JP2000250640A - Control circuit for power supplies having different inputs - Google Patents
Control circuit for power supplies having different inputsInfo
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Abstract
Description
【０００１】本発明は異なる入力を持つ電源の制御回路
に関するものである。The present invention relates to a control circuit for a power supply having different inputs.
【０００２】図６はこの種の電源装置の構成図である。
ここで、３、４は電源装置、５は負荷装置である。は入
力電源１が何らかの理由で断となって電源装置３が出力
を供給できなくなっても、電源装置４が入力電源２を入
力として動作し、負荷装置５に出力を供給し続けること
ができる信頼性の高いシステムとなっている。１、２の
入力電源は、別系統の電源であれば何でもよく、例えば
商用電源、バッテリー、発電機などが考えられる。図６
では１を商用電源、２をバッテリーとして書いてある。
負荷装置５に印加される電圧をＶ１とする。Ｖ１は電源
装置３の出力電圧でもあり、また電源装置４の出力電圧
でもある。FIG. 6 is a block diagram of this type of power supply device.
Here, 3 and 4 are power supply devices, and 5 is a load device. The power supply device 4 operates with the input power source 2 as an input and can continuously supply the output to the load device 5 even if the input power source 1 is disconnected for some reason and the power supply device 3 cannot supply the output. It is a highly efficient system. The input power supplies 1 and 2 may be any power supplies as long as they are power supplies of different systems. FIG.
Here, 1 is a commercial power supply and 2 is a battery.
The voltage applied to the load device 5 is set to V1. V1 is the output voltage of the power supply 3 and also the output voltage of the power supply 4.
【０００３】さて、図６の問題点はオーバーシュートが
発生する場合があることである。オーバーシュートとは
図７のように出力の供給元が切り替わる際に滑らかに切
り替わらず、一度Ｖ１が所定の電圧よりも高くなる現象
のことを言う。そしてＶ１の値が大きく変化しすぎて、
負荷装置５が許容する耐圧を超えると、負荷装置５の破
壊を招く事になる。したがってオーバーシュート発生は
大きな問題となる。では以下に、何故図７の様な現象が
発生するかを説明する。The problem in FIG. 6 is that overshoot may occur. The overshoot is a phenomenon in which the output supply source does not switch smoothly as shown in FIG. 7 and V1 once becomes higher than a predetermined voltage. And the value of V1 changed too much,
If the withstand voltage exceeds the load device 5 allows, the load device 5 will be destroyed. Therefore, occurrence of overshoot is a serious problem. Now, the reason why the phenomenon shown in FIG. 7 occurs will be described below.
【０００４】図８は電源装置３の出力電圧検出回路の一
例を示したものである。図６と同一符号の回路部、部品
は同一内容を示す。抵抗８、９で出力電圧を分圧し、そ
の電圧を誤差増幅器６のマイナス入力に入力している。
誤差増幅器６のプラス入力には基準電圧源７が接続さ
れ、これにより基準電圧と出力電圧の差が増幅され誤差
増幅器６の出力に得られる。電源装置３はこの誤差増幅
信号を入力とし、この信号をゼロにする作用を持つ制御
回路の働きによって、出力電圧を一定電圧に保つ。FIG. 8 shows an example of an output voltage detecting circuit of the power supply device 3. Circuit parts and components having the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same contents. The output voltage is divided by the resistors 8 and 9, and the voltage is input to the minus input of the error amplifier 6.
A reference voltage source 7 is connected to the plus input of the error amplifier 6, whereby the difference between the reference voltage and the output voltage is amplified and obtained at the output of the error amplifier 6. The power supply device 3 receives the error amplification signal as input, and keeps the output voltage at a constant voltage by the operation of a control circuit having an operation of making this signal zero.
