JPH06168038A

JPH06168038A - 電源供給装置

Info

Publication number: JPH06168038A
Application number: JP32108392A
Authority: JP
Inventors: Akio Shioda; 昭雄塩田; Toshitaka Shirasaka; 俊孝白坂
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fuji Facom Corp
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fuji Facom Corp
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】電源供給装置に関し、電池駆動のアナログ系
回路を有する装置において、２種の電圧レギュレータを
切替えて、効率的に、且つ高精度にアナログ系回路を駆
動することを目的とする。【構成】電池を非制御供給源とするアナログ系回路
(6) を有する装置において、電池電圧を所定電圧に変換
する第１のレギュレータ(41)及び第１のレギュレータと
比較して電力変換効率は劣るが電圧変動率の優れた第２
のレギュレータ(42)と、切替部(43)と、電源制御部(40)
とを有し、切替部は第１のレギュレータの出力と第２の
レギュレータの出力とを切替えて出力し、電源制御部は
切替部を制御して、第１のレギュレータの出力を該アナ
ログ系回路に供給するとともに、少なくともアナログ系
回路のウォームアップ時間経過以降に第２のレギュレー
タを第１のレギュレータに切替えて該アナログ系回路に
供給するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池駆動を行うアナロ
グ系回路を有する装置における電源供給装置の改良に関
する。

【０００２】バッテリ, 太陽電池などを用いて屋外等で
計測を行う計測装置は、低消費電力化は必須であり、そ
の電源も高効率なものが求められる。しかし、微小信号
を扱う高精度なアナログ系回路を有する装置では、電圧
変動が小さく、且つ低ノイズの電源が必要とされるが、
このような電源は効率が悪いのが通常であり、このた
め、この両方を満足させる電源供給装置が必要とされ
る。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来例の構成図、図５は従来例の
タイムチャート図である。図４は、複数台の計測装置が
広範囲に、且つ屋外に配置され、センターとの間で回線
で接続される計測システムにおける１台の計測装置例を
示したものである。この計測装置は、例えば、振動セン
サにより地殻の振動を計測するように構成されたもの
で、マイクロプロセッサユニットＭＰＵ７，メモリ等で
構成されるディジタル系回路５と、外部から入力される
アナログ信号（振動センサからの信号）をＡＤ変換する
ＡＤＣ等のアナログ系回路６とを備える。そして、それ
ぞれの計測装置で収集された振動データは回線によって
センターに転送される。

【０００４】この計測装置は、屋外の任意の場所に設置
できるよう、電池３で駆動されるように構成されてお
り、装置の低消費電力化とともに、地殻振動という微小
信号を扱うから、電源の安定度，低ノイズが極力求めら
れている。

【０００５】図４において、スイッチングレギュレータ
１は、電池３から供給される電圧をスイッチングして交
流に変換し、この交流を図示省略したトランスにより所
定の出力電圧VCCDに変換するもので、効率良くVCCD（例
えば５Ｖ）を供給することができるため、ディジタル系
回路５の電源として使用される。

【０００６】一方、アナログ系回路６は、前述したよう
に微小信号を取り扱うため、低ノイズ，低電圧変動の電
源が必要とされ、スイッチングレギュレータ１よりも効
率は低いが、リップルが小さく、且つスイッチングノイ
ズを発生しないシリーズレギュレータ２からVCCA（５
Ｖ）の供給を受けている。なお、このシリーズレギュレ
ータ２は、電池３と負荷との間にシリーズ用のトランジ
スタが挿入され、このトランジスタで変動電圧を吸収す
る方式のものである。従って、電池電圧とVCCAとの差が
損失になるから低効率となっている。

【０００７】本計測システムは、ある地点で地殻振動を
発生させてその伝わり方を計測するものであるから、限
られた時間内の地殻変動を計測する。このため、電池３
の消耗を軽減するため、測定時のみシリーズレギュレー
タ２をオンにするように制御される。

【０００８】図５は、この制御の模様を示したものであ
る。各計測装置は所定位置に配置され、振動センサとの
間の信号線を芯に持つテイクアウトケーブルによって、
計測装置間ならびにセンターとの間が接続されて計測シ
ステムが形成される。

【０００９】設置が完了すると、先ず、電池３を計測装
置に接続する。これにより電池接続を表す信号ＶＳＢＹ
がオンになり、これをトリガとしてスイッチングレギュ
レータ１がオンになってVCCD（５Ｖ）が出力される。こ
の結果、ディジタル系回路５は電圧VCCDが供給されて動
作状態となる。

【００１０】計測を開始するとき、センターのオペレー
タは各計測装置にVCCA ON コマンドを発行する。このコ
マンドを受信した各計測装置のＭＰＵ７は電源制御部４
にVCCA ON 指令を出力し、電源制御部４はシリーズレギ
ュレータ２をオンにする。これにより、アナログ系回路
６に電圧VCCAが供給され、アナログ系回路６は計測動作
待機状態になる。

