(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタの少なくとも１つのポートに対する電源の供給を遮断可能なスイッチ部と、
このスイッチ部を通電初期にオン状態とし、その状態が継続すると前記スイッチ部をオフにする積分部と、
前記ポートに規定値以下の電流が流ている状態であれば前記積分部を初期の状態に保つ監視部とを有することを特徴とするインタフェースコネクタの保護装置。
【請求項２】
請求項１において、前記スイッチ部は、制御電圧が所定の電圧以下でオンとなるトランジスタスイッチを備えており、
前記積分部は、前記トランジスタスイッチに対し前記制御電圧を供給する充電部と、この充電部に充電用の電流を供給する供給部とを備えており、
さらに、前記監視部は、前記ポートの状態に基づき前記充電部を放電する放電部を備えていることを特徴とするインタフェースコネクタの保護装置。
【請求項３】
請求項２において、前記供給部は前記スイッチ部のトランジスタスイッチをバイパスして前記電源と前記充電部を接続することを特徴とするインタフェースコネクタの保護装置。
【請求項４】
請求項２において、前記監視部は、前記ポートの電圧が前記規定値以上になると前記充電部を放電するトランジスタスイッチを備えていることを特徴とするインタフェースコネクタの保護装置。
【請求項５】
電源の供給側となりうるポートを有するパラレルコネクタにおいて、前記ポートと電源側とが請求項１ないし４のいずれかに記載のインタフェースコネクタの保護装置を介して接続されていることを特徴とするパラレルコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インタフェース用のコネクタが誤って接続された場合の保護に関し、特に、複数の種類あるいは規格の異なるボードや、プラグを差込み可能なパラレルコネクタの誤接続によるトラブルを防止するのに適した保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピューター、ＰＯＳなどには、プリンターや外付けの記憶装置などの外部装置を接続できるように外部装置からケーブルコネクタ（プラグ）を挿入できるパラレルコネクタが用意されている。また、これらの装置の内部にも、拡張用のボードなどを増設あるいは交換するためのパラレルコネクタが用意されており、これらのコネクタに種々のボードを差し込んで様々な機能を簡単に実現できるようになっている。これらのコネクタは、設置スペースを節約したり、様々な種類の拡張ボードや外部装置を簡単に接続できるように仕様が共通化、あるいは標準化されており、このような複数の外部装置、あるいは拡張ボードなどを挿入できるパラレルコネクタを採用することによって、小型でありながらユーザーの要求に対してフレキシブルに対応でき、さらに、バージョンアップにも容易に対応できるパーソナルコンピュータあるいはＰＯＳなどの情報処理装置を実現できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのパラレルタイプのコネクタに対し、そのコネクタの諸条件に適応していないプラグやボードなどを誤って挿入すると火花がでたり、挿入したボードやコネクタ側の回路などが焼損するといった事態が発生することがある。汎用性や省スペース化を図るために、同一タイプのコネクタが採用されていたり、あるいは、同一ではなくてもコネクタソケットに差し込めるタイプのプラグやボードが多く用いられているため、このようなトラブルの発生する頻度は少なくない。
【０００４】
例えば、図５に示したパラレルコネクタ２０は、ポート１から１７までがプリンター関係のパラレル信号の供給線２５と接続されており、外部プリンター用の接続端子として使用できる。さらに、このコネクタ２０のポート１８から２５までがスキャナー等の入力に用いられる光結合式の入力（ＯＣＩＡ）用の接続線２６と接続されており、ＯＣＩＡ用の端子としても使用できるものである。このコネクタ２０の２１番目のポート２１は、コネクタ２０がＯＣＩＡと接続されるときは電源供給用のポートとなる。一方、コネクタ２０にプリンター専用のプラグが接続されると、このポートはプリンター側で接地される。このため、電源側とポート２１とはジャンパー２２を介して接続されており、このコネクタ２０がプリンター専用に接続される場合は、ジャンパー２２を切り換えて電源側がポート２１から切り離されるようになっている。
