電圧変換装置
【課題】２以上の電圧値に電圧変換して出力する場合、出力間短絡が生じても負荷側の装置を保護する。
【解決手段】DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、入力電圧を異なる２種類の直流電圧に変換して出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力し、出力間短絡検知部２３は、変換された直流電圧の出力端子ＤＣ１，ＤＣ２間での短絡を検知し、ラッチ部２４は、短絡が検知された場合、短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す短絡検知信号を出力し、接地短絡部２６は、短絡検知信号に基づいて、最大電圧以外の出力電圧となる出力端子ＤＣ２をグランドに短絡させ、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２は、短絡検知信号に基づいて、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの動作を停止させる。本発明は、電圧変換装置に適用することができる。
【解決手段】DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、入力電圧を異なる２種類の直流電圧に変換して出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力し、出力間短絡検知部２３は、変換された直流電圧の出力端子ＤＣ１，ＤＣ２間での短絡を検知し、ラッチ部２４は、短絡が検知された場合、短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す短絡検知信号を出力し、接地短絡部２６は、短絡検知信号に基づいて、最大電圧以外の出力電圧となる出力端子ＤＣ２をグランドに短絡させ、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２は、短絡検知信号に基づいて、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの動作を停止させる。本発明は、電圧変換装置に適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置に関し、特に、電源回路および負荷回路を、過電圧および過電流から保護できるようにした電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電圧を別の電圧の直流電圧に変換する装置として、スイッチング電源装置が知られている。この装置は、直流電圧から異なる電圧の直流電圧に変換することからDC-DC（Direct Current to Direct Current）コンバータと呼ばれている。以降において、このスイッチング電源装置を、単に、DC-DCコンバータと称するものとする。
【０００３】
交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を、DC-DCコンバータによりDC5V（直流電圧5Vの直流電源）とDC15V（直流電圧15Vの直流電源）との2種類の直流電圧に変換可能なDC-DCコンバータが、例えば、遊技店などに設けられた遊技機などに日常的に使用されている。
【０００４】
ところで、遊技機においては、遊技機の筺体の扉の開閉が繰り返されることが多く、このため、何らかの原因により、DC5Vの直流電圧と、DC15Vの直流電圧とが短絡してしまう恐れがあった。このような短絡が発生すると、DC5Vの端子に、DC15Vが印加されてしまうことにより電源回路やDC5Vで駆動する負荷回路を破損してしまう恐れがあった。
【０００５】
また、負荷回路としてDC5Vで駆動するものについては、代表的なものとしてマイクロコンピュータなどが存在するため、マイクロコンピュータにDC15Vが印加されることにより被害がより大きなものとなってしまう恐れがあった。
【０００６】
そこで、DC-DCコンバータの前段にスイッチを設け、DC-DCコンバータの出力に過電圧検知回路を備え、過電圧検知回路により出力電圧が基準電圧よりも超えた場合、スイッチを開放することで過電圧から保護したり、DC-DCコンバータの内部スイッチが短絡により故障したとき、スイッチを開放し過電圧から保護する技術が提案されている（特許文献１の図１参照）。
【０００７】
また、出力電圧が所定値より大きくなると溶断するヒューズを設け、過電圧が発生した場合、過電圧から保護する技術が提案されている（特許文献２の図１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８４９９４号公報
【特許文献２】特開平５−１３０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術については、単純にスイッチ２個を使ってDC-DCコンバータを形成し、いずれか１つが故障した場合、過電圧から保護するものであると言える。したがって、例えば、過電圧が検知されて、スイッチが開放されても、出力間で短絡が生じるような場合、逆流により生じる過電圧から負荷回路を保護することができない可能性がある。また、仮に出力間短絡が解消されたとしても、負荷が無負荷に近い状態の場合、残留電荷により電圧が所定値以下となるまでに時間が必要とされることになる。
【００１０】
結果として、負荷回路の電子部品は、すべて電源回路において最も高い出力電圧値を保証する高耐圧のものとる必要があるので、コスト高となる恐れがある。
【００１１】
また、特許文献２においては、過電圧保護回路がラッチ型ではない（過電圧状態を検知した後、その検知状態を記憶する形式とはなっていない）ため、過電圧検知時にサイリスタに大電流が流れ続けてしまうため、保護回路のための放熱機構が必要となる。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、電圧変換装置において、過電圧または過電流が生じた場合、電源装置、および負荷装置を保護し、さらに、復帰できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面の電圧変換装置は、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段と、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段と、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段と、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段とを含む。
【００１４】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段をさらに含ませるようにすることができ、前記停止手段には、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させるようにすることができる。
【００１５】
前記過電流検知手段には、前記開閉手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００１６】
前記開閉手段の前段において電圧降下させる抵抗からなる抵抗手段をさらに含ませるようにすることができ、前記過電流検知手段には、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００１７】
前記短絡検知手段には、少なくとも１つのツェナーダイオードと、少なくとも１つの抵抗とからなる直列回路を含ませるようにすることができる。
【００１８】
前記短絡手段には、少なくとも１つのトランジスタを含ませるようにすることができ、前記トランジスタには、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となるようにさせ、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させるようにすることができる。
【００１９】
前記開閉手段には、少なくとも１つのトランジスタを含ませるようにすることができる。
【００２０】
本発明の一側面の電圧変換装置においては、入力電圧が、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換されて出力され、変換された直流電圧の出力間での短絡が検知され、出力間での短絡が検知された場合、出力間での短絡が検知されたことが記憶されると共に、出力間での短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号が出力され、出力された信号に基づいて、出力される電圧のうち、いずれかの出力端子がグランドに短絡され、電力供給が開閉され、出力された信号に基づいて、電力供給が開放されて動作が停止される。
【００２１】
本発明の一側面の電圧変換装置における、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段とは、例えば、DC-DC変換部であり、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段とは、例えば、出力間短絡検知部であり、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段とは、ラッチ部であり、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、最大電圧以外の出力電圧となる出力端子をグランドに短絡させる短絡手段とは、例えば、接地短絡部であり、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段とは、例えば、オンオフ部により駆動されるMOSFETからなるスイッチング素子であり、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段とは、例えば、オンオフ部を動作させるトランジスタである。
【００２２】
すなわち、DC-DC変換部において、出力間短絡検知部により出力間短絡が検知されると、ラッチ部により出力間短絡が生じたことを示す信号が出力される。接地短絡部は、ラッチ部より出力されてくる信号に基づいて、DC-DC変換部の出力端子のうち、いずれかの出力端子について、接地短絡することにより、出力電荷をグランドに開放すると共に、トランジスタをＯＮとすることにより、オンオフ部によりスイッチング素子を開放させてＯＦＦとすることにより、DC-DCコンバータへの電力供給を停止させて、電圧変換を停止させる。
【００２３】
結果として、出力間短絡が生じても、最高電圧となる出力端子以外は、接地短絡されるため、いずれの出力電圧の端子に接続されている負荷装置への電荷をも急速にグランドに開放することができるので、負荷装置を保護することが可能となる。また、DC-DC変換部の動作も停止されるので、電源装置を保護することが可能となる。さらに、いずれにおいても、電源装置、および負荷装置が保護されるので、電源の再投入により、動作を復帰させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、電圧変換装置において、過電圧または過電流が生じた場合、電源装置、および負荷装置を保護し、さらに、復帰することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２６】