【００１１】続いて、センターにおいて、オペレータに
より、計測期間ｔ１を指示した計測コマンドが入力され
る。このコマンドは、図５に示すように、アナログ系回
路６の各素子の温度が安定化するまでの時間、即ち所定
のウォームアップ時間ｔ０後に各計測装置に発行され
る。なお、２回目の計測以後は、VCCAがオフされない限
り、直ちにコマンドが発行される。

【００１２】このコマンドを受信した計測装置では、計
測期間ｔ１内に入力されるアナログ信号をＡ−Ｄ変換し
た後、図示省略したメモリに格納する。そして、センタ
ーより収集コマンドが出力されると、ＭＰＵ７は収集し
たデータをメモリより取り出してセンターに転送する。
なお、計測開始に応じた時点で爆薬に点火する等により
地殻振動を発生させることは勿論である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】スイッチングレギュレ
ータ１は高効率であるから、電池で駆動する装置の電源
装置としては好ましいが、リップルが大きく、電圧安定
度も比較的低い。また、スイッチングノイズを放散して
微小信号に影響を及ぼす。一方、シリーズレギュレータ
２は、非制御供給源として電池３を用いた場合は、ノイ
ズ，リップルは極めて少なく、且つ負荷変動に対する電
圧安定度は高いが、シリーズ用のトランジスタで損失が
発生するため、スイッチングレギュレータ１より効率が
悪い。このため、従来例で述べたように、ディジタル系
回路５の電源にはスイッチングレギュレータ１を、アナ
ログ系回路６の電源としてはシリーズレギュレータ２を
それぞれ用いるように構成し、且つ計測開始時にシリー
ズレギュレータ２をオンするようにしているが、アナロ
グ素子が安定に動作するためのウォームアップ時間には
数分間要するため、この間電池の消耗が無視できないと
いった課題がある。また、地殻変動を発生させたにも係
わらずその時点でシリーズレギュレータが故障していて
計測できないと莫大な損失が発生し、また分散配置され
ているため修理に時間を要するといった課題もある。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑み、電池駆動のア
ナログ系回路を有する装置において、効率的、且つ信頼
性のよい電源供給装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１の本発明の原理図に
おいて、６はアナログ系回路。41は、スイッチングレギ
ュレータのように高効率の第１のレギュレータで、電池
電圧を所定電圧に調整し、安定化する。42はシリーズレ
ギュレータのような第２のレギュレータで、電池電圧を
所定電圧に調整し、安定化する。この際、第１のレギュ
レータ41と比較して、電圧変換効率は劣るが電圧変動率
は優れている。43は切替部で、第１のレギュレータ41の
出力と第２のレギュレータ42の出力とを切替えて出力す
る。40は電源制御部で、切替部43を制御して、第１のレ
ギュレータ41の出力をアナログ系回路６に供給するとと
もに、少なくともアナログ系回路６に要する所定のウォ
ームアップ時間経過後にアナログ系回路６に供給する電
源を第１のレギュレータ41の出力から第２のレギュレー
タ42の出力に切り替える。

【００１６】また、以上の電源供給装置において、第２
のレギュレータ42の出力を監視する手段を設け、第２の
レギュレータ42の異常を検出したとき、第１のレギュレ
ータ41から第２のレギュレータ42への前記切替えを中止
する。

【００１７】

【作用】電源制御部40は、先ず、切替部43を制御して、
第１のレギュレータ41の出力をアナログ系回路６に供給
する。そして、少なくともアナログ系回路６に要する所
定のウォームアップ時間経過後に、第１のレギュレータ
41の出力を第２のレギュレータ42の出力に切り替えて、
アナログ系回路６に供給する。

【００１８】以上により、第１のレギュレータ41により
アナログ系回路６をウォームアップした後、第２のレギ
ュレータに切り替えてアナログ系回路６を動作させるた
め、従来と同様に安定度を保持しつつ、効率が改善す
る。

【００１９】以上の電源供給装置において、第２のレギ
ュレータ41の出力を監視する手段を設け、第２のレギュ
レータ42の異常を検出したとき、第１のレギュレータか
ら第２のレギュレータへの切替えを中止する。第１のレ
ギュレータ41から第２のレギュレータ42に切替える際
は、先ず、第２のレギュレータ42の出力をオンにした
後、第１のレギュレータ41をオフにする。このため、第
２のレギュレータ41でアナログ系回路６を動作させるこ
とができる。

