JP2000295763A - 多重化電源装置 - Google Patents

多重化電源装置

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JP2000295763A
JP2000295763A JP11094330A JP9433099A JP2000295763A JP 2000295763 A JP2000295763 A JP 2000295763A JP 11094330 A JP11094330 A JP 11094330A JP 9433099 A JP9433099 A JP 9433099A JP 2000295763 A JP2000295763 A JP 2000295763A
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voltage
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Seiya Azuma
請弥 東
Kazuhiro Ito
和博 伊藤
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102Parallel operation of dc sources being switching converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単体運用可能な直流安定化電源装置を共通の
負荷に対して2つ並列に接続して多重化電源装置を構成
した場合の過電流検出精度の劣化を阻止する。 【解決手段】 直流安定化電源装置を多重化して運用す
るとき、互いに二重化運用を認識し合うための信号を送
り合う。この認識信号により、それぞれの直流安定化電
源装置の過電流検出回路における過電流検出のための基
準電圧Vz’を多重化時に最適な値に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、共通の負荷に対し
て並列に定電圧を印加する二つの直流安定化電源装置か
らなる多重化電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来の直流安定化電源装置であ
るDC/DCコンバータ1の構成を示す。同図に示すよ
うに、このDC/DCコンバータ1は、直流電圧源5、
スイッチング素子Q2、トランスT、ダイオードD1〜
D3、インダクタL、電界コンデンサC、センス抵抗R
1、および負荷2等で構成される。センス抵抗R1はト
ランスTの負極側と負荷2との間に接続されている。セ
ンス抵抗R1の両端には過電流検出回路が接続されてい
る。この直流電圧源5、スイッチング素子Q2、トラン
スT、ダイオードD1〜D3、インダクタL、電界コン
デンサC、センス抵抗R1、および負荷2等で構成され
る。センス抵抗R1はトランスTの負極側と負荷2との
間に接続されている。センス抵抗R1の両端には過電流
検出回路が接続されている。この過電流検出回路は抵抗
R6〜R8、コンパレータCMP1,CMP2、ツェナ
ーダイオードZDから構成され、センス抵抗R1の両端
電圧に基づいて過電流検出を行う。この過電流検出回路
の出力(過電流検出信号)はアラームラッチ回路3と接
続され、アラームラッチ回路3から警報信号が電圧制御
回路4に印加されることで、電圧制御回路4は動作停止
状態となる。
【0003】次に、このDC/DCコンバータ1の過電
流検出回路の動作について説明する。コンパレータCM
P1で得られたセンス抵抗R1の両端電圧がコンパレー
タCMP2で基準電圧Vzと比較される。この基準電圧
Vzは負荷2への出力が過電流状態であるかどうかを判
定するための過電流検出値である。すなわち、出力電流
に対応するセンス抵抗R1の両端電圧が基準電圧Vz以
上になったときが過電流状態として判断される。
【0004】この過電流検出回路で過電流状態が検出さ
れた場合、アラームラッチ回路3に過電流状態を示す値
がラッチされ、電圧制御回路4に警報信号が出力され
る。この警報信号により電圧制御回路4はスイッチング
素子Q2をオフにロックする。これによりDC/DCコ
ンバータ1への入力が遮断され出力停止状態となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、コンピュータシ
ステム等の電子機器の信頼性向上を目的として、共通の
負荷に対して2台のDC/DCコンバータを並列に接続
した運用例がある。このような多重化電源では、一台の
電源装置が故障しても残る電源装置が継続して負荷に定
電圧を供給できるので、無停止運用が要求される例えば
