(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源供給手段からの電源入力によって複数の電源出力を負荷に供給するために生成する多出力電源部と、
前記多出力電源部の入力側に接続されており、前記多出力電源部から前記負荷へ前記電源出力が供給されている時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限せず、前記負荷へ前記電源出力が供給されていない時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限する突入電流制御部と、
前記複数の電源出力の個々の出力電圧を監視し、各電源出力の出力電圧が夫々に定めた所定電圧以上に達した場合に供給可能になったことを検出する出力電圧検出手段と、
前記多出力電源部の前記複数の電源出力と前記負荷との間に設けられて、前記出力電圧検出手段からの検出出力に応じて前記複数の電源出力を負荷へ同時に供給開始させる出力制御部と、
を含み構成されたことを特徴とする多出力電源回路。
【請求項２】
前記多出力電源部が多出力ＤＣ／ＤＣコンバータであり、
前記出力制御部は、前記複数の電源出力と前記負荷との間に個々に設けられた複数のスイッチ要素と各スイッチ要素を同時に閉成させる出力制御手段とからなり、
前記突入電流制御部は、両端が前記電源供給手段と前記多出力ＤＣ／ＤＣコンバータの入力とにそれぞれ接続された流入電流制限手段と、この流入電流制限手段の両端を前記負荷へ供給された前記多出力電源部の出力に基づき短絡する短絡手段とからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の多出力電源回路。
【請求項３】
電源供給手段からの電源入力によって複数の電源出力を負荷に供給するために生成する多出力電源部を用いた多出力電源供給方法において、
前記多出力電源部の入力側に突入電流制御部が接続され、前記多出力電源部から前記負荷へ前記電源出力が供給されている時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限せず、前記負荷へ前記電源出力が供給されていない時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限し、
前記複数の電源出力の個々の出力電圧と夫々に定めた所定電圧とを比較し、
前記複数の電源出力のすべての出力電圧がそれぞれに対応する前記所定電圧以上に達したときに、前記多出力電源部の出力側と前記負荷との間に接続されたスイッチ要素を制御して前記複数の電源出力を前記負荷へ同時に供給開始する、
ことを特徴とする多出力電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に複数電圧を供給可能な多出力電源回路に関し、特に複数電源電圧の供給開始時における突入電流防止動作を合理的に制御するようにした電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器・装置において用いられる電源回路には電圧供給開始時における自回路の保護や負荷の保護の目的で突入電流制御回路を備えたものがある。例えば(A);特開平03-027721 公報には、こうした突入電流制御回路が開示されている。同公報の技術では、単一電源供給回路においてあらかじめ一次側の突入電流防止回路を作動させておき、電源投入後二次側の出力が一定値に収まると、その情報をもとに突入電流防止回路をOFF するために防止回路用の抵抗を短絡するように構成されている。
【０００３】
また、(B);特開平1-152921号公報に開示の電源回路も、同様な突入電流防止回路として突入電流制限用の抵抗器を具備しており、電源投入時には前記抵抗器で突入電流を制限し、定常時は前記抵抗器に並列接続されたソリッドステートリレーを動作させ電源電流を全てソリッドステートリレーを介して流すようにしている。この技術では、ソリッドステートリレーを用いることにより切替え時のノイズ発生を無くし、以て他の電子回路の誤動作を防止している。なお、同技術では突入電流防止用の抵抗の短絡は、電源の出力電圧に基づいて行っている。
【０００４】
この他、(C);特許第 2998201号公報（「電源装置」）に開示の技術では、交流電流の整流回路と、該整流回路の出力側に設けた平滑用コンデンサと、該整流回路の入力側に設けた交流電流切り替え手段と、整流回路と平滑回路間に設けられ突入電流を検出する突入電流検出手段を備えて、この突入電流検出手段の検出値が所定値以上となった時に、前記交流電流切り替え手段を動作させ整流回路に供給する交流電流を制限するようにして突入電流を防止している。
【０００５】
ところで、近年の電子機器・装置においては、低消費電力化を追及するために、複数の電圧を用いて部分毎に最適の電圧を供給して各機能を動作させるものが多い。この流れは、各負荷、使用デバイスにも及び、デバイス自体が複数の電圧入力を要求することがある。なお、このような用途に対応する電源として、例えば(D);特開2000-116127 号公報、(E);特開2000-184713 号公報、(F);特開2000-217356 号公報に、「多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ」が開示されている。