【００２０】

【実施例】図２は一実施例の構成図、図３は動作タイム
チャート図である。本実施例では、図４で示した従来例
に適用した例を示す。つまり、第１のレギュレータ41は
スイッチングレギュレータ、第２のレギュレータ42はシ
リーズレギュレータである。また、同時にシリーズレギ
ュレータの出力を監視し、指令に対して出力されない場
合は、スイッチングレギュレータの出力をそのまま供給
して計測する例を示す。

【００２１】図２において、10は入力保護回路で、例え
ば、アレスタのように、過大電圧が入力されたとき放電
して過大電圧の入力を阻止する。11はフィルタで、入力
保護回路10を経由して入力されたアナログ信号をフィル
タリングする。13はアナログ−ディジタル変換器ＡＤＣ
13で、フィルタ11を通ったアナログ信号をディジタルデ
ータに変換する。この変換されたディジタルデータは、
マイクロプロセッサＭＰＵ21によって読み取られ、メモ
リ22に格納される。12はテスト部で、ＭＰＵ21によって
書き込まれたディジタルデータをアナログ信号に変換し
てフィルタ11に入力する。これにより、ＭＰＵ21は、テ
スト部12に書き込んだデータとＡＤＣ13から読取ったデ
ータとを比較してアナログ系回路６のテストを行う。

【００２２】また、22はメモリで、ＭＰＵ21が計測制
御, 電源制御を行うためのプログラム、ＡＤＣ13でディ
ジタル変換された収集データ等が格納される。23はディ
ジタル信号プロセッサＤＳＰで、メモリ22に格納された
一連のデータに対して符号化／復元化等の所定の信号処
理を行う。24はライン制御部で、図示省略したセンター
との間で通信を行う。21はマイクロプロセッサＭＰＵ
で、上記各部を制御して、データ収集制御を行うととも
に、後述する電源制御を行う。なお、以上各部はバス10
0 を介して相互接続されてデータのやりとりが行われ
る。

【００２３】以上の構成において、フィルタ11, テスト
部12, ＡＤＣ13は、図示点線で囲ったように、それぞれ
アナログ系回路６と、ＭＰＵ13との間でデータのやりと
りを行うディジタル系回路より構成されており、このデ
ィジタル系回路, ＭＰＵ21,メモリ22, ＤＳＰ23, ライ
ン制御部24とでディジタル系回路５を構成する。そして
アナログ系回路６とディジタル系回路５とは電圧供給線
（接地線を含む、但し接地線は所定点で接続されてい
る）が分割されている。

【００２４】以下は、電源回路の構成である。30は小電
力用のシリーズレギュレータで、電池３を非制御供給源
として、図示省略したが、出力電圧VCCAを分割フィード
バックし、且つトランジスタ33により電流増幅して安定
化した電圧VCCAを出力する。

【００２５】31は小電力用のスイッチングレギュレータ
で、電池３の出力電圧をスイッチングし、図示省略した
トランスにより電圧VCCD(A) を出力する。このVCCD(A)
は、トランジスタ37により電流増幅され、ウォームアッ
プ時間の間、ダイオード35を通してアナログ系回路６に
供給される。

【００２６】32はスイッチングレギュレータ31と同じ構
成のスイッチングレギュレータで、トランジスタ38によ
り電流増幅されて、ディジタル系回路５に供給される。
なお、スイッチングレギュレータ31, 32には、その出力
電圧であるVCCD(A),VCCDが分割フィードバックされ、ス
イッチングパルス幅制御等によって、電圧の設定ととも
に安定化されている。また、シリーズレギュレータ30、
スイッチングレギュレータ31,32 は共に集積化されてい
る。

【００２７】40 は電源制御部で、センターからのコマ
ンドによるＭＰＵ21の制御により、シリーズレギュレー
タ30, スイッチングレギュレータ31, 32のオンオフ制御
を行う。なお、36はD TYPE フリップフロップ（D-FF）
で、シリーズレギュレータ30がオンになったとき、VCCA
出力（５Ｖ）を記憶する。即ち、D-FF 36 のＱ出力（電
圧チェックステータスビット）が"1" のとき、ＭＰＵ21
によって、シリーズレギュレータ30は正常にオンされた
と判別される。

