JP2003309937A

JP2003309937A - 電源装置

Info

Publication number: JP2003309937A
Application number: JP2002113107A
Authority: JP
Inventors: Fumikazu Takahashi; 史一高橋; Tamahiko Kanouda; 玲彦叶田; Minehiro Nemoto; 峰弘根本; Masahiro Hamaogi; 昌弘濱荻; Yoshihide Takahashi; 芳秀高橋; Setsu Tanabe; 節田辺; Takao Goto; 隆雄後藤
Original assignee: Hitachi Computer Peripherals Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】高い信頼性をもつ直流無停電機能付の電源装
置を提供すること。【解決手段】ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１とＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１０２を備えた電源装置において、ＡＣ／
ＤＣコンバータ１０１が正常であることを確認して、そ
の出力側直流路１１０へ直流バックアップ電源１０９を
接続する。その後、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力
直流電圧の異常時にこのバックアップ電源１０９を生か
す。そしてＡＣ／ＤＣコンバータ１０１及びＤＣ／ＤＣ
コンバータ１０２の異常時に、直流バックアップ電源１
０９を切離す。【効果】無駄動作を排し高信頼、高効率、低コストの
電源装置を実現。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用の交流電力を
直流電力に変換し負荷に供給する電源装置に関し、特に
無停電機能を持った電源装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスクアレイ装置のような通信・情報
機器内の電源装置は、商用の交流入力を受電して、ＡＣ
／ＤＣコンバータで直流に変換し、さらにＤＣ／ＤＣコ
ンバータで機器内負荷に要求される所望電圧に制御し
て、各負荷に供給する。このような分野での無停電電源
装置（以下ＵＰＳと言う）として、例えば、特開２００
０−１９７３４７号公報に開示された技術がある。ここ
では、両コンバータの中間直流路に、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータを介してバッテリ等の直流電力蓄積手段を接続す
る。ＡＣ／ＤＣコンバータの正常時には、交流電源の電
力を直流に変換してバッテリを浮動充電しながら、負荷
に直流電力を供給する。停電時には、バッテリの直流電
力を例えばＤＣ／ＡＣコンバータとＡＣ／ＤＣコンバー
タを介して直流負荷に供給している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電源
装置では、初めからＡＣ／ＤＣコンバータが故障してい
た場合でも、ＵＰＳが動作するため、電力を無駄に消費
することになる。結果的に、電源装置全体としての信頼
性の低下を招くことになる。また、通常動作時におい
て、ＵＰＳ内部で２段の電力変換を要するなど、効率を
悪くしている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はその一面におい
て、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバー
タと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続される
直流バックアップ電源とを備えた電源装置において、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータが正常であることを条件に直流バッ
クアップ電源の動作を許可することによって、その後に
発生するかも知れない停電に備えることである。

【０００５】ここで、ＡＣ／ＤＣコンバータが正常であ
ることは、その出力電圧が所定範囲にあることで検出
し、また、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続するス
イッチにより直流バックアップ電源の動作を許可するこ
とが望ましい。

【０００６】本発明は他の一面において、交流電力を直
流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータと、このＡＣ／
ＤＣコンバータの出力側に接続され出力電圧制御機能を
持つＤＣ／ＤＣコンバータと、これら両コンバータ間の
直流路に接続される直流バックアップ電源とを備えた電
源装置において、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が正
常値にあることを条件に直流バックアップ電源の接続を
許可し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定値まで
低下したとき、この直流バックアップ電源を切り離す。

【０００７】このような構成により、無停電機能を有す
る高信頼、高効率、低コストの電源装置を実現する。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例に
よる電源装置の全体ブロック図である。商用１００
［Ｖ］あるいは２００［Ｖ］のような交流電源１００か
らの交流を、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１によって直流
に変換し、電圧制御機能を持つＤＣ／ＤＣコンバータ１
０２を介して負荷１０３に給電する。電源装置１０４
は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１とＤＣ／ＤＣコン
バータ１０２を含み、これら両コンバータ間の直流路１
１０に接続された直流バックアップ電源１０９を備えて
いる。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１は、その出力電圧が
正常値か否かを通知する第１パワーグッド信号１１１を
出力する回路を内蔵している。パワーグッド信号１１１
は、具体的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電
圧が所定範囲にあるか否かの検出結果を表わすものであ
り、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の正常を検出する手段
を構成する。