サーバ用途のコンピュータシステム等に導入される。
【0006】ところが、このような多重化電源では、図
4の電圧/電流特性に示されるように、個々のDC/D
Cコンバータからみて出力電流が単体運用時の1/2倍
となる。上記過電流検出回路の構成によれば出力電流が
1/2倍となっても過電流検出のための基準電圧Vzは
一定であるため、過電流状態の検出感度が著しく悪くな
ると言う問題があった。
【0007】本発明は、このような課題を解決するため
のもので、単体運用可能な直流安定化電源装置を2台負
荷に接続して多重化電源装置を構成する場合において
も、過電流検出の精度が劣化しない、動作信頼性の優れ
た多重化電源装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、共通の負荷に対してそれぞれ並列に定電圧
を印加する二つの直流安定化電源装置を有する多重化電
源装置において、前記個々の直流安定化電源装置が、過
電流を検出する過電流検出手段と、他の前記直流安定化
電源装置に対して二重化の認識信号を送出する手段と、
他の前記直流安定化電源装置から送出された二重化の認
識信号を受けて前記過電流検出手段の過電流検出値を変
更する変更手段とを有することを特徴とするものであ
る。
【0009】二重化の認識信号は、たとえば出力電圧か
らトランジスタ等を使って生成することが可能である。
また、直流安定化電源装置のグランドの電位から生成す
ることも可能であり、この場合、二重化の認識信号を生
成するための回路構成を簡略化できる。二重化の認識信
号を他の前記直流安定化電源装置に送出し、他の前記直
流安定化電源装置から送出された二重化の認識信号を受
けるために、個々の直流安定化電源装置には認識信号の
出力用および入力用の各端子が設けられ、二重化運用時
これらの入出力端子は信号線によって接続される。
【0010】本発明によれば、個々の直流安定化電源装
置は、それぞれ他の直流安定化電源装置からの二重化認
識信号を受けることで多重化運用されていることを認識
し、過電流検出手段の過電流検出値を多重化運用時のた
めの値に補正することによって、単体運用可能な直流安
定化電源装置を2台負荷に接続して運用する際の過電流
検出の精度を単体運用時と同等にすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について詳細に説明する。
【0012】図1に、本発明の第1の実施形態である多
重化電源装置の構成を示す。
【0013】同図に示すように、本実施形態の多重化電
源装置は、同じ構成のDC/DCコンバータ1を2台、
共通の負荷2に対して並列に接続して構成される。
【0014】DC/DCコンバータ1は、直流電圧源
5、スイッチング素子Q2、トランスT、ダイオードD
1〜D3、インダクタL、平滑用の電界コンデンサC、
センス抵抗R1、負荷2、多重化の認識信号を生成する
回路、該多重化の認識信号を他方のDC/DCコンバー
タ1に出力する端子INS、他方のDC/DCコンバー
タ1から出力された多重化の認識信号を入力する端子O
CC、等で構成される。そして出力端子INSは他方の
DC/DCコンバータ1の入力端子OCCと接続され、
入力端子OCCは他方のDC/DCコンバータ1の出力
端子INSと接続されている。すなわち、各DC/DC
コンバータ1は互いに多重化の認識信号を送り合うよう
に構成されている。
【0015】センス抵抗R1はトランスTの負極側と負
荷2との間に接続されている。センス抵抗R1の両端に
は過電流検出回路が接続されている。この過電流検出回
路は抵抗R2,R3,R6,R7,R8、コンパレータ
CMP1,CMP2、ツェナーダイオードZDから構成
され、センス抵抗R1の両端電圧に基づいて過電流検出
を行う。この過電流検出回路の出力(過電流検出信号)
はアラームラッチ回路3と接続され、アラームラッチ回
路3から警報信号が電圧制御回路4に印加されること
で、電圧制御回路4は動作停止状態となる。
【0016】多重化の認識信号を生成する回路は、トラ
ンジスタQ1、抵抗R4,R5で構成されている。
【0017】次に、本実施形態の動作を説明する。
【0018】DC/DCコンバータ1が正常に動作して
いるとき、多重化認識信号生成回路のトランジスタQ1
がオンになり、DC/DCコンバータ1の出力端子IN
Sから他方のDC/DCコンバータ1の入力端子OCC
に多重化の認識信号が送られる。一方、自身の入力端子
OCCに他方のDC/DCコンバータ1の出力端子IN
Sから出力された多重化の認識信号(Lレベル)が入力
される。
【0019】この場合、過電流検出回路の電源電圧Vcc
から抵抗R8,抵抗R2,抵抗R3,入力端子OCCの
