(57)【要約】【課題】出力電圧が目標電圧に近づくようにフィードバック制御するものにおいて、故障率を増加させることなく、出力電圧の過電圧状態をより適切に検出する。【解決手段】電源制御装置１０は、電圧変換回路１０の出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧状態か否かを判定する第１過電圧検出回路４０を備える。第１過電圧検出回路４０は、電圧変換回路１０の出力端子間に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されたフィードバック電圧Ｖｆｃが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ったときにハイレベルの信号を出力する第１比較器４２と、電圧変換回路１０の出力端子間に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に並列接続された分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧された過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが第２基準電圧Ｖｒｅｆを上回ったときにハイレベルの信号を出力する第２比較器４４と、第１および第２比較器４２，４４の出力信号の論理積をとるＡＮＤ回路４６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷への出力電圧を第１検出素子によりフィードバック電圧として検出し、前記第１検出素子からの前記フィードバック電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御する電源制御装置であって、
前記第１検出素子からの前記フィードバック電圧が第１基準電圧を下回ったことを判定する第１判定素子と、前記第１検出素子と並列に接続され前記出力電圧を過電圧検出用電圧として検出する第２検出素子からの前記過電圧検出用電圧が第２基準電圧を上回ったことを判定する第２判定素子と、を有し、前記第１判定素子の出力と前記第２判定素子の出力との論理積により前記出力電圧の過電圧状態を検出する第１過電圧検出回路
を備える電源制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源制御装置であって、
前記フィードバック電圧が第３基準電圧を上回ったことを判定する第３判定素子を有し、前記第３判定素子の出力により前記出力電圧の過電圧状態を検出する第２過電圧検出回路
を備える電源制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源制御装置であって、
前記第１検出素子は、前記出力電圧を分圧して前記フィードバック電圧を生成する第１および第２抵抗を有し、
前記第２検出素子は、前記第１および第２抵抗と並列に接続され、前記出力電圧を分圧して前記過電圧検出用電圧を生成する第３および第４抵抗を有する、
電源制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の電源制御装置であって、
前記出力電圧が過電圧状態であると判定されたときに、前記負荷への電源出力を遮断する電源出力遮断部
を備える電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷への出力電圧をフィードバック電圧として検出し、前記フィードバック電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御する電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源制御装置としては、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力電圧Ｖｏｕｔが分圧抵抗により分圧されて帰還される帰還電圧と基準電圧との差分を増幅した誤差電圧を出力する誤差増幅器と、出力電圧Ｖｏｕｔが目標値に維持されるように誤差電圧に基づいてパルス駆動信号を生成すると共にパルス駆動信号をＤＣ／ＤＣコンバータ部のスイッチング素子に出力するパルス幅変調信号生成回路と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このパルス幅変調信号生成回路は、誤差電圧に比例するパルス幅変調基礎信号を出力するパルス幅変調信号形成回路と、帰還電圧と過電圧閾値とを比較して比較結果に応じたスキップ信号を出力する過電圧比較器と、パルス幅変調基礎信号とスキップ信号がインバータにより論理反転された信号とを入力する論理積回路と、論理積回路の出力に基づいてパルス駆動信号を生成・出力する延長回路と、を備える。過電圧比較器は、帰還電圧が過電圧閾値未満であるときには、ローレベルのスキップ信号を出力し、帰還電圧が過電圧閾値を超えるときにはハイレベルのスキップ信号を出力する。出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧状態となり、これに伴って帰還電圧が過電圧閾値を超えると、過電圧比較器から出力されるハイレベルのスキップ信号がインバータによりローレベルとされて、論理積回路に入力される。