【０００５】
ＯＣＩＡ用に接続されている電流制限用の抵抗２７は２〜３Ω程度のため、ジャンパー２２が電源側に接続されたままの状態でプリンター専用のプラグが誤ってこのコネクタ２０に装着されると、このポート２１には大電流が流れる。このため、抵抗２７が発熱し、焼損するケースもある。そこで、ジャンパー２２と直列にヒューズ２３を接続することによって、このような焼損を防止している。
【０００６】
このシステムを採用しておけば、プラグを誤って接続してもヒューズ２３がとぶので、抵抗等の焼損は防止できる。しかしながら、コネクタ２０を正常状態に復帰させるためには、ヒューズ２３を交換しなければならない。ユーザーがジャンパー２２を切り換え忘れて誤ったプラグを接続するような人為的なミスは往々にして発生するミスであり、その度に装置を分解して部品を交換するのでは手間がかかる。一方、誤ってプラグを接続した後に正しいプラグを接続しても、ヒューズが切れているため正常な接続を得られず、装置の運用に支障がでる。また、ヒューズが切れていることにユーザーが気がつかなければ、簡単な部品の焼損ではあるが、装置の交換が要求されたり、メーカーのエンジニアが呼ばれるなど、ユーザーおよびメーカー双方にとって好ましくない事態が発生する。上記のようなコネクタに限らず、拡張ボードを差込み間違えることも、人為的なミスとしてあり得るミスであり、その度にボードが焼損したり、上記のような不都合が生じることは望ましくない。
【０００７】
そこで、本発明においては、本来使用されるべきコネクタケーブルや、ボード以外のものがコネクタに誤って接続されたときでも上記のような不具合を未然に防止できる保護装置を提供することを目的としている。特に、誤接続があったような異常時には危険を防止するために動作し、その後の正常状態に復帰する際には部品の交換などのメンテナンスを必要としない保護装置を提供することを目的としている。そして、現在、多く用いられている拡張性の高いパラレルコネクタにおいて、人為的なミスによっては容易にボードやその他の部品に悪影響を与えないパラレルコネクタを実現することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような保護装置を実現するため、本発明においては、コネクタのポートに対し電源の供給を遮断可能なスイッチ部を設けてある。そして、このスイッチ部を、通電初期にオン状態とし、その状態が継続するとスイッチ部をオフにする積分部と、ポートに規定値以下の電流が流ている状態であれば積分部を初期の状態に保つ監視部とによって制御するようにしている。本発明の保護装置を介してパラレルコネクタの電源側となりうるポートと電源を接続した場合、あるプラグがコネクタに接続され動作が開始するとスイッチ部を介して電流が流れる。そして、規定値以上に電流がながれると監視部は働かないので、積分部によってスイッチ部がオフされ、そのポートと電源側との接続は絶たれる。従って、このポートに過電流が流れることはなく、焼損などの不具合を未然に防止することができる。
【０００９】
誤りに気がついて正常なプラグを接続しなおし、コネクタを再び通電状態にすると、本発明の保護回路は上記と同じ動作を繰り返す。正常状態では、規定値以下の電流が流れているので、監視部が動作し、積分部を初期状態に保つ。このため、スイッチ部はオン状態のままとなり、コネクタを介して正常に信号が供給される。この保護装置においては、積分部によってスイッチ部をオフする動作が最も確実に行われる動作であり、コネクタ側や監視部に異常がある場合には、自動的にスイッチ部をオフする。このため、本発明の保護装置は、コネクタに接続された抵抗やその他の回路要素、あるいは部品などを保護するのに適しており、非常に信頼性が高い。
【００１０】
スイッチ部としては、制御電圧が所定の電圧以下でオンとなるトランジスタスイッチを用いることができ、このトランジスタスイッチを、それに制御電圧を供給する容量等で構成された充電部と、この充電部に充電用の電流をを供給する供給部とを備えた積分部によって制御すれば良い。そして、ポートの状態に基づき充電部を放電する放電部を備えた監視部を採用すれば積分部の制御を行える。このような回路はバイポーラトランジスタやユニポーラトランジスタ、コンデンサー、抵抗などを用いて簡単に、またシンプルに構成できるので、安価で信頼性の高い保護装置を実現できる。
