JP2001061278A

JP2001061278A - 電源装置

Info

Publication number: JP2001061278A
Application number: JP11234402A
Authority: JP
Inventors: 秀典 ▲高▼橋; Shusuke Takahashi
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で、入力電圧供給による動作
時にＤＣ出力を保持しつつ、バッテリの残量を検出す
る。【解決手段】バッテリ４４の残量の検出時に、電圧切
替回路１０によってＡＣ／ＤＣコンバータ２０の出力電
圧をバッテリ４４の放電終止電圧以下に下げる。する
と、バッテリ４４の端子電圧Ｖ４４によってＤＣ／ＤＣ
コンバータ５０が駆動され、一定のＤＣ出力電圧Ｖｏｕ
ｔが出力される。この際、バッテリ４４が実際の放電電
流にて放電され、この時のバッテリ４４の端子電圧Ｖ４
４がバッテリ電圧検出回路６０で検出され、放電可能な
バッテリ残量が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金銭自動支払機
（以下「ＡＴＭ」という。）等に設けられ、バッテリで
バックアップして停電時においても常に安定した電源電
力を供給することができる無停電の電源装置、特に、そ
のバッテリ残量の検出回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無停電の電源装置では、例えば、
交流（以下「ＡＣ」という。）を直流（以下「ＤＣ」と
いう。）に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ、及び鉛蓄電
池等の充電可能なバックアップ用バッテリ等を備え、通
常は負荷が変動してもＡＣ／ＤＣコンバータから安定し
たＤＣ電圧を出力し、停電時にはＡＣ／ＤＣコンバータ
の出力をバッテリの出力に切替えてＤＣ電圧を出力する
ようになっている。このような電源装置に搭載されたバ
ックアップ用バッテリの残量を検出するためのバッテリ
残量検出回路として、次のような第１及び第２の構成の
回路が知られている。第１の構成の回路では、バッテリ
に抵抗値の小さい低抵抗体を接続し、この低抵抗体に流
れる放電電流を常に検出し、この検出結果と、その時の
バッテリの端子電圧とで、充電終了状態からの放電量を
検出するようになっている。第２の構成の回路では、バ
ッテリの端子電圧を検出し、この検出結果からバッテリ
残量を検出するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電源装置におけるバッテリ残量検出回路では、次のよう
な課題があった。従来の第１の構成の回路では、バッテ
リの放電電流を検出するための放電検出回路が必要にな
る上に、バッテリの充電量を監視するための充電検出回
路も必要になり、回路量及びコストが大きくなるという
問題点があった。従来の第２の構成の回路では、バッテ
リとして例えば鉛蓄電池を用いた場合、この鉛蓄電池は
放電電流が小さければバッテリ端子電圧が低下しないた
め、バッテリによるバックアップ動作以外の通常の動作
時には、鉛蓄電池の放電量が小さく、バッテリ残量の検
出ができない。このため、バッテリによるバックアップ
動作時のみバッテリ残量の検出を行い、バッテリ端子電
圧でのバッテリロー（警告動作）及びバッテリアラーム
（動作停止）の検出を行っている。また、この第２の構
成の回路において、バッテリによるバックアップ動作以
前に、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力をバッテリの出力に
一時的に切替えて該バッテリの残量検出を行うことも考
えられる。しかし、この方法では、例えば、バッテリ残
量が少なくなってバッテリアラームが検出されると、バ
ッテリを保護するために放電が中止され、電源装置のＤ
Ｃ出力が断する状態を生じるようなことが起こる。この
ような虞れがあるため、バッテリによるバックアップ動
作以前にバッテリの残量検出を行うことができず、バッ
クアップ動作が可能かどうかを、このバッテリ残量検出
で識別することができないという問題点があった。