経路で電流が流れ、抵抗R2と抵抗R3との接続点に現
われる電位が過電流検出のための基準電圧Vz’として
コンパレータCMP2に加えられる。
【0020】過電流検出回路では、コンパレータCMP
1で得られたセンス抵抗R1の両端電圧がコンパレータ
CMP2で基準電圧Vz’と比較され、センス抵抗R1
の両端電圧が基準電圧Vz以上になったとき過電流状態
が判断される。この過電流検出回路で過電流状態が検出
された場合、アラームラッチ回路3に過電流状態を示す
値がラッチされ、電圧制御回路4に警報信号が出力され
る。この警報信号により電圧制御回路4はスイッチング
素子Q2をオフにロックする。これによりDC/DCコ
ンバータ1への入力が遮断され出力停止状態となる。
【0021】ここで、抵抗R2,抵抗R3の抵抗値の関
係をR2=R3とすれば、過電流検出回路に設定される
基準電圧Vz’はDC/DCコンバータ1が単体で使用
されたときの基準電圧Vzの1/2となる。すなわち、
DC/DCコンバータ1の単体使用時は入力端子OCC
が開放されているため、電流は電源電圧Vcc,抵抗R
8,抵抗R2,抵抗R3の経路へは流れずに、電源電圧
Vcc,抵抗R8,ツェナーダイオードZDを経て二次側
回路のGND側に流れる。したがって、DC/DCコン
バータ1の単体使用時の基準電圧は電源電圧Vccを抵抗
R8とツェナーダイオードZDにより分圧した電圧つま
りDC/DCコンバータ1の多重使用時の基準電圧V
z’の2倍となる。
【0022】図4の電圧/電流特性に示したように、多
重化電源では、個々のDC/DCコンバータ1からみて
出力電流が単体運用時の1/2となるが、これに対し
て、本実施形態では多重化運用時の過電流検出回路の基
準電圧Vz’が単体運用時の1/2となるので、DC/
DCコンバータ1の多重化運用時と単体運用時とで同じ
過電流検出感度を得ることができる。
【0023】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。
【0024】図2に、本発明の第2の実施形態である多
重化電源装置の構成を示す。
【0025】同図に示すように、本実施形態の多重化電
源装置は、同じ構成のDC/DCコンバータ11を2
台、共通の負荷2に対して並列に接続して構成される。
【0026】DC/DCコンバータ11は、直流電圧源
5、スイッチング素子Q2、トランスT、ダイオードD
1〜D3、インダクタL、平滑用の電界コンデンサC、
センス抵抗R1、負荷2、二次側回路のGND電位を多
重化の認識信号として他方のDC/DCコンバータ11
に出力する端子INS、他方のDC/DCコンバータ1
から出力された多重化の認識信号を入力する端子OC
C、等で構成される。そして出力端子INSは他方のD
C/DCコンバータ1の入力端子OCCと接続され、入
力端子OCCは他方のDC/DCコンバータ1の出力端
子INSと接続されている。すなわち、各DC/DCコ
ンバータ1は互いに多重化の認識信号を送り合うように
構成されている。
【0027】センス抵抗R1はトランスTの負極側と負
荷2との間に接続されている。センス抵抗R1の両端に
は過電流検出回路が接続されている。この過電流検出回
路は抵抗R2,R3,R6,R7,R8、コンパレータ
CMP1,CMP2、ツェナーダイオードZDから構成
され、センス抵抗R1の両端電圧に基づいて過電流検出
を行う。この過電流検出回路の出力(過電流検出信号)
はアラームラッチ回路3と接続され、アラームラッチ回
路3から警報信号が電圧制御回路4に印加されること
で、電圧制御回路4は動作停止状態となる。
【0028】次に、本実施形態の動作を説明する。
【0029】DC/DCコンバータ11が正常に動作し
ているとき、二次側回路のGND電位が多重化の認識信
号としてDC/DCコンバータ1の出力端子INSを通
じて他方のDC/DCコンバータ11の入力端子OCC
に送られる。一方、自身の入力端子OCCに他方のDC
/DCコンバータ11の出力端子INSから出力された
多重化の認識信号(Lレベル)が入力される。
【0030】この場合、過電流検出回路の電源電圧Vcc
から抵抗R8,抵抗R2,抵抗R3,入力端子OCCの
経路で電流が流れ、抵抗R2と抵抗R3との接続点に現
われる電位が過電流検出のための基準電圧Vz’として
コンパレータCMP2に加えられる。
【0031】過電流検出回路では、コンパレータCMP
1で得られたセンス抵抗R1の両端電圧がコンパレータ
CMP2で基準電圧Vz’と比較され、センス抵抗R1
の両端電圧が基準電圧Vz以上になったとき過電流状態
が判断される。この過電流検出回路で過電流状態が検出
された場合、アラームラッチ回路3に過電流状態を示す
値がラッチされ、電圧制御回路4に警報信号が出力され
