JP2009232520A - Multiple power source device, power supply method used in the device, and power supply control program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の負荷系統に個別に電力を供給するマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムに係り、特に、コンピュータ等の情報処理装置のシステムの負荷ごとに対応した電圧で個別に電力を供給するマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムに関する。 The present invention relates to a multi-power supply apparatus that individually supplies power to a plurality of load systems, a power supply method used in the apparatus, and a power supply control program, and in particular, for each system load of an information processing apparatus such as a computer. The present invention relates to a multi-power supply apparatus that individually supplies power at a corresponding voltage, a power supply method used in the apparatus, and a power supply control program.
コンピュータ等の情報処理装置のシステム(以下、装置システムという)は複数の負荷によって構成され、各負荷はそれぞれ必要な電圧で動作している。したがって、複数の電源系統からなるマルチ電源装置によって、装置システム内のそれぞれの負荷ごとに要求された電圧で各負荷に個別に電力を供給している。図5は、装置システム等に用いられる一般的なマルチ電源装置の構成図である。図5に示すように、装置システム25は、A負荷26aとB負荷26bが互いに独立した電源ユニットによって動作している。したがって、A負荷26aには2台の電源ユニット(A1電源21a1とA2電源21a2)が並列冗長で接続されている。また、B負荷26bには2台の電源ユニット(B1電源22b1とB2電源22b2)が並列冗長で接続されている。このとき、A系統の2台の電源ユニット(A1電源21a1とA2電源21a2)はA負荷26aが要求する電圧(例えば、DC12V)を出力し、B系統の2台の電源ユニット(B1電源22b1とB2電源22b2)はB負荷26bが要求する電圧(例えば、DC24V)を出力している。
A system of an information processing apparatus such as a computer (hereinafter referred to as an apparatus system) is composed of a plurality of loads, and each load operates at a necessary voltage. Therefore, power is individually supplied to each load at a voltage required for each load in the apparatus system by a multi-power supply apparatus including a plurality of power supply systems. FIG. 5 is a configuration diagram of a general multi-power supply apparatus used in an apparatus system or the like. As shown in FIG. 5, the device system 25 is operated by a power supply unit in which the A load 26a and the
すなわち、それぞれの系統の負荷(A負荷26aとB負荷26b)が要求する電圧とそれぞれの電源ユニット(A1電源21a1及びA2電源21a2と、B1電源22b1及びB2電源22b2)は対で構成される。また、各電源ユニットの容量は各負荷の最大電流で決定される。例えば、2台の電源ユニット(A1電源21a1とA2電源21a2)が並列冗長システムで運転している場合は、A1電源21a1とA2電源21a2のそれぞれがA負荷26aの最大電流を定格容量としている。したがって、並列冗長システムでは、それぞれの系統の2台の電源ユニット(例えば、A1電源21a1とA2電源21a2)はそれぞれ定格容量の半分の容量で運転していることになる。
That is, the voltage required by each system load (A load 26a and
すなわち、短期間かつ特定モードのとき(例えば、負荷が投入された瞬間の過度状態のとき)だけにおいて最大電流が流れる場合であっても、その最大電流に合わせて各電源ユニットの最大容量を決定する必要がある。言い換えると、装置システム25内で複数の電源ユニットによって多出力電源を構成する場合は、各負荷(A負荷26aとB負荷26b)がそれぞれ必要とする最大負荷電流値を想定し、それぞれの電源ユニット((A1電源21a1及びA2電源21a2と、B1電源22b1及びB2電源22b2)の容量を決定している。したがって、負荷が定格状態で運転している通常時の電流に対しては、かなり大きな容量の電源ユニットで多出力電源を構成していることになる。その結果、装置システムに電力を供給するマルチ電源装置の容量が大きくなり、装置システム全体の実装スペースが大きくなってコストアップしてしまう。言い換えると、通常負荷電流に対しては過剰に供給能力のある電源構成となるため、マルチ電源装置の小型化や低コスト化の妨げとなっている。
In other words, the maximum capacity of each power supply unit is determined in accordance with the maximum current even when the maximum current flows only in a short period and in a specific mode (for example, in the transient state at the moment the load is applied). There is a need to. In other words, when a multi-output power supply is configured by a plurality of power supply units in the device system 25, the maximum load current value required by each load (A load 26a and
また、高信頼性を必要とする装置システムにおいては、何れか一つの電源系統の電圧が異常となった場合にシステムとして正常動作することができず重大事故に発展する危険性を回避するために、各電源ユニットはバックアップ冗長構成をとるのが一般的であるが、複数個の電源ユニットを並列接続する場合も、それぞれの電源ユニットの容量は最大負荷電流に対応できるように大容量化しなければならない。すなわち、各電源ユニットの出力側にそれぞれのバックアップ冗長用電源を並列接続して設けるため、装置システムがさらに大規模かつコストアップするおそれがある。また、装置システムにおいて、負荷の電圧値や容量の変更が生じた場合は、一度セットアップしたマルチ電源装置の構成を変更することは難しく、電源ユニットの変更に対応するための柔軟性に欠けている。通常、このような電源ユニットの変更を行う場合は、マルチ電源装置のプリント基板の変更を伴う大幅な設計変更となることが多い。 In order to avoid the risk of equipment systems that require high reliability from failing to operate normally as a system that cannot operate normally when the voltage of any one power system becomes abnormal. In general, each power supply unit has a backup redundant configuration. However, even when a plurality of power supply units are connected in parallel, the capacity of each power supply unit must be large enough to support the maximum load current. Don't be. That is, since each backup redundant power supply is provided in parallel on the output side of each power supply unit, the apparatus system may be further increased in scale and cost. Also, in the device system, when the load voltage value or capacity changes, it is difficult to change the configuration of the multi-power supply device once set up, and lacks flexibility to cope with the change of the power supply unit . Usually, when such a power supply unit is changed, it is often a significant design change accompanied by a change in the printed circuit board of the multi-power supply apparatus.