【０００４】このように、従来の電源装置において、バ
ッテリ残量をバックアップ動作以前に検出するには、第
１の構成の回路であれば、バッテリによるバックアップ
動作をしていない通常の動作時、及びバックアップ動作
時共に検出可能であるが、回路量及びコストが大きくな
るという課題があった。また、第２の構成の回路では、
バッテリによるバックアップ動作をしていない通常動作
時にバッテリ残量を検出すると、このバッテリ残量を検
出中に電源装置のＤＣ出力が断してしまう虞れがあるた
め、バックアップ動作以前にバッテリ残量を確認できな
いという課題があった。本発明は、前記従来技術が持っ
ていた課題を解決し、回路構成及びコストを大幅に増加
することなく、バッテリによるバックアップ動作以外の
通常動作時に電源装置のＤＣ出力を保持しつつ、バッテ
リ残量の検出が可能な電源装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの第１の発明では、バッテリ残量検出
機能を有する電源装置において、所定の端子電圧を出力
する充電可能なバッテリと、入力電圧を入力し、バッテ
リ残量検出のための切替信号が与えられていない時に
は、該入力電圧を安定した第１のＤＣ電圧に変換して出
力し、該切替信号が与えられると、該入力電圧を、該第
１のＤＣ電圧よりも低くかつ前記バッテリの放電終止電
圧よりも低い安定した第２のＤＣ電圧に変換して出力す
る第１の変換手段と、前記バッテリの出力と前記第１の
変換手段の出力とを切替えるものであって、前記第１の
ＤＣ電圧が供給されると、該第１のＤＣ電圧を出力し、
前記第２のＤＣ電圧が供給されると、該第１のＤＣ電圧
に代えて前記バッテリの端子電圧を出力し、該端子電圧
が降下して前記放電終止電圧になると、該端子電圧に代
えて該第２のＤＣ電圧を出力する切替手段と、前記切替
手段の出力電圧を入力し、該出力電圧を安定したＤＣ電
圧に変換して負荷側に出力する第２の変換手段と、前記
切替手段から前記バッテリの端子電圧が出力されている
時に該端子電圧からバッテリ残量を検出するバッテリ電
圧検出回路とを、備えている。

【０００６】第２の発明では、第１の発明の電源装置に
おいて、第１の変換手段は、入力電圧をスイッチング素
子で断続してＤＣ電圧を出力する際に、該ＤＣ電圧の変
動を検出し、該検出結果とバッテリ残量検出のための切
替信号とに基づき、該スイッチング素子のオンデューテ
ィを制御して安定した第１又は第２のＤＣ電圧を出力す
る構成にしている。このような構成を採用したことによ
り、入力電圧が第１の変換手段に供給され、バッテリ残
量検出のための切替信号が該第１の変換手段に与えられ
ていない時には、該入力電圧が該第１の変換手段によっ
て第１のＤＣ電圧に変換される。この第１のＤＣ電圧
は、切替手段を介して第２の変換手段へ送られ、該第２
の変換手段によって安定したＤＣ電圧に変換され、負荷
側へ出力される。バッテリ残量検出のための切替信号が
第１の変換手段に与えられると、入力電圧が該第１の変
換手段によって第２のＤＣ電圧に変換される。この第２
のＤＣ電圧は、切替手段で切替えられて該切替手段から
バッテリの端子電圧が出力される。バッテリの端子電圧
は、第２の変換手段によって安定したＤＣ電圧に変換さ
れ、負荷側へ出力される。切替手段からバッテリの端子
電圧が出力されている時には、バッテリ電圧検出回路に
よってバッテリ残量が検出される。バッテリ残量の検出
により、バッテリの端子電圧が降下して放電終止電圧に
なると、切替手段によって該端子電圧が切替えられ、第
２のＤＣ電圧が出力される。この第２のＤＣ電圧は、第
２の変換手段によって安定したＤＣ電圧に変換され、負
荷側へ出力される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
電源装置の概略の構成図である。この電源装置は、ＡＴ
Ｍ等の装置本体にＤＣ電圧を供給するものであり、第１
の変換手段（例えば、電圧切替回路１０及びＡＣ／ＤＣ
コンバータ２０）を備えている。電圧切替回路１０は、
装置本体側からバッテリ残量検出を指示する信号に応答
して生成される切替信号Ｓｉｎが与えられると、ＡＣ／
ＤＣコンバータ２０に対して出力電圧切替用の信号Ｓ１
０を出力する回路である。切替信号Ｓｉｎは、例えば、
毎日１回だけ装置起動時に装置本体側から与えられた
り、あるいは毎週１回特定の曜日にのみ装置起動時に装
置本体側から与えられる信号であり、この切替信号Ｓｉ
ｎの送出時間（即ち、信号がオンし続ける時間）は５秒
〜１０秒程度である。

