JP5900949B2 - Power failure detection circuit and power failure detection method - Google Patents
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Description
本発明は、電源故障検出回路および電源故障検出方法に関し、特に、降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源回路の故障発生時において入力電圧がそのまま負荷側に出力されてしまうことを防止可能とする電源故障検出回路および電源故障検出方法に関する。 The present invention relates to a power failure detection circuit and a power failure detection method, and in particular, it is possible to prevent an input voltage from being directly output to a load side when a failure occurs in a power supply circuit composed of a step-down DC-DC converter. The present invention relates to a power failure detection circuit and a power failure detection method.
図３は、特許文献１の特開平０９−２８４９９４号公報「過電圧保護回路」等に記載されている従来の電源故障検出回路の回路構成を示している。図３において、電源回路は、直並列接続したＦＥＴ（Field Effect Transistor）からなる直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２を制御ＩＣ回路Ｚ１により制御することにより、入力電圧Ｖｉｎを、チョーククコイルＬ１と平滑コンデンサＣ１とを介して、所望の出力電圧Ｖｏｕｔとして負荷側に出力するように構成されている。
FIG. 3 shows a circuit configuration of a conventional power failure detection circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 09-284994 “Overvoltage Protection Circuit” of
つまり、制御ＩＣ回路Ｚ１は、所望の出力電圧Ｖｏｕｔを生成するために必要とするスイッチングパルスを生成して、端子Ｇ１、Ｇ２ピンそれぞれから直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２それぞれを構成するＦＥＴのゲートに出力することにより、直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２のオン、オフ動作を制御している。 In other words, the control IC circuit Z1 generates a switching pulse necessary for generating a desired output voltage Vout, and the FETs constituting the series switching element Q1 and the parallel switching element Q2 from the terminals G1 and G2 pins, respectively. By outputting to the gate, the on / off operation of the series switching element Q1 and the parallel switching element Q2 is controlled.
ここで、電源回路に過電流が発生する故障を検出するために、チョーククコイルＬ１の後段に電流検出抵抗Ｒ１を直列接続しており、電流検出抵抗Ｒ１の両端には、当該電源回路に流れる電源電流Ｉ１に比例した検出電圧Ｖ１が発生し、発生した検出電圧Ｖ１は、制御ＩＣ回路Ｚ１のセンス端子ＳＥＮＳＥ＋、ＳＥＮＳＥ−ピン間の電圧として、制御ＩＣ回路Ｚ１にフィードバックされるように構成されている。 Here, in order to detect a failure in which an overcurrent occurs in the power supply circuit, a current detection resistor R1 is connected in series at the subsequent stage of the choke coil L1, and current flows through the power supply circuit at both ends of the current detection resistor R1. A detection voltage V1 proportional to the power supply current I1 is generated, and the generated detection voltage V1 is fed back to the control IC circuit Z1 as a voltage between the sense terminals SENSE + and SENSE− of the control IC circuit Z1. Yes.
制御ＩＣ回路Ｚ１は、センス端子ＳＥＮＳＥ＋、ＳＥＮＳＥ−ピンにフィードバックされてくる検出電圧Ｖ１を常時監視していて、過電流検出用としてあらかじめ定めた電圧閾値以上の電圧値になったことを検出すると、過電流が流れる故障が発生したものと判定して、制御ＩＣ回路Ｚ１の過電流保護機能が働いて、スイッチングパルスの生成動作を停止する。その結果、端子Ｇ１、Ｇ２ピンから直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２それぞれに出力されていたスイッチングパルスによる直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２のオンオフ動作が停止し、直列スイッチング素子Ｑ１はオフ状態（開放状態）、並列スイッチング素子Ｑ２はオン状態（閉成状態）を継続する状態になる。 The control IC circuit Z1 constantly monitors the detection voltage V1 fed back to the sense terminals SENSE + and SENSE−, and detects that the voltage value is equal to or higher than a predetermined voltage threshold for overcurrent detection. It is determined that a failure that causes an overcurrent has occurred, and the overcurrent protection function of the control IC circuit Z1 is activated to stop the switching pulse generation operation. As a result, the on / off operation of the series switching element Q1 and the parallel switching element Q2 by the switching pulse output from the terminals G1 and G2 to the series switching element Q1 and the parallel switching element Q2 is stopped, and the series switching element Q1 is in the off state. (Open state), the parallel switching element Q2 is in a state of continuing the on state (closed state).