【０００６】
複数電圧で動作する装置では、負荷部に要求される複数電源電圧のうちいずれか1 つでも供給されずに他の電源電圧のみが供給されるとやはりデバイス等の破壊を招く場合があり保護が必要である。
【０００７】
これに対する対策として、各負荷側で、個別に被供給電源の電圧を監視するようにして、電圧が供給されていないときは動作を停止させることもできるが、一般に負荷部やデバイスの回路規模の増大を招き得策でない。このため、電源側での対策が好ましい。
電源側での対策技術として、例えば、(G);特開平8-79971 号公報は、共通の電源により駆動する複数の電源部が夫々に接続した別の負荷に所定の電圧で同時に給電開始するようにした電源装置を開示している。同公報に開示の技術では、複数の電源部への電源オンによって、複数の電源部のうちの一つに接続されたタイマ回路が計時を開始し、予め設定される複数の電源部それぞれが立上がりに要する所定時間を計測できたとき、制御回路がスイッチ手段を制御して、同スイッチ手段を介して複数の電源部全てから各々の負荷への給電を同時に開始させている。
【０００８】
また、(H);特開平8-317553号公報には、プラス・マイナス電源の立ち上がり・立ち下がり特性を対称にし、電源供給回路でのクリックノイズの発生を抑えるようにした複数出力電源回路が開示されている。その他、(I);特開平4-289725号公報（「電源の投入切断回路」）も、負荷となる半導体集積回路の破壊防止を目的とする、複数のＤＣ／ＤＣコンバータからなる電源での各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の立ち上げ・立ち下げを任意に選定できるようにした技術を開示している。
しかし、上述の如き電源としてひろく使われている、複数の電源電圧を出力可能なＤＣ／ＤＣコンバータ（多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ）において、正確な同時出力動作を保証することは一般に難しい。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障時においては、同時出力動作の保証は全く不可能である。
【０００９】
また、既に述べたように、突入防止回路による制御は、単一電源供給システム等では一般的に用いられており、先に述べたように近年の一つのデバイスで二種類の入力電圧を要求しているシステムにおいても突入防止回路を備えるのが好ましい。しかしこのようなシステムの電源には、上述した各既知技術に見られるように単一の電源のみに依存した突入電流防止技術を単に転用しただけでは、片側の電圧状態だけを把握して、他の電源電圧の状態を無視して電流防止回路の作動を停止させてしまうため、負荷のデバイスに障害を引き起こす可能性が高い。従って、この種システムに適した技術が必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような複数出力電源に係る実状に鑑みてなされたもので、複数電圧を複数の負荷に同時に供給可能な多出力電源回路において、負荷への電源電圧供給開始を同時に行うとともにこの時の突入電流防止動作も適切に行って、負荷のデバイス等に損傷を与えることのない多出力電源回路を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
課題解決のため本発明では、多出力電源回路を、電源供給手段からの電源入力によって複数の電源出力を負荷に供給するために生成する多出力電源部と、前記多出力電源部の入力側に接続されており、前記多出力電源部から前記負荷へ前記電源出力が供給されている時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限せず、前記負荷へ前記電源出力が供給されていない時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限する突入電流制御部と、前記複数の電源出力の個々の出力電圧を監視し各電源出力の出力電圧が夫々に定めた所定電圧以上に達した場合に供給可能になったことを検出する出力電圧検出手段と、前記多出力電源部の前記複数の電源出力と前記負荷との間に設けられて、前記出力電圧検出手段からの検出出力に応じて前記複数の電源出力を負荷へ同時に供給開始させる出力制御部と、を含み構成する。
【００１２】