すなわち、本発明の一側面の電圧変換装置（例えば、図１の電圧変換装置）は、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段（例えば、図１のDC-DC変換部２１ａ，２２ａ）と、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段（例えば、図１の出力間短絡検知部２３）と、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段（例えば、図１のラッチ部２４）と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段（例えば、図１の接地短絡部２６）と、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段（例えば、図１のオンオフ部４１ａにより開閉される図２のMOSFETからなるスイッチング部ＳＷ１１）と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段（例えば、図１のオンオフ部４１ａによる図２のスイッチング部ＳＷ１１のＯＦＦの動作を促す図１のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２）とを含む。
【００２７】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段（例えば、図２の過電流検知部４２）をさらに含ませるようにすることができ、前記停止手段には、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させるようにすることができる。
【００２８】
前記開閉手段の前段において電圧降下させる抵抗からなる抵抗手段（例えば、図２の抵抗Ｒ５１）をさらに含ませるようにすることができ、前記過電流検知手段には、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００２９】
前記短絡検知手段には、少なくとも１つのツェナーダイオード（例えば、図１のツェナーダイオードＺＤ１）と、少なくとも１つの抵抗（例えば、図１の抵抗Ｒ１）の直列回路を含ませるようにすることができる。
【００３０】
前記短絡手段（例えば、図１の接地短絡部２６）には、少なくとも１つのトランジスタ（例えば、図１のスイッチング部ＳＷ１）を含ませるようにすることができ、前記トランジスタには、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となるようにさせ、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させるようにすることができる。
【００３１】
前記開閉手段（例えば、図２のスイッチング部ＳＷ１１）には、少なくとも１つのMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を含ませるようにすることができる。
【００３２】
図１は、本発明に係る電圧変換装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００３３】
図１の電圧変換装置は、例えば、遊技機に設けられるものであり、交流電源で発生された電力を２種類の電圧値の直流電源に変換し、例えば、一方を制御装置動作用に出力し、他方を機器動作用の出力するものである。
【００３４】
ＡＣ電源１１は、交流電源を発生し、ダイオードＤ１乃至Ｄ４からなるダイオードブリッジＢに供給する。ダイオードブリッジＢは、ダイオードＤ１乃至Ｄ４から構成されている。ダイオードＤ１のアノードはダイオードＤ２のカソードおよびＡＣ電源１１に接続され、カソードはダイオードＤ４のカソード、コンデンサＣ１の一方の端部、DC-DC（Direct Current to Direct Current）変換部２１，２２、およびラッチ部２４に接続されている。ダイオードＤ２のアノードはダイオードＤ３のアノード、およびコンデンサＣ１の他方の端部と共に接地され、カソードはＡＣ電源１１およびダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ３のアノードはダイオードＤ２のアノード、およびコンデンサＣ１の他方の端部と共に接地され、カソードはダイオードＤ４のアノード、およびＡＣ電源１１に接続されている。ダイオードＤ４のアノードはダイオードＤ３のカソード、およびＡＣ電源１１に接続されており、カソードはダイオードＤ１のカソード、およびコンデンサＣ１の一方の端部、DC-DC変換部２１ａ，２２ａ、およびラッチ部２４に接続されている。このような構成により、ダイオードブリッジＢは、ＡＣ電源１１より供給されてくる交流電力を全波整流して、直流電源に変換し、コンデンサＣ１により平滑化させてDC-DC変換部２１ａ，２２ａ、およびラッチ部２４に直流電圧Ｖを印加する。
【００３５】
DC-DC変換ブロック２１は、DC-DC変換部２１ａを備え、端子Ｐ１を介してダイオードブリッジＢより供給されてくる直流電圧Ｖを直流電圧Ｖ１に変換し、端子Ｐ４を介して、コンデンサＣ２により平滑化して出力端子ＤＣ１より機器動作用に出力する。尚、直流電圧Ｖ１は、例えば、15Vである。DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ２が接地されている。また、DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ３が停止部２５に接続され、端子Ｐ３を介して、停止部２５より停止信号が入力されると動作を停止する。
【００３６】
DC-DC変換ブロック２２は、DC-DC変換部２２ａを備え、端子Ｐ１１を介してダイオードブリッジＢより供給されてくる直流電圧Ｖを直流電圧Ｖ２に変換し、端子Ｐ１４を介して、コンデンサＣ３により平滑化して出力端子ＤＣ２より制御装置動作用に出力する。尚、直流電圧Ｖ２は、例えば、5Vである。DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ１２が接地されている。また、DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ１３が停止部２５に接続され、端子Ｐ１３を介して、停止部２５より停止信号が入力されると動作を停止する。
【００３７】
すなわち、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、供給される直流電圧Ｖの電力を、それぞれ異なる直流電圧Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）に変換して出力する。
【００３８】
出力間短絡検知部２３は、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１、および抵抗Ｒ１，Ｒ２より構成されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、カソードが出力端子ＤＣ２に接続されており、アノードがダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードに接続され、カソードは抵抗Ｒ１の一方の端部に接続されている。抵抗Ｒ１の一方の端部は、ダイオードＤ１のカソードに接続されており、他方の端部は、ラッチ部２４および抵抗Ｒ２の一方の端部に接続されている。抵抗Ｒ２の一方の端部は、抵抗Ｒ１の他方の端部およびラッチ部２４に接続され、他方の端部は、接地されている。
【００３９】
上述したように、出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２は、出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１よりも低い電圧であるため、出力端子ＤＣ１，ＤＣ２が何らかの原因により短絡するような場合、出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１が逆流することにより、直流電圧Ｖ２よりも高電圧となることがある。そこで、出力間短絡検知部２３は、DC-DC変換部２１ａ，２２ａから出力端子ＤＣ１，ＤＣ２が何らかの原因により短絡したとき、短絡を検知して検知結果となる信号をラッチ部２４に出力する。より具体的には、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電位を出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２よりも若干高い電位（例えば、DC6V）に設定し、ツェナー電位を越えた場合、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧電位を、出力間短絡検知を示す信号としてラッチ部２４に出力する。
【００４０】
ラッチ部２４は、抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１３、ＰＮＰトランジスタＴｒ１、およびＮＰＮトランジスタＴｒ２から構成されている。抵抗Ｒ１１の一方の端部は、ダイオードブリッジＢおよび停止部２５のトランジスタＴｒ１１のエミッタに接続され、他方の端部は抵抗Ｒ１２の一方の端部、トランジスタＴｒ１のエミッタ、および抵抗Ｒ１３の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ１２の一方の端部は、トランジスタＴｒ１のエミッタ、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３の他方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ１のベース、およびトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。抵抗Ｒ１３の一方の端部は、停止部２５のツェナーダイオードＺＤ１１のアノードに接続され、他方の端部は、抵抗Ｒ１１の他方の端部、抵抗Ｒ１２の一方の端部、およびトランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。
【００４１】
トランジスタＴｒ１のエミッタは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３の他方の端部、および抵抗Ｒ１２の一方の端部に接続されており、コレクタは、トランジスタＴｒ２のベース、および出力間短絡検知部２３に接続されており、ベースは、抵抗Ｒ１２の他方の端部、およびトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは接地されており、コレクタは、抵抗Ｒ１２の他方の端部、およびトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、ベースはトランジスタＴｒ１のコレクタ、および出力間短絡検知部２３に接続されている。
【００４２】
以上のような構造から、ラッチ部２４は、出力間短絡検知部２３より出力間短絡検知を示す信号が供給されてくると、短絡が検知されたことを示す状態を記憶し、ダイオードブリッジＢからの電力供給が停止されるまで、抵抗Ｒ１３の一方の端部より電流を引き込み続ける。
【００４３】
停止部２５は、ツェナーダイオードＺＤ１１，ＺＤ１２、ＰＮＰトランジスタＴｒ１１、抵抗Ｒ２１，Ｒ３１乃至Ｒ３５、およびＮＰＮトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２から構成されている。
【００４４】
ツェナーダイオードＺＤ１１は、アノードがラッチ部２４に接続され、カソードがトランジスタＴｒ１１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１１は、エミッタがダイオードブリッジＢおよびラッチ部２４の抵抗Ｒ１１の一方の端部に接続され、コレクタが抵抗Ｒ２１の一方の端部に接続され、ベースがツェナーダイオードＺＤ１１のカソードに接続されている。
【００４５】
抵抗Ｒ２１は、一方の端部がトランジスタＴｒ１１のコレクタに接続されており、他方の端部がツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、接地短絡部２６、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１２は、カソードが抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されおり、アノードが接地されている。
【００４６】
