JPH09163630A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH09163630A
JPH09163630A JP7318048A JP31804895A JPH09163630A JP H09163630 A JPH09163630 A JP H09163630A JP 7318048 A JP7318048 A JP 7318048A JP 31804895 A JP31804895 A JP 31804895A JP H09163630 A JPH09163630 A JP H09163630A
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JP
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converter
voltage
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battery
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JP7318048A
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Yoshitaka Okubo
良孝 大久保
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックアップ機能付きの電源装置が停止状態
のとき、バックアップ手段のエネルギを消費することを
防止する。 【解決手段】 待機状態又はDC入力電圧Vinが印加さ
れない場合でかつ停止指示信号contがDC−DCコンバ
ータコントロール回路51に入力された後、出力電圧Vo
utのオフ状態に連動してPMOS34がオフ状態にな
り、DC−DCコンバータ20及びDC−DCコンバー
タコントロール回路51とバッテリ33とが電気的に隔
離される。そのため、DC−DCコンバータ20が停止
状態のとき、バッテリ33のエネルギは消費されず、高
い充電状態が維持される。従って、出力電圧Voutの出力
中にDC入力電圧Vinの停電が発生したとき、バッテリ
33によってDC−DCコンバータ20を確実にバック
アップできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばICカード
リーダ/ライタ装置等に用いられ、稼働中に直流(以
下、DCという)入力が停止した場合にバッテリ等によ
るバックアップ入力に切り替わるバックアップ機能付き
の電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のバックアップ機能付き電
源装置の一例を示す構成ブロック図である。この電源装
置は、DC入力Vinの+側を入力する入力端子1a及び
該DC入力電圧Vinの−側を入力する入力端子1bを有
している。入力端子1a,1bは、DC−DCコンバー
タ2の+側入力端子A及び−側入力端子Bにそれぞれ接
続されている。一方、入力端子1aは、抵抗3を介して
ダイオード4のアノードに接続されている。ダイオード
4のカソードはバックアップ手段である電圧VBのバッ
テリ5の+側に接続され、該バッテリ5の−側がグラン
ドに接続されている。但し、電圧VBは、DC入力電圧
Vinの電圧よりも低いものとする。更に、バッテリ5の
+側はダイオード6のアノードに接続され、該ダイオー
ド6のカソードがDC−DCコンバータ2の入力端子A
に接続されている。更に、この電源装置は、DC−DC
コンバータコントロール回路7を備えている。DC−D
Cコンバータコントロール回路7は、入力端子A,B間
の電圧VDを電源とし、制御信号S7を用いてDC−D
Cコンバータ2の動作制御を行い、更に、外部からの停
止指示信号contに基づいて該DC−DCコンバータ2の
動作停止を行い、かつ動作停止状態を保持する機能を有
している。DC−DCコンバータ2の+側出力端子C及
び−側出力端子Dの間には、負荷抵抗8が接続されてい
る。更に、出力端子C及び出力端子Dには、出力電圧Vo
utの+側を出力する出力端子9a及び該出力電圧Voutの
−側を出力する出力端子9bがそれぞれ接続されてい
る。
【0003】図3は、図2の動作を説明するためのタイ
ムチャートであり、縦軸に電圧、及び横軸に時間がとら
れている。この図を参照しつつ、図1の動作を説明す
る。通常、DC−DCコンバータ2はDC入力電圧Vin
で動作するものとし、バッテリ5は、該DC入力電圧V
inの停電等の非常時のみに該DC−DCコンバータ2を
バックアップするものとする。従って、バッテリ5によ
るDC−DCコンバータ2の立ち上がりは行われないも
のとする。時間t1において、DC入力電圧Vinが印加
されない待機状態である。時間t2において、DC入力
電圧VinがDC−DCコンバータ2の入力端子A,Bに
印加されると、該入力端子A,B間の電圧VDが電圧V
