JP2010288404A - 可変電源装置とモータ駆動制御装置とそれらの保護回路動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可変電源装置の出力電圧が変更された場合でも、回路構成を複雑化、増大化させたり出力電圧変更に伴う追加的調整作業を要することなく、保護回路の基準電圧を自動的に取得可能な可変電源装置等を提供することを目的とする。
【解決手段】動作電圧が異なる負荷に対して各々第一の電圧と第二の電圧とを出力可能な可変電源装置において、第一の電圧を出力する場合に、可変電源装置の出力から第一の基準電圧を取得し、取得した第一の基準電圧に対して出力が所定の範囲外になれば、第一の電圧の出力を制限し、第二の電圧を出力する場合に、可変電源装置の出力から第二の基準電圧を取得し、取得した第二の基準電圧に対して出力が所定の範囲外になれば、第二の電圧の出力を制限する保護回路部を備える可変電源装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変電源装置とモータ駆動制御装置とそれらの保護回路動作方法とに関する。

従来、装着されるモータの種類に応じてモータ駆動装置への供給電力を任意に変更できる可変電源や、任意の電圧や電流で駆動されるモータ駆動装置が知られている。このような可変電源やモータ駆動装置は、例えば数十ボルトから数百ボルトまでの広範な電圧に対応することが可能である。

図１０は、従来の可変電源１０００の構成を説明するブロック図である。図１０において、直流電源１００１から供給された電圧は、絶縁トランス等からなるＤＣ／ＤＣコンバータ１０４０で所望の電圧値に電圧変換され、変換された所望の電圧値が負荷１１６０に供給される。

また、可変電源１０００の出力電圧をモニターする出力電圧検出部１０７０は、検出した出力電圧をＰＷＭ制御部１０８０にフィードバックする。また、出力電圧検出部１０７０は、検出した出力電圧を、過電圧保護や低電圧保護をする保護回路１０９０に出力する。

可変電源１０００は基準電圧生成部１１１０を備え、基準電圧生成部１１１０が生成した基準電圧をＰＷＭ制御部１０８０と保護回路１０９０とに入力する。すなわち、可変電源１０００は、ＰＷＭ制御部１０８０と保護回路１０９０とで同一の基準電圧生成部１１１０で生成された電圧を基準として用いる。

また、図１１は、従来の他の可変電源１１００の構成を説明するブロック図である。図１１においては、図１０と同一の部位には同一の符号を付している。可変電源１１００は、マイコン１１１２とＤ／Ａコンバータ１１１１とで生成された電圧を、基準電圧をＰＷＭ制御部１０８０と保護回路１０９０との基準電圧として用いる。

可変電源１０００は基準電圧生成部１１１０で生成された共通の基準電圧、また可変電源１１００はマイコン１１１２とＤ／Ａコンバータ１１１１とで生成された共通の基準電圧を、ＰＷＭ制御部１０８０と保護回路１０９０とに用いる。このため、いずれの場合においても基準電圧の生成に障害が生じた場合には、電源機能を損なうとともに保護回路１０９０も機能しなくなる。

また、仮にＰＷＭ制御部１０８０の基準電圧を生成する回路とは別途独立に、保護回路１０９０の基準電圧を生成する回路を備えることとすれば、回路構成が増大するだけではなく、インターフェース等も増大して電源全体として複雑化、大型化する。

また、図１２は従来の過電圧保護回路１２０４を説明する概念図である。図１２において、過電圧保護回路１２０４は、サイリスタ１２０５、ツェナーダイオード１２０６、抵抗１２０７，１２０８，１２０９及びコンデンサ１２０４を備える。ツェナーダイオード１２０６は、出力電圧が所定の電圧以上に上昇すると導通し、サイリスタ１２０５のゲート電圧をオン電圧以上に上昇させる。

このため、高電圧ラインとグランドとの間は、サイリスタ１２０５を介してショートされることになる。二次側がショートされると、不図示のＰＷＭコントロールＩＣの出力端子からスイッチング素子のゲートに出力される駆動パルスを停止させるので、一次側が遮断されて保護される。このような、過電圧保護回路１２０４は、例えば下記特許文献１に開示されている。

上述した電源装置は、単一の固定電圧を出力することを前提としているので、保護回路を動作させる基準となる電圧も、単一のツェナーダイオードのゲートオン電圧を用いることができる。

特開平１０−３２３０３８

接続される負荷や用途によって出力電圧が変更される可変電源装置においては、保護回路を動作させる基準となる電圧は、出力電圧が変更されるたびに再設定する必要があった。再設定する為には、例えばツェナーダイオードを交換する等の新たな調整作業をする必要が生じて煩雑な作業となる。また、複数の出力電圧に対応する基準電圧を予め記憶させておくことようにするには、マイコンへのプログラム等書込み記憶量が増大することとなる。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、可変電源装置の出力電圧が変更された場合でも、回路構成を複雑化、増大化させたり出力電圧変更に伴う追加的調整作業を要することなく、保護回路の基準電圧を自動的に取得可能な可変電源装置等を提供することを目的とする。

