JPH03218477A

JPH03218477A - 電源装置の低電圧検出装置

Info

Publication number: JPH03218477A
Application number: JP2012483A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Oshiga; 押賀　孝幸; Kazunori Umeda; 梅田　和規; Yoji Kazuyasu; 一安　洋二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2857442B2

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、所定の範囲内ならどのような電圧の入力電圧
でも正常に動作可能な電圧装置に係り、特に商用交流の
もとで動作するスイッチング電源装置に好適な低電圧検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、コンピュータやその周辺装置の電源としては
、商用交流電力で動作するユニット化された電源装置が
広く用いられているが、このような電源装置の一種に、
いわゆるスイッチング電源装置がある。

ところで、どのような電気機器でも、その動可能な電源
電圧は定格電圧としてがなり狭い電範囲に限られている
のが通例であるが、中には外として、フルレンジ形など
と呼ばれる広い動・電源電圧範囲をもった電気機器も知
られており，上記のユニット化された電源装置にも、特
にスッチング電源装置の中に、このようなフルレン形の
もが近年見られるようになっており、その｛として、エ
ルコー株式会社製の製品名ＥＬＣＯ　　　Ｐｌ５として市場に供給されているものを挙げることノできる
。

第９図はフルレンジ形のスイッチング電源装ｔの従来例
で、整流・平滑回路ｌと、電圧変換回１２からなり、整
流・平滑回路１は入力端子３が１例えばＩＯＯＶの商用
交流の供給を受け，これ不直接整流し、平滑化して直流
を出力する働きをＬ電圧変換回路２は、この直流を入力
し、スイッラング方式により例えば５■などの所定の直
流電Ｂに変換し、電圧安定化して出力端子４に供給すシ
働きをする。

そして、この回路では、電圧変換回路２による電圧安定
化機能が与えられているため、人カ端子３に供給される
交流電圧が変化しても、出カ端子４の電圧は定電圧化さ
れ、ほとんど変り無い動作が可能なため、適切な回路構
成をもたせることにより、例えば２００Ｖがら１　００
Ｖの範囲内なら、どのような交流電圧のもとでも安定し
た動作が保証できる、いわゆるフルレンジ形としての性
能を与えることができるのである。

なお、５は信号出力端子で、入力端子３に供給されてい
る電圧が所定値以下に低下し、電圧変換回路２による電
圧安定化機能の維持が不可能になったとき、それを警告
する信号が出力されるようになっているものである。

従って、このフルレンジ形のスイッチング電源装置では
、電源入力端子の切換操作などの何らの操作をも全く要
せず、そのままで、例えば２００Ｖの交流電源と、１０
０Ｖの交流電源の何れにも接続可能で、何れの場合でも
全く同様に、正常な動作が可能である。

［発明が解決しようとする課題〕上記従来技術は、電源装置を使用中での電源供給側での
電圧低下について配慮がされておらず、そのフルレンジ
性能が、かえって不都合発生の原因になる場合があると
いう問題があった。

つまり、このようなフルレンジ形の電源装置では、上記
したように、例えば２００Ｖの商用交流でも、１００ｖ
の商用交流でも全く変りなく動作するから、２００Ｖの
入力電圧で動作するように接続されて動作中、電源供給
側の異常などにより、供給電圧が２００■からかなり低
下しても、全く異常なく動作し、所定の電圧の電力を供
給し続ける。しかして、このことは、本来、電源装置そ
のものとしては好ましい性能の筈であるが、このような
電源装置で動作する機器が、そうでない電源装置により
動作する機器と協調して動作するようになっている、例
えばコンピュータ・システムなどでは、上記した電源供
給側の異常などによる供給電圧低下時に、それにもかか
わらず正常に動作継続が可能な機器と、それにより正常
な動作の継続が不可能になってしまう機器との混在をも
たらし、複数の機器間での動作協調が乱れて不都合を生
じるのである。

