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JP6598252B2 - Power supply - Google Patents
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Description

本発明は、負荷に主駆動電圧を出力する主電源部と、主駆動電圧が低下したときに主電源部に代わって負荷に副駆動電圧を出力する副電源部とを備えた電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus including a main power supply unit that outputs a main drive voltage to a load, and a sub power supply unit that outputs a subdrive voltage to a load instead of the main power supply unit when the main drive voltage drops.

従来から、様々な分野において、商用交流電圧から生成した主駆動電圧を負荷に出力する主電源部と、停電等により主駆動電圧が低下したときに主電源部に代わって負荷に副駆動電圧を出力する副電源部とを備えた電源装置が使用されている。このような電源装置は「無停電電源装置」と呼ばれることが多い。   Conventionally, in various fields, the main power supply unit that outputs the main drive voltage generated from commercial AC voltage to the load, and the sub drive voltage is applied to the load instead of the main power supply unit when the main drive voltage drops due to a power failure, etc. A power supply device including a sub power supply unit for outputting is used. Such a power supply is often called an “uninterruptible power supply”.

従来の無停電電源装置としては、例えば、図5に示す電源装置100がある。電源装置100は、主電源部101と、副電源部102と、電気二重層コンデンサ103とを備えている。主電源部101は、商用交流電圧を直流化する整流平滑回路と、その出力電圧を所定の主駆動電圧に変換する第1のDC/DCコンバータとを含んでいる。また、副電源部102は、電気二重層コンデンサ103の電圧を所定の副駆動電圧に変換する第2のDC/DCコンバータを含んでいる。   As a conventional uninterruptible power supply, for example, there is a power supply 100 shown in FIG. The power supply apparatus 100 includes a main power supply unit 101, a sub power supply unit 102, and an electric double layer capacitor 103. The main power supply unit 101 includes a rectifying / smoothing circuit that converts commercial AC voltage into direct current, and a first DC / DC converter that converts the output voltage into a predetermined main drive voltage. Further, the sub power supply unit 102 includes a second DC / DC converter that converts the voltage of the electric double layer capacitor 103 into a predetermined sub drive voltage.

主電源部101の第1のDC/DCコンバータは、負荷104、副電源部102および電気二重層コンデンサ103に主駆動電圧を出力する。また、副電源部102の第2のDC/DCコンバータは、停電等により主駆動電圧が低下したときに、電気二重層コンデンサ103に蓄えられた電力を利用して、副駆動電圧を負荷104に出力する。   The first DC / DC converter of the main power supply unit 101 outputs a main drive voltage to the load 104, the sub power supply unit 102, and the electric double layer capacitor 103. In addition, the second DC / DC converter of the sub power supply unit 102 uses the power stored in the electric double layer capacitor 103 when the main drive voltage decreases due to a power failure or the like, and supplies the sub drive voltage to the load 104. Output.

特開平6−351245号公報JP-A-6-351245

上記従来の電源装置100では、主電源部101および副電源部102が負荷104に対して並列に接続されている。このため、この電源装置100では、負荷104に過電圧が印加されるのを防ぐために、主電源部101および副電源部102のそれぞれに駆動電圧(主駆動電圧,副駆動電圧)の出力を停止させるためのスイッチ等を設ける必要があった。   In the conventional power supply device 100, the main power supply unit 101 and the sub power supply unit 102 are connected in parallel to the load 104. Therefore, in this power supply device 100, in order to prevent an overvoltage from being applied to the load 104, the output of the drive voltage (main drive voltage, sub drive voltage) is stopped in each of the main power supply unit 101 and the sub power supply unit 102. It was necessary to provide a switch for this purpose.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも過電圧保護に関わる部品の点数が少なく、製造コストが抑えられた電源装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a power supply apparatus in which the number of parts related to overvoltage protection is smaller than in the past and the manufacturing cost is suppressed.