本発明の可変電源装置は、動作電圧が異なる負荷に対して各々第一の電圧と第二の電圧とを出力可能な可変電源装置において、第一の電圧を出力する場合に、可変電源装置の出力から第一の基準電圧を取得し、取得した第一の基準電圧に対して出力が所定の範囲外になれば、第一の電圧の出力を制限し、第二の電圧を出力する場合に、可変電源装置の出力から第二の基準電圧を取得し、取得した第二の基準電圧に対して出力が所定の範囲外になれば、第二の電圧の出力を制限する保護回路部を備えることを特徴とする。

また、本発明の可変電源装置は、好ましくは保護回路部が、第一の電圧の出力開始から所定の時間経過後に第一の基準電圧を取得し、第二の電圧の出力開始から所定の時間経過後に第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

また、本発明の可変電源装置は、好ましくは保護回路部が、第一の電圧の出力開始後、第一の電圧が負荷に対応した第一の目標電圧になった場合に、可変電源装置の出力から第一の基準電圧を取得し、第二の電圧の出力開始後、第二の電圧が負荷に対応した第二の目標電圧になった場合に、可変電源装置の出力から第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

また、本発明の可変電源装置は、好ましくは負荷がレディ信号を出力した場合に、保護回路部が第一の基準電圧または第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

また、本発明の可変電源装置は、好ましくは負荷が動作を開始する場合に、保護回路部が第一の基準電圧または第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

本発明のモータ駆動制御装置は、異なるモータに対して各々第一の電圧と第二の電圧とで動作可能なモータ駆動制御装置であって、第一の電圧で動作する場合に、モータ駆動制御装置への入力から第一の基準電圧を取得し、取得した第一の基準電圧に対して入力が所定の範囲外になれば、第一の電圧の入力を制限し、第二の電圧で動作する場合に、モータ駆動制御装置への入力から第二の基準電圧を取得し、取得した第二の基準電圧に対して入力が所定の範囲外になれば、第二の電圧の入力を制限する保護回路部を備えることを特徴とする。

本発明のモータ駆動制御装置は、好ましくはモータ駆動制御装置のモータ駆動準備が整ったことを示すレディ状態となった場合に、保護回路部が第一の基準電圧または第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

本発明のモータ駆動制御装置は、好ましくはモータ駆動制御装置がモータ駆動動作を開始する場合に、保護回路部が第一の基準電圧または第二の基準電圧を取得することを特徴とする。

本発明にかかる可変電源装置の保護回路動作方法は、動作電圧が異なる負荷に対して各々異なる電圧を出力可能な可変電源装置の保護回路動作方法において、電圧の出力から基準電圧を取得する基準電圧取得工程と、電圧の出力が取得した基準電圧に対して所定の範囲外であるか否かを判断する保護回路動作可否判断工程と、保護回路動作可否判断工程で電圧の出力が所定の範囲外であれば、電圧の出力を制限する電圧出力制限工程とを有することを特徴とする。

本発明にかかるモータ駆動制御装置の保護回路動作方法は、異なるモータに対して各々第一の電圧と第二の電圧とで動作可能なモータ駆動制御装置の保護回路動作方法において、第一の電圧で動作する場合に、モータ駆動制御装置への入力から第一の基準電圧を取得し、取得した第一の基準電圧に対して入力が所定の範囲外であれば、第一の電圧の入力を制限する工程と、第二の電圧で動作する場合に、モータ駆動制御装置への入力から第二の基準電圧を取得し、取得した第二の基準電圧に対して入力が所定の範囲外であれば、第二の電圧の入力を制限する工程とを有することを特徴とする。

可変電源の出力電圧が変更された場合でも、回路構成を複雑化、増大化させたり、出力電圧変更に伴う調整作業を要することなく、保護回路の基準電圧を自動的に取得可能な可変電源装置等を提供できる。

