(57)【要約】      （修正有）【課題】予備電源の浪費を抑えつつ、瞬断のない主電源から予備電源への切換を可能とする。【解決手段】負荷に対する電源を主電源から予備電源に切り替える予備電源切換回路であって、主電源からの電流を負荷に供給する第１の経路と、予備電源からの電流を負荷に供給する第２の経路と、予備電源に接続される入力端子，第２の経路に接続される出力端子，及び制御端子を有し、負荷には、第１の経路と第２の経路とのうち電圧が高い側の経路の電流が供給されるようになっており、電圧制御部は、主電源からの制御信号が制御端子に入力されている間、第１の経路の電圧より低い電圧を第２の経路に生じさせる。【選択図】図１
2008099404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対する電源を主電源から予備電源に切り替える予備電源切換回路であって、
前記主電源からの電流を前記負荷に供給する第１の経路と、
前記予備電源からの電流を前記負荷に供給する第２の経路と、
前記予備電源に接続される入力端子と、前記第２の経路に接続される出力端子と、制御端子とを有し、前記制御端子に入力される制御信号に応じた大きさの電圧を前記出力端子を通じて第２の経路に生じさせる電圧制御部と、
前記主電源の出力電圧が所定値を上回る場合には前記主電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態にし、前記主電源がオフとなってその出力電圧が前記所定値を下回る場合には前記予備電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態に切り替える切替部とを備え、
前記負荷には、前記第１の経路と前記第２の経路とのうち電圧が高い側の経路の電流が供給されるようになっており、前記電圧制御部は、前記主電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態において、前記第１の経路の電圧より低い電圧を前記第２の経路に生じさせる
ことを特徴とする予備電源切換回路。
【請求項２】
負荷に対する電源を主電源と予備電源との間で切り換える予備電源回路であって、
主電源からの電流を第１のダイオードを介して前記負荷に供給する第１の経路と、
前記予備電源からの電流を第２のダイオードを介して前記負荷に供給する第２の経路と、
前記予備電源に接続される入力端子と、前記第２のダイオードに接続される出力端子と、前記主電源と前記予備電源との一方に接続される制御端子とを有するトランジスタ部と、
前記主電源の出力電圧が所定値を上回る場合には前記主電源を前記制御端子に接続し、前記主電源がオフとなりその出力電圧が所定値を下回る場合には前記予備電源を前記制御端子に接続する切替部と
を備えることを特徴とする予備電源切換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、列車、電車などの鉄道車両に搭載される送受信機の主電源を予備電源に切り替える予備電源切換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、運転指令所との間で無線通信を行う送受信機を含む移動局車上装置が搭載されている。このような移動局車上装置の送受信機に対して、主電源と予備電源とが用意され、主電源が断となった場合に電源を予備電源に切り替えている。
【特許文献１】特開平６−１２８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
主電源を予備電源に切り替える予備電源切換回路を構成する場合には、次のような条件が満たされるのが望ましい。
(１)通常使用時には、主電源からのみ、送受信機へ電流が流れるようにする。
(２)主電源が断になった時には、電源の瞬断があると送受信機の動作状態が切り替わるおそれがあるため、電源の瞬断なく切り替える。
【０００４】
ここで、主電源と予備電源とを単純にダイオードＯＲ回路で接続した場合(例えば、特
許文献１)では、電圧の高い方からのみ電流が流れ、予備電源の電圧が高い場合には、上
記(１)の条件を満たさなくなる。
【０００５】
本発明は、予備電源の浪費を抑えつつ、瞬断のない主電源から予備電源への切換が可能な予備電源切換回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下のような手段を採用した。
