JP2000501278A

JP2000501278A - Ｕｐｓカード

Info

Publication number: JP2000501278A
Application number: JP9521130A
Authority: JP
Inventors: メイアー，ローネン
Original assignee: ガーディアンオンボードリミテッド
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2000-02-02
Also published as: EP0886911A1; CA2238407A1; WO1997021267A1; DE69633346T2; CA2238407C; AU731161B2; CN1212087A; AU7504596A; KR19990071587A; ATE275770T1; DE69633346D1; IL116111A0; EP0886911A4; EP0886911B1; US6275946B1

Abstract

(57)【要約】データ記憶要素と接続されたモニタとを備えるコンピュータ用の無停電電源（ＵＰＳ）であり、コンピュータは電線電力を受信する内部スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）システムによって給電して動作し、前記ＵＰＳはコンピュータ内部に取り付けるための内蔵装置として構成し、この内蔵装置が電力障害およびノイズに際してコンピュータおよびモニタに対してバックアップ電源ならびに保護を提供することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】ＵＰＳカード発明の背景最新のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）は、企業、事務所、および個人によって増加的に使用されている。それらの誤動作および故障は、切断および高コストな損害またはデータおよび情報の多大な損失をもたらす。残念なことに商用電源は信頼性の高いパーソナルコンピュータの動作を保証するものではない。停電、異常電圧、瞬間遮断が動作を妨害または停止させ、貴重なデータを消去し、部品を劣化させるとともにハードウェアの誤動作をもたらす。この発明は、パーソナルコンピュータならびにＳＶＧＡカラースクリーン等のモニタに電源を供給するとともにコンピュータおよびスクリーンを停電を含むすべての電源遮断に対して防護する内蔵ＵＰＳ（無停電電源装置）カードに関する。このカードはコンピュータ内部の、例えば通常のバススロットに設置し、一つまたは二つのバススロットのみを必要とし、コンピュータならびにモニタもしくはスクリーンの双方をバックアップする出力を有する。これは、例えば１２Ｖの薄型電池（約２０ｍｍ）を高電圧の直流または交流、特に２８０Ｖの直流または２２０／１１０Ｖの交流に高効率に変換する非常に小型のインバータを使用することにより実現される。このインバータは、１５ないし２００ｋＨｚ、特に約２５ｋＨｚの高周波数で高効率に機能する。このことは、例えばフェライト変圧器等の低い外形を有する平型の変圧器と非常に低いＲｄｓＯＮを有するＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用することにより達成される。平型変圧器の出力からの高周波のセットアップ電圧は超高速ダイオードもしくは高速ダイオードによって整流される。このようにしてコンピュータおよびモニタあるいはスクリーンを作動する直流電圧出力が得られる。同様に平型のＡＣインバータによって高電圧交流出力が得られる。コンピュータならびにスクリーンは得られた直流または交流出力によって直接動作する。本発明に係るＵＰＳカードはそれ自体電源スイッチを備えないが、ＰＣの電源スイッチによってコンピュータと共にターンオンおよびターンオフされる。このようにしてカードの電源供給を容易にするとともにその取り付けを最低限の簡単なものとし、適正な指示により２分未満で完了する。しかしながら、ＵＰＳを独立したオン／オフスイッチによって作動させることも可能であり、これはＵＰＳカードブラケットに設置することが出来る。カードは、最小限のサイズおよび配線変更をもってＰＣ電源（ＳＭＰＳ）の内部に取り付けることができる。本発明は、以下の図面を参照してより詳細に理解される。