JPH04308415A - 電源異常監視回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源異常監視回路に関し
、特に交流電圧の入力により直流電圧を出力する直流電
源の監視回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電源異常監視回路を図６
に示している。

【０００３】交流電圧は絶縁トランス６０を介して整流
平滑回路６１に入力され、直流電圧とされる。この直流
出力は警報接点Ｂ，Ｃ付ヒューズ若しくはブレーカ６２
及びショート回路６３を介して直流電源６４へ供給され
る。この直流電源６４により所望の安定化された直流電
圧が発生され、制御回路６５はこの直流電圧により動作
するようになっている。

【０００４】一方、交流電圧を整流平滑する別の整流平
滑回路６６が設けられており、この整流平滑出力の電圧
を監視すべくＡＣ断検出回路６７が設けられている。

【０００５】かかる構成において、直流電源６４におい
て故障が検出されると、ショート回路６３がこの故障検
出に応答してトリガされ、ヒューズ若しくはブレーカ６
２が溶断若しくはトリップされる。その警報接点Ｂ，Ｃ
によって機械的にその状態をラッチさせることにより、
直流電源６４自身の故障による出力電圧低下を端子Ｂ，
Ｃから告知するようになっている。

【０００６】一方、交流入力電圧の断に関しては、別に
設けられている整流平滑回路６６の出力電圧をＡＣ断検
出回路６７により監視することにより行われており、そ
の異常告知信号Ｄ，Ｅが出力されることによりなされる
ようになっている。

【０００７】一般に、直流電源６４の故障としては、過
電圧、過電流、不足電圧等があげられるが、これ等の状
態が発生すると、電源自身に内蔵されている保護回路に
よって直流出力電圧をオフとするようになっている。し
かしながら、図６に示した従来回路では、不足電圧の場
合に、ショート回路６３を動作させようとすると、電源
投入時や瞬断または停電時も故障として検出されてしま
うので、過電圧、過電流状態のみを検出するよう構成さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電源異
常監視回路では、直流電源６４が過電圧又は過電流によ
り断となり、制御回路６５が働かない状態においても、
ＤＣ異常信号を送出し続かなければならず、そのために
ヒューズ又はブレーカ６２により機械的ラッチを利用し
ているが、そのショート回路６３は、絶縁トランス６０
の２次側に位置する出力電圧又は出力電流の異常により
送出される信号でトリガされることになるので、絶縁ト
ランス６０の２次側に設ける必要がある。従って、絶縁
トランス６０が必要となり、物理的に大きくなる、重い
、そして高価になるという欠点がある。

【０００９】また、直流電源６４が過電圧、過電流以外
の要因で出力電圧の低下を招いた場合は、検出できない
という欠点がある。もちろん、電源投入時や瞬断、停電
等の不足電圧検出をインヒビットすれば、不足電圧故障
という要因も検出可能であるが、そのためのインヒビッ
ト回路が更に必要になるという欠点が生じる。

【００１０】そこで、本発明はこの様な従来のものの欠
点を解決すべくなされたものであって、その目的とする
ところは、直流電源すべての故障（過電圧、過電流、不
足電圧等）と交流入力電圧断とを区別して検出できる小
型、軽量の電源監視回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電源異常監視回
路は、整流平滑回路から出力される交流電圧が、あらか
じめ設定された規定値よりも下ったことを知らせるＡＣ
異常信号を送出するＡＣ断検出回路と、直流電圧のレベ
ルを常時監視しており、所定値以下になるとＤＣ断信号
を発生し、該ＤＣ異常信号を一定時間だけ遅延させて送
出するＤＣ断検出回路と、前記ＡＣ断検出回路および前
記ＤＣ断検出回路の各出力を入力しＡＣ正常信号の存在
中にＤＣ異常信号が発生されたときのみ、ＤＣ異常信号
を発生するＤＣ異常ラッチ回路とを設けたことを特徴と
する。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。

【００１３】図１は本発明の実施例のブロック図である
。

【００１４】図において、直流電源２は交流電圧の入力
により動作して直流電圧ＶＣＣを発生するものであり、
制御回路３はこの直流電圧ＶＣＣにより動作し、ＤＣ異
常信号やＡＣ異常信号等の供給を受けて各種異常処理制
御を行う。