これにより、パルス駆動信号がオフ状態となってＤＣ／ＤＣコンバータ部のスイッチング素子がオフ状態となるため、出力端子の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７５８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した電源制御装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力端子に接続される分圧抵抗が故障すると、出力端子に異常な電圧が出力される場合が生じる。例えば、出力端子側の分圧抵抗にオープン故障が生じたりグランド側の分圧抵抗に短絡故障が生じると、誤差増幅器に入力される帰還電圧が低下するため、パルス幅変調信号生成回路により出力電圧が増加されるようにパルス駆動信号が生成される結果、出力電圧が過電圧状態となってしまう。分圧抵抗を単純に冗長化することも考えられるが、故障率も２倍となってしまう。
【０００５】
本発明の電源制御装置は、出力電圧が目標電圧に近づくようにフィードバック制御するものにおいて、故障率を増加させることなく、出力電圧の過電圧状態をより適切に検出することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電源制御装置は、
負荷への出力電圧を第１検出素子によりフィードバック電圧として検出し、前記第１検出素子からの前記フィードバック電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御する電源制御装置であって、
前記第１検出素子からの前記フィードバック電圧が第１基準電圧を下回ったことを判定する第１判定素子と、前記第１検出素子と並列に接続され前記出力電圧を過電圧検出用電圧として検出する第２検出素子からの前記過電圧検出用電圧が第２基準電圧を上回ったことを判定する第２判定素子と、を有し、前記第１判定素子の出力と前記第２判定素子の出力との論理積により前記出力電圧の過電圧状態を検出する第１過電圧検出回路、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電源制御装置では、第１検出素子からのフィードバック電圧が第１基準電圧を下回ったことを判定する第１判定素子の出力と、第２検出素子からの過電圧検出用電圧が第２基準電圧を上回ったことを判定する第２判定素子の出力との論理積により出力電圧の過電圧状態を判定する第１過電圧検出回路を備える。これにより、第１検出素子に異常が生じてフィードバック電圧が異常低下した場合には、フィードバック電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御されることにより出力電圧が異常増加するの（過電圧状態）を第１過電圧検出回路によって検出することができる。一方、第２検出素子に異常が生じて過電圧検出用電圧が異常低下した場合や異常増加した場合には、フィードバック電圧に変化がないため、不要な故障検出を行なわないようにすることができる。この結果、故障率を増加させることなく、出力電圧の過電圧状態をより適切に検出することができる。
【０００９】
こうした本発明の電源制御装置において、前記フィードバック電圧が第３基準電圧を上回ったことを判定する第３判定素子を有し、前記第３判定素子の出力により前記出力電圧の過電圧状態を検出する第２過電圧検出回路を備えるものとしてもよい。こうすれば、第１検出素子が正常なときには、フィードバック電圧により出力電圧の過電圧状態を適切に検出することができる。
【００１０】
また、本発明の電源制御装置において、前記第１検出素子は、前記出力電圧を分圧して前記フィードバック電圧を生成する第１および第２抵抗を有し、前記第２検出素子は、前記第１および第２抵抗と並列に接続され、前記出力電圧を分圧して前記過電圧検出用電圧を生成する第３および第４抵抗を有するものとしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明の電源制御装置において、前記出力電圧が過電圧状態であると判定されたときに、前記負荷への電源出力を遮断する電源出力遮断部を備えるものとしてもよい。こうすれば、負荷を過電圧から適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例としての電源制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４の状態と電源出力の状態との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての電源制御装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源制御装置２０は、直流電源１の電圧を変換して負荷へ供給する電圧変換回路１０を制御する電源ＩＣであり、例えば、負荷としてモータを駆動するインバータに電圧を供給するものや、モータの回転位置を検出するレゾルバの励磁回路に電圧を供給するもの等に好適に適用される。
【００１５】
