JP2010110072A - 電源瞬断対策回路および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電源瞬断時に所要の大電流を負荷回路へ安定供給が可能な電源瞬断対策回路を提供する。
【解決手段】電源瞬断時の電源供給ラインを、低い電源電圧で動作可能な第１の負荷回路ＬＤ１への第１の電源供給ラインＶＳＬ１と高い電源電圧が必要な第２の負荷回路ＬＤ２への第２の電源供給ラインＶＳＬ２とに分割する。低電圧側は、第１の充放電コンデンサＣ１、入力側と第１の充放電コンデンサＣ１との接続を制御する第１のスイッチＱ１、第１の充放電コンデンサＣ１とレギュレータＲＥＧとの出力側の互いの接続を制御する第２のスイッチＱ２を少なくとも含み、高電圧側は、高電圧側の第２の充放電コンデンサＣ２、昇圧用のステップアップ・コンバータＳＵＣ、第２の負荷回路ＬＤ２へ安定した電源電圧を出力するレギュレータＲＥＧ、レギュレータＲＥＧの出力を通常時には開放し、瞬断時には第２の負荷回路ＬＤ２へ接続する第３のスイッチＱ３を少なくとも含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電源瞬断対策回路および電子機器に関する。つまり、瞬断対策機能を有する電源回路および電子機器に関する。なお、本発明は、入力電源の瞬断対策を要する電子機器のみでなく、メモリ等の記憶情報の長時間バックアップなど、バックアップ機能を必要とする電子機器などに好適に適用することも可能である。

電源からの電力により駆動するシステムを構築するためには、システム機能の実現に必要な各種の要素機能が実施される複数の機材を互いに接続してシステム構築を行う場合がほとんどであり、相互に接続された複数の機材のいずれかの異常等により、システム自身が誤動作等を引き起こさないように、最低限の対策を施すことが必須である。電源の瞬断に対する対策もその一つであり、電源瞬断による内部回路のリセット動作、イニシャライズ動作が発生したり、あるいは、初期設定作業が必要となったりする等の障害を防ぐことも重要である。しかし、システムサイズや各機材の寸法の制約等により、電源の瞬断発生時において、システムを構成する機材全体を継続して動作させることは困難であった。

かかる問題を解決するために、各種の提案がなされている。例えば、図６は、従来の電源瞬断対策回路の回路構成を示す回路図であり、特許文献１の特開平６−３０５２４号公報「電源回路」に記載されているように、コンデンサの充放電特性を利用して電源の瞬断対策を行う場合の回路構成について、その基本的な電源瞬断対策回路を示している。

図６の電源瞬断対策回路において、電源の瞬断がない通常時においては、負荷回路ＬＤへの電源供給ラインとして、ツェナーダイオードＣＲ２を介して、負荷回路ＬＤへ入力電源電圧Ｖｉｎを供給すると同時に、ツェナーダイオードＣＲ１を介して充放電コンデンサＣ３の充電を行う。しかし、入力電源電圧Ｖｉｎが瞬断した時は、充放電コンデンサＣ３が放電を開始し、ツェナーダイオードＣＲ３を介して、充放電コンデンサＣ３の放電電圧を負荷回路ＬＤへ供給するという回路構成としている。
特開平６−３０５２４号公報（第４−５頁）

しかしながら、図６のようなコンデンサの充放電特性を利用した電源瞬断対策回路は、負荷回路ＬＤの消費電流が少ない場合には、有効であるが、負荷回路ＬＤとして多くの機材からなるシステム全体を動作させるためには、一般に、消費電流が多くなり、かかるシステムにおいては、充放電コンデンサＣ３自身の持つ内部抵抗により、放電時に、電圧低下が発生し、負荷回路ＬＤ側のすべての機材の動作を保障するために十分な電源供給を行うことは困難となる。

さらに、消費電流が増えれば増えるほど、電圧低下は大きくなり、電源瞬断対策回路としての充放電コンデンサＣ３の放電開始電圧と放電終止電圧（つまり、負荷回路ＬＤを構成する各構成品回路が正常に動作するための最低動作保障電圧）との差が少なくなり、放電時間が短くなって、電源瞬断から復旧するまでの時間の間、負荷回路ＬＤを安定して動作させることがより困難になってしまう。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、通常時のみならず、電源瞬断時においても、大電流を負荷回路へ供給することを可能とする電源瞬断対策回路および電子機器を提供することを目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明による電源瞬断対策回路および電子機器は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）入力電源から負荷回路へ電源電圧を供給する電源供給ラインに充放電用の充放電コンデンサを接続することにより、前記負荷回路へ供給する電源電圧の瞬断を防止する電源瞬断対策回路において、前記入力電源と前記充放電コンデンサとの間に電源電圧を昇圧するステップアップ・コンバータを挿入し、前記充放電コンデンサを高電圧で充放電させる電源瞬断対策回路。

