JP2007318927A - Power supply unit and circuit protection method used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電源装置、該電源装置に用いられる回路保護方法に係り、特に、内部回路が故障した場合でも、異常発熱などの危険性の回避が要求されている場合に用いて好適な電源装置、該電源装置に用いられる回路保護方法に関する。 The present invention relates to a power supply device and a circuit protection method used for the power supply device, and in particular, a power supply device suitable for use when it is required to avoid danger such as abnormal heat generation even when an internal circuit fails. The present invention relates to a circuit protection method used in the power supply apparatus.
スイッチング電源などの直流定電圧を出力する電源装置では、動作時に出力電圧や出力電流が検出され、同出力電流が所定の値を超えたときに同出力電圧を低下させる構成となっている。これにより、過電流状態（過負荷状態）になっても、内部回路が保護される他、たとえば部品不良などにより内部回路が故障していても、故障箇所の拡大が回避される。 In a power supply device that outputs a constant DC voltage such as a switching power supply, an output voltage and an output current are detected during operation, and the output voltage is reduced when the output current exceeds a predetermined value. As a result, even if an overcurrent state (overload state) occurs, the internal circuit is protected, and even if the internal circuit fails due to, for example, a component failure, expansion of the failure location is avoided.
この種の電源装置は、従来では、たとえば図４に示すように、入力部１と、出力制御回路２と、抵抗３，４，５，６，７と、コンパレータ８とから構成され、負荷９に接続されて用いられる。入力部１は、たとえば整流回路や平滑回路などで構成され、商用電源を整流及び平滑して直流電圧ａを生成する。出力制御回路２は、スイッチング制御回路で構成され、直流電圧ａを所定の周波数のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、同スイッチング制御信号に対応したデューティ比を有する交流電圧を生成し、同交流電圧を整流及び平滑して同デューティ比に対応したレベルの直流電圧ｂを出力する。なお、入力部１は、直流電圧ａを発生するバッテリなどで構成されることもある。
Conventionally, this type of power supply device is constituted by an input unit 1, an
この電源装置では、出力制御回路２からの直流電圧ｂが抵抗３を介して負荷９に印加され、出力電流（負荷電流）が同抵抗３で検出される。また、直流電圧ｂが抵抗４，５で分圧されて基準電圧ｃが設定される。また、直流電圧ｂが抵抗３により降下して電圧ｄとなり、同電圧ｄが抵抗６，７で分圧されて検出用電圧ｅが生成される。検出用電圧ｅは、コンパレータ８により基準電圧ｃと比較され、同検出用電圧ｅが基準電圧ｃよりも小さいとき、過電流状態として判定され、出力制御回路２におけるスイッチング制御信号が制御されて上記交流電圧のデューティ比が小さく設定される。これにより、直流電圧ｂが低下又は遮断され、出力制御回路２で過電流状態が継続することが回避される。
In this power supply device, the DC voltage b from the
上記の電源装置の他、従来、この種の技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された電力変換装置の異常検出回路では、電力比較部により、電力変換装置の入力電力及び出力電力が検出されると共に、これらが相互に比較されて電力の偏差信号が出力される。レベル設定部により、同電力変換装置の内部消費電力の変動範囲に見合った異常判定レベルが設定される。電力比較部の出力がレベル設定部の異常判定レベルを超えた場合、もしくは、これらの偏差が測定誤差範囲を超えた場合、異常判定部から異常信号が発生する。
In addition to the above-described power supply device, conventionally, as this type of technology, for example, there is one described in Patent Document 1.
In the abnormality detection circuit for a power converter described in Patent Document 1, the power comparator detects input power and output power of the power converter, and compares them with each other to output a power deviation signal. The The level setting unit sets an abnormality determination level commensurate with the fluctuation range of the internal power consumption of the power converter. When the output of the power comparison unit exceeds the abnormality determination level of the level setting unit, or when these deviations exceed the measurement error range, an abnormality signal is generated from the abnormality determination unit.