本発明の目的は、電源電圧が低下したときにも、通常の
機器との協調が乱れることが無く、コンピュータ・シス
テムなどへの組込みが容易なフルレンジ形電源装置の提
供にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、所定の電圧範囲内に含まれる任意の電圧値
の入力電圧のもとて動作可能な、いわゆるフルレンジ形
電源装置において，上記入力電圧が上記所定の電圧範囲
内の上限電圧側に設定してある第１の判定電圧に達した
時点以降第１の信号を連続して出力する手段と、上記入
力電圧が上記所定の電圧範囲内の下限電圧側に設定して
ある第２の判定電圧以下になったとき第２の信号を発生
する手段と、上記第１と第２の信号の論理和条件により
第３の信号を発生する手段とを設け、上記第３の信号に
より低電圧を検出するようにして、達成される。

〔作用〕

第３の信号は、電源装置への入力電圧が、まず上限電圧
近傍に達してから、その後で下限電圧近傍にまで低下し
たときだけ発生される。従って、この第３の信号により
低電圧を検出するようにしてやれば、例えば電源装置を
２００ｖ系の商用交流のもとで使用するように接続した
ときだけ、この２００Ｖ系の商用交流の電圧の低下を検
出し、最初から１００ｖの商用交流で使用したときには
、低電圧として検出されないように出来、２００Ｖ系の
商用交流で使用されたときだけ低電圧を検出して動作を
停止させるなどの対応が可能になり、他の機器との協調
を図ることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による電源装置の低電圧検出装置について
、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、ツェナーダイオード８、
ｌＯ、ＳＣＲ（シリコン制御整流素子）９、抵抗１１．
１２、１３、それにアンド回路ｌ４とで構成され、この
アンド回路ｌ４の出力を低電圧信号出力端子７とし、さ
らに入力線を１６、共通線を１７としたものである。な
お、この低電圧検出回路全体は６で表わしてあり、コン
デンサｌ５については後述する。

第２図は、第１図の実施例が適用されたスイッチング電
源装置を示したもので、整流・平滑回路ｌ、電圧変換回
路２、入力端子３、出力端子４、それに信号出力端子５
は、いずれも第９図の従来例と同じであり、これに対し
て、本発明の実施例による低電圧検出回路６の入力線１
６と共通線ｌ７が整流・平滑回路１の出力に接続され、
入力端子３に供給されている交流電圧に応じた直流電圧
が入力線ｌ６と共通Ｍｌ７に供給されるようになってい
る。

そして、この実施例が適用されたスイッチング電源装置
は、交流１　００Ｖから２００■までの間に収まってい
る限り、入力端子３にどのような電圧の交流電圧が供給
されても安定した動作が保証されているものであり、こ
れに対応して、まず、ツェナーダイオード８としてツェ
ナー電圧■８が２６０Ｖ程度のものを用い、他方、ツェ
ナーダイオード１０としてはツェナー電圧■。がｌ　６
０Ｖ程度のものを使用する。

そこでツェナーダイオード８は、入力！！ｌ６の電圧（
共通ＡＩｌ７に対する電圧、以下同じ）が２６０ｖを越
えると導通し、これにより抵抗１ｌに電流を流して接続
点８ａの電圧を０から所定値に上昇させる働きをし、ツ
ェナーダイオードｌＯは入力［１６の電圧が１６０Ｖを
越えていると導通し、抵抗１３に電流を流して接続点９
ａの電圧を０から所定値に上昇させる働きをする。

次に、ＳＣＲ９は，そのゲート端子がツェナーダイオー
ド８と抵抗１１の接続点に接続されているから、入力線
ｌ６の電圧が２６０■を越えて接続点８ａの電圧が上昇
するとターンオンし、抵抗１２に所定の電圧を発生させ
、接続点１０ａの電圧を０から所定値に上昇させ、この
状態を入力線ｌ６の電圧が所定値以上にある限り継続さ
せる働きをする。

アンド回路ｌ４は、その正論理入力がＳＣＲ９と抵抗１
２の接続点９ａに、そして負論理入力がツェナーダイオ
ード１０と抵抗ｌ３の接続点ｌＯａにそれぞれ接続され
、接続点９ａの電圧を正論理の第１の信号とし、接続点
１０ａの電圧を負論理の第２の信号とする論理和演算を
行ない、その結果を出力端子７に第３の信号として出力
する働きをする。