本発明の電源瞬断対策回路および電子機器によれば、以下のような効果を得ることができる。

第１に、昇圧用のステップアップ・コンバータ（Step Up Converter）を用いて、充放電コンデンサを高電圧による充放電動作とすることにより、放電開始から放電終止までの放電時間を長くすることが可能となる。而して、通常時のみならず、電源瞬断時においても、大電流を負荷回路へ安定して供給することが可能である。また、高電圧で放電する充放電コンデンサと負荷回路との間に、安定した電圧を出力するレギュレータを備えることにより、電源瞬断時において、負荷回路の定格電圧を超える過大な電源電圧が出力されることを確実に防止することができる。

第２に、負荷回路への電源供給ラインを通常時と瞬断時とで別ラインとすることにより、昇圧用のステップアップ・コンバータを、充放電コンデンサの充電用にのみ使用することが可能となり、負荷回路の消費電流に影響されることなく、ステップアップ・コンバータとして用いるＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣ Converter）の電流容量を小さく抑えることができるため、実装上のサイズも小さくすることができ、実装面における効果も期待することができる。

第３に、負荷回路側の各機材に使用されているデバイスについて、最低動作保障電圧が比較的高いものと、比較的低いものとの２つにグループ分けし、グループ分けしたそれぞれへの電源供給ラインをそれぞれ別ラインとして分割することにより、消費電流を分散させることが可能になり、供給電圧の低下を抑えることができる。

第４に、入力電源から負荷回路への電源供給ライン上において、入力電源と充放電コンデンサとの間に第１のスイッチを挿入し、かつ、該充放電コンデンサと負荷回路との間に第２のスイッチを挿入し、電源瞬断から復旧する際に、第２のスイッチをＯＮにする前に、第１のスイッチをＯＮ状態に切り換えることにより、前記充放電コンデンサから大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、負荷回路が動作できなくなる事態の発生をより確実に防止することができる。また、高電圧側の負荷回路への電源供給系として高電圧用の充放電コンデンサとステップアップ・コンバータとレギュレータとを備えた別系統の電源供給ラインを設けている場合、該レギュレータと負荷回路との間に第３のスイッチを挿入し、入力電源からの電源供給再開に先立って、あるいは、第１のスイッチおよび第２のスイッチをＯＮにする前に、前記第３のスイッチをＯＦＦ状態に切り換えることにより、前記レギュレータの前段の高電圧用の充放電コンデンサから大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、負荷回路が動作できなくなる事態の発生についてもより確実に防止することができる。

以下、本発明による電源瞬断対策回路および電子機器の好適な実施例について添付図を参照して説明する。ここで、本発明による電子機器としては、電源瞬断による誤動作を防止することが必要な電子機器やバックアップ機能を備えることが必要な電子機器であれば、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）等の携帯用の小型の電子機器であっても良いし、デスクトップ型のＰＣ（Personal Computer）等、各種の情報を処理する据え置き型の電子機器であっても良い。

（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。本発明においては、主に、次の２つの手段を用いて、平常時のみならず、電源瞬断時においても、大電流を負荷回路側へ安定して供給することを可能とし、而して、電源瞬断時においても、負荷側の機材全体を動作させるために必要な電源の供給を可能としている。

（１）昇圧用のステップアップ・コンバータを介して高電圧で充放電コンデンサを充電し、負荷回路が接続される充放電コンデンサの後段にはレギュレータを挿入することによって、安定した電源電圧を負荷回路側の各機材に供給する。これにより、充放電コンデンサの放電開始電圧と放電終止電圧との差を大きくすることを可能とし、放電時間を長くすることができ、電源瞬断時の負荷回路を構成する各機材の動作を継続させることができる。而して、通常時のみならず、電源瞬断時においても、大電流を負荷回路へ安定して供給することが可能である。

（２）負荷回路側の各機材に使用されているデバイスについて、最低動作保障電圧があらかじめ定めた閾値以上に高い電源電圧が必要なものと、該閾値よりも低い電源電圧で動作が可能なものとの２つにグループ分けし、グループ分けしたそれぞれへの電源供給ラインをそれぞれ別ラインとして分割する。これにより、消費電流を分散させることになり、電圧低下を抑えることができる。

例えば、本発明による電源瞬断対策回路は、図１のブロック図に示すように、２つの外部電源（「第１の外部電源ＶＳ１」および「第２の外部電源ＶＳ２」）を切り換えて使用する場合、切り換え時に発生する入力電源電圧の瞬断に関して、外部電源の切換え中（電源瞬断中）であっても、負荷回路ＬＤ側の対象機材が正常な動作を継続することができるように、該対象機材内部の各構成品に対して、安定した電源を供給することを可能としている。

つまり、図１に示す電源瞬断対策回路は、図６に示した従来技術の場合と同様に、基本的には、充放電コンデンサＣ２の充放電特性を利用したものであるが、図６の場合とは異なり、電源電圧昇圧用のステップアップ・コンバータＳＵＣ（Step Up Converter）によって高電圧で充放電コンデンサＣ２を充電し、負荷回路ＬＤ（Load）側の各構成品に対しては、レギュレータＲＥＧ（Regulator）により安定化した電圧を供給すること、さらには、負荷回路ＬＤ側の各構成品内部の動作保障電圧の大小により、電源供給ラインを２つのラインに分割することによって、電源瞬断中であっても、供給電圧の低下を抑え、負荷回路ＬＤ側の各構成品つまり機材全体を継続して動作させることを可能としている。