第一の実施形態にかかる可変電源装置の構成を概念的に説明するブロック図である。 基準電圧生成部のバリエーションを説明する図である。 保護回路部の機能を説明するための概念ブロック図である。 第二の実施形態にかかる保護回路部を概念的に説明するブロック図である。 第三の実施形態にかかる保護回路部を概念的に説明するブロック図である。 第四の実施形態にかかる保護回路部を概念的に説明するブロック図である。 第五の実施形態にかかる可変電源装置に接続されたモータ駆動制御装置を概念的に説明するブロック図である。 図８（ａ）は可変電源装置の最大出力に対して接続された負荷の定格入力を説明する図であり、図８（ｂ）は可変電源装置が出力を開始してから所定時間Ｔ_１後に基準電圧取得部が基準電圧を取得する状態を概念的に説明する図であり、図８（ｃ）は比較部が基準電圧取得部にトリガを出力するタイミングＴ_２を説明する図であり、図８（ｄ）は基準電圧取得部がレディ信号をトリガとして、出力端子等から可変電源装置の出力電圧を基準電圧として取得するタイミングＴ_３を説明する図である。 可変電源装置の回路構成を概念的に説明するブロック図である。 従来の可変電源の構成を説明するブロック図である。 従来の他の可変電源の構成を説明するブロック図である。 従来の過電圧保護回路を説明する概念図である。 負荷として接続することが可能なモータドライブを例示する図である。

実施形態で説明する可変電源装置は、電圧を供給する負荷等に応じて例えば１００ボルトから８００ボルトまで出力電圧を変更することができる電源装置である。また、この可変電源装置は、過電圧と低電圧と過電流と低電流との少なくともいずれか一つを検出して電力供給を遮断等制限する保護回路を備える。

保護回路は、可変電源装置が出力すべき目標電圧（ＰＷＭへの設定電圧に対応）に対して現実の出力電圧が例えば２０％以上相違すれば、異常であるものと判断して電力供給を遮断させる。すなわち、可変電源装置が１００ボルトを目標電圧として出力する場合には、現実の電圧出力が１２０ボルトを超える場合には保護回路が過電圧異常と判断して電力供給を遮断させる。また、現実の電圧出力が８０ボルトを下回る場合には保護回路が低電圧異常と判断して電力供給を遮断させる。

また、可変電源装置が６００ボルトを目標電圧として出力する場合には、現実の電圧出力が７２０ボルトを超える場合には保護回路が過電圧異常と判断して電力供給を遮断させる。また、現実の電圧出力が４８０ボルトを下回る場合には保護回路が低電圧異常と判断して電力供給を遮断させる。

このように、保護回路は、可変電源装置の目標出力電圧１００ボルト、６００ボルトに各々対応した許容電圧レンジ８０ボルト〜１２０ボルト、４８０ボルト〜７２０ボルトを正常範囲として出力電圧を監視する。

実施形態で説明する保護回路は、許容電圧レンジを算出する場合の基準電圧（例えば目標出力電圧１００ボルト、６００ボルト）を可変電源装置の出力から取得するので、可変電源装置の出力が変更された場合においても、基準電圧の変更設定をする必要がない。また、保護回路は、可変電源装置が備えるＰＷＭへ基準電圧を供給する基準電圧生成部を利用しないので、可変電源装置の回路構成を複雑化、増大化させない。

また、保護回路は、出力電圧変更に伴う変更された新たな基準電圧を可変電源装置の出力から自動的に取り込むので、保護回路に対して例えば保護回路の動作電圧を決定するツェナーダイオードの取替え等を必要としない。また、保護回路は、新たな基準電圧を自動的に取り込むので、追加のプログラミング等書込み処理（例えば出力電圧ごとの保護回路動作範囲の対応記憶、演算処理プログラム等）を必要としない。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態にかかる可変電源装置１００の構成を概念的に説明するブロック図である。図１に示すように可変電源装置１００は、商用交流電源が接続される入力端子１１０と、整流ダイオード１２１，１２２，１２３，１２４と、平滑コンデンサ１３０とを備える。

また、可変電源装置１００は、絶縁トランス等で構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を備える。可変電源装置１００は、指示された目標電圧を出力する出力端子１５０間の出力電圧を検出する第一電圧検出部１６０と第二電圧検出部１７０とを備える。なお、説明の便宜上可変電源装置１００は、第一電圧検出部１６０と第二電圧検出部１７０とを各々別個に備えるものとしているが、第一電圧検出部１６０と第二電圧検出部１７０とを単一の電圧検出部とし、いずれか任意の一方の出力を共用してもよい。

また、可変電源装置１００は基準電圧生成部１ａ０を備える。基準電圧生成部１ａ０で生成した基準電圧は、可変電源装置１００の目標電圧を指示する電圧指示値としてＰＷＭ１８０に入力される。

第一電圧検出部１６０で検出された出力電圧は、出力電圧を変更制御するＰＷＭ１８０へとフィードバックされる。ＰＷＭ１８０は、出力電圧が基準電圧生成部１ａ０から指示された目標電圧となるようにパルス幅を適宜調整する。

また、保護回路部１９０は、第二電圧検出部１７０で検出した可変電源装置１００の出力電圧を監視し、過電圧と低電圧と過電流と低電流とのうち少なくともいずれか一つを検知すれば、ＰＷＭ１８０の動作を停止等させて可変電源装置１００の電力出力を遮断等制限させる。