ここで、図１は、本発明の一実施例に基づいて構成されたＵＰＳカードの概略構成図、図２ａは、図１のＵＰＳカードの後方端を示す説明図、図２ｂは、図１のＵＰＳカードの前方端を示す説明図、図３は、本発明の一実施例に係るＵＰＳカードを取り付けたコンピュータの後面を示す概略図、図４は、本発明に係るＵＰＳカードのブロック線図、図５は、低／高電圧検出器と低バッテリ出力アラームを備えた電気回路の説明図、図６は、本発明のインバータの概略回路図、図７は、本発明に係る主電線からの自動チャージャを示す回路図、図８は、ＵＰＳカードを動作させるための条件電気回路図、図９は、本発明のＵＰＳカードに使用する別のバッテリチャージャを示す概略説明図、図１０は、図９のバッテリチャージャの回路構成図、図１１は、本発明に係る直流−交流インバータのブロック線図、図１２は、図１１のマイクロコントローラによって生成された出力波形を示す説明図、図１３は、図２ｂの参照符号ＲＪ１およびＲＪ２のサージ保護を有するＲＦＩ／ＥＭＩフィルタの回路構成図、図１４は、ＰＣ電源に内蔵されたＵＰＳの概略構成図である。この発明は、内蔵カードタイプの無停電電源装置（ＵＰＳ）に係り、特に電源遮断が発生した際にデータが損失されないことを保証できる内蔵カード型ＵＰＳに関する。このカードはＰＣおよびスクリーンに対するバックアップ電源を供給し、したがってオン状態を持続して使用者がハードディスク等のデータ記憶要素にデータを記録してその後コンピュータを安全にターンオフすることを可能にする。本発明に係る内蔵カード型ＵＰＳは、ハードあるいはフロッピディスク等のデータ記憶要素ならびに外部または内部モデム／ＦＡＸ等の選択ハードウェアならびにＳＶＧＡスクリーンまたはモニタを有するコンピュータの内部において特に有効である。コンピュータは電力線を入力する内部スイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）から直流電圧を受信する。内蔵カードは、電力線が妨害された際もしくは異常である際にバックアップ電源を提供する。ＵＰＳカードは内蔵バッテリと電力線が稼動である際にこのバッテリを充電するためのチャージャを備えている。カードは、さらに高周波発振型の直流−直流または直流−交流高電圧インバータを備えている。直流−直流コンバータは、電力線が通常の所要レンジ（通常は２２０Ｖまたは１１０Ｖ±ｘ％）から逸脱した際にコンピュータおよびスクリーンを作動させるための直流高電圧を整流後に提供する。インバータは、通常薄型変圧器、特に平板型または一般型フェライト変圧器を使用し、これは小型でプリント基板上に装備し得るものであり、したがってカード型ＵＰＳは薄く一つのＰＣスロット内、またはＰＣＢレイアウトおよびサイズの変更によりコンピュータ電源（ＳＭＰＳ）内部に装着できる。カードは、さらに主電線が遮断もしくは異常状態である際に、小さなジャンパケーブルを介してＲＳ２３２Ｃコネクタ上の２点を短絡させ、ソフトウェアと連動してサーバ／独立コンピュータがファイルを閉じることを指令し、サーバ／独立コンピュータをダウンロードならびにサーバと他のコンピュータとの間の通信を停止することができる。本発明に係る内蔵ＵＰＳカードは、外部ジャンパ線を必要とせずに使用することを可能にする。図１、２ａおよび２ｂを参照すると、本発明の一実施例に基づいて構成され動作するＵＰＳカード１０が、各図面にそれぞれ後面および前面から概略的に示されている。カード１０は、さらに、既知のように、コンピュータのスロット内に挿入するためのコネクタを備えた金属板１４に固定された回路基板１２を備えている。カード１０は、バッテリ１６、平板型変圧器１８およびバッテリチャージャ２０を備えている。本発明の重要な特徴は、ＵＰＳカード１０がコンピュータの一つまたは二つの従来型バススロットに適合するのに充分な薄さ（図２ａに示されたように）を有することである。図２ａにおいて、ｘは約１０ないし２２ｍｍである。図３には、ＰＣスロット内に本発明の一実施例に基づいたＵＰＳカードを挿入したコンピュータ２２の背面が示されている。コンピュータ２２は、さらに電源３２ならびに一般的なプリンタ２４およびＲＳ２３２Ｃ２６コネクタを備えている。ＵＰＳカードはコンピュータの空きのカードスロットのいずれかに挿入することができる。図３に示されるように、交流主電線２８はＵＰＳカード１０に直接接続されており、短いジャンパケーブル３０がＵＰＳカード１０をコンピュータ電源（ＳＭＰＳ）３２と接続する。電源３２からは、電線３４がモニタ（図示されていない）へ伸びている。したがって、電流は主電線２８からＵＰＳカード１０に通流し、ＵＰＳ１０からコンピュータとスクリーンの両方に給電する電源３２に通流する。一方、図１４に示されるように、ＵＰＳカード１０をＳＭＰＳ３２に内部結合することもでき、ジャンパ線を必要としないことも可能である。図４および５は、本発明に係る内蔵ＵＰＳカードのブロック線図および電気回路図をそれぞれ示している。