そこで、電源ユニットの容量が大きくなるという問題を解決するために、複数の電源ユニットで構成されるマルチ電源装置において、各電源系統のDC−DCコンバータ(電源ユニット)の最大容量を通常負荷運転時の定格容量とし、過負荷運転時にはスイッチをONにしてDC−DCコンバータにバッテリを並列接続して、そのバッテリから電力補給を行うようにしたマルチ電源装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、DC−DCコンバータの容量は通常運転時の電流容量でよいので、各電源ユニットの容量を比較的小さく抑えることができる。 Therefore, in order to solve the problem that the capacity of the power supply unit becomes large, the maximum capacity of the DC-DC converter (power supply unit) of each power supply system in the multi-power supply apparatus composed of a plurality of power supply units is set during normal load operation. There is disclosed a multi-power supply apparatus in which the rated capacity is set to ON, and a switch is turned on during overload operation to connect a battery in parallel to a DC-DC converter, and power is supplied from the battery (for example, Patent Document 1). reference). According to this technique, since the capacity of the DC-DC converter may be the current capacity during normal operation, the capacity of each power supply unit can be kept relatively small.
また、それぞれ異なる電圧を出力する複数の電源ユニットとは別に予備の電圧可変電源ユニットを設け、この電圧可変電源ユニットがそれぞれのスイッチを介して電圧の異なる複数の電源ユニットに個別に並列接続されるようにした電源システムの技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。この技術によれば、複数の電源ユニットのうち何れかの電源ユニットが故障した場合は、直ちに、該当するスイッチがONされて電圧可変電源ユニットが故障した電源ユニットの系統に接続され、その電圧可変電源ユニットから故障した電源ユニットと同じ電圧が同系統の負荷に供給される。このようにして、複数の電源ユニットのうち何れの電源ユニットが故障しても、電圧可変電源ユニットは、直ちに、故障した電源ユニと同じ電圧を立ち上げて故障した電源ユニットと入れ替えることができる。すなわち、複数の電源ユニットのそれぞれと電圧可変電源ユニットは並列冗長システムにはなっていないが、電圧可変電源ユニットがバックアップ電源として無停電電源システムを構築することができる。
しかしながら、上記特許文献1の技術は、DC−DCコンバータから負荷へ定格電力を供給しているとき、過負荷になったらバッテリから補助電力を供給することができるので、DC−DCコンバータの容量を低く抑えることはできるが、バッテリの充電状態によっては過負荷時に対応するだけの補助電力の供給を行えないこともある。すなわち、バッテリの充電状態を常時監視して、DC−DCコンバータの出力電圧よりバッテリ電圧を常に高い電圧に維持しておかなければバッテリから補助電力の供給を行うことができない。そのため、バッテリの充電状態を監視する監視装置等が必要となり、マルチ電源装置がコストアップするおそれがある。さらに、バッテリ電圧はほぼ一定の電圧であるので、各DC−DCコンバータの出力電圧が異なる場合には、全てのDC−DCコンバータに対して補助電力の供給を行うように対応することはできない。また、このマルチ電源装置の構成では負荷状態に応じて柔軟に電源ユニット(DC−DCコンバータ)の構成を変化させることができない。 However, in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, when the rated power is supplied from the DC-DC converter to the load, the auxiliary power can be supplied from the battery when the load is overloaded. Although it can be suppressed to a low level, depending on the state of charge of the battery, it may not be possible to supply auxiliary power sufficient to cope with an overload. In other words, auxiliary power cannot be supplied from the battery unless the state of charge of the battery is constantly monitored and the battery voltage is always kept higher than the output voltage of the DC-DC converter. For this reason, a monitoring device or the like for monitoring the state of charge of the battery is required, and there is a risk that the cost of the multi power supply device will increase. Further, since the battery voltage is a substantially constant voltage, when the output voltages of the DC-DC converters are different, it is not possible to cope with supplying auxiliary power to all the DC-DC converters. Further, in the configuration of the multi-power supply apparatus, the configuration of the power supply unit (DC-DC converter) cannot be flexibly changed according to the load state.