inとなって該DC−DCコンバータ2が立ち上がり、安
定した出力電圧Voutが出力される。又、DC入力電圧V
inの印加により、抵抗3からダイオード4を経てバッテ
リ5にトリクル充電が行われる。時間t3において、出
力電圧Voutの出力中にDC入力電圧Vinの停電が発生し
た場合、バッテリ5の電圧VBがダイオード6を経てD
C−DCコンバータ2の入力端子A,Bに印加されて該
入力端子A,B間の電圧VDが電圧VBとなり、該DC
−DCコンバータ2は出力電圧Voutを出力し続ける。時
間t4において、パルス状の停止指示信号contがDC−
DCコンバータコントロール回路7に入力されると、D
C入力電圧Vin又はバッテリ5の電圧VBの印加にかか
わらず、出力電圧Voutがオフする。ここで、DC−DC
コンバータコントロール回路7により、出力電圧Voutの
オフ状態が保持される。時間t5において、バッテリ5
は常にDC−DCコンバータ2に接続されているので、
DC入力電圧Vinが印加されない停止状態においても、
DC−DCコンバータ2が該バッテリ5の電圧VBによ
って立ち上がらないようにするため、DC−DCコンバ
ータコントロール回路7は出力電圧Voutのオフ状態を保
持している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2の
電源装置では、次のような課題があった。即ち、DC入
力電圧Vinが印加されない停止状態では、出力電圧Vout
のオフ状態を保持するために、DC−DCコンバータコ
ントロール回路7がバッテリ5のエネルギを消費するこ
とになる。例えば、バッテリ5の容量を300mAh、及びD
C−DCコンバータコントロール回路7の保持電流を平
均10mAとすると、停止時間30時間でバッテリ5に蓄積さ
れたエネルギが0になる。このような状態になると、バ
ッテリ5が満充電に達するためには、トリクル充電では
非常に長時間を必要とする。そのため、停止後のDC−
DCコンバータ2に対してバックアップが必要になった
場合、このバックアップが不確実になるという問題があ
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、DC入力電圧又は該DC入力電圧をバッ
クアップするバックアップ電圧を制御信号に基づいて制
御することによって所定のDC出力電圧に変換するDC
−DCコンバータと、前記DC入力電圧又はバックアッ
プ電圧を電源とし、前記制御信号を生成して前記DC−
DCコンバータの動作制御を行い、外部からの停止指示
信号に基づいて前記DC−DCコンバータの動作停止を
行い、かつ該動作停止状態を保持するDC−DCコンバ
ータ制御回路と、前記DC入力電圧の入力が停止したと
き、前記バックアップ電圧を前記DC−DCコンバータ
及び前記DC−DCコンバータ制御回路へ供給するバッ
クアップ手段とを、備えた電源装置において、次のよう
な手段を設けている。即ち、待機状態又は前記DC入力
電圧が印加されない状態で前記停止指示信号に基づいて
前記DC−DCコンバータが停止した場合、該DC−D
Cコンバータの前記DC出力電圧の出力の停止に連動し
て該DC−DCコンバータ及び前記DC−DCコンバー
タ制御回路に対する前記バックアップ電圧の供給を停止
するスイッチ手段を設けている。
【0006】本発明によれば、以上のように電源装置を
構成したので、DC入力電圧はDC−DCコンバータに
入力され、DC−DCコンバータ制御回路からの制御信
号に基づいて制御されて所定のDC出力電圧に変換され
る。ここで、停止指示信号が前記DC−DCコンバータ
制御回路に入力されたとき、前記DC−DCコンバータ
の動作が停止する。このとき、スイッチ手段は、前記D
C−DCコンバータのDC出力電圧の出力停止に連動し
てオフ状態になり、バックアップ手段には負荷が掛から
ないので、該バックアップ手段のエネルギは消費されな
い。そのため、前記DC入力電圧の入力が停止してバッ
クアップが必要になった場合、エネルギが十分に蓄積さ
れたバックアップ手段からバックアップ電圧が前記DC
−DCコンバータ及び前記DC−DCコンバータ制御回
路へ供給され、DC−DCコンバータが確実にバックア
ップされる。従って、前記課題を解決できるのである。
【0007】
【発明の実施の形態】第1の実施形態 図1は、本発明の第1の実施形態を示す電源装置の回路
図である。この電源装置は、DC入力Vinの+側を入力
する入力端子11a及び該DC入力電圧Vinの−側を入
力する入力端子11bを有している。入力端子11a,
11bは、DC−DCコンバータ20中の電界コンデン
サ21の+側端子21a及び−側端子21bにそれぞれ
接続されている。+側端子21aはトランス22の一次
側巻線のホット側に接続され、−側端子21bがトラン
ジスタ23のエミッタに接続されると共に、トランス2
2の二次側巻線のコールド側に接続されている。トラン
ジスタ23のコレクタは、トランス22の一次側巻線の
コールド側に接続されている。トランス22の二次側巻