【００１５】ＤＣ断検出部５は直流電圧ＶＣＣの電圧レ
ベルを常時監視しており、その電圧レベルが所定値以下
になったときにＤＣ異常信号ａを発生する。

【００１６】整流平滑回路４は交流電圧を入力としてこ
れを整流平滑化するものであり、その整流平滑出力は分
圧抵抗Ｒ１　を介してＡＣ断検出回路６へ入力される。

【００１７】このＡＣ断検出回路６はその入力電圧ＶＸ
　のレベルを常時監視しており、その電圧レベルが所定
値以下のときＡＣ異常信号ｄ，ｅを発生し、所定値より
大なるときに交流電圧正常信号ｆを発生する。

【００１８】ＤＣ異常ラッチ回路７はこのＡＣ正常信号
ｆとＤＣ異常信号ａとを入力とし、ＡＣ正常信号ｆの存
在期間中にＤＣ異常信号ａが発生されたときのみ、これ
に応答して以降、ＤＣ異常信号ｂ，ｃを発生する。

【００１９】図２は図１のＤＣ断検出部５，ＡＣ断検出
回路６およびＤＣ異常ラッチ回路７の具体的回路例を示
す図である。

【００２０】ＤＣ断検出回路５はＤＣ断検出部５１と、
遅延回路５２と、フォトサイリスタドライブ回路５３と
からなる。

【００２１】ＤＣ断検出部５１は直流電圧ＶＣＣの電圧
レベルを監視しており、そのために抵抗Ｒ４　，ツェナ
ーダイオードＺ２　の直列回路と、この抵抗Ｒ４　とツ
ェナーダイオードＺ２　との直列降下電圧をベース入力
とするＰＮＰトランジスタＱ３　とを含んでいる。

【００２２】遅延回路５２はＮＰＮトランジスタＱ３　
のコレクタ出力を入力とし、コンデンサＣ１　と抵抗Ｒ
５　とにより定まる時定数に応じた時間Ｔ０　だけの遅
延時間を有する。ツェナーダイオードＺ３　は、コンデ
ンサＣ１　の端子電圧の上昇が一定値になるまで、ＰＮ
ＰトランジスタＱ５　をオフさせておく作用をなすもの
であり、ダイオードＤ１　は、直流電源オフ時にコンデ
ンサＣ１　の電荷を放電させるためのものである。

【００２３】フォトサイリスタドライブ回路５３は、Ｐ
ＮＰトランジスタＱ５　、２つのＮＰＮトランジスタＱ
４　とＱ６　、２つのダイオードＤ２　とＤ３　、５つ
の抵抗Ｒ６　，Ｒ７　，Ｒ８　，Ｒ１４とＲ１５，フォ
トダイオードＰＤ１　から成る。

【００２４】ＰＮＰトランジスタＱ５　は、ツェナーダ
イオードＺ３　を通してそのベース電流が流れると、Ｎ
ＰＮトランジスタＱ６　による正帰還がかかり、抵抗Ｒ
６　，Ｒ７　およびダイオードＤ２　を通して、ＮＰＮ
トランジスタＱ３　のコレクタ電流を流すことになる。 そして、この電流は、ＤＣ断が検出されてトランジスタ
Ｑ３　がオフすると、ダイオードＤ３　を介してＮＰＮ
トランジスタＱ４　のベース入力となり、このトランジ
スタＱ４　のコレクタに挿入されているフォトサイリタ
ＰＳＣＲ１　のフォトダイオードＰＤ１　を駆動する。

【００２５】尚、抵抗Ｒ８　は、ＮＰＮトランジスタＱ
４　のコレクタ抵抗である。ダイオードＤ２　は、ＮＰ
ＮトランジスタＱ４　のベース電流として遅延回路５２
から電流が流れ込むのを防止するためのダイオードであ
る。

【００２６】ＡＣ断検出回路６はエミッタ抵抗Ｒ３　に
よりエミッタ共通とされた差動的に動作するＰＮＰトラ
ンジスタＱ１　，Ｑ２　と、コレクタ負荷抵抗である抵
抗Ｒ１７と、ＰＮＰトランジスタＱ２　のバイアス抵抗
ＲＶ１　と、ＰＮＰトランジスタＱ１　のバイアス回路
でもあり基準レベル発生回路でもある抵抗Ｒ２　，ツェ
ナーダイオードＺ１　とからなるレベル比較回路を有す
る。そして、ＰＮＰトランジスタＱ２　のコレクタ出力
がフォトカプラＰＣ１により、ＡＣ異常信号ｄ，ｅが出
力される。

