JP2000102164A

JP2000102164A - 電源装置

Info

Publication number: JP2000102164A
Application number: JP10266925A
Authority: JP
Inventors: Masaji Nozawa; 沢正次野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】異常検出されないような僅かな過電流によっ
て長時間の運転が行われることを防止し、また、負荷側
への電力供給の遮断を必要最小限にすること。【解決手段】マスタモジュールである第１電源モジュ
ール３Ａのモジュール運転制御回路９は、負荷側出力検
出回路８を介して負荷装置２への出力を監視し、また、
送受信回路７Ａ〜７Ｅを介して自己モジュール及びスレ
ーブモジュール３Ｂ〜３Ｅの正常／異常状態を監視して
いる。そして、負荷出力の増減、及びスレーブモジュー
ルの異常発生に応じて各スレーブモジュールに対する運
転動作及び停止動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数モジュールに
より構成された電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電源装置の多くは、通常、複数モ
ジュールにより構成されている。これは、モジュール化
することによって多くの部品を共通化することができ、
また、モジュール数を増減することによって、複数種類
の出力定格に容易に対応できるからである。

【０００３】図２は、このようにモジュール化された従
来の電源装置の構成を示すブロック図である。この図に
おいて、電源装置１は、図示を省略してある交流電源か
ら交流電力を入力し、負荷装置２に対して直流電力を出
力するようになっている。この負荷装置２の最大消費電
流は１００アンペア、最小消費電流は２５アンペアであ
る。

【０００４】電源装置１は、第１〜第５電源モジュール
３Ａ〜３Ｅにより構成されている（図示の都合上、第３
及び第４電源モジュール３Ｃ，３Ｄを省略してあ
る。）。第１電源モジュール３Ａは、交流入力に対して
スイッチング動作を行い直流電力を出力するスイッチン
グ回路４Ａと、このスイッチング回路４Ａのスイッチン
グ動作を制御し直流出力を制御するＤＣ出力制御回路５
Ａと、第１電源モジュール３Ａ内の異常を検出し、異常
検出信号をＤＣ出力制御回路５Ａに出力する異常検出回
路６Ａと、を有している。第２電源モジュール３Ｂ〜第
５電源モジュール３Ｅも第１電源モジュール３Ａと略同
様の構成となっている。但し、この従来例では、第１電
源モジュール３Ａがマスタモジュールに、第２〜第５電
源モジュール３Ｂ〜３Ｅがスレーブモジュールに設定さ
れており、異常検出回路６Ｂ〜６Ｅの異常検出信号はマ
スタモジュールとしての第１電源モジュール３Ａ内のＤ
Ｃ出力制御回路５Ａに送られるようになっている。

【０００５】次に、この従来例の動作につき説明する。
負荷装置２に対して直流電力を供給する場合、第１〜第
５電源モジュール３Ａ〜３Ｅのスイッチング回路４Ａ〜
４Ｅは、交流入力を均等に入力し、ＤＣ出力制御回路５
Ａ〜５Ｅの制御に基づいて、直流電力を均等に出力す
る。ここで、各電源モジュールの最大出力定格は２０ア
ンペアとなっており、例えば、負荷装置２の消費電流が
１００アンペアの場合、各電源モジュールはそれぞれ２
０アンペアの直流電流を出力し、また、負荷装置２の消
費電流が２５アンペアの場合、各電源モジュールはそれ
ぞれ５アンペアの直流電流を出力することになる。

【０００６】そして、ＤＣ出力制御回路５Ａは、異常検
出回路６Ａ〜６Ｅのいずれかから異常検出信号を入力す
ると、ＤＣ出力制御回路５Ｂ〜５Ｅに、各スイッチング
回路に対する制御動作を停止するように指令を出力する
と共に、自らもスイッチング回路４Ａに対する制御動作
を停止する。これにより、全ての電源モジュールが動作
を停止する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の電源装置は次のような課題を有するものであった。す
なわち、いま、負荷装置２の消費電流が最大の１００ア
ンペアであり、第１〜第５電源モジュール３Ａ〜３Ｅが
それぞれ２０アンペアの電流を出力していたとする。こ
のような状態で、例えば、第５電源モジュール３Ｅが何
らかの原因で故障し、しかも異常検出回路６ＥからＤＣ
出力制御回路５Ａに対して異常検出信号が出力されない
ような事態が発生したとする。