【０００８】ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、ＤＣ入力電
圧Ｖｉｎを入力し、バッテリ残量検出のための出力電圧
切替用の信号Ｓ１０が与えられていない時には、該入力
電圧Ｖｉｎを安定した出力電圧Ｖ２９（即ち、第１のＤ
Ｃ電圧Ｖ２９Ｈ）に変換して出力し、該信号Ｓ１０が与
えられると、該入力電圧Ｖｉｎを、該第１のＤＣ電圧Ｖ
２９Ｈよりも低くかつバックアップ用バッテリ４４の放
電終止電圧Ｖｓｔｐよりも低い安定した出力電圧Ｖ２９
（即ち、第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌ）に変換して出力する
回路である。入力電圧Ｖｉｎは、例えば、ＡＣ入力を整
流・平滑したＤＣ１４０Ｖ〜ＤＣ２８０Ｖ程度、あるい
は力率改善回路の出力電圧ＤＣ２００Ｖ〜ＤＣ４００Ｖ
程度である。力率改善回路は、高調波電流抑制のための
回路であってアクティブフィルタ回路と言われており、
昇圧チョッパ回路で構成されている。ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２０の出力側には、充電可能な鉛蓄電池、Ｎｉ−Ｃ
ｄ電池、Ｎｉ−ＭＨ電池等のバッテリ４４を充電するた
めの充電回路４０が接続されると共に、切替手段（例え
ば、ダイオード４１，４２）を介して該バッテリ４４が
接続されている。充電回路４０は、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ２０の出力電圧Ｖ２９をバッテリ４４の端子電圧Ｖ４
４に変換し、該端子電圧Ｖ４４によってバッテリ４４を
充電する回路であり、この充電回路４０が逆流防止用の
ダイオード４３を介して該バッテリ４４に接続されてい
る。

【０００９】ダイオード４１，４２で構成される切替手
段は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０の出力とバッテリ４４
の出力とを切替えるものであって、該ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２０から第１のＤＣ電圧Ｖ２９Ｈが供給されると、
この第１のＤＣ電圧Ｖ２９Ｈを出力し、該ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ２０から第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌが供給される
と、第１のＤＣ電圧Ｖ２９Ｈに代えてバッテリ４４の端
子電圧Ｖ４４を出力し、この端子電圧Ｖ４４が降下して
バッテリ放電終止電圧Ｖｓｔｐになると、該端子電圧Ｖ
４４に代えて第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌを出力する機能を
有している。ダイオード４１，４２の出力側には、第２
の変換手段（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０）が接
続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ダイオー
ド４１，４２の出力電圧（即ち、入力電圧Ｖ４５）を入
力し、この入力電圧Ｖ４５を安定したＤＣ電圧に変換
し、このＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば、ＤＣ５Ｖ、１
２Ｖ、−１２Ｖ等）を出力して負荷側に供給する回路で
ある。このＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ダイオード４
１，４２から与えられる入力電圧Ｖ４５が、第１のＤＣ
電圧Ｖ２９Ｈあるいは第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌの時に、
常に一定のＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔを出力する機能を有し
ている。

【００１０】また、バッテリ４４には、バッテリ電圧検
出回路６０が接続されている。バッテリ電圧検出回路６
０は、バッテリ４４の端子電圧Ｖ４４によってＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ５０が駆動されているバックアップ動作時
に、該端子電圧Ｖ４４からバッテリ残量を検出してバッ
テリロー（警告動作）の信号ＢＬ、あるいはバッテリア
ラーム（動作停止）の信号ＢＡを出力する回路である。
バッテリローの信号ＢＬは、装置本体側の使用者又は管
理者に対し、バッテリ駆動が不可能であることを通知す
ること等に使用される。バッテリアラームの信号ＢＡ
は、電源装置を強制的に動作停止させるために使用され
る。