【０００５】そこで、従来はコンデンサ１０、抵抗１１
を直列に接続したオーバーシュート防止回路を挿入して
いた。以下にこの回路の作用について説明する。ここで
抵抗８の抵抗値をＲ１、抵抗９の抵抗値をＲ２、抵抗１
１の抵抗値をＲ３、基準電圧源７の電圧をＶｒとする。
コンデンサ１０、抵抗１１がない場合、誤差増幅器６の
出力がゼロとなる電圧、すなわち制御目標となる出力電
圧は （Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖｒ （１） である。これは電源装置が動きはじめた瞬間からこの値
であり、変わることはない。これを表現したのが図９で
ある。しかし、のように急峻に制御目標が変化すると、
それに追従しきれず実際の出力電圧は図１０の様にな
る。これがオーバーシュートである。Therefore, conventionally, the capacitor 10 and the resistor 11
Are connected in series to prevent an overshoot prevention circuit. The operation of this circuit will be described below. Here, the resistance value of the resistor 8 is R1, the resistance value of the resistor 9 is R2,
1 is R3, and the voltage of the reference voltage source 7 is Vr.
When the capacitor 10 and the resistor 11 are not provided, the voltage at which the output of the error amplifier 6 becomes zero, that is, the output voltage to be controlled is (R1 + R2) / R2 × Vr (1). This is this value from the moment the power supply starts to move and does not change. FIG. 9 expresses this. However, when the control target changes suddenly as in
The actual output voltage cannot be followed, and the actual output voltage is as shown in FIG. This is overshoot.
【０００６】ところが、コンデンサ１０、抵抗１１が存
在すると異なる結果となる。なぜなら、電源装置が動き
はじめた瞬間は出力電圧がゼロであるため、コンデンサ
１０は充電されていない。このため、出力電圧が上昇し
はじめ、やがて一定電圧に達するまでの間は、コンデン
サ１０、抵抗１１に電流が流れる。すると式（１）のＲ
１は抵抗８にコンデンサ１０、抵抗１１の直列回路が並
列に接続されるため、見かけ上小さくなるのである。例
えば、起動時はコンデンサ１０が全く充電されておら
ず、その電圧はゼロであるため、等価的に抵抗８と抵抗
１１が並列接続されたことになる。従って、式（１）の
Ｒ１がＲ１とＲ３の合成抵抗で置き換えられ、制御目標
となる出力電圧は （Ｒ１×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）＋Ｒ２）／Ｒ２×Ｖｒ （２） となる。一方、出力電圧が一定電圧に達し、コンデンサ
１０が完全に充電されてしまえば、コンデンサ１０、抵
抗１１には電流が流れなくなるため、この回路は切り離
されたのと同じ事になる。従って、制御目標となる出力
電圧は式（１）となる。コンデンサ１０が充電されはじ
めてから、完全に充電されるまでの間は、制御目標とな
る出力電圧はコンデンサ１０の充電電圧に応じて式
（１）と式（２）の間を滑らかに切り替わる。これを表
現したのが図１１である。However, a different result is obtained when the capacitor 10 and the resistor 11 are present. Because the output voltage is zero at the moment when the power supply starts to operate, the capacitor 10 is not charged. Therefore, a current flows through the capacitor 10 and the resistor 11 until the output voltage starts to increase and eventually reaches a constant voltage. Then, R in equation (1)
1 is apparently smaller because a series circuit of a capacitor 10 and a resistor 11 is connected in parallel to the resistor 8. For example, at the time of startup, the capacitor 10 is not charged at all and its voltage is zero, so that the resistors 8 and 11 are equivalently connected in parallel. Therefore, R1 in the equation (1) is replaced by the combined resistance of R1 and R3, and the output voltage to be controlled is (R1 × R3 / (R1 + R3) + R2) / R2 × Vr (2). On the other hand, if the output voltage reaches a constant voltage and the capacitor 10 is completely charged, no current flows through the capacitor 10 and the resistor 11, so that this circuit is the same as disconnection. Therefore, the output voltage to be the control target is given by equation (1). From the time when the capacitor 10 is charged to the time when it is fully charged, the output voltage to be controlled smoothly switches between Expression (1) and Expression (2) according to the charging voltage of the capacitor 10. FIG. 11 expresses this.