また、保護回路部１９０は、第二電圧検出部１７０で検出した可変電源装置１００の出力電圧から、所定のタイミングで、過電圧等であるか否かを判断するための基準電圧を取得する。このため、可変電源装置１００においては、保護回路部１９０の基準電圧として基準電圧生成部１ａ０を利用する必要がなく、可変電源装置１００からの出力電圧を自動的に保護回路部１９０の基準電圧として利用できる。

保護回路部１９０は、可変電源装置１００の目標出力が１００ボルトであれば例えば１００ボルトを基準電圧とできる。そして、例えば基準電圧の上下２０％、すなわち可変電源装置１００の出力電圧が８０ボルト〜１２０ボルトの間であれば、正常な出力電圧範囲と判断する。また、保護回路部１９０は、可変電源装置１００の目標出力が６００ボルトであれば例えば６００ボルトを基準電圧とできる。そして、例えば基準電圧の上下２０％、すなわち可変電源装置１００の出力電圧が４８０ボルト〜７２０ボルトの間であれば、正常な出力電圧範囲と判断する。

図２は、図１に示す基準電圧生成部１ａ０のバリエーションを説明する図である。図２（ａ）に示すように、基準電圧生成部１ａ０はマイコンの出力をＤ／Ａ変換して基準電圧を生成することができる。また、基準電圧生成部１ａ０は、図２（ｂ）に示すようにコントローラーの出力をＤ／Ａ変換して外部からのディジタル制御により基準電圧を生成してもよい。

また、基準電圧生成部１ａ０は、図２（ｃ）に示すように外部からのアナログ制御により基準電圧を生成してもよく、図２（ｄ）に示すように分圧可変抵抗を用いて基準電圧を生成してもよい。

図３は、保護回路部１９０の機能を説明するための概念ブロック図である。図３において、保護回路部１９０は、出力端子１５０から直接または第二電圧検出部１７０を介して取得した可変電源装置１００の出力電圧から、所定のタイミングで基準電圧を取得する基準電圧取得部３４０を備える。

ここで、基準電圧取得部３４０が出力電圧から基準電圧を取得する所定のタイミングとは、例えば可変電源装置１００が出力電圧の出力を開始してから所定時間後としてもよい。図８（ｂ）は、可変電源装置１００が電圧の出力を開始してから所定時間Ｔ_１後に、基準電圧取得部３４０が基準電圧を取得する状態を概念的に説明する図である。

図８（ｂ）において、所定時間Ｔ_１は、出力を開始した電圧が過渡状態を終了する程度の時間とすることが好ましく、典型的には数百ミリ秒〜１秒未満とする。可変電源装置１００が電圧の出力を開始してから所定時間Ｔ_１後に、基準電圧取得部３４０が基準電圧を取得すると、出力制限可否判断部３３０は、基準電圧取得部３４０が取得した基準電圧（典型的には設定電圧（電圧指示値、目標出力）と同一となる）を基準として、例えばその１２０％電圧をＯＶＡ電圧（過電圧保護電圧）とし、その８０％電圧をＵＶＡ電圧（低電圧保護電圧）として、保護動作可否すなわち異常有無を判断する。

図８（ａ）は、可変電源装置１００の最大出力８１０に対して、接続された負荷の動作入力８２０，８３０を説明する図である。図８（ａ）に示すように、可変電源装置１００は常に最大出力８１０を出力するものではなく、接続された負荷に対応する必要な動作電力（動作入力８２０または動作入力８３０）を負荷に供給する。動作入力８２０で動作する負荷の場合には、可変電源装置１００は目標出力を電圧Ｖ_２とするので、ＰＷＭ１８０に対して電圧Ｖ_２に対応する電圧指示値が指示される。

この場合には、保護回路部１９０は、可変電源装置１００が電圧の出力を開始してから所定時間Ｔ_１後に、出力電圧を基準電圧として取得し、基準電圧（典型的には電圧Ｖ_２）を基準として、例えば上下２０％の範囲を超えた出力電圧が検知されると、保護回路部１９０は異常出力であると判断する。

また、動作入力８３０で動作する負荷の場合には、可変電源装置１００は目標出力を電圧Ｖ_１とするので、ＰＷＭ１８０に対して電圧Ｖ_１に対応する電圧指示値が指示される。

またこの場合には、保護回路部１９０は、可変電源装置１００が出力を開始してから所定時間Ｔ_１後に、出力電圧を基準電圧として取得し、基準電圧（典型的には電圧Ｖ_１）を基準として、例えば上下２０％の範囲を超えた出力電圧が検知されると、保護回路部１９０は異常出力であると判断する。これにより、保護回路部１９０は過渡状態に影響されず、より正確な現実の出力電圧に対応した基準電圧を安定して取得することが可能となる。

