JP2020115109A - 電源異常検出装置および電源異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周期的な電圧変動も含めて電圧の変動範囲を把握し、電圧の異常を検出する電源電圧異常検出装置を提供する。【解決手段】電源異常検出装置は、電圧測定手段と、測定タイミングランダム化手段と、測定電圧記憶手段と、異常検出手段とを有している。電圧測定手段は、電源の電圧を測定する。測定タイミングランダム化手段は、電源電圧測定手段が、電圧を測定するタイミングをランダム化する。測定電圧記憶手段は、電圧測定手段が測定した測定電圧を記憶する。異常検出手段は、測定電圧記憶手段に記憶された測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出する。この時、所定期間における複数の測定電圧を参照して電圧変動の異常を検出する。ランダムなタイミングで測定された電圧データを用いることで、周期的な電圧変動があった場合にも、変動の周期性に影響されることなく電圧の異常を検出することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、電源異常検出装置および電源異常検出方法に関する。

電気機器を安定して運用するためには、電源電圧を安定させておくことが重要である。特に、コンピュータ装置などの情報通信機器に使用される集積回路やシステムは、電源電圧変動の影響を受けやすいため、電圧をより安定に保つことが必要である。このため、電源電圧を監視して、故障を未然に防ぐ方法が検討されている。

例えば、特許文献１には、発生してしまった異常を検出するだけでなく、異常の予兆を検出して、システムダウンを防ぐ技術が開示されている。この技術では、電源の正常電圧範囲と、正常範囲より上限が低く下限が高い監視用電圧範囲を設け、一定間隔で測定した電源電圧の監視を行う。そして、電源電圧が監視用電圧範囲を外れた時に警報用信号を発生する。警報用信号の発生により、電源電圧が正常範囲内であっても、システムダウンの恐れがあることを検知することができる。

特開２０１１−０６１９６８号公報

しかし、特許文献１の技術では、測定間隔に同期する周期的電圧変動があった場合に、この電圧変動を検出できない可能性があり、異常を見逃してしまう恐れがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、周期的な電圧変動も含めて電圧の変動範囲を把握し、電圧の異常を検出する電源電圧異常検出装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、電源異常検出装置は、電圧測定手段と、測定タイミングランダム化手段と、測定電圧記憶手段と、異常検出手段とを有している。電圧測定手段は、電源の電圧を測定する。測定タイミングランダム化手段は、電源電圧測定手段が、電圧を測定するタイミングをランダム化する。測定電圧記憶手段は、電圧測定手段が測定した測定電圧を記憶する。異常検出手段は、測定電圧記憶手段に記憶された測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出する。この時、所定期間における複数の測定電圧を参照して電圧変動の異常を検出する。ランダムなタイミングで測定された電圧データを用いることで、周期的な電圧変動があった場合にも、変動の周期性に影響されることなく電圧の異常を検出することができる。

本発明の効果は、周期的な電圧変動も含めて電圧の変動範囲を把握し、電圧の異常を検出する電源電圧異常検出装置を提供できることである。

第１の実施形態の電源異常検出装置を示すブロック図である。 第２の実施形態の電源異常検出装置を示すブロック図である 第２の実施形態の測定タイミングを説明するための図である。 第２の実施形態の測定データの例を示すグラフである。 第２の実施形態の電源異常検出装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態のサーバを示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電源異常検出装置を示すブロック図である。電源異常検出装置は、電圧測定手段１と、測定タイミングランダム化手段２と、測定電圧記憶手段３と、異常検出手段４とを有している。

電圧測定手段１は、電源の電圧を測定する。

測定タイミングランダム化手段２は、電源電圧測定手段１が、電圧を測定するタイミングをランダム化する。

測定電圧記憶手段３は、電圧測定手段１が測定した測定電圧を記憶する。

異常検出手段４は、測定電圧記憶手段３に記憶された測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出する。この時、所定期間における複数の測定電圧を参照して電圧変動の異常を検出する。

上記のように、ランダムなタイミングで測定された電圧データを用いることで、周期的な電圧変動も含めて電圧の変動範囲を把握し、電圧の異常を検出することができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態の電源電圧異常検出装置１０を示すブロック図である。電源電圧異常検出装置１０は、電圧センサー１１と、ランダムタイミング発生回路１２と、測定電圧記録メモリ１３と、異常検出回路１４とを有している。

電圧センサー１１は、直流電源回路２０の出力電圧を、ランダムタイミング発生回路１２が出力するタイミングで測定する。

ランダムタイミング発生回路１３は、ランダムな間隔で測定タイミング信号を出力する。測定タイミングは、例えば、数学的なアルゴリズムを用いて、疑似的にランダムとみなせる数列を生成することにより設定することができる。