抵抗Ｒ３１の一方の端部は、トランジスタＴｒ２１のベース、および抵抗Ｒ３２の一方の端部に接続され、他方の端部は、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、および抵抗Ｒ３３の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ３２の一方の端部は、トランジスタＴｒ２１のベース、および抵抗Ｒ３１の一方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ２１のエミッタと共に接地されている。トランジスタＴｒ２１のベースは、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の一方の端部に接続され、コレクタはDC-DC変換ブロック２１の端子Ｐ３に接続され、エミッタは、抵抗Ｒ３２の他方の端部と共に接地されている。
【００４７】
抵抗Ｒ３３の一方の端部は、トランジスタＴｒ２２のベース、および抵抗Ｒ３４の一方の端部に接続され、他方の端部は、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、および抵抗Ｒ３１の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ３４の一方の端部は、トランジスタＴｒ２２のベース、および抵抗Ｒ３２の一方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ２２のエミッタと共に接地されている。トランジスタＴｒ２２のベースは、抵抗Ｒ３３，Ｒ３４の一方の端部に接続され、コレクタはDC-DC変換ブロック２２の端子Ｐ１３に接続され、エミッタは、抵抗Ｒ３４の他方の端部と共に接地されている。
【００４８】
抵抗Ｒ３５の一方の端部は、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２と接続されており、他方の端部は、接地短絡部２６を構成するMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）からなるスイッチング部ＳＷ１のドレインに接続されている。
【００４９】
停止部２５は、以上のような構成から、ラッチ部２４が出力間短絡を示す状態を記憶すると、抵抗Ｒ１３の一方の端部より、電流が引き込まれて、ツェナーダイオードＺＤ１１を介してトランジスタＴｒ１１がＯＮにされ、さらに、抵抗Ｒ２１を介してツェナーダイオードＺＤ１２方向に電流が流れることにより、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３を介して電流が流れて、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２がＯＮにされることにより、DC-DC変換部２１ａ，２２ａを停止させる。
【００５０】
接地短絡部２６は、Ｎ型MOSFETから構成されたスイッチング部ＳＷ１から構成されており、ドレインが抵抗Ｒ３５の他方の端部に接続され、ソースが接地され、ゲートが抵抗Ｒ２１の他方の端部、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されている。接地短絡部２６は、以上のような構成から、ラッチ部２４が出力間短絡を示す状態を記憶すると、抵抗Ｒ１３の一方の端部より、電流が引き込まれて、ツェナーダイオードＺＤ１１を介してトランジスタＴｒ１１がＯＮにされ、さらに、抵抗Ｒ２１を介してツェナーダイオードＺＤ１２方向に電流が流れることにより、スイッチング部ＳＷ１を構成するMOSFETのゲートに電流が流れて、スイッチング部ＳＷ１がＯＮにされるので、出力端子ＤＣ２に残留する電荷がグランド側に開放される。
【００５１】
次に、図２を参照して、図１のDC-DC変換ブロック２１のDC-DC変換部２１ａの構成例について説明する。
【００５２】
DC-DC変換ブロック２１のDC-DC変換部２１ａは、制御部４１、および過電流検知部４２、並びに、抵抗Ｒ５１、スイッチング部ＳＷ１１、ダイオードＤ１１、リアクトル部Ｌ１、および平滑化用のコンデンサＣ１１から構成されている。
【００５３】
制御部４１は、DC-DC変換部２１ａの動作の全体を制御しており、内蔵するオンオフ部４１ａを制御して、端子Ｐ３より供給されてくる停止信号に基づいて、動作を停止させる。より具体的には、制御部４１は、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止することにより、電圧変換処理を実行できない状態とすることで動作を停止させる。また、制御部４１は、過電流検知部４２からの過電流検知信号に基づいて、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止させることで、リアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されるので、DC-DC変換部２１ａの動作が停止される。
【００５４】
抵抗Ｒ５１の一方の端部は、端子Ｐ１、および過電流検知部４２の一方の端部に接続され、他方の端部は、P型MOSFETから構成されたスイッチング部ＳＷ１１のソースに接続されている。過電流検知部４２は、抵抗Ｒ５１に並列に接続され、両端の電圧を監視することにより、過電流を検知し、検知結果を制御部４１に供給する。尚、過電流検知部４２は、スイッチング部ＳＷ１１の両端の電圧を監視して、過電流を検知する構成とするようにしてもよい。
【００５５】
スイッチング部ＳＷ１１は、P型MOSFETから構成されており、ゲートが制御部４１に接続され、ソースが抵抗Ｒ５１の他方の端部、および過電流検知部４２の他方の端部に接続され、ドレインがリアクトル部Ｌ１の一方の端部、およびダイオードＤ１１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１１は、アノードがスイッチング部ＳＷ１１のドレイン、およびリアクトル部Ｌ１の一方の端部に接続され、カソードが端子Ｐ２と共に接地されている。リアクトル部Ｌ１の一方の端部は、スイッチング部ＳＷ１１のドレイン、およびダイオードＤ１１のカソードに接続され、他方の端部が制御部４１、コンデンサＣ１１の一方の端部、および端子Ｐ４に接続されている。コンデンサＣ１１は、一方の端部がリアクトルＬ１の他方の端部、制御部４１、および端子Ｐ４に接続され、他方の端部が端子Ｐ２と共に接地されている。
【００５６】
DC-DC変換部２１ａは、制御部４１によりスイッチング部ＳＷ１１がＯＮにされると、端子Ｐ１より抵抗Ｒ５１を介して供給される直流電圧Ｖの電力が、リアクトル部Ｌ１により変圧されて、平滑化コンデンサＣ１１により平滑化されて、端子Ｐ４を介して、出力端子ＤＣ１に出力する。
【００５７】
尚、DC-DC変換ブロック２２のDC-DC変換部２２ａの構成については、DC-DC変換ブロック２１における端子Ｐ１乃至Ｐ４に代えて、端子Ｐ１１乃至Ｐ１４が設けられる点、および、変換後の出力電圧が異なる点を除き、基本的な構造は同様であるので、その説明は省略するものとする。
【００５８】
次に、図３のフローチャートを参照して、図１の電圧変換装置の電圧変換処理について説明する。尚、図３のフローチャートを参照して説明する処理は、各ブロックの動作を示すものである。そこで、図３のフローチャートにおける判定処理については、所定のブロックが主体となる判定処理のみではなく、各ブロックの動作状態毎の場合分けの例も含むものである。
【００５９】
ステップＳ１において、ＡＣ電源１１がＯＮであるか否かにより処理が別れており、ＡＣ電源１１がＯＮとされていない場合、その状態がそのまま維持される。ステップＳ１において、例えば、図示せぬ電源ボタンが操作されるなどして、ＡＣ電源１１がＯＮとされた場合、ステップＳ２において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａが、いずれも図示せぬ操作ボタンが操作されるなどして、電源が入っており、電圧変換可能な状態であるか否かにより処理が別れる。
【００６０】
ステップＳ２において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａのいずれも、図示せぬ電源ボタンが操作されるなどして、制御部４１が、スイッチング部ＳＷ１１のゲートに対して電力を供給し、スイッチング部ＳＷ１１がＯＮの状態であるとき、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれも動作中であるので、そのような場合、処理は、ステップＳ３に進む。
【００６１】
ステップＳ３において、ＡＣ電源１１より供給されてくる交流電源の電力は、ダイオードブリッジＢにより全波整流された後、平滑化コンデンサＣ１により平滑化されて、直流電圧Ｖの電力として、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの端子Ｐ１，Ｐ１１にそれぞれ供給される。DC-DC変換部２１ａ，２２ａのそれぞれのリアクトル部Ｌ１は、抵抗Ｒ５１、およびスイッチング部ＳＷ１１を介して供給される電力の直流電圧Ｖを、それぞれ直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変圧し、端子Ｐ４，Ｐ１４を介して出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力する。
【００６２】
ステップＳ４において、出力間短絡検知部２３が出力間短絡を検知したか否かが判定される。例えば、出力間短絡が発生しない場合、ステップＳ５において、ＡＣ電源１１の図示せぬ電源ボタンが操作されてＯＦＦにされるか、または、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの図示せぬ電源ボタンが操作されてＯＦＦされたか否かにより処理が別れる。ステップＳ５において、いずれもＯＦＦではない場合、ステップＳ６において、過電流検知部４２が過電流を検知したか否かが判定される。例えば、ステップＳ６において、過電流が検知されていない場合、処理は、ステップＳ３に戻る。
【００６３】
すなわち、ステップＳ３の処理により、直流電圧Ｖの電力が、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにより、それぞれ直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変換される状態となった後、出力間短絡がなく、かつ、ＡＣ電源１１、若しくはDC-DC変換部２１ａ，２２ａがＯＦＦにされることなく、かつ、過電流が検知されない状態が継続されると、ステップＳ３乃至Ｓ６の状態が繰り返されて、直流電圧Ｖの電力が、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにより直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変換され続けて、安定的に出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力され続ける。
【００６４】
ステップＳ４において、例えば、出力間短絡が発生すると、処理は、ステップＳ７に進む。
【００６５】
ステップＳ７において、出力間短絡検知部２３のツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電位を超えた電圧が印加されることにより、ダイオードＤ１から抵抗Ｒ１方向に電流が流れることにより、出力間短絡検知部２３の抵抗Ｒ１の他方の端部より出力短絡が検知されたことを示す信号がラッチ部２４に供給される。ラッチ部２４においては、出力間短絡検知部２３より供給される電流が、トランジスタＴｒ２のベースに電流が流れ込むことにより、トランジスタＴｒ２がＯＮの状態となることにより、出力間短絡が発生したことを記憶し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、およびトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ方向に電流が流れ続ける。