【０００９】直流バックアップ電源１０９の主たる構成
要素は、二次電池などの直流電力蓄積手段１０５と、こ
の直流電力蓄積手段１０５と直流路１１０との間で電力
のやり取りを行う充放電手段１０７である。この実施例
においては、充放電手段１０７を直流路１１０に接続す
るスイッチ１０６と、パワーグッド信号１１１を受け
て、充放電手段１０７及びスイッチ１０６を制御する起
動手段１０８を備える。なお、直流電力蓄積手段１０５
には、各種の二次電池のほか、コンデンサ、電気二重層
コンデンサなどを適用することが可能である。

【００１０】図２は、本発明の第１の実施例による電源
装置の動作タイムチャートである。この図においては、
動作の因果関係を矢印で表示している。このタイムチャ
ートを参照しながら、第１の実施例による電源装置の動
作を説明する。

【００１１】まず、起動時の動作について説明する。最
初は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１には電力が供給され
ておらず、停止の状態にあるものとする。電力供給が開
始され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１が動作を開始する
と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力側である中間直
流路１１０の電圧が上昇する。そして、直流路１１０の
電圧がある所定値になったところで、第１パワーグッド
信号１１１がロウレベルに確定し、起動手段１０８へ送
信される。起動手段１０８は、これを受けて第１パワー
グッド信号が入力されたことを通知する信号１１２を、
充放電手段１０７へ送信するとともに、蓄積手段１０５
から充放電手段１０７へ電源を供給する。充放電手段１
０７は、起動手段１０８からの信号１１２（この場合は
ハイレベル）を受け取ると、第１スイッチ１０６へその
オン・オフをコントロールする信号１１３を送信する。
信号１１３のロウレベルからハイレベルへの変化によ
り、それまでオフであった第１スイッチ１０６がオンす
る。これにより、充放電手段１０７の出力ライン１１５
が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力側（直流路）１
１０と接続される。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ１
０１が正常であることを、その出力電圧により確認し
て、充放電手段１０７が直流路１１０に接続される。こ
れにより、充放電手段１０７は、停止状態から待機状態
へと移り、停電などの事態に備えることになる。また、
充放電手段１０７の出力ライン１１５は、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ１０１の出力側１１０と接続されたことで、直
流路１１０と同じ電圧値まで上昇する。起動手段１０８
には、直流電力蓄積手段１０５の電圧１１４が入力され
続けている。

【００１２】ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、前述した
直流バックアップ電源１０９の起動動作に関係なく、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧が上昇することで
動作を開始し、負荷１０３に要求される直流電圧を出力
する。

【００１３】次に、停電が発生した時の動作について説
明する。交流電源１００からＡＣ／ＤＣコンバータ１０
１への電力供給がストップしてしまうと、ＡＣ／ＤＣコ
ンバータ１０１の出力側すなわち中間直流路１１０（Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１０２の入力側）の電圧が次第に低
下していく。この時、出力電圧がある所定値以下になっ
たところで、第１パワーグッド信号１１１がハイに変化
する。起動手段１０８は、この変化を受けて、停電が発
生したことを充放電手段１０７へ通知するため、信号１
１２をロウへと変化させる。これにより、充放電手段１
０７は待機状態からバックアップ状態へと移り変わり、
直流電力蓄積手段１０５の直流電力を直流路１１０すな
わちＤＣ／ＤＣコンバータ１０２へ供給し、直流路１１
０の電圧を、通常と同じになるように制御する。このよ
うにして、無停電電源装置（ＵＰＳ）としての機能を果
たすことになる。

【００１４】交流電源１００が復電すると、再びＡＣ／
ＤＣコンバータ１０１が動作を開始する。そして、第１
パワーグッド信号１１１がロウに変化することで、信号
１１２がハイに変わり、充放電手段１０７はバックアッ
プ状態を解除し、再び待機状態へと移り変わる。

【００１５】一旦正常に動作していたＡＣ／ＤＣコンバ
ータ１０１に異常や故障が発生し、直流路１１０の電圧
が低下した場合にも、上述した停電時の動作と同じく、
無停電電源装置（ＵＰＳ）として機能する。

