JP6908366B2

JP6908366B2 - Power circuit and power control method

Info

Publication number: JP6908366B2
Application number: JP2016200160A
Authority: JP
Inventors: 正樹名取
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: JP2018064324A

Description

本発明は、電源に関するものであり、特に、電源出力の過電圧状態を検出する技術に関するものである。 The present invention relates to a power source, and more particularly to a technique for detecting an overvoltage state of a power source output.

電子デバイス等に電力を供給する電源ユニットは、電子デバイス等に適正な電圧で安定して電力を供給する必要がある。そのため、電源ユニットは、過電圧によって電子デバイス等の負荷デバイスに障害が生じることを防止するため、過電圧検出回路を備えていることが多い。また、電力を供給する対象となる負荷デバイスには、例えば、定格電圧に対して±５パーセント以内が動作保障の電圧範囲として設定されているものがある。一方で、電源ユニットには、例えば、定格出力電圧に対して＋２０パーセント以上の出力電圧となったときに過電圧を検出するものもある。 A power supply unit that supplies electric power to an electronic device or the like needs to stably supply electric power to the electronic device or the like at an appropriate voltage. Therefore, the power supply unit is often provided with an overvoltage detection circuit in order to prevent the load device such as an electronic device from being damaged by the overvoltage. Further, as a load device to which power is supplied, for example, there is a load device in which within ± 5% of the rated voltage is set as a voltage range for guaranteeing operation. On the other hand, some power supply units detect an overvoltage when the output voltage becomes +20% or more of the rated output voltage, for example.

負荷デバイスの動作保障の電圧範囲と、電源ユニットの出力電圧の範囲が異なる場合に、負荷デバイスの動作保障の電圧範囲を超えているときに、電源ユニットが正常な出力範囲と判断して出力を継続する状態が起こりうる。負荷デバイスの動作範囲を超える電圧の電力が供給されると、負荷デバイスの動作不良が生じることで、電源ユニットが異常を検知して電源の出力の停止が生じる。そのような場合には、電源ユニットにのみ異常が発生していて負荷デバイスが正常に動作可能な場合であっても、負荷デバイスが故障部位であると判断される恐れがある。 When the voltage range of the operation guarantee of the load device and the output voltage range of the power supply unit are different, and the voltage range of the operation guarantee of the load device is exceeded, the power supply unit determines that the output range is normal and outputs the output. A persistent condition can occur. When power with a voltage exceeding the operating range of the load device is supplied, the load device malfunctions, and the power supply unit detects an abnormality and stops the output of the power supply. In such a case, even if an abnormality occurs only in the power supply unit and the load device can operate normally, it may be determined that the load device is the faulty part.

そのような状態を避けるために、例えば、過電圧と判断する電圧範囲を負荷デバイスの動作範囲に応じて狭くする方法が用いられることがある。しかし、過電圧と判断する電圧範囲を狭くすると一時的な出力の変動を異常として誤検知し、電力の供給が停止する恐れがある。そのため、一時的な出力の変動を誤検知することなく、電源ユニットに過電圧故障が生じた際に、過電圧状態を適切に検出して電源出力の停止を行うことができる技術があることが望ましく、関連する技術の開発が行われている。そのような、一時的な出力の変動を誤検知することなく、電源ユニットに過電圧故障が生じた際に、過電圧状態を適切に検出して電源出力の停止を行うための技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。 In order to avoid such a state, for example, a method of narrowing the voltage range determined to be overvoltage according to the operating range of the load device may be used. However, if the voltage range determined to be overvoltage is narrowed, temporary output fluctuations may be erroneously detected as abnormalities, and power supply may stop. Therefore, it is desirable to have a technology that can appropriately detect the overvoltage state and stop the power output when an overvoltage failure occurs in the power supply unit without erroneously detecting a temporary output fluctuation. Related technologies are being developed. As a technique for appropriately detecting the overvoltage state and stopping the power output when an overvoltage failure occurs in the power supply unit without erroneously detecting such a temporary output fluctuation, for example, A technique such as Patent Document 1 is disclosed.

特許文献１は、過電圧を検出して電圧の制御を行う過電流保護回路に関するものである。特許文献１の過電流保護回路は、スイッチング・トランジスタのオン時間によって出力電圧の制御を行っている。特許文献１の過電流保護回路は、出力電圧値が第１の設定値Ｖｒ１を超えたときに、スイッチング・トランジスタのオン時間を短くして出力電圧を低下させている。また、特許文献１の過電流保護回路は、出力電圧値が第１の設定値Ｖｒ１を超えていないが、第２の設定値Ｖｒ２を所定の時間、超えているときスイッチング・トランジスタのオン時間を短くして出力電圧を低下させている。特許文献１は、そのように出力電圧の制御を行うことで、短時間の出力の増大を許容しつつ、過電流状態を検出して過電流の保護を行うことができるとしている。 Patent Document 1 relates to an overcurrent protection circuit that detects an overvoltage and controls the voltage. The overcurrent protection circuit of Patent Document 1 controls the output voltage by the on-time of the switching transistor. The overcurrent protection circuit of Patent Document 1 shortens the on-time of the switching transistor to lower the output voltage when the output voltage value exceeds the first set value Vr1. Further, in the overcurrent protection circuit of Patent Document 1, the output voltage value does not exceed the first set value Vr1, but when the second set value Vr2 is exceeded for a predetermined time, the on-time of the switching transistor is set. The output voltage is lowered by shortening it. Patent Document 1 states that by controlling the output voltage in this way, it is possible to detect an overcurrent state and protect the overcurrent while allowing an increase in the output for a short time.