【００６６】
ステップＳ８において、ラッチ部２４は抵抗Ｒ１３より電流を引き込むので、停止部２５のトランジスタＴｒ１１は、ベースに電流が流れて、ＯＮの状態となり、トランジスタＴｒ１１のエミッタ−コレクタ、抵抗Ｒ２１、およびツェナーダイオードＺＤ１２の方向に電流が流れる。この電流の流れにより、接地短絡部２６のスイッチング部ＳＷ１のMOSFETのゲートに電流が流れるので、スイッチング部ＳＷ１がＯＮの状態となり、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２が、抵抗Ｒ２５、およびスイッチング部ＳＷ１を介して接地される。このため、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２より、出力間短絡により逆流の可能性のある残留電荷が、開放されるので、出力端子ＤＣ２に接続されている負荷回路などが保護される。
【００６７】
ステップＳ９において、また、同様に、ラッチ部２４は抵抗Ｒ１３より電流を引き込むので、停止部２５のトランジスタＴｒ１１は、ベースに電流が流れて、ＯＮの状態となり、トランジスタＴｒ１１のエミッタ−コレクタ、抵抗Ｒ２１、およびツェナーダイオードＺＤ１２の方向に電流が流れる。この電流の流れにより、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３を介して、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のベースに電流が流れるため、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のコレクタ−エミッタ間で接地方向に電流が流れるので、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの端子Ｐ３，Ｐ１３に停止信号が供給される。そこで、この停止信号に基づいて、DC-DC変換部２１ａ，２２ａのオンオフ部４１ａが、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止させるので、スイッチング部ＳＷ１１がＯＦＦとなる。
【００６８】
この結果、ステップＳ１０において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれもリアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されるので、電圧変換処理を停止する。
【００６９】
ステップＳ１１において、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態であるか否かに処理が別れるが、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態とされるまで、同様の状態が継続される。すなわち、ステップＳ７の処理により、ラッチ部２４は、出力間短絡検知部２３により出力間短絡が一瞬でも検知されると、その状態を記憶し続けるため、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態とされるまで、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれもリアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されて、電圧変換処理が停止された状態が継続される。
【００７０】
ステップＳ１１において、例えば、図示せぬ電源ボタンが操作されて、ＡＣ電源１１がＯＦＦにされると、ラッチ部２４への電力供給が停止されるため、ステップＳ１２において、ラッチ部２４は、出力間短絡が検知された状態を記憶した状態をリセットし、処理は、ステップＳ１に戻る。すなわち、出力間短絡が検知される前の状態に戻り、ＡＣ電源１１が再びＯＮにされたか否かが判定される状態となる。
【００７１】
一方、ステップＳ５において、ＡＣ電源１１がＯＦＦにされるか、または、DC-DC変換部２１ａ，２２ａがＯＦＦにされた場合、電圧変換処理が停止されて、処理は、ステップＳ１に戻る。
【００７２】
さらに、ステップＳ６において、過電流検知部４２が過電流を検知すると、ステップＳ１３において、過電流検知部４２は、過電流を検知したことを示す過電流検知信号を制御部４１に供給する。この信号に伴って、制御部４１は、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止する。
【００７３】
このため、ステップＳ１４において、スイッチング部ＳＷ１１がＯＦＦの状態となり、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、電圧変換処理を停止し、処理は、ステップＳ２に戻る。
【００７４】
以上の処理により、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる電圧変換処理がなされている状態において、過電流、または、出力間短絡が検知されない場合、そのままの電圧変換処理が継続される。また、過電流が検知された場合、ＡＣ電源１１は、電力供給が継続されるが、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる電圧変換処理が停止される。
【００７５】
さらに、出力間短絡が検知された場合、ラッチ部２４により出力間短絡が検知されたことが記憶され、ラッチ部２４の抵抗Ｒ１３からの電流の引き込みにより、停止部２５が接地短絡部２６のスイッチング部ＳＷ１をＯＮの状態とすることで、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにおける最大値の直流電圧ではない、電圧変換後の出力端子、すなわち、この例においては、（出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１）＞（出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２）であるので、出力端子ＤＣ２に残留する残留電荷が、がＯＮの状態となることにより、迅速に電荷が開放されるので、負荷側の装置の破損を抑制することが可能となる。
【００７６】
また、ラッチ部２４により出力間短絡が検知されたことが記憶され、ラッチ部２４の抵抗Ｒ１３からの電流の引き込みにより、停止部２５のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２がＯＮにされることにより、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの動作が停止される。この結果、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる発熱を抑制することが可能となるので、発熱対策として、放熱機構を設ける必要がないので、装置の小型化とコスト低減を実現することが可能となる。
【００７７】
より具体的には、特許文献１で示されるような構成の場合、例えば、出力間短絡により過電圧を検知した後、DC-DC変換部の動作を停止させても、図４で示されるように、時刻ｔ１において、電圧変換を停止させても、電荷が開放されないことにより残留電荷が残るため出力電圧は徐々にか低下しないことが示されている。したがって、このような場合、負荷側の装置には、過電圧によるダメージを抑制することができない恐れがある。尚、図４においては、縦軸が電圧であり、１目盛りが２ボルトを示し、横軸が時刻ｔであり、１目盛りが40msである例が示されており、時刻ｔ１において、約10Vの出力間短絡が検知されてDC-DC変換部の動作を停止させてから、5Vの出力電圧に戻るのに、約120ms程度の時間が必要とされていることが示されている。
【００７８】
これに対して、図１で示される電圧変換装置を用いた場合、図５で示されるように、時刻ｔ１１において、出力間短絡により過電圧を検知した後、DC-DC変換部の動作を停止させ、さらに、接地短絡部４６より電荷をグランドに開放すると、約１μs後には、3V程度まで降下しており、従来に比べて、出力間短絡が発生してから高速に電圧を降下させることが可能となっている。尚、図５においては、縦軸が電圧であり、１目盛りが２ボルトを示し、横軸が時刻ｔであり、１目盛りが1μsである例が示されており、時刻ｔ１１において、約6Vの出力間短絡が検知されてDC-DC変換部の動作を停止させてから、3Vの出力電圧にまで降下させるために、約1μs程度の時間で済んでいることが示されている。
【００７９】
尚、以上においては、ラッチ部の構成において、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を用いた例について説明してきたが、出力間短絡が検知されたことを示す信号を記憶し、記憶した状態の信号を出力することができればよいものであるので、２個のトランジスタによるものでなくてもよく、例えば、サイリスタにより構成するようにしてもよい。
【００８０】
また、以上においては、最高電圧ではない出力端子側に接地短絡部４６を設け、出力間短絡が発生した場合、最高電圧ではない出力端子側の接地短絡部４６が、電荷をグランドに開放する例について説明してきた。しかしながら、出力間短絡が発生した場合、出力端子は、設定電圧に関わらず同電位となっているため、最高電圧の出力端子に対して接地短絡部４６を設け、最高電圧の出力端子側から、電荷をグランドに開放するようにしても同様の効果が得られる。このため、接地短絡部は、出力端子のいずれかに、少なくとも１箇所を設けるようにすればよいものである。
【００８１】
以上によれば、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換された直流電圧の出力間での短絡が検知され、出力間での短絡が検知された場合、出力間での短絡が検知されたことが記憶されると共に、出力間での短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す出力間短絡信号が出力され、出力間短絡信号に基づいて、出力される電圧のうち、いずれかの出力端子がグランドに短絡され、出力間短絡信号に基づいて、電圧を変換するリアクトル部への電力供給が停止されて、電圧変換が停止されるので、残留電荷の開放による負荷側の装置を保護することが可能となる。また、出力端子からグランドへの短絡部位の発熱が抑制されるので、装置の小型化とコスト低減を実現することが可能となる。
【００８２】
尚、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を適用した電圧変換装置の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】図１のDC-DC変換部の構成例を示す図である。
【図３】電圧変換処理を説明する図である。
【図４】従来の電圧変換装置による過電圧検知時の処理を説明する図である。
【図５】図１の電圧変換装置による過電圧検知時の処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１ ＡＣ電源
２１，２２ DC-DC変換部
２３ 出力間短絡検知部
２４ ラッチ部
２５ 停止部
２６ 接地短絡部
４１ 制御部
４１ａ オンオフ部
４２ 過電流検知部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置に関し、特に、電源回路および負荷回路を、過電圧および過電流から保護できるようにした電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電圧を別の電圧の直流電圧に変換する装置として、スイッチング電源装置が知られている。この装置は、直流電圧から異なる電圧の直流電圧に変換することからDC-DC（Direct Current to Direct Current）コンバータと呼ばれている。以降において、このスイッチング電源装置を、単に、DC-DCコンバータと称するものとする。
【０００３】