【０００７】以上のようにコンデンサ１０、抵抗１１の
作用により制御目標電圧が緩やかに立ち上がるため、十
分これに追従することが可能となり、オーバーシュート
が防止される。ところで、上記の説明には起動時に出力
電圧がゼロであるという前提が含まれている。電源装置
が単体で動作するときはこのような前提が成立するが、
図６のように複数の電源装置の出力同士が接続されてい
ると、この前提は成立しない。他の電源装置が動作して
いれば、出力電圧はゼロではなく既に所定の電圧が出力
されているためである。こうなると起動時にコンデンサ
１０は既に充電されているため、上述したようなオーバ
ーシュート防止作用がなくなってしまう。以上が図７の
様な現象が発生する原因である。As described above, since the control target voltage rises slowly by the action of the capacitor 10 and the resistor 11, it is possible to sufficiently follow this, and overshoot is prevented. Incidentally, the above description includes a premise that the output voltage is zero at startup. This assumption holds when the power supply operates alone,
If the outputs of a plurality of power supply devices are connected as shown in FIG. 6, this assumption is not satisfied. This is because if another power supply is operating, the output voltage is not zero and a predetermined voltage has already been output. In this case, since the capacitor 10 has already been charged at the time of startup, the above-described overshoot prevention effect is lost. The above is the cause of the phenomenon as shown in FIG.
【０００８】以上のような問題を解決するため、従来は
図１２の様にダイオード１６、１７を追加していた。こ
のようにすれば、たとえ電源装置４が動作している状況
で電源装置３を起動しても、オーバーシュートは発生し
ない。なぜなら、ダイオード１６がコンデンサ１０の充
電を阻止するからである。Conventionally, diodes 16 and 17 have been added as shown in FIG. In this way, even if the power supply 3 is started while the power supply 4 is operating, no overshoot occurs. This is because the diode 16 prevents the capacitor 10 from being charged.
【０００９】さて、図１２の問題点はオーバーシュート
対策によりコストアップ、効率低下、大型化、重量の増
大を招くことである。ダイオード１６、１７は電源装置
３、４の出力電流を流しうるものでなくてはならず、大
電流を流す電源装置では大型のダイオードが必要とな
り、コストアップとなる。またこのダイオードは常に
（順方向電圧×出力電流）の損失を発生し続け、効率の
低下を招く。また損失を発生するために、それを冷却す
るための冷却装置が必要となり、コストアップ、大型
化、重量増大の原因となる。このように従来の回路で
は、ダイオードを追加する事から上記の様な問題があっ
た。The problem of FIG. 12 is that measures against overshoot increase the cost, decrease the efficiency, increase the size, and increase the weight. The diodes 16 and 17 must be able to flow the output currents of the power supply devices 3 and 4, and the power supply device that flows a large current requires a large diode and increases the cost. Further, this diode always generates a loss of (forward voltage × output current), which causes a reduction in efficiency. In addition, in order to generate a loss, a cooling device for cooling the cooling device is required, which causes an increase in cost, size, and weight. As described above, the conventional circuit has the above-described problem due to the addition of the diode.
【００１０】少なくとも二つの出力を備える第一の電源
装置と、その出力が前記第一の電源装置の第一の出力と
接続されている第二の電源装置と、前記第二の電源装置
の出力の両端に第一の抵抗と第二の抵抗の直列回路を接
続し、、かつ第一の電源装置と第二の電源装置は異なる
入力を持つ電源装置の制御回路において、第一の電源装
置の第二の出力と前記第一の抵抗と第二の抵抗の接続点
の間に第一のコンデンサを接続することによって課題を
解決する。A first power supply having at least two outputs, a second power supply having its output connected to the first output of the first power supply, and an output of the second power supply. A series circuit of a first resistor and a second resistor is connected to both ends of the first power supply device, and the first power supply device and the second power supply device have different inputs. The problem is solved by connecting a first capacitor between a second output and a connection point between the first resistor and the second resistor.