上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、負荷に主駆動電圧を出力する主電源部と、主駆動電圧が低下したときに主電源部に代わって負荷に副駆動電圧を出力する副電源部とを備えた電源装置であって、副電源部が、副駆動電圧を生成する副駆動電圧生成部と、負荷が接続される出力端子と、副駆動電圧生成部と出力端子の間に設けられた電圧制御型の第1スイッチと、第1スイッチと副駆動電圧生成部の接続点に接続され、主駆動電圧に応じてオン/オフ状態が切り替わることで第1スイッチの制御端子の電圧を変動させる第2スイッチとを備え、主電源部の出力が接続点に接続され、第1スイッチが主駆動電圧による駆動電流の経路と副駆動電圧による駆動電流の経路を兼ねており、主駆動電圧が過電圧状態になると、第2スイッチのオン/オフ状態が切り替わり、第1スイッチがオフ状態になるよう構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a power supply device according to the present invention outputs a main power supply unit that outputs a main drive voltage to a load, and outputs a sub drive voltage to the load instead of the main power supply unit when the main drive voltage drops. A sub power supply unit, wherein the sub power source unit generates a sub drive voltage, an output terminal to which a load is connected, a sub drive voltage generator, and an output terminal. A voltage control type first switch provided between the first switch and a connection point between the first switch and the sub drive voltage generation unit, and the on / off state is switched according to the main drive voltage to thereby control the first switch. A second switch for changing the voltage of the main power supply unit, the output of the main power supply unit is connected to the connection point, the first switch serves as a drive current path by the main drive voltage and a drive current path by the sub drive voltage, When the main drive voltage is overvoltage, Switch on / off state is switched, the first switch is characterized in that it is configured to be turned off.

この構成では、副電源部に備えられた第1スイッチが、主電源部が出力する主駆動電圧による駆動電流の経路にもなっている。そして、主駆動電圧が過電圧状態になると、第2スイッチのオン/オフ状態が切り替わり、第1スイッチがオフ状態になる。したがって、この構成によれば、主電源部が過電圧保護のためのスイッチを備えていなくても、負荷に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。   In this configuration, the first switch provided in the sub power supply unit also serves as a drive current path by the main drive voltage output from the main power supply unit. When the main drive voltage is in an overvoltage state, the second switch is turned on / off, and the first switch is turned off. Therefore, according to this configuration, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the load even if the main power supply unit does not include a switch for overvoltage protection.

上記電源装置の具体的な構成としては、例えば、第2スイッチが第1スイッチと副駆動電圧生成部の接続点および第1スイッチの制御端子に接続され、第2スイッチがオン状態になると第1スイッチがオフ状態になる構成が考えられる。   As a specific configuration of the power supply device, for example, the second switch is connected to the connection point between the first switch and the sub drive voltage generation unit and the control terminal of the first switch, and the first switch is turned on when the second switch is turned on. A configuration in which the switch is turned off is conceivable.

また、上記電源装置のさらに具体的な構成としては、例えば、副電源部が定電圧ダイオードをさらに備え、第1スイッチが、ドレイン端子が出力端子に接続され、かつソース端子が接続点に接続されたPチャネル型の電界効果トランジスタであり、第2スイッチが、エミッタが接続点に接続され、コレクタが第1スイッチの制御端子たるゲート端子に接続され、かつベースが定電圧ダイオードのカソードに接続されたPNP型のバイポーラトランジスタであるとの構成が考えられる。   As a more specific configuration of the power supply device, for example, the sub power supply unit further includes a constant voltage diode, the first switch, the drain terminal is connected to the output terminal, and the source terminal is connected to the connection point. A P-channel field effect transistor, the second switch having an emitter connected to the connection point, a collector connected to the gate terminal which is the control terminal of the first switch, and a base connected to the cathode of the constant voltage diode. A configuration of a PNP type bipolar transistor is conceivable.

この構成によれば、主駆動電圧が定電圧ダイオードの設定電圧を上回ったときに、第2スイッチがオン状態になり、第1スイッチがオフ状態になるので、負荷に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。   According to this configuration, when the main drive voltage exceeds the set voltage of the constant voltage diode, the second switch is turned on and the first switch is turned off, so that an overvoltage is applied to the load. Can be prevented.

なお、上記電源装置の主電源部は、例えば、商用交流電圧を直流化して主駆動電圧を生成する回路を含み、副駆動電圧生成部は、一次電池または二次電池の直流出力電圧を昇圧または降圧して副駆動電圧を生成する回路を含むが、これらには限定されない。   The main power supply unit of the power supply device includes, for example, a circuit that generates a main drive voltage by converting a commercial AC voltage into a direct current, and the sub drive voltage generation unit boosts or reduces the DC output voltage of the primary battery or the secondary battery. Including, but not limited to, a circuit for generating a sub drive voltage by stepping down.

