器Ｒ３Ｎ−１の第２端子は、第３抵抗器Ｒ３Ｎの第１端子に連結される。

第６切換部Ｓ６は、第３抵抗器のＮ番目の抵抗器Ｒ３Ｎと、制御部１４０と、電圧安定化部１９１とに連結される。第６切換部Ｓ６は、第１制御信号Ｃ１を受け取る。すなわち、第６切換部Ｓ６は、Ｎ番目の第３抵抗器Ｒ３Ｎの第２端子に連結される。第６切換部Ｓ６は、制御部１４０から第１制御信号Ｃ１を受け取る。このように、第６切換部Ｓ６は、第１制御信号Ｃ１の制御に応じて通電し、あるいは、通電しない。

第６切換部Ｓ６は、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。第６切換部Ｓ６の第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は第１制御信号Ｃ１を受け取り、第６切換部Ｓ６の第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は、第３抵抗器のＮ番目の抵抗器Ｒ３Ｎに連結され、第６切換部Ｓ６の第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は電圧安定化部１９１に連結される。別の実施形態では、第６切換部Ｓ６は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴで実現されてもよい。

第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎのｉ番目の切換部と、第３抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２、・・・、Ｒ３Ｎのｉ番目の抵抗器とは並列に連結される。すなわち、第７切換部Ｓ７１及び第３抵抗器Ｒ３１が並列に連結され、第７切換部Ｓ７２及び第３抵抗器Ｒ３２が並列に連結され、・・・、第７切換部Ｓ７Ｎ及び第３抵抗器Ｒ３Ｎが並列に連結される。第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎは、制御部１４０に連結され、第２制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎを受け取る。このように、第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎは、第２制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎの制御に応じて通電し、あるいは、通電しない。

本実施形態では、Ｎ個の第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎのそれぞれは、例えば、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴである。Ｎ個の第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎのそれぞれの第１端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのゲート）は、対応する第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎを受け取り、Ｎ個の第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎのそれぞれの第２端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのソース）は、ｉ番目の第３抵抗器Ｒ３２、Ｒ３３、・・・、Ｒ３Ｎの第１端子に連結され、Ｎ個の第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎのそれぞれの第３端子（すなわち、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴのドレイン）は、ｉ番目の第３抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２、・・・、Ｒ３Ｎの第２端子に連結される。別の実施形態では、第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎは、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴによって実施されてもよい。

全動作では、ソフトスタート機能１００を備える電源装置が動作し始めるとき、制御部１４０は、例えば、低論理レベルの第１制御信号Ｃ１と、高論理レベルの第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎとを生成し、第６切換部Ｓ６（Ｐ型ＭＳＦＥＴ）は通電し、第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎは通電しない。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第３抵抗器Ｒ３１、第３抵抗器Ｒ３２、・・・、第３抵抗器Ｒ３Ｎ、及び、第６切換部Ｓ６である。次に、制御部１４０は、第１制御信号Ｃ１を低論理レベルで維持するとともに、第２制御信号Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎを高論理レベルで維持し、第２制御信号Ｃ４１を高論理レベルから低論理レベルに変更する。これにより、第６切換部Ｓ６及び第７切換部Ｓ７１は通電する。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第７切換部Ｓ７１、第３抵抗器Ｒ３２、第３抵抗器Ｒ３３、・・・、第３抵抗器Ｒ３Ｎ、及び、第６切換部Ｓ６である。

その後、制御部１４０は、第１制御信号Ｃ１及び第２制御信号Ｃ４１を低論理レベルで維持するとともに、第２制御信号Ｃ４３、・・・、Ｃ４Ｎを高論理レベルで維持し、第２制御信号Ｃ４２を高論理レベルから低論理レベルに変更する。これにより、第６切換部Ｓ６と、第７切換部Ｓ７１及びＳ７２とは通電する。このように、ソフトスタート電流が流れる経路は、第７切換部Ｓ７１、第７切換部Ｓ７２、第３抵抗器Ｒ３３、・・・、第３抵抗器Ｒ３Ｎ、及び、第６切換部Ｓ６である。