【０００８】すると、第５電源モジュール３Ｅを除いた
残りの第１〜第４電源モジュール３Ａ〜３Ｄにより、１
００アンペアの電流を負担することになり、各モジュー
ルの出力電流は２５アンペアずつとなる。各モジュール
の出力定格は、最大出力電流が２０アンペアとなってい
るので、この場合は５アンペアだけ出力定格値を超過し
ていることになる。しかし、通常、この程度の過電流で
は各モジュールの異常検出回路６Ａ〜６Ｄは異常検出を
行わないため、各モジュールはそのまま２５アンペアの
電流を出力し続けることになる。ところが、出力定格に
対する超過分が僅か５アンペアであっても過電流である
ことに変わりはないため、このような状態で長時間運転
を継続していると、各モジュールにおける発熱量が増大
し、甚だしい場合には発煙事故や発火事故が発生する虞
れがある。

【０００９】また、マスタモジュールである第１電源モ
ジュール３ＡのＤＣ出力制御回路５Ａは、異常検出回路
６Ａ〜６Ｅのうちのいずれか１つからでも異常検出信号
を入力すると、全てのモジュールの動作を停止させ、電
源装置１から負荷装置２に対する電力供給を遮断するよ
うになっている。したがって、負荷装置２が計算機であ
るような場合、電源装置１からの電力供給の遮断によ
り、ユーザがそれまで使用していたファイルのデータが
破壊されてしまい、計算機システムの稼働率及び信頼性
を大きく悪化させることになる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、異常検出されないような僅かな過電流によって長
時間の運転が行われることを防止し、また、負荷側への
電力供給の遮断を必要最小限にすることができる電源装
置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、複数モジュール
により構成され、各モジュールの出力の合計が負荷側に
出力されるようになっていると共に、いずれか一のモジ
ュールがマスタモジュールに、他のモジュールがスレー
ブモジュールに設定され、マスタモジュールがスレーブ
モジュールの運転動作又は停止動作を制御するようにな
っている電源装置において、前記マスタモジュールは、
前記負荷側への出力を検出する負荷側出力検出回路と、
前記スレーブモジュール側との間で送受信を行うための
送受信回路と、前記負荷側出力検出回路からの検出信号
又は前記スレーブモジュール側からの受信信号に基づき
スレーブモジュール側に対して運転動作又は停止動作を
指令するモジュール運転制御回路と、を備えたものであ
り、前記スレーブモジュールは、自己の異常状態を検出
する異常検出回路と、前記異常検出回路の検出結果を前
記マスタモジュール側へ送信すると共に、マスタモジュ
ール側からの指令を受信する送受信回路と、を備えたも
のである、ことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記モジュール運転制御回路は、前記負荷
側出力検出回路が所定レベル以上の出力増加を検出した
場合に、待機中のスレーブモジュールを運転させる制御
指令信号を出力し、また、前記負荷側出力検出回路が所
定レベル以下の出力減少を検出した場合に、運転中のス
レーブモジュールを停止させて待機状態にする制御指令
信号を出力し、さらに、スレーブモジュール側から異常
信号を受信した場合は、異常状態にあるスレーブモジュ
ールのみの運転を停止させる制御指令信号を出力するも
のである、ことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記マスタモジュールは、前記モジ
ュール運転制御回路の制御指令内容を記憶する指令内容
記憶回路を、備えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１に
基づき説明する。但し、図２と同様の構成要素には同一
符号を付して重複した説明を省略する。

【００１５】図１が図２と異なる点は、マスタモジュー
ルである第１電源モジュール３Ａが、スイッチング回路
４Ａ、ＤＣ出力制御回路５Ａ、及び異常検出回路６Ａの
他に、送受信回路７Ａ、負荷側出力検出回路８、モジュ
ール運転検出回路９、及び指令内容記憶回路１０を有し
ている点である。また、スレーブモジュールである第２
〜第５電源モジュール３Ｂ〜３Ｅも、図２の構成と異な
り、送受信回路７Ｂ〜７Ｅを有している。

【００１６】送受信回路７Ａ〜７Ｅはインタフェイスと
して機能するものであり、モジュール間でデータの送信
及び受信を行うための回路である。

【００１７】負荷側出力検出回路８は、電源装置１から
負荷装置２に対して出力する電力、すなわち第１〜第５
電源モジュール３Ａ〜３Ｅの合計出力電流を検出する回
路である。

【００１８】モジュール運転検出回路９は、マイクロコ
ンピュータ（ＣＰＵ）により構成されている回路であ
り、全モジュールについての正常／異常を送受信回路７
Ａ〜７Ｅを介して監視し、スレーブモジュール側に対し
て運転動作又は停止動作を送受信回路７Ａ〜７Ｅを介し
て指令するものである。また、自己モジュール３Ａ内の
異常については、異常検出回路６Ａから直接に異常検出
信号を入力し、停止指令を直接にＤＣ出力制御回路５Ａ
に出力するようになっている。