また、上記特許文献2の技術によれば、電圧可変電源ユニットは、複数の電源ユニットのそれぞれが故障したときに入れ替わるバックアップ用の電源であるので、正常時に負荷に電力を供給している複数の電源ユニットの各容量は、過度時を含めた負荷の最大電流を供給できるだけの容量でなければならない。したがって、この技術においては各電源ユニットの容量を負荷が要求する瞬時の最大容量より小さくすることはできない。すなわち、各電源ユニットの電源容量は定格負荷に対して大きなものとなってしまい、各電源ユニットの容量利用率は極めてよくない。さらに、このマルチ電源装置のシステムにおいても、負荷状態に応じて柔軟に電源ユニットの構成を構築することはできない。
Further, according to the technique of
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、個別の電源ユニットの電源容量を出来るだけ小さくすると共に、負荷状態に応じて電源ユニットの構成を最適化することができるようなマルチ電源装置、該装置に用いられる電力供給方法、及び電力供給制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, a multi-power supply apparatus that can reduce the power capacity of an individual power supply unit as much as possible, and can optimize the configuration of the power supply unit according to the load state, An object is to provide a power supply method and a power supply control program used in the apparatus.
上記の課題を解決するために、この発明の第1の構成は、複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給するマルチ電源装置に係り、前記複数の電源ユニットから、前記負荷の状態に応じて選択された特定の電源ユニットと並列接続して、前記特定の電源ユニットの電圧レベルと同じ電圧レベルの補助電力を前記負荷へ供給するブースタ電源を備えてなることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a first configuration of the present invention relates to a multi-power supply apparatus that supplies power from a plurality of power supply units to a corresponding load by a power supply system independent from each other. A booster power supply that is connected in parallel with a specific power supply unit selected according to the state of the load and supplies auxiliary power having the same voltage level as the voltage level of the specific power supply unit to the load. It is a feature.
この発明の第2の構成は、マルチ電源装置を構成する複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給する電力供給方法に係り、前記複数の電源ユニットから、前記負荷の状態に応じて特定の電源ユニットを選択し、選択した特定の電源ユニットとブースタ電源とを並列接続して、該ブースタ電源に前記特定の電源ユニットの電圧レベルと同じ電圧レベルの補助電力を前記負荷へ供給させることを特徴としている。 A second configuration of the present invention relates to a power supply method for supplying power from a plurality of power supply units constituting a multi-power supply apparatus to a corresponding load by a power system independent of each other, and from the plurality of power supply units to the load The specific power supply unit is selected according to the state of the power supply, the selected specific power supply unit and the booster power supply are connected in parallel, and auxiliary power having the same voltage level as the voltage level of the specific power supply unit is supplied to the booster power supply. It is characterized by being supplied to a load.
この発明の構成によれば、負荷となる装置システム側からの要求により、ブースタ電源の出力電圧及び負荷への供給ルートを自在にコントロールすることができるので、各電源ユニットを最小限の電源容量にしてマルチ電源装置を構成することができる。したがって、装置システムの小型化及び低コスト化を図ることができる。また、従来のマルチ電源装置でバックアップ冗長システムを構築する場合は、各電源ユニットの出力側に個別のバックアップ冗長用電源を設ける必要があった。しかし、本発明のマルチ電源装置では、バックアップ用電源(つまり、ブースタ電源)が自在に出力電圧及び負荷への供給ルートを変えることができるので、各電源ユニットの出力側に共有のバックアップ用電源(ブースタ電源)を構成することができる。したがって、最小限の容量と個数の電源ユニットの構成によって多出力のバックアップ冗長システムを構築することができる。その結果、マルチ電源装置及び装置システムのコストダウンを図ることができると共に、信頼性を向上させることができる。 According to the configuration of the present invention, the output voltage of the booster power supply and the supply route to the load can be freely controlled according to the request from the device system side serving as a load, so that each power supply unit has a minimum power supply capacity. Thus, a multi-power supply device can be configured. Therefore, the apparatus system can be reduced in size and cost. Further, when a backup redundant system is constructed with a conventional multi-power supply apparatus, it is necessary to provide an individual backup redundant power supply on the output side of each power supply unit. However, in the multi-power supply apparatus of the present invention, the backup power supply (that is, the booster power supply) can freely change the output voltage and the supply route to the load, so that a common backup power supply ( Booster power supply) can be configured. Therefore, a multi-output backup redundant system can be constructed with a minimum capacity and the number of power supply units. As a result, the cost of the multi-power supply apparatus and the apparatus system can be reduced, and the reliability can be improved.