上記構成において、前記多出力電源部に多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを用い、また、前記出力制御部を、前記複数の電源出力と負荷との間に個々に設けられた複数のスイッチ要素と各スイッチ要素を同時に閉成させる出力制御手段とから構成し、前記突入電流制御部を、両端が前記電源供給主と前記多出力ＤＣ／ＤＣコンバータの入力とにそれぞれ接続された流入電流制限手段とこの流入電流制限手段の両端を前記負荷へ供給された前記多出力電源主部の出力に基づき短絡する短絡手段とから構成しても良い。すなわち、本発明による多出力電源供給方法は、前記多出力電源部の入力側に突入電流制御部が接続され、前記多出力電源部から前記負荷へ前記電源出力が供給されている時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限せず、前記負荷へ前記電源出力が供給されていない時には前記電源供給手段から前記多出力電源部へ入力する電流を制限し、前記複数の電源出力の個々の出力電圧と夫々に定めた所定電圧とを比較し、前記複数の電源出力のすべての出力電圧がそれぞれに対応する前記所定電圧以上に達したときに、前記多出力電源部の出力側と前記負荷との間に接続されたスイッチ要素を制御して前記複数の電源出力を前記負荷へ同時に供給開始する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、複数の入力電圧を必要とする負荷に対して複数電圧（電力）を供給する多出力電源供給回路において、特にその負荷に対して、電圧が同時に供給されることが必須条件となる場合に対応すべく、各電源電圧出力の状態を検出する手段を設け、各電圧が同時供給可能となったことを判定した後、負荷に対して電圧を供給する。これにより、複数電圧を負荷に正確に同時に供給開始するとともにその際の突入電流を適切に防止する。更に、これにより負荷に実際に電圧を供給したことが確認されると、抵抗器等でなる流入電流防止手段を回避させるように電源供給路の切替えを行う。これにより、流入電流防止手段による発熱や回路の効率低下を回避する。
【００１４】
〔実施例〕以下、実施例を挙げ図面を用いて本発明を詳細に説明する。ここでは説明の簡略化のため、2 種類の電圧出力の電源回路を例にして説明する。図１は、本発明の多出力電源回路の一実施例の構成を示すブロック図である。また、図２は、実施例回路の動作を説明するフローチャート、図３は実施例回路における電力供給開始からの回路入力電流の変化を説明する波形図である。
【００１５】
図１を参照すると、本実施例の多出力電源回路は、電源供給手段１、ON/OFF手段２、突入電流制御部３、多出力電源部としての多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４、出力電圧検出手段５、出力制御部７を含み構成されている。突入電流制御部３は流入電流制限手段３１と短絡手段３２から構成され、また出力制御部７は、スイッチ要素としての接点８，９と、出力制御手段１０とで構成されている。
【００１６】
電源供給手段１は、回路に電源を供給するための供給源である。携帯用機器等では、電源電池がこれに相当する。また、商用電源を利用する装置では、例えば変圧トランスや整流器、平滑回路からなる既知の直流電源を作りだす電源回路部が相当する。なお、本発明の多出力電源回路は、電源供給手段１を備えた形態のもの、電源供給手段１を外部要素とするものの双方を含む。
【００１７】
ON/OFF手段２は、主電源の供給ラインをON/OFFするための主電源スイッチで、機械的スイッチ、或いは電子スイッチ等を用いる。
【００１８】
突入電流制御部３は、主電源投入時および負荷への電圧供給時に突入電流に対しての保護機能を担う制御部分であり、両端が前記電源供給主と前記多出力ＤＣ／ＤＣコンバータの入力とにそれぞれ接続された流入電流制御手段としての抵抗器３１と、この抵抗器３１の両端を短絡するための短絡手段３２からなる。
【００１９】
図の短絡手段３２は、電気的に制御可能なスイッチ要素で、抵抗器３１の両端を短絡可能で多出力電源回路の連続動作時に電源供給手段１から供給される電流を流すに足る容量の導電経路を形成できれば良く、半導体リレーあるいは電磁リレー等を用いる。短絡手段３２は、多出力電源部から前記負荷へ供給された前記多出力電源主部の出力（実施例ではいずれか１つの出力で良い）に基づき前記導電経路を形成して抵抗器（流入電流防止手段）３１の両端を短絡し無効化する。すなわち、短絡手段従って突入電流制御部は、前記負荷へ供給された前記多出力電源主部の出力に基づき得られる制限信号（負荷へ供給された前記多出力電源主部の出力自身でも良い）が入力されている状態に対応してのみ、適宜の電源供給手段から供給される電流を制限しないが、これ以外の場合には前記電源供給手段から供給される電流を制限する。従って、動作開始時や負荷への電圧供給開始時には、突入電流の制限（防止）をする。
【００２０】
多出力電源部としての多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、直流電圧を入力して２種類の電圧を出力する既知回路である。例えば、先に挙げた:(D); 特開2000-116127 号公報、(E);特開2000-184713 号公報、(F);特開2000-217356 号公報にも開示があり、その他にも各種の多出力ＤＣ／ＤＣコンバータが知られている。本発明ではその構成はどのようなものであっても良い。多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の２つの出力は、個々に出力制御部７を介して夫々に対応する負荷に接続される。なお、図中で符号６は、複数電圧を同時入力することを要求する負荷である。
【００２１】
