JP2004328866A - Uninterruptible power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリバックアップを採用する無停電電源装置に関し、特に、バッテリの充電を満足させつつ、電源ユニットのサイズおよびコストを低減することができる無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の無停電電源装置では、図3に示されるようなPOS(販売時点情報管理)システムに提供されるものがある。
【0003】
図示される無停電電源装置では、システムに電源を供給する電源ユニット100が、プラグ1から取り込む商用AC(交流)電源をDC(直流)24VにAC/DCコンバータ7により変換生成する一方、AC/DCコンバータ8によりシステムのバックアップ電圧およびバッテリ充電電圧を生成している。バッテリ充電電圧は、バッテリ充電回路109によりバッテリ切替回路10を介してバッテリ11を充電する。バッテリ切替回路10は、商用AC電源が供給断となった場合に、バッテリ11を上記DC24Vの供給回路に接続して無停電電源を形成する。
【0004】
次に、図3に図4を併せ参照して電源供給先システムにおけるスイッチの「ON/OFF(オン/オフ)信号」に伴うバッテリ11に対する充電について説明する。
【0005】
電源ユニット100で電源スイッチ3が「OFF」の接続開放状態から「ON」の閉路状態となった際にバッテリ11に充電電流が供給され、電源スイッチ3が「OFF」になるまで続く。AC/DCコンバータ7は電源供給先システムにおけるスイッチの「ON/OFF」に制御され、通常はスイッチ「OFF」の状態では出力はない。電源スイッチ3が「ON」で、電源供給先システムからスイッチ「ON」信号を受けたAC/DCコンバータ7は、システムにDC電源を供給すると共に、発熱する電源ユニット100の冷却用ファン14にもDC電源を供給して冷却用ファン14を「ON」とし、駆動する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の無停電電源装置では、電源ユニット内の実装スペースを大きくする必要があり、したがって電源ユニットのサイズを大きくする必要があるという問題点がある。
【0007】
その理由は、通常の電源供給先システムでは「ON/OFF」に拘らず電源ユニットが商用AC電源に接続されている間、一定の電流値でバッテリを継続充電して満充電状態とし商用AC電源断の際には即時システムに十分な電源を供給するようにしているからである。この構成で、システムが「OFF」の間では、静寂性というCS(顧客満足度)の面から、冷却用ファンを停止した自然空冷状態でバッテリの充電を行う必要がある。この冷却用ファンの停止のため、システム「OFF」でも稼動しているシステムバックアップ電源のAC/DCコンバータとバッテリ充電のための回路とに供給される電力での損失による部品温度上昇が大きくなる。この部品温度上昇を抑えるために、システムの「ON」における設計に比べて、より放熱効果の大きい部品の採用、または、より大きいサイズの放熱板の採用を行う必要が生じている。
【0008】
例えば、バッテリ充電回路で、電圧ほぼ27V、充電電流0.3Aの場合、充電電力はほぼ8.1Wである。バッテリ充電回路の効率が70パーセントの場合、この充電回路でほぼ3.5Wの電力損失が生じる。この場合、ほぼ12時間でバッテリを満充電できるが、部品の定格温度以下を維持するため、部品の大型化または大きな寸法の放熱板を設ける必要がある。
【0009】
一方、このような部品の温度上昇を抑制するため、バッテリの充電電流を三分の一の0.1Aとすれば、充電電力はほぼ2.7Wである。したがって、この充電回路でほぼ1.2Wの電力損失に押さえることができる。すなわち、小型部品と小さな寸法の放熱板とで装置を組み立てることができる。しかし、充電時間は24時間程度を見込まないと満充電できない。
【0010】
本発明の課題は、このような問題点を解決した、適切な充電時間を見込むことができる上、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小できる無停電電源装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明による無停電電源装置は、電源ユニットに電源供給先システムからシステムOFF(オフ)信号を受けて電源供給を抑制している間のバッテリへの充電電流を、システムON(オン)信号を受けている際にバッテリに供給する充電電流より小電流値に切り替えるバッテリ充電制御回路を備えている。
【0012】
例えば24時間営業のPOSシステムの場合、顧客の多い繁盛時には「ON」状態が頻繁にまたは連続するが、顧客の閑散時には「OFF」状態が長時間継続する。このような条件で上記構成であれば、満充電までの時間が、一方の繁盛時の「ON」状態では短時間、他方の閑散時の「OFF」状態では長時間、それぞれとなり、無駄な電力消費が削減されると共に、部品の寸法及び放熱板の大きさを縮小することができる。
【0013】
そして、システムOFF信号を受け付けている状態での充電電流値は、前記バッテリに満充電可能な最小電流値とすることが望ましい。また、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する構成要素は、前記システムOFF信号とシステムON信号との発生割合にしたがった発熱および放熱に基づく大きさとすることができる。
【0014】
