(57)【要約】【課題】電源投入時に異常電流が流れ続ける不具合を回避することができる電源装置を提供する。【解決手段】回路全体を遮断する第１のスイッチ回路と、電流制限抵抗と並列接続された第２のスイッチ回路により、電源投入時の異常動作を保護する電源装置を構成する。これにより電流制限抵抗を使用した異常電流判別手段の判別結果に応じて、第１及び第２のスイッチ回路の状態を制御することでより安全性の高い電源装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する電源部と、
前記電源部から出力される直流電圧が入力され、接続される負荷に必要な直流電圧を供給する電源回路と、
前記電源部の出力電流を制限する電流制限手段と、
前記電流制限手段に対して直列接続される第１のスイッチ回路と、
前記電流制限手段に対して並列接続される第２のスイッチ回路と、
前記電流制限手段に対して直列接続され、前記電源部の出力電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知した電流が異常電流であるかどうかを判定し、異常電流である場合には異常電流判別信号を出力する異常電流判別手段と、
前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記第１のスイッチ回路をオンするとともに、前記第１のスイッチ回路をオンした後、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力されない場合には、前記第２のスイッチ回路をオンし、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力された場合には、前記第１のスイッチ回路をオフとする制御手段とを有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記制御手段及び前記異常電流判別手段は、前記電源部と前記電流検知手段との間から、動作電源が供給されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のスイッチ回路をオンとする場合には、前記電源回路も動作状態に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記第２のスイッチ回路をオンとした後、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力された場合に、前記制御手段は、前記第２のスイッチをオフした後、前記第１のスイッチ回路をオフとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第１のスイッチ回路及び第２のスイッチ回路は、ＦＥＴ素子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
直流電圧を出力する電源部と、前記電源部から出力される直流電圧が入力され、接続される負荷に必要な直流電圧を供給する電源回路と、前記電源部の出力電流を制限する電流制限手段と、前記電流制限手段に対して直列接続される第１のスイッチ回路と、前記電流制限手段に対して並列接続される第２のスイッチ回路と、前記電流制限手段に対して直列接続され、前記電源部の出力電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知した電流が異常電流であるかどうかを判定し、異常電流である場合には異常電流判別信号を出力する異常電流判別手段とを有する電源装置の制御方法であって、
前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記第１のスイッチ回路をオンするとともに、前記第１のスイッチ回路をオンした後、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力されない場合には、前記第２のスイッチ回路をオンし、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力された場合には、前記第１のスイッチ回路をオフとすることを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電源装置の制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項６に記載の電源装置の制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムが記憶されたコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路の異常電流に対する保護機能を備える電源装置、電源装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術には、たとえば特許文献１で開示された発明のように、電源回路から複数の負荷回路に対し、直流電圧である電源の供給を行う電源線上に遮断素子を配置する技術が知られている。この場合、負荷回路やＤＣ−ＤＣコンバータ等で短絡障害が発生して電源線上に過電流が流れた場合、制御回路が遮断素子をオフし、他の負荷回路へ電圧変動等の影響を与えることなく、電源ラインの遮断ができるように構成されている。
【０００３】