次に、制御部１４０は、第４制御信号Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに変更するまで、残りの第４制御信号Ｃ４３、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに順次変更する。すなわち、制御部１４０がすべての第４制御信号Ｃ４１、Ｃ４２、・・・、Ｃ４Ｎ−１を高論理レベルから低論理レベルに変更したとき、ソフトスタート電流が流れる経路は、第７切換部Ｓ７１、Ｓ７２、・・・、Ｓ７Ｎ−１、第３抵抗器Ｒ３Ｎ、及び第６切換部Ｓ６である。

電圧安定化部１９１の使用電圧が電力部１１０により生成される電源電圧に近いか略等しくなったとき、制御部１４０は、第４制御信号Ｃ４Ｎを高論理レベルから低論理レベルに変更して、第７切換部Ｓ７Ｎをオンにする。このように、ソフトスタート処理が終了し、電圧安定化部１９１は、負荷部１９２に対して電源電圧の近いか等しくなるよう使用電圧を確立することができる。したがって、ソフトスタート調整部１２０内の直列抵抗を徐々に低下させて、直列抵抗の電力定格によって許容される最大値でソフトスタート電流を維持する。これにより、電圧安定化部１９１で確立される使用電圧は、電源電圧の電圧値に等しくなり、突入電流が生成されて回路機能を損傷することを回避して、回路セキュリティを向上させることができる。

（第５実施形態）
図５は、本開示の第５実施形態における保護機構を備える電源装置の概略図を示す。保護機構５００を備える電源装置は、電力部５１０と、ソフトスタート調整部５２０と、出力端部５３０と、検出部５４０と、制御部５５０とを含む。

電力部５１０は、電源電圧を生成する。本実施形態では、電力部５１０は、例えば、電源、バッテリ、又は充電器であり、高出力の電源電圧を生成して、使用のために負荷に印加することができる。

ソフトスタート調整部５２０は、電力部５１０に連結される。ソフトスタート調整部５２０は、電源電圧及び複数の制御信号を受け取り、制御信号に応じて電源電圧をソフトスタート電流に変換し、ソフトスタート電流を調整して出力するか、あるいは、電源電圧を出力する。すなわち、ソフトスタート調整部５２０は、ソフトスタート電流の大きさを調整するか、電源電圧を直接出力し、あるいは、その出力を停止するように、制御信号によって制御される。

また、ソフトスタート調整部５２０は、主電源スイッチ５２１及び電流調整部５２２を含む。主電源スイッチ５２１は、電力部５１０、制御部５５０、及び、出力端部５３０に連結される。電流調整部５２２は、制御部５５０に連結されるとともに、主電源スイッチ５２１と並列に連結される。例えば、ソフトスタート調整部５２０がソフトスタート処理を動作し始めるとき、制御部５５０は、電流調整部５２２を制御して、異なる制御信号に応じてソフトスタート電流の電流値を動的に制御し、主電源スイッチ５２１をオフするように制御することができる。その代わりに、ソフトスタート処理が終了したとき、主電源スイッチ５２１をオンにして、電源電圧を直接出力し、電流調整部５２２の動作をオフにする。その代わりに、ソフトスタート処理中、ソフトスタート処理が失敗し正常に終了されない場合、例えば、外部回路又は外部負荷からの短絡を制御部５５０が発見した場合、制御部５５０は、主電源スイッチ５２１をオフにし、電流調整部５２２の動作、すなわち、出力端部において電源電圧の出力をオフにする。

出力端部５３０は、ソフトスタート調整部５２０に連結され、ソフトスタート電流又は電源電圧を出力するのに適している。出力端部５３０は、負荷にソフトスタート電流又は電源電圧を出力するように、その負荷と接続するのにも適している。