【００１１】
充電用の電流を供給する供給部として、スイッチ部のトランジスタスイッチをバイパスして電源側と容量を接続するバイパスを採用すれば、保護装置をさらに簡素化できる。また、ポートを流れる電流値が制限値以下であるか否かはポートに印加される電圧から判定でき、このポートの電圧に基づく制御電圧によってトランジスタスイッチを制御し、充電部を放電することができる。
【００１２】
【実施例】
図１に、上記にて説明したコネクタに本発明の保護回路を設けた例を示してある。図１には、ＯＣＩＡ側と接続されたときに電源側となるポート２１のみを記してあるが、コネクタの構成は上述したものと同じである。すなわち、ＯＣＩＡ専用のケーブルコネクタ（プラグ）、あるいはＯＣＩＡ用とプリンター用の併用のケーブルコネクタを、ポート２１を含むパラレルコネクタに接続した場合は、ポート２１は電源を供給する端子として使用される。一方、プリンター専用のケーブルコネクタが接続されるとポート２１はプリンター側で接地される。
【００１３】
本例では、ポート２１が保護回路１０を介して電源側Ｖｃｃと接続されている。保護回路１０は、ｐｎｐ型のトランジスタＴｒ１によって構成されたスイッチ部１１、このトランジスタＴｒ１をバイパスした電流を容量Ｃに蓄積してトランジスタＴｒ１に制御電圧Ｖ１を印加する積分部１２、さらに、ポート２１の電圧を監視し容量Ｃを放電し初期化する監視部１３を備えている。
【００１４】
スイッチ部１１を構成するｐｎｐ型のトランジスタＴｒ１は、エミッタ側が電源側Ｖｃｃに接続され、コレクター側が電源制限用の抵抗２７を介してポート２１に接続されている。このトランジスタＴｒ１のベース側に積分部１２から制御電圧Ｖ１が印加されている。このため、このトランジスタＴｒ１は、制御電圧Ｖ１がしきい値Ｖｔｈ１以下であるとオン状態となり、しきい値Ｖｔｈ１を越えるとオフする。
【００１５】
積分部１２は、電荷を蓄積する容量Ｃからなる充電部１４と、トランジスタＴｒ１をバイパスして容量Ｃと繋がった供給部１５を備えており、トランジスタＴｒ１をバイパスするラインには動作安定用の抵抗１６を直列に接続してある。従って、電源側Ｖｃｃから電流が供給されると、容量Ｃは抵抗１６を介して充電され、トランジスタＴｒ１のベース側に供給される制御電圧Ｖ１が上昇する。
【００１６】
監視部１３は、積分部１２の容量Ｃに対して並列にｎｐｎ型のトランジスタＴｒ２を備えた放電部３１を設け、このトランジスタＴｒ２を容量Ｃの電荷をアース側に流し容量Ｃを放電できるように接続してある。このｎｐｎ型のトランジスタＴｒ２は、コレクタ側が容量Ｃの高電位側に接続され、またエミッタ側は接地されている。さらに、ベース側にはポート２１の電圧を抵抗３２および３３で内分した制御電圧Ｖ２が印加される。従って、ポート２１の電圧Ｖｒｅｆが上昇して、トランジスタＴｒ２に印加される制御電圧Ｖ２がしきい値Ｖｔｈ２を越えるとトランジスタＴｒ２はオンし、容量Ｃを放電して初期状態に戻し、その後は、充電されない状態とする。
【００１７】
また、トランジスタＴｒ１のベース側は、抵抗１７および３４を介してトランジスタＴｒ２を経て接地されるようになっており、これらの抵抗１７および３４がトランジスタＴｒ１の定常状態を規定するプルダウン用の抵抗となる。
【００１８】
本例のコネクタ２０のポート２１と電源側Ｖｃｃとの間には、上記の保護回路１０に加えて、上記にて説明したジャンパー２２とヒューズ２３が直列に接続されている。従って、上述した従来のコネクタ２０と同様に、プラグに適合するようにジャンパー２２で切り換えれば、人為的なミスによって保護回路１０が働くことはない。また、ヒューズ２３が保護回路１０と合わせて設けられているので、ジャンパー２２を切替え忘れたり、あるいはプラグの誤接続といった人為的なミスや、その他のコネクタ２０に関わる異常な状態に対し２重の保護がなされている。
【００１９】