（本発明の実施例）
図２は、本発明による電源瞬断対策回路の回路構成の一例を示す回路図であり、ステップアップ・コンバータＳＵＣによって昇圧することにより、高電圧で充放電コンデンサＣ２を充電するとともに、充放電コンデンサＣ２の後段のレギュレータＲＥＧによって安定化した電源電圧を負荷回路ＬＤ側に供給する場合の回路構成を示している。なお、電源が瞬断していない通常時においては、図示していないが、ステップアップ・コンバータＳＵＣ、レギュレータＲＥＧを介さない別系統の電源供給ラインつまり瞬断時とは別の電源供給ラインを介して、入力電源電圧Ｖｉｎが負荷回路ＬＤへ直接供給されるように構成しても良い。

なお、図２において、ツェナーダイオードＣＲ４は、１次側（入力側）への放電を避けるためのものであり、レギュレータＲＥＧは、充放電コンデンサＣ２が高電圧で充放電するので、負荷回路ＬＤの電源定格を越える電源電圧が負荷回路ＬＤへ供給されることを避けるために、負荷回路ＬＤの電源定格を越えることがない安定した電源電圧を供給するための回路である。

しかし、図２の回路構成のままでは、１つの電源供給ラインを介して負荷回路ＬＤ全体へ電源電圧を供給することになり、負荷回路ＬＤ全体の動作に必要とする電流が増加するにつれて、昇圧用のステップアップ・コンバータＳＵＣに必要な電流容量が増え、部材寸法が大きくなり、実装面において実装が困難となるという新たな問題が発生し兼ねない。

図３は、本発明による電源瞬断対策回路の回路構成の他の例を示す回路図であり、図２の電源瞬断対策回路において発生する可能性がある問題を解決した回路構成例を示している。

図３の電源瞬断対策回路において、まず、レギュレータＲＥＧの後段に第３のスイッチＱ３を設ける。ここで、該第３のスイッチＱ３は、第２の負荷回路ＬＤ２への電源電圧の低下を極力抑えるため、ＯＮ抵抗が小さいトランジスタ例えばＭＯＳ ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を使用する。

さらに、負荷回路ＬＤに使用しているデバイスの最低動作保障電圧の大小により、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１および高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２の２つの負荷グループに分割し、電源瞬断時において、それぞれの負荷グループに対して別個に電源を供給するために、電源供給ラインを低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１（Voltage Supply Line １）と高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２（Voltage Supply Line ２）との２系統とすることにより、消費電流を分散させ、電源電圧の低下を抑えた回路構成とする。

図３の電源瞬断対策回路の構成をさらに説明すると、次の通りである。つまり、図３の電源瞬断対策回路は、入力電源電圧Ｖｉｎの低下（瞬断）の発生を検出する電圧低下検出回路ＤＥＴおよび該電圧低下検出回路ＤＥＴの検出結果によりスイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための制御信号を出力する制御信号出力回路ＯＵＴを備えるとともに、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１へ電源を供給するための第１の電源供給ラインＶＳＬ１を構成する第１の電源供給系および高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ電源を供給するための第２の電源供給ラインＶＳＬ２を構成する第２の電源供給系を備えている。

ここで、低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１側を構成する第１の電源供給系の回路素子は、瞬断対策用の第１の充放電コンデンサＣ１、通常時には、第１の充放電コンデンサＣ１とレギュレータＲＥＧとの出力側を互いに接続して、入力電源電圧Ｖｉｎを第１の負荷回路ＬＤ１、第２の負荷回路ＬＤ２の双方に供給し、瞬断発生時には、第１の充放電コンデンサＣ１とレギュレータＲＥＧとの出力側の接続を切り離し、第１の充放電コンデンサＣ１の放電電圧を第１の負荷回路ＬＤ１のみに供給するための第２のスイッチＱ２、入力側への放電を避けるための第１のスイッチＱ１を少なくとも含んで構成されている。ここで、第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２は、ＯＮ抵抗が少ないトランジスタ例えばＭＯＳ ＦＥＴを用いて構成することが望ましい。

一方、高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２側を構成する第２の電源供給系の回路素子は、瞬断対策用の第２の充放電コンデンサＣ２、該第２の充放電コンデンサＣ２を高電圧で充電するために、入力電源電圧Ｖinを昇圧するステップアップ・コンバータＳＵＣ（Step Up Converter）、第２の充放電コンデンサＣ２の高電圧の放電により第２の負荷回路ＬＤ２に定格値を越える過大な電源電圧が印加されて、第２の負荷回路ＬＤ２が破損することを保護するためのレギュレータＲＥＧ(Regulator)、通常時には、レギュレータＲＥＧの出力を第２の負荷回路ＬＤ２から切り離し、瞬断発生時には、レギュレータＲＥＧの出力を第２の負荷回路ＬＤ２へ供給するための第３のスイッチＱ３、入力側への放電を避けるためのツェナーダイオードＣＲ４を少なくとも含んで構成されている。なお、第３のスイッチＱ３についても、前述のように、ＯＮ抵抗が少ないトランジスタ例えばＭＯＳ ＦＥＴを用いて構成することが望ましい。