また、特許文献２に記載された情報処理装置では、消費電流検出手段により消費電流が検出され、過電流設定値切り替え回路により、主制御回路が実行するアクセス処理モード別により過電流設定値が設定される。比較回路により、過電流設定値切り替え回路によって設定された過電流設定値よりも、消費電流検出手段によって検出された消費電流値が大きいと判定された場合、遮断手段により、電源装置への電力供給が遮断される。これにより、負荷の状況に応じて、過電流設定値が可変されるため、負荷異常に対する検出値が常に適切値と比較され、過電流に対する信頼性が向上する。
In the information processing apparatus described in
また、特許文献３に記載された系統連系インバータは、太陽電池などの直流電源を商用電力系統に連系するものであるが、インバータ主回路から出力される電力が電流制御回路にて検出され、この検出された電力が設定値を下回った状態の継続時間が動作制御回路にて測定される。そして、測定された継続時間が所定時間を上回ったとき、故障判定回路によってインバータの連系運転が停止される。
しかしながら、上記従来の電源装置では、次のような問題点があった。
すなわち、図４の電源装置では、部品不良などにより出力制御回路２の内部が故障している場合でも、故障箇所や故障モードによっては、コンパレータ８により過電流状態が判定されないことがある。たとえば、不良部品に正常な部品が並列接続されている場合や、不良部品がある程度の抵抗値を有する場合などでは、検出用電圧ｅが基準電圧ｃよりも小さくならず、過電流状態がコンパレータ８により判定されないことがある。このため、出力制御回路２に出力電流が流れ続け、不良部品の発熱による発煙、発火、及び、故障箇所以外に過電流が流れることにより故障箇所が拡大するという問題点がある。また、過電流状態が判定された場合でも、出力制御回路２に出力電流が流れ続けるため、故障箇所が拡大するという問題点がある。この問題点を解決するために、過電流状態が判定されたときに出力制御回路２の入力側に電流制限用の抵抗を介挿することが考えられる。ところが、電流制限用の抵抗を設けると、抵抗自体が発熱して危険な状態になるという問題点がある。
However, the conventional power supply apparatus has the following problems.
That is, in the power supply device of FIG. 4, even when the inside of the
また、特許文献１に記載された異常検出回路では、電力変換装置の入力電力と出力電力との比較結果に基づいて、異常判定部から異常信号が発生するようになっているが、電力変換装置が保護されるものではないため、上記の問題点は、改善されない。 Moreover, in the abnormality detection circuit described in Patent Document 1, an abnormality signal is generated from the abnormality determination unit based on the comparison result between the input power and the output power of the power conversion device. Is not protected, the above problems are not improved.
特許文献２に記載された情報処理装置では、負荷異常のとき、遮断手段により電源装置への電力供給が遮断されるため、この発明とは構成が異なり、上記の問題点は、改善されない。
In the information processing apparatus described in
特許文献３に記載された系統連系インバータは、直流電源を商用電力系統に連系するものであり、上記の問題点を改善するものではない。
The grid interconnection inverter described in
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、内部回路が故障した場合でも、異常発熱や故障箇所の拡大などの危険性が回避される電源装置、該電源装置に用いられる回路保護方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when an internal circuit fails, a power supply device that avoids dangers such as abnormal heat generation and expansion of a failure portion, and a circuit protection method used for the power supply device The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第１の直流定電圧を出力する直流電源部と、該直流電源部から出力される前記第１の直流定電圧を、第２の直流定電圧に変換して負荷に印加する出力制御回路とを備えてなる電源装置に係り、前記出力制御回路の入力電流及び出力電流を検出し、少なくとも前記入力電流及び出力電流に基づいて当該出力制御回路の入力電力値及び出力電力値を求め、前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、該入力電力値が該出力電力値に対して基準値以上増加したことを検出したとき、前記出力制御回路の異常を示す異常検出信号を出力する異常検出回路が設けられ、前記直流電源部は、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記出力制御回路に対して、その時点での電力以上の電力供給を抑止する構成とされていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a DC power supply unit that outputs a first DC constant voltage, and the first DC constant voltage that is output from the DC power supply unit, An output control circuit for converting to a DC constant voltage and applying to a load, detecting an input current and an output current of the output control circuit, and outputting the output based on at least the input current and the output current When the input power value and output power value of the control circuit are obtained, the input power value is compared with the output power value, and it is detected that the input power value has increased more than a reference value with respect to the output power value An abnormality detection circuit that outputs an abnormality detection signal indicating an abnormality of the output control circuit is provided, and the DC power supply unit is configured to output the abnormality detection signal to the output control circuit when the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit. , Power at that time It is characterized by being configured to prevent the power supply of the above.
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源装置に係り、前記直流電源部は、直流入力電圧を第１のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、該第１のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第１の交流電圧を生成し、該第１の交流電圧を整流及び平滑して前記第１の直流定電圧を出力する一方、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記第１の交流電圧を、その時点での前記時比率に保持する構成とされていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the power supply device according to the first aspect, wherein the direct-current power supply unit performs on / off control of a direct-current input voltage based on a first switching control signal. A first AC voltage having a time ratio corresponding to the control signal is generated, and the first AC constant voltage is rectified and smoothed to output the first DC constant voltage, while the abnormality detection circuit detects the abnormality. When the signal is output, the first AC voltage is held at the time ratio at that time.