【００２８】以上の構成において、以下のような電源制
御が行われる。図３参照本計測装置に電池３を接続する。これにより、ＶＳ
ＢＹがオン、従ってシリーズレギュレータ32がオンとな
り、VCCDが出力される。これにより、ディジタル系回路
５が動作状態となる。計測準備が完了すると、センターからVCCA ON コマ
ンドが発行され、これを受信した各計測装置のＭＰＵ21
は電源制御部40に対してVCCD(A) ONを指令する。これに
より電源制御部40は、スイッチングレギュレータ31をオ
ンする。これにより、VCCD(A) がダイオード35を介して
出力され、アナログ系回路６にVCCD(A) を供給する。ウォームアップ時間ｔ０経過後、センターより計測
期間ｔ１を指定した計測コマンドが出力される。これに
より、ＭＰＵ21は、電源制御部40に対して、VCCAON を
指令し、電源制御部40は、シリーズレギュレータ30をオ
ンする。これにより、シリーズレギュレータ30より電圧
VCCAが出力される。ＭＰＵ21は、所定時間後に電圧チェックステータス
ビット（D-FFのＱ出力）を監視し、 "1" ならば、VCCAが出力されているから、VCCD(A)
OFF を電源制御部４に指示する。これにより、VCCD(A)
はオフされる。これにより、アナログ系回路６にシリー
ズレギュレータ30の出力であるVCCAが供給される。な
お、電圧ステータスビットが"0" ならば、VCCD(A) のOF
F 指令は発しない。つまり、アナログ系回路６にはスイ
ッチングレギュレータ31の出力であるVCCD(A) が供給さ
れたままの状態となる。ＭＰＵ21は、電圧チェックステータスビットを監視
した所定時間後（VCCD(A) がオンされている時間）から
アナログ信号を取り込む。指定された計測時間経過した後、アナログ信号の取
込みを停止する。

【００２９】なお、２回目以降の計測時も〜と同
じ処理が行われる。そして計測が終了したときは、電池
３が切断され、この切断をトリガとしてシリーズレギュ
レータ32がオフされてVCCDがオフされる。

【００３０】以上により、VCCA ON コマンドから少なく
ともウォームアップ時間までの間、スイッチングレギュ
レータ31によりアナログ系回路６が供給され、ウォーム
アップされる。その間シリーズレギュレータ30から電源
が供給されないため、効率が改善される。計測時には、
従来例と同様にシリーズレギュレータ30に切り替わって
いるため安定に計測できる。

【００３１】なお、以上の実施例では、アナログ系回路
６にVCCD(A) を供給するスイッチングレギュレータ31と
して、ディジタル系回路５にVCCDを供給するスイッチン
グレギュレータ32とは別に設けたが、VCCD(A) とVCCDと
が同一電圧の場合は、VCCD(A)をVCCDから供給してもよ
い。この場合は、電源制御回路40からオンオフできるス
イッチ回路を通して供給すればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電池を
非制御供給源とするアナログ系回路を備えた装置におい
て、少なくともアナログ系回路のウォームアップ時間の
間はスイッチングレギュレータを通して駆動し、アナロ
グ系回路を動作させる時点でシリーズレギュレータによ
り駆動するように構成した電源供給装置を提供するもの
で、電源の品質を損なわずに効率化が達成されるため、
特に電池を非制御供給源とする場合に電池の消耗を少な
くできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図

【図２】一実施例の構成図

【図３】動作タイムチャート図

【図４】従来例の構成図

【図５】従来例のタイムチャート図

【符号の説明】

１スイッチングレギュレータ２シリーズ
レギュレータ３電池４電源制御
部５ディジタル系回路６アナログ
系回路７マイクロプロセッサユニットＭＰＵ 10 入力保護
回路 11 フィルタ 12 テスト部 13 アナログディジタル変換器ＡＤＣ 21 マイクロプロセッサユニットＭＰＵ 22 メモリ 23 ディジタル信号プロセッサＤＳＰ 24 ライン制
御部 30 シリーズレギュレータ 31 スイッチ
ングレギュレータ 32 スイッチングレギュレータ 33 トランジ
スタ 34, 35 ダイオード 36 D TYPE
フリップフロップ 37,38 トランジスタ 40 電源制御
部 41 第１のレギュレータ 42 第２のレ
ギュレータ 43 切替部 100 バス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池駆動のアナログ系回路(6) を有する
装置における電源供給装置であって、電池電圧を所定電
圧にそれぞれ変換し、且つ安定化する第１のレギュレー
タ(41)及び第１のレギュレータと比較して電力変換効率
は劣るが電圧変動率の優れた第２のレギュレータ(42)
と、切替部(43)と、電源制御部(40)とを有し、該切替部(43)は、第１のレギュレータ(41)の出力と第２
のレギュレータ(42)の出力のうち、いずれか一方の出力
を該アナログ系回路の電源として供給するものであり、該電源制御部(40)は、該切替部を制御して、第１のレギ
ュレータの出力を該アナログ系回路に供給するととも
に、少なくとも該アナログ系回路に要する所定のウォー
ムアップ時間経過以降の所定時点で、該アナログ系回路
に供給する電源を第１のレギュレータの出力から第２の
レギュレータの出力に切り替えるものであることを特徴
とする電源供給装置。
【請求項２】第２のレギュレータの出力を監視する監
視手段を設け、該監視手段により第２のレギュレータの
出力異常を検出したとき、第１のレギュレータから第２
のレギュレータへの切替えを中止することを特徴とする
請求項１記載の電源供給装置。