この発明のマルチ電源装置は、複数の電源ユニットから個別の負荷に電力を供給する複数の電源系統を備えると共に、複数の電源ユニットとは別に予備電源ユニットをブースタ電源として備え、この予備電源ユニット(ブースタ電源)と複数の電源ユニットとはそれぞれスイッチによって個別に並列接続されるように構成されている。そして、負荷となる装置システムからの要求信号により、予備電源ユニットの出力電圧を可変させると共に、その要求信号によって選択されたスイッチにより、予備電源ユニットを該当する電源ユニットの電源系統に並列接続させる。このような構成により、負荷状態に応じて対応する負荷へのルートを選択して、予備電源ユニットを複数の電源ユニットの何れかと並列接続させることができる。言い換えると、それぞれの負荷の電流容量に応じて、対応する電源ユニットの電源系統に予備電源ユニットを並列接続させることができる。これによって、複数の電源ユニットの各容量は、それぞれの負荷の定格容量に抑えることができると共に、負荷状態に応じて柔軟に(フレキシブルに)電源ユニットの構成を可変させることが可能となる。また、マルチ電源装置における電源ユニットの構成の最適化と装置システムの信頼性の向上を図ることができる。 The multi-power supply device according to the present invention includes a plurality of power supply systems that supply power to individual loads from a plurality of power supply units, and includes a backup power supply unit as a booster power supply separately from the plurality of power supply units. The booster power source) and the plurality of power supply units are individually connected in parallel by switches. Then, the output voltage of the standby power supply unit is varied by a request signal from the device system as a load, and the standby power supply unit is connected in parallel to the power supply system of the corresponding power supply unit by a switch selected by the request signal. With such a configuration, it is possible to select a route to a corresponding load according to the load state, and to connect the standby power supply unit in parallel with any one of the plurality of power supply units. In other words, the standby power supply unit can be connected in parallel to the power supply system of the corresponding power supply unit according to the current capacity of each load. Thereby, each capacity | capacitance of a some power supply unit can be restrained to the rated capacity of each load, and it becomes possible to change the structure of a power supply unit flexibly (flexibly) according to a load state. In addition, the configuration of the power supply unit in the multi-power supply apparatus can be optimized and the reliability of the apparatus system can be improved.
この発明の好適な実施形態は、複数の電源ユニットから、互いに独立した電源系統によって対応する負荷へ電力を供給するマルチ電源装置であって、負荷の状態を監視して監視情報を送信する監視手段と、監視手段から送信された監視情報に基づいて複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択し、負荷に補助電力を供給するブースタ電源を特定の電源ユニットに並列接続させる選択接続手段と、監視手段から送信された監視情報に基づいて、ブースタ電源の電圧レベルを、選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させる電圧制御手段とを備えている。
このような構成によれば、例えば、マルチ電源装置が2系統の電源ユニットで構成されていて、情報処理システム等の装置システムの2系統の負荷に個別に電力を供給する場合、実際の運用状態においては2系統の負荷が同時に最大負荷電流となる運転モードは殆んど発生しない。よって、定常状態で使用する負荷電流をベースに各電源ユニットの容量を決定し、負荷電流が不足する特定モード(例えば、起動時)に備えて最小限のブースタ電源を準備し、マルチ電源装置の各電源ユニットの出力段に装置システムで使用する系統数と同じ個数のスイッチを搭載する。そして、装置システムからの監視情報に基づいてブースタ電源の出力電圧を必要な電圧に設定し、過負荷電流となる電源ユニットの系統のスイッチをONにしてブースタ電源から該当する負荷に対して補助電力を供給する。これによって、各負荷に対して必要な電力供給を行うことが可能となると共に、ブースタ電源はバックアップ冗長電源としても機能させることもできる。
A preferred embodiment of the present invention is a multi-power supply apparatus that supplies power from a plurality of power supply units to a corresponding load by mutually independent power supply systems, and monitors the load status and transmits monitoring information Select connection means for selecting a specific power supply unit from a plurality of power supply units based on the monitoring information transmitted from the monitoring means, and connecting a booster power supply for supplying auxiliary power to the load in parallel with the specific power supply unit, and monitoring Voltage control means for matching the voltage level of the booster power supply with the voltage level of the specific power supply unit selected by the selective connection means based on the monitoring information transmitted from the means.
According to such a configuration, for example, when the multi-power supply apparatus is configured by two power supply units and power is individually supplied to the two loads of the apparatus system such as the information processing system, the actual operation state In, almost no operation mode in which the two loads simultaneously become the maximum load current occurs. Therefore, the capacity of each power supply unit is determined based on the load current used in the steady state, and a minimum booster power supply is prepared for a specific mode (for example, startup) where the load current is insufficient. Mount the same number of switches as the number of systems used in the equipment system at the output stage of each power supply unit. Then, based on the monitoring information from the device system, set the output voltage of the booster power supply to the required voltage, and turn on the switch of the system of the power supply unit that becomes the overload current, and the auxiliary power from the booster power supply to the corresponding load Supply. This makes it possible to supply necessary power to each load, and the booster power supply can also function as a backup redundant power supply.