本発明によれば、従来よりも過電圧保護に関わる部品の点数が少なく、製造コストが抑えられた電源装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a power supply apparatus in which the number of parts related to overvoltage protection is smaller than that in the past and the manufacturing cost is suppressed.

本発明の実施例に係る電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device which concerns on the Example of this invention. 図1に示す電源装置に備えられた主電源部の回路図である。It is a circuit diagram of the main power supply part with which the power supply device shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す電源装置に備えられたスイッチング制御部の回路図である。It is a circuit diagram of the switching control part with which the power supply device shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す電源装置の動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram of the power supply device shown in FIG. 従来の電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional power supply device.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る電源装置の実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments of a power supply device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、本発明の実施例に係る電源装置1は、出力端子T3から主駆動電圧を出力する主電源部10と、出力端子T2から副駆動電圧または上記主駆動電圧を出力する副電源部20とを備えている。主電源部10の出力端子T3は、副電源部20に設けられた接続用端子T1に接続されている。   As shown in FIG. 1, a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention outputs a main power supply unit 10 that outputs a main drive voltage from an output terminal T3, and outputs a sub drive voltage or the main drive voltage from an output terminal T2. And a sub power supply unit 20. The output terminal T3 of the main power supply unit 10 is connected to a connection terminal T1 provided in the sub power supply unit 20.

図2に示すように、主電源部10は、直流電圧源11と、直流電圧源11と出力端子T3の間において直列に接続されたスイッチSW3およびコイルL2と、スイッチSW3とコイルL2の接続点にカソードが接続されたダイオードD3と、出力端子T3に一端が接続されたコンデンサC2とを備えている。ダイオードD3のアノードおよびコンデンサC2の他端は接地されている。   As shown in FIG. 2, the main power supply unit 10 includes a DC voltage source 11, a switch SW3 and a coil L2 connected in series between the DC voltage source 11 and the output terminal T3, and a connection point between the switch SW3 and the coil L2. And a diode C3 having a cathode connected thereto and a capacitor C2 having one end connected to the output terminal T3. The anode of the diode D3 and the other end of the capacitor C2 are grounded.

直流電圧源11は、商用交流電圧を直流化して所定の直流電圧を出力する回路で構成されているが、これには限定されず、一次電池、二次電池または大容量のコンデンサで構成されていてもよい。   The DC voltage source 11 is configured by a circuit that converts a commercial AC voltage into a DC voltage and outputs a predetermined DC voltage, but is not limited thereto, and is configured by a primary battery, a secondary battery, or a large-capacity capacitor. May be.

主電源部10は、不図示のスイッチング制御部がスイッチSW3をオン/オフさせることで、降圧型のDC/DCコンバータとして動作し、出力端子T3から直流の主駆動電圧を出力する。本実施例では、主駆動電圧は5.2[V]である。   The main power supply unit 10 operates as a step-down DC / DC converter by turning on / off the switch SW3 by a switching control unit (not shown), and outputs a DC main drive voltage from the output terminal T3. In this embodiment, the main drive voltage is 5.2 [V].

図1に示すように、副電源部20は、直流電圧源21と、直流電圧源21と出力端子T2の間において直列に接続されたコイルL1、ダイオードD1およびスイッチSW2と、コイルL1とダイオードD1の接続点に一端(ドレイン端子)が接続されたスイッチSW1とを備えている。スイッチSW1の他端(ソース端子)は接地されている。   As shown in FIG. 1, the sub power supply unit 20 includes a DC voltage source 21, a coil L1, a diode D1, and a switch SW2, which are connected in series between the DC voltage source 21 and the output terminal T2, and a coil L1 and a diode D1. And a switch SW1 having one end (drain terminal) connected to the connection point. The other end (source terminal) of the switch SW1 is grounded.

