(57)【要約】【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子と出力端子との間で短絡が起きた場合でも、プリント回路基板内のデバイスを確実に保護することができる直流電源装置を提供する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端子と出力端子との間の短絡によってＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧に異常が生じたとき、ＭＯＳＦＥＴ３をオフしてＤＣ／ＤＣコンバータ５への通電路を開くとともに、サイリスタ３２をオンしてヒューズ３１を溶断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される直流電圧を所定レベルの直流電圧に変換して負荷に対し出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される直流電圧の通電路を開閉するための第１スイッチと、
この第１スイッチと並列に接続された突入電流防止用抵抗およびヒューズの直列回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子とアースとの間に接続された第２スイッチと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の異常を検出する検出手段と、
この検出手段が異常を検出した場合に、前記第１スイッチをオフするとともに、前記第２スイッチをオンする制御手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
入力される直流電圧を所定レベルの直流電圧に変換し、変換した直流電圧を複数の負荷に対しそれぞれ出力する複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、
これらＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される直流電圧の通電路をそれぞれ開閉するための複数の第１スイッチと、
突入電流防止用抵抗とヒューズを直列接続してなり、前記各第１スイッチとそれぞれ並列に接続された複数の保護回路と、
前記各ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子とアースとの間に接続された複数の第２スイッチと、
前記各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の異常をそれぞれ検出する検出手段と、
この検出手段が前記各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧のいずれかの異常を検出した場合に、前記各第１スイッチのうち異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータに対応する第１スイッチをオフするとともに、前記各第２スイッチのうち異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータに対応する第２スイッチをオンする制御手段と、
を備えることを特徴とする直流電源装置。
【請求項３】
前記各第１スイッチを前記各負荷の動作シーケンスに合わせたタイミングでオン，オフする制御手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の直流電源装置。
【請求項４】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、互いに隣り合う位置に入力端子と出力端子を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで所望のレベルの直流電圧に変換して負荷へ供給する直流電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで所定レベルに変換して負荷に対し出力する直流電源装置の例として、図２に示すものがある。
【０００３】
すなわち、直流電圧Ｖｉ（例えば２４Ｖ）が入力される正側入力端子１にヒューズ２の一端が接続され、そのヒューズ２の他端にＭＯＳＦＥＴ３と突入電流防止用抵抗４との並列回路を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端が接続される。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端に、プリント回路基板１０に搭載されたデバイス１１が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、直流電圧Ｖｉを所望のレベル（例えば５Ｖ）の直流電圧に変換して出力するもので、出力電圧のレベルをフィードバックしながらその出力電圧を予め定められた所定レベルに維持するフィードバック制御の機能を有する。デバイス１１は、少なくともＣＰＵおよびメモリを有し、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧により動作する。
【０００４】
プリント回路基板１０には、デバイス１１のほかにも、デバイス１２，１３，１４，１５が搭載されている。そして、ヒューズ２の他端からこれらデバイス１２，１３，１４，１５にかけて、上記同様のＭＯＳＦＥＴ３、突入電流防止用抵抗４、およびＤＣ／ＤＣコンバータ５による通電回路がそれぞれ形成されている。
【０００５】
また、上記各ＭＯＳＦＥＴ３のゲートに、電源シーケンスコントローラ２０が接続される。この電源シーケンスコントローラ２０は、デバイス１１〜１５の動作シーケンスに合わせたタイミングで各ＭＯＳＦＥＴ３をオン，オフする。
【０００６】
デバイス１１に対する通電路開閉用のＭＯＳＦＥＴ３がオンされると、そのＭＯＳＦＥＴ３のソース・ドレイン間を介してデバイス１１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５に直流電圧Ｖｉが入力され、そのＤＣ／ＤＣコンバータ５から、デバイス１１の動作に必要な所定レベルの直流電源が出力される。これにより、デバイス１１が動作する。そして、デバイス１１用のＭＯＳＦＥＴ３がオフされると、デバイス１１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５への通電路が開かれてＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力が零となり、デバイス１１が停止する。
【０００７】
一方、デバイス１１〜１５にはそれぞれ静電容量があり、それぞれＭＯＳＦＥＴ３がオンした際に、それぞれのデバイスの静電容量をチャージするべく大きな突入電流が流れようとする。しかしながら、この突入電流は、突入電流防止用抵抗４によってそれぞれ緩和される。この緩和により、直流電源の過電流保護となる。
【０００８】
このような直流電源装置において、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５として、図３に示すようなＩＣ（集積回路）が用いられる。このＩＣは、入力側のソースラインＬ１が接続される入力端子（１番端子）、および出力側のロードラインＬ２が接続される出力端子（２番端子）を有するが、この入力端子および出力端子は互いに隣り合う位置に存している。このため、両端子が導電性の異物Ｍなどの付着などによって短絡してしまう可能性がある。異物Ｍの例として、製造時に使用されたハンダの破片、外部から入り込む金属の小片などが考えられる。
【０００９】
実際に、入力端子と出力端子が短絡した場合には、入力側の直流電圧Ｖｉが出力側のロードラインＬ２に加わるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５としては、予め定められた所定レベルの直流電圧を盛んに出力しようとするもののその制御が不可能な状態となり、そのままではプリント回路基板１０のＣＰＵやメモリが壊れてしまう。
【００１０】
なお、短絡そのものに対する保護ではないが、短絡を利用してバッテリへの充電回路を保護するようにした充電保護回路が知られている（例えば特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように、入力端子と出力端子との間で短絡が起こり易いＩＣをＤＣ／ＤＣコンバータとして採用する場合、実際に短絡が起きた場合を想定し、その短絡に対してＤＣ／ＤＣコンバータをどのように保護すればよいか、適切な対策が求められる。