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態であるマルチ電源装置の構成図である。なお、以下に説明する各実施形態において、同一の構造要素は同一の符号を付して示し、かつ重複する説明は省略する。また、このマルチ電源装置は、説明を簡単にするために2個の電源ユニットによる2出力の電源構成となっているが、さらに多くの電源ユニットによって多出力の電源構成にすることもできる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention. In each embodiment described below, the same structural elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, this multi-power supply apparatus has a two-output power supply configuration with two power supply units for the sake of simplicity of explanation, but a multi-output power supply configuration can be made with more power supply units.
まず、図1に示すマルチ電源装置の構成について説明する。このマルチ電源装置は、基本的には、A電源1とB電源2の2つの電源ユニットによる2系統の電源構成となっている。すなわち、A電源1が装置システム5のA負荷6aに電力を供給するA系統と、B電源2が装置システム5のB負荷6bに電力を供給するB系統の2つの電源系統によって構成されている。さらに、予備電源ユニットであるC電源3がブースタ電源となり、スイッチ4aをONすることによってA電源1とC電源3(ブースタ電源)が並列接続され、スイッチ4bをONすることによってB電源1とC電源3(ブースタ電源)が並列接続されるように構成されている。
First, the configuration of the multi-power supply apparatus shown in FIG. 1 will be described. This multi-power supply apparatus basically has a two-system power supply configuration with two power supply units of an A power supply 1 and a
また、装置システム5の内部には、A負荷6a及びB負荷6bの負荷状態を監視する電源状態監視回路(監視手段)7が設置され、この電源状態監視回路7の監視情報がコントロール回路10へ送信されるように構成されている。さらに、コントロール回路10は、電源状態監視回路7から受信した監視情報に基づいて、ドライバ回路9及びC電源3の出力電圧調整端子(電圧制御手段)11へ制御信号(第1の制御信号と第2の制御信号)を送信するように構成されている。そして、ドライバ回路9が、コントロール回路10から受信した第1の制御信号に基づいてスイッチ(選択接続手段)4a、4bをON/OFFさせ、C電源3が、出力電圧調整端子(電圧制御手段)11に入力された第2の制御信号に基づいて自己の出力電圧を変化させるように構成されている。
Further, a power supply state monitoring circuit (monitoring means) 7 for monitoring the load states of the
各構成要素の機能についてさらに詳しく説明する。A電源1及びB電源2は、装置システム5のA負荷6a及びB負荷6bが必要とするデフォルトの電力(定格電力)を供給する手段である。ブースタ電源となるC電源3は、A電源1及びB電源2の各出力電力のブースタ(電力の補助供給)を行う手段であると共に、バックアップ冗長電源として該当する電源系統へ電力を供給する手段である。C電源3の出力電圧調整端子11は、コントロール回路10からの第2の制御信号のレベルによりC電源3の出力電圧を任意に設定する電圧制御端子である。
The function of each component will be described in more detail. The A power source 1 and the
電圧検出回路8は、C電源3の出力電圧が必要とする電圧レベルに達しているか否かを検出する手段である。電源状態監視回路7は、装置システム5内のA負荷6a及びB負荷6bにおける各動作モードにおいて必要な電圧/電流、及び電源異常を監視する監視手段である。コントロール回路10は、装置システム5内のA負荷6a及びB負荷6bの電源状態監視回路7から監視情報を受信して必要な制御信号(第1の制御信号及び第2の制御信号)を生成し、第2の制御信号をC電源3の出力電圧調整端子11へ送信すると共に第1の制御信号をドライバ回路9へ送信する手段である。
The
ドライバ回路9は、電圧検出回路8からの電圧レベルの信号とコントロール回路10からの第1の制御信号とを受信し、スイッチ4a又はスイッチ4bを選択して選択信号を送信して、C電源3をA系統に接続するかB系統に接続するかを決定する選択手段である。スイッチ4a、4bは、ドライバ回路9からの選択信号に基づいて、C電源3の出力が接続される負荷のルート(A系統又はB系統)を選択する選択接続手段である。
The
次に、図1に示すマルチ電源装置の動作について説明する。なお、このマルチ電源装置は、装置システム5のA負荷6aとB負荷6bが同時に最大負荷となる動作モードはないものとする。また、C電源3は出力電圧を任意に調整してA電源1又はC電源3と電圧レベルを合わせることができ、A電源1とC電源3、及びB電源2とC電源3は、それぞれ並列冗長運転を行うことが可能であるものとする。また、このような電源ユニット(A電源1、B電源2、及びC電源3)は、モジュールとして広く市販されている電源ユニットであるので、個々の電源回路方式についての説明は省略する。また、スイッチ4a、4bは、リレー等のメカニカルなスイッチでも構成可能であるが、主として半導体スイッチを想定している。
Next, the operation of the multi power supply device shown in FIG. 1 will be described. In this multi-power supply apparatus, it is assumed that there is no operation mode in which the