同様に、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する電源ユニットの放熱板は、前記システムOFF信号とシステムON信号との発生割合にしたがった前記電源ユニットの発熱と前記放熱板の放熱とに基づく大きさであることが、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小するために有効である。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【0017】
図示された無停電電源装置では、ACプラグ1を接続するインレット2、電源スイッチ3、フィルタ4、平滑回路5、力率改善回路6、AC/DCコンバータ7,8、バッテリ充電制御回路9、バッテリ切替回路10、DC/DCコンバータ12、コネクタ13、及び冷却用ファン14で構成される電源ユニット15とバッテリ切替回路10に接続されるバッテリ11とが備えられている。
【0018】
ACプラグ1は、インレット2を介してAC(交流)100V等による商用AC電源を無停電電源装置の電源ユニット15に供給する。電源スイッチ3は「ON」により閉じた回路を形成して商用AC電源を内部回路に供給する。内部回路は、フィルタ4、平滑回路5、及び力率改善回路6による直列回路を介して、AC/DCコンバータ7および8に接続される。
【0019】
電源スイッチ3の「ON」状態でフィルタ4および平滑回路5を通過した電源は、力率改善回路6及びバッテリ切替回路10に送出される。力率改善回路6は最近の国内・海外の高調波規制を反映して設けられている。しかし、小電力装置又は規制対象外装置ではこの力率改善回路の配備は省略してもよい。
【0020】
AC/DCコンバータ7は、システムから「ON」信号を受けている間、システムで使用の主電源DC電圧「+24V」を生成する。この電源は、例えばプリンタなどの機器に供給される。AC/DCコンバータ8は、システムON/OFF信号に無関係に、システムバックアップ(SB)のためのDC電圧「+5VSB」を生成する。同時にAC/DCコンバータ8は、バッテリ11を充電するための電圧を生成する。
【0021】
バッテリ充電制御回路9は、AC/DCコンバータ8からバッテリ充電用の電圧を受け、別にシステムから受ける「ON/OFF」信号に応じた充電電流をバッテリ切替回路10へ供給する。バッテリ切替回路10は、平滑回路5から送られたAC電源からAC電源の「ON」を検出してバッテリ充電制御回路9から出力される充電電流をバッテリ11に供給する。AC電源が消滅してAC電源「OFF」となった際、バッテリ切替回路10はバッテリ11をDC電源供給先システムの24V供給回路に接続する。
【0022】
DC/DCコンバータ12は、システムから「ON」信号を受けた際、システムのロジックなどで使用されるDC電圧「+5V、+3.3V、−12V、+12Vなど」を生成する。冷却用ファン14は、システムが「ON」の間のみ稼動するようにDC/DCコンバータ12の出力「+12V」の供給をうけている。
【0023】
次に、図1に図2を併せ参照して、図示される回路の主要動作機能について説明する。
【0024】
上述したように、図1と図3との相違は、バッテリ充電制御回路9がAC/DCコンバータ8からバッテリ充電用の電圧を受けている間、システムから別途受ける「ON/OFF」信号に応じた充電電流をバッテリ切替回路10へ供給する点である。
【0025】
電源ユニット15は、当初、ACプラグ1が商用AC電源にプラグインされ、バッテリ11が接続され、かつ電源スイッチ3が開放された「OFF」状態であり、電源供給先システムから受けるシステムON/OFF信号は回路開放されたシステムOFF信号である。このままでは、何の動作も始まらない。
【0026】
ここで、電源ユニット15の電源スイッチ3が「OFF」から「ON」となった際、AC電源は、フィルタ4および平滑回路5を介して一方では力率改善回路6を介してAC/DCコンバータ7,8、他方ではバッテリ切替回路10、それぞれへ供給される。AC/DCコンバータ7は電源供給先システムのスイッチに基づくシステムON/OFF信号に制御され、このシステムOFF信号の状態では出力がない。一方のAC/DCコンバータ8では、システムON/OFF信号に無関係に、DC電圧「+5VSB」を生成すると同時に、バッテリ11を充電するための電圧を生成する。
【0027】
この電圧を受けたバッテリ充電制御回路9は、システムOFF信号を受けているので、小電流値による充電電流をバッテリ切替回路10に供給する。バッテリ切替回路10では、平滑回路5からAC電源の供給を受けることにより、AC電源「ON」の通知を受けているので、バッテリ11にバッテリ充電制御回路9からの小電流値による充電電流が、電源スイッチ3が「OFF」になるまで、供給される。これは、図2において、電源スイッチ3が「ON」、かつシステムON/OFF信号が「OFF」になっている状態である。
【0028】
ここで、電源供給先システムからスイッチON信号を受けた場合について説明する。
【0029】
まず、一方のAC/DCコンバータ7では、スイッチON信号を受けるので、電源供給先システムでの主電源となるDC電源「+24V」が生成され、更にDC/DCコンバータ12により、DC電圧「+5V、+3.3V、−12V、+12Vなど」が生成される。このDC電圧「+12V」が冷却用ファン14を動作させる。
【0030】