電圧変換回路１０は、一次側コイル１２ａと二次側コイル１２ｂとを含むトランス１２と、直流電源１に対して一次側コイル１２ａと直列に接続されたスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）と、出力端子に対して二次側コイル１２ｂに順方向に接続されたダイオード１４と、を有する。なお、直流電源１の出力端子間には平滑用のコンデンサ１６が接続され、電圧変換回路１０の出力端子間には平滑用のコンデンサ１８が接続されている。
【００１６】
また、電圧変換回路１０の出力端子間には、その出力電圧Ｖｏｕｔを分圧してフィードバック電圧Ｖｆｃを生成する分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続されると共に、出力電圧Ｖｏｕｔを分圧して過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐを生成する分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４が分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と並列に接続されている。
【００１７】
電源制御装置２０は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するパルス幅変調信号生成回路３０と、電圧変換回路１０の過電圧を検出する第１および第２過電圧検出回路４０，５０と、電圧変換回路１０をスイッチング制御する制御部６０と、を備える。
【００１８】
パルス幅変調信号生成回路３０は、フィードバック電圧Ｖｆｂと目標電圧Ｖｔａｇとの差電圧（Ｖｆｃ−Ｖｔａｇ）を増幅する差動増幅器３２と、キャリアとして三角波を生成する三角波発振器３４と、差電圧（Ｖｆｃ−Ｖｔａｇ）と三角波とを比較してパルス幅変調信号ＰＷＭを生成して制御装置６０へ出力する比較器３６と、を備える。
【００１９】
第１過電圧検出回路４０は、第１比較器４２と第２比較器４４とＡＮＤ回路４６とを備える。第１比較器４２は、目標電圧Ｖｔａｇよりも低い電圧に定められた第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を入力する非反転入力端子と、フィードバック電圧Ｖｆｃを入力する反転入力端子と、ＡＮＤ回路４６の２つの入力端子のうちの一方の入力端子と制御部６０とに接続された出力端子と、を有する。この第１比較器４２は、フィードバック電圧Ｖｆｃが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１以上のときにはローレベル（Ｌ）の出力信号ＵＶＰ＿ＦＢを出力し、フィードバック電圧Ｖｆｃが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さいときにはハイレベル（Ｈ）の出力信号ＵＶＰ＿ＦＢを出力する。第２比較器４４は、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐを入力する非反転入力端子と、目標電圧Ｖｔａｇよりも高い電圧に定められた第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を入力する反転入力端子と、ＡＮＤ回路４６の他方の入力端子に接続された出力端子と、を有する。この第２比較器４４は、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが第２基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときにはローレベル（Ｌ）の出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮを出力し、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが第２基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときにはハイレベル（Ｈ）の出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮを出力する。ＡＮＤ回路４６は、第１比較器４２の出力端子および第２比較器４４の出力端子に接続される２つの入力端子と、制御部６０に接続される出力端子と、を有する。このＡＮＤ回路４６は、２つの入力端子に入力される信号ＵＶＰ＿ＦＢ，ＯＶＰ＿ＭＯＮがいずれもハイレベル（Ｈ）であるときにハイレベル（Ｈ）の出力信号ＯＶＰを出力し、それ以外はローレベル（Ｌ）の出力信号ＯＶＰを出力する。
【００２０】
第２過電圧検出回路５０は、第３比較器５２を備える。第３比較器５２は、フィードバック電圧Ｖｆｃを入力する非反転入力端子と、第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を入力する反転入力端子と、制御部６０に接続された出力端子と、を有する。この第３比較器５２は、フィードバック電圧Ｖｆｃが第２基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときにはローレベル（Ｌ）の出力信号ＯＶＰ＿ＦＢを出力し、フィードバック電圧Ｖｆｃが第２基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときにはハイレベル（Ｈ）の出力信号ＯＶＰ＿ＦＢを出力する。
【００２１】
