(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ／ＤＣコンバータと、該ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源を入力電源とするＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源システムの過電圧保護装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を検出する過電圧検出回路と、
前記過電圧検出回路の検出結果を報知信号として出力する報知回路と、
前記報知回路から出力される前記報知信号に基づき、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する変更回路とを備え、
前記変更回路は、
第１出力電流供給能力設定回路と、
第２出力電流供給能力設定回路と、
前記第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で接続切換を行う切替回路とを備えることを特徴とする電源システムの過電圧保護装置。
【請求項２】
前記変更回路は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性における出力電流供給能力を制限することを特徴とする請求項１に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【請求項３】
前記出力電流供給能力は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータにおける出力電流垂下特性であることを特徴とする請求項２に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【請求項４】
前記過電圧検出回路は、
過電圧状態の検出結果をラッチするラッチ回路を備えることを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源が所定電圧を下回った場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止する低入力時誤動作防止回路を備えることを特徴とする請求項１乃至４の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧検出時に、該出力電源を接地電位にシャントするスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１乃至５の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【請求項７】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
該ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源と出力電源とを接続するメイン側スイッチング素子と、
該出力電源と接地電位とを接続する同期側スイッチング素子とを備える同期整流方式であり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧検出時には、前記同期側スイッチング素子を導通状態に制御し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源の低入力検出時には、前記メイン側スイッチング素子と前記同期側スイッチング素子とを共に非導通状態に制御することを特徴とする請求項１乃至５の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用してＤＣ電圧を供給する電源システムの過電圧保護装置に関するものであり、特に、交流（ＡＣ）電源から変換された直流（ＤＣ）電源をＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源とする電源システムの過電圧保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の据え置き型パソコンやゲーム機器等の各種電子機器に使用される電源システムにおいては、装置の安全性を確保するため、装置に供給される直流（ＤＣ）電源が過電圧状態となった場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源を過負荷状態にして入力電源の電流パスに設置されているヒューズを焼き切って入力電源の供給を遮断する電源システムの過電圧保護装置が提案されている。
【０００３】
図５に、従来技術における電源システム１００の過電圧保護装置の回路図を示す。例えば家庭用の据え置き型パソコンやゲーム機器等の各種電子機器においては、商用交流（ＡＣ）電源（例えば、１００Ｖ。不図示）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の入力電源として入力され、直流（ＤＣ）電源ＶＩＮに変換されて出力電源として出力された後、ヒューズ１３０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１２０の入力電源として入力される。
【０００４】
図５におけるＤＣ／ＤＣコンバータは降圧型コンバータであり、これを同期整流方式の回路で構成したものである。即ち、メイン側スイッチング素子用のＭＯＳトランジスタＴｒ１と、同期側スイッチング素子用のＭＯＳトランジスタＴｒ２とを交互にスイッチングすることにより、出力電源ＶＯを所定電圧ＶＯに制御する。
【０００５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレイン端子は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力電源ＶＩＮに接続され、ソース端子は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のドレイン端子に接続され、ノードＶＳを構成する。また、ＭＯＳトランジスタＴｒ２のソース端子は、接地電位に接続される。更に、ノードＶＳは、コイルＬ１を介して出力電源ＶＯに接続されると共に、コイルＬ１の逆起電力に起因するフライバック電流を接地電位から供給するためにアノード端子が接地電位に接続されたダイオードＤ１のカソード端子に接続される。また、出力電源ＶＯには、電圧平滑用コンデンサＣ１が接続されている。
【０００６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１及びＭＯＳトランジスタＴｒ２のゲート端子には、制御回路３１からの制御信号ＯＵＴ１、ＯＵＴ２が入力されている。これらの制御信号は、通常使用状態においては制御回路３１により検出される出力電源ＶＯの端子電圧に基づき交互にスイッチングされ、出力電圧ＶＯを所定の電圧値に制御する。また、出力電圧ＶＯは、ＯＶＰ検出回路１３２により検出されている。ＯＶＰ検出回路１３２は、出力電圧ＶＯが所定電圧を上回り過電圧状態を検出すると、制御回路３１に対して過電圧検出信号を出力する。この信号を受けた制御回路３１は、出力電源ＶＯの電圧値を下げるため、制御信号ＯＵＴ１をローレベルにしてＭＯＳトランジスタＴｒ１をオフ状態にすると共に、制御信号ＯＵＴ２をハイレベルにしてＭＯＳトランジスタＴｒ２をオン状態にする。これにより、出力電源ＶＯの入力電源ＶＩＮからの電流パスを遮断すると共に、コイルＬ１を介して出力電源ＶＯを接地電位と接続することにより出力電圧ＶＯを降下させてＣＰＵ等の電子機器への過電圧印加を防止する過電圧保護装置を構成する。