検出部５４０は、出力端部５３０に連結される。検出部５４０は、出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して、検出信号を生成する。出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方は、例えば、ソフトスタート電流の電流値や出力端部５３０の電圧値、及び、電圧／電流保護回路（電圧及び電流の少なくとも一方を保護する回路）により生成されるいくつかの検出信号／事象（例えば、過電流又は短絡）を含む。例えば、過電流又は短絡保護を有する保護回路の検出信号／事象は、保護機構５００を備える電源装置が既に動作した後に出力端部５３０と負荷を接続したとき、生成される。

制御部５５０は、検出部５４０及びソフトスタート調整部５２０に連結される。制御部５５０は、検出信号を受け取り、制御信号を生成する。すなわち、制御部５５０が検出信号を受け取ったとき、制御部５５０は、保護機構５００を備える電源装置の動作を判別し、それに応じて、システム（例えば、保護機構５００を備える電源装置）の現在の動作状況又は状態、すなわち、電流値及び電圧値の少なくとも一方の変化、電圧／電流保護回路により生成された検出信号／事象の入力に応じて制御信号を生成する。上述の動作状態は、例えば、ソフトスタート調整部５２０のソフトスタート動作が終了したか否か、保護機構５００を備える電源装置が既に動作しているとき、出力端部５３０が負荷に接続されているか否か、又は、保護機構５００を備える電源装置が初めて負荷電流を検出するとき、短絡保護をトリガする条件がアクティブになったか（活性化したか）否かを含む。

全動作では、保護機構５００を備える電源装置が確実に負荷に接続されている、すなわち、出力端部５３０が負荷に接続されていると仮定する。ユーザは、保護機構５００を備える電源装置を動作し始め、そして、制御部５５０は、ソフトスタート動作を実施するように、ソフトスタート調整部５２０に対する制御信号を生成する。すなわち、ソフトスタート調整部５２０は、ソフトスタート電流を調整し出力するように制御され、出力端部５３０を通してソフトスタート電流を負荷に出力することができる。次に、検出部５４０は、出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出し、それに応じて、制御部５５０への検出信号を生成する。これにより、制御部５５０は、対応する後続処理を実施して、監視及び保護の効果を実現する。

ソフトスタート処理中、制御部５５０は、検出部５４０を通して、出力端部５３０により出力されたソフトスタート電流の電流値が正常か否かを監視し続ける。出力端部５３０により出力されたソフトスタート電流の検出電流値が正常であるとき、制御部５５０は、例えば、対応する制御信号を生成して、対応するソフトスタート電流の大きさを調整するようにソフトスタート調整部５２０を制御する。これにより、電源電圧の電圧値に等しいか、あるいは、近くなるまで負荷の使用電圧を徐々に増加する。ソフトスタート処理が終了したとき、制御部５５０は、ソフトスタート調整部５２０への対応する制御信号を生成し、電源電圧を負荷に直接出力する。

さらに、ソフトスタート処理中、検出部５４０により生成された検出信号の電流値が期待したソフトスタート電流の値でなく、所定のソフトスタート電流値より大きい場合には、回路が短絡問題を起こしている可能性を示す。所定の監視時間後、受け取った検出信号の電流値が所定の電流値よりもまだ大きいと制御部５５０が判別したとき、システム回路が短絡問題を有することを示す。次に、制御部５５０は、保護機構５００を備える電源装置がソフトスタート電流の出力を停止するか、完全にオフにするように、対応する制御信号を生成し、あるいは、回路が短絡問題を起こしていることを示す警告を生成し、保護機構５００を備える電源装置又はその負荷に後続する修理処理を実施するようにユーザに通知する。