交流電圧を整流平滑して得られた直流電圧を、DC-DCコンバータによりDC5V（直流電圧5Vの直流電源）とDC15V（直流電圧15Vの直流電源）との2種類の直流電圧に変換可能なDC-DCコンバータが、例えば、遊技店などに設けられた遊技機などに日常的に使用されている。
【０００４】
ところで、遊技機においては、遊技機の筺体の扉の開閉が繰り返されることが多く、このため、何らかの原因により、DC5Vの直流電圧と、DC15Vの直流電圧とが短絡してしまう恐れがあった。このような短絡が発生すると、DC5Vの端子に、DC15Vが印加されてしまうことにより電源回路やDC5Vで駆動する負荷回路を破損してしまう恐れがあった。
【０００５】
また、負荷回路としてDC5Vで駆動するものについては、代表的なものとしてマイクロコンピュータなどが存在するため、マイクロコンピュータにDC15Vが印加されることにより被害がより大きなものとなってしまう恐れがあった。
【０００６】
そこで、DC-DCコンバータの前段にスイッチを設け、DC-DCコンバータの出力に過電圧検知回路を備え、過電圧検知回路により出力電圧が基準電圧よりも超えた場合、スイッチを開放することで過電圧から保護したり、DC-DCコンバータの内部スイッチが短絡により故障したとき、スイッチを開放し過電圧から保護する技術が提案されている（特許文献１の図１参照）。
【０００７】
また、出力電圧が所定値より大きくなると溶断するヒューズを設け、過電圧が発生した場合、過電圧から保護する技術が提案されている（特許文献２の図１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２８４９９４号公報
【特許文献２】特開平５−１３０７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術については、単純にスイッチ２個を使ってDC-DCコンバータを形成し、いずれか１つが故障した場合、過電圧から保護するものであると言える。したがって、例えば、過電圧が検知されて、スイッチが開放されても、出力間で短絡が生じるような場合、逆流により生じる過電圧から負荷回路を保護することができない可能性がある。また、仮に出力間短絡が解消されたとしても、負荷が無負荷に近い状態の場合、残留電荷により電圧が所定値以下となるまでに時間が必要とされることになる。
【００１０】
結果として、負荷回路の電子部品は、すべて電源回路において最も高い出力電圧値を保証する高耐圧のものとる必要があるので、コスト高となる恐れがある。
【００１１】
また、特許文献２においては、過電圧保護回路がラッチ型ではない（過電圧状態を検知した後、その検知状態を記憶する形式とはなっていない）ため、過電圧検知時にサイリスタに大電流が流れ続けてしまうため、保護回路のための放熱機構が必要となる。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、電圧変換装置において、過電圧または過電流が生じた場合、電源装置、および負荷装置を保護し、さらに、復帰できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面の電圧変換装置は、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段と、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段と、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段と、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段とを含む。
【００１４】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段をさらに含ませるようにすることができ、前記停止手段には、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させるようにすることができる。
【００１５】
前記過電流検知手段には、前記開閉手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００１６】
前記開閉手段の前段において電圧降下させる抵抗からなる抵抗手段をさらに含ませるようにすることができ、前記過電流検知手段には、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００１７】
前記短絡検知手段には、少なくとも１つのツェナーダイオードと、少なくとも１つの抵抗とからなる直列回路を含ませるようにすることができる。
【００１８】
前記短絡手段には、少なくとも１つのトランジスタを含ませるようにすることができ、前記トランジスタには、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となるようにさせ、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させるようにすることができる。
【００１９】
前記開閉手段には、少なくとも１つのトランジスタを含ませるようにすることができる。
【００２０】
本発明の一側面の電圧変換装置においては、入力電圧が、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換されて出力され、変換された直流電圧の出力間での短絡が検知され、出力間での短絡が検知された場合、出力間での短絡が検知されたことが記憶されると共に、出力間での短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号が出力され、出力された信号に基づいて、出力される電圧のうち、いずれかの出力端子がグランドに短絡され、電力供給が開閉され、出力された信号に基づいて、電力供給が開放されて動作が停止される。
【００２１】
本発明の一側面の電圧変換装置における、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段とは、例えば、DC-DC変換部であり、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段とは、例えば、出力間短絡検知部であり、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段とは、ラッチ部であり、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、最大電圧以外の出力電圧となる出力端子をグランドに短絡させる短絡手段とは、例えば、接地短絡部であり、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段とは、例えば、オンオフ部により駆動されるMOSFETからなるスイッチング素子であり、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段とは、例えば、オンオフ部を動作させるトランジスタである。
【００２２】
すなわち、DC-DC変換部において、出力間短絡検知部により出力間短絡が検知されると、ラッチ部により出力間短絡が生じたことを示す信号が出力される。接地短絡部は、ラッチ部より出力されてくる信号に基づいて、DC-DC変換部の出力端子のうち、いずれかの出力端子について、接地短絡することにより、出力電荷をグランドに開放すると共に、トランジスタをＯＮとすることにより、オンオフ部によりスイッチング素子を開放させてＯＦＦとすることにより、DC-DCコンバータへの電力供給を停止させて、電圧変換を停止させる。
【００２３】
結果として、出力間短絡が生じても、最高電圧となる出力端子以外は、接地短絡されるため、いずれの出力電圧の端子に接続されている負荷装置への電荷をも急速にグランドに開放することができるので、負荷装置を保護することが可能となる。また、DC-DC変換部の動作も停止されるので、電源装置を保護することが可能となる。さらに、いずれにおいても、電源装置、および負荷装置が保護されるので、電源の再投入により、動作を復帰させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、電圧変換装置において、過電圧または過電流が生じた場合、電源装置、および負荷装置を保護し、さらに、復帰することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２６】
すなわち、本発明の一側面の電圧変換装置（例えば、図１の電圧変換装置）は、入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段（例えば、図１のDC-DC変換部２１ａ，２２ａ）と、前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段（例えば、図１の出力間短絡検知部２３）と、前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段（例えば、図１のラッチ部２４）と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段（例えば、図１の接地短絡部２６）と、前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段（例えば、図１のオンオフ部４１ａにより開閉される図２のMOSFETからなるスイッチング部ＳＷ１１）と、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段（例えば、図１のオンオフ部４１ａによる図２のスイッチング部ＳＷ１１のＯＦＦの動作を促す図１のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２）とを含む。
【００２７】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段（例えば、図２の過電流検知部４２）をさらに含ませるようにすることができ、前記停止手段には、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させるようにすることができる。
【００２８】
前記開閉手段の前段において電圧降下させる抵抗からなる抵抗手段（例えば、図２の抵抗Ｒ５１）をさらに含ませるようにすることができ、前記過電流検知手段には、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知させるようにすることができる。
【００２９】
前記短絡検知手段には、少なくとも１つのツェナーダイオード（例えば、図１のツェナーダイオードＺＤ１）と、少なくとも１つの抵抗（例えば、図１の抵抗Ｒ１）の直列回路を含ませるようにすることができる。
【００３０】
前記短絡手段（例えば、図１の接地短絡部２６）には、少なくとも１つのトランジスタ（例えば、図１のスイッチング部ＳＷ１）を含ませるようにすることができ、前記トランジスタには、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となるようにさせ、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させるようにすることができる。
【００３１】
前記開閉手段（例えば、図２のスイッチング部ＳＷ１１）には、少なくとも１つのMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を含ませるようにすることができる。
【００３２】
図１は、本発明に係る電圧変換装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００３３】
図１の電圧変換装置は、例えば、遊技機に設けられるものであり、交流電源で発生された電力を２種類の電圧値の直流電源に変換し、例えば、一方を制御装置動作用に出力し、他方を機器動作用の出力するものである。
【００３４】