特開２００１−１１９９３３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-119933

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１では、低電圧側の基準を所定の時間、超えたときに、過電圧の異常が生じていると判断してスイッチング・トランジスタのオン時間を短くしている。そのため、特許文献１では、過電圧状態を判断するために時間を要し、その間に負荷デバイスに異常が生じて停止する恐れがある。よって、特許文献１の技術は、一時的な出力の変動を誤検知することなく、電源ユニットに過電圧故障が生じた際に、過電圧状態を確実に検出して電源出力を停止する技術としては十分ではない。 However, the technique of Patent Document 1 is not sufficient in the following points. In Patent Document 1, when the reference on the low voltage side is exceeded for a predetermined time, it is determined that an overvoltage abnormality has occurred, and the on-time of the switching transistor is shortened. Therefore, in Patent Document 1, it takes time to determine the overvoltage state, and during that time, an abnormality may occur in the load device and the device may stop. Therefore, the technique of Patent Document 1 is sufficient as a technique for reliably detecting an overvoltage state and stopping the power supply output when an overvoltage failure occurs in the power supply unit without erroneously detecting a temporary output fluctuation. is not it.

本発明は、上記の課題を解決するため、一時的な出力の変動を誤検知することなく、過電圧状態を確実に検出して電源出力を停止することができる電源回路を得ることを目的としている。 In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to obtain a power supply circuit capable of reliably detecting an overvoltage state and stopping the power supply output without erroneously detecting a temporary output fluctuation. ..

上記の課題を解決するため、本発明の電源回路は、電源出力手段と、電圧測定手段と、制御手段を備えている。電源出力手段は、所定の電圧値で装置に電力を供給する。電圧測定手段は、電源出力手段が出力する電圧を測定する。制御手段は、電圧測定手段が測定した電圧が、段階的に設定された複数の基準値を順に超えたとき、装置への電力の供給を停止するように電源出力手段を制御する。 In order to solve the above problems, the power supply circuit of the present invention includes a power supply output means, a voltage measuring means, and a control means. The power output means supplies power to the device at a predetermined voltage value. The voltage measuring means measures the voltage output by the power output means. The control means controls the power output means so as to stop the supply of electric power to the apparatus when the voltage measured by the voltage measuring means sequentially exceeds a plurality of reference values set in stages.

本発明の電源制御方法は、所定の電圧値で装置に電力を供給し、出力する電圧を測定し、測定した電圧が、段階的に設定された複数の基準値を順に超えたとき、装置への電力の供給を停止する The power supply control method of the present invention supplies power to the device at a predetermined voltage value, measures the output voltage, and when the measured voltage exceeds a plurality of reference values set in stages, the device is supplied with power. Stop the power supply

本発明によると、一時的な出力の変動を誤検知することなく、過電圧状態を確実に検出して電源出力を停止することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably detect an overvoltage state and stop the power output without erroneously detecting a temporary output fluctuation.

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の回路制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the circuit control part of the 2nd Embodiment of this invention. 電源からの出力変化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the output change from a power source. 本発明と対比した構成における過電圧状態の検出の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection of the overvoltage state in the configuration compared with this invention. 本発明の第２の実施形態における過電圧状態の検出の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection of the overvoltage state in the 2nd Embodiment of this invention.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の電源回路の構成の概要を示したものである、本実施形態の電源回路は、電源出力手段１と、電圧測定手段２と、制御手段３を備えている。電源出力手段１は、所定の電圧値で装置に電力を供給する。電圧測定手段２は、電源出力手段１が出力する電圧を測定する。制御手段３は、電圧測定手段２が測定した電圧が、段階的に設定された複数の基準値を順に超えたとき、装置への電力の供給を停止するように電源出力手段１を制御する。 (First Embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of the configuration of the power supply circuit of the present embodiment. The power supply circuit of the present embodiment includes a power supply output means 1, a voltage measuring means 2, and a control means 3. The power output means 1 supplies electric power to the device at a predetermined voltage value. The voltage measuring means 2 measures the voltage output by the power output means 1. The control means 3 controls the power output means 1 so as to stop the supply of electric power to the apparatus when the voltage measured by the voltage measuring means 2 exceeds a plurality of reference values set in stages in order.

本実施形態の電源回路は、電圧測定手段２において測定した電圧が、段階的に設定された複数の基準値を順に超えたとき、制御手段３が装置への電力の供給を停止するように制御している。そのため、段階的に設定された複数の基準値を順に超えたときに過電圧状態と判断しているので、過電圧と判断する基準を下げた場合でも負荷変動による出力の揺らぎを誤検出することなく、確実に過電圧状態を検出することができる。その結果、本実施形態の電源回路は、一時的な出力の変動を誤検知することなく、過電圧状態を確実に検出して電源出力を停止することができる。 The power supply circuit of the present embodiment controls the control means 3 to stop supplying electric power to the device when the voltage measured by the voltage measuring means 2 exceeds a plurality of reference values set in stages in order. is doing. Therefore, since the overvoltage state is determined when a plurality of reference values set in stages are exceeded in order, output fluctuation due to load fluctuation is not erroneously detected even when the reference for determining overvoltage is lowered. The overvoltage state can be reliably detected. As a result, the power supply circuit of the present embodiment can reliably detect the overvoltage state and stop the power supply output without erroneously detecting the temporary output fluctuation.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の電源システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の電源システムは、電源１０と、負荷デバイス２０を備えている。本実施形態の電源システムは、電源１０から負荷デバイス２０に直流電源を供給するシステムである。電源１０は、外部の電源にさらに接続され、負荷デバイス２０の定格電圧の電力を負荷デバイス２０に供給する。 (Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows an outline of the configuration of the power supply system of the present embodiment. The power supply system of this embodiment includes a power supply 10 and a load device 20. The power supply system of this embodiment is a system that supplies DC power from the power supply 10 to the load device 20. The power supply 10 is further connected to an external power source to supply power at the rated voltage of the load device 20 to the load device 20.

