JP2009090903A - 電源分配システム - Google Patents

Abstract

【課題】電源供給装置１０に関わる交換、及び、電源分配装置２０自体の作り直しをせずとも、増大化した所望の電力量の負荷装置が使用できる電源分配システムを提供する。
【解決手段】本発明の電源分配システムは、複数の電源部４１〜４４を有する電源供給装置４０から供給される出力電力Ｖ４１〜Ｖ４４を、各ヒューズ５２−１ｂ〜５２−４ｂに各ダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃを順方向にして直列接続したダイオードヒューズを有するダイオードヒューズボックス５２−１〜５２−４介して負荷装置へ分配することが可能なので、負荷装置６１，６２の所要電力量に、２個以上の電源部４１〜４４が供給する所定の直流電力容量の合計で対応する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の直流電力を負荷装置へ分配するためのダイオードヒューズを使用した電源分配システムに関するものである。

従来、ヒューズを使用した電源分配システムに関する技術としては、例えば、下記のような特許文献等に記載されている。

特開２００４−１８７３８１号公報

この特許文献１に記載された電源供給システムは、電源ヒューズを使用した電源分配装置を備え、この電源分配装置から、ヒューズを有する負荷装置へ電源を分配するようになっている。電源分配装置と負荷装置とは、ラックに搭載されている。そして、負荷装置側のヒューズよりもラック側の電源ヒューズが先に溶断するという障害を防止ために監視等の技術が記載されている。

図５は、従来の電源分配システムの搭載例を示す概略の図である。
この電源分配システムは、複数の直流出力電圧を供給する電源供給装置１０と、電源分配装置２０とを備えている。電源分配装置２０は、電源供給装置１０から供給される出力電圧を入力し、この出力電源を配線２４−１１，２４−１２，２４−２１，２４−２２，２４−３１，２４−３２，２４−４１，２４−４２とを介して４つの負荷装置３１〜３４の入力端子側へそれぞれ分配する装置である。電源分配装置２０と負荷装置３１〜３４とは、ラック２０Ｒに搭載されている。

図６は、図５の電源分配システムを示す構成図である。
この電源分配システムを構成する電源供給装置１０は、複数の直流出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４（例えば、−４８Ｖ）を出力する図示しない４つの電源部を有している装置であり、各電源部は、直流電力容量が１．８ｋＷであり、電源分配装置２０へ出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４を出力している。各出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４に対応する各接地電圧Ｇ１１〜Ｇ１４は、０Ｖになっている。電源分配装置２０は、複数の入力端子２１−１〜２１−８を有する入力端子板２１と、この入力端子板２１に接続される複数のヒューズボックス２２−１〜２２−４と、このヒューズボックス２２−１〜２２−４に接続され、複数の出力端子を有する出力端子板２３とにより構成されている。

入力端子板２１を構成する各入力端子２１−１，２１−３，２１−５及び２１−７には、それぞれ出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４が入力される。各ヒューズボックス２２−１〜２２−４は、各第１の端子２２−１ａ〜２２−４ａと、各ヒューズ２２−１ｂ〜２２−４ｂと、がそれぞれ接続されている。各第１の端子２２−１ａ〜２２−４ａには、各ヒューズ２２−１ｂ〜２２−４ｂをそれぞれ介し、各第２の端子２２−１ｃ〜２２−４ｃが接続されている。各第２の端子２２−１ｃ〜２２−４ｃには、各出力端子２３−１，２３−３，２３−５及び２３−７を介して各配線２４−１１，２４−２１，２４−３１及び２４−４１がそれぞれ接続されている。

各入力端子２１−２，２１−４，２１−６及び２１−８には、それぞれ接地電圧Ｇ１１〜Ｇ１４が入力され、又、各出力端子２３−２，２３−４，２３−６及び２３−８を介して各配線２４−１２，２４−２２，２４−３２及び２４−４２がそれぞれ接続されている。各配線２４−１１と２４−１２と、同２４−２１と２４−２２と、同２４−３１と２４−３２と、同２４−４１と２４−４２とが、それぞれ各負荷装置３１〜３４へ接続されている。

このように構成される電源分配システムでは、次のように動作する。電源が投入されると、電源供給装置１０から各出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４が出力され、電源分配装置２０へ供給される。電源供給装置１０の出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４が、電源分配装置２０の入力端子２１−１，２１−３，２１−５，２１−７に供給されると、各ヒューズ２２−１ｂ〜２２−４ｂと各配線２４−１１，２４−２１，２４−３１，２４−４１とを介して各負荷装置３１〜３４へ必要な出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４が分配され、負荷装置３１〜３４を作動させる。