しかしながら、図３に示したような従来の電源故障検出回路の場合、次のような課題がある。すなわち、直列スイッチング素子Ｑ１のＦＥＴの故障が発生してから、電流検出抵抗Ｒ１の両端の検出電圧Ｖ１の検出結果に基づいて制御ＩＣ回路Ｚ１内の過電流保護機能が動作するまでの動作速度が遅いために、ＴＯＰ側に位置する直列スイッチング素子Ｑ１のＦＥＴがショート故障していた場合には、入力電圧Ｖｉｎが即時に出力電圧Ｖｏｕｔとして負荷側に出力されてしまう可能性があり、電源回路を降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成していた場合においては、負荷側の回路素子を破損してしまう事態を招いてしまう可能性がある。 However, the conventional power failure detection circuit as shown in FIG. 3 has the following problems. That is, the operation speed from the occurrence of the failure of the FET of the series switching element Q1 to the operation of the overcurrent protection function in the control IC circuit Z1 based on the detection result of the detection voltage V1 across the current detection resistor R1 is increased. If the FET of the series switching element Q1 located on the TOP side is short-circuited due to the slowness, the input voltage Vin may be immediately output to the load side as the output voltage Vout. When configured as a step-down DC-DC converter, there is a possibility that the load-side circuit element is damaged.
(本発明の目的)
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電源回路がショート状態になる故障が発生しても、入力電圧がそのまま負荷側に出力されることを確実に防止することが可能な電源故障検出回路および電源故障検出方法を提供することを、その目的としている。
(Object of the present invention)
The present invention has been made in view of such a problem, and even when a failure that causes a short circuit of the power supply circuit occurs, the power supply that can reliably prevent the input voltage from being directly output to the load side. An object of the present invention is to provide a failure detection circuit and a power failure detection method.
前述の課題を解決するため、本発明による電源故障検出回路および電源故障検出方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the power failure detection circuit and the power failure detection method according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
（１）本発明による電源故障検出回路は、前置直列スイッチング素子と前置並列スイッチング素子とチョークコイルと平滑コンデンサとを少なくとも備えているＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源の故障を検出し、負荷側への出力を停止する電源故障検出回路であって、前記負荷側へ出力する出力線に直列接続した後置直列スイッチング素子と、前記前置直列スイッチング素子に流れ込む入力電流と前記前置直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧との測定結果に基づいて前記前置直列スイッチング素子の故障の前兆を検出する故障検出回路とを、さらに備え、前記故障検出回路の検出結果に基づいて、前記後置スイッチング素子のオンオフを制御することを特徴とする。 (1) A power failure detection circuit according to the present invention detects a failure of a power source comprising a DC-DC converter including at least a pre-series switching element, a pre-parallel switching element, a choke coil, and a smoothing capacitor, A power failure detection circuit for stopping output to the post-series switching element connected in series to the output line that outputs to the load side, an input current flowing into the pre-series switching element, and the pre-series switching element A failure detection circuit that detects a sign of failure of the pre-series switching element based on a measurement result of the voltage applied to both ends of the post-switching element, and the post-switching element based on the detection result of the failure detection circuit It is characterized by controlling the on / off state.
（２）本発明による電源故障検出方法は、直列スイッチング素子と並列スイッチング素子とチョークコイルと平滑コンデンサとを少なくとも備えているＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源の故障を検出し、負荷側への出力を停止する電源故障検出方法であって、前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流と前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧との測定結果に基づいて前記直列スイッチング素子の故障の前兆を検出して、前記負荷側への出力の可否を制御することを特徴とする。 (2) A power failure detection method according to the present invention detects a power failure including a DC-DC converter including at least a series switching element, a parallel switching element, a choke coil, and a smoothing capacitor, and outputs an output to a load side. A power failure detection method for stopping, detecting a precursor of a failure of the series switching element based on a measurement result of an input current flowing into the series switching element and a voltage applied to both ends of the series switching element, and the load It is characterized by controlling whether to output to the side.
本発明の電源故障検出回路および電源故障検出方法によれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the power failure detection circuit and the power failure detection method of the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、入力側のＴＯＰ側に位置する直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）に故障が発生して、該直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）の抵抗値が正常動作時における許容範囲内を示す抵抗値としてあらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したことを検出した際に、該直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）の故障が発生する前兆と看做して、直ちに、負荷側への出力遮断用として出力側のＢＯＴＴＯＭ側に追加して直列接続した後置直列スイッチング素子をオフ（開放）させることにより、入力側のＴＯＰ側に位置する直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）が完全にショート状態になる前に、入力電圧がそのまま負荷側へ出力してしまうことを事前にかつ確実に遮断することができる。 That is, a failure occurs in the series switching element (pre-series switching element) located on the TOP side on the input side, and the resistance value of the series switching element (pre-series switching element) is within an allowable range during normal operation. When it is detected that the resistance value is lower than a predetermined resistance value threshold value, it is regarded as a sign that a failure of the series switching element (pre-series switching element) occurs. By switching off (opening) the post-series switching element connected in series to the output BOTTOM side for output shut-off, the series switching element (pre-series switching element) located on the input side is completely Before the short circuit occurs, it is possible to prevent the input voltage from being output to the load side as it is. Kill.