【００１１】図１は本発明の一実施例を示すもので、図
８と同一符号の回路部，部品は同一内容を示す。図８と
比較して、電源装置３の第二の出力とコンデンサ１２、
抵抗１３が追加されている。第二の出力の電圧をV2とす
る。図1の回路では、図７に示したようなオーバーシュ
ートは発生しない。なぜならば、コンデンサ１０が電源
装置４によって充電されてしまっていても、コンデンサ
１２、抵抗１３の直列回路がコンデンサ１０、抵抗１１
に代わってその役割を果たすためである。コンデンサ１
２は電源装置３の第二の出力に接続されているため、電
源装置３の起動時には充電されていない。そして、電源
装置３が起動してV2が上昇するにしたがって充電され
る。したがって、オーバーシュート防止の作用を果たす
ことが可能である。このためV1は図2のように滑らかに
切り替わる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Circuit parts and components having the same reference numerals as those in FIG. 8 have the same contents. As compared with FIG. 8, the second output of the power supply device 3 and the capacitor 12,
A resistor 13 has been added. The voltage of the second output is V2. In the circuit of FIG. 1, the overshoot as shown in FIG. 7 does not occur. This is because even if the capacitor 10 has been charged by the power supply device 4, the series circuit of the capacitor 12 and the resistor 13 forms the capacitor 10 and the resistor 11.
In order to fulfill that role. Capacitor 1
2 is connected to the second output of the power supply 3 and is not charged when the power supply 3 is started. Then, the power is charged as the power supply device 3 is activated and V2 rises. Therefore, it is possible to achieve the effect of preventing overshoot. Therefore, V1 switches smoothly as shown in FIG.
【００１２】図３は本発明のより具体的な実施例であ
り、図１と同一符号の回路部，部品は同一内容を示す。
本実施例はバッテリーバックアップ機能を持つ電源装置
の例であって、例えばPHS基地局の電源装置に適するも
のである。図３の破線で囲った部分が電源部で、商用電
源を入力として動作する電源装置3と、バッテリーを入
力として動作する電源装置4の二つの電源及びバッテリ
ーを内蔵する。その動作であるが、通常は商用電源を受
電して電源装置３が動作し、負荷に電力を供給しつつ電
流制御回路を介してバッテリー2を充電する。商用受電
時はバッテリー２の放電を防ぐため、電源装置4は停止
させておく。商用電源が停電すると、直ちに電源装置４
が起動する。これにより、停電時も連続して負荷に電力
を供給する事が可能となる。商用電源が復電すると、電
源装置３が起動し電源装置4は再び停止する。この復電
時の再起動で電源装置３の出力電圧がオーバーシュート
する事を防ぐのが本発明の目的である。FIG. 3 shows a more specific embodiment of the present invention. Circuit portions and components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same contents.
The present embodiment is an example of a power supply device having a battery backup function, and is suitable for a power supply device of a PHS base station, for example. A portion enclosed by a broken line in FIG. 3 is a power supply unit, and includes two power supplies and a battery, a power supply device 3 that operates using commercial power as an input, and a power supply device 4 that operates using a battery as an input. In this operation, the power supply device 3 normally operates by receiving commercial power and charges the battery 2 via the current control circuit while supplying power to the load. At the time of commercial power reception, the power supply device 4 is stopped to prevent the battery 2 from discharging. As soon as the commercial power fails, the power supply 4
Starts. This makes it possible to continuously supply power to the load even during a power failure. When the commercial power is restored, the power supply 3 starts and the power supply 4 stops again. It is an object of the present invention to prevent the output voltage of the power supply device 3 from overshooting due to the restart at the time of power restoration.
【００１３】ここでは図1に比べて定電圧ダイオード１
４、抵抗１５が追加され、更なる改善が図られている。
その目的は起動時間の短縮である。オーバーシュートを
防止するためには、コンデンサ１２の容量を大きくする
事が望ましいが、大きくすると充電に時間がかかること
になり、出力電圧の起動時間が長くなる。これを表わし
たのが図４であるが、これによりタイミングがとりづら
いなどの不都合が発生することがある。オーバーシュー
ト防止の作用を十分に持たせながら起動時間を短縮する
手段が定電圧ダイオード１４、抵抗１５の追加である。
定電圧ダイオード１４の降伏電圧は、電源装置３の第二
の出力電圧よりも低いものを選定する。これにより、抵
抗１５には電源装置３の第二の出力が定電圧ダイオード
１４の降伏電圧を乗り越えるまで電圧が発生しない。し
たがってそれまではコンデンサ１２、抵抗１３の直列回
路に電流が流れ込まず、出力電圧は急速に立ち上がる。
起動の最後の瞬間に、電源装置３の第二の出力が定電圧
ダイオード１４の降伏電圧を乗り越え、抵抗１５に電圧
が発生する。するとコンデンサ１２、抵抗１３の直列回
路に電流が流れ込み、ここで初めてオーバーシュート防
止の作用を果たす事になる。このように最後の瞬間のみ
コンデンサ１２、抵抗１３の直列回路が働くため、起動
時間を短縮しつつオーバーシュートを防止することが可
能となるのである。これを表わしたのが図５である。Here, a constant voltage diode 1 is used as compared with FIG.