電圧記録メモリはランダムなタイミングで測定された測定電圧を記録する。

異常検出回路１４は、測定電圧に基づいて電圧の異常を検出する。この時、例えば、測定電圧記録メモリ１３に保存されている、所定期間における最大電圧と参照電圧の差をピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐとする。そして、Ｖｐｐと、Ｖｐｐの変動を監視する。異常の検出は、例えば、Ｖｐｐの値が、第１の閾値を超えたことをもって行うことができる。また例えば、最新の所定期間におけるＶｐｐの、基準となる所定期間におけるＶｐｐからの変動量が、第２の閾値を超えたことをもって、異常を検出しても良い。そして、異常を検出したら外部の制御装置等にアラームを上げる。

次に、本実施形態の測定タイミングについて説明する。図３は、測定タイミングを説明するための図である。グラフの横軸は時間で、縦軸は電圧である。グラフは十分に短いサンプリング間隔で測定された電圧を示している。そして、図３中のブロック矢印は、本実施形態の測定タイミングを示している。この例では、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の４つの時刻で電圧を測定し、それぞれの測定の間隔はランダムになっている。このように、測定タイミングをランダムにすることで、周期的なノイズや、電圧変動の周期性に影響されることがなくなり、少ないサンプリングでも電圧変動を正確に把握することができる。また、副次的なこうかとして、測定回数を少なくすることによる消費電力の低減を図ることができる。

次に異常の検出方法の例について説明する。図４は、ランダムな間隔で測定した電圧のデータを示すグラフである。ここでは、ピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐと記すこととする。また、複数のタイミングで測定された測定電圧を用いてＶｐｐを算出するための所定期間をτとする。図４の左側の所定期間τではピーク・ツー・ピーク電圧はＶｐｐである。そして、図４の右側の所定期間τでは、ピーク・ツー・ピーク電圧はＶｐｐ´である。異常検出回路は、ＶｐｐとＶｐｐ´との間の変動幅が閾値を超えたことをもって異常を検出する。変動幅を評価する基準となる期間は、例えば、新しい測定の所定期間の１つ前の所定期間とすることができるが、基準となる期間を設定し、それ以降の所定期間における電圧の変動幅を評価しても良い。なお変動幅は変動率としても良い。また、上記の例では、説明のために所定期間に含まれる測定電圧データの数を６〜８としているが、数を増やすことで、異常の検出精度を高めることができる。例えば、図３のグラフように、電源電圧がリップルを含む場合には、τをリップルの周期より十分に長い期間とすることで、精度を向上することができる。

次に、上記で説明した電源電圧異常検出装置の動作を、図５のフローチャートを用いて説明する。まずランダムなタイミングで電圧を測定する（Ｓ１）。次に所定期間におけるＶｐｐを算出する（Ｓ２）。次に、算出したＶｐｐを、基準となる所定期間に算出したＶｐｐと比較して変動幅を算出する（Ｓ３）。変動幅が閾値以上だった場合は（Ｓ４＿Ｙｅｓ）、アラームを通知する（Ｓ５）。一方、変動幅が閾値未満であった場合は（Ｓ４＿Ｎｏ）、Ｓ１に戻り、監視のための電圧測定を行う。

以上、説明したように、本実施形態によれば、周期的な電圧変動も含めて電圧の変動範囲を把握し、電圧の異常を検出することができる。また測定に係る消費電力を低減することができる。

（第３の実施形態）
図６は、第２の実施形態の電源電圧異常検出装置を電源電圧異常検出回路として組み込んだサーバ１０００を示すブロック図である。

サーバ１０００は、プロセッサ１００と、メモリＤＩＭＭ２００と、チップセット３００と、Ｉ／Ｏコントローラ４００とを有している。ここでＤＩＭＭは、Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｍｏｄｕｌｅの略である。またＩ／Ｏは、Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔの略である。

プロセッサ１００は、演算および各部の制御を行う。メモリＤＩＭＭ２００は、データやプログラムを記憶する。チップセット３００は、サーバのマザーボードに必要な様々な機能を1つまたは複数のチップにまとめたものである。Ｉ／Ｏコントローラ４００は、サーバ１０００の内部と周辺機器との間で、通信などの制御を行う。