而して、電源回路が降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されているような場合であっても、電源回路の故障時に、高い入力電圧が電圧降下することなくそのまま負荷側の回路素子に印加されてしまう事態が発生することはなく、負荷側の回路素子が破損することを確実に防ぐことができる。 Thus, even when the power supply circuit is configured as a step-down DC-DC converter, when the power supply circuit fails, a high input voltage is directly applied to the circuit element on the load side without voltage drop. It is possible to reliably prevent the load-side circuit element from being damaged.
以下、本発明による電源故障検出回路および電源故障検出方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。 Preferred embodiments of a power failure detection circuit and a power failure detection method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明による電源故障検出回路および電源故障検出方法は、入力側のＴＯＰ側に位置する直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）に流れる電流と該直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）の両端にかかる電圧とを観測することにより得られる、該直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）の抵抗値が、正常動作時の許容範囲内の抵抗値としてあらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したことを検知した際に、故障発生の前兆と看做して、直ちに、負荷側への出力を遮断する故障検出回路を備え、故障によりＴＯＰ側に位置する直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）が完全なショート状態に陥る前に、入力電圧がそのまま負荷側へ出力されることを事前に防止することを可能にすることを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. A power failure detection circuit and a power failure detection method according to the present invention include a current flowing through a series switching element (pre-series switching element) positioned on the input side TOP and both ends of the series switching element (pre-series switching element). The resistance value of the series switching element (pre-series switching element) obtained by observing such a voltage is lower than a resistance value threshold value determined in advance as a resistance value within an allowable range during normal operation. When detected, it is considered as a precursor to the occurrence of a failure, and is equipped with a failure detection circuit that immediately shuts off the output to the load side, and the series switching element (pre-series switching device) located on the TOP side due to the failure is completely It is mainly possible to prevent the input voltage from being output as it is to the load side before entering into a short circuit. It is characterized such.
つまり、本発明は、電源回路において、入力側のＴＯＰ側に位置している前置直列スイッチング素子を構成する例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）のドレイン−ソース間の抵抗値が、通常の許容範囲内の抵抗値すなわち抵抗値閾値よりも少しでも低下したことを検出した場合、ショート状態の故障が発生する前兆であると看做して、出力側のＢＯＴＴＯＭ側に追加して直列接続した後置直列スイッチング素子を直ちに強制的にオフすることによって、入力電圧がそのまま負荷側に出力することを事前に防止する故障検出回路を備えることを主要な特徴としている。 That is, according to the present invention, in the power supply circuit, for example, the resistance value between the drain and the source of the FET (Field Effect Transistor) constituting the pre-series switching element located on the TOP side on the input side is within a normal allowable range. Is detected as a sign of a short-circuit failure, and is added to the BOTTOM side on the output side and connected in series. The main feature is that it includes a failure detection circuit that prevents the input voltage from being directly output to the load side by forcibly turning off the switching element immediately.
ここで、電源回路が、高い電圧値の入力電圧を低下させて負荷側に供給する降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源回路に特に効果的であり、電源回路の故障により、高い入力電圧がそのまま負荷側に出力されて、負荷側の回路素子が破損してしまう事態が生じることを確実に防止することを可能にしている。 Here, the power supply circuit is particularly effective for a power supply circuit composed of a step-down DC-DC converter that reduces the input voltage having a high voltage value and supplies the input voltage to the load side. It is possible to reliably prevent a situation in which the load-side circuit element is damaged due to output to the load side.
（実施形態の構成例）
次に、本発明による電源故障検出回路の回路構成の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明による電源故障検出回路の回路構成の一例を示す回路構成図であり、図３に示した電源回路と同様のＤＣ−ＤＣコンバータからなる電源回路においてショート故障を事前に検出して負荷側への出力を遮断する回路構成例を示しており、図３の電源回路と同じ機能を有する部位には、図３と同じ符号を付して示している。
(Configuration example of embodiment)
Next, an example of the circuit configuration of the power failure detection circuit according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an example of a circuit configuration of a power supply failure detection circuit according to the present invention. A short circuit failure is detected in advance in a power supply circuit composed of a DC-DC converter similar to the power supply circuit shown in FIG. 3 shows an example of a circuit configuration that cuts off the output to the load side, and parts having the same functions as those of the power supply circuit of FIG.