他方、バッテリ充電制御回路9は、システムON信号を受けるので、小電流値を切り替えて、大電流値による充電電流をバッテリ切替回路10に供給する。バッテリ切替回路10では、平滑回路5からAC電源の供給を受けることによりAC電源「ON」の通知を受けているので、バッテリ11にバッテリ充電制御回路9からの大電流値による充電電流が、電源スイッチ3が「OFF」になりAC電源の供給が「OFF」となるまで、又はシステムON信号がシステムOFF信号に切り替わるまで、供給される。これは、図2において、電源スイッチ3が「ON」、かつシステムON/OFF信号が「ON」になっている状態である。
【0031】
例えば24時間営業の店舗におけるPOSシステムのような場合、顧客の多い繁盛時には「ON」状態が頻繁にまたは連続するが、顧客の閑散時の「OFF」状態が長時間継続する場合と比較して、週日では比較的短時間であるといえる。このような条件で上記構成であれば、満充電までの時間が、一方の繁盛時の「ON」状態では短時間、他方の閑散時の「OFF」状態では長時間、それぞれとなり、無駄な電力消費が削減されると共に、部品の寸法及び放熱板の大きさを大幅に縮小できる可能性が高い。
【0032】
そして、システムOFF信号を受け付けている状態での充電電流値は、上記バッテリに満充電可能な最小電流値とすることができる。また、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する構成要素は、システムOFF信号とシステムON信号との発生割合にしたがった発熱および放熱に基づく大きさとすることができる。
【0033】
同様に、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する電源ユニットの放熱板は、前記システムOFF信号とシステムON信号との発生割合にしたがった前記電源ユニットの発熱と前記放熱板の放熱とに基づく大きさであることが、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小するために有効である。
【0034】
上記説明では、バッテリ充電制御回路に、システムON/OFF信号により充電電流の大きさを切替える機能を持たせ、図2に示すようにシステムOFF信号受け取りの際にはシステムON信号の時よりも充電電流値を小さくして、充電可能な最小値となるように動作させるようにした。しかし、無停電電源装置のバッテリを常に満充電状態にするという条件を付さない場合には、バッテリ充電制御回路でシステムOFF信号を受けた際に、バッテリの充電を遮断するように設定してもよい。
【0035】
上記説明では、図示された機能ブロックおよび手順を参照しているが、機能の分離併合による配分または手順の前後入替えなどの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではなく、更に、商用AC電源にバックアップバッテリを備え、商用AC電源によりバックアップバッテリを充電する無停電電源装置の全般に適用可能なものである。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、放熱対策を設ける電源ユニットのサイズアップを抑えられるという効果を得ることができる。
【0037】
その理由は、バッテリ充電制御回路が電源供給システムからのシステムON/OFF信号により充電電流を切替える機能を有し、システムOFF信号を受け付けた際にバッテリの充電電流を小さくしているからである。このため、電源ユニット内の損失が小さくなり、発熱も小さくなるので、放熱対策のために備える部品のサイズアップ、または放熱板のサイズアップも不必要となるからである。
【0038】
また、部品のサイズアップ又は放熱板のサイズアップを伴なわないため、電源ユニットのサイズアップも不必要となる。さらに、電源ユニット、部品および放熱板のサイズアップを伴なわないため、電源ユニットのコストアップを抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【図2】図1における充電電流の変化を説明するタイムチャートである。
【図3】従来の一例を示す機能ブロック図である。
【図4】図3における充電電流の変化を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
1 ACプラグ
2 インレット
3 電源スイッチ
4 フィルタ
5 平滑回路
6 力率改善回路
7、8 AC/DCコンバータ
9 バッテリ充電制御回路
10 バッテリ切替回路
11 バッテリ
12 DC/DCコンバータ
13 コネクタ
14 冷却用ファン
15 電源ユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an uninterruptible power supply employing a battery backup, and more particularly to an uninterruptible power supply capable of reducing the size and cost of a power supply unit while satisfying charging of a battery.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an uninterruptible power supply of this type provided to a POS (point of sale information management) system as shown in FIG.