【００１１】図２は、図１中のＡＣ／ＤＣコンバータ２
０の一例を示す概略の構成図である。このＡＣ／ＤＣコ
ンバータ２０は、ＤＣ入力電圧Ｖｉｎを入力する入力端
子２１ａ、グランド用の入力端子２１ｂ、及び電圧切替
回路１０からの信号Ｓ１０を入力する入力端子２１ｃを
有している。入力端子２１ａには、コンデンサ２２を介
して入力端子２１ｂが接続されると共に、該入力端子２
１ａに変圧器（以下「トランス」という。）２３の１次
巻線２３ａの一端が接続されている。１次巻線２３ａの
他端には、方形波の制御信号Ｓ３３ｄによってオン、オ
フ動作するスイッチング素子２４（例えば、Ｎチャネル
型ＦＥＴ２４ａ）を介して入力端子２１ｂが接続されて
いる。トランス２３の２次巻線２３ｂの一端には、整流
用ダイオード２５のアノードが接続され、このダイオー
ド２５のカソードが整流用ダイオード２６のカソードに
接続され、さらにこのダイオード２６のアノードが２次
巻線２３ｂの他端に接続されている。ダイオード２５，
２６のカソードには、平滑用チョークコイル２７の一端
が接続され、このチョークコイル２７の他端が平滑用コ
ンデンサ２８を介してダイオード２６のアノードに接続
されている。コンデンサ２８の両端には、ＤＣ出力電圧
Ｖ２９を出力する出力端子２９ａとグランド用の出力端
子２９ｂが接続されている。

【００１２】出力端子２９ａには、ＦＥＴ２４ａのオ
ン、オフ動作を制御するための制御回路３０が接続され
ている。制御回路３０は、出力電圧Ｖ２９を検出する出
力電圧検出回路３１と、該出力電圧Ｖ２９が過小電圧あ
るいは過大電圧になったことを検出する過小／過大電圧
検出回路３２と、該出力電圧検出回路３１の検出結果に
基づきＦＥＴ２４ａを制御するための方形波の制御信号
Ｓ３３ｄを生成するスイッチング制御回路３３とを備え
ている。スイッチング制御回路３３は、過小／過大電圧
検出回路３２によって出力電圧Ｖ２９の過小電圧あるい
は過大電圧が検出された時には、この検出信号Ｓ３２に
よってＦＥＴ２４ａのスイッチング動作を停止する機能
を有している。出力電圧検出回路３１と過小／過大電圧
検出回路３２は、電圧切替回路１０からの信号Ｓ１０に
基づき、検出のための基準電圧が２通りに切替えられる
ようになっている。

【００１３】図３は、図２のＡＣ／ＤＣコンバータ２０
中の制御回路３０の構成例を示す概略の回路図である。
制御回路３０中の出力電圧検出回路３１は、分圧抵抗３
１ａ，３１ｂ，３１ｃを有し、これらが出力端子２９ａ
とグランドとの間に直列に接続されている。分圧抵抗３
１ｂの両端には、この分圧抵抗３１ｂを短絡するための
スイッチ３１ｄが並列に接続されている。スイッチ３１
ｄは、例えば、電圧切替回路１０が切替信号Ｓｉｎによ
って発光する発光ダイオード等の発光素子で構成されて
いる場合、この発光素子からの信号Ｓ１０によってオ
ン、オフ動作するホトトランジスタ等の受光素子で構成
されている。スイッチ３１ｄがオンすることによって、
出力電圧検出用の分圧抵抗３１ａ〜３１ｃの直列抵抗値
が小さくなり、該スイッチ３１ｄがオフすることによっ
て、該分圧抵抗３１ａ〜３１ｃの直列抵抗値が大きくな
るようになっている。分圧抵抗３１ｂと３１ｃの接続点
には、演算増幅器（以下「オペアンプ」という。）３１
ｅのプラス側入力端子が接続され、このオペアンプ３１
ｅのマイナス側入力端子に、基準電源３１ｇが接続され
ている。さらに、オペアンプ３１ｅのプラス側入力端子
と出力端子には、抵抗３１ｆが接続されている。オペア
ンプ３１ｅ及び抵抗３１ｆは、分圧抵抗３１ａ〜３１ｃ
で検出した出力電圧Ｖ２９の検出値と、基準電源３１ｇ
の電圧レベルとを比較し、この差に応じた電圧を出力す
る機能を有している。

