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発明の名称 通信機用給電装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−308143
公開日 平成8年(1996)11月22日
出願番号 特願平7−129067
出願日 平成7年(1995)4月28日
代理人
発明者 飯野 泰弘 / 鈴木 義雄 / 鈴木 ▲昇▼ / 宇野 隆之
要約 目的
バックアップ用蓄電池を備えた通信機用給電装置において、蓄電池の過放電によるシステムダウンを防止するため、蓄電池を負荷から切離すスイッチが必要である。このスイッチを電子化すると共に、信頼性を高める。

構成
バックアップ用の蓄電池5と切離し用スイッチのFET7を直列接続し、これらの回路の両端に電源装置3を接続する。電圧維持回路17は、出力電圧が不足のときにFET7のゲート電圧をオフさせる。電流制限回路19はFET7のドレイン・ソース間の電圧(電流値に対応)が設定値より高いときにゲート・ソース間を短絡する。駆動検出回路21はFET7のゲート・ソース間電圧が所定値より低いときに信号を発生する。また監視回路23はFET7のドレイン・ソース間が開放故障のときに信号を発生する。これら全ての故障モードに対して警報回路8が動作する。
特許請求の範囲
【請求項1】バックアップ用の蓄電池と、切離し用スイッチのFETとを直列接続し、これらの直列回路の両端を電源プラスラインと電源マイナスラインとして電源装置を接続して構成される通信機用給電装置であって、前記電源プラスラインと電源マイナスラインとの間の電圧が所定値以上のときに前記FETのゲート電圧をオンさせる電圧維持回路と、前記FETのドレイン・ソース間の電圧が設定値より高いときに前記FETのゲート・ソース間を短絡する電流制限回路と、前記FETのゲート・ソース間電圧が所定値より低いときに警報信号を発生する駆動検出回路と、前記FETのドレイン・ソース間が開放故障のときに警報信号を発生する監視回路とを備えることを特徴とする通信機用給電装置。
【請求項2】前記電圧維持回路の構成については、前記電源プラスラインと電源マイナスラインとを動作電源とし、この動作電源の電圧が所定値以上のときにオン信号を発生することを特徴とする請求項1記載の通信機用給電装置。
【請求項3】前記電流制限回路の構成については、前記FETのゲート・ソース間電圧及びドレイン・ソース間電圧を動作電源とし、前記ドレイン・ソース間電圧が所定値以上のときに前記FETのゲート・ソース間をオン信号を消失することを特徴とする請求項1記載または請求項2記載の通信機用給電装置。
【請求項4】前記駆動検出回路の構成については、前記電源プラスライン及び前記FETのゲート・ソース間電圧を動作電源とし、このゲート・ソース間電圧が所定値以下のときに警報信号を発生することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の通信機用給電装置。
【請求項5】前記監視回路の構成については、前記電源プラスライン及び前記FETのドレイン・ソース間電圧を動作電源とし、このドレイン・ソース間電圧が所定の極性で所定値以上のときに警報信号を発生することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の通信機用給電装置。
【請求項6】前記FETに代えてIGBTを備え、ソースをエミッタに、ゲートをゲートに、ドレインをコレクタに交換接続することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の通信機用給電装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信機用給電装置に関するものであり、さらに詳しくは、バックアップ用の蓄電池を備えた通信機用給電装置において、電子化された蓄電池切り離しスイッチとその不具合の検出回路を含むものに関する。
【0002】
【従来技術】通信機用電源は、常に安定に継続して電力を供給する高信頼性を必要とされるため、商用電源からの電力とバックアップ用の蓄電池とを並列にして構成し、商用電源の停電時に備えている。ところが、蓄電池の過放電等でその電圧が所定値より低下するときには、蓄電池を保護するために、蓄電池を切り離すことが必要となる。一般にこの蓄電池切り離し用のスイッチには電気接点を持つスイッチが使用されている。そのスイッチの動作不具合を発見するためにスイッチ駆動用リレーのコイルの断線等を確認して断線等があった場合に、スイッチ故障として故障信号を送出する方法が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この蓄電池切り離し用スイッチが機械的接点であると、寿命が有限であるため、電子スイッチにすることが望ましい。ところが、半導体等の電子スイッチを使用する場合においては、入力電圧変動や負荷変動や端子接続の誤り等の際の不具合については、機械的スイッチよりも脆弱であるという問題がある。