電源１０の構成について説明する。電源１０は、回路制御部１１と、出力電圧検出部１２と、出力電流検出部１３と、コンデンサ１４と、出力チョークコイル１５と、第１のスイッチ１６と、第２のスイッチ１７と、第１の端子１８と、第２の端子１９を備えている。 The configuration of the power supply 10 will be described. The power supply 10 includes a circuit control unit 11, an output voltage detection unit 12, an output current detection unit 13, a capacitor 14, an output choke coil 15, a first switch 16, a second switch 17, and a first. Terminal 18 and a second terminal 19 are provided.

回路制御部１１の構成について説明する。図３は、回路制御部１１の構成を示したものである。回路制御部１１は、制御部３１と、監視部３２と、記憶部３３と、出力電圧値入力部３４と、出力電流値入力部３５をさらに備えている。 The configuration of the circuit control unit 11 will be described. FIG. 3 shows the configuration of the circuit control unit 11. The circuit control unit 11 further includes a control unit 31, a monitoring unit 32, a storage unit 33, an output voltage value input unit 34, and an output current value input unit 35.

制御部３１は、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７のＦＥＴ（Field Effect Transistor）のオン状態とオフ状態を制御する機能を有する。制御部３１は、出力電圧Ｖｏが所定の設定値となるように第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７を制御する。所定の設定値は、負荷デバイス２０の定格電圧となるように設定されている。 The control unit 31 has a function of controlling the on state and the off state of the FET (Field Effect Transistor) of the first switch 16 and the second switch 17. The control unit 31 controls the first switch 16 and the second switch 17 so that the output voltage Vo becomes a predetermined set value. The predetermined set value is set to be the rated voltage of the load device 20.

制御部３１は、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７に駆動信号を送り、ＦＥＴのゲートに電圧を印加することで、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７をオン状態にする。オン状態とは、ＦＥＴのソースとドレインの間で電流が流れる状態のことをいう。また、制御部３１は、監視部３２から出力を停止する信号を受け取ると、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７がオフ状態となるように制御する。オフ状態とは、ＦＥＴのソースとドレインの間で電流が流れない状態のことをいう。 The control unit 31 sends a drive signal to the first switch 16 and the second switch 17, and applies a voltage to the gate of the FET to turn on the first switch 16 and the second switch 17. The on state means a state in which a current flows between the source and drain of the FET. Further, when the control unit 31 receives a signal from the monitoring unit 32 to stop the output, the control unit 31 controls so that the first switch 16 and the second switch 17 are turned off. The off state means a state in which no current flows between the source and drain of the FET.

制御部３１は、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７を数μ秒から数ｍ秒の時間ごとに交互にオン状態とオフ状態を繰り返すように制御する。すなわち、制御部３１は、第１のスイッチ１６がオン状態とのときは、第２のスイッチ１７がオフ状態となるように制御し、第１のスイッチ１６がオフ状態とのときは、第２のスイッチ１７がオン状態となるように制御する。制御部３１は、第１のスイッチ１６と第２のスイッチ１７のオン状態の時間の比率を変えることによって出力電圧Ｖｏが所定の電圧値、すなわち、負荷デバイス２０の定格電圧に基づいた値になるように、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７を制御する。 The control unit 31 controls the first switch 16 and the second switch 17 so as to alternately repeat the on state and the off state every time of several μs to several msec. That is, the control unit 31 controls so that the second switch 17 is in the off state when the first switch 16 is in the on state, and the second switch 16 is in the off state when the first switch 16 is in the off state. The switch 17 is controlled so as to be in the ON state. The control unit 31 changes the ratio of the on-state time of the first switch 16 and the second switch 17 so that the output voltage Vo becomes a predetermined voltage value, that is, a value based on the rated voltage of the load device 20. As such, the first switch 16 and the second switch 17 are controlled.

監視部３２は、出力電圧Ｖｏと、出力電流Ｉｏの測定値と、それぞれに設定されている基準値を比較し、電力の供給停止の要否を判断する機能を有する。出力電圧Ｖｏの測定値は、出力電圧値入力部３４を介して、出力電圧検出部１２から入力される。また、出力電流Ｉｏの測定値は、出力電流値入力部３５を介して、出力電流検出部１３から入力される。 The monitoring unit 32 has a function of comparing the measured values of the output voltage Vo and the output current Io with the reference values set for each, and determining whether or not the power supply is stopped. The measured value of the output voltage Vo is input from the output voltage detection unit 12 via the output voltage value input unit 34. Further, the measured value of the output current Io is input from the output current detection unit 13 via the output current value input unit 35.

監視部３２は、出力電圧検出部１２から入力される出力電圧Ｖｏの測定値を、過電圧状態を検出するための閾値として設定されている複数段階の基準値と比較し、順に基準値以上になったときに過電圧状態が生じていると判断する。 The monitoring unit 32 compares the measured value of the output voltage Vo input from the output voltage detection unit 12 with the reference value of a plurality of stages set as the threshold value for detecting the overvoltage state, and becomes equal to or higher than the reference value in order. At that time, it is judged that an overvoltage state has occurred.