【００１４】スイッチング制御回路３３は、一定周期の
のこぎり波Ｓ３３ａを発生するのこぎり波発振器３３ａ
と、トランジスタ等のスイッチ３３ｂとを有している。
のこぎり波発振器３３ａの出力側には、コンパレータ３
３ｃの一方の入力端子が接続され、このコンパレータ３
３ｃの他方の入力端子が、スイッチ３３ｂを介してオペ
アンプ３１ｅの出力端子に接続されている。スイッチ３
３ｂは、通常はオン状態になっており、過小／過大電圧
検出回路３２によって出力電圧Ｖ２９の過小電圧あるい
は過大電圧が検出され、該過小／過大電圧検出回路３２
から検出信号Ｓ３２が出力された時に、この検出信号Ｓ
３２によってオフ状態となり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２
０の動作を停止する機能を有している。コンパレータ３
３ｃの出力端子は、バッファ３３ｄを介してＦＥＴ２４
ａのゲートに接続されている。コンパレータ３３ｃは、
のこぎり波Ｓ３３ａとオペアンプ３１ｅの出力電圧とを
比較し、パルス幅制御によってパルス信号を生成する回
路である。このパルス信号は、バッファ３３ｄで駆動さ
れ、方形波の制御信号Ｓ３３ｄが生成されてＦＥＴ２４
ａがオン、オフ動作するようになっている。

【００１５】図４は、図１中のＤＣ／ＤＣコンバータ５
０の構成例を示す回路図である。このＤＣ／ＤＣコンバ
ータ５０は、入力電圧Ｖ４５を入力する入力端子５１
ａ、及びグランド用の入力端子５１ｂを有し、この入力
端子５１ａ，５１ｂ間にコンデンサ５２が接続されてい
る。また、入力端子５１ａには、ＦＥＴ等のスイッチン
グ素子５３が直列に接続され、このスイッチング素子５
３の出力側に、整流用ダイオード５４、平滑用チョーク
コイル５５、平滑用コンデンサ５６、ＤＣ出力電圧Ｖｏ
ｕｔ出力用の出力端子５７ａ、及びグランド用の出力端
子５７ｂが接続されている。出力端子５７ａには、制御
回路５８が接続されている。制御回路５８は、ＤＣ出力
電圧Ｖｏｕｔが一定の値になるようにパルス幅を変化さ
せた制御信号を生成し、この制御信号によってスイッチ
ング素子５３をオン、オフ動作させる回路である。

【００１６】図５は、図１中のバッテリ電圧検出回路６
０の構成例を示す回路図である。このバッテリ電圧検出
回路６０は、バッテリ４４のプラス側端子に接続された
入力端子６１ａと、該バッテリ４４のマイナス側端子に
接続された入力端子６１ｂとを有している。入力端子６
１ａには、バッテリ４４の端子電圧Ｖ４４を所定の電圧
に調整するレギュレータ（電圧調節器）６２が接続され
ると共に、該入力端子６１ａに、分圧抵抗６３，６４を
介して入力端子６１ｂが接続されている。レギュレータ
６２の出力側には、抵抗６５，６６，６７を介して入力
端子６１ｂが接続されている。抵抗６５と６６の接続点
には、コンパレータ６８のプラス側入力端子が接続さ
れ、このコンパレータ６８のマイナス側入力端子が、抵
抗６３と６４の接続点に接続されている。コンパレータ
６８のプラス側入力端子と出力端子との間には、抵抗６
９が接続されている。

【００１７】抵抗６６と６７の接続点には、コンパレー
タ７０のプラス側入力端子が接続され、このコンパレー
タ７０のマイナス側入力端子が、抵抗６３と６４の接続
点に接続されている。コンパレータ７０のプラス側入力
端子と出力端子との間には、抵抗７１が接続されてい
る。コンパレータ６８の出力端子は、バッテリローの信
号ＢＬを出力する出力端子７２ａが接続されている。コ
ンパレータ７０の出力端子は、バッテリアラームの信号
ＢＡを出力する出力端子７２ｂが接続されている。ま
た、入力端子６１ａは、コンパレータ６８の電源端子に
接続され、さらに入力端子６１ｂが、コンパレータ７０
の電源端子及び０Ｖ用の出力端子７２ｃに接続されてい
る。このバッテリ電圧検出回路６０では、バッテリ４４
の端子電圧Ｖ４４の電圧降下をコンパレータ６８，７０
で検出し、一方のコンパレータ６８からバッテリローの
信号ＢＬを出力し、他方のコンパレータ７０からバッテ
リアラームの信号ＢＡを出力するようになっている。