さらに、図３に示すような従来の電源回路も知られている。図３において、１０は、たとえば電池よりなる電源部であり、２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０からの直流電圧出力が各負荷７０乃至９０に、動作のための直流電源として印加される。また、電源部１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０との間には、電流検知抵抗４０及び電流制限抵抗５０が直列に接続されている。
【０００４】
電流検知抵抗４０の両端は、制御ブロック３０に含まれる異常電流判別回路３１に接続される。また制御ブロック３０には、異常電流判別回路３１及び異常電流判別回路３１の出力が印加される制御回路３２が設けられる。また、電源制限抵抗５０と並列に遮断スイッチ回路６０が設けられ、遮断スイッチ回路６０は、制御回路３２からの制御信号で制御される構成とされている。制御回路３２からの制御信号は、またＤＣ−ＤＣコンバータ２０に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を動作状態とする制御に使用される。制御ブロック３０の動作電源は、電源部１０から直接供給される。
【特許文献１】特開平７−２８８９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した構成を備える図３に示す従来の電源保護回路において、電源部１０の投入時、すなわち電池を装着したときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０もしくは負荷７０乃至９０のいずれかに短絡障害などが発生しているとする。その場合当然異常電流が流れることになる。このように、電源部１０の挿入時に異常電流が流れた場合、電流検知抵抗４０の両端に接続された異常電流判別回路３１で異常が判別される。それが制御回路に伝えられて制御回路３２からの出力で、遮断スイッチ回路６０がオフとされる。しかしながら、遮断スイッチ回路６０がオフとなっても電流制限抵抗５０があるので、それなりに電源部１０より電流が流れ続けてしまう。これが原因となり、電流制限抵抗５０の不要な発熱、電源部１０の不要な放電や、電源部１０が２次電池であった場合、過放電による性能の劣化を招く恐れがある。
【０００６】
電流制限抵抗５０による上記した不具合を回避するために、電流制限抵抗５０をなくしたとする。すると電源部１０の投入時に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０以降が短絡している時には、電源部１０の端子電圧が下がり、制御ブロック３０に対する動作電源を確保できずに短絡状態が継続してしまい、結局は保護回路の役割を果たさないことになる。また、電流制限抵抗５０の抵抗値を大きくするという案も考えられるが、異常電流判別回路３１が異常電流を検知するのに、少なくとも数１００ｍＡ以上の電流を要するため、電流制限抵抗５０の抵抗値は、感度の問題であまり大きく出来ない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、電源投入時に異常電流が流れ続ける不具合を回避することができる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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る電源装置は、
直流電圧を出力する電源部と、
前記電源部から出力される直流電圧が入力され、接続される負荷に必要な直流電圧を供給する電源回路と、
前記電源部の出力電流を制限する電流制限手段と、
前記電流制限手段に対して直列接続される第１のスイッチ回路と、
前記電流制限手段に対して並列接続される第２のスイッチ回路と、
前記電流制限手段に対して直列接続され、前記電源部の出力電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知した電流が異常電流であるかどうかを判定し、異常電流である場合には異常電流判別信号を出力する異常電流判別手段と、
前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記第１のスイッチ回路をオンするとともに、前記第１のスイッチ回路をオンした後、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力されない場合には、前記第２のスイッチ回路をオンし、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力された場合には、前記第１のスイッチ回路をオフとする制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る電源装置の制御方法は、
直流電圧を出力する電源部と、前記電源部から出力される直流電圧が入力され、接続される負荷に必要な直流電圧を供給する電源回路と、前記電源部の出力電流を制限する電流制限手段と、前記電流制限手段に対して直列接続される第１のスイッチ回路と、前記電流制限手段に対して並列接続される第２のスイッチ回路と、前記電流制限手段に対して直列接続され、前記電源部の出力電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知した電流が異常電流であるかどうかを判定し、異常電流である場合には異常電流判別信号を出力する異常電流判別手段とを有する電源装置の制御方法であって、