各ヒューズ２２−１ｂ〜２２−４ｂは、電源供給装置１０と各負荷装置３１〜３４との間に過電流が流れると、溶断して回路を開き、各負荷装置３１〜３４の破壊を防止するようになっている。

しかしながら、従来の電源分配システムでは、電源供給装置１０の各出力電圧Ｖ１１〜Ｖ１４が−４８Ｖで、各直流電力容量が１．８ｋＷと固定されている。この為、各負荷装置３１〜３４に必要な電力容量が１．８ｋＷ以内であれば、問題はないが、例えば、必要な電源電圧は同じでも必要な電力容量が３．３ｋＷのように、電源供給装置１０の各直流電力容量１．８ｋＷを超える負荷装置にそのままでの対応は不可能である。他の負荷装置への搭載に変更する場合に、既設の電源分配システムでは、電力容量が不足するので、電源供給装置１０や電源分配装置２０自体の作り直しや交換が必要となり、容易に負荷の大きな電力容量の負荷装置ができない。

本発明の電源分配システムは、所定の直流電力をそれぞれ供給する複数の電源部を有する電源供給装置と、前記電源部から供給される前記各所定の直流電力を入力し、前記各所定の直流電力を配線を介して１つ又は複数の負荷装置の入力端子側へ分配する電源分配装置とを備えている。前記電源分配装置は、前記各電源部から供給される前記各所定の直流電力をそれぞれ入力する複数の入力端子と、第１及び第２の端子間において順方向に直列に接続されたヒューズ及びダイオード手段をそれぞれ有している。そして、前記第１の端子が前記各入力端子にそれぞれ接続される複数のダイオードヒューズと、前記各ダイオードヒューズの前記各第２の端子に接続され、前記各所定の直流電力をそれぞれ出力する複数の出力端子とを有し、前記負荷装置において必要とする電力容量に対応して前期複数の出力端子を、前記配線を介して前記負荷装置の入力端子側に対して、ダイオード・オア接続構成の並列接続にするようになっている。

本発明の電源分配システムによれば、電源供給装置から負荷装置へ供給分配せれる電力について、ダイオードを順方向にしてヒューズと直列接続したダイオードヒューズを介して電源供給装置からの電力を負荷装置へ供給するようにしたので、次の（ａ），（ｂ）のような効果を有する。
（ａ）一個の負荷装置の所要の電力量が一個の電源部の供給電力容量を超える、電源部、電源供給装置及び電源分配装置の作り直し又は交換を行うことなく、複数の電源部からの出力電力を前記一個の負荷装置へ供給することができる。
（ｂ）複数の電源部のどれかが、定常的又は過渡的に、例えば、出力電圧が変動しても、それぞれの電源部に接続されているダイオードヒューズのダイオードによって、他の電源部へこの出力電圧変動が及ぶことを阻止できる。

電源分配システムは、所定の直流電力をそれぞれ供給する複数の電源部を有する電源供給装置と、前記電源部から供給される前記各所定の直流電力を入力し、前記各所定の直流電力を配線を介して１つ又は複数の負荷装置の入力端子側へ分配する電源分配装置とを備えている。

電気電源分配装置は、複数の入力端子と、複数のダイオードヒューズと、複数の出力端子とを有している。前記複数の入力端子は、前記各電源部から供給される前記各所定の直流電力をそれぞれ入力する。前記複数のダイオードヒューズは、第１及び第２の端子間において順方向に直列に接続されたヒューズ及びダイオード手段をそれぞれ有し、前記第１の端子が前記各入力端子にそれぞれ接続される。

前記複数の出力端子は、前記各ダイオードヒューズの前記各第２の端子に接続され、前記各所定の直流電力をそれぞれ出力する。そして、前記負荷装置において必要とする電力容量に対応して前期複数の出力端子を、前記配線を介して前記負荷装置の入力端子側に対して、ダイオード・オア接続構成の並列接続にする。例えば、前記複数の出力端子と前記負荷装置とを接続する複数の前記配線は、ほぼ等長にて並列に接続している。