【００１９】モジュール運転検出回路９の各モジュール
に対する制御指令の内容は、指令内容記憶回路１０に記
憶されるようになっている。この指令内容記憶回路１０
に記憶される情報は、異常が発生した場合におけるその
後の異常発生原因の分析に有効に活用される。

【００２０】次に、上記のように構成される本実施形態
の動作につき説明する。負荷装置２が起動すると、電源
装置１から直流電流が負荷装置２に対して出力される
（本実施形態では、起動時には、モジュール運転検出回
路９が全てのモジュールに対して運転指令を出力し、各
モジュールから均等の電流が出力されるものとす
る。）。電源装置１から負荷装置２に対して出力される
負荷電流は、負荷側出力検出回路８により検出され、そ
の検出信号がモジュール運転検出回路９に出力される。
但し、負荷装置２が計算機のような装置である場合、起
動直後の負荷電流は変化幅が大きいため、本実施形態の
モジュール運転検出回路９は、起動後５分経過するまで
は負荷側出力検出回路８からの検出信号を入力しないよ
うにするか、入力した検出信号を無効としている。

【００２１】さて、負荷装置２の起動後５分が経過する
と、モジュール運転検出回路９は負荷側出力検出回路８
からの検出信号に基づいて稼働させるモジュールを決定
する。例えば、負荷側出力検出回路８からの電流検出値
が２５アンペアであったとすると、モジュール運転検出
回路９は、稼働モジュールを第１電源モジュール３Ａ及
び第２電源モジュール３Ｂとし、他の第３〜第５電源モ
ジュール３Ｃ〜３Ｅを待機モジュールとする。すなわ
ち、モジュール運転検出回路９は、それまで運転動作を
行っていた第３〜第５電源モジュール３Ｃ〜３Ｅの運転
を停止させるため、送受信回路７Ａ，７Ｃ〜７Ｅを介し
てＤＣ出力制御回路５Ｃ〜５Ｅに停止指令を出力する。
これにより、スイッチング回路４Ｃ〜４Ｅはスイッチン
グ動作を停止し、第３〜第５電源モジュール３Ｃ〜３Ｅ
は待機状態となる。そして、第１及び第２電源モジュー
ル３Ａ，３Ｂから、それぞれ１２．５アンペアずつの電
流が出力され、負荷装置２に対して合計２５アンペアの
直流電流の出力が維持される。

【００２２】そして、このような状態で、第２電源モジ
ュール３Ｂに何らかの異常（例えば、過電圧、過電流、
不足電圧、不足電流、温度異常、ファンアラーム等の異
常）が発生し、異常検出回路６Ｂからの異常検出信号が
送受信回路７Ｂ，７Ａを介してモジュール運転検出回路
９に入力されたとする。すると、モジュール運転検出回
路９は、直ちに、第２電源モジュール３ＢのＤＣ出力制
御回路５Ｂに停止指令を出力すると共に、第３電源モジ
ュール３ＣのＤＣ出力制御回路５Ｃに運転指令を出力す
る。すなわち、モジュール運転検出回路９は、第２電源
モジュール３Ｂに異常が発生した場合は、直ちにその動
作を停止させて、それまで待機状態にあった第３電源モ
ジュール３Ｃ（あるいは、第４又は第５電源モジュール
３Ｄ，３Ｅでもよい。）を代わりに運転させるようにす
る。

【００２３】次いで、このように第１及び第３電源モジ
ュール３Ａ，３Ｃの運転により電源装置１から負荷装置
２に２５アンペアの電流が出力されている状態で、負荷
装置２の負荷状態が変化し、消費電流が５０アンペアに
増加した状態になったとする。モジュール運転検出回路
９は、負荷側出力検出回路８からの検出信号により、こ
の負荷電流の増加を検知すると、それまで待機状態にあ
った第４電源モジュール３Ｄ（あるいは、第５電源モジ
ュール３Ｅでもよい。）のＤＣ出力制御回路５Ｄに運転
指令を出力する。これにより、稼働モジュールは電源モ
ジュール３Ａ，３Ｃ，３Ｄの３台となり、各モジュール
は１６．６７アンペアずつの電流を出力することにな
る。