コイルL1、ダイオードD1およびスイッチSW1は、本発明の「副駆動電圧生成部」を構成している。副駆動電圧生成部は、後述するスイッチング制御部23がスイッチSW1をオン/オフさせることで、昇圧型のDC/DCコンバータとして動作し、直流の副駆動電圧を出力端子T2から出力する。本実施例では、副駆動電圧は5.0[V]である。   The coil L1, the diode D1, and the switch SW1 constitute the “sub drive voltage generation unit” of the present invention. The sub-drive voltage generator operates as a step-up DC / DC converter by turning on / off the switch SW1, which will be described later, and outputs a DC sub-drive voltage from the output terminal T2. In this embodiment, the sub drive voltage is 5.0 [V].

直流電圧源21は、満充電時の電圧が5.0[V]よりも低い一次電池で構成されているが、これには限定されず、二次電池または直流電圧を出力し得る回路で構成されていてもよい。   The DC voltage source 21 is composed of a primary battery having a fully charged voltage lower than 5.0 [V], but is not limited thereto, and is composed of a secondary battery or a circuit capable of outputting a DC voltage. May be.

スイッチSW1は、ドレイン端子がコイルL1とダイオードD1の接続点に接続され、ソース端子が接地されたNチャネル型の電界効果トランジスタからなる。   The switch SW1 is formed of an N-channel field effect transistor having a drain terminal connected to a connection point between the coil L1 and the diode D1, and a source terminal grounded.

スイッチSW2は、ドレイン端子が出力端子T2に接続され、ソース端子が副駆動電圧生成部を構成するダイオードD1のカソード(すなわち、接続用端子T1)に接続されたPチャネル型の電界効果トランジスタからなる。スイッチSW2は、本発明の「第1スイッチ」に相当する。   The switch SW2 is composed of a P-channel field effect transistor having a drain terminal connected to the output terminal T2 and a source terminal connected to the cathode (that is, the connection terminal T1) of the diode D1 constituting the sub drive voltage generation unit. . The switch SW2 corresponds to the “first switch” of the present invention.

副電源部20は、低電圧検出部22と、低電圧検出部22の出力に一端が接続された抵抗R1と、抵抗R1の他端に一端が接続された抵抗R3とをさらに備えている。抵抗R3の他端は副駆動電圧生成部とスイッチSW2の接続点(すなわち、接続用端子T1)に接続され、抵抗R1の他端はスイッチSW2のゲート端子にも接続されている。   The sub power supply unit 20 further includes a low voltage detection unit 22, a resistor R1 having one end connected to the output of the low voltage detection unit 22, and a resistor R3 having one end connected to the other end of the resistor R1. The other end of the resistor R3 is connected to a connection point (that is, a connection terminal T1) between the sub drive voltage generator and the switch SW2, and the other end of the resistor R1 is also connected to a gate terminal of the switch SW2.

低電圧検出部22は、直流電圧源21の電圧が正常な場合、すなわち直流電圧源21の電圧が予め定められた閾値よりも大きい場合、Lowレベル(0[V])の電圧を出力する。このとき、スイッチSW2はオン状態となる。一方、低電圧検出部22は、直流電圧源21の電圧が予め定められた閾値よりも小さい場合、特定の電圧を出力しない。その結果、スイッチSW2のゲート端子の電圧(制御電圧)は、ソース端子の電圧にほぼ等しくなり、スイッチSW2はオフ状態となる。スイッチSW2のゲート端子とソース端子の電圧が等しくなるのは、抵抗R3が存在するからである。   When the voltage of the DC voltage source 21 is normal, that is, when the voltage of the DC voltage source 21 is greater than a predetermined threshold, the low voltage detection unit 22 outputs a low level (0 [V]) voltage. At this time, the switch SW2 is turned on. On the other hand, the low voltage detector 22 does not output a specific voltage when the voltage of the DC voltage source 21 is smaller than a predetermined threshold. As a result, the voltage (control voltage) at the gate terminal of the switch SW2 becomes substantially equal to the voltage at the source terminal, and the switch SW2 is turned off. The voltage at the gate terminal and the source terminal of the switch SW2 is equal because the resistor R3 exists.