A電源1又はB電源2は、それぞれの負荷(A負荷6a又はB負荷6b)の負荷状態に応じてC電源3の出力電圧を自動設定し、それぞれのスイッチ(スイッチ4a又はスイッチ4b)を介してC電源3を並列接続させる。例えば、A負荷6aが過負荷状態となり、A電源1だけではA負荷6aに負荷電流を供給しきれない状態であることを電源状態監視回路7が検知した場合は、コントロール回路10が出力電圧調整端子11に第2の制御信号を送信し、C電源3の出力電圧をA電源1の出力電圧と同じ電圧に設定する。そして、ドライバ回路9からの選択信号によってスイッチ4aをONにしてC電源3とA電源1とを並列接続し、C電源3をブースタ電源としてA負荷6aに補助電力を供給する。
The A power source 1 or the
また、B負荷6bが過負荷状態となった場合についても、同様に、C電源3がブースタ電源となり、スイッチ4bを介してしてB電源2とC電源3が並列接続され、C電源3からB負荷6aに補助電力が供給される。また、A電源1又はB電源2の何れかが異常停止した場合も、電源状態監視回路7の監視情報に基づいて、上記と同様に、C電源3の出力電圧を故障した電源ユニットの出力電圧の値に自動設定し、該当するスイッチを介して異常停止した電源系統にC電源3を接続させる。これによって、C電源3がバックアップ冗長電源となって故障した電源系統の負荷に電力を供給し続けることができる。
Similarly, when the
このようにして、A負荷6a又はB負荷6bの負荷状態に応じてC電源3の出力電圧を自在に変化させ、該当するスイッチ(スイッチ4a又はスイッチ4b)を介してC電源3をブースタ電源として、該当する負荷(A負荷6a又はB負荷6b)に補助電力を供給すると共に、A負荷6a又はB負荷6bの故障時には、C電源3をバックアップ冗長電源とすることができる。このような回路構成により、必要最小限の容量の電源ユニットによってマルチ電源装置を構成することができるので、マルチ電源装置を低コストかつ小型化することが可能となる。また、C電源3をバックアップ冗長電源として使用する場合は、低コストで信頼性の向上を図ることができる。
In this way, the output voltage of the
次に、フローチャートを参照して、上記構成の示すマルチ電源装置の動作について説明する。図4は、この発明の第1の実施形態であるマルチ電源装置の動作の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、ある現状の動作モードから、A負荷6aが過負荷となる動作モードに移行する場合の動作について説明する。
Next, the operation of the multi-power supply apparatus having the above configuration will be described with reference to a flowchart. FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow of the multi-power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this flowchart, the operation when the
まず、電源状態監視回路7が、装置システム5内の各負荷(A負荷6a及びB負荷6b)の負荷状態を把握し、A負荷6aが過負荷となったために、A電源1からA負荷6aへの供給電流を増やす必要があると判断する(ステップS1)。次に、電源状態監視回路7からコントロール回路10へ、C電源3をA電源1のブースタ電源とするための命令信号(監視情報)を送信する(ステップS2)。すると、コントロール回路10は、その命令信号を受信して、C電源3の出力電圧を所望の電圧にするための制御信号(第2の制御信号)をC電源3の出力電圧調整端子11へ送信すると共に、ドライバ回路9へスイッチ4a又はスイッチ4bを選択するための制御信号(第1の制御信号)を送信する(ステップS3)。
First, the power supply
これによって、C電源3は、出力電圧調整端子11に入力された制御信号(第2の制御信号)に基づいて必要な出力電圧に可変される(ステップS4)。また、ドライバ回路9の制御信号(第1の制御信号=選択信号)によって何れか一つのスイッチ(スイッチ4a又はスイッチ4b)が選択される(ステップS5)。但し、この時点では、C電源3の出力電圧が所望の電圧に立上っているか否かは不明であるので、各負荷(A負荷6a及びB負荷6b)に対する保護のため選択されたスイッチ4はまだONにされない。
As a result, the
次に、電圧検出回路8がC電源3の出力電圧を検出し、その出力電圧が所望の電圧に立上っていることの確認する(ステップS6)。さらに、各スイッチ(スイッチ4a又はスイッチ4b)は、電源状態監視回路7からコントロール回路10への命令信号(監視情報)によって同時ONされていないことを確認する(ステップS7)。そして、ステップS6の電圧確認とステップS7のスイッチOFFの確認がなされた後に、ドライバ回路9はステップS5で選択されたスイッチ(スイッチ4a又はスイッチ4b)をONにする(ステップS9)。
Next, the
これによって、C電源3は、A電源1と並列接続されてブースタ電源として機能する(ステップS10)。その後、A負荷6aの負荷電流が減少して、ブースタ電源は不要であると電源状態監視回路7が判断したとき(ステップS11)、コントロール回路10は、電源状態監視回路7からの命令信号(監視情報)に基づいて、全てのスイッチ((スイッチ4a及びスイッチ4b)をOFFし、C電源3をスタンバイ状態として電源状態監視回路7からの次の命令信号を待つ(ステップS12)。
Thus, the
また、B負荷6bが過負荷となる場合についても、上述した手順でC電源3をB電源2のブースタ電源とすることが可能である。さらに、A負荷6a及びB負荷6bに定格電流(デフォルト値)を供給するA電源1又はB電源2の何れかが何らかの原因で停止した場合についても、電源状態監視回路7がその監視情報をコントロール回路10に送信することにより、図4のステップS3〜S9と同様の手順でC電源3をバックアップ冗長電源として機能させることができる。
Even when the
図2は、この発明の第2の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。図2のマルチ電源装置の構成が図1と異なるところは、C電源3の入力側(入力ラインVinとC電源3の入力端子との間)にスイッチ(開閉手段)12を設けた点のみである。このようなスイッチ12を設けることにより、C電源3を必要としない動作モードではスイッチ12をOFFし、C電源3が必要な動作モードのときだけスイッチ12をONにする。すなわち、C電源3がブースタ電源としてA電源1又はB電源2に並列接続されているときはスイッチ12をONにし、C電源3がA電源1及びB電源2の何れにも並列接続されていないときはスイッチ12をOFFにする。これによって、C電源3を必要としない動作モードではC電源3の待機電力をゼロとすることができるので、マルチ電源装置の更なる省エネルギー化を実現することが可能となる。