つまり、図１に示す電源回路は、図３の電源回路と同様、入力側のＴＯＰ側に位置する直並列接続したＦＥＴ（Field Effect Transistor）からなる前置直列スイッチング素子Ｑ１、前置並列スイッチング素子Ｑ２を、制御ＩＣ回路Ｚ１の端子Ｇ１、Ｇ２ピンそれぞれから出力されるスイッチングパルスによりスイッチング制御することにより、入力電圧Ｖｉｎを、チョーククコイルＬ１と平滑コンデンサＣ１とを介して、所望の出力電圧Ｖｏｕｔとして負荷側に出力するように構成されている。 That is, the power supply circuit shown in FIG. 1 is similar to the power supply circuit shown in FIG. 3 in that a pre-series switching element Q1 and a pre-parallel switching element are formed of series-parallel connected FETs (Field Effect Transistors) located on the input side TOP side. By switching control of Q2 by switching pulses output from the terminals G1 and G2 of the control IC circuit Z1, the input voltage Vin is supplied to the desired output voltage Vout via the choke coil L1 and the smoothing capacitor C1. Is output to the load side.
ここで、図１に示す電源回路においても、図３の電源回路と同様、電源回路に過電流が発生する故障を検出するために、チョーククコイルＬ１の後段に電流検出抵抗Ｒ１を直列接続しており、電流検出抵抗Ｒ１の両端には、当該電源回路に流れる電源電流Ｉ１に比例した検出電圧Ｖ１が発生し、発生した検出電圧Ｖ１は、制御ＩＣ回路Ｚ１のセンス端子ＳＥＮＳＥ＋、ＳＥＮＳＥ−ピン間の電圧として、制御ＩＣ回路Ｚ１にフィードバックされるように構成されている。 In the power supply circuit shown in FIG. 1 as well, as in the power supply circuit of FIG. 3, a current detection resistor R1 is connected in series at the subsequent stage of the choke coil L1 in order to detect a fault that causes an overcurrent in the power supply circuit. The detection voltage V1 proportional to the power supply current I1 flowing in the power supply circuit is generated at both ends of the current detection resistor R1, and the generated detection voltage V1 is between the sense terminals SENSE + and SENSE− pins of the control IC circuit Z1. The voltage is fed back to the control IC circuit Z1.
制御ＩＣ回路Ｚ１は、図３の電源回路と同様、センス端子ＳＥＮＳＥ＋、ＳＥＮＳＥ−ピンにフィードバックされてくる検出電圧Ｖ１を常時監視していて、過電流検出用としてあらかじめ定めた電圧閾値以上の電圧値になったことを検出すると、過電流が流れる故障が発生したものと判定して、制御ＩＣ回路Ｚ１の過電流保護機能が働いて、スイッチングパルスの生成動作を停止する。その結果、端子Ｇ１、Ｇ２ピンから前置直列スイッチング素子Ｑ１、前置並列スイッチング素子Ｑ２それぞれに出力されていたスイッチングパルスによる前置直列スイッチング素子Ｑ１、並列スイッチング素子Ｑ２のオンオフ動作が停止し、前置直列スイッチング素子Ｑ１はオフ状態（開放状態）、前置並列スイッチング素子Ｑ２はオン状態（閉成状態）を継続する状態になる。 The control IC circuit Z1 constantly monitors the detection voltage V1 fed back to the sense terminals SENSE + and SENSE− as in the power supply circuit of FIG. 3 and has a voltage value equal to or higher than a predetermined voltage threshold for overcurrent detection. When it is detected that a failure has occurred, it is determined that a failure that causes an overcurrent has occurred, the overcurrent protection function of the control IC circuit Z1 is activated, and the switching pulse generation operation is stopped. As a result, the on / off operation of the pre-series switching element Q1 and the parallel switching element Q2 by the switching pulses output from the terminals G1 and G2 pins to the pre-series switching element Q1 and the pre-parallel switching element Q2 is stopped. The in-series switching element Q1 is in an off state (open state), and the pre-parallel switching element Q2 is in a state of continuing on state (closed state).
