JPH04101287U - 電源の異状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 商用電源から作成した二次電源で動作する電
子計器に搭載した電源異状検出装置を、小型化し、ＩＣ
化し易くし、価格を低下させる。 【構成】 一次電源１を整流平滑部３を介してスイッチ
ングレギュレータ部５に接続する。スイッチングレギュ
レータ部５は一次電源電圧をＯＮ／ＯＦＦしてスイッチ
ング電流をトランスＴの一次巻線Ｌ１に流す。トランス
Ｔの二次巻線Ｌ２を整流平滑部７に接続して二次電源９
を出力する。整流平滑部７には検出部２３を接続する。
検出部２３は、二次巻線Ｌ４のスイッチング電圧のうち
一次側のスイッチング電圧のＯＮ期間に相当する電圧レ
ベルを検出し、これが基準レベルより低下したとき一次
電源の異状を示す異状信号Ｓを出力する。すなわち、電
圧レベルの低い二次側のスイッチング電圧の一定期間を
監視して一次電源の異状を検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電源の異状検出装置に係り、例えばマイクロプロセッサを用いたデジ タル調節計において商用電源から供給された電源電圧がある一定値以下になった 場合、その電源電圧の変動を介して商用電源の異状を検出する異状検出装置の改 良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、マイクロプロセッサを搭載しかつ商用電源から電源を得て動作する電 子計器では、停電等に起因して動作を停止させる場合、停止直前のデータをメモ リ等に退避させる必要がある。 このような場合、データをメモリに退避させる退避時間を確保するため商用電 源の異状をいち早く検出し、電源供給が停止する前にデータ退避等の処理を行な う必要がある。

【０００３】 特に、メモリとして書込み可能な不揮発性ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）を用いる場 合には、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）等よりもアクセス時間が長いから、十 分なデータ退避時間を確保することが重要である。 そこで、商用電源から電源を得て動作する電子計器では、スイッチング電源を 利用して所定の動作電源を得るとともに、トランスの一次側から電源の異状を検 出する方法がしばしば採用されている。 例えば図６に示すように、一次電源１としてのＡＣ８５〜２６４Ｖの商用電源 を整流平滑部３で１００〜４００Ｖに整流平滑し、スイッチングレギュレータ部 ５でその平滑出力をＯＮ／ＯＦＦしてトランスＴの一次巻線Ｌ１に断続的に電流 を流し、トランスＴの二次巻線Ｌ２に誘起される電圧を整流平滑部７で整流平滑 して例えば０〜５Ｖの二次電源９を形成し、マイクロプロセッサの主体となるＣ ＰＵ１１や図示しない他の回路へその二次電源９を供給する。

【０００４】 他方、二次電源９をフォトカプラ等からなる帰還部１３を介してスイッチング レギュレータ部５へフィードバックし、帰還部１３からの入力が所定の値になる ようにトランスＴの一次巻線Ｌ１に流れるスイッチング電流のデューティー比を 制御する。 そして、一次巻線Ｌ３からの誘起電圧をスイッチングレギュレータ部５へスイ ッチング信号として加えてスイッチング動作を確保する一方、その誘起電圧を検 出回路電源部１５で平滑整流して検出回路１７に電源として加えてこれを駆動さ せる。

【０００５】 この検出回路１７では、整流平滑部３とスイッチングレギュレータ部５との接 続点、換言すれば整流平滑部３の出力点Ａの電圧と予め設定した異状電圧レベル とを比較し、出力点Ａの出力電圧が異状電圧レベル以下になった場合に、一次電 源１の異状を示す異状信号をフォトカプラ１９に出力し、このフォトカプラ１９ でトランスＴの一次側と二次側の絶縁を図るとともに異状信号ＳをＣＰＵ１１へ 加える。 その結果、異状信号Ｓの加えられたＣＰＵ１１は、二次電源９が低下する前に 主としてデータのメモリ（図示せず）への退避処理を行なう。 図７ＡおよびＢはトランスＴの一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ２における電圧波形 図であり、スイッチングレギュレータ部５のスイッチング動作によって同図Ａの ように一次側巻線Ｌ１の電圧がＯＮ／ＯＦＦを繰返すと、二次側巻線Ｌ２には同 図ＢのようなＯＮ電圧とＯＦＦ電圧が繰返し発生する。

