JP2003009529A - 電源装置およびこれを用いた電源モジュール - Google Patents
電源装置およびこれを用いた電源モジュールInfo
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Abstract
電流のバランスを良好にとれるようにすること。 【解決手段】自己の直流出力端子2bが1ないし複数の
他の電源装置それぞれの直流出力端子と並列に接続され
て運転が可能な電源装置2であって、他の電源装置それ
ぞれの出力電流との間でバランスをとるためのバランス
用電流と、自己の出力電流に対応する検出電流とを入力
し、前記制御と検出の両電流から自己の出力電流を前記
バランス用電流にバランスさせるための出力動作を行う
電流バランス部11と、当該電源装置の状態が所定の状
態のときは前記電流バランス部の出力インピーダンスを
高く制御するインピーダンス制御部12とを有する。
Description
れを用いた電源モジュールに関する。
02号で、複数の電源装置をディンレール上において互
いに並列接続可能とした電源モジュールを提案してい
る。この電源装置は一対の交流入力部と、一対の直流出
力部とを少なくとも備える。各電源装置は、ディンレー
ル上で交流入力部どうしと直流出力部どうしとが並列に
接続される。そして、いずれか1つの電源装置から他の
電源装置に対して外部交流が供給可能とされる。このよ
うな電源モジュールによると、電源装置の複数を増減組
み合わせて、任意の電源容量を得られるようにすること
ができる。
は、上記提案に係る電源モジュールについて種々な改良
を図るべく鋭意研究している。その1つに、この電源モ
ジュールの場合、互いの直流出力部から直流の出力電流
が逆流してくるおそれがあるから、直流出力部にショッ
トキーダイオードなどの逆流防止ダイオードを接続する
ことを考えている。また、もう1つに、電源モジュール
内における各電源装置間における互いの出力電流のバラ
ンスを図るために、電流バランス部を設けることを考え
ている。この電流バランス部は、自己の出力電流と、他
の電源装置からの平均出力電流とを比較し、自己出力電
流を平均出力電流に合致させるよう制御をかけるための
ものである。このような電流バランスが無いと、複数の
電源装置を用いて例えば1つの負荷を駆動する場合、特
定の電源装置だけから、出力電流が供給されてしまい、
その特定の電源装置の寿命に影響するおそれがある。電
流バランス部は、このような各電源装置それぞれからの
出力電流のアンバランスを解消し、特定の電源装置に対
する負担を軽減して電源モジュールとしての信頼性を高
められる。
進めたところ、次の課題に遭遇した。すなわち、複数の
電源装置のうち、いずれか一台が故障した場合、その故
障した電源装置は、二次側整流平滑部に蓄積されている
電力エネルギにより電流バランス部は即座に機能停止す
るようなことはない。そして、その故障した電源装置に
対して他の電源装置からの出力電流が逆流防止ダイオー
ドを介してリークして逆入力し、この逆入力電流が、二
次側整流平滑部の平滑コンデンサを充電し、これによっ
て、電流バランス部が相当に長い間、作動し、他の電源
装置の電流バランスに影響を及ぼすという問題がある。
並列運転する場合において、いずれか1つの電源装置に
故障を来たしても、他の電源装置の電流バランスを良好
にとれるようにすることを解決課題している。
は、自己の直流出力端子が1ないし複数の他の電源装置
それぞれの直流出力端子と並列に接続されて運転が可能
な電源装置であって、他の電源装置それぞれの出力電流
との間でバランスをとるためのバランス用電流と、自己
の出力電流に対応する検出電流とを入力し、前記バラン
ス用電流と前記検出電流とから自己の出力電流を前記バ
ランス用電流にバランスさせるための出力動作を行う電
流バランス部と、当該電源装置の状態が所定の状態のと
きは前記電流バランス部の入力インピーダンスを高く制
御するインピーダンス制御部とを有することを特徴とす
る。
端子が1ないし複数の他の電源装置それぞれの直流出力
端子と並列に接続されて運転が可能な電源装置であっ
て、各電源装置それぞれの出力電流に自己の出力電流を
バランスさせるためのバランス用電流が流れる電流バラ
ンスバスラインと、自己の出力電流を検出するための電
流検出部と、前記電流バランスバスラインからの前記バ
ランス用電流と前記電流検出部からの検出電流とに基づ
いて自己の出力電流を前記バランス用電流にバランスさ
せるための出力動作を行う電流バランス部と、前記電流