図４において、部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，ＩおよびＪはそれぞれブロック線図で示されており、以下のように動作する：交流主電力が（図５のＴ１に示されたＬＩＴＴＥＬＥセンスＰＣＢ変圧器を介して）低電圧検出器Ｄおよび高電圧検出器Ｃへ通流する。調整可能な基準電圧Ｊが低電圧検出器Ｄおよび高電圧検出器Ｃに供給され、したがってこれらは所要に応じて設定することができる。基準電圧は、Ｒ６およびＲ７からなるマルチターン電位差計によって設定することができる（図５参照）。低および高電圧検出は、ここでＬＭ３３９（ＱＵＡＤオペレーショナルアンプ）として示された集積回路Ｕ１Ａ−Ｄによって実行され、これはコンパレータとして動作する。高電圧または低電圧の交流主電力（すなわち停電等）によってコンパレータＤまたはＣが能動化した際、該当するコンパレータの出力が高位になり（図５のＵ１ＣまたはＵ１Ｄのピン１３または１４）、トランジスタＱ２をスイッチオンしてこれが導通状態となり、点ＣＰ（図５）が設置電位となる。続いてリレーＫ１がスイッチオンしてそのポジションを変更し、ＣＯＭＰ１およびＣＯＭＰ２（コンピュータおよびスクリーンへの出力電力）がＩＮＶ１およびＩＮＶ２点（これらは以下で説明される）に接続され、主電力から切断される。ＩＮＶ１よびＩＮＶ２点は直流−直流／交流インバータＧの出力に接続される。インバータＧは、（図６で詳細に説明するように）ＳＧ３５２５ＩＣと共に動作し、これは発振器として作動し、その２つの出力ピン１４および１１上に２５ｋＨｚの方形パルスを発生させる。このＩＣはピン１１が接地されている際にのみ動作し得る。ＳＧ３５３５のピン１０はＩＮＨ（ＩＮＨ＝禁止）と呼ばれ、点“ＣＰ”（図５／３のリレーＫ１付近を参照）に接続され、交流主電力が通常レンジ（これは通常２２０Ｖシステムに対して低域＝１９６Ｖ、高域＝２５０Ｖに設定するが、任意の値に設定することができる）の範囲外にある際に能動となる。インバータＩＣ、ＳＧ３５３５が発振を開始し、高出力の直流出力を発生させ、これはコンピュータならびにスクリーンがバッテリ出力Ｂによって数分間動作することを可能にする。ＳＧ３５２５ＩＣが能動でない（“ＣＰ”が高位でバッテリＢからは電力が摂取されない）限り、導線３０を介して主電力を入力するチャージャＡによってバッテリが自動的に充電される。チャージャの変圧器Ｔ２（図７参照）は、小型のＰＣＢ結合変圧器であり、二つのダイオード６Ａ６および４７０ＵＦキャパシタによって整流した後、例えば１６．５Ｖの出力を提供する。これは、例えばＬＭ７８０８等のレギュレータに入力され、これは５．１Ｖのツェナーダイオードと共にＶＬＭ７８０８＋Ｖｚｅｎｅｒ＝８＋５．１＝１３．１Ｖ（ＤＣ）の総出力を提供する。抵抗６．８Ω＼３Ｗは、バッテリへの出力電流を例えば１５０ないし２００ｍＡに制限するためのものである。この電圧および電流付加は小さなものとなり、酸化鉛電池または他のバッテリに対して例えば１２Ｖ＼２ＡＨとなる。チャージャＡは、バッテリが完全に充電される（特に１３．１Ｖ）と自動的に充電を停止し、これはバッテリの電位がチャージャの出力電位に等しくなるからである。チャージャは常にバッテリに接続されており、交流主電源が存在する際にバッテリを充電する。交流主電源が存在しない際には、バッテリに影響を与える（放電）ことはなく、したがってこのユニットＡ（図７に詳細に示されている）は完全に独立したものとなる。他方、チャージャＡは、主電線３０に代えて導線３５を介してＰＣバススロット（図４）から電力を受信することができ、受信された電圧（５Ｖ）をより高い電圧にステップアップしてバッテリＢに提供する。レギュレータ７８ＸＸおよびＶツェナーを適宜に変更することによって他の出力電圧を得ることもできる。図６（図４のインバータＧ）を参照すると、ＳＧ３５２５ＩＣの出力が、ＭＯＳＦＥＴ電力トランジスタＱ５およびＱ６に、それぞれＱ５を駆動するための２つの小型トランジスタＱ１，Ｑ２およびＱ６を駆動するためのＱ３，Ｑ４を介して供給される。これらのトランジスタは、適正な動作のためにＭＯＳＦＥＴを充電／放電するためのものである。ＭＯＳＦＥＴのドレイン出力は、フェライト薄型変圧器（非常に低い高さＨ＝１５ｍｍの平板型変圧器）Ｔ1の両側に接続される。好適な変圧器の一つは、リション・レジオンのペイトン・プラナー・マグネティック社製のモデル番号５５５７である。変圧器の一次側のコアはバッテリに接続されている。ＭＯＳＦＥＴＱ５およびＱ６が発振していない限り、バッテリからは電力が摂取されない。