さらに、図１に示す電源回路においては、故障発生時における制御ＩＣ回路Ｚ１による出力停止動作の遅さを補うために、当該電源回路のショート故障の発生を事前に検出する故障検出回路Ｚ２が制御ＩＣ回路Ｚ１とは別個に備えられている。そして、入力側のＴＯＰ側に位置している前置直列スイッチング素子Ｑ１の前段に、前置直列スイッチング素子Ｑ１に流れ込む入力電流の入力電流値Ｉを検出するための入力電流検出抵抗Ｒ２が直列接続されるとともに、出力側のＢＯＴＴＯＭ側の電流検出抵抗Ｒ１と平滑コンデンサＣ１との接続点と出力端子との間には、負荷側への出力を遮断するための後置直列スイッチング素子Ｑ３が直列接続されている。ここで、本実施形態においては、後置直列スイッチング素子Ｑ３も、前置直列スイッチング素子Ｑ１、前置並列スイッチング素子Ｑ２と同様、ＦＥＴを用いて構成している。 Further, in the power supply circuit shown in FIG. 1, in order to compensate for the delay of the output stop operation by the control IC circuit Z1 when a failure occurs, the failure detection circuit Z2 that detects in advance the occurrence of a short circuit failure of the power supply circuit is controlled. It is provided separately from the IC circuit Z1. An input current detection resistor R2 for detecting the input current value I of the input current flowing into the pre-series switching element Q1 is connected in series with the pre-series switching element Q1 positioned on the input side TOP side. In addition, a post-series switching element Q3 for blocking output to the load side is connected in series between a connection point between the output side BOTTOM side current detection resistor R1 and the smoothing capacitor C1 and the output terminal. Has been. Here, in the present embodiment, the post-series switching element Q3 is also configured by using an FET, like the pre-series switching element Q1 and the pre-parallel switching element Q2.
故障検出回路Ｚ２は、電流検出回路ＩＤＥＴ、電圧検出回路ＶＤＥＴ、除算器ＤＥＶ、比較器ＣＭＰを少なくとも含んで構成されている。電流検出回路ＩＤＥＴは、前置直列スイッチング素子Ｑ１の前段に直列接続されている入力電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧を引き込むことにより、入力端子から前置直列スイッチング素子Ｑ１に流れ込む入力電流値Ｉを検出する。電圧検出回路ＶＤＥＴは、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン、ソースそれぞれの電圧を引き込むことにより、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧値Ｖを検出する。 The failure detection circuit Z2 includes at least a current detection circuit IDET , a voltage detection circuit VDET , a divider DEV, and a comparator CMP. Current detecting circuit I DET, by pre-draw the voltage across the置直column switching element Q1 connected in series with that input current sense resistor in front of R2, the input current I flowing before置直column switching element Q1 from the input terminal Is detected. The voltage detection circuit V DET detects the voltage value V between the drain and source of the pre-series switching element Q1 by drawing in the voltages of the drain and source of the pre-series switching element Q1.
除算器ＤＥＶは、電流検出回路ＩＤＥＴが検出した入力電流値Ｉと電圧検出回路ＶＤＥＴが検出した前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン、ソース間の電圧値Ｖとを入力して、（Ｖ／Ｉ＝Ｒ）の除算演算を行い、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒを算出する。比較器ＣＭＰは、除算器ＤＥＶによって算出された前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒが、正常動作時の許容範囲内を示す抵抗値としてあらかじめ定めた抵抗値閾値Ａと比較して、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒが抵抗値閾値Ａよりも低下したことを検出した場合は、前置直列スイッチング素子Ｑ１がショート故障に陥る前兆であるものと看做して、出力側のＢＯＴＴＯＭ側に直列接続されている後置直列スイッチング素子Ｑ３を開放（オフ）して、負荷側への出力を遮断する。 Divider DEV, type drain of the current detecting circuit I DET previous input current I and the voltage detection circuit V DET detected detects置直column switching element Q1, and a voltage value V between the source, (V / I = R) is calculated to calculate the resistance value R between the drain and source of the pre-series switching element Q1. The comparator CMP compares the resistance value R between the drain and the source of the pre-series switching element Q1 calculated by the divider DEV with a resistance value threshold A that is set in advance as a resistance value indicating an allowable range during normal operation. When it is detected that the resistance value R between the drain and source of the pre-series switching element Q1 is lower than the resistance threshold value A, the pre-series switching element Q1 is a sign of a short circuit failure. As a result, the post-series switching element Q3 connected in series to the BOTTOM side on the output side is opened (turned off), and the output to the load side is shut off.
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示した電源故障検出回路の動作の一例についてさらに詳細に説明する。図１の電源故障検出回路においては、故障検出回路Ｚ２により前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒの変化を常時監視していて、該抵抗値Ｒが、正常動作時の許容範囲内の抵抗値すなわち抵抗値閾値Ａよりも少しでも低下したことを検出した場合には、電源回路のショート状態の故障が発生する前兆であると看做して、出力側のＢＯＴＴＯＭ側に追加して直列接続した後置直列スイッチング素子Ｑ３を直ちに強制的にオフ（開放）することによって、出力側との接続を遮断して、入力電圧がそのまま負荷側に出力することを事前に防止している。
(Description of operation of embodiment)
Next, an example of the operation of the power failure detection circuit shown in FIG. 1 will be described in more detail. In the power failure detection circuit of FIG. 1, the failure detection circuit Z2 constantly monitors the change in the resistance value R between the drain and source of the pre-series switching element Q1, and the resistance value R is an allowable value during normal operation. When it is detected that the resistance value within the range, i.e., the resistance value threshold value A has fallen even slightly, it is regarded as a precursor to the occurrence of a short circuit failure in the power supply circuit, and is added to the BOTTOM side on the output side In this way, the post-series switching element Q3 connected in series is immediately forcibly turned off (opened) to cut off the connection with the output side and prevent the input voltage from being output to the load side in advance. Yes.