副電源部20は、出力端子T2に一端が接続された抵抗R4と、抵抗R4の他端に一端が接続された抵抗R5と、出力端子T2に一端が接続されたコンデンサC1と、スイッチング制御部23とをさらに備えている。抵抗R5の他端およびコンデンサC1の他端は接地されている。また、スイッチング制御部23は、分圧回路を構成する抵抗R4,R5の接続点に接続された端子T4と、抵抗R1を介して低電圧検出部22の出力に接続された端子T5と、スイッチSW1のゲート端子に接続された端子T6とを有している。   The sub power supply unit 20 includes a resistor R4 having one end connected to the output terminal T2, a resistor R5 having one end connected to the other end of the resistor R4, a capacitor C1 having one end connected to the output terminal T2, and a switching control unit. 23. The other end of the resistor R5 and the other end of the capacitor C1 are grounded. The switching control unit 23 includes a terminal T4 connected to the connection point of the resistors R4 and R5 constituting the voltage dividing circuit, a terminal T5 connected to the output of the low voltage detection unit 22 via the resistor R1, and a switch. And a terminal T6 connected to the gate terminal of SW1.

本実施例では、抵抗R4,R5は抵抗値が等しい。したがって、スイッチング制御部23の端子T4には、負荷40に出力されている電圧の1/2倍の電圧が入力される。例えば、主駆動電圧(=5.2[V])が負荷40に出力されている場合、スイッチング制御部23の端子T4には、2.6[V]が入力される。   In this embodiment, the resistors R4 and R5 have the same resistance value. Therefore, a voltage that is ½ times the voltage output to the load 40 is input to the terminal T4 of the switching control unit 23. For example, when the main drive voltage (= 5.2 [V]) is output to the load 40, 2.6 [V] is input to the terminal T4 of the switching control unit 23.

図3に示すように、スイッチング制御部23は、基準電圧源30と、誤差アンプ31と、波形生成部32と、PWMコンパレータ33と、NOT回路34,36と、NAND回路35とを備えている。誤差アンプ31は、非反転入力端子(+)が端子T4に接続され、反転入力端子(−)が基準電圧源30に接続されている。PWMコンパレータ33は、反転入力端子(−)が誤差アンプ31の出力端子に接続され、非反転入力端子(+)が波形生成部32に接続されている。NOT回路34は、入力端子が端子T5に接続されている。NAND回路35は、第1入力端子がPWMコンパレータ33の出力端子に接続され、第2入力端子がNOT回路34の出力端子に接続されている。また、NOT回路36は、入力端子がNAND回路35の出力端子に接続され、出力端子が端子T6に接続されている。   As shown in FIG. 3, the switching control unit 23 includes a reference voltage source 30, an error amplifier 31, a waveform generation unit 32, a PWM comparator 33, NOT circuits 34 and 36, and a NAND circuit 35. . The error amplifier 31 has a non-inverting input terminal (+) connected to the terminal T 4 and an inverting input terminal (−) connected to the reference voltage source 30. The PWM comparator 33 has an inverting input terminal (−) connected to the output terminal of the error amplifier 31 and a non-inverting input terminal (+) connected to the waveform generation unit 32. The NOT circuit 34 has an input terminal connected to the terminal T5. The NAND circuit 35 has a first input terminal connected to the output terminal of the PWM comparator 33 and a second input terminal connected to the output terminal of the NOT circuit 34. The NOT circuit 36 has an input terminal connected to the output terminal of the NAND circuit 35, and an output terminal connected to the terminal T6.

基準電圧源30の電圧は、上記2.6[V]よりも僅かに低い2.5[V]である。また、波形生成部32は、三角波形、鋸波形等のRAMP信号を生成する。   The voltage of the reference voltage source 30 is 2.5 [V] which is slightly lower than 2.6 [V]. The waveform generator 32 generates a RAMP signal such as a triangular waveform or a sawtooth waveform.

低電圧検出部22が、直流電圧源21の電圧が予め定められた閾値よりも小さいことを検出している場合、すなわち、端子T5の電圧がHighレベルの場合、端子T6の電圧はLowレベルとなる。主駆動電圧が負荷40に出力されている場合、すなわち、端子T4の電圧が基準電圧源30の電圧よりも大きい場合も、端子T6の電圧はLowレベルとなる。これらの場合、スイッチSW1はオフ状態に維持され、副駆動電圧生成部は昇圧動作を行わない。   When the low voltage detection unit 22 detects that the voltage of the DC voltage source 21 is smaller than a predetermined threshold, that is, when the voltage at the terminal T5 is at a high level, the voltage at the terminal T6 is at a low level. Become. When the main drive voltage is output to the load 40, that is, when the voltage at the terminal T4 is larger than the voltage at the reference voltage source 30, the voltage at the terminal T6 is at the low level. In these cases, the switch SW1 is maintained in the off state, and the sub drive voltage generation unit does not perform the boosting operation.