図２ないし図４に基づいて、本例の保護回路１０の動作を説明する。先ず、図２に、ジャンパー２２をポート２１が電源供給側となるように切り換えて、コネクタ２０にＯＣＩＡ用のケーブルコネクタを正常に接続した場合を示してある。時刻ｔ０に電源が入ると、電源電圧Ｖｃｃが上昇する。これによって、トランジスタＴｒ１をバイパスする供給部１５によって電流が流れるので、トランジスタＴｒ１のベース側の電圧はエミッタ側より低くなりトランジスタＴｒ１はオンし、出力電圧が上昇する。また、供給部１５から容量Ｃに電流が流れて容量Ｃが充電が開始されるので、トランジスタＴｒ１の制御電圧Ｖ１が上昇する。
【００２０】
トランジスタＴｒ１がオンすると、このトランジスタＴｒ１を介してポート２１に電流が流れ、ＯＣＩＡ側のインピーダンスによってポート２１の電圧が上昇する。そして、ポート２１に正常なインピーダンスが接続されると、時刻ｔ１にポート２１の電圧がＶｒｅｆを越える。これに伴ってトランジスタＴｒ２に印加されている制御電圧Ｖ２がしきい値Ｖｔｈ２を越え、トランジスタＴｒ２がオンする。トランジスタＴｒ２がオンすると、放電部３１を介して容量Ｃは放電され、容量Ｃの充電は進行しない状態となる。このため、トランジスタＴｒ１に印加される制御電圧Ｖ１は低いレベルに保たれたままとなる。従って、トランジスタＴｒ１のオン状態が保持され、ポート２１は電源を供給する端子として機能する。
【００２１】
図３に、ジャンパー２２を電源供給側に切り換えたまま、プリンター専用のプラグをコネクタ２０に誤って接続した場合を示してある。図２と同様に、時刻ｔ０に電源が入るとトランジスタＴｒ１がオンし、ポート２１に電流が流れる。しかし、コネクタ２０にはプリンタ専用のプラグが接続されているのでポート２１は接地されており、トランジスタＴｒ１を介して過電流がながれる。このため、ポート２１の電圧は上昇せず、トランジスタＴｒ２の制御電圧Ｖ２をしきい値Ｖｔｈ２に達しない。従って、トランジスタＴｒ２はオンせず、容量Ｃはそのまま充電が進む。その結果、トランジスタＴｒ１の制御電圧Ｖ１が上昇し、時刻ｔ２にしきい値Ｖｔｈ１に達すると、トランジスタＴｒ１はオフする。これによりポート２１への電流は遮断され、過電流が流れる状態は解消される。そして、電流制限用の抵抗２７が焼損するといったトラブルの発生を未然に防止することができる。
【００２２】
図４に、コネクタ２０に正常に接続されたＯＣＩＡ用のポートに、何らかの異常が発生し、過電流が流れた場合の動作を示してある。時刻ｔ３にポート２１から過電流が流れる状態が起きると、ポート２１の電圧が急激に低下し、時刻ｔ４に規定の電圧値Ｖｒｅｆ以下となる。これに伴い、トランジスタＴｒ２の制御電圧Ｖ２も低下し、時刻ｔ４にしきい値Ｖｔｈ２を下回り、トランジスタＴｒ２はオフする。これによって、容量Ｃにチャージされた電荷は放出されないので、トランジスタＴｒ１の制御電圧Ｖ１は上昇し、時刻ｔ５にトランジスタＴｒ１はオフとなって電源の供給を遮断する。このようにしてポート２１は過電流によって自動的に遮断され、これに係るトラブルの発生を未然に防止できる。
【００２３】
プラグの接続を間違えて保護回路が働いた場合は、一端、電源側をオフすると容量Ｃは復帰して初期状態になる。従って、本例の保護回路１０は、電源を切ると自動的にリセットされるので、部品の交換や、リセット用の操作は不要であり、ユーザーがプラグの接続を間違えた場合は、一端電源を切って正しいプラグを差込みなおすだけで正常状態に復帰する。
【００２４】
さらに、本発明に係る保護回路は、フェールセーフになっている。すなわち、ポート２１が過電流の状態となることをポート２１の電圧によって判断しているので、何らかの原因でポート２１の電圧が確立されない場合、例えば、電源電圧が低くＯＣＩＡやその他の拡張ボード側の正常動作が望めないような場合でも働き、誤動作の防止にもなる。また、ポート２１の電圧を検出する監視部の系統にトラブルが発生した場合は、容量Ｃの放電が起きないので、この場合もトランジスタＴｒ１はオフする。従って、保護回路内の異常に対しても、本例の保護回路は、部品等にとって安全な方向に向かう処置が自動的に行われる。
【００２５】
また、本例の保護回路は、トランジスタ、抵抗およびコンデンサーといった回路要素で組み立てられ、構成はシンプルである。従って、動作上の信頼性も高く、安価に少なくスペースで実現できる。もちろん、上記の例で示したバイポーラータイプのトランジスタに替わり、ユニポーラータイプのトランジスタを用いても良く、リレーや、その他のスイッチング素子を用いて本発明に係る保護回路を構成しても良い。さらに、ポート２１の電圧を検出する替わりに、電圧検出用の抵抗を並列に接続して、その抵抗の電圧降下から過電流を判断するなどの方法を採用してももちろん良い。さらに、本例のような回路に替わり、ソフトによって過電流の監視や、スイッチングの制御を行うことももちろん可能である。