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電源装置に係り、前記出力制御回路は、前記直流電源部から出力される前記第１の直流定電圧を第２のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、該第２のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第２の交流電圧を生成し、該第２の交流電圧を整流及び平滑して前記第２の直流定電圧を出力する構成とされていることを特徴としている。 A third aspect of the present invention relates to the power supply apparatus according to the first or second aspect, wherein the output control circuit uses the first DC constant voltage output from the DC power supply unit based on a second switching control signal. By performing on / off control, a second AC voltage having a time ratio corresponding to the second switching control signal is generated, and the second AC voltage is rectified and smoothed to obtain the second DC constant. It is characterized by being configured to output voltage.
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の電源装置に係り、前記異常検出回路は、前記出力制御回路の入力電力値を算出する入力電力算出手段と、前記出力制御回路の出力電力値を算出する出力電力算出手段と、算出された前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、前記出力電力値に対して前記入力電力値が前記基準値以上増加したとき、前記異常検出信号を出力する入出力電力比較手段とから構成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the power supply device according to the first, second, or third aspect, wherein the abnormality detection circuit includes: an input power calculation unit that calculates an input power value of the output control circuit; and the output control circuit. When the output power calculation means for calculating the output power value is compared with the calculated input power value and the output power value, and when the input power value increases more than the reference value with respect to the output power value, It is characterized by comprising input / output power comparison means for outputting the abnormality detection signal.
請求項５記載の発明は、請求項４記載の電源装置に係り、前記入力電力算出手段は、前記出力制御回路の前記入力電流を検出する入力電流検出回路と、該入力電流検出回路で検出された前記入力電流を、前記第１の直流定電圧及び前記出力制御回路の効率に基づいて予め設定された第１の倍率で換算して前記入力電力値を算出する第１の演算回路とから構成され、前記出力電力算出手段は、前記出力制御回路の前記出力電流を検出する出力電流検出回路と、該出力電流検出回路で検出された前記出力電流を、前記第２の直流定電圧に基づいて予め設定された第２の倍率で換算して前記出力電力値を算出する第２の演算回路とから構成されていることを特徴としている。 The invention according to claim 5 relates to the power supply apparatus according to claim 4, wherein the input power calculation means is detected by an input current detection circuit for detecting the input current of the output control circuit, and the input current detection circuit. And a first arithmetic circuit that calculates the input power value by converting the input current at a first magnification set in advance based on the first DC constant voltage and the efficiency of the output control circuit. The output power calculating means detects the output current of the output control circuit and the output current detected by the output current detection circuit based on the second DC constant voltage. And a second arithmetic circuit that calculates the output power value by converting at a preset second magnification.
請求項６記載の発明は、請求項４記載の電源装置に係り、前記出力制御回路の前記出力電力値が所定値以下のとき、低負荷検出信号を出力する低負荷検出回路が設けられ、前記入出力電力比較手段は、前記低負荷検出回路から前記低負荷検出信号が出力されたとき、前記異常検出信号を出力しない構成とされていることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the power supply apparatus according to the fourth aspect, further comprising a low load detection circuit that outputs a low load detection signal when the output power value of the output control circuit is a predetermined value or less. The entry output power comparison means is configured not to output the abnormality detection signal when the low load detection signal is output from the low load detection circuit.
請求項７記載の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６記載の電源装置に係り、前記直流電源部は、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力された旨を報知する報知手段が設けられていることを特徴としている。 A seventh aspect of the present invention relates to the power supply device according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the DC power supply unit notifies that the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit. It is characterized in that an informing means is provided.
請求項８記載の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６記載の電源装置に係り、前記異常検出回路は、前記異常検出信号を出力した旨を報知する報知手段が設けられていることを特徴としている。 The invention according to an eighth aspect relates to the power supply apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, wherein the abnormality detection circuit is provided with a notification means for notifying that the abnormality detection signal has been output. It is characterized by having.
請求項９記載の発明は、第１の直流定電圧を出力する直流電源部と、該直流電源部から出力される前記第１の直流定電圧を、第２の直流定電圧に変換して負荷に印加する出力制御回路とを備えてなる電源装置に用いられる回路保護方法に係り、前記出力制御回路の入力電流及び出力電流を検出し、少なくとも前記入力電流及び出力電流に基づいて当該出力制御回路の入力電力値及び出力電力値を求め、前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、該入力電力値が該出力電力値に対して基準値以上増加したことを検出したとき、前記出力制御回路の異常を示す異常検出信号を出力する異常検出回路を設けておき、前記直流電源部が、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記出力制御回路に対して、その時点での電力以上の電力供給を抑止することを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a DC power supply unit that outputs a first DC constant voltage, and the first DC constant voltage output from the DC power supply unit is converted into a second DC constant voltage to be loaded. An output control circuit applied to a power supply apparatus, and a circuit protection method for detecting an input current and an output current of the output control circuit, and at least based on the input current and the output current When the input power value and the output power value are determined, the input power value is compared with the output power value, and it is detected that the input power value has increased more than a reference value with respect to the output power value, the An abnormality detection circuit that outputs an abnormality detection signal indicating an abnormality of the output control circuit is provided, and when the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit, the DC power supply unit, with respect to the output control circuit, Current power It is characterized by inhibiting the power supply of the above.