ＡＣ電源１１は、交流電源を発生し、ダイオードＤ１乃至Ｄ４からなるダイオードブリッジＢに供給する。ダイオードブリッジＢは、ダイオードＤ１乃至Ｄ４から構成されている。ダイオードＤ１のアノードはダイオードＤ２のカソードおよびＡＣ電源１１に接続され、カソードはダイオードＤ４のカソード、コンデンサＣ１の一方の端部、DC-DC（Direct Current to Direct Current）変換部２１，２２、およびラッチ部２４に接続されている。ダイオードＤ２のアノードはダイオードＤ３のアノード、およびコンデンサＣ１の他方の端部と共に接地され、カソードはＡＣ電源１１およびダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ３のアノードはダイオードＤ２のアノード、およびコンデンサＣ１の他方の端部と共に接地され、カソードはダイオードＤ４のアノード、およびＡＣ電源１１に接続されている。ダイオードＤ４のアノードはダイオードＤ３のカソード、およびＡＣ電源１１に接続されており、カソードはダイオードＤ１のカソード、およびコンデンサＣ１の一方の端部、DC-DC変換部２１ａ，２２ａ、およびラッチ部２４に接続されている。このような構成により、ダイオードブリッジＢは、ＡＣ電源１１より供給されてくる交流電力を全波整流して、直流電源に変換し、コンデンサＣ１により平滑化させてDC-DC変換部２１ａ，２２ａ、およびラッチ部２４に直流電圧Ｖを印加する。
【００３５】
DC-DC変換ブロック２１は、DC-DC変換部２１ａを備え、端子Ｐ１を介してダイオードブリッジＢより供給されてくる直流電圧Ｖを直流電圧Ｖ１に変換し、端子Ｐ４を介して、コンデンサＣ２により平滑化して出力端子ＤＣ１より機器動作用に出力する。尚、直流電圧Ｖ１は、例えば、15Vである。DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ２が接地されている。また、DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ３が停止部２５に接続され、端子Ｐ３を介して、停止部２５より停止信号が入力されると動作を停止する。
【００３６】
DC-DC変換ブロック２２は、DC-DC変換部２２ａを備え、端子Ｐ１１を介してダイオードブリッジＢより供給されてくる直流電圧Ｖを直流電圧Ｖ２に変換し、端子Ｐ１４を介して、コンデンサＣ３により平滑化して出力端子ＤＣ２より制御装置動作用に出力する。尚、直流電圧Ｖ２は、例えば、5Vである。DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ１２が接地されている。また、DC-DC変換部２１ａは、端子Ｐ１３が停止部２５に接続され、端子Ｐ１３を介して、停止部２５より停止信号が入力されると動作を停止する。
【００３７】
すなわち、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、供給される直流電圧Ｖの電力を、それぞれ異なる直流電圧Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）に変換して出力する。
【００３８】
出力間短絡検知部２３は、ツェナーダイオードＺＤ１、ダイオードＤ１、および抵抗Ｒ１，Ｒ２より構成されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、カソードが出力端子ＤＣ２に接続されており、アノードがダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードに接続され、カソードは抵抗Ｒ１の一方の端部に接続されている。抵抗Ｒ１の一方の端部は、ダイオードＤ１のカソードに接続されており、他方の端部は、ラッチ部２４および抵抗Ｒ２の一方の端部に接続されている。抵抗Ｒ２の一方の端部は、抵抗Ｒ１の他方の端部およびラッチ部２４に接続され、他方の端部は、接地されている。
【００３９】
上述したように、出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２は、出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１よりも低い電圧であるため、出力端子ＤＣ１，ＤＣ２が何らかの原因により短絡するような場合、出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１が逆流することにより、直流電圧Ｖ２よりも高電圧となることがある。そこで、出力間短絡検知部２３は、DC-DC変換部２１ａ，２２ａから出力端子ＤＣ１，ＤＣ２が何らかの原因により短絡したとき、短絡を検知して検知結果となる信号をラッチ部２４に出力する。より具体的には、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電位を出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２よりも若干高い電位（例えば、DC6V）に設定し、ツェナー電位を越えた場合、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧電位を、出力間短絡検知を示す信号としてラッチ部２４に出力する。
【００４０】
ラッチ部２４は、抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１３、ＰＮＰトランジスタＴｒ１、およびＮＰＮトランジスタＴｒ２から構成されている。抵抗Ｒ１１の一方の端部は、ダイオードブリッジＢおよび停止部２５のトランジスタＴｒ１１のエミッタに接続され、他方の端部は抵抗Ｒ１２の一方の端部、トランジスタＴｒ１のエミッタ、および抵抗Ｒ１３の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ１２の一方の端部は、トランジスタＴｒ１のエミッタ、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３の他方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ１のベース、およびトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。抵抗Ｒ１３の一方の端部は、停止部２５のツェナーダイオードＺＤ１１のアノードに接続され、他方の端部は、抵抗Ｒ１１の他方の端部、抵抗Ｒ１２の一方の端部、およびトランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。
【００４１】
トランジスタＴｒ１のエミッタは、抵抗Ｒ１１，Ｒ１３の他方の端部、および抵抗Ｒ１２の一方の端部に接続されており、コレクタは、トランジスタＴｒ２のベース、および出力間短絡検知部２３に接続されており、ベースは、抵抗Ｒ１２の他方の端部、およびトランジスタＴｒ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ２のエミッタは接地されており、コレクタは、抵抗Ｒ１２の他方の端部、およびトランジスタＴｒ１のベースに接続されており、ベースはトランジスタＴｒ１のコレクタ、および出力間短絡検知部２３に接続されている。
【００４２】
以上のような構造から、ラッチ部２４は、出力間短絡検知部２３より出力間短絡検知を示す信号が供給されてくると、短絡が検知されたことを示す状態を記憶し、ダイオードブリッジＢからの電力供給が停止されるまで、抵抗Ｒ１３の一方の端部より電流を引き込み続ける。
【００４３】
停止部２５は、ツェナーダイオードＺＤ１１，ＺＤ１２、ＰＮＰトランジスタＴｒ１１、抵抗Ｒ２１，Ｒ３１乃至Ｒ３５、およびＮＰＮトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２から構成されている。
【００４４】
ツェナーダイオードＺＤ１１は、アノードがラッチ部２４に接続され、カソードがトランジスタＴｒ１１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１１は、エミッタがダイオードブリッジＢおよびラッチ部２４の抵抗Ｒ１１の一方の端部に接続され、コレクタが抵抗Ｒ２１の一方の端部に接続され、ベースがツェナーダイオードＺＤ１１のカソードに接続されている。
【００４５】
抵抗Ｒ２１は、一方の端部がトランジスタＴｒ１１のコレクタに接続されており、他方の端部がツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、接地短絡部２６、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されている。ツェナーダイオードＺＤ１２は、カソードが抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されおり、アノードが接地されている。
【００４６】
抵抗Ｒ３１の一方の端部は、トランジスタＴｒ２１のベース、および抵抗Ｒ３２の一方の端部に接続され、他方の端部は、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、および抵抗Ｒ３３の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ３２の一方の端部は、トランジスタＴｒ２１のベース、および抵抗Ｒ３１の一方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ２１のエミッタと共に接地されている。トランジスタＴｒ２１のベースは、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の一方の端部に接続され、コレクタはDC-DC変換ブロック２１の端子Ｐ３に接続され、エミッタは、抵抗Ｒ３２の他方の端部と共に接地されている。
【００４７】
抵抗Ｒ３３の一方の端部は、トランジスタＴｒ２２のベース、および抵抗Ｒ３４の一方の端部に接続され、他方の端部は、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ２１の他方の端部、接地短絡部２６、および抵抗Ｒ３１の他方の端部に接続されている。抵抗Ｒ３４の一方の端部は、トランジスタＴｒ２２のベース、および抵抗Ｒ３２の一方の端部に接続され、他方の端部は、トランジスタＴｒ２２のエミッタと共に接地されている。トランジスタＴｒ２２のベースは、抵抗Ｒ３３，Ｒ３４の一方の端部に接続され、コレクタはDC-DC変換ブロック２２の端子Ｐ１３に接続され、エミッタは、抵抗Ｒ３４の他方の端部と共に接地されている。
【００４８】
抵抗Ｒ３５の一方の端部は、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２と接続されており、他方の端部は、接地短絡部２６を構成するMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）からなるスイッチング部ＳＷ１のドレインに接続されている。
【００４９】
停止部２５は、以上のような構成から、ラッチ部２４が出力間短絡を示す状態を記憶すると、抵抗Ｒ１３の一方の端部より、電流が引き込まれて、ツェナーダイオードＺＤ１１を介してトランジスタＴｒ１１がＯＮにされ、さらに、抵抗Ｒ２１を介してツェナーダイオードＺＤ１２方向に電流が流れることにより、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３を介して電流が流れて、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２がＯＮにされることにより、DC-DC変換部２１ａ，２２ａを停止させる。
【００５０】
接地短絡部２６は、Ｎ型MOSFETから構成されたスイッチング部ＳＷ１から構成されており、ドレインが抵抗Ｒ３５の他方の端部に接続され、ソースが接地され、ゲートが抵抗Ｒ２１の他方の端部、ツェナーダイオードＺＤ１２のカソード、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３の他方の端部に接続されている。接地短絡部２６は、以上のような構成から、ラッチ部２４が出力間短絡を示す状態を記憶すると、抵抗Ｒ１３の一方の端部より、電流が引き込まれて、ツェナーダイオードＺＤ１１を介してトランジスタＴｒ１１がＯＮにされ、さらに、抵抗Ｒ２１を介してツェナーダイオードＺＤ１２方向に電流が流れることにより、スイッチング部ＳＷ１を構成するMOSFETのゲートに電流が流れて、スイッチング部ＳＷ１がＯＮにされるので、出力端子ＤＣ２に残留する電荷がグランド側に開放される。