【００１６】このように、図１の実施例によれば、ＡＣ
／ＤＣコンバータ１０１の出力直流電圧を、直流バック
アップ電源１０９によりバックアップする直流の無停電
電源装置とすることができる。また、ＡＣ／ＤＣコンバ
ータ１０１の途中故障時にも、その出力側すなわちこの
実施例では中間直流路１１０のバックアップが可能とな
る。特に、起動時、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１が正常
動作することを確認して、直流バックアップ電源１０９
を待機（ライン接続）状態とすることで、直流バックア
ップ電源１０９の無駄な起動を避け、信頼性を向上でき
る。更に、直流バックアップ電源１０９には、重複した
機能の電力変換部を持たないため、小型・低コスト化や
変換効率の向上が実現できる。

【００１７】図３は、本発明の第２の実施例による電源
装置の全体ブロック図である。本実施例が前記第１の実
施例と異なる点は、次の３点である。まず、直流バック
アップ電源１０９内に状態監視制御手段２０２を追加し
たことである。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出
力電圧が所定範囲にあるか否かを検出する第２の電圧検
出手段を設けたことである。最後に、第２の電圧検出手
段の出力を外部へ通知する第２のパワーグッド信号２０
４を状態監視制御手段２０２へ入力するようにしたこと
である。

【００１８】状態監視制御手段２０２は、第２パワー
グッド信号２０４や起動手段１０８からの信号１１２
の状態と、直流電力蓄積手段１０５の電圧や温度、容
量値などを監視している。そして、各々の状態を処理お
よび判断して、第１スイッチ１０６の開閉制御や、充放
電手段１０７や起動手段１０８の動作をコントロールす
る信号の送信を行う。

【００１９】図４は、第２の実施例の動作タイムチャー
トである。この図を参照して本実施例の動作を説明す
る。最初に起動時の動作について説明する。ＡＣ／ＤＣ
コンバータ１０１が動作を開始し、中間直流路１１０の
電圧が上昇し、第１パワーグッド信号１１１がロウレベ
ルに確定し、起動手段１０８へ送信するところまでは第
１の実施例と同じである。起動手段１０８は、これを受
けて第１パワーグッド信号が入力されたことを通知する
信号１１２を、状態監視制御手段２０２へ送信するとと
もに、蓄積手段１０５から充放電手段１０７へ電源電圧
を供給する。その後、スイッチ１０６がオンし、充放電
手段１０７は待機状態となり停電に備えること、ＤＣ／
ＤＣコンバータ１０２は、直流路１１０の電圧上昇によ
り動作を開始し、負荷１０３に所望直流電圧を出力する
点は、第１の実施例と同じである。

【００２０】一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力
２０３の電圧がある所定値になったところで、第２パワ
ーグッド信号２０４はロウレベルに確定し、状態監視制
御手段２０２へ送信される。

【００２１】次に、このような状態で運転中に、ＤＣ／
ＤＣコンバータ１０２が異常や故障等により負荷１０３
へ直流電力を供給できなくなった場合の動作について説
明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２に異常が発生し、
出力２０３の電圧が次第に低下していくと、出力電圧が
ある所定値以下になったところで、第２パワーグッド信
号２０４がハイに変化する。状態監視制御手段２０２
は、この変化を受けて、スイッチ１０６をコントロール
する信号１１３をロウに変化させスイッチ１０６をオフ
にする。そして、起動手段１０８へ、充放電手段１０７
への電源電圧供給の遮断を指示する信号１１６（この場
合はハイレベル）を送信する。起動手段１０８は、この
変化を受けて、充放電手段１０７への電源電圧供給をス
トップする。これにより、状態監視制御手段２０２への
信号１１２と第２パワーグッド信号２０４、状態監視制
御手段２０２から起動手段１０８への信号１１６は不定
になる。このため、充放電手段１０７の動作モードは、
待機状態から起動時以前と同じ停止状態へと移り変わ
る。スイッチ１０６をオフした時点でＡＣ／ＤＣコンバ
ータ１０１から直流バックアップ電源１０９への直流電
力の供給がなくなるので、充放電手段１０７の出力ライ
ン１１５の電圧は、次第に低下していく。