【００２７】また、ＰＮＰトランジスタＱ１　による逆
相信号であるＡＣ正常信号が抵抗Ｒ１７により導出され
、ＤＣ異常ラッチ回路７へ入力される。

【００２８】このＤＣ異常ラッチ回路７はＮＰＮトラン
ジスタＱ７　と、このコレクタに接続されたフォトサイ
リスタＰＳＣＲ１　のサイリスタＰＤ２　と、フォトカ
プラＰＣ２　と、抵抗Ｒ９　とを含む。フォトサイリス
タＰＳＣＲ１　によりＤＣ異常信号ａがラッチされ、そ
のラッチ出力がフォトカプラＰＣ２　によりＤＣ異常信
号ｂ，ｃが出力される。

【００２９】尚、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１７
はＮＰＮトランジスタＱ３　，Ｑ４　，Ｑ７　およびＰ
ＮＰトランジスタＱ５　が各々ツェナーダイオードＺ２
　，ＰＮＰトランジスタＱ５　，ＰＮＰトランジスタＱ
１　，ツェナーダイオードＺ３　およびＮＰＮトランジ
スタＱ３　の洩れ電流によって誤ってオンするのを防止
するためのバイパス抵抗である。また、コンデンサＣ２
　，抵抗Ｒ１８は、フォトサイリスタＰＳＣＲ１　が誤
点弧するのを防止するためのものである。

【００３０】次に、図３〜図５に示す動作タイムチャー
トを用いて、本発明の実施例の動作を以下に説明する。

【００３１】図は交流電圧投入時のタイムチャートであ
る。時刻ｔ０　において交流電圧が投入されると、整流
平滑回路４は充電を開始し、従って抵抗Ｒ１　による分
圧されたＡＣ断検出回路６への入力電圧ＶＸ　も図３に
示すように上昇を始める。

【００３２】そして入力電圧ＶＸ　がフォトカプラＰＣ
１　のフォトダイオードの順電圧ＶＰＤ１　とＰＮＰト
ランジスタＱ２　のコレクタエミッタ間電圧ＶＣＥ２　
との和（ＶＰＤ１　＋ＶＣＥ２　）と、ツェナーダイオ
ードＺ１　のツェナー電圧ＶＺ１とＰＮＰトランジスタ
Ｑ１　のベースエミッタ間電圧ＶＢＥ１　との和（ＶＺ
１＋ＶＢＥ１　）との間にある時刻ｔ１　からｔ２　の
間は、ＡＣ断検出回路６のＰＮＰトランジスタＱ２　が
オンする。従って、フォトカプラＰＣ１　もオンして、
ＡＣ異常信号ｄ，ｅが出力される。

【００３３】しかし、ＶＣＣがツェナーダイオードＺ２
　のツェナー電圧ＶＺ２とＮＰＮトランジスタＱ３　の
ベースエミッタ間電圧ＶＢＥ３　との和（ＶＺ２＋ＶＢ
Ｅ３　）まで立上った後、更に一定時間（通常５０ｍｓ
位）後に解除されるパワーオンリセット信号によって、
制御回路３が動作を開始するため、このＡＣ異常信号ｄ
，ｅは無視される。 従って、交流電圧投入時におけるＡＣ異常信号送出のイ
ンヒビットは不要となるのである。

【００３４】次に、時刻ｔ２　で、規定値（ＶＺ１＋Ｖ
ＢＥ１　）を越えると、ＰＮＰトランジスタＱ２　はオ
フ、ＰＮＰトランジスタＱ１　はオン、従ってＮＰＮト
ランジスタＱ７　がオンするが、この時点ではフォトサ
イリスタＰＳＣＲ１　はオフしているため、フォトカプ
ラＰＣ２　もオフとなり、ＤＣ異常信号はｂ，ｃは送出
されない。その後、ＶＣＣが時刻ｔ３　で規定値（ＶＺ
２＋ＶＢＥ３　）に達すると、ＤＣ断検出回路５１のＮ
ＰＮトランジスタＱ３　は、そのベース電流が抵抗Ｒ４
　，ツェナーダイオードＺ２　を通して流れるため、オ
ンする。