【０００７】
即ち、本発明は、負荷に対する電源を主電源から予備電源に切り替える予備電源切換回路であって、
前記主電源からの電流を前記負荷に供給する第１の経路と、
前記予備電源からの電流を前記負荷に供給する第２の経路と、
前記予備電源に接続される入力端子と、前記第２の経路に接続される出力端子と、制御端子とを有し、前記制御端子に入力される制御信号に応じた大きさの電圧を前記出力端子を通じて第２の経路に生じさせる電圧制御部と、
前記主電源の出力電圧が所定値を上回る場合には、前記主電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態にし、前記主電源がオフとなってその出力電圧が前記所定値を下回る場合には前記予備電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態に切り替える切替部とを備え、
前記負荷には、前記第１の経路と前記第２の経路とのうち電圧が高い側の経路の電流が供給されるようになっており、前記電圧制御部は、前記主電源からの制御信号が前記制御端子に入力される状態において、前記第１の経路の電圧より低い電圧を前記第２の経路に生じさせることを特徴とする。  また、本発明は、負荷に対する電源を主電源と予備電源との間で切り換える予備電源回路であって、
主電源からの電流を第１のダイオードを介して前記負荷の入力端子に接続する第１の経路と、
前記予備電源からの電流を第２のダイオードを介して前記負荷の入力端子に接続する第
２の経路と、
前記予備電源に接続される入力端子と、前記第２のダイオードに接続される出力端子と、前記主電源と前記予備電源との一方に接続される制御端子とを有するトランジスタ部と、
前記主電源の出力電圧が所定値を上回る場合には前記主電源を前記制御端子に接続し、前記主電源がオフとなりその出力電圧が所定値を下回る場合には前記予備電源を前記制御端子に接続する切替部と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によると、主電源の出力電圧が所定値を上回っている場合には、主電源と負荷との間が、第１のダイオードを経由する第１の経路と、トランジスタ部の入力端子−出力端子間及び第２のダイオードを経由する第２の経路とで接続された状態となる。この状態では、第２の経路側の電圧が第１の経路側の電圧より低くなり、トランジスタ部をオンにする電流がトランジスタ部の制御端子−出力端子間を流れない。よって、予備電源からの電流がトランジスタ部及び第２のダイオードを通じて負荷に供給されることが抑止され、予備電源の浪費が抑えられる。一方、主電源がオフとなり、主電源の出力電圧が所定値を下回ると、予備電源が制御端子に接続されるとともに、第２の経路側の電圧が第１の経路側より高くなり、トランジスタ部をオンにする電流がトランジスタ部の制御端子−出力端子間を流れ、予備電源からの電流がトランジスタ部及び第２のダイオードを通じて負荷に供給される状態となる。よって、瞬断なく電源を予備電源に切り換えることができる。
【０００９】
本発明において、前記切替部は、前記主電源からの印加電圧が所定値を上回る間、前記主電源を前記制御端子に接続し、前記印加電圧が前記所定値を下回ると前記予備電源を前記制御端子に接続するリレーを含むように構成しても良い。或いは、前記切替部は、主電源からの電圧と所定値の基準電圧とを比較する比較器と、主電源からの電圧が基準電圧を上回る間、主電源を前記制御端子に接続し、主電源からの電圧が基準電圧を下回ると前記予備電源を前記制御端子に接続するスイッチとを含むように構成しても良い。
【００１０】
また、本発明におけるトランジスタ部は、単一のトランジスタ素子で構成されていても良く、或いは、複数のダーリントン接続されたダーリントン・トランジスタで構成されていても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、予備電源の浪費を抑えつつ、瞬断のない主電源から予備電源への切換が可能な予備電源切換回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る予備電源切換回路の構成例を示す図である。図１において、予備電源切換回路１０は、負荷たる送受信機１と、送受信機１に対して動作用電力を供給する主電源２及び予備電源３との間に設けられている。