【０００７】
ここで、ＭＯＳトランジスタＴｒ１の破壊等によりドレイン端子とソース端子との間がショートすることにより出力電源ＶＯが過電圧状態になった場合を考える。この場合には、ＭＯＳトランジスタＴｒ１を制御信号ＯＵＴ１で制御することはできず、入力電源ＶＩＮと出力電源ＶＯとがコイルＬ１を介して直結されることとなり、ＯＶＰ検出回路１３２により制御回路３１に過電圧状態が検出される。そこで、制御信号ＯＵＴ２がハイレベル出力されてＭＯＳトランジスタＴｒ２はオン状態に保持される。即ち、入力電源ＶＩＮから、ショート破壊のＭＯＳトランジスタＴｒ１と導通状態のＭＯＳトランジスタＴｒ２を介して、接地電位に抜ける低抵抗の電流パスが形成され、この電流パスに多大な電流が流れることとなる。この大電流により電流パス上のヒューズ１３０を溶断することにより電流パスを遮断してＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源ＶＩＮからＤＣ／ＤＣコンバータを切り離して入力電源ＶＩＮの供給を遮断することにより、ＣＰＵ等の電子機器の破壊を防止する。
【０００８】
また、低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源ＶＩＮを検出しており、この電圧が所定電圧値を下回った場合に、制御信号ＯＵＴ１及びＯＵＴ２を共にローレベルにして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１とＭＯＳトランジスタＴｒ２とを共にオフ状態とすることにより、低入力電圧時のＤＣ／ＤＣコンバータの誤動作を防止する。ヒューズ１３０が溶断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源ＶＩＮの供給が遮断されることになるので、低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３により、ＭＯＳトランジスタＴｒ１とＭＯＳトランジスタＴｒ２とが共にオフ状態になった状態を維持しながらＤＣ／ＤＣコンバータ動作は動作停止状態に移行する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５における電源システム１００の過電圧保護装置では、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとの間の電流パス上に、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレイン端子とソース端子とのショート破壊による出力電源ＶＯの過電圧保護装置として、ヒューズ１３０を挿入しなければならず、部品点数の増加を招いて部品コストが増大して電源システムの価格を低減することができないという問題がある。また、ヒューズ１３０用の実装領域を確保する必要があり、過電圧保護動作により破壊するヒューズ１３０の取り替えの便宜等も図る必要もあり、実装上の制約が大きいという問題がある。更に、過電圧時の保護動作はヒューズ１３０の溶断によるため発熱的であり、実装基板に熱的ダメージを与えてしまう虞もあり問題である。
【００１０】
本発明は前記従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、電源システムの過電圧保護装置をヒューズを用いることなく、非破壊に行なうことが可能な電源システムの過電圧保護装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る電源システムの過電圧保護装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源を入力電源として入力するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えており、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧状態を検出する過電圧検出回路と、過電圧検出回路の検出結果を報知信号として出力する報知回路と、報知信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する変更回路とを備え、変更回路は、第１出力電流供給能力設定回路と、第２出力電流供給能力設定回路と、第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で接続切換を行う切替回路とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の電源システムの過電圧保護装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源が過電圧状態になったことを過電圧検出回路が検出すると、報知回路が報知信号を出力し、その報知信号に基づいて、変更回路がＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する。更に、第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で切替回路により接続切換を行い出力電源特性を変更する。
【００１３】
これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を、過電圧検出回路からの過電圧検出を示す報知信号に基づいて適宜に変更して、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を維持することができないようにＡＣ／ＤＣコンバータからの出力電源能力を制限することができる。その結果ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を回避することができるので、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力からＤＣ／ＤＣコンバータの入力に至る電流パスにヒューズを挿入する必要がなくなる。部品コストが低減され、ヒューズ等の実装領域の確保が必要なくなり、更にヒューズの取替えや溶断時の熱的ダメージ等の実装上の制約もなくなる。安価でしかも簡易、確実に電源システムの過電圧保護装置を実現することができる。また、切替回路により出力電流供給能力を簡便に切り替えることができる。
【００１４】
また好ましくは、電源システムの過電圧保護装置において、過電圧検出回路と、検出結果を報知信号として出力する報知回路とをＤＣ／ＤＣコンバータに備え、出力電源特性を変更する変更回路をＡＣ／ＤＣコンバータに備えておき、報知回路により報知信号を受け渡すように構成する。
【００１５】
