(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットできる電源装置を実現すること。【解決手段】演算制御部の制御に基づき電子機器に駆動用の電源を供給するように構成された電源装置において、  前記演算制御部は、  前記電子機器への電源供給をＯＮ/ＯＦＦ制御するＯＮ/ＯＦＦ制御部と、前記電子機器の過電流状態を確認する過電流確認部と、この過電流確認部を過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットする過電流リセット部、を有することを特徴とするもの。【選択図】  図１
2016001943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算制御部の制御に基づき電子機器に駆動用の電源を供給するように構成された電源装置において、
前記演算制御部は、
前記電子機器への電源供給をＯＮ/ＯＦＦ制御するＯＮ/ＯＦＦ制御部と、
前記電子機器の過電流状態を確認する過電流確認部と、
この過電流確認部を過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットする過電流リセット部、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記過電流リセット部は、任意の時間経過後に手動でリセットする手動設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記過電流リセット部は、あらかじめ設定された所定時間経過後に自動的にリセットする自動設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記電子機器は伝送器であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置。
【請求項５】
前記電源装置は本質安全防爆の要件を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは伝送器などの電子機器に駆動用電源を供給する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、伝送器に駆動用電源を供給する従来の電源装置の一例を示す回路図である。なお、以下の説明では、説明を簡略化するため全て正論理で動作するものとして記載する。図３において、電池ＢＡＴＴは、安全保持用の抵抗Ｒ１を介して内部駆動用無停電電源部１に接続されるとともに、安全保持用の抵抗Ｒ２を介して電子機器用電源部２に接続されている。
【０００３】
内部駆動用無停電電源部１は、たとえばリチウム・イオン電池のように長期間にわたって安定した出力電圧を供給できるものであり、ＣＰＵ３、フリップフロップ４、アンドゲート５に駆動用電源を供給するように接続されている。
【０００４】
ＣＰＵ３のＯＮ/ＯＦＦ端子はアンドゲート５の一方の入力端子に接続され、割込み端子ＩＮＴＲＰＴはアンドゲート５の他方の入力端子に接続されるとともにフリップフロップ４の出力端子Ｑに接続され、イネーブル端子ＥＮＢＬはフリップフロップ４のセット端子ＳＥＴに接続されている。
【０００５】
電子機器用電源部２は、差動アンプとして動作する演算増幅器６およびヒステリシスを有するコンパレータとして動作する演算増幅器７に駆動用電源を供給するとともに、電流検出用の抵抗Ｒ３と直列に接続された着脱可能なコネクタＣＮを介して電子機器としての伝送器８に駆動用電源を供給するように接続されている。
【０００６】
さらに、電子機器用電源部２は、コンパレータの閾値となる基準電圧を生成するための抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路を介して共通電位点に接続されている。
【０００７】
電流検出用の抵抗Ｒ３の一端は演算増幅器６の非反転入力端子に接続され、他端は演算増幅器６の反転入力端子に接続されている。演算増幅器６の出力端子は、演算増幅器７の非反転入力端子に接続されている。
【０００８】
演算増幅器７の反転入力端子は抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路の接続中点に接続され、演算増幅器７の出力端子は抵抗Ｒ６を介してフリップフロップ４のリセット端子ＲＳＴに接続されている。フリップフロップ４のリセット端子ＲＳＴは、抵抗Ｒ７を介して共通電位点に接続されている。
【０００９】
なお、図３で用いるフリップフロップ４のセット端子ＳＥＴとリセット端子ＲＳＴと出力端子Ｑにおけるレベルの対応関係は以下のようになっている。
ＳＥＴ    ＲＳＴ    Ｑ
Ｌ        Ｌ      保持
Ｌ        Ｈ      Ｌ
Ｈ        Ｌ      Ｈ
Ｈ        Ｈ      Ｌ  ←（ＲＳＴ優先）
【００１０】
このような構成において、電源がＯＮになると、ＣＰＵ３のイネーブル端子ＥＮＢＬからフリップフロップ４のセット端子ＳＥＴにＨレベルのパルスが出力され、フリップフロップ４の出力端子ＱからアンドゲートＡＮＤの一方の入力端子およびＣＰＵ３の割込み端子ＩＮＴＲＰＴにＨレベルの信号が出力される。この時点では、電子機器用電源部２はＯＦＦの状態であるため、演算増幅器７の出力はＬレベルのままである。
【００１１】
ＣＰＵ３の内部のＯＮ/ＯＦＦ制御部３１からＯＮ/ＯＦＦ端子に出力される信号がＨレベルになると、電子機器用電源部２は起動されてＯＮになる。
【００１２】
ところで、電子機器用電源部２の負荷である伝送器８の電流が何らかの原因で増加すると、演算増幅器６の出力も増加する。