（実施例の動作の説明）
次に、図３に示す電源瞬断対策回路の動作の一例を図４、図５を用いて説明する。まず、図４を用いて、電源の瞬断がない通常時の動作について説明する。図４は、図３において負荷回路側へ入力電源電圧Ｖｉｎを供給するための通常時の電源供給ラインの一例を示す電源系統図であり、２つの破線が、通常時における、第２の充放電コンデンサＣ２への充電ラインＣＵＬ（Charge-Up Line）と、第１の負荷回路ＬＤ１および第２の負荷回路ＬＤ２への共通の電源供給ラインＶＳＬ（Voltage Supply Line）とをそれぞれ示している。

通常時において入力電源電圧Ｖｉｎが電圧降下もなく正常に入力されている場合、電圧低下検出回路ＤＥＴは、入力電源電圧Ｖｉｎが正常であることを、制御信号出力回路ＯＵＴへ通達する。入力電源電圧Ｖｉｎが正常である旨を受け取った制御信号出力回路ＯＵＴは、第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２をＯＮさせるための制御信号を第１の制御信号ＣＯＮＴ１として出力するとともに、第３のスイッチＱ３をＯＦＦさせるための制御信号を第２の制御信号ＣＯＮＴ２として出力する。

この結果、電源瞬断時における高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２の構成要素の１つである第３のスイッチＱ３がＯＦＦとなるため、レギュレータＲＥＧの出力は無負荷となり、ステップアップ・コンバータＳＵＣにより昇圧された電源電圧Ｖｏ２は、破線に示す充電ラインＣＵＬのように、第２の充放電コンデンサＣ２の充電のみに使用される。

さらに、電源瞬断時における低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１の構成要素である第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２がともにＯＮになることから、入力電源電圧Ｖｉｎは、第１の充放電コンデンサＣ１を充電するとともに、破線に示す電源供給ラインＶＳＬのように、電源電圧Ｖｏ１として、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１の動作電源となり、かつ、第２のスイッチＱ２を介して、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２の動作電源となっている。

つまり、電源瞬断時における低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１を構成する第１の電源供給系の各構成要素は、通常時においては、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１および高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２に対して入力電源電圧Ｖｉｎを供給するための電源供給ラインＶＳＬを構成している。一方、電源瞬断時における高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２を構成する第２の電源供給系の各構成要素のうち、ステップアップ・コンバータＳＵＣおよびツェナーダイオードＣＲ４は、通常時においては、第２の充放電コンデンサＣ２を充電するための充電ラインＣＵＬを構成し、第３のスイッチＱ３は、通常時においては、ＯＦＦ状態になって、レギュレータＲＥＧから出力される電源電圧Ｖｏ３を高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ供給しないようにするスイッチング機能を果たしている。

次に、図５を用いて、電源の瞬断が発生した場合の動作について説明する。図５は、図３において電源瞬断時に負荷回路側へ電源電圧を供給する電源供給ラインの一例を示す電源系統図であり、２つの破線が、瞬断発生時において、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１へ電源電圧を供給する第１の電源供給ラインＶＳＬ１（Voltage Supply Line １）と、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ電源電圧を供給する第２の電源供給ラインＶＳＬ２（Voltage Supply Line ２）とをそれぞれ示している。

入力電源電圧Ｖｉｎの瞬断が発生すると、電圧低下検出回路ＤＥＴは、瞬断が発生したことを制御信号出力回路ＯＵＴへ通達する。入力電源電圧Ｖｉｎが瞬断した旨を受け取った制御信号出力回路ＯＵＴは、通常時の場合とは逆に、第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２をＯＦＦさせるための制御信号を第１の制御信号ＣＯＮＴ１として出力し、第３のスイッチＱ３をＯＮさせるための制御信号を第２の制御信号ＣＯＮＴ２として出力する。

ここで、入力電源電圧Ｖｉｎが断となっていることから、第２の充放電コンデンサＣ２を充電するためのステップアップ・コンバータＳＵＣから出力される電源電圧Ｖｏ２も低下し、第２の充放電コンデンサＣ２が高電圧で放電を開始することになる。この結果、前述のように、第３のスイッチＱ３はＯＮ状態であり、かつ、第２のスイッチＱ２がＯＦＦ状態になっているので、高電圧で放電を開始した第２の充放電コンデンサＣ２の放電電圧は、レギュレータＲＥＧにより安定化された電源電圧Ｖｏ３となって、破線に示す高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２を介して、第２の負荷回路ＬＤ２へ供給される。

しかる後、第２の充放電コンデンサＣ２の放電動作は、時間の経過とともに放電電圧が次第に低下していくが、それに応じて低下したレギュレータＲＥＧの出力電源電圧Ｖｏ３が、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２を動作させるために十分な電圧を供給することができなくなるまで、あるいは、瞬断が復旧して、第３のスイッチＱ３がＯＮからＯＦＦ状態に切り換えられるまで、レギュレータＲＥＧにより安定化された電源電圧Ｖｏ３が、高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２を介して、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ供給される状態が継続する。

