JPH03175513A - 安定化電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、過熱保護回路および過電圧保護回路を備え、
両保護回路により異常が検知されたことを外部に出力す
るようにした安定化電源装置に関するものである。

〔従来の技ｆネｉ〕

従来の安定化電源装置は、第３図に示すように、電圧制
御素子としてのトランジスタＴｒｚ＋が設けられており
、このトランジスタＴｒｚ＋により入力電圧Ｖ、を制御
し安定した電圧を出力するようになっている。トランジ
スタＴｒ２．は、エミッタが入力電圧２１に接続され、
ヘースがトランジスタＴｒ２２のコレクタに接続されて
いる。また、トランジスタＴｒ２．のコレクタは、出力
電圧２２に接続されるとともに、直列に接続された抵抗
Ｒ２１・Ｒ２□を介して接地されている。上記トランジ
スタＴｒ２２は、ベースが誤差増幅器２３の出力電圧に
接続され、エミッタが抵抗Ｒ２，を介して接地されてい
る。また１、入力電圧２１と誤差増幅器２３の出力電圧
との間には、定電流源２４が設けられている。

上記誤差増幅器２３は、反転入力電圧が抵抗ＲＺＩと抵
抗Ｒ２□との接続点に接続され、非反転入力電圧が基準
電圧源２５の出力電圧に接続されている。基準電圧源２
５は、入力電圧が入力電圧２１に接続され、接地電圧が
接地され、さらに出力電圧が過熱保護回路２６における
抵抗Ｒ２ｄ’Ｒ２Ｓを介して接地されている。抵抗Ｒ２
４と抵抗Ｒ２Ｓとの接続点には、同しく過熱保護回路２
６におけるトランジスタＴｒｚ３のベースが接続されて
いる。トランジスタＴｒｚ＝は、ベースが接地され、コ
レクタが誤差増幅器２３の出力電圧に接続されている。

上記抵抗Ｒ２４・Ｒ２Ｓは、トランジスタＴｒｚ、、の
ベース−エミッタ間電圧が温度依存性を有することから
、安定化電源装置の温度が定格温度以上になると、トラ
ンジスタＴｒｔｘをＯＮさせるような抵抗値のものが用
いられている。

一方、過電圧保護回路２７において、カソードが入力電
圧２１に接続されるツェナーダイオードＺＤ２１は、ア
ノードが抵抗Ｒ２ｈを介して接地されるとともにトラン
ジスタＴｒ２．のベースに接続されている。トランジス
タＴｒｔａは、エミッタが接地され、コレクタが前記誤
差増幅器２３の出力電圧に接続されている。上記ツェナ
ーダイオードＺＤＺＩは、ツェナー電圧が定格入力電圧
に等しくなるものが用いられており、入力電圧Ｖ　ｉ　
ｎが定格入力電圧以上になると、電流を流しトランジス
タＴｒ２４をＯＮさせるようになっている。

このように構成されている安定化電源装置ではトランジ
スタＴｒｚ＋のコレクタに現れた出力電圧ｖ０が、抵抗
Ｒ２１’　Ｒ２□により分圧され帰還電圧■、として誤
差増幅器２３の反転入力電圧に入力される。誤差増幅器
２３は、非反転入力電圧に基準電圧源２５が発生する一
定の基準電圧■、が入力されており、上記帰還電圧Ｖ、
を基準電圧■、と比較し、その誤差に応じて定電流源２
４から供給されるトランジスタＴｒｚ□のベース電流を
制御する。そして、トランジスタＴｒ、、が、トランジ
スタＴｒｚ□によりベース電流を制御されて入力電圧Ｖ
、、、を制御するので、トランジスタＴｒ２１から出力
される出力電圧Ｖ０は、次式に示すように、基準電圧Ｖ
、に応した電圧に安定化される。

Ｖ、　＝　（１＋Ｒｚ＋／Ｒｚｚ）　・Ｖｒところで、
安定化電源装置の温度が定格温度に達すると、過熱保護
回路２６におけるトランジスタＴｒｔ３がＯＮＬ、その
コレクターエミッタを介してトランジスタＴｒｚｚのベ
ースを接地させる。

このため、トランジスタＴｒｚ□は、ベース電位が接地
電位付近まで低下して０ＦＦＬ、トランジスタＴｒｚ＋
をＯＦＦさせる。また、入力電圧Ｖ　ｉ　ｎが定格入力
電圧以上になると、過電圧保護回路２７におけるツェナ
ーダイオードＺＤｚ＋を介して電流が流れ、トランジス
タＴｒｚａがＯＮする。そしてトランジスタＴｒｚ４は
、過熱保護回路２６におけるトランジスタＴｒ、、と同
様、Ｔｒ２．のベースを接地させ、トランジスタＴｒ２
□・Ｔｒ２．をＯＦＦさせる。