本実施形態では、複数段階の基準値は、３段階の基準値として設定されている。３段階の基準値が、Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２およびＶｔｈ３として設定されているとすると、Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ３を満たすように各基準値が設定されている。基準値のうち最も小さいＶｔｈ１は、電源１０および負荷デバイス２０の定格電圧以上になるように設定されている。また、基準値のうち最も大きいＶｔｈ３は、負荷デバイス２０が正常に動作する電圧範囲内に設定されている。このように基準値が設定されているとき、監視部３２は、出力電圧ＶｏがＶｔｈ１、Ｖｔｈ２およびＶｔｈ３を順に超えたときに、出力している電圧が過電圧状態であると判断する。 In the present embodiment, the reference value of the plurality of steps is set as the reference value of the three steps. Assuming that the three-step reference values are set as Vth1, Vth2, and Vth3, each reference value is set so as to satisfy Vth1 <Vth2 <Vth3. Vth1, which is the smallest of the reference values, is set to be equal to or higher than the rated voltage of the power supply 10 and the load device 20. Further, Vth3, which is the largest of the reference values, is set within the voltage range in which the load device 20 normally operates. When the reference value is set in this way, the monitoring unit 32 determines that the output voltage is in an overvoltage state when the output voltage Vo exceeds Vth1, Vth2, and Vth3 in that order.

例えば、負荷デバイス２０の定格電圧がＶｒ、動作範囲がＶｒ±５パーセントであったとすると、各基準値は、Ｖｔｈ１＝１．０１×Ｖｒ、Ｖｔｈ２＝１．０２×Ｖｒ、Ｖｔｈ３＝１．０３×Ｖｒのようにそれぞれ設定される。このとき、電源１０の動作範囲は、Ｖｒ±５パーセントよりも広いものとする。複数段階の基準値は、２段階で設定されていてもよく、４段階以上で設定されていてもよい。 For example, assuming that the rated voltage of the load device 20 is Vr and the operating range is Vr ± 5%, the reference values are Vth1 = 1.01 × Vr, Vth2 = 1.02 × Vr, Vth3 = 1.03 ×. Each is set like Vr. At this time, the operating range of the power supply 10 is wider than Vr ± 5%. The reference value of a plurality of stages may be set in two stages, or may be set in four or more stages.

また、監視部３２は、出力電流Ｉｏの変動幅を監視し、所定の時間内に基準以上の変動があった場合に、過電圧を検知しないようにする。所定の時間は、電源が応答できないような負荷電流の変動が生じる時間として設定されている。例えば、監視部３２は、電源が応答できない１０μ秒以内に出力電流Ｉｏが１００パーセント、すなわち、出力電流Ｉｏの定常値から０パーセントまで減少したときに、過電圧を検知しないように設定される。 Further, the monitoring unit 32 monitors the fluctuation range of the output current Io and prevents the overvoltage from being detected when the fluctuation exceeds the reference within a predetermined time. The predetermined time is set as a time during which the load current fluctuates so that the power supply cannot respond. For example, the monitoring unit 32 is set so as not to detect an overvoltage when the output current Io decreases to 100%, that is, from the steady value of the output current Io to 0% within 10 μsec when the power supply cannot respond.

図４は、電源１０が制御できない短時間の出力変動の例を示している。図４では、出力電圧Ｖｏが一時的に上昇した際に、出力電流Ｉｏが１０μ秒以下の短時間で定常値である１００パーセントから０パーセントまで低下した場合を示している。このような、電源１０が各スイッチの制御によって対応できないような短時間の変化が生じた場合には、監視部３２は、過電圧を検知しない。 FIG. 4 shows an example of a short-time output fluctuation in which the power supply 10 cannot be controlled. FIG. 4 shows a case where the output current Io drops from the steady value of 100% to 0% in a short time of 10 μs or less when the output voltage Vo temporarily rises. When such a short-time change that the power supply 10 cannot cope with by the control of each switch occurs, the monitoring unit 32 does not detect the overvoltage.

本実施形態の制御部３１および監視部３２の機能は、第１の実施形態の制御手段３に相当する。 The functions of the control unit 31 and the monitoring unit 32 of the present embodiment correspond to the control means 3 of the first embodiment.

記憶部３３は、電力の供給停止の要否を判断する際の出力電圧Ｖｏの複数段階の基準値と、出力電流Ｉｏの変動幅の基準を保存する機能を有する。また、出力電圧Ｖｏと、出力電流Ｉｏの測定値を保存する機能を有する。記憶部３３は、例えば、半導体記憶装置によって構成されている。 The storage unit 33 has a function of storing a reference value of a plurality of stages of the output voltage Vo and a reference of the fluctuation range of the output current Io when determining the necessity of stopping the supply of electric power. It also has a function of storing the measured values of the output voltage Vo and the output current Io. The storage unit 33 is composed of, for example, a semiconductor storage device.

出力電圧値入力部３４は、出力電圧検出部１２から入力される出力電圧Ｖｏの測定値のデータの入力インターフェースである。出力電圧値入力部３４は、入力された出力電圧Ｖｏの測定値のデータを制御部３１および監視部３２にそれぞれ送る。 The output voltage value input unit 34 is an input interface for data of the measured value of the output voltage Vo input from the output voltage detection unit 12. The output voltage value input unit 34 sends the input measured value data of the output voltage Vo to the control unit 31 and the monitoring unit 32, respectively.