【００２２】以上は、直流バックアップ電源１０９が待
機状態にあるときの、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の異
常について述べた。しかし、停電時に直流バックアップ
電源１０９がバックアップ動作を開始している状態での
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の異常においても同様に、
直流バックアップ電源１０９は開放されることは言うま
でも無い。

【００２３】このように、図３の実施例によれば、前述
した第１の実施例の効果のほかに、次の効果が期待でき
る。第１パワーグッド信号１１１と、第２パワーグッド
信号２０４及び直流バックアップ電源１０９との連携動
作により、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の異常や故障時
にも直流バックアップ電源１０９の動作を直ちに停止す
る。したがって、電源装置の更なる信頼性の向上を図る
ことができる。

【００２４】図５は、本発明の第３の実施例である電源
装置の全体ブロック図である。本実施例は前記第２の実
施例の充放電手段１０７を、昇降圧チョッパ３０１と充
電制御部３０２と放電制御部３０３で構成し、状態監視
制御手段２０２を、マイコン３０４とバッテリ状態検出
回路３０５で構成した。そして、直流バックアップ電源
１０９内部に、マイコン３０４と外部の情報端末３０７
との間でデータのやり取りを行うための通信手段３０６
を設け、マイコン３０４と負荷１０３との間でインター
フェース信号３０８をやり取りする。昇降圧チョッパ３
０１とマイコン３０４から指令を受け動作する充電制御
部３０２によって、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力
側の直流路１１０から直流電力蓄積手段１０５への直流
電力の供給が可能となる。また、昇降圧チョッパ３０１
とマイコン３０４から指令を受け動作する放電制御部３
０３によって、直流電力蓄積手段１０５から直流路１１
０すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力側への直
流電力の供給が可能となる。バッテリ状態検出回路３０
５は、直流電力蓄積手段１０５の電圧や電流、温度とい
ったパラメータ値を検出し、その値をマイコン３０４へ
送る。マイコン３０４は、パラメータ値や第２パワーグ
ッド信号２０４、負荷とのインターフェース信号３０
８、起動手段１０８からの信号１１２など各々の状態を
入力し、処理および判断を行う。そして、第１スイッチ
１０６の開閉または充電制御部３０２、放電制御部３０
３や起動手段１０８の動作をコントロールする信号の送
信を行う。さらに、通信手段３０６を介して外部情報端
末３０７へログデータを送信したり、情報端末３０７か
ら通信手段３０６を介しプログラムデータの書き込みな
どを行う。

【００２５】図５の実施例により、例えば以下に述べる
ような機能が実現でき、電源装置のさらなる信頼性の向
上が期待できる。マイコン３０４には直流バックアップ
電源１０９の自己診断のプログラムが書き込まれてい
て、例えば充放電手段１０７と直流電力蓄積手段１０５
の診断を、定期的あるいは手動によって行うことが可能
となる。負荷とのインターフェース信号３０８を持つこ
とで、もし、上記自己診断の結果や直流バックアップ電
源１０９に内蔵している保護回路などにより異常を検出
した場合は、負荷１０３に対してフェイル信号を送信す
ることが可能となる。あるいは、負荷側からのシャット
ダウン指令によって、直流バックアップ電源１０９は、
スイッチ１０６をオフしてＤＣ／ＤＣコンバータ１０２
の入力から自身を切り離し停止することが可能となる。
直流バックアップ電源１０９の過去の動作経緯や、直流
電力蓄積手段１０５の寿命推定などのログデータを、通
信手段３０６を介して入手することができる。

【００２６】図６は、本発明の前記第３の実施例の昇降
圧チョッパ３０１と放電制御部３０３の具体的構成例図
である。図６において、直流電力蓄積手段１０５はニッ
ケル水素やリチウムのような二次電池６０７で構成す
る。昇降圧チョッパ３０１は、二次電池６０７と接続す
る第２スイッチ６０２と、コイル６０３、Ｎチャンネル
パワーＭＯＳＦＥＴ６０４と６０５、平滑用コンデンサ
６０６、電流検出器６１０からなる。第１スイッチ１０
６と第２スイッチ６０２をオンした状態で、上アームの
パワーＭＯＳＦＥＴ６０４をスイッチング動作させるこ
とで、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側１１０から二次電
池６０７への充電を行うことができる。また、下アーム
のパワーＭＯＳＦＥＴ６０５をスイッチング動作させる
ことで、二次電池６０７からＡＣ／ＤＣコンバータ出力
１１０への放電を行うことができる。このようにして、
本昇降圧チョッパ３０１は、双方向の昇降圧チョッパと
して動作する。