ＳＧ３５２５が能動になった際、Ｑ５およびＱ６は、例えば２５ｋＨｚ（これは１５ｋＨｚないし２００ｋＨｚの他の高周波数とすることができる）の高周波で発振する。平板型のフェライト変圧器Ｔ３は、プッシュプルで動作を開始し、その二次側の超高圧交流出力＝２８０Ｖ＼２５ｋＨｚを極めて高い効率および低い損失をもって提供する。効率は９２％強である。Ｔ３の二次出力は、４つの超高速ダイオードからなる整流ブリッジに供給され、平滑化キャパシタＣ２と共に高い直流／交流電圧および高出力を提供する。この出力（図４のＧからの）は、Ｋ１リレー（図５／３参照）の点ＩＮＶ１およびＩＮＶ２に供給される。交流主電力が低位（停電）である際、前述したように、インバータ出力が負荷（コンピュータおよびスクリーン）に接続される。Ｋ１リレーのスイッチング時間は１ないし３ｍｓとなり、コンピュータ電源のキャパシタがこのデッドタイムの間電力を提供する。この時間は、極めて短いものである。主電力が例えば１９６Ｖに降下した際に変換が発生し、コンピュータのＳＭＰＳキャパシタは依然充電されている。この方式により、コンピュータならびにスクリーンがオン状態を保持し、主電力が所定範囲外の際にＫ１リレーがコンピュータおよびスクリーンを主電力から切断するため、データの消失または損傷は生じない。カードは、さらにスパイク、サージ電圧および“ジャンプ”からコンピュータを防護する。したがって、完全な防護策が提供される。全ての要素は、ＰＣスロットの一つに装着されるプリント回路基板上に配設される。これは、フェライト変圧器が低い外形を有し、すなわち平板型であるために可能となる。（平板型変圧器は、例えば１５ｍｍの非常に低い外形を有する。他の“一般的”フェライト、またはその他の低外形の平板型変圧器を使用することができる。）変圧器の一次電圧は、例えば１２Ｖバッテリに対して２×９．８Ｖ、二次電圧は例えば２８０Ｖ（３２０Ｖ程度まで上昇させることができる）となる。この電圧は、主電圧×１．４１＝最大３１０Ｖによって算定される。ＵＰＳカードは電源スイッチを備えず、したがってユーザはこれをスイッチオンするためにコンピュータ背面に手を伸ばす必要はない。これはコンピュータの搬送に際しても有効である。唯一の電源オン・オフスイッチは、コンピュータの電源スイッチである。図６を参照すると、ＳＧ３５２５ＩＣは、その電力をＶＳＧと呼ばれる点から受信する。このＶＳＧ点は、図８のＫ２リレーの点Ｂ′に接続される。リレ−Ｋ２は図４において“Ｉ”として示され、図８に詳細に記載されており、コンピュータがオンである際にのみＳＧ３５２５ＩＣに１２Ｖの電力を供給する。これは以下のように作動する：コンピュータ内部に接続されたカードがコンピュータ基板のＢ１，Ｂ３１およびＢ３，Ｂ２９（図９参照）点から５Ｖの直流を受信し（Ｂ１，Ｂ３１＝ＧＮＤおよびＢ３，Ｂ２９＝ＤＣ５Ｖ）、これが６ＶのＫ２リレーを駆動する。ＳＭＰＳからステップアップインバータ／チャージャに電圧を供給するために、例えばＰＣＩ等の他の形式のコネクタを使用することもできる（図１０）。ＰＣがスイッチオン（電源がオンに保持され正常である）されている際に、Ｋ１の点Ｂ′およびＡ′接続される。Ａはバッテリの正極に接続され、Ｂ ′がバッテリ電圧をＳＧ３５２５ＩＣに送電し、これを作動させる。ここで、電力障害が生じると、ＳＧ３５２５がピン１０上に接地電位を検出して発振を開始し、これはＶＳＧ＝９ないし１２Ｖ（図６参照）の際にのみ生じる。前述したように、ＶＳＧは既にこの電圧である。また、主電源からインバータに転換する間に、ＰＣマザーボードは依然Ｋ２リレーに電力を供給し（図８参照）、インバータは依然能動である。上記の条件をもって、インバータが数分間コンピュータおよびスクリーンへバックアップ電力を提供する。ユーザはここでデータをハードディスクまたは他の記憶要素に保存し、コンピュータをターンオフすることができる。コンピュータがターンオフされた際、ＰＣマザーボードはＫ２リレー（図８）によるインバータへの電圧供給（図６、ＶＳＧへ）を行わず、インバータはターンオフされる。インバータを再び作動＼能動化するために、ユーザは交流主電力の復旧を待つ必要がある。動作の開始時に交流主電力が存在しない場合、ＵＰＳカードはオフ状態を維持し、不慮の動作＼バッテリ放電および電気ショックを恐れることなく搬送することができる。カードは、（前述したように）コンピュータ内部に設置され、コンピュータの電源スイッチがオンであり、さらに交流主電力が存在する際にのみ、動作する。ＵＰＳカードがオフである際、バッテリからはまったく電流が通流しない。これは重要なことであり、バッテリは非使用状態（保管されている）において放電しない。カードはさらにバッテリ低下アラーム（図５のＵ１Ｂおよび図４のＥ）を備えており、これはアラームブザー４５を作動させる。