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の回路保護方法に係り、前記直流電源部が、直流入力電圧を第１のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、該第１のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第１の交流電圧を生成し、該第１の交流電圧を整流及び平滑して前記第１の直流定電圧を出力する一方、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記第１の交流電圧を、その時点での前記時比率に保持することを特徴としている。 A tenth aspect of the present invention relates to the circuit protection method according to the ninth aspect of the present invention, wherein the DC power supply unit performs on / off control of a DC input voltage based on a first switching control signal. A first AC voltage having a time ratio corresponding to the switching control signal is generated, and the first AC constant voltage is rectified and smoothed to output the first DC constant voltage. When the detection signal is output, the first AC voltage is held at the time ratio at that time.
この発明の構成によれば、異常検出回路により、出力制御回路の入力電力値と出力電力値とが比較され、同入力電力値が同出力電力値に対して基準値以上増加したことが検出されたとき、出力制御回路の異常を示す異常検出信号が出力され、直流電源部により、同出力制御回路に対して、その時点での電力以上の電力供給が抑止されるので、内部回路が故障した場合でも、異常発熱や故障箇所の拡大などの危険性を回避できると共に、当座は使用可能となる。また、上記直流電源部は、直流入力電圧を第１のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、同第１のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第１の交流電圧を生成し、同第１の交流電圧を整流及び平滑して上記第１の直流定電圧を出力する構成とされているので、出力制御回路に対する電力供給を抑止しても、電流制限用の抵抗を用いる方法とは異なり、発熱などが殆どないという効果もある。また、出力制御回路の出力電力値が所定値以下のとき、低負荷検出回路から低負荷検出信号が出力され、入出力電流比較回路からは、異常検出信号が出力されないので、直流電源部の誤動作を回避できる。 According to the configuration of the present invention, the abnormality detection circuit compares the input power value of the output control circuit with the output power value, and detects that the input power value has increased more than the reference value with respect to the output power value. When this occurs, an abnormality detection signal indicating an abnormality in the output control circuit is output, and the DC power supply unit suppresses power supply beyond the power at that time to the output control circuit, so the internal circuit has failed. Even in such a case, it is possible to avoid dangers such as abnormal heat generation and enlargement of the failure part, and the current use becomes possible. Further, the DC power supply unit generates a first AC voltage having a time ratio corresponding to the first switching control signal by controlling the DC input voltage on / off based on the first switching control signal. Since the first AC voltage is rectified and smoothed to output the first DC constant voltage, a current limiting resistor is used even if power supply to the output control circuit is suppressed. Unlike the method, there is an effect that almost no heat is generated. Also, when the output power value of the output control circuit is less than the predetermined value, the low load detection signal is output from the low load detection circuit, and the abnormality detection signal is not output from the input / output current comparison circuit. Can be avoided.
異常検出回路から異常検出信号が出力されたとき、直流電源部が、その時点での電力以上の電力供給を抑止する構成とされている電源装置、該電源装置に用いられる回路保護方法を提供する。 Provided is a power supply device in which a DC power supply unit is configured to suppress power supply more than the power at that time when an abnormality detection signal is output from an abnormality detection circuit, and a circuit protection method used for the power supply device .