[0003]
In the illustrated uninterruptible power supply, a
[0004]
Next, referring to FIG. 3 and FIG. 4, charging of the battery 11 in response to an “ON / OFF (ON / OFF) signal” of a switch in the power supply destination system will be described.
[0005]
When the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional uninterruptible power supply described above, there is a problem that it is necessary to increase the mounting space in the power supply unit, and therefore, it is necessary to increase the size of the power supply unit.
[0007]
The reason is that in a normal power supply destination system, the battery is continuously charged at a constant current value to a full charge state while the power supply unit is connected to the commercial AC power supply regardless of "ON / OFF", thereby setting the commercial AC power supply. This is because sufficient power is immediately supplied to the system in the event of a power failure. With this configuration, while the system is “OFF”, the battery needs to be charged in a natural air-cooled state in which the cooling fan is stopped in terms of quietness (CS (customer satisfaction)). Due to the stoppage of the cooling fan, a rise in component temperature due to a loss in power supplied to the AC / DC converter of the system backup power supply and the circuit for charging the battery that is operating even when the system is “OFF” increases. In order to suppress the rise in the temperature of the components, it is necessary to employ components having a greater heat radiation effect or to adopt a heat radiation plate of a larger size as compared with the design when the system is "ON".
[0008]
For example, in a battery charging circuit, when the voltage is approximately 27 V and the charging current is 0.3 A, the charging power is approximately 8.1 W. If the efficiency of the battery charging circuit is 70%, the charging circuit will generate approximately 3.5W of power loss. In this case, the battery can be fully charged in about 12 hours, but in order to maintain the temperature below the rated temperature of the component, it is necessary to increase the size of the component or provide a large-sized heat sink.
[0009]
On the other hand, if the charging current of the battery is set to one third of 0.1 A in order to suppress the temperature rise of such components, the charging power is approximately 2.7 W. Therefore, the power loss can be suppressed to about 1.2 W by this charging circuit. That is, it is possible to assemble the device with small parts and a heat sink having a small size. However, full charging cannot be performed unless charging time is expected to be about 24 hours.
[0010]
It is an object of the present invention to provide an uninterruptible power supply capable of solving the above-described problems, allowing an appropriate charging time, reducing a mounting space in a power supply unit, and reducing a size of the power supply unit. That is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The uninterruptible power supply according to the present invention receives the system OFF (OFF) signal from the power supply destination system to the power supply unit and receives the system ON (ON) signal while charging the battery while the power supply is suppressed. A battery charge control circuit that switches to a smaller current value than the charge current supplied to the battery when the battery is running.
[0012]
For example, in the case of a 24-hour POS system, the “ON” state frequently or continuously during a busy period with many customers, but the “OFF” state continues for a long time when the customers are idle. With the above configuration under such conditions, the time until full charge is short in the "ON" state during one prosperity, and long in the "OFF" state during the off-peak time. The consumption can be reduced, and the size of the component and the size of the heat sink can be reduced.
[0013]
It is preferable that the charging current value in a state where the system OFF signal is received be a minimum current value at which the battery can be fully charged. Further, the component for generating the DC power supplied from the commercial AC power to the power supply destination system may have a size based on heat generation and heat radiation in accordance with the generation ratio of the system OFF signal and the system ON signal.