【００５１】
次に、図２を参照して、図１のDC-DC変換ブロック２１のDC-DC変換部２１ａの構成例について説明する。
【００５２】
DC-DC変換ブロック２１のDC-DC変換部２１ａは、制御部４１、および過電流検知部４２、並びに、抵抗Ｒ５１、スイッチング部ＳＷ１１、ダイオードＤ１１、リアクトル部Ｌ１、および平滑化用のコンデンサＣ１１から構成されている。
【００５３】
制御部４１は、DC-DC変換部２１ａの動作の全体を制御しており、内蔵するオンオフ部４１ａを制御して、端子Ｐ３より供給されてくる停止信号に基づいて、動作を停止させる。より具体的には、制御部４１は、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止することにより、電圧変換処理を実行できない状態とすることで動作を停止させる。また、制御部４１は、過電流検知部４２からの過電流検知信号に基づいて、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止させることで、リアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されるので、DC-DC変換部２１ａの動作が停止される。
【００５４】
抵抗Ｒ５１の一方の端部は、端子Ｐ１、および過電流検知部４２の一方の端部に接続され、他方の端部は、P型MOSFETから構成されたスイッチング部ＳＷ１１のソースに接続されている。過電流検知部４２は、抵抗Ｒ５１に並列に接続され、両端の電圧を監視することにより、過電流を検知し、検知結果を制御部４１に供給する。尚、過電流検知部４２は、スイッチング部ＳＷ１１の両端の電圧を監視して、過電流を検知する構成とするようにしてもよい。
【００５５】
スイッチング部ＳＷ１１は、P型MOSFETから構成されており、ゲートが制御部４１に接続され、ソースが抵抗Ｒ５１の他方の端部、および過電流検知部４２の他方の端部に接続され、ドレインがリアクトル部Ｌ１の一方の端部、およびダイオードＤ１１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１１は、アノードがスイッチング部ＳＷ１１のドレイン、およびリアクトル部Ｌ１の一方の端部に接続され、カソードが端子Ｐ２と共に接地されている。リアクトル部Ｌ１の一方の端部は、スイッチング部ＳＷ１１のドレイン、およびダイオードＤ１１のカソードに接続され、他方の端部が制御部４１、コンデンサＣ１１の一方の端部、および端子Ｐ４に接続されている。コンデンサＣ１１は、一方の端部がリアクトルＬ１の他方の端部、制御部４１、および端子Ｐ４に接続され、他方の端部が端子Ｐ２と共に接地されている。
【００５６】
DC-DC変換部２１ａは、制御部４１によりスイッチング部ＳＷ１１がＯＮにされると、端子Ｐ１より抵抗Ｒ５１を介して供給される直流電圧Ｖの電力が、リアクトル部Ｌ１により変圧されて、平滑化コンデンサＣ１１により平滑化されて、端子Ｐ４を介して、出力端子ＤＣ１に出力する。
【００５７】
尚、DC-DC変換ブロック２２のDC-DC変換部２２ａの構成については、DC-DC変換ブロック２１における端子Ｐ１乃至Ｐ４に代えて、端子Ｐ１１乃至Ｐ１４が設けられる点、および、変換後の出力電圧が異なる点を除き、基本的な構造は同様であるので、その説明は省略するものとする。
【００５８】
次に、図３のフローチャートを参照して、図１の電圧変換装置の電圧変換処理について説明する。尚、図３のフローチャートを参照して説明する処理は、各ブロックの動作を示すものである。そこで、図３のフローチャートにおける判定処理については、所定のブロックが主体となる判定処理のみではなく、各ブロックの動作状態毎の場合分けの例も含むものである。
【００５９】
ステップＳ１において、ＡＣ電源１１がＯＮであるか否かにより処理が別れており、ＡＣ電源１１がＯＮとされていない場合、その状態がそのまま維持される。ステップＳ１において、例えば、図示せぬ電源ボタンが操作されるなどして、ＡＣ電源１１がＯＮとされた場合、ステップＳ２において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａが、いずれも図示せぬ操作ボタンが操作されるなどして、電源が入っており、電圧変換可能な状態であるか否かにより処理が別れる。
【００６０】
ステップＳ２において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａのいずれも、図示せぬ電源ボタンが操作されるなどして、制御部４１が、スイッチング部ＳＷ１１のゲートに対して電力を供給し、スイッチング部ＳＷ１１がＯＮの状態であるとき、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれも動作中であるので、そのような場合、処理は、ステップＳ３に進む。
【００６１】
ステップＳ３において、ＡＣ電源１１より供給されてくる交流電源の電力は、ダイオードブリッジＢにより全波整流された後、平滑化コンデンサＣ１により平滑化されて、直流電圧Ｖの電力として、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの端子Ｐ１，Ｐ１１にそれぞれ供給される。DC-DC変換部２１ａ，２２ａのそれぞれのリアクトル部Ｌ１は、抵抗Ｒ５１、およびスイッチング部ＳＷ１１を介して供給される電力の直流電圧Ｖを、それぞれ直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変圧し、端子Ｐ４，Ｐ１４を介して出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力する。
【００６２】
ステップＳ４において、出力間短絡検知部２３が出力間短絡を検知したか否かが判定される。例えば、出力間短絡が発生しない場合、ステップＳ５において、ＡＣ電源１１の図示せぬ電源ボタンが操作されてＯＦＦにされるか、または、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの図示せぬ電源ボタンが操作されてＯＦＦされたか否かにより処理が別れる。ステップＳ５において、いずれもＯＦＦではない場合、ステップＳ６において、過電流検知部４２が過電流を検知したか否かが判定される。例えば、ステップＳ６において、過電流が検知されていない場合、処理は、ステップＳ３に戻る。
【００６３】
すなわち、ステップＳ３の処理により、直流電圧Ｖの電力が、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにより、それぞれ直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変換される状態となった後、出力間短絡がなく、かつ、ＡＣ電源１１、若しくはDC-DC変換部２１ａ，２２ａがＯＦＦにされることなく、かつ、過電流が検知されない状態が継続されると、ステップＳ３乃至Ｓ６の状態が繰り返されて、直流電圧Ｖの電力が、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにより直流電圧Ｖ１，Ｖ２に変換され続けて、安定的に出力端子ＤＣ１，ＤＣ２より出力され続ける。
【００６４】
ステップＳ４において、例えば、出力間短絡が発生すると、処理は、ステップＳ７に進む。
【００６５】
ステップＳ７において、出力間短絡検知部２３のツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電位を超えた電圧が印加されることにより、ダイオードＤ１から抵抗Ｒ１方向に電流が流れることにより、出力間短絡検知部２３の抵抗Ｒ１の他方の端部より出力短絡が検知されたことを示す信号がラッチ部２４に供給される。ラッチ部２４においては、出力間短絡検知部２３より供給される電流が、トランジスタＴｒ２のベースに電流が流れ込むことにより、トランジスタＴｒ２がＯＮの状態となることにより、出力間短絡が発生したことを記憶し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、およびトランジスタＴｒ２のコレクタ−エミッタ方向に電流が流れ続ける。
【００６６】
ステップＳ８において、ラッチ部２４は抵抗Ｒ１３より電流を引き込むので、停止部２５のトランジスタＴｒ１１は、ベースに電流が流れて、ＯＮの状態となり、トランジスタＴｒ１１のエミッタ−コレクタ、抵抗Ｒ２１、およびツェナーダイオードＺＤ１２の方向に電流が流れる。この電流の流れにより、接地短絡部２６のスイッチング部ＳＷ１のMOSFETのゲートに電流が流れるので、スイッチング部ＳＷ１がＯＮの状態となり、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２が、抵抗Ｒ２５、およびスイッチング部ＳＷ１を介して接地される。このため、DC-DC変換部２２ａの出力端子ＤＣ２より、出力間短絡により逆流の可能性のある残留電荷が、開放されるので、出力端子ＤＣ２に接続されている負荷回路などが保護される。
【００６７】
ステップＳ９において、また、同様に、ラッチ部２４は抵抗Ｒ１３より電流を引き込むので、停止部２５のトランジスタＴｒ１１は、ベースに電流が流れて、ＯＮの状態となり、トランジスタＴｒ１１のエミッタ−コレクタ、抵抗Ｒ２１、およびツェナーダイオードＺＤ１２の方向に電流が流れる。この電流の流れにより、抵抗Ｒ３１，Ｒ３３を介して、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のベースに電流が流れるため、トランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２のコレクタ−エミッタ間で接地方向に電流が流れるので、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの端子Ｐ３，Ｐ１３に停止信号が供給される。そこで、この停止信号に基づいて、DC-DC変換部２１ａ，２２ａのオンオフ部４１ａが、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止させるので、スイッチング部ＳＷ１１がＯＦＦとなる。
【００６８】
この結果、ステップＳ１０において、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれもリアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されるので、電圧変換処理を停止する。
【００６９】
ステップＳ１１において、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態であるか否かに処理が別れるが、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態とされるまで、同様の状態が継続される。すなわち、ステップＳ７の処理により、ラッチ部２４は、出力間短絡検知部２３により出力間短絡が一瞬でも検知されると、その状態を記憶し続けるため、ＡＣ電源１１がＯＦＦの状態とされるまで、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、いずれもリアクトル部Ｌ１への電力供給が停止されて、電圧変換処理が停止された状態が継続される。
【００７０】
ステップＳ１１において、例えば、図示せぬ電源ボタンが操作されて、ＡＣ電源１１がＯＦＦにされると、ラッチ部２４への電力供給が停止されるため、ステップＳ１２において、ラッチ部２４は、出力間短絡が検知された状態を記憶した状態をリセットし、処理は、ステップＳ１に戻る。すなわち、出力間短絡が検知される前の状態に戻り、ＡＣ電源１１が再びＯＮにされたか否かが判定される状態となる。
【００７１】