次に、この実施例の動作を第３図のタイミングチャート
により説明する。

いま、或る時点ｔ．で図示してない所定のスイッチが投
入されるなどして、入力端子３に２００■の商用交流電
源から電圧が供給されたとすると、この時点し．から整
流・平滑回路１の出力に電圧が現われ、この結果、入力
Ｍ１６の電圧Ａは、第３図（ａ）に示すように所定の時
定数をもって上昇して行く。ここで上記したように、電
圧Ｖｍはツェナーダイオード８のツエナー電圧で第１の
判定電圧となるものであり、電圧■ｃはツエナーダイオ
ードＩＯのツェナー電圧で、これは第２の判定電圧とな
るものである。

こうして、時点ｔ１　に至り、入力線１６の電圧がＶＣ
を越えると、ここでツエナーダイオード１０が導通し、
この結果、第３図（ｃ）に示すように接続点１０ａの電
圧Ｃが所定値に立ち上がり、ついで時点ｔ，に至り、電
圧Ａが■，を越えると、今度はツェナーダイオード８が
導通し、この結果、ＳＣＲ９がターンオンするので接続
点９ａの電圧Ｂも、・第３図（ｂ）に示すように所定値
に立ち上がる。

しかして、この間、まず時点ｔ．から時点ｔ．までの間
では、まだ、とにかく電圧ＢがＯＶなので、これを正論
理入力とするアンド回路１４の出力信号Ｄは、第３図（
ｄ）に示すように電圧Ｏ、つまりレベル″０”を保って
いる。

他方、時点ｔ１以降は、第３図（ｃ）に示すように、電
圧Ｃが０から所定値に立ち上がっているが、この電圧Ｃ
はアンド回路ｌ４の負論理入力に供給されているので、
今度は、このアンド回路ｌ４の下側の入力がレベル“０
　＋＋に保持されたことになリ、アンド回路ｌ４の出力
信号Ｄは、時点１、２で電圧Ｂが、第３図（ｂ）に示す
ように所定値に立ち上ったとしても、第３図（ｄ）に示
すようにやはり電圧Ｏ、つまりレベル″０゜゛のままに
保たれ、その後、入力端子３に供給されている２００ｖ
の商用交流電源からの電圧に大きな変化がない間は、電
圧Ａは、第３図（ｂ）の時点ｔ，からｔ，の間に示すよ
うに、交流電源のリップルによる変動を示すだけとなっ
ており、従って、この間は、アンド回路ｌ４の出力信号
Ｄも、第３図（ｄ）に示すようにやはり電圧０、つまり
レベル″０”のままに保たれる。

ところが、時点１，に至り、ここで何らかの原因により
入力端子３に供給されている２００■の商用交流電源の
電圧が、例えばＩＯＯＶまで低下したとする。

そうすると、電圧Ａは、この時点１，から所定の時定数
特性のもとで低下してゆき、所定時間経過後の時点し４
　において電圧ＶＣを割り込み、この結果、ここでツェ
ナーダイオード１０が遮断され、第３図（ｅ）に示すよ
うに電圧Ｃは０■に立ち下がり、これによりアンド回路
１４の出力信号Ｄが、それまでのレベル“０゜゛がらレ
ベル“１゜゛に変わり、低電圧を表示する。

しかして、以上の説明から明らがなように、このアンド
回路ｌ４の出力信号Ｄがレベル“ｌ”に変わるためには
、とにかく電圧Ｂがレベル“ｌ”になっている必要があ
る。そして、この条件がｉｌ３ｉＪ足されるためには、
電圧Ａがツェナーダイオード８のツェナー電圧Ｖ，より
も一度は高くなることが必要である。

従って、この実施例によれば、入力交流電圧が一度は２
００■近くなっている状態で動作したあと、つまり、こ
の２００■を正常な電源電圧として、そのちとで動作し
ているときに低電圧状態になったときだけ、それを検出
することができ、このため、最初からＩＯＯＶの交流電
源のもとで使用するように接続されていたときには、電
圧ＢがレベルＭＯ″のままになっているから，ｉｏｏｖ
の交流電源による動作を正常な動作状態としていたとき
に、この状態を低電圧状態、つまり異常として検出して
しまうことはなく、確実な検出動作を得ることができる
。