【００２４】上記のように、図１の構成では、モジュー
ル運転検出回路９が負荷側出力検出回路８を介して負荷
電流を監視し、最適のモジュール運転台数を決定してい
るので、従来装置のように、各モジュールの定格値を超
過した状態で運転が長時間継続され、発煙事故や発火事
故を発生させてしまうような事態を回避することができ
る。そして、各モジュールは、必ず最大定格以下で使用
され、電源装置１全体の発熱量が抑制されるので、各モ
ジュール内の素子に対する熱の影響を減少させることが
でき、誤動作の防止を図ると共に、寿命を向上させるこ
とができる。さらに、電源装置１のモジュール運転台数
は負荷状態にあわせた数となっていることから、低負荷
であるにも拘わらず、本来は運転する必要のないモジュ
ールまで稼働してしまうような事態を避けることができ
るので、電源装置１自身の故障率を低減することについ
ても期待することができる。

【００２５】また、いずれかのモジュールに異常が発生
した場合には、そのモジュールのみ運転を停止させ、さ
らに、待機中のモジュールが存在する場合は、その待機
中のモジュールに代わりの運転を行わせるようにしてい
るので、全てのモジュールの運転が停止され、システム
ダウンによってユーザのファイルデータが破壊されてし
まうような事故を極力回避することができる。すなわ
ち、電源モジュール単体に故障が発生しても、切り離し
が可能な構成（二重化構成）であるため、システムダウ
ンを起こしにくく信頼性の高い計算機システムを構築す
ることが可能になる。

【００２６】さらに、図１の構成では、マスタモジュー
ルである第１電源モジュール３Ａが指令内容記憶回路１
０を持ち、モジュール運転制御回路９の自己モジュール
及び各スレーブモジュール側への指令内容を記憶するよ
うにしているので、異常発生後の分析において、どのモ
ジュールに異常が発生したかを簡単に知ることができ、
メインテナンス作業を容易に行うことができるようにな
る。

【００２７】なお、上記実施形態では、交流入力に基づ
き直流出力を行う電源装置につき説明したが、本発明の
技術は、その他の、交流入力／交流出力、直流入力／交
流出力、直流入力／直流出力の電源装置にも適用可能で
ある。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マスタ
モジュールのモジュール運転制御回路が負荷側出力検出
装置を介して負荷出力を監視すると共に、スレーブモジ
ュール側の正常／異常状態を監視して、全てのモジュー
ルの運転動作及び停止動作を制御しているので、異常検
出されないような僅かな過電流によって長時間の運転が
行われることを防止し、また、負荷側への電力供給の遮
断を必要最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成図。

【図２】従来装置の構成図。

【符号の説明】１電源装置２負荷装置３Ａ〜３Ｅ第１〜第５電源モジュール４Ａ〜４Ｅスイッチング回路５Ａ〜５ＥＤＣ出力制御回路６Ａ〜６Ｅ異常検出回路７Ａ〜７Ｅ送受信回路８負荷側出力検出回路９モジュール運転検出回路１０指令内容記憶回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数モジュールにより構成され、各モジュ
ールの出力の合計が負荷側に出力されるようになってい
ると共に、いずれか一のモジュールがマスタモジュール
に、他のモジュールがスレーブモジュールに設定され、
マスタモジュールがスレーブモジュールの運転動作又は
停止動作を制御するようになっている電源装置におい
て、前記マスタモジュールは、前記負荷側への出力を検出する負荷側出力検出回路と、前記スレーブモジュール側との間で送受信を行うための
送受信回路と、前記負荷側出力検出回路からの検出信号又は前記スレー
ブモジュール側からの受信信号に基づきスレーブモジュ
ール側に対して運転動作又は停止動作を指令するモジュ
ール運転制御回路と、を備えたものであり、前記スレーブモジュールは、自己の異常状態を検出する異常検出回路と、前記異常検出回路の検出結果を前記マスタモジュール側
へ送信すると共に、マスタモジュール側からの指令を受
信する送受信回路と、を備えたものである、ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】前記モジュール運転制御回路は、前記負荷側出力検出回路が所定レベル以上の出力増加を
検出した場合に、待機中のスレーブモジュールを運転さ
せる制御指令信号を出力し、また、前記負荷側出力検出
回路が所定レベル以下の出力減少を検出した場合に、運
転中のスレーブモジュールを停止させて待機状態にする
制御指令信号を出力し、さらに、スレーブモジュール側から異常信号を受信した
場合は、異常状態にあるスレーブモジュールのみの運転
を停止させる制御指令信号を出力するものである、ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】前記マスタモジュールは、前記モジュール運転制御回路の制御指令内容を記憶する
指令内容記憶回路を、備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の電源装
置。