図１は、この発明の第１の実施例である電源装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の電源装置は、同図に示すように、スイッチング電源１１，１２と、入力電流検出回路１３と、演算回路１４と、出力電流検出回路１５と、演算回路１６と、入出力電力比較回路１７とから構成され、負荷装置１８に接続されて用いられる。スイッチング電源１１は、たとえば商用電源を整流及び平滑して直流電圧を生成し、同直流電圧を所定の周波数のスイッチング制御信号（第１のスイッチング制御信号）に基づいてオン／オフ制御することにより、同スイッチング制御信号に対応したデューティ比（時比率）を有する交流電圧（第１の交流電圧）を生成し、同交流電圧を整流及び平滑して同デューティ比に対応したレベル（第１の定電圧値）を有する直流電圧ｆ（第１の直流定電圧）を出力する。特に、この実施例では、スイッチング電源１１は、入出力電力比較回路１７から異常検出信号ｎが出力されたとき、上記交流電圧を、その時点でのデューティ比に保持する過電流制御回路１１ａを有すると共に、同異常検出信号ｎが出力された旨を報知するＬＥＤ（発光ダイオード）１１ｂが設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a main part of a power supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the power supply device of this example includes switching
入力電流検出回路１３は、たとえば、電流検出用の抵抗又は電流センサなどで構成され、スイッチング電源１１から出力される直流電圧ｆをスイッチング電源１２へ送出すると共に、同スイッチング電源１２の入力電流を検出して電流検出信号ｇを出力する。演算回路１４は、入力電流検出回路１３から出力される電流検出信号ｇに対して、所定の倍率（第１の倍率）で換算して入力電力値ｈを算出する。この倍率は、直流電圧ｆの定電圧値及びスイッチング電源１２の効率に基づいて予め設定されている。スイッチング電源１２は、スイッチング電源１１から入力電流検出回路１３を経て入力される直流電圧ｆを所定の周波数のスイッチング制御信号（第２のスイッチング制御信号）に基づいてオン／オフ制御することにより、同スイッチング制御信号に対応したデューティ比を有する交流電圧（第２の交流電圧）を生成し、同交流電圧を整流及び平滑して同デューティ比（時比率）に対応したレベル（第２の定電圧値）を有する直流電圧ｊ（第２の直流定電圧）を出力する。
The input
出力電流検出回路１５は、たとえば、電流検出用の抵抗又は電流センサなどで構成され、スイッチング電源１２から出力される直流電圧ｊを負荷装置１８に印加すると共に、同スイッチング電源１２の出力電流を検出して電流検出信号ｋを出力する。演算回路１６は、出力電流検出回路１５から出力される電流検出信号ｋに対して、所定の倍率（第２の倍率）で換算して出力電力値ｍを出力する。この倍率は、直流電圧ｊの定電圧値に基づいて予め設定されている。入出力電力比較回路１７は、演算回路１４から出力される入力電力値ｈと、演算回路１６から出力される出力電力値ｍとを比較して、同入力電力値ｈが同出力電力値ｍに対して基準値以上増加したことを判定したとき、異常検出信号ｎを出力する。負荷装置１８は、たとえばコンピュータなど、スイッチング電源１２から電源供給が可能な任意のものである。また、上記入力電流検出回路１３、演算回路１４、出力電流検出回路１５、演算回路１６及び入出力電力比較回路１７により、異常検出回路が構成されている。
The output
図２は、図１中のスイッチング電源１１の要部の電気的構成例を示すブロック図である。
このスイッチング電源１１は、同図２に示すように、整流回路２１と、スイッチング回路２２と、降圧トランス２３と、整流回路２４と、平滑回路２５と、パルス発生器２６と、パルス幅制御回路２７と、比較増幅回路２８と、基準電圧源２９と、過電流制御回路１１ａとから構成されている。このスイッチング電源１１では、商用電源（たとえば、交流１００Ｖ）が整流回路２１で整流及び平滑されて直流電圧ｑが生成され、同直流電圧ｑがスイッチング回路２２でパルス発生器２６からのパルスｚの周波数のスイッチング制御信号ｒに基づいてスイッチングされることにより、同スイッチング制御信号ｒに対応した周波数及びデューティ比を有する交流電圧ｕが生成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the main part of the switching
As shown in FIG. 2, the switching
交流電圧ｕは、降圧トランス２３で所定の電圧に変圧され、整流回路２４及び平滑回路２５で整流及び平滑され、同平滑回路２５から同デューティ比に対応したレベルの直流電圧ｆが出力される。また、直流電圧ｆは、比較増幅回路２８で基準電圧源２９の基準電圧ｖと比較され、同比較増幅回路２８から判定信号ｗが出力される。スイッチング制御信号ｒは、パルス幅制御回路２７で判定信号ｗに基づいてデューティ比が制御され、直流電圧ｆが基準電圧ｖと同値に保たれるように、交流電圧ｕのデューティ比が制御される。また、入出力電力比較回路１７から異常検出信号ｎが出力されたとき、過電流制御回路１１ａにより、スイッチング制御信号ｒが、その時点でのデューティ比に保持される。
The AC voltage u is transformed to a predetermined voltage by the step-down
次に、この例の電源装置に用いられる回路保護方法の処理内容について説明する。
この電源装置では、入出力電力比較回路１７から異常検出信号ｎが出力されたとき、過電流制御回路１１ａによりパルス幅制御回路２７が制御され、スイッチング制御信号ｒが、その時点でのデューティ比に保持され、交流電圧ｕのデューティ比も、その時点でのデューティ比に保持される。このため、スイッチング電源１２に対して、その時点での電力以上の電力供給が抑止される。
Next, processing contents of the circuit protection method used in the power supply device of this example will be described.