第４図はコンピュータによる或る種の制御システムを示
したものであるが、これに上記実施例による低電圧検出
装置を適用した場合の動作について説明する。

第４図において、コンピュータからなる制御装置ｌ９は
、複数の被制御機器２０、２ｌに接続され、これらの制
御を司さどるようになっているが、このとき、Ｍ御装１
１１９と被制御機器２０は２００■の商用交流電源系か
ら給電されて動作し、被制御機器２ｌはＩＯＯＶの商用
交流電源系から給電され、動作するように構成されてお
り、且つ、制御装置１９はフルレンジ形の電源装置を介
して給電されるようになっているものとする。

そうすると、２００Ｖの商用交流電源系に何らかの異常
が発生し、例えば，その電圧が１５０Ｖ程度に低下して
しまったとすると、これにより当然、被制御機器２０は
正常な動作の継続は不可能になってしまうが、一方、被
制御機器２１の方は何の影響も受けず、正常に動作を続
ける。また、このとき、フルレンジ形の電源装置を介し
て給電されている制御装置ｌ９は、当然のこととして、
これも正常に動作を継続する。

そして、この結果、このようなシステムでは、正常に動
作を続ける被制御機器と、そうでない被制御機器との混
在を生じ、システム全体として見たとき、異常な制御状
態となり、場合によっては深刻な状態の発生ともなり得
る虞れをもたらすのである。

しかしながら、このとき、制御装置ｌ９の電源装置とし
て、上記した本発明の実施例による装置が使用されてい
たとすると、上記のように２００■の商用交流電源系に
何らかの異常が発生し、その電圧が低下したとすれば、
このときにはアンド回路１４から出力信号、つまり低電
圧検出信号が発生されるので、コンピュータからなる制
御装置ｌ９は、この低電圧検出信号に応動してシステム
全体の動作を停止させることができ、異常事態の発生を
未然に防止することができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

まず、第５図の実施例は、第３図における電圧ＶＣ、つ
まり第２の判定電圧が外部から供給される制御信号ｌ８
により選択的に設定し得るようにした本発明の一実施例
で、この実施例による低電圧検出装置は６Ａで表わして
あり、第６図にその詳細を示してある。

第６図において、ＩＯＡはツェナーダイオード１０に直
列に付加したツエナーダイオードで、２２はこのツェナ
ーダイオードＩＯＡと並列に接続したＦＥＴである。

いま、ツェナーダイオード１０のツェナー電圧をｙ　ｔ
ｏ、ツェナーダイオード１、ＯＡのツエナー電圧を■，
。．とすると、制御信号ｌ８をレベル“０”にしてＦ　
Ｅ　Ｔ　２　２をオフに保った状態では、ツェナーダイ
オード１０とＩＯＡの双方が直列になるから、このとき
には第２の判定電圧■。は、Ｖ．＝Ｖ，。十■，。．となり、次に、制御信号ｌ８をレベル“１”にしてＦＥ
Ｔ２２をオンにしたときには、ツェナーダイオードＩＯ
Ａは短絡されるから、このときには、第２の判定電圧ｖ
ｃは、Ｖｃ”Ｖ１ｏとなる。

従って、この第５図、第６図の実施例によれば、低電圧
か否かを判定する電圧レベルを制御信号１８によりプロ
グラマブルに制御することができ、例えば、Ｖ，６＝ｌ４０Ｖ，Ｖ，Ｏ＝２０Ｖとなるようにすれば、制御信号ｌ８のレベルを変えるだ
けで、第２の判定電圧■。を１４０Ｖと１６０Ｖの２種
に、任意に選択することができ、電源電圧の変動などに
応じて柔軟に対応することができる。

次に、第７図の実施例は、低電圧の判定要素に時間的な
ファクターを加えるようにしたもので、このために時限
回路１５Ａを付加し、低電圧検出回路６（又は６Ａ）の
出力端子７から得られる低電圧検出信号を入力し、この
信号が現われてから所定の判定時間ΔＬ以上継続したと
き、初めて所定の低電圧状態として検出信号を端子７Ａ
に発生するようにしたものである。