別の実施形態では、本実施形態は、動作開始時に、保護機構５００を備える電源装置が負荷に接続されていない場合、すなわち、出力端部５３０が負荷に接続されていない場合を説明する。ユーザは、保護機構５００を備える電源装置のスタートスイッチを動作し始め、制御部５５０は、ソフトスタート調整部５２０を制御して、ソフトスタート処理を実施する。次に、制御部５５０は、検出部５４０を通して、出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方が正常であるか否かを監視し続け、それにより、制御部５５０は、出力端部５３０が負荷に接続されていないことを発見することができる。このとき、制御部５５０は、ソフトスタート処理の初期状態（すなわち、主電源スイッチ５２１をオンにせず、ソフトスタート処理の抵抗がある電流制限経路だけが始動されて有効にされ、負荷に接続されるのを待機している状態）に戻り、負荷が接続されたときにソフトスタート処理を再び実施することができる。負荷が接続されずに、待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えると、制御部５５０は、対応する制御信号を生成し、保護機構５００を備える電源装置を完全にオフにして、電力消費量を節約することができる。

別の状況では、負荷が接続されずに、待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えていないとき、ユーザは、保護機構５００を備える電源装置に負荷を接続する。すなわち、負荷は、出力端部５３０に接続される。保護機構５００を備える電源装置が既にソフトスタート処理の初期状態にあるので、検出部５４０は、負荷を接続したとき、検出部５４０からソフトスタート電流値を検出することができる。このように、制御部５５０は、対応する制御信号を生成して、ソフトスタート処理を終了し、ソフトスタート処理が正常であることを監視することができる。ソフトスタート電流値が制御部５５０の所定のソフトスタート電流値よりも大きい場合には、回路が短絡していることを示す。このとき、制御部５５０は、対応する制御信号を生成して、保護機構５００を備える電源装置がソフトスタート電流の出力を停止するか、完全にオフにする。あるいは、制御部５５０は、回路が短絡していることを示す警告を生成し、保護機構５００を備える電源装置又はその負荷に後続する修理処理を実施するようにユーザに通知する。

別の状況では、保護機構５００を備える電源装置が負荷に接続されていない、すなわち、出力端部５３０が負荷に接続されていないと仮定する。ユーザは、保護機構５００を備える電源装置を動作し始め、制御部５５０はソフトスタート処理を終了するようソフトスタート処理を実施するためにソフトスタート調整部５２０を制御し、主電源スイッチ５２１をオンにして電源電圧を直接出力するよう制御する。次に、制御部５５０は、検出部５４０を通して、出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方が正常か否かを監視し続け、負荷への接続を待つ。負荷が接続されていない状態で待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えると、制御部５５０は、対応する制御信号を生成し、保護機構５００を備える電源装置が完全にオフにされ、電力消費量が節約され得る。

別の状況では、負荷が接続されずに、待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えていないとき、ユーザは、保護機構５００を備える電源装置に負荷を接続する。すなわち、負荷は、出力端部５３０に接続される。保護機構５００を備える電源装置が既にソフトスタート処理を終了し、主電源スイッチ５２１をオンにしているので、検出部５４０は、出力端部５３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出するとともに、制御部５５０に対して検出信号を生成し続け、後続する処理を実施する。そして、検出部５４０により生成された検出信号の電流値が突然増加し、ソフトスタート処理中、この電流値が制御部５５０の所定の短絡電流値よりも大きくなると、回路に突入電流があるか、回路が短絡問題を起こしている可能性を示す。このとき、制御部５５０は、短絡保護を始動し、主電源スイッチ５２１をオフにし、その後、ソフトスタート処理を再始動させて突入電流を制限してもよく、短絡の保護を行ってもよい。

その後、ソフトスタート処理の再始動中、制御部５５０は、検出部５４０から生成された検出信号の電流値を監視し続けてもよい。検出信号の電流値が所定のソフトスタート電流値よりも小さい場合には、回路が短絡していないこと、すなわち、上述の突然増加した電流値が瞬間的な突入電流であることを示す。次に、制御部５５０は、対応する制御信号を生成して、ソフトスタート処理を実施し続けるように、ソフトスタート調整部５２０を制御する。ソフトスタート処理を再始動中、検出部５４０から生成された検出信号の電流値が所定のソフトスタート電流よりも大きい場合には、回路が短絡していることを示す。このように、制御部５５０は、対応する制御信号を生成して、保護機構５００を備える電源装置がソフトスタート電流の出力を停止するか、完全にオフにする。あるいは、制御部５５０は、回路が短絡していることを示すよう警告を生成して、保護機構５００を備える電源装置又はその負荷に対して後続する修理処理を実施するようにユーザに通知する。その代わりに、制御部５５０は、保護機構５００を備える電源装置を保護状態でロックしてもよく、あるいは、保護機構５００を備える電源装置を完全にオフにしてもよい。これにより、電力消費量を節約することができる。