このように、温度異常または入力電圧異常が生した場合
は、過熱保護回路２６または過電圧保護回路２７により
、これが検知されるとともに出力動作が停止され、安定
化電源装置や負荷等の保護が図られるようになっている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、近年、電子機器の多機能化・高機能化の進展
に伴い、電子機器に備えられる電源もそれに見合う性能
が要求されており、安定化電源装置を多種類・複数組み
合わせた電源システムが重要視される状況にある。そし
て、このような状況下にあって、電源システムを構成す
る安定化電源装置は、単体で用いられる場合より高度な
機能が要求される場合もある。

例えば、上記の安定化電源装置を複数備えた電源システ
ムを考えた場合、電源システムにおける個々の安定化電
源装置の異常が他の安定化電源装置に及ぼす影響を無視
することができない。特に、上記の温度異常や入力電圧
異常は、安定化電源装置側の故障や負荷側の故障で生じ
ることが多く、この故障が重大になると、電源システム
に致命的な損傷が与えられることもある。また、極端な
場合、火災を発生させて電源システムを搭載する電子機
器等を焼損させ、さらに、人体に危害を与える可能性が
ある。従って、安全上、上記のような異常や故障は、速
やかに取り除かなければならない。

しかしながら、上記従来の安定化電源装置は、温度異常
または入力電圧異常に対する保護手段を有するものの、
その保護範囲は、あくまで安定化電源装置本体や入出力
側の回路等にとどまる。このため、上記の安定化電源装
置は、検知した異常を外部に出力することができず、電
源システム本体あるいは電源システムを搭載する電子機
器の保護のために、より適切な処置を施すには機能的に
不十分であった。このように、電源システムの安全性が
十分に保証されない場合、電子機器の保守・管理が困難
になるだけでなく、電子機器の信頼性が低下するという
問題を招来することになる。

本発明は、この点に鑑みられてなされたものであり、過
熱保護回路または過電圧保護回路が異常を検知したこと
を外部に出力させ、異常の発生の確認を容易にし、検知
・保護機能をより高度にさせることを目的としている。

（課題を解決するための手段〕 本発明に係る安定化電源装置は、上記の課題を解決する
ために、温度異常を検知し出力動作を停止させる過熱保
護回路と、入力電圧の異常を検知し出力動作を停止させ
る過電圧保護回路とを有し、入力電圧を安定した直流電
圧に制御して出力する安定化電源装置において、過熱保
護回路または過電圧保護回路により異常が検知されたこ
とを外部に出力する異常検知出力手段を備えていること
を特徴としている。

［作　用］ 上記の構成によれば、安定化電源装置や負荷等に故障が
生じると、これが原因となって、温度異常が発生した場
合は、過熱保護回路がそれを検出し出力動作を停止させ
、入力電圧異常が発生した場合は、過電圧保護回路がそ
れを検知し出力動作を停止させる。過熱保護回路または
過電圧保護回路それぞれ異常を検知すると、異常検知出
力手段により両保護回路が異常を検知したことが信号等
で外部に出力される。それゆえ、例えば、上記の異常検
知を、制御用のコンピュータに出力し、このコンピュー
タに、電源システムを構成する安定化電源装置への入力
を遮断する等の処置を行わせることが可能となる。また
、上記の異常検知を可視化する手段等へ出力することに
より、作業者は、異常の発生もしくは異常発生箇所の把
握が容易になる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

第１図に示すように、安定化電源装置Ａ、は、例えば、
レギュレータＩＣ等により構成されており、電圧制御素
子としてのトランジスタＴｒ、を備えている。トランジ
スタＴｒ、は、エミッタが入力電圧１に接続され、ベー
スがトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。

また、トランジスタＴｒ、のコレクタは、出力電圧２に
接続されるとともに、直列に接続された抵抗Ｒ１・Ｒ２
を介して接地されている。この抵抗Ｒ，−Ｒ２は、出力
電圧ｖ０を分圧し、誤差増幅器３にフィードバックさせ
る帰還電圧Ｖｔを発生する分圧回路を構成している。そ
して、上記トランジスタＴｒｚは、ベースが誤差増幅器
３の出力電圧に接続され、エミッタが抵抗Ｒ１を介して
接地されている。

上記誤差増幅器３は、反転入力電圧が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２との接続点に接続され、非反転入力電圧が基準電圧源
４の出力電圧に接続されている。