さらに、第３のスイッチＱ３がＯＮになり、第２の充放電コンデンサＣ２の放電電圧を第２の負荷回路ＬＤ２へ供給する動作が開始されると同時に、第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２がＯＦＦ状態に切り換わっているので、低電圧側の第１の充放電コンデンサＣ１も放電を開始する。放電を開始した第１の充放電コンデンサＣ１からの電源電圧Ｖｏ１は、破線で示すように、高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２とは別ラインの低電圧側専用の第１の電源供給ラインＶＳＬ１を介して、第２の負荷回路ＬＤ２へ供給される。なお、第２のスイッチＱ２がＯＦＦ状態であるため、第１の充放電コンデンサＣ１が放電する電源電圧Ｖｏ１は、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ供給されることはなく、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１の動作のみに使用される。

つまり、電源瞬断時においては、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１へ第１の充放電コンデンサＣ１の放電電圧すなわち電源電圧Ｖｏ１を供給する第１の電源供給ラインＶＳＬ１と、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２へ第２の充放電コンデンサＣ２の高電圧の放電電圧をレギュレータＲＥＧにより安定化させた電源電圧Ｖｏ３を供給する第２の電源供給ラインＶＳＬ２とが、２つの電源供給ラインとして分割されて別々に形成されることになる。また、低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１を構成する第１の電源供給系の各構成要素のうち、第１のスイッチＱ１は、電源瞬断時においてはＯＦＦ状態になって、第１の充放電コンデンサＣ１の放電電圧が入力側へ流れ込むことを避けるためのスイッチング機能を果たし、第２のスイッチＱ２は、電源瞬断時においてはＯＦＦ状態になって、第１の充放電コンデンサＣ１とレギュレータＲＥＧとの出力側の互いの接続を切り離すためのスイッチング機能を果たしている。さらに、高電圧側の第２の電源供給ラインＶＳＬ２を構成する第２の電源供給系の構成要素の１つであるツェナーダイオードＣＲ４は、第２の充放電コンデンサＣ２の放電電圧が入力側へ流れ込むことを避けるための機能を果たしている。

なお、入力電源電圧Ｖｉｎが瞬断から復旧した場合は、第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２、第３のスイッチＱ３は、瞬断がない通常時の状態に復帰し、図４にて説明したように、電源供給ラインＶＳＬを用いて、入力電源電圧Ｖｉｎによる第１の充放電コンデンサＣ１への充電と低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１および高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２への電源供給（電源電圧Ｖｏ１）とが再開されるとともに、充電ラインＣＵＬを用いて、ステップアップ・コンバータＳＵＣが出力する電源電圧Ｖｏ２による第２の充放電コンデンサＣ２への充電動作が再開される。

ここで、かかる復旧動作時において、入力電源電圧Ｖｉｎによる充電動作や第１、第２の負荷回路ＬＤ１，ＬＤ２への給電動作が再開された際に、第２の充放電コンデンサＣ２の放電量が多いと、入力電源電圧Ｖｉｎが復旧した瞬間につまり第１のスイッチＱ１、第２のスイッチＱ２がＯＮとなった瞬間に、負荷回路側へ急激に放電電流が流れ込むため、入力電源電圧Ｖｉｎの電圧が低下し、第１の負荷回路ＬＤ１および第２の負荷回路ＬＤ２の最低動作保障電圧を満たさなくなるおそれがある。

したがって、第２の充放電コンデンサＣ２と第２の負荷回路ＬＤ２との接続状態をＯＮ／ＯＦＦする第３のスイッチＱ３は、入力電源電圧Ｖｉｎからの電源供給が再開されるよりも、先に、ＯＦＦ状態に切り換えて、つまり、入力電源電圧Ｖｉｎ側と第１の充放電コンデンサＣ１との接続を行う第１のスイッチＱ１と第１の充放電コンデンサＣ１と第１の負荷回路ＬＤ１および第２の負荷回路ＬＤ２との接続を行う第２のスイッチＱ２とをＯＮ状態に切り換えるよりも、先に、ＯＦＦ状態に切り換えて、第２の充放電コンデンサＣ２から第２の負荷回路ＬＤ２を切り離すように調整されている。また、入力電源電圧Ｖｉｎ側と第１の充放電コンデンサＣ１との接続を行う第１のスイッチＱ１は、第１の充放電コンデンサＣ１と第１の負荷回路ＬＤ１および第２の負荷回路ＬＤ２との接続を行う第２のスイッチＱ２よりも、先に、ＯＮ状態に切り換えるように調整されている。

なお、本発明による電源瞬断対策回路は、入力電源電圧Ｖｉｎの瞬断対策のみに限るものではなく、例えば、各種の制御回路の設定状況やメモリ等の記憶情報の長時間に亘るバックアップを必要とするような電子機器におけるバックアップ回路などとしても応用することができる。つまり、制御回路に設定されている制御情報やメモリ等に記憶されている記憶情報をバックアップするバックアップ回路を備えた電子機器において、電源瞬断時やノイズ発生時の誤動作を防止することを可能とするために、前述のような電源瞬断対策回路をバックアップ回路に組み込むようにすることも可能である、