前記電流検知手段が電流を検知した場合に前記第１のスイッチ回路をオンするとともに、前記第１のスイッチ回路をオンした後、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力されない場合には、前記第２のスイッチ回路をオンし、前記異常電流判別手段から前記異常電流判別信号が出力された場合には、前記第１のスイッチ回路をオフとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源投入時に異常電流が流れ続ける不具合を回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る電源装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に実施形態に係る電源装置の要部の１例を、概念的に例示するブロック図である。
【００１２】
１００は電源部であり、一般的な電池、ＡＣアダプタ等で構成されて直流電圧を出力する。電源部１００からの直流電圧の出力の端子は、主スイッチ回路１０１と電流検知抵抗１０２の直列回路の端子を介して第１のスイッチ回路１０３の一方の端子に接続される。尚、この主スイッチ回路１０１は、必ずしも必要ではなく、たとえば、電池を装着することで電流検知抵抗１０２、制御ブロック１０４に電圧が印加されるように構成することで、主スイッチ回路１０１は省略することが可能である。
【００１３】
次に、電流検知抵抗１０２に関連して異常電流判別回路１０５が設けられる。すなわち、電流検知抵抗１０２の両方の端子は、制御ブロック１０４に含まれる異常電流判別回路１０５の一方の端子に接続され、同じく制御ブロック１０４に含まれる制御回路１０６に、異常動作を示す異常電流の時に、異常電流判別信号を与える。制御ブロック１０４の動作電源は、主スイッチ回路１０１と電流検知抵抗１０２との端子の接続中点から供給される。更に、第１のスイッチ回路１０３の他方の端子は、電流制限抵抗１０７の一方の端子を介して、電源回路１０９に接続される。
【００１４】
電源回路１０９は、たとえばＤＣ−ＤＣコンバータ等で構成され、複数の負荷回路１１０、１１１及び１１２に、適宜仕様に応じた必要な動作電源となる直流電圧を入力する。尚、第１のスイッチ回路１０３と直列回路を構成する電流制限抵抗１０７の両端には、第２のスイッチ回路１０８が並列に接続されている。
【００１５】
尚、異常電流判別回路１０５は、電流検知抵抗１０２の両端の電圧を監視し、そこに流れる電流値を算出し、予め定めた閾値以上の電流が流れた場合、これは異常電流であり、異常動作と判別して異常電流判別信号を出力して制御回路１０６に与える。電流検知抵抗１０２は、基本的に、電源部１００の直後に配置されるので、回路全体の電流値が監視できるように構成されている。
【００１６】
制御回路１０６は、異常電流判別回路１０５よりの判別結果に応じて、第１のスイッチ回路１０３及び第２のスイッチ回路１０８のオン／オフを制御する。また、制御回路１０６からの制御信号は、第２のスイッチ回路１０８のみならず、電源回路１０９にも供給され、電源回路１０９の動作が制御される。
【００１７】
すなわち、電源部１００から電源回路１０９に対して、電流検知抵抗１０２と、第１のスイッチ回路１０３と、第２のスイッチ回路１０８が並列接続された電流制限抵抗１０７と、をこの順で直列接続して構成する。
【００１８】
整理して説明すると、第１のスイッチ回路１０３は、回路全体を遮断することを目的に、電流検知抵抗１０２の直後に配置される。最初の状態においては、第１のスイッチ回路１０３及び第２のスイッチ回路１０８はオフの状態となっている。
【００１９】
そして主スイッチ回路１０１投入時に、又は電池の装着時に、制御回路１０６からの信号で第１のスイッチ回路１０３はオンとされる。また、異常電流判別回路１０５の判別結果により、異常電流が流れると判定されて異常動作として異常電流判別信号が出力された場合には、制御回路１０６からの信号で第１のスイッチ回路１０３がオフとされる。
【００２０】
また、第２のスイッチ回路１０８は、電流制限抵抗１０７と並列に接続され、第１のスイッチ回路１０３と電源回路１０９を接続する電源線に配置される。第２のスイッチ回路１０８は、主スイッチ回路１０１の投入時、或いは電池の装着時にはオフとされている。したがって、制御回路１０６の信号により第２のスイッチ回路１０８がオンとされるまでは、電源回路１０９への直流電圧の供給は、電流制限抵抗１０７を介して行われる。
【００２１】
電流制限抵抗１０７は、電源回路１０９又は負荷回路１１０乃至１１２のいずれかが短絡障害を起こした場合に、出力電流を制限するとともに、異常電流判別回路１０５や、制御回路１０６などの制御ブロック１０４の動作電圧を確保する役割を果たす。
【００２２】
異常電流判別回路１０５の判別の結果により、電流値が正常動作であると判定された場合、制御回路１０６からの制御信号により第２のスイッチ回路１０８はオンにされる。さらに電源回路１０９も動作状態とされ、正常動作の場合における電源回路１０９への直流電圧の供給は、電流制限抵抗１０７をバイパスして行われることになる。したがって、電流制限抵抗１０７によるロスを防ぐことが可能となる。
【００２３】