バランス部の出力に応答して出力電流を制御する制御部
と、当該電源装置の状態が所定の状態のときは前記電流
バランス部の入力インピーダンスを高く制御するインピ
ーダンス制御部とを有することを特徴とする。
端子が1ないし複数の他の電源装置それぞれの直流出力
端子と並列に接続されて運転が可能な電源装置であっ
て、入力電圧を所要の出力電圧に変換する変換部と、前
記変換部よりの電圧を整流平滑する整流平滑部と、前記
整流平滑部と前記直流出力端子との間に設けられ前記直
流出力端子から他の電源装置よりの出力電流の逆流を防
止する逆流防止ダイオードと、自己の出力電流を検出す
るための電流検出部と、前記整流平滑部より供給される
作動電源により作動可能とされ、かつ、他の電源装置そ
れぞれの出力電流との間でバランスをとるためのバラン
ス用電流と、自己の出力電流に対応する検出電流とを入
力し、前記制御と検出の両電流から自己の出力電流を前
記バランス用電流にバランスさせるための出力動作を行
う電流バランス部と、前記電流バランス部の出力に応答
して前記変換部を制御する制御部と、当該電源装置の状
態が所定の状態のときは前記電流バランス部の入力イン
ピーダンスを高く制御するインピーダンス制御部とを有
することを特徴とする。
と、他の複数の電源装置と並列に接続されている場合に
おいて、いずれかの電源装置が故障して所定の状態にな
ると、インピーダンス制御部により電流バランス部の入
力インピーダンスが高くされるから、故障した電源装置
に他の電源装置が影響されずに、電流バランスをとるこ
とが可能となり、信頼性の高い動作を確保できる。
バランス部が、電力エネルギが蓄積される整流平滑部の
出力を作動電源としている場合、その整流平滑部におけ
る僅かの電力エネルギの消耗に伴う電圧低下で、ツェナ
ダイオードなどの電源遮断素子は、非導通となって電流
バランス部を即座に機能停止させてその入力インピーダ
ンスを高く制御することができる。そのため、他の電源
装置の電流バランス動作に対する悪影響を実質的に無く
すことができる。
の複数を備え、各電源装置それぞれの直流出力部が、互
いに共通に接続されていることを特徴とする。
続個数の設定で任意の容量の電源を提供することができ
る。
実施形態に基づいて説明する。
比較的小型のスイッチング電源に適用して説明するが、
本発明の電源装置は、このスイッチング電源に限定され
るものではない。
り、図1は、ディン(DIN)レールとそれに装着され
た電源装置を示す図、図2は、各電源装置の電気的接続
関係を示す図、図3は、電源装置の回路図、図4は、電
源装置の要部の回路図である。
ル、2は、電源装置である。
装着する。
子、2bは、直流出力端子、2cは、電源回路、2d
は、交流出力側コネクタ、2eは、直流入力側コネク
タ、2fは、直流出力側コネクタ、2gは、交流入力側
コネクタ、2hは、電流バランス側コネクタである。
所要の電源回路用部品を内蔵した例えば100〜240
VAC入力、24VDC出力、2.5A、60W出力用
のスイッチング電源である。
設されて前記100〜240VACの外部商用交流を内
部電源回路2cに導くものであり、直流出力端子2b
は、正面パネル下部に配設されて24VDCを出力する
ものである。
て外部から入力されてくる交流入力を安定化した24V
DCの出力に変換して直流出力端子2bを介して外部に
出力するようになっており、この実施形態では絶縁型ス
イッチングレギュレータなどの電源回路である。
対となって二対の直流出力端子2b構成となっている。
クタ2dとの間、直流入力側コネクタ2eと直流出力側
コネクタ2fとの間、一対の電流バランス側コネクタ2
hどうしの間は、それぞれ、電源装置2の内部において
適宜のバスライン配線を介して電気的に直接に接続され
ている。
バスラインは、特に、電流バランスバスラインという。
か1つの電源装置2の交流入力端子2aから入力された
交流は、他の電源装置2それぞれに供給される結果、各
電源装置2の直流出力端子2bそれぞれから直流を出力
することができる。
つだけの電源容量だけで負荷に対応できない場合、他の
電源装置を拡張することで電源容量を増加させることが
できる。
電源メーカーにとっては、例えば出力電圧を同一とする
電源装置を製造するだけで任意の容量の電源をユーザー
に提供することができる。ユーザーにとっては、電源装
置1台の販売価格の低廉さに加えて、容量毎に別々の電
源を購入することに比較して同一容量の電源装置を用途
に応じて1つまたは複数、購入するだけで済むから、メ
ンテナンス用の在庫品が少なくて済む。
源装置が故障した場合、その追加電源装置2を予備とし