コンパレータＵ１Ｂはバッテリ電圧を図４のＪならびに図５のＲ４の基準電圧と比較し、バッテリがあらかじめ設定された数値（例えば約１０．５Ｖ）より低い場合、Ｕ１Ｂの出力が高位になりＱ１トランジスタをスイッチオンし、ブザ−４５を作動させてアラーム音を発する。これは、以下に説明するように、ユーザに約１分間のシャットダウン時間しかないことことを警告する。ユーザが依然コンピュータをスイッチオフしない場合、自動シャットダウンシステム（図４のＦ）がこれを実行する。このシステムはコンパレータＵ１Ａから構成されている（図５）。バッテリが、あらかじめ設定された最低レベル、約１０Ｖに低下すると、Ｕ１Ａが高位になりダイオードＤ４およびＤ５を介して高＼低検出器のコンパレータに電圧を供給する。これは交流主電力の回復を誘起しＵ１ＣとＵ１Ｄの出力が低位になる。これが、Ｑ２が開放されることを起因して“ＣＰ”点が高位になり、これによってインバータが停止してリレーＫ１が解放される。この方式によって、バッテリからは電流が流出しない。この状態は、バッテリが再び充電されると転換する。カードは、さらに入力ノイズフィルタを備えており、コンピュータはＲＦＩ／ＥＭＩノイズから防護される（図５左上）。ＵＰＳカードは、さらに図１３に示された、サージ保護回路を備えた別のＲＦＩ／ＥＭＩフィルタ（ＣＭＩ，ＣＭ２およびＬＭ１，ＬＭ２）を備えている。この回路は、電話線を介する不慮な高電圧スパイクの発生による高コストなハードウェア損傷からコンピュータを保護する。コネクタＲＪ１７０およびＲＪ２７２（図１および図２ｂに示されている）は、それぞれ入力および出力であり、ここで電話線は入力７０に接続され、出力７２は外部または内部モデム／ＦＡＸに接続され、コンピュータをＲＦＩ／ＥＭＩノイズおよびスパイクから防護する。ＲＶ１１リスタ８０およびＧＴガス放電管８２（図１３）は、電話回線内の高電圧スパイクを抑制する。以下に、本発明に係るＵＰＳカードと従来のＵＰＳシステムとの相違を示す：１．コンピュータおよびスクリーンの双方を作動させ得る従来型のＵＰＳ装置は独立したボックスからなり、これは大型であるとともにケーブルによってコンピュータに接続される。本発明に係るＵＰＳカードは、そのサイズと設計により、コンピュータ自体の一つまたは二つのスロット内に直接適合する。２．最も重要なことは、本発明に係る直流／直流インバータが、他の直流／直流インバータとは大きく異なり、コンピュータと共にスクリーンを作動させ得る２８０Ｖ＼１２０Ｗの高電圧電力を提供することである。他のＵＰＳカードは、同様にスクリーンを作動させることはできない。使用される直流／直流コンバータは、ＰＣマザーボードの低レベル直流に変換する。通常、＋５，−５，＋１２，−１２Ｖの直流を提供し、コンピュータのみをバックアップしスクリーンはバックアップしない。３．他の形式のＵＰＳカードにおいては、ユーザがスクリーンを見れないため、カードはユーザのソフトウェアに合わせて調整または適合されたソフトウェアと連動する。したがって、取り付けが極めて複雑なものとなる。４．本発明のカードは、さらに異常な電力電圧（超過、スパイク、ドロップアウト等）に対してコンピュータハードウェアを保護する。５．カードは、誤作動に対して保護されている。これは、コンピュータ内部に設置されるまでは動作できない。６．カードは電源スイッチを備えず、コンピュータの電源スイッチから操作することが“スマード”であり、使用を容易にする。７．このカードは、ＵＰＳ全てがカードサイズに収容されたものであるため、取り付けが非常に簡便である。ＰＣスロットに差し込み、コンピュータカバーを閉じ、“通常の”ＵＰＳのように、主電力からＵＰＳカードへのケーブルならびにカードからコンピュータ電源へのケーブルを接続する。ＰＣ電源からスクリーンへ平行な接続が存在し、したがってスクリーンへの接続が不要であることが好適である。しかしながら、スクリーンヘ直接接続するため、カードブラケット上に追加的な出力コネクタを設けることができる。８．コンバータの効率は９２％超であり、小型／小容量バッテリを使用することを可能にする。図９を参照すると、別のバッテリチャージャ５０が示されている。チャージャ５０は、ＰＣバスの延長スロット５２から電力を受信し、ＰＣ電源５４からＰＣバスヘ送電された５Ｖ（または１２Ｖ）を採用する。より良好な電流を通流させ、低電流化と、したがって各ピン上の負荷を低下させるため、二つの接地点（ピンＢ１およびＢ３１）および二つの正電位点（ピンＢ３およびＢ２９）から図９のＶｃｃ電圧を採取する。入力電流は約０．５ないし１．２Ａの範囲となる。好適には、総計０．６Ａに対し、各ピンが半分の電流約０．