これにより、過電圧検出結果を報知する報知信号を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、報知信号を入力することにより出力電源特性を変更することができるＡＣ／ＤＣコンバータとを組み合わせることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を回避することができるので、電流パスにヒューズを挿入する必要がなくなり、部品コストの低減、実装領域の確保、ヒューズの取替えや溶断時の熱的ダメージ等の実装上の制約等がなくなり、安価でしかも簡易、確実に電源システムの過電圧保護装置を実現することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項１に記載の電源システムの過電圧保護装置において、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性における出力電流供給能力を制限する変更回路を備える。また、請求項３に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項２に記載の電源システムの過電圧保護装置において、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性における出力電流垂下特性を制限する変更回路を備える。更に、請求項４に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項２又は３に記載の電源システムの過電圧保護装置において、第１出力電流供給能力設定回路と、第２出力電流供給能力設定回路と、第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で接続切換を行う切替回路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の電源システムの過電圧保護装置では、出力電流供給能力を制限して、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する。また、請求項３の電源システムの過電圧保護装置では、出力電流垂下特性を制限して、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する。
【００１８】
これにより、請求項２、あるいは３においては、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電流供給能力、あるいは出力電流垂下特性を、過電圧検出回路による検出結果に基づいて適宜に変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を維持することができないようにＤＣ／ＤＣコンバータへの電流供給能力を制限できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を回避することができる。電源システムの過電圧保護装置にヒューズを使用する必要がなくなり、安価でしかも簡易、確実に電源システムの過電圧保護装置を実現することができる。
【００１９】
また、請求項４に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項１乃至３の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置において、過電圧検出回路が検出した過電圧状態の検出結果をラッチするラッチ回路を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の電源システムの過電圧保護装置では、過電圧検出回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧状態を検出すると、その検出結果をラッチ回路にラッチする。
【００２１】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧検出状態を安定に保持することができ、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更して、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を維持することができないようにＡＣ／ＤＣコンバータからの電源能力を制限する過電圧保護動作を安定して行わせることができる。
【００２２】
また、請求項５に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項１乃至４の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止する低入力時誤動作防止回路を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の電源システムの過電圧保護装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源が所定電圧を下回った場合に、低入力時誤動作防止回路によりＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止する。
【００２４】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧検出時に変更されたＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性により、ＤＣ／ＤＣコンバータの過電圧状態における負荷状態では、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源がＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源として必要される所定電圧を下回るように設定することができる。この時ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止させる低入力時誤動作防止回路が動作してＤＣ／ＤＣコンバータの動作が停止する。動作停止に伴いＤＣ／ＤＣコンバータの過電圧状態がリセットするので、報知回路による報知信号もリセットされ、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性も元に戻り、電源システムが再復帰する。再復帰後も過電圧状態が解消しなければ上記の回路動作を繰り返し、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力からＤＣ／ＤＣコンバータの入力に至る電流パスにヒューズを挿入する必要なくＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を回避することができる。
【００２５】
また、請求項６に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項１乃至５の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧検出時に、出力電源を接地電位にシャントするスイッチング素子を備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の電源システムの過電圧保護装置では、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧検出時に、スイッチング素子により出力電源を接地電位にシャントする。
【００２７】
これにより、非同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータのように出力電源を接地電位に引き抜く電流パスが存在しない電源システムにおいても、過電圧検出時に出力電源を強制的に接地電位にシャントすることができ、過電圧保護動作を確実に行うことができる。また好ましくは、このスイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタで構成する。
【００２８】