て使用できるようにしてもよい。
る。
2cは、一次側整流平滑部3、スイッチ素子4、制御部
5、コンバータトランス6、二次側整流平滑部7、電圧
検出部8、逆流防止ダイオード9、電流検出部10、電
流バランス部11、電源遮断素子としてのツェナダイオ
ード12を有する。また、一次側整流平滑部3やスイッ
チ素子4やコンバータトランス6は、入力電圧を所要の
出力電圧に変換する変換部を構成する。
一次側整流平滑部3で直流の入力電圧にされる。スイッ
チ素子4のオンオフ作動により、コンバータトランス6
の一次コイルに発生した電圧は、二次コイルに誘起され
る。この誘起電圧は、二次側整流平滑部7で直流にされ
出力電圧として電圧検出部8および逆流防止ダイオード
9を経て直流出力端子2bから出力される。
し、制御部5に帰還する。制御部5は、この検出により
スイッチ素子4をオンオフ制御して出力電圧を一定に制
御する。
に対して、本実施の形態では、電流検出部10および電
流バランス部11により、自己の出力電流と他の電源装
置の平均出力電流とを比較する。その比較結果を制御部
5に出力させる。これによって、各電源装置2間におけ
る電流のバランスを図る。その一方、出力電圧が所定値
以下に低下した時にはツェナダイオード12が非導通に
なって電流バランス部11への電源の供給を停止させ
る。これで、電流バランス部11の作動を停止させる。
1と、比較増幅器112とを有する。非反転増幅器11
1のマイナス入力部は電流検出部10に接続されてい
る。この接続点を(a)とする。非反転増幅器111のプ
ラス入力部は、抵抗113を介して接地されている。非
反転増幅器111の出力部とプラス入力部とは抵抗11
7を介して接続されている。
の間に逆流防止ダイオード9が接続されている。この逆
流防止ダイオード9はそのカソードを直流出力端子2b
に向けられており、これによって、当該電源装置2を他
の電源装置2と並列運転するときに、当該電源装置2に
対して他の電源装置2から出力電流が逆流するのを防止
する。
反転増幅器111の出力部に対して抵抗114を介して
接続され、また、プラス入力部は、抵抗115、116
を介して、非反転増幅器111の出力部に接続されてい
る。両抵抗115,116の接続部は、電流バランスバ
スラインを介して電流バランス側コネクタ2hに接続さ
れている。この接続点を(b)とする。
幅器112は、それぞれ、電源入力部111a,112
aと接地部111b,112bとを有し、この電源入力
部111a,112aは、電源遮断素子としてのツェナ
ダイオード12を介して、二次側整流平滑部7と電圧検
出部8との間の接続ラインに接続されている。この接続
点を(c)とする。
用を説明する。
る場合において、例えば1つの電源装置2における電流
バランス部11の作用を説明する。なお、電源装置2の
並列数をnとする。
点(b)は、複数の電源装置2それぞれの電流バランス部
共通の接続点であるから、キルヒホッフの法則により、
ここに流れる電流はゼロとなる。詳しい説明は省略する
が、接続点(b)における電圧Vは、各電源装置2それぞ
れの非反転増幅器111の出力部の電圧をV1,V2,
…,Vnとすると、V=(V1+V2+,…,+Vn)/
nとなる。つまり、接続点(b)の電圧は、平均電圧とな
る。
い換えれば、電流検出部10により検出された出力電流
であるから、接続点(b)の電圧は、つまり、各電源装置
2それぞれの平均出力電流に対応することとなる。
力部には、抵抗114を介して非反転増幅器111の出
力電圧が印加され、プラス入力部には、抵抗116を介
して接続点(b)の電圧が印加される。つまり、比較増幅
器112においては、自己の出力電流と各電源装置2そ
れぞれの平均出力電流とを比較することになり、その比
較増幅器112の出力は、自己の出力電流が平均の出力
電流からどれだけずれているかを示す比較信号が出力さ
れることになる。
較信号に応答して自己の出力電流が平均の出力電流にバ
ランスするようにスイッチ素子4のオンオフを制御す
る。
イオード12が導通していて、非反転増幅器111は作
動しているので、接続点(b)からみた入力インピーダン
ス(電流バランス部11の入力インピーダンス)は、非反
転増幅器111の出力インピーダンスと抵抗115の抵
抗値との和になる。この場合、非反転増幅器111の出
力インピーダンスは、抵抗113,117の両抵抗値の
和より十分に小さい。
下によりツェナダイオード12が非導通となると、非反
転増幅器111が作動停止する結果、接続点(b)から見