また、誤差増幅２ｉ３の出力電圧と入力電圧１との間に
は、定電流源５が設けられている。一方、基準電圧源４
は、入力電圧が入力電圧ｌに接続され、接地電圧が接地
されており、入力電圧Ｖ　ｉ　ｎから一定の基準電圧Ｖ
ｒを発生するようになっている、この基準電圧源４は、
例えば、バンドギャップリファレンス回路で構成される
ことにより、温度依存性の極めて小さい基準電圧Ｖｒを
出力することができる。そして、誤差増幅器３は、帰還
電圧Ｖ、を基準電圧Ｖｒと比較し、その誤差に応して定
電流源５から前記トランジスタＴｒ、のベースへ供給さ
れる電流を制御するようになっている。

ところで、安定化電源装置Ａ、には、温度異常から安定
化電源装置Ａ１や後述する負荷Ｌ１を保護するために、
抵抗Ｒ１・Ｒ３およびトランジスタＴｒｚからなる過熱
保護回路６が設けられている。直列に接続された抵抗Ｒ
４・Ｒ５は、抵抗Ｒ４の一端が基準電圧源４の出力電圧
に接続され、抵抗Ｒ６の一端が接地されている。一方、
トランジスタＴｒ３は、工くツタが接地され、コレクタ
が誤差増幅器３の出力電圧に接続され、さらにベースが
抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。

上記抵抗Ｒ４・Ｒ６は、トランジスタＴｒ＋のベース−
エミッタ間電圧の温度係数が約−２ｍＶ／”Ｃとなる温
度依存性を有していることから、安定化電源装置Ａ、の
温度が定格温度に達すると、トランジスタＴｒａがＯＮ
するように、上記べ一スーエくツク間電圧が安定化電源
装置Ａ、の定格温度に対応するような抵抗値に設定され
ている。

そして、トランジスタＴｒ＝は、ＯＮすることにより前
記トランジスタＴｒｚのベースを接地し、トランジスタ
ＴｒｚをＯＦＦさせて、さらに前記トランジスタＴ　ｒ
　ｒをＯＦＦさせるようになっている。

また、安定化電源装置Ａ１には、入力電圧異常から安定
化電源装置Ａ１やこれに接続される負荷り、等を保護す
るために、抵抗Ｒ６、ツェナーダイオードＺＤ、−ＺＤ
、およびトランジスタＴｒ。

からなる過電圧保護回路７が設けられている。ツェナー
ダイオードＺＤ、は、カソードが入力電圧１に接続され
る一方、アノードがツェナーダイオードＺ　Ｄ　ｚのカ
ソードに接続されている。ツェナーダイオードＺＤ２の
アノードは、抵抗Ｒ６を介して接地されるとともに、ト
ランジスタＴｒａのベースに接続されている。トランジ
スタＴｒ、は、エミッタが接地され、コレクタが誤差増
幅器３の出力電圧に接続されている。

上記ツェナーダイオードＺ　Ｄ　＋　　・Ｚ　Ｄ　ｚは
、それぞれのツェナー電圧が、加算されて定格入力電圧
と等しくなるように設定され、入力電圧ｙ　ｉｎが定格
入力電圧以上になると電流を流してトランジスタＴｒ、
をＯＮさせるようになっている。そして、トランジスタ
Ｔｒａは、過熱保護回路６におけるトランジスタＴｒ、
と同様、ＯＮすることにより前記トランジスタＴｒ２　
・Ｔｒ、をＯＦＦさせるようになっている。なお、安定
化電源装置Ａ１をバイポーラＩＣで構成する場合、上記
ツェナーダイオードＺＤ、　　・ＺＤ２のツェナー電圧
は、バイポーラトランジスタのエミッターベース間ブレ
ーク電圧（ξ０．７　Ｖ　）で設定されることになる。

従って、ツェナーダイオードＺＤ、　　・ＺＤ２は、定
格入力電圧に応じた数のバイポーラトランジスタで構成
される。

さらに、上記の安定化電源装置Ａ１には、過熱保護回路
６および過電圧保護回路７が動作して異常が検知された
ことを出力するために、抵抗Ｒ７・Ｒ８、トランジスタ
Ｔｒ、　　・Ｔｒ６および抵抗Ｒ１からなる異常検知出
力手段としての異常検知出力回路８が設けられている。