【００２７】放電制御部３０３は、リファレンス切替回
路６００と放電制御回路６０１からなる。放電制御回路
６０１は、昇降圧チョッパ３０１の出力１１５、すなわ
ち平滑コンデンサ６０６の端子電圧が所定の電圧となる
ようにパワーＭＯＳＦＥＴ６０５をスイッチング制御す
る。リファレンス切替回路６００は、前記所定の電圧値
を生成し、リファレンス指令信号６０８として放電制御
回路６０１へ与える。なお、放電制御回路６０１の動作
はマイコン３０４からの信号６０９によって決定され
る。

【００２８】図７は、前記第１から第３の実施例に共通
する第１スイッチ１０６のオンによる直流路１１０への
直流バックアップ電源１０９の接続動作説明図である。
図７を用いて、直流路１１０への、昇降圧チョッパ３０
１の出力１１５（すなわち、平滑用コンデンサ６０６の
端子電圧）の接続方法について説明する。大きな特徴
は、マイコン３０４が初期Ｃ充電という内部動作モード
（以下、初期Ｃ充電モードという）をもつ点である。初
期Ｃ充電モードとは、第１スイッチ１０６をオンする前
に、第２スイッチ６０２をオンするとともに、放電制御
部３０３により、予め平滑用コンデンサ６０６の端子電
圧を直流路１１０よりも高い電圧に設定しておくもので
ある。今、二次電池６０７の電圧を３６［Ｖ］と仮定
し、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を４８［Ｖ］と仮
定する。そして、第１スイッチ１０６はオフ、第２スイ
ッチ６０２はオンの状態にあるものとする。

【００２９】まず、初期Ｃ充電モード無しの場合につい
て説明する。初め昇降圧チョッパ３０１の出力１１５
は、二次電池６０７の電圧と同じく３６［Ｖ］である。
ここで第１スイッチ１０６をオンすると、昇降圧チョッ
パの出力電圧とＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の電位
差のため、ＡＣ／ＤＣコンバータ側から昇降圧チョッパ
に向けて大きな突入電流が流れる。このため、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータの出力電圧が一時的に４８［Ｖ］よりも低
下してしまう。結果的に、負荷に対して電圧を供給して
いるＤＣ／ＤＣコンバータの出力も低下することにな
り、負荷の誤動作などを招いてしまう。

【００３０】次に、初期Ｃ充電モード有りの場合につい
て説明する。リファレンス切替回路６００は、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１０１の出力電圧と同等のリファレンス
と、それよりも高い電圧のリファレンス（５０［Ｖ］と
仮定）を有している。初め昇降圧チョッパ３０１の出力
１１５は、二次電池６０７の電圧と同じく３６［Ｖ］で
ある。第１スイッチ１０６のオン以前に、マイコン３０
４からの動作信号６０９によって放電制御回路６０１が
動作指令を受ける。これによって、昇降圧チョッパ３０
１の出力１１５は、二次電池６０７の電圧３６［Ｖ］か
らリファレンスと同じ電圧まで昇圧される。本実施例で
は、リファレンス指令信号６０８がロウレベルの時４８
［Ｖ］の電圧指令となり、ハイレベルの時５０［Ｖ］の
指令となっているが、これはどちらでも良い。また、図
ではいったんリファレンスを４８［Ｖ］にして、それか
ら５０［Ｖ］に切り替えているが、はじめから５０
［Ｖ］のままでも良い。出力１１５が５０［Ｖ］になっ
たところで、マイコン３０４からの動作信号６０９をロ
ウレベルにして放電制御をオフにし、その後、第１スイ
ッチ１０６をオンする。前述した初期Ｃ充電モード無し
の場合ほど昇降圧チョッパの出力電圧とＡＣ／ＤＣコン
バータの出力電圧の電位差がなく、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ１０１の出力電圧の変動は小さい。さらに、初期Ｃ充
電モード無しの場合とは逆に、昇降圧チョッパからＡＣ
／ＤＣコンバータ１０１側に向けて突入電流が流れるた
め、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧は一時的に
４８［Ｖ］よりも上昇する。結果的に、負荷に対して電
圧を供給しているＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の出力も
上昇することになるが、負荷１０３に対しての電圧供給
が不足するよりも負荷の誤動作の確率は大幅に低くな
る。したがって、電源装置１０４の信頼性は初期Ｃ充電
モード無しの場合に比較して高くなる。理想的には、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧と全く同等に昇降
圧チョッパの出力電圧を昇圧して第１スイッチ１０６を
オンするのが望ましい。しかし、現実的には双方の電圧
値を一致させるのは困難である。そのため、双方のばら
つきを考慮した上で必要最小限、ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０１の出力電圧よりも高いリファレンス電圧値を設定
することが望ましい。

