JP2008131716A

JP2008131716A - 電源バックアップ装置

Info

Publication number: JP2008131716A
Application number: JP2006312849A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kubota; 晃弘久保田
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】従来の電源バックアップ装置では、キャパシタ部３が電源１に直接接続されているので、突入電流により周辺回路に悪影響を及ぼすことが心配され、突入電流を防ぐために制限抵抗を介在させた場合はロスが発生し消費電力が大きくなる。
【解決手段】電源１から電力供給対象２への方向が順方向の第１ダイオード５０からなる主系回路５と、電源１からの入力電圧を所定電圧に降圧し安定化するレギュレーション部６０、制限抵抗４、キャパシタ部３、及びキャパシタ部３から電力供給対象２への方向が順方向の第２ダイオード６１からなる補系回路６とを、電源１と電力供給対象２との間に並列に介在させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源瞬断時に電源バックアップを行う電源バックアップ装置に関し、特に、全体を主系回路と補系回路とに分け、レギュレーション部、制限抵抗、及びキャパシタ部を補系回路に組み込むとともに、ダイオードを用いて主系回路と補系回路とをＯＲ回路とすることで、突入電流の発生を防ぎつつ、電源正常時の消費電力を小さく抑えることができる新規な改良に関するものである。

図２に示す構成は社内技術で特に特許出願していないため文献名を挙げていないが、従来用いられていたこの種の電源バックアップ装置は図２に示す構成となっている。すなわち、電源１と電力供給対象２との間、すなわち電力供給対象２の入力部分に容量の大きなキャパシタ部３を組み込み、電源１からの入力電圧Ｖｉｎでキャパシタ部３を充電しておくことで、電源瞬断時にもキャパシタ部３の電力が電力供給対象２に供給される。

上記のような従来の電源バックアップ装置では、キャパシタ部３は電源１に直接接続されているので、電源投入時に突入電流が流れ込み、特に、入力電圧が高い場合にはその突入電流が過大となり、例えば接点等の周辺回路に悪影響を及ぼすことが心配される。また、突入電流を防ぐために、電源１とキャパシタ部３との間に制限抵抗４を介在させた場合、電流が常時流れるので、ロスが発生し消費電力が大きくなる。

本発明に係る電源バックアップ装置は、電源と電力供給対象との間に介在され、前記電源から前記電力供給対象への方向が順方向の第１ダイオードからなる主系回路と、前記電源からの入力電圧を所定電圧に降圧するレギュレーション部、前記レギュレーション部に接続された制限抵抗、前記制限抵抗を介して前記レギュレーション部に接続されたキャパシタ部、及び前記キャパシタ部に接続され前記電力供給対象への方向が順方向の第２ダイオードからなり、前記電源と前記電力供給対象との間で前記主系回路に並列に接続された補系回路とを備え、前記電源が正常な場合、前記電源の入力電圧である前記主系回路の第１出力電圧が前記第１ダイオードを経て前記電力供給対象に供給され、前記電源に瞬断が発生した場合、該瞬断によって前記補系回路の第２出力電圧が前記主系回路の第１出力電圧よりも高くなり、該第２出力電圧が前記第２ダイオードを経て前記電力供給対象に供給されバックアップが行われる構成としたことを特徴とする電源バックアップ装置。
また、前記レギュレーション部は、シャントレギュレータが用いられたレギュレーション回路である。

本発明の電源バックアップ装置によれば、前記電源が正常な場合、前記電源の入力電圧である前記主系回路の第１出力電圧が前記第１ダイオードを経て前記電力供給対象に供給され、前記電源に瞬断が発生した場合、該瞬断によって前記補系回路の第２出力電圧が前記主系回路の第１出力電圧よりも高くなり、該第２出力電圧が前記第２ダイオードを経て前記電力供給対象に供給されバックアップが行われるので、電源正常時に補系回路に流れる電流を小さく抑えることができ、突入電流の発生を防ぎつつ、電源正常時の消費電力を小さく抑えることができる。
また、前記レギュレーション部は、シャントレギュレータが用いられたレギュレーション回路であるので、自由に電圧を設定できるとともに精度が良く、さらに部品点数も少なく抑えることができ、コストを抑えつつ、必要な条件により柔軟に対応できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電源バックアップ装置を示す回路図である。なお、従来の電源バックアップ装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、電源１と電力供給対象２との間には、主系回路５と補系回路６とが介在されており、それら主系回路５と補系回路６とは互いに並列に接続されている。主系回路５は、前記電源１から前記電力供給対象２への方向が順方向の第１ダイオード５０から構成されている。