トランジスタＴｒ７は、コレクタがトランジスタＴｒ、
のベースに接続されるとともに、抵抗Ｒ７を介して入力
電圧１に接続され、エミッタが接地されている。また、
トランジスタＴｒ７のベースは、抵抗Ｒ１１を介して過
熱保護回路６におけるトランジスタＴｒ＝のコレクタお
よび過電圧保護回路７におけるトランジスタＴ　ｒ　＜
のコレクタに接続されている。一方トランジスタＴｒｓ
は、コレクタが出力電圧９に接続され、エミッタが接地
されている。出力電圧９は、オープンコレクタとなって
いるが、外付けの抵抗Ｒ，を介して電圧■。、に接続さ
れてプルアップされている。

続いて、第２図に基づき、複数の安定化電源装置Ａｌ〜
Ａ、１を備えた電源システムについて説明する。なお、
安定化電源装置Ａ２〜Ａ、、は、その構成を第１図に示
した安定化電源装置Ａ、と同等のものとする。

電源システムは、安定化電源装置Ａ１〜Ａ、、、整流回
路Ｐ１〜Ｐｏ、交流スイッチ１０およびマイクロコンピ
ュータ１１を備えている。上記整流回路Ｐ、〜Ｐ９には
、交流電源１２が共通に接続されており、整流回路Ｐ、
〜Ｐ７と交流電源１２との間には、両者の接続および遮
断を行う交流スイッチ１０が接続されている。また、整
流回路Ｐ〜Ｐ７で整流された電圧は、それぞれ安定化電
源装置Ａ、〜Ａｆｉに人力され、ここで安定した出力電
圧Ｖ。＋　””’　Ｖ　ｏ　ｎに制御されて、各安定化
電源装置Ａ、〜Ａ７に接続された負荷Ｌ１〜Ｌｆｉに与
えられるようになっている。

また、安定化電源装置Ａ２〜Ａ７は、安定化電源装置Ａ
１と同様、前述の異常検知出力回路８をそれぞれ有して
おり、温度異常または入力電圧異常が発生すると、安定
化電源装置Ａ、−Ａ、から異常検知信号り、〜Ｄ　ｏｎ
が出力されるようになっている。このために、異常検知
信号ＤＯＩ〜Ｄ　ＯＲを出力するオープンコレクタの各
出力電圧（安定比重＃Ａ、の場合、第１図の出力電圧９
）は、抵抗Ｒ１を共有することにより電圧ＶＣＣにプル
アップされるとともに、マイクロコンピュータ１１の入
力電圧に接続されている。このマイクロコンピュータ１
１は、出力電圧が交流スイ・ンチｌＯに接続されており
、安定化電源装置Ａ、〜Ａｆｉからの異常検知信号り、
〜Ｄ　ｏｎが出力されると、交流スイッチ１０をＯＦＦ
させ、交流電源１２の出力を遮断させるようになってい
る。

なお、上記マイクロコンピュータ１１は、電源システム
を搭載する電子機器等の制御用マイクロコンピュータに
上記機能を兼用させたものであってもよい。

上記の構成において、交流電源１２から出力された交流
電圧が、整流回路Ｐ、−Ｐ、により整流されて安定化電
源装置Ａ１〜Ａｎに入力される。

ここで、例えば、安定化電源装置Ａ１に入力電圧■、７
が入力されると、トランジスタＴｒ、のベース電流が誤
差増幅器３およびトランジスタＴｒ。

により制御されるため、トランジスタＴｒ、を経て出力
される出力電圧■。は、基準電圧源４の基準電圧ｖ、、
に応じた電圧に安定化される。この安定化された出力電
圧Ｖ０は、電源システムにおける安定化電源装置Ａ、の
出力電圧Ｖｏｌとして負荷り、に与えられる。また、電
源システムにおいては、他の安定化電源装置Ａ２〜Ａ、
からも、上記と同様に安定化された出力電圧■。２〜ｖ
ｏ７が出力され、各負荷Ｌ２〜Ｌ、に与えられている。

ここで、安定化電源装置Ａ、の温度が定格温度以上にな
ると、過熱保護回路６におけるトランジスタＴｒ、がＯ
ＮＬ、てトランジスタＴｒｚのベースを接地させるため
、トランジスタＴｒｚは、ベース電位が接地電位付近に
まで低下してＯＦＦする。これにより、トランジスタＴ
ｒ、は、ベース電流が断たれて０ＦＦＬ、出力動作を停
止する。

一方、入力電圧Ｖ　ｉ　ｎが定格入力電圧以上になると
、過電圧保護回路７におけるトランジスタＴｒａが、ツ
ェナーダイオードＺＤ、　　・Ｚ　Ｄ　ｚに電流が流れ
るためＯＮする。これにより、過熱保護回路６と同様、
トランジスタＴｒｚは、ベースが接地されて０ＦＦＬ、
トランジスタＴｒ、の出力動作を停止させる。