【００１３】
演算増幅器７の非反転入力端子に入力されている演算増幅器６の出力が、抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路で生成設定され演算増幅器７の反転入力端子に入力されている閾値を超えた時点で、演算増幅器７の出力はＨレベルへ遷移する。
【００１４】
フリップフロップ４の出力端子ＱがＬレベルとなって電子機器用電源部２がＯＦＦになると同時に、ＣＰＵ３の割込み端子ＩＮＴＲＰＴを介してＣＰＵ３の内部の過電流確認部３２に伝送器８が過電流状態になったことを通知する。以降、電子機器用電源部２のＯＦＦ状態が保持される。
【００１５】
特許文献１には、プロセス制御系で用いられる無線モジュールの技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許公開公報ＵＳ２００８０２１１６６４Ａ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、図３の電源装置を制御するＣＰＵ３の過電流確認部３２は、一回でも過電流の発生を確認すると、過電流に関係しないその他の部分の正常動作を保証するために、電子機器用電源部２を継続してＯＦＦにするようにＯＮ/ＯＦＦ制御部３１を動作させる。
【００１８】
そのため、電源投入時のみ過渡的な大電流を必要とするような伝送器の場合には、たとえば起動制御完了後は４ｍＡの固定負荷となるにもかかわらず、永久に伝送器が起動できないことになってしまう。
【００１９】
このような起動時の過渡電流は、主に伝送器内部の静電容量を充電するために必要とされるものであり、定電流に近い状態で充電しながら徐々に電圧を上げる場合でも、電源の立ち上がり時間が規定されている場合を除き、実際は問題がないことが多い。
【００２０】
起動できない対応策としては、まず過電流の閾値を上げることが考えられるが、防爆対応機器の場合には電力が制限されることから、抵抗（電池内部＋安全保持）×電流分の電圧降下分により電源装置自体が正常に動作しなくなるおそれがあり、他の力に頼らずにシステム自体で安全を確保することを前提とする本質安全の設計面からも好ましくない。
【００２１】
他の対応策として、出力部に定電流回路を設けることも考えられるが、部品の実装面積が限られることや、コスト高になるという観点からも困難である。
【００２２】
本発明は、このような問題点を解決するものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットできる電源装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
演算制御部の制御に基づき電子機器に駆動用の電源を供給するように構成された電源装置において、
前記演算制御部は、
前記電子機器への電源供給をＯＮ/ＯＦＦ制御するＯＮ/ＯＦＦ制御部と、
前記電子機器の過電流状態を確認する過電流確認部と、
この過電流確認部を過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットする過電流リセット部、
を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源装置において、
前記過電流リセット部は、任意の時間経過後に手動でリセットする手動設定手段を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電源装置において、
前記過電流リセット部は、あらかじめ設定された所定時間経過後に自動的にリセットする自動設定手段を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電源装置において、
前記電子機器は伝送器であることを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置において、
前記電源装置は本質安全防爆の要件を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の電源装置によれば、過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る電源装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】本発明に係る電源装置の他の実施例を示す回路図である。
【図３】従来の電源装置の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は本発明に係る電源装置の一実施例を示す回路図であり、図３と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、ＣＰＵ３には、ＯＮ/ＯＦＦ制御部３１と過電流確認部３２に加え、さらに過電流リセット部３３が設けられている。
【００３１】
図１の構成における過電流検出時の動作を説明する。
１）電子機器用電源部２の負荷である電子機器としての伝送器８の電流が何らかの原因で増加すると、
２）演算増幅器６の出力も増加する。
【００３２】
３）演算増幅器７の非反転入力端子に入力されている演算増幅器６の出力が、抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路で生成設定され演算増幅器７の反転入力端子に入力されている閾値を超えた時点で、演算増幅器７の出力はＨレベルに遷移する。
【００３３】