補系回路６は、前記電源１からの入力電圧Ｖｉｎを所定電圧に降圧し安定化するレギュレーション部６０、このレギュレーション部６０に接続され突入電流を抑える制限抵抗４、この制限抵抗４を介して前記レギュレーション部６０に接続され蓄電するキャパシタ部３、及び前記キャパシタ部３に接続され前記電力供給対象２への方向が順方向の第２ダイオード６１から構成されている。尚、前記レギュレーション部６０は、例えばＴＬ４３１等のシャントレギュレータ６０３（プログラマブルシャントレギュレータ）が用いられたレギュレーション回路であり、詳細に説明すると、電源１がコレクタに接続されたトランジスタ６００と、このトランジスタ６００のエミッタとグラウンドとの間に接続された第１及び第２抵抗６０１，６０２と、カソードが前記トランジスタ６００のベースに接続されるとともに、アノードが前記グラウンドに接続され、リファレンスが前記第１抵抗６０１と前記第２抵抗６０２との間に接続されたシャントレギュレータ６０３と、前記トランジスタ６００のコレクタと前記シャントレギュレータ６０３のカソードとの間に接続された第３抵抗６０４と、前記第１及び第２抵抗間６０１，６０２と前記前記シャントレギュレータ６０３のカソードとの間に接続されたキャパシタ６０５とから構成されている。前記制限抵抗４及び前記キャパシタ部３は、前記第１及び第２抵抗６０１，６０２に並列に接続されている。

次に、作用について説明する。ここで、主系回路５の出力電圧を第１出力電圧Ｖｏｕｔ１とし補系回路６の出力電圧を第２出力電圧Ｖｏｕｔ２とすると、電源１が正常な時には、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１は前記電源１からの入力電圧Ｖｉｎであり、Ｖｏｕｔ２はキャパシタ部３の充電電圧である。尚、周知のように第１及び第２ダイオード５０，６１でも電圧降下が発生するが、ここでは該電圧降下を無視して説明する。キャパシタ部３の充電電圧は、入力電圧Ｖｉｎがレギュレーション部６０及び制限抵抗４で降圧された後の電圧であるので、電源１が正常な時にはＶｏｕｔ１＞Ｖｏｕｔ２となる。ここで、２つの回路５，６が第１及び第２ダイオード５０，６２によってＯＲ回路となっている。従って、電源１が正常であり、キャパシタ部３が充電された後には、第１出力電圧Ｖｏｕｔ１が電力供給対象２に印加される。レギュレーション部６０の出力電圧Ｖｒは、次の式によって表すことができる。但し、Ｒ１は第１抵抗６０１の抵抗値、Ｒ２は第２抵抗６０２の抵抗値、Ｖｒｅｆはシャントレギュレータ６０３のリファレンスに印加される電圧値である。
Ｖｒ＝｛１＋（Ｒ１／Ｒ２）｝×Ｖｒｅｆ
尚、Ｖｏｕｔ２は電力供給対象２の作動に影響を及ぼさない程度に設定される。

これに対して、電源１に瞬断が発生した場合、該瞬断によって前記補系回路６の第２出力電圧Ｖｏｕｔ２が前記主系回路５の第１出力電圧Ｖｏｕｔ１よりも高くなり、該第２出力電圧Ｖｏｕｔ２が前記第２ダイオード６１を経て前記電力供給対象２に供給されバックアップが行われる。すなわち、キャパシタ部３にチャージされた電荷分の電力が供給され、瞬断に対して短時間のバックアップが行われる。尚、実施の形態１では、レギュレーション部６０は、シャントレギュレータ６０３を用いたレギュレーション回路であると説明したが、例えばツェナーダイオードを用いたレギュレーション回路等も適用可能である。