（実施例１の構成）
図２は、本発明の実施例１における電源分配システムの搭載例を示す概略の図である。
この電源分配システムは、複数の直流電力（例えば、直流出力電圧）を供給する電源供給装置４０と、電源分配装置５０とを備えている。電源分配装置５０は、電源供給装置４０から供給される出力電圧を入力し、この出力電圧を配線（例えば、電源ケーブル）５４−１１，５４−１２，５４−２１，５４−２２と５４−３１，５４−３２，５４−４１，５４−４２とを介して複数（例えば、２つ）の負荷装置６１，６２の入力端子側へそれぞれ分配する装置である。電源分配装置５０と負荷装置６１，６２とは、ラック５０Ｒに搭載されている。

図１は、本発明の実施例1を示す図２の電源分配システムの概略の構成図である。
この電源分配システムを構成する電源供給装置４０は、直流電力容量が、例えば、１．８［ｋＷ］で、出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４（例えば、−４８［Ｖ］）をそれぞれ出力する複数（例えば、４つ）の第１〜第４の電源部４１〜４４を有し、これらの出力側に電源分配装置５０が接続されている。電源分配装置５０は、各電源部４１〜４４からの出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４が供給され、各ヒューズ５２−１ｂ〜５２−４ｂに各ダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃを順方向にして直列接続したダイオードヒューズを介して、電力を分配する電源分配装置５０とを備えている。

電源供給装置４０は、第１〜第４の出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４と、第１〜第４の接地電圧Ｇ４１〜Ｇ４４をそれぞれ電源分配装置５０に印加している。電源分配装置５０は、各入力端子５１−１〜５１−８で構成される入力端子板５１と、それぞれに第１の端子５２−１ａ〜５２−４ａ、ヒューズ５２−１ｂ〜５２−４ｂ、ダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃ、及び第２の端子５２−１ｄ〜５２−４ｄで構成される複数のダイオードヒューズボックス５２−１〜５２−４と、各出力端子２３−１〜２３−８で構成される出力端子板２３と、複数の配線５４−１１，５４−１２，５４−２１，５４−２２，５４−３１，５４−３２，５４−４１及び５４−４２とを備えている。

各入力端子５１−１，５１−３，５１−５及び５１−７には、それぞれ出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４が入力され、又、各ダイオードヒューズボックス５２−１〜５２−４の第１の端子５２−１ａ〜５２−４ａがそれぞれ接続されている。各第１の端子５２−１ａ〜５２−４ａと各第２の端子５２−１ｄ〜５２−４ｄのそれぞれの間には、各ヒューズ５２−１ｂ〜５２−４ｂと、順方向にしたダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃとが直列接続されている。各第２の端子５２−１ｄ〜５２−４ｄには、各出力端子５３−１，５３−３，５３−５及び５３−７を介して各配線５４−１１，５４−２１，５４−３１及び５４−４１がそれぞれ接続されている。

各配線５４−１１及び５４−２１が、−４８Ｖの電源電圧及び３．３ｋＷの直流電力量を必要とする負荷装置６１へ接続される。このことによって、ダイオード・オア構成の並列接続され、各電源部４１及び４４からの必要な直流電力が負荷装置６１へ供給されている。同様に、各配線部５４−３１及び５４−４１が、負荷装置６２へ接続されることによって、ダイオード・オア構成の並列接続され、各電源部４３及び４４からの必要な直流電力が負荷装置６２へ供給される。接地電圧Ｇ４１が印加された入力端子５１−２は、出力端子５３−２と配線５４−１２とを介して、接地電圧Ｇ４２が印加された入力端子５１−４は、出力端子５３−４と配線５４−２２とを介して、それぞれ負荷装置６１へ接続されている。接地電圧Ｇ４３が印加された入力端子５１−６は、出力端子５３−６と配線５４−３２とを介して、接地電圧Ｇ４４が印加された入力端子５１−８は、出力端子５３−８と配線５４−４２とを介して、それぞれ負荷装置６２へ接続されている。

図３は、図１に示すスイッチング型の電源部４１の概略の構成図である。
図１のその他の電源部４２〜４４は、電源部４１と同様の構成である。

この電源部４１は、非安定直流電圧Ｖｉ［Ｖ］を入力するスイッチング制御回路４１ａを有している。スイッチング制御回路４１ａの出力側には、フィルタ回路４１ｂが接続されている。フィルタ回路４１ｂの出力側には、安定化直流電圧Ｖｏ＝−４８（＝Ｖ４１〜Ｖ４４）［Ｖ］を出力すると共に、安定化直流電圧Ｖｏを分圧する分圧回路４１ｃが接続されている。分圧回路４１ｃからの分圧電圧と、非安定直流電圧Ｖｉを印加されて基準電圧を発生する基準電圧発生回路４１ｄからの基準電圧とが、誤差増幅回路４１ｅへ印加されている。誤差増幅回路４１ｅの出力側には、制御パルス発生回路４１ｆが接続されている。制御パルス発生回路４１ｆの出力側には、スイッチング制御回路４１ａが接続されている。
他の電源部４２〜４４は、電源部４１と同一の構成である。