制御装置６０は、パルス幅変調信号生成回路３０からのパルス幅変調信号ＰＷＭを入力し、入力したパルス幅変調信号ＰＷＭによりトランジスタＴｒをスイッチング制御する。これにより、電圧変換回路１０は、フィードバック電圧Ｖｆｃが目標電圧Ｖｔａｇに近づくように出力電圧Ｖｏｕｔが制御される。また、制御装置６０は、第１過電圧検出回路４０からの出力信号ＵＶＰ＿ＦＢ，ＯＶＰ＿ＭＯＮや第２過電圧検出回路５０からの出力信号ＯＶＰ＿ＦＢも入力しており、入力した出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮ，ＯＶＰ＿ＦＢのいずれかがハイレベル（Ｈ）の信号と判定すると、電圧変換回路１０に過電圧が発生したと判断し、トランジスタＴｒのスイッチング制御を停止して電圧変換回路１０をシャットダウンする。
【００２２】
次に、こうして構成された電源制御装置２０の動作、特に、分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４に故障（オープン故障，短絡故障）が生じた際の第１過電圧検出回路４０の動作について説明する。図２は、分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４の状態と電源出力の状態との関係を示す説明図である。いま、分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４のいずれにもオープン故障も短絡故障も生じていない場合（図中、異常モード０）を考える。この場合、電圧変換回路１０に過電圧が発生していなければ、第１〜第３比較器４２，４４，５２，ＡＮＤ回路４６の各出力信号ＵＶＰ＿ＦＢ，ＯＶＰ＿ＭＯＮ，ＯＶＰ＿ＦＢ，ＯＶＰは、いずれもローレベル（Ｌ）となる。このため、電圧変換回路１０は、フィードバック電圧Ｖｆｃが目標電圧Ｖｔａｇに近づくようにフィードバック制御されて負荷への電源出力を行なう。なお、電圧変換回路１０に過電圧が生じると、フィードバック電圧Ｖｆｃが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回り、第３比較器５２の出力信号ＯＶＰ＿ＦＢがハイレベル（Ｈ）となる。これにより、電圧変換回路１０は、シャットダウンされ、負荷への電源出力を停止する。
【００２３】
分圧抵抗Ｒ１にオープン故障が生じた場合（図中、異常モード１）または分圧抵抗Ｒ２に短絡故障が生じた場合（図中、異常モード４）には、フィードバック電圧Ｖｆｃが大きく低下して第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回り、第１比較器４２の出力信号ＵＶＰ＿ＦＢがハイレベル（Ｈ）となる。一方、制御部６０は、フィードバック電圧Ｖｆｃが目標電圧Ｖｔａｇに近づくようにフィードバック制御されるため、フィードバック電圧Ｖｆｃが大きく低下すると、出力電圧Ｖｏｕｔは大きく上昇する。このため、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回り、第２比較器４４の出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮがハイレベル（Ｈ）となる。これにより、ＡＮＤ回路４６の出力信号ＯＶＰがハイレベル（Ｈ）となるから、電圧変換回路１０は、シャットダウンされ、負荷への電源出力を停止する。
【００２４】
分圧抵抗Ｒ１に短絡故障が生じた場合（図中、異常モード２）または分圧抵抗Ｒ２にオープン故障が生じた場合（図中、異常モード３）には、フィードバック電圧Ｖｆｃが大きく上昇して第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回り、第３比較器５２の出力信号ＯＶＰ＿ＦＢがハイレベル（Ｈ）となる。これにより、電圧変換回路１０は、シャットダウンされ、負荷への電源出力を停止する。
【００２５】
分圧抵抗Ｒ３にオープン故障が生じた場合（図中、異常モード５）または分圧抵抗Ｒ４に短絡故障が生じた場合（図中、異常モード８）には、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが大きく低下して第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を下回り、第２比較器４４の出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮがローレベル（Ｌ）となる。これにより、ＡＮＤ回路４６の出力信号ＯＶＰはローレベル（Ｌ）となるから、電圧変換回路１０は、分圧抵抗Ｒ３のオープン故障や分圧抵抗Ｒ４の短絡故障に拘わらず、フィードバック制御により負荷へ電源出力を行なうことができる。
【００２６】
分圧抵抗Ｒ３に短絡故障が生じた場合（図中、異常モード６）または分圧抵抗Ｒ４にオープン故障が生じた場合（図中、異常モード７）には、過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが大きく上昇して第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回り、第２比較器４４の出力信号ＯＶＰ＿ＭＯＮがハイレベル（Ｈ）となる。一方、フィードバック電圧Ｖｆｃはフィードバック制御によって目標電圧Ｖｔａｇに維持され、第１比較器４２の出力信号ＵＶＰ＿ＦＢはローレベル（Ｌ）のままとなる。これにより、ＡＮＤ回路４６の出力信号ＯＶＰはローレベル（Ｌ）となるから、電圧変換回路１０は、分圧抵抗Ｒ３の短絡故障や分圧抵抗Ｒ４のオープン故障に拘わらず、フィードバック制御により負荷へ電源出力を行なうことができる。