（効果の説明）
以上に説明したように、本実施例による電源瞬断対策回路においては、次のような効果が得られる。

第１に、図２に示すように、昇圧用のステップアップ・コンバータＳＵＣを用いて、充放電コンデンサＣ２を高電圧による充放電動作とすることにより、放電開始から放電終止までの放電時間を長くすることが可能となる。而して、通常時のみならず、電源瞬断時においても、大電流を負荷回路ＬＤへ安定して供給することが可能である。また、高電圧で充放電する充放電コンデンサＣ２と負荷回路ＬＤとの間に、安定した電圧を出力するレギュレータＲＥＧを備えることにより、電源瞬断時において、負荷回路ＬＤの定格電圧を超える過大な電源電圧が出力されることを確実に防止することができる。

第２に、負荷回路ＬＤへの電源供給ラインを通常時と瞬断時とで別ラインとすることにより、昇圧用のステップアップ・コンバータＳＵＣを、充放電コンデンサＣ２の充電用にのみ使用することが可能となり、負荷回路ＬＤの消費電流に影響されることなく、ステップアップ・コンバータＳＵＣとして用いるＤＣ／ＤＣコンバータ（ＤＣ／ＤＣ Converter）の電流容量を小さく抑えることができるため、実装上のサイズも小さくすることができ、実装面における効果も期待することができる。

第３に、負荷回路ＬＤ側の各機材に使用されているデバイスについて、図３に示すように、最低動作保障電圧が比較的低い第１の負荷回路ＬＤ１と、比較的高い第２の負荷回路ＬＤ２との２つにグループ分けし、グループ分けしたそれぞれへの電源供給ラインを低電圧側の第１の電源供給ラインＶＳＬ１と高電圧側の電源供給ラインＶＳＬ２としてそれぞれ別のラインに分割することにより、消費電流を分散させることが可能になり、供給電圧の低下を抑えることができる。

第４に、入力電源電圧Ｖｉｎから第１、第２の負荷回路ＬＤ１，ＬＤ２への電源供給ラインＶＳＬ上において、入力電源電圧Ｖｉｎと第１の充放電コンデンサＣ１との間に第１のスイッチＱ１を挿入し、該第１の充放電コンデンサＣ１と高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２との間に第２のスイッチＱ２を挿入し、かつ、高電圧で充放電する第２の充放電コンデンサＣ２の後段のレギュレータＲＥＧと第２の負荷回路ＬＤ２との間に第３のスイッチＱ３を挿入し、電源瞬断から復旧する際に、入力電源電圧Ｖｉｎからの電源供給再開に先立って、あるいは、第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２をＯＮにする前に、第３のスイッチＱ３をＯＦＦ状態に切り換えることにより、該第２の充放電コンデンサＣ２から大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、第２の負荷回路ＬＤ２が動作できなくなる事態の発生をより確実に防止することができる。さらに、第２のスイッチＱ２をＯＮにする前に、第１のスイッチＱ１をＯＮ状態に切り換えることにより、第１の充放電コンデンサＣ１から大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、第１、第２の負荷回路ＬＤ１，ＬＤ２が動作できなくなる事態の発生についてもより確実に防止することができる。

つまり、図２に示すような回路構成において、入力電源電圧Ｖｉｎから負荷回路ＬＤへの電源供給ラインＶＳＬ上において、入力電源電圧Ｖｉｎと充放電コンデンサＣ２との間に前段スイッチとして第１のスイッチＱ１を挿入し、かつ、該充放電コンデンサＣ２と負荷回路ＬＤとの間に後段スイッチとして第２のスイッチＱ２を挿入し、電源瞬断から復旧する際に、後段スイッチの第２のスイッチＱ２をＯＮにする前に、前段スイッチの第１のスイッチＱ１をＯＮ状態に切り換えることにより、前記充放電コンデンサＣ２から大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、負荷回路ＬＤが動作できなくなる事態の発生をより確実に防止することができる。

また、図３に示すように、前記第１のスイッチＱ１、前記第２のスイッチＱ２、第１の充放電コンデンサＣ１を少なくとも備えて、低電圧側の第１の負荷回路ＬＤ１へ電源を供給する第１の電源供給ラインＶＳＬ１とは別に、高電圧側の第２の負荷回路ＬＤ２への電源供給系として高電圧用の第２の充放電コンデンサＣ２とステップアップ・コンバータＳＵＣとレギュレータＲＥＧとを少なくとも備えた第２の電源供給ラインＶＳＬ２を設けている場合、レギュレータＲＥＧと第２の負荷回路ＬＤ２との間に第３のスイッチＱ３を挿入し、入力電源電圧Ｖｉｎからの電源供給再開に先立って、あるいは、第１のスイッチＱ１および第２のスイッチＱ２をＯＮにする前に、第３のスイッチＱ３をＯＦＦ状態に切り換えることにより、レギュレータＲＥＧの前段の高電圧用の第２の充放電コンデンサＣ２から大量の突入電流が流れて、電源電圧が大幅に低下して、第２の負荷回路ＬＤ２が動作できなくなる事態の発生についてもより確実に防止することができる。