ところで、異常検知出力回路８において、安定化電源装
置Ａ１が通常の電圧制御を行っているときは、トランジ
スタＴｒｓがＯＮしているため、トランジスタＴｒｂか
ら異常検知信号Ｄ０が出力されることはない。しかしな
がら、トランジスタＴｒ３がＯＮして過熱保護回路６が
動作するか、またはトランジスタＴｒ、がＯＮして過電
圧保護回路マすると、トランジスタＴｒｓがＯＦＦする
ため、トランジスタＴｒｂにベース電流が供給される。

従って、トランジスタＴｒ、は、ＯＮすると出力電圧９
から異常検知信号Ｄ０を出力する。

そして、この異常検知信号Ｄ０は、電源システムにおけ
る安定化電源装置Ａ、の異常検知信号Ｄｏ＋として出力
される。また、電源システムにおいては、他の安定化電
源装置Ａｔ−Ａｆｉに上記のような異常が発生した場合
も、上記と同様に異常検知信号り、、２〜Ｄ　６＋１が
出力される。

安定化電源装置Ａ１〜Ａ７から異常検知信号Ｄ□〜Ｄ　
ｏｎが出力されると、マイクロコンピュータｌｌは、入
力電圧に現れる電圧がハイレベルからローレベルとなり
、異常検知信号Ｄ０１〜Ｄ　ｏｎが出力されたことを認
識する。これにより、マイクロコンピュータ１１は、異
常発生時に行うべき処理を実行した後、交流スイッチ１
０をＯＦＦして、安定化電源装置Ａ、−Ａ、への入力を
断ち、負荷り。

〜Ｌ７への電力供給を停止する。

このように、本実施例によれば、安定化電源装置Ａ１〜
八１に温度異常または入力電圧異常が発生した場合は、
安定化電源装置Ａ、−Ａ、からそれぞれ異常検知信号り
。Ｉ　”　Ｄ　Ｑ　ｎが出力されることにより、マイク
ロコンピュータ１１が安定化電源装置Ａ、〜Ａｎへの人
力を遮断するので、上記の異常により安定化電源装置Ａ
１〜Ａ７や負荷り。

〜Ｌ７が受ける障害を極力抑えることが可能となる。

なお、本実施例では、異常検知信号り。１〜Ｄ　ｏｎが
共通に接続される構成を示したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、例えば、異常検知信号Ｄ０１〜
Ｄ　ｏ　ｎを個別に出力し、安定化電源装置Ａ１−八〇
のいずれに異常が発生したかをマイクロコンピュータ１
１に判別させる構成であってもよい。あるいは、異常検
知信号Ｄ（１１〜Ｄ　ｏｎを可視化させる手段、例えば
、表示パネルやＬＥＤ等に出力させるようにしたもので
あってもよい。このような構成では、異常発生箇所を容
易に把握して、この異常に速やかに対処することができ
、さらにシステムの保守・管理を容易にすることが可能
となる。

〔発明の効果〕

本発明に係る安定化電源装置は、過熱保護回路または過
電圧保護回路により異常が検知されたことを外部に出力
する異常検知出力手段を備えているので、安定化電源装
置に温度異常または入力電圧異常が検知されたこと出力
することにより、例えば、制御用コンピュータに適切な
処置を行わせることが可能となる。また、上記の異常検
知を可視化する手段等へ出力することにより、作業者が
、異常の発生もしくは異常発生箇所を容易に把握するこ
とが可能となる。従って、本発明に係る安定化電源装置
は、上記のように検知・保３Ｉ機能を向上させることに
より、故障や異常に対する信頼性の高い電源システムを
構成することができるとともに、電源システムを搭載す
る電子機器の保守・管理を容易にすることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図は安定化電源装置の構成を示す回路図である。 第２図は安定化電源装置を複数備えた電源システムの構
成を示すブロック図である。 第３図は従来の安定化電源装置を示す回路図である。 ６は過熱保護回路、７は過電圧保護回路、８は異常検知
出力回路（異常検知出力手段）、Ａ１〜Ａｎは安定化電
源装置である。 、特許出願人　　　　　シャープ　株式会社第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温度異常を検知し出力動作を停止させる過熱保護回
   路と、入力電圧の異常を検知し出力動作を停止させる過
   電圧保護回路とを有し、入力電圧を安定した直流電圧に
   制御して出力する安定化電源装置において、 過熱保護回路または過電圧保護回路により異常が検知さ
   れたことを外部に出力する異常検知出力手段を備えてい
   ることを特徴とする安定化電源装置。