【０００６】 この場合、整流平滑部７内の例えば整流用ダイオード（図示せず）等の働きに より、二次側スイッチング電圧のＯＮ期間は充電時間に、ＯＦＦ期間は放電期間 として作用し、帰還部１３を介してスイッチングレギュレータ部５へフィードバ ック制御されるのはＯＦＦ期間の電圧ＶOFF であり、ＯＮ期間の電圧ＶONはトラ ンスＴへの充電にのみ使用される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】 上述した構成の異状検出装置では、一次側電源を監視することから電源異状の 検出精度が高いと言われている反面、以下のような欠点がある。 すなわち、検出回路１７およびフォトカプラ１９からなる停電検出回路２１や 検出回路１７への検出回路電源部１５が一次側の高電位部に位置するため、例え ばそれらをプリント配線板上の回路パターンで形成する場合、隣合うパターン間 の間隔を広くする必要があり、小型の電子計器が要望されている状況の下ではそ の要望に反する。 しかも、同様な理由から停電検出回路２１をＣＰＵ１１の周辺回路としてモノ リシックＩＣ化し難く、そのため部品点数や組立工数が減少しない欠点がある。

【０００８】 また、一次側と二次側間に異状信号伝達用のフォトカプラ１９を配置する必要 があるから、構成部品価格が高くなり易い。 もっとも、二次側の誘起電圧を監視すればよいようにも考えられるが、二次側 電圧は帰還部１３によって制御された一定電圧であるから、一次側の電源変動を 監視するには適さないと考えられている。 本考案者は、上述したスイッチング電源構成を注意深く検討した結果、図７に 示す波形図において、二次側スイッチング電圧のＯＮ期間の電圧ＶONは図６中の 一次側の整流平滑部３の出力点Ａの電圧に比例しており、停電が生じて一次電圧 が下がり始めると電圧ＶONが下がり始めるものの、スイッチングレギュレータ部 ５はかなり低い入力電圧でも動作するうえ、ＯＦＦ期間の電圧ＶOFF が電圧ＶON より遅れて低下する点に着目した。

【０００９】 本考案は上述した従来の欠点を解決するためになされたもので、回路パターン の小型化を図り、安価な部品を用いることが可能で、１チップのモノリシックＩ Ｃに組込むことも容易な電源の異状検出装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために本考案は、１次電源電圧をＯＮ／ＯＦＦして 出力電圧を制御するスイッチングレギュレータ部と、このスイッチングレギュレ ータ部からのスイッチング電流が一次側に流れるトランスと、このトランスの二 次側に誘起されたスイッチング電圧から二次電源を形成する整流平滑部と、トラ ンスの二次側に誘起されたスイッチング電圧における一次側のスイッチング電流 のＯＮ期間に相当する期間のレベルを検出して、この検出レベルが基準レベルを 越えたとき一次電源の異状を検出する検出部とを有している。

【００１１】 また、本考案では、片側極性電源を形成するように上記整流平滑部を構成し、 整流平滑部へのスイッチング電圧とは逆極性の二次側スイッチング電圧からレベ ルを検出し、この検出レベルが片側極性電源に基づく基準レベルを越えたとき異 状を検出するよう上記検出部を構成することも可能である。

【００１２】 さらに、本考案では、両極性電源を形成するよう上記整流平滑部を構成し、ト ランスにおける整流平滑部への一方の極性側からレベルを検出し、この検出レベ ルが整流平滑部からの異極側電源に基づく基準レベルを越えたとき異状を検出す るよう上記検出部を構成することも可能である。

【００１３】

【作用】

このような手段を備えた本考案では、１次電源がスイッチングレギュレータ部 によってＯＮ／ＯＦＦ制御されてトランスの一次側にスイッチング電流が流れ、 その二次側にはスイッチング電圧が誘起して二次電源が形成されるが、１次電源 が停電すると、トランスの二次側に誘起されたスイッチング電圧のうち一次側ス イッチング電流のＯＮ期間に相当する期間のレベルが変化し、その検出レベルが 所定の基準レベルを越えると検出部が一次電源の異状を検出する。

【００１４】 また、上記整流平滑部が片側極性電源を形成し、上記検出部が整流平滑部への スイッチング電圧とは逆極性の二次側スイッチング電圧からレベルを検出して異 状を検出する構成では、片側極性電源のみを用いて検出部が一次電源の異状を検 出する。

【００１５】 さらにまた、上記整流平滑部が両極性電源を形成し、上記検出部がトランスに おける整流平滑部への一方の極性側からレベルを検出して異状を検出する構成で は、一方の極性のスイッチング電圧と逆極性の二次電源から検出部が一次電源の 異状を検出する。