出力電圧検出手段５は、多出力電源部の２つの出力電圧が供給可能かを検出する機能部である。すなわち、出力電圧検出手段５は、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の２種類の出力の出力電圧を個々に監視し各電源出力の出力電圧がすべて夫々に定められた所定電圧以上に達した場合を検出し出力する。例えば、複数の出力電圧（実施例では２）夫々に接続された入力電圧を所定基準電圧と比較するコンパレータ回路と各コンパレータ回路の出力のＡＮＤを出力する論理回路とで構成することができる。
【００２２】
出力制御部７は、前記出力電圧検出手段４の出力端子に接続されている。出力制御部７は、出力電圧検出手段５にて、複数電圧が同時供給可能と判定され結果が出力された時、この検出出力に対応して負荷６に対し出力許可する機能部である。
【００２３】
実施例の出力制御部７は、前記出力電圧検出手段４の出力端子に接続された出力制御手段１０と、この出力制御手段１０により駆動される接点８，９とで構成されている。接点８，９は、その一端が多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の夫々の出力に接続され、他端は負荷６の対応する電源端子に接続されている。実際に、出力制御手段１０から信号が接点８，９に送出されると、接点８，９は同時に閉じて、各電圧出力を負荷６の電源端子に接続してそれぞれの電圧が略同時に供給される。
【００２４】
続いて、同じ図１を用いて本実施例の動作の概略を説明する。異なる電圧を同時に負荷に供給しなければならない電源供給回路において、出力電圧検出手段 5で複数の電圧を出力する多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の二次側から出力される電圧を監視し、全ての電源が供給可能であることを検出した場合に、複数の電圧出力可能となったことを示す信号（検出信号）を出力する。
【００２５】
次に、出力電圧検出手段５からの上記検出信号に基づき、出力制御手段１０の駆動により接点８，９の接点を閉じる。これにより、負荷６に対して複数の電圧出力が同時に供給される。この時、負荷へ供給される電流は前記突入電流防止手段３１によって過電流が抑止される。
【００２６】
そして、この実際に負荷に供給されるようになった電圧が前記突入電流制御部３の短絡手段３２のスイッチを切替えて、前記突入電流防止手段３１をパスする経路によって前記電源供給手段１からの供給電流が、突入電流防止手段３１を経由することなく直接に多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給される。
【００２７】
このように、短絡手段３２では、電源回路動作開始時には、突入電流を防止するために設けられた、抵抗器３１の経路を選択するよう設定されているが、上記電圧が負荷に供給されたことが確認されると、抵抗器３１をパスする経路を選択する。
【００２８】
以降、短絡手段３２は電源回路の動作が連続する限り切替え状態を維持し、従って抵抗器３１をパスする経路が維持される。この定常状態では、抵抗器３１で電力が消費されることがなく発熱と電源回路の効率低下が回避される。
【００２９】
なお、出力制御手段１０が、接点８，９の接点を閉じると同時に、所定の電圧が負荷に供給されたという情報を、突入電流制御部３の短絡手段３２へ出力し、これにより短絡手段３２の切替えを行うようにしても同様の結果が得られる。
【００３０】
以下では、更に本実施例の動作について、図１を参照し図２のフローチャートを用いてより詳細に説明する。まず、初期状態（ステップ:S201 ）においては、図１の電源供給手段１は電圧供給が可能な状態であり、図１の回路内に電源を供給するためのスイッチ ON/OFF 手段２はOFF 状態である。また、短絡手段３２は、突入電流を防止する状態が選択されている（流入電流制限手段：有効）。
【００３１】
図１のON/OFF手段２がONされて（ステップ:S202 ；ＹＥＳ）、回路内に電源の供給が開始されると、図１の抵抗器３１で突入電流が抑制された後、同じく図１の多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４に電源が供給され所定電圧が出力される（ステップ:S203 ）。なお、ステップ:S202 において図１のON/OFF手段２がONされずにOFF 状態のままであれば、初期状態のままである。
【００３２】
ON/OFF手段２がＯＮ操作されると（ステップ:S202 ；ＹＥＳ）、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４に電源が供給され、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、設定された電圧値で二次側に電源供給を行う（ステップ:S203 ）。
【００３３】
多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４への電力供給が開始される際には、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力側に挿入されている前記抵抗器３１が機能して過大な突入電流が流れるのを防止する。つまり実施例では、図３に示す波形においてＸ部に示すように、電源ＯＮにともなう突入電流ｘの部分を抑制することが可能となる。これは、自回路の保護に有効である。