【００３５】この時点から、遅延回路５２のコンデンサ
Ｃ１　は時定数Ｃ１　・Ｒ５　で、ＶＣＣからＮＰＮト
ランジスタＱ３　のコレクタエミッタ間電圧ＶＣＥ３　
を差引いた電圧値（ＶＣＣ−ＶＣＥ３　）をめざして充
電を開始する。そして、時刻ｔ４　において、コンデン
サＣ１　の両端電圧ＶＣ１は、ツェナーダイオードＺ３
　のツェナー電圧ＶＺ３と、ＰＮＰトランジスタＱ５　
のベースエミッタ間電圧ＶＢＥ５　との和（ＶＺ３＋Ｖ
ＢＥ５　）にクランプされ、その直後にＰＮＰトランジ
スタＱ５　はそのベース電流がツェナーダイオードＺ３
，抵抗Ｒ５　を通して流れるため、オンとなる。

【００３６】ＰＮＰトランジスタＱ５　のコレクタ電流
の一部は、ＮＰＮトランジスタＱ６　のベース電流とし
て流れ、ＮＰＮトランジスタＱ６　もオンする。ＮＰＮ
トランジスタＱ６　のオンにより、ＰＮＰトランジスタ
Ｑ５　には正帰還がかかり、ＰＮＰトランジスタＱ５　
のコレクタ電流は抵抗Ｒ６　，Ｒ７　およびダイオード
Ｄ２　を通してＮＰＮトランジスタＱ３　に流れる。

【００３７】ここで、遅延回路５２の遅延時間Ｔ０　に
ついて説明する。時刻ｔ３　においてＮＰＮトランジス
タＱ３　が非飽和の場合があり、この場合ＮＰＮトラン
ジスタＱ４　を完全にはオフできないため、この状態で
ＰＮＰトランジスタＱ５　，ＮＰＮトランジスタＱ６　
がドライブされると、そのコレクタ電流がダイオードＤ
３　，ＮＰＮトランジスタＱ４　のベースを通って流れ
てしまい、その結果ＮＰＮトランジスタＱ４　がオンし
て、フォトサイリスタＰＳＣＲ１　がドライブされ、Ｄ
Ｃ異常信号ｂ，ｃが誤って送出されてしまうことがある
。これを防止するため、ＮＰＮトランジスタＱ３　が完
全に飽和する（すなわちＮＰＮトランジスタＱ４　を完
全にオフ状態にする）のを待って、ＰＮＰトランジスタ
Ｑ５　がドライブされるように、遅延時間Ｔ０　をもた
せているのである。

【００３８】次に図４に示すように、直流電源２の故障
でＶＣＣが断となり、時刻ｔ５　で規定値（ＶＺ２＋Ｖ
ＢＥ３　）を下まわると、ＤＣ断検出回路５１のＮＰＮ
トランジスタＱ３　がオフし、ＰＮＰトランジスタＱ５
　のコレクタ電流は、ダイオードＤ３　，ＮＰＮトラン
ジスタＱ４　ベースを通して流れ、その結果ＮＰＮトラ
ンジスタＱ４　がオンしてフォトサイリスタＰＳＣＲ１
　がドライブされる。この時、入力電圧ＶＸ　は、規定
値（ＶＺ１＋ＶＢＥ１　）以上あり、従ってＰＮＰトラ
ンジスタＱ１　，ＮＰＮトランジスタＱ７　がオンして
いるため、フォトサイリスタＰＳＣＲ１　のオンにより
フォトカプラＰＣ２　がオンしてＤＣ異常信号ｂ，ｃが
送出される。

【００３９】その後、直流電源２の故障が回復して時刻
ｔ７　で規定値（ＶＺ２＋ＶＢＥ３　）を上回っても、
入力電圧ＶＸ　が規定値（ＶＺ１＋ＶＢＥ１　）以上あ
る限り、ＤＣ異常ラッチ回路７が働き、ＤＣ異常信号ｂ
，ｃは送出され続ける。従って、この場合も含め、故障
した直流電源を特定化できる。