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、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。例えば、本発明の実施態様は、課題を解決するための手段における構成（１）に加えて次のような構成として表現できる。
（２）前記充放電コンデンサと前記負荷回路との間に、安定した電圧を出力するレギュレータを挿入し、前記負荷回路の定格値を超えなく、かつ、安定して動作することが可能な電源電圧を前記負荷回路に供給する上記（１）の電源瞬断対策回路。
（３）前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの間に、前記充放電コンデンサから前記入力電源側への放電動作を防止するためのツェナーダイオードを挿入している上記（１）または（２）の電源瞬断対策回路。
（４）前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの間に、前記充放電コンデンサから前記入力電源側への放電動作を防止し、かつ、前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの接続をＯＮ／ＯＦＦする前段スイッチを挿入し、前記充放電コンデンサと前記負荷回路との間に、前記充放電コンデンサと前記負荷回路との接続をＯＮ／ＯＦＦする後段スイッチを挿入している上記（１）または（２）の電源瞬断対策回路。
（５）前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記後段スイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記前段スイッチをＯＮ状態に切り換える上記（４）の電源瞬断対策回路。
（６）前記負荷回路を構成する各構成要素を、最低動作保障電圧があらかじめ定めた閾値よりも低い電源電圧で動作が可能な低電圧側の第１の負荷回路と、最低動作保障電圧が前記閾値以上の高い電源電圧が必要な高電圧側の第２の負荷回路との２つにグループ分けし、入力電源が瞬断した場合、低電圧側の前記第１の負荷回路へ電源電圧を供給するための第１の電源供給ラインを構成する第１の電源供給系と、高電圧側の前記第２の負荷回路へ電源電圧を供給するための第２の電源供給ラインを構成する第２の電源供給系との２つに分割して、当該電源瞬断対策回路の各構成要素が配置されている上記（１）ないし（５）のいずれかの電源瞬断対策回路。
（７）前記第２の電源供給系を構成する構成要素は、高電圧側の瞬断対策用の第２の充放電コンデンサと、前記第２の充放電コンデンサを高電圧で充電するために前記入力電源と前記第２の充放電コンデンサとの間に挿入された前記ステップアップ・コンバータと、前記第２の負荷回路へ安定した電源電圧を出力するために前記第２の充放電コンデンサと前記第２の負荷回路との間に挿入されたレギュレータと、前記入力電源の瞬断がない通常時においては、前記レギュレータの出力を前記第２の負荷回路から切り離し、一方、前記入力電源の瞬断発生時には、前記レギュレータの出力を前記第２の負荷回路へ接続するための第３のスイッチと、を少なくとも含んで構成されている上記（６）の電源瞬断対策回路。
（８）前記第１の電源供給系を構成する構成要素は、低電圧側の瞬断対策用の第１の充放電コンデンサと、前記第１の充放電コンデンサから前記入力電源側への放電を防止するとともに前記入力電源と前記第１の充放電コンデンサとの接続をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチと、前記入力電源の瞬断がない通常時においては、前記第１の充放電コンデンサと前記レギュレータとの出力側を互いに接続し、入力電源を前記第１の負荷回路および前記第２の負荷回路の双方に供給し、一方、前記入力電源の瞬断発生時には、前記第１の充放電コンデンサと前記レギュレータとの出力側の接続を切り離し、前記第１の充放電コンデンサの放電電圧を前記第１の負荷回路のみに供給する第２のスイッチと、を少なくとも含んで構成されている上記（７）の電源瞬断対策回路。
（９）前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記入力電源からの電源供給の再開に先立って、あるいは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記第３のスイッチをＯＦＦ状態に切り換える上記（８）の電源瞬断対策回路。
（１０）前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記第２のスイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記第１のスイッチをＯＮ状態に切り換える上記（９）の電源瞬断対策回路。
（１１）制御回路の制御情報、メモリに記憶されている記憶情報をバックアップするバックアップ回路を備えた電子機器において、電源瞬断発生時やノイズ発生時の誤動作を防止するための保護機構として、請求項１ないし１０のいずれかに記載の電源瞬断対策回路を、前記バックアップ回路に備えている電子機器。

本発明による電源瞬断対策回路の回路構成の概念の一例を示すブロック図である。 本発明による電源瞬断対策回路の回路構成の一例を示す回路図である。 本発明による電源瞬断対策回路の回路構成の他の例を示す回路図である。 図３において負荷回路側へ入力電源電圧を供給する通常時の電源供給ラインの一例を示す電源系統図である。 図３において電源瞬断時に負荷回路側へ電源を供給する電源供給ラインの一例を示す電源系統図である。 従来の電源瞬断対策回路の回路構成を示す回路図である。

符号の説明

Ｃ１ 第１の充放電コンデンサ
Ｃ２ 第２の充放電コンデンサ（または充放電コンデンサ）
Ｃ３ 充放電コンデンサ
ＣＯＮＴ１ 第１の制御信号
ＣＯＮＴ２ 第２の制御信号
ＣＲ１ ツェナーダイオード
ＣＲ２ ツェナーダイオード
ＣＲ３ ツェナーダイオード
ＣＲ４ ツェナーダイオード
ＣＵＬ 充電ライン
ＤＥＴ 電圧低下検出回路
ＬＤ 負荷回路
ＬＤ１ 第１の負荷回路
ＬＤ２ 第２の負荷回路
ＯＵＴ 制御信号出力回路
Ｑ１ 第１のスイッチ
Ｑ２ 第２のスイッチ
Ｑ３ 第３のスイッチ
ＲＥＧ レギュレータ（Regulator）
ＳＵＣ ステップアップ・コンバータ（Step Up Converter）
Ｖｉｎ 入力電源電圧
ＶＳ１ 第１の外部電源
ＶＳ２ 第２の外部電源
ＶＳＬ 電源供給ライン
ＶＳＬ１ 第１の電源供給ライン
ＶＳＬ２ 第２の電源供給ライン