【００３４】
図１の出力電圧検出手段５は、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４から供給されている２種類の電圧を監視し、全ての電圧供給が可能と判断した場合は（ステップ:S204 ；ＹＥＳ）、出力制御部７に対し負荷６への電源供給ラインをONするよう要求する（ステップ:S205 ）。この時、負荷に対して２種類の電圧供給が可能でない間（ステップ:S204 ；ＮＯ）は、可能になるまで出力制御部７に対し、電源供給ラインをONする要求は行わない。
【００３５】
図１の出力制御部７では、出力電圧検出手段５から負荷６への電圧供給の要求（ステップ:S205 ）を受けると接点８、接点９を閉じて負荷に両電圧出力を同時に供給する（ステップ:S206 ）。
【００３６】
本実施例によれば、２種類の電圧が正確に同時に負荷に供給され負荷に損傷を与える慮が無い。併せて、負荷への電圧供給が開始される際に、多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入力側に挿入されている前記抵抗器３が機能して過大な突入電流が流れるのを防止する。つまり図３に示す波形においてＹ部に示すように、負荷への電圧供給開始時の突入電流ｙの部分を抑制することが可能となる。これは自回路の保護と負荷の保護に有効である。
【００３７】
上述のようにして、負荷６に対して２種類の電圧の供給が同時に行われると、この実際に負荷に供給された電圧を用いて短絡手段３２が抵抗器３１の両端を短絡して抵抗器３１をパスする経路が形成され（抵抗器OFF ）、抵抗器３１は、電源供給ラインから実質的に切り離される（ステップ:S207 ）。
【００３８】
以上説明したように、本実施例の多出力電源回路によれば、負荷に対して複数の電圧を同時に供給することが可能となり、負荷の損傷が防止できる。また、負荷が同時に接続される際の突入電流の防止が可能でこの面からも負荷の保護ができる。また、実際に負荷に供給される電圧を使って図１の突入電流制御部を作動させ突入電流防止機能を解除することにより、確実な突入電流防止が可能となっている。例えばＤＣ／ＤＣコンバータの故障があった場合等は、突入電流防止機能は有効であり、また負荷への電圧供給は起こらず負荷の保護が図れる。なお、通常稼働中は抵抗器は切り離されるのでこれによる発熱や本回路の効率低下は無い。
【００３９】
以上説明した図１の実施例においては、直流入力の場合を説明しており、多出力電源部として多出力ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた例を示した。しかし、本発明はこれに限らず種々の変形が可能である。例えば、電源供給手段１が商用交流電源の場合でも、多出力電源部を多出力ＡＣ／ＤＣコンバータとすることで、本発明を実施可能である。既知の変圧トランスと整流回路等を用いた電源部にも本発明を適用できる。また、実施例では多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、一体型構成で表しているが、単出力電源を複数個用いて各入力には共通の電圧源から電力を供給して、各単出力電源それぞれの出力を検出して所定条件を満たすことを確認して抵抗器をパスさせても良いことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような各効果を得ることができる。第１の効果は、負荷に対する複数の電圧の供給に際し、厳密に同時に供給開始することが可能となることである。第２の効果は、電圧出力が実際に負荷に同時に接続される際（供給開始時）の突入電流の防止が可能となることである。第３の効果は、実際に負荷に供給される電圧を使って突入電流制御部を作動させることにより、確実な突入電流防止が可能となることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多出力電源回路の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】実施例回路の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施例回路における電力供給開始からの回路入力電流の変化を説明する波形図である。
【符号の説明】
１…電源供給手段
２…ON/OFF手段（主電源スイッチ）
３…突入電流制御部
４…多出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（多出力電源部）
５…出力電圧検出手段
６…負荷
７…出力制御部
８…接点
９…接点
１０…出力制御手段
３１…抵抗器（流入電流防止手段）
３２…短絡手段（突入電流防止機能切替え手段）
【図１】
0003775251.tif 000002
【図２】
0003775251.tif 000003
【図３】
0003775251.tif 000004