すなわち、入力電圧Ｖｉｎが印加された入力端子から流れ込んでくる入力電流の電流値を検出するために入力側のＴＯＰ側に直列接続した入力電流検出抵抗Ｒ２の両端の電圧を、故障検出回路Ｚ２の電流検出回路ＩＤＥＴに引き込むことにより、電流検出回路ＩＤＥＴにおいて入力電流値Ｉを常時検出している。同時に、入力電流検出抵抗Ｒ２の後段に直列接続されている前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレインの電圧とソースの電圧との双方の電圧を、故障検出回路Ｚ２の電圧検出回路ＶＤＥＴに引き込むことにより、電圧検出回路ＶＤＥＴにおいて前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧値Ｖを常時検出している。 That is, in order to detect the current value of the input current flowing in from the input terminal to which the input voltage Vin is applied, the voltage at both ends of the input current detection resistor R2 connected in series to the TOP side on the input side is determined by the failure detection circuit Z2. By drawing the current detection circuit IDET into the current detection circuit IDET , the current detection circuit IDET always detects the input current value I. At the same time, by drawing both the drain voltage and the source voltage of the pre-series switching element Q1 connected in series in the subsequent stage of the input current detection resistor R2 to the voltage detection circuit V DET of the failure detection circuit Z2. The voltage detection circuit V DET always detects the voltage value V between the drain and source of the pre-series switching element Q1.
電流検出回路ＩＤＥＴが検出した入力電流値Ｉと電圧検出回路ＶＤＥＴが検出した前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の電圧値Ｖとは、故障検出回路Ｚ２の除算器ＤＥＶに入力され、除算器ＤＥＶにおいて、（Ｖ／Ｉ＝Ｒ）の除算が行われることによって、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒが直ちに算出される。除算器ＤＥＶによって算出された前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒは、故障検出回路Ｚ２の比較器ＣＭＰにおいてあらかじめ定めた抵抗値閾値Ａと比較され、該抵抗値閾値Ａよりも少しでも低いと判定された場合には、前記直列スイッチング素子Ｑ１のショート故障が発生する前兆であるものと看做して、直ちに、ＯＦＦ信号（ＬＯＷ）がＦＥＴからなる後置直列スイッチング素子Ｑ３のゲート端子に印加される。 Drain of the current detecting circuit I before DET detects an input current I and the voltage detection circuit V DET detected置直column switching element Q1 - the voltage value V between the source, is input to the divider DEV of the failure detection circuit Z2 In the divider DEV, by dividing (V / I = R), the resistance value R between the drain and the source of the pre-series switching element Q1 is immediately calculated. The resistance value R between the drain and the source of the pre-series switching element Q1 calculated by the divider DEV is compared with a predetermined resistance value threshold A in the comparator CMP of the failure detection circuit Z2, and from the resistance value threshold A Is determined to be a sign that a short-circuit failure of the series switching element Q1 occurs, immediately the post-series switching element Q3 in which the OFF signal (LOW) is composed of an FET. Applied to the gate terminal.
この結果、前置直列スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間の抵抗値Ｒが抵抗値閾値Ａよりも少しでも低下したことを検知すると、瞬時に、出力側のＢＯＴＴＯＭ側に直列接続されている後置直列スイッチング素子Ｑ３はオン状態からオフ状態に切り替わり、出力側との接続を遮断する。而して、しかる後に、たとえ、前置直列スイッチング素子Ｑ１が完全なショート状態に陥ったとしても、入力電圧Ｖｉｎがそのまま負荷側に出力される事態が発生することを事前に確実に防止することができる。 As a result, when it is detected that the resistance value R between the drain and source of the pre-series switching element Q1 has fallen even slightly below the resistance threshold value A, the post-series connected in series to the BOTTOM side on the output side is instantaneous. The series switching element Q3 switches from the on state to the off state, and disconnects from the output side. Thus, after that, even if the pre-series switching element Q1 falls into a complete short-circuit state, it is surely prevented beforehand that a situation in which the input voltage Vin is output to the load side as it is is generated. Can do.