【００１４】
主電源２の出力端子は、逆流防止用のダイオードＤ１(第１のダイオード)を介して送受信機１の入力端子に接続されている。この主電源の出力端子からダイオードＤ１までの経路が本発明の第１の経路を構成する。一方、予備電源３の出力端子は、電圧制御部又はトランジスタ部としてのトランジスタ(バイポーラ・トランジスタ)ＴＲのコレクタ(入力端
子)に接続されており、トランジスタＴＲのエミッタ(出力端子)は、逆流防止用のダイオ
ードＤ２(第２のダイオード)のアノードに接続され、ダイオードＤ２のカソードは送受信
機１の入力端子に接続されている。エミッタからダイオードＤ２までの経路が本発明の第２の経路を構成する。そして、第１の経路と第２の経路とのうち、電圧の高い経路側の電流が送受信機１の入力端子に供給(入力)されるようになっている。
【００１５】
トランジスタＴＲのベース(制御端子)には、制御信号(ベース電流)が入力される。ベースは、抵抗Ｒを介して、切替部としてのリレー１１の接点１２が接続されている。接点１２は、メーク側接点(図１中の下側)と、ブレーク側接点(図１中の上側)との間で切り替え動作を行うように構成されており、メーク側接点は主電源２の出力端子に接続され、ブレーク側接点は予備電源３の出力端子に接続されている。
【００１６】
リレー１１の接点１２は、主電源２のオン時には、主電源２からの電流による励磁でメーク側となり、主電源２からの電流が抵抗Ｒを介してトランジスタＴＲのベースに制御信号として入力される。これに対し、主電源２のオフ(主電源断時)により、主電源２の出力電圧(リレー１１への印加電圧)が定格以下となると、主電源２による励磁が切れることでリレー１１の接点１２がブレーク側(図１中の上側)に切り替わり、トランジスタＴＲのベースに予備電源３が接続された状態となる。
【００１７】
通常時、主電源２及び予備電源３はオンの状態で使用される。主電源２がオンであれば、リレー１１の接点１２がメーク側オンとなり、主電源２がベースに接続された状態となる。この状態では、トランジスタＴＲのエミッタ側の電圧(ダイオードＤ２のアノード側
の電圧)は、ベース側の電圧よりも低くなる。すなわち、主電源２のオン時には、ダイオ
ードＤ２のアノード側電圧(エミッタ側電圧)がダイオードＤ１のアノード側電圧より低くなる。また、主電源２のオン時では、主電源２からの電流がダイオードＤ１を通過する第１の経路と、トランジスタＴＲのベース−エミッタ間のダイオード及びダイオードＤ２との二つのダイオードを通過する第２の経路とが、送受信機１の入力端子に接続された状態となる。この状態では、主電源２から第２の経路側(トランジスタＴＲのベース)に電流が殆ど流れないので、トランジスタＴＲをオンにするベース電流が流れず、コレクタ−エミッタ間にコレクタ電流が流れない。これによって、主電源２の電流のみが送受信機１に供給され、予備電源３からの電流が送受信機１へ流れることが抑止される。
【００１８】
これに対し、主電源２のオフ(主電源断時)には、主電源２の出力電圧(ダイオードＤ１
のアノード側の電圧)が低下し、リレー１１に対する印加電圧が定格以下になると、リレ
ー１１への励磁が切れ、リレー１１の接点１２がブレーク側に切り替わる。これによって、予備電源３がトランジスタＴＲのベースに接続された状態となり、予備電源３の電圧がエミッタ側(ダイオードＤ２のアノード側)に現れる。そして、ダイオードＤ２のアノード側の電圧がダイオードＤ１のアノード側の電圧よりも高くなると、トランジスタＴＲをオンにする予備電源３からの電流がトランジスタＴＲのベース−エミッタ間を流れ、予備電源３からのコレクタ電流がトランジスタＴＲ及びダイオードＤ２を通じて送受信機１に供給される状態となる。
【００１９】
このようにして、送受信機１に供給される電流を、主電源２のオフを契機として、主電源２から予備電源３に瞬時に(途切れなく)切り替えることができる。もっとも、抵抗Ｒ及びコンデンサＣで構成される時定数回路により、主電源２から予備電源３への切り替えに伴う電圧変動は、必要な程度に緩やかに行われるようになっている。
【００２０】
その後、主電源２からの電力供給が再開されると、リレー１１の接点１２が再びメーク側に切り替わり、主電源２からの制御信号に基づく電圧(主電源２の電圧より低い)が第２の経路側に現れ、トランジスタＴＲがオフとなってコレクタ電流が流れなくなり、主電源２からの電流のみが送受信機１に供給される状態となる。