【００３１】図８は、本発明の第１〜３の実施例におけ
る起動手段の一部の具体的回路と、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ１０１に内蔵する第１パワーグッド信号１１１を出力
する回路の構成例について示したものである。オープン
コレクタであるトランジスタ８００の出力は第１パワー
グッド信号１１１のラインとなる。トランジスタ８００
のベースには、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧
の状態を判断し、正常であれば「ハイ」、異常であれば
「ロウ」となる信号８０１が印加される。

【００３２】起動手段１０８の内部の一部分は、ダイオ
ード８０２および８０３、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦ
ＥＴ８０４、抵抗８０５〜８０７より構成される。図６
で述べたように、二次電池６０７の電圧がパワーライン
１１４を介してダイオード８０２のアノードに入力さ
れ、昇降圧チョッパ３０１の出力がパワーライン１１５
を介してダイオード８０３のアノードへ入力される。前
記の如く、二次電池６０７の電圧を３６［Ｖ］と仮定
し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１の出力電圧はそれより
も高い４８［Ｖ］と仮定する。本回路構成例を用いて、
起動時の動作について説明する。ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０１が停止している状態では、トランジスタ８００が
オフであるので第１パワーグッド信号１１１は不定の状
態にある。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１が動作を始め、
出力がある所定値になると、トランジスタ８００のベー
スに入力される信号８０１がハイになる。そして、トラ
ンジスタ８００はオンして第１パワーグッド信号１１１
をロウへと変化させる。第１パワーグッド信号１１１が
ロウになると、ＰチャンネルパワーＭＯＳＦＥＴ８０４
がオンするとともに、ダイオード８０２が順バイアスに
なり、二次電池６０７の電圧３６［Ｖ］がＰチャンネル
パワーＭＯＳＦＥＴ８０４を介して内部へ供給される。
この電圧をトリガーに前記マイコンや放電制御、昇降圧
チョッパなどに動作電源電圧が供給されることになる。
パワーライン１１５は、前記の如く、二次電池６０７と
昇降圧チョッパ３０１との間に第２スイッチ６０２を設
けることで０Ｖにすることが可能である。この状態で、
第１スイッチ１０６をオンし、ＡＣ／ＤＣコンバータ１
０１の出力側直流路１１０と昇降圧チョッパ３０１を接
続する。すると、それまで０［Ｖ］であったパワーライ
ン１１５は４８［Ｖ］になり、今度はダイオード８０３
が順バイアスになってダイオード８０２は逆バイアスに
なる。そのため、上記マイコンや放電制御、昇降圧チョ
ッパなどへの動作電源電圧の供給源が、二次電池６０７
からＡＣ／ＤＣコンバータ１０１へ切り替わる。