FIG. 2 is a configuration diagram of a multi-power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. 2 differs from that of FIG. 1 only in that a switch (opening / closing means) 12 is provided on the input side of the C power supply 3 (between the input line Vin and the input terminal of the C power supply 3). is there. By providing such a
図3は、この発明の第3の実施形態に係るマルチ電源装置の構成図である。第3の実施形態のマルチ電源装置では、全ての電源系統において同じタイプの(つまり、電圧及び容量が同じ)電源13を使用する。さらに、各電源13の出力側には、使用する負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)の個数と同数のスイッチ14を搭載する。なお、監視・制御系の電圧状態監視回路7a、電圧検出回路8a、ドライバ回路9a、コントロール回路10a、及び出力電圧調整端子11aの機能は図1と同じであるが、図1とは信号数が異なるので各符号に添え字aが付してある。
FIG. 3 is a configuration diagram of a multi-power supply apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the multi-power supply apparatus of the third embodiment, the same type of power supply 13 (that is, the same voltage and capacity) is used in all power supply systems. Furthermore, the same number of
このような構成により、装置システム5aの各負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)の要求により、何れかのスイッチ14によって自由に任意の電源13を選択すると共に、各電源13は任意の電圧値に設定することができる。例えば、A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6cの電流が少ないときは、図の最上段の電源系統の各スイッチ14のみをONにして、最上段の電源13から対応する負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)へ所望の電圧で電力を供給する。
With such a configuration, an
また、各負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)の電流がさらに増えたときは、図の2段目の電源系統の各スイッチ14をONにして、2段目の電源13をブースタ電源として対応する負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)へ補助電力を供給する。以下、各負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)の電流が増加するごとに、図の3段目の電源系統の各スイッチ14、4段目の電源系統の各スイッチ14を順次ONにして、3段目の電源13、4段目の電源13を順次ブースタ電源として対応する負荷へ補助電力を追加供給する。
Further, when the current of each load (A
また、最上段の電源13から各負荷(A負荷6a、B負荷6b、及びC負荷6c)へ電力を供給しているとき、A負荷6aのみの電流が増加し、B負荷6b及びC負荷6cの電流は増加しないときは、2段目の電源系統においてA負荷6aの系統のスイッチ14のみをONにして、2段目の電源13をブースタ電源としてA負荷6aのみへ補助電力を供給する。このような制御は、前述の第1の実施形態で述べた場合と同様に、電圧状態監視回路7aによる装置システム5aの監視情報と、電圧検出回路8a、ドライバ回路9a、コントロール回路10a、及び出力電圧調整端子11aの制御機能によって実現される。
Further, when electric power is supplied from the
このようにして、マルチ電源装置は、装置システムの負荷状態に応じて各電源ユニットの電源容量や出力電圧を可変することによって柔軟に対応すると共に、各電源ユニットのバックアップ冗長システムを容易に構成することができる。その結果、マルチ電源装置における電源ユニットの構成を最適化して、マルチ電源装置のコスト低減と安価なバックアップ冗長システムの構成による信頼性の向上を図ることができる。また、装置システムに使用される電源設計の短縮化と仕様変更の対応が容易となる。さらに、図2の第2の実施形態で示したように、C電源3(ブースタ電源)の入力端子と入力電源ライン(Vin)との間にスイッチ12を設けることによって、電源の省エネルギー化を実現することができる。
In this way, the multi-power supply apparatus flexibly responds by changing the power supply capacity and output voltage of each power supply unit according to the load state of the apparatus system, and easily configures a backup redundant system for each power supply unit. be able to. As a result, it is possible to optimize the configuration of the power supply unit in the multi-power supply apparatus, and to improve the reliability by reducing the cost of the multi-power supply apparatus and configuring an inexpensive backup redundant system. In addition, it is easy to shorten the power supply design used in the device system and cope with specification changes. Further, as shown in the second embodiment of FIG. 2, the
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.