尚、第１のスイッチ回路１０３は、電源回路１０９と電流制限抵抗１０７と第２のスイッチ回路１０８との並列回路との間に挿入してもよい。
【００２４】
図２は本実施形態に係る電源装置の動作を説明するフローチャートである。図において、処理の開始後においては、主スイッチ回路１０１、第１のスイッチ回路１０３及び第２のスイッチ回路１０８はオフの状態にある。その後まずステップＳ２０１で主スイッチ回路１０１がオン、または電池が装着されたとされる。するとステップＳ２０２に進み、制御回路１０６により第１のスイッチ回路１０３がオンとされ、ステップＳ２０３へ進む。
【００２５】
次にステップＳ２０３では、異常電流判別回路１０５によって、電流検知抵抗１０２に流れる電流値の判別を行う。そして電流が正常動作であると判定された時はステップＳ２０４へ進み、異常動作として異常電流が流れていると判定された時は、異常電流判別信号が出力されてステップＳ２０７へと進む。
【００２６】
ステップ２０７では、異常動作であるので、第１のスイッチ回路１０３をオフとし、電源回路１０９への電源の供給を遮断して、処理を終了する。
【００２７】
ステップ２０４は、ステップＳ２０３において異常電流判別回路１０５によって電流値が正常動作であると判定された場合に実行され、制御回路１０６より、第２のスイッチ回路１０８がオンとされ、それと同時に電源回路１０９も動作状態とされる。これにより、ステップＳ２０５に示すように、回路が正常動作することになる。
【００２８】
したがって、正常動作中は第２のスイッチ１０８がオンとされるので、電流制限抵抗１０７による無駄な電力消費を避けることができる。正常動作時においては、ステップ２０６で常に電源検知抵抗１０２の電流値の異常を監視する。そして、ステップＳ２０６において異常電流判別回路１０５によって、電源検知抵抗１０２の電流値が異常動作になったと判定された場合に、ステップＳ２０８に進む。
【００２９】
ステップＳ２０８では、制御回路１０６により最初に第２のスイッチ回路１０８がオフとされ、次にステップＳ２０７に進み、制御回路１０６により第１のスイッチ回路１０３がオフとされ、処理の終了となる。
【００３０】
すなわち、ステップＳ２０６でもステップＳ２０３と同様に、異常電流判別回路１０５によって、電流検知抵抗１０２に流れる電流値の判別を行う。そして電流が正常動作であると判定された時はステップＳ２０５へ進み、正常動作が維持され、異常電流が流れていると判定された時は、異常電流判別信号が出力されてステップＳ２０８へと進むこととなる。
【００３１】
尚、第１のスイッチ回路１０３及び第２のスイッチ回路１０８には、機械的なソレノイドを使用するスイッチ素子に限ることなく、ＦＥＴ素子等の半導体素子のスイッチが使用可能である。
【００３２】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る電源装置によれば、電源の投入時に、電源回路もしくは負荷回路が短絡している場合において、第１のスイッチ回路をオフとするまでに、常に電流制限抵抗１０２に電流が流れている。したがって、その間は、制御ブロック１０４の動作電源が確保できる。その後、第１のスイッチ回路１０３をオフとするので、電流制限抵抗１０７の不要な発熱、電源部１００の不要な放電を防ぐことができる。さらに電源部１００が２次電池であった場合には、過放電による性能劣化を回避する可能性を高めることが出来る。
【００３３】
また、本発明は、前述した実施形態の各工程の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給することによっても実施可能である。すなわち本発明の目的は、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み取りを実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００３４】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することで、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行うこともありうる。それにより、本発明は、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００３５】
さらに本発明においては、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれて実施することも可能である。したがって、書込まれプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源装置の動作の説明を示したフローチャートである。
【図３】従来の電源保護回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  電源部
１０１  主スイッチ回路
１０２  電流検知抵抗
１０３  第１のスイッチ回路
１０４  制御ブロック
１０５  異常電流判別回路
１０６  制御回路
１０７  電流制限抵抗
１０８  第２のスイッチ回路
１０９  電源回路
１１０乃至１１２  負荷回路
【図１】
2008306799.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008306799.tif 000005