【００３３】本実施例によれば、起動手段１０８の電源
として、直流電力蓄積手段１０５又はＡＣ／ＤＣコンバ
ータ１０１の出力のうちいずれかに切替える手段を備え
ている。また、直流バックアップ電源１０９の出力１１
５の立ち上がりまで直流電力蓄積手段１０５を選択する
手段と、直流バックアップ電源１０９の出力１１５の立
ち上がりに応じてこの直流バックアップ電源１０９を選
択する手段を備えている。そして、直流バックアップ電
源１０９は、第１パワーグッド信号１１１の変化を受け
て初めて電力の消費を開始する。第１スイッチ１０６を
オンした後は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０１からの電力
供給に切り替えることで、直流電力蓄積手段１０５の負
担を必要最小限に抑えることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、高い信頼性で負荷に直
流電力を供給できる無停電機能付の電源装置を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による電源装置の全体ブ
ロック図。

【図２】本発明の第１の実施例の動作を説明するための
タイムチャート。

【図３】本発明の第２の実施例による電源装置の全体ブ
ロック図。

【図４】本発明の第２の実施例の動作を説明するための
タイムチャート。

【図５】本発明の第３の実施例による電源装置の全体ブ
ロック図。

【図６】本発明の第３の実施例の昇降圧チョッパと放電
制御部の具体的構成例図。

【図７】本発明の第１〜３の実施例における直流バック
アップ電源の接続動作説明図。

【図８】本発明の第１〜３の実施例における起動手段の
一部の具体的回路例。

【符号の説明】

１００…商用交流電源、１０１…ＡＣ／ＤＣコンバー
タ、１０２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０３…負荷、１
０４…電源装置、１０５…直流電力蓄積手段、１０６…
第１のスイッチ、１０７…充放電手段、１０８…起動手
段、１０９…直流バックアップ電源、１１０…ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ出力側直流路（ＤＣ／ＤＣコンバータ入力
側）、１１１…第１のパワーグッド信号、１１２…起動
手段から充放電手段への制御信号、１１３…充放電手段
から第１のスイッチへの制御信号、１１４…直流電力蓄
積手段から起動手段へのパワーライン、１１５…ＡＣ／
ＤＣコンバータから起動手段へのパワーライン、１１６
…状態監視制御手段から起動手段への制御信号、２０２
…状態監視制御手段、２０３…ＤＣ／ＤＣコンバータ出
力、２０４…第２のパワーグッド信号、３０１…昇降圧
チョッパ、３０２…充電制御部、３０３…放電制御部、
３０４…マイコン、３０５…バッテリ状態検出回路、３
０６…通信手段、３０７…情報端末、３０８…マイコン
と負荷とのインターフェース信号、６００…リファレン
ス切替回路、６０１…放電制御回路、６０２…第２のス
イッチ、６０７…二次電池、６０８…リファレンス切替
回路から放電制御回路へのリファレンス信号、６０９…
マイコンから放電制御回路への制御信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者叶田玲彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者根本峰弘茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者濱荻昌弘神奈川県足柄上郡中井町境781 日立コンピュ−タ機器株式会社内 (72)発明者高橋芳秀神奈川県足柄上郡中井町境781 日立コンピュ−タ機器株式会社内 (72)発明者田辺節神奈川県足柄上郡中井町境781 日立コンピュ−タ機器株式会社内 (72)発明者後藤隆雄神奈川県足柄上郡中井町境781 日立コンピュ−タ機器株式会社内Ｆターム(参考） 5G015 FA00 GB02 HA02 HA13 JA11 JA34 JA52 KA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ
コンバータと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接
続される直流バックアップ電源とを備えた電源装置にお
いて、前記ＡＣ／ＤＣコンバータが正常か否かを検出す
る手段と、その出力が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの正常
を検出しているとき、前記直流バックアップ電源の前記
接続を許可する手段を備えたことを特徴とする電源装
置。
【請求項２】交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ
コンバータと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接
続される直流バックアップ電源とを備えた電源装置にお
いて、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定範囲
にあるか否かを検出する手段と、その出力が前記所定範
囲にあることを検出しているとき、前記直流バックアッ
プ電源の前記接続を許可する手段を備えたことを特徴と
する電源装置。
【請求項３】交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ
コンバータと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接
続され出力電圧調整機能を持つＤＣ／ＤＣコンバータ
と、これら両コンバータ間の直流路に接続される直流バ
ックアップ電源とを備えた電源装置において、前記ＡＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧が所定範囲にあることを検
出する手段と、その出力に応じて前記直流バックアップ
電源の前記接続を許可する手段を備えたことを特徴とす
る電源装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記直
流バックアップ電源が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力
側に接続された状態で、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出