また、請求項７に係る電源システムの過電圧保護装置は、請求項１乃至５の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電源と出力電源とを接続するメイン側スイッチング素子と、出力電源と接地電位とを接続する同期側スイッチング素子とを備える同期整流方式であり、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧検出時には、同期側スイッチング素子を導通状態に制御し、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源の低入力検出時には、メイン側スイッチング素子と同期側スイッチング素子とを共に非導通状態に制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項７の電源システムの過電圧保護装置では、同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、過電圧検出時には、同期側スイッチング素子を導通状態にし、入力電源の低入力検出時には、メイン側スイッチング素子と同期側スイッチング素子とを共に非導通状態にする。
【００３０】
これにより、過電圧検出時には、同期側スイッチング素子を導通状態に制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源を接地電位に接続することができ、過電圧保護動作を確実に行うことができる。また好ましくは、この同期側スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタで構成する。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
図１に、本発明の原理説明図として電源システム１の過電圧保護装置の回路図を示す。図５における従来技術の電源システム１００の過電圧保護装置と同様に、商用交流（ＡＣ）電源（例えば、１００Ｖ。不図示）を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０により直流（ＤＣ）電源ＶＩＮに変換した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に入力して出力電源ＶＯを得る構成である。図１の電源システム１における構成要素のうち、同一の番号あるいは記号を付した構成要素は、従来技術の電源システム１００と同様な構成を有しており、同様の作用・効果を奏するものである。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内の、制御回路３１、低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３、同期整流方式におけるメイン側スイッチング素子用ＭＯＳトランジスタＴｒ１、同期側スイッチング素子用ＭＯＳトランジスタＴｒ２、更にコイルＬ１、ダイオードＤ１、及び平滑用コンデンサＣ１が、従来技術の電源システム１００と同様の構成を有する。
【００３５】
従来技術と異なる構成要素は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０内の過電圧検出回路（ＯＶＰ）３２である。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電源ＶＯを検出している過電圧検出回路（ＯＶＰ）３２が、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のショート等による過電圧状態を検出すると、従来技術におけるのと同様に制御回路３１に対して過電圧検出信号を出力し、制御回路３１はＭＯＳトランジスタＴｒ２をオン状態にする。更に本発明では過電圧検出の報知信号がＤＣ／ＤＣコンバータ２０から外部に出力される。出力された報知信号は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０に受け入れられＡＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電源ＶＩＮの出力電源特性を変更する。具体的には、出力電源ＶＩＮの電源供給能力を低下させる。従って、ショートしたＭＯＳトランジスタＴｒ１から過電圧検出によりオン状態になったＭＯＳトランジスタＴｒ２を介して接地電位に短絡されたＡＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電源ＶＩＮは、短絡電流を供給することができないため電圧低下を生ずることとなる。この電圧低下を、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３の動作電圧に設定しておけば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は動作を停止する。故に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電源ＶＩＮからＤＣ／ＤＣコンバータへの電流パスにヒューズを備える必要なく電源システムの過電圧保護動作を行うことができる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が動作停止した後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電源ＶＯの過電圧状態が正常に復帰していれば正常動作に戻ることができ、過電圧状態が継続していれば再度同様の回路動作を繰り返して過電圧保護状態を継続する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電源システムの過電圧保護装置と、電源システムを構成するＡＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータについて具体化した第１及び第２実施形態を図２乃至図４に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。図２は、第１実施形態の電源システムの過電圧保護装置を示す回路図である。図３は、第１及び第２実施形態におけるＡＣ／ＤＣコンバータの出力特性を示す特性図である。図４は、第２実施形態の電源システムの過電圧保護装置を示す回路図である。
【００３７】
図２に、本発明における第１実施形態の電源システム２の過電圧保護装置を示す。従来技術の電源システム１００の過電圧保護装置と同様な構成要素については、同一の番号あるいは記号を付してあり、同様の作用を奏するのでここでの説明は省略する。電源システム２では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２１で構成されている。
【００３８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１は、交流電源ＶＡＣを受けるブリッジ回路Ｂからの出力を、フォトカプラ等の出力電源ＶＩＮの電圧制御用フィードバック回路５１Ｂに制御されるスイッチング回路５２によりスイッチングする。そしてこの出力を、交流電源ＶＡＣから直流電源ＶＩＮへの電源変換用トランスＴ１の１次側に入力する。電源変換用トランスＴ１の２次側からの出力が出力電源ＶＩＮとなるが、所定の出力電源ＶＩＮの電圧値を得るために、出力電源ＶＩＮは、抵抗Ｒ３及びＲ４により分圧されて出力電圧検出回路５０により検出される。検出出力は、フォトカプラ等のフィードバック回路５１Ａに入力されてトランスＴ１の１次側にフィードバックされ、所定の出力電源ＶＩＮの電圧値が維持される。