線のホット側は、ダイオード24のアノードに接続さ
れ、該ダイオード24のカソードが電界コンデンサ25
の+側端子25aに接続されている。更に、トランス2
2の二次側巻線のコールド側は電界コンデンサ25の−
側端子25bに接続され、該−側端子25bがグランド
に接続されている。一方、入力端子11aは、抵抗31
を介してダイオード32のアノードに接続されている。
ダイオード32のカソードは電圧VBのバッテリ33の
+側に接続され、該バッテリ33の−側がグランドに接
続されている。但し、電圧VBは、DC入力電圧Vinの
電圧よりも低いものとする。更に、バッテリ33の+側
はスイッチ手段であるPチャネル型MOSFET(以下、PM
OSという)34のソースに接続され、該PMOS34
のドレインがダイオード35のアノードに接続され、該
ダイオード35のカソードが入力端子11aに接続され
ている。
【0008】更に、PMOS34のソースとゲートは、
出力監視回路40中の抵抗41を介して接続されてい
る。PMOS34のゲートは抵抗42を介してトランジ
スタ43のコレクタに接続され、該トランジスタ43の
エミッタがグランドに接続されている。トランジスタ4
3のベースは抵抗44を介してグランドに接続されると
共に、抵抗45を介して電界コンデンサ25の+側端子
25aに接続されている。更に、この電源装置は、DC
−DCコンバータコントロール回路51を備えている。
このDC−DCコンバータコントロール回路51には、
DC−DCコンバータ20が立ち上がる前には電界コン
デンサ21の端子間の電圧VDが電源として供給され、
該DC−DCコンバータ20が立ち上がった後では電界
コンデンサ25の端子間の電圧Voutが電源として供給さ
れるようになっている。そして、このDC−DCコンバ
ータコントロール回路51は、制御信号S51dを生成
してトランジスタ23のベースに入力することによりD
C−DCコンバータ20の動作制御を行う機能を有し、
更に、外部からの停止指示信号contに基づいてDC−D
Cコンバータ20動作停止を行い、かつ動作停止状態を
保持する機能を有している。更に、電界コンデンサ25
の+側端子25aと−側端子25b間には抵抗52が接
続され、該+側端子25aと−側端子25b間は出力電
圧Voutの+側を出力する出力端子60a及び該出力電圧
Voutの−側を出力する出力端子60bがそれぞれ接続さ
れている。
【0009】図4は、図1中のDC−DCコンバータコ
ントロール回路51の概略の構成ブロック図である。こ
のDC−DCコンバータコントロール回路51は、DC
−DCコンバータ20が立ち上がる前には電界コンデン
サ21の端子間の電圧VDが電源として供給され、該D
C−DCコンバータ20が立ち上がった後では電界コン
デンサ25の端子間の電圧Voutが電源として供給される
電源部51aを有している。そして、電源部51aから
出力電圧検出回路51b、発振回路51c及びドライブ
回路51dに電源が供給されるようになっている。出力
電圧検出回路51bは、電圧Voutの変動を検出する機能
を有している。出力電圧検出回路51b及び発振回路5
1cは、ドライブ回路51dに接続されている。ドライ
ブ回路51dは出力電圧検出回路51bの出力信号S5
1bと発振回路51cの出力信号S51cを入力し、電
圧Voutの変動に対応した(即ち、電圧Voutの変動を補正
する)パルス幅の出力信号S51dを生成する機能を有
している。そして、出力信号S51dは、トランジスタ
23のベースへ入力されるようになっている。更に、こ
のDC−DCコンバータコントロール回路51は、ラッ
チ回路51eを備えている。ラッチ回路51eは例えば
SCR等で構成され、外部からの停止指示信号contに基
づいてDC−DCコンバータコントロール回路51の動
作停止を行い、かつ動作停止状態を保持する機能を有し
ている。
【0010】図5は、図1の動作を説明するためのタイ
ムチャートであり、縦軸に電圧、及び横軸に時間がとら
れている。この図を参照しつつ、図1の動作を説明す
る。時間t1において、DC入力電圧Vinが印加されな
い待機状態では、DC−DCコンバータ20が出力電圧
Voutを出力しないので、トランジスタ43はオフ状態で
あり、PMOS34もオフ状態である。従って、DC−
DCコンバータ20とバッテリ33は電気的に隔離さ
れ、この待機状態では、DC−DCコンバータ20は立
ち上がらない。時間t2において、DC入力電圧Vinが
DC−DCコンバータ20に印加され、該DC−DCコ
ンバータ20は安定した出力電圧Voutを出力する。又、
DC入力電圧Vinの印加により、抵抗31及びダイオー
ド32を経てバッテリ33に対してトリクル充電が行わ
れる。更に、出力電圧Voutに連動してトランジスタ43
はオン状態となる。そのため、PMOS34はオン状態
となる。従って、DC−DCコンバータ20とバッテリ
33は、PMOS34及びダイオード35の経路で導通
状態となる。但し、DC入力電圧Vinはバッテリ33の