なお、基準電圧取得部３４０が基準電圧を取得する所定のタイミングとは、例えば可変電源装置１００が電圧の出力を開始した後、出力電圧が目標出力（電圧設定値または電圧指示値に対応）に到達した時としてもよい。

また、基準電圧取得部３４０が基準電圧を取得する所定のタイミングとは、例えば可変電源装置１００に接続されたモータ駆動制御装置の立ち上げ処理が完了した時としてもよい。また、基準電圧取得部３４０が基準電圧を取得する所定のタイミングとは、例えば可変電源装置１００に接続されたモータ駆動制御装置によるモータの駆動開始時としてもよい。

また、保護回路部１９０は、出力端子１５０から直接にまたは第二電圧検出部１７０を介して取得した可変電源装置１００の出力電圧と、基準電圧取得部３４０が取得した基準電圧とから、出力制限可否すなわち保護動作を開始するか否かを判断する出力制限可否判断部３３０を備える。

出力制限可否判断部３３０は、上述したように基準電圧取得部３４０が取得した基準電圧の例えば上下２０％範囲を超えるような可変電源装置１００の電圧出力が検知された場合に保護動作を開始するものとできる。電圧出力の異常が検知されると出力制限可否判断部３３０は、出力制限部３１０に保護動作を開始することを通知する。また、出力制限部３１０は、ＰＷＭ１８０に対してパルス駆動を停止する指示（またはトリガ）を出力する。

パルス駆動を停止する指示を受けたＰＷＭ１８０は、可変電源装置１００が電圧指示値（目標出力）を出力するようにパルス駆動することを停止する。この場合に、ＰＷＭ１８０は、パルス駆動を停止させることに限られず、可変電源装置１００が電圧指示値より小さな比較的安全な電圧（例えば電圧指示値の１０％）を出力するようにパルス駆動してもよい。

（第二の実施形態）
第二の実施形態においては、可変電源装置１００の電圧出力がＰＷＭ１８０への電圧指示値すなわち目標出力となったタイミングで、基準電圧を取得する保護回路部１９０（２）を備える可変電源装置１００について説明する。

図４は、第二の実施形態にかかる保護回路部１９０（２）を概念的に説明するブロック図である。

図４においては、図３に対応する部位には対応する符号を付して説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。保護回路部１９０（２）は、ＰＷＭ１８０への電圧指示値と、出力端子１５０等から取得した可変電源装置１００の出力電圧と、を比較する比較部４１０を備える。

比較部４１０は、出力電圧が電圧指示値（すなわち目標出力）に到達すれば、基準電圧取得部３４０（２）にトリガを出力する。基準電圧取得部３４０（２）は、比較部４１０からトリガが入力されると、出力端子１５０等から現実の出力電圧を基準電圧として取得する。

図８（ｃ）は、比較部４１０が基準電圧取得部３４０（２）にトリガを出力するタイミングＴ_２を説明する図である。図８（ｃ）に示すように、比較部４１０が基準電圧取得部３４０（２）にトリガを出力するタイミングＴ_２は、可変電源装置１００の出力電圧が立ち上がり、ＰＷＭ１８０へ設定された設定電圧（Ｖｓｅｔ）に到達した時となる。

仮に、可変電源装置１００の出力電圧の立ち上がりが過渡現象等により不安定である場合には、安定的に設定電圧（Ｖｓｅｔ）に到達した時を基準電圧の取得タイミングＴ_２とすることが好ましい。なお、ＰＷＭ１８０への設定電圧（Ｖｓｅｔ）は、正確には目標出力を指示する電圧指示値であるが以下の説明では目標出力と同じとして説明する。

（第三の実施形態）
第三の実施形態においては、可変電源装置１００に接続された負荷がレディ信号を出力するタイミングで、基準電圧を取得する保護回路部１９０（３）を備える可変電源装置１００について説明する。

図５は、第三の実施形態にかかる保護回路部１９０（３）を概念的に説明するブロック図である。可変電源装置１００に接続された図示しない負荷は、例えばモータ駆動回路とすることができる。モータ駆動回路等の負荷は、可変電源装置１００から電圧が供給されて、モータを駆動する準備が整うとレディ信号を出力するものとする。

図５においては、図３に対応する部位には対応する符号を付して説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。

基準電圧取得部３４０（３）は、図示しない負荷からレディ信号が入力されると、レディ信号をトリガとして、出力端子１５０等から可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得する。

図８（ｄ）は、基準電圧取得部３４０（３）が、レディ信号をトリガとして、出力端子１５０等から可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得するタイミングＴ_３を説明する図である。図８（ｄ）に示すように、基準電圧取得部３４０（３）が可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得するタイミングＴ_３は、可変電源装置１００の出力電圧が立ち上がった後、負荷自体が動作準備を完了した時となる。これにより、スタンバイ状態にある負荷に印加される出力電圧を、基準電圧とする保護回路部１９０（３）とできる。