【００３９】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１には、出力電流値を検出する検出抵抗Ｒ５が電流パスに挿入されており、この検出抵抗Ｒ５の両端電圧を検出することにより、出力電流値を検出して出力電源供給能力を設定している。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１では、２組の出力電流検出回路５３、５４が並列に接続されている。出力電流検出回路５３はＧ１の利得を有する回路であり、出力電流検出回路５４はＧ２の利得を有する回路である。ここで、両回路５３、５４の利得には、例えば、
Ｇ１＜Ｇ２
の関係がある。そして、これら２組の出力電流検出回路５３、５４の出力信号が、切換回路５５により適宜切り換えられて出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａに入力される。出力電流検出回路５３、５４は、検出する出力電流と利得により定まる所定出力信号に達した場合に、出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａを制御してＡＣ／ＤＣコンバータ１１の電力変換効率を制限することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源供給能力を決定している。即ち、小さい利得Ｇ１の出力電流検出回路５３が切換回路５５により接続される場合には、出力電流検出回路５３が所定出力信号に至るための出力電流値は大きくなるのでＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源供給能力は大きくなり、大きい利得Ｇ２の出力電流検出回路５４が切換回路５５により接続された場合には、出力電流検出回路５４が所定出力信号に至るための出力電流値は小さいのでＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源供給能力は小さく抑えられることとなる。
【００４０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、過電圧検出回路３２として、出力電源ＶＯの検出用分圧抵抗Ｒ１及びＲ２、この分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧電圧を参照電圧Ｖ１と比較する比較回路ＣＭＰ、更にラッチ回路ＬＣＨを備えている。出力電源ＶＯが過電圧状態になると比較回路ＣＭＰの出力が反転状態となるが、この状態はラッチ回路ＬＣＨによりラッチされＤＣ／ＤＣコンバータ２１は過電圧検出状態を保持する。ラッチ回路ＬＣＨの出力は、制御回路３１に入力されてＭＯＳトランジスタＴｒ２をオン状態にし、出力電源ＶＯの過電圧を接地電位に逃がすと共に、オープンドレイン構成のＭＯＳトランジスタＴｒ３をオン状態にすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の外部に出力電源ＶＯの過電圧状態を報知する。ラッチ回路ＬＣＨによりラッチされた過電圧検出状態は、ラッチ回路ＬＣＨへの電源供給がなくなるまで、即ち、低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３によりＤＣ／ＤＣコンバータ２１への入力電源ＶＩＮの低下が検出され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１が動作停止をするまで保持される。尚、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１において、制御回路３１、低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３、及び過電圧検出回路３２は、半導体集積回路装置４１により構成することが一般的である。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の構成要素であるＭＯＳトランジスタＴｒ３からの報知信号は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の構成要素である切換回路５５に入力される。報知信号が過電圧状態を示さずハイレベル電位を保持している場合には、切換回路５５は、小さい利得Ｇ１を有する出力電流検出回路５３を出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａに接続し、大きな出力電源供給能力を設定する。報知信号が過電圧状態を示しローレベル電位に反転している場合には、切換回路５５は、大きい利得Ｇ２を有する出力電流検出回路５４を出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａに接続し、小さな出力電源供給能力を設定する。
【００４２】
図３に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力特性を示す。（１）は、出力電源供給能力が大きい場合であり、報知信号が過電圧状態を示さずハイレベル電位を保持しており、小さい利得Ｇ１を有する出力電流検出回路５３を出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａに接続した場合の出力特性を示す。また（２）は、出力電源供給能力が小さい場合であり、報知信号が過電圧状態を示しローレベル電位に反転しており、大きい利得Ｇ２を有する出力電流検出回路５４を出力電圧検出回路５０及びフィードバック回路５１Ａに接続した場合の出力特性を示す。
【００４３】
第１実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源特性を、過電圧検出手段である過電圧検出回路（ＯＶＰ）３２からの報知信号に基づいて切換回路５５により適宜に変更して、出力電源ＶＯの過電圧状態を維持することができないように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１からの電源能力を制限することができる。その結果ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電源ＶＯにおける過電圧状態を回避することができるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力からＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力に至る電流パスにヒューズを挿入する必要がなくなる。従って、部品コストが低減され、実装領域の確保が必要なくなり、更にヒューズの取替えや溶断時の熱的ダメージ等の実装上の制約もなくなり、安価でしかも簡易、確実に電源システム２の過電圧保護装置を実現することができる。
【００４４】
また、電源システム２の過電圧保護装置において、過電圧検出回路３２と、検出結果を報知信号として出力する報知回路であるＭＯＳトランジスタＴｒ３とをＤＣ／ＤＣコンバータ２１に備えており、出力電源特性を変更する変更回路であり、第１出力電流供給能力設定回路及び第２出力電流供給能力設定回路である２組の出力電流検出回路５３、５４、及び切換回路５５をＡＣ／ＤＣコンバータ１１に備えている。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ３により報知信号を受け渡すように構成している。
【００４５】
従って、過電圧検出結果を報知する報知信号を出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、報知信号を入力することにより出力電源特性を変更することができるＡＣ／ＤＣコンバータ１１とを組み合わせることにより、出力電源ＶＯにおける過電圧状態を回避することができる。