電圧VBより高いので、DC−DCコンバータ20に対
する入力源は入力電圧Vinになる。
【0011】この時間t2において、DC入力電圧Vin
の印加中に停止指示信号contがDC−DCコンバータコ
ントロール回路51に入力されると、出力電圧Voutはオ
フ状態になる。すると、トランジスタ43はオフ状態に
なり、PMOS34がオフ状態になる。この時、DC−
DCコンバータ20は、DC−DCコンバータコントロ
ール回路51によって停止状態を継続するが、該DC−
DCコンバータコントロール回路51に対するエネルギ
はDC入力電圧Vinから供給され、バッテリ33のエネ
ルギは消費されない。時間t3において、出力電圧Vout
の出力中にDC入力電圧Vinの停電が発生した場合、バ
ッテリ33の電圧VBがオン状態になっているPMOS
34及びダイオード35を経てDC−DCコンバータ2
0に印加され、該DC−DCコンバータ20は出力電圧
Voutを出力し続ける。このとき、出力電圧Voutは、DC
−DCコンバータコントロール回路51によって一定に
制御されている。時間t4において、バッテリ33の電
圧VBがDC−DCコンバータ20に印加されていると
き、停止指示信号contがDC−DCコンバータコントロ
ール回路51に入力されると、出力電圧Voutがオフ状態
となる。そのため、トランジスタ43はオフ状態にな
り、PMOS34がオフ状態になる。
【0012】時間t5において、PMOS34がオフ状
態になっているので、DC−DCコンバータ20は入力
源がなく、停止状態を維持する。この時、DC−DCコ
ンバータコントロール回路51にも電源が供給されない
ので、動作しない。従って、バッテリ33のエネルギは
消費されない。以上のように、この第1の実施形態で
は、待機状態、又はDC入力電圧Vinが印加されない場
合でかつ停止指示信号contがDC−DCコンバータコン
トロール回路51に入力された後の状態において、出力
電圧Voutのオフ状態に連動してPMOS34をオフ状態
にするようにしたので、DC−DCコンバータ20及び
DC−DCコンバータコントロール回路51とバッテリ
33とが電気的に隔離される。そのため、DC−DCコ
ンバータ20が停止状態のとき、バッテリ33はエネル
ギを消費することがなく、高い充電状態を維持できる。
従って、出力電圧Voutの出力中にDC入力電圧Vinの停
電が発生したとき、バッテリ33によってDC−DCコ
ンバータ20を確実にバックアップできる。
【0013】第2の実施形態 図6は、本発明の第2の実施形態を示す電源装置の回路
図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が
付されている。この電源装置は、DC入力電圧Vinがト
ランスを介さない電源から供給されている場合に用いら
れるものであり、二次側のコールド側が一次側に接続さ
れていないトランスを有するDC−DCコンバータ20
Aを備えている。又、この電源装置では、出力監視回路
40A中のPMOS34のゲートは抵抗42を介してフ
ォトカプラ46中のフォトトランジスタ46aのコレク
タに接続され、該フォトトランジスタ46aのエミッタ
がグランドに接続されている。フォトカプラ46中の発
光ダイオード46bのカソードは電界コンデンサ25の
−側端子25bに接続され、該発光ダイオード46bの
アノードが抵抗47を介してツェナダイオード48のア
ノードに接続されている。ツェナダイオード48のカソ
ードは、電界コンデンサ25の+側端子25aに接続さ
れている。他は、図1と同様の構成である。この電源装
置においても、図5に示すタイムチャートと同様の動作
が行われる。
【0014】即ち、時間t1において、DC入力電圧V
inが印加されない待機状態では、DC−DCコンバータ
20Aが出力電圧Voutを出力しないので、フォトトラン
ジスタ46aはオフ状態であり、PMOS34もオフ状
態である。従って、DC−DCコンバータ20Aとバッ
テリ33は電気的に隔離され、この待機状態では、DC
−DCコンバータ20Aは立ち上がらない。時間t2に
おいて、DC入力電圧VinがDC−DCコンバータ20
Aに印加され、該DC−DCコンバータ20Aは安定し
た出力電圧Voutを出力する。又、DC入力電圧Vinの印
加により、抵抗31及びダイオード32を経てバッテリ
33に対してトリクル充電が行われる。更に、出力電圧
Voutに連動してフォトトランジスタ46aはオン状態と
なる。そのため、PMOS34はオン状態となる。従っ
て、DC−DCコンバータ20Aとバッテリ33は、P
MOS34及びダイオード35の経路で導通状態とな
る。但し、DC入力電圧Vinはバッテリ33の電圧VB
より高いので、DC−DCコンバータ20Aに対する入
力源は入力電圧Vinになる。
【0015】この時間t2において、DC入力電圧Vin
の印加中に停止指示信号contがDC−DCコンバータコ
ントロール回路51に入力されると、出力電圧Voutはオ