一方、上記2つの場合に当てはまらない場合は、誤差アンプ31から出力される誤差信号と波形生成部32から出力されるRAMP信号の大小関係が変化する度に、端子T6の電圧は変化する。その結果、スイッチSW1はオン/オフを繰り返し、副駆動電圧生成部は昇圧動作により生成した副駆動電圧を出力する。   On the other hand, when the above two cases do not apply, the voltage at the terminal T6 changes each time the magnitude relationship between the error signal output from the error amplifier 31 and the RAMP signal output from the waveform generation unit 32 changes. As a result, the switch SW1 is repeatedly turned on / off, and the sub drive voltage generation unit outputs the sub drive voltage generated by the boosting operation.

図1に示すように、副電源部20は、スイッチSW2のソース端子にエミッタが接続され、スイッチSW2のゲート端子にコレクタが接続されたPNP型のバイポーラトランジスタQと、スイッチSW2のソース端子に一端が接続され、バイポーラトランジスタQのベースに他端が接続された抵抗R2と、抵抗R2の他端にカソードが接続された定電圧ダイオードD2とをさらに備えている。定電圧ダイオードD2のアノードは接地されている。   As shown in FIG. 1, the sub power supply unit 20 includes a PNP bipolar transistor Q having an emitter connected to the source terminal of the switch SW2 and a collector connected to the gate terminal of the switch SW2, and one end connected to the source terminal of the switch SW2. And a resistor R2 having the other end connected to the base of the bipolar transistor Q, and a constant voltage diode D2 having a cathode connected to the other end of the resistor R2. The anode of the constant voltage diode D2 is grounded.

バイポーラトランジスタQは、本発明の「第2スイッチ」に相当する。また、本実施例では、定電圧ダイオードD2の設定電圧は5.6[V]である。   The bipolar transistor Q corresponds to the “second switch” of the present invention. In this embodiment, the set voltage of the constant voltage diode D2 is 5.6 [V].

主電源部10が出力する主駆動電圧が正常な場合、定電圧ダイオードD2はオフ状態となる。この場合、バイポーラトランジスタQは、オフ状態に維持され、スイッチSW2のゲート端子の電圧に何ら影響を及ぼさない。   When the main drive voltage output from the main power supply unit 10 is normal, the constant voltage diode D2 is turned off. In this case, the bipolar transistor Q is maintained in the off state and does not affect the voltage at the gate terminal of the switch SW2.

一方、主電源部10が出力する主駆動電圧が5.6[V]を超える過電圧状態になると、定電圧ダイオードD2はオン状態になる。そして、スイッチSW2のゲート端子の電圧がソース端子の電圧にほぼ等しくなり、スイッチSW2はオフ状態となる。これにより、負荷40が過電圧から保護される。   On the other hand, when the main drive voltage output from the main power supply unit 10 is in an overvoltage state exceeding 5.6 [V], the constant voltage diode D2 is turned on. Then, the voltage at the gate terminal of the switch SW2 becomes substantially equal to the voltage at the source terminal, and the switch SW2 is turned off. Thereby, the load 40 is protected from overvoltage.

図4は、本実施例に係る電源装置1の過電圧保護動作を示す波形図である。時間t1において、接続用端子T1の電圧Vt1(すなわち、主駆動電圧)が5.2[V]から10[V]に変化すると、定電圧ダイオードD2のカソード電圧Vd2が5.2[V]から5.6[V]に変化する。そして、これと同時にバイポーラトランジスタQがオン状態になり、スイッチSW2がオフ状態になり、出力端子T2の電圧Vt2が5.2[V]から0[V]に低下する。その後、時間t2において過電圧状態が解消すると、電圧Vt2は5.2[V]に復帰する。   FIG. 4 is a waveform diagram showing the overvoltage protection operation of the power supply device 1 according to this embodiment. At time t1, when the voltage Vt1 (that is, the main drive voltage) of the connection terminal T1 changes from 5.2 [V] to 10 [V], the cathode voltage Vd2 of the constant voltage diode D2 changes from 5.2 [V]. It changes to 5.6 [V]. At the same time, the bipolar transistor Q is turned on, the switch SW2 is turned off, and the voltage Vt2 at the output terminal T2 drops from 5.2 [V] to 0 [V]. Thereafter, when the overvoltage state is eliminated at time t2, the voltage Vt2 returns to 5.2 [V].