【0004】本発明は、バックアップ用蓄電池とこの蓄電池の過放電によるシステムダウンを防止するため、蓄電池を負荷から切離すスイッチを備えた通信機用給電装置において、この切離しスイッチを電子化すると共に、電子スイッチのあらゆるモードの不具合を検出する手段を備えて信頼性を高めることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため、本発明では以下の手段を提案するものである。バックアップ用の蓄電池と、切離し用スイッチのFETとを直列接続し、これらの直列回路の両端を電源プラスラインと電源マイナスラインとして電源装置を接続して通信機用給電装置を構成する。そして電源プラスラインと電源マイナスラインとの間の電圧が所定値以上のときにFETのゲート電圧をオンさせる電圧維持回路を設ける。また、FETのドレイン・ソース間の電圧が設定値より高いときにFETのゲート・ソース間を短絡する電流制限回路を設ける。また、FETのゲート・ソース間電圧が所定値より低いときに警報信号を発生する駆動検出回路を設ける。そしてFETのドレイン・ソース間が開放故障のときに警報信号を発生する監視回路を設ける。
【0006】電圧維持回路の構成については、電源プラスラインと電源マイナスラインとを動作電源とし、この動作電源の電圧が所定値以上のときにオン信号を発生するものである。
【0007】電流制限回路の構成については、FETのゲート・ソース間電圧及びドレイン・ソース間電圧を動作電源とし、ドレイン・ソース間電圧が所定値以上のときにFETのゲート・ソース間のオン信号を消失するものである。
【0008】駆動検出回路の構成については、電源プラスライン及びFETのゲート・ソース間電圧を動作電源とし、このゲート・ソース間電圧が所定値以下のときに警報信号を発生するものである。
【0009】監視回路の構成については、電源プラスライン及びFETのドレイン・ソース間電圧を動作電源とし、このドレイン・ソース間電圧が所定の極性で所定値以上のときに警報信号を発生するものである。
【0010】
【実施例】図1により、本発明にかかる通信機用給電装置の一実施例を説明する。図において電源装置3は図示しない商用交流電源より変換した直流電圧を発生する。この電源装置3の電源プラスラインPは、バックアップ用の蓄電池5のプラス電極に接続されると共に、出力端子11に接続される。蓄電池5のマイナス電極はスイッチとしてのFET7のソースに接続される。そしてFET7のドレインは電源装置3のマイナスラインNに接続される。FET7がオンしているときは、FET7のドレイン・ソース間は極めて低い電圧降下であるので、蓄電池5の端子電圧はほとんど電源装置3の電圧に等しい。したがってFET7がオンしているときには、蓄電池5は電源装置3に充電されて、自己の起電力よりやや高めの端子電圧となる。この高めの電圧は、電源マイナスラインNと出力端子13との間に直列接続されたドロッパ9により減算されて所期の出力電圧を、出力端子11,13 を介して負荷15に与えることができる。なお、FET7のドレイン・ソース間にはスナバ用の抵抗74とコンデンサ75とが接続される。
【0011】FET7には必要なバイアス電圧を与えるための機能と保護等の機能を与えるために、電圧維持回路17、電流制限回路19、駆動検出回路21及び監視回路23の4回路を備えている。以下に各回路の構成を詳しく説明する。
【0012】電圧維持回路17は電源プラスラインPと電源マイナスラインNとFET7のゲートラインGの3電位点に接続され、電源プラスラインPと電源マイナスラインNとの間をこの回路自身の電源として、電源プラスラインPと電源マイナスラインNとの間の電圧が所定値以上のときに、ゲートラインGに駆動電圧を与える。逆に電源プラスラインPと電源マイナスラインNとの間の電圧が所定値に達しないときには、ゲート駆動電圧がなくなり、FET7はオフして蓄電池5はラインから切り離される。電圧維持回路17の構成を詳しく説明すると、電源プラスラインPに接続される端子177 と、電源マイナスラインNに接続される端子178 と、ゲートラインGに抵抗器180 を介して接続される端子179 の3端子からなる。端子177 と端子178 との間には、抵抗器173 と抵抗器174 のアームと、ツェナーダイオード172 と抵抗器175 のアームのから構成されるブリッジ回路が接続される。このブリッジ回路の中点a,b間にPNP トランジスタ170 のエミッタ・ベースが接続される。a点の電位がb点の電位より高くなるときトランジスタ170 はオンし、逆の電位関係のときにはオフする。ツェナーダイオード181 が接続されているので、FET7のゲート・ソース間は過大な電圧は印加されない。