（第四の実施形態）
第四の実施形態においては、可変電源装置１００に接続された負荷が動作を開始するタイミングで、基準電圧を取得する保護回路部１９０（４）を備える可変電源装置１００について説明する。

図６は、第四の実施形態にかかる保護回路部１９０（４）を概念的に説明するブロック図である。可変電源装置１００に接続された負荷６６０は、例えばモータ駆動回路とすることができる。モータ駆動回路等の負荷６６０は、レディ後に動作を開始する場合に、動作を開始することを基準電圧取得部３４０（４）に通知する。負荷６６０が、動作の開始を指示する外部からのオン信号に基づいて作動する場合には、基準電圧取得部３４０（４）は動作の開始を指示する外部からのオン信号を直接受信してもよい。

図６においては、図３に対応する部位には対応する符号を付して説明の重複を避けるためにここではその説明を省略する。

基準電圧取得部３４０（４）は、負荷６６０からオン信号が入力されると、オン信号をトリガとして、出力端子１５０等から可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得する。

図８（ｄ）は、基準電圧取得部３４０（４）がオン信号をトリガとして、出力端子１５０等から可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得するタイミングＴ_４を説明している。図８（ｄ）に示すように、基準電圧取得部３４０（４）が可変電源装置１００の出力電圧を基準電圧として取得するタイミングＴ_４は、負荷自体の動作準備が完了した後、負荷の動作が開始される時となる。これにより、保護回路部１９０（４）は、負荷６６０の動作開始とほぼ同時に、現実の出力電圧を基準電圧として取り込むので、その後出力電圧が異常となったか否かを、取り込んだ基準電圧を基に的確に判断することが可能となる。

（第五の実施形態）
図７は、第五の実施形態にかかる可変電源装置７１００に接続されたモータ駆動制御装置７００を概念的に説明するブロック図である。図７においては、図１に示す可変電源装置１００と対応する部位には対応する符号を付して、説明の重複を避けるためにここでは説明を省略する。

可変電源装置７１００に接続されたモータ駆動制御装置７００は、例えば１００ボルト〜８００ボルトの広範囲な電圧から、駆動対象となるモータの特性に対応する所望の電圧で駆動される。また、可変電源装置７１００は、例えば１００ボルト〜８００ボルトの広範囲な電圧から、駆動対象となるモータの特性に対応する所望の電圧をモータ駆動制御装置７００に供給する。

モータ駆動制御装置７００は、可変電源装置７１００から入力される電圧に異常があれば電圧入力を遮断または低減させる保護回路部７９０を備える。図７においては、保護回路部７９０は、可変電源装置７１００のＰＷＭ１８０に対して電圧出力を遮断させる構成として示している。しかしこれに限られず、保護回路部７９０は、モータ駆動回路７１０への電圧入力を、例えば切断スイッチ等により遮断する構成としてもよい。また、異常がある場合には外部へアラーム信号を送出することも可能である。

モータ駆動制御装置７００は、入力される電圧を検出する第二電圧検出部７７０を備え、保護回路部７９０が検出された入力電圧を監視する。また、保護回路部７９０は、モータ駆動回路７１０がドライブオン、すなわちモータ駆動を開始するタイミング（上述したタイミングＴ_４に対応）で基準電圧を取得する。

また、保護回路部７９０は、モータ駆動回路７１０がレディ状態、すなわちモータ駆動を開始する準備が整ったタイミング（上述したタイミングＴ_３に対応）で基準電圧を取得してもよい。モータ駆動制御装置７００は、入力される電圧等の異常を的確に判断して入力を遮断する。すなわち、モータ駆動制御装置７００は、電源に他の負荷が並列に接続されている場合においても他の負荷へ影響を殆ど与えることなく、モータ駆動制御装置７００自身への入力を遮断することができる。

次に、上述の各実施形態において説明した保護回路部１９０等を追加的に備えることが可能な可変電源装置９０００の構成について簡単に説明する。図９は、可変電源装置９０００の回路構成を概念的に説明するブロック図である。

図９に示すように可変電源装置９０００は、電流検出抵抗Ｒｉと、トランジスタＴｒ９１と、還流ダイオードＤ９５と、チョークコイルＬ９１と、負荷９６０と、出力電圧検出回路９１０と、出力電流検出回路９２０と、ＰＷＭ制御回路９３０と、選択回路９４０と、制御回路９５０とを備える。

電源入力端子１１０に接続された商用周波数電源１１１は、整流ブリッジ（整流ダイオード１２１〜１２４）により整流された後、平滑コンデンサ１３０により平滑化され、トランジスタＴｒ９１のコレクタに供給される。