【００１２】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子と出力端子との間で短絡が起きた場合でも、プリント回路基板内のデバイスを確実に保護することができる安全性および信頼性にすぐれた直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の直流電源装置は、入力される直流電圧を所定レベルの直流電圧に変換して負荷に対し出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される直流電圧の通電路に設けられた通電路開閉用の第１スイッチと、この第１スイッチと並列に接続された突入電流防止用抵抗およびヒューズの直列回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子とアースとの間に接続された短絡路形成用の第２スイッチと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の異常を検出する検出手段と、この検出手段が異常を検出した場合に前記第２スイッチをオンする制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の直流電源装置によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端子と出力端子との間で短絡が起きた場合でも、そのＤＣ／ＤＣコンバータを確実に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】従来装置のブロック図。
【図３】一実施形態および従来装置のＤＣ／ＤＣコンバータとして用いられるＩＣの要部の構成を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施形態を図１を参照しながら説明する。なお、図１において、図２および図３と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。  
図１に示すように、第１スイッチであるところの各ＭＯＳＦＥＴ３に対し、突入電流防止用抵抗４とヒューズ３１との直列回路（保護回路ともいう）が並列に接続される。また、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端子（ソースラインＬ１）からアースにかけて、第２スイッチであるところのサイリスタ３２がそれぞれ接続される。さらに、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端子（ロードラインＬ２）に異常電圧検出手段（検出手段および制御手段）４０が接続される。
【００１７】
デバイス１１〜１５の動作電圧は、例えば、デバイス１１が５Ｖ、デバイス１２が３．３Ｖ、デバイス１３が２．５Ｖ、デバイス１４が１．５Ｖ、デバイス１５が１．０Ｖである。
【００１８】
異常電圧検出手段４０は、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧の異常をそれぞれ検出するもので、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧のレベルを監視し、その出力電圧のレベルが対応するデバイスの動作電圧を基準とする所定範囲から外れたとき、異常ありと判定し、異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するＭＯＳＦＥＴ３をオフするべくその旨を電源シーケンスコントローラ２０に指令するともに、異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するサイリスタ３２をオンする。
【００１９】
電源シーケンスコントローラ（制御手段）２０は、デバイス１１〜１５の動作シーケンスに合わせたタイミングで各ＭＯＳＦＥＴ３をオン，オフし、かつ異常電圧検出手段４０から指令を受けた場合に、その指令に基づき、異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するＭＯＳＦＥＴ３をオフするとともに、同異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するサイリスタ３２をオンする。
【００２０】
つぎに作用について説明する。  
デバイス１１に対する通電路開閉用のＭＯＳＦＥＴ３がオンされると、そのＭＯＳＦＥＴ３のソース・ドレイン間を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５に直流電圧Ｖｉ（例えば２４Ｖ）が入力され、その直流電圧ＶｉがＤＣ／ＤＣコンバータ５でレベル変換されてデバイス１１に供給される。これにより、デバイス１１が動作する。
【００２１】
このとき、デバイス１１が静電容量を有するため、ＭＯＳＦＥＴ３のオンに伴い、デバイス１１の静電容量をチャージするべく大きな突入電流が流れようとするが、その突入電流は突入電流防止用抵抗４によって緩和される。この緩和により、直流電源の過電流保護となる。
【００２２】
一方、図３に示すように、デバイス１１用のＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端子（１番端子）と出力端子（２番端子）とが導電性の異物Ｍの付着によって短絡した場合、入力側の直流電圧Ｖｉが出力側のロードラインＬ２に加わるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５としては、所定レベル（５Ｖ）の直流電圧を盛んに出力しようとするもののその制御が不可能な状態となり、そのままではプリント回路基板１０のＣＰＵやメモリが壊れてしまう。
【００２３】
このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が所定レベル（５Ｖ）より高い例えば７Ｖとなり、それが異常として異常電圧検出手段４０で検出される。この検出に基づき、異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するＭＯＳＦＥＴ３がオフされるとともに、同異常のあったＤＣ／ＤＣコンバータ５に対応するサイリスタ３２がオンされる。すると、正側入力端子１からヒューズ２、突入電流防止用抵抗４、ヒューズ３１、サイリスタ３２、アースへと、短絡電流が流れる。この短絡電流により、ヒューズ３１が溶断する。
【００２４】
こうして、ＭＯＳＦＥＴ３がオフし、かつヒューズ３１が溶断することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５への通電路が完全に遮断され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５のＩＣが保護される。この場合、デバイス１１は動作しなくなるが、他のデバイス１２〜１５の動作にういては継続することができる。
【００２５】
このように、各ＤＣ／ＤＣコンバータ５の入力端子と出力端子との間で短絡が起きた場合でも、プリント回路基板１０内のデバイス１２〜１５を確実に保護することができ、直流電源装置としての安全性および信頼性が向上する。
【００２６】
なお、上記実施形態では、通電路開閉用の第１スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを用い、短絡路形成用の第２スイッチとしてサイリスタを用いたが、ＭＯＳＦＥＴやサイリスタに限らず、種々のスイッチの採用が可能である。その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１…正側入力端子、２…ヒューズ、３…ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ）、４…突入電流防止用抵抗、５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１０…プリント回路基板、１１〜１５…デバイス、Ｌ１…ソースライン、Ｌ２…ロードライン、２０…電源シーケンスコントローラ、３１…サイリスタ（第２スイッチ）、４０…異常電圧検出手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特開平２−２５０６３４号公報
【図１】
2010220415.tif 000003
【図２】
2010220415.tif 000004
【図３】
2010220415.tif 000005