なお、図１に示す電源故障検出回路においては、入力電流の電流値を検出するために、ＴＯＰ側の入力側に入力電流検出抵抗Ｒ２を直列接続している場合について示したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。例えば、図２に示すように、入力電流検出抵抗Ｒ２の代わりにカレントトランスＣＴ１を用いて構成するようにしても良い。図２は、本発明による電源故障検出回路の回路構成の他の例を示す回路構成図であり、図１における入力電流検出抵抗Ｒ２の代わりにカレントトランスＣＴ１を用いて構成している構成例を示している。 In the power failure detection circuit shown in FIG. 1, the case where the input current detection resistor R2 is connected in series to the input side on the TOP side in order to detect the current value of the input current is shown. This is not the only case. For example, as shown in FIG. 2, a current transformer CT1 may be used instead of the input current detection resistor R2. FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing another example of the circuit configuration of the power failure detection circuit according to the present invention, in which the current transformer CT1 is used instead of the input current detection resistor R2 in FIG. Show.
図２のような回路構成にして、入力電流検出抵抗Ｒ２の代わりにカレントトランスＣＴ１を用いて入力電流を検出することにすれば、入力電流検出抵抗Ｒ２において発生していた電力損失を低減することが可能になるという効果が得られる。 If the circuit configuration as shown in FIG. 2 is used to detect the input current using the current transformer CT1 instead of the input current detection resistor R2, the power loss generated in the input current detection resistor R2 can be reduced. Can be obtained.
また、図１に示す電源故障検出回路において、前置直列スイッチング素子Ｑ１、前置並列スイッチング素子Ｑ２、後置直列スイッチング素子Ｑ３を、ＦＥＴを用いて構成する場合について説明したが、本発明は、かかる前置直列スイッチング素子Ｑ１、前置並列スイッチング素子Ｑ２、後置直列スイッチング素子Ｑ３を、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）のみならず、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁型ゲート・バイポーラトランジスタ）や、場合によっては、ＭＥＭＳ（Micro ElectroMechanical Systems）型スイッチング素子を用いて構成するようにしても良い。 In the power failure detection circuit shown in FIG. 1, the case where the front series switching element Q1, the front parallel switching element Q2, and the rear series switching element Q3 are configured using FETs has been described. The pre-series switching element Q1, the pre-parallel switching element Q2, and the post-series switching element Q3 are not limited to MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) but also IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). : Insulated Gate Bipolar Transistor) or, in some cases, a MEMS (Micro ElectroMechanical Systems) type switching element.
（本実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下に記載するような効果が得られる。
(Description of the effect of this embodiment)
As described in detail above, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
すなわち、入力側のＴＯＰ側に位置する前置直列スイッチング素子Ｑ１を構成するＦＥＴに故障が発生して、前置直列スイッチング素子Ｑ１としてのＦＥＴのドレイン−ソース間の抵抗値Ｒが正常動作時における許容範囲内を示す抵抗値としてあらかじめ定めた抵抗値閾値Ａよりも低下したことを検出した際に、直ちに、負荷側への出力遮断用として出力側のＢＯＴＴＯＭ側に追加して直列接続した後置直列スイッチング素子Ｑ３をオフ（開放）させることにより、前置直列スイッチング素子Ｑ１が完全にショート状態になる前に、入力電圧Ｖｉｎがそのまま負荷側へ出力してしまうことを事前にかつ確実に遮断することができる。 That is, a failure occurs in the FET constituting the pre-series switching element Q1 located on the TOP side on the input side, and the resistance value R between the drain and source of the FET as the pre-series switching element Q1 is normal operation. When it is detected that the resistance value within the allowable range is lower than a predetermined resistance value threshold A, it is immediately added to the BOTTOM side on the output side and connected in series for shutting off the output to the load side. By turning off (opening) the series switching element Q3, before the pre-series switching element Q1 is completely short-circuited, the output of the input voltage Vin as it is to the load side is reliably blocked in advance. be able to.
而して、電源回路が降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータとして構成されているような場合であっても、電源回路の故障時に、高い入力電圧Ｖｉｎが電圧降下することなくそのまま負荷側の回路素子に印加されてしまう事態が発生することはなく、負荷側の回路素子が破損することを確実に防ぐことができる。 Thus, even when the power supply circuit is configured as a step-down DC-DC converter, when the power supply circuit fails, the high input voltage Vin is directly applied to the circuit element on the load side without dropping. Therefore, the load-side circuit element can be reliably prevented from being damaged.