【００２７】
以上説明した本実施例の電源制御装置２０では、電圧変換回路１０の出力電圧Ｖｏｕｔが過電圧状態か否かを判定する第１過電圧検出回路４０を備える。第１過電圧検出回路４０は、電圧変換回路１０の出力端子間に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧されたフィードバック電圧Ｖｆｃが第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を下回ったときにハイレベルの信号を出力する第１比較器４２と、電圧変換回路１０の出力端子間に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に並列接続された分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４により分圧された過電圧検出用電圧Ｖｏｖｐが第２基準電圧Ｖｒｅｆを上回ったときにハイレベルの信号を出力する第２比較器４４と、第１および第２比較器４２，４４の出力信号の論理積をとるＡＮＤ回路４６と、を有する。これにより、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に異常が生じてフィードバック電圧Ｖｆｃが異常低下した場合には、フィードバック電圧Ｖｆｃが目標電圧Ｖｔａｇに近づくようにフィードバック制御されることにより出力電圧Ｖｏｕｔが異常増加するの（過電圧状態）を第１過電圧検出回路４０によって検出することができる。一方、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４に異常が生じて過電圧検出用電圧Ｖｖｏｐが異常低下した場合や異常増加した場合には、フィードバック電圧Ｖｆｃに変化がないため、不要な故障検出を行なわないようにすることができる。この結果、故障率を増加させることなく、出力電圧Ｖｏｕｔの過電圧状態をより適切に検出することができる。
【００２８】
また、本実施例の電源制御装置２０では、第２過電圧検出回路５０も備える。第２過電圧検出回路５０は、フィードバック電圧Ｖｆｃが第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を上回ったときにハイレベルの信号を出力する第３比較器５２を有する。これにより、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が正常なときには、フィードバック電圧Ｖｆｃにより電圧変換回路１０の過電圧を適切に検出することができる。
【００２９】
さらに、本実施例の電源制御装置２０は、第１過電圧検出回路４０や第２過電圧検出回路５０からハイレベルの信号が出力されると、電圧変換回路１０をシャットダウンするから、電圧変換回路１０や負荷を過電圧から適切に保護することができる。
【００３０】
実施例では、過電圧検出回路として第１過電圧検出回路４０と第２過電圧検出回路５０とを備えるものとしたが、第２過電圧検出回路５０を省略してもよい。
【００３１】
実施例では、電圧変換回路１０は、トランスを用いた回路により構成されるものとしたが、これに限定されるものではなく、チョッパ方式の回路により構成されてもよい。
【００３２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が「第１検出素子」に相当し、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４が「第２検出素子」に相当し、第１比較器４２が「第１判定素子」に相当し、第２比較器４４が「第２判定素子」に相当し、第１過電圧検出回路４０が「第１過電圧検出回路」に相当する。また、第３比較器５２が「第３判定素子」に相当し、第２過電圧検出回路５０が「第２過電圧検出回路」に相当する。また、制御部６０が「電源出力遮断部」に相当する。
【００３３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、電源制御装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  直流電源、１０  電圧変換回路、１２  トランス、１２ａ  一次側コイル、１２ｂ  二次側コイル、１４  ダイオード、１６，１８  コンデンサ、２０  電源制御装置、３０  パルス幅変調信号生成回路、３２  差動増幅器、３４  三角波発振器、３６  比較器、４０  第１過電圧検出回路、４２  第１比較器、４４  第２比較器、４６  ＡＮＤ回路、５２  第３比較器、６０  制御部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４  分圧抵抗、Ｔｒ  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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