る。この警報信号により電圧制御回路4はスイッチング
素子Q2をオフにロックする。これによりDC/DCコ
ンバータ11への入力が遮断され出力停止状態となる。
【0032】ここで、抵抗R2,抵抗R3の抵抗値の関
係をR2=R3とすれば、過電流検出回路に設定される
基準電圧Vz’はDC/DCコンバータ11が単体で使
用されたときの基準電圧Vzの1/2となる。すなわ
ち、DC/DCコンバータ11の単体使用時は入力端子
OCCが開放されているため、電流は電源電圧Vcc,抵
抗R8,抵抗R2,抵抗R3の経路へは流れずに、電源
電圧Vcc,抵抗R8,ツェナーダイオードZDを経て二
次側回路のGND側に流れる。したがって、DC/DC
コンバータ11の単体使用時の基準電圧は電源電圧Vcc
を抵抗R8とツェナーダイオードZDにより分圧した電
圧つまりDC/DCコンバータ11の多重使用時の基準
電圧Vz’の2倍となる。
【0033】図4の電圧/電流特性に示したように、多
重化電源では、個々のDC/DCコンバータ11からみ
て出力電流が単体運用時の1/2となるが、これに対し
て、本実施形態では多重化運用時の過電流検出回路の基
準電圧Vz’が単体運用時の1/2となるので、DC/
DCコンバータ11の多重化運用時と単体運用時とで同
じ過電流検出感度を得ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
個々の直流安定化電源装置でそれぞれ他の直流安定化電
源装置からの二重化の認識信号を受けることで多重化運
用されていることを認識し、過電流検出手段の過電流検
出値を多重化運用時のための最適な値に補正することに
よって、単体運用可能な直流安定化電源装置を2台負荷
に接続して運用する際の過電流検出の精度を単体運用時
と同等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態であるDC/DCコン
バータの構成を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施形態であるDC/DCコン
バータの構成を示す回路図である。
【図3】従来のDC/DCコンバータの構成を示す回路
図である。
【図4】DC/DCコンバータの単体運用時と二重化運
用時の電圧/電流特性を示す図である。
【符号の説明】
1,11・・・DC/DCコンバータ 2・・・負荷 3・・・アラームラッチ回路 4・・・電圧制御回路 5・・・直流入力電圧 CMP1,CMP2・・・コンパレータ R1・・・センス抵抗 R2〜R8・・・抵抗 ZD・・・ツェナーダイオード T・・・トランス Vz’・・・第2の基準電圧 Q1・・・トランジスタ Q2・・・スイッチング素子 GND・・・接地端子 INS・・・二重化認識信号の出力端子 OCC・・・二重化認識信号の入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G053 AA01 BA01 CA02 EA04 EB02 EB08 EC03 5G065 BA04 DA01 DA08 KA05 LA02 MA02 MA03 MA09 NA04 NA07 PA01 5H730 AA04 BB23 BB82 DD04 EE02 EE08 FD01 FD31 XX03 XX15 XX23 XX35 XX42

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通の負荷に対してそれぞれ並列に定電
    圧を印加する二つの直流安定化電源装置を有する多重化
    電源装置において、 前記個々の直流安定化電源装置が、 過電流を検出する過電流検出手段と、 他の前記直流安定化電源装置に対して二重化の認識信号
    を送出する手段と、 他の前記直流安定化電源装置から送出された二重化の認
    識信号を受けて前記過電流検出手段の過電流検出値を変
    更する変更手段とを有することを特徴とする多重化電源
    装置。
  2. 【請求項2】 共通の負荷に対してそれぞれ並列に定電
    圧を印加する二つの直流安定化電源装置を有する多重化
    電源装置において、 前記個々の直流安定化電源装置が、 過電流を検出する過電流検出手段と、 グランド電位を多重化の認識信号として他の前記直流安
    定化電源装置に対して送出する手段と、 他の前記直流安定化電源装置から送出された二重化の認
    識信号を受けて前記過電流検出手段の過電流検出値を変
    更する変更手段とを有することを特徴とする多重化電源
    装置。
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