特開 2022-172916 電源電圧監視回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172916

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】電源電圧監視回路

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/28 20060101AFI20221110BHJP

   H02H 3/20 20060101ALI20221110BHJP

   H02H 3/24 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

G06F1/28

H02H3/20

H02H3/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079260

(22)【出願日】2021-05-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】岡田 厚志

(72)【発明者】

【氏名】酒井 竜児

(72)【発明者】

【氏名】川田 進也

【テーマコード（参考）】

5B011

5G004

【Ｆターム（参考）】

5B011EA08

5B011GG04

5G004AA04

5G004AB02

5G004CA08

(57)【要約】

【課題】実装部品の削減を行うと共に、テストタイミングも１回に削減することが可能な電源電圧監視回路を提供する。
【解決手段】電源１０の電圧を監視する電源電圧監視回路１００において、電源１０の定格電圧より低いリファレンス電圧を出力するリファレンス電源１１０と、電源１０の電圧を分圧する第１分圧回路１２０と、電源１０の電圧を分圧する第２分圧回路１３０と、第１分圧回路１２０または第２分圧回路１３０の出力を切り替えるスイッチ１４０と、リファレンス電圧とスイッチ１４０との出力を比較するコンパレータ１５０と、を備え、第１分圧回路１２０は、電源１０の許容上限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧し、第２分圧回路１３０は、電源１０の許容下限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源の電圧を監視する電源電圧監視回路において、
前記電源の定格電圧より低いリファレンス電圧を出力するリファレンス電源と、
前記電源の電圧を分圧する第１分圧回路と、
前記電源の電圧を分圧する第２分圧回路と、
前記第１分圧回路または第２分圧回路の出力を切り替えるスイッチと、
前記リファレンス電圧と前記スイッチとの出力を比較するコンパレータと、
を備え、
前記第１分圧回路は、前記電源の許容上限電圧を前記リファレンス電圧にする比率で分圧し、
前記第２分圧回路は、前記電源の許容下限電圧を前記リファレンス電圧にする比率で分圧することを特徴とする電源電圧監視回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源電圧の上限と下限とを監視する電源電圧監視回路に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ロボットコントローラ等の制御装置の電源が正常に動作しているかどうかを監視するために、電圧の上限と下限とを監視する回路が用いられている。このような監視回路においては、監視回路が正しくエラーを検出できるかどうかテストする機構を設けることが一般的である。

【0003】

特許文献１には、電源部が過剰電圧監視回路並びに不足電圧監視回路と協働して、過剰電圧及び／あるいは不足電圧のとき制御装置ないしそのリレーに独自の安全対策作用を行なうコンピュータシステム用電圧供給装置が記載されている。特許文献１によれば、電圧供給装置は、安全性を制限することなくコストを減少させ、システムの電圧供給装置の回路素子を少なくすることが可能であると述べている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６－３２４７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら特許文献１に開示されている電圧供給装置においては、電圧の上限と下限とを監視するために、２つの電圧監視回路（過剰電圧監視回路（ＵＷ’）と不足電圧監視回路（ＵＷ））からなるウインドウコンパレータが必要になっている。このため、特許文献１に記載の技術では、まだ部材実装面積やコストを低減させる余地がある。

【0006】

またそれらの回路が正しく動作するかをテストするためには、上限エラー電圧と下限エラー電圧との２種を生成し、それぞれスイッチで切り替えてテストを行う必要がある。また、特許文献１では、不足電圧テスト入力（ＵＴ）と過剰電圧テスト入力（ＵＴ’）とを出力するためのコンピュータユニットＰ１が必要になっている。このように、テストのための構成としても実装面積増加・コスト増加の課題があると共に、上限テスト・下限のテストの２回のテストタイミングが必要であるという課題があった。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みて、実装部品の削減を行うと共に、テストタイミングも１回に削減することが可能な電源電圧監視回路を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、電源の電圧を監視する電源電圧監視回路において、電源の定格電圧より低いリファレンス電圧を出力するリファレンス電源と、電源の電圧を分圧する第１分圧回路と、電源の電圧を分圧する第２分圧回路と、第１分圧回路または第２分圧回路の出力を切り替えるスイッチと、リファレンス電圧とスイッチの出力を比較するコンパレータとを備え、第１分圧回路は、電源の許容上限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧し、第２分圧回路は、電源の許容下限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧することを特徴とする。

【0009】

上記構成によれば、第１分圧回路のテスト結果と第２分圧回路のテスト結果とを併せて判定することにより、過電圧エラーと低電圧エラーとを判定することができる。したがって、電源監視回路としては１組のスイッチおよびコンパレータで済むため、実装部品の削減を行うことができる。また、常時はスイッチを第１分圧回路に接続しておき、テストタイミングにだけ第２分圧回路に切り替えることになるため、１回のテストタイミングでテストを行うことが可能になる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、実装部品の削減を行うと共に、テストタイミングも１回に削減することが可能な電源電圧監視回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態にかかる電源電圧監視回路の回路構成を説明する図である。

【図2】分圧回路の分圧比の例を説明する図である。

【図3】過電圧エラーおよび低電圧エラーの判定の例を説明する図である。

【図4】テストの段取りを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

【0013】

図１は、本実施形態にかかる電源電圧監視回路の回路構成を説明する図である。図１に示す電源１０は、ロボット制御ユニット２０に電源を供給する。そして電源電圧監視回路１００は、電源１０の電圧を監視する。なお電源を供給される負荷はロボット制御ユニットに限らず、任意の電子回路に対しても本発明を適用することができる。また、電源電圧監視回路１００は、実装上は、電源１０やロボット制御ユニット２０と別体であってもよく、また同一基板上にレイアウトされていてもよい。