In this power supply device, when an abnormality detection signal n is output from the input / output
すなわち、スイッチング電源１１により、商用電源が整流及び平滑されて直流電圧が生成され、同直流電圧がパルス発生器２６のパルスｚの周波数のスイッチング制御信号に基づいてスイッチングされることにより、同スイッチング制御信号に対応した周波数及びデューティ比を有する交流電圧が生成され、同交流電圧が整流及び平滑されて同デューティ比に対応したレベルの直流電圧ｆが出力される。直流電圧ｆは入力電流検出回路１３を経てスイッチング電源１２へ送出されると共に、同入力電流検出回路１３にて同スイッチング電源１２の入力電流が検出されて電流検出信号ｇが出力される。
That is, the switching
スイッチング電源１２では、スイッチング電源１１から出力された直流電圧ｆが所定の周波数のスイッチング制御信号に基づいてスイッチングされることにより、同スイッチング制御信号に対応した周波数及びデューティ比を有する交流電圧が生成され、同交流電圧が整流及び平滑されて同デューティ比に対応したレベルの直流電圧ｊが出力される。直流電圧ｊは出力電流検出回路１５を経て負荷装置１８に印加され、同出力電流検出回路１５にて同スイッチング電源１２の出力電流が検出されて電流検出信号ｋが出力される。
In the switching
入力電流検出回路１３から出力された電流検出信号ｇは演算回路１４で第１の倍率で換算され、同演算回路１４から入力電力値ｈが出力される。出力電流検出回路１５から出力された電流検出信号ｋは演算回路１６で第２の倍率で換算され、同演算回路１６から出力電力値ｍが出力される。入力電力値ｈ及び出力電力値ｍは入出力電力比較回路１７で比較され、同入力電力値ｈが出力電力値ｍに対して基準値以上増加したことが判定されたとき、異常検出信号ｎが出力される。このとき、スイッチング電源１１では、過電流制御回路１１ａにより、上記交流電圧が、その時点でのデューティ比に保持され、スイッチング電源１２の入力電流が制限される。また、ＬＥＤ１１ｂが点灯することにより、同異常検出信号ｎが出力された旨が報知される。
The current detection signal g output from the input
以上のように、この第１の実施例では、入出力電力比較回路１７から異常検出信号ｎが出力されたとき、過電流制御回路１１ａによりパルス幅制御回路２７が制御され、スイッチング制御信号ｒが、その時点でのデューティ比に保持され、交流電圧ｕのデューティ比も、その時点でのデューティ比に保持される。このため、スイッチング電源１２に対して、その時点での電力以上の電力供給が抑止され、内部回路が故障した場合でも、異常発熱や故障箇所の拡大などの危険性が回避されると共に、当座は使用可能となる。また、直流電源部として、高効率のスイッチング電源１１が用いられているので、スイッチング電源１２に対する入力電流を制限しても、電流制限用の抵抗を用いる方法とは異なり、発熱などが殆どないという利点もある。
As described above, in the first embodiment, when the abnormality detection signal n is output from the input / output
図３は、この発明の第２の実施例である電源装置の電気的構成を示すブロック図であり、第１の実施例を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この例の電源装置は、同図３に示すように、低負荷検出回路１９が新たに設けられ、また、図１中の入出力電力比較回路１７に代えて、他の機能が付加された入出力電力比較回路１７Ａが設けられている。低負荷検出回路１９は、出力電流検出回路１５から出力される電流検出信号ｋのレベルに基づいてスイッチング電源１２の出力電力を判定し、出力電力値が所定値以下のとき、低負荷検出信号ｐを出力する。入出力電力比較回路１７Ａは、低負荷検出回路１９から低負荷検出信号ｐが出力されたとき、異常検出信号ｎを出力しない構成とされている。他は、図１と同様の構成である。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by common reference numerals. Has been.
As shown in FIG. 3, the power supply device of this example is newly provided with a low
この電源装置では、スイッチング電源１２において、低負荷時の入力電力と出力電力との比率が著しく異なる場合、入出力電力比較回路１７Ａから異常検出信号ｎが出力されないので、スイッチング電源１１の誤動作が回避される。
In this power supply device, when the ratio of the input power and the output power at the time of low load is remarkably different in the switching
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、上記実施例では、スイッチング電源１１は、商用電源を整流及び平滑して直流電圧を生成する構成となっているが、たとえばバッテリなどから直流電圧を得る構成としても良い。また、報知手段として、ＬＥＤ１１ｂの他、アラーム音を発生するものでも良い。また、報知手段は、スイッチング電源１１の他、入出力電力比較回路１７に設けても良い。また、上記実施例では、スイッチング電源１１，１２は、スイッチングのデューティ比を制御する構成になっているが、これに限らず、デューティ比を一定とし、スイッチング動作自体をオン／オフ制御して時比率を調整する構成としても良い。また、図１中のスイッチング電源１１は、図２に示す構成に限定されない。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment, and even if there is a design change without departing from the gist of the present invention, Included in the invention.