この発明のマルチ電源装置は、多出力の電圧を必要とする情報処理装置や各種電子機器等に有効に利用することができる。 The multi-power supply apparatus of the present invention can be effectively used for information processing apparatuses and various electronic devices that require multiple output voltages.
1 A電源
2 B電源
3 C電源(ブースタ電源)
4a、4b、12、14 スイッチ
5、5a 装置システム
6a A負荷
6b B負荷
6c C負荷
7、7a 電源状態監視装置
8、8a 電圧検出回路
9、9a ドライバ回路
10、10a コントロール回路
11、11a 電圧制御端子
13 電源
1 A power supply 2 B power supply 3 C power supply (booster power supply)
4a, 4b, 12, 14 Switch 5,
Claims (15)
前記複数の電源ユニットから、前記負荷の状態に応じて選択された特定の電源ユニットと並列接続して、前記特定の電源ユニットの電圧レベルと同じ電圧レベルの補助電力を前記負荷へ供給するブースタ電源を備えてなることを特徴とするマルチ電源装置。 A multi-power supply device that supplies power from a plurality of power supply units to a corresponding load by independent power supply systems,
A booster power source connected in parallel with a specific power supply unit selected according to the state of the load from the plurality of power supply units, and supplying auxiliary power having the same voltage level as the voltage level of the specific power supply unit to the load A multi-power supply device comprising:
前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源と、
前記負荷の状態を監視して監視情報を送信する監視手段と、
前記監視手段から送信された監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択し、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる選択接続手段と、
前記監視手段から送信された監視情報に基づいて、前記ブースタ電源の電圧レベルを、前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させる電圧制御手段と
を備えてなることを特徴とするマルチ電源装置。 A multi-power supply device that supplies power from a plurality of power supply units to a corresponding load by independent power supply systems,
A booster power supply for supplying auxiliary power to the load;
Monitoring means for monitoring the state of the load and transmitting monitoring information;
Select connection means for selecting a specific power supply unit from the plurality of power supply units based on the monitoring information transmitted from the monitoring means, and connecting the booster power supply in parallel to the specific power supply unit;
Voltage control means for matching the voltage level of the booster power supply with the voltage level of the specific power supply unit selected by the selective connection means based on the monitoring information transmitted from the monitoring means. Multi power supply.
前記コントロール回路は、前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させるための前記第1の制御信号を前記選択接続手段へ送信すると共に、前記ブースタ電源の電圧レベルを前記選択接続手段によって選択された特定の電源ユニットの電圧レベルに一致させるための前記第2の制御信号を前記電圧制御手段へ送信することを特徴とする請求項2記載のマルチ電源装置。 A control circuit for generating a first control signal and a second control signal based on the monitoring information received from the monitoring means;
The control circuit transmits the first control signal for connecting the booster power supply in parallel to the specific power supply unit to the selective connection means, and the voltage level of the booster power supply is selected by the selective connection means. 3. The multi-power supply apparatus according to claim 2, wherein the second control signal for matching the voltage level of the specific power supply unit is transmitted to the voltage control means.
前記複数の電源ユニットから、前記負荷の状態に応じて特定の電源ユニットを選択し、選択した特定の電源ユニットとブースタ電源とを並列接続して、該ブースタ電源に前記特定の電源ユニットの電圧レベルと同じ電圧レベルの補助電力を前記負荷へ供給させることを特徴とするマルチ電源装置に用いられる電力供給方法。 A power supply method for supplying power from a plurality of power supply units constituting a multi-power supply apparatus to a corresponding load by independent power supply systems,
A specific power supply unit is selected from the plurality of power supply units according to the state of the load, the selected specific power supply unit and a booster power supply are connected in parallel, and the voltage level of the specific power supply unit is connected to the booster power supply. A power supply method used in a multi-power supply apparatus, wherein auxiliary power having the same voltage level as that of the power supply is supplied to the load.
前記負荷の状態を監視して監視情報を送信する第1のステップと、
前記監視情報に基づいて前記複数の電源ユニットから特定の電源ユニットを選択する第2のステップと、
前記監視情報に基づいて、前記負荷に補助電力を供給するブースタ電源の出力電圧を前記特定の電源ユニットの出力電圧と一致させる第3のステップと、
前記ブースタ電源を前記特定の電源ユニットに並列接続させる第4のステップと、
を含むことを特徴とするマルチ電源装置に用いられる電力供給方法。 A power supply method for supplying power from a plurality of power supply units constituting a multi-power supply apparatus to a corresponding load by independent power supply systems,
A first step of monitoring the load status and transmitting monitoring information;
A second step of selecting a specific power supply unit from the plurality of power supply units based on the monitoring information;
A third step of matching the output voltage of the booster power supply for supplying auxiliary power to the load with the output voltage of the specific power supply unit based on the monitoring information;
A fourth step of connecting the booster power supply in parallel to the specific power supply unit;
A power supply method for use in a multi-power supply apparatus.
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