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
Ａ 抵抗値閾値
Ｃ１ 平滑コンデンサ
ＣＭＰ 比較器
ＣＴ１ カレントトランス
ＤＥＶ 除算器
Ｇ１ 端子
Ｇ２ 端子
Ｉ 入力電流値
Ｉ１ 電源電流
ＩＤＥＴ 電流検出回路
Ｌ１ チョーククコイル
Ｑ１ 直列スイッチング素子（前置直列スイッチング素子）
Ｑ２ 並列スイッチング素子（前置並列スイッチング素子）
Ｑ３ 後置直列スイッチング素子
Ｒ 抵抗値
Ｒ１ 電流検出抵抗
Ｒ２ 入力電流検出抵抗
ＳＥＮＳＥ＋ センス端子
ＳＥＮＳＥ− センス端子
Ｖ 電圧値
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖ１ 検出電圧
ＶＤＥＴ 電圧検出回路
Ｚ１ 制御ＩＣ回路
Ｚ２ 故障検出回路
A resistance threshold C1 smoothing capacitor CMP comparator CT1 current transformer DEV divider G1 terminal G2 terminal I input current value I1 power supply current I DET current detection circuit L1 choke coil Q1 series switching element (pre-series switching element)
Q2 Parallel switching element (Pre-parallel switching element)
Q3 Post-series switching element R Resistance value R1 Current detection resistor R2 Input current detection resistor SENSE + Sense terminal SENSE− Sense terminal V Voltage value Vin Input voltage Vout Output voltage V1 Detection voltage V DET voltage detection circuit Z1 Control IC circuit Z2 Fault detection circuit
Claims (5)
前記故障検出回路は、前記前置直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値を検出する電流検出回路と、前記前置直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧の電圧値を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路が検出した前記電圧値を前記電流検出回路が検出した前記入力電流値で除算することによって前記前置直列スイッチング素子の抵抗値を算出する除算器と、前記除算器が算出した前記前置直列スイッチング素子の抵抗値があらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したか否かを比較する比較器とからなり、前記比較器の比較結果として、前記前置直列スイッチング素子の抵抗値が前記抵抗値閾値よりも低下したことを検出した場合、前記前置直列スイッチング素子の故障が発生する前兆と看做して、前記後置直列スイッチング素子をオフし、前記負荷側への出力を停止する
電源故障検出回路。 A power failure detection circuit that detects a power failure including a DC-DC converter including at least a pre-series switching element, a pre-parallel switching element, a choke coil, and a smoothing capacitor, and stops output to a load side. Based on the measurement results of the post-series switching element connected in series to the output line that outputs to the load side, the input current flowing into the pre-series switching element and the voltage applied to both ends of the pre-series switching element and a failure detection circuit for detecting a sign of failure of the front置直column switching elements, further comprising, based on a detection result of the fault detection circuit, and controls on and off of the post-serial switching element,
The failure detection circuit includes a current detection circuit that detects an input current value of an input current flowing into the pre-series switching element, a voltage detection circuit that detects a voltage value of a voltage applied to both ends of the pre-series switching element, A divider for calculating a resistance value of the pre-series switching element by dividing the voltage value detected by the voltage detection circuit by the input current value detected by the current detection circuit, and the divider calculated by the divider Comparing whether or not the resistance value of the pre-series switching element is lower than a predetermined resistance value threshold, as a comparison result of the comparator, the resistance value of the pre-series switching element is the When it is detected that the resistance value threshold value has been lowered, the post-series switch is regarded as a precursor to the failure of the pre-series switching element. Off the grayed elements, power failure detecting circuit for stopping the output to the load side.
前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流値と前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧値との測定結果に基づいて前記負荷側への出力の可否を制御する際に、前記直列スイッチング素子の両端に掛かる電圧の電圧値を前記直列スイッチング素子に流れ込む入力電流の入力電流値で除算することによって算出した前記直列スイッチング素子の抵抗値が、あらかじめ定めた抵抗値閾値よりも低下したか否かを比較し、前記直列スイッチング素子の抵抗値が前記抵抗値閾値よりも低下したことを検出した場合に、前記直列スイッチング素子の故障が発生する前兆と看做して、前記負荷側への出力を停止する
電源故障検出方法。 A power failure detection method for detecting a failure of a power source including a DC-DC converter including at least a series switching element, a parallel switching element, a choke coil, and a smoothing capacitor, and stopping output to a load side, Based on the measurement result of the input current flowing into the switching element and the voltage applied to both ends of the series switching element, detecting the precursor of the failure of the series switching element, and controlling the availability of output to the load side ,
The voltage applied to both ends of the series switching element when controlling the output to the load side based on the measurement result of the input current value flowing into the series switching element and the voltage value applied to both ends of the series switching element. Whether the resistance value of the series switching element calculated by dividing the voltage value of the input current value of the input current flowing into the series switching element is lower than a predetermined resistance value threshold, When it is detected that the resistance value of the series switching element has fallen below the resistance value threshold, it is regarded as a precursor to the occurrence of the failure of the series switching element, and the power supply failure detection stops the output to the load side. Method.
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