【００２６】
本発明に係るこのような保護回路は、ケーブル用のコネクタに限らず、拡張ボードなどを接続するパラレルコネクタにも適用可能である。コネクタのポートの配列順の構成の異なる拡張ボードが挿入される可能性がある場合は、電源の供給、あるいは受入れのポートに対して本発明に係る保護回路を設けておけば、間違ってボードを挿入しても火花が散ったり、部品が焼損する、あるいは動作不良に陥るといったトラブルを未然に防止できる。
【００２７】
近年、パーソナルコンピュータなどの情報機器は、ユーザー個々の要望に合わせてフレキシブルに拡張できるようになっており、ユーザー自身が外部機器や拡張ボードを取扱い、これらを誤って挿入する事態が起きやすい環境にある。さらに、これらの情報機器は小型化されており、１つのコネクタを、それに対し複数の機器や、ボードを接続できるように設計されることが多いので、益々頻繁に接続を誤るといった人為的なミスは発生し易い。このような状況下において、本発明によれば、コネクタを介したトラブルの保護ができ、信頼性が高く、コストの低く保護回路を実現できる。さらに、この保護回路は、設置スペースは少なくて済むので、簡単にこれらのコネクタを備えた情報処理装置に対して導入でき、上記のような人為的なミスによる悪影響を取り除ける。そして、本発明の保護回路は、万一動作しても部品交換などを伴わずに復帰するので、上記のような誤接続をした場合であっても、正しいものを挿入しなおすだけで良い。このため、ユーザー側で簡単に対処でき、このような簡単なミスに伴って発生していたメーカー側の負担も取り除くことができる。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明に係るインタフェースコネクタの保護装置は、近年増加しつつあるケーブルの誤接続や、ボードの誤挿入によるトラブルのうち、特に、焼損や機能破壊に繋がり易い電源側となるポートに係るトラブルを未然に防止できるものである。さらに、本発明の保護装置は、過電流や回路上の不具合を検出して、コネクタ側への電源の供給が遮断されても、電源を切れば保護装置の機能は自動的にリセットされる。従って、正しいケーブルやボードを接続しなおせば、正常な動作を得られる。このため、ヒューズなどの交換の必要な保護手段と比較し、復帰が簡単であり、保護動作が起きた後の手間やトラブルを除き、短時間に復帰させることができる。そして、本発明の保護装置は、安価な部品や、簡易な回路で実現できるので、情報処理装置に多用されるパラレルコネクタに容易に搭載でき、信頼性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の保護回路の一例を示す回路図である。
【図２】図１に示す保護回路の正常状態における動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】図１に示す保護回路の異常状態における動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図１に示す保護回路の、上記と異なる異常状態における動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】従来のパラレルコネクタのポートに対し電源を供給する際の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０・・保護回路
１１・・スイッチ部
１２・・積分部
１３・・監視部
１４・・充電部
１５・・供給部
２０・・パラレルコネクタ
２１・・電源供給側となるポート
２２・・ジャンパー
２３・・ヒューズ
【図１】
0003550781.tif 000002
【図２】
0003550781.tif 000003
【図３】
0003550781.tif 000004
【図４】
0003550781.tif 000005
【図５】
0003550781.tif 000006