【００１８】次に、ＤＣ入力電圧Ｖｉｎが供給されてい
る時の動作（ａ）と、ＤＣ入力電圧Ｖｉｎが断の時の動
作（ｂ）と、バッテリ残量検出時の動作（ｃ）とを説明
する。（ａ）ＤＣ入力電圧Ｖｉｎが供給されている時の動作ＤＣ入力電圧Ｖｉｎが図１のＡＣ／ＤＣコンバータ２０
に供給されると、図２及び図３に示すＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２０では、スイッチング制御回路３３から出力され
る方形波の制御信号Ｓ３３ｄによってＦＥＴ２４ａがオ
ン、オフ動作する。このＦＥＴ２４ａのオン、オフ動作
の繰り返しにより、トランス２３の２次巻線２３ｂに方
形波電圧が発生する。この方形波電圧は、ダイオード２
５，２６で整流された後、チョークコイル２７及びコン
デンサ２８によって平滑され、出力端子２９ａ，２９ｂ
からＤＣ出力電圧Ｖ２９が出力される。

【００１９】出力端子２９ａ，２９ｂ側の負荷の変動等
によって出力電圧Ｖ２９が変動すると、この出力電圧Ｖ
２９が出力電圧検出回路３１及び過小／過大電圧検出回
路３２に入力される。出力電圧検出回路３１において、
分圧抵抗３１ａ〜３１ｃによって出力電圧Ｖ２９が検出
され、この検出結果と基準電源３１ｇの電圧レベルとが
オペアンプ３１ｅで比較され、この差に応じた電圧が該
オペアンプ３１ｅから出力され、スイッチング制御回路
３３へ送られる。スイッチング制御回路３３において、
オペアンプ３１ｅの出力電圧とのこぎり波発振器３３ａ
から発生したのこぎり波Ｓ３３ａとが、コンパレータ３
３ｃで比較され、パルス幅制御によってパルス信号が生
成される。このパルス信号は、バッファ３３ｄで駆動さ
れ、方形波の制御信号Ｓ３３ｄが生成される。この制御
信号Ｓ３３ｄにより、出力電圧Ｖ２９が一定となるよう
にＦＥＴ２４ａのオンデューティが制御され、一定のＤ
Ｃ出力電圧Ｖ２９が出力端子２９ａ，２９ｂから出力さ
れる。

【００２０】出力端子２９ａ，２９ｂ側の負荷の変動等
によって出力電圧Ｖ２９が変動し、この出力電圧Ｖ２９
が一定電圧よりも大きくなったり、あるいは小さくなっ
た時には、これが過小／過大電圧検出回路３２で検出さ
れ、この検出信号Ｓ３２によってスイッチング制御回路
３３内のスイッチ３３ｂがオフ状態となり、ＡＣ／ＤＣ
コンバータ２０の動作が停止し、電源装置が保護され
る。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０から出力電圧Ｖ２９が出
力されると、この出力電圧Ｖ２９が、ダイオード４１を
介してＤＣ／ＤＣコンバータ５０へ供給されると共に、
充電回路４０へ供給され、この充電回路４０によってバ
ッテリ４４が充電される。図４のＤＣ／ＤＣコンバータ
５０では、ダイオード４１を介して入力電圧Ｖ４５が入
力されると、この入力電圧Ｖ４５がスイッチング素子５
３によって断続され、ダイオード５４によって整流され
た後、チョークコイル５５及びコンデンサ５６によって
平滑され、出力端子５７ａ，５７ｂからＤＣ出力電圧Ｖ
ｏｕｔが出力される。負荷変動等によって出力電圧Ｖｏ
ｕｔが変動すると、制御回路５８のパルス幅制御によ
り、該出力電圧Ｖｏｕｔが一定となるようにスイッチン
グ素子５３のオンデューティが制御される。これによ
り、一定のＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔが出力端子５７ａ，５
７ｂから出力される。

【００２１】（ｂ）ＤＣ入力電圧Ｖｉｎが断の時の動
作停電等によってＡＣ／ＤＣコンバータ２０へのＤＣ入力
電圧Ｖｉｎの供給が停止した場合、該ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ２０の出力電圧Ｖ２９が０Ｖとなる。すると、ＤＣ
／ＤＣコンバータ５０の入力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ
２０の出力からバッテリ４４に切替わり、該バッテリ４
４の端子電圧Ｖ４４によって該ＤＣ／ＤＣコンバータ５
０が駆動され、一定のＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔが出力され
る。バッテリ４４の放電によってこのバッテリ４４の端
子電圧Ｖ４４が降下していくと、これが図１のバッテリ
電圧検出回路６０で検出される。図５に示すバッテリ電
圧検出回路６０では、バッテリ４４の端子電圧Ｖ４４の
降下状態がコンパレータ６８，７０で検出される。端子
電圧Ｖ４４がある一定電圧よりも低くなると、これがコ
ンパレータ６８で検出され、出力端子７２ａからバッテ
リローの信号ＢＬが出力され、この信号ＢＬによって装
置本体側の使用者又は管理者に、バッテリ駆動が不可能
であることが通知される。バッテリ４４の端子電圧Ｖ４
４がさらに低下し、これがコンパレータ７０で検出され
ると、出力端子７２ｂからバッテリアラームの信号ＢＡ
が出力され、この信号ＢＡによって電源装置の動作が停
止され、該電源装置が保護される。