【００４０】次に、図５に示すように、直流電源２は正
常であるが、交流電圧が瞬断又は停電により時刻ｔ９　
において断となると、整流平滑回路４は放電を開始し、
入力電圧ＶＸ　も下降を始める。そして入力電圧ＶＸ　
がＶＺ１＋ＶＢＥ１　とＶＰＤ１　＋ＶＣＥ２　の間に
ある時刻ｔ１０からｔ１１の間は、ＡＣ断検出回路６の
ＰＮＰトランジスタＱ２　がオンし、従ってフォトカプ
ラＰＣ１　もオンしてＡＣ異常信号ｄ，ｅが送出される
。

【００４１】一般に、直流電源２は一定時間（通常１０
ｍｓ以上）の瞬断耐力があるため、制御回路３はその間
も動作可能であり、このＡＣ異常信号ｄ，ｅを認識し、
上位装置へ通知したりあるいはラッチングリレーを動作
させて保持することも可能である。

【００４２】その後、直流電源２の瞬時耐力がなくなっ
て出力電圧ＶＣＣが下降し、時刻ｔ１２において規定値
（ＶＺ２＋ＶＢＥ３　）を下回ると、再びＤＣ断検出回
路５１のＮＰＮトランジスタＱ３　がオフし、ＰＮＰト
ランジスタＱ５　のコレクタ電流はＮＰＮトランジスタ
Ｑ４　のベースを通して流れ、ＮＰＮトランジスタＱ４
がオンしてフォトサイリスタＰＳＣＲ１　をドライブす
ることになるが、この時すでに入力電圧ＶＸ　は規定値
（ＶＺ１＋ＶＢＥ１　）を下回っており、ＰＮＰトラン
ジスタＱ１　及びＮＰＮトランジスタＱ７　がオフして
いるため、フォトカプラＰＣ２　はオフしたままとまり
、ＤＣ異常信号ｂ，ｃが送出されることはない。

【００４３】すなわち、ＤＣ異常信号ｂ，ｃは、ＡＣ異
常信号ｄ，ｅがなくてＡＣ正常時のみ（ＰＮＰトランジ
スタＱ１　，ＮＰＮトランジスタＱ７　がオンしている
ときのみ）生成可能としているために、ＡＣ電圧の停電
や瞬断、更には電源投入時には、ＤＣ異常信号ｂ，ｃは
発生されないので、従来の様にインヒビットの必要もな
いのである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源投入時においては、直流電源が立上った後一定時間
、ＤＣ異常信号送出はインヒビットされ、瞬断又は停電
時においては、ＡＣ断検出回路によりＤＣ異常信号送出
をインヒビットすると共にＡＣ異常信号を送出する構成
としたので、直流電源出力電圧の直接監視により、その
直流電源の故障を検出できるようになり、従って直流電
源の全ての故障（過電圧、過電流、不足電圧等）と、交
流入力電圧断（瞬断、停電等）とを区別して検出できる
という効果がある。

【００４５】更に、本発明によれば、電子部品のみで構
成することができ、小型、軽量そして安価に構成できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステムブロック図

【図２
】図１のブロックの１部具体例を示す回路図

【図３】交
流電圧投入時の動作タイムチャート

【図４】ＤＣ異常信
号送出時の動作タイムチャート

【図５】ＡＣ異常信号送
出時の動作タイムチャート

【図６】従来の電源監視回路
のブロック図

【符号の説明】

２　　　　直流電源 ４　　　　整流平滑回路 ５　　　　ＤＣ断検出部 ６　　　　ＡＣ断検出回路 ７　　　　ＤＣ異常ラッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　整流平滑回路から出力される交流電圧
   が、あらかじめ設定された規定値よりも下ったことを知
   らせるＡＣ異常信号を送出するＡＣ断検出回路と、直流
   電圧のレベルを常時監視しており、所定値以下になると
   ＤＣ断信号を発生し、該ＤＣ異常信号を一定時間だけ遅
   延させて送出するＤＣ断検出回路と、前記ＡＣ断検出回
   路および前記ＤＣ断検出回路の各出力を入力しＡＣ正常
   信号の存在中にＤＣ異常信号が発生されたときのみ、Ｄ
   Ｃ異常信号を発生するＤＣ異常ラッチ回路とを設けたこ
   とを特徴とする電源異常監視回路。