【００４６】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電流供給能力として、出力電流垂下特性を、過電圧検出回路３２による検出結果に基づいて適宜に変更することにより、出力電源ＶＯにおける過電圧状態を維持することができないようにＤＣ／ＤＣコンバータ２１への電流供給能力を制限できるので、出力電源ＶＯにおける過電圧状態を回避することができる。
【００４７】
また、過電圧状態をラッチするラッチ回路ＬＣＨにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電源ＶＯの過電圧検出状態を安定に保持することができ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源特性を変更して、出力電源ＶＯにおける過電圧状態を維持することができないようにＡＣ／ＤＣコンバータ１１からの電源能力を制限する過電圧保護動作を安定して行わせることができる。
【００４８】
また、低入力時誤動作防止回路である低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３により、出力電源ＶＯの過電圧検出時に変更されたＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源特性により、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源ＶＩＮを、ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源ＶＩＮとして必要とされる所定電圧以下に設定することができる。この時ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作を停止させる低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）３３が動作してＤＣ／ＤＣコンバータ２１の動作が停止する。動作停止に伴いＤＣ／ＤＣコンバータ２１の過電圧状態がリセットするので、ＭＯＳトランジスタＴｒ３による報知信号もリセットされ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源特性も元に戻り、電源システム２が再復帰する。再復帰後も過電圧状態が解消しなければ上記の回路動作を繰り返すことにより過電圧状態を回避することができる。
【００４９】
また、同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータ２１により、過電圧検出時には、同期側スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタＴｒ２を導通状態に制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の出力電源ＶＯを接地電位に接続することができ、過電圧保護動作を確実に行うことができる。
【００５０】
図４に示す第２実施形態は、図２に示す第１実施形態における同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータ２１に代えて、非同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータ２２に本発明を適用した場合である。第１実施形態と異なる構成要素は、過電圧状態時に出力電源ＶＯを接地電位にシャントするＭＯＳトランジスタＴｒ４を追加した点である。過電圧検出回路（ＯＶＰ）３２の出力が、ＭＯＳトランジスタＴｒ４のゲート端子にも接続されており、過電圧検出時にＭＯＳトランジスタＴｒ４をオン状態にし出力電源ＶＯを接地電位にシャントして、過電圧状態を回避することができる。他の構成は第１実施形態と同様であり、同様の作用・効果を奏することができる。
【００５１】
尚、本発明は前記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、利得の異なる２組の出力電流検出回路５３、５４を切り換えて使用する方式を例にとり説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではなく利得を連続的にあるいは段階的に可変とすることができる利得可変増幅器等を利用して出力電流検出回路を構成することもできる。
また、第１及び第２実施形態においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電源供給能力の変更を出力電流垂下特性を切り換える方式を例にとり説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではなく垂下特性の他にフの字特性等、その他の出力電流を制限する方法を利用することもできる。
【００５２】
（付記１）  ＡＣ／ＤＣコンバータと、該ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源を入力電源とするＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源システムの過電圧保護装置において、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を検出する過電圧検出回路と、
前記過電圧検出回路の検出結果を報知信号として出力する報知回路と、
前記報知回路から出力される前記報知信号に基づき、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する変更回路とを備えることを特徴とする電源システムの過電圧保護装置。
（付記２）  前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記過電圧検出回路と、
前記報知回路とを備え、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、
前記変更回路を備えることを特徴とする付記１に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記３）  前記変更回路は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性における出力電流供給能力を制限することを特徴とする付記１又は２に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記４）  前記出力電流供給能力は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータにおける出力電流垂下特性であることを特徴とする付記３に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記５）  前記変更回路は、
第１出力電流供給能力設定回路と、
第２出力電流供給能力設定回路と、
前記第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で接続切換を行う切替回路とを備えることを特徴とする付記３又は４に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記６）  前記過電圧検出回路は、