【００２２】（ｃ）バッテリ残量検出時の動作図６は、図１の電源装置におけるバッテリ残量検出時の
動作波形図である。例えば、装置本体側からバッテリ残
量検出を指示する信号が電源装置に入力され、切替信号
Ｓｉｎが反転すると、電圧切替回路１０から信号Ｓ１０
が出力され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０内の出力電圧検
出回路３１及び過小／過大電圧検出回路３２へ与えられ
る。信号Ｓ１０によって出力電圧検出回路３１内のスイ
ッチ３１ｄがオンし、分圧抵抗３１ｂの両端が短絡され
ると、出力電圧Ｖ２９を検出するための分圧抵抗３１ａ
〜３１ｃの直列抵抗値が小さくなる。これにより、スイ
ッチング制御回路３３から出力される方形波の制御信号
Ｓ３３ｄのオンデューティが小さくなり、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ２０の出力電圧２９が、ＤＣ入力電圧Ｖｉｎに
よる動作時の第１のＤＣ電圧Ｖ２９Ｈから、バッテリ残
量検出時の第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌへ降下する。降下後
のＡＣ／ＤＣコンバータ２０の第２のＤＣ電圧Ｖ２９Ｌ
は、バッテリ４４の放電終止電圧Ｖｓｔｐよりも低い電
圧に設定されている。

【００２３】これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の
入力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０の出力からバッテリ
４４の出力に切替わり、このバッテリ４４によって該Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ５０が駆動される。このため、ＤＣ
／ＤＣコンバータ５０の出力を一定の出力電圧Ｖｏｕｔ
に保持したまま、バッテリ電圧検出回路６０でバッテリ
残量を検出することが可能となる（この時の各電圧波形
は、図６の動作１となる）。バッテリ４４の端子電圧Ｖ
４４が降下し、放電終止電圧Ｖｓｔｐとなると、該バッ
テリ４４の端子電圧Ｖ４４はＡＣ／ＤＣコンバータ２０
の出力電圧以下となるので、該バッテリ４４による放電
が止まる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力
は、バッテリ４４の出力からＡＣ／ＤＣコンバータ２０
の出力に切替わる（この時の各電圧波形は、図６の動作
２となる）。切替信号Ｓｉｎが反転し、バッテリ残量検
出が終了する場合は、電圧切替回路１０の信号Ｓ１０に
よって出力電圧検出回路３１内のスイッチ３１ｄがオフ
状態となり、スイッチング制御回路３３から出力される
制御信号Ｓ３３ｄのオンデューティが大きくなり、ＡＣ
／ＤＣコンバータ２０の出力がＤＣ入力電圧Ｖｉｎによ
る動作時の第１のＤＣ電圧Ｖ２９Ｈに切替えられる（こ
の時の各電圧波形は、図６の動作３となる）。このよう
に、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力は、途切れること
なく切替わるので、該ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から安
定したＤＣ出力電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。

【００２４】以上のように、本実施形態では、次の
（１）〜（３）のような効果がある。（１）本実施形態の電源装置では、簡単な回路構成
で、入力電圧Ｖｉｎの入力動作時にバッテリ４４のバッ
テリ残量を検出することができる。（２）バッテリ残量検出は、バッテリ４４によるバッ
クアップ動作時に使用する回路を使用するので、実際の
バックアップに即したバッテリ残量の検出ができ、追加
する回路が少ないため、低コスト化を図ることができ
る。（３）接続されるバッテリ４４が放電不能な状態であ
っても、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から一定のＤＣ出力
電圧Ｖｏｕｔを出力することができる。