２５Ａを供給する。これはステップアップコンバータ５６に供給され、電子回路は図１０に示されるものとなる。ステップアップコンバータ５６は、５Ｖの電圧をバッテリに適応する電圧（１２ないし２７Ｖ）に変換し、バッテリを充電する。ステップアップコンバータ５６は、出力電流制限抵抗（ＲＸ）を備え、これは使用されるバッテリ容量（特に、２ＡＨのバッテリに対して２００ｍＡとなる）に応じて電流負荷を制限する。ＲＸは、一般的に１ないし１０Ωとなり、好適には１．８ＡＨのバッテリに対して３Ωとなり、これは２００ｍＡの電流を提供する。出力は電位差系等によって約５Ｖから約２４Ｖの間で調整することができ、特に、１４．４Ｖの公称電圧を有するバッテリを充電するためには１８Ｖ、１６．８Ｖの公称電圧を有するニッケルカドミウムサブＣバッテリを充電するためには２０Ｖとなる。図１０に示された回路は、コイル（チョーク）を介して電流をスイッチする高周波スイッチングブーストコンバータに基づいたものである。スイッチング周波数は、約２０ｋＨｚないし約２００ｋＨｚの範囲であり、特に１００ｋＨｚとなる。使用される集積回路はフィードバックループを有しており、したがって出力電圧は安定となる。リプルを削減するとともに停電後に５Ｖを維持する時間（すなわち主電力からインバータに転換される時間）を延長するためにキャパシタＣＸを設ける。バッテリが完全に充電されている際、バッテリの電位はチャージャの電位に等しくなり、充電を停止する。（１２セルの１４．４Ｖの公称電圧を有するニッケルカドミウムバッテリにおいて、２４０ｍＡから１０ｍＡへの電流降下が測定される。）上記のことにより、チャージャを非常に小型にすることができる。このチャージャは、図４のＡに示されている。図１１を参照すると、直流−交流ステップアップインバータ（図４のＧ）が示されている。このインバータはマイクロチップ（ＴＭ）マイクロコントローラ５８（ＰＩＣ１６Ｃ７３タイプ）、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ５９、レギュレータ６２、ステップアップ平板型変圧器６０、フィルタ／復号器６６およびフィルタ６４を有するフィードバック整流器を備えている。マイクロコントローラ５８は、バッテリからの電力を受信するレギュレータ６２からの調整された５Ｖの電圧を受信する。異常な出力が存在する際、点ＣＰから基本信号を受信するマイクロコントローラ５８は、駆動回路６０内の論理レベルＭＯＳＦＥＴ出力トランジスタ（図示せず）に対して出力パルスＡおよびＢを発振する（そのタイミングは図１２に示されている）。各フレーム／パルス列（ＡまたはＢ）は、可変周波数の衝撃周波パルスＣから形成される。これらのパルスは、ステップアップ変圧器によって増幅され、変圧器の一次コイル６１を介して供給される。変圧器の二次コイル６３は、フィルタ／復号器６６に接続され、これによって交流出力に復号される。フィードバックループが変圧器の補助二次コイル６５ならびにフィードバック整流器６４からの出力を使用して補正フィードバックパルスを生成し、これはマイクロコントローラ５８に付加され、付加の変化に対応してパルス列ＡおよびＢ内の全てのパルスの衝撃周波数を変更することにより交流出力を安定化する。本発明は以上の記述に限定されることはなく、これは単に説明の目的のものであることが理解されよう。本発明は以下の請求の範囲によってのみ限定される。

【手続補正書】【提出日】１９９８年５月２７日（１９９８．５．２７）【補正内容】請求の範囲１．データ記憶要素と接続されたモニタとを備えるコンピュータ用の無停電電源（ＵＰＳ）であり、コンピュータは電線電力を受信する内部スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）システムによって給電して動作し、前記ＵＰＳはコンピュータ内部に取り付けるための内蔵装置として構成し、この内蔵装置が電力障害およびノイズに際してコンピュータおよびモニタに対してバックアップ電源ならびに保護を提供することを特徴とする無停電電源。２．２００−３２０Ｖの直流電力出力または２２０／１１０Ｖ，５０／６０Ｈｚの交流電力出力をそれぞれ提供するものであり、プリント回路基板、バッテリ、自動バッテリチャージャ、直流−直流インバータまたは１５ないし２００ｋＨｚの範囲で発振する直流−交流高電圧インバータ、低または高電圧検出器、および切替スイッチ／リレーとからなり、これらの全てが前記基板上に配装され、前記内蔵ＵＰＳはコンピュータオン／オフスイッチによって作動される内蔵ＵＰＳ。３．ＵＰＳ装置が内蔵カードであることを特徴とする請求項１および２記載のＵＰＳ。４．ＵＰＳをコンピュータのスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）内に配設することを特徴とする請求項１および２記載のＵＰＳ。５．独立したオン／オフスイッチによって作動される請求項２ないし４記載のＵＰＳ。６．コンピュータの単一バススロット内に装着可能なサイズを有する請求項３記載のＵＰＳ。７．平板型変圧器、高周波発振器、電源トランジスタ、整流器および平準化キャパシタからなる請求項１ないし６のいずれかに記載のＵＰＳ。８．平板型変圧器はフェライト昇圧変圧器である請求項７記載のＵＰＳ。９．通信ソフトウェアをダウンロードする手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８記載のＵＰＳ。１０．バッテリ低下アラーム手段と、バッテリ内の電圧があらかじめ設定された許容レベル未満に降下した際に作動する自動遮断手段とをさらに備える請求項２ないし９のいずれかに記載のＵＰＳ。１１．電話線コネクタと、電話線から進入するＲＦＩ／ＥＭＩノイズおよびスパイクに対するコンピュータ保護とをさらに備える請求項１ないし３、ならびに４ないし１０記載のＵＰＳ。１２．ＵＰＳカードは短いジャンパ線を介して電話線ならびにＦＡＸ／モデムカードに接続される請求項１１記載のＵＰＳ。１３．２２０／１１０Ｖ，５０／６０Ｈｚの交流出力をそれぞれ提供し、直流および交流高電圧インバータがマイクロコントローラおよびＡ／Ｄコンバータからなる請求項２および７記載のＵＰＳ。１４．チャージャはコンピュータバススロットから２つまたはそれ以上のバスピンを介して接地点および＋Ｖに対する低電圧をそれぞれ受信し、これによってマザーボード上の各ピンならびに主要なコンダクタを流れる電流量を低下させる請求項３記載のＵＰＳ。１５．バッテリチャージャをバススロットから低電圧を受信し、この低電圧を高電圧バッテリを充電するための高電圧に昇圧する昇圧インバータ／チャージャとして構成する請求項３および１７記載のＵＰＳ。１６．昇圧インバータ／チャージャによって受信される低電圧が３−１２Ｖの範囲であり、高い電圧が５−２７Ｖの範囲である請求項１５記載のＵＰＳ。１７．説明ならびに添付図面において実質的に開示された請求項１ないし１６のいずれかに記載のＵＰＳ。１８．コンピュータおよびスクリーンならびに請求項１ないし１７のいずれかに記載の内蔵ＵＰＳを備えるコンピュータシステム。１９．ＵＰＳカードを交流主電線に結合し、さらに前記ＵＰＳカードを前記コンピュータの内蔵電源に短いジャンパ線を介して結合する請求項１８記載のコンピュータシステム。２０．電線電力を受信するとともにこれに接続されたビデオディスプレイモニタを備えるパーソナルコンピュータ用の無停電電源装置（ＵＰＳ）であり、コンピュータは内蔵バスならびに増設カードを挿入するためのあらかじめ設定されたスロット間間隔を有する相互に平行な複数のスロットをバス上に備え、ＵＰＳは：回路要素を実装するとともにスロットの一つに挿入するためのプリント回路カードからなり、回路要素を含むカード幅があらかじめ設定されたスロット間隔に等しいかあるいはこれより小さくなり、電線電力の障害が生じた際にパーソナルコンピュータならびにディスプレイモニタに対して電力を提供する無停電電源装置。２１．カード上に配設された回路要素が一つあるいは複数のバッテリを備える請求項２０記載のＵＰＳ。２２．カード上に配設された回路要素が平板型変圧器を備える請求項２０または２１記載のＵＰＳ。２３．カードはこれが挿入されているスロットを介して受信するバス電圧に応答して作動し、ＵＰＳはスロットから取り外された際に非作動となる請求項２０ないし２２のいずれかに記載のＵＰＳ。２４．バスが工業標準のパーソナルコンピュータバスからなる請求項２０ないし２３のいずれかに記載のＵＰＳ。２５．カード上に配設された回路要素は電線電力用の入力および出力コネクタを含み、パーソナルコンピュータおよびモニタが電線電力出力コネクタから電力を受信する請求項２０ないし２４のいずれかに記載のＵＰＳ。２６．入力および出力コネクタはこれらに電力線を取り付けるためパーソナルコンピュータのパネル上でアクセス可能である請求項２５記載のＵＰＳ。２７．電線電力上で動作するパーソナルコンピュータ用の無停電電源装置（ＵＰＳ）であり、コンピュータは内蔵バスならびに増設カードを挿入するためのあらかじめ設定されたスロット間間隔を有する相互に平行な複数のスロットをバス上に備え、ＵＰＳは：回路要素を実装するとともに少なくとも一つのスロットに挿入するためのプリント回路カードからなり、このカードは電線電力の障害が生じた際にパーソナルコンピュータに対して電力を提供し、回路要素がパーソナルコンピュータのパネル上でアクセス可能な電線電力入力コネクタを含み、このコネクタを介してＵＰＳならびにコンピュータが電線電力を受信する無停電電源装置。