4. A resistor 15 has been added for further improvement.
Its purpose is to reduce startup time. In order to prevent overshoot, it is desirable to increase the capacity of the capacitor 12, but if it is increased, it takes a long time to charge, and the startup time of the output voltage becomes longer. This is shown in FIG. 4, but this may cause inconveniences such as difficult timing. A means for shortening the start-up time while having a sufficient effect of preventing overshoot is the addition of the constant voltage diode 14 and the resistor 15.
The breakdown voltage of the constant voltage diode 14 is selected to be lower than the second output voltage of the power supply device 3. As a result, no voltage is generated at the resistor 15 until the second output of the power supply 3 exceeds the breakdown voltage of the constant voltage diode 14. Therefore, no current flows into the series circuit of the capacitor 12 and the resistor 13 until then, and the output voltage rises rapidly.
At the last moment of startup, the second output of the power supply 3 overcomes the breakdown voltage of the constant voltage diode 14 and a voltage is generated at the resistor 15. Then, a current flows into the series circuit of the capacitor 12 and the resistor 13, and the function of preventing overshoot is first achieved here. As described above, since the series circuit of the capacitor 12 and the resistor 13 operates only at the last moment, it is possible to prevent the overshoot while shortening the startup time. This is shown in FIG.
【００１４】さて、電源装置３の第二の出力について補
足するが、これは負荷装置５に接続されていてもいなく
ても、どちらでも良い。今までの説明から明らかなよう
に、他の電源装置によってコンデンサ１２が充電されて
しまうことさえなければ良いのであるから、第二の出力
が負荷装置５に接続されているか否かは本発明の目的に
対し何ら影響を与えないのである。したがって、「出
力」といっても図３に示したように電源部の内部使用に
限る補助電源的性格の出力であっても何らかまわない。Now, the second output of the power supply device 3 will be supplemented, which may or may not be connected to the load device 5. As is clear from the above description, it is only necessary that the capacitor 12 is not charged by another power supply device. Therefore, it is determined whether the second output is connected to the load device 5 according to the present invention. It has no effect on the purpose. Therefore, the "output" does not matter even if it is an output having an auxiliary power supply characteristic limited to internal use of the power supply unit as shown in FIG.
【００１５】次に電源装置の数について補足する。これ
までの説明では、説明の便宜上から電源装置を二台とし
て説明してきたが、電源装置が何台あっても本発明の目
的に対し何ら影響を与えないことはこれまでの説明から
明らかである。Next, the number of power supply units will be supplemented. In the above description, two power supply devices have been described for convenience of description, but it is clear from the above description that the number of power supply devices does not affect the object of the present invention at all. .
【発明の効果】以上の様に本発明を用いれば、わずかな
部品の追加でオーバーシュートを防止することができ、
従来ダイオードを追加することによって招いてしまった
コストアップ、効率低下、大型化、重量の増大といった
様々なデメリットをを避けることが可能となる。As described above, according to the present invention, overshooting can be prevented by adding a small number of components.
It is possible to avoid various disadvantages caused by adding a diode in the related art, such as an increase in cost, a decrease in efficiency, an increase in size, and an increase in weight.
【図１】本発明の一実施例FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
【図２】本発明適用時の電圧切替り波形FIG. 2 is a voltage switching waveform when the present invention is applied.