このような電源バックアップ装置では、電源１が正常な場合、前記電源１の入力電圧Ｖｉｎである前記主系回路５の第１出力電圧Ｖｏｕｔ１が前記第１ダイオード５０を経て前記電力供給対象２に供給され、前記電源１に瞬断が発生した場合、前記補系回路６の第２出力電圧Ｖｏｕｔ２が前記主系回路５の第１出力電圧Ｖｏｕｔ１よりも高くなり、該第２出力電圧Ｖｏｕｔ２が前記第２ダイオード６１を経て前記電力供給対象２に供給されバックアップが行われるので、電源１正常時に補系回路６に流れる電流を小さく抑えることができ、突入電流の発生を防ぎつつ、電源正常時の消費電力を小さく抑えることができる。
具体的には、従来装置のように電源ラインに制限抵抗４を入れた場合、その部分で電流に比例した電圧降下が生じてしまいロスとなるが、この実施の形態の装置では、主系回路５での発生する電圧降下はダイオード５０の順方向電圧０．６Ｖ程度であり、抵抗４でのロスに比べ少ない。さらに、制限抵抗４の作用に加えて、キャパシタ部３の入力をレギュレーションするので、耐サージにすぐれ、突入電流をより確実に減らすことができる。従って、この電源バックアップ装置は、信頼度が要求される電子機器（航空用途等）、入力電圧が不安定な回路、及び負荷変動が大きい電源回路に特に有効である。

また、レギュレーション部は、レギュレーション部６０は、シャントレギュレータ６０３を用いたレギュレーション回路であるので、例えばツェナーダイオードを用いたレギュレーション回路等に比べて自由に電圧を設定できるとともに精度が良く、さらに、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等を用いる場合に比べて部品点数も少なく抑えることができ、コストを抑えつつ、必要な条件により柔軟に対応できる。

本発明の実施の形態１による電源バックアップ装置を示す回路図である。従来の電源バックアップ装置を示す回路図である。

符号の説明

１電源、２電力供給対象、３キャパシタ部、４制限抵抗、５主系回路、６補系回路、５０第１ダイオード、６０レギュレーション部、６１第２ダイオード。

Claims

電源（１）と電力供給対象（２）との間に介在され、前記電源（１）から前記電力供給対象（２）への方向が順方向の第１ダイオード（５０）からなる主系回路（５）と、
前記電源（１）からの入力電圧を所定電圧に降圧するレギュレーション部（６０）、前記レギュレーション部（６０）に接続された制限抵抗（４）、前記制限抵抗（４）を介して前記レギュレーション部（６０）に接続されたキャパシタ部（３）、及び前記キャパシタ部（３）に接続され前記電力供給対象（２）への方向が順方向の第２ダイオード（６１）からなり、前記電源（１）と前記電力供給対象（２）との間で前記主系回路（５）に並列に接続された補系回路（６）と
を備え、
前記電源（１）が正常な場合、前記電源（１）の入力電圧（Ｖｉｎ）である前記主系回路（５）の第１出力電圧（Ｖｏｕｔ１）が前記第１ダイオード（５０）を経て前記電力供給対象（２）に供給され、前記電源（１）に瞬断が発生した場合、該瞬断によって前記補系回路（６）の第２出力電圧（Ｖｏｕｔ２）が前記主系回路（５）の第１出力電圧（Ｖｏｕｔ１）よりも高くなり、該第２出力電圧（Ｖｏｕｔ２）が前記第２ダイオード（６１）を経て前記電力供給対象（２）に供給されバックアップが行われる構成としたことを特徴とする電源バックアップ装置。
前記レギュレーション部（６０）は、シャントレギュレータ（６０３）が用いられたレギュレーション回路であることを特徴とする請求項１記載の電源バックアップ装置。