一方、ステップＳ５において、ＡＣ電源１１がＯＦＦにされるか、または、DC-DC変換部２１ａ，２２ａがＯＦＦにされた場合、電圧変換処理が停止されて、処理は、ステップＳ１に戻る。
【００７２】
さらに、ステップＳ６において、過電流検知部４２が過電流を検知すると、ステップＳ１３において、過電流検知部４２は、過電流を検知したことを示す過電流検知信号を制御部４１に供給する。この信号に伴って、制御部４１は、スイッチング部ＳＷ１１のゲートへの電力供給を停止する。
【００７３】
このため、ステップＳ１４において、スイッチング部ＳＷ１１がＯＦＦの状態となり、DC-DC変換部２１ａ，２２ａは、電圧変換処理を停止し、処理は、ステップＳ２に戻る。
【００７４】
以上の処理により、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる電圧変換処理がなされている状態において、過電流、または、出力間短絡が検知されない場合、そのままの電圧変換処理が継続される。また、過電流が検知された場合、ＡＣ電源１１は、電力供給が継続されるが、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる電圧変換処理が停止される。
【００７５】
さらに、出力間短絡が検知された場合、ラッチ部２４により出力間短絡が検知されたことが記憶され、ラッチ部２４の抵抗Ｒ１３からの電流の引き込みにより、停止部２５が接地短絡部２６のスイッチング部ＳＷ１をＯＮの状態とすることで、DC-DC変換部２１ａ，２２ａにおける最大値の直流電圧ではない、電圧変換後の出力端子、すなわち、この例においては、（出力端子ＤＣ１の直流電圧Ｖ１）＞（出力端子ＤＣ２の直流電圧Ｖ２）であるので、出力端子ＤＣ２に残留する残留電荷が、がＯＮの状態となることにより、迅速に電荷が開放されるので、負荷側の装置の破損を抑制することが可能となる。
【００７６】
また、ラッチ部２４により出力間短絡が検知されたことが記憶され、ラッチ部２４の抵抗Ｒ１３からの電流の引き込みにより、停止部２５のトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２がＯＮにされることにより、DC-DC変換部２１ａ，２２ａの動作が停止される。この結果、DC-DC変換部２１ａ，２２ａによる発熱を抑制することが可能となるので、発熱対策として、放熱機構を設ける必要がないので、装置の小型化とコスト低減を実現することが可能となる。
【００７７】
より具体的には、特許文献１で示されるような構成の場合、例えば、出力間短絡により過電圧を検知した後、DC-DC変換部の動作を停止させても、図４で示されるように、時刻ｔ１において、電圧変換を停止させても、電荷が開放されないことにより残留電荷が残るため出力電圧は徐々にか低下しないことが示されている。したがって、このような場合、負荷側の装置には、過電圧によるダメージを抑制することができない恐れがある。尚、図４においては、縦軸が電圧であり、１目盛りが２ボルトを示し、横軸が時刻ｔであり、１目盛りが40msである例が示されており、時刻ｔ１において、約10Vの出力間短絡が検知されてDC-DC変換部の動作を停止させてから、5Vの出力電圧に戻るのに、約120ms程度の時間が必要とされていることが示されている。
【００７８】
これに対して、図１で示される電圧変換装置を用いた場合、図５で示されるように、時刻ｔ１１において、出力間短絡により過電圧を検知した後、DC-DC変換部の動作を停止させ、さらに、接地短絡部４６より電荷をグランドに開放すると、約１μs後には、3V程度まで降下しており、従来に比べて、出力間短絡が発生してから高速に電圧を降下させることが可能となっている。尚、図５においては、縦軸が電圧であり、１目盛りが２ボルトを示し、横軸が時刻ｔであり、１目盛りが1μsである例が示されており、時刻ｔ１１において、約6Vの出力間短絡が検知されてDC-DC変換部の動作を停止させてから、3Vの出力電圧にまで降下させるために、約1μs程度の時間で済んでいることが示されている。
【００７９】
尚、以上においては、ラッチ部の構成において、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を用いた例について説明してきたが、出力間短絡が検知されたことを示す信号を記憶し、記憶した状態の信号を出力することができればよいものであるので、２個のトランジスタによるものでなくてもよく、例えば、サイリスタにより構成するようにしてもよい。
【００８０】
また、以上においては、最高電圧ではない出力端子側に接地短絡部４６を設け、出力間短絡が発生した場合、最高電圧ではない出力端子側の接地短絡部４６が、電荷をグランドに開放する例について説明してきた。しかしながら、出力間短絡が発生した場合、出力端子は、設定電圧に関わらず同電位となっているため、最高電圧の出力端子に対して接地短絡部４６を設け、最高電圧の出力端子側から、電荷をグランドに開放するようにしても同様の効果が得られる。このため、接地短絡部は、出力端子のいずれかに、少なくとも１箇所を設けるようにすればよいものである。
【００８１】
以上によれば、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換された直流電圧の出力間での短絡が検知され、出力間での短絡が検知された場合、出力間での短絡が検知されたことが記憶されると共に、出力間での短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す出力間短絡信号が出力され、出力間短絡信号に基づいて、出力される電圧のうち、いずれかの出力端子がグランドに短絡され、出力間短絡信号に基づいて、電圧を変換するリアクトル部への電力供給が停止されて、電圧変換が停止されるので、残留電荷の開放による負荷側の装置を保護することが可能となる。また、出力端子からグランドへの短絡部位の発熱が抑制されるので、装置の小型化とコスト低減を実現することが可能となる。
【００８２】
尚、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は、もちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を適用した電圧変換装置の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】図１のDC-DC変換部の構成例を示す図である。
【図３】電圧変換処理を説明する図である。
【図４】従来の電圧変換装置による過電圧検知時の処理を説明する図である。
【図５】図１の電圧変換装置による過電圧検知時の処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１ ＡＣ電源
２１，２２ DC-DC変換部
２３ 出力間短絡検知部
２４ ラッチ部
２５ 停止部
２６ 接地短絡部
４１ 制御部
４１ａ オンオフ部
４２ 過電流検知部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段と、
前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段と、
前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段と
を含む電圧変換装置。
【請求項２】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段をさらに含み、
前記停止手段は、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記過電流検知手段は、前記開閉手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知する
請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記開閉手段の前段に設けられた抵抗からなる抵抗手段をさらに含み、
前記過電流検知手段は、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知する
請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記短絡検知手段は、少なくとも１つのツェナーダイオードと、少なくとも１つの抵抗とからなる直列回路を含む
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記短絡手段は、少なくとも１つのトランジスタを含み、
前記トランジスタは、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となり、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項７】
前記開閉手段は、少なくとも１つのMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を含む
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項１】
入力電圧を、少なくとも異なる２種類の直流電圧に変換して出力する電圧変換手段と、
前記電圧変換手段により変換された直流電圧の出力間での短絡を検知する短絡検知手段と、
前記短絡検知手段により短絡が検知された場合、前記短絡が検知されたことを記憶すると共に、前記短絡が検知されたことが記憶されている状態を示す信号を出力する出力手段と、
前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる短絡手段と、
前記電圧変換手段への電力供給を開閉する開閉手段と、
前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる停止手段と
を含む電圧変換装置。
【請求項２】
前記電圧変換手段において、過電流を検知する過電流検知手段をさらに含み、
前記停止手段は、前記過電流検知手段により過電流が検知された場合、前記開閉手段を開放して前記電圧変換手段への電力供給を停止させる
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項３】
前記過電流検知手段は、前記開閉手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知する
請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項４】
前記開閉手段の前段に設けられた抵抗からなる抵抗手段をさらに含み、
前記過電流検知手段は、前記抵抗手段の前後の電位差に基づいて、前記過電流を検知する
請求項２に記載の電圧変換装置。
【請求項５】
前記短絡検知手段は、少なくとも１つのツェナーダイオードと、少なくとも１つの抵抗とからなる直列回路を含む
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項６】
前記短絡手段は、少なくとも１つのトランジスタを含み、
前記トランジスタは、前記出力手段により出力される、前記短絡が検知されたことを示す信号に基づいてオンの状態となり、前記電圧変換手段により出力される電圧のうち、いずれかの出力端子をグランドに短絡させる
請求項１に記載の電圧変換装置。
【請求項７】
前記開閉手段は、少なくとも１つのMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を含む
請求項１に記載の電圧変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１１５６６（Ｐ２０１０−１１５６６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６５３３３（Ｐ２００８−１６５３３３）
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２５日（２００８．６．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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