このように、本実施例に係る電源装置1では、副電源部20のスイッチSW2が主駆動電圧による駆動電流の経路と副駆動電圧による駆動電流の経路を兼ねるように主電源部10と副電源部20が接続されているので、スイッチSW2をオフ状態に変化させることにより、過電圧状態となった主駆動電圧が負荷40に印加されるのを防ぐことができる。言い換えると、本実施例に係る電源装置1によれば、主電源部10が過電圧保護のためのスイッチを備えていなくても、負荷40に過電圧が印加されるのを防ぐことができる。   As described above, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the main power supply unit 10 and the sub power supply are configured such that the switch SW2 of the sub power supply unit 20 serves as the drive current path using the main drive voltage and the drive current path using the sub drive voltage. Since the unit 20 is connected, it is possible to prevent the main drive voltage in the overvoltage state from being applied to the load 40 by changing the switch SW2 to the off state. In other words, according to the power supply device 1 according to the present embodiment, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the load 40 even if the main power supply unit 10 does not include a switch for overvoltage protection.

以上、本発明の実施例に係る電源装置1について説明してきたが、本発明の構成は実施例の構成に限定されるものではない。   Although the power supply device 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, the configuration of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

例えば、主電源部10は、負荷40に適した直流の主駆動電圧を出力し得る任意の回路構成をとることができる。同様に、副電源部20の副駆動電圧生成部も、負荷40に適した直流の副駆動電圧を出力し得る任意の回路構成(例えば、昇圧回路および降圧回路)をとることができる。   For example, the main power supply unit 10 can have an arbitrary circuit configuration that can output a DC main drive voltage suitable for the load 40. Similarly, the sub drive voltage generation unit of the sub power supply unit 20 can also have an arbitrary circuit configuration (for example, a boost circuit and a step-down circuit) that can output a DC sub drive voltage suitable for the load 40.

また、上記実施形態では、バイポーラトランジスタQ(第2スイッチ)がスイッチSW2(第1スイッチ)の制御端子に接続され、第2スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わることで第1スイッチがオフ状態になるように構成しているが、第2スイッチがオン状態からオフ状態に切り替わることで第1スイッチがオフ状態になるように構成してもよい。すなわち、主駆動電圧に応じて第2スイッチのオン/オフ状態が切り替わるように構成し、主駆動電圧が過電圧状態になると、第2スイッチのオン/オフ状態が切り替わり、第1スイッチがオフ状態になればよい。   In the above embodiment, the bipolar transistor Q (second switch) is connected to the control terminal of the switch SW2 (first switch), and the first switch is turned off by switching the second switch from the off state to the on state. However, the first switch may be turned off by switching the second switch from the on state to the off state. That is, the second switch is turned on / off according to the main drive voltage. When the main drive voltage is overvoltage, the second switch is turned on / off, and the first switch is turned off. It only has to be.

1 電源装置
10 主電源部
11 直流電圧源
20 副電源部
21 直流電圧源
22 低電圧検出部
23 スイッチング制御部
30 基準電圧源
31 誤差アンプ
32 波形生成部
33 PWMコンパレータ
34 NOT回路
35 NAND回路
36 NOT回路
40 負荷
C1,C2 コンデンサ
D1,D3 ダイオード
D2 定電圧ダイオード
L1,L2 コイル
Q バイポーラトランジスタ(本発明の「第2スイッチ」)
R1,R2,R3,R4,R5 抵抗
SW1,SW3 スイッチ
SW2 スイッチ(本発明の「第1スイッチ」)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 10 Main power supply part 11 DC voltage source 20 Sub power supply part 21 DC voltage source 22 Low voltage detection part 23 Switching control part 30 Reference voltage source 31 Error amplifier 32 Waveform generation part 33 PWM comparator 34 NOT circuit 35 NAND circuit 36 NOT Circuit 40 Load C1, C2 Capacitor D1, D3 Diode D2 Constant voltage diode L1, L2 Coil Q Bipolar transistor ("second switch" of the present invention)
R1, R2, R3, R4, R5 Resistor SW1, SW3 Switch SW2 Switch ("first switch" of the present invention)