For example, in the above embodiment, the switching
この発明は、スイッチング電源において、故障部品の発熱による発煙、発火、また、故障箇所以外に過電流が流れることによる故障箇所の拡大を防止する場合全般に適用でき、特に、スイッチング電源の内部に故障が発生していても、出力電圧が正常な場合など、猶予つき故障が発生している状態に対して有効である。 The present invention can be generally applied to a switching power supply in order to prevent smoke generation, ignition due to heat generation of a failed component, and expansion of a failure location due to overcurrent flowing in addition to the failure location. Even if this occurs, it is effective for a state where a graceful failure has occurred, such as when the output voltage is normal.
１１ スイッチング電源（直流電源部）
１１ａ 過電流制御回路（直流電源部の一部）
１１ｂ ＬＥＤ（発光ダイオード）（報知手段）
１２ スイッチング電源（出力制御回路）
１３ 入力電流検出回路（異常検出回路の一部、入力電力算出手段の一部）
１４ 演算回路（異常検出回路の一部、入力電力算出手段の一部）
１５ 出力電流検出回路（異常検出回路の一部、出力電力算出手段の一部）
１６ 演算回路（異常検出回路の一部、出力電力算出手段の一部）
１７，１７Ａ 入出力電力比較回路（異常検出回路の一部、入出力電力比較手段）
１９ 低負荷検出回路
２１ 整流回路（直流電源部の一部）
２２ スイッチング回路（直流電源部の一部）
２３ 降圧トランス（直流電源部の一部）
２４ 整流回路（直流電源部の一部）
２５ 平滑回路（直流電源部の一部）
２６ パルス発生器（直流電源部の一部）
２７ パルス幅制御回路（直流電源部の一部）
２８ 比較増幅回路（直流電源部の一部）
２９ 基準電圧源（直流電源部の一部）
11 Switching power supply (DC power supply)
11a Overcurrent control circuit (part of DC power supply)
11b LED (light emitting diode) (notification means)
12 Switching power supply (Output control circuit)
13 Input current detection circuit (part of abnormality detection circuit, part of input power calculation means)
14 Arithmetic circuit (part of abnormality detection circuit, part of input power calculation means)
15 Output current detection circuit (part of abnormality detection circuit, part of output power calculation means)
16 Arithmetic circuit (part of abnormality detection circuit, part of output power calculation means)
17, 17A Input / output power comparison circuit (part of the abnormality detection circuit, input / output power comparison means)
19 Low
22 Switching circuit (part of DC power supply)
23 Step-down transformer (part of DC power supply)
24 Rectifier circuit (part of DC power supply)
25 Smoothing circuit (part of DC power supply)
26 Pulse generator (part of DC power supply)
27 Pulse width control circuit (part of DC power supply)
28 Comparative amplifier circuit (part of DC power supply)
29 Reference voltage source (part of DC power supply)
Claims (10)
前記出力制御回路の入力電流及び出力電流を検出し、少なくとも前記入力電流及び出力電流に基づいて当該出力制御回路の入力電力値及び出力電力値を求め、前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、該入力電力値が該出力電力値に対して基準値以上増加したことを検出したとき、前記出力制御回路の異常を示す異常検出信号を出力する異常検出回路が設けられ、
前記直流電源部は、
前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記出力制御回路に対して、その時点での電力以上の電力供給を抑止する構成とされていることを特徴とする電源装置。 A DC power supply unit that outputs a first DC constant voltage, and an output control that inputs the first DC constant voltage output from the DC power supply unit, converts it to a second DC constant voltage, and outputs it to a load A power supply device comprising a circuit,
An input current and an output current of the output control circuit are detected, an input power value and an output power value of the output control circuit are obtained based on at least the input current and the output current, and the input power value and the output power value are obtained. In comparison, when detecting that the input power value has increased more than a reference value relative to the output power value, an abnormality detection circuit is provided that outputs an abnormality detection signal indicating an abnormality of the output control circuit,
The DC power supply unit is
When the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit, the power supply apparatus is configured to suppress the power supply exceeding the power at that time to the output control circuit.
直流入力電圧を第１のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、該第１のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第１の交流電圧を生成し、該第１の交流電圧を整流及び平滑して前記第１の直流定電圧を出力する一方、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記第１の交流電圧を、その時点での前記時比率に保持する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。 The DC power supply unit is
A first AC voltage having a time ratio corresponding to the first switching control signal is generated by ON / OFF control of the DC input voltage based on the first switching control signal, and the first AC voltage is generated. The first DC constant voltage is output by rectifying and smoothing, and when the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit, the first AC voltage is held at the time ratio at that time. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is configured as described above.