この時限回路１５Ａの実施例を第８図に示す。

この第８図において、２３はクロツク発振器、２４、２
５、２６はＤフリップ・フロップ、２７はマルチ入力の
アンド回路である。

クロツク発振器２３は例えばｌＭＨｚのクロックを発生
し、これにより低電圧検出信号がデータ入力Ｄに供給さ
れているＤフリップ・フロップ２４と、これに続く所定
の個数のＤフリップ・フロップ２５〜を順次トリガする
。この結果、端子７から供給されている低電圧検出信号
が、クロック発振器２３からのクロツクの周波数とＤフ
リップ・フロツブ２４〜の個数で決まる所定の時間継続
するとアンド回路２７の出力条件が満足し、時限要素を
含んだ低電圧検出信号が出力端子７Ａに現われ、低電圧
を検出することができる。

従って、この実施例によれば、電源の瞬断などの影響を
無くし、セ包＆ζ確実に低電圧を検出することができる
。

ところで、上記第１図の実施例においても、コンデンサ
ｌ５を接続することにより、同様に時限要素をもった低
電圧検出特性を与えることができる。すなわち、コンデ
ンサｌ５が接続されていると、ツエナーダイオード１０
が遮断されたときでの抵抗ｌ３の電圧の立ち下がりが、
第３図（ｃ）に波形Ｃ′で示すように時定数をもつよう
になる．この結果、同図（ｄ）に波形Ｄ′で示すように
、低電圧検出信号の発生時点は、時点ｔ．から所定の遅
れ時間Δｔ後の時点も．になり、時限要素をもたせるこ
とができるのである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フルレンジ形の電源装置を用いたコン
ピュータ・システムなどで、電源供給側の異常などによ
る供給電圧低下時にも正常に動作継続が可能な機器と、
それにより正常な動作の継続が不可能になってしまう機
器とが混在しても、複数の機器間での動作協調が乱れて
不都合を生じるなどの虞れを確実になくすことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電源装置の低電圧検出装置の一実
施例を示す回路図、第２図は本発明の一実施例が適用さ
れたスイッチング電源装置のブロック図、第３図は本発
明の一実施例の動作を説明するためのタイミングチャー
ト、第４図はコンピュータシステムでの低電圧検出の必
要性を説明するためのブロック図、第５図及び第６図は
本発明の他の一実施例を説明するブロック図、第７図及
び第８１ｉ！ｇは時限要素をもたせた本発明の他の一実
施例を説明するブロック図、第９図はスイッチング電源
装置の従来例を示すブロック図である．■・・・・・・
整流・平滑回路、２・・・・・・電圧変換回路、３・・
・・・・入力端子、４・・・・・・出力端子、５・・・
・・・信号出力端子、６・・・・・・低電圧検出回路、
７・・・・・・低電圧信号出力端子、８、１０・・・・
・・ツェナーダイオード、９・・・・・・ＳＣＲ（シリ
コン制御整流素子）、１１〜１３・・・・・・抵抗、ｌ
４・・・・・・アンド回路．第Ｉ図第３図第４図第５図２第６図第７図２

Claims

【特許請求の範囲】１、所定の電圧範囲内に含まれる任意の電圧値の入力電
圧のもとで動作可能な電源装置において、上記入力電圧
が上記所定の電圧範囲内の上限電圧側に設定してある第
１の判定電圧に達した時点以降第１の信号を連続して出
力する高レベル電圧検出手段と、上記入力電圧が上記所
定の電圧範囲内の下限電圧側に設定してある第２の判定
電圧以下になったとき第２の信号を発生する低レベル電
圧検出手段と、上記第１と第２の信号の論理和条件によ
り第３の信号を発生する演算手段とを設け、上記第３の
信号により低電圧を検出するように構成したことを特徴
とする電源装置の低電圧検出装置。２、請求項１の発明において、上記第２の判定電圧が、
外部から供給される制御信号により所定値に設定される
ように構成されていることを特徴とする電源装置の低電
圧検出装置。３、請求項１の発明において、上記第３の信号が発生し
たとき、その発生時点からの信号の継続時間を計測する
計時手段を設け、上記第３の信号が発生し、その継続時
間が所定値を越えたことを条件として低電圧を検出する
するように構成したことを特徴とする電源装置の低電圧
検出装置。