【００１６】

【実施例】

以下本考案の実施例を図面を参照して説明する。なお、従来例と共通する部分 には同一の符号を付す。 図１は本考案に係る異状検出装置の一実施例を示すブロック図である。 もっとも、本考案の異状検出装置は、上述した図６の構成と比較すると、検出 回路電源部１５および停電検出回路２１を省略する一方、二次側に検出部２３を 設けた構成となっているから、共通する部分の説明は簡略化する。 一次電源１としての交流商用電源を整流平滑する整流平滑部３は整流ダイオー ドや平滑コンデンサ（いずれも図示せず）等からなり、スイッチングレギュレー タ部５に接続され、このスイッチングレギュレータ部５は出力側をトランスＴの 一次巻線Ｌ１に接続するとともに別の一次巻線Ｌ３にも接続されている。

【００１７】 スイッチングレギュレータ部５は、一次巻線Ｌ３での誘起電圧によって整流平 滑部３からの出力電圧をＯＮ／ＯＦＦするとともに、後述する帰還部１３からの 信号値が一定となるようにデューティー比を制御して一次巻線Ｌ１に断続的なス イッチング電流を流すものである。 トランスＴの二次巻線Ｌ２には整流平滑部７が接続されている。この整流平滑 部７は、一次巻線Ｌ１との巻数比によって二次巻線Ｌ２に誘起される電圧を整流 平滑し、ＣＰＵ１１やその他の回路へ二次電源９を供給しており、この整流平滑 部７には帰還部１３および検出部２３が接続されている。

【００１８】 整流平滑部７は、例えば図２に示すように、トランスＴの二次巻線Ｌ２の一端 に順方向接続された整流ダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソード側と 二次巻線Ｌ２の他端（共通ライン）の間に挿入された平滑コンデンサＣ１から形 成されており、ダイオードＤ１のカソード側をプラス電位の出力側とした片極性 電源を形成するものである。 整流平滑部７に接続された検出部２３は本考案の要部をなすものであり、図２ に示すように、トランスＴの別の二次巻線Ｌ４の一端に順方向接続された整流ダ イオードＤ２と、このダイオードＤ２のカソード側と二次巻線Ｌ４の共通他端の 間に挿入された分割抵抗Ｒ１、Ｒ２と、これら分割抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点に接 続された比較回路２５を有して構成されている。

【００１９】 トランスＴの二次巻線Ｌ４は、図１中のＡ点の出力電圧に比例した電圧レベル を検出するために二次巻線Ｌ２とは巻線方向を異ならせて巻かれたものであり、 一次巻線Ｌ１との巻数比によって誘起電圧が決まる。 比較回路２５は、整流平滑部７からのプラス電位を電源とするとともにそのプ ラス電位から基準レベルを形成し、この基準レベルと分割抵抗Ｒ１、Ｒ２による 分圧電圧とを比較し、分圧電圧が基準レベルを越えて低下すると、一次電源が異 状に低下したとして異状信号Ｓを出力する電源監視用回路であり、ＩＣ回路で形 成されている。

【００２０】 すなわち、検出部２３は、二次巻線Ｌ４で誘起されたスイッチング電圧のうち 一次側のスイッチング電圧のＯＮ期間の電圧ＶON部分をダイオードＤ２で整流す るとともに、分割抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧電圧が基準レベルより低下したとき 、一次電源の異状を示す異状信号Ｓを出力する機能を有している。 検出部２３において、トランスＴの一次巻線Ｌ１と二次巻線Ｌ４の巻数比によ っては、必ずしも分割抵抗Ｒ１、Ｒ２は必要ではない。 なお、二次巻線Ｌ２、Ｌ４は整流平滑部７や検出部２３に含まれるが、図１に おいては便宜上分けて図示した。

【００２１】 次に、上述した実施例に係る異状検出装置の動作を図３を参照して説明する。 一次電源１は整流平滑部３で整流平滑され、スイッチングレギュレータ部５で ＯＮ／ＯＦＦされてトランスＴの一次巻線Ｌ１にスイッチング電流が流れ、トラ ンスＴの二次巻線Ｌ２には一次巻線Ｌ１との巻数比によって決る電圧が誘起され る。 この誘起された電圧は整流平滑回路７で整流平滑されてＣＰＵ１１等に例えば ＋５Ｖの二次電源９を供給する一方、帰還部１３を介してスイッチングレギュレ ータ部５にフィードバックされ安定動作制御される。