出力電流値入力部３５は、出力電流検出部１３から入力される出力電流Ｉｏの測定値のデータの入力インターフェースである。出力電流値入力部３５は、入力された出力電流Ｉｏの測定値のデータを制御部３１および監視部３２にそれぞれ送る。 The output current value input unit 35 is an input interface for data of the measured value of the output current Io input from the output current detection unit 13. The output current value input unit 35 sends the input measured value data of the output current Io to the control unit 31 and the monitoring unit 32, respectively.

出力電圧検出部１２は、出力電圧を測定する機能を有する。出力電圧検出部１２は、第１の端子１８と第２の端子１９の間の電位差を測定し、測定結果を出力電圧として回路制御部１１に送る。また、本実施形態の出力電圧検出部１２の機能は、第１の実施形態の電圧測定手段２に相当する。 The output voltage detection unit 12 has a function of measuring the output voltage. The output voltage detection unit 12 measures the potential difference between the first terminal 18 and the second terminal 19, and sends the measurement result as an output voltage to the circuit control unit 11. Further, the function of the output voltage detection unit 12 of the present embodiment corresponds to the voltage measuring means 2 of the first embodiment.

出力電流検出部１３は、出力電流を測定する機能を有する。出力電流検出部１３は、通過する電流を測定し、測定結果を出力電流として回路制御部１１に送る。 The output current detection unit 13 has a function of measuring the output current. The output current detection unit 13 measures the passing current and sends the measurement result as an output current to the circuit control unit 11.

コンデンサ１４は、第１の端子１８側と第２の端子１９側を接続する位置に、所定の容量値となるように形成されている。 The capacitor 14 is formed at a position connecting the first terminal 18 side and the second terminal 19 side so as to have a predetermined capacitance value.

出力チョークコイル１５は、交流成分を遮断するチョークコイルとして備えられている。 The output choke coil 15 is provided as a choke coil that cuts off an AC component.

第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７は、通電のオンとオフを切り替えるスイッチ素子である。第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７は、ＦＥＴを用いて形成され、回路制御部１１から送られてくる制御信号に基づいて動作する。 The first switch 16 and the second switch 17 are switch elements for switching the energization on and off. The first switch 16 and the second switch 17 are formed by using FETs and operate based on a control signal sent from the circuit control unit 11.

第１の端子１８は、負荷デバイス２０に電力を供給する際の、正極側の接続端子である。また、第２の端子１９は、負荷デバイス２０に電力を供給する際の、負極側の接続端子である。 The first terminal 18 is a connection terminal on the positive electrode side when supplying electric power to the load device 20. Further, the second terminal 19 is a connection terminal on the negative electrode side when supplying electric power to the load device 20.

本実施形態のコンデンサ１４、出力チョークコイル１５、第１のスイッチ１６、第２のスイッチ１７、第１の端子１８および第２の端子１９で構成される回路は、第１の実施形態の電源出力手段１に相当する。 The circuit composed of the capacitor 14, the output choke coil 15, the first switch 16, the second switch 17, the first terminal 18, and the second terminal 19 of the present embodiment is the power supply output of the first embodiment. Corresponds to means 1.

負荷デバイス２０は、電源１０から供給される電力によって動作する装置である。負荷デバイス２０は、電源１０の出力電圧の範囲内の電圧で動作する装置である。負荷デバイス２０には、例えば、記憶装置や表示装置などの電子デバイスが用いられる。負荷デバイス２０は、電源１０から電力の供給を受けて動作するものであれば電子デバイス以外の装置であってもよい。 The load device 20 is a device that operates by the electric power supplied from the power source 10. The load device 20 is a device that operates at a voltage within the range of the output voltage of the power supply 10. As the load device 20, for example, an electronic device such as a storage device or a display device is used. The load device 20 may be a device other than an electronic device as long as it operates by receiving power supplied from the power source 10.

本実施形態の電源システムの動作について説明する。始めに通常に動作している際の、電源１０の動作について説明する。 The operation of the power supply system of this embodiment will be described. First, the operation of the power supply 10 during normal operation will be described.

通常の動作時、出力電圧検出部１２は、出力電圧Ｖｏを測定し、測定結果を回路制御部１１に送る。回路制御部１１に入力された出力電圧Ｖｏのデータは、出力電圧値入力部３４を介して制御部３１に送られる。また、出力電流検出部１３は、出力電流Ｉｏを測定し、測定結果を回路制御部１１に送る。回路制御部１１に入力された出力電流Ｉｏのデータは、出力電流値入力部３５を介して制御部３１に送られる。回路制御部１１は、出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏの測定結果を受け取ると、出力が設定値、すなわち、定格電圧に基づいた値になるように第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７に制御信号を送り、スイッチ素子のオン状態とオフ状態を制御する。 During normal operation, the output voltage detection unit 12 measures the output voltage Vo and sends the measurement result to the circuit control unit 11. The output voltage Vo data input to the circuit control unit 11 is sent to the control unit 31 via the output voltage value input unit 34. Further, the output current detection unit 13 measures the output current Io and sends the measurement result to the circuit control unit 11. The output current Io data input to the circuit control unit 11 is sent to the control unit 31 via the output current value input unit 35. Upon receiving the measurement results of the output voltage Vo and the output current Io, the circuit control unit 11 controls the first switch 16 and the second switch 17 so that the output becomes a set value, that is, a value based on the rated voltage. It sends a signal to control the on and off states of the switch element.