トランジスタＴｒ９１の断続によりエミッタに発生する交流出力は、チョークコイルＬ９１とコンデンサＣ９２とで構成される平滑回路で平滑化され、電流検出抵抗Ｒｉを介して負荷９６０に供給される。すなわち、負荷への電力供給オン／オフは、制御回路９５０により制御される。

制御回路９５０により負荷へ電力供給をオンまたはオフとする制御信号がＰＷＭ制御回路９３０に出力されると、ＰＷＭ制御回路９３０は出力電流検出回路９２０、出力電圧検出回路９１０からの検出信号（フィードバック検出）をもとに指示される期間だけ、トランジスタＴｒ９１をオンにする。トランジスタＴｒ９１がオンすることで回路には電流が流れ、電流検出抵抗Ｒｉの両端に電位差が生じ、その値は出力電流検出回路９２０へ入力される。また負荷９６０に供給される電圧Ｖは抵抗Ｒ９１、Ｒ９２により分圧されて、出力電圧検出回路９１０に入力される。

出力電流検出回路９２０と出力電圧検出回路９１０とにより各々電流値と電圧値とが検出されると、それぞれの値に応じた検出信号が生成されて選択回路９４０に出力される。この選択回路９４０により、出力電流検出回路９２０と出力電圧検出回路９１０とから出力される検出信号の、ＰＷＭ制御回路９３０へ入力される優先順位が、それらの電圧レベルの高さに依存して決定される。

例えば、出力電流検出信号の電圧レベルを予め出力電圧検出信号の電圧レベルより高めになるよう設定しておくことで、出力電流検出回路９２０からの検出信号が優先され、可変電源装置９０００は定電流制御を行う。その後、負荷９６０の抵抗値が温度上昇と共に安定してくると、電流値が比較的低くなるため、ＰＷＭ制御回路９３０において、デューティ規制がかかり出力電流検出回路９２０から出力される電圧値よりも出力電圧検出回路９１０から出力される電圧値の方が大きくなり、制御は定電圧制御へと移行する制御としてもよい。

上述した可変電源装置９０００の動作は、１パルス毎、つまりトランジスタＴｒ９１のオン毎に行われる。これにより負荷９６０への突入電流は定電流制御により制限され、その後短時間で定電圧制御に移行し負荷９６０への供給電力の安定制御が可能となる。

また、出力電圧検出回路９１０と出力電流検出回路９２０とは、図９に示すように差動アンプで比較する基準電圧値を変更可能に構成されている。このため、ＰＷＭ制御回路９３０がパルス幅を適宜調整して、可変電源装置９０００の出力電圧や出力電流を負荷９６０に対応して適宜変更することが可能となる。

なお、図１３は、負荷６６０，９６０，１１６０及びモータ駆動回路７１０として接続することが可能なモータドライバを例示する図である。図１３（ａ）が単層のバイポーラ駆動をするモータドライバを説明する図であり、図１３（ｂ）が三相のブラシレスモータを駆動するモータドライバを説明する図である。図１３（ｂ）に示す三相のブラシレスモータドライバは、三相の同期モータと同様に、各トランジスタのスイッチング周期に同期した速度でモータを回転させることができる。

可変電源装置９０００は、上述した第一の実施形態〜第五の実施形態を適用することが可能である。

また、実施形態で説明した可変電源装置やモータ駆動制御装置は、電源の出力電圧が変更されるたびに、保護回路の基準電圧を再設定する手間を省き、変更された出力電圧に対応する基準電圧を自動的に取得する。

このため、保護回路の基準電圧を生成する電圧生成部を別途設ける必要がなく、簡易軽量な回路構成とし、インターフェースの増大を抑制可能である。また、保護回路の基準電圧を変更するための調整メンテナンスやプログラム変更が必要なく、また予め負荷に対応する基準電圧を記憶したり算出したりすることも必要ない。このため、マイコンへのプログラム書込み量の増大を抑制することが可能である。各実施形態の保護回路は、取得した基準電圧を、その負荷に対して電力供給される間のみ（すなわちその負荷に対して保護機能を有効にする間のみ）一時的に記憶していればよい。

また、実施形態で説明した各可変電源装置は、保護回路の基準電圧をＰＷＭの基準電圧から分離独立して別途に取得するので、電源装置内部で作成した基準電圧に障害が発生した場合や電圧生成するマイコンとＤ／Ａコンバータとのいずれかが故障した場合等においても、保護回路が機能を失うことを回避できる。

上述した各実施形態においては、保護回路が過電圧を監視する例について説明したが、これに限られず、過電圧、過電流、低電圧、低電流のうち任意の一つ以上を監視し、異常がある場合には保護機能を発揮する保護回路とすることができる。