過電圧状態の検出結果をラッチするラッチ回路を備えることを特徴とする付記１乃至５の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記７）  前記ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源が所定電圧を下回った場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止する低入力時誤動作防止回路を備えることを特徴とする付記１乃至６の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記８）  前記低入力時誤動作防止回路は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられることを特徴とする付記７に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記９）  前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧検出時に、該出力電源を接地電位にシャントするスイッチング素子を備えることを特徴とする付記１乃至８の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記１０）  前記スイッチング素子は、
ＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする付記９に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記１１）  前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
該ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源と出力電源とを接続するメイン側スイッチング素子と、
該出力電源と接地電位とを接続する同期側スイッチング素子とを備える同期整流方式であり、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源の過電圧検出時には、前記同期側スイッチング素子を導通状態に制御し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源の低入力検出時には、前記メイン側スイッチング素子と前記同期側スイッチング素子とを共に非導通状態に制御することを特徴とする付記１乃至８の少なくとも何れか１項に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記１２）  前記同期側スイッチング素子は、
ＭＯＳトランジスタを備えることを特徴とする付記１１に記載の電源システムの過電圧保護装置。
（付記１３）  ＡＣ／ＤＣコンバータからの出力電源を入力電源とするＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源における過電圧状態を検出する過電圧検出回路と、
前記過電圧検出回路の検出結果を報知信号として出力する報知回路とを備えることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１４）  前記過電圧検出回路は、
過電圧状態の検出結果をラッチするラッチ回路を備えることを特徴とする付記１３に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１５）  前記入力電源が所定電圧を下回った場合に、回路動作の停止指示をする低入力時誤動作防止回路を備えることを特徴とする付記１３又は１４に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１６）  非同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
過電圧検出時に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電源を接地電位にシャントするスイッチング素子を備えることを特徴とする付記１３乃至１５の少なくとも何れか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１７）  前記入力電源と前記出力電源とを接続するメイン側スイッチング素子と、前記出力電源と接地電位とを接続する同期側スイッチング素子とを備える同期整流方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
過電圧検出時には、前記同期側スイッチング素子を導通状態に制御し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電源の低入力検出時には、前記メイン側スイッチング素子と前記同期側スイッチング素子とを共に非導通状態に制御することを特徴とする付記１３乃至１５の少なくとも何れか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１８）  ＤＣ／ＤＣコンバータへの入力電源を供給するＡＣ／ＤＣコンバータにおいて、
外部からの制御信号に基づき、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性を変更する変更回路を備えることを特徴とするＡＣ／ＤＣコンバータ。
（付記１９）  前記変更回路は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電源特性における出力電流供給能力を制限することを特徴とする付記１８に記載のＡＣ／ＤＣコンバータ。
（付記２０）  前記出力電流供給能力は、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータにおける出力電流垂下特性であることを特徴とする付記１９に記載のＡＣ／ＤＣコンバータ。
（付記２１）  前記変更回路は、
第１出力電流供給能力設定回路と、
第２出力電流供給能力設定回路と、
前記第１及び第２出力電流供給能力設定回路の間で接続切換を行う切替回路とを備えることを特徴とする付記１９又は２０に記載のＡＣ／ＤＣコンバータ。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、電源システムの過電圧保護装置をヒューズを用いることなく、非破壊に行なうことが可能な電源システムの過電圧保護装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理説明図である。
【図２】  第１実施形態の電源システムの過電圧保護装置を示す回路図である。
【図３】  第１及び第２実施形態におけるＡＣ／ＤＣコンバータの出力特性を示す特性図である。
【図４】  第２実施形態の電源システムの過電圧保護装置を示す回路図である。
【図５】  従来技術の電源システムの過電圧保護装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１０、１１        ＡＣ／ＤＣコンバータ
２０、２１、２２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３２              過電圧検出回路（ＯＶＰ）
３３              低電源電圧時ロック回路（ＵＶＬＯ）
５３、５４        出力電流検出回路
５５              切換回路
【図１】
0004651832.tif 000002
【図２】
0004651832.tif 000003
【図３】
0004651832.tif 000004
【図４】
0004651832.tif 000005
【図５】
0004651832.tif 000006