次に出力電圧Ｖｏが増大した場合に、電源１０が過電圧状態を検出して、負荷デバイス２０への電力の供給を停止する際の動作について説明する。 Next, when the output voltage Vo increases, the operation when the power supply 10 detects an overvoltage state and stops supplying power to the load device 20 will be described.

電源１０が稼動している際に、出力電圧検出部１２によって測定された出力電圧Ｖｏのデータは、出力電圧値入力部３４を介して監視部３２にも入力される。また、出力電流検出部１３によって測定された出力電流Ｉｏのデータは、出力電流値入力部３５を介して監視部３２にも入力される。監視部３２は、出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏのデータを受け取ると、出力電圧Ｖｏおよび出力電流Ｉｏのデータを記憶部３３に保存する。 The data of the output voltage Vo measured by the output voltage detection unit 12 when the power supply 10 is operating is also input to the monitoring unit 32 via the output voltage value input unit 34. Further, the data of the output current Io measured by the output current detection unit 13 is also input to the monitoring unit 32 via the output current value input unit 35. When the monitoring unit 32 receives the data of the output voltage Vo and the output current Io, the monitoring unit 32 stores the data of the output voltage Vo and the output current Io in the storage unit 33.

回路制御部１１の監視部３２は、出力電圧値入力部３４を介して入力される出力電圧Ｖｏの値を、過電圧状態を判断する際の基準値であるＶｔｈ３と比較する。入力された出力電圧Ｖｏの値がＶｔｈ３よりも大きいとき、監視部３２は、記憶部３３を参照して、出力電圧Ｖｏの値がＶｔｈ１とＶｔｈ２よりも順に大きくなっているかを確認する。出力電圧Ｖｏの値が基準値Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２およびＶｔｈ３を順に超えていないとき、監視部３２は、通常の動作状態での電圧の変動と判断して出力電圧Ｖｏの監視を継続する。 The monitoring unit 32 of the circuit control unit 11 compares the value of the output voltage Vo input via the output voltage value input unit 34 with Vth3, which is a reference value when determining the overvoltage state. When the value of the input output voltage Vo is larger than Vth3, the monitoring unit 32 refers to the storage unit 33 and confirms whether the value of the output voltage Vo is larger than Vth1 and Vth2 in order. When the value of the output voltage Vo does not exceed the reference values Vth1, Vth2 and Vth3 in order, the monitoring unit 32 determines that the voltage fluctuates in the normal operating state and continues monitoring the output voltage Vo.

出力電圧Ｖｏの値がＶｔｈ１、Ｖｔｈ２およびＶｔｈ３を順に超えているとき、監視部３２は、出力電流値入力部３５を介して入力される出力電流Ｉｏの所定の時間内の変動値を基準値であるＩｔｈと比較する。出力電流Ｉｏの所定の時間内の変動幅が基準値Ｉｔｈ以上のとき、監視部３２は、通常の動作に基づく瞬間的な出力変動と判断して出力電圧Ｖｏと出力電流Ｉｏの監視を継続する。監視部３２が通常の動作に基づく瞬間的な出力変動と判断した場合には、電源１０から負荷デバイス２０への電力の供給は継続される。 When the value of the output voltage Vo exceeds Vth1, Vth2, and Vth3 in order, the monitoring unit 32 uses the fluctuation value of the output current Io input via the output current value input unit 35 as a reference value within a predetermined time. Compare with a certain Is. When the fluctuation range of the output current Io within a predetermined time is equal to or greater than the reference value Is, the monitoring unit 32 determines that it is a momentary output fluctuation based on normal operation and continues to monitor the output voltage Vo and the output current Io. .. When the monitoring unit 32 determines that the output fluctuates momentarily based on the normal operation, the power supply from the power source 10 to the load device 20 is continued.

出力電流Ｉｏの所定の時間内の変動幅がＩｔｈ未満のとき、監視部３２は、負荷デバイス２０への電源出力において過電圧状態が生じていると判断する。過電圧状態が生じていると判断すると、監視部３２は、電力の供給を停止する信号を制御部３１に送る。 When the fluctuation range of the output current Io within a predetermined time is less than Is, the monitoring unit 32 determines that an overvoltage state has occurred in the power output to the load device 20. When it is determined that an overvoltage state has occurred, the monitoring unit 32 sends a signal to stop the power supply to the control unit 31.

制御部３１は、電力の供給を停止する信号を受け取ると、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７への駆動信号の出力を停止する。第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７への駆動信号の出力が停止されると、第１のスイッチ１６および第２のスイッチ１７のＦＥＴはともにオフ状態となるため、回路に電流が流れなくなり、負荷デバイス２０への電力の供給が停止する。 When the control unit 31 receives the signal for stopping the supply of electric power, the control unit 31 stops the output of the drive signal to the first switch 16 and the second switch 17. When the output of the drive signal to the first switch 16 and the second switch 17 is stopped, the FETs of the first switch 16 and the second switch 17 are both turned off, so that no current flows in the circuit. , The supply of power to the load device 20 is stopped.

図５は、段階的に設定された基準に基づいて過電圧状態の検出を行わなかった場合の例を示したものである。図５は、電源の出力電圧の範囲が定格電圧に対して±２０パーセント、負荷デバイスの動作範囲が定格電圧に対して±５パーセントの場合を示している。図５では、出力電圧が電源の出力電圧の範囲である２０パーセント以上上昇した際に、電源が異常を検知する場合の例を示している。図５では、電源の故障で電圧が上昇した際に、負荷デイバスの動作範囲を超えても電源が出力を停止しないため、定格電圧よりも５パーセント以上電圧が上昇した際に、負荷デバイスの動作不良が生じる例を示している。 FIG. 5 shows an example in which the overvoltage state is not detected based on the reference set stepwise. FIG. 5 shows a case where the output voltage range of the power supply is ± 20% of the rated voltage and the operating range of the load device is ± 5% of the rated voltage. FIG. 5 shows an example in which the power supply detects an abnormality when the output voltage rises by 20% or more, which is the range of the output voltage of the power supply. In FIG. 5, when the voltage rises due to a power failure, the power supply does not stop the output even if the operating range of the load device is exceeded. Therefore, when the voltage rises by 5% or more from the rated voltage, the load device operates. An example in which a defect occurs is shown.