【００２５】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次のようなものがある。（ｉ）図１の電源装置における電圧切替回路１０、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ２０、ダイオード４１，４２、ＤＣ
／ＤＣコンバータ５０、及びバッテリ電圧検出回路６０
は、図２〜図５に示す回路構成に限定されず、図示以外
の回路で構成してもよい。（ii）例えば、図３では、バッテリ残量検出時にＡＣ
／ＤＣコンバータ２０の出力電圧をバッテリ４４の放電
終止電圧Ｖｓｔｐ以下に下げる方法として、スイッチ３
１ｄをオンして分圧抵抗３１ｂの両端を短絡するように
しているが、この分圧抵抗３１ｂ及びスイッチ３１ｄを
削除し、電圧切替回路１０の信号Ｓ１０によって基準電
源３１ｇの電圧レベルを切替えるようにしても、上記実
施形態と同様の作用効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、バッテリ残量検出時に第１の変換手段の出力電圧
をバッテリの放電終止電圧以下の第２のＤＣ電圧に下
げ、第２の変換手段の出力電圧を低下させることなく、
バッテリを実際の放電電流にて放電を行ってその際のバ
ッテリの端子電圧をバッテリ電圧検出回路で検出し、放
電可能なバッテリ残量を検出するようにしている。この
ため、簡単な回路構成で、入力電圧の動作時にバッテリ
残量を検出することができる。さらに、バックアップ動
作時に使用する回路を使用することができるので、実際
のバックアップに即したバッテリ残量の検出ができ、追
加する回路が少ないため、低コスト化を図ることができ
る。しかも、接続されるバッテリが放電不能な状態であ
っても、第２の変換手段から安定したＤＣ電圧を出力す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す電源装置の概略の構成
図である。

【図２】図１中のＡＣ／ＤＣコンバータ２０の構成図で
ある。

【図３】図２のＡＣ／ＤＣコンバータ２０中の制御回路
３０の回路図である。

【図４】図１中のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の回路図で
ある。

【図５】図１中のバッテリ電圧検出回路６０の回路図で
ある。

【図６】図１のバッテリ残量検出時の動作波形図であ
る。

【符号の説明】

１０電圧切替回路２０ＡＣ／ＤＣコンバータ４０充電回路４１，４２ダイオード５０ＤＣ／ＤＣコンバータ６０バッテリ電圧検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA01 BA01 DA07 EA06 5G015 GB02 JA06 JA34 JA52 5H006 CA02 CA07 CB03 CC02 CC08 DA04 DC05 FA01 FA04 5H730 AA15 AS17 AS21 BB13 BB23 BB57 BB86 CC01 DD04 EE02 EE08 EE10 EE23 FD01 FF02 XX02 XX03 XX12 XX13 XX14 XX23 XX32 XX33 XX41 XX42 XX50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の端子電圧を出力する充電可能なバ
ッテリと、入力電圧を入力し、バッテリ残量検出のための切替信号
が与えられていない時には、該入力電圧を安定した第１
の直流電圧に変換して出力し、該切替信号が与えられる
と、該入力電圧を、該第１の直流電圧よりも低くかつ前
記バッテリの放電終止電圧よりも低い安定した第２の直
流電圧に変換して出力する第１の変換手段と、前記バッテリの出力と前記第１の変換手段の出力とを切
替えるものであって、前記第１の直流電圧が供給される
と、該第１の直流電圧を出力し、前記第２の直流電圧が
供給されると、該第１の直流電圧に代えて前記バッテリ
の端子電圧を出力し、該端子電圧が降下して前記放電終
止電圧になると、該端子電圧に代えて該第２の直流電圧
を出力する切替手段と、前記切替手段の出力電圧を入力し、該出力電圧を安定し
た直流電圧に変換して負荷側に出力する第２の変換手段
と、前記切替手段から前記バッテリの端子電圧が出力されて
いる時に該端子電圧からバッテリ残量を検出するバッテ
リ電圧検出回路とを、備えたことを特徴とする電源装
置。
【請求項２】第１の変換手段は、入力電圧をスイッチ
ング素子で断続して直流電圧を出力する際に、該直流電
圧の変動を検出し、該検出結果とバッテリ残量検出のた
めの切替信号とに基づき、該スイッチング素子のオンデ
ューティを制御して安定した第１又は第２の直流電圧を
出力する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の電
源装置。