フ状態になる。すると、フォトトランジスタ46aはオ
フ状態になり、PMOS34がオフ状態になる。この
時、DC−DCコンバータ20Aは、DC−DCコンバ
ータコントロール回路51によって停止状態を継続する
が、該DC−DCコンバータコントロール回路51に対
するエネルギはDC入力電圧Vinから供給され、バッテ
リ33のエネルギは消費されない。時間t3において、
出力電圧Voutの出力中にDC入力電圧Vinの停電が発生
した場合、バッテリ33の電圧VBがオン状態になって
いるPMOS34及びダイオード35を経てDC−DC
コンバータ20Aに印加され、該DC−DCコンバータ
20Aは出力電圧Voutを出力し続ける。このとき、出力
電圧Voutは、DC−DCコンバータコントロール回路5
1によって一定に制御されている。時間t4において、
バッテリ33の電圧VBがDC−DCコンバータ20A
に印加されているとき、停止指示信号contがDC−DC
コンバータコントロール回路51に入力されると、出力
電圧Voutがオフ状態となる。そのため、フォトトランジ
スタ46aはオフ状態になり、PMOS34がオフ状態
になる。時間t5において、PMOS34がオフ状態に
なっているので、DC−DCコンバータ20Aは入力源
がなく、停止状態を維持する。この時、DC−DCコン
バータコントロール回路51にも電源が供給されないの
で、動作しない。従って、バッテリ33のエネルギは消
費されない。
【0016】以上のように、この第2の実施形態では、
第1の実施形態と同様の利点がある。尚、本発明は上記
実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その
変形例としては、例えば次のようなものがある。 (a) 実施形態におけるバックアップ手段は、バッテ
リの他に電気二重層コンデンサや一次電池等を用いても
よい。 (b) 実施形態におけるスイッチ手段は、PMOSの
他にPNP型トランジスタを用いてもよい。但し、PN
P型トランジスタを用いる場合は、PMOSを用いる場
合よりも内部の損失が多くなる。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、待機状態又はDC入力電圧が印加されない場合
で、かつ停止指示信号がDC−DCコンバータ制御回路
に入力された後の状態において、該DC−DCコンバー
タの出力電圧のオフ状態に連動してスイッチ手段をオフ
状態にするようにしたので、DC−DCコンバータ及び
DC−DCコンバータ制御回路とバックアップ手段は電
気的に隔離される。そのため、DC−DCコンバータが
停止状態のとき、バックアップ手段はエネルギを消費す
ることがなく、高い充電状態を維持できる。従って、D
C−DCコンバータの出力電圧の出力中にDC入力電圧
の停電が発生したとき、バックアップ手段によってDC
−DCコンバータを確実にバックアップできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の電源装置の回路図で
ある。
【図2】従来の電源装置の構成ブロック図である。
【図3】図2のタイムチャートである。
【図4】図1中のDC−DCコンバータコントロール回
路の構成ブロック図である。
【図5】図1のタイムチャートである。
【図6】本発明の第2の実施形態の電源装置の回路図で
ある。
【符号の説明】
2,20,20A DC−DCコンバー
タ 5,33 バッテリ(バックア
ップ手段) 7,51 DC−DCコンバー
タコントロール回路 34 PMOS(スイッチ
手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧又は該直流入力電圧をバッ
    クアップするバックアップ電圧を制御信号に基づいて制
    御することによって所定の直流出力電圧に変換する直流
    −直流コンバータと、 前記直流入力電圧又は前記バックアップ電圧を電源と
    し、前記制御信号を生成して前記直流−直流コンバータ
    の動作制御を行い、外部からの停止指示信号に基づいて
    前記直流−直流コンバータの動作停止を行い、かつ該動
    作停止状態を保持する直流−直流コンバータ制御回路
    と、 前記直流入力電圧の入力が停止したとき、前記バックア
    ップ電圧を前記直流−直流コンバータ及び前記直流−直
    流コンバータ制御回路へ供給するバックアップ手段と
    を、 備えた電源装置において、 待機状態又は前記直流入力電圧が印加されない状態で前
    記停止指示信号に基づいて前記直流−直流コンバータが
    停止した場合、該直流−直流コンバータの前記直流出力
    電圧の出力の停止に連動して該直流−直流コンバータ及
    び前記直流−直流コンバータ制御回路に対する前記バッ
    クアップ電圧の供給を停止するスイッチ手段を、 設けたことを特徴とする電源装置。
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