た入力インピーダンス(電流バランス部11の入力イン
ピーダンス)は、抵抗113,117、115それぞれ
の抵抗値の和となる。この場合、非反転増幅器111の
出力インピーダンスは、両抵抗113,117の抵抗値
の和より十分に大きい。
力インピーダンスと、故障の場合の入力インピーダンス
との差は、抵抗113、117の抵抗値の和より十分に
小さい非反転増幅器111の出力インピーダンスと、抵
抗113,117の抵抗値の和との差になる。これは、
明らかに、電源装置2が故障した場合の入力インピーダ
ンスの方が十分に高くなっている。
該電源装置2の状態が故障などする、所定の状態のと
き、前記電流バランス部11の入力インピーダンスを高
くするよう制御するインピーダンス制御部として作用す
る。
してその出力電流が例えば大きく低下する場合、ツェナ
ダイオード12が非導通となって接続点(b)から電流バ
ランス部11をみた入力インピーダンスは、上述したよ
うに高くなるから、接続点(b)における平均電圧は影響
を受けない。
ば、自己の電源装置2と他の複数の電源装置2とが互い
の直流出力端子2bを介して接続されているために、他
の電源装置2側から逆流防止ダイオード9を介して出力
電流がリークしてそれが二次側整流平滑部8内の平滑コ
ンデンサに充電される。そして、この充電電力が電流バ
ランス部11における非反転増幅器111、比較増幅器
112の各電源入力部111a,112aに供給され
て、これら非反転増幅器111、比較増幅器112が動
作状態となる。そうすると、接続点(b)から電流バラン
ス部11をみた入力インピーダンスは低くなっており、
接続点(b)における平均電圧は低くなり、正常な他の電
源装置2における電流バランスに悪影響を及ぼす。
ダイオード12の非導通により、非反転増幅器111、
比較増幅器112が共に動作停止するから、前記平滑コ
ンデンサから電源が供給されるようなことがなくなり、
接続点(b)から電流バランス部11をみた入力インピー
ダンスは高くなっており、正常な他の電源装置2におけ
る電流バランスに悪影響を及ぼすようなことがなくな
る。
電源入力部111aに対してツェナダイオード12を接
続し、比較増幅器112にツェナダイオード12を接続
しなくてもよい。
の出力電流との間でバランスをとるためのバランス用電
流として、前記平均出力電流とし、自己の出力電流をこ
の平均出力電流に追随させて電流バランスを行ってい
る。本発明は、バランス用電流としてこれに限定される
ものではなく、最大出力電流をバランス用電流としこれ
に自己の出力電流を追随させて電流バランスを行うよう
にしてもよいし、最小出力電流をバランス用電流とこれ
に自己の出力電流を追随させて電流バランスを行うよう
にしてもよい。
ェナダイオード12を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、他の電源遮断機能を有する回路や素子であっ
ても構わない。
トランスを備えたフォワード方式あるいはフライバック
方式などの絶縁型スイッチング電源における、スイッチ
素子やコンバータトランスなどであったが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば、タップインダク
タを用いた非絶縁型のスイッチング電源におけるタップ
インダクタやスイッチ素子を用いたものにも適用するこ
とができる。
抵抗113を省略し、その出力部とプラス入力部とを短
絡することでバッファアンプとした場合、ツェナダイオ
ード12が非導通となって電流バランス部11に対する
電源供給が遮断されると、接続点(b)から電流バランス
部11をみた入力インピーダンスをより高くすることが
できる。
源装置を並列運転する場合において、いずれか1つの電
源装置に故障を来たしても、他の電源装置の電流バラン
スを良好にとれる。
を示す図
図
路図
Claims (6)
- 【請求項1】自己の直流出力端子が1ないし複数の他の
電源装置それぞれの直流出力端子と並列に接続されて運
転が可能な電源装置であって、 他の電源装置それぞれの出力電流との間でバランスをと
るためのバランス用電流と、自己の出力電流に対応する
検出電流とを入力し、前記バランス用電流と前記検出電
流とから自己の出力電流を前記バランス用電流にバラン
スさせるための出力動作を行う電流バランス部と、 当該電源装置の状態が所定の状態のときは前記電流バラ
ンス部の入力インピーダンスを高くするインピーダンス
制御部と、 を有することを特徴とする電源装置。 - 【請求項2】自己の直流出力端子が1ないし複数の他の