【００２２】 ここで、図３ａに示すように一次電源１が停電すると、整流平滑回路７内の平 滑コンデンサの影響で出力点Ａの電圧は同図ｂのように徐々に低下する一方、同 図ｄのように二次電源９は帰還部１３でスイッチング制御されているから、すぐ には低下しない。 そして、トランスＴの二次巻線Ｌ４に誘起しダイオードＤ２で整流された電圧 （図２中のＢ−Ｂ間電圧）は、図３ｃに示すように、出力点Ａの電圧に比例して 低下し、比較回路２３で分割抵抗Ｒ１、Ｒ２による分圧電圧と基準レベルが比較 され、分圧電圧が基準レベルを越えて低下すると、異状信号Ｓが出力される。

【００２３】 その異状信号Ｓを受けたＣＰＵ１１は処理中のデータをメモリに退避させ、図 ３ｄのように整流平滑回路７からの二次電源９が遅れて低下してＣＰＵ１１の動 作限界点に達すると、その動作を停止する。異状信号発生点からＣＰＵ動作限界 点までが退避時間である。 その後、一次電源１が復電すると、二次電源９はすぐに立上がるから、図２中 のＢ−Ｂ間電圧が図３中の異状信号停止点を上回った時点ではＣＰＵ１１が先に 動作開始しており、異状信号停止点からＣＰＵ１１の起動処理がなされる。

【００２４】 このように本考案の異状検出装置では、二次側に発生するスイッチング電源の うち一次側のスイッチング電圧のＯＮ期間電圧ＶONに相当する電圧レベルが一次 電源１に比例するとともに、二次電源９が停電後すぐに低下しない点を利用し、 二次側に発生するスイッチング電圧の電圧ＶONレベルを二次電源９と比較して一 次電源１の異状を検出するから、検出構成をすべて二次側に設けることができる 。 そのため、回路パターンに加わる電圧が一次側に比べて低くなり、検出部２３ をプリント配線板上に形成しても隣合うパターン間の間隔を狭めることができる ので、電子計器が小型化され、検出部２３等のモノリシックＩＣ化が容易となり 、部品点数や組立工数が減少するうえ、高価な部品を使用しなくともよい。

【００２５】 ところで、図２に示した整流平滑部７はプラスの二次電源９を供給する構成で あったが、本考案ではマイナスの二次電源９を供給するよう形成可能であり、検 出部２３はそのマイナスの二次電源９から基準レベルを作成するとともにその基 準レベルと比較可能なＯＮ期間電圧ＶON相当電圧を得るように形成すればよい。 さらに、上述した実施例の整流平滑部７は片側極性電源を形成する構成であっ たが、本考案はこれに限定されず、検出部２３もそれに合せて変更すればよい。 図４は本考案に係る異状検出装置の他の実施例を示すもので、整流平滑部７が 両極性電源を形成する構成を示している。

【００２６】 すなわち、トランスＴの二次側に中間タップを有する二次巻線Ｌ５を設け、中 間タップＰを共通ラインの０Ｖとし、二次巻線Ｌ５の一端には整流用ダイオード Ｄ３を順方向接続し、二次巻線Ｌ５の他端には整流用ダイオードＤ４を逆方向接 続し、ダイオードＤ３のカソード側と中間タップＰ間およびダイオードＤ４のア ノード側と中間タップＰ間に各々平滑コンデンサＣ２、Ｃ３を接続し、ダイオー ドＤ３のカソード側をプラスの二次電源（＋５Ｖ）とするとともにダイオードＤ ４のアノード側をマイナスの二次電源（−５Ｖ）として整流平滑部２７が形成さ れている。

【００２７】 二次巻線Ｌ５とダイオードＤ３の接続点には整流用ダイオードＤ５が逆方向接 続されており、ダイオードＤ５のアノードが分割抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して中間タ ップＰに接続され、分割抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点が比較回路２９に接続されて検 出部３１が形成されている。 比較回路２９は、整流平滑部２７のマイナス電位と中間タップＰの共通ライン 間に挿入されてそのマイナス電位から基準レベルを形成し、この基準レベルと分 割抵抗Ｒ３、Ｒ４による分圧電圧とを比較し、分圧電圧が基準レベルを越えて低 下すると、一次電源が異状に低下したとして異状信号Ｓを出力する。