４）フリップフロップ４の出力端子ＱがＬレベルとなって電子機器用電源部２がＯＦＦになると同時に、ＣＰＵ３の割込み端子ＩＮＴＲＰＴを介してＣＰＵ３の内部の過電流確認部３２に伝送器８が過電流状態になったことを通知する。
【００３４】
５）過電流確認部３２は伝送器８が過電流状態になったことを確認すると、過電流リセット部３３に伝送器８が過電流状態になったことを通知する。
【００３５】
６）過電流リセット部３３は、過電流確認部３２から伝送器８が過電流状態になったという通知を受け取ると、あらかじめ設定された所定時間経過後に、ＣＰＵ３のイネーブル端子ＥＮＢＬからフリップフロップ４のセット端子ＳＥＴにＨレベルのパルスを出力する。これにより、フリップフロップ４を過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットできる。
【００３６】
７）電子機器用電源部２がＯＦＦになって出力電流が減少すると、コンパレータとして動作する演算増幅器７の出力がＬレベルに遷移する。
８）その直後に、演算増幅器７の出力がＨレベルになり、電子機器用電源部２が再起動される。
９）以降、１）〜８）の動作を繰り返すことにより、出力電圧が徐々に上昇する。
【００３７】
図１の構成では、過電流リセット部３３が電子機器用電源部２を再起動するための重要な処理機能を実行する。
【００３８】
なお、起動電圧波形に着目すると、比較的変動の大きな波形となるが、伝送器８を正常起動するという目的に対しては何ら障害となるものではない。
【００３９】
また、どの時点で過電流動作が終了するかは伝送器８の特性次第であり、本発明はその伝送器８の特性に合わせて動作し、過電流動作が終了した時点で電子機器用電源部２の出力電圧は本来の特性に従って上昇する。
【００４０】
図１の回路構成では、極限まで低消費電流化を図るために、電子機器用電源部２がＯＮになった状態でのみ過電流検出を行うようにしていて、コンパレータとして動作する演算増幅器７の基準電圧を電子機器用電源部２の出力電圧に基づいて生成している。
【００４１】
したがって、電子機器用電源部２の出力電圧が変化するとコンパレータの基準電圧も変化することになり、コンパレータの基準電圧を一義的に設定することはできない。
【００４２】
図２は図１のこのような課題を解決した本発明の他の実施例を示す回路図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図２において、コンパレータの基準電圧を生成する抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路の一端は内部駆動用無停電電源部１に接続され、他端は共通電位点に接続され、抵抗Ｒ４とＲ５の接続中点は演算増幅器７の反転入力端子に接続されている。
【００４３】
図２の構成によれば、基準電圧は抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路の単純な抵抗分割に基づいて生成される。内部駆動用無停電電源部１は数年間以上の長期間にわたって安定した出力電圧を供給する電池であることから、電池の寿命による影響は実用上無視できる。
【００４４】
これにより、μＡ以下の分解能による一義的な高精度設計を行うことができ、高精度の検出電流設定が行える。
【００４５】
なお、上記実施例では、電子機器として伝送器の例について説明したが、伝送器に限るものではなく、各種の電子機器の駆動用電源としても用いることができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、本質安全防爆の要件を満たすとともに電源機能を自動復帰させることができる電源装置を実現でき、特に伝送器などのフィールド機器の電源装置として好適である。
【符号の説明】
【００４７】
２  電子機器用電源部
３  ＣＰＵ
３１  ＯＮ/ＯＦＦ制御部
３２  過電流確認部
３３  過電流リセット部
４  フリップフロップ
５  アンドゲート
６  演算増幅器（差動アンプ）
７  演算増幅器（コンパレータ）
８  電子機器（伝送器）
【図１】
2016001943.tif 000003
【図２】
2016001943.tif 000004
【図３】
2016001943.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月18日(2014.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
６）過電流リセット部３３は、過電流確認部３２から伝送器８が過電流状態になったという通知を受け取ると、あらかじめ設定された所定時間経過後に、ＣＰＵ３のイネーブル端子ＥＮＢＬからフリップフロップ４のセット端子ＳＥＴにＨレベルを出力する。これにより、フリップフロップ４を過電流確認状態から過電流確認待機状態にリセットできる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
７）電子機器用電源部２がＯＦＦになって出力電流が減少すると、コンパレータとして動作する演算増幅器７の出力がＬレベルに遷移する。
８）その直後に、フリップフロップ４の出力がＨレベルになり、電子機器用電源部２が再起動される。
９）以降、１）〜８）の動作を繰り返すことにより、出力電圧が徐々に上昇する。
１０）セット端子ＳＥＴは伝送器８の種類に応じてＣＰＵ３へ設定される起動時間経過後にＬレベルとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
これにより、一義的な高精度設計を行うことができ、高精度の検出電流設定が行える。