【0014】

電源電圧監視回路１００は、電源１０の定格電圧より低いリファレンス電圧を出力するリファレンス電源１１０と、電源１０の電圧を分圧する第１分圧回路１２０と、電源１０の電圧を分圧する第２分圧回路１３０と、第１分圧回路１２０または第２分圧回路１３０の出力を切り替えるスイッチ１４０とを備えている。

【0015】

コンパレータ１５０は、リファレンス電源１１０の出力であるリファレンス電圧と、スイッチ１４０の出力である第１分圧回路１２０または第２分圧回路１３０の電圧とが入力されて、どちらの電圧が高いかを比較する。コンパレータ１５０の出力は、判定部１６０に入力されて、該判定部１６０によりＯＫまたはエラーが判定される。なお判定部１６０は、ロボット制御ユニット２０の一部であるＣＰＵで実行されるプログラムによって構成されても良い。

【0016】

電源１０は、定格電圧の許容範囲があり、以下、許容範囲の上限を許容上限電圧、許容範囲の下限を許容下限電圧と称する。そして第１分圧回路１２０は、電源１０の許容上限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧する。第２分圧回路１３０は、電源１０の許容下限電圧をリファレンス電圧にする比率で分圧する。

【0017】

図２は、分圧回路の分圧比の例を説明する図である。図中に示す具体的な数値は例示に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。

【0018】

図２に示すように、一例として、定格電圧が３．３Ｖであるとする。電圧の許容範囲が±１０％であるとすると、許容上限電圧は３．６３Ｖ、許容下限電圧は２．９７Ｖになる。リファレンス電圧は、定格電圧より低い２．５Ｖとする。すると、第１分圧回路１２０の分圧比（上限分圧比と称する）は、電源１０の許容上限電圧（３．６３Ｖ）をリファレンス電圧（２．５Ｖ）にする比率で分圧する（０．６８）。第２分圧回路１３０の分圧比（下限分圧比と称する）は、電源１０の許容下限電圧（２．９７Ｖ）をリファレンス電圧（２．５Ｖ）にする比率で分圧する（０．８４）。

【0019】

図３は、過電圧エラーおよび低電圧エラーの判定の例を説明する図である。電源電圧は定格電圧の３．３Ｖを中心として、２．８Ｖから３．８Ｖまで０．１Ｖ刻みにスイープさせている。許容範囲は３．０Ｖから３．５Ｖとなる。

【0020】

第１分圧回路１２０の出力（図では分圧１出力と略記）は電源電圧に上限分圧比をかけて、第２分圧回路１３０の出力（図では分圧２出力と略記）は電源電圧に下限分圧比をかけて示している。図３から全体的に、分圧１出力の方が分圧２出力より低くなっていることがわかる。

【0021】

コンパレータ１５０の出力は、スイッチ１４０の出力がリファレンス電圧（２．５Ｖ）より低ければＯＫ、高ければエラーを出力する。すると、スイッチ１４０が第１分圧回路１２０に接続されているときは、電源電圧が３．７Ｖ以上になるとエラーになることがわかる。また、スイッチ１４０が第２分圧回路１３０に接続されているときは、電源電圧が２．９Ｖ以下のときにＯＫになることがわかる。

【0022】

そして判定部１６０は、分圧１出力を接続したときのコンパレータ出力と、分圧２出力を出力したときのコンパレータ出力とをあわせて、電源電圧の正常またはエラーを判定する。分圧１と分圧２とが両方ともエラーのときは過電圧エラーと判定する。なお分圧１がエラーのときは分圧２も必ずエラーになるので、分圧１だけで過電圧エラーを判定することができる。分圧１がＯＫで分圧２がエラーのときは、電源電圧が許容範囲内にあると判定される。分圧１も分圧２もＯＫのときは、低電圧エラーと判定される。

【0023】

図４は、テストの段取りを示すフローチャートである。判定部１６０は、まずスイッチ１４０を第１分圧回路１２０側に接続する。分圧１によるコンパレータ出力がエラーの場合は（Ｓ４０４のＮＯ）、過電圧エラーであると判定する（Ｓ４０６）。

【0024】

分圧１によるコンパレータ出力がＯＫの場合は（Ｓ４０４のＹＥＳ）、判定部１６０は、スイッチ１４０を第２分圧回路１３０側に接続する（Ｓ４０８）。分圧２によるコンパレータ出力がＯＫの場合は（Ｓ４１０のＹＥＳ）、判定部は低電圧エラーであると判定する（Ｓ４１２）。分圧２によるコンパレータ出力がエラーの場合は（Ｓ４１０のＮＯ）、電源電圧が正常（許容範囲内）にあると判断する（Ｓ４１４）。

【0025】

なお、テストしないときは、スイッチ１４０は第１分圧回路１２０に接続してあるとよい。これにより、スイッチ１４０を切り替えるまでもなく常に過電圧エラーを判定することができる。

【0026】

上記構成によれば、第１分圧回路１２０のテスト結果と第２分圧回路１３０のテスト結果とを併せて判定することにより、過電圧エラーと低電圧エラーとを判定することができる。したがって、電源監視回路としては１組のスイッチおよびコンパレータで済むため、実装部品の削減を行うことができる。また、常時はスイッチを第１分圧回路に接続しておき、テストタイミングにだけ第２分圧回路に切り替えることになるため、１回のテストタイミング（１回のスイッチ操作）でテストを行うことが可能になる。

【0027】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0028】

本発明は、電源電圧の上限と下限を監視する電源電圧監視回路として利用することができる。

【符号の説明】

【0029】

１０…電源、２０…ロボット制御ユニット、１００…電源電圧監視回路、１１０…リファレンス電源、１２０…第１分圧回路、１３０…第２分圧回路、１４０…スイッチ、１５０…コンパレータ、１６０…判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】