（第６実施形態）
図６は、本開示の第６実施形態における保護機構を備える電源装置の概略図を示す。保護機構６００を備える電源装置は、電力部６１０と、主電源スイッチ６２０と、出力端部６３０と、検出部６４０と、制御部６５０とを含む。

電力部６１０は、電源電圧を生成する。本実施形態では、電力部６１０は、例えば、電源、バッテリ、又は充電器であり、大出力の電源電圧を生成して、負荷に印加する。

主電源スイッチ６２０は、電力部６１０に連結される。主電源スイッチ６２０は、電源電圧及び制御信号を受け取り、制御信号に応じて電源電圧を出力する。本実施形態では、主電源スイッチ６２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。主電源スイッチ６２０は、制御信号の制御に応じて通電し、あるいは通電しない。それに応じて、主電源スイッチ６２０は、電源電圧を出力端部に出力し、あるいは出力しない。

出力端部６３０は、主電源スイッチ６２０に連結され、電源電圧を出力するのに適している。また、出力端部６３０は、負荷に接続して、電源電圧を負荷に出力するのにも適している。

検出部６４０は、出力端部６３０に連結される。検出部６４０は、出力端部６３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して、検出信号を生成する。出力端部６３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方は、例えば、出力端部６３０の電流値や電圧値、及び、電圧／電流保護回路（例えば、過電流や短絡を保護する回路）により生成される検出信号／事象を含む。例えば、過電流又は短絡保護を有する保護回路の検出信号／事象は、保護機構６００を備える電源装置が既に動作した後に出力端部６３０と負荷を接続したとき、生成される。

制御部６５０は、検出部６４０及び主電源スイッチ６２０に連結される。制御部６５０は、検出信号を受け取り、制御信号を生成する。すなわち、制御部６５０が検出信号を受け取ったとき、制御部６５０は、検出信号の電流値及び電圧値の少なくとも一方の変化、又は、保護機構６００を備える電源装置の現在の動作状態の変化に応じて、対応する制御信号を判別し生成してもよい。上述の動作状態は、例えば、保護機構６００を備える電源装置が動作を開始する前又は後に出力端部６３０が負荷に接続されたか否かと、保護機構６００を備える電源装置が負荷に接続されるとき又はその後に短絡が起きたか否かとを含む。これは、制御部６５０内の制御機構を「動的に（dynamically）」構成するとともに、保護機構を備える電源装置の現在の動作状態に応じて「再プログラミング（re-programmed）」することができることを意味する。すなわち、制御部６５０が検出信号を受け取ったとき、制御部６５０は、制御部６５０の制御機構の現在の設定値又は状態に応じて、対応する制御信号を生成してもよい。例えば、保護機構６００を備える電源装置は、初めて、電源オン段階中のシステム動作の初期化動作をし、制御部６５０内の「短絡電流保護閾値」及び「短絡保護遅延時間閾値」の少なくとも一方の設定値は、負荷が接続されているときの突入電流の大きさ及びエネルギが分割されるように、感度が高まるにつれて、より低い値として設定されてもよい。突入電流を低下して分割する処理を終了した後、制御部６５０内の「短絡電流保護閾値」及び「短絡保護遅延時間閾値」の少なくとも一方の設定値は、正常な動作状態下で短絡保護を実施するように、感度が小さくなるにつれて、より高い値に設定されてもよい。