Claims (11)

1. 入力電源から負荷回路へ電源電圧を供給する電源供給ラインに充放電用の充放電コンデンサを接続することにより、前記負荷回路へ供給する電源電圧の瞬断を防止する電源瞬断対策回路において、前記入力電源と前記充放電コンデンサとの間に電源電圧を昇圧するステップアップ・コンバータを挿入し、前記充放電コンデンサを高電圧で充放電させることを特徴とする電源瞬断対策回路。
2. 前記充放電コンデンサと前記負荷回路との間に、安定した電圧を出力するレギュレータを挿入し、前記負荷回路の定格値を超えなく、かつ、安定して動作することが可能な電源電圧を前記負荷回路に供給することを特徴とする請求項１に記載の電源瞬断対策回路。
3. 前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの間に、前記充放電コンデンサから前記入力電源側への放電動作を防止するためのツェナーダイオードを挿入していることを特徴とする請求項１または２に記載の電源瞬断対策回路。
4. 前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの間に、前記充放電コンデンサから前記入力電源側への放電動作を防止し、かつ、前記ステップアップ・コンバータと前記充放電コンデンサとの接続をＯＮ／ＯＦＦする前段スイッチを挿入し、前記充放電コンデンサと前記負荷回路との間に、前記充放電コンデンサと前記負荷回路との接続をＯＮ／ＯＦＦする後段スイッチを挿入していることを特徴とする請求項１または２に記載の電源瞬断対策回路。
5. 前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記後段スイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記前段スイッチをＯＮ状態に切り換えることを特徴とする請求項４に記載の電源瞬断対策回路。
6. 前記負荷回路を構成する各構成要素を、最低動作保障電圧があらかじめ定めた閾値よりも低い電源電圧で動作が可能な低電圧側の第１の負荷回路と、最低動作保障電圧が前記閾値以上の高い電源電圧が必要な高電圧側の第２の負荷回路との２つにグループ分けし、入力電源が瞬断した場合、低電圧側の前記第１の負荷回路へ電源電圧を供給するための第１の電源供給ラインを構成する第１の電源供給系と、高電圧側の前記第２の負荷回路へ電源電圧を供給するための第２の電源供給ラインを構成する第２の電源供給系との２つに分割して、当該電源瞬断対策回路の各構成要素が配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電源瞬断対策回路。
7. 前記第２の電源供給系を構成する構成要素は、高電圧側の瞬断対策用の第２の充放電コンデンサと、前記第２の充放電コンデンサを高電圧で充電するために前記入力電源と前記第２の充放電コンデンサとの間に挿入された前記ステップアップ・コンバータと、前記第２の負荷回路へ安定した電源電圧を出力するために前記第２の充放電コンデンサと前記第２の負荷回路との間に挿入されたレギュレータと、前記入力電源の瞬断がない通常時においては、前記レギュレータの出力を前記第２の負荷回路から切り離し、一方、前記入力電源の瞬断発生時には、前記レギュレータの出力を前記第２の負荷回路へ接続するための第３のスイッチと、を少なくとも含んで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電源瞬断対策回路。
8. 前記第１の電源供給系を構成する構成要素は、低電圧側の瞬断対策用の第１の充放電コンデンサと、前記第１の充放電コンデンサから前記入力電源側への放電を防止するとともに前記入力電源と前記第１の充放電コンデンサとの接続をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチと、前記入力電源の瞬断がない通常時においては、前記第１の充放電コンデンサと前記レギュレータとの出力側を互いに接続し、入力電源を前記第１の負荷回路および前記第２の負荷回路の双方に供給し、一方、前記入力電源の瞬断発生時には、前記第１の充放電コンデンサと前記レギュレータとの出力側の接続を切り離し、前記第１の充放電コンデンサの放電電圧を前記第１の負荷回路のみに供給する第２のスイッチと、を少なくとも含んで構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電源瞬断対策回路。
9. 前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記入力電源からの電源供給の再開に先立って、あるいは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記第３のスイッチをＯＦＦ状態に切り換えることを特徴とする請求項８に記載の電源瞬断対策回路。
10. 前記入力電源の瞬断から復旧する際に、前記第２のスイッチをＯＮ状態に切り換えるのに先立って、前記第１のスイッチをＯＮ状態に切り換えることを特徴とする請求項９に記載の電源瞬断対策回路。
11. 制御回路の制御情報、メモリに記憶されている記憶情報をバックアップするバックアップ回路を備えた電子機器において、電源瞬断発生時やノイズ発生時の誤動作を防止するための保護機構として、請求項１ないし１０のいずれかに記載の電源瞬断対策回路を、前記バックアップ回路に備えていることを特徴とする電子機器。

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