【００２８】 このような両極性電源構成の異状検出装置では、トランスＴの二次巻線Ｌ５の 一端から一次側のスイッチング電圧の電圧ＶON部分に相当する電圧レベルを検出 し、検出部３１では二次巻線Ｌ５の他端から整流平滑部２７を介して出力される 異極側電源に基づく基準レベルと比較して異状を検出するから、図２に示す構成 と同様に、二次巻線Ｌ５で誘起されたスイッチング電圧から一次電源の異状を示 す異状信号Ｓを出力することができるうえ、両極性の二次電源を出力するから、 図２の構成のようにスイッチング電圧誘起用の二次巻線Ｌ４を設ける必要がない 。 なお、本考案において、上述した各検出部２３、３１は一例であり、その他の 回路構成で実施可能である。 例えば、図４に示した構成においても、図５に示すように、ダイオードＤ５の アノードを二次巻線Ｌ５とダイオードＤ４の接続点に接続し、ダイオードＤ５の カソードを分割抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して共通ラインに接続するとともに、整流平 滑部２７のプラス電位と共通ライン間に比較回路２９を挿入して実施可能である 。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、スイッチング電源の二次側に発生するＯＮ期間 の電圧レベルが一次側の電源電圧に比例するとともに、二次電源の停電後もすぐ には変動しない点を利用し、二次側に発生するスイッチング電圧のＯＮ期間の電 圧レベルを二次電源からの基準レベルと比較して監視することにより、一次側の 電源電圧の異状を検出する構成としたから、検出部の回路構成を二次側に配置す ることができる。 そのため、検出部を一次側に配置する構成に比べて回路パターンが小型化とな って電子計器の小型化を図ることができるし、安価な部品を用いることができる うえ、検出部をモノリシックＩＣ化できるから、組立も容易で安価となる。 また、上記整流平滑部が片側極性電源を形成し、検出部が整流平滑部へのスイ ッチング電圧とは逆極性の二次側スイッチング電圧からレベルを検出して異状を 検出する構成では、プラス又はマイナス電源を出力するスイッチング電源構成に 好適する。 さらに、上記整流平滑部が両極性電源を形成し、検出部がトランスにおける整 流平滑部への一方の極性側からレベルを検出して異状を検出する構成では、プラ スおよびマイナス電源を出力する両極性スイッチング電源構成に好適するし、ト ランスの構成が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る電源の異状検出装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】図１の整流平滑部および検出部の一例を示す回
路図である。

【図３】図１に示す異状検出装置の動作を説明するタイ
ムチャートである。

【図４】本考案における整流平滑部および検出部の他の
例を示す回路図である。

【図５】図４における整流平滑部および検出部の変形例
を示す回路図である。

【図６】従来の電源の異状検出装置を示すブロック図で
ある。

【図７】従来および本考案におけるトランスの一次側お
よび二次側のスイッチング電圧波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 一次電源 ３、７、２７ 整流平滑部 ５ スイッチングレギュレータ部 ９ 二次電源 １１ ＣＰＵ １３ 帰還部 １５ 検出回路電源部 １７ 検出回路 １９ フォトカプラ ２１ 停電検出回路 ２３、３１ 検出部 ２５、２９ 比較回路 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５ ダイオード Ｌ１、Ｌ３ 一次巻線 Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５ 二次巻線 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗 Ｔ トランス

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次電源電圧をＯＮ／ＯＦＦすることに
   よって出力電圧を制御するスイッチングレギュレータ部
   と、このスイッチングレギュレータ部からのスイッチン
   グ電流が一次側に流れるトランスと、このトランスの二
   次側に誘起されたスイッチング電圧から二次電源を形成
   する整流平滑部と、前記トランスの二次側に誘起された
   スイッチング電圧における前記一次側のスイッチング電
   流のＯＮ期間に相当する期間のレベルを検出し、この検
   出レベルが基準レベルを越えたとき前記一次電源の異状
   を検出する検出部と、を具備することを特徴とする電源
   の異状検出装置。
2. 【請求項２】 前記整流平滑部は片側極性電源を形成
   し、前記検出部は、前記整流平滑部への前記スイッチン
   グ電圧とは逆極性の二次側スイッチング電圧からレベル
   を検出し、この検出レベルが前記片側極性電源に基づく
   基準レベルを越えたとき異状を検出するものである請求
   項１記載の電源の異状検出装置。
3. 【請求項３】 前記整流平滑部は両極性電源を形成し、
   前記検出部は、前記トランスにおける前記整流平滑部へ
   の一方の極性側からレベルを検出し、この検出レベルが
   前記整流平滑部からの異極側電源に基づく基準レベルを
   越えたとき異状を検出するものである請求項１記載の電
   源の異状検出装置。