全動作では、一実施形態において、保護機構６００を備える電源装置が確実に負荷に接続されている、すなわち、出力端部６３０が負荷に接続されていると仮定する。ユーザは、保護機構６００を備える電源装置を動作し始め、そして、制御部６５０は、主電源スイッチ６２０に対する制御信号を生成して、主電源スイッチ６２０を通電する。すなわち、主電源スイッチ６２０は、出力端部６３０を通して負荷に電源電圧を出力することができる。検出部６４０は、電流状態及び電圧状態の少なくとも一方、電圧及び／電流保護回路により生成された検出信号／事象を検出し、それに応じて、制御部６５０に対する検出信号を生成することができる。これにより、制御部６５０は、対応する後続処理を実施し、監視及び保護の効果を実現することができる。

検出部６４０により生成された検出信号の電流値が突然増加し、電流値が制御部６５０の短絡電流保護閾値及び「短絡保護遅延時間閾値」の値よりも大きいとき、回路に突入電流があるか、短絡している可能性があることを示す。このとき、制御部６５０は、短絡保護を開始し、所定時間内に、制御部６５０は、短絡電流のソースが突入電流であるか、真の短絡であるかを判別することを試みてもよい。制御部６５０は、所定の時間間隔に応じて、例えば、予め設定した三回（カウンタ数）まで、主電源スイッチ６２０を制御して通電し、出力端部６３０を通して負荷に電源電圧を印加する。同時に、制御部６５０は、出力端部６３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方、及び、検出部６４０を通して電圧／電流保護回路により生成された検出信号／事象（過電流又は短絡事象信号等）を検出し続け、回路が確実に真に短絡しているか、システムにまだ存在している突入電流であるかを判別してもよい。

制御部６５０に主電源スイッチ６２０を強制的に制御させて通電させる所定の時間間隔あるいは所定のカウンタ数後、検出信号の受け取った電流値がまだ「短絡電流保護閾値」よりも大きい場合には、制御部６５０は、回路が短絡していると判別することができる。そして、制御部６５０は、対応する制御信号を生成して、保護機構６００を備える電源装置が動作を停止する。あるいは、制御部６５０は、回路が短絡していることを示す警告を生成して、保護機構６００を備える電源装置又はその負荷に対して後続する修理処理を実施するようにユーザに通知する。その代わりに、制御部６５０は、保護機構６００を備える電源装置を保護状態でロックしてもよく、あるいは、保護機構６００を備える電源装置を完全にオフにしてもよい。これにより、電力消費量を節約することができる。

別の実施形態では、本実施形態は、保護機構６００を備える電源装置が負荷に接続されていない場合、すなわち、出力端部６３０が負荷に接続されていない場合を説明する。ユーザは、保護機構６００を備える電源装置を動作し始め、それにより、制御部６５０は、主電源スイッチ６２０を制御して通電させ、電源電圧を出力端部６３０に出力する。次に、制御部６５０は、検出部６４０を通して、出力端部６３０の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方が正常であるか否かを監視し続け、負荷が接続されるのを待つ。負荷が接続されずに、待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えたとき、制御部６５０は、対応する制御信号を生成し、保護機構６００を備える電源装置は完全にオフにする。これにより、電力消費量を節約することができる。

別の状況では、負荷が接続されずに、待ち時間が所定の「アイドル時間」を超えていないとき、ユーザは、保護機構６００を備える電源装置に負荷を接続する。すなわち、負荷は、出力端部６３０に接続される。保護機構６００を備える電源装置が既に動作しているので、検出部６４０により生成された検出電流の電流値は、突然増加する。電流値が制御部６５０の「短絡保護閾値」電流値よりも大きい場合には、回路に大きい突入電流があるか、回路が短絡していることを示す。このとき、所定の時間間隔内で、例えば、予め設定した三回まで、制御部６５０は、主電源スイッチ６２０を制御して通電し、出力端部６３０を通して電源電圧を負荷に印加する。制御部６５０は、出力端部６３０の電流状態と、検出部６４０を通して電圧／電流保護回路により生成された検出信号／事象（例えば、過電流又は短絡事象信号等）とを検出し続け、回路が確実に真に短絡しているか、システムにまだ存在している突入電流であるかを判別する。