図６は、本実施形態の電源１０おいて、過電圧状態を検出する際の複数段階の基準が、定格電圧に対して、１パーセント、２パーセントおよび３パーセント上昇したときとして設定されている場合を示している。図６では、過電圧検出１、過電圧検出２および過電圧検出３と示している箇所で、出力電圧が過電圧状態を検出する際の複数段階の基準を順に超えている。そのため、図６では過電圧検出３を検出したときに、電源の出力が停止されている。本実施形態の電源システムでは、このように過電圧状態を検出することで、負荷デバイス２０の動作不良が生じる前に、電源出力を停止することができる。 FIG. 6 shows a case where the power supply 10 of the present embodiment is set as a case where the reference of a plurality of steps for detecting an overvoltage state is increased by 1%, 2%, and 3% with respect to the rated voltage. Shown. In FIG. 6, at the locations indicated by overvoltage detection 1, overvoltage detection 2, and overvoltage detection 3, the output voltage sequentially exceeds the reference of a plurality of stages when detecting the overvoltage state. Therefore, in FIG. 6, when the overvoltage detection 3 is detected, the output of the power supply is stopped. In the power supply system of the present embodiment, by detecting the overvoltage state in this way, the power supply output can be stopped before the load device 20 malfunctions.

本実施形態の電源システムは、電源１０の出力電圧検出部１２で出力電圧Ｖｏを測定し、出力電圧Ｖｏが段階的に設定された基準値を順に超えたときに過電圧状態が生じていると判断している。そのため、過電圧状態と判断する基準値を低く設定しても、通常動作時の出力電圧Ｖｏの変動を誤検知する可能性が低くなる。また、基準値を低く設定することで、電源から出力される電圧の変動範囲よりも、負荷デバイスの動作範囲が狭いときにも、負荷デバイスの動作不良が生じる前に電源出力を停止することができる。また、本実施形態の電源システムでは、段階的に設定された基準値を順に超えたときに過電圧状態が生じていると判断するため、基準値の最大値を超えている際に過電圧の判断に要する時間を短くすることができる。 In the power supply system of the present embodiment, the output voltage Vo is measured by the output voltage detection unit 12 of the power supply 10, and it is determined that an overvoltage state has occurred when the output voltage Vo sequentially exceeds the reference value set in stages. is doing. Therefore, even if the reference value for determining the overvoltage state is set low, the possibility of erroneously detecting fluctuations in the output voltage Vo during normal operation is reduced. In addition, by setting the reference value low, even when the operating range of the load device is narrower than the fluctuation range of the voltage output from the power supply, the power output can be stopped before the load device malfunctions. can. Further, in the power supply system of the present embodiment, since it is determined that an overvoltage state has occurred when the reference values set in stages are exceeded in order, the overvoltage is determined when the maximum value of the reference value is exceeded. The time required can be shortened.

また、本実施形態の電源システムでは、出力電流検出部１３で出力電流Ｉｏを測定し、電源が応答できないような短時間で出力電流が変動した際に、電圧が基準値を超えた場合には、過電圧状態としての検知は行われない。そのため、負荷変動によって短時間で急激な出力の変動が起きた場合の誤検出を避けることができるので、より正確に過電圧状態を検出することができる。その結果、本実施形態の電源システムは、一時的な出力の変動を誤検知することなく、過電圧状態を確実に検出して電源供給を停止することができる。 Further, in the power supply system of the present embodiment, the output current Io is measured by the output current detection unit 13, and when the output current fluctuates in a short time such that the power supply cannot respond, the voltage exceeds the reference value. , It is not detected as an overvoltage state. Therefore, it is possible to avoid erroneous detection when a sudden output fluctuation occurs in a short time due to the load fluctuation, so that the overvoltage state can be detected more accurately. As a result, the power supply system of the present embodiment can reliably detect the overvoltage state and stop the power supply without erroneously detecting the temporary output fluctuation.

第２の実施形態の電源システムは、電源１０に１つの負荷デバイス２０が接続されているが、負荷デバイス２０は複数、接続されていてもよい。また、電源１０の回路構成は、出力電圧および出力電流を測定する測定手段と、出力電圧および出力電流の測定結果を基に出力を制御する制御手段を備えていれば、第２の実施形態に示した回路構成と異なっていてもよい。 In the power supply system of the second embodiment, one load device 20 is connected to the power supply 10, but a plurality of load devices 20 may be connected. Further, if the circuit configuration of the power supply 10 includes a measuring means for measuring the output voltage and the output current and a control means for controlling the output based on the measurement results of the output voltage and the output current, the second embodiment can be used. It may be different from the circuit configuration shown.

第２の実施形態の電源システムでは、過電圧状態を判断する際の出力電圧および出力電流の基準値は、電源１０の回路制御部１１にあらかじめ設定されているが、接続される負荷デバイス２０に応じて外部入力可能な構成であってもよい。また、基準値が外部入力可能な構成とする場合に、接続される負荷デバイス２０を識別して、あらかじめ設定されている複数パターンの基準値の中から負荷デバイス２０に対応する基準値が選択されて、基準値が設定される構成としてもよい。負荷デバイス２０に対応する基準値が選択される構成とする場合には、例えば、電源１０が負荷デバイス２０の識別子を検知する手段を有する構成とすることができる。負荷デバイス２０に応じて基準値を可変とすることで、複雑な設定変更を必要とせずに、様々な負荷デバイス２０に対応することが可能になる。 In the power supply system of the second embodiment, the reference values of the output voltage and the output current for determining the overvoltage state are preset in the circuit control unit 11 of the power supply 10, but depend on the load device 20 to be connected. It may be configured so that it can be input externally. Further, when the reference value is configured to be externally inputable, the connected load device 20 is identified, and the reference value corresponding to the load device 20 is selected from the preset reference values of a plurality of patterns. Therefore, a reference value may be set. When the reference value corresponding to the load device 20 is selected, for example, the power supply 10 may have a means for detecting the identifier of the load device 20. By making the reference value variable according to the load device 20, it is possible to support various load devices 20 without the need for complicated setting changes.

１電源出力手段
２電圧測定手段
３制御手段
１０電源
１１回路制御部
１２出力電圧検出部
１３出力電流検出部
１４コンデンサ
１５出力チョークコイル
１６第１のスイッチ
１７第２のスイッチ
１８第１の端子
１９第２の端子
２０負荷デバイス
３１制御部
３２監視部
３３記憶部
３４出力電圧値入力部
３５出力電流値入力部 1 Power supply output means 2 Voltage measuring means 3 Control means 10 Power supply 11 Circuit control unit 12 Output voltage detection unit 13 Output current detection unit 14 Capacitor 15 Output choke coil 16 First switch 17 Second switch 18 First terminal 19 First Terminal 2 20 Load device 31 Control unit 32 Monitoring unit 33 Storage unit 34 Output voltage value input unit 35 Output current value input unit

Claims

A power output means that supplies power to the device at a predetermined voltage value controlled by switching between the first switch and the second switch.
A voltage measuring means for measuring the voltage output by the power output means and
When the voltage measured by the voltage measuring means exceeds a plurality of reference values set in at least three steps between the predetermined voltage of the device and the voltage range for normal operation, it is determined to be an overvoltage. Then, a control means for controlling the power output means so as to stop the supply of electric power to the device, and a control means.
A current measuring means for measuring the current output by the power output means is provided.
The control means does not detect the overvoltage when the measured current fluctuates by a preset reference or more within a predetermined time shorter than the time required for switching between the first switch and the second switch. In addition, a power supply circuit characterized in that the power supply output means is controlled so as not to stop the supply of electric power to the device.

When the fluctuation range of the voltage output by the power supply output means from the predetermined voltage value is wider than the voltage range in which the device normally operates, the smallest value among the reference values is the rated voltage of the device. The power supply circuit according to claim 1, wherein a large value among the reference values is set to be smaller than a maximum value of a voltage at which the device normally operates.

A first path in which a first switch element, a choke coil, and a first terminal connected to a device to which power is supplied are connected in order, and a first path.
A second path having a second terminal connected to the device,
A capacitor having one end connected between the choke coil and the first terminal and provided between the first path and the second path,
A second switch element having one end connected between the first switch element and the choke coil and provided between the first path and the second path.
A current measuring circuit that measures the output current from the first terminal, and
A voltage measuring circuit connected to the first terminal and the second terminal to measure an output voltage,
A control circuit that controls the first switch element and the second switch element so that the output becomes a predetermined set value based on the measurement results of the output current and the output voltage.
With
In the control circuit, when the output voltage measured by the voltage measuring circuit exceeds a plurality of reference values set in at least three steps between the predetermined voltage of the device and the voltage range in which the device operates normally. , It is determined that the voltage is overvoltage, and the first switch element and the second switch element are controlled so as to stop the supply of electric power.
In the control circuit, when the output current measured by the current measuring circuit fluctuates by a preset reference or more within a predetermined time shorter than the time required for switching between the first switch element and the second switch element. In addition, the power supply circuit is characterized in that the power supply is not stopped without detecting the overvoltage.

When the fluctuation range of the output voltage from a predetermined voltage value is wider than the voltage range in which the device connected between the first terminal and the second terminal operates normally, it is the smallest of the reference values. The third aspect of the present invention is characterized in that the value is larger than the rated voltage of the device, and the largest value among the reference values is set to be smaller than the maximum value of the voltage at which the device normally operates. The power supply circuit described.

The power supply circuit powers the device at a predetermined voltage value controlled by switching between the first switch and the second switch.
The power supply circuit measures the output voltage and
When the measured voltage exceeds a plurality of reference values set in at least three steps between the predetermined voltage of the device and the voltage range in which the device operates normally, the power supply circuit determines that the voltage is overvoltage. Then , the power supply to the device is stopped,
The power supply circuit measures the output current and
The power supply circuit does not detect the overvoltage when the current fluctuates by a preset reference time within a predetermined time shorter than the time required for switching between the first switch and the second switch. A power supply control method characterized in that the supply of electric power to the device is not stopped.

When the fluctuation range of the output voltage from the predetermined voltage value is wider than the voltage range in which the device operates normally, the smallest value among the reference values is larger than the rated voltage of the device, and the reference value. The power supply control method according to claim 5, wherein the largest value is set to be smaller than the maximum value of the voltage at which the device normally operates.