力電圧が所定値まで低下したとき、前記直流バックアッ
プ電源を駆動する手段を備えたことを特徴とする電源装
置。
【請求項５】交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ
コンバータと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に接
続され出力電圧制御機能を持つＤＣ／ＤＣコンバータ
と、これら両コンバータ間の直流路に接続される直流バ
ックアップ電源とを備えた電源装置において、前記ＡＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧が正常値にあるか所定値ま
で低下しているかを表す電圧監視信号を出力する手段
と、この電圧監視信号が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出
力電圧の正常を示しているとき前記直流バックアップ電
源の前記接続を許可する手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの出力電圧が正常値にあるか所定値まで低下してい
るかを表す第２の電圧監視信号を出力する手段と、前記
直流バックアップ電源が前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出
力側に接続された状態で、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの
出力電圧が所定値まで低下していることを表す前記第１
の電圧監視信号を受けて、前記直流バックアップ電源を
起動する手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧
が所定値まで低下していることを示す第２の電圧監視信
号を受けて、前記直流バックアップ電源の前記接続を切
り離す手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記直
流バックアップ電源は、直流電力蓄積手段と、前記ＡＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧正常時に、このＡＣ／ＤＣ
コンバータの出力電力を前記直流電力蓄積手段へ充電す
る手段と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧低下時
に、前記直流電力蓄積手段からの直流電力を前記ＡＣ／
ＤＣコンバータの出力側へ放電する手段を備えたことを
特徴とする電源装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記直
流バックアップ電源は、直流電力蓄積手段と、前記ＡＣ
／ＤＣコンバータの出力電圧正常時に、このＡＣ／ＤＣ
コンバータの出力電力を前記直流電力蓄積手段へ充電す
るチョッパ回路と、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧低下時に、前記直流電力蓄積手段からの直流電力を前
記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力側へ放電するチョッパ回
路と、これらのチョッパ回路を制御する手段を備えたこ
とを特徴とする電源装置。
【請求項８】請求項６又は７において、前記直流電力蓄
積手段の状態を監視するとともに、前記充放電の動作指
令及び／又は前記直流バックアップ電源を前記ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータの出力側に接続するスイッチの開閉制御を
行う状態監視手段を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項９】請求項７において、前記チョッパ回路を制
御する手段は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧が
所定値となるように、前記チョッパ回路をスイッチング
制御する放電制御部と、前記所定値を切り替える手段を
備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１０】交流電力を直流電力に変換するＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータと、このＡＣ／ＤＣコンバータの出力側に
接続され出力電圧制御機能を持つＤＣ／ＤＣコンバータ
と、これら両コンバータ間の直流路に接続される直流バ
ックアップ電源とを備えた電源装置において、前記直流
路と前記直流バックアップ電源とを接続する第１のスイ
ッチと、前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定範
囲にあるか否かを検出する第１の電圧検出手段と、その
出力が前記所定範囲にあることを検出したとき前記第１
のスイッチを投入する手段と、このスイッチが投入され
た状態で前記ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定値
まで低下したとき前記直流バックアップ電源を起動する
起動手段と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所
定範囲にあるか否かを検出する第２の電圧検出手段と、
その出力が前記所定範囲にないことを検出したとき前記
第１のスイッチを開放する手段を備えたことを特徴とす
る電源装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記直流バックア
ップ電源は、直流電力蓄積手段と、この直流電力蓄積手
段と前記直流路との間で充放電を行う双方向の昇降圧チ
ョッパ回路と、この昇降圧チョッパ回路と前記直流電力
蓄積手段とを接続する第２のスイッチと、この第２のス
イッチの投入後に、前記第１のスイッチを投入する手段
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記起動手段の電
源として、前記直流電力蓄積手段又は前記ＡＣ／ＤＣコ
ンバータの出力のうちいずれかに切替える手段と、前記
直流バックアップ電源の出力の立ち上がりまで前記直流
電力蓄積手段を選択する手段と、前記直流バックアップ
電源の出力の立ち上がりに応じてこの直流バックアップ
電源を選択する手段を備えたことを特徴とする電源装
置。