本発明は、上述した各実施形態での説明に限定されることはなく、各可変電源装置とモータ駆動制御装置とは、自明な範囲で適宜その構成を変更してもよく、自明な範囲で適宜その動作処理を変更させることができる。

本発明は、過電圧保護回路や低電圧保護回路等を備える出力可変電源装置等に幅広く利用できる。

１００・・可変電源装置、１１０・・電源入力端子、１２１〜１２４・・整流ダイオード、１３０・・電源入力端子、１４０・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０・・出力端子、１６０・・第一電圧検出部、１７０・・第二電圧検出部、１８０・・ＰＷＭ、１９０・・保護回路部、１ａ０・・基準電圧生成部。

Claims (10)

1. 動作電圧が異なる負荷に対して各々第一の電圧と第二の電圧とを出力可能な可変電源装置において、
   前記第一の電圧を出力する場合に、前記可変電源装置の出力から第一の基準電圧を取得し、取得した前記第一の基準電圧に対して前記出力が所定の範囲外になれば、前記第一の電圧の出力を制限し、
   前記第二の電圧を出力する場合に、前記可変電源装置の出力から第二の基準電圧を取得し、取得した前記第二の基準電圧に対して前記出力が所定の範囲外になれば、前記第二の電圧の出力を制限する、保護回路部を備える
   ことを特徴とする可変電源装置。
2. 請求項１に記載の可変電源装置において、
   前記保護回路部は、前記第一の電圧の出力開始から所定の時間経過後に前記第一の基準電圧を取得し、前記第二の電圧の出力開始から前記所定の時間経過後に前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とする可変電源装置。
3. 請求項１に記載の可変電源装置において、
   前記保護回路部は、前記第一の電圧の出力開始後、前記第一の電圧が前記負荷に対応した第一の目標電圧になった場合に、前記可変電源装置の出力から前記第一の基準電圧を取得し、前記第二の電圧の出力開始後、前記第二の電圧が前記負荷に対応した第二の目標電圧になった場合に、前記可変電源装置の出力から前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とする可変電源装置。
4. 請求項１に記載の可変電源装置において、
   前記保護回路部は、前記負荷がレディ信号を出力した場合に、前記第一の基準電圧または前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とする可変電源装置。
5. 請求項１に記載の可変電源装置において、
   前記保護回路部は、前記負荷が動作を開始する場合に、前記第一の基準電圧または前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とする可変電源装置。
6. 異なるモータに対して各々第一の電圧と第二の電圧とで動作可能なモータ駆動制御装置において、
   前記第一の電圧で動作する場合に、前記モータ駆動制御装置への入力から第一の基準電圧を取得し、取得した前記第一の基準電圧に対して前記入力が所定の範囲外になれば、前記第一の電圧の入力を制限し、
   前記第二の電圧で動作する場合に、前記モータ駆動制御装置への入力から第二の基準電圧を取得し、取得した前記第二の基準電圧に対して前記入力が所定の範囲外になれば、前記第二の電圧の入力を制限する、保護回路部を備える
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
7. 請求項６に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記保護回路部は、前記モータ駆動制御装置のモータ駆動準備が整ったことを示すレディ状態となった場合に、前記第一の基準電圧または前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
8. 請求項６に記載のモータ駆動制御装置において、
   前記保護回路部は、前記モータ駆動制御装置がモータ駆動動作を開始する場合に、前記第一の基準電圧または前記第二の基準電圧を取得する
   ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
9. 動作電圧が異なる負荷に対して各々異なる電圧を出力可能な可変電源装置の保護回路動作方法において、
   前記電圧の出力から基準電圧を取得する基準電圧取得工程と、
   前記電圧の出力が、取得した前記基準電圧に対して所定の範囲外であるか否かを判断する保護回路動作可否判断工程と、
   前記保護回路動作可否判断工程で前記電圧の出力が前記所定の範囲外であれば、前記電圧の出力を制限する電圧出力制限工程と、を有する
   ことを特徴とする可変電源装置の保護回路動作方法。
10. 異なるモータに対して各々第一の電圧と第二の電圧とで動作可能なモータ駆動制御装置の保護回路動作方法において、
    前記第一の電圧で動作する場合に、前記モータ駆動制御装置への入力から第一の基準電圧を取得し、取得した前記第一の基準電圧に対して前記入力が所定の範囲外であれば、前記第一の電圧の入力を制限する工程と、
    前記第二の電圧で動作する場合に、前記モータ駆動制御装置への入力から第二の基準電圧を取得し、取得した前記第二の基準電圧に対して前記入力が所定の範囲外であれば、前記第二の電圧の入力を制限する工程と、を有する
    ことを特徴とするモータ駆動制御装置の保護回路動作方法。

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