次に、制御部６５０に主電源スイッチ６２０を強制的に制御させて通電させる所定の時間間隔あるいは所定のカウンタ数内では、制御部６５０は、検出信号の受け取った電流値が短絡保護閾値よりも小さいと判別する。これは、回路が短絡していないこと、すなわち、突然増加した電流値が瞬間的な突入電流であることを示す。次に、制御部６５０は、対応する制御信号を生成し、主電源スイッチ６２０が通電され続けるように制御する。これにより、制御部６５０は、電源電圧を負荷に印加し続けるとともに、回路が短絡していると誤って判別することはない。したがって、保護機構を備える電源装置は、保護状態でロックされることはない。

別の状況では、制御部６５０に主電源スイッチ６２０を強制的に制御させて通電させる所定の時間間隔あるいは所定のカウンタ数後、制御部６５０は、検出信号の受け取った電流値が「短絡保護閾値」電流値よりも大きいと判別する。これは、回路が短絡していること、すなわち、突然増加した電流値が短絡によって生じていることを示す。次に、制御部６５０は、対応する制御信号を生成し、主電源スイッチ６２０を制御してオフして、負荷に電源電圧を印加しない。それにより、保護機構を備える電源装置は、保護状態でロックされる。

さらに、保護機構６００を備える電源装置は、カウンタリング／タイミング部６６０をさらに含む。カウンタリング／タイミング部６６０は、制御部６５０に接続され（又は、制御部６５０内に一体化され）、制御部に（プログラム可能な）カウンタリング値を供給する。検出部６４０により生成された検出信号の電流値が突然増加したとき、制御部６５０は、所定の時間間隔あるいはカウンタ値に対応する所定のカウンタ数に応じて、主電源スイッチ６２０を制御して通電する。次に、制御部６５０は、検出部６４０を通して、出力端部６３０の電流状態を検出し続け、電流が短絡電流であるか、単なる瞬間的な突入電流であるかを判別する。

本開示の実施形態のソフトスタート機能及び保護機構を備える電源装置によれば、制御部は、電流検出部により生成される電流検出信号に応じて、第１制御信号、第２制御信号（及び、複数の第４制御信号）を生成するとともに、ソフトスタート電流の電流値の大きさを調整するようにソフトスタート調整部を制御して、ソフトスタート調整部に応じて、電源電圧の電圧値に等しいか、その電圧値に近くなるように、電圧安定化部により生成される使用電圧を好適に増加する。これにより、ソフトスタート処理が終了し、電源電圧が電圧安定化部に直接出力される。したがって、ソフトスタート処理を用いることなく生成され、回路に損傷を与える突入電流を効果的に回避することができる。それに加えて、表示部は、回路が短絡しているか否かをさらに示してもよく、これにより、回路セキュリティを向上することができる。さらに、制御部は、同時に、電圧検出部により生成された電流検出信号及び電圧検出信号に応じて、対応する第１制御信号、対応する第２制御信号（及び、対応する第４制御信号）をさらに生成してもよい。このように、回路を損傷する可能性のある生成された突入電流を効率的に回避することができる。

さらに、検出部は、出力端部の電流状態及び電圧状態の少なくとも一方を検出して検出信号を生成する。制御部は、検出信号に応じて、保護機構を備える電源装置の動作状態を判別する。制御部は、対応する制御信号を生成して、対応する動作を実施するように、ソフトスタート調整部又は主電源スイッチを制御し、出力電圧が連続的に印加されているか、あるいは、保護状態に入ったかを判別する。したがって、回路が確実に短絡していることを効果的に判別して、誤った動作を回避することができる。すなわち、単なる瞬間的突入電流が、回路が短絡していると誤って判別する結果となることを回避することができる。同時に、ソフトスタート調整部によって導入されるソフトスタート処理、及び、制御部に主電源スイッチを強制的に制御させて通電させる多数の短絡保護を通して、大きい突入電流の電流及びエネルギを分割して、保護機構を備える電源装置が保護状態でロックされることを回避することができる。