【図３】本発明の他の実施例FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
【図４】起動時間の長い起動電圧波形FIG. 4 is a startup voltage waveform having a long startup time.
【図５】起動時間の短い起動電圧波形FIG. 5 is a startup voltage waveform having a short startup time.
【図６】本発明を適用する電源装置の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a power supply device to which the present invention is applied.
【図７】電圧切替り波形の悪い例FIG. 7 is an example of a bad voltage switching waveform.
【図８】従来の電源装置例FIG. 8 shows an example of a conventional power supply device
【図９】制御目標電圧の時間変化FIG. 9 is a time change of a control target voltage.
【図１０】オーバーシュート波形FIG. 10 is an overshoot waveform.
【図１１】オーバーシュート対策後の制御目標電圧の時
間変化FIG. 11 is a time change of a control target voltage after countermeasures for overshoot.
【図１２】従来のオーバーシュート対策例FIG. 12 shows a conventional countermeasure for overshoot.
１ 商用電源 ２ バッテリー ３ 第一の電源装置 ４ 第二の電源装置 ５ 負荷装置 ６ 演算増幅器 ７ 基準電圧源 ８ 抵抗 ９ 抵抗 １０ コンデンサ １１ 抵抗 １２ コンデンサ １３ 抵抗 １４ 定電圧ダイオード １５ 抵抗 １６ ダイオード １７ ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Battery 3 First power supply device 4 Second power supply device 5 Load device 6 Operational amplifier 7 Reference voltage source 8 Resistance 9 Resistance 10 Capacitor 11 Resistance 12 Capacitor 13 Resistance 14 Constant voltage diode 15 Resistance 16 Diode 17 Diode
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Claims (6)
装置と、その出力が前記第一の電源装置の第一の出力と
接続されている第二の電源装置と、前記第二の電源装置
の出力の両端に第一の抵抗と第二の抵抗の直列回路を接
続し、かつ前記第一の電源装置と第二の電源装置は異な
る入力を持つ電源装置の制御回路において、前記第一の
電源装置の第二の出力と前記第一の抵抗と第二の抵抗の
接続点の間に第一のコンデンサを接続したことを特徴と
する異なる入力を持つ電源の制御回路。1. A first power supply having at least two outputs, a second power supply having its output connected to a first output of the first power supply, and a second power supply. A series circuit of a first resistor and a second resistor is connected to both ends of the output of the first power supply device, and the first power supply device and the second power supply device have different inputs. A control circuit for a power supply having different inputs, wherein a first capacitor is connected between a second output of the power supply device and a connection point between the first resistor and the second resistor.
一のコンデンサと第三の抵抗の直列回路に置き換えたこ
とを特徴とする異なる入力を持つ電源の制御回路。2. The control circuit according to claim 1, wherein the first capacitor is replaced by a series circuit of a first capacitor and a third resistor.
出力が互いに接続された電源装置を任意の数だけ追加し
たことを特徴とする制御回路。3. The control circuit according to claim 1, wherein an arbitrary number of power supply devices whose outputs are connected to each other are added.
出力の両端に第一の定電圧ダイオードと第四の抵抗の直
列回路を接続し、前記第一の定電圧ダイオードと第四の
抵抗の直列回路の接続点に第一のコンデンサを接続した
ことを特徴とする異なる入力を持つ電源の制御回路。4. A circuit according to claim 1, wherein a series circuit of a first constant voltage diode and a fourth resistor is connected to both ends of the second output of the first power supply device, and the first constant voltage diode and the fourth resistor are connected to each other. A power supply control circuit having different inputs, wherein a first capacitor is connected to a connection point of a series circuit of resistors.
一のコンデンサと第三の抵抗の直列回路に置き換えたこ
とを特徴とする異なる入力を持つ電源の制御回路。5. The control circuit according to claim 4, wherein the first capacitor is replaced with a series circuit of a first capacitor and a third resistor.
出力が前記第二の電源装置の出力に接続された電源装置
を任意の数だけ追加したことを特徴とする制御回路。6. The control circuit according to claim 4, wherein an arbitrary number of power supplies whose outputs are connected to the output of said second power supply are added.
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|---|---|---|---|
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1999
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