（実施例１の動作）
図１の電源分配システムにおいて、電源が投入されると、図1に示す電源供給装置４０中の各電源部４１〜４４の各出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４は、電源分配装置５０中の入力端子５１−１，５１−３，５１−５，５１−７へ入力される。ダイオードヒューズボックス５２−１〜５２−４中の第１の端子５２−１ａ〜５２−４ａ、ヒューズ５２−１ｂ〜５２−４ｂ、ダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃ、第２の端子５２−１ｄ〜５２−４ｄ及び出力端子５３−１，５３−３，５３−５，５３−７を介し、更に電源ケーブル５４−１１と，５４−２１とによって負荷装置６１へと，又更に電源ケーブル５４−３１と５４−４１とによって負荷装置６２へと、それぞれ入力される。

ここで、各電源ケーブル５４−１１，５４−２１，５４−３１，５４−４１の特性や長さが、又、各ダイオード５２−１ｃ，５２−２ｃ，５２−３ｃ，５２−４ｃの順方向電圧が、ほぼ同等であるとすると、各電源部４１〜４４の出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４からの供給電力もほぼ同じである。

今、各電源部４１及び４２は、それぞれに入力端子５１−１から配線５４−１１と、配線５４―２１から入力端子５１−３とによって、つながりがあるので、仮に、電源部４１が、各ヒューズ５２−１ｂ及び５２−２ｂが溶断しない範囲で、定常的又は過渡的に、例えば、出力電圧Ｖ４１が−４８Ｖから−５０Ｖに変動すると、ダイオード５２−２ｃによって、電源部４２への影響が阻止される。同様に、出力電圧Ｖ４１が−４８Ｖから−４５Ｖに変動すると、電源部４２への影響がダイオード５２−１ｃによって阻止される。このことは、出力電圧Ｖ４２が変化した際には、同様に阻止される。

以上のことは、電源部４３及び４４から負荷装置６２の間においても、同様のダイオード・オア並列接続がされ、同様に変動を阻止できる。

負荷装置６１の所要電力、例えば、３．３ｋＷに対して、更に、供給電力に余裕を持たせる為には、電源部４３又は電源部４４からの直流電力を負荷装置６１へ追加供給することができる。

図３の電源部は、非安定直流電圧Ｖｉがスイッチング制御回路４１ａに入力され、そのままスイッチング制御回路４１ａの出力側から出力されたとする。その電圧（＝Ｖｉ）はフィルタ回路４１ｂを通過し、出力電圧Ｖｏを出力する。出力電圧Ｖｏは、分圧回路４１ｃで分圧される。基準電圧発生回路４１ｄからの基準電圧と分圧電圧とを誤差増幅回路４１ｅで誤差増幅され、仮に、基準電圧よりも分圧電圧が小さい場合は、制御パルス発生回路４１ｆを介して、スイッチング制御回路４１ａをこれまでよりも、開く（導通状態にする）時間を増やし、基準電圧よりも分圧電圧が大きい場合は、スイッチング制御回路４１ａをこれまでよりも開く時間を減らす動作を繰り返すことで安定化直流電圧Ｖｏ（＝Ｖ１１〜Ｖ１４）が得られる。

（実施例１の効果）
本実施例1によれば、ヒューズ各５２−１ｂ〜５２−４ｂのそれぞれにダイオード５２−１ｃ〜５２−４ｃをそれぞれ順方向にして直列接続したダイオードヒューズを使用することによって、次の（ａ）、（ｂ）のような效果がある。
（ａ）負荷装置６１又は６２の所要電力に対応し、電源供給装置４０、各電源部４１〜４４、及び電源分配装置５０の交換又は作り直しなしに、電源供給装置４０内にある全ての電源部４１〜４４の供給電力を同一の、例えば、負荷装置３５に印加できる。
（ｂ）電源部４１及び４２中のどれかが、定常的又は過渡的に、例えば、出力電圧Ｖ４１，Ｖ４２が変動しても、電源部４１，４２のそれぞれに接続されているダイオードヒューズのダイオード５２−１ｃ及び５２−２ｃによって、他の電源部４２及び４１へこの出力電圧変動が及ぶことを阻止できる。又、このことは、電源部４３及び４４についても、同様のことが言える。