【0013】電流制限回路19の説明をする。FET7は通常のオン状態では、電流はドレインからソースの方向に流れる。この順方向電流の値は、FETのオーミック特性により、ドレイン・ソース間電圧とほぼ比例する。この性質を利用してドレイン・ソース間に接続された抵抗器192 と抵抗器193 で検出したドレイン電流比例値が所定値より大きいと、この点にベース・エミッタが接続されたトランジスタ190 をオンさせる。そしてトランジスタ190 のオンによりFET7のゲート・ソース間の電圧を減少させ、FET7の導電度を低下させる。
【0014】駆動検出回路21は、電源プラスラインPに接続される端子216 とFET7のゲートラインに接続される端子219 と同じくソースラインSに接続される端子218及び警報出力の端子217 とに接続される。まず、FET7のゲート・ソース間に正常な駆動電圧が印加されているときには、端子219,218 間にはその電圧が現れ、ツェナーダイオード215 と抵抗214 を介してトランジスタ210 をオンさせる。トランジスタ210 のコレクタは抵抗器212 を介して端子216 に接続されており、トランジスタ210 のオンにより、電源プラスラインPの電位からFET7のソース電位になる。そしてこの電位変化によりトランジスタ211 はオフして、端子217 は開放状態となる。次に、FET7のゲート・ソース間の電圧がゼロまたは不足するときは、トランジスタ210 はオフし、トランジスタ211 はオンして、端子217,218 間はオンとなる。
【0015】監視回路23は警報出力の端子234 と、FET7のソースラインSに接続される端子236 と、電源マイナスラインNに接続される端子235 とを備える。この監視回路23は、トランジスタ230 と抵抗器231 とダイオード232 と抵抗器233 とから構成される。トランジスタ230 のコレクタは端子234 に、エミッタは端子235 に、ベースは抵抗器233 を介して端子236 に接続される。トランジスタ230 のベース・エミッタ間に並列接続される抵抗器231 とダイオード232 は、それぞれバイアス安定と逆電圧からの保護用である。
【0016】この監視回路23の動作については、FET7が正常のときはトランジスタ230はオフしており、FET7のソース・ドレイン間が開放状態になったときに警報信号を発するものである。FET7のソース・ドレイン間が断線等で開放状態になると、蓄電池5は電源装置3から切り離され、充電時よりも低い電圧の自己開放電圧まで下がる。この下がった蓄電池5の自己開放電圧と、電源装置3の電圧から蓄電池5の電圧との差の電圧が、監視回路23の端子236 に正、端子235 に負の極性で電圧が発生する。この電位関係によりトランジスタ230 はオンして端子234 に警報信号をオンする。
【0017】駆動検出回路21と監視回路23の警報信号は、それぞれダイオード82,83 と抵抗器81とにより論理加算されて警報回路8を作動させる。警報回路8は関連システムへの連携をとる。
【0018】本発明は、以上説明した実施例にこだわるものではなく、同様の作用をするように容易に変更できる。例えば、切離し用のスイッチのFET7については、IGBTに置き換えることができる。IGBTの電極エミッタをFETのソースに、ゲートはゲートに、コレクタはドレインにそれぞれ接続する。ただし電流検出信号を補正するため、電流経路に低抵抗値の抵抗を挿入する必要がある。また各構成要素の極性を入れ換えることは当然可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上述べたような特徴を有しているので、蓄電池と蓄電池切り離しスイッチにFET等の電子スイッチを使用した通信機用給電装置において、負荷変動や端子の誤接続等に対しても自己保護することできる。あるいは、万一のFETの不具合については警報を発して、通信システムの回復に役立つ。また電圧維持回路、電流制限回路、駆動検出回路、監視回路の各回路の動作電源については、この通信機用給電装置の中で供給されているので、信頼性が高く経済的でもある。




 

 


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