Claims (4)

負荷に主駆動電圧を出力する主電源部と、前記主駆動電圧が低下したときに前記主電源部に代わって前記負荷に副駆動電圧を出力する副電源部とを備えた電源装置であって、
前記副電源部が、
前記副駆動電圧を生成する副駆動電圧生成部と、
前記負荷が接続される出力端子と、
前記副駆動電圧生成部と前記出力端子の間に設けられた電圧制御型の第1スイッチと、
前記第1スイッチと前記副駆動電圧生成部の接続点に接続され、前記主駆動電圧に応じてオン/オフ状態が切り替わることで前記第1スイッチの制御端子の電圧を変動させる第2スイッチと、を備え、
前記主電源部の出力が前記接続点に接続され、前記第1スイッチが前記主駆動電圧による駆動電流の経路と前記副駆動電圧による駆動電流の経路を兼ねており、
前記主駆動電圧が過電圧状態になると、前記第2スイッチのオン/オフ状態が切り替わり、前記第1スイッチがオフ状態になるよう構成されている
ことを特徴とする電源装置。
A power supply apparatus comprising: a main power supply unit that outputs a main drive voltage to a load; and a sub power supply unit that outputs a sub drive voltage to the load instead of the main power supply unit when the main drive voltage drops. ,
The sub-power supply unit is
A sub-driving voltage generator for generating the sub-driving voltage;
An output terminal to which the load is connected;
A voltage control type first switch provided between the sub drive voltage generator and the output terminal;
A second switch that is connected to a connection point between the first switch and the sub-drive voltage generator, and that changes a voltage at a control terminal of the first switch by switching an on / off state according to the main drive voltage; With
The output of the main power supply unit is connected to the connection point, and the first switch serves as a drive current path by the main drive voltage and a drive current path by the sub drive voltage,
The power supply device is configured such that when the main drive voltage is in an overvoltage state, the second switch is turned on and off, and the first switch is turned off.
前記第2スイッチが前記接続点および前記制御端子に接続され、
前記第2スイッチがオン状態になると、前記第1スイッチがオフ状態になる
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
The second switch is connected to the connection point and the control terminal;
The power supply device according to claim 1, wherein when the second switch is turned on, the first switch is turned off.
前記副電源部が、定電圧ダイオードをさらに備え、
前記第1スイッチは、ドレイン端子が前記出力端子に接続され、かつソース端子が前記接続点に接続されたPチャネル型の電界効果トランジスタであり、
前記第2スイッチは、エミッタが前記接続点に接続され、コレクタが前記第1スイッチの前記制御端子たるゲート端子に接続され、かつベースが前記定電圧ダイオードのカソードに接続されたPNP型のバイポーラトランジスタであり、
前記主駆動電圧が前記定電圧ダイオードの設定電圧を上回ると、前記第2スイッチがオン状態になり、前記第1スイッチがオフ状態になる
ことを特徴とする請求項2に記載の電源装置。
The sub power supply unit further comprises a constant voltage diode,
The first switch is a P-channel field effect transistor having a drain terminal connected to the output terminal and a source terminal connected to the connection point,
The second switch has a PNP-type bipolar transistor having an emitter connected to the connection point, a collector connected to the gate terminal as the control terminal of the first switch, and a base connected to the cathode of the constant voltage diode. And
The power supply device according to claim 2, wherein when the main drive voltage exceeds a set voltage of the constant voltage diode, the second switch is turned on and the first switch is turned off.
前記主電源部が、商用交流電圧を直流化して前記主駆動電圧を生成する回路を含み、
前記副駆動電圧生成部が、一次電池または二次電池の直流出力電圧を昇圧または降圧して前記副駆動電圧を生成する回路を含む
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の電源装置。
The main power supply unit includes a circuit that generates a main drive voltage by converting a commercial AC voltage into a direct current,
4. The circuit according to claim 1, wherein the sub drive voltage generation unit includes a circuit that generates the sub drive voltage by stepping up or down a DC output voltage of a primary battery or a secondary battery. The power supply device according to item.
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