図４は、本発明の実施例２のダイオードヒューズボックス５２−１を示す構成図であり、実施例を示す図１中のダイオードヒューズボックス５２−1に対応するものである。

このダイオードヒューズボックス５２−１中のダイオード５２−１ｃに対してダイオード５２−１ｃＡを並列接続する。

その他のダイオード５２−２ｃ〜５２−４ｃについても、ダイオード５２−１ｃと同様に並列接続するものである。

実施例２の動作は、実施例１と同様である。
本実施例２によれば、ダイオードヒューズのダイオード２２ｎ−４を複数のダイオード２２ｎ−４ａ及び２２ｎ−４ｂを並列接続したので、次の（ａ）、（ｂ）のような效果がある。
（ａ）ダイオード毎に流れる順方向電流が分散され、ダイオード２２ｎ−４ａ及び２２ｎ−４ｂに掛かる負荷が軽減できる。
（ｂ）１個のダイオードよりもダイオードを２個並列にした方の順方向電圧を多少下げることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、図示以外の様々な利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
（ａ）電源供給装置４０の電源部４１〜４４や電源分配装置５０のダイオードヒューズボックス５２−１〜５２−４の各個数は、４である必要はなく、個数に制限はない。
（ｂ）負荷装置６１，６２の個数は、２である必要はなく、企画次第である。
（ｃ）各電源部４１〜４４の構成は、図３に示したようなスイッチング型電源である必要はなく、他の型の電源でもよい。
（ｄ）電源部４１〜４４からの出力電圧Ｖ４１〜Ｖ４４は、負の電圧である必要はなく、正の電圧でもかまわない。その場合、使用しているダイオードの方向を今とは逆にすればよい。但し、ダイオードは常に順方向で使用する。

本発明の実施例１を示す電源分配システムの概略の構成図である。 本発明の実施例１における電源分配システムの搭載例を示す概略の図である。 図１中の電源部を示す構成図である。 本発明の実施例２のダイオードヒューズを示す構成図である。 従来の電源分配システムの搭載例を示す概略の図である。 図５の電源分配システムを示す構成図である。

符号の説明

４０ 電源供給装置
４１〜４４ 電源部
５０ 電源分配装置
５１−１〜５１−８ 入力端子
５３−１〜５３−８ 出力端子
５４−１１、５４−１２、５４−２１、５４−２２
５４−３１、５４−３２、５４−４１、５４−４２ 配線
５２−１〜５２−４
５２−１ｂ〜５２−４ｂ ヒューズ
５２−１ｃ〜５２−４ｃ，５２−１ｃＡ ダイオード

Claims (4)

1. 所定の直流電力をそれぞれ供給する複数の電源部を有する電源供給装置と、
   前記電源部から供給される前記各所定の直流電力を入力し、前記各所定の直流電力を配線を介して１つ又は複数の負荷装置の入力端子側へ分配する電源分配装置とを備えた電源システムであって、
   前記電源分配装置は、
   前記各電源部から供給される前記各所定の直流電力をそれぞれ入力する複数の入力端子と、
   第１及び第２の端子間において順方向に直列に接続されたヒューズ及びダイオード手段をそれぞれ有し、前記第１の端子が前記各入力端子にそれぞれ接続される複数のダイオードヒューズと、
   前記各ダイオードヒューズの前記各第２の端子に接続され、前記各所定の直流電力をそれぞれ出力する複数の出力端子とを有し、
   前記負荷装置において必要とする電力容量に対応して前期複数の出力端子を、前記配線を介して前記負荷装置の入力端子側に対して、ダイオード・オア接続構成の並列接続にすることを特徴とする電源分配システム。
2. 前記複数の出力端子と前記負荷装置とを接続する複数の前記配線は、ほぼ等長にて並列に接続することを特徴とする請求項１記載の電源分配システム。
3. 前記ダイオード手段は、１つのダイオード、又は並列接続された複数のダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電源分配システム。
4. 前記複数の入力端子は、入力端子板により構成され、
   前記複数の出力端子は、出力端子板により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源分配システム。

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