【００２１】
上述した予備電源切換回路１０によれば、主電源２のオン時には、電圧制御部としてのトランジスタＴＲが第１の経路の電圧より低い電圧を第２の経路に生じさせることで、トランジスタＴＲのオンが抑止され、予備電源３からのコレクタ電流が送受信機１へ供給されることが抑止される。これによって、予備電源２の電力が浪費されるのを抑えることができる。一方、主電源２のオフ時(主電源２からの電圧が所定値を下回ったとき)には、トランジスタＴＲのベースに接続される電源を主電源２から予備電源３に切り換え、トランジスタＴＲをオンにして瞬断なく予備電源２の電力を送受信機１に接続することができる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、主電源の出力電圧に応じてトランジスタのベース(
制御端子)に接続される電源を主電源と予備電源との間で切り換え、主電源の出力電圧が
所定値以上のときには主電源からの電流のみが負荷に流れるようにすることができる。言い換えれば、主電源の出力電圧に応じて、負荷への電流供給元の電源を主電源と予備電源との間で切り替えることができる。上記した動作は、予備電源の電圧が主電源の電圧と同じであっても、高くても、低くても変わらない。
【００２３】
なお、図１に示した予備電源回路１０は、以下のような変形が可能である。例えば、図１では、制御信号の切換回路(切替部)として、リレー１１を適用した例を示した。これに代えて、主電源２の電圧を基準電圧と比較する比較器(コンパレータ)と、比較器の出力に応じて接点を主電源２側と予備電源３側との間で切り替えるスイッチ(原理構成はリレー
１１の接点１２と同じ)とを設けた構成を採用することもできる。
【００２４】
この場合、比較器は、主電源電圧が基準電圧(所定値)より高い間は、オフ(オン)信号をスイッチに与え、接点を主電源２側にして主電源２からの電圧がトランジスタＴＲのベースに供給されるようにし、主電源電圧が基準電圧より低下すると、オン(オフ)信号をスイッチに与えて接点を予備電源３側にして予備電源３からの電圧がトランジスタＴＲのベースに供給されるようにしても良い。
【００２５】
実際には、主電源２の電圧が低下する態様は一様ではない。上記した比較器及びスイッチの構成を適用すれば、電圧が急激に低下しても緩やかに低下しても同等の動作が行われるようにすることができる。
【００２６】
また、図１では、電圧制御部又はトランジスタ部としてのトランジスタＴＲとして単一のトランジスタ素子を用いた構成例を示したが、負荷電流の多寡に応じて、２以上のトランジスタ素子がダーリントン接続されたダーリントン・トランジスタと、ダーリントン・トランジスタに応じたベースバイアス回路とを含むダーリントン回路で構成するようにしても良い。この場合でも、ダーリントン・トランジスタのベース(最初の段のベース)へ供給される電圧が、主電源２側と予備電源３側との間で切り替えられるようにする。
【００２７】
また、図１では、リレー１１の接点１２のメーク側とブレーク側とで、単一の抵抗Ｒ及びコンデンサＣによって時定数回路を構成している。但し、トランジスタＴＲがオンする場合とオフする場合とで流れる電流が異なる場合には、ダイオードや抵抗を付加して、主電源２のオフ時の時定数と主電源２のオン時の時定数とを変更するようにしても良い。例えば、図２に示すように、ダイオードＤ３及び抵抗Ｒ２を付加することで、時定数を異ならせるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施形態における予備電源切換回路の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した予備電源切換回路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・送受信機(負荷)
２・・・主電源
３・・・予備電源
１１・・・リレー(切替部)
Ｃ・・・コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・ダイオード
Ｒ，Ｒ２・・・抵抗
ＴＲ・・・トランジスタ(電圧制御部、トランジスタ部)
【図１】
2008099404.tif 000003
【図２】
2008099404.tif 000004