２８．コンピュータにビデオディスプレイモニタを接続し、カード上の回路要素が電線電力出力コネクタを含み、このコネクタからコンピュータならびにディスプレイが電線電力を受信する請求項２７記載のＵＰＳ。２９．相互に平行な複数のスロットはそれらの間にあらかじめ設定されたスロット間隔を有し、入力コネクタはカード平面に垂直な方向において前記あらかじめ設定された間隔よりも実質的に小さな幅を有する請求項２７または２８記載のＵＰＳ。３０．バスが工業標準のパーソナルコンピュータバスからなる請求項２７ないし２９のいずれかに記載のＵＰＳ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．データ記憶要素と接続されたモニタとを備えるコンピュータ用の無停電電源（ＵＰＳ）であり、コンピュータは電線電力を受信する内部スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）システムによって給電して動作し、前記ＵＰＳはコンピュータ内部に取り付けるための内蔵装置として構成し、この内蔵装置が電力障害およびノイズに際してコンピュータおよびモニタに対してバックアップ電源ならびに保護を提供することを特徴とする無停電電源。２．２００−３２０Ｖの直流電力出力または２２０／１１０Ｖ，５０／６０Ｈｚの交流電力出力をそれぞれ提供するものであり、プリント回路基板、バッテリ、自動バッテリチャージャ、直流−直流インバータまたは１５ないし２００ｋＨｚの範囲で発振する直流−交流高電圧インバータ、低または高電圧検出器、および切替スイッチ／リレーとからなり、これらの全てが前記基板上に配装され、前記内蔵ＵＰＳはコンピュータオン／オフスイッチによって作動される内蔵ＵＰＳ。３．ＵＰＳ装置が内蔵カードであることを特徴とする請求項１および２記載のＵＰＳ。４．ＵＰＳをコンピュータのスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）内に配設することを特徴とする請求項１および２記載のＵＰＳ。５．独立したオン／オフスイッチによって作動される請求項２ないし４記載のＵＰＳ。６．コンピュータの単一バススロット内に装着可能なサイズを有する請求項３記載のＵＰＳ。７．平板型変圧器、高周波発振器、電源トランジスタ、整流器および平準化キャパシタからなる請求項１ないし６のいずれかに記載のＵＰＳ。８．平板型変圧器はフェライト昇圧変圧器である請求項７記載のＵＰＳ。９．通信ソフトウェアをダウンロードする手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８記載のＵＰＳ。１０．バッテリ低下アラーム手段と、バッテリ内の電圧があらかじめ設定された許容レベル未満に降下した際に作動する自動遮断手段とをさらに備える請求項２ないし９のいずれかに記載のＵＰＳ。１１．電話線コネクタと、電話線から進入するＲＦＩ／ＥＭＩノイズおよびスパイクに対するコンピュータ保護とをさらに備える請求項１ないし３、ならびに４ないし１０記載のＵＰＳ。１２．ＵＰＳカードは短いジャンパ線を介して電話線ならびにＦＡＸ／モデムカードに接続される請求項１１記載のＵＰＳ。１３．２２０／１１０Ｖ，５０／６０Ｈｚの交流出力をそれぞれ提供し、直流および交流高電圧インバータがマイクロコントローラおよびＡ／Ｄコンバータからなる請求項２および７記載のＵＰＳ。１４．チャージャはコンピュータバススロットから２つまたはそれ以上のバスピンを介して接地点および＋Ｖに対する低電圧をそれぞれ受信し、これによってマザーボード上の各ピンならびに主要なコンダクタを流れる電流量を低下させる請求項３記載のＵＰＳ。１５．バッテリチャージャをバススロットから低電圧を受信し、この低電圧を高電圧バッテリを充電するための高電圧に昇圧する昇圧インバータ／チャージャとして構成する請求項３および１７記載のＵＰＳ。１６．昇圧インバータ／チャージャによって受信される低電圧が３−１２Ｖの範囲であり、高い電圧が５−２７Ｖの範囲である請求項１５記載のＵＰＳ。１７．説明ならびに添付図面において実質的に開示された請求項１ないし１６のいずれかに記載のＵＰＳ。１８．コンピュータおよびスクリーンならびに請求項１ないし１７のいずれかに記載の内蔵ＵＰＳを備えるコンピュータシステム。１９．ＵＰＳカードを交流主電線に結合し、さらに前記ＵＰＳカードを前記コンピュータの内蔵電源に短いジャンパ線を介して結合する請求項１８記載のコンピュータシステム。