前記直流電源部から出力される前記第１の直流定電圧を第２のスイッチング制御信号に基づいてオン／オフ制御することにより、該第２のスイッチング制御信号に対応した時比率を有する第２の交流電圧を生成し、該第２の交流電圧を整流及び平滑して前記第２の直流定電圧を出力する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。 The output control circuit includes:
A second ratio having a time ratio corresponding to the second switching control signal is obtained by performing on / off control of the first DC constant voltage output from the DC power supply unit based on a second switching control signal. The power supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein an AC voltage is generated, and the second AC voltage is rectified and smoothed to output the second DC constant voltage.
前記出力制御回路の前記入力電力値を算出する入力電力算出手段と、
前記出力制御回路の前記出力電力値を算出する出力電力算出手段と、
算出された前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、前記出力電力値に対して前記入力電力値が前記基準値以上増加したとき、前記異常検出信号を出力する入出力電力比較手段とから構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電源装置。 The abnormality detection circuit is
Input power calculation means for calculating the input power value of the output control circuit;
Output power calculation means for calculating the output power value of the output control circuit;
The input / output power comparison means that compares the calculated input power value with the output power value and outputs the abnormality detection signal when the input power value increases more than the reference value with respect to the output power value. The power supply device according to claim 1, 2, or 3.
前記出力制御回路の前記入力電流を検出する入力電流検出回路と、
該入力電流検出回路で検出された前記入力電流を、前記第１の直流定電圧及び前記出力制御回路の効率に基づいて予め設定された第１の倍率で換算して前記入力電力値を算出する第１の演算回路とから構成され、
前記出力電力算出手段は、
前記出力制御回路の前記出力電流を検出する出力電流検出回路と、
該出力電流検出回路で検出された前記出力電流を、前記第２の直流定電圧に基づいて予め設定された第２の倍率で換算して前記出力電力値を算出する第２の演算回路とから構成されていることを特徴とする請求項４記載の電源装置。 The input power calculation means includes
An input current detection circuit for detecting the input current of the output control circuit;
The input power value is calculated by converting the input current detected by the input current detection circuit at a first magnification set in advance based on the first DC constant voltage and the efficiency of the output control circuit. A first arithmetic circuit,
The output power calculation means includes
An output current detection circuit for detecting the output current of the output control circuit;
A second arithmetic circuit that calculates the output power value by converting the output current detected by the output current detection circuit at a second magnification set in advance based on the second DC constant voltage; 5. The power supply device according to claim 4, wherein the power supply device is configured.
前記入出力電力比較手段は、
前記低負荷検出回路から前記低負荷検出信号が出力されたとき、前記異常検出信号を出力しない構成とされていることを特徴とする請求項４記載の電源装置。 A low load detection circuit that outputs a low load detection signal when the output power value of the output control circuit is a predetermined value or less;
The input / output power comparison means includes:
5. The power supply device according to claim 4, wherein the abnormality detection signal is not output when the low load detection signal is output from the low load detection circuit.
前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力された旨を報知する報知手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の電源装置。 The DC power supply unit is
7. The power supply apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies that the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit.
前記異常検出信号を出力した旨を報知する報知手段が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の電源装置。 The abnormality detection circuit is
7. The power supply apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies that the abnormality detection signal has been output.
前記出力制御回路の入力電流及び出力電流を検出し、少なくとも前記入力電流及び出力電流に基づいて当該出力制御回路の入力電力値及び出力電力値を求め、前記入力電力値と前記出力電力値とを比較して、該入力電力値が該出力電力値に対して基準値以上増加したことを検出したとき、前記出力制御回路の異常を示す異常検出信号を出力する異常検出回路を設けておき、
前記直流電源部が、前記異常検出回路から前記異常検出信号が出力されたとき、前記出力制御回路に対して、その時点での電力以上の電力供給を抑止することを特徴とする回路保護方法。 A DC power supply unit that outputs a first DC constant voltage; and an output control circuit that converts the first DC constant voltage output from the DC power supply unit into a second DC constant voltage and applies the same to a load. A circuit protection method used for a power supply device comprising:
An input current and an output current of the output control circuit are detected, an input power value and an output power value of the output control circuit are obtained based on at least the input current and the output current, and the input power value and the output power value are obtained. In comparison, when detecting that the input power value has increased more than a reference value with respect to the output power value, an abnormality detection circuit for outputting an abnormality detection signal indicating an abnormality of the output control circuit is provided,
A circuit protection method, wherein when the abnormality detection signal is output from the abnormality detection circuit, the DC power supply unit suppresses supply of electric power that is equal to or higher than electric power at that time to the output control circuit.
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