上記の各部には電源回路が接続され、電源回路には電源異常検出回路が接続されている。プロセッサ電源回路１１０はプロセッサ１００に電源電圧を供給し、電源電圧異常検出回路１２０が電源電圧を監視する。メモリＤＩＭＭ電源回路２１０はメモリＤＩＭＭ２００に電源電圧を供給し、電源電圧異常検出回路２２０が電源電圧を監視する。チップセット電源回路３１０はチップセット３００に電源電圧を供給し、電源電圧異常検出回路３２０が電源電圧を監視する。Ｉ／Ｏコントローラ電源回路４１０はＩ／Ｏコントローラ４００に電源電圧を供給し、電源電圧異常検出回路４２０が電源電圧を監視する。それぞれの電源電圧異常検出回路は、電源電圧の異常を検出すると、プロセッサにアラームを通知する。図６では、アラームを通知する経路を点線で示している。

プロセッサ１００はアラーム通知を受け取ると、システム（図示せず）へ異常通報を上げ、電源回路の予防交換を促す。各電源異常検出回路では、図２のように各電源回路の出力電圧を測定する電圧センサー１１を配置する。そしてランダムタイミング発生回路１２が、ランダムなタイミングで信号を出力し、電圧センサー１１の測定タイミングを発生させる。この信号をトリガーとして電圧センサー１１は、電圧センサー１１に入力される直流電圧値を測定する。測定した電圧値は、第２の実施形態のように、所定期間内の最大値、最小値を電圧記録メモリに記録しておく。異常検出回路１４は、測定電圧記録メモリ１３に書き込まれた最大値、最小値の変動を監視し、一定率以上の変動があれば、電源回路の異常としてアラームを出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、構成要素の電源電圧異常を的確に検出できるサーバを構成することができる。

上述した第１乃至第３の実施形態の処理を、コンピュータに実行させるプログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体も本発明の範囲に含む。記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ、などを用いることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１ 電圧測定手段
２ 測定タイミングランダム化手段
３ 測定電圧記憶手段
４ 異常検出手段
１０ 電源電圧異常検出装置
１１ 電圧センサー
１２ ランダムタイミング発生回路
１３ 測定電圧記録メモリ
１４ 異常検出回路
２０ 直流電源回路
１００ プロセッサ
２００ メモリＤＩＭＭ
３００ チップセット
４００ Ｉ／Ｏコントローラ
１０００ サーバ

Claims (10)

1. 電源電圧を測定する電圧測定手段と、
   前記電源電圧の測定のタイミングをランダム化する測定タイミングランダム化手段と、
   前記電源電圧の測定電圧を記憶する測定電圧記憶手段と、
   前記測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出する異常検出手段と
   を有することを特徴とする電源電圧異常検出装置。
2. 前記異常検出手段が、
   所定期間における前記測定電圧の最大電圧と最小電圧との差をＶｐｐとし、Ｖｐｐの値に基づいて、前記電源電圧の異常を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源電圧異常検出装置。
3. 前記異常検出手段が、
   所定期間における前記測定電圧の最大電圧と最小電圧との差をＶｐｐとし、前記所定期間におけるＶｐｐの、基準となる前記所定期間におけるＶｐｐからの変動量に基づいて、前記電源電圧の異常を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源電圧異常検出装置。
4. 前記測定タイミングランダム化手段が、
   数学的アルゴリズムを用いて、疑似的にランダムとみなせる数列を生成し、前記数列に基づいて、ランダム化を行う
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電源電圧異常検出装置。
5. 前記電源電圧が直流電圧である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源電圧異常検出装置。
6. サーバを構成するプロセッサ、メモリ、チップセット、Ｉ／Ｏコントローラの少なくとも１つに電圧を供給する直流電源と、
   前記直流電源の出力する電圧の異常を検出する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源電圧異常検出装置と
   を有することを特徴とするサーバ。
7. 前記電源電圧異常検出装置が、
   前記電源電圧の異常を検出した場合に、
   前記プロセッサにアラームを通知する
   ことを特徴とする請求項６に記載のサーバ。
8. 電源電圧を測定し、
   前記電源電圧の測定のタイミングをランダム化し、
   前記電源電圧の測定電圧を記憶し、
   前記測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出する
   ことを特徴とする電源電圧異常検出方法。
9. 所定期間における前記測定電圧の最大電圧と最小電圧との差をＶｐｐとし、
   前記所定期間におけるＶｐｐの、基準となる前記所定期間におけるＶｐｐからの変動量に基づいて、前記電源電圧の異常を検出する
   ことを特徴とする請求項８に記載の電源電圧異常検出方法。
10. 電源電圧を測定するステップと、
    前記電源電圧の測定のタイミングをランダム化するステップと、
    前記電源電圧の測定電圧を記憶するステップと、
    前記測定電圧に基づいて電源電圧の異常を検出するステップと
    を有することを特徴とする電源電圧異常検出プログラム。

Images