本開示は、好適な実施形態に関連して説明したが、本開示を制限することを意図していない。本開示を考慮する当業者にとって、本出願に具体的に記載した実施形態以上の例示的な実施形態の他の変更態様も本発明の精神から逸脱することなくなすことができることは、明らかであろう。したがって、このような変更態様も添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲内にあると考える。

Claims (5)

1. ソフトスタート機能を備え、並列に連結された電圧安定化部及び負荷部を含む負荷に電力を供給するのに適した電源装置であって、
   電源電圧を生成する電力部と、
   前記電力部に連結され、前記電圧安定化部に連結するのに適しており、前記電源電圧、第１制御信号及び少なくとも１つの第２制御信号を受け取り、前記第１制御信号及び前記少なくとも１つの第２制御信号に応じて前記電源電圧をソフトスタート電流に変換し、前記ソフトスタート電流又は前記電源電圧を前記電圧安定化部に出力するソフトスタート調整部と、
   前記電力部に連結され、前記電圧安定化部に連結するのに適しており、前記電力部と前記電圧安定化部との間に形成されるループの電流を測定して、電流検出信号を生成する電流検出部と、
   前記電流検出部に連結され、前記電流検出信号を受け取り、前記第１制御信号及び前記少なくとも１つの第２制御信号を生成し、さらに、前記電流検出部からの前記電流検出信号の電流値と、所定の電流値とを比較して、それに応じて、短絡条件を示す第３制御信号を生成するとともに、前記ソフトスタート調整部をオフにする制御部と、
   前記制御部に連結され、前記制御部により生成される前記第３制御信号を受け取り、前記第３制御信号を表示する表示部であって、低論理レベルの前記第３制御信号を受け取ったとき、前記表示部は点灯せず、高論理レベルの前記第３制御信号を受け取ったとき、前記表示部は点灯する表示部と、
   を含むソフトスタート機能を備える電源装置。
2. 前記電流検出信号の電流値が前記所定の電流値より小さいとき、これは短絡が起きていないことを示し、前記制御部は、前記表示部に対して低論理レベルの前記第３制御信号を生成し、
   前記電流検出信号の電流値が前記所定の電流値より大きいとき、これは短絡が起きていることを示し、前記制御部は、高論理レベルの前記第３制御信号を生成する、
   請求項１に記載のソフトスタート機能を備える電源装置。
3. 前記制御部に連結され、前記電圧安定化部に並列に連結するのに適しており、前記電圧安定化部の電圧を測定して電圧検出信号を生成するとともに、該電圧検出信号を前記制御部に供給する電圧検出部をさらに備える、
   請求項１に記載のソフトスタート機能を備える電源装置。
4. 前記ソフトスタート調整部は、
   前記電力部及び前記制御部に連結され、前記電圧安定化部に連結するのに適しており、前記電源電圧及び前記第１制御信号を受け取り、前記第１制御信号に応じて前記電源電圧を前記電圧安定化部に出力する第１切換部と、
   前記制御部に連結されるとともに、前記第１切換部に並列に連結され、前記電源電圧及び前記少なくとも１つの第２制御信号を受け取り、前記電源電圧を前記ソフトスタート電流に変換して、該ソフトスタート電流を前記電圧安定化部に出力する電流調整部と、
   を含む、
   請求項１に記載のソフトスタート機能を備える電源装置。
5. 前記電流調整部は、
   第１端子及び第２端子を有し、該第１端子が前記電力部に連結される第１抵抗器と、
   前記第１抵抗器の前記第２端子、前記制御部、及び、前記電圧安定化部に連結され、前記少なくとも１つの第２制御信号を受け取る第２切換部と、
   を含む、
   請求項４に記載のソフトスタート機能を備える電源装置。

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