電源装置それぞれの直流出力端子と並列に接続されて運
転が可能な電源装置であって、 各電源装置それぞれの出力電流に自己の出力電流をバラ
ンスさせるためのバランス用電流が流れる電流バランス
バスラインと、 自己の出力電流を検出するための電流検出部と、 前記電流バランスバスラインからの前記バランス用電流
と前記電流検出部からの検出電流とに基づいて自己の出
力電流を前記バランス用電流にバランスさせるための出
力動作を行う電流バランス部と、 前記電流バランス部の出力に応答して入力電圧を所要の
出力電圧に変換制御する制御部と、 当該電源装置の状態が所定の状態のときは前記電流バラ
ンス部の入力インピーダンスを高くするインピーダンス
制御部と、 を有することを特徴とする電源装置。 - 【請求項3】自己の直流出力端子が1ないし複数の他の
電源装置それぞれの直流出力端子と並列に接続されて運
転が可能な電源装置であって、 入力電圧を所要の出力電圧に変換する変換部と、 前記変換部よりの電圧を整流平滑する整流平滑部と、 前記整流平滑部と前記直流出力端子との間に設けられ前
記直流出力端子から他の電源装置よりの出力電流の逆流
を防止する逆流防止ダイオードと、 自己の出力電流を検出するための電流検出部と、 前記整流平滑部より供給される作動電源により作動可能
とされ、かつ、他の電源装置それぞれの出力電流との間
でバランスをとるためのバランス用電流と、自己の出力
電流に対応する検出電流とを入力し、前記制御と検出の
両電流から自己の出力電流を前記バランス用電流にバラ
ンスさせるための出力動作を行う電流バランス部と、 前記電流バランス部の出力に応答して前記変換部を制御
する制御部と、 当該電源装置の状態が所定の状態のときは前記電流バラ
ンス部の入力インピーダンスを高くするインピーダンス
制御部と、 を有することを特徴とする電源装置。 - 【請求項4】請求項1ないし3いずれかに記載の電源装
置において、 前記インピーダンス制御部は、前記電流バランス部への
電源の供給を遮断することにより当該電流バランス部の
入力インピーダンスを高く制御する電源遮断素子を含
む、ことを特徴とする電源装置。 - 【請求項5】請求項4に記載の電源装置において、 前記電源遮断素子が、ツェナダイオードであることを特
徴とする電源装置。 - 【請求項6】請求項1ないし5いずれかに記載の電源装
置の複数を備え、 各電源装置それぞれの直流出力端子が、互いに共通に接
続されている、ことを特徴とする電源モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001190914A JP4240849B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 電源装置およびこれを用いた電源モジュール |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003009529A true JP2003009529A (ja) | 2003-01-10 |
JP4240849B2 JP4240849B2 (ja) | 2009-03-18 |
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JP (1) | JP4240849B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160011384A (ko) * | 2014-07-22 | 2016-02-01 | 삼성전자주식회사 | 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법 |
-
2001
- 2001-06-25 JP JP2001190914A patent/JP4240849B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20160011384A (ko) * | 2014-07-22 | 2016-02-01 | 삼성전자주식회사 | 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법 |
KR102277667B1 (ko) | 2014-07-22 | 2021-07-15 | 삼성전자 주식회사 | 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법 |
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