[0014]
Similarly, the heat radiating plate of the power supply unit that generates the DC power supplied from the commercial AC power supply to the power supply destination system is configured to generate heat of the power supply unit and the heat radiating plate according to the generation ratio of the system OFF signal and the system ON signal. The size based on the heat radiation is effective in reducing the mounting space in the power supply unit and the size of the power supply unit.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention.
[0017]
In the illustrated uninterruptible power supply, an
[0018]
The AC plug 1 supplies commercial AC power such as AC (alternating current) 100 V to the
[0019]
The power that has passed through the
[0020]
The AC /
[0021]
The battery charging control circuit 9 receives a voltage for charging the battery from the AC /
[0022]
When receiving the “ON” signal from the system, the DC /
[0023]
Next, the main operation functions of the illustrated circuit will be described with reference to FIGS.
[0024]
As described above, the difference between FIG. 1 and FIG. 3 is that while the battery charge control circuit 9 is receiving the battery charging voltage from the AC /
[0025]
The
[0026]
Here, when the
[0027]
Since the battery charge control circuit 9 having received this voltage has received the system OFF signal, the battery charge control circuit 9 supplies a charge current with a small current value to the
[0028]
Here, a case where a switch ON signal is received from the power supply destination system will be described.
[0029]
First, one AC /
[0030]
On the other hand, since the battery charge control circuit 9 receives the system ON signal, it switches the small current value and supplies the
[0031]
For example, in the case of a POS system in a 24-hour store, the “ON” state is frequent or continuous when there are many customers, but compared to the case where the “OFF” state continues for a long time when customers are off. It can be said that week days are relatively short. With the above configuration under such conditions, the time until full charge is short in the "ON" state during one prosperity, and long in the "OFF" state during the off-peak time. It is likely that the consumption will be reduced and the dimensions of the components and the size of the heat sink can be significantly reduced.
[0032]
The charging current value in the state where the system OFF signal is received can be the minimum current value at which the battery can be fully charged. In addition, the component that generates the DC power supplied from the commercial AC power to the power supply destination system can have a size based on heat generation and heat radiation in accordance with the generation ratio of the system OFF signal and the system ON signal.
[0033]
Similarly, the heat radiating plate of the power supply unit that generates the DC power supplied from the commercial AC power supply to the power supply destination system is configured to generate heat of the power supply unit and the heat radiating plate according to the generation ratio of the system OFF signal and the system ON signal. The size based on the heat radiation is effective in reducing the mounting space in the power supply unit and the size of the power supply unit.
[0034]
In the above description, the function of switching the magnitude of the charging current by the system ON / OFF signal is provided to the battery charge control circuit, and when the system OFF signal is received as shown in FIG. The current value was reduced so as to operate so that the chargeable minimum value was obtained. However, when the condition that the battery of the uninterruptible power supply is always fully charged is not set, the battery charge control circuit is set to cut off the battery charge when receiving the system OFF signal. Is also good.
[0035]
In the above description, reference is made to the illustrated functional blocks and procedures, but changes such as allocation or separation of procedures by separation / merging of functions are free as long as the above functions are satisfied, and the above description limits the present invention. However, the present invention is also applicable to general uninterruptible power supplies that have a backup battery in the commercial AC power supply and charge the backup battery with the commercial AC power supply.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an effect of suppressing an increase in the size of a power supply unit provided with a heat radiation measure.
[0037]
The reason is that the battery charging control circuit has a function of switching the charging current in response to a system ON / OFF signal from the power supply system, and reduces the charging current of the battery when the system OFF signal is received. For this reason, the loss in the power supply unit is reduced and the heat generation is also reduced, so that it is not necessary to increase the size of components provided for heat dissipation measures or the size of the heat sink.
[0038]
In addition, since the size of the components and the size of the heat radiating plate do not increase, the size of the power supply unit does not need to be increased. Furthermore, since the size of the power supply unit, the components, and the heat radiating plate are not increased, it is possible to suppress an increase in the cost of the power supply unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart illustrating a change in a charging current in FIG. 1;
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the related art.
FIG. 4 is a time chart for explaining a change in charging current in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
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JP2009217120A (en) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Olympus Corp | Observation system and its observation apparatus |
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